[发明专利]电池装置的剩余容量与剩余使用时间的估算方法

说明书

技术领域

本发明所要解决的技术问题是一种估算方法，特别是指一种电池装置的剩余容量与剩余使用时间的估算方法。

背景技术

随着科技的发展，电池已成为不可或缺的电力来源，广泛地用于多媒体产品、移动电话、及笔记本电脑等便携式电子装置中。一般而言，为了使用便利，电池装置通常具有电池电量检测功能以提供其剩余容量与剩余使用时间等信息给用户。公知电池电量检测技术基于内阻追踪演算法在稳定电流放电状态下追踪电池内阻变动，并利用相关数据库进行电池电压模拟以估算电池剩余容量(Remaining capacity；RM)，其估算误差可低于1％。然而，于电池开始使用时，可能已从充饱电量(DOD_charge)放电至加载起始电量(DOD₀)，即已损耗电量Qstart，其后电池剩余容量(RM)随电池负载电流释出电量Qpassed_charge而逐渐降低。图2所示的虚线显示电池开路电压(Open CircuitVoltage；OCV)随着电池放电深度(Depth of Discharge；DOD)的增加而递减的关系曲线。图2所示的实线显示电池连接负载后，通过电池剩余容量(RM)与充饱容量(Full Charge Capacity；FCC)计算所提供的电池加载电压随着电池放电深度而递减的关系曲线。请注意，电池开路电压于电池放电深度达到约100％才降低至放电终止电压(例如3V)，而电池加载电压于电池放电深度达到约95％就降低至放电终止电压。

对使用于笔记本电脑的电池而言，电池放电电流很难在供电笔记本电脑运作的电池放电过程中达到稳定状态。即，若在电池使用过程中，利用电池化学特性以估算剩余容量与剩余使用时间，则在不稳定供电状况下的电池放电电流会导致估算误差。如图1所示，公知电池电量检测技术在执行内阻追踪演算法的过程中，会因负载变动系数导致内阻追踪误差，从而增大电量估算误差。如图2所示，对应于放电终止电压(termination voltage)的放电深度(DOD)通过计算电池电压而估算，例如通过每4％DOD增量所计算的电池电压来估算。如上所述，图2的虚线与实线分别对应于电池开路电压(OCV)与电池加载电压，从起始候选DOD(例如0％)开始估计加载状况下的电池电压，只要所估计的电池电压大于放电终止电压，候选DOD就反复增量4％，直到所估计的电池电压递减至低于放电终止电压。在最坏状况下，需要迭代25次才能将误差降低至4％。至于若要以上述公知方法将误差降低至1％，则显著增加迭代次数，如此会导致高运算量并消耗更多电池能量，而且会降低估算速度。由上述可知，在公知方法的运作中，会因放电电流的变动而增大估算误差，而且需要执行高运算量的迭代程序才能精确估计剩余容量与剩余使用时间。

发明内容

依据本发明的实施例，公开一种电池装置的剩余容量与剩余使用时间的估算方法，该估算方法于该电池装置的一放电运作中进行，该估算方法包含：该电池装置决定该电池装置的一起始电量状态；该电池装置的一电量计数器决定该电池装置的一放电电流；该电池装置的一微处理器利用一预测放电终点程序以决定一对应于该放电电流的最后电量状态；以及该微处理器根据该最后电量状态决定该剩余容量与该剩余使用时间。

本发明所提供电池装置的最后电量状态、剩余容量与剩余使用时间的估算结果比现有技术较不受放电电流影响，故具有较小的估算误差，而且所需的递归计算量显著少于现有技术，即，可提供快速精确的估算运作。

附图说明

图1为公知电池的放电电流随时间变化的关系图，据以显示对应于负载变动与供电特性的电池负载电流。

图2为电压模拟示意图，用来说明根据现有技术计算对应于放电终点的放电深度。

图3显示依本发明一实施例的电池装置的功能方块图。

图4显示依本发明另一实施例的智能电池装置的功能方块图。

图5为电池装置的剩余容量与剩余使用时间的估算方法流程图。

图6显示依本发明一实施例的预测放电终点程序的流程图。

图7显示对应于不同放电电流的估计电池电压/电量状态的关系图。

图8显示对应于低放电电流、高放电电流及中放电电流等三种放电状况的最后电量状态估计的示意图。

图9显示典型的电池充电运作关系图，其中横轴为时间轴。

其中，附图标记说明如下：

30     电池装置

300    电池模块

310    电池管理集成电路

320    笔记本电脑充电连接器

330    保险丝