TWI231373B - Method for predicting remaining charge of portable electronics battery - Google Patents

Description

123137#^»^ I 玖、發明說明 【潑^明所屬技糊^領域】 發明領域 (相關案件參考資料） 5 本案係申請日本專利申請案申請於2002/4/15序號 2002-1 12008的優先權及利益，其完整揭露内容在此併入 本案以為參考資料。 發明背景 10 本發明係有關於預測電池剩餘電量之方法，如可攜式 電子裝置之可再充電電池。 一般來現，可充電鋰離子電池被廣泛地使用於可攜式 電子裝置上，例如筆記型個人電腦。鋰離子電池具有以下 優點，降低可攜式電子裝置的操作成本及具有即刻再放電 15之電流谷置，正常而言，一種具有如鐘離子電池通稱為二 次電池之可再充電電池之機器，而安裝於此機械其中之物 件包含連接至-外部電源供應器而用以對可再充電電池充 電之充電電路。為符合高性能及小體積之要求，近來的可 攜式裝置要求-可快速地對可再充電電池完全充滿電之電 20池小型充電電路。-般的可攜式電子裝置包含用以預測可 再充電電池的剩餘電量的功能。當於使用狀態中，藉由通 知使用者電池之消耗狀況以避免資料流失的問題。所以預 測電池剩餘電量之技術應該被準確地實行。 Ι2313_Γ|· 如第1圖所示，一組普通的可攜式電子裝置丨〇丨，例 如筆屺型個人電腦（pc)係連接至電池組1〇2，該電池組 1〇2具有多數之内建之可再充電電池（例如鋰離子電池） 1〇2&及102b且自每一可再充電電池1〇仏或i〇2b中管理 5電源。此可攜式裝置101也可依自諸如AC轉接器103 之外部電源供應器所供應之電力操作。用於可攜式裝置 101之電源供應單元將於下文討論。一可攜式裝置1 〇 1包 含一電源供應微電腦104、充電器1〇5、一選擇電路1〇8 、第一及第二DC-DC換流器1〇9、11〇以及功能如同切 10換調整器之低耦出調整器（LDO) 111。 一連接於電池組102以及AC轉接器1〇3之充電器 105，其供應一充電電壓及電流至可再充電電池及 102b，依照一自電源供應微電腦1〇4產生之控制信號以穩 定的電壓及電流對可再充電電池1〇2&及1〇2b進行充電。 15 此選擇電路108選取至少一個之電池組1〇2(可再充電 電池102a和l〇2b)以及此AC轉接器1〇3。自所選取之電 源供應器之輸入電壓被供應至第一及第二DC-DC換流器 1091、10 以及 LDO 111 内。 此第一 DC-DC換流器1〇9由輸入電壓產生一供應電 20壓用以供應至cpU上内（未被顯示於圖上）。此第二DC-DC換流器no由輸入電壓產生一供應電壓用以供應至周 圍的電路内（未被顯示於圖上）。此LD〇 hi由輸入電壓產 生一供應電壓用以產生一時鐘信號（未被顯示於圖上）。 7 I2313|3-^2i - ^ · - i ; '.、、'· y i ^M明說明 此具有預測電池剩餘電量功能之可攜式裝置1〇1係用 以預測電池剩餘電量及通知使用者電池所剩餘的電量。 預測剩餘電量功能將於下文討論。一般而言，鋰離子 電池是可容許過量放電的。如果使用者將一鋰離子電池錯 5誤地過量放電，則鋰離子電池的效能將不會回復至已充完 電之狀恶。為預防過量放電，電池組1〇2包含一保護電路 112，其檢測出當可再充電電池1〇2a及1〇沘其中之一電 壓低於指定電壓時將終止電池進一步的放電。當保護電路 U2運作時，從可再充電電池l〇2a或102b供應至可攜式 10裝置ι〇1之電源即被停止且可攜式裝置101停止操作。 同時，如同筆記型個人電腦之可攜式裝置1〇1將面臨處 理中的資料流失。為避免這種問題，可攜式裝置1〇1預 測可再充電電池102a及i〇2b的剩餘電量而且通知使用 者可再充電電池的消耗狀態。 15 電池剩餘電量之預測在考慮包含電池組102之可再充 電電池102a及102b (鋰離子電池）不同的特性下被執行。 接下來將解釋普通鋰離子電池的特性。 第2A圖顯示一放電特性之變化，其係因包含三組電 池胞的電池組（可再充電電池）使用次數（充電/放電之次數 2〇 ，在下文稱為”週期數”）的增加而引起。縱座標表示放電 電壓，橫座標表示放電時間。曲線A代表已週期數為K 初始狀態）的放電特性，而曲線B、c及D分別表示週期 數約為250、400、500時的放電特性。曲線E顯示週期數 玖、發明說明 约650之放電特性。由第2 a闰、、主封α 圖α邊的顯示因週期數的增 加則可再充電電池放電署蔣诘 曰 I將減低因此放電時間（可用時 間）變短。此現象稱為”週期衰退特性，，。 在第2Β圖中，於第2Α圖中的水平刻度被標準化。 水平刻度代表放電容#且以終止時間的放電百分比表示。 第2Β圖表示出可再充電電池的電歸低率幾乎係、固定的 而與週期數無關。

可再充電電池的有效使用週期特性將於下文討論。

第3圖表示週期數與三種已測量的可在充電電池的放 1〇電量的相關性，可再充電電池的放電量減少而週期數增加 。舉例來說，曲線F表示當週期數為6〇〇時的放電量（於 完全充電時的電量）已下滑至約最大電量值的3〇至4〇%。 下文將δ寸論於使用環境下變化的可再充電電池的衰退特性 。第4圖中的曲線η表示於45。(：下使用一個月後的可再 15 充電電池的特性’而曲線G表示於上述條件下之前的可再 充電電池的特性。可再充電電池的放電池間（使用時間）也 會因電池的使用下的溫度而改變。第5圖係一解析圖表示 放電功率及兩種可再充電電池於不同的使用溫度的放電容 量的相關關係。曲線I至K分別地表示當同型的可再充電 20 電池使用於5°C、250C及45°C下的特性，曲線L至N 分別的表示其他的可再充電電池使用於5°C、25QC及 45°C下的特性。 曲線I表示可再充電電池於5。(：的使用溫度時可以以 9 一 gl 123113^¾ :. 丨〜Π丨 t /_ j j 'ϋϋ兌明 放電功率10W使用約2.8小時。曲線K表示同種類的可 再充電電池於45〇C的使用溫度時可以以放電功率l〇w使 用約3.2小時。曲線L表示其他種類的可再充電電池於 5°C的使用溫度時可以以放電功率1〇w使用約28小時 。曲線N表示同種類的可再充電電池於45<3(：的使用溫 度時可以以放電功率10W使用約3.〗小時。顯而易見地 ，可再充電電池的放電電量會因種類、使用的溫度及放 電功率而變化。

可再充電電池剩餘電量之預測在考慮到上述各種特性 10下已被廣泛的實行。剩餘電量的預測方法包含依據可再充 電電池的電壓來預測剩餘電量的方法、以及根據可再充電 電池的放電電流和充電電流的合併值來預測剩餘電量的方 法。 第6圖係可攜式裝置121及電池組122的簡圖，其係 15根據配備有剩餘電量預測功能之第一習知技術系統。

可攜式裝置121例如為筆記型電腦，此可攜式裝置 121具有一稱作智能型電池或智慧型電池之内建電池組 122 ° 電池組122包含多數的（三組）可再充電電池122&至 20 122c、一保護電路123、一放電控制開關124、一充電控 制開關125、一如同剩餘電量預測裝置之剩餘電量計量器 計量器126、一電氣可抹除可程式化唯讀記憶體 (EEPROM) 127以及一第一檢測電阻器128。第6圖僅顯 10 1231¾¾犛換頁 年月 玖、發明說明 不可攜式裝置121的一部分，可攜式裝置121實際上包 含第二檢測電阻器129、一充電器130以及微電腦13 1(例 如鍵盤，其是微電腦的一種形式）。 可再充電電池122a至122c，每一個電池（諸如鋰離子 5電池）係以串聯方式連接而成一電池組。可再充電電池 122a之陽極端子係連接至電池組122之陽極端子tl，經 由放電控制開關124、充電控制開關125以及第一檢測電 組器128 ’以及可再充電電池122c之陰極端子係連接至電 池組122陰極端子t2。藉由第一及第二p通道MOS電晶 10體形成放電控制關關124及充電控制開關125。放電控制 開關124之源極係連接至可再充電電池122a之陽極端子 。開關124及125之汲極互相連接。充電控制開關125之 源極經由第一檢測電阻器丨28被連接至電池組122之陽極 端子tl。開關124和125之電晶體以關於充電電流及放電 15 電流之順向偏壓二極體所組成的後埠閘的方式連接。 保護電路123包含一過量充電防止電路及過量放電防 止電路（兩者均為顯示於圖上）。此保護電路123檢測可再 充電電池122a至122c的端子電壓（電池胞電壓）以及當至 少一電池胞電壓減少低於指定電壓或到達過量放電狀態時 20 保護電路123關掉放電控制開關124以停止放電。當至少 一電池胞電壓增加高於指定電壓或到達過量充電電狀態時 ，換言之，此保護電路123亦關掉放電控制開關125以停 止充電。 11 1231 1231

發明說明 於充電期間，充電電流經由被開啟的充電控制開關 125及放電控制開關124被供應至可再充電電池122a至 122c。可攜式裝置121之充電器130被連接至一連接於 外部電源供應器之AC轉接器132。充電器130係根據流 5 經第二檢測電阻器129之電流值以控制充電電流。

於放電期間，可再充電電池122a、122b及122c經由 被開啟的放電控制開關Π4及放電控制開關125供應放電 電流至可攜式裝置121。

此包含微電腦（未被顯示）之剩餘電量計量器126係用 10以測量流過第一檢測電阻器128之充電電流/放電電流以 及根據由保護電路123所測量到的電流及每一電池胞電壓 之整體數值來預測剩餘電量。剩餘電量計量器126在 EEPROM 127内儲存此已預測之剩餘電量以及供應此已預 測剩餘電量至可攜式裝置121所裝設之鍵盤式微電腦131 15 。當接收此自剩餘電量計量器120剩餘電量之預測值， 則此鍵盤式微電腦131以未圖解之顯示器單元來顯示此 剩餘電池電量。 第7圖顯示配備有剩餘電量預測功能之第二習知技術 系統。 可攜式裝置141例如筆記型電腦。此可攜式裝置i4i 具有一内建電池組丨4 2。根據第二習知技術，此電池組 142與第6 _之電池組之不同處在於其具有—作為剩餘 電量預測裝置之積分電流計量器143。 12

此積分電流計量器143測量流過第一檢測電阻器128 之充電電流/放電電流及供應電流總合值至可攜式袭置141 之電源管理微電腦值。然後，此電源管理微電腦144計算 一根據自電流總合計量器143輸出之電流總合值剩餘電量 預測值來剩餘電1以及去預測值以未圖解之顯示器單元來 顯示剩餘電池電量。 此習知技術系統具有下文之缺點：

1 ·有關於剩餘電量之預測之缺點。 在第6圖所示之第一習知技術系統中，剩餘電量計量 10器126依據每一可再充電電池122a至122c之電池胞電壓 以及充電電流和放電電流之總合值來計算剩餘電量預測值 以及提供此預測值到可攜式裝置121。當為高度確保準確 的剩餘電量的預測’則電池組122之製造成本將因為裝備 於剩餘電量計量器126内之微電腦而增加。這將造成電池 15 組122更昂貴。

在第7圖所示之第一習知技術系統中，換言之，由於 電池組142沒有裝備微電腦，則電池組142的製造成本不 會增加。然而，於電池組142内，電流總合計量器143僅 能藉由檢測電流值來預測可再充電電池之剩餘電量。如第 20 3圖所示，當可再充電電池之週期數增加則放電容量減少 ，以致於根據電流總合所預測之剩餘電量將導致一不正確 的剩餘電量預測值。在一個案例，其中電池組142包含複 數的可再充電電池122a、122b及122c，特別是電池組的 13

兌明 容量（端子電壓）均不同，因此剩餘電量預測值的準確度將 會降低。 2 · 充電方面的缺點 於第一習知技術系統中，充電器13〇偵側流經第二檢 5測電阻器129之充電電流以及根據檢測結果以穩定電壓及 電流對可再充電電池122a至122c充電。要準確的執行例 如以穩定電壓及電流充電之動作，改善由充電器13〇所檢 測到的電流的準確性是必要的。以此為目的，正常來說， 如同第二檢測電阻器129之高準確性型之檢測電阻器係被 10使用以檢測電流的，如此對於充電器13〇的製造成本將會 不利地增加。再者，像這種高準確性型之電阻器於體積上 係巨大的，充電器130也將會不合意地擴大。第二習知技 術系統有上述缺點。 C 明内3 15 發明概要 因此，本發明之目的，即在提供一種預測至少一顆可 再充電電池的剩餘電量，此可再充電電池係裝設於供應電 力至可攜式裝置的電池組内。此方法包含測量可再充電電 池的流入或流出電流和測量使用裝設於電池組内之測量單 疋的可再充電電池之電壓，以及使用裝設於此可攜式裝置 内之資料處理單元根據電流及電壓的測量結果來預測剩餘 電量。 本發明更進-步的目的係提供—方法以控制連接於 14 1231|71 % 致7發明說明

可攜式裝置的電池組内的可再充電電池的充電。該方法 包含使用裝設於一可攜式裝置的充電器測量自一外部電 源供應器供應至電池組的充電電流及充電電壓；使用一 裝設於此電池組中的測量單元來測量流入可再充電電池 5 的電流；通知此可攜式裝置流入此可再充電電池之電流 的測量結果；以及根據所此充電電流及電壓的測量結果 和流入可再充電電池的電流的測量結果來控制使充電電 壓及充電電流穩定。本發明更進一步的目的在於提供一 方法，此方法用以控制連接於可攜式裝置的電池組内的 10 可再充電電池的充電，此電池組包含用以自外部電源供 應器供應充電電壓和充電電流至可再充電電池之第一端 子及用以輸出帶有近乎可再充電電池之電池電壓之信號 的第二端子。此方法包含使用裝設於可攜式裝置之充電 器測量流入第一端子之充電電流；使用充電器測量第一 15端子和第二端子間的電壓壓差；使用一裝設於電池組内 的測量單元測量流入可再充電電池之電流；以及根據流 入可再充電電池内的電流、充電電流及電壓壓差的測量 結果藉由使用可攜式裝置控制使充電電壓充電電流穩定 。本發明另一個目的係提供一種方法，其用以控制具有 20備用供應電源的可攜式裝置的電源供應器，此電源供應 器係連接至電池組，此電池組包含至少一顆可再充電電 池、用以自此可再充電電池至供應電源可攜式裝置之第 知子和用以輸出帶有近乎可再充電電池之電池電壓之 ^號的第二端子。此方法包含當可攜式裝置於備用模 15

玖、發明說明 置、以及經由第二端子

電流檢測電路和電壓檢測電路上， 且將此電流檢測信號和 式時截止當電源供應至可攜式裳置、以石 供應一致能信號以使備用電源供應至備用 電壓檢測信號轉換成數位信號。_組介面輸出此等數位信 10 號。 本發明的另一目的在提供一使用於包含至少一顆可再 充電電池之電池組内的半導體裝置。此裝置包含一用以檢 測可再充電電池流入或流出之電流及產生一類比電流檢測 4吕號的電流檢測電路、以及用以檢測可再充電電池電壓及 15產生一類比電壓檢測信號之電壓檢測電路、以及一連接至 此電流檢測電路及電壓檢測電路上之類比數位轉換電路， 其用以將電流檢測信號和電壓檢測信號轉換成數位信號。 本發明更進一步提供一藉由電池組所供應的電源而驅 動的可攜式裝置。此電池組包含可再充電電池、用以檢測 20 可再充電電池流入或流出電流及產生一類比電流檢測信號 之檢測電路、以及用以檢測可再充電電池電壓及產生一類 比電壓檢測信號之電壓檢測電路、以及一連接至此電流檢 測電路及電壓檢測電路上之類比=數位轉換電路，其用以 16 123_簡換頁！ 1年ft '日丨 .......... 咖<***··»η*.膏匕,,丨 玖、發明說明 將電流檢測信號和電壓檢測信號轉換成數位信號、以及一 組介面輸出此等數位信號。此可攜式裝置包含一連接至電 池組之電源供應端子、以及經由此介面用以接收數位信號 和使用此數位信號以預測可再充電電池的剩餘電量之資料 5 處理單元。 本發明更進一步提供用以製造裝設於可攜式裝置内之 電池組之可再充電電池裝置的方法。此方法包含提供一有 測量單元之電池組，其用以測量可再充電電池流入或流出 之電流及可再充電電池之電壓，及提供一有資料處理單元 10之可攜式裝置，其根據由此測量單元輸出之電流及電壓測 量結果以預測可再充電電池的剩餘電量。 本發明之前述以及其他技術内容、特點與優點，在下 文配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的 明白。 15 圖式簡單說明 本發明之目的及優點將可藉由參考下文所描述之較佳 實施例及其附圖而被完全的理解： 第1圖係連接至電池組之普通可攜式裝置的概要方塊 電路圖； 第2Α、2Β、3、4及5圖係顯示可再充電電池之特性 的曲線圖； 第6圖係根據第一習知系統之可攜式電子裝置的概要 方塊電路圖； 17 1231 1231

玖、發明說明 第7圖係根據第二習知系統之可攜式電子裝置的概要 方塊電路圖； 第8圖係根據本發明第一實施例之電池組及可攜式電 子裝置的概要方塊電路圖； 5 第9 ®係―第8目巾之AD轉換f路的概要方塊電路圖； 第10圖係說明AD轉換系統之流程圖； 第11A及11B圖係AD轉換電路之詳細方塊電路圖；

第12圖係顯示在苐8圖内所作的修改； 第13圖係根據本發明第二實施例之電池組及可攜式 10 電子裝置的概要方塊電路圖； 第14A及14B圖係表示充電特性之說明圖； 第15A及15B圖係表示充電電壓及放電電量之間關聯 之說明圖；

第16圖係根據本發明第三實施例之電池組及可攜式 15電子裝置的概要方塊電路圖；以及 第17圖係有關於第16圖的比較態樣之方塊電路圖。 C貧施方式】 本發明第一實施例將被說明如下文所述。 第8圖係根據本發明第一實施例之電池組丨2及可攜 20式電子裝置11的概要方塊電路圖。 連接至電池組12之可攜式裝置n，其為電池組12所 驅動。可攜式裝置11可經由AC轉換器13連接至一外部 電源供應器。 18 年月 η 說明 電池組12設有電池14、放電控制開關15、充電控制 開關16、保護電路17、第一檢測電阻器丨8、如同溫度檢 測電路之溫度檢測器i 9、以及測量電路2〇 (測量單元）。 可攜式裝置11包含如同資料處理單元之電源管理微電腦 5 21、充電器22、輸出開關23、線圈24以及第二檢測電 阻器25。第8圖僅顯示用於可攜式裝置u之電源供應器 之一部分。 電池組12之電池14係由至少一顆可再充電電池（例 如一顆可再充電電池（電池胞）14a至14c)。舉例來說， 10每一顆可再充電電池143至14C係鋰離子電池。可再充電 電池14a之陽極端子係經由放電控制開關15、充電控制 開關16及第一檢測電阻器18連接至電池組12陽極端子 11而作為第一端子。此陽極端子11係連接至可攜裝置11 的陽極端子til。可再充電電池14a的陰極端子係連接至 15電池組12的陰極端子12。此陰極端子12係連接至可攜 裝置11的陰極端子t22。 放電控制開關15及充電控制開關16係由P通道M0S 電曰a體所所構成的。開關1 5及16均具有相互連接之沒極 及連接至保護電路17之閘極。放電控制開關丨5之源極係 20連接至可再充電電池14a之陽極端子，以及充電控制開關 16之源極係連接至第一檢測電阻器18。開關π、μ之 電晶體係以此種方式連接成使得此等後閘極相對於充電電 流及放電電流之順向偏壓二極體。 19 123 lm 玫、發明說明 此保護電路17作為電壓檢測電路，用以檢測端子可 再充電電池14a、14b和14c之電壓（電池胞電壓），以及 供應對應此已檢測電壓之電壓檢測信號A1至測量電路2〇 。此保護電路17根據此電池胞電壓執行放電控制開關15 5和充電控制開關16之開/關動作。舉例而言，當保護電路 17開啟放電控制開關15 ’則可再充電電池14a、14b及 14c對於可攜式裝置11放電。當保護電路17開啟充電控 制開關16，換言之，可攜式裝置11對可再充電電池丨 至14c充電。 10 保護電路17包含過量放電預防電路（未顯示），其用 以預防可再充電電池14a至14c過量放電、以及過量充電 預防電路（未顯示），其用以預防過量充電。當可再充電電 池14a至14c中至少一電池胞電壓減少或低於指定電壓 ，則過量放電預防電路使放電控制開關15關閉以抑制放 15 電。當可再充電電池14a至14c中至少一電池胞電壓增 加或高於指定電壓，則過量充電預防電路使充電控制開關 16關閉以抑制充電。因此，保護電路17可預防可再充電 電池14a至14c的效能降低。 溫度檢測器19檢測電池14的溫度以及根據此溫度供 20 應一溫度檢測信號A2至測量電路20。此溫度檢測器19 可檢測可再充電電池14a至14c的溫度。 測量電路20包含一組用於電流檢測（電流檢測電路 )26之放大電路、一組類比=數位（AD)轉換電路27、一組

可複寫非依電性記憶體28、以及一組介面（I/F)電路29。

此電流檢測電路26設有連接至第一檢測電阻器18之 向電壓端子之一反向輸入端子（-）以及一連接至電阻器18 之低電壓端子之非反向輸入端子（+ )。此電流檢測電路26 5檢測此自第一檢測電阻器18流出之電流（電池14之放電 電流或由可攜式裝置11供應之充電電流），以及根據至 AD轉換電路27之電流值供應電流檢測信號A3。明確而言 ，此電流檢測電路26測量此第一檢測電阻器18的兩端電 壓且根據電壓差而產生電流檢測信號A3。因此，當流過 10第一檢測電阻器18的放電電流或充電電流增加時，則電 流檢測#號A3被設定為高位準，換言之，當流過第一檢 测電阻器18的放電電流或充電電流減少時，則電流檢測 4a號A 3被設定為低位準。

AD轉換電路27自保護電路17接收電壓檢測信號A1 、自溫度檢測器19接收溫度檢測信號A2、以及自電流檢 測電路26接收電流檢測信號A3。此檢測信號A1至A3均 為類比信號而將藉由AD轉換電路27轉換成數位信號。數 位信號經由I/F電路29而被供應至裝設於可攜式裝置u 之電源管理微電腦。 電源管理微電腦21接收一由測量電路20輸出之數位 化數值作為一剩餘電量的預測測量值，以及根據剩餘電量 預測值於未圖解之顯示器單元顯示剩餘電池電量，此預測 值係由根據此測置值计鼻而來的。每一次的剩餘電量預測 21 Ι23ΐ||^替換頁 人 _________ . 1. …^ ί j 玖：^^明 的執行都將由電源管理微電腦21儲存預測值，而此預測 值係配合在測量電路2〇内的記憶體28内之可再充電電池 14a至14c目前使用狀態（比如放電電流的總量、總使用 時間、及週期數）之預測和資料計算而成的。在第一實施 5例中，雖然此電源管理微電腦21執行剩餘電量的預測， 但資料處理單元並未因此受限於電源管理微電腦21。舉 例而言’另一台裝設於可攜式裝置11之微電腦也可以完 成剩餘電量的預測。 充電器22包含用於電流檢測（電流檢測電路）31之放 10大電路、誤差放大電路32、用於電壓檢測（電壓檢測電路 )33之放大電路、以及脈寬調變比較器34。 此電流檢測電路31設有連接至第二檢測電阻器25之 低電壓端子之一反向輸入端子以及一連接至電阻器25之 同電壓端子之非反向輸入端子。此檢測電流電路3丨於充 15電期間檢測自此AC轉接器13供應至電池14之充電電流 Ic ，以及對應於電流I。之值供應一電流檢測信號A4。明 確而言，此電流檢測電路31測量此第二檢測電阻器25的 兩端電壓且根據電壓差而產生電流檢測信號A4。因此， 當充電電流Ie增加時，則電流檢測信號A4被設定為高位 20準，換吕之，當充電電流Ie減少時，則電流檢測信號A4 被設定為低位準。 電流檢測信號A4至電流檢測器電路31被輸入至誤差 放大電路32之反向輸入端子以及第一參考電壓Vr⑴被自 22 1231373 玖、發明說明 電源管理微電腦21輸入至電路3 2的非反向輸入端子。夢 由電源管理微電腦21可變地控制第一參考電壓Vrefl之值 。電源管理微電腦21根據自測量電路20之電流測量值以 決定第一參考電壓Vrefl。誤差放大電路32比較第一參考 5電壓Vrefl與電流檢測信號A4、及產生一為此等放大電壓 間之壓差的誤差信號A5，以及供應此誤差信號A5至pwM 比較器34。 電壓檢測電路33之反向輸入端子係連接至第二檢測 電阻器25之低電壓端子，以及自AC轉接器13被供應至 10 電池14之充電電壓V。係被輸入至反向輪入端子。第二參 考電壓Vref2被供應至電壓檢測電路33的非反向輸入端子 。電壓檢測電路33比較充電電壓V。與第二參考電壓Vref2 ’及放大此專電壓間之壓差以產生一電壓檢測信號a β， 以及供應此誤差信號Α6至PWM比較器34。 此比較器3 4接收來自圖上未顯示之三角波振盪 電路二角波信號，及比較此三角波信號之位準與誤差信號 A5之位準或電壓檢測信號A6之位準，與後二者較低者比 幸乂，並產生一具有對應於比較結果之位準的脈衝信號s 土 。例如，於某段期間内，此三角波信號之位準大於信號 20 A5或A6之位準，則PWM比較器34產生[位準之脈衝信 號S1，反之，於某段期間内，此三角波信號之位準小於 信號A5或A6之位準，則PWM比較器34產生η位準之脈 衝信號。 23 mi J系替換頁 致、屬明說明 輸出開關23係一 N通道MOS電晶體，自比較器 3 4供應脈衝信號S1此電晶體之閘極。輸出開關2 3設有 連接至線圈24之源極以及連接至AC轉接器13之沒極。 輸出開關23之ON/OFF動作係基於由pwm比較器34輸出 5 之脈衝信號S1而控制，以使得來自AC轉接器13之充電 電流I c及充電電壓Ve根據開關操作以預定值而趨向穩 定。 如第9圖所示，一類比電源供應電壓AVref及複數（於 第9圖中只簡易地顯示一輸入信號）被測量的類比輸入信 10號An被輸入至AD轉換電路27内。此類比電壓AVref可被 於AD轉換電路27内產生，亦可由外部電路供應。相同地 ’參考電壓Am可由圖上以兩點鏈狀線表示之外部電路供應 ，也可自虛線所示之AD轉換電路27内產生。 此類比參考輸入信號An，例如由保護電路1 7提供之 15電壓檢測信號A1 、由溫度檢測電路19供應之溫度檢測 #號A2、或自電流檢測電路26供應之電流檢測信號A3。 AD轉換電路之輸入電壓範圍涵蓋，例如類比電壓AVref及 類比接地電壓，而AD轉換電路27對參考電壓Am和類比輸 入信號An執行類比數位之轉換而分別產生數位化數值Dm 20及Dn ，以及自輸出端子D〇ut輸出此等數位化數值。 第11A及11B圖係AD轉換電路27之方塊電路圖。第 11A及11B圖並未顯示類比電壓AVref和參考電壓i。電 壓檢測信號A1、溫度檢測信號A2、以及電流檢測信號A3 24 相當於類比輸入信號An。 如第11A圖所示，AD轉換電路27包含一個別地對電 壓檢測信號A1、溫度檢測信號A2、電流檢測信號A3作取 樣之取樣與同步（S/Η)電路41a、41b、41c ; 一連接至S/H 5電路41a至41c之選擇電路42 ;以及一連接至選擇電路 42之AD轉換器單元43。 此S/Η電路41a至41c供應根據一未顯示之時鐘信 唬而同時取樣及同步之檢測信號A1至A3的類比值（在下 文稱為取樣值）至選擇電路42。選擇電路42連續供應此 10等取樣值至AD轉換器單元43。AD轉換器單元43對輸入 取樣值持續地執行一類比至數位之轉換以產生數位化數值 D1 至 D2 。 因為一被測量之複數之類比輸入信號^ (也就是檢測 4吕號A1至A3)係由此等複數S/Η電路41a至41c同時地 15取樣，而分別地提供至AD轉換系統，如此取樣之精確度 將被改進。因此，如第8圖所示之測量電路2〇可以精確 地測量此電壓、電流、溫度。

如第11A圖所示之AD轉換電路27可更改為如第11B 圖所示之態樣。既然如此，下文所述之AD轉換系統則可 20 完成。 如第11B圖所示之AD轉換電路27a包含對檢測信號 A1至A3同時地取樣之S/Η電路41 a至41 c、對應結合至 S/Η電路41a至41c之AD轉換器44a至44c、以及連接至 25

發明說明 AD44a至44c之轉換器選擇電路45。在此AD轉換電路 27a内，此等檢測信號A1至A3同時取樣之取樣值被個別 的連結至AD轉換器44a至44c。此AD轉換器44a至44c 每次對此等取樣信號執行類比數位轉換以及提供此等數位 5化值的結果至選擇電路45。選擇電路45持續地輸出數位 化數值D1至D3。AD轉換電路27a改進此取樣精確度以及 使得測量電路20準確地測量電壓、電流及溫度。

第10圖係一流程圖，其根據第一實施例說明AD轉換 系統。 於步驟S51中，AD轉換電路27對參考電壓Am執行類 比數位轉換而產生此以類比電壓AVref及類比接地做為輸 入電壓乾圍之數位化數值Dm以及輸出此等數位化數值J)m

於步驟52中，AD轉換電路27對此等已測量之類比 15輸入信號An (電壓檢測信號A1、溫度檢測信號A2、電流 檢測信號A3)執行一類比數位轉換而產生以此類比電壓 AVref及類比接地做為輸入電壓範圍之數位化數值汍以及輸 出此等數位化數值Dn。 於步驟S53中，電源管理微電腦21根據此等數位化 20 數值Dm及Dn以及預存參考電壓Am來計算出此等類比輸 入信號An之已測量輸入值。 在此種AD轉換系統中，此等類比輸入信號An (電壓 值、電流值、及溫度）將根據由AD轉換電路27所授予之 26 嶽37替換頁 日 發明說明 參考電壓而計算， 電壓AVw。 而無關於供應至AD轉換 電路27之類比 其中一例，AD轉換電路27輸出_ 之類比信號’例如根據-方程式1由數位化數值仏及^入 電壓範圍（上述例子之類比電壓AVref之值）所計算出之參 考電壓Am。

Am = (Dm/1024) X AVref (J) 此類比輸入信號An之值係根據方程式2由數位化數值 Dn及輸入電壓範圍所計算出的。 10 An = (Dn/l〇24) X AVref ⑵ 此類比輸入信號之值係根據使用方程式丨及方程式2 之計算結果之方程式3所計算出的。

An = (Dn/Dm) X An, ⑶ 如果此參考電壓Am係已知的，因此此類比輸入信號 15 ΑΠ可以不考慮類比電壓AVref ,而由參考電壓Am之數位 化數值Dm以及類比輸入信號An之數位化數值κ來獲 得0 一般而言，在獲得類比輸入信號An值之時，於設計 LSI時類比電壓值AVref已知的，故僅需要方程式2獨自被 20使用。然而如此狀況下，此類比電壓AVref應該精確地符 合此已經設計之數值。於一例子中，類比電壓Avrei被設 計為3V，此被供應至AD轉換電路之實際類比電壓AVref應 該被精確地設定在3V。因為此產生此一精確的類比電壓 27 21 123繼 玫、發明說明 AVref之電源供應電路需要許多電路元件，LSI的成本將增 加0 換言之，方程式3不需要此類比電壓AVref。對於類比 電壓AVref所需求的係於參考電壓Am和類比輸入信號An 5 之ad轉換期間保持穩定。如此一穩定的電源供應電路所 需要的電路元件要比高準確度之電源供應電路來的少，也 因此比較便宜。 根據第一實施例，因而AD轉換電路27不需要高準確 度之類比電源供應電路以執行類比至數位轉換，亦即，不 10 需要類比電壓AVref之準確度。如此可允許AD轉換電路27 更容易地被組成以及降低成本。 可攜式裝置11之操作將於下文討論。 首先’剩餘電量預測系統將被詳細說明。 電池組12之測量電路20檢測流入電池14(可再充電 15電池14a至14c)之充電電流或流出電池14的放電電流， 藉由執行已檢測電流之類比數位轉換而產生一電流測量值 ’以及供應此電流測量值至電源管理微電腦21。此測量 電路20對由保護電路π檢測之電壓值以及由溫度檢測器 19檢測之溫度執行類比數位轉換，因此產生一電壓測量 20 值和溫度測量值，且供應電壓測量值及溫度測量值至電源 管理微電腦21。此電源管理微電腦21根據此接收自測量 電路20之此等測量值而計算剩餘電量預測值，以及顯示 计算結果於未標示之顯示器單元上。再者，電源管理微電 28 ，換頁 1日 說明 腦21於此測量雷攸0 n > 之圯丨思體28内儲存剩餘電量預測 值及關於目前可再奋雷 冉充電電池14a至14c使用狀態之資料。 於隨後的剩餘電I> @彳 之預測，此電源管理微電腦21除了根 據自測量電路2 〇供應之測量值外，還根據儲存於記憶體 8内之剩餘電里預測值及使用狀態資料以預測此剩餘電 量0 於此剩餘電量預測系統中，裝設於可攜式裝置u 之電源管理為電腦21執行剩餘電量之預測。此系統排除 了:貝料處理單元的需要，例如在電池組丄2執行剩餘電量 預測内之微電腦，因此電池組12之製造成本將降低且剩 餘電量亦可準確地被預測。 •充電控制系統將於下文詳細討論。 畐可攜式裝置11經由AC轉接器13連接至電源供應 裔，且啟動對電池14的充電，此充電器22以一方式控制 輸出開關23 ’此方式為當監控充電電流Ic及充電電壓Vc 時’自AC轉接器13供應之充電電流ie及充電電壓Ve則 變成穩定。於是，充電器22以穩定的電壓及電流對電池 14進行充電。 在此時間，電池14將被充電，此於電池組12内之測 量電路20檢測流經第一檢測電阻器18之充電電流。根據 自測量電路20接收之電流測量值，此電源管理微電腦21 設定一供應至誤差放電電路32之第一參考電壓Vrefl 。因 此’根據此由測量電路20之充電電流測量值而使此充電 29 123 替換.頁 I牛月£| l——···»-·» 丨—^一·.一一 n__ir·—―扣.- _ 玖、發明說明 電流值及充電電壓值被補償，以及以補償充電電流I。及補 償充電電壓對電池14充電。 此充電控制系統可準確地以穩定電壓及穩定電流執行 充電動作’以及藉由回授此於電池組12内之電流測量結 5 果以縮短充電時間。 第一實施例具有下列優點： (1) 電池組12具有測量電路20，其可測量充電電流 、放電電流、可在充電電池14a.至14c之各個電壓、以及 電池14之溫度。此測量電路2〇將通知所測量之電流值至 10可攜式裝置11之電源管理微電腦21。此電源管理微電腦 21根據這些測量值來預測剩餘電量。因此，電池組12的 製造成本將降低，而剩餘電量之預測也更精準地被執行。 (2) 母一次剩餘電量的預測被執行，則電源管理微電 腦21在測量電路20内的記憶體28中儲存此計算出之剩 15餘電量預測值和有關於目前可再充電電池14a至14b之使 用狀態的資料。當電源管理微電腦21利用儲存於記憶體 28内的資料執行之後的剩餘電量預測，要更準確地完成 剩餘電量的預測係可達成的。 (3) 此AD轉換電路27輸出參考電壓Am之數位化數 20值Dm和類比輸入信號An之數位化數值Dn。此電源管理微 電腦2 1藉由使用此數位化數值Dm及Dn以及參考電壓Am 以計算此類比輸入信號An之測量輸入值（電流值、電壓值 、或溫度）而不需利用到此類比電壓AVref。當一高精密度 30 1231373 93. 10, 2 1 v 玖、發明說明 之類比電源供應器（類比電壓AVref)係不需要被裝設至AD 轉換電路27内的，則此AD轉換電路27具有一簡易架構 而且以低成本被製造。此AD轉換電路27不需要用到高精 確度之類比電壓AVref就可以準確地測量電流值、電壓值 5 、以及溫度。 (4)此充電器22以反映自測量電路2〇之電流測量結 果之電流對電池14進行充電。因此，電池14係以一高準 確之穩定電壓及穩定電流來進行充電，且充電時間縮短。 如第12圖所示之第一實施例的變化例將於以下討論 10 。於可攜式裝置11之充電器22中，一始於電源管理微電 腦21控制電壓信號係被供應至誤差放大器32之反向輸入 端子。因為電源管理微電腦21根據來自測量電路2〇之電 流測量結果所產生之控制電壓信號直接地輸入至誤差放大 電路32，以在穩定電流控制之時回授此電池組12之電流 15測量結果，故充電器22a之電流檢測電阻器（第8圖所示 之第二檢測電阻器25)即被省略。 本發明之第二實施例將著重於與第一實施例的差異於 下文說明。如第13圖所示，在電池組61中不同於第一實 施例之第二實施例具有一如第二端子之電壓控制端子13。 20此電壓控制端子t3係連接至一裝設於可攜式裝置62之輸 入端子t33。此輸入端子33係連接至充電器63中之電 流檢測電路64之反向輸入端子以及電壓檢測電路65之反 向輸入端子。 31 123]|7^替換頁 #,21 日 玖、發明說明 此電流檢測電路64之非反向輸入端子係連接至線圈 24之低電壓端子。此可攜式裝置62不具有如第8圖所示 之第二檢測電阻器25。因此，一具有近乎此電池組61之 陽極端子tl之電壓的相同電壓之信號係被供應至電流檢 5測電路64之非反向輸入端子·。第二參考電壓Vref2係如第 一貫施例被供應至電壓檢測電路65之非反向輸入端子。 在電池組61内，一保護電路66檢測電池14之電池 電壓Vb ，亦即可在充電電池14a之電池電壓，以及供應 電池電壓vb至此電壓控制端子t3。因此，此電池電壓Vb 10被供應至充電器63之此電流檢測電路64之反向輸入端子 以及電壓檢測電路65之反向輸入端子。此裝設於充電器 63之電流檢測裝置64檢測流入電池組61之充電電流以 及供應此具有對應充電電流之電壓的電流檢測信號A4至 此誤差放大電路32。此電壓檢測電路65比較電池Vb和 15第二參考電壓Vref2以及供應此放大電壓間誤差之電壓檢 測信號A6至此PWM比較器34。 此根據第二實施例而用於電池組61之充電控制系將 討論如下。 當AC轉接器13被連接至可攜式裝置62且電池14之 20 充電開始，則充電器63監控流入電池組61之充電電流、 電池電壓Vb以及執行藉由輸出開關23控制之穩定電壓及 穩定電流，以如此方法將使電流值及電壓值變穩定。 於電池14充電期間，此測量電路20測量此流經第一 32 I23_B替換頁] ί年Ί .日 被說明 檢測電阻器18之充電電流，以及通知電源管理微電腦21 此測量值。根據電流測量值，此電流管理微電腦21設定 第一參考電壓Vrefl以提供至誤差放大電路32。因此，此 充電器63以反映自測量電路20之充電電流測量值之充電 5 電流值及充電電壓值執行充電動作。於如此的充電控制系 統中，此充電器63根據電池組61中之充電電流及電池電 壓Vb執行穩定電流及穩定電壓充電，以及回授於電池組 61内之電流測量結果，因此充電器63可以比第一實施例 更精確地完成穩定電流及穩定電壓充電。充電時間也因此 10 縮短。 第14A圖根據第二實施例之充電控制系統顯示電池 14之充電特性。在電池14中以一穩定電壓充電之期間之 一設定電壓定為12· 6V，所以每一個可再充電電池14a至 14c之電池胞電壓之額定電壓為4. 2V。 15 如第14A圖所示，在充電開始之後，充電電壓幾乎立 刻達到12· 6V。在那之後，藉由穩定電壓及穩定電流之充 電則電池14被充電至12· 6V。當充電電流開始相同或低於 約電池14之電池容量的1/20，則充電動作終止。此充電 器63以大約12. 6V(不可高於12· 6V)的電壓對電池14進行 20充電，其中12. 6V係於充電開始時作為穩定電壓的設定電 壓值，因此充電時間縮短。 第14B圖顯示未裝設電壓控制端子13之電池14之充 電特性。比較第14A圖與第14B圖，其中很明顯的是第 33 123 _德 玖、發明說明 14Α圖中裝設有電壓控制端子t3之電池14之充電時間要 比第14B圖的電池14之充電時間短。 於第二實施例中，由於考慮到電池組61中的壓降和 保護電路66的阻抗，充電器63被通知以電池電壓Vb以 5 及高精準地相對於電池14設定充電電壓。如此可確保精 確的控制電池14之總充電量。 現在藉由參考第15A圖可描述充電電壓與放電電量之 間的關係。第15A圖顯示一可再充電電池之曲線圖，其中 額定電壓係設定為4. 2V。 10 如第15A圖所示，於以額定電壓4· 2V對可再充電電 池充電之情形中，此放電電量大約是19〇〇 mAH。當以比 額定電壓4·2 V還高的電壓4.3 V對可再充電電池充電時 ’則放電電量增加至約2060 mAH。反之，而當以比額定 電壓4· 2 V還低的電壓4· 1 V對可再充電電池充電時，則 15 放電電量減少至約1640 mAH。第15B圖顯示以相對於充 電電壓之放電電量速率，其中當以額定電壓4· 2V對電池 14充電時，以” Γ表示有放電電量19〇〇 ^ΑΗ被儲存。 充電電壓變得越高，則儲存於可再充電電池内的放電 電量就變越大。若以一高於額定電壓4· 2V之電壓值進行 20充電，則此可再充電電池將降低效能，以及週期期限也將 縮短。反之，假如充電電壓低於額定電壓4· 2V，則可再 充電電池之蓄電量將降低。因此可再充電電池之充電電壓 應該盡可能地具有一不超過且近乎電額電壓4. 2V之電壓 34 123丨看7§替換无 玖、發明說明 值0 在第二實施例中，充電器63檢測電池電壓Vb。當電 >也14之充電電壓被高精密控制時，則在確定範圍内儲存 於電池14之充電電量可盡可能地增大。 5 第二實施例具有下列優點： (1) 如第二端子之電壓控制端子裝設於電池組61 内。這將使充電器63之電流檢測電路64實質地測量流入 電池組61之充電電流，以及在考慮到電池組61之電壓壓 降和保護電路66之下使電壓檢測電路65之阻抗檢測電池 10 14之電池電壓Vb。再者，來自電池組6丨之測量電路2〇 產生之電流測量結果將如同第一實施例由穩定的電流控制 反映出來。這將確保相關於電池14之充電電壓可精準地 控制，以至於充電電量可被精準地控制以及可使充電時間 縮短。 (2) 當充電器63經由電壓控制端子u監控電池組 61之充電電流和充電電壓，則可攜式裝置丨丨之第二檢測 電阻器25就不再需要。這將可確保可攜式裝置11製造成 本的降低以及縮小可攜式裝置U之體積。 本發明第三實施例將於下文藉由與第二實施例之差異 20處做詳細說明。第16圖係根據第三實施例之電池組71及 可攜式裝置72的方塊電路圖。 電池組71设有如同第二端子之電壓控制端子t3。此 電壓控制端子t3經由可攜式裝i 72之輸入端？⑶而連 35 123_宇3替換頁 L年，曰 Ιΐΐ發明說明 接至充電器63之電流檢測電路64和電壓檢測電路的的 反向輸入端子（參考第13圖）。電池組71之陽極端子 m第-端子）經由可攜式裝置72之陽極端+⑴連接至 電流檢測電路64之非反向輸入端子（參考第13圖）。 裝設於可攜式裝置72之電源管理微電腦21係連接至 -預備電源供應器73，當此可攜式裝置72在待機模式時 ’則電源供應|§ 73供應電源。此備用電源供應器73經由 二極體74以及可攜式裝置72之輸人端子連接至電池 組71之電壓控制端子t3。 10 一保護電路75檢測可再充電電池i4a至14c個別的 電池胞電壓，以及供應此等根據測量結果之可再充電電池 14a至14c之電壓測量值至電源管理微電腦21A。此電源 管理Μ電腦21根據個別的電壓測量值而供應一開關控制 k唬SWC至保護電路75。此保護電路75依照開關控制信 15號swc對放電控制開關15和充電控制開關16執行開/關 之控制。 此保濩電路75包含一用以切換電池14之陽極端子和 電壓控制端子t3之間的連接狀態和非連接狀態的備用電 源供應器控制開關7 6。保護電路7 5響應此始於電源管理 20微電腦21之開關控制信號swc而控制備用電源供應器控 制開關76。例如，保護電路75響應此關閉放電控制開關 15之開關控制信號swc以開啟備用電源供應器控制開關 76 °反之’保護電路75響應此開啟放電控制開關15之開 36 1231373 玖、發明說明 關控制信號SWC以關閉備用電源供應器控制開關76。 因此，於第三實施例中，當可攜式裝置72於待機模 式時，保護電路7 5則作為一備用控制電路。當可再充電 電池14a至14c之過量放電狀態被檢測時，則保護電路 5 75關閉放電控制開關15和備用電源供應電路開關76。 隨著可攜式裝置72處於待機模式時，則放電控制開 關15被關閉，而備用電源供應電路開關76被開啟。因此 ’在待機模式中，由電池14供應至DC-DC換流器77之電 力被阻斷，從而避免可攜式裝置72中有浪費的電源消耗 10 。在此時，電池14僅供應足夠驅動備用電源供應器73之 運作電力。 當電池14到達過量放電狀態時，在第三實施例中， 放電控制開關15及備用電源供應開關76均被關閉。這確 實地避免電池14過量放電。 15 第17圖顯示一用以與第16圖作比較的例子。此可攜 式裝置81之充電器並未顯示於第17圖中。 此可攜式裝置81具有一内建之電池組82。此電池組 82具有電池83、第一放電控制開關84、充電控制開關85 、保護電路86、檢測電阻器87以及安培計88。此可攜式 20裝置81包含一第二放電控制開關89、電源管理電腦90， 備用電源供應器91以及DC-DC換流器92a、92b。

在可攜式裝置81内，此電源管理為電腦9〇係連接至 第二放電控制開關89。放電控制開關89係連接至DC-DC 37 1231373 93 10. 21 Λ: ::.,) , 汉、#明IS明 換流器92a及92b。電源管理微電腦9〇係連接至備用電 源供應裔9 1之輸出端子。備用電源供應器g 1之輸入端子 經由一極體9 3連接至電池組8 2之陽極端子u。 此電源管理微電腦90根據此由安培計88產生之電流 檢測結果提供開關控制信號SWC至保護電路86。此保護 電路86依照開關控制信號SWC而控制第一放電控制開關 84和充電控制開關85之開/關動作。電源管理微電腦9〇 依照此由備用電源供應器91所產生之開關控制信號卯c 來控制第二放電控制開關89之開/關動作。 隨著可攜式裝置81處於待機模式中，操作電力從電 池83經由第一放電控制開關84及充電控制開關85被供 應至備用電源供應器91。因此，在第17圖的對照例子中 ，電池83甚至供應電力給在可攜式裝置81處於待機模式 時之操作無關聯之電路，結果造成浪費的電力消耗。 此第三實施例具有下列優點： ⑴保護電路75具有備用電源供應器控制開關76, 此開關76依照由電源管理微電腦21產生之開關控制信號 SWC而在待機模式中受控制。當藉由避免增加元件數量的 需求以降低製造成本，此架構不需特別的控制電路等等 2〇來控制驅動此備用電源供應器73而且可以確實地避免可 攜式裝置73於待機模式時電力消耗的浪費。 這將對熟與此技藝者係顯而易見的，本發明可用很多 其他不背離本發明之精神與範圍之說明而加以具體實施。 38 12313 替換頁 iiU2 l 玖、發明說明 尤其，本法明可用以下形式來具體實施係可被了解。 組成電池14之可再充電電池14a至14c之數量並不 限制於三個。 雖然可再充電電池14a至14c係以串聯方式依次連接 ，但亦可以並聯方式連接或者是藉由串聯及並聯的組合方 式來連接。 此電池組12、61或71可被裝設或容納於可攜式裝置 1卜62或72。

此電池組12、61或71也可被設計成自可攜式裝置 10 11、62或72分離出。 此電池組12、61或71也可合併至可攜式裝置u 、62或72中。在此情形中，此資料處理單元（21)係未 被裝設於電池組12之上，但是裝設在例如可攜式裝置 π之主體上，而此可攜式裝置n係連接至電池組61或 15 71 〇 目前所提之例子以及此等具體實施例均作為說明本發 明用而非用以限制本發明，而且本發明並非僅侷限於上述 說明，而是可以依申請專利範圍的界定範圍或等效物而加 以變化修部。

【围式簡單說明J 第1圖係連接至電池組之普通可攜式裝置的概要方塊 39 電路圖； 第2A、2B、3、4及5圖係顯示可再充電電池之特性 的曲線圖； 第6圖係根據第一習知系統之可攜式電子裝置的概要 5 方塊電路圖； 第7圖係根據第二習知系、統之可攜式電子裝置的概要 方塊電路圖； 第8圖係根據本發明第一實施例之電池組及可攜式電 子裝置的概要方塊電路圖； 10 第9圖係第8圖中之AD轉換電路的概要方塊電路圖； 第10圖係說明AD轉換系統之流程圖； 第11A及11B圖係AD轉換電路之詳細方塊電路圖； 第12圖係顯示在第8圖内所作的修改； 第13圖係根據本發明第二實施例之電池組及可攜式 15 電子裝置的概要方塊電路圖； 第14A及14B圖係表示充電特性之說明圖； 第15A及15B圖係表示充電電壓及放電電量之間關聯 之說明圖； 第16圖係根據本發明第三實施例之電池組及可攜式 20電子裝置的概要方塊電路圖；以及 第17圖係有關於第16圖的比較態樣之方塊電路圖。 40 123，響21 - ； ·. . ΐ·· i . ' :玖;、發明說明 【圖式之主要元件代表符號表】 11、72、81、101、121……可攜式裝 tl、t2、t3、til、t22、t33 置 端子 12、14、82、83、102、142……電池 143……電流總合計量器 組 90、144……電源管理電腦 102a b、14a c、82a c、83a c...... 19……溫度檢測器 可再充電電池 20……轉換電路 13、103、132……AC轉接器 24……線圈 22、63、105、130……充電器 26……電流檢測電路 21、104……電源供應微電腦 27、44a-44b……轉換器 45、108……選擇電路 28……記憶體 77、92a-b、109、110 ……換流器 29......介面 111……低柄出調整器 31、32、33……放大器 17、75、86、112、123……保護電路 34……PWM比較器 15、16、23、76、84、85、89、124 41a-41c……取樣/同步電路 、125……控制開關 64、65......檢測電路 126……剩餘電流計量器 73、91……備用電源 127……電氣可抹除可程式化唯讀記 74、93……沐體 憶體 88……安培計 87、128、129……電阻器 SWC……開關控制信號 131……鍵盤式微電腦 41

Claims (1)

1231373

拾、申請專利範圍 1· 一種用以預測裝設於用以供應電力至可攜式裝置 的電池組内之至少一個可再充電電池之剩餘電量的方法， 該方法包含： 使用裝設於該電池、组中之㈣量單元以㈣量流人或流出 4可再充電電池之電流以及該可再充電電池之電壓丨以及 使用一裝設於該可攜式裝置中之資料處理單元而根據 測量該電流及該電壓之結果以預測剩餘電量。 2·如申請專利範圍第！項之方法，更包含將使用 該測 量單元測量該電流及該電摩之結果通知該資料處理單元。 3·如申請專利範圍帛j項之方法，t包含使用該測 量單元測量該可再充電電池之溫度，纟中該剩餘電量之預 測係根據該電流及電壓的測量結果以及該溫度的測量結果 來完成。 4·如申請專利範圍第3項之方法，更包含將使用測 量單元測量該溫度之結果通知該資料處理單元。 5·如申請專利範圍第1項之方法，更包含： 測量該可再充電電池之使用狀態；以及 將有關於該預測之剩餘電量及該可再充電電池使用狀 態之資料儲存於設置在該測量單元内之一記憶體中。 6·如申請專利範圍第5項之方法，其中該有關於該 可再充電電池使用狀態之資料包括放電電流數量、總共使 用時間以及電量數量中至少一種。 7.如申請專利範圍第1項之方法，其中該測量單元 包含一類位數位轉換電路，該方法更包含： 42 I手月 ι _^__專利範圍 藉由使用該類比數位轉換電 ^ 吳罨路對一參考電壓執行數位 轉換以產生一第一數位信號； 藉由使用該類比數位轉換雷 批一 ㈣電路對-測量類比輸入信號 執行數位轉換以產生-第二數位信號；以及 5 峨第一及第二數位信號至該資料處理單元，其中 該剩餘電量之預測包括由該第一 數位k唬、該第二數位信 k及該參考電壓計算出該類比輸入信號之電壓。 8· 如申請專利範圍第7頊夕古^ 固乐，員之方法，其中該測量類比 10 “信號係多個類比輸入信號中之—個信號，且該類比輸 入^號之數位轉換包含對該等多個類比輸人信號取樣。 15 9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該類比輸入 ㈣之數位轉換包括藉由對該等多個類比輸入信號同時執 行數位轉換而產生多個第二數位信號，且該第一數位信號 及该等多個第二數位信號依序被輸出至該資料處理單元。 10. 如中請專利範圍第8項之方法，其中_比輸人信 號之數位㈣包滅序韻#多_比輸人錢執行數位轉 換時’依序產生該第一數位信號及多個第二數位信號。 20 11. -種類比數位轉換電路，用以將具有一預定輸入 電壓範圍之-類比信號轉換為一數位信號，其特徵在於該 類比數位轉換電路會執行下列動作·· 對在該預定輸入電壓範圍内之_參考電麼執行數位轉 換以產生一第一數位信號，以及 對具有該預定輸入電壓範圍之至少一類比輸入信號執 行數位轉換以產生一第二數位信號。 43 1231373 ..…V. ^ * ·"'. *；·? ' r - ； 拾、申請專利範圍 12·如申請專利範圍第11項之類比數位轉換電路， 其特徵更在於其會基於相同時鐘信號對該參考電壓及該至 少一類比輸入信號取樣。 13. 如申請專利範圍第12項之類比數位轉換電路， 5 其中一次被取樣之多個該等類比輸入信號被轉換成供基於 相同時鐘信號依序輸出的數位信號。 14. 如申請專利範圍第12項之類比數位轉換電路， 其中一次被取樣及保持之多個該等類比輸入信號依序地被 轉換成供依序輸出的數位信號。 1〇 15· 一種用以控制裝設於供連接至可攜式裝置之電池 組内之可再充電電池充電動作的方法，該方法包含： 測量使用一裝設於該可攜式裝置之充電器自外部電源 供應器供應至該電池組之充電電流以及充電電壓； 使用一裝設於該電池組内之測量單元測量流入該可再 15 充電電池之電流； 通知忒可攜式裝置此流入該可再充電電池之電流之測 量結果；以及 根據測量該充電電流及該充電電壓的結果以及測量流 "亥可再充電電池之電流之結果來控制該充電電壓及該充 2〇 電電流使其固定。 16. 一種用以控制電池組内之可再充電電池充電動作 的方法，該電池組係供連接至一可攜式裝置且包含一用以 自外部電源供應器供應充電電流及充電電壓至該可再充 電電'也的帛#子、以及—用以輸出-電壓近乎等於該可 44 ^3137^: 21 拾、申請專利範圍 再充電電池之電池電壓之信號的第二端子，該方法包含： 使用一裝設於該可攜式裝置中之充電器以測量流入該 第一端子之充電電流； 使用該充電器測量該第一端子上之電壓與該第二端子 5 上之電壓之間的電壓差；以及 根據測篁遠充電電流以及該電壓差的結果以控制該充 電電壓以及該充電電流且使其固定。 17· 一種用以控制電池組内之可再充電電池充電動作 的方法，該電池組係可連接至一可攜式裝置且包括一用以 10 自一外部電源供應器供應充電電流及充電電壓至該可再充 電電池的第一端子、以及一用以輸出一電壓近乎等於該可 再充電電池之電池電壓之信號的第二端子，該方法包含： 使用一裝設於該可攜式裝置中之充電器以測量流入該 第一端子之充電電流； 使用5亥充電器測1邊第一端子上之電壓與該第二端子 上之電壓之間的電壓差；以及 使用一裝設於該電池組内之測量單元測量流入該可再 充電電池之電流；以及 藉由使用5亥可攜式裝置，根據測量流入該可再充電電 20池之該電流、該充電電流以及該電壓差的結果而控制該充 電電壓以及該充電電流使其固定。 l8· 一種用以控制可攜式裝置之電源供應器的方法， 该可攜式裝置具有一備用電源供應器且被連接至一電池組 ，該電池組包括至少一個可再充電電池、一用以自該可再 45 SR寺 充電電池供應電力至該可攜式裝置之第一端子、以及一用 以輸出一電壓近乎專於該可再充電電池之電池電壓之信號 的第二端子，該方法包含： 在该可攜式裝置處於待機模式時切斷供應至該可攜式 裝置之電力；以及 經由該第二端子供應一用以致能該備用電源供應器之 致能信號至該備用電源供應器。 19·如申請專利範圍第18項之方法，其更包含切斷 來自該第一端子之電力供應以及該致能信號之供應。 20· 一種具有至少一個可再充電電池之電池組，其包 含： 一電流檢測電路，其用以檢測該可再充電電池的流入 或流出之電流以及產生一類比電流檢測信號； 一電壓檢測電路，其用以檢測該可再充電電池之電壓 以及產生一類比電壓檢測信號； 一類比數位轉換電路，其被連接至該電流檢測電路及 該電壓檢測電路，其用以將該電流檢測信號和該電壓檢測 信號轉換成數位信號；以及 一用以輸出該等數位信號之介面。 21. 如申請專利範圍第2 0項之電池組，其更包含一 用以檢測該可再充電電池之溫度以及產生一類比溫度檢測 信號的溫度檢測電路，其中該類比數位轉換電路將該溫度 檢測信換轉換成一藉由該介面輸出之數位信號。 22. 如申請專利範圍第20項之電池組，更包含一記

憶體， 靑專利範圍 以及關於 该可再充電電池之使用狀態的資料。

信號。 憶體，用以館存從該介面輸出之剩餘電量預測值 - ¥池組，其中該類比數 藉由該介面輸出之數位

測信號、該類比溫度檢測信號以及該參考電壓中之至少 數位 種進行取樣。 25·如申請專利範圍第24項之電池組，其中該類比 數位轉換f路將被取樣之料信號轉換成藉由該介面依序 輸出之數位信號。 26·如申請專利範圍第24項之電池組，其中該類比 數位轉換電路將被取樣之該等信號一次一個地轉換成數位 15 信號， 且該介面一次輸出一個該等轉換數位信號。 一種使用於具有至少一個可再充電電池之電池組 内的半導體裝置，其包含： 一電流檢測電路，其用以檢測該可再充電電池的流入 或流出之電流以及產生一類比電流檢測信號； 一電壓檢測電路，其用以檢測該可再充電電池之電壓 以及產生一類比電壓檢測信號；以及 一類比數位轉換電路，其被連接至該電流檢測電路及 該電壓檢測電路，用以將該電流檢測信號和該電壓檢測信 说轉換成數位信號。 47 1231373; 拾、申請專利範圍 28·如申請專利範圍第27項之半導體裝置，其更包 含一開關’其係連接於該可再充電電池與該電池組之一端 子之間，且被該電壓檢測電路控制。 29· 一種由電池組供應之電力而驅動的可攜式裝置， 5其中該電池組包括一可再充電電池、用以檢測該可再充電 電池的〃,L入或流出之電流以及產生一類比電流檢測信號之 一電流檢測電路、用以檢測該可再充電電池之電壓以及產 生類比電壓檢測信號之一電壓檢測電路、連接至該電流 檢測電路及該電壓檢測電路而用以將該電流檢測信號和該 10電壓檢測信號轉換成數位信號之一類比數位轉換電路、以 及一用以輸出該等數位信號之介面； 該可攜式裝置包含： 一供連接至該電池組之電源供應端子；以及 15 20 貝料處理單it用以經由該介面接收該等數位信號， 且利用該等數位信號預測該可再充電電池之剩餘電量。 30. 如申請專利範圍第29項之可攜式裝置，其中該 電池組係安裝於該可攜式裝置上。 31. 如申請專利範圍第29項之可攜式裝置，其中該 電池組係容納於該可攜式裝置内。 32. 如申請專利範圍第29項之可攜式裝置，其中該 電池組係可自該可攜式褒置拆離。 33·—種用於製造預測裝設於可攜式袭置用電池組中 該方 之至少-個可再充電電池的剩餘電量之袭置的方法， 法包含: 48 IMuf#替換頁 年月 日 拾、_請專利範圍 爲該電池組裝設一測量單元，用以測量該可再充電電 池流入或流出之電流以及該可再充電電池之電壓；以及 為該可攜式裝置裝設一資料處理單元，其用以根據測 量該電流及該電壓之結果預測該至少一個可再充電電池之 5 剩餘電量。 49