TWI782661B - 電池偵測裝置 - Google Patents

Abstract

本案揭露一種電池偵測裝置，包含偵測電路及保護電路。偵測電路設置於電池上，偵測電路根據電池的形變而產生第一阻值變化量，且偵測電路具有第一連接點、第二連接點、第三連接點及第四連接點，第一連接點及第三連接點分別電連接於正極及負極，以接收電池提供的電能，第二連接點及第四連接點之間至少根據第一阻值變化量而產生電壓變化量，保護電路與第二連接點及第四連接點連接，保護電路於電壓變化量大於或等於關斷電壓時為導通狀態，保護電路於電壓變化量小於關斷電壓時為關斷狀態，以對應改變電池的運作狀態。

Description

電池偵測裝置

本案屬於一種電池領域，尤指一種電池偵測裝置。

行動裝置或沒有連接電力系統的電子裝置通常需利用電池進行供電，電池的安全性直接影響到使用者的安全，而目前電池的設計方式使得電池發生突然爆炸的可能性非常低，然而，使用者對於電池形變的狀況卻無法直接得知，且電池本體或其應用的系統亦無法偵測電池形變，一旦電池持續形變而使電池外殼爆裂，將仍會造成火災發生，因此，於電池使用的過程中，根據電池的形變狀況而提醒使用者停止使用或控制電池不供電至負載是非常必要的。

傳統偵測電池形變的方法包含利用硬體或是韌體偵測電池的形變。傳統利用硬體偵測電池的形變的方法係將壓力感測器設置於電池上，當電池形變而抵靠於電子裝置的殼體時，利用外接控制器判斷壓力感測器的壓力是否超過設定閾值，而透過外接控制器產生異常訊號至電子裝置內的處理器，以控制電池的運作，然而，壓力感測器存在精度較差、異常訊號閾值不易設定、溫差變化大時易失效及支撐的殼體有變形時造成感測不良的缺失。傳統利用韌體偵測電池的形變的方式則係將電容式壓力感測器設置於電池內，藉由外部模 組偵測電容式壓力感測器的容抗值是否超過閾值以控制電池的運作，然而，電容式壓力感測器具有不易校正、易受外在材質影響輸出值、操作複雜、成本較高及組裝公差較大的缺失。然而，傳統硬體或韌體偵測方法，均須透過系統控制，無法在僅有電池單體的狀態下達到偵測及保護作用。

因此，如何發展一種克服上述缺點的電池偵測裝置，實為目前迫切之需求。

本案之目的在於提供一種電池偵測裝置，其可達到精度較佳、容易校正、操作簡單、成本較低及受組裝公差影響較小的優勢。

為達上述目的，本案之一較廣實施態樣為提供一種電池偵測裝置，應用於電池，電池具有正極及負極，電池提供電能至負載，電池偵測裝置包含偵測電路及保護電路。偵測電路設置於電池上，偵測電路根據電池的形變而產生第一阻值變化量，且偵測電路具有第一連接點、第二連接點、第三連接點及第四連接點，第一連接點及第三連接點分別電連接於正極及負極，以接收電池提供的電能，第二連接點及第四連接點之間至少根據第一阻值變化量而產生電壓變化量。保護電路與第二連接點及第四連接點連接，保護電路於電壓變化量大於或等於關斷電壓時為導通狀態，保護電路於電壓變化量小於關斷電壓時為關斷狀態，以對應改變電池的運作狀態。

1、1a、1b:電池偵測裝置

2:電池

V+:正極

V-:負極

3:偵測電路

31:第一電阻

R1:電阻值

△R1:第一阻值變化量

311:第一子電阻

△R11:第一子阻值變化量

312:第二子電阻

△R12:第二子阻值變化量

h:長度

a:截面積

F:形變作用力

32:第二電阻

R2:電阻值

321:第三子電阻

322:第四子電阻

33:第三電阻

R3:電阻值

34:第四電阻

R4:電阻值

△R2:第二阻值變化量

A:第一連接點

B:第二連接點

C:第三連接點

D:第四連接點

4:保護電路

Y:第一方向

X:第二方向

5、5a、6:放大器電路

51:第一輸入端

52:第二輸入端

53:輸出端

54:第一放大器

55:第一放大電阻

56:第二放大電阻

57:第三放大電阻

58:第四放大電阻

59:第五放大電阻

61:第一輸入端

62:第二輸入端

63:輸出端

641:第二放大器

642:第三放大器

643:第四放大器

651:第六放大電阻

652:第七放大電阻

653:第八放大電阻

654:第九放大電阻

655:第十放大電阻

656:第十一放大電阻

657:第十二放大電阻

7、7a、7b:供電系統

Vo+:正輸出端

Vo-:負輸出端

41:保險絲

42、43:連接元件

44:反向邏輯控制元件

M1、M2、M3:電晶體

第1圖為本案第一實施例的電池偵測裝置應用於電池的結構上視圖。

第2圖為第1圖所示的電池偵測裝置所應用的電池處於正常狀態時的電路結構示意圖。

第3圖為第1圖所示的電池偵測裝置所應用的電池形變時的電路結構示意圖。

第4圖為第1圖所示的電池偵測裝置所應用的電池處於正常狀態時的結構示意圖。

第5圖為第1圖所示的電池偵測裝置所應用的電池形變時的結構示意圖。

第6圖為本案第二實施例的電池偵測裝置應用於電池的結構示意圖。

第7圖為第6圖所示的電池偵測裝置所應用的電池形變時的電路結構示意圖。

第8圖為本案第三實施例的電池偵測裝置應用於電池的結構示意圖。

第9圖為第8圖所示的電池偵測裝置所應用的電池形變時的電路結構示意圖。

第10A圖為應用於電池偵測裝置內的放大器電路的第一實施例的電路結構示意圖。

第10B圖為應用於電池偵測裝置內的放大器電路的第二實施例的電路結構示意圖。

第10C圖為應用於電池偵測裝置內的放大器電路的第三實施例的電路結構示意圖。

第11圖為本案的電池偵測裝置應用於供電系統的第一實施例的電路結構示意圖。

第12圖為本案的電池偵測裝置應用於供電系統的第二實施例的電路結構示意圖。

第13圖為本案的電池偵測裝置應用於供電系統的第三實施例的電路結構示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非架構於限制本案。

請參閱第1圖、第2圖及第3圖，其中第1圖為本案第一實施例的電池偵測裝置應用於電池的結構示意圖，第2圖為第1圖所示的電池偵測裝置所應用的電池處於正常狀態時的電路結構示意圖，第3圖為第1圖所示的電池偵測裝置所應用的電池形變時的電路結構示意圖。如圖所示，本實施例的電池偵測裝置1應用於電子裝置內的電池2上，電池2具有正極V+及負極V-，以提供電能至負載(未圖式)。電池偵測裝置1包含偵測電路3及保護電路4。於本實施例中，偵測電路3設置於電池2的表面上，偵測電路3與電池2為一體成型結構，且偵測電路3包含第一電阻31、第二電阻32、第三電阻33及第四電阻34。第一電阻31設置於電池2的表面上，且用以構成電池偵測裝置1的應力感測器，其中，第一電阻31朝向第一方向Y延伸，於本實施例中，第一電阻31係利用一種長型導體形成曲繞線條型，其中長形導體為可延展的導體，例如金、銀、銅、鐵或鋁，或者可為應用於曲面觸屏的材料，例如金屬網格材料或SNT奈米銀，然不以此為限。第一電阻31的電阻值R1根據電池2於第一方向Y上的形變而產生第一阻值變化量△R1，以下將以第4圖及第5圖說明第一電阻31的電阻值R1與電池2的形變之間的關係。

請參閱第4圖及第5圖，其中第4圖為第1圖所示的電池偵測裝置所應用的電池處於正常狀態時的結構示意圖，第5圖為第1圖所示的電池偵測裝置所應用的電池形變時的結構示意圖。為了便於說明，第4圖及第5圖中的第一電阻31以片狀方式設置於電池2上，且不顯示第二電阻32、第三電阻33及第四電阻34，於第4圖中，以標號h代表第一電阻31的長度，並以標號a代表第一電阻31的截面積，當然，第一電阻31的形狀並不加以限制。當電池2處於正常狀態，即電池2未發生形變時，如第4圖所示，位於電池2表面上的第一電阻31未發生任何形變，而第一電阻31於電池2處於正常狀態時的電阻值R1等於第一電阻31的電阻率乘以第一電阻31的長度h再除以第一電阻31的截面積a。當電池2於第一方向Y或第二方向X上發生形變的情況，如第5圖所示，電池2於第一方向Y或第二方向X上產生形變作用力F，而位於電池2表面上的第一電阻31的長度h增加，使得第一電阻31於電池2形變時的電阻值上升為R1+△R1，其中，△R1為與電池2的形變具關連性的第一阻值變化量，即代表當電池2於第一方向Y或第二方向X上發生形變情況時第一電阻31的電阻值上升。

請重新參閱第1圖、第2圖及第3圖，第二電阻32設置於電池2的表面上，且於本實施例中，第二電阻32的電阻值R2為固定，其中第二電阻32與第一電阻31連接以構成第一連接點A，如第2圖及第3圖所示，而於一些實施例中，第二電阻32為電池2上的固定電阻而非為外加電阻，。第三電阻33設置於電池2的表面上，且於本實施例中，第三電阻33的電阻值R3為固定，第三電阻33與第一電阻31連接以構成第二連接點B，如第2圖及第3圖所示，而於一些實施例中，第三電阻33為電池2上的固定電阻而非為外加電阻。第四電阻34設置於電池2的表面上，且於本實施例中，第四電阻34的電阻值R4為固定，如第2圖及第3圖所 示，第四電阻34的一端與第三電阻33連接以構成第三連接點C，第四電阻34的另一端與第二電阻32連接以構成第四連接點D，而於一些實施例中，第四電阻34為電池2上的固定電阻而非為外加電阻。第一連接點A及第三連接點C分別電連接於電池2的正極V+及負極V-，以接收電池2提供的電能，例如電壓，第二連接點B及第四連接點D之間根據第一阻值變化量△R1而產生電壓變化量。保護電路4與偵測電路3的第二連接點B及第四連接點D連接，且保護電路4於第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量大於或等於關斷電壓時為導通狀態，保護電路4於第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量小於關斷電壓時為關斷狀態，保護電路4的導通狀態跟關斷狀態的切換運作對應改變電池2的運作狀態。

於電池2處於正常狀態的情況下，如第2圖所示，第一電阻31的電阻值R1與第三電阻33的電阻值R3之間的比值相等於第二電阻32的電阻值R2與第四電阻34的電阻值R4之間的比值，此時，第一電阻31、第二電阻32、第三電阻33及第四電阻34所構成的電橋達到平衡，而第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量的運算式為

，其中△Vo為電壓變化量，Vin為電池2所提供的電壓，由上可知，第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量為零，即代表該電橋不具有任何輸出，使得保護電路4維持為關斷狀態，而使電池2持續供電。於一些實施例中，第二電阻32的電阻值R2、第三電阻33的電阻值R3及第四電阻34的電阻值R4為可變，以調整誤差，進而於電池2處於正常狀態的情況下，控制第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量為零。

於電池2形變的情況下，第一電阻31的電阻值上升至R1+△R1，如第3圖所示，第一電阻31的電阻值R1+△R1與第三電阻33的電阻值R3之間的比值不等於第二電阻32的電阻值R2與第四電阻34的電阻值R4之間的比值，此時，第 一電阻31、第二電阻32、第三電阻33及第四電阻34所構成的電橋處於不平衡的狀態，而第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量的運算式為△V _o =

，其中△Vo為電壓變化量，Vin為電池2所提供的電壓，由上可知，第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量不為零，且當第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量大於或等於保護電路4的關斷電壓時，保護電路4為導通狀態而使電池2無法提供電壓至負載。

由上可知，本實施例的電池偵測裝置1包含第一電阻31、第二電阻32、第三電阻33、第四電阻34及保護電路4，根據第一電阻31、第二電阻32、第三電阻33及第四電阻34之間的連接方式，電池偵測裝置1於電池2形變時根據第一電阻31的電阻值變化而改變第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量，以控制保護電路4的工作狀態，進一步控制電池2的運作狀態，即代表電池偵測裝置1係利用偵測電池2形變時所產生的應力以控制電池2的運作狀態，因此，相較於傳統利用壓力感測的方式偵測電池形變的方法，本實施例的電池偵測裝置1具有精度較佳、不須另外設定異常訊號閾值、及溫度變化大時亦可在電池單體上使用的優勢，此外，相較於傳統利用電容式感測元件偵測電池形變的方式，本實施例的電池偵測裝置1具有容易校正、操作簡單、成本較低及組裝受公差影響較小的優勢。

於一些實施例中，第二連接點B及第四連接點D可額外連接於一顯示裝置(未圖示)，例如LED或其他顯示單元，以於接收到第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量△Vo時，顯示裝置可相應地反應出電壓變化量△Vo，例如發亮，以提醒使用者電池2為形變狀態。於另一些實施例中，第二連接點B及第四連接點D可連接於電子裝置內的管理系統(未圖示)，管理系統可根據第二連 接點B及第四連接點D之間的電壓變化量△Vo管理電池2的健康狀態，進而通知使用者電池2的健康狀態，或者直接禁止電池2的充電。

於一些實施例中，電池偵測裝置不僅可偵測電池於單軸方向的形變(如第1圖所示的第一方向Y)，亦可偵測電池於雙軸方向的形變。請參閱第6圖及第7圖，其中第6圖為本案第二實施例的電池偵測裝置應用於電池的結構示意圖，第7圖為第6圖所示的電池偵測裝置所應用的電池形變時的電路結構示意圖。相較於第1圖的電池偵測裝置1，本實施例的電池偵測裝置1a除了利用第一電阻31構成電池偵測裝置1a的一個應力感測器外，更利用第四電阻34構成電池偵測裝置1a的另一應力感測器，其中，第四電阻34朝向第二方向X延伸。第四電阻34係利用一種長型導體形成曲繞線條型，其中長形導體為可延展的導體，例如金、銀、銅、鐵或鋁，或者長形導體為應用於曲面觸屏的材料，例如金屬網格材料或SNT奈米銀，然不以此為限。本實施例的電池偵測裝置1a除了利用第一電阻31的電阻值R1根據電池2於第一方向Y上的形變而產生第一阻值變化量△R1，更利用第四電阻34的電阻值R4根據電池2於第二方向X上的形變而產生第二阻值變化量△R2，而使得本實施例的電池偵測裝置1a可同時偵測電池2於兩個軸向的形變，即第一方向Y及第二方向X上的形變。

於電池2形變的情況下，第一電阻31的電阻值上升至R1+△R1，且第四電阻34的電阻值上升至R4+△R2，如第7圖所示，第一電阻31的電阻值R1+△R1與第三電阻33的電阻值R3之間的比值不等於第二電阻32的電阻值R2與第四電阻34的電阻值R4+△R2之間的比值，此時，第一電阻31、第二電阻32、第三電阻33及第四電阻34所構成的電橋處於不平衡的狀態，而第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量的運算式為

，其中 △Vo為電壓變化量，Vin為電池2所提供的電壓，由上可知，第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量不為零，且當第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量大於或等於保護電路4的關斷電壓時，保護電路4為導通狀態而使電池2無法提供電壓至負載。

當然，第一電阻31及第四電阻34的延伸方向不僅侷限為第一方向Y及第二方向X，而可根據使用者需求而對應調整，以偵測電池2於不同方向的形變，於此不再贅述。

請參閱第8圖及第9圖，其中第8圖為本案第三實施例的電池偵測裝置應用於電池的結構示意圖，第9圖為第8圖所示的電池偵測裝置所應用的電池形變時的電路結構示意圖。相較於第1圖的電池偵測裝置1，本實施例的電池偵測裝置1b的第一電阻31包含第一子電阻311及第二子電阻312，其中第一子電阻311朝向第一方向Y延伸，第二子電阻312朝向第二方向X延伸。於電路結構上，如第9圖所示，第一子電阻311及第二子電阻312串聯連接於第一連接點A及第二連接點B之間。第一子電阻311的電阻值R11根據電池2於第一方向Y上的形變以產生第一子阻值變化量△R11，第二子電阻312的電阻值△R12根據電池2於第二方向X上的形變以產生第二子阻值變化量△R12，如第8圖所示，其中第一子阻值變化量△R11及第二子阻值變化量△R12共同構成第一電阻31的第一阻值變化量△R1，而使得本實施例的電池偵測裝置1b可同時偵測電池2於兩個軸向的形變，即第一方向Y及第二方向X上的形變。且於本實施例中，電池偵測裝置1b的第二電阻32包含第三子電阻321及第四子電阻322，於電路結構上，如第9圖所示，第三子電阻321及第四子電阻322串聯連接於第一連接點A及第四連接點D之間。

於電池2形變的情況下，第一子電阻311的電阻值上升至R11+△R11，且第二子電阻312的電阻值上升至R12+△R12，如第9圖所示，第一子電阻311的電阻值R11+△R11與第二子電阻312的電阻值R12+△R12的合以及第三電阻33之間的比值不等於第二電阻32的電阻值R2(即第三子電阻321的電阻值R21及第四子電阻322的電阻值R22的合)與第四電阻34的電阻值R4之間的比值，此時，第一電阻31、第二電阻32、第三電阻33及第四電阻34所構成的電橋處於不平衡的狀態，而第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量的運算式為

，其中△Vo為電壓變化量，Vin為電池2所提供的電壓，由上可知第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量不為零，且當第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量大於或等於保護電路4的關斷電壓時，保護電路4為導通狀態而使電池2無法提供電壓至負載。當然，於一些實施例中，電池偵測裝置的第一電阻可利用數量更多的子電阻偵測電池於不同面向的形變，並不以此為限。當然，第一連接點A及第四連接點D之間的子電阻，也可用第一連接點A及第二連接點B之間連接的子電阻總和而簡化使用單一電阻/或可變電阻，在電池處於正常狀態時，用以讓電橋平衡第二連接點B及第四連接點D無電壓輸出變化量設計，也具有同樣的設計原理。

於一些實施例中，為了使保護電路4偵測到具有不同量級的第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量△Vo，電池偵測裝置可包含放大器電路以增加第二連接點B及第四連接點D之間的電壓變化量△Vo。請參閱第10A圖，其為應用於電池偵測裝置內的放大器電路的第一實施例的電路結構示意圖。本實施例的放大器電路5包含第一輸入端51、第二輸入端52、輸出端53、第一放大器54、第一放大電阻55、第二放大電阻56、第三放大電阻57及第四放大 電阻58。第一輸入端51連接於第二連接點B，第二輸入端52連接於第四連接點D，輸出端53連接於保護電路4，而使放大器電路5連接於第一電阻31、第二電阻32、第三電阻33及第四電阻34所構成的電橋及保護電路4之間。第一放大器54的負輸入端經由第一放大電阻55連接於放大器電路5的第一輸入端51，第一放大器54的正輸入端經由第二放大電阻56連接於放大器電路5的第二輸入端52，第一放大器54的輸出端連接於放大器電路5的輸出端53。第三放大電阻57連接於第一放大器54的負輸入端及放大器電路5的輸出端53之間。第四放大電阻58連接於第一放大器54的正輸入端及接地端之間。於本實施例中，放大器電路5的增益為第三放大電阻57的電阻值除以第一放大電阻55的電阻值，而可得到放大器電路5的輸出端53的電壓運算式，

，其中Vout為放大器電路5的輸出端53的電壓，Rf1為第一放大電阻55的電阻值，Rf3為第三放大電阻57的電阻值，V1為放大器電路5的第一輸入端51的電壓(即第二連接點B的電壓)，V2為放大器電路5的第二輸入端52的電壓(即第四連接點D的電壓)。

請參閱第10B圖，其為應用於電池偵測裝置內的放大器電路的第二實施例的電路結構示意圖。本實施例的放大器電路5a相似於第10A圖所示的放大器電路5，相較於第10A圖所示的放大器電路5包含四個放大電阻，本實施例的放大器電路5a僅具有單一的第五放大電阻59，且第五放大電阻59連接於第一輸入端51及第二輸入端52之間。於本實施例中，放大器電路5a的增益運算式為

，其中R5為第五放大電阻59的電阻值。

請參閱第10C圖，其為應用於電池偵測裝置內的放大器電路的第三實施例的電路結構示意圖。本實施例的放大器電路6包含第一輸入端61、第二輸入端62、輸出端63、第二放大器641、第三放大器642、第四放大器643、第六 放大電阻651、第七放大電阻652、第八放大電阻653、第九放大電阻654、第十放大電阻655、第十一放大電阻656及第十二放大電阻657。第一輸入端61連接於第二連接點B，第二輸入端62連接於第四連接點D，輸出端63連接於保護電路4，而使放大器電路6連接於第一電阻31、第二電阻32、第三電阻33及第四電阻34所構成的電橋及保護電路4之間。第二放大器641的正輸入端連接於放大器電路6的第一輸入端61，第三放大器642的正輸入端連接於放大器電路6的第二輸入端62。第六放大電阻651、第七放大電阻652及第八放大電阻653串聯連接於第二放大器641的輸出端及第三放大器642的輸出端之間，第六放大電阻651及第七放大電阻652之間的連接點連接於第二放大器641的負輸入端，第七放大電阻652及第八放大電阻653之間的連接點連接於第三放大器642的負輸入端。第九放大電阻654及第十放大電阻655串聯連接於第三放大器642的輸出端及接地端之間，第九放大電阻654及第十放大電阻655之間的連接點連接於第四放大器643的正輸入端。第十一放大電阻656及第十二放大電阻657串聯連接於第二放大器641的輸出端及放大器電路6的輸出端63之間，第十一放大電阻656及第十二放大電阻657之間的連接點連接於第四放大器643的負輸入端。第四放大器643的輸出端連接於放大器電路6輸出端63。於本實施例中，放大器電路6的增益運算式為

，其中Vout為放大器電路6的輸出端63的電壓，V1為放大器電路6的第一輸入端61的電壓(即第二連接點B的電壓)，V2為放大器電路6的第二輸入端62的電壓(即第四連接點D的電壓)，R1為第六放大電阻651的電阻值，Rgain為第七放大電阻652的電阻值，R2為第十一放大電阻656的電阻值，R3為第十二放大電阻657的電阻值。

請參閱第11圖並配合第1圖至第3圖，其中第11圖為本案的電池偵測裝置應用於供電系統的第一實施例的電路結構示意圖。於本實施例中，以第1圖至第3圖所示的電池偵測裝置1應用於供電系統7為例，當然亦可以其他實施例的電池偵測裝置應用於供電系統7中。如圖所示，本實施例的供電系統7經由正輸出端Vo+及負輸出端Vo-供電予電子裝置(未圖示)，其中供電系統7包含電池2及電池偵測裝置1，於第11圖中，電池偵測裝置1的第一電阻31、第二電阻32、第三電阻33及第四電阻34所構成的電橋(即偵測電路)以方框並標號為3表示。於本實施例中，保護電路4包含連接元件42及保險絲41，連接元件42可為但不限為電晶體，連接元件42連接於電池偵測裝置1的偵測電路3的第二連接點B及第四連接點D，連接元件42接收第二連接點B及第四連接點D之間所產生的電壓變化量△Vo。保險絲41為三端式保險絲，連接於連接元件42及負載之間，且連接於電池2及正輸出端Vo+之間，於電池偵測裝置1的第二連接點B及第四連接點D之間所產生的電壓變化量△Vo大於或等於連接元件42的啟動電壓時，連接元件42為導通狀態，使保險絲41燒斷，進而使保護電路4切換為關斷狀態。

請參閱第12圖並配合第1圖至第3圖，其中第12圖為本案的電池偵測裝置應用於供電系統的第二實施例的電路結構示意圖。於本實施例中，以第1圖至第3圖所示的電池偵測裝置1應用於供電系統7a為例，當然亦可以其他實施例的電池偵測裝置應用於供電系統7a中。如圖所示，本實施例的供電系統7a經由正輸出端Vo+及負輸出端Vo-供電予電子裝置(未圖示)，供電系統7a包含電池2及電池偵測裝置1，於第12圖中，電池偵測裝置1的第一電阻31、第二電阻32、第三電阻33及第四電阻34所構成的電橋(即偵測電路)以方框並標號為3表示。於本實施例中，保護電路4包含連接元件43及兩個電晶體M1、M2，電晶體M1可為過 電流保護IC，而電晶體M2可為過熱保護IC。連接元件43可為但不限為積體電路，連接元件43連接於電池偵測裝置1的偵測電路3的第二連接點B及第四連接點D，且連接於電池2，連接元件43接收第二連接點B及第四連接點D之間所產生的電壓變化量△Vo，以於電壓變化量△Vo大於或等於連接元件43所預設的電壓閾值時產生一反向邏輯訊號。兩個電晶體M1、M2串聯連接於電池2及負輸出端Vo-之間，更與連接元件43連接，於兩個電晶體M1、M2中的至少一個電晶體M1、M2接收到連接元件43所產生的反向邏輯訊號時，接收到反向邏輯訊號的電晶體為關斷狀態，進而使保護電路4切換為關斷狀態。如此一來，當供電系統7a異常狀況排除後，只要將兩個電晶體M1、M2切換回來，供電系統7a即可迅速回復正常運作狀態。

請參閱第13圖並配合第1圖至第3圖，其中第13圖為本案的電池偵測裝置應用於供電系統的第三實施例的電路結構示意圖。於本實施例中，以第1圖至第3圖所示的電池偵測裝置1應用於供電系統7b為例，當然亦可以其他實施例的電池偵測裝置應用於供電系統7b中。如圖所示，本實施例的供電系統7b經由正輸出端Vo+及負輸出端Vo-供電予電子裝置(未圖示)，供電系統7b包含電池2及電池偵測裝置1，於第13圖中，電池偵測裝置1的第一電阻31、第二電阻32、第三電阻33及第四電阻34所構成的電橋(即偵測電路)以方框並標號為3表示。於本實施例中，保護電路4包含單一電晶體M3及反向邏輯控制元件44，電晶體M3連接於電池2及負輸出端Vo-之間。反向邏輯控制元件44與電池偵測裝置1的偵測電路3的第二連接點B及第四連接點D連接，且反向邏輯控制元件44連接於偵測電路3與電晶體M3之間，於電池偵測裝置1的第二連接點B及第四連接點D之間所產生的電壓變化量△Vo大於或等於電晶體M3的啟動電壓時，經由反向邏輯控制元 件44的運作而使電晶體M3為關斷狀態，進而使電池2無法提供電壓至負載。當然，保護電路4的組成並不僅侷限於上述元件，亦可利用任何阻擋電池2供電的元件構成，故於此不再贅述。

綜上所述，本案的電池偵測裝置包含第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻及保護電路，根據第一電阻、第二電阻、第三電阻及第四電阻之間的連接方式，電池偵測裝置於電池形變時根據第一電阻的電阻值變化而改變第二連接點及第四連接點之間的電壓變化量，以控制保護電路的工作狀態，進一步控制電池的運作狀態，即代表電池偵測裝置係利用偵測電池形變時所產生的應力以控制電池的運作狀態，因此，相較於傳統利用壓力感測的方式偵測電池形變的方法，本實施例的電池偵測裝置具有精度較佳、不須另外設定異常訊號閾值、及溫度變化大時亦可在電池單體上使用的優勢，此外，相較於傳統利用電容式感測元件偵測電池形變的方式，本實施例的電池偵測裝置具有容易校正、操作簡單、成本較低及組裝受公差影響較小的優勢。

2:電池

V+:正極

V-:負極

3:偵測電路

31:第一電阻

R1:電阻值

ΔR1:第一阻值變化量

32:第二電阻

R2:電阻值

33:第三電阻

R3:電阻值

34:第四電阻

R4:電阻值

A:第一連接點

B:第二連接點

C:第三連接點

D:第四連接點

4:保護電路

Claims (16)

1. 一種電池偵測裝置，應用於一電池，該電池具有一正極及一負極，該電池提供一電能至一負載，該電池偵測裝置包含：一偵測電路，設置於該電池上，該偵測電路根據該電池的形變而產生一第一阻值變化量，且該偵測電路具有一第一連接點、一第二連接點、一第三連接點及一第四連接點，該第一連接點及該第三連接點分別電連接於該正極及該負極，以接收該電池提供的該電能，該第二連接點及該第四連接點之間至少根據該第一阻值變化量而產生一電壓變化量，其中該偵測電路包含一第一電阻、一第二電阻、一第三電阻及一第四電阻，該第一電阻的電阻值根據該電池的形變而產生該第一阻值變化量，該第二電阻與該第一電阻連接以構成該第一連接點，該第三電阻與該第一電阻連接以構成該第二連接點，該第四電阻的一端與該第三電阻連接以構成該第三連接點，且該第四電阻的另一端與該第二電阻連接以構成該第四連接點，其中該第一電阻朝向一第一方向延伸而設置於該電池上，該第一電阻的電阻值根據該電池於該第一方向上的形變而產生該第一阻值變化量，該第三電阻朝向一第二方向延伸而設置於該電池上，該第三電阻的電阻值根據該電池於該第二方向上的形變而產生一第二阻值變化量，其中該第二連接點及該第四連接點之間根據該第一阻值變化量及/或該第二阻值變化量而產生該電壓變化量；以及一保護電路，與該第二連接點及該第四連接點連接，該保護電路於該電壓變化量大於或等於一關斷電壓時為導通狀態，該保護電路於該電壓變化量小於該關斷電壓時為關斷狀態，以對應改變該電池的運作狀態。
2. 如請求項1所述的電池偵測裝置，其中於該第一阻值變化量不為零，且該第二連接點及該第四連接點之間的該電壓變化量大於或等於該關斷電壓時，該保護電路為導通狀態而使該電池無法提供該電能至該負載。
3. 如請求項1所述的電池偵測裝置，其中當該電池處於正常狀態時，該第一電阻的電阻值與該第三電阻的電阻值之間的比值相等於該第二電阻的電阻值及與該第四電阻的電阻值之間的比值。
4. 如請求項3所述的電池偵測裝置，其中該第一電阻的該第一阻值變化量為零時，該第二連接點及該第四連接點之間的該電壓變化量為零，該保護電路為關斷狀態而使該電池持續供電。
5. 如請求項1所述的電池偵測裝置，其中該電池偵測裝置更包含一放大器電路，該放大器電路包含一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，該第一輸入端連接於該第二連接點，該第二輸入端連接於該第四連接點，該輸出端連接於該保護電路，該放大器電路用以放大該第二連接點及該第四連接點之間產生的該電壓變化量，以傳送至該保護電路。
6. 如請求項1所述的電池偵測裝置，其中該保護電路包含一連接元件，該連接元件連接於該第二連接點及該第四連接點，以接收該電壓變化量。
7. 如請求項6所述的電池偵測裝置，其中該保護電路包含一保險絲，該保險絲連接於該連接元件及該負載之間，其中於該電壓變化量大於或等於該連接元件的啟動電壓時，該連接元件為導通而使該保險絲燒斷，進而使該保護電路為關斷狀態。
8. 如請求項6所述的電池偵測裝置，其中該保護電路包含一電晶體，該電晶體連接於該連接元件及該負載之間，其中於該電壓變化量大於或等 於該連接元件的一電壓閾值時，該連接元件提供一反向邏輯訊號至該電晶體，使該保護電路為關斷狀態。
9. 一種電池偵測裝置，應用於一電池，該電池具有一正極及一負極，該電池提供一電能至一負載，該電池偵測裝置包含：一偵測電路，設置於該電池上，該偵測電路根據該電池的形變而產生一第一阻值變化量，且該偵測電路具有一第一連接點、一第二連接點、一第三連接點及一第四連接點，該第一連接點及該第三連接點分別電連接於該正極及該負極，以接收該電池提供的該電能，該第二連接點及該第四連接點之間至少根據該第一阻值變化量而產生一電壓變化量，其中該偵測電路包含一第一電阻、一第二電阻、一第三電阻及一第四電阻，該第一電阻的電阻值根據該電池的形變而產生該第一阻值變化量，該第二電阻與該第一電阻連接以構成該第一連接點，該第三電阻與該第一電阻連接以構成該第二連接點，該第四電阻的一端與該第三電阻連接以構成該第三連接點，且該第四電阻的另一端與該第二電阻連接以構成該第四連接點，其中該第一電阻包含一第一子電阻及一第二子電阻，該第一子電阻朝向一第一方向延伸而設置於該電池上，該第二子電阻朝向一第二方向延伸而設置於該電池上，該第一子電阻的電阻值根據該電池於該第一方向上的形變而產生的阻值變化量以及該第二子電阻的電阻值根據該電池於該第二方向上的形變而產生的阻值變化量共同構成該第一阻值變化量；以及一保護電路，與該第二連接點及該第四連接點連接，該保護電路於該電壓變化量大於或等於一關斷電壓時為導通狀態，該保護電路於該電壓變化量小於該關斷電壓時為關斷狀態，以對應改變該電池的運作狀態。
10. 如請求項9所述的電池偵測裝置，其中於該第一阻值變化量不為零，且該第二連接點及該第四連接點之間的該電壓變化量大於或等於該關斷電壓時，該保護電路為導通狀態而使該電池無法提供該電能至該負載。
11. 如請求項9所述的電池偵測裝置，其中當該電池處於正常狀態時，該第一電阻的電阻值與該第三電阻的電阻值之間的比值相等於該第二電阻的電阻值及與該第四電阻的電阻值之間的比值。
12. 如請求項11所述的電池偵測裝置，其中該第一電阻的該第一阻值變化量為零時，該第二連接點及該第四連接點之間的該電壓變化量為零，該保護電路為關斷狀態而使該電池持續供電。
13. 如請求項9所述的電池偵測裝置，其中該電池偵測裝置更包含一放大器電路，該放大器電路包含一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，該第一輸入端連接於該第二連接點，該第二輸入端連接於該第四連接點，該輸出端連接於該保護電路，該放大器電路用以放大該第二連接點及該第四連接點之間產生的該電壓變化量，以傳送至該保護電路。
14. 如請求項9所述的電池偵測裝置，其中該保護電路包含一連接元件，該連接元件連接於該第二連接點及該第四連接點，以接收該電壓變化量。
15. 如請求項14所述的電池偵測裝置，其中該保護電路包含一保險絲，該保險絲連接於該連接元件及該負載之間，其中於該電壓變化量大於或等於該連接元件的啟動電壓時，該連接元件為導通而使該保險絲燒斷，進而使該保護電路為關斷狀態。
16. 如請求項14所述的電池偵測裝置，其中該保護電路包含一電晶體，該電晶體連接於該連接元件及該負載之間，其中於該電壓變化量大於或等 於該連接元件的一電壓閾值時，該連接元件提供一反向邏輯訊號至該電晶體，使該保護電路為關斷狀態。

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