专利名称：电池管理方法以及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子设备，其由具备二次电池的电池组(Batteryhck)、和装卸自 由地安装有此电池组并将所述二次电池作为驱动源而进行动作的电子设备主体构成，具有 例如移动电话机或便携式信息终端(PDA)等中的电池管理方法以及电池管理功能。
背景技术：
移动电话机或便携式信息终端(PDA)等移动型电子设备，一般而言，构成为由作 为其主体部的电子设备主体、和装卸自由地安装在此电子设备主体上的电池组构成，所述 电子设备主体将所述电池组具备的二次电池作为驱动源(电源)进行动作。另外，所述二 次电池的充电，是将安装有电池组的电子设备主体与充电器连接，并在电子设备主体中监 视充电状态的同时进行的。而且，所述电池组通常是在始终安装在电子设备主体中的状态 下进行使用。但是，由于这种电子设备是在利用充电器对二次电池充电后，从充电器拔下进行 使用，故在移动(便携式)时正确地管理二次电池的剩余容量的同时保证安全的使用是很 重要的。为此，提倡应该管理电池组中的二次电池的劣化或寿命，并在电池组内设置的存储 器中存储学习容量或循环(Cycle)次数、甚至异常时的数据，还应进一步存储用于管理使 用期限的使用时间信息(使用开始时刻)等(参照例如专利文献1)。另外，还提倡应该将 因电池组的不正当改造(窜改)而引起的安全性的降低防患于未然，通过将卸下电池构成 为非动作状态前的电池特性或电池电压预先存储在存储器中，并将其与安装有电池组还原 到动作状态时的电池特性或电池电压进行比较，从而判断有无此不正当改造(窜改)。专利文献1 JP特开2009-112180号公报专利文献2 JP特开2008-21619号公报但是，要想正确地管理电池组中的二次电池的剩余容量或寿命并保证其安全性， 监视从电子设备主体卸下的电池组是否用作过其他电子设备的电源，并且监视是否不经由 该电子设备主体而非本意地利用别的充电器进行过充电是很重要的。另外，在使用其他机 器对从电子设备主体卸下的电池组的二次电池进行过充放电的情况下，将难以正确地把握 伴随其充放电的二次电池的性能劣化而引起的二次电池的剩余容量或寿命。
发明内容
本发明正是考虑到这种情况而提出的，其目的在于，提供一种电池管理方法以及 具有电池管理功能的电子设备，其当从电子设备主体卸下电池组、并由与该电子设备主体 不同的设备进行过充放电时，能够可靠地检测出此不正当使用，从而能够谋求在保证使用 上的安全性方面的对策。为实现上述目的的本发明的电池管理方法，其特征在于，在由具备二次电池的电 池组、和装卸自由地安装有所述电池组并将所述二次电池作为驱动源而进行动作的电子设 备主体构成的电子设备中，在所述电池组中设置有信息的记录和读出被控制的存储器，另一方面，在所述电子设备主体或者所述电池组中，在安装于该电子设备主体中的所述电池 组的存储器中，每隔规定时间，将所述二次电池的端子电压与当前时刻一起进行记录，在起 动时，根据记录在所述电池组的存储器中的最新的记录时刻与当前时刻之间的时间差来判 定所述电池组是否超过所述规定时间被卸下过，当判定为所述电池组的卸下超过所述规定 时间时，将记录在所述存储器中的最新的端子电压与当前时刻的所述二次电池的端子电压 进行比较，判定在该电池组的卸下期间中是否进行过所述二次电池的充放电。另外，本发明的特征在于，所述电子设备主体或者所述电池组，在判定为在所述电 池组的卸下期间未进行过所述二次电池的充放电时，基于记录在所述存储器中的最新的记 录时刻与当前时刻之间的时间差、以及记录在所述存储器中的最新的端子电压与当前时刻 的端子电压之间的差来估计该二次电池的劣化容量。另外，本发明的特征在于，所述电子设备主体或者所述电池组，在判定为在所述电 池组的卸下期间中进行过所述二次电池的充放电时，对所述电池组的不正当使用进行警
生 I=I O另外，为实现上述目的的本发明的电子设备是例如移动电话机或者便携式信息终 端等移动型的电子设备，其由具备二次电池的电池组、和装卸自由地安装有所述电池组并 将所述二次电池作为驱动源进行动作的电子设备主体构成，所述电池组包括有信息的记录 和读出被控制的存储器，所述电子设备主体或者所述电池组包括时间戳(Timestamp)单元，其每隔规定 时间，在所述电池组的存储器中，将所述二次电池的端子电压与当前时刻一起进行记录；卸 下判定单元，其在起动时，从所述电池组的存储器中读入最新的记录时刻和所述二次电池 的端子电压，并根据已读入的记录时刻与当前时刻之间的时间差来判定所述电池组是否超 过所述规定时间被卸下过；和充放电判定单元，其当由卸下判定单元判定为所述电池组的 卸下时，将记录在所述存储器中的所述二次电池的端子电压与当前时刻的所述二次电池的 端子电压进行比较，判定在该电池组的卸下期间中是否进行过所述二次电池的充放电。本发明的特征在于，所述电子设备主体或者所述电池组优选还包括特性劣化估计 单元，其当由所述充放电判定单元判定为在所述电池组的卸下期间未进行过所述二次电池 的充放电时，基于从所述存储器读入的最新的记录时刻与当前时刻之间的时间差、以及从 所述存储器读入的所述二次电池的端子电压与起动时的端子电压之间的差来估计该二次 电池的劣化容量。另外，本发明的特征在于，所述电子设备主体或者所述电池组还具备对所述电池 组的异常进行检测，并在所述存储器中将检测出的异常信息与当前时刻一起进行记录的异 常履历记录功能。另外，所述充放电判定单元，其构成为例如，当所述二次电池的端子电压比记录 在所述存储器中的最新的端子电压的自放电电压低时，判定为所述二次电池将所述移动设 备主体以外的部件作为负载进行过放电，而当所述二次电池的端子电压比记录在所述存储 器中的端子电压高时，判定为所述二次电池由所述移动设备主体以外的设备进行过充电。根据本发明的电池管理方法以及电子设备，在电池组中设置的存储器中，每隔规 定时间，将当前时刻与该时刻的二次电池的端子电压作为时间戳信息依次进行记录，故在 电子设备主体起动时通过调查被记录在所述存储器中的时间戳信息，从而能够容易地判定
5电池组是否超过所述规定时间(时间戳周期)从电子设备主体卸下过。而且，在电池组超过所述规定时间(时间戳周期)从电子设备主体卸下过的情况 下，通过将存储在所述存储器中的最新的端子电压与电子设备主体起动时所检测出的二次 电池的端子电压进行比较，从而能够容易地判定在此卸下期间中二次电池是否不经由该电 子设备主体而进行过不正当的充放电。另外，在已确认即使电池组超过所述规定时间(时间戳周期)从电子设备主体卸 下过，也未在此卸下期间中进行过二次电池的不正当的充放电的情况下，根据从时间戳信 息所求出的卸下时间以及端子电压的降低量，能够估计二次电池的自然放电特性，判定二 次电池的性能劣化的程度，并能够高精度地补正在剩余容量计算中使用的满充电容量(学 习容量)等。
图1是表示本发明的一实施方式的电子设备的概略构成的框图。图2是表示用于说明本发明的一实施方式的电池管理方法的在电子设备主体中 的动作控制流程图。附图标记说明1 二次电池4:保护电路(保护IC)5 存储器(EEI3ROM)10 电池组20 电子设备主体(移动电话机)21 主体部23 剩余容量运算部(剩余容量IC)
具体实施例方式以下，参照附图，对本发明的一实施方式的电子设备和此电子设备的电池管理方 法进行说明。此电子设备由例如移动型的移动电话机或便携式信息终端(PDA)构成。此电子设 备(移动电话机)如图1所示的概略的模块构成，由具备二次电池1的电池组10、和装卸 自由地安装有此电池组10并将所述二次电池1作为驱动源进行动作的电子设备主体20构 成。此电子设备，平常是将所述电池组10安装在电子设备主体20中来使用，所述二次电池 1的充电是在将所述电池组10安装在电子设备主体20的状态下，将该电子设备主体20连 接到未图示的充电器而进行。所述电子设备主体20概略地包括主体部21，其以微处理器(Microprocessor) 为主体而构成，具有所述的移动电话机或便携式信息终端的功能；电源部(电源集成电路 电源IC) 22，其接收来自所述电池组10的二次电池1的电力，来驱动所述主体部21 ；和，剩 余容量运算部(剩余容量集成电路re-ic)23，其检测所述二次电池1的充放电电流、端子 电压、电池温度等，来计算该二次电池1的剩余容量。此剩余容量运算部(剩余容量IC) 23 也以微处理器为主体而构成。
另外，所述电池组10概略地包括锂离子电池等的二次电池1 ；开关(FET)2、3，其 与此二次电池1的充放电路串联插接，用于分别禁止该二次电池1的充电以及放电；保护电 路(保护集成电路保护IC)4，其根据所述二次电池1的状态，对所述开关2、3进行截断控 制；和存储器5，其接受所述电子设备主体20的控制，依次记录后述的时间戳信息。此外，保护电路(保护IC)4，如专利文献1、2分别所示，具备根据二次电池1的端 子电压(电池电压)或充放电电流、进而或者电池温度来保护二次电池1出现过充电以及 过放电。另外，存储器5由诸如具有电池温度检测功能的EEPROM构成。所述电子设备主体20中的主体部21，具有以下功能进行如图2所示的控制动作 来控制所述剩余容量运算部(剩余容量IC) 23的工作，并利用该剩余容量运算部(剩余容 量IC)23来管理所述电池组10的使用状态或二次电池1的剩余容量等。具体而言，所述主 体部21在与剩余容量运算部(剩余容量IC) 23之间通过基于诸如I2CanterHntegrated Circuit 两线式串行总线)或UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter 通 用异步接收发送装置)等串行通信来进行信息交换，并且，控制该剩余容量运算部(剩余容 量集成电路)23的工作。所述剩余容量运算部(剩余容量IC) 23，作为通常处理，检测所述电池组10中的二 次电池1的端子电压(电池电压)或充放电电流、进而电池温度，并执行求取该二次电池1 的剩余容量等的处理。另外，所述剩余容量运算部(剩余容量IC) 23除了上述的电池电压 等的检测处理以及剩余容量运算处理以外，还将电池ID的认证或追溯(Traceability)的 确认、进而电池劣化的检测、故障检测等的处理作为通常处理来执行。关于这些处理功能在 后面讲述。在图2中，在作为步骤Sl所示的上述的通常处理的基础上，所述电子设备主体20 所具有的特征性的第一功能为具备时间戳功能(时间戳单元)，其每经过预定的时间，例 如10分钟，将由所述剩余容量运算部(剩余容量IC)23检测出的、至少有所述二次电压1 的端子电压、和此时的时刻信息(当前时刻)作为时间戳信息依次记录到所述电池组10的 存储器5中〈步骤S2、S3〉。另外，所述规定时间的管理虽然基本上利用剩余容量运算部(剩余容量IC)23具 有的时钟功能来进行，但也可以利用所述主体部21具有的、精度更高的时钟功能来进行。 另外，利用由主体部21计时的时刻、或者所述主体部21从基站取得的网络时刻，能够在修 正所述剩余容量运算部(剩余容量IC) 23具有的时钟的偏差的同时进行时间管理。然后， 在诸如来自所述主体部21的指令下通过所述剩余容量运算部(剩余容量IC)23与存储器 5之间的一线式HDQ通信来将时间戳信息记录到所述存储器5。另一方面，所述剩余容量运算部(剩余容量IC) 23，在上述的通常处理以及时间戳 功能的基础上，作为特征性的第二功能，具备判定功能，其在所述电池设备主体20的起动 时，接受来自所述主体部21的指示，读出记录在所述电池组10的存储器5中的最新的时间 戳信息 < 步骤S4>，判定来自电子设备主体20的该电池组10的卸下期间等。此第二特征性 的判定功能的其中一个由卸下判定功能(卸下判定单元)构成，其求出从所述存储器5读 出的最新的时间戳信息所示的记录时刻与从主体部21内置的时钟所求出的当前时刻之间 的差(时间差)，并判定此时间差，从而判定该电池组10的卸下期间是否比记录所述时间戳 信息的规定的周期(时间戳周期；例如10分钟)长〈步骤S5>。
然后，剩余容量运算部(剩余容量IC) 23，在所述的时间差小于所述规定的时间戳 周期的情况下，判定为仅暂时地短时间地从电子设备主体20卸下过电池组10，并转移到所 述的步骤Sl所示的通常处理。反之，在所述的时间差超过所述规定的时间戳周期的情况 下，判定为经历了长的期间地从电子设备主体20卸下过电池组10。而且，在这种情况下，依 照从所述存储器5读出的最新的时间戳信息所示的二次电池1的端子电压，来判定在该二 次电池1不经由该电子设备主体20的情况下，即从电子设备主体20卸下电池组10的状态 下，是否进行过充放电 < 步骤S6、S7>。具体而言，首先，与记录在所述存储器5中的最新的时间戳信息所示的所述二次 电池1的端子电压进行比较，判定该电子设备起动时所检测出的二次电池1的端子电压是 否降低了超过因二次电池1的自放电引起的通常的电压降低量〈步骤S6>。然后，在二次电 压1的电压下降比自放电相当电压大的情况下，判定为该电池组10作为例如该电子设备以 外的电源被使用过，即二次电池1放电过。然后，在这种情况下，向电子设备的使用者发送 表示进行过诸如恶意放电(不正当使用)而不能保证该电池组10的安全性的警告。对此，与记录在所述存储器5中的最新的时间戳信息所示的所述二次电池1的端 子电压进行比较，在该电子设备起动时所检测出的二次电池1的端子电压高的情况下 < 步 骤S7>，判定为该电池组10利用例如该电子设备以外的充电器进行过充电。然后，在这种情 况下，同样向电子设备的使用者发送表示进行过诸如恶意充电(不正当充电)而不能保证 该电池组10的安全性的警告。在此所示的实施方式中，在发出上述一类的警告后，还原到步骤Sl所示的通常处 理，但也可以发出警告，并且使所述保护IC4强制地工作，并截断开关2、3，这样，禁止该电 池组10的之后的使用。此外，在相比最新的时间戳信息所示的所述二次电池1的端子电压，起动时的所 述二次电池1的端子电压在所述的允许的自放电范围内进行降低时，判定为未进行过不正 当的充放电。然后，根据从时间戳信息求出的电池组10的卸下时间和在此卸下期间中的二 次电池1的电压降低量来估计该二次电池1的劣化容量 < 步骤S10>。S卩，根据因电池组10的卸下期间中的二次电池1的自放电引起的电压降低量，来 求诸如相对于满充电容量的每单位时间的容量降低的比率，并基于此容量降低的比率来估 计二次电池1的性能劣化的程度。然后，依照估计的劣化的程度(保存劣化容量)来补正 所述剩余容量运算部(剩余容量IC) 23在剩余容量计算中使用的满充电容量，并转移到所 述的通常处理。其结果是，能够在通常处理中不拘泥于电池组10的卸下的情况下，高精度 地计算二次电池1的剩余容量。在此，关于所述剩余容量运算部(剩余容量IC) 23作为所述的通常处理执行的各 种功能，进行了简单说明。所述主体部21基本上具有对由所述剩余容量运算部(剩余容量 IC) 23所求出的二次电池1的剩余容量、或者电子设备主体20通过该二次电池1可动作的 剩余时间进行显示的功能。因此，所述剩余容量运算部(剩余容量IC) 23具有对所述二次 电池1的充放电电流进行累加等来求该二次电池1的剩余容量的电池剩余量运算功能。关于二次电池1的剩余容量，一般而言，显示为以二次电池的满充电状态(满充电 容量；FCC)为100%而求出其剩余容量(RC)的百分比的、相对剩余容量(RSOC)。另外，所 述主体部21进行的剩余时间显示，是将诸如由剩余容量运算部(剩余容量IC) 23求出的剩余容量(RC)，按每电子设备主体20的各种动作模式，除以预先所求出的与动作模式对应的 每单位时间的消费电流而求出的。另外，剩余容量运算部(剩余容量IC)23作为追溯功能，在电子设备主体20中安 装有电池组10时，具有以下功能读入作为固有信息预先记录在电池组10中的信息，例如 电池组的名称、电池生产厂家、电池的生产年月日或生产线等的电池信息，电池组的生产年 月日或生产线、进而顺序编号等的电池组信息，并判定该电池组10是否为保证了使用上的 安全性的正规的电池组。剩余容量运算部(剩余容量IC) 23还具有以下功能读入作为上 述追溯信息的一部分的、诸如付与到各个电池组的ID信息或电池组名称等，判定是否与预 先登录的信息一致，对电池ID进行认证。这样的追溯信息，在电池组10的生产时，被记录在诸如内置于电池组10的ROM等 不可改写的介质中。然后，在电子设备主体20中，采取以下对策当安装电池组10进行使 用时，通过确认上述的追溯信息，来对不能保证安全性的电池组的使用发出警告，或者禁止 其使用等。若换言之，则此追溯功能仅在能正常地读入上述的追溯信息时，允许该电池组10 的继续的利用(使用)，并允许此二次电池1的充电。另外，所述剩余容量运算部(剩余容量IC) 23具有基于该剩余容量运算部(剩余 容量IC)23检测出的二次电池1的各种信息、进而基于这些检测信息所计算出的电池剩余 容量等，来检测所述二次电池1的劣化度的电池劣化检测功能。此电池劣化检测功能，通过 对伴随二次电池1的重复充放电的循环劣化、以及因伴随已充电的二次电池1的放置的保 存劣化的影响而引起的二次电池1的容量劣化进行预测(估计)来进行。具体而言，基于上述循环劣化的电池剩余容量的预测(估计)，是在二次电池1的 充电容量的累计累加值超过预定的预定容量，具体而言超过初期电池设计容量时，将其作 为1个循环进行检测。然后，在每循环计数中按照满充电容量(新)=满充电容量(当前)_常数来求其满充电容量。此外，关于上 述常数，在根据每1循环的劣化率，例如每1循环电池容量劣化了 0. 338mAh时，将常数设为 “0. 338” 来求。对此，基于保存劣化的电池剩余容量的预测(估计)，是依照表示经过预定期间 (例如1年间)的容量率的变化的保存实验结果，来准备用于表示诸如电池温度以及按每电 池电压每1分钟的容量劣化率的表格。具体而言，关于诸如0°C、25°C、40°C、60°C的各电池 温度，按如下求出电池电压处于3. 4 3. 75V、3. 76 4. 0V、4. IV 4. 2V范围时的1年间 中的容量变化率。表1
权利要求
1.一种电池管理方法，其特征在于，在由具备二次电池的电池组、和装卸自由地安装有所述电池组并将所述二次电池作为 驱动源而进行动作的电子设备主体构成的电子设备中，在所述电池组中设置有信息的记录和读出被进行控制的存储器，所述电子设备主体或者所述电池组，在安装于该电子设备主体的所述电池组的存储器 中，每隔规定时间，将所述二次电池的端子电压与当前时刻一起进行记录，在起动时，根据记录在所述电池组的存储器中的最新的记录时刻与当前时刻之间的时 间差来判定所述电池组是否超过所述规定时间被卸下过，当判定为所述电池组的卸下超过 所述规定时间时，将记录在所述存储器中的最新的端子电压与当前时刻的所述二次电池的 端子电压进行比较，判定在该电池组的卸下期间中是否进行过所述二次电池的充放电。
2.如权利要求1所述的电池管理方法，其特征在于，所述电子设备主体或者所述电池组，在判定为在所述电池组的卸下期间未进行过所述 二次电池的充放电时，基于记录在所述存储器中的最新的记录时刻与当前时刻之间的时间 差、以及记录在所述存储器中的最新的端子电压与当前时刻的端子电压之间的差来估计该 二次电池的劣化容量。
3.如权利要求1所述的电池管理方法，其特征在于，所述电子设备主体或者所述电池组，在判定为在所述电池组的卸下期间中进行过所述 二次电池的充放电时，对所述电池组的不正当使用进行警告。
4.一种电子设备，其由具备二次电池的电池组、和装卸自由地安装有所述电池组并将 所述二次电池作为驱动源而进行动作的电子设备主体构成，该电子设备的特征在于，所述电池组包括信息的记录和读出被进行控制的存储器，所述电子设备主体或者所述电池组包括时间戳单元，其每隔规定时间，在所述电池组的存储器中，将所述二次电池的端子电压 与当前时刻一起进行记录；卸下判定单元，其在起动时，从所述电池组的存储器中读入最新的记录时刻和所述二 次电池的端子电压，并根据已读入的记录时刻与当前时刻之间的时间差来判定所述电池组 是否超过所述规定时间被卸下过；和充放电判定单元，其当由所述卸下判定单元判定为所述电池组的卸下时，将记录在所 述存储器中的所述二次电池的端子电压与当前时刻的所述二次电池的端子电压进行比较， 判定在该电池组的卸下期间中是否进行过所述二次电池的充放电。
5.如权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备主体或者所述电池组还包括特性劣化估计单元，该特性劣化估计单元当 由所述充放电判定单元判定为在所述电池组的卸下期间未进行过所述二次电池的充放电 时，基于从所述存储器读入的最新的记录时刻与当前时刻之间的时间差、以及从所述存储 器读入的所述二次电池的端子电压与当前时刻的端子电压之间的差来估计该二次电池的劣化容量。
6.如权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备主体或者所述电池组还具备对所述电池组的异常进行检测并在所述存 储器中将检测出的异常信息与当前时刻一起进行记录的异常履历记录功能。
7.如权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述充放电判定单元，当所述二次电池的端子电压比记录在所述存储器中的最新的端 子电压的自放电电压低时，判定为所述二次电池将该电子设备主体以外的部件作为负载进 行过放电，当所述二次电池的端子电压比记录在所述存储器中的端子电压高时，判定为所 述二次电池由该电子设备主体以外的设备进行过充电。
8.如权利要求4 7中任意一项所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备主体以及安装在该电子设备主体中的所述电池组构成移动电话机或者 便携式信息终端。
全文摘要
本发明提供一种电池管理方法以及电子设备，其当电池组从电子设备主体卸下进行过充放电时，能够可靠地检测此不正当的充放电。为此，在具备二次电池的电池组中设置存储器，并且，在装卸自由地安装有所述电池组并将所述二次电池作为驱动源而进行动作的电子设备主体中设置有每隔规定时间，在所述电池组的存储器中，将所述二次电池的端子电压与当前时刻一起作为时间戳信息进行记录的单元；和在起动时从电池组的存储器中读出最新的时间戳信息，判定所述电池组是否超过所述规定时间被卸下过，并进一步判定在电池组的卸下期间中是否进行过所述二次电池的充放电的单元。
文档编号H01M10/42GK102122733SQ20111000578
公开日2011年7月13日 申请日期2011年1月7日 优先权日2010年1月8日
发明者山本洋田, 玉井干隆 申请人:三洋电机株式会社