TWI394342B - 充電保護裝置 - Google Patents

Description

充電保護裝置

本發明涉及一種充電保護裝置，特別涉及一種於電池充電過程中溫度過高或過低時為其提供保護之充電保護裝置。

充電電池之充電過程必須於適當之溫度下進行。於過高或過低之溫度下進行充電都可能對電池及充電器造成損害，嚴重時甚至會發生爆炸事故。因此，有必要於充電電路中設置充電溫度保護裝置，於溫度過高或過低時自動停止充電以保護電池及充電器。

請參閱圖1，一習知之充電保護裝置10由一控制晶片101、一控制開關102及一熱敏電阻(Thermistor)103組成。控制晶片101及控制開關102裝設於一充電器11或其他充電電路中，該控制開關102與該控制晶片101電性連接，用於控制充電電路之通斷。熱敏電阻103裝設於一電池12中。

充電時，充電器11與一電源(圖未示)電性連接，電池12通過該控制開關102與充電器11電性連接，同時該控制晶片101與該熱敏電阻103電性連接。控制開關102開啟時，充電電路接通，電源可以通過充電器11為電池12充電。當充電過程中電池12之溫度產生變化時，熱敏電阻103之阻值隨之變化，並被控制晶片101所感知。這樣，控制晶片101通過監測熱敏電阻103之阻值即可監測電池12之溫度。當電池12溫度過高或過低以致超出設定之安全範圍時，控制晶片101即可自動執行保護措施，關閉控制開關102而斷開充電電路，以保護電池12與充電器11。

然而，於運算量較大之情況下，控制晶片101往往因自身記憶體容量與運算速度等多方面之限制而導致不能及時處理相關指令與資料，暫時出現當機/死機之現象。於此期間控制晶片101無法進行運算及發出指令，從而不能監測電池12之溫度，也不能及時地執行溫度保護措施。此時，電池12及充電器11很可能因過高或過低之溫度而損壞甚至發生事故。

有鑒於此，有必要提供一種更加安全及時之充電保護裝置。

一種充電保護裝置，於使用一充電器向一電池充電之過程中向該充電器及電池提供保護。該充電保護裝置包括一振盪器、一電容、一電阻及一控制開關。該振盪器、該電容與該電阻構成一振盪電路，該控制開關以該電阻與該電容之間之電壓作為其輸入，並根據該輸入電壓確定自身之通斷狀態。

與習知技術相比，本發明提供之充電保護裝置不會出現因控制晶片之當機/死機而導致充電溫度保護措施失靈之情況，具有更高之安全性，且結構簡單，成本低廉。

(習知)

10‧‧‧充電保護裝置

101‧‧‧控制晶片

102‧‧‧控制開關

103‧‧‧熱敏電阻

11‧‧‧充電器

12‧‧‧電池

(本發明)

20‧‧‧充電保護裝置

201‧‧‧振盪器

202‧‧‧控制開關

203‧‧‧電容

204‧‧‧電阻

21‧‧‧充電器

22‧‧‧電池

圖1為習知充電保護裝置之結構框圖；圖2為本發明充電保護裝置之結構框圖。

請參閱圖2，本發明之一個較佳實施例為一種充電保護裝置20，其於電池充電過程中防止過高或過低之溫度對電池及充電器造成損害。該充電保護裝置20可以獨立設置，亦可裝設於習知之充電器或電池中。

該充電保護裝置20包括一振盪器201、一控制開關202、一電容203及一電 阻204。該振盪器201用於產生預定頻率之振盪信號。該控制開關202用於控制充電電路之通斷，且該控制開關202之通斷狀態被設定為由其輸入電壓決定：當輸入高電平時該控制開關202為斷開狀態，當輸入低電平時該控制開關202為連通狀態。

該電容203為Z5U型電容，特性是其容量隨溫度變化而變化，於溫度適中時容量較大，溫度過高或過低時容量明顯減小。該電容203之一極板與該電阻204電性連接，該電阻204與該振盪器201電性連接；該電容203之另一極板則接地，從而使該振盪器201、該電阻204與該電容203構成一振盪電路。該電阻204與該電容203之間之連接線路上設有一節點X，該控制開關202與該節點X電性連接，以該節點X之電壓V_X作為該控制開關202之輸入電壓，根據V_X之高低確定控制開關202之通斷狀態。

使用時，一習知之充電器21通過該控制開關202與一習知之電池22電性連接，然後將該充電器21連上電源(圖未示)，並將該充電保護裝置20置於便於感測周圍環境溫度變化之位置，即可通過該充電器21及該充電保護裝置20對該電池22進行充電，且能夠通過控制開關202之通斷來維持或結束充電過程。

充電過程中，振盪器201持續地產生振盪信號，與電阻204及電容203構成振盪電路。可以理解，該振盪信號之能量來源可以是上述之充電電源，亦可是另外設置之專供振盪器201使用之電源。根據振盪電路之原理得知，若振盪器201輸出之振盪信號之頻率為ω，電容203之容量為C，電阻204之阻值為R，則節點X處輸出之電壓(亦即該電容203與該電阻204連接之一極板之電壓)V_X之值可以按照如下公式計算：V_X=(1/jωC)/[R+(1/jωC)]=1/(1+jωCR)。

可以看出，當電容203之容量C越大，則V_X越低；反之，當電容203之容量C越小，則V_X越高。

由於Z5U型電容本身之特性，當溫度過高或過低時，電容203之容量C都會有明顯之減小。因此，當溫度過高或過低時，C之值都會減小而導致V_X升高，而溫度適中時C值較大，V_X較低。利用上述原理，將溫度過高或過低時輸出之較高之V_X設定為高電平，將溫度適中時輸出之較高之V_X設定為低電平。這樣，因為控制開關202以V_X作為其輸入，故該控制開關202可以於溫度過高或過低時因輸入高電平而斷開，於溫度適中時因輸入低電平而連通。通過上述方法，即可通過該充電保護裝置20實現於溫度適中時正常充電，而於溫度過高或過低時自動停止充電之目之。

顯然，V_X於不同溫度下之輸出應該屬於高電平還是低電平之標準並不是固定之，溫度範圍可以根據具體需要而設定。一般來說，對於Z5U型之電容203，可以設定當溫度高於60℃或低於0℃時輸出之V_X為高電平，設定當溫度處於0℃-60℃之間時輸出之V_X為低電平，亦即令該充電保護裝置20之控制開關202於溫度處於0℃-60℃時連通而對電池22維持正常充電，於溫度高於60℃或低於0℃時斷開而自動停止充電，即可滿足大多數場合對安全性之要求。當然，為了使該充電保護裝置20能夠適用於更多不同之充電溫度範圍，電容203亦可更換為其他型號之電容，只要該電容203之容量能夠隨溫度變化而變化即可。不同型號之電容203之容量分別於不同之溫度範圍內發生明顯變化，根據各種不同型號之電容203之容量隨溫度變化之特性，可以分別確定多種由該充電保護裝置20控制之充電溫度範圍。

可以理解，與習知技術相比，本發明提供之充電保護裝置20無須使用控制晶片，從而避免了因控制晶片出現當機/死機致使充電保護功能無法正常實現之情況，不易發生故障。另外，該充電保護裝置20結構簡單，便於製造 ，成本低廉。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

20‧‧‧充電保護裝置

201‧‧‧振盪器

202‧‧‧控制開關

203‧‧‧電容

204‧‧‧電阻

21‧‧‧充電器

22‧‧‧電池

Claims (8)

1. 一種充電保護裝置，於使用一充電器向一電池充電之過程中對該充電器及電池提供保護，其包括：一振盪器、一電容及一電阻，該振盪器、該電容與該電阻構成一振盪電路，當溫度於設定範圍內時，該電容之容量較大；當溫度過高或過低設定範圍時，該電容之容量較小；及一控制開關；該控制開關以該電阻與該電容之間之電壓作為其輸入，並根據該輸入電壓確定自身之通斷狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之充電保護裝置，其中該控制開關之通斷控制該充電器向該電池之充電過程。
3. 如申請專利範圍第1項所述之充電保護裝置，其中該控制開關輸入高電平時為斷開狀態，輸入低電平時為連通狀態。
4. 如申請專利範圍第1項所述之充電保護裝置，其中該電容之一極板與該電阻電性連接，該電阻與該振盪器電性連接；該電容之另一極板接地。
5. 如申請專利範圍第1項所述之充電保護裝置，其中該電容為Z5U型電容。
6. 如申請專利範圍第1項所述之充電保護裝置，其中當溫度高於60℃或低於0℃時，該電阻與該電容之間之電壓為高電平，當溫度處於0℃-60℃之間時，該電阻與該電容之間之電壓為低電平。
7. 如申請專利範圍第1項所述之充電保護裝置，其中該充電保護裝置裝設於該充電器內。
8. 如申請專利範圍第1項所述之充電保護裝置，其中該充電保護裝置裝設於該電池內。