專利名稱：蓄電池充電方法、蓄電池剩余容量比率計(jì)算方法及電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蓄電池充電方法、蓄電池剩余容量比率的計(jì)算方法以及電池組。
背景技術(shù)：
目前，對(duì)于許多使用電池的裝置來(lái)說(shuō)，在用戶的家里等使用可充電蓄電池并且用充電裝置對(duì)該可充電蓄電池進(jìn)行充電。這些裝置被設(shè)置為通過(guò)燈的顏色、閃爍或液晶顯示方式等指示正在進(jìn)行充電或充電完成，或者被設(shè)置為給出電池容量的指示用于使用戶知道大致的剩余可使用時(shí)間。
檢測(cè)蓄電池充電容量和剩余容量的方法可以包括積分法和電壓法，在積分法中，通過(guò)求出電流或功率輸出的積分來(lái)計(jì)算充電容量，而在電壓法中，通過(guò)測(cè)量電池電壓來(lái)執(zhí)行是否已經(jīng)達(dá)到完全充電的確定。
如上所述，積分法就是對(duì)電流或功率輸出積分，因此可以不受電壓波動(dòng)的任何影響，檢測(cè)出絕對(duì)充電容量，由此使充電容量的檢測(cè)容易。而且，如圖1中所示，在充電過(guò)程的初期充電比率(充電容量)呈線性增加，從而可以準(zhǔn)確地執(zhí)行充電比率的計(jì)算。
另一方面，在電壓法中，例如在鋰離子電池的情況下，定義成如果電池開(kāi)路電壓達(dá)到4.2V/單元電池，則達(dá)到完全充電。對(duì)于含有大量單元電池的可充電電池的情況來(lái)說(shuō)，完全充電定義為一個(gè)單元電池的電池開(kāi)路電壓達(dá)到4.2V。因此，電壓法通過(guò)測(cè)量開(kāi)路電壓來(lái)確保完全充電的檢測(cè)。
為了在電壓測(cè)量中更精確地檢測(cè)電壓值，優(yōu)選是在測(cè)量不與負(fù)載連接時(shí)的電壓過(guò)程中停止電流供應(yīng)。然而，因?yàn)樗枰獜?fù)雜的控制，實(shí)際上在大多數(shù)情況下難以停止電流供應(yīng)。即使停止用于充電的電流供應(yīng)，電池內(nèi)部的極化電壓也不穩(wěn)定，由此妨礙了對(duì)正確開(kāi)路電壓的計(jì)算。鑒于上述，可以使用一種在不停止充電電流供應(yīng)的情況下，測(cè)量充電電流和電池電流Imp(阻抗)以檢測(cè)充電比率的方法。
上述方法假定通過(guò)從測(cè)量的單元電池電壓中減去由電池內(nèi)部電阻和充電電流引起的電壓增加量，來(lái)計(jì)算開(kāi)路電壓。這使得能夠?qū)ν耆潆娺M(jìn)行穩(wěn)定檢測(cè)。
然而，作為一個(gè)必要條件，利用上述積分法的充電方法需要準(zhǔn)確地知道組件的整體充電容量。因此，如果整體充電容量由于退化而降低或隨著周圍環(huán)境的溫度而波動(dòng)，則難以正確地檢測(cè)完全充電，并且不能正確地計(jì)算。
而且，如果在充電過(guò)程中出現(xiàn)測(cè)量錯(cuò)誤，如圖1中所示，則充電比率不會(huì)達(dá)到100％，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確地檢測(cè)完全充電。
在使用電壓法的情況中，如果充電電流小也可能計(jì)算開(kāi)路電池。然而，如圖2所示，隨著充電電流值增加，由于電池直流Imp中的錯(cuò)誤或由充電電流產(chǎn)生的電池單元的自身發(fā)熱，引起電池電流Imp發(fā)生波動(dòng)，由此妨礙了獲得正確的開(kāi)路電壓，并且導(dǎo)致不能準(zhǔn)確地檢測(cè)充電比率。
檢測(cè)蓄電池剩余容量的可用方法包括使用電壓法、通過(guò)測(cè)量電池電壓來(lái)檢測(cè)蓄電池剩余容量的檢測(cè)方法，和使用積分法，通過(guò)測(cè)量且積分電壓和電流來(lái)計(jì)算蓄電池剩余容量的檢測(cè)方法。
利用電壓法的剩余容量檢測(cè)就是測(cè)量電池單元的終端電壓，然后根據(jù)該電壓和蓄電池的電池容量之間(剩余容量比率)的相關(guān)性計(jì)算剩余容量，使得例如在鋰離子電池的情況下，如果電池電壓達(dá)到4.2V/單元電池，則可以判斷電池出于完全充電狀態(tài)，或者如果電池電壓降到2.4V/單元電池，則可以判斷電池出于過(guò)放電狀態(tài)，由此使測(cè)量變得容易。
另一方面，利用積分法的剩余容量檢測(cè)可以分為測(cè)量電流、然后將測(cè)量的電流對(duì)每個(gè)一定時(shí)間進(jìn)行積分的電流積分法，以及測(cè)量電流和電壓、然后將測(cè)量的電壓乘以測(cè)量的電流計(jì)算出功率輸出，再將計(jì)算出的功率輸出對(duì)每個(gè)一定時(shí)間進(jìn)行積分的功率積分法。對(duì)于在計(jì)算放電電流或放電功率輸出之后，根據(jù)計(jì)算的放電電流或放電功率輸出與電池中假定的有用電流或功率輸出的比率，計(jì)算蓄電池的剩余容量來(lái)說(shuō)，上述積分法都是有效的，由此提供了不受電壓波動(dòng)影響的、穩(wěn)定的剩余容量檢測(cè)。
然而，使用電壓法的剩余容量檢測(cè)產(chǎn)生一個(gè)缺陷，它會(huì)使得在放電期間，在蓄電池的中間電勢(shì)范圍內(nèi)的剩余容量檢測(cè)中，準(zhǔn)確性極大地下降。例如在鋰離子電池情況下，這是因?yàn)槿鐖D9所示，在中間電勢(shì)范圍中的電壓實(shí)質(zhì)不變，從而沒(méi)有產(chǎn)生大的電壓差，導(dǎo)致難以通過(guò)使用電壓來(lái)檢測(cè)剩余容量。
此外，使用積分法的剩余容量檢測(cè)也產(chǎn)生另一個(gè)缺陷，使得在到達(dá)放電末期時(shí)剩余容量的檢測(cè)準(zhǔn)確性下降。這是因?yàn)殡妷汉碗娏鞯臏y(cè)量誤差或熱損失導(dǎo)致的誤差和積分電流或功率一起被累積，從而在放電末期引起大的誤差，導(dǎo)致準(zhǔn)確性的下降。
鑒于上述，使用另外一種方法，其中通過(guò)利用積分法與電壓法相結(jié)合來(lái)測(cè)量放電容量。這種檢測(cè)方法通過(guò)從充電過(guò)程開(kāi)始直到接近完全充電時(shí)使用積分法，然后當(dāng)接近完全充電時(shí)將積分法切換到電壓法，提供對(duì)充電容量的檢測(cè)，其允許在上述方法的效果分別達(dá)到最大化的區(qū)域執(zhí)行測(cè)量。
此外，使用另外一種利用積分法與電壓法相結(jié)合的方法來(lái)檢測(cè)電池容量。如果蓄電池的電流顯示為較小的值，則電壓法在容量計(jì)算方面提供了高準(zhǔn)確性，反之如果上述電流顯示為較大的值，它會(huì)因?yàn)橹绷鱅mp(阻抗)隨著周圍環(huán)境溫度的波動(dòng)或者在電池內(nèi)部Imp的波動(dòng)等，而不會(huì)獲得準(zhǔn)確的開(kāi)路電壓，由此妨礙了準(zhǔn)確地計(jì)算電池容量。而且，如果蓄電池的電流顯示較大的值，則積分法在容量計(jì)算方面提供了高度準(zhǔn)確性，反之它使得積分誤差隨著電流的降低而增加，導(dǎo)致容量計(jì)算的準(zhǔn)確性降低。
在國(guó)際公開(kāi)專利No.98/056059的小冊(cè)子中，描述了利用電流積分法和電壓法相結(jié)合對(duì)電池容量進(jìn)行測(cè)量的方法。考慮到如果電池容量處于接近為空的狀態(tài)則電流輸出顯示為恒定值，并且隨著電池容量接近完全充電附近而降低，上述現(xiàn)有技術(shù)中描述的檢測(cè)方法建議，如果電流輸出小于規(guī)定的電流值，則使用電壓法，并且如果電流輸出大于規(guī)定的電流值，則使用電流積分法。通過(guò)在電壓法和積分法之間切換來(lái)測(cè)量電池容量，這個(gè)檢測(cè)方法可以提供增加的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
然而，存在這樣一種情況，其中在上述利用積分法和電壓法相結(jié)合的檢測(cè)方法中，從積分法到電壓法的切換并沒(méi)有總是在由積分法測(cè)得的充電容量(或充電比率)和由電壓法測(cè)得的充電容量(或充電比率)之間達(dá)到一致，由此導(dǎo)致當(dāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，在測(cè)量的值之間引起某些中斷。此外，在逐漸進(jìn)行從積分法到電壓法的轉(zhuǎn)換的情況下，有為了使上述彼此不一致的測(cè)量值連續(xù)起來(lái)而強(qiáng)制糾正所測(cè)量的值的方法，從而也具有使得充電容量或充電比率的測(cè)量準(zhǔn)確性下降，從而妨礙充電過(guò)程的缺陷。
因此，需要提供一種蓄電池或電池組的充電方法，即使發(fā)生可充電電池退化或環(huán)境改變，其也能夠準(zhǔn)確地充電至完全充電狀態(tài)。而且，需要提供一種準(zhǔn)確檢測(cè)充電容量或充電比率的蓄電池或電池充電方法。
在放電期間檢測(cè)剩余容量的較低準(zhǔn)確性帶來(lái)了一個(gè)缺陷，使得顯示在裝置顯示器上的剩余可用時(shí)間或電池容量會(huì)降低的太快，從而妨礙了裝置使用到預(yù)估算的時(shí)間。尤其是，在含有電池組的作為商品的裝置中，在剩余容量或剩余容量比率的測(cè)量中發(fā)生的誤差會(huì)妨礙商業(yè)使用，因而需要具有極高準(zhǔn)確性的剩余容量檢測(cè)。
因此，需要提供一種計(jì)算蓄電池或電池組剩余容量的方法，其使得剩余容量或者剩余容量比率的檢測(cè)具有更高的準(zhǔn)確性。
根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例，提供了一種蓄電池的充電方法。該方法包括使用積分法對(duì)蓄電池的充電比率進(jìn)行檢測(cè)，其中通過(guò)對(duì)該蓄電池的電流值或功率值積分一定時(shí)間來(lái)計(jì)算電池容量；使用電壓法對(duì)蓄電池的充電比率進(jìn)行檢測(cè)，其中測(cè)量蓄電池的電壓值，并且根據(jù)該電壓值和充電比率之間的相互關(guān)系計(jì)算充電比率；以及根據(jù)蓄電池的充電比率，將由積分法檢測(cè)的充電比率與由電壓法檢測(cè)的充電比率進(jìn)行加權(quán)相加，由此檢測(cè)最終的充電比率。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，提供一種具有蓄電池的電池組。該電池組包括可對(duì)蓄電池的電壓和電流進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量單元；以及電池容量計(jì)算單元。電池容量計(jì)算單元包括使用積分法檢測(cè)蓄電池充電比率的檢測(cè)裝置，其中通過(guò)對(duì)該蓄電池的電流值或功率值積分一定時(shí)間來(lái)計(jì)算電池容量；使用電壓法檢測(cè)蓄電池充電比率的檢測(cè)裝置，其中測(cè)量蓄電池的電壓值，然后根據(jù)該電壓值和充電比率之間的相互關(guān)系計(jì)算充電比率；以及用于根據(jù)蓄電池的充電比率，將由積分法檢測(cè)的充電比率與由電壓法檢測(cè)的充電比率進(jìn)行加權(quán)相加，由此檢測(cè)最終充電比率的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，提供一種檢測(cè)蓄電池剩余容量比率的方法。該方法包括使用積分法對(duì)蓄電池的剩余容量比例進(jìn)行檢測(cè)，其中通過(guò)對(duì)蓄電池的電流值或功率值積分一定時(shí)間計(jì)算電池容量，以及使用電壓法對(duì)蓄電池的剩余容量比率進(jìn)行檢測(cè)，其中測(cè)量蓄電池的電壓值，并且根據(jù)該電壓值和剩余容量比率之間的相互關(guān)系計(jì)算剩余容量比率；以及根據(jù)蓄電池的剩余容量比率，將由積分法檢測(cè)的剩余容量比率與由電壓法檢測(cè)的剩余容量比率進(jìn)行加權(quán)相加，由此檢測(cè)最終的剩余容量比率。
根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例，提供一種具有蓄電池的電池組。該電池組包括可對(duì)蓄電池的電壓、電流和溫度進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量單元；和電池容量計(jì)算單元。電池容量計(jì)算單元包括使用積分法檢測(cè)蓄電池剩余容量比率的檢測(cè)裝置，其中通過(guò)對(duì)蓄電池的電流值或功率值積分一定時(shí)間來(lái)計(jì)算電池容量；使用電壓法檢測(cè)蓄電池剩余容量比率的檢測(cè)裝置，其中測(cè)量蓄電池的電壓值，然后根據(jù)該電壓值和剩余容量比率之間的相互關(guān)系計(jì)算剩余容量比率；以及用于根據(jù)蓄電池的剩余容量比率，將由積分法檢測(cè)的剩余容量比率與由電壓法檢測(cè)的剩余容量比率進(jìn)行加權(quán)相加，由此檢測(cè)最終剩余容量比率的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，可以從充電過(guò)程的早期以高度準(zhǔn)確性計(jì)算電池的充電比率，并且可以準(zhǔn)確地檢測(cè)完全充電。
而且，根據(jù)本發(fā)明，即使通過(guò)功率積分法(或者電流積分法)獲得的電池剩余容量包括一些誤差，當(dāng)放電過(guò)程接近過(guò)程末期時(shí)可以通過(guò)電壓法進(jìn)行糾正，從而可以提供對(duì)剩余容量的高準(zhǔn)確度檢測(cè)。


通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明當(dāng)前的示范性實(shí)施例進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和益處將變得更加顯而易見(jiàn)，其中圖1為曲線圖，示出在現(xiàn)有技術(shù)中，積分法中的充電時(shí)間、電池的充電比率、電壓和電流；圖2為曲線圖，示出在現(xiàn)有技術(shù)中，電壓法中的充電時(shí)間、電池的充電比率、電壓和電流；圖3為示意圖，示出應(yīng)用了本發(fā)明實(shí)施例的電池組結(jié)構(gòu)示例；圖4為示意圖，示出用于以更高準(zhǔn)確性執(zhí)行電流積分或功率積分的構(gòu)造；圖5為流程圖，示出用于以更高準(zhǔn)確性執(zhí)行電流積分或功率積分的過(guò)程的步驟；圖6說(shuō)明在使用涉及余數(shù)相加的積分法的處理情況中，數(shù)據(jù)積分的示例；圖7為流程圖，示出應(yīng)用了本發(fā)明實(shí)施例的充電方法流程；圖8為曲線圖，示出如果根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例執(zhí)行蓄電池充電過(guò)程的話，電流、電壓和充電比率的示例；圖9為曲線圖，示出在使蓄電池放電的情況下，電壓和剩余容量；圖10為曲線圖，示出蓄電池的放電電壓和取決于該放電電壓的可靠性系數(shù)之間的關(guān)系；圖11為曲線圖，示出按照電壓法的蓄電池剩余容量比率和取決于該按照電壓法的蓄電池剩余容量比率的可靠性系數(shù)之間的關(guān)系；圖12為曲線圖，示出蓄電池的溫度和取決于該溫度的可靠性系數(shù)之間的關(guān)系；圖13為曲線圖，示出按照電壓法的蓄電池剩余容量比率和對(duì)于每個(gè)溫度的電壓法可靠性之間的關(guān)系；圖14為曲線圖，示出電壓和在放電期間的蓄電池剩余容量比率，連同檢測(cè)通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例獲得的電壓法可靠性和剩余容量的方法；以及圖15為流程圖，示出利用電壓法可靠性計(jì)算s剩余容量的方法。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。
圖3為說(shuō)明應(yīng)用了本發(fā)明實(shí)施例的電池組結(jié)構(gòu)示例的示意圖。
在充電時(shí)，圖中示出的電池組被安裝在充電裝置中，其中正極端子1和負(fù)極端子2分別與充電裝置的正極端子和負(fù)極端子連接以開(kāi)始充電。而且，當(dāng)用電子設(shè)備利用該電池組進(jìn)行操作時(shí)，就像充電時(shí)的連接一樣，電池組的正極端子1和負(fù)極端子2與電子設(shè)備的正極端子和負(fù)極端子連接以開(kāi)始放電。
電池組包括電池單元7、微計(jì)算機(jī)10、測(cè)量電路11、保護(hù)電路12、開(kāi)關(guān)電路4和通信終端3a和3b。
電池單元7包括蓄電池如鋰離子電池等并且由四塊蓄電池串聯(lián)形成。
微計(jì)算機(jī)機(jī)10被配置為，使用從測(cè)量電路11中輸入的電壓值和電流值，對(duì)電壓值進(jìn)行測(cè)量以及對(duì)電流值進(jìn)行積分。此外，微計(jì)算機(jī)利用附圖標(biāo)記8指示的溫度檢測(cè)元件(例如，熱敏電阻)監(jiān)控電池溫度。而且，測(cè)得的值等儲(chǔ)存在由附圖標(biāo)記13指示的非易失性儲(chǔ)存器EEPROM(電可擦除且可編程的只讀存儲(chǔ)器)中。而且，微計(jì)算機(jī)10還可根據(jù)需要執(zhí)行電壓法檢測(cè)。
測(cè)量電路11測(cè)量包含在電池組中的每個(gè)電池單元7的電壓，然后將該測(cè)得的電壓值發(fā)送給微計(jì)算機(jī)10。此外，測(cè)量電路使用電流檢測(cè)電阻8測(cè)量電流的大小和方向，并且將測(cè)得的電流值發(fā)送給微計(jì)算機(jī)10。此外，測(cè)量電路11還起調(diào)整器的作用，用于使電池單元7的電壓穩(wěn)定并且產(chǎn)生電源電壓。
當(dāng)任何一個(gè)電池單元7的電壓達(dá)到過(guò)充電檢測(cè)電壓時(shí)，或者電池單元7的電壓降到過(guò)放電檢測(cè)電壓或者更小時(shí)，保護(hù)電路12通過(guò)向開(kāi)關(guān)電路4提供控制信號(hào)來(lái)防止過(guò)充電和過(guò)放電。例如在用于鋰離子電池的保護(hù)電路中，過(guò)充電檢測(cè)電壓設(shè)置在4.2V±0.5V，而過(guò)放電檢測(cè)電壓設(shè)置在2.4V±0.1V。
開(kāi)關(guān)電路4包括附圖標(biāo)記5指示的充電控制FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、附圖標(biāo)記6指示的放電控制FET。如果電池電壓達(dá)到過(guò)充電檢測(cè)電壓時(shí)，利用充電控制FET 5切換到OFF，控制充電電流不要流動(dòng)。在充電控制FET 5切換到OFF之后，可以通過(guò)附圖標(biāo)記5a指示的寄生二極管進(jìn)行放電。
如果電池電壓降到過(guò)放電檢測(cè)電壓，利用放電控制FET 6切換到OFF，控制放電電流不要流動(dòng)。在放電控制FET 6切換到OFF之后，可以通過(guò)附圖標(biāo)記6a指示的寄生二極管進(jìn)行充電。
當(dāng)電池組安裝在諸如攝像錄像一體機(jī)(即攝像機(jī)和錄像機(jī)的縮寫)的電子設(shè)備中時(shí)，通信終端3a和3b用于，例如將電池容量的信息傳輸?shù)诫娮釉O(shè)備。在已經(jīng)接收了電池容量信息的設(shè)備側(cè)，諸如液晶顯示器的顯示單元給出充電容量和充電比率的指示。
在本實(shí)施例中，通過(guò)使用積分法(電流或電壓積分法)和電壓法相結(jié)合執(zhí)行對(duì)充電容量和剩余容量比率(電池容量)的檢測(cè)。在本發(fā)明中，應(yīng)當(dāng)注意的是，充電比率的測(cè)量不需要在某個(gè)閾值處使在積分法和電壓法之間的切換完成，而是在所有的時(shí)間都使用積分法和電壓法。此外，在本實(shí)施例中，由充電比率和剩余容量比率的值計(jì)算電壓法可靠性，該可靠性定義了由電壓法獲得的值有多可靠，并且根據(jù)計(jì)算的電壓法可靠性，將由電壓法得到的充電容量與由積分法得到的充電容量進(jìn)行加權(quán)相加得到最終充電容量，以及將剩余容量比率和由積分法得到的剩余容量比率進(jìn)行加權(quán)相加得到最終剩余容量比率。通過(guò)如上所述，使用按照電壓法得到的充電比率的加權(quán)相加與按照電壓法得到的剩余容量比率的加權(quán)相加，可以完成從積分法到電壓法的逐漸過(guò)渡。
如果使用積分法對(duì)充電容量和剩余容量比率的計(jì)算涉及除法計(jì)算，則將數(shù)據(jù)中包含的小數(shù)位四舍五入轉(zhuǎn)化成整數(shù)。這意味著增加了具有小于有效數(shù)字位(電流值)的四舍五入值，由此累積了積分值中的誤差。結(jié)果，降低了積分電流值的準(zhǔn)確性，這還導(dǎo)致了在充電比率的檢測(cè)中，準(zhǔn)確性的降低。
為了應(yīng)付由有效數(shù)字位的放棄所引起的這種累積誤差，可以使用增加有效數(shù)字位的方法。然而，這種方法會(huì)需要微計(jì)算機(jī)更多的儲(chǔ)存空間，消耗處理資源。如果該微計(jì)算機(jī)中可用的儲(chǔ)存器空間不夠，則在實(shí)際中難以增加有效數(shù)字位。在這種情況下，累積了具有小于有效數(shù)字位的數(shù)據(jù)，由此引起準(zhǔn)確性的降低。
鑒于上述，本發(fā)明實(shí)施例利用下面的積分法以最小化由減少數(shù)據(jù)中有效數(shù)字位所帶來(lái)的影響。
如圖4中所示，測(cè)量電流值時(shí)，通過(guò)輸入端子21和開(kāi)關(guān)22在增益為24的放大器23和增益為125的放大器24之間建立連接，從而從每個(gè)放大器提供輸出電壓到微機(jī)10的A/D轉(zhuǎn)換器25，用于將上述輸出電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。根據(jù)電流值來(lái)使用上述放大器。當(dāng)電流值大于2A時(shí)使用24×放大器，而當(dāng)電流值等于或小于2A時(shí)使用125×放大器。這個(gè)配置可以減少在電流值很小的情況下的有效數(shù)字位和在電流值很大的情況下那些有效數(shù)字位之間的數(shù)字差異。
然而，已經(jīng)通過(guò)24×放大器23的測(cè)量值和已經(jīng)通過(guò)125×放大器的測(cè)量值在數(shù)字有效位方面是不同的，因此不能簡(jiǎn)單的相加。因此，采用下面的方法來(lái)最小化放棄有效數(shù)字位所帶來(lái)的副影響。
例如，用于電流測(cè)量的硬件要求如下。
A/D參考電壓(AVREF)3000mVA/D分辨率1024(10位)電流檢測(cè)電阻(圖3中的電阻9)5mΩ在這個(gè)示例中，如下計(jì)算流過(guò)電池單元7的每1A電流提供給A/D轉(zhuǎn)換器25的電壓值。
對(duì)于24×放大器235mΩ×1A×24＝120(mV/A).........(1)對(duì)于125×放大器245mΩ×1A×125＝625(mV/A).........(2)此外，A/D轉(zhuǎn)換器25的每個(gè)分辨率電壓靈敏度計(jì)算為3000mV/1024＝2.930(mV)。這個(gè)值可以轉(zhuǎn)換成24×放大器的電流靈敏度2.930(mV)/120(mV/A)×1000≌24.41(mA)。
現(xiàn)在基于上述值，參考圖5中的流程圖對(duì)積分過(guò)程進(jìn)行描述。
首先，當(dāng)在步驟S1中開(kāi)始該積分過(guò)程時(shí)，利用圖3中示出的電流檢測(cè)電阻9對(duì)輸入到A/D轉(zhuǎn)換器中的電流值進(jìn)行檢測(cè)，然后將測(cè)得的電流值作為A/D輸入值提供給微計(jì)算機(jī)10(步驟S2)。接下來(lái)，在步驟S3中，確定應(yīng)當(dāng)使用24×放大器23和125×放大器24中的那一個(gè)來(lái)測(cè)量步驟S2中所計(jì)算的輸入值。如果用電流檢測(cè)電阻9測(cè)得的電流值大于2A，則使用24×放大器23，而當(dāng)上述值等于或者小于2A時(shí)，使用125×放大器24。
如果使用24×放大器23，則用上述表達(dá)式(1)進(jìn)行A/D輸入電壓的計(jì)算。
例如，如果設(shè)定放電電流為2.5A，則A/D輸入電壓給定為120(mV/A)×2.5A＝300(mV)。
而且，當(dāng)A/D輸入電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的輸入值(積分值)給定為300(mV)/2.930(mV)≌102。在使用24×放大器23測(cè)量的情況下，將計(jì)算出的積分值直接加到積分面積中。
如果使用125×放大器24，用上述表達(dá)式(2)進(jìn)行A/D輸入電壓的計(jì)算。例如，當(dāng)假定放電電流為0.8A時(shí)，A/D輸入電壓給定為625(mV/A)×0.8A＝500(mV)。而且，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的輸入值(BATT-CURRENT-BIT)給定為300(mV)/2.930(mV)≌170。
在使用125×放大器24測(cè)量的情況下，在完成在步驟S5中采取的轉(zhuǎn)換后開(kāi)始進(jìn)行積分，以便獲得與假定在使用24×放大器23的測(cè)量中所獲得的數(shù)字有效位相同的數(shù)字有效數(shù)位(第一次積分處理的條件為指定上一次積分處理中的余數(shù)為0)。把作為已經(jīng)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換得到的輸入值170換算成假定在使用24×放大器23測(cè)量中得到的值，導(dǎo)致170/5.208＝32且余數(shù)為3.344。通過(guò)在步驟S6中四舍五入余數(shù)包含的小數(shù)位而得到積分值為32且余數(shù)為3，然后將32加到積分面積中。
現(xiàn)在對(duì)關(guān)于進(jìn)行十次積分處理的情況進(jìn)行描述，使放電電流保持恒定為0.8A。如果忽略不計(jì)余數(shù)而不需要添加余數(shù)，則積分值表示為32×10(次)＝320，在這種情況中，理論上，使用作為換算之前的輸入值而得到的170進(jìn)行積分值計(jì)算導(dǎo)致{170×10(次)}/5.208≌326，從而產(chǎn)生上述積分值之間的差值6。
因此，通過(guò)將在最后一次除法處理中得到的余數(shù)與當(dāng)前計(jì)算中得到的值相加來(lái)進(jìn)行積分過(guò)程。即，通過(guò)將第一次積分處理中得到的余數(shù)3加到第二次積分處理中得到的、作為換算前的輸入值170中，然后轉(zhuǎn)換該和，來(lái)進(jìn)行第二次積分處理中積分值的確定。就像第二次積分處理一樣，在第三次循環(huán)中和第三次循環(huán)之后的積分處理，使用在將最后一次積分處理中得到的余數(shù)加到換算前的輸入值中之后的總和的轉(zhuǎn)換，。
圖6示出了從第一次到第十次的積分處理?xiàng)l件。作為以相加余數(shù)方式的積分處理結(jié)果，本實(shí)施例中的積分面積值達(dá)到326，換而言之，沒(méi)有產(chǎn)生誤差。因此，通過(guò)將上一次計(jì)算中得到的余數(shù)加到AD輸入值中之后采用除法處理，盡可能地消除了丟棄有效數(shù)字位的影響。
而且，因?yàn)榭梢圆恍枰黾佑行?shù)字位，所以可以使微計(jì)算機(jī)10所需要的儲(chǔ)存空間縮減到最小。
現(xiàn)在參考圖7中的流程圖，描述上述對(duì)電池組進(jìn)行充電處理的情況。
使用典型的積分法執(zhí)行從充電早期到充電中期充電比率的計(jì)算。在步驟S10和S11中涉及電流值的處理與圖5中步驟S1到S6中的處理相同。接下來(lái)，在步驟S12中，計(jì)算充電比率(％)?？梢詮南旅娴谋磉_(dá)式中獲得使用積分法的充電比率(％)。
使用積分法的充電比率(％)＝積分容量/整個(gè)組容量此外，為了平行于積分法，象步驟S14那樣使用電壓法計(jì)算充電比率，在步驟S10中除了電流值之外也可以將電壓值輸入到微計(jì)算機(jī)10中。電流流過(guò)電池單元7，從而難以測(cè)量無(wú)負(fù)載狀態(tài)下的電壓。因此，在步驟S13中，假定開(kāi)路電壓為開(kāi)路電壓(設(shè)定值)＝{電池電壓-(電池電流Imp×充電電流)}。
此外，參考由電壓和充電比率之間的相互聯(lián)系建立的充電比率表(例如用電池電壓4.2V表示100％充電比率)，基于獲得的開(kāi)路電壓，在步驟S14中獲得使用電壓法的充電比率(％)。在步驟S15中，基于按照電壓法的充電比率，判斷是否充電處于接近完全充電狀態(tài)(例如，按照電壓法的充電比率＝90％)。如果判斷充電沒(méi)有處于接近完全充電狀態(tài)，，則在繼續(xù)充電的同時(shí)，處理經(jīng)由步驟S16返回到步驟S11，進(jìn)一步執(zhí)行開(kāi)路電壓和按照電壓法的充電比率的計(jì)算。
可選擇的，可以以變化處理順序這種方式，執(zhí)行使用積分法檢測(cè)充電容量(充電比率)和使用電壓法檢測(cè)充電容量(充電比率)，或者同時(shí)進(jìn)行這兩種處理。
如果充電達(dá)到末期，則判斷處于接近完全充電狀態(tài)，使用按照電壓法的充電比率對(duì)電壓法可靠性(0到100％)進(jìn)行計(jì)算(步驟S17)。例如假定使用電壓法計(jì)算的90％充電比率為用于檢測(cè)充電處于接近完全充電狀態(tài)的條件，可以用下面的等式來(lái)計(jì)算電壓法可靠性(％)。
電壓法可靠性(％)＝{使用電壓法計(jì)算的充電比率(％)-90％}×10(其中使用電壓法計(jì)算的充電比率≥90)。
因此，可以通過(guò)利用電壓法在接近完全充電時(shí)、充電比率計(jì)算中的準(zhǔn)確性，確定上述電壓法可靠性。電壓法可靠性恒定表示為0直到使用電壓法計(jì)算的充電比率達(dá)到接近完全充電為止，電壓法可靠性隨著使用電壓法計(jì)算的充電比率的增加而增加，直到在完全充電時(shí)獲得100％可靠性。
此外，使用上述電壓法可靠性(％)執(zhí)行(1-電壓法可靠性(％))計(jì)算獲得積分法可靠性(％)。此外，通過(guò)將電壓法可靠性乘以使用電壓法計(jì)算的充電比率(％)得到的值與將積分法可靠性乘以使用積分法計(jì)算的充電比率(％)得到的值相加，采用使用電壓法可靠性的加權(quán)相加來(lái)計(jì)算最終充電比率(步驟S18)。
充電比率(％)＝使用電壓法計(jì)算的充電比率×電壓法可靠性+使用積分法計(jì)算的充電比率×(1-電壓法可靠性)接下來(lái)，判斷在步驟S18中計(jì)算的充電比率是否達(dá)到100％，當(dāng)判斷結(jié)果小于100％時(shí)，需要進(jìn)一步繼續(xù)充電，而當(dāng)上述結(jié)果為100％時(shí)，結(jié)束充電(步驟S19)。
取決于基于電壓法可靠性乘法的比值，使用上述方法有效地提供了從使用積分法計(jì)算的值到使用電壓法計(jì)算的值的平滑過(guò)渡，即使分別在由電壓法和積分法計(jì)算的值之間存在充電比率差異也是如此。而且，上述方法能夠?qū)崿F(xiàn)類似于圖8中所示的充電比率圖表的充電過(guò)程，允許準(zhǔn)確且容易地執(zhí)行完全充電檢測(cè)。
此外，這就使得不必太堅(jiān)持積分準(zhǔn)確性，允許系統(tǒng)用廉價(jià)且簡(jiǎn)單的元件構(gòu)成。
而且，在使用鋰離子電池的情況下應(yīng)用了CCCV(恒流恒壓)系統(tǒng)，因此需要時(shí)間在接近完全充電時(shí)檢測(cè)充電比率。因此，如果接近完全充電時(shí)的充電比率計(jì)算準(zhǔn)確性低，則充電剩余時(shí)間的檢測(cè)準(zhǔn)確性也降低。另一方面，使用上述方法可能準(zhǔn)確地檢測(cè)充電容量，這使得充電剩余時(shí)間的計(jì)算準(zhǔn)確性也增加了。
本實(shí)施例在放電開(kāi)始處使用按照積分法計(jì)算的剩余容量比率，續(xù)之以逐漸改變到使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率。也需要在接近放電末期時(shí)檢測(cè)使用電壓法計(jì)算的剩余容量，從而確保在放電末期保持終止電壓和剩余容量比率0％一致，以便徹底執(zhí)行到電壓法的切換。
在檢測(cè)剩余容量的情況下，電壓法和積分法之間的轉(zhuǎn)換會(huì)需要參數(shù)，其也稱為電壓法可靠性，以根據(jù)該電壓法可靠性，通過(guò)將電壓法得到的剩余容量比率與積分法得到的剩余容量比率加權(quán)相加，來(lái)計(jì)算最終剩余容量比率。如上所述，涉及使用按照電壓法計(jì)算的剩余容量比率的加權(quán)加法提供了穩(wěn)定的檢測(cè)，而沒(méi)有突然改變剩余容量比率。
電壓法可靠性表示為參數(shù)，其確定，取決于環(huán)境條件或負(fù)載條件，由電壓法測(cè)量的值用于檢測(cè)使用的可靠率。
因此，積分法的可靠性由{100(％)-電壓法可靠性(％)}表示。在計(jì)算電壓法可靠性時(shí)，通過(guò)結(jié)合下面三種系數(shù)來(lái)計(jì)算最終可靠性取決于放電電壓的可靠性系數(shù)；取決于使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率的可靠性系數(shù)和取決于溫度的可靠性系數(shù)。
下面，描述了如何計(jì)算取決于放電電壓的可靠性系數(shù)，取決于使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率的可靠性系數(shù)，和取決于溫度的可靠性系數(shù)，以及計(jì)算電壓法可靠性的方法。
如圖10中所示，取決于放電電壓的可靠性系數(shù)應(yīng)該提供隨著電壓的減低而增加的可靠性系數(shù)，因此可以通過(guò)下面的等式計(jì)算。如果下面等式得到的可靠性系數(shù)的結(jié)果小于1，則該可靠性系數(shù)表示為1。
取決于放電電壓的可靠性系數(shù)＝-0.002×放電電壓(mV)+33例如，如果放電電壓值假定為12800mV，則取決于放電電壓的可靠性系數(shù)給定為-0.002×12800+33＝7。
如圖11中所示，取決于使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率的可靠性系數(shù)應(yīng)該提供隨著使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率減低而突然增加的可靠新系數(shù)，由此可以通過(guò)下面表達(dá)式計(jì)算。如果下面等式得到的可靠性系數(shù)結(jié)果小于1，則該可靠性系數(shù)表示為1。例如，如果使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率為20％，在下面等式中，用2000替代20％乘以100得到的值，作為使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率。
取決于使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率(％)的可靠性系數(shù)＝(10000-使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率(％×100))/(使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率(％×100)×1.2)+0.1例如，如果使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率假定為20％，則取決于使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率的可靠性系數(shù)給定為(10000-2000)/(2000×1.2)+0.1＝3.43。
此外，蓄電池的內(nèi)阻隨著溫度的降低而增加，因此還必須考慮溫度的變化。例如，對(duì)安裝蓄電池的電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，合理的假定是周圍環(huán)境溫度從30℃或以上變化到凝固點(diǎn)或更低。在這種情況下，內(nèi)阻會(huì)增大該幾倍或更多，內(nèi)阻差導(dǎo)致剩余容量比率測(cè)量中準(zhǔn)確性的降低。
取決于溫度的可靠性系數(shù)應(yīng)該隨著溫度的增加呈線性增加，因此可以由下面的等式計(jì)算。
取決于溫度的可靠性系數(shù)＝0.16×溫度(℃)-5.6例如，如果溫度假定為15℃，則取決于溫度的可靠性系數(shù)給定為0.16×15-5.6＝-3.2。
使用上述三種可靠性系數(shù)用于將各個(gè)系數(shù)代入到下述等式中，對(duì)定義了計(jì)算值有多可靠的電壓法可靠性進(jìn)行計(jì)算。
電壓法可靠性(％)＝(取決于放電電壓的可靠性系數(shù)+取決于溫度的可靠性系數(shù))×取決于電壓法計(jì)算的剩余容量比率的可靠性系數(shù)。
例如，如果取決于放電電壓的可靠性系數(shù)，取決于使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率的可靠性系數(shù)，以及取決于溫度的可靠性系數(shù)分別假定為7，3.43和-3.2，則電壓法可靠性(％)給定為(7-3.2)×3.43＝13.03(％)。在此，當(dāng)(取決于放電電壓的可靠性系數(shù)+取決于溫度的可靠性系數(shù))的總和等于或者小于1時(shí)，指定上述總和值為1。
圖13中示出均通過(guò)上述方法得到的，在使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率(％)和電壓法可靠性(％)之間的關(guān)系。在圖13中，示出了不同溫度的曲線圖。在考慮使用電壓法的檢測(cè)引起在中間電勢(shì)范圍內(nèi)、剩余容量測(cè)量中較低的準(zhǔn)確性這一特征，以及使用功率積分法的檢測(cè)引起在放電過(guò)程末期測(cè)量中較低的準(zhǔn)確性這另一特征之后，建立計(jì)算電壓法可靠性的表達(dá)式以適應(yīng)下述電壓法可靠性的特征。在0到100％的范圍內(nèi)給出電壓法可靠性，并且可靠性越高，就以越高的比率使用按照電壓法計(jì)算的剩余容量比率。
1、在剩余容量比率從100到大約30％的范圍內(nèi)，使用按照電壓積分法計(jì)算的剩余容量的檢測(cè)結(jié)果。
2、在剩余容量比率從30到大約5％的范圍內(nèi)，使用根據(jù)基于電壓法可靠性的比值，把使用電壓積分法計(jì)算的剩余容量與使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率相加所得到的值。
3、在剩余容量比率等于或小于5％的范圍內(nèi)，使用按照電壓法計(jì)算的剩余容量比率的檢測(cè)結(jié)果。
在本實(shí)施例中，如圖14中所示，在放電開(kāi)始使用積分法，在放電末期使用電壓法，而且在中間電勢(shì)范圍內(nèi)，通過(guò)根據(jù)從上述表達(dá)式中計(jì)算出的電壓法可靠性，將使用電壓法計(jì)算的剩余容量比率與使用積分法計(jì)算的剩余容量比率進(jìn)行加權(quán)相加，計(jì)算最終剩余容量比率(％)。如上所述，涉及使用按照電壓法計(jì)算的剩余容量比率的加權(quán)相加，提供了從積分法到電壓法的逐漸過(guò)渡。
現(xiàn)在參考圖15中的流程圖，對(duì)使用上述電壓法檢測(cè)電池組剩余容量的方法進(jìn)行描述。
當(dāng)開(kāi)始計(jì)算剩余容量的處理時(shí)，圖2中示出的電池單元7、電流測(cè)量電阻9和熱敏電阻8分別測(cè)量放電電壓、放電電流和溫度，并且將每個(gè)測(cè)量值提供給微計(jì)算機(jī)10(步驟S1511)。
微計(jì)算機(jī)10根據(jù)所提供的電壓值執(zhí)行使用電壓法的剩余容量檢測(cè)(步驟S1512)。微機(jī)通過(guò)將根據(jù)(電流×阻抗)計(jì)算的下降電壓與所提供的測(cè)量電壓相加來(lái)計(jì)算無(wú)負(fù)載測(cè)量電壓，以從表示該電壓和蓄電池剩余容量比率之間關(guān)系的特征曲線數(shù)據(jù)中獲得蓄電池的剩余容量。表示該電壓和蓄電池剩余容量比率之間關(guān)系的數(shù)據(jù)可以預(yù)先通過(guò)從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中導(dǎo)出關(guān)系而得到，由此提供電壓和容量關(guān)系的數(shù)據(jù)表。可以使用數(shù)據(jù)表，從對(duì)應(yīng)電壓中計(jì)算出來(lái)容量。
接下來(lái)，在微計(jì)算機(jī)10中執(zhí)行根據(jù)測(cè)量的電流和電壓對(duì)放電功率的計(jì)算(功率＝電流×電壓)。計(jì)算的放電功率對(duì)每個(gè)一定時(shí)間段進(jìn)行積分處理，從而得到從放電過(guò)程開(kāi)始已經(jīng)積分的積分功率輸出(步驟S1513)。在步驟S1514中，根據(jù)在步驟S1513中得到的積分功率輸出對(duì)預(yù)先從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的蓄電池可放電功率的比率，執(zhí)行剩余容量的計(jì)算。具體地說(shuō)，由下述表達(dá)式得到剩余容量比率。
剩余容量比率(％)＝積分功率/可放電功率×100接下來(lái)，進(jìn)行電壓法可靠性的計(jì)算(步驟S1515)，該電壓法可靠性用于確定優(yōu)選使用按照電壓法計(jì)算的剩余容量比率和按照功率積分法計(jì)算的剩余容量比率中的哪一個(gè)。使用取決于放電電壓的可靠性系數(shù)、取決于按照電壓法計(jì)算的剩余容量的可靠性系數(shù)、和取決于溫度的可靠性系數(shù)計(jì)算電壓法可靠性。
在步驟S1515中計(jì)算電壓法可靠性之后，使用電壓法可靠性(％)執(zhí)行計(jì)算(1-電壓法可靠性(％))以獲得積分法可靠性。此外，采用涉及使用電壓法可靠性的加權(quán)相加，通過(guò)將電壓法可靠性乘以按照電壓法計(jì)算的剩余容量比率(％)得到的值，和將積分法可靠性乘以按照積分法計(jì)算的剩余容量比率相加，來(lái)計(jì)算最終剩余容量比率(步驟S1516)。
例如，如果假定按照電壓法計(jì)算的剩余容量比率、按照功率積分法計(jì)算的剩余容量比率和電壓法可靠性分別為30％、40％和20％，則通過(guò)30×0.20+40×(1-0.20)的計(jì)算得到最終剩余容量比率為38％。
作為使用上述方法測(cè)量剩余容量比率的結(jié)果，在當(dāng)剩余容量比率達(dá)到0％時(shí)這一時(shí)間點(diǎn)上，結(jié)束放電過(guò)程。
使用上述方法有效地以高準(zhǔn)確性檢測(cè)剩余容量比率，這是因?yàn)?，在接近放電末期的區(qū)域使用電壓法檢測(cè)，還因?yàn)樵诮咏虚g電勢(shì)范圍的區(qū)域中使用功率積分法(或者電流積分法)檢測(cè)剩余容量，在該中間電勢(shì)區(qū)域，例如在使用鋰離子電池時(shí)，會(huì)導(dǎo)致使用電壓法的測(cè)量中準(zhǔn)確性的降低，從而使得從放電開(kāi)始至末期的所有時(shí)期內(nèi)可以高準(zhǔn)確性地提供剩余容量比率的檢測(cè)。
雖然在前面已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，并且可以基于本發(fā)明的技術(shù)概念進(jìn)行各種修改。
例如，上述實(shí)施例中給出的數(shù)值只是示例，而且允許根據(jù)需要使用與上述不同的數(shù)值。
此外，除了上述鋰離子電池之外，本發(fā)明還可用于各種類型電池，諸如Ni-Cd(鎳-鎘)電池和Ni-MH(鎳-氫)電池。
此外，電池組中包括的微計(jì)算機(jī)機(jī)可以是還提供保護(hù)電路功能的微計(jì)算機(jī)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要在附帶的權(quán)利要求或其等價(jià)物的范圍內(nèi)，就可以取決于設(shè)計(jì)需要和其他因素進(jìn)行各種改動(dòng)、結(jié)合、變形和替換。
權(quán)利要求
1.一種蓄電池的充電方法，包括使用積分法執(zhí)行蓄電池充電比率的檢測(cè)，在積分法中，通過(guò)對(duì)蓄電池電流值或功率值積分一定時(shí)間來(lái)計(jì)算電池容量；使用電壓法執(zhí)行蓄電池充電比率的檢測(cè)，在電壓法中，測(cè)量蓄電池的電壓值，并且基于在該電壓值和充電比率之間的相互關(guān)系計(jì)算充電比率；以及根據(jù)蓄電池的充電比率，執(zhí)行由積分法檢測(cè)的充電比率與由電壓法檢測(cè)的充電比率的加權(quán)相加，由此檢測(cè)最終的充電比率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的蓄電池充電方法，還包括在電壓法中預(yù)先設(shè)定參考充電比率，用于檢測(cè)在充電過(guò)程中是否接近完全充電；如果蓄電池的充電比率小于參考充電比率，則使用積分法執(zhí)行充電比率檢測(cè)；以及根據(jù)它的充電比率，執(zhí)行由積分法檢測(cè)的充電比率和由電壓法檢測(cè)的充電比率的加權(quán)相加，由此檢測(cè)最終的充電比率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的蓄電池的充電方法，其中從通過(guò)電壓法、基于參考充電比率計(jì)算的電壓法可靠性中，得到在加權(quán)相加中使用的加權(quán)因子。
4.一種具有蓄電池的電池組，該電池組包括可對(duì)蓄電池的電壓和電流進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量單元；以及電池容量計(jì)算單元；其中該電池容量計(jì)算單元包括使用積分法檢測(cè)蓄電池充電比率的檢測(cè)裝置，在積分法中，通過(guò)對(duì)電流值或功率值積分一定時(shí)間來(lái)計(jì)算電池容量；使用電壓法檢測(cè)蓄電池充電比率的檢測(cè)裝置，在電壓法中，測(cè)量蓄電池的電壓值，并且基于該電壓值和充電比率之間的相互關(guān)系計(jì)算充電比率；以及用于根據(jù)蓄電池的充電比率，執(zhí)行由積分法檢測(cè)的充電比率與由電壓法檢測(cè)的充電比率的加權(quán)相加，由此檢測(cè)最終充電比率的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電池組，其中電池容量計(jì)算單元預(yù)先設(shè)定在電壓法中的參考充電比率，用于檢測(cè)在充電過(guò)程中是否接近完全充電；以及電池組還包括裝置用于，如果蓄電池的充電比率小于參考充電比率，則執(zhí)行使用積分法的充電比率檢測(cè)；以及根據(jù)它的充電比率，執(zhí)行由積分法檢測(cè)的充電比率與由電壓法檢測(cè)的充電比率的加權(quán)相加，由此檢測(cè)最終的充電比率。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的電池組，其中電池容量計(jì)算單元包括裝置用于，從通過(guò)電壓法、基于參考充電比率計(jì)算的電壓法可靠性中，獲得在加權(quán)相加中使用的加權(quán)因子。
7.一種檢測(cè)蓄電池剩余容量比率的方法，該方法包括使用積分法執(zhí)行對(duì)蓄電池的剩余容量比率的檢測(cè)，在該積分法中，通過(guò)對(duì)電流值或功率值積分一定時(shí)間來(lái)計(jì)算電池容量；使用電壓法執(zhí)行對(duì)蓄電池的剩余容量比率的檢測(cè)，在該電壓法中，測(cè)量該蓄電池的電壓值，并且根據(jù)該電壓值和剩余容量比率之間的相互關(guān)系計(jì)算該剩余容量比率；以及根據(jù)蓄電池的剩余容量比率，執(zhí)行由積分法檢測(cè)的剩余容量比率與由電壓法檢測(cè)的剩余容量比率的加權(quán)相加，由此檢測(cè)最終的剩余容量比率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的檢測(cè)蓄電池剩余容量比率的方法，還包括如果蓄電池的剩余容量比率高，則使用積分法執(zhí)行剩余容量比率檢測(cè)；如果蓄電池的剩余容量比率低，則根據(jù)其剩余容量比率，執(zhí)行由積分法檢測(cè)的剩余容量比率和由電壓法檢測(cè)的剩余容量比率的加權(quán)相加；以及在放電末期使用電壓法執(zhí)行剩余容量比率檢測(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的檢測(cè)蓄電池剩余容量比率的方法，其中從電壓可靠性中得到在加權(quán)相加中使用的加權(quán)因子，該電壓可靠性組合了從該蓄電池放電電壓獲得的可靠性系數(shù)、依據(jù)從電壓法獲得的剩余容量比率的可靠性系數(shù)、以及依據(jù)從蓄電池電池溫度獲得的溫度的可靠性系數(shù)。
10.一種具有蓄電池的電池組，包括可測(cè)量蓄電池的電壓、電流和溫度的測(cè)量單元；以及電池容量計(jì)算單元；其中該電池容量計(jì)算單元包括使用積分法檢測(cè)蓄電池剩余容量比率的檢測(cè)裝置，在該積分法中，通過(guò)對(duì)蓄電池的電流值或功率值積分一定時(shí)間來(lái)計(jì)算電池容量；使用電壓法檢測(cè)蓄電池剩余容量比率的檢測(cè)裝置，在該電壓法中，測(cè)量該蓄電池的電壓值，然后根據(jù)該電壓值和剩余容量比率之間的相互關(guān)系計(jì)算該剩余容量比率；以及用于根據(jù)蓄電池的剩余容量比率，執(zhí)行由積分法檢測(cè)的剩余容量比率與由電壓法檢測(cè)的剩余容量比率的加權(quán)相加，由此檢測(cè)最終的剩余容量比率的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的電池組，其中如果蓄電池的剩余容量比率高，則電池容量計(jì)算單元使用積分法執(zhí)行剩余容量比率檢測(cè)；如果蓄電池剩余容量比率低，根據(jù)其剩余容量比率，執(zhí)行由積分法檢測(cè)的充電比率和由電壓法檢測(cè)的剩余容量比率的加權(quán)相加；以及在放電末期使用電壓法執(zhí)行剩余容量比率檢測(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的電池組，其中該電池容量計(jì)算電壓從電壓可靠性中得到在加權(quán)相加中使用的加權(quán)因子，其中該電壓可靠性組合了從該蓄電池放電電壓獲得的可靠性系數(shù)、依據(jù)從電壓法獲得的剩余容量比率的可靠性系數(shù)、以及依據(jù)從蓄電池電池溫度獲得的溫度的可靠性系數(shù)。
13.一種具有蓄電池的電池組，該電池組包括可對(duì)蓄電池的電壓和電流進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量單元；以及電池容量計(jì)算單元；其中該電池容量計(jì)算單元包括可使用積分法檢測(cè)蓄電池充電比率的第一檢測(cè)器，在該積分法中，通過(guò)對(duì)蓄電池的電流值或功率值積分一定時(shí)間來(lái)計(jì)算電池容量；可使用電壓法檢測(cè)蓄電池充電比率的第二檢測(cè)器，在該電壓法中，測(cè)量蓄電池的電壓值，并且基于該電壓值和充電比率之間的相互關(guān)系計(jì)算該充電比率；以及加法器，其根據(jù)蓄電池的充電比率，執(zhí)行由積分法檢測(cè)的充電比率與由電壓法檢測(cè)的充電比率的加權(quán)相加，由此檢測(cè)最終的充電比率。
14.一種具有蓄電池的電池組，包括可對(duì)蓄電池的電壓、電流和溫度進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量單元；以及電池容量計(jì)算單元；其中該電池容量計(jì)算單元包括可使用積分法檢測(cè)蓄電池剩余容量比率的第一檢測(cè)器，在該積分法中，通過(guò)對(duì)蓄電池的電流值或功率值積分一定時(shí)間來(lái)計(jì)算電池容量；可使用電壓法檢測(cè)蓄電池剩余容量比率的第二檢測(cè)器，在該電壓法中，測(cè)量蓄電池的電壓值，并且基于該電壓值和剩余容量比率之間的相互關(guān)系計(jì)算剩余容量比率；以及加法器，其根據(jù)蓄電池的剩余容量比率，執(zhí)行由積分法檢測(cè)的剩余容量比率與由電壓法檢測(cè)的剩余容量比率的加權(quán)相加，由此檢測(cè)最終的剩余容量比率。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種蓄電池充電方法，其包括如下步驟使用積分法對(duì)蓄電池的充電比率進(jìn)行檢測(cè)，該積分法通過(guò)對(duì)電流值或功率值積分一定時(shí)間來(lái)計(jì)算電池容量；使用電壓法對(duì)蓄電池的充電比率進(jìn)行檢測(cè)，在該電壓法中測(cè)量蓄電池的電壓值，并且根據(jù)該電壓值和充電比率之間的相互關(guān)系計(jì)算充電比率；以及根據(jù)蓄電池的充電比率，執(zhí)行由積分法檢測(cè)的充電比率與由電壓法檢測(cè)的充電比率的加權(quán)相加，由此檢測(cè)最終的充電比率。
文檔編號(hào)H02J7/10GK1691461SQ20051007622
公開(kāi)日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者穗刈正樹(shù), 佐佐木太一 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社