估计无线电通信设备的电池的剩余使用时间的方法.pdf

本发明涉及一种估计无线电通信设备的电池的剩余使用时间的方法，该方法容许一方面保证至少一个语音通信应用，另一方面保证至少一个附加应用。根据本发明，这种设备考虑其上可用的至少两个不同应用所需的具体能量，所述的使用时间根据那个或各个被使用的和/或被打算使用的应用而被调整。

1、  一种估计无线电通信设备的电池的剩余使用时间的方法，该方法容许一方面保证至少一个语音通信应用，且另一方面保证至少一个附加应用，
其特征在于包括如下步骤：
-确定所述设备上可用的至少两个不同应用所需的具体能量；
-根据所述一个或各个被使用的和/或被打算使用的应用调整所述剩余使用时间。

2、  根据权利要求1的估计方法，其特征在于：所述确定所需具体能量的步骤是表示所述电池的至少一个特性的函数。

3、  根据权利要求2的估计方法，其特征在于：它包括一个测量所述电池的电压的步骤。

4、  根据权利要求3的估计方法，其特征在于：所述被测电压根据所述设备的运行温度被加权。

5、  根据权利要求2至4的任意一项的估计方法，其特征在于：它包括一个定期监测所述电池的步骤，和一个存储由所述监测推导出来的、表示所述电池的特性的至少一个参数的步骤。

6、  根据权利要求1至5的任意一项的估计方法，其特征在于：它包括一个管理表示所述电池的至少一个参数的演变历史的步骤。

7、  根据权利要求5和6的任意一项的估计方法，其特征在于：所述的(各)参数存储在一个非易失性存储器中。

8、  根据权利要求5至7的任意一项的估计方法，其特征在于：所述参数是所述电池在放电曲线上一预先确定的点上的剩余能量。

9、  根据权利要求7和8的估计方法，其特征在于：它包括一个根据所述电池的老化情况修正存储在非易失性存储器中的所述剩余能量的步骤。

10、  根据权利要求9的估计方法，其特征在于：通过比较估计的剩余能量和测量得到的所述电池的剩余能量，所述电池的老化情况得以评估。

11、  根据权利要求8至10的任意一项的估计方法，其特征在于：根据至少一些如下数据来估计所述电池在所述放电曲线的任意一点上的剩余能量：
-存储在非易失性存储器中的、所述放电曲线的至少一个预先确定的点上的所述剩余能量；
-所述无线电通信设备的至少一个部件的启动时间段；
-所述设备的所述至少一个部件的理论消耗。

12、  根据权利要求3至11的任意一项的估计方法，其特征在于：它使用一个平滑所述测量得到的电压和/或能量的函数。

13、  根据权利要求1至12的任意一项的估计方法，其特征在于：如果剩余的电量不与使用一特定应用相匹配，所述方法就包括一个产生报警的步骤。

14、  根据权利要求13的估计方法，其特征在于：在所述应用利用数据远程装载的情况下，如果剩余时间不足以实现远程装载，和/或如果所述远程装载后的剩余电量低于某个预定的阈值，就不授权所述远程装载。

15、  根据权利要求1至14的任意一项的估计方法，其特征在于：当剩余时间对应于一个最小语音通信时间段和/或所述设备使用至少一个另外应用的最小时间段时，所述方法禁止使用或建议不使用一个应用。

16、  根据权利要求1至15的任意一项的估计方法，其特征在于：当剩余时间对应于一个最小语音通信时间段和/或由所述设备使用至少另一个应用的最小时间段时，所述方法中断使用或建议中断使用一个应用。

17、  根据权利要求1至16的任意一项的估计方法，其特征在于：在所述确定步骤中，还确定在一给定时刻所必需的传输能量，尤其是根据所述设备和与它通信的基站之间的距离。

18、  根据权利要求1至17的任意一项的估计方法，其特征在于：它包括一个产生一个送往与所述设备相连接的无线通信网络的消息的步骤，该消息用于将所述剩余使用时间告知所述网络。

19、  根据权利要求18的估计方法，其特征在于：所述消息按照所述网络的请求由所述无线电通信设备发出。

20、  根据权利要求18和19的任意一项的估计方法，其特征在于：当所述剩余使用时间对应于最小语音通信时间段和/或使用至少一个另外的应用的最小时间段时，所述网络限制所述设备访问一个应用。

估计无线电通信设备的 电池的剩余使用时间的方法
技术领域
本发明涉及无线电通信领域。更精确地说，本发明涉及一种估计为无线电通信设备供电的电池的剩余使用时间的技术。这样的设备可以是例如移动电话、PDA(英文的“Personal Digital Assistant”，即“个人数字助理”)、或任何其它的便携式终端。
背景技术
大多数现在的移动电话都有将电池的电量水平告知其用户的功能。例如，这个电量水平用在电话屏幕上的一组条条来表示，条条的数量或大小随着电池电量而减小。因此，当电池刚充过电时，用户看到所有的条条在屏幕上显示，然后，打几个电话或发送几个短信(即“SMS”，表示英语的“Short Message Service”，即“短消息业务”)后，条条的数量减少，直到当电池放完电时，条条完全消失。
现有技术的一个弊病是：这种系统提供给用户的指示经常是太随机了，并且一点儿也没有将电池的剩余持续工作时间告知用户。事实上，经常是，最大数量的条条显示很长时间，然后，一次短短的电话通话以后，条条的数量突然而急剧地减少。原来认为其电话在这次通话前还有很长持续时间的用户，于是突然发现不可能再不冒掉电风险地完成一次新的通话了。
这种令用户十分不快的弊病来源于当前移动电话里采用的用来评估电池电量水平的装置太简陋。尤其是，现有技术的主要弊病之一是：它不能评估设备电池内剩余的能量，而只能评估相对于电池最大电量水平的剩余电量的比例。
然而，电池的最大电量水平会，例如随着电池的老化，而减少。因此，如果电池老化了，用户可能看到许多条条显示在屏幕上，表明电池看来有足够的电量，但是事实上却由于没有足够的持续时间而不能查阅消息或使用运营商提供的气象服务。
发明内容
本发明特别以减缓以前的方法的弊病为目的。
更精确地说，本发明的一个目的是提供一种估计电池中剩余使用时间的、可靠的技术，并给用户一个比现有技术更精确的指示。
尤其，本发明的目的是提供这样一种技术：该技术容许用户知道哪个或哪些是他可以根据电池的电量水平继续使用的无线电通信设备的应用。
本发明的另一个目的是：实施一种这样的技术，甚至是在电池老化的时候也可靠。
本发明还有一个目的：提供这样一种简单而且实施成本低的技术。
这些目的，正如随后将出现的其它目的一样，都是借助于一个用于估计无线电通信设备的电池的剩余使用时间的方法来达到的，该方法容许一方面保证至少一个语音通信应用，另一方面保证至少一个附加应用。
根据本发明，这种方法考虑了所述设备上可用的至少两个不同应用所需要的具体能量，所述剩余使用时间根据被使用的或被打算使用的应用而调整。
因此，本发明基于一个估计无线电通信设备电池的电量水平的、新颖而有创造性地方法。事实上，本发明提议不仅要考虑一给定时刻的电池剩余能量，也要考虑设备的不同应用所消耗的能量，从而能够向用户指明他是否还能使用他能接入的应用中的每一个，以及能使用多长时间。
本发明因此构成了一个相对于现有技术的明显的进步；现有技术只向用户指明电池电量的百分比，完全没有反映出实际上剩余在电池中的能量。
它因此提供了一个对用户来说重要得多的方便，容许他更好地根据实际剩余的持续时间管理他对其电话或PDA的使用。
有利的是，我们考虑了至少一个表示所述电池的特征，以估计无线电通信设备的剩余使用时间。
最佳的是，这种方法包括一个测量所述电池的电压的步骤。
这个电压给出了关于某一给定时刻电池的剩余能量的第一指示。它由电池的传感器确定。
根据本发明的一个有利的特征，所述被测电压根据所述设备的运行温度被加权。
事实上，环境温度是一个使得电池电压变化的参数，因此应该被考虑，以计算剩余的能量。
最佳的是，这种方法包括一个定期监测所述电池的步骤，和一个存储至少一个由所述监测推导出来的、表示所述电池的特性的参数的步骤。
事实上，并非所有的电池都相同。尽管有由制造商提供的规范，同一类型的两个电池的放电曲线在出厂时也可能轻微地不同。因此必须在运行中监测电池，以容许对剩余能量的可靠计算。
有利的是，这种方法包括一个管理表示所述电池的至少一个参数的演变历史的步骤。
我们因此考虑了电池的老化因素。
最佳的是，所述的(各)参数存储在一个非易失性存储器中，例如EEPROM(英语“电可擦可编只读存储器”)类型的或快闪存储器(Flash)类型的。
因此，甚至在无线电通信设备不再被供电的时候，例如电池完全放电的情况下，这些参数依然被存储着。
最佳的是，所述参数是所述电池在放电曲线上某一预先确定的点上的剩余能量。
电池的放电曲线通常由一系列直线段或水平线构成，这些线段的公共端点易于辨识。例如，我们可以将电池在这些端点处的能量(通常预先知道)储存在静态存储器中。
有利的是，这种方法包括一个根据所述电池的老化情况修正存储在非易失性存储器中的所述剩余能量的步骤。
事实上，随着老化，电池保持电荷的能力越来越差，因而其放电曲线也在演变。
最佳的是，通过比较估计的剩余能量和测量得到的所述电池的剩余能量，所述电池的老化情况被评估。
因此，我们使用对估计的能量进行测量而得出的误差来辨别电池的老化情况，并且从中推算出放电曲线的相应演变。例如，如果我们注意到电池已经差不多空了，而根据计算它本不应该空，我们就减小存储在非易失性存储器中的对于放电曲线上预先确定的某些点的剩余能量值。
有利的是，我们根据如下数据中的至少一些来估计所述电池在所述放电曲线的任意一点上的剩余能量：
■存储在非易失性存储器中的、所述放电曲线的至少一个预先确定的点上的所述剩余能量；
■所述无线电通信设备的至少一个部件的启动时间期间；
■所述设备的所述至少一个部件的理论消耗。
因此，在放电曲线上那些没有事先知道其能量的点上，我们通过评估自从放电曲线的被存储的上一点以来的能量消耗来计算电池在该点的剩余能量。自从上一个已知点以来的能量消耗以该移动电话的各个部件的启动时间与每个部件的理论消耗的乘积的形式来计算。
根据本发明的一个有利的特征，这种方法使用了一个平滑所述测量得的电压和/或能量的函数。
我们因此将计算电池内剩余能量的算法的结果精细化了。
最佳的是，如果剩余的电量不符合使用某个特定应用，这种方法包括一个报警的步骤。
例如，如果电池电量对于某个视频应用来说不够的话，使用者就被提醒不再能使用该程序了。
有利的是，在所述应用实施数据远程装载的情况下，如果剩余时间不足以实施远程装载，和/或如果所述远程装载后的剩余电量低于某个预定的阈值，那么我们就不授权该远程装载。
我们因此避免了在知道电池剩余电量将不容许很好地完成一次高能耗的远程装载，或之后不再容许使用某些较低能耗的应用，例如语音通话应用，时进行该远程装载。阈值可以事先由网络或无线电通信设备设定，或由用户选定。
根据本发明的一个有利的变型，当剩余时间对应于一个最小语音通话时间和/或所述设备使用至少一个另外应用的最小时间时，这种方法禁止使用或建议不使用应用。
再一次，该最小时间可以由用户根据其需要而选定，或事先由电话或电话所连接的网络来设定。
我们因此让用户可以例如在紧急情况下，在电池完全放电之前打完最后一个电话。被子优先权的应用可以预先确定，或者由用户根据其最经常使用的应用来选定。
根据本发明的另一个有利的变型，当剩余时间对应于一次最小语音通话时间和/或使用至少另一个应用的最小时间时，这种方法中断或建议中断应用的使用。
这种方法因而可以实施一个比在使用设备时发一个简单提醒短信更强的侵入。
有利的是，这种方法考虑了某一给定时刻的必要传输能量，尤其是根据了所述设备和与它通信的基站之间的距离。
事实上，例如，当移动电话更远离基站时，语音通话期间的能量消耗更高，因为电话的发射功率必须更高。
最佳的是，这种方法包括了一个产生一个送往与所述设备相连接的无线电通信网的消息的步骤，该消息用于将所述剩余使用时间告知所述网络。
我们因此给无线电通信网提供了知道电话电池的剩余时间的可能性。这种消息可以是一个特定的消息，它根据设备和网络的通信协议被标准化。
最佳的是，所述消息按照所述网络的请求由所述无线电通信设备发出。
因而网络询问设备——例如按照一个规则的时间间隔——以得知电池的剩余时间。
最佳的是，当所述剩余使用时间对应于最小语音通话时间和/或使用至少一个另外的应用的最小时间时，所述网络限制所述设备接入应用。
因而，如果该网络断定电池的剩余时间不足，它可以禁止或限制移动电话接入某些应用。
附图说明
一阅读随后的对一种最佳实施方式和各附图的描述，本发明的其它特性和优点就将更清晰地显现出来，该最佳实施方式作为描述性而非限制性的简单例子给出。附图如下：
-图1展示了一个无线电通信设备和对它供电的电池的示意图；
-图2绘制了图1中的电池的放电曲线；
-图3描述了无线电通信设备和网络之间的关于图1中的电池的剩余持续时间的交换协议。
具体实施方式
本发明的总原则基于：不仅根据电池内的剩余能量，而且根据无线电通信设备接入的各应用的能耗来估计电池的剩余使用时间。
我们对应于图1讲述应用本发明的无线电通信设备1和相关电池2的例子。
电池2装在设备1的机盒内，当设备没有直接连接在市电网上时，该电池对设备提供能源。
图1中所示的设备是一个移动电话。它当然也可以是任何其它的由电池供电的无线电通信设备，例如PDA、手提电脑、等等。我们还在电话1的屏幕上画了一个图标3，该图标根据现有技术表示电池2的剩余电量。该图标3包括一组条条，当这些条条都显示的时候，表明电池的电量水平处于最大值。
反之，根据本发明，电话1的剩余使用时间根据用户可接入的每个应用消耗的能量和根据对电池2的放电曲线(图2中绘出)的知识而计算得到。
图2的曲线代表电池2的端子处对应于时间t的电压V。当电池刚充过电时，其端电压等于V_MAX。然后电压逐渐下降，依次经过放电曲线的A、B、C、D点。我们将注意到在放电期间电池2的电压不是线性变化的。当移动电话1由于使用而正在缓慢放电时，放电曲线上可以有一段恒定电压的阶段。
图2中的曲线上的点A、B、C是构成放电曲线的每一直线段的第一端点，可以轻易地辨认出来：电池在这些点的剩余能量事先已知并存储在电话1的静态存储器中。
更精确的说，当第一次分析电池的放电曲线时，点A、B、C处的剩余能量从电池制造商提供的规格说明上得知。然后它就根据对电池连接放电的监测而更新，监测到的数值被存储，并替代制造商提供的数值。
反之，处于放电曲线的某一段上的任意位置的点D处的剩余能量则更难确定。为了计算它，我们检测出点C(它是放电曲线上最接近点D的已知点)，并计算设备1在点C和点D之间的能耗。
为此，我们借助电池传感器测量电池2的端子处的电压。我们还考虑电话1的运行温度，该温度能使电池2的电压变化(事实上，已经确知，温度是停止电池充电的准则之一)。
如果我们把电池2在C点的剩余能量称作E_C，电池2在点D处的剩余能量就是：
E_D＝E_C-C点至D点的能量消耗
为了计算移动电话1从C点至D点的能耗，我们依据该移动电话的不同部件的起动时间，以及每个部件的理论能耗，例如由制造商提供的该电话1的规格说明内所规定的能耗。
因此，如果从点C开始，用户远程装载了两分钟的文件，然后在1分钟30秒内发了三条短信，我们一方面计算由于启动两分钟的远程装载应用而消耗的能量，另一方面计算由于发送短信而消耗的能量，我们从点C处的剩余能量减去这个能量消耗，以便从中得到点D处的剩余能量。
各个应用消耗的能量一方面包括该应用本身的能耗，另一方面包括由于远程通信功能所引起的能耗，该能耗依赖于例如电话1的发射功率，该发射功率与电话距基站的距离相关。
不同应用的起动时间可以从移动电话的实时钟RTC(英文的“Real Time Clock”)中精确地确定，该钟容许测定时间。
因此，点A、B、C的能量容许推算放电曲线的其它各点处的能量。
然而，由于电池的老化，点A、B、C处的能量可能随时间而轻微变化。因此，必须在电池老化过程中修正储存在存储器中的数值。
为此，我们从对估计值测量出来的误差中检测出电池的老化状况。如果我们注意到电池2差不多空了，而根据计算却不是这样，我们就减小储存在EEPROM存储器或快闪(Flash)存储器中的E_A、E_B、E_C的数值，以得到更符合实际的放电曲线。
此后，我们对应图3描述电话1和它连接的无线电通信网之间的关于电池2的剩余时间的信息交换。
在一个标注5的步骤中，最接近电话1的基站4发送一个请求到电话，以获知电池2的剩余电量。设备1以一个标准化消息的形式应答(6)，该标准化消息包括设备1的身份信息，及计算得的电池2的剩余能量数值。
这种标准化消息(6)是一个3级协议消息，在GSM情况下是RR(表示“无线电资源”)层，而在UMTS情况下是RRC(表示“无线电资源控制”)层。
它包括一个传统协议的头，和一个“body”，即体，该体包含了与电池剩余时间相关的信息。
可以考虑两种实施变型。
在本发明的第一实施变型中，电话1将计算出来的电池剩余能量数值发送到基站4。在这种情况下，标准化消息6的体包括一个电池电量水平指示，以mAh表示。例如，消息6的体带着数值0、1、2、或3，表示包含电池剩余能量的数值区间：例如数值0表示电池的电量水平低于10mAh，数值1表示电量水平被包含在10至20mAh之间，等等。
于是，网络从该剩余能量，根据各个用户可以接入的应用所需的具体能量，确定各应用的剩余使用时间。于是，如果网络估计剩余使用时间不足，它可以决定限制用户接入某些应用。它还能发送一个提醒消息给用户，例如让用户注意到电池剩余电量只能再容许他进行8分钟的语音通话或发10条短信。网络从而可以禁止用户进行一个长而高耗能的文件远程装载。
在本发明的第二实施变型中，电话1自己从计算得的电池2的剩余能量计算出用户可以接入的每一个程序的剩余使用时间。
例如，知道了剩余能量和每个应用每秒消耗的能量(根据电话1的每个元件本身的能耗和根据由远程通信功能所引起的能耗)，电话1就计算每个语音通话功能、远程装载文件、发送短信等的可能使用时间。
于是它在屏幕上显示一个消息，以告知用户。有时，如果用户已经启动了一个可以接入的应用之一，电话1就在屏幕上显示一个提醒消息，告知由于剩余持续时间不足而可能引起的即将的中断。
根据该第二实施变型，电话1不仅向网上发送电池2的剩余能量，而且发送它计算出来的剩余使用时间。
于是网络可以鉴于这些使用时间而决定是否限制用户接入网上可用的应用。
在这种情况下，标准化消息6的体中带着的信息是一定数量的电话功能的剩余使用时间(例如，语音通话时间或可能的数据传输字节数)。
我们当然还可以考虑不让无线电通信网介入。于是，全部的计算，以及生成提醒消息和可能的授权、禁止、或中断对某些应用的接入都完全由移动电话1管理。