電池平衡充電控制器及其電池模塊的制作方法

專利名稱：電池平衡充電控制器及其電池模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電池平衡充電控制器及其電池模塊，特別是涉及一種 用以平衡電池充電的電池平衡充電控制器及其電池模塊。
背景技術：
隨著可攜式電子產品的發展，可充電式電池的需求也隨之而起。充電式 電池包括了習知的鎳鎘電池、后續開發的鎳氫電池、鋰離子電池以及最新
發展的鋰聚合物(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，而可攜式電子產品所需的操作電壓也有所不同。因此，電池 制造業者會配合可攜式電子產品的操作電壓，將數顆電池串聯成電池模塊 以提供所需的電壓。
電池模塊在電池的電能耗盡時，需要以充電器再充滿電，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^f莫塊是由兩顆3. 7V的鋰電池串聯組成。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%。而在使用時，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，電池在未使用時，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的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。
請參閱圖l所示，是現有習知的數字電池平衡控制器的電路示意圖，為 Intersil在其ISL9208的產品規才各表(Datasheet)中所揭露的數字電池平衡 控制器。 一數字電池平衡控制器10，包含一電池平衡^t處理器5以及晶體 管開關S1-S7。晶體管開關SI-S7分別通過電阻Rl-R7與電池BAT1-BAT7并 聯。該電池BAT1-BAT7的電壓經模擬/數字轉換器(A/D Converter)轉換成 數字信號(信號即訊號，本文均稱為信號)，該電池平衡控制微處理器5根 據電池BAT1-BAT7的電壓數字信號，經內建的算法比較出其中電壓較高的電池，并導通該較高電壓的電池并聯的晶體管開關，使各電池的充電電流可 根據各電池的電壓調整而達到平衡充電的功能。
然而，電池電壓需經由模擬/數字轉換器轉換成數字信號后，數字的
電池平衡微處理器5才得以處理，而模擬/數字轉換器會大幅增加該數字 電池平衡控制器10的芯片面積10，故存在成本相當高的缺點。另外，數字 的電池平衡微處理器5會受限于當初設計，例如ISL9208 ^又能支持5到7顆 電池所組成的電池模塊，其可應用的范圍也會因此受限。
由此可見，上述現有的數字電池平衡充電控制器及其電池模塊在結構 與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決 上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但是長久以來 一直未見適用的設計被發展完成，而 一般產品又沒有適切的結構能夠解決 上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。因此如何能創設一種新型結 構的電池平衡充電控制器及其電池;漠塊，實屬當前重要研發課題之一，亦成 為當前業界極需改進的目標。
有鑒于上述現有的數字電池平衡充電控制器及其電池模塊存在的缺 陷，本發明人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及其專業知 識，并配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創i殳一種新型結構的電池 平衡充電控制器及其電池模塊，能夠改進一般現有的數字電池平衡充電控 制器及其電池模塊，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，并經過反 復試作樣品及改進后，終于創設出確具實用價值的本發明。

發明內容
本發明的目的在于，克服現有的數字電池平衡充電控制器存在的成本 過高的缺陷，而提供一種新型結構的電池平衡充電控制器，所要解決的技 術問題是使其使用模擬的電池充電控制器達到電池的平衡充電；由于模擬 的判斷電路相較于模擬/數字轉換器，其芯片面積相當小，故成本上具有 相當的優勢，而且可以任意搭配不同的電池數量所組成的電池模塊，可以 應用的范圍相當廣，非常適于實用。
本發明的另一目的在于，克服現有的電池模塊存在的缺陷，而提供一種 新型結構的電池模塊，所要解決的技術問題是使其可以應用于上述電池平 衡充電控制器，并可任意搭配不同的電池數量所組成的電池模塊，可使得 電池平衡充電控制器應用的范圍更加廣泛，從而更加適于實用。
本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據 本發明提出的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，該第二電池的一正端形成一第二端，該電池平衡充電控制器包含 一分壓裝置，耦接于該第一端及該第二端 之間，以提供一上參考電位及一下參考電位，該上參考電位高于該下參考電 位； 一開關模塊，包含一第一開關及一第二開關，該第一開關耦接該第一端 與該連接點，該第二開關耦接該第二端與該連接點；以及一平衡電路，耦接 該連接點、該分壓裝置及該開關模塊，該平衡電路根據該連接點電位、該上 參考電位及該下參考電位以決定一平衡充電電流是否流經該第一開關或該 第二開關。
本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。 前述的電池平衡充電控制器，其中所述的平衡電路包含一第一比較器 及一第二比較器，該第一比較器接收該下參考電位及該連接點的電位，以輸 出一第一比較信號，該第二比較器接收該上參考電位及該連接點的電位，以 輸出一第二比較信號，該平衡電路根據該第一比較信號及第二比較信號產 生一第一控制信號及一第二控制信號以控制該第一開關及該第二開關，當 該連接點的電位低于該下參考電位時，該平衡充電電流流經該第一開關，而 該連接點的電位高于該上參考電位時，該平衡充電電流流經該第二開關。 前述的電池平衡充電控制器，其還包含一電阻耦接該連接點及該開關模塊。
前述的電池平衡充電控制器，其更包含一電壓過低鎖定單元(Under Voltage Lock0ut)耦接該第一端及該第二端，當該第一端及該第二端的電 位差低于一預定啟動電壓時，該電壓過低鎖定單元產生一電壓過低信號，以 停止該電池平衡充電控制器的操作。
前述的電池平衡充電控制器，其中所述的分壓裝置包含串聯的一第一 電阻、 一第二電阻及一第三電阻，該第一電阻耦接該第一端，該第三電阻 耦接該第二端，該第二電阻耦接該第 一 電阻以產生該上參考電位及耦接該 第三電阻以產生該下參考電位，該第一電阻及該第三電阻的阻抗值相等而 該第二電阻的阻抗值小于該第 一 電阻的阻抗值。
前述的電池平衡充電控制器，其更包含一時間延遲單元，耦接該平衡 電路及該開關模塊，使該第一開關及該第二開關的任一導通的時間點將晚 于另 一 截止的時間點 一 預定時間長度以上。
前述的電池平衡充電控制器，其更包含一過溫保護單元，用以偵測該電 池平衡充電控制器的溫度，在該溫度超過一過溫保護溫度后，該過溫保護 單元產生一過溫保護信號時可以停止該電池平衡充電控制器操作。
前述的電池平衡充電控制器，其更包含一啟動偵測電路，在接收一啟動 信號后啟動該電池平衡充電控制器。
本發明的目的及解決其技術問題還采用以下技術方案來實現。依據本 發明提出的一種電池模塊，其包含(N+l)個電池單元，該(N+1)個電池單元彼此以串聯形式電性連接，其中N為大于零的整數；以及N個電池平衡充電 控制器，其中第N個電池平衡充電控制器耦接至串聯的第N個電池單元及 第(N+l)個電池單元的一第一端、 一第二端及一連接點，且該第N個電池平 衡充電控制器根據該第一端、該第二端及該連接點判斷該第N個電池單元 及該第(N+l)個電池單元的電池電位，并在第N個電池單元及該第(N+l)個 電池單元的一較高電池電位高于一較低電池電位一預定百分比以上時，導 通一平衡充電電流至該較低電池電位的電池單元。
本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
前述的電池模塊，其中所述的每一該電池平衡充電控制器包含一第一 比較器及一第二比較器，該第一比較器接收一下參考電位及該連接點的電 位以輸出 一第一比較信號，該第二比較器接收一上參考電位及該連接點的 電位以輸出一第二比較信號，該電池平衡充電控制器根據該第一比較信號 及該第二比較信號以決定是否產生該平衡充電電流。
前述的電池模塊，其中所述每一該電池平衡充電控制器更包含一分壓 裝置，耦接該第一端及該第二端，以提供該上參考電位及該下參考電位，而 該上參考電位高于該下參考電位。
前述的電池模塊，其中所述的分壓裝置包含串聯的一第一電阻、 一第 二電阻及一第三電阻，該第一電阻耦接該第一端，該第三電阻耦接該第二 端，該第二電阻耦接該第 一 電阻以產生該上參考電位及耦接該第三電阻以 產生該下參考電位，該第一電阻及該第三電阻的阻抗值相等而該第二電阻 的阻抗值小于該第 一 電阻的阻抗值。
前述的電池模塊，其中所述的每一該電池平衡充電控制器更包含一開 關模塊，其包含一第一開關以及一第二開關，該第一開關耦接該第一端與該 連接點，該第二開關耦接該第二端與該連接點，該電池平衡充電控制器根據 該第一比較信號及該第二比較信號決定該平衡充電電流流經該第一開關或 該第二開關。
前述的電池模塊，其中所述每一該電池平衡充電控制器更包含一時間 延遲單元，使該第一開關及該第二開關的任一導通的時間點將晚于另一截 止的時間點 一預定時間以上。
前述的電池模塊，其中所述的每一該電池平衡充電控制器通過一電阻 耦4妄該連4妄點。
前述的電池模塊，其中所述的每一該電池平衡充電控制器更包含一 電 壓過低鎖定單元，耦接該第一端及該第二端，當該第一端及該第二端的電位 差低于一預定啟動電壓時，該電壓過低鎖定單元產生一電壓過低信號時可 以停止該電池平衡充電控制器。
前述的電池模塊，其中所述的每一該電池平衡充電控制器更包含一過溫保護單元，用以偵測該電池平衡充電控制器的溫度，在該溫度超過一過溫 保護溫度后，該過溫保護單元產生一過溫保護信號時可以停止該電池平衡 充電控制器操作。
前述的電池模塊，其中所述的每一該電池平衡充電控制器更包含一啟 動偵測電^^，在接收一啟動信號后啟動該電池平4軒充電控制器。
本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案
可知，本發明的主要技術內容如下
為了達到上述目的，本發明提供了一種電池平衡充電控制器，包含一分 壓裝置、 一開關模塊以及一平衡電路，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，該第二電池的一正端形成一第二 端。該分壓裝置耦接于該第一端及該第二端之間，以提供一上參考電位及 一下參考電位，該上參考電位高于該下參考電位。該開關模塊包含一第一開 關及一第二開關，該第一開關耦接該第一端與該連接點，該第二開關耦接 該第二端與該連接點。該平衡電路耦接該連接點、該分壓裝置及該開關模 塊，該平衡電路根據該連接點電位、該上參考電位及該下參考電位可以決定 一平衡充電電流是否流經該第 一開關或該第二開關。
另夕卜，為了達到上述目的，本發明還提供了一種電池模塊，包含(N+1)個 電池單元及N個電池平衡充電控制器，其中N為大于零的整數。該(N+1)個 電池單元彼此以串聯形式電性連接。其中，第N個電池平衡充電控制器耦 接至串聯的第N個電池單元及第(N+l)個電池單元的一第一端、 一第二端及 一連接點，且該第N個電池平衡充電控制器根據該第一端、該第二端及該 連接點判斷該第N個電池單元及該第(N+l)個電池單元的電池電位，并在第 N個電池單元及該第(N+l)個電池單元的一較高電池電位高于一較低電池電 位一預定百分比以上時，導通一平衡充電電流至該較低電池電位的電池單 元。
借由上述技術方案，本發明電池平衡充電控制器及其電池模塊至少具 有下列優點及有益效果
1、 本發明的電池平衡充電控制器可確保該第一開關及該第二開關的任 一導通的時間點將晚于另 一截止的時間點一預定時間長度以上，而可以有 效的避免同時導通的問題。
2、 本發明的電池平衡充電控制器，藉由使用模擬的電池充電控制器可 以達到電池的平衡充電，由于模擬的判斷電路相較于模擬/數字轉換器，其 芯片面積相當小，故成本上具有相當的優勢，而且可以任意搭配不同的電 池數量所組成的電池^^莫塊，可以應用的范圍相當廣泛，非常適于實用。
3、 本發明的電池模塊，可以應用于上述電池平衡充電控制器，并可任意搭配不同的電池數量所組成的電池模塊，可使得電池平衡充電控制器應用 的范圍更加廣泛，從而更加適于實用。
4、本發明的電池模塊，可以使內建本發明的電池平衡充電控制器的電
池模塊能夠確保各電池單元均可充滿電能時，而較一般的電池模塊具有較 高的電池模塊的使用效率以及較長的使用時間。
綜上所述，本發明是有關一種電池平衡充電控制器及其電池模塊，揭露 了一種電池充電控制器以達到電池的平衡充電。該電池平衡充電控制器，包 含一分壓裝置、 一開關模塊以及一平衡電路，利用該分壓裝置提供的一參 考電壓來判斷電池模塊中何電池單元的電池電壓較不足，并以該平衡電路 控制該開關模塊，使較低電壓的電池單元的充電電流較較高電壓的電池單 元的充電電流大，而4吏充々包電時，各電池的電池電壓一致，可以達到電池 的平衡充電。本發明具有上述諸多優點及實用價值，其不論在產品的結構 或功能上皆有較大改進，在技術上有顯著的進步，并產生了好用及實用的 效果，且較現有的數字電池平衡充電控制器及其電池模塊具有增進的突出 功效，從而更加適于實用，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的 技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和 其他目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附 圖，詳細說明如下。


圖l是現有習知的數字電池平衡控制器的電路示意圖。
圖2是根據本發明一較佳實施例的電池平衡充電控制器的電路示意圖。 圖3是內建本發明的電池平衡充電控制器的電池模塊的電路示意圖。
5:電池平衡微處理器10:數字電池平衡控制器
Sl ~S7:晶體管開關Rl ~R7:電阻
BAT1 BAT7:電池100:電池平衡充電控制器
105:處理單元110:第一比較器
115:第二比較器120:與非門
125:與門130:第一時間延遲器
135:第二時間延遲器Rl:第一電阻
R2:第二電阻R3:第三電阻
EA:啟動信號VCC:電源
BAT1:第一電池BAT2:第二電池BAT 3:第三電池V+:上參考電位
V—:下參考電位Ql:第一開關Q2:第二開關 Rext:電阻 DET:電壓信號 Vrl、 Vr2:電壓
具體實施例方式
為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功 效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的電池平衡充電控制器 及其電池模塊其具體實施方式
、結構、特征及其功效，詳細說明如后。
有關本發明的前述及其他技術內容、特點及功效，在以下配合參考圖 式的較佳實施例的詳細說明中將可清楚呈現。通過具體實施方式
的說明，當
;了解，^然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并:用來對本發明加以限制。
請參閱圖2所示，是根據本發明一較佳實施例的電池平衡充電控制器 的電路示意圖。根據本發明的一較佳實施例的電池平衡充電控制器100，包 含一分壓裝置、 一開關模塊以及一平衡電路。
上述的分壓裝置，包含一第一電阻Rl、 一第二電阻R2及一第三電阻 R3，該第一電阻Rl耦接至一第一電池BAT1的正端，該第三電阻IU耦接至 一第二電池BAT2的負端。
其中，該第二電阻R2耦接該第一電阻R1以產生一上參考電位V+，及耦 接該第三電阻R3以產生一下參考電位V-，該第一電阻Rl及該第三電阻R3 的阻抗值相等而該第二電阻R2的阻抗值小于該第一電阻的阻抗值，較佳的 為R1:R2:R3=100: 1: 100。
上述的開關模塊，包含一第一開關Q1及一第二開關Q2;
該第一開關Ql,耦接至該第一電池BAT1的正端與該第一電池BAT1及 該第二電池BAT2的一連接點，而該第二開關Q2耦接至該第二電池BAT2的 負端與該連接點。
為了限制流經該第一開關Ql或該第二開關Q2的電流大小，較佳的為 通過一電阻Rext連4妄至該連4妻點，如此可以避免過大的充電電流而^f吏電池 毀損或電池平衡充電控制器100過熱。
上述的平衡電路，耦接于該分壓裝置及該開關模塊之間，包含一第一比 較器IIO、 一第二比較器115、 一與非門120及一與門125。
該第一比較器110其非反向端耦接該第二電阻R2及該第三電阻R3的 連接點，反向端耦接該第一電池BAT1及該第二電池BAT2的連接點。
該第 一比較器115，其反向端耦接該第二電阻R2及該笫 一電阻R1的連 接點，非反向端耦接該第一電池BAT1及該第二電池BAT2的連接點。
為了確保電池平衡充電控制器100可以正常操作，電池平衡充電控制器IOO可以更包含一處理單元105,該處理單元105可以包含一過溫保護單 元、 一電壓過低鎖定單元及一啟動偵測電路。
該過溫保護單元，用以偵測電池平衡充電控制器100的溫度，在該溫 度超過一過溫保護溫度后，該過溫保護單元產生一過溫保護信號，以避免 電池平衡充電控制器100過熱毀損。
該電壓過低鎖定單元，耦接該第一電池BAT1的正端及該第二電池BAT2 的負端，當這兩端電位差低于一預定啟動電壓時，該電壓過低鎖定單元產 生一電壓過低信號，以避免操作電壓不足時，電池平衡充電控制器100不 正常動作。
該啟動偵測電路，在接收一高準位的啟動信號EA后啟動該電池平衡充 電控制器100,以確保電池平衡充電控制器100在該第一電池BAT1及該第 二電池BAT2進入充電狀態時才動作。因此，當未有啟動信號EA(或啟動信 號EA為低準位)時，電池平衡充電控制器100內為關閉(Off)狀態，電池平 衡充電控制器100幾乎不耗電。所以，非在電池的充電狀態時，電池平衡 充電控制器100不會耗損電池的電力，而有相當好的節能的優點。
該與非門120，耦接該處理單元105及該第一比較器110，以根據該處理 單元105及該第一比較器110所輸出的信號控制該第一開關Ql的切換，而 為了避免該與非門120所輸出的信號準位過低而損害該第一開關Ql,該與 非門120可連接于一高于該第二電池BAT2負端電壓的電壓Vrl，以避免輸 出過低準位的信號。
該與門125,耦接該處理單元105及該第二比較器115，以根據該處理 單元105及該第二比較器115所輸出的信號控制該第二開關Q2的切換，而 為了避免該與門125所輸出的信號準位過高而損害該第二開關Q2，該與門 125可連接于一低于該第一電池BAT1正端電壓的揭:作電壓Vr2，以避免輸 出過高準位的信號。
為避免該第一開關Ql及該第二開關Q2同時導通該第一開關Ql及該第 二開關Q2流經大電流而毀損，電池平衡充電控制器IOO可以包含一時間延 遲單元，耦接該平衡電路及該開關模塊，使該第一開關Ql及該第二開關的 任一導通的時間點將晚于另一截止的時間點一預定時間長度以上，可以避 免開關同時導通的問題。
下面具體說明本發明的電池平衡充電控制器100的操作情形。當啟動 信號EA為高準位，代表該電池模塊的該第一電池BAT1及該第二電池BAT2 進入充電狀態時，該處理單元105會判斷該電池模塊的第一端(即第一電池 的正端)以及第二端(即第二電池的負端)的電壓差是否低于預定啟動電壓 以及電池平衡充電控制器100的溫度是否過高等異常狀態。若一切正常則 該處理單元105發出高準位信號使電池平衡充電控制器100開始運作，否則發出低準位信號停止電池平衡充電控制器100的運作。
々支設待充電的該第一電池BAT1及該第二電池BAT2均為鋰電池，額定 電壓為3, 7V,充滿電時電壓為4. 2V,而目前該第一電池BAT1及該第二電 池BAT2的電壓分別為2. 8V及2. 5V。當該電池模塊置于充電座充電時，該電 池才莫塊提供的電壓為5. 3V( = 2. 8V+2. 5V),因此該上參考電位V+為 5. 3V*(R2+R3)/(R1+R2+R3) — 2. 663V , 該下參考電位 V-為 5. 3V*R3/(R1+R2+R3) —2. 639V,其中，R1: R2: R3 = 100: 1: 100。此時，該 第一電池BAT1與該第二電池BAT2的連接點的電壓信號DET為2. 5V，因此 該第一比較器110輸出高準位的一第一比較信號而該第二比較器115輸出 低準位的一第二比較信號。在沒有任何異常狀態下，該處理單元105亦輸 出一高準位信號，如此，該與門125輸出低準位信號使該第二開關Q2(在本 實施例為N型金氧半場效晶體管)截止，而該與非門120輸出低準位信號使 該第一開關Ql(在本實施例為P型金氧半場效晶體管)導通，使一平衡充電 電流流經該第一開關Q1。如此，較低電池電壓的該第二電池BAT2將較較高 電池電壓的該第一電池BAT1的充電電流多了一平衡充電電流，故充電過程 將可逐漸拉近兩顆電池的電池電壓。上述例子為該連接點的電位DET低于 該下參考電位V-時，該平衡充電電流會流經該第一開關Ql，而當該連接點 的電位DET高于該上參考電位V+時，代表該第一電池的電池電壓較j氐，該平 衡充電電流會流經該第二開關Q2 。
由于本發明是利用電阻的分壓，依電阻的阻抗值的比例產生參考電位 來判斷是否需該平衡充電電流來平衡充電，故當該第一電池BAT1以及該第 一電池BAT2的電池電壓的差接近至一預定百分比后，電池平衡充電控制器 100將截止該第一開關Q1及該第二開關Q2，在上述例子中，該預定百分比 為1 % 。
當該第一電池BAT1與該第二電池BAT2的電池電壓在充電過程，因為 該平衡充電電流流經該開關模塊或其它因素造成電池平衡充電控制器100 的溫度高于預定的過溫保護溫度時、電路異常使電池平衡充電控制器100 的操作電壓低于預定啟動電壓或啟動信號EA轉變成低準位等狀態，該處理 單元105將輸出一低準位信號停止該電池平衡充電控制器直至上述狀態解 除。由于電路上的一些噪聲可能使該連接點的電位DET低于該下參考電位 V-且同時高于該上參考電位V+，而造成該第一開關Ql及該第二開關Q2同 時導通。因此，電池平^f軒充電控制器IOO可以增加由一第一時間延遲器130 及一第二時間延遲器135所組成的時間延遲單元，來避免該第一開關Ql及 該第二開關Q2同時導通的問題。當該與非門UO輸出低準位信號使該第一 開關Ql導通的同時，將使該與門125輸出低準位信號使該第二開關Q2截 止，直至該與非門120輸出高準位使該第一開關Ql截止，并經該第一時間延遲器130的一預定延遲時間后，該與門125才可能輸出高準位信號使該 第二開關Q2導通。相同地，當該與門125輸出高準位信號使該第二開關Q2 導通的同時，將使該與非門120輸出高準位信號使該第一開關Ql截止，直 至該與門125輸出低準位使該第一開關Ql截止并經該第二時間延遲器135 的預定延遲時間后，該與非門120才可能輸出低準位信號使該第一開關Ql 導通。如此，即可確保該第一開關Ql及該第二開關Q2的任一導通的時間點 將晚于另一截止的時間點一預定時間長度以上而避免同時導通的問題。
本發明的電池平衡充電控制器100,不僅可以用在兩串聯的電池平衡充 電之用，也可同時應用至三個或以上串聯的電池平tf充電之用。當電池才莫 塊內有(N+1)個以串聯形式連接的電池單元時，可以使用N個電池平衡充電 控制器，使任意兩個相連接的電池單元均有一電池平衡充電控制器來平衡 充電。
請參閱圖3所示，是內建本發明的電池平衡充電控制器的電池模塊的 電路示意圖。內建本發明的電池平衡充電控制器的電池模塊，在此實施例 中是以三個電池單元所組成的電池模塊為例進行說明。第一個電池平衡充 電控制器100a,耦接至一第一電池單元BAT1的正端、 一第二電池單元BAT2 的負端及兩電池單元的連接點。第二個電池平衡充電控制器100b，耦接至 該第二電池單元BAT2的正端、 一第三電池單元BAT3的負端及兩電池單元 的連接點。當電池模塊進行充電時，啟動信號EA為高準位以啟動第一個電 池平衡充電控制器100a及第二個電池平衡充電控制器100b。第一個電池平 衡充電控制器100a會比較該第一電池單元BAT1及該第二電池單元BAT2的 電池電壓高低，當兩個電池單元的一較高電池電位的高于一較低電池電位 一預定百分比以上時，會導通與該較高電池電位的電池單元并聯的開關，以 導通一平衡充電電流至該較低電池電位的電池單元。同時，第二個電池平 衡充電控制器100b也進行該第二電池單元BAT2及該第三電池單元BAT3的 電池電壓的比較，使該平衡充電電流流至其中低于預定百分比以上的一較 低電池電位的電池單元。如此，可以使內建本發明的電池平衡充電控制器 的電池模塊能夠確保各電池單元均可充滿電能時，而較一般的電池模塊有 較高的電池模塊的使用效率以及較長的使用時間。
以上所迷，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式 上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發 明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利 用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但 凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所 作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
權利要求
1、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，該第二電池的一正端形成一第二端，其特征在于該電池平衡充電控制器包含一分壓裝置，耦接于該第一端及該第二端之間，以提供一上參考電位及一下參考電位，該上參考電位高于該下參考電位；一開關模塊，包含一第一開關及一第二開關，該第一開關耦接該第一端與該連接點，該第二開關耦接該第二端與該連接點；以及一平衡電路，耦接該連接點、該分壓裝置及該開關模塊，該平衡電路根據該連接點電位、該上參考電位及該下參考電位以決定一平衡充電電流是否流經該第一開關或該第二開關。
2、 根據權利要求1所述的電池平衡充電控制器，其特征在于其中所述 的平衡電路包含一第一比較器及一第二比較器，該第一比較器接收該下參 考電位及該連接點的電位，以輸出一第一比較信號，該第二比較器接收該上 參考電位及該連接點的電位，以輸出一第二比較信號，該平衡電路根據該 第一比較信號及該第二比較信號產生一第一控制信號及一第二控制信號以 控制該第一開關及該第二開關，當該連接點的電位低于該下參考電位時，該 平衡充電電流流經該第 一開關，而該連接點的電位高于該上參考電位時，該 平衡充電電流流經該第二開關。
3、 根據權利要求2所述的電池平衡充電控制器，其特征在于其還包含 一電阻耦接該連接點及該開關模塊。
4、 根據權利要求2所述的電池平衡充電控制器，其特征在于其更包 含一電壓過低鎖定單元耦接該第一端及該第二端，當該第一端及該第二端 的電位差低于一預定啟動電壓時，該電壓過低鎖定單元產生一電壓過低信 號，以停止該電池平衡充電控制器的操作。
5、 根據權利要求2所述的電池平衡充電控制器，其特征在于其中所述 的分壓裝置包含串聯的一第一電阻、 一第二電阻及一第三電阻，該第一電 阻耦接該第一端，該第三電阻耦接該第二端，該第二電阻耦接該第一電阻 以產生該上參考電位及耦接該第三電阻以產生該下參考電位，該第一電阻 及該第三電阻的阻抗值相等而該第二電阻的阻抗值小于該第 一電阻的阻抗 值。
6、 根據權利要求2所述的電池平衡充電控制器，其特征在于其更包含 一時間延遲單元，耦接該平衡電路及該開關模塊，使該第一開關及該第二 開關的任一導通的時間點將晚于另 一截止的時間點 一預定時間長度以上。
7、 根據權利要求2所述的電池平衡充電控制器，其特征在于其更包含 一過溫保護單元，用以偵測該電池平衡充電控制器的溫度，在該溫度超過 一過溫保護溫度后，該過溫保護單元產生一過溫保護信號時可以停止該電 池平衡充電控制器操作。
8、 根據權利要求2所述的電池平衡充電控制器，其特征在于其更包含 一啟動偵測電路，在接收一啟動信號后啟動該電池平衡充電控制器。
9、 一種電池模塊，其特征在于其包含(N+l)個電池單元，該(N+l)個電池單元彼此以串聯形式電性連接，其中 N為大于零的整數；以及N個電池平衡充電控制器，其中第N個電池平衡充電控制器耦接至串聯 的第N個電池單元及第(N+l)個電池單元的一第一端、 一第二端及一連接 點，且該第N個電池平衡充電控制器根據該第一端、該第二端及該連接點判 斷該第N個電池單元及該第(N+l)個電池單元的電池電位，并在第N個電池 單元及該第(N+l)個電池單元的 一較高電池電位高于一較低電池電位一預 定百分比以上時，導通一平衡充電電流至該4交^氐電池電^f立的電池單元。
10、 根據權利要求9所述的電池模塊，其特征在于其中所述的每一該 電池平衡充電控制器包含一第一比較器及一第二比較器，該第一比較器接 收一 下參考電位及該連接點的電位以輸出 一第 一 比較信號，該第二比較器 接收一上參考電位及該連接點的電位以輸出 一第二比較信號，該電池平衡 充電控制器根據該第一比較信號及該第二比較信號以決定是否產生該平衡 充電電力t。
11、 根據權利要求10所述的電池模塊，其特征在于其中所述的每一該 電池平衡充電控制器更包含一分壓裝置，耦接該第一端及該第二端，以提 供該上參考電位及該下參考電位，而該上參考電位高于該下參考電位。
12、 根據權利要求11所述的電池模塊，其特征在于其中所述的分壓裝 置包含串聯的一第一電阻、 一第二電阻及一第三電阻，該第一電阻耦接該 第一端，該第三電阻耦接該第二端，該第二電阻耦接該第一電阻以產生該 上參考電位及耦接該第三電阻以產生該下參考電位，該第 一 電阻及該第三 電阻的阻抗值相等而該第二電阻的阻抗值小于該第 一電阻的阻抗值。
13、 根據權利要求10所述的電池模塊，其特征在于其中所述的每一該 電池平衡充電控制器更包含一開關模塊，其包含一第一開關以及一第二開 關，該第 一開關耦接該第 一端與該連接點，該第二開關耦接該第二端與該連 接點，該電池平衡充電控制器根據該第 一比較信號及該第二比較信號決定 該平tf充電電流流經該第 一開關或該第二開關。
14、 根據權利要求13所述的電池模塊，其特征在于其中所述的每一該 電池平衡充電控制器更包含一時間延遲單元，使該第一開關及該第二開關的任一導通的時間點將晚于另 一截止的時間點一預定時間以上。
15、 根據權利要求IO所述的電池模塊，其特征在于其中所述的每一該 電池平衡充電控制器通過一 電阻耦接該連接點。
16、 根據權利要求IO所述的電池模塊，其特征在于其中所述的每一該 電池平衡充電控制器更包含一電壓過低鎖定單元，耦接該第一端及該第二 端，當該第一端及該第二端的電位差低于一預定啟動電壓時，該電壓過低鎖 定單元產生一電壓過低信號時可以停止該電池平衡充電控制器。
17、 根據權利要求IO所述的電池模塊，其特征在于其中所述的每一該 電池平衡充電控制器更包含一過溫保護單元，用以偵測該電池平衡充電控 制器的溫度，在該溫度超過一過溫保護溫度后，該過溫保護單元產生一過 溫保護信號時可以停止該電池平衡充電控制器操作。
18、 根據權利要求10所述的電池模塊，其特征在于其中所述的每一該 電池平衡充電控制器更包含一啟動偵測電路，在接收一啟動信號后啟動該 電池平衡充電控制器。
全文摘要
本發明是有關一種電池平衡充電控制器及其電池模塊。該電池平衡充電控制器包含一分壓裝置，耦接電池第一端及第二端間，提供一上參考電位及下參考電位，上參考電位高于下參考電位；一開關模塊，包含第一及第二開關；以及一平衡電路，耦接連接點、分壓裝置及開關模塊，平衡電路根據連接點電位、上下參考電位決定平衡充電電流是否流經第一或第二開關，利用分壓裝置提供的參考電壓來判斷電池模塊中何電池單元電池電壓較不足，并以平衡電路控制開關模塊，使較低電壓電池單元的充電電流較較高電壓電池單元的充電電流大，使充飽電時各電池電壓一致。該電池模塊包含(N+1)個電池單元以及N個電池平衡充電控制器，可應用于電池平衡充電控制器，使其應用范圍更廣泛。
文檔編號H02J7/00GK101615810SQ20081012576
公開日2009年12月30日 申請日期2008年6月25日 優先權日2008年6月25日
發明者余仲哲, 松 徐 申請人:登豐微電子股份有限公司