CN101263396B - 用于锂离子电池的控制电子元件 - Google Patents

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Abstract

用控制电子元件控制电池组的储存电压。感测该电池组的储存电压，以及如果该储存电压处于预定电压范围内，则触发放电机制进而将该电池组的该储存电压调整为低于该预定电压范围，或者如果该储存电压处于或高于预定电压，则触发该放电机制进而将该电池组的该储存电压调整为低于该预定电压。控制电子元件感测该电池组的储存电压，以及如果该储存电压处于预定电压范围内，则触发放电机制进而将该电池组的该储存电压调整为低于该预定电压范围，或者如果该储存电压处于或高于预定电压，则触发该放电机制进而将该电池组的该储存电压调整为低于该预定电压。该控制电子元件耦合到电子装置和电池组。该控制电子元件被实施到该电子装置中或该电池组中或单独的控制电子装置中。

Description

用于锂离子电池的控制电子元件 
相关申请案
本申请案主张2005年7月14日申请的第60/699,088号美国临时申请案的优先权，该临时申请案的全部教示被合并于本文中作为参考。 
技术领域
本发明是有关于控制电子元件，确切而言，本发明是有关于用于锂离子电池的控制电子元件。 
背景技术
便携式电子装置中的锂离子电池通常基于其用户而经历不同的充电、放电和储存常规程序。虽然该电池具有相对较长的使用(或储存)寿命和/或循环寿命是有利的，但通常该电池具有有限的使用寿命和循环寿命，部分是因为电池的化学衰减和由电极的呼吸性质造成的机械衰减，根据锂嵌入和移除改变其厚度。举例来说，虽然与采用基于LiCoO2(锂钴氧化物)的阴极材料的锂离子电池相比，采用基于尖晶石锰酸盐(manganate-spinel)的阴极材料的锂离子电池通常具有较高安全性、较高功率能力和较低制造成本，但其具有相对较短的循环寿命和使用寿命。而且，在相同类型的电池间，其使用寿命和循环寿命可彼此不同，取决于其基于用户而经历的充电、放电和储存常规程序。 
针对电池的使用寿命通常考虑两个特性。第一特性涉及在储存期间经由自身放电而损失的电池容量。在电池工业中众所周知，在没有充电能力的情况下储存的电池可部分损失其电荷。电荷损失水平通常取决于例如化学稳定性、温度和储存时间等……因素。锂离子电池是此通常在储存期间经由自身放电损失容量的电池实例。锂离子电池的损失容量可作为电池在储存期间经历的相对充电状态变化(或电压变化)来测量。第二特性涉及电池的可恢复容量和不可恢复的永久衰减。可通过将整个充电/放电循环期间的初始容量与已经储存电池的整个充电/放电循环的容量相关联来测量该可恢复容量。电池的损失容量被认为与电池在储存期间的化学衰减有关，该化学衰减不同于由电池循环所造成的衰减。由电池循环造成的衰减被认为包括由电极呼吸性质造成的衰减。无论如何，因长期使用引起的电池衰减对于许多电子装置来说是普遍的问题，尤其是对于那些采用锂离子电池的电子装置来说。 
因此，需要开发用以增加例如锂离子电池等电池的使用寿命和/或循环寿命的方法。 
发明内容
本发明大体上涉及控制电池或电池组的储存电压的方法和电子装置， 其用以调整其储存电压以避免有害电压范围或有害电压，进而将电池或电池组花费在有害电压范围或有害电压上的时间减到最小。 
申请人现已发现对于锂离子电池且尤其是对于含有钴酸锂与尖晶石锰酸盐的混合物的锂离子电池来说，给定电池(或电池单元)的储存电压电平是电池使用寿命的决定性因素。申请人现还已发现，锂离子电池衰减较快的特定储存电压范围。基于这些发现，本文揭示用控制电子元件控制电池组的储存电压的方法；包含电子装置、电池组以及耦合到电子装置和电池组的控制电子元件的系统；包含组外壳、组外壳中的至少一个电池单元以及组外壳中的控制电子元件的电池组；以及包含控制电子元件的控制电子装置。 
在一个实施例中，本发明针对用控制电子元件控制电池组的储存电压的方法。该此方法包括以下步骤：感测电池组的储存电压；以及如果储存电压处于预定电压范围内，则触发放电机制进而将电池组的储存电压调整为低于预定电压范围，或者如果储存电压处于或高于预定电压，则触发放电机制进而将电池组的储存电压调整为低于预定电压。优选地，控制电子元件和电池组耦合到电子装置。 
在另一实施例中，本发明针对于包含电子装置、电池组以及耦合到电子装置和电池组的控制电子元件的系统。控制电子元件感测电池组的储存电压，且如果储存电压处于预定电压范围内，则触发放电机制进而将电池组的储存电压调整为低于预定电压范围，或者如果储存电压处于或高于预定电压，则触发放电机制进而将电池组的储存电压调整为低于预定电压。 
在又一实施例中，本发明针对于包含组外壳、组外壳中的至少一个电池单元以及组外壳中的控制电子元件的电池组，该以感测电池组的储存电压，且如果储存电压处于预定电压范围内，则触发放电机制进而将电池组的储存电压调整为低于预定电压范围，或者如果储存电压处于或高于预定电压，则触发放电机制进而将电池组的储存电压调整为低于预定电压。 
本发明还包括控制电子装置，其包括装置外壳和装置外壳中的控制电子元件，该以感测电池组的储存电压，且如果储存电压处于预定电压范围内，则触发放电机制进而将电池组的储存电压调整为低于预定电压范围，或者如果储存电压处于或高于预定电压，则触发放电机制进而将电池组的储存电压调整为低于预定电压。 
本发明可有效增强电池的使用寿命和/或循环寿命。通常，便携式电子装置中的锂离子电池基于其用户经历不同的充电、放电和储存常规程序。举例来说，一些用户每天使用其装置的方式，早上以充满电的电池开始且在晚上将其装置插入充电器中以再次将电池充满电。其他用户可将其充满电的装置保持插到外部电源(其中电池处于满充电状态)，且接着可偶尔拔 去装置，从而消耗电池。电力消耗也可在用户之间大有不同。另外，电池可经历在任何给定充电状态下储存几小时到几天，或者在一些情况下甚至储存几星期或几个月。通过本发明，可控制此电池在不被有效使用时的电压(即，电池的储存电压)，以避免可对电池的使用寿命有害的预定电压范围，且进而增强电池的使用寿命。本发明对于具有较长使用寿命的要求的HEV(Hybrid Electric Vehicle，混合电动汽车)应用以及使用期较长的便携式装置来说特别有用。 
附图说明
图1是本发明实施例的示意性表示，其展示本发明包括电子装置、电池组以及耦合到电子装置的控制电子元件的系统，其中控制电子元件实施在电池组中。 
图2是本发明的电池组的示意性表示，其包括控制电池组的储存电压的控制电子元件。 
图3是本发明实施例的示意性表示，其展示本发明包括电子装置、电池组以及耦合到电子装置的控制电子元件的系统，其中控制电子元件实施实施在电子装置中。 
图4是本发明实施例的示意性表示，其展示本发明包括电子装置、电池组以及耦合到电子装置的控制电子元件的系统，其中控制电子元件的组件包括在电池组中且控制电子元件的组件实施在电子装置中。 
图5是本发明另一实施例的示意性表示，其展示本发明包括电子装置、电池组以及耦合到电子装置的控制电子元件的系统，其中控制电子元件的组件包括在电池组中且控制电子元件的组件实施在电子装置中。 
图6是本发明实施例的示意性表示，其展示本发明包括电子装置、电池组以及耦合到电子装置的控制电子元件的系统，其中控制电子元件实施在与电池组和电子装置分离的控制电子装置中。 
图7A和图7B是本发明的控制电子元件的方法步骤的一个实施例的示意性表示。 
图7C和图7D是本发明的控制电子元件的方法步骤的另一实施例的示意性表示。 
图8A是来自Texas Instruments(德州仪器)的支持电池单元平衡的电池充电芯片组的实例的示意性表示，该芯片组可用于在本发明中控制电池组的储存电压的电子电路。 
图8B是来自Texas Instruments的支持电池单元平衡的电池充电芯片组的另一实例的示意性表示，该芯片组可用于在本发明中控制电池组的储存电压的电子电路(外部放电电阻器被圈出)。 
图8C是具有固件的电池单元平衡电路的方框图，该电池单元平衡电路可用于在本发明中控制电池组的储存电压的电子电路。 
具体实施方式
通过在附图中所说明的本发明实例性实施例的更具体描述将容易了解前述内容，在不同附图中相同参考标号指代相同部分。该图式未必按比例绘制，而是着重于说明本发明的实施例。 
如本文中使用的，术语“储存电压”意指电池组或电池的基本恒定电压，其中每天随时间的电压变化等于或小于约0.05V。因此，储存电压任何随时间的电压变化是由自身放电造成的，而不是由于运行电子装置引起的消耗所造成的。举例来说，当电池组或电池不被有效使用达相当长的时段(例如至少约30分钟、至少约1小时或至少约2小时)时，电池组或电池处于储存电压。在以下情况下可发现此情况：关断耦合到电池组或电池的电子装置；或者耦合到电池组的电子装置不与用户互动达相当长的时段(例如，至少约30分钟、至少约1小时或至少约2小时)；或者将外部电源用于电子装置，造成电池组或电池的电压保持在基本恒定电压(例如，满充电状态(例如，4.2V))下达相当长的时段(例如，至少约30分钟、至少约1小时或至少约2小时)。 
如本文所使用的，术语“电池组或电池处于满充电状态”意指电池组或电池处于其最大电压，例如串联电池单元的每个区块4.2V，一个区块是并联的一个或一个以上电池单元。 
图1展示本发明的系统10，其包括电子装置12、电池组(或电池)14以及耦合到电子装置12和电池组14的控制电子元件16。在此实施例中，控制电子元件16实施或并入到电池组14中。 
控制电子元件16通常感测电池组14的储存电压，且如果储存电压处于预定电压范围内(例如，介于约3.85V与约3.95V之间和/或介于约4.15V与约4.20V之间)，则触发放电机制，进而将储存电压调整为低于预定电压范围，或者如果储存电压处于或高于预定电压(例如满充电状态(例如，4.2V))，则触发放电机制，进而将储存电压调整为低于预定电压。优选地，在已经过去预定时间量时，发生此触发的放电机制。 
在本发明中，可采用一个以上预定范围和/或一个以上预定电压。在一个实施例中，有一个以上预定电压范围的每一者触发放电机制。在另一实施例中，有一个以上预定电压范围的每一者触发放电机制，且存在一个或一个以上预定电压的每一者触发放电机制。 
可通过此项技术中已知的任何合适方法(例如，通过电阻性负载)来完成放电，直到储存电压变得低于预定电压范围或预定电压为止。可通过 在放电期间感测电池组14的电压来完成放电终止，且当电压达到低于预定电压范围或预定电压的电压值时放电终止。优选地，放电终止时的电压值不低于约每电池单元3.0V。更优选地，每一个别电池单元或并联电池单元区块在放电终止时的电压值介于约3.75V与约3.85V之间的范围内(例如约3.8V)或介于约3.95V与约4.15V之间(例如约4.1V)。一般来说，合适的放电率介于约10mA与约50mA之间的范围内。 
如图1所示，在优选实施例中，控制电子元件16包括用以感测电池组14的电压和随时间的电压变化的检测器电路18以及用以控制电池组14的电压的控制器电路20。 
检测器电路18优选地包括电压传感器和时间传感器，或者电压与时间组合传感器。通过此类传感器，控制电子元件16可周期性感测时间(ti)和电池组14的电池单元j在时间ti的电压(Vi，j)。控制电路20优选地包括电压传感器和电流传感器，或者电压与电流组合传感器。通过此类传感器，控制电路20可对电池组14进行放电进而将电池组14的电池单元j的电压(Vi，j)调整为低于预定电压范围或预定电压。 
当放电机制被触发时，电子装置可以是接通或关断的。另外，在放电机制被触发时，可利用外部电源有效使用电子装置。或者，电子装置可为接通或激活的，但为闲置的(即，在放电机制被触发时，不被有效使用)。类似地，不管装置是否连接到外部电源，当电子装置被关闭时可触发放电机制。 
在具体实施例中，检测器电路18感测电子装置12不与用户互动的时段，且确定该时段是否长于预定值，且如果在该时段期间的任何时间储存电压处于预定电压范围内或者处于或高于预定电压，那么检测器电路18触发控制电路20以起始放电机制。优选地，预定时间值为约30分钟，优选地1小时，更优选地约2小时。 
在另一具体实施例中，检测器电路18感测电池组14是否处于充电模式，且感测用于充电的时段。在更具体实施例中，检测器电路18还感测电池组14的电压是否处于或高于预定值。如果充电时段长于预定值，且如果电池组14的电压处于或高于预定值，那么检测器电路18触发控制电路20来起始放电机制，进而将电压调整为低于预定电压。可通过关断充电且起始放电来操作放电机制。优选地，预定时间值为约30分钟，优选地1小时，更优选地约2小时。 
在又一具体实施例中，检测器电路18确定电池组14的储存电压在满充电状态下是否保持长于预定时间值，例如长于约30分钟，优选地长于1小时，更优选地长于约2小时。这指示正通过外部电源操作电子装置12，使得不使用电池组14并将电池组14保持在其满充电状态。由于长期将电 池保持在其满充电状态下可降低电池的循环寿命和安全性，因而避免此情形是有利的。如果确定电池组14的储存电压被保持在满充电状态长于预定时间值，那么检测器电路18触发控制电路20来起始放电机制。优选地，预定时间值为约30分钟，优选地约1小时，更优选地约2小时。 
返回参看图1，在图1的实施例中，控制电子元件16被实施或并入到电池组14中。图2展示本发明的此类电池组的具体实例。如图2所示，电池组14包括组外壳22和组外壳22的一个或一个以上电池单元24。一个或一个以上控制电子元件16与电池单元24连通。电池组14可另外包括充电器26，对电池单元24进行充电/重新充电。优选地，充电器26与控制电子元件16耦合。 
或者，控制电子元件16可被实施或并入到电子装置12中，如图3所示。图4和图5展示其它实施例，其中控制电子元件16的组件被实施或并入到电池组14中且控制电子元件16的组件被实施或并入到电子装置12中。具体地说，图4展示本发明的系统40，其中检测器电路18被实施或并入到电池组14中，且控制器电路20被实施或并入到电子装置12中。图5展示本发明的系统50，其中检测器电路18被实施或并入到电子装置12中，且控制器电路20被实施或并入到电池组14中。 
在又其他实施例中，如图6所示，控制电子元件16被实施或并入到单独的控制电子装置70中，该控制电子装置70包括装置外壳72和装置外壳72的控制电子元件16。 
当控制电子元件16被实施或并入到电子装置12或电池组14时，控制电子元件16可视情况在位于电子装置12或电池组14内部的微处理器中执行。如图6所示，当控制电子元件16被实施或并入到单独的控制电子装置70中时，控制电子元件16可通过此项技术中已知的串行通信端口74(例如，串行通信端口SMBC(System Management Bus clock，系统管理汇流排时钟)/SMBD(System Management Bus data，系统管理汇流排资料))来与电子装置12(例如膝上型计算机)和电池组14通信。 
图7A和图7B展示本发明用于耦合到电池组14和电子装置12的控制电子元件16来控制电池组14的储存电压的一个实施例流程图。图7C和图7D展示本发明用于耦合到电池组14和电子装置12的控制电子元件16来控制电池组14的储存电压的另一实施例流程图。 
如图7A和图7C所示，在步骤102或步骤202中，控制电子元件16读取时间ti、电池组14的各个电池单元或电池单元区块(电池单元j)在时间ti的电压Vi，j以及视情况读取电池组14的充电模式状态(在图7A和图7C中称为“充电旗标”)。举例来说，当电池组14处于充电模式时，充电旗标为接通，且当电池组正用作电子装置12的电源时，充电旗标为关断。 
如果充电旗标不是接通，那么控制电子元件16(例如，控制电子元件16的检测器电路18)读取电池组14的任一电池单元或电池单元区块(电池单元j)的Vi，j。在一个实施例中，如图7A的步骤106中所示，控制电子元件16确定iVi，j是否处于预定范围内，即介于约3.85V与约3.95V之间，而且还确定ii)Vi，j处于预定范围内的总时间ttot(即，t2-t1)是否大于预定时间值tset，该预定时间值tset可设置为(例如)介于约1小时与2小时之间。或者，如图7C的步骤206中所示，控制电子元件16确定i)Vi，j是否处于预定范围内，即介于约3.85V与约3.95V之间，而且还确定ii)任何随时间的电压变化(|(Vi＝t2-Vi＝t1)j|/t2-t1)是否小于或等于约0.05V/天，优选地小于或等于约0.03V/天，更优选地小于或等于约0.01V/天。如果满足步骤106或步骤206的条件i)和ii)两者，那么控制电子元件16的检测器电路18触发控制电子元件的控制电路20来起始对电池单元j放电，直到Vi，j变为(例如)3.85V为止(图7A的步骤108、图7C的步骤208)。 
在步骤206的又一替代实施例(未图示)中，当确定随时间的电压变化(|(Vi＝t2-Vi＝t1)j|/t2-t1)小于或等于约0.05V/天，优选地小于或等于约0.03V/天，更优选地小于或等于约0.01V/天时，仅在一旦Vi，j处于预定范围内的总时间ttot(即，t2-t1)也大于预定时间值tset可触发放电。 
在步骤106中，如果Vi不处于预定范围内，即不介于约3.85V与约3.95V之间，或即使Vi处于预定范围内，但Vi处于预定范围内的总时间ttot未大于预定时间值tset，那么控制电子元件16移到步骤110。类似地，在步骤206中，即使Vi，j处于预定范围内，但如果任何随时间的电压变化(|(Vi＝t2-Vi＝t1)j|/t2-t1)不小于或等于约0.05V/天，例如不小于或等于约0.03V/天，或不小于或等于约0.01V/天，那么控制电子元件16移到步骤110。 
如图7A的步骤110中所示，控制电子元件16(例如，控制电子元件16的检测器电路18)确定i)Vi，j是否处于第二预定范围内，即介于约4.15V与约4.20V之间，而且还确定ii)Vi，j处于预定范围内的总时间ttot是否大于预定时间值tset。或者，如图7C的步骤210中所示，控制电子元件16(例如，控制电子元件16的检测器电路18)确定i)Vi，j是否处于第二预定范围内，即介于约4.15V与约4.20V之间，而且还确定ii)任何随时间的电压变化(|(Vi＝t2-Vi＝t1)j|/t2-t1)是否小于或等于约0.05V/天，优选地小于或等于约0.03V/天，更优选地小于或等于约0.01V/天。在步骤110或210中，当满足这些i)和ii)条件时，控制电子元件16的检测器电路18触发控制电子元件的控制电路20来起始对电池单元j放电，直到Vi，j低于4.15V(例如，4.10V)为止(图7A的步骤110和112、图7C的步骤210和212)。 
在步骤210的又一替代实施例(未图示)中，当确定随时间的电压变化(|(Vi＝t2-Vi＝t1)j|/t2-t1)小于或等于约0.05V/天，优选地小于或等于约0.03 V/天，更优选地小于或等于约0.01V/天时，仅在一旦Vi，j处于预定范围内的总时间ttot(即，t2-t1)也大于预定时间值tset时可触发放电。 
当未满足步骤110的条件i)和ii)时，控制电子元件16移到步骤102。类似地，当未满足步骤210的条件i)和ii)时，控制电子元件16移到步骤202。 
在图7A的步骤104和图7C的步骤204的每一者中，如果充电旗标为接通，那么控制电子元件遵循图7B或图7D中所示的方案B。在方案B下，控制电子元件16的检测器电路18读取时间ti和电池组14的各个电池单元或电池单元区块(电池单元j)在充电模式下的电压Vi，j，并且确定总充电时间tc tot是否大于预定充电时间值tc set(图7B的步骤116、图7D的步骤216)。如果总充电时间tc tot大于预定充电时间值tc set，那么控制电子元件16的检测器电路18触发控制电子元件16的控制电路20来起始对电池单元j放电，直到Vi，j变为4.10V为止(图7B的步骤118、图7D的步骤218)。替代地，控制电子元件16的检测器电路18触发耦合到控制电子元件16的充电器(例如，图2中的充电器26)对电池单元j充电，直到Vi，j变为4.10V为止。如果总充电时间tc tot不大于预定充电时间值tc set，那么继续对电池单元j充电，直到Vi，j变为最大电压(例如，4.20V)为止(图7B的步骤120、图7D的步骤220)。一旦将Vi，j充满电(图7B的步骤120、图7D的步骤220)或充电到Vi＝4.10V(图7B的步骤118、图7D的步骤218)，控制电子元件16重新开始图7A或图7C所示的方案A。 
可通过此项技术中已知的任何合适方法(例如，通过图2所示的充电器26)来完成对电池单元j充电。电池的典型充电电流介于约0.7C与约1C之间的范围内。允许此充电电流，直到达到最大电压(Vmax)(例如，4.2V)为止。一旦已经达到Vmax，那么通过控制充电电路来降低充电电流，以不允许电池组14的任何电池单元达到高于4.2V的电压电平。管理此类功能性的电子电路在此项技术中是已知的，例如在2006年6月28日在代理人案号为3853.1008-000下申请的题为“Special Function Battery Pack B(特殊功能电池组B)”的美国临时申请案，该临时申请案的全部教示被合并于本文中作为参考。视情况，可在电池组的充电器26中实施如题为“SpecialFunction Battery Pack B”的美国临时申请案中描述的采用相对较高的充电电流的快速充电过程。 
步骤106和110中的预定时间值tset和步骤116中的tc set每一者可独立不同或相同。tset和tc set的实例包括约30分钟与约2小时之间范围内的任何时间值，例如约40分钟与约2小时之间，或约1小时与约2小时之间。 
可通过此项技术中已知的任何合适方法(例如，通过电阻性负载)来完成放电，直到储存电压变得低于预定电压范围或预定电压为止。可通过 程，例如在本发明的系统10、30、40、50和60中所实施。所制造的每个电池通常具有唯一的化学性质和如何可在最佳模式下使用电池以提供长循环寿命、长储存寿命、高容量和高安全性的解释。 
可通过电路控制的参数之一是预定电压范围。可通过电路控制的其它参数包括由于自身放电的随时间的电压变化、用于充电的预定时间值、电池组14的储存电压被保持在满充电状态的预定时间值、满充电状态的电压、电子装置12不与用户互动的预定时间值、放电率以及用于终止放电的电压电平。这些参数通常取决于电池组14的电池单元的具体类型。 
图8A到8C中展示适合连同本发明使用的电子电路图的实例。图8A展示来自Texas instruments的合适电池充电/放电控制芯片组(bq29312)的实例，其中具有由微处理器控制的交互充电/放电FET(field effect transistor，场效应晶体管)(可从ti.com得到)。在图8A的Texas instruments芯片组中，bq29312是2、3或4电池单元锂离子电池组保护模拟前端(analog front end，AFE)IC(integrated circuit)，其合并3.3-V、25-mA低压差稳压器(dropout，DO)。bq29312还集成I2C(Inter-Integrated Circuit，内部集成电路)兼容接口以提取电池参数(例如，电池单元电压和控制输出状态)。还可将电流保护阈值和延迟编程到bq29312中。电路具有兼容的用户接口，其也允许存取电池信息。将本发明所选择的预定水平的电压和时间参数编程到微处理器中，微处理器将依次依据每一个别电池单元或电池单元区块的电压和时间响应来控制关断和接通FET。 
图8B展示来自Texas instruments的支持电池单元平衡的芯片组的参考设计(可从ti.com得到)。在本发明下，将把微处理器编程为通过芯片组的放电电阻器对处于预定电压和时间水平内的电池单元放电。 
图8C展示此项技术中已知的芯片组的简化功能方框图。固件控制程序将根据本发明读取和控制时间和电压电平。将通过负载电阻器对符合条件的电池单元进行放电。 
在图8A到8C的设计中，FET处于芯片内部。为了启动较高的放电电流，可视情况将FET移动到芯片组外部。这提供在高电流造成发热时较容易的管理热量的方式。 
在一个实施例中，电池组14包括至少一个锂离子电池单元。在此实施例中，优选地，用于触发放电机制的预定电压范围介于约3.85V与约3.95V之间或介于约4.15V与约4.20V之间，且预定电压为约4.20V。在具体实施例中，采用各用于触发放电机制的两个预定电压范围，即介于约3.85V与约3.95V之间和介于约4.15V与约4.20V之间的范围。在更具体实施例中，除了该两个预定范围外，还采用各用于触发放电机制的预定电压。 Li(1+x1)(Mn1-y1A′y2)2-x2Oz1类型的尖晶石锰酸盐化合物的其它各种实例可见于第4,366,215号、第5,196,270号和第5,316,877号美国专利(其全部教示被合并引用于本文中作为参考)。 
在优选实施例中，电池组14包括至少一个具有4.2V满充电状态的锂离子电池单元。 
用于电池组14的电池单元或电池可以是圆柱形的或棱形的(堆叠的或卷绕的)，优选地是棱形的，且更优选地是长方形的方形形状。虽然本发明可使用所有类型的方形电池单元或电池，但长方形形状是优选的。 
返回参看图2，在本发明的一些实施例中，电池组14包括多个彼此串联连接的锂离子电池(或电池单元)(例如，2到5个电池单元)。或者，电池组14可包括多个彼此并联或串并联连接的锂离子电池(或电池单元)。 
本发明还包括电池组，该电池组包括控制电子元件16，例如上文描述的电池组14。本发明还包含控制电子装置，该控制电子装置包括装置外壳和控制电子元件16，如上文描述的，例如控制电子装置70。 
用于锂离子电池(或电池单元)的正电极的合适正极活性材料包括此项技术中已知的任何材料，例如镍酸锂(例如，LiNiM′O2)、钴酸锂(例如，LiCoO2)、橄榄石型化合物(例如，LiFePO4)、尖晶石锰酸盐(例如，Li1+xMn2-xO4或Li1+x1(Mn1-y1A′y2)2-x2Oz1)和其组合物。合适正极活性材料的各种实例可见于国际申请案第PCT/US2005/047383号和2006年6月23日在代理人案号3853.1001-006下申请的题为“Lithium-ion Secondary Battery(锂离子二次电池)”的美国专利申请案，该申请案的全部教示被合并于本文中作为参考。 
在一个实施例中，电池组14所包括的每一锂离子电池单元包括活性阴极混合物，该活性阴极混合物包含尖晶石锰酸盐。在优选实施例中，尖晶石锰酸盐由经验公式Li(1+x1)(Mn1-y1A′y2)2-x2Oz1表示，其中： 
x1和x2每一者独立地等于或大于0.01且等于或小于0.3； 
y1和y2每一者独立地等于或大于0.0且等于或小于0.3； 
z1等于或大于3.9且等于或小于4.1；且 
A′是由镁、铝、钴、镍和铬组成的群组中的至少一员。 
在一个特别优选的实施例中，尖晶石锰酸盐由化学经验公式Li(1+x1)(Mn1-y1A′y2)2-x2Oz1表示，其中A′包括M3+离子，例如Al3+、Co3+、Ni3+ 和Cr3+，更优选地Al3+。在另一具体实施例中，尖晶石锰酸盐由化学经验公式Li(1+x1)(Mn1-y1A′y2)2-x2Oz1表示，其中y2是零。更优选地，用于本发明的尖晶石锰酸盐包括由化学经验公式Li(1+x1)Mn2Oz1表示的化合物，其中x1和z1每一者独立地与上文描述的相同。或者，用于本发明的尖晶石锰酸盐包括由化学经验公式Li(1+x1)Mn2-x2Oz1表示的化合物，其中x1、x2和z1每一者独立地与上文描述的相同。 
可用于本发明的尖晶石锰酸盐的具体实例包括LiMn1.9Al0.1O4、Li1+x1Mn2O4、Li1+x1Mn2-x2O4和其具有铝和镁改性剂的变化。具有 Li(1+x1)(Mn1-y1A′y2)2-x2Oz1类型的尖晶石锰酸盐化合物的其它各种实例可见于第4,366,215号、第5,196,270号和第5,316,877号美国专利(其全部教示被合并引用于本文中作为参考)。 
在另一实施例中，电池组14所包括的每一锂离子电池单元包括活性阴极混合物，该活性阴极混合物包含尖晶石锰酸盐和钴酸锂。尖晶石锰酸盐的合适实例如上文所描述。 
可用于本发明的钴酸锂的合适实例包括由锂和钴原子改性剂中的至少一者改性的LiCoO2。锂改性剂的实例包括钡(Ba)、镁(Mg)和钙(Ca)。钴改性剂的实例包括用于锂改性剂以及铝(Al)、锰(Mn)和硼(B)。其它实例包括镍(Ni)和钛(Ti)。具体地说，本发明中可使用由经验公式Lix6M′(1-y6)Co(1-z6)M″Z6O2表示的钴酸锂，其中x6大于0.05且小于1.2，y6等于或大于0且小于0.1，z6等于或大于0且小于0.5，M′是镁(Mg)和钠(Na)中的至少一员，且M″是由锰(Mn)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、镁(Mg)、钙(Ca)和锶(Sr)组成的群组的至少一员。本发明中可使用钴酸锂的另一实例包括LiCoO2。 
在具体实施例中，用于本发明的钴酸锂和尖晶石锰酸盐，钴酸锂∶尖晶石锰酸盐的重量比介于约0.95∶0.05到约0.55∶0.45之间，优选地介于约0.9∶0.1到约0.6∶0.4之间，更优选地介于约0.8∶0.2到约0.6∶0.4之间，甚至更优选地介于0.75∶0.25到约0.65∶0.35之间，例如约0.7∶0.3。 
在更具体实施例中，钴酸锂是用镁掺杂和/或用折射性氧化物或磷酸盐(例如，ZrO2或Al2(PO4)3)涂覆的LiCoO2。在另一更具体实施例中，钴酸锂是没有改性剂的LiCoO2。 
在更为具体的实施例中，电池组14所包括的每一锂离子电池单元包括活性阴极混合物，该活性阴极混合物包含Li(1+x1)Mn2Oz1(优选地，Li1+x1Mn2O4)和LiCoO2的。在另一更为具体的实施例中，电池组14所包括的每一锂离子电池单元包括活性阴极混合物，该活性阴极混合物包含Li(1+x1)Mn2-x2Oz1(优选地，Li(1+x1)Mn2-x2O4)和LiCoO2。 
用于本发明的电子装置12的合适实例包括(但不限于)便携式电动装置，例如便携式计算机、电动工具、玩具、便携式电话、可携式摄像机、PDA(personal digital assistant，个人数字助理)和HEV(混合电动车辆)。优选地，在采用HEV的一个实施例中，针对电池组14选择的中点电压避开上文描述的预定电压范围，例如介于约3.85V与约3.95V之间。基于用以传递高放电功率的电池组能力以及用以在再生切断期间采取高充电功率的能力两者来选择HEV应用中的中点电压。通常将该中点选择为约50-60％的充电状态。于是，此充电状态设定对应于特定电压，其取决于电池的化学性质。在具体实施例中，针对中点操作电压选择低于约3.85V的电压。 在另一具体实施例中，针对中点操作电压选择高于约3.95V的电压。 
用于本发明的锂离子电池单元(或电池)可通过此项技术中已知的合适方法来制备。通常，锂离子电池单元(或电池)包括正电极、负电极和电池单元套壳中的电解质。可通过此项技术中已知的合适方法来形成此类正电极和负电极以及电解质。 
举例来说，可以特定比率混合上文所述的活性正极材料(例如，Li1+x1Mn2O4和LiCoO2)来产生正电极。接着将90重量％的此掺合物与作为导电剂的5重量％的乙炔黑和作为粘合剂的5重量％的PVDF(Polyvinylidene Difluoride，聚偏氟乙烯)混合在一起。将该混合物分散在作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone，NMP)中，以制备浆液。接着将此浆液施加到铝集电器箔(通常具有约20μm的厚度)的两表面上，且在约100-150℃下进行干燥。接着通过辊式压制机对干燥电极作用，以获得扁平的正电极。 
例如，可通过混合作为负极活性材料的93重量％的石墨、3重量％的乙炔黑和作为粘合剂的4重量％的PVDF来制备负电极。也将该负混合物分散在作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮中，以制备浆液。将该负混合物浆液均匀地施加在似条状铜负集电器箔(通常具有约10μm的厚度)的两表面上。接着通过辊式压制机对干燥电极作用，以获得密实的负电极。 
通常将该负电极和正电极以及厚度为25μm的由具有微孔的聚乙烯膜形成的隔离物进行叠层和螺旋卷绕以产生螺旋型电极元件。 
用于负电极的合适负极活性材料的实例包括允许将锂掺杂在其中或不掺杂在其中的材料的任何材料。此类材料的实例包括含碳材料，例如非石墨碳、人造碳、人造石墨、天然石墨、热解碳、例如沥青焦炭、针状焦碳、石油焦碳等焦碳、石墨、玻璃状碳或通过碳化酚醛树脂、呋喃树脂......等获得的热处理有机聚合化合物、碳化纤维和活性碳。另外，金属锂、锂合金和其合金或化合物可用作负极活性材料。明确地说，允许与锂形成合金或化合物的金属元素或半导体元素可以是IV族金属元素或半导体元素，例如但不限于硅或锡。明确地说，用过渡金属(例如钴或铁/镍)掺杂的非晶锡是高度期望用作这些类型电池中的阳极材料的金属。允许以相对基本可能性将锂掺杂在其中或不掺杂在其中的氧化物以及氮化物可类似地用作负极活性材料，该氧化物例如为氧化铁、氧化钌、氧化钼、氧化钨、氧化钛和氧化锡。 
合适的非水电解质的实例包括通过将电解质盐溶解在非水溶剂中来制备的非水电解溶液、固态电解质(无机电解质或含有电解质盐的聚合电解质)和通过将电解质混合或溶解在聚合化合物......等制备的固体或似凝胶状电解质。 
非水电解溶液通常是通过将盐溶解在有机溶剂中来制备的。有机溶剂可包括通常已经用于此类型电池的任何合适类型。此类有机溶剂的实例包括碳酸丙烯、碳酸乙烯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、γ-丁内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，3-二恶茂烷、4-甲基-1，3-二恶茂烷、二乙醚、环丁砜、甲基环丁砜、乙腈、丙腈、苯甲醚、乙酸酯、丁酸酯、丙酸酯......等。优选的是使用例如碳酸丙烯等环状碳酸酯，或例如碳酸二甲酯和碳酸二乙酯等链状碳酸酯。这些有机溶剂可单独使用或以两种或两种以上的组合来使用。 
电解质中还可存在添加剂或稳定剂，例如VC(碳酸乙烯酯)、VEC(碳酸乙烯亚乙酯)、EA(乙酸乙烯酯)、TPP(磷酸三苯酯)、磷腈、联苯(BP)、双草酸硼酸锂(LiBoB)、硫酸乙烯酯(ES)和硫酸丙烯酯。这些添加剂用作阳极和阴极稳定剂或阻燃剂，其可使得电池在形成、循环效率、安全性和寿命方面具有较高性能。 
固体电解质可包括无机电解质、聚合电解质......等在具有锂离子导电性范围内的材料。无机电解质可包括(例如)氮化锂、碘化锂......等。聚合电解质由电解质盐和将电解质盐溶解于其中的聚合化合物组成。用于聚合电解质的聚合化合物的实例包括基于醚的聚合物(例如聚环氧乙烷和交联的聚环氧乙烷)、基于聚甲基丙烯酸酯的聚合物、基于丙烯酸酯的聚合物......等。这些聚合物可单独使用或以两种或两种以上的化合物或共聚物的形式来使用。 
在通过吸收上述非水电解溶液来凝胶化的聚合物范围内，凝胶电解质的基质可以是任何聚合物。用于凝胶电解质的聚合物的实例包括碳氟化合物聚合物，例如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯-共-六氟丙烯(PVDF-HFP)......等。 
用于凝胶电解质的聚合物实例还包括聚丙烯腈和聚丙烯腈的共聚物。用于共聚作用的单体(以乙烯基为基底的单体)的实例包括醋酸乙烯酯、酯甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、衣康酸、氢化丙烯酸酯甲酯、氢化丙烯酸乙酯、丙烯酰胺、氯乙烯、偏二氟乙烯和偏氯乙烯。用于凝胶电解质的聚合物的实例进一步包括丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、丙烯腈-氯化聚乙烯-丙二烯-苯乙烯共聚物树脂、丙烯腈-氯乙烯共聚物树脂、丙烯腈-甲基丙烯酸酯树脂和丙烯腈-丙烯酸酯共聚物树脂。 
用于凝胶电解质的共聚物的实例包括基于醚的聚合物(例如聚环氧乙烷)、聚环氧乙烷的共聚物和交联的聚环氧乙烷。用于共聚作用的单体的实例包括聚环氧丙烷、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸酯、丙烯酸丁酯。 
明确地说，从氧化-还原稳定性观点，可优选地使用碳氟化合物聚合物用于凝胶电解质的基质。 
电解质中所使用的电解质盐可以是任何适用于此类型电池的电解质盐。该电解质盐的实例包括LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiB(C6H5)4、LiB(C2O4)2、CH3SO3Li、CF3SO3Li、LiCl、LiBr......等。一般来说，隔离物将电池的正电极与负电极隔离。隔离物可包括通常已经用于形成非水电解质二次电池此类型的隔离物的任何似膜状材料，例如由聚丙烯、聚乙烯或该两者的分层组合制成的微孔性聚合物膜。另外，如果固体电解质或凝胶电解质用作该电池的电解质，那么未必需要提供隔离物。在某些情况下还可使用由玻璃纤维或纤维素材料制成的微孔性隔离物。隔离物厚度通常介于9与25μm之间。 
接着将电解质真空填充在锂离子电池的电池单元套壳中，其中电池单元套壳具有螺旋卷绕的“胶质卷”。一个或一个以上由例如铝制成的正引线条带附接到正电流电极，且接着电连接到电池的正端子。由例如镍金属制成的负引线连接负电极，且接着例如经由此项技术中已知的馈通装置而附接到负端子。 
例证 
实例：以各种电压储存的锂离子电池单元的稳定性和容量
在此实例中，展示锂离子电池，尤其是对于含有钴酸锂和尖晶石锰酸盐的混合物的锂离子电池来说，给定电池单元的电压电平是电池单元的使用寿命的决定性因素。此实例展示有锂离子电池单元衰减较快的特定电压范围。因此，为了增强电池的使用寿命，希望尽可能地在使用或储存具有这些特征的电池期间避免此电压范围。明确地说，已经发现，对于在阴极和石墨阳极中含有具尖晶石混合物的电池来说，介于约3.85V与3.95V之间的储存电压范围对于使用寿命是有害的。另外，还发现介于4.15V与4.20V之间的电压范围使衰减增加。相信是由于从阴极结构溶解金属离子的非常低速化学反应，尤其是对于含有尖晶石结构的氧化锰的阴极来说。通过此溶解，电极的结构完整性逐渐受到破坏且容量衰减。 
测试程序
通过此项技术中已知的方法来制备电池单元，例如通过PCT/US2005/047383和6月23日在代理人案号3853.1001-006下申请的题为“Lithium-ion Secondary Battery”的美国专利申请案中所揭示的方法，该方法的全部教示被合并于本文中作为参考。LiCoO2(70重量％)和Li1+x1MnO4 (30重量％)的混合物用作这些电池单元的活性阴极材料。将电池单元在60℃下以各种电压储存两周，表现电池单元中充电状态的选择。选择60℃是因为与室温测量相比，较高温度将较快地促进衰减。接着将电池单元完 全放电以测试电池单元中的剩余容量。为了检验可恢复容量，接着将电池单元重新充电到满充电状态(4.2V)，且再次将其放电以测试电池单元的可恢复容量。 
除了电池单元的容量外，还在电池单元中测量厚度增加的相对变化，因为相信由于来自阴极电极的不可恢复的锂损失的产气量的基准且将与电压稳定性有关。 
表1.在60℃下储存两周的电池单元的厚度增加、剩余容量和恢复容量 
 储存电压(V)   4.2   4.1   4.0   3.9   3.8
  剩余容量   86.37％   88,48％   88.11％   79.08％   76.33％
  恢复容量   94.89％   95.03％   94.80％   90.92％   94.60％
  厚度增加   0.64％   0.51％   0.51％   1.08％   0.75％
表1概述这些测量的观测值。如以上表1所示，发现剩余容量在约3.95V与4.15V之间处于最大值。在高于4.1V的电压处，剩余容量降低，且在低于3.9V的电压处，容量显着降低。电池单元的相对厚度增加遵循可恢复容量的趋势，在高于4.1V的电压和低于3.9V的电压处厚度增加较高。这可能至少部分归因于产气型反应以及当锂移动进入和离开晶体结构时由于活性材料的变化晶格参数的电极规则扩展/收缩。此扩展/收缩反应造成电极厚度的永久增加，导致电池单元厚度的净扩展。因此，假定在约4.15-4.2V和约3.85-3.95V的两个范围之间发生有限的产气增加是合理的。可能的是，电极材料与电解质之间的接面处的化学和物理特征允许增强的反应性，且因此还允许在所规定的电压范围内降低剩余容量和可恢复容量。剩余容量的降低起因于锂转变成接面上的反应产物的永久损失和气体，而可恢复容量损失起因于自身放电机制，其不产生活性材料中的锂净损失。接面处针对某些电压范围增加反应性的另一结果是产气增强，这逐渐在电池单元内部积累压力。对于在3.9V的测量来说，恢复容量降低，导出约3.85V到约3.95V的电压范围对于使用寿命特别不利的结论。 
等效物 
尽管已经参看本发明的优选实施例，明确展示并描述本发明，但所属领域的技术人员将了解在不脱离所附权利要求书所涵盖的本发明范围的情况下可在形式和细节上作各种变化。 

Claims (33)

1.一种用於电子装置之用控制电子元件控制电池组的储存电压的方法，其包含以下步骤：
a)感测该电池组的储存电压；
b)感测该电子装置未与用户互动的时段；
c)确定：i)该时段是否长于预定时间值，ii)在该时段期间的任何时间该储存电压是否处于该预定电压范围内，以及iii)在该时段期间的任何时间该储存电压是否处于或高于该预定电压；以及
d)i)如果该时段长于预定时间值，在该时段期间的任何时间该储存电压处于预定电压范围内，则触发放电机制进而将该电池组的该储存电压调整为低于该预定电压范围；或者
ii)如果该时段长于预定时间值，在该时段期间的任何时间该储存电压处于或高于预定电压，则触发该放电机制进而将该电池组的该储存电压调整为低于该预定电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该预定时间值是至少约1小时。
3.根据权利要求2所述的方法，其中该预定时间值是至少约2小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其中该预定储存电压是满充电状态的电压。
5.根据权利要求4所述的方法，其中该预定时间值是至少约1小时。
6.根据权利要求5所述的方法，其中该预定时间值是至少约2小时。
7.根据权利要求1所述的方法，其中该电池组包括至少一个锂离子电池单元。
8.根据权利要求7所述的方法，其中该预定电压范围选自介于约3.85V与约3.95V之间和介于约4.15V与约4.20V之间组成的群组，且其中该预定电压是约4.20V。
9.一种系统，其包含：
a)电子装置；
b)电池组；以及
c)耦合到该电子装置和该电池组的控制电子元件，该控制电子元件：
i)感测该电池组的储存电压；
ii)感测该电子装置未与用户互动的时段；
iii)确定：1)该时段是否长于预定时间值，2)在该时段期间的任何时间该储存电压是否处于该预定电压范围内，以及3)在该时段期间的任何时间该储存电压是否处于或高于该预定电压，进而触发放电机制；以及
iv)1)如果该时段长于预定时间值，在该时段期间的任何时间该储存电压处于预定电压范围内，则触发放电机制，进而将该电池组的该储存电压调整为低于该预定电压范围；或者
2)如果该时段长于预定时间值，在该时段期间的任何时间该储存电压处于或高于预定电压，则触发该放电机制，进而将该电池组的该储存电压调整为低于该预定电压。
10.根据权利要求9所述的系统，其中该控制电子元件包括：
a)检测器电路，其用以感测该电池组的电压和时间；以及
b)控制器电路，其用以控制该电池组的电压和电流。
11.根据权利要求10所述的系统，其中该控制电子元件被实施到该电池组中。
12.根据权利要求10所述的系统，其中该控制电子元件被实施到该电子装置中。
13.根据权利要求10所述的系统，其中该检测器电路和该控制器电路中的一者被实施到该电池组中，且该检测器电路和该控制器电路中的一者被实施到该电子装置中。
14.根据权利要求9所述的系统，其中该电池组包括电阻性负载，通过该电阻性负载对该电池组的该储存电压放电。
15.根据权利要求9所述的系统，其中该预定时间值为约1小时。
16.根据权利要求9所述的系统，其中该预定储存电压是满充电状态的电压。
17.根据权利要求16所述的系统，其中该预定时间值为约1小时。
18.根据权利要求9所述的系统，其进一步包括充电电路，该充电电路用以从外部电源对该电池组充电，其中该充电电路耦合到该控制电子元件。
19.根据权利要求18所述的系统，其中该充电电路处于该电池组中。
20.根据权利要求9所述的系统，其中该电池组包括至少一个锂离子电池单元。
21.根据权利要求20所述的系统，其中该预定电压范围选自介于约3.85V与约3.95V之间和介于约4.15V与约4.20V之间组成的群组，且其中该预定电压是约4.20V。
22.根据权利要求21所述的系统，其中每一锂离子电池单元包括活性阴极混合物，该活性阴极混合物包含由以下经验公式表示的尖晶石锰酸盐，
Li(1+x1)(Mn1-y1A′y2)2-x2Oz1，其中：
x1和x2每一者独立地等于或大于0.01且等于或小于0.3；
y1和y2每一者独立地等于或大于0.0且等于或小于0.3； 
z1等于或大于3.9且等于或小于4.1；且
A′是由镁、铝、钴、镍和铬组成的群组中的至少一员。
23.根据权利要求22所述的系统，其中该阴极混合物进一步包括钴酸锂。
24.根据权利要求23所述的系统，其中该钴酸锂与该尖晶石锰酸盐按介于约0.95∶0.05与约0.55∶0.45之间的钴酸锂∶尖晶石锰酸盐重量比率。
25.一种电池组，其包含：
a)组外壳；
b)该组外壳中的至少一个电池单元；以及
c)该组外壳中的控制电子元件，该控制电子元件：
i)感测该电池组的储存电压；
ii)感测该电子装置未与用户互动的时段；
iii)确定：1)该时段是否长于预定时间值，2)在该时段期间的任何时间该储存电压是否处于该预定电压范围内，以及3)在该时段期间的任何时间该储存电压是否处于或高于该预定电压，进而触发放电机制；以及
iv)1)如果该时段长于预定时间值，在该时段期间的任何时间该储存电压处于预定电压范围内，则触发放电机制，进而将该电池组的该储存电压调整为低于该预定电压范围；或者
2)如果该时段长于预定时间值，在该时段期间的任何时间该储存电压处于或高于预定电压，则触发该放电机制，进而将该电池组的该储存电压调整为低于该预定电压。
26.根据权利要求25所述的电池组，其中该控制电子元件包括：
a)检测器电路，其用以感测该电池组的电压和时间；以及
b)控制器电路，其用以控制该电池组的电压和电流。
27.根据权利要求25所述的电池组，其进一步包括充电电路，该充电电路用以从外部电源对该电池组充电，其中该充电电路耦合到该控制电子元件。
28.根据权利要求25所述的电池组，其中该电池组包括至少一个锂离子电池单元。
29.根据权利要求28所述的电池组，其中该预定电压范围选自介于约3.85V与约3.95V之间和介于约4.15V与约4.20V之间组成的群组，且其中该预定电压是约4.20V。
30.根据权利要求29所述的电池组，其中每一锂离子电池单元包括活性阴极混合物，该活性阴极混合物包含由以下经验公式表示的尖晶石锰酸盐， 
Li(1+x1)(Mn1-y1A′y2)2-x2Oz1，其中：
x1和x2每一者独立地等于或大于0.01且等于或小于0.3；
y1和y2每一者独立地等于或大于0.0且等于或小于0.3；
z1等于或大于3.9且等于或小于4.1；且
A′是由镁、铝、钴、镍和铬组成的群组中的至少一员。
31.根据权利要求30所述的电池组，其中该阴极混合物进一步包括钴酸锂。
32.根据权利要求31所述的电池组，其中该钴酸锂与该尖晶石锰酸盐按介于约0.95∶0.05与约0.55∶0.45之间的钴酸锂∶尖晶石锰酸盐重量比率。
33.一种控制电子装置，其包含：
a)装置外壳；
b)该装置外壳中的控制电子元件，该控制电子元件：
i)感测电池组的储存电压；
ii)感测该电子装置未与用户互动的时段；
iii)确定：1)该时段是否长于预定时间值，2)在该时段期间的任何时间该储存电压是否处于该预定电压范围内，以及3)在该时段期间的任何时间该储存电压是否处于或高于该预定电压，进而触发放电机制；以及
iv)1)如果该时段长于预定时间值，在该时段期间的任何时间该储存电压处于预定电压范围内，则触发放电机制，进而将该电池组的该储存电压调整为低于该预定电压范围；或者
2)如果该时段长于预定时间值，在该时段期间的任何时间该储存电压处于或高于预定电压，则触发该放电机制，进而将该电池组的该储存电压调整为低于该预定电压。 
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