專利名稱：電池狀態(tài)計(jì)測方法和電池狀態(tài)計(jì)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)測二次電池的狀態(tài)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有技術(shù)，公知有這樣的電池剩余量運(yùn)算裝置通過檢測電池的開路電壓并與該電池的開路電壓-電池剩余量的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，來求出該電池的剰余量(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開平3-180783號公報(bào)但是，關(guān)于二次電池的剩余量狀態(tài)(剩余容量狀態(tài))，即使電池電壓相同，也會因負(fù)載電流的大小等而變動，因此，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，有時二次電池的剰余量狀態(tài)的估計(jì)精度較低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠高精度地估計(jì)二次電池的剩余量狀態(tài)的電池狀態(tài)計(jì)測方法以及電池狀態(tài)計(jì)測裝置。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的電池狀態(tài)計(jì)測方法的特征在于，具備電壓檢測步驟，檢測二次電池的電池電壓；電壓算出步驟，根據(jù)決定了所述二次電池的充放電停止時的電池電壓與充電率之間的關(guān)系的第一電池特性，來計(jì)算出與所述二次電池的単位時間前的充電率對應(yīng)的、所述二次電池的充放電停止時的電池電壓；電壓差算出步驟，計(jì)算出在所述電壓檢測步驟中檢測到的電池電壓與在所述電壓算出步驟中算出的電池電壓之間的電壓差；變化量算出步驟，根據(jù)第二電池特性，計(jì)算出與在所述電壓差算出步驟中計(jì)算出的電壓差對應(yīng)的、所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量，其中所述第二電池特性決定了以下兩者之間的關(guān)系一者是所述二次電池的充放電停止時的電池電壓與在所述電壓檢測步驟中檢測到的電池電壓之間的電壓差、另ー者是所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量；以及充電率算出步驟，使用所述二次電池的単位時間前的充電率與在所述變化量算出步驟中算出的變化量，來算出所述二次電池的単位時間后的充電率。另外，為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的電池狀態(tài)計(jì)測裝置的特征在于，具備電壓檢測部，其用于檢測二次電池的電池電壓；電壓算出部，其用于根據(jù)決定了所述二次電池的充放電停止時的電池電壓與充電率之間的關(guān)系的第一電池特性，來計(jì)算出與所述二次電池的単位時間前的充電率對應(yīng)的、所述二次電池的充放電停止時的電池電壓；電壓差算出部，其用于計(jì)算出所述電壓檢測部檢測到的電池電壓與所述電壓算出部算出的電池電壓之間的電壓差；變化量算出部，其用于根據(jù)第二電池特性，計(jì)算出與所述電壓差算出部計(jì)算出的電壓差對應(yīng)的、所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量，其中所述第二電池特性決定了以下兩者之間的關(guān)系一者是所述二次電池的充放電停止時的電池電壓與所述電壓檢測部檢測到的電池電壓之間的電壓差、另ー者是所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量；以及充電率算出部，其用于使用所述二次電池的単位時間前的充電率與所述變化量算出部算出的變化量，來算出所述二次電池的単位時間后的充電率。根據(jù)本發(fā)明，能夠高精度地估計(jì)出二次電池的剩余量狀態(tài)。


圖1是表示作為本發(fā)明的電池狀態(tài)計(jì)測裝置的一個實(shí)施方式的計(jì)測電路100的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖2是表示二次電池201的充電時和放電時的相對充電率RS0C(Relative Stateof Charge)與電池電壓V之間的關(guān)系的電池特性的曲線圖。圖3是表示當(dāng)前的RSOC的第一計(jì)算例的流程圖。圖4是表示二次電池201的充電時和放電時的相對充電率RSOC與電池電壓V之間的關(guān)系的電池特性的曲線圖。圖5是表示當(dāng)前的RSOC的第二計(jì)算例的流程圖。符號說明10:電壓檢測部20 :溫度檢測部30 ADC40 電池剩余量管理部41:電壓算出部42:電壓差算出部43 :變化量算出部44:充電率算出部50 :存儲器60 :通信部100:計(jì)測電路200 電池組201 : 二次電池202 :保護(hù)模塊203:保護(hù)電路300:電子設(shè)備。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說明。
圖1是表示作為本發(fā)明的電池狀態(tài)計(jì)測裝置的一個實(shí)施方式的計(jì)測電路100的結(jié)構(gòu)的方框圖。計(jì)測電路100是計(jì)測二次電池201的剰余量狀態(tài)的集成電路(1C)。作為ニ次電池201的具體例，可列舉鋰電池、鎳氫電池等。計(jì)測電路100內(nèi)置于從二次電池201接受電カ供給的電子設(shè)備300中。作為電子設(shè)備300的具體例，可列舉移動終端(移動電話、便攜游戲機(jī)、信息終端、音樂或影像的便攜播放器等)、游戲機(jī)、計(jì)算機(jī)、頭戴送受話器(headset)、照相機(jī)等電子設(shè)備。

二次電池201內(nèi)置于電池組200中，該電池組200內(nèi)置或者外掛于電子設(shè)備300中。二次電池201經(jīng)負(fù)載連接端子5、6向電子設(shè)備300供電，井能夠利用與負(fù)載連接端子5、6連接的未圖示的充電器進(jìn)行充電。電池組200內(nèi)置有二次電池201、以及經(jīng)電池連接端子3、4與二次電池201連接的保護(hù)模塊202。保護(hù)模塊202是具有保護(hù)電路203的電池保護(hù)裝置，保護(hù)電路203用于保護(hù)二次電池201避免過電流、過充電、過放電等異常狀態(tài)。計(jì)測電路100具備電壓檢測部10、溫度檢測部20、AD轉(zhuǎn)換器(ADC)30、電池剩余量管理部40、存儲器50以及通信部60。電壓檢測部10檢測二次電池201的兩極間的電池電壓，并將與其電壓檢測值對應(yīng)的模擬電壓輸出到ADC30。溫度檢測部20檢測二次電池201的周圍溫度，并將與其溫度檢測值對應(yīng)的模擬電壓輸出到ADC30。溫度檢測部20將計(jì)測電路100或者電子設(shè)備300的溫度作為二次電池201的周圍溫度檢測出來。溫度檢測部20也可以檢測二次電池201自身的溫度，還可以檢測電池組200內(nèi)的溫度。ADC30將從電壓檢測部10和溫度檢測部20分別輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，并輸出到電池剩余量管理部40。電池剩余量管理部40是運(yùn)算處理部，其根據(jù)由電壓檢測部10檢測到的二次電池201的電池電壓、由溫度檢測部20檢測到的二次電池201的溫度、以及預(yù)先存儲于存儲器50的用于確定二次電池201的電池特性的特性數(shù)據(jù)，來估計(jì)出二次電池201的剩余量狀態(tài)。電池剩余量管理部40具有電壓算出部41、電壓差算出部42、變化量算出部43、以及充電率算出部44。對于這些算出部的說明將在后文敘述。作為電池剰余量管理部40的具體例，可以列舉微型計(jì)算機(jī)等運(yùn)算處理裝置，作為存儲器50的具體例，可以列舉EEPROM等能夠改寫的非易失性存儲器。通信部60是用于對內(nèi)置于電子設(shè)備300的CPU301等控制部傳送二次電池201的剩余量狀態(tài)等電池狀態(tài)的接ロ。CPU301等控制部根據(jù)從計(jì)測電路100取得的二次電池201的剰余量狀態(tài)等電池狀態(tài)，來執(zhí)行向使用者顯示二次電池201的剰余量狀態(tài)等預(yù)定的控制動作。接下來，對二次電池201的電池特性進(jìn)行說明。由于充放電率的不同和環(huán)境溫度的不同，表示充放電過程中的二次電池201的充電率與電池電壓的關(guān)系的曲線如圖2所示是不同的。圖2是表示二次電池201的充電時和放電時的相對充電率RSOC與電池電壓V之間的關(guān)系的電池特性的曲線圖。相對充電率是以當(dāng)時的溫度以及電流值從滿充電狀態(tài)能夠放電到達(dá)到某特定電壓(例如，3.1V)的全容量為100%時的剩余容量的比例。曲線a表示在250C以充電比率0. 5C充電時的特性，曲線b表示在10°C以充電比率0. 25C充電時的特性，曲線C表示在25°C以充電比率0. 25C充電時的特性。曲線e表示在25°C以放電比率0. 25C放電時的特性，曲線f表示在10°C以放電比率0. 25C放電時的特性，曲線g表示在25°C以放電比率0. 5C放電時的特性。曲線d表示25°C下的開路電壓OCV的特性。開路電壓OCV可以看做是二次電池201的充放電停止時的電池電壓。根據(jù)圖2，關(guān)于二次電池201的電池電壓V與開路電壓OCV之間的電壓差A(yù)V，在各相對充電率RSOC中，充放電比率越高，電壓差A(yù)V越大，溫度T越低，電壓差A(yù)V越大。gp，充放電比率在與針對每個相對充電率RSOC的電壓差A(yù) V和溫度T之間，存在相關(guān)關(guān)系。著眼于這一點(diǎn)，計(jì)測電路100的電池剩余量管理部40，通過針對二次電池201計(jì)測電壓差A(yù) V和溫度T，根據(jù)以電壓差A(yù) V和溫度T為參數(shù)的函數(shù)或者表等相關(guān)信息，來計(jì)算出充放電比率、即相對充電率RSOC的每單位時間的變化量(增減量)。若算出來RSOC的每単位時間的增減量，根據(jù)單位時間前的RSOC能夠算出単位時間后的RS0C。通過按每單位時間重復(fù)進(jìn)行該算出處理，能夠高精度地估計(jì)具有連續(xù)性的RS0C。電池剩余量管理部40為了根據(jù)由電壓檢測部10檢測到的電池電壓V來計(jì)算出電壓差A(yù)V，需要將相當(dāng)于圖2的曲線d那樣的電池特性數(shù)據(jù)作為成為電壓差A(yù)V的計(jì)算基準(zhǔn)的電池特性數(shù)據(jù)(零基準(zhǔn)電壓曲線)而預(yù)先具有。另外，為了根據(jù)電壓差A(yù)V的算出值以及由溫度檢測部20檢測到的溫度T來計(jì)算出RSOC的每單位時間的增減量，需要預(yù)先具有決定了電壓差A(yù) V和/或溫度T、與RSOC的每單位時間的增減量之間的關(guān)系的電池特性數(shù)據(jù)。這樣的電池特性數(shù)據(jù)根據(jù)二次電池201的每個種類而不同。因此，對于利用計(jì)測電路100實(shí)際計(jì)測電池狀態(tài)的二次電池201，通過在各溫度以及各充放電比率的條件下，預(yù)先測出圖2那樣的充放電曲線等，來提取出電池特性數(shù)據(jù)即可。所提取的電池特性數(shù)據(jù)被存儲于存儲器50。預(yù)先存儲在存儲器50中的電池特性數(shù)據(jù)與由電壓檢測部10檢測到的電池電壓值和由溫度檢測部20檢測到的溫度值ー起用于算出RSOC的每單位時間的增減量。例如在溫度T恒定的情況下，RSOC的每單位時間的增減量與電壓差A(yù) V具有正的相關(guān)關(guān)系，因此，電壓差A(yù) V越大，算出的RSOC的每單位時間的增減量越大。另外，為了與使用條件(溫度、負(fù)載電流)、二次電池201的剩余量狀態(tài)無關(guān)，在二次電池201的電池電壓V達(dá)到電子設(shè)備300的動作下限電壓的時刻將RSOC估計(jì)為0%，將在各使用條件下從二次電池201的滿充電狀態(tài)能夠放電到達(dá)到電子設(shè)備300的動過下限電壓為止的容量作為100%，預(yù)先測定出圖2那樣的充放電曲線即可。這里，表示用于“根據(jù)電壓差A(yù)V的算出值和由溫度檢測部20檢測到的溫度T來算出RSOC的每單位時間的增減量”的函數(shù)式的一例。RSOC的每單位時間的增減量ARSOC能夠表示為ARS0C=[(系數(shù)AX溫度T+系數(shù)B) X A V]+系數(shù)C。上述式子只是一例，也可以根據(jù)需要例如是二次以上的式子。另外，也可以將當(dāng)前的RSOC值作為變量。系數(shù)A、B、C可以是隨溫度T而變化的值。另外，也可以根據(jù)變量的數(shù)值的范圍而變更式子或者系數(shù)。這樣，考慮二次電池201的針對每個種類而不同的電池特性等來選定適當(dāng)?shù)哪Ｐ秃瘮?shù)即可。這樣的函數(shù)式的系數(shù)或者用于決定該系數(shù)的系數(shù)預(yù)先存儲于存儲器50。接下來，對電池剰余量管理部40執(zhí)行的RSOC的算出例進(jìn)行說明。圖3是表示當(dāng)前的RSOC的第一算出例的流程圖。電池剩余量管理部40使用電壓算出部41、電壓差算出部42、變化量算出部43以及充電率算出部44，每隔單位時間重復(fù)執(zhí)行圖3的流程圖中所示的例行程序(routine)。另外，圖3中記載的n是零或者大于零的值。在步驟SlO中，電池剩余量管理部40判斷是否經(jīng)過了預(yù)先確定的單位時間。電池剰余量管理部40在經(jīng)過了所述單位時間的時候開始步驟S12以后的算出處理。在步驟S12中，電池剩余量管理部40取得由電壓檢測部10檢測到的電池電壓V，并取得由溫度檢測部20檢測到的溫度T。在步驟S14中，電壓算出部41從單位時間前的RSOC(相當(dāng)于在上一次的例行程序的步驟S30中算出的當(dāng)前的RS0C)算出二次電池201的充放電停止時的電池電壓(以下，稱為“零基準(zhǔn)電壓”)。電壓算出部41從存儲器50讀出決定了零電池電壓與RSOC之間的關(guān)系的電池特性數(shù)據(jù)，井根據(jù)該讀出的電池特性數(shù)據(jù)，來算出與単位時間前的RSOC對應(yīng)的零基準(zhǔn)電壓。在步驟S16中，電池剩余量管理部40判斷在步驟S12中取得的電池電壓V是否低于“在步驟S14中算出的零基準(zhǔn)電壓-n”。在低的情況下，意味著二次電池201的當(dāng)前的狀態(tài)存在于比圖2的曲線d低的區(qū)域，因此，電池剩余量管理部40判斷為二次電池201是放電狀態(tài)。在步驟S26中，電壓差算出部42從在步驟S12中取得的電池電壓V減去“在步驟S 14中算出的零基準(zhǔn)電壓-n”，從而算出電壓差A(yù)V (這里，電壓差A(yù) V為負(fù)值)。在步驟S28中，變化量算出部43從存儲器50讀出決定了電壓差A(yù) V、RSOC的每單位時間的增減量與溫度T三者之間的關(guān)系的電池特性數(shù)據(jù)，根據(jù)該讀出的電池特性數(shù)據(jù)，計(jì)算出RSOC的每單位時間的增減量。變化量算出部43根據(jù)所述電池特性數(shù)據(jù)計(jì)算出與在步驟S26中算出的電壓差A(yù)V以及在步驟S12中取得的溫度T對應(yīng)的、RSOC的每單位時間的增減量。在步驟S18中，電池剩余量管理部40判斷在步驟S12中取得的電池電壓V是否高于“在步驟S14中算出的零基準(zhǔn)電壓+n”。在高的情況下，意味著二次電池201的當(dāng)前的狀態(tài)存在于比圖2的曲線d高的區(qū)域，因此，電池剩余量管理部40判斷為二次電池201是充電狀態(tài)。在步驟S22中，電壓差算出部42從在步驟S 12中取得的電池電壓V減去“在步驟S14中算出的零基準(zhǔn)電壓+n”，從而算出電壓差A(yù)V (這里，電壓差A(yù) V取正值)。在步驟S24中，變化量算出部43從存儲器50讀出決定了電壓差A(yù) V、RSOC的每單位時間的增減量與溫度T三者之間的關(guān)系的電池特性數(shù)據(jù)，根據(jù)該讀出的電池特性數(shù)據(jù)，計(jì)算出RSOC的每單位時間的增減量。變化量算出部43根據(jù)所述電池特性數(shù)據(jù)計(jì)算出與在步驟S22中算出的電壓差A(yù)V以及在步驟S12中取得的溫度T對應(yīng)的、RSOC的每單位時間的增減量。在步驟S20中，電池剩余量管理部40判斷為在步驟S12中取得的電池電壓V高于“在步驟S14中算出的零基準(zhǔn)電壓_n”且低干“在步驟S14中算出的零基準(zhǔn)電壓+n”的情況下，使RSOC的每單位時間的增減量為零(也可以是預(yù)定值以下的零附近的微小值)。在該情況下，意味著二次電池201的當(dāng)前狀態(tài)存在于圖2的曲線d上或者位于其附近的區(qū)域，因此，電池剩余量管理部40判斷為二次電池201是無負(fù)載狀態(tài)。在步驟S30中，充電率算出部44通過將單位時間前的RSOC(相當(dāng)于上一次的例行程序的步驟S30中算出的當(dāng)前的RSOC)與在步驟S20、S24、S28中的某一步驟中算出的每單位時間的RSOC的增減量相加，算出當(dāng)前的RSOC。因此，通過每隔單位時間重復(fù)執(zhí)行圖3的例行程序，能夠高精度地估計(jì)具有連續(xù)性的RSOC。接下來，對RSOC的其它估計(jì)方法進(jìn)行說明。在使用圖2和3來估計(jì)RSOC的上述方法中，作為用于算出電壓差A(yù)V的零基準(zhǔn)電壓曲線，在充電時和放電時都使用了圖2的曲線d那樣的一條開路電壓曲線。但是，由于在充電時和放電時電池表現(xiàn)出的特性不同，因此,也可以如圖4所示在充電時和放電時分別具有零基準(zhǔn)電壓曲線。圖4是表示二次電池201的充電時和放電池的相對充電率RSOC與電池電壓V之間的關(guān)系的電池特性的曲線圖。曲線a表示在25°C以充電比率0. 5C充電時的特性，曲線c表示在25°C以充電比率0. 25C充電時的特性。曲線e表示在25°C以放電比率0. 25C放電時的特性，曲線g表示在25°C以放電比率0. 5C放電時的特性。曲線h表示根據(jù)曲線a或曲線c等充電時的電池特性求出的、使充電電流無限接近OC時的特性。曲線i表示根據(jù)曲線e或曲線g等放電時的電池特性求出的、使放電電流無限接近OC時的特性。曲線h可以看做充電停止時的電池特性，曲線i可以看做是放電停止時的電池特性。通過采用曲線h和曲線i作為零基準(zhǔn)電壓曲線，與圖2的情況相比，能夠高精度地求出充電比率(即，充電率的每單位時間的增加量)和放電比率(即，充電率的每單位時間的減少量)。圖5是表示當(dāng)前的RSOC的第二算出例的流程圖。電池剩余量管理部40使用電壓算出部41、電壓差算出部42、變化量算出部43以及充電率算出部44，每隔單位時間重復(fù)執(zhí)行圖5的流程圖中所示的例行程序。在步驟S40中，電池剩余量管理部40判斷是否經(jīng)過了預(yù)先確定的單位時間。電池剰余量管理部40在經(jīng)過了所述單位時間的時候開始步驟S42以后的算出處理。在步驟S42中，電池剩余量管理部40取得由電壓檢測部10檢測到的電池電壓V，并取得由溫度檢測部20檢測到的溫度T。在步驟S44中，電壓算出部41從單位時間前的RSOC(相當(dāng)于在上一次的例行程序的步驟S60中算出的當(dāng)前的RS0C)算出二次電池201的充電停止時的電池電壓(以下，稱為“充電零基準(zhǔn)電壓”)。電壓算出部41從存儲器50讀出決定了充電零基準(zhǔn)電壓與RSOC之間的關(guān)系的電池特性數(shù)據(jù)，井根據(jù)該讀出的電池特性數(shù)據(jù)，來算出與単位時間前的RSOC對應(yīng)的充電零基準(zhǔn)電壓。同樣地，電壓算出部41從單位時間前的RSOC(相當(dāng)于在上一次的例行程序的步驟S60中算出的當(dāng)前的RS0C)算出二次電池201的放電停止時的電池電壓(以下，稱為“放電零基準(zhǔn)電壓”)。電壓算出部41從存儲器50讀出決定了放電零基準(zhǔn)電壓與RSOC之間的關(guān)系的電池特性數(shù)據(jù)，井根據(jù)該讀出的電池特性數(shù)據(jù)，來算出與単位時間前的RSOC對應(yīng)的放電零基準(zhǔn)電壓。在步驟S46中，電池剩余量管理部40判斷在步驟S42中取得的電池電壓V是否低于在步驟S44中取得的放電零基準(zhǔn)電壓。在低的情況下，意味著二次電池201的當(dāng)前的狀態(tài)存在于比圖4的曲線i低的區(qū)域，因此，電池剩余量管理部40判斷為二次電池201是放電狀態(tài)。
在步驟S56中，電壓差算出部42從在步驟S42中取得的電池電壓V減去在步驟S44中取得的放電零基準(zhǔn)電壓，從而算出電壓差A(yù)V (這里，電壓差A(yù) V取負(fù)值)。在步驟S58中，變化量算出部43從存儲器50讀出決定了電池電壓與放電零基準(zhǔn)電壓之間的電壓差A(yù) V、RSOC的每單位時間的增減量與溫度T三者之間的關(guān)系的電池特性數(shù)據(jù)，根據(jù)該讀出的電池特性數(shù)據(jù)，計(jì)算出RSOC的每單位時間的增減量。變化量算出部43根據(jù)所述電池特性數(shù)據(jù)計(jì)算出與在步驟S56中算出的電壓差A(yù)V以及在步驟S42中取得的溫度T對應(yīng)的、RSOC的每單位時間的增減量。在步驟S48中，電池剩余量管理部40判斷在步驟S42中取得的電池電壓V是否高于在步驟S44中取得的充電零基準(zhǔn)電壓。在高的情況下，意味著二次電池201的當(dāng)前的狀態(tài)存在于比圖4的曲線h高的區(qū)域，因此，電池剩余量管理部40判斷為二次電池201是充電狀態(tài)。在步驟S52中，電壓差算出部42從在步驟S42中取得的電池電壓V減去在步驟S44中算出的充電零基準(zhǔn)電壓，從而算出電壓差A(yù)V (這里，電壓差A(yù)V取正值)。在步驟S54中，變化量算出部43從存儲器50讀出決定了電池電壓與充電零基準(zhǔn)電壓之間的電壓差A(yù) V、RSOC的每單位時間的增減量與溫度T三者之間的關(guān)系的電池特性數(shù)據(jù)，根據(jù)該讀出的電池特性數(shù)據(jù)，計(jì)算出RSOC的每單位時間的增減量。變化量算出部43根據(jù)所述電池特性數(shù)據(jù)計(jì)算出與在步驟S52中算出的電壓差A(yù)V以及在步驟S42中取得的溫度T對應(yīng)的、RSOC的每單位時間的增減量。在步驟S50中，電池剩余量管理部40判斷為在步驟S42中取得的電池電壓V高于在步驟S44中算出的放電零基準(zhǔn)電壓且低于在步驟S44中算出的充電零基準(zhǔn)電壓的情況下，使RSOC的每單位時間的增減量為零(也可以是預(yù)定值以下的零附近的微小值)。在該情況下，意味著二次電池201的當(dāng)前狀態(tài)存在于圖4的曲線i與曲線h之間的區(qū)域，因此，電池剰余量管理部40判斷為二次電池201是無負(fù)載狀態(tài)。在步驟S60中，充電率算出部44通過將單位時間前的RSOC(相當(dāng)于上一次的例行程序的步驟S60中算出的當(dāng)前的RS0C)與在步驟S50、S54、S58中的某一步驟中算出的每單位時間的RSOC的增減量相加，算出當(dāng)前的RSOC。因此，通過每隔單位時間重復(fù)執(zhí)行圖5的例行程序，能夠高精度地估計(jì)具有連續(xù)性的RSOC。另外，在圖3和圖5中，關(guān)于求出剛打開電源(power on)之后的RSOC的初始值的方法，以使用表不將無負(fù)載時的電池電壓(例如，開路電壓)與RSOC 對應(yīng)起來的曲線的函數(shù)或者表，來將由電壓檢測部10檢測到的電池電壓轉(zhuǎn)換為RSOC值進(jìn)行算出為宜。根據(jù)上述的實(shí)施例，能夠獲得以下效果。1.根據(jù)當(dāng)前的相對充電率與電池電壓值之間的關(guān)系，能夠判斷電池的狀態(tài)是充電中、無負(fù)載以及放電中三種狀態(tài)中的哪ー種狀態(tài)。2.根據(jù)當(dāng)前的相對充電率、電池電壓值與溫度三者之間的關(guān)系，能夠算出相對充電率的每單位時間的增減量，預(yù)測出単位時間后的相對充電率，并通過每隔單位時間重復(fù)進(jìn)行，來一直估計(jì)當(dāng)時的相對充電率。3.在充電時和放電時，分別具有從當(dāng)前的相對充電率獲得的零基準(zhǔn)電壓等電池特性數(shù)據(jù),從而能夠更高精度地估計(jì)相對充電率。
4.通過使判斷為無負(fù)載的電池電壓具有一定程度的范圍，能夠抑制充放電停止后的電壓恢復(fù)所伴隨的相對充電率的變動。5.對于所有的使用條件(溫度、負(fù)載電流)，在放電中的電池電壓達(dá)到了預(yù)定的電壓值的時刻估計(jì)出相對充電率為0%，由此，能夠與使用條件無關(guān)地一直估計(jì)至電池使用設(shè)備達(dá)到動作下限電壓為止的相對充電率。這樣，根據(jù)二次電池的當(dāng)前的相對充電率、電池電壓與溫度三者之間的關(guān)系，使用電池特性數(shù)據(jù)，來算出相對充電率的每單位時間的增減量，由此，能夠在各種實(shí)際使用條件下高精度地估計(jì)具有連續(xù)性的相對充電率。6.在放電中的相對充電率的估計(jì)值比實(shí)際偏高的情況下，放電比率的算出值也被估計(jì)得比實(shí)際偏高，在放電中的相對充電率的估計(jì)值比實(shí)際偏低的情況下，放電比率的算出值也被估計(jì)得比實(shí)際偏低，因此，估計(jì)誤差向減小方向收斂。7.同樣地，在充電中的相對充電率的估計(jì)值比實(shí)際偏高的情況下，充電比率的算出值被估計(jì)得比實(shí)際偏低，在充電中的相對充電率的估計(jì)值比實(shí)際偏低的情況下，充電比率的算出值被估計(jì)得比實(shí)際偏高，因此，估計(jì)誤差向減小方向收斂。這樣，即使是實(shí)際的多種多樣的使用狀態(tài)(多種多樣的充放電的反復(fù))，估計(jì)誤差也會向減小方向收斂而不會發(fā)散。8.使用所估計(jì)的RSOC與RSOC的每單位時間的增減量A RSOC[%]，能夠根據(jù)下述式子求出剰余時間[s]剩余時間[s]=RS0C[%]+ A RSOC[%/s]。以上，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以對上述的實(shí)施例進(jìn)行各種變形、改良以及置換。例如，本發(fā)明的電池狀態(tài)計(jì)測裝置不限于搭載于通過二次電池201而工作的電子設(shè)備300內(nèi)的基板上的情況。例如，也可以搭載于電池組200的保護(hù)模塊202的基板上。另夕卜，本發(fā)明的電池狀態(tài)計(jì)測方法也可以組合到由電子設(shè)備300內(nèi)的CPU301處理的軟件中。另外，本發(fā)明不限定于相對充電率，也可以估計(jì)絕對充電率。絕對充電率是以特定的溫度和電流值(例如，25°C、0. 2C)，從滿充電狀態(tài)能夠放電至達(dá)到某特定電壓(例如3.1V)的全容量為100%時的剩余容量的比例。另外，也可以不考慮溫度T來算出充電率的每單位時間的增減量。例如，變化量算出部43從存儲器50讀出決定了電池電壓與放電零基準(zhǔn)電壓(或者，充電零基準(zhǔn)電壓)間的電壓差A(yù)V、與RSOC的每單位時間的增減量兩者的關(guān)系的電池特性數(shù)據(jù)，根據(jù)該讀出的電池特性數(shù)據(jù)，算出RSOC的每單位時間的增減量。變化量算出部43根據(jù)該電池特性數(shù)據(jù)，算出與電壓差A(yù) V對應(yīng)的RSOC的每單位時間的增減量。
權(quán)利要求
1.一種電池狀態(tài)計(jì)測方法，其特征在于，具備 電壓檢測步驟，檢測二次電池的電池電壓； 電壓算出步驟，根據(jù)決定了所述二次電池的充放電停止時的電池電壓與充電率之間的關(guān)系的第一電池特性，來計(jì)算出與所述二次電池的單位時間前的充電率對應(yīng)的、所述二次電池的充放電停止時的電池電壓； 電壓差算出步驟，計(jì)算出在所述電壓檢測步驟中檢測到的電池電壓與在所述電壓算出步驟中算出的電池電壓之間的電壓差； 變化量算出步驟，根據(jù)第二電池特性，計(jì)算出與在所述電壓差算出步驟中計(jì)算出的電壓差對應(yīng)的、所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量，其中所述第二電池特性決定了以下兩者之間的關(guān)系一者是所述二次電池的充放電停止時的電池電壓與在所述電壓檢測步驟中檢測到的電池電壓之間的電壓差、另一者是所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量；以及 充電率算出步驟，使用所述二次電池的單位時間前的充電率和在所述變化量算出步驟中算出的變化量，來算出所述二次電池的單位時間后的充電率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池狀態(tài)計(jì)測方法，其特征在于， 所述第一電池特性包括 第三電池特性，其決定了所述二次電池的充電停止時的電池電壓與充電率之間的關(guān)系；以及 第四電池特性，其決定了所述二次電池的放電停止時的電池電壓與充電率之間的關(guān)系， 所述電壓算出步驟中，根據(jù)所述第三電池特性，算出與所述二次電池的單位時間前的充電率對應(yīng)的、所述二次電池的充電停止時的電池電壓，根據(jù)所述第四電池特性，算出與所述二次電池的單位時間前的充電率對應(yīng)的、所述二次電池的放電停止時的電池電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池狀態(tài)計(jì)測方法，其特征在于， 所述第二電池特性包括 第五電池特性，其決定了以下兩者之間的關(guān)系一者是所述二次電池的充電停止時的電池電壓與在所述電壓檢測步驟中檢測到的電池電壓之間的電壓差、另一者是所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量；以及 第六電池特性，其決定了以下兩者之間的關(guān)系一者是所述二次電池的放電停止時的電池電壓與在所述電壓檢測步驟中檢測到的電池電壓之間的電壓差、另一者是所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量， 所述變化量算出步驟中，根據(jù)所述第五電池特性，算出與在所述電壓差算出步驟中算出的電壓差對應(yīng)的、所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量，根據(jù)所述第六電池特性，算出與在所述電壓差算出步驟中算出的電壓差對應(yīng)的、所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池狀態(tài)計(jì)測方法，其特征在于， 所述電池狀態(tài)計(jì)測方法具有檢測所述二次電池的溫度的溫度檢測步驟， 所述第二電池特性決定了以下三者之間的關(guān)系一者是所述二次電池的充放電停止時的電池電壓與在所述電壓檢測步驟中檢測到的電池電壓之間的電壓差、另一者是所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量、再一者是所述二次電池的溫度， 在所述變化量算出步驟中，計(jì)算出與在所述電壓差算出步驟中算出的電壓差和在所述溫度檢測步驟中檢測到的溫度兩者對應(yīng)的、所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池狀態(tài)計(jì)測方法，其特征在于， 所述第二電池特性包括 第七電池特性，其決定了以下三者之間的關(guān)系一者是所述二次電池的充電停止時的電池電壓與在所述電壓檢測步驟中檢測到的電池電壓之間的電壓差、另一者是所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量、再一者是所述二次電池的溫度；以及 第八電池特性，其決定了以下三者之間的關(guān)系一者是所述二次電池的放電停止時的電池電壓與在所述電壓檢測步驟中檢測到的電池電壓之間的電壓差、另一者是所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量、再一者是所述二次電池的溫度， 在所述變化量算出步驟中，根據(jù)所述第七電池特性，算出與在所述電壓差算出步驟中算出的電壓差和在所述溫度檢測步驟中檢測到的溫度兩者對應(yīng)的、所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量，根據(jù)所述第八電池特性，算出與在所述電壓差算出步驟中算出的電壓差和在所述溫度檢測步驟中檢測到的溫度兩者對應(yīng)的、所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的電池狀態(tài)計(jì)測方法，其特征在于， 每隔單位時間重復(fù)執(zhí)行包括所述電壓檢測步驟、所述電壓算出步驟、所述電壓差算出步驟、所述變化量算出步驟以及所述充電率算出步驟的例行程序。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電池狀態(tài)計(jì)測方法，其特征在于， 每隔單位時間重復(fù)執(zhí)行包括所述溫度檢測步驟、所述電壓檢測步驟、所述電壓算出步驟、所述電壓差算出步驟、所述變化量算出步驟以及所述充電率算出步驟的例行程序。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的電池狀態(tài)計(jì)測方法，其特征在于， 在所述變化量算出步驟中，當(dāng)在所述電壓差算出步驟中算出的電壓差在預(yù)定的電壓差以下時，使所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量為預(yù)定值以下的值。
9.一種電池狀態(tài)計(jì)測裝置，其特征在于，具備 電壓檢測部，其用于檢測二次電池的電池電壓； 電壓算出部，其用于根據(jù)決定了所述二次電池的充放電停止時的電池電壓與充電率之間的關(guān)系的第一電池特性，來計(jì)算出與所述二次電池的單位時間前的充電率對應(yīng)的、所述二次電池的充放電停止時的電池電壓； 電壓差算出部，其用于計(jì)算出所述電壓檢測部檢測到的電池電壓與所述電壓算出部算出的電池電壓之間的電壓差； 變化量算出部，其用于根據(jù)第二電池特性，計(jì)算出與所述電壓差算出部計(jì)算出的電壓差對應(yīng)的、所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量，其中所述第二電池特性決定了以下兩者之間的關(guān)系一者是所述二次電池的充放電停止時的電池電壓與所述電壓檢測部檢測到的電池電壓之間的電壓差、另一者是所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量；以及 充電率算出部，其用于使用所述二次電池的單位時間前的充電率與所述變化量算出部算出的變化量，來算出所述二次電池的單位時間后的充電率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池狀態(tài)計(jì)測裝置，其特征在于， 所述電池狀態(tài)計(jì)測裝置具有用于檢測所述二次電池的溫度的溫度檢測部， 所述第二電池特性決定了以下三者之間的關(guān)系一者是所述二次電池的充放電停止時的電池電壓與所述電壓檢測部檢測到的電池電壓之間的電壓差、另一者是所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量、第三者是所述二次電池的溫度， 在所述變化量算出部中，計(jì)算出與所述電壓差算出部算出的電壓差和所述溫度檢測部檢測到的溫度兩者對應(yīng)的、所述二次電池的充電率的每單位時間的變化量。
11.一種電池保護(hù)裝置，其特征在于，具備 權(quán)利要求9或10所述的電池狀態(tài)計(jì)測裝置；以及 用于保護(hù)所述二次電池的保護(hù)電路。
12.—種電池組，其特征在于，具備 權(quán)利要求9或10所述的電池狀態(tài)計(jì)測裝置；以及 所述二次電池。
13.一種設(shè)備，其特征在于， 所述設(shè)備具備權(quán)利要求9或10所述的電池狀態(tài)計(jì)測裝置， 所述設(shè)備以所述二次電池為電源。
全文摘要
本發(fā)明提供電池狀態(tài)計(jì)測方法和電池狀態(tài)計(jì)測裝置，其能夠高精度地估計(jì)二次電池的剩余量狀態(tài)。電池狀態(tài)計(jì)測裝置具備根據(jù)決定了二次電池的充放電停止時的電池電壓與充電率的關(guān)系的第一電池特性，來計(jì)算出與二次電池的單位時間前的充電率對應(yīng)的、二次電池的充放電停止時的電池電壓的電壓算出部；算出電壓檢測部檢測到的電池電壓與電壓算出部算出的電池電壓之間的電壓差的電壓差算出部；根據(jù)第二電池特性算出與電壓差算出部算出的電壓差對應(yīng)的、二次電池的充電率的每單位時間的變化量的變化量算出部；以及使用二次電池的單位時間前的充電率和變化量算出部算出的變化量來算出二次電池的單位時間后的充電率的充電率算出部。
文檔編號H01M10/48GK103033755SQ20121036626
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者小野公壽 申請人:三美電機(jī)株式會社