具有電池管理系統(tǒng)的充電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示一種具有電池管理系統(tǒng)的充電裝置，其可讓可充電式電池在完全充飽之后的靜置期間保持充飽的狀態(tài)。該充電裝置包含一充電模塊，電連接于一電源，用于對該可充電式電池進(jìn)行充電；一電壓偵測模塊，用于偵測該可充電式電池的一電壓；及一判定模塊，用于當(dāng)該電壓偵測模塊偵測到該可充電式電池的電壓降到低于一第一預(yù)設(shè)電壓時，指示該充電模塊以一增補(bǔ)電流對該可充電式電池進(jìn)行充電直到該可充電式電池的電壓達(dá)到一第二預(yù)設(shè)電壓，其中該可充電式電池的電壓會因可充電式電池在完全充飽之后的靜置期間自放電而下降。
【專利說明】具有電池管理系統(tǒng)的充電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于一種用于可充電式電池的充電裝置。尤指，一種用于可充電式電池具有電池管理系統(tǒng)的充電裝置，其可讓可充電式電池在完全充飽之后的靜置期間保持充飽的狀態(tài)。
【背景技術(shù)】
[0002]既然電池屬電化裝置，其效能會隨著時間逐漸降低。就替換人力及縮短的使用壽命而言，過早的損耗意味著更高的花費。耗損的電池需承擔(dān)無可預(yù)知負(fù)載損失的風(fēng)險。在正常的運作下，電池的損耗速度會基于充飽時的維護(hù)程度而受影響。在任何操作情況下，過度充電皆對電池有害。
[0003]鋰電池充電器為一種限壓裝置，其相似于鉛酸系統(tǒng)。兩者之間的差異在于各電池單元的電壓更高、電壓的容許范圍更小，且在充飽時，無涓流或浮充電。鉛酸電池對于電壓截止提供較高的彈性，但鋰電池的制造商卻需對其設(shè)定要求很高，因為鋰電池?zé)o法接受過度充電。鋰電池為「干凈」的系統(tǒng)且僅接受其所能吸收的。任何多余的，皆將成為其負(fù)擔(dān)。
[0004]大多數(shù)的電池可以充電到4.20V/cell并具有+/_50mV/cell的容許范圍。雖較高的電壓可增加其容量，但其所造成的電池氧化將減少其壽命。更重要，若充電超過4.20V/cell將有安全性的疑慮。
[0005]用于充電式電池的電池充電器，尤其是鋰電池，一般具有三個充電階段。第一充電階段為涓流(trigger charge)階段,第二充電階段為恒流(constant current)階段,第三充電階段為恒壓(constant voltage)階段。從電子技術(shù)角度針對充電式電池而言，第一充電階段為充電限流階段，第二充電階段為高恒壓階段，第三充電階段為低恒壓階段。第二充電階段和第三充電階段的相互轉(zhuǎn)換是由充電電流所決定。當(dāng)電流大于充電電流時，其維持在第二充電階段；當(dāng)電流小于充電電流時，其維持在第三充電階段。該充電電流亦稱為轉(zhuǎn)換電流或轉(zhuǎn)折電流。
[0006]請參照圖1。圖1顯示可充電式電池充電時電流(I)及電壓(V)對時間的關(guān)系圖。電流的變化以虛線繪示，而電壓的變化以實線繪示。第一充電階段為O到tl，第二充電階段為tl到t2，而第三充電階段為t2到t3。在t3之后，將不再對該可充電式電池進(jìn)行充電。在第一充電階段中，該電流在電壓增加時，相對于時間以接近線性關(guān)系保持不變。在第二充電階段中，該電流顯著增加并保持一定值。同時，該電壓仍持續(xù)增加，但其增加的速度卻隨著時間遞減。當(dāng)該可充電式電池進(jìn)入到第三充電階段時，該電流將在電壓維持不變下隨著時間遞減。該可充電式電池將持續(xù)進(jìn)行充電直到一截止電流到達(dá)t3。既然在t3之后無電流輸入到該可充電式電池中，該可充電式電池的電壓連同儲存于其中的電壓都將自然地下降。
[0007]—般來說，充電器通過上述截止電流在t3之后(第三充電階段完成時)，設(shè)有一截止點(cut off point)以保護(hù)可充電式電池免于過度充電。意即，圖1所示截止點之后，將不再進(jìn)行充電程序。所有可充電式電池皆具有自放電的特性。假若可充電式電池在不供電的情況下，長期處于自放電狀態(tài)，則可充電式電池的容量將降低。如圖1所示，電壓在t3之后開始降低。這不僅造成低電量，更會影響到其壽命及容量。
[0008]傳統(tǒng)上，鋰電池的充電控制系統(tǒng)會通過一電壓偵測器來偵測充電中鋰電池的即時電壓并將電壓值傳送給事先內(nèi)建于可攜式裝置的一微處理器。因此，該微處理器可以依據(jù)其電壓值即時判定適宜的充電階段并確認(rèn)充電電池的狀態(tài)。再者，該微處理器可通過一脈沖寬度調(diào)變信號控制一控制單元以調(diào)變來自連接器的電源，成為一固定電流或固定電壓以對電池進(jìn)行充電。因此，充電的過程利用重復(fù)偵測電壓及責(zé)任周期調(diào)變來完成。然而，雖然充電控制系統(tǒng)具有方便的充電管理可通過偵測電流容量來對可充電式電池進(jìn)行充電，其無法對完全充飽的可充電式電池的電池容量進(jìn)行控制。
[0009]因此，亟需一種可讓可充電式電池在完全充飽之后的靜置期間保持充飽狀態(tài)的充電裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本段文字提取和編譯本發(fā)明的某些特點。其他特點將被揭露于后續(xù)段落中。其目的在涵蓋附加的申請專利范圍的精神和范圍中，各式的修改和類似的排列。
[0011]依照本發(fā)明的一觀點，一種用于可充電式電池具有電池管理系統(tǒng)的充電裝置，包括:一充電模塊，電連接于一電源，用于對該可充電式電池進(jìn)行充電；一電壓偵測模塊，用于偵測該可充電式電池的一電壓；及一判定模塊，用于當(dāng)該電壓偵測模塊偵測到該可充電式電池的電壓降到低于一第一預(yù)設(shè)電壓時，指不該充電模塊以一增補(bǔ)電流對該可充電式電池進(jìn)行充電直到該可充電式電池的電壓達(dá)到一第二預(yù)設(shè)電壓，其中該可充電式電池的電壓會因可充電式電池在完全充飽之后的靜置期間自放電而下降。
[0012]根據(jù)本案構(gòu)想，該可充電式電池為鋰電池。
[0013]根據(jù)本案構(gòu)想，該第二預(yù)設(shè)電壓等于可充電式電池在完全充飽時的電壓。
[0014]根據(jù)本案構(gòu)想，該充電裝置進(jìn)一步包括一功率因數(shù)校正電路，連接于該電源及該充電模塊之間，用于減少輸入電流的畸變并讓電流與電壓同相。
[0015]根據(jù)本案構(gòu)想，該增補(bǔ)電流的最大值小于該可充電式電池在完全充飽之前所提供給該可充電式電池的電流。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1顯示可充電式電池充電時電流(I)及電壓(V)對時間的關(guān)系圖。
[0017]圖2為根據(jù)本發(fā)明一較佳實施例的示意圖。
[0018]圖3及圖4顯示根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的可充電式電池在充電時電流⑴及電壓(V)對時間的關(guān)系圖。
[0019]附圖標(biāo)記說明:
[0020]10-充電裝置；101_充電模塊；102_電壓偵測模塊；103_判定模塊；104_功率因數(shù)校正電路；20-可充電式電池；30_電源。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明現(xiàn)在將通過以下的實施例，更具體地描述。[0022]請參照圖2至圖4。其揭示根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例。圖2為根據(jù)本發(fā)明用于可充電式電池20的具有電池管理系統(tǒng)的充電裝置10的示意圖。圖3及圖4顯示根據(jù)本發(fā)明可充電式電池20在充電時電流(I)及電壓(V)對時間的關(guān)系圖。
[0023]在此實施例中，可充電式電池20為鋰電池。應(yīng)了解到可充電式電池20并不限于為鋰電池，亦可使用鉛酸電池。如上所述，傳統(tǒng)的充電器會在可充電式電池完全充飽后設(shè)有一截止點以保護(hù)可充電式電池免于過度充電。意即，在截止點后，將不再對可充電式電池進(jìn)行充電。然而，可充電式電池會在靜置時自動放電使得可充電式電池的容量降低。因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種可讓可充電式電池在完全充飽之后的靜置期間保持充飽狀態(tài)的充電裝置。
[0024]充電裝置10包含一充電模塊101、一電壓偵測模塊102及一判定模塊103。充電模塊101電連接于一電源30并用于對可充電式電池20進(jìn)行充電。在此實施例中，電源30提供直流電(DC)。但實際上，充電裝置10亦可包含一 AC-DC轉(zhuǎn)換器用以在供電給充電模塊101之前，先將交流電(AC)轉(zhuǎn)換成直流電。
[0025]電壓偵測模塊102連接于可充電式電池20用以偵測并監(jiān)視可充電式電池20的電壓。
[0026]判定模塊103連接于充電模塊101及電壓偵測模塊102。判定模塊103會判定是否要對可充電式電池20進(jìn)行充電。假若可充電式電池20由電壓偵測模塊102所偵測的電壓降到低于一第一預(yù)設(shè)電壓V1時，則判定模塊103將指示充電模塊101對可充電式電池20以一增補(bǔ)電流C2進(jìn)行充電直到可充電式電池20的電壓達(dá)到一第二預(yù)設(shè)電壓V2。如上所述，可充電式電池20的電壓主要會因可充電式電池20在完全充飽之后的靜置期間自放電而下降。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，第二預(yù)設(shè)電壓V2等于可充電式電池20在完全充飽時的電壓。換句話說，第二預(yù)設(shè)電壓V2等于可充電式電池20在截止電流C1時的電壓。然而，第二預(yù)設(shè)電壓V2亦可設(shè)定為稍低于可充電式電池20在完全充飽時的電壓以防止可充電式電池20過度充電。第一預(yù)設(shè)電壓V1可以設(shè)定為10%低于可充電式電池20在完全充飽時的電壓。
[0028]請參照圖3，其顯示圖1中t2開始后的關(guān)系圖。截止電流C1為圖1中第三充電階段所提供的電流。截止電流C1為充電模塊101提供給可充電式電池20的電流最小值。充電模塊101在第三充電階段的電流降到截止電流t3時停止供電給可充電式電池20。在t3時，可充電式電池20的電壓為V2。
[0029]可充電式電池20在t3之后不再進(jìn)行充電，直到t4，當(dāng)可充電式電池20的電壓降到V1，始對可充電式電池20供予一增補(bǔ)電流C2使得可充電式電池20的電壓可以從V1增加到V2。在電壓增加的期間，供給可充電式電池20的增補(bǔ)電流C2將隨著時間遞減直到增補(bǔ)電流C2遞減到截止電流C1且可充電式電池20的電壓增加到V2 (t5)。增補(bǔ)電流C2的最大值可小于可充電式電池20在完全充飽前，供給可充電式電池20的電流。
[0030]圖4顯示兩個階段的充電過程t4_t5及t6_t7，如圖4所示，V1及V2之間電壓調(diào)整的充電循環(huán)將持續(xù)到可充電式電池20從充電裝置10上移除。
[0031]應(yīng)注意t4_t5及t6_t7充電過程所需的時間不盡然會相同，其會隨著可充電式電池20的狀態(tài)及充電過程中的溫度而變化。
[0032]此外，充電裝置10可進(jìn)一步包含一功率因數(shù)校正電路104，其連接于電源30及充電模塊101之間，用于減少輸入電流的畸變并讓電流與電壓同相。
[0033]雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有電池管理系統(tǒng)的充電裝置，其特征在于，包括: 一充電模塊，電連接于一電源，用于對可充電式電池進(jìn)行充電； 一電壓偵測模塊，用于偵測該可充電式電池的一電壓；及 一判定模塊，用于當(dāng)該電壓偵測模塊偵測到該可充電式電池的電壓降到低于一第一預(yù)設(shè)電壓時，指示該充電模塊以一增補(bǔ)電流對該可充電式電池進(jìn)行充電直到該可充電式電池的電壓達(dá)到一第二預(yù)設(shè)電壓， 其中該可充電式電池的電壓因可充電式電池在完全充飽之后的靜置期間自放電而下降。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電池管理系統(tǒng)的充電裝置，其特征在于，該可充電式電池為鋰電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電池管理系統(tǒng)的充電裝置，其特征在于，該第二預(yù)設(shè)電壓等于可充電式電池在完全充飽時的電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電池管理系統(tǒng)的充電裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一功率因數(shù)校正電路，連接于該電源及該充電模塊之間，用于減少輸入電流的畸變并讓電流與電壓同相。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電池管理系統(tǒng)的充電裝置，其特征在于，該增補(bǔ)電流的最大值小于該可充電式電池在完全充飽之前所提供給該可充電式電池的電流。
【文檔編號】H02J7/00GK103580071SQ201210253903
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月20日
【發(fā)明者】黃保生 申請人:高達(dá)能源科技股份有限公司