专利名称：电池剩余容量运算装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在连接机器本体检测电流，而由通信线路将检测的电流传送到剩余容量运算装置，剩余容量运算装置根据所输入的电流运算剩余容量，再由通信线路将运算的剩余容量传送到连接机器本体的剩余容量运算系统，尤其是用一条回线的通信线路将连接机器本体与剩余容量运算装置连接起来的剩余容量运算系统。
背景技术：
将电池作为电源使用的可携带式电气机器，正确地运算电池的剩余容量才可以方便地使用。尤其是，在便携式计算机等中，为了使之进行正常的动作，必须在电池完全放电之前，先完成规定的结束处理以后再关掉电源。电池的剩余容量是对流过电池的充电电流和放电电流进行累计而运算的。充电电流的累计值被加在剩余容量上，而放电电流的累计值从剩余容量中减除。
为了实现这一点，开发了在连接机器本体上设置电流检测部，在内置电池的电池组件上内置剩余容量运算部的系统。该系统，由内置在电池组件中的剩余容量运算部以高精度正确地运算电池的剩余容量。这是因为剩余容量运算部在最适合电池的条件下进行剩余容量运算的缘故。而且，由于将电流检测部内置在连接机器本体上，因此具有一旦不能使用后而废弃的电池组件比较便宜的特长。但是，该系统必须在连接机器本体与剩余容量运算装置之间进行通信。这是由于要将电流信号从连接机器本体传送到剩余容量运算装置，剩余容量运算装置运算以后再将剩余容量信号传送到连接机器本体的缘故。为了使通信线路尽可能简单，必须用一条回线的通信线路双方向传送检测电流信号和剩余容量信号。但是一条回线的通信线路不能同时传送检测电流信号和剩余容量信号，因此比如采用以下的方法传送剩余容量。
(1)从连接机器本体以一定的周期向剩余容量运算装置输出检测电流信号的同时，当需要剩余容量时，输出要求信号，剩余容量运算部接收到要求信号时，将剩余容量输出到连接机器本体。
(2)从连接机器本体以一定的周期向剩余容量运算装置输出检测电流信号的同时，不通过由剩余容量运算部的要求信号，而是以一定的周期将剩余容量信号输出到连接机器本体。
但是，前述(1)的系统，为了传送从连接机器本体输出到剩余容量运算部的检测电流的信号与要求剩余容量输出的要求信号有时会同时输出。而在(2)的系统中，从连接机器本体输出的检测电流信号与从剩余容量运算部输出的剩余容量信号也会同时输出。因此，有时就不能一边正确地检测电池电流，一边将剩余容量信号确实地传送到连接机器本体。
本发明的电池剩余容量运算系统，通过一条回线的通信线路3将剩余容量运算装置2连接于连接机器本体1。连接机器本体1，检测流过电池5的电流，并通过通信线路3将检测的检测电流传送到剩余容量运算装置2。剩余容量运算装置2运算通过通信线路3传送的检测电流而对电池5的剩余容量进行运算，再通过通信线路3将运算的剩余容量传送到连接机器本体1。连接机器本体1，具备检测流过电池5的电流的同时，将检测的检测电流信号以一定的传送周期输出到通信线路3并传送到剩余容量运算装置2的电流检测部7；接收从剩余容量运算装置2输入的剩余容量信号的剩余容量接收部8。剩余容量运算装置2，具备对通过通信线路3从连接机器本体1输入的检测电流信号进行运算从而运算电池5的剩余容量的剩余容量运算部10；将表示由该剩余容量运算部10运算的电池5的剩余容量的剩余容量信号以规定的时序输出到通信线路3并传送到连接机器本体1的通信处理部11，设置在剩余容量运算装置2上的通信处理部11，在结束从连接机器本体1向通信线路3输出检测电流信号以后，到开始输出下一个检测电流信号为止的时序中向通信线路3输出剩余容量信号并将剩余容量信号传送到连接机器本体1。
本发明的电池剩余容量运算系统，可以在可插拔地安装在连接机器本体1上的电池组件4中内置剩余容量运算装置2。连接机器本体1具备剩余容量显示部9，该剩余容量显示部9可以显示由剩余容量接收部8接收的剩余容量。电流检测部7可以切换检测电流信号的正负，并通过通信线路3将放电电流和充电电流输出到剩余容量运算装置2。电流检测部7将检测电流信号输出到通信线路3的传送周期可以为100毫秒～10秒。通信处理部11多次接收检测电流信号后，以一次的比例向通信线路3输出剩余容量信号。电流检测部7在传送周期中对检测电流平均处理后通过通信线路3将平均电流输出到剩余容量运算部10。
图1是本发明的一实施例的电池剩余容量运算系统的方框图。
图2是表示检测电流信号与剩余容量信号的传送时序的图表。
图中1-连接机器本体，2-剩余容量运算装置，3-通信线路，4-电池组件，5-电池，6-电源端子，7-电流检测部，8-剩余容量接收部，9-剩余容量显示部，10-剩余容量运算部，11-通信处理部，12-电压检测电路具体实施方式
以下根据附图，对本发明的实施例进行说明。但是，以下的实施例是为了将本发明的技术思想具体化的对剩余容量运算系统的示例，本发明的剩余容量运算系统并不特定为以下的示例。
进而，该说明书为了使专利申请的范围容易理解，将对应实施例所示的部件的编号附记在权利要求书以及
发明内容所示的部件中，但是，权利要求书中所示的部件决不特定为实施例的部件。
图1所示的剩余容量运算系统通过一条回线的通信线路3将剩余容量运算装置2连接到连接机器本体1上。图中的剩余容量运算系统，将剩余容量运算装置2内置在与连接机器本体1可以插拔地安装着的电池组件4的内部。电池组件4内置可以充电的电池5，将连接于电池5的正负电源端子6和一条回线的通信线路3连接到连接机器本体1。但是，本发明的剩余容量运算系统，并不一定要将剩余容量运算装置内置到电池组件中，也可以将剩余容量运算装置作为与电池组件不同的其它电路进行设计。
图中的剩余容量运算系统在连接机器本体1上检测流过电池5的电流，通过通信线路3，将检测出的检测电流信号传送到剩余容量运算装置2。剩余容量运算装置2对通过通信线路3传送来的检测电流信号进行运算，而运算电池5的剩余容量，并通过通信线路3将运算出的剩余容量信号传送到连接机器本体1。
连接机器本体1，具备检测流过电池5的电流，而以一定的周期将检测的检测电流信号输出到通信线路3，然后传送到剩余容量运算装置2的电流检测部7；接收从剩余容量运算装置2输入的剩余容量信号的剩余容量接收部8。而且，图中的连接机器本体1具有显示电池5的剩余容量的剩余容量显示部9，该剩余容量显示部9显示由剩余容量接收部8接收的剩余容量。具有剩余容量显示部9的连接机器本体1具有使用户一边确认剩余容量一边使用的特长。但是，也可以不设置剩余容量显示部，当剩余容量比规定容量少时，自动将连接机器本体的电源切断，或者开始进行切断电源的处理。
电流检测部7，具备确定输出检测的电流的传送周期的定时器。定时器以一定的传送周期输出触发信号。该触发信号输出后，如图2的时序图所示，检测电流以一定的传送周期(T1)被输出到通信线路3。图中的时序图将传送周期(T1)设为2秒，以2秒一次的比例输出显示流过电池5的充电电流和放电电流的检测电流信号。检测电流信号作为传送周期的平均值输出，或者作为传送时序的电流值输出。电流检测部7将传送周期的电流作为平均电流输出的系统，即使电池电流在比传送周期更短的周期处于变动状态，也可以正确地运算剩余容量。电流检测部7内置将检测电流转换成数字信号的A/D转换器，将充电电流作为数字值的信号输出到通信线路3。电流检测部7一次输出检测电流信号的时间宽对于传送周期充分地小，在传送周期的中间设置无输出电流信号的时间。电流检测部7将充电电流和放电电流作为正负信号进行识别并输出到通信线路3，或者加上符号以识别充电电流和放电电流并进行传送。
图中的时序图以2秒为传送周期，传送周期也可以在100毫秒～10秒之间进行选择。缩短传送周期，在电池电流的变动状态可以正确地运算剩余容量。但是，传送周期缩短后，所有的处理都必须高速进行，因此，部件的成本增高。相反，延长传送周期，可以降低部件的成本。在电池电流的变化小的连接机器本体等上，延长传送周期可以比较正确地运算剩余容量。
剩余容量运算装置2具备将通过通信线路3从连接机器本体1输入的检测电流信号进行运算，而运算电池5的剩余容量的剩余容量运算部10；将该剩余容量运算部10上运算出的电池5的剩余容量以规定的时序输出到通信线路3并传送到连接机器本体1的通信处理部11。
剩余容量运算部10将充电容量加到剩余容量上，从剩余容量减去放电容量而进行剩余容量的运算。充电容量在充电电流的累计值上乘以充电功率而进行运算。放电容量是在放电电流的累计值上乘以放电效率而进行运算。图中的剩余容量运算装置2具备检测电池5的电压的电压检测电路12。该剩余容量运算装置2在电流的基础上还检测电压而运算剩余容量。检测出电池电压而运算剩余容量的剩余容量运算部10可以更正确地运算剩余容量。尤其是以电池电压补正累计电流而运算的剩余容量，可以更正确地运算剩余容量。电池5完全放电，剩余容量成为‘0’，或者电池5完全充电使剩余容量成为100％后，电池电压成为特定的电压，或者表示特定的电压特性，因此，可以检测电池电压，并对剩余容量进行正确地补正。特别是在完全放电的状态、满充电的状态可以正确地补正剩余容量。电池5可以是锂离子二次电池、镍氢电池、镍镉电池等的二次电池，由于锂离子二次电池如果电池完全放电，电压降低到预先设定的最低电压，而满充电后，达到预先设定的最大电压，因此，检测电压可以对剩余容量的0％和100％进行补正。镍氢电池与镍镉电池在完全放电以后，电压降低到设定的最低电压还低，如果完全充电将达到峰值电压，如果再充电则从峰值电压降低ΔV，因此，检测出峰值电压，或者检测出-ΔV而可以检测出满充电。
通信处理部11以图2所示的时序将表示剩余容量的剩余容量信号输出到通信线路3。该图所示的通信处理部11，在连接机器本体1结束向通信线路3的检测电流信号的输出以后，到开始下一个检测电流信号的输出为止的时序中，输出剩余容量信号到通信线路3。被输出的剩余容量信号，在通信线路3上被传送到连接机器本体1。通信处理部11具备存储输出剩余容量信号的时序的定时器。该定时器存储从开始检测电流信号的输出时刻到输出剩余容量信号为止的延迟时间(T2)。图中未示的定时器也可以存储从检测电流信号结束输出的时刻开始到输出剩余容量信号为止的延迟时间。存储在定时器中的延迟时间，如图2的时序图所示，设定在检测电流信号的中间可以传送剩余容量信号的时序，换言之，设定检测电流信号与剩余容量信号不在同时传送的时序。图2的时序图，将存储在通信处理部11的定时器中的延迟时间(T2)定为传送周期(T1)的1/2。设定这个延迟时间(T2)后，可以在电流检测信号的中央部的时刻输出剩余容量信号。但是，通信处理部11可以在不会使剩余容量信号与检测电流信号同时出现的时刻，输出剩余容量信号。通信处理部11的定时器检测出检测电流信号并开始进行计数，经过规定时间后，输出触发信号。通信处理部11检测出这个触发信号后，将表示在剩余容量运算部10运算的剩余容量的剩余容量信号输出到通信线路3。
通信线路部11多次接收检测电流信号以后，或者接收一次检测电流信号以后，以一次的比例将剩余容量信号输出到通信线路3。接收多次检测电流信号以后输出剩余容量信号的通信处理部11，具备对检测电流信号的接收次数进行计数，计数值到达设定值后，输出触发信号的计数器。该通信处理部11检测从计数器和定时器两方面输出的触发信号并输出剩余容量信号。而且，接收多次检测电流信号以后输出剩余容量信号的通信处理部11，也可以是由检测从剩余容量运算部10输入的剩余容量信号和定时器的触发信号的两方面而输出剩余容量的电路构成。该通信处理部11从剩余容量运算部10输出剩余容量，并且从定时器输出触发信号时，输出剩余容量信号。
图2的时序图，每输入二次检测电流信号输出一次剩余容量信号。如该时序图所示，多次输入检测电流信号以后，以一次的比例输入剩余容量信号的剩余容量运算装置2的剩余容量运算部10，可以用足够的时间运算电池5的剩余容量。
本发明的剩余容量运算系统，具有以一条回线的通信线路双方向可靠传送电流信号和剩余容量信号，在通过通信线路连接于连接机器本体的剩余容量运算装置上运算剩余容量，再将该运算的剩余容量确实地传送到连接机器本体的特长。这是由于本发明的剩余容量运算系统，是在由设置于连接机器本体的电流检测部检测流过电池的电流，通过通信线路以一定的周期将检测出的检测电流信号传送到剩余容量运算装置，而传送检测电流信号的剩余容量运算装置中，设置运算检测电流信号而运算电池的剩余容量的剩余容量运算部以及将表示在该剩余容量运算部上运算的电池的剩余容量的剩余容量信号以规定的时序输出到通信线路上的通信处理部，该通信处理部，在从连接机器本体输出的检测电流信号的输出结束以后，到下一个检测电流信号的输出开始为止的时间中，由通信线路将剩余容量信号传送到连接机器本体。
而且，本发明之2的剩余容量运算系统，由于将剩余容量运算装置内置在电池组件中，将检测电流部内置在连接机器本体中，因此，没有必要在废弃的电池组件中内置电流检测部，因此具有既可以低成本、大批量生产电池组件又可以正确检测剩余容量的特长。这是由于在内置电池的电池组件中内置可以正确地检测电池的剩余容量的剩余容量运算装置，而正确地检测电池的剩余容量，而在废弃的电池组件中不内置电流检测部，从而可以降低部件造价和制造成本的缘故。
权利要求
1.一种电池的剩余容量运算系统，是通过一条回线的通信线路(3)将剩余容量运算装置(2)连接于连接机器本体(1)，在连接机器本体(1)检测流过电池(5)的电流，并通过通信线路(3)将检测的检测电流传送到剩余容量运算装置(2)，剩余容量运算装置(2)运算通过通信线路(3)传送的检测电流而对电池(5)的剩余容量进行运算，再通过通信线路(3)将运算的剩余容量传送到连接机器本体(1)而构成的电池的剩余容量运算系统，其特征在于连接机器本体(1)，具备检测流过电池(5)的电流的同时，将检测的检测电流信号以一定的传送周期输出到通信线路(3)并传送到剩余容量运算装置(2)的电流检测部(7)；接收从剩余容量运算装置(2)输入的剩余容量信号的剩余容量接收部(8)，剩余容量运算装置(2)，具备对通过通信线路(3)从连接机器本体(1)输入的检测电流信号进行运算，而运算电池(5)的剩余容量的剩余容量运算部(10)；将表示由该剩余容量运算部(10)运算的电池(5)的剩余容量的剩余容量信号以规定的时序输出到通信线路(3)并传送到连接机器本体(1)的通信处理部(11)，设置在剩余容量运算装置(2)上的通信处理部(11)，在结束从连接机器本体(1)向通信线路(3)输出检测电流信号以后，到开始输出下一个检测电流信号为止的时间中，向通信线路(3)输出剩余容量信号并将剩余容量信号传送到连接机器本体(1)。
2.如权利要求1所述的电池的剩余容量运算系统，其特征在于在可插拔地安装在连接机器本体(1)上的电池组件(4)中内置剩余容量运算装置(2)。
3.如权利要求1所述的电池的剩余容量运算系统，其特征在于连接机器本体(1)具有剩余容量显示部(9)，该剩余容量显示部(9)显示由剩余容量接收部(8)接收的剩余容量。
4.如权利要求1所述的电池的剩余容量运算系统，其特征在于电流检测部(7)切换检测电流信号的正负，并通过通信线路(3)将放电电流和充电电流输出到剩余容量运算装置(2)。
5.如权利要求1所述的电池的剩余容量运算系统，其特征在于电流检测部(7)将检测电流信号输出到通信线路(3)的传送周期为100毫秒～10秒。
6.如权利要求1所述的电池的剩余容量运算系统，其特征在于通信处理部(11)在多次接收检测电流信号后，以一次的比例向通信线路(3)输出剩余容量信号。
7.如权利要求1所述的电池的剩余容量运算系统，其特征在于电流检测部(7)在传送周期中将检测电流平均处理后通过通信线路(3)将平均电流输出到剩余容量运算装置(2)。
全文摘要
电池剩余容量运算系统由一条回线的通信线路(3)将剩余容量运算装置(2)连接到连接机器本体(1)。连接机器本体(1)由电流检测部(7)检测流过电池(5)的电流，并以一定周期将检测电流由通信线路(3)传送到剩余容量运算装置。剩余容量运算装置(2)具备运算传送的检测电流而运算电池(5)的剩余容量的剩余容量运算部(10)；将表示由该剩余容量运算部(10)运算的电池(5)剩余容量的剩余容量信号以规定时序输出到通信线路(3)的通信处理部(11)。该通信处理部(11)在机器本体(1)输出检测电流信号结束以后，到开始输出下一检测电流信号为止的时间中，由通信线路(3)向连接机器本体(1)传送剩余容量信号。
文档编号H01M10/42GK1505199SQ200310118638
公开日2004年6月16日 申请日期2003年11月27日 优先权日2002年11月29日
发明者大井耕三, 山口昌男, 玉井干隆, 男, 隆 申请人:三洋电机株式会社