TW512571B - Charge/discharge control circuit and secondary battery - Google Patents

Description

512571 五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明有關於一種充/放電控制電路，以及更特別地 有關於使用於—可便攜式電子裝置中之蓄電池之充/放電 控制電路。 δ代便攜式電子裝置（例如，個人電腦）之增強性能為 電池之有延長之使用時間者產生一需求。鋰離子電池，它 係普遍地使用作為蓄電池者，係廣泛地用於近代便攜式電 子裝置中。要延長一鋰離子電池之使用時間，電池之充電 和放電必須予以控制。於充電控制時，當此電池係過量放 電時放電係被禁止。於充電控制時當電池係過量充電時充 電係被禁止。 第1圖係早期技藝之充/放電控制電路50之一示意之電 路圖。此充/放電控制電路5〇包括一控制單元3和兩個係外 部地連接至此控制單元3之控制開關。此兩個控制開關係 一放電控制開關4和一充電控制開關5a。此充/放電控制電 路50控制一蓄電池！之充/放電控制電流。此蓄電池η系一 種鋰離子電池但可以使用作為一蓄電池者，並包括三個串 聯地連接之電池單元2a、2b、2c。此蓄電池，例如，提供 電力至一便攜式電子裝置。 此放電控制開關4和充電控制開關5a各包括一 p頻道金 氧半MOS電晶體。每一p頻道MOS電晶體包括一寄生二極 體經形成於源極和没極之間。放電控制開關4之沒極係連 接至充電控制開關5a之汲極。 電池組1之正極端係經由控制開關4、5a而連接至輸出 終端tl。電池1之負極端係連接至地線GND和一輸出終端t2。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t--------^---------. 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制取 512571 A7 —__B7 五、發明說明（2 ) 此充電開關5 a係根據控制單元3之一充電控制信號 Cout而被控制。此放電控制開關4係根據控制單元3之一放 電控制信號Dout而被控制。 蓄電池1之電池單元2a、2b、2c係各連接至被併合於 控制單元3内之一電池電壓探測電路6。此電池電壓探測電 路6包括二個比較器7a、7b、7c。此比較器7a探測端子BH 和端子BM之間之電壓V2a。比較器几探測端子61^和端子 BL之間之電壓V2b。比較器7c探測端子BL和GND端子之 間之電壓V2c。 比較器7a、7b、7 c之輸出信號係各提出至一過量充電 探測電路8之正輸入終端和一過量放電探測電路9之負輸入 終编。一充電基準電壓VTH係經提供至過量充電探測電路 8之負輸入終端。一放電基準電壓Vtl係經提供至過量放電 探測電路9之正輸入終端。 此過量放電探測電路9提供放電控制信號Dout至放電 控制開關4之閘極。此過量充電探測電路8提供此充電控制 信號Cout至充電控制開關5a。 此控制單元3包括一偏壓產生電路1〇。當蓄電池1供應 此偏壓產生電路10以電源電壓Vcc時，此控制單元3係被 啟動。 當電池電壓V2a、V2b、V2c之任何一個係較充電基準 電壓VTH為高時，亦即謂，在一過量充電狀態中時，此充 電控制信號Cout係高和此放電控制信號〇〇加係低。因此， 放電控制開關4係經啟動以及充電控制開關5a係被解除啟 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ^--------^ · I-------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 512571 A7 B7 五、發明說明（3 ) 動。依此，充電係被制止。 在此一狀態中，一放電路線，它包括放電控制開關5a 之寄生二極體，放電控制開關4，和電池組1者，係經形成 於輸出路端11、t2之間。依此’如果一便攜式電子裝置係 經連接於輸出終端tl、t2之間時，此電池組丨即提供電流 至便攜式電子裝置，此將降低各電池單元之電壓。 當所有電池單元電壓V2a、V2b、V2c係被包括於充電 基準電壓VTH和此放電基準電壓VTL之間時，亦即謂，在 一正常狀態中時，此充電控制信號Cout和放電控制信號 Dout兩者均係低。此將致動兩者之控制開關4、5a並能使 每一電池單元充電及放電。 當充電此電池組1時，正常電流充雷係經實施。由於 此充電電壓係顯著地較充電控制開關5a之臨限電壓為大， 故充電控制開關5a之接上電阻係小。在對正常電壓充電之 比較中，正常電流充電中之電流值係更大。不過，放電控 制開關5a之接上電阻係較小。因此，開關5a之源極和汲極 之間之電壓係較低。其結果，在充電控制開關5a中之電力 消耗減小以及此充電控制開關5a係未被加熱。 當任何一個電池單元電壓V2a、V2b、V2c係較放電基 準電壓VTL為低，亦即謂，在一過量放電狀態中時，此充 電控制信號Cout係低以及放電控制信號D〇ut係高。此將啟 動充電控制開關5a並解除放電控制開關4之啟動。依此， 放電係被制止。 在此一狀態中，放電控制開關4之寄生二極體形成一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

φιί—— _» (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 512571 A7 B7 _丨 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 ) 充電線路於輸出終端tl、t2之間。此將能使其充電。如果 一充電器係隨後連接於輸出終端tl、t2之間並充電此電池 組1時，那係在過量放電狀態中，此電池單元電壓增大。 此將提供電力至便攜式電子裝置。 如果當任何一個電池單元2a、2b、2c係在一過量放電 狀態中於此電池組1係被充電時，此充/放電控制電路5〇實 施正常電流充電。在此早期技藝中，當一鐘離子電池係被 充電時如果此電源電壓Vcc係低時正常電流充電係經實施 。當電源電壓Vcc變成相等於一預定電壓（例如，12·6ν)時 ，正常電流充電係轉換至正常電壓充電。此係因為正常電 流充電更快速地充電此電池，因為在正常電流充電中之充 電電流係較正常電壓充電中者更大。 當正常電流充電係在一過量放電狀態中實施時，諸如 當電源電壓Vcc之位準係極端地低（例如，Vcc=0)時，在對 一般正常電流充電之比較中此充電電壓變成低。正常電壓 充電時，一典型充電器之充電電壓係設定為12.6v。不過 ’在正常電流充電中，此充電電壓係依照電源電壓VCC之 位準而被控制。 因此，當過量放電探測電路9之放電基準電壓vTL係 2.5V以及電池單元電壓V2a、V2b、V2c各係3V(正常狀態） 時，此電源電壓Vcc係9V。在此一狀態中，此充電電壓係 顯著地較充電控制開關5a之臨限電壓為大，那典型地係4v。 當電源電壓VCC之位準減小至接近〇v之一值（過量放 電狀態）時，此充電電壓減小至4V並變成相等於充電控制 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 512571 A7 ---------- ---B7__ 五、發明說明（5 ) 開關5a之源極和閘極之間最小之電壓，它能使充電控制開 關5a之啟動。在此一狀態中，充電控制開關化之接上電阻 係較大。因此，如果放電控制開關4之寄生二極體處之電 壓降係1V日才，此充電控制開關5&之源極和沒極之間之電 壓係3V。 當此充電電流係1A時，充電控制開關5a之電力消耗 量係3W而因此較大。因此，在充/放電控制電路50中，由 於一較大電力消耗量在充電控制開關5&内，充電控制開關 5a於電池組1係在一過量放電狀態中被充電時係被加熱。 發明之概述 本發明之目的係在提供一充/放電控制電路，當一蓄 電池係在一過量放電狀態中被充電時，它藉一充電電控制 開關減少所消耗之電力。 要達到上述目的，本發明提供一充/放電控制電路用 以控制一蓄電池之充電和放電。此蓄電池包括一電池單元 。此充/放電控制電路包括一過量放電探測電路，以一預 定之放電基準電壓用以比較此電池單元之電壓，測定此蓄 電池是否係一過量放電狀態中，並產生一過量放電確定信 號。亦有一過量充電探測電路用以比較此電池單元之電壓 與一預定之充電基準電壓，測定此蓋電池是否係在一過量 充電狀態中，並產生一過量充電確定信號。一放電控制開 關係經連接至此過量放電探測電路，並根據此過量放電確 定信號而在過量放電狀態中解除致動。一第一充電控制開 關係根據此過量放電確定信號和過量充電確定信號而在過 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^^--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本I) 512571 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（6 ) 量放電狀態中解除致動。一第二充電控制開關係根據過量 放電定信號和過量充電確定信號而在過量放電狀態中啟動 。一電流限制電路係與第二充電控制開關串聯地相連接用 以限制一充電電流於充電係經實施時。 本發明亦提供一交替性充/放電控制電路用以控制一 蓄電池之充電和放電。此蓄電池包括一電池單元。此充/ 放電控制電路包括一過量放電探測電路用以比較電池單元 之電壓與一預定之放電基準電壓，測定此蓄電池是否係在 一過量放電狀態中，並產生一過量放電確定信號。亦有一 過量充電探測電路用以比較電池單元之電壓與一預定之充 電基準電壓，測定此蓄電池是否係在一過量充電狀態中， 並產生一過量充電確定信號。一放電控制開關係連接至過 量放電探測電路，並根據過量放電測定信號而解除在過量 放電狀態中之致動。一第一充電控制開關係根據過量放電 確定信號和過量充量確定信號而解除在過量放電狀態中之 致動。一第二充電控制開關係根據過量放電確定信號和過 量充電確定信號而在過量放電狀態中被啟動。一電流限制 電路係與第二充電控制開關呈串聯地相連接用以限制一充 電電W當充電係經貫施時，此外，一錯誤之功能防止電路 根據由蓄電池所供應之一電壓之位準來控制第一充電控制 開關在過量放電狀態中之啟動及解除啟除。 本發明另提供一蓄電池包括一電池以及一充/放電控 制電路經連接至此電池用以控制此電池之充電和放電。此 充/放電控制電路包括一過量放電探測電路用以比較此電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（7 ) 池之電壓與一預定之放電基準電壓，測定此蓄電池是否係 在一過量放電狀態中，並產生一過量放電確定信號。亦有 一過量充電探測電路用以比較此電池之電壓與一預定之充 電基準電壓，測定此蓄電池是否係在一過量充電狀態中， 並產生一過量充電確定信號。一放電控制開關係連接至過 量放電探測電路，並根據過量放電確定信號而解除在過量 放電狀態中之致動。一第一充電控制開關根據此過量放電 確定信號和過量充電確定信號而解除在過量放電狀態中之 致動。一第二充電控制開關係根據過量放電確定信號和過 量充電確定信號而在過量放電狀態中被啟動。一電流限制 電路係與第二充電控制開關呈串聯地連接，用以限制一充 電電流當充電係經實施時。 本發明之其他觀點及優點自下列關聯附圖所作之說明 將變得益為顯明，此一說明藉舉例方式闡述本發明之原理 〇 圖式之簡要說明 此發明’連同其目的及優點，藉參考對下列示範性具 體例’連同附圖之說明，將可有更佳之瞭解，附圖中： 第1圖係早期技藝充/放電控制電路之一示意性電路圖 第2圖係依照本發明之第一具體例之一充/放電控制電 路之一示意性電路圖； 第3圖係依照本發明之第二具體例之一充/放電控制電 路之一示意性電路圖；以及 本紙張尺錢@目家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) -----^--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 10 512571 A7 B7 五、發明說明（8 ) 第4圖係依照本發明之第三具體例之一充/放電控制電 路之一示意性電路圖。 較佳具體例之詳細說明 <第1具體例> 第2圖係依照本發明之第一具體例之一充/放電控制電 路100之示意性電路圖。此充/放電控制電路100包括一控 制單70 30，一放電控制開關4，以及第一充電控制開關5a 。此放電及充電控制開關4，5a係連接至此控制單元30。 此控制單元30另包括一電池電壓探測電路6，一過量充電 楝測電路8，以及一過量放電探電路9。 此充/放電控制電路1 〇〇另包括一第二充控制開關5b， 一電阻器R，以及一輸出電路2〇。此輸出電路2〇包括一第 一或電路11a，一第二或電路llb，以及一反相器12。 此第二充電控制開關外和電阻器R係串聯地連接。此 第一充電控制開關5a係與串聯地連接之開關5b和電阻器R 並聯地連接。此電阻器r係一電流限制電阻器。此第二充 電控制開關5b係適當地為一p頻道MOS電晶體。 一寄生二極體係經形成於第二充電控制開關5b之源極 和沒極之間。此寄生二極體之陰極係連接至開關5b之源極 正常電壓充電係由此第二充電控制開關5b來實施。當 一充電電流流動通過此第二充電控制開關5b時，橫越此電 阻器R之電壓降增大此充電電壓至一預定之目標充電電壓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） . · I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · ;線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 512571 A7 ---- B7 五、發明說明（9 ) 電阻器R之電阻係如此設定，即橫越此電阻器R之電 壓降係較目標充電電壓為大。 過量充電探測電路8之輸出信號係分別地提供至第一 和第二或電路11a、lib之第一輸入終端。過量放電探測電 路9之輸出信號（放電控制信號）Dout係提供至放電控制開 關4之閘極和此一或電路1以之第二輸入終端。此放電控制 信號Dout係亦經由此反相器12提供至第二或電路lib之一 第二輸入終端。 第1或電路11a之輸出信號（第一充電控制信號）cout係 提供至第一充電控制開關5a之閘極。第二或電路lib之輸 出信號第二充電控制信號PreCout係提供至第二充電控制 開關5b之閘極。依此，當此第一充電控制信號Dout係高以 及過量充電探測電路8之輸出信號係低時，此第二充電控 制信號PerCout係低。在此一狀態下，第二充電控制開關5b 係經啟動。 充/放電控制電100之操作現在將予以討論。電池單元 電壓探測電路6探測電池電壓V2a、V2b、V2c並提供各自 之探測信號至過量充電探測電路8和過量放電探測電路9。 當任何一個電池電壓V2a、V2b、V2c超過過量充電探 測電路8之充電基準電壓VTH(過量充電之狀態）時，過量充 電探測電路8之輸出信號走向高。此過量充電探測電路8提 供此高輸出信號至第一和第二或電路11a、lib。在此一狀 態中，此放電控制信號Dout係低以及放電控制開關4係經 啟動。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^-----—裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) / 12 512571 A7 — B7 五、發明說明（10 ) 此低放電控制信號Dout係亦提供至第一或電路1^和 反相器12。此反相器12側反此放電控制信號D〇ut並提供一 高信號Dout至第二或電路lib。 由於在此一狀態中第一和第二充電控制信號c〇ut、 PreCout兩者均係高，故此第一和第二充電控制開關5a、5b 兩者係被解除致動。此將禁止充電。 在此一狀態中，如果一便攜式電子裝置係經連接於輸 出終端tl、t2之間時，此電池組1經由放電控制開關4和充 電控制開關5a之寄生二極體而供應此便攜式電子裝置以一 放電電流。 當放電進行以及電源電壓Vcc減小時，所有電池單元 電壓V2a、V2b、V2c變成被包括於充電基準電壓ντΗ和放 電基準電壓VTH之間（正常狀態）。在此一狀態下，過量充 電探測電路8和過量放電探測電路9之輸出信號行向低。依 此，此放電控制信號Dout走向低以及放電控制開關4係被 致動。 此第一充電控制信號Cout由第一或電路11 a所產生者 亦走向低，並因此，第一充電控制開關5a係被致動。由第 二或電路lib所產生之第二充電控制信號PreCout走向高， 並因此使第二充電控制開關5b係被解除致動。 在此一狀態下，如果一充電器係經連接於輸出終端tl 、t2之間時，此充電器由此第一充電控制開關5&和放電控 制開關4而供應電池組1以放電電流，以便能實施正常電流 充電。例如，如果此放電基準電壓VTL係2.5V，以及每一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 丨線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 13 512571 A7 B7 五、發明說明（η ) 此電池電壓V2a、V2b、V2c係3V時，此電源電壓Vcc係9ν 。此外，用以實施正常電流充電於此正常狀態中者係大約 10V，它係較電源電壓些許地為高。此第一充電控制開關 5a之臨限電壓係大約4V。 由於第一充電控制開關5 a之源極和閘極之間之電壓係 10V，並顯著地較第一充電控制開關5a之臨限電壓（它係4V) 為大，故第一充電控制開關5a之接上電阻係小。第一充電 控制開關5a之源極和汲極之間之此低一電壓減少第一充電 控制開關5a内之電力消耗量。因此，充電係經實施而不會 加強此第一充電控制開關5 a。 如果此目標充電電壓，例如，係12.6V，以及正常電 流充電增大電池組電壓Vcc至此12·6V之目標充電電壓時 ，此正常電流充電係被轉換至正常電壓充電。 當任何一個之電池電壓V2a、V2b、V2c變為較放電基 準電壓VTL為低（過量放電狀態）時，此放電控制信號D〇ut 走向高。此一高放電控制信號Dout解除放電控制開關4之 致動並制止放電。此外，此第一充電控制信號Cout之由第 一或電路11 a所產生者走向高，以及第一充電控制開關5a 係被解除致動。 附加地，第二充電控制信號PreCout之由此第二或電 電路lib所產生者走向低，以及第二充電控制開關5b係經 啟動。在此一狀態中，一導電路線係以第二充電控制開關 5b，電阻器R，放電控制開關4之寄生二極體，和此電池 組1之方式而形成於輸出終端tl、t2之間。此電池組1係被 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 『裝--------訂---------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 14 512571 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（12 ) 充電於充電器係連接於輸出終端tl、t2之間時。 在此充/放電電路100内’如果在過量放電狀態中之電 池組電壓Vcc減少至接近0V之一值以及充電電壓係低時， 當一充電電流流動通過此第二充電控制開關5b時，一電壓 降橫越此電阻器R發生。此將立刻地增大充電電壓至12 · 6 V 之目標充電電壓。 依此，此充/放電控制電路100在此過量放電狀態中實 施正常電壓充電12.6V。於此正常電壓充電中，第二充電 控制開關5b之源極和閘極之間之電壓係大體上等於12·6ν 之目標充電電壓，並顯著地較第二充電控制開關5b(它係 4V)之臨限電壓為高。 因此，第二充電控制開關5b之接上電阻係小，以及第 二充電控制開關5b之源極和汲極之間之電壓係小。此將減 少第二充電控制開關5b内之電力消耗量，並能使此充電予 以實施而不會加熱此第二充電控制開關5b。 此充電增大電池單元之電壓而不會係在過量放電狀態 中直到每一電池電壓V2a、V2b、V2c超過此放電基準電壓 VTL為止。此將促使過量充電探測電路8和過量放電探測電 路9之輸出信號走向低。其結果，此放電控制開關4和第一 充電控制開關5a兩者係被致動，以及此第一電控制開關5b 係被解除致動，以致於能實施正常電流充電。 第一具體例之充/放電電路100有優點說明如下： U)如果電池組1係於任何一個電池單元2a ' 2b、2c係 在一過量放電狀態中被充電時，此充電電流經由第二充電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） ---------I--I ----II--訂·II--II--*5^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 15

控制開關5b通過此電阻器。因此，即令是如果此電源（電 池組）電壓Vcc係減小至接近〇v之一值時，橫越此電阻器r 之電壓降立刻地增大此充電電壓至12.6V之目標充電電壓 。藉實施以12.6V之正常電壓充電，在第二充電控制開關％ 内之電力消耗量減小，以及充電係經實施而不會加熱此第 二充電控制開關5b。 (2) 橫越電阻器R之電壓降係如此設定，即它係較6v 之目標充電電壓為大。換言之，在正常電壓充電中，流動 通過第二充電控制開關5b之充電電流係被限制至一值，此 值係較正常電流充電中之電流值為小。依此，充電係經實 施而不會加熱第二充電控制開關5b。 (3) 由於包括此第二充電控制開關外和電阻器r之電路 係與第一充電控制開關5a並聯地連接，一過量放電之電池 組1和一正常狀態電池組i係以不同控制開關之方式充電。 此將防止控制開關不致在過量放電或正常狀態之任一種中 之充電此電池組1時加熱。 (4) 當電池組1中三個串聯相連接之電池單元之電壓係 不平衡時，此第一和第二充電控制開關5a、5b兩者係被解 除致動以致能制止進一步之充電。一不平衡狀態係指一狀 態’在其中二個電池單元之一 ’例如，係過量放電以及其 餘之兩個電池單元之一係過量充電。 (5) 此充/放電電路1〇〇可讓電池組1予以被充電而不會 力口熱此控制開關。此將簡化外部充電電路之構形，它係用 來用以充電此電池組1者’並減少系統中組件之數目。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 『裝--------訂---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 16 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ^' —sz____ 五、發明說明（14 ) <第二具體例> 第3圖係依照本發明之第二具體例之充/放電控制電路 2〇0之一示意電路圖。此充/放控制電路200能使用第一具 體例之充/放電控制電路1〇〇内之某些構件，一如由那些具 有相同代號所“識者。此充/放電控制電路 制單元3〇A，它不同於第一具體例之充/放電控制電路100 内之控制單元3〇。 在充/放電控制電路200内之控制單元3〇A包括一錯誤 功此防止電路13，它係連接至一偏壓產生電路1〇，以及一 輸出電路20A。此輸出電路2〇A包括一或電路nc以及一反 或電路15，並係經由一反相器14而連接至錯誤功能防止電 路13 〇 此錯誤功旎防止電路13有一預定之臨限電壓。此 錯誤功能防止電路13產生一錯誤功能防止信號（比較信號） 。當電池單元2a、2b、2(：之任何一個係過量放電，以及電 源電壓（電池組電壓）Vec係較此臨限電壓Vth3為高時，此 錯誤功忐防止信號行向高。當電池組電壓vcc係較臨限電 壓Vth3為低時，此錯誤功能防止信號行向低。 此錯誤功能防止信號係經提供至反相器14並由其所反 相。此反相之錯誤功能防止信號係經提供至輸出電路2〇A 内之或電路11C及反或電路15之第一輸入終端。此第一和 第二充電控制開關5a、5b係根據此錯誤功能防止信號而控 制。 過量充電探測電路8之輸出信號係提供至或電路llc之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 17 512571 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（15 ) 一第二輸入終端。過量放電探測電路9之輸出信號Dout係 提供至放電控制開關4和此反或電路15之一第二輸入終端 。此或電路之輸出#號（第一充電控制信號）Cout係提供至 第一充電控制開關5a。此反或電路5之輸出信號（第二充電4 控制信號）PreCout係提供至第二充電控制開關5b。 第二具體例之充/放電控制電路之操作現在將予以討 論。 在一過量放電狀態中，此錯誤功能防止電路13提此反 相器14以一面錯誤功能防止信號。此反相器14側反此高錯 誤功能信號，並由是而促使此錯誤功能信號來走向低。此 低錯誤功能防止信號隨後係提供至或電路llc和反或電路 15。過量充電探測電8之輸出信號走向高，以及自過量放 電探測電路9之輸出信號Dout走向低。 其結果，由此或電路11 c所提供至第一充電控制開關5a 之第一充電控制信號Cout走向高，以及由反或電路15所提 供至第二充電控制開關讣之第二充電控制信號PreC〇ut走 向向。此將促使兩者第一和第二充電控制開關5a、5b成為 解除致動。在此一狀態下，此放電控制開關4係被致動。 因而，充電係被制止以及放電係實施。 在一正常狀態中，此錯誤功能防止電路13所輸出之錯 誤功能防止信號係高。由過量充電探測電路8和過量放電 探測電路9所輸出之信號兩者均係低。在此一狀態下，此 放電控制開關4和第一充電控制開關5a係被致動。因此， 放電或者充電（正常電流充電）係經實施。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵G x 297公爱） -' - -18 - -----；--I I--- I I I I I I I ^ I--------^__w (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 512571 A7 ------ B7 五、發明說明（丨6 ) I一過量放電狀態中，由過量充電探測電路8所輸出 之信號係低，以及由過量放電探測電路所輸出之信號係高 。一高放電控制信號D〇ut解除此放電控制開關4之致動。 因此，放電係被制止。 一如舉例方式言，如果此臨限電壓Vth3係設定於4 V ’此放電基準電壓VTH係設定於2.5V，以及每一電池單元 電壓係IV時，此電源電壓Vcc係3V。由於電源電壓3v係 較臨限電壓Vth3(4V)為低。故由此錯誤功能防止電路13所 產生之錯誤功能防止信號係低。此一低錯誤功能防止信號 係提供至反相器14。 此反相器14倒反此低錯誤功能信號並藉以促使此錯誤 功能防止信號走向高。此高錯誤功能防止信號隨後係提供 至此或電路11c及反或電路15。其結果，此第一充電控制 信號Corn之由或電路iic所產生者走向高，以及由反或電 路15所產生之第二充電控制信號PreCout走向低。因此， 僅此第二充電控制開關5b係經啟動。依此，充電係以一充 電電流通過電阻器R而實施。如此，正常電壓充電係實施 〇 如果此臨限電壓Vth3係設定於4 V，此放電基準電壓 VTL係設定於2.5V，以及每一電池單元電壓係2V，此電源 電壓Vcc係6V。由於此一電源電壓6V係較臨限電壓 Vth3(4V)為高，故此錯誤功能防止信號之由錯誤功能防止 電路13所產生者係高。此高錯誤功能防止信號隨後係提供 至反相器14。在此一狀態中，此第一充電控制信號c〇ut之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 19 A7 -------B7___ 五、發明說明（n ) 由或電路11 c所產生者以及第二充電控制信號PreCout之由 反或電路15所產生者兩者均係低。因此，第一和第二充電 控制開關5 a、5 b兩者均係被啟動。 在此一狀態中之充電係以一充電電流流動通過此第一 充電控制開關5a來實施，它有一低阻抗。因此，正常電流 充電係經實施而不管過量放電狀態。 第二具體例之充/放電控制電路200有此優點經說明如 下文： (1) 在一過量放電狀態中，此錯誤功能防止電路13在 同一時間地啟動此第一和第二充電控制開關5a、5b。此將 防止當自正常電壓充電轉換至正常電流充電時第一和第二 充電控制開關5a、5b之瞬間被解除啟動。因此，此充電電 壓並不增大。 (2) 在一過量放電狀態中，除非此電源電壓Vcc係係極 端地接近於0V，否則正常電流充電可以由第一充電控制 開關5a來實施。換言之，即令在一過量放電狀態中，此第 一充電控制開關5a係被容許來實施正常電流充電，只要是 此充電電壓係高深足夠以防止第一充電控制開關5a之加熱 即可。依此，充電係在一短時間内實施而不致加熱此控制 開關。 (3) 藉改變此錯誤功能防止電路13之臨限電壓vth3， 第一和第二充電控制開關5a、5b之轉換可以如所欲地控制 〇 <第三具體例> 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 『裝--------訂---------·· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 A7

五、發明說明（18 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第4圖係依照本發明第三具體例之充/放電控制電路 300之一示意性電路圖。此充/放電控制電路3〇〇能使用第 二具體例之充/放電控制電路2〇〇中之某些構件，一如由那 些具有相同代號所標識者。此充/放電控制電路300包括一 輸出電路20B，它係以添加一或電路11 d至第二具體例之 充/放電控制電路2〇〇内所併合之輸出電路2〇八而構形。 此或電路lid係連接至此反或電路15以及過量充電探 測電路8。亦即謂，過量充電探測電路8之輸出信號係提供 至或電路lid之第一輸入終端，以及反或電路15之輸出信 號係提供至或電路lid之第二輸入終端。此或電路lld產生 並提供第二充電控制信號preC〇ut至第二充電控制開關5b 〇 第三具體例之充/放電控制電路300之操作現在將予以 討論。 在一正常狀態或一過量放電狀態中，此充/放電控制 路300—如第二具體例之充/放電控制電路2〇〇之相同方法 作用。 S任何一個電池單元2a、2b、2c係在一過量充電狀態 中時’過量充電探測電路8之輸出信號係高。此一高輸出 仏號係提供至此或電路11c、lid。因此，或電路丨^之輸 出信號C0ut係高並提供至第一充電控制電路5a。此或電路 1 Id之輸出信號prec〇ut係高並提供至第二充電控制電路5b 。因此’此第一和第二充電控制開關5 a、5 b兩者係被解除 启欠動0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 21 512571 A7

五、發明說明（19 ) 第三具體例之充/放電控制電路提供一如第一具體例 之充/放電控制電路100，或第二具體例之充/放電控制電 路2 0 0之相同優點’ 一如上文所說明者。 對精於此技藝者並為顯明者，即本發明可以用甚多其 他可選擇形態來具體實施而不背離本發明之理論及範圍。 特別地，吾人應瞭解者，即本發明可以在下列形態中具體 實施。 第2至第4圖中輸出電路2〇、20a、20r係不限於在上述 具體例中所說明之構形。換言之，這些輸出電路可以如所 希望地來改變，只要是此預定之第一和第二充電控制信號 Cout、PreCout係經提供即可。 本範例和具體例係被視為說明性質而非限制性，以及 本發明係不受限於本文所提供之細節，但可以在增列之專 利申請之範圍和等義以内作修正。 -----^------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 22 512571 A7 B7 五、發明说明（2〇 ) 1···蓄電池、電池組 2a，2b，2c···電池單元 3···控制單元 4···放電控制開關 5a…充電控制開關 5b…第二充電控制開關 6···電池電壓探測電路 7a，b，c···比較器 8···過量充電探測電路 9···過量充電探測電路 10…偏壓產生電路 lla，b，c，d···或電路 12，14…反相器 13…錯誤功能防止電路 15…反或電路 20A，B…輸出電路 元件標號對照 30…控制單元 30A…控制單元 50···充/放電控制電路 100…充/放電控制電路 200…充/放電控制電信 300…充/放電控制電路 Cout…充電控制信號 Dout···放電控制信號 PreCaut···充電控制信號 11，2…輸出終端 V2a，V2b，V2c…電池單元 電壓

Vcc···電源電壓 VTH…充電基準電壓 VTL…放電基準電壓 -------------I --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 23

Claims (1)

1. 512571 Α8 Β8 C8 D8 A、申請專利範圍 ι· 一種充/放電控制電路，用以控制一蓄電池之充電和放 電者，其中此蓄電池包括一電池，此控制電路包含： 一過量放電探測電路，用以比較電池單元之電壓 與一預定之放電基準電壓，丨則定此蓄電池是否係在一 過量放電狀態中，並產生一過量放電確定信； 一過量充電探測電路，用以比較電池單元之電壓 與一預定之充電基準電壓，測定此蓄電池是否係在一 過量充電狀態中，並產生一過量充電確定信號； 一放電控制開關經連接至過量放電探測電路，並 根據過量放電確定信號而解除在過量放電狀態中之致 動； 一第一充電控制開關，根據過量放電確定信號和 過量充電確定信號而解除在過量放電狀態中之致動； 一第二充電控制開關，根據過量放電確定信號和 過量充電確定信號而在過量放電狀態中被啟動；以及 一電流限制電路與第二充電控制開關串聯地相連 接，用以限制一充電電流於充電係已實施時。 2. 依照申請專利範圍第1項之充/放電控制電路，另包含 一輸出電路經連接至過量放電探測電路和過量充 電探測電路，用以接收此過量放電確定信號和過量充 電確定信號，並產生第一和第二控制信號以控制第一 和第二控制開關之致動和解除致動。 3. 依照申請專利範圍第2項之充/放電控制電路，其中此 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ▼ _ · n n n tmtm —am n 訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 24 M2571 A8 B8 C8

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 夂、申請專利範圍 輸出電路產生此第一和第二控制信號，以便能當此電 池單元係過量充電時解除第一和第二充電控制開關之 致動’其中此輸出電路產生此第一和第二控制信號， 以便能當電池單元係過量放電時來啟動至少此第二充 電控制開關，以及其中此輸出電路產生此第一和第二 控制信號，以能當電池單元係既未過量充電亦過量放 電時，僅致動此第一充電控制開關。 4.依照申請專利範圍第1項之充/放電控制電路，其中此 第二充電控制開關係與第一充電控制開關並聯地相連 接。 5 ·依照申請專利範圍第1項之充/放電控制電路，其中此 電流限制電路包括一電阻器之有一如此設定之電阻量 者’即當在過量放電狀態中實施充電時，橫越此電阻 器之一電壓降係較一預定目標充電電壓為大。 6.依照申請專利範圍第1項之充/放電控制電路，其中一 正常電壓充電係當第二充電控制開關係啟動時由電流 限制電路和第二充電控制開關來實施，以及用於此正 常電壓充電之一目標充電電壓係大體上相等於第二充 電控制開關之源極和閘極之間之電壓。 7· —種充/放電控制電路，用以控制一蓄電池之充電和放 電者’其中此蓄電池包括一電池單元，此控制電路包 含： 一過量放電探測電路，用以比較此電池單元之電 壓與一預定之放電基準電壓，測定此蓄電池是否係在 ----------— II ^--------^ --------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   六、申請專利範圍 A8 B8 C8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一過量放電狀態中，並產生一過量放電確定信號； 一過量充電探測電路，用以比較電池單元之電壓 與一預定之充電基準電壓，測定此蓄電池是否係在一 過量充電狀態中，並產生一過量充電確定信號； 一放電控制開關連接至過量放電探測電路，並根 據過量放電確定信號而解除過量放電狀態中之活動； 一第一充電控制開關，根據過量放電確定信號和 過量充電確定信號而解除過量放電狀態中之活動； 一第二充電控制開關，根據過量放電確定信號和 過量充電確定信號而在過量放電狀態中被啟動； 一電流限制電路與此第二充電控制開關串聯地連 接，用以限制一充電電流於充電係已實施時；以及 一錯誤功能防止電路，根據由此蓄電池所供應之 —電壓之位準，用以控制在過量放電狀態中此第一充 電控制開關之啟動和解除啟動。 8.依照申請專利範圍第1項之充/放電控制電路，其中此 錯誤功能防止電路有一臨限電壓，以及其中此錯誤功 能防止電路比較蓄電池之電壓對此臨限電壓，產生一 比較信號，並根據此比較信號而控制第一充電控制開 關之啟動和解除啟動。 9·依照申請專利範圍第8項之充/放電控制電路，其中此 錯誤功能電路之臨限電壓係可變者。 1 〇·依照申請專利範圍第7項之充/放電控制電路，另包含 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） • J—：------裝— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 26 512571 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一輸出電路經連接至此過量放電探測電路，過量 充電探測電路以及錯誤功能防止電路，用以接收過量 放電確定信號，過量充電確定信號，以及此比較信號 ，並產生第一和第二控制信號以控制第一和第二控制 開關之啟動和解除啟動。 11 ·依照申請專利範圍第1 〇項之充/放電控制電路，其中此 > 輸出電路產生此第一和第二控制信號，以便能當電池 係過量充電時解除第一和第二控制開關之活動，其中 此輸出電路產生第一和第二控制信號，以便能當電池 係過量放電時啟動至少此第二充電控制開關，以及其 中此輸出電路產生此第一和第二控制信號，以便能當 電池係既未過量充電亦未過量放電時僅啟動此第一充 電控制開關。 12.依照申請專利範圍第7項之充/放電控制電路，其中此 第二充電控制開關係與第一充電控制開關呈並聯地相 連接。 13 ·依照申請專利範圍第7項之充/放電控制電路，其中此 電流限制電路包括一電阻器之有一電阻量如此設定者 ’即當在過量放電狀態中實施充電時，橫越此電阻器 之電壓降係較一預定之目標充電電壓為大。 14.依照申請專利範圍第7項之充/放電控制電路，其中一 正常電壓充電係當第二控制開關係已啟動時由電流限 制電路和此第二充電控制開關所實施，以及用於此正 常電壓充電之一目標充電電壓係大體上相等於第二充 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） --------------襄--------訂---------線 ί請先閱讀背面之注意ί項再填寫本頁) 27 川571 A8 B8 C8 —^____^_-_ t'申請專利範圍 電控制開關之源極和閘極之間之電壓。 B· —種蓄電池包括： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一電池；以及 一充/放電控制電路經連接至此電池用以控制電池 之充電和放電，此充/放電控制電路包含： 一過量放電探測電路，用以比較此電池之電壓與 一預定之放電基準電壓，測定此蓄電池是否係在一過 量放電狀態中，並產生一過量放電確定信號； 一過量充電探測電路，用以比較此電池之電壓與 一預定之充電基準電壓，測定此蓄電池是否係在一過 量充電狀態中，並產生一過量充電確定信號； 一放電控制開關連接至過量放電探測電路，並根 據過量放電確定信號而解除過量放電狀態中之活動； 一第一充電控制開關，根據過量放電確定信號和 過量充電確定信號而解除過量放電狀態中之活動； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一第二充電控制開關，根據此過量放電確定信號 和過量充電確定信號而在過量放電狀態中被啟動；以及 一電流限制電路與此第二充電控制開關串聯地相 連接，用以限制一充電電流於充電係經實施時。 16 ·依照申請專利範圍第15項之蓄電池，其中此充/放電控 制電路另包括： 一錯誤功能防止電路，根據由此蓄電池所供應之 電壓之位準，用以控制第一充電控制開關之啟動和解 除啟動。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）