TW201733236A - 在充電過程中偵測電池電壓並據以調整供電電流之充電方法 - Google Patents

Abstract

本發明係一種在充電過程中偵測電池電壓並據以調整供電電流之充電方法，應用至一行動終端裝置與一供電裝置上，當該行動終端裝置與供電裝置進行快速充電時，該供電裝置在每持續充電達一充電期間後，會中斷充電，並持續一中斷期間，在該中斷期間，該供電裝置會偵測行動終端裝置中的充電電池之電壓值，且根據該電壓值，調整後續充電之電流值，直到偵測到充電電池之電壓飽和為止，如此，該供電裝置在進行快速充電的過程中，藉由該等中斷期間，能有效控制充電電池於充電過程中溫度驟升，且該供電裝置亦能夠根據該充電電池的當前電壓，調整合適之充電電流。

Description

在充電過程中偵測電池電壓並據以調整供電電流之充電方法

本發明係關於充電方法，尤指一種供電裝置在對行動終端裝置進行充電的過程中，其停止供電一預定時間，且在前述時間內偵測行動終端裝置之充電電池的當前電壓，以調整後續供電電流的充電方法。

近年來，隨著電子及通訊技術的蓬勃發展，行動終端裝置(如：行動電話(mobile phone)及智慧電話(smart phone)...等)幾乎已成為大多數都會人不可或缺之一重要裝置，人手一機亦成為都會區隨處可見之普遍景象，因此，在人們對行動終端裝置越來越依賴的情況下，行動終端裝置的「續航力」(即，在不充電的情況下，所能持續運作的時間)儼然成為人們所重視之處。

承上，影響行動終端裝置「續航力」的原因眾多，但主要因素包括了：一是耗電的電子零件，例如：愈來愈大的手機螢幕、功能更強大之系統晶片(System on Chip，簡稱SoC)；二是更快速的無線網路技術，例如：4G技術遠較3G技術更為耗電；三是更多的附加功能與背景程式，例如：藍牙(B1uetooth)搜尋、GPS定位、即時通訊軟體(如：LINE)...等，造成業者的節電技術實無法追上耗電的步伐，導致諸多行動終端裝置之電池所提供之電力，並不足以供行動終端裝置一天使用，故，為避免行動終端裝置因電力不足而無法使用之窘境，人們在外出時，通常會攜帶行動電源，以能 對行動終端裝置進行充電，保持該行動終端裝置之「續航力」。

茲就現有行動終端裝置與供電裝置(如：行動電源)間充電技術，進行說明，請參閱第1圖所示，為避免圖式過於複雜，僅在第1圖中繪示出行動終端裝置之部分元件，又，該行動終端裝置1包括該充電電池11、一般充電電路13及一傳輸埠15，其中，該充電電池11係與該一般充電電路13相電氣連接，且該一般充電電路13能與該傳輸埠15相電氣連接，以能由該傳輸埠15中接收來自一供電裝置19的電流，並傳送至充電電池11，又，該一般充電電路13上設有一電池充電晶片130(Battery Charger IC)，該電池充電晶片130主要能提供充電電池11所需之正確充電電流及充電電壓，意即，該電池充電晶片130會量測充電電池11之充電電流與電壓，以使該充電電流與電壓保持在業者的預定範圍內。

另，為能縮短行動終端裝置之充電電池的充電時間，諸多業者紛紛設計出各種「快充技術」，在此特別一提者，所謂「快充技術」的基本理念，即是在充電電池所能負荷的範圍內，給予大電流，以達到短時間內使充電電池飽和的效果，然而，申請人發現，復請參閱第1圖所示，現有的充電方式中，供電裝置所提供之電流，均需透過該電池充電晶片130，才能將電流傳送至充電電池11，造成充電效率不彰，無法發揮出業者預期之「快充技術」的功效；此外，現有的「快充技術」在應用上，尚會面臨下列問題：(1)當充電電池11接收到電流時，其內部之電解液除了將電能轉換成化學能之外，尚會有部分電能轉換成熱量且散逸出來，造成充電電池11的溫度上升，因此，當電流愈大時，充電電池11所產生之熱量會愈多，進而縮 短充電電池11之使用壽命；及(2)當充電電池11之電壓趨近於飽和時，若持續接收到大電流，將會造成該充電電池11受到損害，令該充電電池11無法使用，或縮短其使用壽命。

綜上所述可知，現有充電的相關技術，並無法確實滿足使用者的需求，甚至會對充電電池造成不良影響，故，如何有效解決前述問題，即成為本發明在此亟欲達成之重要課題。

有鑑於現有行動終端裝置與供電裝置兩者間，於進行充電時，仍具有部分缺失，因此，發明人憑藉著多年來的研發經驗，在進行多次的研究與測試後，終於設計出本發明之一種在充電過程中偵測電池電壓並據以調整供電電流之充電方法，期能提供使用者更為良好的充電經驗。

本發明之一目的，係提供一種在充電過程中偵測電池電壓並據以調整供電電流之充電方法，應用至一行動終端裝置與一供電裝置上，其中，該供電裝置設有一充電埠，且內建有一充電對照表，該充電對照表包括複數個電壓值與對應之充電電流值，該行動終端裝置具有一快速充電模式與一般充電模式，且其設有一傳輸埠及一充電電池，該傳輸埠係與該充電埠相電氣連接，以接收該充電埠傳來之電流，當該行動終端裝置處於該快速充電模式的狀態下，其會對該充電電池進行快速充電，當該行動終端裝置處於該一般充電模式的狀態下，其會對該充電電池進行一般充電，且該快速充電之充電速度大於該一般充電之充電速度，當該供電裝置與該行動終端裝置相電氣連接，且該行動終端裝置處於該快速充電模式時，該供電裝置會將一第一充電電流值傳輸至該充電電池，且在持續一充電期間 後，中斷傳輸該第一充電電流值，並持續一中斷期間，在該中斷期間，該供電裝置會偵測該充電埠之一供電接腳的一當前電壓值，其中，該供電接腳係與該傳輸埠之一電源接腳相電氣連接，且該供電接腳之電壓值等於該電源接腳之電壓值，該電源接腳之電壓值則等於該充電電池之電壓值，嗣，該供電裝置會根據該當前電壓值，自該充電對照表中讀取對應之一第二充電電流值，並在該中斷期間結束後，將該第二充電電流值依序經由該充電埠與該傳輸埠，傳輸至該充電電池，且依序持續該充電期間與持續該中斷期間，之後，重覆前述偵測電壓值、調整及輸出對應之充電電流值達該充電期間、中斷傳輸對應之充電電流值達該中斷期間等步驟，直到偵測到該充電電池之電壓飽和為止，如此，由於該供電裝置在進行快速充電的過程中，會存在多個中斷期間，故，能夠有效避免充電電池於充電過程中溫度驟升，且能根據該充電電池的當前電壓，調整合適之充電電流。

為便 貴審查委員能對本發明目的、技術特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

〔習知〕

1‧‧‧行動終端裝置

11‧‧‧充電電池

13‧‧‧一般充電電路

130‧‧‧電池充電晶片

15‧‧‧傳輸埠

19‧‧‧供電裝置

〔本發明〕

2‧‧‧行動終端裝置

21‧‧‧傳輸埠

211‧‧‧電源接腳

22‧‧‧充電電池

23‧‧‧一般充電電路

24‧‧‧快速充電電路

25‧‧‧快充切換晶片

3‧‧‧供電裝置

31‧‧‧充電埠

311‧‧‧供電接腳

32‧‧‧控制單元

33‧‧‧記憶體單元

331‧‧‧充電對照表

34‧‧‧電力單元

401~408‧‧‧步驟

第1圖係習知行動裝置與供電裝置之充電電路的架構示意圖；第2圖係本發明之行動裝置與供電裝置之充電電路的架構示意圖；及第3圖係本發明之流程圖。

本發明係一種在充電過程中偵測電池電壓並據以調整供電電流之充電方法，請參閱第2圖所示，該充電方法應用至一行動終端裝置2 與一供電裝置3上，又，該行動終端裝置2能為智慧型手機、平板電腦...等，該供電裝置3則能為行動電源、充電適配器(Adapter)...等，在一實施例中，該行動終端裝置2包括一傳輸埠21、一充電電池22、一般充電電路23、一快速充電電路24及一快充切換晶片25，其中，該傳輸埠21能為USB、Micro USB、Lightning...等各種類型之連接器，且能與該供電裝置3之一充電埠31相電氣連接，以接收該供電裝置3所傳來之電壓、電流與訊號，惟，在本發明之其它實施例中，該傳輸埠21與充電埠31兩者，能夠直接相互插接，或是透過一傳輸線相連接，合先陳明。

另，復請參閱第2圖所示，該一般充電電路23係與該充電電池22相電氣連接，並能以一般充電模式，對該充電電池22進行一般充電，其中，該一般充電電路23包括一電池充電晶片，且其電路架構能如同第1圖之一般充電電路13所示，意即，該電池充電晶片能量測充電電池22之充電電流與電壓，且採用一般充電方法，例如：定電流(Constant Current，簡稱CC)/定電壓(Constant Voltage，簡稱CV)方式，將所接收到之電流傳輸至該充電電池22；再者，復請參閱第2圖所示，該快速充電電路24係與該充電電池22相電氣連接，且能以一快速充電模式，對該充電電池22進行快速充電，該快速充電之充電速度係大於該一般充電之充電速度，在此特別一提者，前述實施例中，本發明並不侷限於該快速充電電路24與一般充電電路23之電路架構，只要符合前述技術特徵，使該快速充電之充電速度大於該一般充電之充電速度者，即為本發明所述之快速充電電路24與一般充電電路23，合先陳明。

復請參閱第2圖所示，該快充切換晶片25分別與該傳輸埠 21、快速充電電路24及一般充電電路23相電氣連接，以能接收該傳輸埠21傳來之電流，其中，該快充切換晶片25具有一快速充電狀態及一般充電狀態，當其切換成快速充電狀態(即，第2圖之25A與25B會相電氣連接，但25A與25C斷開)時，該快充切換晶片25會將傳輸埠21傳來之電流，傳輸至該快速充電電路24，以透過該快速充電電路24對該充電電池22進行快速充電，且該傳輸埠21之一電源接腳211上的電壓值，會等於該充電電池22之電壓值；另，當該快充切換晶片25切換成一般充電狀態(即，第2圖之25A與25C會相電氣連接，但25A與25B斷開)時，其會將傳輸埠21傳來之電流，傳輸至該一般充電電路23，以透過該一般充電電路23對該充電電池22進行一般充電。

再者，復請參閱第2圖所示，該供電裝置3包括該充電埠31、一控制單元32、一記憶體單元33及一電力單元34，其中，該充電埠31具有至少一供電接腳311，且當該充電埠31與該傳輸埠21相電氣連接的狀態下，該供電接腳311之電壓值會等於該電源接腳211之電壓值，又，該控制單元32分別與該充電埠31、記憶體單元33及電力單元34相電氣連接，以能存取該記憶體單元33中的資料，並控制該電力單元34向該充電埠31輸出電流，及接收來自該充電埠31傳來之數據資料，惟，在此特別一提者，在第2圖中，雖然繪製成該電力單元34與充電埠31兩者間相電氣連接，但是，在本發明之其它實施例中，該電力單元34亦可不與該充電埠31相電氣連接，而是透過該控制單元32傳輸電流，故，在後續實施例或本發明之申請專利範圍中，所主張之「控制單元32傳輸電流值」的範圍，應包括「控制單元32控制該電力單元34直接傳輸電流至充電埠31」與「控制單元32接收電力單元34傳 來之電流，並轉傳至充電埠31」等實施態樣，合先敘明。

復請參閱第2圖所示，該記憶體單元33儲存有一充電對照表331，該充電對照表331包括複數個電壓值與對應之充電電流值，該電力單元34則能供應一充電電流予該充電埠31，當供電裝置3欲對行動終端裝置2執行「快充技術」時，該快充切換晶片25會切換成快速充電模式，以使該供電裝置3能透過該快速充電電路24，對該充電電池22進行充電，又，在前述情況下，該控制單元32會將一第一充電電流值(如：2.1安培)傳輸至該充電電池22，且在持續一充電期間(如：100毫秒(ms))後，該控制單元32會中斷傳輸該第一電流值，並持續一中斷期間(如：100毫秒(ms))，此時，在該中斷期間內，該控制單元32會偵測該充電埠31之供電接腳311的一當前電壓值，進而能得知該充電電池22的當前電壓值，嗣，該控制單元32會據該當前電壓值，自該充電對照表331中讀取對應之一第二充電電流值，並在該中斷期間結束後，將該第二充電電流值(如：2安培)傳輸至該充電電池22，並持續該充電期間(如：100毫秒(ms))，之後，該控制單元32會再度中斷傳輸該第二電流值，並持續該中斷期間(如：100毫秒(ms))，且同樣在該中斷期間內，偵測該供電接腳311的當前電壓值，並據以調整該電力單元34所輸出之充電電流，直到該充電電池22之電壓飽和為止；在此一提者，當該充電電池22不再接收到電流後，其電壓值會改變成自身的電壓值，因此，該控制單元32能夠根據供電接腳311之當前電壓值，判斷出該充電電池22的電壓是否已飽和，或是否已趨近於飽和，以能調整充電電流的大小，如此，即可確保不會因持續傳輸大電流，造成充電電池22損壞之情事。

為能明確揭露本發明之充電方法，以下茲僅就本發明之控制 單元32的處理流程，進行說明，請參閱第2及3圖所示：(401)該控制單元32將一充電電流值傳輸至該充電電池22，進入步驟(402)；(402)該控制單元32判斷該充電電流值是否達到一充電期間，若是，進入步驟(403)，否則，返回步驟(402)；(403)該控制單元32中斷傳輸該充電電流值，進入步驟(404)；(404)該控制單元32偵測該充電埠31之該供電接腳311的一當前電壓值，進入步驟(405)；(405)該控制單元32讀取該充電對照表331，進入步驟(406)；(406)該控制單元32根據該當前電壓值，自充電對照表331中取得對應充電電流值，進入步驟(407)；(407)該控制單元32判斷是否已停止供電一中斷期間，若是，進入步驟(408)，否則，返回步驟(407)；(408)該控制單元32將對應充電電流值傳輸至該充電電池22，進入步驟(402)。

如此，復請參閱第2圖所示，藉由本發明之整體充電方法，即可達成下列功效：(A)由於該供電裝置3與行動終端裝置2在進行快速充電的過程中，會存在多個中斷期間，因此，能有效控制充電電池22於充電過程中溫度驟升，同時，當充電電池22中的電解液在進行電化學反應時，該等中斷期間能使充電電池22得到休息時間，以讓其內部電解液中，濃度高的部分能流往濃度低的部份，進而讓充電電池22之內部電解液濃度均勻，以能提高充電電池22的充電效率； (B)該供電裝置3能夠根據該充電電池22的當前電壓，調整合適之充電電流，意即，當該充電電池22趨近於飽和電壓時，該供電裝置3會提供較小的電流予該行動終端裝置2；反之，當該充電電池22並未鄰近飽和電壓時，該供電裝置3會提供較大的電流予該行動終端裝置2；如此，不僅能有效縮短充電時間，且能避免傷害充電電池22；及(C)由於本發明之偵測與調整電流的過程，係由供電裝置3之控制單元32完成，因此，能夠有效降低該行動終端裝置2的運作負擔，同時，該行動終端裝置2不需運行前述流程，亦能減少該行動終端裝置2運作時所產生之熱量。

按，以上所述，僅係本發明之較佳實施例，惟，本發明所主張之權利範圍，並不侷限於此，按凡熟悉該項技藝人士，依據本發明所揭露之技術內容，可輕易思及之等效變化，均應屬不脫離本發明之保護範疇。

401~408‧‧‧步驟

Claims (4)

1. 一種在充電過程中偵測電池電壓並據以調整供電電流之充電方法，應用至一行動終端裝置與一供電裝置上，其中，該供電裝置設有一充電埠，且內建有一充電對照表，該充電對照表包括複數個電壓值與對應之充電電流值，該行動終端裝置具有一快速充電模式與一般充電模式，且其設有一傳輸埠及一充電電池，該傳輸埠係與該充電埠相電氣連接，以接收該充電埠傳來之電流，當該行動終端裝置處於該快速充電模式的狀態下，其會對該充電電池進行快速充電，當該行動終端裝置處於該一般充電模式的狀態下，其會對該充電電池進行一般充電，且該快速充電之充電速度大於該一般充電之充電速度，在該供電裝置與該行動終端裝置相電氣連接，且該行動終端裝置處於該快速充電模式之狀態下，該供電裝置會執行下列步驟：將一第一充電電流值依序經由該充電埠與該傳輸埠，傳輸至該充電電池，且在持續一充電期間後，中斷傳輸該第一充電電流值，並持續一中斷期間；在該中斷期間，偵測該充電埠之一供電接腳的一當前電壓值，其中，該供電接腳係與該傳輸埠之一電源接腳相電氣連接，且該供電接腳之電壓值等於該電源接腳之電壓值，該電源接腳之電壓值則等於該充電電池之電壓值；根據該當前電壓值，自該充電對照表中讀取對應之一第二充電電流值；在該中斷期間結束後，將該第二充電電流值依序經由該充電埠與該傳輸埠，傳輸至該充電電池，且依序持續該充電期間與持續該中斷期間；及 重覆前述偵測電壓值、調整及輸出對應之充電電流值達該充電期間、中斷傳輸對應之充電電流值達該中斷期間等步驟，直到偵測到該充電電池之電壓飽和為止。
2. 如請求項1所述之充電方法，該行動終端裝置尚包括一快速充電電路、一般充電電路及一快充切換晶片，其中，該一般充電電路與該快速充電電路分別與該充電電池相電氣連接，該快充切換晶片則分別與該傳輸埠及該快速充電電路或該一般充電電路相電氣連接，在該行動終端裝置處於該快速充電模式之狀態下，該快充切換晶片會切換且透過該快速充電電路，對該充電電池進行快速充電。
3. 如請求項2所述之充電方法，在該行動終端裝置處於該快速充電模式之狀態下，該快充切換晶片會切換且透過該一般充電電路，對該充電電池進行一般充電。
4. 如請求項1、2或3所述之充電方法，該供電裝置尚包括一控制單元、一記憶體單元及一電力單元，其中，該控制單元分別與該充電埠、該記憶體單元及該電力單元相電氣連接，該記憶體單元內儲存有該充電對照表，該控制單元能使該電力單元直接供應該第一充電電流值或對應之充電電流值予該充電埠，或是透過自身間接供應該第一充電電流值或對應之充電電流值予該充電埠。