CN105652209B - 电池状态检测方法及应用其的联网装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池状态检测方法及应用其的联网装置。电池状态检测方法包括以下步骤：递回地执行以下步骤：取得电池的当前电压值以及先前电压值；计算当前电压值与先前电压值间的差值；依据差值调控低电量状态指标；依据低电量状态指标决定是否输出低电量警示信号。

Description

电池状态检测方法及应用其的联网装置
技术领域
本发明涉及一种电池状态检测方法及应用其的联网装置。
背景技术
传统上，通常是依据电池的电压值来判断电池是否进入低电量状态。也就是说，当检测到电池电压低于一限值，则表示电池处于低电量状态。
然而，电池在进入低电量状态后，其电压值将呈现快速下降的趋势，故此时电池所剩的可使用时间其实不长。而这对于长时间穿戴式装置、环境感测器或其它微型装置的应用是不利的。
因此，如何提出一种可提前警示电池将进入低电量状态的技术，乃目前业界所致力的课题之一。
发明内容
本发明的目的之一，在于提供一种电池状态检测方法及应用其的联网装置，其利用电池在接近低电量状态时所产生的电压抖动特性，作为判断电池是否接近低电量状态的依据，以提前发出低电量警示。
本发明提供一种电池状态检测方法，包括以下步骤：递回地执行以下步骤：取得电池的当前电压值以及先前电压值；计算当前电压值与先前电压值间的差值；依据差值调控低电量状态指标；依据低电量状态指标决定是否输出低电量警示信号。
本发明提供一种电池状态检测方法，包括以下步骤：检测电池的电压，以取得电池的当前电压值以及先前电压值；判断当前电压值与先前电压值间的差值是否大于或等于第一限值；当差值大于或等于第一限值，调整低电量状态指标的值；当低电量状态指标的值越过第二限值，输出低电量警示信号。
本发明还提供一种可检测电池状态的联网装置。联网装置包括：发送电路、电压感测器以及判断逻辑电路。电压感测器用以检测电池的电压。判断逻辑电路用以递回地取得电压感测器提供的电池的当前电压值以及先前电压值、计算当前电压值与先前电压值间的差值、以及依据差值调控低电量状态指标，判断逻辑电路并用以依据低电量状态指标决定是否控制发送电路输出低电量警示信号。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1绘示电池电压值对可用剩余时间的一例曲线图。
图2绘示依据本发明实施例的可检测电池状态的联网装置的简化方块图。
图3绘示依据本发明实施例的电池状态检测方法的流程图。
图4绘示依据本发明实施例的电池状态检测方法的流程图。
图5绘示以一时间间隔取样电池电压的示意图。
图6绘示依据本发明实施例的判断逻辑电路的方块图。
图7绘示依据本发明实施例的联网装置的简化方块图。
具体实施方式
以下提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并不会限缩本发明欲保护的范围。此外，实施例中的附图省略不必要的元件，以清楚显示本发明的技术特点。
本发明实施例的电池状态检测方法及应用其的联网装置，利用电池在接近低电量状态时所产生的电压抖动特性作为判断依据，以预先警示电池即将进入低电量状态。
图1绘示电池电压值对可用剩余时间的一例曲线图。曲线C1为电池的即时电压值曲线。曲线C2为电池的平均电压值曲线。T0为一电压限值，当曲线C2低于电压限值T0，则表示电池进入低电量状态，如方框104所示。在低电量状态下，电池的电压值将快速下降。在此例中，当电池进入低电量状态，其可用的剩余时间仅约剩下6至7天。
研究发现，电池在进入低电量状态之前，会先产生较频繁的电压抖动现象。如图1的方框102所示，电池的电压值在方框102的时间区间内，首次发生连续的明显变动，也就是电压抖动现象。利用此特性，可提前检测出电池即将进入低电量状态。举例来说，若在方框102的时间区间内即检测出电池的电压抖动现象并发出警示，此时电池可用的剩余时间仍有约30至31天，距离真正进入低电量状态仍有约24～25天，使用者将有较充裕的时间作电池的更换或作其他准备。
请参考图2及图3。图2绘示依据本发明一实施例的可检测电池状态的联网装置200的简化方块图。图3绘示依据本发明一实施例的电池状态检测方法的流程图300。联网装置200包括电压感测器202、判断逻辑电路204以及发送电路206。联网装置200例如是感测器、穿戴式装置或其他需要电池进行供电的微型装置。联网装置200具备接取至通信网络(例如无线通信网络)的能力，并可透过通信网络进行数据的传输。电压感测器202例如包括模拟数字转换器(Analog to Digital Converter,ADC)，可将检测到的电池电压结果以数字信号输出。电压感测器202亦可是其他形式的感测元件，可将电压检测结果以模拟或数字信号的形式输出。判断逻辑电路204耦接电压感测器202。判断逻辑电路204可例如以微处理器、微控制器、特定目的应用电路或其他的运算控制电路来实现。发送电路206耦接判断逻辑电路204。发送电路206例如包括信号发送器，可将联网装置200产生的低电量警示信号SWARN以声音、光、无线或有线信号的形式输出。
图3绘示依据本发明一实施例的联网装置200的操作流程图300。联网装置200例如会递回地执行操作流程图300所示的流程，以持续检测电池20的状态。
在步骤S302，电压感测器202检测电池20的电压，以取得电池20的当前电压值与先前电压值。电池20例如是钮扣电池，或是其他适用于穿戴式装置、感测器或微型装置的电池。
在步骤S304，判断逻辑电路204计算当前电压值与先前电压值间的差值。举例来说，此处的差值可以是绝对差值(absolute difference)。
在步骤S306，判断逻辑电路204依据该差值调控低电量状态指标。举例来说，当判断逻辑电路204检测出该差值大于或等于第一限值，判断逻辑电路204将执行一调整方案以调控低电量状态指标的值，例如增加低电量状态指标的值、减少低电量状态指标的值、对低电量状态指标的值乘上一倍率或是维持不变等。
在步骤S308，判断逻辑电路204依据低电量状态指标决定是否输出一低电量警示信号。举例来说，当判断逻辑电路204检测出低电量状态指标的值跨过一第二限值，判断逻辑电路204将控制发送电路206输出低电量警示信号SWARN。
为方便理解本发明实施例的联网装置(如联网装置200)的电池状态检测机制，请配合参考图4所示的流程图400。但需知，流程图400仅是一例示性实施例，并非用以限制本发明。
在步骤S402，电压感测器202检测电池20的电压，以取得电池20的当前电压值与先前电压值。
在步骤S404，判断逻辑电路204判断电池20的当前电压值与先前电压值间的差值是否大于第一限值，若步骤S404的判断结果为“是”，在步骤S406，判断逻辑电路204基于第一调整方案调整低电量状态指标的值。举例来说，可基于下面式子调整低电量状态指标的值：
I＝I+Δ (式1)
其中I为低电量状态指标的值。透过(式1)，每当步骤S404的判断结果为“是”，则会对低电量状态指标的值增加Δ，举例来说，Δ等于1。
若步骤S404的判断结果为“否”，在步骤S408，判断逻辑电路204将基于第二调整方案调整低电量状态指标的值。举例来说，判断逻辑电路204减少低电量状态指标的值。
接着，在步骤S410，判断逻辑电路204判断低电量状态指标的值是否越过或等于第二限值。若是，则接续步骤S412，判断逻辑电路204控制发送电路206对外输出低电压警示信号SWARN。若否，则步骤返回步骤S402，继续对下一组电压值进行判断。举例来说，判断逻辑电路204会于当前电压值与先前电压值间的差值大于或等于第一限值时，调整低电量状态指标的值，以于低电量状态指标的值越过第二限值时，控制发送电路206输出低电量警示信号SWARN。
简述流程图400，当联网装置200判断出电池20的当前电压值与先前电压值间有明显/剧烈的差异时(例如大于或等于第一限值)时，表示电池20可能进入低电量状态前的电压抖动阶段，此时判断逻辑电路204将基于第一调整方案(例如增加)调控低电量状态指标的值，以指示电池20处于电压抖动阶段的机率增加。反之，若电池20的当前电压值与先前电压值间的差异不大(例如低于第一限值)，则表示电池20可能处于非电压抖动阶段，此时将基于第二调整方案(例如减少)调控制低电量状态指标的值，以指示电池20处于电压抖动阶段的机率减少。以第一、二调整方案分别为增加、减少低电量状态指标的值为例，当低电量状态指标的值累加至越过第二限值，表示电池20的电压已在一段时间内发生密集/持续的明显变动，此时判断电池20处于电压抖动阶段，联网装置200将发出低电压警示信号SWARN以提醒使用者电池20的电量即将用尽。提醒的方式可例如是：透过互联网发送低电压警示信号SWARN至远端主机，或是透过声音、闪灯等方式发出警示信号。
上述的第一、二调整方案可以是任意的数值调整方案，像是递增、递减、或是基于一定规则调整低电量状态指标的值，或是使低电量状态指标的值维持不变。其中第二调整方案所对应的数值调整趋势与第一调整方案所对应的数值调整趋势不同，例如为相反或呈负相关。例如，当第一调整方案代表的是增加低电量状态指标的值，则第二调整方案代表的是减少低电量状态指标的值；或者，当第一调整方案代表的是减少低电量状态指标的值，则第二调整方案代表的是增加低电量状态指标的值。当低电量状态指标的值基于第一调整方案的调整而越过第二限值，判断逻辑电路204将控制发送电路206输出低电量警示信号SWARN。举例来说，倘若第一调整方案是递增低电量状态指标的值，当低电量状态指标的值大于或等于第二限值，则表示低电量状态指标的值越过第二限值，判断逻辑电路204将控制发送电路206输出低电量警示信号SWARN。反之，倘若第一调整方案是递减低电量状态指标的值，当低电量状态指标的值小于或等于第二限值，则表示低电量状态指标的值越过第二限值，判断逻辑电路204控制发送电路206输出低电量警示信号SWARN。
又一实施例中，当联网装置200判断出电池20的当前电压值与先前电压值间的差异低于第一限值时，可直接进入步骤S410以进行低电量状态指标与第二限值的比较。此时，由于低电量状态指标的值只可能增加或朝一既定趋势变化，故可增设一或多个第二限值以进行判断，或是定时重置低电量状态指标的值。
图5绘示以一时间间隔取样电池电压的示意图。以图2的联网装置200作说明，电压感测器202在时间点ti-3至ti+2取样电池20而得到的电压例如分别是V[i-3]至V[i+2]。
判断逻辑电路204可比较当前取样时间的电压值(当前电压值)与前一取样时间的电压值(先前电压值)，以判断两者间差异是否大于或等于第一限值。举例来说，若当前时间点为ti，判断逻辑电路204将比较电压值V[i]与电压值V[i-1]，以判断两者间差异是否大于或等于第一限值。
或者，判断逻辑电路204可比较当前取样时间的电压值(当前电压值)与先前取样时间区间内的电压值平均/加权平均(先前电压值)，以判断两者间差异是否大于或等于第一限值。举例来说，若当前时间点为ti，判断逻辑电路204可比较电压值V[i]与电压值V[i-1]至V[i-3]的平均/加权平均，以判断电压值V[i]与该平均/加权平均电压值之间的差异是否大于或等于第一限值。
图6绘示依据本发明实施例的判断逻辑电路600的方块图。判断逻辑电路600可作为图2的判断逻辑电路204，但不以此为限。判断逻辑电路600包括缓冲器602、储存单元604、第一判断单元606、电压抖动计数单元608以及第二判断单元610。缓冲器602用以延迟电压感测器(如图2的电压感测器202)的输出(如当前电压值VC)，以提供先前电压值VP。
储存单元604用以储存第一限值TH1以及第二限值TH2。储存单元604可例如以查阅表(look up table)或非挥发性记忆体来实现。
第一判断单元606耦接缓冲器602以及储存单元604，用以比较当前电压值VC与先前电压值VP以取得两者间的差值，并判断该差值是否大于或等于第一限值TH1，以在该差值大于或等于第一限值TH1时输出第一控制信号C1，并在该差值小于第一限值TH1时输出第二控制信号C2。
电压抖动计数单元608耦接第一判断单元606，用以回应于第一控制信号C1以第一调整方案(例如增加)调整低电量状态指标ILBS的值，并回应于第二控制信号C2以第二调整方案(例如减少)调整低电量状态指标ILBS的值。举例来说，电压抖动计数单元608回应第一控制信号C1对低电量状态指标的值ILBS加Δ，并回应第二控制信号C2对低电量状态指标的值ILBS减Δ。
第二判断单元610耦接电压抖动计数单元608以及储存单元604，用以判断经过电压抖动计数单元608调整后的低电量状态指标ILBS的值是否越过第二限值TH2，以在低电量状态指标ILBS的值越过第二限值TH2时控制发送电路206输出低电量警示信号SWARN。
图7绘示依据本发明一实施例的联网装置200’的简化方块图。相较于图2的联网装置200，联网装置200’更包括温度感测器702。温度感测器702用以检测20电池的温度值T，以供判断逻辑电路204据其调整第一限值TH1及第二限值TH2至少其一。
研究发现，当电池在较高的温度环境下，其低电量状态前的电压抖动现象会趋于和缓，即电压值变动的幅度及/或频率会较小。因此，在一实施例中，当电池20的温度值T升高，判断逻辑电路204将降低第一限值TH1及/或第二限值TH2；反之，当温度值T降低，判断逻辑电路204将提高第一限值TH1及/或第二限值TH2，以提升判断电压抖动现象的准确度。
本发明实施例的电池状态检测方法及应用其的联网装置，利用电池在接近低电量状态时所产生的电压抖动特性作为判断依据，以提前预警电池的低电量状态，让使用者拥有较充裕的时间作电池的更换或其他准备。此外，本发明实施例的电池状态检测方法及应用其的联网装置更可依据温度对电压抖动特性的影响，动态地调整判断操作中所需的第一限值及第二限值，以提升电池状态检测的效率。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池低电量状态检测方法，其特征在于，该方法包括：
递回地执行以下步骤：
取得一电池的一当前电压值以及一先前电压值；
计算该当前电压值与该先前电压值间的差值；
当该差值大于或等于一第一限值，以一第一调整方案调整一低电量状态指标的值；
当该差值小于该第一限值，以一第二调整方案调整该低电量状态指标的值；以及
依据该低电量状态指标决定是否输出一低电量警示信号。
2.如权利要求1所述的电池低电量状态检测方法，其特征在于：
依据该低电量状态指标决定是否输出该低电量警示信号的步骤包括：当该低电量状态指标的值越过一第二限值，输出该低电量警示信号。
3.如权利要求2所述的电池低电量状态检测方法，其特征在于，该电池状态检测方法还包括：
依据该电池的温度值调整该第一限值及该第二限值至少其一。
4.如权利要求1或2所述的电池低电量状态检测方法，其特征在于，该电池是钮扣电池。
5.一种可检测电池低电量状态的联网装置，其特征在于，该联网装置包括：
一发送电路；
一电压感测器，用以检测一电池的电压；以及
一判断逻辑电路，用以递回地取得该电压感测器提供的该电池的一当前电压值以及一先前电压值、计算该当前电压值与该先前电压值间的差值、以及于该差值大于或等于一第一限值时，以一第一调整方案调整一低电量状态指标的值，并于该差值小于该第一限值时，以一第二调整方案调整该低电量状态指标的值，该判断逻辑电路并用以依据该低电量状态指标决定是否控制该发送电路输出一低电量警示信号。
6.如权利要求5所述的联网装置，其特征在于，该判断逻辑电路用以于该低电量状态指标的值越过一第二限值时，控制该发送电路输出一低电量警示信号。
7.如权利要求6所述的联网装置，其特征在于，该判断逻辑电路包括：
一缓冲器，用以延迟该电压感测器的输出，以提供该先前电压值；
一储存单元，用以储存该第一限值以及该第二限值；
一第一判断单元，用以比较该当前电压值与该先前电压值以取得该差值，并判断该差值是否大于或等于该第一限值，以在该差值大于或等于该第一限值时输出一第一控制信号，并在该差值小于该第一限值时输出一第二控制信号；
一电压抖动计数单元，用以回应于该第一控制信号以该第一调整方案调整该低电量状态指标的值，并回应于该第二控制信号以该第二调整方案调整该低电量状态指标的值；以及
一第二判断单元，用以判断经过该电压抖动计数单元调整后的该低电量状态指标的值是否越过该第二限值，以在该低电量状态指标的值越过该第二限值时控制该发送电路输出该低电量警示信号。
8.如权利要求7所述的联网装置，其中该第二调整方案所对应的数值调整趋势与该第一调整方案所对应的数值调整趋势不同。
9.如权利要求6所述的联网装置，其特征在于，该联网装置还包括：
一温度感测器，用以检测该电池的温度值；
其中该判断逻辑电路依据该电池的该温度值调整该第一限值及该第二限值至少其一。
10.如权利要求5或6所述的联网装置，其特征在于，该电池是钮扣电池。
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