CN1489699A - 电池容量校准 - Google Patents

Abstract

用于校准移动电话(10)和其它电子装置的可再充电电池(28)的方法和设备。通过确定(120)电池(28)在充电过程中接受的总电荷量并且至少部分根据电池(28)接受的总电荷量来提供(130)电池(28)的总充电容量值，在对电池(28)完全充电(105)的过程中实现校准。电池(28)的总充电容量用来计算剩余电池(28)容量，并预测装置的剩余工作时间。如果电池(28)在充电前未完全放电或者如果电池(28)没有通过充电过程完全充电，则提供(125，160)其它校准程序。本发明的校准程序不需要用户的干涉(除启动正常充电过程之外)，并且通常允许执行校准而不管各种用户的使用习惯不同。

Description

电池容量校准

本申请要求2000年12月19日提交的序列号为60/256734的美国临时申请的权益。

发明背景

1.发明领域

一般来说，本发明涉及由电池供电的电子装置的领域，更具体地说，涉及用于校准移动电话及其它便携式电子装置的可再充电电池的方法和设备。

2.先有技术说明

多种类型的电子装置采用电池供电，代替来自电源插座的A/C电力或与之配合使用。例如，移动电话和其它移动终端、膝上型电脑、便携式摄像机等通常使用可再充电电池；并且已经开发了各种类型的可再充电电池用于这种应用中，其中包括镍镉电池、镍金属氢化物电池以及锂离子电池。

便携式电子装置的用户通常希望了解采用所安装的电池时剩余的工作时间、以便能够正确地安排装置以后的使用，并且大概了解应当对电池充电的时间。例如，移动电话的用户可能希望知道是否可以进行或接收预期的呼叫，以及在长途旅行时电话是否能够正常使用。

认识到为便携式电子装置的用户提供与其装置的剩余工作时间有关的信息的重要性，制造商通常为诸如移动电话之类的便携式电子装置提供“燃料表”功能，通过这种功能可监测电池的剩余容量。一般来说，燃料表按如下方式计算电池的剩余容量：

剩余电池容量＝总电池容量-已用电池容量

例如，移动电话能够测量从电池馈入其中的总电流，并且能够根据这个信息来计算从电池中提取的容量(即已用电池容量)。如果还知道可恢复的总电池容量(本文中通常简称为“总电池容量”)，则可以容易地利用上述公式计算剩余电池容量。一旦已经知道剩余电池容量，电话就能够预测其剩余的“通话”和“待机”时间，并将这个信息通过显示屏等提供给用户。

为了避免可能的混淆，应当指出，当用于对多个电子装置供电时，本文所用术语“电池”通常指“电池组”。电池组通常包括一个或多个单独的可再充电电池单元。单独的电池单元在本文中一般称作“电池单元”或者更简单地称作“单元”。

表示单元的总容量的值通常由该单元的供应商提供，表示该电池的总容量的值可根据这个信息来确定。在“哑电池”的情况下，当最初设计电子装置的软件时，总电池容量值被编程到装置中。对于“智能电池”，总电池容量值是在与电池相关的记忆存储装置中提供的；并且该装置能够与电池进行通信以便获得总电池容量值。

但单元供应商所提供的总单元容量值是“标称值”、即特定单元类型的完全充电单元的平均最小容量值。由于它是平均最小容量值，所以它可能与该特定类型的各个单元的实际总容量相差很大(已经发现多达20％的差别)；因此，包含一个或多个单元的电池的总容量值也可能与该电池的实际总容量极为不同。这种差异可能对燃料测定的精确度有极大的负面影响。

认识到根据电池单元供应商所提供的“标称值”来确定剩余电池容量的不足，便意识到电池应当定期校准以便提高燃料测定的精确度。实际上，校准过程尽量在执行校准的特定时间精确地确定电池的实际总容量，使得校准值可被移动电话或其它电子装置用来更精确地计算剩余电池容量。

一种众所周知的校准程序是以电池老化为基础的。具体地说，大家知道，电池的总容量因老化的影响而下降；为了利用这个程序来校准电池，电子装置监测老化过程，并根据电池老化的函数来调整总电池容量值，以供计算电池剩余容量时使用。

电池的老化通常由电子装置根据完成的充电周期的数量来估算。但是，这种估算只是粗略估计(直线估算)，并不是很精确。实际上，老化的影响对于各个电池是不同的，并且随包括温度和使用密集度在内的多种因素而变化。一般来说，电池老化是一个极为不可预测的过程，并且目前的电池老化估算不足以提供对剩余电池容量的精确测量；从而妨碍对使用电池的装置的剩余工作时间的精确估算。

其它各种用于校准移动电话的电池的过程是已知的。这些过程通常要求电话用户来启动。另外，如果没有专用硬件添加到电话中，这种校准程序会花很长时间；而且，因为在这个程序中通常无法使用电话，这会使用户极为不便。例如，在已知的校准程序中，通常使用完全充电的电池。电池在测量电流和时间时被完全放电，即从电池中抽取容量，以便提供对电池总容量的测量。但是，由于移动电话可能具有数百小时的待机时间，这种校准程序可能需要多达数天。

发明概述

本发明提供一种方法和设备来校准例如用于对诸如移动电话或其它电子装置之类的移动终端供电的电池。

根据本发明、用于校准电子装置的可再充电电池的方法包括以下步骤：通过充电过程对电池充电；确定充电过程中电池所接受的总电荷量；以及至少部分根据电池所接受的总电荷量来提供电池的总电池容量值。

通过本发明，可以在电池充电过程中以较短的时间来进行电池的精确校准。例如，本发明的受让人所制造的移动电话采用快速充电算法对电池充电，使得整个充电周期通常持续不超过1-2个小时。因此通过本发明，在这个时段中也能够精确地校准电池。一般来说，预计根据本发明的校准将在通常在晚上的充电周期的过程中自动执行，以便使用户可能的不便降到最低。

根据本发明的当前最佳实施例，确定电池所接受的总电荷量的步骤包括确定在充电过程中馈入电池的净电流以及充电过程的持续时间；根据这些信息可以方便地计算电池所接受的总电荷量。

通过确定充电电流以及在充电过程中电子装置的电流消耗(应当指出，装置本身在充电过程中通常消耗一部分电流)并且从中计算馈入电池的净电流，确定馈入电池的净电流。充电电流和装置的电流消耗能够例如通过在充电过程中测量这些值、通过适当的估算程序、通过累计馈入电池的电流或者通过任何其它适当的技术来确定。例如，可以测量充电电流和装置的电流消耗，并且从中计算馈入电池的净电流。馈入电池的净电流与充电周期的持续时间相乘，表示在充电过程中电池所接受的总电荷值。

根据本发明的一个当前最佳实施例，电池在充电过程开始之前完全放电，并且充电步骤包括对电池完全充电。在这些情况下，电池所接受的总电荷量等于表示电池总容量的值。然后用该值来更新单元供应商所提供的或者以前计算的总电池容量参数，以便允许更精确地计算剩余电池容量。

根据本发明的另一个实施例，不需要在充电过程开始之前使电池完全放电。而是提供一个表示电池充电之前的剩余容量的值，并且把该值与充电过程中电池所接受的总电荷量相加，从而提供总电池容量值。

根据本发明的又一个实施例，提供一个表示剩余电池容量的值的步骤最好是采用“剩余电池容量估算”程序来进行。根据这个程序，电池包括至少一个电池单元；首先确定至少一个单元上的电压，然后用这个值来确定表示剩余电池容量的值。确定单元上的电压的步骤最好是包括：当电池电流足够小、例如小于大约10mA、使得电池电压和单元电压基本相等时，并且在足以使至少一个单元中发生的任何化学反应稳定的一段时间之后，测量电池端子上的电压(即电池电压)。存储所确定的剩余电池容量值，并且在电池通过充电过程完全充电之后，这个所存储的值与充电过程中电池所接受的总电荷量相加，从而提供总电池容量值。

一般来说，通过提供电池的剩余容量的可靠值，电池在充电前的完全放电是不必要的。这可在一定程度上简化并加速整个校准程序。

根据本发明的校准程序一般要求完成充电过程，即电池完全充电，以便能够获得精确的总电池容量值。但是，本发明认识到，许多便携式电子装置的用户因种种原因不一定允许完成充电过程。例如，当电池用在移动电话中时，充电过程可能因拨打电话而中断。另外，高或低电池温度或其它因素也会干扰充电过程，从而妨碍电池的完全充电。

因此，根据本发明的另一个实施例，如果充电过程被中断或者受到干扰而使电池的完全充电无法正确地完成，则执行另一个校准程序以确保电池在任何情况下均被校准。例如，可以执行基于电池老化的校准程序，从而提供经调整的总电池容量值。当未执行完全充电周期时，这至少会提供某种程度的校准。或者，根据本发明的其它实施例，可以在装置的正常使用过程中执行动态总电池容量更新程序，以便允许调整总电池容量值。这些总电池容量更新程序可与上述电池充电过程中的正常校准程序配合使用，或者作为独立的校准程序分开使用。

当根据本发明的校准程序表明应当调整电池总容量值时，无论这种调整是值的增加还是减小，即使校准结果表明需要更大的调整，也最好不超过依据任何一种校准的某个最大量。例如，这种最大量可以是以前存储的总电池容量值的百分比(例如10％)、表示成所需的调整量的百分比(例如25-50％)，或者某个其它选定量。通过限制作为任何一种校准结果的调整量，如果确实出现不正确的校准，则它对装置所用的燃料测定算法的性能仅产生有限的影响，另外，它将防止对总电池容量值进行用户可能觉察到的过度调整。

一般来说，本发明提供一种校准方法和设备，可使燃料测定比许多先有技术更精确，并且能更可靠地为电子装置的用户提供与装置的剩余工作时间有关的更佳信息。精确度提高的一个原因在于：校准程序中确实出现的误差实际上往往累积起来。在本发明中，因为校准通常能够在少于先有技术方法的时间内完成，所以可能出现较少误差，使得累积的误差也往往较小。

一般来说，本发明还提供一种校准程序，它是完全自动的，并且除了用户启动正常对电池充电的过程，不需要用户的其它任何干涉。由于校准是在所有可用机会执行的，因此这个程序也是完全自适应的，同时，当存在不正确测量的相当大风险时，一般不会执行校准。本发明的一个重要特征在于：它认识到不同的电子装置用户对于装置的使用和处理具有不同的习惯；并且尽量确保某种类型的校准定期执行，而不管用户习惯如何。本发明的程序还提供便捷装置来监测电池因老化和/或其它因素而导致的退化。

结合以下当前最佳实施例的详细说明，本发明的上述及其它优点、目的以及特征将会变得显而易见。

附图概述

图1是包含可再充电电池的移动电话的正视图，帮助说明本发明；

图2是图1所示移动电话移去电池盖的局部后视图，说明电话的细节；

图3示意说明一种示范充电电路，它可以结合到图1和2的移动电话中；

图4是流程图，说明为用户提供图1和2所示的移动电话的剩余工作时间的步骤，其中包括根据本发明的一个当前最佳实施例的电池校准程序的步骤；

图5示意说明用于对便携式电子装置供电的电池中的电路；

图6是用来帮助说明本发明的实施例的曲线图；

图7是流程图，说明根据本发明的第二实施例的剩余电池容量估算程序的步骤；

图8是流程图，说明根据本发明的第三实施例的动态总电池容量更新程序的步骤；

图9是流程图，说明根据本发明的第四实施例的动态总电池容量更新程序的步骤；以及

图10是流程图，说明根据本发明的第五实施例的动态总电池容量更新程序的步骤。

最佳实施例的详细说明

图1和2分别是前、后视图，说明用于蜂窝电信系统的手持移动电话形式的移动终端。该电话一般由标号10表示；包括主体外壳12、显示屏18以及扬声器20，其中主体外壳具有提供对小键盘(在盖16之后，因此未标出)的使用的正面14。

如图2更详细表示的，外壳12的反面24具有空腔26，电池28(图2仅示出其中一部分)可以定位于其中。在所示电话中，空腔内的接口30包括三个端子32、34和36，允许电话与不同类型的电池配合使用并对其进行识别，提供该接口30以便在电气上连接电池和电话，正如本领域的技术人员所熟知的一样。

电池28可以是各种类型和结构的，也正如本领域的技术人员所熟知的一样。电池28常常包括智能电池，这种电池除了一个或多个独立单元之外，通常还包含适当的记忆存储装置以及允许电池和电话10之间进行通信的微控制器。例如，如上所述，智能电池通常在其中存储了与电池标称总容量有关的信息，供电话计算剩余电池容量时使用。

同样如本领域的技术人员所熟知的一样，移动电话10在主体外壳12中包括适当的信号处理电路，用于以指定的通信模式来操作电话。另外，电话10可包括使电池28能够在其定位于空腔26中的时候进行充电的电路。特别是，可采用各种众所周知形式的充电电路通过控制从充电器进入电话并进入电池的总电流量来监测整个充电过程。

图3示意说明充电电路38的一个实例，它可以结合到电话10中，以便在电池28定位于电话的空腔26中时监测电池28的充电。但是应当知道，也可采用其它充电电路和充电程序，只要不背离本发明的范围。例如，充电控制可以通过充电FET的线性控制来进行。

图3中，充电电路38提供电池28和电流源40之间的通道(例如从普通墙上插座插入电话的插槽41中的AC/DC适配器，参见图2)，最好是通过适当的开关器件42来更好地控制充电过程。

微计算机44或其它类似的印刷电路模块包括在电路38中，并且包含用于对电池28充电的各种充电算法。所用的特定算法将取决于电池类型以及充电过程的特性。微计算机44通过以指定频率调制开关器件42来控制它提供对电池充电所需的充电电流Ic的电平，并监测充电电流以确保充电是按照所用充电算法来进行的。这可以通过读取表示为电阻器的负载46上的电压降来进行。在电路中设置差动放大器48，它在其输入上接收电压Va和Vc以增加增益，使得发送到微计算机44的它们之间的差值处于允许监测充电电流Ic的电平。

稳压器50也包含在触点32和微计算机之间的电路中，提供稳定电压Vr作为微计算机的电源，并且在电压Vb达到指定电平时终止对电池充电。

充电电路38的详细情况及其操作是本领域的技术人员所熟悉的，因此不需要进行说明。

如上所述，电话10(经微计算机44)能够测量或确定从充电器40进入电话以及进入电池28的总电流量(在此方面，如上所述，电话在充电过程中也消耗一些电流量以对微计算机44供电)。因此，电话能够方便地计算充电过程中馈入电池的净电流。电话还监测并因而知道完全充电周期的持续时间；因此，它也能够计算充电过程中电池所接受的总容量。根据这个信息，可以确定表示电池总容量的值；因此电池的校准能够在电池充电时方便地完成。

如上所述，现有的电池校准程序一般从完全充电的电池开始，并在电池放电过程中执行校准。具体地说，电池在测量电流和时间的同时被完全放电(即从电池中抽取电量)。

如上所述，这个程序一般不适合于具有数百小时待机时间的移动电话，因为如果没有对电话增加专用硬件，则会需要若干天来完成这个程序。

但是，根据本发明的一个当前最佳实施例，电池校准是在电池正常充电周期中执行的。由于本申请的受让人所制造的所有电话均采用极快充电算法，使得整个充电周期持续不超过约1-2小时，在该时间段内，或者更普遍地说，在电池通常在夜里充电的过程中也能够完成根据本发明的有效校准。

图4是流程图，说明一个程序的各步骤，通过这些步骤，移动电话10的用户能够得知电话的剩余工作时间，其中包括根据本发明的一个当前最佳实施例的校准程序的步骤。

最初，根据本实施例，待充电的电池首先应在开始充电过程之前被完全放电(步骤100的“是”输出)。然后，电池再采用任何传统的或其它所需充电程序进行完全充电(步骤105)。当电池充电时，电话监测充电过程，以便能够确定电池在这个过程中所接受的总电荷量。

电池的充电继续进行，直到充电完成(步骤110的“是”输出)；这时，如果充电周期没有任何中断或其它干扰阻碍电池完全充电(步骤115的“否”输出)，则电池应该是完全充电的。当电池充满电时，确定进入电池的净电流(步骤120)；由于电话还监测并知道充电周期的持续时间，因此它可以计算电池在充电过程中所接受的电量(步骤130)。在本实施例中，由于电池在开始充电之前被完全放电，因此电池所接受的总电量将为等于电池最大总容量的值。这个值则用来更新电池的总电池容量参数(步骤135)，以便使燃料测定更精确。

充电过程之后，在移动电话10随后的使用中，如本领域的技术人员所熟知的那样，电话监测电池的使用情况，并且通过从校准所提供的更新的总电池容量值中减去已用电池容量来计算剩余电池容量(步骤140)。剩余电池容量则用来预测电话的剩余通话/待机时间(步骤145)，并将其经由显示屏18等提供给用户(步骤150)，如本领域的技术人员所熟知的那样。

通过如上所述的本发明的电池校准程序，不需要采用单元供应商所提供的原本就不精确的标称总电池容量值，或者不需要采用基于电池老化的粗略估算来校准电池。在这方面，本发明的方法还提供一种便捷方式来精确地监测因老化和/或其它原因所导致的电池退化。

根据本发明的当前最佳实施例，建议更新电池总容量值的步骤(步骤135)对这个值的调整(增加或减少)不超过依据任何一种校准的最大量，即使校准结果表明需要更大调整也是如此。例如，最大量可以设置为以前总电池容量值的某个预定百分比(例如10％或者低于10％)、指明所需的调整量的某个百分比(例如25-50％)或者其它某个适当的量。通过为任何一种校准设置最大调整，如果由于某种原因确实出现不正确的校准，它对电话所用的燃料测定算法的性能只有有限的影响，并且这种调整是用户觉察不到的。

为了让上述校准程序生效，重要的是，在电池被完全充电之前不中断充电过程。如果在电池完全充电之前因任何原因而使充电过程中断(图4所示步骤115的“是”输出)，或者如果充电过程工作不正常而使电池未达到完全充电，则最好是进行另一种类型的校准(步骤125)。例如，另一种校准可以采用如上所述的传统直线模型、根据电池老化的估算来进行。或者，校准可以按照根据下面将说明的本发明的其它实施例的动态总电池容量更新程序来进行。在用户因种种原因而常常妨碍充电周期完成的情况下，提供另一种校准程序尤为重要，以便允许校准在任何情况下均可执行。

根据本发明的另一个实施例，如果电池在开始充电过程之前未完全放电(步骤100的“否”输出)，电池的校准也由另一个校准程序来完成(步骤160)。该备选程序最好是包括在开始充电过程时提供表示电池剩余容量(电池的任何现存容量)的值；并将该值与电池在充电过程中所接受的总容量相加，以便提供总电池容量值，它可用来更新用于测定的总电池容量参数，如图4所示。

通过消除放电要求，整个校准过程可在某种程度上被简化；并且能够在较短时间段内执行校准。不过，为了使校准在这些情况下比较精确，重要的是电池剩余容量值也是一个精确值，它与电池在充电过程中的接受容量相加而提供总电池容量值。

因此，虽然表示剩余电池容量的值能够采用任何适当程序来确定而未背离本发明，但该值最好是采用根据本发明另一实施例的“剩余电池容量估算”程序来确定。

在这方面，确定剩余电池容量值的传统技术通常采用库仑计数器来确定已用电池容量。如上所述，已用电池容量则从总电池容量中减去而得到剩余电池容量的值。但是，不是所有移动电话或其它电子装置都具有硬件库仑计数器，或者装置平台不允许开发精确的软件库仑计数器。根据本发明，消除了对极精确库仑计数器的需要；而是采用电池单元电压来精确估算剩余电池容量。

采用电池电压来估算电池的剩余容量的程序是已知的。不过，由于包含电池阻抗和单元中发生的化学反应在内的各种因素，这些程序是不可靠的。电池阻抗在电池使用期限中是变化的，并且还随温度而变化。本发明通过测量当电池电流接近0mA时的电池电压，消除电池阻抗的影响。参照图5和6能够更好地理解其实现方式。

具体地说，图5示意说明诸如图2所示的电池28之类的电池所定义的电路200的描述。单元电压、即一个或多个电池单元上的电压以210表示，电池电压、即电池本身端子上的电压以220表示。从图5可清楚地看到，当电池电压220用来估算剩余电池容量时，230所示的电池阻抗通常会影响测量的精确度。但是，单元电压210却不会受到电池阻抗230的影响。从图5还应清楚地看到，当电池电流接近0mA时，电池电压220将接近单元电压210，因此这时将消除因电池阻抗而产生的对测量的任何影响。

电池单元化学性质仍起作用，因此在充电或放电之后的某个时间段，对电压测量也有影响。但是，测试表明，在大约10分钟之后，化学反应会充分稳定，从而允许进行可靠的测量。

在本申请人所制造的移动电话中，电池电流在“睡眠”或“空闲”模式期间非常小(低于10mA)。因此，在本申请人所制造的移动电话中，在电池电压下降到10mA以下之后10分钟，可以测量电池电压以提供对已用电池容量的精确估算，根据它能够计算剩余电池容量。通过图6的曲线图清楚地说明电池电压和已用电池容量之间的关系，图中给出在10mA负载下的电池放电曲线。

图6中，X轴以％表示已用电池容量，Y轴以伏特为单位表示电池电压。使用了三种不同类型的电池，即锂离子600mAhr、锂离子1400mAhr以及锂-Pol 600mAhr。从曲线图可看出，电池电压和已用电池容量之间存在直接的相关性；并且如上所述，已用电池容量可用来提供对剩余电池容量的估算。

图7是流程图，说明根据本发明的一个当前最佳实施例的剩余电池容量估算程序的步骤。如图7所示，首先，以可能是连续或定期的任何所需方式来监测电池电流(步骤405)。由于上述原因，最好是仅在电池电流足够低、即低于大约10mA时才进行这种估算；并且监测过程继续进行，直到电池电流实际上下降到10mA以下(步骤410的“是”输出)。如上所述，这通常发生在装置处于“空闲”或“睡眠”模式时。如果电池电流足够低，则设置计时器(步骤420)，以便使一个或多个单元中的任何化学反应可以趋于稳定，如上所述。例如，在10分钟之后(步骤425的“是”输出)，测量电池电压(步骤430)，这个测量值用来确定电池的剩余电池容量值(步骤440)。能够采用例如基于图6所示曲线图的算法，通过查找表或通过多项式方程，根据电池电压来确定剩余电池容量值。

已经确定剩余电池容量值时，这个值可被存储并且与电池在参照图4所述充电过程中接受的总容量相加，从而提供电池的总容量值，它可用来更新总电池容量参数(图4中的步骤135)。

为了使以上参照图7所述的剩余电池容量估算程序最有效，希望在该终端处于“睡眠”或“空闲”模式时大致相同的放电电流下表征电池。对于最佳结果，这个放电电流应当在大约+/-5mA的范围内相同。电话还应当处于“睡眠”或“空闲”模式至少大约10分钟，如上所述。这通常不是问题，因为大多数电话用户并不是连续使用电话。

测试表明，在采用10mV分辨率ADC的条件下，通过本发明的程序估算的剩余电池容量值精确到大约2％以内。必要时，也可采用滤波技术来使精确度增加到大约1mV。

从图6的曲线图还应当注意到，如果电池的剩余容量高于大约80％，估算的精确度会较低。但这通常不是问题，因为剩余电池容量在电池被再充电时通常较低，并且在容量较低时提供估算的机会一般都存在。

用于根据电池电压估算剩余电池容量的特定算法可在必要时为电池中所用的特定单元类型定制，以便适应不同单元的如图6所示的电池电压/已用电池容量关系上的细微差别。因此，图7中确定剩余电池容量的步骤可以包括首先确定电池的单元类型、然后再为这种类型的单元选择适当的算法以确定剩余电池容量的步骤。如有必要，也可以设计图7的程序，使得在电池电压下降到特定水平之前不进行估算，以便在一定程度上加速这个程序。

虽然剩余电池容量估算程序的上述说明结合在电池充电过程中校准电池的整个程序说明了这个程序，但应当理解，容量估算程序不限于用在这种应用中。这个程序可单独使用或者结合另一个校准或燃料测定应用来使用，以便提供剩余电池容量的测量。

如上所述，当移动电话或其它便携式电子装置的用户没有让电池完全充电时，或者如果因其它原因而阻碍电池完全充电，使得充电过程中的精确校准无法根据本发明来执行，则在任何情况下都希望执行另一种校准程序。在需要或必要时，可执行基于电池老化的传统校准；但是，如上所述，这不是一个很精确的程序。但是，根据本发明，校准可采用根据本发明的其它实施例的动态电池容量更新程序来实现。

为了清楚地了解本发明的这个方面，应当考虑可能出现的两种情况：

情况(a)。在这种情况下，已经编程到电子装置中的总电池容量参数低于实际的总电池容量。在这种情况下，校准程序应当增加总电池容量参数的值。当使用新的电池替换某个电池时一般出现这种情况，如上所述，当被编程的参数基于单元供应商所提供的标称值时也会出现这种情况。

情况(b)。在这种情况下，采用高于实际总电池容量的总电池容量参数对装置进行编程。在这种情况下，校准程序应当减小总电池容量参数的值。当电池已经被多次再充电并损失了部分可恢复电池容量时通常出现这种情况，并且也可能由单元供应商所提供的不精确标称值导致这种情况。

根据本发明的一个实施例，通过采用预测剩余电池容量的预测算法，在装置的正常使用过程中动态执行校准。这个程序由图8所示的流程图来说明。

首先，最好是当燃料表指示特定的较低剩余电池容量时，执行根据本实施例的校准程序。图8中，特定剩余电池容量是编程到装置中的总电池容量值的10％；但应当理解，这不是意在将本发明限制于任何特定的百分比。如果燃料表指示剩余的不是所编程总电池容量值的10％(步骤510的“否”输出)，则不执行这个程序。但是，如果燃料表指示剩余所编程总电池容量值的10％(步骤510的“是”输出)，则进行剩余电池容量的预测或估算(步骤520)。例如，这种预测可根据通过参照图7所述的剩余容量估算程序或通过其它某个估算程序所进行的剩余容量的最新估算来进行。如果剩余容量的预测不同于表示为燃料表剩余量的10％的量，如步骤530所计算的那样，则用该差值来更新电池的总容量值(步骤540)。

例如，根据上述情况(a)，如果燃料表指示剩余了100mAhr的容量，但估算却认为剩余150mAhr，总电池容量值则通过增加该值来得到更新。另一方面，根据情况(b)，如果燃料表指示100mAhr的剩余容量，但预测却为50mAhr，总电池容量值则通过减少该值来得到更新。

根据本发明的另一个实施例，校准是在装置的正常使用过程中根据一个不需要预测电池剩余容量的程序来动态执行的。这个实施例由图9的流程图来说明。

具体地说，在装置的使用过程中，确定燃料表是否指示电池为空的(步骤610)。如果它指示为空(步骤610的“是”输出)，则监测电池的任何连续使用并累计额外使用的容量(步骤620)。这种累计继续进行，直到电池实际上为空的(步骤630的“是”输出)，或者直到开始对电池充电的程序(步骤630的“否”输出)。如果在电池为空的之前开始充电，则该程序停止。如果电池实际为空的，累计的额外电荷则用来计算燃料表所指示的总容量值和累计额外电荷所指示的总容量值之差(步骤640)，在步骤650，用这个差值来更新总电池容量参数。

另一方面，如果燃料表没有指示为空(步骤610的“否”输出)，但电池实际为空的(步骤660的“是”输出)，则在步骤640中计算燃料表所指示的剩余容量和电池的实际总容量之差；在框650，用这个值来更新总电池容量参数。

当然，如果燃料表指示为空且电池实际为空的(步骤660的“否”输出)，该过程则停止，因为不需要任何校准。

在以上参照图8和9所述的任一种程序中，为了防止对总电池容量值进行过度调整，阻尼因数应当运用于该过程。例如，如果编程到装置中的总电池容量为600mAhr，但所述程序却指示700mAhr的容量，则作为校准结果，调整差值的一定百分比、如25％。在这种情况下，新的总电池容量为600mAhr+25mAhr＝625mAhr。或者，这种调整可以按以前所存储的总容量值的固定百分比增加或减少。

同样，虽然已经结合在电池充电过程中校准电池的程序对图8和9的这些程序进行了说明，但要理解，这些程序可单独使用或者与其它程序结合使用，以便提供电池校准。

图10是流程图，说明根据本发明的另一个实施例的校准程序。

最初，当电池在使用过程中连续放电时(步骤710的“是”输出)，监测使用情况，并且对电池的剩余容量以定期或其它方式进行估算(框715)。只要在监测时电池的剩余容量保持在10％或10％以上(步骤720的“否”输出)，则不再进行任何操作，该过程停止。但是，当剩余容量下降到低于10％时(步骤720的“是”输出)，则对最新估算的剩余容量值和燃料表所指示的容量进行比较(步骤725)。如果这种比较表明电池的实际总容量大于以前编程到装置中的总容量(步骤730的“是”输出)，则通过增加总电池容量值来更新电池的总容量值(步骤735)。

另一方面，如果步骤725中的比较结果是电池的总容量低于以前所存储的总容量(步骤730的“否”输出以及步骤740的“是”输出)，则在步骤745通过减少总容量值来更新总容量值。

如果在监测电池使用情况的过程中确定在正常使用中电池不再放电(步骤710的“否”输出)，则存储上次已知的剩余容量(步骤750)。当电池充电时，在充电过程中加入电池的总容量被累计(步骤755)，直到电池完全充电。如果充电被中断或者未完成，如上所述，则该程序结束(步骤760的“否”输出)。但是，如果充电过程完成(步骤760的“是”输出)，充电过程中累计的电荷则与步骤750中存储的剩余容量值相加，从而在步骤765中提供总电池容量值。再用这个值来确定以前存储的总容量值是否需要向上或向下调整，如果需要，则相应地更新总容量参数。

通过以上说明会清楚，通过当电池在装置正常使用中被使用时动态地估算电池的剩余容量，如果在没有首先对电池完全放电的情况下对电池充电，则用剩余电池容量值来实现在正常充电过程中执行的优质校准。同时，通过动态地提供电池使用过程中剩余电池容量的估算，即使电池在充电过程中没有完全充电，也能够通过直接使用剩余容量估算来更新总容量值，从而实现有效的校准。因此，根据本发明，将对电池定期执行校准，而不管装置的特定用户的使用习惯如何。

根据本发明的方法是完全自动的，不需要用户的任何干涉(除启动正常充电过程之外)。这个程序也是完全自适应的，因为只要存在机会就会自动执行校准，但如果存在不精确测量的风险时则通常不执行。如上所述，在任一时刻执行的校准类型将取决于用户使用其装置的方式，即，是否对电池完全充电，在充电等操作之前是否对电池完全放电。根据本发明的校准程序还可以有效地与智能电池和哑电池配合使用。

如以上实施例中那样，希望总电池容量值的任何单个更新都限于某个适当的最大量，以便避免用户可觉察的过度调整，或者避免因某种原因而使特定的校准不精确。这个最大量可根据总电池容量值是增加还是减少而有所不同。例如，可能希望总电池容量值减少的最大量比该值增加的最大量要小。例如，总电池容量值的增加可以限制到所指示的所需调整量的大约50％，而减少则可以限制到所指示的所需调整量的大约10％。

通过本发明，往往比先有技术程序更频繁地执行校准，从而提供燃料测定精确度的整体提高。本发明的方法也不需要任何专用硬件，因为充电过程的全部所需硬件均已经是现有的。

应当理解，在本说明中，术语“包括/包含”用来表示存在所述特征、整数、步骤或元件；但并不排除存在或附加一个或多个其它特征、整数、步骤、元件或上述各项的集合。

虽然本文所述内容构成本发明的当前最佳实施例，但应当理解，本发明可以多种方式变化。例如，虽然本发明主要结合对用于蜂窝电话中的电池进行校准以便对电话的剩余通话/待机时间进行可靠预测来说明，但它能够用来对用于其它移动终端和电子装置的电池进行校准，从而允许对这些装置的剩余工作时间进行可靠预测。例如，本发明可方便地用来预测游戏、WAP、其它装置及其附件的剩余工作时间。另外，即使上述各种动态校准程序均被描述为与电池充电过程中校准电池的程序配合使用，但并不是以此来限定本发明。根据需要，在电池的正常充电过程中的校准程序可以独立于其它校准程序来使用；各种其它校准程序可彼此独立地使用或者独立于在电池充电过程中的校准来使用。

由于本发明可以多种方式更改，只要未背离其范围，因此要知道，本发明应当仅限制在以下权利要求的范围所要求的范围之内。

Claims (47)

1.一种用于校准电子装置的可再充电电池的方法，包括：

通过充电过程对所述电池充电；

确定所述电池在所述充电过程中接受的总电荷量；以及

至少部分根据所述电池接受的所述总电荷量来提供所述电池的总电池容量值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池在开始所述充电步骤之前被完全放电。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于还包括在开始所述充电步骤之前对所述电池完全放电的步骤，其中所述充电步骤包括对所述电池完全充电，使得所述电池接受的所述总电荷量包括所述总电池容量值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定步骤包括确定在充电过程中馈入所述电池的净电流以及所述充电过程的持续时间，从而确定所述电池接受的所述总电荷量。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定馈入所述电池的净电流的步骤包括测量充电电流和所述电子装置的电流消耗，并从中计算馈入所述电池的所述净电流。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括采用所述提供的总电池容量值来更新总电池容量参数的步骤。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于还包括采用所述更新的总电池容量参数来预测所述装置的剩余工作时间的步骤。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述装置包括移动电话，以及预测剩余工作时间的所述步骤包括预测所述移动电话的剩余通话/待机时间。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括在开始所述充电步骤之前提供所述电池的剩余电池容量值的步骤，其中提供总电池容量值的步骤包括将所述提供的剩余电池容量值与所述电池在所述充电过程中接受的所述总电荷量相加、从而提供所述总电池容量值的步骤。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电池包括至少一个电池单元，以及所述提供剩余电池容量值的步骤包括确定所述至少一个单元上的电压以及确定作为所述至少一个单元上的所述电压的函数的所述剩余电池容量值的步骤。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，确定所述至少一个单元上的电压的所述步骤包括当电池电流足够低而使得所述电池电压实质上等于所述至少一个单元上的所述电压时测量电池电压的步骤。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述足够低的电池电流小于大约10mA。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于还包括在测量所述电池电压之前、在所述电池电流足够低之后等待一段时间以使所述至少一个单元中的化学反应稳定的步骤。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述这段时间至少为大约10分钟。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述充电步骤包括对所述电池完全充电的步骤，以及所述方法还包括在所述充电步骤没有对所述电池完全充电的情况下通过另一种校准程序来校准所述电池的步骤。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述另一种校准程序包括基于电池老化的校准程序。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述另一种校准程序包括在所述装置使用过程中监测所述电池。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述监测步骤包括预测所述电池的剩余电池容量值、计算所述预测的剩余电池容量值和所述装置的燃料表所确定的剩余电池容量值之差以及根据所述差值来更新所述总电池容量值的步骤。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，预测剩余电池容量值的所述步骤是在所述燃料表所确定的剩余电池容量值处于指定值时进行的。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述指定值是编程到所述装置中的所述电池的总电池容量值的大约10％。

21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述更新步骤包括对所述总电池容量值的更新不超过作为任一种校准程序的结果的指定最大量。

22.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述另一种校准程序包括：在所述装置的燃料表指示所述电池耗尽之后确定所述电池的实际剩余电池容量，或者在所述电池实际耗尽时确定所述燃料表所指示的剩余电池容量值，以及作为所述确定的结果更新总电池容量值。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述更新步骤在任一种校准程序中绝不超过预定最大值。

24.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述装置包括移动终端。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述移动终端包括移动电话。

26.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池包括智能电池。

27.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池包括哑电池。

28.一种用于校准电子装置的可再充电电池的设备，包括：

充电电路，用于对所述电池充电，

确定器，确定所述电池在充电过程中接受的总电荷量；以及

提供器，至少部分根据所述电池接受的所述总电荷量来提供所述电池的总电池容量值。

29.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述充电电路包括放电器，用于在充电之前将所述电池完全放电。

30.如权利要求28所述的设备，其特征在于还包括存储器，用于在对所述电池充电之前存储剩余电池容量值，其中所述提供器根据所述剩余电池容量值和所述电池在充电过程中接受的所述总电荷量来提供所述总电池容量值。

31.如权利要求29所述的设备，其特征在于还包括监测器，它在所述装置使用过程中监测所述电池并且确定所述剩余电池容量值。

32.如权利要求28所述的设备，其特征在于还包括用户通知部件，用于通知所述装置的用户关于在所述总电池容量值上使用的所述装置的剩余工作时间。

33.如权利要求32所述的设备，其特征在于，所述通知部件包括所述装置上的显示器。

34.如权利要求33所述的设备，其特征在于，所述装置包括移动电话，以及所述显示器显示所述电话的剩余通话/待机时间。

35.一种用于确定电子装置的电池的剩余电池容量的方法，所述电池包括至少一个电池单元，所述方法包括：

确定所述至少一个电池单元上的电压；以及

确定作为所述至少一个电池单元上的所述电压的函数的剩余电池容量值。

36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，确定所述至少一个单元上的电压的所述步骤包括当电池电流足够低而使得所述电池电压实质上等于所述至少一个电池单元上的所述电压时测量电池电压。

37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述足够低的电池电流小于大约10mA。

38.如权利要求36所述的方法，其特征在于还包括在测量所述电池电压之前、在所述电池电流足够低之后等待一段时间、以便使所述至少一个单元中的任何化学反应稳定的步骤。

39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述这段时间至少包含大约10分钟。

40.一种用于校准电子装置的电池的方法，包括：

监测所述装置使用过程中所述电池的已用电池容量并从中提供所监测的剩余电池容量值；

预测所述电池的剩余电池容量值，计算所述预测的剩余电池容量值和所述监测的剩余电池容量值之差；以及

作为所述差值的结果更新所述电池的总容量值。

41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，所述预测是在所述监测的剩余电池容量值处于指定量时进行的。

42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述指定量是编程到所述装置中的总电池容量值的大约10％。

43.如权利要求40所述的方法，其特征在于，所述更新步骤对所述总电池容量值的更新不超过作为任一种校准的结果的预定量。

44.一种用于校准电子装置的电池的方法，包括：

在所述装置使用过程中监测所述电池，以便确定所述装置的燃料表所指示的剩余电池容量值与实际剩余电池容量值之差；以及

作为所述差值的结果，更新所述装置中存储的总电池容量值。

45.如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述监测步骤包括在所述燃料表指示所述电池耗尽之后测量所述电池的额外充电容量。

46.如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述监测步骤包括在所述电池实际耗尽时确定所述燃料表所指示的总电池容量值。

47.如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述更新步骤对所存储的总电池容量值的更新不超过作为任一种校准程序的结果的预定最大量。

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