CN102385040A - 电池剩余量算出电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池剩余量算出电路，基于电池的输出电压来高精度地算出电池剩余量。为此，电池剩余量算出电路具备：检测部，其检测电池的输出电压；第一数据存储部，其使第一数据与多个电流值的每一个分别对应存储，该第一数据表示在电池以多个电流值的每一个充电或者放电的情况下电池的剩余量占电池的容量的比例、和输出电压之间的关系；第二数据存储部，其存储与电池的剩余量对应的第二数据；第一算出部，其根据第一数据、第二数据和输出电压，来算出电池的充放电电流；和更新部，其基于所算出的充放电电流，来更新第二数据。

Description

电池剩余量算出电路
技术领域
本发明涉及一种电池剩余量算出电路。
背景技术
在便携式电话、数码相机等便携用电子设备中，一般要算出用作电源的电池的剩余量，并显示电池剩余量。作为算出电池剩余量的方法，有例如检测电池的输出电压来算出电池剩余量的方法、和检测电池的充放电电流来算出电池剩余量的方法(例如，参照专利文献1以及2)。
专利文献1：JP特开2005-345172号公报
专利文献2：JP特开2007-240523号公报
在基于电池的输出电压来算出电池剩余量的方法中，例如检测电池的输出电压的微机等根据电池的输出电压来唯一算出电池剩余量。然而，电池的输出电压会根据与电池连接的负载的负载电流、或电池的内部电阻的变化等而变化。因此，在仅根据电池的输出电压来算出电池剩余量的方法中，难以高精度地算出电池剩余量。另一方面，在基于电池的充放电电流来检测电池剩余量的方法中，例如检测电池的充放电电流的微机等通过对充放电电流进行累计来算出电池剩余量，因此能高精度地算出电池剩余量。但是，为了检测充放电电流，需要将用于检测充放电电流的电阻等与电池串联连接，因此作为电源的效率会恶化。进而，由于需要设置在电池组内检测充放电电流的AD(模拟到数字)变换器、微机等，因此存在电池组昂贵的问题。
发明内容
本发明正是鉴于上述课题而提出的，其目的在于，提供一种能基于电池的输出电压来高精度地算出电池剩余量的电池剩余量算出电路。
为了实现上述目的，本发明的一个侧面的电池剩余量算出电路具备：检测部，其检测电池的输出电压；第一数据存储部，其使第一数据与多个电流值的每一个分别对应存储，该第一数据表示在所述电池以所述多个电流值的每一个充电或者放电的情况下所述电池的剩余量占所述电池的容量的比例、和所述输出电压之间的关系；第二数据存储部，其存储与所述电池的剩余量对应的第二数据；第一算出部，其根据所述第一数据、所述第二数据和所述输出电压，来算出所述电池的充放电电流；和更新部，其基于所算出的所述充放电电流，更新所述第二数据。
由此，能提供一种能基于电池的输出电压来高精度地算出电池剩余量的电池剩余量算出电路。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的电池剩余量显示电路10的构成的图。
图2是表示电池剩余量算出电路20的构成的图。
图3是表示存储器42的构成的图。
图4是用于说明存储于数据表61中的充放电数据100a的图。
图5是用于说明存储于数据表61中的充放电数据100a的图。
图6是用于说明存储于数据表61中的充放电数据100的图。
图7是表示CPU45通过执行程序而实现的功能模块的构成的图。
(符号说明)
10：电池剩余量显示电路
11：电池组
12：显示部
13：操作部
14：系统LSI
15、30：电池
16：电源电路
17、18：电阻
20：电池剩余量算出电路
21：电源电路
22：微机
23：驱动电路
31：热敏电阻
40：选择器
41：AD变换器
42：存储器
43：CPU
44：IF电路
50：ROM
51：RAM
60：程序存储部
61：数据表
62：温度数据存储部
70：剩余量数据存储部
80：数据变换部
81：初始值算出部
82：电流算出部
83：更新部
具体实施方式
通过本说明书以及附图的记载，至少以下事项明确。
图1是表示本发明的一实施方式的电池剩余量显示电路10的构成的图。电池剩余量显示电路10例如设置于便携式电话(未图示)，是用于在便携式电话的显示部12中显示便携式电话的电池组11中的电池30的剩余量的电路。另外，电池剩余量显示电路10包含电池剩余量算出电路20、电源电路21、微机22、以及驱动电路23而构成。
电池组11是作为用于使便携式电话动作的电源而使用的电池组，例如包含可充电锂离子电池等电池30、以及生成与电池30的温度对应的电压Vt的热敏电阻31而构成。此外，在本实施方式中，将在电池30的负极侧电极和正极侧电极之间产生的电压作为电池30的输出电压Vb。
显示部12是为了显示文字或影像等而设置于便携式电话中的例如液晶面板的显示画面。
操作部13是用于操作便携式电话的诸如拨号键、电源键等(未图示)的各种键盘，输出与键盘的操作对应的控制数据CONT。例如，若使用者为了起动便携式电话而操作操作部13中的电源键，则用于起动便携式电话的控制数据CONT从操作部13输出。
系统LSI(Large Scale Integration)14例如是在便携式电话中实现通信等的各种功能的电路。
电池15是例如纽扣电池等一次电池，为了在便携式电话的电源断开时，使得用于更新便携式电话的时刻等的实时时钟电路(未图示)等动作而使用。
电源电路16是生成如下电源的电路：在来自后述的电池剩余量算出电路20的允许信号EN被输入后，基于电池30的输出电压Vb，使例如系统LSI14等能动作。
电池剩余量算出电路20是在用于起动便携式电话的控制数据CONT被输入后，基于用电阻17、18对电池30的输出电压Vb进行分压后的电压Vm、和来自热敏电阻31的电压Vt，来算出电池30的剩余量的微机。另外，虽然在后详述，但本实施方式的电池剩余量算出电路20在开始电池30的剩余量的算出后，不但生成用于起动电源电路16的允许信号EN，还将算出的剩余量、表示电池30的温度的与电压Vt等所对应的数据DO发送给微机22。
电源电路21是从电池15生成用于使电池剩余量算出电路20动作的电源的电路。
微机22是基于与操作部13的操作结果所对应的控制数据CONT，对便携式电话进行统合控制的电路。另外，微机22将从电池剩余量算出电路20输出的数据DO传送给驱动显示部12的驱动电路23。
驱动电路23是基于来自微机22的数据DO，驱动显示部12使得在显示部12中显示诸如电池30的剩余量、温度等的电路。
图2是表示电池剩余量电路20的详细构成的图。电池剩余量算出电路20包含选择器40、AD变换器41(检测部)、存储器42、CPU(中央处理器)43、以及IF(接口)电路44而构成。
选择器40是基于来自后述的CPU43的指示，选择所输入的电压Vm或者电压Vt并输出到AD变换器41的电路。
AD变换器41是将从选择器40输出的模拟的电压Vm、电压Vt变换成数字值的电压数据DAT的电路。本实施方式中的AD变换器41由例如逐次比较方式的AD变换器实现。
存储器42是对CPU43执行的程序、各种数据进行存储的电路。
CPU43对电池剩余量算出电路20整体进行统合控制，并执行容纳在存储器42中的程序来实现各种功能。
IF电路44是在操作部13、电源电路16、以及微机22、CPU43之间进行各种数据交换的电路。
如图3所示，存储器42包含ROM(Read only Memory，只读存储器)60以及RAM(Random Access Memory，随机访问存储器)61而构成。
在ROM50的存储区域，设置有对用于使CPU43动作的程序进行存储的程序存储部60、对CPU43在算出电池30的剩余量时需要的数据进行存储的数据表61、以及对表示电压Vt和温度之间的关系的数据进行存储的温度数据存储部62。
在RAM51的存储区域，设置有对表示电池30的剩余量占电池30的容量的比例(以下，设为剩余量率)的剩余量数据(第二数据)进行存储的剩余量数据存储部70(第二数据存储部)。
在数据表61(第一数据存储部)中，容纳有表示以如图4所示的不同电流值的电流来对电池30进行充电或者放电时的剩余量率、和电池30的输出电压Vb之间的关系的数据。是每个不同电流值的数值数据(以下，成为充放电数据)。另外，在本实施方式中，如图6所示，按每个不同温度存在前述的充放电数据。此外，在本实施方式中，将图5所示的充放电数据设为充放电数据100a。另外，将充放电数据100a设为T＝20℃时的数据。另外，将充放电数据100b～100e(未图示)分别设为T＝60℃、40℃、0℃、-20℃时的数据。此外，在图4以及图5中，例如500的记载相当于500mA的充电电流，例如-500的记载相当于500mA的放电电流。
在图5中，在例如与上层的第二行的每一个对应的存储区域，容纳有电池30在以2000mA的电流充电时的、剩余量率分别为0％到9％时的电池30的输出电压Vb的值。另外，在与下层的第二行的每一个对应的存储区域，容纳有电池30在以2000mA的电流充电时的、剩余量率分别为10％到100％时的输出电压Vb的值。同样，在与上层及下层的第三～四行的每一个对应的存储区域，容纳有针对电池30在以1000mA、500mA的电流充电时的相对于剩余量率的输出电压Vb的值。而且，在与上层及下层的第六～八行的每一个对应的存储区域，容纳有针对电池30在以500mA、1500mA、3000mA的电流放电时的相对于剩余量率的输出电压Vb的值。另外，在与上层及下层的第五行对应的存储区域，容纳有针对在无负载情况下即电池30的负载的电流为0mA时的相对于剩余量率的输出电压Vb的值。
在本实施方式中，尽管将由前述那样的充放电数据100a～100e组成的充放电数据100(第一数据)容纳于于数据表61中，但需要预先作成充放电数据100。像这样，图5是与图4所示的特性对应的数据表。在此，图4的特性曲线表示，由于电池的内部电阻因电池剩余量率而不同，因此按电池的每剩余量率，输出电压因充放电时的电流而不同的特性。
图7是表示由CPU43实现的功能模块的一部分的图。如图7所示，CPU43通过执行存储于程序存储部60中的程序，来实现数据变换部80、初始值算出部81、电流算出部82、以及更新部83。此外，数据变换部80以及电流算出部82相当于本发明的第一算出部，数据变换部80以及初始值算出部81相当于本发明的第二算出部。
数据变换部80基于来自后述的初始值算出部81或者电流算出部82的指示，获取从AD变换器41输出的电压数据DAT，并算出电池30的输出电压Vb和电池30的温度。具体而言，数据变换部80基于来自初始值算出部81或者电流算出部82的指示，对选择器40进行控制来使电压Vm和电压Vt依次输出到AD变换器41。然后，数据变换部80获取由AD变换器41变换后的电压数据DAT，并基于电阻17、18的分压比和存储于温度数据存储部62中的温度数据，算出电池30的输出电压Vb和温度T。
若例如用于起动便携式电话的控制数据CONT经由IF电路44被输入，则初始值算出部81将起动便携式电话时的电池30的剩余量率作为剩余量数据算出。具体而言，初始值算出部81在使数据变换部80算出输出电压Vb及温度T后，参照数据表61的充放电数据100中的无负载的数据来算出剩余量数据。另外，初始值算出部81将所算出的剩余量数据容纳于剩余量数据存储部70，并为了起动电源电路16而生成允许信号EN。
电流算出部82以规定周期算出电池30的充放电电流。若例如初始值算出部81将剩余量数据容纳于剩余量数据存储部70，则电流算出部82以规定的周期使数据变换部80算出输出电压Vb以及温度T，并获取输出电压Vb和温度T。然后，基于获取的输出电压Vb以及温度T、剩余数据存储部70的剩余量数据、数据表61的充放电数据100，算出电池30的充放电电流I1。
更新部83基于剩余量数据存储部70的剩余量数据，算出电池30的剩余量，并将由电流算出部82算出的充放电电流I1累计到电池30的剩余量。然后，若在电池30的剩余量上累计了充放电电流I1，则更新部83基于电池30的剩余量和电池30的容量，算出表示剩余量率的剩余量数据，并容纳于剩余量数据存储部70。即，本实施方式的更新部83在电池30的剩余量上累计充放电电流I1，并根据累计结果来更新剩余量数据。另外，本实施方式的更新部83在更新剩余量数据后，将剩余量数据以及温度T作为数据DO发送给微机22。
(电池剩余量显示电路10的动作)
在此，说明电池剩余量显示电路10的动作。首先，使用者操作便携式电话的操作部18的电源键(未图示)，若起动便携式电话，则从操作部18输出用于起动便携式电话的控制数据CONT。
若用于起动便携式电话的控制数据CONT经由IF电路44被输入到CPU43的初始值算出部81，则初始值算出部81为了算出电池30的剩余量而使数据变换部80获取电压Vm和电压Vt。因此，数据变换部80算出电池30的输出电压Vb和温度T。另外，初始值算出部81获取所算出的输出电压Vb和温度T。然后，初始值算出部81根据所获取的输出电压Vb、温度T、以及充放电数据100中的无负载时的数据，来算出剩余量数据。然后，初始值算出部81将算出的剩余量率作为剩余量数据容纳于剩余量数据存储部70，并生成允许信号EN来起动电源电路16。若电源电路16被起动，则电源电路16基于电池30的输出电压Vb来生成电源，因此系统LSI14、微机22、以及驱动电路23被起动。然后，若在剩余量数据存储部70中容纳有剩余量数据，则CPU43中的电流算出部82每隔一定时间算出充放电电流I1。电流算出部82在经过规定时间后(在此，规定时间是指，例如若设为满充电的电池以2000mA的放电电流4小时放电，则相当于0.01％的放电时间的时间是，4小时＝4×3600(秒)×0.0001＝1.44(秒)，将该时间作为监测时间使用。)，对数据变换部80进行控制来使数据变换部80获取电压Vm和电压Vt。其结果是，数据变换部80基于电压Vm、电压Vt来算出电池30的输出电压Vb、温度T。然后，电流算出部82使用所算出的输出电压Vb、温度T、容纳于剩余量数据存储部70的剩余量数据和充放电数据100，算出充放电电流11。接着，本实施方式的电流算出部82使用输出电压Vb、温度T、剩余量数据和充放电数据100，算出充放电电流I1。然后，若充放电电流11被算出，则更新部83将充放电电流I1累计到电池30的剩余量上。进而，更新部83根据电池30的剩余量和电池30的容量来算出剩余量率，并更新剩余量数据存储部70的剩余量数据作为剩余量数据。然后，更新部83如前所述，将剩余量数据以及温度T作为数据DO发送给微机22。另外，微机22将数据DO传送给驱动电路23，因此，驱动电路23基于数据DO来驱动显示部12。其结果是，在便携式电话的显示部12中，显示电池30的剩余量率以及温度。另外，电流算出部82按每规定时间进行充放电电流I1的算出，因此，上述步骤将重复处理直到剩余量率为0％为止。由此，显示部12的显示也每隔规定时间随时更新。
在由以上说明的构成组成的本实施方式的电池剩余量算出电路20的CPU43中的数据表61中，容纳有表示在以不同电流值的电流对电池30进行充电或者放电时的剩余量率和电池30的输出电压Vb之间的关系充放电数据100a。另外，在剩余量数据存储部70，存储有与电池30的剩余量对应的剩余量数据。而且，电流算出部82能例如通过使用充放电数据100a、电池30的输出电压Vb和剩余量数据，算出充放电电流I1。因此，能在实际上不检测电池30的充放电电流的前提下算出充放电电流。另外，在本实施方式中，更新部83通过将所算出的充放电电流I1累计到电池30的剩余量上，来更新剩余量率。因此，在本实施方式中，通过随时更新电池30的剩余量率，使用者能适宜确认剩余量率。
本实施方式的电池剩余量率算出电路20中，若用于起动便携式电话的控制数据CONT被输入，则初始值算出部81基于充放电数据100的无负载的数据来算出剩余量数据。此时，电源电路16的动作停止，因此电池30是无负载的状态。如此，在本实施方式中，在预先所确定的条件下算出电池30的剩余量数据。因此，在本实施方式中，能高精度地算出电池30的剩余量数据的初始值。
另外，本实施方式的电流算出部82基于输出电压Vb和温度T来算出充放电电流I1。因此，在电池30的温度变化的情况下，电流算出部82能高精度地算出电池30的剩余量。
另外，本实施方式的初始值算出部81基于输出电压Vb和温度T来算出在起动便携式电话时的剩余量数据。因此，即使在有温度变化的情况下，初始值算出部81也能高精度地算出剩余量数据的初始值。
此外，上述实施例是为了使本发明的理解容易而提出的，并不是为了解释限定本发明。本发明在不脱离其宗旨的前提下，能进行变更、改良，且在本发明中包含其等效形式。
在本实施方式中，尽管设为CPU43包含初始值算出部81，但并不限于此。例如，还可以是如下构成：使在起动便携式电话时动作的其他的微机等(未图示)与本实施方式同样地算出与电池30的剩余量对应的剩余量数据，并将该数据容纳于剩余量数据存储部70中。

Claims (4)

1.一种电池剩余量算出电路，其特征在于，具备：
检测部，其检测电池的输出电压；
第一数据存储部，其使第一数据与多个电流值的每一个分别对应存储，该第一数据表示在所述电池以所述多个电流值的每一个充电或者放电的情况下所述电池的剩余量占所述电池的容量的比例、和所述输出电压之间的关系；
第二数据存储部，其存储与所述电池的剩余量对应的第二数据；
第一算出部，其根据所述第一数据、所述第二数据和所述输出电压，来算出所述电池的充放电电流；和
更新部，其基于所算出的所述充放电电流，更新所述第二数据。
2.根据权利要求1所述的电池剩余量算出电路，其特征在于，
所述电池剩余量算出电路还具备第二算出部，该第二算出部在用于开始所述电池的剩余量的算出的指示信号被输入后，基于与所述多个电流值中任意一个电流值对应的第一数据和所述输出电压，算出存储于所述第二数据存储部中的所述第二数据。
3.根据权利要求1或2所述的电池剩余量算出电路，其特征在于，
所述检测部检测与所述电池的温度对应的第一电压，
所述第一数据存储部，针对所述电池的多个温度的每一个，将表示在所述电池以多个电流值的每一个充电或者放电的情况下所述电池的剩余量占所述电池的容量的比例、和所述输出电压之间的关系的数据作为所述第一数据，并按所述多个温度的每一个使所述第一数据与所述多个电流值的每一个对应存储，
所述算出部基于所述第一数据、所述第二数据、所述输出电压和所述第一电压，来算出所述电池的充放电电流。
4.根据权利要求3所述的电池剩余量算出电路，其特征在于，
所述第二算出部在所述指示信号被输入后，基于在所述多个温度的每一个下与所述多个电流值中任意一个电流值对应的第一数据、所述输出电压和所述第一电压，算出存储于所述第二数据存储部中的所述第二数据。
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