專利名稱：具平衡電路的充電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具平衡電路的充電裝置，尤指一種適用于電動車輛、或其他 可移動式電子設備的充電裝置。
背景技術：
目前一般電池組在進行充電或放電時，都是以串聯(lián)放電和串聯(lián)充電的方式。請參 閱圖1，圖1是習知充電裝置示意圖。圖中顯示有一充電模組9、以及三個充電電池8。據(jù) 此，由圖1可明確得知習知的充電裝置是充電模組9的二端電極直接電性連接到已逐一串 聯(lián)的三個充電電池8的兩端電極上。然而，由于每顆充電電池的容量、特性、及充放電的性能無法完全一致，難免都會 有些微的差異，尤其在進行一定的次數(shù)以上的充放電后，常常會導致容量較大的充電電池 尚未充飽，容量較小的電池則會有過充而造成膨脹的現(xiàn)象，若是持續(xù)過充甚至有爆炸的危 險。而且，這些差距會持續(xù)被放大，以致整組電池會被其中較差的電池所影響，而造成整體 電池組的容量下降，甚至縮短其整體使用 壽命。由此可知，如何達成一種安全、簡單、成本低廉，且有效提高充電電池使用壽命的 具平衡電路的充電裝置，實在是產(chǎn)業(yè)上的一種迫切需要。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種具平衡電路的充電裝置，其具有可以產(chǎn)生平衡充電 的效果，進而提高充電電池的使用壽命。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種具平衡電路的充電裝置，包括充電電池 組、一充電模組、及一充電平衡模組。其中，充電電池組，包括一第一充電電池、及一第二充 電電池，其是逐一串聯(lián)。而充電模組包括有一正極端、及一負極端，其是分別電性連接至串 聯(lián)的充電電池組的二端電極。此外，充電平衡模組包括有一控制單元、一第一壓降單元、一
第二壓降單元、一第一功率開關、一第二功率開關、一第一功率消耗單元、及一第二功率消 耗單元。其中，第一壓降單元包括有二第一輸入端、及一第一輸出端，而二第一輸入端分別 電性連接至第一充電電池的二端電極，第一輸出端電性連接至控制單元。第二壓降單元亦 包括有二第二輸入端、及一第二輸出端。其二第二輸入端分別電性連接至第二充電電池的 二端電極，第二輸出端電性連接至控制單元。此外，第一功率開關耦接第一功率消耗單元并電性連接至第一充電電池的二端電 極。第一功率開關更包括有一第一受控端并電性連接至控制單元，第二功率開關耦接第二 功率消耗單元并電性連接至第二充電電池的二端電極。而第二功率開關更包括有一第二受 控端并電性連接至控制單元。據(jù)此，控制單元運算比較第一壓降單元的第一輸出端、及第二壓降單元的第二輸 出端所輸入的電壓大小，并據(jù)以分別透過第一受控端、及第二受控端控制第一功率開關、及第二功率開關的啟閉。因此，本實用新型藉由第一功率開關、及第二功率開關的開啟或關閉 形成分流，再透過第一功率消耗單元、及一第二功率消耗單元來消耗分流電量，以產(chǎn)生平衡 充電的效果，進而提高充電電池的使用壽命再者，本實用新型的充電電池組可更包括有一第三充電電池，而充電平衡模組可 更包括有一第三壓降單元、一第三功率開關、及一第三功率消耗單元。其中，第三壓降單元 也包括有二第三輸入端、及一第三輸出端，其二第三輸入端分別電性連接至第三充電電池 的二端電極，第三輸出端電性連接至控制單元。而第三功率開關耦接第三功率消耗單元并 電性連接至第三充電電池的二端電極。第三功率開關更包括有一第三受控端并電性連接至 控制單元。據(jù)此，控制單元運算比較第一壓降單元的第一輸出端、第二壓降單元的第二輸出 端、及第三壓降單元的第三輸出端所輸入的電壓大小，并據(jù)以分別透過第一受控端、第二受 控端、及第三受控端控制第一功率開關、第二功率開關、及第三功率開關的啟閉。據(jù)此，本實 用新型可適用于任何二個以上充電電池的充電裝置。另外，本實用新型的控制單元可更包括有一類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器。其中，第一壓降單 元、及第二壓降單元分別輸入類比訊號至類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器，并經(jīng)轉(zhuǎn)換為數(shù)位訊號以分別輸 出控制第一功率開關、及第二功率開關。據(jù)此，主要藉由數(shù)位訊號來進行控制第一功率開 關、及第二功率開關。又，本實用新型的第一充電電池、及第二充電電池分別可為一鉛酸電 池，主要因其具備充電效率高、充電時間短等特點。再且，本實用新型的第一壓降單元、及第二壓降單元可分別包括有一運算放大器， 其主要用以降低輸入控制單元的電壓以避免燒毀控制單元，另外亦具有降低雜訊的功能。 當然，不以運算放大器為限，任何可以降低電壓、及減少雜訊的等效裝置、組件、或元件皆可 適用。此外，本實用新型的控制單元可為一系統(tǒng)單晶片，因其可程式控制，故具備簡單、便 宜、及彈性等優(yōu)點。又，本實用新型的第一功率開關、及第二功率開關可分別是指一場效電晶體。亦 即，本實用新型采用場效電晶體來進行開關控制，其具備簡單、及成本低等優(yōu)勢。當然，本實 用新型不以場效電晶體為限，其他等效裝置亦可。另外，本實用新型的第一功率消耗單元、及第二功率消耗單元分別可為一功率電 阻、一般電阻、或其他等效裝置或元件。本實用新型的第一功率消耗單元、及第二功率消耗 單元主要用以消耗分流后的電流，以維持充電平衡。當然，本實用新型不以消耗電流為限， 亦可以電流回收裝置取代功率消耗單元，來進行回收分流后的電流。然而，本實用新型所采 用的功率電阻主要具備可承受甚大的功率消耗、及散熱較佳等優(yōu)點。本實用新型的優(yōu)點是，藉由控制單元運算比較每一壓降單元的輸出端所輸入電壓 的大小，并據(jù)以分別透過功率開關的受控端來控制其開啟或關閉，用以形成分流，再藉由功 率消耗單元來消耗電量，以平衡其充電速度，使其電池組的電壓在充電過后皆趨于一致，進 而提高充電電池的使用壽命；其有簡單、便宜、及彈性等優(yōu)點。

圖1是習知充電裝置示意圖。圖2是本實用新型一較佳實施例的示意圖。圖3是本實用新型第一實施例的電路示意圖。[0019]圖4是本實用新型第二實施例的電路示意圖。主要元件符號說明2充電電池組21第一充電電池22第二充電電池23第三充電電池3，9充電模組31正極端32負極端4充電平衡模組40控制單元41第一壓降單元 42第二壓降單元43第三壓降單元44第一功率開關45第二功率開關46第三功率開關47第一功率消耗單元48第二功率消耗單元49第三功率消耗單元401類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器411，412第一輸入端413第一輸出端421，422第二輸入端423第二輸出端431，432第三輸入端433第三輸出端441第一受控端451第二受控端461第三受控端8充電電池
具體實施方式
請同時參閱圖2、及圖3，圖2是本實用新型具平衡電路的充電裝置一較佳實施例 的示意圖，圖3是本實用新型第一實施例的電路示意圖。以下實施例將以電動機車的充電 裝置進行說明，惟本實用新型不限于任何車輛或任何可移動式電子裝置。其中，圖中顯示有 充電電池組2，其分別是第一充電電池21、及第二充電電池22，其是逐一串聯(lián)且其飽合電壓 分別為14.7伏特(V)。一充電模組3，包括有一正極端31、及一負極端32，其是分別電性連 接至串聯(lián)的充電電池組2的二端電極。然而，以充電裝置而言，充電模組3的正極端31會電連接至串聯(lián)后的充電電池組2 的正極端，充電模組3的負極端32會電連接至串聯(lián)后的充電電池組2的負極端。如此，方 可產(chǎn)生充電的效果。在本實施例中，充電電池組2采用一般電動機車、或電動車常見的鉛酸 電池，主要因其具備充電效率高、充電時間短等特點。其中，充電平衡模組4則分別與第一充電電池21、及第二充電電池22并聯(lián)電性連 接。充電平衡模組4包括有一控制單元40、一第一壓降單元41、一第二壓降單元42、一第一 功率開關44、一第二功率開關45、一第一功率消耗單元47、及一第二功率消耗單元48。在 本實施例中，控制單元40為一系統(tǒng)單晶片(SOC)，第一壓降單元41、及第二壓降單元42分 別為一運算放大器(Operational Amplifier, Op Amp)，第一功率開關44、及第二功率開關 45分別為一場效電晶體(MOSFET)，第一功率消耗單元47、及一第二功率消耗單元48分別為 一功率電阻(Power Resistor)。另外，本實施例的控制單元40更包括有一類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器401，因第一壓降單元 41、及第二壓降單元42所輸入的訊號為類比訊號。而第一功率開關44、及第二功率開關45 的場效電晶體所需的控制訊號為數(shù)位訊號。因此，控制單元40的類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器401負責將輸入的類比訊號轉(zhuǎn)換為數(shù)位訊號，以方便輸出控制第一功率開關44、及第二功率開關 45。再者，第一壓降單元41、及第二壓降單元42主要用以降低輸入控制單元的電壓以 避免燒毀控制單元40，另外亦具有降低雜訊的功能。其中，第一壓降單元41包括有二第一 輸入端411，412、及一第一輸出端413。二第一輸入端411，412分別電性連接至第一充電電 池21的二端電極。亦即，藉由并聯(lián)量測第一充電電池21 二端電極的電壓差。而第一輸出 端413電性連接至控制單元40。據(jù)此，透過二第一輸入端411，412輸入，再經(jīng)過第一壓降 單元41降低電壓后，透過第一輸出端413輸入至控制單元40。通常透過第一壓降單元41 后，電壓會降低至0 5伏特。再且，第二壓降單元42也包括有二第二輸入端421，422、及一第二輸出端423。二 第二輸入端421，422亦分別電性連接至第二充電電池22的二端電極。而第二輸出端423 同樣電性連接至控制單元40。其中，第二壓降單元42與第一壓降單元41有著同樣的接線 方式，并扮演相同角色、及功用。此外，第一功率開關44耦接第一功率消耗單元47并電性連接至第一充電電池21 的二端電極。且第一功率開關44更包括有一第一受控端441系電性連接至控制單元40。 亦即，本實施例透過控制單元40輸出訊號以控制第一功率開關44，來進行開啟或關閉。倘 若開啟，充電電流便產(chǎn)生分流，將會流經(jīng)第一功率消耗單元47，以平衡充電速度。本實施例 第一功率消耗單元47所采用的功率電阻為80歐姆的功 率電阻。并且，第二功率開關45耦接第二功率消耗單元48并電性連接至第二充電電池22 的二端電極。第二功率開關45更包括有一第二受控端451系電性連接至控制單元40。其 中，第二壓降單元42與第一壓降單元41有著同樣的接線方式，并扮演相同角色、及功用。據(jù) 此，本實施例的第一功率消耗單元47、及第二功率消耗單元48采用功率電阻主要因為其具 備可承受甚大的功率消耗、及散熱較佳等優(yōu)點。據(jù)此，控制單元40運算比較第一壓降單元41的第一輸出端413、及第二壓降單元 42的第二輸出端423所輸入的電壓大小。并據(jù)以分別透過第一受控端441、及第二受控端 451控制第一功率開關44、及第二功率開關45的啟閉。亦即，透過兩者的比較，倘若流經(jīng)第 一壓降單元41的電壓大于流經(jīng)第二壓降單元42的電壓時，便開啟第一功率開關44而形成 分流，再藉由功率消耗單元47來消耗分流的充電電量，以平衡其充電速度，使其電池組的 電壓在充電過程中及過后皆趨于一致，進而提高使用壽命。請參閱圖4，圖4是本實用新型具平衡電路的充電裝置第二實施例的電路示意圖。 本第二實施例與上述第一實施例主要差別在于，第二實施例具備三個充電電池、及三個平 衡電路，其用意在于說明本實用新型可視實際需求任意擴充，不受限制。圖中顯示，充電電 池組2更包括有一第三充電電池23，而充電平衡模組4更包括有一第三壓降單元43、一第 三功率開關46、及一第三功率消耗單元49。其中，第三壓降單元43同樣包括有二第三輸入 端431，432、及一第三輸出端433。又，第三壓降單元43的二第三輸入端431，432也分別電性連接至第三充電電池23 的二端電極，第三輸出端433電性連接至控制單元40。然而，第三功率開關46耦接第三功 率消耗單元49并電性連接至第三充電電池23的二端電極。且第三功率開關46更包括有 一第三受控端461系電性連接至控制單元40。其控制單元40運算比較第一壓降單元41的第一輸出端413、第二壓降單元42的第二輸出端423、及第三壓降單元43的第三輸出端433 所輸入的電壓大小，并據(jù)以分別透過第一受控端441、第二受控端451、及第三受控端461控 制第一功率開關44、第二功率開關45、及第三功率開關46的啟閉。 上述實施例僅是為了方便說明而舉例而已，本實用新型所主張的權利范圍自應以 申請專利范圍所述為準，而非僅限于 上述實施例。
權利要求一種具平衡電路的充電裝置，其特征在于包括充電電池組，是包括一第一充電電池、及一第二充電電池，其是逐一串聯(lián)；一充電模組，包括有一正極端、及一負極端是分別電性連接至串聯(lián)的該充電電池組的二端電極；以及一充電平衡模組，包括有一控制單元、一第一壓降單元、一第二壓降單元、一第一功率開關、一第二功率開關、一第一功率消耗單元、及一第二功率消耗單元，該第一壓降單元包括有二第一輸入端、及一第一輸出端，該二第一輸入端分別電性連接至該第一充電電池的二端電極，該第一輸出端電性連接至該控制單元，該第二壓降單元包括有二第二輸入端、及一第二輸出端，該二第二輸入端分別電性連接至該第二充電電池的二端電極，該第二輸出端電性連接至該控制單元，該第一功率開關耦接該第一功率消耗單元并電性連接至該第一充電電池的二端電極，該第一功率開關包括有一第一受控端并電性連接至該控制單元，該第二功率開關耦接該第二功率消耗單元并電性連接至該第二充電電池的二端電極，該第二功率開關包括有一第二受控端并電性連接至該控制單元，該控制單元運算比較該第一壓降單元的該第一輸出端、及該第二壓降單元的該第二輸出端所輸入的電壓大小，并據(jù)以分別透過第一受控端、及第二受控端控制該第一功率開關、及該第二功率開關的啟閉。
2.如權利要求1所述的具平衡電路的充電裝置，其特征在于該充電電池組包括有一第 三充電電池，該充電平衡模組包括有一第三壓降單元、一第三功率開關、及一第三功率消耗 單元，其中，該第三壓降單元包括有二第三輸入端、及一第三輸出端，該二第三輸入端分別 電性連接至該第三充電電池的二端電極，該第三輸出端電性連接至該控制單元，該第三功 率開關耦接該第三功率消耗單元并電性連接至該第三充電電池的二端電極，該第三功率開 關包括有一第三受控端并電性連接至該控制單元，該控制單元運算比較該第一壓降單元的 該第一輸出端、該第二壓降單元的該第二輸出端、及該第三壓降單元的該第三輸出端所輸 入的電壓大小，并據(jù)以分別透過該第一受控端、該第二受控端、及該第三受控端控制該第一 功率開關、該第二功率開關、及該第三功率開關的啟閉。
3.如權利要求1所述的具平衡電路的充電裝置，其特征在于該控制單元包括有一類比 數(shù)位轉(zhuǎn)換器，該第一壓降單元、及該第二壓降單元分別輸入類比訊號至該類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器， 并經(jīng)轉(zhuǎn)換為數(shù)位訊號以分別輸出控制該第一功率開關、及該第二功率開關。
4.如權利要求1所述的具平衡電路的充電裝置，其特征在于該第一壓降單元、及該第 二壓降單元分別包括有一運算放大器。
5.如權利要求1所述的具平衡電路的充電裝置，其特征在于該第一功率開關、及該第 二功率開關分別指一場效電晶體。
6.如權利要求1所述的具平衡電路的充電裝置，其特征在于該第一功率消耗單元、及 該第二功率消耗單元分別指一功率電阻。
7.如權利要求1所述的具平衡電路的充電裝置，其特征在于該控制單元指一系統(tǒng)單晶片。
8.如權利要求1所述的具平衡電路的充電裝置，其特征在于該第一充電電池、及該第 二充電電池分別是指一鉛酸電池。
專利摘要本實用新型為一種具平衡電路的充電裝置，包括有充電電池組、一充電模組、及一充電平衡模組。其中，每一充電平衡模組又包括有一控制單元、一壓降單元、一功率開關、及一功率消耗單元。據(jù)此，本實用新型可適用于任何二個以上充電電池的充電裝置。本實用新型主要藉由控制單元運算比較每一壓降單元的輸出端所輸入電壓的大小，并據(jù)以分別透過功率開關的受控端來控制其開啟或關閉，用以形成分流，再藉由功率消耗單元來消耗電量，以平衡其充電速度，使其電池組的電壓在充電過后皆趨于一致，進而提高充電電池的使用壽命。
文檔編號H02J7/00GK201766394SQ201020531429
公開日2011年3月16日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權日2010年9月14日
發(fā)明者曾威婷, 涂育廷, 王棟生, 邱韋閔, 陳誠 申請人:三陽工業(yè)股份有限公司