TW201802486A - 相應於溫度的電池電量的計量方法及其電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種相應於溫度的電池電量的計量方法，其包括根據一既定條件偵測電子裝置的電池模組的溫度、若溫度滿足既定條件，偵測電池模組的內阻並根據內阻估算電池模組的電池電量、以及若溫度未滿足既定條件，偵測電池模組的電壓與輸出電流並根據溫度、電壓與輸出電流產生電池模組的電池電量。

Description

相應於溫度的電池電量的計量方法及其電子裝置

本發明是關於電池電量管理技術，特別是關於一種相應於溫度的電池電量的計量方法及其電子裝置。

諸如行動電話（mobile phone）、筆記型電腦（notebook，NB） 以及個人數位助理（personal digital assistant，PDA）等等之可攜式電子裝置，其能夠快速地普及使用，莫不是因其運用電池模組供給電源而具有可攜帶性的特性。

由於使用上電壓的要求，在很多應用場合下，必須使用到以多組單元電池串聯以得到具有所需電壓的電池模組。為發揮電池模組的最大效能與延長電池模組的使用壽命，電子裝置一般會設置電池管理系統，以監控電池模組。電池管理系統能用以取得電池模組的狀態資訊、過充放電之保護、等化電池電壓及/或電池剩餘電量的估測等。然而，不預期的電力不足會造成電子裝置瞬間斷電關機，進而導致資料流失或損害電子裝置的組件。因此，近來在電池模組之使用上，對於電池狀態的監控，諸如溫度、電壓、電流、及殘電容量狀態，皆已成為電池模組供電系統的重要功能。

電子裝置的電池管理系統一般是採用德商（Texas Instruments；TI）計量（Gauge）技術來估測電池殘餘電量。然而，在低溫下，TI計量技術明顯不準確且容易判斷錯誤，因而導致電子裝置容易因電池資訊錯誤導致異常產生。

在一實施例中，一種相應於溫度的電池電量的計量方法，其包括：根據一既定條件偵測電子裝置的電池模組的溫度、若溫度滿足既定條件，偵測電池模組的內阻並根據內阻估算電池模組的電池電量、以及若溫度未滿足既定條件，偵測電池模組的電壓與輸出電流並根據溫度、電壓與輸出電流產生電池模組的電池電量。

在一實施例中，一種相應於溫度計量電池電量的電子裝置，其包括：一電池模組、一溫度感測單元、一儲存單元以及一處理單元。處理單元耦接電池模組、溫度感測單元與儲存單元。電池模組用以供應電子裝置運作所需的電力。溫度感測單元用以量測電池模組的溫度。儲存單元儲存有一既定條件。處理單元接收溫度，並根據既定條件確認接收到的溫度。若溫度滿足既定條件，處理單元偵測電池模組的內阻並根據內阻估算電池模組的電池電量。若溫度未滿足既定條件，處理單元偵測電池模組的電壓與輸出電流並根據溫度、電壓與輸出電流產生電池模組的電池電量。

綜上所述，根據本發明實施例之相應於溫度的電池電量的計量方法及其電子裝置可應用於一電子裝置，致使電子裝置採用混合式電池演算法來估算電池模組的殘餘電量，藉以能在低溫下較精準地提供電池模組的殘餘電量，進而避免電子裝置容易因電池資訊錯誤發生誤動作或/及避免電子裝置發生無預警斷電關機事件。

請參照圖1，相應於溫度計量電池電量的電子裝置（以下簡稱電子裝置10）包括處理單元110、電池模組130、溫度感測單元150、儲存單元170及其他元件190。處理單元110耦接電池模組130、溫度感測單元150、儲存單元170及其他元件190。溫度感測單元150耦接（接觸）或鄰近電池模組130。

搭配參照圖2，溫度感測單元40用以量測電池模組130的溫度（步驟S212）。於此，電池模組130的溫度可以是電池模組130本身的溫度，或是電池模組130周邊環境的溫度。

處理單元110會接收溫度感測單元40所量測的溫度並且根據既定條件確認接收到的溫度（步驟S214），以確認電池模組130的溫度是否滿足既定條件（步驟S220）。

若接收到的溫度滿足既定條件，處理單元110偵測電池模組130的內阻（步驟S230），並且根據偵測到之電池模組130的內阻估算電池模組130的電池電量，即殘餘電量（步驟S240）。反之，若接收到的溫度未滿足既定條件，處理單元110則偵測電池模組130的電壓與輸出電流（步驟S250），並且根據電池模組130的溫度、電壓與輸出電流產生電池模組130的電池電量，即殘餘電量（步驟S260）。

在一些實施例中，既定條件可為大於一溫度閾值。於此，處理單元110會比較接收到的溫度與溫度閾值。若接收到的溫度大於溫度閾值，處理單元110判定接收到的溫度滿足既定條件；反之，若接收到的溫度小於或等於溫度閾值，處理單元110則判定接收到的溫度未滿足既定條件。在一些實施例中，溫度閾值可為攝氏0℃。

在步驟S240的一些實施例中，處理單元110可利用德商（Texas Instruments；TI）演算法以偵測到之內阻估算電池模組130的電池電量（步驟S242），如圖3所示。

在步驟S260的一些實施例中，處理單元110可利用一對應數據產生對應電池模組130的溫度、電壓與輸出電流的電池電量（步驟S262），如圖3所示。在一些實施例中，對應數據可為基於不同溫度與不同輸出電流之電壓與電池電量的對應曲線，如圖4及圖5所示。圖4顯示型號UF515161SX鋰電池之電池模組130在2.100A的輸出電流下，不同溫度之電壓與電池電量的對應曲線。圖5顯示型號UF515161SX鋰電池之電池模組130在0.420A的輸出電流下，不同溫度之電壓與電池電量的對應曲線。

在步驟S260的一些實施例中，處理單元110可利用對應數據，根據電池模組130的溫度、電壓與輸出電流以內插方式產生電池電量。舉例來說，假設對應數據為基於不同溫度與不同輸出電流之電壓與電池電量的對應曲線，處理單元110以電池模組130的溫度與輸出電流選擇對應的電壓與電池電量的對應曲線，然後以電池模組130的電壓得到二組相互對應的預選電壓與預選電量。於此，二預選電壓鄰近於電池模組130的電壓。接著，處理單元110對電池模組130的電壓以及二組相互對應的預選電壓與預選電量進行內插計算以得到電池模組130的電壓所對應之電池電量。

換言之，處理單元110在溫度滿足既定條件時是採用TI計量（Gauge）技術來估測電池模組130的電池電量，而在溫度未滿足既定條件時則改採用低溫對應數據來估測電池模組130的電池電量。

在一些實施例中，對應數據能透過利用同一電池模組130進行複數放電測試而建立，並且預先被儲存在儲存單元170中（步驟202），如圖3所示。

在一些實施例中，對應數據能透過利用與電池模組130相同出廠條件的複數電池模組進行放電測試而建立，並且預先被儲存在儲存單元170中（步驟202），如圖3所示。

在一些實施例中，電子裝置10可包括一顯示單元180，並且顯示單元180耦接處理單元110。於產生電池電量後，處理單元110更根據產生的電池電量顯示電力百分比在顯示單元180上（步驟S270），以通知使用者電池模組130的殘餘電量。在一些實施例中，電力百分比可以電池圖示或數字顯示在顯示單元180上。舉例來說，處理單元110將產生的電池電量基於電池模組130的滿載量計算出電力百分比，並根據計算得的電力百分比顯示單元180顯示對應的電池圖示或數字。

在一些實施例中，於溫度判定（步驟S220）後，處理單元110可反覆執行偵測步驟、估算步驟及顯示步驟（即，步驟S230、步驟S240或S242及步驟S270，或步驟S260、步驟S260或S262及步驟S270），以得知及/或顯示電池模組130的當前殘餘電量。

在一些實施例中，處理單元110會每隔一既定時間重新進行判定步驟（即，步驟S210及S220），以確定所採用的電池電量的估測方式。

在一些實施例中，處理單元110可以是微處理器、微控制器、嵌入式控制器30（Embedded Controller，EC）、數位信號處理器、微型計算機或中央處理器（Central Processing Unit，CPU）等。

在一些實施例中，電池模組130用以儲存電源。電池模組20耦接電子裝置10的各個元件（如，處理單元110、溫度感測單元150、儲存單元170及其他元件190等）的電源供應端。並且，在電子裝置10的運作狀態下電池模組130可根據儲存的電源供應電子裝置10的各個元件（如，處理單元110、溫度感測單元150、儲存單元170及其他元件190等）運作所需的電力。在一些實施例中，電池模組130可由一個或多個電池單元所組成。

在一些實施例中，儲存單元170可用以儲存運作所需之程式、參數及數據等（如，既定條件、TI演算法及對應數據等）及暫存運作過程中所產生的參數及數據等。此儲存單元170可由一個或多個記憶體元件實現。各記憶體元件可為唯讀記憶體、隨機存取記憶體、靜態記憶體、動態記憶體、快閃記憶體和/或任何存儲數位資訊的設備。

在一些實施例中，其他元件190為協助電子裝置10進行功能性操作所需的元件。以筆記型電腦為例，其他元件190可例如主機板、散熱風扇、顯示卡、音效卡、無線晶片、硬碟、顯示器、使用者介面或其任意組合。但本發明不限於此，在一些實施例中，除了可以是筆記型電腦外，電子裝置10亦可以是平板電腦、智慧型手機、數位相機、作業機台、伺服器或醫療儀器等裝置。

由上述，本發明還提供一種相應於溫度的電池電量的計量方法，並且此相應於溫度的電池電量的計量方法包括根據一既定條件偵測電子裝置的電池模組的溫度、若溫度滿足既定條件，偵測電池模組的內阻並根據內阻估算電池模組的電池電量、以及若溫度未滿足既定條件，偵測電池模組的電壓與輸出電流並根據溫度、電壓與輸出電流產生電池模組的電池電量。

在一些實施例中，根據本發明之相應於溫度的電池電量的計量方法可由一電腦程式產品實現，以致於當任意具有電池模組的電子裝置載入程式並執行後可完成根據本發明任一實施例之相應於溫度的電池電量的計量方法。在一些實施例中，電腦程式產品可為一可讀取記錄媒體，而上述程式則儲存在可讀取記錄媒體中供電子裝置載入。在一些實施例中，上述程式本身即可為電腦程式產品，並且經由有線或無線的方式傳輸至電子裝置中。

綜上所述，根據本發明實施例之相應於溫度的電池電量的計量方法及其電子裝置可應用於一電子裝置，致使電子裝置採用混合式電池演算法來估算電池模組的殘餘電量，藉以能在低溫下較精準地提供電池模組的殘餘電量，進而避免電子裝置容易因電池資訊錯誤發生誤動作或/及避免電子裝置發生無預警斷電關機事件。

10‧‧‧電子裝置
110‧‧‧處理單元
130‧‧‧電池模組
150‧‧‧溫度感測單元
170‧‧‧儲存單元
180‧‧‧顯示單元
190‧‧‧其他元件
S202‧‧‧建立對應數據
S210‧‧‧根據既定條件偵測電子裝置的電池模組的溫度
S212‧‧‧量測電池模組的溫度
S214‧‧‧根據既定條件確認接收到的溫度
S220‧‧‧是否滿足既定條件?
S230‧‧‧偵測電池模組的內阻
S240‧‧‧根據內阻估算電池模組的電池電量
S242‧‧‧利用德商演算法以電池模組的內阻估算電池模組的電池電量
S250‧‧‧偵測電池模組的電壓與電流
S252‧‧‧利用對應數據產生對應電池模組的溫度、電壓與輸出電流的電池電量
S260‧‧‧根據溫度、電壓與電流估算電池模組的電池電量
S270‧‧‧根據電池電量顯示電力百分比在顯示單元上

圖1為根據本發明之相應於溫度計量電池電量的電子裝置的一實施例之功能方塊圖。 圖2為根據本發明之相應於溫度的電池電量的計量方法的一實施例之流程圖。 圖3為根據本發明之相應於溫度的電池電量的計量方法的另一實施例之流程圖。 圖4為對應數據的一實施例之示意圖。 圖5為對應數據的另一實施例之示意圖。

S210‧‧‧根據既定條件偵測電子裝置的電池模組的溫度

S212‧‧‧量測電池模組的溫度

S214‧‧‧根據既定條件確認接收到的溫度

S220‧‧‧是否滿足既定條件？

S230‧‧‧偵測電池模組的內阻

S240‧‧‧根據內阻估算電池模組的電池電量

S250‧‧‧偵測電池模組的電壓與電流

S260‧‧‧根據溫度、電壓與電流估算電池模組的電池電量

S270‧‧‧根據電池電量顯示電力百分比在顯示單元上

Claims (15)

1. 一種相應於溫度的電池電量的計量方法，應用於一電子裝置，該計量方法包括 ： 根據一既定條件偵測該電子裝置的一電池模組的溫度； 若該溫度滿足該既定條件，偵測該電池模組的內阻並根據該內阻估算該電池模組的電池電量；以及 若該溫度未滿足該既定條件，偵測該電池模組的電壓與輸出電流並根據該溫度、該電壓與該輸出電流產生該電池模組的該電池電量。
2. 如請求項1所述之相應於溫度的電池電量的計量方法，其中該既定條件為大於一溫度閾值，其中根據該既定條件偵測該電子裝置的該電池模組的該溫度的步驟包括： 量測該電池模組的該溫度；以及 比對該溫度閾值與該溫度。
3. 如請求項2所述之相應於溫度的電池電量的計量方法，其中該溫度滿足該既定條件是指該溫度大於該溫度閾值，以及該溫度未滿足該既定條件是指該溫度小於或等於該溫度閾值。
4. 如請求項1所述之相應於溫度的電池電量的計量方法，其中根據該內阻估算該電池模組的該電池電量的步驟包括： 利用一德商（TI）演算法以該內阻估算該電池模組的該電池電量。
5. 如請求項1所述之相應於溫度的電池電量的計量方法，其中根據該溫度、該電壓與該輸出電流產生該電池模組的該電池電量的步驟包括： 利用一對應數據產生對應該溫度、該電壓與該輸出電流的該電池電量。
6. 如請求項5所述之相應於溫度的電池電量的計量方法，在根據一既定條件偵測該電子裝置的該電池模組的溫度前，更包括： 利用與該電池模組相同出廠條件的複數電池模組進行放電測試，以建立該對應數據。
7. 如請求項5所述之相應於溫度的電池電量的計量方法，在根據一既定條件偵測該電子裝置的該電池模組的溫度前，更包括： 利用該電池模組進行複數放電測試，以建立該對應數據。
8. 如請求項5所述之相應於溫度的電池電量的計量方法，其中根據該溫度、該電壓與該輸出電流產生該電池模組的該電池電量的步驟包括： 利用該對應數據，以內插方式產生該電池電量。
9. 如請求項1所述之相應於溫度的電池電量的計量方法，更包括： 根據該電池電量顯示一電力百分比在一顯示單元上。
10. 一種相應於溫度計量電池電量的電子裝置，包括： 一電池模組，供應該電子裝置運作所需的電力； 一溫度感測單元，量測該電池模組的溫度； 一儲存單元，儲存一既定條件；以及 一處理單元，耦接該電池模組、該溫度感測單元與該儲存單元，接收該溫度； 其中，若該溫度滿足該既定條件，該處理單元偵測該電池模組的內阻並根據該內阻估算該電池模組的電池電量；以及 其中，若該溫度未滿足該既定條件，該處理單元偵測該電池模組的電壓與輸出電流並根據該溫度、該電壓與該輸出電流產生該電池模組的該電池電量。
11. 如請求項10所述之相應於溫度計量電池電量的電子裝置，其中該既定條件為一溫度閾值。
12. 如請求項11所述之相應於溫度計量電池電量的電子裝置，其中該溫度滿足該既定條件是指該溫度大於該溫度閾值，以及該溫度未滿足該既定條件是指該溫度不大於該溫度閾值。
13. 如請求項10所述之相應於溫度計量電池電量的電子裝置，其中該儲存單元更儲存一德商（TI）演算法，以及在該溫度滿足該既定條件下，該處理單元是利用該德商演算法以該內阻估算該電池模組的該電池電量。
14. 如請求項10所述之相應於溫度計量電池電量的電子裝置，其中該儲存單元更儲存一對應數據，以及在該溫度未滿足該既定條件下，該處理單元是利用該對應數據產生對應該溫度、該電壓與該輸出電流的該電池電量。
15. 如請求項10所述之相應於溫度計量電池電量的電子裝置，更包括： 一顯示單元，耦接該處理單元，顯示表示該電池電量的一電力百分比。