JP2009244273A - バッテリ容量の推定のシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 バッテリ容量の推定のためのシステムおよび方法の提供。
【解決手段】 複数のバッテリプロフィール値を複数のオペレーティングパラメータ値に関連付けるプロフィールテーブルが用いられ得る。プロフィールテーブルは、1つ以上の測定されたオペレーティングパラメータを1つ以上の対応するバッテリプロフィール値に変換するためにアクセスされ得る。1つ以上のバッテリプロフィール値は、補正因子によって調整されて、補正されたバッテリプロフィール値を生成し得る。バッテリの利用可能な容量は、それから、1つ以上の測定されたオペレーティングパラメータから計算された推定されたバッテリプロフィール値を用いて自動的に較正され得る。
【選択図】図3
【解決手段】 複数のバッテリプロフィール値を複数のオペレーティングパラメータ値に関連付けるプロフィールテーブルが用いられ得る。プロフィールテーブルは、1つ以上の測定されたオペレーティングパラメータを1つ以上の対応するバッテリプロフィール値に変換するためにアクセスされ得る。1つ以上のバッテリプロフィール値は、補正因子によって調整されて、補正されたバッテリプロフィール値を生成し得る。バッテリの利用可能な容量は、それから、1つ以上の測定されたオペレーティングパラメータから計算された推定されたバッテリプロフィール値を用いて自動的に較正され得る。
【選択図】図3
Description
本特許文書に記載されている技術は、概してバッテリ動力のデバイス分野に関する。より詳細には、本特許文書は、バッテリ容量の推定の技術に関する。
携帯電話、2方向ページャ等といったモバイル通信デバイスは、一般的に、バッテリからの電力に依存する。従って、モバイル通信デバイスは、デバイスが浪費したバッテリのために電力をなくす前に残っている時間の量をモニタすることは有利である。例えば、モバイル通信デバイスは、バッテリ出力が特定のしきい値より下に降下するとき、差し迫ったシャットオフを回避する通話の間に警告信号を出す。一般的な携帯電話サービスは、通話の間、3〜5分の低バッテリ警告期間を提供し、かつ、デバイスが使われていないとき、同様な警告提供する。
モバイル通信デバイスは、一般的に電流ユニットのバッテリ容量を時間と掛けて測定する(例えば、ミリアンペア時間(mAh))。しかし、直流測定は、いくつかのデバイスにおいて利用可能ではない。加えて、温度、等価直列抵抗(ESR)およびエージングといったバッテリパラメータの変動は、デバイスが正確な予測を実行することを難しくする。いくつかのデバイス(例えば、就寝、起床、アクセス、交通)において利用可能なマルチモードオペレーションが、この推定をさらにより難しくし得る。
(発明の開示)
バッテリ容量の推定のためのシステムおよび方法が提供されている。複数のバッテリプロフィール値を複数のオペレーティングパラメータ値に関連付けるプロフィールテーブルが用いられ得る。プロフィールテーブルは、1つ以上の測定されたオペレーティングパラメータを1つ以上の対応するバッテリプロフィール値に変換するためにアクセスされ得る。1つ以上のバッテリプロフィール値は、補正因子によって調整され得て、補正されたバッテリプロフィール値を生成する。バッテリの利用可能な容量は、それから、1つ以上の測定されたオペレーティングパラメータから計算された推定されたバッテリプロフィール値を用いて自動的に較正され得る。加えて、以下の方法のステップが実行され得る。バッテリに対する等価直列抵抗を決定すること。バッテリ値に対する負荷電圧値を決定すること。バッテリ値に対する負荷電流を決定すること。等価直列抵抗値、負荷電圧値および負荷電流の関数として無負荷電圧を決定すること。
バッテリ容量の推定のためのシステムおよび方法が提供されている。複数のバッテリプロフィール値を複数のオペレーティングパラメータ値に関連付けるプロフィールテーブルが用いられ得る。プロフィールテーブルは、1つ以上の測定されたオペレーティングパラメータを1つ以上の対応するバッテリプロフィール値に変換するためにアクセスされ得る。1つ以上のバッテリプロフィール値は、補正因子によって調整され得て、補正されたバッテリプロフィール値を生成する。バッテリの利用可能な容量は、それから、1つ以上の測定されたオペレーティングパラメータから計算された推定されたバッテリプロフィール値を用いて自動的に較正され得る。加えて、以下の方法のステップが実行され得る。バッテリに対する等価直列抵抗を決定すること。バッテリ値に対する負荷電圧値を決定すること。バッテリ値に対する負荷電流を決定すること。等価直列抵抗値、負荷電圧値および負荷電流の関数として無負荷電圧を決定すること。
図1は、モバイル通信デバイス110の例のブロック図である。モバイル通信デバイス110は、データ信号を基地局アンテナ119と通信するトランシーバ111を備える。データ信号は、音声、異なるデータ率での情報またはデジタルおよびアナログ両方の他のタイプの信号であり得る。
基地局アンテナ119は、アナログまたはデジタルセルラーネットワークまたは他のいくつかのタイプのデータネットワークの一部であり得る。音声およびデータネットワークは、ベース局またはネットワークコントローラといった別々のインフラを用いる別々の通信ネットワークであり得、または単一のワイヤレスネットワークに統合され得る。
1つの実施形態において、トランシーバ111は、レシーバ112と、送信機114と、1つ以上の局部発振器113と、デジタル信号プロセッサ(DSP)120と、送受信アンテナ(116、118)とを備える。他の実施形態において、トランシーバは、送信機および受信機が単一のアンテナに単向二路通信できるその単一のアンテナを用いる。
DSP120は、送信機114から受信機112に、かつ、受信機112から送信機114にデータ信号を送受信する。DSP120はまた、送信機114および受信機112から制御情報を受信し、制御情報を送信機114および受信機116に提供する。
単一の局部発振器113は、音声およびデータ通信が、単一の周波数、または近接して間隔をおいた周波数のセットで起こるとき、送信機114および受信機112と連動して用いられ得る。あるいは、異なる周波数が、データ通信に対して音声通信に利用されるとき、複数の局部発振器113が、音声およびデータネットワーク119に対応する複数の周波数を生成するために用いられ得る。
マイクロプロセッサ138は、モバイルデバイス110のオペレーションを制御する。しかし、他の実施形態は、マイクロコントローラ、DSPまたは他のタイプの処理デバイスを含み得ることは理解されるべきである。ディスプレイ122(例えば、LCD、LED)は、マイクロプロセッサをユーザに情報を表示する能力を提供する。
モバイル通信デバイス110は、データを一時的および/または永続的に格納するメモリを有する。メモリは、フラッシュメモリ124と、ランダムアクセスメモリ(RAM)126とを備えるが、半導体メモリ(例えば、ROM)、磁気メモリ、光メモリもしくは他のメモリといった他のタイプのメモリを備え得る。メモリは、モバイルデバイスのオペレーティングシステム、オペレーショナルデータ、ユーザプリファレンス、マイクロプロセッサ138からの一時データといったデータまたは他のタイプのデータを格納するために用いられ得る。
1つの実施形態において、フラッシュメモリ124は、マイクロプロセッサ138、DSP120および/または他の処理デバイスによって実行され得る複数のソフトウェアアプリケーションモジュール(124A〜124N)を格納する。アプリケーションモジュールは、音声通信モジュール124Aと、データ通信モジュール124Bと、他の機能を実行する他の複数のオペレーショナルモジュール124Nとを備える。ここに記載されるバッテリ容量の推定プログラムは、例えば、フラッシュメモリ124に格納され得るが、モバイル通信デバイス110内の他の永続的なメモリ(例えば、ROM)に格納され得る。
追加的なアプリケーションモジュール124Nは、ネットワーク119、補助I/Oサブシステム128、シリアルポート130、近距離通信サブシステム140または他の適したサブシステム142を介してデバイス110上に取り付けられ得、ユーザによってフラッシュメモリ124またはRAM126に組み込みられ得る。アプリケーションの組み込みにおけるこのような柔軟性は、デバイス110の機能性を増加し、高められたオンデバイス機能、通信関連の機能、またはその両方を提供し得る。例えば、さまざまなパラメータおよび/または以下に記載されるバッテリ容量の推定プログラムのステップは、このような態様でアップデートされ得る。
モバイルデバイスは、デバイスのオペレーションのアクセスを可能にする補助入力/出力(I/O)デバイス128と、シリアルポートおよび/またはUSB130と、キーボード132と、スピーカ134と、マイクロフォン136とを備える。
近距離ワイヤレス通信サブシステム140および他のデバイスサブシステム142はまた、モバイル通信デバイス110に含まれる。近距離通信サブシステム140は、赤外線デバイスと、関連した回路と、関連したコンポーネントまたは同様に有効なシステムおよびデバイスを通信に提供するBLUETOOTH近距離ワイヤレス通信モジュールを備える。他のデバイスサブシステム142は、以下に記載されるようなバッテリコンディション測定回路を備え得る。
図2は、モバイル通信デバイスに対するバッテリ測定サブシステム200の例を示す。バッテリ測定サブシステム200は、例えば、図1に示される他のデバイスサブシステム142の1つであり得る。
バッテリ測定サブシステム200は、マイクロプロセッサ138から選択コマンドを受信し、測定値(例えば、バッテリ状態を示す値)を、選択コマンドに応答してマイクロプロセッサ138に送信し得る。
バッテリ測定サブシステム200は、図1のモバイルデバイス110に電力を供給するバッテリパック210を備え得る。バッテリパック210は、電池212と、バッテリ温度センサ214と、識別ブロック216とを備える。識別ブロック216は、マイクロプロセッサ138が、バッテリ210のタイプを決定することを可能にし得る。
バッテリ温度センサ214は、バッテリパック210の温度を示すバッテリ温度信号を提供する。バッテリ温度信号は、信号Tbatを生成するためにバッテリ温度信号条件ブロック224によって条件付けられる。信号条件ブロック224は、フィルタリング、スケーリングおよび/または増幅といった一般的な条件ブロックを実行する。信号条件ブロック224はまた、識別ユニット216、マルチプレクサ240および/またはA/D変換器250によって要求されるバイアスを提供するといった他の機能を実行し得る。Tbat信号は、マイクロプロセッサ138によって、選択するためのマルチプレクサ240の入力に結合される。
電池212の電圧および電流は、電池信号条件ブロック222によってモニタされる。電池信号条件ブロック222は、条件付けられたバッテリ電圧信号Vou+および条件付けられたバッテリ電流信号I1をマイクロプロセッサ138によって選択するためのマルチプレクサ240入力に提供する。
1つの代替の実施形態において、電池信号条件ブロック222は、バッテリ電流を提供し得ないかもしれない。この場合には、電流は、TX電力を測定することによっておよび以下に記載されるように(他のデバイスサブシステム142内の)バックライト、ブザーおよびLEDのオペレーションといった電流に影響を与える他のデバイスの状態を検出することによって直接的に取得され得る。
TX電力センサ242は、送信機114(図1)の送信電力を検出し、送信電力をTX電力信号条件ブロック232に入力する。TX電力信号条件ブロック232は、フィルタリング、スケーリングまたは増幅器とともにTx電力センサ242、マルチプレクサ240および/またはA/D変換器250によって要求され得るバイアスを提供するといった一般的な条件機能を実行する。Tx電力条件ブロック232は、マイクロプロセッサ138によって、選択のためのマルチプレクサ240に結合されているTXp信号を生成する。
他のデバイスサブシステム142内のバックライト、ブザーおよびLEDのオペレーションといった追加的なデバイス増分電力消費は、前もって特徴付けられ、それらの値は、これらのデバイスの状態に従ってフラッシュメモリ124に格納される。マイクロプロセッサ138上で作動するソフトウェアは、これらのデバイス状態のオペレーションを制御し、従って、状態は検出され、これらのデバイスによって対応する増分電量消費が処理に含まれ得る。
ボード温度センサ244は、図1のトランシーバ111のプリント回路ボードの温度を示すボード温度信号Tbrdを提供する。この信号は、ボード温度信号条件ブロック234によって条件付けられ、マルチプレクサ240の入力に結合される。
識別ブロック216は、識別信号条件ブロック226によって条件付けられ、マルチプレクサ240に入力される識別信号BatteryIDを提供する。
動作中、マルチプレクサ240は、マイクロプロセッサ138によって送信される選択信号に応答して、A/D変換器250を介してTbrd,Vout+、I1、TXp、TbatまたはバッテリIDといった選択測定信号を駆動させる。A/D変換器250は、マルチプレクサ240からの信号出力をデジタル化し、測定値のデジタル表現をマイクロプロセッサ138に送信する。例えば、マイクロプロセッサ138が、バッテリIDを要求するとき、バッテリIDに割り当てられた所定の選択コマンドは、バッテリ測定サブシステム200のマルチプレクサ240に送信される。マルチプレクサ240は、このコマンドを用いて、バッテリID入力をサブシステム200の出力に切り替え得る。
図3は、バッテリ容量の推定方法の例のフローチャートを示す。この方法を実行するプログラムは、例えば、図1に示されるソフトウェアモジュール124Nのうちの1つに含まれ得る。
示される他のソフトウェアモジュールブロック124Nは、バッテリ容量の推定ソフトウェアモジュール124Cを含む。バッテリ容量の推定ソフトウェアモジュール124Cは、フローチャート300によって示される。また示されているのは、フラッシュメモリ124内のソフトウェアモジュール124Cと一緒に格納される複数のバッテリプロフィール(330A〜330N)とともにバッテリ容量の推定ソフトウェアモジュール124Cによってトリガーされ得る所定の動作360である。
バッテリプロフィール1―N(330A〜330N)は、ユーザがプラグインし、モバイルユニット110上で用いるN個のバッテリパック210までサポートする。各バッテリプロフィール(330A〜330N)は、所定のバッテリバックを識別する。言い換えれば、特定のバッテリパック210に対して、特定のバッテリプロフィール330が対応する。
下記に記載されるように、プロフィール(330A〜330N)におけるいくつかのテーブルの値は、バッテリパックのメーカ/モデル/バージョン/バッチに依存し、それらの値はバッテリ製造の時間で決定され、対応するテーブル(330A〜330N)にロードされる。プロフィール(330A〜330N)における他のテーブルの値は、バッテリパックに特有である。これらの値さらなる記載が以下に提供されている。
各バッテリプロフィール(330A〜330N)は、特定のバッテリをプロフィールする複数のテーブルを含み得る。これらのテーブルは、バッテリ温度(Tbat)332に対する等価直列抵抗(ESR)と、送信電力(TXP)334に対する電流(I)と、ボート温度(Tbrd)336の関数として格納されている無線シャットオフ(VROFF)でのバッテリ電圧しきい値と、無負荷電圧(V)338の関数としてバッテリ容量(CAP)と、温度Tbat340でのバッテリ容量補償因子と、温度Tbat342でのESR補償因子とを含み得る。これは、図3のProfile1330AからProfileNとして示される。
他の実施形態において、I_VS_TXPおよびVROFF_VS_Tは、バッテリではなくトランシーバによって決定され得る。このような実施形態において、これらの値は、バッテリプロフィールの一部ではあり得ない。
動作中、ステップ310で、方法は、温度(T)、負荷電圧(V_load)、電流(I1)および送信電力(TXp)といったバッテリのさまざまなオペレーティングパラメータを含むバッテリ測定サンプリングする。方法が、図2のサブシステムと連携して用いられるとき、このステップは、マイクロプロセッサ138が少なくとも1つの選択信号をバッテリ測定サブシステム200のマルチプレクサ240に送信するように指示することを含み得る。マイクロプロセッサ138は、それから、A/D変換器250の出力に送信された各選択信号に対する選択された測定を読み取る。
ステップ320では、ステップ310でサンプリングされたバッテリ測定は、前処理されて、バッテリ容量処理ステップ350において用いられる中間結果を提供する。前処理において、複数のバッテリプロフィール(330A〜N)のうちの少なくとも1つは、測定を対応する値に変換する(例えば、温度を抵抗に変換する)ために用いられる。
Profile1 330Aを参照して、前処理ステップ320からの中間結果は、以下を含み得る。
1)ESR_VS_T 332A表は、バッテリ容量の推定方法における線形補間を介して温度を抵抗に変換する。テーブルサイズは、例えば、符号なしの−20℃〜75℃の間で均等に間隔をあけた8個の要素であり得る。この補間は以下のように表さられる。
ESR(Tbat)=Linear_interpolate(ESR_VS_T,Tbat)
ここで、Linear_interpolate(ESR_VS_T,Tbat)は、温度TbatでのテーブルESR_VS_Tの線形補間を表す。
ここで、Linear_interpolate(ESR_VS_T,Tbat)は、温度TbatでのテーブルESR_VS_Tの線形補間を表す。
表に格納されている値は、製造の際のバッテリパックの特徴付けによって取得される平均値である。
2)I_VS_TXP 334Aテーブルは、線形補間を介して送信電力を電流に変換する。これは、以下のように表される。
I(TXp)=Linear_interpolate(I_VS_TXP,TXp)
ここで、Linear_interpolate(I_VS_TXP,TXp)は、送信電力TXpでのテーブルI_VS_TXPの線形補間を表す。
ここで、Linear_interpolate(I_VS_TXP,TXp)は、送信電力TXpでのテーブルI_VS_TXPの線形補間を表す。
テーブルに格納されている値は、図1のトランシーバ111の送信電力特性を含む全体のデバイス110の電流消費を特徴化付けるによって取得される。このテーブルは、線形補間を介して送信電力を電流に変換する。例えば、送信電力は、図2の送信電力センサ242によって検知され得る。あるいは、送信電力は、送信自動利得制御(AGC)または同等物から読み取られ得る。変換された電流の値の平均化は、より安定した結果を取得するために用いられ得る。バッテリ電流は、事前に特徴付けられ、フラッシュメモリに格納されているブザー、バックライトおよびLEDといった他のデバイス消費をさらに含み得る。マイクロプロセッサ138で動作しているソフトウェアによって検出されるこれらのデバイスの状態は、追加的な電流の値を決定する。
他の実施形態において、電流I1が、図2の電池信号条件222を介して直接的に利用可能であるとき、テーブルI_VS_TXP 334Aおよび上記の中間結果は必要とされ得ない。この場合には、バッテリ電流は、I1を測定することによって直接的に取得される。
3)VROFF_VS_T 336Aテーブルは、無線がボード温度の関数としてシャットオフするボード温度でのバッテリ電圧しきい値のアレイから作られる。1つの実施形態において、要素は、−20℃〜75℃の範囲で均等に間隔をあけられる。所定の温度Tbrdでのしきい値は、アレイのおける要素の線形補間によって計算される。この補間は、以下のように表され得る。
V_roff(Tbrd)=Linear_interpolate(VROFF_VS_T,Tbrd)
ここで、Linear_interpolate(VROFF_VS_T,Tbrd)は、ボード温度TbrdでのテーブルVROFF_VS_Tの線形補間を表す。
ここで、Linear_interpolate(VROFF_VS_T,Tbrd)は、ボード温度TbrdでのテーブルVROFF_VS_Tの線形補間を表す。
4)負荷バッテリ電圧は、通話およびスタンドバイ中、定期的にモニタされる。スタンドバイ中、測定された電圧は、無負荷電圧として扱われる。通話中、測定された負荷電圧は、以下の等式を用いて無負荷電圧に変換される。
V=V_load+I_battery・F_esr(Tbat)・ESR(Tbat)
ここで、Vは、通話中に変更された無負荷電圧であり、V_loadは、測定された電圧である。1つの実施形態において、測定された電圧は、図2の電池信号条件ブロック222によって提供された「Vout+」マルチプレクサ240入力を選択することによって取得され得る。
ここで、Vは、通話中に変更された無負荷電圧であり、V_loadは、測定された電圧である。1つの実施形態において、測定された電圧は、図2の電池信号条件ブロック222によって提供された「Vout+」マルチプレクサ240入力を選択することによって取得され得る。
I_batteryは、I(TXp)+I(state)と同等であり得る。ここで、I(TXp)は、上記2)で与えられたテーブルに基づいて変換された電流でありI(state)は、前もって特徴付けら、フラッシュメモリに格納されている(ブザー、バックライト、LEDといった)追加的なデバイスの総増分電流消費である。I(state)を決定するデバイス状態は、ソフトウェアによって検出され得る。
あるいは、I_batteryは、図2の電池信号条件ブロック222によって提供される「I1」マルチプレクサ240入力を選択することによって取得され得る。V_loadおよびI_batteryは、同時に効果的に測定され得る。ESR(Tbat)は、以前記載されたように補間された値である。F_esr(Tbat)は、ステップ370において、格納されている値FESR_VS_T 342Aの自己較正に関連して以下に記載される温度Tbatで自己較正する補正因子である。F_esr(Tbat)・ESR(Tbat)はともに、変換され、補正されたESRを表す。
スタンバイ中、Vはバッテリ電圧値である。これは、図2の電池信号条件ブロック222によって提供される「Vout+」マルチプレクサ240入力を選択することによって所得され得る。
5)無負荷電圧の関数としてのバッテリ容量は、製造で特徴化付けられ、2.9000〜4.5384Vの所定の電圧範囲にわたり均等に間隔をあけられた要素として、図3のテーブルCAP_VS_V 338Aに格納され得る。無負荷電圧Vでの容量は、以下の等式による線形補間によって取得される。
C_mode(V)=Linear_interpolate(CAP_VS_V,)
ここで、Vは、無負荷バッテリ電圧であり、上記の4)に与えられる計算によって取得され、Linear_interpolate(CAP_VS_V,)は、電圧VでのテーブルCAP_VS_Vの線形補間を表す。
ここで、Vは、無負荷バッテリ電圧であり、上記の4)に与えられる計算によって取得され、Linear_interpolate(CAP_VS_V,)は、電圧VでのテーブルCAP_VS_Vの線形補間を表す。
バッテリ容量処理350は、上述の前処理ステップ320の中間結果を用いて起こる。モバイルデバイスのバッテリ容量は、以下によって推定される。
C_user(V,Tbat)=F_cap(Tbat)・C_model(V)
ここで、F_cap(Tbat)は、ステップ370における格納されている値FCAP_VS_V340Aの自己較正に関連して以下に詳細される温度Tbatでの自己較正する補正因子である。
ここで、F_cap(Tbat)は、ステップ370における格納されている値FCAP_VS_V340Aの自己較正に関連して以下に詳細される温度Tbatでの自己較正する補正因子である。
さまざまな所定動作360は、バッテリ容量処理350の値に依存するトリガーによって起こる。これらの動作360は、例えば、モバイルデバイス上に表示される警告メッセージと、モバイルデバイスをシャットオフすることとを含む。動作360のそれぞれは、推定されたバッテリの容量の異なる値、または測定された電圧によってトリガーされ得る。代替の実施形態は、推定されたバッテリ容量のさまざまな値に対して異なる動作を有し得る。動作360の1つの例を示すフローチャートは、図12に示され、以下に記載される。
バッテリ容量処理ステップ350の後、補正因子の自己較正は、ステップ370で起こる。FCAP_VS_TまたはFESR_VS_T初期値は、それらがCAP_VS_VまたはESR_VS_Tそれぞれに連動するとき、平均的な新たに製造されたバッテリを表すので、これらの値は、バッテリーエージング、バッテリパック間の差異または他のエラーといった効果を明らかにするために補正されるべきである。自己較正は、ステップ350の補正因子F_esr(Tbat)とF_cap(Tbat)の自己較正を含む。
バッテリ容量は、バッテリを充電する必要性を識別するために、またはバッテリが放電される前の時間の量の識別として用いられ得る。バッテリが放電する一方で、デバイスが電圧をモニタする。第1の臨界値V_roff(Tbrd)は、その臨界値を超えると、無線がその仕様内で実行することをやめ、温度に依存することになる臨界値である。V_roff(Tbrd)を過ぎると、ハードウェアの無線部分がオフされる。
無線がオフの状態で、さらなる放電は、デバイスを第2のしきい値V_dvoffに引き上げ得る。V_dvoffが到達されるとき、デバイスはシャットオフする。
バッテリ容量は、無負荷電圧の関数であると仮定されるとき、無負荷電圧が最大バッテリ電圧に到達するとき、満杯の容量が達成される。「利用可能な容量」は、「0」容量は負荷電圧がV_doff等しいとき、到達されると仮定する。デバイスの使用から独立した容量を利用可能にするために、極わずかな電流が仮定される。「アクセスできる容量」は、容量が無負荷電圧の関数であるので、「0」容量は負荷電圧がV_roff(Tbrd)に到達されると仮定する。
V_roff_unloaded(Tbrd)=V_roff(Tbrd)+I_battery・F_esr(Tbat)・ESR(Tbat)
ここで、I_batteryは、容量の推定のときバッテリによって供給される電流であり、ESR(Tbat)は、バッテリの等価直列抵抗であり、F_esr(Tbat)は、バッテリの等価直列抵抗を微調整するために必要とされる温度Tbatでの自己較正する補正因子である。
ここで、I_batteryは、容量の推定のときバッテリによって供給される電流であり、ESR(Tbat)は、バッテリの等価直列抵抗であり、F_esr(Tbat)は、バッテリの等価直列抵抗を微調整するために必要とされる温度Tbatでの自己較正する補正因子である。
「0」容量は、F_esr(Tbat)・ESR(Tbat)およびデバイス電流とともに変化することが理解される。つまり、「アクセスできる容量」は、電流条件に基づいたバッテリ容量を表す。
「アクセスできる容量」が「0」に到達するとき、デバイスはその仕様内で実行することをやめ、ハードウェアの無線部分がシャットオフされる。ユーザは、それから、デバイスを充電するときを決定するために利用可能な容量を参照し得る。アクセスできる容量は、ユーザがデバイスからどれだけさらなる使用をできるかを推定するために参照され得る。
使用中に次第に減少し、受電中に増加する利用可能な容量とは対照的に、アクセスできる容量は、温度およびRF条件といった外部の因子に大きく依存する。従って、バッテリの容量は、最良のシナリオ(室温で最も少ない電流引き込み)において決定される。バッテリ容量の利用の可能性は、オペレーショナルな電流引き込みとともに、室温で決定される。
さまざまなタイプのバッテリが販売されているので、最大バッテリ容量の百分率でバッテリ容量を表示することが所望される。従って、表示は以下のように計算され得る。
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)
ここで、V_nowは、現在の無負荷電圧である。連続的な電流引き込みのため、V_nowは、測定された電圧およびバッテリ電流から計算されるべきである。
(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)
ここで、V_nowは、現在の無負荷電圧である。連続的な電流引き込みのため、V_nowは、測定された電圧およびバッテリ電流から計算されるべきである。
V_now=V_measured+I_battery・F_esr(Tbat)・ESR(Tbat)。
V_roff_unloaded(Tbrd)は、無線がオフの無負荷電圧である。
V_roff_unloaded(Tbrd)=V_roff(Tbrd)+I_battery・F_esr(Tbat)・ESR(Tbat)
ここでV_measuredは、測定された電圧であり、I_batteryは、V_measuredと同時に測定されたバッテリによって供給される電流であり、V_chargedは、バッテリが満杯に充電されているときの電圧である。1つの実施形態において、V_chargedは、4.2Vである。V_dvoffは、デバイスがシャットオフされているときのバッテリ電圧である。1つの実施形態において、V_dvoffは、3.1Vである。
ここでV_measuredは、測定された電圧であり、I_batteryは、V_measuredと同時に測定されたバッテリによって供給される電流であり、V_chargedは、バッテリが満杯に充電されているときの電圧である。1つの実施形態において、V_chargedは、4.2Vである。V_dvoffは、デバイスがシャットオフされているときのバッテリ電圧である。1つの実施形態において、V_dvoffは、3.1Vである。
利用可能およびアクセスできる容量を表示する異なるやり方があり得る。1つの例は、バッテリピクチャである。利用可能な容量は、灰色で表示され得る。バッテリが充電されるとき、バッテリピクチャは、完全に塗りつぶされる。アクセスできる容量は、利用可能な容量にわたり黒色で表示され得る。理想的な条件下では、2つの容量が利用可能な容量よりわずかに低いアクセスできる容量とともにクローズする。
バッテリ容量を増加させるメッセージもまた、表示され得る。例えば、無線がより低い受信された最大の信号強度を現在、経験するとき、メッセージは、ユーザがバッテリ容量を増加させるために移動するようにアドバイスするように表示され得る。同様に、測定された温度が所定の温度しきい値(例えば、室温)より低いとき、メッセージは、ユーザが容量を増加させるために無線を暖めるようにアドバイスするように表示され得る。代替の実施形態は、バッテリの容量を増加させるメッセージを表示するときを決定するために他の基準を用いる。
無線通話または通常の通話を掛けたり、受けとることが可能であるモバイル通信デバイスに関連するとき、ESR Estimation/Self−Calibration方法の1つの実施形態が続きて記載される。この方法の代替の実施形態は、高い使用期間およびスタンドバイ状態を有する任意のモバイルデバイスを含む。モバイル通信デバイスの送信期間およびスタンドバイ状態は、このような例の1つに過ぎない。
図3に示されるESR Estimation/Self−Calibration方法の例は、以下の通りである。通話中、温度T、負荷電圧V_loadおよび電流I_batteryは、定期的に測定され、例えば、図1のRAM126に格納される。通話終了後、かつ、温度が著しく変化する前に、負荷電圧Vは、もう一度測定される。ESRの推定は、それから以下の等式によって計算され得る。
ESRestimated(Tbat)=(V_idle−V_load)/(I_battery−lo)
ここで、V_idleは、通話終了後に測定された圧であり、V_loadは、通話終了前の最新の電圧測定であり、I_batteryは、V_loadと同時に所得される最新の電流測定であり、loは、アイドル状態で格納されている電流の特徴化付けられた値であり(loは、フラッシュメモリ内にあり得るか、あるいは値0に近似され得る。)、Tbatは、測定された電圧温度である。
ここで、V_idleは、通話終了後に測定された圧であり、V_loadは、通話終了前の最新の電圧測定であり、I_batteryは、V_loadと同時に所得される最新の電流測定であり、loは、アイドル状態で格納されている電流の特徴化付けられた値であり(loは、フラッシュメモリ内にあり得るか、あるいは値0に近似され得る。)、Tbatは、測定された電圧温度である。
ESRestimated(Tbat)を計算することにおいて、電圧および電流は、同時に効果的に測定されるべきである。上述の記載は、マイクロプロセッサ138への値を順次読み取るが、電圧および電流値は、同時に取られる。例えば、電池信号条件ブロック222は、Vout+分岐とI1分岐との間の遅延差異ΔTを含み得る。選択信号が、マルチプレクサ240に命令するとき、電圧と電流読み取りの間のコマンドは、時間差異ΔTによって別々にされる。同じ方法がまた、電圧に対する電池信号条件222とI(TXp)に変換するTXpに対するTX電力信号条件232との間とともに他のデバイスの状態に対するI(state)の間で用いられ得る。あるいは、単一のコマンドがサンプルに送信され得、同時に電池信号条件222およびTX電力232で、電圧Vout+および電流I1(またはTx電力TXp)ペアを保持する。他の代替は、同じ遅延を有する電圧および電流に対する単一の条件ブロックを設計し、2チャンネルのA/D変換器を利用して、同時に電圧Vout+および電流I1(またはTXp)をサンプリングし、次々と値をマイクロプロセッサ138にフェッチすることである。
ESRは、それから、温度TbatでのESR補正因子として関数F_esr(Tbat)を定義することによって自己較正され得る。F_esr(Tbat)関数は、例えば、FESR_VS_Tといった配列形式[F1、F2、...、Fn]で格納され得る。アレイの各要素は、当該の温度範囲にわたるn個の温度T=T1、T2、...、TnでのF_esr(T)の値である。
任意のn個の温度点の間の温度Tbatに対するF_esr(Tbat)の値は、隣接した要素値の補間された値によって表される。F1、F2、...、Fnに対するテーブルFESR_VS_Tに格納される初期値は、すべて1.0である。Tbatに一番近い対応する温度を有するFESR_VS_T(342A)におけるエントリの値は、以下のとおり計算されるF_esr(new)(Tbat)によってアップデートされる。
F_esr(new)(Tbat)=F_esr(old)(Tbat)+β・{ESRestimated(Tbat)/ESR(Tbat)−F_esr(old)(Tbat)}
ここで、Tbatは測定された温度であり、ESRestimated(Tbat)は、上述のように生成され、ESR(Tbat)は、上述に記載されるようにテーブルESR_VS_Tから補間され、F_esr(old)(Tbat)は、テーブルがアップデートされる前の温度TbatでのテーブルFESR_VS_Tから補間された値である。βは、相互補正に用いられ、各用途に対して変化する小さい値である。
ここで、Tbatは測定された温度であり、ESRestimated(Tbat)は、上述のように生成され、ESR(Tbat)は、上述に記載されるようにテーブルESR_VS_Tから補間され、F_esr(old)(Tbat)は、テーブルがアップデートされる前の温度TbatでのテーブルFESR_VS_Tから補間された値である。βは、相互補正に用いられ、各用途に対して変化する小さい値である。
あるいは、テーブルFESR_VS_Tにおける値は、温度の関数でない1つの要素だけに減少され得、ESRへの補正が、任意の温度に対して単一の因子F_esrを用いてされる。しかし、すべてのテーブルをアップデートする1つの因子を用いることは、特徴付けられたESRの「形」は、デバイスからデバイスへ、もしくはエージングによって著しく変化しないが、比例して変化し得る近似値に基づくことは理解されるべきである。
この場合には、以下の等式が適用される。
V=V_load+I_battery・F_esr・ESR(Tbat);
F_esr(new)=F_esr(old)+β・{ESRestimated(Tbat)/ESR(Tbat)−F_esr(old)}
上記のステップ350を参照して記載されるように自己較正する補正因子F_cap(Tbat)は、テーブルCAP_VS_V 338Aに格納されている容量モデルを補正するために用いられる。F_cap(Tbat)は、以下の通り生成され、アップデートされる。
F_esr(new)=F_esr(old)+β・{ESRestimated(Tbat)/ESR(Tbat)−F_esr(old)}
上記のステップ350を参照して記載されるように自己較正する補正因子F_cap(Tbat)は、テーブルCAP_VS_V 338Aに格納されている容量モデルを補正するために用いられる。F_cap(Tbat)は、以下の通り生成され、アップデートされる。
1)関数F_cap(Tbat)は、温度Tbatでの補正因子である。この関数は、テーブルFCAP_VS_T 340Aといった配列形式{F1、F2、...、Fn}で格納されている。ここで、各要素は、所定の温度範囲にわたるn個の温度Tbat=T1、T2、...、TnでのF_cap(Tbat)の値である。任意のn個の温度点の間の温度Tbatに対するF_cap(Tbat)の値は、隣接した要素値の補間された値によって表される。F1、F2、...、Fnに対するテーブルFCAP_VS_Tに格納されている初期値は、すべて1.0である。
2)「battery low」警告メッセージが与えられているとき、電流I_batteryは、Δtの間隔で定期的に、かつ、より頻繁にモニタされる。積算器は、各間隔Δtで取得されるI_batteryの値を積算する。
3)ユーザがしきい値より下に降下する電圧の前に通話を終了しないとき、無線シャットオフ動作が起こる。このシャットオフ動作は、V_load<V_roff(Tbrd)の第1の発生によってトリガーされる。それ以外の場合には、ユーザは、低バッテリ警告の後で、かつ、無線シャットオフ動作がトリガーされる前に、通話を終了する。どちらの場合にも、以下の機能が実行され得る。
a)(ユーザによってまたは自動的に)無線がオフされるとき、電流積算器をストップさせ、ΣI_batteryの最後の値を取得し、低バッテリ警告から無線シャットオフへの期間中の実際の容量変化を以下のとおり計算する。
ΔC_actual=t・ΣI_battery
b)補正の前にバッテリ容量モデルの推定される容量変化を以下のとおり計算する。
ΔC_est=C_model(V_warn)−C_model(V_idle)
ここで、V_warnは、無線低バッテリ警告メッセージが出されたとき、負荷電圧から変換された無負荷電圧であり、V_idleは、(ユーザによってまたは自動的に)無線がオフされた後、取得された負荷電圧から変換された無負荷電圧である。
c) 温度TbatでのアップデートされたF_cap(Tbat)値を以下のとおり計算する。
b)補正の前にバッテリ容量モデルの推定される容量変化を以下のとおり計算する。
ΔC_est=C_model(V_warn)−C_model(V_idle)
ここで、V_warnは、無線低バッテリ警告メッセージが出されたとき、負荷電圧から変換された無負荷電圧であり、V_idleは、(ユーザによってまたは自動的に)無線がオフされた後、取得された負荷電圧から変換された無負荷電圧である。
c) 温度TbatでのアップデートされたF_cap(Tbat)値を以下のとおり計算する。
F_cap(new)(Tbat)=F_cap(old)(Tbat)+α・{ΔC_actual/ΔC_est−F_cap(old)(Tbat)}
ここでαは、相互補正に対する小さい定数であり、Tbatは、低バッテリ警告メッセージを出すときと無線がオフされるときとの間の平均温度であり、F_cap(old)(Tbat)は、FCAP_VS_Tがアップデートされる前の温度TbatでのテーブルFCAP_VS_T上で補完された値である。
ここでαは、相互補正に対する小さい定数であり、Tbatは、低バッテリ警告メッセージを出すときと無線がオフされるときとの間の平均温度であり、F_cap(old)(Tbat)は、FCAP_VS_Tがアップデートされる前の温度TbatでのテーブルFCAP_VS_T上で補完された値である。
d)F_cap(new)(Tbat)によって要素FCAP_VS_T(n)(340A)をアップデートする。
ここで、nは、テーブルFCAP_VS_Tの範囲で温度Tbatに一番近い要素である。
モバイルデバイス110が、所定の温度範囲で動作されなかったならば、RESR_VS_Tおよび/またはFCAP_VS_Tに対応する要素は、アップデートされなっかただろう。このようにして、初めて方法がその範囲でF_esr(Tbat)および/またはF_cap(Tbat)を取り出そうと試みるとき、初期値の1.0は、不正確であり得る。テーブルFCAP_VS_TにおけるF_cap(Tbat)値およびテーブルFESR_VS_TにおけるF_esr(Tbat)値の隣接した要素が初期値(1.0)に等しくないとき、追加的な処理は、初期のエラーを減少し得る。1つだけ適した隣接した要素が、F_esr(Tbat)またはF_cap(Tbat)の片側で利用可能なとき、かつ、それが、1.0から著しく異なるとき、隣接した値は、1.0の代わりにF_esr(Tbat)またはF_cap(T)に対して用いられ、それ以外の場合には、値1.0は、用いられ得る。F_esr(Tbat)またはF_cap(T)のいずれかの片側に2つ適した隣接した値があるとき、値はF_esr(Tbat)またはF_cap(T)に対して隣接した値を用いて補間され得る。
あるいは、テーブルFCAP_VS_Tは、温度の関数でない1つの要素だけに減少され得、CAP_VS_Vへの補正が、任意の温度に対して単一の因子F_capだけを用いてされ得る。この場合には、以下の等式が用いられ得る。
C_user(V)=F_cap・C_mode(V)および
F_cap(new)=F_cap(old)+α{ΔC_actual/ΔC_est−F_cap(old)}
図4は、バッテリプロフィールを選択する方法400の例のフローチャートである。方法400は、図2のバッテリパック110といったバッテリパックが挿入された410であるとき開始される。バッテリパックは、ステップ420で識別される。識別は、例えば、図2の識別モジュール116によって実行され得るか、あるいは、ESRといったバッテリパックの固有性の測定によって実行され得る。
F_cap(new)=F_cap(old)+α{ΔC_actual/ΔC_est−F_cap(old)}
図4は、バッテリプロフィールを選択する方法400の例のフローチャートである。方法400は、図2のバッテリパック110といったバッテリパックが挿入された410であるとき開始される。バッテリパックは、ステップ420で識別される。識別は、例えば、図2の識別モジュール116によって実行され得るか、あるいは、ESRといったバッテリパックの固有性の測定によって実行され得る。
ステップ430において、方法は、プロフィールがバッテリパックに対して存在するかどうかを決定する。プロフィールが存在すると決定されるとき、パックに対応する存在するプロフィールは、所定の特性に応答してステップ440で選択される。逆に言えば、プロフィールが存在しないとき、新しいプロフィールが上述のようにステップ450で作成される。この新しいプロフィールは、それからステップ460で選択される。どちらの場合にも、プロフィールが選択された後、バッテリプロフィールを要求する処理がステップ470で再開する。この方法は、図3に示されているようにプロフィール(230A―N)といった複数のプロフィールが用いられることを可能にする。各プロフィールは、同じタイプまたは異なるタイプの1つのバッテリパックに対応する。
図5は、図3のステップ310を参照して記載されるようにバッテリ測定をサンプリングする方法を示すフローチャートである。ステップ514で、図2のマイクロプロセッサ138とADC250とを接続する、示されている選択信号といった選択信号が送信される。測定の値は、ADCによって生成される値を読み取ることによってステップ516で取得される。ステップ516は、すべての測定が読み取られたかどうかを決定する。そうでないとき、方法は、処理されていない測定を有してステップ514に戻る。それ以外の場合には、方法はステップ520で終わる。
図6は、図3のステップ320を参照して上述されるように前処理方法の例のフローチャートである。バッテリプロフィール330は、ステップ622のADC値に対して対応する補間テーブルに対して参考される。対応する補間テーブルが発見されたとき、ADC値は、ステップ624において対応するテーブルを用いて補完される。中間結果は、前のステップから取得された線形化された測定に基づいてステップ626で計算される。中間結果とともに処理結果は、図7を参照して以下に記載される。ステップ628で、方法は、すべてのADC値が処理されたかどうかを決定する。すべてのADC値が処理されていないとき、方法は、処理されていないADCを有してステップ622に戻る。それ以外の場合には、方法は、ステップ630で終わる。
図7は、図3を参照して上述に記載されるように、測定、前処理および容量処理のための方法700の例のフローチャートである。図2の装置で取得される測定は、温度T710、送信電力TXp712、測定された電流I1 714および負荷バッテリ電圧V_load716によって示されている。しかし、TXp712およびI1714がともに例示されているが、1個だけが必要とされ得ることが理解されるべきである。
ステップ718で、プロフィール330のESR_VS_Tテーブル332およびT710は、補間によってESR720を取得するために用いられる。ステップ722で、プロフィール330のI_VS_TXPテーブル334およびTXp712は、電流I 724を取得するために用いられる。電流I 724は、さらにブザー、バックライトおよびLEDといった他のデバイスの状態によって決定されるI(state)を含む。あるいは、ステップ726で、電流I1が直接的に利用可能なとき、電流I1 714は、続く処理ステップにおいて、電流Iの代わりに用いられ得る。
ステップ730で、プロフィール330のFESR_VS_Tテーブル342およびT710は、因子F_esr732を取得するために用いられる。あるいは、F_esrは、温度に依存しないスカラー(scalar)であり得る。ステップ728で、ESR720、F_esr732および、電流I1714または電流I724が、以下の等式に従って無負荷電圧V 734を取得するために用いられる。
V=V_load+F_esr・ESR・(I or I1)
ここで、(I or I1)は、IまたはI1の値のどちらかが等式において用いられ得ることを示す。
ここで、(I or I1)は、IまたはI1の値のどちらかが等式において用いられ得ることを示す。
ステップ736で、プロフィール330のCAP_VS_Vテーブル338およびV734は、補間によってモデル容量C_model738を取得するために用いられる。
ステップ742で、FCAP_VS_Tテーブル340およびT710は、補間によって因子F_cap744を取得するために用いられる。あるいは、F_capは、また温度に依存しないスカラーであり得る。ステップ740で、F_cap744およびC_model738は、第1の処理結果であるuserC_user750を示す容量を決定するために用いられる。
ステップ746で、プロフィール330のテーブルVROFF_VS_T 336およびT 710は、補間による第2の結果である無線をオフするしきい値VROFF 748を取得するために用いられる。図7において、TbatおよびTbrdはともに、同じ符号Tによって表されることに留意すること。あるいは、ステップ746は、Tbrdを用い得、他のすべての箇所は、T(例えば、Tbat)を用いる。
1つの代替の実施形態において、VROFFは、容量ベースの条件―動作オペレーションに対する条件を決定する中間ステップとしてステップ736でVの代わりに用いられ得る。1つのこのような電圧ベースの条件―動作オペレーションは、図12を参照して以下に記載される。
図8は、図3を参照して上述に記載されるように自己較正方法の例のフローチャート800である。この方法800は、図7のステップ734の続きである。
無負荷電圧Vは、ステップ810で、上限しきい値V_upperおよび下限しきい値V_lowerと比較される。これらの限度は、例えば、バッテリ特性に基づいて決定される2つの無負荷電圧しきい値であり得る。例えば、V_upperは、4.0Vであり得、V_lowerは、3.6Vであり得るが、他のしきい値電圧もまた用いられ得る。
電圧がしきい値内であるとき、FESR_VS_Tテーブル342は、ステップ820でアップデートされる。FESR_VS_Tテーブル342を較正する方法は、図9を参照して、より詳細に記載される。モバイルデバイスの通常のオペレーションは、それから、ステップ830で続く。
図9は、図8を参照して上述されるFESR_VS_T補償因子に対する自己較正方法の例のフローチャートである。2つのサーキュラバッファが、ステップ901で作成される。1つのバッファは、測定された電流を保持し、残りの1つは測定されたバッテリ電圧を保持する。例えば、各バッファは、8バイト長であり得るが、他の大きさのバッファもまた用いられ得る。
バッファにおける値は、ステップ903で、所定の間隔でアップデートされる。このような間隔の1つの例は、2秒おきである。電圧および電流サンプルは、実質的に同時に収集され、新しい値としてバッファに格納される。1番古い値は処分される。
変数がまた、ステップ905で作成される。これらの変数は、I_minと、I_maxと、V_Iminと、V_Imaxとを含み得る。ここで、I_minは、I_minと実質的に同時に測定された電圧であるV_Iminとともに最後のアップデート後の電流に対するサーキュラバッファ内の最低の電流値である。I_maxは、I_maxと実質的に同時に測定された電圧であるV_Imaxとともに最後のアップデート後の電流に対するサーキュラバッファ内の最大の電流値である。あるいは、電流値は、各電流値で、モバイルデバイスの状態(例えば、高い送信電力、スタンドバイモード、バイブレータオン)に基づいて前もって測定された電流値を包含するテーブルを用いて取得され得る。
ステップ910で、変数は、バッファにおける値と同じ所定の間隔(例えば、2秒)でアップデートされる。Imax〜Iminが、100mAといった所定のしきい値より小さいとき、方法は、バッファをアップデートするためにステップ903に戻る。
Imax〜Iminが、(例えば、100mA)所定のしきい値より大きいとき、ステップ920で、方法は、推定されたESRを発見し、テーブルFESR_VS_TにおけるESRに対する補償因子をアップデートする。このステップは、以下のとおり達成され得る。
ESRestimate(Tbat)=(V_Imin−V_Imax)/(I_max−I_min),
F_esr(new)(Tbat)=F_esr(old)(Tbat)+β・{ESRestimated(Tbat)/ESR(Tbat)−F_esr(old)(Tbat)}
ここで、ESR(Tbat)は、(温度変化は、16秒間で小さいと仮定する)現在の温度Tbatで補間された値であり、βは、0.01〜0.30の範囲の小さい定数である。F_esr(old)(Tbat)は、テーブルがアップデートされる前に温度TbatでテーブルFESR_VS_Tから補間された値である。
F_esr(new)(Tbat)=F_esr(old)(Tbat)+β・{ESRestimated(Tbat)/ESR(Tbat)−F_esr(old)(Tbat)}
ここで、ESR(Tbat)は、(温度変化は、16秒間で小さいと仮定する)現在の温度Tbatで補間された値であり、βは、0.01〜0.30の範囲の小さい定数である。F_esr(old)(Tbat)は、テーブルがアップデートされる前に温度TbatでテーブルFESR_VS_Tから補間された値である。
Tbatに1番近い対応する温度を有する図3のテーブルFESR_VS_T(342A)におけるにエントリの値は、アレイFESR_VS_Tに対して上述されるように値F_esr(new)(Tbat)によってアップデートされる。あるいは、単一の要素FESRは、上述されるようにF_esr(Tbat)によってアップデートされ得る。
サーキュラバッファおよび変数は、ステップ925で再設定される。方法は、それから、ステップ901から繰り返す。
図10は、図3に従った自己較正方法の他の例のフローチャートである。この方法1000において、低バッテリ表示が、ステップ1010で検出されるとき、FCAP_VS_Tテーブル340は、ステップ1020でアップデートされる。モバイルデバイスの通常のオペレーションは、ステップ1030で続く。FCAP_VS_Tテーブル340をアップデートする方法は、図11を参照して、より詳細に示される。
図11は、図10を参照して上述されるように補償因子FCAP_VS_Tの自己較正のための方法の例のフローチャートである。方法は、低バッテリ警告メッセージが、モバイルデバイスによって生成された後、始まる。積算器は、ステップ1101で所定の間隔(例えば、8秒)でI_batteryの値を積算することをスタートする。
ステップ1101の後、2つのシナリオが起こり得る。第1に、モバイルデバイスユーザは、通話を終了し得ず、他の高い電流供給がモバイルユニットをシャットオフさせる(例えば、通話が終了する)。第2に、ユーザは、低バッテリ警告メッセージが与えられた後であり、かつ、モバイルユニットがシャットオフする前に、通話または他の使用を終了し得る。
いずれの場合にも、積算は、通話が終了したとき、ステップ1105でストップする。I_batteryの最後の値は、上述のようにステップ1110で決定され、値は、以下の等式を用いてステップ1115で実際の容量降下を計算するために用いられる。
C_actual=t・I_battery
補正前の推定されたモデル容量降下C_estは、それから、以下の等式を用いてステップ1120で決定される。
補正前の推定されたモデル容量降下C_estは、それから、以下の等式を用いてステップ1120で決定される。
C_est=C_model(V_warn)−C_model(V_idle)
ここで、V_warnは、低バッテリ警告メッセージが出されたとき、負荷電圧から変換された無負荷電圧であり、V_idleは、ユーザの通話の終了または無線シャットオフ事象のいずれかが起こる直後に取得された負荷電圧から変換された無負荷電圧である。
ここで、V_warnは、低バッテリ警告メッセージが出されたとき、負荷電圧から変換された無負荷電圧であり、V_idleは、ユーザの通話の終了または無線シャットオフ事象のいずれかが起こる直後に取得された負荷電圧から変換された無負荷電圧である。
上述のように、容量較正因子F_capはステップ1125で計算され、FCAP_VS_Tがアップデートされる。
図12は、通話中の警告動作の例を示すフローチャートである。この方法1000は、例えば、図7のステップ734から始まる。「battery low」警告メッセージは、以下の事象の第1の発生に応答してモバイルユニット上に提示され得るか、音声で提示され得る。
C_user(V,Tbat)−C_user(V_ROFF_unload,Tbat)<I_battery・t0
ここで、t0は、無線のシャットオフの前の所定の時間の進み(例えば、4分)であり、Vは、図3のステップ320を参照して上述される測定された負荷電圧値から変換された無負荷電圧であり、Tbatは、バッテリに対して測定された温度であり、I_batteryは、図3のステップ320のテーブルから計算されたバッテリ電流であり、V_ROFF_unloadは、図3のステップ320において計算された負荷電圧しきい値によって変換された無負荷電圧である。変換は、以下のとおりである。
ここで、t0は、無線のシャットオフの前の所定の時間の進み(例えば、4分)であり、Vは、図3のステップ320を参照して上述される測定された負荷電圧値から変換された無負荷電圧であり、Tbatは、バッテリに対して測定された温度であり、I_batteryは、図3のステップ320のテーブルから計算されたバッテリ電流であり、V_ROFF_unloadは、図3のステップ320において計算された負荷電圧しきい値によって変換された無負荷電圧である。変換は、以下のとおりである。
V_ROFF_unload=V_ROFF(Tbrd)+I_battery・F_esr(Tbat)・ESR(Tbat)
図12の方法は、推定されたバッテリ容量が、ステップ1210で所定のしきい値(例えば、I_battery・t0)より小さいかどうかを決定する。Vによって決定される左側が、しきい値を下回らないとき、モバイルデバイスの通常のオペレーションは、ステップ1230で続く。Vによって決定される左側が、ステップ1210で下回るとき、一連の条件―動作オペレーションがステップ1220で開始される。ステップ1220でトリガーされる動作は、上述のように可聴のビープ音および/またはスクリーン上に表示されるメッセージといった警告を出すことと、FCAP_VS_T自己較正をスタートすることを含む。モバイルデバイスの通常のオペレーションは、それから、ステップ1230で続く。
図12の方法は、推定されたバッテリ容量が、ステップ1210で所定のしきい値(例えば、I_battery・t0)より小さいかどうかを決定する。Vによって決定される左側が、しきい値を下回らないとき、モバイルデバイスの通常のオペレーションは、ステップ1230で続く。Vによって決定される左側が、ステップ1210で下回るとき、一連の条件―動作オペレーションがステップ1220で開始される。ステップ1220でトリガーされる動作は、上述のように可聴のビープ音および/またはスクリーン上に表示されるメッセージといった警告を出すことと、FCAP_VS_T自己較正をスタートすることを含む。モバイルデバイスの通常のオペレーションは、それから、ステップ1230で続く。
追加的に、モバイルデバイスシャットオフは、
V_load_this_time<V_ROFF(Tbrd_this_timeの第1の発生によってトリガーされる。
V_load_this_time<V_ROFF(Tbrd_this_timeの第1の発生によってトリガーされる。
ここで、V_load_this_timeは、「battery low」警告後、任意のときに測定された電圧であり、Tbrd_this_timeは、「battery low」警告後、V_load_this_timeが測定されたとき同時に測定された温度であり、V_ROFF( )は、図3においてステップ320の結果によって与えられた無線シャットオフに対するしきい値を用いる。
バッテリ充電電流の推定方法は、例えば、充電器がオンの状態および充電器がオフの状態の両方におけるバッテリターミナル電圧を測定することと連動して推定されたバッテリSERおよび無負荷電圧を用い得る。
バッテリ充電電流は、充電する(V_charge)一方で、バッテリターミナル電圧を先ず測定することによって推定される。充電器は、それから、上述のように無負荷バッテリ電圧が推定されることを可能にするために、短時間、無効にされる。
無負荷電圧(V(Tbat))および充電中(V_charge)のバッテリターミナル電圧は、以下のとおり充電電流を推定するために用いられ得る。
lchg=(V_charge−V(Tbat))/(F_esr(Tbat)×ESR(Tbat))
この記載は、例を用いて、最良の例を含む本発明を開示し、また当業者が本発明を作成し、用いることを可能にする。本発明の特許可能な範囲は、当業者に想到する他の例を含み得る。例えば、上述される例は、モバイル通信デバイスを参照する。しかし、オペレーションのためにバッテリを必要とする他の電子デバイスもまたここに記載される技術から利益を得ることができる。
この記載は、例を用いて、最良の例を含む本発明を開示し、また当業者が本発明を作成し、用いることを可能にする。本発明の特許可能な範囲は、当業者に想到する他の例を含み得る。例えば、上述される例は、モバイル通信デバイスを参照する。しかし、オペレーションのためにバッテリを必要とする他の電子デバイスもまたここに記載される技術から利益を得ることができる。
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- モバイルデバイスのための使用可能なバッテリー容量を推定する方法であって、本願明細書に記載の方法。
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