TWM587397U - 具有智能充電功能的電子裝置 - Google Patents

Abstract

本創作新型提供一種具有智能充電功能的電子裝置。電子裝置包括電池、電池監控電路及充電控制電路。電池用以對電子裝置供電。電池監控電路電性連接電池，用以監控電池的狀態。充電控制電路電性連接電池監控電路與電池，用以在智能充電模式下根據電池的容量保持率選擇根據第一充電速率或第二充電速率對電池充電，其中第一充電速率小於第二充電速率。

Description

具有智能充電功能的電子裝置

本新型創作是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種具有智能充電功能的電子裝置。

隨著電子裝置在日常生活中的使用頻率日漸頻繁，為了延長電子裝置的使用時間以及提升便利性，使用者會希望能在較短的時間內對電池完成充電並且電池的使用壽命愈長愈好，因此電池的壽命以及充電技術也開始受到重視。

目前許多電子裝置都開始採用快速充電技術以縮減充電時間，然而提升充電電流雖然可以縮短充電時間卻會降低電池的循環壽命，因此如何在電池的壽命以及充電時間之間取得平衡成為目前待克服的問題。

本新型創作提供一種具有智能充電功能的電子裝置，具有依據電池的老化情形來改變充電速率的功能。

本新型創作的實施例提供一種具有智能充電功能的電子裝置。電子裝置包括電池、電池監控電路及充電控制電路。電池用以對電子裝置供電。電池監控電路電性連接電池，用以監控電池的狀態。充電控制電路電性連接電池監控電路與電池，用以在智能充電模式下根據電池的容量保持率選擇根據第一充電速率或第二充電速率對電池充電，其中第一充電速率小於第二充電速率。

在本新型創作的一實施例中，在上述的電子裝置中，充電控制電路在一般充電模式下根據第一充電速率對電池充電。

在本新型創作的一實施例中，在上述的電子裝置中，充電控制電路快充在充電模式下根據第二充電速率對電池充電。

在本新型創作的一實施例中，在上述的電子裝置中，使用者對電子裝置輸入選擇指令以選擇充電控制電路執行智能充電模式、一般充電模式或快充充電模式。

在本新型創作的一實施例中，在上述的電子裝置中，充電控制電路根據電池的狀態獲得容量保持率，且當容量保持率大於或等於閾值時，充電控制電路選擇根據第二充電速率對電池充電，以及當容量保持率小於閾值時，充電控制電路選擇根據第一充電速率對電池充電。

在本新型創作的一實施例中，在上述的電子裝置中，充電控制電路根據第一充電速率而對電池提供第一充電電流，且根據第二充電速率而對電池提供第二充電電流，其中第一充電電流與第二充電電流都是定電流，並且第一充電電流小於第二充電電流。

基於上述，本新型創作的電子裝置具有智能充電功能。電子裝置可以根據電池的容量保持率改變充電速率，使得電池在老化前能夠採用第二充電速率，但如果電池開始有老化傾向，電池採用第一充電速率以延長電池的使用壽命。

為讓本新型創作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。

圖1為根據本新型創作之一實施例所繪示的電子裝置的方塊圖。請參照圖1，電子裝置100可為智能型手機(smart phone)、平板電腦(tablet PC)、筆記型電腦等各種具有可充電電池的電子裝置。在本實施例中，電子裝置100至少包括電池110、電池監控電路120及充電控制電路130。電池監控電路120電性連接電池110，而電池監控電路120電性連接電池監控電路120與電池110。電源轉換器（adapter，未顯示在圖1中）通過例如USB Type-C接口的傳輸介面對電池110提供外部電力進行充電。

電池110用以對電子裝置100供電以維持電子裝置100的運作。舉例來說，電池110可以將儲存的電力提供給電子裝置100中顯示器、喇叭、攝影機、通訊模組、輸入裝置140甚至是處理器，本新型創作並不限制。電池110可以是鋰電池（Lithium Battery）、鋰聚合物（Lithium Polymer，Li-Po）電池，或鎳氫電池（Nickel–Metal Hydride Battery，Ni–MH Battery）等。

電池監控電路120用以監控電池110的狀態。在本實施例中，電池監控電路120例如包括在電池量測（Battery Fuel Gauge）電路中，能夠監控電池110的溫度、充電電流或放電電流的電流值或電池110的電壓值等等以獲得電池110的電池容量（capacity）數據。充電控制電路130可以是積體電路（Integrated Circuit，IC）形成的晶片、電路或是上述的結合的方式實施。充電控制電路130從電池監控電路120所提供的結果（例如上述的電流值、電壓值或是電量數據等等）來獲得電池110的狀態數據，其中狀態數據例如是電池110目前的殘餘電池容量、完全充電容量（full charge capacity，FCC）、周期壽命或溫度等等。

具體來說，可充放電的電池在剛出廠時具有初始完全充電容量（initial capacity），然而隨著歷經多次充放電循環(cycle)後，可充放電的電池的完全充電容量也會逐漸下降，容量保持率（capacity retention）就表示電池的目前完全充電容量與初始完全充電容量的比率，反應電池110的周期壽命。

充電控制電路130根據電池監控電路120所提供的狀態數據獲得電池110的容量保持率。充電控制電路130在智能充電模式下會根據電池110的容量保持率選擇根據第一充電速率或第二充電速率對電池110充電，其中第一充電速率小於第二充電速率。當電池110的容量保持率大於或等於一閾值時，充電控制電路130判選擇根據第二充電速率對電池110充電。當電池110的容量保持率小於該閾值時，充電控制電路130選擇根據第一充電速率對電池110充電。

圖2為根據本新型創作之一實施例所繪示的充電控制電路的方塊圖。請參照圖2，充電控制電路200可以是圖1的充電控制電路130的一種實施樣態。充電控制電路200包括充電電路210以及控制電路220。充電電路210可能選擇以定電流（Constant Current）或是定電壓（Constant Voltage）的方式以對電池110提供對應的充電電流。控制電路220用以判斷電池110的狀態是否符合充電條件（容量保持率是否大於閾值）以控制充電電路210根據第一充電速率或第二充電速率對電池110提供充電電流。

特別說明的是，在一實施例中，充電電路210以及控制電路220可以整合在同一個IC晶片中，控制電路220例如是IC晶片中的微控制器(micro control unit, MCU)，但在另一實施例中，充電電路210可以是電池模組中的一個電路，而控制電路220是以電子裝置100的中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）、微處理器（microprocessor）、嵌入式控制器（Embedded Controller，EC）或其他具備運算能力的硬體裝置來實施之。也就是說，本新型創作的根據電池的容量保持率選擇對應的充電速率的判斷動作可以通過電池模組中的積體電路或是電子裝置的系統硬體來實現之。

圖3為根據本新型創作之一實施例所繪示的不同充電速率(C-rate)的電流值與充電時間的關係示意圖。請參照圖3，充電速率代表電池110充放電時的電流大小的比率單位。例如電池110的容量為1000mAh（毫安培*小時），當充電速率=0.5C時代表以500mA的電流（以圖3的第一充電電流I1為例）來進行充電或放電，達到預定充電量的完成時間為T1。當充電速率=0.7C時代表以700mA的電流（以圖3的第二充電電流I2為例）來進行充電或放電，達到相同的預定充電量的完成時間為T2，其中完成時間T2小於完成時間T1。

在本實施例中，容量保持率的閾值可以設定為90%，第一充電速率定設為0.5C且第二充電速率定設為0.7C，本新型創作並不限制數值大小。在智能充電模式中，電子裝置100具有智能充電功能。當電池110的容量保持率小於90%時表示電池110開始老化，充電控制電路130根據充電速率0.5 C（第一充電速率）而對電池110提供第一充電電流I1來進行一般充電，避免電池110過度消耗以維持電池110的狀態。當電池110的容量保持率大於或等於90%時表示電池110的狀態良好，充電控制電路130允許以0.7 C （第二充電速率）的第二充電電流I2對電池110進行快速充電，縮短電池110充電完成的時間而提升使用者的便利性。在圖3中，第一充電電流I1與第二充電電流I2都是定電流，並且第一充電電流I1小於第二充電電流I2。

另外需補充說明的是，本新型創作的電子裝置100因為具有智能充電功能，一但電池110的容量保持率小於閾值就會採用較低的第一充電速率。如此一來，本實施例的電池110相較於現有那些專門針對快速充電功能而設計的電池具有較大的材料應用彈性。

電子裝置100還可以具有一般充電模式與快充充電模式。當電子裝置100在一般充電模式下時，充電控制電路130根據第一充電速率（0.5 C） 的充電電流對電池110充電，而當電子裝置100在快充充電模式下時，充電控制電路130根據第二充電速率（0.7 C） 的充電電流對電池110充電。

需補充說明的是，電子裝置100在智能充電模式時的第一充電速率可以不同於在一般充電模式時的第一充電速率。舉例來說，電子裝置100在智能充電模式時的充電速率可以更小或是略大。例如，電子裝置100在智能充電模式時的第一充電速率是0.5C但在一般充電模式時的第一充電速率是0.2C。一般充電模式可以是安全充電模式。同理，電子裝置100在智能充電模式時的第二充電速率也可以不同於在快充充電模式時的第二充電速率。但須注意的是本文中所指的第一充電速率小於第二充電速率。

在一實施例中，使用者可以通過按鍵、觸控螢幕、麥克風等等輸入裝置140對電子裝置100輸入選擇指令以選擇充電控制電路130執行智能充電模式、一般充電模式或快充充電模式。當電子裝置100處於智能充電模式時，充電控制電路130會根據電池110的狀態而選擇使用快充模式或一般充電模式，能夠在充電時間跟電池壽命之間自動取得一個平衡點。然而使用者還是可以通過手動設定來選擇電池110的充電模式。當使用者的時間比較充裕的時候，使用者可以選擇一般充電模式，讓電池110以較小的充電電流進行充電，進而延長電池110的使用期限，而當時間緊迫時，即使電池110的容量保持率已經低於90%，使用者還是可選擇執行快充充電模式以快速充電電池110。

圖4為根據本新型創作之一實施例所繪示的充電方法的流程示意圖。請參照圖4，圖4的充電方法適用於上述的實施例。在步驟S410中，電子裝置選擇執行一般充電模式（步驟S420）、快充充電模式（步驟S430）或智能充電模式（步驟S440）。在步驟S420中，電子裝置執行一般充電模式，充電控制電路根據第一充電速率對電池充電。在步驟S430中，電子裝置執行快充充電模式，充電控制電路根據第二充電速率對電池充電。在步驟S440中，電子裝置執行智能充電模式，充電控制電路判斷電池的容量保持率是否大於閾值，如果容量保持率小於閾值的話執行步驟S450，如果大於或等於閾值的話執行步驟S460。在步驟S450中，充電控制電路根據第一充電速率對電池充電，在步驟S460中，充電控制電路根據第二充電速率對電池充電。

綜上所述，本新型創作的電子裝置具有智能充電功能，能夠根據電池的容量保持率自動選擇適當的充電速率進行充電，以在電池的使用壽命與充電時間之間取得平衡。當電池開始老化時，選擇較低的充電速率對電池充電以延長電池的使用壽命，但是當電池的使用狀態良好時，選擇較高的充電速率對電池充電以縮短充電時間，提高電子裝置的便利性。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧電池
120‧‧‧電池監控電路
130、200‧‧‧充電控制電路
140‧‧‧輸入裝置
210‧‧‧充電電路
220‧‧‧控制電路
T1、T2‧‧‧完成時間
I1‧‧‧第一充電電流
I2‧‧‧第二充電電流
S410～S460‧‧‧充電方法的步驟

圖1為根據本新型創作之一實施例所繪示的電子裝置的方塊圖。
圖2為根據本新型創作之一實施例所繪示的充電控制電路的方塊圖。
圖3為根據本新型創作之一實施例所繪示的不同充電速率的電流值與充電時間的關係示意圖。
圖4為根據本新型創作之一實施例所繪示的充電方法的流程示意圖。

Claims (6)

1. 一種具有智能充電功能的電子裝置，包括：
   一電池，用以對該電子裝置供電；
   一電池監控電路，電性連接該電池，用以監控該電池的狀態；以及
   一充電控制電路，電性連接該電池監控電路與該電池，用以在一智能充電模式下根據該電池的一容量保持率選擇根據一第一充電速率或一第二充電速率對該電池充電，其中該第一充電速率小於該第二充電速率。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該充電控制電路在一一般充電模式下根據該第一充電速率對該電池充電。
3. 如申請專利範圍第2項所述的電子裝置，其中該充電控制電路在一快充充電模式下根據該第二充電速率對該電池充電。
4. 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中，一使用者對該電子裝置輸入一選擇指令以選擇該充電控制電路執行該智能充電模式、該一般充電模式或該快充充電模式。
5. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該充電控制電路根據該電池的狀態獲得該容量保持率，且當該容量保持率大於或等於一閾值時，該充電控制電路選擇根據該第二充電速率對該電池充電，以及當該容量保持率小於該閾值時，該充電控制電路選擇根據該第一充電速率對該電池充電。
6. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該充電控制電路根據該第一充電速率而對該電池提供一第一充電電流，且根據該第二充電速率而對該電池提供一第二充電電流，其中該第一充電電流與該第二充電電流都是定電流，並且該第一充電電流小於該第二充電電流。