蓄电池充电方法、蓄电池剩余容量比率计算方法及电池组技术

本发明专利技术公开了一种蓄电池充电方法，其包括如下步骤：使用积分法对蓄电池的充电比率进行检测，该积分法通过对电流值或功率值积分一定时间来计算电池容量；使用电压法对蓄电池的充电比率进行检测，在该电压法中测量蓄电池的电压值，并且根据该电压值和充电比率之间的相互关系计算充电比率；以及根据蓄电池的充电比率，执行由积分法检测的充电比率与由电压法检测的充电比率的加权相加，由此检测最终的充电比率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及蓄电池充电方法、蓄电池剩余容量比率的计算方法以及电池组。
技术介绍
目前，对于许多使用电池的装置来说，在用户的家里等使用可充电蓄电池并且用充电装置对该可充电蓄电池进行充电。这些装置被设置为通过灯的颜色、闪烁或液晶显示方式等指示正在进行充电或充电完成，或者被设置为给出电池容量的指示用于使用户知道大致的剩余可使用时间。检测蓄电池充电容量和剩余容量的方法可以包括积分法和电压法，在积分法中，通过求出电流或功率输出的积分来计算充电容量，而在电压法中，通过测量电池电压来执行是否已经达到完全充电的确定。如上所述，积分法就是对电流或功率输出积分，因此可以不受电压波动的任何影响，检测出绝对充电容量，由此使充电容量的检测容易。而且，如图1中所示，在充电过程的初期充电比率(充电容量)呈线性增加，从而可以准确地执行充电比率的计算。另一方面，在电压法中，例如在锂离子电池的情况下，定义成如果电池开路电压达到4.2V/单元电池，则达到完全充电。对于含有大量单元电池的可充电电池的情况来说，完全充电定义为一个单元电池的电池开路电压达到4.2V。因此，电压法通过测量开路电压来确保完全充电的检测。为了在电压测量中更精确地检测电压值，优选是在测量不与负载连接时的电压过程中停止电流供应。然而，因为它需要复杂的控制，实际上在大多数情况下难以停止电流供应。即使停止用于充电的电流供应，电池内部的极化电压也不稳定，由此妨碍了对正确开路电压的计算。鉴于上述，可以使用一种在不停止充电电流供应的情况下，测量充电电流和电池电流Imp(阻抗)以检测充电比率的方法。上述方法假定通过从测量的单元电池电压中减去由电池内部电阻和充电电流引起的电压增加量，来计算开路电压。这使得能够对完全充电进行稳定检测。然而，作为一个必要条件，利用上述积分法的充电方法需要准确地知道组件的整体充电容量。因此，如果整体充电容量由于退化而降低或随着周围环境的温度而波动，则难以正确地检测完全充电，并且不能正确地计算。而且，如果在充电过程中出现测量错误，如图1中所示，则充电比率不会达到100％，导致不能准确地检测完全充电。在使用电压法的情况中，如果充电电流小也可能计算开路电池。然而，如图2所示，随着充电电流值增加，由于电池直流Imp中的错误或由充电电流产生的电池单元的自身发热，引起电池电流Imp发生波动，由此妨碍了获得正确的开路电压，并且导致不能准确地检测充电比率。检测蓄电池剩余容量的可用方法包括使用电压法、通过测量电池电压来检测蓄电池剩余容量的检测方法，和使用积分法，通过测量且积分电压和电流来计算蓄电池剩余容量的检测方法。利用电压法的剩余容量检测就是测量电池单元的终端电压，然后根据该电压和蓄电池的电池容量之间(剩余容量比率)的相关性计算剩余容量，使得例如在锂离子电池的情况下，如果电池电压达到4.2V/单元电池，则可以判断电池出于完全充电状态，或者如果电池电压降到2.4V/单元电池，则可以判断电池出于过放电状态，由此使测量变得容易。另一方面，利用积分法的剩余容量检测可以分为测量电流、然后将测量的电流对每个一定时间进行积分的电流积分法，以及测量电流和电压、然后将测量的电压乘以测量的电流计算出功率输出，再将计算出的功率输出对每个一定时间进行积分的功率积分法。对于在计算放电电流或放电功率输出之后，根据计算的放电电流或放电功率输出与电池中假定的有用电流或功率输出的比率，计算蓄电池的剩余容量来说，上述积分法都是有效的，由此提供了不受电压波动影响的、稳定的剩余容量检测。然而，使用电压法的剩余容量检测产生一个缺陷，它会使得在放电期间，在蓄电池的中间电势范围内的剩余容量检测中，准确性极大地下降。例如在锂离子电池情况下，这是因为如图9所示，在中间电势范围中的电压实质不变，从而没有产生大的电压差，导致难以通过使用电压来检测剩余容量。此外，使用积分法的剩余容量检测也产生另一个缺陷，使得在到达放电末期时剩余容量的检测准确性下降。这是因为电压和电流的测量误差或热损失导致的误差和积分电流或功率一起被累积，从而在放电末期引起大的误差，导致准确性的下降。鉴于上述，使用另外一种方法，其中通过利用积分法与电压法相结合来测量放电容量。这种检测方法通过从充电过程开始直到接近完全充电时使用积分法，然后当接近完全充电时将积分法切换到电压法，提供对充电容量的检测，其允许在上述方法的效果分别达到最大化的区域执行测量。此外，使用另外一种利用积分法与电压法相结合的方法来检测电池容量。如果蓄电池的电流显示为较小的值，则电压法在容量计算方面提供了高准确性，反之如果上述电流显示为较大的值，它会因为直流Imp(阻抗)随着周围环境温度的波动或者在电池内部Imp的波动等，而不会获得准确的开路电压，由此妨碍了准确地计算电池容量。而且，如果蓄电池的电流显示较大的值，则积分法在容量计算方面提供了高度准确性，反之它使得积分误差随着电流的降低而增加，导致容量计算的准确性降低。在国际公开专利No.98/056059的小册子中，描述了利用电流积分法和电压法相结合对电池容量进行测量的方法。考虑到如果电池容量处于接近为空的状态则电流输出显示为恒定值，并且随着电池容量接近完全充电附近而降低，上述现有技术中描述的检测方法建议，如果电流输出小于规定的电流值，则使用电压法，并且如果电流输出大于规定的电流值，则使用电流积分法。通过在电压法和积分法之间切换来测量电池容量，这个检测方法可以提供增加的准确性。
技术实现思路
然而，存在这样一种情况，其中在上述利用积分法和电压法相结合的检测方法中，从积分法到电压法的切换并没有总是在由积分法测得的充电容量(或充电比率)和由电压法测得的充电容量(或充电比率)之间达到一致，由此导致当进行转换时，在测量的值之间引起某些中断。此外，在逐渐进行从积分法到电压法的转换的情况下，有为了使上述彼此不一致的测量值连续起来而强制纠正所测量的值的方法，从而也具有使得充电容量或充电比率的测量准确性下降，从而妨碍充电过程的缺陷。因此，需要提供一种蓄电池或电池组的充电方法，即使发生可充电电池退化或环境改变，其也能够准确地充电至完全充电状态。而且，需要提供一种准确检测充电容量或充电比率的蓄电池或电池充电方法。在放电期间检测剩余容量的较低准确性带来了一个缺陷，使得显示在装置显示器上的剩余可用时间或电池容量会降低的太快，从而妨碍了装置使用到预估算的时间。尤其是，在含有电池组的作为商品的装置中，在剩余容量或剩余容量比率的测量中发生的误差会妨碍商业使用，因而需要具有极高准确性的剩余容量检测。因此，需要提供一种计算蓄电池或电池组剩余容量的方法，其使得剩余容量或者剩余容量比率的检测具有更高的准确性。根据本专利技术第一实施例，提供了一种蓄电池的充电方法。该方法包括使用积分法对蓄电池的充电比率进行检测，其中通过对该蓄电池的电流值或功率值积分一定时间来计算电池容量；使用电压法对蓄电池的充电比率进行检测，其中测量蓄电池的电压值，并且根据该电压值和充电比率之间的相互关系计算充电比率；以及根据蓄电池的充电比率，将由积分法检测的充电比率与由电压法检测的充电比率进行加权相加，由此检测最终的充电比率。根据本专利技术的第二实施例，提供一种具有蓄电池的电池组。该电池组包括可对蓄电池的电压和电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电池的充电方法，包括：使用积分法执行蓄电池充电比率的检测，在积分法中，通过对蓄电池电流值或功率值积分一定时间来计算电池容量；使用电压法执行蓄电池充电比率的检测，在电压法中，测量蓄电池的电压值，并且基于在该电压值和充电比率之间的 相互关系计算充电比率；以及根据蓄电池的充电比率，执行由积分法检测的充电比率与由电压法检测的充电比率的加权相加，由此检测最终的充电比率。

【技术特征摘要】
JP 2004-4-23 128469/04;JP 2004-4-28 134016/041.一种蓄电池的充电方法，包括使用积分法执行蓄电池充电比率的检测，在积分法中，通过对蓄电池电流值或功率值积分一定时间来计算电池容量；使用电压法执行蓄电池充电比率的检测，在电压法中，测量蓄电池的电压值，并且基于在该电压值和充电比率之间的相互关系计算充电比率；以及根据蓄电池的充电比率，执行由积分法检测的充电比率与由电压法检测的充电比率的加权相加，由此检测最终的充电比率。2.根据权利要求1的蓄电池充电方法，还包括在电压法中预先设定参考充电比率，用于检测在充电过程中是否接近完全充电；如果蓄电池的充电比率小于参考充电比率，则使用积分法执行充电比率检测；以及根据它的充电比率，执行由积分法检测的充电比率和由电压法检测的充电比率的加权相加，由此检测最终的充电比率。3.根据权利要求1的蓄电池的充电方法，其中从通过电压法、基于参考充电比率计算的电压法可靠性中，得到在加权相加中使用的加权因子。4.一种具有蓄电池的电池组，该电池组包括可对蓄电池的电压和电流进行测量的测量单元；以及电池容量计算单元；其中该电池容量计算单元包括使用积分法检测蓄电池充电比率的检测装置，在积分法中，通过对电流值或功率值积分一定时间来计算电池容量；使用电压法检测蓄电池充电比率的检测装置，在电压法中，测量蓄电池的电压值，并且基于该电压值和充电比率之间的相互关系计算充电比率；以及用于根据蓄电池的充电比率，执行由积分法检测的充电比率与由电压法检测的充电比率的加权相加，由此检测最终充电比率的装置。5.根据权利要求4的电池组，其中电池容量计算单元预先设定在电压法中的参考充电比率，用于检测在充电过程中是否接近完全充电；以及电池组还包括装置用于，如果蓄电池的充电比率小于参考充电比率，则执行使用积分法的充电比率检测；以及根据它的充电比率，执行由积分法检测的充电比率与由电压法检测的充电比率的加权相加，由此检测最终的充电比率。6.根据权利要求4的电池组，其中电池容量计算单元包括装置用于，从通过电压法、基于参考充电比率计算的电压法可靠性中，获得在加权相加中使用的加权因子。7.一种检测蓄电池剩余容量比率的方法，该方法包括使用积分法执行对蓄电池的剩余容量比率的检测，在该积分法中，通过对电流值或功率值积分一定时间来计算电池容量；使用电压法执行对蓄电池的剩余容量比率的检测，在该电压法中，测量该蓄电池的电压值，并且根据该电压值和剩余容量比率之间的相互关系计算该剩余容量比率；以及根据蓄电池的剩余容量比率，执行由积分法检测的剩余容量比率与由电压法检测的剩余容量比率的加权相加，由此检测最终的剩余容量比率。8.根据权利要求7的检测蓄电池剩余容量比率的方法，还包括如果蓄电池的剩余容量比率高，则使用积分法执行剩余容量比率检测；如果蓄电池的剩余...

【专利技术属性】
技术研发人员：穗刈正树，佐佐木太一，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]