電池控制ic及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電池控制IC及其控制方法。電池控制IC包括：電壓測量部件，在正常電流模式中測量形成電池組的多個單位電池單元中的每一個的電壓值，并且在短時大電流模式中測量在正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的單位電池單元的電壓值；以及計算部件，基于在正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的單位電池單元的在短時大電流模式中測量的電壓值，計算在短時大電流模式中的電池組的可用功率值。
【專利說明】電池控制IC及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電池控制IC (集成電路)及其控制方法。
【背景技術】
[0002]在安裝在PC (個人計算機)中的CPU (中央處理單元)之中，存在一種類型的CPU，其具有改變它的操作頻率的功能(在下文中稱為“可變頻率功能”)以便保持功耗、計算性能和可靠性(使用年限)之間的平衡。具有可變頻率功能的CPU降低正常操作狀態(tài)中的時鐘頻率，由此防止功耗的增大，和/或將CPU維持在低溫度并且由此防止可靠性的劣化。另一方面，在來自一個或更多個應用的資源請求增加時，具有可變頻率功能的CPU升高時鐘頻率并且由此增大計算性能。然而，如果長時間將時鐘頻率保持在高頻率，則CPU的功耗和溫度增大并且因此可靠性劣化。因此，在其間將時鐘頻率保持在高頻率的時段被限制為短時段，諸如10ms。
[0003]注意,在具有可變頻率功能的CPU由從其中組合了多個二次電池單元(secondarybattery cells)的電池組(電池)供應的電力驅動時，高速操作狀態(tài)中的時鐘頻率基于該電池組的可用功率的量來被確定。(更具體地，基于可用功率的量確定高速操作狀態(tài)中的時鐘頻率應該從正常操作狀態(tài)中的時鐘頻率起增大多少。)注意，已經要求計算電池組的可用功率值的電池控制半導體集成電路裝置(在下文中稱為“電池控制1C”)應該在執(zhí)行高速操作的短周期內立即計算出電池組的可用功率值。
[0004]順便提及，日本未經審查的專利申請公開N0.2010-34016公開了以高精度測量放電過電流的檢測電流值的評估設備。此外，日本未經審查的專利申請公開N0.2003-79059公開了車載的電池組控制設備，其防止過充電/過放電并且能夠利用簡單的配置使電池的可用容量范圍變寬并且由此減少設備的尺寸和重量。此外，日本未經審查的專利申請公開N0.2001-51029公開了一種包括內部電路的可再充電的電池，其能夠根據(jù)電池的使用狀態(tài)向外部輸出電池的剩余容量并且能夠提高可再充電的電池的使用效率。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)以下問題。如上所述，已經要求電池控制IC (電池控制半導體集成電路裝置)在執(zhí)行CPU或裝備有CPU的系統(tǒng)的高速操作的短周期內立即計算出電池組的可用功率值。根據(jù)本說明書和附圖的以下描述，要解決的其它問題以及新穎的特征將變得清晰。
[0006]本發(fā)明的第一方面是一種電池控制1C，其包括計算部件，所述計算部件基于在形成電池組的多個單位電池單元之中的在正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的單位電池單元的在短時大電流模式中測量的電壓值，來計算在短時大電流模式中的電池組的可用功率值。
[0007]此外，本發(fā)明的另一個方面是一種用于電池控制IC的控制方法，其包括:基于在形成電池組的多個單位電池單元之中的在正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的單位電池單元的在短時大電流模式中測量的電壓值，來計算在短時大電流模式中的電池組的可用功率值。
[0008]此外，本發(fā)明的另一個方面是一種用于電池控制IC的控制方法，其包括:基于在包括短時大電流模式時段的測量時段中測量的單位電池單元的電壓值與不包括短時大電流模式時段的測量時段中測量的單位電池單元的電壓值之間的差，來計算電池組的可用功率值。
[0009]根據(jù)該方面，可以提供能夠立即計算出在短時大電流模式中的電池組的可用功率值的電池控制1C。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]根據(jù)和附圖一起進行的特定實施例的以下描述，上述和其它方面、優(yōu)點和特征將更明白，在附圖中:
[0011]圖1是示出根據(jù)第一實施例的配備有電池控制IC的計算機系統(tǒng)的配置示例的框圖；
[0012]圖2是示出根據(jù)第一實施例的電池控制IC的操作的流程圖；
[0013]圖3是示出根據(jù)第一實施例的電池控制IC的可用功率值Pmax的計算操作的流程圖；
[0014]圖4A是用于說明根據(jù)第一比較示例的電池控制IC的圖；
[0015]圖4B是用于說明根據(jù)第二比較示例的電池控制IC的圖；
[0016]圖4C是用于說明根據(jù)第一實施例的電池控制IC的圖；
[0017]圖5是示出根據(jù)第二實施例的配備有電池控制IC的計算機系統(tǒng)的配置示例的框圖；
[0018]圖6A是由根據(jù)第二實施例的電池控制IC查閱(refer to)的概念上的初始值表格；
[0019]圖6B是用于說明由根據(jù)第二實施例的電池控制IC查閱的初始值表格的圖；
[0020]圖7是用于說明用于由根據(jù)第三實施例的電池控制IC查閱的初始值表格的校正方法的圖；以及
[0021]圖8是示出根據(jù)第四實施例的電池控制IC的操作的時序圖。
【具體實施方式】
[0022]在下文中參考【專利附圖】

【附圖說明】實施例。應當注意，以簡化方式制作附圖，并且因此實施例的技術范圍不應該基于那些附圖被狹窄地解釋。此外，相同的組件被分配相同的符號并且它們的重復的說明被省略。
[0023]在以下實施例中，必要時，通過使用分離的節(jié)或分離的實施例說明本發(fā)明。然而除非明確地指定，否則那些實施例不是彼此不相關聯(lián)的。即，它們是以一個實施例是另一個實施例的一部分或整體的修改示例、應用示例、詳細示例、或補充示例的這種方式關聯(lián)的。此外，在下面實施例中，在提到元素等的數(shù)字(包括數(shù)量、值、量、范圍等)時，除了明確地指定該數(shù)字或該數(shù)字顯然基于它的原理限于具體的數(shù)字的情況之外，該數(shù)字不限于具體的數(shù)字。也就是說，還可以使用比該具體的數(shù)字大的數(shù)字或小的數(shù)字。[0024]此外，在以下實施例中，除了其中明確地指定該組件或基于它的原理該組件顯然必不可少的情況之外，它們的組件(包括操作步驟等)不一定是必不可少的。類似地，在以下實施例中，在提到一個或更多個組件等的形狀、位置關系等時，與該形狀基本上類似或相像的形狀等也被包括在該形狀內，除了其中明確地指定該形狀或基于它的原理消除類似或相像的形狀的情況之外。這對于上述的數(shù)字等(包括數(shù)量、值、量、范圍等)也是成立的。
[0025]第一實施例
[0026]圖1是示出根據(jù)第一實施例的配備有電池控制半導體集成電路裝置(在下文中稱為“電池控制1C”)的計算機系統(tǒng)的框圖。通過使用公知的CMOS制造工藝將電池控制IC形成(但是不限于)在由一個單晶硅(諸如硅)制成的半導體襯底上。根據(jù)本實施例的電池控制IC基于在構成電池組的多個二次電池單元之中的在正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的二次電池單元的在短時大電流模式中測量的電壓值，來計算在短時大電流模式中的電池組的可用功率值Pmax。結果，根據(jù)本實施例的電池控制IC可以在沒有增大電路尺寸的情況下立即計算出在短時大電流模式中的電池組的可用功率值。在下文中詳細說明實施例。
[0027]圖1中示出的計算機系統(tǒng)包括電池組部件I和系統(tǒng)板2。
[0028]系統(tǒng)板2包括從電池組部件I向其供應電力的負載Ld以及到負載Ld的寄生電阻Rsys0此外，系統(tǒng)板2包括外部電源連接端子，其根據(jù)需要連接到外部電源并且由此通過其供應電力。注意，存在于負載Ld的高電位側電源端子中的節(jié)點Nmin處的電壓限定確保負載Ld的操作的最小電壓Vmin。系統(tǒng)板2在節(jié)點Nmin的電壓等于或大于最小電壓Vmin的條件之下正確地操作。因此，系統(tǒng)板2要求外部電源和電池組部件I滿足這個條件?？商娲?，系統(tǒng)板2根據(jù)從電池組部件I提供的信息控制負載Ld本身的操作使得滿足這個條件。
[0029]外部電源是例如AC適配器等。此外，負載Ld包括至少一個半導體組件。例如，負載Ld包括MPU (微處理單元)、RAM (隨機訪問存儲器)、SSD (固態(tài)盤)等。
[0030]負載Ld在正常操作狀態(tài)中降低時鐘頻率，由此防止功耗的增大，和/或將負載Ld維持在低溫度并且由此防止可靠性的劣化。另一方面，在來自一個或更多個應用的資源請求增加時，負載Ld升高時鐘頻率并且由此增大計算性能。然而,如果長時間將時鐘頻率保持在高頻率，則功耗和溫度增大并且因此可靠性劣化。因此，在其間將時鐘頻率保持在高頻率的時段被限制為短時段，諸如10ms。
[0031]在下面說明中，假設負載Ld的功耗根據(jù)時鐘頻率被基本確定并且功耗不根據(jù)負載Ld執(zhí)行的處理的類型而大大波動。因此，假設負載Ld的功耗在時鐘頻率低的正常操作模式中較低，并且負載Ld的功耗在時鐘頻率高的高速操作模式中較高。如先前提到的，其消耗電力的一個或更多個主要組件為一個或更多個半導體組件(特別地，一個或更多個CMOS半導體組件)的負載Ld滿足這個條件。注意，負載Ld的正常操作模式也可以被稱為“正常電流模式”，這是因為來自電池組的放電電流較小。此外，負載Ld的高速操作模式也可以被稱為“短時大電流模式”，這是因為來自電池組的放電電流大并且它的持續(xù)時間短。
[0032]系統(tǒng)板2通過使用布置在電池組部件I中的電池組作為它的電源(或它的電源的一部分)來操作。換句話說，系統(tǒng)板2因為供應來自電池組的放電電流而操作。另外,在諸如AC適配器之類的外部電源連接到外部電源連接端子時，系統(tǒng)板2通過從外部電源向電池組供應充電電流來對電池組充電。
[0033]電池組部件I包括構成電池組的M個二次電池單元(單位電池單元)C_1到C_M (M是不小于2的整數(shù))、充電控制電路12、放電控制電路13、電流測量電阻元件R1、與這些組件連接的電池控制IC11、以及電池組的電流路徑上的寄生電阻Rbat。
[0034]充電控制電路12包括例如并聯(lián)地布置在電池組的電流路徑上的二極管以及MOS晶體管。放電控制電路13包括例如并聯(lián)地布置在電池組的電流路徑上的二極管以及MOS
晶體管。
[0035]例如，在電池組被充電時，根據(jù)從電池控制ICll輸出的一個或更多個控制信號，充電控制電路12的MOS晶體管被導通并且放電控制電路13的MOS晶體管被截止。結果，通過充電控制電路12的MOS晶體管和放電控制電路13的二極管將充電電流從系統(tǒng)板2供應到電池組。另一方面，在電池組被放電時，根據(jù)從電池控制ICll輸出的一個或更多個控制信號，充電控制電路12的MOS晶體管被截止并且放電控制電路13的MOS晶體管被導通。結果，通過放電控制電路13的MOS晶體管和充電控制電路12的二極管將來自電池組的放電電流供應到系統(tǒng)板2中的負載LcL注意，寄生電阻Rbat包括充電控制電路12和放電控制電路13兩者中的MOS晶體管的導通電阻。
[0036]構成電池組的二次電池單元C_1到C_M包括二次電池B_1到B_M和與相應的二次電池B_1到B_M串聯(lián)連接的寄生電阻R_1到R_M。電流測量電阻元件Ri被串聯(lián)布置在電池組的電流路徑上。
[0037]電池控制ICll包括寄存器(存儲部件)112、電壓測量部件113、電流測量部件114、計算部件116和控制部件111。
[0038]寄存器112存儲各種參數(shù)。電壓測量部件113測量構成電池組的二次電池單元C_1到C_M中的每一個的電壓。具體地，電壓測量部件113測量構成電池組的二次電池單元C_1到C_M中的每一個兩端的電位差。電流測量部件114測量流過電池組的電流路徑的電流。具體地，電流測量部件114測量串聯(lián)布置在電池組的電流路徑上的電阻元件Ri兩端的電位差，由此測量流過電流路徑的電流。
[0039]計算部件116基于電壓測量部件113和電流測量部件114的相應的測量結果輸出電池組的可用功率值Pmax。注意,可用功率值Pmax是與短時大電流模式中電池組可以輸出的電功率和正常電流模式中電池組輸出的電功率之間的差(可用量)對應的電功率值。這個可用功率值Pmax的信息被供應給系統(tǒng)板2。
[0040]控制部件111控制這些組件的操作，控制電池組的充電和放電之間的切換，并且控制充電/放電的量，使得電池組正確地操作。
[0041][電池控制ICll的操作]
[0042]接下來，參考圖2詳細說明電池控制ICll的操作。圖2是示出電池控制ICll的操作的流程圖。注意，實線表示過程流并且虛線表示數(shù)據(jù)流。
[0043]如圖2所示，首先，電池控制ICll被初始化(步驟S101)。在初始化中，設定例如被用作模式確定的準則(criterion)的指定值(閾值)。稍后描述初始化的細節(jié)。
[0044]注意，寄存器112被用作各種參數(shù)等的數(shù)據(jù)存儲地方。例如，寄存器112存儲用作模式確定準則的指定值(閾值)、正常電流模式中測量的電流值I_a、短時大電流模式中測量的電流值I_b、正常電流模式中測量的各個二次電池單元C_1到C_M的電壓值Vcell_a_l到Vcell_a_M (在下文中，這些電壓可以被統(tǒng)稱為“Vcell_a”)等等。注意，用作模式確定準則的指定值的信息是在初始化過程(步驟S101)中從系統(tǒng)板2供應的。稍后也描述包括這些參數(shù)的各種參數(shù)的細節(jié)。
[0045]接下來，整個過程被分成并且處理作為電壓測量過程、電流測量過程和功率集成(integration)過程。電壓測量過程和電流測量過程被并行地執(zhí)行。然后，在功率集成過程中，基于電壓測量過程和電流測量過程的各個處理結果來計算二次電池單元C_1到C_M的累積(cumulative)功率量(即，剩余電池量)。
[0046]首先，說明電流測量過程。在電流測量過程中，電流測量部件114測量電阻元件Ri兩端的電位差，由此測量流過電池組的電流路徑的電流值I (步驟S104)。
[0047]接下來，說明電壓測量過程。電壓測量過程包括模式確定過程(步驟S102)、過程選擇過程(步驟S103)、正常電流模式過程(步驟S110)、和短時大電流模式過程(步驟S120)。
[0048]在電壓測量過程中，首先，模式確定過程被執(zhí)行(步驟S102)。在模式確定過程中，例如，控制部件111基于電流測量部件114測量的電流值I確定模式。具體地，控制部件111在電流值I等于或小于指定值時確定計算機系統(tǒng)處于正常電流模式，并且在電流值I大于指定值時確定計算機系統(tǒng)處于短時大電流模式。注意，當確定計算機系統(tǒng)處于正常電流模式時，電流值I作為電流值1_&被存儲到寄存器112中，然而當確定計算機系統(tǒng)處于短時大電流模式時，電流值I作為電流值I_b被存儲到寄存器112中。
[0049]其后，基于模式確定結果來選擇過程(步驟S103)。具體地，當確定計算機系統(tǒng)處于正常電流模式(在步驟S103處為“是”)時，過程變?yōu)檎ｋ娏髂Ｊ竭^程(步驟S110)，然而當確定計算機系統(tǒng)處于短時大電流模式(在步驟S103處為“否”)時，過程變?yōu)槎虝r大電流模式過程(步驟S120)。注意，在正常電流模式過程(步驟S110)或者短時大電流模式過程(步驟S120)中，在完成該過程后，過程返回到模式確定過程(步驟S102)。
[0050]接下來，說明功率集成過程。在功率集成過程中，作為電池控制IC的基本功能之一，電池控制IC計算累積功率量，即，剩余電池量。電池控制IC根據(jù)正常電流模式過程(步驟S110)或短時大電流模式過程(步驟S120)中測量和計算的電池組的電壓與該點處的電流測量過程(步驟S104)中測量的電流值的乘積，來計算功耗值。以規(guī)律的間隔獲得這個功耗值以便計算功率量。然后，通過從整個電池組的剩余功率量中減去獲得的功率量來獲得電池組的剩余電池量。在這個流程中，已經說明了電池組的放電模式。在電池組的充電模式的情況下，通過將充電功率量添加到剩余功率量來計算電池組的剩余電池量。
[0051][電池控制ICll的更詳細的操作]
[0052]接下來，參考圖3說明電池控制ICll的更詳細操作。圖3是示出電池控制ICll的可用功率值Pmax的計算操作的流程圖。
[0053]如圖3所示，首先，電池控制ICll被初始化(步驟S101)。具體地，在初始化中，設定正常電流模式中的每個二次電池單元的寄生電阻值、電流測量電阻元件Ri的電阻值、寄生電阻Rbat的電阻值、充電控制電路12和放電控制電路13中的每一個的二極管的正向電壓降VF和MOS晶體管的導通電阻、系統(tǒng)板2的寄生電阻Rsys的電阻值、節(jié)點Nmin處的最小電壓Vmin、以及用作模式確定準則的指定值(閾值)。這些參數(shù)作為外部參數(shù)從系統(tǒng)板2供應并且存儲到寄存器112中。
[0054]此外，在初始化中，作為內部參數(shù)的變量N和MinN被設定為初始值“O”。此外，在初始化中，作為內部參數(shù)的VCmin、M、Vcell_a_l到Vcell_a_M、Vcell_b和Vbat_b也被設定。這些內部參數(shù)與上述的外部參數(shù)一起被存儲在寄存器112中。[0055]注意,變量M指示二次電池單元的數(shù)量。變量N在初始狀態(tài)中為0并且在操作開始之后變?yōu)镮到M之間的整數(shù)。變量Vcell_a_l到Vcell_a_M指示正常電流模式中測量的各個二次電池單元C_1到C_M的電壓值。變量VCmin指示正常電流模式中測量的各個二次電池單元C_1到C_M的電壓值之中的最低電壓值。變量MinN指示正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的二次電池單的信息(N值)。值MinN采用I到M之間的整數(shù)。值Vcell_b指示短時大電流模式中測量的二次電池單元C_MinN的電壓值。值Vbat_b指示短時大電流模式中的電池組的最低電壓值。
[0056]接下來，整個過程被分成并且處理作為電壓測量過程、電流測量過程和功率集成過程。電流測量過程和功率集成過程與上面參考圖2說明的電流測量過程和功率集成過程相同，并且因此省略它們的在附圖中的圖示和說明。
[0057]在下文中，說明電壓測量過程。電壓測量過程包括模式確定過程(步驟S102)、過程選擇過程(步驟S103)、正常電流模式過程(步驟S110)、和短時大電流模式過程(步驟
5120)。模式確定過程(步驟S102)和過程選擇過程(步驟S103)與上面參考圖2說明的那些相同。因此，在下文中主要說明正常電流模式過程(步驟S110)和短時大電流模式過程(步驟 S120)。
[0058]首先，說明正常電流模式過程(步驟SI 10)。
[0059]在正常電流模式過程中，首先，變量N從初始值“0”起加一(++N或N=N+1)(步驟SllDo注意，當重復加I并且變量N超過二次電池單元的數(shù)量M時，變量N再次被設定為“I”(步驟S111)。因此，變量N在初始狀態(tài)中為“0”并且在操作開始之后連續(xù)地變?yōu)檎麛?shù)
I至Ij M0
[0060]接下來，電壓測量部件113測量二次電池單元C_N的電壓值Vcell_a_N (步驟S112)。注意，如上所述，變量N連續(xù)地變?yōu)檎麛?shù)I到M。因此，電壓測量部件113連續(xù)地測量各個二次電池單元C_1到C_M的電壓值Vcell_a_l到Vcell_a_M。
[0061]接下來，執(zhí)行到變量MinN和VCmin中的代入過程(步驟S113)。
[0062]例如，當變量MinN為初始值“0”時，在電壓測量時的變量N本身(典型地，值“I”)被代入變量MinN中。同時，那時候測量的電壓值Vcell_a_N本身被代入變量VCmin中。
[0063]此外，當測量的電壓值Vcell_a_N小于變量VCmin時，該電壓值Vcell_a_N被代入變量VCmin中。同時，這個電壓測量時的變量N被代入變量MinN中。因為上述處理被重復，所以各個二次電池單元C_1到C_M的電壓值之中的最低電壓值被代入變量VCmin中。此外，顯示出該最低電壓值的二次電池單元的信息(N值)被代入變量MinM中。
[0064]接下來，說明短時大電流模式過程(步驟S120)。
[0065]在短時大電流模式過程中，首先，電壓測量部件113測量在正常電流模式中顯示出最低電壓值的二次電池單的在短時大電流模式中的電壓值Vcell_b (步驟
5121)。
[0066]接下來，執(zhí)行可用功率值Pmax的計算過程(步驟S122)。
[0067]首先，計算部件116將電壓值Vcell_b乘以二次電池單元的數(shù)量M并且將結果得到的值代入變量Vbat_b *(Vbat_b=Vcell_bXM)。因此，可以說變量Vbat_b指示短時大電流模式中的電池組的最低電壓。
[0068]接下來，計算部件116基于如下顯示的表達式(I)來計算電池組的總寄生電阻的改變，其是由從正常電流模式到短時大電流模式的切換所引起的。
[0069]Rcell=I (Vbat_b_VCminXM) |/| (I_b_I_a) |...(I)
[0070]接下來，計算部件116基于如下顯示的表達式(2)來計算短時大電流模式中的電池組的可用功率值Pmax。
[0071]Pmax=(VCminXM_I_aX Reell-VF-Vmin)/(Rcell+Rbat+Ri+Rsys)XVmin...(2)
[0072]注意，值VF指示充電控制電路12中的在電池組被放電時操作的二極管的正向電壓降。
[0073]其后，這個可用功率值Pmax被供應給系統(tǒng)板2 (步驟S123)。系統(tǒng)板2基于這個可用功率值Pmax來確定高速操作狀態(tài)中的時鐘頻率。
[0074]如上所述，根據(jù)本實施例的電池控制IC基于構成電池組的多個二次電池單元之中的在正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的二次電池單元的在短時大電流模式中測量的電壓值，來計算在短時大電流模式中的電池組的可用功率值Pmax。結果，根據(jù)本實施例的電池控制IC可以在沒有增大電路尺寸的情況下立即計算出在短時大電流模式中的電池組的可用功率值。
[0075]根據(jù)本實施例的電池控制ICl I在任何時候(例如，一秒一次)將例如短時大電流模式中的電池組的可用功率值Pmax的信息輸出到系統(tǒng)板2。
[0076]注意，如上所述，電池組的總寄生電阻(阻抗)通常根據(jù)電池組的放電電流的值(即，根據(jù)電流模式)而改變。因此，不必說，期望的是，根據(jù)基于短時大電流模式中測量的二次電池單元的電壓值而計算的總寄生電阻的差RcelI，來計算短時大電流模式中的電池組的可用功率值Pmax。然而，在計算機系統(tǒng)變?yōu)槎虝r大電流模式之后沒有足夠時間來測量所有二次電池單元的電壓值。此外，不期望的是僅僅為了計算可用功率值Pmax而特意進入短時大電流模式，這是因為這增大功耗。因此，要求在計算機系統(tǒng)變?yōu)槎虝r大電流模式時，電池控制IC應該通過充分利用正常電流模式中測量的每個二次電池單元的電壓值來有效地計算電池組的可用功率值Pmax。根據(jù)本實施例的電池控制ICll滿足這個要求。
[0077][電池控制ICll的有利效果的說明]
[0078]在下文中參考圖4A?4C以更詳細的方式說明根據(jù)本實施例的電池控制IC的有利效果。圖4A是示出根據(jù)第一比較示例的電池控制IC51的配置的一部分以及它的時序圖的圖。圖4B是示出根據(jù)第二比較示例的電池控制IC61的配置的一部分以及它的時序圖的圖。圖4C是示出根據(jù)本實施例的電池控制ICll的配置的一部分以及它的時序圖的圖。
[0079]通過使用其中電池組由三個二次電池單元C_1到C_3組成的示例來進行以下說明。此外，通過使用其中短時大電流模式(大電流模式)的持續(xù)時間是IOms以及二次電池單元的電壓測量時間是4ms的示例來進行以下說明。
[0080][根據(jù)第一比較示例的電池控制IC51]
[0081]首先，參考圖4A說明根據(jù)第一比較示例的電池控制IC51。
[0082]圖4A中示出的電池控制IC51至少包括電壓測量部件513、電流測量部件514、以及計算部件516。注意，電壓測量部件513、電流測量部件514、以及計算部件516分別對應于電壓測量部件113、電流測量部件114以及計算部件116。
[0083]注意，電壓測量部件513包括三個AD轉換器5131到5133，其分別測量三個二次電池單元C_1到C_3的電壓值。電壓測量部件513同時測量各個二次電池單元C_1到C_3的電壓值。因此，即使在電池控制IC51在變?yōu)槎虝r大電流模式之后開始測量時，電池控制IC51也可以完成各個二次電池單元(:_1到C_3的電壓值的測量。也就是說，電池控制IC51可以立即計算出短時大電流模式中的電池組的可用功率值Pmax。
[0084]然而，存在如下的問題，即因為電池控制IC51需要包括與二次電池單元的數(shù)量相同的數(shù)量的AD轉換器，所以電池控制IC51不能防止電路尺寸的增大。
[0085][根據(jù)第二比較示例的電池控制IC61]
[0086]接下來，參考圖4B說明根據(jù)第二比較示例的電池控制IC61。
[0087]圖4B中示出的電池控制IC61至少包括電壓測量部件613、電流測量部件614、以及計算部件616。注意，電壓測量部件613、電流測量部件614、以及計算部件616分別對應于電壓測量部件113、電流測量部件114以及計算部件116。
[0088]注意，電壓測量部件613包括選擇部件6131以及一個AD轉換器6132。此外，選擇部件6131可以與電壓測量部件613分離地被提供?？刂撇考?11通過使用選擇部件6131連續(xù)地選擇三個二次電池單元C_1到C_3中的一個。AD轉換器6132連續(xù)地測量由選擇部件6131選擇的二次電池單元的電壓值。結果，電池控制IC61可以與二次電池單元的數(shù)量無關地通過使用一個AD轉換器來測量多個二次電池單元的電壓值。也就是說，電池控制IC61可以在不增大電路尺寸的情況下測量多個二次電池單元的電壓值。
[0089]然而，電池控制IC61 —個接一個測量各個二次電池單元C_1到C_3的電壓值。因此，假設一個二次電池單元的測量花費例如4ms，即使電池控制IC61企圖在短時大電流模式的持續(xù)時間內(例如，在IOms內)測量所有二次電池單元C_1到C_3的電壓值，所有電壓值的測量也花費比該持續(xù)時間長的時間，即，表示為“(4ms+c) X3>10ms”的時間。也就是說，電池控制IC61不能在短時大電流模式的持續(xù)時間內完成所有二次電池單元C_1到C_3的電壓值的測量。注意，時間c是在一個電壓測量操作與下一個電壓測量操作之間的準備所必需的時間。也就是說，存在如下的問題，即電池控制IC61不能立即計算出短時大電流模式中的電池組的可用功率值Pmax。
[0090][根據(jù)本實施例的電池控制IC11]
[0091]接下來，參考圖4C說明根據(jù)本實施例的電池控制IC11。
[0092]圖4C中示出的電池控制ICll具有與圖1中示出的類似的配置。然而，圖4C中示出的電池控制ICll包括選擇部件1131和AD轉換器1132來作為電壓測量部件113。注意，選擇部件1131可以與電壓測量部件113分離地被提供。此外，AD轉換器的數(shù)量應該小于二次電池單元的數(shù)量。
[0093]注意，在短時大電流模式中，電壓測量部件113僅僅測量在正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的二次電池單元的電壓值。因此，電池控制ICll可以(通過使用更少AD轉換器)在沒有增大電路尺寸的情況下立即計算出短時大電流模式中的電池組的可用功率值Pmax0
[0094]第二實施例
[0095]圖5是示出根據(jù)第二實施例的配備有電池控制IC的計算機系統(tǒng)的框圖。當與圖1中示出的電池控制ICll相比時，圖5中示出的電池控制ICll還包括測量一個或更多個二次電池單元的溫度(即，電池組的溫度)的溫度測量部件115。此外，圖5中示出的電池控制ICll在寄存器112中保持初始值表格。在初始值表格中，記錄根據(jù)一個或更多個二次電池單元的狀態(tài)的電池組的多個可用功率值。圖5中示出的電池控制ICll的其它配置與圖1中示出的電池控制ICll的類似，并且因此省略它的說明。
[0096]圖6A是由根據(jù)本實施例的電池控制IC查閱的概念上的初始值表格。此外，圖6B是用于說明該初始值表格的圖。
[0097]在圖6A和圖6B中示出的初始值表格中，記錄根據(jù)預定的二次電池單元(例如，表現(xiàn)出最低電壓值的二次電池單元)的溫度、區(qū)間(sectional)平均電流值(累積電流量)和電壓值的電池組的可用功率值Pmax。注意，橫軸表示預定的二次電池單元的溫度范圍(T-ratel、T_rate2等等)，并且縱軸表示預定的二次電池單元的電壓值范圍(V-rangel、V-range2 等等)以及累積電流量(RS0C_rangel、RS0C_range2 等等)。
[0098]根據(jù)本實施例的電池控制ICll根據(jù)測量的二次電池單元的溫度、累積電流量和電壓值，從初始值表格(像圖6A和6B中示出的那個)中提取可用功率值Pmax，并且輸出所提取的可用功率值Pmax。注意，當預定的二次電池單元的溫度、累積電流量和電壓值中的任意一個在初始值表格之外或者在兩個鄰近值之間時，可以通過線性插值獲得可用功率值Pmax0
[0099]即使在僅僅使用簡單的計算公式不能以高精度計算可用功率值Pmax的情況下，諸如在非線性區(qū)的情況下，根據(jù)本實施例的電池控制ICll也可以通過預先增大初始值表格的精度來以高精度輸出可用功率值Pmax。
[0100]此外，即使在其中計算機系統(tǒng)持續(xù)地處于正常電流模式而沒有一次改變到短時大電流模式的狀態(tài)中，根據(jù)本實施例的電池控制ICll也可以從初始值表格中提取和輸出可用功率值Pmax。
[0101]第三實施例
[0102]當與根據(jù)第二實施例的電池控制ICll相比時，根據(jù)第三實施例的電池控制ICll還具有根據(jù)計算部件116計算的一個或更多個可用功率值Pmax (—個或更多個實際測量值)自動校正記錄在初始值表格中的一個或更多個可用功率值Pmax的功能。
[0103]圖7是用于說明用于校正初始值表格的方法的圖。注意，實線表示給定溫度范圍(T-rate3)中的累積電流量和電壓值之間的關系。圖7中的黑色圓指示初始記錄在初始值表格中的可用功率值Pmax。圖7中的白色圓指示根據(jù)第一實施例等測量的可用功率值Pmax(實際測量值)。三角形指示基于實際測量值(圖7中的白色圓)通過線性插值獲得的可用功率值Pmax。
[0104]根據(jù)本實施例的電池控制ICll將記錄在初始值表格中的多個可用功率值Pmax(在圖中的黑色圓)重寫成實際測量值(在圖中的白色圓)或者基于實際測量值通過線性插值獲得的值(在圖中的三角形)。結果，即使在二次電池單元的特性改變(劣化)時，也可以自動校正在初始值表格中記錄的值和實際測量值之間的差別。因此，即使在特性隨時間改變時也可以以高精度持續(xù)輸出可用功率值Pmax。
[0105]第四實施例
[0106]圖8是示出根據(jù)第四實施例的電池控制IC的操作的時序圖。如圖8所示，根據(jù)本實施例的電池控制IC使得一個或更多個二次電池單元的電壓測量時間和電壓測量時段比短時大電流模式的持續(xù)時間長。
[0107]通過這樣做，在包括短時大電流模式的電壓測量時段中，要測量的二次電池單元的電壓值低。此外，在其它電壓測量時段中，要測量的二次電池單元的電壓值高。通過檢測這些電壓值之間的差，可以測量短時大電流模式中的一個或更多個二次電池單元的電壓值。
[0108]例如，假設短時大電流模式的持續(xù)時間是IOms并且電壓測量時段是25ms。此外，假設二次電池單元的電壓值在短時大電流模式中已經減少了 10%。在這種狀態(tài)中，與其它電壓測量時段相比，在包括短時大電流模式的電壓測量時段中觀察到4% (=10%X 10ms/25ms)的電壓降。換句話說，當與其它電壓測量時段相比在給定電壓測量時段中觀察到4%電壓降時,這意味著二次電池單元的電壓值在短時大電流模式中已經減少了 10%。
[0109]在根據(jù)第一到第三實施例的電池控制IC的情況下，當需要以高精度獲得短時大電流模式中的電壓時，必須使得電壓測量時間和電壓測量時段足夠地短于短時大電流模式的持續(xù)時間。在這種情況下，必須采用高速和低噪聲的一個或更多個AD轉換器等以用于電壓測量部件。此外，在操作期間的功耗增大。與這個對比，根據(jù)本實施例的電池控制IC使得可以以實用的精度和以低功耗測量短時大電流模式中的一個或更多個二次電池單元的電壓值。
[0110]注意，根據(jù)本實施例的電池控制IC的配置不限于根據(jù)第一到第三實施例的電池控制IC的配置。也就是說，也可以采用能夠實現(xiàn)上面利用本實施例說明的操作的其它配置。
[0111][與現(xiàn)有技術的差別]
[0112]日本未經審查的專利申請公開N0.2010-34016,N0.2003-79059 和 N0.2001-51029中公開的配置沒有考慮出乎意料地出現(xiàn)并且僅僅持續(xù)短時段的短時大電流模式中的電壓值測量。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術的那些配置不能以較短時間計算短時大電流模式中的電池組的可用功率值。此外，因為根據(jù)現(xiàn)有技術的那些配置要求大尺度的測量設備，所以它們不能直接應用于電池控制1C，其在操作期間實時測量電池組的電壓值。
[0113]上面已經基于實施例以具體的方式說明了由發(fā)明人做出的本發(fā)明。然而，本發(fā)明不限于上述實施例，并且不必說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進行各種修改。
[0114]本領域技術人員可以根據(jù)期望組合第一到第四實施例。
[0115]雖然已經依據(jù)若干實施例描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員將認識到本發(fā)明可以以在所附權利要求的精神和范圍內的各種修改來實踐，并且本發(fā)明不限于上述的示例。
[0116]此外，權利要求的范圍不被上述實施例限制。
[0117]此外，請注意， 申請人:的意圖是包含所有權利要求要素(甚至稍后在審查(prosecution)期間被修改的要素)的等同物。
【權利要求】
1.一種電池控制IC,包括: 電壓測量部件，在正常電流模式中測量形成電池組的多個單位電池單元中的每一個的電壓值，并且在短時大電流模式中測量在正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的單位電池單元的電壓值；以及 計算部件，基于在正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的單位電池單元的在短時大電流模式中測量的電壓值，來計算在短時大電流模式中的電池組的可用功率值。
2.根據(jù)權利要求1所述的電池控制1C，其中電壓測量部件在短時大電流模式中測量在多個單位電池單元之中的僅僅那個在正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的單位電池單元的電壓值。
3.根據(jù)權利要求1所述的電池控制1C，其中電壓測量部件包括比所述多個單位電池單元的數(shù)量更少的數(shù)量的電壓測量電路，其中每個電壓測量電路一次能夠測量僅僅一個單位電池單元的電壓值。
4.根據(jù)權利要求1所述的電池控制1C，其中電壓測量部件包括比所述多個單位電池單元的數(shù)量更少的數(shù)量的AD轉換器部件。
5.根據(jù)權利要求1所述的電池控制1C，其中計算部件基于在正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的單位電池單元的電壓值以及流到電池組的電流值來計算在短時大電流模式中的電池組的可用功率值。
6.根據(jù)權利要求1所述的電池控制1C，還包括存儲表格的存儲部件，根據(jù)單位電池單元的電壓值、累積電流量以及溫度的電池組的多個可用功率值被記錄在所述表格中，其中 電池控制IC根據(jù)單位電池單元的所測量的電壓值、累積電流量以及溫度來提取電池組的可用功率值，并且輸出`所提取的可用功率值。
7.根據(jù)權利要求6所述的電池控制1C，其中電池控制IC將記錄在所述表格中的電池組的可用功率值重寫成由計算部件計算的電池組的對應的可用功率值。
8.一種計算機系統(tǒng)，包括: 電池組，其中組合有多個單位電池單元； 包括負載的系統(tǒng)板，所述負載通過從電池組供應的電力來驅動；以及 根據(jù)權利要求1所述的電池控制1C，所述電池控制IC被配置為將電池組的可用功率值輸出到系統(tǒng)板。
9.一種用于電池控制IC的控制方法,包括: 在正常電流模式中測量形成電池組的多個單位電池單元中的每一個的電壓值； 在短時大電流模式中測量在正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的單位電池單元的電壓值；以及 基于在正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的單位電池單元的在短時大電流模式中測量的電壓值，來計算在短時大電流模式中的電池組的可用功率值。
10.根據(jù)權利要求9所述的用于電池控制IC的控制方法，其中在短時大電流模式中，測量多個單位電池單元之中的僅僅那個在正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的單位電池單元的電壓值。
11.根據(jù)權利要求9所述的用于電池控制IC的控制方法，其中在短時大電流模式中，基于在正常電流模式中表現(xiàn)出最低電壓值的單位電池單元的電壓值以及流到電池組的電流值來計算電池組的可用功率值。
12.根據(jù)權利要求9所述的用于電池控制IC的控制方法，其中根據(jù)單位電池單元的所測量的電壓值、累積電流量以及溫度來從表格中提取電池組的可用功率值，并且輸出所提取的可用功率值，根據(jù)單位電池單元的電壓值、累積電流量以及溫度的電池組的多個可用功率值被記錄在所述表格中。
13.根據(jù)權利要求12所述的用于電池控制IC的控制方法，記錄在所述表格中的電池組的可用功率值被重寫成電池組的對應的所計算的可用功率值。
14.一種用于電池控制IC的控制方法,包括: 在比短時大電流模式的持續(xù)時間長的測量時段中測量形成電池組的多個單位電池單元中的至少一個的電壓值；以及 基于在包括短時大電流模式時段的測量時段中測量的單位電池單元的電壓值與不包括短時大電流模式時段的測量時段中測量的單位電池單元的電壓值之間的差，來計算電池組的可用功率 值。
【文檔編號】H02J7/00GK103812161SQ201310544603
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權日:2012年11月7日
【發(fā)明者】永戸秀和, 高橋博政, 小松政幹, 小林謙太 申請人:瑞薩電子株式會社