CN115995859A - 智能电池装置及其快速充电的方法 - Google Patents

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Abstract

一种充电率为1C的电池装置，包括：一电池芯、一保护芯片，以及一微控制器。保护芯片电性连接电池芯，依据电池芯的状态判断是否启动电池装置的一保护措施。微控制器电性连接保护芯片，并且检测电池芯的相对电荷状态。当一外部电源电性耦接电池装置，电池芯的相对电荷状态低于50％，微控制器控制电池芯执行最多10分钟的一快速充电。快速充电为微控制器控制电池芯以充电率1.7C～1.8C进行充电。当快速充电的10分钟内，保护芯片启动保护措施，或微控制器检测到电池芯已由一恒流状态转变为一恒压状态，微控制器停止快速充电，并且同时将电池芯的充电率恢复至1C。

Description

智能电池装置及其快速充电的方法
技术领域
本发明涉及一电子装置，特别是涉及电池装置及其快速充电的方法。
背景技术
不论是3C、电动车(EV)、能源储存***(ESS)和信息技术(IT)，只要使用锂电池就会遇到充电的情况，充电时间往往是缓慢的，碍于目前电池芯材质与目前技术，现有锂电池充电都是CC-CV模式。图1为一电池装置的充电曲线图。图1揭露了电池装置的充电容量曲线100、充电电流曲线102，以及充电电压曲线104。
如图1所示，电池装置是以充电率1C进行充电。在开始充电的0.6小时内，电池装置在CC模式。在CC模式下，电池容量曲线100为线性增加。而在开始充电的0.6小时之后，电池装置转换为CV模式。在使用者经验中，往往若能只花10分钟而达到电池电量60％左右，相信是可以被众多使用者/消费者所接收。因此，如何利用电池装置在CC模式下瞬间充饱或达到一定比例的电量来避免低电量恐慌症变成一个重要的课题。
发明内容
依据本发明实施例的充电率为1C的电池装置，包括：一电池芯、一保护芯片，以及一微控制器。保护芯片电性连接电池芯，依据电池芯的状态判断是否启动电池装置的一保护措施。微控制器电性连接保护芯片，并且检测电池芯的相对电荷状态。当一外部电源电性耦接电池装置，电池芯的相对电荷状态低于50％，微控制器控制电池芯执行最多10分钟的一快速充电。快速充电为微控制器控制电池芯以充电率1.7C～1.8C进行充电。当快速充电的10分钟内，保护芯片启动保护措施，或微控制器检测到电池芯已由一恒流状态转变为一恒压状态，微控制器停止快速充电，并且同时将电池芯的充电率恢复至1C。
如上述电池装置，其中，保护措施包括过电压保护(OVP)、过电流保护(OCP)、过温保护(OTP)、低电压保护(UVP)、低温保护(UTP)、逆电压保护，以及短路保护。
如上述电池装置，其中，电池芯由恒流状态转变为恒压状态时的相对电荷状态为60％～70％。
如上述电池装置，还包括：一充电开关，电性耦接电池芯的正极。当电池芯进行充电，并且保护芯片启动保护措施中的过电压保护、过电流保护，及过温保护，保护芯片关闭充电开关。
如上述电池装置，还包括：一放电开关，电性连接于充电开关与电池装置的正极之间。当电池芯进行放电，并且保护芯片启动保护措施中的过电流保护、过温保护、低电压保护、低温保护、逆电压保护，以及短路保护，保护芯片关闭放电开关。
如上述电池装置，还包括：一保护装置，电性连接于电池芯的正极及充电开关之间。当保护芯片启动保护措施，但无法将充电开关或放电开关关闭时，微控制器直接将保护装置断路。
依据本发明实施例的快速充电方法，适用于充电率为1C的一电池装置，包括：检测有一外部电源电性耦接电池装置；控制电池装置以充电率1C进行充电；检测电池装置的相对电荷状态低于50％；控制电池装置执行最多10分钟的一快速充电；其中，快速充电是控制电池装置以充电率1.7C～1.8C进行充电；当在快速充电中启动一保护措施，停止快速充电；当检测到电池装置已由一恒流状态转变为一恒压状态，停止快速充电；以及当执行快速充电已满10分钟，停止快速充电。
如上述快速充电方法，其中，保护措施包括过电压保护、过电流保护、过温保护、低电压保护、低温保护、逆电压保护，以及短路保护。
如上述快速充电方法，还包括：当检测没有外部电源电性耦接电池装置，控制电池装置进行放电；当检测电池装置的相对电荷状态高于等于50％，不执行快速充电，并且继续控制电池装置以充电率1C进行充电；以及停止快速充电之后，恢复电池装置以充电率1C进行充电。
如上述快速充电方法，还包括：当电池装置正进行充电，并且已启动保护措施中的过电压保护、过电流保护，及过温保护，输出一第一信号予电池装置所包括的一充电开关，使得充电开关关闭；当电池装置正进行放电，并且已启动保护措施中的过电流保护、过温保护、低电压保护、低温保护、逆电压保护，以及短路保护，输出一第二信号予电池装置所包括的一放电开关，使得放电开关关闭；以及当已启动保护措施，但无法将充电开关或放电开关关闭时，输出一第三信号予一保护装置，使得保护装置断路。
附图说明
图1为一电池装置的充电曲线图。
图2为本发明实施例的电池装置200的示意图。
图3为本发明实施例的快速充电方法的流程图。
附图标记列表
CC：恒流状态
CV：恒压状态
100：充电容量曲线
102：充电电流曲线
104：充电电压曲线
200：电池装置
202：电池芯
204：保护芯片
206：微控制器
208：充电开关
210：放电开关
212：保护装置
214：次保护芯片
216：温度传感器
218：感测电阻
230、232、234、234：信号
P+：正极
P-：负极
SMBUS_DATA,SMBUS_CLOCK：通信总线
BATTERY_ID,SYSTEM_ID：电池识别指示
A、B、D、E：节点
S300、S302、S304、S306：步骤
S308、S310、S312：步骤
具体实施方式
本发明系参照所附图式进行描述，其中遍及图式上的相同参考数字标示了相似或相同的组件。上述图式并没有依照实际比例大小描绘，其仅仅提供对本发明的说明。一些发明的型态描述于下方作为图解示范应用的参考。这意味着许多特殊的细节，关系及方法被阐述来对这个发明提供完整的了解。无论如何，拥有相关领域通常知识的人将认识到若没有一个或更多的特殊细节或用其他方法，此发明仍然可以被实现。
以其他例子来说，众所皆知的结构或操作并没有详细列出以避免对这发明的混淆。本发明并没有被阐述的行为或事件顺序所局限，如有些行为可能发生在不同的顺序亦或同时发生在其他行为或事件之下。此外，并非所有阐述的行为或事件都需要被执行在与现有发明相同的方法之中。
图2为本发明实施例的电池装置200的示意图。如图2所示，电池装置200包括一电池芯202、一保护芯片204、一微控制器206、一充电开关208、一放电开关210、一保护装置212、一次保护芯片214、一温度传感器216、一感测电阻218、一通信总线SMBUS_DATA、SMBUS_CLOCK、一电池识别指示BATTERY_ID、SYSTEM_ID、一正极P+，以及一负极P-。电池芯202可将所接收的电能转换为化学能储存、或将所储存的化学能转换为电能输出。保护芯片204电性连接电池芯202，依据电池芯202的状态(例如充电电压、充电电流、或放电电流等)判断是否启动电池装置200的一保护措施。在一些实施例中，保护措施包括过电压保护(OVP)、过电流保护(OCP)、过温保护(OTP)、低电压保护(UVP)、低温保护(UTP)、逆电压保护，以及短路保护。
在一些实施例中，当电池芯202进行充电，并且保护芯片204启动保护措施中的过电压保护、过电流保护，及过温保护，保护芯片204可输出一信号230至充电开关208，使得充电开关208关闭，因而电池装置200停止充电。在一些实施例中，当电池芯202进行放电，并且保护芯片204启动保护措施中的过电流保护、过温保护、低电压保护、低温保护、逆电压保护，以及短路保护，保护芯片204输出一信号232至放电开关210，使得放电开关210关闭，因而电池装置200停止放电。
如图2所示，充电开关208电性连接于保护装置212与放电开关210之间。放电开关210电性连接于正极P+与充电开关208之间。充电开关208依据来自保护芯片204的信号230，改变其状态。例如，信号230为逻辑低准位，例如为“0”，则充电开关208仅允许电流由节点B往节点A的方向流动，但禁止电流由节点A往节点B的方向流动。当信号230为逻辑高准位，例如为“1”，则充电开关114为全导通状态。放电开关210依据来自保护芯片204的信号232，改变其状态。例如，当信号232为逻辑低准位，例如为“0”，则放电开关210仅允许电流由节点A往节点B的方向流动，但禁止电流由节点B往节点A的方向流动。当信号232为逻辑高准位，例如为“1”，则放电开关210为全导通状态。
微控制器206电性连接保护芯片204，并且可检测电池芯202的相对电荷状态(RSOC)。在一些实施例中，微控制器206可透过一通信界面240与保护芯片相沟通。举例来说，微控制器206可透过通信界面240从保护芯片204得到电池芯202的充放电电流及充放电电压等信息。在一些实施例中，通信界面240为I2C通信界面，但本发明不限于此。微控制器206可控制来自电池芯202的电能经由电池装置200的正极P+输出，并且由电池装置200的负极P-回流至电池芯202。或者，微控制器206可控制电池装置200外部的一外部电源(未图示)对电池芯202进行充电。
一般来说，在正常充放电过程中，电池装置200的充电率为1C，并且放电率为2C，但本发明不限于此。当外部电源电性耦接电池装置200，电池芯202的相对电荷状态低于50％，微控制器206控制电池芯202执行最多10分钟的一快速充电。在快速充电中，微控制器206控制电池芯202以充电率1.7C～1.8C进行充电。当快速充电的10分钟内，保护芯片204启动保护措施，或微控制器206检测到电池芯202已由一恒流(CC)状态转变为一恒压(CV)状态，微控制器206停止快速充电，并且同时将电池芯的充电率恢复至1C。在一些实施例中，电池芯202由恒流状态转变为恒压状态时的相对电荷状态为60％～70％。
在一些实施例中，电池装置200系包含于具有至少一处理器的一电子装置中。电子装置可例如为一笔记本电脑、一平板计算机、一穿戴式装置，以及一智能型手机等。在一些实施例中，微控制器206可透过通信总线SMBUS_CLOCK、SMBUS_DATA，用以与包括电池装置200的电子装置的至少一处理器相沟通。举例来说，电子装置的至少一处理器可透过通信总线SMBUS_CLOCK、SMBUS_DATA调整微控制器206执行快速充电的最长时间(例如为10分钟)及充电率(例如为1.7C～1.8C)。在一些实施例中，透过电池装置200的电池识别指示BATTERY_ID、SYSTEM_ID，使得包括电池装置200的电子装置的至少一处理器可以检测到电池装置200已经设置于电子装置中。
温度传感器216用以检测电池装置200的一温度，并且将所检测的温度信息传送给保护芯片204。在一些实施例中，温度传感器216为一温度感测芯片。在一些实施例中，温度传感器216包括一热敏电阻(thermister)，其电阻值随着温度的变化而改变。温度传感器216提供一电源予该热敏电阻，并且透过量测热敏电阻两端的一跨压，将跨压的变化(对应于电阻的变化)转换为温度的变化。在一些实施例中，微控制器206可透过量测感测电阻218的两端的跨压(例如，节点D、E之间的跨压)，用以在充电模式中计算一充电电流的大小。
表一为本发明实施例的电池装置200对应不同充电率时的平均10分钟容量增加量的比较表。
Figure BDA0003328269700000061
表一
如表一所示，当微控制器206控制电池芯202以充电率1.1C进行充电时，电池芯202可于充电30分钟后达到电池容量50％。因此，当充电率为1.1C时，电池装置200的平均10分钟容量增加量为16.67％。当微控制器206控制电池芯202以充电率1.5C进行充电时，电池芯202可于充电20分钟后达到电池容量50％。因此，当充电率为1.5C时，电池装置200的平均10分钟容量增加量为25.00％。当微控制器206控制电池芯202以充电率1.7C～1.8C进行充电时，电池芯202可于充电12分钟后达到电池容量35％。因此，当充电率为1.7C时，电池装置200的平均10分钟容量增加量为29.17％。
当微控制器206控制电池芯202以充电率2.5C进行充电时，电池芯202可于充电10分钟后达到电池容量40％。因此，当充电率为2.5C时，电池装置200的平均10分钟容量增加量为40.00％。根据表一的结果，当电池装置200的充电率愈高，则电池装置200的平均10分钟容量增加量也愈高。然而，本发明并未采用以充电率2.5对电池装置200进行充电，其原因如下表二。
表二为本发明实施例的电池装置200对应不同充电率时的性能比的比较表。其中，性能比系定义为充电率除以平均1分钟容量增加量所得到的结果。
Figure BDA0003328269700000071
表二
如表二所示，当微控制器206控制电池芯202以充电率1.1C进行充电时，电池装置的性能比(即充电率与平均1分钟容量增加量的比值)为1.52。当微控制器206控制电池芯202以充电率1.5C进行充电时，电池装置的性能比为1.67。当微控制器206控制电池芯202以充电率1.7C～1.8C进行充电时，电池装置的性能比为1.72。当微控制器206控制电池芯202以充电率2.5C进行充电时，电池装置的性能比为1.6。如表二所示，本发明所采用以充电率1.7C～1.8C电池装置200进行充电，系可得到最高的性能比(即充电率与平均1分钟容量增加量的比值)。
在图2中，保护装置212电性连接于电池芯202的正极(节点B)及充电开关208之间。在一些实施例中，当保护芯片204启动保护措施，但无法将充电开关208或放电开关210关闭，或者检测到电池芯202内芯条不平衡或异常时，微控制器206可直接输出一信号234至保护装置212，而将保护装置212断路。在一些实施例中，当保护芯片204启动保护措施中的过电压保护，但无法将充电开关208或放电开关210关闭，则次保护芯片214可输出一信号236至保护装置212，使得保护装置212断路。
图3为本发明实施例的快速充电方法的流程图。本发明的快速充电方法是适用于充电率为1C的一电池装置(例如为图2的电池装置200)。如图3所示，本发明的快速充电方法包括：检测有一外部电源电性耦接电池装置(步骤S300)；控制电池装置以充电率1C进行充电(步骤S302)；检测电池装置的相对电荷状态低于50％(步骤S304)；控制电池装置执行最多10分钟的一快速充电，快速充电是控制电池装置以充电率1.7C～1.8C进行充电(步骤S306)；当在快速充电中启动一保护措施，停止快速充电(步骤S308)；当检测到电池装置已由一恒流状态转变为一恒压状态，停止快速充电(步骤S310)；以及当执行快速充电已满10分钟，停止快速充电(步骤S312)。
在一些实施例中，步骤S300～S312是由图2的微控制器206所执行。在步骤S300中，本发明的快速充电方法若没有检测到外部电源电性耦接电池装置，则微控制器(例如图2的微控制器206)控制电池装置进行放电。亦即，电池装置进入一放电模式。在步骤S304中，微控制器若检测到电池装置的相对电荷状态高于等于50％，则不执行快速充电，并且继续控制电池装置以充电率1C进行充电。在步骤S306中，保护措施包括过电压保护、过电流保护、过温保护、低电压保护、低温保护、逆电压保护，以及短路保护。在步骤S312中，当微控制器停止快速充电之后，微控制器恢复电池装置以充电率1C进行充电。
在一些实施例中，当本发明的电池装置(例如为图2的电池装置200)正进行充电，并且已启动保护措施中的过电压保护、过电流保护，及过温保护，本发明的快速充电方法输出一第一信号(例如为信号230)予电池装置所包括的充电开关(例如为图2的充电开关208)，使得充电开关关闭。
在一些实施例中，当本发明的电池装置正进行放电，并且已启动该保护措施中的过电流保护、过温保护、低电压保护、低温保护、逆电压保护，以及短路保护，本发明的快速充电方法输出一第二信号(例如为信号232)予电池装置所包括的一放电开关(例如为图2的放电开关210)，使得放电开关关闭。在一些实施例中，当本发明的电子装置的保护芯片(例如为图2的保护芯片204)已启动保护措施，但无法将充电开关或放电开关关闭(例如充电开关及/或放电开关损坏)时，本发明的快速充电方法输出一第三信号(例如为信号234)予一保护装置(例如为图2的保护装置212)，使得保护装置断路。
虽然本发明的实施例如上述所描述，我们应该明白上述所呈现的只是范例，而不是限制。依据本实施例上述示范实施例的许多改变是可以在没有违反发明精神及范围下被执行。因此，本发明的广度及范围不该被上述所描述的实施例所限制。更确切地说，本发明的范围应该要以以下的申请专利范围及其相等物来定义。
尽管上述发明已被一或多个相关的执行来图例说明及描绘，等效的变更及修改将被依据上述规格及附图且熟悉这领域的其他人所想到。此外，尽管本发明实施例的一特别特征已被相关的多个执行之一所示范，上述特征可能由一或多个其他特征所结合，以致于可能有需求及有助于任何已知或特别的应用。
除非有不同的定义，所有本文所使用的用词(包含技术或科学用词)是可以被属于上述发明的所属领域中的技术人员做一般地了解。我们应该更加了解到上述用词，如被定义在众所使用的字典内的用词，在相关技术的上下文中应该被解释为相同的意思。除非有明确地在本文中定义，上述用词并不会被解释成理想化或过度正式的意思。

Claims (10)

1.一种电池装置，其充电率为1C，包括：
电池芯；
保护芯片，电性连接该电池芯，依据该电池芯的状态判断是否启动该电池装置的保护措施；以及
微控制器，电性连接该保护芯片，并且检测该电池芯的相对电荷状态；
当外部电源电性耦接该电池装置，该电池芯的相对电荷状态低于50％，该微控制器控制该电池芯执行最多10分钟的快速充电；其中，该快速充电为该微控制器控制该电池芯以充电率1.7C～1.8C进行充电；
当该快速充电的10分钟内，该保护芯片启动该保护措施，或该微控制器检测到该电池芯已由恒流状态转变为恒压状态，该微控制器停止该快速充电，并且同时将该电池芯的充电率恢复至1C。
2.如权利要求1所述的电池装置，其中，该保护措施包括过电压保护、过电流保护、过温保护、低电压保护、低温保护、逆电压保护，以及短路保护。
3.如权利要求1所述的电池装置，其中，该电池芯由该恒流状态转变为该恒压状态时的相对电荷状态为60％～70％。
4.如权利要求2所述的电池装置，还包括：
充电开关，电性耦接该电池芯的正极；
当该电池芯进行充电，并且该保护芯片启动该保护措施中的过电压保护、过电流保护，及过温保护，该保护芯片关闭该充电开关。
5.如权利要求4所述的电池装置，还包括：
放电开关，电性连接于该充电开关与该电池装置的正极之间；
当该电池芯进行放电，并且该保护芯片启动该保护措施中的过电流保护、过温保护、低电压保护、低温保护、逆电压保护，以及短路保护，该保护芯片关闭该放电开关。
6.如权利要求5所述的电池装置，还包括：
保护装置，电性连接于该电池芯的正极及该充电开关之间；
当该保护芯片启动该保护措施，但无法将该充电开关或该放电开关关闭时，该微控制器直接将该保护装置断路。
7.一种快速充电方法，适用于充电率为1C的电池装置，包括：
检测有外部电源电性耦接该电池装置；
控制该电池装置以充电率1C进行充电；
检测该电池装置的相对电荷状态低于50％；
控制该电池装置执行最多10分钟的快速充电；其中，该快速充电是控制该电池装置以充电率1.7C～1.8C进行充电；
当在该快速充电中启动保护措施，停止该快速充电；
当检测到该电池装置已由恒流状态转变为恒压状态，停止该快速充电；以及
当执行该快速充电已满10分钟，停止该快速充电。
8.如权利要求7所述的快速充电方法，其中，该保护措施包括过电压保护、过电流保护、过温保护、低电压保护、低温保护、逆电压保护，以及短路保护。
9.如权利要求7所述的快速充电方法，还包括：
当检测没有该外部电源电性耦接该电池装置，控制该电池装置进行放电；
当检测该电池装置的相对电荷状态高于等于50％，不执行该快速充电，并且继续控制该电池装置以充电率1C进行充电；以及
停止该快速充电之后，恢复该电池装置以充电率1C进行充电。
10.如权利要求8所述的快速充电方法，还包括：
当该电池装置正进行充电，并且已启动该保护措施中的过电压保护、过电流保护，及过温保护，输出第一信号予该电池装置所包括的充电开关，使得该充电开关关闭；
当该电池装置正进行放电，并且已启动该保护措施中的过电流保护、过温保护、低电压保护、低温保护、逆电压保护，以及短路保护，输出第二信号予该电池装置所包括的放电开关，使得该放电开关关闭；以及
当已启动该保护措施，但无法将该充电开关或该放电开关关闭时，输出第三信号予保护装置，使得该保护装置断路。
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JP2008206259A (ja) 2007-02-19 2008-09-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 充電システム、充電装置、及び電池パック
KR20140129349A (ko) 2007-12-10 2014-11-06 바이엘 헬쓰케어, 엘엘씨 배터리로 전원공급되는 체액 분석물질 측정기의 고속 충전 및 전원 관리 방법
JP2009158142A (ja) 2007-12-25 2009-07-16 Panasonic Corp 非水電解質二次電池の充電方法
US8987935B2 (en) * 2011-12-30 2015-03-24 Allen King Uninterruptible battery power for electric motor vehicle
JP2013179777A (ja) 2012-02-28 2013-09-09 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池の充電方法、充電制御装置及び充電器
US9356461B2 (en) * 2012-09-25 2016-05-31 Google Technology Holdings, LLC Methods and systems for rapid wireless charging where the low state of charge (SOC) temperature dependent charging current and low SOC temperature limit are higher than the high SOC temperature dependent charging current and high SOC temperature limit
US9893542B2 (en) * 2015-06-04 2018-02-13 Google Llc Systems and methods for battery charging
JP6217838B1 (ja) * 2016-12-27 2017-10-25 ミツミ電機株式会社 二次電池保護集積回路及び二次電池保護回路

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