專利名稱：一種重置及鎖定串聯(lián)電池充電狀態(tài)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種重置(reset)及鎖定串聯(lián)電池的充電狀態(tài)的方法，尤指一 種當(dāng)電源供應(yīng)器對(duì)一串聯(lián)電池充電時(shí)，配合重置(reset)鎖定電路，使每一電 池都能達(dá)到最佳充電效果的充電方法。
背景技術(shù)：
按，現(xiàn)有技術(shù)的串聯(lián)式充電器l,請(qǐng)參閱第1圖所示，其包含一輸出定電流 的電源電路ll，及與電源電路ll串接的多組串聯(lián)的電性接點(diǎn)組12,供導(dǎo)接電 池13。由于該現(xiàn)有技術(shù)的充電器1采用串聯(lián)的設(shè)計(jì)，所以充電時(shí)，各電池13都 接收到來(lái)自電源電路ll所輸出的定電流，而可同時(shí)以該定電流來(lái)進(jìn)行充電，因 而不會(huì)隨電池13數(shù)量的增加使充電時(shí)間增加。但是，該充電器l并無(wú)法對(duì)各電 池13達(dá)到均衡充電，以致各電池13在充電后可能某些電池充的過飽，某些又 充的不足。因此，如何發(fā)明出一種重置(reset)及鎖定串聯(lián)電池的充電狀態(tài)的充電方 法，配合重置(reset)鎖定電路，使每一電池都能達(dá)到最佳充電效果，將是本 發(fā)明積極探討之處。發(fā)明內(nèi)容發(fā)明人有鑒于前述現(xiàn)有技術(shù)充電器的缺點(diǎn)，根據(jù)從事各種充電器的制造經(jīng) 驗(yàn)和技術(shù)累積，針對(duì)上述缺失悉心研究各種解決的方法，在經(jīng)過不斷的研究、 實(shí)驗(yàn)與改良后，終于開發(fā)設(shè)計(jì)出本發(fā)明的一種全新可重置(reset)串聯(lián)電池的 充電電壓的充電電路的發(fā)明，以期能摒除先前技術(shù)所產(chǎn)生的缺點(diǎn)。本發(fā)明的一 目的，在于提供一種重置(reset )及鎖定串聯(lián)電池的充電狀態(tài)的方法，以
利用重新設(shè)定充電電流值的方式，使各電池得以均衡充電至最佳狀態(tài)。根據(jù)上述的目的，本發(fā)明的一種重置(reset)及鎖定串聯(lián)電池充電狀態(tài)的方 法，該方法包才舌(1) 將多個(gè)電池串聯(lián)組成一電池組，并將該電池組與一電源供應(yīng)器串聯(lián)；(2) 將多個(gè)精密電壓檢測(cè)器分別與各電池并聯(lián)；(3) 將多個(gè)重置(reset)鎖定電路分別與各精密電壓檢測(cè)器連接，并將這些 重置(reset)鎖定電路的輸出經(jīng)一邏輯運(yùn)算后，傳送至該電源供應(yīng)器之 一控制單元；(4) 使該電源供應(yīng)器提供一 恒定電流充電源予該電池組；(5) 使各精密電壓檢測(cè)器檢測(cè)各電池的一電壓值，當(dāng)各電壓值達(dá)到一預(yù)設(shè)電 壓值時(shí)，使各精密電壓檢測(cè)器分別輸出一信號(hào)至各重置(reset)鎖定電 路，使各重置(reset)鎖定電路輸出一邏輯信號(hào)至一電池切換開關(guān)，使 該電源供應(yīng)器暫時(shí)停止對(duì)各該電池充電；(6) 當(dāng)這些重置(reset)鎖定電路的輸出均為一有效值時(shí)，經(jīng)由該邏輯運(yùn)算 的結(jié)果輸入該控制單元，使該控制單元降低該電源供應(yīng)器的該恒定電流， 同時(shí)送出一重置(reset)信號(hào)至各重置(reset)鎖定電路；以及(7) 使各重置(reset)鎖定電路接收該重置(reset)信號(hào)，并使各精密電壓 檢測(cè)器重新檢測(cè)各電壓值，如各電壓值均達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，使該電 源供應(yīng)器停止對(duì)這些電池充電，如各電壓值中的任一電壓值未達(dá)到該預(yù) 設(shè)電壓值時(shí)，則回到步驟(4)。如此，各電池得以均衡充電至最佳狀態(tài)。


圖1為現(xiàn)有充電器的電路圖。圖2為本發(fā)明的方法流程示意圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的方法一較佳實(shí)施例示意圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的方法第二較佳實(shí)施例示意圖。圖5為根據(jù)本發(fā)明的方法第三較佳實(shí)施例示意圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明串聯(lián)式充電器1電源電路ll電性接點(diǎn)組12電池13充電電if各2檢測(cè)值3精密電壓檢測(cè)器21 第一光電耦合器22 第二光電耦合器23 精密電壓檢測(cè)器32 光電耦合器51 微控制器6 輸入端61 車t出端62 繼電器63M0S管均衡控制端64(1) - (7)本發(fā)明的方法流程步驟編號(hào)電容器C二極管D電池E1、 E2、 ...En第一晶體管Qp 第二晶體管Qn電阻R
具體實(shí)施方式
為方便貴審查委員能對(duì)本發(fā)明的目的、形狀、構(gòu)造裝置特征及其功效，做更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)與了解，特舉實(shí)施例配合圖式，詳細(xì)說(shuō)明如下圖2以一流程示意圖說(shuō)明以本發(fā)明的重置(reset)及鎖定串聯(lián)電池充電 狀態(tài)的方法。其中該方法包括以下步驟(1) 將多個(gè)電池(例如鋰電池或高容量電容器，但不限于此)串聯(lián)組成一電 池組，并將此電池組與一電源供應(yīng)器(例如一可變電壓源或一可變電流 源，但不限于此)串聯(lián)；(2) 將多個(gè)精密電壓檢測(cè)器分別與各電池并聯(lián)；(3) 將多個(gè)重置(reset)鎖定電路分別與各精密電壓檢測(cè)器輸出連接，并將 這些輸出經(jīng)光電耦合器做電位偏移和與非門運(yùn)算后，傳送至電源供應(yīng)器 的一控制單元(例如一微控制器，但不限于此)；(4) 使電源供應(yīng)器提供一恒定電流充電源予電池組；(5) 使各精密電壓檢測(cè)器檢測(cè)各電池的一電壓值，當(dāng)各電壓值達(dá)到一預(yù)設(shè)電 壓值時(shí)，使各精密電壓檢測(cè)器分別輸出一信號(hào)至各重置(reset)鎖定電路， 使各重置(reset)鎖定電路輸出一邏輯訊號(hào)至一電池切換開關(guān)，使該電源 供應(yīng)器暫時(shí)停止對(duì)各電池充電，充電電流不流入該電池，改由與該電池 并聯(lián)連4妾的旁路，流入下一個(gè)電池；(6) 當(dāng)各輸出光電耦合器的輸出均為一有效值(例如1或0,但不限于此) 時(shí)，經(jīng)與非門運(yùn)算后，將此運(yùn)算值輸入電源供應(yīng)器的控制單元，使控制 單元降低電源供應(yīng)器的恒定電流值，同時(shí)送出一重置(reset)信號(hào)(例如 一邏輯值，但不限于此)至各重置(reset)鎖定電路；(7) 使各重置(reset )鎖定電路接收重置(reset )信號(hào)，并使各精密電壓檢測(cè)器重新檢測(cè)各電壓值，如各電壓值均達(dá)到預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，使電源供 應(yīng)器停止對(duì)這些電池充電，如各電壓值中的任一電壓值未達(dá)到預(yù)設(shè)電壓<直時(shí)，則回到步驟(4)。圖3為本發(fā)明的方法一較佳實(shí)施例示意圖，本發(fā)明的充電電路2設(shè)有由多 個(gè)電池E1、 E2、 ...En串聯(lián)連接的電池組，電池組與一電源供應(yīng)器(圖中未示) 相接，使電源供應(yīng)器(圖中未示)提供恒流(恒定電流)充電源予電池組；重 置(reset )鎖定電路包含作為重置(reset )鎖定的一第一光電耦合器22、作 為電位偏移輸出的一第二光電耦合器23、 一電容C、 一二極管D、 一第一晶體 管Qp及一第二晶體管Qn;各電池E1、 E2、 ...En分別并聯(lián)連接一精密電壓檢測(cè) 器21，以分別檢測(cè)各電池E1、 E2、 ...En的電壓值，各精密電壓檢測(cè)器21與第 一光電耦合器"相接，并分別與第一、第二晶體管Qp、 Qn連接，第一晶體管 Qp、第二晶體管Qn再與第二光電耦合器23相接，第二晶體管Qn再與電池El、 Eh ...En的切換開關(guān)分別相接，第一光電耦合器22與一充電控制單元(圖中 未示)的信號(hào)輸出端相接，第二光電耦合器23則與充電控制單元(圖中未示) 的信號(hào)輸入端相連接。使用時(shí)，當(dāng)?shù)谝痪茈妷簷z測(cè)器21檢測(cè)電池El已充飽或電壓值達(dá)到一預(yù) 設(shè)電壓值時(shí)，精密電壓檢測(cè)器n的檢測(cè)值(低電位)經(jīng)由第一、第二晶體管Qp、 Qn、電容C、電阻R、 二極管D，使Qn集極被鎖定為低電位，不會(huì)因電池E1瞬 間壓降引起第一精密檢測(cè)器21的檢測(cè)值回復(fù)高電位而影響Qn集極的低電位輸 出。同時(shí)，第二光電耦合器23傳送一邏輯值至充電控制單元(如微控制器或邏 輯閘，但不限于此)，依此類推，使充電控制單元(圖中未示)判斷是否電池E1、 E2、 ...En均為暫時(shí)充飽狀態(tài)；當(dāng)判斷出電池E1、 E2、 ...En均為暫時(shí)充飽狀態(tài)時(shí)， 充電控制單元(圖中未示)降低電源供應(yīng)器(圖中未示)的輸出值并傳送一重 置(reset)信號(hào)至第一光電耦合器22,使各電池E1、 E2、 ...En重新開始充電。 在實(shí)施上，當(dāng)電池組進(jìn)行充電時(shí)，電池E1、 E2、 ...En會(huì)因充電而電壓上升， 當(dāng)電池電壓上升達(dá)到一預(yù)設(shè)電壓值時(shí)(例如4. 2V，但不限于此)，使各精密 電壓檢測(cè)器21檢測(cè)該電壓值而輸出一低電位(0),而可通過電阻驅(qū)動(dòng)第一晶 體管Qp導(dǎo)通，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)第二晶體管Qn導(dǎo)通，從而驅(qū)動(dòng)第二光電耦合器23將檢
測(cè)值3傳送至充電控制單元(圖中未示)。因?yàn)榈诙w管Qn的導(dǎo)通，第二晶 體管Qn的集電極(c極)對(duì)發(fā)射極(e極)電壓為零，于是第一晶體管Qp的基 極(b極)電流通過電阻、二極管D及第二晶體管Qn的集電極(c極)對(duì)發(fā)射 極(e極)導(dǎo)通，導(dǎo)致第一晶體管Qp進(jìn)一步導(dǎo)通。此時(shí)，即使精密電壓檢測(cè)器 21輸出檢測(cè)值的電壓變化(由低電位回復(fù)高電位)，第一晶體管Qp也會(huì)因?yàn)橛谢?極(b極)電流流經(jīng)二極管D支路，而保持導(dǎo)通，從而維持第二晶體管Qn與另 一光電耦合器23的導(dǎo)通，故可鎖定此狀態(tài)。只有當(dāng)充電控制單元(圖中未示) 透過第一光電耦合器22傳送重置(reset)信號(hào)后，第一光電耦合器22導(dǎo)通， 進(jìn)而使第一晶體管Qp的基極(b極)短路而關(guān)斷，使第二晶體管Qn與第二光電 耦合器23因第一晶體管Qp的關(guān)斷而全部關(guān)斷，同時(shí)，充電控制單元(圖中未 示)將操控電源供應(yīng)器(圖中未示)供應(yīng)較低的充電電流。在重置(reset)信 號(hào)送入時(shí)，另一附加效果是電容C得到放電，使充電電路2恢復(fù)至原始狀態(tài)， 故精確計(jì)算出電容C的電容值，能夠使抗干擾性能和輸出延時(shí)達(dá)到最佳平衡。圖4為本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例圖，當(dāng)對(duì)電池E1、 E2、 ...En充電時(shí)，各電 池電壓上升達(dá)到精密電壓檢測(cè)器32的檢測(cè)電壓值時(shí)，精密電壓檢測(cè)器32輸出 的電位將由高至低，驅(qū)動(dòng)光電耦合器51,使光電耦合器51內(nèi)的晶體管導(dǎo)通，導(dǎo) 致微控制器(MCU)的對(duì)應(yīng)輸入端61電位由高轉(zhuǎn)低。微控制器6判定此信號(hào)后， 將對(duì)應(yīng)信號(hào)從對(duì)應(yīng)輸出端62的01至On輸出并鎖定輸出不受對(duì)應(yīng)輸出端的電位 變化影響，從而驅(qū)動(dòng)外接繼電器63的驅(qū)動(dòng)電路，如此一個(gè)個(gè)循環(huán)直到所有的電 池均暫時(shí)切離充電后，微控制器6將發(fā)出一個(gè)Full有效值信號(hào)給充電控制單元 (圖未示)，充電控制單元(圖未示)將發(fā)出重置(reset )信號(hào)給微控制器6, 微控制器6才將輸入端61及輸出端62全部重置(reset)。圖5為本發(fā)明的第三較佳實(shí)施例圖，當(dāng)對(duì)電池E1、 E2、…En充電時(shí)，各電 池電壓上升達(dá)到精密電壓檢測(cè)器32的檢測(cè)電壓值時(shí)，精密電壓檢測(cè)器32輸出 的電位將由高至低，驅(qū)動(dòng)光電耦合器51,使光電耦合器51內(nèi)的晶體管導(dǎo)通，導(dǎo) 致微控制器(MCU)的對(duì)應(yīng)輸入端61電位由高轉(zhuǎn)低。微控制器6判定此信號(hào)后，
將對(duì)應(yīng)信號(hào)從對(duì)應(yīng)l俞出端62的01至On輸出并鎖定輸出不受對(duì)應(yīng)輸出端的電位 變化影響，導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的光電耦合器64導(dǎo)通，此光電耦合器64輸出回到對(duì)應(yīng)電 池的MOS管均衡控制端，驅(qū)動(dòng)M0S群。如此一個(gè)個(gè)循環(huán)直到所有的電池均暫時(shí) 切離充電后，微控制器6將發(fā)出一個(gè)Fu11有效值信號(hào)給充電控制單元(圖未示)， 充電控制單元(圖未示)將發(fā)出重置(reset)信號(hào)給微控制器6，微控制器6 才將輸入端61及輸出端62全部重置(reset)。在上述的實(shí)施例中，電池E1、 E2、 ...En可為高容量的電容器，或鋰電池； 本發(fā)明充電電路的應(yīng)用領(lǐng)域，包含筆記型計(jì)算機(jī)的電池組，鋰電電動(dòng)自行車電 池組，鋰電電動(dòng)摩托車電池組，鋰電電動(dòng)工具電池組，鋰電電動(dòng)船電池組，鋰 電高爾夫球車電池組，鋰電太陽(yáng)能燈具電池組，及有可能的純鋰電及鋰電/傳統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電池組，普通汽車的啟動(dòng)用鋰電池電池組，和其它鋰 電串聯(lián)電池組充電場(chǎng)合。綜合上所述，本發(fā)明之可重置(reset)鎖定串聯(lián)電池的充電狀態(tài)的充電電 路，確實(shí)具有前所未有之創(chuàng)新電路構(gòu)造，其既未見于任何刊物，且市面上亦未 見有任何類似的產(chǎn)品，所以依法提起專利申請(qǐng)。以上所述，僅為本發(fā)明最佳具體實(shí)施例，但本發(fā)明的構(gòu)造特征并不局限于 此，任何熟悉該項(xiàng)技藝者在本發(fā)明領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或修飾，皆可涵 蓋在本案的專利范圍。
權(quán)利要求
1. 一種重置及鎖定串聯(lián)電池充電狀態(tài)的方法，該方法包括(1) 將多個(gè)電池串聯(lián)組成一電池組，并將該電池組與一電源供應(yīng)器 串聯(lián)；(2) 將多個(gè)精密電壓檢測(cè)器分別與各電池并聯(lián)；(3) 將多個(gè)重置鎖定電路分別與各精密電壓檢測(cè)器連接，并將這些 重置鎖定電路的輸出經(jīng) 一 邏輯運(yùn)算后，傳送至該電源供應(yīng)器的 一控制單元；(4) 使該電源供應(yīng)器提供一恒定電流充電源予該電池組；(5) 使各精密電壓檢測(cè)器檢測(cè)各電池的一電壓值，當(dāng)各電壓值達(dá)到 一預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，使各精密電壓檢測(cè)器分別輸出一信號(hào)至各重 置鎖定電路，使各重置鎖定電路輸出一邏輯信號(hào)至一電池切換 開關(guān)，使該電源供應(yīng)器暫時(shí)停止對(duì)各該電池充電；(6) 當(dāng)這些重置鎖定電路的輸出均為一有效值時(shí)，經(jīng)由該邏輯運(yùn)算 的結(jié)果輸入該控制單元，使該控制單元降低該電源供應(yīng)器的該 恒定電流，同時(shí)送出一重置(reset)信號(hào)至各重置(reset)鎖 定電路；以及(7) 使各重置鎖定電路接收該重置信號(hào)，并使各精密電壓檢測(cè)器重 新檢測(cè)各電壓值，如各電壓值均達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，使該電 源供應(yīng)器停止對(duì)這些電池充電，如各電壓值中的任一電壓值未 達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，則回到步驟(4)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中電池為一高容量電容器或一鋰電池。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該電源供應(yīng)器為一可變電壓源或一 可變電流源。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該信號(hào)為一邏輯值。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該重置信號(hào)為一邏輯值。
6. 如4又利要求1所述的方法，其中該有效值為1或0。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，.其中各重置鎖定電路包含 一第一光電耦合器，其接于該精密電壓檢測(cè)器，且該第一光電耦合器與該控制單元相接以接收該重置信號(hào)；一電容，其接于該精密電壓檢測(cè)器及該第一光電耦合器； 一第一晶體管，其接于該電容及一第二晶體管；一第二光電耦合器，其接于該第一晶體管及該第二晶體管，并與該控 制單元相接以輸出該邏輯信號(hào)；以及一二極管，其接于該第一晶體管及該第二晶體管。
全文摘要
提供一種重置及鎖定串聯(lián)電池的充電狀態(tài)的方法，包括如下步驟(1)將多個(gè)電池串聯(lián)成電池組并與電源供應(yīng)器串聯(lián)；(2)將多個(gè)精密電壓檢測(cè)器分別與各電池并聯(lián)；(3)將多個(gè)重置鎖定電路分別與各精密電壓檢測(cè)器連接，并將其輸出傳送至控制單元；(4)電源供應(yīng)器提供恒定電流充電源予該電池組；(5)當(dāng)各電壓值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，使各重置鎖定電路輸出邏輯信號(hào)至電池切換開關(guān)，暫時(shí)停止充電；(6)當(dāng)重置鎖定電路的輸出均為一有效值時(shí)，降低電源供應(yīng)器的恒定電流，同時(shí)送出重置信號(hào)；(7)各重置鎖定電路接收該重置信號(hào)，并重新檢測(cè)電壓值，如達(dá)到預(yù)設(shè)值，則停止充電，否則回到步驟(4)。使充電串聯(lián)電池中每個(gè)電池都可充至最佳充電效果。
文檔編號(hào)H02J7/02GK101123360SQ20061011545
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2006年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月10日
發(fā)明者徐登賢, 蔡文坪, 郁宗龍 申請(qǐng)人:東華能源科技股份有限公司