201027876 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種電子裝置，且特別是一種充電裝置。 【先前技術】 儲存能量的零件對我們的生活相當重要，例如可攜式電子裝 置中的充電電池。儲存電能的零件影響電子裝置的效能以及工作 時間。 ® 一般而言，充電電池有共同的電化學特性，即其中的化學反 應是可逆反應，可以通過外加電源，讓電能轉化為化學能，使放 過電的電池恢復到原來的狀態。相反地，如果其中的化學反應是 不可逆的，電池就不能充電，例如乾電池就是如此。 然而，如果好幾個電池串聯在一起充電，則需要有預防措施。 因為溫度的變化或電池壽命的不同，會造成各個電池端電壓的輕 微差異；而且，電池串聯得愈多，其端電壓之差異愈大。然而充 電器所提供給各個電池的電流是一樣的，所以，可想像得到，有 ® 些電池已經充飽，而其他電池尚未完全充飽，亦或在低溫環境時 過度充電，在高溫環境時未完全充飽。 有鑑於此，如何更有效率地為電池充電，便成為一個重要課 題。 【發明内容】 本發明之技術態樣是一種充電裝置，其係用以對電池充電。 依照本發明之實施例，一種充電裝置可包含電荷泵（Charge 201027876
Pump)、開關切換電路以及多個充電模組，其中每一充電模組可包 含充電電路與儲電電路。多個充電模組係一對一電性連接多個電 池，其中這些電池彼此串聯。電荷泵自電源取得電力。開關切換 電路可將多個充電模組其中之—電性連接至電荷泵。至於電荷聚 所電性連接之充電模組中，其儲電電路可自電荷泵接收電力，繼 而其充電電路可將儲電電路所接收之電力充電至充電模組電性連 接之電池。如此，充電裝置可分別對單一電池充電，以達成快速 充電之效果。 以下將以各種實施例’對上述之說明以及接下來的實施方式 做詳細的描述，並對本發明進行更進一步的解釋。 【實施方式】 為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及 以下所述各種實施例，圖式中相同之號碼代表相同或相似之元 件。另一方面，眾所週知的元件並未描述於實施例中，以避免造 成本發明不必要的限制。 0 本發明之技術態樣是一種充電裝置，其可應用在充電器， 或是廣泛地運用在相關之技術環節。值得一提的是，本技術態 樣之充電裝置可具有快速充電之效果，還可自動依據環境溫度 適當調整充電時的飽和電壓及電流。以下將搭配第1圖來說明 此充電裝置之具體實施方式。 知參照第1圖，第1圖是依照本發明之實施例的一種充電 裝置的方塊圖。如圖所示，充電裝置可包含電荷泵（Charge Pump) 210、開關切換電路220以及多個充電模組110、120、 130,其中每一充電模組可包含充電電路與儲電電路。於本實 201027876 施例中，充電模組110可包含充.電電路與儲電電路ιΐ2; 充電模組120可包含充電電路丨24與儲電電路122;充電模組 130可包含充電電路134與儲電電路132。 在結構上’多個充電模組11〇、120、130係一對一電性連 接多個電池119、129、139。於本實施例中，充電模組11〇電 性連接電池119 ;充電模組12〇電性連接電池129 ;充電模組 130電性連接電池139。另外，這些電池H9、129、139可彼此 串聯。 0 於使用時，電源2〇〇可提供電力。電荷泵210可自電源2〇〇 取得電力。開關切換電路220可將多個充電模組11〇、12〇、13〇 其中之一電性連接至電荷泵21〇。 上述電荷泵210可包含電容器，以便於儲存電力。然此並 不限制本發明，電荷泵21〇還可包含其它各種電子元件，熟習 此項技藝者應視當時需要彈性選擇之。 於本實施例中，開關切換電路22〇可將充電模組11〇電性 連接至電荷泵210,其餘之充電模組12〇、13〇與電荷泵21〇電 ❺性隔離。當充電模組110與電荷泵21〇電性連接時，儲電電路 112可自電荷泵210接收電力，充電電路114可將儲電電路 所接收之電力充電至電池119。如此，充電模組11〇可對電池 119進行充電。 或者，開關切換電路220可將充電模組12〇電性連接至電 荷泵21G，其餘之充電模組11()、13()與電荷泵㈣電性隔離。 當，電模組120與電荷果210電性連接時，儲電電路122可自 電荷乘210接收電力。充電電路124可將健電電路122所接收 之電力充電至電池129。如此，充電模組12〇可對電池129進 201027876 或者，開關切換電路220可將充電模組13〇電性連接至電 荷泵210，其餘之充電模組110、120與電荷泵21〇電性隔離。 當充電模組130與電荷泵210電性連接時，儲電電路132可自 電荷泵210接收電力。充電電路134可將儲電電路132所接收 之電力充電至電池139。如此，充電模組13〇可對電池139進 行充電。 綜上所述，在電荷泵210自電源2〇〇取得電力以後，若要 對任一個電池充電時，開關切換電路22〇可將電荷泵21〇電性 φ 連接至此電池對應之充電模組，其中此電池係與其對應之充電 模組電性連接。如此，充電裝置可分別對單一電池充電。舉例 來說，若要對電池119充電時，開關切換電路22〇可將電荷泵 210電性連接至充電模組〗丨〇，則充電模組丨丨〇可對電池^9 充電。 至於上述電源200可為直流電源。電源2〇〇可供應之電力 的電壓約大於5伏特。更具體而言，電源2〇〇可供應之電力的 電麼範圍大於等於5伏特並且小於等於4〇伏特。另外，上述 _多個彼此串聯之電池（例如電池119、129、139)的總電壓約 低於1000伏特。舉例來說，電源2〇〇可供應之直流電的電廢 約12伏特，電池串的總電壓約9〇〇伏特，如此，充電裝置可 以低電壓對高電壓電池串充電。 上述每一儲電電路（例如儲電電路112、儲電電路122或 儲電電路132)可包含電容器，以便於儲存電力。然此並不限 制本發明’每一儲電電路還可包含其它各種元件，熟習此項技 藝者應視當時需要彈性選擇之。 上述充電電路（例如充電電路114、124、134)可為定電 壓/電流充電電路’以便於將儲電電路所接收之電力穩定地充 201027876 電至電池’亦即定電壓/電流充電電路對電池輸出之電力的電 壓與電流穩定。實務上，對電池充電電壓的過高或不及，都會 傷害到電池。如充電電壓過高的話，即使電池已飽和，仍然會 迫使大電流進入電池，此大電流會分解電池中的電解液，而縮 短電池的壽命《相反地，如果充電電壓太低，則在電池尚未充 到飽和之前，就沒有充電電流了，而降低電池的容量。 至於上述電池119、129、139可為充電電池，像是鎳錄電 池、鎳氫電池或鋰電池等蓄電裝置。鎳鎘電池價格低，但是有 ^ 記憶效應、有毒性。鎳氫電池充電快，但是高溫特性差、自放 電率高、有輕微記憶效應。鋰電池兼具快速充電、無記憶效應、 放電特性平穩等特性，但是容易短路而發生爆炸，與其他電池 無互換性。應瞭解到，因鋰電池危險性高，充電過程並不會發 熱’當產生過充電時，會將鋰離子還原成樹枝狀結晶鋰金屬， 且鋰電池電解液為有機溶劑，結晶可能會導致正負極片間的絕 緣材質被剌穿，而產生短路現像，引起高溫燃燒或爆炸可能， 且電解液與空氣中水份結合，會產生有害氣體，當鋰電池有破 裂、漏液現像，請勿再使用，應盡速回收。當然，以上所舉的 鎳鎘電池、鎳氫電池與鋰電池均僅為例示，並非用以限制本發 明’習知此項技藝者應視實際需要，彈性選擇電池119 ' 129、 139的具體實施方式。 另外，雖然第1圖之電池119、129、139僅繪示3個，但 此並不限制本發明。關於電池與充電模組的數量，實務上，電 池串聯的數目可視實際需要來增減，而充電模組的數量可取決 於電池串聯的數目。舉例來說，若有100個電池串聯，則相應 地可有100個充電模組分別與這100個電池電性連接。 請繼續參照第1圖。關於上述多個充電模組110、120、130, 201027876 其中每一充電模組可包含電壓數值監控電路。於本實施例中， 充電模組110可包含電壓數值監控電路116;充電模組12〇可 包含電壓數值監控電路126 ;充電模組130可包含電壓數值監 控電路136。 於使用時，電壓數值監控電路可偵測充電模組電性連接之 電池的電壓是否低於預定電壓。於本實施例中，電壓數值監控 電路116可偵測電池119的電壓是否低於預定電壓；電壓數值 監控電路126可偵測電池129的電壓是否低於預定電壓；電磨 • 數值監控電路U6可偵測電池139的電壓是否低於預定電壓。 於應用上’若電池的電壓低於預定電壓時，意味著電池需要充 電。 關於上述預定電壓之態樣’實務上，可根據電池之額定電 壓及溫度特性，來設定預定電壓。在本實施例中，預定電壓可 設疋為電池之額定電壓的30%〜70% ’並依據環境溫度再適度 調整1°/。〜5%，但此並不限制本發明，熟習此項技藝者應視當 時需要’彈性選擇預定電壓之設定方式。 請繼續參照第1圖。如圖所示，關於上述充電裝置還可包 含微處理器230 〇於本實施例中，若充電模組11〇所電性連接 之電池119的電壓低於預定電壓時，微處理器23〇可命令開關 切換電路220將充電模組110電性連接至電荷泵21〇。如此， 充電模組110之儲電電路112可自電荷泵21〇接收電力。充電 電路114可將儲電電路112所接收之電力充電至電池119〇如 此’充電模組110可對電池U9進行充電。 或者，若充電模組120所電性連接之電池129的電壓低於 預定電壓時，微處理器230可命令開關切換電路22〇將充電模 組120電性連接至電荷泵21〇。如此，充電模組12〇之儲電電 201027876 路122可自電荷泵210接收電力。充電電路124可將儲電電路 122所接收之電力充電至電池129。如此，充電模組120可對 電池129進行充電。 或者’若充電模組130所電性連接之電池139的電壓低於 預定電壓時’微處理器23〇可命令開關切換電路22〇將充電模 組130電性連接至電荷泵21〇。如此，充電模組13〇之儲電電 路132可自電荷泵21〇接收電力。充電電路134可將儲電電路 132所接收之電力充電至電池139。如此，充電模組13〇可對 電池139進行充電》 综上所述，若電池的電壓低於預定電壓時，意味著電池需 要充電。因此，在電荷泵21 〇自電源200取得電力以後，若要 為電壓低於預定電壓之電池進行充電時，開關切換電路22〇可 將電荷泵210電性連接至此電池對應之充電模組，其中此電池 係與其對應之充電模組電性連接。舉例來說，若要對電池1 1 9 充電時’微處理器230可命令開關切換電路220去將電荷栗210 電性連接至充電模組11〇,則充電模組11〇可對電池119充電。 另一方面’於本實施例中，在充電模組11〇與電荷泵21〇 電性連接的狀態下，若充電模組11〇之儲電電路112接收完電 力以後’微處理器230可命令開關切換電路220將充電模組11〇 電性隔離電荷泵210 ;而且，微處理器230可命令開關切換電 路220將其他充電模組（例如充電模組120或充電模組π〇) 電性連接至電荷泵210。藉以在充電電路114將儲電電路112 所接收之電力充電至電池119的同時，其他充電模組之儲電電 路（例如儲電電路122或儲電電路132)還可自電荷泵21〇取 得電力。 或者，在充電模組120與電荷泵21〇電性連接的狀態下， 201027876 若充電模組120之儲電電路122接收完電力以後，微處理器23〇 可命令開關切換電路220將充電模組12〇電性隔離電荷泵 210，而且，微處理器230可命令開關切換電路220將其他充 電模組（例如充電模組110或充電模組13〇)電性連接至電荷 泵210。藉以在充電電路}24將儲電電路122所接收之電力充 電至電池129的同時，其他充電模組之儲電電路（例如儲電電 路112或儲電電路132)還可自電荷泵21〇取得電力。 或者，在充電模組130與電荷泵210電性連接的狀態下， 參右充電模組Π0之儲電電路132接收完電力以後，微處理器23〇 可命令開關切換電路22〇將充電模組13〇電性隔離電荷泵 210，而且，微處理器230可命令開關切換電路22〇將其他充 電模組（例如充電模組1丨〇或充電模組丨2〇 )電性連接至電荷 泵210。藉以在充電電路134將儲電電路132所接收之電力充 電至電池139的同時’其他充電模組之儲電電路（例如儲電電 路112或儲電電路122)還可自電荷泵21〇取得電力。 綜上所述，在電荷泵21〇自電源2〇〇取得電力以後，微處 理器230可命令開關切換電路22〇將某一充電模組電性連接至 電荷栗210,則此充電模組之儲電電路可接收電力。在此充電 模組之儲電電路接收完電力以後，微處理器23〇可命令開關切 換電路220冑此充電模組電性隔離電荷系21〇。並且電荷果21〇 可重新自電源200取得電力。在電荷泵2 i 〇自電源細取得電 力以後微處理器230可命令開關切換電路22〇將另一充電模 組電性連接至電荷果210。藉以在某一充電模組之充電電路將 電力充電至電池139的同時，另一充電模組之儲電電路還可自 電取得電力。如此，充電裝置不僅可分別對單一電池 座充電，還可節省充電時間，達到快速充電之效果。 201027876 實務上’電源200對電荷栗210充電時，電荷果2i〇之電 容器充電快速；電荷泵210對充電模組充電時，儲電電路之電 容器亦充電快速、然，在電池進行充電時，電池 應來電力轉化為化學能，因此電池需要較長的時間充電。在本 實施例中，若電源200對電荷泵210充電的時間約為1單位時 間，則電荷泵210對充電模組充電的時間亦約為】單位時間。 然，充電模組對電池充電的時間為約1〇單位時間。在對照實 驗中，電荷泵210直接對電池充電的時間為約1〇單位時間。 鲁 於應用上，舉例來說，在充電模組110對電池119充電的 同時，電荷泵210可另行對充電模組12〇充電，繼而充電模組 120可對電池129充電。在對照實驗中，若是以電荷泵2丨〇直 接對電池119充電，需花費約10單位時間。而且必須等待電池 Π9充電完成後’電荷泵21〇才能另行對電池129充電。相較 之下，本技術態樣之充電裝置確實可達到快速充電之效果。 請繼續參照第1圖。如圖所示，上述充電裝置可包含多個 溫度感應器117、127、137。 _ 在結構上’多個溫度感應器117、127、137可分別附著於 多個電池119、129、139 ;或者，多個溫度感應器ι17、127、 137可分別嵌入於多個電池119、129、139中，熟習此項技藝 者應視當時需要彈性選擇之。 於使用時，多個溫度感應器117、127、137可分別感應多 個電池119、129、139之溫度。 請繼續參照第1圖。如圖所示，每一充電模組可包含溫度 監控電路。在本實施例中，充電模組114可包含溫度監控電路 U8 ;充電模組124可包含溫度監控電路128 ;充電模組134可 包含溫度監控電路138。 11 201027876 於使用時，每一溫度感應器117、127、137可分別提供每 一電池119、129、139溫度數值給溫度監控電路118、128、138。 溫度監控電路118、128、138可各自根據電池U9、129、139 的溫度’調整充電電路U4、124、134對電池U9、129、139 充電之飽和電壓及電流。 實務上’溫度監控電路118、128、138可各自判斷電池119、 129、139在充電中之溫度是否異常，並且依據環境溫度高低調 整對電池充電之飽和電壓及電流。 φ 關於上述飽和電壓及電流之態樣，實務上，可根據電池之 額定電壓、額定電流及溫度特性，來調節飽和電壓及電流。在 本實施例中’若在低溫環充電時境意味著需調低對電池充電之 飽和電壓及電流’若在高温環充電時境意味著需調高對電池充 電之飽和電壓及電流，熟習此項技藝者應視當時需要，彈性選 擇飽和電壓及電流之調節方式。 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發 明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可 φ 作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍應視後附之申請專 利範圍所界定者為準^ 【圖式簡單說明】 第1圖是依照本發明之實施例的一種充電裝置的方塊圖。 【主要元件符號說明】 12 201027876 110、120、130 :充電模組 112、122、132 :儲電電路 114、124、134 :充電電路 116、 126、136:電壓數值監控電路 117、 127、137 :溫度感應器 118、 128、138 :溫度監控電路 119、 129、139 :電池 200 :電源 210 :電荷泵 220 :開關切換電路 230 :微處理器
13