[发明专利]估测电池的方法与系统

说明书

技术领域

本发明是有关于一种电池，特别是有关于一种估测电池电量的方法与系统。

背景技术

电池(包含非充电式电池与充电式电池)具有广泛的应用范围。例如，电池可以应用在电子装置，类似手机，笔记型电脑，还有可携式医疗用设备。电池也可以应用在汽车上，像是汽油车或柴油车，可以应用在复合动力车上，像是电油复合车，电动车。

对于部分电池的应用，可以提供准确的电池电量给使用者或技术人员是很重要的。电池的电量代表有多少电量能留在电池里(电池残存电量)，多少电量已丧失(电池老化电量)，或是多少电量已放电消耗(电池放电电量)。所以，“电量”这名词有三种解释，电池放电电量，电池老化电量，电池残存电量。可以理解的是，可从电池放电电量计算得电池残存电量，反之亦然。例如，可以通过最大电量减去电池放电电量而得到电池残存电量，或是可以通过电池最大电量减去电池残存电量而得到电池放电电量。以下所述是有关于如何估算电池放电电量的方法。只要得到电池最大电量与电池放电电量估测值就可得知电池残存电量，而电池最大电量的计算是将电池在新品时出厂的标称电量扣除电池老化电量，电池最大电量也被称为电池全满电量或电池全充电量，由上述关系，残存电量可以从放电电量估测出。

电池电量可以用瓦特-小时(Wh)，安培-小时(Ah)为单位表示。电池电量亦可以以电量状态(SOC)来表示。此处所使用的SOC是以百分比为单位，范围从0％(完全放电状态)至100％(完全充电状态)。SOC的百分比可以代表目前状况下残存电量相对于电池全满电量的比例。在电池为新品时，全满电量可以等同于电池标称电量(或额定电量)，当电池经过循环使用发生老化后，电池的全满电量将低于电池标称电量。例如，电池为新品时，标称的电池最大电量可能是7.2Ah。在这个条件下，100％的SOC代表电池电量是7.2Ah，50％的SOC代表电池电量是3.6Ah。当电池老化后，电池最大电量可能掉至6.0Ah，低于标称电量。在这个条件下，100％的SOC代表电池电量是6.0Ah，50％的SOC代表电池电量是3.0Ah。所以，在这两种条件下，一样的SOC却代表不同的电池电量。因此，使用SOC来表示电池残存电量可能会在某些应用上误导使用者。例如，当使用者想知道有多少绝对电池电量残存时。

在部份应用上，电池残存电量也可以用绝对电量状态(ASOC)表示。绝对电量状态可以表示电池残存电量相对电池新品时标称电量的比例。例如，当电池为新品时，如果标称电量是7.2Ah，如此一来，不管在任何时候50％的ASOC都是对应电池内有3.6Ah的残存电量。

一种常用的电量取得方法是利用电池静置下稳定的开路电压代入存有电池的开路电压与电量的数据的查阅表以内插法取得电量值。这种查阅表可能存有(开路电压，电池残存电量)的数据或是(开路电压，电池放电电量)等数据对。在任何情况下，只要量到开路电压，电池电量就可以利用查阅表估算电池电量。将开路电压-电量的特征曲线进行数据化后就可取得查阅表，为了方便叙述，特征曲线会比查阅表更容易描述。

图1是一个开路电压-电池电量曲线示意图。图1中的曲线代表开路电压(OCV)(纵轴)相对于电池放电电量(横轴)。从图中同时可以得知OCV相对于电池残存电量的关系。因为可以从(电池全满电量扣掉电池放电电量)算得电池残存电量。

图1是一个充电模式特征曲线100跟一个放电模式特征曲线110。电池放电电量是安培-小时(Ah)。其他单位，类似瓦特-小时、ASOC或SOC都可能被用来表示电池的电量。为了方便叙述，假设当电池为新品时，标称电量是M1 Ah。对应到横轴上0Ah的点代表没有放电任何电荷(或使用或丧失)，因此电池是在充电全满的状态，此时开路电压最高，电池残存电量为M1 Ah。假设在横轴上的1.8Ah数字代表电池最多可释放出1.8Ah的电量，因此，电池残存电量是(M1扣掉1.8)Ah。给定在横轴上任何电池放电电量D1，电池残存电量都可以用(M1扣掉D1)Ah来计算得到。电池的最大电量在电池循环使用后将和标称电量不同。例如，由于电池的老化，电池最大电量可能从M1掉到(0.5乘以M1)Ah。

一样参照图1，纵轴代表电池的开路电压(OCV)。开路电压在此定义为电池处于闲置状态时(或称为开路电压达稳定状态)的电压。闲置状态定义为电池没有连接任何负载时，而且电池处于静置状态超过一段设定的时间，例如20分钟。当量测OCV时，只有量测的装置或电路连接到电池。