CN112825431A - 电池装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池装置包括：蓄电池单元、电流感测单元、温度感测单元、储存单元和处理单元。电流感测单元检测负载电流。温度感测单元检测蓄电池单元的电池温度。储存单元储存循环次数、多个阈值区间及多个充电电压值。处理单元执行放电记录程序。依据负载电流、电池温度及循环次数取得蓄电池单元的放电深度。将负载电流、电池温度及放电深度储存于储存单元。处理单元执行充电程序。选择对应于工作阈值区间的充电电压值以作为主充电电压值，并使用与主充电电压值相同的直流电压对蓄电池单元进行定电压充电。

Description

电池装置及其控制方法
技术领域
本发明是有关于一种电池装置及其控制方法，特别是有关于蓄电池充放电的电池装置及其控制方法。
背景技术
随着电子产品和电动车的发展，蓄电池(或称二次电池)的应用也日益广泛。因此，如何有效的延长蓄电池的循环寿命(battery cycle life)，成为现今科技发展的重要课题。由于现今的市场需求的变化，消费者喜欢具有快速充电功能的电子产品。然而，对蓄电池进行快速充电，往往易造成过充蓄电池，而致使蓄电池的循环寿命降低。另外，当蓄电池对重载(heavy load)持续供电时，由于重载需要接收大电流，所以容易造成蓄电池过度放电，以至于蓄电池的电容量过低。蓄电池的电容量过低也是降低蓄电池的循环寿命的重要因素。
随着蓄电池的放电过程中，如果负载由大负荷工作(又称：重载)减轻至小负荷工作(又称：轻载)，蓄电池会产生电压回升的现象(又称：回电现象)。由于传统的技术没有考虑回电现象，在蓄电池结束放电程序后，蓄电池常常被固定倍率的电压所充电。因此，当蓄电池被充至截止电压时，回电现象又会再把蓄电池的电压往上提升。结果，蓄电池的电压被提升至大于该蓄电池的额定饱和电压，以致于传统的技术常常过充蓄电池。
因此，本发明提出了一种电池装置及其控制方法。根据蓄电池的实际应用状况，本发明可以自动地调整对蓄电池充电以避免过充。另外，本发明也能够有效地防止蓄电池过度放电。因此，解决上述的问题。
发明内容
一种电池装置包括：蓄电池单元、电流感测单元、温度感测单元、储存单元和处理单元。电流感测单元耦接蓄电池单元及负载以检测负载电流。温度感测单元用于检测蓄电池单元的电池温度。储存单元用于储存蓄电池单元的循环次数、多个阈值区间及多个充电电压值。多个阈值区间中的每一个分别对应于多个充电电压值中的每一个。处理单元耦接蓄电池单元及储存单元，并用于接收负载电流和电池温度。处理单元用于执行放电记录程序。依据负载电流、电池温度及循环次数取得蓄电池单元的放电深度。每当处理单元取得该负载电流、电池温度及放电深度时，处理单元将负载电流、电池温度及放电深度储存于储存单元以产生多个放电深度。处理单元还用于执行充电程序。从储存单元取得多个放电深度的最大值。判断最大值落入多个阈值区间的其中之一，以作为工作阈值区间。选择对应于工作阈值区间的充电电压值以作为主充电电压值。使用与主充电电压值相同的直流电压对蓄电池单元进行定电压充电。
一种用于蓄电池单元的控制方法。该控制方法包括以下步骤。检测负载电流。检测蓄电池单元的电池温度。储存蓄电池单元的循环次数、多个阈值区间及多个充电电压值，其中所述多个阈值区间中的每一个分别对应于所述多个充电电压值中的每一个。执行放电记录程序。接收负载电流以储存于储存单元。接收电池温度以储存于储存单元。每当取得负载电流和电池温度时，储存负载电流及电池温度于储存单元以产生多个负载电流及多个电池温度。执行充电程序。从储存单元取得多个负载电流的最大值。从储存单元取得多个电池温度的最大值。依据多个负载电流的最大值、多个电池温度的最大值和循环次数计算蓄电池单元的放电深度。判断该放电深度落入多个阈值区间的其中之一，以作为工作阈值区间。选择对应于工作阈值区间的充电电压值以作为主充电电压值。使用与主充电电压值相同的直流电压对蓄电池单元进行定电压充电。
附图说明
图1所示为根据本发明的一个实施例的传统的蓄电池放电的波形图。
图2所示为根据本发明的一个实施例的电池装置的架构图。
图3所示为根据本发明的一个实施例的用于电池装置的控制方法的流程图。
图4所示为根据本发明的其他一些实施例的用于电池装置的控制方法的流程图。
图5所示为根据本发明的其他一实施例的电力系统的架构图。
具体实施方式
参考附图来描述本发明，其中在所有附图中使用相同的附图标记来表示相似或等效的组件。附图不是按比例绘制的，而是仅用于说明本发明。本发明的几个形态如下描述，并参考示例应用作为说明。应该理解的是，阐述了许多具体细节、关系和方法以提供对本发明的全面了解。然而，相关领域的普通技术人员将容易认识到，本发明可以被实行即便在没有一个或多个具体细节的情况下或没有利用其他方法来实施本发明。在其他情况下，未详细示出已知的结构或操作以避免模糊本发明。本发明不受所示的行为或事件的顺序所限制，因为一些行为可能以不同的顺序发生和/或与其他行为或事件同时发生。此外，并非所有说明的行为或事件都需要根据本发明的方法来实施。
以下说明是本发明的实施例。其目的是要举例说明本发明的一般性的原则，不应视为本发明的限制，本发明的范围当以权利要求书所界定者为准。
图1所示为根据本发明的一个实施例的传统的蓄电池放电的波形图。在蓄电池的放电过程中，负载的改变可能会产生回电的现象。当蓄电池放电时，蓄电池的放电量增加，并且蓄电池的电压会降低。当蓄电池的电压降低至截止电压时，蓄电池的放电量停止增加并停止放电。
如图1所示，蓄电池的电池电压的初始值为4伏特(V)。当蓄电池开始放电以提供电能给负载时，蓄电池的电池电压由4伏特开始往下递减，并且蓄电池的放电量也会逐渐递增。当蓄电池的电池电压下降至约3.6伏特时，负载的负荷工作减轻，以致于蓄电池的电池电压被提升，而此现象称为回电现象。
如果蓄电池提供电能给重载时，蓄电池的回电现象就越大(回升电压越多)。如果蓄电池提供电能给轻载时，蓄电池的回电现象就越小(回升电压越少)。更清楚地说明，负载的变化量越大，回电现象就越大；反之，负载的变化量越小，回电现象就越小。例如：当负载由满载(full load)变化至空载(no load)时，蓄电池的回电现象最大。当负载由轻载(light load)变化至空载时，蓄电池的回电现象较小。
因此，传统的技术以固定不变的定电压对蓄电池进行充电。在一些实施例中，当蓄电池对一重载提供电力之后，蓄电池需要被进行充电以准备进行下一次放电。此时，在蓄电池被充电的过程中，传统的充电技术没有考虑到回电现象而致使蓄电池的电压超过初始设定值(额定饱和电压)。如果蓄电池的电压超过初始设定值，表示蓄电池被过充。本发明主要是利用蓄电池的回电现象提出一种电池装置的控制方法，以避免蓄电池被过充。
图2所示为根据本发明的一个实施例的电池装置100的架构图。如图2所示，电池装置100包括：蓄电池单元102、电流感测单元103、温度感测单元104、储存单元105和处理单元101。处理单元101分别耦接于蓄电池单元102、电流感测单元103、温度感测单元104、储存单元105。此外，处理单元101还耦接电压调整装置200。处理单元101控制电压调整装置200，使得电压调整装置200输出一直流电压V1以对蓄电池单元102进行定电压充电(constantvoltage charge)。在一些实施例中，当蓄电池单元102进行放电时，处理单元101截止电压调整装置200输出直流电压V1。因此，避免蓄电池单元102进行放电时，电压调整装置200还持续对蓄电池单元102进行充电，而导致蓄电池单元102的损坏。
电池装置100中的电流感测单元103耦接蓄电池单元102及负载300之间以检测负载电流Io。其中负载电流Io产生自蓄电池单元102，并且负载电流Io流经(或穿过)电流感测单元103至负载300。在一些实施例中，电流感测单元103可以是霍尔传感器(hall sensor)、电流检测电阻等，但本发明不限于此。依据所检测到的负载电流Io，电流感测单元103输出第一感测信号S1给处理单元101。处理单元101依据第一感测信号S1取得负载电流Io的大小。
电池装置100中的温度感测单元104用于检测蓄电池单元102的电池温度。当蓄电池单元102进行放电或充电时，蓄电池单元102的电池温度也会不断的增加。温度感测单元104检测蓄电池单元102的电池温度，并且输出第二感测信号S2给处理单元101。依据第二感测信号S2，处理单元101判断电池温度的大小。
电池装置100中的储存单元105用于储存蓄电池单元102的循环次数、多个阈值区间及多个充电电压值，并且多个阈值区间中的每一个分别对应于多个充电电压值中的每一个。其中蓄电池单元102的循环次数代表蓄电池单元102完成充放电的次数。在一些实施例中，一次循环次数代表：对蓄电池单元102完成一次放电程序，且对蓄电池单元102完成一次充电程序以充满蓄电池单元102。蓄电池单元102的循环次数即代表蓄电池单元102的电池寿命。对一般传统的蓄电池而言，蓄电池的循环次数会不断地增加直到到达蓄电池的额定循环次数。当蓄电池的循环次数到达额定循环次数时，蓄电池的电池寿命结束且不能再使用。
在一些实施例中，储存于储存单元105的多个阈值区间及多个充电电压值可以如表1所示，但本发明不限于此。
阀值区间 充电电压值(伏特)
0～50000 4.4
50000～100000 4.375
100000～200000 4.35
200000～250000 4.325
250000～300000 4.3
大于300000 4.275
表1
处理单元101会计算出蓄电池单元102的放电深度(depth of discharge,DOD)，并且判断放电深度落入哪一阈值区间(如表1所示)，并且获取对应于该阈值区间的充电电压值。例如：如果处理单元101计算出的放电深度落入阈值区间：0～50000，处理单元101从储存单元105获取充电电压值：4.4伏特。接着，处理单元101控制电压调整装置200以4.4伏特的直流电压对蓄电池单元102进行一定电压充电。储存于储存单元105的多个阈值区间可以依据实际状况，弹性地默认在储存单元105中。
由此可知，在本发明中，蓄电池单元102的放电深度扮演重要的角色，以下将详述取得放电深度的方法。
如图2所示，处理单元101可以用来控制蓄电池单元102进行放电，并且处理单元101也可以控制电压调整装置200对蓄电池单元102进行定电压充电。
首先，当处理单元101控制蓄电池单元102进行放电时，处理单元101同时执行放电记录程序。
在放电记录程序中，处理单元101会接收来自电流感测单元103的第一感测信号S1以判断蓄电池单元102输出的负载电流Io的值，并且处理单元101会接收来自温度感测单元104的第二感测信号S2以判断蓄电池单元102的电池温度。
在一些实施例中，处理单元101可以每隔一段预设时间读取电流感测单元103的第一感测信号S1以判断负载电流Io的值。其中默认时间的单位可以是秒、分钟、日、周等，但本发明不限于此。使用者可以依据实际的需求设定合适的预设时间。每一次处理单元101判断出负载电流Io的值，处理单元101将负载电流Io的值储存于储存单元105，并且设定电流因子以代表负载电流Io的值，如表2所示，但本发明不限于此：
负载电流Io 电流因子
第1次 0.2C 1
第2次 0.4C 2
第3次 0.6C 4
第4次 0.8C 16
第5次 1.0C 256
表2
在表2中，处理单元101设定的电流因子与负载电流Io为成正比关系。在一般的情况，负载电流Io越大，表示负载300所需要的工作电流越大。例如：电动车进行高速行驶时，蓄电池会供应较高的负载电流Io。反之，电动车进行慢速行驶时，蓄电池会供应较低的负载电流Io。另外，通常大部分的蓄电池输出超过1C的负载电流时，蓄电池会进行保护模式以避免蓄电池损坏。因此，处理单元101在储存单元105中建立表2时，通常处理单元101不会读取超过1C的负载电流Io，所以1C的负载电流所对应的电流因子为最大值，但本发明不限于此。
在本发明中所述的C(C-rate)为蓄电池的电量单位。而在本领域技术人员可理解到一般的电池除了以安培(或毫安)做单位来表示电池的充放电流大小之外，也使用英文字母C(C-Rate)来当作额定容量(电流乘以时间)的电流部分，以它做为电流大小衡量的单位。由于C-Rate与时间成倒数关系，所以C-Rate的数值越高时，表示蓄电池的充放电的电流越大且蓄电池的充放电时间越短；反之C-Rate的数值越低时，表示蓄电池的充放电的电流越小且蓄电池的充放电时间越长。举例说明，1C是在1小时内将蓄电池内所有的电容量全部充满或释放的电流量；2C是在0.5小时(30分钟)内将蓄电池所有的电容量充满或释放的电流量；10C是在0.1小时(6分钟)内将蓄电池所有的电容量充满或释放。0.5C是在2小时(120分钟)内将蓄电池所有的电容量充满或释放。举例说明，若蓄电池的电量为10000mAh，则1C所代表的电流即为10000mA，2C所代表的电流则为20000mA…等。因此，本案将C(C-rate)来代表负载电流Io的大小以方便简单说明本发明的工作流程及原理，但并不用于限制本发明。
在一些实施例中，处理单元101可以每隔一段默认时间读取温度感测单元104的第二感测信号S2以判断电池温度的大小。其中默认时间的单位可以是秒、分钟、日、周等，但本发明不限于此。使用者可以依据实际的需求设定合适的预设时间。每一次处理单元101判断出电池温度的大小，处理单元101将电池温度的值储存于储存单元105，并且设定温度因子以代表电池温度的值，如表3所示，但本发明不限于此：
电池温度(℃) 温度因子
第1次 0 1
第2次 20 2
第3次 30 4
第4次 40 8
第5次 50 16
第6次 60 32
表3
通常大部分的蓄电池的电池温度超过60℃时，蓄电池会进行保护模式以避免蓄电池损坏。因此，处理单元101在储存单元105中建立表3时，通常处理单元101不会读取超过60℃的电池温度，所以60℃的电池温度所对应的温度因子为最大值，但本发明不限于此。
在其他一些实施例中，处理单元101也可以设定温度因子以代表电池温度的变化范围，如表4所示：
Figure BDA0002302150740000071
Figure BDA0002302150740000081
表4
与表3相同，通常处理单元101不会读取超过60℃的电池温度，所以60℃的电池温度所对应的温度因子为最大值，但本发明不限于此。
在表3或表4中，电池温度越高通常代表蓄电池使用时间越长，或代表蓄电池输出的负载电流Io越高。特别注意的是，在一些实施例中，表3或表4中的电池温度可以与表2中的负载电流Io有对应关系。依据实际需求，可以调整处理单元101建立表3或表4的任一者于储存单元105中。
在一些实施例中，当处理单元101每一次取得电池温度和负载电流Io时，处理单元101依据负载电流Io、电池温度及循环次数计算蓄电池单元102的放电深度(depth ofdischarge,DOD)。首先，处理单元101将负载电流Io转换为对应的电流因子，且将电池温度转换为对应的温度因子。接着，处理单元101通过方程式(1)计算出放电深度。其中方程式(1)如下所示：
电流因子*温度因子*循环次数＝放电深度(1)
处理单元101计算出蓄电池单元102的放电深度，并将该放电深度储存于储存单元105。当处理单元101完成计算并储存放电深度时，放电记录程序完成。如果蓄电池单元102仍然持续供应负载电流Io给负载300，处理单元101则反复执行放电记录程序以形成多个放电深度于储存单元105中。当处理单元101检测到蓄电池单元102的相对荷电状态(relativestate of charge,RSOC)小于或等于3％时，处理单元101控制蓄电池单元102以停止供应负载电流Io，并停止反复执行放电记录程序。
在本领域的公知常识中，相对荷电状态可用于定义蓄电池中的剩余电量，通常相对荷电状态以百分比来表示。蓄电池中的剩余电量会受到充电电流、放电电流、电池温度及循环次数所影响。所以，通常相对荷电状态的范围是0～100％。当蓄电池被完全充电时，相对荷电状态为100％。当蓄电池被完全放电时，相对荷电状态为0％。当蓄电池单元102的相对荷电状态小于或等于3％时，通常蓄电池单元102的电压已到达最低放电电压。此时，如果不对蓄电池单元102进行充电，蓄电池单元102有可能会被损坏。
当蓄电池单元102停止供应负载电流Io时，处理单元101停止执行放电记录程序，并且处理单元101同时完成建立表2、表3(或表4)、和完成计算多个放电深度。
当处理单元101控制电压调整装置200对蓄电池单元102进行充电时，处理单元101执行充电程序。在充电程序中，处理单元101从储存于储存单元105的多个放电深度中，选择最大值。依据表1，处理单元101判断最大值落入多个阈值区间的其中之一，以作为一工作阈值区间。例如：在表1中，处理单元101判断最大值落入阈值区间为50000～100000，则处理单元101将50000～100000作为工作阈值区间。
接着，处理单元101从表1选择对应于工作阈值区间的充电电压值以作为主充电电压值。例如：在处理单元101将50000～100000作为工作阈值区间之后，处理单元101选择4.375伏特作为主充电电压值。
最后，处理单元101控制电压调整装置200以直流电压V1对蓄电池单元102进行定电压充电，并且直流电压V1的大小与主充电电压值(例如：4.375伏特)相同。
在其他一些实施例中，在放电记录程序中，处理单元101仅完成建立表2和表3(或表4)以储存于储存单元105中。当处理单元101执行充电程序时，处理单元101从表2选择最大的电流因子(例如：256)，并且从表3选择最大的温度因子(例如：32)。接着，处理单元101将最大的电流因子(例如：256)和最大的温度因子(例如：32)代入方程式1，以计算出放电深度。
接着，在充电程序中，处理单元101依据表1判断放电深度落入哪一个阈值区间，以选择对应的充电电压值以作为主充电电压值。最后，处理单元101控制电压调整装置200以直流电压V1对蓄电池单元102进行定电压充电，并且直流电压V1的大小与主充电电压值相同。
在电压调整装置200对蓄电池单元102充电的过程中，处理单元101检测蓄电池单元102的电池电压。当蓄电池单元102的电池电压接近主充电电压值于误差范围内时，处理单元101停止充电程序，并停止电压调整装置200对蓄电池单元102充电。同时，处理单元101增加储存单元105中的循环次数。
当蓄电池单元102进行下一次放电时，处理单元101重新执行上述的放电记录程序，并重建表2和表3(或表4)。根据建立完成的表2和表3(或表4)，处理单元101进行下一次充电程序。
在一些实施例中，蓄电池单元102可以是铅酸电池(Lead-acid Battery)、镍镉电池(Nickel-cadmium Battery)、镍氢电池(NiMH Battery)、镍锌电池(Nickel-zincBattery)、锂电池(Lithium Battery)、碳锌电池(Carbon-zinc Battery)、铝电池(Aluminum battery)等，但本发明不限于此。
在一些实施例中，处理单元101可以是控制器(controller)、中央处理单元(central processing unit,CPU)、图形处理器(graphic processing unit,GPU)、现场可编程逻辑阵列(field programmable gate array,FPGA)、微控制器(micro control unit,MCU)或微处理器(micro processing unit,MPU)等，但本发明不限于此。
在一些实施例中，储存单元105可以是动态随机存取存储器(DynamicRandomAccess Memory,DRAM)、静态随机存取存储器(Static RandomAccess Memory,SRAM)、闪存(flash memory)、电可擦除只读存储器(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory,EEPROM)、非易失性存储器(Non-Volatile Memory)、硬盘(Hard Disk Drive,HDD)或固态硬盘(Solid-State Disk,SSD)等，但本发明不限于此。
图3所示为根据本发明的一个实施例的用于电池装置100的控制方法400的流程图。请同时参阅图2及图3，以说明下面的各个实施例。控制方法400主要由电池装置100所执行，并且电池装置100由步骤401开始执行。
在步骤401中，电池装置100中的电流感测单元103检测负载电流Io，其中蓄电池单元102输出负载电流Io至负载300。另外，电池装置100中的温度感测单元104检测蓄电池单元102的电池温度。电流感测单元103输出第一感测信号S1给处理单元101，并且温度感测单元104输出第二感测信号S2给处理单元101。依据第一感测信号S1和第二感测信号S2，处理单元101可以判断蓄电池单元102输出的负载电流Io的大小和蓄电池单元102的电池温度的大小。此时，处理单元101设定对应负载电流Io的电流因子，并且处理单元101设定对应电池温度的温度因子。接着，电池装置100继续执行步骤403。
在步骤403中，储存单元105用于储存蓄电池单元102的循环次数、多个阈值区间及多个充电电压值，其中多个阈值区间中的每一个分别对应于多个充电电压值中的每一个，如表1所示。接着，电池装置100继续执行步骤405。
在步骤405中，处理单元101判断蓄电池单元102的相对荷电状态是否大于3％。如果处理单元101判断相对荷电状态大于3％，则处理单元101进入步骤407以执行放电记录程序。如果处理单元101判断相对荷电状态小于或等于3％，处理单元101进入步骤413以执行充电程序。
当处理单元101进入步骤407时，处理单元101继续执行步骤409。在步骤409中，处理单元101依据负载电流Io、电池温度及循环次数取得蓄电池单元102的放电深度(DOD)。其中处理单元101将所取得的负载电流Io转换为电流因子，且将所取得电池温度转换为温度因子。处理单元101电流因子、温度因子及循环次数代入方程式(1)，以计算出放电深度。接着，电池装置100继续执行步骤411。
在步骤411中，处理单元101将负载电流Io、电流因子、电池温度、温度因子及放电深度储存于储存单元105。执行完成步骤411以后，处理单元101回到步骤405。如果相对荷电状态仍然大于3％，处理单元101继续执行步骤407～411，以取得新负载电流Io和电池温度。处理单元101还再计算放电深度。如此一来，经过反复执行步骤405～411，储存单元105储存多个放电深度。同时，经过反复执行步骤405～411，根据多个负载电流Io、多个电流因子、多个电池温度和多个温度因子，处理单元101在储存单元105中建立表2和表3(或表4)。当相对荷电状态小于或等于3％时，处理单元101进入步骤413以执行充电程序。充电程序由步骤415开始。
在步骤415中，处理单元101从储存单元105取得多个放电深度的最大值。接着，处理单元101进入步骤417。
在步骤417中，依据储存于储存单元105的表1，处理单元101判断多个放电深度的最大值落入多个阈值区间的其中之一，以作为工作阈值区间。例如：如果处理单元101取得放电深度的最大值落入阈值区间：0～50000，处理单元101则将阈值区间：0～50000作为工作阈值区间。接着，处理单元101进入步骤419。
在步骤419中，处理单元101选择对应于工作阈值区间的充电电压值以作为主充电电压值，并且处理单元101控制电压调整装置200以使用与主充电电压值相同的直流电压V1对蓄电池单元102进行定电压充电。例如：如表1所示，如果工作阈值区间为0～50000，则对应于工作阈值区间的充电电压值为4.4伏特。因此，处理单元101控制电压调整装置200以使用与4.4伏特相同的直流电压V1对蓄电池单元102进行定电压充电。接着，处理单元101进入步骤421。
在步骤421中，处理单元101判断蓄电池单元102的电池电压是否接近主充电电压值于误差范围。当蓄电池单元102的电池电压接近主充电电压值于误差范围时，处理单元101进入步骤423。在步骤423中，处理单元101停止充电程序，并且增加储存于储存单元105中的循环次数。在一些实施例中，误差范围约为±5％内，但本发明不限于此。
在步骤421中，当蓄电池单元102的电池电压没有接近主充电电压值于误差范围时，处理单元101则反复执行步骤419及421。当电池装置100结束充电程序时，表示蓄电池单元102的相对荷电状态为100％(即：蓄电池单元102被完全充满)。
图4所示为根据本发明的其他一些实施例的用于电池装置100的控制方法500的流程图。以下请同时参阅图2及图4，以说明下面的各个实施例。控制方法500主要由电池装置100所执行，并且电池装置100由步骤501开始执行。相较于控制方法400(如图3所示)，控制方法500的步骤501至507完全与控制方法400的步骤401至407相同。因此，在此实施例中，本发明仅由步骤509开始说明。
在步骤509中，处理单元101接收电流感测单元103的第一感测信号S1以取得负载电流Io的大小，并且处理单元101接收温度感测单元104的第二感测信号S2以取得电池温度的大小。接着，处理单元101继续进行步骤511。
在步骤511中，处理单元101将负载电流Io的大小和电池温度的大小储存于储存单元105中。接着，处理单元101回到步骤505，并判断相对荷电状态是否大于3％。如果相对荷电状态大于3％，处理单元101继续执行步骤507至511。如此反复进行步骤505至511，储存单元105储存多个负载电流Io、多个电池温度、多个电流因子和多个温度因子，并且处理单元101据此建立表2及表3(或表4)以储存于储存单元105中。
在步骤505中，当处理单元101判断蓄电池单元102的相对荷电状态小于或等于3％时，处理单元101结束放电记录程序，并且处理单元101将进入步骤513以进行充电程序。
在步骤515中，处理单元101从储存单元105中取得负载电流Io的最大值及电池温度的最大值。依据表2，处理单元101取得对应负载电流Io的最大值的电流因子。依据表3，处理单元101取得对应电池温度的最大值的温度因子。例如：然后，处理单元101将进入步骤517。
在步骤517中，处理单元101依据多个负载电流的最大值、多个电池温度的最大值及循环次数计算蓄电池单元102的放电深度(DOD)。其中，处理单元101将在步骤515取得的电流因子、温度因子代入方程式(1)，以计算出放电深度。依据表1，处理单元101判断计算出的放电深度落入哪一个阈值区间。例如：依据表1，如果处理单元101判断放电深度落入的阈值区间为50000～100000，处理单元101将此阈值区间作为工作阈值区间。接着，处理单元101执行步骤519至523。其中控制方法500的步骤519至523与控制方法400的步骤419至423相同，所以本发明不再赘述。
本发明所提出的控制方法400和500(如图4及图5所示)，可以有效的避免蓄电池单元102被过充。请参阅表5，表5是本发明用控制方法400对蓄电池进行实验的结果，其中进行实验的蓄电池的最高充电电压为4.4伏特。
负载电流Io 充电电压(伏特) 蓄电池的RSOC
<02C 4.4 100％
0.4C 4.375 99％
0.6C 4.35 97.5％
0.8C 4.325 95％
1C 4.3 92.5％
表5
请同时参阅图2、图3和表5。在表5中，负载电流Io越小表示负载300所需的电力越小(轻载)；反之，负载电流Io越大表示负载300所需的电力越大(重载)。当负载电流Io小于0.2C时，处理单元101控制电压调整装置200以4.4伏特的充电电压对蓄电池充电。此时，当充电程序完成时，蓄电池的RSOC为100％，且蓄电池被完全充电。当负载电流Io小于0.2C时，蓄电池不易发生回电现象。因此，可以利用最高充电电压为4.4伏特对蓄电池进行定电压充电。
如表5所示，如果负载电流Io提升，则对蓄电池的充电电压下降。由于负载电流Io提升，所以蓄电池的电池温度也跟着提高。依据表2及表3，当负载电流Io越高时，电流因子也越高，并且当电池温度越高时，温度因子也越高。依据方程式(1)，处理单元101计算出的放电深度也会越高。依据表1，如果放电深度越高，则放电深度落入的阈值区间也越高。依据表1，当放电深度落入的阈值区间越高时，所对应的充电电压也越低。
当负载电流Io越高，表示负载300越接近重载，以致于蓄电池的回电现象越明显。因此，不需要用蓄电池的最高充电电压来进行充电。
如表5所示，当负载电流Io提升至0.4C时，处理单元101通过控制方法400计算出放电深度落入的阈值区间为50000～100000，并且处理单元101依据表1选择4.375伏特作为充电电压。当充电程序结束时，蓄电池的RSOC为99％。其中通过回电现象，蓄电池的RSOC会自行提升至100％，因此，蓄电池仍然是可以被完全充电。
因此，当负载电流Io越高，由于回电现象越明显，所以对蓄电池进行的充电电压越低。如此一来，本发明不仅可以避免蓄电池被过充，还可以节省电力以达节能的功效。
图5所示为根据本发明的其他一实施例的电力系统800的架构图。请同时参阅图2及图5。电力系统800包括AC/DC转换装置810、系统控制单元830和电池装置100。其中系统控制单元830还包括切换装置830a和电压调整装置830b。AC/DC转换装置810耦接AC交流电源900，并且AC/DC转换装置810将AC交流电源900转换为直流电源给系统控制单元830。通过切换装置830a，系统控制单元830将AC交流电源900输出的直流电源给电压调整装置830b及负载300。
由于AC/DC转换装置810持续供应直流电源给负载300，所以电池装置100不需要供电给负载300。此时，系统控制单元830会通知电池装置100中的处理单元101，以截止蓄电池单元102放电，并且停止放电记录程序。同时，如果处理单元101判断蓄电池单元102的RSOC小于或等于3％时，处理单元101控制电压调整装置830b调整AC交流电源900输出的直流电源，并且电压调整装置830b对蓄电池单元102进行定电压充电。
当AC交流电源900中断或过低时，AC/DC转换装置810无法供应直流电源给负载300。此时，系统控制单元830会通知电池装置100中的处理单元101，以控制蓄电池单元102供应电力给负载300，并且启动放电记录程序。此时，系统控制单元830控制切换装置830a切断电池装置101与AC/DC转换装置810之间的线路，以避免蓄电池单元102供应的电力逆灌至AC/DC转换装置810的输出，以致于AC/DC转换装置810烧毁。
当AC交流电源900恢复时，蓄电池单元102则停止供应电力给负载300。或者，蓄电池单元102的RSOC小于或等于3％时，处理单元101停止蓄电池单元101进行放电。当AC交流电源900恢复时，处理单元101才控制电压调整装置830b调整AC交流电源900输出的直流电源，并且电压调整装置830b对蓄电池单元102进行定电压充电。
在其他一些实施例中，电压调整装置830b也可以设置于电池装置100中，但本发明不限于此。
综上所述，本发明主要是利用蓄电池的回电现象，来调整对蓄电池进行充电的电压。如此，可以有效地防止蓄电池被过充，并且可以达到节省电力的功效。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不违背本发明精神和范围的情况下，可做些许变动与替代，因此本发明的保护范围当应视随后所附的权利要求书所界定者为准。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例，而不旨在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也包含复数形式。此外，就术语“包括”、“包含”、“具有”或其他变化用法被用于详细描述和/或请求项，这些术语旨在以类似于术语“包含”的方式具有相同意思。
符号说明
100：电池装置
101：处理单元
102：蓄电池单元
103：电流感测单元
104：温度感测单元
105：储存单元
200：电压调整装置
300：负载
400：控制方法
401～423：步骤
500：控制方法
501～523：步骤
900：AC交流电源
800：电力系统
810：AC/DC转换装置
830：系统控制单元
830a：切换装置
830b：电压调整装置
V1：直流电压
S1：第一感测信号
S2：第二感测信号
Io：负载电流

Claims (10)

1.一种电池装置，包括：
一蓄电池单元；
一电流感测单元，耦接该蓄电池单元及一负载以检测一负载电流；
一温度感测单元，用于检测该蓄电池单元的一电池温度；
一储存单元，用于储存该蓄电池单元的一循环次数、多个阈值区间及多个充电电压值，其中所述多个阈值区间中的每一个分别对应于所述多个充电电压值中的每一个；以及
一处理单元，耦接该蓄电池单元及该储存单元，并用于接收该负载电流和该电池温度，其中该处理单元用于执行一放电记录程序，包括：
依据该负载电流、该电池温度及该循环次数取得该蓄电池单元的一放电深度；以及
每当该处理单元取得该负载电流、该电池温度及该放电深度时，该处理单元将该负载电流、该电池温度及该放电深度储存于该储存单元以产生多个放电深度；
其中该处理单元还用于执行一充电程序，包括：
从该储存单元取得该多个放电深度的一最大值；
判断该最大值落入该多个阈值区间的其中之一，以作为一工作阈值区间；
选择对应于该工作阈值区间的该充电电压值以作为一主充电电压值；以及
使用与该主充电电压值相同的一直流电压对该蓄电池单元进行一定电压充电。
2.如权利要求1所述的电池装置，其中该处理单元耦接于一电压调整装置，并且该处理单元依据该主充电电压控制该电压调整装置以该直流电压对该蓄电池单元进行该定电压充电。
3.如权利要求2所述的电池装置，其中当该处理单元检测该蓄电池单元的一电池电压接近该主充电电压值于一误差范围时，该处理单元停止该充电程序，并且增加储存于该储存单元中的该循环次数。
4.如权利要求3所述的电池装置，其中当该处理单元判断该蓄电池单元的一相对荷电状态大于3％时，该处理单元执行该放电记录程序。
5.如权利要求3所述的电池装置，其中当该处理单元判断该蓄电池单元的一相对荷电状态小于或等于3％时，该处理单元停止该放电记录程序并执行该充电程序。
6.一种用于一蓄电池单元的控制方法，包括：
检测一负载电流；
检测该蓄电池单元的一电池温度；
储存该蓄电池单元的一循环次数、多个阈值区间及多个充电电压值，其中所述多个阈值区间中的每一个分别对应于所述多个充电电压值中的每一个；
执行一放电记录程序，包括：
接收该负载电流以储存于一储存单元；
接收该电池温度以储存于该储存单元；
每当取得该负载电流和该电池温度时，储存该负载电流及该电池温度于该储存单元以产生多个负载电流及多个电池温度；
执行一充电程序，包括：
从该储存单元取得该多个负载电流的一最大值；
从该储存单元取得该多个电池温度的一最大值；
依据该多个负载电流的该最大值、该多个电池温度的该最大值和该循环次数计算该蓄电池单元的一放电深度；
判断该放电深度落入该多个阈值区间的其中之一，以作为一工作阈值区间；
选择对应于该工作阈值区间的该充电电压值以作为一主充电电压值；以及
使用与该主充电电压值相同的一直流电压对该蓄电池单元进行一定电压充电。
7.如权利要求6所述的控制方法，其中当该蓄电池单元的一电池电压接近该主充电电压值于一误差范围时，该充电程序被停止，并且增加储存于该储存单元中的该循环次数。
8.如权利要求7所述的控制方法，其中当该蓄电池单元的一相对荷电状态大于3％时，执行该放电记录程序。
9.如权利要求7所述的控制方法，其中当该蓄电池单元的一相对荷电状态小于或等于3％时，停止该放电记录程序并执行该充电程序。
10.如权利要求6所述的控制方法，其中该控制方法由具有该蓄电池单元的一电池装置所执行。
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