TW201742350A - 可充電的電池及其充電方法 - Google Patents

Abstract

一種可充電的電池包含儲電模組、充電模組與控制模組。充電模組電性連接儲電模組。控制模組電性連接充電模組且電性連接儲電模組。充電模組用以選擇性地經由多條充電路徑對儲電模組充電。每一儲電模組對應於不同的其中一充電路徑。控制模組用以依據每一儲電模組的儲電量指示充電模組對至少其中一儲電模組充電。

Description

可充電的電池及其充電方法

本發明係關於一種可充電的電池及其充電方法，特別是一種具有多個儲電模組的可充電的電池及其充電方法。

目前常見的電子產品所使用的電池或電池包當中往往都會具有多個儲電模組，以提升電池的供電能力或續航力。但是這些儲電模組的供電能力於實務上有可能不甚一致，而使得個別的儲電模組在當前所具有的儲電量不同。而以往對電池或電池包充電的過程中，並未考慮個別儲能模組的狀況，而直接對所有的儲能模組進行相同模式的充電。由於實務上的非理想因素或者是使用者的使用習慣，電池或電池包未必會被充滿電。由於儲電量不平均，使得某個儲能模組會一直是儲電量最低的儲電模組，而使得此儲能模組經常性地被以高電流充電，造成電池或電池包的壽命降低，甚至容易發生危險。

本發明在於提供一種可充電的電池及其充電方法，以克服過往充電方法造成電池壽命降低的問題。

本發明揭露了一種可充電的電池，所述的可充電的電池包含儲電模組、充電模組與控制模組。充電模組電性連接儲電模組。控制模組電性連接充電模組且電性連接儲電模組。充電模組用以選擇性地經由多條充電路徑對儲電模組充電。每一儲電模組對應於不同的其中一充電路徑。控制模組用以依據每一儲電模組的儲電量指示充電模組對至少其中一儲電模組充電。

本發明揭露了一種充電方法，所述的充電方法係先取得每一儲電模組的儲電量。並依據每一儲電模組的儲電量以多個充電路徑的其中之一對至少一儲電模組充電。其中，每一儲電模組對應於不同的其中一充電路徑。

綜合以上所述，本發明提供了一種可充電的電池及其充電方法，藉由判斷個別儲電模組之儲電量的相對大小，對其中至少一個儲電量最低的儲電模組進行充電。經由本發明所提供的可充電的電池及其充電方法，個別儲電模組得以被考量，而避免總是以高電流對同一個儲電模組充電，維持了電池的使用壽命。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參照圖1，圖1係為根據本發明一實施例所繪示之可充電的電池的功能方塊圖。本發明提供了一種可充電的電池1，可充電的電池1具有儲電模組10_1~10_N、充電模組12與控制模組14，其中N為一大於1的正整數。充電模組12電性連接儲電模組10_1~10_N。控制模組14電性連接充電模組12且電性連接儲電模組10_1~10_N。

儲電模組10_1~10_N用以儲存電能。當電池1電性連接於一規格相匹配的外部電子裝置（未繪示於圖1）時，電池1藉由儲電模組10_1~10_N供電給外部電子裝置。在此並不限制儲電模組的型號、儲電量或輸出電壓等相關規格。於一實施例中，儲電模組10_1~10_N更分別具有處理單元與通訊單元，儲電模組10_1~10_N藉由處理單元判斷得儲電量，並藉由通訊單元將所判斷得的相關結果提供至儲電模組10_1~10_N以外的裝置或模組以進行相關判斷分析處理。處理單元與通訊單元例如是個別的積體電路（integrated circuit, IC）或者是被整合至同一積體電路當中，通訊單元例如是以有線或無線的方式將所述的相關資料提供至儲電模組10_1~10_N以外的裝置或模組。上述僅為舉例示範，實際上並不以此為限。

充電模組12用以選擇性地經由充電路徑P1~PN對儲電模組10_1~10_N充電。儲電模組10_1~10_N分別對應於不同的充電路徑P1~PN。詳細來說，儲電模組10_1對應於充電路徑P1，儲電模組10_2對應於充電路徑P2，後續係以此類推，不再贅述。其中，充電路徑P1與充電路徑P2係為不同的充電路徑。於一實施例中，充電模組12係以不同的充電埠分別一對一電性連接不同的儲電模組10_1~10_N，以避免充電路徑P1~PN之間相互電性連接。

控制模組14用以依據儲電模組10_1~10_N的儲電量指示充電模組12對儲電模組10_1~10_N中的至少其中之一充電。於一實施例中，控制模組14用以指示充電模組12對儲電模組10_1~10_N中儲電量最低的儲電模組充電。更詳細地來說，控制模組14例如是依據儲電模組10_1~10_N個別的儲電量，並判斷出儲電模組10_1~10_N中儲電量最低者為何。於另一實施例中，控制模組14例如是依據儲電模組10_1~10_N中部分較有代表性的儲電模組個別的儲電量，並判斷出這些儲電模組中儲電量最低者為何。換句話說，在此實施例中，控制模組14係對儲電模組10_1~10_N當中的M個儲電模組的儲電量進行判斷，其中M為大於1的正整數，且M小於等於N。控制模組14例如為一微控制器（micro control unit, MCU）。後續係以控制模組14依據儲電模組10_1~10_N中所有的儲電模組的儲電量作判斷的方式進行後續敘述，然並不依此限制控制模組14據以進行判斷之儲電模組的數量，也不依此限制控制模組14據以判斷與統計儲電量的方式。

於一對可充電的電池1充電的情境中，使用者將可充電的電池1電性連接至電源5以對電池1充電。電源5例如為市電。在此並不限制電池1與電源5電性連接的方式，亦不限制電源5的類型。假設儲電模組10_1是儲電量最低的儲電模組，此時，依據前述的判斷結果，控制模組14指示充電模組12依據電源5提供的電能對儲電模組10_1充電。當儲電模組10_1的儲電量達到一電量門檻值時，控制模組14再判斷出當前儲電量最低的至少一儲電模組與新的電量門檻值，並重複上述的充電流程。前述的第一次判斷過程可以是在電池1被接上電源5之前或之後完成。

在一實施例中，所述的電量門檻值例如為儲電模組10_1~10_N中次低的儲電量。假設儲電模組10_2具有次低的儲電量，當控制模組14判斷儲電模組10_1的儲電量被充至相仿於儲電模組10_2所具有的儲電量時，控制模組14更指示充電模組12同時對儲電模組10_1與儲電模組10_2充電。所謂儲電量相仿指的是儲電模組10_1的儲電量與儲電模組10_2的儲電量之間的差距在一預設閾值內。換句話說，在前述的時刻，儲電模組10_1的儲電量可以是小於、等於或大於儲電模組10_2的儲電量。預設閾值的大小係為所屬技術領域具有通常知識者得一實際所需而自由設計，在此並不加以限制。

於實務上，控制模組14可以依據迴圈判斷的方式，重複在儲電模組10_1~10_N尚未進行充電者中判斷出最小的儲電量並進行上述的充電步驟。具體來說，當前儲電量最低的儲電模組例如被定義為第一儲電模組，當前儲電量次低的儲電模組例如被定義為第二儲電模組，控制模組以第二儲電模組的儲電量作為當前的電量門檻值。當第一儲電模組的儲電量被充至相仿於當前的電量門檻值時，當前的第二儲電模組被重新定義為另外一個或多個第一儲電模組，此時當前的第一儲電模組包含了原本的第一儲電模組與原本的第二儲電模組。控制模組14再自當前的第一儲電模組以外的儲電模組定義出新的第二儲電模組，並以新的第二儲電模組的儲電量作為新的電量門檻值，並以當前的第一儲電模組、第二儲電模組與電量門檻值重複上述步驟。於一實施例中，當前述的第一儲電模組的數量達到一預設數量閾值時，控制模組14不再重複上述迴圈而直接對所有的儲電模組統一充電。於另一實施例中，當前述的第一儲電模組的數量相對於所有儲電模組數量的比例達到一預設比例時，控制模組14不再重複上述迴圈而直接對所有的儲電模組統一充電。藉此，電池1得以確保有至少部分的儲電模組具有相仿的儲電量，而避免了有某一個儲電模組總是儲電量最低的情況。

請接著參照圖2，圖2係為根據本發明另一實施例所繪示之可充電的電池的功能方塊圖。與圖1所示的實施例不同的是，於圖2所示的實施例中，電池2的充電模組22具有多個充電單元222_1~222_N。充電單元222_1~222_N分別電性連接儲電模組20_1~20_N。具體來說，充電單元222_1電性連接儲電模組20_1，充電單元222_2電性連接儲電模組20_2，後續係以此類推，不再贅述。充電單元222_1~222_N用以選擇性地經由充電路徑P1’~PN’對儲電模組20_1~20_N充電。充電單元222_1~222_N中的每一對應於充電路徑P1’~PN’中的其中之一。在此實施例中，充電單元222_1用以經由充電路徑P1’對儲電模組20_1充電，充電單元222_2用以經由充電路徑P2’對儲電模組20_2充電，後續係以此類推，不再贅述。其中，充電單元222_1~222_N彼此可以是相同或是不相同，在此並不加以限制。

控制模組24用以依據儲電模組20_1~20_N的儲電量指示充電單元222_1~222_N中的至少其中之一對所電性連接的儲電模組20_1~20_N充電。詳細來說，控制模組24用以判斷出儲電模組20_1~20_N中儲電量最低的至少一儲電模組。且控制模組24用以指示儲電量最低的至少一儲電模組對應的至少一充電單元對儲電量最低的至少一儲電模組充電。相關的判斷細節請參照控制模組14的相關敘述，惟控制模組24係依據儲電模組20_1~20_N的儲電量指示充電單元222_1~222_N中的至少其中之一對所電性連接的儲電模組20_1~20_N充電，而與控制模組14略有不同。

請參照圖3，圖3係為根據本發明更一實施例所繪示之可充電的電池的功能方塊圖。與圖1所示的實施例不同的是，在圖3所示的實施例中，電池3更包括輸出模組36。輸出模組36電性連接儲電單元30_1~30_N。當電池3電性連接外部電子裝置4時，儲電單元30_1~30_N經由輸出模組36對外部電子裝置4供電。在本實施例中，儲電單元30_1~30_N接到相同的接地端，輸出模組36具有匯流排並以匯流排選擇性地電性連接儲電單元30_1~30_N。

更詳細地來說，儲電單元30_1~30_N中的每一例如具有第一傳輸端與第二傳輸端以傳輸直流電能，第一傳輸端與第二傳輸端例如分別為直流電源的正負極。更具體地來說，儲電單元30_1具有第一傳輸端N11與第二傳輸端N21，儲電單元30_2具有第一傳輸端N12與第二傳輸端N22，後續係以此類推不再贅述。當電池3電性連接外部電子裝置4而用以對外部電子裝置4供電時，控制模組34指示輸出模組36藉由匯流排耦接儲電單元30_1~30_N中的至少部分的第一傳輸端，且控制模組34指示充電模組32不對儲電單元30_1~30_N進行充電。在此實施例中，儲電單元30_1~30_N的第二傳輸端則耦接至相同的接地端，此時儲電單元30_1~30_N中的至少部分彼此並聯。電池3係依據並聯的儲電單元供電給外部電子裝置4。當電池3被電源5充電時，控制模組34指示輸出模組36不藉由匯流排耦接儲電單元30_1~30_N的各第一傳輸端，此時，儲電單元30_1~30_N如前述地經由不同的電流路徑被充電。於一種實施例中，對儲電模組30_1~30_N來說，第一傳輸端N11~N1N與充電路徑P1~PN係分別耦接。具體來說，充電路徑P1耦接至第一傳輸端N11，充電路徑P2耦接至第一傳輸端N12，後續係以此類推不再贅述。

此外，於圖3所示的實施例中，控制模組34也可電性連接外部電子裝置4。且控制模組34更用以提供儲電模組30_1~30_N的相關資訊給外部電子裝置4。所述的相關資訊例如為儲電模組30_1~30_N的規格、當前的儲電量或其他的資訊。控制模組34提供資訊給外部電子裝置4係為一選擇性的設計，本發明並不以此為限。

基於前述的概念，本發明更提供了一種充電方法。請接著參照圖4以說明本發明所提供的充電方法，圖4係為根據本發明一實施例所繪示之充電方法的步驟流程圖。於步驟S401中，係先取得每一儲電模組的儲電量。而於步驟S403中，則依據每一儲電模組的儲電量以多個充電路徑的其中之一對至少一儲電模組充電。其中，每一儲電模組對應於不同的其中一充電路徑。於一實施例中，於取得儲電模組的儲電量的步驟中，更判斷出儲電模組中儲電量最低的至少一第一儲電模組，並對至少一第一儲電模組充電。於另一實施例中，本發明提供的充電方法更包括判斷出儲電模組中儲電量次低的至少一第二儲電模組。當至少一第一儲電模組的儲電量被充至不小於電量門檻值時，同時對至少一第一儲電模組與至少一第二儲電模組充電。所述的電量門檻值例如為至少一第二儲電模組的儲電量。

請一併參照圖1與圖5A與圖5B以說明本發明一個具體的實施例，圖5A與圖5B係為根據本發明另一實施例所繪示之充電方法的步驟流程圖。為求敘述簡明，在此實施例中係令N為5，且儲電模組10_1~10_5分別具有不同的儲電量，儲電模組10_1具有最低的儲電量，儲電模組10_2具有次低的儲電量，儲電模組10_3與儲電模組10_4具有高於儲電模組10_2的儲電量。，儲電模組10_5具有最高的儲電量。

如圖5A與圖5B所示的實施例，在步驟S501中係先偵測儲電模組10_1~10_5的儲電量。在步驟S503中，判斷每一個儲電模組的儲電量是否相等，若是，則進入步驟S504中，對儲電模組10_1~10_5中的每一充電，直到完成對儲電模組10_1~10_5每一的充電流程或者是電源5被移除。依據前述的假設情境，儲電模組的儲電量並不相等，因此進入步驟S505，判斷出具有最低儲電量的儲電模組，也就是儲電模組10_1。接著在步驟S507中，自剩餘的儲存模組判斷出具有次低儲電量的儲電模組，也就是儲電模組10_2。並且在步驟S509中，自剩餘的多個儲電模組判斷出具有其他的低儲電量的儲電模組。在此實施例中，其他的低儲電量例如為高於次低儲電量且低於最高儲電量的儲電量，相應的儲電模組例如為儲電模組10_3與儲電模組10_4。於另一實施例中，更對儲電模組10_3的儲電量與儲電模組10_4的儲電量進行排序，在此令儲電模組10_3的儲電量低於儲電模組10_4的儲電量。在步驟S511中係判斷出具有最高儲電量的儲電模組，也就是儲電模組10_5。

延續上述，在步驟S513中，對具有最低儲電量的儲電模組充電，在此實施例中即為對儲電模組10_1充電。在步驟S515中，判斷經充電後的最低儲電量是否等於次低儲電量。若否，則重複步驟S513，以將儲電模組10_1充至具有前述之次低的儲電量。若是，或者說儲電模組10_1已被充至具有前述之次低的儲電量，則進行步驟S517，對具有次低儲電量的儲電模組充電。此時，具有次低儲電量的儲電模組為儲電模組10_1、10_2。從另一個角度來說，儲電模組10_1、10_2具有此時最低的儲電量。

在步驟S519中，判斷次低儲電量是否等於其他的低儲電量。在此實施例中，相當於判斷儲電模組10_1、10_2的儲電量是否相當於儲電模組10_3、10_4中的至少其中之一所具有的儲電量。若否，則重複步驟S517，繼續對儲電模組10_1、10_2充電。若是，則進行步驟S521對具有其他的低儲電量的儲電模組充電。在此實施例中相當於對儲電模組10_1、10_2、10_3、10_4充電。於前述更對儲電模組10_3的儲電量與儲電模組10_4的儲電量排序的實施例中，係先將儲電模組10_1、10_2的儲電量充至相仿於儲電模組10_3的儲電量，再將儲電模組10_1、10_2、10_3的儲電量充至相仿於儲電模組10_4的儲電量。在步驟S521之後，接著進行步驟S523，以判斷各儲電模組的儲電量是否等於最高儲電量。若否，則再重複步驟S521，以對儲電模組10_1、10_2、10_3、10_4充電。若是，則進行步驟S525以對具有最高儲電量的儲電模組充電。此時理想上應是相當於對所有的儲電模組進行充電。

綜合以上所述，本發明提供了一種可充電的電池及其充電方法，藉由判斷個別儲電模組之儲電量的相對大小，對其中至少一個儲電量最低的儲電模組進行充電。在一種做法中，當儲電量最低的第一儲電模組被充至與儲電量次低的第二儲電模組的電量相仿時，改以對第一儲電模組與第二儲電模組同時充電。藉此，得以確保在結束充電的時候至少有多個儲電模組都具有相仿的儲電量，避免了總是讓同一個儲電模組儲電量最低的窘境。經由本發明所提供的可充電的電池及其充電方法，個別儲電模組得以被考量，而避免總是以高電流對同一個儲電模組充電，維持了電池的使用壽命，相當具有實用性。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1、2、3‧‧‧可充電的電池
10_1~10_N、20_1~20_N、30_1~30_N‧‧‧儲電模組
12、22、32‧‧‧充電模組
222_1~222_N‧‧‧充電單元
14、24、34‧‧‧控制模組
36‧‧‧輸出模組
4‧‧‧外部電子裝置
5‧‧‧電源
P1~PN、P1’~PN’、P1”~PN’‧‧‧充電路徑

圖1係為根據本發明一實施例所繪示之可充電的電池的功能方塊圖。 圖2係為根據本發明另一實施例所繪示之可充電的電池的功能方塊圖。 圖3係為根據本發明更一實施例所繪示之可充電的電池的功能方塊圖。 圖4係為根據本發明一實施例所繪示之充電方法的步驟流程圖。 圖5A與圖5B係為根據本發明另一實施例所繪示之充電方法的步驟流程圖。

1‧‧‧可充電的電池

10_1~10_N‧‧‧儲電模組

12‧‧‧充電模組

14‧‧‧控制模組

5‧‧‧電源

Claims (10)

1. 一種可充電的電池，包括：多個儲電模組；一充電模組，電性連接該些儲電模組，該充電模組用以當電性連接至一電源時，選擇性地經由多條充電路徑對該些儲電模組充電，每一該儲電模組對應於不同的其中一該充電路徑；以及一控制模組，電性連接該充電模組且電性連接該些儲電模組，該控制模組用以依據每一該儲電模組的儲電量指示該充電模組對至少其中一該儲電模組充電。
2. 如請求項1所述之電池，其中該控制模組用以指示該充電模組對儲電量最低的至少一該儲電模組充電。
3. 如請求項1所述之電池，其中該充電模組包括多個充電單元，每一該充電單元電性連接其中一該儲電模組，該些充電單元用以選擇性地經由不同的充電路徑對該些儲電模組充電，每一該充電單元對應於其中一該充電路徑，該控制模組用以依據該些儲電模組的儲電量指示至少一該充電單元對所電性連接的該儲電模組充電。
4. 如請求項3所述之電池，其中該控制模組用以判斷出儲電量最低的至少一該儲電模組，且該控制模組用以指示對應的至少一該充電單元對儲電量最低的至少一該儲電模組充電。
5. 如請求項1所述之電池，更包括一輸出模組，該輸出模組電性連接該些儲電模組，當該電池電性連接一外部電子裝置時，該些儲電模組經由該輸出模組對該外部電子裝置供電。
6. 如請求項5所述之電池，其中，當該些儲電模組經由該輸出模組對該外部電子裝置供電時，該充電模組停止對該些儲電模組充電。
7. 一種充電方法，適用一電池，該電池具有多個儲電模組，該充電方法包含：取得每一該儲電模組的儲電量；以及依據每一該儲電模組的儲電量以多個充電路徑的其中之一對至少一該儲電模組充電；其中，每一該儲電模組對應於不同的其中一該充電路徑。
8. 如請求項7所述之充電方法，其中於取得該些儲電模組的儲電量的步驟中，更判斷出該些儲電模組中儲電量最低的至少一第一儲電模組，並對該至少一第一儲電模組充電。
9. 如請求項8所述之充電方法，更包括判斷出該些儲電模組中儲電量次低的至少一第二儲電模組，當該至少一第一儲電模組的儲電量被充至不小於一電量門檻值時，同時對該至少一第一儲電模組與該至少一第二儲電模組充電。
10. 如請求項9所述之充電方法，其中該電量門檻值為該至少一第二儲電模組的儲電量。