TWM561955U - 具過度放電保護機制之電子系統 - Google Patents

Abstract

在一電子系統中提供過度放電保護之方法，該電子系統包含一電池組和一微控制器。當判斷電子系統處於一關機狀態時，微控制器依據電池組之一目前電量和一關機狀態功耗來計算電池組的一電池壽命。在判斷電池壽命低於一預定值時，微控制器關閉電池組。

Description

具過度放電保護機制之電子系統

本新型相關於一種使用電池組之電子系統，尤指一種使用電池組且具過度放電保護機制之電子系統。

鋰電池具有高能量密度、高操作電壓、使用溫度範圍大、無記憶效應、壽命長，以及高充放電次數等優點，已廣泛地被用以提供電力，例如用於手機、筆記型電腦或數位相機等可攜式電子產品。

當鋰電池應用在電池組時，一般會設計防止過度充電保護電路、防止過度放電保護電路，以及防止過流保護電路。當鋰電池電壓上升到上限值時，防止過度充電保護電路會使充電器無法繼續對鋰電池充電，以避免鋰電池過充而造成危險。當鋰電池在供電(放電)時電壓下降至上限值時，防止過度放電保護線路會使鋰電池無法繼續對負載供電，以確保鋰電池不會過度放電而損壞電池結構。防止過流保護電路用來當鋰電池被外部的應用線路產生短路時提供保護，以避免鋰電池因短路產生危險。而當電池短路狀態被移除時，則電池必須恢復正常動作。

一般鋰電池的防止過度放電保護電路採用保險絲迴路的設計，當電子系統中的鋰電池因長時間不使用又未插上外部電源的情況下，一旦鋰電池的電量低於下限值則會燒斷此保險絲，以確保不會發生危安事件。但在啟動過度放電保護後除非更換燒斷保險絲，此電池組將無法繼續運作，造成使用上的不便。

本新型提供一種具過度放電保護機制之電子系統，其包含一電池組，其包含一個或多個電池；以及一微控制器，用來在判斷該電子系統處於一關機狀態時，依據該電池組之一目前電量和一關機狀態功耗來計算該電池組的一電池壽命；以及在判斷該電池壽命低於一預定值時關閉該電池組。

第1圖為本新型中一種具過度放電保護機制之電子系統100的功能方塊圖。電子系統100包含一電池組10、一微控制器(microcontroller, MCU)20，以及一中央處理器(CPU)30。

在一實施例中，電池組10可包含一個或多個鋰電池，用來在電子系統100未插上外部電源時提供其運作所需之電力。在其它實施例中，電池組10可包含一個或多個內含電量計(gauge)之電池，用來在電子系統100未插上外部電源時提供其運作所需之電力。

在本新型中，中央處理器30可包含邏輯算術單元(arithmetic logical unit, ALU)、指令暫存器(instruction register)、指令解碼器(instruction decoder)、程式計數器和累積器(accumulator, ACC)等元件，用來解讀電子系統100內的每個指令以控制電子系統100的運作，並提供相關於電子系統100狀態之資訊給微控制器20。微控制器20會隨時偵測電子系統100系統的狀態，且會與電池組10溝通。

第2圖為本新型中電子系統100運作時的流程圖，其包含下列步驟：

步驟210： 開始；執行步驟220。

步驟220： 微控制器20判斷電子系統100是否處於關機狀態；若是，執行步驟230；若否，執行步驟220。

步驟230： 微控制器20依據電池組10目前電量和關機狀態功耗來計算電池組10的電池壽命(battery capacity)；執行步驟240。

步驟240： 微控制器20判斷電池組10的電池壽命是否低於一預定值；若是，執行步驟250；若否，執行步驟220。

步驟250： 微控制器20關閉電池組10；執行步驟260。

步驟260： 微控制器20判斷電子系統100是否插上外部電源；若是，執行步驟270；若否，執行步驟260。

步驟270： 微控制器20開啟電池組10；執行步驟220。

如相關領域具備通常知識者皆知，WINDOWS作業系統支援進階組態與電源介面(Advanced Configuration and Power Interface, ACPI)，其中全域狀態(global state, G-state)僅抽象描寫系統目前的電源狀態，一般來說G0為系統開機狀態、G1為睡眠狀態、G2為軟關機，而G3為硬體關機。

全域狀態之電源狀態要如何實作需額外定義，其中相關睡眠狀態(sleeping state, S-state) S1~S5的定義如下：

S0：所有元件正常運作。

S1：CPU停止工作。

S2：CPU關閉。

S3：除了記憶體以外的配件(包含風扇)都停止工作。

S4：將記憶體資料寫入硬碟，所有配件停止工作。

S5：關機狀態。

當電子系統100處於G2或S5的軟關機狀態下時，和硬體關機的G3狀態幾乎相同，但有些元件仍然帶電，使得電子系統100仍然可以被鍵盤、時鐘、數據機、區域網路（local area network, LAN），或通用序列匯流排(universal serial bus, USB)等裝置所喚醒。因此，即使處於關機狀態，電子系統100依舊會消耗少許能量。

當微控制器20在步驟220中判斷電子系統10處於關機狀態時，此時會在步驟230中依據電池組10目前電量和關機狀態功耗來計算電池組10的電池壽命，其中電池組10的電池壽命為電池組10目前電量除以關機狀態功耗之值。

在步驟240中，微控制器20會判斷電池組10的電池壽命是否低於預定值，例如判斷電池組10的壽命在未被充電的情況下是否低於2年。倘若電池組10的電池壽命低於預定值，可能會因過度放電而損壞電池結構，或是觸發過度放電保護而燒斷保險絲，造成永久或一段時間無法繼續使用電池組10。

為了避免上述低電量造成的問題，當微控制器20判斷電池組10的電池壽命低於預定值時，接著會在步驟250中關閉電池組10，讓電池組10無法持續放電。當微控制器20在步驟260中判斷電子系統100已插上外部電源時，此時已無過度放電的疑慮，因此微控制器20會在步驟270開啟電池組10以進行充電。

綜上所述，本新型提供一種具過度放電保護機制之電池組，以避免電池組因過度放電而永久損壞電池結構。此外，在啟動過度放電保護機制之後，一旦電池組插上外部電源，本新型可直接讓電池組回復正常運作。

10‧‧‧電池組
20‧‧‧微控制器
30‧‧‧中央處理器
100‧‧‧電子系統
210~270‧‧‧步驟

第1圖為本新型中一種具過度放電保護機制之電子系統的功能方塊圖。 第2圖為本新型中電子系統運作時的流程圖。

Claims (7)

1. 一種具過度放電保護機制之電子系統，其包含： 一電池組，其包含一個或多個電池；以及 一微控制器，用來： 在判斷該電子系統處於一關機狀態時，依據該電池組之一目前電量和一關機狀態功耗來計算該電池組的一電池壽命；以及 在判斷該電池壽命低於一預定值時關閉該電池組。
2. 如請求項1所述之電子系統，其中該微控制器另用來： 在關閉該電池組後判斷該電子系統是否插上一外部電源；以及 當判斷該電子系統插上該外部電源時，開啟該電池組。
3. 如請求項1所述之電子系統，其中該關機狀態係為一軟關機狀態下。
4. 如請求項1所述之電子系統，其中該電池組包含一個或多個鋰電池。
5. 如請求項1所述之電子系統，其中該電池組包含一個或多個具有電量計之充電電池。
6. 如請求項1所述之電子系統，其另包含： 一中央處理器，用來控制該電子系統的運作，並在該電子系統進入該關機狀態時提供相關資訊給該微控制器。
7. 如請求項1所述之電子系統，其中該電池壽命為該目前電量除以該關機狀態功耗之值。