TWI389412B - 充放電保護電路及充電保護方法 - Google Patents

Description

充放電保護電路及充電保護方法

本揭示內容是有關於一種保護電路，且特別是有關於一種充放電保護電路。

在電子裝置中，常常具有可以進行充電功能的電池模組，以使電子裝置可以藉由電池模組得到電源，亦可以藉由充電模組來對電池模組進行充電。電池模組在放電過程中，雖然放出的電流較大，卻因為是提供電源給電子裝置而對電池本身較無危險性。然而在充電過程中，雖然常以小電流進行充電，但是在電流過大或是充電過量使電池溫度上升時，容易使電池模組燒燬或損壞漏電而造成危險。因此，為了避免上述之情形產生，電池模組常設置有防止過充的控制器，以在適當的時刻切斷電路，阻止危險情形的發生。

習知的技術中，充電及放電實際上是相同的迴路。控制器在感測到迴路上的異常後，對迴路上的開關進行控制來斷開迴路。但是如果控制器本身即已經具有異常的現象，如無法正確地判斷電路異常狀況或是完全無法運作，則迴路在發生這些異常狀況時，將沒有任何的備用機制可以防範，仍然會對電池模組，甚至是電子裝置造成不可預測的傷害。

因此，如何設計一個新的充放電保護電路，提供一個更加安全的過充電保護機制，乃為此一業界亟待解決的問題。

因此，本揭示內容之一態樣是在提供一種充放電保護電路，係用於電子裝置。充放電保護電路包含：充放電接頭正端、開關模組、電池模組、放電接地端、充電接頭負端、感測元件以及控制模組。開關模組電性連接於充放電接頭正端。電池模組電性連接於開關模組及放電接地端，俾與充放電接頭正端、開關模組及放電接地端形成放電迴路。感測元件電性連接於電池模組及充電接頭負端，係與充放電接頭正端、開關模組、電池模組及充電接頭負端形成充電迴路。控制模組用以偵測電池模組、充電迴路及放電迴路，俾於發生異常時切斷開關模組。其中感測元件用以於感測到充電迴路發生異常時，且開關模組不可主動切斷時，感測元件係被動地斷開，俾中斷充電迴路。

本揭示內容之另一目的係在提供一種充電保護方法，係用於一充放電保護電路，其中充放電保護電路包含相異之充電迴路以及放電迴路。充電保護方法包含下列步驟：接通充電迴路，以對充電迴路中之電池模組進行充電；偵測充電迴路及電池模組是否發生異常；當充電迴路或電池模組發生異常，使充放電保護電路位於充電迴路上之開關模組斷開以中斷充電迴路；以及當開關模組不可斷開，充放電保護電路位於充電迴路上之感測元件係被動地斷開，俾中斷充電迴路。

應用本揭示內容之優點係在於藉由將大功率的放電迴 路與小功率的充電迴路分開後，利用小功率的感測元件置於充電迴路上，可以在控制模組失常時，將異常之充電迴路斷開，而輕易地達到上述之目的。

請參照第1圖，係為本揭示內容一實施例之一充放電保護電路1之一電路圖。

充放電保護電路1包含：充放電接頭正端100、開關模組102、電池模組104、充電接頭負端106、感測元件108、控制模組110以及放電接地端112。充放電保護電路1係應用於電子裝置(未繪示)上，以藉由電子裝置的充電模組(未繪示)來對電池模組104進行充電，或是藉由電池模組104提供電源給電子裝置使用。

開關模組102電性連接於充放電接頭正端100。須注意的是，於第1圖中所繪示之開關模組102係具有兩個開關，但是其數目於不同之實施例中可進行調整，不為本實施例中之數目所限。

於本實施例中，電池模組104電性連接於開關模組102及放電接地端112，俾與充放電接頭正端100、開關模組102及放電接地端112形成放電迴路。亦即，充放電接頭正端100及放電接地端112係電性連接電子裝置，俾在放電迴路導通時，藉由電池模組104提供電子裝置之電源。

感測元件108電性連接於電池模組104及充電接頭負端106，並與充放電接頭正端100、開關模組102、電池模組104及充電接頭負端106形成充電迴路。因此，充放電 接頭正端100及充電接頭負端106係電性連接電子裝置之充電模組(未繪示)，俾於充電迴路導通時，藉由充電模組對電池模組104進行充電。

其中，充電接頭負端106於本實施例中，為電子裝置之通訊埠114之通訊埠接腳。通訊埠接腳係可為I2C、通用串列匯流排、RS232或是RS485通訊埠之接腳。並且於不同之實施方式中，此通訊埠接腳可以是另外定義專門提供給充電迴路使用的充電接腳，亦或是與資料傳輸接腳一同共用，特別是差動式資料傳輸接腳。如此的實施方式，可減少接腳之數目，以避免由於充電迴路的使用而增加接腳數目設置的成本。第2圖所示係為本揭示內容之另一實施例之充放電保護電路1。於此實施例中，充電接頭負端106係可如第2圖所示為一充電接地端，以藉由不同之接地端將充電及放電迴路分隔開。

請繼續參照第1圖。控制模組110用以偵測電池模組104、充電迴路及放電迴路，俾在電池模組104、充電迴路或放電迴路發生異常時切斷開關模組102。此處的異常情況通常是指充電或是放電迴路之電流過大，亦或電池模組104之溫度過高的過充現象，而使得其中的電路或是元件即將遭受損壞。其中，由於電池模組104在放電過程中，雖然放出的電流較大，卻因為是提供電源給電子裝置而對電池本身較無危險性。然而在充電過程中，雖然常以小電流進行充電，但是在電流過大或是充電過量使電池溫度上升時，容易使電池模組燒燬或損壞漏電而造成危險。因此，控制模組110主要係針對功率較小，危險性卻較強的充電 迴路進行預防危險情況之控制，以在發生異常狀況時，可以主動地將開關模組102切斷，以斷開迴路而避免異常狀況更加嚴重。

然而，如果控制模組110無法正常運作時，將無法對充電時產生異常的充電迴路進行阻斷的動作。如果並未有其他機制可以在這樣的情形下對充電迴路加以阻斷，將仍然會對電池模組104，甚至是電子裝置造成嚴重的損害。

感測元件108即提供了這樣的機制，可以偵測到充電迴路的異常而被動地中斷充電迴路。於一實施例中，感測元件108係為一電流保險絲。因此，當充電迴路的電流變大而有異常時，電流保險絲即可因應電流之情況而被動地斷開，進而阻斷充電迴路，避免過充的情形發生。於另一實施例中，感測元件108係為感溫元件、溫控元件或電流元件。因此，當充電迴路的溫度上升或電流異常，感溫元件、溫控元件或電流元件即可因應溫度及電流之情況而被動地斷開，進而阻斷充電迴路，避免溫度過高的情形發生。由於上述這些元件通常為承載小功率之元件，因此適合配置於功率較小的充電迴路上，提供簡單的機制以使控制模組110在無法正常運作時，亦能夠被動地阻斷充電迴路，而避免危險的過充情形發生。

上述之實施例中，開關模組所包含的開關數目、電池模組之形式，係隨著不同之情況而可於不同之實施例中進行調整，而並非為上述之實施方式所限。任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。

本揭示內容之又一實施例為一種充電保護方法，可用於第1圖或第2圖中的充放電保護電路1。第3圖係為本揭示內容之實施例之充電保護方法之流程圖。請同時參照第1圖和第3圖。充電保護方法包含下列步驟：於步驟301，接通充放電保護電路之充放電接頭正端100、電池模組104以及充電接頭負端106，俾形成充電迴路，以於步驟302，對電池模組104進行充電。於步驟303，偵測充電迴路及電池模組104是否發生異常。當未發生異常，係繼續執行步驟302對電池模組104進行充電。當充電迴路或電池模組104發生異常時，係執行步驟304，判斷是否可斷開充放電保護電路1位於充電迴路上之開關模組102。當開關模組102可斷開時，係執行步驟305，主動斷開開關模組102，俾中斷充電迴路。而當開關模組102不可斷開時，則執行步驟306，充放電保護電路1位於充電迴路上之感測元件108將被動地斷開，俾中斷充電迴路。(應瞭解到，在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)

由上述本揭示內容實施方式可知，應用本揭示內容之優點，係在於藉由將大功率的放電迴路，以及小功率的充電迴路分開後，利用小功率的感測元件置於充電迴路上，可以在主動式的控制模組失常，無法提供對充電迴路進行偵測或是保護的機制時，以被動的方式將異常之充電迴路斷開，而達到保護的機制。並可藉由與通訊埠的接腳來實現充電迴路的一端，以避免接腳成本上的增加。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧充放電保護電路

100‧‧‧充放電接頭正端

102‧‧‧開關模組

104‧‧‧電池模組

106‧‧‧充電接頭負端

108‧‧‧感測元件

110‧‧‧控制模組

112‧‧‧放電接地端

114‧‧‧通訊埠

301-306‧‧‧步驟

為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係為本揭示內容一實施例之一充放電保護電路之一電路圖；第2圖所示係為本揭示內容之另一實施例之充放電保護電路；以及第3圖係為本揭示內容之一實施例之充電保護方法之流程圖。

1‧‧‧充放電保護電路

100‧‧‧充放電接頭正端

102‧‧‧開關模組

104‧‧‧電池模組

106‧‧‧充電接頭負端

108‧‧‧感測元件

110‧‧‧控制模組

112‧‧‧放電接地端

114‧‧‧通訊埠

Claims (20)

1. 一種充放電保護電路，係用於一電子裝置，該充放電保護電路包含：一充放電接頭正端；一開關模組，電性連接於該充放電接頭正端；一放電接地端；一電池模組，電性連接於該開關模組及該放電接地端，俾與該充放電接頭正端、該開關模組及該放電接地端形成一放電迴路；一充電接頭負端；一感測元件，電性連接於該電池模組及該充電接頭負端，係與該充放電接頭正端、該開關模組、該電池模組及該充電接頭負端形成一充電迴路；以及一控制模組，用以偵測該電池模組、該充電迴路及該放電迴路，俾於電池模組、該充電迴路或該放電迴路發生異常時主動切斷該開關模組；其中該感測元件用以於感測到該充電迴路發生異常時，且該開關模組不可主動切斷時，該感測元件係被動地斷開，俾中斷該充電迴路。
2. 如請求項1所述之充放電保護電路，該感測元件係為一電流保險絲，俾於感測到該充電迴路之電流發生異常時斷開。
3. 如請求項1所述之充放電保護電路，該感測元件係為一感溫元件或一溫控元件，俾於感測到該充電迴路之溫度發生異常時斷開。
4. 如請求項1所述之充放電保護電路，其中該充電接頭負端為一充電接地端。
5. 如請求項1所述之充放電保護電路，其中該充電接頭負端為該電子裝置之一通訊埠接腳。
6. 如請求項5所述之充放電保護電路，其中該通訊埠接腳係為一I2C、一通用串列匯流排、一RS232或一RS485通訊埠之一接腳。
7. 如請求項5所述之充放電保護電路，其中該通訊埠接腳係為一充電接腳。
8. 如請求項5所述之充放電保護電路，其中該通訊埠接腳係為一差動式資料傳輸接腳。
9. 如請求項1所述之充放電保護電路，其中該充放電接頭正端及該放電接地端係電性連接該電子裝置，俾於該放電迴路導通時，藉由該電池模組提供電源至該電子裝置。
10. 如請求項1所述之充放電保護電路，其中該充放電接頭正端及該充電接頭負端係電性連接該電子裝置之一充電模組，俾於該充電迴路導通時，藉由該充電模組對該電池模組進行充電。
11. 一種充電保護方法，係用於一充放電保護電路，其中該充放電保護電路包含相異之一充電迴路以及一放電迴路，該充電保護方法包含下列步驟：接通該充電迴路，以對該充電迴路中之一電池模組進行充電；偵測該充電迴路及該電池模組是否發生異常；當該充電迴路或該電池模組發生異常時，使該充放電保護電路中位於該充電迴路上之一開關模組斷開以中斷該充電迴路；以及當該開關模組不可斷開時，該充放電保護電路中位於該充電迴路上之一感測元件係被動地斷開，俾中斷該充電迴路。
12. 如請求項11所述之充電保護方法，該感測元件係為一電流保險絲，俾於感測到該充電迴路之電流發生異常時斷開。
13. 如請求項11所述之充電保護方法，該感測元件係為一感溫元件或一溫控元件，俾於感測到該充電迴路之溫 度發生異常時斷開。
14. 如請求項11所述之充電保護方法，其中主動斷開該開關模組之步驟係藉由一控制模組來執行。
15. 如請求項11所述之充電保護方法，其中該充電迴路係包含一充電接頭負端。
16. 如請求項15所述之充電保護方法，其中該充電接頭負端係為一充電接地端。
17. 如請求項15所述之充電保護方法，其中該充電接頭負端為一電子裝置之一通訊埠接腳。
18. 如請求項17所述之充電保護方法，其中該通訊埠接腳係為一I2C、一通用串列匯流排、一RS232或一RS485通訊埠之一接腳。
19. 如請求項17所述之充電保護方法，其中該通訊埠接腳係為一充電接腳。
20. 如請求項17所述之充電保護方法，其中該通訊埠接腳係為一差動式資料傳輸接腳。