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TWI786770B - 電池健康管理方法及電池健康管理裝置 - Google Patents

電池健康管理方法及電池健康管理裝置 Download PDF

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TWI786770B
TWI786770B TW110130059A TW110130059A TWI786770B TW I786770 B TWI786770 B TW I786770B TW 110130059 A TW110130059 A TW 110130059A TW 110130059 A TW110130059 A TW 110130059A TW I786770 B TWI786770 B TW I786770B
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陳泰宏
劉方榆
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加百裕工業股份有限公司
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Abstract

本發明公開一種電池健康管理方法，包括以下步驟。對電池充電以使電池的電池電壓由初始電壓上升至額定電壓，在電池電壓上升至額定電壓之後，驅使電池依據固定的預期放電速率進行放電以使電池電壓由額定電壓下降至儲存電壓，在電池電壓下降至儲存電壓之後，靜置電池使其依據一靜置放電速率自行放電，其中預期放電速率大於靜置放電速率。於電池靜置後的電池電壓等於儲存電壓時，對電池充電以使電池電壓由儲存電壓上升至額定電壓為止。此外，本發明更提供一種電池健康管理裝置。

Description

電池健康管理方法及電池健康管理裝置
本發明涉及一種電池管理方法及電池管理裝置，特別是涉及一種可延緩電池老化時間的電池健康管理方法及電池健康管理裝置。
隨著人們對電池應用的需求不斷增加，對電池容量與壽命也更加重視。圖1為習知不斷電系統的電池的電池電壓與時間的對應曲線圖，如圖1所示，首先採用定電流/定電壓充電法（CCCV）對將電池進行充電，以使電池電壓從初始電壓（3.0V）上升至額定電壓(4.0V)。在結束定電流/定電壓充電之後電池進入靜置階段，電池在靜置階段時，會自行放電，待電池的電池電壓經由自行放電由額定電壓下降至回充基準電壓(3.9V)時，採用定電流/定電壓充電法（CCCV）對電池再次充電，以使電池的電池電壓從回充基準電壓回升至額定電壓。由於電池的電池電壓經由自行放電從額定電壓下降至回充基準電壓的所需時間長達3個月之久，所以電池的電池電壓在靜置階段長時間都處於高於回充基準電壓之狀態，進而導致電池容易快速地老化。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種可延緩電池老化時間的電池健康管理方法及電池健康管理裝置。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種電池健康管理方法，其包括：充電一電池以使該電池的一電池電壓由一初始電壓上升至一額定電壓；在該電池電壓上升至該額定電壓之後，驅使該電池依據一固定的預期放電速率進行放電，以使該電池電壓由該額定電壓下降至一儲存電壓；在該電池電壓下降至該儲存電壓之後，靜置該電池使該電池依據一靜置放電速率自行放電，且固定的預期放電速率大於靜置放電速率；以及於該電池靜置後的該電池電壓等於該儲存電壓時，再次充電該電池，以使該電池電壓由該儲存電壓上升至該額定電壓。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的又一技術方案是提供一種電池健康管理裝置，其包括一偵測電路及一控制器。該偵測電路用於偵測一電池的一電池電壓以及一電池電流，該控制器電性連接於該偵測電路，其中該控制器用於執行電池健康管理方法，而該電池健康管理方法包含：充電該電池以使該電池的該電池電壓由一初始電壓上升至一額定電壓；在該電池電壓上升至該額定電壓之後，驅使該電池依據固定的預期放電速率進行放電，以使該電池電壓由該額定電壓下降至一儲存電壓；在該電池電壓下降至該儲存電壓之後，靜置該電池使該電池依據靜置放電速率自行放電，且固定的預期放電速率大於靜置放電速率；以及於該電池靜置後的該電池電壓等於該儲存電壓時，再次充電該電池，以使該電池電壓由該儲存電壓上升至該額定電壓。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的再一技術方案是提供一種電池健康管理方法，其包括：充電一電池以使該電池的一電池電壓由一初始電壓上升至一額定電壓；在該電池電壓上升至該額定電壓之後，驅使該電池依據一非固定的預期放電速率進行放電，以使該電池電壓由該額定電壓下降至一儲存電壓；在該電池電壓下降至該儲存電壓之後，靜置該電池使該電池依據靜置放電速率自行放電，且非固定的預期放電速率大於靜置放電速率；以及於該電池靜置後的該電池電壓等於該儲存電壓時，再次充電該電池，以使該電池電壓由該儲存電壓上升至該額定電壓。
本發明的其中一有益效果在於，經由本發明的電池健康管理方法及電池健康管理裝置，控制器主動地驅使電池依據預期放電速率進行放電，且預期放電速率大於電池的靜置放電速率。如此一來，相較於以往僅靠電池於靜置階段時的自行放電，可大幅地減少電池電壓由額定電壓下降至儲存電壓所需的時間。如此一來，電池的電池電壓處於高於儲存電壓的時間大幅縮短，進而達到延緩電池老化的目的。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“電池健康管理方法及電池健康管理裝置”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
為了解決電池老化的問題，本發明提供一種電池健康管理方法及電池健康管理裝置，在對電池進行定電流/定電壓充電之後，控制器先主動地驅使電池根據預期放電速率進行放電，接著電池靜置時依據靜置放電速率自行放電，由於預期放電速率大於靜置放電速率，藉此減少電池電壓由額定電壓下降至儲存電壓所需要的時間，大幅縮短電池的電池電壓高於儲存電壓的時間。
圖2為本發明一實施例提供的電池健康管理裝置適用於電池的功能方塊圖。如圖2所示，電池健康管理裝置A包括一偵測電路1及一控制器2，偵測電路1包含一第一輸入端11以及一第一輸出端12，而控制器2包含一第二輸入端21及一第二輸出端22。偵測電路1的第一輸入端11電性連接於一電池B，以便偵測電池B的電池電壓以及電池電流。偵測電路1的第一輸出端12電性連接於控制器2的第二輸入端21，藉此，控制器2取得電池B的電池電壓以及電池電流。控制器2的第二輸出端22電性連接於電池B且依據電池電壓以及電池電流對電池B執行電池健康管理方法。
具體而言，電池健康管理裝置A所適用於電池B的種類並不受限，電池例如可為不斷電系統的電池或者燃料電池。控制器2例如為微處理器(Microprocessor)或數位訊號處理器(Digital Signal Processor, DSP)等或其他類似裝置或這些裝置的組合。關於偵測電路1及控制器2的實施例，偵測電路1及控制器2例如可分別為兩個不同晶片、或者整合於同一晶片中。
關於電池健康管理裝置A之其他實施例，電池健康管理裝置A還可包含一第一無線通訊模組以及一第二無線通訊模組，偵測電路1及控制器2分別電性連接於第一無線通訊模組以及第二無線通訊模組，而第一無線通訊模組與第二無線通訊模組彼此通訊連接。偵測電路1取得電池B的電池電壓及電池電流之後，透過第一無線通訊模組以及第二無線通訊模組之通訊連接，控制器2取得電池B的電池電壓及電池電流。
圖3為本發明第一實施例的電池健康管理方法的流程圖。在步驟S31，透過控制器2，採用定電流/定電壓充電法（CC/CV）對電池B充電，以使電池B的電池電壓由初始電壓上升至額定電壓。關於定電流/定電壓充電法，控制器2先透過定電流對電池B進行充電，直到電池B的電池電壓由初始電壓上升至額定電壓為止。接著，控制器2透過定電壓對電池B充電，以使電池B的電池電壓維持於額定電壓充電，直到電池的電池電流降至截止充電電流為止。至於充電時的定電流以及定電壓的大小乃根據使用需求進行適度調整。
在步驟S32，在結束定電流/定電壓充電法之後，透過控制器2驅使電池B依據固定的預期放電速率進行放電，以使電池B的電池電壓由額定電壓下降至儲存電壓。詳言之，在結束定電流/定電壓充電法之後，透過控制器2驅使電池B依據定電流進行放電，以使電池B的電池電壓由額定電壓下降至儲存電壓。
在步驟S33，在電池B的電池電壓由額定電壓下降至儲存電壓之後，靜置電池B使其依據靜置放電速率自行放電。詳言之，在電池B的靜置階段開始時，電池B的電池電壓瞬間由儲存電壓上升一電壓差，接著電池B的電池電壓持續下降，直到電池B的電池電壓等於儲存電壓為止。
此外，在步驟S32中的固定的預期放電速率大於步驟S33中的靜置放電速率。
在步驟S34中，於電池B靜置後的電池電壓等於儲存電壓時，透過控制器2，採用定電流/定電壓充電法（CC/CV）對電池B再次充電，以使電池B的電池電壓由儲存電壓上升至額定電壓。具體而言，為了確保電池B的電量足夠正常使用，每一次電池B的電池電壓在靜置階段下降至儲存電壓時，控制器2都會採用定電流/定電壓充電法（CC/CV）對電池B再次充電。
關於圖3的電池健康管理方法，舉例來說，對於終端裝置所使用的充電電池，連續進行多次的充放電程序，以確保電池的電量足夠正常使用。在每一次充放電程序中，都採用定電流/定電壓充電法（CC/CV）將充電電池的電池電壓充電至額定電壓。在結束定電流/定電壓充電法之後，透過控制器驅動電池依據預期放電速率進行放電，直到電池電壓從額定電壓下降至儲存電壓為止。當電池的電池電壓下降至儲存電壓時，電池才進入靜置階段，其中預期放電速率大於電池於靜置階段時的靜置放電速率。
圖4為本發明第二實施例的電池健康管理方法的流程圖。在步驟S41，透過控制器2，採用定電流/定電壓充電法（CC/CV）對電池B進行充電，以使電池B的電池電壓由初始電壓上升至額定電壓。
在步驟S42，在結束定電流/定電壓充電法之後，透過控制器2驅使電池B依據非固定的預期放電速率進行放電，以使電池B的電池電壓由額定電壓下降至儲存電壓。詳言之，電池B不是以定電流進行放電，電池B的放電電流非固定值，舉例來說，電池B的放電電流可隨著時間持續遞增或者隨著時間持續遞減。
在步驟S43，在電池B的電池電壓由額定電壓下降至儲存電壓之後，靜置電池B使其依據靜置放電速率自行放電。此外，在步驟S42中的非固定的預期放電速率大於步驟S33中的電池靜置時的靜置放電速率。
在步驟S44中，於電池B靜置後的電池電壓等於儲存電壓時，透過控制器2，採用定電流/定電壓充電法（CC/CV）對電池B再次充電，以使電池B的電池電壓由儲存電壓上升至額定電壓。
圖5為使用圖3的電池健康管理方法的電池電壓與時間的對應曲線圖。控制器2先採用定電流/定電壓充電法(CCCV)對電池B進行充電，其涵蓋了兩個時段，在第一時段(0~T1)，控制器2先透過1A的定電流對電池B進行充電，以使電池B的電池電壓由初始電壓(3.0V)上升至額定電壓(4.0V)。在第二時段(T1~T2)，控制器2透過4V的定電壓對電池B進行充電，以使電池B的電池電壓維持於額定電壓(4.0V)充電，直到電池B的電池電流下降至截止充電電流(例如0.5A)為止。
在第三時段(T2~T3)，透過控制器2驅使電池B依據1A的定電流進行放電，以使電池B的電池電壓由額定電壓(4.0V)下降至儲存電壓(3.9V)。
在第四時段(T3~T4)，在電池B的電池電壓由額定電壓下降至儲存電壓之後，靜置電池B使其自行放電。詳言之，電池B在靜置階段開始時，電池B的電池電壓先由儲存電壓(3.9V)瞬間上升至第一電壓(大約3.93V)，接著電池B的電池電壓由第一電壓下降至儲存電壓(3.9V)，而第一時段至第四時段的總和大約歷經一週至兩週，而時間長短亦會因電芯材料不同而異。
在第五時段(T4~T5)，於電池B靜置後的電池電壓等於儲存電壓時，透過控制器2，採用定電流/定電壓充電法（CC/CV）對電池B再次充電，以使電池B的電池電壓由儲存電壓(3.9V)上升至額定電壓(4.0V)。
本發明的其中一有益效果在於，經由本發明的電池健康管理方法與電池健康管理裝置，控制器主動地驅使電池依據預期放電速率進行放電，且預期放電速率大於電池靜置時的靜置放電速率。如此一來，相較於以往僅靠電池於靜置階段時的自行放電，可大幅地減少電池電壓由額定電壓下降至儲存電壓所需的時間。如此一來，電池的電池電壓處於高於儲存電壓的時間大幅縮短，進而達到延緩電池老化的目的。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
A:電池健康管理裝置
1:偵測電路
11:第一輸入端
12:第一輸出端
2:控制器
21:第二輸入端
22:第二輸出端
B:電池
S31:透過控制器，採用定電流/定電壓充電法對電池充電，以使電池的電池電壓由初始電壓上升至額定電壓
S32:透過控制器，驅使電池依據固定的預期放電速率進行放電，以使電池的電池電壓由額定電壓下降至儲存電壓
S33:靜置電池使其依據靜置放電速率自行放電
S34:於電池靜置後的電池電壓等於儲存電壓時，透過控制器，採用定電流/定電壓充電法對電池再次充電，以使電池的電池電壓由儲存電壓上升至額定電壓
S41:透過控制器，採用定電流/定電壓充電法對電池充電，以使電池的電池電壓由初始電壓上升至額定電壓
S42:透過控制器，驅使電池依據非固定的預期放電速率進行放電，以使電池的電池電壓由額定電壓下降至儲存電壓
S43:靜置電池使其依據靜置放電速率自行放電
S44:於電池靜置後的電池電壓等於儲存電壓時，透過控制器，採用定電流/定電壓充電法對電池再次充電，以使電池的電池電壓由儲存電壓上升至額定電壓
圖1為習知不斷電系統的電池的電池電壓與時間的對應曲線圖。
圖2為本發明一實施例的電池健康管理裝置應用於電池的功能方塊圖。
圖3為本發明第一實施例的電池健康管理方法的流程圖。
圖4為本發明第二實施例的電池健康管理方法的流程圖。
圖5為使用圖3的電池健康管理方法的電池電壓與時間的對應曲線圖。
S31:透過控制器，採用定電流/定電壓充電法對電池充電，以使電池的電池電壓由初始電壓上升至額定電壓
S32:透過控制器，驅使電池依據固定的預期放電速率進行放電，以使電池的電池電壓由額定電壓下降至儲存電壓
S33:靜置電池使其依據靜置放電速率自行放電
S34:於電池靜置後的電池電壓等於儲存電壓時，透過控制器，採用定電流/定電壓充電法對電池再次充電，以使電池的電池電壓由儲存電壓上升至額定電壓

Claims (5)

  1. 一種電池健康管理方法，包括：充電一電池以使該電池的一電池電壓由一初始電壓上升至一額定電壓；在該電池電壓上升至該額定電壓之後，驅使該電池依據一固定的預期放電速率進行放電以使該電池電壓由該額定電壓下降至一儲存電壓；在該電池電壓下降至該儲存電壓之後，靜置該電池，在靜置該電池之過程中，該電池的該電池電壓先由該儲存電壓先上升至一第一電壓，接著該電池的該電池電壓依據一靜置放電速率由該第一電壓下降至該儲存電壓，其中該固定的預期放電速率大於該靜置放電速率；以及於該電池靜置後的該電池電壓等於該儲存電壓時，再次充電該電池以使該電池電壓由該儲存電壓上升至該額定電壓。
  2. 如請求項1所述之電池健康管理方法，其中充電該電池使該電池的該電池電壓由該初始電壓上升至該額定電壓包括：透過一定電流充電該電池，直到該電池電壓達到該額定電壓；以及該電池電壓達到該額定電壓之後，透過一定電壓充電該電池，以使該電池電壓維持於該額定電壓充電，直到該電池的一電池電流降至一截止充電電流為止。
  3. 如請求項1所述之電池健康管理方法，其中驅使該電池依據該固定的預期放電速率進行放電係驅使該電池透過一定電流進行放電，直到該電池電壓下降至該儲存電壓為止。
  4. 一種電池健康管理方法，包括：對一電池進行充電，以使該電池的一電池電壓由一初始電壓上升至一額定電壓； 在該電池電壓上升至該額定電壓之後，驅使該電池依據一非固定的預期放電速率進行放電，以使該電池電壓由該額定電壓下降至一儲存電壓；在該電池電壓下降至該儲存電壓之後，靜置該電池，在靜置該電池之過程中，該電池的該電池電壓先由該儲存電壓先上升至一第一電壓，接著該電池的該電池電壓依據一靜置放電速率由該第一電壓下降至該儲存電壓，其中該非固定的預期放電速率大於該靜置放電速率；以及於該電池靜置後的該電池電壓等於該儲存電壓時，再次充電該電池以使該電池電壓由該儲存電壓上升至該額定電壓。
  5. 如請求項4所述之電池健康管理方法，其中驅使該電池依據該非固定的預期放電速率進行放電係驅使該電池透過隨著一時間持續遞增或隨著該時間持續遞減的一放電電流進行放電，直到該電池電壓下降至該儲存電壓為止。
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