DE102021115714A1

DE102021115714A1 - Ladesteuerung, wiederaufladbare batterie, elektronische vorrichtung und steuerungsverfahren

Info

Publication number: DE102021115714A1
Application number: DE102021115714.5A
Authority: DE
Inventors: Hiromitsu Yamaguchi; Tadashi Kosuga; Hideki Otsuki; Koichi Fukuoka
Original assignee: Lenovo Singapore Pte Ltd
Current assignee: Lenovo Singapore Pte Ltd
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2021-12-23
Also published as: GB2599766A; CN113904395A; JP7027488B2; GB2599766B; US20210399567A1; EP3930139A1; GB202108878D0; US11817732B2; JP2022002460A; US20240030732A1

Abstract

Es zu ermöglichen, eine Vollladekapazität einer wiederaufladbaren Batterie in praktischer Verwendung geeignet zu aktualisieren. Eine Ladesteuerung enthält eine Strommesseinheit, die konfiguriert ist, um einen Ladestrom einer wiederaufladbaren Batterie zu messen, eine Detektionseinheit, die konfiguriert ist, um ein Umschalten von einer Konstantstromladung auf eine Konstantspannungsladung basierend auf dem Ladestrom, der von der Strommesseinheit gemessen wird, während des Ladevorgangs der wiederaufladbaren Batterie zu detektieren; und eine Aktualisierungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Vollladekapazität der wiederaufladbaren Batterie basierend auf einer geladenen Kapazität nach dem Zeitpunkt des Umschaltens von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung, der von der Detektionseinheit detektiert wird, zu aktualisieren.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladesteuerung, eine wiederaufladbare Batterie, eine elektronische Vorrichtung und ein Steuerungsverfahren.
Hintergrund der Erfindung
Wenn eine wiederaufladbare Batterie wiederholt verwendet wird, ändert und verschlechtert sich ein Zustand der wiederaufladbaren Batterie schrittweise. Da zum Beispiel eine Vollladekapazität der wiederaufladbaren Batterie aufgrund solch einer Verschlechterung über die Zeit abnimmt, kann ein Fehler bei einer Berechnung einer verbleibenden Kapazität verursacht werden. Es ist darum notwendig, eine Änderung in der Vollladekapazität der wiederaufladbaren Batterie, die der Verschlechterung über Zeit entspricht, zu detektieren, um einen Wert der Vollladekapazität zu aktualisieren. Ein Verfahren zum Detektieren einer Vollladekapazität der wiederaufladbaren Batterie, die sich entsprechend einer Verschlechterung über die Zeit ändert, enthält zum Beispiel ein Verfahren, in dem die Batterie einmal vollständig entladen und dann geladen wird, bis ein vollgeladener Zustand erreicht ist und die Vollladekapazität durch Integration der geladenen Kapazität während des Ladevorgangs erlangt wird (zum Beispiel japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2003-224901).
Zusammenfassung der Erfindung
Wenn es jedoch notwendig ist, die wiederaufladbare Batterie einmal vollständig zu entladen, wenn die Vollladekapazität der wiederaufladbaren Batterie wie oben beschrieben detektiert wird, wurde die Vollladekapazität weniger häufig aktualisiert, selbst wenn sie sich verändert hat, da es weniger wahrscheinlich ist, diese bis zum vollständig entladenen Zustand in praktischer Verwendung zu verwenden.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Umstände getätigt und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladesteuerung, eine wiederaufladbare Batterie, eine elektronische Vorrichtung und ein Steuerungsverfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Vollladekapazität einer wiederaufladbaren Batterie in praktischer Verwendung geeignet zu aktualisieren.
Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um das oben beschriebene Problem zu lösen und eine Ladesteuerung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegende Erfindung enthält eine Strommesseinheit, die konfiguriert ist, um einen Ladestrom einer wiederaufladbaren Batterie zu messen, eine Detektionseinheit, die konfiguriert ist, um ein Umschalten von einer Konstantstromladung auf eine Konstantspannungsladung basierend auf dem Ladestrom, der von der Strommesseinheit gemessen wird, während des Ladevorgangs der wiederaufladbaren Batterie zu detektieren und eine Aktualisierungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Vollladekapazität der wiederaufladbaren Batterie basierend auf einer geladenen Kapazität nach dem Zeitpunkt des Umschaltens von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung, der von der Detektionseinheit detektiert wird, zu aktualisieren.
In der oben beschriebene Ladesteuerung kann eine Laderate (ein Verhältnis der geladenen Kapazität zu der Vollladekapazität) an dem Zeitpunkt des Umschaltens von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung während des Ladevorgangs voreingestellt sein und die Aktualisierungseinheit kann die Vollladekapazität der wiederaufladbaren Batterie basierend auf der geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt, der von der Detektionseinheit detektiert wird, bis der vollgeladene Zustand erreicht wird, und der voreingestellten Laderate aktualisieren.
In der oben beschriebene Ladesteuerung kann die Strommesseinheit den Ladestrom der wiederaufladbaren Batterie über eine vorbestimmte Dauer messen und die Detektionseinheit kann das Umschalten von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung detektieren, wenn ein Messwert des Ladestroms, der von der Strommesseinheit über jede vorbestimmte Dauer gemessen wird, von einem vorherigen Messwert um größer oder gleich einem bestimmten Wert für eine vorbestimmte Anzahl kontinuierlich abgenommen hat.
Die oben beschriebene Ladesteuerung kann weiter eine Innenwiderstandsmesseinheit umfassen, die konfiguriert ist, um einen Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie mehrere Male über eine Ladedauer der wiederaufladbaren Batterie zu messen und die Detektionseinheit kann einen Ausschlag des Innenwiderstands basierend auf einer Änderung in dem Innenwiderstand, der von der Innenwiderstandsmesseinheit gemessen wird, detektieren und den Punkt des Umschaltens von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung unter Bezugnahme auf den detektierten Ausschlag des Innenwiderstands detektieren.
Zusätzlich enthält die Ladesteuerung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Innenwiderstandsmesseinheit, die konfiguriert ist, um einen Innenwiderstand einer wiederaufladbaren Batterie mehrere Male über eine Ladedauer der wiederaufladbaren Batterie zu messen, eine Detektionseinheit, die konfiguriert ist, um einen Ausschlag des Innenwiderstands basierend auf einer Änderung in dem Innenwiderstand, die von der Innenwiderstandsmesseinheit gemessen wird, zu detektieren und eine Aktualisierungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Vollladekapazität der wiederaufladbaren Batterie unter Bezugnahme auf den Ausschlag des Innenwiderstands, der von der Detektionseinheit detektiert wird, zu aktualisieren.
Die oben beschriebene Ladesteuerung kann weiter eine Spannungsmesseinheit umfassen, die konfiguriert ist, um eine Spannung der wiederaufladbaren Batterie zu messen und die Innenwiderstandsmesseinheit kann eine Messfrequenz des Innenwiderstands erhöhen, wenn die Spannung, die von der Spannungsmesseinheit gemessen wird, während der Ladedauer der wiederaufladbaren Batterie einen vorbestimmten Schwellwert erreicht hat.
In der oben beschriebenen Ladesteuerung kann die Innenwiderstandsmesseinheit die Messfrequenz in Erwiderung auf die Detektion des Ausschlags des Innenwiderstand durch die Detektionseinheit verringern.
In der oben beschriebene Ladesteuerung kann die Detektionseinheit einen Ausschlag detektieren, wenn eine Änderungsmenge in einem Wert des Innenwiderstands, der von der Innenwiderstandsmesseinheit über mehrere Male gemessen wurde, weniger oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert geworden ist.
In der oben beschriebene Ladesteuerung kann die Innenwiderstandsmesseinheit den Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie durch zeitweises Stoppen des Ladestroms während der Ladedauer der wiederaufladbaren Batterie basierend auf einem Unterschied zwischen einer Spannung der wiederaufladbaren Batterie vor der Stoppung und der der wiederaufladbaren Batterie während der Stoppung berechnen.
Zusätzlich enthält eine wiederaufladbare Batterie gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung die oben beschriebene Ladesteuerung.
Zusätzlich enthält eine elektronische Vorrichtung gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung die oben beschriebene wiederaufladbare Batterie.
Zusätzlich weist ein Steuerungsverfahren in einer Ladesteuerung gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung die Schritte von einer Strommesseinheit, die einen Ladestrom einer wiederaufladbaren Batterie misst, einer Detektionseinheit, die ein Umschalten von einer Konstantstromladung auf eine Konstantspannungsladung basierend auf dem Ladestrom, der von der Strommesseinheit gemessen wird, während des Ladevorgangs der wiederaufladbaren Batterie detektiert und einer Aktualisierungseinheit, die eine Vollladekapazität der wiederaufladbaren Batterie basierend auf einer geladenen Kapazität nach dem Zeitpunkt des Umschaltens von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung, der von der Detektionseinheit detektiert wird, aktualisiert, auf.
Zusätzlich weist ein Steuerungsverfahren in einer Ladesteuerung gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Schritte von einer Innenwiderstandsmesseinheit, die einen Innenwiderstand einer wiederaufladbaren Batterie mehrere Male über eine Ladedauer der wiederaufladbaren Batterie misst, einer Detektionseinheit, die einen Ausschlag des Innenwiderstands basierend auf einer Änderung in dem Innenwiderstand, die von der Innenwiderstandsmesseinheit gemessen wird, detektiert und einer Aktualisierungseinheit, die eine Vollladekapazität der wiederaufladbaren Batterie unter Bezugnahme auf den Ausschlag des Innenwiderstands, der von der Detektionseinheit detektiert wird, aktualisiert, auf.
Gemäß den oben beschriebenen Aspekten der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Vollladekapazität, die der Verschlechterung über der Zeit entspricht, geeignet zu aktualisieren, selbst beim gewöhnlichen Gebrauch einer wiederaufladbaren Batterie.
Figurenliste

1 ist eine Außenansicht einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine schematische Ansicht, die einen Einfluss einer Batterieverschlechterung über Zeit an einer Batteriekapazität beschreibt.
3 ist ein Graph, der Ladungscharakteristiken einer Batterie gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.
4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration der Batterie gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.
5 ist ein Graph, der einen Teil eines Umschaltens von einer Konstantstromladung auf eine Konstantspannungsladung in 3 vergrößert.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Detektionsprozesses eines Umschaltens eines Lademodus gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.
7 ist ein Graph, der eine Änderung eines Innenwiderstands in Ladungscharakteristiken gemäß einer zweiten Ausführungsform illustriert.
8 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Batterie gemäß der zweiten Ausführungsform illustriert.
9 ist ein Graph, der einen Abschnitt vergrößert, der einen Punkt enthält, an dem der Innenwiderstand aus 7 minimal wird.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Detektionsprozesses eines Innenwiderstandausschlags gemäß der zweiten Ausführungsform illustriert.
11 ist eine Ansicht, die drei Beispiele von Messzeitdauern einer geladenen Kapazität gemäß der zweiten Ausführungsform illustriert.
12 ist ein Blockdiagramm einer Batterie, die eine Ersatzschaltung einer Batteriezelle gemäß einer dritten Ausführungsform illustriert.
13 ist eine schematische Ansicht, die eine Beispiel einer Übersicht einer inneren Schaltung einer Steuerungseinheit gemäß der drittem Ausführungsform illustriert.
14 ist ein Graph, der Spannungs- und Stromwellenformen illustriert, wenn der Innenwiderstand gemäß der dritten Ausführungsform gemessen wird.
15 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Innenwiderstand-Messprozesses gemäß der dritten Ausführungsform illustriert.
16 ist ein Graph, der ein erstes Beispiel eines Messzeitpunkts des Innenwiderstand gemäß der dritten Ausführungsform illustriert.
17 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Detektionsprozesses eines Innenwiderstandausschlags gemäß der dritten Ausführungsform illustriert.
18 ist ein Graph, der ein zweites Beispiel eines Messzeitpunkts des Innenwiderstands gemäß der dritten Ausführungsform illustriert. Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

<Erste Ausführungsform>
Ein Umriss einer Informationsverarbeitungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als erstes beschrieben.
1 ist eine Außenansicht einer elektronischen Vorrichtung, die in Inneren eine wiederaufladbare Batterie gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufweist. Eine elektronische Vorrichtung 10 wie illustriert ist ein klappbarer (Laptop-) PC (Personalcomputer). Es muss festgehalten werden, dass die elektronische Vorrichtung 10 ein Tablet-PC oder Smartphone sein kann, etc.
Eine Batterie 20 ist eine wiederaufladbare Batterie zur Versorgung von elektrischer Leistung an die elektronische Vorrichtung 10 und kann dadurch, dass sie von einem AC-Adapter 30 geladen wird, wiederholt verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Lithium-Ionen-Batterie als die Batterie 20 veranschaulicht werden. Wenn die elektronische Vorrichtung 10 mit elektrischer Leistung, die von der Batterie 20 bereitgestellt wird, betrieben wird, hängt eine Betriebszeit von einer verbleibenden Kapazität der Batterie 20 ab. Die verbleibende Kapazität der Batterie 20 kann durch die „Vollladekapazität (FCC)“ minus „entladene Kapazität“ berechnet werden. Diesbezüglich wird, wenn die Batterie 20 wiederholt verwendet wird, deren Zustand sich schrittweise ändern und verschlechtern. Da die Vollladekapazität der Batterie aufgrund der Verschlechterung über die Zeit abnimmt, kann ein Fehler bei der Berechnung der verbleibenden Kapazität auftreten.
2 ist eine schematische Ansicht, die den Einfluss von Verschlechterung der Batterie 20 über die Zeit an einer Batteriekapazität beschreibt. In dieser Zeichnung repräsentiert eine vertikale Achse eine Batteriekapazität und eine horizontale Achse repräsentiert einen Zeitablauf. Wenn eine anfängliche Vollladekapazität „100“ ist, ist eine Kapazität, die durch Subtrahieren einer entladenen Kapazität von der Vollladekapazität erlangt wird, eine verbleibende Kapazität (A). Eine Kurve, die durch ein Symbol 101 bezeichnet ist, repräsentiert eine Änderung der Vollladekapazität mit der Verschlechterung der Batterie gemäß dem Zeitablauf. Wenn eine verbleibende Kapazität durch Subtrahieren der entladenen Kapazität von der anfänglichen Vollladekapazität „100“ trotz der Abnahme der Vollladekapazität aufgrund der Verschlechterung über die Zeit ist berechnet wird, wird ein inkorrekt berechneter Wert (B) der verbleibenden Kapazität erlangt. Durch Subtrahieren der entladenen Kapazität von einer Vollladekapazität, die aufgrund der Verschlechterung über Zeit abgenommen hat, um eine verbleibende Kapazität zu berechnen, kann ein korrekt berechneter Wert (C) der verbleibenden Kapazität erlangt werden. Deshalb wird, wenn die Vollladekapazität entsprechend der Verschlechterung über Zeit in praktischer Verwendung nicht geeignet aktualisiert wird, die Genauigkeit der verbleibenden Kapazität, die an der elektronischen Vorrichtung 10 angezeigt wird, reduziert.
Wenn zum Beispiel die Vollladekapazität nicht aktualisiert wird, bis die Batterie von einem komplett entladenen Zustand, in dem sie vollständig entladen ist, zu einem vollgeladenen Zustand wie zuvor geladen wird, wurde ein Vollladekapazitätswert weniger häufig aktualisiert, da es in praktischer Verwendung weniger Möglichkeiten gab, um in den komplett entladenen Zustand zu gelangen. Dann wird in der vorliegenden Ausführungsform die Vollladekapazität der Batterie 20 basierend auf einer geladenen Kapazität während einer teilweisen spezifischen Ladedauer aus einer Ladedauer aktualisiert, ohne die Batterie in den komplett entladenen Zustand zu bringen, sodass der Vollladekapazitätswert selbst in praktischer Verwendung geeignet aktualisiert wird.
Als nächstes wird im Detail unter Bezugnahme auf 3 ein Verfahren zum Berechnen einer Vollladekapazität gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 3 ist ein Graph, der Ladungscharakteristiken der Batterie 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert. In dieser Zeichnung repräsentiert eine horizontale Achse eine Ladezeit, eine Kurve, die durch ein Symbol 111 bezeichnet ist, repräsentiert eine Vollladekapazität (FCC [wh]), eine Kurve, die durch ein Symbol 112 bezeichnet ist, repräsentiert eine Laderate (SOC: Ladungszustand [%]), eine Kurve, die durch ein Symbol 113 bezeichnet ist, repräsentiert eine Batteriespannung (Vc [V]) und eine Kurve, die durch ein Symbol 114 bezeichnet ist, repräsentiert einen Ladestrom (Ic [A]).
Eine maximale Spannung und ein maximaler Strom beim Laden der Batterie 20 sind in der elektronischen Vorrichtung 10 eingestellt, eine Ladung erfolgt durch eine Ladung mit Konstantstrom (CC), bis die Batteriespannung die maximale Spannung erreicht und auf eine Ladung mit Konstantspannung (CV) verschiebt, nachdem es die maximale Spannung erreicht. In einem illustrierten Beispiel repräsentiert eine Zeit t0 einen Ladungsstartzeitpunkt und eine Zeit tc repräsentiert einen Umschaltzeitpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung. Zusätzlich repräsentiert eine Zeit tf einen Zeitpunkt, der als ein vollgeladener Zustand bestimmt wird. Das bedeutet die Zeitdauer T1 von der Zeit t0 zu der Zeit tc ist ein Konstantstrombereich und die Zeitdauer T2 von der Zeit tc zu der Zeit tf ist ein Konstantspannungsbereich.
Da eine Laderate am Umschaltzeitpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung ein fester Wert ist, kann die Vollladekapazität durch Messen einer geladenen Kapazität während der Zeitdauer T2 von diesem Zeitpunkt, bis der vollgeladene Zustand erreicht ist, und Umwandeln der gemessenen geladenen Kapazität in eine Laderate (Prozentsatz) berechnet werden. In diesem Fall ist ein Beispiel illustriert, in dem eine Laderate zu dem Zeitpunkt (Zeit tc) des Umschaltens von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung 75% ist. In diesem Beispiel kann, wenn ein Messergebnis der geladenen Kapazität während der Zeitdauer T2 von der Zeit tc zu der Zeit tf (i.e., die Laderate von 75% zu 100%) C ist, die Vollladekapazität (FCC) durch die folgende Formel 1 berechnet werden.
$FCC = C \times (100 / 25)$
Es muss festgehalten werden, dass, obwohl die Laderate zum Umschaltzeitpunkt von der Konstantstromladung auf die zu verwendende Konstantspannungsladung für die gleiche Batterie den gleichen Wert haben kann (zum Beispiel 75%), dieser für verschiedene Arten von Batterien aufgrund eines Unterschiedes des Materials, etc. verschieden sein kann. Dann ist die Laderate am Umschaltzeitpunkt auf die Konstantspannungsladung gemäß einer Batterieart, etc. voreingestellt.
(Konfiguration der Batterie 20)
Im Folgenden wird eine spezifische Konfiguration der Batterie 20 beschrieben.
4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration der Batterie 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert. Die Batterie 20 enthält eine Steuerungseinheit 210 und eine Batteriezelle 220. Die Steuerungseinheit 210 enthält eine MPU (Mikroprozessoreinheit), etc. Die Steuerungseinheit 210 enthält als funktionale Komponenten zur durch die MPU durchgeführte Verarbeitung, eine Strommesseinheit 211, eine Spannungsmesseinheit 212, eine Detektionseinheit 215, eine Berechnungseinheit 216 und eine Aktualisierungseinheit 217.
Die Strommesseinheit 211 misst einen Ladestrom (Ic) und einen Entladestrom (-Ic) der Batterie 20. Die Spannungsmesseinheit 212 misst eine Batteriespannung (Vc) der Batterie 20. Die Detektionseinheit 215 detektiert einen Umschaltpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung basierend auf einem Ladestrom, der von der Strommesseinheit 211 während des Ladevorgangs der Batterie 20 gemessen wird. Zum Beispiel misst die Strommesseinheit 211 den Ladestrom der Batterie 20 über eine vorbestimmte Dauer. Dann detektiert die Detektionseinheit 215 den Umschaltpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung basierend auf einer Änderung in einem Messwert des Ladestroms, der von der Strommesseinheit 211 zu jeder vorbestimmten Dauer gemessen wird. Zum Beispiel detektiert die Detektionseinheit 215, wenn der Messwert des Ladestroms, der von der Strommesseinheit 211 zu jeder vorbestimmten Dauer gemessen wird, von einem vorherigen Messwert um größer oder gleich einem bestimmten Wert für eine vorbestimmte Anzahl kontinuierlich abgenommen hat, das Umschalten von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung. Es muss festgehalten werden, dass die Detektionseinheit 215 eine innere Temperatur der Batterie 20 unter Verwendung eines Thermistors (nicht illustriert), der im Inneren der Batterie 20 vorgesehen ist, detektieren kann. Im Folgenden wird ein spezifisches Beispiel eines Prozesses eines Detektierens des Umschaltpunkts von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben.
5 ist ein Graph, der einen Teil eines Umschaltens von einer Konstantstromladung auf eine Konstantspannungsladung in der Zeichnung der Ladungscharakteristiken wie in 3 illustriert, vergrößert. In dieser Zeichnung repräsentiert eine horizontale Achse eine Ladezeit, eine Kurve, die durch ein Symbol 113 bezeichnet ist, repräsentiert eine Batteriespannung Vc [V] und eine Kurve, die durch ein Symbol 114 bezeichnet ist, repräsentiert einen Ladestrom Ic [A]. In einem illustrierten Beispiel misst die Strommesseinheit 211 den Ladestrom in einem Intervall einer vorbestimmten Zeit Δt (zum Beispiel 10 Sekunden), (eine vorbestimmte Dauer). Die Detektionseinheit 215 bestimmt, ob eine Änderungsmenge ΔI zwischen dem Ladestrom Ic und dem Ladestrom Ic nach dem Δt, das von der Strommesseinheit 211 gemessen wird, um größer oder gleich einem bestimmten Wert abnimmt und, wenn das ΔI eine kontinuierliche Abnahme um größer oder gleich einem bestimmten Wert für eine vorbestimmte Anzahl (zum Beispiel 5 Mal) (wenn die illustrierten ΔI₁, ΔI₂, ΔI₃, ΔI₄ und ΔI₅ alle eine Abnahme um größer oder gleich einem bestimmten Wert sind) sind, bestimmt die Detektionseinheit 215 ein Umschalten von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung und detektiert ein Umschalten von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung. Die Detektionseinheit 215 stellt eine Zeit tc auf den Zeitpunkt ein, wenn sie das Umschalten von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung detektiert hat. Es muss festgehalten werden, dass in dem illustrierten Beispiel die Detektionseinheit 215 zwar das Umschalten von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung detektiert, wenn der ΔI fünf Mal größer oder gleich einem bestimmten Wert abnimmt, die Anzahl nicht auf fünf Mal beschränkt ist, sondern auf eine beliebige Anzahl eingestellt sein kann.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Lademodus-Umschaltdetektionsprozess zum Detektieren eines Umschaltpunkts von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert. Unter Bezugnahme auf diese 6 wird ein Betrieb eines Lademodus-Umschaltdetektionsprozesses, der von der Steuerungseinheit 210 der Batterie 20 durchgeführt wird, beschrieben. Dieser Lademodus-Umschaltdetektionsprozess wird in Erwiderung auf einen Start einer Ladung der Batterie 20 gestartet.
(Schritt S101) Die Steuerungseinheit 210 misst die Batteriespannung (Vc) und fährt fort zu einem Prozess in Schritt S103.
(Schritt S103) Die Steuerungseinheit 210 bestimmt, ob die Batteriespannung (Vc), die in Schritt S101 gemessen wurde, größer oder gleich einem Spannungsschwellwert (Vth) ist. Dieser Spannungsschwellwert (Vth) dient zum Bestimmen eines Zeitpunkts zum Starten eines Prozesses zum Messen einer Änderung im Ladestrom über eine vorbestimmte Dauer und ist auf eine Spannung, die um eine bestimmte Spannung von einer maximalen Spannung abgenommen hat, wenn die Batterie 20 geladen wird, voreingestellt. In dem Beispiel der Ladungscharakteristiken wie in 5 illustriert ist der Spannungsschwellwert (Vth) als ein Beispiel auf 13.068 [V] eingestellt. Wenn die Steuerungseinheit 210 bestimmt, dass die Batteriespannung (Vc) weniger als der Spannungsschwellwert (Vth) beträgt (NEIN), kehrt sie zu dem Prozess in Schritt S101 zurück. Wenn auf der anderen Seite die Steuerungseinheit 210 bestimmt, dass die Batteriespannung (Vc) größer oder gleich dem Spannungsschwellwert (Vth) ist (JA), fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S105.
(Schritt S105) Die Steuerungseinheit 210 startet einen ersten Prozess zum Detektieren einer Änderung im Ladestrom als n = 1 und fährt fort zu einem Prozess in Schritt S107.
(Schritt S107) Die Steuerungseinheit 210 misst den Ladestrom (Ic) und weist einen Wert des gemessenen Ladestroms (Ic) Ica zu. Dann fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S109.
(Schritt S109) Die Steuerungseinheit 210 zählt eine vorbestimmte Zeitdauer (Δt) und nachdem die vorbestimmte Zeitdauer (Δt) abläuft, fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S111. Zum Beispiel ist die vorbestimmte Zeitdauer (Δt) 10 Sekunden.
(Schritt S111) Die Steuerungseinheit 210 misst den Ladestrom (Ic) und weist einen Wert des gemessenen Ladestroms (Ic) Icb zu. Dann fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S113.
(Schritt S113) Die Steuerungseinheit 210 bestimmt, ob eine Änderungsmenge ΔIn (zum Beispiel n = 1) zwischen dem Wert Ica des Ladestroms, der in Schritt S107 gemessen wurde, und dem Wert Icb des Ladestroms, der in Schritt S111 gemessen wurde, eine Abnahme um größer oder gleich einem voreingestellt Schwellwert (Ith) ist. Zum Beispiel berechnet die Steuerungseinheit 210 ΔI₁ = Icb - Ica in der ersten (n = 1) Detektion der Änderung im Ladestrom und bestimmt ob ΔI₁ ≤ -Ith. Als ein Beispiel ist der Schwellwert (Ith) 20 mA. Wenn die Steuerungseinheit 210 bestimmt, dass die berechnete Änderungsmenge ΔI₁ im Ladestrom eine Abnahme um weniger als der Schwellwert (Ith) (ΔI₁ > -Ith) ist (NEIN), kehrt sie zu dem Prozess in Schritt S105 zurück. Wenn auf der anderen Seite die Steuerungseinheit 210 bestimmt, dass die berechnete Änderungsmenge ΔI₁ im Ladestrom eine Abnahme um größer oder gleich dem Schwellwert (Ith) (ΔI₁ ≤ -Ith) ist (JA), fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S115.
(Schritt S115) Die Steuerungseinheit 210 bestimmt, ob n = 5, d.h., ob die Änderungsmenge ΔI₁ im Ladestrom eine kontinuierliche Abnahme um größer oder gleich dem Schwellwert (Ith) für 5 Mal war. Wenn die Steuerungseinheit 210 bestimmt, dass n < 5 ist (NEIN), fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S117. Wenn auf der anderen Seite die Steuerungseinheit 210 bestimmt, dass n = 5 (JA), fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S119.
(Schritt S117) Wenn n < 5 ist, erhöht die Steuerungseinheit 210 n um 1 (zum Beispiel n = 2) und kehrt zu dem Prozess in Schritt S107 zurück. Dann startet die Steuerungseinheit 210 einen (n+1)-ten (zum Beispiel zweiten) Prozess zum Detektieren der Änderungsmenge im Ladestrom.
(Schritt S119) Wenn n = 5 ist, stellt die Steuerungseinheit 210 einen Umschaltpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung ein. Zum Beispiel detektiert die Steuerungseinheit 210 ein Umschalten von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung und stellt einen Umschaltzeitpunkt (Zeit tc) ein.
Zurückkehrend zu 4 berechnet die Berechnungseinheit 216 die Vollladekapazität der Batterie 20 basierend auf einer geladenen Kapazität nach dem Umschaltzeitpunkt, der von der Detektionseinheit 215 detektiert wurde, von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung. Zum Beispiel ist eine Laderate an dem Umschaltzeitpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung während des Ladevorgangs in der Steuerungseinheit 210 voreingestellt (zum Beispiel 75%).
Die Berechnungseinheit 216 bestimmt durch Integration einer geladenen Kapazität C von dem Umschaltzeitpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung, bis der vollgeladene Zustand erreicht ist (zum Beispiel die Laderate von 75% auf 100%) (Zeitdauer T2 in 3) basierend auf dem Messergebnis der Batteriespannung und dem des Ladestroms während der Zeitdauer. Dann berechnet die Berechnungseinheit 216 die Vollladekapazität (FCC) basierend auf dieser geladenen Kapazität C von der Laderate von 75% auf die von 100% durch die oben genannte Formel 1.
Zum Beispiel ist ein anfänglicher Wert der Vollladekapazität der Batterie 20 in der Steuerungseinheit 210 voreingestellt. Dann wird die Aktualisierungseinheit 217 den anfänglichen Wert der Vollladekapazität der Batterie 20 auf einen gegenwärtig eingestellten Wert basierend auf dem Ergebnis der Berechnung durch die Berechnungseinheit 216 geeignet aktualisieren. Das bedeutet, die Aktualisierungseinheit 217 korrigiert den voreingestellten anfänglichen Wert der Vollladekapazität durch Aktualisieren mit dem Wert der Vollladekapazität, der von der Berechnungseinheit 216 gemäß einer Verschlechterung über die Zeit berechnet wurde. Es muss festgehalten werden, dass das Aktualisieren jedes Mal dann erfolgen kann, wenn die Berechnung der Vollladekapazität durch die Berechnungseinheit 216 erfolgt oder nur dann, wenn der berechnet Wert unter den eingestellten Wert abgenommen hat (oder um größer oder gleich einem bestimmten Wert abgenommen hat).
Das bedeutet die Aktualisierungseinheit 217 aktualisiert die Vollladekapazität der Batterie 20 basierend auf der geladenen Kapazität nach dem Zeitpunkt, der von der Detektionseinheit 215 detektiert wurde, des Umschaltens von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung. Insbesondere aktualisiert die Aktualisierungseinheit 217 die Vollladekapazität der Batterie 20 basierend auf der geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt des Umschaltens von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung, der von der Detektionseinheit 215 detektiert wird, bis der vollgeladene Zustand erreicht ist und der Laderate (zum Beispiel 75%) am Umschaltzeitpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung.
Es muss festgehalten werden, dass der vollgeladene Zustand der Batterie 20 von der Detektionseinheit 215 basierend auf dem Messwert des Ladestroms, der von der Strommesseinheit 211 gemessen wird, zu jeder vorbestimmten Dauer oder die Änderung im Messwert detektiert wird. Wenn zum Beispiel der Messwert des Ladestroms weniger oder gleich einem vorbestimmt Wert wurde oder kontinuierlich weniger oder gleich einem vorbestimmt Wert für eine vorbestimmte Anzahl wurde, kann die Detektionseinheit 215 bestimmen, dass der vollgeladene Zustand erreicht wurde. Zusätzlich kann, wenn eine Abnahmemenge des Messwerts des Ladestroms weniger als ein vorbestimmter Wert wurde oder kontinuierlich weniger als ein vorbestimmt Wert für eine vorbestimmte Anzahl wurde, die Detektionseinheit 215 bestimmen, dass der vollgeladene Zustand erreicht wurde.
Wie oben beschrieben enthält die Batterie 20 (ein Beispiel einer wiederaufladbaren Batterie) gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Steuerungseinheit 210 (ein Beispiel einer Ladesteuerung). Die Steuerungseinheit 210 misst den Ladestrom während des Ladevorgangs der Batterie 20 und detektiert ein Umschalten von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung basierend auf dem gemessenen Ladestrom. Dann aktualisiert die Steuerungseinheit 210 die Vollladekapazität der Batterie 20 basierend auf der geladenen Kapazität nach dem detektierten Umschaltzeitpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung.
Deshalb kann die Batterie 20 die Vollladekapazität in einer Ladung in einem Ladebereich, der auch in praktischer Verwendung häufig verwendet wird, erkennen und aktualisieren, indem sie das Umschalten von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung verwendet, ohne komplett entladen zu sein. Die Batterie 20 kann darum die Vollladekapazität in praktischer Verwendung geeignet aktualisieren. Zusätzlich kann die Batterie 20 oder die elektronische Vorrichtung 10 einen Benutzer immer hochgenau über eine verbleibende Kapazität benachrichtigen, selbst wenn sich die Vollladekapazität der Batterie 20 aufgrund von Verschlechterung über die Zeit, etc. ändert.
Zum Beispiel ist die Laderate an dem Umschaltzeitpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung während des Ladevorgangs voreingestellt. Dann berechnet und aktualisiert die Steuerungseinheit 210 die Vollladekapazität der Batterie 20 basierend auf der geladenen Kapazität von dem detektierten Umschaltzeitpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung, bis der vollgeladene Zustand erreicht ist und der voreingestellten Laderate.
Deshalb kann die Batterie 20 in einer Zeitdauer während des Ladevorgangs die Vollladekapazität in einer Teilladung, die auch in praktischer Verwendung häufig verwendet wird, erkennen und aktualisieren, und zwar dadurch, dass die Laderate an dem Umschaltzeitpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung entschieden wird.
Zusätzlich misst die Steuerungseinheit 210 den Ladestrom der Batterie 20 über eine vorbestimmte Dauer und detektiert ein Umschalten der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung, wenn der Messwert des gemessenen Ladestroms in jeder vorbestimmten Dauer von einem vorherigen Messwert um größer oder gleich einem bestimmten Wert (zum Beispiel Schwellwert (Ith)) für eine vorbestimmte Anzahl (zum Beispiel 5 Mal) kontinuierlich abgenommen hat.
Deshalb kann die Batterie 20 in einer Zeitdauer während des Ladevorgangs den Umschaltzeitpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung genau detektieren.
<Zweite Ausführungsform>
Als nächstes wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Während in der erste Ausführungsform die Vollladekapazität unter Verwendung des Umschaltpunkts von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung während des Ladevorgangs der wiederaufladbaren Batterie berechnet und aktualisiert wird, wird in der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung einer Änderung im Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie berechnet und aktualisiert.
7 ist ein Graph, der eine Änderung im Innenwiderstand in Ladungscharakteristiken gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert. In dieser Zeichnung repräsentiert eine horizontale Achse eine Laderate (SOC [%]), eine Kurve, die durch ein Symbol 121 bezeichnet ist, repräsentiert eine Batteriespannung (Vc), eine Kurve, die durch ein Symbol 122 bezeichnet ist, repräsentiert ein Ladestrom (Ic [A]) und eine Kurve, die durch ein Symbol 123 bezeichnet ist, repräsentiert einen Innenwiderstand (IR [mΩ]). Wie man aus seiner Änderung der Laderate (SOC [%]) und des Innenwiderstands (IR [mQ]) sehen kann, entspricht in einem Teil, der durch ein Symbol 124 bezeichnet ist, ein Punkt, an dem der Innenwiderstand minimal wird, einem Punkt, an dem die Laderate eine feste Rate wird. In einem illustrierten Beispiel ist die Laderate, an diesem Punkt, an dem der Innenwiderstand minimal wird, 80%.
Das bedeutet, dass die Vollladekapazität durch Detektieren des Punktes, an dem der Innenwiderstand minimal wird und dann Umwandeln einer geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt, an dem der Innenwiderstand minimal wird, bis der vollgeladene Zustand erreicht ist, in eine Laderate (Prozentsatz) berechnet werden kann. In diesem Fall ist ein Beispiel illustriert, in dem die Laderate an dem Zeitpunkt, an dem der Innenwiderstand minimal wird, 80% ist und deshalb kann, wenn ein Messergebnis der geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt, an dem die Laderate 80% ist, bis die Laderate 100% erreicht, C ist, die Vollladekapazität (FCC) durch die folgende Formel 2 berechnet werden.
$FCC = C \times (100 / 25)$
Es muss festgehalten werden, dass, obwohl die zu verwendende Laderate an dem Punkt, an dem der Innenwiderstand minimal wird, den gleichen Wert für die gleiche Batterie haben kann, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, dieser für unterschiedliche Arten von Batterien aufgrund eines Unterschieds im Material, etc. unterschiedliche sein kann und deshalb ist dieser gemäß der Batterieart, etc. voreingestellt ist.
8 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Batterie 20A als ein Beispiel einer wiederaufladbaren Batterie gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert. Die Batterie 20A enthält eine Steuerungseinheit 210A und eine Batteriezelle 220. Die Steuerungseinheit 210A enthält eine Strommesseinheit 211, eine Spannungsmesseinheit 212, eine Innenwiderstandsmesseinheit 213A, eine Detektionseinheit 215A, eine Berechnungseinheit 216A und eine Aktualisierungseinheit 217. Es muss festgehalten werden, dass in dieser Zeichnung Teile, die denen aus 4 entsprechen, mit den gleichen Symbolen bezeichnet sind und eine Beschreibung davon ausgelassen wird.
Die Innenwiderstandsmesseinheit 213A misst einen Innenwiderstand der Batterie 20A basierend auf einem Ladestrom, der von der Strommesseinheit 211 gemessen wird, und einer Batteriespannung, die von der Spannungsmesseinheit 212 gemessen wird, etc.
Die Detektionseinheit 215A detektiert eine Änderung im Innenwiderstand basierend auf den Messwerten des Innenwiderstands, der von der Innenwiderstandsmesseinheit 213A während des Ladevorgangs gemessen wird. Zum Beispiel detektiert die Detektionseinheit 215A einen Ausschlag des Innenwiderstands während des Ladevorgangs. Zum Beispiel detektiert die Detektionseinheit 215A einen Punkt, an dem der Innenwiderstand während des Ladevorgangs minimal wird. Im Folgenden wird ein spezifisches Beispiel eines Prozesses zum Detektieren eines Punkts, an dem der Innenwiderstand der Batterie 20A minimal wird, mit Bezug auf 9 und 10 beschrieben.
9 ist ein Graph, der einen Teil vergrößert, der einen Punkt enthält, an dem der Innenwiderstand in der Zeichnung der Ladungscharakteristiken wie in 7 illustriert, minimal wird. Eine Kurve, die durch ein Symbol 123 bezeichnet ist, repräsentiert einen Innenwiderstand (IR [mΩ]). Wenn die Laderate (SOC) größer oder gleich 65% wird, startet die Innenwiderstandsmesseinheit 213A eine Messung des Innenwiderstands und misst über eine vorbestimmte Dauer mehrere Male. Wenn der Innenwiderstandsmesseinheit 213A einen Wert misst, der von einem Messwert (IRa) des Innenwiderstands an dem Zeitpunkt, zu dem die Laderate (SOC) 65% ist, um größer oder gleich einem bestimmten Wert (zum Beispiel 5 mΩ) abgenommen hat, verschiebt sie die Messung auf kürzere Intervalle nach dem Zeitpunkt (in diesem Fall der Zeitpunkt, zu dem die Laderate (SOC) 75% ist). Zum Beispiel misst die Innenwiderstandsmesseinheit 213A den Innenwiderstand jedes Mal, wenn sich die Laderate (SOC) um 1% erhöht. Basierend auf den Messwerten (IRc, IRd) des Innenwiderstands und dadurch auf der Messung, berechnet die Detektionseinheit 215A eine Änderungsmenge im Innenwiderstand jedes Mal, wenn sich die Laderate (SOC) um 1% erhöht, um einen Punkt zu detektieren, an dem der Innenwiderstand minimal wird.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Innenwiderstandausschlags-Detektionsprozesses zum Detektieren eines Punkts (Ausschlags), an dem der Innenwiderstand der Batterie 20A minimal wird, gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert. Unter Bezugnahme auf diese 10 wird ein Betrieb des durch die Steuerungseinheit 210A der Batterie 20A durzuführenden Innenwiderstandausschlags-Detektionsprozesses beschrieben. Dieser Innenwiderstandausschlags-Detektionsprozess wird in Erwiderung auf einen Start einer Ladung der Batterie 20A gestartet.
(Schritt S201) Die Steuerungseinheit 210A bestimmt, ob die Laderate (SOC) größer oder gleich 65% geworden ist. Es muss festgehalten werden, dass dadurch, dass in dem Graph der Ladungscharakteristiken, wie in 7 illustriert, die Batteriespannung (Vc) an dem Punkt, an dem die Laderate (SOC) 65% beträgt, 4.2 V ist, die Steuerungseinheit 210A in Abhängigkeit davon, dass die Batteriespannung 4.2 V erreicht hat, bestimmen kann, ob die Laderate (SOC) größer oder gleich 65% geworden ist. Wenn die Steuerungseinheit 210A bestimmt, dass die Laderate (SOC) weniger als 65% beträgt (die Batteriespannung nicht 4.2 V erreicht hat) (NEIN), wiederholt sie den Prozess in Schritt S201. Wenn auf der anderen Seite die Steuerungseinheit 210A bestimmt, dass die Laderate (SOC) größer oder gleich 65% geworden ist (die Batteriespannung 4.2 V erreicht hat) (JA), fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S203.
(Schritt S203) Die Steuerungseinheit 210A misst den Innenwiderstand (IR) und weist den Messwert Ira zu. Dann fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S205.
(Schritt S205) Die Steuerungseinheit 210A zählt eine vorbestimmte Zeitdauer (ΔtL) und nachdem die vorbestimmt Zeitdauer (ΔtL) abgelaufen ist, fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S207. Es muss festgehalten werden, dass die Steuerungseinheit 210A zu dem Prozess in Schritt S207 bei einer Erhöhung der Laderate (SOC) um zum Beispiel 5% anstelle des Ablaufs der vorbestimmten Zeitdauer (ΔtL) fortfahren kann.
(Schritt S207) Die Steuerungseinheit 210A misst den Innenwiderstand (IR) und weist den Messwert IRb zu. Dann berechnet die Steuerungseinheit 210A eine Änderungsmenge des Innenwiderstands ΔIR (ΔIR = IRb - IRa) und fährt zu einem Prozess in Schritt S209 fort.
(Schritt S209) Die Steuerungseinheit 210A bestimmt, ob die Änderungsmenge des Innenwiderstands ΔIR um größer oder gleich einem bestimmten Wert IRth (zum Beispiel 5 mΩ) abgenommen hat. Wenn die Steuerungseinheit 210A bestimmt, dass die Änderungsmenge des Innenwiderstand ΔIR nicht um größer oder gleich dem bestimmten Wert IRth abgenommen hat (NEIN), kehrt sie zu einem Prozess in Schritt S205 zurück.
Wenn auf der anderen Seite die Steuerungseinheit 210A bestimmt, dass die Änderungsmenge des Innenwiderstands ΔIR um größer oder gleich dem bestimmten Wert IRth abgenommen hat (JA), fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S211.
(Schritt S211) Die Steuerungseinheit 210A weist einen zuletzt gemessenen Innenwiderstand (IR) IRc zu und fährt fort zu einem Prozess in Schritt S213. Der zuletzt gemessene Innenwiderstand (IR) bedeutet IRb, wenn es bestimmt wird, dass die Änderungsmenge des Innenwiderstands ΔIR um größer oder gleich dem bestimmten Wert IRth abgenommen hat. In nachfolgenden Prozessen misst die Steuerungseinheit 210A den Innenwiderstand jedes Mal, wenn sich die Laderate (SOC) um 1% erhöht und detektiert die Änderungsmenge des Innenwiderstands ΔIR.
(Schritt S213) Die Steuerungseinheit 210A bestimmt, ob sich die Laderate (SOC) um 1% erhöht hat. Während sich die Laderate (SOC) nicht um 1% erhöht hat (NEIN), wartet die Steuerungseinheit 210A und, wenn die Steuerungseinheit 210A bestimmt, dass sich die Laderate (SOC) um 1% erhöht hat (JA), fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S215. Es muss festgehalten werden, dass die obigen 1% ein Beispiel sind und die Laderate (SOC) nicht darauf beschränkt ist.
(Schritt S215) Die Steuerungseinheit 210A misst den Innenwiderstand (IR) und weist den Messwert IRd zu. Dann berechnet die Steuerungseinheit 210A eine Änderungsmenge des Innenwiderstands ΔIR (ΔIR = IRd - IRc) und fährt fort zu einem Prozess in Schritt S217.
(Schritt S217) Die Steuerungseinheit 210A bestimmt, ob es sich um einen Punkt handelt, an dem der Innenwiderstand minimal wird, basierend auf der Änderungsmenge des Innenwiderstands ΔIR, die in Schritt S215 berechnet wurde. Wenn zum Beispiel die Änderungsmenge des Innenwiderstands ΔIR größer oder gleich 0 mΩ und weniger oder gleich 2 mΩ (ΔIR = 0 mΩ oder 0 mΩ < ΔIR ≤ 2mΩ) ist, bestimmt die Steuerungseinheit 210A, dass es sich um den Punkt handelt, an dem der Innenwiderstand minimal wird.
Wenn die Steuerungseinheit 210A bestimmt, dass es sich nicht um den Punkt handelt, an dem der Innenwiderstand minimal wird (NEIN), kehrt sie zurück zu dem Prozess in Schritt S211 und weist den Wert IRd des zuletzt gemessenen Innenwiderstands IRc zu. Dann misst die Steuerungseinheit 210A erneut den Innenwiderstand (IR) nach einer Erhöhung der Laderate (SOC) um 1% und bestimmt, ob es sich um den Punkt handelt, an dem der Innenwiderstand minimal wird. Wenn auf der anderen Seite die Steuerungseinheit 210A bestimmt, dass es sich um den Punkt handelt, an dem der Innenwiderstand minimal wird (JA), fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S219.
(Schritt S219) Die Steuerungseinheit 210A stellt den Punkt, an dem der Innenwiderstand während des Ladevorgangs minimal wird, ein. Das bedeutet, die Steuerungseinheit 210A stellt den Startpunkt der Integration der geladenen Kapazität ein.
Zurückkehrend zu 8 berechnet die Berechnungseinheit 216A die Vollladekapazität der Batterie 20A basierend auf der geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand minimal wird, bis der vollgeladene Zustand erreicht ist, basierend auf dem Punkt, an dem der Innenwiderstand minimal wird, detektiert durch die Detektionseinheit 215A während des Ladevorgangs. Zum Beispiel ist die Laderate (zum Beispiel die Laderate von 80%) zu dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand während des Ladevorgangs minimal wird, in der Steuerungseinheit 210A voreingestellt. Die Berechnungseinheit 216A bestimmt durch Integration eine geladene Kapazität C von dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand während des Ladevorgangs minimal wird, bis der vollgeladener Zustand erreicht ist, (zum Beispiel die Laderate von 80% auf 100%) basierend auf dem Messergebnis der Batteriespannung und dem des Ladestroms während der Zeitdauer. Dann berechnet die Berechnungseinheit 216A die Vollladekapazität (FCC) basierend auf dieser geladenen Kapazität C von der Laderate von 80% auf die von 100% durch die oben genannte Formel 2.
Die Aktualisierungseinheit 217 wird den anfänglichen Wert der Vollladekapazität der Batterie 20A auf einen gegenwärtig eingestellten Wert basierend auf dem Ergebnis der Berechnung durch die Berechnungseinheit 216A geeignet aktualisieren. Das bedeutet, dass die Aktualisierungseinheit 217 den voreingestellten anfänglichen Wert der Vollladekapazität durch Aktualisieren mit dem Wert der Vollladekapazität, der von der Berechnungseinheit 216A gemäß Verschlechterung über Zeit berechnet wurde, korrigiert. Es muss festgehalten werden, dass das Aktualisieren jedes Mal, wenn die Berechnung der Vollladekapazität durch die Berechnungseinheit 216A erfolgt, erfolgen kann oder nur dann, wenn der berechnete Wert über den eingestellten Wert abgenommen hat (oder um größer oder gleich einem bestimmten Wert abgenommen hat).
Das bedeutet, dass die Aktualisierungseinheit 217 in der vorliegenden Ausführungsform die Vollladekapazität der Batterie 20A basierend auf der geladenen Kapazität nach dem Zeitpunkt, der basierend auf der Änderung des Innenwiderstands, der von der Innenwiderstandsmesseinheit 213A während des Ladevorgangs gemessen wird, aktualisiert wird. Insbesondere aktualisiert die Aktualisierungseinheit 217 die Vollladekapazität der Batterie 20A basierend auf der geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand, der von der Innenwiderstandsmesseinheit 213A während des Ladevorgangs gemessen wird, minimal wird, bis der vollgeladene Zustand erreicht ist, und der voreingestellten Laderate (zum Beispiel der Laderate von 80%) .
Wie oben beschrieben enthält die Batterie 20A (ein Beispiel einer wiederaufladbaren Batterie) gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Steuerungseinheit 210A (ein Beispiel einer Ladesteuerung). Die Steuerungseinheit 210A misst den Innenwiderstand der Batterie 20A und aktualisiert die Vollladekapazität der Batterie 20A basierend auf der geladenen Kapazität nach dem Zeitpunkt (zum Beispiel ein Ausschlag), der basierend auf der Änderung im Innenwiderstand während des Ladevorgangs spezifiziert ist.
Deshalb kann die Batterie 20A die Vollladekapazität in einer Ladung in einem Ladebereich, der auch in praktischer Verwendung häufig verwendet wird, erkennen und aktualisieren, indem sie die Änderung im Innenwiderstand während des Ladevorgangs verwendet, ohne komplett entladen zu werden. Die Batterie 20A kann darum die Vollladekapazität in praktischer Verwendung geeignet aktualisieren. Zusätzlich kann die Batterie 20A oder die elektronische Vorrichtung 10 einen Benutzer immer hochgenau über eine verbleibende Kapazität benachrichtigen, selbst wenn sich die Vollladekapazität der Batterie 20A aufgrund von Verschlechterung über die Zeit, etc. ändert.
Zum Beispiel ist die Laderate an dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand der Batterie 20A während des Ladevorgangs minimal wird, voreingestellt. Dann aktualisiert die Steuerungseinheit 210A die Vollladekapazität der Batterie 20A basierend auf der geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt, an dem der Innenwiderstand während des Ladevorgangs minimal wird, bis der vollgeladene Zustand erreicht ist und der voreingestellten Laderate.
Deshalb kann die Batterie 20A in einer Zeitdauer während des Ladevorgangs die Vollladekapazität in einer Teilladung, die häufig auch in praktischer Verwendung verwendet wird, erkennen und aktualisieren, und zwar dadurch, dass die Laderate an dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand minimal wird, entschieden wird.
Es muss festgehalten werden, dass die Detektionseinheit 215A einen Punkt detektieren kann, an dem der Innenwiderstand maximal wird, anstelle von oder zusätzlich zu dem Punkt, an dem der Innenwiderstand minimal wird während des Ladevorgangs. Zum Beispiel ist anstelle von oder zusätzlich zu der Laderate (zum Beispiel 80%) der Batterie 20A an dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand minimal wird während des Ladevorgangs, die Laderate (zum Beispiel 95%) der Batterie 20A an dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand maximal wird, voreingestellt. Dann kann die Berechnungseinheit 216A die Vollladekapazität basierend auf der geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand maximal wird, bis der vollgeladener Zustand erreicht ist, berechnen anstelle davon die Vollladekapazität basierend auf der geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand minimal wird während des Ladevorgangs bis der vollgeladene Zustand erreicht ist berechnen. Zusätzlich kann die Berechnungseinheit 216A die Vollladekapazität basierend auf der geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand minimal wird zu dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand maximal wird während des Ladevorgangs berechnen.
11 ist eine Ansicht, die drei Beispiele von Messzeitdauern einer geladenen Kapazität zum Berechnen der Vollladekapazität illustriert. (1) illustriert eine Messzeitdauer einer geladenen Kapazität, wenn die Vollladekapazität unter Verwendung eines Messergebnisses C1 der geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand minimal wird (die Laderate von 80%) bis der vollgeladene Zustand erreicht ist (die Laderate von 100%) berechnet wird. (2) illustriert eine Messzeitdauer einer geladenen Kapazität, wenn die Vollladekapazität unter Verwendung eines Messergebnisses C2 der geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand minimal wird (die Laderate von 80%) zu dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand maximal wird (die Laderate von 95%) berechnet wird. (3) illustriert eine Messzeitdauer einer geladenen Kapazität, wenn die Vollladekapazität unter Verwendung eines Messergebnisses C3 der geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand maximal wird (die Laderate von 95%) bis der vollgeladene Zustand erreicht ist (die Laderate von 100%) berechnet wird.
Auf diese Weise ist die Laderate der Batterie 20A an dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand während des Ladevorgangs maximal wird, voreingestellt und die Steuerungseinheit 210A kann die Vollladekapazität der Batterie 20A basierend auf der geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand während des Ladevorgangs maximal wird, bis der vollgeladene Zustand erreicht ist und der voreingestellten Laderate aktualisieren.
Deshalb kann die Batterie 20A in einer Zeitdauer während des Ladevorgangs die Vollladekapazität in einer Teilladung, die häufig auch in praktischer Verwendung verwendet wird, erkennen und aktualisieren, und zwar dadurch, dass die Laderate an dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand maximal wird, entschieden wird.
Zusätzlich ist die Laderate der Batterie 20A an jedem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand während des Ladevorgangs minimal und maximal wird, voreingestellt und die Steuerungseinheit 210A kann die Vollladekapazität der Batterie 20A basierend auf der geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand minimal wird bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand maximal wird während des Ladevorgangs und den voreingestellten Laderaten aktualisieren.
Deshalb kann die Batterie 20A in einer Zeitdauer während des Ladevorgangs die Vollladekapazität in einer Teilladung, die häufig auch in praktischer Verwendung verwendet wird, erkennen und aktualisieren, und zwar dadurch, dass die Laderaten an den Zeitpunkten, an denen der Innenwiderstand minimal und maximal wird, entschieden wird.
Es muss festgehalten werden, dass aus einer Mehrzahl von Ausschlägen, die in der Änderung im Innenwiderstand während des Ladevorgangs auftreten, ein anderer Ausschlag als ein minimaler Ausschlag oder maximaler Ausschlag als ein Startpunkt oder Endpunkt einer Messung der geladenen Kapazität verwendet werden kann.
<Dritte Ausführungsform>
Als nächstes wird die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Während das Beispiel des Aktualisierens der Vollladekapazität die Änderung im Innenwiderstand der Batterie 20A zunutze macht, wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Innenwiderstandsmessverfahren im Detail beschrieben.
12 ist ein Blockdiagramm der Batterie 20A, das eine Ersatzschaltung einer Batteriezelle 220 gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert. In dieser Zeichnung sind Teile, die denen in 8 entsprechen, durch die gleichen Symbole bezeichnet und eine Beschreibung davon wird ausgelassen. Ein Innenwiderstand (IR) wie illustriert ist eine Widerstandskomponente in der Batteriezelle 220. Da während des Ladevorgangs ein Strom durch den Innenwiderstand (IR) fließt, wird eine Spannung (V2) erzeugt. Eine Batteriespannung (Vc) der Batterie 20A ist darum unterschiedlich, wenn ein Ladestrom (Ic) fließt (während des Ladevorgangs) und wenn er nicht fließt (während keines Ladevorgangs). Wenn der Ladestrom (Ic) fließt, ist die Batteriespannung (Vc) eine Summe einer Spannung (V1) von einer Spannungsquelle der Batteriezelle 220 und der Spannung (V2 = IR × Ic), die von dem Innenwiderstand (IR) erzeugt wird. Wenn auf der anderen Seite der Ladestrom (Ic) nicht fließt, ist die Batteriespannung (Vc) die Spannung (V1) von der Spannungsquelle der Batteriezelle 220. Die Innenwiderstandsmesseinheit 213A kann darum die Batteriespannung (Vc) wenn der Ladestrom (Ic) fließt und die Batteriespannung (Vc) wenn der Ladestrom (Ic) nicht fließt messen und den Innenwiderstand (IR) basierend auf einem Unterschied zwischen diesen messen.
13 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Übersicht einer inneren Schaltung der Steuerungseinheit 210A gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert. Die Steuerungseinheit 210A enthält eine MPU, einen SCP (Selbststeuerungsschutz), einen Sicherheits-IC, einen Thermistor und einen FET, etc. Die Steuerungseinheit 210A misst die Batteriespannung (Vc) wenn der Ladestrom (Ic) fließt und misst auch die Batteriespannung (Vc) wenn der Ladestrom (Ic) nicht fließt, in dem sie zeitweise den FET trennt, der mit einem Ladepfad zu der Batteriezelle 220 verbunden ist, während einer Ladedauer.
Die Innenwiderstandsmesseinheit 213A berechnet durch zeitweises Stoppen des Ladestroms während einer Ladedauer der Batterie 20A den Innenwiderstand (IR) der Batterie 20A basierend auf einem Unterschied zwischen der Spannung der Batterie 20A vor der Stoppung und der der Batterie 20A während der Stoppung. Eine detaillierte Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf 14.
14 ist ein Graph, der Spannungs- und Stromwellenformen illustrieren, wenn der Innenwiderstand gemäß der vorliegenden Ausführungsform gemessen wird. In diesem Graph wird die Batteriespannung (Vc = V1 + V2), wenn der Ladestrom (Ic) fließt, mit CCV (geschlossene Kreislaufspannung) bezeichnet. Zusätzlich wird die Batteriespannung (Vc = V1), wenn der FET zeitweise auf AUS gesteuert wird (getrennt) und deshalb der Ladestrom (Ic) nicht fließt, mit OCV (offene Kreislaufspannung) bezeichnet. Der Innenwiderstand (IR) kann durch die folgende Formel 3 berechnet werden.
$IR = (CCV - OCV) /Ic$
15 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Innenwiderstands-Messprozesses gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert. Ein Betrieb des von der Steuerungseinheit 210A durchzuführenden Innenwiderstands-Messprozesses wird unter Bezugnahme auf diese 15 beschrieben. Dieser Innenwiderstands-Messprozess wird während einer Ladedauer der Batterie 20A durchgeführt.
(Schritt S301) Die Steuerungseinheit 210A misst die Batteriespannung (Vc = V1 + V2) und weist einen Messwert CCV zu. Dann fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S303.
(Schritt S303) Die Steuerungseinheit 210A misst den Ladestrom (Ic) und fährt fort zu einem Prozess in Schritt S305.
(Schritt S305) Die Steuerungseinheit 210A steuert den FET auf AUS und stoppt eine Versorgung des Ladestrom (Ic) an die Batteriezelle 220. Dann fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S307.
(Schritt S307) Die Steuerungseinheit 210A misst die Batteriespannung (Vc = V1) und weist einen Messwert OCV zu. Dann fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S309.
(Schritt S309) Die Steuerungseinheit 210A steuert den FET auf AN und startet erneut eine Versorgung des Ladestrom (Ic) an die Batteriezelle 220. Dann fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S311.
(Schritt S311) Die Steuerungseinheit 210A berechnet den Innenwiderstand (IR) unter Verwendung der Messwerte CCV, OCV und Ic durch die Formel 3.
Die Steuerungseinheit 210A führt den oben beschriebenen Messprozess mehrere Male über die Ladedauer der Batterie 20A aus. Deshalb misst die Innenwiderstandsmesseinheit 213A den Innenwiderstand der Batterie 20A mehrere Male über die Ladedauer der Batterie 20A. Die Detektionseinheit 215A detektiert einen Ausschlag des Innenwiderstands basierend auf einer Änderung in dem Innenwiderstand, der von der Innenwiderstandsmesseinheit 213A gemessen wird. Wenn zum Beispiel eine Änderungsmenge in dem Wert des Innenwiderstands, der von der Innenwiderstandsmesseinheit 213A gemessen wird, über mehrere Male weniger oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert (zum Beispiel 0 mΩ oder weniger oder gleich 2 mΩ) geworden ist, detektiert die Detektionseinheit 215A einen Ausschlag.
Zusätzlich ändert die Innenwiderstandsmesseinheit 213A eine Messfrequenz (Messdauer) des Innenwiderstands, wenn sie einen Ausschlag des Innenwiderstands detektiert. Das der Ladestrom zeitweise gestoppt wird, wenn der Innenwiderstand gemessen wird, wie oben erwähnt, kann eine kontinuierliche und hochfrequente Messung eine Ladezeit, bis der vollgeladene Zustand erreicht ist, beeinflussen. Darum wird während einer Zeitdauer, die der Umgebung eines zu detektierenden Ausschlags entspricht, die Messgenauigkeit durch eine hochfrequente Messung erhöht, wohingegen während der restlichen Zeitdauer ein Einfluss auf die Ladezeit durch Verringerung der Messfrequenz unterdrückt wird.
16 ist ein Graph, der ein erstes Beispiel eines Messzeitpunkts des Innenwiderstands während einer Ladedauer gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert. Diese Zeichnung illustriert die Messzeitpunkte des Innenwiderstands, wenn ein Punkt (Zeit tc), an dem der Innenwiderstand minimal wird (IRmin), detektiert wird. In dieser Zeichnung repräsentiert eine horizontale Achse eine Ladezeit, eine Kurve, die durch ein Symbol 131 bezeichnet ist, repräsentiert eine Batteriespannung (Vc [V]), eine Kurve, die durch ein Symbol 132 bezeichnet ist, repräsentiert einen Ladestrom (Ic [A]), eine Kurve, die durch ein Symbol 133 bezeichnet ist, repräsentiert einen Innenwiderstand (IR [mQ]) und eine Kurve, die durch ein Symbol 134 bezeichnet ist, repräsentiert eine Laderate (SOC [%]) .
Die Innenwiderstandsmesseinheit 213A misst den Innenwiderstand (IR) über eine niedrige Dauer (zum Beispiel jedes Mal, wenn sich der SOC um 10% erhöht) während einer Zeitdauer T11, in der die Laderate (SOC) weniger als 60% beträgt. Zusätzlich, wenn die Laderate (SOC) größer oder gleich 60% wird, erhöht die Innenwiderstandsmesseinheit 213A die Messfrequenz des Innenwiderstands. Wenn zum Beispiel die Laderate (SOC) 60% erreicht, misst die Innenwiderstandsmesseinheit 213A den Innenwiderstand (IR) jedes Mal, wenn sich die SOC um 1% erhöht. Es muss festgehalten werden, dass die Batteriespannung (Vc), wenn die Laderate (SOC) 60% wird, als ein vorbestimmter Schwellwert eingestellt ist und die Innenwiderstandsmesseinheit 213A kann die Messfrequenz des Innenwiderstands (IR) erhöhen, wenn die Batteriespannung (Vc), die von der Spannungsmesseinheit 212 gemessen wird, den vorbestimmten Schwellwert erreicht hat.
Zusätzlich verringert die Innenwiderstandsmesseinheit 213A die Messfrequenz bei einer Detektion eines Ausschlags (Minimalpunkt) des Innenwiderstands (IR) durch die Detektionseinheit 215A, das bedeutet die Innenwiderstandsmesseinheit 213A verringert die Messfrequenz während der Zeitdauer T11, in der die Laderate (SOC) weniger als 60% beträgt, erhöht die Messfrequenz während einer Zeitdauer T12, von dem Zeitpunkt an, zu dem die Laderate (SOC) 60% erreicht hat, bis ein Punkt, an dem der Innenwiderstand (IR) minimal wird, detektiert wird und verringert erneut die Messfrequenz nachdem der Minimalpunkt detektiert wird. Dies kann den Einfluss auf die Ladezeit, bis der vollgeladene Zustand erreicht ist (die Ladezeit wird länger), unterdrücken, während die Genauigkeit des zu detektierenden Punkts erhöht wird. Es muss festgehalten werden, dass die Innenwiderstandsmesseinheit 213A die Messfrequenz während der Zeitdauer T13 weiter verringern kann als während der Zeitdauer T11. Zusätzlich kann die Innenwiderstandsmesseinheit 213A kann die Messfrequenz mit dem Ablauf der Ladezeit schrittweise verringern oder kann das Messen stoppen während der Zeitdauer T13.
Es muss festgehalten werden, dass im Folgenden auf einen Messmodus, in dem die Messfrequenz des Innenwiderstands niedrig ist, als einen Niedrigdauermessmodus Bezug genommen werden kann und auf einen Messmodus, in dem die Messfrequenz des Innenwiderstands hoch ist, kann als einen Hochdauermessmodus Bezug genommen werden.
Als nächstes wird ein Betrieb eines Innenwiderstandausschlags-Detektionsprozesses, der die Messfrequenz (Messdauer) des Innenwiderstand ändert, um einen Punkt zu detektieren, an dem der Innenwiderstand minimal wird, unter Bezugnahme auf 17 beschrieben.
17 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Innenwiderstandausschlags-Detektionsprozesses gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert. Dieser Innenwiderstandausschlags-Detektionsprozess wird in Erwiderung auf einen Start einer Ladung der Batterie 20A gestartet. Die Batterie 20A ist auf den Niedrigdauermessmodus zu dem Startzeitpunkt eingestellt.
(Schritt S401) Die Steuerungseinheit 210A misst den Innenwiderstand (IR) der Batterie 20A. Insbesondere misst die Steuerungseinheit 210A den Innenwiderstand (IR) durch Ausführen des Innenwiderstands-Messprozesses, wie in 15 illustriert. Dann fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S403.
(Schritt S403) Die Steuerungseinheit 210A bestätigt die Batteriespannung (Vc = V1), wenn der Ladestrom (Ic) nicht fließt. Diese Batteriespannung (Vc = V1) ist eine Spannung, die in dem Innenwiderstands-Messprozess, der Schritt S401 durchgeführt wird, gemessen wird. Dann fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S405.
(Schritt S405) Die Steuerungseinheit 210A bestimmt, ob die Batteriespannung (Vc = V1), die in Schritt S401 gemessen wurde, größer oder gleich 3.9 V ist. Diese 3.9 V ist zum Beispiel ein Beispiel der Batteriespannung (Vc = V1), wenn die Laderate (SOC) 60% erreicht hat. Das bedeutet, die Steuerungseinheit 210A bestimmt in diesem Bestimmungsprozess, ob die Laderate (SOC) 60% erreicht hat. Wenn die Steuerungseinheit 210A bestimmt, dass die Batteriespannung (Vc = V1) weniger als 3.9 V beträgt (NEIN), fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S407. Wenn auf der anderen Seite die Steuerungseinheit 210A bestimmt, dass die Batteriespannung (Vc = V1) größer oder gleich 3.9 V ist (JA), fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S409.
(Schritt S407) Die Steuerungseinheit 210A bestimmt, ob sich die Laderate (SOC) um 10% erhöht hat. Wenn sich die Laderate (SOC) nicht um 10% erhöht hat (NEIN), wartet die Steuerungseinheit 210A und, wenn die Steuerungseinheit 210A bestimmt hat, dass sich die Laderate (SOC) um 10% erhöht hat (JA), kehrt sie zurück zu dem Prozess in Schritt S401 und misst den Innenwiderstand (IR) der Batterie 20A. Das bedeutet, wenn die Batteriespannung (Vc = V1) weniger als 3.9 V beträgt (die Zeitdauer T11 in 16), die Steuerungseinheit 210A den Innenwiderstand (IR) jedes Mal misst, wenn dich die Laderate (SOC) um 10% erhöht (Niedrigdauermessmodus). Es muss festgehalten werden, dass diese Dauer, jedes Mal zu messen, wenn sich die Laderate (SOC) um 10% erhöht, ein Beispiel der Messdauer in dem Niedrigdauermessmodus ist und die Messdauer nicht darauf beschränkt ist. Wenn auf der anderen Seite die Steuerungseinheit 210A bestimmt, dass die Laderate (SOC) sich um 10% erhöht hat (JA), fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S409.
(Schritt S409) Die Steuerungseinheit 210A überführt den Niedrigdauermessmodus in den Hochdauermessmodus. Dann fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S411.
(Schritt S411) Die Steuerungseinheit 210A weist einen zuletzt gemessenen Innenwiderstand (IR) IRc zu und fährt fort zu einem Prozess in Schritt S413. Der zuletzt gemessene Innenwiderstand (IR) bedeutet einen Messwert des Innenwiderstands IR, wenn in Schritt S405 bestimmt wird, dass die Batteriespannung (Vc = V1) größer oder gleich 3.9 V ist. In nachfolgenden Prozessen misst die Steuerungseinheit 210A den Innenwiderstand und detektiert die Änderungsmenge in dem Innenwiderstand ΔIR jedes Mal, wenn sich die Laderate (SOC) um 1% erhöht.
(Schritt S413) Die Steuerungseinheit 210A bestimmt, ob sich die Laderate (SOC) um 1% erhöht hat. Wenn sich die Laderate (SOC) nicht um 1% erhöht hat (NEIN), wartet die Steuerungseinheit 210A und wenn die Steuerungseinheit 210A bestimmt, dass die (SOC) sich um 1% erhöht hat (JA), fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S415. Es muss festgehalten werden, dass diese Dauer, jedes Mal zu messen, wenn sich die Laderate (SOC) sich um 1% erhöht, ein Beispiel der Messdauer in dem Hochdauermessmodus ist und die Messdauer nicht darauf beschränkt ist. Die Messdauer des Hochdauermessmodus muss nur höher sein als die des Niedrigdauermessmodus.
(Schritt S415) Die Steuerungseinheit 210A misst den Innenwiderstand (IR) und weist den Messwert IRd zu. Dann berechnet die Steuerungseinheit 210A eine Änderungsmenge in dem Innenwiderstand ΔIR (ΔIR = IRd - IRc) und fährt fort zu einem Prozess in Schritt S417.
(Schritt S417) Die Steuerungseinheit 210A bestimmt, ob es sich um einen Punkt handelt, an dem der Innenwiderstand minimal wird, basierend auf der Änderungsmenge in dem Innenwiderstand ΔIR, die in Schritt S415 berechnet wurde. Wenn zum Beispiel die Änderungsmenge in dem Innenwiderstand ΔIR größer oder gleich 0 mΩ und weniger oder gleich 2 mΩ ist (ΔIR = 0 mΩ oder 0 mΩ < ΔIR ≤ 2mΩ), bestimmt die Steuerungseinheit 210A, dass es sich um den Punkt handelt, an dem der Innenwiderstand minimal wird. Wenn die Steuerungseinheit 210A bestimmt, dass es sich nicht um den Punkt handelt, an dem der Innenwiderstand minimal wird (NEIN), kehrt sie zurück zu dem Prozess in Schritt S411 und weist den Wert IRd des zuletzt gemessenen Innenwiderstands IRc zu. Dann misst die Steuerungseinheit 210A misst erneut den Innenwiderstand (IR) nach der Erhöhung der Laderate (SOC) um 1% und bestimmt, ob es sich um den Punkt handelt, an dem der Innenwiderstand minimal wird. Wenn auf der anderen Seite die Steuerungseinheit 210A bestimmt, dass es sich um den Punkt handelt, an dem der Innenwiderstand minimal wird (JA), fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S419.
(Schritt S419) Die Steuerungseinheit 210A stellt den Punkt, an dem der Innenwiderstand minimal wird, während des Ladevorgangs ein. Das bedeutet, die Steuerungseinheit 210A stellt einen Startpunkt der Integration der geladenen Kapazität ein. Dann fährt sie fort zu einem Prozess in Schritt S421.
(Schritt S421) Die Steuerungseinheit 210A überführt den Hochdauermessmodus zurück in den Niedrigdauermessmodus. Es muss festgehalten werden, dass die Steuerungseinheit 210A ihn zurück in dieselbe Messdauer wie die in dem Niedrigdauermessmodus in den Schritten S401 bis S409 überführen kann und ihn auch stark verringern kann. Zusätzlich kann die Steuerungseinheit 210A die Messfrequenz mit dem Ablauf der Ladezeit schrittweise verringern oder kann das Messen stoppen, bevor der vollgeladene Zustand erreicht ist.
Es muss festgehalten werden, dass, obwohl das Beispiel einer Überführung in den Hochdauermessmodus, wenn der Punkt, an dem der Innenwiderstand minimal wird, detektiert wird, unter Bezugnahme auf 16 und 17 beschrieben wird, eine Überführung in den Hochdauermessmodus auch erfolgen kann, wenn ein anderer Ausschlag des Innenwiderstands detektiert wird.
18 ist ein Graph, der ein zweites Beispiel von Messzeitpunkten des Innenwiderstands während einer Ladedauer gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert. In dieser Zeichnung, wie in 16, repräsentiert eine horizontale Achse eine Ladezeit, eine Kurve, die durch ein Symbol 131 bezeichnet ist, repräsentiert eine Batteriespannung (Vc [V]), eine Kurve, die durch ein Symbol 132 bezeichnet ist, repräsentiert einen Ladestrom (Ic [A]), eine Kurve, die durch ein Symbol 133 bezeichnet ist, repräsentiert einen Innenwiderstand (IR [mΩ]) und eine Kurve, die durch ein Symbol 134 bezeichnet ist, repräsentiert eine Laderate (SOC [%]).
In einem illustrierten Beispiel erfolgt eine Überführung von dem Niedrigdauermessmodus in den Hochdauermessmodus auch, wenn ein Punkt (Zeit tm), an dem der Innenwiderstand maximal wird (IRmax), zusätzlich zu dem Punkt (Zeit tc), an dem der Innenwiderstand minimal wird (IRmin), detektiert wird. Zusätzlich erfolgt die Überführung von dem Niedrigdauermessmodus in den Hochdauermessmodus auch, wenn zwei Ausschläge (IRp1 und IRp2) vor dem Punkt, an dem der Innenwiderstand minimal wird, detektiert werden. Auf diese Weise überführt die Steuerungseinheit 210A den Niedrigdauermessmodus in den Hochdauermessmodus für eine Zeitdauer von einem Zeitpunkt kurz vor einem zu detektierenden Ausschlag, bis der Ausschlag detektiert wird. Der zu detektierende Ausschlag kann entweder einer oder beide von dem Punkt, an dem der Innenwiderstand minimal wird und dem, an dem der Innenwiderstand maximal wird, sein oder kann stattdessen oder zusätzlich ein Ausschlag (zum Beispiel IRp1, IRp2 etc.) vor dem Punkt, an dem der Innenwiderstand minimal wird, sein.
Wie oben beschrieben misst die Steuerungseinheit 210A der Batterie 20A (ein Beispiel einer wiederaufladbaren Batterie) gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Innenwiderstand der Batterie 20A mehrere Male über die Ladedauer der Batterie 20A und detektiert einen Ausschlag des Innenwiderstands basierend auf einer Änderung in dem gemessenen Innenwiderstand. Zusätzlich detektiert die Steuerungseinheit 210A die Vollladekapazität der Batterie 20A unter Bezugnahme auf den detektierten Ausschlag des Innenwiderstands.
Deshalb kann die Batterie 20A einen Ausschlag des Innenwiderstands genau detektieren. Zusätzlich kann die Batterie 20A die Vollladekapazität in einer Ladung in einem Ladebereich, der häufig auch in praktischer Verwendung verwendet wird, genau detektieren, ohne vollständig entladen zu sein, und zwar durch Detektieren des Ausschlags des Innenwiderstands.
Zusätzlich detektiert, wenn die Änderungsmenge in dem Wert des Innenwiderstands, der während der Ladedauer der Batterie 20A über mehrere Male gemessen wurde, weniger oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert geworden ist (zum Beispiel 0 mΩ oder weniger oder gleich 2 mΩ), die Steuerungseinheit 210A einen Ausschlag des Innenwiderstands.
Deshalb kann die Batterie 20A einfach und genau den Ausschlag des Innenwiderstands detektieren.
Zusätzlich misst die Steuerungseinheit 210A eine Spannung der Batterie 20A und erhöht die Messfrequenz des Innenwiderstands, wenn die Batteriespannung, die während der Ladedauer der Batterie 20A gemessen wird, einen vorbestimmten Schwellwert erreicht hat (zum Beispiel 3.9 V).
Deshalb kann, da die Batterie 20A die Messfrequenz nur während eines Teils der Ladedauer erhöht, sie einen Ausschlag des Innenwiderstands genau detektieren, während der Einfluss auf die Ladezeit unterdrückt wird.
Zusätzlich verringert Steuerungseinheit 210A die Messfrequenz in Erwiderung auf die Detektion des Ausschlags des Innenwiderstands.
Deshalb kann, da die Batterie 20A die Messfrequenz nach der Detektion des Ausschlags des Innenwiderstands verringert, sie den Ausschlag des Innenwiderstands genau detektieren, während der Einfluss auf die Ladezeit unterdrückt wird.
Es muss festgehalten werden, dass die Steuerungseinheit 210A durch zeitweises Stoppen des Ladestroms während der Ladedauer der Batterie 20A den Innenwiderstand der Batterie 20A basierend auf einem Unterschied zwischen der Spannung der Batterie 20A vor der Stoppung und der der Batterie 20A während der Stoppung berechnet.
Deshalb kann die Batterie 20A einfach und genau den Innenwiderstand detektieren.
Es muss festgehalten werden, dass die Steuerungseinheit 210A einen Ausschlag des Innenwiderstands basierend auf der Änderung in dem Innenwiderstand, die mehrere Male gemessen wird, detektieren kann und einen Umschaltpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung unter Bezugnahme auf den detektierten Ausschlag des Innenwiderstands detektieren kann. Zum Beispiel kann die Batterie 20A den Ladestrom auf der Basis eines Punkts, an dem der Innenwiderstand ein Ausschlag wird, messen, um den Umschaltpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung zu detektieren oder sie kann einen zeitlichen Zusammenhang zwischen dem detektierten Umschaltpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung und dem Zeitpunkt, zu dem der Innenwiderstand ein Ausschlag wird, bestätigen, um den Umschaltpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung zu definieren.
Deshalb kann die Batterie 20A einfach und genau den Umschaltpunkt von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung durch Bezugnahme auf den Ausschlag des Innenwiderstands detektieren. Die Batterie 20A kann darum die Vollladekapazität in einer Ladung in einem Ladebereich, der auch häufig in praktischer Verwendung verwendet wird, genau detektieren, ohne vollständig entladen zu werden.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben wurden, sind spezifische Konfigurationen nicht auf das obige beschränkt und verschieden Designänderungen etc. können erfolgen, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können die obigen, in den jeweiligen Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen optional kombiniert werden.
Es muss festgehalten werden, dass die oben genannten Steuerungseinheiten 210 und 210A ein Computersystem darin aufweisen. Dann können die Prozesse in den jeweiligen Konfigurationen, die die oben genannten Steuerungseinheiten 210 und 210A jeweils beinhalten, auch durch Aufnehmen eines Programms zur Realisierung von Funktionen der jeweiligen Konfigurationen, die die oben genannten Steuerungseinheiten 210 und 210A jeweils beinhalten, in einem computerlesbaren Aufnahmemedium, Bewirken, dass das Computersystem das Programm, das auf dem Aufnahmemedium aufgenommen wurde, liest und Ausführen des Programms. Hier enthält das „Bewirken, dass das Computersystem das Programm, das auf dem Aufnahmemedium aufgenommen wurde, liest und Ausführen des Programms“ eine Einrichtung des Programms auf dem Computersystem. „Das Computersystem“, das hier beschrieben wird, soll Hardware, so wie ein OS und Peripherie beinhalten. Zusätzlich kann „das Computersystem“ auch eine Mehrzahl von Computervorrichtungen enthalten, die über ein Netzwerk verbunden sind, inklusive Kommunikationsleitungen, so wie das Internet, ein WAN, ein LAN, eine dedizierte Leitung und so weiter. Zusätzlich bedeutet „das computerlesbare Aufnahmemedium“ tragbare Medien, so wie eine flexible Disk, eine magneto-optische Disk, einen ROM, eine CD-ROM und so weiter und Speicher, so wie eine Festplatte, die in dem Computersystem eingebaut ist. Auf diese Weise kann das Aufnahmemedium, das das Programm speichert, ein nichtflüchtiges Aufnahmemedium sein, so wie die CD-ROM.
Zusätzlich enthält das Aufnahmemedium auch intern oder extern angeordnete Aufnahmemedien, auf die von einen Verteilungsserver zum Verteilen des betreffenden Programms zugegriffen werden kann. Es muss festgehalten werden, dass eine Konfiguration, in der das Programm in eine Mehrzahl von an unterschiedlichen Zeitpunkten herunterzuladenden Teilen und aufgeteilt wird und danach jeweilige Konfigurationen, die die Steuerungseinheiten 210 und 210A beinhalten, die geteilten Teile des Programms zusammenführen, angepasst werden können und die Verteilungsserver, die die aufgeteilten Teile des jeweiligen Programms verteilen, voneinander verschieden sein können. Weiter soll „das computerlesbare Aufnahmemedium“ auch ein Medium enthalten, das das Programm für eine definierte Zeitdauer hält, so wie der Server in einem Fall, in dem das Programm über das Netzwerk übertragen wird und ein flüchtiger Speicher (ein RAM) in dem Computersystem, der als ein Client fungiert. Zusätzlich kann das oben beschriebene Programm auch ein solches sein, das ausgebildet ist, einige von den oben genannten Funktionen zu implementieren. Weiter kann das Programm auch dasjenige sein, das in der Lage ist, die oben genannten Funktionen durch Kombination mit einem Programm, das bereits auf dem Computersystem aufgenommen ist, zu implementieren, das bedeutet eine sogenannte Differentialdatei (Differentialprogramm).
Zusätzlich können manche oder alle von den jeweiligen Funktionen, die die Steuerungseinheiten 210 und 210A gemäß den oben genannten Ausführungsformen enthalten, als eine integrierte Schaltung, so wie eine LSI (Large Scale Integration) realisiert sein. Die jeweiligen Funktionen können individuell verarbeitet werden und einige oder alle der Funktionen können miteinander integriert und dann verarbeitet werden. Zusätzlich kann ein Ansatz zur Schaltungsintegration durch eine dedizierte Schaltung, einen Mehrzweckprozessor und so weiter, und nicht auf die LSI beschränkt, realisiert werden. Zusätzlich kann in einem Fall eines Auftretens einer Technologie zur Realisierung einer integrierten Schaltung, die aufgrund des Fortschritts der Halbleitertechnologie den Platz der LSI einnehmen würde, die durch die oben beschriebene Technologie realisierte integrierte Schaltung verwendet werde.
Zusätzlich, obwohl das Beispiel, in dem die elektronische Vorrichtung 10 ein klappbarer PC (oder ein Tablet-PC oder ein Smartphone) etc. ist, in den oben genannten Ausführungsformen beschrieben wird, sind diese nicht auf einen PC oder Smartphone beschränkt, wenn es sich um eine Vorrichtung handelt, die durch Leistungsversorgung von einer wiederaufladbaren Batterie betrieben wird. Zum Beispiel kann die elektronische Vorrichtung 10 ein Mobiltelefon, eine Spielekonsole, ein Staubsauger, eine Drohne, ein elektrisches Fahrzeug, ein Hybrid-Fahrzeug, ein elektrisches Fahrrad, etc. sein.
Bezugszeichenliste

10: elektronische Vorrichtung
20, 20A: Batterie
210, 210A: Steuerungseinheit
220: Batteriezelle
211: Strommesseinheit
212: Spannungsmesseinheit
213A: Innenwiderstandsmesseinheit
215, 215A: Detektionseinheit
216, 216A: Berechnungseinheit
217: Aktualisierungseinheit

Claims

Ladesteuerung, umfassend: eine Strommesseinheit, die konfiguriert ist, um einen Ladestrom einer wiederaufladbaren Batterie zu messen; eine Detektionseinheit, die konfiguriert ist, um ein Umschalten von einer Konstantstromladung auf eine Konstantspannungsladung basierend auf dem Ladestrom, der von der Strommesseinheit gemessen wird, während des Ladevorgangs der wiederaufladbaren Batterie zu detektieren; und eine Aktualisierungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Vollladekapazität der wiederaufladbaren Batterie basierend auf einer geladenen Kapazität nach dem Zeitpunkt des Umschaltens von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung, der von der Detektionseinheit detektiert wird, zu aktualisieren.
Ladesteuerung gemäß Anspruch 1, wobei eine Laderate (ein Verhältnis der geladenen Kapazität zu der Vollladekapazität) an dem Zeitpunkt des Umschaltens von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung während des Ladevorgangs voreingestellt ist, und die Aktualisierungseinheit die Vollladekapazität der wiederaufladbaren Batterie basierend auf der geladenen Kapazität von dem Zeitpunkt, der von der Detektionseinheit detektiert wird, bis der vollgeladene Zustand erreicht wird, und der voreingestellten Laderate aktualisiert.
Ladesteuerung gemäß Anspruch 2, wobei die Strommesseinheit den Ladestrom der wiederaufladbaren Batterie über eine vorbestimmte Dauer misst, und die Detektionseinheit das Umschalten von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung detektiert, wenn ein Messwert des Ladestroms, der von der Strommesseinheit über jede vorbestimmte Dauer gemessen wird, von einem vorherigen Messwert um größer oder gleich einem bestimmten Wert für eine vorbestimmte Anzahl kontinuierlich abgenommen hat.
Ladesteuerung gemäß jedem der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend eine Innenwiderstandsmesseinheit, die konfiguriert ist, um einen Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie mehrere Male über eine Ladedauer der wiederaufladbaren Batterie zu messen, wobei die Detektionseinheit einen Ausschlag des Innenwiderstands basierend auf einer Änderung in dem Innenwiderstand, der von der Innenwiderstandsmesseinheit gemessen wird, detektiert und den Punkt des Umschaltens von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung unter Bezugnahme auf den detektierten Ausschlag des Innenwiderstands detektiert.
Ladesteuerung, umfassend: eine Innenwiderstandsmesseinheit, die konfiguriert ist, um einen Innenwiderstand einer wiederaufladbaren Batterie mehrere Male über eine Ladedauer der wiederaufladbaren Batterie zu messen; eine Detektionseinheit, die konfiguriert ist, um einen Ausschlag des Innenwiderstands basierend auf einer Änderung in dem Innenwiderstand, die von der Innenwiderstandsmesseinheit gemessen wird, zu detektieren; und eine Aktualisierungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Vollladekapazität der wiederaufladbaren Batterie unter Bezugnahme auf den Ausschlag des Innenwiderstands, der von der Detektionseinheit detektiert wird, zu aktualisieren.
Ladesteuerung gemäß Anspruch 4 oder 5, weiter umfassend: eine Spannungsmesseinheit, die konfiguriert ist, um eine Spannung der wiederaufladbaren Batterie zu messen, wobei die Innenwiderstandsmesseinheit eine Messfrequenz des Innenwiderstands erhöht, wenn die Spannung, die von der Spannungsmesseinheit gemessen wird, während der Ladedauer der wiederaufladbaren Batterie einen vorbestimmten Schwellwert erreicht hat.
Ladesteuerung gemäß Anspruch 6, wobei die Innenwiderstandsmesseinheit die Messfrequenz in Erwiderung auf die Detektion des Ausschlags des Innenwiderstand durch die Detektionseinheit verringert.
Ladesteuerung gemäß jedem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Detektionseinheit einen Ausschlag detektiert, wenn eine Änderungsmenge in einem Wert des Innenwiderstands, der von der Innenwiderstandsmesseinheit über mehrere Male gemessen wurde, weniger oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert geworden ist.
Ladesteuerung gemäß jedem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Innenwiderstandsmesseinheit den Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie durch zeitweises Stoppen des Ladestroms während der Ladedauer der wiederaufladbaren Batterie basierend auf einem Unterschied zwischen einer Spannung der wiederaufladbaren Batterie vor der Stoppung und der der wiederaufladbaren Batterie während der Stoppung berechnet.
Wiederaufladbare Batterie, umfassend die Ladesteuerung gemäß jedem der Ansprüche 1 bis 9.
Elektronische Vorrichtung, umfassend die wiederaufladbare Batterie gemäß Anspruch 10.
Steuerungsverfahren in einer Ladesteuerung, umfassend die Schritte von: einer Strommesseinheit, die einen Ladestrom einer wiederaufladbaren Batterie misst; einer Detektionseinheit, die ein Umschalten von einer Konstantstromladung auf eine Konstantspannungsladung basierend auf dem Ladestrom, der von der Strommesseinheit gemessen wird, während des Ladevorgangs der wiederaufladbaren Batterie detektiert; und einer Aktualisierungseinheit, die eine Vollladekapazität der wiederaufladbaren Batterie basierend auf einer geladenen Kapazität nach dem Zeitpunkt des Umschaltens von der Konstantstromladung auf die Konstantspannungsladung, der von der Detektionseinheit detektiert wird, aktualisiert.
Steuerungsverfahren in einer Ladesteuerung, umfassend die Schritte von: einer Innenwiderstandsmesseinheit, die einen Innenwiderstand einer wiederaufladbaren Batterie mehrere Male über eine Ladedauer der wiederaufladbaren Batterie misst; einer Detektionseinheit, die einen Ausschlag des Innenwiderstands basierend auf einer Änderung in dem Innenwiderstand, die von der Innenwiderstandsmesseinheit gemessen wird, detektiert; und einer Aktualisierungseinheit, die eine Vollladekapazität der wiederaufladbaren Batterie unter Bezugnahme auf den Ausschlag des Innenwiderstands, der von der Detektionseinheit detektiert wird, aktualisiert.