CN103051005A - 电池充放电管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电池充放电管理系统及方法，用于依据电池的使用状态而提供对应充电机制，包括：由读取模组读取电池的电池参数，经分析模组分析电池参数以判断电池的使用状态，并由电池参数计算得到放电参数，且记录放电曲线，最后，充电模组具有放电曲线模型与充电模式的对照表，且依据分析模组记录的放电曲线取得对应的放电曲线模型而提供对应的充电模式以对电池进行充电。该电池充放电管理系统及方法不仅可减少电池处于高温时间，也可降低过度充放电来避免电池损坏。此外，通过电池保护机制来监控电池异常情况，以拉长电池使用寿命。

Description

电池充放电管理系统及方法

  

技术领域

    本发明关于一种电池充放电管理系统及方法，更确切地说，是关于一种依据电池放电状态而提供对应充电机制的电池充放电管理系统以及方法。

背景技术

随着电脑科技蓬勃发展，可携式电子装置逐渐普及化，此类型的电子装置具有体积小且方便携带的特点，像是平板电脑、PDA、智能手机等，对需要长时间在户外使用的使用者极为便利。

在可携式电子装置不断推陈出新下，不仅增加使用功能同时也强化工作效能，但这势必对可携式电子装置的电源消耗量相对增加，因而当使用者在户外使用时，电池可能是唯一供电来源下，电池的使用管理变得格外重要。现行可携式电子装置的电池都朝高容量、快速充电等特性去设计，虽然对于使用者是相当方便，但随着使用时间一久，电池蓄电能力通常会逐渐下降，其主要原因归咎于传统电池充放电过程都使用固定模式，即充电或放电时并无考虑周遭因素，另外，电池温度及电池充放电频率对于电池的寿命和续航力影响极大，例如电池过度充电、充电过程持续高温或在无需充电时进行充电，都容易让电池造成损坏，如此让电池使用时效变短，严重者，还需重购新电池来替代，所以，电池温度及充放电频率对于电池寿命有极大影响。

因此，如何找出一种对电池最好的充放电管理，特别是，让电池在需要时才进行充电，且充电时参考电池内部因素，例如电池温度、电池电压等，以决定提供适合的充电机制，由此降低电池在充放电过程的可能伤害，实属本领域的技术人员所应面对的课题。

发明内容

由于上述习知技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电池充放电管理机制，利用电池使用状态的监控，依据所取得电池参数以提供适当的充电模式，避免电池不当充放电而降低电池寿命。

本发明另一目的在于监控使用中电池状态，以在电池温度、电压或电流异常时，进行报警或停止电池的充放电。

为达前述目的及其他目的，本发明提供一种电池充放电管理系统，其依据电池的使用状态而提供对应充电机制，包括：读取模组，其用于读取该电池的电池参数；分析模组，其用于分析该电池参数，以判断该电池的使用状态而取得放电参数，且记录当时的放电曲线；以及充电模组，其具有多个放电曲线模型与多个充电模式的对照表，该充电模组依据该分析模组记录的该放电曲线取得对应的该放电曲线模型，并参照该对照表提供对应的该充电模式对该电池进行充电。

在一实施型态中，各该充电模式基于该电池的不同放电电流及电压，而提供不同的充电电流及充电时间。

在一实施型态中，该分析模组还设有临界值，其在该放电参数大于该临界值时，记录当时的放电曲线。

在一实施型态中，该放电参数为该电池参数与一固定时间前所取得的电池参数的平均值。

另外，本发明还提出一种电池充放电管理方法，其用于依据电池的使用状态而进行对应充电机制，包括以下步骤：（1）读取该电池的电池参数；（2）分析该电池参数以得到该电池的使用状态，并取得放电参数；（3）判断该放电参数且记录当时的放电曲线；以及（4）提供多个放电曲线模型与多个充电模式的对照表，并依据该放电曲线取得对应的该放电曲线模型，以由该对照表提供对应的该充电模式。

在一实施型态中，该步骤（3）进一步提供临界值，并判断该放电参数大于该临界值时，记录当时的放电曲线。此外，该步骤（3）还包括判断该放电参数未大于该临界值时，回至步骤（1），持续读取该电池的电池参数。

在另一实施型态中，该步骤（3）还包括判断该放电参数未大于该临界值时，不变动该放电曲线，且于步骤(4)依该放电曲线提供对应的该充电模式。

在一实施型态中，该步骤（4）所述各该充电模式基于该电池的不同放电电流及电压，而以不同的充电电流及充电时间进行充电。

相较于现有技术，本发明提出一种电池充放电管理系统及方法，通过监控电池的使用状态以提供对应的充电机制，具体来说，持续读取电池参数以取得电池状态，再依电池的放电电流及电压大小，而提供不同的充电电流及充电时间，如此，不仅可在电池需要时才充电以减少充电次数外，还可控制充电电流大小及充电时间，避免电池温度过高而使电池受损，间接影响日后电池效能。

    此外，本发明还提出电池使用的保护机制，通过监控电池的温度、电压、电流等电池参数来判断电池是否异常，必要时停止充放电并报警，由此增加电池续航力及寿命。

附图说明

图1为本发明所述的电池充放电管理系统的系统方块图；

图2为本发明所述的电池充放电管理系统另一实施型态的示意图；

图3为本发明所述的电池充放电管理系统的步骤流程图；以及

图4为说明本发明的电池充放电管理系统所述的放电曲线图。

图中:

1、2,电池充放电管理系统;

10、20,读取模组;

11、21,分析模组;

12、22,充电模组;

23,保护模组;

3,充电单元;

4 ,供电单元;

100,电池;

S301~S305,步骤。

具体实施方式

以下由特定的具体实施形态说明本发明的技术内容，熟悉此技艺的人士可由本说明书所公开的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明也可由其他不同的具体实施形态加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

如图1所示，为本发明所述的电池充放电管理系统的系统方块图。该电池充放电管理系统1提供电池依据电池的使用状态而进行不同充电程序，现有电池仅能以相同电流、固定电压等单一模式来进行充电，本发明提出依据电池参数的监控来提供最合适的充电模式，其中，该电池充放电管理系统1包括：读取模组10、分析模组11以及充电模组12。

读取模组10用于读取该电池的电池参数。详细的说，当电池充放电管理系统1启动执行后，读取模组10会持续读取电池内的电池参数，以取得电池目前状态，其中，该电池参数可包括电池电压、电池电流、电池温度及电池电容量之其中至少一者，通过该些参数的读取以供分析模组11进行分析判断。

分析模组11用于分析该电池参数，以判断该电池的使用状态而取得放电参数，且记录当时的放电曲线，例如可于该放电参数大于临界值时，记录当时的放电曲线。具体来说，分析模组11分析该读取模组10所取得的电池参数，由此判断电池的使用状态是否正常，如：电池充放电频率是否过于频繁，或是是否已达到需要充电状态等，且可由该些电池参数计算以取得放电参数，该放电参数即代表该电池目前放电状态并用于取得当下的放电曲线，其中，该放电参数是将现在电池参数及某一固定时间前的电池参数取其平均值，例如，读取模组10每隔10秒取得一次电池参数，而目前放电参数则是将最新电池参数及10秒前的电池参数相加再取平均而得到。

详细的说，该分析模组11还设有临界值。经计算得到的放电参数，当该放电参数大于一临界值时，将会记录当时的放电曲线，即表示时间与电池温度、电池电压、电池电流、电池电容量间关系的曲线图，而该放电曲线记载该电池当下的使用状态。相反地，若该放电参数未大于该临界值时，则读取模组10将持续读取电池的电池参数，直到分析模组11判断电池的电池参数达到一定变化后，才记录当时的放电曲线。

充电模组12具有多个放电曲线模型与多个充电模式的对照表，该充电模组依据该分析模组记录的该放电曲线取得对应的该放电曲线模型，并参照该对照表提供对应的该充电模式对该电池进行充电。换言之，充电模组12会依分析模组11所取得的放电曲线，来决定后续的充电模式。该充电模组12中具有一对照表，记载多个放电曲线模型与多个充电模式间的关系，且该充电模组12判断分析模组11所取得的放电曲线，以取得该放电曲线对应的放电曲线模型，进而由该对照表找出对应的充电模式，且不同充电模式将针对当下不同的电池情况而给予不同的充电方式，也就是说，各充电模式依据该电池当时的放电电流及电压大小，来决定所提供充电电流大小及所需的充电时间。

除了电池的充放电次数过多或过少会影响电池寿命外，电池温度也会影响电池寿命，因而有效控制电池温度是必要的，当充电电流越大虽可缩短充电时间，但也会产生较高温度，因而充电时间与电池温度之间需要相互考量才能降低对电池的伤害。因此，充电模组12所提供不同充电模式是以最适合电池现况而提供对应充电方式，下面将列举在不同使用状态下可能提供对应充电模式。

＜充电模式1＞

在电池放电电流不大于300mA，且当该电池电压下降至3.5V时则可开始充电，此时充电模式之充电电流可采用高电流1.5A，仅需要短时间（约2小时）即可充电到4.0V。虽然使用较大电流，但因充电时间较少使得电池处于高温时间缩短，进而减少电池损坏。

＜充电模式2＞

在电池放电电流介于300mA及750mA之间，且当该电池电压下降至3.4V时则可开始充电，此时充电模式的充电电流可采用中电流1.0A，大约需要3小时时间才可充电到4.1V。此时，虽然充电时间变长，但因充电电流较小，所以电池充电时的平均温度会较低，可避免电池的高温伤害。

＜充电模式3＞

在电池放电电流大于1A，且当该电池电压下降至3.3V时则可开始充电，此时充电模式的充电电流可采用低电流500mA，这样约要4至6小时时间才能充电到4.2V。此模式下，虽然充电时间变得更长，但充电电流也变得更小，因而充电时电池温度不会太高，可降低伤害电池的情况。

由上可知，依据电池放电电流大小及电压状态来判断何时应该充电，且所提供的充电模式会考量充电电流大小的温度效应，而将电池充电到合适电压。再者，前述不同模式的充电方式，其充电次数会被拉近，例如在充电模式3中因其放电电流较大，故当电压较低时（3.3V）才进行充电，且会充电到较高4.2V电压，由此减少其充电次数。反观，在充电模式1中因放电电流较小，故在电压3.5V时即可充电，且无需充电至如充电模式3的高电压，如此可缩短充电时间，同时让高充电电流1.5V所造成高温的影响降低。因此，本发明依据电池不同状态而提供不同充电模式，可降低对电池伤害并拉长电池续航力及寿命。

接着，如图2所示，为本发明所述的电池充放电管理系统另一实施型态的示意图。该电池充放电管理系统2可依据电池100的使用状态而提供不同充电模式，其中，读取模组20、分析模组21及充电模组22的功能与图1所述相同，故不再赘述。本实施例的电池充放电管理系统2还包括：保护模组23。

保护模组23其用于监控电池100的电池参数，且于该电池参数大于预定值时停止该电池100的充放电。如前面所述，电流、电压或温度皆对电池100产生影响，因而电池充放电管理系统2通过保护模组23来监控该些电池参数，在读取模组20持续读取电池参数后，会经由分析模组21进行分析，若需充电则由充电模组22进行后续充电模式的决定，但当分析模组21判断电池100的电池参数有异常情况时，例如该些电池参数大于一预定值时，则会产生报警，甚至停止电池100的充放电。

举例来说，当温度高于55℃或电压超过4.2V或电流超过1.3A时，则该保护模组23会产生持续报警，以通知使用者目前电池100有异常状态，假若温度高于60℃或电压超过4.5V或电流超过1.5A时，此时保护模组23会通知与电池100连接的充电单元3或供电单元4，以停止该电池100的充放电，如此可避免电池因异常状况而受到损坏。

其次，配合前述图1所示的电池充放电管理系统，利用图3说明本发明的电池充放电管理系统的步骤流程图。如图3所示，在步骤S301中，其读取电池的电池参数。详细来说，当电池充放电管理机制被启动后，将持续读取电池的电池参数，该些电池参数表现电池的当下状态，其中，该电池参数可包括电池电压、电池电流、电池温度及电池电容量的其中至少一者。接着进至步骤S302。

在步骤S302中，其分析该电池参数以得到该电池的使用状态，并取得放电参数。即步骤S302将分析步骤S301所取得的电池参数以知悉电池状态，例如电池是否异常，或充放电过于频繁等，并利用该电池参数来取得该电池的放电参数。

前述的放电参数可为前后两个电池参数的平均值，即将最新的电池参数与某一固定时间前所取得的电池参数作平均，而所谓固定时间是指步骤S301中每次读取电池参数的时间，因此，将最新取得的电池数据与前次取得电池数据相加平均后，即可作为当下的放电参数。接着进至步骤S303。

在步骤S303中，其判断该放电参数是否大于临界值，该临界值是依据电池特性而预先设定，作为对电池状态的判断标准，若否，则回至步骤S301，持续读取该电池的电池参数，若是，则进至步骤S304。

在步骤S304中，其记录当时的放电曲线。接着进至步骤S305。

详细来说，步骤S303将判断电池的放电参数是否大于临界值，若否，则表示电池无需充电，则回到步骤S301持续读取电池参数，相反地，若该放电参数大于临界值时，则表示要对电池进行充电，此时会进至步骤S304并记录当时的放电曲线。

在步骤S305中，其依据该放电曲线取得对应的放电曲线模型以由对照表提供对应的充电模式。详细的说，由于放电曲线即表示该电池的使用情况，因而通过一个具有多个放电曲线模型与多个充电模式的对照表，以得到对当下电池最合适的充电模式。即判断该放电曲线所属的放电曲线模型，再从对照表中根据放电曲线模型取得对应的充电模式，且不同充电模式会依据电池状态而进行充电，例如依据电池在不同放电电流大小及电池电压下，给予不同的充电电流及其充电时间，使得电池充电至预定的电压。如此，有利于缩短电池长时间处于高温度下，由此拉长电池使用寿命。

在另一实施例中，该步骤S304也可判断放电参数是否大于临界值，并于该放电参数未大于临界值时，不变动放电曲线。详细的说，在原有充电模式下，当放电参数未超过临界值时，即表示电池状态改变不大，则无需再次取得当下的放电曲线，即依原先已取得的放电曲线提供对应的充电模式，以对电池进行充电。

此外，在该步骤S302中，还包括监控该电池的电池参数，且在该电池参数异常时停止该电池的充放电。于此提供电池使用过程的保护机制，由前述可知，电池的温度、电压、电流皆会影响电池功能，因而通过电池参数分析得知电池是否有异常状态，例如可在该些电池参数大于一预定值时，产生报警或是停止充放电的动作，由此保护电池避免因温度过高、电压过高或电流过大所造成的损坏。

另外，图4说明本发明的电池充放电管理系统所述的放电曲线图。由该图可知，放电曲线图中时间（t）与电池温度（T）、电池电压（V）、电池电流（I）、电池电容量（C）等电池参数为正比关系，即时间越长，则放电曲线的放电参数（包括温度、电压、电流、容量）随之增加，因而该电池充放电管理系统可依据该放电曲线来决定所提供的充电模式。

综上所述，本发明的电池充放电管理系统及方法，通过监控电池状态以提供电池最佳充放电管理，以避免电池过度充放电及有效的温度控管，当电池处于不同放电电流及电压下，则提供不同充电电流大小及充电时间的充电方式，通过减少高温时间或者降低过度充放电频率来避免电池损坏，进而拉长电池寿命及续航力。另外，本发明还提供电池保护机制，在电池发生异常状态时提供报警或停止充放电，由此达到电池保护的效果。

上述实施形态仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟习此项技艺的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施形态进行修饰与改变。

Claims (14)

1.一种电池充放电管理系统，其特征在于:其依据电池的使用状态而提供对应充电机制，包括：

读取模组，其用于读取该电池的电池参数；

分析模组，其用于分析该电池参数，以判断该电池的使用状态而取得放电参数，且记录当时的放电曲线；以及

充电模组，其具有多个放电曲线模型与多个充电模式的对照表，该充电模组依据该分析模组记录的该放电曲线取得对应的该放电曲线模型，并参照该对照表提供对应的该充电模式对该电池进行充电。

2.根据权利要求1所述的电池充放电管理系统，其特征在于:其中，各该充电模式基于该电池的不同放电电流及电压，而提供不同的充电电流及充电时间。

3.根据权利要求1所述的电池充放电管理系统，其特征在于:其中，该电池参数包括电池电压、电池电流、电池温度及电池电容量的其中至少一种。

4.根据权利要求1所述的电池充放电管理系统，其特征在于:其中，该放电参数为该电池参数与一固定时间前所取得的电池参数的平均值。

5.根据权利要求1所述的电池充放电管理系统，其特征在于:其中，该分析模组还设有临界值，其在该放电参数大于该临界值时，记录该当时的放电曲线。

6.根据权利要求1所述的电池充放电管理系统，其特征在于:还包括保护模组，其用于监控该电池的电池参数，且在该电池参数大于预定值时停止该电池的充放电。

7.一种电池充放电管理方法，其特征在于:其用于依据电池的使用状态而进行对应充电机制，包括以下步骤：

（1）读取该电池的电池参数；

（2）分析该电池参数以得到该电池的使用状态，并取得放电参数；

（3）判断该放电参数且记录当时的放电曲线；以及

（4）提供多个放电曲线模型与多个充电模式的对照表，并依据该放电曲线取得对应的该放电曲线模型，以由该对照表提供对应的该充电模式。

8.根据权利要求7所述的电池充放电管理方法，其特征在于:其中，该电池参数包括电池电压、电池电流、电池温度及电池电容量其中至少一种。

9.根据权利要求7所述的电池充放电管理方法，其特征在于:其中，该步骤（3）还进一步提供临界值，并判断该放电参数大于该临界值时，记录该当时的放电曲线。

10.   根据权利要求7所述的电池充放电管理方法，其特征在于:其中，该步骤（3）还进一步提供临界值，并判断该放电参数未大于该临界值时，回至步骤（1），持续读取该电池的电池参数。

11.   根据权利要求7所述的电池充放电管理方法，其特征在于:其中，该步骤（3）还进一步提供临界值，并判断该放电参数未大于该临界值时，不变动该放电曲线，且于该步骤(4)依该放电曲线提供对应的该充电模式。

12.   根据权利要求7所述的电池充放电管理方法，其特征在于:其中，该步骤（2）所述的放电参数为该电池参数与一固定时间前所取得的电池参数的平均值。

13.   根据权利要求7所述的电池充放电管理方法，其特征在于:其中，在该步骤（4）中，各该充电模式基于该电池的不同放电电流及电压，而以不同的充电电流及充电时间进行充电。

14.根据权利要求7所述的电池充放电管理方法，其特征在于:其中，该步骤（2）还包括监控该电池的电池参数，且在该电池参数异常时停止该电池的充放电。

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