TWI295122B - Battery charger with protection circuitry - Google Patents

Description

1295122 玖、發明說明： 技術領域 本發明係優先於於2002年4月3曰提出、現等待批准之美 國專利申請案第60/369,769號及於2002年5月1日提出、現 等待批准之美國專利申請案第60/377,184號。 一般而言，本發明係關於電池充電器；更具體而言，本 發明係關於具保護電路之電池充電器。 先前技術 用於可攜式電源工具、戶外工具及某些廚房與家用裝置 之電池包可包含諸如鋰電池、鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電 池及鉛酸電池等可再充電電池，該等電池無需替換，可再 充電使用。由此可節約相當的成本。 某些充電器可連接至一車輛電池，諸如汽車電池等。參 考圖1，汽車電池1可經由一點火器插塞5連接至充電器20。 充電器20會給電池包10充電。 於汽車電池1與充電器20之間可存在二虛擬電阻器3、4。 虛擬電阻器3、4代表於點火器插塞連接之前及之後所固有 的電阻，二者會導致電壓下降。因此，充電器20所接收之 電壓VIN並不等於汽車電池1之電壓。 亦可於汽車電池1與充電器20之間配置一保險絲2。通 常，此保險絲2之等級約為8安培。換而言之，若流進充電 器20之電流IIN大於約8安培，則保險絲2將斷開。 此會造成問題，因充電器20通常向電池包10發送一有效 的恆流Ιουτ。此問題係因以下方程式而起： 84405.doc 1295122 (ViN)(IIN)k = (Vpack)(I〇ut), 其中Vin、Iin及I〇ut已在前文定義； k為充電器效率常數；以及 VpACK為電池包1〇之電壓。 在此方程式中，因V PACK係藉由電池包設定^ I〇UT係藉由 充電器設定且充電器效率常數k係相對恆定，故僅餘下二 變量VIN及IIN。若VIN下降至某一限定值以下，則為維持方 程式相等，IIN&須增加。然而，若IIN增加至某一限定值以 上，則將迫使保險絲2斷開而過早地結束充電。 發明内容 本發明揭示一種改善之電池包充電器。該充電器包含一 控制器、一電池電源、至少一連接至該控制器與該電池電 源二者之中至少一者之端子、可連接至一外部電源之一電 源供應以及一返送電路；該電池電源至少具有二連接至該 控制器之設定；該電源供應接收來自該外部電源之一電流 與電壓以向該控制器與該電池電源二者之中至少一者提 供電源；該返送電路係用於依據來自該外部電源之該電流 與電壓二者之中至少一者在二電源設定之間切換。 本發明之另外的特徵及優點將在以下的詳細描述及所 附圖式中得到闡明並且變得顯而易見。 實施方式 現在將參考所附圖式說明本發明，其中相似的數字代表 相似的零件。 84405.doc 1295122 參考圖1至2，一電池包1〇係連接至一充電器2〇。電池包 10可包含串聯及/或並列連接之複數個電池單元11，其等規 定電池包10之電壓及儲存容量。電池包1〇可包含四電池接 點··第一電池接點！2、第二電池接點13、第三電池接點14 以及第四電池接點16。電池接點12係電池&1〇iB+(正）端 子私池接點14係其或負/共同端子。電池接點係其s 或感應端子。電池接點12與14接收來自充電器2〇(最好係來 自電流源22，如以下所述）之充電電流，用以給電池包1〇 充電。 如圖2所示，電池單元u係連接於電池接點12與14之間。 另外，最好於電池接點13與14之間連接一溫度感應裝置 15，諸如負溫度係數（negative temperature c〇_efficient ; NTC)電阻器或熱敏電阻器心等。溫度感應裝置最好係貼近 電池單7L 11以監看電池溫度。熟悉技術人士應瞭解，可利 用其他部件（諸如電容器等）或電路來提供代表電池溫度之 一信號。 電池包10亦可包含先前技術中所熟知的一識別器，諸如 電阻器RID等，使充電器20能識別電池包之類型以及容量， 並且據此充電。電阻器Rid最好係連接於電池接點16與14 之間’其中電池接點16為ID端子。 充電器20最好包含一控制器21，其又包含正端子（B+)17 及負端子（B-)18，二者分別經由電池接點12及14耦合至電 池包10。為使控制器21可偵測電池包電壓，該正端子亦可 當作一輸入，且最好係一類比/數位輸入。另外，控制器2 i 84405.doc 1295122 可包含另一輸入tc，其最好係一類比/數位輸入，且係經 由第三電池接點13(S)耦合至溫度感應裝置15。此即使控制 器21可監看電池溫度。 控制器21可包含一微處理器23用以控制充電及監看操 作。控制器21可控制用於向電池包10提供電源之一充電電 源，諸如向電池包10提供電流之電流源22。此電流可為一 快速充電電流及/或一均衡電流。電流源22可併入控制器21 中 〇 控制器21可具有一記憶體25用以儲存資料。記憶體25可 併入控制器21及/或微處理器23中。 充電器20及其元件，包括控制器21、微處理器23及電流 源22，接收來自一DC主電源供應24之必要的電源，該DC 主電源供應24可最終連接至汽車電池1。DC主電源供應24 可將接收自車輛電池之電源轉換為不同元件所要求之必 要的電源，此點已為技術中所熟知。DC主電源供應24可包 含一濾波器，其又可包含電容器Cl、C2、C3、C36與C34 以及電感器LI、L2、L3用以濾去輸入電壓中之不必要的波 動。 控制器21亦可控制一風扇25。風扇25最好向電池包10吹 風以冷卻電池包10。 為避免保險絲2因高IIN而斷開，最好配置一返送電路26, 其監看若干輸入並且降低電流源22之電流輸出Ιουτ。返送 電路26可監看電流輸出Ι〇υτ以及電池包電壓Vpack。另外’ 返送電路26可接收來自控制器21及/或DC主電源供應24的 84405.doc -10- 親良 1295思=專利申請案㈱ 中文次月曰潦換頁(96年1〇月） i二, 關於輸入電壓VlN之資訊。若返送電路26基於兮於 輸入電流h將超過某-限定值，諸如8安=、邊錢入判定 將發送一信號至電流源22用以降低雨& j I运％路26 電流輸出w，輸入電流IlN亦得到降;;=I〇UT。藉由降低 斷開。 牛低，故可防止保險絲2 參考圖2Β，返送電路26最好以如 s 下万式作業。自輸出B4

土-“D38之連接最好係用於偵測：極體⑽及/或D :…電壓等級。當超過此電壓等級時，電晶師最好 導通。當電晶體Q3處於導通狀態時，其最好將閘極下拉至 源極以確保電晶體Q4處於斷開狀態。電晶師最好係用作 一開關以改變電流感應放大器U3 : a之增益。 熟悉技術人士應注意，微處理器23之接針p2i會藉由量測 電壓來感應放大器U3:A之狀態。微處理器23亦可經由接針 P13來偵測輸出電壓V〇UT ’而輸入電壓Vin則可經由接針μ 來偵測。 曰微處理器23之接針P21通常最好係處於高阻抗狀態，並且 最好係用作一輸入以偵測電晶體Q3之功能。當微處理器Μ 需迫使輸出電流ιουτ下降時，最好使接針P21成為一輸出且 將其置於低狀態，因此即可自電晶體Q4移除閘極驅動且改 變電流回饋放大器U3·· A之增益。此電路很有優勢，因其使 組件數量減至最少且可控制任何不必要的波動。 熱悉技術人士應瞭解，返送電路26可實施為如圖2B所示 之一電路或如圖3 A-圖3B所示之一軟體算法。熟悉技術人士 應瞭解以下所描述的步驟之順序可變換。 84405-961030.doc -11 - 1295122 當使用者插入電池包10至充電器20中時，充電程序開始 (ST1 ;步騾1)。隨後充電器20開始充電（ST2):將來自電流 源22之一充電電流送至電池包10。快速充電電流最好係約 2安培。 控制器21及/或微處理器23讀取輸入電壓VIN(ST3)。然 後，控制器21及/或微處理器23最好檢查輸入電壓VIN是否 大於一第一限定值X(ST4)。第一限定值X最好代表一高車 輛電池電壓；對於一 12伏特等級之車輛電池，該高電壓可 為約17伏特。 若輸入電壓VIN不大於一第一限定值X，則控制器21及/ 或微處理器23最好檢查輸入電壓VIN是否小於一第二限定 值Y(ST5)。第二限定值Y最好代表一低車輛電池電壓；對 於一 12伏特等級之車輛電池，該低電壓可為約10伏特。 若（a)輸入電壓VIN不大於一第一限定值X且（b)輸入電壓 VIN不小於一第二限定值Y，則電池包10繼續充電，直至充 電程序因諸如電池包10移除或一結束算法等原因而結束。 未結束之前，控制器21及/或微處理器23仍然持續讀取輸入 電壓VIN並且將輸入電壓VIN與第一及第二限定值X、Y進行 比較。 若（a)輸入電壓VIN大於一第一限定值X或（b)輸入電壓VIN 小於一第二限定值Y，則可開始一錯誤處理次例程。最好 將一計數器設定為某一預設數字（ST6)，諸如三十等。另外， 最好關閉電流源22(故亦關閉輸出電流I0UT)(ST7)。亦可經 由一 LCD顯示器或LED顯示一錯誤信號。亦可利用一聲音 84405.doc -12- 1295122 源，諸如壓電元件、警笛（beeper)等，使使用者注意到該錯 誤狀況。 控制器21及/或微處理器23可再次讀取輸入電壓 VIN(ST8)。然後，控制器21及/或微處理器23最好檢查輸入 電壓VIN是否大於一第三限定值A(ST9)。為防止充電器20 在流程圖中所示之狀態之間波動，第三限定值A最好代表 一較第一限定值X為小的值。故對於一 12伏特等級之車輛 電池，第三限定值A可為約16.8伏特。若輸入電壓VIN大於 第三限定值A，則充電器20返回至ST7及/或ST8，直至輸入 電壓VIN等於或小於第三限定值A或電池包10移除。 若輸入電壓VIN不大於一第三限定值A，則控制器21及/ 或微處理器23最好檢查輸入電壓VIN是否小於一第四限定 值B(ST 10)。為防止充電器20在流程圖中所示之狀態之間 波動，第四限定值B最好係一較第二限定值Y為大的值。故 對於一 12伏特等級之車輛電池，第四限定值B可為約10.7 伏特。若輸入電壓VIN小於第四限定值B，則充電器20返回 至ST7及/或ST8，直至輸入電壓VIN等於或小於第三限定值 A或電池包10移除。 若（a)輸入電壓VIN不大於一第三限定值A且（b)輸入電壓 VIN不小於一第四限定值B，則最好開啟電流源22(故亦開啟 輸出電流I0UT)(ST11)並且保持一段有限時間，諸如10毫秒 等。控制器21及/或微處理器23可再次讀取輸入電壓 VIN(ST12)用以實際檢查電池包對輸出電流Ιουτ的反應。於 此讀取之後，最好關閉電流源22(故亦關閉輸出電流 84405.doc -13 -

I29542Si〇7i〇〇號專利申請案 中文說明書替換頁(96年6月） I〇UT)(ST13)。開啟及關閉電流源22使控制器21無需發送過 多電流（其可損害電池包即可檢查電池包的反應。 然後，控制器21及/或微處理器23最好檢查輸入電壓Vin 是否大於一第五限定值C(ST14)。第五限定值C最好代表一 較第四限定值B為高的值。故對於一 12伏特等級之車輛電 池，第五限定值C可為約ΐ〇·2伏特。若輸入電壓VlN大於第 五限足值C，則充電器20返回至ST3，使電池包1〇繼續充電。 熟悉技術人士應瞭解，若有一錯誤信號顯示，則可終止或 移除此信號。 然而，若輸入電壓VlN不大於一第五限定值C，則計數器 可遞減一（ST15)。若計數器為零（ST16)，則充電器20返回 至ST7及/或ST8，直至輸入電壓VlN等於或小於第三限定值 A或電池包1 〇移除。 若計數器不為零，則控制器21及/或微處理器23最好檢查 是否已設定一相位回復旗標（ST17)。若已設定此旗標，則 充電器20返回至ST7及/或ST8，直至輸入電壓Vin等於或小 於弟二限定值A或電池包1 〇移除。 若並未設定相位回復旗標，則控制器21及/或微處理器23 取好制廷况源22以降低或相位回復輸出電流 I〇UT(ST18)。在餘下的充電程序中，輸出電流1〇『最好係自 約2安培下降至約1.3安培。 因輸出電流ιουτ得到降低，故最好清空包含輸入電壓Vin 及/或電池包溫度資訊之記憶體堆棧（分別為ST19、ST20)， 使之不會過早地觸發一結束算法。 84405-960626.doc -14- 1295122 另外，最好設定相位回復旗標（ST21)。旗標設定之後， 充電器20可返回至ST7及/或ST8，直至輸入電壓VIN等於或 小於第三限定值A或電池包10移除。 若電池包電壓VpACK 係在某一限定值（諸如34伏特等）以 上，則微處理器23最好亦將輸出電流Ιουτ降低（例如自2.0 安培降至1 · 3安培）。如前述，最好執行此步驟，以避免保 險絲2斷開。 除返送電路26之外，充電器20亦可具有保護電路。例如， 若輸出電流Ι〇υτ已開啟且電池包1 〇已移除，則最好配置一 電路以關閉電流源22。此狀況可於Β +及Β-端子上產生很大 的電壓尖峰，其可損害充電器20中之組件。不要依賴微處 理器23之類比/數位輸入，而是最好利用微處理器23中之一 高速輸入，使得當接收到所需要的信號時，微處理器23將 關閉電流源22。熟悉技術人士應瞭解，此高速輸入即為微 處理器23之接針Ρ24。另外，熟悉技術人士通過研判圖2Β 應可瞭解微處理器23經由接針Ρ24所接收之信號的類型。 最好亦提供用以監視微處理器23是否在控制電流源22 之一監視電路27。在一項較佳具體實施例中，監視電路27 監視微處理器23以一規定間隔所發出的脈衝。若微處理器 23未能以該設定之間隔提供脈衝，則監視電路27最好繞過 微處理器23並且最好停用電流源22及/或DC主電源供應 24。停用之電流源22及/或DC主電源供應24最好保持停用 狀態，直至電源自充電器20移除。 84405.doc -15- 1295122 監視電路27最好具有二可重設計時器。此二計時器係用 以於監視電路27停用電流源22及/或DC主電源供應24之前 提供一誤差範圍，以防止麻煩或無需觸發監視電路27而觸 發的情況。通常此誤差範圍為五。換而言之，在監視電路 27停用電流源22及/或DC主電源供應24之前，微處理器23 需未提供五脈衝。 參考圖2B，電晶體Ql、Q2係最終受到微處理器23之控 制以提供脈衝。當該等脈衝存在時，在電容器C20上會形 成一電壓，其又允許C31充電。微處理器最好每隔一秒時 間關閉電流源22大約33毫秒。此即允許電容器C20經由電 阻器R38放電。因放大器U3:B最好係一電壓隨耦器（voltage follower)組態，故電容器C31最好放電至放大器U3:B之接 針7中。 若微處理器未以規定之間隔關閉電流源22，則電容器 C31將繼續充電，直至其電壓接近二極體D35之齊納（zener) 電壓Vz。此即允許電流流過電晶體Q7之基極，從而開始導 通電晶體Q7。此又使電晶體Q8開始傳導，其又供應更多電 流經由二極體D41至電晶體Q7之基極，使電晶體Q7傳導更 多電流。此回饋程序持續進行，直至電晶體Q7、Q8大體上 閂鎖該電路（若未完全閂鎖，亦會使電路飽和）。 當電晶體Q8之集極處的電壓等於或大於二極體D40之齊 納電壓Vz、二極體D8之正向偏壓VF及一伏特之和（即積體 電路U2之關閉電壓）時，積體電路U2即被迫進入過流狀況 84405.doc -16- 1295122 並且關閉電流源22。故監視電路27將保持閂鎖於此狀態 中，直至電源自充電器20移除。 熟悉技術人士應瞭解，監視電路27可具有三區段·· 一第 一計時器、一第二計時器以及一閂鎖。第一計時器包含電 容器C19，其最好耦合汲極脈衝以在電阻器R3 8、電容器C20 及二極體D12上形成一電壓。當汲極脈衝不存在時，電阻 器R38及電容器C20之電壓衰減即形成該計時器。二極體 D13最好給電容器C19放電。電阻器R37限制流進二極體 D12之電流。二極體23阻擋電容器C20之除經由電阻器R3 8 之外的任何放電。二極體D12設定此計時器電路上之一最 大電壓。電阻器R21限制流進放大器U3:B之接針5中的電 流。 第二計時器包含電容器C31、電阻器R66(其給電容器C31 充電）、二極體D10(其防止放大器U3:B之接針7給電容器 C31充電）以及放大器U3:B(其給電容器C31放電）。 閂鎖電路包含電阻器R39(其使電晶體Q7之基極處的電 壓可升高，無論電容器C31上的電位）、二極體D35(其設定 閂鎖觸發電壓）以及電容器C32(其過濾二極體D35上的雜 訊）。如以上所述，閂鎖包含電晶體Q7、Q8(其等產生一回 饋迴路）；閃鎖亦包含電阻器R70(其限制流經電晶體Q8之 基極的電流）、電阻器R63(其設定電晶體Q8之增益）以及電 阻器R71(其限制流進電晶體Q7之基極的電流）。此外，閂 鎖包含電阻器R65(其保證二極體D35係處在VZ**)、二極體 D41(其防止電容器C31上的電壓影響積體電路U2之接針 84405.doc -17 = ]295^2必107100號專利申請案 ” 中文說明書替換頁(96年6月)Pi么乂 ％ $ 二）-極體D4G(其保證關閉之前係處於—㈣狀態）、二極 月迁^32(其防止超過積體電路u2之接針續的電壓）以及電 阻咨R64(其限制流經二極體〇32之電流）。最後，問鎖包含 :::體D8,其防止在正常充電操作期間監視電路影響二 包器的不同組件之值 參考圖2B，依據本發明之一範例充 係如下： C1 12 〇 〇 微法拉 / 3 5 v C 2 12 0 0 微法拉 / 3 $ v

C3 1200 微法拉 / 35V

C4 〇·1微法拉/ 50V C5 0·068 微法拉 / loov C 6 〇 · 1微法拉 C 7 1 〇微法拉/ 2 5 v C8 470微微法拉/ 5〇〇v

C9 470微微法拉/ 500V CIO 47 微法拉 /25()v Cll 〇·1微法拉 C12 2700微微法拉/5〇v C13 〇 · 1微法拉 C14 〇·〇1微法拉 C 15 1 8 〇 〇微微法才立 C16 0.1微法拉 C17 5.6奈法拉 84405-960626.doc 1295122 C18 〇。1微法拉 C19 2200微微法拉/ 500V C20 0.22微法拉 C22 1微法拉/ 25V C23 0。1微法拉 C24 0。001微法拉 C25 0。1微法拉 C26 0。1微法拉 C27 0.1微法拉/ 25V C28 0。01微法拉 C29 0。1微法拉 C30A 1微法拉/ 100V C31 47微法拉/ 50V C32 0.1微法拉 C33 0。1微法拉 C36 1200微法拉/ 35V D2 20v齊納 D3 IN4973 D4 MUR460 D5 MUR460 D6 1 OMQ060N D7 I OMQ060N D8 IN4148 DIO IN4148 84405.doc -19- 1295122 D12 IN5242 D13 IN4148 D16 33V齊納 D17 IN4148 D18 LED D19 IN4148 D20 IN4148 D21 IN4148 D22 IN4148 D23 IN4148 D24 IN4937

D25 IN523 1B D26 11DQ06 D27 IN4148 D28 6.8V 齊納 D29 IN4148

D32 IN5231B

D35 IN523 1B

D36 10MQ060N D39 P6KE91A D40 6.2V 齊納 D41 ΙΝ4148 D42 36V齊納 D43 51V齊納 -20- 84405.doc ]295|遍107100號專利申請案 〈;丨<^日修紙”匕来 中文說明書替換頁(96年6月） L—一 一———- L1 棒核心電感 L2 棒核心電感 L3:B 扼流電感 L4 550微亨利 Q 1 IRF3205 Q2 IRF3205 Q3 2N3904 Q4 BSH105 Q5 2N3904 Q6 BSH105 Q7 MMBT3904 Q8 MMBT3906 Q9 ZTX449 Q10 ZTX549 R1 43 千歐姆 R2 1千歐姆 R3 510歐姆 R5 100歐姆 R7 18歐姆 R8 18歐姆 R9 2.05 千歐姆 R10 150歐姆 R13 13.7歐姆 R14 392歐姆

84405-960626.doc •21 - 1295122 R15 1千歐姆 R16 1.82千歐姆 R17 1.82千歐姆 R18 1千歐姆 R19 10千歐姆 R20 22.1 千歐姆 R21 10千歐姆 R24 1千歐姆 R25 10千歐姆 R26 10千歐姆 R27 80.6千歐姆 R28 9.09千歐姆 R29 2千歐姆 R30 2千歐姆 R31 27.4千歐姆 R32 15.0千歐姆 R33 39千歐姆 R34 51 千歐姆 R35 10千歐姆 R36 1千歐姆 R37 300歐姆 R3 8 10千歐姆 R39 10千歐姆 R41 90.9千歐姆 = 22- 84405.doc 1295122 R42 30.9 千歐姆 R43 390 歐姆 R44 100 歐姆 R45 8.25 千歐姆 R46 1千歐姆 R47 10千歐姆 R48 100 歐姆 R49 1 千歐姆 R50 0.12 歐姆 R51 1.82 千歐姆 R53 665 歐姆 R54 10千歐姆 R56 1千歐姆 R57 2千歐姆 R58 332 歐姆 R59 90.9 千歐姆 R60 120 歐姆 R63 1.5 千歐姆 R64 330 歐姆 R65 30， 千歐姆 R66 200 千歐姆 R68 200 千歐姆 R70 1.2 千歐姆 R71 1.2 千歐姆 -23- 84405.doc 日修(豕)正 1295 J22i〇7i〇〇號專利申請案 中文說明書替換頁(96年6月） R72 200千歐姆 R73 200千歐姆 R74 11.8 歐姆 R75 11.8 歐姆 R76 124千歐姆 R77 11.5 歐姆

微處理器 23 Zilog Z86C83 U2 UC3845 U3 LM358 VR1 10千歐姆電位計 XI 3.58兆赫 Z1 15G330 K 參考圖4，其顯示一替代性充電器及電池包組合，其中 相同的數字表示相同的零件。此充電器與先前的充電器之 一主要不同點在於：此充電器20及其元件，包括控制器2 1、 微處理器23及電流源22，接收來自一 AC主電源供應24’之 必要的電源，而非DC主電源供應24。 最好配置一監視電路27用以監視控制器2 1及/或微處理 器23是否在控制電流源22及/或電流源22是否會對來自控 制器21及/或微處理器23之命令作出回應。在一項較佳具體 實施例中，監視電路27監視微處理器23以一規定間隔所發 出的脈衝。若微處理器23未能以該設定之間隔提供脈衝， 則監視電路27最好繞過微處理器23且最好停用電流源22 84405-960626.doc -24- 1295122 及/或AC主電源供應24’。停用之電流源22及/或AC主電源 供應24’最好保持停用狀態，直至電源自充電器20移除。 圖5至6顯示監視電路27之一項具體實施例。端子C最好 係連接至電流源22之輸出與電池包10。另外，端子C可接 收一振盪電壓，其最好係藉由二極體D38’及電容器C275整 流及濾波。微處理器23主要藉由每隔一秒停用電流源22 — 預設時間週期（例如10毫秒）以於電流源輸出上疊置一信 號。該10 ms信號允許電容器C27’放電以限制流經電晶體 Q12’之電流。 當電晶體Q125不傳導時，電流最好流過電阻器R84’、 R86’，使電晶體Q13’傳導。當電晶體Q13’傳導時，電容器 C29’最好放電。該週期性10 ms信號防止電容器C29’上的電 壓升高至足以觸發由電晶體Q14’、Q15’所形成之閂鎖迴路 之一等級。 若該10 m s信號脈衝在大約2至3秒的時間内一次都未出 現，則來自端子A之供應電壓將經由電阻器R85 ’給電容器 C29’充電至限定值以上，從而起動閂鎖電路Q14’、Q15’。 當閂鎖電路閂鎖時，端子A、B之間的電壓降至1伏特，從 而停用電流源22。 參考圖5至6，依據本發明之一範例充電器的不同組件之 值係如下：

C1，0.22 微法拉，10%，400VDC

C3’ 100 微法拉，250V C5’ 100 微法拉，10V，20% 84405.doc -25- 1295122 C65 1000 微微法拉，1KV，20% C75 1 微法拉，35V，20% C8’ 1000 微微法拉，1KV，20% C9，0。1 微法拉，50V，10% C125 1 微法拉，35V，20% C135 100 微微法拉，50V，10% C14’ 1000 微微法拉，50V，10% C155 22 微法拉，35V，20% C165 1 微法拉，35V，20% C17’ 10 微法拉，100V C275 0。1 微法拉，50V，10% C28’ 0.01 微法拉，50V，10% C29’ 100 微法拉，50V，20% C305 0。1 微法拉，50V，10% DT 1N4006 D2’ 1N4006 D3? 1N4006 D49 1N4006 D59 1N4006 D69 1N4006 D8，（LED)紅色

D95 5·1 V，50/〇, 1/2 W，SMT

D10’ 18 V，5PCT, 1/2W5 SMT

D12, 1N5248B -26- 84405.doc 1295122 D14, 1N4937 D15, 1N4148 D16’ 4A，600 V9 UFR (MUR460) D17, 1N4148

D19, IN5267B D21，75 V，SMT (1N4148W) D22’ 1N4006 D23’ 51V，.5W，有鉛（P6KE51A)

D249 1N5257B D29’ 75 V，SMT (1N4148W) D34? 1N4937 D385 1N4937

FI，2 安培，250V LI’ 100微亨利 L25 4.3 毫亨利 LFU1005V03 QT IRF644 Q25 2N3906 Q3? 2N3904 Q49 2N3906 Q55 2N3904 Q6’ 2N555 1 Q79 2N3904 Q125 2N3904 Q139 2N3904 -27- 84405.doc 1295122 Q14, 2N3906 Q15, 2N3904 Rl， 150 千歐姆 R2? 7.5 千歐姆 R3? 7.5 千歐姆 R55 1千歐姆 R6, 39 千歐姆 R7? 10 歐姆 R85 200 歐姆 R95 2〇2 千歐姆 RIT 510 歐姆 R12, 100 歐姆 R13, 100 歐姆 R14, 2.7 千歐姆 R15, 47 千歐姆 R16, 36 千歐姆 R17, 47 千歐姆 R18, 300 千歐姆 R19’ 4。02千歐姆 R20, 620 千歐姆 R21， 0。1] ί歐姆 R22, 100 千歐姆 R24, 47。5千歐姆 R259 14 千歐姆 -28- 84405.doc 1295122 R26, R27, R28, R31， R34, R35, R365 R379 R38, R39, R40, R42, R475 R489 R49, R519 R529 R535 R545 R55, R65, R68, R70, R71， 80.6千歐姆 240千歐姆 7.5千歐姆 240千歐姆 5.1千歐姆 33千歐姆 8.25千歐姆 10千歐姆 33千歐姆 8.2千歐姆 158千歐姆 2.4歐姆 82千歐姆 82千歐姆 100千歐姆（NTC熱敏電阻器） 1千歐姆 33千歐姆 360千歐姆 120千歐姆 240千歐姆 100千歐姆 10千歐姆 100千歐姆 270千歐姆 84405.doc -29- 1295122 R81’ 24千歐姆 R82, 10千歐姆 R83, 10千歐姆 R84’ 10千歐姆 R85’ 51千歐姆 R86’ 5.1 千歐姆 R87’ 47歐姆 R88, 470千歐姆 R89’ 47千歐姆 R90’ 510 歐姆 R91’ 240 歐姆 R92’ 100 歐姆

Ul，Microchip Technologies生產之 PIC16C717 熟悉技術人士應瞭解，監視電路27之感應端子，即端子 C係硬體連接至電流源22之輸出上。然而，並不必如此。 參考圖7至8，監視電路27’最好係感應連接至電流源22之輸 出。 最好利用一導線迴路WL以藉由磁感應來偵測控制器 21 (或微處理器23)於電流源22之輸出上所疊置之一週期信 號之存在。所偵測到的疊置之週期信號係藉由監視電路27* 解調。類似先前所述，微處理器23主要藉由每隔一秒停用 電流源22 10毫秒以於電流源輸出上疊置一信號。 監視電路275最好具有若干導線迴路以形成導線迴路 WL。該等迴路係圍繞或貼近電流源22之主電感器（未顯示） 84405.doc -30-

Ι295422ι〇7ΐ〇〇號專利申請案 中文說明書替換頁(96年6月） 而放置。導線迴路WL與主電感器之間的通量鏈接在導線迴 路WL上施加一電壓。導線迴路WL上之電壓又迫使電流流 經二極體D3 8’、D39’。流經二極體D38’之電流又會激勵由 電阻器R92’、R93’及電容器C31’所形成之濾波網路。 隨電流流動，電容器C31’充電，從而促使電流流經電阻 器R94’並且使電晶體Q1 6’傳導。換而言之，該10 ms信號 之偵測最好藉由給電容器C3 Γ充電以激勵濾波器，促使電 流流經電阻器R94’並且使電晶體Q1 6’傳導。 當電晶體Q16’傳導時，最好限制流經電阻器R95’之電 流，因此即防止電晶體Q17’傳導。當電晶體Q17’不傳導時， 流經二極體D39’之電流便可以電阻器R96’所有效程式化 之一時間常數給電容器C32’充電。若電容器C32’上之電壓 升高至一足夠等級，則將觸發由電阻器R97’、R98’及電晶 體Q1 8’、Q19’所形成之閂鎖電路。此閂鎖電路可用以使電 流源22短路（且最好停用之）。 當電流源22停用10 ms時，無電壓在導線迴路WL上產生。 因此時無電流流經二極體D38’、D39’，故電容器C31’可放 電。電容器31之放電實際上限制流經電阻器R94’及電晶體 Q16’之電流，以防止電晶體Q1 6,傳導。 當電晶體Q16’不傳導時，電流流經電阻器R99’、R95’， 從而使電晶體Q17’傳導。當電晶體Q17’傳導時，電容器 C32’最好以電阻器R100’所有效程式化之一時間常數放 電。然而，該週期性10 ms信號防止電容器C32’上的電壓升 84405-960626.doc -31 -

J295^32】07:I00號專利申請案 中文說明書替換頁(96年1〇月） 咼至足以觸發由電阻器R97, 所形成之閂鎖迴路之一等級。 不要連接 用以處理 壓電阻器 熟悉技術人士應瞭解，監视電路2 7、2 7，最好 至充電器中的低參考電壓，即接地。此即 12〇至150伏特之昂貴的高電壓部分，諸如高電 及開關等。 W ^ 最後悉技術人士應瞭解，可增加或替換本發明所 ;:=。然而，所有此等增加或替換均係视為本發 明足寺效物。 圖式簡單說明 所附圖式_示依據本發明之 界十以J又原理的貫際應用之本發明 的較佳具體實施例，且其中： 圖1係一電池包與充電器之簡化方塊圖； 圖2顯示依據太癸明夕 ^ 、 象尽焱月 < 軏例无電器，其中圖2A為一電 池包與該充電器之簡化女#闽 义間化万塊0，而圖2B則為該充電器之 示意圖； 圖 匕各圖3 A及圖3B為依據本發明之一方法的流程 圖； β，μ 一贷代 一〜⑽〜間1匕万现_ 圖5為依據本發明之監視電路的示意圖； 圖6為包含圖5之監視電路之充電器V示意圖; ^為另-替代性充電器之簡化方塊圖；以及 為依據本發明之-替代性監视電路的示意 84405-96l030.doc -32 - 1295122 圖式代表符號說明 2 3, 4 5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 20 21 22 23 24 24f 25 26 275 27? P4? P13, P21, P24 汽車電池 保險絲 虛擬電阻器 點火器插塞 電池包 電池單元 第一電池接點 第二電池接點 第三電池接點 溫度感應裝置 第四電池接點 正端子 負端子 充電器 控制器 電流源 微處理器 DC主電源供應 AC主電源供應 記憶體、風扇 返送電路 監視電路 接針 -33- 84405.doc 1295122

U3:A

Ul，，U2, U3, U4 VR1 電流感應放大器 積體電路 電位計

Cl，C2, C3, C4, C5, C6,電容器 C7, C8, C9, CIO, Cll5 C12, C13, C14, C15， C16, C17, C18, C195 C20, C22, C23, C24， C25, C26, C27, C28， C29, C30A，C31，C32, C33, C36 D2, D3, D4, D5, D6, D7，二極體 D8, D10, D12, D13， D16, D17, D18, D19， D20, D21，D22, D23， D24, D25, D26, D27， D28, D29, D32, D35， D365 D39, D40, D41， D42, D43

Ll，L2, L3:B，L4 電感器

Ql，Q2, Q3, Q4, Q5, Q6，電晶體 Q7, Q8, Q9, Q10 電阻器

Rl，R2, R3, R5, R7, R85 R9, R10, R13, R14, R155 R16, R17, R18, R19， R205 R215 R245 R259 R26, R27, R28, R29， R30, R31，R32, R33， R34, R35, R36, R37， R38, R39, R41，R42， R43, R44, R45, R465 R47, R48, R49, R50, R51，R53, R54, R56， R57, R58, R59, R605 R63, R64, R65, R66? R68, R70, R71，R72， R73, R74, R75, R76, R77 -34- 84405.doc 1295122

Cl，，C3，，C5，，C6，，C7，， C8，，C9，，C12，，C13，， C14’，C15，，C16，，C17，， C27，，C28，，C29，，C30，， C31，，C32’ Dl，，D2，，D3，，D4，，D5，， D6’，D8，，D9，，D10，， D12，，D14，，D15，，D16f， D17，，D19’，D21，，D22，， D23，，D24，，D29’，D34f， D38’，D39’ FI， Ll，，L2， Ql，，Q2，，Q3，，Q4，，Q5，， Q6，，Q7，，Q12、Q13，， Q14，，Q15’，Q16，，Q17，， Q18f，Q19， Rl，，R2，，R3，，R5，，R6，， R7，，R8’，R9，，Rllf，R12，, R13，，R14’，R15、R16，， R17f，R18f，R19’，R20，， R21’，R22’，R24，，R25，， R26f，R27，，R28、R31，， R34，，R35?，R36，，R37，， R38，，R39’，R40，，R42，， R47’，R48’，R49’，R51，， R52?，R53，，R54，，R55’， R65，，R68，，R70，，R71，， R81，，R82，，R83，，R84，， R85，，R86，，R87’，R88，， R89，，R90，，R91，，R92’， R93，，R94，，R95’，R96，， R97，，R98’，R99，，R10(V 電容器 二極體 保險絲 電感器 電晶體 電阻器 84405.doc -35-

Claims (1)

1295 J22i〇7i〇〇號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(96年6月） 拾、申請專利範園： 1. 一種用於給一電池包充電的充電器，該充電器包含： 用於發送電源至該電池包之一電池電源，該電池電源 具有連接至該控爿器之第一及第二電源設定； 用於控制該電池電源之—控制器； 可連接至外#電源之一電源供應，該電源供應接收 來自邊外部電源之_雷、、六办@ 5 %> j. 包泥與黾壓，用以向該控制器與該 電池電源二者之中至少—者提供電源；以及 、运电路，用於依據接收自該外部電源之該電流與 電壓二者之中至少一者名， 〜一 者在琢*#弟一與弟二電源設定之間 切換。 2_如申請專利範圍第丨項之 甘士兮抓' 〜九包奋，其中该外邵電源係一車 輛電池。 、 3·如申請專利範圍第！項乏 无電器，其中該返送電路软核 電池包之電壓。 合義宥点 4·如申請專利範圍第1項夕* ^ 无電器，其中該等第一與 源設定分別係高與低輪出電流設定。 弟一包 5 ·如申请專利範圍第4項凌古仏 之該電流達到某—限定：,器，其中於來自該外部電源 第二電源設定之間切換前該返送電路在該等第-與 6 ·如申請專利範圍第1項夕* ^ 充電器，其中該控制器 部分該返送電路。 /、T以ί工刺為主少包含 7. 一種給一電池包充電的太 ^ ^ . 去，其包含以下步驟： 挺供來自一外邵電湄 # < 一充電接收電力； 84405-960626.doc 1295122 '^^月1曰修(兔}正4 ___ J 發送電力至該電池包 感應該外部電源之電壓；以及 若該外部電源之電壓低於一第一限定值，則降低發送 至該電池包之該電力。 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該第一限定值係約為 10.2伏特。 9. 一種用於給一電池包充電的充電器’該充電器包含· 用於發送電源至該電池包之一電池電源；以及 用於控制該電池電源之一控制器，該控制器具有用於 感應一電壓升高之一高速輸入； 其中當該控制器經由該高速輸入感應到該電壓升高 時，該控制器使該電池電源停止發送電源至該電池包。 10. —種用於給一^電池包充電的充電器’該充電器包含· 用於發送電源至該電池包之一電池電源； 用於控制該電池電源之一控制器，該控制器使該電池 電源以預設間隔提供電源脈衝； 可連接至一外部電源之一電源供應，該電源供應接收 來自該外部電源之一電流與電壓，用以向該控制器與該 電池電源二者之中至少一者提供電源；以及 一監視電路，用於監視該等電源脈衝並且於未接收到 該等電源脈衝時，停用該電池電源與該電源供應二者之 中至少一者。 11 ·如申請專利範圍第10項之充電器，其中該監視電路包含 二計時器電路。 84405-960626.doc 1295122 如申請專利範園第ίο項之 一叶時器電路、一第二 13·如申請專利範圍第1〇項之 車輛電池。

-充電器，其中該監視電路包4 二計時器電路以及一閂鎖電路< ，充電器，其中該外部電源係_ 无電器，其中該監视電路經由 14·如申請專利範園第10項之失 一感應迴路監視該等電源脈衝。 15·如申請專利範圍第1〇項之充電器，其中該監视電路係感 應連接至該電池電源。 16.如申請專利範圍第10項之充電器，其中該監视電路未連 接至接地。 84405-960626.doc