TWI732768B - 可識別的電池裝置及其應用方法 - Google Patents

Abstract

一種可識別的電池裝置，電池裝置以電池辨識模組產生識別碼，以供辨識電池裝置，以電池監控模組取得該電池的出廠可用電量，並將出廠可用電量與後續偵測到之可用電量值進行比較，取得一老化指標，以供判斷電池老化程度，且將老化指標AX連同該識別碼N上傳至一雲端資料庫，以供後續透過雲端資料庫取得電池裝置的相關資料與應用。

Description

可識別的電池裝置及其應用方法

一種電池裝置及其應用方法，尤指一種具有唯一識別性的電池裝置，並藉由其不重複之識別性來進行相關電池應用之方法。

現有廢舊電池中含有大量的塑膠與金屬混合物或是電解質溶液，未經適當得處理會造成嚴重的環境污染，而在常見如掩埋、焚化、堆肥等的垃圾處理過程中，一般垃圾處理無法適當得處理廢舊電池，避免後續的環境汙染。

然而在廢舊電池中包含有可回收的資源，其所具有的重金屬在回收價值上極高，且隨著環保意識的普遍，政府為鼓勵民眾及回收處理業者妥善回收廢舊電池，採用低徵收費率，向製造及進口電池的業者徵收回收清除處理費，並以高的補貼費率，補貼給相關回收處理業者，以提升資源回收成效。

目前廢舊電池的回收主要是依賴使用者將不符合需求的電池集中於各回收處，但電池本身狀態是否為不符合使用者需求的情況，通常無法直觀得知電池本身狀態，加上電池在製造完成出廠後，其後續之使用情況是處於未知，僅能知道每一批次出廠的電池數目，但最後有多少電池有被回收也無法被有效管理。

本發明主要目的是提供一種可識別性的電池裝置，電池裝置本身會產生唯一的識別碼，可不重複地對電池裝置進行標示，以供藉由識別碼來辨識特定的電池裝置，並可即時監控目前供電狀態等，且經由將相關參數資訊傳輸至雲端資料庫，使後續能夠利用雲端資料庫取得相應的內容，可以隨時得知特定電池本身的供電狀態等參數資料。

本發明另一目的是提供一種識別性電池裝置的應用方法，利用與識別碼綁定的電池裝置相關參數資訊如期日資料等，配合雲端資料庫，可讓電池在出廠後的產品歷程透過雲端資料庫而可以明確得知，也可得知產品歷程中相應的電池參數資料。利用雲端資料庫中電池的產品歷程，同出廠日期的每一批次電池，藉由其識別碼的專一標示，可個別地以附加上的識別碼來進行辨識，可加強對出廠後電池裝置之管理，例如在電池裝置在被回收時，利用經由相關回收處理業上傳雲端資料庫已被回收之資訊，使有關單位可直接由雲端資料庫得知電池裝置已實際被回收，可對電池回收狀況來進行整合處理，以改善現有電池之回收狀況，提高電池的附加價值，並與國際環保趨勢接軌，提升綠色生產力與競爭力。

本發明為了達到上述目的所採用的技術手段為一種可識別的電池裝置，該電池裝置包括一控制模組，包括有一微控制器；一電源供應模組，連接於該控制模組並具有一電池，用以供應電源至該電池裝置；一電池辨識模組，連接於該控制模組，用以產生一識別碼，以供後續利用該識別碼辨識該電池裝置；一電池監控模組，連接於該控制模組，該電池監控模組包括有一用以取得該電池電壓值的電壓取樣電路與一瞬間電流控制電路，該瞬間電流控制電路連接於該電池二端，用以產生一瞬時電流，以供該電壓取樣電路取得該電池之一出廠可用電量，並將該出廠可用電量與後續偵測到之可用電量值進行比較，取得一老化指標，以供判斷該電池的老化程 度；一輸出輸入模組，連接於該控制模組，將該老化指標連同該識別碼與傳輸至一雲端資料庫，以供後續透過該雲端資料庫取得該識別碼與該老化指標；該出廠可用電量係在一出廠日期，該電壓取樣電路所取得一出廠轉折點電壓與一出廠參考電壓之差值，並傳輸至該雲端資料庫，該出廠轉折點電壓係在該瞬間電流控制電路產生該瞬時電流時，該電壓取樣電路測得之該電池電壓值，該出廠參考電壓係於測得該出廠轉折點電壓後，經一等待期間，再以該電壓取樣電路測得之該電池電壓值。

所述的後續偵測取得之可用電量值係為在一任選的使用日期，在該瞬間電流控制電路產生該瞬時電流時，該電壓取樣電路測得一使用轉折點電壓，經一等待期間後，再以該電壓取樣電路測得一使用參考電壓，利用計算該使用轉折點電壓與該使用參考電壓之差值判斷該電池之第一可用電量，並將第一可用電量與該出廠可用電量進行比較，藉以提供該老化指標，且該老化指標後續可經由該雲端資料庫而得知。

所述的將該老化指標與原廠預設的一警告值進行判斷比較，當該老化指標低於該警告值，將該電池裝置進行回收，並將一對應回收日的回收日期以及該電池裝置的識別碼傳輸到該雲端資料庫，經由該雲端資料庫可得知實際回收之情況。

所述的瞬間電流控制電路包括有一功率晶體電路，該功率晶體電路與該電池兩端並聯配置，用以作為產生該瞬時電流的開關組件。

所述的輸出輸入模組係包括有一無線傳輸單元，該無線傳輸單元係為Wi-Fi模組、藍芽模組或是近場通訊模組其中一種，以供與該雲端資料庫連結。

所述的輸出輸入模組係包括有一有線傳輸單元，該有線傳輸單元係為積體電路匯流排、串行外設介面、通用非同步收發傳輸器、通用序列匯流排連接器、RS232串列埠連接器其中一種，以供與該雲端資料庫連結。

所述的電池裝置更包括有一顯示模組，連接於該控制模組，用以顯示一快速響應矩陣碼，該快速響應矩陣碼儲存有該老化指標與該識別碼之內容，以供使用者透過解碼該快速響應矩陣碼的圖案而取得相應的資訊內容。

所述的識別碼綁定有一出廠日期，以供確認該電池裝置係在該出廠日期製造完成。

100:電池裝置

10:控制模組

11:微控制器

20:電源供應模組

21:電池

22:穩壓電路

30:電池辨識模組

40:電池監控模組

41:電壓取樣電路

41A:電路端子

42:瞬間電流控制電路

50:輸入輸出模組

60:顯示模組

AX:老化指標

D0:出廠日期

D1:使用日期

D2:回收日期

H:高度差

h0:出廠可用電量

h1:第一可用電量

N:識別碼

P3:轉折點

P4:參考點

Q1:功率晶體電路

QR:快速響應矩陣碼

V01:出廠轉折點電壓

V11:轉折點電壓

V12:使用參考電壓

V02:出廠參考電壓

第1圖係顯示本發明之可識別電池裝置第一實施例的模組方塊圖；第2圖係顯示本發明第一實施例的電路圖；第3圖係顯示本發明第一實施例之取樣電壓值的電壓波形圖；第4圖係顯示本發明第一實施例之另一取樣電壓值的電壓波形圖；第5圖係顯示本發明中利用可識別的電池裝置之應用方法的流程圖；第6圖係顯示係顯示不同使用端配合第5圖中流程之示意圖。

請參閱第1、2圖，其係顯示本發明可識別電池裝置第一實施例之模組方塊圖及其電路圖。本實施例中的電池裝置100包括一控制模組10、一電源供應模組20、一電池辨識模組30、一電池監控模組40、一輸入輸出模組50與一顯示模組60。

控制模組10，包括有一微控制器11，用以與電源供應模組20、電池辨識模組30、電池監控模組40、輸入輸出模組50及顯示模組60相連接，並藉以控制相連接之不同功能模組。

電源供應模組20，具有一電池21與一穩壓電路22，電池21連接於穩壓電路22，用以供應電源至電池裝置100之不同功能模組。

電池辨識模組30，係連接於控制模組10，用以產生一識別碼N，識別碼N係為不重複的唯一辨識資訊，當電池裝置100於製造完成出廠後，後續可利用電池辨識模組30所產生之識別碼N來辨識特定的電池裝置100。

控制模組10所連接之電池監控模組40包括有一電壓取樣電路41與一瞬間電流控制電路42。

如第2圖中所示，電壓取樣電路41包括有二取樣電路端子41A，取樣電路端子41A係自微控制器11的A/D端腳直接聯接至電池21的正負端點上，用以在電壓取樣時，正確地取得電池21二電壓端的電壓取樣值。

瞬間電流控制電路42包括有一與電池21兩端並聯配置的功率晶體電路Q1，功率晶體電路Q1受到微控制器11的控制作為開關功能的控制組件。

在本實施例中，並聯於電池21兩端的功率晶體電路Q1及其相關電路的電阻值可用作一負載的電阻值，此時，功率晶體電路Q1除作為開關功能的控制組件外，尚可用以控制瞬時電流的大小，即在電壓取樣的測定運作時，提供電池21可調控的瞬時電流，以測得電壓取樣值。

依實際需求，外掛負載的電阻值亦可選擇另在電池21兩端另並聯有經事先設定電阻值之電阻元件作為負載。

電池裝置100透過內建有電池監控模組40能夠隨時對其電池21進行取樣監測，並配合識別碼N來辨識特定的電池裝置100，使每一個出廠後的 電池裝置100都能供識別且能隨時受到自身電池監控模組40之監測，例如持有者可以在出廠日期D0、使用日期D1等時點，透過電池監控模組40來監測電池21的供電情況，以供進行相關的應用處理。

監控模組40，同參第3、4圖所示，其瞬間電流控制電路42受到微控制器11之控制，開啟功率晶體電路Q1以產生瞬時電流，使在出廠日期D0，以瞬間電流控制電路42產生瞬時電流時，藉電壓取樣電路41測得一相應的出廠轉折點電壓V01及一穩定狀態出廠參考電壓V02，並經計算取得電池21之一出廠可用電量h0，且將該出廠可用電量h0與後續偵測到之可用電量值進行比較，取得一老化指標AX。

在第3圖的電壓曲線中，出廠轉折點電壓V01係代表在出廠日期D0，瞬間電流控制電路42開啟功率晶體電路Q1時，電池21的二端電壓值之最低點，即轉折點P3的電壓，而出廠參考電壓V02係位在電壓曲線由最低點反彈後穩定狀態區段上之一點，即參考點P4的電壓。

在電壓曲線上，以轉折點P3為基準，視由最低點反彈後區段上的參考點P4相對於轉折點P3的高度差h可作為評估可用電量的參考值，第4圖的反彈高度參考點P4相對第3圖的參考點P4為小，可以得知第4圖所對應的可用電量小於第3圖所對應的可用電量，其係因第4圖為經反覆使用後所造成可用電量逐漸減少。

控制模組10所連接之輸入輸出模組50包括有一無線傳輸單元，無線傳輸單元可將電池監控模組40所偵測到之老化指標AX連同電池辨識模組30所產生之識別碼N與出廠日期D0傳輸至一雲端資料庫，以供使用者透過雲端資料庫取得老化指標AX、識別碼N與出廠日期D0等參數資訊。

本實施例中的無線傳輸單元可以採用Wi-Fi模組、藍芽模組或是近場通訊模組其中一種。

此外，控制模組10所連接之輸入輸出模組50，依實際使用上需求，亦可選擇以一有線傳輸單元來取代無線傳輸單元，有線傳輸單元可以採用積體電路匯流排(Inter-Integrated Circuit)、串行外設介面(Serial Peripheral Interface Bus)、通用非同步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)、通用序列匯流排連接器、RS232串列埠連接器其中一種，同樣用來與雲端資料庫連結。

控制模組10另連接的顯示模組60係用以顯示一快速響應矩陣碼QR(Quick Response Code，QR code)，並在快速響應矩陣碼QR中儲存有老化指標AX、與識別碼N與出廠日期D0之內容，以供使用者透過解碼快速響應矩陣碼QR的圖案而取得相應之參數資訊，如老化指標AX、識別碼N與出廠日期D0的內容。

同參第5圖中所示，其係顯示本發明中利用可識別的電池裝置之應用方法的流程圖。流程圖包括以下步驟。

步驟S1，係為系統開始，系統硬體中斷向量位址，為軟體程式之起始點。

步驟S2，係為系統初始化，系統暫存器及輸出入腳之初始化，以設定暫存器之初始值、打開中斷向量及計時器，並定義每一根輸出入腳之狀態及初始值。

步驟S3，係在出廠時產生專有於一電池裝置100的識別碼N，電池裝置100利用其電池辨識模組30產生一唯一的識別碼N，以供後續利用不重覆的識別碼N辨識特定的電池裝置100。

步驟S4，係為開啟負載，藉微控制器11控制電池監控模組40的瞬間電流控制電路42開啟作為負載使用的功率晶體電路Q1，以產生一瞬時電流。

步驟S5，係為進行電壓取樣，利用電池監控模組40的電壓取樣電路41測得出廠時在轉折點P3的轉折點電壓與在參考點P4的參考電壓。

步驟S5是在一出廠日期D0，於瞬間電流控制電路42產生瞬時電流時，利用電壓取樣電路41測得一轉折點電壓V01，及一穩定出廠參考電壓V02。

步驟S6，係為關閉負載，藉微控制器11控制電池監控模組40的瞬間電流控制電路42關閉功率晶體電路Q1。

步驟S7，利用電池監控模組40計算轉折點電壓與參考電壓兩者之差值，用以取得在出廠時電池的可用電量。

於步驟S7中，計算在特定時點之出廠日期D0所取得的出廠轉折點電壓V01與出廠參考電壓V02之差值，係以出廠參考電壓V02之電壓值減去出廠轉折點電壓V01之電壓值，並以兩電壓之差值來判斷電池21之出廠可用電量h0。

在步驟S8中，電池裝置100利用藉由輸出輸入模組50，將識別碼N與出廠可用電量h0傳輸至一雲端資料庫，以建立相應的資料。

步驟S9，係在後續使用時，電池裝置100隨時受到其所內建的電池監控模組40之監測，即時監控電池裝置100目前的狀態。電池監控模組40是利用步驟S10至步驟S14所測得之老化指標AX，以供判斷電池21當下的老化程度。

步驟S10，係為開啟負載，藉微控制器11控制電池監控模組40的瞬間電流控制電路42開啟作為負載使用的功率晶體電路Q1，以產生一瞬時電流。

步驟S11，係為再次進行電壓取樣，利用電池監控模組40的電壓取樣電路41測得使用時的轉折點電壓與參考電壓。

上述步驟是在後續使用時，使用者所選擇的任一使用日期D1，利用瞬間電流控制電路42產生瞬時電流，並以電壓取樣電路41測得一使用轉折點電壓V11，經一等待期間後，再測得一使用參考電壓V12。

步驟S12，係為關閉負載，藉微控制器11控制電池監控模組40的瞬間電流控制電路42關閉功率晶體電路Q1。

步驟S13，係計算後續偵測到之可用電量值，係計算在使用日期D1所取得的使用轉折點電壓V11與使用參考電壓V12之差值，係以使用參考電壓V12之電壓值減去使用轉折點電壓V11之電壓值，並以兩電壓之差值來判斷電池21當下之第一可用電量h1。

步驟S14，係比較後續使用時與出廠時的可用電量，取得老化指標的百分比。在步驟S14中，將第一可用電量h1與出廠可用電量h0進行比較，以第一可用電量h1除以出廠可用電量h0後，再乘以100%，以得到老化指標AX之百分比數值，以供判斷電池21當下的老化程度。

使用時的老化指標AX係將出廠可用電量h0與在後續電壓取樣所偵測取得之可用電量值進行比較，例如在任選的使用日期D1之時點所進行之電壓取樣，藉以提供相應特定時點的老化指標AX來評估電池21後續的老化程度，以供判斷當下的供電狀態。

步驟S15，將使用時的老化指標的百分比傳輸到雲端資料庫。電池裝置100利用輸出輸入模組50的有線或是無線傳輸單元，將前述步驟所取得的老化指標AX傳輸至雲端資料庫，使用者即可經由雲端資料庫得到相應識別碼N的電池裝置100在後續時點所傳輸的老化指標AX或相關的參數資訊。

步驟S16，係依出廠商預設之警告值判斷是否進行回收。將電池監控模組40所測得之老化指標AX與預設之警告值進行判斷比較，並將其結果與識別碼N傳輸到雲端資料庫。

如高於警告值，則進行步驟S17，回到步驟S9繼續在受監控的情況下使用電池裝置100。如低於警告值，則進行步驟S18。

步驟S18，係經雲端資料庫通知後續進行回收，透過雲端資料庫將電池裝置100後續已不適合繼續正常使用之情況，通知給使用者或是回收廠等相關單位，使其知悉。

步驟S19，係進行回收，將通知中識別碼N所對應之特定的電池裝置100進行回收，並將被回收電池裝置100的識別碼N以及回收日期D2傳輸到雲端資料庫。

步驟S20，係透過雲端資料庫得知電池裝置100回收之實際情況，在雲端資料庫中儲存有被回收電池裝置100的識別碼N以及回收日期D2，使有關單位後續可直接由雲端資料庫是否已輸入之回收日期D2來明確得知其實際上已被回收之事實。

同參第6圖中所示，其係顯示不同使用端配合第5圖中流程之示意圖。

製造廠利用電池裝置100，在出廠日期D0時產生專屬於電池裝置100的識別碼N，並測得出廠日期D0時的出廠可用電量h0，且將識別碼N與出廠可用電量h0傳輸至雲端資料庫，以供後續透過雲端資料庫取得特定電池裝置100在出廠時的識別碼N、出廠日期D0與出廠可用電量h0。

後續的使用者可以利用電池裝置100本身，監測在使用時，即任選的使用日期D1之時點所進行之電壓取樣，藉以提供相應的老化指標AX來評估電池裝置100當下的老化程度，並將老化指標AX傳輸至雲端資料庫，後續即可透過雲端資料庫取得所持有電池裝置100出廠後的使用情況與歷程，包括出廠時的識別碼N、出廠可用電量h0與後續使用時的老化指標AX。

在使用者後續的使用過程中，在監控所測得之老化指標AX與預設之警告值進行判斷比較的結果會傳輸到雲端資料庫，如低於警告值，即透過雲端資料庫發送通知給使用者或是回收廠等，使其知悉。在使用者或是回收廠收到通知後，可進行電池裝置100的回收。

於回收廠進行電池裝置100的回收時，回收廠係將被回收電池裝置100的識別碼N以及對應的回收日期D2傳輸到雲端資料庫，以確實紀錄該識別碼N所對應之特定的電池裝置100已被回收銷毀。

在該電池裝置100已被回收銷毀後，後續可透過雲端資料庫，配合查詢與識別碼N相與的相關參數資訊如回收日期D2等期日資料、與期日對應的老化指標AX，可讓電池裝置100從出廠後至被回收毀銷的產品歷程透過雲端資料庫完整被紀錄，且可供後續查詢而得知。

在回收廠完成電池裝置100的回收銷毀後，環保相關機構經由雲端資料庫可以取得回收廠紀錄的回收資料，以有效地對電池裝置之回收等資訊進行收集與利用，並有助於程序上管理，以提升資源回收成效並達到愛護地球的環保目的。

電池裝置100上傳雲端資料庫之相關資料也包括有電池規格、內阻值等資料。

本實施的應用方法，利用已標記有識別碼N的電池裝置100傳輸到雲端資料庫的相關期日資料，使得後續使用者明確得知所持有的電池裝置100相關特定時點的具體期日，如完成製造生產的出廠日期D0、使用者任選的使用日期D1、回收日期D2等，可讓電池裝置100出廠後的產品歷程透過雲端資料庫而可以隨時得知。

本實施的應用方法，利用已標記有識別碼N的電池裝置100傳輸到雲端資料庫的與對應日期的老化指標AX，使得後續使用者可利用從雲端資 料庫取得對應識別碼N的電池裝置100相關期日的參數資訊，可供後續使用者明確得知所持有的電池裝置100相關特定時點的相關參數，如老化指標AX等，可讓電池裝置100出廠後的產品供電狀態透過雲端資料庫而可以明確得知其可供電狀態。

以上所述僅為本發明之實施例而已，並非用以限定本發明之實質技術內容的範圍。本發明之實質技術內容係廣義地定義於下述之申請專利範圍中。假若任何他人所完成之技術實體或方法與下述之申請專利範圍所定義者為完全相同、或是為一種等效之變更，均將被視為涵蓋於本發明之專利範圍之中。

10:控制模組

20:電源供應模組

30:電池辨識模組

40:電池監控模組

50:輸入輸出模組

60:顯示模組

100:電池裝置

Claims (8)

1. 一種可識別的電池裝置，該電池裝置(100)包括：一控制模組(10)，包括有一微控制器(11)；一電源供應模組(20)，連接於該控制模組(10)並具有一電池(21)，用以供應電源至該電池裝置(100)；一電池辨識模組(30)，連接於該控制模組(10)，用以產生一識別碼(N)，以供後續利用該識別碼(N)辨識該電池裝置(100)；一電池監控模組(40)，連接於該控制模組(10)，該電池監控模組(40)包括有一用以取得該電池(21)電壓值的電壓取樣電路(41)與一瞬間電流控制電路(42)，該瞬間電流控制電路(42)連接於該電池(21)二端，用以產生一瞬時電流，以供該電壓取樣電路(41)取得該電池(21)之一出廠可用電量(h0)，並將該出廠可用電量h0與後續偵測到之可用電量值(h1)進行比較，取得一老化指標(AX)，以供判斷該電池(21)的老化程度；一輸出輸入模組(50)，連接於該控制模組(10)，將該老化指標(AX)連同該識別碼(N)與傳輸至一雲端資料庫，以供後續透過該雲端資料庫取得該識別碼(N)與該老化指標(AX)；該出廠可用電量(h0)係在一出廠日期(D0)，該電壓取樣電路(41)所取得一出廠轉折點電壓(V01)與一出廠參考電壓(V02)之差值，並傳輸至該雲端資料庫，該出廠轉折點電壓(V01)係在該瞬間電流控制電路(42)產生該瞬時電流時，該電壓取樣電路(41)測得之該電池(21)電壓值，該出廠參考電壓(V02)係於測得該出廠轉折點電壓(V01)後，經一等待期間，再以該電壓取樣電路(41)測得之該電池(21)電壓值。
2. 如請求項1之可識別的電池裝置，其中，該後續偵測取得之可用電量值係為在一任選的使用日期(D1)，在該瞬間電流控制電路(42)產生該瞬時電 流時，該電壓取樣電路(41)測得一使用轉折點電壓(V11)，經一等待期間後，再以該電壓取樣電路(41)測得一使用參考電壓(V12)，利用計算該使用轉折點電壓(V11)與該使用參考電壓(V12)之差值判斷該電池(21)之第一可用電量(h1)，並將第一可用電量(h1)與該出廠可用電量(h0)進行比較，藉以提供該老化指標(AX)，且該老化指標(AX)後續可經由該雲端資料庫而得知。
3. 如請求項2之可識別的電池裝置，其中，將該老化指標(AX)與原廠預設的一警告值進行判斷比較，當該老化指標(AX)低於該警告值，將該電池裝置(100)進行回收，並將一對應回收日的回收日期(D2)以及該電池裝置(100)的識別碼(N)傳輸到該雲端資料庫，經由該雲端資料庫可得知實際回收之情況。
4. 如請求項1或2之可識別的電池裝置，其中，該瞬間電流控制電路(42)包括有一功率晶體電路(Q1)，該功率晶體電路(Q1)與該電池(21)兩端並聯配置，用以作為產生該瞬時電流的開關組件。
5. 如請求項1之可識別的電池裝置，其中，該輸出輸入模組(50)係包括有一無線傳輸單元，該無線傳輸單元係為Wi-Fi模組、藍芽模組或是近場通訊模組其中一種，以供與該雲端資料庫連結。
6. 如請求項1之可識別的電池裝置，其中，該輸出輸入模組(50)係包括有一有線傳輸單元，該有線傳輸單元係為積體電路匯流排、串行外設介面、通用非同步收發傳輸器、通用序列匯流排連接器、RS232串列埠連接器其中一種，以供與該雲端資料庫連結。
7. 如請求項1之可識別的電池裝置，其中，該電池裝置(100)更包括有一顯示模組(60)，連接於該控制模組(10)，用以顯示一快速響應矩陣碼(QR Code)，該快速響應矩陣碼(QR)儲存有該老化指標(AX)與該識別碼(N)之內容，以供使用者透過解碼該快速響應矩陣碼(QR Code)的圖案而取得相應的資訊內容。
8. 如請求項1或7之可識別的電池裝置，其中，該識別碼(N)綁定有一出廠日期(D0)，以供確認該電池裝置(100)係在該出廠日期(D0)製造完成。

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