[發明專利]用于精確報告電池組容量的方法和系統

有效

• 申請號: 200910132900.0
• 申請日: 2005-11-04
• 公開（公告）號: CN101526588A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 法爾哈德·艾哈邁德;傅潤波
• 申請（專利權）人: 捷訊研究有限公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王 瑋

本申請是2005年11月4日向中國專利局遞交的題為“用于精確報告電池組容量的方法和系統”的發明專利申請No.200510116253.6的分案申請。

技術領域

本申請一般地涉及電池組。更具體地，本申請涉及精確報告電池組的容量。

背景技術

許多移動計算和通信設備依賴標準電池組電池來提供工作所需的電力。雖然一次性電池組電池(例如，堿電池)是公知且可靠的技術，但是在這些移動設備中通常使用可再充電電池組電池。這些可再充電電池組依靠多種已知的電池類型，包括Ni-Cad、Ni-MH以及Li離子電池。所有這些電池對本領域的技術人員來說都是公知的，也知道它們的某些不足。上述可再充電電池組電池的一個公知的不足涉及這樣的事實：每個電池組具有有限的壽命跨度(可以以再充電周期來測量)。對電池的充電和放電過程有損電池的電荷儲存容量，導致所儲存的電勢(通常以mA-小時來測量)隨電池組的壽命增加而減小。由于儲存電荷的能力降低，所以電池組的效用降低。電池組的壽命會由于對電池組的不恰當充電或過度充電而急劇減小。作為這些不足的結果，用戶在使用之前以及使用時能夠確定電池組容量是至關重要的。

電池組容量報告的現有技術依賴于庫侖計數器。庫侖計數所涉及到的操作的原理是計算注入到電池組的庫侖與從電池組取出的庫侖之間的差。然后通過比較庫侖計數與參考庫侖計數值(對應于最大電池組容量)，來報告電池組容量。例如，如果電池組的庫侖計數是參考值的一半，則將電池組容量報告為50％。雖然庫侖計數器完成了電池組容量報告，但是其可能具有數個問題。首先，如果不知道與最大電池組容量相對應的精確參考庫侖計數值，那么所報告的容量可能是沒有意義的。另外，對于庫侖計數器，可能難以保持精確的參考庫侖計數，尤其是在電池組容量隨著電池組壽命下降時。再者，對于庫侖計數器，可能在開始庫侖計數之前必須知道當前電池組容量。

庫侖計數原理的一個限制是不可以用來報告最初不知道電池組容量的電池組的容量：如果要使用庫侖計數系統和方法來報告電池組的容量，可能必須使電池組從其未知容量狀態進入完全充電100％電池組容量狀態或完全放電0％容量狀態，然后才能使用庫侖計數。因為在某一時刻電池組的狀態未知，所以將電池組充電到100％容量的唯一途徑是長時間恒定地提供充電。這可能導致電池的過充電，這會損害電池的儲存容量。相反，為了保證電池是0％容量，則必須將電池徹底放電。可再充電電池組可能會由于過度放電而被永久性破壞。

庫侖計數技術還存在其他的實際限制。實際上，庫侖計數通過隨時間進行積分來工作。庫侖計數器中存在偏移可能導致庫侖計數的不準確。對于假定了初始未知的電池組容量的電池組來說尤其如此，并且在每次再充電周期中偏移增加。如果在復位庫侖計數器的時機之間需要長時間使用電池組，情況則尤為如此。例如，在兩次充電之間需要使用3周的電池組中，即使每一次充電周期中的小偏移也會積累變為所報告的容量中大的誤差。

其他已知的電池組容量報告技術主要基于測量電池組電壓。

電池組具有已知的特征充電和放電曲線。圖1圖示了某電池組的充電曲線模型130和放電曲線模型140。這些曲線將可再充電電池組的電池組電壓100與容量百分比120聯系起來。電池組容量百分比120與或者處于放電狀態(放電曲線模型140所示)或者處于充電狀態(充電曲線模型130所示)的電池組電壓110相關。圖示了多個點，例如充電曲線模型130上的點132以及放電曲線上的點142。可以使用插值來提供在那些值已知的點之間的容量值120與電壓110的關系。參考圖1，電池組電壓110、電池組充電狀態與容量120之間的關系由兩條曲線模型130、140圖示。第一曲線模型130對應于正的電池組充電電流或電池組充電狀態，并且第二曲線模型140對應于負的電池組充電電流或電池組放電狀態。

當電池組處于充電狀態時，利用與充電狀態相對應的充電曲線。當電池組處于放電狀態時，利用與放電狀態相對應的放電曲線。充電和放電曲線使得：只要給出電池組電壓與充電曲線或放電曲線，就可以從曲線獲得相應的容量值。