TW201015814A - Charging system for rechargeable lithium battery - Google Patents

Description

.201015814 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於充電式鋰電池的充電系統，尤其是，與對各鋰電池 提供獨立電流進行微調充電電壓的一種充電系統相關。 【先前技術】 鋰電池，因為重量輕、導電性佳價格便宜及對環境的危害與衝擊 小，近年來的電池的發展多以鐘電池為重心。於充電狀態下’如果鋰 電池的充電電壓重複出現超過4.3伏特以上的狀態，有冒煙、起火、 甚至爆炸的危險。如鋰電池的電壓低於2.0伏特的狀態下長期放置， ® 則鋰電池無法再使用或充電。過度充電或放電(使用)時，可能會縮鋰電 池的壽命或發生不可預期的事故(例如，爆炸）〇 請參照第一圖及第二圖所示，理想狀態的充電方式，係以一充電 器12對3個串聯連接的鋰電池14、鋰電池16、鋰電池18進行充電， 充電器12設定成『對充電式鋰電池進行充電，使各電池電壓成為4.2 伏特』後，停止充電。 實際上的充電方式，如第三圖所示，充電器12對鋰電池14、鋰 電池16、鋰電池18進行充電時，充電的目標同樣係為了使3個充電 $式鐘電池之電壓成為4_2伏特，因此充電器12之實質電壓為12.6伏 特。然而，因為鋰電池的個別特性差異、及使用環境差異等而使鋰電 池14的電壓比其他電池更快上昇時，鋰電池會被過充電(4 3伏特）， 而其他電池16、18則處於未充滿電(4·15伏特)的狀態，如此，重複出 現過充電(4.3伏特)時’鋰電池會析出鋰金屬，而成為冒煙、起火、甚 至爆炸的原因。 上述先前技術係目前市面上極為普通的技術，在考量技術及安全 的情形下，難以兼顧鋰電池的危險性及電池容量的降低。 為解決上述先前技術所無法解決之電池電壓容量不均衡的問題， 先前技術提出如第四圖所示的解決方法，將充電器22與併聯之鋰電池 201015814 24及24’、併聯之鋰電池26及26’、併聯之鋰電池28及鋰電池28,進 行串聯。其中’將M〇s1(金屬氧化半導體場效電晶體)及第一阻抗阳 併聯於鐘電池24及叙電池24,，將MOS2及第二阻抗R2併聯於兹電 池26及鐘電池26’，將MOS3及第三阻抗R3俩於兹電池28及鋰 電池28’。 上述電路’充電器22對鋰電池充電時，基於某種理由，鋰電池 24及鐘電池24’的電屋比其他電池更快上昇而到it 4.2伏特時,M0S1 被導通’ S第1阻抗R1所決定之電流丨2，依綜合充電電流|c進行分 流，。所以，因為實施鋰電池24、24,之充電的電流減少，故鋰電池24、 參

24之電塵上昇也減少。而趣離離子電池26、26,及鐘電、池28、28,的充 電電流不變，故電壓持續上昇。 如此，減少比其他電池早到達滿充電電壓(4·2伏特)之電池的充電 電流，而持續轉其他電池的充f電流，結果，串聯於充電末端之電 池電壓成為相同電壓，—般係採用如上所示之電路。 然而 ，上述方法時，如第四圖所示，因為係藉由鋰電池24 24, 之充電電流的分流’來減她電池24、24，之内部阻抗的電料低 結果，綜合充電電流丨C增加，即使刻意藉由分流電流來 減>電壓上昇，電壓仍會再度上昇。此外，料池24及24，有内部阻 抗差異時’如第四圖所示，於鐘電池間會流過|L〇〇p(迴線 電壓不平衡補正電路會變得更為複雜。 a 、 為了解決上述問題’必須執行可改變MOS開關的導通時序、分 流電流的大小等複雜轉。因此，本發截供可義 式鋰電池的充電系統。 1门越之充電 【發明内容】 士發明之主要目的在提供—種充電式鐘電池的充電系統， 服先則技術需要複雜峨調技術，以較為便於實_方式可^ 比先前技術更好的效果。 卩』得到 201015814 本發明之另一目的在提供一種充電式鋰電池的充電系統，其係對 每一鐘電池提供獨立的小電流，藉此對鋰電池的充電電壓進行微調， 與先前技術的分段、分次提供電流進行微調的方式並不相同。 本發明係提供一種充電式鋰電池的充電系統，其係包括供應電源 的一電源端、分別連接至電源端兩端的第一開關裝置及保護電路。第 二開關裝置，耦接於第一開關裝置，且第一開關裝置與第二開關裝置 均耦接至保護電路。充電部，耦接至保護電路及第二開關裝置，且具 有複數充電槽，每一充電槽併聯於定電壓充電器，且每一充電槽可容 納鋰電池並進行充電。直流-直流轉換器，耦接於上述該等定電壓充電 Φ器’供應充電電流。此外’藉由控制器，分別耦接於直流-直流轉換器、 充電部、該保護電路。對鋰電池充電時，於外部充電器之電源端，串 聯之任一鋰電池的電壓到達4.2伏特時，關閉第二開關裝置，切斷外 部充電器之充電電流，同時，導通直流-直流變換器，對内部電壓充電 器供應電力。 定電壓充電器，對應充電槽之鋰電池的各電壓，持續進行充電， 直到成為4.2伏特為止》 本發明之充電式鋰電池的充電系統，其係對每一鋰電池提供獨立 的小紐’藉此雜電池的充電縣進行微調，前技術的分段、 ❹分次提供電流進行微調的方式並不相同，本發明能克服先前技術需要 複雜的微調技術，本發明以較為便於實施的方式，達成先前技上 的效果。 底下藉由具體實施例配合所附的圓式詳加說明，當更容易瞭解本 發明之目的、技術内容、特點及其所達成之功效。 、 【實施方式】 本發明之充電式裡電_充電系統可使用在手提式 多媒艘播放裝置、手機或料池充電器等等1轉細說明本發^ 充電式鋰電池的充電系統，請參照第五圏。 7 201015814 此系統包括電源端32，電源端32係提供電源之用《—第一開關 裝置34與一第二開關裝置36耦接，第一開關裝置34的一端連接至 保護電路38。第一開關裝置34及第二開關裝置36係用來切換電流之 用，在本實施例中第一開關裝置34及第二開關裝置36係為金屬氧化 半導體場效電晶體，充電系統充電時’第一開關裝置34與第二開關裝 置36皆為導通〃此外，第一開關裝置34及第二開關裝置36亦可使 用電晶體等，具有開關功能的裝置替代》 充電部40，係耦接於保護電路38及該第二開關裝置36，具有複 數充電槽。對鋰電池進行充電，本實施例時，充電槽有三個。充電槽 ❿42、充電槽44、充電槽46)係分別併聯於内部之4.2伏特定電壓充電 器 48、50、52。 直流-直流轉換器54’與上述該等定電壓充電器(4.2伏特定電壓充 電器48、4.2伏特定電壓充電器50、4.2伏特定電壓充電器52)耦接。 控制器56，分別與直流-直流轉換器54、充電部40、保護電路38麵 接，例如，將本充電系統應用於手提式電腦時，控制器56係與手提 式電腦連接’且能於手提式電臈的螢幕上，顯示鋰電池的電量。 此外，控制器56，檢測充電槽42、充電槽44、以及充電槽46 内之鋰電池的電壓，控制直流-直流變換器54對鋰電池進行充電。 © 充電系統3〇對安置於充電槽42、充電槽44、充電槽46内的裡 電池進行充電時，從電源端32對鋰電池進行充電，當任一電池到達 4.2伏特時，關閉第二開關裝置36而停止充電，同時，媒動直流_直流 變換器，藉由内部之4.2伏特定電壓充電器42、44、46持續對銀電池 進行充電。 請一併參照第六圖及第七圖，電池電壓相對較低時，利用外部之 充電器32以較大充電電流進行充電(第六圖X之斜線部份），任一電池 電壓到達4·2伏特時(第六圖γ點），充電電流相對變小，而以内部之定 電壓充電器持續充電，亦以抑制電池組内的發熱。 .201015814 後，使對應各電池之電壓的充電電流流過(z區域），充電時間雖然 會不同，然而，於4.2伏特的滿充電即可停止充電。 本發明與先前技術中的微調技術相較之下，先前技術採用的係為 分段、分次提供電流進行微調，然本發明之充電系統係利用4.2伏特 定電壓充電器48、4.2伏特定電壓充電器50、4.2伏特定電壓充電器 52對鋰電池的電壓進行微調的工作，分別對每一個鋰電池提供獨立的 電流進行充電，直到鋰電池達到4.2伏特。依據本發明，更容易實現 微調，且可得到先前技術以上的效果。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本 發明實施之範囲。故即凡依本發明申請範团所述之形狀、構造、特徵 及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖係先前技術之一實施例之理想狀態之示意圖。 第二圖係先前技術之一實施例之實際狀態之示意圖。 第三圖係链電池儲蓄電能時，充電電流之對應關係示意圖。 第四圖係係另一先前技術之一實施示意圖。 第五圖係本發明之一實施例之系統架構圖。 第六圖及第七圖係本發明於鐘電池電能時，實際之電壓與電流相 對關係之示意圖。 【主要元件符號說明】 12充電器 14鋰電池 16鋰電池 18鋰電池 22充電器 24鋰電池 26鋰電池 201015814 28鋰電池 2率鋰電池 26’裡電池 28’鋰電池 30充電系統 32充電器 34第一開關裝置 36第二開關裝置 38保護電路 Φ 40充電部 42充電槽 44充電槽 46充電槽 48定電壓充電器 50定電壓充電器 52定電壓充電器 54直流-直流轉換器 56控制器

Claims (1)

1. 201015814 十、申請專利範圍： 1· 一種充電式鋰電池的充電系統，包括： 一電源端，供應電源； 一第一開關裝置，與一第二開關裝置耦接，且與該第二開關裝置分 別耦接至該充電器及一保護電路； 一充電部，與該保護電路及該第二開關裝置耦接，具有複數充電 槽，每一充電槽與一定電壓充電器並聯連接，且每一充電槽可容 納鋰電池藉以充電； 一直流-直流轉換器，舆上述該等定電壓充電器耦接；以及 〇 一控制器，分別與該直流-直流轉換器、該充電部、該保護電路麵 接；且 對鋰電池充電時’電源端對鋰電池進行充電，當任一鋰電池被充電 至4.2伏特後’再以分別對應各兹電池之内部定電壓充電器繼續 充電，直到各鋰電池皆到達4.2伏特。 2·如申請專利範圍第1項所述之充電式鋰電池的充電系統，其可應用 於手提式電腦、手提式多媒體播放裝置、手機、鋰電池充電器。 3. 如申請專利範圍第2項所述之充電式鋰電池的充電系統，其中該控 制器與該手提式電腦連接，並於該手提式電腦的螢幕上，顯示鋰電 ❹ 池的電量。 4. 如申請專利範圍第1項所述之充電式鋰電池的充電系統，其中該第 一開關裝置及該第二開關裝置，均係一金屬氧化半導體場效電晶 體。 5. 如申請專利範圍第1項所述之充電式鋰電池的充電系統’其中各充 電槽係並聯於電池。 6. 如申請專利範圍第1項所述之充電式鋰電池的充電系統，其中各充 電槽係串聯於電池。 7. —種充電式鋰電池的充電系統’其特徵為： 201015814 鋰電池之電壓較低時，以連結於電池組之外部充電器進行充電，任 一電池到達滿充電電壓(4.2伏特)時，以分別連結於鋰電池之内 部充電器繼續充電。 ❹ 〇 12