CN109935920B - 电池的放电控制方法及电池电路架构 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电池的放电控制方法及电池电路架构，所述电池的放电控制方法包含经由电量计量电路计量电池模块的当前剩余电量、经由温度侦测电路侦测电池模块的当前温度、以及经由放电控制电路根据电池模块的当前剩余电量及当前温度控制放电电路进行电池模块对接地端的放电。根据本发明的电池的放电控制方法及电池电路架构，放电控制电路能根据电池模块的当前剩余电量及当前温度控制电池模块放电，如此能避免电子装置处在高温的环境中，电池模块具有膨胀的风险。

Description

电池的放电控制方法及电池电路架构

【技术领域】

本发明是关于一种电池的放电控制方法及电池电路架构。

【背景技术】

大多的电子装置都包含锂电池，锂电池具有能量密度高的优点，能提供电子装置运作所需的电力，电子装置的使用者可随身携带电子装置，长时间地使用电子装置而不受限于使用电子装置的地方是否提供插座。倘若锂电池的电量用尽，只要再对锂电池进行充电就可以继续使用，相当方便。

然而，锂电池存在着安全性问题。锂电池包含有非水电解质，当电子装置处在温度较高的环境时，前述的非水电解质会分解而造成锂电池内部的压力上升，其压力上升会导致锂电池膨胀。若使用具有已膨胀的锂电池的电子装置，例如对已膨胀的锂电池进行充电，有相当程度的危险，严重时会造成电子装置燃烧甚至是爆炸。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提出一种电池的放电控制方法及电池电路架构。

在一实施例中，一种电池电路架构包含电池模块、电量计量电路、温度侦测电路、放电电路及放电控制电路。电池模块包含一正极端，电量计量电路计量电池模块的当前剩余电量。温度侦测电路侦测电池模块的当前温度。放电电路耦接于电池模块的正极端与接地端之间。放电控制电路接收电池模块的当前剩余电量与当前温度，放电控制电路根据电池模块的当前剩余电量与当前温度控制放电电路进行电池模块对接地端的放电。

在一实施例中，一种电池的放电控制方法包含经由电量计量电路计量电池模块的当前剩余电量、经由温度侦测电路侦测电池模块的当前温度、以及经由放电控制电路根据电池模块的当前剩余电量及当前温度控制放电电路进行电池模块对接地端的放电。其中放电电路耦接于电池模块的正极端与接地端之间。

综上所述，根据本发明的电池的放电控制方法及电池电路架构的一实施例，放电控制电路能根据电池模块的当前剩余电量及当前温度控制电池模块放电，如此能避免电子装置处在高温的环境中，电池模块具有膨胀的风险。

【附图说明】

图1为根据本案的电池电路架构的一实施例的方框示意图。

图2为根据本发明的电池的放电控制方法的一实施例的流程图。

图3为图2中的其中一步骤的一实施例的流程图。

图4为根据本发明的电池的放电控制方法的另一实施例的流程图。

图5为应用图1的电池电路架构10的可携式电子装置的一实施例的示意图。

图6为根据本案的电池电路架构的另一实施例的方框示意图。

【具体实施方式】

图1为根据本案的电池电路架构的一实施例的方框示意图。图2为根据本发明的电池的放电控制方法的一实施例的流程图。请先参照图1，电池电路架构10包含电池模块101、电量计量电路102、温度侦测电路103、放电电路104及放电控制电路105。电量计量电路102及温度侦测电路103耦接于电池模块101，放电控制电路105耦接于电量计量电路102、温度侦测电路103及放电电路104的控制端，放电电路104耦接于电池模块101与接地端GND之间。

在运作上，请合并参照图1及图2，温度侦测电路103侦测电池模块101的当前温度S1(步骤S02)。举例来说，温度侦测电路103可在一时间点产生表示电池模块101的当前温度S1为40度，并在另一时间点产生表示电池模块101的当前温度S1为60度。电量计量电路102计量电池模块101的当前剩余电量S2(步骤S01)。举例来说，电量计量电路102可在一时间点产生表示电池模块101的当前剩余电量S2为80％，并在另一时间点产生表示电池模块101的当前剩余电量S2为20％。

放电控制电路105接收温度侦测电路103产生的当前温度S1及电量计量电路102产生的当前剩余电量S2，放电控制电路105根据当前温度S1及当前剩余电量S2控制放电电路104进行电池模块101对接地端GND的放电(步骤S03)，使电池模块101的剩余电量下降，如此能避免电池模块101在高温时膨胀。

在一实施例中，在步骤S03中，放电控制电路105根据电池模块101的当前温度S1大于一预设温度的时间长度是否达到一预设时间长度(步骤S031)的判断结果以及电池模块101的当前剩余电量S2是否大于预设电量(步骤S032)的判断结果决定是否开启放电电路104。倘若放电控制电路105判断出电池模块101的当前温度S1大于预设温度的时间长度达到预设时间长度且判断出电池模块101的当前剩余电量S2是否大于一预设电量(即，执行步骤S031、S032所得的两判断结果均为「是」)，放电控制电路105始开启放电电路104(步骤S033)，使电池模块101通过放电电路104对接地端GND放电。

举例来说，预设温度及预设时间长度可分别为55度及四小时，预设电量可电池总容量的55％，若放电控制电路105判断出电池模块101的当前温度S1大于55度的时间长度达到四小时(判断结果为「是」)且放电控制电路105判断出电池模块101的当前剩余电量S2大于电池总容量的55％(判断结果为「是」)，放电控制电路105开启放电电路104；反之，若放电控制电路105判断出电池模块101的当前温度S1大于55度的时间长度未达到四小时(判断结果为「否」)，或是放电控制电路105判断出电池模块101的当前剩余电量S2小于或等于电池总容量的55％(判断结果为「否」)，放电控制电路105则不开启放电电路104。此时，放电控制电路105可不断地重复执行步骤S032、S033，直到执行步骤S031、S032所得的两判断结果均为「是」。

图3为图2中的步骤S031的一实施例的流程图。请参照图3，在一实施例中，在步骤S031中，放电控制电路105可先判断电池模块101的当前温度S1是否大于预设温度(步骤S031A)，若电池模块101的当前温度S1大于预设温度，放电控制电路105进一步计算大于预设温度的时间长度(步骤S031B)。接着，放电控制电路105判断电池模块101的当前温度S1大于预设温度的时间长度是否达到预设时间长度(步骤S031C)，若判断为「是」，表示电池模块101的当前温度S1大于预设温度的时间长度达到预设时间长度，此时，放电控制电路105开启放电电路104(步骤S033)。倘若执行步骤S031A、S031C之后得到为「否」的判断结果，表示电池模块101的当前温度S1大于预设温度的时间长度未达到预设时间长度，此时放电控制电路105不开启放电电路104。

图4为图1的电池模块的放电控制方法的另一实施例的流程图。请合并参照图1及图4，在另一实施例中，在中，放电控制电路105在执行步骤S03时根据电池模块101的当前温度S1在一侦测周期内大于预设温度的累计时间是否达到预设时间长度(步骤S034)的判断结果以及电池模块101的当前剩余电量S2是否大于预设电量的判断结果来决定是否开启放电电路104。其中，在执行步骤S034时，放电控制电路105可在一侦测周期内累计电池模块101的当前温度S1达到预设温度的总时间长度，若放电控制电路105判断出累计所得的总时间长度达到预设时间长度(判断为「是」)，且电池模块101的当前剩余电量S2大于预设电量(判断为「是」)，放电控制电路105始开启放电电路104(步骤S033)。

例如，前述的侦测周期可为六小时，放电控制电路105判断在六小时内电池模块101的当前温度S1大于预设温度的累计时间是否达到四小时，例如在六小时内的第一小时及第二小时达到55度，第三小时未达到55度，而第四小时及第五小时均达到55度，放电控制电路105即判断出在六小时的侦测周期内电池模块101的当前温度大于预设温度的累计时间达到四小时(判断为「是」)；反之，倘若六小时内仅有第一小时及第六小时达到55度，放电控制电路105则判断出在六小时的侦测周期内电池模块101的当前温度S1大于预设温度的累计时间未达预设时间长度而不开启放电电路104。放电控制电路105可在进入另一侦测周期时再重新累计电池模块101的当温度达到预设温度的总时间长度。

在一实施例中，如图1所示，放电电路104包含一电阻1041及一开关电晶体1042。开关电晶体1042与电阻1041串联于电池模块101的正极端与接地端GND之间，且开关电晶体1042的控制端耦接于放电控制电路105。基此，当放电控制电路105在执行步骤S031、S032后判断出电池模块101的当前温度S1大于预设温度达预设时间长度且电池模块101的当前剩余电量S2大于预设电量时，放电控制电路105输出一开启信号S3至开关电晶体1042的控制端，以控制开关电晶体1042导通。在开关电晶体1042的导通期间，电池模块101经由电阻1041对接地端GND放电。同样地，当放电控制电路105执行步骤S034、S032后判断出电池模块101的当前温度S1在侦测周期内大于预设温度的累计时间达到预设时间长度且电池模块101的当前剩余电量S2大于预设电量时，放电控制电路105也输出开启信号S3至开关电晶体1042的控制端，以控制开关电晶体1042导通，使电池模块101经由电阻1041对接地端GND放电。

在一实施例中，电池模块101可为锂电池或是角型电池。电池模块101可包含若干个电池组，电量计量电路102可根据电池模块101的每一个电池组的剩余电量来计算若干个电池组的整体剩余电量，以产生当前剩余电量S2。

在一实施例中，在电池模块10对接地端GND的放电期间，电量计量电路102依然计量电池模块101的当前剩余电量S2，并将计量所得的当前剩余电量S2发送至放电控制电路105。于是，在电池模块10的放电期间，放电控制电路105根据当前剩余电量S2判断电池模块10的当前剩余电量S2是否小于或等于预设电量，若判断为是，放电控制电路105则关闭放电电路104，放电控制电路105可发送一关闭信号S4至开关电晶体1042的控制端，使开关电晶体1042截止，以切断电池模块101与接地端GND之间的放电路径，使电池模块101停止放电。

在一实施例中，放电控制电路105可为微控制晶片(micro chip)或是内嵌式控制器(embedded controller；EC)。

在一实施例中，电量计量电路102及温度侦测电路103可以电池计量晶片(gaugeIC)来实现。

图5为应用图1的电池电路架构10的可携式电子装置1的一实施例的示意图。请参照图5，可携式电子装置1包含如图1所示例的电池电路架构10及系统电路11，且电池电路架构10还包含一电源输出入端106及一供电开关108。电源输出入端106耦接于系统电路11及供电开关108。供电开关108耦接于电池模块101的正极端与电源输出入端106之间。供电开关108具有一供电控制端，供电控制端耦接于电量计量电路102，供电开关108受控于电量计量电路102。供电开关108用以建立电池模块101与电源输出入端106之间的供电路径，电量计量电路102能控制供电开关108导通。当供电开关108导通时，电池模块101对电源输出入端106进行放电，使电池模块101提供的电力经由电源输出入端106传输至系统电路11，以供应系统电路11运作所需的电力。

进一步，如图5所示，可携式电子装置1还包含充电控制电路12，充电控制电路12耦接于电池电路架构10的电源输出入端106；电池电路架构10还包含一充电开关107，充电开关107耦接于电池模块101的正极端与电源输出入端106之间。充电开关107具有一充电控制端耦接于电量计量电路102，充电开关107受控于电量计量电路102。充电开关107用以建立电源输出入端106与电池模块101之间的充电路径。电量计量电路102能控制充电开关107导通。当充电开关107导通时，充电开关107传递电源输出入端106自充电控制电路12接收的电源信号S5至电池模块101，使电池模块101根据电源信号S5进行充电。

进一步来看，充电开关107耦接供电开关108于电池模块101与电源输出入端106之间，充电开关107及供电开关108可分别以N型电晶体来实现，且充电开关107及供电开关108分别包含一二极体耦接于汲极与源极之间。当电池模块101供电给系统电路11时，电量计量电路102控制供电开关108导通并控制充电开关107截止，电池模块101提供的电力经由充电开关107所包含的二极体传递至供电开关108，并经由电源输出入端106传递至系统电路11。当充电控制电路12提供电源信号S5给电池模块101时，电量计量电路102控制充电开关107导通并控制供电开关108截止，充电控制电路12输出的电源经由供电开关108所包含的二极体传递至充电开关107，并经由充电开关107传递至电池模块101。

图6为根据本案的电池电路架构的另一实施例的方框示意图。如图6所示，电池电路架构10还包含连接侦测电路109，连接侦测电路109耦接于电池模块101。连接侦测电路109用以侦测电池模块101是否连接于电子装置1，并选择性地根据电池模块101是否连接于电子装置1的侦测结果控制电池模块101受控于放电控制电路105而经由放电电路104对接地端GND放电。详细而言，当连接侦测电路109侦测出电池模块101未连接于电子装置1时，表示电池电路架构10未安装在电子装置1中，此时连接侦测电路109始控制放电控制电路105根据当前温度S1及当前剩余电量S2控制放电电路104进行电池模块101对接地端GND的放电；另一方面，当连接侦测电路109侦测出电池模块101连接于电子装置1时，表示电池电路架构10安装在电子装置1中，此时，连接侦测电路109控制电池模块101经由电子装置1中的另一放电电路对接地端GND进行放电，也就是连接侦测电路109可控制电子装置中的一微控制晶片进行电池模块101经由电子装置1中的另一放电电路对接地端GND的放电。

在一实施例中，连接侦测电路109可以微控制晶片来实现。连接侦测电路109可耦接于电池模块101与电池输出入端106之间，连接侦测电路109可通过电池输出入端106的电压准位来判定电池模块101是否连接于电子装置1，即电池模块101是否安装在电子装置1中。

综上所述，根据本发明的电池的放电控制方法及电池电路架构的一实施例，放电控制电路能根据电池模块的当前剩余电量及当前温度S1控制电池模块放电，如此能避免电子装置处在高温的环境中，电池模块具有膨胀的风险。

虽然本案已以实施例揭露如上然其并非用以限定本案，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本案的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本案的保护范围当视后附的专利申请范围所界定者为准。

Claims (13)

1.一种电池电路架构，其特征在于，包含：

一电池模块，包含一正极端；

一电量计量电路，计量该电池模块的一当前剩余电量；

一温度侦测电路，侦测该电池模块的一当前温度；

一放电电路，耦接于该正极端与一接地端之间；及

一放电控制电路，接收该当前剩余电量与该当前温度，并根据该当前剩余电量与该当前温度控制该放电电路进行该电池模块对该接地端的放电；

其中，该放电控制电路于该当前温度在一侦测周期内大于一预设温度的累计时间达一预设时间长度且该当前剩余电量大于一预设电量时开启该放电电路以使该电池模块放电，该侦测周期大于该预设时间长度。

2.如权利要求1所述的电池电路架构，其特征在于，该放电控制电路还于该当前剩余电量小于或等于该预设电量时关闭该放电电路。

3.如权利要求1所述的电池电路架构，其中该预设时间长度为四小时。

4.如权利要求1所述的电池电路架构，其特征在于，该放电电路包含一开关电晶体及一电阻，该开关电晶体与该电阻串联于该正极端与该接地端之间，以及该放电控制电路耦接该开关电晶体的控制端。

5.如权利要求1所述的电池电路架构，其特征在于，还包含：

一电源输出入端，耦接一系统电路；及

一供电开关，受控于该电量计量电路且耦接于该正极端与该电源输出入端之间，于该供电开关导通时，该电池模块对该电源输出入端进行放电。

6.如权利要求5所述的电池电路架构，其特征在于，该电源输出入端还耦接于一充电控制电路，该电池电路架构还包含：

一充电开关，受控于该电量计量电路且耦接于该正极端与该电源输出入端之间，于该充电开关导通时，该电池模块经由该电源输出入端及该充电开关接收来自于该充电控制电路的一电源信号并根据该电源信号充电。

7.如权利要求1所述的电池电路架构，其特征在于，还包含：

一连接侦测电路，用以侦测该电池模块是否连接于一电子装置；

其中，当该电池模块未连接于该电子装置时，该连接侦测电路控制该电池模块受控于该放电控制电路而经由该放电电路对该接地端放电，当该电池模块连接于该电子装置时，该连接侦测电路控制该电池模块经由该电子装置中的另一放电电路对该接地端放电。

8.一种电池的放电控制方法，其特征在于，包含：

经由一电量计量电路计量一电池模块的一当前剩余电量；

经由一温度侦测电路侦测该电池模块的一当前温度；及经由一放电控制电路根据该当前剩余电量及该当前温度控制一放电电路进行该电池模块对一接地端的放电，其中该放电电路耦接于该电池模块的正极端与该接地端之间，以及其中该放电控制电路是于该当前温度在一侦测周期内大于一预设温度的累计时间达一预设时间长度且该当前剩余电量大于一预设电量时开启该放电电路以使该电池模块放电，该侦测周期大于该预设时间长度。

9.如权利要求8所述的电池的放电控制方法，其特征在于，该放电控制电路根据该当前剩余电量及该当前温度控制该放电电路的步骤还包含：该放电控制电路于该当前剩余电量小于或等于该预设电量时关闭该放电电路。

10.如权利要求8所述的电池的放电控制方法，其特征在于，该预设时间长度为四小时。

11.如权利要求8所述的电池的放电控制方法，其特征在于，还包含：

经由该电量计量电路控制一供电开关导通于该电池模块的正极端与一电源输出入端之间；及

由该电池模块经由该供电开关对该电源输出入端进行放电，以供电给耦接于该电源输出入端的一系统电路。

12.如权利要求11所述的电池的放电控制方法，其特征在于，还包含：

经由该电量计量电路控制一充电开关导通于该电池模块的正极端与该电源输出入端之间；及

由该电池模块经由该充电开关及该电源输出入端接收耦接于该电源输出入端的一充电控制电路的一电源信号并根据该电源信号充电。

13.如权利要求8所述的电池的放电控制方法，其特征在于，还包含：

经由一连接侦测电路侦测该电池模块是否连接于一电子装置；

其中，当该电池模块未连接于该电子装置时，该连接侦测电路控制该电池模块受控于该放电控制电路而经由该放电电路对该接地端放电，当该电池模块连接于该电子装置时，该连接侦测电路控制该电池模块经由该电子装置中的另一放电电路对该接地端放电。

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