[发明专利]电池充电控制装置及电池平衡充电控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池充电控制装置及电池平衡充电控制器，尤指一种 用以平衡电池充电的电池平衡充电控制器及应用该电池平衡充电控制器 的电池充电控制装置。

背景技术

随着可携式电子产品的发展，可充电式电池的需求也随之而起。充电 式电池包括了现有的镍镉电池、后续开发的镍氢电池、锂离子电池以及最 新发展的锂聚合物(Li-Polymer)电池。不同种类的可充电式电池所提供 的电压也不尽相同，而可携式电子产品所需的操作电压也有所不同。因此， 电池制造业者会配合可携式电子产品的操作电压，将数颗电池串联成电池 模块以提供所需的电压。

电池模块于电池的电能耗尽时，需以充电器再充满电以供下次使用。 然而，电池会因制造或使用而造成蓄电量有所不同。举例来说，7.4V锂电 池模块是由两颗3.7V的锂电池串联组成。在出厂时，两颗电池的蓄电量 分别是80％及70％。由于锂电池过充电会损害电池本身，因此，锂电池 充电器在任一颗锂电池充饱时即停止充电，此时，两颗电池的蓄电量分别 为100％(电池充电的最上限)及90％。而使用时，只要任一电池蓄电量降 至0％(电池放电的最下限)，电池模块即无法使用，因此，这两颗电池的 蓄电量降至分别为10％及0％时，即须再充电才能使用。

由上述例子可知，当电池模块的电池的蓄电量有所不同时，电池模块 的实际可使用电能将由蓄电量最低的电池所决定。而除了上述出厂时电池 模块的各电池蓄电量可能不同外，电池于未使用时，也会自放电，在每个 电池自放电速率不同的情况下，也会造成电池间蓄电量逐渐不平衡，使电 池模块实际可使用电能会随着电池使用时间而逐渐变少，造成电池模块的 使用效率低落，使用时间也变短。

请参考图1，为Intersil在其ISL9208的产品规格表(Datasheet)中所 公开的数字电池平衡控制器。一数字电池平衡控制器10包含一电池平衡 微处理器5及晶体管开关S1-S7。晶体管开关S1-S7分别通过电阻R1-R7 而与电池BAT1-BAT7并联。电池BAT1-BAT7的电压经模拟/数字转换 器(A/D Converter)转换成数字信号，该电池平衡控制微处理器5根据电 池BAT1-BAT7的电压数字信号，经内建的算法比较出其中电压较高的电 池，并导通该较高电压的电池所并联的晶体管开关，使各电池的充电电流 可根据各电池的电压调整而达到平衡充电的功能。

然而电池电压需经由模拟/数字转换器转换成数字信号后，数字的电 池平衡微处理器5才得以处理，而模拟/数字转换器会大幅增加该数字电 池平衡控制器10的芯片面积10，故成本相当高是其缺点。另外，数字的 电池平衡微处理器5会受限于当初设计，例如：ISL9208仅能支持5到7 颗电池所组成的电池模块，其可应用的范围也会因此而受限。

发明内容

鉴于现有的数字电池平衡控制器成本过高的问题，本发明使用模拟的 电池充电控制装置以达到电池的平衡充电。由于模拟的判断电路相较于模 拟/数字转换器，其芯片面积相当小，故成本上具有相当的优势，而且可 任意搭配不同的电池数量所组成的电池模块，可应用的范围相当广。另外， 本发明亦利用电池电压及充电电流的检测，可达到提升电池电压平衡的效 率以及保护电池以避免不当的电池电压平衡操作。

为达到上述的优点，本发明提供了一种电池平衡充电控制器，用以平 衡一第一电池及一第二电池的充电，该第一电池的一负端与该第二电池的 一正端电性连接以形成一连接点，该第一电池的一正端形成一第一端，该 第二电池的一负端形成一第二端。该电池平衡充电控制器包含一电池参考 电压产生单元、一电压平衡单元以及一平衡判断单元。该电池参考电压产 生单元提供一第一组电池平衡判断信号及一第二组电池平衡判断信号，该 第一组电池平衡判断信号包含一上高参考电位，而该第二组电池平衡判断 信号包含一下低参考电位。该电压平衡单元包含一第一平衡电流单元及一 第二平衡电流单元，该第一平衡电流单元耦接该第一端与该连接点，该第 二平衡电流单元耦接该第二端与该连接点。该平衡判断单元耦接该连接 点、该电池参考电压产生单元及该电压平衡单元，于该连接点的电位位于 该上高参考电位及该上保护参考电位之间及位于该下低参考电位及该下 保护参考电位之间时，控制该电压平衡单元使该第一电池及该第二电池中 电压较低者接收较大的充电电流。