CN105093118A - 电池余量预测装置及电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供低成本并能进行充电电池的电池余量的高精度的预测的电池组。本发明的电池余量预测装置具备：检测电池的电池电压的第1电压检测部；对用于检测负载电流的电流读出电阻的两端的电压进行检测的第2电压检测部；基于以第1及第2电压检测部检测的电压值预测电池余量的控制部；以及使恒流在电流读出电阻流过的恒流源，控制部构成为基于负载电流流过时的第2电压检测部的检测电压、和负载电流和恒流流过时的第2电压检测部的检测电压，算出电流读出电阻的电阻值。

Description

电池余量预测装置及电池组
技术领域
本发明涉及电池组，特别涉及预测Li离子充电电池等的电池余量的电池余量预测装置。
背景技术
以便携设备为首，充电电池使用于很多的装置，因此需要管理充放电的电池管理系统。特别需要在设备运转时更正确地知道运转时间，因此使用电池余量预测装置。
在图6示出具备现有的电池余量预测装置的电池组。现有的电池余量预测装置20具备：进行信号处理运算的CPU21；在信号处理运算之际所使用的RAM22；用于检测以电平转换器26转换充电电池7的1个单元的量的电池电压后的电池电压的ADC23；用于检测在检测充电电池7的电流的电流读出电阻6产生的电压的ADC24；以及预先保持电池的特性数据等的非易失性存储器25。本电池余量预测装置根据充电电池7的电压、和从利用电流读出电阻6来测量的充电电池7的电流值以库仑计数器求出的移动电荷量等，能求出电池余量。高精度的余量预测需要进行充电电池7的电压及电流的高精度的测量。
特别是当关注电流测量时，需要高精度的电阻值的电流读出电阻6。
专利文献1：美国专利第6789026号的说明书。
发明内容
具备现有的电池余量预测装置20的电池组，对电流读出电阻6要求高精度且电流容许量大。因此，存在既高价又尺寸大的课题。
本发明的电池余量预测装置具备：检测电池的电池电压的第1电压检测部；对用于检测负载电流的电流读出电阻的两端的电压进行检测的第2电压检测部；基于以第1及第2电压检测部检测的电压值预测电池余量的控制部；以及使恒流流过电流读出电阻的恒流源，控制部构成为：基于流过负载电流时的第2电压检测部的检测电压、和流过负载电流和恒流时的第2电压检测部的检测电压，算出电流读出电阻的电阻值。
依据本发明的电池组，电流读出电阻由于能够高精度测量电阻值，所以能够使用低精度的电阻。因此，电池组能够减小尺寸，且能够以低成本进行提供。
进而，作为电流读出电阻，也可以利用充放电控制用的MOSFET或板上的布线的寄生电阻，能够减小电池组的尺寸，且能以低成本进行提供。
附图说明
图1是具备本实施方式的电池余量预测装置的电池组的框图。
图2是示出具备本实施方式的电池余量预测装置的电池组的其他例子的框图。
图3是示出具备本实施方式的电池余量预测装置的电池组的其他例子的框图。
图4是示出具备本实施方式的电池余量预测装置的电池组的其他例子的框图。
图5是示出具备本实施方式的电池余量预测装置的电池组的其他例子的框图。
图6是具备现有的电池余量预测装置的电池组的框图。
标号说明
1、2余量预测装置；4恒流源；11、12电压检测部；15充放电控制电路；16控制部。
具体实施方式
图1是具备本实施方式的电池余量预测装置的电池组的框图。本实施方式的电池组具备：电池余量预测装置1；电流读出电阻6；充电电池7；充放电控制用MOSFET8；充放电控制电路15；以及外部端子18及19。
电池余量预测装置1具备：恒流源4；开关5；电压检测部11及12；以及控制部16。
本实施方式的电池组如下连接。电池余量预测装置1连接在充电电池7的两端。MOSFET8设在外部端子19。电流读出电阻6设在MOSFET8与充电电池7的负极之间。充放电控制电路15连接在充电电池7的两端，输出端子与MOSFET8连接。在外部端子18及19连接有负载3。电压检测部11在输入端子连接有充电电池7，输出端子与控制部16连接。电压检测部12在输入端子连接有电流读出电阻6的两端，输出端子与控制部16连接。恒流源4及开关5与电流读出电阻6和MOSFET8的连接点连接。
电压检测部11对充电电池7的电压进行测量，并向控制部16输出。电压检测部12对在电流读出电阻6的两端产生的电压进行测量，并向控制部16输出。控制部16基于从电压检测部11和电压检测部12得到的信息预测充电电池7的余量。恒流源4使得用于测量电流读出电阻6的电阻值的已知的恒流流过电流读出电阻6。
电池余量预测装置1通过测定负载3的消耗电流，预测充电电池7的电池余量。电池余量的高精度的预测需要进行负载3的消耗电流Isys的正确的测量。为此，需要正确地知道电流读出电阻6的电阻值。本发明提供对电流读出电阻6的电阻值进行正确地测量的方案。
若负载3的消耗电流为Isys，则在开关5截止的通常的动作状态下，在电流读出电阻6中流过电流Isys。若电流读出电阻6的电阻值为Rss，则在该电阻的两端产生的读出电压Vsb，成为
Vsb＝Rss×Isys（1）。
接着，使开关5导通，并将恒流Idi施加于电流读出电阻6。此时的电流读出电阻6的电流成为Isys＋Idi，在电流读出电阻6的两端产生的读出电压Vsa，成为
Vsa＝（Isys＋Idi）×Rss（2）。
由上述（1）、（2）式，电流读出电阻6的电阻值Rss，能够求出为
Rss＝（Vsa－Vsb）/Idi（3）。
即，在通常的动作状态下测定读出电压Vsb，使开关5导通并测定读出电压Vsa，由（3）式算出电流读出电阻6的电阻值Rss。这样，能够不依赖于电流Isys而从已知的恒流Idi求出电阻值Rss。如果提高电压检测部12的测定精度，则能高精度地测量电流读出电阻6的电压，因此也能高精度地求出电阻值Rss。
在此，恒流Idi从电阻值Rss的要求精度和电压检测部12的测定精度适当设定即可。
此外，电流读出电阻6的电阻值Rss，例如存放于设在控制部的存储元件，以用于负载3的消耗电流Isys的算出。因此，电阻值的测量，例如在系统启动时等，1次就能完成，因此测量所使用的电流几乎不会影响电池余量预测装置的消耗电流。
如以上说明的那样，依据本实施方式的电池余量预测装置，能够高精度地测量电流读出电阻6的电阻值Rss。因此，能够正确地测量负载3的消耗电流Isys，从而能够进行充电电池7的电池余量的高精度的预测。另外，电流读出电阻6也可以用精度低的廉价的电阻，因此还有成本削减的效果。
此外，本实施方式的电池余量预测装置，分别设置了电压检测部11及12，但是通过以时分方式处理电池电压的测量和基于负载电流的电流读出电阻6的电压的测量，也可以用一个电压检测部构成。
另外，用电流源控制开关5进行了恒流源4的导通/截止控制，但是已知能够容易实现对恒流源4自身附加睡眠功能等。另外，负载3的电流Isys当然也可为Isys＝0。
图2是示出具备本实施方式的电池余量预测装置的电池组的其他例子的框图。图2所示的例子，将MOSFET8设于充电电池7的正极侧。
图3是示出具备本实施方式的电池余量预测装置的电池组的其他例子的框图。图3所示的例子是将电流读出电阻设于充电电池7的正极侧的情况的例子。因此，本实施方式的电池余量预测装置1中，恒流源4是宿电流源，设为从电流读出电阻6抽取电流Idi。
图4是示出具备本实施方式的电池余量预测装置的电池组的其他例子的框图。本实施方式的电池组是作为电流读出电阻代替使用设在充电电池7的负极侧的MOSFET8的导通电阻的例子。导通电阻的电阻值Ron与图1的电池组同样地，能够求出为
Ron＝（Vsa－Vsb）/Idi（4）。
图5是示出具备本实施方式的电池余量预测装置的电池组的其他例子的框图。本实施方式的电池组是作为电流读出电阻代替使用设在充电电池7的正极侧的MOSFET8的导通电阻的例子。
在此，图4、图5所示的电池组的情况下，测定MOSFET8的导通电阻的电阻值Ron时，MOSFET8需要导通。在此情况下，在电池余量预测装置1与充放电控制电路15之间，进行传递其信息或者利用控制信号进行控制即可。
以上，依据图4、图5所示的电池组，利用MOSFET8的导通电阻来代替现有的电流读出电阻，从而能够减少板上部件数，在减少安装规模、削减成本上有效果。
另外，本实施方式的电池组的电流读出电阻6不需要精度，因此也可以用板上的布线的寄生电阻来代替，具有减小板安装方面的尺寸或降低安装成本的效果。

Claims (6)

1.一种电池余量预测装置，对电池的电压和负载电流进行测量，从而预测所述电池的余量，所述电池余量预测装置的特征在于具备：
检测所述电池的电池电压的第1电压检测部；
对用于检测所述负载电流的电流读出电阻的两端的电压进行检测的第2电压检测部；
基于以所述第1及第2电压检测部检测的电压值预测电池余量的控制部；以及
使恒流在所述电流读出电阻流过的恒流源，
所述控制部基于所述负载电流流过时的所述第2电压检测部的检测电压、和所述负载电流和所述恒流流过时的所述第2电压检测部的检测电压，算出所述电流读出电阻的电阻值。
2.如权利要求1所述的电池余量预测装置，其特征在于，
以一个电压检测部构成所述第1电压检测部和所述第2电压检测部。
3.一种电池组，其特征在于，具备：
在连接负载的第一及第二外部端子之间串联连接的电池、电流读出电阻、负载电流控制用的MOSFET；
监视所述电池的状态并控制所述MOSFET的MOSFET控制电路；以及
检测所述电池和所述电流读出电阻的电压并预测所述电池的余量的权利要求1或2所述的电池余量预测装置。
4.如权利要求3所述的电池组，其特征在于，
所述电流读出电阻配置在所述电池余量预测装置。
5.如权利要求3所述的电池组，其特征在于，
所述电流读出电阻为板上的布线的寄生电阻。
6.如权利要求3所述的电池组，其特征在于，
所述电流读出电阻为所述MOSFET的导通电阻，
所述第2电压检测部通过所述MOSFET的两端的电压检测所述负载电流。
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Application publication date: 20151125

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