TWI406474B - 電池充放電路徑管理電路及方法 - Google Patents

Description

電池充放電路徑管理電路及方法

本發明是有關於一種充放電路徑管理電路及方法，且特別是有關於一種電池充放電路徑管理電路及方法。

在科技日新月異的現今時代中，隨著電子裝置的普及化，消費者除了對電子裝置之功能有所要求外，各企業更嘗試將電子裝置輕薄化，來滿足消費者對於電子裝置可便於攜帶的需求。電子裝置例如係筆記型電腦。由於筆記型電腦具有可攜帶性，筆記型電腦在未外接電源之情況下，亦可依據其所配置的電池模組來供應電力。於此，如何讓電池模組可持續地供應穩定之電力至電子裝置，以讓電子裝置可維持其運作實為重要。其中，電池模組例如為智慧型電池(Smart Battery)，智慧型電池具有管理能力以提供相關之電池資料，例如電池狀態或電池剩餘容量。

然而，現今電子裝置只透過系統管理匯流排(System Management Bus，SMBus)與電池模組進行溝通與管理，也就是說，電子裝置只利用軟體控制之方式來對電池進行溝通與管理。於此，假定電子裝置連接上電源轉換器(AC Adaptor)時軟體會要求充電，且電池也依據指示來進行充電，假定軟體未在電源轉換器被拔除時即刻地顯示出充放電狀態(例如電子裝置離開充電狀態)，如此，電池模組將無法判斷究竟是該繼續充電(有電源轉換器)還是該進行放電，致使電池模組發生擱置(Pending)以引起電子裝置可能發生突然關機(Shout down)的情況。

本發明係有關於一種電池充放電路徑管理電路及方法，其可依據電池模組與電子裝置的充放電狀態來決定是否形成充放電路徑，以供電池模組透過電子裝置充電或放電至電子裝置，如此可提供高效率及高安全性的充放電環境。

根據本發明之一方面，提出一種電池充放電路徑管理電路，包括第一判斷電路、第二判斷電路以及開關電路。第一判斷電路判斷電池模組與電子裝置是否同時處於放電狀態或充電狀態。第二判斷電路判斷電子裝置是否耦接電池模組。開關電路在電池模組與電子裝置同時處於放電狀態或充電狀態，且電子裝置耦接電池模組時，形成電池模組與電子裝置之間的一充放電路徑。

根據本發明之另一方面，提出一種電池充放電路徑管理方法。電池充放電路徑管理方法包括下列步驟。首先，判斷一電池模組與一電子裝置是否同時處於一放電狀態或一充電狀態。接著，判斷電子裝置是否耦接電池模組。之後，若電池模組與電子裝置同時處於放電狀態或充電狀態，且電子裝置耦接電池模組時，形成電子裝置與電池模組之間的一充放電路徑。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

茲以電池充放電路徑管理電路應用於電池模組及電子裝置之間之一實施例說明如下，請參照第1圖，其繪示本發明之實施例之電池充放電路徑管理電路應用於電池模組及電子裝置之示意圖。如第1圖所示，電池充放電路徑管理電路100例如耦接電池模組150以及電子裝置200。假定電子裝置200連接電源轉換器(Adaptor)190時，電源轉換器190所供應之電源可對電池模組150進行供電(亦即電池模組進行充電)。假定電子裝置200未連接電源轉換器190時，電池模組150可供應電源(亦即電池之剩餘電力)至電子裝置200。電子裝置200例如係筆記型電腦。

請同時參照第2圖與第3圖，第2圖繪示為第1圖之電池充放電路徑管理電路之流程圖。第3圖繪示本發明之實施例之電池充放電路徑管理電路之方塊圖。電池充放電路徑管理電路包括第一判斷電路10、第二判斷電路30及開關電路50。電池充放電路徑管理方法可應用於前述電池充放電路徑管理電路10，且電池充放電路徑管理方法包括如下步驟。

於步驟S202中，第一判斷電路10判斷電池模組150與電子裝置200是否同時處於放電狀態或充電狀態。若電池模組150與電子裝置200同時處於放電狀態或充電狀態，則執行步驟S204；若電池模組150與電子裝置200未同時處於放電狀態或充電狀態，則執行步驟S208。其中，電子裝置200更包括充電積體電路(Change Integrated Circuit)(未繪示)，第一判斷電路10係依據充電積體電路 來決定電子裝置200是處於充電狀態或放電狀態。

舉例來說，第一判斷電路10例如偵測充電積體電路之一接腳，此接腳可指示出電源轉換器190是否耦接電子裝置200之接腳。假定電源轉換器190耦接電子裝置200，由此接腳可以得知電子裝置200處於充電狀態。假定電源轉換器190未耦接電子裝置200，由此接腳可以得知電子裝置200可能處於放電狀態。在一例子中，此接腳例如為充電積體電路之ACOK接腳。

另外，電池模組150例如更包括充電保護積體電路(未繪示)，第一判斷電路10係依據充電保護積體電路來決定電池模組150是處於充電狀態或放電狀態。舉例來說，第一判斷電路10例如偵測充電保護積體電路之代表電池模組150是處於充放電狀態之接腳。假定充電保護積體電路具有用以代表充放電狀態之兩接腳，第一判斷電路10可包括一及閘(AND Gate)，並利用此及閘來依據此兩接腳之狀態(例如高電位或低電位)以偵測出電池模組150是否處於充電或放電狀態。假定此及閘之輸出係為代表高電位”1”之信號，則表示電池模組150是處於充電或放電狀態。在一例子中，此兩接腳例如為充電保護積體電路之CHD接腳及DGD接腳。

在一實施態樣中，第一判斷電路10更包括一反互斥或閘(Exclusive NOR Gate)。舉例來說，假定電子裝置200與電池模組150同時處於充電狀態(皆輸入代表高電位”1”之信號至第一判斷電路)或放電狀態(皆輸入代表低電位”0”之信號至第一判斷電路)時，第一判斷電路10可產生 代表高電位”1”之信號，以代表電子裝置200與電池模組150之充放電狀態可能為相同。然，此判斷係可由其他電路或電子元件之組合來實現，且代表充放電之信號(亦即代表高電位或低電位之信號)亦可依據實作中之電路來進行設計與調整，並不以此為限制。

於步驟S204中，第二判斷電路30判斷電子裝置200是否耦接電池模組150。若電子裝置200耦接電池模組150，則執行步驟S206；若電子裝置200未耦接電池模組150，則執行步驟S208。舉例來說，電子裝置200更包括用以與電池模組150進行溝通之系統管理匯流排(System Management Bus，SMBus)(未繪示)，第二判斷電路30將判斷結果(例如電池模組是否與電子裝置耦接)告知系統匯流排。由於軟體係透過系統管理匯流排與實體電路進行溝通，於此，軟體可由此來確認電池模組150的目前狀態(是否耦接電子裝置以進行充電或放電)。

於步驟S206中，開關電路50在電池模組150與電子裝置200同時處於放電狀態或充電狀態，且電子裝置200耦接電池模組150時，形成電池模組150與電子裝置200之間的一充放電路徑。茲舉一例詳細說明如下。

請參照第4圖，其繪示第2圖之步驟S206中之開關電路的示意圖。舉例來說，開關電路50具有多個開關元件。在一實施態樣中，開關電路50例如包括第一至第六開關T1~T6。在一例子中，假定第一開關T1與第一開關T5為N型金屬氧化物場效應電晶體(NMOS)，開關T4與開關T6為P型金屬氧化物場效應電晶體(PMOS)，開關T2 與開關T3分別為N型及P型雙極性接面電晶體(BJT)(例如為NPN或PNP)。其中，端點A代表耦接電池模組150之端點，端點B代表耦接電子裝置200之端點，端點S1例如為第一判斷電路10之輸出端，端點S2例如為第二判斷電路30之輸出端。然而，開關電路50中之開關元件亦可依據實作中之需求來決定類型(例如NMOS、PMOS或其他種類之電晶體)，亦不以此例子為限制。

舉例來說，第一開關T1係依據互斥或閘來決定導通或截止第二開關T2與第三開關T3。假定電子裝置200與電池模組150同處於充電狀態或放電狀態時，第一判斷電路10(亦即互斥或閘)提供代表高電位”1”之信號以導通第一開關T1。

舉例來說，若由端點S1輸入代表高電位”1”之信號時，會使得第一開關T1為導通，且第二開關T2與第三開關T3為截止。於此，端點A(代表電池模組150)上之電壓會透過電阻R1~R2來分壓，若電阻R1大於電阻R2，此時電阻R2之端點C分得一較小壓降。

此外，假定電池模組150耦接電子裝置200時，第二判斷電路30提供代表高電位”1”之信號，第四開關T4係依據第二判斷電路來決定導通或截止第五開關T5。舉例來說，假定電池模組150耦接電子裝置200時，第二判斷電路30提供代表高電位”1”之信號以截止第四開關T4，此時第四開關形成開路而截止第五開關T5。於此，假定第五開關T5處於截止狀態時，端點C將不會連接至接地端，以使電阻R2上所分得之較小壓降來讓第六開關T6導通，致 使電池模組150與電子裝置200之間形成充放電路徑P。換句話說，第六開關T6係依據第一至第五開關(T1~T5)來決定是否導通，以形成充放電路徑P。

於步驟S208中，開關電路50中斷電池模組150與電子裝置200之間的充放電路徑P。舉例來說，若電子裝置200與電池模組150未處於相同狀態(例如充放電狀態)時，開關電路50不會形成充放電路徑P。若電池模組150未與電子裝置200耦接時，開關電路50亦不會形成充放電路徑P。換言之，開關電路50只有在電子裝置200與電池模組150處於相同狀態，且電池模組150與電子裝置200耦接的情形下，才會形成充放電路徑P以供電池模組150透過電子裝置200進行充電，或由電池模組150放電至電子裝置200。如此，從而避免電池模組150與電子裝置200於充電或放電時之狀態不一致而導致的擱置(Pending)(亦即可能使電子裝置突然關機之情況)。

本發明上述實施例所揭露之電池充放電路徑管理電路及其方法，係利用開關電路依據電子裝置與電池模組的狀態來形成或中斷充放電路徑，以避免當電池模組與電子裝置之充放電狀態不一致時所造成的擱置(亦即可使電子裝置不會突然關機)。本發明相關之電池充放電路徑管理電路及其方法具有在電池進行充放電時提供高效率及高安全性之使用環境的優點。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動 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。

200‧‧‧電子裝置

190‧‧‧電源轉換器

150‧‧‧電池模組

100‧‧‧電池充放電路徑管理電路

50‧‧‧開關電路

30‧‧‧第二判斷電路

10‧‧‧第一判斷電路

S202~S208‧‧‧步驟

P‧‧‧充放電路徑

A~C、S1~S2‧‧‧端點

T1~T6‧‧‧開關

R1~R2‧‧‧電阻

第1圖繪示本發明之實施例之電池充放電路徑管理電路應用於電池模組及電子裝置之示意圖。

第2圖繪示乃第1圖之電池充放電路徑管理電路之流程圖。

第3圖繪示本發明之實施例之電池充放電路徑管理電路之方塊圖。

第4圖繪示乃第2圖之步驟S206中之開關電路的示意圖。

200．．．電子裝置

190．．．電源轉換器

150．．．電池模組

100．．．電池充放電路徑管理電路

Claims (14)

1. 一種電池充放電路徑管理電路，用以耦接一電池模組及一電子裝置，該電池充放電路徑管理電路包括：一第一判斷電路，用以判斷該電池模組與該電子裝置是否同時處於一放電狀態或一充電狀態；一第二判斷電路，用以判斷該電子裝置是否耦接該電池模組；以及一開關電路，用以在該電池模組與該電子裝置同時處於該放電狀態或該充電狀態，且該電子裝置耦接該電池模組時，形成該電池模組與該電子裝置之間的一充放電路徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中該電子裝置包括一充電積體電路(Change Integrated Circuit)，該第一判斷電路係依據該充電積體電路來決定該電子裝置是處於該充電狀態或該放電狀態。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中該電池模組包括一充電保護積體電路，該第一判斷電路係依據該充電保護積體電路來決定該電池模組是處於該充電狀態或該放電狀態。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中該開關電路用以在該電子裝置未耦接該電池模組時，中斷該電池模組與該電子裝置之間的該充放電路徑。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中該開關電路用以在該電池模組與該電子裝置未同時處於該充電狀態或該放電狀態時，關閉該電池與該電子裝置間之該充 放電路徑。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中該第一判斷電路包括一反互斥或閘(Exclusive NOR Gate)。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電路，其中該開關電路包括一第一開關、一第二開關以及一第三開關，該第一開關係依據該互斥或閘來決定導通或截止該第二開關與該第三開關。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電路，其中該開關電路更包括一第四開關及一第五開關，該第四開關係依據該第二判斷電路來決定導通或截止該第五開關。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電路，其中該開關電路更包括一第六開關，該第六開關係依據該第一至第五開關來決定是否導通。
10. 一種電池充放電路徑管理方法，包括：判斷一電池模組與一電子裝置是否同時處於一放電狀態或一充電狀態；判斷該電子裝置是否耦接該電池模組；以及若該電池模組與該電子裝置同時處於該放電狀態或該充電狀態，且該電子裝置耦接該電池模組時，形成該電子裝置與該電池模組之間的一充放電路徑。
11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該電子裝置之該充電狀態或該放電狀態係依據該電子裝置之一充電積體電路(Change Integrated Circuit)來決定。
12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該電池模組之該充電狀態或該放電狀態係依據該電池模組之 一充電保護積體電路來決定。
13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，更包括：若該電子裝置未耦接該電池模組時，則中斷該電池模組與該電子裝置之間的該充放電路徑。
14. 如申請專利範圍第10項所述之方法，更包括：若該電池模組與該電子裝置未同時處於該充電狀態或該放電狀態時，中斷該電池模組與該電子裝置之間的該充放電路徑。