CN1267116A

CN1267116A - 充放电装置

Info

Publication number: CN1267116A
Application number: CN99102878A
Authority: CN
Inventors: 李英维
Original assignee: Mitac International Corp
Current assignee: Mitac International Corp
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2000-09-20
Anticipated expiration: 2019-03-11
Also published as: CN1079176C

Abstract

一种充放电装置,包括:直流电源供应装置、负载第一、二开关、开关切换控制装置及充电保持装置;负载经由第二开关与一电池组连接;电源供应装置经由第一开关连接电池组;开关切换控制装置分别与电源供应装置、充电保持装置、电池组、第一及二开关连接;当电池组电位高于一特定值时,第二开关导通,反之第一开关导通,电池组电位低于特定值时,充电保持装置输出一控制信号,使第一开关保持导通状态。本装置可延长电池组的使用寿命。

Description

充放电装置

本发明涉及一种充放电装置，特别是一种可选择对电池组进行直接充电或是先对电池组进行放电后再予以充电的充放电装置。

一般市面上使用的外部充电器，例如笔记型电脑所使用的外部充电器，仅可以对电池组进行充电，并不能对电池组进行有效的放电后再行充电，如此将会造成电池组使用效率降低及减少其使用的寿命。

目前笔记型电脑所使用的电池，其内部均配置有检测电池容量的集成电路(IC)装置，由于使用者习惯性地将未放空的电池(如半饱状态)再进行充电，除了会影响电池的寿命外，也会使得电池内部量测电量的测量计(Gas-Gauge)失去其准确度。

本发明的目的在于提出一种充放电装置，使用者可以依照使用需求，选择直接对电池组进行充电或是先对电池组进行放电后再进行充电。如此，使用者便可以适时地对电池组进行放电充电，以提高电池内部检测装置的准确度以及电池的使用寿命。

为达到所述目的本发明采取如下措施：

本发明的一种充放电装置，包括：一直流电源供应装置及一负载；

其特征在于，还包括：一第一开关、一第二开关、一开关切换控制装置及一充电保持装置；

负载经由第二开关与一待充电的电池组连接；

直流电源供应装置经由第一开关连接电池组，用于提供电池组充电所需的电力；

开关切换控制装置分别与直流电源供应装置、充电保持装置、电池组、第一开关及第二开关连接；

当电池组的电位高于一特定值时，第二开关导通，反之第一开关导通；当电池组的电位低于一特定值时，在开关切换控制装置控制下，第二开关关闭，第一开关导通，充电保持装置则输出一控制信号，用以控制开关切换控制装置，使第一开关一直保持导通状态；当把电池组由装置中取出时，则控制信号将被消除，而开关切换控制装置恢复正常动作。

其中，所述开关切换控制装置可为一个用以对电池组的电位值和特定值进行比较的比较器电路，当所述电位值低于特定值时，所述第一开关导通；反之所述第二开关导通。

其中，所述比较器电路可包括：二个比较器；

第一比较器，用以比较所述电池组的电位值和所述特定值；

第二比较器，用以比较所述电池组的电位值和第一比较器的输出值；

当所述电位值小于所述第一比较器的输出值时，则所述第一开关导通；反之，所述第二开关导通。

其中，所述比较器电路还可包括：一第三比较器，用以比较所述第一比较器的输出值和所述电池组的电位值；

当所述第三比较装置的输出值大于所述电池组的电位值时，第三比较器输出一信号使所述第一开关导通；反之，则所述第二比较器的输出信号使所述第二开关导通。

其中，所述充电保持装置可包括：

一电压下拉装置，当所述电池组的电位低于所述特定值时，电压下拉装置被触发，以输出所述控制信号；

一重置装置，电池组由装置中取出时，重置装置被启动，所述控制信号予以消除，使所述开关切换控制装置恢复正常动作。

其中，所述直流电源供应装置为一转换装置，用以接收外部电压将其转换为直流电压。

其中，还可包括一自动放电/充电致能装置，其与所述开关切换控制装置连接，用以选择对所述电池组直接进行充电还是先对电池组放电再进行充电。

结合较佳实施例及附图对本发明详细说明如下：

附图简单说明：

图1：本发明充放电装置的电路方框图；

图2：图1所示充放电装置的电路图。

如图1所示，其为本发明的充放电装置的电路方框，本发明至少包括以下装置：电池组18、一用以提供对电池组18充电所需的电力直流电源供应装置10、一负载11、一控制直流电源供应装置10对电池组18进行充电与否的第一开关12以及一第二开关13，当第二开关13导通时，所述电池组18会通过负载11进行放电。

一开关切换控制装置14，用以比较一特定值ST和电池组18的电位VB，当电池组18的电位VB高于特定值ST时，则将第二开关13导通，反之则将第一开关12导通。

一自动放电/充电致能装置15，用以选择对电池组18直接进行充电或是先对电池组18放电再进行充电。

一充电保持装置16，当电池组18经放电后的电位VB低于所述特定值ST时，开关切换控制装置14关闭第二开关13并导通第一开关12，而充电保持装置16则输出一控制信号PD，用以控制开关装置14使得第一开关12一直保持于导通状态；当把电池组18由所述外部放电/充电装置中取出时，则触发一重置信号RS，使所述控制信号PD被消除，而使开关切换控制装置14恢复正常动作。

图2为对应于图1实施例的电路图，图2中，直流电源供应装置10为一电源转换装置，其接收外部电压(如市电)30，并将其转换为直流恒定电流源；负载11由电阻器组成。一充电控制装置24，用以检测电池组的温度、电压以及进行相关的控制处理(例如充电、放电警示、提供参考电压等)。

在此实施例中，第一开关12为一PMOS元件，当其导通时，则直流电源供应装置10对电池组18进行充电。

在此实施例中，第一开关13为一PMOS元件，当其导通时，则直池组18通过电阻性负载11进行放电。

在此实施例中，取样装置20，由两个串连电阻器R1和R2构成，用以提供一对应于电池组的电位值VBd的取样值VREF。

在此实施例中，开关切换控制装置14包括：一第一比较器14a，用以比较所述取样值VREF和一特定值ST；一第二比较器14b，用以比较所述取样值VREF和第一比较器14a的输出信号Va的值；以及一第三比较器14c，用以比较取样值VREF和第一比较器14a的输出信号Va的值。

在此实施例中，自动放电/充电致能装置15，为一选择开关装置(例如选择按钮)，耦接于取样装置20的取样值输出端(VREF信号端)和接地端之间；用以选择对电池组18直接进行充电、或是先对电池组放电再进行充电状态。以下，就直接对电池组18充电、和对电池组18先放电后再充电的两种情况，分别加以说明。

当使用者藉由所述自动放电、充电致能装置15而选择直接充电时(例如按下一选择钮)，则所述选择开关装置15导通，使得取样装置的输出取样值VREF的电压被接地。由于特定值ST必定大于VREF所以第一比较器14a的输出Va为高电位“H”，又Va也大于VREF所以第二和第三比较器(14b、14c)的输出Vb和Vc分别为高电位“H”和低电位“L”。NMOS晶体管N1被第二比较器的输出Vb驱动而导通(NMOS晶体管N2不导通)，进而将第一开关12的PMOS导通，而使得所述直流电源供应装置10对电池组18直接进行充电。

当使用者藉由所述自动放电/充电致能装置15而选择择先放电后再充电时(未按下选择钮)，则所述选择开关装置15不会导通，所以取样装置20输出的取样值VREF完全对应于电池组18的电位值。

当取样值VREF大于所述特定值时，第一比较器14a的输出Va为低电位“L”，又Va也小于VREF，所以第二和第三比较器(14b、14c)的输出Vb和Vc分别为低电位“L”和高电位“H”。所以NMOS晶体管N2被第三比较器14c的输出Vc驱动而导通(NMOS晶体管N1不导通)，进而将第二开关13的PMOS元件导通，而使得电池组18通过电阻性负载11进行放电。

电池组18经放电后，其电位VB随之下降。当取样值VREF小于所述特定值ST时，第一比较器14a的输出Va将由低电位“L”转变为高电位“H”，所以第二和第三比较器(14b、14c)的输出Vb和Vc分别转变为高电位“H”和低电位“L”。所以，原来导通的NMOS晶体管N2被关闭，使得第二开关13的PMOS元件也被关闭，而停止放电动作。另外，NMOS晶体管N1将会导通，使得第一开关12的PMOS元件导通，而开始对电池组18充电。

然而，电池组18从有负载(放电时)的状态下切换至无负载而要进行充电时，电池组18的电位VB会突然上升，会造成取样值VREF再度大于特定值ST，如此将会使第二开关13再度通而进行放电。如此一来，电池组18将会处于放电—充电—放电…的周期性循环状态，这样，将无法达到对电池组18进行充电的目的。

因此，本发明特别利用充电保持装置16，以解决所述问题。在本实施例中，充电保持装置16，由一电压下拉装置16a和一重置装置16b所构成。

电压下拉装置16a的输出端耦接所述取样装置20的取样输出端，其输入端耦接所述第一比较器14a的输出信号Va。

当电池组18放电后电位VB的取样值VREF低于特定值ST时，第一比较器14a输出致能信号(Va为高电位“H”)，以启动所述电压下拉装置16a，电压下拉装置16a的输出控制信号PD，迫使取样值VREF保持在小于特定值ST的状态。如此，当电池组18从有负载切换至无负载时，即使电池组18的电位VB突然升高，但是由于取样值VREF仍保持小于特定值ST，而使第一开关12保持导通状态。因此，使电池组的充电状态得以持续进行。

在此实施例中，电压下拉装置16a，通过重置装置16b耦接至一电压源装置22。电压下拉装置16a，至少包括：一PNP晶体管QP及一NPN晶体管QN。其中，PNP晶体管QP的集电极耦接至NPN晶体管QN的基极；NPN晶体管QN的集电极耦接PNP晶体管QP的基极。NPN晶体管QN的基极和发射极间连接有一电容器C。

当电池组18放电后，电位VB的取样值VREF低于特定值ST时，第一比较器14a输出致能信号(高电位“H”)，使晶体管QN导通，由于晶体管QN和QP组成类似可控硅(SCR)的结构，所以其输出信号PD会保持在低电压位准上，所以迫使取样值VREF的电压被拉低，而达到所述功能。

重置装置16b，当把电池组18由外部放电/充电装置中取出时，则将所述控制信号PD予以消除，使开关切换控制装置14恢复正常动作。

在此实施例中，所述重置装置16b为一由PNP晶体管构成的开关装置，耦接于电压下拉装置16a和电压源装置22之间。

当把电池组18放置于所述外部放电/充电装置中时，则所述重置装置16b藉由所述电池组的电位分压信号RS(重置信号)而导通，所述电源得以通过装置16b供给电压下拉装置所需的电源。当电池组18由所述外部放电/充电装置中取出时，所述重置装置16b由于失去信号RS而关闭。所以所述电源22被切断，所述控制信号PD变成浮接信号，所以不会再影响取样值VREF，使所述开关切换控制装置14恢复正常动作。

与现有技术相比，本发明具有如下效果：

由上述可知，藉由本发明，使用者可以选择对电池组进行直接充电、或是先对电池组进行放电后再予以充电的外部放电/充电装置；因此，可以适时地对电池组进行放电充电，以提高电池内部检测装置的准确度，以及延长电池组的使用寿命。

以上叙述是借较佳实施例来说明本发明的结构特征，并非用于限制本发明的保护范围。

Claims

1、一种充放电装置，包括：一直流电源供应装置及一负载；

负载经由第二开关与一待充电的电池组连接；

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关切换控制装置为一个用以对电池组的电位值和特定值进行比较的比较器电路，当所述电位值低于特定值时，所述第一开关导通；反之所述第二开关导通。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述比较器电路包括：二个比较器；

第一比较器，用以比较所述电池组的电位值和所述特定值；

4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述比较器电路还包括：一第三比较器，用以比较所述第一比较器的输出值和所述电池组的电位值；

5、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述充电保持装置，包括：

6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述直流电源供应装置为一转换装置，用以接收外部电压将其转换为直流电压。

7、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一自动放电/充电致能装置，其与所述开关切换控制装置连接，用以选择对所述电池组直接进行充电还是先对电池组放电再进行充电。

8、一种充放电装置，包括：一直流电源供应装置及一负载；

其特征在于，还包括：一第一开关、一第二开关、一开关切换控制装置、一充电保持装置、一取样装置及一自动放电/充电致能装置；负载经由第二开关与一待充电的电池组连接；

开关切换控制装置分别与直流电源供应装置、充电保持装置、取样装置、第一开关及第二开关连接；

取样装置与电池组连接，以为电池组的电位值取样；

开关切换控制装置，包括：三个比较器；

第一比较器，用以比较取样值和一特定值；

第二比较器，用以比较取样值和第一比较器输出信号的值；

第三比较器，用以比较取样值和第一比较器输出信号的值；

当取样值高于特定值时，第二开关导通，反之第一开关导通；

自动放电/充电致能装置连接开关切换控制装置及电池组，用以选择对电池组直接进行充电或是先对电池组放电再进行充电；

充电保持装置，耦接取样装置及开关切换控制装置；

当电池组经放电后的电位低于特定值时，藉由第一比较器输出信号的触发，而输出一控制信号，控制所述开关切换控制装置使第一开关一直保持导通状态；当电池组由装置中取出时，所述控制信号被消除，使开关切换控制装置恢复正常动作。

9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述充电保持装置，包括：

一电压下拉装置，其输出端耦接所述取样装置，输入端耦接所述第一比较器的输出信号；当所述电池组放电后的电位低于所述特定值时，第一比较器输出致能信号，启动电压下拉装置输出所述控制信号，使所述取样值保持在小于特定值的状态，使所述开关切换控制装置将所述第一开关持续保持在导通状态；

一重置装置，当电池组由装置中取出时，则所述控制信号予以消除，使开关切换控制装置恢复正常动作。

10、根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述重置装置为一开关装置，耦接于所述电压下拉装置和一电源之间；

当所述电池组放置于充放电装置中时，则开关装置藉由所述电池组的电位分压而导通，所述电源得以通过开关装置供给所述电压下拉装置所需的电源；当电池组由充放电装置中取出时，开关装置关闭而切断电源，所述控制信号将被消除，而使所述开关切换控制装置恢复正常动作。

11、根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述电压下拉装置，包括：一PNP晶体管及一NPN晶体管；

PNPN晶体管的集电极和发射极分别耦接至NPN晶体管的基极以及所述重置装置；NPN晶体管的集电极耦接PNP晶体管的基极以及所述重置装置，其发射极接地。

12、根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述自动放电/充电致能装置，为一选择装置，耦接于所述取样装置的输出端和接地端之间；当选择直接充电时，选择装置导通，使取样装置的输出取样值电压下降而小于所述特定值，而将所述第一开关导通。

13、根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述直流电源供应装置为一转换装置，用以接收外部电压并将其转换为直流电压。