发明名称 具可充电电池之电源供应装置及充/放电方法
摘要 本发明提供用于有效使用具多个可充电电池的一电源供应装置之电池能量的一种电池充/放电方法;其中电池被并联连接于一外部电源和一负载之节点的此电源供应装置包含一充/放电监视器单元,用于判定该外部电源是否处在一负载被驱动且对电池充电的充分电压被输出的一状态,或处在充分电压未被输出且一放电电流应从电池供应至该负载之一状态;被插设成与各个电池串联的切换器;及用于根据该充/放电监视器单元之输出和各个电池之充/放电状态而控制该等切换器之开/关操作的一开/关控制单元。
申请公布号 TW503610 申请公布日期 2002.09.21
申请号 TW087114273 申请日期 1998.08.28
申请人 富士通股份有限公司 发明人 喜多川圣也
分类号 H02M3/155 主分类号 H02M3/155
代理机构 代理人 恽轶群 台北巿南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北巿南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种电源供应装置,其中多个可充电电池被并联连接于一外部电源和一负载之节点及该外部电源和该负载之共同大地间,该电源供应装置包含有:充/放电监视装置,用于判定该外部电源在一负载被驱动且有用以对该等电池充电的充分电压被输出时是否处于一种充电状态,或在充分电压未被输出且一放电电流应从该等可充电电池供应至该负载时是否处于一放电状态;串联连接于各个该等多个电池的切换装置;及开/关控制装置,用于根据该充/放电监视装置之输出和各个该等多个电池之充/放电状态而控制该等切换装置之开/关操作。2.依据申请专利范围第1项之电源供应装置,其更包含有:电流侦测装置,用于侦测在各个该等多个电池内流动的电流;及充电完成侦测装置,用于从该电流侦测装置之输出侦测各个该等多个电池之充电完成状态,其中,当该充/放电监视装置判定该外部电源系在一充电状态下时:该开/关控制装置执行只把对应于该等多个电池中之一的该切换器开通之一第一控制动作,然后,当该充电完成侦测装置测知该等电池之一完成充电时,该开/关控制装置执行关断该已开通切换器之一第二控制动作、和只把与该等多个电池中尚未被该充电完成侦测装置测知完成充电的其余电池中之一个对应的该切换器开通之一第三控制动作,以及然后,每次该充电完成侦测装置测知该等电池之一完成充电时,该开/关腔制装置重覆该等第二和第三控制程序。3.依据申请专利范围第1项之电源供应装置,其更包含有:电流侦测装置,用于侦测在各个该等多个电池内流动的电流;充电完成侦测装置,用于从该电流侦测装置之输出侦测各个该等多个电池之充电完成状态;及电压比较装置,用于比较该等多个电池之电压,以及其中,当该充/放电监视装置判定该外部电源系在一充电状态下时:该开/关控制装置执行只把与具被该电压比较装置判定为最低之一电压的一电池对应之该切换器开通之一第一控制动作,然后,当该充电完成侦测装置测知具该最低电压的该电池完成充电时,该开/关控制装置执行关断该已开通切换器之一第二控制动作、和只把与该等多个电池中尚未被测知完成充电的其余电池中具有被该电压比较装置判定为最低之一电压的一个电池对应之该切换器开通之一第三控制动作,以及然后,每次该充电完成侦测装置测知具最低电压的该电池完成充电时,该开/关控制装置重覆该等第二和第三控制程序。4.依据申请专利范围第1项之电源供应装置,其更包含有:电压均等侦测装置,用于侦测在该等多个电池间电压之均等状况;电流侦测装置,用于侦测在各个该等多个电池内流动的电流;及电池电流方向判定装置,用于从该电流侦测装置之输出来判定在各个该等多个电池中电流动的电流系在一充电方向或在一放电方向,其中,当该充/放电监规装置判定该外部电源系在一充电状态下时:该开/关控制装置执行关断与电流以一放电方向流动的该等电池对应之该等切换器、及只对电流以一充电方向流动的该等电池充电的一控制动作,以及然后,每次在对应于该等经关断切换器的电池和在充电中的该等电池间被该电压均等侦测装置测知有一电压均等状况时,该开/关控制装置执行开通与有电压均等状况被该电压均等侦测装置测知的该等电池对应之该等已关断切换器的一控制动作。5.依据申请专利范围第1项之电源供应装置,其更包含有:电流侦测装置,用于侦测在各个该等多个电池内流动的电流;及电池电流方向判定装置,用于从该电流侦测装置之输出判定在各个该等多个电池中流动的电流系在一充电方向或在一放电方向,其中,当该充/放电监视装置判定该外部电源系在一充电状态下时:该开/关控制装置执行关断与电流被该电池电流方向判定装置判定为在当时以一放电方向流动的该等电池对应之该等切换器、及只对其电流被判定以一充电方向流动的该等电池充电的一第一控制动作,以及然后,每次经过该等电池之一段预定充电时间后,该开/关控制装置重覆该第一控制程序。6.依据申请专利范围第1项之电源供应装置,其更包含有:一直流至直流(DC-DC)转换器,设置在该外部电源和该负载之节点、及该等多个电池之并联节点之间,并于对该等多个电池充电时受脉波宽度调变(PWM)控制,供于该等多个电池把电流放电至该负载时组成从该等多个电池至该负载的一直接放电路线;恒定电压/恒定确流判定装置,用于判定该DC-DC转换器系受恒定电压控制使得输出电压可变为恒定,或受恒定电流控制使得输出电流可变为恒定;电压比较装置,用于比较该等多个电池之电压;电压均等侦测装置,用于侦测在该等多个电池间电压之均等状况;电流侦测装置,用于侦测在各个该等多个电池内流动的电流;及电池电流方向判定装置,用于从该电流侦测装置之输出判定在各个该等多个电池中流动的电流系在一充电方向或在一放电方向,其中,当该充/放电监视装置判定该外部电源系在一充电状态下时:如果该恒定电压/恒定电流判定装置判定该DC-DC转换器系受恒定电压控制,则该开/关控制装置执行关断与电流被该电池电流方向判定装置判定为以一放电方向流动的该等电池对应之该等切换器、及只对其电流被判定以一充电方向流动的该等电池充电的一控制动作,以及然后,每次在对应于该等已关断切换器的该等电池和在充电中的该等电池间被该电压均等侦测装置测知有一电压均等状况时,该开/关控制装置执行开通与有电压均等状况被该电压均等侦测装置测知的该等电池对应之该等已关断切换器的一控制动作,及如果该恒定电压/恒定电流判定装置判定该DC-DC转换器系受恒定电流控制,则该开/关控制装置执行只开通与具被该电压比较装置判定为最低的电压之该等电池对应的该等切换器的一控制动作,以及然后,每次在充电中的该等电池和其它电池间被该电压均等侦测装置测知有一电压均等状况时,该开/关控制装置执行开通与有电压均等状况被该电压均等侦测装置测知的该等电池对应之该等已关断切换器的一控制动作。7.依据申请专利范围第6项之电源供应装置,其中该DC-DC转换器包含有:一电压误差放大器,用于输出一信号以对该DC-DC转换器施行恒定电压控制;一电流误差放大器,用于输出一信号以对该DC-DC转换器施行恒定电流控制,其中该恒定电压/恒定电流判定装置包含用于将该电压误差放大器之该输出与该电流误差放大器之该输出作比较的比较装置。8.依据申请专利范围第6项之电源供应装置,其中:该恒定电压/恒定电流判定装置包含用于将该DC-DC转换器之输出电压与一预定参考电压作比较的电压比较装置。9.依据申请专利范围第1项之电源供应装置,其更包含用于检测各个该等多个电池完成放电之一状态的放电完成侦测装置,其中当该充/放电监视装置判定该外部电源系在一放电状态下时:该开/关控制装置执行只把与该等多个电池中的一电地对应之该切换器开通之一第一控制动作,然后,当该放电完成侦测装置测知该一电池完成放电时,该开/关控制装置执行关断该已开通切换器之一第二控制动作、和只把与尚未被该放电完成侦测装置测知完成放电的该等其余电池中之一电池对应的该切换器开通之一第三控制动作,以及然后,每次被该放电完成侦测装置测知一电池完成放电时,该开/关控制装置重覆该等第二和第三控制程序。10.依据申请专利范围第1项之电源供应装置,其更包含用于检测各个该等多个电池完成放电之一状态的放电完成侦测装置,其中当该充/放电监视装置测知该外部电源之一状况从一充电状态改变到一放电状态时:该开/关控制装置维持该切换器之开/关操作在该充电状态下,然后,每当该放电完成侦测装置测知对应切换器被开通的该等电池中之任一个完成放电时,该开/关控制装置执行关断与被该放电完成侦测装置测知放电完成的该等电池对应之该等切换器的一控制动作,然后,当对应于在该充电状态中被开通的所有切换器的电池被该放电完成侦测装置测知放电完成时,该开/关控制装置执行开通在该充电状态中被关断的该等切换器之一控制动作。11.依据申请专利范围第1项之电源供应装置,其更包含有:放电完成侦测装置,用于检测各个该等多个电池完成放电之一状态;电流侦测装置,用于侦测在各个该等多个电池内流动的电流;及电池电流方向判定装置,用于从该电流侦测装置之输出判定在各个该等多个电池中流动的电流系在一充电方向或在一放电方向,其中当该充/放电监视装置测知该外部电源之一状况从一充电状态改变到一放电状态时:该开/关控制装置执行关断与电流被该电池电流方向判定装置判定为在当时以一充电方向流动的该等电池对应之该等切换器、及只让电流被判定以一放电方向流动的该等电池放电的一第一控制动作,以及然后,每次经过该等电池之预定放电时间后,该开/关控制装置重覆该第一控制程序。12.依据申请专利范围第1项之电源供应装置,其更包含有:电流侦测装置,用于侦测在各个该等多个电池内流动的电流;电池电流方向判定装置,用于从该电流侦测装置之输出判定在各个该等多个电池中流动的电流系在一充电方向或在一放电方向;及电压均等侦测装置,用于侦测在该等多个电池间之电压均等状况;其中当该充/放电监视装置判定该外部电源之一状况系一充电状态改变到一放电状态时;该开/关控制装置执行关断与电流被该电池电流方向判定装置判定为在当时以一充电方向流动的该等电池对应之该等切换器、及只让电流被判定为以一放电方向流动的该等电池放电的一控制动作,以及然后,每次在对应于该等已关断切换器的该等电池和放电中的该等电池间被该电压均等侦测装置测知有一电压均等状况时,该开/关控制装置执行开通与被该电压均等侦测装置测知有电压均等状况的该等电池对应之该等已关断切换器的一控制动作。13.依据申请专利范围第1项之电源供应装置,其更包含用于侦测在各个该等多个电池内流动的电流之电流侦测装置,其中该切换装置被插设在该等多个电池和用以侦测该等多个电池之电流的该电流侦测装置间。14.依据申请专利范围第1项之电源供应装置,其中该切换装置被插设在各个该等多个电池和该共同大地间。15.依据申请专利范围第1项之电源供应装置,其更包含一直流至直流(DC-DC)转换器,设置在该外部电源和该负载之节点、及该等多个电池之并联节点之间,并于对该等多个电池充电时受脉波宽度调变(PWM)控制,供于该等多个电池将电流放电至该负载时构成从该等多个电池至该负载的一直接放电路线。16.一种用于在具多个可充电电池的一电源供应装置中对该等多个电池充电的方法,其包含有下列步骤:a)对该等多个电池中之一电池充电;b)判定充电中的该电池是否完成充电;c)当在步骤b)中判定该电池已完成充电时,对充电完成的一电池外的该等多个其余电池中的一电池充电;及d)重覆步骤b)和c)。17.一种用于在具多个可充电电池的一电源供应装置中对该等多个电池充电的方法,其包含有下列步骤:a)对该等多个电池中具最低电压的一电池充电;b)判定充电中的该电池是否完成充电;c)当在步骤b)中判定该电池已完成充电时,对充电完成的该电池外的该等多个其余电池中的具最低电压之一电池充电;及d)重覆步骤b)和c)。18.一种用于在具多个可充电电池的一电源供应装置中对该等多个电池充电的方法,其包含有下列步骤:a)只对在开始充电时电流以一充电方向流动的该等多个电池中之电池充电;b)从除了那些正在充电者外的该等多个电池中检测其电压变为等于充电中之该等电池之电压的电池;c)对在步骤b)中检知的该等电池充电;及d)重覆步骤b)和c)。19.一种用于在具多个可充电电池的一电源供应装置中对该等多个电池充电的方法,其包含有下列步骤:a)只对在开始充电时电流以一充电方向流动的该等多个电池中之电池充电;b)当经过充电中该等电池的一段预定充电时间后,检测在各个该等多个电池中流动的电流之方向;c)只对在步骤d)中检知的该电流以一充电方向流动的该等电池充电;d)重覆步骤b)和c)。20.一种用于在包含有多个可充电电池和一直流至直流(DC-DC)转换器的一电源供应装置中对该等多个电池充电的方法,该DC-DC转换器被设置在一外部电源和一负载之节点、及该等多个电池之并联节点之间,并于对该等多个电池充电时受脉波宽度调变(PWM)控制,供于该等多个电池将电流放电至该负载时构成从该等多个电池至该负载的一直接放电路线,该方法包含有下列步骤:a)当对该等多个电池充电时,该DC-DC转换器判定该转换器系受恒定电压控制使得输出电压可变为恒定,或受恒动电流控制使得输出电流可变为恒定;b)如果在步骤a)中判定该DC-DC转换器系受恒定电压控制,则执行下列步骤:c)只对在开始充电时电流以一充电方向流动的该等多个电池中之电池充电;d)从除了那些正在充电者外的该等多个电池中检出其电压变为等于充电中之该等电池之电压的电池;e)对在步骤d)中检知的该等电池充电;及f)重覆步骤d)和e);以及g)如果在步骤a)中判定该DC-DC转换器系受恒定电流控制,则执行下列步骤:h)对该等多个电池中与最低电压的一电池充电;i)从除了那些正在充电者外的该等多个电池中检出其电压变为等于充电中之该等电池之电压的电池;j)对在步骤i)中检知的该等电池充电;及k)重覆步骤i)和j)。21.一种用于在具多个可充电电池的一电源供应装置中让该等多个电池放电的方法,其包含有下列步骤:a)当该电源供应装置之状况从一充电状态改变到一放电状态时,使已充电电池放电;b)判定放电中的该等电池是否完成放电;c)当在步骤b)中判定该等电池已完成放电时,使放电完成的一电池外的该等多个其余电池中的一电池放电;及d)重覆步骤b)和c)。22.一种用于在具多个可充电电池的一电源供应装置中让该等多个电池放电的方法,其包含有下列步骤:a)使该等多个电池中之一电池放电;b)判定放电中的该电池是否完成放电;c)当在步骤b)中判定该电池已完成放电时,使放电完成的一电池外的该等多个其余电池中的一电池放电;及d重覆步骤b)和c)。23.一种用于在具多个可充电电池的一电源供应装置中让该等多个电池放电的方法,其包含有下列步骤:a)只使在开始放电时电流以一放电方向流动的该等多个电池中之电池放电;b)当在放电中放电时间超过一预定时时时,检测各个该等多个电池之电流方向;c)只使在步骤b)中检知的该等电流方向为放电方向的该等电池放电;及d)重覆步骤b)和c)。24.一种用于在具多个可充电电池的一电源供应装置中让该等多个电池放电的方法,其包含有下列步骤:a)只使在开始放电时电流以一放电方向流动的该等多个电池中之电池放电;b)从除了那些正在放电者外的该等多个电池中检出电压变为等于在放电中之该等电池之电压的电池;c)在步骤b)中检知的该等电池放电;及d)重覆步骤b)和c)。图式简单说明:第1图显示具一可充电电池的一习用电源供应装置之组态;第2图显示本发明之主要组态;第3图显示本发明之电源供应装置的基本组态;第4A图显示一电流侦测器电路之一组态例;第4B图系显示在一电流侦测端单元中一侦测电流和一输出电压间的关系之一图;第5图显示一充/放电监视器电路之一组态例;第6图显示一电池电流方向侦测器电路之一组态例;第7图显示一恒定电流/恒定电压判定电路之一组态例;第8图显示一恒定电流/恒定电压判定电路之另一组态例;第9图显示一电池电压比较器电路之一组态例;第10图显示一电池电压均等侦测器电路之一组态例;第11图解说在第10图中所示的均等侦测器电路之操作;第12A图显示一电池充电完成侦测器电路之一组态例;第12B图显示在第12A图中的电池充电完成侦测器电路中设定一临界电压Vth之一例;第13图显示一电池放电完成电路之一组态例;第14图显示本发明之开/关控制电路的第一实施例;第15图系显示第一实施例之操作的一时间图;第16图显示本发明之开/关控制电路的第二实施例;第17A和17B图系显示第二实施例之操作的时间图;第18图显示本发明之开/关控制电路的第三实施例;第19A和19B图系显示第三实施例之操作的时间图;第20图显示本发明之开/关控制电路的第四实施例;第21图系显示第四实施例之操作的一时间图;第22图显示本发明之开/关控制电路的第五实施例;第23A和23B图系显示第五实施例之操作的时间图;第24图显示本发明之开/关控制电路的第六实施例;第25图系显示第六实施例之操作的一时间图;第26图显示本发明之开/关控制电路的第七实施例;第27图系显示第七实施例之操作的一时间图;第28图显示本发明之开/关控制电路的第八实施例;第29图系显示第八实施例之操作的一时间图;第30图显示本发明之开/关控制电路的第九实施例;第31图系显示第九实施例之操作的一时间图;第32图显示在一开/关控制电路被一微处理器组成的情形中一电源供应装置之一组态例;第33图系显示对应于第一实施例之开/关控制电路的一程序之一流程图;第34图系显示对应于第二实施例之开/关控制电路的一程序之一流程图;第35图系显示对应于第三实施例之开/关控制电路的一程序之一流程图;第36图系显示对应于第四实施例之开/关控制电路的一程序之一流程图;第37图系显示对应于第五实施例之开/关控制电路的一程序之一流程图;第38图系显示对应于第六实施例之开/关控制电路的一程序之一流程图;第39图系显示对应于第七实施例之开/关控制电路的一程序之一流程图;第40图系显示对应于第八实施例之开/关控制电路的一程序之一流程图;及第41图系显示对应于第九实施例之开/关控制电路的一程序之一流程图;
地址 日本