1379485 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-種充電裝置，其制以對電池充電。 依照本發明之實施例，-種充電裝置可包含電荷系（Charge 1379485
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一電性連接至電荷泵。至於電荷泵 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。 # 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。以下將搭配第丨圖來說明 此充電裝置之具體實施方式。 請參照第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22〇以及多個充電模組11〇、12〇、 130，其中每一充電模組可包含充電電路與儲電電路。於本實 1379485 施例中’充電模組110可包含充電電路114與儲電電路112; 充電模組120可包含充電電路124與儲電電路122;充電模組 130可包含充電電路134與儲電電路丨32» 在結構上，多個充電模組11 〇、12〇、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120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Π9、129、139可彼此 串聯。 於使用時，電源200可提供電力。電荷泵21 〇可自電源2〇〇 取得電力。開關切換電路220可將多個充電模組110、12〇、13〇 其中之一電性連接至電荷泵210。 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210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，其餘之充電模組丨2〇、丨3〇與電荷泵21〇電 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112 所接收之電力充電至電池如此，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210,其餘之充電模組11〇、13〇與電荷泵21〇電性隔離。 田充電模組120與電荷泵210電性連接時，儲電電路122可自 電何泵210接故電力。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 行充電。 1379485 或者，開關切換電路220可將充電模組i3〇電性連接至電 荷粟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130可對電池139進 行充電》 綜上所述’在電荷泵210自電源200取得電力以後，若要 對任一個電池充電時，開關切換電路220可將電荷泵210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220可將電荷泵 210電性連接至充電模組丨丨〇，則充電模組丨丨〇可對電池】j 9 充電。 至於上述電源200可為直流電源。電源200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 電壓範圍大於等於5伏特並且小於等於40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壓 約12伏特，電池串的總電壓約9〇0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 1379485 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，像是鎳鎘電 池、鎳氫電池或鋰電池等蓄電裝置。鎳鎘電池價格低，但是有 φ 記憶效應、有秦性。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， 且經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，當链電池有破 鲁裂；属液現像’明勿再使用，應盡速回收。當然，以上所舉的 錄録電池、錄氫電池與經電池均僅為例示，並非用以限制本發 月s知此項技藝者應視實際需要，彈性選擇電池ιΐ9、⑶、 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 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。舉例决 — 例來說，右有100個電池串聯，則相應 地可有100個充電模组八A ^ 、刀別與廷100個電池電性連接。 請繼續參照第i圖。 圓關於上述多個充電模組110、120、130, 1379485 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備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 〇£控電路126可彳貞測電池129的電壓是否低於預定電壓；電壓 數值監控電路136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 屋及溫度特性，來設定預定電壓。在本實施例_，預定電壓可 設定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。於本實施例十，若充電模組110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11〇電性連接至電荷泵21〇。如此， 充電模組110之儲電電路112可自電荷泵210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。如 此’充電模組110可對電池119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220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 1379485 路122可自電荷泵21〇接收電力。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230可命令開關切換電路220將充電模 組130電性連接至電荷泵210。如此，充電模組130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130可對 電池139進行充電。 綜上所述，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2丨〇自電源2〇〇取得電力以後，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119 充電時’微處理器230可命令開關切換電路220去將電荷泵210 電陘連接至充電模組11 〇，則充電模組丨丨〇可對電池丨丨9充電。 另一方面，於本實施例中，在充電模組u〇與電荷泵21〇 電丨生連接的狀態下，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22〇將充電模組11〇 電性隔離電荷泵210 ;而且，微處理器23〇可命令開關切換電 路220將其他充電模組（例如充電模組12〇或充電模組no) 電佳連接至電荷泵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)還可自電荷粟21〇取 得電力。 或者，在充電模組120與電荷泵2丨〇電性連接的狀態下， 1379485 若充電模組120之儲電電路122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120電性隔離電荷果 210 ;而且，微處理器23〇可命令開關切換電路22〇將其他充 電模組（例如充電模組110或充電模組130)電性連接至電荷 果210。藉以在充電電路124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210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， 若充電模組130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220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220將其他充 電模組（例如充電模組110或充電模組12〇)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。 综上所述’在電荷泵210自電源2〇〇取得電力以後，微處 理，230可命令開關切換電路22〇將某一充電模組電性連接至 電荷泵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11230可命令開關切 換電路220將此充電模組電性隔離電荷泵並且電荷聚21〇 可重新自電源200取得電力。在電荷泵21〇自電源取得電 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 組電性連接至電荷纟21〇。藉以在某—充電模組之充電電路將 電力充電至電池139的同時，另—充電模組之儲電電路還可自 電荷泵21〇取得電力。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。 1379485 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119、129、139 的溫度’調整充電電路114' 124、134對電池Π9、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。 • 關於上述飽和電壓及電流之態樣，實務上，可根據電池之 額疋電壓、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，若在高溫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 • 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 利範園所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖疋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 1379485 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