TWI394972B - 電池電量的估測方法與系統 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種估測方法與系統,且特別是有關於一種電池電量的估測方法與系統。
在可攜式電子裝置中,讓使用者知道電池電量(battery percentage)的多寡是一件很重要的事情。一般而言,目前已存在有多種計算可攜式電子裝置之電池電量的作法。第一種是使用電量計量晶片(Gauge IC),此電量計量晶片可配置於電池保護線路板上或是配置於電子裝置之電路板上。此種電量計量晶片雖然可以達到精確量測的效果,然而其成本是相對昂貴的。
另一種是使用「電池電壓曲線追蹤」(battery voltage curve tracer)概念所設計之電池電量的量測方法。由於這種方法所需之硬體較為簡單,故此法所需之成本係遠低於使用電量計量晶片的作法。然,此種方法的精確度較差。因此,如何設計出低成本且高精確度之電池電量的估測方法,乃業界所努力的方向之一。
本發明主要提供一種電池電量的估測方法與系統,具有低成本且高精確度之優點。
根據本發明,提出一種電池電量的估測方法,包括下列步驟。取得一庫倫計數器計算之電池容量參數(Coulomb Counter Calculated Battery Index,CCBI),CCBI係與從一電池中流出之累計電流量相關。取得一電池電壓曲線追蹤計算之電池容量參數(Battery Voltage Curve Tracer Calculated Battery Index,VCBI),VCBI係與電池之溫度、輸出電壓與流出之電流大小相關。根據CCBI與VCBI產生一調整過計算之電池容量參數(Modified Calculated Battery Index,MCBI),MCBI係介於CCBI與VCBI之間。
根據本發明,再提出一種電池電量的估測系統,此包括一CCBI產生裝置、一VCBI產生裝置與一調整裝置。CCBI產生裝置係用以產生CCBI,CCBI係與從一電池中流出之累計電流量相關。VCBI產生裝置係用以產生VCBI,VCBI係與電池之溫度、輸出電壓與流出之電流大小相關。而調整裝置則是用以根據CCBI與VCBI產生一MCBI,MCBI係介於CCBI與VCBI之間。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下:
請參照第1圖,其所繪示乃本發明一實施例之一種電池電量的估測方法之流程圖。首先,如步驟102所示,取得一庫倫計數器計算之電池容量參數(Coulomb Counter Calculated Battery Index,CCBI),此CCBI係與從一電池中流出之累計電流量相關。接著,如步驟104所示,取得一電池電壓曲線追蹤計算之電池容量參數(Battery Voltage Curve Tracer Calculated Battery Index,VCBI),VCBI係與電池之溫度、輸出電壓與流出之電流大小相關。之後,如步驟106所示,根據CCBI與VCBI產生一調整過計算之電池容量參數(Modified Calculated Battery Index,MCBI),MCBI係介於CCBI與VCBI之間。由於當電流被高估或低估之時,上述之CCBI與VCBI之值係具有互補之特性。因此,本實施例之根據CCBI與VCBI所產生之MCBI所對應之電池電量可以在不增加零件成本的情況下達到更為精準的優點。
本實施例更提出一種電池電量的估測系統。請參照第2圖,其所繪示乃用以執行第1圖之估測方法之估測系統之方塊圖。估測系統200包括CCBI產生裝置202、VCBI產生裝置204、及調整裝置206。CCBI產生裝置202用以產生步驟102中之CCBI。VCBI產生裝置204用以產生步驟104中之VCBI。而調整裝置206則是用以根據CCBI與VCBI產生步驟106之MCBI。
步驟102之CCBI例如係藉由將電池之原始電量,扣除從電池中流出之電流量與時間之乘積之累積值後得到。其作法可藉由使用庫倫計數器而得,或是藉由軟體估測的方式得到。而步驟104之VCBI則例如係藉由將電池在某一溫度下之輸出電壓,參照一電池在該溫度下電壓與電池電量之關係曲線得到。
茲將上述步驟102與104中之CCBI與VCBI之產生方式各舉一例以說明之,然本實施例並不限於此。請參照第3圖,其繪示第2圖之CCBI產生裝置202的方塊圖之一例。電池302輸出之電流流經電阻R後,係輸出至電子裝置系統。偵測單元306係用以偵測電阻R之跨壓,並根據電阻R之電阻值與跨壓來輸出流經電阻R之電流值至處理單元304,以利處理單元304計算出CCBI之值。
請參照第4圖,其繪示乃電池302輸出之電流I之波形圖之一例。於時間點t0
、t1
、t2
、t3
、及t4
,偵測單元306分別偵測出電阻R之跨壓,並計算出流經電阻R之電流值分別為I0
、I1
、I2
、I3
、及I4
。處理單元304係將電流值與相鄰兩個時間點之間的時間區間的乘積,視為此時間區間內從電池302中流出之電量。也就是說,從時間點t0
至t4
電池302消耗的電量例如為I0
(t1
-t0
)+I1
(t2
-t1
)+I2
(t3
-t2
)+I3
(t4
-t3
)。如此,於時間點t4
之CCBI值例如為將電池於時間點t0
之原始電量,扣除從電池中流出之電流量與時間之乘積之累積值I0
(t1
-t0
)+I1
(t2
-t1
)+I2
(t3
-t2
)+I3
(t4
-t3
)後而得到。
另一種產生CCBI的方式為軟體估測的方式。其作法例如為,處理單元304根據目前所在之電子裝置所執行的軟體,並參考預先儲存之軟體與所消耗之電流值之對照表。然後依照每個軟體執行的時間,乘上所消耗之電流值,來計算出執行每個軟體所消耗的電量。如此,只要將電池302的原始電量扣掉所有所執行之軟體所消耗的電量,即可得到CCBI。
請同時參照第5圖與第6圖,其中第5圖繪示第2圖之VCBI產生裝置204的方塊圖之一例,而第6圖繪示乃用以產生VCBI時所使用之電池在某一溫度下之電壓V(T)與電池電量之關係曲線之一例。假設同樣地亦使用第2圖之裝置來產生VCBI值;此時,偵測單元508將偵測出電池502之輸出電壓,以及偵測單元506將偵測出電阻R’之跨壓。偵測單元508與偵測單元506分別地將電池502之輸出電壓值與流經電阻R’之電流值輸出至處理單元504。此時,處理單元504將依照電池502之輸出電壓、流經電阻R’之電流,與已知之電池502之內阻RBAT
,計算出電池之空載電壓(open circuit voltage)。處理單元504將根據所得到之空載電壓,作為電池電壓V,而參照第6圖所示之關係曲線(此關係曲線為對應至此時之電池502之電量與空載電壓的關係曲線),來得到電池502之電池電量。舉例來說,若電池502之空載電壓為V1
的話,由第6圖之關係曲線可以得知,此時之電池電量為80%。
然而,上述之CCBI與VCBI,與真正的電池電量均有一定的誤差存在。舉例來說,藉由實驗,將偵測單元306輸出之電阻R的電流值IA
與實驗室中用更精準的儀器來更精準地量測電阻R的電流值IB
做比較。若IA
小於IB
(此為電流值被低估的情況),經由實驗可以得知,此時所得到的CCBI會有高估(over estimate)電池電量的情形。亦即,CCBI所代表的電池電量係比實際之電池電量還大。
若將偵測單元506輸出之電阻R’的電流值IC
與實驗室中用更精準的儀器來更精準地量測電阻R’的電流值ID
做比較。若IC
小於ID
(此為電流值被低估的情況),經由實驗可以得知,此時所得到的VCBI會有低估(under estimate)電池電量的情形。亦即,VCBI所代表的電池電量係比實際之電池電量還小。
反過來說,若IA
大於IB
(此為電流值被高估的情況),所得到的CCBI會有低估電池電量的情形。而若IC
大於ID
(此為電流值被高估的情況),所得到的VCBI則會有高估電池電量的情形。
由於上述之取得CCBI與VCBI之作法,於電流被高估或低估之時,係具有互補之特性,故本實施例藉由第1圖之步驟106,產生介於CCBI與VCBI之間之MCBI的作法,具有可得到更精準的電池電量的優點。
茲再針對第1圖之步驟106作進一步的說明如下。上述之MCBI係更與CCBI與VCBI之差值相關。舉例來說,MCBI可大致上等於CCBI減去一補償值,補償值係與CCBI與VCBI之差值相關。MCBI亦可大致上等於VCBI減去一補償值,此補償值亦與CCBI與VCBI之差值相關。此補償值例如為CCBI與VCBI之差值之函數。當CCBI與VCBI之差值越大時,補償值越大。
茲舉一函數為例以說明之:
MCBI=CCBI-F (1)
F=(CCBI-VCBI)*[∣CCBI-VCBI∣N
]*(10-3
)*C (2)
其中,F為補償值,N、C為用以調整F之值的參數。∣CCBI-VCBI∣為CCBI與VCBI之差值的絕對值。N、C可視所使用之電子產品之特性與所希望達到的效果來微調之。
N較佳地為大於等於零之數值。若假設N為1,則F之值與CCBI-VCBI之平方相關。如此,則可達到當CCBI與VCBI之差值越大時,補償值越大的效果。
N值亦可為零。當N為零時,F之值與CCBI-VCBI線性相關。
上式(2)中之10-3
可使F之值介於某個範圍之內。式(2)中之10-3
亦可由其他值替代。
雖然式(2)係以補償值F為CCBI-VCBI之N次方相關為例做說明,然補償值F亦可為CCBI-VCBI之其他函數,只要能達到當CCBI與VCBI之差值越大時,補償值越大之效果即可。
本發明上述實施例所揭露之電池電量的估測方法及系統可以達到更為精準的優點。而且,由於所需之硬體並不需要太過複雜的設計,故更可節省成本。如此,本實施例可以在低成本的情況下,而能達到接近傳統作法之電量計量晶片所能達到之精準度,相當具有市場競爭力。
綜上所述,雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾。因此,本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
102~106...流程步驟
200...估測系統
202...CCBI產生裝置
204...VCBI產生裝置
206...調整裝置
302、502...電池
304、504...處理單元
306、506...偵測單元
第1圖繪示本發明一實施例之一種電池電量的估測方法之流程圖。
第2圖所繪示乃用以執行第1圖之估測方法之估測系統之方塊圖。
第3圖繪示第2圖之CCBI產生裝置的方塊圖之一例。
第4圖繪示乃電池輸出之電流I之波形圖之一例。
第5圖繪示第2圖之VCBI產生裝置的方塊圖之一例。
第6圖繪示乃用以產生VCBI時所使用之電池在某一溫度下之電壓V(T)與電池電量之關係曲線之一例。
102~106...流程步驟
Claims (20)
- 一種電池電量之估測方法,包括:取得一庫倫計數器計算之電池容量參數(Coulomb Counter Calculated Battery Index,CCBI),該CCBI係與從一電池中流出之累計電流量相關;取得一電池電壓曲線追蹤計算之電池容量參數(Battery Voltage Curve Tracer Calculated Battery Index,VCBI),該VCBI係與該電池之溫度、輸出電壓與流出之電流大小相關;以及根據該CCBI與該VCBI產生一調整過計算之電池容量參數(Modified Calculated Battery Index,MCBI),該MCBI係介於該CCBI與該VCBI之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之估測方法,其中,該CCBI係藉由將該電池之原始電量,扣除從該電池中流出之電流量與時間之乘積之累積值後而得到。
- 如申請專利範圍第1項所述之估測方法,其中,該CCBI係藉由使用庫倫計數器而得到。
- 如申請專利範圍第1項所述之估測方法,其中,該CCBI係藉由軟體估測的方式而得到。
- 如申請專利範圍第1項所述之估測方法,其中,該VCBI係藉由將該電池之溫度、輸出電壓,參照一電池在該溫度下之電壓與電池電量之關係曲線而得到。
- 如申請專利範圍第1項所述之估測方法,其中,該MCBI係與該CCBI與VCBI之差值相關。
- 如申請專利範圍第1項所述之估測方法,其中,該MCBI係大致上等於該CCBI減去一補償值,該補償值係與該CCBI與VCBI之差值相關。
- 如申請專利範圍第7項所述之估測方法,其中,該補償值係與該CCBI與VCBI之差值之N次方相關,N為大於等於零之數值。
- 如申請專利範圍第7項所述之估測方法,其中,當該CCBI與VCBI之差值越大時,該補償值越大。
- 如申請專利範圍第1項所述之估測方法,其中,該MCBI係大致上等於該VCBI減去一補償值,該補償值係與該CCBI與VCBI之差值相關。
- 一種電池電量之估測系統,包括:一CCBI產生裝置,用以產生該CCBI,該CCBI係與從一電池中流出之累計電流量相關;一VCBI產生裝置,用以產生該VCBI,該VCBI係與該電池之溫度、輸出電壓與流出之電流大小相關;以及一調整裝置,用以根據該CCBI與該VCBI產生一MCBI,該MCBI係介於該CCBI與該VCBI之間。
- 如申請專利範圍第11項所述之估測系統,其中,該CCBI係藉由將該電池之原始電量,扣除從該電池中流出之電流量與時間之乘積之累積值後而得到。
- 如申請專利範圍第11項所述之估測系統,其中,該CCBI係藉由使用庫倫計數器而得到。
- 如申請專利範圍第11項所述之估測系統,其中,該CCBI係藉由軟體估測的方式而得到。
- 如申請專利範圍第11項所述之估測系統,其中,該VCBI係藉由將該電池之溫度、輸出電壓,參照一電池在該溫度下之電壓與電池電量之關係曲線而得到。
- 如申請專利範圍第11項所述之估測系統,其中,該MCBI係與該CCBI與VCBI之差值相關。
- 如申請專利範圍第11項所述之估測系統,其中,該MCBI係大致上等於該CCBI減去一補償值,該補償值係與該CCBI與VCBI之差值相關。
- 如申請專利範圍第17項所述之估測系統,其中,該補償值係與該CCBI與VCBI之差值之N次方相關,N為大於等於零之數值。
- 如申請專利範圍第17項所述之估測系統,其中,當該CCBI與VCBI之差值越大時,該補償值越大。
- 如申請專利範圍第11項所述之估測系統,其中,該MCBI係大致上等於該VCBI減去一補償值,該補償值係與該CCBI與VCBI之差值相關。
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TWI464935B (zh) * | 2013-07-04 | 2014-12-11 | Quanta Comp Inc | 電池模組 |
Also Published As
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