TW538572B - Rapid determination of present and potential battery capacity - Google Patents

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Yury M Podrazhansky
Yefim Y Kusharskiy
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Description

538572 A7 _ B7:_- 五、發明説明（1 ) 技術領域 本發明有關可充電式儲存電池，並且更特別地，有關電 池情況或充電參數的快速決定，例如電池的潛在最大充電 容量和該電池的目前充電。 發明背景 蜂巢式電話，呼叫器，手持式電玩，攜帶式無線電，錄 音機，光碟機，音響盒（"boom” box)，雙向移動式無線電， 膝上型電腦和攜帶型電腦，攜帶式電動工具，高爾夫電動 車，電動交通工具，和電動輪椅皆至少有一共通之處：皆 使用電池。當攜帶這些裝置之一並準備離家或離開辨公室 時，使用者會自問以下的問題：我最後一次充電是何時？ 從那次以後我用了多少電力？電池中的電夠支撐到會議或 行程結束嗎？備用電池的狀態如何？我最後一次充電是何 時？ 由於電池並未提供其目前容量的指示，無法回答這些問 題。某些裝置透過測量從該電池耗用的電流和其耗用的時 間來試圖估計該剩餘充電。然而，此方法並未說明該電池 的自然放電或老舊電池可能無法充電至其100%額定容量的 事實。 因而，使用者需要能迅速決定電池的目前和潛在容量， 以便該使用者可決定關於是否將該電池重新充電，或帶備 用電池，或安裝另一個電池。 發明之簡要敘述 本發明提供電池充電參數的快速決定，例如該電池的目 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 538572 A7
前充電和該電池的潛在或最大充電容量。將一個以上的放 電脈衝和靜止期間加至該電池。測量該電池電壓以在該l 止期間提供電壓，和/或在放電脈衝期間提供電壓。在 以上這些已測量電壓中的該電壓差異是單獨使用或與該開 路電池電壓一起使用，做為一曲線，或一檢查表，或一方 程式或演算法的輸入，以決定該電池最大容量或情況及: 池内的目削充電。然後將此資訊顯示給該使用I，以便兮 使用者知道電池的最大容量和目前充電。然後該使用者; 根據關於是否該電池適於該使用者心中所想達成的計劃來 做決足。可能也將該充電參數輸出至另一處理，例如一充 電處理，以控制或改變該處理。 本發明有數種不同的具體實例。這些具體實例涉及將一 個以上的靜止亨間和放電脈衝應用至該電池，在該靜止期 間和/或該放電脈衝内做—次以上的電壓測量，決定一差異 電壓，並且單獨使用該差異電壓或與_開路電壓__起使用 ，以決定該電池一個以上的充電參數。例如，—具體實例 施加第一靜止期間至該電池，施加一放電脈衝至該電池， 施加第二靜止期間至該電池，在第一靜止期間内測量該電 池的第-開路電壓’在第二靜止期間内測量該電池的第二 開路電壓’從第-開路電壓中扣除第二開路電壓以決定一 差異電壓’使用該差異電壓以決定該電池的充電參數，和 輸出該充電參數。另一具體實例施加第_靜止期間至該電 池’施：-放電脈衝至該電池’施加第二靜止期間至該電 池，在第一靜止期間測量該電池的第—開路電壓，在第二 '6- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公
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線 538572 A7 B7 - 五、發明説明（3 ) ^ 靜止期間内測量該電池的第二開路電壓，從第一開路電壓 中扣除第二開路電壓以決定一差異電壓，使用該第一開路 電壓和該差異電壓以決定該電池的充電參數，和輸出該充 電參數。 另一具體實例是將複數個靜止期間和複數個放電脈衝施 加至該電池，在接在該選定靜止期間之後，一選定放電脈 衝期間的第一點測量該電池的第一負載電路電壓，在該放 電脈衝的第一選定脈衝内的第二點測量該電池的第二負載 電路電壓，透過從該第一負載電路電壓中扣除該第二負載 電路電壓以決定一差異電壓，使用該差異電壓以決定該電 池的充電參數，和輸出該充電參數。而另一具體實例是將 複數個靜止期間和複數個放電脈衝施加至該電池，在該靜 止期間選定期間内測量一開路電壓，在接在該靜止期間一 選定期間之後的該放電脈衝選定脈衝内的第一點測量該電 池的第一負載電路電壓，在該放電脈衝第一選定脈衝内的 第二點測量該電池的第二負載電路電壓，從該第一負載電 路電壓中扣除該第二負載電路電壓以決定一差異電壓，使 用該第一開路電壓和該差異電壓以決定該電池的充電參數 ，和輸出該充電參數。 某些其它變化和具體實例敘述如下。 一旦讀取該較佳具體實例的以下敘述並將其與附圖和該 申請專利範圍加以關聯時，本發明的其它特色和優點將變 得很明顯。 附圖之簡要敘述 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂
線 538572 A7 _ ___ B7- ' 五、發明説明（4 ) ， 圖1圖示實現本發明電路之較佳具體實例。 圖2圖示一顯示用於決定該電池情況的電壓測量之波形。 圖3圖示如何使用該電壓測量以決定該電池情況的圖。 圖4為本發明之操作流程圖。 發明之詳細敘述 現在參考附圖，圖1圖示實現本發明電路之較佳具體實例 。該電路10包括一使用者控制面板12，例如一鍵盤面板， 一控制器13 , —顯示器14 , 一放電電路16，和一電流監視 電路20。該鍵盤面板12連接至該控制器13的”κ”輸入並且可 讓该使用者輸入指定的參數，例如該電池類型（Lithium i〇n (鋰離子），lead acid(鉛酸），NiCad(鎳鎘），NiFe(鎳鐵）， NlMH(鎳氫）’等），和其它相關資訊，例如一名目電池電壓 、串聯的電池數目或串聯的細胞數目。該使用者控制面板 12可為一鍵盤，撥號盤’開關陣列，或輸入資訊或指令的 其它裝置。為簡化使用者操作，該控制器丨3可與複數個電 池類型的參數預先程式化。在此情況下，該使用者僅輸入 一電池類型，例如型號，並且該控制器13將自動使用適於 这電池類型的參數。該顯示器14連接至該控制器13的，IS，，輸 出並且顯不該資訊，選擇，參數等給使用者。若該電路總 疋用於僅僅一單一類型的電池，例如一膝上型電腦電池包 裝的指疋類型，然後該使用者控制面板12可能僅包括一 TEST”開關。類似地，該顯示器可能僅為一 LED/LCD讀 取’或一個以上的條碼圖，或其它適合的顯示器。該顯示 备可能顯示任何想要的資料，或可能僅顯示該最大容量和 -8 - 本紙張尺度適財關家料(CNS) A4規格(210^^17 五、發明説明（5 :::6::例如”最大容量1350毫安培小時(—)”和”目 二安培小時當然，若已知使用該電池 η 輕，幻m器可指示㈣相對應的時間 資：=容量5小時，，和”剩餘容量25小時"。同時，該 :可幸則出至另一處理’例如-充電處理，和冑"S"輸出 :戈可能用於將此資訊輸出至此種其它處理的來自該控制器 1 3的另一輸出。 _乙制器13的D輸出連接至該放電電路丨6，由該控制 斋13建構以提供一固定放電電流或施加一選定負載至該電 池。該放電電路16所提供該脈衝的脈衝寬度由該控制器13 控=。該放電電路16經由該導體21連接至該電池n的正極 、、端居包池11的負極終端經由名目值為〇·〇丨歐姆的電阻 20連接土 ％路接地。從該電池丨丨流出的電流必需流經該電 阻20。因而透過測定穿越電阻2〇的電壓來決定流經該電池 η的電流。當然，可使用其它裝置，例如霍爾效果（Hall effect)裝置，以決定電池電流。 透過測量在該導體2 1和電路接地之間的電壓來監視該電 池電壓。透過測量在該導體2丨和22之間的電壓，或透過將 該導體21上的電壓扣除在該導體22上的電壓，可消除該電 阻20的效果。該導體21和22分別連接至該控制器13的V和I 輸入。將很明顯的是，若該控制器丨3為一邏輯裝置，例如 一微處理器，然後該信號須被轉換成該控制器13可使用的 形式，例如透過類比至數位轉換器。 可透過激發該放電電路16並且監視該電流監視器20的輸 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 538572
出以決定是否放電電流正流動，或透過解除激發去極電路 16並且監視該電壓以決定是否電池出現，來決定電池存在。 該溫度感測器23連接至該控制器13的”丁"輸入並且可能 用於，若想要的話，測量該電池丨丨的溫度，以便在決定該 電池11情況和目前充電時可慮及該電池的溫度。然而，在 許多施加中孩電池溫度不是一重要因素或未被慮及，例如 當室溫操作環境為假設的，並且在此施加中可能省略該感 測器23。 " 在該較佳具體實例中，該控制器13包括一微處理器，一 记憶體，至少其一邵份包括該控制器丨3，計時器和計數器 的運作指令。屬個別裝置或為微處理器的一部份的該計時 器和計數器，可用於控制該放電脈衝持續的期間或該靜止 期間持續的期間，計算放電脈衝的數目或施加的靜止期間 ，等。 在戎較佳具體貫例中，該桉制器丨3使放電脈衝施加至該 電池，在預定點測量該電池電壓，並且然後根據那些電壓 測量決定該電池充電參數，例如該最大潛在充電和該目前 充電。 圖2圖示用於決定該電池丨丨充電參數的電壓測量之波形。 在该較佳具體實例中，將二個以上的放電脈衝21〇施加至在 測試中的該電池11，並且在該放電脈衝2 1〇周圍的兩個該靜 止期間220測定電池電壓測量225和23〇，或在該靜止期間 220之一並且至少一個該放電脈衝21〇。然後使用二個以上 的這些電壓測量決定該電池的充電參數。 •10- 本紙張尺度適用中® g家標準(CNS) A4規格(21G><297公爱〉 ----------_ 538572 A7 -
BT 五、發明説明（7 ) 一電池的最大充電容量由一個以上的因素決定，視電池 類型而定，例如電池的年齡，該電池的目前溫度，該電池 的前次過熱，該電池的前次過冷，該電池的前次過份充電 ，該電池的前次過份放電，該電池的前次和目前水和電解 液水準，和其它電子，化學，或機械歷史或該電池的濫用 。差異電壓DELTA-L，如以下所定義，提供關於該電池情 況的資訊，亦即，該電池的潛在或最大容量。該差異電壓 DELTA-L·與實驗上使用已知充電容量的電池事先所決定的 DELTA-L差異電壓值做比較。決定電池每一個類型 (Lithium ion(鋰離子），NiCad(鎳鎘），NiMH(鎳氫），NiFe (鎳鐵），lead acid(鉛酸），等），和電池類型的每一個容量額 定（600毫安培小時（maH)，1500毫安培小時（maH)，2500毫 安培小時（maH)，等）的用於評估電池充電容量的該DELTA-L差異電壓。 一般而言，該DELTA-L差異電壓愈低，該電池的最大可 能充電水準愈高。相反地，該DELTA-L差異電壓愈高，該 電池的最大可能充電水準愈低。用於比較以評估電池最大 充電電位的該DELTA-L差異電壓水準是依實驗決定電池的 每一個類型（Lithium ion(鋰離子），NiCad(鎳鎘），NiMH(鎳 氫），lead acid(錯酸），等）和一電池類型的每一個容量額定 (600毫安培小時（maH)，1500毫安培小時（maH)，250,000 毫安培小時（maH)，等）。例如，對一新且完全充電的電池 而言，該DELTA-L電壓可能為20微伏特（mv)，而對一較舊 且電力微弱的電池而言可能為75微伏特（mv)。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂
線 538572 A7 - B7-_ ' 五、發明説明（8 ) 圖3圖不如何使用該DELTA-L電壓和該開路電壓決定該電 池的最大潛在充電和目前充電的圖。圖示一電池的範例放 電曲線301，302，303和304。若該電池容量為1350毫安培 小時（maH)然後該放電曲線將為曲線304。若該電池容量為 1000毫安培小時（maH)，675毫安培小時（maH)，或400毫安 培小時（maH)，然後該放電曲線將分別為曲線303，302或 301 〇 X伏特的開路電壓可能表示對在一曲線上的電池有較高的 目前充電水準比該相同的開路電壓對一電池在另一曲線上 。若該開路電池電壓為，例如，3.75伏特，然後，僅使用 該電池的開路電壓’仍無法決定該電池的目前充電’因為 該3.75伏特的開路電池電壓可能代表在曲線301，302，303 ，或304上白勺任一黑占305 ， 306 ， 307或308 。 透過使用該DELTA-L差異電壓以決定該電池的充電參數 ，例如該電池的最大充電容量，本發明已克服此問題。對 一全新且完全充電的電池而言，該DELTA-L電壓可能為， 例如，"X”微伏特（mv)，但對較舊且電力微弱的電池而言 可能為’’Y” mv。例如，根據實驗資料，對一特別類型電池 而言，’’X” mv的DELTA-L電壓可表示一具有最大容量1350 毫安培小時（maH)的電池，且”Y” mv的DELTA-L電壓可表示 具有最大容量675毫安培小時（maH)。因而，決定測試中該 電池的DELTA-L電壓，並且使用此DELTA-L電壓於決定該 電池的適當曲線，並且因而表示該電池的最大潛在充電。 在該較佳具體實例中，使用該實驗資料以產生一個以上 -12- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）
圖DELTA-L電壓和該潛在最大電池容量之間關係的檢 查表。當然’搜集到愈多實驗資料，該表愈正確。然而， 右僅可取# ☆貝驗資料點，然後該實驗資料或該表的結 果可&以外插法或插補法以決定該電池的潛在充電容量。 同時，根據該實驗資料可導出演算法或方程式並且可能使 用這些演算法和方程式而非該表，或與該表一起，與該 DELTA.L電壓-起以決定該潛在電池容量。 因而一旦決疋孩電池的適當曲線，接著使用該開路電壓 以表不另-充電參數，例如該電池的目前充電(有時稱做該 剩餘充私）也使用已知最大容量和已知目前充電的電池以 貫驗性地決足孩參考開路電壓值。決定電池每一個類型 (Lithium ιοη(鋰離子），NiCad(鎳鎘），NiMH(鎳氫），膽 e (鎳鐵），lead acid(鉛酸），等），和一電池類型每一個容量額 定_毫安培小時（maH)，i毫安培小時（讀），25〇，咖 毫安培小時（maH),等）用於評估一電池目前充電的該參考 開路電壓值。 因而，該DELTA-L電壓和該開路電壓的使用已表示該電 池的充電參數，例如對該電池而言，3〇丨到3〇4哪一條曲線 和305到308哪一點才是正確的。該曲線3〇1到3〇4直接表示 該電池的最大潛在容量。例如，曲線3〇1表示一最大潛在容 量為400毫安培小時（maH)，並且曲線3〇4表示一最大潛在容 量為1350毫安培小時（maH)。一旦決定該適當的曲線，使用 該開路電壓決定該目前容量。 例如，若該電池是位在曲線303上，然後其最大潛在容量
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綠 -13- 538572 A7 一 BT-' 五、發明説明（彳〇 ) ’ 為1000毫安培小時（maH)。若該開路電壓為3.75伏特，然後 該電池目前位在點307。從點307下降至該容量軸，可看出 該1000毫安培小時（maH)最大容量中已使用400毫安培小時 (maH)。因而，該電池的剩餘充電為600毫安培小時（maH) (1000毫安培小時（maH)最大容量減已使用的400毫安培小時 (maH))。 同時也透過範例，若該電池是位在曲線302上，然後其最 大潛在容量為675毫安培小時（maH)。若該開路電壓為3.75 伏特然後該電池目前在點306。從點306下降至該容量軸， 可看出該675毫安培小時（maH)最大容量中約已使用300毫安 培小時（maH)。因而，該電池的剩餘充電為375毫安培小時 (maH)(675毫安培小時（maH)最大容量減已使用的300毫安培 小時（maH))。 現在回到圖2，將敘述該DELTA-L電壓的測量。將一個以 上相當大量的放電脈衝2 10A，2 10B施加至該電池，在預定 點測量該電池電壓，並且根據那些電壓測量決定該電池的 充電參數。 在該較佳具體實例中，使用二放電脈衝210A，210B，最 好在靜止期間220A的最後測定開路電壓測量225A，並且在 該放電脈衝2 1 0A，2 10B的最後測定負載電路電壓測量230A 和23 0B。從電壓230A中扣除電壓230B以決定一差異電壓 DELTA-L1。如一範例，對完全充電且新的Lithium-ion(H 離子）電池而言，一般DELTA-L 1應為10 mv，並且對一大部 份已被放電，電力微弱的電池而言應為40 mv。然後使用該 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 裝 訂
538572 A7 - BT 一 五、發明説明（11 ) 差異電壓決定一充電參數，例如該最大電池容量，並且然 後使用該開路電壓決定另一充電參數，例如該電池的目前 充電。 在另一具體實例中，僅需要一放電脈衝2 1 0 A，並且最好 在靜止期間220A的最後測定開路電壓測量225A，並且最好 在靜止期間220B的開始測定開路電壓測量225B。從電壓 225A中扣除電壓225B以決定一差異電壓DELTA-L2。 在另一具體實例中，有二個以上的放電脈衝210，最好在 靜止期間220A内測定開路電壓測量225A，並且最好在跟隨 在放電脈衝210之後靜止期間的開始測定另一開路電壓測量 ，例如在跟隨在放電脈衝210B之後測定電壓225C，或在跟 隨在放電脈衝210C之後測定電壓225D。然後從電壓225A中 扣除電壓225B (或電壓225C，或電壓225D)來決定一差異電 壓DELTA-L3。或者該開路電壓測量225B可為該第一開路電 壓測量，並且從電壓225B中扣除電壓225C (或電壓225D， 或電壓225N)來決定該差異電壓DELTA-L3 。 在另一具體實例中，僅使用一放電脈衝2 10 A，並且最好 在靜止期間220A的最後測開路電壓測量225A，並且最好在 該放電脈衝210A的開始測負載電路電壓測量230A’，並且最 好在該放電脈衝210A的最後測負載電路電壓測量230A。從 電壓23 0A’中扣除電壓230A決定差異電壓DELTA-L4。 在另一具體實例中，有二個以上的放電脈衝2 1 0，在靜止 期間的最後就在該已選定的放電脈衝210N之前測定該開路 電壓，在放電脈衝2 10的開始測定在負載中的該電壓以提供 • 15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂
線 538572 A7 B7-' 五、發明説明（12 電壓230N’，並且在該已選定放電脈衝的最後也測定該負載 電路電壓以提供電壓23 ON。在此具體實例中，決定DELTA-LN為在選定放電脈衝2 10期間内該電壓内的差異。因而， DELTA-L5B 是電壓 230B’減電壓 230B，並且 DELTA_L5C 是 電壓23 0C’減電壓23 0C，並且以此類推。 因而，一般而言，測量一開路電壓，並且然後在放電脈 衝2 10期間或在靜止期間220内做後續電壓測量，並且使用 在放電脈衝210内或在靜止期間220内的電壓差異，或在放 電脈衝2 10間或在靜止期間220間的電壓差異，以產生一 DELTA-L測量。然後使用此DELTA-L測量決定該電池白勺最 大潛在電池容量和該適當的運作曲線，並且然後使用開路 電壓決定該電池的目前充電水準。 要使用的該DELTA-L可為一簡單DELTA-L，亦即，一簡 單開路DELTA-L (DELTA-L2，DELTA-L3)或一簡單負載電 路 DELTA-L (DELTA-L1，DELTA-L4，DELTA-L5)。該 DELTA-L也可為一複雜DELTA-L，亦即，一個以上簡單開 路DELTA-L和/或一個以上的簡單負載電路DELTA-L的組合 。例4口，要使用的該DELTA-L可以是DELTA-L1減DELTAIC ， 或 DELTA-L1 乘以 DELTA-L3 ， 或 某些其 它加總 或乘積 或二個以上簡單DELTA-L的商數。因而，在另一具體實例 中，組合二個以上該DELTA-L電壓以決定該電池的充電參 數，例如哪一條曲線為該電池的正確操作曲線。因而，在 圖3内的曲線可能依據DELTA-L1和DELTA-L2的加總，或 DELTA-L1和DELTA-L2的乘積，或三個以上該DELTA-L測 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 裝 訂
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五、發明説明（13 ) -- 量的加總或乘積。 些差異與該實際電壓比較起來非常小。然而，如在此所示 ，泛些小差異皆很重要並且為本發明所使用以決定該電池 為了圖示方便起見，該放電脈衝21〇圖示為長方形脈衝， 仁應了解在實務上並非通常如此，並且因而應了解本發明 可視為包括但不必要使用此長方形波形。同時，為了方便 起見’將該放電脈衝2 10圖示為具有相同脈衝寬度而非為任 何限制的表示。該放電脈衝2 1 0最好，但不一定要，具有相 同或大約相同的電流振幅2 1 5。所顯示的該放電脈衝2 1 〇數 目僅為方便起見並且非為限制性的。然而，一放電脈衝從 邊電池中耗用動力，故放電脈衝的數目應最好限制在決定 邊電池所要的充電參數所需的數目。同樣地，為方便起見 而非限制，將該靜止期間220圖示為具有相同期間。此外， 在該電壓225和該電壓230之間的差異被誇大以清楚圖示。 同時，為圖示清楚起見，未顯示該電壓225八到225〇之間的 差異，並且未顯示該電壓230八到230(：之間的差異，由於這 情況和充電。 ，在一靜止期間内的特定位置有點
。该電壓測量將視何時測定該測量而有所 不同，故在測試 當測定該電壓測量時 重要，並且#将仝 -17- 538572 A7
五、發明説明（14 中該電池的測量應與用於產生哕余私认不两、日丨_ 王土成K驗的電壓測量的那些點 在該放電脈衝内的同一點。 類似地，雖然圖2圖示在第—放電脈衝之前和在第一放電 脈衝期間’以及在該第二放電脈衝期間内和該第二放電脈 衝之後所做過的測量，用於該測量的放電脈衝並不重要。 例如’可在該第-放電脈衝之前，在該第二放電脈衝期間 ，在該第五放電脈衝期間，和在第六放電脈衝之後做測量。 然而，該電壓測量將視何時測定該測量而有不同，並且 因而在測試中該電池的測量應在與那些用於產生該實驗電 壓測量的測量在該相同靜止期間或放電脈衝的同一點上測 定。 該放電脈衝的量和持續期間有點重要。該放電脈衝持續 的期間和該等待期間（也稱為靜止期間）視被測試電池的類型 而定。對一 Lithium ion(鋰離子）電池而言，該放電脈衝二二 振幅可能為4安培且持續期間為5〇毫秒，並且該等待期間 2^〇可能持續⑽毫秒的期間。對NiCad(職）細觀(錄氯) 電池而T，該放電脈衝振幅可能為4安培且持續期間為2〇毫 秒，並且該等待期間可能持續1〇〇毫秒的期間。然而，如: 述，該電壓測量將視這些因素而有所不同，故在測試中該 電池的測量應在與該實驗的電壓測量相同的情況下測試。 因而，如本發明，已使用一個以上的該測量DELTA_Li， DELTA-L2，等於決定該電池的充電參數，例如該電池的情 況，如在該電池的目前最大容量水準 路電壓決定該電池的另一充電參數， 内，並且已使用該開 例如該電池内的剩餘
裝 訂
-18 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 538572 A7 *
BT 五、發明説明（15 ) 充電。因而，該使用者可將該電池插入該測試裝置並且迅 速地（在一些靜止期間内）決定是否該電池足以供應要做的該 工作，或可預期該電池能撐多久以提供特別用途的動力。 圖4為本發明一具體實例之操作流程圖。此操作最好由該 控制器13所控制。在步騾4 10，將一個以上的靜止期間和一 個以上的放電脈衝施加至該電池。在該靜止期間和/或該放 電脈衝内該所偏好的點上測量一個以上的開路和/或負載電 池電壓。如一範例，若在放電脈衝之後使用靜止期間，然 後將會測量電壓測定225A，230A和230A’。因而，現在已 得到該基本電壓測量。 在步驟420，決定所要的DELTA-L差異電壓測量。如上述 ，這可為一簡單DELTA-L或一複雜DELTA-L。因而，現在 已取得決定該電池情況或充電參數所需的該測量。 在步驟430，根據該所要的DELTA-L測量決定該電池的一 參數，例如該電池的最大潛在充電容量。 在步驟440，根據一開路電壓測量和該所要的DELTA-L測 量決定該電池的另一充電參數，例如該電池的目前充電水 準。 因而，在步驟430和440，該電池的情況，或該電池的充 電參數，例如該最大潛在充電容量和該電池的目前充電水 準，皆從一檢查表，或一演算法，或兩者皆可，根據該 DELTA-L·測量和該開路電壓測量來決定。 在步驟450，然後將該電池的充電參數，例如該電池的的 潛在最大電池容量和/或目前充電水準，輸出，例如透過顯 -19- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 裝 訂
線 五、發明説明（16 ) π給孩使用者或提供給另一處理，例如一充電處理。 因而’現在該使用者具有關於該電池的充電參數或情況 的相同資訊，㈣，現在該使用者知道該電池的充電容量 和該電池的目前充電。因而該使用者可決定是否該電池適 於孩使用者的需要，或是否需攜帶—備用電池，或是否應 換掉該電池，或是否應將該電池重新充電。 一如上逑’也可輸出該潛在最大電池容量和/或該電池的目 前充電水準以控制另一處理，例如，開始將該電池充電的 處理’或改變將該電池充電的處理，或終止將該電池充電 的處理:例如，，若該最大潛在容量是1_毫安培小時（maH) ’並且孩目前充電水準是250毫|培小時（m叫，然後可能 偏好開始該充電處理。或若該最大潛在容量為！刪毫安培 小時（maH) ’並且該目前充電水準是99〇毫安培小時（maH)， 然後可能偏好改變或停止該充電處理。一使用許多與本發 明相同元件的範例充電電路已揭露於美國專利案號第 5,307,000 號。 從上述將了解到，本發明提供一快速地決定電池情況或 无電^數的方法和裝置’例如電池的最大充電容量和電池 的目前充電。因而’本發明讓使用者決定是否_特別電池 能支援-特定計劃或是否為開始，停止，或改變該電池充 電處理的時機。 雖然本發明已特別關於其較佳具體實例和環境加以敍述 ，本發明不限於僅決定電池的目前情況和充電。本發明在 決定應施加多少充電以完全將電池重新充電，和用於測試 -20- 本紙張尺度適财g g家標準(CNS) M規格⑼㈣97公爱） 538572 A7 * BT ' 五、發明説明（17 ) 電方面也很 那些熟於先 能以下面所 以決定是否一電池已完全充電和應再充多少 有用。 從以上對本發明較佳具體實例敘述的詮譯 前技術者將能對其加以改良和變化。因而， 述之申請專利範圍來限制本發明範疇。 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

  1. 538572 AS B8 C8 . D8- 六、申請專利範圍 ， 1. 一種決定電池充電參數之方法’包括. 施加一靜止期間至該電池； 在該靜止期間内測量該電池的第一開路電壓； 施加一放電脈衝至該電池； 施加一接續靜止期間至該電池； 靜止在該接績靜止期間内測量該電池的弟二開路電壓 施加一下一放電脈衝至該電池； 施加一第二接續靜止期·間至該電池； 在該第二接續靜止期間測量該電池之一第三開路電壓 y 從第二開路電壓中扣除第三開路電壓以決定一差異電 壓； 使用該第一開路電壓及該差異電壓以決定該電池的充 電參數；及 輸出該充電參數。 2. 一種決定電池充電參數之方法，包括： 施加一靜止期間至該電池； 在該靜止期間内測量該電池的第一開路電壓； 施加一放電脈衝至該電池； 施加一接續靜止期間至該電池； 靜止在該接續靜止期間内測量該電池的第二開路電壓 t 從該第一開路電壓中扣除該第二開路電壓以決定一差 -22- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 538572
    異電壓； 使用該第一開路電壓和該差異電壓以決定該電池的充 電參數；及 輸出該充電參數。 3· 一種決定電池充電參數之方法，包括： 將複數個靜止期間和複數個放電脈衝施加至該電池； 在該靜止期間的第一個選定期間内測量該電池的第一 開路電壓； 在接在該靜止期間的第一個選定期間之後，該靜止期 間的第一個選定期間内測量該電池的第二開路電壓； 從遠第一開路電壓中扣除該第二開路電壓，以決定一 差異電壓； 使用該第一開路電路及該差異電壓以決定該電池的充 電參數；及 輸出該充電參數， 4. 一種決定電池充電參數之方法，包括： 將複數個靜止期間和複數個放電脈衝施加至該電池； 在該靜止期間的第一個選定期間内測量該電池的第一 開路電壓； 在接在該靜止期間的第一個選定期間之後，該靜止期 間的第一選定期間内測量該電池的第二開路電壓； 在接在該靜止期間的第二個選定期間之後，該靜止其 間的第三選定期間内測量該電池的第三開路電壓； 從第二開路電壓中扣除該第三開路電壓，以決定一差 -23· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱)
    裝 訂
    圍範利 專請 中 異電壓； 使用該第一開路電壓和該差異電 電參數；& 叫疋該電池的无 輸出該充電參數。靜止靜止靜止靜止靜止靜止 6 專㈣圍第卜2、3或4項之方法，;中於該靜止 期”測量該第：開路電壓，且該靜止期間立即跟隨在 该弟一開路電壓測量之靜止期間之後。 其中該充電參 如申請專利範圍第丨、2、3或4項之方法 數係該電池之目前充電量。 其中該充電參 1'如申請專利範圍第1、2、3或4項之方法 數係该電池之目前充電容量。 其中利用該差 8·如申請專利範圍第1 ' 2、3或4項之方法 井電壓4步驟包含有利用該差異電壓做為一索引至一查 看表’並從該查看表取得該充電參數。 9·如申請專利範圍第丨、2、3或4項之方法，其中利用該差 異電壓之步驟包含有利用該差異電壓做為一等式中之一 變數’並計算來自該等式之充電參數。 1 〇·如申請專利範圍第丨、2、3或4項之方法，其中利用該第 開路電壓與該差異電壓之步騾包含有利用該差異電壓 做為一索引至一查看表，已取得來自該查看表之電池， 且利用該第一開路電壓與該充電容量，以決定該電池之 目前充電量。 U·如申請專利範圍第1、2、3或4項之方法，其中利用該第 —開路電壓與該差異電壓之步驟包含有利用該差異電壓 -24-
    8 8 8 8* A B c D 538572 六、申請專利範圍 = 做為一等式中之一變數，以利用該等式為該電池獲得該 充電容量，且利用該第一開路電壓與該充電容量，以決 定該電池之目前充電量。 12. 如申請專利範圍第1 ' 2、3或4項之方法，其中該充電參 數係該電池之一操作曲線。 13. 如申請專利範圍第1、2、3或4項之方法，其中該充電參 數係該電池之一操作曲線上之一操作點。 14. 一種決定電池充電參數之方法，包括·： 施加一靜止期間至該電池； 施加一放電脈衝至該電池； 在該放電脈衝期間的第一點測量該電池的第一負載電 路電壓； 在該放電脈衝期間的第二點測量該電池的第二負載電 路電壓； 從該第一負載電路電壓中扣除該第二負載電路電壓， 以決定一差異電壓； 使用該差異電壓以決定下列充電參數至少之一：該電 池目前充電容量、該電池之一操作曲線、以及該電池之 一操作曲線上之一操作點；及 輸出該充電參數。 15. —種決定電池充電參數之方法，包括： 施加一靜止期間至該電池； 施加一放電脈衝至該電池； 在該靜止期間内測量該電池的開路電壓； -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
    538572 A8 B8 C8 _ D8 - 六、申請專利範圍 : 在該放電脈衝期間内的第一點測量該電池的第一負載 電路電壓； 在該放電脈衝期間的第二點測量該電池的第二負載電 路電壓； 從該第一負載電路電壓中扣除該第二負載電路電壓， 以決定一差異電壓； 用該開路電壓和該差異電壓以決定下列充電參數至少 之一 ··該電池目前充電容量、該電池之一操作曲線、以 及該電池之一操作曲線上-之一操作點；及 輸出該充電參數。 16.如申請專利範圍第14或15項之方法，其中在該放電脈衝 的開始測量該第一負載電路電壓，並且就在到達該放電 脈衝的最後之前測量該第二負載電路電壓。 1 7. —種決定電池充電參數之方法，包括： 將複數個靜止期間和複數個放電脈衝施加至該電池； 在該放電脈衝的第一選定期間内測量該電池的第一負 載電路電壓； 在接在該放電脈衝的第一選定脈衝之後，該放電脈衝 的第二選定脈衝期間測量該電池的第二負載電路電壓； 從該第一負載電路電壓中扣除該第二負載電路電壓， 以決定一差異電壓； 使用該差異電壓以決定下列充電參數至少之一：該電 池目前充電容量、該電池之一操作曲線、以及該電池之 一操作曲線上之一操作點；及 -26- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) AB c D 538572 六、申請專利範圍 輸出該充電參數。 18 —種決定電池充電參數之方法，包括： 將複數個靜止期間和複數個放電脈衝施加至該電池； 在，亥靜土期間的第一選定期間内測量該電池的開路電 壓； 在接在孩靜止期間的該第一選定期間之後，該放電脈 衝的第一選疋期間内測量該電池的第一負載電路電壓； 在接在孩放電脈衝的第一選定脈衝之後，該放電脈衝 的第二選定脈衝期間測量該電池的第二負載電路電壓； 從泫第一負載電路電壓中扣除該第二負載電路電壓， 以決定一差異電壓； 使用孩開路電壓和該差異電壓以決定下列充電參數至 少之一：該電池目前充電容量、該電池之一操作曲線、 以及該電池之一操作曲線上之一操作點；及 輸出$亥充電參數。 19. 如申請專利範圍第17或18項之方法，其中在到達該放電 脈衝第-敎脈衝的最後之前測量該第_負載電路電壓 〇 20. 如中請專利範圍第17或18項之方法，其中就在到達該放 電脈衝第二選定脈衝的最後之前測量該第二負載電路 電壓。 ”私 21· —種決定電池充電參數之方法，包括： 將複數個靜止期間和複數個放電脈衝施加至該電、，也· 在該放電脈衝的選定脈衝期間的第一點測量該電池的 -27 - 本紙張尺度適财_家標準(CNS) A4規格(綱X 297公爱)
    538572 A8 B8 C8 _ D8- 六、申請專利範圍 二 第一負載電路電壓； 在該放電脈衝的選定脈衝的第二點測量該電池的第二 負載電路電壓； 從該第一負載電路電壓中扣除該第二負載電路電壓， 以決定一差異電壓； 使用該差異電壓以決定下列充電參數至少之一：該電 池目前充電容量、該電池之一操作曲線、以及該電池之 一操作曲線上之一操作點；及 輸出該充電參數。 - 22. —種決定電池充電參數之方法，包括： 將複數個靜止期間和複數個放電脈衝施加至該電池； 在該靜止期間的選定期間内測量一開路電壓； 在接在該靜止期間的該選定期間之後，該放電脈衝的 選定脈衝期間的第一點測量該電池的第一巳負載電路電 壓； 在該放電脈衝的第一選定脈衝期間的第二點測量該電 池的弟二負載電路電壓·， 從該第一負載電路電壓中扣除該第二負載電路電壓， 以決定一差異電壓； 使用該第一開路電壓和該差異電壓以決定下列充電參 數至少之一：該電池目前充電容量、該電池之一操作曲 線、以及該電池之一操作曲線上之一操作點；及 輸出該充電參數。 23. 如申請專利範圍第21或22項之方法，其中在該放電脈衝 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 538572 A8 B8 C8 D8-
    六、申請專利範圍 該選定脈衝的開始即測量該第一負載電路電壓，並且就 在到達該放電脈衝該選定脈衝的最後之前，測量該第二 貝載電路電壓。 24·如申請專利範圍第14、15、1?、18、21或22項之方法， 其中使用該差異電壓的步驟包括使用該差異電壓做為至 檢查表的索引，並且從該檢查表中取得該充電參數。 2 5 ·如申請專利範圍第14、1 5、1 7、1 8、2 1或22項之方法， 其中使用該差異電壓的步驟包括使用該差異電壓做為方 程式内的變數，並且計算來自該方程式的充電參數。 26·如申請專利範圍第14、1 5、17、1 8、21或22項之方法， 其中使用孩差異電壓的步驟包括使用該差異電壓做為至 檢查表的索引，以從該檢查表中取得該電池的充電容量 ，並且使用遠開路電壓和該充電容量，以決定該電池的 目前充電。 27·如申請專利範圍第14、15、17、18、21或22項之方法， 其中使用該差異電壓的步驟包括使用該差異電壓做為方 程式内的變數，以獲得使用該方程式的該電池的充電容 量’並且使用該開路電壓和該充電容量以決定該電池的 目前充電。 28· —種決定電池充電參數之方法，包括： 將複數個靜止期間和複數個放電脈衝施加至該電池； 在該放電脈衝的第一選定脈衝期間的第一點測量該電 池的第一負載電路電壓； 在該放電脈衝的第一選定脈衝期間的第二點測量該電 •29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董）
    裝
    8 8 8 8, A B c D 538572 六、申請專利範圍 = 池的弟二負載電路電壓， 從該第一負載電路電壓中扣除該第二負載電路電壓， 以決定第一差異電壓； 在接在該放電脈衝的第一選定脈衝之後，該放電脈衝 的第二選定脈衝期間的第一點測量該電池的第三負載電 路電壓； 在該放電脈衝的第二選定脈衝期間的第二點測量該電 池的弟四負載電路電壓， 從該第三負載電路電墨中扣除該第四負載電路電壓， 以決定第二差異電壓； 結合該第一差異電壓和該第二差異電壓，以提供一合 力差異； 使用該合力差異決定該電池的充電參數；及 輸出該充電參數。 29. —種決定電池充電參數之方法，包括： 將複數個靜止期間和複數個放電脈衝施加至該電池；. 在該靜止期間的選定期間内測量一開路電壓； 在接在該靜止期間的該選定期間之後，該放電脈衝的 第一選定脈衝期間的第一點測量該電池的第一負載電路 電壓； 該放電脈衝的該第一選定脈衝期間的第二點測量該電 池的弟二負載電路電墨， 從該第一負載電路電壓中扣除該第二負載電路電壓， 以決定第一差異電壓； -30- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）
    538572 A B CD 々、申請專利範圍 ， 在接在該放電脈衝的該第一選定脈衝之後，該放電脈 衝的第二選定脈衝的第一點測量該電池的第三負載電路 電壓； 在該放電脈衝的該第二選定脈衝期間的第二點測量該 電池的第四負載電路電壓； 從該第三負載電路電壓中扣除該第四負載電路電壓， 以決定第二差異電壓； 結合該第一差異電壓和該第二差異電壓，以提供一合 力差異； · 使用該開路電壓和該合力差異以決定該電池的充電參 數；及 輸出該充電參數。 3 0.如申請專利範圍第28或29項之方法，其中在該放電脈衝 該第一選定脈衝的開始之前測量該第一負載電路電壓， 並且就在該放電脈衝該第一選定脈衝的最後之前，測量 該第二負載電路電壓。 3 1.如申請專利範圍第28或29項之方法，其中該第一負載電 路電壓測量於該放電脈衝之第一選定的開始處，該第二 負載電路電壓測量於該放電脈衝之第一選定的結束前， 該第三負載電路電壓測量於該放電脈衝之第二選定的開 始處，而該第四負載電路電壓測量於該放電脈衝之第二 選定的結束前。 32.如申請專利範圍第28或29項之方法，其中結合的該步驟 包括將該第一差異電壓加至該第二差異電壓。 -31 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
    538572 A8 B8 C8 D8- 六、申請專利範圍 33. 34. 35. 36. 37· 38. 39. 40. 41. 其中結合的該步驟 異電壓。 其中該充電參數為 其中該充電參數為 其中該充電參數為 其中該充電參數為 其中利用該合力差 一索引至一查看表 其中利用該合力差 一等式中之一變數 其中利用該合力差 一索引至一查看表 如申請專利範圍第28或29項之方法， 包括將該第一差異電壓乘以該第二差 如申凊專利範圍第2 8或2 9項之方法， 該電池的目前充電。 如申請專利範圍第28或29項之方法， 該電池的目前充電容量。 如申請專利範圍第2 8或2 9項之方法， 該電池的運作曲線。 如申請專利範圍第28或25項之方法， 在該電池運作曲線上的操作點。 如申請專利範圍第28或29項之方法， 兴之步驟包含有利用該合力差異做為 ’並自該查看表獲得該充電參數。 如申請專利範圍第28或29項之方法， 異之步驟包含有利用該合力差異做為 ’並自該等式計算該充電參數。 如申請專利範圍第28或29項之方法， 異之步驟包含有利用該合力差異做為 ，以從該查看表為該電池獲得該充電容量，並利用該開 路電壓與該充電容量決定該電池之目前充電量。 如申請專利範圍第28或29項之方法，其中利用該合力差 異之步驟包含有利用該合力差異做為_等式中之一變數 ，以從該等式為該電池獲得該充電容量，並利用該開路 電壓與該充電容量決定該電池之目前充電量。 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 538572 A8 B8 C8 _ D8 - 、申請專利範圍 了 42. 如申請專利範圍第17，18，28或29項之方法，其中該放 電脈衝的該選定脈衝具有相同的電流振幅。 43. 如申請專利範圍第17，18，28或29項之方法，其中該放 電脈衝的該第一選定脈衝具有第一電流振幅，該放電脈 衝的該第二選定脈衝具有第二電流振幅，並且該第一電 流振幅與該第二電流振幅不同。 -33- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
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