[发明专利]电池平衡充电控制器及其电池模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池平衡充电控制器及其电池模块，特别是涉及一种用以平衡电池充电的电池平衡充电控制器及其电池模块。

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。充电式电池包括了习知的镍镉电池、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。

电池模块在电池的电能耗尽时，需要以充电器再充满电，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％。而在使用时，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，电池在未使用时，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的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。

请参阅图1所示，是现有习知的数字电池平衡控制器的电路示意图，为Intersil在其ISL9208的产品规格表(Da tasheet)中所揭露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以及晶体管开关S1-S7。晶体管开关S1-S7分别通过电阻R1-R7与电池BAT1-BAT7并联。该电池BAT1-BAT7的电压经模拟/数字转换器(A/D Converter)转换成数字信号(信号即讯号，本文均称为信号)，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，故存在成本相当高的缺点。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受限。

由此可见，上述现有的数字电池平衡充电控制器及其电池模块在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但是长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的电池平衡充电控制器及其电池模块，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的数字电池平衡充电控制器及其电池模块存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及其专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的电池平衡充电控制器及其电池模块，能够改进一般现有的数字电池平衡充电控制器及其电池模块，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的数字电池平衡充电控制器存在的成本过高的缺陷，而提供一种新型结构的电池平衡充电控制器，所要解决的技术问题是使其使用模拟的电池充电控制器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，而且可以任意搭配不同的电池数量所组成的电池模块，可以应用的范围相当广，非常适于实用。

本发明的另一目的在于，克服现有的电池模块存在的缺陷，而提供一种新型结构的电池模块，所要解决的技术问题是使其可以应用于上述电池平衡充电控制器，并可任意搭配不同的电池数量所组成的电池模块，可使得电池平衡充电控制器应用的范围更加广泛，从而更加适于实用。