專利名稱：充電式電位平衡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電位平衡裝置，且特別涉及一種充電式電位平衡裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)今電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展蓬勃，各類便攜式電子裝置發(fā)展迅速，如筆記本型電腦、個(gè)人數(shù)字助理(Personal Digital Assistant，PDA)或移動(dòng)電話等，早已普及于社會(huì)的各個(gè)角落。為了滿足消費(fèi)者的實(shí)用需求，這類便攜式電子裝置在設(shè)計(jì)時(shí)除了力求體積小巧外，電池模塊的續(xù)航力與壽命也是十分重要的訴求重點(diǎn)，因此各廠商均投注了許多人力物力進(jìn)行研發(fā)，以期能在眾多競爭對(duì)手中脫穎而出，搶占商機(jī)。
電池模塊是便攜式電子裝置中不可或缺的重要組件，其中包括有多個(gè)彼此串聯(lián)的電池單元(battery cell)，用以提供便攜式電子裝置運(yùn)作所需的電源；這些電池單元例如是鋰電池等。當(dāng)這些電池單元串聯(lián)使用時(shí)，因彼此自我放電的比例不盡相同，當(dāng)使用一段時(shí)間之后，各電池單元之間的電位便可能產(chǎn)生差異。當(dāng)差異小時(shí)會(huì)造成電池模塊的容量衰減，當(dāng)差異越大時(shí)電池容量衰減也越嚴(yán)重，甚至造成電池模塊無法使用。
傳統(tǒng)上解決電池單元彼此間電位差異的作法，是將電位較高的電池單元放電，使每個(gè)電池單元的電位達(dá)到平衡(電位平衡意指此時(shí)每個(gè)電池單元的電位均相同)。請(qǐng)參照?qǐng)D1，其示出了傳統(tǒng)的電位平衡裝置。如圖所示，電池單元BT1，BT2，BT3，BT4彼此串聯(lián)，每一電池單元兩端都接有電阻，并由開關(guān)SW1，SW2，SW3，SW4控制放電回路形成的時(shí)機(jī)。舉例來說，當(dāng)電池單元BT1，BT2，BT3，BT4達(dá)到電位平衡時(shí)，開關(guān)SW1，SW2，SW3，SW4均關(guān)閉，使電路處于斷路狀態(tài)，各電池單元均不放電。使用一段時(shí)間之后，若檢測(cè)出電池單元BT1的電位高于其他電池單元，則控制器110便會(huì)讓開關(guān)SW1打開，使電路處于通路狀態(tài)，以連通電池單元BT1的放電回路，讓電池單元BT1可經(jīng)電阻R1、開關(guān)SW1、電阻R2而放電。待電池單元BT1的電位與其他電池單元相等時(shí)控制器110便將開關(guān)SW1關(guān)閉以切斷放電回路，結(jié)束放電程序。
至于各電池單元的電位檢測(cè)方式，最普遍的作法，可利用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器分別取得端點(diǎn)A，B，C，D，E的電位，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后加以比較，即可得知各電池單元之間的電位高低。若檢測(cè)出某(或某些)電池單元需進(jìn)行放電則命令控制器110將對(duì)應(yīng)于該電池單元的開關(guān)打開，待各電池單元達(dá)到電位平衡時(shí)便將所有開關(guān)關(guān)閉，停止放電。
如上所述，傳統(tǒng)作法是將電位較高的電池單元予以放電，使其與電位較低的電池單元達(dá)到電位平衡；很明顯的，這種作法將無可避免地造成電力流失而削減了電池模塊的續(xù)航力。換句話說，傳統(tǒng)的電位平衡方式是以電位較低的電池單元為參考而將高電位的電池單元向下修正，此舉雖可達(dá)到電位平衡的目的，但電力卻流失得更為迅速。因此，有必要針對(duì)傳統(tǒng)的電位平衡方式加以改良，以減低電力的耗損。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是在提供一種充電式電位平衡裝置，除了讓各電池單元達(dá)到電位平衡外，還可減低電力耗損，提高電源的續(xù)航力。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出了一種充電式電位平衡裝置，此裝置簡述如下充電式電位平衡裝置包括第一電池單元、第二電池單元、開關(guān)裝置及控制器。第一電池單元及第二電池單元彼此串聯(lián)，開關(guān)裝置則耦接至一電容，用以將電容并聯(lián)至第一電池單元或第二電池單元?？刂破黢罱又灵_關(guān)裝置，并周期性地切換開關(guān)裝置的狀態(tài)，令電容輪流并聯(lián)于第一電池單元與第二電池單元，將電位較高的電池單元能量轉(zhuǎn)移到電容后，再對(duì)電位較低的電池單元進(jìn)行充電，達(dá)到電位平衡的目的。
為使本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下。


圖1示出了傳統(tǒng)的電位平衡裝置。
圖2示出了依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種充電式電位平衡裝置電路圖。
圖3示出了具有四個(gè)電池單元的充電式電位平衡裝置電路圖。
附圖標(biāo)號(hào)說明110，210，310控制器BT1，BT2，BT3，BT4電池單元SW1，SW2，SW3，SW4開關(guān)SW開關(guān)裝置C電容具體實(shí)施方式
本發(fā)明提出一種充電式電位平衡裝置，可配置在電池模塊中，利用電容的充放電原理使各電池單元達(dá)到電位平衡，以延長電力供應(yīng)的時(shí)間。具有此功能的電池模塊可配置在便攜式電子裝置中，例如筆記本型電腦、個(gè)人數(shù)字助理或移動(dòng)電話等。請(qǐng)參照?qǐng)D2，其示出了依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種充電式電位平衡裝置電路圖。電池單元BT1，BT2彼此串聯(lián)，且每一電池單元的兩端點(diǎn)均與開關(guān)裝置SW耦接，即電池單元BT1的端點(diǎn)A與端點(diǎn)B耦接至開關(guān)裝置SW的端點(diǎn)1與端點(diǎn)4，電池單元BT2的端點(diǎn)B與端點(diǎn)C耦接至開關(guān)裝置SW的端點(diǎn)2與端點(diǎn)5；其中開關(guān)裝置SW的端點(diǎn)2與端點(diǎn)4亦彼此耦接。另一方面，開關(guān)裝置SW可分別利用端點(diǎn)3與端點(diǎn)6耦接至電容C的兩端，并依據(jù)開關(guān)裝置SW的狀態(tài)讓電容C并聯(lián)至電池單元BT1或電池單元BT2，亦即在任何一時(shí)間點(diǎn)上，電容C均不會(huì)與電池單元BT1及電池單元BT2同時(shí)并聯(lián)。
在實(shí)際應(yīng)用中，開關(guān)裝置SW可利用連動(dòng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)，例如電子式連動(dòng)開關(guān)。所謂連動(dòng)開關(guān)是指兩開關(guān)以同進(jìn)同退的方式切換，而無法單獨(dú)動(dòng)作。以此圖為例，開關(guān)裝置SW中配置有兩組開關(guān)，第一組開關(guān)用以改變接點(diǎn)1，2，3之間的連接關(guān)系，而第二組開關(guān)用以改變接點(diǎn)4，5，6之間的連接關(guān)系。當(dāng)處于第一種開關(guān)狀態(tài)時(shí)，接點(diǎn)3與接點(diǎn)1導(dǎo)通時(shí)接點(diǎn)6與接點(diǎn)4亦導(dǎo)通，此時(shí)電容C與電池單元BT1并聯(lián)；切換開關(guān)狀態(tài)時(shí)由于第一組開關(guān)與第二組開關(guān)彼此連動(dòng)，故切換后的狀態(tài)，亦即處于第二種開關(guān)狀態(tài)時(shí)，接點(diǎn)3與接點(diǎn)2導(dǎo)通而接點(diǎn)6與接點(diǎn)5導(dǎo)通，此時(shí)電容C與電池單元BT2并聯(lián)。
開關(guān)裝置SW的狀態(tài)切換可由控制器210加以控制。在作法上，控制器210可利用時(shí)鐘(clock)信號(hào)依序讓電容C輪流與電池單元BT1，BT2并聯(lián)，當(dāng)?shù)谝粫r(shí)間電容并聯(lián)于電池單元BT1時(shí)，電容C的電位與電池單元BT1相等。當(dāng)?shù)诙r(shí)間電容C并聯(lián)于電池單元BT2時(shí)，若電池單元BT1的電位高于電池單元BT2，則電容C在第一時(shí)間所建立的電壓便會(huì)在第二時(shí)間向電池單元BT2放電，也就是此時(shí)利用電容C對(duì)電位較低的電池單元BT2進(jìn)行充電。反之，若電池單元BT1的電位低于電池單元BT2，則電容C在第一時(shí)間所建立的電壓將比電池單元BT2的電位低，當(dāng)?shù)诙r(shí)間電容C并聯(lián)于電池單元BT2時(shí)，電池單元BT2便會(huì)繼續(xù)對(duì)電容C充電，使得于第三時(shí)間電容C并聯(lián)于電池單元BT1時(shí)，可利用電容C對(duì)電池單元BT1充電。如此一來，僅需將電容C周而復(fù)始地輪流并聯(lián)于電池單元BT1與電池單元BT2，電壓較高的電池單元便會(huì)自動(dòng)對(duì)電壓較低的電池單元充電，而達(dá)到電位平衡的目的。
當(dāng)然，本發(fā)明所提供的充電式電位平衡裝置亦可應(yīng)用于多個(gè)電池單元的場合，請(qǐng)參照?qǐng)D3，其示出了具有四個(gè)電池單元的充電式電位平衡裝置電路圖。同樣的，控制器310可依序切換開關(guān)裝置SW中的開關(guān)，讓電容C周而復(fù)始地依序與電池單元BT1，BT2，BT3，BT4并聯(lián)，讓電位較高的電池單元對(duì)電容C充電，再利用電容C對(duì)電位較低的電池單元充電，達(dá)到電位平衡的目的。
本發(fā)明上述實(shí)施例所披露的充電式電位平衡裝置，是利用電容將電位較高的電池單元能量轉(zhuǎn)移到電位較低的電池單元，不僅可達(dá)到電位平衡的目的，且能量損失亦較小。過去是利用電阻來消耗電位較高的電池單元能量，故造成電力的浪費(fèi)，能量損失十分嚴(yán)重。與傳統(tǒng)作法相較之下，本發(fā)明可更有效率地使用電源，故可提升電池的續(xù)航力，延長電池壽命。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可作各種的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍視后附的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種充電式電位平衡裝置，包括一第一電池單元；一第二電池單元，與該第一電池單元串聯(lián)；一開關(guān)裝置，耦接至該第一電池單元與該第二電池單元，該開關(guān)裝置并耦接至一電容，該電容是依據(jù)該開關(guān)裝置的狀態(tài)并聯(lián)至該第一電池單元與該第二電池單元中的一個(gè)電池單元；以及一控制器，耦接至該開關(guān)裝置，用以切換該開關(guān)裝置的狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的充電式電位平衡裝置，其中該控制器是控制該開關(guān)裝置以令該電容周期性地并聯(lián)于該第一電池單元與該第二電池單元，并藉由該電容對(duì)該第一電池單元與該第二電池單元中電位較低的一個(gè)進(jìn)行充電。
3.如權(quán)利要求1所述的充電式電位平衡裝置，其中該開關(guān)裝置是電子式連動(dòng)開關(guān)。
4.如權(quán)利要求1所述的充電式電位平衡裝置，是配置于一便攜式電子裝置中。
5.如權(quán)利要求4所述的充電式電位平衡裝置，其中該便攜式電子裝置具有一電池模塊，該充電式電位平衡裝置是整合在該電池模塊中。
6.如權(quán)利要求5所述的充電式電位平衡裝置，其中該第一電池單元與該第二電池單元是鋰電池。
7.如權(quán)利要求5所述的充電式電位平衡裝置，其中該便攜式電子裝置是筆記本型電腦。
8.如權(quán)利要求5所述的充電式電位平衡裝置，其中該便攜式電子裝置是個(gè)人數(shù)字助理。
9.如權(quán)利要求5所述的充電式電位平衡裝置，其中該便攜式電子裝置是移動(dòng)電話。
10.一種便攜式電子裝置的充電式電位平衡裝置，配置于該便攜式電子裝置的一電池模塊中，該充電式電位平衡裝置包括一第一電池單元；一第二電池單元，與該第一電池單元串聯(lián)；一連動(dòng)開關(guān)，耦接至該第一電池單元與該第二電池單元，該連動(dòng)開關(guān)并耦接至一電容，該電容是依據(jù)該連動(dòng)開關(guān)的狀態(tài)并聯(lián)至該第一電池單元與該第二電池單元中的一個(gè)電池單元；以及一控制器，耦接至該連動(dòng)開關(guān)，用以切換該連動(dòng)開關(guān)的狀態(tài)；其中，該控制器是控制該連動(dòng)開關(guān)以令該電容依序且周期性地并聯(lián)于該第一電池單元與該第二電池單元，并藉由該電容對(duì)該第一電池單元與該第二電池單元中電位較低的一個(gè)進(jìn)行充電。
11.如權(quán)利要求10所述的便攜式電位裝置的充電式電位平衡裝置，其中該第一電池單元與該第二電池單元是鋰電池。
12.如權(quán)利要求10所述的便攜式電子裝置的充電式電位平衡裝置，其中該便攜式電子裝置是筆記本型電腦。
13.如權(quán)利要求10所述的便攜式電子裝置的充電式電位平衡裝置，其中該便攜式電子裝置是個(gè)人數(shù)字助理。
14.如權(quán)利要求10所述的便攜式電子裝置的充電式電位平衡裝置，其中該便攜式電子裝置是移動(dòng)電話。
全文摘要
一種充電式電位平衡裝置，包括第一電池單元、第二電池單元、開關(guān)裝置及控制器。第一電池單元及第二電池單元彼此串聯(lián)，開關(guān)裝置則耦接至一電容，用以將電容并聯(lián)至第一電池單元或第二電池單元?？刂破黢罱又灵_關(guān)裝置，并周期性地切換開關(guān)裝置的狀態(tài)，令電容輪流并聯(lián)于第一電池單元與第二電池單元，先利用電位較高的電池單元對(duì)電容充電，再以電容對(duì)電位較低的電池單元進(jìn)行充電，達(dá)到電位平衡的目的。
文檔編號(hào)H02J7/00GK1512644SQ0216043
公開日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2002年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者陳升峰 申請(qǐng)人:廣達(dá)電腦股份有限公司