TWI495891B - 電池電荷狀態指示器的操作方法、指示電路及監測電路 - Google Patents

Description

電池電荷狀態指示器的操作方法、指示電路及監測電路

本發明係關於一種電池領域，特別是一種電池組的電荷狀態指示器的操作方法、指示電路及監測電路。

電荷狀態(State of Charge，SOC)是電池中當前儲存的能量相比於滿電狀態的比例。例如，描述為半滿狀態的電池具有50%的電荷狀態。

過去，只有少數高端的電池(例如，用於電源工具的電池)才具有電荷狀態指示器。然而，許多終端使用者發現在開始一個工作前知道電池的電荷狀態極其重要。例如，在爬上樓梯到屋頂工作前知道電源工具的電池中還有多少電力很有益處。

電荷狀態指示器通常透過多個發光二極體(Light-emitting Diode，LED)實現。其中點亮的LED的數量指示電荷狀態。換言之，每個LED與一個電荷狀態臨限值相關，如果電荷狀態達到了臨限值，則對應的LED被點亮。

圖1所示為習知技術中的電池電荷狀態指示器工作的工作模式的示意圖100。通常有一個按鈕在一固定的時間間隔內啟動電荷狀態監測電路和電荷狀態指示器。如圖1所示，電荷狀態指示器包括待機模式和正常模式。當按鈕鬆開時，電荷狀態指示器工作於待機模式，此時電荷狀態指示器消耗非常低的電流。當按鈕被按下時，電荷狀態指示器工作於正常模式，此時電荷狀態指示器顯示電池的電荷狀態。

然而，習知技術中的SOC指示器存在多個問題，例如， 按鈕會引起一些損壞電池的故障情況。例如，當電池置於工具箱內，按鈕可能不小心碰到工具箱中的其他物件而被按下並長期保持按下的狀態。則電荷狀態監測器和電荷狀態指示器啟動，從而導致從電池流出大約10-20毫安培的持續電流。一個典型的充滿電的鋰離子電池可儲存1500毫安培-時的電能。如果電池被使用一整天，可能只剩下500毫安培-時的電能。假設漏電流為20毫安培，只需一天多的時間即可耗盡剩下的所有電能。如果經過一個很長的時間間隔不使用，電池被完全放電，將損害電池並縮短其使用壽命。

圖2所示為習知技術中的電荷狀態指示器工作於正常模式時的多個狀態的示意圖。在圖2中，電荷狀態指示器包括三個LED，電荷狀態指示器可工作於狀態202、204、206或208。為便於描述，圖2中黑色的LED表示對應的LED被點亮，白色的LED表示對應的LED被熄滅。在狀態202中，電池的電荷狀態大於第一臨限值T1(例如，當電池充滿電時)，電荷狀態指示器透過點亮所有的LED以指示電荷狀態。隨著電池的使用，電荷狀態逐漸降低，LED依次被熄滅。在狀態204中，當電荷狀態高於第二臨限值T2但低於第一臨限值T1時，兩盞LED保持點亮，一盞LED熄滅。在狀態206中，當電荷狀態高於第三臨限值T3但低於第二臨限值T2時，一盞LED保持點亮，兩盞LED熄滅。在狀態208中，當達到最低的電荷狀態時，例如，電荷狀態低於第三臨限值T3，所有的LED被熄滅。然而，LED可能由於以下其他原因全部熄滅：LED損壞、按鈕損壞或是電池損壞。因此，使用者不能確定電荷狀態指示器是否真實的呈現電池的狀況。

當電荷狀態在靠近臨限值(例如，T1、T2和T3)時，由於電雜訊或其他原因，LED可能會隨著電荷狀態的變化而閃爍。例如，如果輸入比較器的電池電壓和參考臨限值電壓非常接近，電池電壓由於負載變化或電池內部的變化而受到較大的雜訊調變，將使得比較器不穩定地交替輸出邏輯“1”和邏輯“0”。隨著比較器的輸出在“1”和“0”之間交替變化，LED發生閃爍，從而不能就真實的電荷狀態提供清晰的指示。

概括而言，習知技術中的電荷狀態指示器易受到誤操作 的影響(消耗電池的電能)，並且不能提供電荷狀態的清晰指示。

本發明提供了一種操作電池電荷狀態指示器的方法，包括：當一電荷狀態指示器之一開啟裝置被啟動時，該電荷狀態指示器之一工作狀態由一第一模式切換至一第二模式，在該第二模式下，該電荷狀態指示器消耗一第一數量的電力；以及當一計時器計時結束後，該開啟裝置保持被啟動，切換該電荷狀態指示器至一第三模式，在該第三模式下，該電荷狀態指示器消耗小於該第一數量的一第二數量的電力。

本發明還提供了一種電池電荷狀態的指示電路，包括：一第一指示器，當一電荷狀態大於一第一臨限值時，該第一指示器開啟，且當該電荷狀態小於該第一臨限值時，該第一指示器關斷；以及一第二指示器，耦接至該第一指示器，當該電荷狀態大於一第二臨限值時，該第二指示器開啟，且當該電荷狀態小於該第二臨限值時，該第二指示器以一第一頻率閃爍。

本發明還提供了一種電池電荷狀態的監測電路，包括：一分壓器，接收一電池電壓，並產生對應該電池電壓的一第一分壓信號和一第二分壓信號；一第一比較器，在一第一時間間隔內比較該第一分壓信號和一參考信號，並基於一比較結果產生指示一電池的一電荷狀態的一第一比較信號；以及一資料記憶體，耦接至該第一比較器，儲存該第一比較信號，其中，一電荷狀態指示器在一第二時間間隔內基於該第一比較信號顯示該電池的該電荷狀態，且其中，該第二時間間隔與該第一時間間隔分開。

採用本發明實施例的操作電池電荷狀態指示器的方法、指示電路及監測電路，如果計時器計時結束後開啟裝置保持啟動，即發生開啟裝置的誤操作，電荷狀態指示器的操作從第二模式切換至第三模式。由於第三模式下消耗的電力小於第二模式下消耗的電力，第三模式為電池提供了足夠的時間應對完全放電前的誤放電，從而緩解了誤操作的影響。此外，當電荷狀態低於最低臨限值時，電荷狀態指示器以固定頻率閃爍，從而為使用者提供了一個清晰的警示。使用者不再需要擔心是否是LED損 壞、按鈕損壞還是電池損壞。此外，分壓信號和參考信號的比較結果都被儲存，且比較結果的儲存都先於電荷狀態指示器的啟動，從而保證了每次按鈕被啟動後，使用者可看到一個穩定的電荷狀態指示。

100‧‧‧工作模式示意圖

202-208‧‧‧工作狀態

300‧‧‧電池系統

302‧‧‧模式檢測器

304‧‧‧監測電路

306‧‧‧電荷狀態指示器

306_1-306_3‧‧‧LED

308‧‧‧電池

310‧‧‧控制信號

400‧‧‧方法流程圖

402-412‧‧‧步驟

502-508‧‧‧工作狀態

600‧‧‧指示電路

602‧‧‧電壓比較器

604‧‧‧或閘

608‧‧‧反閘

610‧‧‧及閘

612‧‧‧脈衝產生器

614‧‧‧比較信號

616‧‧‧信號

618‧‧‧信號

620‧‧‧邏輯電路

700‧‧‧指示電路

800‧‧‧監測電路

802‧‧‧比較器

804‧‧‧資料記憶體

806‧‧‧選擇器

808‧‧‧控制電路

810‧‧‧控制電路

812‧‧‧選擇模組

814‧‧‧比較信號

816‧‧‧儲存模組

818‧‧‧分壓器

820‧‧‧參考信號產生器

900‧‧‧信號時序圖

1000‧‧‧監測電路

1002‧‧‧比較器

1004‧‧‧比較器

1006‧‧‧比較器

1010‧‧‧控制電路

1012‧‧‧資料記憶體

1016‧‧‧儲存模組

1022‧‧‧比較信號

1024‧‧‧比較信號

1026‧‧‧比較信號

1100‧‧‧信號時序圖

以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：

圖1所示為習知技術中電荷狀態指示器工作的的工作模式的示意圖。

圖2所示為習知技術中電荷狀態指示器工作於正常模式的多個狀態的示意圖。

圖3所示為根據本發明一實施例的電池系統的結構示意圖。

圖4所示為根據本發明一實施例的模式檢測器執行操作的方法流程圖。

圖5所示為根據本發明一實施例的電荷狀態指示器工作於工作模式的多個狀態的示意圖。

圖6所示為根據本發明一實施例的指示電路的結構示意圖。

圖7所示為根據本發明另一實施例的指示電路的結構示意圖。

圖8所示為根據本發明一實施例的監測電路的結構示意圖。

圖9所示為根據本發明一實施例的與監測電路相關的信號時序圖。

圖10所示為根據本發明另一實施例的監測電路的結構示意圖。

圖11所示為根據本發明另一實施例的與監測電路相關的信號時序圖。

以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反地，本發明意在涵蓋由後附申請專利範圍所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種變化、修改和均等物。

此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供針對 本發明的完全的理解，提供了大量的具體細節。然而，於本技術領域中具有通常知識者將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方法、程序、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明之主旨。

圖3所示為根據本發明一實施例的電池系統300的結構示意圖。在一個實施例中，電池系統300包括模式檢測器302、監測電路304、電荷狀態指示器306和電池308。在圖3所示的實施例中，電荷狀態指示器306包括三個LED 306_1、306_2和306_3。然而，圖3所示的實施例僅用於方便說明，電荷狀態指示器306可根據實際應用的需求包括其他數目的LED。

在一個實施例中，模式檢測器302包括開啟裝置(圖3中未示出)，例如，按鈕。模式檢測器302決定監測電路304和電荷狀態指示器306的工作模式。在一個實施例中，監測電路304和電荷狀態指示器306可工作於待機模式、正常模式和低耗模式。

當監測電路304和電荷狀態指示器306處於待機模式下，監測電路304和電荷狀態指示器306不工作，此時消耗第一數量的電力。當監測電路304和電荷狀態指示器306處於正常模式下，監測電路304和電荷狀態指示器306工作，此時消耗高於第一數量的第二數量的電力。當監測電路304和電荷狀態指示器306處於低耗模式下，監測電路304和電荷狀態指示器306消耗第三數量的電力。第三數量高於第一數量但遠低於第二數量，例如，低耗模式消耗大約10微安培的電流，待機模式消耗大約0.25微安培(即250奈安)的電流。

在一個實施例中，當模式檢測器302檢測到正常模式時，監測電路304監測電池308的電荷狀態，並產生指示電荷狀態的控制信號310至電荷狀態指示器306。據此，電荷狀態指示器306透過點亮或熄滅LED 306_1、306_2和306_3顯示電池308的電荷狀態。

圖4所示為根據本發明一實施例的模式檢測器執行操作的方法流程圖400。圖4將結合圖3進行描述。儘管圖4公開了某些特定的步驟，但這些步驟僅作為示例，本發明同樣適用於圖4所示步驟 的變形或其他步驟。

在步驟402中，監測電路304和電荷狀態指示器306處於待機模式。

在步驟404中，模式檢測器302判斷開啟裝置是否被啟動。例如，模式檢測器302判斷按鈕是否被按下。通常，開啟裝置並不限於按鈕，可根據實際應用的需求使用其他開啟裝置。如果按鈕沒有被按下，監測電路304和電荷狀態指示器306保持處於待機模式。如果按鈕被按下，則執行步驟406。

在步驟406中，從待機模式切換至正常模式，監測電路304和電荷狀態指示器306相應地被啟動，且延遲計時器(圖4中未示出)被啟動。由於使用了延遲計時器而無需使用微控制器，從而節省了費用。

在步驟408中，監測電路304監測延遲計時器，以追蹤延遲計時器計時結束的時刻，並判斷延遲計時器計時是否結束。延遲計時器將持續計時直至延遲時間結束。在一個實施例中，延遲計時器的週期為4秒。通常，設置的延遲計時器的週期需要足夠長以監測電池的電荷狀態，同時又需要足夠短以避免消耗電池電能。如果延遲計時器計時結束，則執行步驟410。

在步驟410中，模式檢測器302判斷開啟裝置是否關閉。例如，模式檢測器302判斷按鈕是否被鬆開。如果按鈕鬆開，電池系統300正常工作，監測電路304和電荷狀態指示器306切換至步驟402中的待機模式，等待按鈕下次被按下。如果按鈕沒有鬆開(即保持按下的狀態)，則執行步驟412。

在步驟412中，監測電路304和電荷狀態指示器306轉換至低耗模式。監測電路304和電荷狀態指示器306保持低耗模式直至按鈕鬆開。在一個實施例中，低耗模式的功耗小於正常模式的功耗，例如，低耗模式的功耗比正常模式的功耗小1000倍。當按鈕被鬆開後，監測電路304和電荷狀態指示器306切換至待機模式，等待按鈕下次被按下。

有利之處在於，低耗模式為電池提供了足夠的時間應對完全放電前的誤操作(例如，按鈕偶然被持續按下)，從而緩解了誤操作的影響。電池的剩餘使用壽命取決於誤操作前電池剩餘的電荷狀態。

圖5所示為根據本發明一實施例中的電荷狀態指示器的多種狀態的示意圖。圖5與圖3中標號相同的元件具有類似的功能。圖5將結合圖3進行描述。

在一個實施例中，電池的電荷狀態具有第一臨限值T1、第二臨限值T2和第三臨限值T3，其中第一臨限值T1大於第二臨限值T2，第二臨限值T2大於第三臨限值T3，即T1>T2>T3。電荷狀態指示器306根據電池的電荷狀態與臨限值(例如，T1、T2和T3)的比較結果透過LED 306_1、306_2和306_3顯示電荷狀態。在一個實施例中，當電荷狀態高於第一臨限值T1時，LED306_1點亮；當電荷狀態低於第一臨限值T1時，LED306_1熄滅。當電荷狀態高於第二臨限值T2時，LED306_2點亮；當電荷狀態低於第二臨限值T2時，LED306_2熄滅。當電荷狀態高於第三臨限值T3時，LED306_3點亮；當電荷狀態低於第三臨限值T3時，LED306_3熄滅。

如圖5所示，電荷狀態指示器306可工作於狀態502、504、506或508。具體而言，當電荷狀態高於第一臨限值T1時，電荷狀態指示器306處於狀態502，此時LED306_1、306_2和306_3都點亮。當電荷狀態高於第二臨限值T2但低於第一臨限值T1時，電荷狀態指示器306處於狀態504，此時LED306_1熄滅而LED306_2和306_3點亮。當電荷狀態高於第三臨限值T3但低於第二臨限值T2時，電荷狀態指示器306處於狀態506，此時LED306_1和306_2熄滅而LED306_3點亮。當電荷狀態低於第三臨限值T3時，電荷狀態指示器306處於狀態508，此時LED306_1和306_2熄滅，而LED306_3以固定頻率閃爍(例如，以固定或可預料的方式，且每次閃爍之間的時間間隔相等)。因此，在一個實施例中，當電荷狀態等於或大於最低臨限值(例如，第三臨限值T3)時，LED306_3保持點亮；當電荷狀態小於最低 臨限值時，LED306_3以固定頻率閃爍。有利之處在於，當電荷狀態最低時(例如，處於狀態508中)，LED306_3以固定頻率閃爍，實現了有效且清晰的指示。

圖6所示為根據本發明一個實施的指示電路600的結構示意圖。圖6與圖3中標號相同的元件具有類似的功能。圖6將結合圖3和圖5進行描述。在一個實施例中，獨立的積體電路可包括指示電路600與以上提到的延遲計時器。

在一個實施例中，指示電路600包括耦接至LED306_3的監測電路304。電阻R1、LED306_3和電晶體Q1串聯耦接。在一個實施例中，監測電路304包括電壓比較器602、脈衝產生器612和邏輯電路620。電壓比較器602比較電池電壓V_B和指示第三臨限值T3的第三預設參考電壓V_T3，並基於比較結果產生比較信號614。脈衝產生器612產生脈衝信號PUL。邏輯電路620接收比較信號614和脈衝信號PUL，並據此提供開關信號SW至電晶體Q1。電晶體Q1根據開關信號SW導通或關斷，以導通或截止流經LED306_3的電流。

在一個實施例中，邏輯電路620包括或閘604、反閘608和及閘610。及閘610透過反閘608接收比較信號614，並接收由脈衝產生器612產生的脈衝信號PUL。據此，及閘610產生信號618。或閘604接收比較信號614和信號618，並輸出開關信號SW至電晶體Q1。在一個實施例中，比較信號614、脈衝信號PUL、信號618和開關信號SW均為數位信號。在一個實施例中，電晶體Q1可為N型金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)。例如，電晶體Q1在開關信號SW具有第一值(例如，邏輯“1”)時導通，在開關信號SW具有第二值(例如，邏輯“0”)時關斷。

更具體而言，如果電池電壓V_B高於第三預設參考電壓V_T3，電壓比較器602輸出的比較信號614具有第一狀態(例如，邏輯“1”狀態)。處於邏輯“1”狀態的比較信號614輸入至或閘604，據此，開關信號SW具有第一值(例如，邏輯“1”)以導通電晶體Q1。因此，電流流經電阻R1、LED306_3和電晶體Q1至地，LED306_3點 亮。在一個實施例中，流經LED306_3的電流大小取決於電阻R1。

如果電池電壓V_B低於第三預設參考電壓V_T3，電壓比較器602輸出的比較信號614具有第二狀態(例如，邏輯“0”狀態)。反閘608接收處於邏輯“0”狀態的比較信號614，並提供處於邏輯“1”狀態的信號616至及閘610。處於邏輯“1”狀態的信號616使得脈衝信號PUL可透過及閘610從脈衝產生器612傳輸至或閘604。據此，開關信號SW隨著脈衝信號PUL在第一值(例如，邏輯“1”)和第二值(例如，邏輯“0”)之間切換，即，以脈衝信號PUL的頻率切換電晶體Q1的導通狀態，從而交替導通和截止流經LED306_3的電流。因此，LED306_3以脈衝信號PUL的頻率閃爍。在一個實施例中，脈衝信號PUL的頻率為2赫茲。流經電晶體Q1的電流可控制LED306_3的狀態，使其閃爍並為使用者提供視覺警示。

圖7所示為根據本發明另一實施例的指示電路700的結構示意圖。圖7與圖6中標號相同的元件具有類似的功能。在圖7中，電流產生器Is串聯耦接至LED306_3。在一個實施例中，積體電路內部的電流產生器Is提供流過LED306_3的電流。電流產生器Is可根據開關信號SW切換LED306_3的狀態，從而使得LED306_3閃爍。

有利之處在於，當電荷狀態處於最低狀態時(例如，圖5中的狀態508)，LED306_3以固定頻率(例如，2赫茲)閃爍。因此，當電荷狀態處於最低狀態時，為使用者提供了一個清晰的警示。使得使用者不需擔心是否為LED損壞、按鈕損壞還是電池損壞。

圖8所示為根據本發明一實施例的監測電路800的結構示意圖。在一個實施例中，獨立的積體電路可包括以上提到的延遲計時器以及圖6和圖7中監測電路304的特徵。

在一個實施例中，監測電路800包括比較器802、選擇模組812、儲存模組816、分壓器818和參考信號產生器820。在一個實施例中，分壓器818包括串聯耦接的四個電阻R_{8_1}、R_{8_2}、R_{8_3}和R_{8_4}。分壓器818接收電池電壓V_B，並據此產生多個指示電池電壓V_B的分壓信號V_D1、V_D2和V_D3。

在一個實施例中，選擇模組812包括選擇器806和控制電路808。選擇器806接收分壓信號V_D1-V_D3，並根據控制電路808產生的控制信號CTR₁依次從分壓信號V_D1-V_D3中選出信號V_MUX。在一個實施例中，控制信號CTR₁包括三個數位信號CTR_{1_1}、CTR_{1_2}和CTR_{1_3}。更具體而言，當信號CTR_{1_1}有效時，信號CTR_{1_1}使得選擇器806選擇信號V_MUX等於分壓信號V_D1。當信號CTR_{1_2}有效時，信號CTR_{1_2}使得選擇器806選擇信號V_MUX等於分壓信號V_D2。當信號CTR_{1_3}有效時，信號CTR_{1_3}使得選擇器806選擇信號V_MUX等於分壓信號V_D3。

在一個實施例中，參考信號產生器820產生參考信號V_R。比較器802比較信號V_MUX和參考信號V_R，並基於比較結果產生比較信號814。換言之，比較器802依次將分壓信號V_D1-V_D3與參考信號V_R進行比較。

在一個實施例中，電阻R_{8_1}-R_{8_4}之間的比例根據參考信號V_R和臨限值(例如，T1、T2和T3)進行預設，從而使得電池電壓V_B的分壓信號V_D1-V_D3與參考信號V_R的比較結果可指示電池的電荷狀態。更具體而言，例如，第一預設參考電壓V_T1對應電荷狀態的第一臨限值T1(例如，80%)，第二預設參考電壓V_T2對應電荷狀態的第二臨限值T2(例如，40%)，第三預設參考電壓V_T3對應電荷狀態的第三臨限值T3(例如，25%)。在一個實施例中，如方程式(1)所示，電阻R_{8_1}-R_{8_4}的總阻值R_T與電阻R_{8_4}的阻值之間的比例設為等於第一預設參考電壓V_T1和參考信號V_R之間的比例：R_T/R_{8_4}=V_T1/V_R (1)

在一個實施例中，如方程式(2)所示，總阻值R_T與電阻R_{8_3}及電阻R_{8_4}的阻值和之間的比例設為等於第二預設參考電壓V_T2和參考信號V_R之間的比例：R_T/(R_{8_3}+R_{8_4})=V_T2/V_R (2)

在一個實施例中，如方程式(3)所示，總阻值R_T與電阻R_{8_2}-R_{8_4}的阻值和之間的比例設為等於第三預設參考電壓V_T3和參考信號V_R之間的比例： R_T/(R_{8_2}+R_{8_3}+R_{8_4})=V_T3/V_R (3)

因此，當分壓信號V_D1-V_D3被依次選出並與參考信號V_R進行比較，且分壓信號V_D1-V_D3都大於參考信號V_R時，則指示電池電壓V_B大於第一預設參考電壓V_T1，從而指示電池的電荷狀態大於第一臨限值T1，例如，80%。當分壓信號V_D1和V_D2大於參考信號V_R而分壓信號V_D3小於參考信號V_R時，則指示電池電壓V_B大於第二預設電壓V_T2但小於第一預設電壓V_T1。因此，電池的電荷狀態大於第二臨限值T2(例如，40%)而小於第一臨限值T1。當分壓信號V_D1大於參考信號V_R而分壓信號V_D2和V_D3小於參考信號V_R時，則指示電池電壓V_B大於第三預設電壓V_T3但小於第二預設電壓V_T2。因此，電池的電荷狀態大於第三臨限值T3(例如，25%)而小於第二臨限值T2。當分壓信號V_D1-V_D3都小於參考信號V_R時，則指示電池電壓V_B小於第三預設參考電壓V_T3。此時電池的電荷狀態小於第三臨限值T3。因此，透過比較分壓信號V_D1-V_D3和參考信號V_R，即可監測電池的電荷狀態。

在一個實施例中，儲存模組816包括互相耦接的資料記憶體804和控制電路810。例如，資料記憶體804可透過鎖存器或暫存器實現。資料記憶體804接收比較信號814，並根據控制電路810產生的控制信號CTR₂儲存比較信號814。換言之，資料記憶體804依次儲存參考信號V_R分別與分壓信號V_D1-V_D3的比較結果。

圖9所示為根據本發明一實施例的與監測電路800相關的信號時序圖900。圖9將結合圖8進行描述。圖9示出了指示按鈕是否被按下的按鈕感應信號SEN、按鈕反應信號RES、控制信號CTR_{1_1}-CTR_{1_3}和CTR₂，以及LED控制信號ON。在一個實施例中，上述信號均為數位信號。

如圖9所示，按鈕在時刻t1被按下。具體而言，在時刻t1，按鈕感應信號SEN從第一狀態切換至第二狀態，例如，從邏輯“1”切換至邏輯“0”。經過從時刻t1到t2的延遲後，作為按鈕按下的回應，產生按鈕反應信號RES。例如，在時刻t2，按鈕反應信號RES具有第一狀態(例如，邏輯“1”)以控制開啟監測電路304。控 制信號CTR₂被啟動以控制比較信號814的儲存。

經過從時刻t2到t3的延遲後，控制信號CTR_{1_1}-CTR_{1_3}被依次啟動。更具體而言，在時刻t3，控制信號CTR_{1_1}從邏輯“0”切換至邏輯“1”。信號V_MUX被選為等於分壓信號V_D1。據此，比較器802比較分壓信號V_D1和參考信號V_R。儲存模組816中的資料記憶體804根據控制信號儲存比較信號814。在時刻t4，控制信號CTR_{1_1}被無效。在時刻t5，控制信號CTR_{1_2}被啟動。據此，比較器802比較分壓信號V_D2和參考信號V_R。儲存模組816中的資料記憶體804根據控制信號CTR₂儲存比較信號814。在時刻t6，控制信號CTR_{1_2}被無效。在時刻t7，控制信號CTR_{1_3}被啟動。據此，比較器802比較分壓信號V_D3和參考信號V_R。儲存模組816中的資料記憶體804根據控制信號CTR₂儲存比較信號814。在時刻t8，控制信號CTR_{1_3}被無效。

經過從時刻t8到t9的延遲後，比較信號814被儲存至儲存模組806。在時刻t9，LED控制信號ON被啟動。例如，LED控制信號ON為邏輯“1”以驅動LED306_1-306_3指示電荷狀態。因此，LED306_1-306_3可根據儲存在資料記憶體804中的比較信號814顯示電池的電荷狀態。例如，當LED306_1-306_3點亮時，指示電池的電荷狀態高於80%。

有利之處在於，分壓信號V_D1-V_D3和參考信號V_R的比較結果都被儲存，因此，比較結果的儲存都先於電荷狀態指示器306的啟動，從而保證了電荷狀態指示器306不會閃變。每次按鈕被按下後，使用者可看到一個穩定的電荷狀態指示。例如，電荷狀態的指示可包括一盞、兩盞或三盞點亮的LED、或是一盞閃爍的LED。

圖10所示為根據本發明一實施例的監測電路1000的結構示意圖。圖10與圖8標號相同的元件具有類似的功能。圖10將結合圖8進行描述。在一個實施例中，獨立的積體電路可包括以上提到的延遲計時器，以及圖6和圖7中監測電路304的特徵。

在一個實施例中，監測電路1000包括分壓器818、參考信號產生器820、比較器1002、1004及1006和儲存模組1016。在一 個實施例中，分壓器818包括四個串聯耦接的電阻R_{8_1}-R_{8_4}，其中電阻之間的比例設定與圖8中的描述一致。分壓器818分別提供分壓信號V_D1、V_D2和V_D3至比較器1002、1004和1006。以比較器1002為例進行說明。比較器1002比較分壓信號V_D1和由參考信號產生器820產生的參考信號V_R，並基於比較結果產生比較信號1022。比較器1004和1006執行與比較器1002類似的操作，分別將分壓信號V_D2和V_D3與參考信號V_R進行比較，並分別產生比較信號1024和1026。在一個實施例中，儲存模組1016包括資料記憶體1012和控制電路1010。資料記憶體1012根據控制電路1010產生的控制信號CTR₃儲存比較信號1022、1024和1026。

圖11所示為根據本發明一實施例的與監測電路1000相關的信號時序圖1100。圖11將結合圖10進行描述。圖11示出了指示按鈕是否被按下的按鈕感應信號SEN、按鈕反應信號RES、控制信號CTR₃以及LED控制信號ON。在一個實施例中，上述信號均為數位信號。

如圖11所示，按鈕在時刻t1’被按下。因此，在時刻t1’，按鈕感應信號SEN從第一狀態切換至第二狀態，例如，從邏輯“1”切換至邏輯“0”。經過從時刻t1’到t2’的延遲後，在時刻t2’，作為按鈕按下的回應，產生按鈕反應信號RES。又經過從時刻t2’到t3’的延遲後，在時刻t3’，控制信號CTR₃被啟動。當控制信號CTR₃在時刻t3’被啟動，例如，從邏輯“0”切換至邏輯“1”，資料記憶體1012儲存比較信號1022、1024和1026。在時刻t4’，控制信號CTR₃被無效。在時刻t5’，LED控制信號ON被切換至邏輯“1”以驅動LED306_1至306_3指示電荷狀態。因此，LED306_1至306_3可顯示電池的電荷狀態。

因此，有利之處在於，與圖8和圖9的描述類似，比較結果的儲存都先於電荷狀態指示器306的啟動，從而保證了電荷狀態指示器306不會閃變。每次按鈕被按下後，使用者可看到一個穩定的電荷狀態指示。

在一個實施例中，電池的電荷狀態由一個或多個比較結果確定，然後比較結果被儲存在資料記憶體中。電池的電荷狀態可透過輪詢的方法確定，即，使用單個比較器依次比較參考信號和指示電池電壓的多個分壓信號。電池的電荷狀態也可透過同時使用多個比較器比較電池電壓與每個臨限值以確定。當比較結果被儲存後，流過電荷狀態指示器306的電流被控制，從而電荷狀態指示器306可正確指示電池的電荷狀態。

具體而言，在本發明實施例中實施了三個步驟：第一步驟測量(判斷電池電荷狀態)，第二步驟儲存(儲存電池電荷狀態的結果)，第三步驟顯示(顯示電池電荷狀態)。因此，測量的時間間隔(判斷電池電荷狀態的時間間隔)與顯示的時間間隔(電池電荷狀態顯示給使用者)是分開的。這樣保證了每次按下按鈕顯示一次電荷狀態。因此，為使用者提供了清晰的電荷狀態指示。

上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離申請專利範圍所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本技術領域中具有通常知識者應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明而非限制，本發明之範圍由後附申請專利範圍及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。

600‧‧‧指示電路

602‧‧‧電壓比較器

604‧‧‧或閘

608‧‧‧反閘

610‧‧‧及閘

612‧‧‧脈衝產生器

614‧‧‧比較信號

616‧‧‧信號

618‧‧‧信號

620‧‧‧邏輯電路

Claims (19)

1. 一種電池電荷狀態指示器的操作方法，包括：當一電荷狀態指示器之一開啟裝置被啟動時，該電荷狀態指示器之一工作狀態由一第一模式切換至一第二模式，在該第二模式下，該電荷狀態指示器消耗一第一數量的電力；以及當一計時器計時結束後，該開啟裝置保持被啟動，切換該電荷狀態指示器至一第三模式，在該第三模式下，該電荷狀態指示器消耗小於該第一數量的一第二數量的電力，其中，當該電荷狀態指示器處於該第一模式時，該電荷狀態指示器消耗一第三數量的電力，其中，該第三數量小於該第二數量。
2. 如申請專利範圍第1項的方法，還包括：當該開啟裝置被關閉，切換該電荷狀態指示器從該第二模式至該第一模式。
3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中，當該電荷狀態指示器處於該第一模式時，該電荷狀態指示器不工作，且當該電荷狀態指示器處於該第二模式時，該電荷狀態指示器工作。
4. 如申請專利範圍第1項的方法，還包括：當該電荷狀態指示器處於該第二模式時，監測一電池的一電荷狀態；產生指示該電荷狀態的一控制信號；以及根據該控制信號顯示該電荷狀態。
5. 一種電池電荷狀態的指示電路，包括：一第一指示器，當一電荷狀態大於一第一臨限值時，該第一指示器開啟，且當該電荷狀態小於該第一臨限值時，該第一指示器關斷；以及 一第二指示器，耦接至該第一指示器，當該電荷狀態大於一第二臨限值時，該第二指示器開啟，且當該電荷狀態小於該第二臨限值時，該第二指示器以一第一頻率閃爍。
6. 如申請專利範圍第5項的指示電路，還包括：一比較器，比較一電池電壓和指示該第二臨限值的一預設參考電壓，以產生一比較信號；一脈衝產生器，產生一脈衝信號；以及一邏輯電路，耦接至該比較器和該脈衝產生器，根據該比較信號和該脈衝信號產生一開關信號，該第二指示器根據該開關信號閃爍。
7. 如申請專利範圍第6項的指示電路，其中，當該電池電壓小於該預設參考電壓時，該開關信號根據該脈衝信號於一第一值和一第二值之間切換，以交替地導通和截止流經該第二指示器的一電流。
8. 如申請專利範圍第7項的指示電路，其中，該第二指示器耦接至一開關，該開關接收該開關信號，以控制流經該第二指示器的該電流。
9. 如申請專利範圍第7項的指示電路，其中，該第二指示器耦接至一電流源，該電流源接收該開關信號，以控制流經該第二指示器的該電流。
10. 如申請專利範圍第6項的指示電路，其中，該第二指示器閃爍的該第一頻率由該脈衝信號的一第二頻率決定。
11. 一種電池電荷狀態的監測電路，包括：一分壓器，接收一電池電壓，並產生對應該電池電壓的一第一分壓信號和一第二分壓信號； 一第一比較器，在一第一時間間隔內比較該第一分壓信號和一參考信號，並基於一比較結果產生指示一電池的一電荷狀態的一第一比較信號；以及一資料記憶體，耦接至該第一比較器，儲存該第一比較信號，其中，一電荷狀態指示器在一第二時間間隔內基於該第一比較信號顯示該電池的該電荷狀態，且其中，該第二時間間隔與該第一時間間隔分開。
12. 如申請專利範圍第11項的監測電路，還包括：一選擇器，耦接至該分壓器，依次選擇該第一分壓信號和該第二分壓信號，其中，該第一比較器比較該第一分壓信號和該參考信號後，比較該第二分壓信號和該參考信號，以產生一第二比較信號，該資料記憶體儲存該第一比較信號後儲存該第二比較信號。
13. 如申請專利範圍第12項的監測電路，還包括：一第一控制電路，耦接至該選擇器，產生一第一控制信號和一第二控制信號，該第一控制信號使得該選擇器選擇該第一分壓信號，該第二控制信號使得該選擇器選擇該第二分壓信號。
14. 如申請專利範圍第13項的監測電路，其中，當該第二控制信號失效且該第二比較信號被儲存後，該電荷狀態指示器顯示該電荷狀態。
15. 如申請專利範圍第11項的監測電路，還包括：一第二比較器，比較該第二分壓信號和該參考信號，並基於該比較結果產生指示該電池的該電荷狀態的一第二比較信號，其中，該資料記憶體同時儲存該第一比較信號和該第二 比較信號。
16. 如申請專利範圍第15項的監測電路，其中，該電荷狀態指示器根據儲存於該資料記憶體的該第一比較信號和該第二比較信號顯示該電荷狀態。
17. 如申請專利範圍第11-16項中任一項的監測電路，其中，該分壓器包括多個串聯耦接的電阻，其中，該多個電阻的阻值之間的一比例根據該參考信號、對應該電荷狀態具有一第一位準時的一第一臨限值和具有一第二位準時的一第二臨限值設定，其中，該第一位準高於該第二位準。
18. 如申請專利範圍第17項的監測電路，其中，如果該第二比較信號大於該參考信號，則該電荷狀態高於該第一位準，如果該第二比較信號小於該參考信號且該第一比較信號大於該參考信號，則該電荷狀態高於該第二位準但低於該第一位準，如果該第一比較信號小於該參考信號，則該電荷狀態低於該第二位準。
19. 如申請專利範圍第11項的監測電路，其中，該分壓器包括一第一電阻、一第二電阻和一第三電阻，該第一電阻、該第二電阻和該第三電阻的一總阻值與該第三電阻的一阻值之間的一比例等於對應該第一臨限值的一第一預設電壓與該參考信號之間的一比例，該總阻值與該第二電阻與該第三電阻的一電阻和之間的一比例等於對應該第二臨限值的一第二預設電壓與該參考信號之間的一比例。