專利名稱：備用電池及其放電控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備的電池，尤其涉及當(dāng)商業(yè)電源中止時(shí)采用的備用電池及其放電控制裝置。
背景技術(shù)：
近來，在電子設(shè)備例如信息處理裝置或應(yīng)急燈中，備用電池廣泛用作當(dāng)商業(yè)電源中止時(shí)的電源備份。
備用電池的一個(gè)重要方面是延長電池壽命。為了延長電池壽命，除了電池壽命的延長之外，還要改進(jìn)充電和放電裝置。當(dāng)在放電過程中備用電池過放電時(shí)，阻礙了電池壽命的延長。因此，人們已經(jīng)在普遍研究用于在適當(dāng)狀態(tài)下中止電池的放電從而不讓電池過放電的方法。
為了中止放電，例如，如圖4所示，在常規(guī)放電控制裝置中通常執(zhí)行以下方法，并提供其中采用以下原理以控制充電的示例(例如，參見JP10(1998)-69925A的第2-3頁)。常規(guī)放電控制裝置由電壓檢測部件84檢測組合電池81的放電電壓，并利用比較部件86把該放電電壓與在電壓設(shè)定部件92中預(yù)先設(shè)定的電壓值(例如，在鎳氫蓄電池等的情況下例如為1.0V/每電池)進(jìn)行比較。然后，當(dāng)放電電壓達(dá)到設(shè)定電壓值時(shí)，放電控制裝置輸出放電中止信號以斷開放電開關(guān)83，由此終止從組合電池81向負(fù)載82的放電。
然而，在電壓設(shè)定部件92中設(shè)定的電壓值的最佳值根據(jù)環(huán)境溫度和放電電流值發(fā)生變化。因此，在上述常規(guī)方法的情況下，需要根據(jù)組合電池81的溫度和放電電流值修正設(shè)定電壓。因此，必須設(shè)置用于檢測組合電池81的溫度的溫度檢測部件85、用于檢測放電電流值的具有高精度的電流檢測電阻器87、電流檢測部件90和修正部件91。此外，在這種情況下，為了防止在放電過程中電流檢測電阻器87的發(fā)熱，需要降低電流檢測電阻器87的電阻值。此外，在電流檢測電阻器87之間的電位差小，因而需要放大器89來放大用于計(jì)算電流值的電位差。
此外，為了增加電流值的計(jì)算精度，還必須設(shè)置偏差電壓修正電路88，以修正在上述電位差放大過程中由電路變化引起的偏差電壓。因此，常規(guī)放電控制裝置的電路規(guī)模大，造成高成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種用于備用電池的放電控制裝置，該裝置能夠以低成本構(gòu)成，而不阻礙電池壽命的延長。
為了解決上述問題，本發(fā)明的用于備用電池的放電控制裝置包括用于接通/斷開對負(fù)載的放電的放電開關(guān)、組合電池的電池狀態(tài)檢測部件、用于計(jì)算由電池狀態(tài)檢測部件獲得的剩余量的剩余量計(jì)算部件、相減部件和比較部件。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在放電后立即計(jì)算的容量等于或小于預(yù)先設(shè)定的容量時(shí)，輸出放電中止信號。這能夠使放電控制裝置更簡單、更低廉。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在參照附圖閱讀并理解了下述詳細(xì)描述以后，本領(lǐng)域的這些和其他優(yōu)點(diǎn)將更為明顯。
附圖的簡要說明

圖1是表示在本發(fā)明的實(shí)施例1中的備用電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是表示在本發(fā)明的實(shí)施例2中的備用電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖3是表示在本發(fā)明的實(shí)施例3中的備用電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4是表示在常規(guī)示例中的用于備用電池的放電控制裝置的框圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)的放電控制裝置適用于具有至少一個(gè)二次電池、作為主電源后備的備用電池。該裝置包括用于接通/斷開對負(fù)載的放電的放電開關(guān)、用于檢測二次電池狀態(tài)的狀態(tài)檢測部件、用于根據(jù)由狀態(tài)檢測部件檢測的數(shù)據(jù)計(jì)算二次電池的剩余容量的剩余量計(jì)算部件、用于存儲在備用過程中的放電容量估計(jì)值的放電容量設(shè)定部件、用于從由剩余量計(jì)算部件計(jì)算的剩余容量中減去放電容量估計(jì)值的相減部件、用于存儲在放電完成時(shí)二次電池的剩余容量下限值的剩余容量設(shè)定部件、以及用于將相減部件的相減結(jié)果與剩余容量下限值進(jìn)行比較、并且在剩余容量下限值等于或大于相減結(jié)果的情況下輸出用于斷開放電開關(guān)的放電中止信號的容量比較部件。
作為優(yōu)選，狀態(tài)檢測部件對完全充電容量值、電壓值、溫度和自放電量中的至少一項(xiàng)進(jìn)行檢測。作為優(yōu)選，剩余容量下限值設(shè)定為(1)小于下述值從用于開始二次電池的間歇充電的容量值中減去放電容量估計(jì)值后所得到的值；(2)小于下述值從完全充電容量值的約80％中減去放電容量估計(jì)值后所得到的值；或者(3)完全充電容量的10％-20％的值。
此外，在根據(jù)第一種結(jié)構(gòu)的上述放電控制裝置中，根據(jù)本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)的放電控制裝置包括用于檢測二次電池的電壓的電壓檢測部件、用于預(yù)先存儲預(yù)定電壓閾值的電壓設(shè)定部件、和用于把由電壓檢測部件檢測的電壓與電壓閾值進(jìn)行比較、并在由電壓檢測部件檢測的電壓等于或小于電壓閾值的情況下輸出用于斷開放電開關(guān)的放電中止信號的電壓比較部件。作為優(yōu)選，該電壓閾值低于估計(jì)為在容量比較部件輸出放電中止信號時(shí)的二次電池電壓的值。
作為優(yōu)選，根據(jù)第一種結(jié)構(gòu)的上述放電控制裝置包括用于存儲放電容量估計(jì)值和剩余容量下限值中的至少一個(gè)的非易失性存儲器。這是因?yàn)榧词乖谟捎诙坞姵氐淖苑烹娀蝾愃圃蛟斐商峁┑椒烹娍刂蒲b置的電源電壓降低的情況下也能夠保持存儲數(shù)據(jù)。
作為優(yōu)選，根據(jù)第二種結(jié)構(gòu)的上述放電控制裝置包括用于存儲電壓閾值的非易失性存儲器。這是因?yàn)榧词乖谟捎诙坞姵氐淖苑烹娀蝾愃圃蛟斐商峁┑椒烹娍刂蒲b置的電源電壓降低的情況下也能夠保持存儲數(shù)據(jù)。
此外，本發(fā)明可以被實(shí)現(xiàn)為一種設(shè)置有備用電池的備用電池系統(tǒng)，該備用電池作為主電源的后備，具有至少一個(gè)二次電池和根據(jù)任意一種上述結(jié)構(gòu)的放電控制裝置。
利用上述結(jié)構(gòu)，通過從電池的剩余容量中減去在備用過程中預(yù)先知道的放電容量，推定了在放電剛剛完成后的剩余容量，并在所推定的剩余容量等于或小于設(shè)定為不妨礙電池壽命延長的剩余容量下限值的情況下輸出放電中止信號，從而可以中止放電。因此，以低成本提供了能夠延長電池壽命的放電控制裝置。
以下將參考附圖借助實(shí)施例描述本發(fā)明。
實(shí)施例1圖1是表示在本發(fā)明實(shí)施例1中的備用電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖。
如圖1所示，根據(jù)實(shí)施例1的備用電池系統(tǒng)包括組合電池1、負(fù)載2和放電控制裝置100。備用電池系統(tǒng)構(gòu)成的方式使得當(dāng)商業(yè)電源(主電源)中止時(shí)，利用來自控制電路(圖1中未示出)的放電開始信號接通放電開關(guān)3，來自組合電池1的電流流出到負(fù)載2。此外，放電控制裝置100具有防止組合電池1過放電的功能，此功能是通過在組合電池1開始放電之后、在滿足預(yù)定條件(以后描述)的情況下向放電開關(guān)3傳送放電中止信號的方式實(shí)現(xiàn)的。
在放電控制裝置100中，參考標(biāo)記4表示狀態(tài)檢測部件、5表示剩余量計(jì)算部件。狀態(tài)檢測部件4包括用于從組合電池1中檢測數(shù)據(jù)的各種傳感器(未示出)，例如檢測的數(shù)據(jù)為完全充電容量值、電壓值、溫度、自放電量等。剩余量計(jì)算部件5根據(jù)由狀態(tài)檢測部件4獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算組合電池1的剩余量。
例如通過以下方式可以計(jì)算組合電池1的剩余量，即，通過從組合電池1的完全充電容量中減去在從充電結(jié)束時(shí)的時(shí)間到剛要開始放電前的時(shí)間內(nèi)組合電池1的自放電量、并且用從中已減去了自放電量的完全充電容量再減去在放電開始后的下降容量。通過構(gòu)成組合電池1的電池種類確定完全充電容量。自放電量可根據(jù)從充電完成到充電開始的耗用時(shí)間和組合電池1的溫度(由溫度傳感器測量)取得。根據(jù)從放電開始起電壓的變化可以得到所降低容量。用于計(jì)算組合電池1的剩余量的方法不限于以上例子。
參考標(biāo)記6表示放電容量設(shè)定部件，該部件用于將預(yù)先設(shè)定的放電容量值提供給相減部件7。參考標(biāo)記7表示相減部件，該相減部件從由剩余量計(jì)算部件5算出的剩余量中減去由放電容量設(shè)定部件6給定的放電容量值。參考標(biāo)記8表示容量設(shè)定部件，該部件將預(yù)先設(shè)定的容量值提供給比較部件9。在容量設(shè)定部件8中設(shè)定的容量值表示在放電完成時(shí)在組合電池1中剩余的、以便不讓組合電池1的壽命由于過放電而降低的容量。
此外，比較部件9將相減部件7的計(jì)算結(jié)果與由容量設(shè)定部件8給出的容量值進(jìn)行比較，并在相減部件7的計(jì)算結(jié)果等于或小于在容量設(shè)定部件8中設(shè)定的容量值的情況下、向放電開關(guān)3傳送放電中止信號。放電開關(guān)3在收到放電中止信號時(shí)斷開，從而中止從組合電池1向負(fù)載2的放電。
此后，詳細(xì)描述備用電池系統(tǒng)的工作。
利用由狀態(tài)檢測部件4檢測的數(shù)據(jù)(完全充電容量值、電壓值、溫度、自放電量等)，由剩余量計(jì)算部件5計(jì)算組合電池1的剩余量。
一般來說，在商業(yè)電源中止的情況下，加有備用電池的裝置構(gòu)造成在接收來自備用電池的能量時(shí)進(jìn)行預(yù)定操作。具體而言，在加有備用電池的裝置是信息處理裝置的情況下，當(dāng)商業(yè)電源中止時(shí)，信息處理裝置檢測該中止，并接收來自備用電池的能量以進(jìn)行數(shù)據(jù)清除、裝置關(guān)機(jī)處理等。此外，在這些處理中，預(yù)先確定關(guān)于放電電流流過多長時(shí)間至什么程度的放電模式。因此，可以推測在備用過程中(在放電操作過程中)的放電容量，并將由此推測的放電容量值(放電容量估計(jì)值)預(yù)先設(shè)定在放電容量設(shè)定部件6中。如上所述，通過從組合電池1的目前容量中減去在放電容量設(shè)定部件6中預(yù)先設(shè)定的在放電過程中的放電容量，相減部件7能夠求出在剛剛完成備用之后(在剛剛完成放電之后)組合電池1的剩余量。
在容量設(shè)定部件8中，在充電完成時(shí)預(yù)先設(shè)定在組合電池1中剩余的容量值以便不阻礙電池壽命的延長。此容量值優(yōu)選設(shè)定為小于通過從用于開始組合電池1的間歇充電的容量值中減去在放電容量設(shè)定部件6中設(shè)定的放電容量值所得到的值(例如，約完全充電容量值的80％)。通常，優(yōu)選在容量設(shè)定部件8中把完全充電容量的10％-20％的值設(shè)定為容量值。
在相減部件7中獲得的計(jì)算結(jié)果等于或小于由容量設(shè)定部件8給定的設(shè)定容量值的情況下，比較部件9向放電開關(guān)3輸出放電中止信號。這可以中止來自組合電池1的放電，防止由于組合電池1的過放電造成的壽命降低，正如上面所述。
實(shí)施例2圖2是表示在本發(fā)明的實(shí)施例2中的備用電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
在圖2中，具有與實(shí)施例1相同功能的元件以與實(shí)施例1中相同的參考標(biāo)記表示，省略了對它們的描述。在實(shí)施例2的放電控制裝置200中，參考標(biāo)記10表示用于檢測組合電池1的電壓的電壓檢測部件。正如在實(shí)施例1中描述的那樣，狀態(tài)檢測部件4包括用于檢測完全充電容量值、電壓值、溫度和自充電量等參量的各種傳感器(圖1中未示出)。為了簡化描述，圖2中僅示出作為用于檢測電壓的傳感器的電壓檢測部件10。參考標(biāo)記12表示把由電壓檢測部件10檢測出的檢測電壓與在電壓設(shè)定部件11中預(yù)先設(shè)定的電壓閾值進(jìn)行比較的比較部件。在檢測電壓等于或小于電壓閾值的情況下，比較部件12輸出放電中止信號。參考標(biāo)記13表示在從比較部件9或比較部件12中輸出放電中止信號的情況下斷開放電開關(guān)3的OR(或)電路。
將在容量設(shè)定部件8中的容量值和電壓設(shè)定部件11的電壓閾值設(shè)定為適當(dāng)值，使得比較部件9比比較部件12更早地輸出放電中止信號。具體而言，必須使電壓設(shè)定部件11的電壓閾值低于估計(jì)為在比較部件9輸出放電中止信號時(shí)組合電池1的電壓的值。如上所述，在把容量設(shè)定部件8中設(shè)定的容量值(在放電完成時(shí)在組合電池1中剩余的容量)設(shè)定為完全充電容量的10-20％的情況下，在組合電池1是鎳-氫蓄電池的情況下，在電壓設(shè)定部件11設(shè)定的電壓閾值優(yōu)選為0.95V-1.05V/每個(gè)電池。如果即使當(dāng)每個(gè)電池的電壓達(dá)到0.95V或更低時(shí)仍繼續(xù)放電，電池可能處于深度放電狀態(tài)，電池內(nèi)壓升高，造成了使用壽命的大大降低。
因此，一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，通過將來自比較部件9的放電中止信號設(shè)定為主控制信號、及將來自比較部件12的放電中止信號設(shè)定為次控制信號，放電控制裝置200不需要相對于電壓設(shè)定部件92(修正部件91、溫度檢測部件85、電流檢測部件90、放大器89、電壓偏差修正電路88、電流檢測電阻器87)的設(shè)定電壓值進(jìn)行溫度修正和放電電流值修正的結(jié)構(gòu)，而該結(jié)構(gòu)是在常規(guī)示例中預(yù)先需要的。
實(shí)施例3圖3是表示在本發(fā)明實(shí)施例3中的備用電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖。
在圖3中，用參考標(biāo)記1至13表示的元件與實(shí)施例1和2中的相同，這樣省略了對其的描述。在實(shí)施例3的放電控制裝置300中，參考標(biāo)記14表示非易失性存儲器。
非易失性存儲器14存儲在放電容量設(shè)定部件6中設(shè)定的放電容量值、輸入容量設(shè)定部件8的容量值、和在電壓設(shè)定部件11中設(shè)定的電壓值。因此，當(dāng)提供到放電控制裝置300的電源電壓由于對備用電池長時(shí)間照原樣擱置造成的自放電等原因而下降到使電路操作中止時(shí)，能夠防止設(shè)定數(shù)據(jù)丟失。
在圖3中，描述了其中將非易失性存儲器14加入到實(shí)施例2的放電控制裝置200的結(jié)構(gòu)。其中將非易失性存儲器14加入到實(shí)施例1的放電控制裝置100的結(jié)構(gòu)也是本發(fā)明的實(shí)施例。
此外，在實(shí)施例3中，描述了其中將非易失性存儲器14加入到實(shí)施例1或2的放電控制裝置的結(jié)構(gòu)。同樣可行的是，放電容量設(shè)定部件6、剩余量設(shè)定部件8和電壓設(shè)定部件11由非易失性存儲器構(gòu)成。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例1至3的放電控制裝置通過計(jì)算獲得剛剛放電后備用電池的剩余容量，并且當(dāng)計(jì)算結(jié)果等于或小于設(shè)定容量值時(shí)輸出放電中止信號以中止放電。因此，可構(gòu)成簡單低廉的放電控制裝置，而沒有惡化電池的壽命特性，可實(shí)現(xiàn)一種性能優(yōu)異的用于備用電池的放電控制裝置。并且，可以延長備用電池的壽命。
上述各實(shí)施例不限制本發(fā)明并可以改變。例如，在實(shí)施例1至3中公開了對應(yīng)于下述備用電池的放電控制裝置，該備用電池設(shè)置有組合電池，在組合電池中多個(gè)二次電池串聯(lián)連接。但一個(gè)二次電池也可用作備用電池。
在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和主要特點(diǎn)的情況下可以其它形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在本說明書中公開的實(shí)施例在所有方面都是示意性而非限制性的。由附加權(quán)利要求而不是以上描述表示本發(fā)明的范圍，落入權(quán)利要求書的含義和等效范圍內(nèi)的所有改變都應(yīng)包含在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種用于備用電池的放電控制裝置，所述備用電池作為主電源后備并具有至少一個(gè)二次電池，該裝置包括放電開關(guān)，用于接通/斷開對負(fù)載的放電；狀態(tài)檢測部件，用于檢測二次電池的狀態(tài)；剩余量計(jì)算部件，用于根據(jù)由狀態(tài)檢測部件檢測的數(shù)據(jù)計(jì)算二次電池的剩余容量；放電容量設(shè)定部件，用于存儲在備用過程中的放電容量估計(jì)值；相減部件，用于從由剩余量計(jì)算部件計(jì)算的剩余容量中減去放電容量估計(jì)值；剩余容量設(shè)定部件，用于存儲在完成放電時(shí)二次電池的剩余容量下限值；以及容量比較部件，用于將相減部件的相減結(jié)果與剩余容量下限值進(jìn)行比較、并且在剩余容量下限值等于或大于相減結(jié)果的情況下，輸出用于斷開放電開關(guān)的放電中止信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的放電控制裝置，包括電壓檢測部件，用于檢測二次電池的電壓；電壓設(shè)定部件，用于預(yù)先存儲預(yù)定的電壓閾值；和電壓比較部件，用于把由電壓檢測部件檢測到的電壓與該電壓閾值進(jìn)行比較、并在由電壓檢測部件檢測的電壓等于或小于該電壓閾值的情況下，輸出用于斷開該放電開關(guān)的放電中止信號，其中，該電壓閾值低于被估計(jì)為在容量比較部件輸出放電中止信號時(shí)的二次電池的電壓的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的放電控制裝置，包括用于存儲放電容量估計(jì)值和剩余容量下限值中的至少一個(gè)的非易失性存儲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的放電控制裝置，包括用于存儲該電壓閾值的非易失性存儲器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的放電控制裝置，其中狀態(tài)檢測部件對完全充電容量值、電壓值、溫度和自放電量中的至少一項(xiàng)進(jìn)行檢測。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的放電控制裝置，其中，該剩余容量下限值小于通過從用于開始二次電池的間歇充電的容量值中減去放電容量估計(jì)值所得到的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的放電控制裝置，其中，該剩余容量下限值小于通過從完全充電容量值的約80％減去放電容量估計(jì)值所得到的值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的放電控制裝置，其中，該剩余容量下限值是完全充電容量的10-20％。
9.一種備用電池系統(tǒng)，包括用于作為主電源后備并具有至少一個(gè)二次電池的備用電池，和根據(jù)權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)的放電控制裝置。
全文摘要
一種用于備用電池的放電控制裝置，包括用于接通/斷開對負(fù)載的放電的放電開關(guān)、用于檢測二次電池狀態(tài)的狀態(tài)檢測部件、用于根據(jù)由狀態(tài)檢測部件檢測的數(shù)據(jù)計(jì)算二次電池的剩余容量的剩余量計(jì)算部件、用于存儲在備用過程中放電容量估計(jì)值的放電容量設(shè)定部件、用于從由剩余量計(jì)算部件計(jì)算的剩余容量中減去放電容量估計(jì)值的相減部件、用于存儲在放電完成時(shí)二次電池的剩余容量下限值的剩余容量設(shè)定部件、以及用于將相減部件的相減結(jié)果與剩余容量下限值進(jìn)行比較、并且在剩余容量下限值等于或大于相減結(jié)果的情況下輸出用于斷開放電開關(guān)的放電中止信號的容量比較部件。
文檔編號G01R31/36GK1574543SQ20041004853
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月6日
發(fā)明者永岡隆 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社