TW201006091A - Battery management systems and methods - Google Patents

Description

201006091 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種電池管理系統及方法，且特別有 關於一種可以透過電子裝置既有之通訊介面對於可充式 電池與燃料電池進行管理之系統及方法。 【先前技#f】 隨著電子裝置，如家電用品與可攜式裝置之功能的強 參化與普及，這些裝置已經成為人們的生活必需品之一。這 些裝置所使用的電源通常係由電池所提供。 一些電子裝置所使用的電力來源主要是可重複充電 之可充式電池，如鋰離子（Li-ion)電池。隨著多媒體資訊 的迅速發展，電子裝置所要求的電池容量也將越來越高。 然而，由於高容量的裡離子電池存在安全上的問題，因 此，目前裡離子電池的開發存在了瓶頸。 目前來說，燃料電池的應用非常廣泛。家庭備用電 ^ 力、車船之電力系統、與低功率之可攜式裝置等皆可使用 燃料電池。由於燃料電池的應用普及且相較於高容量之裡 離子電池具有較佳的安全性，因此，燃料電池將可能取代 鋰離子電池，成為新一代電子裝置的電力來源。 以筆記型電腦為例，筆記型電腦中係利用系統管理匯 流排（System Management Bus，SMBus)作為電池與電腦之 間的通訊介面。系統管理匯流排定義一些特定位址，如智 慧型電池系統（Smart Battery System)、與智慧型電池充電 系統（Smart Battery Charger)等。然而，由於燃料電池並非 筆記型電池的主流供電來源，因此，系統管理匯流排並未 9024-A51300-TW/096020 5 201006091 定義燃料電池的相關位址。若要透過燃料電池供給筆記型 電腦電源，則必須重新修改系統電路，以在原有的系統管 理匯流排加入相應燃料電池的位址。由於系統電路的修改 牽涉到不同系綠構件間的通訊及相應規格的制定，將會是 非常複雜的，且可能會對系統的穩定性造成影響。若系統 電路並未修改，則燃料電池僅能進行一般的充電行為，無 法得知筆記型電腦中電池的相關資訊，且進行相關管理作 業。 【發明内容】 有鑑於此，本發明提供電池管理系統及方法。 本發明實施例之電池管理系統包括一電子裝置與一 燃料電池模組。電子裝置包括一處理模組、一第一電源接 口、一第一通訊接口與一可充式電池。燃料電池模組包括 與第一電源接口連接之一第二電源接口、與第一通訊接口 連接之一第二通訊接口、至少一燃料電池與一控制單元。 控制單元透過處理模組、第一通訊接口與第二通訊接口由 • 電子裝置接收相應可充式電池之一第一電池狀態，且依據 第一電池狀態決定是否透過第二電源接口與第一電源接 口利用燃料電池對於可充式電池進行充電。 本發明實施例之電池管理方法用於具有一處理模 組、一第一電源接口、一第一通訊接口與一可充式電池之 一電子裝置。首先，提供一燃料電池模組，其中燃料電池 模組包括與第一電源接口連接之一第二電源接口、與第一 通訊接口連接之一第二通訊接口、與至少一燃料電池。燃 料電池模組透過處理模組、第一通訊接口與第二通訊接口 9024-A51300-TW/096020 6 201006091 由電子裝置接收相應可充式電池之一第一電池狀態。之 後，依據第一電池狀態決定是否透過第二電源接口與第一 電源接口利用燃料電池對於可充式電池進行充電。 本發明上述方法可以透過程式碼方式收錄於實體媒 體中。當程式碼被機器載入且執行時，機器變成用以實行 本發明之裝置。 為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂， 下文特舉實施例，並配合所附圖示，詳細說明如下。 φ 【實施方式】 第1圖顯示依據本發明實施例之電池管理系統。 依據本發明實施例之電池管理系統1000包括一電子 裝置1100與一燃料電池模組1200。電子裝置1100包括 一處理模組1110、一可充式電池1120、一第一電源接口 1B0、一第一通訊接口 1140與一顯示單元1150。電子裝 置1100可以是一處理器為基礎之裝置，如筆記型電腦、 個人數位助理、掌上型遊戲機、行動電話等之可攜式裝 • 置。值得注意的是，任何具有可充式電池之電子裝置皆可 實施於本發明。處理模組1110可以是電子裝置1100之基 本輸入輸出系統(BIOS)與/或中央處理單元（CPU)，用以擷 取可充式電池1120之電池狀態，與進行相關之管理作 業。可充式電池1120可以是可重複充電之可充式電池， 如鋰離子電池，以提供電子裝置1100操作所需之電源。 第一電源接口 1130可以接受外部電源，如電源線，以直 接對於電子裝置進行供電與/或對於可充式電池1120進行 充電。第一通訊接口 1140係用以與外部裝置進行通訊。 9024-A51300-TW/096020 7 201006091 在一些實施例中，第一通訊接口 Π40可以包括一通用序 列匯排流（USB)、符含IEEE 1394之—介面、一安全數位 輸入輸出（SDIO)介面、一 RS 232介面、一 RS422介面、 一 RS485介面、一難芽介面、一紅外線介面、盥一盔線 電頻率（RF)通訊介面等。顯示單元1150可以接受處理模 組1110之指示，以麟示相關資訊。 . 、 燃料電池模組1%〇包括一控制單元121〇、一至少燃 料電池1220、一第 >電源接口 1230、與一第二通訊揍二 • 1240。控制單元121〇可以取得燃料電池122〇與/或可充 式電池1120之電池狀態’且依據電池狀態進行本案之電 池管理方法。第二電源接口 1230係用以與電子裝置11〇〇 之第一電源接口 113〇進行連接，以將燃料電池1220的電 源傳送至電子裝置1丨00。第二通訊接口 1240係用以與電 子裝置1100之第一通訊接口 1140進行連接，以在電子裝 置1100與燃料電池模組1200間傳輸相關資訊。類似地， 在一些實施例中，第二通訊接口 1240可以包括一通用序 #列匯排流、符合IEEE 1394之一介面、一安全數位輸入輸 出=面、一 RS 232介面、一 RS422介面、—RS485介面、 一監芽介面、一紅外線介面、與一無線電頻率通訊介面等。 第2圖顯示依據本發明實施例之電池管理方法。 首先，如步驟S2100,電子裝置1100之處理模組ιιι〇 取得可充式電池1120之電池狀態。值得注意的是，在一 些實施例中，可充式電池U20之電池狀態可以是可充式 電池1120剩餘的電量。如步驟S2200,燃料電池模組1200 之控制單元1210透過處理模組111〇、第一通訊接口 114〇 與第二通訊接口 1240由電子裝置11〇〇接收可充式電池 9024-A51300-TW/096020 8 201006091 1120之電池狀態。如步驟S2300，依據可充式電池1120 之電池狀態決定是否直接利用燃料電池供應電子裝置 1100所需之電源與/或對於可充式電池1120進行充電。 接下來，依據可充式電池Π20之電池狀態決定是否 直接利用燃料電池供應電子裝置11 〇 〇所需之電源與/或對 於可充式電池1120進行充電之實施例將進行說明。 第3圖顯示依據本發明實施例之依據可充式電池之電 池狀態決定是否利用燃料電池對於可充式電池進行充電 φ 之方法。 如步驟S2310，判斷可充式電池1120之電量是否小 於一設定值。值得說明的是，系統中可以設定一充電開始 門檻設定值。當可充式電池1120之電量小於此設定值 時，則表示可充式電池1120需要進行充電。若可充式電 池1120之電量並未小於設定值（步驟S2310的否），繼續 步驟S2310的判斷。若可充式電池1120之電量小於設定 值（步驟S2310的是），如步驟S2320，判斷一組態設定是 否為”真”。必須說明的是，系統中可以事先設定一組態設 定，用以表示是否需要對於可充式電池1120進行充電。 在一些實施例中，當組態設定為”真”時，表示欲對於可充 式電池1120進行充電。當組態設定為”非”時，表示不對 於可充式電池1120進行充電。當組態設定並非為”真’’時 (步驟S2320的否），結束流程。當組態設定為”真”時（步驟 S2320的是），如步驟S2330，透過第二電源接口 1230與 第一電源接口 1130利用燃料電池1220對於可充式電池 1120進行充電。 第4圖顯示依據本發明實施例之依據可充式電池與燃 9024-A51300-TW/096020 9 201006091 料電池之電池狀態決定是否利用燃料電池直接充電與/或 對於可充式電池進行充電之方法。 如步驟S4100，燃料電池模組1200之控制單元1210 透過處理模組1110、第一通訊接口 1140與第二通訊接口 1240由電子裝置1100取得可充式電池1120之電池狀態。 如步驟S4200，依據可充式電池1120之電池狀態判斷可 充式電池1120之電量是否小於一設定值。若可充式電池 1120之電量並未小於設定值（步驟S4200的否），繼續步驟 φ S4200的判斷。若可充式電池1120之電量小於設定值（步 驟S4200的是），如步驟S4300，取得燃料電池1220的電 . 池狀態。值得注意的是，在一些實施例中，燃料電池1220 的電池狀態可以係燃料電池1220之溫度、燃料電池1220 之剩餘可用時間、燃料電池Π20之燃料濃度、與/或燃料 電池1220之燃料體積等。如步驟S4400，依據燃料電池 1220的電池狀態判斷燃料電池1220是否運作正常。在一 些實施例中，依據燃料電池1220之電池狀態判斷燃料電 池1220是否運作正常可以係判斷燃料電池1220之溫度是 ® 否小於一既定溫度、判斷燃料電池1220之剩餘可用時間 是否大於一既定時間、判斷燃料電池1220之燃料濃度是 否大於一既定濃度、與/或判斷燃料電池1220之燃料體積 是否大於一既定體積。若燃料電池1220並非運作正常（步 驟S4500的否），如步驟S4600，產生一警示訊息，並結 束流程。值得注意的是，在一些實施例中，產生之警示訊 息可以透過第二通訊接口 1240與第一通訊接口 1240由燃 料電池模組1200之控制單元1210傳送至電子裝置1100 之處理模組1110。處理模組1110可以將接收之警示訊息 9024-A51300-TW/096020 10 201006091 透過顯示單元1150進行顯示。在一些實施例中，警示訊 息可以提示使用者可充式電池1Π0與燃料電池1220的電 池狀態皆係.異常，且要求接上電源線，以透過電源線進行 供電與/或對於可充式電池112Ό進行充電。若燃料電池 1220運作正常（步驟S4500的是），如步驟S4700，透過第 ^ 二電源接口 1230與第一電源接口 1130利用燃料電池1220 對於電子裝置Π00進行供電。如步驟S4800，判斷組態 設定是否為”真”。類似地，系統中可以事先設定一組態設 φ 定，用以表示是否需要對於可充式電池1120進行充電。 在一些實施例中，當組態設定為”真”時，表示欲對於可充 式電池1120進行充電。當組態設定為”非’’時，表示不對 於可充式電池1120進行充電。當組態設定並非為’’真”時 (步驟S4800的否），結束流程。當組態設定為”真’’時（步驟 S4800的是），如步驟S4900，透過第二電源接口 1230與 第一電源接口 Π30利用燃料電池1220對於可充式電池 Π20進行充電。 在一些實施例中，可充式電池1120與/或燃料電池 ® 1220之電池狀態與/或相應之通知可以進行顯示。第5圖 顯示依據本發明實施例之將可充式電池與/或燃料電池之 電池狀態與/或相應之通知進行顯示之方法。 如步驟S5100,透過第二通訊接口 1240與第一通訊 接口 1240由燃料電池模組1200之控制單元1210將可充 式電池1120與/或燃料電池1220之電池狀態與/或相應之 通知傳送至電子裝置1100之處理模組1110。值得注意的 是，在一些實施例中，控制單元1210可以依據可充式電 池1120與/或燃料電池1220之電池狀態分別進行相應之 9024-A51300-TW/096020 11 201006091 判定，並產生相應的通知。舉例來說’當可 之電量低於一既定門檻時，可以產"; 20 式電池⑽目前為低電量的狀態。如步；： 模組111G將接收到之可充式電池⑽與 ^ 1‘22 0之電池狀態與/或相應之通知透過顯示單元Ί， 行顯示。必須說明的是，前述實施例之通知 ， ❹ ❹ 70 1150進行顯示。然而，在—些實施例中;不: 先設定通知的模式’如顯示與，或以 | =以疋 示。另外，在—些實施例中，系統亦可僅將產生 行記錄，而不進行任何提示。 k知進 由於第-通訊接口係電子裝置中既有 ^綱修改系統電路的情形下，树明實施二: 官理系統及方法可以料既有之通訊介面對 ^ 池與燃料電池進行相關管理。 、』兄式電 本發明之方法，或特定型態或其部份，可 的型態包含於實體舰，如軟碟、光碟片 ^碼 何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒 I:5是任 =1置如=且執行時，此機器變成用以ΣΙ 本發明之裝置。本發明之方法與裝置也可以以 _ 透過-些傳送媒體，如電線或電m 型態:行，其甲，當程式碼被機器，如電二:傳= 入且執打時，此機器變成用以參與本發明之裝 I f 般用途處理器實作時，種式瑪結合處理器提供= 於應用特定邏輯電路之獨特裝置。 '似 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精 9024-A51300-TW/096020 12 201006091 神和範圍内，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

9024-A51300-TW/096020 13 201006091 【圖式簡單說明】 第1圖為一示意圖係顯示依據本發明實施例之電池管 理系統。 第2圖為一流程圖係顯示依據本發明實施例之電池管 理方法。 第3圖為一流程圖係顯示依據本發明實施例之依據可 充式電池之電池狀態決定是否利用燃料電池對於可充式 電池進行充電之方法。 第4圖為一流程圖係顯示依據本發明實施例之依據可 充式電池與燃料電池之電池狀態決定是否利用燃料電池 直接充電與/或對於可充式電池進行充電之方法。 第5圖為一流程圖係顯示依據本發明實施例之將可充 式電池與/或燃料電池之電池狀態與/或相應之通知進行顯 示之方法。

【主要元件符號說明】 1000〜電池管理系統； 1110〜處理模組； 1130〜第一電源接口； 1150〜顯示單元； 1210〜控制單元； 1230〜第二電源接口； 1100〜電子裝置； 1120〜可充式電池； 1140〜第一通訊接口； 1200〜燃料電池模組； 1220〜燃料電池； 1240〜第二通訊接口； S2100、S2200、S2300〜步驟； S2310、S2320、S2330〜步驟； S4100、S4200、…、S4900〜步驟； S5100、S5200〜步驟。 9024-A51300-TW/096020 14

Claims (1)

1. 201006091 十、申請專利範圍： 1. 一種電池管理系統，包括： 一電子裝置，包括： 一處理模組； 一第一電源接口； 一 _第一通訊接...口；以及 一可充式電池；以及 一燃料電池模組，包括： Φ 一第二電源接口，用以與該第一電源接口連接； 一第二通訊接口，用以與該第一通訊接口連接； 至少一燃料電池；以及 一控制單元，透過該處理模組、該第一通訊接口與該 第二通訊接口由該電子裝置接收相應該可充式電池之一 第一電池狀態，且依據該第一電池狀態決定是否透過該第 二電源接口與該第一電源接口利用該燃料電池對於該可 充式電池進行充電。 2. 如申請專利範圍第1項所述之電池管理系統，其中 ® 該控制單元依據該第一電池狀態判斷該可充式電池之電 量是否小於一設定值，若該可充式電池之電量小於該設定 值時，透過該第二電源接口與該第一電源接口利用該燃料 電池對於該可充式電池進行充電。 3. 如申請專利範圍第2項所述之電池管理系統，其中 該控制單元更依據一組態設定以決定是否對於該可充式 電池進行充電。 4. 如申請專利範圍第2項所述之電池管理系統，其中 該控制單元更取得該燃料電池之一第二電池狀態，且依據 9024-A51300-TW/096020 15 201006091 該第二電池狀態判斷該燃料電池是否運作正常，若該燃料 電池運作正常，透過該第二電源接口與該第一電源接口利 用該燃料電池對於該可充式電池進行充電。 5. 如申請專利範圍第4項所述之電池管理系統，其中 該控制單元依據該第二電池狀態判斷該燃料電池是否運 作正常係判斷該燃料電池之溫度是否小於一既定溫度、判 斷該燃料電池之剩餘可用時間是否大於一既定時間、判斷 該燃料電池之燃料濃度是否大於一既定濃度、或判斷該燃 φ 料電池之燃料體積是否大於一既定體積。 6. 如申請專利範圍第1項所述之電池管理系統，其中 該控制單元依據該第一電池狀態判斷該可充式電池之電 量是否小於一設定值，若該可充式電池之電量小於該設定 值時，取得該燃料電池之一第二電池狀態，且依據該第二 電池狀態判斷該燃料電池是否運作正常，若該燃料電池運 作正常，直接透過該第二電源接口與該第一電源接口利用 該燃料電池對於該電子裝置進行供電。 7. 如申請專利範圍第6項所述之電池管理系統，其中 該控制單元更於利用該燃料電池對於談電子裝置進行供 電的同時，依據一組態設定決定是否透過該第二電源接口 與該第一電源接口利用該燃料電池對於該可充式電池進 行充電。 8. 如申請專利範圍第1項所述之電池管理系統，其中 該控制單元更取得該燃料電池之一第二電池狀態，且透過 該第二通訊接口與該第一通訊接口將該第二電池狀態或 相應該第二電池狀態之一通知傳送至該電子裝置之該處 理模組，且該處理模組將該第二電池狀態或相應該第二電 9024-A51300-TW/096020 16 201006091 池狀態之該通知顯示於一顯示單元。 9. 如申請專利範圍第1項所述之電池管理系統，其中 該控制單元更透過該第二通訊接口與該第一通訊接口將 該第一電池狀態或相應該第一電池狀態之一通知傳送至 該電子裝置之該處理模組，且該處理模組將該第一電池狀 態或相應該第一電池狀態之該通知顯示於一顯示單元。 10. 如申請專利範圍第1項所述之電池管理系統，其 中該處理模組包括一基本輸入輸出系統(BIOS)。 Φ 11.如申請專利範圍第1項所述之電池管理系統，其 中該第一通訊接口包括一通用序列匯排流（USB)、符合 IEEE 1394之一介面、一安全數位輸入輸出（SDI0)介面、 一 RS 232介面、一 RS422介面、一 RS485介面、一藍芽 介面、一紅外線介面、或一無線電頻率（RF)通訊介面。 12. —種電池管理方法，用於具有一處理模組、一第 一電源接口、一第一通訊接口與一可充式電池之一電子裝 置，包括下列步驟： 0 提供一燃料電池模組，其中該燃料電池模組包括與該 第一電源接口連接之一第二電源接口、與該第一通訊接口 連接之一第二通訊接口、與至少一燃料電池； 該燃料電池模組透過該處理模組、該第一通訊接口與 該第二通訊接口由該電子裝置接收相應該可充式電池之 一第一電池狀態；以及 依據該第一電池狀態決定是否透過該第二電源接口 與該第一電源接口利用該燃料電池對於該可充式電池進 行充電。 13. 如申請專利範圍第12項所述之電池管理方法，更 9024-A51300-TW/096020 17 201006091 包括下列步驟： 小於斷該可充式電池之電量是否 若該可充式電池之電量小於 電源接口與該第一電源接口利用== 時，透過該第二 式電池進行充電。 用該燃枓電池對於該可充 14.如申請專利範圍第13 士 ^依據-組態設定以決定是否二 包括下列步申^專利耗圍第13項所述之電池管理方法，更 取得該燃料電池之一第二電池狀離. 常;=該第二電池狀態判斷該燃;電池是否運作正 一 •若該燃料電池運作正常，透過該第 电源接口利用該燃料電池對於該可充 弟 由仏如申請專利範圍第⑴貝所述^充電。 中依據該第二電池狀態判斷該燃 5法’其 判斷該燃料電池之溫度是否小於-既定^/'tf常係 電池之剩餘可用時間是否大於—^斯^燃料 池之燃料濃度是否大於ϋ Π =間判斷该燃料電 燃料體積是否大於—岐體積^％該燃料電池之 包括^步申^專利範圍第12項所述之電池管理方法，更 小於3:7電池狀態判斷該可充式電池之電量是否 9024-A51300-TW/096020 18 201006091 若該可充式電池之電量小於該設定值時，取得該燃料 電池之一第二電池狀態； 依據該第二電池狀態判斷該燃料電池是否運作正 常；以及 若該燃料電池運作正常，直接透過該第二電源接口與 該第一電源接口利用該燃料電池對於該電子裝置進行供 電。 18. 如申請專利範圍第17項所述之電池管理方法，更 .包括於利用該燃料電池對於該電子裝置進行供電的同 時，依據一組態設定決定是否透過該第二電源接口與該第 一電源接口利用該燃料電池對於該可充式電池進行充電。 19. 如申請專利範圍第12項所述之電池管理方法，更 ' 包括下列步驟： 取得該燃料電池之一第二電池狀態； 透過該第二通訊接口與該第一通訊接口將該第二電 池狀態或相應該第二電池狀態之一通知傳送至該電子裝 置之該處理模組；以及 該處理模組將該第二電池狀態或相應該第二電池狀 態之該通知進行顯示。 20. 如申請專利範圍第12項所述之電池管理方法，更 包括下列步驟： 透過該第二通訊接口與該第一通訊接口將該第一電 池狀態或相應該第一電池狀態之一通知傳送至該電子裝 置之該處理模組；以及 該處理模組將該第一電池狀態或相應該第一電池狀 態之該通知進行顯示。 9024-A51300-TW/096020 19 201006091 21. 如申請專利範圍第12項所述之電池管理方法，其 中該處理模組包括一基本輸入輸出系統(BIOS)。 22. 如申請專利範圍第12項所述之電池管理方法，其 中該第一通訊接口包括一通用序列匯排流（USB)、符合 IEEE 1394之一介面、一安全婁文位輸入輸出（SDI0)介面、 一 RS 232介面、一 RS422介面、一 RS485介面、一藍芽 介面、一紅外線介面、或一無線電頻率（RF)通訊介面。

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