CN114069732A - 电子装置及其充电方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电子装置及其充电方法，电子装置包含电池模块、电源供应器、电源控制器及处理器。电源控制器取得电池模块的初始电量及电源供应器接上外部电源的目前时间。处理器用以设定一预定目标电量及一充电完成时间，处理器根据预定目标电量及初始电量取得一充电电量以及根据充电完成时间及目前时间取得一充电时间，并根据充电电量及充电时间计算一电量差，再根据一电源转换关系式，将电量差转换为一充电功率，并将充电功率传送给电源控制器，使电源控制器根据充电功率将电源供应器提供的供应电源转换为对应的充电电压或充电电流对电池模块进行充电，以在充电时间的终点，将电池模块充电至预定目标电量。

Description

电子装置及其充电方法
技术领域
本申请是有关一种使用动态充电功率的电子装置及其充电方法。
背景技术
一般可携式电子装置都内建可以充电的电池来提供电力，在使用者不使用电子装置或是在电量不足以提供未来使用一段时间的时候，电子装置会被接上电源进行充电。然而在充电过程中，由于电子装置长时间接上电源，若电池长时间维持在高电量或满额电量的状态下，例如80％～100％的电量，将会对电池的使用寿命造成影响，导致电池寿命折损，甚至引起电池损毁。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种电子装置，包含一电池模块、一电源供应器、一电源控制器以及一处理器。电源供应器用以提供一供应电源。电源控制器电性连接电池模块及电源供应器，以取得电池模块的一初始电量及电源供应器接上外部电源的一目前时间，并控制电源供应器对电池模块进行充电。处理器是电性连接电源控制器，用以提供设定一预定目标电量及一充电完成时间，处理器根据预定目标电量及初始电量取得一充电电量以及根据充电完成时间及目前时间取得一充电时间，并根据充电电量及充电时间计算一电量差(battery level delta)，再根据一电源转换关系式，将电量差转换为一充电功率，并将充电功率传送给电源控制器，使电源控制器根据充电功率将电源供应器提供的供应电源转换为对应的充电电压或充电电流对电池模块进行充电，以在充电时间的终点，将电池模块充电至预定目标电量。
本申请更提供一种充电方法，适于一具有电池模块的电子装置，此充电方法包含：设定一预定目标电量及一充电完成时间；取得电池模块的一初始电量及电子装置接上外部电源的一目前时间；根据预定目标电量及初始电量取得一充电电量，以及根据充电完成时间及目前时间取得一充电时间；根据充电电量及充电时间计算一电量差；根据一电源转换关系式，将电量差转换为一充电功率；以及根据充电功率对电池模块进行充电，以在充电时间的终点，将电池模块充电至预定目标电量。
综上所述，本申请是在一充电时间区间内动态调整充电功率，使电池在充电时间区间的终点才被充电到满电状态，以避免电池在满电状态或高电量状态下的时间过长而折损电池寿命的问题。因此，本申请是使用动态充电功率来最佳化电池寿命，以有效延长电池的使用寿命，提供使用者更好的充电选择。
有关本申请的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其它的图。
图1根据本申请一实施例的电子装置的方块示意图；
图2为根据本申请另一实施例的电子装置的方块示意图；
图3为根据本申请一实施例的充电方法的流程示意图；
图4为根据本申请一实施例的电量与时间的充电曲线示意图；
图5为根据本申请一实施例的预定目标电量为满额电量的电量与时间的充电曲线示意图；
图6为根据本申请一实施例的预定目标电量为80％电池电量的电量与时间的充电曲线示意图；
图7为根据本申请另一实施例的充电方法的流程示意图；
图8为根据本申请一实施例在不同充电功率下的充电曲线示意图；
图9a为根据本申请一实施例在8.76W的充电功率下的电量差示意图；
图9b为根据本申请一实施例在10W的充电功率下的电量差示意图；
图9c为根据本申请一实施例在18W的充电功率下的电量差示意图；
图9d为根据本申请一实施例在30W的充电功率下的电量差示意图；
图10a为根据本申请一实施例在8.76W的充电功率下的平滑化电量差示意图；
图10b为根据本申请一实施例在10W的充电功率下的平滑化电量差示意图；
图10c为根据本申请一实施例在18W的充电功率下的平滑化电量差示意图；
图10d为根据本申请一实施例在30W的充电功率下的平滑化电量差示意图；
图11为根据本申请一实施例的电量差与充电功率之间的关系示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、特征及效果更容易理解，以下提供用于详细说明本申请的实施例及图。
图1为根据本申请一实施例的电子装置的方块示意图，请参阅图1所示，一电子装置10包含一电池模块12、一电源供应器14、一电源供应控制器16、一电源管理控制器18以及一处理器20。在一实施例中，电子装置10可为笔记型电脑、移动电话、个人数字助理(PDA)、平板电脑、导航装置等携带式电子装置，但不以此为限。在一实施例中，处理器20可为中央处理单元(CPU)或是微处理器。
如图1所示，电源供应器14是用以电性连接至一外部电源22，以提供一供应电源，在一实施例中，外部电源22可以是市电或是来自移动电源或其他电脑装置提供的电源，但不以此为限。电源供应控制器16电性连接电池模块12及电源供应器14，以控制电源供应器14将获得的供应电源对电池模块12进行充电。电源管理控制器18电性连接电池模块12，以取得电池模块12的相关电池信息，包含电池模块12的一初始电量以及电源供应器14接上外部电源22的一目前时间。处理器20电性连接电源供应控制器16及电源管理控制器18，处理器20内建有一充电优化引擎来控制整个充电程序，并可考量电池模块12的状态以及电子装置10本身***的状态来估算充电功率。换言之，处理器20可提供设定一预定目标电量及一充电完成时间，并接收来自电源管理控制器18的初始电量及目前时间，以根据这些信息进行运算，进而取得充电程序所需的最小充电功率。
如图2所示，在一实施例中，一电子装置10包含一电池模块12、一电源供应器14、一电源控制器24以及一处理器20，电源控制器24包含前述的电源供应控制器16以及电源管理控制器18的功能，此电源控制器24电性连接电池模块12、电源供应器14以及处理器20，以取得电池模块12的初始电量及电源供应器14接上外部电源22的目前时间，并控制电源供应器14对电池模块12进行充电。
图3为根据本申请一实施例的充电方法的流程示意图，请同时参阅图1至图3所示，电子装置10用以执行包含步骤S10至步骤S20的充电方法。首先，在步骤S10中，通过处理器20设定一预定目标电量及一充电完成时间；以及在步骤S12中，在电子装置10通过电源供应器14电性连接至外部电源22之后，电源管理控制器18或电源控制器24取得电池模块12的初始电量(即电子装置10的电池模块12内的剩余电量)及电子装置10接上外部电源时22的一目前时间，并将初始电量及目前时间传送至处理器20。请同时参考图1、图3及图4所示，处理器20在接收到初始电量X及目前时间Tp之后，如步骤S14所示，处理器20根据预定目标电量Y及初始电量X，计算预定目标电量Y与初始电量X之间的差值，以对应取得一充电电量(Y-X)，并且，处理器20根据充电完成时间Tc及目前时间Tp，计算充电完成时间Tc及目前时间Tp的差值，以对应取得一实际的充电时间(Tc-Tp)。接着，进行步骤S16，处理器20根据充电电量(Y-X)及充电时间(Tc-Tp)计算一电量差，由于已知预定目标电量Y、初始电量X、充电完成时间Tc及目前时间Tp，所以可以估算在定义的时间长度(充电时间)内应该对电池模块12充多少电量，即处理器20将充电电量(Y-X)除以充电时间(Tc-Tp)，以得到电量差。续如步骤S18所示，处理器20根据一电源转换关系式，由于电源转换关系式是电量差与输出的充电功率之间的关系式，故可将电量差转换为充电功率，并将充电功率传送给电源供应控制器16或电源控制器24，以作为电源供应控制器16或电源控制器24转换供应电源的依据。最后，如步骤S20所示，基于电池模块12的电路特性，电源供应控制器16或电源控制器24根据充电功率将电源供应器14提供的供应电源转换为对应的充电电压或充电电流，以对电池模块12进行充电，以在充电时间的终点，将电池模块12充电至预定目标电量Y。
在一实施例中，预定目标电量Y是为电池模块12的一满额电量，请同时参阅图1、图4及图5所示，由于预定目标电量为100％的满额电量，且此时的充电完成时间Tc为充电结束时间Te，例如一使用者预设结束时间或是处理器20根据使用状态历史取得的一惯常结束时间，因此处理器20取得的充电电量为100-X，充电时间为Te-Tp，并根据充电电量100-X及充电时间(Te-Tp)及时计算出电量差。在处理器20将电量差转换为充电功率后，电源供应控制器16根据充电功率将供应电源转换为对应的充电电压或充电电流对电池模块12进行充电，以在充电时间的终点(Te-Tp)，将电池模块12充电至电池的满额电量(预定目标电量)。
在另一实施例中，预定目标电量Y为一预定的高电量，请同时参阅图1、图4及图6所示，由于预定目标电量Y为80％的电池电量，此时，充电完成时间Tc为一使用者预设完成时间或是处理器20根据使用状态历史取得的一惯常完成时间，例如充电程序中的充电完成时间被定义为充电结束时间Te之前的n个小时来达到80％的电池电量，充电完成时间表示为Te-n，因此处理器20取得的充电电量为80-X，充电时间为Te-n-Tp，即可根据充电电量80-X及充电时间(Te-n-Tp)及时计算出电量差。在处理器20将电量差转换为充电功率后，电源供应控制器16根据充电功率将供应电源转换为对应的充电电压或充电电流对电池模块12进行充电，以在充电时间的终点(Te-n-Tp)，将电池模块12充电至80％的电池电量(预定目标电量)。之后，电子装置10更可通过慢充方式在充电结束时间Te将电池模块12充电至100％的电池电量(满额电量)。因此，本申请亦适用于二阶段的充电方案。
如图3所示的充电方法的实施例是在***内部耗电较小而可忽略的条件下对电池模块12进行充电，但若***内部耗电较多，则要进一步考量此内部耗电，电量差就必须进一步包含一***耗电电量差。请同时参阅图1及图7所示，充电方法更进一步包含步骤S22及步骤S24，在进行步骤S18之前，会先进行步骤S22及步骤S24。在步骤S22中，处理器20根据***功率消耗历史记录中推算过去电子装置10内的***运作下降的电量差，以估算出电子装置10的***耗电电量差，再如步骤S24所示，处理器20将***耗电电量差合并至由步骤S16所计算出来的电量差中，以加总形成合并后的电量差，之后再如步骤S18～S20所示，进行转换、充电步骤，此部分的内容与前述图3的实施例相同，故可参阅前述说明，于此不再赘述。
在一实施例中，为了建立电量差与充电功率之间的关系，可以参考在不同充电功率下的充电曲线，如图8所示，分别在8.76W、10W、18W、30W的充电功率下，对具有已定义容量的电池进行充电，并记录电池电量随时间的变化。一旦知道了各种充电功率下随时间变化的电池电量，就可以估算出各种充电功率下的电量差。在取得电池电量随时间变化的充电曲线就可确定电量差，如图9a至图9d所示，在8.76W、10W、18W、30W的充电功率下，每单位时间变化的电量大约为一固定值，且为了在指定的充电功率下确实表示电量差，可以使用平滑技术(例如累计平均值)对图9a至图9d所示的电量差进行估算，以获得如图10a至图10d所示的平滑化电量差。根据图10a至图10d所获得的平滑化电量差进行参数估计，以获得电量差(每5秒的％)与充电功率之间的关系图，如图11所示，对于任何给定的电量差，就可以从已知的电量差和充电功率之间的关系所建立的电源转换关系式来估算所需的充电功率。在一实施例中，电源转换关系式是使用线性回归模型(linear regression model)来表示电量差与充电功率之间的关系，但不以此为限。例如，图11所示的电量差与充电功率之间的关系即可表示为D＝0.003991*P+0.011886，其中D为电量差且P为充电功率，因此，根据任何给定的电池模块的电量差即可使用电源转换关系式来预测所需的充电功率。其中，上述的电源转换关系式是使用线性回归模型来表示电量差与充电功率之间的函数关系，除此之外，任何可对应电量差与充电功率之间的函数关系均可以作为电源转换关系式。
在一具体实施例中，如图6所示，设定预定目标电量Y为80％的电池电量及充电期间为PM 10：00至AM 7：00，且接上电源的目前时间Tp为AM 0：00，初始电量X为20％的电池电量，并将充电程序中的充电完成时间设定为充电结束时间Te之前的2(n＝2)个小时来达到80％的电池电量，因此，充电时间为Te-n-Tp＝7-2-0＝5小时，充电电量为80-X＝80-20＝60％，电量差＝60％/5hours＝12％/hour＝2％/3600sec＝0.016666％/5sec，即可取得电量差D＝0.016666。在计算出电量差之后，将电量差D＝0.016666代入电源转换关系式D＝0.003991*P+0.011886，亦即P＝(D-0.011886)/0.003991＝(0.016666-0.011886)/0.003991＝1.197(瓦特)，即可得到充电功率为1.197瓦特。
承上，本申请在计算出需要的电量差并转换为电子装置所需的充电功率之后，再依据电池模块的电路特性，将充电功率再转换为电池模块所需的充电电流或充电电压来进行充电，以避免电池长时间处于高电量状态，进而使日常充电的电池寿命最大化。
综上所述，本申请主要是在一充电时间区间内动态调整充电功率，使电池在充电时间区间的终点才被充电到满电状态，以避免电池在满电状态或高电量状态下的时间过长而折损电池寿命的问题。因此，本申请是使用动态充电功率来最佳化电池寿命，以有效延长电池的使用寿命，提供使用者更好的充电选择。
以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本申请技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本申请技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本申请内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本申请实质相同的技术或实施例。

Claims (16)

1.一种电子装置，其特征在于，包含：
电池模块；
电源供应器，用以提供供应电源；
电源控制器，电性连接所述电池模块及所述电源供应器，以取得所述电池模块的初始电量及所述电源供应器接上外部电源的目前时间，并控制所述电源供应器对所述电池模块进行充电；以及
处理器，电性连接所述电源控制器，所述处理器提供设定预定目标电量及充电完成时间，并根据所述预定目标电量及所述初始电量取得充电电量以及根据所述充电完成时间及所述目前时间取得充电时间，根据所述充电电量及所述充电时间计算电量差，再根据电源转换关系式，将所述电量差转换为充电功率，并将所述充电功率传送给所述电源控制器，使所述电源控制器根据所述充电功率将所述电源供应器提供的所述供应电源转换为对应的充电电压或充电电流，以对所述电池模块进行充电，以在所述充电时间的终点，将所述电池模块充电至所述预定目标电量。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述电源控制器还包含：
电源供应控制器，电性连接所述电池模块、电源供应器及所述处理器，以根据所述充电功率控制所述电源供应器对所述电池模块进行充电；以及
电源管理控制器，电性连接所述电池模块及所述处理器，以取得所述初始电量及所述目前时间。
3.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述预定目标电量为所述电池模块的满额电量。
4.根据权利要求3所述的电子装置，其特征在于，所述充电完成时间为使用者预设结束时间或是所述处理器根据使用状态历史取得的惯常结束时间。
5.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述充电完成时间为使用者预设完成时间或是所述处理器根据使用状态历史取得的惯常完成时间。
6.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述充电电量是除以所述充电时间，以得到所述电量差。
7.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述电量差还包含***耗电电量差。
8.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述电源转换关系式是使用线性回归模型来表示所述电量差与所述充电功率之间的关系。
9.一种充电方法，适于具有电池模块的电子装置，其特征在于，所述充电方法包含：
设定预定目标电量及充电完成时间；
取得所述电池模块的初始电量及所述电子装置接上外部电源的目前时间；
根据所述预定目标电量及所述初始电量取得充电电量，以及根据所述充电完成时间及所述目前时间取得充电时间；
根据所述充电电量及所述充电时间计算电量差；
根据电源转换关系式，将所述电量差转换为充电功率；以及
根据所述充电功率对所述电池模块进行充电，以在所述充电时间的终点，将所述电池模块充电至所述预定目标电量。
10.根据权利要求9所述的充电方法，其特征在于，所述预定目标电量为所述电池模块的满额电量。
11.根据权利要求10所述的充电方法，其特征在于，所述充电完成时间为使用者预设结束时间或是根据使用状态历史取得的惯常结束时间。
12.根据权利要求9所述的充电方法，其特征在于，所述充电完成时间为使用者预设完成时间或是根据使用状态历史取得的惯常完成时间。
13.根据权利要求9所述的充电方法，其特征在于，所述充电电量是除以所述充电时间，以得到所述电量差。
14.根据权利要求9所述的充电方法，其特征在于，在将所述电量差转换为所述充电功率的步骤前，还包含：
估算所述电子装置的***耗电电量差；以及
将所述***耗电电量差合并至所述电量差中。
15.根据权利要求9所述的充电方法，其特征在于，所述电源转换关系式是使用线性回归模型来表示所述电量差与所述充电功率之间的关系。
16.根据权利要求9所述的充电方法，其特征在于，根据所述充电功率对所述电池模块进行充电的步骤还包含：根据所述充电功率将供应电源转换为充电电流或充电电压，以对所述电池模块进行充电。
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