[发明专利]电池电压平衡电路及具电池电压平衡功能的电池模块

说明书

技术领域

本发明是涉及一种电池电压平衡电路及具电池电压平衡功能的电池模块。

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。

电池模块在电池的电能耗尽时，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的数据手册(Datasheet)中所揭示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与电池单元BAT1-BAT7并联。电池单元BAT1-BAT7的电压经模拟/数字转换器(A/D Converter)转换成数字信号，该电池平衡微处理器5根据电池单元BAT1-BAT7的电压数字信号，经内建的演算法比较出其中电压较高的电池单元，并导通该较高电压的电池单元并联的晶体管开关，使各电池单元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，故成本相当高是其缺点。另外，数字电池平衡微处理器5会受限于当初设计，例如：ISL9208仅能支援5到7颗电池所组成的电池模块，其可应用的范围也会因之受限。

发明内容

鉴于现有技术中的数字电池平衡控制器的成本及可平衡电池数量的限制，本发明提供一种电池电压平衡电路及电池电压平衡功能的电池模块，利用一电池电压平衡电路对一电池单元的方式进行电池电压的平衡。因此，本发明的电池电压平衡电路不仅在电池数量上有绝对的应用弹性，而且电路简单，电路成本也相当低。

为达上述目的，本发明提供了一种电池电压平衡电路，包含一电压判断电路以及一放电电路，并用以与一电池单元并联。电压判断电路是用以判断电池单元的一电池电压，当电池单元的电池电压高于一第一预设电压时，产生一放电信号，直至电池单元的电池电压低于一第二预设电压为止，其中第一预设电压高于第二预设电压。放电电路是用以与电池单元并联，在接收放电信号时，对电池单元进行放电。

在一实施例中，其中该电压判断电路包含一迟滞比较器以及一分压电路，该分压电路与该电池单元并联，并产生一分压信号至该迟滞比较器。

在一实施例中，其中该电压判断电路包含一第一比较器、一第二比较器、一分压电路以及一逻辑单元，该分压电路与该电池单元并联，该第一比较器耦接该分压电路，根据该电池单元的该电池电压是否高于该第一预设电压产生一第一比较信号，该第二比较器耦接该分压电路，根据该电池单元的该电池电压是否低于该第二预设电压产生一第二比较信号，该逻辑单元根据该第一比较信号及该第二比较信号产生该放电信号。

在一实施例中，其中该电压判断电路包含一第一金氧半场效晶体管、一第二金氧半场效晶体管以及一分压电路，该分压电路与该电池单元并联，并耦接该第一金氧半场效晶体管以及该第二金氧半场效晶体管的控制端，分别在该电池单元的该电池电压高于该第一预设电压及低于该第二预设电压时改变该第一金氧半场效晶体管以及该第二金氧半场效晶体管的状态。

在一实施例中，其中该放电电路外接一限流电阻，以限制该电池单元通过该放电电路进行放电的一放电电流在一预定电流之内。