CN100514082C - 电池剩余容量计算方法、电池剩余容量计算装置和电池剩余容量计算程序 - Google Patents

电池剩余容量计算方法、电池剩余容量计算装置和电池剩余容量计算程序 Download PDF

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CN100514082C CNB200480025117XA CN200480025117A CN100514082C CN 100514082 C CN100514082 C CN 100514082C CN B200480025117X A CNB200480025117X A CN B200480025117XA CN 200480025117 A CN200480025117 A CN 200480025117A CN 100514082 C CN100514082 C CN 100514082C
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Abstract

提供了一种通过使用相对简单的电路结构来高精度地预测二次电池的剩余容量的电池剩余功率计算方法、电池剩余功率计算设备、电池剩余功率计算程序。测量二次电池的输出电压值。将使用模式分为高消耗模式和低消耗模式,在高消耗模式中输出电流是预定阈值或更大,在低消耗模式中输出电流低于预定阈值。在低消耗模式中,根据所述输出电压值以及作为二次电池的放电特性的预定参考电压曲线来计算剩余功率。在高消耗模式中,在假定当低消耗模式变化为高消耗模式时的剩余功率的变化几乎为零的情况下,计算所述的剩余功率。

Description

电池剩余容量计算方法、电池剩余容量计算装置 和电池剩余容量计算程序
技术领域
本发明涉及一种用于计算二次电池的可用电量的电池剩余容量计算方 法、电池剩余容量计算装置、和电池剩余容量计算程序。
背景技术
便携式电话目前已经不但合并了传统呼叫功能,还合并了电子邮件功能、 数字相机功能等,并且因此正变为高功能性便携类型的多功能电子设备。便 携式电话由诸如锂离子二次电池的二次电池形成的电池驱动。为了使便携式 电话的用户无顾虑地/使用使_携式电话,需要向用户通知电池的精确剩余容量。 这是因为在用户外出时的 一段期间便携式电话的电池耗尽是用户最希望避免 的问题,并且如果用户正确地知道了电池的剩余容量,则用户能够防止电池
耗尽。然而,便携式电话的剩余容量的显示通常是如图IO所示的三级显示,
这不能满足用户的需要。
便携式电话中的剩余容量传统上通过仅测量电池的电压并比较电压和参 考值来执^f亍的。然而,电压与剩余容量之间的关系不是一对一的关系,因此 7使用这种计算方法,不能正确地显示剩余容量。因此目前情况下的剩余容量 计算方法通常引起即使使用便携式电话,所显示的剩余容量也会增加的问题。
因此难以将剩余容量显示从目前的三级显示改变为更详细的显示,例如10级
显示。尽管提出了一种解决所显示的剩余容量增加的问题的方法,但是这种
方法不会根本上提高剩余容量的精确性(请参阅例如日本专利未开平No. Hei 8-237336 )。
另一方面,两种方法,即,电流积分方法和电压方法已被提出为用于高 精确性地计算电池的剩余容量的方法。电流积分方法通过将放电电流的积分 值从满充电容量中减去而计算当前的剩余容量。然而,便携式电话等的电流 变化的特征在于备用时间期间(在使用便携式电话的状态中占用了最长时间) 的电流与呼叫时间期间的电流相差100倍或更多,并且有类似脉冲的电流流动。因此,为了精确地测量和积分这种电流,要求具有宽动态范围和优异频 率特性的高精度电流测量电路。因此向诸如便携式电话等的小便携型电子设 备应用这种电路是不实际的。
另一方面,在电压方法中,在各种条件下预先测量电压与剩余容量之间 的关系,并且将实际使用期间测量的电压与上述关系进行比较,从而计算剩 余容量。建议存储与电压和电流的组合对应的剩余容量作为大数量表,并且 将测量的电压和测量的电流与该表进行比较,从而计算剩余容量,并且还根 据电池的温度和降级状态校正该值(请参阅例如日本专利未开平No.
2002-214310)。
如由日本专利未开平No.2002-214310所指出的,二次电池根据电流、温 度和降级状态等的^f吏用条件来大大地改变电压与剩余容量之间的关系。因此 必须在与使用条件对应的许多条件下测量电压与剩余容量之间的关系,随后 创建一个表。然而,这种不遗余力创建的表通常是通过恒定电流放电或恒定 功率放电的实验来获得,因此在便携式电话的实际使用条件中远不能实现的。
也就是,即使用相同的电流、相同的温度、和相同的降级状态,电压与 剩余容量之间的关系仍根据表示如何使用便携式电话(例如,表示呼叫是在 备用状态之后开始的)的使用历史而变化。因此,当在使用条件总是改变的 实际使用环境中计算剩余容量时,使用在理想放电条件(例如恒定电流放电 条件或恒定功率放电条件)下创建的表的方法在计算上精确性较低。
提出了另一种組合电流积分方法和电压方法的方法。这种方法通过在难 以计算精确电流积分时的备用时间使用电压方法和在电流较高时的呼叫时间 等期间使用电流积分方法来计算剩余容量(请参阅日本专利未开平No. 2002-181906 )。该方法旨在通过^f吏用《又备用时间的电压方法来减少电压方法 所需的表的数目,并且在呼叫时间通过使用电流积分方法来精确地计算剩余 容量。然而,本发明也需要使用电流积分方法,并且因此需要高精度的电流 测量电i?各。
如上所述,在日本专利未开平No. Hei 8-237336中所公开的仅测量电压 的剩余容量计算方法的优势在于能够用相对简单的电路配置来计算剩余容 量。然而,因为剩余容量计算方法的较差的计算精度,难以向用户显示比目 前状况下的剩余容量显示更精确的剩余容量。
另外,当高精度地计算电池剩余容量时,传统的电流积分方法和传统的
6电压方法都需要电流测量,并且需要电流测量的电路。另外,考虑到便携式 电话等的电流变化的特性,即使使用这种电路,也难以高精度地测量积分电 流。因此在现实中使用电流积分方法实现高精度的剩余容量估计是不可能的。 因此本发明的目的是提供一种电池剩余容量计算方法、电池剩余容量计 算装置、和电池剩余容量计算程序,使其能够使用相对简单的电路配置高精 度地估计二次电池的剩余容量。
发明内容
为了解决上面的问题,根据本发明,提供一种对作为二次电池可放电的 电能容量的剩余容量进行计算的电池剩余容量计算方法,所述电池剩余容量
计算方法包括:电压测量步骤,用于测量所述二次电池的输出电压值;模式 确定步骤,用于将所述二次电池的使用模式分为高消耗模式和低消耗模式, 在高消耗模式中输出电压值不低于阔值,在低消耗模式中输出电压值低于阈 值;低消耗时间剩余容量计算步骤,用于根据所述输出电压值以及作为所述 二次电池的放电特性的预定参考电压曲线来计算所述低消耗模式中的剩余容 量;和高消耗时间剩余容量计算步骤,用于在假定从所述低消耗模式到所述 高消耗模式改变时、在剩余容量中存在小的变化的情况下,计算所述高消耗 模式中的剩余容量。
通过将二次电池的使用模式分为其中输出电压值不低于阁值的高消耗模 式和其中输出电压值低于阈值的低消耗模式,根据参考电压曲线计算低消耗 模式中的剩余容量,并且假设使用模式变化时剩余容量的变化为零,对于剩 余容量计算可以消除由二次电池的内部阻抗的影响引起的电压变化。另外, 由于低消耗模式中的放电特性可以通过使用参考电压曲线来表示,因此能够 减少特性信息的容量,并且减少了计算电池剩余容量所必需的存储容量。
根据本发明的电池剩余容量计算方法还包括:初始化步骤,用于将参考 剩余容量设定为使用模式变化之前的剩余容量,并且将起始电压设定为高消 耗模式起始时的输出电压,其中在所述高消耗时间剩余容量计算步骤中,剩 余容量是基于所述参考剩余容量、所述起始电压、所述二次电池的预定截止 电压、和所述输出电压值来计算的。由于剩余容量是基于参考剩余容量、起 始电压、和截止电压来计算的,因此能够在高消耗模式仅测量输出电压值就 可以精确并详细地计算剩余容量。另外,由于仅执行了电压测量来计算剩余容量,因此消除了对用于类似脉冲的电流变化的复杂电流表的需要。因此能 够简化实现根据本发明的电池剩余容量计算方法的配置。
所述高消耗模式中的剩余容量Qm可以基于等式
Qm = Qn-Qn(,-,) -Qn(^^)来计算,所述等式使用参考剩余容量Qn、 (Vn —Vt) Vn —Vt
起始电压Vn、截止电压Vt、和输出电压值Vm。由于通过简单等式就可以计
算高消耗模式中的剩余容量,因此不需要作为用于执行操作的电路的复杂运
算部件。另外,由于在计算剩余容量中可以消除取决于使用环境和使用历史
的二次电池的内部阻抗的影响,因此能够消除存储大容量的放电特性数据的
需要,并且减少计算电池剩余容量所需的存储容量。
#>据本发明的电池剩余容量计算方法还包括:初始化步骤,用于将电压 差异设定为在使用模式改变时的输出电压变化,其中在所述高消耗时间剩余 容量计算步骤中,剩余容量是基于所述电压差异和所述输出电压值来计算的。
通过二次电池的使用模式改变时的内部阻抗的影响来改变电压差异。因此, 通过4艮据电压差异和输出电压来计算剩余容量,能够消除内部阻抗的影响, 并且能够精确地时刻计算剩余容量。
另外,相加电压值(Vm + AV)可以通过将所述电压差异AV与所述输出 电压值Vm相加来计算,并且在所述参考电压曲线上在所述相加电压值(Vm + AV)处的剩余容量在该消津t模式中禎:设定为剩余容量Qm。由于计算了相 加电压值并且根据参考电压曲线和相加电压值计算了剩余容量,因此,能够 在假设二次电池的使用模式变化时的电压变化中没有电压差异消除了内部阻 抗的影响的情况下计算剩余容量。
所述二次电池是处于所述低消耗模式还是处于所述高消耗模式例如可以 在所述模式确定步骤中通过测量所述二次电池的输出电流值,检测二次电池 的输出电压的变化,并且从被二次电池提供电源的电子设备方获得信息来确 定。当与电子设备交换信息时,能够简化用于检测使用模式的組成部件。另 外,即使当检测所消耗的电流来进行确定时,也不需要高精度的测量,因此 能够减少制造成本。
另外,为了解决上述问题,根据本发明,提供一种对作为二次电池可放 电的电能容量的剩余容量进行计算的电池剩余容量计算设备,所述电池剩余 容量计算设备包括:电压测量部件,用于测量所述二次电池的输出电压值;
8和运算部件,用于执行信息处理,在所述运算部件中记录有作为所述二次电
池的放电特性的参考电压曲线;其中所述运算部件将所述二次电池的使用模 式分为高消IW莫式和低消耗模式,在高消耗模式中输出电压值不低于阈值, 在低消耗模式中输出电压值低于阈值,所述运算部件根据所述电压测量部件 测量的电压值以及所述参考电压曲线来计算所述低消耗模式中的所述二次电 池的剩余容量,并且所述运算部件根据作为使用模式改变之前的剩余容量的 参考剩余容量、作为在高消耗模式起始时的输出电压的起始电压、所述二次 电池的预定截止电压、和所述输出电压值来计算所述高消4毛模式中的剩余容 量。
由于剩余容量是基于参考剩余容量、起始电压、和截止电压来计算的,
因此能够在高消耗模式仅测量输出电压值就可以精确并详细地计算剩余容
量。另外,由于仅执行了电压测量来计算剩余容量,因此消除了对用于类似
脉冲的电流变化的复杂电流表的需要。因此能够简化实现根据本发明的电池
剩余容量计算方法的配置。所述高消耗模式中的剩余容量Qm可以通过等式
Qm = Qn-Qn(Vn —Vm)- Qn(^Z^)来计算,所述等式使用参考剩余容量Qn、 (Vn-Vt) Vn-Vt
起始电压Vn、截止电压Vt、和输出电压值Vm。由于通过简单等式就可以计
算高消耗模式中的剩余容量,因此不需要作为用于执行操作的电路的复杂运
算部件。另外,由于在计算剩余容量中可以消除取决于使用环境和使用历史
的二次电池的内部阻抗的影响,因此能够消除存储大容量的放电特性数据的
需要,并且减少计算电池剩余容量所需的存储容量。
另外,为了解决上述问题,根据本发明,提供了一种对作为二次电池可
放电的电能容量的剩余容量进行计算的电池剩余容量计算设备,所述电池剩
余容量计算设备包括:电压测量部件,用于测量所述二次电池的输出电压值;
和运算部件,用于执行信息处理,在所述运算部件中记录有作为所述二次电
池的放电特性的参考电压曲线;其中所述运算部件将所述二次电池的使用模
式分为高消耗模式和低消耗模式,在高消耗模式中输出电压值不低于阈值,
在低消耗模式中输出电压值低于阈值,所述运算部件根据所述电压测量部件
测量的电压值以及所述参考电压曲线来计算所述低消耗模式中的所述二次电
池的剩余容量,并且所述运算部件根据作为使用模式变化时的输出电压变化
的电压差异和所述输出电压值来计算所述高消耗模式中的剩余容量。通过二次电池的使用模式改变时的内部阻抗的影响来改变电压差异。因 此,通过^L据电压差异和输出电压来计算剩余容量,能够消除内部阻抗的影
响,并且能够精确地和详细地计算剩余容量。另外,相加电压值(Vm + AV) 可以通过将所述电压差异AV与所述输出电压值Vm相加来计算,并且在所述 参考电压曲线上、在所述附加电压值(Vm + AV)处的剩余容量在该消耗模 式中可以被设定为剩余容量Qm。由于计算了相加电压值并且根据参考电压曲 线和相加电压值计算了剩余容量,因此,能够在假设二次电池的使用模式变 化时的电压变化中没有电压差异消除了内部阻抗的影响的情况下计算剩余容 量。
为了解决上述,根据本发明,提供一种对作为二次电池可放电的电能容 量的剩余容量进行计算的电池剩余容量计算程序,所述电池剩余容量计算程 序使得处理器执行下列步骤:电压测量步骤,用于测量所述二次电池的输出 电压值;模式确定步骤,用于将所述二次电池的使用模式分为高消耗模式和 低消耗模式,在高消耗模式中输出电压值不低于阈值,在低消耗模式中输出 电压值低于阈值;低消耗时间剩余容量计算步骤,用于根据所述输出电压值 以及作为所述二次电池的放电特性的预定参考电压曲线来计算所述低消耗模 式中的剩余容量;和高消耗时间剩余容量计算步骤,用于在假定从所述低消 耗模式到所迷高消耗模式改变时、在剩余容量中存在小的变化的情况下,计 算所述高消耗才莫式中的剩余容量。
通过将二次电池的使用模式划分为其中输出电压值不低于阈值的高消耗 模式和其中输出电压值低于阈值的低消耗模式,根据参考电压曲线计算低消
耗模式中的剩余容量,并且假设使用模式改变时的剩余容量的变化为零,能 够消除由二次电池的内部阻抗的影响引起的电压变化以进行剩余容量计算。
另外,由于低消耗模式中的放电特性可以通过使用参考电压曲线来表示,因 此能够减少特性信息的容量,并且减少计算电池剩余容量所需的存储容量。
通过将二次电池的使用模式划分为其中输出电压值不低于阈值的高消耗 模式和其中输出电压值低于阈值的低消耗模式,根据参考电压曲线计算低消 耗模式中的剩余容量,并且假设使用模式改变时的剩余容量的变化为零,能 够消除由二次电池的内部阻抗的影响引起的电压变化以进行剩余容量计算。
根据本发明,能够向用户高精度并详细地显示电池剩余容量,因此能够 提高用户的便利性。另外,由于用户知道二次电池的精确剩余容量级,因此
10用户能够在适当的时间对二次电池充电。结果,能够延长便携式电子设备可 被一次充电驱动期间的时间,从而进一步提高用户的便利性。另外,根据本 发明,不需要高精度的电流测量电路,因此能够使用相对简单的电路配置高 精度地估计二次电池的剩余容量。因此能够减少电子设备的部件数目,并且 减少组成部件的价才各。从而能够减少制造电子设备的成本,并减轻电子设备 的重量。
附图说明
图1示出了根据本发明第一实施例的、使用电池剩余容量计算方法计算
二次电池的剩余容量的俊,携式电话的配置示例的方框图;
图2示出了本发明第一实施例中的运算部件的易失性存储器件中预先存 储的参考电压曲线的示例图;
图3示出了根据本发明第一实施例的、表示为对于二次电池的每个输出 电压值设定的剩余容量级Q与输出电压V之间的关系的参考表的示例;
图4示意性示出了本发明第一实施例中的、当便携式电话的使用状态从 备用时间变化为呼叫时间时的电压变化的图;
图5是助于解释本发明第一实施例中的、用于计算二次电池的剩余容量 的处理的流程图;
图6示意性示出了本发明第二实施例中的、当便携式电话的使用状态从 备用时间变化为呼叫时间时的电压变化的图;
图7是助于解释本发明第二实施例中的、用于计算二次电池的剩余容量 的处理的流程图;
图8示出了本发明第一示例中的模仿电池的图像的图,用于在主体单元 上显示剩余容量级Qm;
图9示出了在本发明第一示例中测量的电压Vm与剩余容量级Qm的显 示值之间的关系图;和
图10示出了使用传统二次电池的电子设备中的剩余容量显示的示例图。
具体实施方式
下文中将参考附图来详细地描述应用本发明的电池剩余容量计算方法、 电池剩余容量计算装置、和电池剩余容量计算程序。注意,本发明不限于下述描述,并且在不背离本发明的精神的情况下可以进行修改。顺便提及,在 下面的描述中,剩余容量是指可被二次电池放电的电量,电压是指跨越二次 电池的电压值,电流是指从二次电池放电的电流值或者对二次电池充电的电 流值。而且,停止供电的电压将被称作截止电压。另外,作为剩余容量的指 示,例如,使用通过对于二次电池的满充电状态的100与停止供电时电压的 剩余容量的O之间的比例来表示剩余容量级。由于剩余容量级表示二次电池 的满充电状态到完全放电状态的范围中的比率,因此剩余容量级的计算等效
于二次电池的电能可;^文电的电量的计算。
根据本发明的电池剩余容量计算方法区分低消耗模式和高消耗模式,在 该低消耗模式中二次电池输出的电流值比较低并且可忽略内部阻抗的影响, 在该高消耗模式中二次电池输出的电流值比较高并且不能忽略内部阻抗的影 响,并且该方法根据每种模式中的二次电池的输出电压值来计算剩余容量级。
[第一实施例]
将参考图1到5来描述根据作为本发明第一实施例的目前实施例的、使 用电池剩余容量计算方法的作为电子设备的便携式电话。注意,尽管将对由 诸如二次电池等的电池驱动的便携式电话进行描述,但是不必提及的是,目
前实施例可应用于便携式电话以外的便携型电子设备,也就是,诸如数字相 机、摄像机、和PDA(个人数字助理)的便携型电子设备。
图1示出了根据目前实施例的、使用电池剩余容量计算方法计算二次电 池的剩余容量的便携式电话的配置示例的方框图。便携式电话11由主体单元 21和电池单元22组成。主体单元21与电池单元22之间的连接是由用于供 电的电源线23和用于信息交换的通信线24来进行的。
主体单元21是作为消耗功率的负载的电子装置。主体单元21包括为普
通便携式电话提供的元件,例如,控制电话呼叫功能的信息处理电路、用于
显示诸如电池的剩余容量的信息的液晶屏幕、和呼叫持续时间等、与基站通
信的天线等等。主体单元21可以只有呼叫功能,或者可以具有多种功能,例 如电子邮件功能和数字相机功能。
电池单元22例如包括:能够充电和放电的二次电池31,例如,锂离子 二次电池等;和控制单元32,用于计算剩余容量并且监控异常状态的电池。 顺便提及,尽管电池单元22表示为由一个二次电池形成的示例,但是电池单 元22可以是由多个二次电池组成的电池组。在这种情况下,可以独立地测量每个二次电池的电压,以便计算每个二次电池的剩余容量,或者可以测量整
个电池单元22的电压以计算剩余容量。
控制单元32包:^舌用于测量二次电池31的电压的电压测量部件41和用于 计算剩余容量的运算部件42。电压测量部件41例如由AD转换器组成。电压 测量部件41测量二次电池31的电压,将所测量的模拟电压值转换为数字值, 并且随后将该电压值发送到运算部件42。运算部件42根据所测量的二次电 池31的电压值来计算剩余容量,并且随后将结果发送到便携式电话11的主 体单元21。运算部件42包括用于执行运算的信息处理电路、用于临时存储 诸如所测量的电压和所计算的剩余容量的数据的易失性存储部件、和用于存 储二次电池31的程序和特性的非易失性存储部件。顺便提及,尽管在图1所 示的配置示例中,控制单元32与便携式电话11的主体单元21分离,但是控 制单元32可以并入到主体单元21中并且控制电池单元22。
接着将描述对在运算部件42的非易失性存储部件中预先存储的数据的 测量方法。在目前实施例中,电压与剩余容量之间的关系必须被预先测量并 且被存储为数据,以便在不使用便携式电话11的备用时间通过电压方法来计 算剩余容量。因此,例如,与在电池单元22中包含的二次电池31相同类型 的二次电池被充电至满充电电压,并且之后在二次电池以10mA的低负荷电 流放电的同时,测量电压与剩余容量之间的关系,例如,直到到达截止电压 为止。顺便提及,期望以室温来进行这时的测量。作为电压与剩余容量之间 的关系的放电特性可以通过一些函数来表示,或者剩余容量与电压之间的多 种关系可以表示为表。预先测量的放电特性在运算部件42的非易失性存储部 件中被预先存储为参考电压曲线。
图2示出了如上所述的运算部件42的非易失性存储器件中预先存储的参 考电压曲线的示例图。横坐标轴表示与由二次电池31放电的电量的积分值对 应的放电容量。纵坐标轴表示二次电池31的输出电压值。在放电容量为零的 满充电状态中开始低消耗模式的放电之后,放电容量随着时间的逝去而增加, 并且随着放电容量增加,输出电压降低。二次电池31的放电停止的截止电压 Vt被记录在运算部件42的非易失性存储部件中。
图3示出了表示为二次电池31的每个输出电压值设定的输出电压V与剩 余容量级Q之间的关系的参考表的示例。图3中所示的参考表的信息与参考 电压曲线一起被预先记录在运算部件42的非易失性存储部件中。图3中所示
13的参考表是表示剩余容量级Q与输出电压V之间的关系的示例。剩余容量级 Q不仅可被划分为IO个等级,还可被划分为不同数目的等级。输出电压V不
必是图中所示的值,而可以对于每个二次电池31进行适当的设定。另外,图 3示出了其中二次电池31的满充电状态中的输出电压与截止电压之间的差被 相等地划分的示例,并且剩余容量级Q被设定使得输出电压V是处于相等间 隔。然而输出电压V不需要被相等地划分。例如,当二次电池31以低负荷 放电时,从满充电状态到达到截止电压Vt的时间可被相等地划分,并且与参 考电压曲线的放电容量对应的输出电压和剩余容量级Q可以彼此关联。
接着描述根据目前实施例的电池剩余容量计算方法。便携式电话11的功 耗特征在于存在备用时间等的低消耗4莫式和呼叫时间等的高消耗模式,在低 消井毛模式中电池单元22上的负荷消444艮少的功率,而在高消耗4莫式中电池单 元22上的负荷消耗高功率。因此,在根据目前实施例的电池剩余容量计算方 法中,低消耗模式中备用时间的剩余容量计算方法和高消耗模式中诸如呼叫 时间等的使用时间的剩余容量计算方法彼此不同。除了呼叫时间,在高消耗 模式中存在可能的各种使用条件,例如其中便携式电话11的显示单元背光点 亮并且使用电子邮件功能的使用条件。
下面将描述每种模式中的剩余容量计算方法。二次电池31的输出电压根 据输出电流的幅值和使用环境的温度而极大地变化。因此,在使用便携式电 话11的高消耗4莫式中,电池剩余容量和电压不是一对一的关系,并且根据使 用环境和电池老化存在许多放电特性。这是因为在正在反馈电流的状态中, 电压根据由于二次电池31的内部阻抗的影响引起的电流从无负荷状态的电 压降低,其阻抗根据使用环境的温度和降级的状态而改变。
另一方面,在其中没有使用便携式电话11的低消耗模式中,电流值较 低,并且二次电池31的内部阻抗产生小的作用,因此电池剩余容量和电压基 本是一对一的关系。因此,放电特性可以通过单一的参考电压曲线来表示, 并且二次电池31的电池剩余容量可以通过测量二次电池31的电压值来计算。 如上所述,参考电压曲线是通过测量所消耗的低电流状态的电压值而获得的, 并且随后在运算部件42的非易失性存储部件中被预先存储为电压值与电池 剩余容量之间的关系。
也就是,在根据目前实施例的电池剩余容量计算方法中,所谓的电压方 法被用作在低消耗才莫式中、在备用时间的剩余容量计算方法。在消耗低电流
14并且二次电池31的内部阻抗当在备用时间时产生小影响的状态中,电池剩余
容量和输出电压可以被说成基本是一对一的关系。因此,电压方法被用来计 算诸如备用时间等的低消耗模式时的电池剩余容量。顺便提及,便携式电话
11是否处于备用时间可以通过任意方法来确定。例如,控制单元32可以经 由通信线24从便携式电路11的主体单元21接收表示备用时间的一些信号, 以便确定便携式电话11处于备用时间。另外,电流测量电路可以检测所消耗 的电流值来进行确定。由于对于用来检测所消耗电流的电流测量电路足以测 量电流值,因此例如不必使用高精度测量脉沖形式的电流的复杂电流测量电 路。
由于低消耗模式中的放电特性可以通过单一的参考电压曲线来表示,因 此能够减少记录在运算部件42的非易失性存储部件中的放电特性信息的容 量。因此能够减少非易失性存储部件的存储容量,并且减少制造运算部件42 的成本。此外,当在便携式电话11的主体单元21与运算部件42之间交换信 息作为用于确定便携式电话11处于低消耗模式还是高消耗模式的方法时,可 以简化便携式电话11的组成部件。另外,即使当检测所消耗的电流来确定便 携式电话11处于低消耗才莫式还是高消耗模式,也不需要高精度的测量,因此 能够减少制造便携式电话11的成本。
接着将描述当执行从当二次电池31上的负荷较低时的备用时间等的低 消耗模式切换到当二次电池31上的负荷较高时的呼叫时间等的高消耗模式 时的剩余容量计算方法。图4示意性示出了当^更携式电话11的使用状态从备 用时间变为呼叫时间时的电压变化图。由于备用时间表示其中消耗低电流并 存在小的电压变化的低消耗才莫式,满足如由参考电压曲线表示的电压值与电 池剩余容量之间的关系的变化持续。然而,当通过在某一时间点开始呼叫而 执行到高消耗模式的切换时,所消耗的电流值迅速增加,因此电压值由于二 次电池31的内部阻抗的影响也迅速改变。电压在起始呼叫时不连续地减少, 并且随后緩慢减少。就二次电池31的可放电的量而言,这种电压的不连续减 少(这种减少是由于二次电池31的内部阻抗的影响和电流值变化而引起的) 可以说成是对电池剩余容量的变化有较少的影响。
另一方面,由于使_携式电话11消耗功率,因此电压不连续减少之后的电 压缓慢减少由电池剩余容量的减少产生。因此,假设在从低消耗模式切换到 高消耗模式时的电压不连续减少不会改变二次电池31的电池剩余容量,并且
15忽略功率消耗模式切换时的电流消耗来计算电池剩余容量。
接着将描述当二次电池31上的负荷较重时、在高消耗模式的呼叫时等的
剩余容量计算方法。如图4所示,在高消耗模式中,二次电池31放电,并且 便携式电话11的主体单元21消耗功率,从而电池剩余容量减少。主体单元 21的功率消耗实际上是以类似脉冲的方式执行的,因此输出电压的值剧烈地 变化。然而,当对某一时间的电压值平均时,电压以图4所示的平稳曲线(gentle curve)减少。因此,根据作为高消耗模式起始时刻处的输出电压的起始电压 Vn以及截止电压Vt来计算电池剩余容量。
如参考图4所描述的,假设在目前的实施例中当执行从低消耗模式到高
消耗3莫式的切换时的不连续电压变化不会影响电池剩余容量的变化。不连续 电压变化之前和之后的剩余容量级Qn被认为是相同的。因此,在高消耗模 式的起始时刻的起始电压Vn的剩余容量级被设定为根据图2所示的参考电 压曲线和图3所示的参考表而获得的Qn。停止二次电池31放电的截止电压 Vt在低消耗模式和高消耗模式中相同,因此截止电压Vt处的剩余容量级被 设定为零。
当高消耗模式中的输出电压值被认为以如图4所示的基本固定比率减少 到截止电压Vt时,通过相等地划分起始电压Vn与截止电压Vt之间的差来 设定剩余容量级。因此,当二次电池31的输出电压是Vm时,可以通过下列 等式、使用(Vn-Vm)作为在高消耗^莫式中减少的范围来计算在便携式电 话ll在高消耗模式中使用期间的剩余容量级Qm。例如,在计算剩余容量级 Qm之后可以执行对剩余容量级Qm就最近整数舍入的操作。
等式l
Qm = Qn -Qn^~^ = Qn(^^~~
(Vn-Vt) Vn — Vt
尽管图4示出了其中输出电压以固定比率减少的情况,但是当高消耗模 式中的输出电压由v - f (t)表达为时间t的函数时,也可以根据等式1基于 高消耗模式的起始时间的起始电压Vn和截止电压Vt计算剩余容量级Qm。 另外,尽管等式l表示其中起始电压Vn与截止电压Vt之间的差被相等地划 分的情况,但是用于在从起始电压Vn到截止电压Vt的范围内划分剩余容量 级的比率可以通过参考表或函数来表示并且计算。
当计算高消耗模式中的剩余容量级时,根据目前实施例的电池剩余容量计算方法也不需要许多放电特性图。因此,能够减少在运算部件42的非易失 性存储部件中记录的i欠电特性信息的容量。因此,能够减少非易失性存储部
件的存储容量,并且减少制造运算部件42的成本。
这时,例如,可以检测连接到电池的电子设备的使用模式的变化,以便 在模式切换时根据电子设备的使用模式变化之前和之后的电压来计算由电流
值变化引起的电压变化。或者,电压变化的不连续点可被检测为如图4所示, 以便根据不连续点之前和之后的电压来计算电压变化。或者,如上所迷,电 流测量电路可以检测所消耗的电流值,从而根据所消耗的电流值的变化容量 来确定电压变化。
接着参考图5的流程图来描述通过控制单元32计算二次电池31的剩余 容量的过程。顺便提及,假设诸如图2所示的参考电压曲线、图3所示的参 考表、截止电压Vt等的信息被记录在运算部件42的非易失性存储部件中。 还假设在便携式电话11的使用期间周期性地重复下面将要描述的处理的操 作。例如,以IO秒一次的频率重复所述操作,例如,从而总是计算和显示最 近的剩余容量级。
步骤l是电压测量步骤,用于测量二次电池31的输出电压的值。电压测 量部件41将由电压测量部件41测量的输出电压Vm发送到运算部件42。处 理继续到步骤12。这时,通过^f又一次由电压测量部件41 ^L行的测量而获得 的输出电压Vm可以按原样被使用,或者输出电压Vm可以通过使得所测量 的值在运算部件42中经受一些处理而确定,例如使用通过在某一期间^U亍的 多次电压测量而获得的输出电压的平均值作为输出电压Vm。
步骤2是模式确定步骤,用于确定〗更携式电话U的主体单元21是处于 低消耗模式还是其他模式,也就是,高消耗模式。当运算部件42确定便携式 电话11的主体单元21处于低消耗模式时,处理继续到步骤3。当运算部件 42确定便携式电话11的主体单元21处于低消耗模式以外的模式时,处理继 续到步骤4。便携式电话11的主体单元21是否处于低消耗^莫式可以通过任 意确定方法来确定。例如,控制单元32可以经由通信线24从便携式电话11 的主体单元21接收指示备用时间的一些信号,以便确定便携式电话11在备 用时间。另外,电流测量电路可以;险测所消耗的电流的值以进行确定。
步骤3是低消耗时间剩余容量计算步骤,用于计算低消耗模式中的剩余 容量级Qm。运算部件42根据二次电池31的输出电压Vm来计算剩余容量
17级Qm,输出电压Vm是在作为电压测量步骤的步骤1中基于运算部件、2的 非易失性存储部件中预先存储的参考电压曲线和参考表来测量的。所计算的 剩余容量级Qm被记录在易失性存储部件中。然后处理继续到步骤7。
步骤4是电流变化计算步骤,用于确定刚刚是否执行了从低消耗模式到
高消耗模式的切换或者高消耗模式中使用的便携式电话11的状态是否被维 持。运算部件42确定从二次电池31输出的电流值是否改变,也就是,便携 式电话11的使用模式是否改变。当运算部件42确定电流值改变时,处理继 续到步骤5。当运算部件42确定电流值没有改变时,处理继续到步骤6。顺 便提及,电流值是否改变可以通过任意确定方法来确定。例如,控制单元32 可以经由通信线24从便携式电话11的主体单元21接收指示使用模式的变化 的某一信号,以便确定改变了电流值。另外,电流测量电路可以被用来检测 从二次电池31输出的电流值以进行确定。由于用于检测电流的电流测量电路 足以测量电流值,因此不必使用例如以高精度测量脉冲形式的电流的复杂电 流测量电if各。
步骤5是在便携式电话11的使用模式从低消耗模式改变为高消耗模式之 后立即执行的初始化步骤。在步骤5中,初始化计算高消耗模式中的剩余容 量级所需的参数。运算部件42将刚好在电流改变之前的低消耗模式中的剩余 容量级Qn设定为参考剩余容量级,并且将刚好在不连续的电压降低之后测 量的电压Vn设定为起始电压。运算部件42将参考剩余容量级Qn和起始电 压Vn记录在易失性存储部件中。当运算部件42完成作为初始化处理的参考 剩余容量级Qn和起始电压Vn的设定和记录时,处理继续到步骤6。
步骤6是高消耗时间剩余容量计算步骤,用于计算高消耗模式中的剩余 容量级Qm。运算部件42根据上述的等式1、使用在易失性存储部件中记录 的参考剩余容量级Qn和起始电压Vn以及记录在非易失性存储部件中的截止 电压Vt来计算当所测量的电压是Vm时的剩余容量级Qm。在剩余容量级 Qm被记录在易失性存储部件中之后,处理继续到步骤7。起始电压Vn与所 测量的电压Vm之间的差是由于剩余容量的变化而引起的电压变化。在目前 的实施例中,剩余容量级Qm是忽略当执行从低消耗模式到高消耗模式的切 换时的电压变化而计算的。在步骤5中,将在这一步骤中使用的参考剩余容 量级Qn的值和起始电压Vn记录在非易失性存储部件中。当处理从步骤4继 续到步骤6时,使用在作为最近执行的初始化步骤的步骤5中设定的参考剩余容量级Qn和起始电压Vn。
步骤7是剩余容量显示步骤,用于在便携式电话11的主体单元21上显示所计算的剩余容量Qm。运算部件42经由通信线24将在步骤3或步骤6中计算的记录在易失性存储部件中的剩余容量级Qm的信息发送到主体单元21。在主体单元21的显示部件上显示剩余容量级Qm的信息,从而二次电池31的剩余容量级Qm被通知给用户。顺^更提及,除了剩余容量级Qm的步进式级别显示,根据剩余容量级可以进行最大备用时间、最大呼叫时间等的时间显示。
根据目前实施例的电池剩余容量计算方法不需要在计算低消耗模式中的剩余容量时和在计算高消耗模式中的剩余容量级时的许多放电特性图。因此,可以减少在运算部件42的非易失性存储部件中记录的放电特性信息的容量。从而,能够減少非易失性存储部件的存储容量,并且减少制造运算部件42的
成本o
[第二实施例]
将参考图6和图7来描述根据本发明第二实施例的、使用低消耗模式和高消耗模式中的相同参考电压曲线计算电池剩余容量的方法。根据目前实施例的电池剩余容量计算方法和根据第 一实施例的电池剩余容量计算方法不同之处仅在于计算高消耗模式中的电池剩余容量的方法。因此,假设例如参考图1到3所述的便携式电话的配置、参考电压曲线、和剩余容量级与电压值之间的参考表与第一实施例中的相同。
接着将描述根据目前实施例的电池剩余容量计算方法。^f吏携式电话11的功率消耗特征在于:在备用时间等存在低消耗模式,在呼叫时间等存在高消耗模式,在低消耗模式中电池单元22上的负荷消耗较少功率,在高消耗模式中电池单元22上的负荷消耗较高功率。因此,在根据目前实施例的电池剩余容量计算方法中,在低消松漠式的备用时间的剩余容量计算方法和在高消耗模式的诸如呼叫时间等的使用时间的剩余容量计算方法彼此不同。除了呼叫时间以外,存在各种在高消耗4莫式中可能的使用条件,例如其中便携式电话11的显示单元背景光^^点亮以及使用电子邮件功能的使用条件。
下面将描述每种模式中的剩余容量计算方法。二次电池31的输出电压净艮据输出电流的幅值和使用环境的温度而极大地变化。因此,在使用便携式电话ll的高消耗模式中,电池剩余容量和电压不是一对一的关系,并且根据使用环境和电池老化存在许多放电特性。这是因为在正在反馈电流的状态中,电压根据由于二次电池31的内部阻抗(其阻抗根据环境的温度而改变)的影响引起的电流从无负荷状态的电压开始降低。
另一方面,在其中没有使用便携式电话11的低消耗模式中,电流值较
低,并且二次电池31的内部阻抗产生小的影响,因此电池剩余容量和电压基
本是一对一的关系。因此,放电特性可以通过单一的参考电压曲线来表示,
并且二次电池31的电池剩余容量可以通过测量二次电池31的电压值来计算。如上所述,参考电压曲线是通过测量所消耗的低电流状态中的电压值而获得的,并且随后在运算部件42的非易失性存储部件中被预先存储为电压值与电池剩余容量之间的关系。图2的图示出了参考电压曲线。
也就是,在根据目前实施例的电池剩余容量计算方法中,所谓的电压方法被用作在低消耗模式中的备用时间的剩余容量计算方法。在消耗低电流并且二次电池31的内部阻抗在备用时间时产生小的影响的状态中,电池剩余容量和输出电压可以被说成基本是一对一的关系。因此,电压方法被用来计算诸如备用时间等的低消耗模式时的电池剩余容量。顺便提及,便携式电话ll是否处于备用时间可以通过任意方法来确定。例如,控制单元32可以经由通信线24从便携式电路11的主体单元21接收表示备用时间的某一信号,以便确定便携式电话11处于备用时间。
另外,电流测量电路可以检测所消耗的电流值来进行确定。由于用来检测所消耗电流的电流测量电路足以测量电流值,因此例如不必使用高精度的测量脉冲形式的电流的复杂电流测量电路。
由于低消耗模式中的放电特性可以通过单一的参考电压曲线来表示,因此能够减少记录在运算部件42的非易失性存储部件中的放电特性信息的容量。因此能够减少非易失性存储部件的存储容量,并且减少制造运算部件42的成本。另外,当在便携式电话11的主体单元21与运算部件42之间交换信息作为用于确定便携式电话11处于低消耗模式还是高消耗模式的方法时,可以筒化便携式电话11的组成部件。另外,即使当检测所消耗的电流来确定便携式电话11处于低消耗模式还是高消耗模式,也不需要高精度的测量,因此能够减少制造便携式电话11的成本。
接着将描述在执行从当二次电池31上的负荷较低时的备用时间等的低消^^莫式切换到当二次电池31上的负荷较高时的呼叫时间等的高消耗^t式
20时的剩余容量计算方法。图6示意性示出了当便携式电话11的使用状态从备用时间变为呼叫时间时的电压变化图。由于备用时间表示其中消耗低电流并存在小的电压变化的低消耗模式,满足如由参考电压曲线表示的电压值与电池剩余容量之间的关系的变化持续。然而,当通过在某一时间点开始呼叫而执行到高消耗模式的切换时,所消耗的电流值迅速增加,因此电压值由于二
次电池31的内部阻抗的影响也迅速改变。电压在开始呼叫时不连续地减少,并且随后緩慢减少。就二次电池31的可放电的量而言,这种电压的不连续减少(这种减少是由于二次电池的内部阻抗的影响和电流值变化而引起的)可以说成是对电池剩余容量的变化具有较少的影响。
另一方面,由于便携式电话11消耗功率,因此电压不连续减少之后的电压緩慢减少由电池剩余容量的减少产生。因此,假设在从低消耗模式切换到高消耗4莫式时的电压不连续减少不会改变二次电池31的电池剩余容量,并且忽略功率消耗模式的切换时的电流消耗来计算电池剩余容量。
接着将描述当二次电池31上的负荷较重时、在高消耗模式的呼叫时'间等的剩余容量计算方法。如图6所示,在高消耗模式中,二次电池31放电,并且便携式电话11的主体单元21消耗功率,从而电池剩余容量减少。主体单元21的功率消耗实际上是以类似脉冲的方式执行的,因此输出电压值剧烈地变化。然而,当对某一时间的电压值平均时,电压以图6所示的平稳曲线减少。因此,根据作为高消井€#式起始时刻的输出电压的起始电压Vn以及表示电压不连续减少时的变化的电压差异AV来计算电池剩余容量。
如参考图6所描述的,假设在目前的实施例中当执行从低消耗模式到高消耗模式的切换时的不连续电压变化不会影响电池剩余容量的变化。因此不连续电压变化之前和之后的剩余容量级Qn被认为是相同的。然而,在高消4^4莫式起始时刻的起始电压Vn2的剩余容量级被设定为根据图2所示的参考电压曲线和图3所示的参考表而获得的Qn2。
如图6所示,在目前的实施例中,当在时刻tn2执行从低消耗模式到高消耗模式的切换时发生的不连续电压变化的容量被设定为电压差异AV,并且忽略模式改变时刻的电流消耗。电压测量部件41测量高消耗模式中时刻tm2处的二次电池31的输出电压。根据所测量的电压值Vm2和电压差异AV来计算剩余容量级Qm。
电压差异△ V是由二次电池31的内部阻抗以及输出电流值的影响引起的电压减少。因此所测量的电压值Vm2被认为由与来自参考电压曲线表示的放电特性的电压差异AV对应的电压减少产生。因此,在目前的实施例中,与通过将电压差异AV与电压值Vm2相加得到的相加电压值(Vm2 + AV)对应的剩余容量级Qm是根据参考电压曲线和参考表来计算的。具体地,当所测量的电压值是Vm2时,剩余容量级Qm被认为是在参考电压曲线的电压为相加电压值(Vm2 + AV)的点处的剩余容量级。根据图3所示的参考表将与相加电压值(Vm2 + AV)对应的剩余容量级设定为Qm。然而,在这种情况下,通过改变参考表中的剩余容量级和电压的组合来更新图3所示的参考表,从而通过将电压差异AV与截止电压Vt相加而获得的电压值(Vt + AV)处的剩余容量级为零,此外,将电压值(Vt + AV)更新为新的截止电压Vt。
顺便提及,尽管在第二实施例中,电压差异AV是根据高消耗模式起始时的不连续电压变化来计算的,但是电压差异AV可被获得为高消耗模式中的二次电池的内部阻抗R与电流值I的乘积。在这种情况下,二次电池的内部阻抗R可以通过^f壬意方法来测量。期望用于获得相加电压值的电压差异AV是高消耗才莫式中的最大电流值(其中剩余容量级是零)与内部阻抗的乘积。
当计算高消耗模式中的剩余容量级时,根据目前实施例的电池剩余容量计算方法也不需要许多放电特性图。因此能够减少在运算部件42的非易失性存储部件中记录的放电特性信息的容量。因此,能够减少非易失性存储部件的存储容量,并且减少制造运算部件42的成本。
这时,例如,可以检测连接到电池的电子设备的使用模式的变化,以便在模式切换时、根据电子设备的使用模式变化之前和之后的电压来计算由电流值变化引起的电压变化。或者,电压变化的不连续点可祐j企测为如图4所示,以便根据不连续点之前和之后的电压来计算电压变化。或者,如上所述,电流测量电路可以检测所消耗的电流值,从而根据所消耗的电流值的变化容量来确定电压变化。
接着参考图7的流程图来描述通过控制单元32计算二次电池31的剩余容量的处理。顺便提及,假设诸如图2所示的参考电压曲线、图3所示的参考表、截止电压Vt等的信息被记录在运算部件42的非易失性存储部件中。还假设在便携式电话11的使用期间周期性地重复下面将要描述的处理的操作。例如,以IO秒一次的频率重复所述操作,从而例如总是计算和显示最近的剩余容量级。步骤ll是电压测量步骤,用于测量二次电池31的输出电压的值。电压
测量部件41将由电压测量部件41测量的输出电压Vm2发送到运算部件42。处理继续到步骤12。
步骤12是模式确定步骤,用于确定便携式电话11的主体单元21是处于低消耗模式还是其他模式,也就是,高消耗模式。当运算部件42确定便携式电话11的主体单元21处于低消耗模式时,处理继续到步骤13。当运算部件42确定便携式电话11的主体单元21处于低消耗模式以外的模式时,处理继续到步骤14。
步骤13是低消耗时间剩余容量计算步骤,用于计算低消耗模式中的剩余容量级Qm。运算部件42根据二次电池31的输出电压Vm2来计算剩余容量级Qm,输出电压Vm2是在作为电压测量步骤的步骤11中基于运算部件42的非易失性存储部件中预先存储的参考电压曲线和参考表来测量的。所计算的剩余容量级Qn^皮记录在易失性存储部件中。然后处理继续到步骤18。
步骤14是电流变化计算步骤,用于确定刚刚是否执行了从低消耗模式到高消耗模式的切换或者高消耗模式中使用的便携式电话11的状态是否被维持。运算部件42确定从二次电池31输出的电流值是否改变,也就是,便携式电话11的使用模式是否改变。当运算部件42确定电流值改变时,处理继续到步骤15。当运算部件42确定电流值没有改变时,处理继续到步骤16。
步骤15是在便携式电话11的使用模式从低消耗模式改变为高消耗模式之后立即执行的初始化步骤。在步骤15中,初始化计算高消耗模式中的剩余容量级所需的参数。运算部件42将刚好在电流改变之前测量的低消耗模式中的电压与刚好在电流改变之后测量的高消耗模式中的电压之差设定为电压差异AV。运算部件42将该电压差异AV记录在易失性存储部件中。当运算部件42完成作为初始化处理的电压差异AV的设定和记录时,处理继续到步骤16。
步骤16是高消耗时间剩余容量计算步骤,用于计算高消耗模式中的剩余容量级Qm。运算部件42将电压差异AV添加到所测量的电压Vm2,并且当所测量的电压是Vm时、使用在非易失性存储部件中记录的参考电压曲线和参考表来计算剩余容量级Qm。在剩余容量级Qm被记录在易失性存储部件之后,处理继续到步骤n。在该步骤中使用的电压差异AV的值在步骤15中^皮记录在非易失性存储部件中。当处理从步骤14继续到步骤16时,使用在作为最近执行的初始化步骤的步骤15中设定的电压差异AV。
步骤17是参考表更新步骤,用于重写表示剩余容量级和电压的组合的参 考表以及截止电压Vt,参考表和截止电压Vt被记录在非易失性存储部件中。 在该步骤中,通过改变参考表中的剩余容量级和电压的组合来更新非易失性 存储部件中记录的参考表,从而通过将电压差异AV添加到截止电压Vt而获 得的电压值(Vt+厶V)处的剩余容量级是零。另外,通过在非易失性存储部 件中将电压值(Vt+AV)记录为新截止电压Vt来更新截止电压Vt。在更新了 参考表和截止电压Vt之后,处理继续到步骤18。
步骤18是剩余容量显示步骤,用于在便携式电话11的主体单元21上显 示所计算的剩余容量Qm。运算部件42经由通信线24将在步骤13或步骤16 中计算的剩余容量级Qm的信息发送到主体单元21中,并且将其记录在易失 性存储部件中。在主体单元21的显示部件上显示剩余容量级Qm的信息,从 而二次电池31的剩余容量级Qm被通知给用户。
目前的实施例通过消除在从低消耜4莫式到高消耗模式改变时的电压变 化,仅提取由于电池剩余容量的减少引起的电压变化,并且根据由电池剩余 容量的减少引起的电压变化而计算剩余容量级。因此,通过消除由于温度和 老化状态影响的内部阻抗引起的电压变化的影响,能够精确地计算剩余容量 级。
第一示例
将描述作为本发明示例的使用第一实施例中图解说明的电池剩余容量计 算方法的实验数据。实验中使用的便携式电话是包括2英寸液晶显示器并具 有信息通信功能的多功能便携式电话。该^携式电话包括具有3.7V额定电 压、730mAh容量、4.2V满充电电压和3.55V截止电压的锂离子二次电池。 便携式电话以来自锂离子二次电池的输出操作。在目前的示例中,以等级IO 来显示剩余容量,这比目前7>共的三级显示更详细。也就是,剩余容量以10 作为满充电状态的剩余容量和O作为不能使用便携式电话的状态的剩余容量 来显示。顺便提及,剩余容量可以被比IO级更详细地显示。而且,最大备 用时间、最大呼叫时间等的时间显示可以基于剩余容量的比率来进行。
首先,为了测量备用时间期间的电压与剩余容量之间的关系,锂离子二 次电池连接到对二次电池充电和放电的充电和放电部件。在二次电池被充电 至满充电状态之后,在二次电池被5mA的低电流放电的同时,测量放电容量和电压。根据放电容量与电压之间的关系得到剩余容量级与电压之间的关系。 基于该数据,在运算部件的非易失性存储部件中存储10个剩余容量级和电压
的组合作为如图3所示的参考表。
锂离子二次电池连接到便携式电话。便携式电话的实际使用期间的电压 被16位AD转换器转换为数字值,并且被依次送入运算部件。电压测量频率 是lkHz。剩余容量是使用所测量的电压Vm计算的,该电压Vm是通过平均 一秒的数据而获得的电压,也就是1000伏。顺便提及,通过平均一秒的数据, 可以消除在备用时间发生的类似脉沖的电压变化的影响。
在目前的示例中,通过测量电流来确定便携式电话是否处于低消耗模式 中的备用时间。当作为阈值电压或更低所测量的电流是30mA时,确定便携 式电话处于备用时间。顺便提及,对此所需的电流测量电路不必是高精度电 路;电流测量电路完全能够确定具有确定值或更高值的电流是否流动。当电 流发生变化时,确定备用状态变化到非费用状态。
在目前的示例中,当确定电流发生变化时,电流变化前一秒的剩余容量 被作为参考剩余容量级Qn存储在易失性存储部件中,并且电流变化之后30 秒的平均电压在易失性存储部件中被存储为起始电压Vn。通过将易失性存储 部件中存储的参考剩余容量级Qn和起始电压Vn、 3,55V的截止电压、和目 前测量的电压Vm代到Q = Qn-Qnx (Vn-Vm) / (Vn-3.55)等式1来计 算剩余容量级Qm。图8示出了易于用户识别剩余容量级Qm的示例,表示 电池的内部形状的框的内部被划分为九个部分,并且显示区域根据剩余容量 级Qm而变4匕。
在依次重复作为4艮据如上所述的本发明的电池剩余容量计算方法的图5 的流程图的同时,计算剩余容量,因此对于用户总是显示最新的剩余容量。 图9示出了剩余容量级Qm的显示值与所测量的电压Vm之间的关系图。图 9中的横坐标轴表示锂离子二次电池放电的电的容量的积分值。图9中重复 脉冲类似变化的线表示锂离子二次电池的电压值。图9中的步进变化的线表 示剩余容量级Qm的显示值。
如图9所示,剩余容量级的显示值根据锂离子二次电池放电的电能的容 量而减少。因此,能够高精度并详细地计算锂离子二次电池的剩余容量级Qm。
25

Claims (12)

1. 一种对作为二次电池可放电的电能容量的剩余容量进行计算的电池剩余容量计算方法,所述电池剩余容量计算方法包括:电压测量步骤,用于测量所述二次电池的输出电压值;模式确定步骤,用于将所述二次电池的使用模式分为高消耗模式和低消耗模式,在高消耗模式中输出电压值不低于阈值,在低消耗模式中输出电压值低于阈值;低消耗时间剩余容量计算步骤,用于根据所述输出电压值以及作为所述二次电池的放电特性的预定参考电压曲线来计算所述低消耗模式中的剩余容量;和高消耗时间剩余容量计算步骤,用于在假定从所述低消耗模式到所述高消耗模式改变时、在剩余容量中无变化的情况下,计算所述高消耗模式中的剩余容量。
2. 如权利要求l所述的电池剩余容量计算方法,还包括: 初始化步骤,用于将参考剩余容量设定为使用模式变化之前的剩余容量,并且将起始电压设定为高消耗模式起始时的输出电压,其中在所述高消耗时间剩余容量计算步骤中,剩余容量是基于所述参考 剩余容量、所述起始电压、所述二次电池的预定截止电压、和所述输出电压 值来计算的。
3. 如权利要求2所述的电池剩余容量计算方法,其中所述高消耗模式中的剩余容量级Qm是基于等式Qm = Qn -Qn Qn(^^)来计算的,所(V n - Vt) Vn - Vt述等式使用参考剩余容量级Qn、起始电压Vn、截止电压Vt、和输出电压值Vm。
4. 如权利要求l所述的电池剩余容量计算方法,还包括: 初始化步骤,用于将电压差异设定为在使用模式改变时的输出电压变化, 其中在所述高消耗时间剩余容量计算步骤中,剩余容量是基于所述电压差异和所述输出电压值来计算的。
5. 如权利要求4所述的电池剩余容量计算方法,其中相加电压值(¥111 + △V)是通过将所述电压差异AV与所述输出电压值Vm相加来计算的,并且在 所述参考电压曲线上在所述相加电压值(Vm + AV)处的剩余容量在该消耗 模式中被设定为剩余容量Qm。
6. 如权利要求l所述的电池剩余容量计算方法,其中所述二次电池是处 于所述低消耗模式还是处于所述高消耗模式是在所述模式确定步骤中通过测 量所述二次电池的输出电流值来确定的。
7. 如权利要求l所述的电池剩余容量计算方法,其中所述二次电池是处 于所述低消耗模式还是处于所述高消耗模式是在所述模式确定步骤中通过检 测所述二次电池的输出电压的变化来确定的。
8. 如权利要求l所述的电池剩余容量计算方法,其中所述二次电池是处于所述低消耗模式还是处于所述高消耗模式是在所述模式确定步骤中基于来 自被所述二次电池提供功率的电子设备方的信息来确定的。
9. 一种对作为二次电池可放电的电能容量的剩余容量进行计算的电池剩 余容量计算设备,所述电池剩余容量计算设备包括:电压测量部件,用于测量所述二次电池的输出电压值;和运算部件,用于执行信息处理,在所述运算部件中记录有作为所述二次电池的放电特性的参考电压曲线;其中所述运算部件将所述二次电池的使用模式分为高消耗模式和低消耗模式,在高消耗模式中输出电压值不低于阈值,在低消耗模式中输出电压值低于阈值,所述运算部件根据所述电压测量部件测量的电压值以及所述参考电压曲 线来计算所述低消耗模式中的所述二次电池的剩余容量,并且所述运算部件根据作为使用模式改变之前的剩余容量的参考剩余容量、 作为在高消耗模式起始时的输出电压的起始电压、所述二次电池的预定截止电压、和所述输出电压值来计算所述高消耗模式中的剩余容量。
10. 如权利要求9所述的电池剩余容量计算设备,其中所述运算部件通过等式Qm = Qn -Qn = Qn(^^)来计算所述高消耗模式中的剩余容量(Vn _ Vt) Vn — Vt级Qm,所述等式使用参考剩余容量级Qn、起始电压Vn、截止电压Vt、和输出电压值Vm。
11. 一种对作为二次电池可放电的电能容量的剩余容量进行计算的电池剩余容量计算设备,所述电池剩余容量计算设备包括:电压测量部件,用于测量所述二次电池的输出电压值;和运算部件,用于执行信息处理,在所述运算部件中记录有作为所述二次电池的放电特性的参考电压曲线;其中所述运算部件将所述二次电池的使用模式分为高消耗模式和低消耗 模式,在高消耗模式中输出电压值不低于阈值,在低消耗模式中输出电压值 低于阈值,所述运算部件根据所述电压测量部件测量的电压值以及所述参考电压曲 线来计算所述低消耗模式中的所述二次电池的剩余容量,并且所述运算部件根据作为使用模式变化时的输出电压变化的电压差异和所 述输出电压值来计算所述高消耗模式中的剩余容量。
12.如权利要求ll所述的电池剩余容量计算设备,其中在所述高消耗模 式中,剩余容量是根据所述参考电压曲线和通过将所述电压差异AV与所述输出电压值Vm相加获得的相加电压值(Vm + AV)来计算的。
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