TWI855316B

TWI855316B - 電池設備及其電池管理方法

Info

Publication number: TWI855316B
Application number: TW111113213A
Authority: TW
Inventors: 陳佳昌
Original assignee: 仁寶電腦工業股份有限公司
Priority date: 2022-04-07
Filing date: 2022-04-07
Publication date: 2024-09-11
Also published as: TW202340742A; CN116937727A

Abstract

本發明提供一種電池設備及其電池管理方法。電池設備包括電池模組以及電池管理裝置。電池管理裝置耦接至電池模組以進行管理。電池管理裝置記錄電池模組在放電過程中的放電容量。電池管理裝置檢查電池模組在放電過程中的電性特性是否滿足觸發條件。當電池模組在放電過程的第一時點的電性特性滿足觸發條件時，依照電池模組在第一時點的目前電壓值，以及依照截至第一時點的放電容量，電池管理裝置重新定義電池模組的容量刻度。

Description

電池設備及其電池管理方法

本發明是有關於一種電池設備及其電池管理方法。

一般電池設備採用相對荷電狀態（Relative State-Of-Charge，RSOC）來表示電池模組的剩餘容量。圖1是一個年輕電池模組的RSOC與電池電壓的關係曲線示意圖。圖1橫軸表示RSOC值（以百分比表示），而縱軸表示電池電壓（單位為伏特）。圖1繪示了年輕電池模組的負載電壓VL1的關係曲線與開路電壓（open circuit voltage）Voc1的關係曲線。圖1展示了一種容量刻度的範例。在圖1所示範例中，當負載電壓VL1為22 V時，年輕電池模組的RSOC被定義為0%。當負載電壓VL1約為26 V時，年輕電池模組的RSOC被定義為100%。

基於圖1所示關係曲線（容量刻度），電池管理裝置可以將電池模組的剩餘容量以RSOC表示，進而對電池模組進行各種管理/監視操作。例如，電池管理裝置可以基於圖1所示關係曲線對電池模組進行充電管理、放電管理、過放電保護（over discharge protection）以及（或是）其他管理/監視操作。隨者使用時間的增加，電池模組會逐漸老化。老化電池模組的RSOC與電池電壓的關係曲線會被改變。

圖2是一個老化電池模組的RSOC與電池電壓的關係曲線示意圖。圖2橫軸表示RSOC值（以百分比表示），而縱軸表示電池電壓（單位為伏特）。圖2繪示了老化電池模組的負載電壓VL2的關係曲線與開路電壓Voc2的關係曲線。一般的電池管理裝置不會重新定義電池模組的容量刻度，因此圖2同樣使用了圖1所示容量刻度。為了方便比較，圖1所示關係曲線亦被繪示於圖2中。對於一個相同電池模組而言，圖2所示容量刻度（RSOC）適用於年輕電池模組，卻不適用於老化電池模組。基於圖2所示容量刻度，電池管理裝置可能會誤判老化電池模組的目前容量，進而觸發誤動作。舉例來說，請參照圖2，當老化電池模組的RSOC為5%時，系統/使用者會認為這個老化電池模組尚有容量可用，但是老化電池模組的負載電壓VL2可能已經低於門檻（例如低於22 V）而觸發了過放電保護機制。電池顯示尚有容量卻被過放電保護機制無預警斷電，這樣的狀況會影響使用者的使用經驗。如何改善老化電池的容量回報的準確度，是電池管理技術領域的諸多課題之一。

須注意的是，「先前技術」段落的內容是用來幫助了解本發明。在「先前技術」段落所揭露的部份內容（或全部內容）可能不是所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在「先前技術」段落所揭露的內容，不代表該內容在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知悉。

本發明提供一種電池設備及其電池管理方法，改善老化電池的容量回報的準確度。

在本發明的一實施例中，上述的電池管理方法包括：記錄電池模組在放電過程中的放電容量（discharge capacity）；檢查電池模組在放電過程中的電性特性是否滿足觸發條件；以及當電池模組在放電過程的第一時點的電性特性滿足觸發條件時，依照電池模組在第一時點的目前電壓值，以及依照截至第一時點的放電容量，重新定義電池模組的容量刻度。

在本發明的一實施例中，上述的電池設備包括電池模組以及電池管理裝置。電池管理裝置耦接至電池模組以進行管理。電池管理裝置記錄電池模組在放電過程中的放電容量。電池管理裝置檢查電池模組在放電過程中的電性特性是否滿足觸發條件。當電池模組在放電過程的第一時點的電性特性滿足觸發條件時，依照電池模組在第一時點的目前電壓值，以及依照截至第一時點的放電容量，電池管理裝置重新定義電池模組的容量刻度。

基於上述，本發明諸實施例所述電池管理裝置可以在電池模組的放電過程中，即時檢查電池模組的電性特性是否滿足觸發條件，以便判斷電池模組有無老化。當判斷電池模組已老化時，電池管理裝置可以重新定義電池模組的容量刻度。因此，電池設備及其電池管理方法可以改善老化電池的容量回報的準確度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

在本案說明書全文（包括申請專利範圍）中所使用的「耦接（或連接）」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接（或連接）於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。本案說明書全文（包括申請專利範圍）中提及的「第一」、「第二」等用語是用以命名元件（element）的名稱，或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量的上限或下限，亦非用來限制元件的次序。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟代表相同或類似部分。不同實施例中使用相同標號或使用相同用語的元件/構件/步驟可以相互參照相關說明。

圖3是依照本發明的一實施例的一種電池設備300的電路方塊（circuit block）示意圖。圖3所示電池設備300包括電池模組310以及電池管理裝置320。依照實際設計，電池模組310可以包括鉛酸電池、鋰電池以及（或是）其他類型的電池。電池模組310包括一個或多個電池單體（battery cell）。電池單體的數量以及在電池模組310中的多個電池單體的連接架構可以一照實際設計來決定。舉例來說（但不限於此），電池模組310可以包括兩個12 V鉛酸電池單體而這兩個鉛酸電池單體相互串聯以提供24 V的額定電壓。電池模組310可以供電給負載系統30。依照不同的應用範例，負載系統30可以是自動導引車（Automated Guided Vehicle，AGV）、筆記型電腦或是其他接受電池供電的設備。

電池管理裝置320耦接至電池模組310。電池管理裝置320可以對電池模組310進行管理。舉例來說，電池管理裝置320可以監視/管理電池模組310的放電操作、充電操作以及（或是）其他操作。舉例來說（但不限於此），電池管理裝置320可以對電池模組310進行過放電保護（over discharge protection）。

圖4是依照本發明的一實施例的一種電池設備的電池管理方法的流程示意圖。請參照圖3與圖4。電池管理裝置320可以記錄電池模組310在放電過程中的放電容量（discharge capacity）（步驟S410）。電池管理裝置320可以檢查電池模組310在放電過程中的電性特性是否滿足觸發條件（步驟S420）。稍後將以具體電性特性與具體觸發條件說明步驟S420的不同實施範例。電池管理裝置320可以在步驟S420中判斷電池模組310的老化程度需不需要進行「重新定義容量刻度」的操作。本實施例並不限制「容量刻度」的具體實現方式。為了讓讀者方便瞭解，在此沿用圖1與圖2所示相對荷電狀態（Relative State-Of-Charge，RSOC）作為電池模組310的「容量刻度」，以表示電池模組310的剩餘容量。

當電池模組310的目前電性特性不滿足觸發條件時（步驟S420的判斷結果為「否」），電池管理裝置320可以回到步驟S410，以繼續監視電池模組310的放電操作與充電操作。當電池模組310在放電過程的某一個時點（在此稱為第一時點）的電性特性滿足觸發條件時（步驟S420的判斷結果為「是」），依照電池模組310在所述第一時點的目前電壓值，以及依照電池模組310截至所述第一時點的放電容量，電池管理裝置320可以重新定義電池模組310的容量刻度（步驟S430）。依照實際設計，在不同實施例中，電池模組310的所述目前電壓值包括該電池模組的開路電壓（open circuit voltage）值、負載電壓（loaded voltage）值以及（或是）其他電壓值。

基於上述，本實施例所述電池管理裝置320可以在電池模組310的放電過程中，即時檢查電池模組310的電性特性是否滿足觸發條件，以便判斷電池模組310有無老化。當判斷電池模組310已老化時，電池管理裝置320可以重新定義電池模組310的容量刻度。因此，電池設備300及其電池管理方法可以改善老化電池的容量回報的準確度。

圖5是一個年輕電池模組與一個老化電池模組的RSOC與電池電壓的關係曲線示意圖。為了讓讀者方便瞭解，在此沿用圖1所示年輕電池模組的負載電壓VL1與開路電壓Voc1的關係曲線與圖2所示老化電池模組的負載電壓VL2與開路電壓Voc2的關係曲線。圖5所示縱軸表示電池電壓（單位為伏特）。圖5繪示了原始容量刻度（繪示於下橫軸的RSOC值）。當電池模組310為年輕電池模組時，電池管理裝置320可以使用圖5下橫軸所示原始容量刻度將電池模組310的目前電池電壓（負載電壓VL1與/或開路電壓Voc1）轉換為對應RSOC值，以及將此RSOC值回報給負載系統30。

然而，圖5下橫軸所示的原始容量刻度（RSOC）適用於年輕電池模組，卻不適用於老化電池模組。當電池模組310為老化電池模組時，電池管理裝置320可以在步驟S430中重新定義電池模組310的容量刻度。舉例來說，圖5繪示了重新定義後的容量刻度（繪示於上橫軸的RSOC值）。於圖5上橫軸所示RSOC值中，RSOC的100%表示滿荷電態，以及RSOC的0%表示空荷電態。在完成步驟S430後，電池管理裝置320可以使用圖5上橫軸所示重新定義後的容量刻度將電池模組310的目前電池電壓（負載電壓VL2與/或開路電壓Voc2）轉換為對應RSOC值，以及將此RSOC值回報給負載系統30。因此，電池管理裝置320可以改善老化電池的容量回報的準確度。

圖6是依照本發明的另一實施例的一種電池設備的電池管理方法的流程示意圖。請參照圖3與圖6。電池管理裝置320可以監視電池模組310在放電過程的負載電壓VL與放電電流IL（步驟S610）。在圖5所示實施例中，當電池模組310為年輕電池模組時，電池模組310在放電過程的負載電壓VL與RSOC的關係曲線可以是圖5所示負載電壓VL1的關係曲線。當電池模組310為老化電池模組時，電池模組310在放電過程的負載電壓VL與RSOC的關係曲線可以是圖5所示負載電壓VL2的關係曲線。

請參照圖3與圖6。基於每一個時點的放電電流IL，電池管理裝置320可以計算與記錄電池模組310在放電過程中每一個時點的放電容量（步驟S620）。舉例來說（但不限於此），電池管理裝置320可以使用公知的演算法去計算電池模組310在放電過程中每一個時點的放電容量。圖6所示步驟S620可以作為圖4所示步驟S410的一個具體實施範例。基於每一個時點的負載電壓VL與放電電流IL，電池管理裝置320可以計算與記錄電池模組310在放電過程中每一個時點的內阻值R（步驟S630）。舉例來說（但不限於此），電池管理裝置320可以使用公知的演算法去計算電池模組310在放電過程中每一個時點的內阻值R。

此外，電池管理裝置320還可以計算與記錄電池模組310在放電過程中每一個時點的開路電壓Voc（步驟S640）。舉例來說（但不限於此），電池管理裝置320可以使用公式1去計算電池模組310的開路電壓Voc。其中，負載電壓VL與放電電流IL可以是步驟S610所測得的電壓與電流，而內阻值R可以是步驟S630所計算得到的阻值。 Voc = VL + IL*R 公式1

在圖5所示實施例中，當電池模組310為年輕電池模組時，電池模組310在放電過程的開路電壓Voc與RSOC的關係曲線可以是圖5所示開路電壓Voc1的關係曲線。當電池模組310為老化電池模組時，電池模組310在放電過程的開路電壓Voc與RSOC的關係曲線可以是圖5所示開路電壓Voc2的關係曲線。

請參照圖3與圖6。電池管理裝置320可以在步驟S650中檢查/判定電池模組310的電性特性是否滿足觸發條件。圖6所示步驟S650可以作為圖4所示步驟S420的一個具體實施範例。在圖6所示實施例中，所述電性特性包括電池模組310的負載電壓VL。電池管理裝置320可以在步驟S650中檢查電池模組310在放電過程中的負載電壓VL。當電池模組310在放電過程中的負載電壓VL大於放電截止電壓（Cut-off discharge voltage）VCD時，電池管理裝置320可以判定電池模組310的電性特性不滿足觸發條件（步驟S650的判斷結果為「否」），因此電池管理裝置320可以回到步驟S610以繼續監視電池模組310。所述放電截止電壓VCD是由電池模組310的電池規格書所定義的。

亦即，電池管理裝置320在步驟S650中可以判斷電池模組310的老化程度需不需要進行「重新定義容量刻度」（步驟S660～S680）的操作。當電池管理裝置320在步驟S650中判斷電池模組310的目前負載電壓VL大於放電截止電壓VCD時，電池管理裝置320可以維持對電池模組310的管理操作（例如繼續放電以供電給負載系統30），亦即回到步驟S610以繼續監視電池模組310。當電池模組310在放電過程中的負載電壓VL小於等於放電截止電壓VCD時，電池管理裝置320可以判定電池模組310的電性特性滿足觸發條件（步驟S650的判斷結果為「是」）。因此，電池管理裝置320可以進行步驟S660～S680以重新定義電池模組310的容量刻度。

圖6所示步驟S660、S670與S680可以作為圖4所示步驟S430的一個具體實施範例。為方便說明，當電池模組310的負載電壓VL在放電過程的某一個時點小於等於放電截止電壓VCD時，負載電壓VL到達放電截止電壓VCD的這個時點被稱為第一時點。電池管理裝置320可以在步驟S610～S640中記錄電池模組310在所述第一時點的目前電壓值，因此電池管理裝置320可以在步驟S660中重新定義電池模組320的RSOC的0%（容量刻度的空荷電態）為，電池模組310在所述第一時點的目前電壓值。此外，電池管理裝置320可以在步驟S610～S640中記錄電池模組310在放電過程的起始時點的起始電壓值，因此電池管理裝置320可以在步驟S660中重新定義電池模組310的RSOC的100%（容量刻度的滿荷電態）為所述起始電壓值。舉例來說，所述起始電壓值可以包括電池模組310在放電過程的所述起始時點的開路電壓值Voc，而所述目前電壓值可以包括電池模組310在所述第一時點的另一個開路電壓Voc。藉由重新定義電池模組310的開路電壓Voc（例如所述目前電壓值與起始電壓值）與RSOC之間的對應關係，電池模組310的容量刻度可以被重新定義。

電池管理裝置320可以在步驟S670中將電池模組310的滿充容量（full charge capacity）重新定義為，電池模組310截至所述第一時點的放電容量。在步驟S680中，電池管理裝置320可以依照截至所述第一時點的放電容量重新定義電池模組310的容量刻度的至少一個荷電態。例如，步驟S680可以重新定義某一個（或多個）RSOC值與電池模組310的開路電壓Voc之間的對應關係。假設所述至少一個荷電態為n%，而電池模組310截至所述第一時點的放電容量為累計放電容量Cnew。電池管理裝置320可以在步驟S680中將電池模組310的容量刻度的n%（荷電態）重新定義為，累計放電容量Cnew的(100-n)%所對應的開路電壓值Voc。舉例來說，電池管理裝置320可以重新定義Cnew*59%所對應的開路電壓值Voc與RSOC的41%之間的對應關係。

圖7是依照本發明的再一實施例的一種電池設備的電池管理方法的流程示意圖。圖7所示步驟S710、S720、S730與S740可以參照圖6所示步驟S610、S620、S630與S640的相關說明加以類推，故不再贅述。請參照圖3與圖7。電池管理裝置320可以在步驟S750中檢查/判定電池模組310的電性特性是否滿足觸發條件。圖7所示步驟S750可以作為圖4所示步驟S420的另一個具體實施範例。在圖7所示實施例中，所述電性特性包括電池模組310在放電過程的目前內阻值R2。電池管理裝置320可以在步驟S750中檢查電池模組310在放電過程中的目前內阻值R2。

一般而言，隨著電池模組310的老化，電池模組310在RSOC的0%～100%範圍內的最大內阻值會漸漸變大。電池管理裝置320在步驟S750中可以判斷電池模組310的老化程度需不需要進行「重新定義容量刻度」（步驟S760～S780）的操作。當電池模組310在放電過程中的目前內阻值R2小於門檻Rth1時，電池管理裝置320可以判定電池模組310的電性特性不滿足觸發條件（步驟S750的判斷結果為「否」），因此電池管理裝置320可以回到步驟S710以繼續監視電池模組310。所述門檻Rth1可以依照電池模組310的特性與實際設計來決定。依照實際設計，所述門檻Rth1可以被設定為，比年輕電池模組310在RSOC的0%～100%範圍內的最大內阻值稍大的一個值。舉例來說，假設年輕電池模組310在RSOC的0%～100%範圍內的最大內阻值為111.67 mOhm（毫歐姆），則所述門檻Rth1可以包括大於111.67 mOhm的一個預設值，例如200 mOhm或其他阻值。

當電池管理裝置320在步驟S750中判斷電池模組310的目前內阻值R2小於門檻Rth1時，電池管理裝置320可以維持對電池模組310的管理操作（例如繼續放電以供電給負載系統30），亦即回到步驟S710以繼續監視電池模組310。當電池模組310在放電過程中的目前內阻值R2大於等於門檻Rth1時，電池管理裝置320可以判定電池模組310的電性特性滿足觸發條件（步驟S750的判斷結果為「是」）。因此，電池管理裝置320可以進行步驟S760～S780以重新定義電池模組310的容量刻度。圖7所示步驟S760、S770與S780可以參照圖6所示步驟S660、S670與S680的相關說明加以類推，故不再贅述。

圖4所示步驟S420的具體實施範例不應受限於圖6所示步驟S650與圖7所示步驟S750。舉例來說，在其他實施例中，電池管理裝置320可以在步驟S420中以電池模組310在放電過程的不同時點的多個（或一個）內阻值R作為所述電性特性。檢查/判定電池模組310的電性特性是否滿足觸發條件。電池管理裝置320可以在步驟S420中檢查電池模組310在放電過程中的這些內阻值R，以判定電池模組310的電性特性是否滿足觸發條件。以下將以圖8與圖9呈現不同範例。

圖8是依照本發明的又一實施例的一種電池設備的電池管理方法的流程示意圖。圖8所示步驟S810、S820、S830與S840可以參照圖6所示步驟S610、S620、S630與S640的相關說明加以類推，故不再贅述。請參照圖3與圖8。在步驟S850中，電池管理裝置320可以基於電池模組310在放電過程的至少一個內阻值產生參考阻值R1。參考阻值R1的產生可以依照實際設計來決定。舉例來說，在一些實施例中，參考阻值R1可以包括電池模組310在放電過程的不同時點的多個內阻值中的最小阻值。在另一些實施例中，參考阻值R1可以包括電池模組310在放電過程的不同時點的多個內阻值的平均阻值。

電池管理裝置320可以在步驟S860中檢查/判定電池模組310的電性特性是否滿足觸發條件。圖8所示步驟S860可以作為圖4所示步驟S420的再一個具體實施範例。在圖8所示實施例中，所述電性特性包括電池模組310在放電過程的不同時點的至少一個內阻值。電池管理裝置320可以在步驟S860中比較目前內阻值R2與參考阻值R1，以判定電池模組310的電性特性是否滿足觸發條件。舉例來說，當目前內阻值R2與參考阻值R1之間的差異小於門檻Rth2時，電池管理裝置320可以在步驟S860中判定電池模組310的電性特性不滿足觸發條件，因此電池管理裝置320可以回到步驟S810以繼續監視電池模組310。所述門檻Rth2可以依照電池模組310的特性與實際設計來決定。依照實際設計，所述門檻Rth2可以被設定為100 mOhm或其他阻值。

當電池管理裝置320判斷目前內阻值R2與參考阻值R1之間的差異小於門檻Rth2時（步驟S860的判定結果為「否」），電池管理裝置320可以維持對電池模組310的管理操作（例如繼續放電以供電給負載系統30），亦即回到步驟S810以繼續監視電池模組310。當目前內阻值R2與參考阻值R1之間的差異大於等於門檻Rth2時，電池管理裝置320可以判定電池模組310的電性特性滿足觸發條件（步驟S860的判定結果為「是」）。因此，電池管理裝置320可以進行步驟S870、S880與S890以重新定義電池模組310的容量刻度。圖8所示步驟S870、S880與S890可以參照圖6所示步驟S660、S670與S680的相關說明加以類推，故不再贅述。

圖9是依照本發明的更一實施例的一種電池設備的電池管理方法的流程示意圖。圖9所示步驟S910、S920、S930與S940可以參照圖6所示步驟S610、S620、S630與S640的相關說明加以類推，故不再贅述。請參照圖3與圖9。在步驟S950中，電池管理裝置320可以基於電池模組310在放電過程的至少一個內阻值產生參考阻值R1。參考阻值R1的產生可以依照實際設計來決定。舉例來說，在一些實施例中，參考阻值R1可以包括電池模組310在放電過程的不同時點的多個內阻值中的最小阻值。在另一些實施例中，參考阻值R1可以包括電池模組310在放電過程的不同時點的多個內阻值的平均阻值。

舉例來說，電池管理裝置320可以基於重新定義前的電池模組310的容量刻度定義一個中央範圍。例如，電池管理裝置320可以將圖5所示下橫軸的RSOC（重新定義前的容量刻度）的80%至20%定義為所述中央範圍。在其他實施例中，所述中央範圍可以依照實際設計加以定義，例如將RSOC的70%至30%定義為所述中央範圍。電池管理裝置320可以在步驟S950中計算「當電池模組310的RSOC（剩餘容量）落在所述中央範圍中時，電池模組310的多個內阻值的平均值」作為參考阻值R1。

上述內容是參考阻值R1的決定方式的一種範例。所述參考阻值R1可以用其他方式來決定。舉例來說，電池管理裝置320可以基於電池模組310的額定電壓定義一個電壓範圍。例如所述電壓範圍可以是，從所述額定電壓至額定電壓與係數的乘積。所述係數可以依照實際設計來決定。舉例來說，所述係數可以是大於0小於1的實數。假設電池模組310的額定電壓為24 V，且假設所述係數是1/24，則所述電壓範圍可以是24 V至(24*1/24) V。電池管理裝置320可以在步驟S950中計算「當電池模組310的負載電壓VL落在所述電壓範圍中時，電池模組310的多個內阻值的平均值」作為參考阻值R1。

電池管理裝置320可以在步驟S960中檢查/判定電池模組310的電性特性是否滿足觸發條件。圖9所示步驟S960可以作為圖4所示步驟S420的又一個具體實施範例。在圖9所示實施例中，所述電性特性包括電池模組310的目前內阻值R2。電池管理裝置320可以在步驟S960中計算參考阻值R1與在電池模組310放電截止時的目前內阻值R2的比值（亦即R2/R1）。當比值（R2/R1）小於門檻Rth3時，電池管理裝置320可以在步驟S960中判定電池模組310的電性特性不滿足觸發條件，因此電池管理裝置320可以回到步驟S910以繼續監視電池模組310。

所述門檻Rth3可以依照電池模組310的特性與實際設計來決定。舉例來說，假設年輕電池模組310的參考阻值R1為64.5 mOhm，而年輕電池模組310在放電截止時的目前內阻值R2為111.67 mOhm。因此對於年輕電池模組310而言，比值（R2/R1）為173%。假設老化電池模組310的參考阻值R1為77.5 mOhm，而老化電池模組310在放電截止時的目前內阻值R2為311.58 mOhm。因此對於老化電池模組310而言，比值（R2/R1）為402%。依照實際設計，所述門檻Rth3可以被設定為，比年輕電池模組310的比值173%稍大但是小於老化電池模組310的比值402%的一個值。舉例來說，所述門檻Rth3可以被設定為200%或其他值。

當電池管理裝置320判斷比值（R2/R1）小於門檻Rth3時（步驟S960的判定結果為「否」），電池管理裝置320可以維持對電池模組310的管理操作（例如繼續放電以供電給負載系統30），亦即回到步驟S610以繼續監視電池模組310。當比值（R2/R1）大於等於門檻Rth3時，電池管理裝置320可以判定電池模組310的電性特性滿足觸發條件（步驟S960的判定結果為「是」）。因此，電池管理裝置320可以進行步驟S970、S980與S990以重新定義電池模組310的容量刻度。圖9所示步驟S970、S980與S990可以參照圖6所示步驟S660、S670與S680的相關說明加以類推，故不再贅述。

依照不同的設計需求，上述電池管理裝置320的實現方式可以是硬體（hardware）、韌體（firmware）、軟體（software，即程式）或是前述三者中的多者的組合形式。以硬體形式而言，上述電池管理裝置320可以實現於積體電路（integrated circuit）上的邏輯電路。上述電池管理裝置320的相關功能可以利用硬體描述語言（hardware description languages，例如Verilog HDL或VHDL）或其他合適的編程語言來實現為硬體。舉例來說，上述電池管理裝置320的相關功能可以被實現於一或多個控制器、微控制器、微處理器、特殊應用積體電路（Application-specific integrated circuit, ASIC）、數位訊號處理器（digital signal processor, DSP）、場可程式邏輯閘陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）及/或其他處理單元中的各種邏輯區塊、模組和電路。以軟體形式及/或韌體形式而言，上述電池管理裝置320的相關功能可以被實現為編程碼（programming codes）。例如，利用一般的編程語言（programming languages，例如C、C++或組合語言）或其他合適的編程語言來實現上述電池管理裝置320。所述編程碼可以被記錄/存放在「非臨時的電腦可讀取媒體（non-transitory computer readable medium）」中。在一些實施例中，所述非臨時的電腦可讀取媒體例如包括唯讀記憶體（Read Only Memory，ROM）、帶（tape）、碟（disk）、卡（card）、半導體記憶體、可程式設計的邏輯電路以及（或是）儲存裝置。中央處理器（Central Processing Unit，CPU）、控制器、微控制器或微處理器可以從所述非臨時的電腦可讀取媒體中讀取並執行所述編程碼，從而實現上述電池管理裝置320的相關功能。

綜上所述，上述諸實施例所述電池管理裝置320可以在電池模組310的放電過程中，即時檢查電池模組310的電性特性是否滿足觸發條件，以便判斷電池模組310有無老化。當判斷電池模組310已老化時，電池管理裝置320可以重新定義電池模組310的容量刻度。因此，電池設備300及其電池管理方法可以改善老化電池的容量回報的準確度。

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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

30:負載系統 300:電池設備 310:電池模組 320:電池管理裝置 S410～S430、S610～S680、S710～S780、S810～S890、S910～S990:步驟 VL1、VL2:負載電壓 Voc1、Voc2:開路電壓

圖1是一個年輕電池模組的RSOC與電池電壓的關係曲線示意圖。圖2是一個老化電池模組的RSOC與電池電壓的關係曲線示意圖。圖3是依照本發明的一實施例的一種電池設備的電路方塊（circuit block）示意圖。圖4是依照本發明的一實施例的一種電池設備的電池管理方法的流程示意圖。圖5是一個年輕電池模組與一個老化電池模組的RSOC與電池電壓的關係曲線示意圖。圖6是依照本發明的另一實施例的一種電池設備的電池管理方法的流程示意圖。圖7是依照本發明的再一實施例的一種電池設備的電池管理方法的流程示意圖。圖8是依照本發明的又一實施例的一種電池設備的電池管理方法的流程示意圖。圖9是依照本發明的更一實施例的一種電池設備的電池管理方法的流程示意圖。

S410~S430:步驟

Claims

一種電池管理方法，包括：記錄一電池模組在一放電過程中的一放電容量；檢查該電池模組在該放電過程中的一電性特性是否滿足一觸發條件，以判斷該電池模組的老化程度，其中該電性特性包括該電池模組的一負載電壓；以及當該電池模組在該放電過程的一第一時點的該電性特性滿足該觸發條件時，依照該電池模組在該第一時點的一目前電壓值，以及依照截至該第一時點的該放電容量，重新定義該電池模組的一容量刻度，其中該容量刻度包括一相對荷電狀態，以及該檢查包括：檢查該電池模組在該放電過程中的該負載電壓；當該電池模組在該放電過程中的該負載電壓大於一放電截止電壓時，判定該電池模組的該電性特性不滿足該觸發條件；以及當該電池模組在該放電過程中的該負載電壓小於等於該放電截止電壓時，判定該電池模組的該電性特性滿足該觸發條件。
如請求項1所述的電池管理方法，其中該目前電壓值包括該電池模組在該放電過程的該第一時點的一開路電壓值。
如請求項1所述的電池管理方法，更包括：記錄該電池模組的該放電過程的一起始時點的一起始電壓值；記錄該電池模組的該放電過程的該第一時點的該目前電壓值；重新定義該電池模組的該容量刻度的一滿荷電態為該起始電壓值；以及重新定義該電池模組的該容量刻度的一空荷電態為，在該第一時點的該目前電壓值。
如請求項3所述的電池管理方法，其中該滿荷電態為一相對荷電狀態的100%，以及該空荷電態為該相對荷電狀態的0%。
如請求項3所述的電池管理方法，其中該起始電壓值包括該電池模組在該放電過程的該起始時點的一開路電壓值。
如請求項1所述的電池管理方法，更包括：重新定義該電池模組的一滿充容量為，截至該第一時點的該放電容量。
如請求項1所述的電池管理方法，更包括：依照截至該第一時點的該放電容量重新定義該電池模組的該容量刻度的至少一荷電態。
如請求項7所述的電池管理方法，其中該至少一荷電態為n%，截至該第一時點的該放電容量為一累計放電容量，而所述電池管理方法更包括：重新定義該電池模組的該容量刻度的該至少一荷電態為，該累計放電容量的(100-n)%所對應的一開路電壓值。
一種電池設備，包括：一電池模組；以及一電池管理裝置，耦接至該電池模組以進行管理，其中該電池管理裝置記錄該電池模組在一放電過程中的一放電容量；該電池管理裝置檢查該電池模組在該放電過程中的一電性特性是否滿足一觸發條件，以判斷該電池模組的老化程度，該電性特性包括該電池模組的一負載電壓；當該電池模組在該放電過程的一第一時點的該電性特性滿足該觸發條件時，依照該電池模組在該第一時點的一目前電壓值，以及依照截至該第一時點的該放電容量，該電池管理裝置重新定義該電池模組的一容量刻度，其中該容量刻度包括一相對荷電狀態；該電池管理裝置檢查該電池模組在該放電過程中的該負載電壓；當該電池模組在該放電過程中的該負載電壓大於一放電截止電壓時，該電池管理裝置判定該電池模組的該電性特性不滿足該觸發條件；以及當該電池模組在該放電過程中的該負載電壓小於等於該放電截止電壓時，該電池管理裝置判定該電池模組的該電性特性滿足該觸發條件。
如請求項9所述的電池設備，其中該目前電壓值包括該電池模組在該放電過程的該第一時點的一開路電壓值。
如請求項9所述的電池設備，其中該電池管理裝置記錄該電池模組的該放電過程的一起始時點的一起始電壓值，該電池管理裝置記錄該電池模組的該放電過程的該第一時點的該目前電壓值，該電池管理裝置重新定義該電池模組的該容量刻度的一滿荷電態為該起始電壓值，以及該電池管理裝置重新定義該電池模組的該容量刻度的一空荷電態為在該第一時點的該目前電壓值。
如請求項11所述的電池設備，其中該滿荷電態為一相對荷電狀態的100%，以及該空荷電態為該相對荷電狀態的0%。
如請求項11所述的電池設備，其中該起始電壓值包括該電池模組在該放電過程的該起始時點的一開路電壓值。
如請求項9所述的電池設備，其中該電池管理裝置重新定義該電池模組的一滿充容量為，截至該第一時點的該放電容量。
如請求項9所述的電池設備，其中該電池管理裝置依照截至該第一時點的該放電容量重新定義該電池模組的該容量刻度的至少一荷電態。
如請求項15所述的電池設備，其中該至少一荷電態為n%，截至該第一時點的該放電容量為一累計放電容量，而該電池管理裝置重新定義該電池模組的該容量刻度的該至少一荷電態為，該累計放電容量的(100-n)%所對應的一開路電壓值。