TW201407860A - 混合形式之充電電池模組 - Google Patents

Abstract

一種混合形式之充電電池模組包含第一、第二電池組、第一、第二開關與控制單元。第一電池組具有第一電容量且包含多數個不同規格的第一電池芯；第二電池組具有第二電容量且包含多數個第二電池芯；控制單元用以取得第一電、第二電池組的狀態並用以控制第一、第二電池組的充電/放電流程；第一開關連接第一電池組與控制單元以利用控制單元依據第一、第二電容量的差值控制第一開關以使第一電池組進入放電的狀態；第二開關連接第二電池組與控制單元以利用控制單元依據第一、第二電容量的差值控制第二開關以使第二電池組進入放電的狀態。

Description

混合形式之充電電池模組

本發明是有關於一種充電電池模組，且特別是有關於一種混合形式之充電電池模組。

近年來由於科技發達、電子產品不斷推陳出新，例如：筆記型電腦、智慧型手機、平板電腦…等。就發展趨勢而言，電子產品常具有可充電電池，舉例來說，一般的手機，筆記型電腦皆配備電池。

一般而言，可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，愈容易造成損害。

由此可見，上述現有的技術，顯然仍存在不便與缺 陷，而有待加以進一步改進。為了解決上述問題，相關領域莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的方式被發展完成。因此，如何能有效地平衡各電池組的電量，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前相關領域極需改進的目標。

本發明之一態樣是在提供一種混合形式之充電電池模組，以解決先前技術的問題。

本發明所提供之充電電池模組包含第一電池組、第二電池組、控制單元、第一開關與第二開關。第一電池組具有第一電容量且包含多數個不同規格的第一電池芯；第二電池組具有第二電容量且包含多數個第二電池芯；控制單元，連接第一電池組及第二電池組，用以取得第一電池組及第二電池組的狀態並用以控制第一電池組及第二電池組的一充電/放電流程；第一開關連接第一電池組與控制單元以利用控制單元依據第一電容量與第二電容量的一差值控制第一開關以使第一電池組進入放電的狀態；第二開關連接第二電池組與控制單元以利用控制單元依據第一電容量與第二電容量的一差值控制第二開關以使第二電池組進入放電的狀態。

於一實施例中，第二電池組包含多數個不同規格的第二電池芯。

於一實施例中，當差值大於設定範圍且第一電池組 的電壓大於第二電池組的電壓時，控制單元打開第一開關以使第一電池組進入放電的狀態。

於一實施例中，當第一電池組進行放電的狀態直到控制單元判斷差值小於設定範圍時，控制單元關閉第一開關以使充電電池模組繼續進行一充電/放電程序。

於一實施例中，當差值大於設定範圍、第一電池組的電壓大於設定值時，控制單元打開第一開關以使第一電池組進入放電的狀態。

於一實施例中，當第一電池組進行放電的狀態直到控制單元判斷差值小於設定範圍且第一電池組的電壓小於設定值時，控制單元關閉第一開關以使充電電池模組繼續進行一充電/放電程序。

於一實施例中，當控制單元判斷第一電池組的電壓小於第一設定值且第二電池組的電壓未達到第二設定值時，控制單元將不會打開第二開關，其中第二設定值為第二電池組之最大電壓安全值。

於一實施例中，當控制單元判斷第一電池組的電壓小於第一設定值、差值大於設定範圍、且第二電池組的電壓大於第二設定值時，控制單元將打開第二開關，以使第一電池組進入放電的狀態。

綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由上述技術方案，可達到相當的技術進步，並具有產業上的廣泛利用價值，其至少具有下列優點： 1.避免電池組之間狀態不一所造成的損害；以及 2.平衡各電池組的電量。

以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並對本發明之技術方案提供更進一步的解釋。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式符號之說明如下：

100‧‧‧充電電池模組

110‧‧‧控制單元

120‧‧‧第一電池組

121‧‧‧第一電池芯

130‧‧‧第二電池組

131‧‧‧第二電池芯

140‧‧‧第一開關

141‧‧‧第一開關元件

142‧‧‧第一電阻器

150‧‧‧第二開關

151‧‧‧第二開關元件

152‧‧‧第二電阻器

Va、Vb、Vc、Vd‧‧‧電位

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖是依照本發明一實施例之一種混合形式之充電電池模組的方塊圖。

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，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。

第1圖是依照本發明一實施例之一種使用在電子裝置之混合形式的充電電池模組100的方塊圖。如第1圖所示，此充電電池模組100包含控制單元110、第一電池組120、第二電池組130、第一開關140與第二開關150。在架構上，控制單元110連接第一電池組120及第二電池組130，第一開關140及第二開關150分別連接第一電池組120及第二電池組130且皆連接控制單元110。實作上，控制單元110可為電池內建的控制器、系統中的內嵌控制器、比 較器電路或其他處理單元，熟習此項技藝者當視當時需要彈性選擇之。第一電池組120內包含多數個第一電池芯121且第二電池組130內包含多數個第二電池芯131。第一電池組120具有第一電容量，且第二電池組130具有第二電容量。為了配合電子裝置外型設計，第一電池組120與第二電池組130內的多數個第一電池芯121及多數個第二電池芯131均具有兩種以上的規格以使充電電池模組100可呈現不同的外型來配合電子裝置的外型設計。雖然第一電池組120及第二電池組130內具有兩種以上規格的電池芯，但是第一電容量與第二電容量的電容量差值需在一設定範圍內以使充電的過程較為安全。隨著產品設計之不同，當第一電池組120內的第一電池芯121具有兩種以上的規格時，第二電池組130內的第二電池芯131仍可是相同規格之電池芯。當第一電池組120內的第一電池芯121具有兩種以上的規格時，即代表第一電池組120內具有兩種以上不同電容量的第一電池芯121。當第二電池組130內的第二電池芯131具有兩種以上的規格時，即代表第一電池組130內具有兩種以上不同電容量的第二電池芯131。

於使用時，控制單元110用以取得第一電池組120及第二電池組130的狀態，並用以控制第一電池組120及第二電池組130的充電/放電流程，其包括充電程序及放電程序；再者，控制單元110依據第一電池組120及第二電池組130的狀態以控制第一開關140及第二開關150，使第一電池組120及第二電池組130中至少一者進入放電的狀 態，藉以避免第一電池組120及第二電池組130之間狀態差異過大所造成電池模組的損害。

具體而言，控制單元110在充電電池模組100進行充電的過程中會讀取第一電池組120之電壓(即，電位Va、電位Vb之間的電位差)與第二電池組130之電壓(即，電位Vc、電位Vd之間的電位差)，當第一電池組120的電壓大於一設定值且第一電容量與第二電容量的差值大於一設定範圍時，控制單元110將第一電池組120所連接之第一開關140打開以使第一電池組120進入放電的狀態，且在放電的狀態下，控制單元110停止上述之充電程序及放電程序。實務上，控制單元110可令充電器來對第一電池組120及第二電池組130停止執行充、放電程序，與第一開關140及第二開關150打開後的放電的狀態不同。於本實施例中，此設定值為第一電池組120之最大電壓安全值。

接著，當第一電池組120電壓小於上述之設定值且控制單元110判斷第一電容量與第二電容量的差值小於設定範圍時，控制單元110關閉第一開關140以對電池模組100繼續進行充電/放電程序，藉以在充電的過程中平衡各電池組的電量。

簡言之，於一實施例中，當第一電容量與第二電容量的差值差值大於設定範圍且第一電池組120的電壓大於第二電池組130的電壓時，控制單元110打開第一開關140以使第一電池組120進入放電的狀態。當第一電池組120進行放電的狀態直到控制單元110判斷該差值小於設定範 圍時，控制單元110關閉第一開關140以使充電電池模組100繼續進行一充電/放電程序。

隨著產品設計之不同，當第一電池組120的電壓未超過設定值但是第一電容量與第二電容量的差值超過設定範圍時，則控制單元仍會打開第一開關140以使第一電池組120進入放電的狀態。待控制單元110判斷第一電容量與第二電容量的差值小於設定範圍，控制單元110關閉第一開關140以對電池模組100繼續進行充電/放電程序，藉以在充電的過程中平衡各電池組的電量。

於另一實施例，在充電的過程中，當控制單元110判斷第一電池組120的電壓小於一第一設定值且第二電池組130的電壓未達到第二設定值時，縱使第一電容量與第二電容量的差值大於設定範圍，控制單元110將不會打開第二開關150而持續對電池模組進行充電/放電程序，以在安全的狀態下維持電池模組的充電功能。第二設定值為第二電池組130之最大電壓安全值。當第二電池組130的電壓大於第二設定值時，控制單元110將會打開第二開關150使第二電池組130呈現放電的狀態，且控制單元110停止充電程序及放電程序。當第二電池組130進入自放電的程序直到控制單元110判斷第二電池組130的電壓小於第三設定值時，控制單元110才會關閉第二開關150以使電池模組100繼續進行充電/放電程序。設立第一電池組120之第一設定值的主要目的在於避免電池模組內的單一電池組突然發生問題時，其他電池組仍然可進行正常的充電/放電 程序以使電池模組維持正常的功能。

於第1圖中，第一開關140可包括第一開關元件141與第一電阻器142。在架構上，第一開關元件141與第一電阻器142串聯，當第一開關140打開時，第一開關元件141導通可形成短路，第一電池組120可透過第一電阻器142放電；反之，當第一開關140關閉時，第一開關元件141截止可形成斷路，第一電池組120無法透過第一電阻器142放電。相似地，第二開關150可包括第二開關元件151與第二電阻器152，其中第二開關元件151與電阻器152串聯，當第二開關150打開時，第二開關元件151導通可形成短路，第二電池組130可透過電阻器152放電；反之，當第二開關150關閉時，第二開關元件151截止可形成斷路，第二電池組130無法透過電阻器152放電。實作上，第一開關元件141及第二開關元件151可為金氧半導體(MOS)或雙載子接面電晶體(BJT)，熟習此項技藝者當視當時需要彈性選擇之。

另外，雖然第1圖僅繪示兩個第一電池組120及第二電池組130，然此並不限制本發明。實作上，熟習此項技藝者當視當時需要彈性選擇電池組與對應之開關的數量。

綜上所述，本發明可有效避免電池組之間狀態不一所造成的損害，進而平衡各電池組的電量。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，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內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧充電電池模組

110‧‧‧控制單元

120‧‧‧第一電池組

121‧‧‧第一電池芯

130‧‧‧第二電池組

131‧‧‧第二電池芯

140‧‧‧第一開關

141‧‧‧第一開關元件

142‧‧‧第一電阻器

150‧‧‧第二開關

151‧‧‧第二開關元件

152‧‧‧第二電阻器

Va、Vb、Vc、Vd‧‧‧電位

Claims (8)

1. 一種混合形式之充電電池模組，該充電電池模組包含：一第一電池組，具有一第一電容量且包含多數個不同規格的第一電池芯；一第二電池組，具有一第二電容量且包含多數個第二電池芯；一控制單元，連接該第一電池組及該第二電池組，用以取得該第一電池組及該第二電池組的狀態並用以控制該第一電池組及該第二電池組的一充電/放電流程；一第一開關，連接該第一電池組與該控制單元以利用該控制單元依據該第一電容量與該第二電容量的一差值控制該第一開關以使該第一電池組進入放電的狀態；以及一第二開關，連接該第二電池組與該控制單元以利用該控制單元依據該第一電容量與該第二電容量的該差值控制該第二開關以使該第二電池組進入放電的狀態。
2. 如請求項1所述之充電電池模組，其中該第二電池組包含多數個不同規格的第二電池芯。
3. 如請求項1所述之充電電池模組，其中當該差值大於一設定範圍且該第一電池組的電壓大於該第二電池組的電壓時，該控制單元打開該第一開關以使該第一電池組進入放電的狀態。
4. 如請求項3所述之充電電池模組，其中當該第一電池組進行放電的狀態直到該控制單元判斷該差值小於該設定範圍時，該控制單元關閉該第一開關以使該充電電池模組繼續進行一充電/放電程序。
5. 如請求項1所述之充電電池模組，其中當該差值大於一設定範圍、該第一電池組的電壓大於一設定值時，該控制單元打開該第一開關以使該第一電池組進入放電的狀態。
6. 如請求項5所述之充電電池模組，其中當該第一電池組進行放電的狀態直到該控制單元判斷該差值小於該設定範圍且該第一電池組的電壓小於一設定值時，該控制單元關閉該第一開關以使該充電電池模組繼續進行一充電/放電程序。
7. 如請求項1所述之充電電池模組，其中當該控制單元判斷該第一電池組的電壓小於一第一設定值且該第二電池組的電壓未達到一第二設定值時，該控制單元將不會打開該第二開關，其中該第二設定值為該第二電池組之最大電壓安全值。
8. 如請求項1所述之充電電池模組，其中當該控制單元判斷該第一電池組的電壓小於一第一設定值、該差值大於一設定範圍、且該第二電池組的電壓大於一第二設定值時，該控制單元將打開該第二開關，以使該第一電池組進入放電的狀態。