物联网装置及电池电量检测方法

技术领域

本发明涉及一种电力检测技术，尤其涉及一种物联网装置及电池电量检测方法。

背景技术

物联网(Internet of Things，IoT)装置具有通过网络传输数据的能力，并可应用在诸如运输和物流、工业制造或智能环境等领域。在一些应用情境中，物联网装置可能只有通过电池供电。例如，物流路线的跟踪器、门窗开关警示器等。值得注意的是，虽然电池可提升移动性，但物联网装置无可避免地会遭遇到电量耗尽的情况。

发明内容

本发明是针对一种物联网装置及电池电量检测方法，基于电池的电力特性检测电量状态，并据以检测低电量状态。

根据本发明的实施例，物联网装置包括(但不仅限于)电池、天线、射频模块及处理器。射频模块耦接电池及天线。射频模块用以通过天线传送或接收信号，射频模块并具有第一电源状态及第二电源状态。处理器耦接电池及射频模块。处理器经配置用以检测射频模块运作在第一电源状态下所对应的电池的第一电压，检测射频模块运作在第二电源状态下所对应的电池的第二电压，比较第一电压与第二电压之间的电压差异与差异阈值，并依据比较结果确定电池为低电量状态。第一电源状态为省电、待命、睡眠、或关机状态。

第二电源状态为唤醒、运作、或正常状态。

根据本发明的实施例，电池电量检测方法包括(但不仅限于)下列步骤：检测射频模块运作在第一电源状态下所对应的电池的第一电压，检测射频模块运作在第二电源状态下所对应的电池的第二电压，比较第一电压与第二电压之间的电压差异与差异阈值，并依据比较结果确定电池为低电量状态。电池提供电力给所述射频模块。第一电源状态为省电、待命、睡眠、或关机状态。第二电源状态为唤醒、运作、或正常状态。

基于上述，在本发明实施例的物联网装置及电池电量检测方法中，确定射频模块在不同电源状态下所形成不同负载量的电压压降差异，并据以确定电池已进入低电量状态。藉此，短时间内监控电池电压即可推断电量状态。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1为依据本发明实施例的物联网装置的组件方块；

图2为依据本发明实施例的电池电量检测方法的流程图；

图3为依据本发明实施例的电池放电曲线图；

图4为依据本发明实施例的电池电量检测方法的流程图。

附图标号说明

100：物联网装置；

110：电池；

120：射频模块；

130：处理器；

140：卫星定位器；

150：传感器；

Vdd：电源电压；

GND：接地；

S210～S250、S410～S485：步骤；

301、303：放电曲线；

305：局部放大；

310：电压阈值；

Vd1、Vd2：电压差异。

具体实施方式

图1为依据本发明实施例的物联网装置100的组件方块。物联网装置100包括(但不仅限于)电池110、射频模块120、天线125及处理器130。物联网装置100例如是定位器、追踪器、传感器、可穿戴设备、健康监控设备、远程监控设备、智能烟雾报警器、生产流程监控设备等装置，且不以此为限。

电池110例如是碳锌电池、碱锰电池、锂电池、其他一次性电池(PrimaryBattery)、锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池、或其他可充电电池(又称二次电池)(Secondary Battery)。电池110用以对物联网装置100的全部或部分组件提供电力。

射频模块120耦接电池110及天线125，以受电池110供电。射频模块120例如是支持低功率广域网(LPWAN)、第四代或第五代行动通讯、Z-Wave、Wi-Fi、蓝牙网状网络或其他无线通讯技术。射频模块120用以通过天线125传送或接收信号。须说明的是，不限于天线125，依据实际需求，射频模块120例如还包括数字至模拟转换器、模拟至数字转换器、及通讯协议处理器。

处理器130耦接电池110，以受电池110供电。此外，处理器130耦接射频模块120。处理器130例如可通过诸如中央处理单元(CPU)、微处理器、微控制器、数字信号处理(DSP)芯片、场可程序化逻辑门阵列(FPGA)等可程序化单元、或独立电子装置或集成电路(IC)实施。处理器130的操作亦可用软件实现。

在一实施例中，物联网装置100还包括卫星定位器140，例如是支持全球定位系统(GPS)、北斗卫星导航系统、伽利略定位系统或其他基于卫星的定位系统。卫星定位器140例如用以获取经纬度或相对位置之类的定位信息。

在一实施例中，物联网装置100还包括传感器150。传感器150可以是对光、热、气、力、磁、湿度、液体、声音或其他感知特性的检测装置。

图2为依据本发明实施例的电池电量检测方法的流程图。处理器130可检测射频模块120运作在第一电源状态下所对应的电池的第一电压(步骤S210)。具体而言，射频模块120具有两种电源状态。第一电源状态为省电、待命、睡眠、或关机状态。第二电源状态为唤醒、运作、或正常状态，且第二电源状态的耗电量相较于第一电源状态还大。例如，省电状态下唤醒后传送的周期相较于正常状态还长。又例如，在关机状态的过程中，射频模块120不会接收或传送信号。

在射频模块120为第一电源状态的过程中，处理器130可测量电源电压Vdd(假设电池110连接接地GND)，以得知电池110当前的电压(作为第一电压)。在一些实施例中，处理器130监控电源电压Vdd，并将射频模块120在第一电源状态的过程中所测量到的最高值、最低值、平均值或其他代表值作为第一电压。须说明的是，处理器130可能提供引脚(pin)连接电池110(即，直接用内建的模拟至数字转换器测量电压)，也可通过外接的电压检测电路(未示出)检测电池100的电压。

处理器130可检测射频模块120运作在第二电源状态下所对应的电池的第二电压(步骤S230)。具体而言，处理器130可控制射频模块120由第一电源状态切换至第二电源状态。例如，处理器130启动射频模块120的电源，以自关机状态切换至正常状态、或将频模块120自省电/睡眠状态唤醒。

在射频模块120为第二电源状态的过程中，处理器130可测量电源电压Vdd，以得知电池110当前的电压(作为第二电压)。也就是说，第一电压及第二电压是射频模块120运作在不同电源状态下所检测到的电池电压。在一些实施例中，处理器130监控电源电压Vdd，并将射频模块120在第二电源状态的过程中所测量到的最高电压、最低电压、平均电压或其他代表电压作为第二电压。

在一些实施例中，在射频模块120为第二电源状态的过程中，射频模块120可通过天线125回报状态或事件。状态或事件可能源自处理器130、卫星定位器140或传感器150，例如基于处理器130所检测到的装置异常或状态、卫星定位器140所提供定位信息或传感器150所检测到的感测结果所产生。

处理器130可比较第一电压与第二电压之间的电压差异与差异阈值，并依据比较结果确定电池为低电量状态(步骤S250)。图3为依据本发明实施例的电池放电曲线图，电池110在不同负载下有不同的电压压降的特性。其中，电压压降是指电池110在较高负载下的电压与在较低负载下的电压之间的差异(下文称电压差异)。由局部放大305可知，在同时间区间内或相同回报次数下，较低负载下的放电曲线301与较高负载下的放电曲线303之间有电压差异。值得注意的是，当电池110处于低电量状态时(例如，电压低于电压阈值310)，不同负载的电压差异会急遽扩大。例如，电池电压高于电压阈值310的情况下所对应的电压差异Vd1较小于电池电压低于电压阈值310的情况下所对应的电压差异Vd2。而不同电源状态下的射频模块120对于电池110而言可视为不同负载。也就是说，第一电源状态对应于较低负载，且第二电源状态对应于较高负载。由此可知，基于射频模块120在不同电源状态之间的电压差异，也可推断电池110是否处于低电量状态。低电量状态可能是电量低于对应阈值、或可供组件电力的剩余时间低于对应阈值，但不以此为限。

处理器130可设定差异阈值，以作为低电量状态的确定基准。反应于第一电压与第二电压之间的电压差异小于差异阈值，处理器130可确定电池110尚未处于低电量状态。反应于电压差异大于或等于差异阈值，处理器130可确定电池110处于低电量状态。电压差异例如是第一电压减去第二电压所得的值。

在一实施例中，反应于检测到电池110处于低电量状态，处理器130可通过射频模块120回报低电量状态相关的事件。

在一实施例中，处理器130可累计电池110被判断为低电量状态的次数。例如，反应于检测到电池110处于低电量状态，计数器所记录的次数加一。处理器130可依据次数确定电池110为低电量状态。为了避免突发的异常用电量所导致低电量状态的误判，处理器130可累计特定次数后再确定电池110为低电量状态。例如，反应于累计的次数大于次数阈值，处理器130再确定电池110为低电量状态。反应于累计的次数未大于次数阈值，处理器130确定电池110仍未处于低电量状态。在一些实施例中，次数需要连续累计，否则处理器130将重新计数。

图4为依据本发明实施例的电池电量检测方法的流程图。假设应用情境为处理器130会定时或反应于事件触发而通过射频模块120回报事件。例如，追踪器定时回报位置，门禁检测器检测门是否开启。处理器130处于休眠模式(或是睡眠模式)(步骤S410)。反应于事件或周期时间到期，处理器130自休眠模式唤醒(步骤S415)。事件可能基于传感器150所检测到的感测结果触发或其他因素所产生。周期时间可能是定时回报位置、状态或模式的周期。另一方面，射频模块120为第一电源状态，且处理器130检测第一电压(步骤S420)。之后，处理器130启动射频模块120，使射频模块120由第一电源状态切换至第二电源状态。处理器130通过射频模块120回报事件。例如，物联网装置100传送定位信息、状态或感测结果。此外，处理器130监控射频模块120为第二电源状态下的电池电压,并检测第二电压(步骤S430)。例如，处理器130获取射频模块120回报前/中/后的电池电压，处理器130比较第二电源状态下的电池电压并获取最低电压，以作为第二电压。之后，处理器130关闭射频模块120，使射频模块120由第二电源状态切换至第一电源状态(步骤S440)。

处理器130确定是否已检测到电池110为低电量状态(步骤S445)。反应于尚未检测到低电量状态，处理器130计算第一电压与第二电压之间的电压差异(步骤S450)，并确定电压差异是否大于或等于差异阈值(步骤S455)。

反应于电压差异大于或等于差异阈值，处理器130累计次数(步骤S460)。处理器130确定累计的次数是否大于或等于次数阈值(步骤S465)。反应于累计的次数大于或等于次数阈值，处理器130判断电池110为低电量状态(步骤S470)。

反应于电压差异小于差异阈值或累计的次数小于次数阈值，处理器130重置计数器(即，次数归零)(步骤S480)。此外，反应于已检测到电池110为低电量状态、累计的次数小于次数阈值或计数器重置，处理器130进入休眠模式，并等待下一笔事件或下一周期时间到期(步骤S485)。

综上所述，本发明实施例的物联网装置及电池电量检测方法，可监控射频模块在两电源状态下的电池的电压，并基于两电压之间的电压差异确定低电量状态。藉此，在物联网装置的运作过程中可快速地判断低电量状态，让相关人员可提早或适时地更换电池。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。