TWI806304B

TWI806304B - 用於估計電池健康狀況的設備及方法

Info

Publication number: TWI806304B
Application number: TW110148315A
Authority: TW
Inventors: 廖基成; 莊家宥; 吳瑞騏
Original assignee: 聯發科技股份有限公司
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2023-06-21
Also published as: TW202225724A; CN114660494A; US20220206079A1; US11906596B2

Abstract

本發明公開一種用於估計電池健康狀況的方法，包括：在複數個充電和放電週期中收集電池的測量值；根據存儲在設備的記憶體中的評分規則為該測量值分配評分；以及基於該測量值的平均值計算該電池健康狀況，每個該測量值具有大於閾值的分配分數。

Description

用於估計電池健康狀況的設備及方法

本發明涉及電學技術領域，尤其涉及一種用於估計電池健康狀況的設備及方法。

可充電電池通常用於現代電子設備中。為避免設備意外關機並優化設備功率和性能，設備通常包括電池監控系統以監控電池狀態，例如充電狀態 (state of charge，SOC) 和健康狀態 (state of health，SOH)。 SOC 是電池的剩餘容量（以毫安培培培時 (milli-ampere-hour，mAh) 為單位元）與最大可用容量 (maximum available capacity，Cmax) 的比率。當SOC為100%時，電池充滿；當SOC為0%時完全放電。然而，Cmax 會隨著電池老化而降低。例如，老化電池的 100% SOC 可能相當於新電池的 75%–80% SOC。

SOH是Cmax與電池額定容量的比值。額定容量通常由電池製造商提供，是新電池的最大容量。即Cmax等於新電池時的額定容量。電池的 SOH 表示與新電池相比，電池存儲和釋放電能的能力。新電池的 SOH 為 100%，隨著電池老化，SOH 會下降。當 SOH 低於閾值時，可能需要更換電池。

準確的 SOC 和 SOH 估計可以防止意外停機並提高系統性能和可靠性。傳統的方法是使用測量的電池電壓來查找預定的充電/放電電壓曲線，從而估計剩餘電池容量。但是，電壓曲線會隨著電池老化而變化。為老化的電池生成查閱資料表（例如，開路電壓 (open-circuit voltage，OCV) 表）可能非常耗時，並且可能不適用於所有電池。因此，需要改進電池監測技術以改進估計的電池健康（狀況）的品質。

有鑑於此，本發明提供一種可用於估計電池健康狀況的設備及方法，以解決上述問題。

根據本發明的第一方面，公開一種用於估計電池健康狀況的方法，包括：在複數個充電和放電週期中收集電池的測量值；根據存儲在設備的記憶體中的評分規則為該測量值分配評分；以及基於該測量值的平均值計算該電池健康狀況，每個該測量值具有大於閾值的分配分數。

根據本發明的第二方面，公開一種用於估計電池健康狀況的設備，包括：電池；測量系統，在複數個充電和放電週期中收集該電池的測量值；記憶體，存儲評分規則；以及處理系統，用於：根據存儲在該記憶體中的該評分規則為該測量值分配分數；以及根據該測量值的平均值計算電池健康狀況，每個該測量值的分配分數大於閾值。

本發明的用於估計電池健康狀況的方法由於包括：在複數個充電和放電週期中收集電池的測量值；根據存儲在設備的記憶體中的評分規則為該測量值分配評分；以及基於該測量值的平均值計算該電池健康狀況，每個該測量值具有大於閾值的分配分數。採用這種方式，隨著電池老化，電池健康計量器可以透過改變電池測量值的收集和評分方式來調整估計的電池健康度（狀況）。在電池壽命期間可以連續進行調整。因此，隨著越來越多的電池測量被採集和分析，電池健康狀況的估計可以不斷改進，以實時的獲得更加準確的估計電池健康狀況及電池健康狀況的相關資訊。

在下面對本發明的實施例的詳細描述中，參考了附圖，這些附圖構成了本發明的一部分，並且在附圖中透過圖示的方式示出了可以實踐本發明的特定的優選實施例。對這些實施例進行了足夠詳細的描述，以使所屬技術領域具有通常知識者能夠實踐它們，並且應當理解，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以利用其他實施例，並且可以進行機械，結構和程式上的改變。本發明。因此，以下詳細描述不應被理解為限制性的，並且本發明的實施例的範圍僅由所附申請專利範圍限定。

將理解的是，儘管術語“第一”、“第二”、“第三”、“主要”、“次要”等在本文中可用於描述各種元件、组件、區域、層和/或部分，但是這些元件、组件、區域、這些層和/或部分不應受到這些術語的限制。這些術語僅用於區分一個元件、组件、區域、層或部分與另一區域、層或部分。因此，在不脫離本發明構思的教導的情況下，下面討論的第一或主要元件、组件、區域、層或部分可以稱為第二或次要元件、组件、區域、層或部分。

此外，為了便於描述，本文中可以使用諸如“在...下方”、“在...之下”、“在...下”、“在...上方”、“在...之上”之類的空間相對術語，以便於描述一個元件或特徵與之的關係。如圖所示的另一元件或特徵。除了在圖中描述的方位之外，空間相對術語還意圖涵蓋設備在使用或運行中的不同方位。該裝置可以以其他方式定向（旋轉90度或以其他定向），並且在此使用的空間相對描述語可以同樣地被相應地解釋。另外，還將理解的是，當“層”被稱為在兩層“之間”時，它可以是兩層之間的唯一層，或者也可以存在一個或複數個中間層。

術語“大約”、“大致”和“約”通常表示規定值的±20％、或所述規定值的±10％、或所述規定值的±5％、或所述規定值的±3％、或規定值的±2％、或規定值的±1％、或規定值的±0.5％的範圍內。本發明的規定值是近似值。當沒有具體描述時，所述規定值包括“大約”、“大致”和“約”的含義。本文所使用的術語僅出於描述特定實施例的目的，並不旨在限制本發明。如本文所使用的，單數術語“一”，“一個”和“該”也旨在包括複數形式，除非上下文另外明確指出。本文所使用的術語僅出於描述特定實施例的目的，並不旨在限制本發明構思。如本文所使用的，單數形式“一個”、“一種”和“該”也旨在包括複數形式，除非上下文另外明確指出。

將理解的是，當將“元件”或“層”稱為在另一元件或層“上”、“連接至”、“耦接至”或“鄰近”時，它可以直接在其他元件或層上、與其連接、耦接或相鄰、或者可以存在中間元件或層。相反，當元件稱為“直接在”另一元件或層“上”、“直接連接至”、“直接耦接至”或“緊鄰”另一元件或層時，則不存在中間元件或層。

注意：（i）在整個附圖中相同的特徵將由相同的附圖標記表示，並且不一定在它們出現的每個附圖中都進行詳細描述，並且（ii）一系列附圖可能顯示單個專案的不同方面，每個方面都與各種參考標籤相關聯，這些參考標籤可能會出現在整個序列中，或者可能只出現在序列的選定圖中。

本發明的實施例提供一種用於確定電池可操作設備的電池健康狀況的機制。電池健康狀況可由顯示在設備螢幕上的健康狀況 (SOH) 指示器指示。在一個實施例中，該設備包括電池健康計量器（battery health gauge）於電池的測量來確定或估計電池健康（電池健康狀況）。設備在電池和設備的正常使用期間收集電池的測量值。電池健康（狀況）計量器使用評分演算法（scoring algorithm）個測量值分配一個分數（或評分）。可以忽略具有低分數(即，低於預定閾值)的測量值。電池健康計量器根據測量值的組合（例如，平均值）計算電池健康。評分演算法可以包括對一組評分規則的評估。

在一個實施例中，電池健康（狀況）計量器可以基於測量和/或其他指示更新評分規則以提高準確性。例如，根據電池使用的監視、測量和分析，電池健康計量器可以識別提示更新評分演算法的更新指示，例如添加針對設備或設備使用定制的新評分規則（或稱為額外的評分規則）。更新可由電池健康計量器基於對測量（值）的分析來確定。或者，電池健康計量器可以將測量值上傳到遠端伺服器系統（remote server system），該系統執行分析並向設備發送更新。

圖1示出了根據一個實施例的包括電池健康計量器100的設備150。電池健康計量器100操作以確定為設備150供電的電池180的健康。在一個實施例中，設備150可以是電池供電的行動設備、電腦、電話、手錶、控制台、器具、機器、車輛、等等。電池180向設備150中的電子電路供電。

在該實施例中，設備150包括測量系統120、記憶體系統140、處理系統160和電池180。測量系統120包括用於偵測和測量電池180的操作狀態（或運行狀態）的電路；例如偵測和測量電壓、溫度和/或電流。記憶體系統140包括一個或複數個揮發性和/或非揮發性記憶體裝置。處理系統160包括一個或複數個處理器和其他電子電路，例如可程式設計和/或專用電路。處理系統160耦合到記憶體系統140以存取（access）(即，讀取和寫入)存儲在記憶體系統140中的資料。電池180是包括一個或複數個電池單元的可充電電池。電池單元的示例包括但不限於鉛酸電池單元、鋰離子電池單元、鎳鎘電池單元或另一種類型的可充電電池單元。

在圖1的實施例中，電池健康計量器100是處理系統160的一部分。因此，電池健康計量器100是“系統側（system-side）”計量器，其可以由可程式設計硬體、固件和/或由處理系統160中的硬體電路執行的軟體。系統側計量器(例如電池健康計量器100)不同於電量計量器（fuel gauge）積體電路(integrated circuit，IC)，後者將電池測量、監控和電源管理的功能整合在一個特殊用途（special-purpose）的專用（dedicated） IC 中。這種電量計量器 IC 通常由第三方供應商提供，而且價格昂貴且不易更新。本文公開的系統側電池健康計量器100提供了用於電池健康監測的低成本解決方案，並且可以根據從電池180和/或從相同類型的其他電池收集的新資訊容易地更新，此外本案採用的估計（或估算、測算）電池健康（狀況）的方法（或電池健康計量的方法）的原理與先前電量計量器積體電路的原理也不同，例如包括使用的參數不同，計算的方式不同，具體的過程也不同。電池健康計量器100使用的演算法、規則和參數可以基於電池測量和/或後端伺服器系統提供的資料進行更新。因此，電池健康計量器100適用於電池180的變化特性。

在一個實施例中，記憶體系統140存儲電池參數141和測量值142。電池參數141可以包括電池特性資料；電池特性資料例如包括，描述新電池的開路電壓 (open-circuit voltage，OCV) 與 SOC 的曲線。曲線可以存儲在表格的資料結構（data structure of table）中。電池參數141可由電池製造商提供。測量值142由測量系統120提供。記憶體系統140還包括評分表170，其存儲用於為測量值142分配評分的一組評分規則或評分演算法。評分可以用作權重以指示每個測量值的重要程度。記憶體系統140還包括一組測量規則190，其指定用於收集（或採集）測量值142的觸發條件。在一個實施例中，當製造設備150時，一組預定義的評分規則被載入到記憶體系統140中。

設備150還可以包括諸如網路接口或介面（network interface）131和使用者接口或介面132的接口（或介面）。在其他功能中，使用者介面132可以向使用者顯示估計的電池健康（狀況）。網路介面131還可以包括無線網路介面和/或有線網路介面。網路介面131可用於與後端遠端伺服器系統通訊以接收軟體或資料更新；例如，更新評分表170和/或測量規則190。在一個實施例中，設備150可以透過網路介面131將部分或全部測量值142上傳到伺服器系統。伺服器系統可以分析上傳的測量值並向設備150提供更新以改進電池健康（狀況）估計。伺服器系統可以進一步分析從具有相同類型（例如，相同型號、相同年齡等）電池的其他設備上傳的測量以生成更新，並將更新發送到設備150。更新幫助電池健康計量100 以提高電池健康（狀況）估計的準確性。

替代地或附加地，設備150可以在本地分析測量值142。透過分析測量值142，電池健康計量器100可以偵測更新指示；例如，當電池180已完成N個完整的充電週期（charging cycle）時，當電池180的最大可用容量(Cmax)在連續複數個測量週期中退化時等。基於分析，電池健康計量器100可更新評分表 170 調整分配給不同測量值的分數（或評分）。電池健康計量器100還可更新測量規則190以調整定義何時收集（或採集）電池測量值的觸發條件。電池健康計量器100還可以增加新的評分規則（或額外的評分規則）以增強評分表170中的預定義評分規則；增強評分表170中的預定義評分規則例如，透過收緊資料範圍（data range）及其相應的品質點（quality point）。例如，如果預定義的評分規則為電池溫度在 3-5 華氏度（Fahrenheit）範圍內變化的測量分配品質點 60，則由電池健康計量器100添加的新規則可以將品質點80(即，更高品質)分配給電池溫度在2-4華氏度的範圍內變化的測量。參考圖5提供評分規則和相應品質點的示例。在一個實施例中，設備150可以基於過去的電池測量透過機器學習來學習確定這些新規則的品質點。

因此，隨著電池180老化，電池健康計量器100可以透過改變電池測量值的收集和評分方式來調整估計的電池健康度（電池健康狀況）。在電池壽命期間可以連續進行調整。因此，隨著越來越多的電池測量被收集（或採集）和分析，電池健康狀況的估計可以不斷改進。電池健康狀況可以包括電池的最大可用容量(Cmax)、當前剩餘的電量或容量、當前可使用的時間、進行測量時設備是否處於飛行模式（飛行模式（啟用/禁用））、執行時間長度（充放電時間長度）、靜置時間長度（在測量觸發點靜置電池操作的時間長度）、電池已完成的充電和/或放電週期次數、電池溫度範圍（測量期間電池溫度的變化）、電池容量範圍、平均電流範圍、電壓範圍、庫侖差範圍等等。

圖2是示出根據一個實施例的電池健康計量器100的進一步細節的框圖。還提供了測量系統120的附加細節。測量系統120包括電壓偵測電路210和溫度偵測電路220。電壓偵測電路210和溫度偵測電路220測量的訊號透過類比數位轉換器(analog-to-digital converter，ADC)230從類比形式轉換為數位形式。然後由校準電路240校準以消除可能由電壓偵測電路210、溫度偵測電路220和/或ADC 230引起的偏移（offset）或誤差（error）。在一個實施例中，測量系統120還包括電流偵測電路250，以測量流入(充電)或流出(放電)電池180的電流。測量的電流透過積分ADC 260從類比形式轉換為數位形式，其在一段時間內對測量的電流進行積分。校準電路270消除可能由電流偵測電路250和/或積分ADC 260引起的偏移或誤差。校準電路270的輸出指示在電流積分的時間段內電池180的容量變化。在一個實施例中，庫侖計數（coulomb counting）電路可以實現電流偵測電路250和積分ADC 260的功能。在替代實施例中，電流積分功能可以由處理系統160執行的指令來執行。校準電路240和校準電路270的輸出被發送到電池健康計量器100用於估計電池健康（狀況）。

在一個實施例中，在觸發點處收集由測量電路120進行的測量值。觸發點是滿足觸發條件的時刻。觸發條件可以在測量規則190（圖1）中定義。可以在開始觸發點（start trigger point）處收集測量值並且可以在結束觸發點（end trigger point）處收集另一測量值。可以在開始觸發點和結束觸發點之間進行額外的測量。在開始和結束觸發點之間的時間段內，電池持續充電/放電。在電池靜置（即不操作或不運行）後進行測量以穩定電壓。每個測量值可能包括複數個組成部分測量值（也即每個測量值可以由複數個不同的測量值部分組成）；例如，電壓測量、溫度測量和/或電流測量。測量電路120將測量值（或測量值）輸出到電池健康計量器100以用於估計電池健康（狀況）。

電池健康計量器100確定起始（或開始）觸發點處的初始SOC和終止（或結束）觸發點處的最終SOC。初始SOC和最終SOC可以根據電池電壓和溫度測量值以及電池參數141（圖1）來確定，電池參數141（圖1）指示在給定溫度下電池電壓和新電池的SOC之間的關係。庫侖計數結果表示電池容量從初始 SOC 到最終 SOC 的變化。

在一個實施例中，電池健康計量器100包括計算模組310以基於電池容量變化和SOC變化計算電池180當前的最大可用容量(Cmax)。例如，Cmax 可以計算為從開始觸發點到結束觸發點的電池容量變化與 SOC 變化的比率。計算模組310可以進一步計算Cmax與電池額定容量的比值以獲得SOH。計算模組310可以對在複數個充電/放電週期上收集的複數個測量進行平均以計算SOH。在一個實施例中，計算模組310可以對具有最高分數的K個測量值進行平均（K是預定的整數）。在一個實施例中，每個測量值被給予指示收集測量值的時間的時間戳記。計算模組310可以對在過去T個時間單位中收集的K個評分最高的測量值進行平均。計算模組310然後將SOH作為電池健康的指示發送到顯示器350。

電池健康計量器100還可包括補償模組320以補償電池老化、電池溫度和/或電池負載。在一個實施例中，補償模組320從記憶體系統140讀取測量值142並自我調整地（adaptively）校正電池參數141。電池參數141可包括零電流電壓(zero-current voltage，ZCV)、放電深度(depth of discharge，DOD)、內阻（internal resistance）和不同溫度下的最大可用容量 (Cmax)。在一實施例中，補償模組320可根據測量值142的分配分數使用測量值142計算補償。計算模組310基於補償模組320的輸出計算SOC和SOH估計。

在溫度補償方面，補償模組320可以對不同溫度的電池參數141進行插值（或插入值），得到測量溫度的電池參數，使得計算模組310可以更準確地計算SOC和SOH。

關於負載補償（loading compensation），補償模組320可以結合電池180的平均放電電流使用DOD資訊來確定反映電池180的暫態負載的負載因子或因素（factor），從而補償基於載入因子或因素的SOC計算。

關於老化補償（aging compensation），補償模組320計算存儲的電池參數141和從測量值估計的實際狀況之間的電池180的內阻的差異。補償模組320相應地確定老化因子並使用老化因子來調整電池參數141。

參考圖1和圖2，電池健康計量器100還可以包括評分分配模組330，其使用一組評分規則（例如，存儲在評分表170中的評分規則）來為每個測量值142分配一個分數（或評分）。評分分配模組330將一個或複數個評分規則應用於測量值，並且對於每個適用的評分規則，將對應的單個因素（或因子）品質點（per-factor quality point）分配給測量值。所有單個因素（或因子）品質點的總和是分配給該測量值的分數（即將所有單個因素品質點加總得到該測量值的分數或評分）。例如，測量值可以包括電池溫度資料（從其計算電池溫度範圍）和電流資料（從其計算平均電流）。如果測得的電池溫度範圍小於評分規則中指定的電池溫度範圍，則可以為該測量分配電池溫度的單個因素品質點 100。如果平均電流大於另一個評分規則中指定的平均電流，則可以為測量分配-50 的單個因素品質點。在此示例中，該測量的分配（即總體）分數等於 100、-50 和其他適用評分規則（如果有）的單個因素品質點的總和。

電池健康計量器100還可以包括更新模組340，用於偵測更新評分表170的更新指示。該更新指示可以指示評分表170可能包含過時的資訊，或者可用於評分表170的升級。更新模組340可以基於對測量的分析在電池的壽命期間更新評分規則。更新模組340從隨時間收集的電池資料或測量偵測更新指示。電池資料或測量值的非限制性示例可包括以下：電池容量範圍、電池溫度、庫侖計數差範圍、充電/放電週期次數、平均電流、零電流電壓（例如，ZCV1和ZCV2）， OCV 觸發時間（即設備 150 收集（或採集）電池資料或測量值的時間）、執行時間長度（execution time length）、靜置（suspend）時間長度、設備操作（或運行）模式（例如，飛行模式）等。因此，評分表 170 不是靜止的而是隨著電池老化，電池特性的變化可調整的。

在一個實施例中，更新模組340可以對測量值142執行分析以偵測更新指示並且基於該分析計算對評分表170的更新。替代地或附加地，電池健康計量器100可以將測量值142上傳到伺服器系統以供伺服器系統執行分析。伺服器系統然後向設備150發送對評分表170的更新。測量值142的上傳可以週期性地、間歇地或按需執行。在一個實施例中，伺服器系統可以基於來自相同型號和/或相似年齡的複數個電池的測量來執行分析以計算分數更新，並將分數更新下載到安裝有這些電池的設備。設備150可選擇與其電池180相關的更新以更新其評分表170。

圖3是圖示用於收集電池測量值(例如，圖1中的測量值142)的觸發點的示例的圖。圖3顯示了電池電壓(battery voltage，Vbat)和時間之間的關係。觸發點標記用於收集電池測量值的時間瞬間或時間段。例如，第一個觸發點 (first trigger point，TP1) 是標記測量週期開始的起始觸發點（又名初始鎖存器），第二個觸發點 (second trigger point，TP2) 是標記測量週期結束的結束觸發點（也稱為結束鎖存器）。在一個實施例中，測量電路120測量TP1和TP2處的電池電壓和溫度，並從TP1到TP2進行庫侖計數。在一個實施例中，可以在TP1和TP2之間的其他時刻進行附加測量。本實施例中，可以隨著時間一直進行電池測量值的採集或收集，TP2處並非意味著測量結束。例如可以在TP3到TP4之間收集電池測量值，在TP5到TP6（圖未示）之間採集電池測量值等等。也即本實施例中只要達到觸發條件可以持續的收集電池測量值，從而更加準確的得到電池的健康狀況或電池的電量，以實時的獲得更加準確的估計電池健康狀況及電池健康狀況的相關資訊。

每個觸發點是滿足預定義觸發條件的時刻。例如，一種觸發條件可能是電池充滿電並靜置30 分鐘（或其他任意設定的時間長度）。另一個觸發條件可能是電池完全放電並靜置 30 分鐘（或其他任意設定的時間長度）。又一個觸發條件可以指定 SOC（例如，SOC = 30% 或 70%）和 N 分鐘的靜置時間。靜置時間可以作為觸發條件的一部分包括在內，使得電池在充電或放電過程之後休息並且其電壓穩定。其中靜置是指流入或流出電池的電流小於預設的閾值，例如在流入或流出電池的電流值非常小的時候，可以認為是靜置狀態。例如，電池充滿電並靜置可以是電池充滿，此時電池停止放電，而由充電器（或變壓器）提供電源。電池完全放電並靜置可以是用戶設備（使用者設備）處於閒置或待機狀態（沒有收發封包），沒有啟動，此時從電池流出的電流非常小（小於預設的閾值）。

圖4圖示了根據一個實施例的一組測量規則(例如，圖1中的測量規則190)的示例。測量規則定義了一組用於收集電池測量值的觸發條件（trigger condition），例如電壓、溫度和電流測量值。電池健康計量器100使用測量規則來識別觸發條件。在一個實施例中，觸發條件指示給定的電池容量和給定長度的電池靜置時間。例如，第一個觸發條件（TC1）可以是靜置t1分鐘；以及電量完全充滿或完全放電。第二個觸發條件（TC2）可以是靜置t2分鐘；以及SOC = 70%。第三個觸發條件（TC3）可以是靜置t3分鐘；以及SOC = 30%。當然觸發條件還可以是其他的，可以根據需求自由設置或者更改。

圖5示出了根據一個實施例的評分表(例如，圖1中的評分表170)的示例。評分表（評分規則）用於為基於測量規則190收集的每個測量分配評分。評分表定義了一組用於對測量進行評分的評分規則。評分規則指定評分因素和相應的單個因素品質點（例如，P1-P9，每個代表一個數字（分數）），從中計算分配分數（或分配分數、分配評分）。每個評分因子或因素表示一個電池的運行特性，其中該運行特性可以由測量值計算得到，或者也可以是電池的一種操作（或運行）模式。評分因素（或評分因子）的示例包括但不限於：進行測量時設備是否處於飛行模式（飛行模式（啟用/禁用））、執行時間長度（充放電時間長度）、靜置時間長度（在測量觸發點靜置電池操作的時間長度）、電池已完成的充電和/或放電週期次數、電池溫度範圍（測量期間電池溫度的變化）、電池容量範圍（測量期間電池容量的變化；例如， 30%到70%（一個充電週期）），一個測量週期的平均電流範圍，一個測量週期的電壓範圍，一個測量週期的庫侖差範圍；例如，在一個充電週期中從 2300 mAh 到 3000 mAh。以上這些預定因子可以分配對應的品質評分（或品質分數），例如P1、P2、P3等等。當測量值具有低於預定閾值的分配分數（或評分）時，可以忽略該電池測量值，例如，所採集的測量值與先前採集的測量值具有較大的偏差，這種偏差較大的數值是無法代表電池的正常狀態的，造成偏差較大的測量值的原因可能由多種，從統計的角度來說需要剔除這種偏差較大的測量值，以免影響正常的結果。因此本發明中僅選取具有大於預定閾值的分配分數（或評分）。電池健康計量器100可以使用多次測量的平均值來估計電池的SOC和SOH。

圖6是示出根據一個實施例的用於估計電池健康的方法600的流程圖。例如，方法600可以由結合圖1和圖2描述的任何實施例來執行。應當理解，這些實施例僅用於說明目的；其他設備或電路可以執行方法600。

方法600開始於步驟610，此時設備在複數個充電和放電週期期間（或週期）收集（或採集）電池的測量值。在步驟620，設備根據存儲在記憶體中的評分規則為測量值（採集到的測量值）分配評分。設備在步驟630基於測量值的平均值計算電池健康，計算中使用的每個測量值都有一個大於閾值的指定（分配）分數。也即，僅使用大於閾值的分配分數得到平均值，再由該平均值計算電池健康狀況。在一個實施例中，設備可以在電池壽命期間重複步驟610-630。

在一個實施例中，可以在電池已經使用一段時間並且已經收集和分析電池測量的複數個週期之後執行評分表的更新。在一個實施例中，設備可以對測量執行分析以偵測更新指示。或者，設備可以將測量上傳到伺服器系統，該伺服器系統對來自其他設備的測量和其他測量進行分析以確定對評分表的更新。除了更新評分表之外，在一個實施例中，更新還可以包括對測量規則190（圖1）和/或電池參數141（圖1）的更新。

已經參考圖 1 和圖 2 的示例性實施例描述了圖 6 的流程圖的操作或運行。然而，應當理解，圖 6 的流程圖的操作可以透過除了圖1和圖2的實施例之外，本發明的實施例可以執行與參照流程圖所討論的操作不同的操作。雖然圖 6 的流程圖示出了由本發明的某些實施例執行的特定操作順序，但應當理解，這種順序是示例性的（例如，替代實施例可以以不同的循序執行操作、組合某些操作、重疊某些操作等）。

本發明的實施例可以實現為存儲在電腦可讀介質（存儲介質）中的裝置、方法或電腦程式產品。因此，這些實施例可以用完整的硬體組合、完整的軟體組合來實現，例如軟體、固件、指令、微碼或軟體和硬體組合的混合。在本文的公開中，所有可能的組合被稱為“計量器”、“模組”或“系統”。

儘管已經對本發明實施例及其優點進行了詳細說明，但應當理解的是，在不脫離本發明的精神以及申請專利範圍所定義的範圍內，可以對本發明進行各種改變、替換和變更。所描述的實施例在所有方面僅用於說明的目的而並非用於限制本發明。本發明的保護範圍當視所附的申請專利範圍所界定者為准。本領域技術人員皆在不脫離本發明之精神以及範圍內做些許更動與潤飾。

100:電池健康計量器 120:測量系統 131:網路介面 132:使用者介面 140:記憶體系統 141:電池參數 142:測量值 160:處理系統 170:評分表 180:電池 190:測量規則 210:電壓偵測電路 220:溫度偵測電路 230:類比數位轉換器 240, 270:校準電路 250:電流偵測電路 260:積分ADC 310:計算模組 320:補償模組 330:評分分配模組 340:更新模組 350:顯示器 600:方法 610,620,630:步驟

透過閱讀後續的詳細描述和實施例可以更全面地理解本發明，本實施例參照附圖給出，其中：圖1是示出根據一個實施例的可操作以估計電池健康狀況的設備的框圖。圖2是示出根據一個實施例的電池健康計量器（gauge）的框圖。圖3圖示了根據一個實施例的用於收集電池測量值的觸發點（trigger point）的示例。圖4圖示了根據一個實施例的用於收集電池測量值的測量規則的示例。圖5圖示了根據一個實施例的用於對電池測量進行評分的評分表（score table）的示例。圖6是示出根據一個實施例的用於估計電池健康狀況的方法的流程圖。

100:電池健康計量器

120:測量系統

131:網路介面

132:使用者介面

140:記憶體系統

141:電池參數

142:測量值

160:處理系統

170:評分表

180:電池

190:測量規則

Claims

一種用於估計電池健康狀況的方法，包括：在複數個充電和放電週期中收集電池的測量值；根據存儲在設備的記憶體中的評分規則為該測量值分配分數；其中該評分規則指定的評分因素包括以下一項或多項：電池溫度範圍、電池容量範圍、平均電流範圍和電壓範圍、執行時間長度、靜置時間長度、以及該電池已完成的的充電和/或放電週期次數；以及基於該測量值分配的分數的平均值計算該電池健康狀況；其中，僅使用大於預定閾值的分數得到該平均值，忽略低於該預定閾值的分數。
如請求項1之方法，還包括：根據對該測量值的分析更新該電池壽命期間的該評分規則。
如請求項2之方法，其中更新該評分規則還包括：將該測量值從該設備上傳到伺服器系統以執行分析；以及從該伺服器系統接收對該評分規則的更新，其中該更新基於對複數個電池的上傳測量值的分析。
如請求項2之方法，其中更新該評分規則還包括：由該設備對該測量值進行分析；基於該分析偵測更新指示；以及根據該分析更新該評分規則。
如請求項1之方法，其中，該評分規則指定評分因素和相應的單個因素品質點，從中計算分配的該分數，並且其中每個該評分因素指示該電池的操作特性。
如請求項5之方法，還包括：透過加總相應的單個因素品質點來計算分配的該分數。
如請求項1之方法，其中該分配分數還包括：計算在充電或放電週期中測得的該評分規則指定評分因素；以及將測得的該評分因素與該評分規則中規定的評分因素進行比較，得到第一單個因素品質點，根據該第一單個因素品質點計算該分數。
如請求項1之方法，其中，該評分規則還指定是否啟用該設備的飛行模式。
一種用於估計電池健康狀況的設備，包括：電池；測量系統，在複數個充電和放電週期中收集該電池的測量值；記憶體，存儲評分規則；其中該評分規則指定的評分因素包括以下一項或多項：電池溫度範圍、電池容量範圍、平均電流範圍和電壓範圍、執行時間長度、靜置時間長度、以及該電池已完成的的充電和/或放電週期次數；以及處理系統，用於：根據存儲在該記憶體中的該評分規則為該測量值分配分數；以及根據該測量值分配的分數的平均值計算電池健康狀況；其中，僅使用大於預定閾值的分數得到該平均值，忽略低於該預定閾值的分數。
如請求項9之設備，其中，該處理系統進一步操作以基於對該測量值的分析在該電池的壽命期間更新該評分規則。
如請求項9之設備，其中，該評分規則指定評分因素和相應的單個因素品質點，從中計算分配的該分數，並且其中每個評分因素指示電池的操作特性。