专利名称：蓄电池剩余容量测量仪和残余容量计算方法
技术领域：
本发明涉及测定在各种机器上使用的蓄电池剩余容量的蓄电池剩余容量测量仪和该容量测量仪采用的剩余容量的计算方法，特别是涉及适合电动车辆等行驰驱动用蓄电池的剩余容量测量仪及其计算方法。
公知的计算蓄电池剩余容量的方法有以开路电压检测方式，累计方式为代表的计算方法。所谓开路电压检测方式是利用蓄电池的负载释放时的端电压随着该蓄电池的剩余容量而变化的关系，预先准备一个与负载释放时的端电压相应的剩余容量的对应表，根据端电压便可直接计算出剩余容量。所谓累计方式是长时间测量蓄电池的放电电流或电功率并进行累计，通过从蓄电池开始使用时的初始容量中减去已使用的累计量，便可计算出目前蓄电池的剩余容量。于是，以这两种方式为基本方式产生了各种各样的蓄电池剩余容量测量仪的实用化方案。
其中的开路电压检测方式由于必须测定负载释放时的端电压，所以不适合用于负载释放机会少的场合。因此，在使用经过长时间持续放电的例如电动车辆行驶驱动用的蓄电池等的场合下，应该利用累计方式的蓄电池剩余容量测量仪。
但是，在累计方式的蓄电池剩余容量测量仪中，由于必需经过长时间对蓄电池放电电流或电功率进行正确的累计，需要用精度高的检测手段，所以有成本高的缺点。
由于在蓄电池开始放电时刻的剩余容量(即初始容量)值中含有误差的状态将一直持续到理论上的放电结束为止，因此这种累计方式存在不能消除这个误差的问题。另外，在当前，正确地掌握这样的初始容量在技术上也是困难的。而在例如利用开路电压检测方式确定初始容量时，由于在刚充放电之后蓄电池开路电压不稳定，所以必然会发生由于这个不稳定电压引起的测量误差。
本发明鉴于上述的问题，而把提供一种成本低，精度高的累计方式的蓄电池剩余容量测量仪和利用该容量测量仪计算剩余容量的方法作为目的。
本发明的蓄电池剩余容量测量仪的特征在于，在计算蓄电池的电流或电功率的累计量，并由显示单元分级显示对应该累计量计算值的剩余容量的蓄电池容量测量仪中，包括保持与在某个特定放电电流或放电电功率下蓄电池的端电压和该蓄电池的剩余容量有关的至少一个数据表的存储器；检测蓄电池的放电输出是否与上述特定的放电电流或放电电功率一致或在近似范围的输出判定单元；在上述输出判定单元的检测开始时刻通过上述的数据表获得对应所述时刻的端电压的剩余容量的读出单元；当误差被上述读出单元获得的剩余容量和显示单元的指示值认定时，在显示单元的上述分级显示不变的范围内，使上述累计量计算值增减的修正单元。
本发明的蓄电池剩余容量的计算方法的特征在于，在计算蓄电池的电流或电功率的累计量、并由显示单元分级显示对应所述累计量计算值的剩余容量的蓄电池剩余容量测量仪的剩余容量计算方法中，包括在蓄电池的输出与某个特定的放电电流或放电电功率一致或在近似范围内时参照在该放电电流或放电电功率下蓄电池端电压与剩余容量关系的数据表，读出对应所述时刻端电压的剩余容量，当根据该读出值和显示单元的显示值认定有误差时，在改变显示单元的上述分级显示的范围内，使上述累计量计算值增减。
如上所述，为了减少累计值的误差累积，累计方式的蓄电池剩余容量测量仪必须用高精度的检测电路。另外，由于正确地掌握初始容量在目前的技术中是困难的，而在该误差操作中整个精度一旦受到影响，就难于提高精度。
按照本发明的蓄电池剩余容量测量仪和剩余容量计算方法，在放电电流或放电电功率与某一特定值一致或在近似范围内时，对应所述时刻的端电压值，读出预先存储在数据表中的剩余容量，并在电流或电功率的累计量计算中加上修正量。也就是说，即使检测电路的精度不高，也能限制误差的积累。另外，由于修正量被限制在不使现在的显示单元的显示发生变化的范围内，所以，通过进行修正防止了显示等级的急剧下降的方向变化或在放电中的显示等级向上升方向变化等不自然情况，使显示等级的增减与蓄电池的容量增减变成完全一致。因此不会损害累计方式的蓄电池剩余容量测量仪的本质性能，保证了高的可靠性。
图1是与本发明的第一具体例有关的蓄电池剩余容量测量仪的系统构成图。
图2是与该实施例有关的蓄电池剩余容量测量仪的显示单元的正面外观图。
图3是说明该例的电流累计操作与显示的关系的原理说明图。
图4是表示一般的蓄电池以定电流放电时端电压的下降特性的示图。
图5是表示确定该例的检测容量值Cr时使用的数据表的概要示图。
图6是表示该例的蓄电池剩余容量计算方法的概要流程图。
图7是表示该例的蓄电池剩余容量计算方法的内部运算操作流程图。
图8是表示使该例的累计电流值减少的修正处理说明图。
图9是表示使该例的累计电流值增加的处理说明图。
图10是表示对该例通常的蓄电池电流累计操作进行更新处理的说明图。
图11是表示与本发明的第二具体例子有关的蓄电池剩余容量计算方法的内部运算操作的流程图。
图12是表示第二具体例的蓄电池充电时对累计操作进行更新处理的说明图。
图中1 蓄电池剩余容量测量仪2 被测定的蓄电池3 电流检测器4 运算放大器(蓄电池电流检测用)5 运算放大器(蓄电池电压检测用)6 模拟多路转换器7 A/D转换器8 微型计算机9 晶体振荡器(微型计算机用)10 ROM(微型计算机用)11 显示单元12 DC/DC转换器13 显示单元的发光二极管组件M 负载(行驶用电动机)C 容量显示值T 修正和累计操作的执行间隔时间Ir 特定电流值I 检测电流值V 检测电压值Cr 根据蓄电池端电压检测的检测剩余容量值K 修正系数Q 各剩余容量电平区间的每个电流累计值AQ 与各剩余容量电平区间相同的区间全量电流值下面就图1至图10所示的第一具体例子对本发明进行详细说明。
如图1的系统构成图所示那样，与发明有关的蓄电池剩余容量测量仪1的构成如下与从作为测量对象的蓄电池2的正极端子连接到电动机等负载M上的供电线相连的电流检测器3、与该电流检测器3相连的运算放大器4、与蓄电池2并连、检测蓄电池端电压的运算放大器5、选择转换这些运算放大器4、5的输出之一、获得各个模拟输出的模拟多路转换器6、把该模拟输出转换成数字输出的A/D转换器7、带有晶体振荡器9和ROM(读出专用存储器)10的微型计算机8；和与该微型计算机8相连的显示单元11，向各电路组提供确定驱动电流的DC/DC转换器12。
也就是说，上述蓄电池2使用的是具有确定容量的蓄电池，应该使被该蓄电池2的供给电功率驱动的负载M最终在搭载该蓄电池2的机器上可以保持充分的操作时间。另外，该蓄电池2与图中省略的充电器相连，通过使该充电器充电，例如供电动车辆使用并在电动车辆再生制动时和在机器的运行中可以进行充电操作。
将上述电流检测器3连接在从蓄电池2到负载M的供电线上，并检测流过该供电线的蓄电池放电电流或充电电流，把该电流的大小转换成具有高低电压值的电流值信号，输出给运算放大器4。关于检测该蓄电池放电电流的方法可以举出用与蓄电池串联的分流器电阻法，利用霍尔元件的电流检测器方法，也可以用任何适合的方法。
与该电流检测器3相连的运算放大器4和与蓄电池2并联的运算放大器5分别把检测到的和输入的蓄电池电流值及蓄电池端电压放大成与后级A/D转换器7的容许电压相适合的电压，并输出给模拟多路转换器6。
该模拟多路转换器6根据微型计算机8的指令信号转换到接通状态，把运算放大器4或运算放大器5的模拟输出信号择-地输出给合适的A/D转换器7。
该A/D转换器7把输入的运算放大器4和运算放大器5的模拟输出信号转换成数字信号，并将该数字信号输送给微型计算机8。
该微型计算机8装备有把由A/D转换器7输出的数字信号读入存储空间的输入接口，根据该读出的数字数据信号进行一定处理/确定的CPU和存储该处理中用的各种数据和数据表等的ROM10。此外，通过与该微型计算机8相连的专用晶体振荡器的振动操作，为该微型计算机提供操作时钟。于是，利用内装在该微型计算机8内的程序和数据表，在下述本例的累计方式剩余容量计算方法中实现了把根据端电压计算剩余容量方式中确定的修正处理进行组合的剩余容量计算方法。
显示单元11与该微型计算机8相连接，计算机把进行确定的修正处理的显示电平信号输出给显示单元11。
另外，也可以根据端电压和剩余容量通过逆运算推算出蓄电池的电流值。在这种情况下，由于不需要检测电流，所以可以节省电流检测器3，运算放大器5和模拟多路转换器6，从而简化作为剩余容量测量仪1的电路。
显示单元11配置在使机器的使用者容易观察到的位置上，如图2所示的正面外形的一个例子那样，在面板上配置由沿水平方向排列的10个LED(发光二极管)构成的LED组件13。于是，对应从微型计算机输出的显示电平数使其发光个数增减，通过分级显示向使用者明确地显示在该时刻蓄电池的剩余容量。也就是说，在蓄电池满充电状态的情况下，这10个LED全部发光，随着剩余容量的减少，发光个数逐渐减少，在放电末期所有的LED全部熄灭。因此，在图2中，由于有六个LED发光，所以显示出在该使用时刻蓄电池的剩余容量在50％以上而在60％以下。
也可以通过使D/A转换器同微型计算机8的后级相连利用模拟式电压表作为显示单元进行容量显示。此外，作为显示方法，不限于利用显示单元的LED发光数目的增减，也可以利用显示范围的增减，辉复变化颜色变化的增减显示等的分级显示。
上述DC/DC转换器12在使随着蓄电池2的放电操作变动的蓄电池供给电压降压的同时，变换成适当电平的稳定电压，然后向上述各电路组分配供给驱动电流。
在这样构成的蓄电池剩余容量测量仪1中使用本例的剩余容量计算方法，在累计方式的剩余容量计算法中，把根据端电压的剩余容量计算方式获得的一定修正处理进行组合，可以使精度提高一个层次。
也就是说，首先，本例的剩余容量对应于从满充电状态到放电结束的全放电的可能容量，显示出从现时刻的充电状态到放电结束的放电可能容量的百分比，即，在满充电时，使显示单元11的LED全部发光，随着剩余容量减少，使LED的发光个数减少，向使用者显示出蓄电池放电时的容量剩余状态。
因此，对应该显示单元中LED的数目，把在本例方法中使用的内部计算处理用的容量显示值C设定为从0至10的11个段的整数，如图3所示那样，对应于该容量显示值的数值，在容量轴上，把蓄电池的全放电可能容量分割成若干个区间。于是，在蓄电池的放电使用开始时，通过初始化处理对这个时刻的蓄电池剩余容量进行推算，确定对应所述剩余容量的显示电平区间。然后根据这个确定的显示电平区间累计计算蓄电池的放电电流，更新处理显示电平。
本例的电流累计方式是在这些区间的每个区间内累计计算从蓄电池放电使用的电流，然后判断是否超越各区间，在超越场合下使容量显示值C降低一个等级从而进行更新。
即，通过在蓄电池放电开始时进行的初始化处理，可以推算初始剩余容量值，根据该初始容量值，首先，在设定显示容量值C的同时，再设计该显示电平区间内的累计电流值Q。接着，通过随蓄电池放电操作所进行的电流累计处理，在电流累计值C超过该区间落入下一个区间的场合下，把容量显示值C变更为下一个区间的容量显示值C，同时舍去电流累计值Q以前的区间相应的部分，在新的区间内，进行同样的电流累计值Q的累计处理。因此，即使在容量显示值不变化的时间，蓄电池剩余容量仍放电消耗，剩余容量事实上会减少。把其减少程度作为电流累计值Q累计，在电流累计值Q超过其显示电平区间的区间全量值△Q的情况下，使容量显示值C降低一个等级，再用电流累计值Q设定新的显示电平区间。另外，如上所述，通过对逐个区间进行累计处理，就可以容易地进行后述本例的修正处理。
如上所述，对应于LED组件13的发光个数把本例中用的容量显示值C设计成从0到10的整数值，并对其进行容易把握该时刻蓄电池剩余容量的分级显示。电流累计值Q是对各个显示电平的每个区间从放电开始到的放电电流累计的量，按确定的间隔T检测出蓄电池供电线上的放电电流I，把该放电电流I加上T秒前的电流累计值Q，便可计算出新的电流累计值Q。
在蓄电池放电使用中根据蓄电池电流变为与特定电流Ir一致或在近似范围内时的端电压确定检测容量值Cr，并用该值来完善修正累计处理的修正值。
即，当使蓄电池按一定电流放电时，可观察到图4所示的端电压变化曲线。也就是说，随着放电时间的增加，蓄电池的端电压在大部分放电时间内逐渐减少，在蓄电池可能使用的容量达到了放电终点时刻时，端电压便急剧地降低。另外，就该放电曲线而言，在温度等条件相同，且使用同一型号的蓄电池的情况下，对于相同的电流几乎得到相同的结果。因此，通过预先测量记录与某个蓄电池的特定放电电流相应的上述曲线；在机器运行中，在蓄电池放电电流与其特定的电流值一致时刻检测蓄电池的端电压值，便可以获得该时刻的剩余容量。
因此，在本例中，如图5所示的那样，可以预先对应蓄电池的特定放电电流Ir把蓄电池端电压V与剩余容量Cr的关系作成数据表。即使这个数据表由与显示容量值相对应包括0电平在内的11个电平的行构成，在区分这些电平的各行中，剩余容量比值即11个等级的检测容量值Cr与和所述检测容量值Cr相应的端电压值V的上限/下限值相对应。因此，在该时刻检测的电流值I近似等于特定电流Ir的情况下，根据蓄电池端电压值V，参照该表便可以确定前进的检测容量值Cr。
另外，通过选择蓄电池放电使用可能性最大的电流值，使检出该特定电流Ir的机会增加，减少数据表的数目，同时可以根据端电压有效地确定端子检测容量值Cr。
在本例中，利用该检测容量值Cr不是对容量显示值C进行直接修正，而是在该显示区间内对电流累计值Q进行修正，通过间接地对容量显示值C进行修正，最终防止了显示单元11的剩余容量显示急剧变动的情况发生。
也就是说，使该显示区间内的电流累计值Q只加上或减去相当于该区间边界的电流累计量的K等分的份数。即，该修正系数K的值为小于1的值，取0＜K＜1范围的值，在该范围上可以K是一定的，也可以适当变化。因此，通过上述小于1的修正系数K，对电流累计值Q经常进行修正处理，经过该修正处理后，经确定电流累计值Q不会超过当前的显示区间，因此，防止了蓄电池剩余容量显示急剧地变化。
另外，在本例中，将就搭载在电动车辆上的行驶驱动源用的蓄电池的蓄电池剩余量测量仪1进行说明，并具体地设定上述的各设定值，其说明如下。
例如在电动的小型摩托车等电动车辆中，搭载标称容量或实际容量为30Ah的密闭型铅蓄电池作为蓄电池。将该车辆常用的行驶速度设定为30km/h把车辆的车体重量再加上电动机的输出等之后，将特定电流Ir设定为15A1。
当蓄电池的全容量为30Ah时，根据容量显示值C把整体分为10个等级，放电以一个等级为30Ah的1/10即3Ah变化，应将区间的全量值△Q设定为3Ah。接着，如把电流累计的间隔T定为0.5秒，则为了使每隔这个时间间隔检出的放电电流不用换算地累计，可以把区间全量值△Q设定为径进行时间换算后按下式求出的值。
△Q＝3Ah/(0.5/60/60)h＝21600A因此，应将区间全量值△Q设定为21600A。另外，如果设定间隔T为2秒，则根据上式，应将△Q设定为5400A，即在每个间隔T内认为检测出的电流值是连续的。
此外把修正累计电流值Q的修正系数K设定为0.5。
利用上述的各设定值，通过图6所示的流程图便可以完成蓄电池剩余容量测量仪1的剩余量计算方法。即，本流程包括，在蓄电池放电开始时确定开始时的剩余容量的初始化程序P100；在蓄电池放电电流I与特定电流Ir近似的情况下，检测电压V后再参照数据表、根据端电压V设定检测容量值Cr的检测程序P200；每隔一定时间将最新的检测容量值Cr与显示容量值C进行比较、利用修正系数K对电流累计值Q进行确定的修正的修正程序P300；把检测到的电流累积在通常的电流累计值Q中的累计程序P400；通过该累计处理判断累计电流值Q是否超过区间全量值△Q再适当地重新设定显示容量值C和累计电流值Q的更新程序P500，只要机器操作，P200-P500的一连串处理便可以重复地进行。
更具体地讲，按图7的流程图进行各处理。在该流程图中，初始化程序P100由P101-P102组成，检测程序P200由步骤中P201-P205组成，修正程序P300由步骤P301-P304组成，累计操作程序P400由步骤P401组成，更新程序P500由步骤P501-P503组成。
首先，在蓄电池放电使用开始之前，在步骤P101中，对容量显示值C和电流累计值Q进行设定初始值的初始化处理。该初始化处理利用开路电压检测方式中的已有方法，根据蓄电池的负载释放时的端电压随着剩余容量变化，推算蓄电池放电开始时的初始剩余容量，根据这个初始容量设定容量显示值C和电流累计值Q。在蓄电池不进行充电和互换的情况下，使前次蓄电池放电使用结束时的容量显示值C和电流累计值Q存储保持在微型计算机8的存储器中，该初始剩余容量可以利用这些值。如下面所述，即使在该初始化处理不正确的情况下，如果利用本例，则在机器充分运行中，也可以通过对剩余量值进行适合的修正，来确保蓄电池剩余容量测量仪的可靠性和精度等。另外，在设定这些值的同时，将特定电流Ir设定为15(A)，间隔时间T设定为0.5秒，修正系数K设定为0.5，△Q设定定为21600A。
其次，在步骤P102中，把检测容量Cr设定在与预先确定的容量显示值C一致的值上，通过下述的步骤P202～步骤P204，只要不设定新的Cr，就可以不进行修正处理。
在步骤201中蓄电池2的放电电流被电流检测器3测量，然后将测出的检测电流值I读入微型计算机8。
在步骤P202中，将特定电流值Ir同检测出的电流值I相比较并进行判定，在判定为检测出的电流值I非常接近特定电流Ir的情况下，则进入步骤P203-P204的处理，在判定出I值同Ir值不接近的情况下，则应按步骤P205进行处理。
于是，判定出检测电流I同特定电流Ir十分接近之后，通过步骤P203，测定该时刻蓄电池的端电压V，该蓄电池的端电压V被微型计算机8读入。
接着，在步骤P204中，根据蓄电池的端电压V，参照上述的数据表，重新确定该时刻的检测容量值Cr。例如在端电压值为47.5V的情况下，利用该数据表可以确定检测容量值为5个电平。
接着，在步骤P205中，判定是否已经过确定的间隔T秒，在没经过T秒的情况下，就回到步骤P201，一直重复进行步骤P201-P204的检测处理，在已经过T秒的情况下就进行步骤P301以后的修正处理。因此，直到经过时间T秒为止，由于是根据蓄电池放电电流I或特定电流Ir下的端电压V重复进行检测容量值Cr的设定程序，所以应把可能范围的检测容量Cr更新成最新的值。
根据内装在微型计算机8内的石英振荡器9对间隔时间T秒的计时进行定时处理。
因此，当确认已经过T秒时间后，就在累计电流值Q上加上T秒内的放电电流I，然后进行放电电流的累计处理，从初始容量中减去该累计使用电流便计算出在当前时刻的剩余容量，在本例的蓄电池剩余容量测量仪1中，先进行这个处理，在最新的检测容量值Cr与容量显示值C不一致的情况下，根据该检测容量值Cr，将修正值加在累计电流值Q上。即在该修正处理中，在没有直接修正容量显示值C时，利用设定为小于1的修正系数K，在容量显示值C的值没有变化的范围只对累计电流值Q进行补正，从而防止了显示单元11的显示急剧变化而变为不稳定的现象。
即，首先，在步骤P301中将容量显示值C同检测容量值Cr相比较，利用该比较结果沿三个方向分支。
在判定为容量显示值C比检测出的容量值Cr小的情况下，进行步骤P302，使电流累计值Q成为Q减去其所占的比例部分KQ。即在该步骤P302中，例如容量显示值为5，检测出的容量值Cr为0-4的情况下，则如图8的上段所示那样，通过使处在第五显示电平区间范围内的电流累计值Q减去处在该图中用虚线表示的Q占的比例部分KQ便如该图中的下段所示那样，变成为在检测出的容量值Cr附近修正过的电流累计值Q′。另外，在这种情况下，即使容量显示值C与检测出的容量值Cr有一些偏离，修正处理过的电流累计值Q′也能保持在第五显示电平区间的范围内。
因此，通过进行这样的减少修正，即使电流累计值Q本身发生变化，也仍处在同一容量显示值区间范围内，不会改变容量显示值C，从而可以防止显示单元11显示的容量发生急剧的变化。
另外，如不进行这样的修正，则在由初始化处理确定的剩余容量值C同根据端电压推算的剩余容量值Cr存在较大的差值等情况下，而使显示变得不稳定，不能把蓄电池的充电情况准确地通知给使用者。例如，在电动车辆行驶中，一分钟前显示的是容量电平5，而在现在时刻显示急剧地变为显示电平2或3，会使驾驶者把再过一分钟后的显示误认为达到零电平附近，使操作者产生车辆将马上不能行驶的担心。与此相反，利用本例的方案，虽然显示的是电平2和电平3，但经过分级的中间显示，使最终的显示变更缓慢发生，所以可以避免出现这样的问题。
在步骤P301中，当判断出容量显示值C与检测出的容量值Cr相等的结果时，就进行步骤P304，不进行修正处理。
在步骤P301中，当判断出容量显示值C比Cr大的结果时，进入步骤P303，使电流累计值Q增加相当于从区间全量值△Q中减去Q后乘一个比例系数即，K(△Q-Q)。
即，在该步骤P303中，例如，如图9的上段所示那样，通过在处于第五显示电平区间范围内的电流累计值Q上增加相当于该图中虚线所示的电流累计值Q与区间全量值△Q差相乘的比例系数，即K(△Q-Q)，便如图中的下段所示那样，变成在Cr附近修正的电流累计值Q′，此外，在这种情况下，即使C同Cr有一些偏差，也与上述步骤P302相同，电流累计值Q′仍在第五显示电平区间范围内。
由于采用这样的增加修正，即使电流累计值Q本身发生变化，也仍将留在同一容量显示值C的区间范围内，所以不会变更容量显示值C，从而可以防止显示单元的显示电平发生急剧的变化。
不管是否进行这样的加减修正，在步骤P304中都把检测出的容量值Cr设定为与容量显示值相等，以便不需要进行不必要的修正处理。
在步骤P401中，进行通常使用的电流累计操作，将检出的电流值I同电流累计值Q相加。
在步骤P501中，使电流累计值Q与区间全量值△Q比较，如果电流累计值在区间全量值△Q以下，则不改变容量显示值C，而进入步骤P201，重复进行该步骤P201以下的处理，另外，如果电流累计值Q超出区间全量值△Q，则进行步骤P502以下的更新处理。
即，如果判定为电流累计值Q超出区间全量值△Q，则首先在步骤P502中，使容量显示值C减少一个等级，接着在步骤P503中，从电流累计值Q中减去区间的全量值△Q，设定下一个显示电平区间用的新的电流累计值Q，在下一显示电平区间内，对应该新的电流累计值Q进行检测电流I的累计处理。
这正如图10的上段所示那样，对处在第五显示电平区间内的电流量计值Q而言，通过对该图中虚线所示的电流值I累计使该图中的中段所示的区间全量值△Q达到电流累计值Q′，该电流累计值Q′的累计值的位置超过区间边界而在第四显示区间内(最终使步骤P401结束的状态)。在此，首先在步骤P501中判别该状态，在步骤P502中使容量显示值C减少一个等级，使显示电平从5降到4。接着在步骤P503中，如图中的中段所示那样，从电流累计值Q′减去处于以前的第五电平区间内的区间全量值△Q并四舍五入，设定该第四显示电平区间内的新的电流累计值Q″。
当步骤P503结束时，便回到步骤P201中，再继续进行步骤P201以下的一连串处理。
这样的操作只要蓄电池进行放电就继续进行。随着蓄电池放电操作，虽然修正值增加，但蓄电池的容量显示值C却减少。即显示单元的LED组件13的发光个数与容量显示值C的变化相对应，逐渐减少。
如上所述，根据本例的蓄电池剩余容量测量仪，对应与该蓄电池的放电特性相应的特定电流，事先准备使端电压同剩余容量相关的数据表，在蓄电池放电电流与特定值一致或在相近范围时，对应该时刻的端电压值读出存储在数据表中的剩余容量值，并在显示单元当前的指示值范围进行使电流累计量不发生改变的修正，通过进行修正处理可以防止指示值急剧地降低，或在放电中引起指示值上升等不正常的现象发生，并彻底地使指示值的增减与蓄电池的容量增减一致。此外，由于进行这样的修正处理，即使在确定蓄电池放电开始时的剩余容量初始化处理和检测电路等精度不高的情况下，蓄电池剩余容量测量仪也能限制累计误差。为此，不会损害累计式蓄电池剩余容量测量仪的特性，并且可以保证高的可靠性。
下面就图11和图12所示的具体例子详细说明本发明。在本例中与上述第一具体例子同样，是就用在电动车辆上的例子进行说明的，假计各设定值也相同。
本例中的蓄电池剩余容量测量仪1在使用蓄电池的机器的操作中，并不限于蓄电池的放电操作，还适合与进行充电操作的蓄电池相应的剩余容量测量仪。
假如在通常把蓄电池作为行驶驱动源的电动车辆中，采用再生制动。该再生制动通过在车辆减速时使行驶电动机发电运行而把应削减的动能变成电能，利用该电能对蓄电池进行充电。
在上述第一具体例中，即使不能检测出再生制动时流入蓄电池的电流，也能在累计值的修正操作中将其自然吸收。然而，蓄电池剩余容量测量仪1的指示值仅续续减少一个等级。因此，充电的修正操作虽然限制了指示值的减少，但不能使指示值增加。如果是在由比较短时间的再生制动而引起电流流入的情况下，就不能这样做。可是，在车辆沿长的下坡路滑下的情况下，再生制动长时间进行，并对蓄电池进行充电，如果剩余容量有相当多的增加，则蓄电池剩余容量测量仪的指示值将上升，使驾驶者最好能积极地认识到这个事实。
在本例中，如图11所示那样，把图3的流程中的步骤P501以下的处理用步骤P501-P505代替。即，在机器使用中这样地对蓄电池进行充电，与蓄电池剩余容量增大的情况相对应，应重新追加容量显示值C的增加程序。
在从步骤P101至步骤P304中，由于是进行与上述具体例子同样的处理，所以为了简化而省略其说明。
在再生制动等的蓄电池充电操作中，在放电电流I变为负值而与特定电流不一致时，不能重新设定检测出的容量值Cr，因此不能进行上述的修正处理。
即，在步骤P401中，与上述具体例同样，在累计电流Q上累计放电电流I，在利用再生制动等进行充电的情况下，由于该放电电流I变为负时，充电状态维持较长时间，所以对这个负值的放电电流I继续进行累计后的累计电流值Q也变为负值。
接着，在步骤501中，使电流累计值Q与区间全量值△Q进行比较，根据这个比较结果而分到三个方向的步骤中。
即，在步骤P501中，与上述具体例子同样，在判定出电流累计值Q超出区间全量值△Q的情况下，在步骤P502-P503中进行处理，在进行对显示电平值C降低一个等级的处理时，进行对应新显示电平区间的电流累计值Q的再设定，在进行该更新处理后，返回到步骤P201中。
在步骤P501中，判定出电流累计值Q在区间全量值△Q以下，并且在0以上的情况下，不进行更新处理，还回到步骤P201中。
在步骤P501中，利用再生制动对蓄电池进行长时间充电，在累计电流值Q为小于0的负值的情况下，进行步骤P504至P505，当显示电平C上升一个等级时，再进行与前一等级的显示电平区相对应的电流累计值的再设定，在该更新处理后，返回到步骤P201中。
这如图12的上段所示那样，通过对表示该图中虚线所示的充电电流的负电流值I累计使第五显示电平区间内的电流累计值Q变成象该图的中段所示那样超过零的累计值Q′，这个电流累计值Q′的累计值位置超过区间边界位于第六显示电平区间内(与步骤P401结束的状态对应)。在此，首先，在步骤P501中判定该状态，在步骤P504中使容量显示值C增加一个等级，使显示电平从5上升到6。接着，在步骤P505中将区间全量值△Q象图中下段所示那样同电流累计值Q′相加，从而设定处在该第六显示电平区间内的新的电流累计值Q″。
由于充电引起增大的蓄电池容量被显示单元显示出，且由于该增减量与容量的上下一致，所以通过累计值修正，不会显示出显示单元指示值的不自然状态。
如上所述，采用本例的蓄电池剩余容量测量仪，不仅具有与上述第一具体例同样的效果，而且在象电动车辆再生制动等那样，在使用时，既可以将蓄电池用在进行放电的机器中又可以用在进行充电的机器中，从而扩大了使用范围。
在以上的所有的具体例子中，当容量显示值C为最大值10时，不会发生容量显示值C比检测出的容量值Cr还小的情况，因此，在电平为10的情况下，即使进行充电操作，也不能完全进行使电流累计值Q朝增加方向的修正。由于这个问题可以容易地解决，所以只简单地说明一下。最后，显示单元11以10个等级原封不动的显示，容量显示值C和Cr可以对这10个电平显示的部分或全体进行细分。借此，即使外部的显示是原封不动的10个电平，在内部也要进行修正处理。即，只要在显示的可见范围内，即使指示值为最大的10电平，在微型计算机8的内部也要进行精密的处理。显然，涉及这样的具体例子的细节变更，也在本申请的保护范围之内。
虽然在上述具体例子中是把电流的累计作为对象的，但是即使对照端电压进行电功率累计也没关系。同样，存储在ROM中的数据表，不必由与用于测定以一定功率放电的特定放电功率相对应的数据构成。
通过事先对应不同的放电电流、放电功率或温度等准备对应每个参数的若干个表和区间全量值△Q，可以提高精度。即，例如，由于蓄电池随着环境温度变化而使其放电性能发生大约10％-20％的变化，所以在事先准备对应随不同温度变化的蓄电池放电曲线的数据表和区间全量值△Q的同时，还应该将温度检测器放置在蓄电池附近，根据检测出的温度，再把这些数据表和设定值设定在与温度相对应的正确的参数中，还可以提高蓄电池剩余容量测量仪的精度。例如，在用于电动车辆中的场合下，在冬季等低温环境下，虽然蓄电池的温度变低，会使全放电可能容量大幅度降低，但是通过对应蓄电池的温度变化适当地变换数据表和区间的全量值△Q，也能适应这种情况。
即使进行所有的这些改变，仍在本发明要求保护的范围之内。
按照本发明的蓄电池剩余容量测量仪和剩余容量计算方法，在放电电流或放电功率与特定值一致或处于近似范围时，对应该时刻的端电压值，读出预先存储在数据表中的剩余容量，将修正值同电流或电功率的累计量的计算值相加。也就是说，即使在检测电路精度不高的情况下，也能减少累计误差。
由于修正量被限制在不使当前显示单元的显示发生变化的范围内，所以通过进行修正可以防止显示等级向降低方向急剧变化的状态发生，还可以防止由于在放电时引起的显示等级向上升方向变化的不自然状态发生，使显示等级的增减完全与蓄电池容量的增减一致，因此，在不会损害累计式蓄电池剩余容量测量仪特性的情况下，保证了高的可靠性。
权利要求
1.一种蓄电池剩余容量测量仪，其特征在于，在计算蓄电池的电流或电功率的累计量并由显示单元等级显示对应该累计量计算值的剩余容量的蓄电池剩余容量测量仪中，包括保持与处在某个特定放电电流或放电电功率的蓄电池端电压和该蓄电池的剩余容量有关的至少一个数据表的存储器；检测蓄电池的放电输出与上述特定的放电电流或电功率一致或在近似范围的输出判定单元；在上述输出判定单元的检测开始时刻通过上述的数据表获得对应所述时刻端电压的剩余容量读出单元；当确认在上述读出单元获得的剩余容量和显示单元的指示值中存在误差时，在显示单元的上述等级显示不变的范围内，使上述累计量计算值增减的修正单元。
2.一种蓄电池剩余容量的计算方法，其特征在于在计算蓄电池的电流或电功率的累计量，并由显示单元分级显示与所述累计量计算值相应的剩余容量的蓄电池剩余容量测量仪的剩余容量计算方法中，包括在蓄电池的输出与某个特定的放电电流或放电电功率一致或在近似范围内的时刻参照在该放电电流或放电电功率下的蓄电池端电压与剩余容量关系的数据表。读出与所述时刻的端电压相应的剩余容量，当认定读出值和显示单元的显示值中的误差时，在显示单元的上述分级显示不变的范围内，使上述累计量计算值增减。
全文摘要
蓄电池剩余容量测量仪，包括保持与处某个特定放电电流或放电电功率的蓄电池端电压和其剩余容量有关的至少一个数据表的存储器；检测蓄电池的放电输出与特定的放电电流或电功率是否一致或在近似范围的输出判定单元；在输出判定单元的检测开始时通过数据表获得与时刻对应的端电压的剩余容量读出单元；当认定读出单元获得的剩余容量和显示单元的指示值存在误差时，在显示单元的分级显示不变的范围内，使累计量计算值增减的修正单元。
文档编号G01R31/36GK1132356SQ9512177
公开日1996年10月2日 申请日期1995年11月21日 优先权日1994年11月21日
发明者神崎实, 出崎敏彦 申请人:精工爱普生株式会社