CN102263299B - 电池装置放电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池装置放电方法，用以提升一电池装置的寿命；本发明的放电方法依据混合电池装置中二个或二个以上的电池组的电池健康度(SOH)的大小，来决定电池组放电的优先级，让混合电池装置整体的放电效率达到最佳状态，进而提升混合电池装置整体的寿命。

Description

电池装置放电方法

技术领域

本发明涉及一种电池装置放电方法，尤指一种能够延长电池寿命的放电方法。

背景技术

因应电子装置外型设计以及延长使用时间的考量，设计者通常会整合两种以上不同种类的电池，例如，锂聚合物电池（Lithium PolymerCell）、锂电池（Lithium Cell）或镍氢电池（Nickel-metal Hydride Cell；NiMH Cell）成为一电池装置，以求设计上较大的弹性，并且能够延长电子装置使用时间。

参考美国专利US7,494,729，该美国专利揭示一种电池装置具有二个电池组，每一电池组由多个电池细胞(cell)所组成。中央处理器(CPU)侦测此混合种类的电池装置中每一电池组的充/放电循环次数，并且依据电池组的充/放电循环次数判断哪一个电池组维持驱动(active)状态。举例，如果电池组M的充/放电循环次数减去电池组N的充/放电循环次数大于3次，则由电池组N维持驱动(active)状态，另外，如果电池组N的充/放电循环次数减去电池组M的充/放电循环次数大于3次，则改由电池组M维持驱动(active)状态。

相同种类的电池组因为制程的关系，其放电特性会有细微的差异，而不同种类的电池组更具有迥异的放电特性。如果将不同放电特性的电池组混合组成一电池装置，并且，电池装置依据电池组的充/放电循环次数作为哪一个电池组维持驱动(active)状态的判断，实在会严重影响到电池装置整体的效力与寿命。

参考图1。图1为传统混合电池装置的放电特性曲线示意图。如图1所示，纵轴代表电池健康度（State of Health；SOH），电池健康度(SOH)为电池组的实际容量（FCC）除以设计容量（DC）后所得到的百分比。横轴代表电池组的充/放电循环次数（cycle count）。曲线a为锂聚合物电池组（Lithium Polymer Cell）的放电容量曲线。曲线b为型号18650的锂电池组（Lithium Cell）的放电容量曲线。曲线c为锂聚合物电池组和型号18650的锂电池组平均的放电容量曲线，即传统混合电池装置的整体放电容量曲线。

再次参考图1。依据曲线b得知，型号18650的锂电池组的电池健康度(SOH)随着充/放电循环次数的增加而明显的大幅下降，并且在两种电池组充/放电循环次数达到约420次后，其电池健康度(SOH)已经小于65%。虽然，锂聚合物电池组的电池健康度(SOH)仍有98%，然而，受到型号18650的锂电池组的影响，导致混合电池装置整体的电池健康度(SOH)下降到约80%。如此，在混合电池装置中，放电特性较差的电池组实在是会严重影响到混合电池装置整体的效力与寿命。

发明内容

本发明的实施例提供一种电池装置放电方法，用以提升电池寿命。本发明的第一实施例的电池装置放电方法用来决定混合电池装置中二个或二个以上的电池组放电的优先级，进而提升混合电池装置整体的寿命。

本发明的第一实施例的电池装置放电方法提供给一控制电路执行，由以决定由一第一电池组或一第二电池组对一负载放电，该方法包括：利用控制电路得到第一电池组的一第一电池参数，第一电池参数依据一第一预设算式来运算一第一电池实际容量以及一第一电池设计容量以求得；利用控制电路得到第二电池组的一第二电池参数，第二电池参数依据一第二预设算式来运算一第二电池实际容量以及一第二电池设计容量以求得；利用控制电路判断第一电池参数是否大于或等于第二电池参数；当第一电池参数大于或等于第二电池参数时，控制电路控制第一电池组对负载放电；当第一电池参数小于第二电池参数时，控制电路控制第二电池组对负载放电；其中控制电路控制第一电池组与第二电池组不同时放电；利用该控制电路侦测该第一电池组的充电量是否等于或高于一第一预设门槛；若该控制电路侦测出该第一电池组的充电量等于或高于该第一预设门槛，进一步利用该控制电路判断该第一电池组的充电量是否等于或高于该第一预设门槛达到一预设时间；当该第一电池组的充电量等于或高于该第一预设门槛达到该预设时间，利用该控制电路控制该第一电池组自行放电；当该控制电路控制该第一电池组自行放电，利用该控制电路侦测该第一电池组的充电量是否等于或低于一第二预设门槛；以及当该第一电池组的充电量等于或低于该第二预设门槛，利用该控制电路控制该第一电池组停止自行放电。

另外，为了不使电池组长时间处于充满电的状态，而影响电池组的寿命，本发明更提供第二实施例的电池装置放电方法，其提供给一控制电路执行，由以决定一电池组自行放电，该方法包括：利用控制电路侦测电池组的充电量是否等于或高于一第一预设门槛；若控制电路侦测出电池组的充电量等于或高于第一预设门槛，进一步利用控制电路判断电池组的充电量是否等于或高于第一预设门槛达到一预设时间；当电池组的充电量等于或高于第一预设门槛达到预设时间，利用控制电路控制电池组经由一自放电回路自行放电；当控制电路控制电池组自行放电，利用控制电路侦测电池组的充电量是否等于或低于一第二预设门槛；以及当电池组的充电量等于或低于第二预设门槛，利用控制电路控制电池组停止自行放电。如此，本发明的实施例可以达到以下优点：电路实现成本低，只需改变软件的放电法则、可延长电池组的寿命及放电方法更为安全。

附图说明

图1为传统混合电池装置的放电特性曲线示意图；

图2为一种应用第一实施例的放电方法的混合电池装置；

图3为本发明的第一实施例的电池装置放电方法的流程示意图；

图4为本发明的第一实施例的混合电池装置的放电特性曲线示意图；

图5为本发明的第一实施例的电池装置放电方法的流程示意图；

图6为一种应用第二实施例的放电方法的电池装置；

图7为另一种应用第二实施例的放电方法的电池装置；

图8为更一种应用第二实施例的放电方法的电池装置。

【主要元件附图标记说明】

混合电池装置1

接点P+、P-

控制电路10

第一开关12

第二开关14

第一电池组15

第二电池组16

电池装置2、2a、2b

电池组21

控制电路22

充电开关23

放电开关24

自放电回路25、26、27

自放电开关252

外部复合开关262

内部复合开关272

具体实施方式

依据本发明的第一实施例，电池装置放电方法用来判断混合电池装置中二个或二个以上的电池组的容量大小，进而决定容量较大的电池组对一负载进行放电。前述中，电池组的容量可以由电池组的实际容量（FCC）除以设计容量（DC）后所得到的百分比，即为电池健康度（State of Health；SOH）作参考依据。

为方便说明起见，以下实施例所述的混合电池装置包含有二个不同种类的电池组，其中，第一电池组采用锂聚合物电池（Lithium PolymerCell），第二电池组采用型号18650的锂电池（Lithium Cell），然而，电池种类并非本发明的限制，凡是具有充放电能力的电池，都可以使用本发明的电池装置放电方法。

请参考图2。图2为一种应用第一实施例的放电方法的混合电池装置。如图2所示，混合电池装置1被装设在一电子装置（图未示）中。混合电池装置1可以经由接点P+与接点P-从电子装置进行充电，也可以经由接点P+与接点P-对电子装置中的一负载（图未示）供给电力。前述的电子装置可以为数字相机、移动电话、个人数字处理器或笔记本电脑等多媒体电子产品，亦可为电动载具（如电动车）或其它电力驱动产品。混合电池装置1通常以可拆装的方式装设在电子装置。不过，混合电池装置1亦有以不拆装的方式内建于电子装置。

混合电池装置1具备有二个或二个以上并联连接的电池组，每一电池组由多个电池细胞(cell)所组成。在此，本第一实施例以二个电池组为例进行说明。混合电池装置1包含一控制电路10、一第一开关12、一第二开关14、一第一电池组15及第二电池组16。其中，第一电池组15与第二电池组16二者可以是相同种类的电池组，亦可以为不同种类的电池组，电池组的种类，例如，锂聚合物电池（Lithium PolymerCell）、锂电池（Lithium Cell）或镍氢电池（Nickel-metal Hydride Cell；NiMH Cell）。

控制电路10耦接于第一电池组15与第二电池组16，用以监视与控制第一电池组15与第二电池组16的充放电的情况，其中，控制电路10控制第一电池组15与第二电池组16不同时放电。第一开关12与第二开关14受控于控制电路10，以进行导通或关断(on/off)的切换动作。

再次参考图2。控制电路10接收第一电池组15与第二电池组16的电池电压与电池电流，并且加以记录第一电池组15与第二电池组16当下的实际容量（Full Charge Capacity；FCC）数值，以及依据电池设计容量（Design Capacity；DC）数值来作运算处理，以演算出电池健康度（State of Health；SOH）。控制电路10分别依据一第一预设算式与一第二预设算式，执行第一电池组15与第二电池组16的实际容量（FCC）除以设计容量（DC），以分别得到第一电池组15的一第一电池参数与第二电池组16的一第二电池参数，即为电池健康度（State ofHealth；SOH）。请注意，控制电路10会包含储存元件（图未示），用以储存所记录和/或运算的数值，由于储存元件的实施及控制电路10对储存元件的存取属本技术领域的通常知识，故在此不予赘述。

另外，当第一电池组15与第二电池组16处在放电准备情形时，控制电路10执行本第一实施例的电池装置放电方法来判断第一电池组15与第二电池组16的电池健康度（SOH）的大小，并且依据判断结果决定哪一电池组优先放电。前述中，如果第一电池组15具有较大的电池健康度（SOH），则控制电路10控制第一开关12导通，以优先对电子装置中的负载放电，另外，若是第二电池组16具有较大的电池健康度（SOH），则控制电路10控制第二开关14导通，以优先对电子装置中的负载放电。

配合图2，参考图3。图3为第一实施例的电池装置放电方法的流程示意图。本第一实施例的电池装置放电方法主要用来从二个相互并联连接的电池组中决定一个电池组优先进行放电。当控制电路10取得可对电子装置内的负载进行放电的信息时，控制电路10执行本第一实施例的方法以决定使用哪一个电池组对电子装置的负载进行放电。

本第一实施例的方法包含以下步骤：首先，第一电池组15与第二电池组16处在放电准备的状态(S100)，此时，控制电路10读取第一电池组15的第一电池参数，前述的第一电池参数代表电池健康度（SOH），为第一电池组15的电池实际容量（full charge capacity）除以第一电池组15的电池设计容量（design capacity）后的百分比；以及，控制电路10读取第二电池组16的第二电池参数，前述的第二电池参数代表电池健康度（SOH），为第二电池组16的电池实际容量（full charge capacity）除以第二电池组16的电池设计容量（design capacity）后的百分比。

接着，控制电路10判断第一电池参数是否大于或等于第二电池参数（S102）。当控制电路10判断出第一电池参数大于或等于第二电池参数时，控制电路10则会控制第一开关12导通，以优先使用第一电池组15对电子装置中的负载放电(S104)。相反的，当控制电路10判断出第一电池参数小于第二电池参数时，控制电路10则会控制第二开关14导通，以优先使用第二电池组16对电子装置中的负载放电(S106)。

再次参考图3。为了不使第一电池组15长时间处于充满电的状态，而使寿命减少。本第一实施例的电池装置放电方法，更包括以下步骤：利用控制电路10侦测第一电池组15的充电量是否等于或高于一第一预设门槛(S101)。若控制电路10侦测出第一电池组15的充电量等于或高于第一预设门槛，则进一步利用控制电路10判断第一电池组15的充电量是否等于或高于第一预设门槛达到一预设时间（S103）。当第一电池组15的充电量等于或高于第一预设门槛达到该预设时间，接着利用控制电路10控制第一电池组15自行放电(S105)。

在步骤S105之后，利用控制电路10侦测第一电池组15的充电量是否等于或低于一第二预设门槛（S107）。当第一电池组15的充电量等于或低于第二预设门槛，则利用控制电路10控制第一电池组15停止自行放电(S109)。

再次参考图3。为了不使第二电池组16长时间处于充满电的状态，而使寿命减少。本第一实施例的电池装置放电方法，更包括以下步骤：利用控制电路10侦测第二电池组16的充电量是否等于或高于一第三预设门槛(S111)。若控制电路10侦测出第二电池组16的充电量等于或高于第三预设门槛，则进一步利用控制电路10判断第二电池组16的充电量是否等于或高于第三预设门槛达到一预设时间（S113）。当第二电池组16的充电量等于或高于第三预设门槛达到该预设时间，接着利用控制电路10控制第二电池组16自行放电(S115)。

在步骤S115之后，利用控制电路10侦测第二电池组16的充电量是否等于或低于一第四预设门槛（S117）。当第二电池组16的充电量等于或低于第四预设门槛，则利用控制电路10控制第二电池组16停止自行放电(S119)。

如此，借助于每隔一段预设时间，令第一电池组15与第二电池组16分别自行放电至第二预设门槛与第四预设门槛，将能够延长电池组的使用寿命，该第二预设门槛与第四预设门槛不小于电池组的充电截止电压。

配合图2，参考图4。图4为本发明的第一实施例的混合电池装置的放电特性曲线示意图。如图4所示，纵轴代表电池健康度（SOH）。横轴代表电池组的充/放电循环次数（cycle count）。曲线A为锂聚合物电池组（Lithium Polymer Cell）的放电容量曲线。曲线B为型号18650的锂电池组（Lithium Cell）的放电容量曲线。曲线C为锂聚合物电池组和型号18650的锂电池组平均的放电容量曲线，意即混合电池装置的整体放电容量曲线。

再次参考图4。依据曲线A与曲线B可以得知，混合电池装置1的放电方式起先采用电池健康度（SOH）较高的锂聚合物电池组进行放电，并且，在锂聚合物电池组充/放电循环次数超过420次之后，随着电池健康度（SOH）下降到低于型号18650的锂电池组的电池健康度(SOH)时，才改由型号18650的锂电池组进行放电。如此，依据曲线C，混合电池装置1整体的电池健康度（SOH）在电池组充/放电循环次数超过420次之后仍然能够保持在80%以上。所以，本第一实施例的电池装置放电方法可以让混合电池装置1的整体放电效率达到最佳的状态，进而延长使用寿命。

参考图5。图5为本发明的第二实施例的电池装置放电方法的流程示意图。本第二实施例的电池装置放电方法主要提供一控制电路（图未示）执行，由以决定一电池组（图未示）自行放电。

本第二实施例的方法包含以下步骤：首先，电池组处在放电准备的状态(S300)，接着，利用控制电路侦测电池组的充电量是否等于或高于一第一预设门槛（S301），若是控制电路侦测出电池组的充电量等于或高于第一预设门槛，进一步利用控制电路判断电池组的充电量是否等于或高于第一预设门槛达到一预设时间(S303)；当电池组的充电量等于或高于第一预设门槛达到预设时间，利用控制电路控制电池组经由一自放电回路自行放电(S305)。

接着，当控制电路控制电池组自行放电时，利用控制电路侦测电池组的充电量是否等于或低于一第二预设门槛(S307)；并且，当电池组的充电量等于或低于第二预设门槛，利用控制电路控制电池组停止自行放电(S309)。

配合图5，参考图6。图6为一种应用第二实施例的放电方法的电池装置。如图6所示，电池装置2具备一电池组21、一控制电路22、一充电开关23、一放电开关24及一自放电回路25。其中，电池组21由多个电池细胞(cell)所组成。控制电路22耦接于电池组21，用以监视与控制电池组21的充放电的情况。充电开关23及放电开关24耦接于控制链路22，受控于控制电路22，以进行导通或关断(on/off)的切换动作。自放电回路25耦接于电池组21与控制电路22，受控于控制电路22，以令电池组21自行放电。

再次参考图6。控制电路22接收电池组21的电池电压与电池电流的信号，以判断电池组21的充电量是否等于或高于第一预设门槛达到预设时间。

若是，则控制电路22将会控制自放电回路25中的一自放电开关252导通，以允许电池组21经由自放电回路25而自行放电至第二预设门槛。如此，借助于每隔一段预设时间，允许电池组21自行放电至第二预设门槛，将能够延长电池组21的使用寿命，前述的第二预设门槛不小于电池组21的充电截止电压。

配合图6，参考图7。图7为另一种应用第二实施例的放电方法的电池装置。图7所示的电池装置2a与图6所示的电池装置2其间元件相同，以相同符号标示，且电路动作原理与达到的功效相同，二者的差异在于：电池装置2a不具备自放电开关252，反而，是将传统电池装置中原有的预充电路加以电路结构上的改良，使其成为另一状态的自放电回路26。自放电回路26耦接于电池组21与控制电路22，受控于控制电路22，以允许电池组21自行放电。

再次参考图7。若是电池组21的充电量等于或高于第一预设门槛达到预设时间时，控制电路22将会控制自放电回路26中的一外部复合开关262导通，以允许电池组21经由自放电回路26而自行放电至第二预设门槛。其中，外部复合开关262作为电池组21自行放电与预先充电的功能切换。也就是说，当外部复合开关262受控导通（turn on）时，自放电回路26作为电池组21自行放电的路径，另外，当外部复合开关262受控截止(turn off)时，自放电回路26作为电池组21预先充电的路径。

配合图6，参考图8。图8为更一种应用第二实施例的放电方法的电池装置。图8所示的电池装置2b与图6所示的电池装置2其间元件相同，以相同符号标示，且电路动作原理与达到的功效相同，二者的差异在于：电池装置2b不具备自放电开关252，反而，是将传统电池装置中原有的电压侦测回路加以电路结构上的改良，使其成为另一型式的自放电回路27。自放电回路27耦接于电池组21，于电池组21的充电量等于或高于第一预设门槛达到预设时间时，允许电池组21自行放电。

再次参考图8。若是电池组21的充电量等于或高于第一预设门槛达到预设时间时，控制电路22将会控制自放电回路27中的一内部复合开关272导通，以允许电池组21经由自放电回路27而自行放电至第二预设门槛。其中，内部复合开关272作为电池组21自行放电与控制电路22侦测电池电压的功能切换。也就是说，当内部复合开关272受控导通（turn on）时，自放电回路27作为电池组21自行放电的路径，另外，当内部复合开关272受控截止(turn off)时，自放电回路27作为控制电路22侦测电池电压的路径。

综上所述，本发明的第一实施例的电池装置放电方法用来决定混合电池装置中二个或二个以上的电池组放电的优先级，进而提升混合电池装置整体的寿命。

另外，为了不使电池组长时间处于充满电的状态，而影响电池组的寿命，本发明的第二实施例的电池装置放电方法，更能够在电池组的充电量等于或高于第一预设门槛达到预设时间的状态下，允许电池组自行放电至第二预设门槛，以延长电池组的使用寿命。

如此，本发明的实施例可以达到以下优点：电路实现成本低，只需改变软件的放电法则、可延长电池组的寿命及放电方法更为安全。

但是，以上所述，仅为本发明最佳的一的具体实施例的详细说明与附图，本领域普通技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修改皆可涵盖在本发明权利要求保护范围内。

Claims (9)

1.一种电池装置放电方法，其特征在于，提供给一控制电路执行，借以决定由一第一电池组或一第二电池组对一负载放电，该方法包括：

利用该控制电路得到该第一电池组的一第一电池参数，该第一电池参数依据一第一预设算式来运算一第一电池实际容量以及一第一电池设计容量以求得；

利用该控制电路得到该第二电池组的一第二电池参数，该第二电池参数依据一第二预设算式来运算一第二电池实际容量以及一第二电池设计容量以求得；

利用该控制电路判断该第一电池参数是否大于或等于该第二电池参数；

当该第一电池参数大于或等于该第二电池参数时，该控制电路控制该第一电池组对该负载放电；

当该第一电池参数小于该第二电池参数时，该控制电路控制该第二电池组对该负载放电；

其中该控制电路控制该第一电池组与该第二电池组不同时放电；

利用该控制电路侦测该第一电池组的充电量是否等于或高于一第一预设门槛；

若该控制电路侦测出该第一电池组的充电量等于或高于该第一预设门槛，进一步利用该控制电路判断该第一电池组的充电量是否等于或高于该第一预设门槛达到一预设时间；

当该第一电池组的充电量等于或高于该第一预设门槛达到该预设时间，利用该控制电路控制该第一电池组自行放电；

当该控制电路控制该第一电池组自行放电，利用该控制电路侦测该第一电池组的充电量是否等于或低于一第二预设门槛；以及

当该第一电池组的充电量等于或低于该第二预设门槛，利用该控制电路控制该第一电池组停止自行放电。

2.如权利要求1所述的电池装置放电方法，其特征在于，该第一电池组与该第二电池组相互并联连接。

3.如权利要求2所述的电池装置放电方法，其特征在于，该第一电池组与该第二电池组为不同种类的电池组。

4.如权利要求2所述的电池装置放电方法，其特征在于，该第一和/或第二电池参数为电池实际容量除以电池设计容量后的百分比。

5.如权利要求1所述的电池装置放电方法，其特征在于，更包括：

利用该控制电路侦测该第二电池组的充电量是否等于或高于一第三预设门槛；

若该控制电路侦测出该第二电池组的充电量等于或高于该第三预设门槛，进一步利用该控制电路判断该第二电池组的充电量是否等于或高于该第三预设门槛达到一预设时间；

当该第二电池组的充电量等于或高于该第三预设门槛达到该预设时间，利用该控制电路控制该第二电池组自行放电；

当该控制电路控制该第二电池组自行放电，利用该控制电路侦测该第二电池组的充电量是否等于或低于一第四预设门槛；以及

当该第二电池组的充电量等于或低于该第四预设门槛，利用该控制电路控制该第二电池组停止自行放电。

6.一种电池装置放电方法，其特征在于，提供给一控制电路执行，借以决定一电池组自行放电，该方法包括：

利用该控制电路侦测该电池组的充电量是否等于或高于一第一预设门槛；

若该控制电路侦测出该电池组的充电量等于或高于该第一预设门槛，进一步利用该控制电路判断该电池组的充电量是否等于或高于该第一预设门槛达到一预设时间；

当该电池组的充电量等于或高于该第一预设门槛达到该预设时间，利用该控制电路控制该电池组经由一自放电回路自行放电；

当该控制电路控制该电池组自行放电，利用该控制电路侦测该电池组的充电量是否等于或低于一第二预设门槛；以及

当该电池组的充电量等于或低于该第二预设门槛，利用该控制电路控制该电池组停止自行放电。

7.如权利要求6所述的电池装置放电方法，其特征在于，该自放电回路具有一自放电开关，该控制电路控制该自放电开关导通以允许该电池组自行放电。

8.如权利要求6所述的电池装置放电方法，其特征在于，该自放电回路具有一内部复合开关，该内部复合开关作为该电池组自行放电与该控制电路侦测电池电压的功能切换。

9.如权利要求6所述的电池装置放电方法，其特征在于，该自放电回路具有一外部复合开关，该外部复合开关作为该电池组自行放电与预先充电的功能切换。

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