用于电池电量监测的电路制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于电池电量监测的电路，包括：一个用于连接数个单电池的开关网络；一个与所述开关网络相连的模数转换器（ＡＤＣ），所述模数转换器通过所述开关网络接收来自所述数个单电池中的每个单电池的模拟信号，并把每个所述模拟信号转换成相应的数字信号；和一个能够执行存储在一个存储介质中的指令的处理器。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电子装置的电池电量监测，更具体的是涉及一个采用电池电量监测器测量总容量的实施例。
技术介绍
笔记本电脑、个人数字助理、手机等多种电子装置可以由电池供电。该电池可以是不同种类的充电电池，例如镍镉电池、镍金属氢电池或锂离子电池。当一个合适的直流电源(例如一个交流/直流适配器)与电子装置相连时，可对这些充电电池充电。用户最好能够监测电池中的电荷多少，这样可以决定什么时候需要对充电电池重新充电。本领域中有多种已熟知的电池电量监测器装置。根据多种监测到的状态，这些装置可以对电池的剩余容量进行估计。这些电池电量监测器通常显示电池剩余容量占某个总容量测量值的百分比。当一个单电池生产出来时，其初始总容量可以直接测得。之后，可以通过适当的电荷计数电路来测量单电池中电荷的流入和流出。不幸的是，诸如电池老化等因素可能导致总容量值在今后的某段时间内低于初始总容量值。一些诸如电池自我放电等其它因素，随着时间的流逝，也会导致当前容量值越来越不准确。对于这些累积的误差，一种典型的解决方法是将单电池放电至一个放电截止电压值(Vdc)附近(放电到低于Vdc时会损坏单电池)。当单电池放电到Vdc时，剩余容量估计值(Cer)可以通过测量电压来推出。该电压是在当前的充电/放电率下，在t时刻，在单电池两端测得。接着，若单电池从开始充电至充满的过程中没有被中断过，则前面已测得的剩余容量估计值加上在充电周期内由诸如电荷计数之方法测得的累积电量等于新的总容量。例如在t时刻，终端放电率约为2安培时，电压可达到3.0伏特。接着，采用该数据可以建立一个查找表，来得出那个时刻的剩余容量估计值，例如对于2AH(安培小时)的单电池，其剩余容量估计值就是0.2AH。在充电期间，采用电荷计数测得的累积电量为1.75AH，这样总容量就是0.2AH加上1.75AH，即1.95AH。这个有时被称为“合格放电/充电周期”(qualified discharge/charge cycle)。然而，这种方法有几个缺陷。首先，在放电结束时通过电压的测量而推出的剩余容量估计值Cer很有可能是错误的。因为该剩余容量估计值依赖于单电池的有效内部电阻，而该有效内部电阻在实际的电池电量监测器设计中是很难预测的。其次，这种方法要求在电荷计数测量开始之前单电池几乎要被放空。若在几个正常使用的周期内这种情况没有发生，则电池电量监测器需要请求一个“调整周期”(强制合格放电周期)令电池电量监测器恢复到所要求的精度。这个要求会增加硬件成本，并给用户带来不便。再次，用户可能不愿等到电池达到完全充电状态。若用户过早地终止充电，最终的电荷容量可以估算，但是这会引入误差。
技术实现思路
本技术提供了一种电子装置，该电子装置包括一个存有指令的存储介质，当一个机器执行所述指令时，会产生如下结果在第一与第二时间段内将一个单电池电路开路，所述单电池电路包括一个单电池；在所述第一时间段内测量所述单电池的第一瞬时开路电压值，在所述第二时间段内测量所述单电池的第二瞬时开路电压值；把所述第一瞬时开路电压值与第一估计值相联系，把所述第二瞬时开路电压值与第二估计值相联系；把所述第一估计值与所述单电池的第一相对荷电状态值相联系，把所述第二估计值与所述单电池的第二相对荷电状态值相联系；和根据所述第一与第二相对荷电状态值之差，计算所述单电池的第一总容量值。本技术还提供了一种电池电量监测器电路，该电池电量监测器电路包括一个用于连接数个单电池的开关网络；一个与所述开关网络相连的模数转换器(ADC)，所述模数转换器通过所述开关网络接收来自所述数个单电池中的每个单电池的模拟信号，并把每个所述模拟信号转换成相应的数字信号；和一个能够执行存储在一个存储介质中的指令的处理器，并产生以下结果命令所述开关网络在第一与第二时间段内将一个单电池电路开路，所述单电池电路包括所述数个单电池的一个单电池；命令所述开关网络将所述数个单电池的所述单电池的两端与所述模数转换器相连，所述模数转换器为所述处理器提供第一数字信号，所述第一数字信号表示所述单电池在所述第一时间段内的第一瞬时开路电压值，并且所述模数转换器为所述处理器提供第二数字信号，所述第二数字信号表示所述单电池在所述第二时间段内的第二瞬时开路电压值；把所述第一数字信号与第一估计值相联系，把所述第二数字信号与第二估计值相联系；把所述第一估计值与所述单电池的第一相对荷电状态值相联系，把所述第二估计值与所述单电池的第二相对荷电状态值相联系；和根据所述第一与第二相对荷电状态值之差，计算所述单电池的第一总容量值。附图说明图1所示为一种包括电池电量监测器电路的电子装置的框图；图2所示为图1中的电池电量监测器电路的一个实施例的框图；图3所示为图1中的一个单电池的等效电路图；图4所示为单电池经过不同周期数的电压-相对荷电状态图；图5所示为图1中的一个单电池的数个开路时间段的电压-时间图；和图6所示为一个实施例的操作流程图。具体实施方式在具体讨论多个实施例之前，在此所使用的术语与相关缩写定义如下。充电截止电压(Vcc)一个电压值，相关电池充电至高于该电压值时会损坏电池。因此，在达到该电压值时可以终止充电。放电截止电压(Vdc)一个电压值，相关电池放电至低于该电压值时会损坏电池。因此，在达到该电压值时可以终止放电。总容量(Cft)总的安培小时数，它可以由一个完全充电的电池在某个时刻t得到。Cf0是电池刚生产出时的总容量。Cft随着单电池的老化会与Cf0有所不同Cft可能(也可能不)在开始的几个充电/放电周期内有所增大，但是之后它通常会随着单电池的老化而减小。剩余容量(Ct)(剩余)总的安培小时数，它可以由一个部分充电的单电池得到。术语Ct和Cft均指低放电率的(总的，真实的)单电池容量，而不是诸如典型的电池电量监测器所报告的“可用的”容量。当一个单电池在典型的放电工作电流下达到Vdc时，单电池中仍会有一些残余的容量(Crt)。由于最好在Vdc强制终止放电的确切时刻报告零剩余容量，所以通常报告可用容量(ACt)＝Ct-Crt。相对荷电状态(RSOC)单电池中剩余容量的相对值。RSOC可以用剩余容量占总容量的百分比来表示，即RSOC＝100*Ct/Cft。单电池瞬时开路电压(Voct)单电池脱离电路(既不充电，也不放电)时，其两端的电压。Voct可以通过令放电或充电电流为零而测得。这在放电时候不太可行，但是当电池空闲(既不充电，也不放电)的时候或在充电周期的短暂中断期间比较可行。Voct会因为不同的因素而改变。例如当放电终止后，Voct可能增大(有时称作反弹)；在充电中断期间，Voct可能减小(有时称作下跌)。理论单电池电压或真实开路电压(Vcpt)单电池脱离电路(既不充电，也不放电)时，其两端的真实电压值。若在充电中断期间(数小时或数天)，充电电流置零的时间足够长，Voct将接近Vcpt。Vcpt的值为正极电压与负极电压之差，其中正极与负极电压值随RSOCt(在充电和放电期间改变)、单电池化学设计(在生产时已确定)和其它(但愿是次级的)诸如温度因素等变化，并且是他们的函数。RSOCt可由Vcpt推出。Vcpt不能直接测得。单电池两端电压(Vt)Vt是单电池两端的电压。当电池以相关的充电率/放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电池电量监测的电路，包括：　　　　一个用于连接数个单电池的开关网络；　　　　一个与所述开关网络相连的模数转换器（ＡＤＣ），所述模数转换器通过所述开关网络接收来自所述数个单电池中的每个单电池的模拟信号，并把每个所述模拟信号转换成相应的数字信号；和　　　　一个能够执行存储在一个存储介质中的指令的处理器，并产生以下结果：　　　　命令所述开关网络在第一与第二时间段内将一个单电池电路开路，所述单电池电路包括所述数个单电池的一个单电池；　　　　命令所述开关网络将所述数个单电池的所述单电池的两端与所述模数转换器相连，所述模数转换器为所述处理器提供第一数字信号，所述第一数字信号表示所述单电池在所述第一时间段内的第一瞬时开路电压值，并且所述模数转换器为所述处理器提供第二数字信号，所述第二数字信号表示所述单电池在所述第二时间段内的第二瞬时开路电压值；　　　　把所述第一数字信号与第一估计值相联系，把所述第二数字信号与第二估计值相联系；　　　　把所述第一估计值与所述单电池的第一相对荷电状态值相联系，把所述第二估计值与所述单电池的第二相对荷电状态值相联系；和　　　　根据所述第一与第二相对荷电状态值之差，计算所述单电池的第一总容量值。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯丹宁，
申请(专利权)人：美国凹凸微系有限公司，
类型：实用新型
国别省市：US[美国]