专利名称：充电式锂电池的充电系统的制作方法
技术领域：
本发明是关于充电式锂电池的充电系统，特别是与对各锂电池提供独立电流进行
微调充电电压的一种充电系统相关。
背景技术：
锂电池，因为重量轻、导电性佳价格便宜及对环境的危害与冲击小，近年来的电池 的发展多以锂电池为重心。在充电状态下，如果锂电池的充电电压重复出现超过4.3伏特 以上的状态，有冒烟、起火、甚至爆炸的危险。如锂电池的电压低于2. 0伏特的状态下长期 放置，则锂电池无法再使用或充电。过度充电或放电(使用)时，可能会縮锂电池的寿命或 发生不可预期的事故(例如，爆炸)。 请参照图1及图2所示，理想状态的充电方式，是以一充电器12对3个串联连接 的锂电池14、锂电池16 、锂电池18进行充电，充电器12设定成『对充电式锂电池进行充电， 使各电池电压成为4. 2伏特』后，停止充电。 实际上的充电方式，如图3所示，充电器12对锂电池14、锂电池16、锂电池18进 行充电时，充电的目标同样是为了使3个充电式锂电池的电压成为4.2伏特，因此充电器12 的实质电压为12.6伏特。然而，因为锂电池的个别特性差异、及使用环境差异等而使锂电 池14的电压比其它电池更快上升时，锂电池会被过充电(4. 3伏特)，而其它电池16、 18则 处于未充满电(4. 15伏特)的状态，如此，重复出现过充电(4.3伏特)时，锂电池会析出锂 金属，而成为冒烟、起火、甚至爆炸的原因。 上述先前技术是目前市面上极为普通的技术，在考虑技术及安全的情形下，难以 兼顾锂电池的危险性及电池容量的降低。 为解决上述先前技术所无法解决的电池电压容量不均衡的问题，先前技术提出如 图4所示的解决方法，将充电器22与并联的锂电池24及24'、并联的锂电池26及26'、 并联的锂电池28及锂电池28'进行串联。其中，将M0S1(金属氧化半导体场效晶体管)及 第一阻抗Rl并联于锂电池24及锂电池24'，将M0S2及第二阻抗R2并联于锂电池26及锂 电池26'，将M0S3及第三阻抗R3并联于锂电池28及锂电池28'。 上述电路，充电器22对锂电池充电时，锂电池24及锂电池24'的电压比其它电池 更快上升而到达4.2伏特时，M0S1被导通，对第1阻抗R1所决定的电流I2，依综合充电电 流I c进行分流。所以，因为实施锂电池24、24'的充电的电流减少，故锂电池24、24'的 电压上升也减少。而锂离离子电池26、26'及锂电池28、28'的充电电流不变，故电压持续 上升。如此，减少比其它电池早到达满充电电压(4.2伏特)的电池充电电流，而持续维持 其它电池的充电电流，结果，串联于充电末端的电池电压成为相同电压，一般是采用如上所 示的电路。 然而，采用上述方法时，如图4所示，因为是藉由锂电池24、24'的充电电流的分 流，来减少锂电池24、24'的内部阻抗的电压降低，电池电压下降的结果，综合充电电流Ic 增加，即使刻意藉由分流电流来减少电压上升，电压仍会再度上升。此外，锂电池24及24'有内部阻抗差异时，如图4所示，于锂电池间会流过IL00P(回线电流)，其电压不平衡补正 电路会变得更为复杂。 为了解决上述问题，必须执行可改变MOS开关的导通时序、分流电流的大小等复 杂动作。因此，本发明提供可解决上述问题的充电式锂电池的充电系统。
发明内容
本发明的主要目的在提供一种充电式锂电池的充电系统，克服先前技术需要复杂
的微调技术，以较为便于实施的方式，却可得到比先前技术更好的效果。 本发明的另一目的在提供一种充电式锂电池的充电系统，对每一锂电池提供独立
的小电流，藉此对锂电池的充电电压进行微调，与先前技术的分段、分次提供电流进行微调 的方式并不相同。 本发明是提供一种充电式锂电池的充电系统，包括供应电源的一电源端、分别连 接至电源端两端的第一开关装置及保护电路。第二开关装置，耦接于第一开关装置，且第一 开关装置与第二开关装置均耦接至保护电路。充电部，耦接至保护电路及第二开关装置，且 具有复数充电槽，每一充电槽并联于定电压充电器，且每一充电槽可容纳锂电池并进行充 电。直流-直流转换器，耦接于上述该等定电压充电器，供应充电电流。此外，藉由控制器， 分别耦接于直流-直流转换器、充电部、该保护电路。对锂电池充电时，于外部充电器的电 源端，串联的任一锂电池的电压到达4. 2伏特时，关闭第二开关装置，切断外部充电器的充 电电流，同时，导通直流_直流变换器，对内部电压充电器供应电力。 定电压充电器，对应充电槽的锂电池的各电压，持续进行充电，直到成为4.2伏特 为止。 本发明是充电式锂电池的充电系统，其对每一锂电池提供独立的小电流，藉此对 锂电池的充电电压进行微调，与先前技术的分段、分次提供电流进行微调的方式并不相同， 本发明能克服先前技术需要复杂的微调技术，本发明以较为便于实施的方式，达成先前技 术以上的效果。 以下藉由具体实施例配合所附的图式详加说明，以便更容易了解本发明的目的、 技术内容、特点及其所达成的功效。
图1是先前技术的一实施例的理想状态的示意图。 图2是先前技术的一实施例的实际状态的示意图。 图3是锂电池储蓄电能时，充电电流的对应关系示意图。 图4是另一先前技术的一实施示意图。 图5是本发明一实施例的系统架构图。 图6及图7是本发明于锂电池储蓄电能时，实际电压与电流相对关系示意图。 图中 12充电器 14锂电池 16锂电池
18锂电池22充电器24锂电池26锂电池28锂电池24'锂电池26'锂电池28'锂电池30充电系统32充电器34第一开关装置36第二开关装置38保护电路40充电部42充电槽44充电槽46充电槽48定电压充电器50定电压充电器52定电压充电器54直流-直流转换器56控制器
具体实施例方式
本发明的充电式锂电池的充电系统可使用在手提式计算机、手提式多媒体播放装 置、手机或锂电池充电器等等。为能详细说明本发明的充电式锂电池的充电系统，请参照图 5。 此系统包括电源端32，电源端32提供电源。 一第一开关装置34与一第二开关装 置36耦接，第一开关装置34的一端连接至保护电路38。第一开关装置34及第二开关装置 36用来切换电流，在本实施例中第一开关装置34及第二开关装置36系为金属氧化半导体 场效晶体管，充电系统充电时，第一开关装置34与第二开关装置36皆为导通。此外，第一 开关装置34及第二开关装置36亦可使用晶体管等，具有开关功能的装置替代。
充电部40，系耦接于保护电路38及该第二开关装置36，具有复数充电槽。对锂电 池进行充电，本实施例时，充电槽有三个。充电槽42、充电槽44、充电槽46)系分别并联于 内部的4. 2伏特定电压充电器48、50、52。 直流-直流转换器54，与上述该等定电压充电器(4.2伏特定电压充电器48、4.2 伏特定电压充电器50、4.2伏特定电压充电器52)耦接。控制器56，分别与直流-直流转换 器54、充电部40、保护电路38耦接，例如，将本充电系统应用于手提式计算机时，控制器56 与手提式计算机连接，且能于手提式计算机的屏幕上，显示锂电池的电量。
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此夕卜，控制器56，检测充电槽42、充电槽44、以及充电槽46内的锂电池的电压，控 制直流_直流变换器54对锂电池进行充电。 充电系统30对安置于充电槽42、充电槽44、充电槽46内的锂电池进行充电时，从 电源端32对锂电池进行充电，当任一电池到达4. 2伏特时，关闭第二开关装置36而停止充 电，同时，驱动直流_直流变换器，藉由内部的4. 2伏特定电压充电器42 、 44、 46持续对锂电 池进行充电。 请一并参照图6及图7，电池电压相对较低时，利用外部的充电器32以较大充电电 流进行充电(图6X的斜线部份)，任一电池电压到达4. 2伏特时(图6Y点)，充电电流相 对变小，而以内部的定电压充电器持续充电，亦可以抑制电池组内的发热。使对应各电池的 电压的充电电流流过(Z区域)，虽然充电时间会不同，但在4. 2伏特满充电时即可停止充 电。 本发明与先前技术中的微调技术相较的下，先前技术采用的为分段、分次提供电 流进行微调，然本发明的充电系统系利用4. 2伏特定电压充电器48、4. 2伏特定电压充电器 50、4. 2伏特定电压充电器52对锂电池的电压进行微调的工作，分别对每一个锂电池提供 独立的电流进行充电，直到锂电池达到4. 2伏特。依据本发明，更容易实现微调，且可得到 先前技术以上的效果。 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。故即 凡依本发明申请范围所述的形状、构造、特征及精神所做是均等变化或修饰，均应包括于本 发明是权利要求内。
权利要求
一种充电式锂电池的充电系统，其特征在于包括一电源端，供应电源；一第一开关装置，与一第二开关装置耦接，且与该第二开关装置分别耦接至该充电器及一保护电路；一充电部，与该保护电路及该第二开关装置耦接，具有复数充电槽，每一充电槽与一定电压充电器并联连接，且每一充电槽可容纳锂电池藉以充电；一直流-直流转换器，与上述该等定电压充电器耦接；以及一控制器，分别与该直流-直流转换器、该充电部、该保护电路耦接；且对锂电池充电时，电源端对锂电池进行充电，当任一锂电池被充电至4.2伏特后，再以分别对应各锂电池之内部定电压充电器继续充电，直到各锂电池皆到达4.2伏特。
2. 如权利要求第1项所述的充电式锂电池的充电系统，其特征在于其可应用于手提 式计算机、手提式多媒体播放装置、手机、锂电池充电器。
3. 如权利要求第2项所述的充电式锂电池的充电系统，其特征在于其中该控制器与该手提式计算机连接，并于该手提式计算机的屏幕上，显示锂电池的电量。
4. 如权利要求第1项所述的充电式锂电池的充电系统，其特征在于其中该第一开关 装置及该第二开关装置，均系一金属氧化半导体场效晶体管。
5. 如权利要求第1项所述的充电式锂电池的充电系统，其特征在于其中各充电槽系 并联于电池。
6. 如权利要求第l项所述的充电式锂电池的充电系统，其特征在于其中各充电槽系 串联于电池。
7. —种充电式锂电池的充电系统，其特征在于锂电池的电压较低时，以连结于电池组的外部充电器进行充电，任一电池到达满充电 电压(4.2伏特)时，以分别连结于锂电池的内部充电器继续充电。
全文摘要
本发明是提供一种充电式锂电池的充电系统，其中包括供应电源的一电源端，电源端的两端分别与第一开关装置及保护电路连接。第二开关装置与第一开关装置耦接，且第一开关装置与第二开关装置均耦接至保护电路。充电部与保护电路及第二开关装置耦接，且充电部具有复数充电槽，每一充电槽与定电压充电器联连接，且每一充电槽可容纳锂电池充电。直流-直流转换器，与上述该等定电压充电器耦接，再以一控制器分别与直流-直流转换器、充电部、该保护电路耦接。对锂电池充电，当任一锂电池被充电至4.2伏特后，再以分别对应各锂电池之内部定电压充电器继续充电，直到各锂电池皆到达4.2伏特。
文档编号H02J7/00GK101741107SQ20081017587
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月7日 优先权日2008年11月7日
发明者奥藤忠司 申请人:加百裕工业股份有限公司;先进智慧工业有限公司