電池電壓平衡電路及具電池電壓平衡功能的電池模塊制造技術

本發明專利技術提供了一種電池電壓平衡電路及具電池電壓平衡功能的電池模塊。其中，電池電壓平衡電路包含一電壓判斷電路以及一放電電路，并用以與一電池單元并聯。電壓判斷電路是用以判斷電池單元的一電池電壓，當電池單元的電池電壓高于一第一預設電壓時，產生一放電信號，直至電池單元的電池電壓低于一第二預設電壓為止，其中第一預設電壓高于第二預設電壓。放電電路是用以與電池單元并聯，在接收放電信號時，對電池單元進行放電。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是涉及一種電池電壓平衡電路及具電池電壓平衡功能的電池模塊。
技術介紹
隨著可攜式電子產品的發展，可充電式電池的需求也隨之而起。充電式電池包括了現有的鎳鎘電池、后續開發的鎳氫電池、鋰離子電池以及最新發展的鋰聚合物(Li-Polymer)電池。不同種類的可充電式電池所提供的電壓也不盡相同，而可攜式電子產品所需的操作電壓也有所不同。因此，電池制造業者會配合可攜式電子產品的操作電壓，將數顆電池串聯成電池模塊以提供所需的電壓。電池模塊在電池的電能耗盡時，需以充電器再充滿電以供下次使用。然而，電池會因制造或使用而造成蓄電量有所不同。舉例來說，7.4V鋰電池模塊是由兩顆3.7V的鋰電池串聯組成。在出廠時，兩顆電池的蓄電量分別是80％及70％。由于鋰電池過充會損害電池本身，因此，鋰電池充電器在任一顆鋰電池充飽時即停止充電，此時，兩顆電池的蓄電量分別為100％(電池充電的最上限)及90％。而使用時，只要任一電池蓄電量降至0％(電池放電的最下限)，電池模塊即無法使用，因此，這兩顆電池的蓄電量降至分別為10％及0％時，即須再充電才能使用。由上述例子可知，當電池模塊的電池的蓄電量有所不同時，電池模塊的實際可使用電能將由蓄電量最低的電池所決定。而除了上述出廠時電池模塊的各電池蓄電量可能不同外，電池在未使用時，也會自放電，在每個電池自放電速率不同的情況下，也會造成電池間蓄電量逐漸不平衡，使電池模塊實際可使用電能會隨著電池使用時間而逐漸變少，造成電池模塊的使用效率低落，使用時間也變短。請參考圖1，為Intersil在其ISL9208的數據手冊(Datasheet)中所揭示的數字電池平衡控制器。一數字電池平衡控制器10包含一電池平衡微處理器5及晶體管開關S1-S7。晶體管開關S1-S7分別通過電阻R1-R7與電池單元BAT1-BAT7并聯。電池單元BAT1-BAT7的電壓經模擬/數字轉換器(A/D?Converter)轉換成數字信號，該電池平衡微處理器5根據電池單元BAT1-BAT7的電壓數字信號，經內建的演算法比較出其中電壓較高的電池單元，并導通該較高電壓的電池單元并聯的晶體管開關，使各電池單元的充電電流可根據各電池的電壓調整而達到平衡充電的功能。然而電池電壓需經由模擬/數字轉換器轉換成數字信號后，數字電池平衡微處理器5才得以處理，而模擬/數字轉換器會大幅增加該數字電池平衡控制器10的芯片面積，故成本相當高是其缺點。另外，數字電池平衡微處理器5會受限于當初設計，例如：ISL9208僅能支援5到7顆電池所組成的電池模塊，其可應用的范圍也會因之受限。
技術實現思路
鑒于現有技術中的數字電池平衡控制器的成本及可平衡電池數量的限制，本專利技術提供一種電池電壓平衡電路及電池電壓平衡功能的電池模塊，利用一電池電壓平衡電路對一電池單元的方式進行電池電壓的平衡。因此，本專利技術的電池電壓平衡電路不僅在電池數量上有絕對的應用彈性，而且電路簡單，電路成本也相當低。為達上述目的，本專利技術提供了一種電池電壓平衡電路，包含一電壓判斷電路以及一放電電路，并用以與一電池單元并聯。電壓判斷電路是用以判斷電池單元的一電池電壓，當電池單元的電池電壓高于一第一預設電壓時，產生一放電信號，直至電池單元的電池電壓低于一第二預設電壓為止，其中第一預設電壓高于第二預設電壓。放電電路是用以與電池單元并聯，在接收放電信號時，對電池單元進行放電。在一實施例中，其中該電壓判斷電路包含一遲滯比較器以及一分壓電路，該分壓電路與該電池單元并聯，并產生一分壓信號至該遲滯比較器。在一實施例中，其中該電壓判斷電路包含一第一比較器、一第二比較器、一分壓電路以及一邏輯單元，該分壓電路與該電池單元并聯，該第一比較器耦接該分壓電路，根據該電池單元的該電池電壓是否高于該第一預設電壓產生一第一比較信號，該第二比較器耦接該分壓電路，根據該電池單元的該電池電壓是否低于該第二預設電壓產生一第二比較信號，該邏輯單元根據該第一比較信號及該第二比較信號產生該放電信號。在一實施例中，其中該電壓判斷電路包含一第一金氧半場效晶體管、一第二金氧半場效晶體管以及一分壓電路，該分壓電路與該電池單元并聯，并耦接該第一金氧半場效晶體管以及該第二金氧半場效晶體管的控制端，分別在該電池單元的該電池電壓高于該第一預設電壓及低于該第二預設電壓時改變該第一金氧半場效晶體管以及該第二金氧半場效晶體管的狀態。在一實施例中，其中該放電電路外接一限流電阻，以限制該電池單元通過該放電電路進行放電的一放電電流在一預定電流之內。在一實施例中，其中該電壓判斷電路還包含一延遲電路，在該電池單元的該電池電壓高于該第一預設電壓及低于該第二預設電壓時進行一延遲判斷，以決定是否產生及停止產生該放電信號。本專利技術也提供了一種具電池電壓平衡功能的電池模塊，包含多個電池單元以及多個電池電壓平衡電路。多個電池單元串聯成一電池串。每一個電池電壓平衡電路并聯多個電池單元中對應電池單元，根據對應電池單元的電池電壓判斷是否對電池單元進行放電。其中，多個電池單元的任一電池單元的電池電壓高于一第一預設電壓時，對應電池電壓平衡電路進行放電直至電池電壓低于一第二預設電壓為止，而第一預設電壓高于第二預設電壓。在一實施例中，其中每一該電池電壓平衡電路為一集成電路，封裝于單一封裝體內，該封裝體有一第一管腳、一第二管腳及一第三管腳，該第一管腳用以耦接對應電池單元的一正端，該第二管腳用以耦接對應電池單元的一負端，該第三管腳通過一限流電阻耦接至對應電池單元的該正端及該負端其中之一。在一實施例中，其中該電壓判斷電路還包含一延遲電路，在該電池單元的該電池電壓高于該第一預設電壓及低于該第二預設電壓時進行一延遲判斷，以決定是否產生及停止產生該放電信號。在一實施例中，其中該限流電阻限制對應電池電壓平衡電路在進行放電時的一放電電流，使該放電電流小于對應電池單元在充電時的一充電電流。以上的概述與接下來的詳細說明皆為示范性質，是為了進一步說明本專利技術的申請專利范圍。而有關本專利技術的其他目的與優點，將在后續的說明與附圖加以闡述。附圖說明圖1為Intersil在其ISL9208的數據手冊中所揭示的數字電池平衡控制器。圖2為根據本專利技術的具電池電壓平衡功能的電池模塊的電路方塊圖。圖3為根據本專利技術的一第一較佳實施例的電池電壓平衡電路的電路示意圖。圖4為根據本專利技術的一第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電池電壓平衡電路，其特征在于，與一電池單元并聯，包含：一電壓判斷電路，用以判斷該電池單元的一電池電壓，當該電池單元的該電池電壓高于一第一預設電壓時，產生一放電信號，直至該電池單元的該電池電壓低于一第二預設電壓為止，其中該第一預設電壓高于該第二預設電壓；以及一放電電路，用以與該電池單元并聯，在接收該放電信號時，對該電池單元進行放電。

【技術特征摘要】
1.一種電池電壓平衡電路，其特征在于，與一電池單元并聯，包含：
一電壓判斷電路，用以判斷該電池單元的一電池電壓，當該電池單元的該電池電壓高于一第一預設電壓時，產生一放電信號，直至該電池單元的該電池電壓低于一第二預設電壓為止，其中該第一預設電壓高于該第二預設電壓；以及
一放電電路，用以與該電池單元并聯，在接收該放電信號時，對該電池單元進行放電。
2.根據權利要求1所述的電池電壓平衡電路，其特征在于，其中該電壓判斷電路包含一遲滯比較器以及一分壓電路，該分壓電路與該電池單元并聯，并產生一分壓信號至該遲滯比較器。
3.根據權利要求1所述的電池電壓平衡電路，其特征在于，其中該電壓判斷電路包含一第一比較器、一第二比較器、一分壓電路以及一邏輯單元，該分壓電路與該電池單元并聯，該第一比較器耦接該分壓電路，根據該電池單元的該電池電壓是否高于該第一預設電壓產生一第一比較信號，該第二比較器耦接該分壓電路，根據該電池單元的該電池電壓是否低于該第二預設電壓產生一第二比較信號，該邏輯單元根據該第一比較信號及該第二比較信號產生該放電信號。
4.根據權利要求1所述的電池電壓平衡電路，其特征在于，其中該電壓判斷電路包含一第一金氧半場效晶體管、一第二金氧半場效晶體管以及一分壓電路，該分壓電路與該電池單元并聯，并耦接該第一金氧半場效晶體管以及該第二金氧半場效晶體管的控制端，分別在該電池單元的該電池電壓高于該第一預設電壓及低于該第二預設電壓時改變該第一金氧半場效晶體管以及該第二金氧半場效晶體管的狀態。
5.根據權利要求1至4任一項所述的電池電壓平衡電路，其特征在于，其中該放電電路外接一限流電阻，以限制該電池單元通過該放電電路進行放電的一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：余仲哲，李立民，徐獻松，柳娟娟，
申請(專利權)人：登豐微電子股份有限公司，
類型：發明
國別省市：