CN103513187A

CN103513187A - 一种电池容量的估算方法

Info

Publication number: CN103513187A
Application number: CN201310394686.2A
Authority: CN
Inventors: 刘邦宏
Original assignee: Qisda Suzhou Co Ltd; Qisda Corp
Current assignee: Wujiang science and Technology Pioneer Park Management Service Co.,Ltd.
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2033-09-03
Also published as: CN103513187B

Abstract

本发明揭露一种用于估算电子装置内电池容量的估算方法，电子装置内部具有一个电池用以供电给电子装置，本发明的方法包括：提供电池的开回路电压与电量比对表，此表具有第一总电量为充电完成后的总电量，当充电完毕后，拔除充电器后，使用者可以开始使用装置，当电子装置进入休眠状态时，量测第一开回路电压，并于开回路电压与电量比对表比对出第一电量，当电子装置再次进入休眠状态时，量测第二开回路电压，并于开回路电压与电量比对表比对出第二电量，依据两次进入休眠状态期间所使用的第一使用电量，计算第二总电量=该第一使用电量x100%/(该第一电量-该第二电量)，估算权重比率，使现有总电量=第二总电量x权重比率+第一总电量x(1-权重比率)。

Description

一种电池容量的估算方法

技术领域

本发明涉及一种电池容量的估算方法，特别是涉及一种可依据电池老化程度，调整电池容量的估算方法，使估算结果更接近实际情况。

背景技术

目前可充电电池，在使用一段时间，经过数次的充放电后，电池能储存的容量会变少，这称为电池老化。在估算电池电量时，需将老化的影响纳入考量，否则电量会不准。

现有技术在估算电量时，通常会用到几种电池资讯：电压(VBAT)、电流(IBAT)、开路电压(OCV)、开路电压与电量对应表(OCV vs SOC table)、内阻(RBAT)、使用过程中流过的库伦量(CC)、充饱后电池包含的总库伦量(FCC)。根据所能取得的资讯，又有几种不同估算电量的方法。

现有方法一，利用电压、电流、内阻，换算出估计的开路电压(OCV_est)，查对应表找出目前电量(SOC)。OCV_est=VBAT+(IBAT x RBAT)。SOC=根据OCV_est查对应表。此方法的优点是，电池老化对这种估算方法的影响较小。缺点是，当电池在使用中，电压、电流容易有量测上的误差，这造成估算出的电量，会有上下跳动的状况。

现有方法二，先利用开路电压，查对应表找出初始电量(SOC_init)，在电池使用一段时间后，根据流过的库伦量，除以总库伦量，加上初始电量，估算出目前电量。SOC=SOC_init+(CC/FCC)。此方法的优点是，电量会随着库伦量增减，而稳定的变化。缺点是，当电池老化，总库伦量会变少，会导致电量的估算出现误差。

现有方法三，基于现有方法二，同时设法处理老化问题。当电池充饱后，再将其放电到电量0%的电压，统计这段期间的库伦量，再根据这段期间的库伦量调整总库伦量。此方法的优点是，可克服电池老化所造成的电量估算误差。缺点是，要有完整的充到饱，放电到电量0%的行为，才能调整总库伦量。

发明内容

本发明提供一种估算电子装置内电池容量的估算方法，可利用开路电压与库仑值追踪电池老化程度，将老化的影响带入电量的估算中。

本发明提供给了一种电池容量的估算方法，适用于电子装置，该电子装置具有电池，该方法包括：提供该电池的开回路电压与电量比对表，该比较表内具有第一总电量；于该电子装置第N次进入休眠状态时，量测第一开回路电压，并于该开回路电压与电量比对表中，比对出第一电量；于该电子装置第N+1次进入该休眠状态时，量测第二开回路电压，并于该开回路电压与电量比对表中，比对出第二电量；量测该第N次与该第N+1次进入该休眠状态期间的第一使用电量；计算第二总电量=该第一使用电量x100%/(该第一电量-该第二电量)；以及估算权重比率，使现有总电量=第二总电量x权重比率+第一总电量x(1-权重比率)。

较佳的，在所述的估算方法中，该权重比率随该电池的使用次数而增加。

较佳的，在所述的估算方法中，该权重比率随该第一电量与该第二电量的差值减小而减少。

较佳的，在所述的估算方法中，该权重比率随该第一使用电量减小而减少。

较佳的，在所述的估算方法中，于该电池再次充电前，以现有总电量更新该开回路电压与电量比对表。

较佳的，在所述的估算方法中，于该电池充电后，量测现有开回路电压并于更新后的该开回路电压与电量比对表对应出现有电量。

较佳的，在所述的估算方法中，当该第一开回路电压与第二开回路电压位于该开回路电压与电量比对表的平坦区，减少该权重比率。

较佳的，在所述的估算方法中，当该第二总电量在预定范围之外，减少该权重比率。

本发明还提供了一种电池容量的估算方法，适用于电子装置，该电子装置具有电池，该方法包括：对该电池充电，直到该电池具有第一总电量；提供该电池的开回路电压与电量比对表；于该电子装置进入休眠状态时，量测第一开回路电压，并于量测进入该休眠状态前所使用的第一使用电量；于该开回路电压与电量比对表中，以该第一开回路电压查出第一目前电量；计算第二目前电量=100%-第一使用电量/第一总电量x100%；估算权重比率，使现有电量=第二目前电量x权重比率+第一目前电量x(1-权重比率)。

与现有技术相比，当电子装置进入休眠状态时（若电子装置有自动休眠机制，在不使用电子装至一段时间，电子装置会将不需要的周边关闭，如照明显示等，电池会趋于一稳定的电压，若没有上述自动休眠机制，也可以侦测电池的电压稳定时，认定为休眠状态），量测第一开回路电压，并于开回路电压与电量比对表比对出第一电量，当电子装置再次进入休眠状态时，量测第二开回路电压，并于开回路电压与电量比对表比对出第二电量，依据两次进入休眠状态期间所使用的第一使用电量，计算第二总电量=该第一使用电量x100%/(该第一电量-该第二电量)，估算一权重比率，使现有总电量=第二总电量x权重比率+第一总电量x(1-权重比率)。通过本发明的估算方法，可利用开路电压与库仑值追踪电池老化的程度，并将电池老化的影响带入电量的估算中来。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例估算方法的流程图；

图2为本发明另一较佳实施例估算方法的流程图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

参考图1，为本发明一较佳实施例估算方法的流程步骤，本发明的电子装置可以是行动电话、导航装置或是笔记型电脑等，需要电池作电源，并可以显示现有电量的电子装置。步骤100，提供开回路电压与电量比对表并对电子装置完成充电使电池具有最大电量。提供本发明所使用的开路电压与电量对应表，此表是以全新的电池，在仪器上实验，建立出这个表，然后用于在装置上估算电量，其中该电量通过百分比的形式进行表示，例如，全新电池的最大电量为100%。另外，如若无作特殊说明，下文中出现的电量，也均以百分比的形式进行表示。这个表可以由电池厂商提供。当电池经多次充放电后，化学特性会有变化，使得整个对应会有些微的不同。这会影响查表的准确性。所以在使用一段时间后，我们需调整这个表，使它符合电池老化状况的特性。

本发明步骤100另外对电子装置充电使电池具有最大的电量，即对该电池充满电量；步骤110，停止充电并开始使用电子装置。停止对电池充电并开始使用电子装置，电量会开始下降，一般使用者在电子装置，通常不会持续使用直到电池耗尽，通常会使用一段时间后，休息一阵子，再使用一段时间。当停下休息时，电子装置关闭不需使用的电子元件，例如显示屏幕或是无线单元而进入休眠状态，减少耗电。当这种低耗电状况持续一段时间，电池会趋于稳定的电压，可取得第一开回路电压(即步骤120，进入休眠状态，量测第一开回路电压)。在本实施例中，步骤210，使用电子装置后,再次进入休眠状态，量测第二开回路电压。当使用者再度使用电子装置后，过一阵子后停下休息，电子装置再次进入休眠状态，可用同样方式取得第二开回路电压；步骤220，量测两次进入休眠状态期间的第一使用电量(库伦量)；步骤230，计算第二总电量。根据这两次开回路电压，与这段期间电池流过的库伦量，可计算出目前电池的第二总电量。

举例说明：第一次取得第一开回路电压OCV1，使用一段时间后，第二次取得第二开回路电压OCV2。用查表取得OCV1对应的第一电量SOC1，与OCV2对应的第二电量SOC2。统计电池在这段期间流过的第一使用量(库伦量)CC。可推算出第二总电量为FCC=CC x100%/(SOC1–SOC2)。其中，第一电量、第二电量、第一使用电量和第二总电量也均以百分比的形式进行表示。例如，第一电量为70%、第二电量为40%、第一使用电量为29%、第二总电量为96.7%。

由于在取得电池资讯时，往往有量测误差，这影响到推算第二总电量FCC的准确度。举例说明：在量测开回路电压OCV时，若偏差了一些电压，查表得到的电量SOC也会偏差。若电量SOC差了1%或2%，整个反推第二总电量FCC的动作，便可能有明显的误差。

为了克服这个问题，步骤240，估计权重比率。更估计一个权重比率来逐步调整现有总电量的值。当有新的第二总电量被推算出来时，我们会用步骤250，计算现有总电量。来更新现有总电量。现有总电量=第二总电量x权重比率+最大电量x(1–权重比率)。其中第二总电量是依据步骤230计算出来的，最大电量是原本的开路电压与电量对应表中的最大电量，现有总电量是套用权重比率以上述的计算方式来计算，权重比率可在0～1之间，可依下列不同的使用状况而由电子装置制造商依据实际的状况进行调整：

状况一：权重比率随该电池的使用次数而增加。使用次数对应电池的充放电次数，若次数多代表电池使用的时间久，老化的层度高，因此，会加重第二总电量的比率。

状况二：第一开回路电压OCV1与第二开回路电压OCV2的差距。当差距小时，我们使用比较小的权重。反之，当差距大时，我们使用比较大的权重。举例而言，若开回路电压的量测误差为10mV，第一开回路电压OCV1实际4000mV,量测到为4010mV,误差10mV，第二开回路电压OCV2实际3900mV,量测到为3890mV,误差-10mV，量测差距=120mV，20mV/120mV=16%,误差占整个量测差距比例很高，因此要减低量测值得比重；当差距大时，第一开回路电压OCV1实际4000mV,量测到为4010mV,误差10mV，第二开回路电压OCV2实际3700mV,量测到为3690mV,误差-10mV，量测差距=320mV，20mV/320mV=6%,误差占整个量测差距比例很低，量测误差所造成的影响，相较之下会比较小，代表推算出的第二总电量比较可靠，所以我们可套用比较大的权重到第二总电量，用来更新现有总电量。

状况三：量测值是否在开回路电压与电量比对表的平坦区。当在平坦区时，1mV的开路电压差距，会比其他区域有更多的电量对应差距。在这个区域，同样的电压量测误差，会比其他区域要不可靠。所以当第一开回路电压OCV1或第二开回路电压OCV2有处于平坦区，我们需使用较小的权重。

状况四：第一使用电量的数值大小。若第一使用电量的值太小，代表第一开回路电压SOC1与第二开回路电压SOC2的差距也小。使用较小的权重，来避免误差造成的影响。

状况五：推算出的第二总电量是否在合理范围。每颗电池，虽然会有些微的特性差距与老化程度，但仍有第二总电量合理范围。若是推算出的第二总电量异常大或异常小，使用较小的权重，来避免现有总电量剧烈的变化。

权重比率的范围可在0～1之间，当电池为新的时候权重比率为0，当电子装置开始为使用者使用后，可以依据上述状况一至五，依据电池使用的状况渐渐增加，以状况一为例，可以在电池每次充放电后使权重比率加上一个△w，若权重比率为1的时候，表示原用的电压与电量比对表不能被依靠，需要以实际量测的值为主。

在不同装置中，依照其硬体特性，会有不同的量测误差行为。只要先作实验，找出误差发生的规则，便可加到权重选择的条件中，来排除不正常的现有总电量更新。依照机率法则，误差可能造成量测偏大与偏小，但在累积一定量的更新，它会收敛到一个数值，我们利用此方式追踪电池的老化程度，用于估算电量。

步骤260，更新开回路电压与电量比对表。另外，在本实施例中，还进一步根据现有总电量更新开回路电压与电量比对表，如此在每次使用此表时，该表会是最精确的。步骤270，计算现有电量。依据现有量测的开回路电压，进而在步骤260中已更新的开回路电压与电量比对表中，找到精确的电量值，进一步显示于显示器上，本发明的流程步骤可以用电子装置的软件程序来执行或是可将软件程序独立的设置于电池本体内将计算出的电量送至电子装置本体显示。需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解上述估算方法的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，或上述全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

参考图2，为本发明另一较佳实施例估算方法的流程步骤，其中，在本实施例中，所述的电量，是将电池充饱满，然后持续放电到关机电压，统计电池在这段时间流出的总库伦量，再将它分为100份，用它来表示每个阶段，电池还能提供多少百分比的库伦量。一般使用者的习惯，会将装置充电到饱，再拔除充电器，如前述的步骤100～120执行后。其中，在本实施例中，步骤100～120与上述第一实施例的步骤相同，故在本实施例中采用相同的标号，另外步骤100～120具体过程也不在此重复赘述。步骤310，量测从停止充电至进入休眠状态期间的第二使用电量。开始统计由电池停止充电后到进入休眠状态期间的第二使用量(库伦量CC)，步骤320，由第一开回路电压查出第一目前电量。利用第一开回路电压查到第一目前电量；步骤330，计算第二目前电量。利用最大电量FCC及第二使用量CC，反推第二目前电量=100%–CC/FCC x100%；步骤340，估计权重比率。更估计一个权重比率来逐步调整现有电量的值。当第二目前电量被推算出来时，我们会用步骤350，计算现有电量。来更新现有电量。现有电量=第二目前电量x权重比率+第一目前电量x(1–权重比率)。其中第二目前电量是依据步骤330计算出来的，第一目前电量是在步骤320以原本的开路电压与电量对应表中的查表得知，权重比率可在0～1之间，该权重比率主要随电池的使用次数或电池老化层度而增加。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims

1.一种电池容量的估算方法，适用于电子装置，该电子装置具有电池，其特征在于，该方法包括：

提供该电池的开回路电压与电量比对表，该比较表内具有第一总电量；

于该电子装置第N次进入休眠状态时，量测第一开回路电压，并于该开回路电压与电量比对表中，比对出第一电量；

于该电子装置第N+1次进入该休眠状态时，量测第二开回路电压，并于该开回路电压与电量比对表中，比对出第二电量；

量测该第N次与该第N+1次进入该休眠状态期间的第一使用电量；

计算第二总电量=该第一使用电量x100%/(该第一电量-该第二电量)；以及

估算权重比率，使现有总电量=第二总电量x权重比率+第一总电量x(1-权重比率)。

2.如权利要求1所述的估算方法，其特征在于，该权重比率随该电池的使用次数而增加。

3.如权利要求1所述的估算方法，其特征在于，该权重比率随该第一电量与该第二电量的差值减小而减少。

4.如权利要求1所述的估算方法，其特征在于，该权重比率随该第一使用电量减小而减少。

5.如权利要求1所述的估算方法，其特征在于，于该电池再次充电前，以现有总电量更新该开回路电压与电量比对表。

6.如权利要求5所述的估算方法，其特征在于，于该电池充电后，量测现有开回路电压并于更新后的该开回路电压与电量比对表对应出现有电量。

7.如权利要求1所述的估算方法，其特征在于，当该第一开回路电压与第二开回路电压位于该开回路电压与电量比对表的平坦区，减少该权重比率。

8.如权利要求1所述的估算方法，其特征在于，当该第二总电量在预定范围之外，减少该权重比率。

9.一种电池容量的估算方法，适用于电子装置，该电子装置具有电池，其特征在于，该方法包括：

对该电池充电，直到该电池具有第一总电量；

提供该电池的开回路电压与电量比对表；

于该电子装置进入休眠状态时，量测第一开回路电压，并于量测进入该休眠状态前所使用的第一使用电量；

于该开回路电压与电量比对表中，以该第一开回路电压查出第一目前电量；

计算第二目前电量=100%-第一使用电量/第一总电量x100%；

估算权重比率，使现有电量=第二目前电量x权重比率+第一目前电量x(1-权重比率)。

10.如权利要求9所述的估算方法，其特征在于，该权重比率随该电池的使用次数而增加。