CN1685241A - 电池容量估计的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

按照在此描述的示教，提供了用于电池容量估计的系统和方法。可以使用涉及多个电池简介值与多个工作参数值的简介表。可以访问所述简介表将所述一个或多个测量的工作参数解译成一个或多个相应的电池简介值。通过一个校正因子可以调节一个或多个所述电池简介值以产生校正的电池简介值。使用所述校正的电池简介值，可以计算电池的可用容量。然后通过使用从一个或多个测量的工作参数计算的估计的电池简介值可以自动校准校正因子。

Description

电池容量估计的系统和方法
技术领域
在该专利文件中描述的技术一般涉及电池供电设备的领域。更具体地，该专利文件涉及电池容量估计技术。
背景技术
移动通信设备诸如蜂窝电话，双路寻呼机和其它典型地依靠来自电池的电力。因此，在设备由于电池耗尽掉电之前，移动通信设备监视时间剩余量是有利的。例如，一个移动通信设备可以在一个通话期间发出一个告警信号从而避免当电池输出降低到特定的阈值以下时马上关掉。典型的蜂窝服务在通话期间提供三到五分钟低电池告警时间和当设备闲置时类似的告警。
移动通信设备典型地以时间相乘的电流单位诸如毫安培小时(mAh)测量电池容量。然而，在某些设备中直接电流测量可能是不可用的。此外，各种电池参数诸如温度，等效串联电阻(ESR)和老化之类的变化经常使得设备难以执行一个精确的预测。在某些设备中有效的多模式操作(例如，睡眠，醒来，访问，业务量)可能使得这种估计更困难。
发明内容
提供了用于电池容量估计的系统和方法。可以使用将多个电池简介值与多个工作参数值相关的简介表。可以访问该简介表将一个或多个测量的工作参数解译成一个或多个相应的电池简介值。可以通过一个校正参数调整一个或多个电池简介值，产生校正的电池简介值。可以使用校正的电池简介值计算电池的可用容量。然后使用根据一个或多个测量的工作参数计算的估计的电池简介值可以自动校准校正因子。此外，可以执行下列方法步骤。确定电池的等效串联电阻值。确定电池的加载电压值。确定电池的加载电流值。确定作为等效串联电阻值、加载电压值和加载电流值的函数的未加载电压值。
附图说明
图1是示例移动通信设备的方框图；
图2是用于一个移动通信设备的示例电池测量子系统；
图3是示例电池容量处理方法的流程图；
图4是用于选择一个电池简介(profile)的示例方法的流程图；
图5是示出用于采样电池测量的示例方法的流程图；
图6是示出用于电池测量预处理的示例方法的流程图；
图7是示出示例电池测量，预处理和容量处理方法的流程图；
图8是示出示例自校准方法的流程图；
图9是示出用于图8中的ESR补偿因子的自我校准的示例方法流程图；
图10是示出另一自校准方法的流程图；
图11是示出用于图10中的容量补偿因子的自校准的示例方法流程图；和
图12是示出在图3中所示的动作步骤的例子的流程图。
具体实施方式
图1是示例移动通信设备110的方框图。移动通信设备110包括用于与一个基站天线119交换数据信号的收发器111。数据信号可以是语音，不同数据率的信息或其它类型的信号，数字和模拟二种。
基站天线119可以是一个模拟或数字蜂窝网络或某种其它类型的数据网络的部分。语音和数据网络可以是使用分离的基础设施诸如基站或网络控制器的分开的通信网络，或它们可以被集成为单个无线网络。
在一个实施例中，收发器111包括：接收器112，发送器114，一个或多个本地振荡器113，数字信号处理器(DSP)120，及发送和接收天线116，118。在另一个实施例中，收发器使用发送器和接收器双重通信的单个天线。
DSP 120发送数据信号到发送器114和接收器112并接收来自发送器114和接收器112的数据信号。DSP 120还从发送器114和接收器112接收控制信息，并且提供控制信息给发送器114和接收器112。
如果语音和数据通信发生在单个频率或近间隔的频率组处，单个本地振荡器113可以结合发送器114和接收器112使用。或者，如果不同的频率用于语音通信和数据通信，那么多个本地振荡器113能够用于产生对应于语音和数据网络119的多频率。
微处理器138控制移动设备110的操作。然而，应理解，其它实施例可包括微控制器，DSP，或其它类型的处理设备。显示器122(例如，LCD，LED)给微处理器提供向用户显示信息的能力。
移动通信设备110具有临时和/或永久存储数据的存储器。存储器包括闪速存储器124和随机存取存储器(RAM)126，但是能够包括其它类型的存储器诸如半导体存储器(ROM)，磁性存储器，光学的或其它。存储器能够用于存储数据诸如移动设备的操作系统，操作数据，用户偏爱，来自微处理器138的临时数据或其它类型的数据。
在一个实施例中，闪速存储器124存储能够由微处理器138，DSP120和/或另一处理设备执行的多个软件应用模块124A-124N。该应用模块包括：语音通信模块124N，数据通信模块124B和用于执行其它功能的多个其它操作模块124N。在此描述的电池容量估计程序例如可以存储在闪速存储器124中，但能够存储在移动通信设备110中的其它永久存储器(例如，ROM)中。
附加的应用模块124N可通过网络119、通过辅助I/O子系统128、通过串行口130、通过短距离通信子系统140或通过其它合适的子系统142被加载到设备110上，并且由用户安装在闪速存储器124或RAM126中。这种在应用安装方面的灵活性增加了设备110的功能，并且能够提供增强的设备上功能、通信相关功能或二者。例如，下面描述的各种参数和/或电池容量估计程序的步骤可以以该方式更新。
移动设备包括能够访问设备的操作的辅助输入/输出(I/O)设备128，串行口和/或一个USB 130，键盘132，扬声器134和麦克风136。
短距离无线通信子系统140和其它设备子系统142也被包括在移动通信设备110中。短距离通信子系统140可以包括红外设备及相关电路和组件，或蓝牙短距离无线通信模块，以提供与类似的使能系统和设备的通信。其它设备子系统142可包括如下所述的电池条件测量电路。
图2示出了用于移动通信设备的示例电池测量子系统200。电池测量子系统200例如可以是在图1中所示的其它设备子系统142之一。
电池测量子系统200可以从微处理器138接收选择指令，并且响应于所述选择命令发送一个测量值(例如，指示电池状态的值)给微处理器138。
电池测量子系统200包括给图1的移动设备110供电的电池组210。电池组210包括：电池212，电池温度传感器214，和标识块216。标识块216可以使得微处理器138确定电池210的类型。
电池温度传感器214提供指示电池组210的温度的电池温度信号。电池温度信号由电池温度信号调节块224调节从而产生信号Tbat。信号调节块224执行典型的调节功能诸如滤波，缩放和/或放大。信号调节块224还可执行其它功能，诸如提供由标识单元216、多路复用器240和/或模拟信号转换器250需要的偏压。Tbat信号耦合到多路复用器240的输入用于由微处理器138选择。
电池212的电压和电流由电池信号调节块222监视。电池信号调节块222提供一个被调节的电池电压信号Vout+和被调节的电池电流信号I1给多路复用器240的输入用于由微处理器138选择。
在一个可选的实施例中，电池信号调节块222可以不提供电池电流。在该情况下，正如如下所述的，电流可以直接通过测量TX功率并且通过检测影响电流诸如背光，蜂鸣器和LED(其它设备子系统142内)的操作之类的其它设备状态间接获得。
TX功率传感器242检测发送器114(图1)的传输功率，并且输入该传输功率给TX功率信号调节块232。TX功率调节块232执行典型的调节功能，诸如滤波，缩放或放大，以及提供由Tx功率传感器242，多路复用器240和/或模拟数字转换器250需要的偏压。TX功率调节块232产生耦合到多路复用器240的TXp信号用于由微处理器138选择。
诸如其它设备子系统142内的背光、蜂鸣器和LED之类的附加设备的增加的电流消耗被预先特征化，并且它们的值按照这些设备的状态被存储在闪速存储器124中。运行在微处理器138上的软件控制这些设备状态的操作，并且因此这些状态能够被检测，以及这些设备相应的增加的电流消耗能够被包括在该处理中。
板温度传感器244提供指示图1的收发器111的印刷电路板温度的板温度信号Tbrd。该信号由板温度信号调节块234调节并且耦合到多路复用器240的输入端。
标识块216提供由标识信号调节块226调节并且输入到多路复用器240的标识信号电池ID。
操作中，多路复用器240响应于由微处理器138发送的选择信号以通过模拟数字转换器250驱动一个选择测量信号，诸如Tbrd，Vout+，I1，TXp，Tbat或电池ID。模拟数字转换器250数字化来自多路复用器240的信号输出并且发送测量值的数字表示到微处理器138。例如，如果微处理器138请求一个电池ID，分配给电池ID的预定的选择命令传送给电池测量子系统200的多路复用器240。多路复用器240可以使用该命令将电池ID输入切换到子系统200的输出。
图3包括一个示例电池容量估计方法的流程图。用于执行该方法的程序例如可以被包括在示于图1中的软件模块124N之一中。
图示的其它软件模块方块124N包括电池容量估计软件模块124C。电池容量估计软件模块124C由流程图300示出。还示出了用闪速存储器124中的软件模块124C存储的多电池简介330A-330N，以及由电池容量估计软件模块124C能够触发的预定动作360。
电池简介1-N(330A-330N)支持一个用户可以插入并且在移动单元110上使用的多达N个电池组210。每个电池简介330A-330N标识一个给定的电池组。换言之，对于一个特定的电池组210，在此对应一个特定的电池简介330。
如下所述，在简介330A-330N中某些表的值取决于电池组的制造者/模型/版本/批。它们的值在电池制造时被确定，并且装进330A-330N中的相应表中。在简介330A-330N中的其它表的值对于一个电池组是特定的。下面提供这些值的进一步的描述。
每个电池简介330A-330N可包括概括一个具体电池的多个表。这些表可包括：等效串联电阻(ESR)对电池温度(Tbat)332，电流(I)对传输功率(TXP)334，作为板温度(Tbrd)的函数存储、在此无线电关断的电池电压阈值(VROFF)336，作为未加载电压(V)的函数的电池容量(CAP)338，在温度Tbat处的电池容量补偿参数340，和在温度Tbat处的ESR补偿因子342。这示为图3中的简介1330A到简介N。
在另一个实施例中，I_VS_TXP和VROFF_VS_T可以由收发器而不是电池确定。在该实施例中，这些值可以不是电池简介的部分。
操作中，在步骤310，该方法对电池测量采样，电池测量包括：电池的各种工作参数诸如温度(T)，加载电压(V_load)，电流(I1)和传输功率(TXp)。当结合图2的子系统使用该方法时，该步骤可包括：指示微处理器138发送至少一个选择信号给电池测量子系统200的多路复用器240。然后，微处理器138为在模拟数字转换器250的输出发送的每个选择信号，读取选择的测量。
在步骤320，在步骤310处采样的电池测量被预先处理以提供在电池容量处理步骤350中使用的中间结果。在预处理中，使用至少一个多电池简介330A-N将测量解译成相应的值(例如温度对电阻)。
参照简介1330A，来自预处理步骤320的中间结果可包括：
1)ESR_VS_T 332A表通过在电池容量估计方法中的线性内插将温度解译成电阻。该表的尺寸例如可以是无符号的、-20℃到75℃之间的等效间隔的8个元素。该内插能够由下列表达：
ESR(Tba)＝Linear_interpolate(ESR_VS_T，Tbat)；
而Linear_interpolate(ESR_VS_T，Tbat)代表在温度Tbat处表ESR_VS_T的线性内插。
存储在表中的值是在制造时通过电池组的特征获得的平均值。
2)I_VS_TXP 334A表通过线性内插将传输功率解译成电流。这能够表达为：
I(TXp)＝Linear_interpolate(I_VS_TXP，TXp)；
其中Linear_interpolate(I_VS_TXP，TXp)表示在传输功率TXp处表I_VS_TXP的线性内插。
存储在表中的值通过特征化包括图1的收发器111的传输功率特征的整个设备110的电流消耗来获得。该表通过线性内插将传输功率解译成电流。例如，通过图2的传输功率传感器242能够检测传输功率。或者，从传输自动增益控制(AGC)或等效物能够读取传输功率。可以使用解译的电流值的平均获得更稳定的结果。电池电流可以进一步包括被预先特征化和存储在闪速存储器中的其它设备消耗，诸如蜂鸣器、背光和LED。由在微处理器138中运行的软件检测的这些设备的状态确定附加电流的值。
在另一实施例中，如果电流I1通过图2的电池信号调节222直接可用，那么表I_VS_TXP 334A和上述中间结果可能不需要。在该情况下，通过测量I1直接获得电池电流。
3)VROFF_VS_T 336A表由作为板温度的函数在此处射频关断的电池电压阈值阵列构成。在一个实施例中，在-20℃到75℃的温度范围上等间隔元素。在一个给定温度处的阈值Tbrd通过在阵列中的元素的线性内插计算。该内插能够表达为：
V_roff(Tbrd)＝Linear_interpolate(VROFF_VS_T，Tbrd)；
其中，Linear_interpolate(VROFF_VS_T，Tbrd)代表在板温度Tbrd处表VROFF_VS_T的线性内插。
4)在一个通话期间或在备用期间周期地监视加载的电池电压。在备用期间，测量的电压可以当成未加载电压对待。在通话期间，测量的加载电压使用下列等式解译成未加载电压：
V＝V_load+I_bettery.·F_esr(Tbat)·ESR(Tbat)；
其中，V是解译的未加载电压，和V_load是在通话期间测量的电压。在一个实施例中，通过选择由图2的电池信号调节块222提供的“Vout+”多路复用器240输入可以获得测量的电压。
I_battery可以等于I(TXp)+I(state)，其中，I(TXp)是基于在上面2)中给出的表解译的电流，和I(state)是被预先特征化并且存储在闪速存储器中的附加设备(诸如蜂鸣器，背光和LED)的总的增加的电流消耗。确定I(state)的设备状态可以由软件检测。
或者，通过选择由图2的电池信号调节块222提供的“I1”多路复用器240输入，可以获得I_battery。可以同时有效地测量V_load和I_battery。ESR(Tbat)是如先前描述的获得的内插值。F_esr(Tbat)是下面在步骤370中联系存储的值FESR_VS_T 342A的自校准，详细描述的在温度Tbat处的自我校准校正值。F_esr(Tbat)·ESR(Tbat)一起表示解译和校正的ESR。
在备用期间，V是电池电压值。这通过选择由图2的电池信号调节块222提供的“Vout+”多路复用器240输入获得。
5)作为未加载电压的函数的电池容量可以在制造时被特征化，并且与在预定的电压范围2.9000-4.5384V上等间隔的元素存储在图3的表CAP_VS_V 338A中。由等式通过线性内插获得在未加载电压V处的容量：
C_model(V)＝Linear_interpolate(CAP_VS_V，V)
其中，V是通过在上面4)中给出的计算获得的未加载电池电压，并且Linear_interpolate(CAP_VS_V，V)代表在电压V处的表CAP_VS_V的线性内插。
使用上述预处理步骤320的中间结果发生电池容量处理350。移动设备的电池容量通过下列等式估计：
C_user(V，Tbat)＝F_cap(Tbat)·C_model(V)；
其中，F_cap(Tbat)是下面将描述的有关在步骤370中存储的值FCAP_VS_V 340A的自校准在温度Tbat处的自我校准校正参数。
各种预定动作360可从取决于电池容量处理350的值触发产生。这些动作例如可包括在移动设备显示器上显示的告警消息和关断移动设备。每个动作360可由估计的电池容量的不同值或测量的电压触发。可选的实施例可以具有用于估计的电池容量的各种值的不同的动作。图示一个示例动作360的流程图在下面描述的图12中被示出。
在电池容量处理步骤350之后，在步骤370发生校正因子的自校准。由于FCAP_VS_T或FESR_VS_T初始值代表当它们分别与CAP_VS_V或ESR_VS_T工作时一个新制造的电池的平均值，这些值应该被校正解决一些效应，诸如电池老化，电池组之间的差别或其它误差。自校准包括步骤350的校正因子F_esr(Tbat)和F_cap(Tbat)的自校准。
可以使用电池容量标识一个用于充电电池的需要或作为在电池放电之前时间量的指示。当电池放电时，设备监视电压。第一关键值，V_roff(Tbrd)是超过它射频停止在其规范内执行的值，并且它取决于温度。过了V_roff(Tbrd)，硬件的射频部分被关断。
此外，随着射频关断，放电可以使得设备达到第二个阈值V_dvoff。当达到V_dvoff时，设备关断。
如果假定电池容量是未加载电压的函数，那么当未加载电压达到最大电池电压时，达到一个满容量。“可用容量”假定当加载电压等于V_dvoff时达到“0”容量。为了使得可用容量独立于设备的使用，假定可以忽略的电流。“可访问容量”假定当加载电压达到V_roff(Tbrd)时达到“0”容量，因为容量是未加载电压的函数：V_roff_unloaded(Tbrd)＝V_roff(Tbrd)+I_battery·F_esr(Tbat)·ESR(Tbat)
其中，I_battery是在容量估计时由电池传递的电流，ESR(Tbat)是电池的等效串联电阻，并且F_esr(Tbat)是需要精细地调整电池的等效串联电阻的在温度Tbat处的自校正因子。
能够看到“0”容量随着F_esr(Tbat)·ESR(Tbat)和随着设备电流变化。即，“可访问容量”代表基于电流情况的电池容量。
当可访问容量达到“0”时，设备停止在其规范内执行，并且将关断硬件的射频部分。然后用户能够参照可用容量确定何时充电设备。可访问容量可以被参考，以便估计用户从设备还能得到多少使用量。
与当使用时逐渐减少和当在充电器中逐渐增加的可用电池容量相反，可访问电池容量高度依赖于外部因素，诸如温度和RF情况。因此，电池容量在最好的情形中被确定：在室温下最少的电流抽取(draw)。用操作的电流抽取并且在当前温度下确定电池容量的可用性。
因为市场上的各种类型的电池，可希望以最大电池容量的百分比显示电池容量。因此，显示可计算如下：
C_available＝(C_user(V_now)-C_user(V_dvoff))/
(C_user(V_charged)-C_user(V_dvoff))；
C_accessible＝(C_user(V_now)-C_user(V_roff_unloaded(Tbrd))))/
(C_user(V_charged)-C_user(V_dvoff)；
其中，V_now是当前的未加载电压。因为连续的电流抽取，V_now应该从测量的电压和从电池电流计算：
V_now＝V_measured+I_attery·F_esr(Tbat)·ESR(Tbat)
V_roff_unloaded(Tbrd)是射频关断未加载电压：
V_roff_unloaded(Tbrd)＝V_roff(Tbrd)+I_battery·F_esr(Tbat)·ESR(Tbat)
V_measured是测量的电压，I_battery是用V_measured同时测量的由电池传递的电流，并且V_charged是当电池满充电时的电压。在一个实施例中，V_charged是4.2伏。V_dvoff是当设备关断时电池电压。在一个实施例中，V_dvoff是3.1伏。
能够有不同的方式显示可用的和可访问的容量。一个例子是电池图像。可以以灰色显示可用容量。当电池被充电时，电池图像将被完全填充。可访问容量可以在可用容量上以黑色显示。在理想情况下，这二个容量将接近，可访问容量稍微低于可用容量。
还可以显示增加电池容量的消息。例如，如果射频当前经历小于最大接收的信号强度，一个告诉用户移到另一个位置增加电池容量的消息能够被显示。类似地，如果测量的温度低于预定的温度阈值(例如，室温)，告诉用户变热射频以增加容量的消息能够被显示。可选的实施例使用其它判据用于确定何时显示一个消息增加电池容量。
随后描述一个ESR估计/自校准方法的实施例因为它涉及能够进行和接收无线电话或电话通话的移动通信设备。该方法的可选实施例包括具有高使用周期和备用状态的任何移动设备。移动通信设备的传输周期和备用状态仅是这样的一个例子。
图3中示出的ESR估计/自校准方法的示例如下。在通话期间，温度T，加载电压V_load和电流I_battery被周期地测量，并且存储在例如图1的RAM 126中。在通话结束和温度显著地变化之前，再次测量加载电压V。然后能够通过等式计算ESR估计：
ESR estimated(Tbat)＝(V_idle-V_load)/(I_battery-lo)；
其中，V_Idle是在通话结束之后测量的电压，V_load是在呼叫结束之前的最近电压测量，I_battery是与V_load相同时间获得的最近电流测量，lo是存储的在闲置状态的电流的特征化值(lo可以是在闪速存储器中，或可选的，可以由值零近似)，并且Tbat是测量的电池温度。
在计算ESR_estimated(Tbat)中，电压和电流应该被同时有效地测量。尽管上面描述将值顺序读进微处理器138，仍然能够同时取电压和电流值。例如，电池信号调节222块可包括在Vout+支路和I1支路之间的时延差ΔT。当选择信号命令多路复用器240时，电压和电流读数之间的命令由时间差ΔT分开。在用于电压的电池信号调节222和用于TXp的TX功率信号调节232之间也能够使用相同的方法以转换成I(TXp)，以及用于其它设备的状态的I(TXp)。或者，可以发送一个单个命令以同时在电池信号调节222和TX功率调节232采样和保持电压Vout+和电流I1(或Tx功率TXp)。另外一个选择是用相同的延迟设计电压和电流信号调节块，并且利用二个信道模拟数字转换器同时采样电压Vout+和电流I1(或TXp)并且接连地取这些值给微处理器138。
然后能够通过将函数F_esr(Tbat)定义为在温度Tbat处的ESR校正因子来自校正ESR。F_esr(Tbat)函数例如可以存储在诸如表FESR_VS_T的阵列[F1，F2，…Fn]中。阵列的每个元素是在跨越相关温度范围的n个温度T＝T1，T2，…Tn，的F_esr(T)的值。
任何n个温度点之间的温度Tbat的F_esr(T)的值由相邻元素值的内插值表示。存储在表FESR_VS_T中用于F1，F2，…Fn的初始值均为1.0。在表FESR_VS_T(342A)中具有最接近Tbat的一个相应温度的条目值由值F_esr(new)(Tbat)更新，可以表示如下：
F_esr(new)(Tbat)＝F_esr(old)(Tbat)+β·{ESRestimated(Tbat)/ESR(Tbat)-F_esr(old)(Tbat)}；
其中，Tbat是测量的温度，ESRestimated(Tbat)如上所述被产生，ESR(Tbat)如上所述从表ESR_VS_T内插，F_esr(old)(Tbat)是在表被更新之前在温度Tbat处从表FESR_VS_T的内插值，而β是用于递归校正并且对于每个应用可以变化的小值。
或者，在表FESR_VS_T中的值可以被减少到不是温度的函数的唯一一个元素，并且对ESR的校正可以使用用于任何温度的单个因子F_esr进行。然而，应该理解，使用一个因子更新整个表基于“特征化”的ESR的形状从一个设备到另一设备或者通过老化没有显著变化，但是可以成比例地变化的近似。在该情况下，可以应用下列等式：
V＝V_load+I_battery·F_esr·ESR(Tbat)；
F_esr(new)＝F_esr(old)+β ·   {ESRestimated(Tbat)/ESR(Tbat)-F_esr(old)}(Tbat)}
如参照上述步骤350陈述的，自校准校正因子F_cap(Tbat)用于校正存储在表CAP_VS_V 338A中的容量模型。F_cap(Tbat)可以产生和更新如下：
1)函数F_cap(Tbat)是在温度Tbat处的校正因子。该函数存储在诸如表FESR_VS_T 340A之类的阵列形式[F1，F2，…Fn]中，其中，每个元素是在跨越预定的相关温度范围的n个温度Tbat＝T1，T2，…Tn处的F_cap(Tbat)的值。用于任何n个温度点之间的温度Tbat的F_cap(Tbat)值由相邻元素值的内插值表示。存储在表FESR_VS_T中用于F1，F2，…Fn的初始值均为1.0。
2)当给定“电池低”告警信息时，周期地并且以Δt间隔更频繁地监视电流I_battery。累加器累加在每个间隔Δt处获得的I_battery值。
3)如果用户没有在电压下降到一个阈值以下之前结束通话，那么射频关断动作发生了。该关断动作由V_load＜V_roff(Tbrd)的第一次发生触发。另外，用户在电池低告警之后和射频关断动作发生之前结束通话。在任何一种情况下，可以执行下列功能：
a)在射频关断(由用户或自动地)时停止电流累加器，获得∑I_battery的最后值，并且计算在从低电池告警到射频关断时间段期间的实际容量变化为：ΔC_actual＝t·∑I_battery；
b)计算在校正之前电池容量模型估计容量变化为ΔC_est＝C_model(V_warn)-C_model(V_idle)；其中，V_warn是在射频电池低告警消息发出时从加载电压转换的未加载电压；并且V_idle是在射频关断(或者由用户或者自动地)之后获得的从加载电压转换的未加载电压；
c)计算在温度Tbat处更新的F_cap(Tbat)如下：
F_cap(new)(Tbat)＝F_cap(old)(Tbat)+α· {ΔC_actual/ΔC_est-F_cap(old)(Tbat)}；
其中α是用于递归校正的小的常数；Tbat是发出电池低告警信息时和射频关断时之间的平均温度；F_cap(old)(Tbat)是在FESR_VS_T更新之前在温度Tbat处在表FCAP_VS_T上的内插值；
d)由值F_cap(new)(Tbat)更新元素FCAP_VS_T(n)(340A)，其中n是在表FCAP_VS_T的范围内与温度Tbat最接近的元素。
如果移动设备10从来没有在给定的温度范围操作，那么RESR_VS_T和/或FCAP_VS_T的相应元素将从来没有被更新。这样，第一次该方法设法在该范围内获得F_esr(Tbat)和/或F_cap(Tbat)，1.0的初始值可能是不精确的。如果在表FCAP_VS_T中的F_cap(Tbat)和在表FESR_VS_T中的F_esr(Tbat)的临近元素不等于初始值(1.0)，附加处理能够减少初始误差。如果只有一个合适的临近元素在F_esr(Tbat)或F_cap(Tbat)的一侧可用，并且其大大地不同于1.0，那么可以使用临近值用于F_esr(Tbat)或F_cap(T)代替1.0，或者可以使用值1.0。当在F_esr(Tbat)或F_cap(T)的任何一侧有两个合适的临近值时，那么可以使用用于F_esr(Tbat)或F_cap(T)的临近值内插一个值。
或者，表FCAP_VS_T可以减少到不是温度的函数的唯一一个元素，并且仅使用用于任何温度的单个因子F_cap进行对CAP_VS_T的校正。在该情况下，可以使用下列等式：
C_user(V)＝F_cap·C_model(V)；和
F_cap(new)＝F_cap(old)+α·{ΔC_actual/ΔC_est-F_cap(old)}
图4是用于选择一个电池简介的示例方法的流程图。当一个电池组诸如图2的电池组110插入(410)时，启动该方法400。在步骤420标识电池组。标识例如可以由图2的标识模块116执行或者可选地由电池组的特性特征的测量诸如ESR执行。
在步骤430中，该方法确定是否存在该电池组的简介。如果确定存在一个简介，那么响应于预定的特性在步骤440选择对应于该电池组的现有的简介。相反，如果没有简介存在，那么如上所述在步骤450创建一个新简介。然后在步骤460选择该新简介。在二种情况中的任何一种情况下，在选择简介之后，在步骤470再继续请求电池简介的处理。该方法使得多个简介诸如图3中示出的简介230A-N被使用，每个简介对应于相同类型或不同类型的一个电池组。
图5是如参照图3的步骤310描述的，采样电池测量的方法的流程图。在步骤514，发送一个选择信号，诸如在图2中示出的连接微处理器138和ADC 250的信号。通过读取由ADC产生的值，在步骤516获得测量的值。步骤516确定是否已经读取所有测量。如果不是，那么该方法用未处理的测量返回到步骤514。否则，该方法在步骤520处结束。
图6是如参照图3的步骤320描述的，示例预处理方法的流程图。在步骤622，对于ADC值的一个相应的内插表查询电池简介330。如果发现，在步骤624使用相应的表内插ADC值。下面将参照图7描述基于从前一步骤中间结果获得的线性测量和处理结果在步骤626中计算中间结果。在步骤628，该方法确定是否已经处理所有ADC值。如果还没有处理所有ADC值，那么该方法用一个未处理的ADC值返回到步骤622。否则，该方法在步骤630结束。
图7是正如上面参照图3描述的，用于测量、预处理和容量处理的示例方法700的流程图。用图2的装置获得的测量由温度T 710，传输功率TXp 712，测量的电流I1 714和加载的电池电压V_load 716示出。然而，应该理解，尽管示出了TXp 712和I1 714二者，但可以仅需要一个。
在步骤718，使用简介330的ESR_VS_T表332和T 710通过内插获得ESR 712。在步骤722，使用简介330的I_VS_TXP表334和TXp712获得电流I 724。电流I 724进一步包括由其它设备的状态诸如蜂鸣器，背光和LED确定的I(state)。或者，在步骤726，如果电流I1直接可用，那么在后续处理步骤中可以使用电流I1 714代替电流I。
在步骤730，使用简介330的FESR_VS_T表342和T 710获得因子F_esr 732。或者，F_esr可以是不依赖于温度的标量。在步骤728，按照等式V＝V_load+F_esr·ESR·(I或I1)使用ESR 720，F_esr 732以及电流I1 714或电流I 724获得未加载电压V 734，其中，(I或I1)指定I或I1值能够用在等式中。
在步骤736处，使用简介330的CAP_VS_V表338和V_734通过内插获得模型容量C_model 738。
在步骤742，使用FCAP_VS_T表340和T 710通过内插获得因子F_cap_744。或者，F_cap可以是不依赖于温度的一个标量。在步骤740，使用F_cap_744和C_model 738确定一个容量展示用户C_user 750，第一处理结果。
在步骤746，使用简介330的表VROFF_VS_T 336和T 710通过内插获得射频关掉阈值电压VROFF 748，第二结果。注意在图7中，Tbat和Tbrd二者由相同的符号T表示。或者，步骤746可以使用Tbrd，并且所有其它地方使用T(即Tbat)。
在一个可选实施例中，可以在步骤736使用VROFF代替V作为一个中间步骤以确定基于容量条件的动作操作的条件。下面参照图12描述一个这种基于电压的条件操作。
图8是如上面参照图3描述的示例自校准方法的流程图800。该方法800是图7的步骤734的继续。
在步骤810，未加载电压V与上限阈值V_upper，和下限阈值V_lower比较。这些限制例如可以是基于电池特征确定的未加载电压阈值。例如，V_upper可以是4.0V，并且V_lower可以是3.6V，但是也能使用其它阈值电压。
如果电压在阈值内，那么在步骤820更新FESR_VS_T表342。参照图9更详细地描述校准FESR_VS_T表342。然后在步骤830继续移动设备的正常操作。
图9是上面参照图8描述的FESR_VS_T补偿因子的示例自校准方法的流程图。在步骤901，创建二个循环缓冲器。一个缓冲器保持测量的电流，另一个保持测量的电池电压。例如，每个缓冲器可以是8个字节长度，但也能使用其它尺寸的缓冲器。
在步骤903，以预定的间隔更新在缓冲器中的值。一个这种间隔的例子是每二秒。基本上同时收集电压和电流样本并且作为新值存储在缓冲器中。丢弃最老的值。
在步骤905还创建变量。这些变量可包括I_min，I_max，V_Imin，和V_Imax，其中，I_min是在用以与I_min基本相同的时间测量的电压V_Imin的最后更新之后，电流循环缓冲器内的最小电流值。I_max是在用以与测量I_max基本相同的时间测量的电压V_Imax的最后更新之后，在用于电流的循环缓冲器内的最大电流值。或者，基于在每个电流值处移动设备的状态(例如，传输功率高，备用模式，振动器开)使用包含预测量的电流值的表，可以获得电流值。
在步骤910，以与在缓冲器中的值相同的预定间隔(例如，2秒)更新变量。如果Imax-Imin小于预定的阈值诸如100mA，然后该方法返回到步骤903以更新缓冲器。
如果Imax-Imin大于预定的阈值(例如，100mA)，那么在步骤920，该方法找到估计的ESR并且更新在表FESR_VS_T中ESR补偿因子。该步骤可以如下完成：
ESRestimate(Tbat)＝(V_Imin-V_Imax)/(I_max-I_min)，
F_esr(new)(Tbat)＝F_esr(old)+β·{ESRestimated(Tbat)/ESR(Tbat)-F_esr(old)(Tbat)}；其中，ESR(Tbat)是在当前温度Tbat处的内插值(假定温度变化在16秒内是小的)，和β是在0.01-0.3范围中的小常数。F_esr(old)(Tbat)是在表被更新之前在温度Tbat处从表FESR_VS_T的内插值。
如上所述参照阵列FESR_VS_T由值F_esr(new)(Tbat)更新具有最接近Tbat的一个相应的温度的在图3的表FESR_VS_T(342A)中的条目的值。或者，如上所述，可以由F_esr(new)(Tbat)更新单个元素FESR。
在925重新复位循环缓冲器和变量。然后从步骤901重复该方法。
图10是按照图3另一个示例的自校准方法的流程图。在该方法1000中，如果在步骤1010检测到电池低指示，那么在步骤1020更新FESR_VS_T表340。然后在步骤1030继续移动设备的正常操作。参照图11更详细地示出了更新FCAP_VS_T表340的方法。
图11是如参照图10描述的，用于自校准补偿因子FCAP_VS_T的示例方法的流程图。在已经由移动设备产生一个低电池告警信息之后开始该方法。在步骤1101，一个累加器开始以预定间隔(例如8秒)累加I_battery值。
在步骤1101之后，可能发生二种情形。第一，移动设备用户可能不终止通话或引起移动单元关断(即，通话终止)的其它高电流应用。第二，在给出低电池告警信息之后但是在移动单元关断之前用户可以终止通话或其它使用。
在任何情况下，当通话终止时，在步骤1105停止累加。如上所述，在步骤1110确定I_battery的最后值，并且使用下列等式在步骤1115使用该值计算实际容量下降：
C_actual＝t·I_battery
使用下列等式然后在步骤1120确定在校正之前模型估计容量下降C_est：
C_est＝C_model(V_warn)-C_model(V_idle)；
其中，V_warn是在低电池告警消息发出时从加载的电压转换的未加载电压，并且V_idle是从刚好在用户终止通话或发生射频关断事件之后获得的加载电压转换的未加载电压。
在步骤1125计算容量校准因子F_cap，并且如上所述更新FCAP_VS_T。
图12是图示在一个通话期间一个示例告警动作的流程图。该方法1000例如可以从图7的步骤734开始。响应于下列事件的第一次发生：C_user(V·Tbat)-C_user(V_ROFF_unload，Tbat)＜I_battery·t0，“电池低”告警信息可以呈现在移动单元显示器上或通过听觉音呈现，其中，t0是在射频关断之前的预定提前时间(例如，4分钟)，V是从上面参照图3中的步骤320描述的测量的加载电压值解译的未加载电压，Tbat是电池的测量温度，I_battery是从图3的步骤320的表计算的电池电流，V_ROFF_unload是通过在图3的步骤320中计算的加载电压阈值值解译的未加载电压。给出该解译如下：
V_ROFF_unload＝V_ROFF(Tbrd)+I_battery·F_esr(Tbat)·ESR(Tbat)
图12的方法在步骤1210确定是否估计的电池容量小于预定的阈值(即，I_battery·t0)。如果由V确定的左手侧还没有低于阈值，那么在步骤1230继续移动设备的正常操作。如果在步骤1210由V确定的左手侧低于阈值，那么在步骤1220，启动一系列条件动作操作。如上所述，在步骤1220触发的动作包括：发出告警诸如可听嘟嘟声和/或显示在屏幕上的一个消息，并且启动FCAP_VS_T自校准。然后在步骤1230继续移动设备的正常操作。
此外，移动设备关断由V_load_this_time＜V_ROFF(Tbrd_this_time)的第一次发生触发。其中，V_load_this_time是在“电池低”告警之后任何时间测量的电压，Tbrd_this_time是在“电池低”告警之后，在测量V_load_this_time的同时测量的温度，并且V_ROFF()使用由图3中的步骤320的结果给出的用于射频关断的阈值表。
电池充电电流估计方法例如可以结合在充电器接通状态和充电器关断状态测量电池端电压使用估计的电池ESR和未加载的电压。
通过在充电时首先测量电池端电压(V_charge)，估计电池充电电流。然后，使充电器无效一个短的时间段允许未加载的电池电压如上所述被估计。
可以使用未加载电压(V(Tbat))和在充电期间的电池端电压(V_charge)估计充电电流为Ichg＝(V_charge-V(Tbat))/(F_esr(Tbat)*ESR(Tbat))。
该书面说明书使用例子公开了本发明，包括最佳方式，并且还使得本领域技术人员制造和使用本发明。本发明的可专利范围可包括本领域技术人员想到的其它例子。例如，上述例子参照移动通信设备。然而，需要电池操作的其它电子设备也可从在此描述的技术受益。

Claims (22)

1.在具有涉及多个电池简介值与多个工作参数值的简介表的移动设备中，一种使用所述简介表确定电池容量的方法，包括：
测量电池的一个工作参数；
访问所述简介表将所述测量的工作参数解译成一个电池简介值；
通过一个校正因子调节所述电池简介值以产生一个校正的电池简介值；
使用所述校正的电池简介值，计算电池容量；
使用所述测量的工作参数估计一个实际的电池简介值；和
使用所述估计的实际电池简介值自动校准所述校正因子。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述工作参数是电池温度。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述工作参数是电池电流。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述工作参数是由所述电池供电的移动通信设备的传输功率。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述电池简介值是电池的等效串联电阻(ESR)。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述电池简介值是电池容量值。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述电池简介值是电池电流。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述简介表涉及多个校正因子值与所述多个工作参数值，进一步包括：
访问所述简介表以将所述测量的工作参数解译成所述校正因子。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述简介表涉及多个电池容量值与多个电压值，进一步包括：
计算作为所述校正的电池简介值的函数的电压值；
访问所述简介表以将所述计算的电压值解译成一个电池容量值；和
计算作为所述电池容量值的函数的电池的可用容量。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：
通过一个容量校正因子调节所述电池容量值以产生一个校正的容量值，其中，根据所述校正的容量值的函数计算所述电池的容量。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
使用所述测量的工作参数计算一个电池容量变化；
确定所述电池容量值的变化；
使用所述计算的电池容量变化和所述确定的所述电池容量值的变化，自动校准所述容量校正因子。
12.一种为具有一个电池的设备的预定功能估计工作时间的方法，所述预定的功能依赖于所述电池工作了所述工作时间的持续时间，包括：
确定所述电池的可访问容量值；
确定用于所述预定功能的一个加载值；和
确定作为所述加载值和所述可访问的容量值的函数的所述工作时间值。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
确定所述电池的未加载电压值。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括：
确定用于所述电池的等效串联电阻值；
确定用于所述电池的一个加载电压值；
确定用于所述电池的一个加载电流值；
确定作为所述等效串联电阻值、所述加载电压值和所述加载电流值的函数的所述未加载电压值。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述设备是一个通信设备。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述预定功能是一个无线通信。
17.如权利要求14所述的方法，其中，所述预定功能是充电所述电池。
18.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
检测所述工作时间值已经达到一个预定的阈值；和
响应于检测所述工作时间值已经达到所述预定的阈值，触发一个预定动作。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述预定的动作是传送一个告警消息给设备的用户。
20.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
显示所述可访问的容量值。
21.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
显示所述工作时间值。
22.一种移动设备，包括：
存储器设备；
电池；
简介表，存储在所述存储器设备上，涉及多个电池简介值与多个工作参数值；
用于测量电池的一个工作参数的装置；
用于访问所述简介表以将所述测量的工作参数解译成电池简介值的装置；
用于通过一个校正因子调节所述电池简介值以产生校正的电池简介值的装置；
用于使用所述校正的电池简介值计算所述电池容量的装置；
用于使用所述测量的工作参数估计实际的电池简介值的装置；和
用于使用所述估计的实际电池简介值自动校准所述校正因子的装置。
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