CN110417072B - 采用多个判饱条件以精准显示电量的方法及电池管理单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用多个判饱条件以精准显示电量的方法，其包括侦测电池组的操作温度、充电电流和充电电压。当根据操作温度和充电电压判定电池组符合第一高温判饱条件时、当根据操作温度、充电电压和充电电流判定电池组符合第二高温判饱条件时，或是当根据充电电压和充电电流判定电池组符合常温判饱条件时，指示显示模块将所显示的相对荷电状态在预定时间内逐渐提升至100％。因此，本发明可提供一种采用多个判饱条件以精准显示电量的方法及相关电池管理单元。

Description

采用多个判饱条件以精准显示电量的方法及电池管理单元
技术领域
本发明涉及一种显示电量的方法及相关电池管理单元，尤其涉及一种采用多个判饱条件以精准显示电量的方法及相关电池管理单元。
背景技术
锂电池具有高能量密度、高操作电压、使用温度范围大、无记忆效应、寿命长，以及高充放电次数等优点，已广泛地被用以提供电力，例如用于手机、笔记本电脑或数字相机等可携式电子产品。同时，针对近年来电动车的蓬勃发展，使用磷酸锂铁(LiFePO4)为正极材料的锂电池具高安全性、平稳的电压平台输出、快速充电能力、可瞬间大电流放电、长使用寿命、高能量密度，以及符合绿色能源要求对环境不污染等特色，因此成为电动车动力来源的首选。
由于电动车与穿戴携带式电子产品相比之下，电动车所使用的电芯数目远多于穿戴携带式电子产品好几千倍，因此在利润取向下所以很多一线电芯厂都将产能移往电动车，其它穿戴携带式电子产品所需的产能则由二线电芯厂来填补。在规格方面最主要的差异是在电池充电电压的部份，一线电芯厂的充电电压在允许的温度范围内是以定电压充电，而二线电芯厂因考虑电池特性的问题，所以在允许充电范围中，大部份都是在温度达到45度以上时需要做降电压充电的动作，不过这也影响到了系统电池指示器的电量显示。
在竞技笔电的应用中，笔记本电脑的变压器多半会长时间插着电，而许多使用者也习惯一边将手机插入交流电源一边操作手机。在高效能的运作下，系统温度的提升也会让电池的操作温度越来越高。假设现在用户的系统还没充饱电，使用情境又在重负载的状况下进行充电，系统若是采用上述二线电池芯的话就会让使用者看到明明充电器插着却一直无法饱充的情形。
图1为现有技术中采用二线电池芯的系统运作时的示意图。由上至下依序为二线电池芯的相对荷电状态(relative state-of-charge,RSOC)、充电电压，操作温度和充放电电流的波形图。假设现有技术的二线电池芯的规格为当温度在45℃以下需以4.4V来充电，而当温度在45℃以上时需降压以4.2V来充电。如图1所示，当二线电池芯的操作温度超过45℃时，此时二线电池芯的充电电压为4.2V，满充电时RSOC的部份就会停留在4.2V所对应大约80％的处。直到二线电池芯的操作温度低于45℃时，充电电压才会变回4.4V，满充电时电池电量RSOC才会显示为100％。
因此，当采用二线电池芯的系统在还没充饱电且在重负载运作的状况下进行充电，使用者可能会看到明明充电器插着却一直无法饱充的情形，进而造成困扰。因此，需要一种能精准显示电量的电池管理单元。
发明内容
鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种能精准显示电量的方法及相关电池管理单元。
为达到上述目的，本发明公开一种采用多个判饱条件以精准显示电量的方法，其包括侦测一电池组的一操作温度以回报相对应的一温度信息；侦测所述电池组的一充电电流以回报相对应的一电流信息；侦测所述电池组的一充电电压以回报相对应的一电压信息；当根据所述温度信息和所述电压信息判定所述电池组符合一第一高温判饱条件时，指示一显示模块将所显示的一相对荷电状态在一预定时间内逐渐提升至100％；以及当根据所述电池组的所述温度信息、所述电压信息和所述电流信息判定所述电池组符合一第二高温判饱条件时，指示所述显示模块将所显示的所述相对荷电状态在所述预定时间内逐渐提升至100％。其中，所述电池组包括一个或多个可充电电池，在所述操作温度未超过一临界温度时是以一第一电压充电所述一个或多个可充电电池，在所述操作温度超过所述临界温度时是以一第二电压充电所述一个或多个可充电电池，在所述充电电流低于一中止充电电流时停止充电所述一个或多个可充电电池，且所述第一电压高于所述第二电压。
为达到上述目的，本发明公开一种采用多个判饱条件以精准显示电量的电池管理单元，其包括一电池组，其包括一个或多个可充电电池；一温度侦测单元，用来侦测所述电池组的一操作温度以回报相对应的一温度信息；一电流侦测单元，用来侦测所述电池组的一充电电流以回报相对应的一电流信息；一电压侦测单元，用来侦测所述电池组的一充电电压以回报相对应的一电压信息；一显示模块，用来显示所述电池组的一相对荷电状态；以及一微控制器，耦接至所述温度侦测单元、所述电流侦测单元和所述电压侦测单元以分别接收所述温度信息、所述电流信息和所述电压信息。所述微控制器用来当根据所述温度信息和所述电压信息判定所述电池组符合一第一高温判饱条件时，指示所述显示模块将所显示的所述相对荷电状态在一预定时间内逐渐提升至100％；以及当根据所述电池组的所述温度信息、所述电压信息和所述电流信息判定所述电池组符合一第二高温判饱条件时，指示显示模块将所显示的所述相对荷电状态在所述预定时间内逐渐提升至100％。其中，在所述操作温度未超过一临界温度时是以一第一电压充电所述一个或多个可充电电池，在所述操作温度超过所述临界温度时是以一第二电压充电所述一个或多个可充电电池，在所述充电电流低于一中止充电电流时停止充电所述一个或多个可充电电池，且所述第一电压高于所述第二电压。
附图说明
图1为先前技术中采用二线电池芯的系统运作时的示意图。
图2为本发明实施例中一种采用多个判饱条件以精准显示电量的电池管理单元的功能方块图。
图3为本发明实施例中电池管理单元运作时的流程图。
图4为本发明实施例中电池管理单元运作时的示意图。
其中，附图标记说明如下：
10 电池组
20 微控制器
30 温度侦测单元
40 电流侦测单元
50 电压侦测单元
60 显示模块
100 电池管理单元
310～360 步骤
S1 温度信息
S2 电流信息
S3 电压信息
具体实施方式
图2为本发明实施例中一种采用多个判饱条件以精准显示电量的电池管理单元(battery management unit,BMU)100的功能方块图。电池管理单元100包括一电池组10、一微控制器(microcontroller unit,MCU)20、一温度侦测单元30、一电流侦测单元40、一电压侦测单元50，以及一显示模块60。
在本发明中，电池组10可包括多个串接的可充电电池，例如锂电池。本发明的电池组10采用二线电池芯，亦即在允许充电的温度范围内会根据温度采用不同充电电压。如下列表一所示，在温度介于0～15℃的第一状态下，首先采用916mA的电流充电至4.4V，接着充电电压维持在4.4V，而中止充电电流(end-of-charge current)为229mA；在温度介于15～45℃的第二状态下，首先采用2290mA的电流充电至4.4V，接着充电电压维持在4.4V，而中止充电电流为229mA；在温度介于45～60℃的第三状态下，首先采用2290mA的电流充电至4.2V，接着充电电压维持在4.2V，而中止充电电流为229mA。然而，表一所示的二线电池芯规格只是本发明的实施例，并不限定本发明的范畴。
Figure BDA0001766137240000051
表一
在本发明的电池管理单元100中，温度侦测单元30用来侦测电池组10的操作温度，并回报相对应的温度信息S1至微控制器20。电流侦测单元40用来侦测电池组10的充电电流，并回报相对应的电流信息S2至微控制器20。电压侦测单元50用来侦测电池组10的充电电压，并回报相对应的电压信息S3至微控制器20。微控制器20再根据温度信息S1、电流信息S2和电压信息S3来控制显示模块60所显示的电量(RSOC)。
在本发明一实施例中，温度侦测单元30、电流侦测单元40和电压侦测单元50可为独立组件。在本发明另一实施例中，温度侦测单元30、电流侦测单元40或电压侦测单元50可整合至微控制器20。然而，温度侦测单元30、电流侦测单元40和电压侦测单元50的实施方式并不限定本发明的范畴。
图3为本发明实施例中电池管理单元100运作时的流程图，其包括下列步骤：
步骤310：开始。
步骤320：判断电池组10的操作温度是否超过一临界温度；若是，执行步骤330；若否，执行步骤360。
步骤330：判断电池组10的充电电压是否超过一预定电压；若是，执行步骤340；若否，执行步骤350。
步骤340：当根据电池组10的操作温度和充电电压判定符合一第一高温判饱条件时，将显示模块60所显示的电量在一预定时间内逐渐提升至100％。
步骤350：当根据电池组10的操作温度、充电电压和充电电流判定符合一第二高温判饱条件时，将显示模块60所显示的电量在一预定时间内逐渐提升至100％。
步骤360：当根据电池组10的充电电压和充电电流判定符合一常温判饱条件时，将显示模块60所显示的RSOC在一预定时间内逐渐提升至100％。
在步骤320中，微控制器20可根据温度侦测单元30提供的温度信息S1来得知目前电池组10的操作温度。临界温度可根据电池组10的特性来决定，例如在表一的实施例中，临界温度可设为45℃。根据表一所示的规格，当电池组10的操作温度未超过45℃时应使用较高充电电压(4.4V)，而当电池组10的操作温度超过45℃时应使用较低充电电压(4.2V)，如此可确保电池组10维持其运作特性。值得注意的是，表一所示实施例只是了说明目的，并不限定本发明的范畴。
在步骤330中，微控制器20可根据电压侦测单元50所提供的电压信息S3来得知目前电池组10的充电电压。预定电压可根据电池组10的特性来决定，例如在表一的实施例中，预定电压可设为4.2V℃。步骤330的目的在于当电池组10在高温状态(例如45～60℃)下运作时，判断其充电电压的值是否超过规格中要求的较低充电电压(4.2V)。
当在步骤320和330中判定电池组10的操作温度超过临界温度且充电电压超过预定电压时，本发明会执行步骤340以根据电池组10的操作温度和充电电压来判断是否符合第一高温判饱条件。例如在表一的实施例中，当电池组10的操作温度高于45℃且充电电压大于4.2V时，此时可判定符合第一高温判饱条件。第一高温判饱条件是考虑到系统在原始充电电压4.4V接近充饱时，在操作温度突然超过45度需降压的状况下，同时考虑操作温度和充电电压的判饱机制。
当在步骤320和330中判定电池组10的操作温度超过临界温度但充电电压并未超过预定电压时，本发明会执行步骤350以根据电池组10的操作温度、充电电压和充电电流是否符合第二高温判饱条件，其中微控制器20可根据电流侦测单元40所提供的电流信息S2来得知目前电池组10的充电电流。例如在表一的实施例中，当电池组10的操作温度高于45℃、充电电压大于4.1V且充电电流小于229mA时，此时可判定符合第二高温判饱条件。第二高温判饱条件是针对系统在高温状态运作一段时间时，同时考虑操作温度、充电电压和充电电流(规格中的中止充电电流)的判饱机制。
当在步骤320中判定电池组10的操作温度并未超过临界温度时，本发明会执行步骤360以根据电池组10的充电电压和充电电流来判断是否符合常温判饱条件。例如在表一的实施例中，当电池组10的充电电压大于4.3V且充电电流小于229mA时，此时可判定符合常温判饱条件。常温判饱条件是针对系统在常温状态下时，同时考虑充电电压和充电电流(规格中的中止充电电流)的判饱机制。
当在步骤340、350或360中判定符合第一高温判饱条件、第二高温判饱条件或常温判饱条件时，本发明可执行步骤370以将显示模块60所显示的电量在预定时间内逐渐提升至100％。
图4为本发明实施例中电池管理单元100运作时的示意图。由上至下依序为电池组10的RSOC、充电电压，操作温度和充放电电流的波形图。在时间点T1之前和时间点T2之后采用常温判饱条件来判断，而在时间点T1和T2之间采用第一高温判饱条件或第二高温判饱条件来判断。
综上所述，本发明提供一种根据操作温度、充电电压和充电电流来判饱的方法和相关电池管理单元。当电池管理单元在常温下运作时，根据电池组10的充电电压和充电电流来判断是否符合常温判饱条件；当电池管理单元在高温下以较高充电电压运作时，根据电池组10的操作温度和充电电压来判断是否符合第一高温判饱条件；当电池管理单元在高温下以较低充电电压运作时，根据电池组10的操作温度、充电电压和充电电压来判断是否符合第二高温判饱条件。因此，当采用二线电池芯的系统的饱充显示可以达到100％的判饱条件，而不会被降压后的电压限制而让用户误以为未充饱电。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种采用多个判饱条件以精准显示电量的方法，其特征在于，包括：
侦测一电池组的一操作温度以回报相对应的一温度信息；
侦测所述电池组的一充电电流以回报相对应的一电流信息；
侦测所述电池组的一充电电压以回报相对应的一电压信息；
当根据所述温度信息和所述电压信息判定所述电池组符合一第一高温判饱条件时，指示一显示模块将所显示的一相对荷电状态在一预定时间内逐渐提升至100%；以及
当根据所述电池组的所述温度信息、所述电压信息和所述电流信息判定所述电池组符合一第二高温判饱条件时，指示所述显示模块将所显示的所述相对荷电状态在所述预定时间内逐渐提升至100%，其中：
所述电池组包括一个或多个可充电电池；
在所述操作温度未超过一临界温度时是以一第一电压充电所述一个或多个可充电电池；
在所述操作温度超过所述临界温度时是以一第二电压充电所述一个或多个可充电电池；
在所述充电电流低于一中止充电电流时停止充电所述一个或多个可充电电池；
所述第一电压高于所述第二电压；
当所述操作温度高于所述临界温度且所述充电电压高于所述第二电压时，判定所述电池组符合所述第一高温判饱条件；且
当所述操作温度高于所述临界温度、所述充电电压高于一第三电压且所述充电电流低于所述中止充电电流时，判定所述电池组符合所述第二高温判饱条件，其中所述第三电压小于所述第二电压。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，另包括：
当根据所述电池组的所述电压信息和所述电流信息判定所述电池组符合一常温判饱条件时，指示所述显示模块将所显示的所述相对荷电状态在所述预定时间内逐渐提升至100%，其中当所述操作温度不高于所述临界温度、所述充电电压高于一第四电压且所述充电电流低于所述中止充电电流时，判定所述电池组符合所述常温判饱条件，其中所述第四电压的值介于所述第一电压和所述第二电压之间。
3.一种采用多个判饱条件以精准显示电量的电池管理单元，其特征在于，包括：
一电池组，其包括一个或多个可充电电池；
一温度侦测单元，用来侦测所述电池组的一操作温度以回报相对应的一温度信息；
一电流侦测单元，用来侦测所述电池组的一充电电流以回报相对应的一电流信息；
一电压侦测单元，用来侦测所述电池组的一充电电压以回报相对应的一电压信息；
一显示模块，用来显示所述电池组的一相对荷电状态；以及
一微控制器，耦接至所述温度侦测单元、所述电流侦测单元和所述电压侦测单元以分别接收所述温度信息、所述电流信息和所述电压信息，用来：
当根据所述温度信息和所述电压信息判定所述电池组符合一第一高温判饱条件时，指示所述显示模块将所显示的所述相对荷电状态在一预定时间内逐渐提升至100%；
当根据所述电池组的所述温度信息、所述电压信息和所述电流信息判定所述电池组符合一第二高温判饱条件时，指示显示模块将所显示的所述相对荷电状态在所述预定时间内逐渐提升至100%，其中：
在所述操作温度未超过一临界温度时是以一第一电压充电所述一个或多个可充电电池；
在所述操作温度超过所述临界温度时是以一第二电压充电所述一个或多个可充电电池；
在所述充电电流低于一中止充电电流时停止充电所述一个或多个可充电电池；
所述第一电压高于所述第二电压；
在所述操作温度高于所述临界温度且所述充电电压高于所述第二电压时，所述微控制器判定所述电池组符合所述第一高温判饱条件；且
在所述操作温度高于所述临界温度、所述充电电压高于一第三电压且所述充电电流低于所述中止充电电流时，所述微控制器判定所述电池组符合所述第二高温判饱条件，且所述第三电压小于所述第二电压。
4.如权利要求3所述电池管理单元，其特征在于，所述微控制器另用来：
在根据所述电压信息和所述电流信息判定所述电池组符合一常温判饱条件时，指示所述显示模块将所显示的所述相对荷电状态在所述预定时间内逐渐提升至100%；以及
在所述操作温度不高于所述临界温度、所述充电电压高于一第四电压且所述充电电流低于所述中止充电电流时，判定所述电池组符合所述常温判饱条件，其中所述第四电压的值介于所述第一电压和所述第二电压之间。
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