電源管理裝置及電源管理方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電源管理機(jī)制，尤其涉及一種使用在包含多個電池的系統(tǒng)中的電源管理裝置以及相對應(yīng)的電源管理方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]一般而言，對包含單顆電池的系統(tǒng)來說，通常使用傳統(tǒng)電量測量電路與單顆電池搭配來對該顆電池進(jìn)行充電狀態(tài)與剩余電量容量的測量，然而，在包含多顆電池的系統(tǒng)中，上述的傳統(tǒng)電量測量電路無法分別地測量出每一顆電池的充電狀態(tài)與剩余電量容量，實(shí)際上，目前也只能利用傳統(tǒng)電量測量電路來測量一顆主要電池的充電狀態(tài)與剩余電量容量，而要通過利用另外的對照表查表機(jī)制來估計(jì)其他顆電池的充電狀態(tài)與剩余電量容量，而不幸的是，上述的對照表查表機(jī)制并無法精確地估計(jì)出其他顆電池的充電狀態(tài)與剩余電量容量，該對照表查表機(jī)制所作出的估計(jì)結(jié)果的錯誤率經(jīng)常位于百分之三十至百分之五十的區(qū)間中，而這樣的估計(jì)結(jié)果對于系統(tǒng)在執(zhí)行高精確度的操作來說是無法被接受的，因此，提供一個新穎的機(jī)制以能夠分別地以及精確地測量出系統(tǒng)中多顆電池的充電狀態(tài)與剩余電量容量，為目前相當(dāng)重要的課題。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]因此，本發(fā)明提供一種能夠分別地并且精確地測量出系統(tǒng)中多顆電池的充電狀態(tài)與剩余電量容量的電源管理裝置與相關(guān)的方法。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其公開了一種電源管理裝置。該電源管理裝置包含一輔助的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換測量電路與一處理電路，該輔助的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換測量電路用于測量或偵測出該些電池中每一顆電池的多個電壓等級，該處理電路耦接至該輔助的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換測量電路并用于根據(jù)每一顆電池的內(nèi)部電阻值及所偵測出的該些電壓等級來計(jì)算每一顆電池的直流電流，并根據(jù)所計(jì)算出的直流電流來估計(jì)每一顆電池的內(nèi)部電壓等級。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其還公開了一種電源管理方法。該方法包含有:提供并使用一單一個輔助的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換測量電路，來測量或偵測出該些電池中每一顆電池的多個電壓等級；根據(jù)每一顆電池的一內(nèi)部電阻值及所偵測出的該些電壓等級來計(jì)算每一顆電池的一直流電流；以及根據(jù)所計(jì)算出的該直流電流來估計(jì)每一顆電池的一內(nèi)部電壓等級。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在包含多顆電池的系統(tǒng)中，通過輔助的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換測量電路來測量或偵測出多個電池中每一顆電池的多個電壓等級，進(jìn)而根據(jù)該每一個電池的一內(nèi)部電阻值及所偵測出的該些電壓等級來計(jì)算每一顆電池的一直流電流，并根據(jù)所計(jì)算出的該直流電流來估計(jì)該每一顆電池的一內(nèi)部電壓等級。因而可達(dá)到低成本、高精確度的設(shè)計(jì)，解決傳統(tǒng)技術(shù)方案的問題。
【【附圖說明】】
[0007]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的使用于包括多顆電池的系統(tǒng)中的電源管理裝置的示意圖。
[0008]圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的使用于包括有多顆電池的系統(tǒng)中的電源管理裝置的示意圖。
[0009]圖3為圖1與圖2所示的電源管理裝置的操作流程圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0010]請參照圖1，其所繪示的是本發(fā)明第一實(shí)施例使用于包括多顆電池的系統(tǒng)100中的電源管理裝置105的示意圖。舉例來說，系統(tǒng)100執(zhí)行于一便攜設(shè)備上，該便攜設(shè)備例如是智能型手機(jī)裝置和/或平板裝置，多顆電池是用來提供電源給該便攜設(shè)備，多顆電池可以設(shè)置在同一塊電池組內(nèi)或是在不同塊的電池組內(nèi)，在本實(shí)施例中，多顆電池例如包括有電池110A、110B與110C，其中一個是主要電池，而其他是次要電池，然而，這并非本發(fā)明的限制，在另一個實(shí)施例中，多顆電池可包含有其他不同數(shù)目的電池。此外，電源管理裝置105是被設(shè)置在系統(tǒng)100的主控端，也就是，電源管理裝置105是設(shè)置在便攜設(shè)備的內(nèi)部，舉例來說，電源管理裝置105可以是設(shè)置在便攜設(shè)備端的一電池保護(hù)裝置，應(yīng)注意的是電源管理裝置105的操作可用于分別精確地偵測與估測出每一顆電池110A、110B與IlOC的信息，并接著將該信息傳送至系統(tǒng)100，使得系統(tǒng)100可獲得或可精確地估計(jì)出每一顆電池110A、IlOB與IlOC的狀態(tài)(例如充電狀態(tài)和/或剩余電量容量)，而為了簡化說明書的內(nèi)容，在本實(shí)施例中，是以電池IlOA為例來作說明，電源管理裝置105是被安排用來偵測與估計(jì)電池IlOA的狀態(tài)，然而，此非本發(fā)明的限制，電源管理裝置105亦可用來分別地偵測與估計(jì)電池IlOB與電池IlOC的信息與狀態(tài)，此外，本發(fā)明的實(shí)施例并不需要傳統(tǒng)已知方法所必須使用的開路電壓對照表，因此，可有效提升電池狀態(tài)的測量精確度。
[0011]此外，須注意的是，電源管理裝置105可用來偵測或估計(jì)電池(例如110A)的直流電流和/或交流電流，其中該直流電流通常指的是電池(例如110A)可提供給系統(tǒng)100的平均最大電流，而該交流電流通常指的是電池(例如110A)可提供給系統(tǒng)100的瞬間最大電流，此外，電源管理裝置105可被用來偵測每一顆電池的內(nèi)部電壓等級以及偵測可從電池100A提供至系統(tǒng)100的最小系統(tǒng)電壓，并且電源管理裝置105可傳送該內(nèi)部電壓等級與該最小系統(tǒng)電壓的信息給系統(tǒng)100，因此，在獲得該交流電流、該直流電流和/或上述所提到的該些電壓值之后，系統(tǒng)100可據(jù)此動態(tài)調(diào)整自身的操作行為。
[0012]實(shí)作上，電源管理裝置105包含一電阻測量電路1051、一輔助的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換測量電路1052、一處理電路1053及一電量測量模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(Fuel gauge ADCcircuit) 1054ο對于每一顆電池110Α、IlOB與IlOC來說，在一開始時(shí)電阻測量電路1051會被用來測量一顆電池的內(nèi)部電阻值，而輔助的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換測量電路1052則耦接至電阻測量電路1051并用來在已經(jīng)測量出內(nèi)部電阻值之后接著在不同時(shí)間點(diǎn)對該電池測量或偵測多個電壓等級，輔助的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換測量電路1052是根據(jù)該電池的內(nèi)部電阻值來測量兩次外部電池電壓以得到兩個外部電池電壓值，再者，輔助的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換測量電路1052是基于內(nèi)部電阻值來定期地測量電壓等級，以計(jì)算或估計(jì)出從該電池所提供的直流電流，舉例來說，輔助的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換測量電路1052可以每十秒鐘測量一次外部電池電壓，然而，此并非是本發(fā)明的限制。而所估計(jì)出的兩個外部電池電壓值會被傳送至處理電路1053，并且處理電路1053可根據(jù)該內(nèi)部電阻值及所估計(jì)出的兩個外部電池電壓值之間的電壓差值來計(jì)算得到該電池所提供的直流電流，在計(jì)算出直流電流之后，處理電路1053可執(zhí)行一軟件程序來實(shí)現(xiàn)庫倫積分機(jī)制(Coulomb counting scheme)并通過搭配使用該庫倫積分機(jī)制與阻抗值追蹤機(jī)制(Impedance tracking scheme)來估計(jì)出該電池的開路電壓值(也即，內(nèi)部電壓等級)，這樣一來，電源管理裝置105就能夠更精確地估計(jì)出該電池的充電狀態(tài)(state of charge)與剩余電量容量，由于輔助的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換測量電路1052可被用來在不同時(shí)間點(diǎn)對于每一顆電池IlOA?IlOC測量或偵測得到多個電壓等級，因此在電路實(shí)現(xiàn)時(shí)僅只需要使用到一個輔助的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換測量電路即可，如此，通過使用輔助的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換測量電路1052，可節(jié)省額外的電路成本。與傳統(tǒng)使用開路電壓對照表查表的機(jī)制相比，電源管理裝置105所做出的估計(jì)結(jié)果的精確度較高于傳統(tǒng)已知機(jī)制，舉例來說，傳統(tǒng)已知機(jī)制所做出的估計(jì)結(jié)果的錯誤率會位于百分之三十至百分之五十之間，然而，電源管理裝置105所做出的估計(jì)結(jié)果的錯誤率可大幅降低至僅僅只有百分之十。
[0013]再者，電阻測量電路1051是非必要的，在其他實(shí)施例中，電源管理裝置105可不包含電阻測量電路1051，而每一顆電池的內(nèi)部電阻值則改成通過使用另外一個外接于電源管理裝置105的電路來進(jìn)行估計(jì)，而處理電路1053從該外接電路接收到所估計(jì)出的內(nèi)部電阻值后，處理電路1053仍可根據(jù)所接收的內(nèi)部電阻值與所偵測得到的多個電壓等級來計(jì)算或估計(jì)每一顆電池的直流電流，以及接著通過搭配使用庫倫積分機(jī)制與阻抗值追蹤機(jī)制來估計(jì)出每一顆電池的開路電壓值，以便得到每一顆電池的充電狀態(tài)和/或剩余電量容量。
[0014]此外，為了測量每一顆電池的交流電阻值，會通過使用電量測量模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路1054來進(jìn)行，電量測量模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路1054耦接至處理電路1053并外部連接至一感測電阻器115，感測電阻器115包含于該便攜設(shè)備的內(nèi)部但不包含于電源管理裝置105的內(nèi)部，對于測量每一顆電池的交流電阻值來說，電量測量模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路1054會在不同的時(shí)間點(diǎn)或是相同時(shí)間點(diǎn)從每一顆電池中瞬間抽取一個負(fù)載電流，并且接著根據(jù)所抽取出的負(fù)載電流及該感測電阻器的電阻值來偵測或得到跨接于該感測電阻器兩端的電壓降，電量測量模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路1054接著根據(jù)該負(fù)載電流及該電壓降來計(jì)算每一顆電池的交流電阻值，電量測量模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路1054可用來偵測多顆電池IlOA?IlOC的總阻抗值以及從多顆電池IlOA?IlOC可抽取出的最大電流值。
[0015]實(shí)作上，處理電路1053可觸發(fā)或執(zhí)行一軟件程序或一應(yīng)用程序來控制電量測量模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路1054以測量每一顆電池IlOA?IlOC的交流電阻值，以便達(dá)到阻抗值追蹤，對于每一顆電池IlOA?110C，電量測量模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路1054用于對該顆電池進(jìn)行測量以得到一第一組的電壓和電流，接著處理電路1053可啟動仿真負(fù)載(dummy load)、正常負(fù)載及充電操作三者的至少一個，并在該顆電池上產(chǎn)生一電流脈波改變(current pulsechange)，接著電量測量模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路1054用于對該顆電池進(jìn)行測量以得到一第二組的電壓和電流，處理電路1053根據(jù)該第一組的電壓和電流及第二組的電壓和電流來計(jì)算該顆電池的交流電阻值，通過啟動或使用仿真負(fù)載和/或正常負(fù)載，處理電路1053可通過使用一特定電流來對該顆電池進(jìn)行放電，使得立刻對運(yùn)作于該便攜設(shè)備的系統(tǒng)100產(chǎn)生該電流脈波改變，在另一實(shí)施例中，通過對該顆電池啟動該充電操作，處理電路1053也可立刻對系統(tǒng)100產(chǎn)生該電流脈波改變，通過使用仿真負(fù)載、正常負(fù)載(正常系統(tǒng)任務(wù)的功率消耗)和/或通過調(diào)整一充電電流，電源管理裝置105可產(chǎn)生電流變異，而基于第一組的電壓和電流以及第二組的電壓和電流，電源管理裝置105可計(jì)算出或估計(jì)出該顆電池的