TWI328913B - - Google Patents

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TWI328913B TW095116037A TW95116037A TWI328913B TW I328913 B TWI328913 B TW I328913B TW 095116037 A TW095116037 A TW 095116037A TW 95116037 A TW95116037 A TW 95116037A TW I328913 B TWI328913 B TW I328913B
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Description

Γ328913 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 β本發明是有關於-種串併聯電池組控制電路,且特別 是有關於一種鋰電池保護發法及其裝置。 【先前技術】
充電電池分為職(Ni-Cd )與錄氫(Ν卜ΜΗ )兩 種’鎳鎘電池是前一代的產品,現在市場上不多見了,其 致命的缺點在於電池有記憶效應、壽命短,且錢是一種重 ^屬’容易造成環境污染’鎳氫電池就是針對鎳録電池的 缺點開發’減少了鎳鎘電池的記憶效應,電容量也高 多,耐過充或是過度放電,增加循環使用壽命,充電f 也比較短’最重要較^再制有毒重金屬,環境0 題大幅減低。當然鎳氳電池也不是十全十美,它的環产 應力較差’高於攝氏45度或低於攝氏〇度的環境幾乎= 使用,因此在極熱或極冷的地方無法供 恭 材,另外,_後,放置,咖, 顯喪失,要再次充電。 月 因為鋰電池在充電時,如果充電電廢過高_ 池有產生爆炸的危險;反之,當料池在放電時,二 電電壓過低,而使得鐘電池低於—個基本電料 办 響到鐘電池的使用*命。因此,鐘t池在使用 :衫 放電時)會加上如第一圖的保護裝置。 電或 在第-圖中,其係以串連四顆鐘電池為例作說明 此保護裝置1GG係包括四串用電池專用保護1(:如與電路 5 Ϊ328913 開關103。在實際設計時,會根據鋰電池102串聯數目的 ‘ 多少,選擇適當的保護1C 101。此該保護1C 101在充電或 放電時,將會偵測每串鋰電池102的電壓。當偵測到鋰電 池102之電壓異常時,該保護1C 101會送出信號至電路開 關103 ’使電路開關1〇3斷開,以切斷充電或放電電流。 因此只要串連的鋰電池1〇2數目不同,需要重新製作新的 保護裝置100。而且目前廠商能提供的保護IC 1〇1最多只 ,有到四顆鐘電池1〇2串聯,且由於只要鐘電池1〇2越多 顆,其保護1C 101之電路設計即越複雜,加上其線路的複 雜性及未解決電池間因老化衰退不均而可能產生不平衡的 問題,因此五串以上的鋰電池保護電路在製作上非常困 難0 【發明型内容】 本發明之主要目的,在於解決上述傳統缺失,避免缺 m :在’本發明係將充電電池保護裳置重新設計,不需要 考慮鋰電池串聯的個數,每 並聯,該電路板具有介面彼二也= -相:的電路板 時,會產生信號通知系統及,“壬何-串電池異常 路開關斷開’來切斷充電或放電電:的位置。或是,把電 與其任"電池異常時, 電,做各串電池平衡的微調^為過充,而對充電電池放 本發明之另一主要 、 時’能輕易的增加或減;:電==串的鐘電池使用 电也串聯的數目,不需要重新 6 1328913 製作電路板,只需要外部做簡單的接線即可。
為達上述之目的,本發明之鋰電池保護裝置,用以控 制一外接電路對-充電電池充電或放電,以防止該充電^ 池過充或過放,該鐘電池保護裝置包括有:異常檢知電 路'光輕合電路、平衡電路及識別電路。此異常檢知電路 係對,電電池之電壓作檢查’並輸出—檢測信號,若是信 號正吊持、_充電或放電動作,若是信號異常則切斷充電或 ,電動作。接著,平衡電路根據檢測信號判別是否為過充 充電電池放電。同時,光耦合電路則根據檢測 。儿^正光耦合電路之一阻抗,用以斷開充電電池與外接 電路的連接及識別電路提供發出信號電池的位置。、 為達上述之目的,本發明之鋰電池保護方法,用以控 制-外接電輯-充電電池充電或放電m該充電: 池過充或過放,該鋰電池保護方法包括: 首先進行判斷電池是充電或放電,當判斷電池是 時’則檢查電池平均t壓是否A於或小於單—個電池 南充電電Μ,^是平均電愿大於單—個電池的最高充 壓’充電迴路開路充電;若是判斷平均電壓小於單— 個^也的最高充電電壓,則檢查鐘電池保護裝置的輪出訊 ,^否正系是信號異常’卩低電流對電池充電,若5日 b號正常,保池正常充電; 疋 在判斷電池是放電時,以檢查電池平均電壓, 電壓是小於單一個電池的最低放電電壓時,放電迴路開: 路’不放電;若判斷平均電壓是大於單一個電池的最低放 7 1328913
電電壓時,先放I ‘號是否正常或里常,:f:再檢查鋰電池保護裝置輸出信 作號里常,則七α右疋判斷信號正常,繼續放電;若是 u诡吳吊,則切斷放電動作。 疋 f實施方式j 明如=關本發明之技術内容及詳細說明,現配合圖式說 =併參照第二圖與第三圖,係 裳置之併聯模組的電路, ^也保凌 與電池併聯的電路示音0保護裝置之併聯模组 枯里〜, 在本發明中,保護裝置Η系包 括/、吊核知電路2與光耦合電路3。 輸出此電路2係對充電電池4之電壓作檢查,並 輸出一檢測信號至光耦合電路3。 _合電路3係根據該檢測信號調整光麵合電路“ 阻抗,用以斷開保護裝置21與 電池4放電或充電。 ⑨電路的連接或令充電 此菸::么光耦°電路3包括發光二極體31與電晶體32° 充電ΐ:ΓΓ㈣録接至異常檢知電路2,用以根據 充^電池4之電藶決定是否發光。而電晶體32係電性麵接 至外接電路,並根據發光二極體31 犯之阻抗,以連結或斷開外接電路t先與否決定電晶體 在本實施例中,當電池4正常時,異常檢知電路2合 运出充電電池4之電Μ的檢測信號給域合電路3之發^ 二極體31,該發光二極體31在接到檢測信號後開始發:, 1.328913 如射另一側的電晶體32 ’而使得電晶體32的兩端阻抗报 低。 、 假如電池4異常時,異常檢知電路2會停止送給發光 二極體31的信號’使得發光二極體料止發光,讓另二 2電晶體32沒有光的照射,電晶體32的兩端阻抗變得报 向’幾乎為斷路的狀態。 因為光搞合電路3的兩側使用光的照射來溝通,不需 ,有任何電性上的接觸’因此兩側之間具有很高的絕緣強 =利用這個特性,我們可以如第四圖所示,串聯許多顆 :::個模組的鐘電池4,每個模組的電晶體32的兩端也 2串聯,而且整串電晶體32的兩端與整串鋰電池4之間 為元全的電性隔離。 在第四圖中,如果有任何一串鐘電池4發生異常時, 如t面所述,該串的異常檢知電路2會發出使發光二極體 32停止發光的檢測信號,讓 一 籩該串另一側的電晶體32沒有光 二,:而Γ電晶體32的兩端阻抗變得很高,幾乎為斷 :二:體32之間為彼此串聯,也就使得整串電晶 體32的兩编阻抗變得报高,幾乎為斷路。 電=二:果所有鐘電池4都處於正常狀態時,整串 有二也就是Α、β兩端的阻抗很低,當 报高,幾乎為斷路。兩端的阻抗變得 接著,利用A、Β端間之電晶體32的阻抗變化,可以 9 设计出如第五圖所 聯的電路示意圖。之另鋰電池保護裝置之多個鋰電池串 關控制電路6更於保護裝置中設計電路開關5與開 -級之光耦合電路3 電路6係電性耦接至最後 控制信號。而電路門關J 耦合電路3之阻抗輸出- 並根據控制信㈣接至開關控制電路6, 因號决疋疋否切斷充電電流或放電電流。 5 ;反之,* A 2端的阻抗报低時,將導通電路開關 ,v+ "、兩端的阻抗復高時,則切斷電路開關 5 ’以切斷充電或放電電流。 ㈣电路開關 繼續睛參照第六圖,係本發明之鐘電池保護裝置 ㈣電池串聯與外接電路的電路示意圖。其中,A\ ^ ,係電性糾料接電路7。其巾,外接祕7可 是系統或充電器,但自當不以此為限。 在第六圖中,異常檢知電路2係利用A、 ^化來通知外接電路7。因此,當外接電路7測得/ B兩端的阻抗很低時,外接電路7則正常工作。但當外接 電路7測得A、β兩端的阻抗很高時,外接電路7^停止 工作,以切斷充電或放電電流。 繼續請參照第七圖,係本發明之鋰電池保護裝置之另 一實施例示意圖。本實施例是在保護裝置2之光耦合電路 3上電性連接一識別電路8,該識別電路8係為一電阻值 沁’在光輕合電路3則根據檢測信號調整光轉合電路之一 阻抗’用以斷開充電電池4與 别電路S輪出一信號(電阻值)連接時,同時識 路得知那-電池4有異常現象。例如=路,讓外接電 -保護裝置]的光轉合電路3皆 』第四圖為例,每 時’並將每-個識別電路8嘹定為f接—識別電路8 等’當第二個保«置1的光竊合電路 即可得知4 μ 電路可以接受到通的電阻值’ Γ仵知疋第二個電池發生異常現象。 一者^請f照第八圖,係本發明之鐘電池保護裝置之再 竭不思圖。本實施例除了 =電性連接一識別電路"卜,該異常檢知電路= =接一平衡電路9 ’在電池4過糾,該異常檢知電路2 輸出一檢測信號至平衡電路9,讓平衡電路電9可以控制 電池4進行放電動作,以必免電池過充而損壞。 ▲ 贵明參,¾第九圖,係本發明之鐘電池充放電保護方 法之流程示意圖。在電池4進行充電過成中,首先進行判 斷電池4是充電或放電(如流程1〇),當判斷電池4是充 電日守’則進入流程l〇a檢查電池4平均電壓是否大於 Vhigh(單一個電池的最高充電電壓如4. 2V)或是小於Vhigh, 若是大於Vmgh ’進入流程i〇b則充電迴路開路,不充電。 若是小於Vhigh,則進入到流程1〇c ,以檢查鋰電池保護裝 置的輸出訊號是否正常,若是信號異常,則進入到流程 l〇d以低電流(ilQB)充電,若是信號正常,則進入到流程 10e正常充電; 1328913 若是判斷電池4是放電時,則進入到流程1〇f檢查電 池4平均電壓,:¾'疋小於vIot(單一個電池的最低放電電 壓)時,則進入流程l〇g放電迴路開路,不放電;若是大 於VlOT則進入流程i〇h先放電數秒後,再進入流程1〇i檢 查鋰電池保護裝置輸出信號是否正常或異常,若是判斷信 號正$,則進入到流程1〇 j繼續放電;若是信號異常,則 進入流程10k切斷放電動作。
—雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以 限=本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神 ^乾圍内’當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之保護 範圍當視後附《申請專利圍所界定者為$。 ° 【圖式簡單說明】 第:圖,係為習知之鋰電池保護裝置之電路示意圖。 ^圖,係本發明之鐘電池保護裝置之併聯模組的電 池,係本發明之鐘電池保護裝置之併聯模組鱼電 池併聯的電路示意圖。 ”電 第四圖,係本發明之鋰電池保護裝 聯的電路示意圖。 卞曼衣直(夕個鋰電池串 個鐘電 卜曰係本發明之另一鐘電池俘·|胃t # 池串聯的電路示意圖。 冑池保”纽置之夕
弟六圖,/么I 池串 聯盥外接當本發明之鋰電池保護裝置之多個鋰電 K接電路的電路示意圖。 施例示 弟七圖,係本發明之鋰電池保護裝置之另一實 12 1.328913 意圖。 第八圖,係本發明之鋰電池保護裝置之再一實施例示 意圖。 第九圖,係本發明之鋰電池充放電保護方法之流程示 意圖。 【主要元件符號說明】 4、 102 :電池 2 :異常檢知電路
3 :光耦合電路 31 :發光二極體 32 :電晶體 5、 103 :電路開關 6 ·’開關控制電路 7 :外接電路
1、100 :保護裝置 101 :保護1C 8 :識別電路 9 :平衡電路 10〜10k :流程

Claims (1)

1328913十、申請專利範圍: '> ·: 98· 7. 1 6 -(更)正替換頁丨 I 1.種链電池保護裝置,用以控制一外接電路對一充 電電池充電或放電,以防止該充電電池過充或過放,該鋰 電池保護裝置包括: 一異常檢知電路,係對該充電電池之電壓作檢查,並 輸出一檢測信號;以及 一光柄合電路,包括: 一發光二極體,係電性耦接至該異常檢知電路, 用以根據該異常檢知電路所檢測之電壓信號決定是否發 光; x 一電晶體,係電性耦接至該外接電路,並根據該 發光二極體之發光與否決定該電晶體之阻抗,用以連結或 斷該開外接電路。 2·如申請專利範圍第1項所述之鋰電池保護裝置,其 t該充電電池正常時,該發光二極體將被點亮。 3. 如申請專利範圍第2項所述之鋰電池保護裝置,其 中該發光二極體發光時’使電晶體之阻抗處於低阻抗狀 態,使發光二極體與外接電路之連接正常。 4. 如申明專利範圍第2項所述之鋰電池保護裝置,其 中充電電池異常時’該發光二極體將停止發光。 5. 如申叫專利範圍第4項所述之鋰電池保護裝置’其 令當料光二極體停止發光時,將使該電晶體之該阻抗處 於门阻m且將斷開與該外接電路之連接。 申明專利範圍第1項所述之鋰電池保護裝置,其 , d?月1 修(更)正替换頁 = Ϊ置增設一開關控制電路及-開關,該開關控制 - '、?耦接至該光耦合電路,用以根據該光耦合電路 j抗輸出-控制信號’以及開關係電性㈣至該開關 制電路,用以根據該控制信號決定是否切斷充電電流或 放電電流。 7.如申請專利範圍第1項所述之鋰電池保護裝置, 其中該保護裝置增設一識別電路,該識別電路係與光轉合 電路電性輕接’在光輕合電路呈斷開狀態時,識別電路輸 出一k號至外接電路,該外接電路根據此信號判斷那一位 置電池異常。 8. 如申請專利範圍第7項所述之鋰電池保護裝置,其 中該識別電路為一電阻值。 9. 如申請專利範圍第1項所述之鐘電池保護裝置,其 中該保護裝置增設一平衡電路,該係平衡電路與上述異常 檢知電路及電池電性耦接,在電池過充時,該異常檢知電 _路輸出一檢測信號至平衡電路,讓平衡電路對電池進行放 電動作。 10. 一種鋰電池保護方法,用以控制一外接電路對一 充電電池充電或放電,以防止該充電電池過充或過放,該 鋰電池保護方法包括: a )、在電池進行充電或放電過程中,首先進行判斷 電池是充電或放電,當判斷電池是充電時,則檢查電池平 均電壓是否大於或小於單一個電池的最高充電電壓,若是 平均電壓大於單一個電池的最高充電電壓,充電迴路開 15 1328913 9 8,.7,1 β. t § 路,不充電; b )、若是判斷(a )步驟的平均電壓小於單一個電 池的最高充電電壓,則檢查鋰電池保護裝置的輪出訊號是 否正常,若是信號異常,以低電流對電池充電,若是信號 正常,保池正常充電; c )、在判斷電池是放電時,以檢查電池平均電壓, 若平均電壓是小於單一個電池的最低放電電壓時,放電迴 路開路,不放電; • d )、若判斷(c )步驟的平均電壓是大於單一個 電池的最低放電電壓時,先放電數秒後,再檢查鋰電池保 護裝置的輸出信號是否正常或異常,若是判斷信號正常, 繼續放電;若是信號異常,則切斷放電動作。
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