[发明专利]用于精确报告电池组容量的方法和系统

说明书

本申请是2005年11月4日向中国专利局递交的题为“用于精确报告电池组容量的方法和系统”的发明专利申请No.200510116253.6的分案申请。

技术领域

本申请一般地涉及电池组。更具体地，本申请涉及精确报告电池组的容量。

背景技术

许多移动计算和通信设备依赖标准电池组电池来提供工作所需的电力。虽然一次性电池组电池(例如，碱电池)是公知且可靠的技术，但是在这些移动设备中通常使用可再充电电池组电池。这些可再充电电池组依靠多种已知的电池类型，包括Ni-Cad、Ni-MH以及Li离子电池。所有这些电池对本领域的技术人员来说都是公知的，也知道它们的某些不足。上述可再充电电池组电池的一个公知的不足涉及这样的事实：每个电池组具有有限的寿命跨度(可以以再充电周期来测量)。对电池的充电和放电过程有损电池的电荷储存容量，导致所储存的电势(通常以mA-小时来测量)随电池组的寿命增加而减小。由于储存电荷的能力降低，所以电池组的效用降低。电池组的寿命会由于对电池组的不恰当充电或过度充电而急剧减小。作为这些不足的结果，用户在使用之前以及使用时能够确定电池组容量是至关重要的。

电池组容量报告的现有技术依赖于库仑计数器。库仑计数所涉及到的操作的原理是计算注入到电池组的库仑与从电池组取出的库仑之间的差。然后通过比较库仑计数与参考库仑计数值(对应于最大电池组容量)，来报告电池组容量。例如，如果电池组的库仑计数是参考值的一半，则将电池组容量报告为50％。虽然库仑计数器完成了电池组容量报告，但是其可能具有数个问题。首先，如果不知道与最大电池组容量相对应的精确参考库仑计数值，那么所报告的容量可能是没有意义的。另外，对于库仑计数器，可能难以保持精确的参考库仑计数，尤其是在电池组容量随着电池组寿命下降时。再者，对于库仑计数器，可能在开始库仑计数之前必须知道当前电池组容量。

库仑计数原理的一个限制是不可以用来报告最初不知道电池组容量的电池组的容量：如果要使用库仑计数系统和方法来报告电池组的容量，可能必须使电池组从其未知容量状态进入完全充电100％电池组容量状态或完全放电0％容量状态，然后才能使用库仑计数。因为在某一时刻电池组的状态未知，所以将电池组充电到100％容量的唯一途径是长时间恒定地提供充电。这可能导致电池的过充电，这会损害电池的储存容量。相反，为了保证电池是0％容量，则必须将电池彻底放电。可再充电电池组可能会由于过度放电而被永久性破坏。

库仑计数技术还存在其他的实际限制。实际上，库仑计数通过随时间进行积分来工作。库仑计数器中存在偏移可能导致库仑计数的不准确。对于假定了初始未知的电池组容量的电池组来说尤其如此，并且在每次再充电周期中偏移增加。如果在复位库仑计数器的时机之间需要长时间使用电池组，情况则尤为如此。例如，在两次充电之间需要使用3周的电池组中，即使每一次充电周期中的小偏移也会积累变为所报告的容量中大的误差。

其他已知的电池组容量报告技术主要基于测量电池组电压。

电池组具有已知的特征充电和放电曲线。图1图示了某电池组的充电曲线模型130和放电曲线模型140。这些曲线将可再充电电池组的电池组电压100与容量百分比120联系起来。电池组容量百分比120与或者处于放电状态(放电曲线模型140所示)或者处于充电状态(充电曲线模型130所示)的电池组电压110相关。图示了多个点，例如充电曲线模型130上的点132以及放电曲线上的点142。可以使用插值来提供在那些值已知的点之间的容量值120与电压110的关系。参考图1，电池组电压110、电池组充电状态与容量120之间的关系由两条曲线模型130、140图示。第一曲线模型130对应于正的电池组充电电流或电池组充电状态，并且第二曲线模型140对应于负的电池组充电电流或电池组放电状态。

当电池组处于充电状态时，利用与充电状态相对应的充电曲线。当电池组处于放电状态时，利用与放电状态相对应的放电曲线。充电和放电曲线使得：只要给出电池组电压与充电曲线或放电曲线，就可以从曲线获得相应的容量值。