TWI403750B - 電池容量計算方法及電池容量計算裝置 - Google Patents

Description

電池容量計算方法及電池容量計算裝置

本發明是有關於一種電量計算方法，特別是指一種電池容量計算方法及其裝置。

目前電池容量的表現方法，通常採用電壓-電容量對照表，將電壓轉換成對應的電容量百分比，但此種做法常會有電容量準確性不足的問題。其原因在於如圖1的電池電壓(縱軸)與電容量(橫軸)對照圖所示，當系統的負載不同時，電池的放電電流會不同，使得圖1中的電壓-電容量放電對應曲線有所差異，而且當電池被以不同電流充電時，其所產生的電壓-電容量充電對應曲線也不相同，使得相同的電池電壓在不同的系統負載或充電電流下，所對應的電池容量出現明顯的差異，尤其電池的電容量和電壓是呈現非線性對應，微小的電壓變化就會使電容量出現很大的誤差，因此若採用電壓-電容量對照表的方式，電容量就會隨著電壓變動而上下跳動，導致系統無法顯示準確的電池電容量。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以準確地呈現電池電容量的電池容量計算方法及其裝置。

為達到上述目的，本發明電池容量計算方法，包括：讀取電池目前的一基準電容量，該基準電容量對應到一基準電壓；取得電池目前的一電壓值；判斷該電壓值是否跨越該基準電壓；當判斷該電壓值跨越該基準電壓時，則累計該電壓值跨越該基準電壓的次數；當判斷該電壓值跨越該基準電壓的累計次數達到一預設值時，則按照一定比例調整該基準電容量。

較佳地，判斷該電壓值是否跨越該基準電壓的步驟包含：判斷該電壓值是否小於該基準電壓；以及當判斷該電壓值跨越該基準電壓時，則累計該電壓值跨越該基準電壓的次數的步驟包含：當判斷該電壓值小於該基準電壓時，則累計該電壓值小於該基準電壓的次數。

較佳地，判斷該電壓值是否跨越該基準電壓的步驟包含：判斷該電壓值是否大於該基準電壓；以及當判斷該電壓值跨越該基準電壓時，則累計該電壓值跨越該基準電壓的次數的步驟包含：當判斷該電壓值大於該基準電壓時，則累計該電壓值大於該基準電壓的次數。

較佳地，當判斷該電壓值大於該基準電壓，則將該電壓值小於該基準電壓的累計次數歸零，當判斷該電壓值小於該基準電壓，則將該電壓值大於該基準電壓的累計次數歸零。

較佳地，當按照一定比例向下調整該基準電容量後，將該電壓值小於該基準電壓的累計次數歸零；以及當按照一定比例向上調整該基準電容量後，將該電壓值大於該基準電壓的累計次數歸零。

本發明實現上述方法的一種電池容量計算裝置，用以計算一電池的電容量，該裝置包括：一電池容量讀取單元，讀取電池目前的一基準電容量，並將該基準電容量轉換成對應的一基準電壓；一電池電壓判斷單元，讀取電池目前的一電壓值，並判斷該電壓值是否跨越該基準電壓，於判斷該電壓值跨越該基準電壓時，則累計該電壓值跨越該基準電壓的次數；及一電池容量調整單元，當判斷該電壓值跨越該基準電壓的累計次數達到一預設值時，則按照一定比例調整該基準電容量。

較佳地，該電池電壓判斷單元判斷該電壓值是否小於該基準電壓，並於判斷該電壓值小於該基準電壓時，累計該電壓值小於該基準電壓的次數。

較佳地，該電池電壓判斷單元判斷該電壓值是否大於該基準電壓，並於判斷該電壓值大於該基準電壓時，累計該電壓值大於該基準電壓的次數。

較佳地，該電池電壓判斷單元判斷該電壓值大於該基準電壓，則將該電壓值小於該基準電壓的累計次數歸零；以及該電池電壓判斷單元判斷該電壓值小於該基準電壓，則將該電壓值大於該基準電壓的累計次數歸零。

較佳地，該電池容量調整單元按照一定比例向下調整該基準電容量後，將該電壓值小於該基準電壓的累計次數歸零；以及該電池容量調整單元按照一定比例向上調整該基準電容量後，將該電壓值大於該基準電壓的累計次數歸零。

本發明的功效在於藉由電池電壓判斷單元將取得的電池電壓與當前基準電容量所轉換的基準電壓進行多次比較判斷，確定電池電壓是呈現下降或上升的趨勢，再由電池容量調整單元決定向下或向上調整電容量，可以控制電池容量不受電壓值上下變動而隨之飄動，使電容量可以穩定且準確地反應電池的電壓值。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖2，是本發明電池容量計算裝置的第一實施例，其用以實現如圖3所示之本發明電池容量計算方法，且本實施例是應用在電池放電的過程中。

電池容量計算裝置2可設置在任何可攜式電子裝置，例如筆記型電腦、行動電話、個人數位助理、行動導航裝置、iPAD等電子產品中，或者應用在一獨立的電源供應系統、電池充電器或以電池為電力儲存媒介的電能儲存設備中，以計算其中電池的電容量。

電池容量計算裝置2包含一電池容量讀取單元21、一電池電壓判斷單元22及一電池容量調整單元23，且此三個單元21、22、23可以軟體、硬體或韌體的方式來實現。

如圖3的步驟31，電池容量讀取單元21用以讀取電池目前的一基準電容量，並將基準電容量轉換成對應的一基準電壓。且如圖3的步驟32，電池電壓判斷單元22取得電池目前的一電壓值，並執行步驟33，判斷該電壓值是否小於基準電壓，若是，則執行步驟34，累計電壓值小於基準電壓的次數，然後，執行步驟35，判斷電壓值小於基準電壓的累計次數是否達到一預設值，若是，則令電池容量調整單元23執行步驟36，按照一定的比例向下調整該基準電容量，並將累計的次數歸零。

然後，再重覆上述步驟31-36。藉此，即使電池在放電電過程中電壓會上上下下地變動，但經過步驟32-35持續判斷電池電壓，並確定電池電壓在連續的多次判斷中都小於基準電壓，確定電池電壓確實下降，才往下調整電池的基準電容量，使電池電容量不會隨著電壓上下變動，而呈現穩定且準確的電容量資訊。

同樣地，在本發明的第二實施例中，上述的電池容量計算裝置2也可在電池充電的過程中計算電池的電容量。當電池充電時，如圖4的步驟41，電池容量讀取單元21讀取電池目前的一基準電容量，並將基準電容量轉換成對應的一基準電壓。且如圖4的步驟42，電池電壓判斷單元22取得電池目前的一電壓值，並執行步驟43，判斷該電壓值是否大於基準電壓，若是，則執行步驟44，累計電壓值大於基準電壓的次數，然後，執行步驟45，判斷電壓值大於基準電壓的累計次數是否達到一預設值，若是，則令電池容量調整單元23執行步驟46，按照一定的比例向下調整該基準電容量，並將累計的次數歸零。然後，再重覆上述步驟31-36。

藉此，即使電池在充電電過程中電壓會上上下下地變動，但經過步驟32-35持續判斷電池電壓，並累計電池電壓在連續的多次判斷中都大於基準電壓，確定電壓持續上升，才往上調整電池的基準電容量，使電池電容量不會隨著電壓上下變動，而呈現穩定且正確的電容量資訊。

參見圖5所示，是本發明電池容量計算裝置的第三實施例，本實施例是以應用於筆記型電腦4為例，通常筆記型電腦使用的二次電池，亦即鋰電池其單顆的最高電量約為4.2V，最低電量約為3.5V，且一般筆記型電腦為了顯示電容量，其電源管理模組41會將電池的剩餘電壓以電容量百分比的方式顯示於其顯示器42，例如當電池電壓在最高電量4.2V時，電容量為100%，當電池電壓剩下一半為3.85V時，電容量為50%，電池電壓在最低電量3.5V時其電容量為0%，亦即1個百分比的電容量對應到0.007V的電壓。

因此，在本實施例中，當電池供電給筆記型電腦4時，如圖3的步驟31，電池容量讀取單元21可由筆記型電腦4的電源管理模組41讀取電池目前的一電容量，例如圖6所示的65%做為起始的一基準電容量，並將此基準電容量轉換成對應的一基準電壓，亦即3.952V。然後，電池電壓判斷單元22執行步驟32，從電源管理模組41取得電池目前的電壓值，並進行步驟33，比較該電壓值是否小於該基準電壓3.952V，若是，則執行步驟34，累計電壓值小於基準電壓的次數，並進行步驟35，判斷電壓值小於基準電壓的累計的次數是否達到一預設值(例如2次)，若否，則再重覆步驟32、33。

且由圖6可以發現電池電壓判斷單元22連續兩次取得的電池電壓值皆小於3.952V(以-1表示)，因此電池容量調整單元23進行步驟36，按照一定比例，向下調整基準電容量一個百分點，即64%，並將電壓值小於基準電壓的累計次數歸零，且將調整後的基準電容量64%回傳給筆記型電腦4的電源管理模組41，使電源管理模組41可以適時將電池電容量顯示於顯示器42，再回到步驟31，電池容量讀取單元21再次讀取電池目前的一電容量，即64%做為基準電容量，並轉換成對應的基準電壓值為3.945V，然後電池電壓判斷單元22重覆步驟32-35到第3次，發現只有第1次電壓大於基準電壓值(以+1表示)，第2、3次電壓皆小於基準電壓值(以-1表示)，然後，電池容量調整單元23則將電壓值大於基準電壓的累計次數歸零，並進行步驟36，再將基準電容量向下調整一個百分點，即63%，且將電壓值小於基準電壓的累計次數歸零，並將調整後的基準電容量63%回傳給電源管理模組41。

再回到步驟31，並重覆步驟32-34到第3次，發現第1次取得電壓小於基準電壓值(以-1表示)，第2次取得電壓大於基準電壓值(以+1表示)，第3、4次電壓皆小於基準電壓值(以+1表示)，電池容量調整單元23則將電壓值大於基準電壓的累計次數歸零，並進行步驟36，再將基準電容量向下調整一個百分點，即62%，依此類推，即可得到如圖6所示的一電壓值變化曲線61及一固定斜率的電容量變化線60，且由圖6中可以看出，即使電池電壓在放電過程中會上下變動，但經過電池電壓判斷單元22將取得的電壓與基準電壓進行比較判斷，再決定是否調整電容量，可以控制電池容量不受電壓值變動而隨之飄動，使電容量可以穩定且準確地反應電池的電壓值。

同樣地，本實施例之電池容量計算裝置2也可依照圖4的流程，在筆記型電腦4對電池充電時計算電池的電容量，只是在圖4的步驟43中是判斷電池電壓值是否大於基準電壓，在步驟44中是累計電壓值大於基準電壓的次數，在步驟46中是按照一定比例向上調整基準電容量，例如上述每次向上調整一個百分點，其餘流程則與上述電池放電時相同，故於此不再贅述。

再參見圖7所示，是本發明電池容量計算方法的第四實施例之流程圖，其與上述第一及第二實施例不同之處在於，本實施例可在電子裝置，例如筆記型電腦使用電池的任何階段(不論充電或放電)，計算電池容量。且實現本實施例之電池容量計算裝置2的電路架構如同圖5所示。

一併參見圖5及圖7所示，在筆記型電腦開機的情況下，如同上述圖3的步驟31-36，電池容量計算裝置2會在電池供電給筆記型電腦時，進行圖7的步驟71-76以計算電池電容量，同樣地，電池容量讀取單元21讀取電池目前的一基準電容量，並將基準電容量轉換成對應的一基準電壓，而電池電壓判斷單元22讀取電池目前的一電壓值，並判斷該電壓值小於該基準電壓時，累計該電壓值小於該基準電壓的次數，當其累計電壓值小於基準電壓的次數達到一第一預設值，例如2次時，電池容量調整元23則向下調整基準電容量一定比例，例如一個百分點，詳細做法如上所述。

而在步驟73中，當電池電壓判斷單元22判斷電壓值小於基準電壓時，則進行步驟77，判斷電壓值是否大於基準電壓，若是，且如同圖4之43-45，電池電壓判斷單元22重覆步驟77-79，累計電壓值大於該基準電壓的次數，直到累計電壓值大於基準電壓的次數達到一第二預設值，例如2次，表示電池正在充電中，則進行步驟80，電池容量調整元23向上調整基準電容量一定比例，例如前述的一個百分點，並將累計次數歸零後，再回到步驟71，重覆上述步驟，以持續計算電池的電容量。

因此，當電池是在單純充電的狀態下，本實施例會執行步驟71-76來計算電池的電容量，而當電池是在單純放電的狀態下，本實施例會執行步驟71-73及77-80來計算電池的電容量，而當電池是在同時充電及放電的使用狀態下，則本實施例會交替地執行步驟71-76及步驟73-80以準確地計算出電池的電容量。

本實施例之電池容量計算裝置2整合了電池放電及充電時的電池容量計算流程，因此不論電池是在放電、充電或同時放電及充電的狀態，本實施例皆可準確地計算電池的電容量。

值得一提的是，上述第三及第四實施例的電池容量計算裝置2也可以直接整合在筆記型電腦4的電源管理模組41中。

綜上所述，本發明利用電池電壓判斷單元22將取得的電池電壓與當前基準電容量所轉換的基準電壓進行多次比較判斷，確定電池電壓是呈現下降或上升的趨勢，再決定向下或向上調整電容量，可以控制電池容量不受電壓值上下變動而隨之飄動，使電容量可以穩定且準確地反應電池的電壓值，確實達到本發明的功效和目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2．．．電池容量計算裝置

4．．．筆記型電腦

21．．．電池容量讀取單元

22．．．電池電壓判斷單元

23．．．電池容量調整單元

41．．．電源管理模組

42．．．顯示器

31-36．．．步驟

41-46．．．步驟

60．．．電壓值變化曲線

61．．．電容量變化線

71-80．．．步驟

圖1是習知電池在不同的充電電流及放電電流下的電壓-電容量對應曲線。

圖2是本發明電池容量計算裝置的第一實施例的細部單元方塊圖；

圖3是本發明電池容量計算方法的第一實施例的流程圖，其用以計算電池放電時的電容量；

圖4是本發明電池容量計算方法的第二實施例的流程圖，其用以計算電池放電時的電容量；

圖5是本發明電池容量計算方法的第三實施例的流程圖，其應用於筆記型電腦，用以計算筆記型電腦之電池放電時的電容量；

圖6顯示第三實施例之電池電壓變化及電容量趨勢；及

圖7是本發明電池容量計算方法的第四實施例的流程圖，其應用於筆記型電腦，用以計算筆記型電腦之電池使用時的電容量。

31-36．．．步驟

Claims (10)

1. 一種電池容量計算方法，包括：讀取電池目前的一基準電容量，該基準電容量對應到一基準電壓；取得電池目前的一電壓值；判斷該電壓值是否跨越該基準電壓；當判斷該電壓值跨越該基準電壓時，則累計該電壓值跨越該基準電壓的次數；當判斷該電壓值跨越該基準電壓的累計次數達到一預設值時，則按照一定比例調整該基準電容量。
2. 依據申請專利範圍第1項所述的電池容量計算方法，其中判斷該電壓值是否跨越該基準電壓的步驟包含：判斷該電壓值是否小於該基準電壓；以及當判斷該電壓值跨越該基準電壓時，則累計該電壓值跨越該基準電壓的次數的步驟包含：當判斷該電壓值小於該基準電壓時，則累計該電壓值小於該基準電壓的次數。
3. 依據申請專利範圍第1項所述的電池容量計算方法，其中判斷該電壓值是否跨越該基準電壓的步驟包含：判斷該電壓值是否大於該基準電壓；以及當判斷該電壓值跨越該基準電壓時，則累計該電壓值跨越該基準電壓的次數的步驟包含：當判斷該電壓值大於該基準電壓時，則累計該電壓值大於該基準電壓的次數。
4. 依據申請專利範圍第2或3項所述的電池容量計算方法，其中，當判斷該電壓值大於該基準電壓，則將該電壓值小於該基準電壓的累計次數歸零，當判斷該電壓值小於該基準電壓，則將該電壓值大於該基準電壓的累計次數歸零。
5. 依據申請專利範圍第2或3項所述的電池容量計算方法，其中，當按照一定比例向下調整該基準電容量後，將該電壓值小於該基準電壓的累計次數歸零；以及當按照一定比例向上調整該基準電容量後，將該電壓值大於該基準電壓的累計次數歸零。
6. 一種電池容量計算裝置，用以計算一電池的電容量，該裝置包括：一電池容量讀取單元，讀取電池目前的一基準電容量，並將該基準電容量轉換成對應的一基準電壓；一電池電壓判斷單元，讀取電池目前的一電壓值，並判斷該電壓值是否跨越該基準電壓，於判斷該電壓值跨越該基準電壓時，則累計該電壓值跨越該基準電壓的次數；及一電池容量調整單元，當判斷該電壓值跨越該基準電壓的累計次數達到一預設值時，則按照一定比例調整該基準電容量。
7. 依據申請專利範圍第6項所述的電池容量計算裝置，其中該電池電壓判斷單元判斷該電壓值是否小於該基準電壓，並於判斷該電壓值小於該基準電壓時，累計該電壓值小於該基準電壓的次數。
8. 依據申請專利範圍第6項所述的電池容量計算裝置，其中該電池電壓判斷單元判斷該電壓值是否大於該基準電壓，並於判斷該電壓值大於該基準電壓時，累計該電壓值大於該基準電壓的次數。
9. 依據申請專利範圍第7或8項所述的電池容量計算裝置，其中該電池電壓判斷單元判斷該電壓值大於該基準電壓，則將該電壓值小於該基準電壓的累計次數歸零；以及該電池電壓判斷單元判斷該電壓值小於該基準電壓，則將該電壓值大於該基準電壓的累計次數歸零。
10. 依據申請專利範圍第7或8項所述的電池容量計算裝置，其中，該電池容量調整單元按照一定比例向下調整該基準電容量後，將該電壓值小於該基準電壓的累計次數歸零；以及該電池容量調整單元按照一定比例向上調整該基準電容量後，將該電壓值大於該基準電壓的累計次數歸零。