CN1118916C

CN1118916C - 充电控制装置及充电控制方法

Info

Publication number: CN1118916C
Application number: CN99121599A
Authority: CN
Inventors: 李英维
Original assignee: Mitac Technology Corp
Current assignee: Getac Technology Corp
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2003-08-20
Anticipated expiration: 2019-10-18
Also published as: CN1293479A

Abstract

一种充电控制装置及充电控制方法，用以随充电电池的温度而调整其充电电流。此充电控制装置包括一温度感应元件例如热敏电阻，置于充电电池的周围，用来感测其工作温度。利用一电压转换电路将热敏电阻的电阻值变化转换成对应的控制信号後，再利用一充电电流调整电路，根据控制信号调整电源对充电电池所输出的充电电流。也即，当电池温度上升时，此充电控制装置可以降低充电电流，使温度下降，藉此防止温度过高所产生的负面影响，同时也无需完全停止充电动作。

Description

充电控制装置及充电控制方法

本发明涉及一种充电控制装置以及控制方法，特别是针对应用于电子装置(例如笔记型计算机等等)中的充电电池，能够根据充电电池的工作温度，机动性地调整实际充电电流的大小，藉以防止充电时温度过热所导致的不良结果以及防止过热而不得不停止充电的情况。

一般笔记型(notebook)计算机以及各式的手提式电子计算机设备，大都是采用电池作为供电的主要来源，以符合便携式(protable)特性的要求。电池由于体积的限制，大都有一定的有效供电时间，但是对于长期操作这类设备的使用者而言，有限供电时间便限制了使用者操作上的自由度。因此，对于便携式产品而言，延长供电时间是非常重要的课题。

目前延长供电时间的方法主要是利用可充电电池来实现。举例来说，一般笔记型计算机中较常使用的电池类型大都是所谓的二次电池，也就是具有可充电特性的电池，像镍氢电池等等。所以当这些充电电池电力消耗掉後，必须利用直流电源(一般通过市电经转换後获得)进行充电，才能够再次使用。

在一般充电过程中，温度是相当重要的环境参数。当充电过程的温度过高，不仅仅会影响到充电的品质，也很容易缩短电池的寿命。一般进行充电时，充电电池本身即会产生相当程度的热量，而导致其周围环境温度的上升。如果将充电电池置于便携式电子装置(如笔记型计算机)中进行充电的话，温度效应会变得更为明显，因为机器本身所产生的热量会进一步助长温度的上升。

现有充电电路的处理方式，是根据充电电池的工作温度，来决定是否继续充电。也就是说，当充电电池的工作温度超过一既定温度时，充电电路便切断供电，停止对充电电池的充电，藉以防止过热所造成的负面影响。然而，现有技术的缺点就在于此断电处理上。当充电电池是在一开机状态下的电子装置(如笔记型计算机)中进行充电时，工作温度会经常处于高温的状态。所以，充电过程显得断断续续，延长了实际对充电电池的充电时间。

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种充电控制装置和控制方法，可以随时检测充电电池的温度变化，而对应地调整所供应的充电电流，不需要停止充电，所以不仅可以防止充电过程中高温所造成的负面影响，同时也会加快实际进行充电的速度。

根据上述目的，本发明提出一种充电控制装置，用以控制一电源对一充电电池进行充电，该充电控制装置包括：

一温度感应元件，置于该充电电池附近，该温度感应元件之一特征值对应于该充电电池的温度而变化；

一电压转换电路，耦接于该温度感应元件，其根据该温度感应元件的特征值变化，产生对应于该充电电池温度的控制信号；以及

一充电电流调整电路，置于该电源对于该充电电池的充电路径中并且耦接该电压转换电路，其根据该控制信号，调整该电源对该充电电池所输出的充电电流，所述充电电流调整电路包括：

一脉宽调制电路，其根据该控制信号，产生对应的脉宽调制信号，该脉宽调制信号的脉宽对应于该充电电池的温度；以及

一开关元件，耦接于该脉宽调制电路并且置于该电源对于该充电电池的充电路径，其根据该脉宽调制信号的脉宽，调整该充电路径的开关状态，藉以调整充电电流。

根据本发明的另一方面，提供一种充电控制方法，用以控制一电源对一充电电池进行充电，该充电控制方法包括下列步骤：

利用一温度感应元件，感测该充电电池在充电过程中的温度，该温度感应元件之一特征值对应于该充电电池的温度；

转换该温度感应元件的所述特征值为一控制信号；

利用该控制信号，控制该电源对该充电电池的充电路径的导通状态，藉以根据该充电电池的温度调整该电源输出的充电电流大小。

本发明所揭示的充电控制装置和方法，主要是在进行充电动作时，能够根据充电电池的温度来决定实际输出的充电电流大小，藉此调节充电电池的温度。所以，能够在不停止充电过程的情况下，以较快的速度进行充电，同时也避免因为高温而产生的负面影响。

为使本发明的上述和其它的目的、特点和优点能更明白易懂，特举一较佳实施例，并结合附图作详细说明如下：

图1表示本发明用以随充电电池温度调整充电电流的充电控制装置的详细电路图。

图2表示本发明的充电控制方法的流程图。

图中元件标号说明：

1～充电电池模块；1a～充电电池；2～PWM产生电路；3～5V电压调整器；R1～热敏电阻；R2-R9～电阻；D1、D2～二极管；OP1～运算放大器；C1～电容器；V1～第一分压；V2～第二分压；V3～控制电压。

图1表示本发明用以随充电电池温度调整充电电流的充电控制装置的详细电路图。图中，VIN表示外部直流电源，例如交流市电经过AC-DC转换器(ACadapter)的处理送到电子装置的直流电源。标号1表示充电电池模块，其内具有实际储存及供应电力的充电电池1a。外部直流电源VIN通过一充电(供电)电路，对充电电池模块1进行充电的动作。

如图所示，电容器C1、电感器L1和二极管D1、D2等元件置于充电路径上，提供去除电源的高频成分以及防止EMI干扰等功能。另外，5V电压调节器3则将外部直流电源VIN(一般为12V)转换成5V的电压，用来提供运算放大器OP1(後述)的电力以及作为产生第一分压V1和第二分压V2(後述)的分压电源。另外，电阻网络(包括电阻R8、R9、R10、R11、R12)则是用来产生一参考电压，并送到PWM产生电路2(后述)，藉此提供充电电池模块1的定电流回授，也就是在条件不变的情况下，维持固定的充电电流。

本实施例的充电控制装置，主要由下列各元件所构成：热敏电阻R1，电压调整电路(包括电阻R2、R3、R4、R5、R6以及运算放大器OP1)，PWM(脉宽调制)产生电路2，以及开关元件(包括电阻R7和晶体管Q1)。

热敏电阻R1是作为一温度感测元件，其一端连接外部直流电源VIN或充电电池1a的负端(即接地端)，并且置于充电电池模块1的内部，紧邻充电电池1a，负责感测充电电池1a的温度变化。在本实施例中，热敏电阻1a的电阻值会随着充电电池1a的温度变化而改变，藉此感测出其温度的变化。另外，本发明除了采用热敏电阻之外，也可以采用其他的温度感测元件来监测充电电池1a的温度变化，而其某一特征值则会随着温度而改变，藉由此特征值变化来推知此时充电电池1a的温度。

热敏电阻R1的电阻变化则是利用电压转换电路(包括电阻R2～R6以及运算放大器OP1)加以处理，而产生对应的控制信号(控制电压V3包括电阻网络所产生的参考电压以及由电压转换电路所产生的控制信号)。如图所示，电阻R2的一端接到5V电压调整器，另一端则耦接于热敏电阻R1，因此串联的电阻R2、热敏电阻R1以及5V电压源即构成分压网络，而依据两电阻间的电阻值比例，在两者的接点上产生第一分压V1。由于热敏电阻R1的电阻值会受到温度的影响而变动，所以第一分压V1也会反映出此变动值。另一方面，电阻R4和R3同样也构成另一分压网络。其中，电阻R4的一端与电阻R3的一端连接在一起，电阻R4的另一端和电阻R3的另一端分别连接到5V电压调整器3的两个输出端。而依据两电阻间的电阻值比例，在两者的接点上产生第二分压V2。不过，由于电阻R3和R4的电阻值固定，因此第二分压V2也视为一固定参考值。接着，利用电阻R5、R6以及运算放大器OP1所构成的比较电路，比较出第一分压V1和第二分压V2的电压差并且加以放大，产生所需的控制信号。此控制信号同样会反映出充电电池1a的温度变动。

接着，此控制信号叠加到电阻网络(R8～R12)所产生的参考电压上，以控制电压V3的形式送到PWM产生电路2。而根据控制信号(或控制电压V3)所对应于温度变化的变动值，PWM产生电路2所产生的脉宽调制信号，会具有对应于此温度变动的脉宽。因此，当此脉宽调制信号送到晶体管Q1的基极时，便会改变晶体管Q1的导通(turn-on)时间，藉此便可以改变充电电流的大小。换言之，当充电电池1a的环境温度上升时，热敏电阻R的电阻值下降，导致外部直流电源VIN所输出的充电电流减小，藉此抵消温度上升的变化。

在本实施例中，热敏电阻R1和电压转换电路(包括运算放大器OP1、电阻R2～R6)也可以由其他的电池温度监测电路来实施，另外，PWM产生电路2以及开关元件(包括晶体管Q1和电阻R7)也可以由其他的充电电流调整电路来加以实施，因此图1所示的电路结构并非用以限定本发明。

图2即表示本发明实施例对应的充电控制方法的流程图。如图所示，首先，利用热敏电阻或其他的温度感测元件，检测出充电电池在充电过程中的温度(S1)。此时，其电阻值或其他对应的特征值会随温度改变而变动。接着，根据热敏电阻的阻值变化，调整控制电压V3的大小(S2)，也就是转换此热敏电阻的电阻值变动为控制信号，叠加到参考电压上产生控制电压V3。实际转换的方式可以采用将热敏电阻的电阻值转换为对应的第一分压后，与一固定的第二分压进行比较并且放大，藉以产生此控制信号。最後再利用此控制信号，控制电源对于充电电池之充电路径的导通状态。也就是根据控制电压V3的大小，PWM产生电路2产生具有对应脉宽的PWM信号(S4)，再利用此PWM信号，控制充电路径的导通状态，藉此调整充电电流。因此，可以根据充电电池的温度机动地调整电源输出的充电电流大小，而达到调节温度的目的。由于不会以停止充电的方式处理高温的情况，所以可以加快充电电池在机器开机状态下的充电速度。

本发明虽以一较佳实施例揭示如上，但其并非用以限定本发明，本领域的熟练人员在不脱离本发明的精神和范围内，还可作出许多变换和改进，因此本发明的保护范围由所附权利要求书所限定。

Claims

1.一种充电控制装置，用以控制一电源对一充电电池进行充电，其特征在于包括：

2.如权利要求1所述的充电控制装置，其特征在于，该开关元件为一晶体管，其基极接收该脉宽调制信号，其集电极和发射极分别耦接至该充电电池和该电源。

3.如权利要求1所述的充电控制装置，其特征在于，该温度感应元件为一热敏电阻。

4.如权利要求3所述的充电控制装置，其特征在于，该电压转换电路包括：

与该热敏电阻串联连接的电阻(R2)；

串联连接的电阻(R3)和电阻(R4)，其中，电阻(R2)的一端与所述热敏电阻相连，电阻(R2)的另一端与电阻(R4)未与电阻(R3)相连的一端相互连接在一起；

一分压电源，分别耦接于电阻(R2)与电阻(R4)相互连接的接点以及电阻(R3)未与电阻(R4)相连的一端，并在电阻(R2)和热敏电阻连接的接点上产生第一分压，以及在电阻(R3)和电阻(R4)连接的接点上产生第二分压；以及

一比较电路，分别连接到电阻(R2)与热敏电阻连接的接点上以及电阻(R3)与电阻(R4)连接的接点上，以分别接收该第一分压和第二分压，用以比较两者之差并按一既定增益放大，产生该控制信号。

5.一种充电控制方法，用以控制一电源对一充电电池进行充电，其特征在于包括下列步骤：

转换该温度感应元件的所述特征值为一控制信号；

6.如权利要求5所述的充电控制方法，其特征在于，该温度感测元件为一热敏电阻。

7.如权利要求5所述的充电控制方法，其特征在于，在转换该控制信号的步骤中包括：

将该温度感应元件的特征值转换为对应的第一电压值；以及

比较该第一电压值与既定的第二电压值并放大，产生该控制信号。

8.如权利要求5所述的充电控制方法，其特征在于，在控制该充电路径的导通状态的步骤中包括：

根据该控制信号，产生具有对应于该控制信号的脉宽的脉宽调制信号；以及

利用该脉宽调制信号，切换置于该充电路径之一开关元件，藉以控制该充电路径的导通状态。