CN113311343A - 监测电池剩余电量的装置及其方法 - Google Patents

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CN113311343A CN202010124248.4A CN202010124248A CN113311343A CN 113311343 A CN113311343 A CN 113311343A CN 202010124248 A CN202010124248 A CN 202010124248A CN 113311343 A CN113311343 A CN 113311343A
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Abstract

本发明提供一种监测电池剩余电量的装置及其方法，包括:量测电池的第一开路电压值、第一导通电压值与第一导通电流值并获得该电池的内电阻值；再藉以于二个不同时间分别量测并获得第二开路电压值与第三开路电压值；并与预设的对照表或关系曲线相比较，并计算第三剩余电量百分比值与第二剩余电量百分比值的差值而获得剩余电量百分比值差值；同时在该二个不同时间区间量测该电池的复数导通电流值，并对时间积分而计算得库伦电量；根据该剩余电量百分比值差值除以该库伦电量而获得该电池当下的最大电量；再藉由开路电压法或库伦积分法，而获得该电池剩余电量。

Description

监测电池剩余电量的装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种电池寿命检测装置，尤其是关于一种监测电池剩余电量的装置及其方法。
背景技术
随着电子技术的快速发展，终端设备例如充作可携式电子产品、手机以及平板计算机等在人们的日常生活中越来越重要，终端设备通常需要通过充电来维持运行，所以终端设备的剩余电量的显示对于用户来说很重要。
另可靠的判定电动车运输中的电池剩余电量的能力是制造商及消费者同样高度重视者，用以计算车辆的剩余使用时间及可行驶距离，在汽油车的情况下，燃料位准可简单地测量，然而，在电动及混合车以及电子装置中，因为电池是充作其电源之用，因电池劣化而寿命/续航力衰退，所以较难以准确测量该电池中所累积的剩余电量，导致单以电池电压显示电量比例，并无法给予用户充分的信息，因为同样是充饱100％状况下，其新旧电池的电量并不相同，而容易造成困扰，特别是电动机车、脚踏车及电动车，更有此需求，其他电动装置，例如吸尘器、扫地机器人等亦有需要。
又以电池的电压和电流计算出该电池电量的方式，目前有开路电压法及库伦积分法。其中开路电压法为藉由量测电池的开路电压值，再藉由电池开路电压与电池电量百分比的相关性，即可得知电池内部的电量百分比，例如锂电池4.2V开路电压值对应到100％电量，锂电池3.0V开路电压值对应到0％电量，此关系不会随着电池老化而改变，因此透过量测开路电压可以有效的知道剩余的电量百分比，然而开路电压法的缺点是需要离线开路量测，且在不知道电池当下的最大电量的情况下，无法有效的预估剩余电量。
然而库伦积分法一般以安培小时(AH)表示，也就是以电流对时间积分，当电池在进行充电动作时，可以由初始的电池电量进行库伦积分法累加，获得任何计算期间的电池电量，电池电量表示：
QTn＝QT0+∫I(t)dt
其中，t为电流充电时间，T0为初始时间，Tn为目前时间，QT0为初始电量，QTn为目前电量，I(t)为充电电流，以流入电池的电量以安培-小时的方式加总计算其电量，库伦积分法优点是可以得到准确的库伦电量，但库伦积分法的缺点是需要有精确的电流和时间量测能力，其通常会因为时间和电流的量测误差而持续累积加大所计算得到的电量误差，而所累积的误差只有在进行完全充电或完全放电的情形下才能予以消除，由于在“当下的最大电量(寿命)”未知的状态下无法知道还可以充入多少的电量，且电池当下的最大电量会随着不同的充放电条件与电池老化而改变，因此无法使用预设或上一次的最大电量做代入，意即无法精确地计算电池电量，也因此无法有效的预估可以使用的剩余时间。
发明内容
有鉴于上述缺失，因此本发明的目的是提供一种改良式的监测装置及其方法用以监测电池的剩余电量，本发明提出精确的电池当下最大电量量测技术，透过以开路电压法量测任意两时间点的当前电量百分比以获得电量百分比差值并同时使用库伦积分法量测该两时间区间通过的库伦电量，即可计算出电池当下的最大电量，因此藉由正确估算当下的的最大电量，后续不论使用开路电压法或库伦积分法都可以有效的估算电池剩余电量。
为达成上述目的，本发明提供一种监测电池剩余电量的装置，与电池电性连接，包括电压量测单元，与该电池电性连接，用以量测该电池的第一开路电压值、第一导通电压值、第二开路电压值、第二导通电压值、第三开路电压值或第三导通电压值；电流量测单元，与该电池电性连接，用以分别量测该电池的第一导通电流值、第二导通电流值或第三导通电流值；以及控制单元，分别与该电压量测单元及该电流量测单元电性连接；其中该控制单元用以根据该电压量测单元所量测的该第一开路电压值、该第一导通电压值，以及该电流量测单元所量测的该第一导通电流值，以获得该电池的该电池的内电阻值；该控制单元在二个不同时间T1与T2分别根据该电压量测单元所量测的该第二导通电压值与该第三导通电压值，该电流量测单元所量测的该第二导通电流值与该第三导通电流值，以及该内电阻值，以获得第二开路电压值与第三开路电压值，根据该第二开路电压值与该第三开路电压值与预设的复数开路电压值与剩余电量百分比的对照表或关系函数曲线相比较，而获得该第二开路电压值与该第三开路电压值对应的第二剩余电量百分比值与第三剩余电量百分比值，并计算该第三剩余电量百分比值与该第二剩余电量百分比值的差值而获得剩余电量百分比值差值；同时，在该二个不同时间T1与T2时间区间量测该电池的复数导通电流值，将该复数导通电流值对T1与T2时间区间的时间积分而计算得到该T1与T2时间区间通过的库伦电量；根据该库伦电量除以该剩余电量百分比值差值，而获得该电池当下的最大电量；以及根据该电池当下的最大电量，再藉由开路电压法或库伦积分法，而获得该电池任一时间点的剩余电量。
为达成上述目的，本发明提供一种监测电池剩余电量的装置，包括电池；电压量测单元，与该电池电性连接，用以量测该电池的第一开路电压值、第一导通电压值、第二开路电压值、第二导通电压值、第三开路电压值或第三导通电压值；电流量测单元，与该电池电性连接，用以分别量测该电池的第一导通电流值、第二导通电流值或第三导通电流值；以及控制单元，分别与该电压量测单元及该电流量测单元电性连接；其中该控制单元用以根据该电压量测单元所量测的该第一开路电压值、该第一导通电压值，以及该电流量测单元所量测的该第一导通电流值，以获得该电池的内电阻值；该控制单元在二个不同时间T1与T2分别根据该电压量测单元所量测的该第二导通电压值与该第三导通电压值，该电流量测单元所量测的该第二导通电流值与该第三导通电流值，以及该内电阻值，以获得第二开路电压值与第三开路电压值，根据该第二开路电压值与该第三开路电压值与预设的复数开路电压值与剩余电量百分比的对照表或关系曲线相比较，而获得该第二开路电压值与该第三开路电压值对应的第二剩余电量百分比值与第三剩余电量百分比值，并计算该第三剩余电量百分比值与该第二剩余电量百分比值的差值而获得剩余电量百分比值差值；同时，在该二个不同时间T1与T2时间区间量测该电池的复数导通电流值，将该复数导通电流值对T1与T2时间区间的时间积分而计算得到该T1与T2时间区间通过的库伦电量；根据该库伦电量除以该剩余电量百分比值差值，而获得该电池当下的最大电量；以及根据该电池当下的最大电量，再藉由开路电压法或库伦积分法，而获得该电池任一时间点的剩余电量。
又，为达成上述目的，本发明所述一种监测电池剩余电量的装置，其中该剩余电量可以该电池当下的最大电量同时分别再藉由该开路电压法获得该电池的第一剩余电量以及该库伦积分法获得该电池的第二剩余电量，将该第一剩余电量与该第二剩余电量互相比对处理，并输出该剩余电量。
又，为达成上述目的，本发明所述一种监测电池剩余电量的装置，其进一步包括耦接至该控制单元的显示单元，其中该显示单元被配置以根据该剩余电量来显示该电池剩余电量的信息。
又，为达成上述目的，本发明所述一种监测电池剩余电量的装置，其中该控制单元为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、个人计算机(Personal Computer，PC)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)或现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)。
为达成上述目的，本发明提供一种监测电池剩余电量的方法，包括根据量测电池的第一开路电压值、第一导通电压值与第一导通电流值而获得该电池的内电阻值；在二个不同时间T1与T2分别量测该电池的第二导通电压值与第三导通电压值、第二导通电流值与第三导通电流值；根据该内电阻值、第二导通电压值、第三导通电压值、第二导通电流值与第三导通电流值，获得第二开路电压值与第三开路电压值；根据该第二开路电压值、该第三开路电压值与预设的复数开路电压值与剩余电量百分比的对照表或关系函数曲线相比较，而获得该第二开路电压值与该第三开路电压值对应的第二剩余电量百分比值与第三剩余电量百分比值；同时，在该二个不同时间T1与T2时间区间量测该电池的复数导通电流值，将该复数导通电流值对该T1与T2时间区间的时间积分而计算得到该T1与T2时间区间通过的一库伦电量；根据该第二剩余电量百分比值、该第三剩余电量百分比值与该库伦电量，获得该电池当下的最大电量；以及根据该电池当下的最大电量，再藉由一开路电压法或一库伦积分法，而获得该电池任一时间点的剩余电量。
又，为达成上述目的，本发明所述一种监测电池剩余电量的方法，其中根据该第一开路电压值VOC1、该第一导通电压值VBC1与该第一导通电流值I1获得该内电阻值R，具体为：满足以下的公式(1)：R＝(VBC1-VOC1)/I1，计算该内电阻值R，其中VOC1为该第一开路电压值，VBC1为该第一导通电压值，I1为该第一导通电流值。
又，为达成上述目的，本发明所述一种监测电池剩余电量的方法，其中根据该内电阻值、该第二导通电压值、该第三导通电压值、该第二导通电流值与该第三导通电流值，获得该第二开路电压值与该第三开路电压值，具体为：满足以下的公式(2)：VOC2＝VBC2-I2×R，计算该第二开路电压值VOC2，以及公式(3)：VOC3＝VBC3-I3×R，计算该第三开路电压值VOC3，其中VBC2为该第二导通电压值，I2为该第二导通电流值，VBC3为该第三导通电压值，I3为该第三导通电流值，R为该内电阻值。
又，为达成上述目的，本发明所述一种监测电池剩余电量的方法，其中根据该第二剩余电量百分比值、该第三剩余电量百分比值与该库伦电量，获得该电池当下的最大电量，具体为：满足以下的公式(4)：QMAX＝QT1T2/(QP3-QP2)，获得该电池当下的最大电量QMAX，其中QP2为该T1时间该电池的第二剩余电量百分比值，QP3为该T2时间该电池的第三剩余电量百分比值，QT1T2为该T1与T2时间区间通过的库伦电量，QT1T2为负值则代表电量减少，电流从电池流出。
又，为达成上述目的，本发明所述一种监测电池剩余电量的方法，其中该剩余电量可以该电池当下的最大电量同时分别再藉由该开路电压法获得该电池的第一剩余电量以及该库伦积分法获得该电池的第二剩余电量，将该第一剩余电量与该第二剩余电量互相比对处理，并输出该剩余电量，以提升监测该剩余电量的准确度。
藉由本发明提供的一种监测电池剩余电量的装置，用户可采用较简单的硬件元件组成，包括但不限于电压量测单元、电流量测单元以及控制单元等。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。然而，在本发明领域中具有通常知识者应能了解，该等详细说明以及实施本发明所列举的特定实施例，仅用于说明本发明，并非用以限制本发明的技术方案。
附图说明
包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1显示依据本发明监测电池剩余电量的装置第一实施例的主要结构方块示意图。
图2显示依据本发明监测电池剩余电量的装置第二实施例的主要结构方块示意图。
图3显示是依照本发明第一实施例以及第二实施例所绘示的等效电路示意图。
图4显示是依据本发明监测电池剩余电量的方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下，配合图式列举各根据本发明而成的较佳实施例，来对本发明所揭示的组成构件及达成功效作说明。然各图式中所示选单设定装置的构件、尺寸及外观仅用来说明本发明的技术特征，而非对本发明构成限制。
参考图1以及图3所示第一实施例，本发明的监测电池剩余电量的装置100连接电池10，包括电压量测单元20，与该电池10电性连接，电流量测单元30(例如电流计)，与该电池10电性连接，控制单元40，分别与该电压量测单元20及该电流量测单元30电性连接；本实施例中，电流流过电池10内阻会造成压降，量测的电池10端点电压包含了此压降，藉由电压量测单元20量测电池10离线前第一导通电压值VBC1和电池10离线后第一开路电压值VOC1的压差并配合电流量测单元30量测第一导通电流值I1，可以求得该电池10的内电阻值R，具体为：满足以下的公式(1)：R＝(VBC1-VOC1)/I1，其中，VOC1可以透过离线量测获得，VBC1可以透过导通量测获得，I1可以透过外挂电流计量测获得，因此可以求出电池10的内电阻值R。
同时继续参考图1以及图3所示第一实施例，本实施例中，在二个不同时间T1与T2分别根据该电压量测单元20透过导通量测获得于T1时间所量测的第二导通电压值VBC2与于T2时间所量测的第三导通电压值VBC3，以及同时该电流量测单元30于T1时间所量测的第二导通电流值I2与于T2时间所量测的第三导通电流值I3，以及前述所计算得到的该内电阻值R，而获得第二开路电压值VOC2与第三开路电压值VOC3，具体为：满足以下的公式(2)：VOC2＝VBC2-I2×R，计算第二开路电压值VOC2，以及公式(3)：VOC3＝VBC3-I3×R，计算第三开路电压值VOC3，其中VBC2为第二导通电压值，I2为第二导通电流值，VBC3为第三导通电压值，I3为第三导通电流值，R为该内电阻值。
同时继续参考图1以及图3所示第一实施例，本实施例中，藉由获得电池10的开路电压值，并经由电池10的开路电压值和电量百分比的相对应关系，就可得知电池10内部的电量百分比，例如锂电池4.2V电压对应到100％电量，锂电池3.0V电压对应到0％电量，预先建立电池开路电压值与电池电量百分比的关系，形式可为对照表或查询表(Look-upTable)或关系函数曲线(电池电量百分比＝f(开路电压值))，本发明根据公式(2)及公式(3)计算获得第二开路电压值VOC2与第三开路电压值VOC3，将VOC2及VOC3带入预设的复数开路电压值与剩余电量百分比的关系函数曲线，例如T1时间该电池10的第二剩余电量百分比值QP2＝f(VOC2)，T2时间该电池10的第三剩余电量百分比值QP3＝f(VOC3)，或者根据T1时间该电池10的第二开路电压值VOC2与T2时间第三开路电压值VOC3与预设的复数开路电压值与剩余电量百分比的对照表相比较，因此当T1时间第二开路电压值VOC2与T2时间第三开路电压值VOC3处于该复数个开路电压值域中(图未示)某个开路电压值域时，将依据与该某个开路电压值域相对应的预设的剩余电量百分比值，分别输出T1时间该电池10的第二剩余电量百分比值QP2与T2时间该电池10的第三剩余电量百分比值QP3，其中该第二剩余电量百分比值QP2是指该电池10的剩余电量Q2对电池10当下的最大电量QMAX的百分比，该第三剩余电量百分比值QP3是指该电池10的剩余电量Q3对电池10当下的最大电量QMAX的百分比。
同时继续参考图1以及图3所示第一实施例，本实施例中，同时在二个不同时间T1与T2时间区间用以根据该电流量测单元30量测该电池10的复数导通电流值I(t)，基于电流与电量之间的关系式：
Figure BDA0002393929590000081
其中t为电流充电时间，t介于T1与T2时间区间，将该复数导通电流值I(t)对该二个不同时间T1与T2时间区间的时间t作积分而计算得到该T1与T2时间区间通过的库伦电量QT1T2，QT1T2为负值则代表电量减少，电流从电池10流出。
同时继续参考图1以及图3所示第一实施例，本实施例中，本发明提出精确的电池10当下最大电量量测技术，可以有效的估算电池10当下的最大电量，因此不论使用开路电压法或库伦积分法都可以有效的估算电池10剩余电量，满足以下的公式(4)：QMAX＝QT1T2/(QP3-QP2)，计算该电池10当下的最大电量QMAX，其中QP2为该T1时间该电池10的第二剩余电量百分比值，QP3为该T2时间该电池10的第三剩余电量百分比值，QT1T2为该T1与T2时间区间通过的库伦电量，QT1T2为负值则代表电量减少，电流从电池10流出；以及根据该电池10当下的最大电量QMAX藉由开路电压法或库伦积分法，获得该电池10的剩余电量。
同时继续参考图1以及图3所示第一实施例，本实施例中，本发明的监测电池剩余电量的装置100的该控制单元获得该电池10的剩余电量，该剩余电量可以该电池10的当下的最大电量同时分别再藉由该开路电压法获得该电池10的第一剩余电量以及该库伦积分法获得该电池10的第二剩余电量，将第一剩余电量与第二剩余电量互相比对处理，并输出该剩余电量，以提升监测该电池10的该剩余电量准确度。
同时继续参考图1所示第一实施例，本实施例中，本发明的监测电池剩余电量的装置100进一步包括耦接至该控制单元40的显示单元(图未示)，其中该显示单元(图未示)被配置以根据该剩余电量来显示该电池10的剩余电量信息。
本发明的监测电池剩余电量的装置100，第一实施例中该控制单元40为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、个人计算机(Personal Computer，PC)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)或现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGate Array，FPGA)。
参考图2以及图3所示第二实施例，与图1第一实施例所述监测电池剩余电量的装置100相似，本发明的监测电池剩余电量的装置200，包括电池10，电压量测单元20，与该电池10电性连接，电流量测单元30(例如电流计)，与该电池10电性连接，控制单元40，分别与该电压量测单元20及该电流量测单元30电性连接；本实施例，电流流过电池10的内阻会造成压降，量测的电池10端点电压包含了此压降，藉由电压量测单元20量测电池10离线前第一导通电压值VBC1和电池10离线后第一开路电压值VOC1的压差并配合电流量测单元30量测第一导通电流值I1，可以求得该电池10的内电阻值R，具体为：满足以下的公式(1)：R＝(VBC1-VOC1)/I1，其中，VOC1可以透过离线量测获得，VBC1可以透过导通量测获得，I1可以透过外挂电流计量测获得，因此可以求出电池10的内电阻值R。
同时继续参考图2以及图3所示第二实施例，本实施例中，在二个不同时间T1与T2分别根据该电压量测单元20透过导通量测获得于T1时间所量测的第二导通电压值VBC2与于T2时间所量测的第三导通电压值VBC3，以及同时该电流量测单元30于T1时间所量测的第二导通电流值I2与于T2时间所量测的第三导通电流值I3，以及前述所计算得到的该内电阻值R，而获得第二开路电压值VOC2与第三开路电压值VOC3，具体为：满足以下的公式(2)：VOC2＝VBC2-I2×R，计算第二开路电压值VOC2，以及公式(3)：VOC3＝VBC3-I3×R，计算第三开路电压值VOC3，其中VBC2为第二导通电压值，I2为第二导通电流值，VBC3为第三导通电压值，I3为第三导通电流值，R为该内电阻值。
同时继续参考图2以及图3所示第二实施例，本实施例中，藉由获得电池10的开路电压值，并经由电池10的开路电压值和电量百分比的相对应关系，就可得知电池10内部的电量百分比，例如锂电池4.2V开路电压值对应到100％电量，锂电池3.0V开路电压值对应到0％电量，预先建立电池开路电压值与电池电量百分比的关系，形式可为对照表或查询表(Look-up Table)或关系函数曲线(电池电量百分比＝f(开路电压值))，本发明根据公式(2)及公式(3)计算获得第二开路电压值VOC2与第三开路电压值VOC3，将VOC2及VOC3带入预设的复数开路电压值与剩余电量百分比的关系函数曲线，例如T1时间该电池10的第二剩余电量百分比值QP2＝f(VOC2)，T2时间该电池10的第三剩余电量百分比值QP3＝f(VOC3)，或者根据T1时间该电池10的第二开路电压值VOC2与T2时间第三开路电压值VOC3与预设的复数开路电压值与剩余电量百分比的对照表相比较，因此当T1时间第二开路电压值VOC2与T2时间第三开路电压值VOC3处于该复数个开路电压值域中(图未示)某个开路电压值域时，将依据与该某个开路电压值域相对应的预设的剩余电量百分比值，分别输出T1时间该电池10的第二剩余电量百分比值QP2与T2时间该电池10的第三剩余电量百分比值QP3，其中该第二剩余电量百分比值QP2是指该电池10的剩余电量Q2对电池10当下的最大电量QMAX的百分比，该第三剩余电量百分比值QP3是指该电池10的剩余电量Q3对电池10当下的最大电量QMAX的百分比。
同时继续参考图2以及图3所示第二实施例，本实施例中，同时在二个不同时间T1与T2时间区间用以根据该电流量测单元30量测该电池10的复数导通电流值I(t)，基于电流与电量之间的关系式：
Figure BDA0002393929590000101
其中t为电流充电时间，t介于T1与T2时间区间，将该复数导通电流值I(t)对该二个不同时间T1与T2时间区间的时间t作积分而计算得到该T1与T2时间区间通过的库伦电量QT1T2，QT1T2为负值则代表电量减少，电流从电池10流出。
同时继续参考图2以及图3所示第二实施例，本实施例中，本发明提出精确的电池10当下的最大电量量测技术，可以有效的估算电池10当下的最大电量，因此不论使用开路电压法或库伦积分法都可以有效的估算电池10剩余电量，满足以下的公式(4)：QMAX＝QT1T2/(QP3-QP2)，计算该电池10当下的最大电量QMAX，其中QP2为该T1时间该电池10的第二剩余电量百分比值，QP3为该T2时间该电池10的第三剩余电量百分比值，QT1T2为该T1与T2时间区间通过的库伦电量，QT1T2为负值则代表电量减少，电流从电池10流出；以及根据该电池10当下的最大电量QMAX藉由开路电压法或库伦积分法，获得该电池10的剩余电量。
同时继续参考图2以及图3所示第二实施例，本实施例中，本发明的监测电池剩余电量的装置200的该控制单元40获得该电池10的剩余电量，该剩余电量可以该电池10当下的最大电量同时分别再藉由该开路电压法获得该电池10的第一剩余电量以及该库伦积分法获得该电池10的第二剩余电量，将第一剩余电量与第二剩余电量互相比对处理，并输出该剩余电量，以提升监测该电池10的该剩余电量准确度。
同时继续参考图2所示第二实施例，本实施例中，本发明的监测电池剩余电量的装置200进一步包括耦接至该控制单元40的显示单元(图未示)，其中该显示单元(图未示)被配置以根据该剩余电量来显示该电池10剩余电量的信息。
同时继续参考图2所示第二实施例，本实施例中，本发明的监测电池剩余电量的装置200，该控制单元40为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、个人计算机(PersonalComputer，PC)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)或现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)。
请合并参照图1、图2、图3以及图4的说明，图4是依照本发明一实施例所绘示的监测电池剩余电量的方法的步骤流程图，可用于图1所示监测电池剩余电量的装置100，以及可用于图2所示监测电池剩余电量的装置200，但本发明监测电池剩余电量的方法不限于此；本发明的监测电池剩余电量的方法，本实施例中，包括步骤S1：分别量测电池10的第一开路电压值VOC1、第一导通电压值VBC1与第一导通电流值I1；根据第一开路电压值VOC1、第一导通电压值VBC1与第一导通电流值I1获得该电池的内电阻值R；步骤S2：在二个不同时间T1与T2分别量测该电池10的第二导通电压值VBC2与第三导通电压值VBC3、第二导通电流值I2与第三导通电流值I3；根据该内电阻值R、第二导通电压值VBC2、第三导通电压值VBC3、第二导通电流值I2与第三导通电流值I2，获得第二开路电压值VOC2与第三开路电压值VOC3；步骤S3：根据第二开路电压值VOC2、第三开路电压值VOC3与预设的复数开路电压值与剩余电量百分比的对照表或关系函数曲线相比较，即电池10的开路电压值和电量百分比有相对应关系，例如锂电池4.2V开路电压值对应到100％电量，锂电池3.0V开路电压值对应到0％电量，因此获得该第二开路电压值VOC2与该第三开路电压值VOC3对应的第二剩余电量百分比值与第三剩余电量百分比值；步骤S4：同时，在该二个不同时间T1与T2时间区间量测该电池10的复数导通电流值，将该复数导通电流值对该T1与T2时间区间的时间积分而计算得到该T1与T2时间区间通过的库伦电量；步骤S5：根据第二剩余电量百分比值、第三剩余电量百分比值与该库伦电量，获得该电池10当下的最大电量；以及步骤S6：根据该电池10当下的最大电量，再藉由开路电压法或库伦积分法，而获得该电池10任一时间点的剩余电量。
在步骤S1中，其中根据该第一开路电压值VOC1、该第一导通电压值VBC1与该第一导通电流值I1获得该电池的该内电阻值R，具体为：满足以下的公式(1)：R＝(VBC1-VOC1)/I1，计算该内电阻值R，其中VOC1为该第一开路电压值，VBC1为该第一导通电压值，I1为该第一导通电流值。
在步骤S2中，其中根据该内电阻值R、该第二导通电压值VBC2、该第三导通电压值VBC3、该第二导通电流值I2与该第三导通电流值I3，获得该第二开路电压值VOC2与该第三开路电压值VOC3，具体为：满足以下的公式(2)：VOC2＝VBC2-I2×R，计算该第二开路电压值VOC2，以及公式(3)：VOC3＝VBC3-I3×R，计算该第三开路电压值VOC3，其中VBC2为该第二导通电压值，I2为该第二导通电流值，VBC3为该第三导通电压值，I3为该第三导通电流值，R为该内电阻值。
在步骤S5中，其中根据该第二剩余电量百分比值QP2、该第三剩余电量百分比值QP3与该库伦电量QT1T2，获得该电池10当下的最大电量QMAX，具体为：满足以下的公式(4)：QMAX＝QT1T2/(QP3-QP2)，获得该电池10的当下的最大电量QMAX，其中QP2为该T1时间该电池10的第二剩余电量百分比值，QP3为该T2时间该电池10的第三剩余电量百分比值，QT1T2为该T1与T2时间区间通过的库伦电量，QT1T2为负值则代表电量减少，电流从电池10流出。
在步骤S6中，由于在开路电压法求得电量是实际上电池10被充入或放出的电量，而库伦积分法则是外部电源充入或放出电池的电量，因此该剩余电量可以该电池10的当下的最大电量同时分别再藉由该开路电压法获得该电池10的第一剩余电量以及该库伦积分法获得该电池10的第二剩余电量，将该第一剩余电量与该第二剩余电量互相比对处理后始输出该剩余电量，可以提升监测该电池10剩余电量的准确度。
综合上述，本发明所述的监测电池剩余电量的装置与方法是提供一种改良式监测装置和方法，用以监测电池10的剩余电量，本发明提出精确的电池10当下最大电量量测技术，可以有效的估算电池10当下的最大电量，因此藉由本发明监测电池剩余电量的装置与方法所估算电池10当下的最大电量，不论使用开路电压法或库伦积分法都可以正确的估算电池剩余电量。
最后，强调，本发明于前揭实施例中所揭露的构成元件，仅为举例说明，并非用来限制本发明的范围，其他等效元件的替代或变化，亦应为本发明的技术方案所涵盖。

Claims (10)

1.一种监测电池剩余电量的装置，与电池电性连接，其特征在于，包括：
电压量测单元，与该电池电性连接，用以分别量测该电池的第一开路电压值、第一导通电压值、第二开路电压值、第二导通电压值、第三开路电压值或第三导通电压值；
电流量测单元，与该电池电性连接，用以分别量测该电池的第一导通电流值、第二导通电流值或第三导通电流值；以及
控制单元，分别与该电压量测单元及该电流量测单元电性连接；
其中该控制单元用以根据该电压量测单元所量测的该第一开路电压值、该第一导通电压值，以及该电流量测单元所量测的该第一导通电流值，以获得该电池的内电阻值；该控制单元在二个不同时间T1与T2分别根据该电压量测单元所量测的该第二导通电压值与该第三导通电压值，该电流量测单元所量测的该第二导通电流值与该第三导通电流值，以及该内电阻值，以获得第二开路电压值与第三开路电压值，根据该第二开路电压值与该第三开路电压值与预设的复数开路电压值与剩余电量百分比的对照表或关系函数曲线相比较，而获得该第二开路电压值与该第三开路电压值对应的第二剩余电量百分比值与第三剩余电量百分比值，并计算该第三剩余电量百分比值与该第二剩余电量百分比值的差值而获得剩余电量百分比值差值；同时，在该二个不同时间T1与T2时间区间量测该电池的复数导通电流值，将该复数导通电流值对T1与T2时间区间的时间积分而计算得到该二个不同时间T1与T2时间区间通过的库伦电量；根据该库伦电量除以该剩余电量百分比值差值，而获得该电池当下的最大电量；以及根据该电池当下的最大电量，再藉由开路电压法或库伦积分法，而获得该电池任一时间点的剩余电量。
2.一种监测电池剩余电量的装置，其特征在于，包括:
电池；
电压量测单元，与该电池电性连接，用以分别量测该电池的第一开路电压值、第一导通电压值、第二开路电压值、第二导通电压值、第三开路电压值或第三导通电压值；
电流量测单元，与该电池电性连接，用以分别量测该电池的第一导通电流值、第二导通电流值或第三导通电流值；以及
控制单元，分别与该电压量测单元及该电流量测单元电性连接；
其中该控制单元用以根据该电压量测单元所量测的该第一开路电压值、该第一导通电压值，以及该电流量测单元所量测的该第一导通电流值，以获得该电池的内电阻值；该控制单元在二个不同时间T1与T2分别根据该电压量测单元所量测的该第二导通电压值与该第三导通电压值，该电流量测单元所量测的该第二导通电流值与该第三导通电流值，以及该内电阻值，以获得第二开路电压值与第三开路电压值，根据该第二开路电压值与该第三开路电压值与预设的复数开路电压值与剩余电量百分比的对照表或关系函数曲线相比较，而获得该第二开路电压值与该第三开路电压值对应的第二剩余电量百分比值与第三剩余电量百分比值，并计算该第三剩余电量百分比值与该第二剩余电量百分比值的差值而获得剩余电量百分比值差值；同时，在该二个不同时间T1与T2时间区间量测该电池的复数导通电流值，将该复数导通电流值对T1与T2时间区间的时间积分而计算得到该二个不同时间T1与T2时间区间通过的库伦电量；根据该库伦电量除以该剩余电量百分比值差值，而获得该电池当下的最大电量；以及根据该电池当下的最大电量，再藉由开路电压法或库伦积分法，而获得该电池任一时间点的剩余电量。
3.根据权利要求1或2任一项所述的监测电池剩余电量的装置，其特征在于，该剩余电量以该电池当下的最大电量同时分别再藉由该开路电压法获得该电池的第一剩余电量以及该库伦积分法获得该电池的第二剩余电量，将该第一剩余电量与该第二剩余电量互相比对处理，并输出该剩余电量。
4.根据权利要求1或2任一项所述的监测电池剩余电量的装置，其特征在于，其进一步包括耦接至该控制单元的显示单元，其中该显示单元被配置以根据该剩余电量来显示该电池剩余电量的信息。
5.根据权利要求1或2任一项所述的监测电池剩余电量的装置，其特征在于，该控制单元为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、个人电脑(Personal Computer，PC)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)或现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)。
6.一种监测电池剩余电量的方法，其特征在于，包括:
根据量测电池的第一开路电压值、第一导通电压值与第一导通电流值而获得该电池的内电阻值；
在二个不同时间T1与T2分别量测该电池的第二导通电压值与第三导通电压值、第二导通电流值与第三导通电流值；
根据该内电阻值、该第二导通电压值、该第三导通电压值、该第二导通电流值与该第三导通电流值，获得第二开路电压值与第三开路电压值；
根据该第二开路电压值、该第三开路电压值与预设的复数开路电压值与剩余电量百分比的对照表或关系函数曲线相比较，而获得该第二开路电压值与该第三开路电压值对应的第二剩余电量百分比值与第三剩余电量百分比值；
同时，在该二个不同时间T1与T2时间区间量测该电池的复数导通电流值，将该复数导通电流值对该T1与T2时间区间的时间积分而计算得到该T1与T2时间区间通过的库伦电量；
根据该第二剩余电量百分比值、该第三剩余电量百分比值与该库伦电量，获得该电池当下的最大电量；以及
根据该电池当下的最大电量，再藉由开路电压法或库伦积分法，而获得该电池任一时间点的剩余电量。
7.根据权利要求6所述的监测电池剩余电量的方法，其特征在于，根据量测该电池的该第一开路电压值、该第一导通电压值与该第一导通电流值而获得该电池的该内电阻值，具体为：满足以下的公式(1)：R＝(VBC1-VOC1)/I1，计算该内电阻值R，其中VOC1为该第一开路电压值，VBC1为该第一导通电压值，I1为该第一导通电流值。
8.根据权利要求6所述的监测电池剩余电量的方法，其特征在于，根据该内电阻值、该第二导通电压值、该第三导通电压值、该第二导通电流值与该第三导通电流值，获得该第二开路电压值与该第三开路电压值，具体为：满足以下的公式(2)：VOC2＝VBC2-I2×R，计算该第二开路电压值VOC2，以及公式(3)：VOC3＝VBC3-I3×R，计算该第三开路电压值VOC3，其中VBC2为该第二导通电压值，I2为该第二导通电流值，VBC3为该第三导通电压值，I3为该第三导通电流值，R为该内电阻值。
9.根据权利要求6所述的监测电池剩余电量的方法，其特征在于，根据该第二剩余电量百分比值、该第三剩余电量百分比值与该库伦电量，获得该电池当下的最大电量，具体为：满足以下的公式(4)：QMAX＝QT1T2/(QP3-QP2)，获得该电池当下的最大电量QMAX，其中QP2为该T1时间该电池的第二剩余电量百分比值，QP3为该T2时间该电池的第三剩余电量百分比值，QT1T2为该T1与T2时间区间通过的库伦电量。
10.根据权利要求6所述的监测电池剩余电量的方法，其特征在于，该剩余电量以该电池当下的最大电量同时分别再藉由该开路电压法获得该电池的第一剩余电量以及该库伦积分法获得该电池的第二剩余电量，将该第一剩余电量与该第二剩余电量互相比对处理，并输出该剩余电量。
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