電池余量預(yù)測裝置及電池組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池組，特別涉及預(yù)測Li離子充電電池等的電池余量的電池余量預(yù)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以便攜設(shè)備為首，充電電池使用于很多的裝置，因此需要管理充放電的電池管理系統(tǒng)。特別需要在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)更正確地知道運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，因此使用電池余量預(yù)測裝置。
[0003]在圖6示出具備現(xiàn)有的電池余量預(yù)測裝置的電池組?，F(xiàn)有的電池余量預(yù)測裝置20具備:進(jìn)行信號(hào)處理運(yùn)算的CPU21 ;在信號(hào)處理運(yùn)算之際所使用的RAM22 ;用于檢測以電平轉(zhuǎn)換器26轉(zhuǎn)換充電電池7的I個(gè)單元的量的電池電壓后的電池電壓的ADC23 ;用于檢測在檢測充電電池7的電流的電流讀出電阻6產(chǎn)生的電壓的ADC24 ;以及預(yù)先保持電池的特性數(shù)據(jù)等的非易失性存儲(chǔ)器25。本電池余量預(yù)測裝置根據(jù)充電電池7的電壓、和從利用電流讀出電阻6來測量的充電電池7的電流值以庫侖計(jì)數(shù)器求出的移動(dòng)電荷量等，能求出電池余量。高精度的余量預(yù)測需要進(jìn)行充電電池7的電壓及電流的高精度的測量。
[0004]特別是當(dāng)關(guān)注電流測量時(shí)，需要高精度的電阻值的電流讀出電阻6。
[0005]專利文獻(xiàn)1:美國專利第6789026號(hào)的說明書。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]具備現(xiàn)有的電池余量預(yù)測裝置20的電池組，對(duì)電流讀出電阻6要求高精度且電流容許量大。因此，存在既高價(jià)又尺寸大的課題。
[0007]本發(fā)明的電池余量預(yù)測裝置具備:檢測電池的電池電壓的第I電壓檢測部；對(duì)用于檢測負(fù)載電流的電流讀出電阻的兩端的電壓進(jìn)行檢測的第2電壓檢測部；基于以第I及第2電壓檢測部檢測的電壓值預(yù)測電池余量的控制部；以及使恒流流過電流讀出電阻的恒流源，控制部構(gòu)成為:基于流過負(fù)載電流時(shí)的第2電壓檢測部的檢測電壓、和流過負(fù)載電流和恒流時(shí)的第2電壓檢測部的檢測電壓，算出電流讀出電阻的電阻值。
[0008]依據(jù)本發(fā)明的電池組，電流讀出電阻由于能夠高精度測量電阻值，所以能夠使用低精度的電阻。因此，電池組能夠減小尺寸，且能夠以低成本進(jìn)行提供。
[0009]進(jìn)而，作為電流讀出電阻，也可以利用充放電控制用的MOSFET或板上的布線的寄生電阻，能夠減小電池組的尺寸，且能以低成本進(jìn)行提供。
【附圖說明】
[0010]圖1是具備本實(shí)施方式的電池余量預(yù)測裝置的電池組的框圖。
[0011]圖2是示出具備本實(shí)施方式的電池余量預(yù)測裝置的電池組的其他例子的框圖。
[0012]圖3是示出具備本實(shí)施方式的電池余量預(yù)測裝置的電池組的其他例子的框圖。
[0013]圖4是示出具備本實(shí)施方式的電池余量預(yù)測裝置的電池組的其他例子的框圖。
[0014]圖5是示出具備本實(shí)施方式的電池余量預(yù)測裝置的電池組的其他例子的框圖。
[0015]圖6是具備現(xiàn)有的電池余量預(yù)測裝置的電池組的框圖。
[0016]標(biāo)號(hào)說明
1、2余量預(yù)測裝置；4恒流源；11、12電壓檢測部；15充放電控制電路；16控制部。
【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1是具備本實(shí)施方式的電池余量預(yù)測裝置的電池組的框圖。本實(shí)施方式的電池組具備:電池余量預(yù)測裝置I ;電流讀出電阻6 ;充電電池7 ;充放電控制用MOSFET 8 ?’充放電控制電路15 ;以及外部端子18及19。
[0018]電池余量預(yù)測裝置I具備:恒流源4 ;開關(guān)5 ;電壓檢測部11及12 ;以及控制部16。
[0019]本實(shí)施方式的電池組如下連接。電池余量預(yù)測裝置I連接在充電電池7的兩端。MOSFET 8設(shè)在外部端子19。電流讀出電阻6設(shè)在MOSFET 8與充電電池7的負(fù)極之間。充放電控制電路15連接在充電電池7的兩端，輸出端子與MOSFET 8連接。在外部端子18及19連接有負(fù)載3。電壓檢測部11在輸入端子連接有充電電池7，輸出端子與控制部16連接。電壓檢測部12在輸入端子連接有電流讀出電阻6的兩端，輸出端子與控制部16連接。恒流源4及開關(guān)5與電流讀出電阻6和MOSFET 8的連接點(diǎn)連接。
[0020]電壓檢測部11對(duì)充電電池7的電壓進(jìn)行測量，并向控制部16輸出。電壓檢測部12對(duì)在電流讀出電阻6的兩端產(chǎn)生的電壓進(jìn)行測量，并向控制部16輸出?？刂撇?6基于從電壓檢測部11和電壓檢測部12得到的信息預(yù)測充電電池7的余量。恒流源4使得用于測量電流讀出電阻6的電阻值的已知的恒流流過電流讀出電阻6。
[0021]電池余量預(yù)測裝置I通過測定負(fù)載3的消耗電流，預(yù)測充電電池7的電池余量。電池余量的高精度的預(yù)測需要進(jìn)行負(fù)載3的消耗電流Isys的正確的測量。為此，需要正確地知道電流讀出電阻6的電阻值。本發(fā)明提供對(duì)電流讀出電阻6的電阻值進(jìn)行正確地測量的方案。
[0022]若負(fù)載3的消耗電流為Isys，則在開關(guān)5截止的通常的動(dòng)作狀態(tài)下，在電流讀出電阻6中流過電流Isys。若電流讀出電阻6的電阻值為Rss，則在該電阻的兩端產(chǎn)生的讀出電壓Vsb，成為
Vsb = RssX Isys (I)0
[0023]接著，使開關(guān)5導(dǎo)通，并將恒流Idi施加于電流讀出電阻6。此時(shí)的電流讀出電阻6的電流成為Isys + Idi，在電流讀出電阻6的兩端產(chǎn)生的讀出電壓Vsa，成為
Vsa = (Isys + Idi) XRss (2)。
[0024]由上述(1)、(2)式，電流讀出電阻6的電阻值Rss，能夠求出為 Rss = (Vsa — Vsb) /Idi (3)。
[0025]即，在通常的動(dòng)作狀態(tài)下測定讀出電壓Vsb，使開關(guān)5導(dǎo)通并測定讀出電壓Vsa，由
(3)式算出電流讀出電阻6的電阻值Rss。這樣，能夠不依賴于電流Isys而從已知的恒流Idi求出電阻值Rss。如果提高電壓檢測部12的測定精度，則能高精度地測量電流讀出電阻6的電壓，因此也能高精度地求出電阻值Rss。
[0026]在此，恒流Idi從電阻值Rss的要求精度和電壓檢測部12的測定精度適當(dāng)設(shè)定即可。
[0027]此外，電流讀出電阻6的電阻值Rss，例如存放于設(shè)在控制部的存儲(chǔ)元件，以用于負(fù)載3的消耗電流Isys的算出。因此，電阻值的測量，例如在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)等，I次就能完成，因此測量所使用的電流幾乎不會(huì)影響電池余量預(yù)測裝置的消耗電流。
[0028]如以上說明的那樣，依據(jù)本實(shí)施方式的電池余量預(yù)測裝置，能夠高精度地測量電流讀出電阻6的電阻值Rss。因此，能夠正確地測量負(fù)載3的消耗電流Isys，從而能夠進(jìn)行充電電池7的電池余量的高精度的預(yù)測。另外，電流讀出電阻6也可以用精度低的廉價(jià)的電阻，因此還有成本削減的效果。
[0029]此外，本實(shí)施方式的電池余量預(yù)測裝置，分別設(shè)置了電壓檢測部11及12，但是通過以時(shí)分方式處理電池電壓的測量和基于負(fù)載電流的電流讀出電阻6的電壓的測量，也可以用一個(gè)電壓檢測部構(gòu)成。
[0030]另外，用電流源控制開關(guān)5進(jìn)行了恒流源4的導(dǎo)通/截止控制，但是已知能夠容易實(shí)現(xiàn)對(duì)恒流源4自身附加睡眠功能等。另外，負(fù)載3的電流Isys當(dāng)然也可為Isys = O。
[0031]圖2是示出具備本實(shí)施方式的電池余量預(yù)測裝置的電池組的其他例子的框圖。圖2所示的例子，將MOSFET 8設(shè)于充電電池7的正極側(cè)。
[0032]圖3是示出具備本實(shí)施方式的電池余量預(yù)測裝置的電池組的其他例子的框圖。圖3所示的例子是將電流讀出電阻設(shè)于充電電池7的正極側(cè)的情況的例子。因此，本實(shí)施方式的電池余量預(yù)測裝置I中，恒流源4是宿電流源，設(shè)為從電流讀出電阻6抽取電流Idi。
[0033]圖4是示出具備本實(shí)施方式的電池余量預(yù)測裝置的電池組的其他例子的框圖。本實(shí)施方式的電池組是作為電流讀出電阻代替使用設(shè)在充電電池7的負(fù)極側(cè)的MOSFET 8的導(dǎo)通電阻的例子。導(dǎo)通電阻的電阻值Ron與圖1的電池組同樣地，能夠求出為
Ron = (Vsa — Vsb) /Idi (4)。
[0034]圖5是示出具備本實(shí)施方式的電池余量預(yù)測裝置的電池組的其他例子的框圖。本實(shí)施方式的電池組是作為電流讀出電阻代替使用設(shè)在充電電池7的正極側(cè)的MOSFET 8的導(dǎo)通電阻的例子。
[0035]在此，圖4、圖5所示的電池組的情況下，測定MOSFET 8的導(dǎo)通電阻的電阻值Ron時(shí)，MOSFET 8需要導(dǎo)通。在此情況下，在電池余量預(yù)測裝置I與充放電控制電路15之間，進(jìn)行傳遞其信息或者利用控制信號(hào)進(jìn)行控制即可。
[0036]以上，依據(jù)圖4、圖5所示的電池組，利用MOSFET 8的導(dǎo)通電阻來代替現(xiàn)有的電流讀出電阻，從而能夠減少板上部件數(shù)，在減少安裝規(guī)模、削減成本上有效果。
[0037]另外，本實(shí)施方式的電池組的電流讀出電阻6不需要精度，因此也可以用板上的布線的寄生電阻來代替，具有減小板安裝方面的尺寸或降低安裝成本的效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電池余量預(yù)測裝置，對(duì)電池的電壓和負(fù)載電流進(jìn)行測量，從而預(yù)測所述電池的余量，所述電池余量預(yù)測裝置的特征在于具備: 檢測所述電池的電池電壓的第I電壓檢測部； 對(duì)用于檢測所述負(fù)載電流的電流讀出電阻的兩端的電壓進(jìn)行檢測的第2電壓檢測部； 基于以所述第I及第2電壓檢測部檢測的電壓值預(yù)測電池余量的控制部；以及 使恒流在所述電流讀出電阻流過的恒流源， 所述控制部基于所述負(fù)載電流流過時(shí)的所述第2電壓檢測部的檢測電壓、和所述負(fù)載電流和所述恒流流過時(shí)的所述第2電壓檢測部的檢測電壓，算出所述電流讀出電阻的電阻值。2.如權(quán)利要求1所述的電池余量預(yù)測裝置，其特征在于， 以一個(gè)電壓檢測部構(gòu)成所述第I電壓檢測部和所述第2電壓檢測部。3.一種電池組，其特征在于，具備: 在連接負(fù)載的第一及第二外部端子之間串聯(lián)連接的電池、電流讀出電阻、負(fù)載電流控制用的MOSFET ； 監(jiān)視所述電池的狀態(tài)并控制所述MOSFET的MOSFET控制電路；以及檢測所述電池和所述電流讀出電阻的電壓并預(yù)測所述電池的余量的權(quán)利要求1或2所述的電池余量預(yù)測裝置。4.如權(quán)利要求3所述的電池組，其特征在于， 所述電流讀出電阻配置在所述電池余量預(yù)測裝置。5.如權(quán)利要求3所述的電池組，其特征在于， 所述電流讀出電阻為板上的布線的寄生電阻。6.如權(quán)利要求3所述的電池組，其特征在于， 所述電流讀出電阻為所述MOSFET的導(dǎo)通電阻， 所述第2電壓檢測部通過所述MOSFET的兩端的電壓檢測所述負(fù)載電流。
【專利摘要】本發(fā)明提供低成本并能進(jìn)行充電電池的電池余量的高精度的預(yù)測的電池組。本發(fā)明的電池余量預(yù)測裝置具備：檢測電池的電池電壓的第1電壓檢測部；對(duì)用于檢測負(fù)載電流的電流讀出電阻的兩端的電壓進(jìn)行檢測的第2電壓檢測部；基于以第1及第2電壓檢測部檢測的電壓值預(yù)測電池余量的控制部；以及使恒流在電流讀出電阻流過的恒流源，控制部構(gòu)成為基于負(fù)載電流流過時(shí)的第2電壓檢測部的檢測電壓、和負(fù)載電流和恒流流過時(shí)的第2電壓檢測部的檢測電壓，算出電流讀出電阻的電阻值。
【IPC分類】G01R31/36, G01R27/08
【公開號(hào)】CN105093118
【申請?zhí)枴緾N201510247965
【發(fā)明人】今泉榮龜
【申請人】精工電子有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年5月15日
【公告號(hào)】US20150331057