CN109216798B - 电池装置及减少电池装置自耗电方法 - Google Patents

电池装置及减少电池装置自耗电方法 Download PDF

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Abstract

一种减少电池装置自耗电方法，包含利用计量芯片计量电池单元的电量信息、利用处理单元读取计量芯片所计量到的电量信息，以及于读取到电量信息小于或等于第一阈值时，由处理单元产生状态切换指令以致使计量芯片响应于状态切换指令进入运输节能状态，并且设定处理单元为关闭状态。其中，当计量芯片处于运输节能状态时，计量芯片停止计量电池单元的电量信息。利用本发明的电池装置以及减少电池装置自耗电的方法，当电池装置的电量低于第一阈值时，使得计量芯片停止计量电池单元并使得处理单元进入关闭状态，以大幅度降低电池装置的整体的自耗电量，进而延长电池装置的存放寿命。

Description

电池装置及减少电池装置自耗电方法
【技术领域】
本发明是关于电池寿命延长技术，特别是一种电池装置及减少电池装置自耗电方法。
【背景技术】
一般而言，厂商在电池装置出厂之前，会先对电池装置进行激活处理与预先充电等动作。因此，在出厂时，电池装置通常会具有至少完全充电容量(full charge capacity，FCC)的40％的电量。
然而，电池装置在出厂后并无法直接送到使用者手中进行使用，而尚需经过一段静置期间，例如经过一些必要的安全性检测程序，之后等待配送以及不定时间的库存，最后才有机会出货并贩售至使用者手中开始使用。
虽然电池装置在静置期间中并不会大量耗电，但由于电池装置中仍有部分电路于此静置时间需进行运作以及电子装置本身自耗电等因素，使得电池装置在静置期间中仍会有一定量的电量损耗，且随着静置期间的增长，电池装置所损耗的电量亦会增加。
因此，一旦电池装置的静置期间过长，例如在库存存放过久，电池装置恐因过度消耗电量之过放电现象而受到不可恢复的永久性损坏。
【发明内容】
在一实施例中，一种电池装置包含电池单元、充放电电路、计量芯片与处理单元。充放电电路经由计量芯片电池单元进行充放电。计量芯片用以计量电池单元的电量信息，并导通充放电电路与电池单元之间的电性连结。处理单元用以读取计量芯片所计量的电量信息。于电量信息小于或等于第一阈值时，处理单元产生状态切换指令给计量芯片然后切换为关闭状态。计量芯片响应状态切换指令进入运输节能状态。于计量芯片处于运输节能状态时，计量芯片停止计量电池单元的电量信息。
在一实施例中，一种减少电池装置自耗电的方法，包含利用计量芯片计量电池单元的电量信息、利用处理单元读取计量芯片所计量的电量信息，以及于读取到电量信息小于或等于第一阈值时，由处理单元产生状态切换指令给计量芯片，以致使计量芯片响应于状态切换指令进入运输节能状态，并且设定处理单元为关闭状态。其中，计量芯片处于运输节能状态时，计量芯片停止计量电池单元的电量信息。
综上所述，根据本发明实施例的电池装置以及减少电池装置自耗电的方法，于电池装置的电量低于第一阈值时，使得计量芯片停止计量电池单元并使得处理单元进入关闭状态，以大幅度降低电池装置的整体的自耗电量，进而延长电池装置的存放寿命。
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
【附图说明】
图1为本发明一实施例的电池装置的概要方块示意图。
图2为本发明一实施例的减少电池装置自耗电方法的流程示意图。
【具体实施方式】
图1为本发明一实施例的电池装置的概要方块示意图。请参阅图1，电池装置100包含电池单元110、充放电电路120、计量芯片130以及处理单元140。计量芯片130耦接于电池单元110、充放电电路120以及处理单元140，且处理单元140耦接于充放电电路120。此外，电池装置100还包含连接端口150，且连接端口150耦接于充放电电路120与处理单元140。
在一些实施态样中，电池装置100可为锂离子电池、锂聚合物电池、镍氢电池、镍锌电池、镍镉电池或其他合适种类的储能元件。
电池单元110用以储存电能。在一实施例中，电池单元110可为单一电池元件或者为包含多个电池芯的电池组，且此些电池芯彼此可以串联及/或并联型式相接。
计量芯片130用以量测电池单元110的电量信息D1，且处理单元140可读取计量芯片130所量测到的电量信息D1，以依据电量信息D1进行相应的作动。
此外，计量芯片130更可用以控制电池单元110和充放电电路120之间的电性连结以及电池单元110和处理单元140之间的电性连结。举例而言，计量芯片130可建立电池单元110和处理单元140之间的电性连结并且断开电池单元110和充放电电路120之间的电性连结，而使得电池单元110的电池电力不会漏电至充放电电路120并仅用以提供给处理单元140进行运作。
在一些实施例中，计量芯片130可为计量积体电路(gauge IC)。此外，处理单元140可为具有运算功能的系统芯片、中央处理器(CPU)或微控制器(MCU)等，但本发明并非以此为限。
图2为本发明一实施例的减少电池装置自耗电方法的流程示意图。请参阅图1与图2，本发明一实施例的电池装置100可根据本发明任一实施例的方法来降低于静置期间的能量损耗，进而延长其存放寿命。
一般而言，电池装置100于出厂前会经过激活与预先充电等动作，以使得电池装置100于出厂后可具有预定数值的相对容量，例如40％的相对容量。
电池装置100于静置期间中会逐步消耗电量，为避免电池装置100因过度放电现象而受到不可回复的永久性损坏，电池装置100可利用计量芯片130计量电池单元110的电量信息D1(步骤S11)，并通过处理单元140读取计量芯片130所计量的电量信息D1(步骤S12)，借以监控电池单元110的剩余电量的多寡。此外，电池装置100更通过处理单元140根据所读取到的电量信息D1进行判断并进行相应的处置，且致使计量芯片130切换至相应的状态。
在步骤S11的一实施例中，计量芯片130可利用开路电压法或库伦计量法来取得电池单元110的电量信息D1。此外，电量信息D1可以相对容量来(relative state ofcapacity，RSOC)表示电池单元110的电量，但本发明并非以此为限。
并在步骤S12的一实施例中，处理单元140可利用SMB通讯协定与计量芯片130进行通讯，以读取电量信息D1。
在一实例中，计量芯片130可具有三种工作状态，其分别为正常状态、睡眠状态与运输节能状态。以下依据电池装置100自出厂后于静置期间中因逐步放电所经状态的顺序进行说明。
当处理单元140判定电量信息D1大于第二阈值时，处理单元140可开启充放电电路120、以第二读取频率读取计量芯片130所计量的电量信息D1，并且致使计量芯片130进入正常模式(步骤S13)。其中，当计量芯片130处于正常模式时，计量芯片130可以第二计量频率来计量电池单元的电量信息D1。
在一实施例中，第二阈值可为25％。因此，在步骤S12的一实施例中，处理单元140可在读取到电池单元110的相对容量大于25％时接续执行步骤S13。
在一实施例中，充放电电路120可包含充电模块121与放电模块122。充电模块121与放电模块122分别耦接于计量芯片130与连接端口150之间。充电模块121可用以导通或断开计量芯片130与连接端口150之间的充电路径，且放电模块122可用以导通或断开计量芯片130与连接端口150之间的放电路径。
在步骤S13的一实施例中，处理单元140可输出第一导通信号Sc1给充电模块121，以开启充电模块121导通计量芯片130与连接端口150之间的充电路径，并且输出第二导通信号Sc2给放电模块122，以开启放电模块122导通计量芯片130与连接端口150之间的放电路径。
在一实施例中，处理单元140的第二读取频率可为其本身读取频率的上限值，例如100次/秒。此外，计量芯片130的第二计量频率可相同于处理单元140的第二读取频率，或者高于处理单元140的第二读取频率，而使得处理单元140可一次读取多笔的电量信息D1，但本发明并非以此为限。
当处理单元140判定所读取到的电量信息D1不大于第二阈值时，处理单元140可进一步判断电量信息D1是否大于第一阈值(步骤S14)。当处理单元140判定所读取到的电量信息D1大于第一阈值且小于或等于第二阈值时，处理单元140可关闭充放电电路120、改以第一读取频率读取计量芯片130所计量的电量信息D1，并且致使计量芯片130进入睡眠状态(步骤S15)。其中，当计量芯片130处于睡眠状态时，计量芯片130可以第一计量频率来计量电池单元110的电量信息D1。
在一些实施例中，第一阈值可为0％。因此，在步骤S14的一实施例中，处理单元140可在读取到电池单元110的相对容量为25％或介于0％至25％之间时，接续执行步骤S15。
在步骤S15的一实施例中，处理单元140可输出第一关闭信号Sd1给充电模块121，以致使充电模块121断开计量芯片130与连接端口150之间的充电路径，并且输出第二关闭信号Sd2给放电模块122，以开启放电模块122断开计量芯片130与连接端口150之间的放电路径，以避免充放电电路120消耗电池单元110的电力。此外，处理单元140更通过将第二读取频率降至第一读取频率来减少其耗电量。在一实施例中，此时处理单元140的电流消耗大约可降至83微安培(μA)
在一实施例中，处理单元140的第一读取频率可为10次/秒，但本发明并非以此为限，处理单元140的第一读取频率可视电池装置100的所需节能程度进行调整。此外，计量芯片130的第一计量频率可相同于第二计量频率，但本发明并非以此为限，计量芯片130的第一计量频率可视电池装置100的所需节能程度进行调整，例如将第一计量频率调降至与处理单元140的第一读取频率相同。
在一实施例中，电池装置100还包含线性稳压器160。线性稳压器160耦接于处理单元140与计量芯片130之间，且计量芯片130可用以控制电池单元110与线性稳压器160之间的电性连结。线性稳压器160可用以对电池单元110经由计量芯片130所提供的电池电力进行稳压，之后再将稳压后的电池电力提供给处理单元140。
在一实施例中，电池装置100还包含保护电路(图未示)，且保护电路耦接于电池单元110。保护电路可于电池单元110出现异常状态时切断电池单元110与计量芯片之间的连结路径，以保护电池单元110。举例而言，保护电路可根据电池单元110的电池温度(例如温度过高)、电压状态(例如电压过高或过低)、电流状态(例如电流过高)等来决定是否切断电池单元110与计量芯片之间的连结路径。
因此，在一实施例中，当处理单元140致使计量芯片130进入睡眠状态后，电池装置100的充放电电路120将关闭不作动，而处理单元140、计量芯片130、线性稳压器160与保护电路则维持运作，且处理单元140从第二读取频率降至第一读取频率，以使得电池装置100在计量芯片130进入睡眠状态后的电量损耗可较计量芯片130处于正常状态时更低。
当处理单元140于步骤S14中判定所读取到的电量信息D1小于或等于第一阈值时，处理单元140可产生状态切换指令C1(步骤S16)给计量芯片130，使得计量芯片130响应于状态切换指令C1进入运输节能(shipping)状态，并且处理单元140会切换至关闭状态(步骤S17)，以大幅降低电池装置100的整体的自耗电量，进而可延长电池装置100的存放寿命。
在步骤S17的一实施例中，当计量芯片130响应于状态切换指令C1而进入运输节能状态时，计量芯片130会停止计量电池单元110的电量信息D1，并且断开电池单元110与处理单元140之间的电性连结，以使得处理单元140因无法接收到维持运作的电力而切换至关闭状态。其中，处理单元140于关闭状态中不进行任何运作。但本发明并非以此为限。举例而言，处理单元140也可在输出状态切换指令C1后即自行启动关机程序而切换至关闭状态。
在步骤S17的另一实施例中，当计量芯片130响应于状态切换指令C1而进入运输节能状态时，计量芯片130还可响应于状态切换指令C1关闭线性稳压器160，例如，计量芯片130可通过断开电池单元110和线性稳压器160之间的电性连结来关闭线性稳压器160，进而致使处理单元140因无法接收到维持运作的电力而切换至关闭状态。
在一实施例中，计量芯片130于进入运输节能状态后，可因停止对电池单元110进行计量而使大幅降低其能量消耗，例如将电流降至约1微安培(μA)。
因此，在一实施例中，当处理单元140致使计量芯片130进入运输节能状态后，电池装置100的充放电电路120、处理单元140与线性稳压器160将关闭不作动，而计量芯片130与保护电路则维持运作，且计量芯片130停止对电池单元110进行计量，以使得电池装置100在计量芯片130进入运输节能状态后的电量损耗可较计量芯片130处于睡眠状态更低。
在一实施例中，于处理单元140进入关闭状态后(即步骤S17执行后)，电池装置100可利用电性连接于连接端口160的外部装置(图未示)来重新开启处理单元140(步骤S18)。
在步骤S18的一实施例中，电池装置100是通过外部装置通过连接端口160所提供的外部电力来唤醒处理单元140，以使处理单元140可通过外部电力开始回复作动。在一些实施例中，外部装置可为充电座。
于处理单元140重新开启后，电池装置100便可通过处理单元140开启充放电电路，并且设定计量芯片130为正常状态(步骤S19)。
在步骤S19的一实施例中，处理单元140可通过输出第一导通信号Sc1至充电模块121，使得充电模块121建立连结端口160与计量芯片130之间的充电路径，以致使外部装置200所提供的外部电力可经由此充电路径与计量芯片130对电池单元110进行充电。此外，计量芯片130因切换至正常状态而可以第二计量频率对电池单元110进行计量，以回复对电池单元110的电量的监控。
综上所述，根据本发明实施例的电池装置以及减少电池装置自耗电的方法，于电池装置的电量低于第一阈值时，使得计量芯片停止计量电池单元并使得处理单元进入关闭状态，以大幅度降低电池装置的整体的自耗电量，进而延长电池装置的存放寿命。
本发明的技术内容已以较佳实施例揭示如上述，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神所做些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (8)

1.一种电池装置，其特征在于，该电池装置包含：
一电池单元；
一充放电电路，包含一充电模块与一放电模块；
一计量芯片，用以计量该电池单元的一电量信息，并导通该充放电电路与该电池单元之间的电性连结，其中该充放电电路经由该计量芯片对该电池单元进行充放电；及
一处理单元，用以读取该计量芯片所计量的该电量信息，其中当该电量信息大于第一阈值且小于或等于一第二阈值时，该处理单元关闭充电模块与该放电模块并以一第一读取频率读取该计量芯片所计量的该电量信息，且该计量芯片处于一睡眠状态，其中于该计量芯片处于该睡眠状态时，该计量芯片以一第一计量频率计量该电池单元的该电量信息，以及其中当该电量信息小于或等于该第一阈值时，该处理单元产生一状态切换指令给该计量芯片然后切换为一关闭状态，而该计量芯片响应该状态切换指令进入一运输节能状态，其中于该计量芯片处于该运输节能状态时，该计量芯片停止计量该电池单元的该电量信息。
2.如权利要求1所述的电池装置，其特征在于，该电池装置还包含一线性稳压器，该计量芯片还响应该状态切换指令关闭该线性稳压器。
3.如权利要求1所述的电池装置，其特征在于，当该电量信息大于该第二阈值时，该处理单元以一第二读取频率读取该电量信息且开启该充放电电路，以及该计量芯片处于一正常状态，其中于该计量芯片处于该正常状态时，该计量芯片以一第二计量频率计量该电池单元的该电量信息，其中该第二阈值大于该第一阈值，该第二计量频率大于该第一计量频率，且该第二读取频率大于该第一读取频率。
4.如权利要求1所述的电池装置，其特征在于，该电池装置还包含一连接端口，用以电性连接一外部装置，其中该处理单元处于关闭状态时，该处理单元通过该连接端口与该外部装置的电性连接而重新开启，以及于该处理单元重新开启后，该处理单元开启该充放电电路且控制该计量芯片切回一正常状态。
5.一种减少电池装置自耗电方法，其特征在于，该方法包含：
利用一计量芯片计量一电池单元的一电量信息；
利用一处理单元读取该计量芯片所计量的该电量信息；
当读取到该电量信息大于第一阈值且小于或等于一第二阈值时，由该处理单元以一第一读取频率读取该计量芯片所计量的该电量信息、关闭经由该计量芯片耦接至该电池单元的一充放电电路的一充电模块与一放电模块，以及设定该计量芯片为一睡眠状态，其中于该计量芯片处于该睡眠状态时，该计量芯片以一第一计量频率计量该电池单元的该电量信息；及
于读取到该电量信息小于或等于该第一阈值时，由该处理单元产生一状态切换指令给该计量芯片以致使该计量芯片响应于该状态切换指令进入一运输节能状态，并且设定该处理单元为一关闭状态，其中该计量芯片处于该运输节能状态时，该计量芯片停止计量该电池单元的该电量信息。
6.如权利要求5所述的减少电池装置自耗电方法，其特征在于，当读取到该电量信息小于等于一第一阈值时，由该计量芯片响应该状态切换指令关闭一线性稳压器。
7.如权利要求5所述的减少电池装置自耗电方法，其特征在于，该方法还包含：
当读取到该电量信息大于该第二阈值时，由该处理单元以一第二读取频率读取该电量信息、开启该充放电电路，以及设定该计量芯片为一正常状态，其中于该计量芯片处于该正常状态时，该计量芯片以一第二计量频率计量该电池单元的该电量信息，其中该第二阈值大于该第一阈值，该第二计量频率大于该第一计量频率，且该第二读取频率大于该第一读取频率。
8.如权利要求5所述的减少电池装置自耗电方法，其特征在于，该方法还包含：
当该处理单元处于该关闭状态时，利用电性连接于一连接端口的一外部装置重新开启该处理单元；及该处理单元重新开启后，由该处理单元开启经由该计量芯片耦接至该电池单元的一充放电电路，且设定该计量芯片为一正常状态。
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