TWI351779B - Apparatus and method for correcting residual capac - Google Patents

Description

⑽年03月25日修正替換頁 A、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明為-種電池組之殘餘電 法，特別是利用充放電睥機的“ χ裝置與方 置。 相正確的最低電量位 【先前技術】 的重式:子設備時’電池電量是關係使用時間 护尸提自-4用者往往透過顯示勞幕上的電池電量 心⑽供的訊息得知電池電量。而 = 透過系統内部電_測電池電量，或透過介面 殘餘電量資訊，經資料匯产排值Η 面要求電池組 J源管理機制於不同的電量如同的處:里t=: 的百分之十時發出低電量（b_y]Qw)H j = 剩下全部電量的百分之四時，強制電腦系統進人待機模^ (standbymode)或是休眠模式（sieepm〇de)。 、 但是，可能在電池多次充放電後因為電池的記憶效鹿 (memory effect)或累積誤差造成電池殘餘電量的谓測^ 與顯不值的誤差，如果電池電量的偵測出現誤差，或是缺 少校正機辦，整個系、_電源管理將出現嚴重的危害， 如系統低電里的偵測錯誤使系統沒有即時進入待機模式 是資料保存的模式’而造成系統損毀。 如第一圖顯不在理想電壓内充放電的曲線圖，其中顯 示在理想狀態下，電池的充電與放電的曲線在全充電電壓 100年03月25日修正替換頁 (Full Charge V〇ltage)與全放電電壓 ^一~— -

Voltage)之間來回，電池電量可由入 它叫of Discharge 電電壓’亦能由全充電電壓放 電電壓充電到全充 电至全放電番

而第二圖職示在來回重複充 P 效應、累積誤差及其他因素，將產生:，因為電池記憶 校正誤差，或自身放電校正誤差，如量測誤差、溫度 線來看，在連續充放電時，充放番μ:中所示之實線與虛 電電壓（電量1GG%)與全放電電壓=慢慢偏離全充 可能愈來愈大，導致電池電量的量測誤差^=。’誤差也 =上述誤差更導致充電無:到達全充電 私昼’放電亦無法達到全放電電屬 设王元尾 上充滿電與放完電的狀態並料Μ丨’ ’广成電池實際 定的狀態一致，因而導致系:因=統）認 損_ Μ苟錯疾電力的判斷而發生 100年03月25日修正替換頁 此％·為了保護電腦系統所暫存的資科 ^ ' 式（standby mode)。故，如果電池電量因^進入待機模 錯誤’將可能造成系統來不及進入待而 5疋其他因為電力判斷錯誤產生的問題。吴工貝又’ 【發明内容】 一般顯示於可攜式裝置系統中電池 慮電池殘餘效應，僅以料的雷、、也里的才曰才示並無考 電旦：ΪίίΙ斷電池電量是否到達充滿，低電量或是 弋里妒：、怎’進而驅使系統進入正常模式或是待機模 ί “二—電量並非實際的電池電量時，將導 正所提供之電池組之殘餘電量量測之校 終二痛j 要是針對充放電過程中電池剩餘電量的殘 出的解決方案，主要是利用不同於習知技術的充 =時機的設計’並於系統進人待機階段時， 仍繼^放電 &電電壓，並再重置一最小電量為零，以此為基準可 判斷出更精確的電池電量。 ^發明所揭露的電池紙之殘餘電量债測的校正裝置之 又貝施例包括有—電池組，並電性連接至一電池保護單 =:於！置該電池組之—最小電量，更包括-充電開 二月匕於工制-充電單元對該電池組充電，接著有一放 1關/用於^制電池乡且放電之電路，再包括一微控制單 :罢,微3早儿電性連接電池保護單元，用以偵測校正 衣疋否、接充電單並能根據電量產生不同的電量 訊心i括低屯里警不與電量耗盡警示等，另有一内部放 l〇0年03月25 ^修正替換頁 電開關，褚社+ , L'·^-—— 一全放電ίΪ 與微控制單元，能控制電地組放電至 量’ 施例步驟Μ量測電池組之電 否連接充電單元，若系統並沒有連接充電單^斷糸統是 放電，等到糸絲、*枝业久韦連接兄冤早兀，則將停止 到量測電池植之带旦^充電單元時，則開始内部放電，直 為突，作泛旦包里至一全放電電壓時，重置—最小雷息 ’、、、^乍為置測該電池組電量之一基準點。 里 ^中較佳實施例係於電池組之電带旦 :之=控制單元對系統發出警示訊號， ===盡=時:則會透過微控制單元t 若系統並無連接充電單元丁 :二微=地， 充電單元，則執行内部放電：= ‘驟，：定為;中的:池保護單元‘ 之一基準點，此時才開始對電池組充電。、、且電量 實施方式】 系統置時’尤其是針對可攜式的電腦 電力的使用是=卜:重 業系統所表示的殘餘電 j更:賴糸統中的作 為系峨^:==設的電池電4 下菜糸統）判畊電池電量是否到達充 9 滿，低電量或是電量耗盡的狀綠， 模式或是待機模式。然而，；使系統進入正常 池電量時，將導致系統錯誤。並非實際的電 餘電量量測之校正裂置與方法主虹之殘 池剩餘電量的殘餘效應提出 十對充放電過程中電 於習知技術的充放電時機的設計，、=f要是利用不同 時，仍繼續放電至全放電電壓 t於糸統進入待機階段 以此為基村_出更精麵電小電量為零， 圖，ίί縱圖m財發明提供的方法之充放電曲線 雷;”’、不電池，、且的電量，ι〇〇%為該電池组在入奋 態轴為時間軸，當中曲線表示在各時間點的電池組電量狀 &中點d與d’為未到達電量耗棄 時即進行充電的曲線，本糾i^^deadeapac办） 未達耗盡且連接到:接^所:::十的充放電時機在電量 點外接電原時，將仍進行充電，如點d盥 量耗幸二:壓曲線向上；‘點"則表示電池組電量進入電 ===時系統接收到電池組電量耗盡的訊號 尊…產生包池耗盡或相關的警示内容，或以聲響、晝面 ，而系統或是其中的作業系峰;進:-卞機模式或是電源休眠的狀態。 =表示在待機模式切電池組（或未顯示圖中的電 :吕王糸統）並未連接到充電單元的時間。舉例來說 卜部電Γ接器(adapter)’而此咖^ 已到達電域盡·的電壓，卻沒有接上外部電源。系統在 1QQIQ3月25日修正替換頁 點f所表示的時間則將維持一個待機所需的微小電 、， 無刻思放電，而點g表不系統有連接到充電ψ元 系統則先於點g與點h間進行放電，直到點]1所丰此時丄 放電電壓（End of Discharge Voltage )，並且於點h又示士的王 系統將重置（reset) -表示電池組電量〇%的最小刻’ 消除電池組在待機前重複充放電產生的電力殘餘致| 電池記憶效應所造成的電力量測誤差，並接、二％或是 最小電量作為基準，使系缝精確量測電池組 ^置= 且目的是能料確_餘電力顯轉—殘餘電里㈣ (Remaining capacity display system )中。之後门不、 單元的電力錢，則進行充電的財，如點h電 電壓向上的曲線。 夂後所顯不 因為上述經過本發明所設計的充放 到全放電電壓，故能完全發揮電池的： 及顯示準確的殘餘電力。 更此里測 本發明為一種電池組之殘餘電量量 ::特別是利用充放電時物計得到“= 量量充::時機?電池纟™ 訊Gi t如筆記型電腦、個人數位助理、行動Ξ 又侑寺）中的電源管理系統。 、 (二==電池元(Cell)組成的電池組 的電池保護單元6:= 電池組61透過所電性連接 63所碰，主要是透過當中的電路設計防 100年03月25日修正替換頁 止電:也組61免於過充電（Ο·。—)、過放電（〇 ^ (ον0Γ™^ 是有大雷a $ 4 士充電，虽氣池組61發生過放電，或 601，以pi放*。:電池保護單元63則關閉放電開關 利用此厂並且’當電池組放電至全放電電壓時， 利用此電池保護單元63重置該電池組61之最小電量& 圖中之電池組61更電性連接至充 ，此f示之充電單元連接外部電源如市電，= =直連接置此電源管理系統，而是視情= f透過一電性連接電池保護單元63、充電單元65盘雷 控制充電單元對電池組以電 電門關’電池保護單元63將開啟（on)充 電開咖，使充電電流通過，進而對電池㈣進行充電。 電池護單元63、充電單元65與 電路，當需要二:/==:電之 ^ ^ 63^ 0^!^ (1〇ad) 放電。 開啟（0n)放電開關601進行 ㈣::=7 ’此微控制單元 待機丄=:= 電單元65盔;Tf+Γ兀67即控制關閉充電開關603，使充 到達全放電=，===時序運作直到電量 主要目的是透過訊號控 1351779 - —^_ • 100年03月25日修正替換頁 . 制充電的時機，依據系統不同狀態產生停止充電的訊號， 或開始充電的訊號。 此微控制單元67可用以偵測是否有連接充電 65，並透過量測單元69所量測電池組61之電量產生一或 複數個電量訊息’包括透過顯示线顯示的殘餘 包 括到達低電量電壓時的警示訊息’亦包括電量到 盡電壓的警示訊息。微控制單元67透過圖中所示二 與61i將電量訊息傳遞置系統中的中央處理單元

=-貫侧巾，微㈣單元6 7由量測單元6 9得 ’曰二1曰之電置’量測單元69係透過經過電阻器的壓降或 =心詞電池組61之電量。㈣控制單元67更電二t ，一内部放電開關6〇5，此内部放電開關6G5連接=

並跨接於電池組61之兩極，主要是微控制單元W ^控制電池組61於電量耗盡並且有連接充電單元65 =將=放電至全放電電壓。特別的是，電阻_ 值將左右内部主動放電的速率。 電戸 上述微控制單元 點的充電與放電時機， 的目的。 67主要是本發明藉以控制各個時間 以此達到更準確量測電池組61電量 π國林發明電池組之殘餘電量量敎 ^圖’/驟S7G1麵在本電池運作之際持續透過上述量

i 之電量，並且微控制單元亦隨時由S 侍〇電池組之電量狀態，根據各種 、 的充放電程序。 电里狀態產生不同 13 1351779 100年03月25日修正替換頁 盡電；ΙΑ:、模式t ’表示電池組電量到達電量耗 透過電池保護|元’ ^ ’系統亦停止放電，實施例係 是否有連接充電單_ ^牛開關。同時，微控制單元判斷 單元，則關閉（步驟S705)，若是沒有連接充電 S707) ，_電池組於待機模式（步驟 接此’若是微控鮮元偵測財充電單元連

電的程序，如透===啟内部放電開關，開始内部放 時，電阻值的1:;==:另/卜’在實際運作 時間不要考慮放电速率（到達全放電電屋的 高），以m溫度㈣化（放電太快料溫度過 愿，的電阻值。接著，將持續放電至全放電電 ，7疋電池組電量為〇%的位置（步驟S711 )。 系統於此時將重置此電池组之最小電量為〇 (步驟 )’才開始充電（步驟S715)。另外，當充電到達一全

電電壓’設定此時電壓為臓，為另—基準點，以確保 幾餘電力偵測的正確性。 攻第.八圖則顯示此校正方法之較佳實施例之流程。電池 s理杈組將於流程中持續不斷地量測電池電量（步驟 801 )’並隨時由微控制單元透過量測單元判斷是否到達低 電量電壓？（步驟S803)，如在此微控制單元設定有低於 〜特定電量值則對系統發出低電量警示訊號（步驟 幼05)’在低電量警示後，一般來說，此系統仍可持續運作， =微控制單元仍隨時判斷電池組電量是否到達電量耗盡電 屢？（步騾S807) ’當到達電量耗盡電壓時，微控制單元. 14 100年03月25日修正替換頁 將以不同的形式產生警示，並 驟S809)或是其他齡瑪電轉式y 待餘式（步 择，軍二驟:C ’此時微控:單元仍會以微小電力持 =作，並隨時透過負_量來 ^ S813);但是，若偵測到系統連 接有充電早兀，微控制早元將開啟—内部放電開關進行内 ，放電程序（步驟S815)，並同時判斷是否到達 壓？（步驟S817)。 电晃 此時放電的速率將試整體系統而定，參考系統溫度、 電力狀士等’若無到達全放電電壓，即使錢接充電單元， 微控制單70仍是控制不充電，包括控侧閉充電開關，並 且持續放電（步驟S819)，直到電池组之電量到達全放電 1壓時，此時系統將電量進行重置（reset)，設定最小電 3:為0 (步驟S821)，以消除各種電池效應產生的誤差，同 時將開始充電（步驟S823)。之後，當充電到達全充電電 系統將重置，設定一最大電量^7 100%，並作為量測電 1之另一基準點，以確保殘餘電力偵測的正確性。 知上所述’本發明為一電池組之殘餘電量量測之校正 裝置與方法’主要是透過電池組的充放電行為產生校正的 目的，於電池組電量到達電量耗盡時，即使有連接外接電 源，仍持續放電至全放電電壓，並重置最小電量，使之後 的電量量測能更準確。 惟以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此即 侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖示 1351779 - - ·.··· 100年03月25日修正替換頁 内容所為之等效結構變化，均同理包含於本發明之範圍 内，合予陳明。 【圖式簡單說明】 第一圖係為習知技術於理想電壓内充放電的曲線圖； 第二圖係為習知技術電池充放電產生誤差的曲線圖； 第三圖係為習知技術電池充放電產生誤差的曲線圖； 第四圖係為習知技術電池充放電誤差致使系統判斷錯 誤的曲線圖； 第五圖係為利用本發明之方法之充放電曲線圖； 第六圖係為本發明電池組之殘餘電量量測之校正裝置 之實施例不意圖； 第七圖顯示本發明電池組之殘餘電量量測之校正方法 流程圖； 第八圖顯示本發明電池組之殘餘電量量測之校正方法 實施例之流程圖。 【主要元件符號說明】 點 a，b，c，d，d’，e，f，g，h 電池組61 電池保護單元63 充電單元65 微控制單元67 量測單元69 · 16 1351779 _ - ' .' · · 100年03月25日修正替換頁 開關 601，603，605 電阻607 通訊端子609，611

Claims (1)

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l. 公告司 申請專利範圍： -種電池組之殘餘電量量測之校 量測一電池組之電量； . 日修正本 =03月25曰修正替換頁

2. 一系統因電量耗盡而 灸而進入一待機槿彳. 判斷該系統是否迷抵 、工’ '供^充雷粟亓 · 若該系統無連接鸪充。一 若該系統連接該充^。早70 ’則停止放電； 當量測該電池組疋’則執行内部放電；以及 小電量為零，作為=至一全放電電壓時，重置—最 如申請專利範圍^ s測該電池組電量之-基準點。 之校正方法，其中項所述之電池組之殘餘電量量測 統。 ^糸統為-使用該電池組之電=

3. 如申請專利範圍第 之校正方法，其中 單元關閉一放電間 4. 如申請專利範圍第 之校正方法，其中 閉一内部放電開關 關。 5. 如申請專利範圍$ 之才父正方法，其中 一内部放電開關， 6·如申請專利範圍苐 之校正方法，其中 丄項所述之電她域餘電量量測 關進入該待機模式時’該電池保護 上項所述之電池組之殘餘電量 毛'該系統無連接該充電單元， ，停止放電，並同時關閉— 量測 則關 充電開 1項所述之電池組之殘餘電量 冷該系統連接該充電單元，二 貝1J開始執行内部放電。 、汗 i項所述之電馳之雜電量量列 备该糸統進入該待機模式，·且該系 18 1351779 00年°3月25曰修正替換頁 ^曰修. ，、·已連接該充電單元時 一~ 〜 7 2關’使該充電單元無關閉-充 7.如申請專利範圍第 K且充電。 之校正方法，其中當旦測兮雷電池組之殘餘電量量測 時，開始對該電池組充電，’、也電置至該全致電電麼 8.如申請專利範圍第7 之校正方法，其中當量該也殘餘電量量測 電壓時，重置—最大電量為=组之電量至一全充電 電量之另一基準點。‘、'、° ’作為量測該電池組 9. 一種電池組之殘餘電量量 量測一電池組之電量.、又正方法，包括有： 當該電池组之電| $|丨、去 制單元對一系统發出4一714-時，透過—微控 當該電池組之電量 控制單元對該系統發出；耗f電壓時，透過該微 入一待機模式； 弟二警示訊號，該系統進 該微控制單元判斷偵測是 兀， 系，、先有連接一充電單 若該系統無連接該充 閉一充電開關； 70 ’則停止放電’並同時關 若該系統有連接該充带 當該電池組之電量到―凡則執行内部敌電； 單元執行一重置步驟壓時，1池保護 為量測該電池叙電 =最小電量為零 該充電單元對該電‘;基準點;以* 19 1351779 1351779 100年的月25日修正替換頁 1〇.如^專利範5)第9項所述之電池組之殘餘電量量測 之杈正方法，其中該系统為一使用該電池組之電腦系 統0 11. 如申明專利範園第9項所述之電池組之殘餘電量量測 之校正方法，其中於進入該待機模式時， 味 單元係關閉〜效電開關。 兒池保瘦 12. 如申請專利範圍第9項所述之電池組之殘餘電量量測 之校^方法，其中係於該電池保護單元於開啟該=電 開關時，該充電單元對該電池組充電。 弘 第9項所述之電池組之殘餘電量量測 杈方法，其中若該系統無連接該充電單元， 控制單元關閉〜内部放電開關，停 ϋ 該充電開關。 守關閉 14·如申請專利_第9項所述之電池 之校正方法，其中甚贫备祕德技访亡兩^餘、尾里置測 制單元開啟-内部放電開關，開始執行=放^微控 15·=範以==之，量量測 最大電量為作為量測該電池組另重 點。 电里之另一基準 16.-種電池組之殘餘電量量測之校正裝置 —電池組； 已括有. -電池保護單it，係電性連接於該電池組 、 :該電= 且免於過充電、過放電的：防 並用於重置該電池組之—最小電量；d咖貝害， 20 —充電開關， —一— 一充電單元對該電池保護單元，用於控制 -放電開關二认且充電之電路; 該電池組欲電之二生連接該電池保護單元，用於控制 -微控《單元… 翻該校性連接㈣池賴單元，係用以 或複數個電量x =否有連接該充電單元，並產生一 -内部玫電開;5，：L性遠技 π，係控制哕番4、連接該電池組與該微控制單 —量测單元，/電纽放電至—全放電電屡，·以及 用以量測請=性連接該電池組與該微控制單元， 17.如申請專利範二：之電！。 之校正裝置，Acb項所述之電池組之殘餘電量量測 控制單元藉^R該内部放電開關連接一電阻’該微 18如申：:!電阻控制該電池組之放電速率。 之校:裝16項所述之電池組之殘餘電量量測 埠，藉以轉接至、-電早兀具有一或複數個通訊 I 電:組之殘餘電量量測 :、中賴控制早7C透過該通訊埠傳送該 ::Γ全匕括該電池組之電量到達一低電量電壓或 一電1耗盡電壓之警示訊號。 飞 20·如^月專利範圍第16項所述之電池組之殘餘電量量測 之校正裝置’其中該充電開關受控於該微控制單元， =該^統未進入該待機模式’且該系統已連接該充電 單70恰，戎微控制單元即關閉該充電開關，使該充電 21 1351779 - -：- .. · 100年03月25日修正替換頁 單元無法對該電池組充電。

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