电池平衡充电控制器及其电池模块的制作方法

专利名称：电池平衡充电控制器及其电池模块的制作方法
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^f莫块是由两颗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l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的产品规才各表(Datasheet)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^t处理器5以及晶体 管开关S1-S7。晶体管开关SI-S7分别通过电阻Rl-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 ^又能支持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;漠块，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i殳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。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据 本发明提出的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，该第二电池的一正端形成一第二端，该电池平衡充电控制器包含 一分压装置，耦接于该第一端及该第二端 之间，以提供一上参考电位及一下参考电位，该上参考电位高于该下参考电 位； 一开关模块，包含一第一开关及一第二开关，该第一开关耦接该第一端 与该连接点，该第二开关耦接该第二端与该连接点；以及一平衡电路，耦接 该连接点、该分压装置及该开关模块，该平衡电路根据该连接点电位、该上 参考电位及该下参考电位以决定一平衡充电电流是否流经该第一开关或该 第二开关。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 前述的电池平衡充电控制器，其中所述的平衡电路包含一第一比较器 及一第二比较器，该第一比较器接收该下参考电位及该连接点的电位，以输 出一第一比较信号，该第二比较器接收该上参考电位及该连接点的电位，以 输出一第二比较信号，该平衡电路根据该第一比较信号及第二比较信号产 生一第一控制信号及一第二控制信号以控制该第一开关及该第二开关，当 该连接点的电位低于该下参考电位时，该平衡充电电流流经该第一开关，而 该连接点的电位高于该上参考电位时，该平衡充电电流流经该第二开关。 前述的电池平衡充电控制器，其还包含一电阻耦接该连接点及该开关模块。
前述的电池平衡充电控制器，其更包含一电压过低锁定单元(Under Voltage Lock0ut)耦接该第一端及该第二端，当该第一端及该第二端的电 位差低于一预定启动电压时，该电压过低锁定单元产生一电压过低信号，以 停止该电池平衡充电控制器的操作。
前述的电池平衡充电控制器，其中所述的分压装置包含串联的一第一 电阻、 一第二电阻及一第三电阻，该第一电阻耦接该第一端，该第三电阻 耦接该第二端，该第二电阻耦接该第 一 电阻以产生该上参考电位及耦接该 第三电阻以产生该下参考电位，该第一电阻及该第三电阻的阻抗值相等而 该第二电阻的阻抗值小于该第 一 电阻的阻抗值。
前述的电池平衡充电控制器，其更包含一时间延迟单元，耦接该平衡 电路及该开关模块，使该第一开关及该第二开关的任一导通的时间点将晚 于另 一 截止的时间点 一 预定时间长度以上。
前述的电池平衡充电控制器，其更包含一过温保护单元，用以侦测该电 池平衡充电控制器的温度，在该温度超过一过温保护温度后，该过温保护 单元产生一过温保护信号时可以停止该电池平衡充电控制器操作。
前述的电池平衡充电控制器，其更包含一启动侦测电路，在接收一启动 信号后启动该电池平衡充电控制器。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本 发明提出的一种电池模块，其包含(N+l)个电池单元，该(N+1)个电池单元彼此以串联形式电性连接，其中N为大于零的整数；以及N个电池平衡充电 控制器，其中第N个电池平衡充电控制器耦接至串联的第N个电池单元及 第(N+l)个电池单元的一第一端、 一第二端及一连接点，且该第N个电池平 衡充电控制器根据该第一端、该第二端及该连接点判断该第N个电池单元 及该第(N+l)个电池单元的电池电位，并在第N个电池单元及该第(N+l)个 电池单元的一较高电池电位高于一较低电池电位一预定百分比以上时，导 通一平衡充电电流至该较低电池电位的电池单元。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的电池模块，其中所述的每一该电池平衡充电控制器包含一第一 比较器及一第二比较器，该第一比较器接收一下参考电位及该连接点的电 位以输出 一第一比较信号，该第二比较器接收一上参考电位及该连接点的 电位以输出一第二比较信号，该电池平衡充电控制器根据该第一比较信号 及该第二比较信号以决定是否产生该平衡充电电流。
前述的电池模块，其中所述每一该电池平衡充电控制器更包含一分压 装置，耦接该第一端及该第二端，以提供该上参考电位及该下参考电位，而 该上参考电位高于该下参考电位。
前述的电池模块，其中所述的分压装置包含串联的一第一电阻、 一第 二电阻及一第三电阻，该第一电阻耦接该第一端，该第三电阻耦接该第二 端，该第二电阻耦接该第 一 电阻以产生该上参考电位及耦接该第三电阻以 产生该下参考电位，该第一电阻及该第三电阻的阻抗值相等而该第二电阻 的阻抗值小于该第 一 电阻的阻抗值。
前述的电池模块，其中所述的每一该电池平衡充电控制器更包含一开 关模块，其包含一第一开关以及一第二开关，该第一开关耦接该第一端与该 连接点，该第二开关耦接该第二端与该连接点，该电池平衡充电控制器根据 该第一比较信号及该第二比较信号决定该平衡充电电流流经该第一开关或 该第二开关。
前述的电池模块，其中所述每一该电池平衡充电控制器更包含一时间 延迟单元，使该第一开关及该第二开关的任一导通的时间点将晚于另一截 止的时间点 一预定时间以上。
前述的电池模块，其中所述的每一该电池平衡充电控制器通过一电阻 耦4妄该连4妄点。
前述的电池模块，其中所述的每一该电池平衡充电控制器更包含一 电 压过低锁定单元，耦接该第一端及该第二端，当该第一端及该第二端的电位 差低于一预定启动电压时，该电压过低锁定单元产生一电压过低信号时可 以停止该电池平衡充电控制器。
前述的电池模块，其中所述的每一该电池平衡充电控制器更包含一过温保护单元，用以侦测该电池平衡充电控制器的温度，在该温度超过一过温 保护温度后，该过温保护单元产生一过温保护信号时可以停止该电池平衡 充电控制器操作。
前述的电池模块，其中所述的每一该电池平衡充电控制器更包含一启 动侦测电^^，在接收一启动信号后启动该电池平4軒充电控制器。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案
可知，本发明的主要技术内容如下
为了达到上述目的，本发明提供了一种电池平衡充电控制器，包含一分 压装置、 一开关模块以及一平衡电路，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，该第二电池的一正端形成一第二 端。该分压装置耦接于该第一端及该第二端之间，以提供一上参考电位及 一下参考电位，该上参考电位高于该下参考电位。该开关模块包含一第一开 关及一第二开关，该第一开关耦接该第一端与该连接点，该第二开关耦接 该第二端与该连接点。该平衡电路耦接该连接点、该分压装置及该开关模 块，该平衡电路根据该连接点电位、该上参考电位及该下参考电位可以决定 一平衡充电电流是否流经该第 一开关或该第二开关。
另夕卜，为了达到上述目的，本发明还提供了一种电池模块，包含(N+1)个 电池单元及N个电池平衡充电控制器，其中N为大于零的整数。该(N+1)个 电池单元彼此以串联形式电性连接。其中，第N个电池平衡充电控制器耦 接至串联的第N个电池单元及第(N+l)个电池单元的一第一端、 一第二端及 一连接点，且该第N个电池平衡充电控制器根据该第一端、该第二端及该 连接点判断该第N个电池单元及该第(N+l)个电池单元的电池电位，并在第 N个电池单元及该第(N+l)个电池单元的一较高电池电位高于一较低电池电 位一预定百分比以上时，导通一平衡充电电流至该较低电池电位的电池单 元。
借由上述技术方案，本发明电池平衡充电控制器及其电池模块至少具 有下列优点及有益效果
1、 本发明的电池平衡充电控制器可确保该第一开关及该第二开关的任 一导通的时间点将晚于另 一截止的时间点一预定时间长度以上，而可以有 效的避免同时导通的问题。
2、 本发明的电池平衡充电控制器，藉由使用模拟的电池充电控制器可 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，而且可以任意搭配不同的电 池数量所组成的电池^^莫块，可以应用的范围相当广泛，非常适于实用。
3、 本发明的电池模块，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。
4、本发明的电池模块，可以使内建本发明的电池平衡充电控制器的电
池模块能够确保各电池单元均可充满电能时，而较一般的电池模块具有较 高的电池模块的使用效率以及较长的使用时间。
综上所述，本发明是有关一种电池平衡充电控制器及其电池模块，揭露 了一种电池充电控制器以达到电池的平衡充电。该电池平衡充电控制器，包 含一分压装置、 一开关模块以及一平衡电路，利用该分压装置提供的一参 考电压来判断电池模块中何电池单元的电池电压较不足，并以该平衡电路 控制该开关模块，使较低电压的电池单元的充电电流较较高电压的电池单 元的充电电流大，而4吏充々包电时，各电池的电池电压一致，可以达到电池 的平衡充电。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品的结构 或功能上皆有较大改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的 效果，且较现有的数字电池平衡充电控制器及其电池模块具有增进的突出 功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的 技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附 图，详细说明如下。


图l是现有习知的数字电池平衡控制器的电路示意图。
图2是根据本发明一较佳实施例的电池平衡充电控制器的电路示意图。 图3是内建本发明的电池平衡充电控制器的电池模块的电路示意图。
5:电池平衡微处理器10:数字电池平衡控制器
Sl ~S7:晶体管开关Rl ~R7:电阻
BAT1 BAT7:电池100:电池平衡充电控制器
105:处理单元110:第一比较器
115:第二比较器120:与非门
125:与门130:第一时间延迟器
135:第二时间延迟器Rl:第一电阻
R2:第二电阻R3:第三电阻
EA:启动信号VCC:电源
BAT1:第一电池BAT2:第二电池BAT 3:第三电池V+:上参考电位
V—:下参考电位Ql:第一开关Q2:第二开关 Rext:电阻 DET:电压信号 Vrl、 Vr2:电压
具体实施例方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功 效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的电池平衡充电控制器 及其电池模块其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图 式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式
的说明，当
;了解，^然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并:用来对本发明加以限制。
请参阅图2所示，是根据本发明一较佳实施例的电池平衡充电控制器 的电路示意图。根据本发明的一较佳实施例的电池平衡充电控制器100，包 含一分压装置、 一开关模块以及一平衡电路。
上述的分压装置，包含一第一电阻Rl、 一第二电阻R2及一第三电阻 R3，该第一电阻Rl耦接至一第一电池BAT1的正端，该第三电阻IU耦接至 一第二电池BAT2的负端。
其中，该第二电阻R2耦接该第一电阻R1以产生一上参考电位V+，及耦 接该第三电阻R3以产生一下参考电位V-，该第一电阻Rl及该第三电阻R3 的阻抗值相等而该第二电阻R2的阻抗值小于该第一电阻的阻抗值，较佳的 为R1:R2:R3=100: 1: 100。
上述的开关模块，包含一第一开关Q1及一第二开关Q2;
该第一开关Ql,耦接至该第一电池BAT1的正端与该第一电池BAT1及 该第二电池BAT2的一连接点，而该第二开关Q2耦接至该第二电池BAT2的 负端与该连接点。
为了限制流经该第一开关Ql或该第二开关Q2的电流大小，较佳的为 通过一电阻Rext连4妄至该连4妻点，如此可以避免过大的充电电流而^f吏电池 毁损或电池平衡充电控制器100过热。
上述的平衡电路，耦接于该分压装置及该开关模块之间，包含一第一比 较器IIO、 一第二比较器115、 一与非门120及一与门125。
该第一比较器110其非反向端耦接该第二电阻R2及该第三电阻R3的 连接点，反向端耦接该第一电池BAT1及该第二电池BAT2的连接点。
该第 一比较器115，其反向端耦接该第二电阻R2及该笫 一电阻R1的连 接点，非反向端耦接该第一电池BAT1及该第二电池BAT2的连接点。
为了确保电池平衡充电控制器100可以正常操作，电池平衡充电控制器IOO可以更包含一处理单元105,该处理单元105可以包含一过温保护单 元、 一电压过低锁定单元及一启动侦测电路。
该过温保护单元，用以侦测电池平衡充电控制器100的温度，在该温 度超过一过温保护温度后，该过温保护单元产生一过温保护信号，以避免 电池平衡充电控制器100过热毁损。
该电压过低锁定单元，耦接该第一电池BAT1的正端及该第二电池BAT2 的负端，当这两端电位差低于一预定启动电压时，该电压过低锁定单元产 生一电压过低信号，以避免操作电压不足时，电池平衡充电控制器100不 正常动作。
该启动侦测电路，在接收一高准位的启动信号EA后启动该电池平衡充 电控制器100,以确保电池平衡充电控制器100在该第一电池BAT1及该第 二电池BAT2进入充电状态时才动作。因此，当未有启动信号EA(或启动信 号EA为低准位)时，电池平衡充电控制器100内为关闭(Off)状态，电池平 衡充电控制器100几乎不耗电。所以，非在电池的充电状态时，电池平衡 充电控制器100不会耗损电池的电力，而有相当好的节能的优点。
该与非门120，耦接该处理单元105及该第一比较器110，以根据该处理 单元105及该第一比较器110所输出的信号控制该第一开关Ql的切换，而 为了避免该与非门120所输出的信号准位过低而损害该第一开关Ql,该与 非门120可连接于一高于该第二电池BAT2负端电压的电压Vrl，以避免输 出过低准位的信号。
该与门125,耦接该处理单元105及该第二比较器115，以根据该处理 单元105及该第二比较器115所输出的信号控制该第二开关Q2的切换，而 为了避免该与门125所输出的信号准位过高而损害该第二开关Q2，该与门 125可连接于一低于该第一电池BAT1正端电压的揭:作电压Vr2，以避免输 出过高准位的信号。
为避免该第一开关Ql及该第二开关Q2同时导通该第一开关Ql及该第 二开关Q2流经大电流而毁损，电池平衡充电控制器IOO可以包含一时间延 迟单元，耦接该平衡电路及该开关模块，使该第一开关Ql及该第二开关的 任一导通的时间点将晚于另一截止的时间点一预定时间长度以上，可以避 免开关同时导通的问题。
下面具体说明本发明的电池平衡充电控制器100的操作情形。当启动 信号EA为高准位，代表该电池模块的该第一电池BAT1及该第二电池BAT2 进入充电状态时，该处理单元105会判断该电池模块的第一端(即第一电池 的正端)以及第二端(即第二电池的负端)的电压差是否低于预定启动电压 以及电池平衡充电控制器100的温度是否过高等异常状态。若一切正常则 该处理单元105发出高准位信号使电池平衡充电控制器100开始运作，否则发出低准位信号停止电池平衡充电控制器100的运作。
々支设待充电的该第一电池BAT1及该第二电池BAT2均为锂电池，额定 电压为3, 7V,充满电时电压为4. 2V,而目前该第一电池BAT1及该第二电 池BAT2的电压分别为2. 8V及2. 5V。当该电池模块置于充电座充电时，该电 池才莫块提供的电压为5. 3V( = 2. 8V+2. 5V),因此该上参考电位V+为 5. 3V*(R2+R3)/(R1+R2+R3) — 2. 663V , 该下参考电位 V-为 5. 3V*R3/(R1+R2+R3) —2. 639V,其中，R1: R2: R3 = 100: 1: 100。此时，该 第一电池BAT1与该第二电池BAT2的连接点的电压信号DET为2. 5V，因此 该第一比较器110输出高准位的一第一比较信号而该第二比较器115输出 低准位的一第二比较信号。在没有任何异常状态下，该处理单元105亦输 出一高准位信号，如此，该与门125输出低准位信号使该第二开关Q2(在本 实施例为N型金氧半场效晶体管)截止，而该与非门120输出低准位信号使 该第一开关Ql(在本实施例为P型金氧半场效晶体管)导通，使一平衡充电 电流流经该第一开关Q1。如此，较低电池电压的该第二电池BAT2将较较高 电池电压的该第一电池BAT1的充电电流多了一平衡充电电流，故充电过程 将可逐渐拉近两颗电池的电池电压。上述例子为该连接点的电位DET低于 该下参考电位V-时，该平衡充电电流会流经该第一开关Ql，而当该连接点 的电位DET高于该上参考电位V+时，代表该第一电池的电池电压较j氐，该平 衡充电电流会流经该第二开关Q2 。
由于本发明是利用电阻的分压，依电阻的阻抗值的比例产生参考电位 来判断是否需该平衡充电电流来平衡充电，故当该第一电池BAT1以及该第 一电池BAT2的电池电压的差接近至一预定百分比后，电池平衡充电控制器 100将截止该第一开关Q1及该第二开关Q2，在上述例子中，该预定百分比 为1 % 。
当该第一电池BAT1与该第二电池BAT2的电池电压在充电过程，因为 该平衡充电电流流经该开关模块或其它因素造成电池平衡充电控制器100 的温度高于预定的过温保护温度时、电路异常使电池平衡充电控制器100 的操作电压低于预定启动电压或启动信号EA转变成低准位等状态，该处理 单元105将输出一低准位信号停止该电池平衡充电控制器直至上述状态解 除。由于电路上的一些噪声可能使该连接点的电位DET低于该下参考电位 V-且同时高于该上参考电位V+，而造成该第一开关Ql及该第二开关Q2同 时导通。因此，电池平^f軒充电控制器IOO可以增加由一第一时间延迟器130 及一第二时间延迟器135所组成的时间延迟单元，来避免该第一开关Ql及 该第二开关Q2同时导通的问题。当该与非门UO输出低准位信号使该第一 开关Ql导通的同时，将使该与门125输出低准位信号使该第二开关Q2截 止，直至该与非门120输出高准位使该第一开关Ql截止，并经该第一时间延迟器130的一预定延迟时间后，该与门125才可能输出高准位信号使该 第二开关Q2导通。相同地，当该与门125输出高准位信号使该第二开关Q2 导通的同时，将使该与非门120输出高准位信号使该第一开关Ql截止，直 至该与门125输出低准位使该第一开关Ql截止并经该第二时间延迟器135 的预定延迟时间后，该与非门120才可能输出低准位信号使该第一开关Ql 导通。如此，即可确保该第一开关Ql及该第二开关Q2的任一导通的时间点 将晚于另一截止的时间点一预定时间长度以上而避免同时导通的问题。
本发明的电池平衡充电控制器100,不仅可以用在两串联的电池平衡充 电之用，也可同时应用至三个或以上串联的电池平tf充电之用。当电池才莫 块内有(N+1)个以串联形式连接的电池单元时，可以使用N个电池平衡充电 控制器，使任意两个相连接的电池单元均有一电池平衡充电控制器来平衡 充电。
请参阅图3所示，是内建本发明的电池平衡充电控制器的电池模块的 电路示意图。内建本发明的电池平衡充电控制器的电池模块，在此实施例 中是以三个电池单元所组成的电池模块为例进行说明。第一个电池平衡充 电控制器100a,耦接至一第一电池单元BAT1的正端、 一第二电池单元BAT2 的负端及两电池单元的连接点。第二个电池平衡充电控制器100b，耦接至 该第二电池单元BAT2的正端、 一第三电池单元BAT3的负端及两电池单元 的连接点。当电池模块进行充电时，启动信号EA为高准位以启动第一个电 池平衡充电控制器100a及第二个电池平衡充电控制器100b。第一个电池平 衡充电控制器100a会比较该第一电池单元BAT1及该第二电池单元BAT2的 电池电压高低，当两个电池单元的一较高电池电位的高于一较低电池电位 一预定百分比以上时，会导通与该较高电池电位的电池单元并联的开关，以 导通一平衡充电电流至该较低电池电位的电池单元。同时，第二个电池平 衡充电控制器100b也进行该第二电池单元BAT2及该第三电池单元BAT3的 电池电压的比较，使该平衡充电电流流至其中低于预定百分比以上的一较 低电池电位的电池单元。如此，可以使内建本发明的电池平衡充电控制器 的电池模块能够确保各电池单元均可充满电能时，而较一般的电池模块有 较高的电池模块的使用效率以及较长的使用时间。
以上所迷，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发 明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利 用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但 凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所 作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1、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，该第二电池的一正端形成一第二端，其特征在于该电池平衡充电控制器包含一分压装置，耦接于该第一端及该第二端之间，以提供一上参考电位及一下参考电位，该上参考电位高于该下参考电位；一开关模块，包含一第一开关及一第二开关，该第一开关耦接该第一端与该连接点，该第二开关耦接该第二端与该连接点；以及一平衡电路，耦接该连接点、该分压装置及该开关模块，该平衡电路根据该连接点电位、该上参考电位及该下参考电位以决定一平衡充电电流是否流经该第一开关或该第二开关。
2、 根据权利要求1所述的电池平衡充电控制器，其特征在于其中所述 的平衡电路包含一第一比较器及一第二比较器，该第一比较器接收该下参 考电位及该连接点的电位，以输出一第一比较信号，该第二比较器接收该上 参考电位及该连接点的电位，以输出一第二比较信号，该平衡电路根据该 第一比较信号及该第二比较信号产生一第一控制信号及一第二控制信号以 控制该第一开关及该第二开关，当该连接点的电位低于该下参考电位时，该 平衡充电电流流经该第 一开关，而该连接点的电位高于该上参考电位时，该 平衡充电电流流经该第二开关。
3、 根据权利要求2所述的电池平衡充电控制器，其特征在于其还包含 一电阻耦接该连接点及该开关模块。
4、 根据权利要求2所述的电池平衡充电控制器，其特征在于其更包 含一电压过低锁定单元耦接该第一端及该第二端，当该第一端及该第二端 的电位差低于一预定启动电压时，该电压过低锁定单元产生一电压过低信 号，以停止该电池平衡充电控制器的操作。
5、 根据权利要求2所述的电池平衡充电控制器，其特征在于其中所述 的分压装置包含串联的一第一电阻、 一第二电阻及一第三电阻，该第一电 阻耦接该第一端，该第三电阻耦接该第二端，该第二电阻耦接该第一电阻 以产生该上参考电位及耦接该第三电阻以产生该下参考电位，该第一电阻 及该第三电阻的阻抗值相等而该第二电阻的阻抗值小于该第 一电阻的阻抗 值。
6、 根据权利要求2所述的电池平衡充电控制器，其特征在于其更包含 一时间延迟单元，耦接该平衡电路及该开关模块，使该第一开关及该第二 开关的任一导通的时间点将晚于另 一截止的时间点 一预定时间长度以上。
7、 根据权利要求2所述的电池平衡充电控制器，其特征在于其更包含 一过温保护单元，用以侦测该电池平衡充电控制器的温度，在该温度超过 一过温保护温度后，该过温保护单元产生一过温保护信号时可以停止该电 池平衡充电控制器操作。
8、 根据权利要求2所述的电池平衡充电控制器，其特征在于其更包含 一启动侦测电路，在接收一启动信号后启动该电池平衡充电控制器。
9、 一种电池模块，其特征在于其包含(N+l)个电池单元，该(N+l)个电池单元彼此以串联形式电性连接，其中 N为大于零的整数；以及N个电池平衡充电控制器，其中第N个电池平衡充电控制器耦接至串联 的第N个电池单元及第(N+l)个电池单元的一第一端、 一第二端及一连接 点，且该第N个电池平衡充电控制器根据该第一端、该第二端及该连接点判 断该第N个电池单元及该第(N+l)个电池单元的电池电位，并在第N个电池 单元及该第(N+l)个电池单元的 一较高电池电位高于一较低电池电位一预 定百分比以上时，导通一平衡充电电流至该4交^氐电池电^f立的电池单元。
10、 根据权利要求9所述的电池模块，其特征在于其中所述的每一该 电池平衡充电控制器包含一第一比较器及一第二比较器，该第一比较器接 收一 下参考电位及该连接点的电位以输出 一第 一 比较信号，该第二比较器 接收一上参考电位及该连接点的电位以输出 一第二比较信号，该电池平衡 充电控制器根据该第一比较信号及该第二比较信号以决定是否产生该平衡 充电电力t。
11、 根据权利要求10所述的电池模块，其特征在于其中所述的每一该 电池平衡充电控制器更包含一分压装置，耦接该第一端及该第二端，以提 供该上参考电位及该下参考电位，而该上参考电位高于该下参考电位。
12、 根据权利要求11所述的电池模块，其特征在于其中所述的分压装 置包含串联的一第一电阻、 一第二电阻及一第三电阻，该第一电阻耦接该 第一端，该第三电阻耦接该第二端，该第二电阻耦接该第一电阻以产生该 上参考电位及耦接该第三电阻以产生该下参考电位，该第 一 电阻及该第三 电阻的阻抗值相等而该第二电阻的阻抗值小于该第 一电阻的阻抗值。
13、 根据权利要求10所述的电池模块，其特征在于其中所述的每一该 电池平衡充电控制器更包含一开关模块，其包含一第一开关以及一第二开 关，该第 一开关耦接该第 一端与该连接点，该第二开关耦接该第二端与该连 接点，该电池平衡充电控制器根据该第 一比较信号及该第二比较信号决定 该平tf充电电流流经该第 一开关或该第二开关。
14、 根据权利要求13所述的电池模块，其特征在于其中所述的每一该 电池平衡充电控制器更包含一时间延迟单元，使该第一开关及该第二开关的任一导通的时间点将晚于另 一截止的时间点一预定时间以上。
15、 根据权利要求IO所述的电池模块，其特征在于其中所述的每一该 电池平衡充电控制器通过一 电阻耦接该连接点。
16、 根据权利要求IO所述的电池模块，其特征在于其中所述的每一该 电池平衡充电控制器更包含一电压过低锁定单元，耦接该第一端及该第二 端，当该第一端及该第二端的电位差低于一预定启动电压时，该电压过低锁 定单元产生一电压过低信号时可以停止该电池平衡充电控制器。
17、 根据权利要求IO所述的电池模块，其特征在于其中所述的每一该 电池平衡充电控制器更包含一过温保护单元，用以侦测该电池平衡充电控 制器的温度，在该温度超过一过温保护温度后，该过温保护单元产生一过 温保护信号时可以停止该电池平衡充电控制器操作。
18、 根据权利要求10所述的电池模块，其特征在于其中所述的每一该 电池平衡充电控制器更包含一启动侦测电路，在接收一启动信号后启动该 电池平衡充电控制器。
全文摘要
本发明是有关一种电池平衡充电控制器及其电池模块。该电池平衡充电控制器包含一分压装置，耦接电池第一端及第二端间，提供一上参考电位及下参考电位，上参考电位高于下参考电位；一开关模块，包含第一及第二开关；以及一平衡电路，耦接连接点、分压装置及开关模块，平衡电路根据连接点电位、上下参考电位决定平衡充电电流是否流经第一或第二开关，利用分压装置提供的参考电压来判断电池模块中何电池单元电池电压较不足，并以平衡电路控制开关模块，使较低电压电池单元的充电电流较较高电压电池单元的充电电流大，使充饱电时各电池电压一致。该电池模块包含(N+1)个电池单元以及N个电池平衡充电控制器，可应用于电池平衡充电控制器，使其应用范围更广泛。
文档编号H02J7/00GK101615810SQ20081012576
公开日2009年12月30日 申请日期2008年6月25日 优先权日2008年6月25日
发明者余仲哲, 松 徐 申请人:登丰微电子股份有限公司