CN103207372B - 电池余量测量系统、电池余量测量程序以及电池余量测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够准确测量特性不同的电池的电池余量的电池余量测量系统、电池余量测量程序以及电池余量测量方法。在放电时处理中,从参考数据获取与将在当前放电时测量出的电流值除以测量对象的电池单元组的额定电池容量而得的归一化电流值、和在当前放电时测量出的温度数据对应的基准非放电量,并通过将基准非放电量与测量对象的电池单元组的额定电池容量相乘来计算非放电量。而且,从存储于内部RAM的电池余量减去测量出的电流值和计算出的非放电量,计算出实际的能够使用量作为电池余量。由于能够如这样计算出与当前放电时的放电条件对应的非放电量,所以即便在放电条件(温度)变化了的情况下,也能够准确计算非放电量。因此,能够准确测量电池余量。
Description
技术领域
本发明涉及电池余量测量系统、电池余量测量程序以及电池余量测量方法。
背景技术
一般而言,被称作电池的充电状态(stage of charge:SOC)的相对充电电平被定义为电池(蓄电池)的充电余量(电池余量)相对于充电容量(例如额定电池容量)的比率。因此,需要使用被称作“库伦计数”的方法来进行电荷流动的测量和监视。实际的库伦计数处理是通过累计流入电池的电流和从电池放电的电流来实现的。一般将小电阻与电池的负极串联连接,使用高分辨率的ADC(模拟-数字转换器)来测量这些电流。
作为与测量电池的电池余量的电池余量测量系统相关的技术,例如在专利文献1中记载了甚至考虑非放电量(视为不能够放电的电量)来计算伴随充放电的电池余量的方法、以及将与电池的特性相应的非放电量特性存储在存储器中的技术。
专利文献1:日本特开2007-327971号公报
另外,本发明的发明人们还研究了通过使特性(例如充电容量-额定电池容量)不同的电池的电池余量能够利用相同的电池余量测量系统来测量,避免了电池余量测量系统的区分制作(根据特性来区分制作),进而减少了系统制作成本。
因此,对利用现有的电池余量测量系统来实现该思想的技术进行了研究,但例如在专利文献1公开的技术(电池的余量测量装置)中,由于以电池的非放电量特性被预先存储于存储器为前提,所以即便想要利用相同的电池余量测量系统来测量特性不同的电池的电池余量,也由于非放电量特性因电池的种类不同而不同,所以在更换成特性不同的电池来使用的情况下,不能够准确地测量电池余量。
发明内容
本发明是为解决上述的问题而提出的,目的在于提供一种能够准确测量特性不同的电池的电池余量的电池余量测量系统、电池余量测量程序以及电池余量测量方法。
为了实现上述目的,技术方案1所记载的电池余量测量系统具备:电流检测单元,其能够检测从作为测量对象的电池放电的电流的电流值;第1存储单元,其存储根据上述电池的周围的温度和从上述电池放电的电流的电流值而预先决定的基准非放电量;运算单元,在上述电池中进行了放电动作的情况下,其从上述第1存储部获取与上述电池的周围温度和上述电流检测单元检测出的上述电流值对应的上述基准非放电量,并基于根据获取的上述基准非放电量和上述电池的额定电池容量通过运算而计算出的非放电量来运算电池余量。
另外,技术方案11所记载的电池余量测量程序使计算机作为上述技术方案1至上述技术方案10中任意一项所记载的电池余量测量系统的运算单元而发挥功能。
另外,技术方案12所记载的电池余量测量方法具备:在第1存储单元预先存储了根据上述电池的周围温度和从上述电池放电的电流的电流值而预先决定的基准非放电量的状态下,通过电流检测单元检测从作为测量对象的电池放电的电流的电流值的步骤;和在上述电池中进行了放电动作的情况下,通过运算单元从上述第1存储部获取与上述电池的周围温度和上述电流检测单元检测出的上述电流值对应的上述基准非放电量,并基于根据获取的上述基准非放电量和上述电池的额定电池容量运算出的非放电量来运算电池余量的步骤。
根据本发明,起到能够准确测量特性不同的电池的电池余量的效果。
附图说明
图1是表示本实施方式的电池余量测量系统的概要构成的一个例子的概要构成图。
图2是表示本实施方式的电池余量计算程序的概要规格以及参考数据的概要的说明图。
图3是表示本实施方式的电池余量测量系统中的额定电池容量存储处理流程的一个例子的流程图。
图4是表示本实施方式的电池余量测量系统中的电池余量存储处理的流程的一个例子的流程图。
图5是表示在本实施方式的电池余量测量系统中使用的、表示作为基准的额定电池容量下的温度、电池电压和放电量的对应关系的表格(参考数据)的一个例子的说明图。
图6是表示在本实施方式的电池余量测量系统中使用的、表示额定电池容量为2000mAh下的、至电流的上限为1000mA、非放电量的上限为1000mAh为止的温度、电流和非放电量的对应关系的表格(参考数据)的一个例子的说明图。
图7是表示本实施方式的电池余量测量系统中的电池余量计算处理全体流程的一个例的流程图。
图8是表示本实施方式的电池余量测量系统中的无负荷时处理的流程的一个例子的流程图。
图9是表示本实施方式的电池余量测量系统中的充电时处理的流程的一个例子的流程图。
图10是表示本实施方式的电池余量测量系统中的放电时处理的流程的一个例子的流程图。
图11是表示本实施方式的电池余量测量系统的概要构成的其他例子的概要构成图。
图12是表示本实施方式的电池余量测量系统的概要构成的其他例子的概要构成图。
符号说明
1…电池单元组;10…电池余量测量系统;12…模拟前端IC;14…8位MCU;16…温度计;18…存储部;22…电压测量电路;24…电流测量电路;26…充电器/负荷检测部;42…CPU42;44…存储部;46…内部RAM;48…接口;50…双列直插开关部;52…LED;60…额定电池容量检测部;
具体实施方式
以下,参照附图对本实施方式的电池余量测量系统进行说明。
首先,对本实施方式的电池余量测量系统的整体概要构成进行说明。图1示出本实施方式的电池余量测量系统的概要构成的一个例子。其中,在本实施方式中,作为具体的一个例子,对测量作为二次电池的、多个锂电池串联连接而成的电池单元组1的电池余量的电池余量测量系统10进行说明。
如图1所示,电池单元组1构成为,多个电池单元(锂电池)串联连接,且最高电位侧的电压作为电源电压VCC被向电池余量测量系统10(模拟前端IC12)供给。而且电池单元组1构成为,最低电位侧的电压作为电池余量测量系统10的GND电压被供给。
本实施方式的电池余量测量系统10具备模拟前端IC12、8位MCU14、温度计16和存储部18。
模拟前端IC12具有检测电池单元组1的电池电压的功能等,并具备开关元件组20、电压测量电路22、电流测量电路24以及充电器/负荷检测部26。开关元件组20具备与电池单元组1的各电池单元对应的多个开关元件,并具有通过对开关元件的接通-断开进行控制,来从电池单元组1选择电池单元,并且使电池单元的电压均等化的功能。将通过开关元件组20选择出的电池单元的最高位侧的电压值以及最低电位侧的电压值输出至电压测量电路22。电压测量电路22具有基于输出的电压值,测量并输出利用开关元件组20选择出的电池单元的电压的功能。
此外,在本实施方式的电池余量测量系统10中,具有基于利用电压测量电路22测量出的电池单元组1的电池单元电压,以各电池单元的电压均等的方式进行控制的功能。例如,在电池单元电压高的情况下(在比全部电池单元电压的平均值或者规定值高的情况下),通过省略了图示的放电电路使该电池单元的高电位侧和低电位侧之间短路,通过放电使各电池单元的电池电压均等化。这样,由于以各电池单元电压均等的方式进行控制,所以在本实施方式中,电池余量(电池容量的余量)在各电池单元中成为均等(相同)的状态。
电流测量电路24与电池单元组1的最低电位侧连接,其具有测量电池单元组1全体电流的功能。此外,在本实施方式中,不限于电流测量电路24与电池单元组1的最低电位侧连接,与能够测量电池单元组1全体电流的位置连接即可。例如,可以与电池单元组1的最高电位侧连接,也可以与其他的位置连接。将通过电压测量电路22测量出的电压值以及通过电流测量电路24测量出的电流值输出至8位MCU14。在本实施方式中,虽然如这样,电流测量电路24测量电池单元组1全体电流,但在本实施方式的电池余量测量系统10中,由于电池单元组1的各电池单元的电池电压如上述那样被均等化,所以无需按每一个电池单元分别进行测量。
另外,充电器/负荷检测部26与电池单元组1的最低电位侧连接。充电器/负荷检测部26具有检测充电器2或者负荷4是否被安装至电池单元组1或从电池单元组1卸下的功能,检测结果被通知给8位MCU14。
在本实施方式中,作为具体的一个例子,模拟前端IC12和8位MCU14之间通过I2C(Inter-Integrated Circuit:内置集成电路)接口(省略图示)连接。予以说明的是并不局限于此,模拟前端IC12和8位MCU14之间可以使用同步式串行接口(SPI)。另外,还可以使用并行接口。而且,通过使用SPI,在将电池余量测量系统10作为车载系统使用的情况下,能够获得不易受到噪声影响的效果。
8位MCU14相当于本发明的运算单元的一个例子,其具有计算电池单元组1的电池单元的电池余量的功能。此外,在本实施方式中,作为具体的一个例子,由8位微型机构成,但并不限于此。8位MCU14具备ADC40、CPU42、存储部44、内部RAM46以及接口48。
ADC40是具有将从模拟前端IC12输入的模拟数据(电压值/电流值)转换为数字数据,并输出至CPU42的功能的、模拟-数字转换器。此外,也可以为模拟前端IC12具备相当于ADC40的模拟-数字转换器,在模拟前端IC12内将模拟数据转换为数字数据,并将转换得到的数字数据输出至8位MCU14。
CPU42具有根据存储于存储部44的程序来执行数字运算处理的功能。存储部44是具有对在本实施方式所使用的电池余量计算程序等、CPU42中的处理所使用的各种程序、设定值等进行存储的功能的非易失性的存储部。另外,在本实施方式中,具有对用于电池余量的计算的各种参考数据进行存储的功能。应予说明的是,只要是非易失性的存储部即可,并不进行特别限定,例如列举了FLASH ROM等。
虽然在后面将分别叙述详细内容,但图2示出了电池余量计算程序的概要规格以及参考数据的概要。应予说明的是,在本实施方式中虽然构成为电池余量计算程序、参考数据预先存储于存储部44,但并不局限于此,还可以构成为从存储有电池余量计算程序、参考数据的存储介质、外部装置(图示省略)等安装至存储部44。
另外,内部RAM46具有确保在利用CPU42执行电池余量计算程序等时的作业用的区域的功能,并具有保存在程序的执行时被暂时使用的数据的功能。
接口48具有与PC8进行通信的功能,将从PC8输入的数据(在本实施方式中为额定电池容量-将详细后述)输入至8位MCU14。作为具体的一个例子,在本实施方式中使用串行接口。
温度计16用于测量电池单元组1的周围温度,例如由热敏电阻等构成。利用温度计16测量出的测量值(模拟的温度数据)经由ADC40被输入至CPU42。存储部18是具有存储额定电池容量等各种数据的功能的非易失性的存储部。应予说明的是只要是非易失性的存储部即可,并不进行特别限定,例如列举了EEPROM等。
充电器2具有对电池单元组1的各电池单元的电压进行充电的功能,另外,负荷4具有对电池单元组1的各电池单元的电压进行放电的功能。作为本实施方式的充电器2例如列举了电源、发电装置等。此外,作为负荷4,列举了电机等。它们均使用一般的技术,并不进行特别限定,故在这里省略说明。此外,在本实施方式中,充电器2以及负荷4与电池单元组1(电池余量测量系统10)并不是常时连接,而是根据需要进行连接。
接下来,对本实施方式的电池余量测量系统10的电池单元组1的电池余量测量动作进行说明。
首先,在本实施方式的电池余量测量系统10中,在电源接通时等程序的初始化处理中,输入电池单元组1的电池单元的额定电池容量(xAh),进行存储于存储部18的额定电池容量存储处理。图3示出该额定电池容量存储处理的流程的一个例子的流程图。
在步骤100中,用户将电池单元组1的额定电池容量通过PC8的控制台经由接口48输入至电池余量测量系统10。在接下来的步骤102中,将输入的额定电池容量保存于存储部18后,结束本处理。通过该额定电池容量存储处理,作为电池余量测量系统10的当前的测量对象的电池单元组1的额定电池容量成为保存在存储部18中的状态。
以后,在将测量对象的电池单元组1变更为额定电池容量不同的电池单元组1的情况下,同样通过进行图3所示的额定电池容量存储处理,将作为测量对象的电池单元组1的额定电池容量存储于存储部18。
另外,进行将电池单元组1的电池余量存储于8位MCU14的内部RAM46的电池余量存储处理。图4示出该电池余量存储处理的流程的一个例子的流程图。
首先,在步骤200中,判断存储部18是否存储了测量对象的电池单元组1的电池余量。在存储了的情况下,进入步骤202,从存储部18读出电池余量,并在接下来的步骤204中,将读出的电池余量存储于内部RAM46后,结束本处理。
另一方面,在初次将电池单元组1与电池余量测量系统10连接的情况下、变更了测量对象的电池单元组1的情况下等,由于是作为测量对象的该电池单元组1的电池余量未存储于存储部18的状态,因此进入步骤206。
在步骤206中,利用电压测量电路22测量电池单元组1的全部电池单元的电压,在接下来的步骤208中,判断测量出的电压值是否不足阈值Veint(为了判断电池余量的有无而预先存储于存储部18的阈值数据)。在存在不足阈值Veint的测量值(电池电压值)的情况下,进入步骤210,在步骤210中,作为电池余量=0(无电池余量),并将电池余量存储于存储部18后,结束本处理。
另一方面,在全部的电池单元的测量值(电池电压)为阈值Veint以上的情况下,计算与额定电池容量为100%时的额定电池容量对应的电池余量并存储于存储部18后,结束本处理。通过该电池余量存储处理,作为电池余量测量系统10的当前的测量对象的电池单元组1的当前的电池余量成为被存储于8位MCU14的内部RAM46的状态。
(电池余量计算处理)
在通过上述额定电池容量存储处理,将测量对象的电池单元组1的额定电池容量存储于存储部18,并且将测量对象的电池单元组1的当前的电池余量存储于内部RAM46的状态下,在本实施方式的电池余量测量系统10的8位MCU14的CPU42中进行电池余量计算处理。具体而言,在本实施方式中,通过执行存储于存储部44的电池余量计算程序,来执行电池余量计算处理。
此外,在本实施方式中,在进行该电池余量计算处理前,预先使参考数据(参考数据31以及参考数据32)存储于8位MCU14的存储部44。这里,对参考数据进行说明。
在本实施方式的电池余量测量系统10中,作为两种参考数据,使用参考数据31以及参考数据32。参考数据31是表示作为电池单元组1的基准的额定电池容量下的温度(电池单元组1的周围温度)和电池电压和放电量的对应关系的表格,在无负荷时处理(后述详细内容)中,用于计算电池余量。图5示出参考数据31(表格)的一个例子。此外,在本实施方式中,作为具体的一个例子,预先获取额定电池容量为2000mAh的电池单元组1(锂电池)的温度和电压和放电量的对应关系,将把获取的数据转换成额定电池容量为1000mAh时的数据表格化后作为参考数据31使用。即,在本实施方式中,将额定电池容量1000mAh作为基准额定电池容量,将基准额定电池容量中的电池单元组1(锂电池)的参考数据31预先存储于存储部44。
另一方面,参考数据32是表示温度(电池单元组1的周围温度)和电流和非放电量的对应关系的表格,在放电时处理(后述详细内容)中用于计算电池余量。图6示出参考数据32(表格)的一个例子。此外,一般而言,蓄积在电池(蓄电池)中的电量并不被全部放电,存在根据温度、电流等放电条件而不能够放电的电量。在本实施方式中将这样的不能够放电的电量称为非放电量。
此外,在本实施方式中,作为具体的一个例子,预先获取额定电池容量为2000mAh的电池单元组1(锂电池)的温度和电流和非放电量的对应关系,将获取的数据中的、至电流的上限为1000mA,非放电量的上限为1000mAh为止的数据表格化后作为参考数据32预先存储于存储部44来使用。
接下来,对本实施方式的电池残测量系统10中的电池余量计算处理的流程进行详细说明。图7示出本实施方式的电池余量计算处理全体流程的一个例子的流程图。
在步骤300中,判断是否从充电器/负荷检测部26收到表示检测出充电器2或者负荷4与电池单元组1连接的信息的通知。在收到通知的情况下(连接了充电器2或者负荷4的情况下),进入步骤306。另一方面,在未收到通知的情况下,进入步骤302,通过省略了图示的计时器等判断是否经过了恒定时间(在本实施方式中,作为具体的一个例子为1小时)。在未经过的情况下,返回步骤300。另一方面,在经过了的情况下,即,在恒定时间以上,充电器2以及负荷4均未与电池单元组1连接的情况下,进入步骤304,在进行了无负荷时处理(后述详细内容)后,进入步骤306。此外,在本实施方式中,将充电器2以及负荷4均未与电池单元组1连接的状态称为“无负荷”。作为这样的无负荷状态的具体的一个例子,例如列举了在电池余量测量系统10为车载系统的情况下,车辆的发动机被切断的状态,或者例如在用于个人计算机的情况下,该个人计算机的电源断开的状态。
在步骤305中,判断是否检测到充电器2的连接。在充电器2被连接至电池单元组1的情况下(收到充电器2检测的联络的情况下)判断为产生充电动作,并进入步骤308,在步骤308进行充电时处理(后述详细内容)计算电池余量并存储于内部RAM46后,进入步骤312。另一方面,在负荷4被连接至电池单元组1的情况下(收到了负荷4检测的联络的情况下),判断为产生放电动作,并进入步骤310,在步骤310进行放电时处理(后述详细内容),计算电池余量并存储于内部RAM46后,进入步骤312。
在步骤312中,判断是否结束电池余量计算处理。在不结束的情况下,返回步骤300,反复进行本处理。另一方面,在结束的情况下,结束本处理。
接下来,分别对上述的步骤304的无负荷时处理、步骤308的充电时处理以及步骤310的放电时处理的详细内容进行说明。
(无负荷时处理)
首先对无负荷时处理进行说明。图8示出本实施方式中的无负荷时处理的流程的一个例子的流程图。
在步骤400中,由于无负荷状态持续恒定时间,故向节电模式转移。所谓节电模式是用于抑制被电池余量测量系统10消耗的电力的模式,例如是CPU42停止,或各种外围设备等停止的状态。
在接下来的步骤402中,判断是否从充电器/负荷检测部26收到表示充电器2或者负荷4被连接到电池单元组1的信息的通知。在未收到通知的情况下,成为待机状态,持续节电模式。另一方面,在收到了通知的情况下,进入步骤404,在步骤404中从节电模式恢复。
在接下来的步骤406中,从温度计16获取当前的温度,并且从电压测量电路22获取当前时刻的电池电压,分别使它们成为A/D转换后的数字数据。在接下来的步骤408中,根据获取的温度和电池电压,并基于参考数据31,通过考虑放电量来计算电池余量。应予说明的是,由于此时存储于存储部44的参考数据31是额定电池容量1000mAh的参考数据,所以需要换算为作为当前的测量对象的电池单元组1的额定电池容量。因此,将与当前的电池单元组1的额定电池容量(存储于存储部18)的比例增益常量(当前的电池单元组1的额定电池容量/1000mAh)和参考数据31的参照值相乘来计算电池余量。然后,将计算出的电池余量置换成当前存储于内部RAM46的电池余量后,结束本处理。
这样在本实施方式中,通过该无负荷时处理,在无负荷状态持续恒定时间的情况下,转移至节电模式,在从节电模式恢复的情况下,根据恢复时刻的电池单元组1周围的温度以及电池电压来考虑放电量,计算恢复时刻的电池单元组1的电池余量,并存储于内部RAM46。因此,能够为准确测量恢复时刻的电池余量,并使其成为存储于内部RAM46的状态。
(充电时处理)
接下来,对充电时处理进行说明。图9示出本实施方式中的充电时处理的流程的一个例子的流程图。
由于产生充电动作,所以在步骤500中,以恒定时间间隔(在本实施方式中,作为具体的一个例子为10ms)获取利用模拟前端IC12的电流测量电路24测量出的电流数据。在接下来的步骤502中,将获取的电流数据(测量值)利用ADC40进行A/D转换,使其为数字数据。在接下来的步骤504中,将A/D转换后的数字数据加到(累计到)存储于内部RAM46的电池余量。即,将充电量加到(累计到)电池余量中。
在接下来的步骤506中,从电压测量电路22获取当前时刻的电池电压,使其分别为进行了A/D转换后的数字数据,判断该值是否在作为过充电条件而预先决定的阈值以上。在不足阈值的情况下,进入步骤510。另一方面,在阈值以上的情况下,进入步骤508,由于是过充电状态,所以将当前时刻的电池余量作为额定电池容量100%的电量(所谓的电池容量)。并且,在步骤510中,将电池余量存储于内部RAM46后,结束本处理。
这样在本实施方式中,利用该充电时处理,通过加上(累计)充电量来计算电池余量,并存储于内部RAM46。另外,在当前时刻的电池电压在作为过充电条件而预先决定的阈值以上的情况下,判断为过充电状态,将电池余量作为100%的额定电池容量(电池容量)算出。因此,能够准确测量电池余量,并使其成为存储于内部RAM46的状态。
(放电时处理)
接下来,对放电时处理进行说明。在本实施方式中,在放电时处理的情况下,通过从电池余量除去根据放电条件而存在的不能放电的电量亦即非放电量,将当前时刻能够实际使用的电量(能够使用量)作为电池余量算出并存储。图10示出本实施方式中的放电时处理的流程的一个例子的流程图。
由于产生放电动作,所以在步骤600中,以恒定时间间隔(在本实施方式中,作为具体的一个例子为10ms)获取利用模拟前端IC12的电流测量电路24测量出的电流数据。在接下来的步骤602中,将获取的电流数据(测量值)利用ADC40进行A/D转换,使其为数字数据。
在接下来的步骤604中,判断非放电量是否存储于内部RAM46,在未存储的情况下,进入步骤608。另一方面,在存储的情况下,进入步骤606,将存储的非放电量加到存储于内部RAM46的电池余量中。在本实施方式中,在之前产生放电动作并进行了放电时处理的情况下,在上次的放电时处理中计算非放电量,并成为非放电量已经存储于内部RAM46的状态。另一方面,存储于内部RAM46的电池余量为能够使用量,并且为从电池单元组1的电池余量(实际剩余在电池单元组1中的电量)除去非放电量后的电量。因此,通过步骤606的处理,通过对电池余量加上非放电量,来计算当前放电动作开始时的实际剩余在电池单元组1的电量。
在接下来的步骤608中,从电池余量减去A/D转换后的测量值。即,从放电动作开始时的实际的电池余量减去放电量。
并且,在接下来的步骤610中,从温度计16获取温度数据,将获取的温度数据(模拟数据)通过ADC40进行A/D转换,使其为数字数据。
在接下来的步骤612中,参照存储于存储部44的参考数据32,并基于以作为当前的测量对象的电池单元组1的额定电池容量(存储于存储部18)对当前的测量电流值进行了归一化而得的归一化电流值和温度,来获取成为参照值的非放电量(基准非放电量)。具体而言,归一化电流值是通过将当前的测量电流值除以作为当前的测量对象的电池单元组1的额定电池容量(测量电流值/额定电池容量)来计算的。
在接下来的步骤614中,通过将参照非放电量与作为当前的测量对象、即电池单元组1的额定电池容量(基准非放电量×额定电池容量),相乘来计算非放电量。由此,能够计算出与当前放电动作时的放电条件对应的非放电量。此外,非放电量的计算方法并不局限于此,也可以通过将对应于额定电池容量的比例常量与基准非放电量相乘来计算非放电量。
另外,在接下来的步骤616中,从电池余量进一步减去计算出的非放电量来计算能够使用量。在接下来的步骤618中,将计算出的非放电量以及电池余量(这里为能够使用量)存储于内部RAM46后,结束本处理。
这样在本实施方式中,在该放电时处理中,从参考数据32获取与将当前放电时测量出的电流值除以测量对象的电池单元组1的额定电池容量而得的归一化电流值和当前放电时测量出的温度数据对应的基准非放电量,并通过将基准非放电量与测量对象的电池单元组1的额定电池容量相乘来计算非放电量。另外,从存储于内部RAM46的电池余量减去测量出的电流值和计算出的非放电量,来计算能够使用量作为电池余量。这样,能够计算出与当前放电时中的放电条件对应的非放电量,因此即便在放电条件(温度)变化了的情况下也能够准确计算非放电量。因此,能够准确测量电池余量。
在本次的发明之前,本发明的发明人们研究了首先通过甚至考虑非放电量来利用相同的电池余量测量系统测量特性不同的电池的电池余量,从而避免电池余量测量系统的区分制作,以实现系统制作的成本降低。而且,还研究了首先将预先假定设置(测量)的、或者决定设置的电池的非放电量特意分别(按照不同的特性)存储于存储器来使用。然而,该情况下,例如需要将表示非放电量的数据、或者表示温度和非放电量的对应关系的数据按照额定电池容量1000mAh、1500mAh、2000mAh等额定电池容量存储于存储器,假定了需要存储多个数据。
根据以上情况,本发明的发明人们通过研究,实现了避免电池余量测量系统的区分制作,但第1,由于需要根据假定设置的、或者决定设置的电池来增加存储器,从而存储器容量变得庞大,出现假定的电池余量测量系统的每单位面积、成本等增加的新问题。另外第2,只能够与决定设置的电池的特性(额定电池容量)对应,在使用了不能够假定特性(额定电池容量)的电池的情况下,出现了假定的不能够准确测量电池余量的问题。因此,本发明的发明人们得到了不优选将决定设置(测量)的电池的非放电量特意分别(按照不同的特性)存储于存储器进行使用的研究结果。
与此相对,本发明的发明人们新发现了通过实验能够使非放电量与额定电池容量成比例地进行定义。因此,发现了本发明的特征:如本发明的实施方式的电池余量测量系统10那样,即使在作为测量对象的电池的额定电池容量变更为不同容量的情况下,也能够通过获取与归一化电流值和温度数据对应的基准放电量,并将该基准放电量与额定电池容量(变更后的电池单元组1的额定电池容量)相乘,来计算出与变更后的电池单元组1对应的适当的非放电量。
如以上所述,根据本发明,由于无需存储每个额定电池容量的数据,因此即便不增大存储器容量,也能够利用相同的电池余量测量系统10准确测量特性不同的电池(电池单元组1)的电池余量。
另外,不管电池单元组1的特性(额定电池容量)如何,例如即便针对电池余量测量系统10的设计者、用户的假定外的电池单元组1也能够准确测量电池余量。
此外,在上述的本实施方式中,在程序的初始化处理中(电源接通时)执行的额定电池容量存储处理中,作为输入至电池余量测量系统10的输入单元,将额定电池容量通过PC8的控制台经由接口48输入至电池余量测量系统10,但不限于此。图11以及图12示出具备其他输入单元的电池余量测量系统10的具体例的概要构成图。
在图11所示的电池余量测量系统10中,代替图1所示的上述的电池余量测量系统10的接口48而具备作为输入单元发挥功能的双列直插开关(Dip SW)部50以及作为显示单元发挥功能的LED52。其中,在图11所示的电池余量测量系统10中的额定电池容量存储处理中,在上述的图3所示的额定电池容量存储处理的步骤100中,以通过双列直插开关部50输入额定电池容量的方式进行变更即可。另外,在图11所示的电池余量测量系统10中,使通过双列直插开关部50输入的额定电池容量(数值本身)显示于LED52。这样,在图11所示的电池余量测量系统10中,能够通过双列直插开关部50输入额定电池容量,因此仅在电池余量测量系统10的基板(板)上,就能够执行处理,能够得到无需像图1所示的电池余量测量系统10那样,连接外部装置(PC8)的效果。另外,通过设置LED52,得到了设计者、用户等能够确认存储于存储部18的额定电池容量的效果。其中,并不限于双列直插开关,只要为输出矩形波的(能够向8位MCU14输入脉冲的)开关等即可,即便为其他输入单元也能够得到相同的效果。
另外,在图12所示的电池余量测量系统10中,代替图1所示的上述的电池余量测量系统10的接口48而具备作为输入单元发挥功能的额定电池容量检测部60。额定电池容量检测部60具有基于利用模拟前端IC12测量出的电池单元组1的电池电压,来检测额定电池容量的功能。额定电池容量的检测方法例如使用日本特开平10-144358所记载的技术等已知的方法即可。此外,在图12所示的电池余量测量系统10中的额定电池容量存储处理中,在上述的图3所示的额定电池容量存储处理的步骤100中,以额定电池容量检测部60自动检测额定电池容量的方式进行变更即可。这样,在图12所示的电池余量测量系统10中,由于能够通过额定电池容量检测部60自动检测电池单元组1的额定电池容量,因此能够减少设计者、用户等的麻烦。
如以上说明所示,在本实施方式的电池余量测量系统10中,预先将测量对象的电池单元组1的额定电池容量存储于存储部18,将电池余量存储于内部RAM46,执行电池余量计算程序,并进行电池余量计算处理。另外,在电池余量测量系统10中,将表示基准额定电池容量1000mAh的电池单元组1的温度和电压和放电量的对应关系的参考数据31(表格)存储于存储部44,通过将与测量对象的电池单元组1的额定电池容量的比例增益常量(测量对象的电池单元组1的额定电池容量/1000mAh)和该参考数据31的参照数据相乘来计算电池余量。
另外,还将表示额定电池容量为2000mAh的电池单元组1中的电流的上限为1000mA,非放电量的上限为1000mAh的温度和电流和非放电量的对应关系的参考数据32存储于存储部44,根据温度、归一化的电流值(当前的电流的测量值/额定电池容量),并参照参考数据32,来获取基准非放电量,并将基准非放电量×额定电池容量作为非放电量来计算电池单元组1的电池余量。
通过这样计算电池余量,在本实施方式中,能够准确测量额定电池容量不同的电池单元组1的电池余量。
此外,在上述的实施方式中,将参考数据31作为基准额定电池容量为1000mAh时的数据,但基准额定电池容量不限于1000mAh,也可以为其他额定电池容量。另外,将参考数据32设为额定电池容量为2000mAh的电池单元组1中的温度和电流和非放电量的对应关系的数据中的、至电流的上限为1000mA,非放电量的上限为1000mAh位置的数据,但并不局限于此,也可以为其他额定电池容量的电池单元组1中的对应关系,电流以及非放电量的上限也可以为不同的值。这些根据电池单元组1以及电池余量测量系统10的特性、式样等决定即可。另外,在本实施方式中,使参考数据31以及参考数据32对应锂电池,但并不局限于此,在用于其他电池的情况下,存储与测量对象的电池对应的参考数据31以及参考数据32即可。
另外,在上述的实施方式中,将电池余量测量系统10的测量对象设为作为锂电池的二次电池的电池单元组1,但并不局限于此,不对作为测量对象的电池进行特别限定。
另外,在上述的实施方式中,在程序的初始化处理(电源接通时)中执行的额定电池容量存储处理中,将电池单元组1的额定电池容量存储于存储部18,但并不局限于此,例如即便存储于存储部44也能够得到相同的效果。这样,通过存储于8位MCU14内的存储部44,能够减少外置部件,能够得到预计降低成本的效果。
另外,在上述的实施方式中说明的电池余量测量系统10、模拟前端IC12、以及8位MCU14等的构成,电池余量计算处理等是一个例子,不言而喻,在不脱离本发明的主旨的范围内能够根据状况进行变更。
Claims (10)
1.一种电池余量测量系统,其特征在于,具备:
第1存储单元,其存储与电池的周围的温度和从电池放电的电流的电流值对应的基准非放电量;
电流检测单元,其能够检测从与所述电池额定电池容量不同的测量对象电池放电的电流的电流值;
运算单元,其被输入从所述电流检测部输出的所述测量对象电池放电的电流的电流值,从所述第1存储部获取与所述测量对象电池的周围的温度和从所述电流检测单元输入的所述测量对象电池放电的电流的电流值对应的所述基准非放电量,并基于根据所获取的所述基准非放电量和所述测量对象电池的额定电池容量通过运算而计算出的非放电量来对当前的电池余量进行运算。
2.根据权利要求1所述的电池余量测量系统,其特征在于,
具备存储电池余量的第2存储单元,
所述运算单元将从存储在所述第2存储单元中的初始电池余量除去通过放电而失去的电量以及与所获取的所述基准非放电量和所述测量对象电池的额定电池容量对应的非放电量而得的能够使用量来作为所述电池余量输出到第2存储单元。
3.根据权利要求2所述的电池余量测量系统,其特征在于,
所述电池余量测量系统具备存储初始非放电量的第3存储单元,
所述运算单元在所述初始非放电量已经存储于所述第3存储单元的情况下,将存储的所述初始非放电量加到存储于所述第2存储单元的所述电池余量后,计算从该电池余量除去通过放电而失去的电量以及所述非放电量而得的能够使用量来作为当前的电池余量。
4.根据权利要求1所述的电池余量测量系统,其特征在于,
所述运算单元获取所述基准非放电量,并将获取的所述基准非放电量与所述测量对象电池的额定电池容量相乘来运算当前的非放电量,其中,所述基准非放电量与用从所述电流测量单元获取的电流值除以所述电池的额定电池容量并进行归一化后得到的电流值对应。
5.根据权利要求1所述的电池余量测量系统,其特征在于,
具备检测所述测量对象电池的电压值的电压检测单元,
所述第1存储单元存储根据所述电池的周围的温度和所述电池的电压值而预先决定出的基准放电量,在均未进行所述测量对象电池中的充电动作以及放电动作的无负荷状态的情况下,所述运算单元从所述第1存储部获取与所述测量对象电池的周围的温度和利用所述电压检测单元检测出的所述电压值对应的所述基准放电量,并将获取的所述基准放电量和所述测量对象电池的额定电池容量输出到所述第2存储单元。
6.根据权利要求5所述的电池余量测量系统,其特征在于,
所述运算单元在所述无负荷状态的情况下,将对应于所述基准放电量被预先决定时的电池容量和所述测量对象电池的额定电池容量的比例增益常量与所述基准放电量相乘来运算电池余量。
7.根据权利要求1所述的电池余量测量系统,其特征在于,
设置了输入所述测量对象电池的额定电池容量的输入单元。
8.根据权利要求7所述的电池余量测量系统,其特征在于,
所述输入单元是检测所述测量对象电池的电压值,并基于检测出的电压值来检测额定电池容量的额定电池容量检测单元。
9.根据权利要求7或者8所述的电池余量测量系统,其特征在于,
具备显示通过所述输入单元输入的所述测量对象电池的额定电池容量的显示单元。
10.根据权利要求1所述的电池余量测量系统,其特征在于,
所述测量对象电池具备串联连接的多个电池单元,
并具备使所述电池单元的电压均等化的均等化单元。
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