专利名称：电池高温状况预防保护方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池预防保护技术，尤其涉及一种多温度阈值电池高温状况预防
保护方法及系统，其可整合于一电池单元，例如为一锂电池单元，用以对该电池单元提供一 高温状况预防保护功能。
背景技术：
锂电池为一种可充电式的电池，目前已广泛应用于各式的电子装置，特别是便携 式的电子装置，例如数字相机、移动电话、随身听音响装置、掌上电脑、笔记本电脑等等，用 以对这些电子装置提供电力。如锂、镍氢、镍镉碳锌、碱性或燃料电池等电池的优点在于体 积虽小但容量很大以及不使用时的电能流失率极低。 以锂电池为例，在实际应用上的一项缺点是当其处于高温状态时会发生异常现象 如损毁、膨胀、或爆炸。特别是当锂电池放置于高温日晒下的车辆内。 这个问题的产生是因为在高温下如锂、镍氢、镍镉碳锌、碱性或燃料电池等电池本 身蕴含有过多的能量，因此如何在锂电池进入高温之前预先将电池本身所蕴含的过多能量 消耗掉以保护电池本身便是本发明所欲达到的目的。
发明内容
鉴于以上所先前技术的缺点，本发明的主要目的便是在于提供一种电池高温状况 预防保护方法及装置(于此命名为〃 电池高温状况预防保护方法及系统〃 )，其可在主机 电器装置处于关机或开机使用的状态下令使用者可操控其预防保护功能。
在方法定义上，本发明至少包含以下的处理动作(P1)检测该主机电器装置当前 的开关状态；(P2)检测该电池单元目前的温度；(P3)比较所检测到的温度值是否达到大于 或等于一第1温度阈值、一第2温度阈值和一第3温度阈值；(P4)若温度值达到大于或等 于该第1温度阈值，则依据该主机电器装置当前的开关状态来回应地执行一操作模式设定 程序；其中该操作模式设定程序为当主机电器装置为关机状态时则对该电池单元执行一放 电保护处理程序，反之若该主机电器装置为开机状态时发出一使用者可感知的通知信息， 要求使用者选择执行放电保护处理程序或执行后续的次阈值放电模式。(P5)若使用者选 择执行后续的次阈值放电模式，当该温度值更进一步达到大于或等于该第2温度阈值，对 该电池单元执行一放电保护处理程序；以及(P6)若温度值更进一步达到大于或等于该第3 温度阈值，将该电池单元的电源输出切换成断路状态而令该电池单元停止对该主机电器装 置提供电力和停止对该电池单元进行放电。 其中该放电保护处理程序为当该电压值高于预设的上限阈值截止放电电压值时 对该电池单元进行放电。 在系统定义上，本发明是基于一模块化的系统结构，其至少包含以下的系统构件 (A) —温度检测模块；(B) —温度比较模块；(C) 一开关控制模块；(D) —截止放电电压检测 模块；(E) —截止放电电压比较模块；以及(F) —放电回路模块；并进而包含(G) —主机开关状态检测模块；(H) —操作模式设定模块；以及(I) 一放电保护机制启动模块。 本发明的多温度阈值电池高温状况预防保护方法及系统的特点在于利用一多温
度阈值方式来进行电池预防保护工作。此特点可让主机电器装置无论在处于开机或关机状
态，均可在电池单元进入过高温度之前，提前利用主动控制放电方式消耗电能，令电池单元
不致因过高的温度引起电池单元的异常现象如损毁、膨胀、或爆炸。又因为利用主动控制放
电方式消耗电能，单位时间内由放电所产生的升高温度可控制在合理范围内，使得升高的
温度可以经由一般散热方式(如对流)消散，电池得以在安全温度下提前消耗电能。
图1为一应用示意图，用以显示本发明的电池高温状况预防保护系统整合到一电 池单元和一主机电器装置的应用方式； 图2为一结构示意图，用以显示本发明的电池高温状况预防保护系统的内部基本 结构。 其中，附图标记说明如下 10电池单元 20主机电器装置 21负载电路 30电池电源开关 100本发明的电池高温状况预防保护系统 IIO温度检测模块 120温度比较模块 130开关控制模块 140截止放电电压检测模块 150截止放电电压比较模块 160放电回路模块 210主机开关状态检测模块 220操作模式设定模块 230放电保护机制启动模块 300放电保护处理电路
具体实施例方式
以下即配合所附的附图，详细揭示说明本发明的电池高温状况预防保护方法及系
统的实施例。 本发明的应用 图1即显示本发明的电池高温状况预防保护系统(如标号100所指的方块所包含
的部分)的应用方式。如图所示，本发明的电池高温状况预防保护系统ioo在实际应用上 搭配到一电池单元io(例如为锂电池单元，但也可为其它任何类型的电池单元)，且该电池
单元10用以提供电力给一主机电器装置20的负载电路21 ;其中该主机电器装置20例如 可为移动电话、数字相机、随身听音响装置、掌上电脑、笔记本电脑、马达、手电筒、等等；但
6也可为其它任何类型的电池驱动式的电器装置。 在实际应用时，本发明的电池高温状况预防保护系统100即可对该电池单元10提 供一高温状况预防保护功能，借以使得该电池单元10进入过高温度之前，提前利用主动控 制放电方式消耗电能，避免电池在高温下因为储存过多能量而产生危险。在具体实施上，本 发明的电池高温状况预防保护系统100可例如整合到该电池单元10、或搭接到主机电器装 置20的内部电路。
本发明的功能 如图2所示，本发明的电池高温状况预防保护系统100的内部基本结构至少包含 A、一温度检测模块110 ;B、一温度比较模块120 ;C、一开关控制模块130 ;D、一截止放电电 压检测模块140 ;E、一截止放电电压比较模块150 ;以及F、一放电回路模块160 ;并进而包 含G、一主机开关状态检测模块210 ;H、一操作模式设定模块220 ;以及1、一放电保护机制 启动模块230。此些构件中的截止放电电压检测模块140、截止放电电压比较模块150和放 电回路模块160构成一放电保护处理电路300。以下即分别说明此些构成模块的个别属性 及功能。 温度检测模块110 温度检测模块110例如为一热敏电阻器(thermistor)，用以检测该电池单元10目 前的温度，并回应地输出一正比于温度值的电流或电压信号来作为电池温度信号TBA。在具
体实施上，此电池温度信号lM可直接为原始的模拟形式，或进而转换为数字形式的温度信
号。此温度检测模块iio不论在任何状况下持续对电池温度进行监控。 温度比较模块120 温度比较模块120例如为一模拟式或数字式的比较器，可对上述的温度检测模块 110所检测到的电池温度TBA提供一多阈值式的温度比较功能，也即将TBA相比较至多个预 设的不同的温度阈值，例如至少包括一第l温度阈值Tth(l)、一第2温度阈值Tth(2)和一第 3温度阈值Tth(3)。 在实际操作时，此温度比较模块120即可在TBA > Tth(l)时，发出一第1触发信息 (TR1)到操作模式设定模块220 ;在TBA > Tth(2)时，发出一第2触发信息(TR2)到放电保 护机制启动模块230 ;在TBA > Tth(3)时，发出一第3触发信息(TR3)到开关控制模块130。
在具体实施上，对不同类型的电池单元而言，上述的3个温度阈值[Tth(l)，Tth(2)， Tth(3)]的实际设定值视不同类型的电池单元的温度容忍范围及搭配使用的主机电器装置 20而有不同的设定值。就某种锂电池而言，上述的3个温度阈值[Tth(l)，Tth(2)，Tth(3)]的 较佳实施方式例如可分别为[50°C，60°C，85°C ];但也可为在这些温度值作上下的调整，或 视实际对温度容忍范围的试验结果而作适当的调整。
开关控制模块130 开关控制模块130用以控制电池电源开关30的开关状态(即为连线状态或断线 状态)。在实际应用时，此开关控制模块130于初始将电池电源开关30设定为连线状态； 但会在上述的温度比较模块120发出第3触发信息(TR3)时，将电池电源开关30切换成断 线状态而切断电池单元10对主机电器装置20的电力供应并停止对该电池单元进行放电。
主机开关状态检测模块210 主机开关状态检测模块210可检测该主机电器装置20当前的开关状态为开机状
7态(ON)或关机状态(OFF)，并将其检测结果通过一主机开关状态信息(Ml)来传送给操作模 式设定模块220。该主机开关状态检测模块210还可检测当前是否与主机电器装置20电性 连接，并在检测到失去与主机电器装置20的电性连接(如电池单元10无法形成电流输出 /输入的回路)时，会输出其内定的主机开关状态信息M1 = OFF。
操作模式设定模块220 操作模式设定模块220可依据上述的主机开关状态检测模块210所发出的主机开 关状态信息(Ml)来回应该温度比较模块120因应电池温度信号TBA达到大于或等于第1温 度阈值Tth(l)所发出的第1触发信息(TR1)而执行一操作模式设定程序；其操作方式如下 所述。 若(Ml = OFF)，即主机电器装置20为关机状态的情况下，操作模式设定模块220 随即令放电保护机制启动模块230发出一放电保护机制使能信息DISCHARGE_EN到放电保 护处理电路300，令放电保护处理电路300对电池单元10的储存电能执行一放电保护处理 程序。 反之，若(Ml = ON)，即主机电器装置20为开机状态的情况下，则操作模式设定模 块220即发出一使用者可感知的通知信息(例如为发出一连串的警示声响)，借此而将此状 况通知给使用者，并同时要求使用者选择后续的操作模式为一放电保护处理程序或一阈值 放电模式(也即当电池温度信号lM更进一步升高到大于或等于第2温度阈值Tth(2)时才 启动上述的放电保护处理程序)。 将第2温度阈值Tth(2)设定高于第l温度阈值Tth(l)的原因是因为当主机电器装 置20为开机状态时，负载电路21已经在消耗电池电能，消耗的过程无法避免的会产生温度 的升高，由于此时的温度升高是正常的现象，故不让放电保护处理程序介入而消耗电能，但 当主机电器装置20为关机状态时，其温度的升高则是不正常的现象，特别是当主机电器装 置20为关机状态时使用者通常都不在附近，故更需要提早预防地执行放电保护处理程序。
在具体实施上，在主机电器装置20为一移动电话的情况下，上述的使用者选择的
操作模式设定程序例如可通过一特定的实体按键或一屏幕上的图形按键来作选择。
放电保护机制启动模块230 除了回应上述主机电器装置20为关机状态的情况下，操作模式设定模块220会命 令放电保护机制启动模块230发出一放电保护机制使能信息DISCHARGE_EN到放电保护处 理电路300之外，放电保护机制启动模块230还可选择性地回应上述的温度比较模块120 因应电池温度信号iM达到大于或等于第2温度阈值Tth(2)所发出的第2触发信息(TR2) 而发出一放电保护机制使能信息DISCHARGE_EN到放电保护处理电路300，令放电保护处理 电路300对电池单元10所储存的电能执行一放电处理程序，借以保护电池单元10。
放电保护处理电路300 放电保护处理电路300可回应上述的放电保护机制启动模块230所发出的放电保 护机制使能信息DISCHARGE_EN而对电池单元10所储存的电能执行一放电保护处理程序。 此放电保护处理电路300由截止放电电压检测模块140、截止放电电压比较模块150和放电 回路模块160所组合而成。该放电保护处理程序简述如下。 截止放电电压检测模块140可回应放电保护机制启动模块230所发出的放电保护 机制使能信息DISCHARGE—EN而被启动来检测该电池单元10的截止放电电压(以下表示为Vd—。ff)。该截止放电电压检测模块140具有对应磁滞现象(hysteresis)的功能。
截止放电电压比较模块150例如为一模拟式或数字式的比较器，用以比较上述的 截止放电电压检测模块140所检测到的截止放电电压值Vd—。ff是否大于一预设的上限阈值 截止放电电压值Vd—Mf ;若否(即电池单元10的截止放电电压Vd—。ff等于或小于该预设的上 限阈值电压值Vd—w)，则发出一放电回路禁能信号到放电回路模块160 ;反之若是，则发出 一放电回路使能信号到放电回路模块160。 放电回路模块160耦接到该电池单元IO，且其可回应上述的截止放电电压比较模 块150所发出的放电回路使能信号而被启动来令该电池单元10通过其来进行一放电程序 以消耗电池所储存的电能；并可回应该截止放电电压比较模块150所发出的放电回路禁能 信号而被关闭来停止该放电程序。该放电回路模块160是一种主动控制放电装置，其可依 照预先设定的放电电流值进行放电，使得单位时间内由放电所产生的升高温度可控制在合 理范围内，而升高的温度可以经由一般散热方式(如对流)消散，电池得以在安全温度下提 前消耗电能。 本发明的操作方式 以下即利用一应用实例来说明本发明的电池高温状况预防保护系统100在实际 应用时的整体操作方式。在此应用实例中，假设主机电器装置20为一移动电话，且其处于 开机状态；并假设[Tth(l)，Tth(2)，Tth(3)] = [50°C ， 60°C ， 85°C ]。 在实际操作时，主机开关状态检测模块210即可检测到该主机电器装置20当前的 开关状态为开机状态(ON)，并将其检测结果通过一主机开关状态信息(Ml = ON)来传送给 操作模式设定模块220。 于此同时，温度检测模块110持续检测该电池单元10目前的温度，并回应地输出 一正比于温度值的电流或电压信号来作为电池温度信号TBA。 当电池温度信号1^达到大于或等于第l温度阈值Tth(l) > 5(TC时，温度比较模 块120即会发出一第1触发信息(TR1)到操作模式设定模块220。由于(Ml = ON)，因此操 作模式设定模块220会发出一使用者可感知的通知信息(例如为发出一连串的警示声响)， 借此而将此状况通知给使用者，并同时要求使用者选择后续的操作模式为一放电保护处理 程序或一次阈值放电模式(也即当电池温度信号TBA更进一步升高到大于或等于第2温度 阈值Tth(2)时才启动上述的放电保护处理程序)。 假设使用者所选择的操作模式为次阈值放电模式；则当电池温度信号！^更进一 步升高到大于或等于第2温度阈值Tth(2) > 6(TC时，温度比较模块120即会发出一第2触 发信息(TR2)到放电保护机制启动模块230，令放电保护机制启动模块230发出一放电保护 机制使能信息DISCHARGE_EN到放电保护处理电路300，致使放电保护处理电路300对电池 单元IO所储存的电能执行一放电保护处理程序。此放电过程所产生的温度可通过例如自 然对流等方式而自行消散。 其中放电保护处理程序如同上述利用截止放电电压值Vd—。ff与上限阈值截止放电 电压值Vd—Mf之间的关系作处理于此不再赘述。 接着若电池温度信号1^再更进一步升高到大于或等于第3温度阈值 Tth(3) > 85t:时，由于在此种温度下对电池进行放电会伤害电池本身并导致例如起火的危 险，因此温度比较模块120随即发出一第3触发信息(TR3)到开关控制模块130，令开关控
9制模块130将电池电源开关30切换成断线状态，以借此切断电池单元10对主机电器装置 20的电力供应和停止对该电池单元10所进行的放电来防止在85t:的高温下进行放电所引 起的危害。 另一状况是当此移动电话处于关机状态时，主机开关状态检测模块210即可检测 到该主机电器装置20当前的开关状态为关机状态(OFF)，并将其检测结果通过一主机开关 状态信息(Ml = OFF)来传送给操作模式设定模块220。 于此同时，温度检测模块110持续检测该电池单元10目前的温度，并回应地输出 一正比于温度值的电流或电压信号来作为电池温度信号TBA。 当电池温度信号1^达到大于或等于第l温度阈值Tth(l) > 5(TC时，温度比较模 块120即会发出一第1触发信息(TR1)到操作模式设定模块220。由于(Ml = OFF)，因此 操作模式设定模块220随即令放电保护机制启动模块230发出一放电保护机制使能信息 DISCHARGE EN到放电保护处理电路300，令放电保护处理电路300对电池单元10的储存电 能执行一放电保护处理程序。此放电过程所产生的温度可通过例如自然对流等方式而自行 消散。 其中放电保护处理程序如同上述利用截止放电电压值Vd—。ff与上限阈值截止放电 电压值Vd—Mf之间的关系作处理在此不再赘述。 接着若电池温度信号1^再更进一步升高到大于或等于第3温度阈值 Tth(3) > 85t:时，由于在此种温度下对电池进行放电会伤害电池本身并导致例如起火的危 险，因此温度比较模块120随即发出一第3触发信息(TR3)到开关控制模块130，令开关控 制模块130将电池电源开关30切换成断线状态，以借此切断电池单元10对主机电器装置 20的电力供应和停止对该电池单元10所进行的放电来防止在85t:的高温下进行放电所引 起的危害。 总而言之，本发明提供了一种电池高温状况预防保护方法及系统，其特点在于利 用一多温度阈值方式来进行电池预防保护工作。此特点可让主机电器装置无论处于开机或 关机状态下，均可在电池单元进入过高温度之前，提前利用主动控制放电方式消耗电能，令 电池单元不致因过高的温度引起电池单元的异常现象如损毁、膨胀、或爆炸。本发明因此较 先前技术具有更佳的进步性及实用性。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容的 范围。本发明的实质技术内容广义地定义于所述的权利要求中。若任何他人所完成的技术 实体或方法与所述的权利要求所定义的为完全相同、或是为一种等效的改变，均将被视为 涵盖于本发明的申请专利范围之中。
权利要求
一种电池高温状况预防保护方法，其能与一电池单元整合或装置于主机电器装置内，且该电池单元能通过一电池电源开关来输出电力到一负载电路，用以对该电池单元提供一高温状况预防保护功能；此电池高温状况预防保护方法至少包含检测该主机电器装置当前的开关状态；检测该电池单元目前的温度值；检测该电池单元目前的电压值；其中，检测该电池单元目前的电压值包含对应磁滞现象的功能；比较所检测到的温度值是否达到大于或等于一第1温度阈值、一第2温度阈值和一第3温度阈值；若温度值达到大于或等于该第1温度阈值，则依据该主机电器装置当前的开关状态来回应地执行一操作模式设定程序；其中，该操作模式设定程序为当主机电器装置为关机状态时则对该电池单元执行一放电保护处理程序，反之，若该主机电器装置为开机状态时执行放电保护处理程序或执行后续的次阈值放电模式；且其中，执行该放电保护处理程序为当该电压值高于预设的上限阈值截止放电电压值时对该电池单元进行放电；若执行次阈值放电模式，当该温度值更进一步达到大于或等于该第2温度阈值，对该电池单元执行一放电保护处理程序；以及若该温度值更进一步达到大于或等于该第3温度阈值，将该电池单元的电源输出切换成断路状态而令该电池单元停止对该主机电器装置提供电力和停止对该电池单元进行放电。
2. 如权利要求1所述的电池高温状况预防保护方法，其中该操作模式设定程序中当主 机电器装置为开机状态时发出一使用者能感知的通知信息，要求使用者选择执行放电保护 处理程序或执行后续的次阈值放电模式，且其中，该使用者为该主机电器装置操作人员或任何电子控制装置。
3. 如权利要求1所述的电池高温状况预防保护方法，其中，还包括 检测当前该电池单元是否与该主机电器装置电性连接；以及当检测到该电池单元与该主机电器装置失去电性连接时，会输出其内定的主机开关状 态信息。
4. 如权利要求1所述的电池高温状况预防保护方法，其中该电池单元为一锂、镍氢、镍 镉碳锌、碱性或燃料电池等电池单元。
5. 如权利要求1所述的电池高温状况预防保护方法，其中该主机电器装置的适用类型 包括移动电话、数字相机、随身听音响装置、掌上电脑、笔记本电脑、马达和手电筒。
6. —种电池高温状况预防保护系统，其能与一电池单元整合或装置于主机电器装置 内，且该电池单元能通过一电池电源开关来输出电力到一主机电器装置的负载电路，用以 对该电池单元提供一高温状况预防保护功能；此电池高温状况预防保护系统至少包含一主机开关状态检测模块，其能检测该主机电器装置当前的开关状态，该主机开关状 态检测模块其内定的主机开关状态为关闭；一温度检测模块，其能检测该电池单元目前的温度；一温度比较模块，其能对该温度检测模块所检测到的电池温度提供一多阈值式的温度比较功能；也即将电池温度相比较至多个预设的不同的温度阈值，至少包括一第l温度阈值、一第2温度阈值和一第3温度阈值；并于每当电池温度达到大于或等于该第1温度阈值时，发出一第l触发信息；达到大于或等于该第2温度阈值时，发出一第2触发信息；而达到大于或等于该第3温度阈值时，发出一第3触发信息；一放电保护机制启动模块，其能回应该温度比较模块所发出的第2触发信息而发出一放电保护机制使能信息；一操作模式设定模块，其能依据该主机开关状态检测模块所发出的主机开关状态信息来回应该温度比较模块所发出的第1触发信息执行一操作模式设定程序；其中该操作模式设定程序为当主机电器装置为关机状态时则命令该放电保护机制启动模块发出一放电保护机制使能信息，反之，若该主机电器装置为开机状态时命令放电保护机制启动模块发出一放电保护机制使能信息或执行后续的次阈值放电模式；一放电保护处理电路，其能回应该放电保护机制启动模块所发出的放电保护机制使能信息而对该电池单元执行一放电保护处理程序；其中，放电保护处理电路包含对应磁滞现象的功能；一开关控制模块，其能回应该温度比较模块所发出的第3触发信息而令该电池单元的电池电源开关切换成断路状态而停止对该主机电器装置提供电力和停止对该电池单元进行放电，其中，该放电保护处理程序为当该电压值高于预设的上限阈值截止放电电压值时对该电池单元进行放电；若选择执行次阈值放电模式，当该温度值更进一步达到大于或等于该第2温度阈值，对该电池单元执行一放电保护处理程序；以及若该温度值更进一步达到大于或等于该第3温度阈值，将该电池单元的电源输出切换成断路状态而令该电池单元停止对该主机电器装置提供电力和停止对该电池单元进行放电。
7. 如权利要求6所述的电池高温状况预防保护系统，其中该操作模式设定程序中当主机电器装置为开机状态时发出一使用者能感知的通知信息，要求使用者选择命令放电保护机制启动模块发出一放电保护机制使能信息或执行后续的次阈值放电模式；其中，该使用者为主机电器装置操作人员或任何电子控制装置。
8. 如权利要求6所述的电池高温状况预防保护系统，其中该主机开关状态检测模块还用以检测当前是否与该主机电器装置电性连接，并在检测到失去与该主机电器装置的电性连接时，输出其内定的主机开关状态信息。
9. 如权利要求6所述的电池高温状况预防保护系统，其中该电池单元为一锂、镍氢、镍镉碳锌、碱性或燃料电池等电池单元。
10. 如权利要求6所述的电池高温状况预防保护系统，其中该主机电器装置的适用类型包括移动电话、数字相机、随身听音响装置、掌上电脑、笔记本电脑、马达和手电筒。
11. 如权利要求6所述的电池高温状况预防保护系统，其中该温度检测模块为一热敏电阻器。
12. 如权利要求6所述的电池高温状况预防保护系统，其中该放电保护处理电路包括一可设定的上限阈值截止放电电压值设定功能，用以设定一截止放电电压值。
13.如权利要求6所述的电池高温状况预防保护系统，其中该放电保护处理电路包括 一可设定的放电电流值设定功能，用以设定一放电电流值。
全文摘要
一种电池高温状况预防保护方法及系统，其可与一电池单元整合或于整合后搭接到主机电器装置，用以对该电池单元提供一高温状况预防保护功能；且其特点在于利用一多温度阈值放电方式来进行电池预防保护工作。此特点可让主机电器装置无论处于开机或关机状态下，均可于电池单元进入过高温度之前，提前消耗电能令电池单元不致因过高的温度引起电池单元的异常现象如损毁、膨胀、或爆炸。
文档编号H02H7/18GK101714766SQ200810168990
公开日2010年5月26日 申请日期2008年10月6日 优先权日2008年10月6日
发明者郭献元 申请人:郭献元