[发明专利]电池容量预测方法,电池组和使用电池组的设备

说明书

一般说来，本发明涉及电池容量预测方法，电池组和使用电池组的设备；更具体地说，涉及一种适合对一种由于过量放电而容易损坏的电池、预测其剩余容量的电池容量预测方法，一种能够使用这样一种电池容量预测方法的电池组，和一种使用这样一种电池组的象便携式电子设备之类的设备。

近来，在一些以笔记本式个人计算机或者lap-top计算机为代表的便携式电子设备之类的设备中，更广泛地使用锂离子(Li⁺)电池或类似电池，去取代镍镉(NiCd)电池、镍氢(NiMH)电池或类似电池。同NiCd电池、NiMH电池或类似电池相比，Li⁺电池或类似电池是重量较轻，且每单位体积的容量较大。由于这个缘故，Li⁺电池或类似电池适用于那些必须满足若干要求，例如实现轻重量和长期连续使用要求的设备。

然而，Li⁺电池或类似电池容易由于过量放电而损坏。例如，如果用户错误地使Li⁺电池经受过量的放电，则Li⁺电池会遭受不可恢复的损坏。由于这个缘故，包括Li⁺电池或类似电池在内的电池组具有一个内装的过量放电预防电路，它在电池电压变成小于某一预定电压时，检测并断开电池的输出，以防电池功能由于用户错误操作而恶化。

另一方面，在那种使用有着内装过量放电预防电路的电池组的设备中，有必要监测电池组的输出电压，并且采取措施，以便在过量放电预防电路操作之前，不在设备内发生数据的破坏或类似的破坏。特别是在笔记本式个人计算机或类似设备情况下，如果电池衰竭，就会丧失全部正在处理的数据；这样，必须在有利的时刻通过识别剩余的电池容量而在象软磁盘之类的非易失性记录媒体中，保存数据。因此为了防止这类数据破坏或类似破坏，就向某些笔记本式个人计算机或类似设备提供一种指示电池剩余容量的功能。

图1是一个说明一种常规电池容量预测方法的电路图。在图1中，电池组501连接于一个象笔记本式个人计算机之类的设备502。电池组501具有一个内装的过量放电预防电路，它包含一个电路部分510和一个开关515。电路部分510包含电压比较器511至513，和一个OR(“或”)电路。在这个实例中，在电池组501内串联地连接三个电池单元E1至E3。向电压比较器51i提供电池单元Ei的输出电压和指示电池单元Ei的过量放电极限电压的参考电压e1，其中i＝1，2和3。开关515由一个场效应晶体管(FET)构成。

电池单元E1至E3由例如Li⁺电池形成。电池容量预测方法可以大致分类成：一种通过从电池容量中减去已用功率而预测电池容量的方法；和一种从电池输出电压来预测电池容量的方法。Li⁺电池具有这样的特征：当充分充电时，Li⁺电池的输出电压达到最大值；而随着放电的进行，输出电压降低。由于这个缘故，在这个实例中，就用后一方法预测电池的剩余容量。

当相应于电池单元E1至E3的输出电压变成小于或等于参考电压e1时，电压比较器511至513就输出一些高电平的信号。因此，当电压比较器511至513之一输出一个高电平的信号时，开关515就响应这个来自OR电路514的高电平信号而转移OFF(断开)，使电池组501与设备502切断。结果，当至少一个电池单元的输出电压变成小于或等于过量放电极限电压时，就切断电池组501的输出，从而防止电池单元E1至E3的过量放电。

设备502装有一个由电阻器R1和R2组成的电压除法电路，一个电压测量电路520等。电压测量电路520测量通过电压除法电路得到的电池组501的输出电压，并且通过比较所测输出电压和所预定参考电压而预测电池组501的剩余容量。由于考虑到各个电池单元E1至E3在容量上的不一致，故把这个预定参考电压设置成，略大于电池组501的参考电压e1的3倍。当电池组501的输出电压，即电池单元E1至E3的输出电压的总和，变成小于或等于所预定参考电压时，设备502就判定，电池组501的输出电压已变成接近过量放电电压，从而例如向用户输出一个报警信号。

当各个电池单元E1至E3的输出电压变成小于或等于参考电压e1时，就发生电池组501由于过量放电而变质。当在电池组501内串联地连接的电池单元E1至E3的各输出电压被平衡时，就不必去监测各个电池单元E1至E3的输出电压。在这种情况下，监测电池单元E1至E3的输出电压的总和是充分的，并且当此总和变成小于或等于参考电压时，可以操作过量放电预防电路。