CN111416398B - 可充电电池的相对荷电状态的修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可充电电池的相对荷电状态的处理方法，包括建立可充电电池的多个相对荷电状态与可充电电池的多个开路电压的第一对照表，使用多组充电条件对可充电电池充电，每一组充电条件包括充电电压及截止电流，使用一组充电条件对可充电电池充电至理想状态后，测量所述可充电电池的静置电压，建立充电条件与可充电电池的个静置电压的第二对照表，根据第一对照表及所述第二对照表产生对应于多组充电条件的多个修正比例，及将可充电电池的实时相对荷电状态乘以多个修正比例中的对应的修正比例。

Description

可充电电池的相对荷电状态的修正方法

技术领域

本发明相关于一种可充电电池的相对荷电状态的处理方法，特别是指一种将相对荷电状态乘上修正比例用以精准表示电量的处理方法。

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均需要电力来进行运作，其中此电力的来源即为电池，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、放电是由一连串得化学反应所造成，在化学反应的过程中，有许多的因素会直接影响电池的寿命，例如，电池所处的环境温度、电池输出电流大小等。

传统处理电池的相对荷电状态的方法为用开路电压对应荷电状态查表而得到，但这仅仅适用于充电器以常规方式(例如5V/2A、9V/1.8A等固定功率)充电的前提之下。在一次充电过程中利用充电控制器(Charge IC)改变充电条件来延长电池寿命以及确保电池安全性是普遍应用的技术，例如中国专利公开号CN107785946A所揭露的充电电流控制方法，在电池温度过高时，降低充电电电流，或着中国专利公开号CN105379057A在充电最后阶段反复的改面充电电压及充电电流，但最终目的都是为了让电池在缩短充电时间以及延长电池寿命最佳平衡的状态将电池充电到饱和状态(即相对荷电状态为100％)。然而，当充电器在某些充电条件或要求下并无法将电池充电到最大饱和状态，因此即使电池已被充电到无法进一步充电，但相对荷电状态仍不会显示100％，就会造成使用者误以为仍需对电池进行充电。

发明内容

本发明提供一种可充电电池的相对荷电状态的处理方法，包括建立可充电电池的多个相对荷电状态与可充电电池的多个开路电压的第一对照表；使用多组充电条件对可充电电池充电，每一组充电条件包括充电电压及截止电流；使用一组充电条件对可充电电池充电至理想状态后，测量所述可充电电池的静置电压；建立充电条件与可充电电池的个静置电压的第二对照表，根据第一对照表及所述第二对照表产生对应于多组充电条件的多个修正比例，及将可充电电池的实时相对荷电状态乘以多个修正比例中的对应的修正比例。

附图说明

图1是实施例电池模块的示意图。

图2是实施例充电器对图1中可充电电池充电的示意图。

图3是图1中可充电电池的相对荷电状态的处理方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

100 电池模块

10 可充电电池

12 微控制器

14 存储器

20 充电器

32至52 步骤

具体实施方式

图1为实施例电池模块100的示意图，电池模块100包括可充电电池10及微控制器12，微控制器12包括存储器14。

表1

RSOC(％)	100	98	96	…
					开路电压(mV)	4150	4133	4116	…

表1为电池10的开路电压(open-circuit voltage)与相对荷电状态的对照表。表1储存在微控制器12的存储器14，在表1中，可充电电池10的每一开路电压对应到一个相对荷电状态(relative state of charge,RSOC)。相对荷电状态是指当下电池10内所含荷电量与电池10的最大荷电量的比例，以百分比表示。相对荷电状态的范围是0％至100％，当电池10完全充饱电时，相对荷电状态是100％；而电池10完全放电时，相对荷电状态是0％。电池10的开路电压是电池10在断路，并静置一段时间后，即一段时间没有电流通过两极后，电池10的正极与负极的电位差。因此，透过查找表1可得知，当相对荷电状态为100％时，开路电压是4150mV，当相对荷电状态为98％时，开路电压是4133mV。因此，当量测电池10当下的开路电压，透过查找表1，便可得知电池10的相对荷电状态。举例来说，当量测到开路电压是4150mV时，相对荷电状态即为100％；当量测到开路电压是4133mV时，相对荷电状态即为98％；当量测到开路电压是4116mV时，相对荷电状态即为96％，依此类推。

图2是实施例充电器20对可充电电池10充电的示意图，当充电器20对可充电电池10充电时，充电器20会以一组充电条件对电池10充电，充电条件包括充电电压(chargingvoltage)及截止电流(cutoff current)，充电电压是充电器20对电池10充电时提供的恒压；截止电流是充电器20对电池10使用充电电压充电时，当电流小于设定的截止电流时，充电器20会停止对电池10充电的电流。充电条件可由微控制器12控制，也可由充电器20控制。

表2

充电电压(mV)	4180	4170	4160	…
					截止电流(A)	1	0.9	0.8	…
静置电压(mV)	4150	4140	4130	…

表2为电池10的充电条件与静置电压(idle voltage)的对照表。如表2所示，电池10的静置电压指是当充电器20使用一组充电条件对电池10充电到电池10的理想状态，并静置一段时间后，对电池10的两极进行测量所得到的电压。举例来说，当充电器20使用充电电压4180mV与截止电流1A的充电条件对可充电电池10充电至理想状态后，所量测到的静置电压为4150mV；当充电器20使用充电电压4170mV与截止电流0.9A的充电条件对可充电电池10充电至理想状态后，所测量到的静置电压为4140mV；当充电器20使用充电电压4160mV与截止电流0.8A的充电条件对可充电电池10充电至理想状态后，所测量到的静置电压为4130mV，依此类推。在充电电压为4170mV，截止电流为0.9A的充电条件下，虽然充电器20实际上已将可充电电池10充电至理想状态，可充电电池10的静置电压仅为4140mV，小于4150mV，并没有达到100％的相对荷电状态。电池10的理想状态是指电池10在充电条件下充电可以达到的电池电压最大状态。

表3

充电电压(mV)	4180	4170	4160	…
					截止电流(A)	1	0.9	0.8	…
静置电压(mV)	4150	4140	4130	…
					RSOC(％)	100	98.82	97.65

表3为电池10的充电条件、静置电压及相对荷电状态的对照表。在产生表2之后，便可以根据表1以内插法产生表2中所列的充电条件的对应的相对荷电状态。举例来说，若以线性算式来求得充电电压为4170mV，截止电流为0.9A的充电条件下，静置电压为4140mV的相对荷电状态，则会如以下算式：

RSOC＝98.82％

即表3中所列的98.82％。

若以线性算式来求得充电电压为4160mV，截止电流为0.8A的充电条件下，静置电压为4130mV的相对荷电状态，则会如下：

RSOC＝97.65％

即表3中所列的97.65％。

表4

充电电压(mV)	4180	4170	4160	…
					截止电流(A)	1	0.9	0.8	…
静置电压(mV)	4150	4140	4130	…
					RSOC(％)	100	98.82	97.65	…
修正比例	100/100	100/98.82	100/97.65	…

表4是在表3上，显示相对荷电状态的倒数的对照表。由表4可知，当相对荷电状态等于98.82％时，其倒数即为100/98.82；当相对荷电状态等于97.65％时，其倒数即为100/97.65。相对荷电状态的倒数即为在某一组充电条件下，其所对应的修正比例。举例来说，当充电器20使用充电条件为充电电压4180mV与截止电流1A对可充电电池10充电至理想状态后，以此条件量测到的静置电压为4150mV，对应的相对荷电状态为100％，因此不需要修正。当使用充电条件为充电电压4170mV与截止电流0.9A对可充电电池10充电至理想状态后，测量到的静置电压为4140mV，相对荷电状态为98.82％，修正比例即为其倒数100/98.82。也就是说，当使用充电条件为充电电压4170mV与截止电流0.9A对可充电电池10充电至理想状态后，虽然相对荷电状态仅为98.82％，没有达到100％，但为了让使用者明白电池10已被充电到此充电条件下的理想状态，显示屏上会显示电池10的饱和度已达到100％，此100％即由以下算式取得：.

98.82％×(100/98.82)＝100％

如此即可避免电池10已被充电到理想状态，使用者误以为仍需对电池10进行充电，而对电池10过度充电。

实施例除了可根据表1以内插法产生表2中所列的充电条件的对应的相对荷电状态，亦可以内插法产生表4中所列的充电条件的对应的修正比例，于此不再赘述。

图3为实施例可充电电池10的相对荷电状态的处理方法30的流程图，其可包括下列步骤：

步骤32：建立可充电电池10的多个相对荷电状态与可充电电池10的多个开路电压的对照表(如表1所示)；

步骤34：使用多组充电条件对可充电电池10充电，每一组充电条件包括充电电压及截止电流；

步骤36：使用一组充电条件对可充电电池10充电至理想状态后，量测可充电电池10的静置电压，理想状态可为可充电电池10在此组充电条件下充电后的最佳状态；

步骤38：建立多组充电条件与可充电电池10的多个静置电压的对照表(如表2所示)；

步骤40：根据表1产生多个静置电压的多个相对荷电状态(如表3所示)；

步骤42：产生多个相对荷电状态的多个倒数(如表4所示)，其即为对应于多个充电条件的修正比例；

步骤44：将充电条件、静置电压、相对荷电状态及修正比例储存于存储器14；

步骤46：使用一组充电条件对可充电电池10充电至理想状态；

步骤48：取得步骤46的理想状态对应的相对荷电状态；

步骤50：取得步骤46的此组充电条件对应的修正比例；

步骤52：将可充电电池10的实时相对荷电状态乘以步骤50所取得的修正比例。

当充电器20使用一组充电条件对充电电池10充电后，微控制器12会根据此组充电条件找出其对应的修正比例，将可充电电池10的实时相对荷电状态乘以此修正比例，即可得到修正后的实时相对荷电状态。如此当电池10已被充电到理想状态时，使用者便可透过显示屏得知电池10已被充电到理想状态，不再持续对电池10充电。

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 (5)

1.一种可充电电池的相对荷电状态的修正方法，其特征在于，包括：

建立所述可充电电池的多个相对荷电状态与所述可充电电池的多个开路电压的第一对照表；

使用多组充电条件对所述可充电电池充电，每一组充电条件包括充电电压及截止电流；

使用所述多组充电条件的每一组充电条件对所述可充电电池充电至理想状态后，量测所述可充电电池的静置电压；

建立所述多组充电条件与所述可充电电池的多个静置电压的第二对照表；

根据所述第一对照表及所述第二对照表产生对应于所述多组充电条件的多个修正比例；

储存对应于多组充电条件的修正比例于存储器；

使用所述多组充电条件的一组充电条件对所述可充电电池充电至理想状态；

取得所述理想状态对应的相对荷电状态；

根据所述理想状态对应的相对荷电状态，从所述存储器取得所述一组充电条件对应的修正比例；及

将所述可充电电池的实时相对荷电状态乘上所述修正比例；

其中对应于所述多组充电条件的所述多个修正比例是产生所述多个静置电压的所述多个相对荷电状态的多个倒数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多组充电条件是由微控制器或充电器所控制。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述静置电压不同于所述第一对照表的数个开路电压时，根据其中两个开路电压对所述静置电压使用内插法求得对应于所述静置电压的充电条件的修正比例。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一对照表及所述第二对照表产生对应于所述多组充电条件的修正比例包括当所述多组充电条件的一组充电条件介于所述多组充电条件中相邻的两个充电条件之间时，根据所述两个充电条件对应的修正比例使用内插法求得所述多组充电条件的所述一组充电条件的所述修正比例。

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述理想状态是所述可充电电池的电池电压最大状态。