[發(fā)明專利]電池充電控制裝置及電池平衡充電控制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910007966.7
• 申請日: 2009-03-06
• 公開（公告）號: CN101826737A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐獻松;余仲哲;李立民
• 申請（專利權(quán)）人: 登豐微電子股份有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02H7/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電池充電控制裝置及電池平衡充電控制器，尤指一種 用以平衡電池充電的電池平衡充電控制器及應(yīng)用該電池平衡充電控制器 的電池充電控制裝置。

背景技術(shù)

隨著可攜式電子產(chǎn)品的發(fā)展，可充電式電池的需求也隨之而起。充電 式電池包括了現(xiàn)有的鎳鎘電池、后續(xù)開發(fā)的鎳氫電池、鋰離子電池以及最 新發(fā)展的鋰聚合物(Li-Polymer)電池。不同種類的可充電式電池所提供 的電壓也不盡相同，而可攜式電子產(chǎn)品所需的操作電壓也有所不同。因此， 電池制造業(yè)者會配合可攜式電子產(chǎn)品的操作電壓，將數(shù)顆電池串聯(lián)成電池 模塊以提供所需的電壓。

電池模塊于電池的電能耗盡時，需以充電器再充滿電以供下次使用。 然而，電池會因制造或使用而造成蓄電量有所不同。舉例來說，7.4V鋰電 池模塊是由兩顆3.7V的鋰電池串聯(lián)組成。在出廠時，兩顆電池的蓄電量 分別是80％及70％。由于鋰電池過充電會損害電池本身，因此，鋰電池 充電器在任一顆鋰電池充飽時即停止充電，此時，兩顆電池的蓄電量分別 為100％(電池充電的最上限)及90％。而使用時，只要任一電池蓄電量降 至0％(電池放電的最下限)，電池模塊即無法使用，因此，這兩顆電池的 蓄電量降至分別為10％及0％時，即須再充電才能使用。

由上述例子可知，當電池模塊的電池的蓄電量有所不同時，電池模塊 的實際可使用電能將由蓄電量最低的電池所決定。而除了上述出廠時電池 模塊的各電池蓄電量可能不同外，電池于未使用時，也會自放電，在每個 電池自放電速率不同的情況下，也會造成電池間蓄電量逐漸不平衡，使電 池模塊實際可使用電能會隨著電池使用時間而逐漸變少，造成電池模塊的 使用效率低落，使用時間也變短。

請參考圖1，為Intersil在其ISL9208的產(chǎn)品規(guī)格表(Datasheet)中所 公開的數(shù)字電池平衡控制器。一數(shù)字電池平衡控制器10包含一電池平衡 微處理器5及晶體管開關(guān)S1-S7。晶體管開關(guān)S1-S7分別通過電阻R1-R7 而與電池BAT1-BAT7并聯(lián)。電池BAT1-BAT7的電壓經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換 器(A/D?Converter)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，該電池平衡控制微處理器5根據(jù)電 池BAT1-BAT7的電壓數(shù)字信號，經(jīng)內(nèi)建的算法比較出其中電壓較高的電 池，并導(dǎo)通該較高電壓的電池所并聯(lián)的晶體管開關(guān)，使各電池的充電電流 可根據(jù)各電池的電壓調(diào)整而達到平衡充電的功能。

然而電池電壓需經(jīng)由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，數(shù)字的電 池平衡微處理器5才得以處理，而模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器會大幅增加該數(shù)字電 池平衡控制器10的芯片面積10，故成本相當高是其缺點。另外，數(shù)字的 電池平衡微處理器5會受限于當初設(shè)計，例如：ISL9208僅能支持5到7 顆電池所組成的電池模塊，其可應(yīng)用的范圍也會因此而受限。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有的數(shù)字電池平衡控制器成本過高的問題，本發(fā)明使用模擬的 電池充電控制裝置以達到電池的平衡充電。由于模擬的判斷電路相較于模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其芯片面積相當小，故成本上具有相當?shù)膬?yōu)勢，而且可 任意搭配不同的電池數(shù)量所組成的電池模塊，可應(yīng)用的范圍相當廣。另外， 本發(fā)明亦利用電池電壓及充電電流的檢測，可達到提升電池電壓平衡的效 率以及保護電池以避免不當?shù)碾姵仉妷浩胶獠僮鳌?

為達到上述的優(yōu)點，本發(fā)明提供了一種電池平衡充電控制器，用以平 衡一第一電池及一第二電池的充電，該第一電池的一負端與該第二電池的 一正端電性連接以形成一連接點，該第一電池的一正端形成一第一端，該 第二電池的一負端形成一第二端。該電池平衡充電控制器包含一電池參考 電壓產(chǎn)生單元、一電壓平衡單元以及一平衡判斷單元。該電池參考電壓產(chǎn) 生單元提供一第一組電池平衡判斷信號及一第二組電池平衡判斷信號，該 第一組電池平衡判斷信號包含一上高參考電位，而該第二組電池平衡判斷 信號包含一下低參考電位。該電壓平衡單元包含一第一平衡電流單元及一 第二平衡電流單元，該第一平衡電流單元耦接該第一端與該連接點，該第 二平衡電流單元耦接該第二端與該連接點。該平衡判斷單元耦接該連接 點、該電池參考電壓產(chǎn)生單元及該電壓平衡單元，于該連接點的電位位于 該上高參考電位及該上保護參考電位之間及位于該下低參考電位及該下 保護參考電位之間時，控制該電壓平衡單元使該第一電池及該第二電池中 電壓較低者接收較大的充電電流。