电池充电控制装置及电池平衡充电控制器的制作方法

专利名称：电池充电控制装置及电池平衡充电控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池充电控制装置及电池平衡充电控制器，尤指一种用以平衡电 池充电的电池平衡充电控制器及应用该电池平衡充电控制器的电池充电控制装置。
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。电池模块于电池的电能耗尽时，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%。由于锂电池过充电会损害 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，电池于未使用时，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的产品规格表(Datasheet)中所公开的数 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而与电池BAT1-BAT7并联。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，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 该较高电压的电池所并联的晶体管开关，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，故成本相当高是其缺点。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而受限。

发明内容
鉴于现有的数字电池平衡控制器成本过高的问题，本发明使用模拟的电池充电控制装置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，而且可任意搭配不同的电池数量所组成的电池模块， 可应用的范围相当广。另外，本发明亦利用电池电压及充电电流的检测，可达到提升电池电 压平衡的效率以及保护电池以避免不当的电池电压平衡操作。为达到上述的优点，本发明提供了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，该第二电池的一负端形成一第二端。该电池平衡 充电控制器包含一电池参考电压产生单元、一电压平衡单元以及一平衡判断单元。该电池 参考电压产生单元提供一第一组电池平衡判断信号及一第二组电池平衡判断信号，该第一 组电池平衡判断信号包含一上高参考电位，而该第二组电池平衡判断信号包含一下低参考 电位。该电压平衡单元包含一第一平衡电流单元及一第二平衡电流单元，该第一平衡电流 单元耦接该第一端与该连接点，该第二平衡电流单元耦接该第二端与该连接点。该平衡判 断单元耦接该连接点、该电池参考电压产生单元及该电压平衡单元，于该连接点的电位位 于该上高参考电位及该上保护参考电位之间及位于该下低参考电位及该下保护参考电位 之间时，控制该电压平衡单元使该第一电池及该第二电池中电压较低者接收较大的充电电 流。本发明也提供了一种电池充电控制装置，用以对具有多个串联电池单元的一电池 模块充电，该电池充电控制装置耦接每一该电池单元的正端及负端。该电池充电控制装置 包含一电池充电控制单元以及一电池平衡充电控制单元。该电池充电控制单元根据一电池 电流检测信号及一电池电压检测信号来控制该电池模块的一充电电流大小。该电池平衡 充电控制单元耦接每一该电池单元的正端及负端以判断该电池模块中任两个串联的电池 单元的电压，于任两个串联的该电池单元的电压差高于一第一预定值而低于一第二预定值 时，调整该两个电池单元的充电电流大小，使该多个电池单元中的最低电压的电池单元的 充电电流大于最高电压的电池单元。以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的权利要求。而有关本发明的其它目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。


图1为现有的数字电池平衡控制器的电路示意图。图2为根据本发明的一第一较佳实施例的电池平衡充电控制器电路示意图。图3为根据本发明的一第二较佳实施例的电池平衡充电控制器。图4为锂电池充放电的电压曲线及充电电流曲线的示意图。图5为根据本发明的一第三较佳实施例的电池平衡充电控制器。图6为根据本发明的一第四较佳实施例的电池平衡充电控制器。图7为根据本发明的一第五较佳实施例的电池平衡充电控制器。图8为根据本发明的一第六较佳实施例的电池平衡充电控制器。主要元件符号说明现有技术电池平衡微处理器5
数字电池平衡控制器10晶体管开关Sl S7电阻Rl R7电池BATl BAT7
本发明电池平衡充电控制器100、100a、100b、100c、IOOcU100，、100”启动保护判断器105第一比较器110第二比较器115与非门120、120d与门125、125d或门135单击电路142第一充电比较器144电压差处理单元146第二充电比较器150第三充电比较器152充电保护单元160、160a、160b、160c、160d电池参考电压产生单元 170、170c、170d参考电压产生器175、175，、175”平衡判断单元180、180d电压平衡单元190电池充电控制单元210保护开关模块220第一电池BATl第二电池BAT2第三电池BAT3第一参考电容Cl第二参考电容C2滤波电容Cdl输出滤波电容Cd2第一控制信号Csl第二控制信号Cs2连接点电压信号DET、DET1、DET2启动信号EA第一开关Ql第二开关Q2第一电阻Rl
第二电阻R2第三电阻R3第一电池内阻Rbl第二电池内阻Rb2
第三电池内阻Rb3电阻Rext、Rextl、Rext2电压信号Scl、Scl，、Sc2平均电压值Vbal充电电源VCC上低参考电位Vl上高参考电位Vl+上保护参考电位Vl-下高参考电位V2下低参考电位V2+下保护参考电位V2-参考电压信号Vb操作电压Vrl、Vr2第一参考信号Vbl预定调整电压Vb具体实施例方式请参考图2，为根据本发明的一第一较佳实施例的电池平衡充电控制器。该电池 平衡充电控制器100用以平衡一第一电池BATl及一第二电池BAT2的充电，其包含一电池 参考电压产生单元170、一平衡判断单元180及一电压平衡单元190。该第一电池BATl的 负端与该第二电池BAT2的正端电性连接以形成一连接点，该第一电池BATl的正端耦接一 保护开关模块220，该第二电池BAT2的负端接地，其中该第一电池BATl有一第一电池内阻 Rbl，该第二电池BAT2有一第二电池内阻Rb2。该保护开关模块220 —端耦接一充电电源 VCC及一输出滤波电容Cd2，由一电池充电控制单元210控制是否由该充电电源VCC传递一 充电电流至该第一电池BATl与该第二电池BAT2以进行充电，或由该第一电池BATl与该第 二电池BAT2传递一放电电流至一负载(未绘出)。该电池参考电压产生单元170提供一第一组电池平衡判断信号及一第二组电池 平衡判断信号作为判断是否进行平衡充电的参考，其包含一第一参考电容Cl、一第二参考 电容C2以及一参考电压产生器175。该第一参考电容Cl与该第二参考电容C2串联于该 第一电池BATl及该第二电池BAT2之间，其电容值相同，故其连接点的平均电压值Vbal = (Vbatl+Vbat2)/2，其中Vbatl为该第一电池BATl的电压值，Vbat2为该第二电池BAT2的 电压值。该参考电压产生器175耦接该第一参考电容Cl与该第二参考电容C2的连接点， 以根据该平均电压值Vbal而提供该第一组电池平衡判断信号及该第二组电池平衡判断信 号，该第一组电池平衡判断信号包含一上高参考电位Vl+及一上低参考电位VI，而该第二 组电池平衡判断信号包含一下高参考电位V2及一下低参考电位V2+，其中该上高参考电位Vl+高于该上低参考电位Vl，该下低参考电位V2+低于该下高参考电位V2。在此，该上高参 考电位Vi+与该下低参考电位V2+用以作为是否提供一平衡电流以平衡该第一电池BATl 及该第二电池BAT2的电压的判断根据，可以依据该平均电压值Vbal增加一第一预定百分 比的电压为该上高参考电位VI+，减少一第一预定百分比的电压为该下低参考电位V2+;或 者增加一第一预定电压值为该上高参考电位VI+，减少一第一预定电压值为该下低参考电 位V2+。举例来说，可以0. 1伏特为该预定电压值，如此，当该第一电池BATl及该第二电池 BAT2的电压差超过0. 2伏特时，该电池平衡充电控制器100将开始提供该平衡电流。而停 止提供该平衡电流的判断点可以为该平均电压值Vbal ；或者如本实施例般，以该上低参考 电位Vl及该下高参考电位V2作为停止提供该平衡电流的判断点。该上低参考电位Vl及该 下高参考电位V2的设定可以为依据该平均电压值Vbal增加一第二预定百分比的电压为该 上低参考电位VI，减少一第二预定百分比的电压为该下高参考电位V2 ；或者增加一第二预 定电压值为该上低参考电位VI，减少一第二预定电压值为该下高参考电位V2。举例来说， 以0. 05伏特为该第二预定电压值，如此，当该第一电池BATl及该第二电池BAT2的电压差 低于0. 1伏特时，该电池平衡充电控制器100将停止提供该平衡电流。依据上述两例，当该 第一电池BATl的电压高于(低于)该第二电池BAT2的电压0. 2伏特时，本发明的电池平 衡充电控制器100将启动电池平衡直至该第一电池BATl的电压与该第二电池BAT2的电压 差低于0.1伏特以内为止。该电压平衡单元190包含一第一平衡电流单元及一第二平衡电流单元，其中该第 一平衡电流单元包含一第一开关Ql，耦接该第一电池BATl的正端与该第一电池BATl和该 第二电池BAT2的连接点；该第二平衡电流单元包含一第二开关Q2，耦接该第二电池BAT2 的负端与该第一电池BATl和该第二电池BAT2的连接点。该电压平衡单元190受该平衡判 断单元180的控制，使一平衡电流流经该第一平衡电流单元的第一开关Ql或该第二平衡电 流单元的第二开关Q2。该平衡判断单元180耦接该第一电池BATl与该第二电池BAT2的连接点、该电池 参考电压产生单元170及该电压平衡单元190，且该平衡判断单元180包含一启动保护判断 器105、一第一比较器110、一第二比较器115、一与非门120及一与门125。该第一比较器 110接收该下高参考电位V2、该下低参考电位V2+及该第一电池BATl与该第二电池BAT2 的连接点的一连接点电压信号DET，于该连接点电压信号DET低于该下低参考电位V2+时输 出一高电平信号直至该连接点电压信号DET高于该下高参考电位V2为止。该第二比较器 115接收该上高参考电位VI+、该上低参考电位Vl及该连接点电压信号DET，于该连接点电 压信号DET高于该上高参考电位Vl+时输出一高电平信号直至该连接点电压信号DET低于 该上低参考电位Vl为止。该启动保护判断器105耦接该第一电池BATl的正端，于该第一电池BATl的正端 电压高于一预定电压值时启动该电池平衡充电控制器100。该启动保护判断器105亦可耦 接该电池充电控制单元210，于接收该电池充电控制单元210的一启动信号EA时启动该电 池平衡充电控制器100。该与非门120接收该启动保护判断器105及该第一比较器110的 输入，并输出一第一控制信号Csl以控制该电压平衡单元190的第一开关Q1。为了避免该 与非门120所输出的信号电平过低而损害该第一开关Q1，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，以避免输出过低电平的信号。该与门125接收该启动保护判断器105及该第二比较器115的输入，并输出一第二控制信号Cs2以控制该电压平衡单元190的第二开关Q2。当该启动保护判断器105启动该电池平衡充电控制器100后，该第一电池BATl的 电压高于该第二电池BAT2的电压，使该连接点电压信号DET低于该下低参考电位V2+，此时 该与非门120输出第一控制信号Csl来导通该第一开关Q1，该充电电源VCC所提供的部分 充电电流(即，平衡电流)通过该第一开关Ql而流过，使较高电压的第一电池BATl接收的 充电电流小于较低电压的第二电池BAT2接收的充电电流。如此，较低电压的第二电池BAT2 的电压上升速率将高于较高电压的第一电池BAT1。当第一电池BATl的电压与该第二电池 BAT2的电压接近至预定电压差，使该连接点电压信号DET高于该下高参考电位V2时，该与 非门120停止输出第一控制信号Csl，该第一开关Ql截止而停止平衡充电。同理，当该启动 保护判断器105启动该电池平衡充电控制器100后，该第二电池BAT2的电压高于该第一电 池BATl的电压，使该连接点电压信号DET高于该上高参考电位VI+，此时该与门125输出第 二控制信号Cs2来导通该第二开关Q2，该充电电源VCC所提供的部分充电电流(即，平衡电 流)通过该第二开关Q2而流过，使较高电压的第二电池BAT2接收的充电电流小于较低电 压的第一电池BATl接收的充电电流。为了避免该与门125所输出的信号电平过高而损害 该第二开关Q2，该与门125可连接于一低于该第一电池BATl正端电压的操作电压Vr2，以 避免输出过高电平的信号。如此，较低电压的第一电池BATl的电压上升速率将高于较高电 压的第二电池BAT2。当第一电池BATl的电压与该第二电池BAT2的电压接近至预定电压 差，使该连接点电压信号DET低于该上低参考电位Vl时，该与门125停止输出第二控制信 号Cs2，该第二开关Q2截止而停止平衡充电。换句话说，该平衡判断单元180根据该连接点 电压信号DET、该上高参考电位VI+、该上低参考电位VI、该下高参考电位V2及该下低参考 电位V2-，以判断该第一电池BATl与该第二电池BAT2的电压差，当此电压差超过一电压值 时，将控制该电压平衡单元190，使该第一电池BATl及该第二电池BAT2中电压较低者接收 较大的充电电流。另外，可以通过一电阻Rext来耦接该第一电池BATl和该第二电池BAT2的连接点 与该第一开关Ql和第二开关Q2的连接点，以控制该平衡电流的大小，避免过大的平衡电流 毁损该电压平衡单元190、该第一电池BAT1、该第二电池BAT2或其它元件。请参考图3，为根据本发明的一第二较佳实施例的电池平衡充电控制器。相较于图 2的实施例，本实施例的电池平衡充电控制器可以判断电池处于是否充电过程，并于充电过 程时才进行平衡充电。因此，相较于图2所示的电路，本实施例的电池平衡充电控制器IOOa 还包含一充电保护单元160a，耦接于该保护开关模块220的两端，用以检测是否有充电电 流流经该保护开关模块220。该充电保护单元160a包含一电压差处理单元146、一第一充 电比较器144、一单击电路142以及一或门135。该电压差处理单元146耦接该保护开关模 块220的两端，以分别接收两端的电压信号Scl、Sc2，并经减法运算后输出两电压信号Scl、 Sc2的电压差以作为充电电流信号。该第一充电比较器144比较该充电电流信号与一参考 电压信号Vb，于该充电电流信号高于该参考电压信号Vb时，即代表充电电流大于一预定充 电电流值时，该第一充电比较器144输出一高电平信号。此时，单击电路142因该第一充电 比较器144的触发亦产生高电平的输出信号。该或门135接收该单击电路142的高电平输 出信号时，触发该启动保护判断器105以启动该电池平衡充电控制器100a。
如上所述，当一充电电流由该充电电源VCC流经该保护开关模块220来对该第一电池BATl及该第二电池BAT2充电时，只要充电电流够大使电压信号Sc2高于电压信号Scl 一预定电压差值时，将启动该电池平衡充电控制器100a，如此，可确保电池电压平衡仅在电 池进行充电时进行。接着，请参考图4，为锂电池充放电的电压曲线及充电电流曲线的示意图。由图4 中可发现，充电过程的初期，电池电压上升十分快速，而此时充电模式在定电流充电模式。 于后电池电压相当接近额定电压4. 2V(在此以石墨为阳极材料的锂电池为例)，充电模式 变换为定电压充电模式，随着电池的电容量的上升，其电池电压仅缓慢上升直至充饱。而于 放电过程初期，电池电压快速下降后才转为缓慢下降。当电池的电容量经放电而剩余小部 分时，此时电池电压会快速下降直至放电结束。因此，如图4所示，以3. 8V作为充电或放电 的判断，将可判断出大部分的充电过程及在电容量接近100%的部分放电过程。当然，除了 上述的定电流定电压的充电方式外，锂电池亦可使用定电压定电流的充电方式或其它充电 方式，而其电池电压与其电容量之间的对应关系仍与定电流定电压的充电方式类似。由于该保护开关模块220的源极导通电阻Rds(On) —般不会太大，因此图3所示 的实施例不容易检测较小的充电电流。因此，本发明亦可通过上述锂电池的充电与放电过 程的电池电压变化的不同，以判断电池主要处于充电模式或放电模式。请参考图5，为根据 本发明的一第三较佳实施例的电池平衡充电控制器。相较于图3所示的实施例，本实施例 的充电保护单元160b还包含一第二充电比较器150、一第一电阻Rl及一第二电阻R2。该 第一电阻Rl及该第二电阻R2串联耦接于该第一电池BATl的正端与该第二电池BAT2的负 端之间，用以检测两电池的电池电压的和(sum)并产生一电池电压检测信号。该第二充电 比较器150比较该电池电压检测信号及一第一参考信号Vbl，于该电池电压检测信号高于 该第一参考信号Vbl (即，两电池的电池电压的和高于一预定启动电压)时产生一高电平输 出信号，以触发该启动保护判断器105来启动该电池平衡充电控制器100b。另外，电压信号 Scl'是由一滤波电路所产生，该滤波电路包含一第三电阻R3及一滤波电容Cdl，并耦接于 该第一电池BATl的正端及该第二电池BAT2的负端之间。通过该滤波电路，于进行电池充 电之初，虽然该第一电池BATl的正端的电位因为充电电流流经该第一电池内阻Rbl及该第 二电池内阻Rb2而较未充电前上升，然而，电压信号Scl’将因大电阻值的第三电阻R3而维 持于未充电时该第一电池BATl的正端的电位一段时间。如此，利用滤波电路，等同利用该 保护开关模块220的等效电阻及电池的内电阻来检测充电电流，故本实施例较图3所示的 实施例能检测更小的充电电流。上述实施例对于充电与放电状态的判断电压可以如图4所示般，以7. 6V或者以上 的电压作为判断，电池平衡充电控制器IOOb在大部分的充电过程及在电容量接近100%的 部分放电过程会被启动。为了避免两个电池间可能的稍许电压不平衡，较佳的判断电压电 平为7. 8V或者以上。另外，再加上充电电流的判断，可使几乎整个充电过程，电池平衡充电 控制器IOOb均启动以进行电池电压平衡。而对于电容量接近100 %的部分放电过程，由于 电池平衡充电控制器IOOb仅在高电容量时被启动，因此不至于使电池的电容量因电池平 衡充电控制器IOOb的电池平衡动作而使电池的电容量过度耗损。另外，若该第一电池BATl及该第二电池BAT2的电压差过大时，代表其中一电池有 过高的电池内阻或其它问题，导致其电压过低。若在这种情况下，串联的该第一电池BATl及该第二电池BAT2的电压和(sum)或许仍达到7. 8V或以上，但并不适宜进行电池电压平衡，以免导致另一个电池放电而降低电池电压而达到平衡两电池的电压差。请参考图6，为 根据本发明的一第四较佳实施例的电池平衡充电控制器。相较于图5所示的实施例，充电 保护单元160c还包含一第三充电比较器152，其接收该第一电阻Rl及该第二电阻R2所产 生的电池电压检测信号及一预定调整电压Vb2，其中该预定调整电压Vb2高于该第一参考 信号Vbl。当该电池电压检测信号落于该第一参考信号Vbl及该预定调整电压Vb2之间时， 该第三充电比较器152发出一低电平的输出信号至电池参考电压产生单元170c中的参考 电压产生器175’。此时，参考电压产生器175’将输出离该平均电压值Vbal较远的下低参 考电位V2+及上高参考电位VI+，使电池平衡充电控制器IOOc被触发而进行电池电压平衡 的电压差要求较高，也就是其敏感度下降以避免可能的不当电池电压平衡。再者，参考电压 产生器175 ’亦可将上低参考电位Vl及下高参考电位V2较为远离该平均电压值Vbal，使电 池平衡充电控制器IOOc就算进行不当的电池电压平衡，亦可被限制在较小的电容量损失。 当该第一电池BATl与该第二电池BAT2因充电而使该电池电压检测信号高于该预定调整电 压Vb2，该第三充电比较器152发出一高电平的调整信号至参考电压产生器175’，参考电压 产生器175’将产生较接近该平均电压值Vbal的下低参考电位V2+、下高参考电位V2、上高 参考电位Vl+及上低参考电位VI，以进行更精确的电池电压平衡。如此，以两阶段的方式来 进行电池电压平衡可避免一些可能的危险，而提高电池电压的平衡的效能及安全。另外，请参考图7，为根据本发明的一第五较佳实施例的电池平衡充电控制器。为 了更确保电池电压平衡的安全性，图7所示的实施例中，参考电压产生器175”还产生一上 保护参考电位Vl-及一下保护参考电位V2-，其中该上保护参考电位Vl-高于该上高参考电 位VI+，该下保护参考电位V2-低于该下低参考电位V2+。若该第一电池BATl与该第二电 池BAT2间有过高的电压差，代表其中一电池恐已毁损或有其它重大的问题。此时，电池平 衡充电控制器IOOd应进入保护状态以停止电池电压平衡的操作。因此，在本实施例中，充 电保护单元160d还包含一保护判断单元154，接收该上保护参考电位Vl-及该下保护参考 电位V2-，于该连接点电压信号DET高于该上保护参考电位Vl-或低于该下保护参考电位 V2-时，发出一保护信号至平衡判断单元180d中的与非门120d及与门125d，以停止电池电 压平衡的操作。本发明的电池平衡充电控制器除可应用至两个电池间的电池电压平衡以外，亦可 应用至三个或三个以上的两个电池间的电池电压平衡。请参考图8，为根据本发明的一第 六较佳实施例的电池平衡充电控制器。在本实施例中，电池平衡充电控制器包含两个电池 平衡充电控制器100’、100”(可以为上述任一实施例中的电池平衡充电控制器)，以对映任 两个串联的电池来进行电池电压平衡。当第一电池BATl与第二电池BAT2间的电压差或/ 及第二电池BAT2与第三电池BAT3间的电压差高于一第一预定值但低于判断保护状态的一 第二预定值时，电池平衡充电控制器100’或/及电池平衡充电控制器100”将调整对映的 两个电池的充电电流大小，使该第一电池BATl、该第二电池BAT2及该第三电池BAT3中的最 低电压的电池单元的充电电流大于最高电压的电池单元。由于电池平衡充电控制器100’、 100”的操作与上述的实施例相同，故在此不再累述。如上所述，本发明完全符合专利三要件新颖性、进步性和产业上的利用性。本发 明在上文中已以较佳实施例揭露，然熟悉本项技术者应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与该实施例等效的变化与置换， 均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以上文中的权利要求书所界定的为准。
权利要求
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，该第二电池的一负端形成一第二端，其特征在于，该电池平衡充电控制器包含一电池参考电压产生单元，用以提供一第一组电池平衡判断信号及一第二组电池平衡判断信号，该第一组电池平衡判断信号包含一上高参考电位，而该第二组电池平衡判断信号包含一下低参考电位；一电压平衡单元，包含一第一平衡电流单元及一第二平衡电流单元，该第一平衡电流单元耦接该第一端与该连接点，该第二平衡电流单元耦接该第二端与该连接点；以及一平衡判断单元，耦接该连接点、该电池参考电压产生单元及该电压平衡单元，于该连接点的电位高于该上高参考电位时及低于该下低参考电位时，控制该电压平衡单元使该第一电池及该第二电池中电压较低者接收较大的充电电流。
2.如权利要求1所述的电池平衡充电控制器，其特征在于，还包含一充电保护单元，其 耦接该电池参考电压产生单元及该连接点，其中该第一组电池平衡判断信号还包含一上保 护参考电位，该第二组电池平衡判断信号还包含一下保护参考电位，该上保护参考电位高 于该上高参考电位，该下保护参考电位低于该下低参考电位，当该连接点的电位低于该上 保护参考电位时及高于该下保护参考电位时，该充电保护单元输出一保护信号，使该电池 平衡充电控制器进入一保护状态。
3.如权利要求2所述的电池平衡充电控制器，其特征在于，该第一组电池平衡判断信 号还包含一上低参考电位，该第二组电池平衡判断信号还包含一下高参考电位，该平衡判 断单元提供该平衡电流至该连接点的电位等于该上低参考电位或该下高参考电位为止。
4.如权利要求3所述的电池平衡充电控制器，其特征在于，该上低参考电位与该下高 参考电位等电位。
5.如权利要求2所述的电池平衡充电控制器，其特征在于，该充电保护单元根据代表 该充电电流的一充电电流信号，于判断该充电电流高于一预定电流值时输出一充电信号以 启动该平衡判断单元。
6.如权利要求5所述的电池平衡充电控制器，其特征在于，该充电保护单元包含一检 测电路，该检测电路耦接一保护开关模块的一充电端及一电池端，该保护开关模块的该电 池端耦接该第一端，该充电端用以耦接一充电电源，该检测电路根据该充电端与该电池端 的电位以产生该充电电流信号。
7.如权利要求6所述的电池平衡充电控制器，其特征在于，该电池端耦接一滤波电路， 该滤波电路耦接于该第一端及该第二端之间。
8.如权利要求5所述的电池平衡充电控制器，其特征在于，该充电保护单元还检测该 第一端及该第二端的电压差，于高于一预定启动电压时输出该充电信号。
9.如权利要求8所述的电池平衡充电控制器，其特征在于，该充电保护单元还于该第 一端及该第二端的电压差高于一预定调整电压时输出一调整信号，以调整电池参考电压产 生单元所输出的该上高参考电位及该下低参考电位的电位。
10.一种电池充电控制装置，用以对具有多个串联电池单元的一电池模块充电，该电池 充电控制装置耦接每一该电池单元的正端及负端，该电池充电控制装置包含一电池充电控制单元，根据一电池电流检测信号及一电池电压检测信号来控制该电池模块的一充电电流大小；以及一电池平衡充电控制单元，耦接每一该电池单元的正端及负端以判断该电池模块中任 两个串联的电池单元的电压，于任两个串联的该电池单元的电压差高于一第一预定值而低 于一第二预定值时启动平衡充电控制，以调整该两个电池单元的充电电流大小，使该多个 电池单元中的最低电压的电池单元的充电电流大于最高电压的电池单元。
11.如权利要求10所述的电池充电控制装置，其特征在于，该电池平衡充电控制单元 于任两个串联的电池单元的电压差高于该第二预定值时进入保护模式。
12.如权利要求10所述的电池充电控制装置，其特征在于，该电池平衡充电控制单元 调整该两个串联的该电池单元的充电电流大小至任两个串联的该电池单元的电压差低于 一第三预定值时停止，该第三预定值小于该第一预定值。
13.如权利要求10所述的电池充电控制装置，其特征在于，该电池充电控制单元产生 一启动信号，该电池平衡充电控制单元于接收该启动信号后启动平衡充电控制。
14.如权利要求13所述的电池充电控制装置，其特征在于，该电池充电控制单元包含 一第一充电模式及一第二充电模式，于该第一充电模式时该充电电流的平均电流大小大于 该第二充电模式的平均电流大小，该电池充电控制单元于该第一充电模式时，产生该启动 信号。
15.如权利要求10所述的电池充电控制装置，其特征在于，该电池平衡充电控制单元 检测该充电电流，于该充电电流大于一预定电流值时启动平衡充电控制。
16.如权利要求15所述的电池充电控制装置，其特征在于，还包含一保护开关模块，耦 接于一充电电源及该电池模块之间，用以根据该电池充电控制单元的控制来传递该充电电 源所提供的该充电电流以对该电池模块充电。
17.如权利要求16所述的电池充电控制装置，其特征在于，该电池充电控制单元耦接 该保护开关模块两端以决定流经该保护开关模块的该充电电流大小。
18.如权利要求17所述的电池充电控制装置，还包含一滤波电路，其耦接该电池模块 及该保护开关模块。
19.如权利要求10所述的电池充电控制装置，其特征在于，该电池平衡充电控制单元 检测该电池模块的电压，于高于一预定启动电压时启动平衡充电控制。
20.如权利要求19所述的电池充电控制装置，其特征在于，该电池平衡充电控制单元 于该电池模块的电压小于一预定调整电压时调整该第一预定值，其中该预定调整电压高于 该预定启动电压。
全文摘要
本发明公开了一种电池充电控制装置及电池平衡充电控制器，用以达到电池的平衡充电，上述的电池平衡充电控制器包含了一电池参考电压产生单元、一电压平衡单元以及一平衡判断单元，利用该电池参考电压产生单元提供的参考电压来判断电池模块中两相邻的电池单元的电池电压差是否过大。同时，电池充电控制装置亦检测电池模块的电压及充电电流，以判断进行平衡电池电压的适当时机。然后，以该平衡判断单元来控制该电压平衡单元，使较低电压的电池单元的充电电流较其它较高电压的电池单元的充电电流大而使各电池单元的电池电压差变小。
文档编号H02J7/00GK101826737SQ20091000796
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者余仲哲, 徐献松, 李立民 申请人:登丰微电子股份有限公司