TWI628453B - 電池容量的預估方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種電池容量的預估方法，其預估方法使用在一具有一電池的電子裝置上，當電池的一電流或一平均電流為零時，根據一檢測出的電池電壓以從一查找表中查詢出一對照的參考容量，當一先前記錄的殘餘容量大於參考容量時，對於先前記錄的的殘餘容量執行多次自耗電容量的扣除程序以使新記錄的殘餘容量能夠小於參考容量，當電池的電流小於零時，對於先前記錄的殘餘容量執行多次放電的計數容量的扣除程序直到電池處在一電量耗盡的狀態而取得一第一補償容量，將一先前記錄的滿充電容量扣除第一補償容量以預估出一新的滿充電容量。

Description

電池容量的預估方法
本發明有關於一種預估方法，尤指一種用以預估電池的殘餘容量及滿充電容量的方法。
隨著電池技術的演進，目前許多電子裝置中都會設置一電池，以利用電池儲存的電量來提供電子裝置運作所需的能量。再者，電池儲存的電量會隨著電子裝置的運作而逐漸減少，為了避免電池儲存的電量完全耗盡而令電子裝置在無預警的狀況下停止運轉，電子裝置本身通常都會對於電池殘餘容量進行預估。經由電池殘餘容量的預估，電子裝置的使用者可以在電池儲電的電量不足時，對於電池執行充電。
先前技術常使用查找表法，如電壓查表法(OVC Lookup Table)，預估電池的殘餘容量。電池通常具有特定的電壓-容量特性，電壓查表法的表格列出了不同電壓所對應的電池容量。經由目前電池電壓的檢測，以從電壓查表法的表格中比對出其對應的電池容量。再者，電壓查表法雖可以快速、簡單地預估出電池容量，然，在電池使用過程中，所測得的電壓通常會產生跳動，如電池放電時，電壓會突然大幅度的往下掉，然後，慢慢往回升，或者，電池充電時，電壓會突然大幅度的往上升，然後，慢慢往下降。在此，電池電壓會因電池的充放電而在一特定時間內產生一劇烈的變化，造成電壓查表法所預估出的電池容量存在有不準確的問題。此外，電池會隨著使用的時間而逐漸地產生物理性的老化，其儲電能力越來越差，然，電壓查表法對於電池的老化是沒有預測的能力，致使所預估出的電池容量將更不精確。
本發明的一目的，在於提出一種電池容量的預估方法，其方法應用在一具有一電池的電子裝置上，當一電池容量的預估程式執行預估殘餘容量的流程時，利用一查找表及一自耗電容量來校正所記錄的一電池殘餘容量，以便預估出一精確的電池殘餘容量，而在電池容量的預估程式執行一預估滿充電容量的流程時，利用預估出的電池殘餘容量以及配合庫倫計數法從放電的過程中或充電的過程中計算出補償容量，並根據計算出的補償容量補償先前錯誤記錄的滿充電容量，致使以進一步預估出一精準的滿充電容量。
為達成上述目的，本發明提供一種電池容量的預估方法，其預估方法使用在一具有一電池的電子裝置上，步驟包括：判斷電池的一電流或一平均電流是否為零， 若是，執行一預估殘餘容量的流程，若否，執行一預估滿充電容量的流程；執行預估殘餘容量的流程步驟包括：檢測電池的一電壓；根據檢測出電池的電壓以從一查找表中查詢出一對照的參考容量；及判斷一先前記錄的殘餘容量是否小於參考容量，當先前記錄的殘餘容量小於參考容量時，重新回到判斷電池的電流或平均電流是否為零的步驟；當先前記錄的殘餘容量大於參考容量時，對於目前記錄的殘餘容量執行至少一次自耗電容量的扣除程序以使一新記錄的殘餘容量小於參考容量，當自耗電容量的扣除程序完成後，重新回到判斷電池的電流或平均電流是否為零的步驟；及執行預估滿充電容量的流程步驟包括：令電池執行一放電程序：以一庫倫計數法計數電池所放電的一電荷容量以計算出一放電的計數容量且將先前記錄的殘餘容量扣除放電的計數容量以取得新記錄的殘餘容量；判斷電池是否處在一電量耗盡的狀態，若是，新記錄的殘餘容量將作為一第一補償容量，若否，持續進行電池的放電且將先前記錄的殘餘容量扣除放電的計數容量以更新新記錄的殘餘容量；及將一先前記錄的滿充電容量扣除第一補償容量以預估出一新的滿充電容量。
本發明一實施例中，更包括下列步驟：判斷電流是否小於零，若是，電池正在執行放電程序，若否，電池正在執行一充電程序。
本發明一實施例中，其中電池正在執行充電程序的步驟包括：以庫倫計數法計數電池所充電的電荷容量以計算出一充電的計數容量且將先前記錄的殘餘容量加上充電的計數容量以取得新記錄的殘餘容量；判斷電池是否處在一電量滿充的狀態，若是，新記錄的殘餘容量扣除先前記錄的滿充電容量以取得一第二補償容量，若否，持續進行電池的充電且將先前記錄的殘餘容量加上充電的計數容量以更新新記錄的殘餘容量；及將先前記錄的滿充電容量加上第二補償容量以預估出新的滿充電容量。
本發明一實施例中，更包括下列步驟：檢測電池的一運作溫度；及根據檢測出電池的電壓及運作溫度以從查找表中查詢出對照的參考容量。
本發明一實施例中，更包括下列步驟：根據檢測出電池的電壓、運作溫度及電池的一充電次數以從查找表中查詢出對照的參考容量。
本發明又提供一種電池容量的預估方法，其預估方法使用在一具有一電池的電子裝置上，步驟包括：判斷電池的一電流或一平均電流是否等於零， 若是，執行一殘餘容量的預估流程，若否，執行一預估滿充電容量的流程；執行預估殘餘容量的流程步驟包括：檢測電池的一電壓；根據檢測出電池的電壓以從一查找表中查詢出一對照的參考容量；及判斷一先前記錄的殘餘容量是否小於參考容量，當先前記錄的殘餘容量小於參考容量時，重新回到判斷電池的電流或平均電流是否為零的步驟；當先前記錄的殘餘容量大於參考容量時，對於目前記錄的殘餘容量執行至少一次自耗電容量的扣除程序以使一新記錄的殘餘容量小於參考容量，當自耗電容量的扣除程序完成後，重新回到判斷電池的電流或平均電流是否為零的步驟；及執行預估滿充電容量的流程步驟包括：令電池執行一充電程序；以一庫倫計數法計數電池所充電的電荷容量以計算出一充電的計數容量且將先前記錄的殘餘容量加上充電的計數容量以取得新記錄的殘餘容量；判斷電池是否處在一電量滿充的狀態，若是，新記錄的殘餘容量扣除一先前記錄的滿充電容量以取得一第二補償容量，若否，持續進行電池的充電且將先前記錄的殘餘容量加上充電的計數容量以更新新記錄的殘餘容量；及將先前記錄的滿充電容量加上第二補償容量以預估出一新的滿充電容量。
請參閱第1圖、第2圖、第3圖及第4圖，分別為本發明電子裝置的電路結構示意圖、本發明電池容量的預估方法的流程圖、本發明預估殘餘容量的流程圖及本發明預估滿充電容量的流程圖。如第1圖所示，本發明電子裝置100包括一電池10、一處理器11、一儲存單元12、一顯示單元13、一電流檢測電路14及一電壓檢測電路15。處理器11連接電池10、儲存單元12、顯示單元13、電流檢測電路14及電壓檢測電路15。儲存單元12儲存有一電池容量的預估程式120與一查找表121，且記錄有一電池的殘餘容量(Remaining Capacity，RM)及一電池的滿充電容量(Full Charged Capacity，FCC)的相關資訊。本發明電子裝置100利用電池容量的預估程式120對於電池10執行一預估殘餘容量的流程或一預估滿充電容量的流程以更新所記錄的殘餘容量(RM)或所記錄的滿充電容量(FCC)。再者，所記錄的殘餘容量(RM)或滿充電容量(FCC)將被儲存於儲存單元12中或顯示在顯示單元13上。
如第2圖所示，本發明電池容量的預估方法的流程如下所述：首先，步驟S201，處理器11開啟電池容量的預估程式120，利用電流檢測電路14檢測電池10的一電流(I)，判斷電池10的電流(I)或平均電流(I avg)是否為零。假如電池10的電流(I)或平均電流(I avg)為零，電池10將處在一未充放電的狀態，電池容量的預估程式120將會執行一預估殘餘容量的流程S21；或者，假如電池10的電流(I)或平均電流(I avg)不為零，電池10正處在一充電狀態或一放電狀態，電池容量的預估程式120將會執行一預估滿充電容量的流程S23。
如第3圖所示，預估殘餘容量的流程S21被執行時，首先，步驟S211，處理器11利用電壓檢測電路15檢測電池10的一電壓(V)，根據於檢測出的電壓(V)從查找表121中查詢出一對照的參考容量(RM ref)。在本發明一實施例中，查找表121為一電池的電壓與參考容量的對照表，其列出每一電池的電壓所對照的參考容量，例如：A1(mV)的電壓對照於B1(mA)的參考容量，A2(mV)的電壓對照於B2(mA)的參考容量，…，A N(mV)的電壓對照於B N(mA)的參考容量等等。步驟S213，處理器11判斷一先前記錄的殘餘容量(RM prev)是否小於參考殘餘容量(RM ref)。若先前記錄的殘餘容量(RM prev)小於參考容量(RM ref)，不更新殘餘容量(RM prev)，重新回到步驟S201，處理器11繼續判斷電池10的電流(I)或平均電流(I avg)是否為零。反之，若先前記錄的殘餘容量(RM prev)大於參考容量(RM ref)時，執行步驟S215對於先前記錄的殘餘容量(RM prev)執行至少一次自耗電容量(self-consumption capacity)的扣除程序，以取得一新的殘餘容量(RM new= RM prev－Self_con)，之後，步驟S201、S211、S213及S215持續進行，直到新的殘餘容量(RM new)小於參考容量(RM ref)為止。在本發明中，自耗電容量(Self_con)是為一殘餘容量的自我修正值，其為一小單位的數值，如1mAh或其他數值。當自耗電容量(Self_con)的扣除程序完成後且新的殘餘容量(RM new)已小於參考容量(RM ref)時，新的殘餘容量(RM new)將記錄儲存單元12中，且重新回到步驟S201，處理器11繼續判斷電池10的電流(I)或平均電流(I avg)是否為零。於此，經由多次的自耗電容量(Self_con)校正所記錄的殘餘容量(RM new)，以使所記錄的殘餘容量(RM new)能夠逐漸接近於查找表121中所對應的參考容量(RM ref)進而預估出一精確的電池殘餘容量(RM)。
此外，本發明另一實施例中，電子裝置100尚包括一溫度檢測電路16，處理器11連接溫度檢測電路16且經由溫度檢測電路16檢測電池10的運作溫度，查找表121亦可為一電池的電壓、電池的運作溫度與參考容量的對照表，故步驟S211，處理器11也可以根據檢測出電池10的電壓及運作溫度以從查找表121中查詢出對照的參考容量(RM ref)。或者，本發明又一實例中，查找表121亦可為一電池的電壓、電池的運作溫度、電池的充電次數與參考容量的對照表，處理器11也可以根據檢測出電池10的電壓、運作溫度及充電次數以從查找表121中查詢出對照的參考容量(RM ref)。
如第2圖及第4圖所示，回到步驟S201，若處理器11判斷出電池10的電流(I)或平均電流(I avg)不等於零，電池容量的預估程式120將會執行一預估滿充電容量的流程S23。預估滿充電容量的流程S23被執行時，首先步驟S231，處理器11判斷電池10的電流(I)是否小於零，若是，電池10正在執行一放電程序S25，若否，電池10正在執行一充電程序S27。
當電池10正在執行放電程序S25時，步驟S251，以一庫倫計數法計數電池10所放電的電荷容量以計算出一放電的計數容量(Count_Dsg)，且將先前記錄的殘餘容量(RM prev)扣除放電的計數容量(Count_Dsg)以取得一新的殘餘容量(RM new= RM prev－Count_Dsg)。接著，繼續步驟S253，判斷電池10是否處在一電量耗盡的狀態，若是，電池10已處在電量耗盡的狀態，執行步驟S255，新的殘餘容量(RM new)將作為一第一補償容量(Offset 1=RM new)；反之，若電池10未放完電，回到步驟S251，持續進行電池10的放電且利用庫倫計數法對於電池10的放電電荷容量進行計數以持續更新殘餘容量(RM new)。步驟S257，當第一補償容量(Offset 1)求得後，將一先前記錄的滿充電容量(FCC prev)扣除第一補償容量(Offset 1)以預估出一新的滿充電容量(FCC new=FCC prev－Offset 1)。
延續上述，電池10電量耗盡時，其記錄的電池殘餘容量應該為零，然，亦可能先前記錄上的失準或電池老化的因素而讓所記錄的電池殘餘容量產生不為零的狀況。若電池10電量完全耗盡且記錄的殘餘容量(RM new)為負值時，其代表先前記錄的滿充電容量(FCC prev)是低估電池10的儲電能力；反之，若電池10電量耗盡且記錄的殘餘容量(RM new)為一正值時，其代表先前記錄的滿充電容量(FCC prev)是高估電池10的儲電能力。於是，本發明電池容量的預估程式120利用預估出的電池殘餘容量以及配合庫倫計數法從放電的過程計算出第一補償容量(Offset 1)，並利用第一補償容量(Offset 1)補償原新記錄的滿充電容量(FCC prev)，以便預估出一準確的滿充電容量(FCC new=FCC prev－Offset 1)。
相反的，在步驟S231中，若處理器11判斷出電池10的電流是大於零，亦可得知電池10正在執行充電程序S27。當電池10正在執行放電程序S27時，步驟S271，以庫倫計數法計數電池10所充電的電荷容量以計算出一充電的計數容量(Count_Chg)，且將先前記錄的殘餘容量(RM prev)加上充電的計數容量(Count_Chg)以取得一新的殘餘容量(RM new= RM prev＋Count_Chg)。接著，繼續步驟S273，判斷電池10是否處在一電量滿充的狀態，若是，電池10已處在電量滿充的狀態，執行步驟S275，新的殘餘容量(RM new)扣除先前記錄的滿充電容量(FCC prev)以取得一第二補償容量(Offset 2= RM new－FCC prev)；反之，若電池10尚未滿充，回到步驟S271，持續進行電池10的充電且利用庫倫計數法對於電池10的充電電荷容量進行計數以持續更新殘餘容量(RM new)。步驟S277，當第二補償容量(Offset 2)求得後， 將先前記錄的滿充電容量(FCC prev)加上第二補償容量(Offset 2)以預估出一新的滿充電容量(FCC new= FCC prev＋Offset 2)。
同樣地，延續上述，電池10電量滿充時，其記錄的電池殘餘容量(RM)與先前記錄的滿充電容量(FCC prev)間的差值應該為零，例如：RM new－FCC prev=0，然，亦可能記錄上的失準或電池老化的因素而讓其差值不為零的狀況。若電池10完全充電且記錄的電池殘餘容量(RM)與先前記錄的滿充電容量(FCC prev)間的差值為負值時，其代表先前記錄的滿充電容量(FCC prev)是高估電池10的儲電能力；反之，若電池10電量滿充且記錄的電池殘餘容量(RM)與先前記錄的滿充電容量(FCC prev)間的差值為一正值時，其代表先前記錄的滿充電容量(FCC prev)是低估電池10的儲電能力。於是，本發明電池容量的預估程式120利用預估出的電池殘餘容量以及配合庫倫計數法從充電的過程計算出第二補償容量(Offset 2)，並利用第二補償容量(Offset 2)補償原新記錄的滿充電容量(FCC prev)，以便預估出一準確的滿充電容量(FCC new=FCC prev+Offset 2)。
綜合上述，本發明電池容量的預估程式120執行預估殘餘容量的流程時，利用查找表121及自耗電容量來校正所記錄的電池殘餘容量(RM)，以便預估出一精確的電池殘餘容量(RM)。此外，先前記錄的滿充電容量(FCC prev)亦可能因為記錄上的失準或電池老化的因素而產生錯誤，於此，本發明電池容量的預估程式120在執行預估滿充電容量的流程時，利用預估出的電池殘餘容量(RM)以及配合庫倫計數法從放電的過程中或充電的過程中計算出補償容量(Offset)，並根據計算出的補償容量(Offset)補償先前錯誤記錄的滿充電容量(FCC)，致使以進一步預估出一精準的滿充電容量(FCC)。
以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
100‧‧‧電子裝置
10‧‧‧電池
11‧‧‧處理器
12‧‧‧儲存單元
120‧‧‧電池容量的預估程式
121‧‧‧查找表
13‧‧‧顯示單元
14‧‧‧電流檢測電路
15‧‧‧電壓檢測電路
16‧‧‧溫度檢測電路
第1圖：本發明電子裝置的電路結構示意圖。
第2圖：本發明電池容量的預估方法的流程圖。
第3圖：本發明電子裝置的電路結構示意圖。
第4圖：本發明預估滿充電容量的流程圖。

Claims (8)

  1. 一種電池容量的預估方法，其預估方法使用在一具有一電池的電子裝置上，步驟包括： 判斷該電池的一電流或一平均電流是否為零， 若是，執行一預估殘餘容量的流程，若否，執行一預估滿充電容量的流程； 執行該預估殘餘容量的流程步驟包括： 檢測該電池的一電壓； 根據檢測出該電池的該電壓以從一查找表中查詢出一對照的參考容量；及 判斷一先前記錄的殘餘容量是否小於該參考容量，當該先前記錄的殘餘容量小於該參考容量時，重新回到該判斷該電池的該電流或該平均電流是否為零的步驟；當該先前記錄的殘餘容量大於該參考容量時，對於該目前記錄的殘餘容量執行至少一次自耗電容量的扣除程序以使一新記錄的殘餘容量小於該參考容量，當該自耗電容量的扣除程序完成後，重新回到該判斷該電池的該電流或該平均電流是否為零的步驟；及 執行預估該滿充電容量的流程步驟包括： 令該電池執行一放電程序： 以一庫倫計數法計數該電池所放電的一電荷容量以計算出一放電的計數容量且將該先前記錄的殘餘容量扣除該放電的計數容量以取得該新記錄的殘餘容量； 判斷該電池是否處在一電量耗盡的狀態，若是，該新記錄的殘餘容量將作為一第一補償容量，若否，持續進行該電池的放電且將該先前記錄的殘餘容量扣除該放電的計數容量以更新該新記錄的殘餘容量；及 將一先前記錄的滿充電容量扣除該第一補償容量以預估出一新的滿充電容量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電池容量的預估方法，更包括下列步驟： 　　　　　　判斷該電流是否小於零，若是，該電池正在執行該放電程序，若否，該電池正在執行一充電程序。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的電池容量的預估方法，其中該電池正在執行該充電程序的步驟包括： 　　　　　　以該庫倫計數法計數該電池所充電的該電荷容量以計算出一充電的計數容量且將該先前記錄的殘餘容量加上該充電的計數容量以取得該新記錄的殘餘容量； 判斷該電池是否處在一電量滿充的狀態，若是，該新記錄的殘餘容量扣除該先前記錄的滿充電容量以取得一第二補償容量，若否，持續進行該電池的充電且將該先前記錄的殘餘容量加上該充電的計數容量以更新該新記錄的殘餘容量；及 　　　　　　　將該先前記錄的滿充電容量加上該第二補償容量以預估出該新的滿充電容量。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電池容量的預估方法，更包括下列步驟： 　　檢測該電池的一運作溫度；及 　　根據檢測出該電池的該電壓及該運作溫度以從該查找表中查詢出該對照的參考容量。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的電池容量的預估方法，更包括下列步驟： 根據檢測出該電池的該電壓、該運作溫度及該電池的一充電次數以從該查找表中查詢出該對照的參考容量。
  6. 一種電池容量的預估方法，其預估方法使用在一具有一電池的電子裝置上，步驟包括： 判斷該電池的一電流或一平均電流是否等於零， 若是，執行一殘餘容量的預估流程，若否，執行一預估滿充電容量的流程； 執行該預估殘餘容量的流程步驟包括： 檢測該電池的一電壓； 根據檢測出該電池的該電壓以從一查找表中查詢出一對照的參考容量；及 判斷一先前記錄的殘餘容量是否小於該參考容量，當該先前記錄的殘餘容量小於該參考容量時，重新回到該判斷該電池的該電流或該平均電流是否為零的步驟；當該先前記錄的殘餘容量大於該參考容量時，對於該目前記錄的殘餘容量執行至少一次自耗電容量的扣除程序以使一新記錄的殘餘容量小於該參考容量，當該自耗電容量的扣除程序完成後，重新回到該判斷該電池的該電流或該平均電流是否為零的步驟；及 執行預估該滿充電容量的流程步驟包括： 令該電池執行一充電程序； 以一庫倫計數法計數該電池所充電的該電荷容量以計算出一充電的計數容量且將該先前記錄的殘餘容量加上該充電的計數容量以取得該新記錄的殘餘容量； 判斷該電池是否處在一電量滿充的狀態，若是，該新記錄的殘餘容量扣除一先前記錄的滿充電容量以取得一第二補償容量，若否，持續進行該電池的充電且將該先前記錄的殘餘容量加上該充電的計數容量以更新該新記錄的殘餘容量；及 　　　　　　　將該先前記錄的滿充電容量加上該第二補償容量以預估出一新的滿充電容量。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的電池容量的預估方法，更包括下列步驟： 　　　　　檢測該電池的一運作溫度；及 　　　　　　根據檢測出該電池的該電壓及該運作溫度以從該查找表中查詢出該對照的參考容量。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的電池容量的預估方法，更包括下列步驟： 　　　　　　根據檢測出該電池的該電壓、該運作溫度及該電池的一充電次數以從該查找表中查詢出該對照的參考容量。
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