TWI505530B - 電池容量檢測系統 - Google Patents

Description

電池容量檢測系統

本發明涉及一種用於電子裝置的檢測系統，特別涉及一種電池容量檢測系統。

通常，電子裝置的電池會因使用者長期使用或更換備用電池等因素而造成電池老化，進而導致電池實際容量逐漸減少，從而與標準電池容量之間出現差異。如此，老化後的電池因容量較小，與新電池相比，只需要較少的充電時間即可充滿電量。若使用者仍然按照標準的充電時間對已老化的電池進行充電，則容易因過量充電而損壞電池。因此，現在已有電池製造廠商開始使用即時檢測電池實際容量並藉以確定電池充電時間的技術。

一種習知的電池容量檢測技術是通過庫倫計數器法測量流經電池輸出端與負載之間的電阻的電流量，並經採樣、積分處理後以此計算電池的剩餘電量。然而，該方法的檢測電路通常較為複雜，且需要使電池輸出端與負載之間的電阻具備很高的精密度，增加了電路設計成本。

有鑒於此，有必要提供一種設計成本較低的電池容量檢測系統。

一種電池容量檢測系統，其包括檢測單元、電池電力量測元件及控制處理單元，該控制處理單元控制檢測單元和待測電池之間形 成或斷開電流回路，該電池電力量測元件用以在檢測單元和待測電池之間形成或斷開電流回路時，分別測量一組待測電池的輸出電壓值和輸出電流值，以獲得待測電池的內阻的電阻值，該控制處理單元依據電池電力量測元件測得的電池內阻的電阻值判定待測電池的容量及/或充電時間。

上述的電池容量檢測系統通過控制處理單元控制檢測單元和待測電池之間形成或斷開電流回路，以使電池電力量測元件測試出電池的兩組輸出電壓和輸出電流，進而計算出該電池的內阻的電阻值，以最終判定出該電池的容量及充電時間，便於使用者合理使用該電池。該電池容量檢測系統測試精確，設計成本低。

100‧‧‧電池容量檢測系統

10‧‧‧檢測單元

12‧‧‧類比開關

14‧‧‧檢測電阻

20‧‧‧電池電力量測元件

30‧‧‧控制處理單元

40‧‧‧顯示單元

Rsys‧‧‧系統負載

200‧‧‧電池

Vb‧‧‧電壓

Rb‧‧‧內阻

圖1係本發明較佳實施方式的電池容量檢測系統的功能模塊圖；圖2係圖1所示電池容量檢測系統的類比開關斷開時的等效電路圖；圖3係圖1所示電池容量檢測系統的類比開關閉合時的等效電路圖。

請參閱圖1，本發明的較佳實施方式提供的電池容量檢測系統100，其可用於各種電子裝置(圖未示)中，以檢測電子裝置的電池200的容量。該電池容量檢測系統100包括檢測單元10、電池電力量測元件(gas gauge IC)20、控制處理單元30及顯示單元40。

請結合參閱圖2，在本實施方式的類比等效電路中，該電池200用以為電子裝置的系統負載Rsys提供工作電壓。該電池200的電壓 為Vb，內阻為Rb。

該檢測單元10包括相互電性的類比開關12及檢測電阻14。該類比開關12同時與電池200的一端和系統負載Rsys的一端電性連接，該檢測電阻14同時與電池200的另一端和系統負載Rsys的另一端電性連接。當該類比開關12閉合時，該檢測電阻14與電池200建立電性連接，即此時檢測單元10和電池200形成電流回路；與當該類比開關12斷開時，該檢測電阻14與電池200斷開電性連接，此時系統負載Rsys和電池200形成電流回路。

該電池電力量測元件20用於檢測在類比開關12斷開和閉合時電池200輸出的電流及電壓，以計算電池200的內阻Rb的電阻值。該電池電力量測元件20同時與電池200和檢測單元10電性連接，具體地，該電池電力量測元件20電性連接於電池200和類比開關12之間。同時，該電池電力量測元件20用於將得到的內阻Rb的電阻值的類比訊號轉換為數位訊號，並將該數位訊號傳送至控制處理單元30。

該控制處理單元30可為電子裝置的中央處理器(central processing unit，CPU)，其同時與檢測單元10和電池電力量測元件20電性連接。該控制處理單元30通過軟體程式控制類比開關12閉合和斷開，同時該控制處理單元30通過比對電池電力量測元件20傳送的電池200的內阻Rb的電阻值與預設的內阻Rb的標準電阻值，以判定出該電池200的容量及充電時間等資訊。該控制處理單元30將得到的電池200的容量及充電時間的資訊傳送至顯示單元40。

該顯示單元40可為電子裝置的螢幕，用於顯示電池200的容量及 充電時間的資訊，以便使用者在合理的時間內對電池200充電，進而保護電池200，延長電池200的使用壽命。

請參閱圖2，當該電池容量檢測系統100工作時，電池200為系統負載Rsys正常供電。首先，控制處理單元30控制類比開關12處於斷開狀態，如此，該系統負載Rsys與電池200形成電流回路。此時，電池200的內部電流定義為Ib-off。該電池電力量測元件20檢測到電池200輸出的電流為I，輸出的電壓為V-off。此時可得：Rsys=V-off/I，Ib-off=I。

請參閱圖3，其次，控制處理單元30控制類比開關12處於閉合狀態，如此，該檢測單元10與電池200形成電流回路。此時，電池200的內部電流定義為Ib-on，檢測電阻14的電阻值預先設置為Rset，流過系統負載Rsys的電流為I1，流過檢測電阻14的電流為I2。該電池電力量測元件20檢測到電池200輸出電壓為V-on，此時，I1=V-on/Rsys，I2=V-on/Rset，Ib-on=I1+I2。

由圖2及圖3可知，類比開關12斷開和閉合時，電池200的內阻Rb上流過的電壓差為(V-off)-(V-on)，電流差為(Ib-on)-(Ib-off)，故該電池電力量測元件20可計算內阻Rb的電阻值，即Rb=。由於該V-off、V-on、Ib-on及Ib-off的值均可通過電池電力量測元件20檢測或計算出，故此時可求得內阻Rb的電阻值。

最後該電池電力量測元件20將計算出的內阻Rb的電阻值轉換成數位訊號後，傳送至控制處理單元30。控制處理單元30將該內阻Rb的電阻值與內阻Rb的標準電阻值比對，以得出該電池200的容量及充電時間等資訊，並通過顯示單元40顯示上述資訊。

本發明的電池容量檢測系統100通過類比開關12斷開和閉合，以使電池電力量測元件20測試出電池200在不同狀態下的輸出電壓和輸出電流，進而計算出該電池200的內阻Rb的電阻值，並通過控制處理單元30判定出該電池200的容量及充電時間等資訊，以便使用者合理使用該電池200。該電池容量檢測系統100測試時無須設置精密度高的測試電阻，設計成本低，測試精密度高。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧電池容量檢測系統

10‧‧‧檢測單元

20‧‧‧電池電力量測元件

30‧‧‧控制處理單元

40‧‧‧顯示單元

200‧‧‧電池

Claims (8)

1. 一種電池容量檢測系統，其包括檢測單元、電池電力量測元件及控制處理單元，該控制處理單元控制檢測單元和待測電池之間形成或斷開電流回路，該電池電力量測元件用以在檢測單元和待測電池之間形成或斷開電流回路時，分別測量一組待測電池的輸出電壓值和輸出電流值，以獲得待測電池的內阻的電阻值，該控制處理單元依據電池電力量測元件測得的電池內阻的電阻值判定待測電池的容量及/或充電時間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電池容量檢測系統，其中所述檢測單元包括串聯的類比開關和檢測電阻，該控制處理單元控制類比開關閉合或斷開，以使該類比開關、檢測電阻和待測電池之間形成或斷開電流回路。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電池容量檢測系統，其中所述控制處理單元用於控制類比開關斷開或閉合，該類比開關斷開時，待測電池和待測電池對應的系統負載形成電流回路，該類比開關閉合時，該檢測單元與待測電池對應的系統負載並聯。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電池容量檢測系統，其中所述電池容量檢測系統包括顯示單元，所述顯示單元與控制處理單元電性連接，用以顯示待測電池的容量及充電時間的訊息。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電池容量檢測系統，其中所述電池電力量測元件將測試所得的待測電池內阻的電阻值轉換為數位訊號，並傳送至控制單元。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電池容量檢測系統，其中所述控制處理單元用於比對電池電力量測元件測得的待測電池的內阻的電阻值與待測電池的內阻的標準電阻值，以判定待測電池的容量及充電時間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電池容量檢測系統，其中所述電池電力量測元件同時與待測電池和檢測單元電性連接。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電池容量檢測系統，其中所述控制處理單元為中央處理器。