充电控制系统及其运作方法与流程

本发明是有关于一种升压电路，尤其是有关于一种适于大电流的升压电路。

背景技术：

随着科技进步以及消费者需求改变，手持式电子装置能达成的功能以及运作能力相应成长，然为了因应复杂的计算能力以及功能，手持式电子装置所消耗的电量也直线上升。但为了符合消费者对手持式电子装置需要具有轻薄好携带的要求，增加储能组件的方式来提升手持式电子装置的电量并非市场主流发展方向，因此手持式电子装置可快速充电的需求则相应而生。但是目前的快充方式将会严重损耗电池寿命，此外，当前快充方式亦无法准确掌握手持式电子装置端的充电状态，因此，如何使手持式电子装置可安全且快速充电又不损耗电池寿命，已经成为本领域研究人员所重视的议题。

技术实现要素：

为了解决上述的缺憾，本发明提出一种充电控制系统实施例，其包括充电控制器以及与电源电路，充电控制器与电源电路电性耦接，充电控制器是用以调整输出电流的电流值，充电控制器包括：电流回授控制单元，与所述电源电路电性耦接，是用以调整所述输出电流；充电控制器端控制单元，与电流回授控制单元电性耦接，充电控制器端控制单元是用以根据电子装置端讯号控制电流回授控制单元；以及第一通讯单元，与充电控制器端控制单元电性耦接，是用以传送或接收多个讯号。电子装置与充电控制器电性耦接，用以接收输出电流，电子装置包括第二通讯单元，与第一通讯单元电性耦接，是用以传送电子装置端讯号至第一通讯单元。电子装置端控制单元，与第二通讯单元电性耦接，电子装置端控制单元是用以根据电子装置的充电状态传送电子装置端讯号至第二通讯单元。第一开关电路，具有第一端以及第二端，第一开关电路的第一端与第二通讯单元电性耦接，第一开关电路的第二端与电池单元电性耦接，第一开关电路并与电子装置端控制单元电性耦接，第一开关电路是用以根据电子装置端控制单元的控制决定是否将第一开关电路的所述第一端以及所述第二端彼此导通。电池侦测单元与电池单元以及电子装置端控制单元电性耦接，电池侦测单元是用以动态感测电池单元的当前电压值。

本发明更提出一种充电控制系统的运作方法实施例，充电控制系统包括充电控制器以及电子装置，充电控制器与电子装置以及电源电路电性耦接，充电控制器包括电流回授控制单元、充电控制器端控制单元以及第一通讯单元，电流回授控制单元是用以调整电源电路的输出电流，充电控制器端控制单元与电流回授控制单元电性耦接，充电控制器控制单元是用以根据电子装置端讯号控制电流回授控制单元，第一通讯单元是用以接收电子装置端讯号，电子装置包括第二通讯单元、电子装置端控制单元、第一开关电路、电池侦测单元以及电池单元，第二通讯单元与第一通讯单元电性耦接，是用以传送电子装置端讯号至第一通讯单元，电子装置端通讯单元与第二通讯单元电性耦接，电子装置端通讯单元用以根据电池单元的充电状态传送电子装置端讯号至第二通讯单元，第一开关电路具有第一端以及第二端，第一开关电路的第一端与第二通讯单元电性耦接，第一开关电路并与电子装置端控制单元电性耦接，第一开关电路是用以根据电子装置端控制单元的控制决定是否将第一开关电路的第一端以及第二端彼此导通，电池单元与第一开关电路的第二端电性耦接，用以接收输出电流，电池侦测单元与电池单元电性耦接，是用以动态感测电池单元的储存电压，充电控制系统的运作方法包括：使第一通讯单元以及第二通讯单元彼此电性耦接并建立联机；使充电控制器端控制单元根据电子装置端讯号确认电子装置的最大充电电流值以及充电设定；使充电控制器端控制单元根据电子装置端讯号调整输出电流；判断是否结束充电，当判断为是，结束充电。

由于本案的充电控制系统可及时回馈充电状态，并以讯号的方式回授给充电控制器，因此充电控制器可以在讯号不受电路影响而损耗的情况下，藉由讯号正确且快速的对电子装置进行充电，有效提高充电时的安全性。此外，本发明更可以根据充电状态以不同的方式对电池单元充电，有效减少电流对电池单元寿命的影响，不仅可达到快速充电的目地，更可有效维护电池单元寿命的延长，增进商业上的效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的充电控制系统实施例示意图。

图2为本发明的动态电流充电模式充电实施例示意图。

图3为本发明的定电流充电模式充电实施例示意图。

图4为本发明的充电控制器端操作方法步骤实施例示意图。

图5为本发明的电子装置端操作方法步骤实施例示意图。

【符号说明】

100 充电控制系统

10 电源电路

20 充电控制器

21 电流回授控制单元

22 充电控制器端控制单元

243 第一通讯单元

30 电子装置

31 第二通讯单元

32 电子装置端控制单元

33 第一开关电路

34 电池单元

35 电池侦测单元

具体实施方式

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，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参考图1，图1为本发明的充电控制系统100实施例示意图，充电控制系统100包括充电控制器20以及电子装置30。充电控制器20与电源电路10电性耦接，电源电路10例如为交换式电源电路，其是用以将输入电压V_in(如交流电压)转换为负载所需要的电压值/电流值，充电控制器20是用以调整电源电路10的输出电流I_O，使输出电流I_O可安全快速的对电子装置30进行充电。充电控制器20包括电流回授控制单元21、充电控制器端控制单元22以及第一通讯单元23。电流回授控制单元21与电源电路10以及充电控制器端控制单元22电性耦接，电流回授控制单元21更与电源电路10的二次侧输出端电性耦接，电流回授控制单元21是用以根据充电控制器端控制单元22的控制而调整所述输出电流I_O。

充电控制器端控制单元22与电流回授控制单元21以及第一通讯单元23电性耦接，充电控制器端控制单元22是用以根据第一通讯单元23所接收的电子装置端讯号来对应控制上述的电流回授控制单元21，使电流回授控制单元21可据以调整输出电流I_O，其中，充电控制器端控制单元23可以由微处理器组件来实现。第一通讯单元24则是用以接收上述的电子装置端讯号以及外部传送的多个讯号，充电控制器20并藉由第一通讯单元24来与外部负载进行通讯以传输上述的讯号，并根据讯号内容进行对应的操作，充电控制器20更用以将输出电流I_O传送至电子装置30，在某些实施例中，第一通讯单元24可以是符合通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)标准规定的通讯端口，但不以此为限。

电子装置30用以与电源电路10以及充电控制器20电性耦接，以接收上述的输出电流I_O，并以输出电流I_O对内部电池进行充电，其中，电子装置30可以是智能型手机、平板计算机等可携式电子装置。电子装置30包括第二通讯单元31、电子装置端控制单元32、第一开关电路33、电池单元34、以及电池侦测单元35。第二通讯单元31与第一通讯单元24电性耦接，第二通讯单元31由于以有线或无线的方式与第一通讯单元24电性耦接，因此第二通讯单元31需具有可与第一通讯单元24兼容的规格，也就是说第二通讯单元31亦可以根据前述符合通用串行总线标准规定的通讯端口，但不以此为限。第二通讯单元31是用以与第一通讯单元24建立链接并通讯，第二通讯单元31并将电子装置端讯号传送至第一通讯单元24，第二通讯单元31并藉由第一通讯单元23接收到上述的输出电流I_O。电子装置端控制单元32与第二通讯单元31、第一开关电路33以及电池侦测单元35电性耦接，电子装置控制单元32是用传送包括有电子装置30相关信息的电子装置端讯号至第二通讯单元31，所述电子装置端讯号可包括电子装置30允许的最大充电电流值、当前电压值V_B、充电设定等信息，充电设定更包括电子装置30操作于定电流充电模式或动态电流充电模式其中的一的信息，电子装置控制单元32并是用以控制所述第一开关电路33。电子装置控制单元32更根据电池侦测单元35所侦测的电池单元34的当前电压值V_B判断电池单元34是否已充电至电压值门槛值V_D，所述电压值门槛值V_D可以为电池单元34的额定电压值或预先设定的电压门槛值，此电压门槛值例如为额定电压值的90％，但不以此为限。当电子装置控制单元32根据当前电压值V_B判断电池单元34已充电至电压值门槛值V_D时，电子装置控制单元32用以产生包含电池单元34已充电至电压值门槛值V_D信息的电子装置端讯号至第二通讯单元31，使充电控制器20可根据接收到的电子装置端讯号进行对应的操作。第一开关电路33具有一第一端以及一第二端，第一开关电路33的第一端与第二通讯单元31电性耦接以接收上述的输出电流I_O，第一开关电路33的第二端与电池单元电性耦接，第一开关电路33并与电子装置端控制单元32电性耦接，是用以根据电子装置端控制单元32的控制决定是否将第一开关电路33的第一端以及第二端彼此导通，以输出输出电流I_O至电性耦接的电池单元34。

以下进一步说明本发明的充电控制系统100的运作方法。请参考图1，当电子装置30准备藉由充电控制器20以及电源电路10进行充电时，电子装置30首先藉由第二通讯单元31与充电控制器20的第一通讯单元24进行电性耦接，同时电子装置30以及充电控制器20藉由第二通讯单元31以及第一通讯单元24确认彼此电性耦接并可通讯。当电子装置端控制单元32确认电子装置30已与充电控制器20电性耦接后，电子装置端控制单元32将第二开关单元33的第一端以及第二端彼此耦接，因此输出电流I_O将可透过第二开关单元33对电池单元充电。同时电子装置端控制单元32产生包含电子装置30的最大充电电流值以及充电设定的电子装置端讯号，并藉由第二通讯单元31将电子装置端讯号传送至充电控制器20。充电控制器端控制单元23接收到电子装置端讯号后，即根据最大充电电流值以及充电设定来控制电流回授控制单元21，电流回授控制单元21根据充电控制器端控制单元23的控制指令，调整电源电路10与电流回授控制单元21电性耦接的回授点，例如上述的二次侧输出端，电流回授控制单元21可藉由调整回授点的电压，但不以此为限。因此，电流回授控制单元21可将输出电流I_O调整为电子装置30充电所需的电流值，例如为最大充电电流值。当充电开始后，电子装置端控制单元32会持续的接收电池侦测单元35所侦测的当前电压值V_B，当电池单元34的电压达到电压值门槛值V_D时，电子装置端控制单元32会对应产生包含电池单元34已充电至电压值门槛值V_D信息的电子装置端讯号。因此当充电控制器端控制单元23接收到此电子装置端讯号，将会据以进行操作调整输出电流I_O，直到电池单元34确认已充满。在充电过程中，充电控制器端控制单元23并持续侦测是否需要结束充电，例如当充电控制器端控制单元23无法在预定时间内接收到电子装置30所传送的讯号，或者是电子装置30的第二通讯单元24已经不与第一通讯单元24电性耦接等状况，充电控制器端控制单元23将会停止充电。

请参考图2，图2为电子装置30操作于动态电流充电模式的充电示意图。图2中横轴为时间。首先在时间T₀到时间T₁的时段时，充电控制器端控制单元23会因为充电设定为动态电流充电模式，而使当前输出电流I_O为电子装置30的最大充电电流值，电池单元34因为输出电流I_O而使得当前电压值V_B持续上升。在时间T₁时，由于电池侦测单元35侦测到电池单元34的当前电压值V_B已经达到了电压值门槛值V_D，因此电子装置端控制单元32会产生对应的电子装置端讯号以告知充电控制器20端，当充电控制器端控制单元23接收到电子装置端讯号并得到电池单元34已充电至电压值门槛值V_D的信息时，充电控制器端控制单元23会据以控制电流回授控制单元21来降低输出电流I_O，如图2时间T₁至时间T₂所示，输出电流I_O低于最大充电电流值，当前电压值V_B再次根据输出电流I_O而上升。在图2的时间T₂时，当前电压值V_B再次达到了电压值门槛值V_D，因此充电控制器端控制单元23再次重复上述的步骤，持续进行输出电流I_O的调整，直到电池单元34完全充至额定电压值。

请参考图3，图3为电子装置30操作于定电流充电模式的充电示意图。图3中横轴为时间。首先在时间T₀到时间T₁的时段时，充电控制器端控制单元23会因为充电设定为定电流充电模式，而使当前输出电流I_O为电子装置30的最大充电电流值，电池单元34因为输出电流I_O而使得当前电压值V_B持续上升。在时间T₁时，由于电池侦测单元35侦测到电池单元34的当前电压值V_B已经达到了电压值门槛值V_D，因此电子装置端控制单元32会产生对应的电子装置端讯号以告知充电控制器端20，当充电控制器端控制单元23接收到电子装置端讯号并得到电池单元34已充电至电压值门槛值V_D的信息时，充电控制器端控制单元23会据以控制电流回授控制单元21以停止输出电流I_O，如图2时间T₁至时间T₂所示。当电池侦测单元35侦测到电池单元34因为停止充电而使得其电压值从电压值门槛值V_D下降而低于电压值门槛值V_D时，电子装置端控制单元32会据以产生对应的电子装置端讯号并传送至充电控制器30。当充电控制器端控制单元23接收到此电子装置端讯号时，可根据此电子装置端讯号得知电子装置30需要继续进行充电，因此充电控制器端控制单元23控制电流回授控制单元21使电源电路10将继续输出最大充电电流值的输出电流I_O对电池单元34充电，如图3时间T₂到T₃所示。充电控制器端控制单元23并持续根据以上所述对输出电流I_O进行调整，直到电池单元34完全充至额定电压值。

根据上述内容，更可汇整出本发明的充电控制系统的运作方法。请参考图4，图4为充电控制器20端的运作流程实施例示意图，首先于步骤401充电控制器20确认电子装置30是否与充电控制器20电性耦接，且充电控制器20可与电子装置30进行通讯，也就是第一通讯单元23是否可以与第二通讯单元31通讯。接着在步骤403，充电控制器20根据接收到的电子装置端讯号确认电子装置30的充电操作模式以及最大充电电流值等信息，确认完毕进行步骤405，反的回到步骤401。在步骤405，充电控制器20根据接收的电子装置端讯号以及电子装置30的充电操作模式来切换输出电流I_O。在步骤407中，充电控制器20判断是否结束充电，当判断为是结束充电，当判断为否则回步骤405继续充电。

请参考图5，图5为电子装置30端的运作流程实施例示意图，首先在步骤501，电子装置30判断是否与充电控制器20电性耦接并可通讯后开始充电程序，当判断为是，进行步骤503，反的，进行步骤501。在步骤503中，电子装置30持续接收并确认电池单元34的当前电压值V_B，在步骤505中，判断电池单元34的当前电压值V_B是否等于电压值门槛值V_D，若判断为是，即进行步骤507，继续进行充电，并将当前电压值V_B的信息传送至充电控制器20，当判断为否，电子装置端控制单元32则关闭第二开关单元509。步骤507执行后并再次进行步骤505，持续判断电池单元34的当前电压值V_B。

综以上所述，由于本案的充电控制系统可及时回馈电子单元34的充电状态(当前电压值V_B)，并以讯号的方式回授给充电控制器20，因此充电控制器20可以在讯号不受电路影响而损耗的情况下，藉由讯号正确且快速的对电池单元34进行充电，本发明的充电控制系统更因为准确的掌握电池单元34的充电状态，因此更有效提高充电时的安全性。此外，在电池单元34被初始的最大充电电流值充电至电压值门槛值V_D后，本发明以减少输出电流值或者以最大充电电流值间歇充电的方式对电池单元34充电，有效减少电流对电池单元寿命的影响，不仅可达到快速充电的目地，更可有效维护电池单元寿命的延长，增进商业上的效益。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，均应包含在本发明的保护范围的内。