CN102081143A - 电池电量的估测方法与系统 - Google Patents

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Abstract

一种电池电量的估测方法与系统。此方法包括下列步骤。取得一库伦计数器计算的电池容量参数(Coulomb Counter Calculated Battery Index，CCBI)，CCBI是与从一电池中流出的累计电流量相关。取得一电池电压曲线追踪计算的电池容量参数(Battery Voltage Curve Tracer Calculated Battery Index，VCBI)，VCBI是与电池的温度、输出电压与流出的电流大小相关。根据CCBI与VCBI产生一调整过计算的电池容量参数(Modified Calculated Battery Index，MCBI)，MCBI是介于CCBI与VCBI之间。

Description

电池电量的估测方法与系统
技术领域
本发明是有关于一种估测方法与系统，且特别是有关于一种电池电量的估测方法与系统。
背景技术
在可携式电子装置中，让使用者知道电池电量(battery percentage)的多寡是一件很重要的事情。一般而言，目前已存在有多种计算可携式电子装置的电池电量的作法。第一种是使用电量计量芯片(Gauge IC)，此电量计量芯片可配置于电池保护线路板上或是配置于电子装置的电路板上。此种电量计量芯片虽然可以达到精确测量的效果，然而其成本是相对昂贵的。
另一种是使用「电池电压曲线追踪」(battery voltage curve tracer)概念所设计的电池电量的测量方法。由于这种方法所需的硬件较为简单，故此法所需的成本是远低于使用电量计量芯片的作法。然，此种方法的精确度较差。因此，如何设计出低成本且高精确度的电池电量的估测方法，乃业界所努力的方向之一。
发明内容
本发明主要提供一种电池电量的估测方法与系统，具有低成本且高精确度的优点。
根据本发明，提出一种电池电量的估测方法，包括下列步骤。取得一库伦计数器计算的电池容量参数(Coulomb Counter Calculated Battery Index，CCBI)，CCBI是与从一电池中流出的累计电流量相关。取得一电池电压曲线追踪计算的电池容量参数(Battery Voltage Curve Tracer CalculatedBattery Index，VCBI)，VCBI是与电池的温度、输出电压与流出的电流大小相关。根据CCBI与VCBI产生一调整过计算的电池容量参数(ModifiedCalculated Battery Index，MCBI)，MCBI是介于CCBI与VCBI之间。
根据本发明，还提出一种电池电量的估测系统，此包括一CCBI产生装置、一VCBI产生装置与一调整装置。CCBI产生装置用以产生CCBI，CCBI是与从一电池中流出的累计电流量相关。VCBI产生装置用以产生VCBI，VCBI是与电池的温度、输出电压与流出的电流大小相关。而调整装置则是用以根据CCBI与VCBI产生一MCBI，MCBI是介于CCBI与VCBI之间。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1绘示本发明一实施例的一种电池电量的估测方法的流程图。
图2所绘示乃用以执行图1的估测方法的估测系统的方块图。
图3绘示图2的CCBI产生装置的方块图的一例。
图4绘示乃电池输出的电流I的波形图的一例。
图5绘示图2的VCBI产生装置的方块图的一例。
图6绘示乃用以产生VCBI时所使用的电池在某一温度下的电压V(T)与电池电量的关系曲线的一例。
[主要元件标号说明]
102～106：流程步骤    200：估测系统
202：CCBI产生装置     204：VCBI产生装置
206：调整装置         302、502：电池
304、504：处理单元    306、506：检测单元
具体实施方式
请参照图1，其所绘示乃本发明一实施例的一种电池电量的估测方法的流程图。首先，如步骤102所示，取得一库伦计数器计算的电池容量参数(Coulomb Counter Calculated Battery Index，CCBI)，此CCBI是与从一电池中流出的累计电流量相关。接着，如步骤104所示，取得一电池电压曲线追踪计算的电池容量参数(Battery Voltage Curve Tracer CalculatedBattery Index，VCBI)，VCBI是与电池的温度、输出电压与流出的电流大小相关。之后，如步骤106所示，根据CCBI与VCBI产生一调整过计算的电池容量参数(Modified Calculated Battery Index，MCBI)，MCBI是介于CCBI与VCBI之间。由于当电流被高估或低估之时，上述的CCBI与VCBI的值具有互补的特性。因此，本实施例的根据CCBI与VCBI所产生的MCBI所对应的电池电量可以在不增加零件成本的情况下达到更为精准的优点。
本实施例还提出一种电池电量的估测系统。请参照图2，其所绘示乃用以执行图1的估测方法的估测系统的方块图。估测系统200包括CCBI产生装置202、VCBI产生装置204、及调整装置206。CCBI产生装置202用以产生步骤102中的CCBI。VCBI产生装置204用以产生步骤104中的VCBI。而调整装置206则是用以根据CCBI与VCBI产生步骤106的MCBI。
步骤102的CCBI例如是通过将电池的原始电量，扣除从电池中流出的电流量与时间的乘积的累积值后得到。其作法可通过使用库伦计数器而得，或是通过软件估测的方式得到。而步骤104的VCBI则例如是通过将电池在某一温度下的输出电压，参照一电池在该温度下电压与电池电量的关系曲线得到。
兹将上述步骤102与104中的CCBI与VCBI的产生方式各举一例以说明之，然本实施例并不限于此。请参照图3，其绘示图2的CCBI产生装置202的方块图的一例。电池302输出的电流流经电阻R后，输出至电子装置系统。检测单元306用以检测电阻R的跨压，并根据电阻R的电阻值与跨压来输出流经电阻R的电流值至处理单元304，以利处理单元304计算出CCBI的值。
请参照图4，其绘示乃电池302输出的电流I的波形图的一例。于时间点t0、t1、t2、t3、及t4，检测单元306分别检测出电阻R的跨压，并计算出流经电阻R的电流值分别为I0、I1、I2、I3、及I4。处理单元304将电流值与相邻两个时间点之间的时间区间的乘积，视为此时间区间内从电池302中流出的电量。也就是说，从时间点t0至t4电池302消耗的电量例如为I0(t1～t0)+I1(t2-t1)+I2(t3-t2)+I3(t4-t3)。如此，于时间点t4的CCBI值例如为将电池于时间点t0的原始电量，扣除从电池中流出的电流量与时间的乘积的累积值I0(t1-t0)+I1(t2-t1)+I2(t3-t2)+I3(t4-t3)后而得到。
另一种产生CCBI的方式为软件估测的方式。其作法例如为，处理单元304根据目前所在的电子装置所执行的软件，并参考预先储存的软件与所消耗的电流值的对照表。然后依照每个软件执行的时间，乘上所消耗的电流值，来计算出执行每个软件所消耗的电量。如此，只要将电池302的原始电量扣掉所有所执行的软件所消耗的电量，即可得到CCBI。
请同时参照图5与图6，其中图5绘示图2的VCBI产生装置204的方块图的一例，而图6绘示乃用以产生VCBI时所使用的电池在某一温度下的电压V(T)与电池电量的关系曲线的一例。假设同样地亦使用图2的装置来产生VCBI值；此时，检测单元508将检测出电池502的输出电压，以及检测单元506将检测出电阻R’的跨压。检测单元508与检测单元506分别地将电池502的输出电压值与流经电阻R’的电流值输出至处理单元504。此时，处理单元504将依照电池502的输出电压、流经电阻R’的电流，与已知的电池502的内阻RBAT，计算出电池的空载电压(open circuit voltage)。处理单元504将根据所得到的空载电压，作为电池电压V，而参照图6所示的关系曲线(此关系曲线为对应至此时的电池502的电量与空载电压的关系曲线)，来得到电池502的电池电量。举例来说，若电池502的空载电压为V1的话，由图6的关系曲线可以得知，此时的电池电量为80％。
然而，上述的CCBI与VCBI，与真正的电池电量均有一定的误差存在。举例来说，通过实验，将检测单元306输出的电阻R的电流值IA与实验室中用更精准的仪器来更精准地测量电阻R的电流值IB做比较。若IA小于IB(此为电流值被低估的情况)，经由实验可以得知，此时所得到的CCBI会有高估(over estimate)电池电量的情形。亦即，CCBI所代表的电池电量是比实际的电池电量还大。
若将检测单元506输出的电阻R’的电流值IC与实验室中用更精准的仪器来更精准地测量电阻R’的电流值ID做比较。若IC小于ID(此为电流值被低估的情况)，经由实验可以得知，此时所得到的VCBI会有低估(under estimate)电池电量的情形。亦即，VCBI所代表的电池电量是比实际的电池电量还小。
反过来说，若IA大于IB(此为电流值被高估的情况)，所得到的CCBI会有低估电池电量的情形。而若IC大于ID(此为电流值被高估的情况)，所得到的VCBI则会有高估电池电量的情形。
由于上述的取得CCBI与VCBI的作法，于电流被高估或低估之时，具有互补的特性，故本实施例通过图1的步骤106，产生介于CCBI与VCBI之间的MCBI的作法，具有可得到更精准的电池电量的优点。
兹再针对图1的步骤106作进一步的说明如下。上述的MCBI还与CCBI与VCBI的差值相关。举例来说，MCBI可大致上等于CCBI减去一补偿值，补偿值是与CCBI与VCBI的差值相关。MCBI亦可大致上等于VCBI减去一补偿值，此补偿值亦与CCBI与VCBI的差值相关。此补偿值例如为CCBI与VCBI的差值的函数。当CCBI与VCBI的差值越大时，补偿值越大。
兹举一函数为例以说明之：
MCBI＝CCBI-F    (1)
F＝(CCBI-VCBI)*[|CCBI-VCBI|N]*(10-3)*C  (2)
其中，F为补偿值，N、C为用以调整F的值的参数。|CCBI-VCBI|为CCBI与VCBI的差值的绝对值。N、C可视所使用的电子产品的特性与所希望达到的效果来微调之。
N较佳地为大于等于零的数值。若假设N为1，则F的值与CCBI-VCBI的平方相关。如此，则可达到当CCBI与VCBI的差值越大时，补偿值越大的效果。
N值亦可为零。当N为零时，F的值与CCBI-VCBI线性相关。
上式(2)中的10-3可使F的值介于某个范围之内。式(2)中的10-3亦可由其它值替代。
虽然式(2)是以补偿值F为CCBI-VCBI的N次方相关为例做说明，然补偿值F亦可为CCBI-VCBI的其它函数，只要能达到当CCBI与VCBI的差值越大时，补偿值越大的效果即可。
本发明上述实施例所揭露的电池电量的估测方法及系统可以达到更为精准的优点。而且，由于所需的硬件并不需要太过复杂的设计，故更可节省成本。如此，本实施例可以在低成本的情况下，而能达到接近传统作法的电量计量芯片所能达到的精准度，相当具有市场竞争力。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (16)

1.一种电池电量的估测方法，包括：
取得一库伦计数器计算的电池容量参数CCBI，该CCBI是与从一电池中流出的累计电流量相关；
取得一电池电压曲线追踪计算的电池容量参数VCBI，该VCBI是与该电池的温度、输出电压与流出的电流大小相关；以及
根据该CCBI与该VCBI产生一调整过计算的电池容量参数MCBI，该MCBI是介于该CCBI与该VCBI之间。
2.根据权利要求1所述的估测方法，其中，该CCBI是通过将该电池的原始电量，扣除从该电池中流出的电流量与时间的乘积的累积值后而得到。
3.根据权利要求1所述的估测方法，其中，该CCBI是通过使用库伦计数器或者通过软件估测的方式而得到。
4.根据权利要求1所述的估测方法，其中，该VCBI是通过将该电池的温度、输出电压，参照一电池在该温度下的电压与电池电量的关系曲线而得到。
5.根据权利要求1所述的估测方法，其中该MCBI是与该CCBI与VCBI的差值相关；以及
其中该MCBI是大致上等于该CCBI减去一补偿值，该补偿值是与该CCBI与VCBI的差值相关。
6.根据权利要求5所述的估测方法，其中，该补偿值是与该CCBI与VCBI的差值的N次方相关，N为大于等于零的数值。
7.根据权利要求5所述的估测方法，其中，当该CCBI与VCBI的差值越大时，该补偿值越大。
8.根据权利要求1所述的估测方法，其中，该MCBI是大致上等于该VCBI减去一补偿值，该补偿值是与该CCBI与VCBI的差值相关。
9.一种电池电量的估测系统，包括：
一库伦计数器计算的电池容量参数CCBI产生装置，用以产生该CCBI，该CCBI是与从一电池中流出的累计电流量相关；
一电池电压曲线追踪计算的电池容量参数VCBI产生装置，用以产生该VCBI，该VCBI是与该电池的温度、输出电压与流出的电流大小相关；以及
一调整装置，用以根据该CCBI与该VCBI产生一调整过计算的电池容量参数MCBI，该MCBI是介于该CCBI与该VCBI之间。
10.根据权利要求9所述的估测系统，其中，该CCBI是通过将该电池的原始电量，扣除从该电池中流出的电流量与时间的乘积的累积值后而得到。
11.根据权利要求9所述的估测系统，其中，该CCBI是通过使用库伦计数器或者通过软件估测的方式而得到。
12.根据权利要求9所述的估测系统，其中，该VCBI是通过将该电池的温度、输出电压，参照一电池在该温度下的电压与电池电量的关系曲线而得到。
13.根据权利要求9所述的估测系统，其中该MCBI是与该CCBI与VCBI的差值相关；以及
其中该MCBI是大致上等于该CCBI减去一补偿值，该补偿值是与该CCBI与VCBI的差值相关。
14.根据权利要求13所述的估测系统，其中，该补偿值是与该CCBI与VCBI的差值的N次方相关，N为大于等于零的整数值。
15.根据权利要求13所述的估测系统，其中，当该CCBI与VCBI的差值越大时，该补偿值越大。
16.根据权利要求9所述的估测系统，其中，该MCBI是大致上等于该VCBI减去一补偿值，该补偿值是与该CCBI与VCBI的差值相关。
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