TWI250297B - Battery capacity calculating method, battery capacity calculating apparatus, and battery capacity calculating program - Google Patents

Description

1250297 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 及/或剩餘電 以及電池容 本發明係關於計算 之電池容量計算方法 計算程式。 二次電池之剩餘容量 、電池容量計算裝置、 力 量 【先前技術】 電話等以鋰離子二次電 電源之電子機器逐海f普 近年來，例如筆記型電腦及行動 池等之二次電池（以下簡稱電池）為 及0 被人接=异電池之剩餘容量之方法，各式各樣之方法勢八 及探討，諸如制端子電_剩餘容量之關^ ,、或將滿充電容量時之放電容量定義為,， 電：量減去累算放電電流所求得之放電容量之方法等成充 二，端子電壓與剩餘容量之關係例如如圖_ =著剩餘容量之減少’端子電壓減少至特定之放電： 电i vcut之曲線Cnew，c〇id加以表示。尤其，在電池中了 剩餘容量達到”0”附近，即放 在 末期時，端子電壓有急遽降 低之傾向，而將特定之放電警報電壓Vwar設定於此區域。 又在同圖中，曲線Cnej尚未劣化之初期電池之曲線， :線c°ld係使用後劣化之劣化電池之曲線。即，已知悉：在 電池中，I時間使用而劣化時，即使在相同放電條：下， 端子電壓與剩餘容量之關係也會發生大變化。因此，在上 述利用端子電壓與剩餘容量之關係之電池容量計算方法 中被人私出有剩餘容量之推定精度降低之問題。

87785-940516.DOC 1250297 带、在十"^私池之剩餘谷1之際，有必要考慮到此種 化引起之電壓特性之變化之對應問題。在上述由滿 計^量減去累算放電電流所求得之放電容量之電池容量 之 中作為對應於電池劣化引起之電壓特性之變化 如計數充放電之週期數，依照該週期數補正滿充 电备置之方法、或利用達到滿充電狀態為止之充電容量補 =滿^電容量之方法等，各種方法紛紛被人檢討（例如參照 報)本特開2。。2_236154號公報及日本特開龜咖2號公 之、周i ^特開_2_236154號公報中’揭示作為計數充放電 依照該週期數補正滿充電容量之方法之"電池之 中Μ補正方法’· °在此日本特開_2·236154號公報 六旦。己載.不僅週期數，依照電池之保存狀態補正滿充電 使電池長期間保存後使料，也可減少剩餘容量 I顯示誤差。 到、#； ^日本特開2GG2·162452號公報中，揭示作為利用達 二滿充電狀態為止之充電容量補正滿充 ' 路”。在此日本特開2002_162452號公報 利用放電至特定放電警報電麼時之滿充電狀態 變化時：里補正滿充電容量，即使在電池之電壓特性 也可正確地施行剩餘容量之檢出。 :’在曰本特開2〇〇2_236154號公報所記載之技術中，由 在=之電池之使用環境及劣化樣式具有多樣化， 在理想環境下所測定之補正係數’補正滿充電容量時，會

87785-9405l6.DOC 1250297 有計算與實際之滿充電容量相異之值之問題。 又，在曰本特開2002-162452號公報所記載之技術中，有 以下之問題。 放電警報電壓通常為了留下連接於電池之電子機器之結 束處理所需之容量而轉移至該結束處理，會被設定於比電 池本來之放電停止電壓更高之值。在此，放電警報電壓係 利用尚未劣化之初期電池之測定資料加以決定，但如圖16 所示，電池隨著性能之劣]匕，在放電末期《曲線之傾斜度 會變得平緩。換言之，電池隨著性能之劣〖，表示在放電 末期之放電容量與端子電壓之關係之放電曲線之傾斜度會 變得平緩。SU匕，即使在電池中之電壓為依據尚未劣化之 初期電池決定之放電警報電壓以τ之電壓，仍'然會殘留充 分之容量。 但在日本特開2002_162452號公報所記載之技術中，由於 無法配合電池之劣化狀態降低此放電警報電壓，故可能將 滿充電容量評估過小’即使實際上尚未那麼劣化之電池， 也可能將剩餘容量作過小之計算，結果，會有縮短電子機 器之實際使用時間之問題。 士對此，從異於如此等日本特開2002_236154號公報及日本 泮寸開2002-162452號公報所示’利用端子電壓與剩餘容量之 關係之方法、或由滿充電容量減去累算放電電流所求得之 玫％谷ϊ之方法之觀點，作為計算電池之剩餘容量之方 法，有日本特開2〇〇1-23Π79號公報所記載之技術存在。 在此曰本特開200丨-23丨丨79號公報中，揭示作為利用電池

87785-940516.DOC 1250297 之内部阻抗與平衡電塵計算剩餘容量之方法之，，電池容量 榀出方法及I置以及電池組’,。又，所謂平衡電壓，係在開 放电池之端子之狀恕下長期間放置，而在電極及電解液之 内部狀態成為穩定時之端子電遷。在此日本特開 讓彻79號公報中，記載：測定表示劣化電池之放電容 量與平衡電麼之關係之平衡電麼曲線與内部阻抗’依據内 部阻抗引起之電麼p备許管 々Θ ^ 汁^幻餘谷2：之技術，不僅剩餘容 里，也嘗試正確地計算剩餘電力。 但’在此日本特開2001_231179號公報所記載之技術中， 有以下之問題： ，電池之内部阻抗引起之電壓降ΔΥ如圖17所示，係以平衡 Ζ cequ與放電曲線Cdch之差分表示，但内部阻抗係依 存於放電容量而變化，在放電末期會大幅增加。因此，為 :利用内部阻抗計算剩餘容量，考慮此放電末期之内部阻 几之增加成為最重要之事項。 ^屯池中，已知隨著性能之劣化，内部阻抗也會 :钟在日本特開Μ01-231 179號公報所記載之技術中，雖 適宜地測定此内部阻抗’以計算剩餘電力。尤其， …了測定放電末期之内部阻抗之增加，有必要完全放電至 放電末期。 文凡王力又弘主 J在日本特開2001_23 1 179號公報所記載之技術中，由 問^ “、、/去旱握放電末期之内部阻抗，故如同由長期 化日士 ^^放電時’或以淺的放電深度重複充放電而劣 、引/則疋之内部阻抗與現在之内部阻抗相比呈現大

87785-9405l6.DOC -10- 1250297 幅變化時，即有不能正確預測剩餘容量之問題。 如上所述，在此等各種以往之電池容量計算方法中，無 法事前預測劣化電池中之容量，特別是預測放電末期之放 電曲線。因此，使用以往之電池容量計算方法計算剩餘容 量時，無法將電池容量完全用完，而有縮短電子機器之實 際使用時間之問題。 即，在以往之電池容量計算方法中，只有在大致完全放 電才可能正確地計算剩餘容量，另一方面，為了大致完全 放電，卻有必須事前掌握正確之剩餘容量之相反的問題。 此意味著以往之電池容量計算方法屬於現實上不可能實現 之方法。 又，在以往之電池容量計算方法中，由於不能完全使用 電池容量，故不能正確地檢出真正之電池之劣化狀態，亦 導致過度地檢出電池之劣化之事態。 本發明係鑒於此種情況而發明者，其目的在於提供不受 溫度或電池劣化狀態等環境條件影響，尤其可在放電末期 極正嫁地計算電池之剩餘容量，延長電池壽命之電池容量 計算方法、電池容量計算裝置、以及電池容量計算程式。 【發明内容】 達成上述目的之本發明之電池容量計算方法之特徵在於 用於計算二次電池之剩餘容量及/或剩餘電力者；且包含： 平衡電壓曲線計算步驟，其係計算表示上述二次電池之放 電容量與平衡電壓之關係之平衡電壓曲線cequ者；電壓•電 流測定步驟，其係測定放電時之上述二次電池之端子電壓 87785-940516.DOC -11 - 1250297 vmea與電流值i者；放電容量計算步驟，其係依據上述電壓· 電流測定步驟測定之上述端子電壓Vmea及上述電流值I，計 算上述二次電池之放電容量Qmea者；推定之平衡電壓計算 步驟，其係將直流電阻Rdc引起之電壓降AVdc累加於上述端 子電壓Vmea而計算推定之平衡電壓V。^者；推定之放電容量 計算步驟，其係依據上述平衡電壓曲線計算步驟計算之上 述平衡電壓曲線Cequ，計算對應於上述平衡電壓計算步驟計 算之上述推定之平衡電壓V。^之推定之放電容量QQev者；容 量差計算步驟，其係計算上述放電容量Qmea與上述推定之 放電容量Qc^v之差分之容量差AQ者；及預測步驟，其係依 據上述容量差計算步驟計算之上述容量差AQ，預測將來之 放電曲線Cpre者。 此種本發明之電池容量計算方法係逐次測定放電時之端 子電壓vmea與電流值I，依據此端子電壓¥_3與電流值I，計 算放電容量Qmea與推定之放電容量Qc^v，依據此等之差分之 容量差AQ，在放電中預測含放電末期之將來之放電曲線 cpre。因此，本發明之電池容量計算方法可在放電中求出以 往只有在大致完全放電才可能計算之正確之剩餘容量及/ 或剩餘電力。 更具體而言，在上述預測步驟中，在接近於放電末期時， 依據上述放電容量計算步驟計算之上述放電容量Qmea與上 述容量差計算步驟計算之上述容量差AQ，計算對放電容量 之容量差之減少率dQ，依據上述容量差AQ與上述減少率 dQ，預測將來之放電曲線Cpre。 87785-940516.DOC -12- 1250297 此時，在 電容量Qmea Cpre 0 上述容量差AQ接近於放電末期時， 之1次函數表示，故容易預測將來 係以上述放 之放電曲線 :-方面’在上述預測步驟中，在非放電末期 上述平衡電麼曲線Cequ，計算對應於上述放電 j 衡電〜依據上述平衡電〜與上述端子之: 差分之電舞AV，預測將來之放電曲線。。 :’本發明之電池容量計算方法係包含切換步驟， 鋪上㈣定之平衡電施行是否接近於放電末期之 判定，依照判定結果，切換上述放 ' 屯曲線Cpre之預測方法者。 因此，本發明之電池容量計算方法尤其可在放電中極正 確地預測放電末期之放電曲線。 又’達成土述目的之本發明之電池容量計算裝置之特徵 於用於计异二次電池之剩餘容量及/或剩餘電力者 含：電壓測定手段，其係測 j疋万文包％之上述二次電池之端 u㈣者’電流敎手段，其係嶺放電時之上述二 次電池之：流值褚；運算處理手段，其係計算上述二次電 ,_ 、.- 飞幻餘电力者，上述運算處理手段係計算 :^人电'也之放電容量與平衡電壓之關係之平衡電 壓曲線依據上述電壓測定手段駭之上述端子電壓 :mea與上迹電流測定手段測定之上述電流值】，計算上述二 :電池之放電容量L，將直流電叫引起之電壓降 乐加於上述端子電壓V 而斗笞1 mea而什异推定之平衡電壓v0CV，依據 上述平衡電壓曲綠r ^^ 、、、equ ’什异對應於上述推定之平衡電壓

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Vocv之推定之放電容量QQev，計算上述放電容量Qmea與上述 推定之放電容量QQev之差分之容量差AQ，依據上述容量差 AQ，預測將來之放電曲線Cpre者。 此種本發明之電池容量計算裝置係分別利用電壓測定手 段及電流測定手段逐次測定放電時之端子電壓Vmea與電流 值I，依據此端子電壓Vmea與電流值I，利用運算處理手段計 算放電容量Qmea與推定之放電容量Q。^，依據此等之差分之 容量差AQ，利用運算處理手段在放電中預測含放電末期之 將來之放電曲線Cpre。因此，本發明之電池容量計算裝置可 在放電中求出以往只有在大致完全放電才可能計算之正確 之剩餘容量及/或剩餘電力。 另外，達成上述目的之本發明之電池容量計算程式之特 徵在於可使電腦執行計算二次電池之剩餘容量及/或剩餘 電力者；且包含··平衡電壓曲線計算處理，其係計算表示 上述二次電池之放電容量與平衡電壓之關係之平衡電壓曲 線Cequ者；電壓·電流測定處理，其係測定放電時之上述二 次電池之端子電壓Vmea與電流值I者；放電容量計算處理， 其係依據上述電壓·電流測定處理測定之上述端子電壓Vmea 及上述電流值I，計算上述二次電池之放電容量Qmea者；推 定之平衡電壓計算處理，其係將直流電阻Rde引起之電壓降 AVde累加於上述端子電壓Vmea而計算推定之平衡電壓 者；推定之放電容量計算處理，其係依據上述平衡電壓曲 線計算處理計算之上述平衡電壓曲線Cequ，計算對應於上述 平衡電壓計算處理計算之上述推定之平衡電壓VQev之推定 87785-9405l6.DOC -14- 1250297 之放電容量qqcv者；容量差計算處理，其係計算上述放電容 量Qmea與上述推定之放電容量Qoev之差分之容量差AQ者； 及預測處理，其係依據上述容量差計算處理計算之上述容 量差AQ，預測將來之放電曲線Cpre者。 此種本發明之電池容量計算程式係逐次測定放電時之端 子電壓Vmea與電流值I，依據此端子電壓Vmea與電流值I，計 算放電容量Qmea與推定之放電容量Qmv，依據此等之差分之 容量差AQ，在放電中預測含放電末期之將來之放電曲線 Cpre。因此，本發明之電池容量計算程式可在放電中求出以 往只有在大致完全放電才可能計算之正確之剩餘容量及/ 或剩餘電力。 【實施方式】 以下，一面參照圖式，一面詳細說明適用本發明之具體 的實施形態。 本實施形態係計算使用作為例如筆記型電腦及行動電話 等電子機器之電源之鋰離子二次電池等之二次電池之剩餘 容量之電池容量計算方法。此電池容量計算方法係依據本 案申請人之下列創見所形成：在各種條件下，檢討有關放 電末期之放電曲線之特徵及二次電池内部之物理化學的現 象，發現利用測定放電時之端子電壓與電流值，儘管在放 電中，也可極正確地預測放電末期之放電曲線。即，此電 池容量計算方法係逐次測定二次電池之端子電壓與電流 值，依據此端子電壓與電流值，藉由在放電中預測含放電 末期之將來之放電曲線，可在放電中求出以往只有在大致 87785-940516.DOC -15- 1250297 完全放電才可能計算之正確之剩餘容量。 在此下之說明中， 端子之狀態下長期 成為穩定時之端子 容量與平衡電壓之 在以下，將二次電池稱為電池，並加以說明。又， 所謂平衡電壓’係意味著在開放電池之 間放置’而在電極及電解液之内部狀態 電壓’所謂平衡電壓曲線係指表示放電 關係之曲線之意。另外，在此下之說明 中，所謂放電曲線，在扣主― ' 係‘表不放電容量與端子電壓之關係 之曲線之意，在放带六旦 ^ 包合里方面，係將滿充電狀態時之容量 定義為”0”。 、’ 為了 σ兒明包池容量計算方法，利用圖1說明平衡電 壓曲線與放電曲線之關係。 包池在放電時’通常受内部阻抗之影響，端子電壓Vmea 會依恥放電時之電流值而取低於平衡電壓vequ之值。 在此如同圖之放電曲線Cdeh之時間變化所示，考慮在某 時刻t停止放電，並開放電池之端子之情形。在此情形下， 端子電壓在放電剛停止後，會急遽增加，然後隨時間之經 過而缓慢增加，在蔣帝岫私$ & + + 芩私池放置特疋牯間時，與對應於該時 點之放電容量之平衡電壓一致。 此現象表示電池之内部阻抗大致上分為對電流值之變化 瞬間響應之成分與較慢響應之成分2種。在此，將在放電剛 停止後急遽增加之電壓稱為推定之平衡電壓V。〆又，以放 電時之平衡電壓Vequ與端子電壓Vmea之差分表示之電壓降 ΔΥ ( Vequ Vmea)可依照放電停止後之電壓變化之時間常數

87785-940516.DOC -16- 1250297 將後者稱為擴散引起之 為直流電阻Rdc引起之電壓降A % 電壓降AVdl。 具體上’直流電阻Rdc係因構成電池之電極與電解液之* 阻、及電極與電解液界面所生之過電屢而產生。此直流電 阻4引起之電料AVdeA致可依據歐姆定律，以電添值二 與直流電阻Rde之積加以表示。 t 另一方面’擴散引起之電料AVdi係因在電池内部運送 電荷之化學物質之濃度分布而產生，與電解液十之電行之 ㈣容易度有關。反過來說，端子電録放電停止後，隨 T門之、、工過邊丨艾上升相當於此擴散引起之電壓降之現 =係因隨時間之經過緩慢發生下列現象而引起：即，在放 電時因電荷之移動而使化學物質之濃度分布產生偏差之情 :中’停止放電時，化學物質之濃度分布有意圖恢復成均 勻之勢之現象。此擴散引起之電壓降Δν心由於在放電中電 池内部之化學物質之濃度分布經常變化，故與直流電阻Rdc 引起之電壓降Δν&不同，不能簡易地加以表現。 ° 而’電池之正確之剩餘容量之計算雖然歸結於正確地預 =放電末期之放電曲線，但本案申請人由實驗中確認：放 私末期所顯現之内部阻抗之增加之絕對性之要因在於上述 2種内部阻抗成分中對電流值之變化較慢響應之成分上。 即’放電末期所顯現之内部阻抗之增加確認為擴散引起之 私I卩牛AVdi急遽增加而發生之現象。因此，為了正確地預 」末期之放電曲線，正確地預測此擴散引起之電壓降 △Vdi成為最重要之事項。

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在此’如圖2所示，放電容詈為v 士 私合里為Vmea吩，考慮端子電壓為 ⑽a時，著眼於將直流電阻尺 孓恭F dc引起之包壓降AVdc累加在端 堅Vmea之推定之平衡電壓v 。 崎又將對應於平衡電壓 、、’I Cequ上之推定之平衡電壓v 物年 电土 v〇cv之放電谷量9_與現在之 欠笔容量Qmea之差分定義為容量差AQ(= V V VoCv - Qmea) 0

^時，在電池内部未M運送電荷之化學物質之濃度分 •日：，即’化學物質之濃度分布均勾日寺，描緣推定之平衡 电壓v〇cv之曲線cde與平衡電壓曲線Cequ—致，故容量差 =”〇”。因此，容量差可視為表示在電池内部所產生之化 举物質之濃度分布之程度之尺度。 /因此，經本案申請人詳細追求放電容量與容量差之關 係之結果’獲得以下之創見：放電容量與容量差叫之關係 在負载一定時，電池即使處在任何劣化狀態、溫度、負載 下，例如如圖3所示，對放電容量之容量差AQ在放電末期

也具有呈現略直線狀減少之特徵。即，獲得容量差可利 用放電容量Qmea之1次函數0Q = q_ — Qmea = a · + b ; ，b為系數。）加以表示之創見。此表示因放電而產生之在 電池内部之化學物質之濃度分布在放電末期會縮小。 因此，在放電中逐次測定此容量差4(^，計算在放電末期 對放弘谷畺之容量差AQ之線性的減少率時，容易預測距離 5亥呤點之將來之容量差AQ，其結果，即可預測推定之平衡 電壓V〇cv。而，利用由預測之平衡電壓v〇cv減去直流電阻尺心 引起之電壓降AVdc，即可正確地預測將來之放電曲線。 如此，本發明對於在放電末期急遽增加之擴散引起之電 87785-940516.DOC • 18 - 1250297 :帆之現象’纟掌握容量差吣之容量方向之變化而非 旱握谷堡方向之變化之全新的觀點加以著眼，利用預測將 來之容量差叫，可預測以往方法不能做到之放電末期之正 叙放電曲線之預測，尤其可正確計算放電末期之剩餘容 a： 〇 以下，說明依據此種原理之電池容量計算方法。 電池容量計算方法係利用至少由電池之：子電 流^池之電流之電路、及計算剩餘容量之控制電路構成 之裝置加以實現，唯此部分在此未予圖示。 在電池容量計算方法中’在控制電路内部具有 資訊之記憶部，事先將計算剩餘容量用之平衡電壓: 憶於此記憶部。此平衡電麼曲線既可事先計算後記情^ 憶部，也可利用某些近似式函數化後記憶於記憶部° 於也可利錢放電容量與平衡„_應之表 於記憶部。 心5己f思 又’在電池容量計算方法中’在計算放電時 先計算電池之直流電阻Rdc，並記憶於記憶部。、= 流電阻Rd雖也可在奋泰、丨 且 心隹乜J在充电％測定，但使用充電時測 日守’因有時充電時之溫度與放電時之溫度不同，故 施行溫度補正等繁雜之處理之虞。因此，在電池容旦： =二_測定直流電阻Rd。。當然，在電池:量二 ^ 在放$中’有時也會發生溫度變化，故也 慮此現象而施行溫度補正。又，例如，在連接之°

87785-9405I6.DOC 之電源接通時，或電子機器為個人電腦等之情二= -19- 1250297 任意應用程式啟動時等一般發生大的負載變動之機會，藉 由測定該負載變動之前後之電壓及電流之變化dv_，dI， 即可容易地以Rdc = dVmea/dI計算直流電阻以。。 在此種電池容量計算方法中，電池處於使用狀態時，逐 -欠測定電池之端子電壓Vmea與流至電池之電流值〗，利用施 f:流累計，計算現在之放電容量H，在電池容量 彳^方法中，利用記憶於記憶部之直流電阻，計算電壓 降W卜I · Rde)與推定之平衡電壓u Vmea+AVdc = 〜mea + Rdc)另外，利用記憶於記憶部之平衡電壓曲線計 算推定之放電容量，求出上述容量差AQ (= ·

Qmea)。而，在電池容量計算方法中，使現在之放電容量 2夺里差AQ相制而記憶於記憶部，依據過去數次份之放 電容量Qmea與容量差AQ，計算容量差aq之減少率叫。 在此’利用前面圖3所示之容量差AQ之減少率之線性之 剩餘容量之計算因係、掌握放電末期附近之特徵，故在放電 末』乂外不旎使用此方法。因此，在電池容量計算方法 中’在放電中有必要判；^現在之狀態是否祕近於放電末 期，依此切換處理内容。 匕在包池谷量計算方法中，將直流電阻Rdc與電流值 —積，斤表不之電壓降Δν&累加於電池之端子電壓之推 疋之平衡電壓V。。V與特定之臨限值作比較，以判定是否為接 近於放電末期。此係依據本㈣請人由f驗中所獲得之下 列^ •即推定之平衡電壓U圖4中虛線部所示，在平 衡電壓曲線之傾斜度急遽變化之轉折點附近之電壓之情

87785-940516.DOC -20- 1250297 形，會發生圖3戶斤+ /、之各i差AQ之線性的減少 在電池容量計算方法中，也可依據放電見象。當然， 壓Vmea或此等之組人 ——g ^ 及端子電 定，且也可利用二’ Μ疋接近於放電末期之判 了利用松出以微分放電容量Qmea所求得之六旦 △Q值疋否為一定來判定容量差aq之減少 ：里 不管使用任何方法，在電池容量計算方：中，利= :綱之減少率之線性判定是否為接近於放電末期則: 二電:容量計算方法中，判定非放電末期時， 不，由現在之放雷交旦 里Qmea求出現在之平衡電壓v ，斗瞀 當時之電壓降△▽，例如由平衡電㈣線％扣除電:;；； 以預測將來之放電曲線c-。而，在電池容量計算方法中， 計异預測之放電曲線C-低於放電停止電壓vcut之放電容量 Q 7、之見在之放％各量Q_差分作為剩餘容量Qr，並計算 利用在此以别所預測之電壓積分之同圖中斜線部所示之 值’以作為剩餘電力Wr。 士又’以此種方法計算剩餘容量之情形，每當負載有變動 時’電壓降Δν也會變動，故剩餘容量也會變動。為了避免 此現=，在電池容量計算方法中，也可利用對應於到現在為 止之取大負載之最大電壓降Δν_預測將來之放電曲線 又，在電池容量計算方法t，假定採用定電力放電時， =著放电之進订，電壓會降低，電流會增加，故也可考慮電 ，降會因此變大而計算將來之電壓降Δν。另外，在電池容 量計算方法中，在過去可大致完全放電時，也可利用當時之

87785-9405l6.DOC -21- 1250297 貫際放電之容量及電力， 私刀補正计异之剩餘容量。 期面，在電池容量計算方法中，判定接近於放電末 ^圖6所不，依據現在之容量差與容量差之減少 率dQ，即利用容量差aq = j用万文私谷罝卩爪㈡之1次函數（aq __ Qmea=a*Qmea+b ; a，b為常數。）加以表示之特 預測同圖中垔U]卢斤千$腺水+ ^ , 因所不之將來之推定之平衡電壓，由此等推定

之平衡電壓減去直流電阻R

來之放電曲線C 。而dc’以預測將 曲線Cpre @，在電池容量計算方法中，與判定非 上述放電末期時大致相同地， θ 计#剩餘谷置Qr與剩餘電力 /時，在電池容量計算方法中，對於將來之電流值！， !:將現在之電流值與將來之最大電流值假定在將來保持 疋’且也可將現在之電力盘將爽 — 7 /、將；之取大電力假定在將來保 符一疋而考慮電流值之變化。 曰又、:在電池容量計算方法中，如上所述，在計算剩餘容 里：所，雖有必要先求出平衡電壓曲線，但此平衡電麗曲線

通系會隨著電池之劣化而變化支 、， ， 化故有必要求的平衡電壓曲線 並非未劣化之初期電池丰 … Μ私池之十衡電壓曲線，而是現在狀態之劣 化包^之平衡電壓曲線。在此，平衡電壓曲線例如如圖7所 不，著眼於其形狀在初期電池與劣化電池呈現大致相似形 狀。又’在同圖中，曲綠r ^ _ 、、泉cequn係表不尚未劣化之初期電池 之平衡電壓曲線，曲綠r 衫士 / 萌琛i線cequ。係表示使用後劣化之劣化電，也 之平衡電壓曲線。即，省化+ A々n + ‘ 、 P义化电池之平衡電壓曲線Cequ。呈現 面保持初期電池之平撞馬、&合 怠十衡弘壓曲線C叫η之形狀，一面向一 方向收縮之形狀。

87785-9405l6.DOC -22- 1250297 因此’在電池容吾古本 计^方法中，依據平衡電壓曲線ceq 、 cequ。呈現大致相似 ^ equn C , M . . 7 事果，預先掌握平衡電壓曲線

Lequn利用求出劣仆恭、4s ^ 電麼間之容量，可二二之平衡電㈣此等平衡 S，即計算”劣化二平衡電厂堅曲線之容量方向之收縮比 .tJf 电池之滿充電容量/初期電池之滿充電容量”。 例如，在電池容量計筲 ^ /中，如同圖所示，假設所求得之 v、Γ之1?曰輸為Vi、V2,對應於此等平衡電壓 1 2之放电各置為Qi、q2 (Q2>q。時’在平衡電壓曲線 -上，求平衡電壓為Vl、M放電容H，即可 以（Q” Q〇/(Qlni2 - Qlnil)計算收縮比S。在電池容量計算方法 I ’可依據此收縮比s求劣化電池之平衡電屢曲線；，將 其記憶於記憶部。 又，在電池容量計算方法中，作為求平衡電壓之方法， 也可使用由電池之利用去7_ 、 扪用者不知仃充電或放電之休止狀態之 電壓求取之方法及強制地停止充電，由其後之電屋變化推定 平衡電壓之方法等。尤其，在電池容量計算方法中，最好並 用此兩者之方法，以增加求取平衡電壓之機會。 又，強制地停止充電時，例如如圖8所示，電壓變化率 (dWdt)之絕對值之平方根，對距離充電停止之時間之對數 呈現略直線性地減少之創見係本案申請人從實驗_所獲 得，故利用此方法，可依據充電停止後之短時間之電壓變化 推定平衡電壓。 但，在計算此壓縮比S之際，因有必要充分增大所要求取 之平衡電壓之至少2點間之電容’故重複施行以淺的放電深 87785-940516.DOC -23- 1250297 f之充放電時，雖難以充分之精度計算，但，在電池容量計 去中如上所述，藉由施行利用容量差△ Q之減少率之 線性，剩餘容量之計算，即使在此種情形下，也能以充分精 度計算放電末期之㈣容量。此點已從實驗巾獲得確認。 /以下’冑明適用此種電池容量計算方法計算作為特定之 電子機為之電源之電池之剩餘容量之具體的電池容量計算 衣置。又，在以下，為了說明之方便，說明計算滿充電容量 …、放電停止電壓3."'標稱容量聊誕二：

m、長度65 mm之 量計算裝置。X，在以下，以放電時之電流值為正，充電 之電流值為負加以說明。

”屯池谷里計算裝置如上所述，至少係由電池之端子 壓、測定流至電池之電流之電路、及計算剩餘容量之控制 路所構成。具體而言’例如如圖9所示，電池容量計算裝 1〇係具備測定作為電子機器2G之電源之電池1之端子i壓 電m電路u、測定流至電幻之電流之電流測定電 =、、計算剩餘容量及/或剩餘電力之控制電路13、及切換 電池1之充電之停止或開始之開關14。 +又’由此等各部構成之電池容量計算裝置1〇既可由使 電池1作為所謂電池組之電子機器2〇獨立地構成，也可連 毛池二内建於電子機器20。甚至於電池容量計算裝置10也 僅將電池1由電子機器20獨立地構成。 電麼測定電路⑴収電池i之端子電壓。電壓測定電路] 使用例如未圖示之A/D (類比/數位）變換器，將所得之類!

87785-9405l6.DOC •24- 1250297 值之端子電屬變換成數位值，並供應至控制電路丨3。 電流測定電路12係利用測定對電池1串聯連接之例如2〇 πιΩ之電阻2之兩端之電壓，以測定流至電流1之電流。電流 測定電路12使用例如未圖示之A/D變換器，將類比值之電阻 2之兩端之電壓變換成數位值，並供應至控制電路丨3。 控制電路13例如具有施行例如微處理器等之各種運算之 運算部15、可改寫記憶各種資訊之記憶部丨6、及在與電子機 器20之間施行各種資訊之授受之通信部1 7。 控制電路13事前將作為計算剩餘容量之對象

平衡電壓曲線記憶於記憶部16。此平衡電壓曲線如上所述 既可預先計算後記憶於記憶部16，也可利用某些近似式函 數化後記憶於記憶部16，甚至於也可利用使放電容量與平 衡電壓相對應之表之形態記憶於記憶部16。在此，事前將 a十异之平衡電壓曲線記憶於記憶部16。 、 具體上，在電池容量計算裝置10中，經電池1裝定於特定 之充電器，例如在充電電流1A之下已定電流充電至…， 然後，以4·2Μ電壓充電3小日夺，將該電池ι充電至滿充電 容量。而，在電池容量計算裝置1〇中，例如幻八放電_ 鐘等之方式，放電特定之放電容量後，開放電池k端子而 放置至端子電壓穩定為止，以求得平衡電壓。在電池容量 計算裝置1〇中，重複施行此種測定，以求出平衡電壓曲線里 直到端子電壓達到㈣之放電停止電壓，即3()v為止〜 使端子電壓達到穩定為止之時間至少需要对鐘以上。 控制電路Π事前將如此求得之平衡電壓曲線記憶於記憶

87785-9405l6.DOC -25- 1250297 部i?’控制電路13依據電壓測定電路_供應之電壓、 ，由電流測定電路12所供應之電壓計算之電流值，利用運 异二5計算電幻之剩餘容量及/或剩餘電力。控制電㈣ 將计异之嶋容量及/或懸電力，經由通信部⑽達至電 ^機此時’控制電路13也可-併檢出電池！之劣化狀 態’將此資訊經由通信部17傳達至電子機器2〇。 開關14係為依據由控制電路i 3供應之控制信號停止或開 始充電而設置，可在充電中強制地形成休止狀態。 此種電池容量計算裝置1〇係經由如圖1〇所示之一連串之 步驟汁异電池i之剩餘容量及/或剩餘電力。又，同圖之步 驟S1至步驟S4之處理例如係m秒等一定週期峨不規則 地重複執行。在此’步驟S1至步驟S4之處理係一定週期 重複執行。 首^弘池谷1^計异裝置10如同圖所示，在步驟s 1，利 用㈣測定電路11測定端子電壓ν_，利用電流測定電路 12測定電流值丨，由控制電路13取得此等端子電壓Vmea及電 流值I。 接著私池谷量計异裝置10在步驟S2，利用控制電路i 3 之運算部15執行容量累計，計算現在之放電容量Qmea (= Q〇ld - IxAt)。在此，Q〇id係前次計算之放電容量。 接著，電池容量計算裝置10在步驟S3,依據電流值Z，利 用控制電路13之運算部15判定是否在充電中。電池容量計 算裝置10在判定電流值〗為負時，判定在充電中，並轉移至 步驟S 5之充電處理步驟。 87785-940516.DOC -26- 1250297 另一方面’電池容量計算裝置1()在判定電流值z非為負 時，，料理轉移至步驟S4,依據電流值i，利賴制電路13 之運…Ρ15判定是否在放電令。電池容量計算裝置10在判 疋电桃值I為正時，判定在放電中，並轉移至步驟S6之放電 處=步驟’另—方面’在判定電流值I非為正時，即在判定 電流值I非為正負任何一方而為時，轉移至步驟S7之休止 處理步驟。 而，電池容量計算裝置10在完成步驟S5之充電處理步 驟、步驟S6之放電處理步驟或步驟S7之休止處理步驟中之 ^ y ^ ^再度重複執行由步驟S1之處理。電池容量計 置10可利用重複執行此種—連串之步驟，在放電中計 算電池1之剩餘容量及/或剩餘電力。 ° 以下，分別詳細地說明有關步驟S5之充電處理步驟、步 驟S6之放電處理步驟及步㈣之休止處理步驟。 首先，說明有關步驟S5之充電處理㈣。 電池合里„十开衣置1G在轉移至充電處理步驟時，如圖11 所示，在步驟SU，利用控制電㈣之運算部 量是否在特定值以t。办丨丄 例如’電池容量計算裝置10判定距 離充電開始或充電之弓金岳丨{士 兒之強制結束是否充電500 mAh以上。 在此’電池容量計算梦 衣置10判疋充電容量並非在特定值 以上時，直接結束一連串帝 串之充％處理步驟，將處理轉移 圖10中步驟S1。 另一方面，電池容量蚪管 里冲^叙置10判定充電容量在特 以上時，在圖11中步驟s ^ 12，由控制電路13對開關14供應

87785-940516.DOC -27· !25〇297 後，結束一連串之充電處理步 驟s卜 制信號，使充電強制地停止 驟，將處理轉移至圖丨〇中步 笔池容量計算裝置10可經由此種充電處理步驟，在充售 中強制地形成休止狀態，利用此原理，可藉上述方式推定 平衡電壓。 -次，說明步驟S6之放電處理步驟。

一屯池谷里计异裝置1〇轉移至放電處理步驟時，如圖U

不，在步驟S21，利用控制電路13之運算部。判定是否 放電剛開始後。

士在此’電池容量計算裝置_定非處在放電剛開始後之 時’將處理轉移至步驟阳。另一方面，電池容量計算裝置 ^判定處在放電剛開始後之時，在步驟⑵，使用電:測定 电：11測疋之放電剛開始前之端子電壓Vb及放電剛開始後 而子電壓va、及依據電流測定電路12測定之電流值工之當 :之屯机值變化八！，利用控制電路13之運算部15計算直流 電阻 Rdc (= dvmea/dI = (Vb _ Va)Ml)。又，此日寺，電池=量: 异裝置1〇也可利用例如放電開始後5秒鐘等之平均電壓及 2均私"丨L值計算直流電阻Rde。電池容量計算裝置計算直 流電阻Rde時，將處理轉移至步驟S23。 "" 接2，電池容量計算裝置10在步驟S23,利用控制電路13 之運异部15 ’將直流電阻Rdc與電流值!之積累加在端子電壓 vmea’以計算推定之平衡電壓v_(Vmea+A 土 ivmea 十丄·

接者’電池容量計算裝置1()在步驟似，利用控制電路U

87785-940516.DOC -28- 1250297 之運异部1 5，參照記憶於記憶部丨6之平衡電壓曲線Cequ，計 异對應於推定之平衡電壓V。^之推定之放電容量q。^ ,計算 以圖10中步驟S2所求得之現在之放電容量Qmea與推定之放 包谷置卩⑽之差分之容量差q〇cv_ Qmea)，使現在之放 包谷ΐ Qmea與容量差AQ相對應而記憶於記憶部丨6。又，電 池谷I計异裝置1〇為減輕記憶部16之記憶容量，也可在每 人測疋私壓及電流時，不必施行此步驟S24 ,而僅在放電容 量增加例如10 mAh以上時，才施行步驟S24。 接著，電池容量計算裝置1〇在圖12中步驟S25，利用運算 部15，1 列如讀t容量讀出過去5〇mAh部份之記憶於控: 電路13之記憶部16之放電容量Q_與容量差叫，依據多數 放電容量Qmea與容量差叫，例如施行回歸分析，以計算對 放電容量之容量差之減少_，將計算之減少率叫記憶於 記憶部16。 而’電池容量計算裝置10在步驟S26，利用控制電_ 之運算部15判定是否接近於放電末期。此時，電池 算裝置削然可㈣上述各種方法判定是否接近於放電末 期，但在此係利用將推定之平衡電壓、與例如Η 限值作比較，以判定是否接近於放電末期。 ™ 電池容量計算裝置10判定推定之 值時，判定非接近於 大於臨限 容量計算步驟，另—方面，推；之轉::，灿 士到# M、斤认 平衡電壓V〇cv在臨限值以 下％，Μ疋接近於放電末期而轉 量計算步驟。 至^^S28之第2剩餘容

87785-940516.DOC -29- 1250297 在此，說明步驟S27之第1剩餘容量計算步驟及步驟S28 之第2剩餘容量計算步驟。 首先，說明第1剩餘容量計算步驟。 電池容量計算裝置10轉移至第1剩餘容量計算步驟時，如 圖13所示，在步驟S31，利用控制電路13之運算部15，參照 記憶於記憶部16之平衡電壓曲線Cequ，計算對應於現在之放 電容量Qmea之平衡電壓Vequ，並計算所計算之平衡電壓vequ 與現在之端子電壓vmea之差分之電壓降Δ V (= Vequ _ Vmea)。 接著，電池容量計算裝置10在步驟S32，將各種參數復位 而初始化。具體上，電池容量計算裝置10係將剩餘容量Qr 及/或剩餘電力Wr設置於”0”，並將現在之放電容量Qmea設置 為計算容量Qc。 接著，電池容量計算裝置10在步驟S33，利用控制電路13 之運算部1 5，將例如1 mAh之特定量之容量刻度值AQe累加 在計算容量Qc，以更新計算容量Qc。 接著，電池容量計算裝置10在步驟S34，利用控制電路13 之運算部1 5，參照記憶於記憶部1 6之平衡電壓曲線Cequ，計 算對應於在步驟S33所更新計算容量Qc之平衡電壓Vequ，並 由計算之平衡電壓Vequ減去在步驟S3 1所計算之電壓降 AV，以計算預測電壓Vpre (= Vequ - AV)。因此，電池容量計 算裝置10可預測將來之放電曲線Cpre。 而，電池容量計算裝置10在步驟S35，利用控制電路13 之運算部15將預測電壓Vpre與放電停止電壓Veut (= 3.0 V)作 比較，判定預測電壓Vpre是否大於放電停止電壓Veut。 87785-940516.DOC -30- 1250297 在此，電池容量計算裝置10判定預測電壓m放電停 止電昼、時’將處理轉移至步驟S36， 運算部μ將容量刻度似Qc?加在至〜士Α μ电路13之 , Vc糸加隹主田訏為止之剩餘容量 =，亚將容量刻度值AQe與平衡電塵、之積累加在至當時 二止之剩餘電力Wr，重複由步驟S33開始之處理。 电池合里汁异裝置10判定預測電壓v在放電 SO〜下時，在一輸出至當時為止之剩： 谷讀及/或剩餘電力％，而將其記憶於控制電路η之記情 福’且必要時，經由通信部π，對電子機㈣發送至剩 餘谷量Qr與剩餘電力w而社 步驟。 連串之弟1剩餘容量計算 如此，電池容量計算裝置10判定非放電末期時，計算現 在之平衡電壓cequ與端子電壓u差分之電壓降 用由平衡電壓cequ減去電壓降_計算預測電壓％，即可 預測將來之放電曲線Γ , ^ ^ ' ’计^剩餘容量Qr及剩餘電力Wr 〇 也t量二算裝置10雖逐次地計算剩餘容量Qr與剩餘 r 4也可不對$子機:欠發送剩餘容量&盘剩 餘電力Wr，而利用控制電路13之運算部⑸十算過去數次份 之千均值’㈣通信部17 ’對電子機器20發送此平均值。 其次，說明第2剩餘容量計算步驟。 電池容量計算裝置1〇轉移至第2剩餘容量計算步驟時，如 圖/4所示’在步驟S41，利用控制電路Π之運算部15，將直 :電阻Rdc與電流值1之積累加於端子電壓Vmea，計算現在之 '電谷里Q，之推定之平衡電壓、v (=fdc =

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Vmea + I · Rdc)。 妾著黾池谷里5十异裝置10在步驟S42，利用控制電路I〗 之運^r σ[3 1 5，翏照記憶於記憶部1 6之平衡電壓曲線，計 τ對應於推疋之平衡電壓之推定之放電容量q。”。 接著，電池容量計算裝置10在步驟S43，將各種參數復位 而初始化。具體上，電池容量計算裝置1G係將剩餘容量Qr

及剩餘電力wr設置於τ，並將現在之推定之放電容量 設置為計算容量Qe。 〇CV 接^，電池容量計算裝置1〇在步驟_，利用控制電㈣ 之運，部15 ’將例如1 mAh之特定量之容量刻度值加 在計算容量Qe ’以更新計算容量Qc。 之運"r °卩15，麥照記憶於記憶部16之平衡電壓曲線Cequ ,計 异對應於在步驟s 4 4所更新計算容量Q。之推定之平衡電壓 V°cv，亚由計算之推定之平衡電壓乂⑽減去之直流電阻Rdc 2起=電壓降，以計算預測電壓Vpre(udcxl)。因此: 電池容量計算裝置1〇可預測放電末期之放電曲線。 而’電池容量計算裝置1〇在步驟州，利用控制電_ 之運算部15將預測電壓U放電停止電壓Veut(=3.0V)作 比車父’判定預測電壓Vpre是否大於放電停止電壓 接著，電池容量計算裝置1〇在步驟以5,利用控制電路Η

:此，電池容量計算裝置1〇判定預測電壓‘大於放電停 止電壓Veut時’將處理轉移至步驟⑷，利用控制電路^之 運算部U將叫/(1，)與預賴I之積累加在至當時 :之剩餘谷里Qr，並將△Qc/G-dQ)與預測電壓vpre之積累

87785-940516.DOC -32- 1250297 加在至當時為止 理 之剩餘電力Wr，重複由步驟S44開始之處 ▲另方面，電池容量計算裝置ίο判定預測電壓Vpre在放電 停：電壓、t以下時，在步獅，輸出至當時為止之剩餘 容罝Qr與剩餘電力％，而將其記憶於控制電路Η之記憶部 6一且义要％ ’經由通信部17，對電子機器20發送至剩餘 容量㈣剩餘電力％’而結束一連串之第2剩餘容量計算步 驟。 才^ 如此’電池容量計算裝置_定非接近於放電末期時， _現在之放電容量^之衫之平衡電MV。』放電容 里Q_，由推定之平衡電壓減去直流電阻R』起之電壓 降而計算預測電壓％，即可預測將來之放電曲線Cpre，依 旦在之谷里差叫咖與容量差之減少率叫，可計算剩餘容

，及剩餘電力Wr。又’電池容量計算裝置ι〇雖逐次地計 算剩餘容量Q與乘ij铃雷七W 、、， Vr/、幻餘電力I，但也可不對電子機器20逐次 發送剩餘容量Qr與剩餘電力％，而如上所述，利用控制電 路13之運算部15計算過去數次份之平均值，經由通信部 17，對電子機器2〇發送此平均值。 ^也各里什异裝置1〇在圖12所示之放電處理步驟中，依 據是否接近於放電末期之判定，切換執行第i剩餘容 ㈣或㈣ 1餘容量計算㈣。電池容量計算裝置邮過二 寻步驟S27之第1剩餘交吾斗笞丰_丄 旦 j餘谷里汁^步驟或步驟S28之第2剩餘容 τ俊、、口 I 4串之放電處理步驟 至圖10中之步驟S1。 得矛夕

87785-940516.DOC -33- 1250297 電池容量計算奘I, γ p , 乂 Ά過此種放電處理步驟，在放曹 中計算剩餘容量Qr及剩餘電 赞弘刀Wr。尤其，電池容量計算炎 置1 0可在放電末期葬由斟筮〇 ~ > 衣 稭由對弟2剩餘容量計算步驟之轉移，極 正確地計算剩餘容量QA剩餘電力Wr。 最後，說明步驟S7之休止處理步驟。 —電池容量計算褒置1G轉移至休止處理步驟時，如圖b所 :’在步驟S5卜利用控制電路13之運算糾判定現在之狀 態為強制地被休止之強制休止狀態或通常之休止狀態。 在此’電池容量計算裝置_定為通常之休止狀態時， ^步驟S52,㈣㈣電路此運㈣15敎料錢ν_ ，否穩定。具體上，電池容量計算裝置1G係藉由休止狀態 是否經過例如30分以上之特定時間而判定端子電壓乂_是 否穩疋。電池容量計算裝置1G判定端子電磨v_非穩定 時，直接結束一連串之休止處理步驟，將處理轉移至圖ι〇 中步驟si。另一方面，電池容量計算裝置1〇判定端子電壓 vmea穩定時，在圖15中步驟S53,利用電壓測定電路丨1測定 ^ Τ之而子黾壓Vmea ’以作為平衡電壓Vequ，使此平衡電壓 Vequ對應於現在之放電容量Qmea而記憶於控制電路丨3之記 憶部16，將處理轉移至步驟S58。 另一方面，電池容量計算裝置10在步驟S51，判定為強制 休止狀怨時，在步驟S54，逐次地將電壓測定電路丨丨測定之 端子電壓記憶於控制電路13之記憶部16，在步驟S55， 利用運算部15判定強制休止狀態繼續之時間。 在此’電池容量計算裝置1 〇判定強制休止狀態繼續之時

87785-940516.DOC -34- 1250297 間例如不滿例如1分之特宕g主 刀時，直接結束—連串之 止處理步驟，將處理轉移至圖1〇中步驟W。另—方面，恭 池容量計算裝置Μ判定強制休止狀態繼續之時間在特定: 門t以上t在y驟S56 ’依據記憶於控制電路η之記 16之端子電壓v_之時間變1利用運算部15衫平= 壓vequ，使此平衡電壓vp斟座μ a 士 ， a 电土 V equ對應於當時之放電容量Qmea而 憶於控制電路13之記憶部16。

而，電池容量計算裝置10在步驟S57，由控制電路13 關14供應控制信號，重新開始充電。 接著a池合里计异裝置1〇在步驟S58，判定記憶於控制 電路13之記憶部16之平衡電壓vequ之個數。 在此，電池容量計算裝置10判定平衡電壓Vequ之個數不滿 2個日守，直接結束-連串之休止處理步驟，將處理轉移至圖 '〇中步驟si。另-方面’電池容量計算裝置1()判定平衡電 壓Vequ之個數在2個以上時，利用控制電路。之運算部b，

计异當時之平衡電壓曲線C —之收縮比s而結束_連_之休 止處理步驟，將處理轉移至圖1〇中步驟S1。例如，電池容 !計算裝置10如前面圖7所示，假設求得之平衡電壓為％、 V2，對應於此等平衡電壓Vi、％之放電容量為Qi、匕（Q2 >Qi)時，利用控制電路13之運算部丨5，參照記憶於記憶部 16之初期電池之平衡電壓曲線，求平衡電壓為Vi、％之放 電容量〜u、Qlni2’即可以（Qr Q1)/(Qini2· Q⑹）計算收縮 比S 〇 電池容量計算裝置10可經由此種休止處理步驟，求得平

87785-940516.DOC -35 - 1250297 衡電Mvequ，利用此平衡電壓如上所述，正確地求得現在狀 態之劣化電池之平衡電壓曲線。 ^以^所說明’在作為本發明之本實施形態所示之電池 容量計算方法中，㈣測定放電中之端子電壓、與電流 值I，計算容量差叫，可在放電中預測含放電末期之將來之 ^電曲線’計算剩餘容量及/或剩餘電力。尤其，在電池容 里。十开m可不受溫度或f池劣化狀態等環境條件影 響，而在完全放電以前，預測以往只有在大致完全放電才 可能正確地計算之放電末期之正確之剩餘容量。 ％ =匕’在電池容量計算方法中，可大致完全地用完電池 之容量，延長電子機器之實際使用時間。 又，在電池容量計算方法中，可減輕以往以能大致完 全地使用電池之容量所發生之電池之劣化，延長電池之壽 命。 /外，在電池容量計算方法中，因可使電池在實際使用 w下大致完全地放電’故可藉測定由該時點至滿充電為 止之充電容量’不管電池已變成何種程度之劣化品，也可 正確地計算正確之滿充電容量。其結果，纟電池容量計瞀 方法中，可正確地掌握電池之劣化程度，對電池之利用； 正確地提示更換該電池之時期。 又’本發明並不限定於上述之實施形態。例如在上述之 實施形態中，雖係以㈣鋰離子二次電池作為電池之例加 以况明，但本發明可適用於任意之各種二次電池。 又，在上狀實施職巾，料電池容量計算裝置10之

87785-940516.DOC -36 - 1250297 象之電池雖以1個加以說明，但本發明可適用於互相 串如連接之多數電池或互相並聯連接之多數電池，甚至於 由此寺所組合之多數電池。此情形在剩餘容量之計首之 際’雖，然最好敎各電池之端子„及電流值，以^各 I池之剩餘容量，但也可測定整組電池全體之端子電:及 私流值，以計算整組電池全體之剩餘容量。 j外，在上述之實施形態中，雖係就作為適用電池容量 汁异方法之具體的裝置之電池容量計算裝置⑺加以說明， 但本發明之電子機器例如為個人電腦等之情形時，也可利 用此電子機器可執行之程式之方式加以實現。此時，此程 式既可利用事先安裝於電子機器之方式提供，也可以纪錄 於例如CD-ROM (Compact Dlsc_Read 〇御心贿丫 ：音碟唯 讀記憶體）等各種記憶媒體之狀態分發提供給用戶，又，也 可經由特定之通信線路分發提供給用戶。 如此，本發明在不脫離其趣旨之範圍β，可作種種適當 之變更，自係不待贅言。 如以上所詳細說明，本發明之電池容量計算方法、電池 容量計算裝置、以及電池容量計算程式係分料次測定放 包叶之端子电壓Vmea與電流值j，依據此端子電壓與電 流值I，計算放電容量Qmea與推定之放電容量Q_,依據此 等之至分之容量差AQ ’在放電中預測含放電末期之將來之 放電曲線Cpre。因此，在任何環境條件下，均可在放電中求 出以往只有在大致完全放電才可能計算之正確之剩餘容量 及/或剩餘電力。 87785-940516.DOC -37- 1250297 口此本务明之電池容量計算方法、電池容量計算裝置、 乂及电池谷里计异程式可大致完全地用完二次電池之容 里，故可延長此二次電池之實際使用時間，減輕二次電池 之劣化，延長電池之壽命。 【圖式簡單說明】 圖1係停止放電時之電壓變化之曲線圖兼表示本發明之 實施形態之電池容量計算方法之原理之曲線圖。 圖2係對放電時之放電容量之端子電壓之關係及對推定 之平衡電壓之推定之放電容量之關係之曲線圖。 圖3係放電容量與容量差之關係之曲線圖。 圖4係表示放電容量與平衡電Μ之關係、之平衡電壓曲線 之曲線圖。 圖5係放電容量盥雪懕 /、 關係之曲線圖兼依據放電時之 端子電壓與平衡電壓之差分 瓦刀心电壓降汁异剩餘容量及剩餘 電力之方法之曲線圖。 、 圖6係放電容量與„之關係之曲線圖兼依據補正放電 時之端子電壓之推定之平衡電壓與容量差預職電末期之 放電曲線，計算剩餘容量及剩餘電力之方法之曲線圖。 圖7係初期電池之平衡電壓曲飧 土®踝興义化電池之平衡電壓 曲線之曲線圖兼依據收縮比求 ϋ Κ出4化電池之平衡電壓曲線 之方法之曲線圖。 圖8係強制地停止充電時，雷 • 甩碴艾化率之絕對值之平方根 對距離停止充電之時間之對倉 门對數壬現略近直線地減少之情形 之曲線圖。

87785-9405l6.DOC -38- 1250297 圖9係說明有ii滴α 令關週用该廷池谷量計算方法之具體的電池 容量計异裝置之區塊圖。 圖10係#明在该電池容量計算裝置中計算電池之剩餘容 量及/或剩餘電力之際之一連串之處理之流程圖。 圖11係曲線圖10所+右+ 坏不之充电處理步驟之詳細内容之流程 圖。 圖12係曲線圖i 〇所+ + 口 所不之放电處理步驟之詳細内容之流程 圖。 圖13係曲線圖丨2所子夕笛j 7不之弟1剩餘容量計算步驟之詳細内 容之流程圖。 圖14係曲線圖]L 2所+ > $ Λ丄， α 所不之弟2剩餘容量計算步驟之詳細内 谷之流程圖。 圖係曲線圖10所示之休止處理步驟之詳細内容之流程 圖0 ΒΠ 6係端子電壓與剩餘容量之關係之曲線圖兼特性依初 期電池與劣化電池而變化之情形之曲線圖。 籲

【圖式代表符號說明】 1 電池 2 電阻 10 電池容量計首 11 電壓測定電路 12 電流測定電路 87785-940516.DOC Β1 17係電壓與放電容量之關係之曲線圖兼電池之内部阻 抗引起之電壓降依存於放電容量而變化之情形之曲線圖。 •39- 1250297

13 控制電路 14 開關 15 運算部 16 記憶部 17 通信部 20 電子機器 I 電流值 Q me a 計算放電容量 Q 0 c V 放電容量 Vmea 端子電壓

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Claims (1)

1250297 拾、申請專利範圍： 1 · 一種電池容量計算方法，其特徵在於用於計算二次電池 之剩餘容量及/或剩餘電力者；且包含： 平衡電壓曲線計算步驟，其係計算表示上述二次電池 之放電容量與平衡電壓之關係之平衡電壓曲線cequ者； 電壓·電流測定步驟，其係測定放電時之上述二次電 池之端子電壓Vmea與電流值I者； 放電容量計算步驟，其係依據上述電壓•電流測定步 驟測定之上述端子電壓Vmea及上述電流值I，計算上述 二次電池之放電容量Qmea者； 推定之平衡電壓計算步驟，其係將直流電阻Rdc引起 之電壓降AVdc累加於上述端子電壓Vmea而計算推定之 平衡電壓者； 推定之放電容量計算步驟，其係依據上述平衡電壓曲 線計算步驟計算之上述平衡電壓曲線Cequ，計算對應於 上述平衡電壓計算步驟計算之上述推定之平衡電壓 Vocv之推定之放電容量Qqcv者； 容量差計算步驟，其係計算上述放電容量Qmea與上述 推定之放電容量Qoev之差分之容量差AQ者；及 預測步驟，其係依據上述容量差計算步驟計算之上述 容量差AQ，預測將來之放電曲線Cpre者。 2.如申請專利範圍第1項之電池容量計算方法，其中在上 述預測步驟中，在接近於放電末期時，依據上述放電容 量計算步驟計算之上述放電容量Qmea與上述容量差計 87785-940516.DOC 1250297 算步驟計算之上述容量差叫，計算對放電容量之容量 差之減少率dQ，依據上述容量差叫與上述減少率叫， 預測將來之放電曲線cpre者。 3. 如申請專利範圍第2項之電池容量 容量差AQ在接近於放電末期時，係 之1次函數表示者。 計算方法，其中上述 以上述放電容量Qmea 4. 5· 6. 如申請專利範圍第1項之電池容量計算方法，其中在上 述預測步驟中，在非放電末期時，依據上述平衡電壓曲 線Cequ，計算對應於上述放電容量I之平衡電壓 Cequ，依據上述平衡電壓C叫與上述端子電壓Vmea之差 分之電壓降Δν，預測將來之放電曲線心^者。 如申請專利範圍第4項之電池容量計算方法，其中在上 述預測步驟中，利用由上述平衡„曲線^減去上述 電塵降Δν，以預測上述放電曲線Cpre者。 如申請專利範圍第4項之電池容量計算方法，1中在上 述^則步驟中，利用對應於到現在為止之最大負載之最 大電壓降Δν，取代上述電料Δν而預測上述放電曲線 Cpre 者。 •=申請專利範圍第！項之電池容f計算方法，其甲 一剩餘谷畺•剩餘電力計算步驟，其係依據上述預; 步驟預測之上述放電曲線‘，計算上述二次電池之^ 餘容量及/或剩餘電力者。 8.:申請專利範圍第！項之電池容量計算方法，其中爸 3 .切換步％，其係依擄上述推定之平衡電屢％ 87785-9405I6.DOC 1250297 行是否接近於放雷古登 述放電曲線c二判定’依照判定結果，切換上 <從包田踝Lpre之預測方法者。 9·如申請專利範圍第8項之雷、冰—s丄μ 述切換步驟谷里計算方法，其中在上 阳值作*/ 定之平衡電與特定之臨 限值作比車父，以判定是否為接近於放電末期者。 10.如申請專㈣圍第1之電池容量計算方法，立中在上 =:平”壓計算步驟中，依據對應於電流變化之 r ^上述直流電阻Rdc者。 η·如中請專利範圍第！項之電池容量計算方法，立中在上 迷推定之平衡電壓計算步驟中，依據平均電遷及平均電 流值’計算上述直流電阻Rde者。 &如申請專利範圍第旧之電池容量計算方法，其中在上 述平衡電麼曲線計算步驟中，依據至少2點之平衡電壓 與此等平衡電壓間之容量十曾 、" 里 上述千衡電壓曲線Cequ 者。 13. 如申請專利範圍第12項之電池容量計算方法，其中在上 述平衡電壓曲線計算步驟中，依據至少2點之平衡電壓 與:等平衡電壓間之容量，計算利用上述二次電池之滿 充電容量除以尚未劣化之初期電池之滿充電容量之商 表示之收縮比s者。 14, 如申請專利範圍第丨項之電池容量計算方法，其中在上 述平衡電壓曲線計算步驟中，強制地停止充電而由其後 之電壓變化求得平衡電壓者。 1 5 ·如申請專利範圍第1項之電池容量計算方法，其中在上 S7785-940516.DOC 1250297 述剩餘容量·剩餘電力計算步驟中，計算之上述剩餘容 量及/或剩餘電力係被傳達至以上述二次電池為電源之 電子機器者。 16. —種電池容量計算裝置，其特徵在於用於計算二次電池 之剩餘容量及/或剩餘電力者；且包含： 電壓測定手段，其係測定放電時之上述二次電池之端 子電壓vmea者； 電流測定手段，其係測定放電時之上述二次電池之電 · 流值I者；及 運算處理手段，其係計算上述二次電池之剩餘容量及 /或剩餘電力者； 上述運算處理手段係計算表示上述二次電池之放電 容量與平衡電壓之關係之平衡電壓曲線cequ，依據上述 電壓測定手段測定之上述端子電壓vmea與上述電流測 定手段測定之上述電流值I，計算上述二次電池之放電 容量Qmea，將直流電阻Rdc引起之電壓降AVdc累加於上述 β 端子電壓Vmea而計算推定之平衡電壓VQev，依據上述平 衡電壓曲線Cequ，計算對應於上述推定之平衡電壓Vocv 之推定之放電容量Qqcv，計算上述放電容量Qmea與上述 推定之放電容量Qoev之差分之容量差AQ，依據上述容量 差AQ，預測將來之放電曲線Cpre者。 17. 如申請專利範圍第16項之電池容量計算裝置，其中，上 述運算處理手段係在接近於放電末期時，依據上述放電 容量Qmea與上述容量差AQ，計算對放電容量之容量差之 87785-940516.DOC 1250297 18. 減少率dQ ’依據上述容量差叫與上述減少率dQ，預測 將來之放電曲線cpre者。 如申請專利範圍第17項之電池容量計算裝置，其中上述 容量差AQ錢近於放電末期時，係以上述放電容量Qmea 之1次函數表示者。 19 20 21. 如:請專利範圍第16項之電池容量計算裝置，其中上述 運异處理手段係在非放f末期時，依據上述平衡電壓曲 線Cequ，計算對應於上述放電容量之平衡電壓 Cequ，依據上述平衡電壓％與上述端子電壓Vmea之差 分之電壓降Δν，預測將來之放電曲線Cp者。 如:請專利範圍第19項之電池容量計算裝置，其中上述 運π處理手段係利用由上述平衡電壓曲線[π減去上 述電壓降ΔΥ，以預測上述放電曲線Cpre者。 女申明專利範圍第丨9項之電池容量計算裝置，其中上述 運异處理手段係利用對應於到現在為止之最大負載之 最大私壓卜AVmax取代上述電壓降而預測上述放電 曲線Cpre者。 22. 23. 如申請專利範圍第16項之電池容量計算裝置，其中上述 運算處理手段係依據預測之上述放電曲線Cpre，計算上 逑二次電池之剩餘容量及/或剩餘電力者。 如申請專利範圍第1 6項之電池容量計算裝置，其中上述 運算處理手段係依據上述推定之平衡電壓vQev,施行是 否接近於放電末期之判定，依照判定結果，切換上述放 電曲線Cprei預測方法者。 87785-9405l6.DOC K50297 从如申請專利範圍第23項之電池容量計算裝置，盆中 運算處理手段係將上述推定之平 述 丁何包壓乂_與特定之 臨限值作比較，以判定是否為接近於放電末期者 25·如：請專利範圍第16項之電池容量計算裝置，其 運具處理手段係依據對應於電流變化之電㈣化，_ 上述直流電阻Rde者。 ^ I如申請專利範圍第16項之電池容量計算裝置，其中 運算處理手段係依據平均電壓及平均電流值，計算 直流電阻Rdc者。 ^ 2入如I請專利第_之電池容量計算裝置，其中上述 運异處理手段係依據至少2點之平衡電壓與此等平衡電 壓間之容量，計算上述平衡電壓曲線c-者。 28·如申睛專利範圍第27項之電池容量計算裝置，其中上述 運算處理手段係依據至少2點之平衡電壓與此等平衡電 壓間之容量’計算利用上述二次電池之滿充電容量除以 尚未劣化之初期電池之滿充電容量之商表示之收縮比S 者。 29·如申％專利範圍第16項之電池容量計算裝置，其中上述 運算處理手段係強制地停止充電而由其後之電麼變化 求得平衡電壓者。 〇.如申明專㈣巳n[第！6項之電池容量計算裝置，其中包含 傳料段，其係將上述運算處理手段所計算之上述剩餘 容量及/或剩餘電力傳達至以上述二次電池為電源之電 子機器者。 87785-940516.DOC