TWI399903B - 電池充電電路、電池充電方法及積體電路晶片 - Google Patents

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Description

電池充電電路、電池充電方法及積體電路晶片
本發明係有關一種充電電路、充電方法與晶片，特別是有關一種電池充電電路、電池充電方法及積體電路晶片。
圖1所示為現有技術中電池充電電路100之電路方塊圖。電池充電電路100包括一交流(alternating current,AC)電源106、一輸入整流電路110、一返馳轉換器(flyback converter)112、一脈寬調變(pulse width modulation，PWM)控制器114、一隔離轉換器116、一感應電路118、一微控制器(microcontroller，MCU)120、一控制開關130和電池組108。返馳轉換器112包括一主變壓器，提供一輸入電路102和一輸出電路104之間的電化隔離(galvanic isolation)。返馳轉換器112接收一驅動信號140(例如，一脈寬調變信號)，且透過控制開關130提供一直流充電電能至電池組108。輸入電路102中的PWM控制器114係產生驅動信號140以驅動返馳轉換器112。感應電路118可監測一充電電流和一充電電壓，並可透過隔離轉換器116(例如，光耦合器)回授相關於充電電流和充電電壓之資訊至PWM控制器114。微控制器120可監測電池組108之狀態，並當電池組108處於一不良狀態或一異常狀態(例如，過壓、過流等)時，則微控制器120係回授一警報信號至PWM控制器114。PWM控制器114還可接收回授資訊(例如，充電電流和充電電壓之資訊、警報信號等)， 並根據回授資訊調整驅動信號140以控制直流充電電能。
承上，由於PWM控制器114可直接監控和控制主變壓器之一輸入峰值電流，因此可避免主變壓器飽和的問題。然而，為實現電化隔離，自輸出電路104的回授資訊僅能透過隔離轉換器116(例如，光耦合器)傳送，進而降低了回授資訊的準確性。此外，PWM控制器114、隔離轉換器116、感應電路118和微控制器120的設計亦增加了電池充電電路100的成本和複雜度。
本發明要解決的技術問題在於提供一種電池充電電路、電池充電方法及積體電路晶片。
本發明提供了一種電池充電電路，對一電池組充電。充電電路包括一功率轉換器和一充電控制器。功率轉換器係接收一輸入電能，並提供一充電電能至電池組充電。功率轉換器提供充電電路中的一輸入電路和一輸出電路之間的電化隔離，輸入電路與輸入電能共用一第一地電位，輸出電路與充電電能共用一第二地電位。充電控制器位於輸出電路中。充電控制器包括一調變器，產生一驅動信號以驅動功率轉換器並控制充電電能。
本發明更提供了一種積體電路晶片。積體電路晶片包括一充電控制器，其中該充電控制器驅動和控制對一電池組充電之一電池充電電路，該充電控制器包括：執行一狀態機之一電路，該狀態機檢測該電池組之之至少一狀態，並根據該電池組之該至少一狀態選擇適合該電池組之一 充電模式；以及耦接於該狀態機之一調變器，產生一驅動信號以驅動該電池充電電路，並根據該充電模式控制該驅動信號以控制一充電電能。
本發明再提供了一種電池充電方法，對一電池組充電，包括：接收一輸入電能；提供充電電能對該電池組充電，其中，一輸入電路與輸入電能共用一第一地電位，一輸出電路與充電電能共用一第二地電位，輸入電路和輸出電路之間具有電化隔離；及輸出電路產生一驅動信號以控制充電電能。
本發明還提供了一種電池充電電路，對一電池組充電。電池充電電路包括一功率轉換器、一開關和一充電控制器。功率轉換器係接收一輸入電能，並提供充電電能對電池組充電。其中，功率轉換器提供一充電電路中的一輸入電路和一輸出電路之間的電化隔離，其中，輸入電路與輸入電能共用第一地電位，輸出電路與充電電能共用一第二地電位。開關耦接於功率轉換器和電池組之間，且傳送充電電能至電池組。輸出電路中的充電控制器，其係產生一驅動信號以驅動功率轉換器及控制充電電能，並產生一開關控制信號以控制開關。
與現有技術相比，輸出電路中的充電控制器可直接感應充電電壓信號、充電電流信號和狀態信號，進而提高了充電電路之準確性。此外，脈寬調變器、狀態機和保護電路可被整合在積體電路晶片，進而降低充電電路之成本和複雜度。
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案進行詳細的說明，以使本發明的特性和優點更為明顯。
以下將對本發明的具體實施方式進行闡述。本發明將結合一些具體實施例進行闡述，但本發明不局限於這些具體實施例。相反地，對本發明進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明的申請專利範圍當中。
以下的具體描述中的某些部分是以流程、邏輯塊、處理過程和其他對電腦記憶體中資料位元的操作的象徵性表示來呈現的。這些描述和表示法是資料處理領域內的技術人員最有效地向所述領域內的其他技術人員傳達他們工作實質的方法。在本申請中，流程、邏輯塊、處理過程、或相似的事物，被構思成有條理的步驟或指令的序列以實現想要的結果。所述的步驟是需要對物理量進行物理操作的步驟。通常，但不是必然的，這些物理量的形式可為電或磁信號，可在電腦系統中被存儲、傳輸、合併和比較等等。
然而，應該明白的是，這些術語及其相似表述都與適當的物理量相關，並僅僅是運用於這些物理量的便利的標記。除非在之後的討論中特別說明，在本申請的全部內容中，運用“監測”、“選擇”、“控制”或類似術語之處，指的都是電腦系統或類似電子計算設備中的操作和處理過程， 所述的電腦系統對以物理(電子)量形式存在於所述電腦系統的暫存器和記憶體中的資料進行操作，並轉換為類似地以物理量形式存在於所述電腦系統的暫存器、記憶體或其他此類資訊存儲、傳輸或顯示設備中的其他資料。
在此所述的實施例是以電腦可執行指令為討論背景，所述的電腦指令可位於某種形式的電腦可用的介質(如，程式模組)中，被一個或複數個電腦或其他設備執行。通常，所述程式模組包括可執行特定任務或實現特定抽象資料類型的例行程式、編制程式、物件、元件、資料結構等。所述程式模組將在不同的實施例中結合或分開描述。
作為舉例，且並不局限於其中，電腦可用的介質可包括電腦可讀存儲介質和通信介質。電腦可讀存儲介質包括以任何方法或技術實現的用以存儲資訊的揮發性和非揮發性的、移動和不可移動的介質，所述資訊可為電腦可讀的指令、資料結構、程式模組或其他資料。電腦可讀存儲介質包括(但不局限於)：隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、電可擦除唯讀記憶體(EEPROM)、快閃記憶體或其他記憶體技術，光碟ROM(CD-ROM)，多功能數位光碟(DVD)或其他光學記憶體、盒式磁帶、磁帶、磁盤記憶體或其他磁的記憶體設備、或任何其他可被用來存儲所需資訊的存儲介質。
通信介質可具體化為電腦可讀的指令、資料結構、程式模組或其他已調製的資料信號(如，載波或其他傳輸機制)中的資料，並包括任何資訊傳輸介質。所述的“已調製的資料信號”指有一個或複數個特徵集或遵循某種信號資訊編碼方式變化的信號。作為舉例且並不局限於，其中，通信介質包括：有線介質，如有線網路或直接線連接(direct-wired connection)；和無線介質，如聲學的、無線電的(RF)、紅外線的和其他無線的介質。上述任何介質的組合都應包括在電腦可讀介質的範圍內。
此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供針對本發明的完全的理解，提供了大量的具體細節。然而，於本技術領域中具有通常知識者將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方法、程序、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明之主旨。
本發明的實施例提供了一種電池充電電路。優點在於，位於電池充電電路之輸出電路中的充電控制器可直接感應充電電壓信號、充電電流信號和狀態信號，進而提高了充電電路之準確性。此外，脈寬調變器、狀態機和保護電路可被整合在積體電路晶片，進而降低了充電電路之成本和複雜度。再者，狀態機可存儲識別電池充電電路中變壓器飽和問題之預設電池狀態，並當電池組之至少一狀態 與預設電池狀態之其中之一相匹配時，將電池充電電路切換至保護模式以避免變壓器飽和的問題。
圖2所示為根據本發明一實施例之電池充電電路200之電路方塊圖。在圖2的實施例中，電池充電電路200包括一交流(alternating current,AC)電源206、一輸入整流電路210、一功率轉換器212、一開關230和一電流感應電阻240。功率轉換器212可為但不侷限於一直流對直流(direct current to direct current,DC-DC)轉換器，以下為了方便說明將以DC-DC轉換器212表示功率轉換器212。
交流電源206提供一交流電能231(例如：在美國之120伏特商用電源)。在一實施例中，輸入整流電路210可包括(但不局限於)一整流器和一濾波器，並可將交流電能231轉換為一輸入電能232。在一實施例中，輸入電能232可為一直流電能。整流器可包括(但不局限於)一半波整流器、一全波整流器或一橋式整流器。DC-DC轉換器212係接收直流電能232，並提供一充電電能234至一電池組208。因此，輸入整流電路210和DC-DC轉換器212可組成一交流對直流(AC-DC)轉換器。耦接於DC-DC轉換器212和電池組208之間的開關230係根據一開關控制信號256將充電電能234傳送至電池組208。在一實施例中，電池組208至少包括一電池單元。
在一實施例中，DC-DC轉換器212可包括一返馳直流對直流轉換器(flyback direct current to direct current converter)，其係提供一輸入電路202和一輸出電路204之間的電化隔離(galvanic isolation)。在本文的描述中，“輸入電路”可表示與輸入電源(例如，直流電能232)具有共同地電位之電路元件和電路連接，“輸出電路”可表示與輸出充電電能(例如，充電電能234)具有共同地電位之電路元件和電路連接。因此，輸入電路202和輸出電路204之間的通信需透過一非電介質而進行，其中，非電介質可為一電磁介質(例如，變壓器)或一光電介質(例如，光耦合器)等。
電池充電電路200可更包括一充電控制器220和一脈衝變壓器214。充電控制器220位於輸出電路204中，且產生一驅動信號250以驅動DC-DC轉換器212。其中，脈衝變壓器214係耦接於輸入電路202和輸出電路204之間，且脈衝變壓器214可將驅動信號250從輸出電路204傳送至輸入電路202。
在一實施例中，充電控制器220更可檢測電池組208之狀態，並根據電池組208之狀態控制充電電能234。優點在於，充電控制器220可包括耦接於充電控制器220和電池組208之間的複數個通信介面，其係接收指示電池組 208之至少一狀態的狀態信號258。狀態信號258可包括(但不局限於)電池組或電池單元類型信號、電池單元數目信號、電池組或電池單元溫度信號、電池組或電池單元的電壓信號、電池組或電池單元的電流信號等。此外，充電控制器220可接收複數個充電感應信號，例如，指示充電電流之一充電電流信號254及指示電池組208充電電壓之一充電電壓信號252。
在一實施例中，充電控制器220可根據充電電壓信號252、充電電流信號254和狀態信號258決定對電池組208充電之充電模式。然後，充電控制器220可產生開關控制信號256以控制開關230，並調整驅動信號250以控制從輸入電路202傳送至輸出電路204之充電電能234。優點在於，與現有技術中的透過隔離轉換器(例如，圖1中的隔離轉換器116)將回授信號(例如，充電電壓和充電電流)從輸出電路傳送至輸入電路的方法不同，因此，輸出電路204的充電控制器220可直接感應充電信號(例如，充電電壓信號252、充電電流信號254和狀態信號258)，進而提高了充電系統的準確性。
另外，充電控制器220亦可整合在積體電路晶片上，進而降低了成本。
圖3所示為根據本發明的另一實施例之電池充電電路 300之電路方塊圖。圖3中與圖2標號相同的元素具有相同的功能。在圖3的例子中，電池充電電路300可包括DC-DC轉換器212、脈衝變壓器214、開關230、充電控制器220、電流感應電阻240。電池充電電路300可接收直流電能232，並將直流電能232轉換為直流充電電能234至電池組208充電。
在一實施例中，DC-DC轉換器212可包括一主變壓器310、一輸出整流電路312和一控制開關314。主變壓器310(例如，返馳轉換器)提供主變壓器310中的主線圈和次線圈之間的電化隔離，並通過磁場將電能從主線圈傳送至次線圈。同時，直流電能232的電壓可被降低至適合作為電池組208充電之電壓值(例如，適合單一個鋰電池單元充電之電壓值為4.2伏特)。耦接於主變壓器310的次線圈之輸出整流電路312係提供具有直流電壓之充電電能234。
耦接於主變壓器310的主線圈的控制開關314可控制充電電能234。在一實施例中，驅動信號250可為脈寬調變(pulse width modulation,PWM)信號。在一實施例中，若驅動信號250係為高位準時，則控制開關314係接通(switch on)。因此，主變壓器310之主線圈耦接至直流電能232。此時，來自直流電能232之電能可被存儲至主變壓器310。又若驅動信號250係為低位準時，則控制開關 314斷開(switch off)。此時，存儲在主變壓器310的電能被傳送至DC-DC轉換器212之一輸出端。因此，在一實施例中，可透過調整驅動信號250之工作週期(duty cycle)以控制充電電能234。DC-DC轉換器212可具有其他結構，且不局限於圖3的實例。
在一實施例中，耦接於控制開關314和充電控制器220之間的脈衝變壓器214係將驅動信號250(例如，脈寬調變信號)從充電控制器220傳送至控制開關314。須注意的是，脈衝變壓器214可由其他元件(例如，光耦合器)替換，且不局限於圖3中的實例。
在一實施例中，充電控制器220包括一保護電路322、一狀態機324和一調變器326。調變器326可為但不侷限於一脈寬調變器。保護電路322係監測電池組208之狀態，並當電池組208處於不良或異常狀態時，則產生一警報信號。狀態機324和脈寬調變器326係接收警報信號。須注意的是，不良或異常狀態包括但不局限於過流(over current,OC)、過壓(over voltage,OV)、過溫(over temperature,OT)、欠溫(under temperature,UT)等。
更具體的說，在一實施例中，保護電路322可接收和分析一監測信號，例如，充電電壓信號252、充電電流信號254和狀態信號258，並可據此判斷電池組208是否處 於不良或異常狀態。例如，保護電路322可存儲複數個預設閾值，例如，過溫閾值、過壓閾值、欠溫閾值、過流閾值等，並可比較監測信號和對應的預設閾值。以比較結果指示充電電路300發生了不良或異常狀態為例，當電池組208的溫度超過了預設過溫閾值時，則保護電路322產生警報信號。在一實施例中，保護電路322的閾值可由用戶預先設置或編程設置。
狀態機324包括且不局限於邏輯電路或複數個由微處理器執行的程式指令。狀態機324用於監測電池組208之狀態，並根據電池組208之狀態(為簡明起見，以下將以電池狀態表示)選擇電池組208之一充電模式。充電模式包括且不局限於一零電壓脈衝充電(zero voltage pulse charging,ZVPC)模式、一預充電(pre-charging,PCHG)模式、一定電流(constant current,CC)充電模式、一定電壓(constant voltage,CV)充電模式、一結束充電(end of charging,EOC)模式、一浮接充電(floating charging,FC)模式等。在一實施例中，存儲於狀態機324中之充電模式可由用戶預先設置或編程設置。
在一實施例中，狀態機324可接收充電電壓信號252、充電電流信號254和狀態信號258，並可據此選擇適合電池組208之充電模式(具體操作將在圖4中詳細描述)。因 此，在一實施例中，狀態機324產生複數個充電管理信號並傳送至脈寬調變器326。狀態機324更產生開關控制信號256以控制開關230。
此外，在一實施例中，狀態機324可接收來自保護電路322的警報信號，並可產生充電管理信號以切換電池組208的充電模式至保護模式。在保護模式中，充電進程(charging process)被終止或僅有相對少量的充電電能被傳送至電池組208。
優點在於，狀態機324可存儲可能導致變壓器(例如，主變壓器310)飽和之預設電池狀態。例如，預設電池狀態包括突然拔出電池組或過溫等可能導致變壓器飽和的問題。因此，如果電池充電電路300之狀態與預設電池狀態之其中之一狀態相匹配，電池充電電路300的充電模式可被切換至保護模式，進而避免產生變壓器飽和的問題。
脈寬調變器326用於產生驅動信號250以驅動DC-DC轉換器212。在一實施例中，驅動信號250可為(且不局限於)脈寬調變信號。由此，可通過調整驅動信號250的工作週期來控制充電電能234。在一實施例中，脈寬調變器326接收來自狀態機324的充電管理信號，並根據充電管理信號調整驅動信號250以控制充電電能234。此外，脈寬調變器326接收來自保護電路322的警報信號，並據 此調整驅動信號250以限制充電電能234供至電池組208，例如，脈寬調變器326終止充電電能或僅僅允許相對少量的充電電能傳送至電池組208。
圖4所示為根據本發明之圖3實施例中的狀態機採用的狀態流程圖400的實例。圖4將結合圖2和圖3進行描述。
在一實施例中，狀態機324保存指示不同充電模式和模式轉換的資料。狀態機324監測電池組208之狀態，並據此選擇適合電池組208之充電模式。然後，狀態機324產生開關控制信號256以控制開關230，並產生複數個充電管理信號以控制脈寬調變器326，由此，可控制傳送至電池組208的充電電能234。更具體的說，開關230可接收開關控制信號256，並可據此關斷或接通充電電能234。脈寬調變器326可接收複數個充電管理信號，並可調整驅動信號250以驅動DC-DC轉換器212並控制充電電能234。
在一實施例中，狀態機324可接收來自保護電路322的警報信號，並當電池組208處於不良狀態或異常狀態時將充電模式切換至保護模式。在保護模式下，充電電路300限制供給電池組208的充電電能。在一實施例中，狀態機324保存用於識別主變壓器310飽和之預設電池狀態，並可當電池充電電路300的狀態與預設電池狀態之其中之一 相匹配時將充電模式切換至保護模式，進而避免主變壓器310飽和的問題發生。
在圖4的例子中，狀態機324中的充電模式包括一啟動(RESET)模式、一初始(initialization,INIT)模式、一閒置(IDLE)模式、一零電壓脈衝充電(zero voltage pulse charging,ZVPC)模式、一預充電(pre-charging,PCHG)模式、一定電流(constant current,CC)模式、一定電壓(constant voltage,CV)模式、一充電結束(end of charging,EOC)模式、一保護(PROTECTION)模式和一關斷模式(SHUT DOWN)。在INIT模式中，電池充電電路300被初始化，例如，傳送至電池組208的充電電能被限定在一預設值。在ZVPC模式中，電池組208由預設脈衝充電電流進行充電，且充電電壓逐漸上升。在PCHG模式中，電池組208由具有實質電流值的預設連續充電電流進行充電，且充電電壓逐漸上升。在CC模式中，電池組208由具有實質電流值的預設連續充電電流進行充電，且充電電壓逐漸上升。在CV模式中，電池組208由預設恒定充電電壓進行充電，且充電電流逐漸下降。在EOC模式中，電池充電結束且充電電能被限定在預設值。在保護模式下，電池組208的充電被暫停以保護電池組和電池充電電路。
在步驟402中，狀態機324進入RESET模式，電池充 電電路300啟動。例如，電池充電電路300被連接至電池組208(例如，鋰電池單元)和電源(例如，交流電源210)。
在步驟404中，狀態機324進入INIT模式。在初始化結束以後，狀態機324進入步驟406中的IDLE模式。
在步驟406中的IDLE模式中，狀態機324監測電池組208之狀態，並據此決定哪一個充電模式適合電池組208。在一個實施例中，如果電池狀態滿足預設條件P1(例如，指示電池單元的開路電壓之充電電壓信號252小於預設閾值V1)，狀態機324進入步驟408中的ZVPC模式。如果電池狀態滿足預設條件P2(例如，指示電池單元的開路電壓之充電電壓信號252處於預設閾值V1和預設閾值V2之間，其中預設閾值V2大於預設閾值V1)，狀態機324進入步驟412中的PCHG模式。如果電池狀態滿足預設條件P3(例如，指示電池單元的開路電壓之充電電壓信號252處於預設閾值V2和預設閾值V3之間，其中預設閾值V3大於預設閾值V2)，狀態機324進入步驟414中的CC模式。如果電池狀態不滿足預設條件P1、P2和P3中的任一條件或檢測到不良或異常狀態(例如，接收自保護電路322的警報信號，或指示電池狀態與變壓器飽和問題相關的預設狀態相匹配之狀態信號258)，狀態機324可停留在步驟406中的IDLE模式。
在步驟408中，電池組208在ZVPC模式下充電。同時，狀態機324監測電池組208的狀態。如果電池狀態滿足預設條件P4(例如，指示電池單元的開路電壓之充電電壓信號252等於預設閾值V1)，狀態機324進入步驟412中的PCHG模式。如果電池狀態滿足不良或異常狀態的條件Pa(例如，接收自保護電路322的警報信號，或指示電池狀態與變壓器飽和問題相關的預設狀態相匹配之狀態信號258)，狀態機324可進入步驟422中的保護模式。
在步驟412中，電池組208在PCHG模式下充電。同時，狀態機324監測電池組208的狀態。如果電池狀態滿足預設條件P5(例如，指示電池單元的開路電壓之充電電壓信號252等於預設閾值V2)，狀態機324進入步驟414中的CC模式。如果電池狀態滿足不良或異常狀態的條件Pb(例如，接收自保護電路322的警報信號，或指示電池狀態與變壓器飽和問題相關的預設狀態相匹配之狀態信號258)，狀態機324可進入步驟422中的保護模式。
在步驟414中，電池組208在CC模式下充電。同時，狀態機324監測電池組208的狀態。如果電池狀態滿足預設條件P6(例如，指示電池單元的開路電壓之充電電壓信號252等於預設閾值V3)，狀態機324進入步驟416中的CV模式。如果電池狀態滿足不良或異常狀態的條件Pc(例 如，接收自保護電路322的警報信號，或指示電池狀態和變壓器飽和問題相關的預設狀態相匹配之狀態信號258)，狀態機324可進入步驟422中的保護模式。
在步驟416中，電池組208在CV模式下充電。同時，狀態機324監測電池組208的狀態。如果電池狀態滿足預設條件P7(例如，指示充電電流之充電電流信號254小於預設最小電流值)，狀態機324進入步驟418中的EOC模式。如果電池狀態滿足不良或異常狀態的條件Pd(例如，接收自保護電路322的警報信號，或指示電池狀態和變壓器飽和問題相關的預設狀態相匹配之狀態信號258)，狀態機324可進入步驟422中的保護模式。
在步驟418中，電池組208停止充電。同時，狀態機324監測電池組208的狀態。如果電池狀態滿足條件P8(例如，指示另一電池組連接至電池充電電路300進行充電之狀態信號258)，狀態機324進入IDLE模式並開始新的充電週期。
在步驟422中，電池充電電路300工作在保護模式。狀態機324監測電池組208的狀態。如果電池狀態滿足條件Pe(例如，指示電池狀態在一段預設時間內恢復正常之狀態信號258)，狀態機324進入IDLE模式並開始新的充電週期。否則，狀態機324進入步驟424以關斷電池充電 電路300的電源，例如，DC電能232。
充電控制器220的狀態流程圖400可具有其他充電模式和模式轉換，且不局限於圖4中的實例。
圖5所示為根據本發明實施例之電池充電方法之流程500，例如，圖2中電池充電電路200的操作流程。圖5將結合圖2、圖3和圖4進行描述。圖5所涵蓋的具體操作步驟僅僅作為示例。也就是說，本發明適用於其他合理的操作流程或對圖5進行改進的操作步驟。
在步驟502中，接收一輸入電能，例如，DC電能232。在步驟504中，提供一充電電能至一電池組充電，(例如，電池組208)。一輸入電路(例如，輸入電路202)與輸入電能共用一第一地電位。輸出電路(例如，輸出電路204)與充電電能共用一第二地電位。並且輸入電路和輸出電路之間具有電化隔離。在步驟506中，輸出電路產生一驅動信號以控制充電電能。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離申請專利範圍所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此，在 此披露之實施例僅用於說明而非限制，本發明之範圍由後附申請專利範圍及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。
100‧‧‧電池充電電路
102‧‧‧輸入電路
104‧‧‧輸出電路
106‧‧‧交流電源
108‧‧‧電池組
110‧‧‧輸入整流電路
112‧‧‧返馳轉換器
114‧‧‧脈寬調變控制器
116‧‧‧隔離轉換器
118‧‧‧感應電路
120‧‧‧微控制器
130‧‧‧控制開關
140‧‧‧驅動信號
200‧‧‧電池充電電路
202‧‧‧輸入電路
204‧‧‧輸出電路
206‧‧‧交流電源
208‧‧‧電池組
210‧‧‧輸入整流電路
212‧‧‧DC-DC轉換器
214‧‧‧脈衝變壓器
220‧‧‧充電控制器
230‧‧‧開關
231‧‧‧交流電能
232‧‧‧直流電能\輸入電能
234‧‧‧充電電能
240‧‧‧電流感應電阻
250‧‧‧驅動信號
252‧‧‧充電電壓信號
254‧‧‧充電電流信號
256‧‧‧開關控制信號
258‧‧‧狀態信號
300‧‧‧電池充電電路
310‧‧‧主變壓器
312‧‧‧輸出整流電路
314‧‧‧控制開關
322‧‧‧保護電路
324‧‧‧狀態機
326‧‧‧脈寬調變器
402~424‧‧‧步驟
500‧‧‧電池充電方法之流程
502~506‧‧‧步驟
P1~P8‧‧‧預設條件
Pa~Pe‧‧‧不良或異常狀態的條件
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：圖1所示為現有技術中的電池充電電路的電路方塊圖；圖2所示為根據本發明一實施例之電池充電電路的電路方塊圖；圖3所示為根據本發明另一實施例之電池充電電路的電路方塊圖；圖4所示為根據本發明之圖3實施例中的狀態機採用的狀態流程圖；以及圖5所示為根據本發明的實施例的電池充電方法的流程圖。
200‧‧‧電池充電電路
202‧‧‧輸入電路
204‧‧‧輸出電路
206‧‧‧交流電源
208‧‧‧電池組
210‧‧‧輸入整流電路
212‧‧‧DC-DC轉換器
214‧‧‧脈衝變壓器
220‧‧‧充電控制器
230‧‧‧開關
231‧‧‧交流電能
232‧‧‧直流電能
234‧‧‧充電電能
240‧‧‧電流感應電阻
250‧‧‧驅動信號
252‧‧‧充電電壓信號
254‧‧‧充電電流信號
256‧‧‧開關控制信號
258‧‧‧狀態信號

Claims (20)

  1. 一種電池充電電路，對一電池組充電，並包括：一功率轉換器，接收一輸入電能，並提供一充電電能對該電池組充電，其中，該功率轉換器提供該電池組充電電路中的一輸入電路和一輸出電路之間的電化隔離，該輸入電路與該輸入電能共用一第一地電位，該輸出電路與該充電電能共用一第二地電位；以及一充電控制器，係整合在一積體電路晶片上並位於該輸出電路中，且該充電控制器包括：一狀態機，監測該電池組之至少一狀態，並根據該電池組之該至少一狀態選擇適合該電池組之一充電模式；以及一調變器，根據該充電模式產生一驅動信號，其中該驅動信號由該輸出電路傳送至該輸入電路中的該功率轉換器之一開關，以控制該充電電能。
  2. 如申請專利範圍第1項的電池充電電路，其中該驅動信號是一脈寬調變信號。
  3. 如申請專利範圍第1項的電池充電電路，更包括：一脈衝變壓器，耦接於該輸入電路和該輸出電路之間，並傳送該驅動信號至該輸入電路。
  4. 如申請專利範圍第1項的電池充電電路，其中，該狀態機更存儲識別該功率轉換器飽和之複數個預設電池狀態，且當該電池組之該至少一狀態與該複數個預設電池狀態之其中之一相匹配時，轉換該充電模式至一保護模式。
  5. 如申請專利範圍第1項的電池充電電路，其中，該充電控制器更包括一保護電路，監測該電池組之至少一狀態，並根據該監測的結果產生一警報信號，其中，該調變器限制該充電電能以回應該警報信號。
  6. 如申請專利範圍第1項的電池充電電路，其中，該功率轉換器包括一返馳直流對直流轉換器(flyback direct current to direct current converter)。
  7. 如申請專利範圍第1項的電池充電電路，其中，該充電控制器包括至少一通信介面，耦接於該電池組，並傳送指示該電池組之至少一狀態之一信號至該充電控制器。
  8. 一種積體電路晶片，包括一充電控制器，其中，該充電控制器驅動和控制對一電池組充電之一電池充電電路，該充電控制器包括：執行一狀態機之一電路，該狀態機檢測該電池組之至少一狀態，並根據該電池組之該至少一狀態選擇適合該電池組之一充電模式；以及耦接於該狀態機之一調變器，產生一驅動信號以驅動該電池充電電路，並根據該充電模式控制該驅動信號以控制一充電電能。
  9. 如申請專利範圍第8項的積體電路晶片，其中，該充電控制器還包括一保護電路，監測該電池組之該至少一狀態，並根據該監測的一結果產生一警報信號，其中，該狀態機選擇一保護模式以回應該警報信號。
  10. 如申請專利範圍第8項的積體電路晶片，其中，該驅 動信號係為一脈寬調變信號。
  11. 如申請專利範圍第8項的積體電路晶片，其中，該狀態機更存儲識別該功率轉換器飽和複數個之預設電池狀態，且當該電池組之該至少一狀態與該複數個預設電池狀態之其中之一相匹配時，轉換該充電模式至一保護模式。
  12. 如申請專利範圍第8項的積體電路晶片，更包括：至少一通信介面，耦接於該電池組，並傳送指示該電池組之該至少一狀態的一信號至該充電控制器。
  13. 一種電池充電方法，對一電池組充電，該方法包括：接收一輸入電能；提供一充電電能對該電池組充電，其中，一輸入電路與該輸入電能共用一第一地電位，一輸出電路與該充電電能共用一第二地電位，該輸入電路和該輸出電路之間具有電化隔離；該輸出電路產生一驅動信號以控制該充電電能；根據該電池組之至少一狀態選擇適合該電池組之一充電模式；根據該充電模式控制該充電電能；擷取(access)識別一功率轉換器飽和之複數個預設電池狀態；以及當該電池組之該至少一狀態與該複數個預設電池狀態之其中之一相匹配時，則將該充電模式切換至一保護模式。
  14. 如申請專利範圍第13項的方法，其中該驅動信號係 為一脈寬調變信號。
  15. 如申請專利範圍第13項的方法，更包括：傳送該驅動信號至該輸入電路。
  16. 如申請專利範圍第13項的方法，更包括：若該電池組之該至少一狀態處於一不良狀態或一異常狀態時，則產生一警報信號；以及根據該警報信號控制該充電電能。
  17. 一種電池充電電路，對一電池組充電，該充電電路包括：一功率轉換器，接收一輸入電能，並提供一充電電能對該電池組充電，其中，該功率轉換器提供該充電電路中的一輸入電路和一輸出電路之間的電化隔離，該輸入電路與該輸入電能共用一第一地電位，該輸出電路與該充電電能共用一第二地電位；一第一開關，耦接於該功率轉換器和該電池組之間，並傳送該充電電能至該電池組；以及一充電控制器，係整合在一積體電路晶片上並位於該輸出電路中，監測該電池組之至少一狀態，並根據該電池組之該至少一狀態選擇適合該電池組之一充電模式，根據該充電模式產生一驅動信號，其中該驅動信號由該輸出電路傳送至該輸入電路中的該功率轉換器之一第二開關，以控制該充電電能，並產生一開關控制信號以控制該第一開關。
  18. 如申請專利範圍第17項的電池充電電路，其中，該驅動信號係為一脈寬調變信號。
  19. 如申請專利範圍第17項的電池充電電路，其中，該充電控制器更包括一保護電路，監測該狀態，並根據該監測的結果產生一警報信號，其中，該充電控制器選擇一保護模式以回應該警報信號。
  20. 如申請專利範圍第17項的電池充電電路，其中，該充電控制器包括以狀態機，該狀態機存儲識別該功率轉換器飽和之複數個預設電池狀態，且當該電池組之該至少一狀態與該複數個預設電池狀態之其中之一相匹配時，將該充電模式切換至一保護模式。
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