TWI449299B - 用於電池電路的控制裝置、控制充電電流的充電控制裝置及使用該充電控制裝置的電子裝置 - Google Patents

Description

用於電池電路的控制裝置、控制充電電流的充電控制裝置及使用該充電控制裝置的電子裝置 發明領域

本發明廣泛地係有關於一種控制裝置。特別地，本發明係與用於電池電路的控制裝置、控制充電電流的充電控制裝置及使用該充電控制裝置的電子裝置相關。

發明背景

本技術與針對一電池之充電控制技術有關。

具有一充電電壓上限之一蓄電池係裝配有一保護電路，其監測電池電壓，以防止該電池充電過量，其亦在該電池電壓超過該上限電壓時，停止充電操作。

再者，該蓄電池之充電操作係使用一充電電路執行。該充電電路係一恆定電流恆定電壓電路，其可控制充電電流和充電電壓。如此的話，會執行充電控制，以使該充電電壓不超過一預定上限電壓。

發明概要

然而，由該保護電路監測該電池電壓，以及由該充電電路監測該充電電壓可能會有錯誤。因此，即使該充電狀態實際上並非一完全充電狀態，該充電操作可能會因為該保護電路和該充電電路之錯誤而被停止，導致一不足量的充電狀態。

本技術的一目的在於提供一充電控制技術，其藉由當 具有一保護電路之一蓄電池被充電時，降低如上文所描述之檢測錯誤的影響，來致能將該蓄電池充電到一所欲充電狀態。

為了解決上述問題，本技術利用描述於下文的一種結構。在本技術之一方面，一電池電路包括一電壓檢測器、一電池保護電路和一充電電路。該電壓檢測氣檢測一電池電壓。該電池保護電路在由該電壓檢測單元檢測之電池電壓超過一保護電壓時，停止充電電流。該充電電路係可改變用於充電一電池的一充電電流。用於該電池電路之一控制裝置將被描述。該控制裝置包括一輸入介面、一決定單元、一輸出介面和一電流控制單元。該輸出介面讀取由該電壓檢測單元所檢測之電池電壓。該決定單元決定該被讀取電池電壓是否已經接近該保護電壓與其相差一預定限制值。該輸出介面輸出用於控制該充電電流支一信號。當該被讀取電池電壓被認定為已經接近該保護電壓與其相差該預定限制值時，該電流控制單元透過該輸出介面限制該充電電流在一預定限制值。

根據這個結構，該充電電流係被限制在一個狀態，在此狀態中，該電池電壓係接近一保護電壓。因此，有可能去盡量避免該電池電壓超過該保護電壓以致使該充電電流被停止的情況。

在此，該電池係由多數胞元區塊串接組成，每個胞元區塊包括一胞元或者多數胞元，而該電壓檢測單元可包括一測量電路，其檢測該等胞元區塊之每一者的電壓。因此， 該決定單元決定該等胞元區塊之任一者的電壓是否已經接近該保護電壓，且與其相差該預定極限值，而該電流控制單元只有當該等胞元區塊之任一者的電壓被認定為已經接近該保護電壓且與其相差該預定級限值時，需要限制該充電電流。根據這個結構，就可能可以決定每一胞元區塊的電壓是否已經接近該胞元區塊之該保護電壓且與其相差該預定極限值。換言之，可以而是基於該等胞元區塊之每一者的電壓，而非基於整個電池的電壓，決定該充電電流是否應該被限制。

在本技術之另一方面，一電池電路包括一電壓檢測器、一電池保護電路和一充電電路。該電壓檢測器檢測一電池電壓。當由該電壓檢測單元檢測之電池電壓超過一保護電壓時，該電池保護電路停止充電電流。該充電電路係可改變用於充電一電池之充電電流值。供該電池電路之一控制裝置可包括一輸入界面、一輸出介面、一保護狀態決定單元、一電壓狀態決定單元和一充電控制單元。該輸入介面輸入指名該電池保護電路之一操作狀態的一個訊號。該輸出介面輸出用於控制該充電電流的一信號。該保護狀態決定單元決定該電池保護電路是否已將停止該充電電流。該電壓狀態決定單元決定該電池電壓，在該電池保護電路停止該充電電流後，是否已經達到該保護電壓。當該電池電壓沒有達到該保護電壓時，該充電控制單元取消由該電池保護電路執行之該充電電流的停止程序，並且以透過該輸出介面被限制在一預定限制值的該充電電流，重新 開始充電。換言之，如果在該電池保護電路停止該充電電流一次之後，該電池電壓尚未達到該保護電壓的話，由該電池保護電路所執行之充電電流停止程序會被取消，而且會以透過該輸出介面被限制在一預定限制值之充電電流重新開始充電。因此，對電池的充電可儘可能地繼續。

此外，另一方面可為一充電控制裝置，其係該控制裝置和該電池電路之組合。又另一方面可為一電子裝置，其係該電池、該充電控制裝置和一負荷之組合。

因此，當裝有該保護電路之該蓄電池被充電時，如上所述對於該檢測錯誤之影響可被降低，以提高將該蓄電池充電至一所欲充電狀態之可能性。

圖式簡單說明

第1圖是一圖式，其繪示一電子裝置之一硬體結構之一範例。

第2圖是一方塊圖，其繪示一充電電路之一結構的一範例。

第3圖繪示一充電控制裝置之一充電操作的一範例。

第4圖是一圖式，其繪示由一微電腦所執行之一傳統控制程序。

第5圖是一圖式，其繪示在無一保護電路之保護之下，電流和電壓變化。

第6圖是一圖式，其繪示當該保護電路運作時，電流和電壓的變化。

第7圖是一圖式，其繪示根據一第一實施例，在一充電 控制時，電流和電壓的變化。

第8圖是一圖式，其繪示根據該第一實施例之一充電控制程序。

第9圖是一圖式，其繪示一充電電流降低控制程序之細即。

第10圖繪示一充電電流隨著時間被逐步減少的一範例。

第11圖繪示當一充電電壓達到一特定電壓時，該充電電流被實質降低至接近零，且該充電電流被逐步提高的一範例。

第12圖是一圖式，其繪示該保護電路之一重設程序的範例。

第13圖繪示該電子裝置之一詳細結構的一範例。

第14圖是一圖式，其繪示根據一第三實施例之該充電控制程序的一範例。

較佳實施例之詳細說明

在下文中，根據實施例的一蓄電池之一充電電路，以及使用該充電電路之一電子裝置將參照隨付圖式被描述。下文所述之該等實施例的結構僅僅是一個範例，而本技術並不局限於該等實施例之結構。

<<第一實施例>>

在下文中，該充電電路和該電子裝置將參照第1圖到第9圖被描述。第1圖是繪示該電子裝置之一硬體結構範例的 一圖式。該電子裝置是一攜帶式裝置，例如一筆記型(或者膝上型)個人電腦、一個人數位幫手、一行動電話、攜帶帶式遊戲機、一電子字典、一攜帶式音樂播放器、一攜帶式視訊播放器、一攜帶式電視接收器、一攜帶式收音機等等。

該電子裝置包括一電池組1，以及連接至該電池組1以由該電池組1提供電力之一主體部分2。該電池組1可具有下列形式：被內嵌於該主體部分2中，或者被外部耦接至該主體部分2。應注意該主體部分2亦可透過一交流電(AC)配接器3由商用交流電電源提供電力。

該電池組1(對應至一電池)包括多數電池胞元11－1至11－4。在此範例中，該等電池胞元11－1和11－2係被並聯，以形成一電池胞元區塊BLK1。此外，該等電池胞元11－3和11－4係被並聯，以形成一電池胞元區塊BLK2。再者，該等電池胞元區塊BLK1和BLK2係被串聯。

然而，雖然第1圖顯示該等電池胞元11－1至11－4，該等電池胞元之數量並不局限於四。此外，該電池胞元區塊並不局限於兩個電池胞元之結構。三或更多電池胞元可被串聯或者並聯，以便形成該電池胞元區塊。另外，三或更多電池胞元區塊可被串聯或者並聯，以便形成該電池組。在下文中，如果該電池胞元被統一地提及時，它會簡單地被稱為一電池胞元11。

該電池組1之該電池胞元11係被提供電力，以透過一開關12和一電流感應電阻器15，自一外部輸出端充電。該開 關12是一半導體開關，例如的一電晶體等等。

該開關12係被來自一保護電路13(對應至一電池保護電路)的一控制信號控制被開通或被斷開。該保護電路13係自一類比/數位(A/D)轉換器14(對應至一電壓檢測器)被提供有一數位信號，用以檢測該電池胞元11之一電壓。在此，在具有被串接之該等胞元區塊BLK1和BLK2的電池中的一電壓(在第1圖顯示的點A1之電壓)係要接受類比數位轉換，其係被傳輸給該保護電路13。

接著，該保護電路13比較來自該類比/數位轉換器14之電壓和一預定參考值(下文稱為一保護電壓)，以輸出用於開啟或關閉該開關12的一信號。該保護電路13可由一微電腦和一控制程式所組成。然而，它可單單由一比較器和一電路所組成，該比較器將身為第1圖A1點上的電壓(在類比/數位轉換之前的電壓)之一類比信號，與一類比參考電壓作比較，該電路基於來自該比較器之一輸出信號，開啟或關閉該開關12。無論如何，當由電池胞元11串聯和並聯組成之胞元(胞元區塊)之任何一者的一電壓變成一預定保護電壓時，該保護電路13會關閉該開關12。因此，該保護電路13防止該電池胞元11被過度充電。這個程序係被稱為一過度充電保護程序。

應注意的是該類比/數位轉換器14對位於A1點上的電壓以及個別電池胞元區塊的電壓執行類比/數位轉換，並且透過一I2C匯流排傳送該類比/數位轉換的結果至該主體部分2。另外，該電流感應電阻器15產生與該充電電流成 正比之一電壓降。該類比/數位轉換器14也對跨越該電流感應電阻器15之一電壓執行類比/數位轉換，並且透過該I2C匯流排將該類比/數位轉換之一結果傳送至該主體部分2。該I2C匯流排係一串列界面匯流排線路。此外，雖然使用該I2C匯流排之該結構係被例示於此充電電路，但是在該主體部分2和該類比/數位轉換器14之間的電連接並不局限於該I2C匯流排。

該主體部分2包括一負載20和一電源控制單元4，該電源控制單元4控制將被提供至該負載20的電力以及用於對該電池組1進行充電之電力。此外，該電源控制單元4包括將電力提供至該負載20之一電源電路21，對該電池組1充電之一充電電路23，以及控制該電源電路21和該充電電路23之一微電腦22。

該負載20係用於實現該電子裝置之功能的一主要部分。該電源電路21係一所謂恆定電壓電路，例如，一直流直流轉換器，等等。該電源電路21將來自該電池組1之一電壓或者來自該交流電配接器3之一電壓轉換為對該負載20特定之一電壓。

該充電電路23係一恆定電壓恆定電流電路，其根據來自該微電腦22之一控制信號，透過來自該交流電配接器3之電力，對該電池組1充電。在第1圖所顯示之範例中，來自該微電腦22之該控制信號，係在由一數位/類比轉換器執行數位/類比轉換之後的一類比信號。

該微電腦22(對應至該控制單元)具有一中央處理單 元(CPU)、一記憶體、一I2C等等之界面(對應至該輸入界面)、該數位/類比轉換器和其輸出端(對應至該輸出界面)等等，旗等並未顯示於圖式中。該微電腦22之該中央處理單元執行位於該記憶體上的程式，以產生針對該電源電路21和該充電電路23之一控制信號。例如，該微電腦22透過連接至該I2C匯流排之該電路(對應至該測量電路)，監控位在該電池胞元11之個別部分(在A1點、點A2等等之胞元區塊、該電流感應電阻器15等等)的電壓。接著，該微電腦22根據該等被監控電壓，透過該充電電路23，控制用於對該電池組1充電之該電壓和該電流。

此外，該微電腦22提供一開啟(ON)和關閉(OFF)信號至該保護電路13之一開啟(ON)和關閉(OFF)輸入端，以使該開關12可被切換置該關閉(OFF)狀態。在該開啟(ON)狀態中，該保護電路13執行上述過度充電保護程序。相反地，在該關閉狀態中，無論由該保護電路13所執行之該過度充電保護程序的一狀態，該開關12係被維持在關閉狀態。

此外，在由該保護電路13所執行之該過度充電保護程序中，一所謂滯後現象係在該過度充電的決定中被設定。例如，當該充電電壓變成4.25伏特時，該過度充電保護程序運作以使該開關12被關閉。在此情況中，該過度充電保護程序不會停止，以使該開關12被維持在被關閉的情況，直到該充電電壓變成4.20。當該充電電壓變成4.20伏特或者更低時，該過度充電保護程序停止，以使該開關12被開啟。 因此，在這個情況中，在用於決定該過度充電保護程序開始之4.25伏特的充電電壓和用於決定該過度充電保護程序結束之4.20伏特的充電電壓之間，有一0.05伏特的滯後現象。

在本實施例中，當該微電腦22將該保護電路13之該開啟和關閉輸入端關閉時，該保護電路13維持該開關12於其原本關閉的狀態。在此時機，該保護電路13在沒有一滯後現象下運作(然而，該開關12係被維持在該關閉狀態中)。此外，該微電腦22關閉該保護電路13，且接著將其開啟，以使該保護電路13依據該胞元區塊的一電壓，重啟啟動將該開關12開啟或者關閉的動作，而沒有一滯後現象。該開關12一旦被開啟的話，該滯後現象便形成。

第2圖顯示該充電電路23之一方框圖，作為一範例。該充電電路23包括自該微電腦22接收設定並且控制該充電電流和該充電電壓之一充電控制裝置231，由該充電控制裝置231切換於該開啟狀態和該關閉狀態之間的場效電晶體(FET)232和233，透過由該等場效電晶體232和233所產生的一脈衝波形產生一電動勢之一線圈234，以及接收來自該線圈234的該輸出之一電流感應電阻器235，藉而產生與流動電流成正比之一電壓降。雖然在第2圖被省略，但是有可能將一電容器設置來將位於該電流感應電阻器235和該線圈234之間的節點與接地連接。

該等場效電晶體232和233與上述線圈234構成該直流直流轉換器(同步整流電路)。此直流直流轉換器之一輸出 電壓值或者一輸出電流值係由一脈衝信號之工作比來判定，以供該充電控制裝置231開啟或關閉該等場效電晶體232和233。

該充電控制裝置231係被提供有一充電電流設定輸入端236和一充電電壓設定輸入端237。顯示於第1圖之該微電腦22透過該數位/類比轉換器，提供一基準電壓至該充電電流設定輸入端236。顯示於第1圖之該微電腦22提供透過該數位/類比轉換器，提供一基準電壓至該充電電壓設定輸入端237。

該充電控制裝置231將跨越該電流感應電阻器235之一電壓與位於該充電電流設定輸入端236之該基準電壓比對，以控制將被提供至該等場效電晶體232和233之該等脈衝信號。更明確地，該充電控制裝置231利用負回饋控制該脈衝信號的一工作比，以使在跨越該電流感應電阻器235之該電壓和該基準電壓之間的一差距降低。

此外，該充電控制裝置231將位於在該電流感應電阻器235和該電池組1之間的一C點的一電位(即，在C點和接地之間的一電壓)與在該充電電壓設定出入端237之該基準電壓作比對，以控制將被提供至該等場效電晶體232和233之脈衝信號。更明確地，該充電控制裝置231利用負回饋控制該脈衝信號，以使在該電池組1之該輸入(C點)之一電位和該基準電壓之間的一差距降低。

第3圖繪示該充電控制裝置231之一操作的範例。該充電控制裝置231根據由外部指定之一目標電壓和一目標電 流，控制該電池之該充電電流和該充電電壓。如第3圖所示，該充電控制裝置231藉由將該時間軸劃分成為一恆定電流行範圍和一恆定電壓範圍，來執行一控制序列。首先，在充電開始且在該電池組1中尚未累積足夠電荷之前，該充電控制裝置231控制源自該等場效電晶體232和233之脈衝的工作比，以使跨越該電流感應電阻器235之該電壓降變成一充電電流設定輸入值。因此，從充電的一開始，到該電池電壓變成一預定極限值為止，充電都是以一恆定電流來執行。由於充電是以一恆定電流來執行的，該充電電壓會隨著該電池內累積的電量一起增加。

相反地，當該電池組1被充電到一預定程度時，該充電控制裝置231會控制充電在一恆定電壓控制範圍內。在這種情況中，該充電控制裝置231會控制源自該等場效電晶體232和233之脈衝的工作比，以使在C點上作為該電池組之輸入的電壓變成一充電電壓設定值。因此，該充電電流在此狀態下會逐漸降低。更明確地，由於電荷會以一恆定電壓被逐漸累積於該電池中，該充電電流會逐漸降低。

<習知問題>

第4圖繪示由該微電腦22所執行之一習知控制序列。這個程序是由該微電腦22所執行之一控制程式來實現。在這個程序中，該微電腦22首先開始充電(S501)。例如，充電是當該交流電配接器3提供電力時，由一觸發器所啟動。接著，該微電腦22執行下列步驟。

更明確地，該微電腦22取得對應至第1圖中顯示的一B 點的該電池組1之終端電壓。另外，該微電腦22檢測來自第2圖所示之該電流感應電阻器235的充電電流(S503)。然後，該微電腦22從該終端電壓和該電池組1之該充電電流，預估一剩餘電池電荷(S504)。該剩餘電池電力的預估係藉由，例如，查閱一表，來被執行，其中一終端電壓值、一充電電流值，以及該電池組1之一電荷量和滿載電荷量的比例之間的關係，被儲存為在該微電腦22之記憶體上的一個表。或者，顯示一終端電壓值、一充電電流值，以及該電池組1之一電荷量和滿載電荷量的比例之間的關係的一實驗方程式，係被嵌入於該微電腦22之該控制程式中。

接著，該微電腦22決定該電池組1是否已經被完全充電(S504)。如果決定它尚未完全被充電的話，該微電腦22的該控制程序會回到步驟S502。反之，如果決定它已經完全充電的話，該微電腦22會停止充電(S505)。

然而，這樣的過程會有下述問題。如同上文參照第2圖所描述般，該充電控制裝置231控制顯示於第2圖之一C點(對應至第1圖所示的B點)的該充電電流和該充電電壓。相反地，該電池組1係被提供有該保護電路13，以便監控該電池胞元11的電壓。當該電池胞元11之該電壓，例如，在第1圖所示之A1點的電壓，達到該限制值的時候，該保護電路會關閉該開關12。這個程序被稱為一過度充電保護操作。在這種情況下，在該C點(第1圖所示之B點)所測量之該充電電壓(其係被提供至該充電控制裝置231)具有一測量誤差。此外，在第1圖所示之A1點上所測量的電壓(其 係被提供至該保護電路13)同樣也具有一測量誤差。因此，即使該微電腦22正確地指定該充電電壓和該充電電流給該充電控制裝置231，仍會出現下列一種情況，即，該保護電路13在該充電控制裝置231尚未使該被充電狀態達到足夠接近該完全充電狀態之前，便因為該測量誤差，而停止充電。

例如，關於一4.2伏特的電池電壓，該充電電壓具有在－0.05伏特和0.05伏特之間一誤差。相反地，如果該保護電路13具有在－0.03伏特和0.03伏特之間的一誤差的話，有必要在4.28伏特或更高處進行該過度充電保護操作，其係該充電電路23之上限電壓4.25加上0.03伏特。否則，該充電可被停止。

反之，如果該保護電路13在4.25伏特處停止充電的話，該充電實際上可能在4.22伏特的充電電壓處就被停止。因此，該充電電路23可在將一誤差納入考量之下，以4.25伏特之電池電壓的該充電電壓執行充電，以使該充電被迫在4.22伏特處停止，而無達到該完全充電狀態。

<在充電時，電流和電壓之變化的範例>

第5繪示當在沒有由該保護電路13執行之該保護下，以4.25伏特的充電電壓執行充電時，該充電電壓、該殘留電壓量和該充電電流在時間中變化的一個例子。在這種情況中，充電是以一恆定電流被執行，直到該充電電壓變成4.25伏特為止。當該充電電壓變成4.25伏特時(在時間點T0)，該充電電路23在該恆定電壓控制範圍內，同時該充電電流 逐漸降低，直到該電池被充電至該完全充電狀態。

第6圖繪示在由該保護電路13執行之該保護運作時，該充電電壓、該殘留電壓量和該充電電流在時間中變化的一個例子。在此，假設由該保護電路13所做之該胞元電壓的測量結果具有一0.03伏特的誤差，而且該保護電路13以4.22之充電電壓運作(在次點T1)。

接著，該保護電路13關閉該開關12，而因此該充電電流變成零。即使在該開關12被關閉之前，該充電電壓是4.22，該充電電壓，因此，該電池組1之該終端電壓會因為該開關12之關閉，降低一特定值。該終端電壓之該降低值可被表示為該充電電流I和該電池組1之內電阻R0之乘積(I×R0)。因此，該終端電壓被該保護電路13之該測量誤差△V和源自該內電阻R0之該電壓降I×R0，自該充電電壓開始降低，該充電電路13預期以該充電電壓執行該充電。因此，相對該完全充電，該被充電狀態會變成不足一短缺量△Q。此短缺造成在該電池組1可提供電力到該負載20之期間的減少。

第7圖繪示當該微電腦22依據本實施例以該充電電路23執行該充電控制時，電流和電壓的變化之一個例子。如第1圖所示，該微電腦22透過該I2C匯流排監視該電池胞元11之個別單元之電位(例如，在A1點和A2點之電位)。例如，若在該胞元區塊BLK1(A1點)之該輸入的電位達到一預定值，例如，4.2伏特(在時間點T2)的話，該微電腦22改變該充電電路23針對該充電電流設定輸入端236之該設 定值，以便隨著時間逐漸降低該充電電流。

因此，源自該電池組1之該內電阻R0的該電壓降I×R0會隨著該充電電流之降低而降低。因此，如第7圖所示，該充電電壓之一增加梯度會在該充電電壓超過4.2伏特之後降低。因此，該充電電壓不會到達4.22伏特。因此，該電電流會在沒有由該保護電路13所作之該保護操作之下，被維持。換言之，充電會以較第6圖情況小之充電電流繼續，而因此，充電可被執行到較第6圖中所示有該保護電路13執行該保護操作之情況高的一被充電狀態。

第8圖繪是由該微電腦22所執行之該充電控制程序的一個範例。在此過程中，該微電腦22首先設定用於控制該恆定電流值之一基準電壓給該充電電流設定輸入端236，並且設定用於控制該恆定電壓值之一基準電壓給該充電電壓設定輸入端237。因此，該微電腦22命令該充電控制裝置231啟動該充電(S1)。

接著，該微電腦22由跨越該電流感應電阻器15之該電壓，檢測該充電電流的值(看第1圖)。此外，該微電腦22透過I2C匯流排(S2)，檢測由該類比/數位轉換器14所偵測之跨越串連之該等胞元區塊BLK1和BLK2之一電壓(第1圖中，在接地和A1點之間的電壓)。

然後，該微電腦22預估該殘留電池電量(S3)。該殘留電池電量應該是基於儲存有成組的一充電電流值、該電池組1之一充電電壓(顯示於第1圖中之A1點的一電壓)和一殘留電池電量的一列表，或者用由該充電電流值和該電池 組1之該充電電壓計算該殘餘電池電量之一實驗方程式，被上述電腦程式計算。

下一步，該微電腦22取得由該類比/數位轉換器14檢測到之個別胞元區塊BLK1和BLK2之電壓(在點A1和點A2之間的一電壓，以及在點A2和接地之間的一電壓)(S4)。

接著，該微電腦22決定該等胞元區塊BLK1和BLK2之任何一者的一電壓是否是一指定電壓或者更高者(S5)。執行此程序之該微電腦22對應至一決定單元。

在此，該指定電壓係被設定為較該保護電壓13關閉該開關12之一保護電壓低，且與其相差一預定值的一數值。例如，如第7圖所示，該保護電壓是4.25伏特，而該指定電壓是4.2伏特。該4.2伏特的指定電壓應該是足夠用於抑制由於相對4.25伏特之該保護電壓的電流降低而產生該保護電路13的一個數值，其應以實驗上確定。接著，如果該等胞元區塊之任何一者的該電壓是該指定電壓或者更高者的話，那麼該微電腦22會執行一充電電流降低控制程序(S6)。執行此程序之該微電腦22對應至一電流限制單元。

接著，該微電腦22決定它是否被完全充電(S7)。如果它尚未完全充電的話，由該微電腦22執行之該控制程序會追溯到該步驟S2。反之，如果他已經完全充電的話，該微電腦22會停止在該充電電路23中產生該脈衝波形之操作。此外，該微電腦22會關閉第2圖所示之該場效電晶體232和該場效電晶體233，而且接著關閉該開關12。更進一步地，該微電腦22會清除該充電電劉設定輸入端236和該充電電 壓設定輸入端237之設定。因此，該微電腦22會停止該充電(S8)。

第9圖繪示該充電電流降低控制程序(第8圖之S6)的細節。在此程序中，該微電腦22檢測一充電電壓V1(S61)。更明確地，該微電腦22透過該I2C匯流排，取得由第1圖所示之該類比/數位轉換器14從由該電池組1之該終端電壓(第1圖顯示之在A1點的電位)所產生的一數位值。

下一步，該微電腦22計算在該保護電壓和該被檢測充電電壓V1之間的一差值△V(S62)。此外，該微電腦22藉由將該差值△V除以該內電阻R0，計算一限制電流值(△V/R0)。然後，在較該限制電流值小的範圍內，一電流值I1係被判定(S63)。此電流值I1可為該限制電流值本身，或者藉由將其乘以一預定安全系數(例如，0.9)所取得之一數值。接著，該微電腦22設定一基準電壓給該充電電流設定輸入端236，以便控制該充電電流為I1(S64)。因此，該充電電流係被控制為I1。因此，當該電壓被該充電電流提高時，該充電電壓V1不會超過該保護電壓。然後，該微電腦22終結該程序，而該控制程序進行到第8圖之步驟S7。從步驟S61到步驟S64之該程序係在第8圖之S2－S7中被重複循環。因此，該電流值I1會隨著該被充電狀態進行，而逐漸降低。此外，該電流值I1係根據在該保護電壓和該被檢測充電電壓V1之間的該差值△V被判定。

如上所述，本實施例之該充電電路降低充電電流，以使當該電池組1之該終端電壓超過一預定指定值時，該充電 電壓不會達到該保護電壓。因此，該保護電路13不會關閉該開關12，而因此該充電電路23可繼續充電。然後，隨著該充電電壓接近該保護電壓，該充電電流會逐漸透過步驟S63之程序降低(第9圖)。因此，該保護電路13不會運作，而因此該電池組1可被充電到幾乎完全充電狀態。

另外，在本實施例中，該充電電壓係由該類比/數位轉換器14所檢測。接著，由該類比/數位轉換器14所檢測之該充電電壓係被使用於該保護電路13和該微電腦22。因此，有可能降低在該保護電路13和該微電腦22之間的一測量誤差差異。

<變化>

在第一實施例中，第9圖所示，該充電電流I1係被降低，以使源自該充電電流I1和該內電阻R0之該充電電壓的增加不超過在之該保護電壓和該被檢測電電壓V1之間的差值△V。

然而，如果在充電中之該充電電壓增加的發展程度係預先就從例如一實驗或者一實際經驗得知的話，那麼就可能可以僅僅隨著時間來降低該充電電流。第10圖繪示在這種情況下之控制。在此範例中，假設該充電電壓在時間點T2時達到該指定電壓。這樣的話，該微電腦22會第10圖所示，隨著時間逐步降低該充電電流。該降低之梯度可比該充電電壓隨著時間之增加的梯度大。該充電電壓隨著時間之增加可透過實驗事先被測量，並且被儲存於該微電腦22之記憶體上。或者，引法該充電電流之此種減少的每單元 時間上的一變化量可被儲存在該微電腦22之該記憶體上。

反之，如第11圖所示，當該充電電壓在時間點T2上達到該指定電壓時，該充電電流可被相當地降低至幾乎零。在那之後，該充電電流可隨著時間被逐漸增加。然而，在這種狀況下，該充電電流可被逐步增加，而無使該充電電流超過在該保護電壓和該被檢測充電電壓Vl之間的差值△V。

在上述實施例中，當該充電電壓超過該指定電壓而且接近該保護電壓時，該充電電流係被降低至在該保護電路13不會運作之該範圍內的數值，而且充電會繼續。在此情況下，如果該開關12在該保護電路13之該過度充電保護功能運作一次之後被關閉的話，該開關12不會被開啟，直到該充電電壓因為滯後傾向特性降低到一預定限制值。因此，可能採用另一種結構，其中即使該過度充電保護程序被執行過一次，該微電腦22仍會監視該等胞元區塊BLK1和BLK2之電壓，並且如果該充電電壓由該保護電壓降低的話，會重新設定該保護電路13，以便重新設定該滯後傾向特性回到該起始狀態。

第12圖繪示由該微電腦22所執行之該保護電路13的一重新設定程序。此程序係在該保護電路13之該過度充電保護程序開始之後被執行。該保護電路13之該過度充電保護程序是否開始，可以例如藉由該微電腦22透過該I2C匯流排讀取指出該保護電路之一狀態的一暫存器數值來被決定。另外，可能例如透過該電流感應電阻器15來檢測該充電電 流。更明確地，如果即使充電係透過該充電電路23以如第6圖所示之該恆電電流和該恆定電壓執行，該充電電流值係極小(例如，等於或者較小於對應至該開關12之漏電流的一數值)的話，那麼可被決定該保護電路13之該過度充電保護程序已經開始。

在此程序中，該微電腦22透過該I2C匯流排取得該等胞元區塊BLK1和BLK2之電壓(S11)。

然後，該微電腦22決定該等胞元區塊之任何一者的該電壓是否是該保護電壓或者更高者(S12)。執行此程序之該微電腦22對應至一狀態決定單元。如果該等胞元區塊之任何一者的該電壓是該保護電壓或者更高者的話，那麼由該微電腦22執行之該控制程序會回到步驟S11。

反之，如果所有胞元區塊電壓都比該保護電壓更低的話，該微電腦22會首先關閉該保護電路13(S13)。因此，該保護電路13會停止該程序，而且該開關12會變成被開啟一次。在這情況下，該保護電路13停止在該等胞元區塊BLK1、BLK2等等的電壓與該保護電壓之間的比較程序，以便設定該開關12為被開啟。

下一步，該微電腦22開啟該保護電路13(S14)。因此，該保護電路13從頭開始在該等胞元區塊BLK1、BLK2等等之電壓和該保護電壓之間的比較程序。因此，該等胞元區塊BLK1、BLK2等等的電壓係在沒有滯後傾向的狀態中，被與該保護電壓比較，而因此該過度充電保護程序係從頭被執行。執行步驟S13和S14中之此程序之該微電腦22對應 於一取消單元。

如此一來，當該保護電路13在被關閉一次之後被開啟時，該過度充電保護程序之該滯後傾向可被初始化，以再次執行該程序。因此，即使該充電電壓在該過度充電保護已經運作一次之後被降低，仍可能避免因為一滯後傾向的影響，造成充電電流沒再次被提供的持續狀態。

<<第二實施例>>

第13圖繪示該電子裝置之一詳細結構的範例。電力被透過該交流電配接器3被提供至該電子裝置之該主體部分2。該主體部分2包括一電池組1、一電源控制電路4以及一負載20。

該負載20包括執行一程式之一中央處理單元(CPU)111、儲存由該中央處理單元111執行之該程式或者由該中央處理單元111處理之數據的一記憶體112、透過一界面113連接至該中央處理單元111之一鍵盤114A，以及一指向裝置114B。該指向裝置114B係一滑鼠、一跟蹤球、一觸碰面板、具有一靜電感應器之一平面裝置等等。

另外，該負載20包括透過一界面115連結至其的一顯示器116。該顯示器116顯示從該鍵盤114A或者該中央處理單元111處理過之數據所提供的資訊。該顯示器116係例如一液晶顯示器或者一電場發光(EL)面板。

此外，該負載20包括透過一界面117連結至其的一通訊單元118。該通訊單元118係一區域網路(局域網)板、一無線通信界面(包括一天線)、一無線接收單元(包括一天 線)等等。

再者，該負載20包括透過一界面119連結至其之一外部儲存裝置120。該外部儲存裝置120係例如一硬碟.驅動器。更進一步，該主體部分2包括透過一界面121連結至其的一可移除式儲存媒介存取裝置122。該可移除式儲存媒介係例如一光碟(CD)、一數位多功能磁片(DVD)、一快閃記憶卡等等。

此種電子裝置是一攜帶式裝置，例如一筆記類型(或者膝上)個人電腦、一個人數位幫手、一行動電話、一攜帶式遊戲機、一電子字典、一攜帶式音樂播放器、一攜帶式影像播放器、一攜帶式電視接收器、一攜帶式收音機等等。

如上所述，由該保護電路13參照之該胞元區塊之一電壓係透過該I2C匯流排被提供至該微電腦22。該微電腦22基於該等胞元區塊之被提供電壓，控制該充電電路23。根據此結構，該電池組1可被充電至非常接近該保護電壓之一電壓。因此，該電子裝置可藉由使用該電池組1，被使用一長時間。

<<第三實施例>>

在第一實施例中，該等胞元區塊BLK1和BLK2之任何一者的電壓是否為一指定值或者更高者係被決定，而且如果該電壓是該指定值或者更高者的話，降低該充電電流之該程序會被執行。因此，該保護電路13可控制該充電電流在該過度充電保護程序不會被啟動之該範圍內。因此，該 充電電路和上述之該電子裝置可繼續充電至接近該完全充電狀態的狀態。

代替此控制，在這個實施例中，該保護電路13檢測該過度充電保護程序是否被開始，如果該過度充電保護程序開始的話，該保護電路13會降低該充電電流，以便控制在該過度保護保護程序尚未被執行的狀態。根據這個過程，類似於該第一實施例，充電亦可被持續到接近完全充電狀態的狀態。其他結構和動作皆與該第一實施例的相同。因此，相同的結構元件係以相同的標號或者符號表示，而因此其等的描述在此被忽略。此外，第1圖到第13圖之圖式係被稱為必需者。注意到根據本實施例，該控制之該過度充電保護電路亦可被應用於該第13圖所示之該第二實施例的電子裝置。

第14圖繪示由該微電腦22所執行之該保護電路13的一重新設定程序。該微電腦22通常透過該I2C匯流排取得該等胞元區塊BLK1和BLK2之電壓以及充電電流(S102)。該等胞元區塊BLK1和BLK2的電壓係透過該類比/數位轉換器14被取得。此外，該充電電流亦係透過該類比/數位轉換器14，基於跨越該電流感應電阻器15的電壓被取得。

然後，該微電腦22估計該殘留電池電量，即，該電池之該被充電狀態(S103)。該被充電狀態表示該胞元相對於該完全充電狀態之一目前被充電狀態。然後，該微電腦22決定該被充電狀態是否是該完全充電狀態(S104)。如果被預估是該完全充電狀態的話，該微電腦22之該控制程序會 回到步驟S102，而該電壓和該電流之監控會繼續。換句話說，該微電腦22監控該電池組在那之後因為放電之該被充電狀態的變化。

反之，如果在步驟S104被決定不是該完全充電狀態的話，該微電腦22會取得該保護電路13之該過度充電保護狀態(S105)。該保護電路13之該過度充電保護狀態意指有關該保護電路13之該過度充電保護程序是否已經開始的狀態，以使該充電電流被切斷。該保護電路13之該過度充電保護程序是否已經開始可例如藉由該微電腦22透過該該I2C匯流排讀取表示該保護電路13之一狀態的一暫存器數值來被決定。此外，可能透過例如該電流感應電阻器15檢測該充電電流。更明確地，如果即使充電係透過該充電電路23以如第6圖所示之該恆電電流和該恆定電壓執行，該充電電流值係極小(例如，等於或者較小於對應至該開關12之漏電流的一數值)的話，那麼可被決定該保護電路13之該過度充電保護程序已經開始。

然後，該微電腦22決定充電是否被該過度充電保護程序停止(S106)。執行此程序之該微電腦22對應至一保護狀態決定單元。如果充電被該過度充電保護程續停止的話，該微電腦22會以類似第12圖之步驟S13和S14重新設定該過度充電保護程序。

在此，該微電腦22首先透過該I2C匯流排讀取個別胞元區塊之電壓，並且決定該等胞元區塊之任何一者的電壓是否是該保護電壓或者更高者(S107)。執行此程序之該微電 腦22對應至一電壓狀態決定單元。如果該等胞元區塊之任何一者的電壓係該保護電壓或者更高者(在S108中為否)的話，那麼該微電腦22之該控制程序會回到步驟S102。

反之，如果所有胞元區塊之電壓皆係低於該保護電壓(S108中為是)的話，該微電腦22會取消該過度充電保護程序(S109)，而該充電電流會被設定為一預定值，例如，大約為當充電係以該恆定電流執行時之充電電流的一半(S110)。執行步驟S109和S110之此程序的該微電腦22對應置一充電控制單元。注意到上文以該恆定電流充電的描述係針對第5圖所示之恆定電流。

相反地，如果充電沒有被該過度充電保護程序停止的話，該微電腦22會設定該充電電流為最大值。接著，該微電腦22會開始充電(S112)。然後，該微電腦22會透過該I2C匯流排取得該等胞元區塊BLK1和BLK2之該等電壓以及該充電電流(S120)。然後，該微電腦22會決定充電電流是否已被停止(S121)。如果該充電電流已被停止的話，該微電腦22會停止充電的控制(S124)，而且該控制程序會回到步驟S102。在此，該充電電流停止的原因包括例如在類似步驟S106之過度充電之外，該電池胞元11之一異常狀態(例如，加熱)以及在該等電池胞元11和11之間的電壓平衡之一異常狀態的察覺。例如，有一個情況，其中該電池胞元11的溫度因為加熱而超過一預定極限值。此外，還有一種情況，其中彼此串聯之該等電池胞元11之任何一者的電壓極度地比其它電池胞元11更低。在此，在過度充電的情況 中，該微電腦22會決定該充電電流可被切斷，因為由該過度充電保護電路13所執行之該保護是基於在步驟S110中限制該充電電流。更進一步，在該電池胞元11之該異常狀態的情況中，該微電腦22會停止該充電電流，因為很難再繼續充電。

相反地，如果充電沒有被該過度充電保護程序停止的話，該微電腦22會預估該殘留電池電量(S122)。然後，該微電腦22會決定該被充電狀態是否是該完全充電狀態(S123)。如果被決定是完全充電狀態的話，該微電腦22會停止充電的該控制(S124)，而且該控制程序會回到步驟S102，以便繼續監控該電壓和該電流。

反之，如果在步驟S123中被決定不是該完全充電狀態的話，該微電腦22之該控制程序會回到步驟S120，以便繼續該程序。

如上所述，本實施例的該充電電路和安裝有該充電電路之該電子裝置中，該保護電路13會決定該充電電流是否被該過度充電保護程序切斷。再者，如果該充電電流係被該過度充電保護程序所切斷的話，會決定該胞元區塊之該電壓是否係該保護電壓或者更高者。然後，如果該胞元區塊之該電壓係低於該保護電壓的話，該保護電路13會被重新設定。此外，充電會被以一足夠小的電流值(例如，在上述第14圖的情況中，當充電係以該一般恆定電流執行時之該充電電流的一半)重新啟動，以使對應源自該充電電流之該電壓降的一電壓，不會使該胞元區塊之該電壓達到 該保護電壓。換句話說，根據本實施例之該程序，與第一個實施例不同，在第一實施例中該充電電流降低程序係以較該保護電壓低之該指定電壓執行，而在本實施例中，在該保護電路13一旦執行該過度充電保護程續之後，如果可能的話，一額外充電係被執行。根據此程序，該電池胞元亦可類似於第一實施例，被充電到接近該完全充電狀態之一狀態。

注意該電流值係被設定為該正常恆定電流值得一半，以供依據第三實施例之步驟S106過程中的充電。然而，此充電控制電路之該程序並不局限於這個數值。更明確地，在該保護電路13一旦執行該過度充電保護程序之後，充電可更進一步在足以執行充電的足夠小充電電流範圍之內，被持續進行。該充電電流之此範圍可事先以實驗判定。例如，可事先積於該電池胞元11之該內電阻來判定。

1‧‧‧電池組

2‧‧‧主體部分

3‧‧‧交流電配接器

4‧‧‧電源控制單元

11－1‧‧‧電池胞元

11－2‧‧‧電池胞元

11－3‧‧‧電池胞元

11－4‧‧‧電池胞元

12‧‧‧開關

13‧‧‧保護電路

14‧‧‧類比/數位轉換器

15‧‧‧電流感應電阻器

20‧‧‧負載

21‧‧‧電源電路

22‧‧‧微電腦

23‧‧‧充電電路

111‧‧‧中央處理單元

112‧‧‧記憶體

113‧‧‧界面

114A‧‧‧鍵盤

114B‧‧‧指向裝置

115‧‧‧界面

116‧‧‧顯示器

117‧‧‧界面

118‧‧‧通訊單元

119‧‧‧界面

120‧‧‧外部儲存裝置

121‧‧‧界面

122‧‧‧可移除式儲存媒介存取裝置

231‧‧‧充電控制裝置

232‧‧‧場效電晶體

233‧‧‧場效電晶體

234‧‧‧線圈

235‧‧‧電流感應電阻器

236‧‧‧充電電流設定輸入端

237‧‧‧充電電壓設定輸入端

A1‧‧‧點

A2‧‧‧點

B‧‧‧點

BLK1‧‧‧電池胞元區塊

BLK2‧‧‧電池胞元區塊

C‧‧‧點

S1‧‧‧步驟

S2‧‧‧步驟

S3‧‧‧步驟

S4‧‧‧步驟

S5‧‧‧步驟

S6‧‧‧步驟

S7‧‧‧步驟

S8‧‧‧步驟

S11‧‧‧步驟

S12‧‧‧步驟

S13‧‧‧步驟

S14‧‧‧步驟

S61‧‧‧步驟

S62‧‧‧步驟

S63‧‧‧步驟

S64‧‧‧步驟

S65‧‧‧步驟

S102‧‧‧步驟

S103‧‧‧步驟

S104‧‧‧步驟

S105‧‧‧步驟

S106‧‧‧步驟

S107‧‧‧步驟

S108‧‧‧步驟

S109‧‧‧步驟

S110‧‧‧步驟

S111‧‧‧步驟

S112‧‧‧步驟

S120‧‧‧步驟

S121‧‧‧步驟

S122‧‧‧步驟

S123‧‧‧步驟

S124‧‧‧步驟

S501‧‧‧步驟

S502‧‧‧步驟

S503‧‧‧步驟

S504‧‧‧步驟

S505‧‧‧步驟

第1圖是一圖式，其繪示一電子裝置之一硬體結構之一範例。

第2圖是一方塊圖，其繪示一充電電路之一結構的一範例。

第3圖繪示一充電控制裝置之一充電操作的一範例。

第4圖是一圖式，其繪示由一微電腦所執行之一傳統控制程序。

第5圖是一圖式，其繪示在無一保護電路之保護之下，電流和電壓變化。

第6圖是一圖式，其繪示當該保護電路運作時，電流和電壓的變化。

第7圖是一圖式，其繪示根據一第一實施例，在一充電控制時，電流和電壓的變化。

第8圖是一圖式，其繪示根據該第一實施例之一充電控制程序。

第9圖是一圖式，其繪示一充電電流降低控制程序之細即。

第10圖繪示一充電電流隨著時間被逐步減少的一範例。

第11圖繪示當一充電電壓達到一特定電壓時，該充電電流被實質降低至接近零，且該充電電流被逐步提高的一範例。

第12圖是一圖式，其繪示該保護電路之一重設程序的範例。

第13圖繪示該電子裝置之一詳細結構的一範例。

第14圖是一圖式，其繪示根據一第三實施例之該充電控制程序的一範例。

S1‧‧‧步驟

S2‧‧‧步驟

S3‧‧‧步驟

S4‧‧‧步驟

S5‧‧‧步驟

S6‧‧‧步驟

S7‧‧‧步驟

S8‧‧‧步驟

Claims (5)

1. 一種用於電池電路的控制裝置，其包含：一電壓檢測器，其檢測一電池電壓；一電池保護電路，當由該電壓檢測器所檢測之該電池電壓超過一保護電壓時，該電池保護電路停止充電電流；一充電電路，其可改變用於充電一電池的一充電電流值；一決定單元，其決定該被讀取電池電壓是否已經接近該保護電壓至一預定限制值；以及一電流控制單元；其中，當該電池電壓被認定為已經接近該預定限制值時，該電流控制單元將該充電電流降低一第一改變量，並接著將該充電電流隨著時間逐步提高小於該第一改變量的一第二改變量。
2. 如申請專利範圍第1項之用於電池電路的控制裝置，其中，該電池係由多數串聯的胞元區塊所組成，每一胞元區塊包括一胞元或者多數胞元，該電壓檢測器包括一測量電路，其檢測該等胞元區塊之每一者的一電壓，該決定單元決定該等胞元區塊之任何一者的一電壓是否已經接近該胞元區塊之該保護電壓至一預定限制值，以及 當該等胞元區塊之任何一者的該電壓被認定為已經接近該胞元區塊之該保護電壓至該預定限制值時，該電流控制單元會限制該充電電流。
3. 一種控制充電電流的充電控制裝置，其包含：一電壓檢測器，其檢測一電池電壓；一電池保護電路，當由該電壓檢測單元所檢測之該電池電壓超過一保護電壓時，該電池保護電路停止充電電流；一充電電路，其可改變用於充電一電池的一充電電流值；一決定單元，其決定該被讀取電池電壓是否已經接近該保護電壓至一預定限制值；以及一電流控制單元，其中當該電池電壓被認定為已經接近該預定限制值時，該電流控制單元將該充電電流降低一第一改變量，並接著將該充電電流隨著時間逐步提高小於該第一改變量的一第二改變量。
4. 如申請專利範圍第3項之控制充電電流的充電控制裝置，其中該電池係由多數串聯的胞元區塊所組成，每一胞元區塊包括一胞元或者複數個胞元，該電壓檢測器包括一測量電路，其檢測該等胞元區塊之每一者的一電壓，該決定單元決定該等胞元區塊之任何一者的一電壓是否已經接近該胞元區塊之該保護電壓至一預定限制 值，以及當該等胞元區塊之任何一者的該電壓被認定為已經接近該胞元區塊之該保護電壓至該預定限制值時，該電流控制單元會限制該充電電流。
5. 一種電子裝置，其包含：如申請專利範圍第3或4項之任一項的一充電控制裝置；在該控制裝置的控制下透過該充電電路被充電的該電池；以及由被充電的該電池提供電力的一負載。