TW201426277A - 減少靜置電池耗電的方法 - Google Patents

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Abstract

在不修改硬體線路以及增加電子系統額外的負擔下，當充電電池於電子系統關機，且其輸出電流低於一第一電流值或處於無通訊動作並超過一第一延遲時間時，進入睡眠模式後，控制單元再判斷當充電電池的電壓低於一設定電壓及/或其相對容量低於一臨界比例值以及輸出電流低於一第二電流值或該充電電池處於無通訊動作且超過一第二延遲時間時，控制充電電池進入一省電模式。使充電電池在經過長時間靜置時，可以斷開所有耗電的迴路、元件，以避免充電電池因長期靜置耗電所發生的過放電故障的現象。

Description

減少靜置電池耗電的方法
本發明關於一種電池電量控制方法，尤指一種可減少靜置電池持續耗電的電池電量控制方法。
為了提供使用的方便性以及供電的容量，許多電子系統都使用充電電池作為電力的來源。其中以鋰聚合物為主要原料的充電鋰電池又是目前充電電池中，具有高容量密度的成熟產品。一般說來，當充電電池製造組裝完成出廠後，通常會先經過先期的插機測試，以確保每一個充電電池在所安裝的電子系統(如筆記型電腦)能正常運作，然後電子系統會關機。然而當充電電池裝在電子系統時，即使電子系統不開機運作，仍會耗掉微量的電流。這些微量電流是因為充電電池與電子系統之間的通電迴路仍存在，即使電子系統關機時的阻抗很大，仍免不了會產生些微的耗電，原因即是通電的迴路並未完全斷開。
當充電電池出廠時，通常會具有至少充飽容量(full charge capacity,FCC)的40%的電量。如前所述，充電電池出廠後皆會經過必要的測試，然後等待運送、一定時間的庫存，最後出貨到使用者手中開始使用。而在運送到出貨到使用者手中前，充電電池的微量耗電仍會不斷耗掉充電電池的電量。一旦在運送、庫存的時間過 久使得充電電池的電量消耗到相當低的電量時，即產生過放電現象而有可能造成電池的損壞。
目前習知技術中雖有針對充電電池所設計的省電技術，但這種省電技術是充電電池本身所定義的睡眠模式(sleep mode/power saving)。也就是說，當充電電池的消耗電流低於一特定值(如20毫安培)超過一特定時間(如30秒)時，就進入充電電池的睡眠模式，亦即充電電池不主動供應電流給裝置。然而這種睡眠模式下仍維持著充電電池與電子系統之間的通電迴路，因此此時充電電池仍會有微量的耗電。
為了解決上述在電池出廠後，因為長期靜置未使用的持續微量耗電所造成的過放電問題，本發明的實施例中，提供了一種減少靜置電池耗電的方法。將一充電電池安裝於一電子系統，該充電電池包含一控制單元、一電池組以及一金氧場效電晶體電路模組，該金氧場效電晶體電路模組包含一放電金氧場效電晶體以及一充電金氧場效電晶體。該方法包含利用該控制單元執行下列步驟：當該控制單元偵測到該電池組的一輸出電流低於一第一電流值且持續時間超過一第一延遲時間，或當該控制單元偵測到該電池組無通訊動作且持續該第一延遲時間時，控制該充電電池進入一睡眠模式；以及於該充電電池設置在該睡眠模式時，且當該控制單元偵測到該電池組的一電壓值低於一設定電壓或該電池組的相對容量(relative state of capacity,RSOC)低於一臨界比例值、且該輸出電流低於一第二電流值且持續時間超過一第二延遲時間或該電池組無通訊動作且持續時間超過該第二延遲時間時，控制該充電電池進入一省電模式。
本發明所揭露的減少靜置電池耗電的方法，其中該控制單元控制該充電電池進入該睡眠模式係由該控制單元斷開該充電金氧場效電晶體，以斷開該充電電池的一充電迴路，而該放電金氧場效電晶體持續導通，以維持該充電電池的一放電迴路的導通。
本發明所揭露的減少靜置電池耗電的方法，其中該控制單元控制該充電電池進入該省電模式係由該控制單元斷開該放電金氧場效電晶體，以斷開該充電電池的一放電迴路，且該控制單元自行關閉。
本發明所揭露的減少靜置電池耗電的方法，其中該第一電流值為20毫安培，該第一延遲時間為30秒，該第二電流值為10毫安培，該第二延遲時間為48小時，該臨界比例值為3%且該設定電壓為3.3伏特。
本發明所揭露的減少靜置電池耗電的方法，其中該第二電流值不大於該第一電流值。
本發明所揭露的減少靜置電池耗電的方法，其中該電子系統與該充電電池的該控制單元之間另具有一喚醒線路，該方法另包含步 驟：當該充電電池進入該省電模式後，該電子系統利用該喚醒線路提供一電壓以啟動該控制單元。
本發明所揭露的減少靜置電池耗電的方法，，其中該電池組無通訊動作係為該充電電池的一時脈接腳以及一資料接腳皆維持於低準位或皆維持於高準位的狀態。
透過本發明所提供的方法，當充電電池在進入睡眠模式後，依據數種判斷條件進一步使充電電池進入完全斷路的省電模式，使充電電池在長時間未使用的情況下，能夠完全消除導通的迴路以及控制單元本身的微量耗電，有效避免充電電池因微量耗電所導致的過放電的故障問題，提供充電電池可行的安全機制。
請參考第1圖，第1圖為一充電電池安裝於一電子系統的示意圖。電子系統1由充電電池10提供電源。充電電池10包含一控制單元12、一電池組14以及一金氧場效電晶體電路模組20，控制單元12為充電電池10的電池控制積體電路，其與電池組14、金氧場效電晶體電路模組20電連接，並偵測電池組14的各樣資訊。電池組14由多個彼此串聯、並聯或串並混合的電池單元141所構成，電池單元141為鋰聚合物電池單元。金氧場效電晶體電路模組20包含一放電金氧場效電晶體22(DXG MOSFET)以及一充電金氧場效電晶體24(CHG MOSFET)，由控制單元12控制放電金氧場效電晶體 22以及充電金氧場效電晶體24的導通與斷路。當放電金氧場效電晶體22以及充電金氧場效電晶體24被導通時，充電電池10分別具有一充電迴路L2以及一放電迴路L1。電子系統1另利用一開關2以一喚醒線路3來啟動控制單元12。
請參考第2圖，第2圖為本發明在具有充電電池10的電子系統1中，可減少靜置的充電電池耗電的方法100的流程圖，其步驟如下：步驟102：開始；步驟104：控制單元判斷電池組的輸出電流是否低於一第一電流值且超過一第一延遲時間，或控制單元是否偵測到電池組無通訊動作且持續該第一延遲時間；步驟106：控制單元控制充電電池進入一睡眠模式；步驟108：在充電電池於睡眠模式時，控制單元判斷電池組的電壓是否低於一設定電壓及/或其相對容量是否低於一臨界比例值，以及輸出電流是否低於一第二電流值且超過一第二延遲時間或控制單元是否偵測到電池組無通訊動作且持續時間超過該第二延遲時間；步驟110：控制單元控制充電電池進入一省電模式。
本發明在不修改硬體線路以及增加電子系統額外的負擔的前提下，由充電電池10內部的控制單元12依據特定的條件判斷是否讓 充電電池10進入省電模式。例如在步驟104、106中，當控制單元12偵測到電池組14的輸出電流低於該第一電流值且持續時間超過該第一延遲時間時，控制充電電池10進入該睡眠模式。其中該第一電流值例如可為20毫安培，而該第一延遲時間為30秒，但本發明不以此為限。換言之，在充電電池10連接於電子系統1且並未開機使用的狀態下，充電電池10的充電迴路L2以及放電迴路L1仍然是導通狀態，因此仍會產生微量的消耗電流，而此微量的消耗電流一般來說並不會高於20毫安培。因此當充電電池10連接於電子系統1且並未開機使用時，在30秒之後即由控制單元12控制充電電池10進入睡眠模式。另外，除了以偵測電池組14的輸出電流來判斷是否符合進入睡眠模式之外，亦可由控制單元12偵測電池組14是否無通訊動作且持續該第一延遲時間，其中具體而言，電池組14無通訊動作例如可定義為電池組14的一時脈接腳143以及一資料接腳145皆維持在低準位或是皆維持在高準位的狀態，且持續該第一延遲時間，這樣的狀態即可被認定為電池組14無通訊動作，並可以進入睡眠模式。此處的睡眠模式係由控制單元12斷開充電金氧場效電晶體24，如此一來，即會斷開充電電池10的充電迴路L2。另一方面，放電金氧場效電晶體則22仍處於導通狀態，因此充電電池10的放電迴路L1仍存在。
在充電電池10進入睡眠模式(步驟106)之後，控制單元12接著繼續根據其他條件判斷充電電池10是否需進入另一種模式，即前述的省電模式。舉例而言，當充電電池10出廠，且經過必要的測 試後並關機，在等待運送、一定時間的庫存，最後出貨到使用者手中開始使用之前，充電電池10在電子系統1中會先滿足步驟104的條件而進入睡眠模式(步驟106)。由於在睡眠模式中，充電電池10的充電迴路L2已經被斷開，因此充電電池10在睡眠模式時的輸出電流一般來說會更小於未進入睡眠模式時的輸出電流，但並不以此為限。進入睡眠模式的充電電池10仍會持續產生微量的耗電，直到當(1)充電電池10的電池組14的電壓值小於該設定電壓，例如3.3伏特，及/或(2)整個電池組14的相對容量(relative state of capacity,RSOC)在持續耗電之後低於該臨界比例值(例如3%)，而(3)進入睡眠模式的充電電池10的輸出電流不大於該第二電流值(如10毫安培)且(4)超過一第二延遲時間(例如48小時)或(5)電池組14無通訊動作且持續時間超過該第二延遲時間時，則在步驟108中，控制單元12即判斷於睡眠模式中的充電電池10可/需進入該省電模式，以避免充電電池10過放電而造成完全無法使用的問題。
此處特別要說明的是，在步驟108中，本發明可以使用幾個不同的判斷步驟的組合來判斷是否需讓充電電池10進入該省電模式。例如其中一種組合是：(1)電池組14的電壓值小於該設定電壓以及(3)輸出電流不大於該第二電流值且(4)超過一第二延遲時間。另一種組合可以是：(2)電池組14的相對容量低於該臨界比例值以及(5)電池組14無通訊動作且持續時間超過該第二延遲時間。另一種組合也可以是：(1)電池組14的電壓值小於該設定電壓同時(2)電池組14的相對容量低於該臨界比例值，而(3)輸出電流不大於該第二電流值 且(4)超過一第二延遲時間。另一種組合也可以是：(1)電池組14的電壓值小於該設定電壓同時(2)電池組14的相對容量低於該臨界比例值，而(5)電池組14無通訊動作且持續時間超過該第二延遲時間。由上可知，本發明在步驟108中利用多種針對不同條件的判定的組合，而決定是否進入步驟110的省電模式。其中上述的組合例子僅為說明，本發明的步驟108當可依據上述的各種判定條件產生更多的組合，並不以上述的說明為限。
當進入步驟110的省電模式時，控制單元12會進一步斷開放電金氧場效電晶體22。換言之，控制單元12即會斷開充電電池10的放電迴路L1，同時控制單元12本身也自行關閉。如此一來，進入省電模式的充電電池10的所有迴路皆被斷開，而控制單元12也自行關閉不會耗電。因此省電模式下的充電電池10可以完全不消耗電池組14的電力，以避免充電電池10過放電的問題。其中將該臨界比例值設為3%或其他較低的數值，可避免只有在充電電池10電量極低而確定不能使用時再運行本方法，但不以此為限。至於在一般使用下，電池組14的相對容量並未過低但仍可使用時，本方法不會控制充電電池10進入省電模式，避免造成使用上的不便。
請參考第3圖，第3圖為執行本發明方法後，重啟充電電池的方法200，其步驟如下：步驟110：控制單元控制充電電池進入一省電模式； 步驟112：致動電子系統中的開關以產生一啟動電壓；步驟114：啟動電壓透過喚醒線路啟動控制單元；步驟116：控制單元啟動運作並導通放電金氧場效電晶體以及充電金氧場效電晶體。
其中啟動電壓較佳地為6伏特，但不以此為限。
本發明的減少靜置電池耗電的方法，在不修改硬體線路以及增加電子系統額外的負擔下，當充電電池於電子系統關機，且其輸出電流低於一第一電流值或處於無通訊動作並超過一第一延遲時間時，進入睡眠模式後，控制單元再判斷當充電電池的電壓低於一設定電壓及/或其相對容量低於一臨界比例值以及輸出電流低於一第二電流值或該充電電池處於無通訊動作且超過一第二延遲時間時，控制充電電池進入一省電模式。使充電電池在經過長時間靜置時，可以斷開所有耗電的迴路、元件，以避免充電電池因長期靜置耗電所發生的過放電故障的現象。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1‧‧‧電子系統
2‧‧‧開關
3‧‧‧喚醒線路
10‧‧‧充電電池
12‧‧‧控制單元
14‧‧‧電池組
20‧‧‧金氧場效電晶體電路模組
22‧‧‧放電金氧場效電晶體
24‧‧‧充電金氧場效電晶體
100、200‧‧‧方法
102~116‧‧‧步驟
141‧‧‧電池單元
143‧‧‧時脈接腳
145‧‧‧資料接腳
第1圖為本發明的充電電池安裝於一電子系統的示意圖。
第2圖為本發明減少靜置電池耗電的方法的流程圖。
第3圖為執行本發明方法後，重啟充電電池的方法的流程圖。
100‧‧‧方法
102~110‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種減少靜置電池耗電的方法，一充電電池安裝於一電子系統中，該充電電池包含一控制單元、一電池組以及一金氧場效電晶體電路模組，該金氧場效電晶體電路模組包含一放電金氧場效電晶體以及一充電金氧場效電晶體，該方法包含利用該控制單元執行下列步驟：當該控制單元偵測到該電池組的一輸出電流低於一第一電流值且持續時間超過一第一延遲時間，或當該控制單元偵測到該電池組無通訊動作且持續該第一延遲時間時，控制該充電電池進入一睡眠模式；以及於該充電電池設置在該睡眠模式時，且當該控制單元偵測到該電池組的一電壓值低於一設定電壓或該電池組的相對容量(relative state of capacity,RSOC)低於一臨界比例值、且該輸出電流低於一第二電流值且持續時間超過一第二延遲時間或該電池組無通訊動作且持續時間超過該第二延遲時間時，控制該充電電池進入一省電模式。
  2. 如請求項1所述的方法，其中該控制單元控制該充電電池進入該睡眠模式係由該控制單元斷開該充電金氧場效電晶體，以斷開該充電電池的一充電迴路，而該放電金氧場效電晶體持續導通，以維持該充電電池的一放電迴路的導通。
  3. 如請求項1所述的方法，其中該控制單元控制該充電電池進入 該省電模式係由該控制單元斷開該放電金氧場效電晶體，以斷開該充電電池的一放電迴路。
  4. 如請求項3所述的方法，其中該控制單元控制該充電電池進入該省電模式另包含：該控制單元自行關閉。
  5. 如請求項1所述的方法，其中該第一電流值為20毫安培，該第一延遲時間為30秒。
  6. 如請求項1所述的方法，其中該第二電流值為10毫安培，該第二延遲時間為48小時。
  7. 如請求項1所述的方法，其中該臨界比例值為3%且該設定電壓為3.3伏特。
  8. 如請求項1所述的方法，其中該電子系統與該充電電池的該控制單元之間另具有一喚醒線路，該方法另包含步驟：當該充電電池進入該省電模式後，該電子系統利用該喚醒線路提供一電壓以啟動該控制單元。
  9. 如請求項1所述的方法，其中該第二電流值不大於該第一電流值。
  10. 如請求項1所述的方法，其中該電池組無通訊動作係為該電池組的一時脈接腳以及一資料接腳皆維持於低準位或皆維持於高準位的狀態。
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