CN1707279A - 电池剩余容量指示设备及电池剩余容量指示方法 - Google Patents

电池剩余容量指示设备及电池剩余容量指示方法 Download PDF

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Abstract

根据本发明的电池剩余容量指示设备包括对应于终止电压的累积值校正控制装置，用于设定在电池满充后获得的累积值，这样，当终止电压是装置方终止电压时，指示锂离子蓄电池剩余电池容量的累积值达到零。确定由锂离子蓄电池的放电特性设定的以终止锂离子蓄电池放电的电池终止电压是否与装置方终止电压对应。如果彼此不对应，那么累积值被校正，以适应装置方终止电压。对应于装置方终止电压的锂离子蓄电池的剩余电池容量，是基于由终止电压设定单元校正的累积值计算的，并且计算的剩余电池容量在液晶显示装置上指示。如果装置方终止电压和电池方终止电压彼此不对应，那么与终止电压对应的电池方的电池剩余容量在装置方指示。

Description

电池剩余容量指示设备及电池剩余容量指示方法
相关申请交叉引用
本发明包含关于2004年6月4日在日本专利局提交的日本专利申请JP 2004-167482的主题，通过引用将该专利申请的全部内容结合在本文中。
技术领域
本发明涉及电池剩余容量指示设备和电池剩余容量指示方法，适合用于指示用作向电子装置供应电压的电源的充放电电池的剩余电池容量。
背景技术
至今，包括作为蓄电池(诸如锂离子电池、镍镉电池和镍氢电池)的电池的电池组已经被供应。通常，这种电池组包括计算电池的电池剩余容量并且还用于和该电池供电的电子装置进行通信的微型计算机、该微型计算机的外部电路、该计微型计算机所需的用来计算电池的剩余电池容量的必需的电池状态检测电路。
这种电池组可能不会被无限地充电和放电。而且，可以一定程度地确定最大的充放电次数以适应这种电池等，其中可以维持容许范围内的充放电特性。
作为能够为最大充放电次数计数以设定电池剩余容量的技术，本发明的受让人已经在先提出一种能够在电池充放电使电池性能退化时为充放电次数计数以适应电池性能退化的电池组、它的充放电计数方法和电池组的电池剩余容量设定方法(见引用专利参考1)，并且，其中，这种电池组能够准确计算电池剩余容量以适应电池性能的退化。
而且，作为用于计算电池剩余容量的技术，本发明的受让人已经在先提出一种电池及其电池剩余容量计算方法，能够在电池中出现温度变化时准确计算电池剩余容量以适应温度的变化。
[引用专利参考1]：日本公开的专利申请No.2000-260486的正式公报
[引用专利参考2]：日本公开的专利申请No.2000-260488的正式公报
附图中的图1示出了根据相关技术的装置终止电压和电池终止电压之间的关系图。为了把可用的电子静态照相机用作其主体上安装有电池的电子装置，在电子静态照相机中，如图1所示，电池终止电压如图1中的参考标记41所示保持在3.1V，而电子静态照相机主体的终止电压如参考标记42所示保持在2.9V。因此，电池可以被完全利用直至电池电力用完。
但是，当具有放电特性的电池(其中，电池终止电压如图1中的参考标记43所示保持在2.6V)在市场上可以买到时，因为相关技术的电子静态照相机主体由于现有电池的电池终止电压而设定终止电压为3.1V，电子静态照相机主体能最多利用电池至3.1V的电池容量。
因此，假设装置终止电压将不是由电池终止电压而是由电子静态照相机主体的终止电压来结束。从而，既然，尽管电池的电池容量仍有剩余，还是结束了来自电池的电源，存在电池剩余容量时间可能没有被准确指示的缺点。
图2示出当现有的电池和下一代电池的放电特性被测量时获得的特性曲线图。
如图2所示，当截止电压保持在2.5V，而现有电池51和52的放电特性的放电容量落在2000至2300[mAh]的范围内，具有不同放电特性的电池53的放电特性的放电容量增加为2500[mAh]那么大。
图3A和图3B分别示出根据相关技术和本发明的当2.6V不兼容装置采用新型基于合金的电池时获得的剩余电池容量时间指示图。
如图3A所示，当相关技术的2.6V不兼容装置使用了具有这种不同放电特性的新型的基于合金的电池，初始的剩余电池容量指示61指示为90分钟。指示62指示在装置被驱动60分钟之后终止电压达到3.1V的状态，并且就在预终止(pre-end)之前获得的剩余电池容量指示63指示为30分钟。但是，如指示64所示，在对应于电池方的初始指示时间期间，并不运行装置方，并且，剩余电池容量指示功能也可能没有正确运行。因此，指示立即进行至预终止指示65。
此外，在图4所示，对应于相关技术的电池放电特性71的相关技术的电池累积值特性72可以通过电池方的微型计算机计算。相关技术的电池累积值特性72可以以如下方式计算：当相关技术的电池放电特性71从相关技术的电池满充累积值D12改变至终止电压2.9V时可以达到零。
这样，如图4中参考标记75所示，当相关技术的装置采用具有放电特性73的新型电池时，电池在电压为2.9V时被迫结束，并因此装置方被结束，尽管累积值还存在。因此，装置方可以在和相关技术的电池放电时间T11同样的放电时间的时间段内使用新型电池。
发明内容
考虑到前述各方面，本发明打算提供一种电池剩余容量指示设备和电池剩余容量指示方法，其中，如果装置方终止电压和电池方终止电压彼此不一致，电池方对应于终止电压的电池剩余容量可以在装置方指示。
根据本发明的一个方面，提供了一种电池剩余容量指示设备，用于检测用作向电子装置供应电压的电源的充放电电池的剩余电池容量。该电池剩余容量指示设备包括：终止电压设定装置，用于设定结束电子装置运行的装置方终止电压；累积值设定装置，用于设定在电池满充之后获得的累积值，这样，当终止电压是装置方的终止电压时，指示电池剩余电池容量的累积值达到零；判断装置，用于确定基于电池放电特性设定的以结束电池放电的电池方终止电压是否对应装置方终止电压；校正装置，如果电池方终止电压和装置方终止电压彼此不对应，用于校正累积值以适应装置方终止电压；计算装置，用于基于校正的累积值来计算对应于装置方终止电压的剩余电池容量；以及显示装置，用于显示计算的电池的剩余电池容量。
在根据本发明的电池剩余容量指示设备中，该电池剩余容量指示设备还包括通信装置，用于把装置方终止电压从装置方发送到电池方。
在根据本发明的电池剩余容量指示设备中，该电池剩余容量指示设备还包括通信装置，用于把校正的计算值从电池方发送到装置方。
根据本发明的另一方面，提供了一种电池剩余容量指示方法，用于检测用作向电子装置供应电压的电源的充放电电池的剩余电池容量。该电池剩余容量指示方法包括以下步骤：终止电压设定步骤，用于设定结束电子装置运行的装置方终止电压；累积值设定步骤，用于设定在电池满充之后获得的累积值，这样，当终止电压是装置方的终止电压时，指示电池的剩余电池容量的累积值达到零；判断步骤，用于确定基于电池放电特性设定的以结束电池放电的电池方终止电压是否对应装置方终止电压；校正步骤，如果电池方终止电压和装置方终止电压彼此不对应，用于校正累积值以适应装置方终止电压；计算步骤，用于基于校正的累积值来计算对应于装置方终止电压的剩余电池容量；以及，显示步骤，用于显示计算的电池的剩余电池容量。
此外，在根据本发明的电池剩余容量指示方法中，装置方终止电压通过通信装置从装置方发送到电池方。
此外，在根据本发明的电池剩余容量指示方法中，校正的计算值通过通信装置从电池方发送到装置方。
因此，例如，在用作包括电池的电子装置的电子静态照相机中，指示电池的剩余电池容量的数据在装置主体和电池之间作为累积值通过通信装置发送和接收，因此，电池的电池剩余容量可以正确地被指示。
此外，既然电池的剩余电池容量可以不管电池的种类而正确地被指示，可以使各种电池在相关技术的电子静态照相机主体中兼容。此外，可以使相关技术的电池在新型电子静态照相机主体中兼容。因此，既然相关技术的电池和具有不同放电特性的新型电池，都可以匹配它们的剩余时间容量指示以适应两种电池的电池特性，使得电池可以最大化利用，电池可以最大化利用的剩余电池时间可以在任何种类的电池上指示。
当由具有不同放电特性的新型电池组成的电池(其中，电池终止电压保持在2.6V)将用于以后，既然相比于现有电池的终止电压，在相关技术的电子静态照相机主体中设定终止电压为3.0V，电子静态照相机主体可以最多利用电池至3.0V。因此，来自电池的电源被结束，尽管电池仍有电池容量剩余，这就出现了问题，电池剩余时间可能没有被正确指示。
但是，根据本发明，在相关技术的电池和具有不同放电特性的新型电池中，并且在相关技术的电子静态照相机主体和新型电子静态照相机主体中，电池的剩余电池时间都可以计算，以适应各自电池的特性，并且，电池可以最大化利用。
但是，既然可以使相关技术的设备和电池兼容(向上兼容性)，使用设备和电池而不破坏其它功能变得可能。
附图说明
图1示出根据相关技术的装置终止电压和电池终止电压之间的关系图；
图2示出当现有电池的放电特性和下一代电池的放电特性被测量时获得的特性曲线图；
图3A和3B示出当2.6V不兼容装置使用新型基于合金的电池时获得的电池剩余指示图，其中，分别，图3A示出根据相关技术的电池剩余时间指示，图3B示出根据本发明的电池剩余时间指示；
图4示出当相关技术的电池和新型电池的放电特性被测量时获得的特性曲线图；
图5是示出根据本发明的实施例的设备主体和电池之间连接的方框图；
图6A和6B是在说明剩余电池时间指示操作过程中将参考的流程图，其中，分别，图6A示出设备(装置)方的剩余电池时间指示的操作，图6B示出电池方的剩余电池时间指示的操作；以及
图7示出新型电池放电特性和输出的累积值。
具体实施方式
马上将参考附图来描述本发明。
尽管所谓智能锂离子(Info-lithium)电池(用于电池和包括微型计算机的电子装置之间发送和接收信息)和数字静态照相机(作为使用这种智能锂离子电池的电子装置提供的)将以实例的方式进行描述，不用说，本发明可以不局限于此。
图5是示出根据本能发明的实施例的设备主体和电池之间连接的示意方框图。
例如，如图5所示，本发明的实施例可以应用到电池方的电池组11，电池组11连接至装置方1的摄像机设备。
如图5所示，该电池组11通过例如信道9连接至摄像机设备1的电池附加部分，并且，通过存储器13、微型计算机12和通信接口15，电源电压从锂离子蓄电池14供应给该摄像机设备1。
另一方面，电池组11可以连接至充电电路8，充电电路8连接至摄像机设备1的AC适配器(未示出)，以通过充电路径10向AC适配器供应电源。因此，受微型计算机2和存储器3的控制，在电池组11中，锂离子蓄电池14通过充电路径10由充电电压进行充电。
除了来自锂离子蓄电池14的电压，装置方终止电压、指示电池剩余容量的累积值、电池终止电压等可以通过信道9在电池组11和用作可用装置的摄像机设备1之间发送和接收。
因此，当终止电压是装置方终止电压时，电池组11中的微型计算机12的终止电压对应的累积值校正控制单元21设定来自在满充中所需的累积值的累积值，这样指示电池剩余电池容量的累积值可以达到零。此外，由终止电压对应的累积值校正控制单元21确定由电池放电特性设定的结束电池放电的电池方终止电压和装置方终止电压是否彼此对应。如果由终止电压对应的累积值校正控制单元21确定电池方终止电压和装置方终止电压彼此不对应，那么终止电压对应的累积值校正控制单元21校正累积值以适应电池方终止电压。
与此同时，摄像机设备1的微型计算机2内部的终止电压设定单元20，基于校正的累积值计算对应于装置方终止电压的电池剩余容量；设定用于向设备内部供应电源电压的终止电压；并且，还在显示设备4和液晶显示设备5上指示这样计算的电池剩余容量及终止电压。
向摄像机设备1的设备内部供应的电源电压可以是微型计算机在存储器3写入数据和从存储器3读出数据所需的控制电压、在记录单元(未示出)的记录媒体上记录从照相机单元(未示出)获得的图象数据所需的控制和驱动电压、照相机单元(未示出)将照相机的镜头移进或移出照相机单元所需的驱动电压等。
在本发明的实施例中，电池组11中的微型计算机12的终止电压对应的累积值校正控制单元21具有累积值设定装置的功能，用于设定从满充状态获得的累积值，这样，当终止电压是装置方终止电压时，指示电池的剩余电池容量的累积值可以达到零；具有判断装置的功能，用于确定由电池放电特性设定的结束电池放电的电池方终止电压和装置方终止电压是否彼此对应；并具有校正装置的功能，如果电池方终止电压和装置方终止电压彼此并不对应，用于校正累积值以适应装置方终止电压。
此外，摄像机设备1的微型计算机2内部的终止电压设定单元20具有终止电压设定装置的功能，用于设定装置方终止电压以结束电子装置的运行；并具有计算装置的功能，用于基于这样校正的累积值计算对应于装置方终止电压的电池剩余容量。此外，液晶显示设备5和显示设备4具有显示装置的功能，以显示这样计算的电池剩余容量。
根据本发明的实施例，具有上述布置的设备主体和电池的操作将参考图5及图6A和6B的流程图描述。
图6A和6B是在说明剩余电池时间指示方式中将参考的流程图，其中，图6A是示出装置方(也就是，装置方)操作的流程图，图6B示出电池方操作的流程图。
参考图5及图6A和6B，摄像机设备1在步骤S1通电。然后，控制进行至步骤S2，在那里，电池组11中的微型计算机12和摄像机设备1中的微型计算机2通过通信接口6、15和信道9彼此通信。
然后，控制进行至步骤S3，在那里摄像机设备1中的微型计算机2向电池组11的微型计算机12供应装置方终止电压(也就是，装置方终止电压)。
然后，控制进行至接下来的判决步骤S4，在那里，由电池组11的微型计算机12确定由电池放电特性设定的结束电池放电的电池方终止电压和装置方终止电压是否彼此对应。如果电池方终止电压和装置方终止电压彼此不对应，如在判决步骤S4由NO表示，那么控制进行至步骤S6，在那里，累积值被校正以适应装置方终止电压。然后，控制进行至步骤S7，在那里，这样校正的累积值发送到摄像机设备1的微型计算机2。
在判决步骤S4，确定电池方终止电压和装置方终止电压是否彼此对应，更具体地说，确定装置方终止电压是否低于电池方终止电压。
只要电池方终止电压和装置方终止电压彼此不对应，如在判决步骤S4由NO所示，更具体地说，只要装置方终止电压高于电池方终止电压，那么控制进行至步骤S6，在那里，累积值可以被校正。
如果电池方终止电压和装置方终止电压彼此对应，如在判决步骤S4由YES所示，更具体地说，如果装置方终止电压低于电池方终止电压，那么控制进行至步骤S5，在那里，累积值不必被校正。
然后，控制进行至步骤S7，在那里，考虑到剩余电池容量，电池组11的微型计算机12发送校正的累积值到摄像机设备1中的微型计算机2，这样，电池方终止电压和装置方终止电压可以彼此对应。然后，在步骤S8，摄像机设备1中的微型计算机2能接收校正的累积值的数据。然后，控制进行到步骤S9，在那里，摄像机设备1中的微型计算机2，基于从电池组11中的微型计算机12发送的校正的累积值来计算电池充电时间。然后，控制进行到步骤S10，在那里，电池剩余分钟(电池剩余容量时间)可以在液晶显示设备5上指示或电池终止电压能被计算。当电池充电时，显示设备4的充电LED(发光二极管)(未示出)可以发光，或者满充状态能被检测。
如上所述，在使用由新型电池组成的电池的电子静态照相机主体中，电子静态照相机的终止电压发送到电池。因此，当该电池连接至终止电压少于2.6V的电子静态照相机主体时，累积值被调整，这样在电压为2.6V时累积值达到零，并且调整的累积值输出至电子静态照相机主体。
当电子静态照相机主体的终止电压没有被写入时或者当电子静态照相机主体的终止电压高于2.6V时，累积值被调整，这样在终止电压是3.1V时它可以达到零，并且，调整的累积值输出至电子静态照相机主体设备。
因此，对于相关技术设备和新型设备使用新型电池而不失配变得可能。此外，当设备具有上述功能时，即使具有不同终止电压的新型电池被开发，现有设备可以使用这种新型电池而不失配。
终止电压的上述门限值能够变化以适应电池的特性。也就是，尽管终止电压的门限值如上提出设定为2.6V，本发明并不局限于此，并且，不必说，终止电压的门限值可以进行各种改变。
图7是示出当新型电池及相关技术的电池的放电特性和新型电池及相关技术的电池的累积值被测量时获得的特性曲线图。
如图7所示，新型电池放电特性21成为变化范围在4.2V满充电压至2.6V终止电压的特性。在那时，对应于新型电池放电特性21的新型电池计算值的特性由电池方(电池组11)的微型计算机12计算。新型电池累积值的特性22以如下方式计算：当新型电池放电特性21达到终止电压2.6V时，在2.6V兼容装置中的新型电池的满充累积值D1可以达到零。
电池输出基于新型电池累积值特性22的累积值至如特性曲线25所示的2.6V兼容装置。
但是，对于2.6V不兼容装置，对应于2.6V不兼容装置的新型电池累积值特性由电池方(电池组11)的微型计算机12计算，如特性曲线23所示。对应于2.6V不兼容装置的新型电池累积值特性23以如下方式计算：在2.6V不兼容装置中，当终止电压从新型电池满充累积值D2变化到2.9V时，它可以达到零。
电池方(电池组11)的微型计算机12计算在2.6V不兼容装置中的新型电池满充累积值D2从2.6V兼容装置中的新型电池的满充累积值D1减去时获得的被减值，如特性曲线24所示。然后，被减值的计算值从电池输出至2.6V不兼容装置，如特性曲线26所示。
此外，如特性曲线27所示，当2.6V不兼容装置中的新型电池满充累积值D2从2.6V兼容的装置中的新型电池满充累积值D1减去时获得的被减值能够改变，以适应电池的放电特性。
因此，当2.6V兼容装置使用具有如特性曲线21所示的放电特性的新型电池时，装置方可扩展终止电压至2.6V，并因此它能有效利用剩余累积值。因此，当装置方使用新型电池时，装置方能够有效地利用累积值，直到2.6V兼容装置的放电时间T2，该时间比2.6V不兼容装置的放电时间T1长。
再参考图3B，当相关技术的装置使用具有不同放电特性的新型的基于合金的电池时，初始剩余电池容量指示指示为60分钟。然后，剩余电池容量指示67示出在设备被驱动60分钟后终止电压达到3.1V的状态，并且就在预终止之前获得的剩余电池容量指示68变为一分钟。如剩余电池容量指示69所示，装置方可以在对应于电池方的初始显示时间期间驱动。因此，正确的剩余电池容量指示功能可以被说明，并且电池指示电池可以被设定为预终止指示70。
此外，对应于具有图4中不同放电特性的电池的放电特性73的新型电池累积值特性74可以由电池方(电池组11)的微型计算机12计算。如图4所示，新型电池累积值特性74以如下方式计算：当新型电池放电特性73从新型电池满充累积值D11改变到终止电压2.6V时，它可以达到零。
这样，既然当相关技术的装置使用具有放电特性73的新型电池时终止电压可以扩展至2.6V，剩余累积值可以如参考标记75所示有效利用。因此，当装置方使用新型电池时，装置方可以利用新型电池直到新型电池放电时间T12，该时间T12比相关技术的电池放电时间T11长。
当由具有不同放电特性的新型电池组成的电池(其中，电池终止电压保持在2.6V)将用于以后，既然相比于现有电池的终止电压，在相关技术的电子静态照相机主体中设定终止电压为3.0V，电子静态照相机主体可以最多利用电池至3.0V。因此，来自电池的电源被结束，尽管电池仍有电池容量剩余，这就出现了问题，电池剩余时间可能没有被正确指示。
但是，根据本发明，在相关技术的电池和具有不同放电特性的新型电池中及在相关技术的电子静态照相机主体和新型电子静态照相机主体中，电池的剩余电池时间都可以被计算，以适应各自电池的特性，并且，电池都可以最大化利用。
但是，既然可以使相关技术的设备和电池兼容(向上兼容性)，使用设备和电池而不破坏其它功能变得可能。
本领域的技术人员应该理解，依赖于涉及要求和其他因素可以进行各种修改、组合、子组合和变化，只要它们在所附权利要求或其等价物的范围内。

Claims (6)

1.一种电池剩余容量指示设备，用于检测用作向电子装置供应电压的电源的充放电电池的剩余电池容量，包含：
终止电压设定单元，用于设定结束所述电子装置运行的装置方终止电压；
累积值设定单元，用于设定在所述电池满充之后获得的累积值，这样，当终止电压是所述装置方的终止电压时，指示所述电池的剩余电池容量的所述累积值达到零；
判断单元，用于确定基于所述电池的放电特性设定的以结束自所述电池的放电的电池方终止电压是否与所述装置方终止电压对应；
校正单元，用于所述电池方终止电压和所述装置方终止电压彼此不对应时校正所述累积值以适应所述装置方终止电压；
计算单元，用于基于所述校正的累积值来计算与所述装置方终止电压对应的剩余电池容量；以及
显示单元，用于显示所述电池的所述计算的剩余电池容量。
2.一种根据权利要求1的电池剩余容量指示设备，还包含：
通信单元，用于把所述装置方终止电压从所述装置方发送到所述电池方。
3.一种根据权利要求1的电池剩余容量指示设备，还包含：
通信单元，用于把所述校正的计算值从所述电池方发送到所述装置方。
4.一种电池剩余容量指示方法，用于检测用作向电子装置供应电压的电源的充放电电池的剩余电池容量，包含如下步骤：
终止电压设定步骤，用于设定结束所述电子装置运行的装置方终止电压；
累积值设定步骤，用于设定在所述电池满充之后获得的累积值，这样，当终止电压是所述装置方的终止电压时，指示所述电池的剩余电池容量的所述累积值达到零；
判断步骤，用于确定基于所述电池的放电特性设定的以结束所述电池的放电的电池方终止电压是否与所述装置方终止电压对应；
校正步骤，用于所述电池方终止电压和所述装置方终止电压彼此不对应时校正所述累积值以适应所述装置方终止电压；
计算步骤，用于基于所述校正的累积值来计算对应于所述装置方终止电压的剩余电池容量；以及
显示步骤，用于显示所述电池的所述计算的剩余电池容量。
5.一种根据权利要求4的电池剩余容量指示方法，其中，所述装置方终止电压通过通信单元从所述装置方发送到所述电池方。
6.一种根据权利要求4的电池剩余容量指示方法，其中，所述校正的计算值通过通信单元从所述电池方发送到所述装置方。
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