TWI771899B - 自動量測和評估電池壽命的系統 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種自動量測和評估電池壽命的系統。控制電路控制量測電路量測電池的參數。雲端伺服器依據參數以評估電池的狀態，分析電池的剩餘壽命以輸出電池狀態評估資訊，提供下載或自動傳輸參數以及電池狀態評估資訊至管理者的電子裝置。當雲端伺服器判斷電池的剩餘壽命小於時間長度門檻值時，輸出具有電池更換指示訊息的電池狀態評估資訊至電子裝置。
Description
本發明涉及電池，特別是涉及一種自動量測和評估電池壽命的系統。
隨著電氣化裝置的廣泛應用，電在生產生活領域中廣泛使用，依賴於電的生產和生活遇到停電，或對於部分用電設備無法供電時，損失相當巨大，因此電池在生產生活中扮演著越來越重要的作用。
電池在使用中相當大量後，其壽命衰減甚至崩潰。以醫院為例，如果電池在關鍵時刻無法供電給醫療儀器，將會延誤醫院急診的緊急救治。因此，如何瞭解掌握電池狀態，評判關鍵時刻能否滿足使用要求，需要定期或事先進行相關檢測。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種自動量測和評估電池壽命的系統，包含量測電路、控制電路以及雲端伺服器。量測電路電性連接電池。電池包含主電池、備用電池或兩者。量測電路配置以量測主電池、備用電池或兩者的參數。控制電路連接量測電路。控制電路配置以控制量測電路量測主電池、備用電池或兩者。雲端伺服器連接控制電路。雲端伺服器配置以控制電路接收主電池、備用電池或兩者的參數並予以儲存，依據接收到的參數以評估主電池、備用電池或兩者的狀態，並分析主電池、備用電池或兩者的剩餘壽命，以輸出電池狀態評估資訊，提供下載或自動傳輸主電池、備用電池或兩者的參數、電池狀態評估資訊或兩者至管理者的電子裝置。當雲端伺服器判斷主電池或備用電池的剩餘壽命小於一時間長度門檻值時，輸出具有電池更換指示訊息的電池狀態評估資訊至電子裝置。
在一實施方案中，所述自動量測和評估電池壽命的系統更包含切換電路。切換電路連接在量測電路以及電池之間。量測電路包含多個子量測電路。切換電路配置以切換多個子量測電路分別在不同時間點電性連接至電池。
在一實施方案中，切換電路包含多個子切換器。多個子切換器分別連接多個子量測電路。多個子切換器配置以分別在不同時間點分別切換多個子量測電路電性連接至電池。
在一實施方案中，多個子量測電路包含電壓量測電路、電流量測電路、電阻量測電路或其任意組合。電壓量測電路、電流量測電路以及電阻量測電路配置以分別量測電池的參數所包含的電壓、電流和、內阻。
在一實施方案中，雲端伺服器判斷主電池的剩餘壽命小於時間長度門檻值或主電池發生異常時，指示控制電路自動控制切換電路將量測電路切換連接至一備用電池而不連接主電池，以量測和分析備用電池，以輸出電池狀態評估資訊。
在一實施方案中，雲端伺服器比對主電池或備用電池的參數落入一參數門檻值範圍時，判斷主電池或備用電池的剩餘壽命小於時間長度門檻值，以輸出具有電池更換指示訊息的電池狀態評估資訊。
在一實施方案中，雲端伺服器比對主電池或備用電池的參數落入多個參數門檻值範圍中的哪一者，據以評估主電池或備用電池目前的老化程度屬於多個老化階級中的哪一者。
在一實施方案中，雲端伺服器建立多個資料庫儲存不同儀器適用的多個參數門檻值範圍，依據使用主電池的儀器的資訊，挑選相應的其中一資料庫，並將挑選的資料庫的多個參數門檻值範圍與主電池或備用電池的參數比對，以分析主電池或備用電池的剩餘壽命。
在一實施方案中，雲端伺服器依據使用主電池或備用電池時的儀器的開關機狀態，以及主電池或備用電池的放電狀態，以決定控制量測電路量測主電池或備用電池的頻率、時間點。
在一實施方案中，雲端伺服器在主電池或備用電池被一外部充電源充電過程中，計算主電池或備用電池的充電速度，以評估主電池或備用電池的剩餘壽命。
如上所述，本發明提供一種自動量測和評估電池壽命的系統，其可自動量測醫療儀器或其他領域的設備所使用的電池的參數，並依據量測到的參數評估電池的剩餘壽命，在電池的壽命即將結束時，通知管理者更換電池或自動切換使用備用電池以取代主電池供電，如此管理者可得知電池準確更換時間，避免在電池尚可使用的情況下提前更換造成浪費，並可避免在電池損壞一段時間未能有電池供電給醫療儀器或其他領域設備，造成醫療或其他應用上的延誤。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包含相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
請參閱圖1和圖2，其中圖1為醫療儀器連接外接式電池的示意圖；圖2為本發明實施例的自動量測和評估電池壽命的系統的量測電路、控制電路以及雲端伺服器與主電池的配置方塊圖。
現有醫療儀器例如圖1所示的醫療儀器80，通常採用外接式電池，以從相連接的外接式電池取得執行醫療檢測或其他業所需的電力。如圖1和圖2所示，在本實施例中，舉例每個醫療儀器僅採用一個外接式電池，為方便說明，在本文稱為主電池91，其可為充電式電池或非充電式電池，本發明不受限於電池的數量、型態、種類。
如圖2所示，本發明實施例的自動量測和評估電池壽命的系統可包含量測電路10、控制電路20以及雲端伺服器30，可適用於檢測各種醫療儀器91或其他應用的設備所使用的電池例如圖1所示的主電池91。應理解，本文實施例所述用以量測主電池91的技術亦可應用於其他電池，例如實務上亦可檢測車輛或其他用途的電池。
量測電路10可電性連接或電性接觸主電池91，以量測主電池91的參數。控制電路20可連接量測電路10，以輸出控制訊號至量測電路10，以控制量測電路10的運作，例如控制量測電路10持續量測或間歇性地量測主電池91。控制電路20可將量測電路10所量測到的主電池91的參數上傳至雲端伺服器30，並持續動態更新上傳主電池91的參數。
雲端伺服器30可連接控制電路20，以從控制電路20接收主電池91的參數，並儲存主電池91的參數。雲端伺服器30可依據主電池91的參數以評估主電池91的狀態，分析主電池91的剩餘壽命以輸出電池狀態評估資訊。雲端伺服器30可提供下載或自動傳輸主電池91的參數、電池狀態評估資訊或兩者至管理者的電子裝置。若有需要，本文所述雲端伺服器30所執行的所有或部分作業亦可替換成由控制電路20執行。
值得注意的是，當雲端伺服器30依據主電池91的參數以判斷主電池91的剩餘壽命小於時間長度門檻值時，輸出具有電池更換指示訊息的電池狀態評估資訊至管理者(例如但不限於更換電池的廠商或使用電池的設備的擁有者)的電子裝置，以告知管理者更換主電池91的時間點、通知立即更換主電池91，而更換後的新電池，取代上述主電池91，進行上述相同作業。
如此，管理者可透過電子裝置例如手機的螢幕(上的應用程式)顯示的主電池91的參數、電池狀態評估資訊，即時得知主電池91的使用狀態、精確的壽命結束時間，始進行更新，以避免主電池91尚可使用即更換造成浪費、增加成本，同時防止太晚更換電池而導致儀器有段時間無法供電給儀器的狀況發生。
請參閱圖3，其為本發明實施例的自動量測和評估電池壽命的系統的切換電路、多個子量測電路、控制電路以及雲端伺服器與主電池的配置方塊圖。
如圖3所示，本實施例的自動量測和評估電池壽命的系統的量測電路10可包含多個子量測電路11~1n。子量測電路11~1n的數量可依據實際需求調整。為使全部或部分多個子量測電路11~1n需分別在不同時間點錯開地量測主電池91，本實施例的自動量測和評估電池壽命的系統更包含切換電路40。
切換電路40可例如但不限於包含繼電器或開關元件，可連接在主電池91以及子量測電路11~1n之間。控制電路20可輸出控制訊號以控制切換電路40的運作。切換電路40可配置以切換多個子量測電路11~1n分別在不同時間點或相同時間點電性連接至主電池91。在某一時間點或一時間區間內，與子量測電路11~1n電性連接的一或多個子量測電路11~1n可量測主電池91。多個子量測電路11~1n可分別量測主電池91的不同參數。
多個子量測電路11~1n分別量測的多個參數可按量測順序以依序上傳至雲端伺服器30，或在所有子量測電路11~1n執行完量測作業後同時一起上傳至雲端伺服器30。
請參閱圖4，其為本發明實施例的自動量測和評估電池壽命的系統的雲端伺服器、控制電路、第一切換電路、第二切換電路、電壓量測電路以及電流量測電路與主電池的配置方塊圖。
舉例而言，如圖3所示的量測電路10可包含兩個子量測電路11、12，其可分別為如圖4所示的電壓量測電路101以及電流量測電路102，分別連接切換電路40所包含的第一切換電路41以及第二切換電路42例如兩個開關元件。切換電路的數量可取決於子量測電路11~1n的數量n，其中n可為任意適當整數直。
控制電路20可控制第一切換電路41以及第二切換電路42，輪流切換電壓量測電路101以及電流量測電路102連接至主電池91，以交替量測主電池91的電壓和電流。
控制電路20可依據電壓量測電路101以及電流量測電路102分別量測出的主電池91的電壓和電流，以計算主電池91的內阻。或者，可再額外設置電阻量測電路，或僅設置電壓量測電路101以及電阻量測電路(取代電流量測電路102)。電阻量測電路配置以量測主電池91的內阻的阻值。實務上，若技術許可，在不影響量測值的準確度條件下，可同時量測多個參數值。
請參閱圖5，其為本發明實施例的自動量測和評估電池壽命的系統的切換電路、量測電路、控制電路以及雲端伺服器與主電池和備用電池的配置方塊圖。
在前述實施例，舉例醫療或其他用途的儀器僅採用一個主電池91，但實務上可能採用多個電池，在本實施例舉例採用兩個電池，為方便說明，分別以主電池91以及備用電池92進行說明，但本發明不以本文實施例所舉例的電池數量為限。備用電池92可執行與本文前述的主電池91相同的作業，例如量測備用電池92的參數、評估備用電池92的狀態、分析備用電池92的剩餘壽命等作業。
當雲端伺服器30或控制電路20依據量測電路10量測的一個參數或總和考量多個參數，以判斷主電池91的剩餘壽命小於時間長度門檻值或主電池91發生異常例如故障或損壞，導致主電池91無法再供應足夠電力給儀器時，指示控制電路20自動控制切換電路40將量測電路10切換連接至備用電池92而不連接主電池91，以量測和分析備用電池92，以輸出電池狀態評估資訊。
上述僅是舉例同一時間用單顆電池供應給儀器，但實務上亦可同時用多個電池供電給儀器。例如，為了更節省使用電池，當雲端伺服器30或控制電路20判斷主電池91的剩餘壽命小於第一時間長度門檻值時，指示控制電路20控制切換電路40將量測電路10同時切換連接至主電池91以及備用電池92兩者，以在主電池91供電至儀器的同時，備用電池92輔助供應不足的電力至儀器。接著，當雲端伺服器30或控制電路20判斷主電池91的剩餘壽命小於第二時間長度門檻值(短於第一時間長度門檻值)時，判斷主電池91無法再供電，指示控制電路20自動控制切換電路40將量測電路10切換連接至備用電池92而不連接主電池91。
當雲端伺服器30或控制電路20比對主電池91以及備用電池92中的任一者的任一參數或特定參數落入一參數門檻值範圍，或多個參數分別落入多個參數門檻值範圍(例如但不限於低電壓、高電阻)時，判斷主電池91以及備用電池92中的任一者的剩餘壽命小於一時間長度門檻值或發生異常例如故障或損壞，以輸出具有電池更換指示訊息的電池狀態評估資訊。直到此時，管理者才需更換電池。其中，量測的主電池91以及備用電池92的參數可包含電壓、電流或電阻或其他參數，所述參數門檻值範圍可包含電壓門檻值範圍、電流門檻值範圍、內阻門檻值範圍或是其他參數的門檻值範圍。
本文所述的主電池91、備用電池92或兩者可為充電式電池。在損壞的主電池91更換成新的主電池，或原本電力不足的主電池91從落入電壓門檻值範圍值的電壓(例如零電壓)透過外部充電源充電至高於電壓門檻值範圍值時，控制電路20可控制量測電路10量測供電給儀器的新的主電池或充電完的主電池91。
由於電池的剩餘使用壽命與充電速度相關。因此，若有需要，可設有計時電路，配置以計時主電池91以及備用電池92中的任一者從第一剩餘電量(百分比)充電至第二剩餘電量(百分比)所耗費的時間，據以判斷主電池91以及備用電池92中的任一者被外部充電源充電過程中，主電池91以及備用電池92中的任一者的充電速度，以評估主電池91的剩餘壽命。
雲端伺服器30或控制電路20比對主電池91以及備用電池92中的任一者的特定參數落入多個參數門檻值範圍中的哪一個，據以評估主電池91目前的老化程度屬於多個老化階級中的哪一者。不同參數門檻值範圍對應不同老化階級，例如低級、中級、高級的老化程度階級，階級越高代表剩餘使用壽命越短。
雲端伺服器30或控制電路20可判斷使用主電池91的儀器的開關機狀態、主電池91以及備用電池92中的任一者的放電/供電狀態，以決定控制量測電路10量測電池的頻率/次數、時間點。例如，當儀器長時間待機時，則可降低檢測頻率/次數。反之，當儀器長時間持續使用(連續使用時間超過一時間門檻值)、使用頻率高於頻率門檻值、在一預設時間內使用次數高於次數門檻值，判斷長時間處於忙碌狀態，可提高控制量測電路10檢測的頻率/次數。
雲端伺服器30可能接受到來自各種應用的儀器、設備所使用的各類電池的參數資訊，而不同使用方式的儀器、設備以及不同型號的電池會有不同的使用情況，導致電池的壽命消耗速度不同。因此，若有此情況，雲端伺服器30可預先建立多個資料庫儲存不同儀器、設備以及不同型號的電池適用的多個參數門檻值範圍。當雲端伺服器30接收到任一者電池的參數值，可依據電池及使用此電池及其儀器的基本型號、類型、特性資訊，挑選相應的其中一資料庫，並將挑選的資料庫的多個參數門檻值範圍與電池的參數比對，以更精準地評估此電池的狀態。
綜上所述，本發明提供一種自動量測和評估電池壽命的系統，其可自動量測醫療儀器或其他領域的設備所使用的電池的參數，並依據量測到的參數評估電池的剩餘壽命，在電池的壽命即將結束時，通知管理者更換電池或自動切換使用備用電池以取代主電池供電，如此管理者可得知電池準確更換時間，避免在電池尚可使用的情況下提前更換造成浪費，並可避免在電池損壞一段時間未能有電池供電給醫療儀器或其他領域設備，造成醫療或其他應用上的延誤。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
80:醫療儀器
91:主電池
10:量測電路
20:控制電路
30:雲端伺服器
40:切換電路
11~1n:子量測電路
41:第一切換電路
42:第二切換電路
101:電壓量測電路
102:電流量測電路
92:備用電池
圖1為醫療儀器連接外接式電池的示意圖。
圖2為本發明實施例的自動量測和評估電池壽命的系統的量測電路、控制電路以及雲端伺服器與主電池的配置方塊圖。
圖3為本發明實施例的自動量測和評估電池壽命的系統的切換電路、多個子量測電路、控制電路以及雲端伺服器與主電池的配置方塊圖。
圖4為本發明實施例的自動量測和評估電池壽命的系統的雲端伺服器、控制電路、第一切換電路、第二切換電路、電壓量測電路以及電流量測電路與主電池的配置方塊圖。
圖5為本發明實施例的自動量測和評估電池壽命的系統的切換電路、量測電路、控制電路以及雲端伺服器與主電池和備用電池的配置方塊圖。
10:量測電路
20:控制電路
30:雲端伺服器
91:主電池
Claims (9)
- 一種自動量測和評估電池壽命的系統，包含：一量測電路，電性連接一電池，該電池包含一主電池以及一備用電池，該量測電路配置以量測該主電池以及該備用電池的參數所包含的電流；一控制電路，連接該量測電路，配置以控制該量測電路量測該主電池以及該備用電池；以及一雲端伺服器，連接該控制電路，配置以從該控制電路接收該主電池以及該備用電池的電流並予以儲存，依據接收到的該主電池以及該備用電池的電流以評估該主電池以及該備用電池的狀態，並分析該主電池以及該備用電池的剩餘壽命，以輸出一電池狀態評估資訊，提供下載或自動傳輸該主電池以及該備用電池的電流以及該電池狀態評估資訊至管理者的一電子裝置；以及一切換電路，連接在該量測電路以及該電池之間，配置以切換該量測電路電性連接至該主電池以及該備用電池；其中當該雲端伺服器判斷該主電池或該備用電池的剩餘壽命小於一時間長度門檻值時，輸出具有一電池更換指示訊息的該電池狀態評估資訊至該電子裝置；其中，當該雲端伺服器判斷該主電池的剩餘壽命小於一第一時間長度門檻值時，該雲端伺服器指示該控制電路控制該切換電路將該量測電路切換至同時連接該主電池以及該備用電池，以在該主電池供電同時，該備用電池輔助供應不足的電力；其中，當該雲端伺服器判斷該主電池的剩餘壽命小於一第二時間長度門檻值時，該雲端伺服器判斷該主電池無法再供電，而指示該控制電路自動控制該切換電路將該量測電路 切換連接至該備用電池但不連接該主電池；其中，該第二時間長度門檻值小於該第一時間長度門檻值；其中，該雲端伺服器判斷裝設有該主電池以及該備用電池的一儀器的開關機狀態、該主電池的放電狀態以及該備用電池的放電狀態，以決定該控制電路控制該量測電路量測該主電池以及該備用電池的頻率；其中，當該雲端伺服器判斷該儀器長時間待機時，該雲端伺服器指示該控制電路控制該量測電路降低量測該主電池以及該備用電池的頻率；其中，當該雲端伺服器判斷該儀器長時間持續使用時間超過一時間門檻值、使用頻率高於一頻率門檻值或在一預設時間內使用次數高於一次數門檻值，該雲端伺服器判斷該儀器長時間處於忙碌狀態，指示該控制電路控制該量測電路提高量測該主電池以及該備用電池的頻率。
- 如請求項1所述的自動量測和評估電池壽命的系統，其中該量測電路包含多個子量測電路，該切換電路配置以切換該多個子量測電路分別在不同時間點電性連接至該電池。
- 如請求項2所述的自動量測和評估電池壽命的系統，其中該切換電路包含多個子切換器，分別連接該多個子量測電路，配置以分別在不同時間點分別切換該多個子量測電路電性連接至該電池。
- 如請求項2所述的自動量測和評估電池壽命的系統，其中該多個子量測電路包含一電壓量測電路、一電流量測電路、一電阻量測電路或其任意組合，該電壓量測電路、該電流量測電路以及該電阻量測電路配置以分別量測該電池的參數所包含的電壓、電流和、內阻。
- 如請求項1所述的自動量測和評估電池壽命的系統，其中該 雲端伺服器判斷該主電池的剩餘壽命小於該時間長度門檻值或該主電池發生異常時，指示該控制電路自動控制該切換電路將該量測電路切換連接至該備用電池而不連接該主電池，以量測和分析該備用電池，以輸出該電池狀態評估資訊。
- 如請求項5所述的自動量測和評估電池壽命的系統，其中該雲端伺服器比對該主電池或該備用電池的參數落入一參數門檻值範圍時，判斷該主電池或該備用電池的剩餘壽命小於該時間長度門檻值，以輸出具有該電池更換指示訊息的該電池狀態評估資訊。
- 如請求項5所述的自動量測和評估電池壽命的系統，其中該雲端伺服器比對該主電池或該備用電池的參數落入多個參數門檻值範圍中的哪一者，據以評估該主電池或該備用電池目前的老化程度屬於多個老化階級中的哪一者。
- 如請求項7所述的自動量測和評估電池壽命的系統，其中該雲端伺服器建立多個資料庫儲存不同的該多個參數門檻值範圍，依據該儀器的資訊以挑選相應的其中一該資料庫，並將挑選的該資料庫的該多個參數門檻值範圍與該主電池以及該備用電池的參數比對，以分析該主電池以及該備用電池的剩餘壽命。
- 如請求項5所述的自動量測和評估電池壽命的系統，其中該雲端伺服器在該主電池以及該備用電池被一外部充電源充電過程中，計算該主電池以及該備用電池的充電速度，以評估該主電池以及該備用電池的剩餘壽命。
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| TW110104338A TWI771899B (zh) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | 自動量測和評估電池壽命的系統 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201610653A (zh) * | 2014-09-05 | 2016-03-16 | 醫揚科技股份有限公司 | 具電源監控之行動護理設備及其電源監控系統與方法 |
| TW201618367A (zh) * | 2014-11-06 | 2016-05-16 | More Dot Cloud Creative Service Technologies Co Ltd | 電池監控系統 |
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| EP3700047A2 (en) * | 2019-02-19 | 2020-08-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of controlling charging of plurality of batteries and electronic device to which the same is applied |
-
2021
- 2021-02-05 TW TW110104338A patent/TWI771899B/zh active
Patent Citations (6)
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| TW202232123A (zh) | 2022-08-16 |
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