TW201814309A

TW201814309A - 電荷狀態指示方法及指示系統

Info

Publication number: TW201814309A
Application number: TW106134043A
Authority: TW
Inventors: 吳瑞騏; 莊家宥
Original assignee: 聯發科技股份有限公司
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2017-10-02
Publication date: 2018-04-16
Also published as: US20180100899A1; CN107918101A

Abstract

一種電荷狀態指示方法，包括：至少根據有關於電池單元的特徵測量的資訊確定所述電池單元的電荷狀態的估計值；對所述電荷狀態的所述估計值執行平滑和單調處理以處理所述估計值中的非正常變化，以便產生所述電荷狀態的處理後的值；根據重映射閾值設置對所述電荷狀態的所述處理後的值執行重映射，以獲得所述電荷狀態的重映射後的值；以及指示所述電池單元的電荷狀態為所述電荷狀態的所述重映射後的值。

Description

電荷狀態指示方法及指示系統

本發明涉及電池領域，尤其涉及一種電荷狀態指示方法及指示系統。

電池被應用於大量的應用中，例如，可擕式設備、智慧型電話、筆記型電腦、以及平板電腦等。使用者知道通過電池供電的設備中的電池中剩餘的電量以及電池是否該進行充電和被更新是很重要的，這有助於避免電池耗盡和通過電池供電的設備不可用。

電池中剩餘的電荷通常用電荷狀態（state of charge，SOC）表示，電荷狀態以最大電池容量的百分比的形式存在。通常，100%電荷狀態表示電池被充滿電荷，而0%電荷狀態表示電池完全被放電。為了及時地將SOC的狀態指示給使用者，通過電池供電的設備需要精確地估計電池的SOC。但是，一個電池的SOC依賴各種因素，例如，電池的固有的化學特性和通過電池供電的設備的特性，以及電池的操作條件。儘管當前存在多種演算法用於改善SOC的估計，但是在一些情形下仍會導致用戶在使用通過電池供電的設備時感受到差的用戶體驗。

本發明提供一種電荷狀態指示方法及指示系統，可改善使用者使用電池供電設備的體驗。

本發明實施例所提供的電荷狀態指示方法，可包括：至少根據有關於電池單元的特徵測量的資訊確定所述電池單元的電荷狀態的估計值；對所述電荷狀態的所述估計值執行平滑和單調處理以處理所述估計值中的非正常變化，以便產生所述電荷狀態的處理後的值；根據重映射閾值設置對所述電荷狀態的所述處理後的值執行重映射，以獲得所述電荷狀態的重映射後的值；以及指示所述電池單元的電荷狀態為所述電荷狀態的所述重映射後的值。

本發明實施例所提供的電荷狀態指示系統，可包括：電荷狀態估計電路，用於至少根據有關於電池單元的特徵測量的資訊確定所述電池單元的電荷狀態的估計值；平滑和單調處理電路，耦接於所述電荷狀態估計電路，用於對所述電荷狀態的所述估計值執行平滑和單調處理以處理所述估計值中的非正常變化，以便產生所述電荷狀態的處理後的值；重映射處理電路，耦接於所述平滑和單調處理電路，用於根據重映射閾值設置對所述電荷狀態的所述處理後的值執行重映射，以獲得所述電荷狀態的重映射後的值；以及指示電路，耦接於所述重映射處理電路，用於指示所述電池單元的電荷狀態為所述電荷狀態的所述重映射後的值。

由上述方法及系統可知，本發明實施例中，當至少根據有關於電池單元的特徵測量的資訊確定所述電池單元的電荷狀態的估計值後，對所述電荷狀態的所述估計值執行平滑和單調處理以處理所述估計值中的非正常變化，以便產生所述電荷狀態的處理後的值；以及根據重映射閾值設置對所述電荷狀態的所述處理後的值執行重映射，以獲得所述電荷狀態的重映射後的值；以及指示所述電池單元的電荷狀態為所述電荷狀態的所述重映射後的值。由此，本發明實施例可改善使用者使用電池供電設備的體驗。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些術語來指稱特定的元件。所屬領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名稱來稱呼同一個元件。本檔並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在接下來的說明書及申請專利範圍中，術語“包含”及“包括”為一開放式的用語，故應解釋成“包含但不限制於”。此外，“耦接”一詞在此包含直接及間接的電性連接手段。因此，如果一個裝置耦接於另一個裝置，則代表該一個裝置可直接電性連接於該另一個裝置，或通過其它裝置或連接手段間接地電性連接至該另一個裝置。

整個說明書中所使用的“一個實施例”、“一個例子”表示結合所述實施例和例子描述的特定的特徵、結構或特點至少包括在本發明的多個實施例中的至少一個實施例中。因此，整個說明書中各處出現的“在一個實施例中”、“在單個實施例中”、“一個例子”或“單個例子”並不需要對應至同一個實施例或例子。所述特定的特徵、結構或特點可在一個或多個實施例中以任意合適的組合和/或子組合進行結合。

本發明的實施例可實施為裝置、方法、或者電腦程式產品。因此，本發明的實施例可完全通過硬體組合實施、或者完全通過軟體組合實施（例如，軟體、固件、指令、微代碼等），或者通過軟體和硬體組合混合實施。在後續的描述中，所有可能的組合被稱之為“模組”或“系統”。

圖示中的附圖根據本發明的各種實施例功能性地描述系統、方法以及電腦程式產品可能實施的操作和/或結構。附圖中的每一個模組可代表一個元件、部分或代碼的一部分（包括一個或多個用於實現特定邏輯功能的指令）。還需注意的是附圖圖示的每一個模組可由專用/通用目的的基於硬體的系統執行專用功能或行為來實現，或者，通過專用目的的硬體和電腦指令的結合來實施。這些可執行的指令可存儲在可指揮電腦或其他程式資料處理裝置以特定行為發揮作用的電腦可讀介質中。

第1圖根據本發明的一個實施例示出電荷狀態指示系統100。電荷狀態指示系統100主要用於估計電池單元200的電荷狀態並根據估計結果指示電荷狀態。在一個典型的配置下，電池單元200用於對包括所述電荷狀態指示系統100的電子系統300供電。根據本發明的多個實施例，電荷狀態指示系統100可部分或全部由電子系統300的電池電量計實現。

根據第2圖所示的實施例，電荷狀態指示系統100包括電荷狀態估計模組120、平滑和單調處理模組140以及重映射處理模組160。電荷狀態估計模組120根據有關於電池單元200的至少一個特徵測量的資訊確定電池單元200的電荷狀態的估計值V__EST 。平滑和單調處理模組140基於對所述估計值V__EST 執行平滑和/或單調處理產生處理後的值V__PROCESSED 。所述平滑和/或單調處理旨在修復所述估計值V__EST 的非正常變化（unusual change）。接著，重映射處理模組160根據處理後的值V__PROCESSED 確定電荷狀態的重映射後的值V__RMP ，重映射後的值V__RMP 是基於一旦發現該處理後的值V__PROCESSED 大於或小於預先設定的閾值，則將處理後的值V__PROCESSED 重映射至預先設定的邊界（bound）來產生的。接著，通過指示模組180 （可由電子系統300的使用者介面實現）將所述電荷狀態的重映射後的值V__RMP 展示給用戶。

第3圖根據本發明的一個實施例示出電荷狀態估計模組120的配置。在本實施例中，電荷狀態估計模組120包括測量電路122、資訊存儲電路124（可為存放裝置的一部分）以及估計模組126。測量電路122包括電壓檢測電路1221和溫度檢測電路1222，分別用於測量電池單元200的電壓和溫度。電壓檢測電路1221和溫度檢測電路1222所測得的信號可通過類比-數位轉換器1223轉換為數位形式並隨後通過校準電路1224校準以消除電壓檢測電路1221、溫度檢測電路1222以及類比-數位轉換器1223中至少一個可能引起的偏移。估計模組126中的估計計算模組1261可根據測量電路122和資訊存儲電路124所提供的資訊確定電荷狀態。較優地，基於庫倫計算法確定電荷狀態。估計計算模組1261參考資訊存儲電路124中存儲的電池參數（在這些參數被採用前，它們可通過溫度補償進行補償）和測量電路122測得的測量電壓確定電荷狀態的初始狀態。接著，估計計算模組1261根據特定演算法並基於對電池單元200的測量電壓確定流入/流出電池單元200的平均電流。於是，估計計算模組1261結合一段時間的平均電流來確定電荷狀態的相對變化。結合所述初始狀態和所述電荷狀態的相對變化，估計計算模組1261便可確定出電池單元200的電荷狀態的暫態狀態。

在電荷狀態的估算過程中，估計模組126中的補償模組1262可對估計計算模組1261算出的電荷狀態進行補償。特別地，由於各種因素，例如，電池老化、電池溫度，或電池載荷，估計計算模組1261所計算的值可能並不能反應電池單元200的實際的電荷狀態。因此，補償模組1262將執行多種補償來獲得精確的電荷狀態估計。

關於溫度補償，補償模組1262可讀取並適應性地糾正存儲在存儲電路124中的資訊。電池參數可包括對應於不同的溫度的零電流電壓（Zero Current Voltage，ZCV）、放電深度、內部阻抗以及最大有效容量。為節省存儲電路124的尺寸，僅存儲與特定溫度相對應的那些電池參數。補償模組1262可對對應於特定溫度的電池參數執行插值（interpolation），以便獲得與瞬間從電池單元200測量得到的溫度相對應的電池參數。根據測得的溫度和直接從資訊存儲電路124獲取的電池參數（或者插值後的電池參數），補償模組1262可糾正後續將用於計算電荷狀態估計的電池參數，由此估計計算模組1261將更精確地計算電荷狀態。

關於載荷補償，補償模組1262可從資訊存儲電路124中讀取有關於電池單元200的最大可能容量的資訊。依據該讀取的資訊和電池單元200的平均放電電流，補償模組1262可確定出反映電池單元200的暫態載荷的載荷係數，並因此可根據該載荷係數補償電荷狀態的計算。

關於老化補償，補償模組1262計算存儲的電池單元200的內部阻抗和實際的電池單元200的內部阻抗的誤差，並由此確定老化因素。估計計算模組1261可根據所述老化因素計算電荷狀態估計。

補償模組1262還會執行睡眠模式電壓補償，該睡眠模式電壓補償可根據電子系統300進入睡眠模式一定時間時測量的電池單元200的電壓校準電荷狀態的初始狀態。

資訊存儲電路124還存儲系統截止電壓（cut-off voltage）、電池截止電壓以及電池全電壓（full voltage）中至少一種。在計算電荷狀態和對電荷狀態的估計的計算進行補償時，估計模組1261和補償模組1262也可讀取這些資訊。

第4圖根據本發明的另一個實施例示出電荷狀態估計模組120的另一種配置。第3圖和第4圖的主要區別在於測量電路的配置不同。在第4圖所示的測量電路222中還包括電流檢測電路2225和積分轉換器2226用於執行庫倫計算來估計電荷狀態的相對變化。此外，積分轉換器2226後面的校準電路2227可用於校準所述庫倫計算所產生的偏移。估計模組226中的估計計算模組2261可根據測量電路222所提供的資訊（包括電池單元200的電壓和溫度測量值以及所述庫倫計算的結果）計算電荷狀態。相似地，估計模組226中的補償模組2262可按照前述的方式對估計計算模組2261執行的電荷狀態估計進行補償。進一步，資訊存儲電路224也存儲前面所述的存儲在資訊存儲電路124中的有關於電池參數的資訊。

隨後，電荷狀態估計模組120可將電池單元200的電荷狀態的估計值提供給後續的平滑和單調處理模組140以及重映射處理模組160。

平滑和單調處理模組140可處理估計值V__EST 中的非正常變化。存在兩種類型的估計值V__EST 中的非正常變化。第一種類型為不一致（inconsistent）變化。在一些情形下，當電池單元200正在充電，估計值V__EST 可能表現出電荷狀態減少。或者，當電池單元200正在放電，估計值V__EST 可能表現出電荷狀態增加。電荷狀態的這些變化與電池單元200的充電狀態不一致，這將使用戶感覺奇怪。使用者可能會認為電池單元200或電子系統300的充電系統存在功能缺陷或品質問題。

電池單元200的溫度的顯著變化可能引起所述的不一致變化。通常，電池單元200的溫度影響它的最大電池容量。當溫度較高時，最大的電池容量也較高。由於電荷狀態估計受電池單元200的最大電池容量影響，當溫度的變化顯著大於電池單元200的實際的電荷狀態變化時，估計值的變化可能與電池單元200的變化狀態不一致。為了修復這樣的不一致，電荷狀態指示系統100使用平滑和單調處理模組140來處理電荷狀態的估計值V__EST 。

最初，平滑和單調處理模組140檢測電池單元200的充電狀態。當檢測到電池單元處於放電狀態，平滑和單調處理模組140估計值V__EST 產生不表現估計值增加的處理後的值V__PROCESSED 。或者，當檢測到電池單元處於充電狀態，平滑和單調處理模組140估計值V__EST 產生不表現估計值減少的處理後的值V__PROCESSED 。也即，處理後的值V__PROCESSED 將不表現與電池單元200的充電狀態不一致的估計值V__EST 的變化。

請參考第5圖進一步瞭解處理後的值V__PROCESSED 的產生細節。第5圖示出電池單元200處於一個放電階段時，處理後的值V__PROCESSED （通過實心線表示）和估計值V__EST （通過虛線表示）的關係。如第5圖所示，電池單元200在放電時，估計值V__{EST_1} 和V__{EST_2} 表現電荷狀態的增加。此時，平滑和單調處理模組140產生處理後的值V__PROCESSED ，以便V__{PROCESSED_1} 和V__{PROCESSED_2} 仍相同以不表現增加。此外，儘管估計值V__{EST_3} 相較於估計值V__{EST_2} 未表現出增加，但是估計值V__{EST_3} 相較於估計值V__{EST_1} 表現出增加，因此，為了不表現電荷狀態的增加，對應於估計值V__{EST_2} 的處理後的值V__{PROCESSED_3} 仍保持和V__{PROCESSED_1} 和V__{PROCESSED_2} 仍相同。也即，一旦估計值V__EST 在電池單元200的放電階段內表現出電荷狀態的增加，平滑和單調處理模組140將不允許對應于增加的估計值V__EST 的處理後的值V__PROCESSED 表現電荷狀態的增加。

在另一個實施例中，當估計值V__EST 在電池單元200的放電階段表現出電荷狀態的增加，平滑和單調處理模組140將產生表現電荷狀態減少的處理後的值V__PROCESSED 。請再次參考第5圖，回應於估計值V__{EST_1} 、V__{EST_2} 和V__{EST_3} 的增加，即使估計值V__{EST_1} 、V__{EST_2} 和V__{EST_3} 表現出電荷狀態的增加，平滑和單調處理模組140將產生處理後的值V__{PROCESSED_1’} , V__{PROCESSED_2’} 和V__{PROCESSED_3’} 來表現電荷狀態的輕微的減少。從第5圖中可看出，處理後的值V__{PROCESSED_3’} 和估計值V__{EST_3} 之間存在誤差。這樣的誤差後續將由平滑和單調處理模組140通過減緩處理後的值V__PROCESSED 的變化得以校正，以便處理後的值V__PROCESSED 可在後續的某一個時間點跟上估計值V__EST 的步伐。

第6圖示出電池單元200處於一個充電階段時，處理後的值V__PROCESSED （通過實心線表示）和估計值V__EST （通過虛線表示）的關係。當檢測到電池單元200處於充電狀態和一組減少的估計值V__{EST_4} 和V__{EST_5} ，平滑和單調處理模組140產生處理後的值，例如V__{PROCESSED_4} 和V__{PROCESSED_5} 仍相同以不表現減少。也即，一旦估計值V__EST 在電池單元200的充電階段內表現出電荷狀態的減少，平滑和單調處理模組140將不允許處理後的值V__PROCESSED 表現電荷狀態的減少。

在另一個實施例中，當估計值V__EST 在電池單元200的充電階段表現出電荷狀態的減少，平滑和單調處理模組140將產生表現電荷狀態增加的處理後的值V__PROCESSED 。請再次參考第6圖，響應於估計值V__{EST_4} 和V__{EST_5} 的減少，即使估計值V__{EST_4} 和V__{EST_5} 表現出電荷狀態的減少，平滑和單調處理模組140將產生處理後的值V__{PROCESSED_4’} 和V__{PROCESSED_5’} 來表現電荷狀態的輕微的上升。從第6圖中可看出，在處理後的值V__{PROCESSED_5’} 之後，處理後的值V__{PROCESSED_5’} 和估計值V__{EST_5} 之間存在明顯的誤差。這樣的誤差後續將由平滑和單調處理模組140通過減緩處理後的值V__PROCESSED 的變化得以校正，以便處理後的值V__PROCESSED 可在後續的某一個時間點跟上估計值V__EST 的步伐。

平滑和單調處理模組140可通過在不一致的估計值V_EST_5進行變化時保持處理後的值V__PROCESSED 不變化的方式，或者，通過表現出與電池單元200的充電狀態一致的電荷狀態的變化來修復估計值的不一致變化。

第二種類型的非正常變化為突變（sudden change），其可能由電荷狀態估計的不精確所致。也即，電荷狀態估計受電池單元200的化學特性、電子系統300的特性，也即電池單元300的操作條件的影響。如果電荷狀態估計演算法不能恰當地考慮所有這些因素，電荷狀態估計將不精確，因此導致估計值V__EST 的突變。將電荷狀態的突變展現給使用者同樣會引起較差的用戶體驗。在展現給使用者前，有必要將電荷狀態的估計值V__EST 中的突變平滑掉。

關於突變，平滑和單調處理模組140檢測估計值V__EST 的變化率由此判斷估計值V__EST 中是否存在突變。請參考第5圖獲取更多的細節。如第5圖所示，在時間T1，估計值V__EST 具有從估計值V__{EST_6} 到估計值V__{EST_7} 的突然減少。因此，平滑和單調處理模組140需要平滑掉該突然減少。

基本而言，當發現估計值V__EST 的變化率過高（例如，時間T1處的突然減少）或者大於預先設定的閾值，平滑和單調處理模組140控制處理後的值V__PROCESSED 不立即表現估計值V__EST ，而是平滑且緩慢地跟上估計值V__EST 。例如，回應於估計值V__{EST_7} ，平滑和單調處理模組140在時間T1附近產生的處理後的值V__PROCESSED 不如實地表現估計值V__{EST_7} 。直到時間T2，平滑和單調處理模組140產生的V__{PROCESSED_7} 才接近估計值V__{EST_7} 。

關於突變，平滑和單調處理模組140根據暫態估計值V__EST 、估計值V__EST 的變化率、最大的電池容量、溫度以及電池單元的載荷/電流等的整體狀況判斷相應的處理後的值V__PROCESSED 的變化率，由此平滑地跟上估計值V__EST 。

例如，當估計值V__EST 較低，可能表示電池單元200的能量很快就要耗盡，則平滑和單調處理模組140需要控制處理後的值V__PROCESSED 快速地跟上估計值V__EST ；否則，當處理後的值V__PROCESSED 還不太低時，電池單元200能量已經耗盡。此外，當電池單元200的電流/載荷較大，平滑和單調處理模組140需要控制處理後的值V__PROCESSED 的變化率為高；否則，處理後的值V__PROCESSED 將永遠無法跟上估計值V__EST 。

如第5圖所示，經過平滑和單調處理模組140平滑處理後，時間T1-T3，相較於估計值V__{EST_6} ，V__{EST_7} 和V__{EST_8} 的變化，處理後的值V__{PROCESSED_6} , V__{PROCESSED_7} 和 V__{PROCESSED_8} 具有整體的平滑的變化。類似的關於電池單元200在充電階段時的突變和其相應的處理在第6圖中的時間T4-T5示出。為簡化起見，此處省略重複的說明。

請參考第7圖以瞭解重映射處理模組160如何工作。當對電池單元200進行充電，電子系統300中的充電系統（未圖示）可使用恒流型（constant-current，CC）控制充電方法和恒壓型（constant-voltage，CV）控制充電方法並在它們之間靈活切換以對電池單元200進行充電。在平整（level up）電池單元200的電荷狀態時，電壓型控制充電方法比恒流型控制充電方法慢。也即，當使用恒流型控制充電方法對電池單元200進行充電時，用戶只需要等較短時間（也即，充電時間較短），而當使用恒壓型控制充電方法對電池單元200進行充電時，使用者需要等相對較長時間（也即，充電時間相對較長）。這同樣讓用戶困惑並帶來較差的體驗。因此，重映射處理模組160監控電荷狀態的處理後的值V__PROCESSED 。一旦檢測到處理後的值V__PROCESSED 高於預先設定的閾值TH1，例如90%的電荷狀態，重映射處理模組160將處理後的值V__PROCESSED 重映射至上限（upper bound，UB），例如，100%的電荷狀態。因此，電荷狀態指示系統100通過指示模組180指示電池單元200具有100%的電荷狀態。

另一方面，當電池單元200接近沒電狀態，一旦電子系統300的硬體元件（例如，中央處理單元或圖形處理器的多個核）從電池單元200吸取較多電流，電池單元200的內部阻抗的存在使突然到達系統的截止電壓。系統截止電壓表示用於操作電子系統300中的全部硬體元件的最小電壓。如果電池單元200提供的電壓低於系統截止電壓，電子系統需被關閉以保護這些硬體元件。

例如，當電池單元200的電荷狀態只有10%（或者更低），此時吸收較大量的電流將導致電池單元200提供的電壓到達系統截止電壓。最終，電子系統300需被關閉。但是，從10%的電荷狀態迅速地關閉電子系統300會使用戶感覺很奇怪。因此，當重映射處理模組160檢測到處理後的值V__PROCESSED 低於預先設定的閾值TH2，例如10%的電荷狀態（僅用於舉例說明），重映射處理模組160將處理後的值V__PROCESSED 重映射至下限（lower bound，LB），例如1%的電荷狀態（僅用於舉例說明）。因此，電荷狀態指示系統100通過指示模組180指示電池單元200的電荷狀態為1%。當電池單元200僅包括較少能量時將電荷狀態指示為1%，由此當電子系統300突然被關閉時用戶將不會感到奇怪。

另一個問題是，當電荷狀態處於1%的時間過長用戶也可會感覺奇怪。因此，電荷狀態處於1%的時間長短也可調。重映射處理模組160可決定電荷狀態處於1%的時長。當這個時長到期時，無論電池單元200的電荷狀態為多少，電子系統300均將被通知進行關閉。

請注意，前述提及的所述預先設定的高閾值/低閾值（例如，90%/10%），以及處理後的值V__PROCESSED 被映射至的上限（例如，100%）和下限（例如，1%）僅僅是舉例說明。根據本發明的多個實施例，前述的值是可調的。例如，重映射處理模組160可具有95%電荷狀態的高閾值，僅當處理後的值V__PROCESSED 大於95%電荷狀態時，處理後的值V__PROCESSED 將被重映射為100%。以及，重映射處理模組160可具有5%電荷狀態的低閾值，僅當處理後的值V__PROCESSED 低於5%電荷狀態時，處理後的值V__PROCESSED 將被重映射為1%。

當電荷狀態的處理後的值V__PROCESSED 低於所述高閾值TH1但高於所述低閾值TH2時，將根據比例因數（scaling factor）重映射處理後的值V__PROCESSED 。也即，位於10%-90%電荷狀態之間的處理後的值V__PROCESSED ，將被重映射為1%-100%電荷狀態欄間中的一個值。根據一個實施例，假設處理後的值為X，重映射的值Y可通過下面的等式獲取：

(X-TH1)/(TH1-TH2)=(Y-LB)/(UB-LB)

重映射之後，一旦電荷狀態的估計值V__EST 減少為低於所述高閾值TH1或上升至高於所述低閾值TH2，電荷狀態指示系統100將不會立即指示具有所述估計值V__EST 的電荷狀態低於或高於上述兩種閾值，平滑和單調處理模組140將控制處理後的值V__PROCESSED 不立即跟上所述估計值V__EST 。也即，平滑和單調處理模組140根據綜合考慮估計值V__EST 的變化率、最大電池容量、溫度，以及電池單元200的載荷/電流情況控制處理後的值V__PROCESSED 平滑地跟上估計值V__EST 。

第8圖根據本發明的一個實施例示出電荷狀態指示系統100的工作流程。開始時，在步驟310，至少根據有關於電池單元200的特徵測量的資訊確定電池單元200的電荷狀態的估計值。所述資訊包括從測量電路122/222的操作中所獲取的資訊。另外，在步驟310還可實施補償以精確所述估計值。當電荷狀態的估計值在步驟310被確定後，流程進入步驟320，在該步驟中，平滑和單調處理模組140執行平滑和單調處理以處理所述估計值中的非正常變化，由此獲得電荷狀態的處理後的值，所述平滑和單調處理包括隱藏所述估計值的不一致變化和平滑掉所述估計值的突變。在步驟320之後，流程進入步驟330，在該步驟中，重映射處理模組160根據重映射閾值設置將所述電荷狀態的處理後的值進行重映射，由此獲得電荷狀態的重映射後的值。在該步驟中，當電荷狀態的處理後的值接近全充電狀態，處理後的值被重映射為全電荷狀態值（也即，100%）。此外，當電荷狀態的處理後的值接近電荷狀態為空的狀態，處理後的值被重映射為下限值（也即，1%）。一旦獲得所述重映射的值，流程進入步驟340，通過指示模組180指示電荷狀態為所述重映射的值。

申請專利範圍書中用以修飾元件的“第一”、“第二”等序數詞的使用本身未暗示任何優先權、優先次序、各元件之間的先後次序、或所執行方法的時間次序，而僅用作標識來區分具有相同名稱（具有不同序數詞）的不同元件。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視申請專利範圍所界定者為准。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100‧‧‧電荷狀態指示系統
200‧‧‧電池單元
300‧‧‧電子系統
120‧‧‧電荷狀態估計模組
140‧‧‧平滑和單調處理模組
160‧‧‧重映射處理模組
180‧‧‧指示模組
122，222‧‧‧測量電路
1221，2221‧‧‧電壓檢測電路
1222，2222‧‧‧溫度檢測電路
1223，2223‧‧‧類比-數位轉換器
1224，2224，2227‧‧‧校準電路
124，224‧‧‧資訊存儲電路
126，226‧‧‧估計模組
1261，2261‧‧‧估計計算模組
1262，2262‧‧‧補償模組
2225‧‧‧電流檢測電路
2226‧‧‧積分轉換器
V__PROCESSED _{_1}，V__PROCESSED _{_2}， V__PROCESSED _{_3} ，V__PROCESSED _{_4}， V__PROCESSED _{_5}， V__PROCESSED _{_6}，V__PROCESSED _{_7}，V__PROCESSED _{_8}， V__PROCESSED _{_2’}，V__PROCESSED _{_3’}‧‧‧處理後的值
V__{EST_1}，V__{EST_2}， V__{EST_3}， V__{EST_4}， V__{EST_5}， V__{EST_6}，V__{EST_7}，V__{EST_8}‧‧‧估計值
T1，T2，T3，T4，T5‧‧‧時間
TH1，TH2‧‧‧閾值

本發明可通過閱讀隨後的細節描述和參考附圖所舉的實施例被更全面地理解，其中：第1圖根據本發明的一個實施例示出電荷狀態指示系統100。第2圖根據本發明的一個實施例示出電荷狀態指示系統100的配置。第3圖根據本發明的一個實施例示出電荷狀態估計模組120的配置。第4圖根據本發明的另一個實施例示出電荷狀態估計模組120的另一種配置。第5圖示出電池單元200處於一個放電階段時，處理後的值V__PROCESSED （通過實心線表示）和估計值V__EST （通過虛線表示）的關係。第6圖示出電池單元200處於一個充電階段時，處理後的值V__PROCESSED （通過實心線表示）和估計值V__EST （通過虛線表示）的關係。第7圖示出重映射處理模組160的工作原理示意圖。第8圖根據本發明的一個實施例示出電荷狀態指示系統100的工作流程。

Claims

一種電荷狀態指示方法，包括：至少根據有關於電池單元的特徵測量的資訊確定所述電池單元的電荷狀態的估計值；對所述電荷狀態的所述估計值執行平滑和單調處理以處理所述估計值中的非正常變化，以便產生所述電荷狀態的處理後的值；根據重映射閾值設置對所述電荷狀態的所述處理後的值執行重映射，以獲得所述電荷狀態的重映射後的值；以及指示所述電池單元的電荷狀態為所述電荷狀態的所述重映射後的值。
如申請專利範圍第1項所述的指示方法，所述確定所述電荷狀態的所述估計值的步驟，包括：測量所述電池單元的電壓；以及根據所述測量得到的所述電壓確定所述電荷狀態的所述估計值。
如申請專利範圍第2項所述的指示方法，所述確定所述電荷狀態的所述估計值的步驟，還包括：測量流經所述電池單元的電流；整合一段時間流經所述電池單元的電流以獲得電荷變化量；以及根據所述測量得到的所述電壓和所述電荷變化量確定所述電荷狀態的所述估計值。
如申請專利範圍第1項所述的指示方法，所述確定所述電荷狀態的所述估計值的步驟，包括：根據所述有關於所述電池單元的特徵測量的資訊和至少一個估計補償確定所述電荷狀態的所述估計值。
如申請專利範圍第4項所述的指示方法，所述估計補償包括電池老化補償，電池溫度補償、電池載荷補償、以及睡眠模式電壓補償中至少一個。
如申請專利範圍第1項所述的指示方法，所述對所述電荷狀態的所述估計值執行平滑和單調處理以處理所述估計值中的非正常變化，包括：判斷所述估計值中是否存在突變；以及當檢測到所述突變，控制所述處理後的值不立即跟上相對應的所述估計值。
如申請專利範圍第6項所述的指示方法，所述當檢測到所述突變，控制所述處理後的值不立即跟上相對應的所述估計值的步驟，包括：根據所述估計值、所述估計值的變化率、最大電池容量、溫度、以及所述電池單元的載荷/電流中至少一種，產生對應具有所述突變的所述估計值的處理後的值，以便所述處理後的值不立即跟上所述估計值。
如申請專利範圍第6項所述的指示方法，所述判斷所述估計值中是否存在突變的步驟，包括：檢測所述估計值的變化率是否大於預先設定的閾值，由此確定是否存在突變。
如申請專利範圍第1項所述的指示方法，所述對所述電荷狀態的所述估計值執行平滑和單調處理以處理所述估計值中的非正常變化，包括：檢測所述電池單元的充電狀態；當檢測到所述電池單元處於放電狀態，且當所述估計值表現出電荷狀態增加，控制對應所述估計值的處理後的值不表現出所述電荷狀態增加；當檢測到所述電池單元處於充電狀態，且當所述估計值表現出電荷狀態減少，控制對應所述估計值的處理後的值不表現出所述電荷狀態減少。
如申請專利範圍第9項所述的指示方法，控制對應所述估計值的處理後的值的步驟，包括：在所述放電狀態，當所述估計值表現出所述電荷狀態增加，控制對應所述估計值的處理後的值保持不變；以及在所述充電狀態，當所述估計值表現出所述電荷狀態減少，控制對應所述估計值的處理後的值保持不變。
如申請專利範圍第9項所述的指示方法，控制對應所述估計值的處理後的值的步驟，包括：在所述放電狀態，當所述估計值表現出所述電荷狀態增加，控制對應所述估計值的處理後的值表現出所述電荷狀態減少；以及在所述充電狀態，當所述估計值表現出所述電荷狀態減少，控制對應所述估計值的處理後的值表現出所述電荷狀態增加。
如申請專利範圍第9項所述的指示方法，所述根據重映射閾值設置對所述電荷狀態的所述處理後的值執行重映射，以獲得所述電荷狀態的重映射後的值的步驟，包括：當所述電荷狀態的所述處理後的值中的一個大於重映射閾值設置中預先設定的高閾值，將所述處理後的值中的所述一個設置為預先設定的上限；當所述電荷狀態的所述處理後的值中的一個小於重映射閾值設置中預先設定的低閾值，將所述處理後的值中的所述一個設置為預先設定的下限；以及當所述電荷狀態的所述處理後的值中的一個位於重映射閾值設置中預先設定的高閾值和低閾值之間，將所述處理後的值中的所述一個設置為預先設定的上限和下限之間的一個值。
如申請專利範圍第12項所述的指示方法，所述將所述處理後的值中的所述一個設置為預先設定的下限，包括：確定一個時長；以及將所述處理後的值中的所述一個設置為在所述時長內為預先設定的下限。
一種電荷狀態指示系統，包括：電荷狀態估計電路，用於至少根據有關於電池單元的特徵測量的資訊確定所述電池單元的電荷狀態的估計值；平滑和單調處理電路，耦接於所述電荷狀態估計電路，用於對所述電荷狀態的所述估計值執行平滑和單調處理以處理所述估計值中的非正常變化，以便產生所述電荷狀態的處理後的值；重映射處理電路，耦接於所述平滑和單調處理電路，用於根據重映射閾值設置對所述電荷狀態的所述處理後的值執行重映射，以獲得所述電荷狀態的重映射後的值；以及指示電路，耦接於所述重映射處理電路，用於指示所述電池單元的電荷狀態為所述電荷狀態的所述重映射後的值。
如申請專利範圍第14項所述的指示系統，所述電荷狀態估計電路包括：電壓檢測電路，耦接於所述電池單元，用於測量所述電池單元的電壓；以及估計電路，耦接於所述電壓檢測電路，用於根據所述測量得到的所述電壓確定所述電荷狀態的所述估計值。
如申請專利範圍第15項所述的指示系統，所述電荷狀態估計電路還包括：電流檢測電路，耦接於所述電池單元，用於測量流經所述電池單元的電流；積分電路，耦接於所述電流檢測電路，用於整合一段時間流經所述電池單元的電流以獲得電荷變化量；以及其中，所述估計電路根據所述測量得到的所述電壓和所述電荷變化量確定所述電荷狀態的所述估計值。
如申請專利範圍第14項所述的指示系統，所述電荷狀態估計電路根據所述有關於所述電池單元的特徵測量的資訊和所執行的至少一個估計補償確定所述電荷狀態的所述估計值。
如申請專利範圍第17項所述的指示系統，所述估計補償包括電池老化補償，電池溫度補償、電池載荷補償、以及睡眠模式電壓補償中至少一個。
如申請專利範圍第14項所述的指示系統，所述平滑和單調處理電路判斷所述估計值中是否存在突變，以及當檢測到所述突變，控制所述處理後的值不立即跟上相對應的所述估計值。
如申請專利範圍第19項所述的指示系統，所述平滑和單調處理電路根據所述估計值、所述估計值的變化率、最大電池容量、溫度、以及所述電池單元的載荷/電流中至少一種，產生對應具有所述突變的所述估計值的處理後的值，以便所述處理後的值不立即跟上所述估計值。
如申請專利範圍第19項所述的指示系統，所述平滑和單調處理電路檢測所述估計值的變化率是否大於預先設定的閾值，由此確定是否存在突變。
如申請專利範圍第14項所述的指示系統，所述平滑和單調處理電路檢測所述電池單元的充電狀態；當檢測到所述電池單元處於放電狀態，且當所述估計值表現出電荷狀態增加，控制對應所述估計值的處理後的值不表現出所述電荷狀態增加；當檢測到所述電池單元處於充電狀態，且當所述估計值表現出電荷狀態減少，控制對應所述估計值的處理後的值不表現出所述電荷狀態減少。
如申請專利範圍第22項所述的指示系統，在所述放電狀態，當所述估計值表現出所述電荷狀態增加，所述平滑和單調處理電路控制對應所述估計值的處理後的值保持不變；以及在所述充電狀態，當所述估計值表現出所述電荷狀態減少，所述平滑和單調處理電路控制對應所述估計值的處理後的值保持不變。
如申請專利範圍第22項所述的指示系統，在所述放電狀態，當所述估計值表現出所述電荷狀態增加，所述平滑和單調處理電路控制對應所述估計值的處理後的值表現出所述電荷狀態減少；以及在所述充電狀態，當所述估計值表現出所述電荷狀態減少，所述平滑和單調處理電路控制對應所述估計值的處理後的值表現出所述電荷狀態增加。
如申請專利範圍第14項所述的指示系統，當所述電荷狀態的所述處理後的值中的一個大於重映射閾值設置中預先設定的高閾值，所述重映射處理電路將所述處理後的值中的所述一個設置為預先設定的上限；當所述電荷狀態的所述處理後的值中的一個小於重映射閾值設置中預先設定的低閾值，所述重映射處理電路將所述處理後的值中的所述一個設置為預先設定的下限；以及當所述電荷狀態的所述處理後的值中的一個位於重映射閾值設置中預先設定的高閾值和低閾值之間，所述重映射處理電路將所述處理後的值中的所述一個設置為預先設定的上限和下限之間的一個值。
如申請專利範圍第25項所述的指示系統，所述重映射處理電路還用於確定一個時長，以及將所述處理後的值中的所述一個設置為在所述時長內為預先設定的下限。