專利名稱：電池組和電池剩余能量計算方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用作諸如視頻攝像機、便攜式電話或者個人計算機的電子設備的電源的一種電池組，以及一種用于計算所述電池組中的電池的剩余容量的方法。
本申請要求基于2002年6月12日在日本提交的申請?zhí)?002-171828號和2002年8月22日在日本提交的申請?zhí)?002-242650號日本專利申請的優(yōu)先權。通過引證而將這些申請應用于本申請。
背景技術：
迄今已經使用了具有作為能夠充電的諸如鋰離子電池、NiCd電池、氫鎳電池等蓄電池的電池單元的電池組。將這樣一種電池組用作諸如視頻攝像機、便攜式電話或者個人計算機等電子設備的電源。
例如，在用作電子設備電源的電池組中，合并了計算所述電池的剩余容量并和使用電池組作為電源的電子設備通信的微型計算機、所述微型計算機的外圍電路、用于通過所述微型計算機計算所述電池的剩余容量所必需的電池單元的狀態(tài)檢測電路、以及在其中存儲了計算所述電池的剩余容量所必需數(shù)據的非易失性存儲器。
使用電池組的所述電子設備，例如，按時間顯示由微型計算機計算的所述電池剩余容量。
能夠用通過積分在充電和放電時流動的電流所獲得的容量積分值Y來表達如上所述電池組的剩余容量。
例如，如同在日本專利申請公開號hei 9-285026中公開的那樣，用以下這樣一種方式來獲得容量積分值Y，即用在每次對電池組充放電時將所述容量積分值復位為參考值(以后將其稱作為參考容量積分值)Y0，并通過將該參考容量積分值Y0視作參考而對電流值積分。
作為參考容量積分值Y0，采用了當將所述電池組充電到例如發(fā)貨(shipment)的完全充電的90％時的容量積分值。下面舉例說明，在這樣一種電池組中，作為用于將所述容量積分值Y復位為所述參考容量積分值Y0的方法的所述方法。即，將所述參考容量積分值Y0和在發(fā)貨之前對所述電池組進行恒壓充電操作以獲得所述容量積分值Y＝所述參考容量積分值Y0時的電流值Ix一起存儲在非易失性存儲器中，并接著，當一旦使用而對所述電池組進行恒壓充電操作以獲得電流值Ix時，將所述容量積分值Y復位為所述參考容量積分值Y0。
已經知道，如上所述的電池組具有隨著時間流逝而降低的容量，即，所述電池組退化。當所述電池組退化時，產生了由微型計算機所計算的電池剩余容量和所述電池組的實際剩余容量之間的差值。
因此，當所述電池組退化時，需要校正由所述微型計算機計算的容量積分值Y。
作為用于校正容量積分值Y的方法，例如，考慮了一種基于使得電池組退化的原因，用容量積分值Y乘以所規(guī)定的系數(shù)以校正容量積分值的方法。
作為使電池組退化的原因，可以作為例子舉出充放電電池組的次數(shù)、所述電池組的使用和存儲條件等等。
在所述電池組中，已經知道，隨著所述電池組的充放電次數(shù)增加，所述電池組的退化就越厲害。例如，在鋰離子電池中，已經知道，進行充放電操作500次，則具有60％的容量。
例如，由在日本專利申請公開號hei 9-243718等中披露的方法能夠獲得電池組充放電的次數(shù)。因此，能夠根據電池組充放電的次數(shù)校正容量積分值Y。
已知，可根據使用條件或者存儲條件改變電池組退化的方式。而且已知，例如，當長時間不停使用電池組時或者當在低溫等使用電池組時，所述電池組很有可能退化。日本專利申請公開號2000-260488披露了一種根據溫度變化計算電池剩余容量的方法。
不過，幾乎掌握不了所有的電池組使用條件或存儲條件。因此，根據電池組的使用條件或存儲條件來校正所述容量積分值Y是困難的。
作為校正容量積分值Y的另一種方法，考慮了一種方法，其中實際測量退化電池組的退化程度，并根據退化的認可程度校正所述容量積分值。
通過稱作為5小時(five-hour)方法測量所述電池組的退化程度。所述5小時方法是將所述電池組從空狀態(tài)充電到完全充電狀態(tài)后，將所述電池組放電大約5小時以測量所述電池組的退化程度的方法。
充電時間因電池容量的不同而不同。例如，在由索尼公司生產的數(shù)字攝像機中使用的“NP-FC10”(商標名稱)電池組中，對所述電池組充電需要大約3小時。
如上所述，當實際測量所述電池組的退化程度時，要花費8小時。即，當實際測量電池組的退化程度并根據所認可的退化程度校正所述容量時，需要長時間來校正所述容量。為了用如上所述的方法來實際測量所述電池組的退化程度，每次需要進行對所述電池組進行充放電操作。所以，實際測量所述電池組的退化程度，以致進一步加速了電池組的退化。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種新電池組和一種能夠解決實際電池組的如上所述問題的用于計算電池剩余容量的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供電池組和用于計算電池的剩余容量的方法，其中，能夠簡單地校正不僅基于充放電操作次數(shù)而且基于使用條件和存儲條件等的容量降低，并能夠檢測作為最接近實際剩余容量值的所述電池剩余容量。
隨著使用能夠充電的電池單元的電池組進一步退化，內部阻抗將增加。因此，當新電池組進行恒壓充電操作時，由于內部阻抗低，所以在開始充電操作時允許更多的電流流過，快速地降低了在充電操作期間流過的電流量并在短的充電時間(h1)對所述電池組完全地充電。另一方面，當退化電池組進行恒壓充電操作時，因為內部阻抗高，所以在開始充電操作時允許少量電流流過，并且在充電操作期間流過的電流量會慢慢地降低從而要求長的充電時間(h2)。
本發(fā)明的發(fā)明人通過不斷努力研究實現(xiàn)了如上所述目的。接著，它們意識到在退化電池組中，充電電流隨著如圖1的B所示的充電操作而變化，而在所述新電池組中，所述充電電流會隨著如圖1的A中所示的充電操作而變化，在充電電流達到參考電流值Ix之后電流流過的積分量在退化電池組中比在新電池組中多。
根據本發(fā)明的安裝在外部設備上的電池組包括充放電的電池單元；電流檢測裝置，用于檢測當對所述電池單元充放電時流過的電流；容量積分值計算裝置，用于通過對電流積分而計算容量積分值；復位裝置，用于當由電流檢測裝置檢測的電流達到規(guī)定值時，將所述容量積分值復位為參考容量積分值；存儲裝置，用于存儲最大容量積分值和所述參考容量積分值；以及數(shù)據計算裝置，用于根據所述容量積分值，計算電池的剩余容量數(shù)據。所述容量積分值計算裝置將該參考容量積分值作為參考而對電流進行積分。當由容量積分值計算裝置計算的容量積分值小于最大容量積分值時，數(shù)據計算裝置將由容量積分值計算裝置計算的容量積分值確定為所述電池的剩余容量數(shù)據，而當由容量積分值計算裝置計算的容量積分值不小于最大容量積分值時，數(shù)據計算裝置將該最大容量積分值確定為所述電池的剩余容量數(shù)據。
根據本發(fā)明的安裝在外部設備上的另一種電池組包括充放電的電池單元；電流檢測裝置，用于檢測當對所述電池單元充放電時流過的電流；容量積分值計算裝置，用于通過對電流積分而計算容量積分值；復位裝置，用于當由電流檢測裝置檢測的電流達到規(guī)定值時，將所述容量積分值復位為參考容量積分值；存儲裝置，用于存儲最大容量積分值和所述參考容量積分值；到達時間計數(shù)裝置，用于對由容量積分值計算裝置計算的容量積分值達到最大容量積分值的次數(shù)進行計數(shù)；以及參考容量積分值校正裝置，用于根據到達時間計數(shù)裝置所計次數(shù)而校正參考容量積分值。所述容量積分值計算裝置根據參考容量積分值對所述電流積分，以計算所述容量積分值，并將所述容量積分值確定為所述電池的剩余容量數(shù)據。
根據本發(fā)明的用于計算安裝在外部設備上的電池組的電池剩余容量的方法包括電流檢測步驟，用于檢測當對所述電池組的電池單元充放電時流過的電流；容量積分值計算步驟，用于通過對電流積分而計算容量積分值；復位步驟，用于當所述電流達到規(guī)定值時，將所述容量積分值復位為參考容量積分值；以及數(shù)據計算步驟，用于根據所述容量積分值，計算電池的剩余容量數(shù)據。在所述容量積分值計算步驟中，根據所述參考容量積分值對所述電流進行積分。在所述數(shù)據計算步驟中，將在所述容量積分值計算步驟中計算的容量積分值與在存儲裝置中存儲的最大容量積分值作比較，并且，當在容量積分值計算步驟中計算的容量積分值小于所述最大容量積分值時，將在容量積分值計算步驟計算的容量積分值確定為所述電池的剩余容量數(shù)據，而當在容量積分值計算步驟中計算的容量積分值大于所述最大容量積分值時，將所述最大容量積分值確定為所述電池的剩余容量數(shù)據。
根據本發(fā)明的用于計算安裝在外部設備上的電池組的電池剩余容量的另一種方法包括電流檢測步驟，用于檢測當對所述電池組內的電池單元充放電時流過的電流；容量積分值計算步驟，用于通過對電流積分而計算容量積分值；復位步驟，用于當所述電流達到規(guī)定值時，將所述容量積分值復位以獲得參考容量積分值；到達時間計數(shù)步驟，用于對由容量積分值計算步驟計算的容量積分值達到在存儲裝置中存儲的最大容量積分值的次數(shù)進行計數(shù)；以及第一參考容量積分值校正步驟，用于根據在到達時間計數(shù)步驟所計次數(shù)而校正在所述存儲裝置中存儲的所述參考容量積分值。在所述容量積分值計算步驟，根據參考容量積分值對所述電流積分，以計算所述容量積分值，并將所述容量積分值確定為所述電池的剩余容量數(shù)據。
根據下面參照附圖描述的實施例的解釋，本發(fā)明的其他目的及由本發(fā)明獲得的具體優(yōu)點將更明顯。


圖1是顯示在電池組繼續(xù)退化的狀態(tài)下對電池組充電時，容量積分值變化的示意圖。
圖2是顯示根據本發(fā)明的電池組的具體結構的方框圖。
圖3是顯示當對新電池組充電時，容量積分值、最大容量積分值和參考容量積分值變化的示意圖。
圖4是顯示當對電池組充電時所述容量積分值的變化和當流過第7電阻的電流值是Ix時將容量積分值設置為參考容量積分值的狀態(tài)的示意圖。
圖5是顯示當對電池組進行恒壓充電操作時，流過該第7電阻的電流量變化的示意圖。
圖6是顯示當所述容量積分值不小于最大容量積分值時，微型計算機輸出作為電池剩余容量數(shù)據的最大容量積分值的示意圖。
圖7是顯示當根據達到次數(shù)而校正參考容量積分值時，所述電池的剩余容量數(shù)據變化的示意圖。
圖8是顯示當所述微型計算機對達到次數(shù)計數(shù)時的處理流程的流程圖。
圖9是顯示當所述微型計算機校正所述參考容量積分值時的處理流程的流程圖。
圖10是顯示當所述微型計算機除了根據達到次數(shù)外還根據充放電操作次數(shù)校正所述參考容量積分值Y0時，所述電池剩余容量數(shù)據變化的示意圖。
圖11是顯示根據校正改變參考容量積分值的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將更詳細地描述根據本發(fā)明的電池組和用于計算電池的剩余容量的方法。
如圖2所示，根據本發(fā)明的電池組1包括充放電電池單元2，用于檢測對電池單元2進行充放電的電流的充放電電流檢測電路3，通信電路4，微型計算機5，微型計算機的電源6，溫度傳感器7，電壓檢測電路8，非易失性存儲器9和雙輸入NAND門10。
將電池組1連接或者合并到諸如視頻攝像機、便攜式電話或者個人計算機的電子設備，并用作所述電子設備的電源。
在根據本發(fā)明的電池組1中，將電池單元2的陰極連接到電池組1的正端TM+，而將電池單元2的陽極通過如下所述的第7電阻連接到電池組1的負端TM-。
所述充放電電流檢測電路3檢測當對所述電池組1充放電時流過的電流，以將所述電流提供給所述微型計算機5。所述充放電電流檢測電路3包括具有第一電阻11、第二電阻12、第三電阻13、第一開關晶體管14和用于充電電流的運算放大器15的充電電流檢測部分16，具有第4電阻21、第5電阻22、第6電阻23、第二開關晶體管24和用于放電電流的運算放大器25的放電電流檢測部分26，和第7電阻27。下面描述充放電電流檢測電路3的詳細操作。
所述通信電路4包括用于輸入數(shù)據的緩沖放大器31和用于輸出數(shù)據的緩沖放大器32。將用于輸入所述數(shù)據的緩沖放大器31連接到在微型計算機5中提供的數(shù)據輸入端51。將用于輸出數(shù)據的緩沖放大器32連接到在微型計算機5中提供的數(shù)據輸出端52。所述通信電路4通過用于輸出所述數(shù)據的緩沖放大器32輸出從數(shù)據輸出端52輸出的數(shù)據Sout。將從所述通信電路4輸出的數(shù)據提供給諸如電子設備的外部設備(未示出)。而且，所述通信電路4將從所述外部設備提供的數(shù)據Sin經過用于輸入數(shù)據的緩沖放大器31提供給所述數(shù)據輸入端51。
微型計算機5生成顯示所述電池組1狀態(tài)的數(shù)據。所述微型計算機5對充放電電流檢測電路3檢測的電流積分以計算顯示所述電池組1的剩余容量的容量積分值Y。所述微型計算機5對電池組1的充放電次數(shù)計數(shù)。而且，所述微型計算機5進行在所述外部設備和微型計算機之間的通信，例如，將電池的剩余容量數(shù)據輸出到所述外部設備。隨后將詳細描述所述微型計算機5的細節(jié)。
所述微型計算機電源6用作所述微型計算機5的電源。所述微型計算機電源6包括串聯(lián)穩(wěn)壓器或者復位電路等等。將所述微型計算機電源6連接到在所述微型計算機5中提供的電源端子53，以便將電源V通過所述電源端子53提供給微型計算機5。
例如，溫度傳感器7由溫度檢測電熱調節(jié)器(thermistor)組成。將溫度傳感器7安排在電池單元2附近的位置，或者和所述電池單元2接觸。將溫度傳感器7的溫度檢測值DT提供給所述微型計算機5的溫度檢測輸入端54。因此，所述微型計算機5能夠根據提供給溫度檢測輸入端54的溫度檢測值DT識別出電池單元2的溫度。
電壓檢測電路8通過由第8電阻35和第9電阻36組成的分壓電阻檢測電池單元2的端子之間的電壓。將來自電源檢測電路8的電壓檢測值DV提供給所述微型計算機5的電壓檢測輸入端55。因此，所述微型計算機5能夠根據提供給所述電壓檢測輸入端55的電壓檢測值DV識別出在電池單元2的端子之間的電壓。
所述非易失性存儲器9存儲最大容量積分值Ym、參考容量積分值Y0和參考電流值Ix。將非易失性存儲器9連接到在微型計算機5中提供的循環(huán)數(shù)據輸入端56。將在所述非易失性存儲器9中存儲的最大容量積分值Ym、參考容量積分值Y0和參考電流值Ix輸入到該循環(huán)數(shù)據輸入端56。如圖3所示，采用略微大于作為新產品的電池組1容量的值作為最大容量積分值Ym。在本發(fā)明中，作為當通過利用參考容量積分值Y0對作為發(fā)貨時還沒有充電的新產品的電池組1充電時獲得的容量積分值Y，使用90％完全充電的容量積分值。而且，在根據本發(fā)明的電池組1中，當對作為發(fā)貨時還沒有充電的新產品的電池組1充電以獲得等于參考容量積分值Y0的容量積分值Y時，使用作為參考電流值Ix的電流值I。
在雙輸入NAND門10中，將兩個輸入端中的一個連接到用于充電電流的運算放大器15的輸出端。將兩個輸入端中的另一個連接到用于放電電流的運算放大器25的輸出端。該雙輸入NAND門10具有通過第10電阻37連接到電源端53的輸出端。該雙輸入NAND門切換微型計算機5的運行模式。
現(xiàn)在詳細描述充放電電流檢測電路3。
將用于充電電流的運算放大器15的非反相輸入端經過第三電阻13和第7電阻27連接到電池單元2的陽極。將反相輸入端連接到作為用于設置放大因數(shù)的負反饋電阻的第二電阻12和第一電阻11。而且，將用于充電電流的運算放大器15連接到充電電流檢測輸入端57。因此，從用于充電電流的運算放大器15的輸出端輸出一電壓值，該電壓值通過按照第一電阻11的電阻值與第二電阻12的電阻值之比放大充電時在電池組1中流動的電流值而獲得。將所輸出電壓值提供給充電電流檢測輸入端57。
將用于充電電流的運算放大器25的非反相輸入端經過第6電阻23和第7電阻27連接到電池單元2的陽極。將反相輸入端連接到作為用于設置放大因數(shù)的負反饋電阻的第5電阻22和第4電阻21。而且，將用于放電電流的運算放大器25連接到放電電流檢測輸入端58。因此，從用于放電電流的運算放大器25的輸出端輸出一電壓值，該電壓值通過按照第4電阻21的電阻值跟第5電阻22的電阻值之比放大放電時在電池組1中流動的電流值而獲得。將所輸出電壓值提供給放電電流檢測輸入端58。
例如，第一開關晶體管14由場效應晶體管組成，并具有連接到微型計算機5的開關控制輸出端59的柵極。在該第一開關晶體管14的漏極和源極之間連接第一電阻11。因此，例如，當來自微型計算機5的開關控制輸出端59的信號電平變?yōu)楦?H)電平時，所述第一開關晶體管14導通。因此，第一電阻11的電阻值僅僅由基本上為0的第一開關晶體管14的電阻組成，并且用于充電電流的運算放大器15的放大因數(shù)增大。另一方面，例如，當來自微型計算機5的開關控制輸出端59的信號電平變?yōu)榈?L)電平時，所述第一開關晶體管14截止，并且用于充電電流的運算放大器15的放大因數(shù)是滿足第一電阻11的電阻值與第二電阻12的電阻值之比的放大因數(shù)，即，放大因數(shù)比在第一開關晶體管14導通時更小。
同樣第二開關晶體管24也由場效應晶體管組成，并具有連接到微型計算機5的開關控制輸出端60的柵極。在第二開關晶體管24的漏極和源極之間連接第4電阻21。因此，例如，當來自微型計算機5的開關控制輸出端60的信號電平變?yōu)楦?H)電平時，所述第二開關晶體管24導通。因此，第4電阻21的電阻值僅僅由基本上為0的第二開關晶體管24的電阻組成，并且所述運算放大器25的放大因數(shù)增大。另一方面，例如，當來自微型計算機5的開關控制輸出端60的信號電平變?yōu)榈?L)電平時，所述第二開關晶體管24截止，并且用于放電電流的運算放大器25的放大因數(shù)是滿足第4電阻21的電阻值與第5電阻22的電阻值之比的放大因數(shù)，即，放大因數(shù)比在第二開關晶體管24導通時更小。
這里，在正常運行模式期間(在運行期間)，微型計算機5一直監(jiān)控充電電流檢測輸入端57和放電電流檢測輸入端58的電平。當充電電流檢測輸入端57和放電電流檢測輸入端58的電平不比規(guī)定電平低時，微型計算機5將所述開關控制輸出端59和60的信號電平都設置為低(L)電平。因此，所述第一開關晶體管14和所述第二開關晶體管24兩者都截止，以致用于充電電流的運算放大器15的放大因數(shù)和用于放電電流的運算放大器25的放大因數(shù)降低。因此，在正常運行模式(正在運行時)中的微型計算機5可以使用來自低放大因數(shù)的用于充電電流的運算放大器15和用于放電電流的運算放大器25的輸出值，以測量在充電或者放電時在所述電池組1中流動的電流值。因此，測量了在充電和放電操作時流動的電流值，以致能夠計算出充放電電流積分值。
另一方面，在正常運行模式(正在運行)，當在所述電池組1中流動的充放電電流變?yōu)槠潆娏髦禐橐?guī)定值的小電流或者更小電流時，來自低放大因數(shù)的用于充電電流的運算放大器15和用于放電電流的運算放大器25的輸出同樣也降低。即，充電電流檢測輸入端57和放電電流檢測輸入端58的電平同樣也都變低。當充電電流檢測輸入端57和放電電流檢測輸入端58的電平為規(guī)定電平或者比規(guī)定電平更低，并且這種狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時間時，所述微型計算機5判決這種狀態(tài)為非加載(non-load)狀態(tài)，從而切換到省電模式(睡眠模式)。在省電模式時消耗的電力低于正常運行模式，以致能夠節(jié)省電路的能量。
所述微型計算機5在省電模式下將所述開關控制輸出端59和60的信號電平設置為高(H)電平。因此，第一開關晶體管14和第二開關晶體管24導通，并且用于充電電流的運算放大器15和用于放電電流的運算放大器25的放大值增大。因此，所述微型計算機5在所述省電模式下，通過利用來自放大因數(shù)高的用于充電電流的運算放大器15和用于放電電流的運算放大器25的輸出值，能夠測量在充電或者放電時流經電池組1的小電流的電流值。
這里，在省電模式，當所述充電或者放電電流的電流值變?yōu)橐?guī)定值或者更高時，來自低放大因數(shù)的用于充電電流的運算放大器15和用于放電電流的運算放大器25的輸出同樣也都增加。即，雙輸入NAND門10的兩個輸入端的電平變?yōu)楦唠娖剑灾码p輸入NAND門10的輸出變?yōu)榈碗娖?。如上所述，當提供給中斷輸入端的雙輸入NAND門10的輸出電平變?yōu)榈碗娖綍r，微型計算機5釋放省電模式以切換到正常運行模式。
如上所述，因為所述電池組1具有在省電模式比在正常運行模式更低的能耗，所以能夠節(jié)約所述電路的能量。而且，在所述電池組1中，微型計算機5通過輸入到開關控制輸出端59的開關控制輸出SW1而控制第一開關晶體管14的導通/截止，并通過輸入到開關控制輸出端60的開關控制輸出SW2而控制第二開關晶體管24的導通/截止。因此，在電池組1中，能夠改變用于充電電流的運算放大器15和用于放電電流的運算放大器25的放大因數(shù)。因此，能夠在省電模式檢測到小電流，而且通過如上所述的結構同時在正常運行模式也能夠測量所述電流值。
現(xiàn)在，下面將詳細地描述微型計算機5。
將所述微型計算機5的充電電流檢測輸入端57連接到用于充電電流的運算放大器15的輸出端，并將放電電流檢測輸入端58連接到用于放電電流的運算放大器25的輸出端。而且，將微型計算機5的中斷輸入端63連接到雙輸入NAND門10的輸出端，該雙輸入NAND門10具有分別連接到用于充電電流的運算放大器15的輸出端和用于放電電流的運算放大器25的輸出端的兩個輸入端。而且，通過第10電阻37將雙輸入NAND門10的輸出端連接到電源端53。而且，將微型計算機5的溫度檢測輸入端54連接到溫度傳感器7的輸出端72。將循環(huán)數(shù)據輸入端56連接到非易失性存儲器9的輸出端73，并將接地端62連接到電池單元2的陽極。
所述微型計算機5根據存儲在非易失性存儲器9中的參考容量積分值Y0來計算所述容量積分值Y，并根據該容量積分值Y計算電池的剩余容量數(shù)據。而且，微型計算機5將所計算的電池剩余容量輸出到外部設備。而且，微型計算機5根據所述容量積分值Y達到最大容量積分值Ym的次數(shù)和電池組1充放電的次數(shù)來校正所述參考容量積分值Y0。
所述微型計算機5計算所述電流值以計算所述容量積分值Y。如圖4所示，所述微型計算機5每次在恒壓充電操作之后的充電電流Io的電流值變?yōu)镮x時，將所述容量積分值Y復位為所述參考容量積分值Y0，以計算出容量積分值Y。而且，所述微型計算機5確定當容量積分值Y小于最大容量積分值Ym時所計算的容量積分值Y，作為所述電池的剩余容量數(shù)據。當所述容量積分值Y不小于最大容量積分值Ym時，所述微型計算機5將所述最大容量積分值Ym確定為所述電池的剩余容量數(shù)據。
下面描述在所述微型計算機5中計算的所述容量積分值Y變?yōu)樗鲎畲笕萘糠e分值Ym或者更大的原理。
在根據本發(fā)明的所述電池組1中，隨著所述電池組的不斷退化，所述電池單元2的內部電阻將增大。即，當所述新電池組1進行恒壓充電操作時，所述電池單元2的內部阻抗是低的。從而，在開始如圖5的A所示的充電操作時，將大量的電流提供給第7電阻27。所提供的電流量將迅速降低并在規(guī)定時間(h1)完成充電操作。另一方面，當退化的電池組1進行恒壓充電操作時，因為所述電池單元2的內部阻抗高，所以在開始充電操作時提供給第7電阻27的電流量是小的。所提供的電流量的降低變慢，并且它將花費比以上規(guī)定時間(h1)更長的時間(h2)，直至完成如圖5的B所示的充電操作。
所以，當對退化電池組1進行恒壓充電操作時，當所述電流值達到Ix時，所述電池組1還沒有達到完全充電的90％。而且，當所述退化電池組1進行恒壓充電操作時，在所述電流值達到Ix之后提供給第7電阻27的電流量比所述新電池組1的更大。
根據上述理由，當所述微型計算機5在每次進行恒壓充電操作后所述電流值達到Ix時，將所述容量積分值Y復位為所述參考容量積分值Y0，以便計算出所述容量積分值Y，在所述退化電池組1中的所述容量積分值在進行充電操作時將按如圖1的D所示變化，而在所述新電池組1中的所述容量積分值將按如圖1的C所示變化。即，在所述退化電池組1中，當完全充電所述電池組時獲得的容量積分值Y比所述新電池組1的更大。當對所述新電池組1完全充電時，將最大容量積分值Ym設置為略大于所述容量積分值Y的值。因此，隨著所述電池組1的繼續(xù)退化，所述容量積分值Y在完全充電時高于所述最大積分值Ym，已達到最大容量積分值Ym。
因此，當所述容量積分值Y是最大容量積分值Ym或者更高時，所述微型計算機5將作為所述電池的剩余容量數(shù)據的所述最大容量積分值Ym輸出到所述外部設備。因此，如圖6的E所示，輸出所述電池組1的電池剩余容量數(shù)據，以防止所述最大容量積分值遠遠地大于所述新電池組1的容量。結果，例如，當在電子設備中顯示所述電池組1的剩余容量時，能夠防止所顯示的所述電池組1的剩余容量遠遠地高于在完全對所述新電池組1充電時獲得的所述容量。
而且，所述微型計算機5根據所述容量積分值Y達到所述最大容量積分值Ym的次數(shù)(隨后稱作為達到次數(shù))來校正所述參考容量積分值Y0。
如上所述，因為在所述退化電池組1中的所述電池單元2的內部阻抗高，所以將降低開始充電操作時提供給第7電阻27的電流量，從而使得所提供的電流量的降低變慢。因此，當所述電流值達到Ix時，所述電池組還沒有達到完全充電的90％。即，在所述電池組1中，隨著所述電池組1的進一步退化，當所述電流值達到Ix時所獲得的實際容量積分值將小于所述參考容量積分值Y0。
而且，當所述電池組1進一步退化時，在完全充電時的所述容量積分值Y將大于所述最大容量積分值Ym，以致所述容量積分值Y達到所述最大容量積分值Ym的次數(shù)增多。即，所述達到次數(shù)表示所述電池組1的退化程度。
所以，根據所述達到次數(shù)用這樣一種方法對參考容量積分值Y0校正，以致例如，每次電池組1的達到次數(shù)增加10次時，對所述參考容量積分值Y0的值校正以便具有所述校正之前值的95％。這樣，在所述電池組1中，能夠根據所述電池組1的實際容量校正所述電池的剩余容量數(shù)據。由此，在所述電池組1中，能夠根據由于存儲條件或者使用條件以及充放電操作次數(shù)而導致的退化來校正所述電池的剩余容量數(shù)據。如圖7的F所示，在所述電池組1中，能夠對所述電池的剩余容量校正，以致和所述電池組1的電池實際剩余容量接近。
而且，在所述電池組1中，進行下面所提及的兩種校正。即，進行所述電池的剩余容量數(shù)據的校正，以致當所述容量積分值Y變?yōu)樽畲笕萘糠e分值Ym或者更大時，為外部設備存儲作為所述電池剩余容量數(shù)據的最大容量積分值Ym。基于達到次數(shù)執(zhí)行對參考容量積分值Y0的校正。因此，由微型計算機5輸出的剩余容量數(shù)據被確定為更精確校正的參考容量校正值Yh，并具有更接近所述電池組1的電池實際剩余容量的值。
在本發(fā)明中，將根據達到次數(shù)校正的參考容量積分值Y0存儲在非易失性存儲器9中。
下面描述用于計數(shù)在微型計算機5中的達到次數(shù)的方法。
如圖8所示，在步驟ST1，首先檢測充電電流是否提供給了第7電阻27。當將充電電流提供給了所述電阻時，流程進行到步驟ST2。當沒有將充電電流提供給所述電阻時，完成達到次數(shù)的計數(shù)。
接著，在步驟ST2，檢測所述容量積分值Y是否小于所述最大積分值Ym。當所述容量積分值Y小于所述最大容量積分值Ym時，完成達到次數(shù)的計數(shù)。當所述容量積分值Y不小于所述最大容量積分值Ym時，流程進行到步驟ST3。
接著，在步驟ST3，檢測在放電操作之后所述容量積分值Y是否開始達到所述最大容量積分值Ym。當所述容量積分值Y在放電操作之后開始達到所述最大容量積分值Ym時，流程進行到步驟ST4。當所述容量積分值Y在放電操作之后有開始達到所述最大容量積分值Ym時，完成達到次數(shù)的計數(shù)。
接著，在步驟ST4，將用于計數(shù)達到次數(shù)的計數(shù)器數(shù)目加1。
而且，微型計算機5根據在所述電池組1中的充放電操作次數(shù)對所述參考容量積分值Y0進行校正。
作為所述電池組1的退化原因，舉例說明電池組1的充放電次數(shù)、所述電池組1的使用和存儲條件等。因此，用這樣的方法根據在所述電池組1中充放電操作次數(shù)來校正所述參考容量積分值Y0，以致每次在所述電池組1中的充放電操作次數(shù)增加例如50次時，校正所述參考容量積分值Y0的值，以便具有在所述校正之前的值的95％。因此，能夠校正所述電池組1的所述剩余容量，以致接近所述電池組1的電池實際剩余容量。舉例說明在例如日本專利申請公開號hei 9-243718中披露的一種方法，作為用于計數(shù)對電池組1充放電次數(shù)的方法。
下面描述在所述電池組1中，用于校正所述參考容量積分值Y0的方法。
如圖9所示，在步驟ST11，首先判決提供給第7電阻27的電流值是否是Ix。當提供給第7電阻27的電流值是Ix時，流程進行到步驟ST12。當提供給第7電阻27的電流值不是Ix時，完成所述參考容量積分值Y0的校正。
接著，在步驟ST12，判決所述達到次數(shù)是否是用于校正參考容量積分值Y0的次數(shù)。當所述達到次數(shù)是用于校正參考容量積分值Y0的次數(shù)時，流程進行到步驟ST13。當所述達到次數(shù)不是用于校正參考容量積分值Y0的次數(shù)時，流程進行到步驟ST14。
在步驟ST13，在根據達到次數(shù)而校正所述參考容量積分值Y0之后，所述流程進行到步驟ST14。
接著，在步驟ST14，判決所述充放電操作次數(shù)是否是用于校正參考容量積分值Y0的次數(shù)。當所述充放電操作次數(shù)是用于校正參考容量積分值Y0的次數(shù)時，所述流程進行到步驟ST15。當所述充放電操作次數(shù)不是用于校正參考容量積分值Y0的次數(shù)時，完成參考容量積分值Y0的校正。
接著，在步驟ST15，在根據充放電操作的次數(shù)校正所述參考容量積分值Y0之后，完成所述參考容量積分值Y0的校正。
盡管上述實施例是作為僅僅對所述參考容量積分值Y0進行校正的結構來描述的，但除此之外還可以校正最大容量積分值Ym。在此例子中，假定所述最大容量積分值Ym的值是例如將所述參考容量積分值Y0的大約15％添加到所述參考容量積分值Y0的值，則根據所述參考容量積分值Y0的校正，可以校正所述最大容量積分值Ym。
如上所述，在所述電池組1中，所述微型計算機5根據充放電操作次數(shù)以及達到次數(shù)來校正所述參考容量積分值Y0，以便獲得在所述校正之后的參考容量積分值Yh。因此，在所述電池組1中，由所述微型計算機5計算的所述電池的剩余容量數(shù)據如同圖10的G所示那樣被精確校正，以致所述剩余容量能夠更接近所述電池組1的電池實際剩余容量。
而且，在所述電池組1中，所述微型計算機5校正所述參考容量積分值Y0。即，在所述電池組1中，修改軟件以致能夠校正所述電池的剩余容量數(shù)據，并在不增加成本的情況下能夠校正所述電池的剩余容量數(shù)據。
如圖11所示，最好提供更低的極限來校正所述參考容量積分值Y0。為校正所述參考容量積分值Y0而提供更低極限。因此，能夠防止對所述容量積分值Y的過度校正。
如上所述，在所述電池組1中，將所述最大容量積分值Ym存儲在非易失性存儲器9中。當所計算的容量積分值Y小于最大容量積分值Ym時，所述微型計算機5將所計算的容量積分值Y確定為所述電池的剩余容量數(shù)據。當所計算的容量積分值Y不小于最大容量積分值Ym時，所述微型計算機5將最大容量積分值Ym確定為所述電池的剩余容量數(shù)據。因此，在所述電池組1中，能夠防止由所述微型計算機5輸出的所述電池剩余容量數(shù)據遠遠大于所述新電池組1的所述容量。
而且，在所述電池組1中，所述微型計算機5根據達到次數(shù)來校正所述參考容量積分值Y0。特別是，在所述電池組1中，能夠根據所述電池組1的退化程度來校正所述電池的剩余容量數(shù)據。因此，在所述電池組1中，能夠根據不僅由于所述充放電操作次數(shù)，而且由于存儲條件或者使用條件導致的退化程度來校正所述電池的剩余容量數(shù)據。能夠更精確地校正由所述微型計算機5計算的所述電池的剩余容量數(shù)據，以致所述電池的剩余容量能夠更接近所述電池組1的電池實際剩余容量。
本發(fā)明不限于參考所述附圖解釋的上述實施例。顯然，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離所附權利要求及其精髓的范圍的情況下可以做出各種修改、替代或者等同。
工業(yè)實用性如上所述，在根據本發(fā)明的電池組中，所述數(shù)據計算裝置當由所述容量積分值計算裝置計算的容量積分值小于所述最大容量積分值時，將由所述容量積分值計算裝置計算的容量積分值確定為所述電池的剩余容量數(shù)據，而當由所述容量積分值計算裝置計算的容量積分值不小于所述最大容量積分值時，將所述最大容量積分值確定為所述電池的剩余容量數(shù)據。因此，在根據本發(fā)明的電池組中，能夠防止所述電池的剩余容量數(shù)據遠遠大于所述新電池組的容量。
在根據本發(fā)明的電池組中，所述參考容量積分值校正裝置根據所述容量積分值達到所述最大容量積分值的次數(shù)來校正所述參考容量積分值。因此，在根據本發(fā)明的電池組中，能夠根據所述退化程度來校正所述電池的剩余容量數(shù)據。即，在根據本發(fā)明的電池組中，能夠根據不僅由于所述充放電操作次數(shù)，而且由于存儲條件或者使用條件導致的退化程度來校正所述電池的剩余容量數(shù)據。因此，所述電池的剩余容量數(shù)據能夠更接近電池的實際剩余容量。
而且，在用于計算根據本發(fā)明的電池剩余容量的方法中，當由所述容量積分值計算步驟計算的容量積分值小于所述最大容量積分值時，將由所述容量積分值計算步驟計算的容量積分值確定為所述電池的剩余容量數(shù)據，而當由所述容量積分值計算步驟計算的容量積分值大于所述最大容量積分值時，將所述最大容量積分值確定為所述電池的剩余容量數(shù)據。因此，根據用于計算本發(fā)明的電池的剩余容量的方法，能夠防止所述電池的輸出剩余容量數(shù)據遠遠大于所述新電池組的所述容量。
而且，還是在用于計算根據本發(fā)明的電池的剩余容量的方法中，在第一參考容量積分值校正步驟中，根據在達到次數(shù)計數(shù)步驟中計數(shù)的次數(shù)對存儲在所述存儲裝置的參考容量積分值進行校正。因此，在根據本發(fā)明的用于計算電池組的剩余容量的方法中，能夠根據不僅由于所述充放電操作次數(shù)，而且由于存儲條件或者使用條件導致的退化程度來校正所述電池的剩余容量數(shù)據。因此，所述電池的剩余容量數(shù)據能夠更接近所述電池的實際剩余容量的值。
權利要求
1.一種安裝在外部設備上的電池組，所述電池組包括充放電的電池單元；電流檢測裝置，用于檢測當對所述電池單元充放電時流過的電流；容量積分值計算裝置，用于通過對該電流進行積分來計算容量積分值；復位裝置，用于當由該電流檢測裝置檢測的電流達到規(guī)定值時，將所述容量積分值復位為參考容量積分值；存儲裝置，用于存儲最大容量積分值和所述參考容量積分值；以及數(shù)據計算裝置，用于根據所述容量積分值，計算電池的剩余容量數(shù)據，其中，所述容量積分值計算裝置通過將參考容量積分值作為參考而對電流進行積分，當由所述容量積分值計算裝置計算的所述容量積分值小于所述最大容量積分值時，該數(shù)據計算裝置將由所述容量積分值計算裝置計算的容量積分值判定為所述電池的剩余容量數(shù)據，而當由所述容量積分值計算裝置計算的容量積分值不小于該最大容量積分值時，所述數(shù)據計算裝置將最大容量積分值判定為所述電池的剩余容量數(shù)據。
2.如權利要求1所述的電池組，還包括到達時間計數(shù)裝置，用于對由容量積分值計算裝置計算的容量積分值達到最大容量積分值的次數(shù)進行計數(shù)；以及參考容量積分值校正裝置，用于根據所述到達時間計數(shù)裝置所計數(shù)的次數(shù)來校正所述參考容量積分值。
3.如權利要求2所述的電池組，其中，由所述參考容量積分值校正裝置校正的所述參考容量積分值是規(guī)定值或者比規(guī)定值更大的值。
4.如權利要求1所述的電池組，還包括數(shù)據輸出裝置，用于將所述電池的剩余容量數(shù)據輸出到所述外部設備。
5.如權利要求1所述的電池組，還包括充放電時間計數(shù)裝置，用于對電池充放電次數(shù)進行計數(shù)，其中，該參考容量積分值校正裝置根據由所述充放電時間計數(shù)裝置所計次數(shù)來校正所述參考容量積分值。
6.一種安裝在外部設備上的電池組，所述電池組包括充放電的電池單元；電流檢測裝置，用于檢測當對所述電池單元充放電時流過的電流；容量積分值計算裝置，用于通過對所述電流積分來計算容量積分值；復位裝置，用于當由該電流檢測裝置檢測的電流達到規(guī)定值時，將所述容量積分值復位為參考容量積分值；存儲裝置，用于存儲最大容量積分值和所述參考容量積分值；到達時間計數(shù)裝置，用于對該容量積分值達到最大容量積分值的次數(shù)進行計數(shù)；以及參考容量積分值校正裝置，用于根據所述到達時間計數(shù)裝置所計次數(shù)來校正該參考容量積分值，其中所述容量積分值計算裝置根據所述參考容量積分值對所述電流積分，以計算所述容量積分值，并將所述容量積分值確定為電池的剩余容量數(shù)據。
7.如權利要求6所述的電池組，其中，由所述參考容量積分值校正裝置校正的所述參考容量積分值是規(guī)定值或比規(guī)定值更大的值。
8.如權利要求6所述的電池組，還包括數(shù)據輸出裝置，用于將所述電池的剩余容量數(shù)據輸出到所述外部設備。
9.如權利要求6所述的電池組，還包括充放電時間計數(shù)裝置，用于對電池充放電次數(shù)進行計數(shù)，其中，該參考容量積分值校正裝置根據由所述充放電時間計數(shù)裝置所計次數(shù)來校正所述參考容量積分值。
10.一種用于計算安裝在外部設備上的電池組的電池剩余容量的方法，所述方法包括電流檢測步驟，用于檢測當對該電池組內的電池單元充放電時流過的電流；容量積分值計算步驟，用于通過對該電流積分而計算容量積分值；復位步驟，用于當所述電流達到規(guī)定值時，將所述容量積分值復位為參考容量積分值；以及數(shù)據計算步驟，用于根據所述容量積分值，計算電池的剩余容量數(shù)據，其中，在所述容量積分值計算步驟中，根據所述參考容量積分值對所述電流進行積分，并在所述數(shù)據計算步驟中，將在所述容量積分值計算步驟中計算的容量積分值與在存儲裝置中存儲的最大容量積分值比較，并且，當在容量積分值計算步驟中計算的容量積分值小于所述最大容量積分值時，將在容量積分值計算步驟中計算的容量積分值確定為所述電池的剩余容量數(shù)據，而當在容量積分值計算步驟中計算的容量積分值大于所述最大容量積分值時，將所述最大容量積分值確定為所述電池的剩余容量數(shù)據。
11.如權利要求10所述的用于計算電池剩余容量的方法，還包括到達時間計數(shù)步驟，用于對該容量積分值計算步驟中計算的容量積分值達到該最大容量積分值的次數(shù)進行計數(shù)；以及第一參考容量積分值校正步驟，用于根據在該到達時間計數(shù)步驟所計次數(shù)而校正所述參考容量積分值。
12.如權利要求11所述的用于計算電池剩余容量的方法，其中，由所述第一參考容量積分值校正步驟校正的所述參考容量積分值是規(guī)定值或比規(guī)定值更大的值。
13.如權利要求10所述的用于計算電池剩余容量的方法，還包括數(shù)據輸出步驟，用于將所述電池的剩余容量數(shù)據輸出到所述外部設備。
14.如權利要求10所述的用于計算電池剩余容量的方法，還包括充放電時間計數(shù)步驟，用于對該電池單元充放電次數(shù)進行計數(shù)，以及第二參考容量積分值校正步驟，用于根據由所述充放電時間計數(shù)步驟所計次數(shù)而校正所述參考容量積分值。
15.如權利要求14所述的用于計算電池剩余容量的方法，其中，由所述第二參考容量積分值校正步驟校正的所述參考容量積分值是規(guī)定值或比規(guī)定值更大的值。
16.一種用于計算安裝在外部設備上的電池組的電池剩余容量的方法，所述方法包括電流檢測步驟，用于檢測當對該電池組內的電池單元充放電時流過的電流；容量積分值計算步驟，用于通過對該電流積分而計算容量積分值；復位步驟，用于當所述電流達到規(guī)定值時，將所述容量積分值復位以獲得參考容量積分值；到達時間計數(shù)步驟，用于對由該容量積分值計算步驟計算的容量積分值達到在存儲裝置中存儲的最大容量積分值的次數(shù)進行計數(shù)；以及第一參考容量積分值校正步驟，用于根據在該到達時間計數(shù)步驟中所計次數(shù)而校正在所述存儲裝置存儲的所述參考容量積分值，其中在所述容量積分值計算步驟，根據該參考容量積分值對所述電流積分，以計算所述容量積分值，并將所述容量積分值確定為所述電池的剩余容量數(shù)據。
17.如權利要求16所述的用于計算電池剩余容量的方法，其中，由所述第一參考容量積分值校正步驟校正的所述參考容量積分值是規(guī)定值或比規(guī)定值更大的值。
18.如權利要求16所述的用于計算電池剩余容量的方法，還包括數(shù)據輸出步驟，用于將所述電池的剩余容量數(shù)據輸出到所述外部設備。
19.如權利要求16所述的用于計算電池剩余容量的方法，還包括充放電時間計數(shù)步驟，用于對該電池單元充放電次數(shù)進行計數(shù)，以及第二參考容量積分值校正步驟，用于根據由所述充放電時間計數(shù)步驟所計次數(shù)而校正在所述存儲裝置中存儲的所述參考容量積分值。
20.如權利要求19所述的用于計算電池剩余容量的方法，其中，由所述第二參考容量積分值校正步驟校正的所述參考容量積分值是規(guī)定值或比規(guī)定值更大的值。
全文摘要
一種具有計算可充電電池單元剩余能量的功能的電池組。合并在電池組中的微型計算機(5)計算能量積分值Y。如果所述能量積分值Y在最大能量積分值Ym之下，則所述微型計算機(5)將它用作電池剩余能量數(shù)據，而如果所計算的能量積分值Y是該最大能量積分值或更多，則將該最大能量積分值Ym用作電池剩余能量數(shù)據。所述微型計算機(5)根據所述能量積分值Y達到所述最大能量積分值Ym的次數(shù)而校正參考能量積分值Yo。
文檔編號H01M10/44GK1547786SQ0380092
公開日2004年11月17日 申請日期2003年6月11日 優(yōu)先權日2002年6月12日
發(fā)明者土谷之雄, 佐藤秀幸, 幸, 田代圭 申請人:索尼株式會社