[发明专利]基于松弛电压估计移动设备的电池健康的方法

说明书

移动设备仅在其电池持续时才是有用的。遗憾的是，移动设备的电池的操作和寿命随时间和使用而退化。电池的健康状况(SoH)对电池退化进行量化，但是移动设备对其估计的支持主要由于有限的硬件和动态使用模式而非常差，导致诸如意外关闭设备的各种问题。为了弥补这种支持的缺乏，针对移动设备仅基于其电池电压开发了低成本用户级SoH估计服务，其已经在所有的商用移动设备上可用。该估计服务的设计受设备电池的松弛电压对其SoH进行指纹识别的经验观测的启发，并且通过对13块诸如Nexus 6P、Nexus 5X、Xperia Z5、Galaxy S3、iPhone 6 Plus等的各种设备所使用的13块电池的广泛测量来指导。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年4月17日提交的美国临时申请第62/486,144号的权益，上述申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及基于松弛电压估计移动设备的电池健康的方法。

背景技术

电池，作为移动设备的心脏，近来已展现出严重的安全和财政风险，这主要是由于不断地追求小型化、快速充电以及高能量/高功率密度电池以满足持续增长的服务需求，从而使得电池的全息监视和诊断至关重要。

遗憾的是，我们甚至不能自信地回答一个简单的问题“我的手机电池能持续使用多长时间？”，这意指剩余的电池寿命(例如，相对于电池保修期)或者在电池耗尽之前的剩余设备操作时间(即，单次充电的操作时间)，因此妨碍了对缩短的设备操作时间的诊断并导致意外的设备关闭。这是因为答案是建立在对电池容量衰减的量化的基础上的，电池容量衰减的量化传统上通过电池的健康状况(SoH)捕获并且被定义为电池的完全充电容量与设计容量的比率。不幸的是，移动设备不配备有量化其电池SoH所需的功能。例如，Android仅将电池健康指定为良好或者用尽，没有任何量化信息。图1描绘了利用电池测试仪对四部Android手机的电池SoH的测量：所有电池都被标记为良好，尽管观测到它们的容量已经衰减了多达52％。诸如CoconutBattery和iBackupBot的iOS应用对iPhone和MacBook的电池SoH进行估计，但是它们的估计被认为是不可靠的且波动的。

量化的电池SoH的缺乏阻碍了对设备的电池寿命与其保修期的比较，因为用户不知道缩短的设备操作时间是由于系统更新还是应用安装，还是是由于电池衰退。这还在估计设备的剩余电力时引入错误从而过早地或意外关闭设备，因为电池的充电状态(SoC)是基于它们的SoH来定义的。例如，移动设备甚至在显示10-30％剩余电力时已经被关闭。由于这个问题，Apple最近宣布了iPhone 6S电池的免费更换方案，并得出结论：比正常速度快的SoH退化导致了这个问题。最后但同样重要的是，这种不准确的SoC容易导致电池过充电/深度放电，从而加速SoH退化以及因此增加SoC误差，从而在这两者之间形成正反馈回路。

移动设备电池的健康信息的缺乏源于不存在估计它们的SoH的兼容方法。大多数现有的SoH估计方法需要电池参数——对电池参数的确定由于硬件限制(例如，阻抗和超声回波)而超出了移动设备的能力，或者需要由于设备的动态使用模式(例如，用以完全充电和放电的小电流)而并非总是保持的特定适用条件。此外，即使Coulomb计数——部署最广泛的通过电流积分的SoH估计方法——在移动设备上也并不被良好地支持，这是因为：(i)并非所有的移动设备的电源管理芯片(PMIC)都支持电流感测，这使得Coulomb计数不可行；以及(ii)PMIC提供的电流信息即使在可用时也是粗略的并且缺乏实时性的。关于移动设备的这样的不可靠的电流信息也被Ampere报告，Ampere是具有数百万次下载的电流感测应用。

这部分提供了与本公开内容相关的背景信息，这些背景信息不一定是现有技术。

发明内容

这部分提供了对本公开内容的一般概述，而并非对其全部范围或其全部特征的全面公开。