TW201406001A - 鋰電池並聯充電串聯放電之方法及其裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係有關一種鋰電池並聯充電串聯放電之方法及其裝置，其主要方法係於電池充電時，電池充電迴路接上電源後，會給予控制電路一充電訊號，進而使控制電路將電池之電連接切換為並聯，而形成電池充電迴路對電池進行並聯充電(3~4.2V)，當電池充電迴路未接上電源使控制電路未收到充電訊號時，控制電路會將電池之電連接切換為串聯，電池電壓將會疊加(6~8.4V)輸出至DC-DC降壓轉換器，轉換成所需要電壓輸出，而形成電池串聯放電輸出動作，其主要裝置包括控制電路及並聯於控制電路之電池充電迴路及DC-DC降壓轉換器，其中該控制電路包括充放電控制器及一組以上分別控制每一電池電連接方式之電路切換元件，當電池充電迴路接上電源後，會給予控制電路一充電訊號，進而使控制電路中之充放電控制器來控制電路切換元件將電池之電連接切換為並聯充電，當電池充電迴路未接上電源使控制電路未收到充電訊號時，控制電路來控制電路切換元件將電池之電連接切換為串聯，使電池電壓將會疊加(6~8.4V)輸出至DC-DC降壓轉換器，轉換成所需要電壓輸出，而形成電池串聯放電輸出動作，為一甚具新穎性、進步性及可供產業上應用之發明。

Description

鋰電池並聯充電串聯放電之方法及其裝置

本發明係有關一種鋰電池並聯充電串聯放電之方法及其裝置，尤指一種於電池充電時，電池充電迴路接上電源後，會給予控制電路一充電訊號，進而使控制電路將電池之電連接切換為並聯，而形成電池充電迴路對電池進行並聯充電(3~4.2V)，當電池充電迴路未接上電源使控制電路未收到充電訊號時，控制電路會將電池之電連接切換為串聯，電池電壓將會疊加(6~8.4V)輸出至DC-DC降壓轉換器，轉換成所需要電壓輸出，而形成電池串聯放電輸出動作之鋰電池並聯充電串聯放電之方法及其裝置設計。

有鑑於現今移動式設備(手機，GPS，平板電腦等等…)皆使用5VUSB作為電源，並且電流需求日益增大，相較於鋰電池的容量也越來越大，行動電源的需求也日益增大。

目前習知的充電線路結構為5V對3.7V的鋰電池充電，然後再由3.7V升壓至5V輸出，如第四圖所示，這類型的迴路在大電流輸出(1A以上)會對電池造成較大的負擔。

另一種習知之串聯充放電線路，如第五圖所示，5V輸入先經過升壓使之大過於串聯電壓值，由於單顆電池是不能過電壓(4.2V)，所以需再使用平衡充電線路(電壓平衡)來保護電池不會過充電，而會增加充電消耗，使得單位充電時間加長。

且習知充放電線路中均為升壓線路，而使用升壓線路對於電 池及電壓轉換特性如下：

1、基於線路架構因素，降壓線路比升壓線路容易實現較高的轉換效率，並且在同樣的輸出電壓及電流下，降壓線路輸入電流較小，因此所需要的功率元件的耐電流也較小，相對成本亦會較小，且功率轉換線路所產生的熱亦會較小，升壓元件的耐電流需要5A，而降壓元件的耐電流只需要3A。

例一：效率皆為85%輸出5V2A

2、基於電池物理特性，放電電流較大會造成較大之電壓降，導致保護線路判定沒電。

例：假設電壓還有3.4V時，輸出電流0.5A電壓會降至3.3V，輸出電流2A時，電壓會降至3.1V， 輸出電流3A時，電壓會降至2.8V而使得保護線路啟動，然後關閉電池輸出。

本發明人有鑑於上述習知鋰電池充放電電路之實用困難及有待改善之缺失，盼能提供一突破性之設計，以增進實用效果，乃潛心研思、設計組製，綜集其多年從事相關產品設計產銷之專業技術知識與實務經驗及研思設計所得之成果，終研究出本發明一種鋰電池並聯充電串聯放電之方法及其裝置，以提供使用者。

本發明係根據電池及電壓轉換特性，基於並聯充電的便利及串聯放電的優勢，設計出一個並聯充電串聯放電的切換系統，此一系統能提高電池之有效利用率，減少元件消耗並且能輸出更大的電流及提供穩定的輸出。

1、提高輸出效率。

2、能得到更大的輸出電流。

3、同樣的電流輸出，只需較小耐電流的功率元件。

4、不需要去擔心充電時的電壓平衡。

5、更穩定的輸出。

為使 貴審查委員能更了解本發明之結構特徵及其功效，茲配合圖式並詳細說明於后。

請參閱第一圖、第二圖及第三圖所示，本發明係有關一種鋰電池並聯充電串聯放電之方法及其裝置，其主要方法係於電池充電時，電池充電迴路(2)接上電源後，會給予控制電路(1)一充電訊號，進而使控制電路(1)將電池(4)之電連接切換為並聯，而形成電池充電迴路(2)對電池(4)進行並聯充電(3~4.2V)，當電池充電迴路(2)未接上電源使控制電路(1)未收到充電訊號時，控制電路(1)會將電池(4)之電連接切換為串聯，電池(4)電壓將會疊加(6~8.4V)輸出至DC-DC降壓轉換器(3)，轉換成所需要電壓輸出，而形成電池(4)串聯放電輸出動作，以兩個電池(4)串並聯為例，本發明主要裝置包括控制電路(1)及並聯於控制電路(1)之電池充電迴路(2)及DC-DC降壓轉換器(3)，其中該控制電路(1)包括充放電控制器(11)及一組以上分別控制每一電池(4)電連接方式之電路切換元件(12)，當電池充電迴路(2)接上電源後，會給予控制電路(1)一充電訊號，進而使控制電路(1)中之充放電控制器(11)來控制電路切換元件(12)將電池(4)之電連接切換為並聯充電，當電池充電迴路(2)未接上電源使控 制電路(1)未收到充電訊號時，控制電路(1)中之充放電控制器(11)來控制電路切換元件(12)將電池(4)之電連接切換為串聯，使電池(4)電壓將會疊加(6~8.4V)輸出至DC-DC降壓轉換器(3)，轉換成所需要電壓輸出，而形成電池(4)串聯放電輸出動作。

其中之充放電控制器(11)係可為IC或晶體電路所構成，電路切換元件(12)係可為開關晶體或繼電器。

綜上所述，本發明具提高電池之有效利用率，減少元件消耗並且能輸出更大的電流及提供穩定的輸出功效，為一甚具新穎性、進步性及可供產業上應用之發明，實已符合發明專利之給予要件，爰依法提出專利申請，尚祈 貴審查委員能詳予審查，並早日賜准本案專利，實為德便。

唯以上所述者，僅為本發明所舉之其中較佳實施例，當不能以之限定本發明之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

(1)‧‧‧控制電路

(11)‧‧‧充放電控制器

(12)‧‧‧電路切換元件

(2)‧‧‧電池充電迴路

(3)‧‧‧DC-DC降壓轉換器

(4)‧‧‧電池

第一圖係本發明電池並聯充電時之控制電路圖。

第二圖係本發明電池串聯放電輸出時之控制電路圖。

第三圖係本發明之方塊圖。

第四圖係習知充放電線路結構方塊圖。

第五圖係另一種習知之串聯充放電線路結構方塊圖。

(1)‧‧‧控制電路

(11)‧‧‧充放電控制器

(12)‧‧‧電路切換元件

(2)‧‧‧電池充電迴路

(3)‧‧‧DC-DC降壓轉換器

(4)‧‧‧電池

Claims (6)

1. 一種鋰電池並聯充電串聯放電之方法及其裝置，其主要方法為：其主要方法係於電池充電時，電池充電迴路接上電源後，會給予控制電路一充電訊號，進而使控制電路將電池之電連接切換為並聯，而形成電池充電迴路對電池進行並聯充電(3~4.2V)，當電池充電迴路未接上電源使控制電路未收到充電訊號時，控制電路會將電池之電連接切換為串聯，電池電壓將會疊加(6~8.4V)輸出至DC-DC降壓轉換器，轉換成所需要電壓輸出，而形成電池串聯放電輸出動作。
2. 一種鋰電池並聯充電串聯放電之方法及其裝置，其主要特徵為：其主要裝置包括控制電路及並聯於控制電路之電池充電迴路及DC-DC降壓轉換器，其中該控制電路包括充放電控制器及一組以上分別控制一個以上電池之電連接方式之電路切換元件，當電池充電迴路接上電源後，會給予控制電路一充電訊號，進而使控制電路中之充放電控制器來控制電路切換元件將電池之電連接切換為並聯充電，當電池充電迴路未接上電源使控制電路未收到充電訊號時，控制電路中之充放電控制器來控制電路切換元件將電池之電連接切換為串聯，使電池電壓將會疊加(6~8.4V)輸出至DC-DC降壓轉換器，轉換成所需要電壓輸出，而形成電池串聯放電輸出動作。
3. 如申請專利範圍第2項所述鋰電池並聯充電串聯放電之方法及其裝置，其中之充放電控制器係可為IC所構成。
4. 如申請專利範圍第2項所述鋰電池並聯充電串聯放電之方法及其裝置，其中之充放電控制器係可為晶體電路所構成。
5. 如申請專利範圍第2項所述鋰電池並聯充電串聯放電之方法及其裝置，其中之電路切換元件係可為開關晶體。
6. 如申請專利範圍第2項所述鋰電池並聯充電串聯放電之方法及其裝置，其中之電路切換元件係可為繼電器。