TWI727471B

TWI727471B - 電池保護方法

Info

Publication number: TWI727471B
Application number: TW108138245A
Authority: TW
Inventors: 欒謹佑; 施宜宏; 曾鉦能
Original assignee: 英研智能移動股份有限公司
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2021-05-11
Also published as: TW202117349A

Abstract

一種電池保護方法，適用於保護提供電力予電子裝置的電池，方法包含取得電池在接收充電電力時電池的溫度，並判斷溫度所屬的溫度範圍，當判斷溫度所屬的溫度範圍為常溫範圍時，判斷電池是否持續接收充電電力達第一時段，以及當判斷電池持續接收充電電力達第一時段時，對電池啟動常溫保護機制，以控制電池的電量維持在常溫電量循環範圍內。

Description

電池保護方法

本發明係關於一種電池保護方法，特別係關於一種控制電池電量的電池保護方法。

目前市售的鋰聚合物電池(Lithium Polymer Battery)較不耐在高溫或低溫環境下充電，亦不耐於長時間儲存高容量，然而在工業電腦等較嚴苛的作業環境中，這些較難避免的外力因素皆可能導致電池膨脹或是加速電池的老化。

為了克服上述問題，因此在現行設有電池的電子產品中，多有對電池溫度變化所設計的充電保護機制。儘管如此，這些保護機制大多仍只有當環境溫度是在高溫或低溫時中斷對電池充電，而忽略了電池長期處於高容量狀態也是導致電池老化或膨脹的重要因素之一。

鑒於上述，本發明提供一種以滿足上述需求的電池保護方法。

依據本發明一實施例的電池保護方法，適用於提供電力予一電子裝置的一電池，該方法包含：取得該電池在接收一充電電力時該電池的一溫度，並判斷該溫度所屬的溫度範圍；當判斷該溫度所屬的溫度範圍為一常溫範圍時，判斷該電池是否持續接收該充電電力達一第一時段；以及當判斷該電池持續接收該充電電力達該第一時段時，對該電池啟動一常溫保護機制，以控制該電池的一電量維持在一常溫電量循環範圍內。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參考圖1A，圖1A係依據本發明一實施例所繪示的電池保護方法的流程圖。本實施例揭示的電池保護方法適用於提供電力予電子裝置的電池，其中所述的電子裝置例如是工業用平板電腦、工業電腦、手機、或是筆記型電腦等可攜式電子裝置等，然本發明不以此為限。於後續的說明中，本發明的一或多個實施例所揭示的電池的溫度可以是以電池的熱感測器(Thermal Sensor)取得，並且所述的溫度是受電池本身的工作溫度及環境溫度影響。本發明的一或多個實施例所揭示的溫度範圍可以是彼此相異且不重疊的常溫範圍(較佳係1°C到39°C)、初階高溫範圍(較佳係39°C到45°C)以及進階高溫範圍(較佳係45°C到46°C)之一。然而，上述的溫度範圍的種類數及各對應溫度值並非用以限制本發明，也可在常溫範圍之下更包含低溫範圍(例如係低於-18°C的溫度範圍)，以及在進階高溫範圍之上更包含超高溫範圍(例如係高於58°C的溫度範圍)。在上述的低溫範圍及超高溫範圍中，亦可依據泛用的電池運作控制方法停止對電子裝置的電池的所有充電或放電操作，甚至強制對電子裝置進行關機，本發明並不就此部份予以限制。

請繼續參考圖1A，當電池在接收充電電力時，於步驟S101取得電池在接收充電電力時電池的溫度，並接續於步驟S103判斷溫度所屬的溫度範圍，當判斷溫度所屬的溫度範圍為常溫範圍時，以控制器讀取裝設於電池內的電量計(Gas Gauge)，以於步驟S105判斷電池是否持續接收充電電力達第一時段，其中第一時段較佳係48小時，然本發明不以此為限。當在步驟S105判斷電池持續接收充電電力達第一時段時，接續於步驟S107對電池啟動常溫保護機制。其中，所述的控制器較佳係嵌入式控制器(Embedded Controller)，然本發明不以此為限。

請參考圖1B，圖1B係依據圖1A的實施例所繪示的常溫保護機制的流程圖。所述的常溫保護機制是用以控制電池的電量維持在常溫電量循環範圍，其中常溫電量循環範圍較佳係最大電池容量(Battery Full Capacity)的20%到50%之間，然本發明不以此為限。詳細而言，常溫保護機制包含於步驟S1071取得電池的電量，並且於步驟S1072判斷電量是否低於常溫電量循環範圍的下限值(例如是最大電池容量的20%)，當判斷電量低於常溫電量循環範圍的下限值時，便執行步驟S1073對電池充電直到電量達到常溫電量循環範圍的上限值(例如是最大電池容量的50%)，並且於電池的電量達常溫電量循環範圍的上限值時中斷對電池充電，使電池的電量維持在常溫電量循環範圍內。其中步驟S1073對電池進行充電時，較佳以最低充電電流(例如是400mA)執行。

請繼續參考圖1A，本實施例可以於步驟S103判斷溫度所屬的溫度範圍為常溫範圍之後，僅接續執行步驟S105判斷電池是否持續接收充電電力達第一時段，並依據步驟S105的判斷結果選擇性地對電池啟動常溫保護機制，而不執行其他判斷機制(即圖1A的實施例可以僅執行步驟S101到步驟S107)。

請接續上述，就實務經驗而言，當電池的電量已被充電達最大電池容量時，使用者通常基於方便性仍持續將電子裝置連接於充電電源，導致電池長時間(例如上述可以為48小時的第一時段)處於高容量狀態，因此僅藉由執行圖1A的步驟S101到步驟S107所揭示的電池保護方法，即可針對最常發生的使用情境對電子裝置的電池提供最有效的保護。

請繼續參考圖1A，於本案的另一實施例中，當於步驟S103判斷溫度所屬的溫度範圍為常溫範圍時，更可以於步驟S205判斷電池是否持續接收充電電力達第二時段，其中第二時段異於上述所揭示的第一時段且較佳較第一時段短，其中第二時段可為8小時，然本發明不以此為限。

當在步驟S205判斷電池持續充電達第二時段時，更接續於步驟S207判斷電子裝置是否從第一運作狀態進入第二運作狀態，其中電子裝置在第一運作狀態下的需求電量異於電子裝置在第二運作狀態下的需求電量，例如第一運作狀態是開機狀態，而第二運作狀態是關機狀態。

請繼續參考圖1A，當在步驟S207判斷電子裝置從第一運作狀態進入第二運作狀態時，於步驟S209將運作狀態轉換次數加一，以更新運作狀態轉換次數，然而本實施例所述的運作狀態轉換次數的累加計算方式不以此為限。換句話說，本實施例的實現方式亦可以是於判斷電子裝置從第二運作狀態進入第一運作狀態時，將運作狀態轉換次數加一，其中所述的將運作狀態轉換次數加一較佳係以計數器實現，然本發明不以此為限。

請繼續參考圖1A，當於步驟S209將運作狀態轉換次數加一後，於步驟S211判斷運作狀態轉換次數是否達到預設次數，其中預設次數較佳係三次，然本發明不以此為限。當在步驟S211判斷作狀態轉換次數達到預設次數時，便執行107對電池啟動常溫保護機制。此外，本實施例更可以包含當電池及對其充電的充電電源之間的連接被斷開時，累計的運作狀態轉換次數會被重新設定為其初始次數(較佳係0次)。

承上所述，就實務經驗而言，使用者通常係於工作的時段(例如上述可以為8小時的第二時段)使用電子裝置(例如是工業電腦)，並且於使用電子裝置的工作時段內持續性地將電子裝置連接於充電電源，導致電池於工作時段內持續處於高容量狀態。雖然使用者或許會在兩個工作時段之間對此電子裝置進行關機/開機/重啟(例如休息時間或交班時間)，然而於進入第二個工作時段後，電池便會再一次長時間地處於高容量狀態。因此，本實施例的啟動常溫保護機制的判斷依據除了包含第二時段之外，更包含運作狀態轉換次數，以便在測知電池的使用情境雖然不會連續充電達第一時段，但在鄰接的兩次關機或關機的時間點之間仍會長時間地處於高容量狀態下，則亦會適時地導入前述的常溫保護機制。

請參考圖2A，圖2A係依據本發明的圖1A的實施例所繪示的電池保護方法的流程圖。其中圖2A揭示的步驟S103判斷溫度所屬的溫度範圍除了常溫範圍之外，更包含異於常溫範圍的初階高溫範圍以及進階高溫範圍，其中初階高溫範圍的下限值接續但不重疊於常溫範圍的上限值，且進階高溫範圍的下限值接續但不重疊於初階高溫範圍的上限值。當判斷溫度所屬的溫度範圍為初階高溫範圍時，接續於步驟S305對電池啟動初階高溫保護機制；當判斷溫度所屬的溫度範圍為進階高溫範圍時，接續於步驟S405對電池啟動進階高溫保護機制。

請參考圖2B，圖2B係依據圖2A的實施例所繪示的初階高溫保護機制的流程圖。所述的初階高溫保護機制是用以控制電池的電量維持在高溫電量循環範圍的上限值，其中高溫電量循環範圍較佳係最大電池容量的40%到70%之間，而所述的高溫電量循環範圍的上限值則可以為最大電池容量的70%，然本發明不以此為限。詳細而言，初階高溫保護機制包含於步驟S3051取得電池的電量，並且於步驟S3052判斷電量是否低於高溫電量循環範圍的上限值(例如是最大電池容量的70%)，當判斷電量低於高溫電量循環範圍的上限值時，便執行步驟S3053對電池充電，以控制電池的電量回升到高溫電量循環範圍的上限值，並且當電量達高溫電量循環範圍的上限值時，中斷對電池充電。此外，初階高溫保護機制更包含步驟S3054於顯示器顯示啟動初階高溫保護機制通知，以提醒使用者電池的充電行為已改變，其中步驟S3054可以與步驟S3053同時執行(如圖2B所示)，或是當於步驟S3052判斷電量低於高溫電量循環範圍的上限值後，先執行步驟S3054再執行步驟S3053。所述的顯示器可以例如是本實施例的電子裝置的顯示器，或是通訊連接於電量計的電子裝置的顯示器，然本發明不以此為限。

請參考圖2C。圖2C係依據圖2A的實施例所繪示的進階高溫保護機制的流程圖。所述的進階高溫保護機制是用以控制電池的電量維持在所述的高溫電量循環範圍內。詳細而言，進階高溫保護機制包含於步驟S4051取得電池的電量，並且於步驟S4052判斷電量是否低於高溫電量循環範圍的下限值(例如是最大電池容量的40%)，當判斷電量低於高溫電量循環範圍的下限值時，便執行步驟S4053對電池充電直到電量達到高溫電量循環範圍的上限值(例如是最大電池容量的70%)，並且於電池的電量達高溫電量循環範圍的上限值時中斷對電池充電，使電池的電量維持在高溫電量循環範圍內。此外，進階高溫保護機制更包含步驟S4054於顯示器顯示啟動進階高溫保護機制通知，以提醒使用者電池的充電行為已改變，其中步驟S4053可以與步驟S4054同時執行(如圖2C所示)，然而亦可是於步驟S4052判斷電量低於高溫電量循環範圍的下限值後，先執行步驟S4054再執行步驟S4053。其中步驟S4053對電池進行充電時，較佳係以最低充電電流(例如是400mA)執行。

此外，本發明之一或多個實施例更可以包含，當電池的溫度高於進階高溫範圍的上限值(例如是46°C)，且電池的電量高於高溫電量循環範圍的上限值 (例如是最大電池容量的70%)時，控制電池放電，使電池的電量不高於高溫電量循環範圍的上限值。

藉由上述內容，本發明的一或多個實施例所提出之電池保護方法可以於電池長時間處於高溫或高容量狀態時，對電池啟動保護機制，讓電池在不同溫度時可以有不同的充電/放電機制，以減緩電池膨脹或加速電池老化的問題。此外，依據本發明的一或多個實施例所提出之電池保護方法，更可以於對電池啟動保護機制時，於顯示器顯示啟動保護機制的通知，以提醒使用者電池的充電行為已被改變。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

無

圖1A係依據本發明一實施例所繪示的電池保護方法的流程圖。圖1B係依據圖1A的實施例所繪示的常溫保護機制的流程圖。圖2A係依據圖1A的實施例所繪示的電池保護方法的流程圖。圖2B係依據圖2A的實施例所繪示的初階高溫保護機制的流程圖。圖2C係依據圖2A的實施例所繪示的進階高溫保護機制的流程圖。

Claims

一種電池保護方法，適用於提供電力予一電子裝置的一電池，該方法包含：取得該電池在接收一充電電力時該電池的一溫度，並判斷該溫度所屬的溫度範圍；當判斷該溫度所屬的溫度範圍為一常溫範圍時，判斷該電池是否持續接收該充電電力達一第一時段；以及當判斷該電池持續接收該充電電力達該第一時段時，對該電池啟動一常溫保護機制，以控制該電池的一電量維持在一常溫電量循環範圍內，其中該常溫保護機制包含：取得該電池的該電量；判斷該電量是否低於該常溫電量循環範圍的下限值；以及當判斷該電量低於該常溫電量循環範圍的下限值時，對該電池充電，並且當該電量達該常溫電量循環範圍的上限值時，中斷對該電池充電。
如請求項1所述的電池保護方法，其中當判斷該溫度所屬的溫度範圍為該常溫範圍時，該方法更包含：判斷該電池是否持續接收該充電電力達一第二時段；當判斷該電池持續接收該充電電力達該第二時段時，判斷該電子裝置是否從一第一運作狀態進入一第二運作狀態，其中該電子裝置在該第一運作狀態下的需求電量異於該電子裝置在該第二運作狀態下的需求電量；當判斷該電子裝置從該第一運作狀態進入該第二運作狀態時，將一運作狀態轉換次數加一以更新該運作狀態轉換次數；判斷該運作狀態轉換次數是否達一預設次數；以及當判斷該運作狀態轉換次數達該預設次數時，對該電池啟動該常溫保護機制。
如請求項2所述的電池保護方法，其中當判斷該溫度所屬的溫度範圍為一初階高溫範圍時，該方法更包含：對該電池啟動一初階高溫保護機制，以控制該電量維持在該高溫電量循環範圍的上限值。
如請求項3所述的電池保護方法，其中當判斷該溫度所屬的溫度範圍為一進階高溫範圍時，該方法更包含：對該電池啟動一進階高溫保護機制，以控制該電量維持在該高溫電量循環範圍內。
如請求項3所述的電池保護方法，其中該初階高溫保護機制包含：取得該電池的該電量；判斷該電量是否低於該高溫電量循環範圍的上限值；以及當判斷該電量低於該高溫電量循環範圍的上限值時，控制該電池接收該充電電力，並且當該電量達該高溫電量循環範圍的上限值時，控制該電池中斷接收該充電電力。
如請求項4所述的電池保護方法，其中該進階高溫保護機制包含：取得該電池的該電量；判斷該電量是否低於該高溫電量循環範圍的下限值；以及當該電量低於該高溫電量循環範圍的下限值時，控制該電池接收該充電電力，並且當該電量達該高溫電量循環範圍的上限值時，控制該電池中斷接收該充電電力。
如請求項4所述的電池保護方法，其中該常溫保護機制或該進階高溫保護機制包含：以一最低充電電流控制該電量維持在該常溫電量循環範圍內或該高溫電量循環範圍內。
如請求項2所述的電池保護方法，其中該第一運作狀態為開機狀態，該第二運作狀態為關機狀態。
如請求項4所述的電池保護方法，其中該初階高溫保護機制或該進階高溫保護機制包含：於一顯示器顯示一啟動初階高溫保護機制通知或一啟動進階高溫保護機制通知。