电池余量预测装置以及电池组制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电池余量预测装置以及电池组，该电池组低成本并且能够高精度地预测充电池的电池余量。电池余量预测装置具有：电压检测部，其测定电池的电池电压和电池温度；运算部，其根据电池电压和电池温度来预测计算电池余量；以及控制部，其控制电池余量预测装置的动作以及运算部，所述电池余量预测装置采用了通过如下的运算流程来预测所述电池的余量的结构，该运算流程是根据电池等效电路中的电池的内部阻抗、以及以规定的时间间隔测定出的电池电压和电池温度，对电池余量进行递归计算。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池组，尤其涉及对锂离子充电池等的电池余量进行预测的电池余量预测装置。
技术介绍
充电池被以便携设备为首的许多装置使用，必须要有管理充放电的电池管理系统。特别是在设备运行时，需要更准确地知道运行时间，因此使用电池余量预测装置。以往的具备电池余量预测装置的电池组如图6所示。电池余量预测装置20具有进行信号处理运算的CPU21、信号处理运算时使用的RAM22、用于检测充电池7的一个单元的电池电压经电平转换器26转换后的电池电压的ADC23、用于检测由检测充电池7的电流的电流检测电阻6产生的电压的ADC24、以及预先保存电池的特性数据等的非易失性存储器25。电池余量预测装置20根据充电池7的电压和移动电荷量等来求得电池的余量，其中，移动电荷量由库伦计数器根据使用电流检测电阻6所计测的充电池7的电流值求得。在高精度的余量预测中，充电池7的电压以及电流的高精度的计测是必须的。特别是注意到电流计测时，电流检测电阻6要求电阻值的高精度。【专利文献1】美国专利第6789026号说明书以往的具备电池余量预测装置20的电池组为了进行高精度的电池余量预测，需要高精度的电流容许量大的电流检测电阻6。因此，有电流检测电阻6价格高、尺寸大这样的课题。
技术实现思路
为了解决上述课题，本专利技术的电池余量预测装置采用了如下的结构。电池余量预测装置具有：电压检测部，其测定电池的电池电压和电池温度；运算部，其根据电池电压和电池温度来预测计算电池余量；以及控制部，其控制电池余量预测装置的动作以及运算部，电池余量预测装置通过如下的运算流程来预测电池的余量，该运算流程是根据电池等效电路中的电池的内部阻抗、以及以规定的时间间隔测定出的电池电压和电池温度，对电池余量进行递归计算。根据本专利技术的电池余量预测装置，由于能够根据检测出的电池电压进行高精度的电池余量预测，所以不需要电流检测电阻。因此，能够提供一种小型尺寸且低成本的电池组。附图说明图1是具备本实施方式的电池余量预测装置的电池组的框图。图2是示出了电池等效电路的一例的电路图。图3是示出了电池等效电路的其他例的电路图。图4是与图2的电池等效电路对应的电池余量预测运算流程。图5是与图3的电池等效电路对应的电池余量预测运算流程。图6是以往的具备电池余量预测装置的电池组的框图。标号说明1：电池余量预测装置；7：充电池；11：电压检测部；12：运算部；15：充放电控制电路；16：控制部；30、40：电池等效电路。具体实施方式图1是具备本实施方式的电池余量预测装置1的电池组的框图。本实施方式的电池组具有电池余量预测装置1、充电池7、充放电控制用的MOSFET8、充放电控制电路15、外部端子18以及19。电池余量预测装置1具有电压检测部11、控制部16、以及进行余量预测计算等的运算部12。本实施方式的电池组按如下方式连接。电池余量预测装置1连接在充电池7的两端。MOSFET8被设置在外部端子19。充放电控制电路15连接在充电池7的两端，输出端子与MOSFET8连接。外部端子18和19之间连接着作为负载3的应用系统。电压检测部11的输入端子与充电池7连接，输出端子与控制部16连接。控制部16与运算部连接。电压检测部11检测充电池7的端子电压以及温度并输出到控制部16。控制部16具有例如定时器电路、RAM或非易失性存储器等存储装置等。运算部12根据控制部16的信息以及控制对充电池7的电池余量进行高精度的预测计算。即，电池余量预测装置1执行图4或图5所示的电池余量预测运算流程，对充电池7的电池余量进行高精度的预测计算。图2是示出了电池等效电路的一例的电路图。电池等效电路30是由电压源31、串联连接了M组的C-R电路、电阻Ro构成的。电压源31依赖于充电状态或电池温度来输出电池开路电压。C-R电路是由构成电池的内部阻抗的等效电路的电阻R和电容器C并联连接而成。电压VOCV是电压源31的电压。电压VB是电池的电压。电流源32是流过负载电流iL的负载3的等效电路。C-R电路反映电池输出的瞬态响应。C-R电路的串联连接个数依赖于所求的等效电路精度，串联连接个数越增加高精度化越容易。如果C-R电路的时间常数比余量计算的时间间隔足够小，则电池输出的瞬态响应对余量计算的影响小。然而，电池输出的瞬态响应的时间常数有的达到几十分钟～几小时，对余量预测计算的影响大。特别是大电流且急剧变化的情况下，很容易导致余量预测计算的大的误差。为了使电池瞬态响应的影响反映在余量预测计算上，需要根据包含构成电池的内部阻抗的电阻Rk和电容器Ck的时间微分方程式进行余量预测计算。以下，设立微分方程式。当施加到电阻Rk和电容Ck上的电压为Δk(k≧1)时，各电阻R1～RM中流过的电流iRk为式1，各电容C1～CM中流过的电流iCk为式2，负载电流iL为式3，所以得到式4和式5这两个方程式。iRk=Δk/Rk---(1)]]>ick=∂∂t(Ck·Δk)---(2)]]>iL=iRk+iCk---(3)]]>iL·Rk=Δk+Rk·∂∂t(Ck·Δk)---(4)]]>Vocv-VB=iL·R0+Σk=1MΔk---(5)]]>负载电流iL能够通过式6用电池的充电状态、即电池余量SOC的变化和作为最大电池容量的Qmax来表示。另外，将放电电流作为正电流。iL=-Qmax·∂SOC∂t---(6)]]>如果将式6代入式4和式5，则得到式7和式8。-Qmax·∂SOC∂t·Rk=Δk+Rk·∂∂t(Ck·Δk)---(7)]]>Vocv-VB=-Qmax·∂SOC∂t·R0+Σk=1MΔk---(8)]]>在式7和式8中，VOCV、Rk(k＝0～M)、Ck(k＝1～M)具有电池余量SOC和电池温度T的依赖性，实际测得的电池电压VB和电池余量、以及电池内部电压各自的初始值SOCi、Δk、i是已知的，通过求解联立方程式能够求得电池余量SOC。然而，要想将本联立本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池余量预测装置，该电池余量预测装置计测电池的电压和温度从而预测电池的余量，其特征在于，该电池余量预测装置具有：电压检测部，其测定所述电池的电池电压和电池温度；运算部，其根据所述电池电压和所述电池温度来预测计算电池余量；以及控制部，其控制所述电池余量预测装置的动作以及所述运算部，所述电池余量预测装置通过如下的运算流程来预测所述电池的余量，该运算流程是根据电池等效电路中的电池的内部阻抗、以及以规定的时间间隔测定出的所述电池电压和电池温度，对电池余量进行递归计算。

【技术特征摘要】
2014.11.20 JP 2014-2357381.一种电池余量预测装置，该电池余量预测装置计测电池的电压和温度从而预
测电池的余量，其特征在于，
该电池余量预测装置具有：
电压检测部，其测定所述电池的电池电压和电池温度；
运算部，其根据所述电池电压和所述电池温度来预测计算电池余量；以及
控制部，其控制所述电池余量预测装置的动作以及所述运算部，
所述电池余量预测装置通过如下的运算流程来预测所述电池的余量，该运算流程
是根据电池等效电路中的电池的内部阻抗、以及以规定的时间间隔测定出的所述电池
电压和电池温度，对电池余量进行递归计算。
2.根据权利要求1所述的电池余量预测装置，其特征在于，
所述电池等效电路具有：
电压源，其输出电池开路电压；
第一电阻，其与所述电压源串联连接；以及
内部阻抗，其具有与所述第一电阻串联连接的、由电阻和电容器并联连接而成的
阻抗元件。
3.根据权利要求2所述的电池余量预测装置，其特征在于，
所述运算流程是在电池安装时等测定初始电池端子电压和初始电池温度，根据所
述初始电池端子电压和所述初始电池温度来计算初始电池余量，以规定的时间间隔测
定电池端子电压和电池温度，根据本次测定出的电池端子电压和电池温度、上次测定
出的电池端子电压和电池温度、以及上次计算出的电池余量和电池开路电压，计算电
池余量和电池开路电压，将本次测定出的电池端子电压和电池温度、以及本次计算出
的电池余量和电池开路电压保存到存储装置中。
4.根据权利要求2所述的电池余量预测装...

【专利技术属性】
技术研发人员：今泉荣龟，
申请(专利权)人：精工半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP