CN109425829A - 锂电池电容量检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锂电池电容量检测方法，包括：藉由开路电压法，估测一锂电池的初始电容量；在获得该锂电池的初始电容量后，藉由库伦积分法结合一温度因素及一电流变化因素，计算该锂电池消耗或补充的电容量，以获得该锂电池的当前实际电容量；以及藉由补偿计算法，将该当前实际电容量转换成当前显示电容量。

Description

锂电池电容量检测方法

技术领域

本发明有关一种电池电容量检测方法，尤指一种锂电池电容量的检测方法。

背景技术

随着科技的进步以及集成电路的快速发展，许多电子装置得以缩小化，除了轻巧及可携式的基本要求之外，能长时间操作已逐渐成为必要的需求。

并且，这些可携式电子装置(例如，移动电话、智能型手机、数字相机、数字摄影机、笔记本电脑等)均需要电力来进行运作，其中此电力的来源即为电池(例如，锂电池)，所以如何提供现今的可携式电子装置具有足够的电力已成为重要的挑战之一。

再者，由于电池的充电、放电行为是由一连串得化学氧化还原反应所造成，在化学反应的过程中，有许多的因素会直接影响电池的充电、放电特性，例如，电池所处之环境温度、电池输出电流大小等。

又，因为不同的电子装置需要不同的电池电容量，所以现不同的电池电容量的内部结构或成分以及其充、放电特性也不尽相同。因此，将会增加电池电容量检测的困难度。

虽然近年来已发展出一些电池电容量检测技术，但基于成本及准确度的考虑，目前所发展出的电池电容量检测技术并无法提供高准确度的电池电容量检测，因此，如何提供一种有效且具高准确度的电池电容量检测方法已成为目前业界的重要议题。

发明内容

本发明的实施例揭露一种锂电池电容量检测方法，包括：藉由开路电压法，估测一锂电池的初始电容量；在获得该锂电池的初始电容量后，藉由库伦积分法结合一温度因素及一电流变化因素，计算该锂电池消耗或补充的电容量，以获得该锂电池的当前实际电容量；以及藉由补偿计算法，将该当前实际电容量转换成当前显示电容量。其中，该当前显示电容量为显示给用户/消费者较直观的当前电容量。

在本发明的一较佳实施例中，该开路电压法为藉由量测该锂电池在无负载的状态下，所量测到的开路电压值，该开路电压值为该初始电容量。

在本发明的一较佳实施例中，该补偿计算法为USOC＝previous_USOC+(M×delta_SOC)，USOC为该当前显示电容量，previous_USOC为前一秒的当前显示电容量(亦为当前虚拟电容量)，其中，delta_SOC的定义将于以下详细说明。

在本发明的一较佳实施例中，当该锂电池放电时，M＝previous_USOC/SOC，M为斜率，previous_USOC为前一秒的当前显示电容量，SOC为该当前实际电容量。

在本发明的另一较佳实施例中，当该锂电池充电时，M＝(1-previous_USOC)/(1-SOC)，M为斜率，previous_USOC为前一秒的当前显示电容量，SOC为该当前实际电容量。

在本发明的一较佳实施例中，delta_SOC＝(DC-previous_DC)/FCC，DC为已放掉的累积电容量，previous_DC为已放掉的累积电容量直到前一秒止，换言之，DC与previous_DC的差异在于两者为差一秒的已放掉的累积电容量，FCC为完全充电容量。其中，由于电流量i为瞬间值，其乘上时间t为电容量值Q(即Q＝Σi*△t)，所以DC是一电容量值。

在本发明的一较佳实施例中，该完全充电容量包含该温度因素、该电流变化因素、保留电容量(ReservedCap)以及预先保留电容量(PreReservedCap)。

在本发明的一较佳实施例中，该锂电池电容量检测方法藉由一控制器、一微控制器、一处理器或一微处理器进行运算。

附图说明

图1为本发明的一种锂电池电容量检测方法的流程图；以及

图2A及图2B为本发明的一种锂电池电容量检测方法的电池放电深度特性的曲线图。

其中，附图标记说明如下：

S10、S20、S30 步骤

112 第一导线线路

113 第一导通孔

114 导电垫

120 电子式生物传感器

具体实施方式

以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉本领域的技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。本发明亦可藉由其他不同的具体实例加以施行或应用，本发明说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

须知，本说明书所附图式绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉本领域的技术人员了解与阅读，并非用以限定本发明可实施之限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

如图1所示，本发明的实施例揭露一种锂电池电容量检测方法，包括以下步骤：

步骤S10：藉由开路电压法，估测一锂电池的初始电容量；

步骤S20：在获得锂电池的初始电容量后，藉由库伦积分法结合一温度因素及一电流变化因素，计算锂电池消耗或补充的电容量，以获得锂电池的当前实际电容量；以及

步骤S30：藉由补偿计算法，将当前实际电容量转换成当前显示电容量。其中，该当前显示电容量为显示给用户/消费者较直观的当前电容量。

具体而言，依据本发明的一较佳实施例，开路电压法为藉由量测锂电池在无负载的状态下，所量测到的开路电压值，开路电压值即为初始电容量。

再者，依据本发明的一较佳实施例，如图2A及图2B所示，库伦积分法可用剩余电容量(Remaining Capacity,RC)及电池完全充电容量(Full Charge Capacity,FCC)来计算出当前实际电容量(Stat of Charge,SOC)，即如下所示：

SOC＝RC/FCC

依据本发明的一较佳实施例，本发明在电池完全充电容量(FCC)中加入温度因素及电流变化因素，因此，电池完全充电容量(FCC)可表示为：

FCC＝Qmax×Table(Qt)×Table(Qi)–ReservedCap–PreReservedCap,

并且，如图2B所示，Qmax可表示为：

Qmax＝PassedCharge/(DOD0-DOD1)

其中RC可表示为：

RC＝FCC-DC

其中，Qmax为电芯厂提供的理想容量值，PassedCharge为通过电流量，DOD(Depthof Discharge)为放电深度，Table(Qt)为在不同温度下以实验取得，Table(Qi)为在不同电流变化下以实验取得，ReservedCap为保留电容量，以及PreReservedCap为预先保留电容量。

又，由于电池的温度及电流无时无刻均在变化，所以电池完全充电容量(FCC)亦会不断地产生变化，如此也会造成当前实际电容量(SOC)随着电池完全充电容量(FCC)的改变而改变。因此，本发明之锂电池电容量检测方法亦包含补偿计算法，其中，补偿计算法可表示为

USOC＝previous_USOC+(M×delta_SOC)

其中，USOC为当前显示电容量，previous_USOC为前一秒的当前显示电容量，值得注意的是，previous_USOC、USOC及SOC均以％呈现。其中，delta_SOC的定义将于以下详细说明。

依据本发明的一较佳实施例，当锂电池放电时，M＝previous_USOC/SOC，M为斜率，previous_USOC为前一秒的当前显示电容量，SOC为当前实际电容量。

依据本发明的另一较佳实施例，当锂电池充电时，M＝(1-previous_USOC)/(1-SOC)，M为斜率，previous_USOC为前一秒的当前显示电容量，SOC为当前实际电容量。

再者，有关delta_SOC部分，delta_SOC可表示为delta_SOC＝(DC-previous_DC)/FCC，其中，DC为已放掉的累积电容量，previous_DC为已放掉的累积电容量直到前一秒止，换言之，DC与previous_DC的差异在于两者为差一秒的已放掉的累积电容量，FCC为电池完全充电容量。

值得注意的是，依据本发明的另一较佳实施例，电池完全充电容量(FCC)可包含温度因素、电流变化因素、保留电容量(ReservedCap)以及预先保留电容量(PreReservedCap)。

在本发明的一较佳实施例中，本发明的锂电池电容量检测方法可藉由一控制器、一微控制器、一处理器及一微处理器的其中之一进行运算。

综而言之，本发明的较佳实施例揭露一种锂电池电容量检测方法，透过结合开路电压法、库伦积分法、补偿计算法与温度因素及电流变化因素，可快速地及准确地检测锂电池的电容量，除了检测锂电池的电容量外，本发明亦可适用于检测其他形式的电池电容量。

然而，上述实施例仅例示性说明本发明的功效，而非用于限制本发明，任何熟悉本领域的技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。此外，在上述这些实施例中的组件的数量仅为例示性说明，亦非用于限制本发明。因此本发明的权利保护范围，应如以下的权利要求所列。

Claims (8)

1.一种锂电池电容量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

藉由开路电压法，估测一锂电池的初始电容量；

在获得该锂电池的初始电容量后，藉由库伦积分法结合一温度因素及一电流变化因素，计算该锂电池消耗或补充的电容量，以获得该锂电池的当前实际电容量；以及

藉由补偿计算法，将该当前实际电容量转换成当前显示电容量。

2.根据权利要求1所述的锂电池电容量检测方法，其特征在于，该开路电压法为藉由量测该锂电池在无负载的状态下，所量测到的开路电压值，该开路电压值为该初始电容量。

3.根据权利要求1所述的锂电池电容量检测方法，其特征在于，该补偿计算法为USOC＝previous_USOC+(M×delta_SOC)，USOC为该当前显示电容量，previous_USOC为前一秒的当前显示电容量，SOC为该当前实际电容量，previous_USOC、USOC及SOC以％呈现。

4.根据权利要求3所述的锂电池电容量检测方法，其特征在于，当该锂电池放电时，M＝previous_USOC/SOC，M为斜率，previous_USOC为前一秒的当前显示电容量，SOC为该当前实际电容量。

5.根据权利要求3所述的锂电池电容量检测方法，其特征在于，当该锂电池充电时，M＝previous_USOC/SOC，M为斜率，previous_USOC为前一秒的当前显示电容量，SOC为该当前实际电容量。

6.根据权利要求3所述的锂电池电容量检测方法，其特征在于，delta_SOC＝(DC-previous_DC)/FCC，DC为已放掉的累积电容量，previous_DC为已放掉的累积电容量直到前一秒止，FCC为完全充电容量。

7.根据权利要求1或6所述的锂电池电容量检测方法，其特征在于，该完全充电容量包含该温度因素、该电流变化因素、保留电容量(ReservedCap)以及预先保留电容量(PreReservedCap)。

8.根据权利要求1所述的锂电池电容量检测方法，其特征在于，该锂电池电容量检测方法藉由一控制器、一微控制器、一处理器及一微处理器的其中之一进行运算。