电源管理装置及电源管理方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电源管理机制，尤其涉及一种使用在包含多个电池的系统中的电源管理装置以及相对应的电源管理方法。
【【背景技术】】
[0002]一般而言，对包含单颗电池的系统来说，通常使用传统电量测量电路与单颗电池搭配来对该颗电池进行充电状态与剩余电量容量的测量，然而，在包含多颗电池的系统中，上述的传统电量测量电路无法分别地测量出每一颗电池的充电状态与剩余电量容量，实际上，目前也只能利用传统电量测量电路来测量一颗主要电池的充电状态与剩余电量容量，而要通过利用另外的对照表查表机制来估计其他颗电池的充电状态与剩余电量容量，而不幸的是，上述的对照表查表机制并无法精确地估计出其他颗电池的充电状态与剩余电量容量，该对照表查表机制所作出的估计结果的错误率经常位于百分之三十至百分之五十的区间中，而这样的估计结果对于系统在执行高精确度的操作来说是无法被接受的，因此，提供一个新颖的机制以能够分别地以及精确地测量出系统中多颗电池的充电状态与剩余电量容量，为目前相当重要的课题。
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【发明内容】
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[0003]因此，本发明提供一种能够分别地并且精确地测量出系统中多颗电池的充电状态与剩余电量容量的电源管理装置与相关的方法。
[0004]根据本发明的实施例，其公开了一种电源管理装置。该电源管理装置包含一辅助的模拟数字转换测量电路与一处理电路，该辅助的模拟数字转换测量电路用于测量或侦测出该些电池中每一颗电池的多个电压等级，该处理电路耦接至该辅助的模拟数字转换测量电路并用于根据每一颗电池的内部电阻值及所侦测出的该些电压等级来计算每一颗电池的直流电流，并根据所计算出的直流电流来估计每一颗电池的内部电压等级。
[0005]根据本发明的实施例，其还公开了一种电源管理方法。该方法包含有:提供并使用一单一个辅助的模拟数字转换测量电路，来测量或侦测出该些电池中每一颗电池的多个电压等级；根据每一颗电池的一内部电阻值及所侦测出的该些电压等级来计算每一颗电池的一直流电流；以及根据所计算出的该直流电流来估计每一颗电池的一内部电压等级。
[0006]根据本发明的优选实施例，在包含多颗电池的系统中，通过辅助的模拟数字转换测量电路来测量或侦测出多个电池中每一颗电池的多个电压等级，进而根据该每一个电池的一内部电阻值及所侦测出的该些电压等级来计算每一颗电池的一直流电流，并根据所计算出的该直流电流来估计该每一颗电池的一内部电压等级。因而可达到低成本、高精确度的设计，解决传统技术方案的问题。
【【附图说明】】
[0007]图1为本发明第一实施例的使用于包括多颗电池的系统中的电源管理装置的示意图。
[0008]图2为本发明第二实施例的使用于包括有多颗电池的系统中的电源管理装置的示意图。
[0009]图3为图1与图2所示的电源管理装置的操作流程图。
【【具体实施方式】】
[0010]请参照图1，其所绘示的是本发明第一实施例使用于包括多颗电池的系统100中的电源管理装置105的示意图。举例来说，系统100执行于一便携设备上，该便携设备例如是智能型手机装置和/或平板装置，多颗电池是用来提供电源给该便携设备，多颗电池可以设置在同一块电池组内或是在不同块的电池组内，在本实施例中，多颗电池例如包括有电池110A、110B与110C，其中一个是主要电池，而其他是次要电池，然而，这并非本发明的限制，在另一个实施例中，多颗电池可包含有其他不同数目的电池。此外，电源管理装置105是被设置在系统100的主控端，也就是，电源管理装置105是设置在便携设备的内部，举例来说，电源管理装置105可以是设置在便携设备端的一电池保护装置，应注意的是电源管理装置105的操作可用于分别精确地侦测与估测出每一颗电池110A、110B与IlOC的信息，并接着将该信息传送至系统100，使得系统100可获得或可精确地估计出每一颗电池110A、IlOB与IlOC的状态(例如充电状态和/或剩余电量容量)，而为了简化说明书的内容，在本实施例中，是以电池IlOA为例来作说明，电源管理装置105是被安排用来侦测与估计电池IlOA的状态，然而，此非本发明的限制，电源管理装置105亦可用来分别地侦测与估计电池IlOB与电池IlOC的信息与状态，此外，本发明的实施例并不需要传统已知方法所必须使用的开路电压对照表，因此，可有效提升电池状态的测量精确度。
[0011]此外，须注意的是，电源管理装置105可用来侦测或估计电池(例如110A)的直流电流和/或交流电流，其中该直流电流通常指的是电池(例如110A)可提供给系统100的平均最大电流，而该交流电流通常指的是电池(例如110A)可提供给系统100的瞬间最大电流，此外，电源管理装置105可被用来侦测每一颗电池的内部电压等级以及侦测可从电池100A提供至系统100的最小系统电压，并且电源管理装置105可传送该内部电压等级与该最小系统电压的信息给系统100，因此，在获得该交流电流、该直流电流和/或上述所提到的该些电压值之后，系统100可据此动态调整自身的操作行为。
[0012]实作上，电源管理装置105包含一电阻测量电路1051、一辅助的模拟数字转换测量电路1052、一处理电路1053及一电量测量模拟数字转换电路(Fuel gauge ADCcircuit) 1054ο对于每一颗电池110Α、IlOB与IlOC来说，在一开始时电阻测量电路1051会被用来测量一颗电池的内部电阻值，而辅助的模拟数字转换测量电路1052则耦接至电阻测量电路1051并用来在已经测量出内部电阻值之后接着在不同时间点对该电池测量或侦测多个电压等级，辅助的模拟数字转换测量电路1052是根据该电池的内部电阻值来测量两次外部电池电压以得到两个外部电池电压值，再者，辅助的模拟数字转换测量电路1052是基于内部电阻值来定期地测量电压等级，以计算或估计出从该电池所提供的直流电流，举例来说，辅助的模拟数字转换测量电路1052可以每十秒钟测量一次外部电池电压，然而，此并非是本发明的限制。而所估计出的两个外部电池电压值会被传送至处理电路1053，并且处理电路1053可根据该内部电阻值及所估计出的两个外部电池电压值之间的电压差值来计算得到该电池所提供的直流电流，在计算出直流电流之后，处理电路1053可执行一软件程序来实现库伦积分机制(Coulomb counting scheme)并通过搭配使用该库伦积分机制与阻抗值追踪机制(Impedance tracking scheme)来估计出该电池的开路电压值(也即，内部电压等级)，这样一来，电源管理装置105就能够更精确地估计出该电池的充电状态(state of charge)与剩余电量容量，由于辅助的模拟数字转换测量电路1052可被用来在不同时间点对于每一颗电池IlOA?IlOC测量或侦测得到多个电压等级，因此在电路实现时仅只需要使用到一个辅助的模拟数字转换测量电路即可，如此，通过使用辅助的模拟数字转换测量电路1052，可节省额外的电路成本。与传统使用开路电压对照表查表的机制相比，电源管理装置105所做出的估计结果的精确度较高于传统已知机制，举例来说，传统已知机制所做出的估计结果的错误率会位于百分之三十至百分之五十之间，然而，电源管理装置105所做出的估计结果的错误率可大幅降低至仅仅只有百分之十。
[0013]再者，电阻测量电路1051是非必要的，在其他实施例中，电源管理装置105可不包含电阻测量电路1051，而每一颗电池的内部电阻值则改成通过使用另外一个外接于电源管理装置105的电路来进行估计，而处理电路1053从该外接电路接收到所估计出的内部电阻值后，处理电路1053仍可根据所接收的内部电阻值与所侦测得到的多个电压等级来计算或估计每一颗电池的直流电流，以及接着通过搭配使用库伦积分机制与阻抗值追踪机制来估计出每一颗电池的开路电压值，以便得到每一颗电池的充电状态和/或剩余电量容量。
[0014]此外，为了测量每一颗电池的交流电阻值，会通过使用电量测量模拟数字转换电路1054来进行，电量测量模拟数字转换电路1054耦接至处理电路1053并外部连接至一感测电阻器115，感测电阻器115包含于该便携设备的内部但不包含于电源管理装置105的内部，对于测量每一颗电池的交流电阻值来说，电量测量模拟数字转换电路1054会在不同的时间点或是相同时间点从每一颗电池中瞬间抽取一个负载电流，并且接着根据所抽取出的负载电流及该感测电阻器的电阻值来侦测或得到跨接于该感测电阻器两端的电压降，电量测量模拟数字转换电路1054接着根据该负载电流及该电压降来计算每一颗电池的交流电阻值，电量测量模拟数字转换电路1054可用来侦测多颗电池IlOA?IlOC的总阻抗值以及从多颗电池IlOA?IlOC可抽取出的最大电流值。
[0015]实作上，处理电路1053可触发或执行一软件程序或一应用程序来控制电量测量模拟数字转换电路1054以测量每一颗电池IlOA?IlOC的交流电阻值，以便达到阻抗值追踪，对于每一颗电池IlOA?110C，电量测量模拟数字转换电路1054用于对该颗电池进行测量以得到一第一组的电压和电流，接着处理电路1053可启动仿真负载(dummy load)、正常负载及充电操作三者的至少一个，并在该颗电池上产生一电流脉波改变(current pulsechange)，接着电量测量模拟数字转换电路1054用于对该颗电池进行测量以得到一第二组的电压和电流，处理电路1053根据该第一组的电压和电流及第二组的电压和电流来计算该颗电池的交流电阻值，通过启动或使用仿真负载和/或正常负载，处理电路1053可通过使用一特定电流来对该颗电池进行放电，使得立刻对运作于该便携设备的系统100产生该电流脉波改变，在另一实施例中，通过对该颗电池启动该充电操作，处理电路1053也可立刻对系统100产生该电流脉波改变，通过使用仿真负载、正常负载(正常系统任务的功率消耗)和/或通过调整一充电电流，电源管理装置105可产生电流变异，而基于第一组的电压和电流以及第二组的电压和电流，电源管理装置105可计算出或估计出该颗电池的