TWI441015B - 電池壽命警示系統及電池壽命警示方法 - Google Patents

電池壽命警示系統及電池壽命警示方法 Download PDF

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Description

電池壽命警示系統及電池壽命警示方法
本發明是有關於一種電池壽命警示系統及電池壽命警示方法，且特別是有關於一種能供使用者直接得知電池壽命之電池壽命警示系統及電池壽命警示方法。
一般使用者是使用電源變壓器(Adaptor)來對筆記型電腦的電池充電。當沒有插座或外出使用時，電池即成為筆記型電腦的主要供電來源。所以，電池的優劣將嚴重地影響到筆記型電腦的正常操作。
然而，在選擇電池的過程中，使用者很難從電池外觀知道電池的壽命。所以，使用者往往會不小心買到不肖商人所售出的黑心電池，而嚴重地到筆記型電腦及個人的安全。
本發明係有關於一種電池壽命警示系統及電池壽命警示方法，能提供使用者直接得知電池壽命，以避免誤購黑心電池。
根據本發明，提出一種電池壽命警示系統。電池壽命警示系統包括第一計算單元、第二計算單元及第三計算單元。第一計算單元根據電池之感應電壓及原設計容量(Design Capacity)輸出一容量比值。第二計算單元根據 該電池之使用過壽命參數及原設計壽命參數輸出壽命比值，使用過壽命參數及原設計壽命參數係與電池之使用時間或充放電次數相關。第三計算單元根據容量比值、壽命比值及權重百分比輸出壽命指標。
根據本發明，提出一種電池壽命警示方法。電池壽命警示方法包括：(a)根據電池之原設計容量及感應電壓輸出容量比值；(b)根據該電池之使用過壽命參數及原設計壽命參數輸出壽命比值，該使用過壽命參數及該原設計壽命參數係與該電池之使用時間或充放電次數相關；以及(c)根據該容量比值、該壽命比值及權重百分比輸出壽命指標。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
請參照第1圖，其繪示依照本發明較佳實施例的一種電池壽命警示系統之方塊圖。電池壽命警示系統10包括計算單元110、計算單元120及計算單元130。計算單元110根據電池之原設計容量Q1及感應電壓V輸出容量比值R1。感應電壓V係由電池充放電迴路上之感應電阻(Sense Resister)而得。計算單元120根據電池之使用過壽命參數CV及原設計壽命參數DV輸出壽命比值R2，而使用過壽命參數CV及原設計壽命參數DV係與電池之使用時間或充放電次數相關。計算單元130根據容量比值R1、壽命比值 R2及權重百分比P輸出壽命指標L。
上述電池例如為筆記型電腦之電池，而原設計壽命參數DV例如為循環壽命(cycle life)或時間壽命(time life)。循環壽命(cycle life)即為電池的最大充放電次數。一個電池若要作為二次電池使用，當然希望它的充放電次數越多越好，所以循環壽命是衡量一個二次電池經濟價值最重要的指標。電池的原設計容量(Design Capacity)是固定不變的，但電池容量卻會因電池老化的因素而逐漸變少。
以循環壽命等於300為例，電池經300次的連續性充放電測試後，容量必須還有原原設計容量的80%才符合要求。也就是說，1000mAh的電池在第300次放電時，應能放出800mAh的容量才符合要求。此外，也有的廠商係以循環壽命等於500做為電池的規格。當循環壽命等於500，電池經500次的連續性充放電測試後，容量必須還有原設計容量的60%才合格。也就是說，1000mAh的電池在第500次放電時，應能放出600mAh的容量才符合要求。
上述時間壽命例如為平均失效時間(Mean Time Between Failure, MTBF)。所謂平均失效時間即為可靠度預估的期望值。也就是說，電池在連續工作一段時間後，其可靠度降至一定百分比的平均時間。
請參照第2圖及第3圖，第2圖繪示第1圖之細部方塊圖，而第3圖繪示係為第2圖之電路圖。進一步來說，計算單元110包括電壓電流轉換器112、積分器114及除 法器116。電壓電流轉換器112將充放電回路之感應電阻(Sense Resister)上的感應電壓V轉換為感應電流I。積分器114積分感應電流I以輸出電池的目前容量Q2。除法器116相除目前容量Q2與原設計容量Q1以輸出容量比值R1。
計算單元120包括減法器122及除法器124。減法器122相減原設計壽命參數DV及使用過壽命參數CV以輸出差值D。除法器124相除差值D及原設計壽命參數DV以輸出壽命比值R2。
計算單元130包括加法器132及乘法器134。加法器132相加容量比值R1及壽命比值R2輸出和值S。乘法器134相乘和值S及權重百分比P以輸出壽命指標L。其中，權重百分比P例如等於50%，也就是說，容量比值R1及壽命比值R2的權重各佔50%。簡言之，為了正確地評估電池的壽命，吾人重新定義電池的壽命指標為。
目前市面上的電池可分為兩種型式：一種為智慧型電池(Smart Battery)，另一種為非智慧型電池(Dump Battery)。由於智慧型電池具有電池管理單元(Battery Management Unit, BMU)，因此在監督電池的使用狀態之下，能對充電截止的偵測較準確，不會有過充的疑慮。但對於非智慧型電池，充電的截止受環境影響較大，準確度較差，此時就有過充的可能性。
前述原設計壽命參數DV及使用過壽命參數CV係視智慧型電池或非智慧型電池而不同。當應用於智慧型電池時，原設計壽命參數DV為原設計循環壽命(cycle life)時，使用過壽命參數CV為使用過循環壽命，電池的壽命指標定義為。相似地，當應用於非智慧型電池時，原設計壽命參數DV為原設計時間壽命(time life)時，使用過壽命參數CV為使用過時間壽命，電池的壽命指標定義為。如此一來，吾人即可知道電池由出廠到現在的完整履歷。而計算單元130輸出之壽命指標L可視電池型式輸出至電池管理單元或指示單元。
請參照第4圖，其繪示係為指示單元之示意圖。指示單元可視需要而有不同的設計態樣，本發明並不侷限於此，為使本發明更為清晰易懂，特以第4圖說明如下：指示單元140包括發光元件142、電阻R及多工器144。發光元件142例如為發光二極體，而電阻R用以限流流經發光元件142之電流。多工器144根據壽命指標L驅動發光元件142。
使用者能以發亮之發光元件142多寡來判讀電池壽命。或者，以發亮之發光元件142的顏色來判讀電池壽命。舉例來說，3顆發光元件全亮表示電池為全新；2顆發光元件亮起表示電池壽命用到一半；1顆發光元件亮起表示電池壽命即將結束。或者，綠色發光元件亮起表示電池為全新；黃色發光元件亮起表示電池壽命用到一半；紅色發光元件亮起表示電池壽命即將結束。
由於上述第1圖繪示之電池壽命警示系統10能直接設置於電池模組上，因此使用者不僅能立即地得知目前電池狀況，更能有效地避免購買到黑心電池，大幅地提高使用上的便利性。
請參照第5圖，其繪示係為依照本發明較佳實施例的一種電池壽命警示方法之方塊圖。電池壽命警示方法可用於前述電池壽命警示系統10，且包括如下步驟：首先如步驟510所示，計算單元110根據電池之原設計容量Q1及感應電壓V輸出容量比值R1。接著如步驟520所示，計算單元120根據電池之使用過壽命參數CV及原設計壽命參數DV輸出壽命比值R2。最後根據步驟530所示，計算單元130根據容量比值R1、壽命比值R2及權重百分比P輸出壽命指標L。
本發明上述實施例所揭露之電池壽命警示系統及電池壽命警示方法，讓使用者不僅能立即地得知目前電池狀況，更能有效地避免購買到黑心電池，大幅地提高使用上的便利性。
綜上所述，雖然本發明已以一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。
10‧‧‧電池壽命警示系統
110、120、130‧‧‧計算單元
112‧‧‧電壓電流轉換器
114‧‧‧積分器
116、124‧‧‧除法器
122‧‧‧減法器
132‧‧‧加法器
134‧‧‧乘法器
142‧‧‧發光元件
144‧‧‧多工器
R‧‧‧電阻
V‧‧‧感應電壓
Q1‧‧‧原設計容量
CV‧‧‧使用過壽命參數
DV‧‧‧原設計壽命參數
R1‧‧‧容量比值
R2‧‧‧壽命比值
P‧‧‧權重百分比
L‧‧‧壽命指標
I‧‧‧感應電流
D‧‧‧差值
S‧‧‧和值
Q2‧‧‧目前容量
第1圖繪示依照本發明較佳實施例的一種電池壽命警示系統之方塊圖。
第2圖繪示第1圖之細部方塊圖。
第3圖繪示係為第2圖之電路圖。
第4圖繪示係為指示單元之示意圖。
第5圖繪示係為依照本發明較佳實施例的一種電池壽命警示方法之方塊圖。
10‧‧‧電池壽命警示系統
110、120、130‧‧‧計算單元
V‧‧‧感應電壓
Q1‧‧‧原設計容量
CV‧‧‧使用過壽命參數
DV‧‧‧原設計壽命參數
R1‧‧‧容量比值
R2‧‧‧壽命比值
P‧‧‧權重百分比
L‧‧‧壽命指標

Claims (18)

  1. 一種電池壽命警示系統，包括：一第一計算單元，用以根據一電池之一原設計容量(Design Capacity)及一感應電壓輸出一容量比值；該第一計算單元包括：一電壓電流轉換器，用以轉換該感應電壓為一感應電流；一積分器，用以積分該感應電流以輸出一目前容量；以及一除法器，用以相除該目前容量與該原設計容量以輸出該容量比值；一第二計算單元，用以根據該電池之一使用過壽命參數及一原設計壽命參數輸出一壽命比值，該使用過壽命參數及該原設計壽命參數係與該電池之使用時間或充放電次數相關；以及一第三計算單元，用以根據該容量比值、該壽命比值及一權重百分比輸出一壽命指標。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電池壽命警示系統，其中該原設計壽命參數係為一循環壽命(cycle life)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電池壽命警示系統，其中該原設計壽命參數係為一時間壽命(time life)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電池壽命警示系統，其中該時間壽命係為平均失效時間(Mean Time Between Failure,MTBF)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電池壽命警示系統，其中該第二計算單元包括：一減法器，用以相減該原設計壽命參數及該使用過壽命參數以輸出一差值；以及一除法器，用以相除該差值及該原設計壽命參數以輸出該壽命比值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電池壽命警示系統，其中該第三計算單元包括：一加法器，用以相加該容量比值及該壽命比值輸出一和值；以及一乘法器，用以相乘該和值及該權重百分比以輸出該壽命指標。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電池壽命警示系統，其中該乘法器係為一及閘(AND Gate)。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電池壽命警示系統，其中該壽命指標係輸出至一電源管理單元(Battery Management Unit,BMU)。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電池壽命警示系統，其中該壽命指標係輸出至一指示(indication)單元，以指示該壽命指標。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之壽命警示系統，其中該指示單元包括：複數個發光元件；複數個電阻，用以限流連經該些發光元件之電流； 以及一多工器，用以根據該壽命指標驅動該些發光元件。
  11. 一種電池壽命警示方法，包括：(a)根據一電池之一原設計容量及一感應電壓輸出一容量比值；該步驟(a)包括：(a1)轉換該感應電壓為一感應電流；(a2)積分該感應電流以輸出一目前容量；以及(a3)相除該目前容量與該原設計容量以輸出該容量比值；(b)根據該電池之一使用過壽命參數及一原設計壽命參數輸出一壽命比值，該使用過壽命參數及該原設計壽命參數係與該電池之使用時間或充放電次數相關；以及(c)根據該容量比值、該壽命比值及一權重百分比輸出一壽命指標。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之電池壽命警示方法，其中該原設計壽命參數係為一循環壽命(cycle life)。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之電池壽命警示方法，其中該原設計壽命參數係為一時間壽命(time life)。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之電池壽命警示方法，其中該時間壽命係為平均失效時間(Mean Time Between Failure,MTBF)。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之電池壽命警示方法，其中該步驟(b)包括：(b1)相減該原設計壽命參數及該使用過壽命參數以 輸出一差值；以及(b2)相除該差值及該原設計壽命參數以輸出該壽命比值。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之電池壽命警示方法，其中該步驟(c)包括：(c1)相加該容量比值及該壽命比值以輸出一和值；以及(c2)相乘該和值及該權重百分比以輸出該壽命指標。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之電池壽命警示方法，更包括：(d)輸出該壽命指標至一電源管理單元(Battery Management Unit,BMU)。
  18. 如申請專利範圍第11項所述之電池壽命警示方法，更包括：(d)輸出該壽命指標至一指示(indication)單元，以指示該壽命指標。
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