TW202005161A - 電池裝置及其操作方法 - Google Patents

電池裝置及其操作方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202005161A
TW202005161A TW107117535A TW107117535A TW202005161A TW 202005161 A TW202005161 A TW 202005161A TW 107117535 A TW107117535 A TW 107117535A TW 107117535 A TW107117535 A TW 107117535A TW 202005161 A TW202005161 A TW 202005161A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
power
battery device
management chip
protection value
discharge current
Prior art date
Application number
TW107117535A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI672843B (zh
Inventor
顏維廷
Original Assignee
廣達電腦股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 廣達電腦股份有限公司 filed Critical 廣達電腦股份有限公司
Priority to TW107117535A priority Critical patent/TWI672843B/zh
Priority to CN201810585050.9A priority patent/CN110535199B/zh
Priority to US16/114,609 priority patent/US20190363566A1/en
Priority to EP18201359.9A priority patent/EP3573211B1/en
Priority to KR1020180129037A priority patent/KR102185248B1/ko
Priority to JP2018205195A priority patent/JP6754813B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of TWI672843B publication Critical patent/TWI672843B/zh
Publication of TW202005161A publication Critical patent/TW202005161A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/448—End of discharge regulating measures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H02J7/007186—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage obtained with the battery disconnected from the charge or discharge circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00304—Overcurrent protection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

一種電池裝置，包括至少一電芯，被配置以儲存電力；以及一管理晶片，耦接至上述電芯，上述管理晶片控制上述電芯以固定功率放電，其中在上述管理晶片中設定有複數電壓範圍或複數電量範圍，以及對應上述電壓範圍或電量範圍的過放電電流保護值，在上述管理晶片偵測且決定上述電芯的電壓或電量落在上述電壓範圍或上述電量範圍之一者後，上述管理晶片將對應上述電壓範圍或電量範圍的過放電電流保護值設定為上述電池裝置當前的過放電電流保護值。

Description

電池裝置及其操作方法
本揭露係關於一種電池裝置，特別是關於可以調整過放電電流保護值的電池裝置。
鋰離子電池是一種二次電池。現存的許多電子裝置藉由鋰離子電池被提供電力，例如伺服器、電動車、行動裝置等等。鋰離子電池有許多優點，例如較高的能量密度、較大的輸出功率以及無記憶效應等等。
在具有鋰離子電池的現存電池裝置中，電池製造商建立了一些保護機制。舉例來說，電池製造商設定了電池裝置的放電電流不能超過一既定的C-rate(保護值)，以避免電池裝置發生損壞或發生危險。
然而，現存的電池裝置的電流保護點是固定的，電池裝置多以固定電流來放電，並且電池裝置的電壓隨著使用而下降，此造成電池裝置的功率輸出下降。因為電池裝置的功率輸出下降，電池裝置所提供電力的電子裝置的效能會下降。
因此，需要一種固定功率放電的電池裝置，以保持電子裝置的效能。對於這種固定功率放電的電池裝置，需要有對應的保護值調整。
本揭露提供一種電池裝置，此電池裝置包括至少一電芯，被配置以儲存電力；以及一管理晶片，耦接至上述電芯，上述管理晶片控制上述電芯以固定功率放電，其中在上述管理晶片中設定有複數電壓範圍或複數電量範圍，以及對應上述電壓範圍或電量範圍的過放電電流保護值，在上述管理晶片偵測且決定上述電芯的電壓或電量落在上述電壓範圍或上述電量範圍之一者後，上述管理晶片將對應上述電壓範圍或電量範圍的過放電電流保護值設定為上述電池裝置當前的過放電電流保護值。
本揭露提供一種電池裝置操作方法，此電池裝置操作方法包括藉由一管理晶片控制至少一電芯以固定功率放電，並且偵測上述電芯的電壓或電量；以及基於設定在上述管理晶片中的複數電壓範圍或複數電量範圍，以及對應上述電壓範圍或電量範圍的過放電電流保護值，在上述管理晶片偵測且決定上述電芯的電壓或電量落在上述電壓範圍或上述電量範圍之一者後，上述管理晶片將對應上述電壓範圍或電量範圍的過放電電流保護值設定為上述電池裝置當前的過放電電流保護值。
100‧‧‧電池裝置
102‧‧‧電芯
104‧‧‧管理晶片
106‧‧‧感測電阻
108‧‧‧電晶體
110‧‧‧副管理晶片
112‧‧‧保險絲
P+‧‧‧正極
P-‧‧‧負極
SMBus_Clock‧‧‧時脈引腳
SMBus_Data‧‧‧資料引腳
Battery_ID‧‧‧識別引腳
System_ID‧‧‧識別引腳
302-330‧‧‧操作
402-406‧‧‧操作
為了使本揭露之描述方式能涵蓋上述之舉例、其他優點及特徵，上述簡要說明之原理，將透過圖式中的特定範例做更具體的描述。此處所示之圖式僅為本揭露之範例，並不能對本揭露之範圍形成限制，本揭露之原理係透過附圖以進行 具有附加特徵與細節之描述與解釋，其中：第1圖係為根據本揭露實施例之電池裝置的示意圖。
第2A圖至第2D圖是係為電池裝置的放電電流曲線圖。
第3圖係為根據本揭露實施例之電池裝置的調整保護值的方法的流程圖。
第4圖係為根據本揭露實施例之電池裝置的調整保護值的方法的流程圖。
本揭露可呈現以多種不同實施形式。其表現於圖式並於此進行詳述。本揭露之代表具體實施例係為用來瞭解本揭露原理之範例或圖式，並且不限制本揭露所揭露範圍。舉例來說，揭露於摘要、先前技術、發明內容(但無明確設於申請專利範圍)之範圍、要素及限制，該範圍、要素及限制不應單獨地或集體地以暗示、推論或其他方式體現在申請專利範圍。為本揭露內容之詳述目的，除非特定否認，單數詞包含複數詞，反之亦然。並且字詞“包含”其意為“非限制性地包含”。此外，進似性的(approximation)用語例如“大約”、“幾乎”、“相當地”、“大概”等，可用於本揭露實施例，其意義上如“在、接近或接近在”或“在3至5%內”或“在可接受製造公差內”或任意邏輯上之組合。
第1圖係為根據本揭露實施例之電池裝置的示意圖。電池裝置100包括一或多個電芯102、管理晶片104、感測電阻106、至少一電晶體108、副管理晶片110、保險絲112。應了解在電池裝置100中，亦可能採用其他配置以及不同物件或 省略某此物件，並且電池裝置100僅為一範例，並且不限制本揭露。
電芯102可以儲存電力。在此實施例中，電芯102係為鋰離子電池。鋰離子電池是一種充電電池(二次電池)，藉由鋰離子在正極和負極之間移動來工作。鋰離子電池的正極一般是由含有鋰離子的金屬氧化物組成，負極一般是由石墨構成的晶格。在充電時，鋰離子向石墨的晶格移動。在放電時，鋰離子向金屬氧化物移動。鋰離子進入正極(金屬氧化物)的過程叫嵌入(intercalation)，離開的過程叫脫嵌(deintercalation)；鋰離子進入負極(石墨的晶格)的過程叫插入(insertion)，離開的過程叫脫插(extraction)。
如第1圖所示，管理晶片104連接至電芯102，以偵測電芯102的電壓或電量。電晶體108耦接在電芯102與電池裝置100的正極P+之間。管理晶片104連接至電晶體108，以控制電晶體108的開/關(導通/關閉)，從而控制電池裝置100的充電與放電。舉例來說，當電池裝置100連接到一外部電源(例如，直流電源、或由交流電源轉換而成的直流電源)，並且管理晶片104開啟電晶體108時，可以使電芯102與外部電源相連，讓接收到的電力可儲存在電芯102。當管理晶片104關閉電晶體108時，可以使電芯102與外部電源斷路，使電池裝置100停止被充電。同樣地，當電池裝置100連接到一外部電子裝置(例如行動裝置)，並且管理晶片104開啟電晶體108時，可以使電芯102與外部電源相連，讓電池裝置100提供電力至外部電子裝置。當管理晶片104關閉電晶體108時，可以使電芯102與外部 電子裝置斷路，使電池裝置100停止提供電力。
管理晶片104是一種積體電路裝置，其可以包括處理器、微處理器、控制器、記憶體、其他合適積體電路或上述之組合。管理晶片104可以偵測電芯102(或電池裝置100)的電壓、電量、溫度等，並且根據偵測到的資料控制電池裝置100。在本揭露實施例中，管理晶片104可以控制電池裝置100(或電芯102以固定功率放電。在一些實施例中，管理晶片104每一分鐘偵測一次電芯102。在其他實施例中，管理晶片104持續偵測電芯102。
感測電阻106耦接至電芯102、管理晶片104以及電池裝置100的負極P-，感測電阻106可以偵測電池裝置100的放電電流。在本揭露實施例中，電子裝置100連接到一外部電子裝置(未圖示)時，管理晶片104可以透過感測電阻106所偵測的電池裝置100的放電電流，檢查放電電流是否超過當前所設定的保護值。當電池裝置100的放電電流超過當前所設定的保護值時，管理晶片104關閉電晶體108，使電池裝置100停止提供電力，以避免電池裝置100發生損壞或發生危險。
在本揭露實施例中，保護值的表示方式是C-rate，其意義等同於電流。在本揭露實施例中，有各種保護值，例如過放電電流保護值、峰值放電電流保護值以及湧出放電電流保護值。C-rate與各種保護值的說明將於後續討論。
保險絲112耦接在電芯102與電晶體108之間，副管理晶片110耦接至保險絲112、管理晶片104以及電芯102。副管理晶片110與保險絲112作為電池裝置100的第二保護。舉例來 說，當主管理晶片104偵測到電晶體108失效而無法關閉以使電池裝置100停止提供電力時，主管理晶片104指示副管理晶片110斷開保險絲112，使得電池裝置100停止提供電力。
副管理晶片110亦是一種積體電路裝置，其可以包括處理器、微處理器、控制器、記憶體、其他合適積體電路或上述之組合。
在本揭露實施例中，電池裝置100更包括複數引腳。如第1圖所示，電池裝置100更包括時脈引腳SMBus_Clock、資料引腳SMBus_Data、識別引腳Battery_ID以及識別引腳System_ID。電池裝置100可以透過時脈引腳SMBus_Clock與資料引腳SMBus_Data與電池裝置100所提供電力的電子裝置進行通訊。識別引腳Battery_ID可以使電池裝置100所提供電力的電子裝置識別電池裝置100。識別引腳System_ID可以使電池裝置100識別電池裝置100所提供電力的電子裝置。
在本揭露實施例中，在管理晶片104的記憶體(未顯示)中設定有複數電壓範圍或複數電量範圍，以及對應電壓範圍或電量範圍的保護值(過放電電流保護值、峰值放電電流保護值以及湧出放電電流保護值)。管理晶片104偵測到電池裝置100(電芯102)的當前電壓或電量落在對應的電壓範圍或電量範圍後，管理晶片104將對應電壓範圍或電量範圍的保護值設定為當前電池裝置100的保護值。後續將說明本揭露實施例的保護值以及管理晶片104設定保護值的程序。
一般除了以安培(A)或毫安培(mA)表示電池裝置 的電流單位，亦使用C-rate(C)作為電流單位。C-rate與時間成反比。舉例來說，1C代表在1小時內將電池裝置的電量被全部釋放，2C代表在0.5小時內將電池裝置的電量被全部釋放。在本揭露實施例中，一個具有3000mAh電量的電池裝置表示如果電池裝置以3A放電，可以放電1小時。如果電池裝置的放電電流為3A，代表以1C放電，如果電池裝置的放電電流為6A，代表以2C放電。
下面的表格顯示習知電池裝置的各種參數。
Figure 107117535-A0101-12-0007-1
如上表所示，電池裝置的電量為3000mAh，並且以固定電流6A放電(即以2C放電)。隨著電池裝置放電，電池裝置的電壓會下降。在此實施例中，電池裝置的操作電壓為4.4V至3V，當電池裝置的電壓小於3V時，電池裝置會不能放電以保護其內的鋰離子電池(電芯)。因此當電池裝置的電壓為4.4V時，定為電池裝置的電量為100%，當電池裝置的電壓為3V時，定為電池裝置的電量為0%。
如上表所示，電池裝置的過放電電流保護值為2.1C，代表在電池裝置穩定放電後，當電池裝置的放電電流大於過放電電流保護值(2.1C)時(即放電不正常)，電池裝置會停止提供電力，以避免電池裝置發生損壞或發生危險。
電池裝置的峰值放電電流保護值為2.63C，代表電池裝置開始放電到穩定放電的期間，當電池裝置的放電電流的峰值大於2.63C(即7.89A)，並且沒有在10秒內達到穩定放電時，電池裝置會停止提供電力。
電池裝置的湧出放電電流保護值為3.47C，代表電池裝置開始放電到穩定放電的期間，當電池裝置的放電電流大於3.47C(即10.41A)，並且持續30毫秒時，電池裝置會停止提供電力。後續將以第2A圖至第2D圖作為範例進一步顯示電池裝置的放電電流曲線圖以說明過放電電流保護值、峰值放電電流保護值以及湧出放電電流保護值。
第2A圖是電池裝置的放電電流曲線圖，放電電流在0秒開始放電，並且在8秒達到穩定放電。在第2A圖中，在開始放電到穩定放電的期間，放電電流的峰值雖然有大於2.63C，但是在10秒內達到穩定放電(在8秒穩定放電)。因此，電池裝置沒有達到峰值放電電流保護值的條件而停止提供電力。另外，在開始放電到穩定放電的期間，放電電流雖然有大於3.47C，但是持續時間不超過30毫秒。因此，電池裝置亦沒有達到湧出放電電流保護值的條件而停止提供電力。
第2B圖是電池裝置的放電電流曲線圖，放電電流在0秒開始放電，並且在11秒達到穩定放電。在第2B圖中，在 開始放電到穩定放電的期間，放電電流雖然有大於3.47C，但是持續時間不超過30毫秒。因此，電池裝置沒有達到湧出放電電流保護值的條件。然而，在開始放電到穩定放電的期間，放電電流的峰值大於2.63C，並且超過10秒才達到穩定放電(在11秒穩定放電)。因此，電池裝置達到峰值放電電流保護值的條件而停止提供電力。
第2C圖是電池裝置的放電電流曲線圖，放電電流在0秒開始放電，並且在8秒達到穩定放電。在第2C圖中，在開始放電到穩定放電的期間，放電電流有大於3.47C，並且持續時間超過30毫秒。因此，電池裝置達到湧出放電電流保護值的條件而停止提供電力。
第2D圖是電池裝置的放電電流曲線圖，放電電流在0秒開始放電，並且在8秒達到穩定放電。在第2D圖中，在開始放電到穩定放電的期間，放電電流的峰值雖然有大於2.63C，但是在10秒內達到穩定放電(在8秒穩定放電)。因此，電池裝置沒有達到峰值放電電流保護值的條件。另外，在開始放電到穩定放電的期間，放電電流雖然有大於3.47C，但是持續時間不超過30毫秒，電池裝置沒有達到湧出放電電流保護值的條件。然而，放電電流在8秒達到穩定放電後，放電電流在11秒大於過放電電流保護值2.1C，使得電池裝置停止提供電力。
如上表所示，習知的電池裝置為以固定電流放電。然而，電池裝置的電壓隨著使用而下降，此造成電池裝置的功率輸出下降。因為電池裝置的功率輸出下降，電池裝置所 提供電力的電子裝置的效能會下降。因此，在本揭露實施例中，管理晶片104控制電池裝置100(或電芯102)以固定功率放電，保持了電子裝置的效能，並且可以調整保護值以對應因為固定功率放電而上升的放電電流。
下面的表格顯示本揭露實施例之電池裝置100的各種參數。
Figure 107117535-A0101-12-0010-12
如上表所示，電池裝置100的電量為3000mAh，並且以固定功率26.4W放電。隨著電池裝置100放電，電池裝置100的電壓會下降，並且電池裝置100的放電電流會上升。如上面所述，在此實施例中，電池裝置100的操作電壓為4.4V至3V，當電池裝置100的電壓為4.4V時，電池裝置的電量為100%，當電池裝置100的電壓為3V時，電池裝置的電量為0%。應了解此電池裝置100的參數數值僅為一範例，並不限於此。
如上面所述，電池裝置100的放電電流會上升，因此電池裝置100的保護值需要調整，以避免電池裝置100的放電 電流在通常操作中大於保護值，使得電池裝置100停止提供電力。
如上表所示，在本揭露實施例中，電池裝置100的電壓以及電量被分成四個範圍，但不限於此。每一個電壓以及電量範圍分別對應三個保護值(即過放電電流保護值、峰值放電電流保護值以及湧出放電電流保護值)。舉例來說，當電池裝置100的電壓在4.2V至3.8V以及電量在80%至41%時，對應的即過放電電流保護值為2.4C、峰值放電電流保護值為3C以及湧出放電電流保護值為3.96C。在本揭露實施例中，如上面所述，電壓以及電量範圍與對應的保護值儲存在管理晶片104的記憶體(未顯示)中。在其他實施例中，電壓範圍、電量範圍以及對應的保護值儲存或設定在管理晶片104外部的記憶體中。
如上面所述，管理晶片104偵測到電池裝置100(電芯102)的當前電壓或電量落在對應的電壓範圍或電量範圍後，管理晶片104將對應電壓範圍或電量範圍的保護值設定為當前電池裝置100的保護值。舉例來說，當管理晶片104偵測到電池裝置100的當前電壓為4V時(在4.2V至3.8V之間)，管理晶片104將當前過放電電流保護值設定為2.4C、當前峰值放電電流保護值設定為3C以及當前湧出放電電流保護值設定為3.96C。因此，當電池裝置100在電壓4.2V至3.8V的區間中放電時，上升的放電電流不會大於過放電電流保護值2.4C(即7.2A)，使得電池裝置100停止提供電力。
第3圖是根據本揭露實施例之電池裝置100的調整保護值的方法的流程圖。在此實施例中，電池裝置100的各種 參數如上表所示。在操作302中，偵測電池裝置100是否有連接一交流電源。如果電池裝置100連接一交流電源，在操作304中，電池裝置100被充電。如果電池裝置100沒有連接一交流電源，在操作306中，偵測電池裝置100的電量是否大於0%(或電壓大於3V)。如果電池裝置100大於0%，在操作308中，電池裝置100開始放電。如果電池裝置100沒有大於0%，在操作310中，電池裝置100不放電。
電池裝置100開始放電後，在操作312中，開始偵測電池裝置100的電壓或電量。在一些實施例中，開始偵測之後每一分鐘再偵測一次電池裝置100的電壓(或電量)。在其他實施例中，在開始偵測之後，持續偵測電池裝置100的電壓(或電量)。
在操作314中，偵測電池裝置100的電壓是否小於4.2V(或電量是否小於81%)。如果電池裝置100的電壓小於4.2V，在操作316中，將對應電壓範圍4.2V至3.8V的保護值設定為當前保護值。舉例來說，如果電池裝置100的電壓小於4.2V，管理晶片104將當前過放電電流保護值設定為2.4C、當前峰值放電電流保護值設定為3C以及當前湧出放電電流保護值設定為3.96C。
如果電池裝置100的電壓沒有小於4.2V，在操作318中，將對應電壓範圍4.4V至4.2V的保護值設定為當前保護值。舉例來說，如果電池裝置100的電壓沒有小於4.2V，管理晶片104將當前過放電電流保護值設定為2.1C、當前峰值放電電流保護值設定為2.63C以及當前湧出放電電流保護值設定為 3.47C。
在操作320中，偵測電池裝置100的電壓是否小於3.8V(或電量是否小於41%)。如果電池裝置100的電壓小於3.8V，在操作322中，將對應電壓範圍3.8V至3.4V的保護值設定為當前保護值。舉例來說，如果電池裝置100的電壓小於3.8V，管理晶片104將當前過放電電流保護值設定為2.6C、當前峰值放電電流保護值設定為3.25C以及當前湧出放電電流保護值設定為4.29C。
在操作324中，偵測電池裝置100的電壓是否小於3.4V(或電量是否小於21%)。如果電池裝置100的電壓小於3.4V，在操作326中，將對應電壓範圍3.4V至3V的保護值設定為當前保護值。舉例來說，如果電池裝置100的電壓小於3.4V，管理晶片104將當前過放電電流保護值設定為3C、當前峰值放電電流保護值設定為3.75C以及當前湧出放電電流保護值設定為4.95C。
在操作328中，偵測電池裝置100的電壓是否小於3V(或電量是否達到0%)。如果電池裝置100的電壓小於3V，在操作330中，電池裝置100停止提供電力。
第4圖是根據本揭露實施例之電池裝置的調整保護值的另一個方法的流程圖。在操作402中，藉由管理晶片控制電池裝置(或電池裝置中的電芯)以固定功率放電，並且偵測電池裝置的電壓或電量。舉例來說，藉由管理晶片104控制電池裝置100(或電芯102)以固定功率放電，並且偵測電壓或電量。
在操作404中，藉由管理晶片偵測且決定電壓或電 量落在哪一個電壓範圍或電量範圍。其中，電壓範圍或電量範圍是預先儲存或設定在管理晶片的記憶體中，並且記憶體亦儲存或設定對應電壓範圍或電量範圍的保護值(過放電電流保護值、峰值放電電流保護值以及湧出放電電流保護值)。舉例來說，舉例來說，當管理晶片104偵測到電池裝置100的當前電壓為4V時，偵測且決定落在4.2V至3.8V之間。
在操作406中，在偵測且決定電壓或電量落在哪一個電壓範圍或電量範圍後，藉由管理晶片將對應電壓範圍或電量範圍的保護值設定為電池裝置的當前保護值。舉例來說，當管理晶片104因為偵測到電池裝置100的當前電壓為4V時，偵測且決定落在4.2V至3.8V之間後，管理晶片104將當前過放電電流保護值設定為2.4C、當前峰值放電電流保護值設定為3C以及當前湧出放電電流保護值設定為3.96C。
此處所使用的術語僅用於描述特定實施例的目的，並且不限制本揭露。如此處所使用的，除非上下文另外清楚的指出，否則單數形式“一”、“一個”以及“該”意旨在也包括複數形式。此外，就被用於詳細描述及/或申請專利範圍中的“囊括”、“包含”、“具有”、“有”、“含”或其變體的術語來說，這些術語旨在以相似於“包括”的方式而具有包容性。
除非另外定義，否則此處所使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與所屬技術領域具有通常知識者通常理解的相同含義。此外，諸如在通用字典中定義的那些術語應該被解釋為具有與其在相關領域的上下文中的含義中相同的含 義，並且不會被理解為理想化或過度正式，除非在此處有明確地如此定義。
儘管上面以描述了本揭露的各種實施例，但應該理解它們僅作為範例呈現，而不是限制在此。在不背離本揭露的精神或範圍的情況下，可以根據此處的揭露對所揭露的實施例進行各種改變。因此，本揭露的廣度及範圍不應受到任何上述實施例的限制。具體來說，本揭露的範圍應根據以下申請專利範圍以及其等價物來定義。
雖然本揭露已由一或多個實施例來呈現和描述，但是在閱讀和理解本說明書及附圖後，所屬技術領域具有通常知識者將會想到等價的變化和修改。另外，儘管本揭露的一個特定特徵可能已揭露在僅僅幾個實施例中的一者，但這種特徵可以與其他實施例的一或多個其他特徵組合，此對於任何給定或特定應用可能為需要的或有利的。
100‧‧‧電池裝置
102‧‧‧電芯
104‧‧‧管理晶片
106‧‧‧感測電阻
108‧‧‧電晶體
110‧‧‧副管理晶片
112‧‧‧保險絲
P+‧‧‧正極
P-‧‧‧負極
SMBus_Clock‧‧‧時脈引腳
SMBus_Data‧‧‧資料引腳
Battery_ID‧‧‧識別引腳
System_ID‧‧‧識別引腳

Claims (10)

  1. 一種電池裝置，包括：至少一電芯，被配置以儲存電力；以及一管理晶片，耦接至上述電芯，上述管理晶片控制上述電芯以固定功率放電，其中在上述管理晶片中設定有複數電壓範圍或複數電量範圍，以及對應上述電壓範圍或電量範圍的過放電電流保護值，在上述管理晶片偵測且決定上述電芯的電壓或電量落在上述電壓範圍或上述電量範圍之一者後，上述管理晶片將對應上述電壓範圍或電量範圍的過放電電流保護值設定為上述電池裝置當前的過放電電流保護值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電池裝置，其中上述管理晶片中設定有對應上述電壓範圍或電量範圍的峰值放電電流保護值，在上述管理晶片偵測且決定上述電芯的電壓或電量落在上述電壓範圍或上述電量範圍之一者後，上述管理晶片將對應上述電壓範圍或電量範圍的峰值放電電流保護值設定為上述電池裝置當前的峰值放電電流保護值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電池裝置，其中上述管理晶片中設定有對應上述電壓範圍或電量範圍的湧出放電電流保護值，在上述管理晶片偵測且決定上述電芯的電壓或電量落在上述電壓範圍或上述電量範圍之一者後，上述管理晶片將對應上述電壓範圍或電量範圍的湧出放電電流保護值設定為上述電池裝置當前的湧出放 電電流保護值。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電池裝置，更包括：至少一電晶體，耦接至上述電芯以及上述管理晶片，且上述電芯透過上述電晶體之導通而輸出電力；以及一感測電阻，耦接至上述電芯以及上述管理晶片，用以偵測上述電池裝置的放電電流，其中當上述電池裝置的放電電流超過上述當前過放電電流保護值、上述當前峰值放電電流保護值或上述當前湧出放電電流保護值時，上述管理晶片關閉上述電晶體，使得上述電池裝置停止提供電力。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電池裝置，更包括：一保險絲，耦接至上述電芯以及上述電晶體；以及一副管理晶片，耦接至上述電芯以及上述保險絲，其中當上述電晶體失效而無法關閉以使上述電池裝置停止提供電力時，上述副管理晶片斷開上述保險絲，使得上述電池裝置停止提供電力。
  6. 一種電池裝置操作方法，包括：藉由一管理晶片控制至少一電芯以固定功率放電，並且偵測上述電芯的電壓或電量；以及基於設定在上述管理晶片中的複數電壓範圍或複數電量範圍，以及對應上述電壓範圍或電量範圍的過放電電流保護值，在上述管理晶片偵測且決定上述電芯的電壓或電量落在上述電壓範圍或上述電量範圍之一者後，上述管理晶片將對應上述電壓範圍或電量範圍的過放電 電流保護值設定為上述電池裝置當前的過放電電流保護值。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電池裝置操作方法，更包括：基於設定在上述管理晶片中的對應上述電壓範圍或電量範圍的峰值放電電流保護值，在上述管理晶片偵測且決定上述電芯的電壓或電量落在上述電壓範圍或上述電量範圍之一者後，上述管理晶片將對應上述電壓範圍或電量範圍的峰值放電電流保護值設定為上述電池裝置當前的峰值放電電流保護值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電池裝置操作方法，更包括：基於設定在上述管理晶片中的對應上述電壓範圍或電量範圍的湧出放電電流保護值，在上述管理晶片偵測且決定上述電芯的電壓或電量落在上述電壓範圍或上述電量範圍之一者後，上述管理晶片將對應上述電壓範圍或電量範圍的湧出放電電流保護值設定為上述電池裝置當前的湧出放電電流保護值。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電池裝置操作方法，更包括：藉由一感測電阻偵測上述電池裝置的放電電流，其中當上述電池裝置的放電電流超過上述當前過放電電流保護值、上述當前峰值放電電流保護值或上述當前湧出放電電流保護值時，上述管理晶片關閉一電晶體，使得上 述電池裝置停止提供電力。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電池裝置操作方法，更包括：當上述電晶體失效而無法關閉以使上述電池裝置停止提供電力時，藉由一副管理晶片斷開一保險絲，使得上述電池裝置停止提供電力。
TW107117535A 2018-05-23 2018-05-23 電池裝置及其操作方法 TWI672843B (zh)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107117535A TWI672843B (zh) 2018-05-23 2018-05-23 電池裝置及其操作方法
CN201810585050.9A CN110535199B (zh) 2018-05-23 2018-06-08 电池装置及其操作方法
US16/114,609 US20190363566A1 (en) 2018-05-23 2018-08-28 Battery device and operating method thereof
EP18201359.9A EP3573211B1 (en) 2018-05-23 2018-10-18 Battery device and operating method thereof
KR1020180129037A KR102185248B1 (ko) 2018-05-23 2018-10-26 배터리 디바이스 및 그 동작 방법
JP2018205195A JP6754813B2 (ja) 2018-05-23 2018-10-31 バッテリー装置及びその動作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107117535A TWI672843B (zh) 2018-05-23 2018-05-23 電池裝置及其操作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI672843B TWI672843B (zh) 2019-09-21
TW202005161A true TW202005161A (zh) 2020-01-16

Family

ID=63914943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107117535A TWI672843B (zh) 2018-05-23 2018-05-23 電池裝置及其操作方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20190363566A1 (zh)
EP (1) EP3573211B1 (zh)
JP (1) JP6754813B2 (zh)
KR (1) KR102185248B1 (zh)
CN (1) CN110535199B (zh)
TW (1) TWI672843B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI745087B (zh) * 2020-09-18 2021-11-01 廣達電腦股份有限公司 智慧電池裝置及其操作方法
CN114865112A (zh) * 2021-02-04 2022-08-05 南京泉峰科技有限公司 电池包及其放电控制方法

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06215801A (ja) * 1993-01-19 1994-08-05 Hokuto Denko Kk 蓄電池の充放電装置
US5936384A (en) * 1997-06-09 1999-08-10 Ricoh Company, Ltd. Charge and discharge protection circuit and battery pack with high withstand voltage
DE29823530U1 (de) * 1998-04-27 1999-08-12 Siemens Nixdorf Inf Syst Schaltungsanordnung zur Entladung einer in einem Notebook-Rechner o.dgl. eingesetzten wiederaufladbaren Stromquelle
JP2000294297A (ja) * 1999-04-02 2000-10-20 Toyota Motor Corp 電池充放電装置
JP3939072B2 (ja) * 2000-03-30 2007-06-27 三洋電機株式会社 電池パック
JP4215152B2 (ja) * 2001-08-13 2009-01-28 日立マクセル株式会社 電池容量検出方法
JP2005160169A (ja) * 2003-11-21 2005-06-16 Texas Instr Japan Ltd バッテリ保護回路
KR20070105219A (ko) * 2006-04-25 2007-10-30 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩의 보호 회로
KR100846712B1 (ko) * 2006-11-01 2008-07-16 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
JP5429439B2 (ja) * 2007-10-18 2014-02-26 横河電機株式会社 電流制限装置
JP4943296B2 (ja) * 2007-10-30 2012-05-30 ソニー株式会社 電池パック、二次電池の充電方法、および充電装置
JP5389425B2 (ja) 2008-11-27 2014-01-15 三洋電機株式会社 ハイブリッドカーの充放電制御方法
US8283893B2 (en) * 2009-02-05 2012-10-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Protection circuit for battery pack and battery pack including the same
JP5633227B2 (ja) * 2009-10-14 2014-12-03 ソニー株式会社 電池パックおよび電池パックの劣化度検出方法
US20110234167A1 (en) * 2010-03-24 2011-09-29 Chin-Hsing Kao Method of Predicting Remaining Capacity and Run-time of a Battery Device
JP6108143B2 (ja) * 2010-05-26 2017-04-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 過電流防止式電源装置及びそれを用いた照明器具
JP5683372B2 (ja) * 2011-04-27 2015-03-11 デクセリアルズ株式会社 充放電制御装置、バッテリパック、電気機器、及び、充放電制御方法
KR20130066283A (ko) * 2011-12-12 2013-06-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 시스템의 시뮬레이션 장치
JP5974500B2 (ja) * 2012-01-25 2016-08-23 ミツミ電機株式会社 保護機能付き充電制御装置および電池パック
CN104145399B (zh) * 2012-02-29 2016-11-02 Nec能源元器件株式会社 电池控制系统和电池组
US9306387B2 (en) * 2012-09-28 2016-04-05 Marvell World Trade Ltd. Current limiting circuit and method for LED driver
KR101916970B1 (ko) * 2013-01-22 2018-11-08 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그를 포함하는 배터리 팩
JP2015035924A (ja) * 2013-08-09 2015-02-19 株式会社東芝 過電流保護装置
JP6347967B2 (ja) * 2013-11-29 2018-06-27 マクセルホールディングス株式会社 電池保護回路および電池パック
KR102234703B1 (ko) * 2014-03-04 2021-04-01 삼성에스디아이 주식회사 에너지 저장 시스템 및 이의 제어 방법
CN104835989B (zh) * 2014-03-27 2017-10-10 北京车和家信息技术有限责任公司 动力蓄电池的保护方法及装置
CN104184132A (zh) * 2014-09-17 2014-12-03 中颖电子股份有限公司 锂电池动态过流保护方法
CN104600676B (zh) * 2015-01-29 2018-02-16 天地融科技股份有限公司 电池保护电路、电能提供装置与电子装置
KR101755861B1 (ko) * 2015-10-16 2017-07-07 현대자동차주식회사 배터리 셀
JP6589581B2 (ja) * 2015-11-12 2019-10-16 三菱電機株式会社 非常用照明装置
JP6323485B2 (ja) * 2016-03-24 2018-05-16 株式会社オートネットワーク技術研究所 給電制御装置
CN105759221A (zh) * 2016-04-29 2016-07-13 赵建和 一种带有内阻监测功能的动力电池组管理系统
KR102308629B1 (ko) * 2016-08-02 2021-10-05 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템
TWI606628B (zh) * 2016-09-02 2017-11-21 廣達電腦股份有限公司 電池裝置、電子裝置以及電池裝置之保護方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI672843B (zh) 2019-09-21
JP2019205332A (ja) 2019-11-28
CN110535199A (zh) 2019-12-03
KR20200040638A (ko) 2020-04-20
EP3573211A1 (en) 2019-11-27
US20190363566A1 (en) 2019-11-28
CN110535199B (zh) 2021-10-26
KR102185248B1 (ko) 2020-12-02
EP3573211B1 (en) 2020-11-11
JP6754813B2 (ja) 2020-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102361334B1 (ko) 배터리 제어 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템
TWI436549B (zh) 先進可充電式電池系統，具有其之汽車，以及其之充電方法
KR102338938B1 (ko) 배터리 관리 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템
US9419450B2 (en) Fast charging of battery using adjustable voltage control
TWI475239B (zh) 電池組老化測試系統及方法
EP2083495B1 (en) Battery pack and method of charging the same
KR102331070B1 (ko) 배터리 팩 및 배터리 팩의 충전 제어 방법
JP5119307B2 (ja) バッテリーパックの充電制御方法
WO2010113206A1 (ja) 充電装置
JP4112478B2 (ja) 電池パックの充電装置
US10498149B2 (en) Rechargeable battery protection integrated circuit, rechargeable battery protection device, and battery pack
TWI511405B (zh) 調變攜帶式裝置之電源裝置充電電流的方法以及相關的電源裝置
EP1338074B1 (en) Temperature limitation in li battery charging
TWI672843B (zh) 電池裝置及其操作方法
US11251638B2 (en) Method and device for charging aluminum battery
US20050052159A1 (en) Method and apparatus for overcharge protection using analog overvoltage detection
TW201820738A (zh) 電池充電電路及其方法
US20230029949A1 (en) Battery pack and power tool system
TWI784800B (zh) 電子裝置及其負載調整方法
JP7429730B2 (ja) 電力調整回路、充電装置、および、これらの給電モード設定方法
WO2024045956A1 (zh) 储能系统及其电源控制方法、装置、存储介质
CN116257125A (zh) 电子装置及其负载调整方法
CN117081186A (zh) 电池、充电电路、充电控制方法、电子设备以及存储介质