TWI636271B - 電池模組的電量量測裝置及方法 - Google Patents

電池模組的電量量測裝置及方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種電池模組的電量量測裝置及方法。此電量量測裝置包括電壓量測單元以及計算處理單元。電壓量測單元用以量測電池模組的即時電壓。計算處理單元將即時電壓與電池模組的滿充電壓進行比較。當即時電壓小於滿充電壓時，計算處理單元依據對應的臨界電量、即時電壓與滿充電壓來計算電池模組的電池電量顯示值。其中滿充電壓為電池模組的電量進入準滿充範圍時的電壓值。

Description

電池模組的電量量測裝置及方法
本發明是有關於一種具有電池的電子裝置，且特別是有關於一種電池模組的電量量測裝置及電量量測方法。
為了便利於使用者的攜帶和使用，現今的可攜式電子裝置(例如筆記型電腦或智慧型手持式電話)大多組裝有可充電的電池模組。並且配備有即時量測電池模組電量的機制。據此，使用者可以隨時掌握可攜式電子裝置的剩餘電力，以判斷可攜式電子裝置可提供使用的時間並及時地利用外接電源進行充電。
目前的電子裝置在其電池模組充電的同時，亦可以持續對電池模組電量進行量測。一般是利用庫倫計來量測充電電量，以監控電池模組在充電時的電量狀態。舉例來說，可將庫倫計所量測的充電電量代入以下公式(1)來據以監控電池模組的電量。其中，SOCnew為目前時間點的電池電量百分比。SOCold為先前時間點的電池電量百分比。Qcc為庫倫計所量測到電池模組的充 電電量。FCC(full charged capacity)為電池模組在滿充狀態下的電量滿充值(最大充電量)。
SOCnew=SOCold+(Qcc/FCC) 公式(1)
然而，電池模組的電量滿充值會隨著所在環境的溫度與所連接的負載發生變化，因此在利用上述公式(1)計算電池電量百分比時難以避免發生誤差。特別是當電池模組充電至接近滿充狀態時，所計算的電池電量百分比難以反應實際上電池電量的變化而造成電量量測的不精確。舉例來說，目前可攜式電子裝置在電池接近滿充狀態時，可能會出現長時間停留在某一電量百分比(例如99%)而沒有即時反映出電池電量的實際變化。或是，目前可攜式電子裝置在電池接近滿充狀態時，可能會出現電量百分比在短時間內由某一值跳躍至另一值(例如從95%瞬間跳至100%)。
本發明提供一種電池模組的電量量測裝置及方法，其可以改善電池模組的電量顯示值的估測。
本發明實施例提供一種電池模組的電量量測裝置。此電量量測裝置包括電壓量測單元以及計算處理單元。電壓量測單元用以量測電池模組的即時電壓。計算處理單元將即時電壓與電池 模組的滿充電壓進行比較。當即時電壓小於滿充電壓時，計算處理單元依據對應的臨界電量、即時電壓與滿充電壓來計算電池模組的電池電量顯示值。其中滿充電壓為電池模組的電量進入準滿充範圍時的電壓值。
本發明實施例提供一種電池模組的電量量測方法。此電量量測方法量測電池模組的即時電壓。比較即時電壓與電池模組的滿充電壓，其中滿充電壓為電池模組的電量進入準滿充範圍時的電壓值。並且當即時電壓小於滿充電壓時，依據對應的臨界電量、即時電壓與滿充電壓來計算電池模組的電池電量顯示值。
本發明實施例提供一種電池模組的電量量測裝置。此電量量測裝置包括電流量測單元以及計算處理單元。電壓量測單元用以量測電池模組的充電電流。計算處理單元將充電電流與電池模組的滿充電流進行比較。當充電電流大於等於滿充電流時，將電池模組的電量暫時值設定為初始值，然後持續將電量暫時值減去電量步階值及將充電電流減去電流步階值，直至充電電流小於電流閥值為止後，將電量暫時值作為當前電池模組的電池電量顯示值。其中滿充電流為電池模組的電量進入滿充範圍時的充電電流臨界值。
本發明實施例提供一種電池模組的電量量測方法。此電量量測方法量測電池模組的充電電流。比較充電電流與電池模組的滿充電流，其中滿充電流為電池模組的電量進入滿充範圍時的充電電流臨界值。並且當充電電流大於等於滿充電流時，將電池 模組的電量暫時值設定為初始值，然後持續將電量暫時值減去電量步階值及將充電電流減去電流步階值，直至充電電流小於電流閥值為止後，將電量暫時值作為當前電池模組的電池電量顯示值。
本發明實施例提供一種電池模組的電量量測裝置。此電量量測裝置包括電壓量測單元、電流量測單元以及計算處理單元。電壓量測單元用以量測電池模組的即時電壓。電流量測單元用以量測電池模組的充電電流。計算處理單元依據即時電壓或充電電流判斷電池模組是否進入第一充電模式或是第二充電模式。當電池模組進入第一充電模式時，計算處理單元採用第一演算方法計算電池模組的電池電量顯示值。當電池模組進入第二充電模式時，計算處理單元採用不同於第一演算方法的第二演算方法計算電池模組的電池電量顯示值。
本發明實施例提供一種電池模組的電量量測方法。此電量量測方法量測電池模組的即時電壓及充電電流。並且依據即時電壓或充電電流判斷電池模組是否進入第一充電模式或是第二充電模式。當電池模組進入第一充電模式時，採用第一演算方法計算電池模組的電池電量顯示值。當電池模組進入第二充電模式時，採用不同於第一演算方法的第二演算方法計算電池模組的電池電量顯示值。
在本發明之一實施例中，當充電電流小於等於零時，上述之電量量測裝置停止電池電量顯示值的量測。
在本發明之一實施例中，上述之臨界電量為當電池模組的電量未進入準滿充範圍時的最大電量。
在本發明之一實施例中，上述之計算處理單元計算soc=m_rsoc-[(t_vol-vol)/stp]以獲得電池模組的電池電量顯示值soc。m_rsoc表示臨界電量。t_vol表示滿充電壓。vol表示即時電壓。stp表示正實數。
在本發明之一實施例中，上述之stp為於滿充狀態下電池模組的電池電量顯示值減去臨界電量。
在本發明之一實施例中，上述之電量量測裝置更包括輸出單元。計算處理單元控制輸出單元回報電池電量顯示值。
在本發明之一實施例中，當即時電壓不小於滿充電壓時，上述之計算處理單元依據充電電流計算電池模組的電池電量顯示值。
在本發明之一實施例中，在持續將電量暫時值減去電量步階值及將充電電流減去電流步階值之前，上述之計算處理單元還將充電電流減去滿充電流。
在本發明之一實施例中，上述之電流步階值為電池模組的額定容量除以初始值。
在本發明之一實施例中，當充電電流小於滿充電流時，上述之計算處理單元將電池電量顯示值設定為滿充值。
在本發明之一實施例中，上述之電池模組的電量量測方法，更包括量測電池模組的充電電流。並且當充電電流小於等於 零時，停止量測電池電量顯示值。
在本發明之一實施例中，上述之計算電池模組的電池電量顯示值的步驟包括計算soc=m_rsoc-[(t_vol-vol)/stp]以獲得電池模組的電池電量顯示值soc。其中m_rsoc表示臨界電量。t_vol表示滿充電壓。vol表示即時電壓。stp表示正實數。
在本發明之一實施例中，上述之電量量測方法更包括回報電池電量顯示值。
在本發明之一實施例中，上述之電量量測方法更包括量測電池模組的充電電流。並且當即時電壓不小於滿充電壓時，依據充電電流計算電池模組的電池電量顯示值。
在本發明之一實施例中，當即時電壓不小於滿充電壓時且當充電電流大於等於滿充電流時，上述之計算處理單元判斷電池模組進入第二充電模式。並且上述之第二演算方法包括將電池模組的電量暫時值設定為初始值，然後持續將電量暫時值減去電量步階值及將充電電流減去電流步階值，直至充電電流小於電流閥值為止後，將電量暫時值作為當前電池模組的電池電量顯示值。其中滿充電壓為電池模組的電量進入準滿充範圍時的電壓值，而滿充電流為電池模組的電量進入滿充範圍時的充電電流臨界值。
在本發明之一實施例中，上述之電量量測裝置更包括庫倫計。當即時電壓不小於滿充電壓時且當充電電流大於等於滿充電流時，計算處理單元判斷電池模組進入第二充電模式。並且第二演算方法包括計算處理單元控制庫倫計量測電池模組的充電電 量。並且依據充電電量計算電池電量顯示值。
在本發明之一實施例中，上述之電量量測裝置更包括庫倫計。當即時電壓小於滿充電壓時，計算處理單元判斷電池模組進入第一充電模式。並且第一演算方法包括計算處理單元控制庫倫計量測電池模組的充電電量。並且依據充電電量計算電池電量顯示值。
在本發明之一實施例中，當即時電壓小於滿充電壓時，上述之計算處理單元判斷電池模組進入第一充電模式。並且第一演算方法包括依據對應的臨界電量、即時電壓與滿充電壓來計算電池模組的電池電量顯示值。其中滿充電壓為電池模組的電量進入準滿充範圍時的電壓值。
在本發明之一實施例中，上述之第一演算方法包括計算處理單元計算soc=m_rsoc-[(t_vol-vol)/stp]以獲得電池模組的電池電量顯示值soc。其中m_rsoc表示臨界電量。t_vol表示滿充電壓。vol表示即時電壓。stp表示正實數。
基於上述，本發明實施例所提供之電量量測裝置及方法，在電池模組充電時可依據當時狀況下其電壓與電流的特性採取相對應的電量量測方式，以計算出精確的電池電量。據此，可克服在量測電量時因所在環境與負載而造成的量測誤差，改善電池模組的電量顯示值的估測。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10‧‧‧電池模組
100‧‧‧電量量測裝置
110‧‧‧計算處理單元
120‧‧‧電壓量測單元
130‧‧‧電流量測單元
140‧‧‧輸出單元
CAP‧‧‧電池電量
CF‧‧‧滿充值
CV‧‧‧轉換值
curt‧‧‧充電電流
curt_step‧‧‧電流步階值
curt_thrd‧‧‧電流閥值
I‧‧‧電流值
m_rsoc‧‧‧臨界電量
S1、S2‧‧‧曲線
soc_i‧‧‧初始值
soc_step‧‧‧電量步階值
soc_t‧‧‧電量暫時值
soc‧‧‧電池電量顯示值
stp‧‧‧正實數
t_curt‧‧‧滿充電流
t_vol‧‧‧滿充電壓
V‧‧‧電壓值
vol‧‧‧即時電壓
圖1是依照本發明一實施例所繪示的在充電時電池模組的電流與電壓相對於電池電量的關係圖。
圖2是依照本發明實施例說明的一種電池模組的電量量測裝置的電路方塊示意圖。
圖3是依照本發明實施例說明一種電池模組的電量量測方法的流程示意圖。
圖4是依照本發明實施例說明一種電池模組的電量量測方法的流程示意圖。
圖5是依照本發明實施例說明一種電池模組的電量量測方法的流程示意圖。
圖6是依照本發明實施例說明一種電池模組的電量量測方法的流程示意圖。
圖7是依照本發明實施例說明一種電池模組的電量量測方法的流程示意圖。
在本案說明書全文(包括申請專利範圍)中所使用的「耦接」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連 接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟代表相同或類似部分。不同實施例中使用相同標號或使用相同用語的元件/構件/步驟可以相互參照相關說明。
首先說明一般電池模組充電時其電流與電壓相對於電池電量的關係。圖1是依照本發明一實施例所繪示的在充電時電池模組的電流與電壓相對於電池電量的關係圖，其中圖1的縱軸為電壓值V及電流值I，橫軸則為電池電量CAP。在圖1中，曲線S1代表一般電池模組在充電時相對於電池電量CAP的電壓曲線，曲線S2代表一般電池模組在充電時相對於電池電量CAP的電流曲線。
請參照圖1，在電池模組開始充電後，當電池模組的即時電壓小於滿充電壓(例如4.2伏特或其他電壓值)時，電池模組進入第一充電模式，例如恆流(constant current，CC)充電模式。在第一充電模式中，曲線S2所代表的充電電流會保持於恆值(例如1安培或其他電流值)，而曲線S1所代表的即時電壓則由初始電壓(例如3伏特或其他電壓值)逐漸上升。接著，隨著電池模組電量的增加，其電壓上升的幅度會趨於緩和。
當曲線S1所代表的即時電壓上升至電池模組的滿充電壓(例如4.2伏特)時，也就是在電池電量CAP達到圖1的轉換值CV後，電池模組進入第二充電模式，例如恆壓(constant voltage， CV)充電模式。在第二充電模式中，在繼續充電的同時曲線S2所代表的充電電流則由原本所保持的恆值(例如1安培)開始逐漸下降。當曲線S2所代表的充電電流下降至電流閥值(例如100毫安培或其他電流值)時，電池電量CAP達到圖1的滿充值CF以完成電池模組的充電。
需說明的是，在本說明書中將轉換值CV至滿充值CF的電量範圍稱為準滿充範圍，並且將趨近滿充值CF的電量範圍(例如誤差為滿充值CF的正負百分之一以下的範圍)稱為滿充範圍。據此，本發明實施例所提出的電量量測裝置，即是依據圖1的特性曲線，針對恆流充電模式與恆壓充電模式的不同特性，在充電過程中提出相對應的電量量測方式。以下將說明如何實現本發明實施例提出的電量量測裝置。
圖2是依照本發明實施例說明的一種電池模組的電量量測裝置100的電路方塊示意圖。請參照圖2，此電量量測裝置100可以量測電池模組10的電池電量。電池模組100例如可以是單一個電池胞(電池芯單體)，也可以是多個電池胞所組成的電池芯組。電量量測裝置100包括計算處理單元110、電壓量測單元120、電流量測單元130以及輸出單元140，其功能分述如下。
電壓量測單元120經配置以耦接至電池模組10。電壓量測單元120可以量測電池模組10的即時電壓，並將量測結果傳送至計算處理單元110。電壓量測單元120可以是任何類型電壓量測元件/電路。例如，電壓量測單元120可以是電壓錶(voltmeter)。 電流量測單元130經配置以耦接至電池模組10。電流量測單元130可以量測電池模組10的充電電流，並將量測結果傳送至計算處理單元110。電流量測單元130可以是任何類型電流量測元件/電路。例如，電流量測單元130可以是電流錶(amperometer)。
輸出單元140例如是可以畫面顯示方式回報電池模組10的電池電量顯示值的液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)、發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)顯示器、場發射顯示器(Field Emission Display，FED)，以及/或者是可產生音效來回報電池電量顯示值的喇叭或音響設備，在此不設限。
計算處理單元110例如是具有單核心或多核心的中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程式化控制器等等。計算處理單元110分別耦接電壓量測單元120、電流量測單元130以及輸出單元140。計算處理單元110可依據電壓量測單元120及/或電流量測單元130所量測的電壓與/或電流，計算出電池模組10的電池電量顯示值，並控制輸出裝置140將電池電量顯示值回報給使用者。以下即舉實施例說明電量量測裝置100量測電池電量的詳細步驟。
圖3是依照本發明實施例說明一種電池模組的電量量測方法的流程示意圖。請同時參照圖1、圖2及圖3，本實施例的電量量測方法適用於圖2的電量量測裝置100，並針對圖1所繪示的 恆流充電模式進行相對應的電量量測。以下即搭配電量量測裝置100中的各項元件說明本發明之電量量測方法的各個步驟。
當電池模組10在進行充電的時候，在步驟S310中，電壓量測單元120可量測電池模組10的即時電壓vol。詳言之，電壓量測單元120可在電池模組10充電時量測電池模組10的即時電壓vol，並將量測結果傳送至計算處理單元110。
在步驟S320中，計算處理單元110會比較所接收到的即時電壓vol與電池模組10的滿充電壓t_vol。其中，所述滿充電壓t_vol為電池模組10的電量進入準滿充範圍時的電壓值(如圖1所示例如為4.2伏特)。
當即時電壓vol小於滿充電壓t_vol時，在步驟S330中，計算處理單元110可依據對應的臨界電量m_rsoc、即時電壓vol與滿充電壓t_vol來計算電池模組10的電池電量顯示值soc。詳言之，如圖1所繪示，當即時電壓vol小於滿充電壓t_vol(例如為4.2伏特)時，電池模組10的電量仍未達其轉換值CV，計算處理單元110可判斷出電池模組10為恆流充電模式。此時，充電電流curt會保持在一恆值(例如為1安培)，而計算處理單元110可利用電池模組10對應的臨界電量m_rsoc、即時電壓vol與滿充電壓t_vol來計算電池模組10的電池電量顯示值soc。其中，臨界電量m_rsoc為預先測量的。當電池模組10的電量未進入準滿充範圍時的最大電量，即稱為臨界電量m_rsoc。若以圖1所示曲線圖為說明範例，則臨界電量m_rsoc為轉換值CV。再舉例來說，臨界電 量m_rsoc可等於將恆流充電模式中充電電流curt所保持的恆值除以電池模組10的額定容量後乘上電池模組10的滿充值。其中所述額定容量的大小需取決於電池模組10的材質及特性，但本發明並不此為限。
舉例來說，計算處理單元110可將臨界電量m_rsoc、即時電壓vol與滿充電壓t_vol代入下列公式(2)，以獲得電池模組10的電池電量顯示值soc。在公式(2)中，stp表示一正實數。舉例來說，在一些實施例中(但不限於此)，stp可為充電至滿充狀態下電池模組10的電池電量顯示值soc(滿充值)減去臨界電量m_rsoc。
soc=m_rsoc-[(t_vol-vol)/stp] 公式(2)
圖4是依照本發明實施例說明一種電池模組的電量量測方法的流程示意圖。請同時參照圖1、圖2及圖4，本實施例的電量量測方法適用於圖2的電量量測裝置100，並針對圖1所繪示的恆流充電模式與恆壓充電模式進行相對應的電量量測。以下即搭配電量量測裝置100中的各項元件說明圖4所示電量量測方法的各個步驟。
當電池模組10在進行充電的時候，在步驟S410中，電流量測單元130可以量測電池模組10的充電電流curt。詳言之，電流量測單元130可在電池模組10充電時量測電池模組10的充 電電流curt，並將量測結果傳送至計算處理單元110。當計算處理單元110檢測出電池模組10的充電電流curt小於等於零時，在步驟S420中，電量量測裝置100會停止電池電量顯示值soc的量測。換言之，當電池模組10在未進行充電的狀況下，本實施例的電量量測裝置100可以不進行電池電量顯示值soc的量測。
當計算處理單元110檢測出電池模組10的充電電流curt大於零時，在步驟S430中，計算處理單元110可以通過電壓量測單元120量測電池模組10的即時電壓vol。在步驟S440中，計算處理單元110會比較所接收到的即時電壓vol與電池模組10的滿充電壓t_vol。當即時電壓vol小於滿充電壓t_vol時，在步驟S450中，計算處理單元110可依據對應的臨界電量m_rsoc、即時電壓vol與滿充電壓t_vol來計算電池模組10的電池電量顯示值soc。此等步驟S430、S440及S450係與前述實施例的步驟S310、S320及S330相同或相似，故其細節請參考前述。
在本實施例中，當即時電壓vol不小於滿充電壓t_vol時，在步驟S460中，計算處理單元110會依據充電電流curt計算電池模組10的電池電量顯示值soc。詳言之，如圖1所繪示，當即時電壓vol不小於滿充電壓t_vol時，電池模組10的電量已達其轉換值CV，計算處理單元110可判斷出電池模組10為恆壓充電模式。此時，即時電壓vol會保持在滿充電壓t_vol，而計算處理單元110可利用充電電流curt計算電池模組10的電池電量顯示值soc。
當計算處理單元110在步驟S450或S460中計算出電池模組10的電池電量顯示值soc後，在步驟S470中，計算處理單元110會控制輸出單元140回報電池電量顯示值soc。舉例而言，可經由輸出單元140透過畫面顯示或聲音提示將計算出的電池電量顯示值soc回報給使用者。
圖5是依照本發明實施例說明一種電池模組的電量量測方法的流程示意圖。請同時參照圖1、圖2及圖5，本實施例的電量量測方法適用於圖2的電量量測裝置100，並針對圖1所繪示的恆壓充電模式進行相對應的電量量測。在一些實施例中(但不限於此)，圖4所示步驟S460的實施細節可以參照圖5的相關說明。以下即搭配電量量測裝置100中的各項元件說明圖5所示電量量測方法的各個步驟。
當電池模組10在進行充電的時候，在步驟S510中，電流量測單元130量測電池模組10的充電電流curt。詳言之，電壓量測單元120可在電池模組10充電時量測電池模組10的充電電流curt，並將量測結果傳送至計算處理單元110。
在步驟S520中，計算處理單元110會比較所接收到的充電電流curt與電池模組10的滿充電流t_curt。其中滿充電流t_curt為電池模組10的電量進入滿充範圍時的充電電流臨界值(如圖1所示例如為100毫安培)。
當充電電流curt大於等於滿充電流t_curt時，在步驟S530中，計算處理單元110可將電池模組10的電量暫時值soc_t設定 為初始值soc_i(例如為電池模組10的滿充值CF)。然後，持續將電量暫時值soc_t減去電量步階值soc_step及將充電電流curt減去電流步階值curt_step，直至充電電流curt小於電流閥值curt_thrd為止後，將此時的電量暫時值soc_t作為當前電池模組10的電池電量顯示值soc。
詳言之，如圖1所繪示，當充電電流curt大於等於滿充電流t_curt時，電池模組10的電量已達到其轉換值CV而未達到其滿充值CF，計算處理單元110可判斷出電池模組10為恆壓充電模式。此時，即時電壓vol會保持在滿充電壓t_vol，而計算處理單元110可將電池模組10的電量暫時值soc_t設定為初始值soc_i(例如為電池模組10的滿充值CF)。接下來，如上述遞迴計算的方式，依據充電電流curt計算出電池電量顯示值soc。
其中，在一些實施例中(但不限於此)，電流步階值curt_step可例如為電池模組10的額定容量除以初始值soc_i，而電量步階值soc_step可例如為滿充值CF的百分之一。額定容量的大小需取決於電池模組10的材質及特性。在本發明的另一實施例中，計算處理單元110可在利用上述遞迴計算的方式計算電池電量顯示值soc之前，先將充電電流curt減去滿充電流t_curt。
圖6是依照本發明實施例說明一種電池模組的電量量測方法的流程示意圖。請同時參照圖1、圖2及圖6，本實施例的電量量測方法適用於圖2的電量量測裝置100，並針對圖1所繪示的恆流充電模式與恆壓充電模式進行相對應的電量量測。以下即搭 配電量量測裝置100中的各項元件說明圖6所示之電量量測方法的各個步驟。
當電池模組10在進行充電的時候，在步驟S610中，電流量測單元130量測電池模組10的充電電流curt。當計算處理單元110檢測出電池模組10的充電電流curt小於等於零時，在步驟S620中，電量量測裝置100會停止電池電量顯示值soc的量測。當計算處理單元110檢測出電池模組10的充電電流curt大於零時，在步驟S630中，電壓量測單元120量測電池模組10的即時電壓vol。
在步驟S640中，計算處理單元110會比較所接收到的即時電壓vol與電池模組10的滿充電壓t_vol。當即時電壓vol小於滿充電壓t_vol時，在步驟S650中，計算處理單元110可依據對應的臨界電量m_rsoc、即時電壓vol與滿充電壓t_vol來計算電池模組10的電池電量顯示值soc。並且在步驟S690中，計算處理單元110會控制輸出單元140回報電池電量顯示值soc。此等步驟S610~S650及S690係與前述實施例的步驟S410~S450及S470相同或相似，故其細節請參考前述。
當即時電壓vol小於滿充電壓t_vol時，在步驟S660中，計算處理單元110會比較所接收到的充電電流curt與電池模組10的滿充電流t_curt。當充電電流curt大於等於滿充電流t_curt時，在步驟S670中，計算處理單元110可將電池模組10的電量暫時值soc_t設定為初始值soc_i(例如為電池模組10的電量滿充值)， 然後持續將電量暫時值soc_t減去電量步階值soc_step及將充電電流curt減去電流步階值curt_step，直至充電電流curt小於電流閥值curt_thrd為止後，將此時的電量暫時值soc_t作為當前電池模組10的電池電量顯示值soc。此等步驟S660及S670係與前述實施例的步驟S520及S530相同或相似，故其細節請參考前述。
當充電電流curt小於滿充電流t_curt時，在步驟S680中，計算處理單元110則會將電池電量顯示值soc設定為滿充值CF(例如為100%)。
圖7是依照本發明實施例說明一種電池模組的電量量測方法的流程示意圖。請同時參照圖1、圖2及圖7，本實施例的電量量測方法適用於圖2的電量量測裝置100，並針對圖1所繪示的恆流充電模式與恆壓充電模式進行相對應的電量量測。以下即搭配電量量測裝置100中的各項元件說明圖7所示電量量測方法的各個步驟。
當電池模組10在進行充電的時候，在步驟S710中，電壓量測單元120可量測電池模組10的即時電壓vol，並將量測結果傳送至計算處理單元110。在步驟S720中，電流量測單元130可量測電池模組10的充電電流curt，並將量測結果傳送至計算處理單元110。
在步驟S730中，計算處理單元110依據所接收到的即時電壓vol或充電電流curt判斷電池模組10是否進入第一充電模式或是第二充電模式。第一充電模式例如為圖1所示的恆流充電模 式，第二充電模式例如為圖1所示的恆壓充電模式。舉例來說，當即時電壓vol小於滿充電壓t_vol時，計算處理單元110判斷電池模組10進入第一充電模式(恆流充電模式)，而當即時電壓vol不小於滿充電壓t_vol時且當充電電流curt大於等於滿充電流t_curt時，計算處理單元110判斷電池模組10進入第二充電模式(恆壓充電模式)。
當計算處理單元110判斷電池模組10進入第一充電模式時，在步驟S740中，計算處理單元110採用第一演算方法計算電池模組10的電池電量顯示值soc。舉例來說(但不限於此)，第一演算方法例如為上述圖3所示的針對恆流充電模式的電量量測方法。
當計算處理單元110判斷電池模組10進入第二充電模式時，在步驟S750中，計算處理單元110採用第二演算方法計算電池模組10的電池電量顯示值soc。舉例來說(但不限於此)，第二演算方法例如為上述圖5所示的針對恆壓充電模式的電量量測方法。
在本發明的另一些實施例中，圖2中的電池模組10的電量量測裝置100可更包括庫倫計(未繪示)。庫倫計(未繪示)例如耦接計算處理單元110。計算處理單元110可通過庫倫計(未繪示)量測電池模組10的充電電量，並依據充電電量計算電池電量顯示值soc。此庫倫計(未繪示)的實施與操作為公知技術，故不予贅述。
在一些實施例中，在步驟S740中所述第一演算方法例如是利用計算處理單元110控制庫倫計(未繪示)來量測電池模組10的充電電量，並依據充電電量計算電池電量顯示值soc。例如，計算處理單元110可將庫倫計所量測充電電量代入公式(1)，以計算電池電量顯示值soc。在步驟S750中所述第二演算方法例如為上述圖5所示的針對恆壓充電模式的電量量測方法。
在另一些實施例中，在步驟S740中所述第一演算方法例如為上述圖3所示的針對恆流充電模式的電量量測方法。在步驟S750中所述第二演算方法例如是利用計算處理單元110控制庫倫計(未繪示)來量測電池模組10的充電電量，並依據充電電量計算電池電量顯示值soc。例如，計算處理單元110可將庫倫計所量測充電電量代入公式(1)，以計算電池電量顯示值soc。
綜上所述，本發明實施例所提供之電量量測裝置及方法，在電池模組充電時可依據充電過程中電池模組的電壓與電流所呈現的特性而採取相對應的電量量測方式。藉此可計算出精確的電池電量，並克服在量測電量時因所在環境與負載而造成的量測誤差。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (56)

  1. 一種電池模組的電量量測裝置，包括：一電壓量測單元，用以量測該電池模組的一即時電壓；以及一計算處理單元，耦接該電壓量測單元，將該即時電壓與該電池模組的一滿充電壓進行比較，當該即時電壓小於該滿充電壓時，依據對應的一臨界電量、該即時電壓與該滿充電壓，計算該電池模組的一電池電量顯示值，其中該滿充電壓為該電池模組的電量進入一準滿充範圍時的電壓值，該臨界電量為當該電池模組的電量未進入該準滿充範圍時的最大電量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電池模組的電量量測裝置，更包括：一電流量測單元，耦接該計算處理單元，用以量測該電池模組的一充電電流，其中當該充電電流小於等於零時，該電量量測裝置停止該電池電量顯示值的量測。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電池模組的電量量測裝置，其中該計算處理單元計算soc=m_rsoc-[(t_vol-vol)/stp]以獲得該電池模組的該電池電量顯示值soc，其中m_rsoc表示該臨界電量，t_vol表示該滿充電壓，vol表示該即時電壓，而stp表示正實數。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電池模組的電量量測裝置，其中所述stp為於滿充狀態下該電池模組的該電池電量顯示值減去該臨界電量。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電池模組的電量量測裝置，更包括：一輸出單元，耦接該計算處理單元，其中該計算處理單元控制該輸出單元回報該電池電量顯示值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電池模組的電量量測裝置，更包括：一電流量測單元，耦接該計算處理單元，用以量測該電池模組的一充電電流，其中當該即時電壓不小於該滿充電壓時，該計算處理單元依據該充電電流計算該電池模組的該電池電量顯示值。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電池模組的電量量測裝置，其中當該即時電壓不小於該滿充電壓時，以及當該充電電流大於等於一滿充電流時，該計算處理單元將該電池模組的一電量暫時值設定為一初始值，然後持續將該電量暫時值減去一電量步階值及將該充電電流減去一電流步階值，直至該充電電流小於一電流閥值為止後，將該電量暫時值作為當前該電池模組的一電池電量顯示值，其中該滿充電流為該電池模組的電量進入一滿充範圍時的充電電流臨界值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電池模組的電量量測裝置，其中在持續將該電量暫時值減去該電量步階值及將該充電電流減去該電流步階值之前，該計算處理單元還將該充電電流減去該滿 充電流。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之電池模組的電量量測裝置，其中該電流步階值為該電池模組的一額定容量除以該初始值。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之電池模組的電量量測裝置，其中當該充電電流小於該滿充電流時，該計算處理單元將該電池電量顯示值設定為一滿充值。
  11. 一種電池模組的電量量測方法，包括下列步驟：量測該電池模組的一即時電壓；比較該即時電壓與該電池模組的一滿充電壓，其中該滿充電壓為該電池模組的電量進入一準滿充範圍時的電壓值；以及當該即時電壓小於該滿充電壓時，依據對應的一臨界電量、該即時電壓與該滿充電壓，計算該電池模組的一電池電量顯示值，其中該臨界電量為當該電池模組的電量未進入該準滿充範圍時的最大電量。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之電池模組的電量量測方法，更包括：量測該電池模組的一充電電流；以及當該充電電流小於等於零時，停止量測該電池電量顯示值。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之電池模組的電量量測方法，其中所述計算該電池模組的該電池電量顯示值的步驟包括：計算soc=m_rsoc-[(t_vol-vol)/stp]以獲得該電池模組的該電池電量顯示值soc，其中m_rsoc表示該臨界電量，t_vol表示該滿 充電壓，vol表示該即時電壓，而stp表示正實數。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之電池模組的電量量測方法，其中所述stp為於滿充狀態下該電池模組的該電池電量顯示值減去該臨界電量。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之電池模組的電量量測方法，更包括：回報該電池電量顯示值。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之電池模組的電量量測方法，更包括：量測該電池模組的一充電電流；以及當該即時電壓不小於該滿充電壓時，依據該充電電流計算該電池模組的該電池電量顯示值。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之電池模組的電量量測方法，其中所述依據該充電電流計算該電池模組的該電池電量顯示值之步驟包括：當該充電電流大於等於一滿充電流時，將該電池模組的一電量暫時值設定為一初始值，其中該滿充電流為該電池模組的電量進入一滿充範圍時的充電電流臨界值；以及持續將該電量暫時值減去一電量步階值及將該充電電流減去一電流步階值，直至該充電電流小於一電流閥值為止後，將該電量暫時值作為當前該電池模組的一電池電量顯示值。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之電池模組的電量量測方法， 其中在持續將該電量暫時值減去該電量步階值及將該充電電流減去該電流步階值之前，所述電量量測方法還包括：將該充電電流減去該滿充電流。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之電池模組的電量量測方法，其中該電流步階值為該電池模組的一額定容量除以該初始值。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之電池模組的電量量測方法，更包括：當該充電電流小於該滿充電流時，該計算處理單元將該電池電量顯示值設定為一滿充值。
  21. 一種電池模組的電量量測裝置，包括：一電流量測單元，用以量測該電池模組的一充電電流；以及一計算處理單元，耦接該電流量測單元，將該充電電流與該電池模組的一滿充電流進行比較，當該充電電流大於等於該滿充電流時，將該電池模組的一電量暫時值設定為一初始值，然後持續將該電量暫時值減去一電量步階值及將該充電電流減去一電流步階值，直至該充電電流小於一電流閥值為止後，將該電量暫時值作為當前該電池模組的一電池電量顯示值，其中該滿充電流為該電池模組的電量進入一滿充範圍時的充電電流臨界值。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之電池模組的電量量測裝置，其中在持續將該電量暫時值減去該電量步階值及將該充電電流減去該電流步階值之前，該計算處理單元還將該充電電流減去該滿充電流。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之電池模組的電量量測裝置，其中該電流步階值為該電池模組的一額定容量除以該初始值。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之電池模組的電量量測裝置，其中當該充電電流小於該滿充電流時，該計算處理單元將該電池電量顯示值設定為一滿充值。
  25. 如申請專利範圍第21項所述之電池模組的電量量測裝置，其中當該充電電流小於等於零時，該電量量測裝置停止該電池電量顯示值的量測。
  26. 如申請專利範圍第21項所述之電池模組的電量量測裝置，更包括：一電壓量測單元，耦接該計算處理單元，用以量測該電池模組的一即時電壓，其中當該即時電壓不小於一滿充電壓時，該計算處理單元進行所述將該電量暫時值減去該電量步階值之操作以獲得該電池模組的該電池電量顯示值，其中該滿充電壓為該電池模組的電量進入一滿充範圍時的電壓值。
  27. 如申請專利範圍第21項所述之電池模組的電量量測裝置，更包括：一輸出單元，耦接該計算處理單元，其中該計算處理單元控制該輸出單元回報該電池電量顯示值。
  28. 如申請專利範圍第21項所述之電池模組的電量量測裝置， 更包括：一電壓量測單元，用以量測該電池模組的一即時電壓；其中當該即時電壓小於一滿充電壓時，該計算處理單元依據對應的一臨界電量、該即時電壓與該滿充電壓，計算該電池模組的該電池電量顯示值，其中該滿充電壓為該電池模組的電量進入一準滿充範圍時的電壓值。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之電池模組的電量量測裝置，其中該臨界電量為當該電池模組的電量未進入該準滿充範圍時的最大電量。
  30. 如申請專利範圍第28項所述之電池模組的電量量測裝置，其中該計算處理單元計算soc=m_rsoc-[(t_vol-vol)/stp]以獲得該電池模組的該電池電量顯示值soc，其中m_rsoc表示該臨界電量，t_vol表示該滿充電壓，vol表示該即時電壓，而stp表示正實數。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之電池模組的電量量測裝置，其中所述stp為於滿充狀態下該電池模組的該電池電量顯示值減去該臨界電量。
  32. 一種電池模組的電量量測方法，包括下列步驟：量測該電池模組的一充電電流；比較該充電電流與該電池模組的一滿充電流，其中該滿充電流為該電池模組的電量進入一滿充範圍時的充電電流臨界值；以及當該充電電流大於等於該滿充電流時，將該電池模組的一電 量暫時值設定為一初始值，然後持續將該電量暫時值減去一電量步階值及將該充電電流減去一電流步階值，直至該充電電流小於一電流閥值為止後，將該電量暫時值作為當前該電池模組的一電池電量顯示值。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之電池模組的電量量測方法，其中在所述持續將該電量暫時值減去該電量步階值及將該充電電流減去該電流步階值之步驟前，所述電量量測方法還包括：將該充電電流減去該滿充電流。
  34. 如申請專利範圍第32項所述之電池模組的電量量測方法，其中該電流步階值為該電池模組的一額定容量除以該初始值。
  35. 如申請專利範圍第32項所述之電池模組的電量量測方法，更包括：當該充電電流小於該滿充電流時，該計算處理單元將該電池電量顯示值設定為一滿充值。
  36. 如申請專利範圍第32項所述之電池模組的電量量測方法，其中在量測該電池模組的該充電電流的步驟之後，更包括：當該充電電流小於等於零時，停止量測該電池電量顯示值。
  37. 如申請專利範圍第32項所述之電池模組的電量量測方法，更包括：量測該電池模組的一即時電壓；以及當該即時電壓不小於一滿充電壓時，進行所述將該電量暫時值減去該電量步階值之操作以獲得該電池模組的該電池電量顯示 值，其中該滿充電壓為該電池模組的電量進入一滿充範圍時的電壓值。
  38. 如申請專利範圍第32項所述之電池模組的電量量測方法，其中在得到當前該電池模組的該電池電量顯示值的步驟之後，更包括：回報該電池電量顯示值。
  39. 如申請專利範圍第32項所述之電池模組的電量量測方法，更包括：量測該電池模組的一即時電壓；當該即時電壓小於一滿充電壓時，依據對應的一臨界電量、該即時電壓與該滿充電壓，計算該電池模組的該電池電量顯示值，其中該滿充電壓為該電池模組的電量進入一準滿充範圍時的電壓值。
  40. 如申請專利範圍第39項所述之電池模組的電量量測方法，其中該臨界電量為當該電池模組的電量未進入該準滿充範圍時的最大電量。
  41. 如申請專利範圍第39項所述之電池模組的電量量測方法，其中所述計算該電池模組的該電池電量顯示值的步驟包括：計算soc=m_rsoc-[(t_vol-vol)/stp]以獲得該電池模組的該電池電量顯示值soc，其中m_rsoc表示該臨界電量，t_vol表示該滿充電壓，vol表示該即時電壓，而stp表示正實數。
  42. 如申請專利範圍第41項所述之電池模組的電量量測方法， 其中所述stp為於滿充狀態下該電池模組的該電池電量顯示值減去該臨界電量。
  43. 一種電池模組的電量量測裝置，包括：一電壓量測單元，用以量測該電池模組的一即時電壓；一電流量測單元，用以量測該電池模組的一充電電流；以及一計算處理單元，耦接該電壓量測單元及該電流量測單元，依據該即時電壓或該充電電流判斷該電池模組是否進入一第一充電模式或是一第二充電模式，當該電池模組進入該第一充電模式時，該計算處理單元採用一第一演算方法計算該電池模組的一電池電量顯示值，以及當該電池模組進入該第二充電模式時，該計算處理單元採用不同於該第一演算方法的一第二演算方法計算該電池模組的該電池電量顯示值。
  44. 如申請專利範圍第43項所述之電池模組的電量量測裝置，其中當該即時電壓不小於一滿充電壓時且當該充電電流大於等於一滿充電流時，該計算處理單元判斷該電池模組進入該第二充電模式，以及該第二演算方法包括：將該電池模組的一電量暫時值設定為一初始值，然後持續將該電量暫時值減去一電量步階值及將該充電電流減去一電流步階值，直至該充電電流小於一電流閥值為止後，將該電量暫時值作為當前該電池模組的該電池電量顯示值，其中該滿充電壓為該電池模組的電量進入一準滿充範圍時的電壓值，而該滿充電流為該電池模組的電量進入一滿充範圍時的充電電流臨界值。
  45. 如申請專利範圍第44項所述之電池模組的電量量測裝置，其中在持續將該電量暫時值減去該電量步階值及將該充電電流減去該電流步階值之前，該計算處理單元還將該充電電流減去該滿充電流。
  46. 如申請專利範圍第44項所述之電池模組的電量量測裝置，其中該電流步階值為該電池模組的一額定容量除以該初始值。
  47. 如申請專利範圍第44項所述之電池模組的電量量測裝置，其中當該即時電壓大於等於該滿充電壓時且該充電電流小於該滿充電流時，該計算處理單元將該電池電量顯示值設定為一滿充值。
  48. 如申請專利範圍第43項所述之電池模組的電量量測裝置，更包括：一庫倫計，耦接該計算處理單元，其中當該即時電壓不小於一滿充電壓時且當該充電電流大於等於一滿充電流時，該計算處理單元判斷該電池模組進入該第二充電模式，以及該第二演算方法包括：該計算處理單元控制該庫倫計量測該電池模組的一充電電量，以及依據該充電電量計算該電池電量顯示值。
  49. 如申請專利範圍第43項所述之電池模組的電量量測裝置，更包括：一庫倫計，耦接該計算處理單元，其中當該即時電壓小於該滿充電壓時，該計算處理單元判斷 該電池模組進入該第一充電模式，以及該第一演算方法包括：該計算處理單元控制該庫倫計量測該電池模組的一充電電量，以及依據該充電電量計算該電池電量顯示值。
  50. 如申請專利範圍第43項所述之電池模組的電量量測裝置，其中當該即時電壓小於一滿充電壓時，該計算處理單元判斷該電池模組進入該第一充電模式，以及該第一演算方法包括：依據對應的一臨界電量、該即時電壓與該滿充電壓，計算該電池模組的一電池電量顯示值，其中該滿充電壓為該電池模組的電量進入一準滿充範圍時的電壓值。
  51. 如申請專利範圍第50項所述之電池模組的電量量測裝置，其中該臨界電量為當該電池模組的電量未進入該準滿充範圍時的最大電量。
  52. 如申請專利範圍第50項所述之電池模組的電量量測裝置，其中該第一演算方法包括：該計算處理單元計算soc=m_rsoc-[(t_vol-vol)/stp]以獲得該電池模組的該電池電量顯示值soc，其中m_rsoc表示該臨界電量，t_vol表示該滿充電壓，vol表示該即時電壓，而stp表示正實數。
  53. 如申請專利範圍第52項所述之電池模組的電量量測裝置，其中所述stp為於滿充狀態下該電池模組的該電池電量顯示值減去該臨界電量。
  54. 如申請專利範圍第43項所述之電池模組的電量量測裝置，其中當該充電電流小於等於零時，該電量量測裝置停止該電池電 量顯示值的量測。
  55. 如申請專利範圍第43項所述之電池模組的電量量測裝置，更包括：一輸出單元，耦接該計算處理單元，其中該計算處理單元控制該輸出單元回報該電池電量顯示值。
  56. 一種電池模組的電量量測方法，包括下列步驟：量測該電池模組的一即時電壓；量測該電池模組的一充電電流；依據該即時電壓或該充電電流判斷該電池模組是否進入一第一充電模式或是一第二充電模式；當該電池模組進入該第一充電模式時，採用一第一演算方法計算該電池模組的一電池電量顯示值；以及當該電池模組進入該第二充電模式時，採用不同於該第一演算方法的一第二演算方法計算該電池模組的該電池電量顯示值。
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