CN101399381A - 一种依据可充电电池状态改变电池充电或放电效能的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种依据电池状态改变电池充电或放电效能的装置，其利用一感测单元，用以侦测所述的可充电电池的状态，并在所述的电池状态满足一预定条件时，发出一警告信号；再由一控制单元接收所述的警告信号，并依据所述的警告信号降低电池放电效能；或是对电池充电的效能。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种依据可充电电池状态改变电池充电或放电效能的装置，以提高可充电电池的安全性与延长电池寿命。
背景技术
近年来，以各种不同材料电池芯所制成的可充电电池因为其体积小、重量轻与使用时间长等多种便利性，而大幅的被使用在各领域的可携式电子模块上。
然而此种利用化学能储存电能的充电电池，不论是在充电或是放电的过程，因为是通过转换能量形式过程来储存能量，因此两种过程都会伴随有热能的释出，而此不可避免的热能，势必会提高充电电池的温度。因此在使用的过程中，设计者必须考虑到适度的控制其充放电的速率，以及适时停止对所述的电池的充放电，以避免电能全数转换成热能而造成温度大幅升高。此情形尤其在电池经过多次充放电后，出现电池特性劣化的情形，也就是一般所谓的电池老化后会还形严重，所述的老化的电池温度变化会较正常情况下高出许多。
为解决上述的安全性问题，让使用者即使是在过度或是不当使用的情况下，都能使所述的充电电池温度维持在一安全范围之内，可充电电池多会搭配一保护IC电路，监控所述的充电电池的充放电情形，当充电电压高在一定电压时，保护电路会切断所述的充电回路，使得所述的电池在此时只能放电不能充电，以避免过度充电与过度放电所产生的安全性问题。
然而，所述的IC保护电路有时因为产品本身的质量不良，或是部份厂商特意设计的微过充，甚至为减少生产成本而省略所述的保护电路等各种原因，仍有可能出现电池温度过高引起燃烧或爆炸的情形，近年来，也时有所闻部份厂牌型号的笔记型计算机或手机，因为电池安全疑虑而必须全数回收的情况。
此外，电池温度的升高除了造成安全上的顾虑外，还易造成电池内部各种化学物质的活性改变，其充放电特性也会因此有所变化，如此会加速了前述所提到的老化现象。基于上述的各项原因，若能适当的控制电池的温度，对于不论是电池的安全性或是寿命都会有明显的帮助。
发明内容
因此，为解决上述所提到的问题，本发明特地提出一种有关于依据电池状态改变电池充电或放电效能的装置，以加强电池与整体可携式模块的安全性与延长电池的寿命。
此发明的主要概念是侦测电池的各种状态参数，当侦测出的数值到达一门坎值，即判定其处在较危险的状态，并减少电池的负载以降低电池的放电效能；或是减少充电的效能，如此即可确保整体模块处在安全的状态。这样的控制方式与前案中仅对充放电做断路除了可多一层保护外，还能延长电池的寿命。
此发明使用的方法是在电池系统内部或外部装置一感测单元用以侦测所述的可充电电池的状态，并在所述的电池状态满足一预定条件时，发出一警告信号，当模块中的微处理器或是绘图芯片接收到所述的警告信号后，会依据所述的警告信号降低所述的其工作效能，如此便可以减少电池的负载与放电速率进而控制电池的温度变化。另，为确保电池在充放电特性改变后，仍能安全的操作，所述的感测单元也会在充放电次数到达一预定条件时，发出警告信号，降低其充电的速率，以进一步确保其安全性。
此发明的另一优点在于，部分产品为减少成本，会配置额定输出功率小于所述的电子模块的额定输入功率的电池系统，或是使用较大功率的充电器进行充电等情况，而本发明的装置，使得此种系统可有效保证其安全性。
再者，如前述所提与本发明配合侦测电池的充放电次数，当次数到达一定值后，即判定其处在老化的状态，并依此减少对电池充放电的电压值，以此种方式减少电池过充电或过放电的情形，使电池寿命还能延长。
综合以上所述，本发明与背景技术相比，还能提高其安全性与寿命。
附图说明
图1为本实施例的一装置示意图；
图2为本实施例的一依据电池电流控制模块的流程图；
图3为本实施例的一依据电池温度控制模块的流程图；以及
图4为本实施例的一依据电池充放电次数控制充电情形的流程图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一个较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。
参阅图1所示，是本发明的一较佳实施例，本实施例的可携式模块101是指具有一可充电电池124的电子模块，例如：笔记型计算机、手机与PDA等。在本实施例中，所述的电子模块101是以搭配一智能型电池系统(SBS；Smart BatterySystem)104为例。前述的智能型电池系统，是指包含了系统管理总线(SM bus)134、充电控制单元144和具有感测单元114的智能电池124的系统，经由所述的系统管理总线134，可以将感测单元所发出的信号，传送到可与模块主机沟通的控制单元103，所述的控制单元则产生对应的控制信号到模块主机102。
上述的控制单元可以是如图一中内建在模块主机中的CPU或是GPU等控制整体模块主机效能的芯片，当感测单元所追踪到任一电池内部的参数高在一预定值，并因此发出警告信号时，所述的控制芯片即产生一控制信号，使整体电子模块能相对的降低其操作频率或电压，如此降低模块要求电池系统提供的功率，如此即可降低所述的电池组的负载，进而减少电池起火燃烧的机会。
上述感测单元的警告信号，可依据智能型电池系统中的感测单元所侦测到的电流值为依据，参考图2的流程图，当发生如图2步骤201中的情况，任一电池的电流值高在一定值时如：1.2C(“C”是一个用在指示制造商规定的电池放电容量的术语，以“毫安小时(mAh)”为单位来度量)，即有可能会因为电流过大，导致电池燃烧的疑虑，因此感测单元发出所述的警告信号来促使控制单元发出控制信号，进行如图2中202的步骤，控制模块主机的各种操作芯片降频或是降压。
接下来经过步骤203再次侦测电池的电流值。重复步骤201的判断式，检查电池的电流值是否因此而降低至所述的定值以下，若电流值仍高在所述的定值，则重复进行步骤202，继续降低各芯片的操作频率或电压，并重复步骤203与201，直到电池的电流值因此而降低至所述的定值以下。此时感测单元不再发出警告信号，故各芯片的操作频率或电压不再降低，如步骤204，各芯片将维持当时的操作频率与电压。
除了侦测电流外，感测单元也可侦测电池的温度，并依此电池参数进行如图3的控制流程，为确保电池不会因为温度过高而燃烧，因此进行步骤如301的流程，当感测单元侦测到电池的温度高在一第一门坎值如：60℃，此时表示电池可能因为温度过高造成电池特性劣化；或是所述的电池内部可能发生化学物质大量化学变化，有燃烧或爆炸的疑虑。若当感测单元侦测到电池的温度未高在一第一门坎值时，则维持原模块主机的操作频率或电压307。
因此，进行步骤302，经由感测单元的警告信号的触发，控制单元发出一控制信号降低模块主机的操作频率或电压，再如步骤303等待一第一时间后，使电池温度在新的操作频率或电压下达成一稳定平衡，再经过第二次的侦测，如步骤304中，侦测电池系统的温度是否低在第二门坎值如：55℃，此第二门坎值的设置可确保所述的电子模块新的操作频率或电压能确实达到降温的功能。当步骤304的判断结果为所述的电池温度已低在第二门坎值，表示所述的模块处在安全的情况下，因此进行步骤305，重新提高CPU或GPU的操作频率或电压，以维持所述的电子模块的工作效能，且如步骤306，经过一第二时间后，重新回到开始步骤，进行步骤301的侦测；若步骤304的判断结果为否，电池系统温度仍高在第二门坎值，则表示所述的系统的温度仍然高在危险值，必须继续降低CPU或GPU的操作频率或电压以确保所述的电子模块的安全，故重复进行步骤302、303与304，直到电池温度低在第二门坎值，再进行步骤305。
除前述的电流与温度外，所述的感测单元也可计算电池充电与放电的次数，为减少前述流程在电池因为充放电次数过多，且电池特性劣化的情形下，电池会发生电流或温度变化较大且难以控制的情形，因此进行步骤如步骤401，当充放电次数高在一定值如100次后，即利用组件144充电控制单元进行步骤402，减少电池充电的电压与电流，如此可以同时提高整体模块的安全性以及电池的寿命。
图2、图3与图4的三种侦测与控制的流程图，可择一实施也可同时并行，以确保模块安全与电池寿命。在另一实施例中，控制单元也可以是独立可以控制CPU或GPU的IC芯片，不一定需要整合在模块中。
惟以上所述者，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，举凡依本发明申请专利范围所述的特征与精神所为的均等变化与修饰，均应包括在本发明的申请专利范围内。
Claims (19)
1、一种依据电池状态调整其放电状态的装置，其适用于一可充电电池，所述的可充电电池储存特定电量并用以提供一可携式电子模块电源，且经由一外部电源补充电量，其特征在于：其包含：
一感测单元，用以侦测所述的可充电电池的状态，并在所述的电池状态满足一预定条件时，发出一警告信号；以及
一控制单元，用以接收所述的警告信号，并依据所述的警告信号降低所述的可携式电子模块的工作效能。
2、根据权利要求1所述的依据电池状态调整其放电状态的装置，其特征在于：所述的可携式电子模块包含一模块主机，且所述的控制单元控制所述的模块主机的操作频率或电压来降低所述的可携式电子模块的工作效能。
3、根据权利要求1所述的依据电池状态调整其放电状态的装置，其特征在于：所述的可携式电子模块包含一模块主机，且所述的控制单元为设置在所述的模块主机中的微处理器或是绘图芯片，并在接受所述的警告信号后，降低其操作频率或电压。
4、根据权利要求1所述的依据电池状态调整其放电状态的装置，其特征在于：所述的电池状态为所述的电池的温度，且所述的预定条件为所述的电池温度大于一预定值。
5、根据权利要求1所述的依据电池状态调整其放电状态的装置，其特征在于：所述的电池状态为所述的电池的输出电流，且所述的预定条件为所述的输出电流大于一预定值。
6、根据权利要求1所述的依据电池状态调整其放电状态的装置，其特征在于：所述的感测单元内建在所述的可充电电池内，所述的可充电电池以一智能型电池系统为基础，会记录和提供电池本身状态。
7、一种依据电池状态调整其充电状态的装置，其适用于一可充电电池，所述的电池可储存特定电量并用以提供一可携式电子模块电源，且经由一外部电源补充电量，其特征在于：其包含：
一感测单元，用以感测所述的可充电电池充电次数，并在所述的充电次数大于一预定值时发出一信号；以及
一充电控制单元，用以接收所述的信号，并依据所述的信号来降低所述的外部电源输入所述的电池的充电电压或电流。
8、根据权利要求7所述的依据电池状态调整其充电状态的装置，其特征在于：所述的充电控制单元耦接在所述的可携式电子模块内，并由所述的可携式电子模块调整所述的外部电源输入至所述的电池的电压或电流。
9、根据权利要求7所述的依据电池状态调整其充电状态的装置，其特征在于：所述的充电控制单元耦接在所述的可充电电池内，所述的可充电电池以一智能型电池系统为基础，会记录和提供电池本身状态。
10、一种依据电池状态调整其放电状态的方法，其适用在一可充电电池，所述的电池可储存特定电量并用以提供一可携式电子模块电源，且可经由一外部电源补充电量，其特征在于：所述的方法步骤为：
利用一感测单元侦测所述的可充电电池的状态，并在所述的电池状态满足一预定条件时，发出一警告信号；以及
在一控制单元接收所述的警告信号后，降低所述的可携式电子模块的工作效能。
11、根据权利要求10所述的依据电池状态调整其放电状态的方法，其特征在于：所述的可携式电子模块包含一模块主机，且所述的控制单元是控制所述的模块主机的操作频率或电压来降低所述的可携式电子模块的工作效能。
12、根据权利要求10所述的依据电池状态调整其放电状态的方法，其特征在于：所述的可携式电子模块包含一模块主机，且所述的控制单元为建构在所述的模块主机中的微处理器或是绘图芯片，并在接受所述的警告信号后，降低其操作频率或电压以降低所述的可携式电子模块的工作效能。
13、根据权利要求10所述的依据电池状态调整其放电状态的方法，其特征在于：所述的电池状态为所述的电池的温度，且所述的预定条件为所述的电池温度大于一预定值。
14、根据权利要求10所述的依据电池状态调整其放电状态的方法，其特征在于：所述的电池状态为所述的电池的输出电流，且所述的预定条件为所述的输出电流大于一预定值。
15、根据权利要求10所述的依据电池状态调整其放电状态的方法，其特征在于：所述的可携式电子模块所消耗的功率随其负载而改变，且所述的可携式电子模块所消耗的最大功率大于所述的可充电电池可提供的功率。
16、根据权利要求10所述的依据电池状态调整其放电状态的方法，其特征在于：所述的控制单元在降低所述的可携式电子模块的工作效能后一第一预定时间的后仍接收到所述的警告信号，则继续降低所述的模块的工作效能。
17、根据权利要求10所述的依据电池状态调整其放电状态的方法，其特征在于：所述的控制单元在降低所述的可携式电子模块的工作效能后仍接收到所述的警告信号，则继续降低所述的可携式电子模块的工作效能。
18、根据权利要求16或17所述的依据电池状态调整其放电状态的方法，其特征在于：当所述的控制单元在降低所述的可携式电子模块的工作效能后一第二预定时间内均无接收到所述的警告信号，则重新提高所述的模块的工作效能。
19、根据权利要求10所述的依据电池状态调整其放电状态的方法，其特征在于：所述的感测单元内建在所述的可充电电池内，所述的可充电电池以一智能型电池系统为基础，会记录和提供电池本身状态。
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