專利名稱：電池包的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來(lái)檢測(cè)二次電池的殘余容量的電池包。
背景技術(shù)：
近年來(lái)已開(kāi)發(fā)出一種即使是數(shù)安培小時(shí)(Ampere-hours)的容量也可提供超過(guò)100A的電流的高性能二次電池。此類二次電池作為電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、復(fù)合式電動(dòng)汽車等負(fù)荷大及負(fù)荷變動(dòng)大的設(shè)備的電源，備受矚目。并且，由于此二次電池多以大電流使用，所以，檢測(cè)其殘余容量，防范二次電池的損壞于未然及確保電池的安全性則變得重要。
作為檢測(cè)二次電池的殘余容量的方法，有電流累積計(jì)算法與電壓監(jiān)視法已為公眾所知。電流累積計(jì)算法是累積計(jì)算流動(dòng)在二次電池的電流來(lái)計(jì)算出殘余容量的方法。電壓監(jiān)視法是測(cè)定二次電池的電壓，根據(jù)測(cè)定到的電壓來(lái)計(jì)算出殘余容量的方法。
電流累積計(jì)算法的優(yōu)點(diǎn)在于，即使在負(fù)荷變動(dòng)較大時(shí)，也可比電壓監(jiān)視法更正確地檢測(cè)出殘余容量。而另一方面，電壓監(jiān)視法的優(yōu)點(diǎn)在于，在負(fù)荷變動(dòng)較小時(shí)，可比電流累積計(jì)算法更正確地檢測(cè)出殘余容量。
因此，在二次電池上，當(dāng)連接有負(fù)荷變動(dòng)較小的負(fù)荷裝置時(shí)，由電壓監(jiān)視法檢測(cè)殘余容量，而當(dāng)連接有負(fù)荷變動(dòng)較大的負(fù)荷裝置時(shí)，則由電流累積計(jì)算法來(lái)檢測(cè)殘余容量。
此外，在WO98/56059號(hào)公報(bào)中還提出了一種電池包的技術(shù)方案，測(cè)定流動(dòng)在二次電池中的電流，根據(jù)電流來(lái)變換電流累積計(jì)算法與電壓監(jiān)視法，當(dāng)測(cè)定到的電流較大時(shí)，由電流累積計(jì)算法計(jì)算出殘余容量，而當(dāng)測(cè)定到的電流較小時(shí)，則由電壓監(jiān)視法計(jì)算出殘余容量。
然而，WO98/56059號(hào)公報(bào)所提出的電池包，雖然是在電流較大時(shí)使用電流累積計(jì)算法，但當(dāng)此電池包上連接了上述電動(dòng)工具等消耗電流較大的設(shè)備時(shí)，則需要由可檢測(cè)大電流的電流傳感器來(lái)構(gòu)成電池包。由于此類可檢測(cè)大電流的電流傳感器一般都很昂貴，所以導(dǎo)致電池包的成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種即使在連接有消耗電流較大、負(fù)荷變動(dòng)也較大的負(fù)荷裝置時(shí)，也無(wú)需使用可檢測(cè)大電流的電流傳感器就可以正確地計(jì)算出二次電池的殘余容量的電池包。
本發(fā)明所提供的電池包，包括二次電池、檢測(cè)上述二次電池的電壓的電壓檢測(cè)單元、檢測(cè)流動(dòng)在上述二次電池中的電流的電流檢測(cè)單元、檢測(cè)上述二次電池是處于充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)的狀態(tài)檢測(cè)單元、從連接在電池包上的負(fù)荷裝置接收對(duì)電池包通知通電或非通電的通電通知信號(hào)的接收單元、由上述狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)出上述二次電池處于充電狀態(tài)時(shí)，通過(guò)累積計(jì)算由上述電流檢測(cè)單元檢測(cè)到的電流，計(jì)算出上述二次電池的殘余容量，而由上述狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)出上述二次電池處于放電狀態(tài)時(shí)，當(dāng)上述通電通知信號(hào)表示為非通電時(shí)，根據(jù)由上述電壓檢測(cè)單元檢測(cè)到的電壓，計(jì)算出上述二次電池的殘余容量的殘余容量計(jì)算單元。
而且，本發(fā)明還提供一種電池包，是連接有充電二次電池的充電裝置及使二次電池放電的負(fù)荷裝置的電池包，其中，上述充電裝置包括檢測(cè)流動(dòng)在上述二次電池中的電流的電流檢測(cè)單元、將由上述電流檢測(cè)單元檢測(cè)出的電流值發(fā)送給上述電池包的發(fā)送單元，該電池包包括檢測(cè)上述二次電池的電壓的電壓檢測(cè)單元、檢測(cè)上述二次電池是處于充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)的狀態(tài)檢測(cè)單元、從連接在電池包上的負(fù)荷裝置接收對(duì)電池包通知通電或非通電的通電通知信號(hào)的接收單元、由上述狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)出上述二次電池處于充電狀態(tài)時(shí)，通過(guò)累積計(jì)算由上述發(fā)送單元發(fā)送的電流值，計(jì)算出上述二次電池的殘余容量，而由上述狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)出上述二次電池處于放電狀態(tài)時(shí)，當(dāng)上述通電通知信號(hào)表示為非通電時(shí)，根據(jù)由上述電壓檢測(cè)單元檢測(cè)到的電壓計(jì)算出上述二次電池的殘余容量的殘余容量計(jì)算單元。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，在充電狀態(tài)中，可通過(guò)累積計(jì)算流動(dòng)在二次電池中的電流來(lái)計(jì)算出二次電池的殘余容量，而當(dāng)二次電池處于放電狀態(tài)時(shí)，則根據(jù)處于非通電狀態(tài)時(shí)的二次電池的電壓，計(jì)算出二次電池的殘余容量。在此，由于二次電池通常都以較小的電流充電，所以即使不采用可檢測(cè)大電流的電流傳感器，也可由能夠檢測(cè)充電時(shí)流過(guò)二次電池程度的電流的廉價(jià)的電流傳感器構(gòu)成電池包或充電裝置。因此，可謀求實(shí)現(xiàn)電池包或充電裝置的低成本。另一方面，由于在放電時(shí)，根據(jù)非通電時(shí)的電壓來(lái)計(jì)算出殘余容量，即，由于在負(fù)荷變動(dòng)較大的通電時(shí)不進(jìn)行殘余容量的計(jì)算，因而，可正確地計(jì)算出殘余容量。


圖1是連接有負(fù)荷裝置的實(shí)施方式1的電池包的方框圖。
圖2是連接有充電裝置的實(shí)施方式1的電池包的方框圖。
圖3是電池包的工作流程圖。
圖4是在負(fù)荷部與開(kāi)關(guān)端子之間設(shè)置了通電判定單元的方框圖。
圖5是實(shí)施方式2的電池包的方框圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
(實(shí)施方式1)以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式1的電池包1進(jìn)行說(shuō)明。圖1及圖2示意的是電池包1的方框圖。電池包1與圖1所示的負(fù)荷裝置100相連接，或與圖2所示的充電裝置200相連接。在本實(shí)施方式中，作為負(fù)荷裝置100采用的是電動(dòng)鉆孔機(jī)、電動(dòng)鋸等電動(dòng)工具，或者帶有電動(dòng)機(jī)的自行車、電動(dòng)輪椅、電動(dòng)汽車等附帶電動(dòng)機(jī)的交通工具。
如圖1及圖2所示，電池包1包括二次電池組10、端子部20、電流傳感器30、控制單元40及溫度傳感器50。二次電池組10具有串聯(lián)連接的3個(gè)二次電池11～13。在此，作為二次電池11～13，采用的是鋰離子電池、或電池雙層電容(battery double-layer capacitor)等。并且，構(gòu)成二次電池組10的二次電池的個(gè)數(shù)并不局限于3個(gè)，也可以是1個(gè)、2個(gè)、或4個(gè)或者4個(gè)以上。
端子部20包括正端子21、充電用負(fù)端子22、放電用負(fù)端子23、通電檢測(cè)端子24。正端子21與負(fù)荷裝置100的正端子131、或充電裝置200的正端子221相連接。
放電用負(fù)端子23與負(fù)荷裝置100的負(fù)端子133相連接。充電用負(fù)端子22與充電裝置200的負(fù)端子222相連接。通電檢測(cè)端子24與負(fù)荷裝置100的開(kāi)關(guān)端子132相連接，接收由負(fù)荷裝置100輸出的通電通知信號(hào)，并輸出給控制單元40。
電流傳感器30被連接于充電用負(fù)端子22及二次電池13的負(fù)電極之間，檢測(cè)流動(dòng)在二次電池11～13中的電流，并將表示檢測(cè)到的電流大小的電流檢測(cè)信號(hào)輸出給控制單元40。在本實(shí)施方式中，只有在充電時(shí)用電流累積計(jì)算法計(jì)算出殘余容量。充電時(shí)不會(huì)有如放電時(shí)的大電流流動(dòng)在二次電池11～13中。因此，若是充電時(shí)流過(guò)二次電池11～13程度的電流，則用廣泛流通的廉價(jià)的電流傳感器便可檢測(cè)出電流。所以，作為電流傳感器30可采用廣泛流通的廉價(jià)的電流傳感器。
溫度傳感器50，檢測(cè)二次電池11～13的溫度，并將表示檢測(cè)到的溫度大小的溫度檢測(cè)信號(hào)輸出給控制單元40。
控制單元40，由CPU(中央處理器)、ROM(只讀儲(chǔ)存器)及RAM等構(gòu)成，具有狀態(tài)檢測(cè)單元41、通電判定單元42、殘余容量計(jì)算單元43、殘余容量圖表存儲(chǔ)單元44、補(bǔ)正單元45及補(bǔ)正圖表存儲(chǔ)單元46的功能。這些功能可通過(guò)CPU執(zhí)行存儲(chǔ)于ROM中的控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。控制單元40，連接有用來(lái)檢測(cè)二次電池11～13的各電壓的4條電壓檢測(cè)線60，及檢測(cè)放電用負(fù)端子23中是否有電流流動(dòng)的檢測(cè)線70。
狀態(tài)檢測(cè)單元41，在電流傳感器30檢測(cè)出電流時(shí)，判定二次電池11～13處于充電狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)線70中有電流流動(dòng)時(shí)，則判定二次電池11～13處于放電狀態(tài)，從而檢測(cè)出二次電池11～13是處于充電狀態(tài)還是處于放電狀態(tài)。
通電判定單元42，當(dāng)通電檢測(cè)端子24接收通電通知信號(hào)時(shí)，判定二次電池11～13處于通電狀態(tài)，而當(dāng)通電檢測(cè)端子24不接收通電通知信號(hào)時(shí)，則判定二次電池11～13處于非通電狀態(tài)。
殘余容量計(jì)算單元43，在狀態(tài)檢測(cè)單元41檢測(cè)出二次電池11～13處于充電狀態(tài)時(shí)，按照從電流傳感器30輸出的電流檢測(cè)信號(hào)，用電流累積計(jì)算法計(jì)算出二次電池11～13的殘余容量。詳細(xì)的來(lái)說(shuō)，就是殘余容量計(jì)算單元43，以指定的時(shí)間間隔接收從電流傳感器30輸出的電流檢測(cè)信號(hào)，累積計(jì)算接收到的電流檢測(cè)信號(hào)所示的電流值，求出流動(dòng)在二次電池11～13中的電流量(Ah或庫(kù)倫)，將求得的電流量與電流傳感器30測(cè)定開(kāi)始時(shí)的二次電池11～13的殘余容量相加，從而計(jì)算出二次電池11～13的殘余容量。
此外，殘余容量計(jì)算單元43，當(dāng)狀態(tài)檢測(cè)單元41檢測(cè)出二次電池11～13處于放電狀態(tài)，且，通電判定單元42判定二次電池11～13處于非通電狀態(tài)時(shí)，則通過(guò)電壓檢測(cè)線60而取得二次電池11～13的各電壓，并通過(guò)參照殘余容量圖表存儲(chǔ)單元44來(lái)特別指定與得到的各電壓相對(duì)應(yīng)的殘余容量，從而計(jì)算出二次電池11～13的總殘余容量。
殘余容量圖表存儲(chǔ)單元44，存儲(chǔ)表示二次電池11～13的電壓與殘余容量之間的關(guān)系的殘余容量圖表。殘余容量圖表將二次電池11～13的電壓值與相對(duì)各電壓值的殘余容量值關(guān)聯(lián)起來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)。此殘余容量值是通過(guò)實(shí)驗(yàn)等而預(yù)先取得的。另外，殘余容量圖表存儲(chǔ)單元44，在二次電池11～13具有同一特性時(shí)，只存儲(chǔ)一種殘余容量圖表既可。而在二次電池11～13各具有相異特性時(shí)，則存儲(chǔ)與各二次電池11～13對(duì)應(yīng)的殘余容量圖表即可。
補(bǔ)正單元45，通過(guò)參照補(bǔ)正圖表存儲(chǔ)單元46，來(lái)特別指定對(duì)溫度傳感器50輸出的溫度檢測(cè)信號(hào)所示的溫度的補(bǔ)正率，并將指定了的補(bǔ)正率與殘余容量計(jì)算單元43所計(jì)算出的殘余容量相乘，從而計(jì)算出補(bǔ)正殘余容量。
補(bǔ)正圖表存儲(chǔ)單元46，存儲(chǔ)表示二次電池11～13的溫度與補(bǔ)正率之間的關(guān)系的補(bǔ)正圖表。補(bǔ)正圖表將二次電池11～13的溫度與對(duì)各溫度的補(bǔ)正率的值關(guān)聯(lián)起來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)。此補(bǔ)正率的值是通過(guò)實(shí)驗(yàn)等而預(yù)先取得的。
另外，補(bǔ)正圖表存儲(chǔ)單元46，在二次電池11～13為具有同一特性的二次電池時(shí)，只存儲(chǔ)一種補(bǔ)正圖表既可。而在二次電池11～13為各具有相異特性的二次電池時(shí)，則存儲(chǔ)與各二次電池11～13相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)正圖表即可。
負(fù)荷裝置100，包括有負(fù)荷部110、通電通知開(kāi)關(guān)120及端子部130。負(fù)荷部110由將電池包1所提供的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)等構(gòu)成，可使二次電池11～13放電。
通電通知開(kāi)關(guān)120，在操作人員的操作下負(fù)荷部110被驅(qū)動(dòng)時(shí)而被打開(kāi)，而負(fù)荷部110不被驅(qū)動(dòng)時(shí)則關(guān)閉。具體的來(lái)說(shuō)，作為負(fù)荷裝置100若采用電動(dòng)工具，當(dāng)操作人員打開(kāi)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)工具的操作手柄時(shí)，通電通知開(kāi)關(guān)120則被打開(kāi)。作為負(fù)荷裝置100若采用附有電動(dòng)機(jī)的自行車，則在蹬自行車的腳踏板時(shí)，通電通知開(kāi)關(guān)120被打開(kāi)。而且，作為負(fù)荷裝置100若采用電動(dòng)輪椅，當(dāng)操作人員打開(kāi)電動(dòng)輪椅的操作手柄時(shí)，通電通知開(kāi)關(guān)120被打開(kāi)。并且，作為負(fù)荷裝置100若采用電動(dòng)汽車，當(dāng)操作人員踩加速器時(shí)通電通知開(kāi)關(guān)120被打開(kāi)。
端子部130包括有正端子131、開(kāi)關(guān)端子132及負(fù)端子133。開(kāi)關(guān)端子132，當(dāng)通電通知開(kāi)關(guān)120被打開(kāi)時(shí)，為了驅(qū)動(dòng)負(fù)荷部110，而將流入負(fù)荷部110的驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為通電通知信號(hào)而輸出給電池包1。
如圖2所示，充電裝置200包括主體部210與端子部220。主體部210由變換器等構(gòu)成，用于將家庭用的交流電壓變換成直流電壓而輸出給電池包1，對(duì)二次電池11～13進(jìn)行充電。端子部220包括有正端子221及負(fù)端子222。
在本實(shí)施方式中，電壓檢測(cè)線60及殘余容量計(jì)算單元43相當(dāng)于電壓檢測(cè)單元，電流傳感器30相當(dāng)于電流檢測(cè)單元，狀態(tài)檢測(cè)單元41相當(dāng)于狀態(tài)檢測(cè)單元，通電檢測(cè)端子24相當(dāng)于接收單元，殘余容量計(jì)算單元43及殘余容量圖表存儲(chǔ)單元44相當(dāng)于殘余容量計(jì)算單元。
下面，對(duì)本實(shí)施方式的電池包1的工作，使用圖3所示的流程圖來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。首先，在步驟S1，若狀態(tài)檢測(cè)單元41判定二次電池11～13為放電狀態(tài)(S1中為YES)，則進(jìn)入步驟S4的處理，若判定二次電池11～13為充電狀態(tài)(S1中為NO，S2中為YES)，則殘余容量計(jì)算單元43累積計(jì)算由電流傳感器30輸出的電流檢測(cè)信號(hào)所示的電流值，并用電流累積計(jì)算法計(jì)算出二次電池11～13的殘余容量(S3)。
在步驟S4中，若通電檢測(cè)端子24接收通電通知信號(hào)(S4中為YES)，通電判定單元42則判定二次電池11～13為通電狀態(tài)(S7)，結(jié)束處理。此時(shí)，殘余容量計(jì)算單元43不計(jì)算殘余容量。
另一方面，在步驟S4中，若通電檢測(cè)端子24不接收通電通知信號(hào)(S4中為NO)，通電判定單元42則判定二次電池11～13為非通電狀態(tài)(S5)。
在步驟S6中，殘余容量計(jì)算單元43取得二次電池11～13的各電壓，通過(guò)參照殘余容量圖表存儲(chǔ)單元44，來(lái)特別指定相對(duì)取得的二次電池11～13的電壓的殘余容量，計(jì)算出二次電池11～13的總殘余容量。即，利用電壓監(jiān)視法來(lái)計(jì)算出二次電池11～13的殘余容量。
在步驟S8中，殘余容量計(jì)算單元43取得由溫度傳感器50檢測(cè)出的二次電池11～13的溫度。在步驟S9中，殘余容量計(jì)算單元43取得相對(duì)所得到的溫度的補(bǔ)正率，并通過(guò)將所得到的補(bǔ)正率與在步驟S3或S6計(jì)算出的殘余容量相乘，來(lái)計(jì)算補(bǔ)正殘余容量，并結(jié)束處理。另外，計(jì)算出的補(bǔ)正殘余容量被通知給負(fù)荷裝置100或者充電裝置200，并顯示于負(fù)荷裝置100的顯示單元(圖略)或者充電裝置200的顯示單元(圖略)。
如以上說(shuō)明，根據(jù)本實(shí)施方式的電池包1，二次電池11～13處于充電狀態(tài)時(shí)，通過(guò)電流累積計(jì)算法而計(jì)算出二次電池11～13的殘余容量。因此，即使不使用可以高精確度測(cè)量大電流的電流傳感器，也可正確地計(jì)算出二次電池11～13的殘余容量。而在二次電池11～13處于放電狀態(tài)時(shí)，當(dāng)在非通電狀態(tài)時(shí)則通過(guò)電壓監(jiān)視法來(lái)計(jì)算出二次電池11～13的殘余容量。其結(jié)果，可正確地計(jì)算出殘余容量。
另外，在上述實(shí)施方式中，作為負(fù)荷裝置100，例舉了電動(dòng)工具等，但并不局限于此，也可采用筆記本電腦、手機(jī)等移動(dòng)機(jī)器。而且，在上述實(shí)施方式中，充電用負(fù)端子22與放電用負(fù)端子23是作為不同的端子，但并不局限于此，也可為同一的端子。此時(shí)，可以設(shè)置一個(gè)操作開(kāi)關(guān)，對(duì)電池包1通知充電裝置200或負(fù)荷裝置100是否被連接。
具體的來(lái)說(shuō)，此操作開(kāi)關(guān)，在電池包1上連接有充電裝置200時(shí)，被操作人員推向充電側(cè)，輸出表示控制單元40與充電裝置200相連接的信號(hào)。另一方面，此操作開(kāi)關(guān)，在電池包1上連接有負(fù)荷裝置100時(shí)，則被操作人員推向放電側(cè)，輸出表示控制單元40與負(fù)荷裝置100相連接的信號(hào)。然后，狀態(tài)檢測(cè)單元41，根據(jù)此信號(hào)檢測(cè)電池包1是處于充電狀態(tài)還是處于放電狀態(tài)。
在上述實(shí)施方式中，是負(fù)荷部110處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)輸出了通電信號(hào)，但并不局限于此，如圖4所示，也可以在負(fù)荷部110與開(kāi)關(guān)端子132之間設(shè)置通電判定單元140，由通電判定單元140將通電通知信號(hào)輸出給電池包1。在圖4中，負(fù)荷部110為具備觸發(fā)開(kāi)關(guān)(trigger switch)150的電動(dòng)工具。通電判定單元140由CPU及比較器(comparator)等構(gòu)成，當(dāng)打開(kāi)觸發(fā)開(kāi)關(guān)150時(shí)，接收那時(shí)流入負(fù)荷部110的電信號(hào)，若此電信號(hào)超出一定值，則判定負(fù)荷部100處于通電狀態(tài)，生成通知通電狀態(tài)的通電通知信號(hào)并輸出至電池包1。另一方面，通電判定單元140，若判定為非通電狀態(tài)，則生成表示非通電的通電通知信號(hào)并輸出至電池包1。此時(shí)，通電判定單元42通過(guò)對(duì)通電通知信號(hào)譯碼來(lái)判定通電及非通電。
在上述實(shí)施方式中，是由殘余容量計(jì)算單元43參照殘余容量圖表存儲(chǔ)單元44，計(jì)算出二次電池11～13的殘余容量，但并不局限于此，也可以是存儲(chǔ)表示二次電池11～13的電壓與殘余容量的關(guān)系的函數(shù)，通過(guò)將經(jīng)由電壓檢測(cè)線60而取得的二次電池11～13的電壓輸入至此函數(shù)，從而計(jì)算出二次電池11～13的殘余容量。
在上述實(shí)施方式中，是補(bǔ)正單元45參照補(bǔ)正圖表存儲(chǔ)單元46補(bǔ)正了殘余容量，但并不局限于此，也可以是存儲(chǔ)表示溫度與補(bǔ)正率之間的關(guān)系的函數(shù)，通過(guò)將由溫度傳感器50檢測(cè)到的二次電池11～13的溫度輸入至此函數(shù)中，計(jì)算出補(bǔ)正率。進(jìn)一步，也可存儲(chǔ)表示殘余容量及溫度與補(bǔ)正殘余容量之間的關(guān)系的函數(shù)，將由溫度傳感器50檢測(cè)到的溫度及通過(guò)殘余容量計(jì)算單元43計(jì)算出的殘余容量輸入至此函數(shù)，從而計(jì)算出補(bǔ)正殘余容量。
而且，在上述實(shí)施方式中，使補(bǔ)正圖表存儲(chǔ)單元46中存儲(chǔ)第1補(bǔ)正圖表與第2補(bǔ)正圖表。在此，第1補(bǔ)正圖表是考慮到放電效率隨溫度下降而減低的二次電池的特性，通過(guò)試驗(yàn)等而預(yù)先制作的圖表，存儲(chǔ)有二次電池的溫度及對(duì)各溫度的補(bǔ)正率。此外，第2補(bǔ)正圖表是考慮到充電效率隨溫度變化而變化的二次電池的特性，通過(guò)試驗(yàn)等而預(yù)先制作的圖表，存儲(chǔ)有二次電池的溫度及對(duì)各溫度的補(bǔ)正率。
并且，補(bǔ)正單元45，在殘余容量計(jì)算單元43利用電壓監(jiān)視法而計(jì)算出二次電池11～13的殘余容量時(shí)，通過(guò)參照第1補(bǔ)正圖表，特別指定對(duì)由溫度傳感器50輸出的溫度檢測(cè)信號(hào)所示的溫度的補(bǔ)正率，將指定了的補(bǔ)正率與殘余容量計(jì)算單元43所計(jì)算出的殘余容量相乘，計(jì)算出補(bǔ)正殘余容量。
而且，補(bǔ)正單元45，在殘余容量計(jì)算單元43利用電流累積計(jì)算法而計(jì)算出二次電池11～13的殘余容量時(shí)，通過(guò)參照補(bǔ)正存儲(chǔ)單元46所存儲(chǔ)的第2補(bǔ)正圖表，特別指定對(duì)由溫度傳感器50輸出的溫度檢測(cè)信號(hào)所示的溫度的補(bǔ)正率，而將指定了的補(bǔ)正率與在殘余容量計(jì)算單元43用于計(jì)算的電流值相乘，計(jì)算出補(bǔ)正殘余容量。
(實(shí)施方式2)以下對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式2的電池包1進(jìn)行說(shuō)明。另外，在實(shí)施方式2中，對(duì)與上述實(shí)施方式1相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的符號(hào)并省略其說(shuō)明。圖5示意的是實(shí)施方式2的電池包1的結(jié)構(gòu)方框圖。
實(shí)施方式2的電池包1，電流傳感器30連接于充電裝置200的主體部210及負(fù)端子222的之間。而且，充電裝置200還具備有發(fā)送單元230。
發(fā)送單元230，生成表示由電流傳感器30所檢測(cè)到的電流值的電流通知信號(hào)，并以指定的時(shí)間間隔發(fā)送給電池包1。具體的來(lái)說(shuō)，發(fā)送單元230具備發(fā)送電流通知信號(hào)信的端子223，當(dāng)電池包1和充電裝置200被連接時(shí)，端子223及通電檢測(cè)端子24就會(huì)連接。由此，控制單元40可以通過(guò)通電檢測(cè)端子24，接收在發(fā)送單元230生成的電流通知信號(hào)。另外，也可在電池包1中，另外設(shè)置專門(mén)接收電流通知信號(hào)的專用端子。此時(shí)，端子223可連接在此另外設(shè)置的端子上，而控制單元40，則通過(guò)另外設(shè)置的端子來(lái)接收電流通知信號(hào)狀態(tài)檢測(cè)單元41a，在有電流流過(guò)檢測(cè)線70a時(shí)，判定二次電池11～13處于充電狀態(tài)，而在有電流流過(guò)檢測(cè)線70b時(shí)，則判定二次電池11～13處于放電狀態(tài)，從而檢測(cè)出二次電池11～13是處于充電狀態(tài)還是處于放電狀態(tài)。
殘余容量計(jì)算單元43a，在由狀態(tài)檢測(cè)單元41a檢測(cè)到二次電池11～13處于充電狀態(tài)時(shí)，按照由發(fā)送單元230發(fā)送來(lái)的電流通知信號(hào)，用電流累積計(jì)算法計(jì)算出二次電池11～13的殘余容量。詳細(xì)的來(lái)說(shuō)，殘余容量計(jì)算單元43a，接收由發(fā)送單元230以指定的時(shí)間間隔發(fā)送來(lái)的電流通知信號(hào)，累積計(jì)算接收到的電流通知信號(hào)所示的電流值，來(lái)計(jì)算出二次電池11～13的殘余容量。
此外，殘余容量計(jì)算單元43a，在由狀態(tài)檢測(cè)單元41a檢測(cè)到二次電池11～13處于放電狀態(tài)時(shí)，而且，又由通電判定單元42判定出二次電池11～13處于非通電狀態(tài)時(shí)，則通過(guò)電壓檢測(cè)線60取得二次電池11～13的各電壓，并通過(guò)參照殘余容量圖表存儲(chǔ)單元44，特別指定相對(duì)所得到的各電壓的殘余容量，從而計(jì)算出二次電池11～13的總殘余容量。
并且，在實(shí)施方式2中，電流傳感器30相當(dāng)于電流檢測(cè)單元，發(fā)送單元230及端子223相當(dāng)于發(fā)送單元，電壓檢測(cè)線60及殘余容量計(jì)算單元43a相當(dāng)于電壓檢測(cè)單元，狀態(tài)檢測(cè)單元41a相當(dāng)于狀態(tài)檢測(cè)單元，通電檢測(cè)端子24相當(dāng)于接收單元，殘余容量計(jì)算單元43a及殘余容量圖表存儲(chǔ)單元44相當(dāng)于殘余容量計(jì)算單元，補(bǔ)正單元45及補(bǔ)正圖表存儲(chǔ)單元46相當(dāng)于補(bǔ)正單元。
這樣，根據(jù)本實(shí)施方式2的電池包1，由于電流傳感器30設(shè)置于充電裝置200側(cè)，所以可謀求實(shí)現(xiàn)電池包1的低成本。而且，在充電裝置200中，通過(guò)累積計(jì)算流動(dòng)在二次電池11～13中的電流，可計(jì)算出二次電池11～13的殘余容量，而在二次電池11～13處于放電狀態(tài)時(shí)，根據(jù)處于非通電狀態(tài)時(shí)的二次電池11～13的電壓，可計(jì)算出二次電池的殘余容量。
在此，由于二次電池通常都由較小電流充電，所以即使不采用可檢測(cè)大電流的電流傳感器，也可由能夠檢測(cè)出充電時(shí)流過(guò)二次電池程度的電流的廉價(jià)的電流傳感器構(gòu)成充電裝置200。因此，可謀求實(shí)現(xiàn)充電裝置200的低成本。
另一方面，由于在放電時(shí)，是根據(jù)非通電時(shí)的電壓而計(jì)算出殘余容量，也就是，由于在負(fù)荷變動(dòng)較大的通電時(shí)不進(jìn)行殘余容量的計(jì)算，因而，可正確地計(jì)算出殘余容量。
本發(fā)明所提供的電池包，包括二次電池、檢測(cè)上述二次電池的電壓的電壓檢測(cè)單元、檢測(cè)流動(dòng)在上述二次電池中的電流的電流檢測(cè)單元、檢測(cè)上述二次電池是處于充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)的狀態(tài)檢測(cè)單元、從連接在電池包上的負(fù)荷裝置接收將通電或非通電通知給電池包的接收單元、在由上述狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)出上述二次電池處于充電狀態(tài)時(shí)，通過(guò)累積計(jì)算由上述電流檢測(cè)單元檢測(cè)到的電流，計(jì)算出上述二次電池的殘余容量，而由上述狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)出上述二次電池處于放電狀態(tài)時(shí)，當(dāng)上述通電通知信號(hào)表示為非通電時(shí)，根據(jù)由上述電壓檢測(cè)單元檢測(cè)到的電壓，計(jì)算出上述二次電池的殘余容量的殘余容量計(jì)算單元。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，在充電狀態(tài)中，可通過(guò)累積計(jì)算流動(dòng)在二次電池中的電流來(lái)計(jì)算出二次電池的殘余容量，而當(dāng)二次電池處于放電狀態(tài)時(shí)，且又處于非通電狀態(tài)，則根據(jù)此時(shí)的二次電池的電壓，計(jì)算出二次電池的殘余容量。在此，由于二次電池通常都由較小電流充電，所以即使不采用可檢測(cè)大電流的電流傳感器，也可由能夠檢測(cè)充電時(shí)流過(guò)二次電池程度的電流的廉價(jià)電流傳感器構(gòu)成電池包。因此，可謀求電池包的低成本。另一方面，由于在放電時(shí)，根據(jù)非通電時(shí)的電壓來(lái)計(jì)算出殘余容量，也就是說(shuō)，由于在負(fù)荷變動(dòng)較大的通電時(shí)不進(jìn)行殘余容量的計(jì)算，因而，可正確地計(jì)算出其殘余容量。
而且，上述的電池包，以還包括檢測(cè)上述二次電池的溫度的溫度檢測(cè)單元，以及根據(jù)由上述檢測(cè)單元檢測(cè)到的溫度，補(bǔ)正由上述殘余容量計(jì)算單元計(jì)算出的上述二次電池的殘余容量的補(bǔ)正單元為佳。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，由于二次電池的溫度被檢測(cè)，而根據(jù)檢測(cè)到的溫度，來(lái)補(bǔ)正二次電池的殘余容量，所以，可更加正確地計(jì)算出二次電池的殘余容量。
另外，上述的電池包，還以上述補(bǔ)正單元具備考慮到上述二次電池的放電效率會(huì)隨著上述二次電池溫度的下降而降低的特性，而預(yù)先制作的表示上述二次電池溫度與殘余容量補(bǔ)正率的關(guān)系的第1補(bǔ)正圖表，參照上述第1補(bǔ)正圖表，補(bǔ)正由上述殘余容量計(jì)算單元基于電壓而計(jì)算出的上述二次電池的殘余容量為佳。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，由于考慮到伴隨溫度下降而降低的二次電池的放電效率，來(lái)補(bǔ)正用電壓監(jiān)視法計(jì)算出的二次電池的殘余容量，所以，可計(jì)算出更加正確的二次電池的殘余容量值。
另外，上述的電池包，還以上述補(bǔ)正單元具備考慮到上述二次電池的充電效率相應(yīng)于上述二次電池的溫度變化而變化的特性，而預(yù)先制作的表示上述二次電池溫度與殘余容量補(bǔ)正率的關(guān)系的第2補(bǔ)正圖表，參照上述第2補(bǔ)正圖表，補(bǔ)正由上述殘余容量計(jì)算單元基于電流而計(jì)算出的上述二次電池的殘余容量為佳。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，由于考慮到相應(yīng)于溫度而變化的充電效率，補(bǔ)正用電流累積計(jì)算法計(jì)算出的二次電池的殘余容量，所以，可計(jì)算出更加正確的二次電池的殘余容量值。
而且，在上述的電池包中，上述二次電池包括有多個(gè)二次電池，上述電壓檢測(cè)單元檢測(cè)各二次電池的電壓，上述殘余容量計(jì)算單元，在由狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)到上述二次電池處于充電狀態(tài)時(shí)，通過(guò)累積計(jì)算由上述電流檢測(cè)單元檢測(cè)到的電流，計(jì)算出上述二次電池的殘余容量，而在檢測(cè)到上述二次電池處于放電狀態(tài)時(shí)，當(dāng)上述通電通知信號(hào)表示為非通電時(shí)，根據(jù)由上述電壓檢測(cè)單元檢測(cè)到的電壓，計(jì)算出上述二次電池的殘余容量。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，即使在二次電池串聯(lián)連接而被增大容量時(shí)，也可正確地檢測(cè)出殘余容量。
此外，上述的電池包，還以上述殘余容量計(jì)算單元，根據(jù)由上述電壓檢測(cè)單元檢測(cè)到的各二次電池的電壓，計(jì)算出各二次電池的殘余容量，再根據(jù)計(jì)算出的二次電池的殘余容量來(lái)計(jì)算出二次電池整體的殘余容量為佳。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，由于計(jì)算出相對(duì)各二次電池的殘余容量，由其殘余容量計(jì)算出二次電池整體的殘余容量，所以，可正確地檢測(cè)殘余容量。
另外，上述的電池包，還以上述殘余容量計(jì)算單元具備表示二次電池的電壓與殘余容量的關(guān)系的殘余容量圖表，參照上述殘余容量圖表計(jì)算出相對(duì)于由上述電壓檢測(cè)單元檢測(cè)到的電壓的殘余容量為佳。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，由于使用預(yù)先存儲(chǔ)電壓與殘余容量的關(guān)系的殘余容量圖表，計(jì)算出二次電池的殘余容量，所以，可快速且正確地計(jì)算出殘余容量。
而且，上述的電池包，還以上述負(fù)荷裝置為電動(dòng)機(jī)，上述接收單元接收上述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)流出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為通電通知信號(hào)為佳。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，由于可接收電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)流出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為通電通知信號(hào)，而以此來(lái)檢測(cè)是否處于通電狀態(tài)，所以，即使不另外在電動(dòng)機(jī)中設(shè)置生成通電通知信號(hào)的裝置，也可檢測(cè)通電狀態(tài)的有無(wú)。
本發(fā)明所提供的另一種電池包，是連接有充電二次電池的充電裝置及使二次電池放電的負(fù)荷裝置的電池包，其中，上述充電裝置包括檢測(cè)流動(dòng)在上述二次電池中的電流的電流檢測(cè)單元、將由上述電流檢測(cè)單元檢測(cè)出的電流值輸發(fā)送給上述電池包的發(fā)送單元，該電池包還包括檢測(cè)上述二次電池的電壓的電壓檢測(cè)單元、檢測(cè)上述二次電池是處于充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)的狀態(tài)檢測(cè)單元、從上述負(fù)荷裝置接收對(duì)電池包通知通電或非通電的通電通知信號(hào)的接收單元、由上述狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)到上述二次電池處于充電狀態(tài)時(shí)，通過(guò)累積計(jì)算由上述發(fā)送單元發(fā)送的電流值，計(jì)算出上述二次電池的殘余容量，而由上述狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)到上述二次電池處于放電狀態(tài)時(shí)，當(dāng)上述通電通知信號(hào)表示為非通電時(shí)，根據(jù)由上述電壓檢測(cè)單元檢測(cè)到的電壓計(jì)算出上述二次電池的殘余容量的殘余容量計(jì)算單元。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，充電裝置包括檢測(cè)流動(dòng)在二次電池中的電流的電流檢測(cè)單元及將檢測(cè)到的電流值發(fā)送給電池包的發(fā)送單元。并且，在充電狀態(tài)時(shí)，累積計(jì)算由電流發(fā)送單元發(fā)送來(lái)的電流值，利用電流累積計(jì)算法而計(jì)算出二次電池的殘余容量，而在二次電池處于放電狀態(tài)，且又處于非通電狀態(tài)時(shí)，則使用電壓監(jiān)視法計(jì)算出二次電池的殘余容量。因此，在電池包中可不必設(shè)置電流檢測(cè)單元，從而可謀求實(shí)現(xiàn)電池包的低成本。
此外，由于二次電池通常都以較小電流充電，所以即使不采用可檢測(cè)大電流的電流傳感器，也可以由能夠檢測(cè)充電時(shí)流過(guò)二次電池程度的電流的廉價(jià)的電流傳感器構(gòu)成充電裝置。因此，可謀求實(shí)現(xiàn)充電裝置的低成本。另一方面，由于在放電時(shí)，可根據(jù)非通電時(shí)的電壓計(jì)算出殘余容量，也就是，在負(fù)荷變動(dòng)較大的通電時(shí)不計(jì)算殘余容量，因而，可正確地計(jì)算出殘余容量。
權(quán)利要求
1.一種電池包，其特征在于包括二次電池；檢測(cè)上述二次電池的電壓的電壓檢測(cè)單元；檢測(cè)流動(dòng)在上述二次電池中的電流的電流檢測(cè)單元；檢測(cè)上述二次電池是處于充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)的狀態(tài)檢測(cè)單元；從連接在電池包上的負(fù)荷裝置接收對(duì)電池包通知通電或非通電的通電通知信號(hào)的接收單元；以及當(dāng)由上述狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)出的上述二次電池處于充電狀態(tài)時(shí)，通過(guò)累積計(jì)算由上述電流檢測(cè)單元檢測(cè)到的電流，計(jì)算出上述二次電池的殘余容量，而當(dāng)由上述狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)出的上述二次電池處于放電狀態(tài)時(shí)，當(dāng)上述通電通知信號(hào)表示非通電時(shí)，根據(jù)由上述電壓檢測(cè)單元檢測(cè)到的電壓，計(jì)算出上述二次電池的殘余容量的殘余容量計(jì)算單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池包，其特征在于還包括檢測(cè)上述二次電池的溫度的溫度檢測(cè)單元；根據(jù)由上述溫度檢測(cè)單元檢測(cè)到的溫度，補(bǔ)正由上述殘余容量計(jì)算單元計(jì)算出的上述二次電池的殘余容量的補(bǔ)正單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池包，其特征在于上述補(bǔ)正單元，具備考慮到上述二次電池的放電效率會(huì)隨著上述二次電池溫度的下降而降低，而預(yù)先制作的表示上述二次電池的溫度與殘余容量補(bǔ)正率的關(guān)系的第1補(bǔ)正圖表，參照上述第1補(bǔ)正圖表，補(bǔ)正由上述殘余容量計(jì)算單元基于電壓而計(jì)算出的上述二次電池的殘余容量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池包，其特征在于上述補(bǔ)正單元，具備考慮到上述二次電池的充電效率相應(yīng)于上述二次電池溫度的變化而變化，而預(yù)先制作的表示上述二次電池的溫度與殘余容量補(bǔ)正率的關(guān)系的第2補(bǔ)正圖表，參照上述第2補(bǔ)正圖表，補(bǔ)正由上述殘余容量計(jì)算單元基于電流而計(jì)算出的上述二次電池的殘余容量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池包，其特征在于上述二次電池，具有多個(gè)二次電池；上述電壓檢測(cè)單元，檢測(cè)各二次電池的電壓；上述殘余容量計(jì)算單元，在上述二次電池被檢測(cè)出是處于充電狀態(tài)時(shí)，通過(guò)累積計(jì)算由上述電流檢測(cè)單元檢測(cè)到的電流，計(jì)算出上述二次電池的殘余容量，而在上述二次電池被檢測(cè)出是處于放電狀態(tài)時(shí)，當(dāng)上述通電通知信號(hào)表示非通電時(shí)，根據(jù)由上述電壓檢測(cè)單元檢測(cè)到的電壓，計(jì)算出上述二次電池的殘余容量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池包，其特征在于上述殘余容量計(jì)算單元，根據(jù)由上述電壓檢測(cè)單元檢測(cè)到的各二次電池的電壓，計(jì)算出各二次電池的殘余容量，再根據(jù)算出的各二次電池的殘余容量，計(jì)算出二次電池整體的殘余容量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池包，其特征在于上述殘余容量計(jì)算單元，具備表示二次電池的電壓與殘余容量的關(guān)系的殘余容量圖表，參照上述殘余容量圖表計(jì)算出相對(duì)于由上述電壓檢測(cè)單元檢測(cè)到的電壓的殘余容量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池包，其特征在于上述負(fù)荷裝置為電動(dòng)機(jī)；上述接收單元，將上述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)流出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，作為上述通電通知信號(hào)來(lái)接受。
9.一種電池包，連接有充電二次電池的充電裝置及使二次電池放電的負(fù)荷裝置，其中，上述充電裝置包括，檢測(cè)流動(dòng)在上述二次電池中的電流的電流檢測(cè)單元，以及將由上述電流檢測(cè)單元檢測(cè)到的電流值發(fā)送給電池包的發(fā)送單元，其特征在于包括檢測(cè)上述二次電池的電壓的電壓檢測(cè)單元；檢測(cè)上述二次電池是處于充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)的狀態(tài)檢測(cè)單元；從上述負(fù)荷裝置接收對(duì)電池包通知通電或非通電的通電通知信號(hào)的接收單元；當(dāng)由上述狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)出上述二次電池是處于充電狀態(tài)時(shí)，通過(guò)累積計(jì)算由上述發(fā)送單元發(fā)送的電流值，計(jì)算出上述二次電池的殘余容量，而當(dāng)由上述狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)出上述二次電池處于放電狀態(tài)時(shí)，當(dāng)上述通電通知信號(hào)表示非通電時(shí)，根據(jù)由上述電壓檢測(cè)單元檢測(cè)到的電壓計(jì)算出上述二次電池的殘余容量的殘余容量計(jì)算單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電池包，該電池包的狀態(tài)檢測(cè)單元(41)，檢測(cè)二次電池(11)～(13)是處于充電狀態(tài)還是處于放電狀態(tài)。通電判定單元(42)，判定二次電池(11)～(13)是處于通電狀態(tài)還是處于非通電狀態(tài)。殘余容量計(jì)算單元(43)，在由狀態(tài)檢測(cè)單元(41)檢測(cè)出處于充電狀態(tài)時(shí)，累積計(jì)算由電流傳感器(30)檢測(cè)到的電流值，計(jì)算出二次電池(11)～(13)的殘余容量。而且，殘余容量計(jì)算單元(43)，在由狀態(tài)檢測(cè)單元(41)檢測(cè)出處于放電狀態(tài)時(shí)，而由通電判定單元(42)判定為處于非通電狀態(tài)時(shí)，則取得二次電池(11)～(13)的電壓，計(jì)算出二次電池(11)～(13)的殘余容量。
文檔編號(hào)H01M10/48GK1790802SQ200510131649
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月13日
發(fā)明者木村忠雄 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社