CN1225054C - 电池充/放电装置及电池充/放电方法 - Google Patents

电池充/放电装置及电池充/放电方法 Download PDF

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Abstract

当电池处于等待模式时，如果在预定时间内没有提供充/放电电流，微机就切换到睡眠模式，并控制计时器开始测量电池的等待时间。当有充/放电电流提供时，微机就切换到唤醒模式，并控制计时器停止测量等待时间。接着，微机读取所测量的等待时间。基于所读取的等待时间，微机计算校正值以校正当前所存储的剩余电池容量值。

Description

电池充/放电装置及电池充/放电方法
技术领域
本发明一般涉及一种充/放电装置，具体地涉及一种电池充/放电装置和一种电池充/放电方法，在此方法中，可高精度地确定电池的剩余容量。
背景技术
图1为示出常规电池组件1的典型结构的方框图。
电池组件1包括为电子器件供电的串联电池12-1和12-2(以下共同称作“电池12”，除非电池12-1和12-2应被分别对待)，电池组件可包括锂离子电池。电池12-1的正极连接到电池端子11-1，同时电池12-2的负极通过用于电流检测的电阻器13及保护器件14连接到电池端子11-2。当电池组件1连接到电子器件(未示出)时，电池端子11-1和11-2连接到电子器件的连接端子，从而使电子器件可由电池12供电。
当电池12-1和12-2串联时，电池电压检测器15检测电池电压，并把检测结果输出到微机17。充/放电电流检测器16检测因流向电阻器13的电流而引起的电压降的方向和数值，从而检测充电电流或放电电流的存在。此结果随后输出到微机17。保护器件14保护电池12免于过度充电或过度放电。
微机17基于由电池电压检测器15提供的电池电压，计算剩余的电池容量值，并把所得到的数值储存在内部存储器17a中。如果充电电流或放电电流由充/放电电流检测器16提供或者如果微机17从外部接收输入数据，那么微机17就切换到唤醒模式。如果在预定时间内没有充/放电电流提供或者如果在唤醒模式中没有接收到输入数据，那么微机17就切换到睡眠模式。
图2是计算图1所示的电池组件1的剩余电池容量值的流程图。
在步骤S1，微机17判断电池12是否已被充电，即判断是否已有充电电流由充/放电电流检测器16提供。如果在步骤S1判断电池12已被充电，此处理就继续进行步骤S2，其中，增加的容量值由下列公式(1)计算：
增加的容量值＝充电电流值×取样间隔
                                        …(1)
在步骤S2计算完增加的容量值之后，在步骤S3，微机17读出存储器17a中存储的剩余容量值，并用下列公式(2)计算最新的剩余容量值：
最新剩余容量值＝从存储器17a读出的剩余容量值+增加的容量值
                                        …(2)
在步骤S3，微机17在存储器17a中存储由公式(2)计算的最新剩余容量值或更新现存的剩余容量值，并且此处理返回到步骤S1重复上述操作。
如果在步骤S1判断电池12未被充电，那么此处理就继续进行步骤S4，其中，微机17进一步判断电池12是否被放电，即判断是否已有放电电流由充/放电电流检测器16提供。如果在步骤S4判断未被放电，此处理就返回到步骤S1重复上述操作。
如果在步骤S4判断电池12已被放电，此处理就继续进行步骤S5，其中，微机17用下列公式(3)计算减少的容量值：
减少的容量值＝放电电流值×取样间隔
                                      …(3)
在步骤S5计算完减少的容量值之后，在步骤S6，微机17读出存储器17a中存储的剩余容量值，并用下列公式(4)计算最新的剩余容量值：
最新剩余容量值＝从存储器17a读出的剩余容量值-减少的容量值
                                      …(4)
在步骤S6，微机17在存储器17a中存储由公式(4)计算的最新剩余容量值或更新现存的剩余容量值，并且此处理返回到步骤S1重复上述操作。
相应地，进行使用充电电流或放电电流的计算处理以确定剩余的电池容量。
微机17利用由电池12提供的电力，以确定剩余的电池容量。因而，当电池处于等待模式时(当未进行剩余电池容量计算处理时)，微机17切换到睡眠模式，以减少微机17的功率消耗。这可抑制电池12在等待模式时的放电电流(漏电流)。
当充/放电电流检测器16检测充电电流或放电电流时，微机17切换到唤醒模式；然而，当电池处于等待模式时，放电电流(漏电流)是极小的，因此不能被充/放电电流检测器16检测到。
结果，当电池组件1处于等待模式时，流动的放电电流(漏电流)是微量的，但累积的电流(等待电流×等待时间)不能被测量或检测到，因为微机17处于睡眠模式。因此，如果电池组件1处于等待模式较长时间，那么产生的问题是，被微机17存储在存储器17a中的剩余容量值比实际剩余容量值(实际容量值)相对较大。
如果强迫微机17不进入睡眠模式并允许检测等待电流，那么电流会很小而不能被精确地检测到。还存在这样的问题，在存储器17a中存储的剩余容量值和实际容量值之间产生误差。
发明内容
相应地，本发明的目的在于提供一种电池充/放电装置以及一种电池充/放电方法，在此方法中，可高精度地确定剩余电池容量。
为此，在本发明的一个方面中，一种用于确定电池剩余容量的电池充/放电装置包括：用于测量电池等待时间的测量单元；根据测量单元所测量的等待时间计算电池剩余容量的校正值的校正值计算单元；以及根据校正值计算单元所计算的校正值而校正电池的当前剩余容量值的校正单元。
电池充/放电装置可进一步包括用于判断等待时间是否达到预定时间的判断单元。校正值计算单元基于判断单元的结果，以预定的时间间隔计算电池剩余容量的校正值。
根据本发明，一种用于确定电池剩余容量的电池充/放电方法包括以下步骤：测量电池等待时间；基于在测量步骤中所测量的等待时间，计算电池剩余容量的校正值；以及基于在计算步骤中所计算的校正值，校正电池的当前剩余容量值。
相应地，基于电池的等待时间计算校正值，并将其用于校正当前存储的电池剩余容量值。这使得剩余电池容量可被高精度地确定。
在本发明的另一方面，一种用于确定电池剩余容量的电池充/放电装置包括：用于检测电池电压的检测单元；基于由检测单元检测的电池电压读取适当的剩余容量值的读取单元；用于比较由读取单元读取的适当剩余容量值和当前存储的剩余容量值的比较单元；以及用于根据比较单元的结果用于更新当前存储的剩余容量值的更新单元。
此种电池充/放电装置进一步包括设定适用于电池电压的适当剩余容量值的设定单元。
根据本发明，一种用于确定电池剩余容量的电池充/放电方法包括以下步骤：检测电池电压；基于在检测步骤中所检测的电池电压，读取适当的剩余容量值；比较在读取步骤中所读取的适当剩余容量值和当前存储的剩余容量值；以及基于比较步骤的结果，更新当前存储的剩余容量值。
相应地，基于被检测到的电池电压，读取适当的剩余容量值。然后，比较所读取的剩余容量值和当前存储的剩余容量值，基于比较结果更新当前存储的剩余容量值。这使得能方便地和低成本地确定剩余电池容量。
附图说明
图1为示出常规电池组件的典型结构的方框图。
图2是计算图1所示的电池组件的剩余容量的处理流程图。
图3为根据本发明一个实施例的电池组件的方框图。
图4为根据本发明一个实施例的用于校正剩余电池容量值的处理流程图。
图5为根据本发明改型实施例的用于校正剩余电池容量值的处理流程图。
图6为根据本发明另一改型实施例的用于校正剩余电池容量值的处理流程图。
具体实施方式
图3为根据本发明一个实施例的电池组件1的方框图。对于与图1所示的常规电池组件对应的单元，分配相同的参考号，并因而适当省略对它们的描述。
参见图3，电池组件1包括分别与电池12-1和12-2耦连的电池电压检测器15-1和15-2，从而以更高的精度检测电池电压，电池组件1还包括计时器21。其它单元以与图1所示的常规电池组件相同的方式构造。
电池电压检测器15-1检测电池12-1的电池电压，并输出检测结果给微机17。电池电压检测器15-2检测电池12-2的电池电压，并输出检测结果给微机17。
微机17基于由电池电压检测器15-1和15-2提供的电池电压计算剩余的电池容量值，并把所得到的数值存入内部存储器17a中。
如果在预定时间内没有检测到或没有提供充电电流或放电电流，微机17就切换到睡眠模式。接着，微机17控制计时器21开始测量等待时间。如果检测到充电电流或放电电流，微机17就切换到唤醒模式。然后，微机17控制计时器21停止测量等待时间，并读出已测量的等待时间。基于读出的等待时间，微机17使用后面将叙述的计算处理计算校正值，以校正剩余电池容量值。
根据微机17的指令，计时器21开始测量等待时间。计时器21也根据微机17的指令停止测量等待时间。
图4为由微机17执行的用于校正图3所示电池组件1的剩余电池容量值的处理流程图。
在步骤S11，微机17判断电池12是否已被放电或充电，即判断是否已有放电电流或充电电流被充/放电电流检测器16在预定时间例如10秒内检测到。如果在步骤S11判断电池12在预定时间内没有放电或充电，那么此处理就继续进行步骤S12。
在步骤S12和S13，微机17在切换到睡眠模式之前控制计时器21开始测量等待时间。在步骤S14，微机17判断电池12是否已被放电或充电，即判断是否已有放电电流或充电电流被充/放电电流检测器16检测到。如果在步骤S14判断电池12未被放电或充电，那么此处理返回到步骤S13，其中，微机17等待并同时保持在睡眠模式。如果在步骤S14判断电池12已被放电或充电，那么此处理就继续进行步骤S15。
在步骤S14之后，或如果在步骤S11判断电池12已在预定时间内被充电或放电，微机17就在步骤S15切换到唤醒模式。在步骤S16和S17，微机17控制计时器21停止测量等待时间，并读出已测量的等待时间。微机17然后重置计时器21。
在步骤S18，微机17使用下列公式(5)通过步骤S17读出的等待时间计算校正值：
校正值＝(等待电流值+电池自放电电流值)×等待时间
                                            …(5)
此处，每单位时间流动的等待电流和自放电电流被预先测量并存在存储器17a中。
在步骤S18之后，在步骤S19，微机17读出存储器17a中存储的剩余容量值，并用下列公式(6)计算最新的剩余容量值：
最新剩余容量值＝从存储器17a读出的剩余容量值-校正值
                                            …(6)
在步骤S19，微机17在存储器17a中存储由公式(6)计算的最新剩余容量值或更新现存的剩余容量值，此处理返回到步骤S11重复上述操作。
等待电流、电池自放电电流及等待时间用于以此种方式计算校正值，因而可高精度地校正剩余电池容量。
然而，如果在根据图4流程图校正剩余电池容量值的过程中发生计时器21溢出，那么从溢出时间点开始就不能执行对剩余电池容量值的精确校正。
为了应付此种情况，以固定时间间隔进行校正处理，同时微机17处于唤醒模式，因而剩余电池容量值可得到更精确的校正。
图5为根据本发明改型实施例的用于校正剩余电池容量值的处理流程图，其中，剩余电池容量值以固定时间间隔进行校正。
在步骤S31，微机17判断电池12是否已在预定时间内被放电或充电。如果在步骤S31判断电池12没有在预定时间内放电或充电，那么此处理就继续进行步骤S32。
在步骤S32和S33，微机17在切换到睡眠模式之前控制计时器21开始测量等待时间。在步骤S34，微机17判断预置时间是否已结束。预先把其中不发生溢出的时间段设定成预置时间，并且当预置时间已结束时，计时器21通知微机17预置时间结束。也就是说，微机17判断是否从计时器21接收到指示预置时间结束的命令。
如果在步骤S34判断预置时间已结束，此处理就继续进行步骤S35，其中微机17响应来自计时器21的命令切换到唤醒模式。在步骤S36，微机17重置计时器21。
在步骤S37和S38，微机17用公式(5)计算校正值，并进一步用公式(6)计算最新的剩余容量值。接着，微机17在存储器17a中存储最新的剩余容量值或更新现存的剩余容量值，此处理返回到步骤S31重复上述操作。
如果在步骤S31判断电池12已经在预定时间内放电或充电，或者在步骤S14判断预置时间还未结束，此处理就继续进行步骤S39。
步骤S39-S44的操作与前面结合图4所述的步骤S14-S19相同，因此省略其描述。
相应地，等待电流、电池自放电电流及等待时间用于以固定时间间隔计算校正值，因而，即使当电池组件1处于等待模式较长时间时也能高精度地校正剩余电池容量。
现在，使用特定值作为实例描述用于计算剩余电池容量校正值的操作。
如果当电池组件1处于等待模式时流动的等待电流为40μA，且自放电电流为10μA和等待时间为100小时，那么从公式(5)得到校正值：
校正值＝(40μA+10μA)×100h＝5000μAh＝5mAh。
如果计算校正值时考虑计时器21的溢出，并且当校正处理例如以20小时间隔执行时，那么从公式(5)得到校正值：
校正值＝(40μA+10μA)×20h＝1000μAh＝1mAh。这使得即使电池组件1处于等待模式较长时间，剩余电池容量值也能得到高精度的校正。
如上所述，计时器21用于测量等待时间，并且剩余电池容量值基于所得到的等待时间进行校正。相反，通过检测电池电压可以方便地和低成本地校正剩余电池容量值，尽管其校正精度不比在设置辅助计时器时的精度更高。
图6为根据本发明另一改型实施例的用于校正剩余电池容量值的处理流程图，其中，剩余电池容量值基于电池电压进行校正。
在步骤S51，微机17判断电池12是否已在预定时间内被放电或充电。如果在步骤S51判断在预定时间内未被放电或充电，此处理就继续进行步骤S52，其中，微机17切换到睡眠模式。
如果在步骤S51判断电池12已被放电或充电，此处理就继续进行步骤S53，其中，微机17切换到唤醒模式。在步骤S54，微机17检测由电池电压检测器15-1和15-2提供的电池电压。
在步骤S55，微机17基于在步骤S54所检测到的电池电压，从存储器17a读出适当的剩余容量值。在此情形中，设定适用于每个电池电压的剩余电池容量值，并将其存入存储器17a中。
在步骤S56，微机17读出在存储器17a中存储的当前剩余容量值，并判断其是否大于在步骤S55基于电池电压而读出的剩余容量值。
如果在步骤S56判断存储器17a中存储的当前剩余容量值大于基于电池电压而读出的剩余容量值，此处理就继续进行步骤S57，其中，微机17在存储器17a中存储基于电池电压读出的剩余容量值作为当前剩余容量值或者更新当前剩余容量值。然后，此处理返回到步骤S51重复上述操作。
如果在步骤S56判断存储器17a中存储的当前剩余容量值不大于、即等于基于电池电压读出的剩余容量值，此处理就跳过步骤S57(不更新当前剩余容量值)返回到步骤S51，重复上述操作。
相应地，如果判断剩余容量值是不适当的，就用基于电池电压读出的剩余容量值更新当前剩余容量值。这允许即使在不使用计时器的情况下也可校正明显的剩余容量值偏差。

Claims (3)

1.一种确定电池剩余容量的电池充/放电装置，其中包括：
用于测量电池等待时间的测量装置；
根据由所述测量装置测量的等待时间计算电池剩余容量的校正值的校正值计算装置；以及
根据由所述校正值计算装置计算的校正值校正电池的当前剩余容量值的校正装置，
其中所述电池等待时间是表示电池没有被充电或者放电，即处于睡眠模式。
2.一种如权利要求1所述的电池充/放电装置，还包括用于判断等待时间是否达到预定时间的判断装置，其中，所述校正值计算装置基于所述判断装置的结果，以预定的时间间隔计算电池剩余容量的校正值。
3.一种用于确定电池剩余容量的电池充/放电装置的电池充/放电方法，所述电池充/放电方法包括以下步骤：
测量电池等待时间；
基于在测量步骤中所测量的等待时间，计算电池剩余容量的校正值；以及
基于在计算步骤中所计算的校正值，校正电池的当前剩余容量值，
其中所述电池等待时间是表示电池没有被充电或者放电，即处于睡眠模式。
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