專利名稱：測量電池剩余電荷的方法及單芯片系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電池電量測量技術，特別是關于對便攜式裝置的電池電量測量的方法及相關系統(tǒng)。
背景技術：
隨著市場上便攜式裝置數(shù)量的增多以及攜式裝置的多元化地、繁榮地發(fā)展，測量電池電量已成為必要的問題。依據(jù)現(xiàn)有技術的相關方法，簡單地測量一電池的輸出電壓是廣泛應用于各種執(zhí)行電池電量測量的便攜式裝置。因為現(xiàn)有技術的相關方法建議簡單地測量電池的輸出電壓而確實節(jié)約了成本。然而存在低精確度的問題，對便攜式裝置的用戶帶來了極大的不便。
為了解決以上技術問題，另一現(xiàn)有技術的相關方法被提出，即使用一具有內(nèi)置特定電路的高成本電池。另外，由于高成本電池與傳統(tǒng)電池間的巨大差異，
便攜式裝置的諸多對應的成本(如設計，材料及勞動力成本)均相應增加。因此，由于高成本電池，實施依據(jù)此現(xiàn)有技術的相關方法的便攜式裝置將使用戶承擔高昂的總成本。因此，當包括高成本電池的便攜式裝置投放市場時，其中高成本電池的價格必然不能得到許多終端用戶的青睞。所以，不論便攜式裝置是何等地有用或強大，由于其高價格并不能吸引多數(shù)的用戶，此類便攜式裝置只能提供給較少比率的潛在終端用戶。
進一步提出的又一現(xiàn)有技術的相關方法以如圖1所示的電池量表集成電路(Integrated Circuit, IC)20實施上述的內(nèi)置特定電路。請注意電池量表(batterygauge)集成電路20是通過多個端(如PACK+端、T端及PACK-端)耦接至單節(jié)
鋰電池組10,并耦接至以至少一集成電路實施的系統(tǒng)30，其中電阻器Rsense是
高精度電阻器，用于感測單節(jié)鋰電池組10的輸出電流。
實施圖1所示的電路結構，依據(jù)此現(xiàn)有技術的方法，通常需要兩個額外的集成電路，因而也增加了實施包含電池量表集成電路20的便攜式裝置的額外成本。如圖l所示，通常至少需要4個集成電路，如電池量表集成電路20、系統(tǒng)30、電池量表集成電路20所使用的電可擦寫可編程只讀存儲器(ElectricallyErasable Programmable Read Only Memory,以下簡稱EEPROM)40及系統(tǒng)30所使用的外部存儲器50。對于大多數(shù)制造商而言，由于電池量表集成電路20的成本通常很高，則包含電池量表集成電路20的便攜式裝置的價格對于終端用戶來說也很高。同樣地，不論便攜式裝置是何等地有用或強大，由于其高價格并不能吸引多數(shù)的用戶，此類便攜式裝置只能提供較少比率的潛在終端用戶。
依據(jù)另一現(xiàn)有技術的相關方法，此方法提議實施一電池量表集成電路，并將EEPROM內(nèi)置于其中，以減少集成電路的數(shù)量。但是對于大多數(shù)制造商而言，依據(jù)此相關的現(xiàn)有技術的方法而實施的電池量表集成電路的成本仍然很高。
如上所述，通過對電池的輸出電壓簡單實施測量而產(chǎn)生的低精準度，及對應電池電量測量的低精準度而給用戶帶來的使用不便的問題仍然存在。另外，無論是費用高昂的電池或是電池量表集成電路20,以及看似已解決上述技術問題的現(xiàn)有技術的相關方法，均未能真正解決以上問題。因此有必要提供一種新穎的方法以相關系統(tǒng)來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明提供以下技術方案。
本發(fā)明揭示一種單芯片系統(tǒng)，其中單芯片系統(tǒng)用于評估電池的剩余電荷，其中電池用于對單芯片系統(tǒng)供電。其中單芯片系統(tǒng)用于評估電池的剩余電荷，其中電池用于對單芯片系統(tǒng)供電。單芯片系統(tǒng)包含電量管理單元、存儲單元及控制單元。電量管理單元，用于從電池接收多個信號，并輸出對應這些信號的多個參數(shù)；存儲單元，耦接至電量管理單元，用于儲存這些參數(shù)；控制單元，耦接至存儲單元，當單芯片系統(tǒng)從休眠模式而激活時，控制單元依據(jù)來自存儲單元的這些參數(shù)計算剩余電荷。
本發(fā)明揭示一種測量電池剩余電荷的方法，電池用于對單芯片系統(tǒng)供電，包含從電池接收多個信號，并輸出對應多個信號的多個參數(shù)；儲存多個參數(shù)；以及當單芯片系統(tǒng)從休眠模式而激活時，依據(jù)儲存的多個參數(shù)計算剩余電荷。
實施本發(fā)明揭示的測量電池剩余電荷的方法及單芯片系統(tǒng)可有效降低電路成本。


圖1是顯示依據(jù)現(xiàn)有技術中耦接于單節(jié)鋰電池組與一系統(tǒng)之間的電池量表集成電路的示意圖。
圖2是顯示依據(jù)本發(fā)明 一 實施例耦接至電池的單芯片系統(tǒng)的示意圖。圖3是例示依據(jù)本發(fā)明一實施例測量電池剩余電荷的方法的流程圖。圖4是顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例實施圖3中所示方法的運行流程的示意圖。
具體實施例方式
在說明書及權利有要求書當中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬技術領域的技術人員應可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的組件。本說明書及權利有要求書并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。在通篇說明書及后續(xù)的請求項當中所提及的"包含，，是為一開放式的用語，故應解釋成"包含但不限定于"。另夕卜，"耦接，， 一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接方式。因此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接于第二裝置，或通過其它裝置或連接方式間接地電氣連接至第二裝置。
請參閱圖2，圖2是顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例耦接至電池的單芯片系統(tǒng)(single chip system)100的示意圖。此電池與圖1所示的單節(jié)鋰電池組10類似。其中單芯片系統(tǒng)100能夠存取如圖1所示的外部存儲器50。雖然以單節(jié)鋰電池組10為例說明，但并非對本發(fā)明的限制。在此實施例的變化例中，電池是可由多節(jié)鋰電池組來替換。單芯片系統(tǒng)100包含電量管理單元110、存儲單元120及微控制單元(Micro Control Unit, MCU)130。本實施例中的電量管理單元110包含多個模擬數(shù)字轉換器(Analog-to-Digital Converter,以下筒稱ADC)，例如ADC112V、 112T與112C，并包含耦接至ADC 112V、 112T及112C中至少一者的累積電路114(標記為AC)。例如，累積電路114耦接至ADC 112C。如圖2所示，類似電阻器RseMe的一電阻器是用于感測一電流，如，單節(jié)鋰電池組10的輸出電流。
依據(jù)本實施例，存儲單元120是內(nèi)置于單芯片系統(tǒng)100的不中斷(uninterrup他le)電力區(qū)域100U中。另外，電量管理單元110實施于不中斷電力區(qū)域100U中。當單芯片系統(tǒng)100處于休眠模式時，電量管理單元110是間歇地運行并能夠對存儲單元120進行存取。在休眠模式期間，微控制單元130與其它設于不中斷電力區(qū)域100U以外的電路均保持不運行(inactive)。
圖3是例示依據(jù)本發(fā)明 一 實施例測量電池剩余電荷的方法910的流程圖。此電池與圖1所示的單節(jié)鋰電池組10類似。其中電池是用于對單芯片系統(tǒng)(如單芯片系統(tǒng)100)供電，方法910可應用于圖2所示的單芯片系統(tǒng)100，方法910可通過單芯片系統(tǒng)IOO來實施。因此，現(xiàn)以如下實施例-說明方法910。
在步驟912中，電量管理單元110 4姿收來自類似單節(jié)鋰電池組IO的電池的信號，并對應所接收的信號輸出參數(shù)。在本實施例中，電董管理單元110通過ADC 112V、 112T及112C分別接收來自單節(jié)鋰電池組10的PACK+端、T端及PACK-端的信號12-1、 12-2及12-3。另外，ADC 112V、 112T及112C是用于分別將來自電池的信號12-1 、 12-2及12-3轉換為多個數(shù)字值(digital values)。
由于本實施例中信號12-1、 12-2及12-3是代表單節(jié)鋰電池組10的輸出電壓、溫度與輸出電流，從ADC112V、 112T及112C輸出的多個數(shù)字值分別代表單節(jié)鋰電池組IO的輸出電壓、溫度與輸出電流。另外，累積電路114設置為關于時間對來自ADC 112C的多個數(shù)字值進行累積，以得到一對應于輸出電流的電流累積值VCA,其中電流累積值Vca是參數(shù)之一。因此，電量管理單元110輸出所提及的參數(shù)至存儲單元120。例如，本實施例中參數(shù)包含電壓寄存值(voltage register value)Vv、溫度寄存值(temperature register value)VT、電流寄存值(current register value)Vc及電流累積<直VCA。
在步驟914,存儲單元120臨時儲存電壓寄存值Vv、溫度寄存值、電流寄存值Vc及電流累積值Vca等參數(shù)。依據(jù)本實施例，電壓寄存值Vv、溫度寄存值Vt及屯流寄存但Vc實質上是分別設定成來自ADC 112V、 112T及112C的數(shù)字值。另外，電流累積值VcA是設定成來自累積電路114的輸出。因此，存儲單元120可保持所有參數(shù)的更新。另外，若有需要，存儲單元120也可保留這些參數(shù)的歷史窗體。
如上述，當單芯片系統(tǒng)100處于休眠模式時，電量管理單元110是間歇地運行并能夠對存儲單元120進行存取。因此，不論是否單芯片系統(tǒng)100處于休眠模式，步驟912與914會^皮執(zhí)行。因此，當單芯片系統(tǒng)100處于休眠模式，電量管理單元110間歇地接收來自電池(即本實施例中單節(jié)鋰電池組IO)的信號12-1、 12-2及12-3并輸出對應所接收信號12-1、 12-2及12-3的多個參數(shù)。所以存儲單元120臨時儲存上述電壓寄存值Vv、溫度寄存但Vt、電流寄存值Vc及電流累積值Vca等參數(shù)。
在步驟916，控制單元(即本實施例之微控制單元130)依據(jù)對應電池特性的 模式計算剩余電荷。只要單芯片系統(tǒng)100不處于休眠模式，微控制單元130依 據(jù)來自存儲單元120的參數(shù)更新剩余電荷。尤其是當單芯片系統(tǒng)100結束休眠 模式后，微控制單元130會依據(jù)來自存儲單元120的參數(shù)更新剩余電荷。
依據(jù)本實施例，單芯片系統(tǒng)100能夠準確測量電池的剩余電荷。因此，本 發(fā)明提供的方法及系統(tǒng)確實解決了現(xiàn)有技術存在的技術問題，如通過對電池輸 出電壓實施的簡單測量而產(chǎn)生的低精準度問題，及對應電池電量測量的低精準 度而給用戶帶來的使用不便的問題。
相比于相關現(xiàn)有技術，實施一包含本實施例的單芯片系統(tǒng)100的便攜式裝 置的總成本是可接受的。利用本發(fā)明揭示的方法與系統(tǒng)，不需要高成本的電池， 也不需要電池量表集成電路20及類似電路來解決上述相關技術問題。因此，包 含單芯片系統(tǒng)100的便攜式裝置的價格將較以現(xiàn)有技術實施的系統(tǒng)裝置更具竟 爭力。因為價格能夠讓終端用戶滿意，依據(jù)本發(fā)明實施的便攜式裝置可憑借其 實用及強大的功能而提供大量的終端用戶。
圖4是顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例實施圖3中所示方法910的運行流程920 的示意圖。
在步驟922,微控制單元130初始化一耗時(dapsedtime)計時器并進一步檢 測電池的類型，其中通常是以微控制單元130的軟件模塊來實施，如通過微 控制單元130執(zhí)行的程序代碼。由于對電池種類的檢測，可從電池特性數(shù)據(jù)庫 準確選擇電池的特性。例如，此實施例的電池特性數(shù)據(jù)庫可預先存儲于外部存 儲器50。微控制單元130根據(jù)步驟中所指電池的電池電量執(zhí)行初始化，微控制 單元130可為上述模式設置任何需要的信息。
在步驟924，當電量管理單元110間歇地更新上述參數(shù)(如步驟912與步 驟914)時，微控制單元130以周期性執(zhí)行電池電量測量。例如，電量管理單元 IIO每一秒更新臨時儲存于存儲單元120中的參數(shù)，并且微控制單元130依據(jù)來 自存儲單元120的參數(shù)更新剩余電荷。
在步驟926，微控制單元130檢查是否單芯片系統(tǒng)IOO應進入休眠模式。當 微控制單元130決定單芯片系統(tǒng)100應進入休眠模式，執(zhí)行步驟928;否則，返 回扭^亍步驟924。并間歇地更新上述參數(shù)(如步驟912與步驟914)。例如，電量管理單元110每 一秒更新臨時儲存于存儲單元120中的參數(shù)。
在步驟930,電量管理單元IIO檢查是否單芯片系統(tǒng)100應AM木眠^f莫式而激 活。當電量管理單元110決定單芯片系統(tǒng)100應從休眠模式而激活，則返回執(zhí) 行步驟924;否則，返回執(zhí)行步驟928。
需要注意的是，當電池損壞或需要充電時，不中斷電力區(qū)域IOOU停止運行。 因此，只要不是以一非揮發(fā)性存儲器來實施存儲單元120,每當電池損壞或需要 充電時，將會發(fā)生數(shù)據(jù)缺失。在此情形時，返回執(zhí)行步驟922以準確更新剩余 的電荷。因此，當4企測到電池損壞或需要充電時，微控制單元130根據(jù)電池的 電池電量執(zhí)行初始化。尤其是當檢測到電池損壞或需要充電時，微控制單元130 初始化耗時計時器并檢測電池的類型。
依據(jù)一實施例變化例，存儲單元120是以一非揮發(fā)性存儲器來實施，其中 只要通過電量管理單元110于休眠模式期間存取的數(shù)據(jù)不受阻滯，無須將此變 化例中的非揮發(fā)性存儲器設置于不中斷電力區(qū)域100U中。
依據(jù)本發(fā)明的另一實施例，當單芯片系統(tǒng)100處于休眠模式時，電量管理 單元110不運行。依據(jù)此變化例，可無須執(zhí)行步驟928，或以用于等待某一時期 的一等待步驟替換步驟928。因此，當單芯片系統(tǒng)IOO處于休眠模式時，此變化 例的電量管理單元110并不依據(jù)所接收的信號12-1、 12-2及12-3來輸出參數(shù)。
其中，實施例中的各元件的配置僅為方便說明本發(fā)明，并非用以限制本發(fā)明。 凡根據(jù)本發(fā)明所做的均等變化與修飾，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種單芯片系統(tǒng)，用于評估電池的剩余電荷，其中所述電池用于對所述單芯片系統(tǒng)供電，所述單芯片系統(tǒng)包含電量管理單元，用于從所述電池接收多個信號，并輸出對應所述多個信號的多個參數(shù)；存儲單元，耦接至所述電量管理單元，用于儲存所述參數(shù)；以及控制單元，耦接至所述存儲單元，當所述單芯片系統(tǒng)從休眠模式而激活時，所述控制單元依據(jù)來自所述存儲單元的所述參數(shù)計算所述剩余電荷。
2. 如權利要求1所述的單芯片系統(tǒng)，其特征在于，所述電量管理單元包含 多個模擬數(shù)字轉換器，用于將來自所述電池的所述多個信號轉換為多個數(shù)字值；以及累積電路，耦接至所述模擬數(shù)字轉換器中的至少一者，用于累積來自所述 模擬數(shù)字轉換器中的至少一者的多個數(shù)字值。
3. 如權利要求2所述的單芯片系統(tǒng)，其特征在于，來自所述模擬數(shù)字轉換 器中的至少一者的所述多個數(shù)字值代表所述電池的電流；以及所述累積電路累 積來自所述模擬數(shù)字轉換器中的至少一者的所述多個數(shù)字值，以得到對應于所 述電流的電流累積值，其中所述電流累積值是所述多個參數(shù)中的一者。
4. 如權利要求1所述的單芯片系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲單元是為非揮 發(fā)性存儲器。
5. 如權利要求1所述的單芯片系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲單元是內(nèi)置于 所述單芯片系統(tǒng)的不中斷電力區(qū)域中。
6. 如權利要求1所述的單芯片系統(tǒng)，其特征在于，通過所述電量管理單元 接收的所述信號分別代表所述電池的輸出電壓、溫度及輸出電流。
7. 如權利要求1所述的單芯片系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元依據(jù)一模 式計算所述剩余電荷。
8. 如權利要求7所述的單芯片系統(tǒng)，其特征在于，所述模式對應所述電池 的特性。
9. 如權利要求1所述的單芯片系統(tǒng)，其特征在于，當所述單芯片系統(tǒng)處于 休眠模式時，所述電量管理單元停止計算或間歇地計算所述電池的所述剩余電荷。
10. 如權利要求1所述的單芯片系統(tǒng)，其特征在于，當檢測到電池損壞或需要充電時，所述控制單元根據(jù)所述電池的電池電量執(zhí)行初始化。
11. 一種測量電池剩余電荷的方法，其中所述電池用于對單芯片系統(tǒng)供電，所述方法包含從所述電池接收多個信號，并輸出對應所述多個信號的多個參數(shù)； 儲存所述多個參數(shù)；以及當所述單芯片系統(tǒng)從休眠模式而激活時，依據(jù)儲存的所述多個參數(shù)計算所 述剩余電荷。
12. 如權利要求11所述的測量電池剩余電荷的方法，其特征在于，所述從 所述電池接收多個信號，并輸出對應所述多個信號的多個參數(shù)的步驟還包含將所述多個信號中的一者轉換為多個數(shù)字值；以及 累積所述多個數(shù)字值。
13. 如權利要求12所述的測量電池剩余電荷的方法，其特征在于，其中進 行累積所述多個數(shù)字值的步驟以得到對應于所述電池的電流的電流累積值，其 中所述電流累積值是所述多個參^t中的 一者。
14. 如權利要求11所述的測量電池剩余電荷的方法，其特征在于，所述儲 存所述多個參數(shù)的步驟更包含將所述多個參數(shù)儲存至非揮發(fā)性存儲器。
15. 如權利要求11所述的測量電池之剩余電荷的方法，其特征在于，所述 儲存所述多個參數(shù)的步驟還包含將所述多個參數(shù)儲存至存儲器中，所述存儲 器是內(nèi)置于所述單芯片系統(tǒng)的不中斷電力區(qū)域。
16. 如權利要求11所述的測量電池剩余電荷的方法，其特征在于，接收的 所述多個信號分別代表所述電池的輸出電壓、溫度及輸出電流。
17. 如權利要求11所述的測量電池剩余電荷的方法，其特征在于，所述計 算剩余電荷的步驟包含依據(jù)一模式計算所述剩余電荷。
18. 如權利要求17所述的測量電池剩余電荷的方法，其特征在于，所述模 式對應所述電池的特性。
19. 如權利要求11所述的測量電池剩余電荷的方法，其特征在于，還包含 當所述單芯片系統(tǒng)處于休眠模式時，間歇地從所述電池接收所述信號，并輸出對應所述信號的所述參數(shù)。
20. 如權利要求11所述的測量電池剩余電荷的方法，其特征在于，還包含當所述單芯片系統(tǒng)處于休眠模式時，停止輸出對應所述信號的所述參數(shù)。
21.如權利要求11所述的測量電池剩余電荷的方法，其特征在于，還包含 當檢測到電池損壞或需要充電時，根據(jù)所述電池的電池電量執(zhí)行初始化。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種測量電池剩余電荷的方法及單芯片系統(tǒng)。其中單芯片系統(tǒng)用于評估電池的剩余電荷，其中電池用于對單芯片系統(tǒng)供電。單芯片系統(tǒng)包含電量管理單元、存儲單元及控制單元。電量管理單元，用于從電池接收多個信號，并輸出對應這些信號的多個參數(shù)；存儲單元，耦接至電量管理單元，用于儲存這些參數(shù)；控制單元，耦接至存儲單元，當單芯片系統(tǒng)從休眠模式而激活時，控制單元依據(jù)來自存儲單元的這些參數(shù)計算剩余電荷。實施本發(fā)明揭示的測量電池剩余電荷的方法及單芯片系統(tǒng)可有效降低電路成本。
文檔編號G01R31/36GK101581767SQ20091000092
公開日2009年11月18日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權日2008年5月16日
發(fā)明者蘇浩坤, 詹景和 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司