CN103683375A - 混合形式的充电电池模块 - Google Patents

Abstract

一种混合形式的充电电池模块包含第一、第二电池组、第一、第二开关与控制单元。第一电池组具有第一电容量且包含多个不同规格的第一电池芯；第二电池组具有第二电容量且包含多个第二电池芯；控制单元用以取得第一电、第二电池组的状态并用以控制第一、第二电池组的充电/放电流程；第一开关连接第一电池组与控制单元以利用控制单元依据第一、第二电容量的差值控制第一开关以使第一电池组进入放电的状态；第二开关连接第二电池组与控制单元以利用控制单元依据第一、第二电容量的差值控制第二开关以使第二电池组进入放电的状态。

Description

混合形式的充电电池模块

技术领域

本发明是有关于一种充电电池模块，且特别是有关于一种混合形式的充电电池模块。

背景技术

近年来由于科技发达、电子产品不断推陈出新，例如：笔记型计算机、智能型手机、平板计算机…等。就发展趋势而言，电子产品常具有可充电电池，举例来说，一般的手机，笔记型计算机皆配备电池。

一般而言，可充电电池有共同的电化学特性，即其中的化学反应是可逆反应，可通过外加电源，让电能转化为化学能，使放过电的电池恢复到原来的状态。相反地，如果其中的化学反应是不可逆的，电池就不能充电，例如干电池就是如此。

然而，如果好几个电池串联在一起充电，则需要有预防措施。因为温度的变化或电池寿命的不同，会造成各个电池端电压的轻微差异，而且，电池串联得愈多，其端电压的差异愈大，愈容易造成损害。

由此可见，上述现有的技术，显然仍存在不便与缺陷，而有待加以进一步改进。为了解决上述问题，相关领域莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的方式被发展完成。因此，如何能有效地平衡各电池组的电量，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域极需改进的目标。

发明内容

本发明的一技术特征是在提供一种混合形式的充电电池模块，以解决先前技术的问题。

本发明所提供的充电电池模块包含第一电池组、第二电池组、控制单元、第一开关与第二开关。第一电池组具有第一电容量且包含多个不同规格的第一电池芯；第二电池组具有第二电容量且包含多个第二电池芯；控制单元，连接第一电池组及第二电池组，用以取得第一电池组及第二电池组的状态并用以控制第一电池组及第二电池组的一充电/放电流程；第一开关连接第一电池组与控制单元以利用控制单元依据第一电容量与第二电容量的一差值控制第一开关以使第一电池组进入放电的状态；第二开关连接第二电池组与控制单元以利用控制单元依据第一电容量与第二电容量的一差值控制第二开关以使第二电池组进入放电的状态。

于一实施例中，第二电池组包含多个不同规格的第二电池芯。

于一实施例中，当差值大于设定范围且第一电池组的电压大于第二电池组的电压时，控制单元打开第一开关以使第一电池组进入放电的状态。

于一实施例中，当第一电池组进行放电的状态直到控制单元判断差值小于设定范围时，控制单元关闭第一开关以使充电电池模块继续进行一充电/放电程序。

于一实施例中，当差值大于设定范围、第一电池组的电压大于设定值时，控制单元打开第一开关以使第一电池组进入放电的状态。

于一实施例中，当第一电池组进行放电的状态直到控制单元判断差值小于设定范围且第一电池组的电压小于设定值时，控制单元关闭第一开关以使充电电池模块继续进行一充电/放电程序。

于一实施例中，当控制单元判断第一电池组的电压小于第一设定值且第二电池组的电压未达到第二设定值时，控制单元将不会打开第二开关，其中第二设定值为第二电池组的最大电压安全值。

于一实施例中，当控制单元判断第一电池组的电压小于第一设定值、差值大于设定范围、且第二电池组的电压大于第二设定值时，控制单元将打开第二开关，以使第一电池组进入放电的状态。

综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。通过上述技术方案，可达到相当的技术进步，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

1.避免电池组之间状态不一所造成的损害；以及

2.平衡各电池组的电量。

以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明的技术方案提供更进一步的解释。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

图1是依照本发明一实施例的一种混合形式的充电电池模块的方块图。

符号说明

100： 充电电池模块

110： 控制单元

120： 第一电池组

121： 第一电池芯

130： 第二电池组

131： 第二电池芯

140： 第一开关

141： 第一开关组件

142： 第一电阻器

150： 第二开关

151： 第二开关组件

152： 第二电阻器

Va、Vb、Vc、Vd； 电位

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的图式及以下所述各种实施例，图式中相同的号码代表相同或相似的组件。另一方面，众所周知的组件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。

图1是依照本发明一实施例的一种使用在电子装置的混合形式的充电电池模块100的方块图。如图1所示，此充电电池模块100包含控制单元110、第一电池组120、第二电池组130、第一开关140与第二开关150。在架构上，控制单元110连接第一电池组120及第二电池组130，第一开关140及第二开关150分别连接第一电池组120及第二电池组130且皆连接控制单元110。实作上，控制单元110可为电池内建的控制器、***中的内嵌控制器、比较器电路或其它处理单元，熟习此项技艺者当视当时需要弹性选择。第一电池组120内包含多个第一电池芯121且第二电池组130内包含多个第二电池芯131。第一电池组120具有第一电容量，且第二电池组130具有第二电容量。为了配合电子装置外型设计，第一电池组120与第二电池组130内的多个第一电池芯121及多个第二电池芯131均具有两种以上的规格以使充电电池模块100可呈现不同的外型来配合电子装置的外型设计。虽然第一电池组120及第二电池组130内具有两种以上规格的电池芯，但是第一电容量与第二电容量的电容量差值需在一设定范围内以使充电的过程较为安全。随着产品设计的不同，当第一电池组120内的第一电池芯121具有两种以上的规格时，第二电池组130内的第二电池芯131仍可是相同规格的电池芯。当第一电池组120内的第一电池芯121具有两种以上的规格时，即代表第一电池组120内具有两种以上不同电容量的第一电池芯121。当第二电池组130内的第二电池芯131具有两种以上的规格时，即代表第一电池组130内具有两种以上不同电容量的第二电池芯131。

于使用时，控制单元110用以取得第一电池组120及第二电池组130的状态，并用以控制第一电池组120及第二电池组130的充电/放电流程，其包括充电程序及放电程序；再者，控制单元110依据第一电池组120及第二电池组130的状态以控制第一开关140及第二开关150，使第一电池组120及第二电池组130中至少一者进入放电的状态，藉以避免第一电池组120及第二电池组130之间状态差异过大所造成电池模块的损害。

具体而言，控制单元110在充电电池模块100进行充电的过程中会读取第一电池组120的电压（即，电位Va、电位Vb之间的电位差）与第二电池组130的电压（即，电位Vc、电位Vd之间的电位差），当第一电池组120的电压大于一设定值且第一电容量与第二电容量的差值大于一设定范围时，控制单元110将第一电池组120所连接的第一开关140打开以使第一电池组120进入放电的状态，且在放电的状态下，控制单元110停止上述的充电程序及放电程序。实务上，控制单元110可令充电器来对第一电池组120及第二电池组130停止执行充、放电程序，与第一开关140及第二开关150打开后的放电的状态不同。于本实施例中，此设定值为第一电池组120的最大电压安全值。

接着，当第一电池组120电压小于上述的设定值且控制单元110判断第一电容量与第二电容量的差值小于设定范围时，控制单元110关闭第一开关140以对电池模块100继续进行充电/放电程序，藉以在充电的过程中平衡各电池组的电量。

简言之，于一实施例中，当第一电容量与第二电容量的差值大于设定范围且第一电池组120的电压大于第二电池组130的电压时，控制单元110打开第一开关140以使第一电池组120进入放电的状态。当第一电池组120进行放电的状态直到控制单元110判断该差值小于设定范围时，控制单元110关闭第一开关140以使充电电池模块100继续进行一充电/放电程序。

随着产品设计的不同，当第一电池组120的电压未超过设定值但是第一电容量与第二电容量的差值超过设定范围时，则控制单元仍会打开第一开关140以使第一电池组120进入放电的状态。待控制单元110判断第一电容量与第二电容量的差值小于设定范围，控制单元110关闭第一开关140以对电池模块100继续进行充电/放电程序，藉以在充电的过程中平衡各电池组的电量。

于另一实施例，在充电的过程中，当控制单元110判断第一电池组120的电压小于一第一设定值且第二电池组130的电压未达到第二设定值时，纵使第一电容量与第二电容量的差值大于设定范围，控制单元110将不会打开第二开关150而持续对电池模块进行充电/放电程序，以在安全的状态下维持电池模块的充电功能。第二设定值为第二电池组130的最大电压安全值。当第二电池组130的电压大于第二设定值时，控制单元110将会打开第二开关150使第二电池组130呈现放电的状态，且控制单元110停止充电程序及放电程序。当第二电池组130进入自放电的程序直到控制单元110判断第二电池组130的电压小于第三设定值时，控制单元110才会关闭第二开关150以使电池模块100继续进行充电/放电程序。设立第一电池组120的第一设定值的主要目的在于避免电池模块内的单一电池组突然发生问题时，其它电池组仍然可进行正常的充电/放电程序以使电池模块维持正常的功能。

于图1中，第一开关140可包括第一开关组件141与第一电阻器142。在架构上，第一开关组件141与第一电阻器142串联，当第一开关140打开时，第一开关组件141导通可形成短路，第一电池组120可通过第一电阻器142放电；反之，当第一开关140关闭时，第一开关组件141截止可形成断路，第一电池组120无法通过第一电阻器142放电。相似地，第二开关150可包括第二开关组件151与第二电阻器152，其中第二开关组件151与电阻器152串联，当第二开关150打开时，第二开关组件151导通可形成短路，第二电池组130可通过电阻器152放电；反之，当第二开关150关闭时，第二开关组件151截止可形成断路，第二电池组130无法通过电阻器152放电。实际上，第一开关组件141及第二开关组件151可为金氧半导体（MOS）或双载子接面晶体管（BJT），熟习此项技艺者当视当时需要弹性选择。

另外，虽然图1仅绘示两个第一电池组120及第二电池组130，然此并不限制本发明。实际上，熟习此项技艺者当视当时需要弹性选择电池组与对应的开关的数量。

综上所述，本发明可有效避免电池组之间状态不一所造成的损害，进而平衡各电池组的电量。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求中所界定的内容为准。

Claims (8)

1.一种混合形式的充电电池模块，其特征在于，该充电电池模块包含：

一第一电池组，具有一第一电容量且包含多个不同规格的第一电池芯；

一第二电池组，具有一第二电容量且包含多个第二电池芯；

一控制单元，连接该第一电池组及该第二电池组，用以取得该第一电池组及该第二电池组的状态并用以控制该第一电池组及该第二电池组的一充电/放电流程；

一第一开关，连接该第一电池组与该控制单元以利用该控制单元依据该第一电容量与该第二电容量的一差值控制该第一开关以使该第一电池组进入放电的状态；以及

一第二开关，连接该第二电池组与该控制单元以利用该控制单元依据该第一电容量与该第二电容量的该差值控制该第二开关以使该第二电池组进入放电的状态。

2.如权利要求1所述的充电电池模块，其特征在于，该第二电池组包含多个不同规格的第二电池芯。

3.如权利要求1所述的充电电池模块，其特征在于，当该差值大于一设定范围且该第一电池组的电压大于该第二电池组的电压时，该控制单元打开该第一开关以使该第一电池组进入放电的状态。

4.如权利要求3所述的充电电池模块，其特征在于，当该第一电池组进行放电的状态直到该控制单元判断该差值小于该设定范围时，该控制单元关闭该第一开关以使该充电电池模块继续进行一充电/放电程序。

5.如权利要求1所述的充电电池模块，其特征在于，当该差值大于一设定范围、该第一电池组的电压大于一设定值时，该控制单元打开该第一开关以使该第一电池组进入放电的状态。

6.如权利要求5所述的充电电池模块，其特征在于，当该第一电池组进行放电的状态直到该控制单元判断该差值小于该设定范围且该第一电池组的电压小于一设定值时，该控制单元关闭该第一开关以使该充电电池模块继续进行一充电/放电程序。

7.如权利要求1所述的充电电池模块，其特征在于，当该控制单元判断该第一电池组的电压小于一第一设定值且该第二电池组的电压未达到一第二设定值时，该控制单元将不会打开该第二开关，其中该第二设定值为该第二电池组之最大电压安全值。

8.如权利要求1所述的充电电池模块，其特征在于，当该控制单元判断该第一电池组的电压小于一第一设定值、该差值大于一设定范围、且该第二电池组的电压大于一第二设定值时，该控制单元将打开该第二开关，以使该第一电池组进入放电的状态。

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