专利名称：避免电池充电时过热的安全充电系统及安全充电方法
技术领域：
本发明涉及一种电池充电系统，特别是涉及一种能在充电时避免电池温度过热的安全电池充电系统。
背景技术：
随着可携式的电子装置的普及，可重复充电式的电池也因此被大量地被采用为电力来源。电池充电时的大量电流，常会使充电中的电池过热。而电池过热，将可能会有热失控(thermal runaway)的现象产生，将会损害电池，甚至爆炸。
有些装置会使用软件来控制充电程序，例如移动电话。然而，为了避免电池充电时可能造成的危险，以及软件可能较容易故障，许多制造商倾向于使用专门的电池充电器来为电池充电。
请参考图1。图1为现有技术的电池充电系统示意图。电池充电系统10包含一充电电路20，用以对电池30充电。电池30包含有一正电压端32以及一负电压端36，正电压端32用以自充电电路20接收充电电流Ic，负电压端36系电连于地。此外，电池30还包含有一负温度系数热阻器38，其电连于负电压端36及一电阻输出端口34。负温度系数热阻器38依据电池30的温度而改变电阻值。由于负温度系数热阻器38具有负向的电阻对温度的斜率，表示产生的电阻值会随着电池30的温度上升而降低。负温度系数热阻器38依据电池30温度而产生的电阻值，将通过模拟数字转换器40以电压的方式转换成数字格式，而输出至控制器50，控制器50将此数字格式信号转换成对应的电池温度。控制器50亦纪录有一临限温度，用以比较电池温度是否已经高过临限温度。如果电池温度低于临限温度，控制器50由通用输入输出端口51输出一数字位，表示目前处于正常充电状态，而持续对电池30以充电电流Ic充电；若电池温度已高过临限值，控制器50由通用输入输出端口51输出一数字位，表示目前处于不正常的充电状态，而将将电池30的充电电流Ic阻断。此外，充电电流Ic的电流值由串联于可程序端口24的电阻R的电阻值所控制，因此当正常充电状态时，充电电流Ic将为一固定值。
充电电路20包含有一电压输入端口21，一接地端口25，一电流输出端口22，以及一可程序端口24；电压输入端口21用以接收电池30的充电电流，接地端口25用以将充电电路20接地，而电流输出端口22用以输出充电电流Ic至电池30的正电压输出端32。可程序端口24电连于一电阻R，此电阻R固定于电路板上，因此充电电流依据此电阻值而为一固定值。故当使用的电阻R的电阻值为固定值时，充电电路20产生对电池30的充电电流Ic也因此为一固定值。
控制器50包含有一通用输入输出端口51，其电连于充电电路20的赋能端口23，用以启动或停止充电电路20。当充电时，电池30的温度会上升。控制器50能根据负温度系数热阻器38的电阻值来判断电池30目前的温度。如果电池温度高于临界温度而达到会对电池造成损害的温度时，控制器50将发出一个停止信号到充电电路20的赋能端口23以停止充电电路20的运作。故当电池温度30高于临限温度时，此电池充电系统10使用控制器50来停止充电电路20对电池30的充电。然而当充电电路20停止对电池30的充电时，电池30仍可能尚未达到完全充足电力的状态。
发明内容
本发明提供一种可安全地对电池充电的电池充电系统，包含有一电池、一充电电路及一输出连接器。该电池包含有一输入端口、一输出端口、及一热阻器，该热阻器电连于该输出端口，当该电池温度高于一临限温度时，该热阻器的电阻值将随着该电池温度上升而增加。该充电电路包含有一输入连接器、一电阻量测电路以及一电流产生电路。该输入连接器连于该电池的输出端口，该电阻量测电路电连于该输入连接器，用以量测该电池的热阻器的电阻值，该电流产生电路则用来依据该电阻量测电路所量测到的电阻值产生充电电流，其中该电流产生电路所产生的充电电流会随着该电阻量测电路所量测到的电阻值增加而降低。该输出连接器电连于该电池的输入端口，用以提供该电池充电电流。
图1为现有技术的电池充电系统的功能方块示意图。
图2为本发明的电池充电系统的功能方块示意图。
图3为图2中充电电路的更详细的功能方块示意图。
图4为正温度系数热阻器、负温度系数热阻器及其串联组合的特性曲线图。
附图符号说明10、100电池充电系统20、20A充电电路21电压输入端口22电流输出端口23赋能端口24可程序端口25接地端口26电流产生电路28电阻量测电路30、110电池32、112正电压端34、114电阻输出端口36、116负电压端38、118、119热阻器40模拟数字转换器50控制器51通用输入输出端口(General Purpose Input/Output Port)120、122、124热阻器的电阻对温度的特性曲线Ic充电电流R电阻具体实施方式
请参考图2和图3。图2为本发明的电池充电系统100示意图。电池充电系统100包含有电池110及用以对电池110充电的充电电路20A。图3为本发明的充电电路20A更详尽的示意图。充电电路20A为图1中充电电路20的改良版本。电池110可为一锂电池或其它样式的可重复充电电池。此外，本发明中的电池110可为一移动电话的电池或是其它可携式电子设备的电池。
在充电电路20A中，连接到可程序端口24的电阻其电阻值将决定充电电路20A输出的充电电流Ic的大小，当电阻值升高，输出电流便降低。此外，充电电路20A还包含有一电阻量测电路28和一电流产生电路26。电阻量测电路28电连于程序端口24，用以量测电池110的电阻输出端口114的电阻值。电流产生电路26则接收电阻量测电路28所量测的电阻值，并依此产生对应的充电电流Ic。
不同于图1中的现有技术的电池30，电池110包含有一负温度系数热阻器118，其串连于一正温度系数热阻器119，此串联组合电连于电池110的电阻输出端口114和负电压端116之间。电池110还包含有一正电压端112，用以自充电电路20A接收充电电流Ic，电池的负电压端116电连于地。
电池充电系统100另一个异于现有技术的特点在于，电池110的电阻输出端口114电连于充电电路20A的程序端口24。如此一来，充电电路20A的电阻量测电路28所量测的电阻为一可变的电阻值。电阻输出端口114另经由模拟数字转换器40而电连于控制器50，让控制器50能得知电池110的温度。
请参考图2和图4。图4为负温度系数热阻器118、正温度系数热阻器119及两热阻器串联组合的电阻对温度特性曲线图表。线型120代表负温度系数热阻器118的特性曲线，当温度上升时，负温度系数热阻器118的电阻值随之降低。线型122代表正温度系数热阻器119的特性曲线，当温度上升时，正温度系数热阻器119的电阻值随的增加。线型124代表负温度系数热阻器118串联于正温度系数热阻器119的总和特性曲线。此热阻器串联组合的电阻值为负温度系数热阻器118与正温度系数热阻器119的电阻值总和。线型124在临限温度附近有着一转折点，此临限温度约为摄氏50度。当温度低于临限温度时，当电池的温度上升，此热阻器串联组合的输出电阻值随之降低。而当温度高于临限温度时，当电池的温度上升，此热阻器串联组合的输出电阻值随之增加。因此，线型124在低于临限温度时，其特性曲线非常类似于线型120，而在高于临限温度时，其特性曲线非常类似于线型122。
请注意图4中的电阻数目及其特性曲线数目为一实施例，可以照电池110和充电电路20A的特性而加以调整。在此实施例中，电池110的适当充电温度约为摄氏0度至45度，并且不应该超过摄氏50度。因此，当充电温度大于此极限温度时，负温度系数热阻器118与正温度系数热阻器119的串联电阻值将快速的增加，使充电电路20A的电流产生电路26随之降低充电电流Ic。
控制器50的通用输入输出端口51用以传用启动或停止的信号至充电电路20A的赋能端口23，其根据目前的充电状态而控制电池110的充电程序的启动或停止。当电池110的温度低于临限温度，其在正常充电状态下，故本发明的控制器50并不需要对充电程序做任何控制动作。充电电流Ic的大小会由负温度系数热阻器118与正温度系数热阻器119的串联电阻值所控制。当电池110的温度高于临限温度时，负温度系数热阻器118与正温度系数热阻器119的串联电阻值将快速增加。因此充电电路20A供应至电池110的充电电流Ic将随的快速降低。如此一来，电池充电系统110仍能继续充电，并且可以避免电池温度持续上升。负温度系数热阻器118与正温度系数热阻器119的串联组合提供一简单且有效率的机制，其可依据电池110的温度而提供适当的充电电流。此外，如果电池温度上升太快，控制器50会对充电电路20A送出停止信号，而快速的阻断充电电流Ic。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种电池充电系统，包含有一电池，包含有一输入端口，用来接收充电电流；一输出端口；以及一热阻器，电连于该输出端口，其中当电池温度高于一临限温度时，该热阻器的电阻值将随着该电池温度上升而增加；以及一充电电路，包含有一输入连接器，电连于该电池的输出端口；一电阻量测电路，电连于该输入连接器，用以量测该电池的热阻器的电阻值；一电流产生电路，用来依据该电阻量测电路所量测到的电阻值产生充电电流，其中该电流产生电路所产生的充电电流会随着该电阻量测电路所量测到的电阻值增加而降低；以及一输出连接器，电连于电池的输入端口，用以提供该电池充电电流。
2.如权利要求1所述的电池充电系统，其中该热阻器包含有一负温度系数热阻器，串联于一正温度系数热阻器。
3.如权利要求2所述的电池充电系统，其中当该电池的温度低于该临限温度时，该热阻器的电阻值随着该电池的温度上升而减低。
4.如权利要求1所述的电池充电系统，其中该电池为一锂电池。
5.如权利要求1所述的电池充电系统，其中该临限温度约为摄氏50度。
6.一种对电池充电的方法，包含有提供一电池，其具有以电阻值指示温度的热阻器，其中当该电池的温度高于一临限温度时，该热阻器的电阻值随着该电池的温度上升而增加；量测该热阻器的电阻值；产生一充电电流，该充电电流的值随该热阻器的电阻值增加而降低；以及使用产生的该充电电流对该电池充电。
7.如权利要求6所述的方法，还包含有以一负温度系数热阻器串联于一正温度系数热阻器组成该热阻器。
8.如权利要求7所述的方法，其中当电池的温度低于该临限温度时，该热阻器的电阻值随着该电池的温度上升而减低。
9.如权利要求6所述的方法，其中该临限温度约为摄氏50度。
10.一种可被安全地充电的电池，包含有一输入端口，用以接收该电池的充电电流；一输出端口；以及一热阻器，包含一正温度系数热阻器，及一负温度系数热阻器，串联于该正温度系数热阻器，该热阻器电连于该输出端口，用以根据该电池的温度输出对应的电阻值。
11.如权利要求10所述的电池，其中当该电池的温度低于一临限温度时，该热阻器的电阻值随着该电池的温度上升而减低，而当该电池的温度高于该临限温度时，该热阻器的电阻值随着该电池的温度上升而增加。
12.如权利要求10所述的电池，其中该电池为一锂电池。
13.如权利要求10所述的电池，其中该临限温度约为摄氏50度。
全文摘要
电池充电系统使用一充电电路对一电池充电。该电池包含一输入端口，用以接收一充电电流。该电池还包含一热阻器，其电连于一输出端口。当该电池温度高于一临限温度时，该热阻器的电阻值将随该电池的温度上升而增加。该充电电路包含一输入连接器电连于该电池的输出端口；以及一输出连接器电连于该电池的输入端口，用以提供该电池充电电流。该充电电路还包含一电阻量测电路，用以量测该电池的热阻器的电阻值。该充电电路还包含有一电流产生电路，其依据该电阻量测电路所量测的电阻值而产生一充电电流，该充电电流会随该量测的电阻值的上升而降低。
文档编号H02H5/04GK1976164SQ200610163769
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月4日 优先权日2005年12月2日
发明者高为澎, 陈智章, 蔡宗儒 申请人:明基电通股份有限公司