TWI700505B

TWI700505B - 用於評估電池之健全狀態的方法及設備

Info

Publication number: TWI700505B
Application number: TW106139612A
Authority: TW
Inventors: 近藤英雄
Original assignee: 美商半導體組件工業公司
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2020-08-01
Also published as: US20180143262A1; US10345392B2; CN108107368A; TW201833575A; US20190277922A1

Abstract

本發明相關於電池管理，且特別相關於用於評估一電池之一健全狀態的一設備及一方法，及對應的電池監視系統。由本發明解決的一個技術問題係改善電池操作及提供更精確的電池資料。根據一實施例，一種用於評估一電池之一健全狀態的一設備，其包含：一電壓感測器，其回應於該電池的一輸出電壓；一電流感測器，其回應於該電池的一電流；及一邏輯單元，其回應於該電壓感測器及該電流感測器，其中該邏輯單元組態以：判定該電池的一基線內部電阻；基於該電流及該輸出電壓計算該電池的一老化內部電阻；及基於該基線內部電阻及該老化內部電阻評估該電池的該健全狀態。由本發明達到的一個技術效果係提供改善的電池操作及更精準的電池資料。

Description

用於評估電池之健全狀態的方法及設備

本發明相關於電池管理，且特別相關於用於評估電池之健全狀態的設備及方法，及對應的電池系統。

「電池容量」係由電池所儲存之電荷的度量（一般以安培小時為單位），並由電池中所含有之活性材料的質量判定。電池容量代表在特定條件下能從電池提取的最大能量量。然而，電池的有效容量（電池「健全狀態」）可能與「標示」額定容量顯著地不同。電池的有效儲存容量隨歲數減少並遭受不可逆的損害。此損害係由腐蝕及其他不可逆的化學過程所導致。內部電池組件的老化也促進損害。單電池的板腐蝕，且隨著該等板腐蝕，該等板的操作表面面積減少且電解質遭受化學變化，導致彼等二者成為較少化學反應性的。該等變化減少單電池中之反應組分的容積，減少單電池的充電容量。當腐蝕產物抑制電子自由流過該等板時，其也增加單電池的內部電阻。電池的各充電/放電循環也具有相似效應，但是以加速的速率。結果，當電池老化且退化時，電池的有效容量降低，減少電池能提供電流至裝置的時間。另外，電壓位準更快下降，將降低的電壓施加至裝置。用於測量電池之有效容量的習知方法係低效的且容易出錯，因為許多方法需要將電池從裝置移除。其他方法需要用於測量在已知時間框內的電流的感測電阻器，其佔據大面積、高成本、並降低效能。

由本發明解決的一個技術問題係改善電池操作及提供更精確的電池資料。在一態樣中，本發明係一種用於評估一電池之一健全狀態的設備，其包含：一電壓感測器，其回應於該電池的一輸出電壓；一電流感測器，其回應於該電池的一電流；及一邏輯單元，其回應於該電壓感測器及該電流感測器，其中該邏輯單元組態以：判定該電池的一基線內部電阻；基於該電流及該輸出電壓計算該電池的一老化內部電阻；及基於該基線內部電阻及該老化內部電阻評估該電池的該健全狀態。根據上述設備的一實施例，該邏輯單元進一步組態成：判定該電池是否正在充電或放電；及僅在該電池正在放電時評估該電池的該健全狀態。根據上述設備的一實施例，該設備進一步包含一記憶體裝置，其回應於該邏輯單元並儲存一第二電池特徵，該第二電池特徵指示該電池的一內部電阻與一相對充電狀態之間的一關係；且其中該邏輯單元組態成根據該電池的該相對充電狀態及該第二電池特徵判定該電池的該基線內部電阻。根據上述設備的一實施例，該設備進一步包含耦接至該電流感測器的一次要電流電路，該次要電流電路包含：並聯耦接的一第一電晶體及一第二電晶體；及一電壓源電路，其藉由施加一預定恆定電壓至該第一及第二電晶體各者以可選地操作該第一及第二電晶體。根據上述設備的一實施例，該設備進一步包含一溫度感測器，該溫度感測器耦接至該邏輯單元並回應於該電池的一溫度，其中該邏輯單元組態成根據該電池的該溫度調整該電池的該老化內部電阻。由本發明達到的一個技術效果係提供改善的電池操作及更精準的電池資料。

本技術可按照功能方塊組件及各種處理步驟描述。此種功能方塊可藉由組態成實施指定功能並達到各種結果之任何數目的組件實現。例如，本技術可採用可實行各式各樣的功能的各種溫度感測器、電壓感測器、電流感測器、處理單元、計算、及演算法等。此外，本技術可結合任何數目的系統實踐，諸如，汽車系統、緊急充電系統、及採用在消費性電子及消費性可穿戴設備中的系統，且所描述的系統僅係本技術的例示性應用。另外，本技術可採用用於測量電壓、測量電流、測量溫度、及儲存資料等的任何數目的習知技術。根據本技術的各種態樣之用於評估電池之健全狀態(state of health, SOH)的方法及設備可結合任何合適的電池操作設備操作。例如，該設備可包含行動電話、電腦、平板電腦、或照相機。參考圖1，在本技術的例示性實施例中，用於評估電池之健全狀態的方法及設備可結合包括電池分析電路105及電池組110的系統100操作，諸如，行動電話或其他通訊系統。該系統也可包括其他組件，諸如，顯示器單元112、電源調節器電路116、系統LSI（Large Scale Integration，大型積體）電路114、及操作單元113。根據各種實施例，系統100也可包含額外元件，諸如，次要電池115，以當系統100關斷時操作系統100的即時時脈電路（未圖示）及/或更新該系統的時間。電池組110可係系統100的電源，並可包含電池130，諸如，可充電鋰離子電池。在例示性實施例中，電池130在電池130的負電極與正電極之間產生輸出電壓V_b 。電池組110也可包含根據電池130的溫度提供信號的溫度感測器。在本實施例中，溫度感測器包含產生對應於電池130之溫度的電壓V_t 的熱敏電阻器131。然而，溫度感測器可包含用於產生對應於電池130之溫度的信號的任何合適感測器或其他裝置或系統。顯示器單元112顯示關於裝置的資訊。顯示器單元112可包含用於特定應用及/或環境的任何合適顯示器，例如，設置在行動電話中以顯示字元、及影像等的習知顯示器，諸如，液晶面板。操作單元113提供供使用者控制裝置的介面，並可包含用於特定裝置或應用的任何合適控制介面。例如，操作單元113可包含一或多個各種種類的按鈕，諸如，撥號鍵、及電源鍵等（未圖示），以操作行動電話，並可根據鍵板的操作輸出控制信號CONT。例如，若使用者操控操作單元113中的電源鍵以啟動行動電話，操作單元113產生產生控制信號CONT以啟動行動電話。操作單元113可包含用於促進使用者控制的任何合適介面，諸如，習知鍵板、觸控螢幕、語音辨識系統、及/或目光操作輸入系統。系統LSI電路114實施該裝置的通訊功能。系統LSI電路114可包含用於特定裝置或應用的任何合適系統，諸如，行動電話通訊電路、可程式邏輯裝置、及記憶體裝置等。在本實施例中，系統LSI電路114包含大型積體電路以實現各種功能，例如，行動電話中的通訊。電源調節器電路(power supply regulator circuit, PSRC) 116可產生用於供電裝置之各種元件的一或多個電源電壓。例如，電源調節器電路116可基於電池130之輸出電壓V_b 及/或來自外部電源的電力對系統LSI電路114及其他系統元件供電。電源調節器電路116可包含用於對各種元件提供合適電壓的習知電源調節系統。電池分析電路105判定電池130的健全狀態，並可根據任何適合因子如此作，該等因子包括，但不限於電池的歲數、內部電阻、電流、電壓、相對充電狀態(RSOC)、及/或有效電池容量。電池分析電路105可包含用於決定電池130之健全狀態的任何合適組件。例如，電池分析電路105可包括微電腦122、驅動電路123、第三電源電路121、及電量計電路120。例如，微電腦122可基於從操作單元113接收的控制信號CONT控制行動電話。此外，微電腦122可將從電量計電路120輸出的資料DO轉移至其可組態成驅動顯示器單元112的驅動電路123。驅動電路123可基於來自微電腦122的資料DO驅動顯示器單元112，使得電池30的剩餘容量、及溫度等能顯示在顯示器單元112上。第三電源電路121可，諸如，從次要電池115產生電源電壓以操作電量計電路120。在各種實施例中，系統100可進一步包含時序單元（未圖示）以根據預定時序週期操作各種電路。電量計電路120接收各種輸入、決定電池130的健全狀態、並提供對應信號。電量計電路120可接收對應於相關準則的信號，諸如，來自溫度感測器131的溫度信號及來自電池130的電壓信號，以及，諸如，來自操作單元113及/或微電腦122的控制信號。電量計電路120也可產生信號，諸如，對應於電池130之健全狀態的信號。電量計電路120可用任何合適方式實作，諸如，以大型積體(LSI)電路的形式。例如，參考圖2，電量計電路120的一實施例可包含邏輯單元215、電流感測器265、及記憶體210。電量計電路120可進一步包含選擇器200、AD轉換器205、及介面(IF)電路220。選擇器200可包含電路以，例如，基於來自邏輯單元210的指令選擇待提供至AD轉換器205的輸出電壓V_b 或電壓V_t 。 AD轉換器205可包含電路以將類比信號，諸如，來自從選擇器200輸出之輸出電壓V_b 及熱敏電阻器電壓V_t 的電壓信號，轉換成數位值。AD轉換器205可包含任何合適的類比-至-數位架構，並可基於特定應用選擇。IF電路220可包含電路以在邏輯單元215與操作單元113、電源調節器電路116、與微電腦122之間交換各種資料。IF電路220也可，例如，經由信號EN_CC 促進電壓源電路250的控制。電流感測器265可測量系統100中的各種電流。在例示性實施例中，電流感測器265可測量通過電池130的電流I_DD 。在本實施例中，電流感測器265可與負載電流是否未知無關地測量電流I_DD 。電流I_DD 可在各種時間並以不同時間間隔測量。電量計120可進一步包含次要電流電路270以可選地產生各種電流以在輸出電壓V_b 中引起變化。次要電流電路270可耦接至電流感測器265並可包含用於可選地啟動一或多個次要電流的任何合適電路，例如，第二電流I_DD2 及第三電流I_DD3 。次要電流電路270可耦接至輸出電壓V_b ，並可使用任何數目的裝置以產生期望電流，諸如，電流源及/或電晶體。例如，次要電流的數目可相關於系統中之未知參數的數目，諸如，負載的內部電阻。在例示性實施例中，次要電流電路270包含第一電晶體255及第二電晶體260。可將第一電晶體255及第二電晶體260導通或關斷以產生次要電流。例如，當第一電晶體255「打開」時，其可產生第二電流I_DD2 。相似地，當第二電晶體260「打開」時，其可產生第三電流I_DD3 。當電晶體的一者導通時，能在輸出電壓V_b （節點V_b ）偵測到電流中的變化。此加入的次要電流影響電池130的輸出電壓V_b ，其可藉由電量計120測量。通常，充電器IC（未圖示）將至負載的電流維持恆定，所以輸出電壓V_b 中的變化不改變至負載的電流。電量計120可在任一電晶體導通前測量輸出電壓V_b ，然後在第一電晶體255導通後再度測量，並在第二電晶體260導通後再度測量。如此，能將二電晶體導通後的電流IDD表示為：I_DD = I_{DD_FG} + I_{DD_PSRC} + I_DD2 + I_DD3 。因此，由於額外電流I_DD2 、I_DD3 ，電量計120可使用歐姆定律利用輸出電壓V_b 中的變化計算各種參數，諸如，電池130之內部電阻R_int 。次要電流電路270可進一步包含電壓源電路250以可選地操作（導通或關斷）第一電晶體255及/或第二電晶體260以提供通過第一電晶體255及/或第二電晶體260的恆定電流。例如，電壓源電路250可提供預定電壓V_G 至第一電晶體255及第二電晶體260之各者的閘極端以允許電流流過各電晶體255、260。電壓源電路250可包含用於可選地控制第一電晶體255及第二電晶體260的任何合適組件。例如，電壓源電路250可包含耦接至第一電晶體255及第二電晶體260之各者的閘極端的運算放大器（未圖示）。邏輯單元215可控制電量計電路120並藉由執行儲存在記憶體210中的各種程式實現各種功能。例如，邏輯單元215可實施各種計算，諸如，判定電池的內部電阻R_int 、計算電池的RSOC、及計算電池130的SOH。邏輯單元215也可接收關於電池130之已測量電流I_DD 及充電/放電狀態的資訊，以及儲存在記憶體210中的資料。在例示性實施例中，邏輯單元215根據電池的內部電阻計算電池130的SOH，諸如，使用下式：

，其中R_{int_new} 係當電池係新電池時的內部電阻（亦即，基線內部電阻），且R_{int_aged} 係電池已老化後的內部電阻。SOH可相關於電池的整體充電儲存容量，諸如，電池之單電池效能。邏輯單元215可進一步解譯SOH值並提供指示器，諸如，指示光、訊息、及信號等，以通知使用者電池130的SOH。邏輯單元215可解譯SOH值以指示電池的通常SOH及/或剩餘壽命，例如，電池130是否在極好、良好、下跌、或不良健全狀態中。邏輯單元可進一步指示使用者採取一些具體行動，諸如，更換電池130的指示器。例如，若SOH具有等於50%的值，此意謂著電池130已損失50%的其充電容量，且邏輯單元215可將此值解譯為電池的健全下降並指示使用者應更換電池130。參考圖3，記憶體210可包含電路以儲存待由邏輯單元215執行的程式及各種種類的資料。在例示性實施例中，記憶體210可包含ROM（唯讀記憶體）及RAM（隨機存取記憶體）。記憶體210的儲存區可設有程式儲存單元300以儲存程式以操作單元215。記憶體210可包含內部電阻-RSOC資料儲存單元305、有效電池容量-電阻資料儲存單元340、及電壓-RSOC資料儲存單元335以儲存由邏輯單元215使用的資料以評估電池130的健全狀態。RSOC可表示為電池130的剩餘容量對電池130之總有效容量的比率。記憶體210可進一步包含電壓-溫度資料儲存單元310以儲存指示熱敏電阻器電壓V_t 與溫度之間的關係的資料。記憶體可進一步包含電流資料儲存單元320以儲存電流I_DD 的值及電池130的充電/放電狀態，及電壓資料儲存單元325以儲存經測量輸出電壓V_b 。參考圖4，內部電阻-RSOC資料儲存單元305可儲存指示電池130之內部電阻R_int 與電池130的相對充電狀態之間的關係的資料。該資料可用任何合適方式儲存，諸如，儲存在查找表中。資料可代表當電池130係新電池時的內部電阻R_int 及RSOC特徵（亦即，基線內部電阻特徵），以及當電池老化時的特徵。通常，當電池老化時，針對RSOC的所有值，內部電阻R_int 增加。參考圖5，電壓-RSOC資料儲存單元335可儲存描述輸出電壓V_b 與RSOC之間的關係的資料。例如，該資料可用查找表的形式或其他合適形式儲存。電壓-RSOC資料儲存單元335可包含一或多個指定溫度的OCV特徵，例如，攝氏20度。當曲線化時，OCV特徵可稱為OCV曲線。若電池130正在充電，電壓-RSOC曲線可相對於OCV曲線增加，且若電池130正在放電，電壓-RSOC曲線可相對於OCV曲線減少。電壓-RSOC曲線相對於OCV曲線增加或減少的量取決於電流I_DD 的量值。因此，當輸出電壓V_b 及RSOC為已知時，電壓-RSOC資料儲存單元335可用於判定電池130是否正在充電或放電。在各種實施例中，電壓-RSOC資料儲存單元335也可根據輸出電壓V_b 及RSOC儲存對應於各種電流位準的電流資料。若輸出電壓V_b 及RSOC為已知，電量計電路120可評估電流。例如，若輸出電壓V_b 係4000 mV且RSOC係80百分比，則電量計電路120可將電流評估為+20X mA（其中X係基於電池規格的移位因子，諸如，電池的容量）。參考圖1至圖6，在操作時，電量計電路120可基於各種因子評估電池130的健全狀態，諸如，電池130的溫度、當電池130係新電池時的內部電阻_{Rint_new} 、老化電池130的內部電阻_{Rint_aged} 、經測量電壓_Vb 、經測量電流_IDD 、及/或電池130的充電/放電狀態。根據各種實施例，電量計電路120測量電流_IDD 及輸出電壓_Vb ，並計算老化電池130的內部電阻_{Rint_aged} 。電量計電路120可利用電池的已計算RSOC、新電池特徵、及老化電池130的已計算內部電阻_{Rint_aged} 以判定電池130的健全狀態。電量計電路120可用任何合適方式判定新電池130的內部電阻R_{int_new} 。例如，在各種實施例中，電量計電路120可首先使用習知方法，諸如，庫倫計數法及/或電壓評估法，計算電池130的RSOC(700)。電量計電路120可利用經計算RSOC決定電池130的基線內部電阻R_{int_new} 。RSOC值可與隨電池老化之電池的內部電阻關聯。因此，電量計120可根據新電池特徵曲線利用經計算RSOC找出與特定RSOC值關聯的內部電阻(730)。例如，電量計120可從含有內部電阻-RSOC資料的查找表取得內部電阻值，諸如，來自內部電阻-RSOC資料儲存單元305的資料。例如，參考圖4，若經計算RSOC係50%，則電池的對應基線內部電阻R_{int_new} 約為150 m-ohm。再度參考圖6，電量計電路120可測量電池130的輸出電壓V_b (705)。例如，選擇器200可接收電池130的輸出電壓V_b 並經由AD轉換器205將該電壓轉換成數位值。可將代表輸出電壓V_b 的數位值傳輸至邏輯單元215。該數位值也可儲存在電壓資料儲存單元325中。電量計電路120可利用輸出電壓V_b 及經計算RSOC以判定電池130是否在充電狀態或放電狀態中，例如，藉由存取電壓-RSOC資料儲存單元並根據經計算RSOC及輸出電壓V_b 決定電池130是否正在充電或放電。電流感測器265可測量電流I_DD (710)，諸如，在測量輸出電壓V_b 之後。可測量電流I_DD 以判定數值電流值。在各種實施例中，電流I_DD 僅在電池130在放電狀態中時測量，因為電流在放電狀態期間係藉由充電器IC穩定。通常，當充電IC正在充電電池130時，充電電流可根據充電器IC的充電模式改變。例如，在恆流充電模式中，充電器IC可根據恆定電流位準充電電池130，且在恆壓充電模式中，充電器IC可根據恆定電壓位準充電電池，其中電流持續下降。電量計電路120也可判定老化電池130的內部電阻R_{int_aged} 。老化內部電阻R_{int_aged} 可用任何合適方式測量，諸如，藉由計算電池130中驅動電流通過次要電流電路270所需要的電壓變化。例如，在例示性實施例中，可獨立地操作第一電晶體255及第二電晶體260以控制電流I_DD 。IF電路220可將信號EN_CC 傳輸至電壓源電路250，其中電壓源電路250可將第一閘極電壓V_G1 施加至第一電晶體255及/或將第二閘極電壓V_G2 施加至第二電晶體260。當第一電晶體255導通時（藉由施加第一閘極電壓V_G1 ），第一電晶體255作用為獨立電流源以傳遞恆定電流。第一電晶體255可從進入電量計電路120的電流汲取並提供第二電流I_DD2 。電量計120可在任一電晶體導通前測量輸出電壓V_b ，且在各電晶體導通後再度測量。由第一電晶體255汲取的額外電流增加電池130的輸出電壓V_b ，並可將新輸出電壓V_{b_new} 描述為：V_{b_new} = V_b + ΔV₂₅₅ ，其中ΔV₂₅₅ 係由於第一電晶體255導通而在輸出電壓中的變化。因此，內部電阻R_{int_aged} 可描述如下：R_{int_aged} = ΔV₂₅₅ /I_DD2 。相似地，當也將第二電晶體260導通時（藉由施加第二閘極電壓V_G2 ），第二電晶體260也作用為獨立電流源以傳遞恆定電流。第二電晶體260也可從進入電量計電路120的電流汲取並提供第三電流I_DD3 。由第二電晶體260提供的額外電流進一步增加電池130的輸出電壓V_b ，並可將新輸出電壓V_{b_new} 描述為：V_{b_new} = V_b + ΔV₂₅₅ + ΔV₂₆₀ ，其中ΔV₂₆₀ 係由於第二電晶體260導通而在輸出電壓中的變化。因此，內部電阻R_{int_aged} 可描述如下：R_{int_aged} = ΔV₂₅₅ + ΔV₂₆₀ /I_DD2 + I_DD3 。電流感測電路265可測量電流I_DD （例如，I_DD2 及/或I_DD3 ），並傳輸電流資料I_DD 至記憶體210，其中其可由電流資料儲存單元320儲存。一旦得到輸出電壓V_b 及電流I_DD ，可計算老化電池130的內部電阻R_{int_aged} (715)。例如，邏輯單元215可從記憶體210提取輸出電壓V_{b_new} （其中在利用二電晶體255、260的情形中，V_{b_new} = V_b + ΔV₂₅₅ + ΔV₂₆₀ ，或在僅第一電晶體255導通的情形中，V_{b_new} = V_b + ΔV₂₅₅ ），及電流I_DD ，並計算老化電池的內部電阻R_{int_aged} （亦即，R_{int_aged} = V_b /I_DD ，其中I_DD = I_{DD_PSRC} + I_{DD_FG} + I_DD2 ，或I_DD = I_{DD_PSRC} + I_{DD_FG} + I_DD2 + I_DD3 ）。然後邏輯單元215可使用老化電池的經計算內部電阻R_int __aged 及根據新電池特徵的內部電阻R_{int_new} 計算電池130的SOH (720)。在例示性實施例中，邏輯單元215根據上式計算SOH。在各種實施例中，邏輯單元215更進一步將SOH值轉換成電池130之健全狀態的通常指示，諸如，「良好」、「不良」等。然後電池分析電路105可將健全狀態傳輸至顯示器單元112 (725)以提供指示器通知通常指示器及/或具體指令給使用者，諸如，是否更換電池130。在一態樣中，一種用於評估一電池之一健全狀態的設備，其包含：一電壓感測器，其回應於該電池的一輸出電壓；一電流感測器，其回應於該電池的一電流；及一邏輯單元，其回應於該電壓感測器及該電流感測器，其中該邏輯單元組態以：判定該電池的一基線內部電阻；基於該電流及該輸出電壓計算該電池的一老化內部電阻；及基於該基線內部電阻及該老化內部電阻評估該電池的該健全狀態。在一實施例中，該邏輯單元組態成：判定該電池是否正在充電或放電；及僅在該電池正在放電時評估該電池的該健全狀態。在一實施例中，該設備進一步包含：一記憶體裝置，其回應於該邏輯單元並儲存一第一電池特徵，該第一電池特徵指示該電池的該電壓與一相對充電狀態之間的一關係；且其中該邏輯單元組態成根據該電池的該相對充電狀態、該電壓、及該第一電池特徵判定該電池是否正在充電或放電。在一實施例中，該邏輯單元組態成根據該電池的該相對充電狀態判定該電池的該基線內部電阻。在一實施例中，該設備進一步包含：一記憶體裝置，其回應於該邏輯單元並儲存一第二電池特徵，該第二電池特徵指示該電池的一內部電阻與一相對充電狀態之間的一關係；且其中該邏輯單元組態成根據該電池的該相對充電狀態及該第二電池特徵判定該電池的該基線內部電阻。在一實施例中，該設備進一步包含：耦接至該電流感測器的一次要電流電路，其包含並聯耦接的一第一電晶體及一第二電晶體。在一實施例中，該次要電流電路進一步包含一電壓源電路，其藉由施加一預定恆定電壓至該第一及第二電晶體各者以可選地操作該第一及第二電晶體。在一實施例中，該設備進一步包含：一溫度感測器，其耦接至該邏輯單元並回應於該電池的一溫度，其中該邏輯單元組態成根據該電池的該溫度調整該電池的該老化內部電阻。在另一態樣中，一種用於評估一電池之一健全狀態的方法包含：測量該電池的一輸出電壓；測量該電池的一電流；基於該電流及該輸出電壓計算該電池的一老化內部電阻；及基於該老化內部電阻評估該電池的該健全狀態。在一實施例中，該方法進一步包含：判定該電池的一相對充電狀態；基於該電池的該相對充電狀態判定該電池的一基線內部電阻；及基於該電池的該經計算老化內部電阻及該基線內部電阻評估該電池的該健全狀態。在一實施例中，該方法進一步包含：施加一次要電流至該電池，其中施加該次要電流包含將一電壓施加至並聯耦接的一第一電晶體及一第二電晶體的至少一者及使通過該第一電晶體及該第二電晶體的該電流維持在一恆定位準。在一實施例中，該方法進一步包含判定一電池狀況，其中該電池狀況係一充電狀態及一放電狀態的一者。在一實施例中，該電流僅在該電池的該充電狀態係一放電狀態時測量。在一實施例中，該方法進一步包含：測量該電池的一溫度；及基於該溫度調整該老化內部電阻。在另一態樣中，一種用於評估一電池之一健全狀態的系統，其包含：一電壓感測器，其回應於該電池的一輸出電壓；一記憶體裝置，其儲存：第一電池特徵資料，其指示該電池的該電壓與一相對充電狀態之間的一關係；第二電池特徵資料，其指示該電池的一基線內部電阻與該相對充電狀態之間的一關係；一電流感測器，其回應於該電池的一電流；一次要電流電路，其耦接至該電流感測器以在該輸出電壓中引起一變化；及包含跨越該電池並聯耦接的一第一電晶體及一第二電晶體；及一邏輯單元，其回應於該電壓感測器、該溫度感測器、及該電流感測器並具有對該記憶體裝置的存取，其中該邏輯單元組態成：判定該電池的該相對充電狀態；根據該相對充電狀態及該第二電池特徵資料判定該電池的該基線內部電阻；基於該電流及該輸出電壓計算該電池的一老化內部電阻；及基於該基線內部電阻及該老化內部電阻評估該電池的該健全狀態；及一顯示器單元，其耦接至該邏輯單元以顯示該電池的該健全狀態，其中該顯示器單元顯示至少下列一者：相關於該電池之該健全狀態的一通用指示器及一特定指示器。在一實施例中，該系統進一步包含耦接至該電流感測器的一次要電流電路，該次要電流電路包含並聯耦接的一第一電晶體及一第二電晶體。在一實施例中，該次要電流電路進一步包含一電壓源電路，其藉由施加一預定恆定電壓至該第一及第二電晶體各者以可選地操作該第一及第二電晶體。根據上述設備的一實施例，該系統進一步包含一溫度感測器，該溫度感測器耦接至該邏輯單元並回應於該電池的一溫度，其中該邏輯單元組態成根據該電池的該溫度調整該電池的該老化內部電阻。在一實施例中，該第二電池特徵資料包含描述隨該電池老化之該電池的該內部電阻的資料。在一實施例中，該邏輯單元進一步組態成：根據該電池的該輸出電壓及該相對充電狀態判定該電池是否在該充電狀態或一放電狀態中；及僅在該電池係在該放電狀態中時測量該電流。在以上描述中，本技術已參考具體例示性實施例描述。所顯示及描述的特定實施方案係本技術及其最佳模式的說明，且未企圖另外以任何方式限制本技術的範圍。事實上，為了簡潔起見，可不詳細地描述該方法及系統的習知製造、連接、製備、及其他功能的態樣。此外，顯示在各種圖式中的連接線企圖表示各種元件之間的例示性功能關係及/或步驟。許多替代或額外功能關係或實體連接可存在於實際系統中。本技術已參考具體例示性實施例描述。然而，可產生各種修改及改變而不脫離本技術的範圍。描述及圖式應以說明性的方式而非以限制性的方式看待，且企圖將所有此種修改包括在本技術的範圍內。因此，本技術的範圍應由所描述的通用實施例及彼等的法律等效實施例而非僅由上述具體實例判定。例如，除非另外明確規定，引用在任何方法或處理實施例中的步驟可用任何次序執行，且不限於存在於具體實例中的明顯次序。另外，引用在任何設備實施例中的組件及/或元件可用各式各樣的排列組裝或另外操作地組態以產生與本技術實質相同的結果，且因此不限於引用在具體實例中的具體組態。上文已描述關於特定實施例之效益、其他優點及問題解決方案。然而，不應將任何效益、優點、問題解決方案或可引起任何特定效益、優點或解決方案發生或變得更顯著的任何要素視為係關鍵、必要、或基本特性或組成部分。用語「包含(comprise)」、「包含(comprising)」、或其之任何變化均企圖表示非排他性包括，使得包含要素之列表的處理、方法、物品、組成物、或設備不僅包括所引用的該等要素，也可包括未明確列出或此種處理、方法、物品、組成物、或設備所固有的其他要素。除了未具體引用的結構、配置、應用、比例、要素、材料、或組件外，使用在本技術之實踐中的上述結構、配置、應用、比例、要素、材料、或組件的其他組合及/或修改可變化或另外對具體環境、製造規範、設計參數、或其他操作要求特別地調適而不脫離其的一般目的。本技術已參考示性實施例於上文描述。然而，可對例示性實施例產生改變及修改而不脫離本技術的範圍。如在以下之申請專利範圍中所表達的，企圖將此等及其他改變或修改包括在本技術的範圍內。

100‧‧‧系統105‧‧‧電池分析電路110‧‧‧電池組112‧‧‧顯示器單元113‧‧‧操作單元114‧‧‧系統LSI（大型積體）電路115‧‧‧次要電池116‧‧‧電源調節器電路120‧‧‧電量計電路121‧‧‧第三電源電路122‧‧‧微電腦123‧‧‧驅動電路130‧‧‧電池131‧‧‧熱敏電阻器200‧‧‧選擇器205‧‧‧AD轉換器210‧‧‧記憶體215‧‧‧邏輯單元220‧‧‧介面(IF)電路250‧‧‧電壓源電路255‧‧‧第一電晶體260‧‧‧第二電晶體265‧‧‧電流感測器270‧‧‧次要電流電路300‧‧‧程式儲存單元305‧‧‧內部電阻-RSOC資料儲存單元310‧‧‧電壓-溫度資料儲存單元320‧‧‧電流資料儲存單元325‧‧‧電壓資料儲存單元335‧‧‧電壓-RSOC資料儲存單元340‧‧‧有效電池容量-電阻資料儲存單元700‧‧‧步驟705‧‧‧步驟710‧‧‧步驟715‧‧‧步驟720‧‧‧步驟725‧‧‧步驟730‧‧‧步驟CONT‧‧‧控制信號DO‧‧‧資料EN_CC‧‧‧信號I_DD‧‧‧電流I_DD2‧‧‧第二電流I_DD3‧‧‧ 第三電流R_int‧‧‧內部電阻R_{int_new}‧‧‧內部電阻R_{int_aged}‧‧‧ 內部電阻V_b‧‧‧輸出電壓V_G‧‧‧預定電壓V_G1‧‧‧第一閘極電壓V_G2‧‧‧第二閘極電壓Vt‧‧‧電壓

本技術的更完整理解可藉由參考與下列說明圖式關聯地考慮的實施方式而得到。在下列圖式中，相似的元件符號在圖式各處均指相似的元件及步驟。圖1代表性地繪示根據本技術之例示性實施例之電池系統的方塊圖；圖2代表性地繪示根據本技術之例示性實施例之電量計電路的方塊圖；圖3係根據本技術之例示性實施例之記憶體單元的方塊圖；圖4係繪示根據本技術之例示性實施例之新電池的內部電阻與相對充電狀態之間的關係的曲線圖；圖5係指示根據本技術之例示性實施例之電池的電壓、電流、與剩餘容量之間的關係的曲線圖；圖6係用於評估根據本技術之例示性實施例之電池的健全狀態的流程圖。

700‧‧‧步驟

705‧‧‧步驟

710‧‧‧步驟

715‧‧‧步驟

720‧‧‧步驟

725‧‧‧步驟

730‧‧‧步驟

Claims

一種用於評估一電池之一健全(health)狀態的設備，該設備包含：一電壓感測器，其回應於該電池的一輸出電壓；一電流感測器，其回應於該電池的一電流；一次要(secondary)電流電路，其耦接至該電流感測器，該次要電流電路包含：並聯耦接的一第一電晶體及一第二電晶體；及一電壓源電路，其藉由施加一預定恆定電壓至該第一電晶體及該第二電晶體之每一者，而可選擇地操作該第一電晶體及該第二電晶體；及一邏輯單元，其回應於該電壓感測器及該電流感測器，其中該邏輯單元經組態以：判定該電池的一基線(baseline)內部電阻；基於該電流及該輸出電壓計算該電池的一老化內部電阻；且基於該基線內部電阻及該老化內部電阻評估該電池的該健全狀態。
如請求項1之設備，其中該邏輯單元進一步經組態以：判定該電池是否正在充電或放電；及僅在該電池正在放電時評估該電池的該健全狀態。
如請求項1之設備，其進一步包含：一記憶體裝置，其回應於該邏輯單元並儲存一第二電池特徵，該第二電池特徵指示該電池的一內部電阻與一相對充電狀態之間的一關係；且其中該邏輯單元組態成根據該電池的該相對充電狀態及該第二電池特徵判定該電池的該基線內部電阻。
如請求項1之設備，其進一步包含一溫度感測器，該溫度感測器耦接至該邏輯單元並回應於該電池的一溫度，其中該邏輯單元組態成根據該電池的該溫度而調整該電池的該老化內部電阻。
一種用於評估一電池之一健全狀態的方法，該方法包含：測量該電池的一輸出電壓；測量該電池的一電流；基於該電流及該輸出電壓計算該電池的一老化內部電阻；施加一次要電流至該電池，其中施加該次要電流包含：將一電壓施加至並聯耦接的一第一電晶體及一第二電晶體的至少一者；及使通過該第一電晶體及該第二電晶體的該電流維持在一恆定位準；及基於該老化內部電阻評估該電池的該健全狀態。
如請求項5之方法，其進一步包含：判定該電池的一相對充電狀態；基於該電池的該相對充電狀態而判定該電池的一基線內部電阻；及基於該電池的該經計算老化內部電阻及該基線內部電阻評估該電池的該健全狀態。
如請求項5之方法，其進一步包含：測量該電池的一溫度；及基於該溫度調整該老化內部電阻。
一種用於評估一電池之一健全狀態的系統，該系統包含：一電壓感測器，其回應於該電池的一輸出電壓；一記憶體裝置，其儲存：指示該電池的該電壓與一相對充電(charge)狀態之間的一關係的預定第一電池特徵資料；指示該電池的一基線內部電阻與一相對充電狀態之間的一關係的預定第二電池特徵資料；一電流感測器，其回應於該電池的一電流；一次要電流電路，其耦接至該電流感測器以在該輸出電壓中引起(effect)一變化；並包含彼此並聯耦接的一第一電晶體及一第二電晶體；及一邏輯單元，其回應於該電壓感測器、該溫度感測器、及該電流感測器，並具有對該記憶體裝置的存取，其中該邏輯單元經組態以：判定該電池的該相對充電狀態；根據該相對充電狀態及該第二電池特徵資料判定該電池的該基線內部電阻；基於該電流及該輸出電壓計算該電池的一老化內部電阻；及基於該基線內部電阻及該老化內部電阻評估該電池的該健全狀態；及一顯示器單元，其耦接至該邏輯單元以顯示該電池的該健全狀態，其中該顯示器單元顯示下列之至少一者：相關於該電池之該健全狀態的一通用指示器及一特定指示器。