专利名称：电池组及电池剩余电量计算方法
技术领域：
本发明涉及一种电池组和一种电池剩余电量计算方法，更特别地，本发明涉及一种电池组和一种电池剩余电量计算方法，该方法能够根据电池组在使用过程中的温度来计算电池剩余电量。
背景技术：
诸如液态离子电池组的电池组(蓄电池)具有特定的容量，并且它们的容量具有根据电池组的使用温度而产生变化的特性。
当电池组在低温下使用时，其电池组电池的内阻抗增大，并且当施加与常温下相同的电流时，会产生很大的电压降，使得电池组容量降低。
图6示出了电池组在25℃、10℃、和0℃时的放电特性。横轴表示时间，纵轴表示电压。
如图6所示，在放电量为2.0W、端电压为3.35V的情况下，获得如下的测量结果例如，如果将环境温度为25℃时的可放电容量设定为100％，那么在环境温度为10℃时可放电容量测量结果约为80％，并且0℃时约为60％。
迄今为止，如日本公开专利申请JP-A-2000-260488中所述，通过使用温度传感器检测电池组温度和校正电池剩余电量的技术已经被用来校正在低温下使用的电池组容量的减少。(段号 ～ )在这种情况下，测量当前热敏电阻的温度来校正当前环境温度下的可使用时间。因此，在低温环境下所显示的可使用时间倾向于变短。
发明内容
虽然如此，由于很难在电池组电池内部放置热敏电阻，因此使用热敏电阻的传统技术仅仅能够测量电池组电路板或者其表面的温度。电池容量的实际降低值由电池组电池的内部温度(设置在电池组电池内部的电极的温度)决定。因此，传统技术的问题在于无法进行精确的校正。
另外，近年来，使用电池的便携式摄像机和数码照相机有小型化的趋势，而使用内置式电池组或内部容装电池组的设备数量已经增加。一般来说，这种类型的设备在使用过程中会发热，并且生成的热量会使其电池组的表面温度升高。然而，此时温度升高的仅仅是设备的热敏电阻，而设备电池组电池的内部温度没有升高。另外，电池组的可用容量也保持降低。
也就是说，如果电池组的使用从低温开始，热敏电阻的温度将会升高，并且显示的剩余电量也会增加。然而，如果电池内部温度没有升高，在计算的电池剩余电量与实际可用容量之间就会产生误差。
本发明已经鉴于上述提及的问题进行构想，并且本发明的一个目的就是提供一种电池组和一种电池剩余电量的计算方法，该方法可以减小电池剩余电量的计算误差。
根据本发明的优选实施例，提供了一种能根据使用过程中电池组的温度计算电池剩余电量的电池组，其特征在于包括温度测量装置，用于测量电池组电池的温度；测量温度历史记录存储装置，用于存储所测量温度的历史记录；电池内部温度推断装置，用于从预定时段的历史记录提取最低温度，并且将该最低温度推断为电池组电池内的当前温度；以及，剩余电量计算装置，用于在所推断的电池组电池内部温度的基础上计算电池剩余电量。
根据这种结构，通过温度测量装置测出的电池组电池的温度被存储在用来存储温度历史记录的温度历史记录存储装置中。温度推断装置从温度历史记录存储装置给出的预定时段的历史记录提取最低温度，并将该最低温度推断为电池组电池内部的当前温度。剩余电量计算装置以推断出的电池组电池内部温度为基础计算电池剩余电量。与直接使用测量温度来计算电池剩余电量不同，本发明使用的是推断出的电池组电池内部温度，因此，即使测量温度迅速升高，也可以防止计算所得的电池剩余电量瞬时增加的现象。
在根据本发明的优选实施例的电池组中，与直接使用测量温度来计算电池剩余电量不同，本发明从预定时段的历史记录中提取最低温度，将该最低温度推断为电池组电池内部温度，并且使用所推断出的电池组电池内部温度来计算电池剩余电量。因此，即使测量温度迅速升高，也可以防止计算所得的电池剩余电量瞬时增加的现象。
本发明可应用于与例如摄像机、数码照相机或电池组充电器、及类似设备连接的电池组。
通过以下结合附图对本发明的优选实施例进行的描述，本发明上述和其他的目的、特征、和优点将更加明显。
图1示出了根据本发明的优选实施例的电池组的操作原理的功能块示意图；图2示出了根据本发明的优选实施例的电池组的硬件结构的实例；图3示出了显示热敏电阻温度与电池组电池内部(内部电池电极)温度之间的关系的实例图；图4示出了经过24分钟后热敏电阻最低温度的历史记录与图3叠加的曲线图；图5示出了根据本发明的优选实施例的电池组的操作流程的流程图；以及图6示出了电池组在25℃、10℃、和0℃时的放电特性图。
具体实施例方式
本发明的优选实施例将参照附图在下面进行详细描述。
图1示出了根据本发明的优选实施例的电池组的操作原理的功能块示意图。
根据本发明的优选实施例的电池组10包括温度测量装置12，用来测量电池组电池的温度；测量温度历史记录存储装置13，用来存储所测量温度的历史记录；电池内部温度推断装置14，用来从预定时段的历史记录提取最低温度，并将该最低温度推断为电池组电池内部的当前温度；剩余电量计算装置15，在推断出的电池组电池内部温度的基础上计算电池剩余电量；以及，通信装置16，用来将计算出的电池剩余电量发送给相连的设备，该设备在这里没有示出。
例如，电池组电池11可以是锂离子电池。温度测量装置12可以是安装在电池组电池表面或电路板上的热敏电阻。测量温度历史记录存储装置13可以是EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)。电池内部温度推断装置14和剩余电量计算装置15可以通过例如微型控制器实现。
预定时段被定义为电池组电池内部温度达到通过热敏电阻在某一时间点测量的温度的时间，并且该预定时段由电池组电池11的热电压特性决定，或者由组成温度测量装置12的热敏电阻在电池组10中的位置决定。
电池组10的操作将在下面进行叙述。
例如，当电池组10被用来连接到诸如摄像机或数码照相机等设备时，电池组电池11的温度通过温度测量装置12进行测量。在开始操作时，对电池组电池11的表面温度或电池组10内的温度进行测量。所测量的温度存储在测量温度历史记录存储装置13中。电池内部温度推断装置14从测量温度历史记录存储装置13给出的预定时段的测量温度的历史记录提取最低温度，并将该最低温度推断为电池组电池内部的当前温度。剩余电量计算装置15以推断的电池内部温度为基础计算电池剩余电量。通信装置16发送计算出的电池剩余电量，使得可用剩余时间可以在例如摄像机或数码照相机等连接的设备上显示。
按照这种方式，计算电池剩余电量所用的是推断出的电池组电池的内部温度，而不是直接使用测量温度，这样，即使测量温度迅速增加，也可以防止计算所得的电池剩余电量瞬时增加的现象。
本发明的优选实施例的详细说明将在下面进行叙述。
图2示出了根据本发明的优选实施例的电池组的硬件结构的实例。
电池组50包括电池组电池51、外设电路52、微型控制器53、热敏电阻54、和通信电路55。
例如，电池组电池51可以是锂离子电池、镍-金属氢电池、或锂聚合物电池。
电池组电池51的正极与正极端子61相连，同时电池组电池51的负极通过电流检测电阻Rs以及充电控制开关SW1和放电控制开关SW2与负极端子62相连，其中，充电、放电控制开关分别由MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)和二极管制成。
外设电路52包括主要由电压比较器(比较器)组成的电路结构，并具有检测流经电流检测电阻Rs的充电/放电电流值的功能，以及具有防止电池组电池51过充电、过放电、或过电流的保护功能。具体来说，如果电池组电池51的电压等于或高于设定电压，外设电路52则关闭充电控制开关SW1以停止充电，从而防止过充电。另一方面，如果电池组电池51的电压低于设定电压，外设电路52则关闭放电控制开关SW2以停止放电，从而防止过放电。
微型控制器53将由外设电路52检测出的充电/放电电流累计加和，并根据电池组50工作过程中的温度计算电池剩余电量。另外，微型控制器53控制热敏电阻54，并与用于存储通过热敏电阻54测量的温度历史记录的测量温度历史记录存储装置一样，具有内置式的EEPROM。微型控制器53还具有控制通信电路55将计算出的电池剩余电量数值发送给连接设备的功能。
下面将描述电池组50的操作。
例如，如果电池组50开始使用，其正极端子61和负极端子62连接到例如摄像机或数码照相机上，微型处理器53就会将由外设电路52检测出的充电/放电电流值累计加和，并且计算电池剩余电量。这时，微型控制器53以通过热敏电阻54测得的温度为基础校正电池剩余电量。
图3示出了电池组在使用过程中热敏电阻温度与电池组电池内部(内部电池电极)温度之间的关系的实例图。
横轴表示经过时间，而纵轴表示温度(℃)。
如图3所示，内部电池电极温度呈现出当热敏电阻温度升高时不立即升高的特性，而是经过一定时间后达到在某一时间点时测量的热敏电阻温度。在该实例中，经过大约24分钟后，内部电池电极温度呈现出接近热敏电阻温度的值。
在根据本发明的优选实施例的电池组50中，热敏电阻54测量出的温度存储在微型控制器53的RAM或EEPROM(未示出)中。如果当前测量温度不是存储在EEPROM中的预定时段的温度历史记录中的最低温度，微型控制器53则从温度历史记录中提取最低温度，并将该最低温度推断为电池组电池内部的当前温度。例如，在图3所示的情况下，微型控制器53从24分钟内的温度历史记录中提取最低温度，并将该最低温度推断为电池组电池内部的当前温度。
图4示出了经过24分钟后最低热敏电阻温度的温度历史记录与图3叠加的曲线图。
横轴表示经过时间，而纵轴表示温度(℃)。
如图4所示，通过绘制经过24分钟后最低温度的历史记录，可以得到内部电池电极温度的近似值。
微型控制器53通过推断出的电池组电池内部温度，对通过由外设电路52检测出的电流值累计加和而计算出的电池剩余电量进行校正。在微型控制器53的控制下，通信电路55将用上述方式计算出的电池剩余电量传送给连接的设备(未示出)，这样，例如摄像机和数码照相机可以告知用户电池组50在当前环境下的放电时间的近似值。
另外，即使热敏电阻的温度由于快速的温度变化而升高，也可以避免所显示的剩余时间瞬间增加的问题。
根据本发明的优选实施例的电池组的操作过程将通过流程图的形式在下面进行概述。
图5示出了根据本发明的优选实施例的电池组的操作过程的流程图。
步骤S1温度测量通过热敏电阻54测量电池组电池51的温度。
步骤S2测量温度历史记录的存储微型控制器53将测量温度历史记录存储在例如EEPROM存储器中。
步骤S3电池内部温度推断微型控制器53从预定时段的温度历史记录中提取最低温度，并将该最低温度推断为电池组电池内部的当前温度。
应该注意，如果当前的测量温度是温度历史记录中的最小值，那么该最小值被用作电池组电池的内部温度。
步骤S4电池剩余电量计算微型控制器53在所推断出的电池组电池内部温度的基础上，通过对由外设电路52所检测出的电流值的累计加和而计算的值进行校正，来计算电池剩余电量。
步骤S5电池剩余电量通信微型控制器53控制通信电路55，将计算得到的电池剩余电量发传送给所连接的设备，该连接的设备没有在图中示出。
在上述提及的本发明的实施例中，电池组电池内部的当前温度是通过保存过去的最低温度历史记录进行推断的，但当前温度也可以通过保存最高温度历史记录或温度变化值进行推断。因此，电池组电池内部温度可以进行更为精确的推断，并且剩余时间显示可以更接近真实值。
上述提及的操作过程内容可以通过微型控制器53的软件实现，因此与现有产品相比可以认为没有成本的增加。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
1.一种能够根据电池组在使用过程中的温度计算电池剩余电量的电池组，包括温度测量装置，用于测量电池组电池的温度；测量温度历史记录存储装置，用于存储所测量的温度的历史记录；温度推断装置，用于从一时间间隔内的历史记录中提取最低温度，并且将所述最低温度推断为所述电池组电池内部的当前温度；以及剩余电量计算装置，用于在所述推断出的电池组电池内部温度的基础上计算电池剩余电量。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述时间间隔根据所述电池组电池的内部温度达到某一给定时刻的测量温度的经过时间来确定。
3.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括通信装置，用于向连接设备通知所计算出的电池剩余电量。
4.一种根据电池组在使用过程中的温度计算电池剩余电量的剩余电量计算方法，所述方法包括以下步骤测量电池组电池的温度；存储测量温度的历史记录；从一时间间隔内的历史记录提取最低温度，并将所述最低温度推断为所述电池组电池内部的当前温度；以及在所推断出的电池组电池的内部温度的基础上计算电池剩余电量。
全文摘要
本发明披露了一种能够根据电池组在使用过程中的温度计算电池剩余电量的电池组。通过温度测量装置测量的电池组电池的温度存储在用于存储温度历史记录的测量温度历史记录存储装置中。电池内部温度推断装置从测量温度历史记录存储装置给出的预定时段的历史记录中提取最低温度，并将该最低温度推断为电池组电池内部的当前温度。剩余电量计算装置在推断出的电池组电池内部温度的基础上计算电池剩余电量。与直接使用测量温度来计算电池剩余电量不同，本发明使用的是推断出的电池组电池的内部温度，这样，即使测量温度迅速升高，也可以防止计算所得的电池剩余电量瞬间增加的现象。
文档编号H01M10/42GK1616981SQ20041008866
公开日2005年5月18日 申请日期2004年11月15日 优先权日2003年11月14日
发明者土谷之雄, 佐藤秀幸, 绳和泰 申请人:索尼公司