用于确定电池装置的电池剩余电量的系统及方法
【专利说明】用于确定电池装置的电池剩余电量的系统及方法
[0001]本申请是申请日为2012年09月14日，申请号为“201280003303.8”，发明名称为“用于确定电池装置的电池剩余电量的系统及方法”，的中国发明专利申请的分案申请。_2] 相关串请的交叉引用
[0003]本发明主张两个美国临时申请的优先权，其中一个临时申请的申请号为61/535，195，申请日为2011年9月15日，标题为“气量计专利(Gas Gauge patent)”，另一个临时申请的申请号为61/668，618，申请日为2012年7月6日，标题为“零成本电量计专利”。所述美国临时专利申请被整体纳入此次参考中。
技术领域
[0004]本发明涉及用于确定电池剩余电量的电路系统及方法。
【背景技术】
[0005]现代的手持电子装置，如移动电话、笔记本电脑、平板电脑、GPS接收器等等，均由电池装置供电以便于携带。从这方面考虑，能够精确地确定电池装置的电池剩余电量和承受能力成为一个重要的问题。
[0006]通常情况下，通过测量电池装置的横跨电压和查询电压与电池电量的表格来确定电池的剩余电量。然而，因为电池装置的横跨电压可能是不稳定的，且可能会随着不同的系统负荷发生变化，因此，传统的确定方法可能是不准确的。例如，当系统的负荷很重时，会从电池装置中汲取巨大量的电流，导致电池装置的横跨电压急剧下降。在另一方面，当系统负荷很轻时，从电池装置中只汲取少量的电流，从而造成电池装置的横跨电压仅略有下降。
[0007]如果是在系统负荷很重期间测量电池装置的横跨电压，则会因为重的系统负荷可能只发生在一段很短的期间内，而放电量并没有所确定的那么大，使得当前的电池电量可能会被错误地确定为远小于其实际的电池剩余电量。
[0008]因此，期望提供一种用于精确确定电池剩余电量的电路系统及方法。
【发明内容】
[0009]本发明提供用于确定一电池装置的电池剩余电量的系统和方法，以解决上述技术问题。
[0010]在一实施例中，所述系统包括一检测电路和一控制器。所述检测电路在一检测节点耦接于一电池装置，用于检测所述电池装置的闭路电压。所述控制器耦接于所述检测电路，所述控制器基于所述闭路电压导出从所述电池装置汲取的电流量，并基于所述电流量计算所述电池装置的开路电压，以及基于所述开路电压确定所述电池装置的电池剩余电量。
[0011]在另一实施例中，所述电池装置包括一内部电阻器，所述系统包括一检测电路和一控制器。所述检测电路耦接于所述电池装置，用于检测电池装置的一开路电压和一闭路电压。所述控制器耦接于所述检测电路，所述控制器基于所述开路电压、闭路电压的值以及所述内部电阻器的电阻值，计算从所述电池装置汲取的电流量，并基于所述电流量计算一目前的放电深度，以及根据所述目前的放电深度确定所述电池装置的电池剩余电量。
[0012]在一实施例中，所述用于确定一电池装置的电池剩余电量的方法包括:(a)检测所述电池装置的一闭路电压；(b)通过耦接于所述电池装置的一外部电阻器检测从所述电池装置汲取的电流量；(c)导出所述电池装置中的一内部电阻器的一电阻值；(d)基于所述电流量、外部电阻器的电阻值以及内部电阻器的电阻值，计算由所述外部电阻器和内部电阻器引致的一电压降；(e)使用所述电压降计算所述开路电压的一个值；以及(f)根据所述开路电压的值确定所述电池装置的电池剩余电量。
[0013]所述用于确定一电池装置的电池剩余电量的方法的另一实施例包括:(a)检测所述电池装置的一开路电压；(b)导出所述电池装置中的一内部电阻器的一电阻值；(c)检测所述电池装置的一闭路电压；(d)基于所述开路电压的值、闭路电压的值以及所述内部电阻器的电阻值，计算从所述电池装置汲取的电流量；(e)基于所述电流量，计算一放电深度；以及(f)根据所述放电深度确定所述电池装置的电池剩余电量。
[0014]本发明所提供的用于确定电池装置的电池剩余电量的系统和方法，可以实现电流量和电池剩余电量的准确估计。
[0015]下面结合参考实施例和附图，以提供详细的说明。
【附图说明】
[0016]通过阅读下面的详细描述以及结合图示进行参考的实施例，可完整理解本发明。其中:
[0017]图1是显示根据本发明第一实施例的用于确定电池剩余电量的一个系统的方框图；
[0018]图2是显示根据本发明的一个实施例的开路电压与放电深度的曲线以及闭路电压与放电深度(D0D)的曲线的示意图；
[0019]图3是显示根据本发明的一个实施例的电池装置的等效电路图；
[0020]图4是显示根据本发明第一实施例的重复更新开路电压的值以获得开路电压的收敛值的概念的一个示意图；
[0021]图5是显示根据本发明第一实施例的重复更新电池装置的内部电阻器的电阻值的概念的一不意图；
[0022]图6是显示根据本发明第一实施例的用于确定电池装置的电池剩余电量的方法的流程图；
[0023]图7是显示根据本发明第二实施例的用于确定电池剩余电量的系统的方框图；
[0024]图8是显示根据本发明第二实施例的用于确定电池装置的电池剩余电量的方法的流程图；
[0025]图9是显示最大电池电量相对于充电/放电循环数量的曲线示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面的描述是实现本发明的最佳实施方式。所述描述的目的在于揭示本发明的普遍原理，而非用于限制本发明。本发明的范围以参考后续的权利要求来确定为佳。
[0027]图1是显示根据本发明第一实施例的用于确定电池剩余电量的一个系统的方框图。根据本发明的第一实施例，系统100可包括耦接于一电池装置110的检测电路120以及耦接于所述检测电路120的控制器130。所述检测电路120与电池装置110在检测节点N1耦接，用于检测电池装置110的电池电压VBAT。所述控制器130从检测电路120接收与电池装置110的电池电压VBAT有关的信息，并基于电池装置110的一闭路电压导出从电池装置110中汲取的电流量，和基于所导出的电流量来计算电池装置110的开路电压(0CV)，以及基于所述开路电压(0CV)确定电池装置110的电池剩余电量。
[0028]通常，当没有或接近零的电流从电池装置110汲取时，电池装置110的两个端子可被视为与任何电路断开连接和/或没有负载连接到电池装置110，因此检测电路120检测出的电池电压VBAT可被称为所述开路电压(0CV)。或者，当有一些电流从电池装置110中汲取时，由检测电路120检测出的电池电压VBAT可被称为所述闭路电压(CCV)。
[0029]根据本发明的第一实施例，检测电路120可包括一个温度感测装置121、一个多路复用器122、一个外部电阻器REXT和两个模拟数字转换器(ADC) 123和124。所述温度感测装置121耦接于所述电池装置110，用于感测电池装置110的温度，并产生感测到的电压VTEMP以反映所述电池装置110在感测节点N2的温度。根据本发明的一实施例，所述温度感测装置121可以是一个负温度系数(NTC)装置，例如热敏电阻。所述温度感测装置121可耦接于一个参考电压源以接收一基准电压VREF。
[0030]多路复用器122耦接于感测节点N2与检测节点N1，用于分别接收感测到的电压VTEM#P电池电压VBAT，并复用所述感测到的电压VTEM#P电池电压VBAT，以便根据一个开关命令选择性地输出所述感测到的电压VTEMP和电池电压VBAT其中之一至后续的ADC 123。根据本发明的一个实施例，可以由控制器130发出所述开关命令以选择接收所希望的电压。所述ADC 123耦接于多路复用器122，用于接收并模数转换从所述多路复用器122输出的所述感测到的电压νΤΕΜ#Ρ电池电压V ■其中之一，并将所述感测到的电压V temp^P电池电压V ΒΑΤ其中之一的转换结果输出至所述控制器130。
[0031]所述ADC 124耦接于所述外部电阻器REXT，所述外部电阻器REXT用于感测从电池装置110汲取的电流量，以检测所述外部电阻器REXT两端之间的电压差，例如，节点N3处的电压VA和节点N4处的电压V B之间的电压差。所述ADC 124将所述电压差模数转换，并输出所述电压差的转换结果到所述控制器130。
[0032]根据本发明的第一实施例，所述控制器130可根据由ADC 124检测出的电压\与VB之间的电压差，推导出从电池装置110汲取的电流I的量。例如，所述控制器130可以根据所述电压差和一预定的外部电阻器REXT，估算电流I的值。即，电流I的值可根据如下所示式子导出:
[0033]I = (VA-VB) /Re 式⑴
[0034]其中RE是所述外部电阻器REXT的电阻。获得电流I后，所述控制器130可进一步根据所述电流I和由检测电路120检测到的电池电压VBAT，导出所述开路电压VQCT。
[0035]图2是显示根据本发明的一个实施例的开路电压与放电深度的曲线以及闭路电压与放电深度(D0D)的曲线的示意图。在本发明的一实施例中，放电深度(D0D)是由百分比所表示的，所述百分比通过将所述放电深度除以电池装置110的最大电池电量获得。如图2所示，一电压降(标记为“IR压降”)存在于开路电压和闭路电压VCCT之间。因此，控制器130可以在闭路电压VCCT上补偿电压降的量，以便得到所述开路电压VQCT。
[0036]根据本发明的第一实施例，当没有与电池装置110的开路电压V-相关的信息时，所述控制器130可初始设置当前检测到的电池电压VBAT(其可以是一个闭路电压VeCT)作为开路电压V-的初始值。接着，控制器130可以通过在先