专利名称：备用电池及其放电控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于驱动电子设备的电池，尤其涉及当商业电源中止时采用的备用电池及其放电控制装置。
背景技术：
近来，在电子设备例如信息处理装置或应急灯中，备用电池广泛用作当商业电源中止时的电源备份。
备用电池的一个重要方面是延长电池寿命。为了延长电池寿命，除了电池寿命的延长之外，还要改进充电和放电装置。当在放电过程中备用电池过放电时，阻碍了电池寿命的延长。因此，人们已经在普遍研究用于在适当状态下中止电池的放电从而不让电池过放电的方法。
为了中止放电，例如，如图4所示，在常规放电控制装置中通常执行以下方法，并提供其中采用以下原理以控制充电的示例(例如，参见JP10(1998)-69925A的第2-3页)。常规放电控制装置由电压检测部件84检测组合电池81的放电电压，并利用比较部件86把该放电电压与在电压设定部件92中预先设定的电压值(例如，在镍氢蓄电池等的情况下例如为1.0V/每电池)进行比较。然后，当放电电压达到设定电压值时，放电控制装置输出放电中止信号以断开放电开关83，由此终止从组合电池81向负载82的放电。
然而，在电压设定部件92中设定的电压值的最佳值根据环境温度和放电电流值发生变化。因此，在上述常规方法的情况下，需要根据组合电池81的温度和放电电流值修正设定电压。因此，必须设置用于检测组合电池81的温度的温度检测部件85、用于检测放电电流值的具有高精度的电流检测电阻器87、电流检测部件90和修正部件91。此外，在这种情况下，为了防止在放电过程中电流检测电阻器87的发热，需要降低电流检测电阻器87的电阻值。此外，在电流检测电阻器87之间的电位差小，因而需要放大器89来放大用于计算电流值的电位差。
此外，为了增加电流值的计算精度，还必须设置偏差电压修正电路88，以修正在上述电位差放大过程中由电路变化引起的偏差电压。因此，常规放电控制装置的电路规模大，造成高成本。

发明内容
因此，鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种用于备用电池的放电控制装置，该装置能够以低成本构成，而不阻碍电池寿命的延长。
为了解决上述问题，本发明的用于备用电池的放电控制装置包括用于接通/断开对负载的放电的放电开关、组合电池的电池状态检测部件、用于计算由电池状态检测部件获得的剩余量的剩余量计算部件、相减部件和比较部件。根据这种结构，在放电后立即计算的容量等于或小于预先设定的容量时，输出放电中止信号。这能够使放电控制装置更简单、更低廉。
对于本领域的技术人员而言，在参照附图阅读并理解了下述详细描述以后，本领域的这些和其他优点将更为明显。
附图的简要说明

图1是表示在本发明的实施例1中的备用电池系统的结构的框图。
图2是表示在本发明的实施例2中的备用电池系统的结构的框图。
图3是表示在本发明的实施例3中的备用电池系统的结构的框图。
图4是表示在常规示例中的用于备用电池的放电控制装置的框图。
具体实施例方式
根据本发明第一种结构的放电控制装置适用于具有至少一个二次电池、作为主电源后备的备用电池。该装置包括用于接通/断开对负载的放电的放电开关、用于检测二次电池状态的状态检测部件、用于根据由状态检测部件检测的数据计算二次电池的剩余容量的剩余量计算部件、用于存储在备用过程中的放电容量估计值的放电容量设定部件、用于从由剩余量计算部件计算的剩余容量中减去放电容量估计值的相减部件、用于存储在放电完成时二次电池的剩余容量下限值的剩余容量设定部件、以及用于将相减部件的相减结果与剩余容量下限值进行比较、并且在剩余容量下限值等于或大于相减结果的情况下输出用于断开放电开关的放电中止信号的容量比较部件。
作为优选，状态检测部件对完全充电容量值、电压值、温度和自放电量中的至少一项进行检测。作为优选，剩余容量下限值设定为(1)小于下述值从用于开始二次电池的间歇充电的容量值中减去放电容量估计值后所得到的值；(2)小于下述值从完全充电容量值的约80％中减去放电容量估计值后所得到的值；或者(3)完全充电容量的10％-20％的值。
此外，在根据第一种结构的上述放电控制装置中，根据本发明的第二种结构的放电控制装置包括用于检测二次电池的电压的电压检测部件、用于预先存储预定电压阈值的电压设定部件、和用于把由电压检测部件检测的电压与电压阈值进行比较、并在由电压检测部件检测的电压等于或小于电压阈值的情况下输出用于断开放电开关的放电中止信号的电压比较部件。作为优选，该电压阈值低于估计为在容量比较部件输出放电中止信号时的二次电池电压的值。
作为优选，根据第一种结构的上述放电控制装置包括用于存储放电容量估计值和剩余容量下限值中的至少一个的非易失性存储器。这是因为即使在由于二次电池的自放电或类似原因造成提供到放电控制装置的电源电压降低的情况下也能够保持存储数据。
作为优选，根据第二种结构的上述放电控制装置包括用于存储电压阈值的非易失性存储器。这是因为即使在由于二次电池的自放电或类似原因造成提供到放电控制装置的电源电压降低的情况下也能够保持存储数据。
此外，本发明可以被实现为一种设置有备用电池的备用电池系统，该备用电池作为主电源的后备，具有至少一个二次电池和根据任意一种上述结构的放电控制装置。
利用上述结构，通过从电池的剩余容量中减去在备用过程中预先知道的放电容量，推定了在放电刚刚完成后的剩余容量，并在所推定的剩余容量等于或小于设定为不妨碍电池寿命延长的剩余容量下限值的情况下输出放电中止信号，从而可以中止放电。因此，以低成本提供了能够延长电池寿命的放电控制装置。
以下将参考附图借助实施例描述本发明。
实施例1图1是表示在本发明实施例1中的备用电池系统结构的框图。
如图1所示，根据实施例1的备用电池系统包括组合电池1、负载2和放电控制装置100。备用电池系统构成的方式使得当商业电源(主电源)中止时，利用来自控制电路(图1中未示出)的放电开始信号接通放电开关3，来自组合电池1的电流流出到负载2。此外，放电控制装置100具有防止组合电池1过放电的功能，此功能是通过在组合电池1开始放电之后、在满足预定条件(以后描述)的情况下向放电开关3传送放电中止信号的方式实现的。
在放电控制装置100中，参考标记4表示状态检测部件、5表示剩余量计算部件。状态检测部件4包括用于从组合电池1中检测数据的各种传感器(未示出)，例如检测的数据为完全充电容量值、电压值、温度、自放电量等。剩余量计算部件5根据由状态检测部件4获得的数据计算组合电池1的剩余量。
例如通过以下方式可以计算组合电池1的剩余量，即，通过从组合电池1的完全充电容量中减去在从充电结束时的时间到刚要开始放电前的时间内组合电池1的自放电量、并且用从中已减去了自放电量的完全充电容量再减去在放电开始后的下降容量。通过构成组合电池1的电池种类确定完全充电容量。自放电量可根据从充电完成到充电开始的耗用时间和组合电池1的温度(由温度传感器测量)取得。根据从放电开始起电压的变化可以得到所降低容量。用于计算组合电池1的剩余量的方法不限于以上例子。
参考标记6表示放电容量设定部件，该部件用于将预先设定的放电容量值提供给相减部件7。参考标记7表示相减部件，该相减部件从由剩余量计算部件5算出的剩余量中减去由放电容量设定部件6给定的放电容量值。参考标记8表示容量设定部件，该部件将预先设定的容量值提供给比较部件9。在容量设定部件8中设定的容量值表示在放电完成时在组合电池1中剩余的、以便不让组合电池1的寿命由于过放电而降低的容量。
此外，比较部件9将相减部件7的计算结果与由容量设定部件8给出的容量值进行比较，并在相减部件7的计算结果等于或小于在容量设定部件8中设定的容量值的情况下、向放电开关3传送放电中止信号。放电开关3在收到放电中止信号时断开，从而中止从组合电池1向负载2的放电。
此后，详细描述备用电池系统的工作。
利用由状态检测部件4检测的数据(完全充电容量值、电压值、温度、自放电量等)，由剩余量计算部件5计算组合电池1的剩余量。
一般来说，在商业电源中止的情况下，加有备用电池的装置构造成在接收来自备用电池的能量时进行预定操作。具体而言，在加有备用电池的装置是信息处理装置的情况下，当商业电源中止时，信息处理装置检测该中止，并接收来自备用电池的能量以进行数据清除、装置关机处理等。此外，在这些处理中，预先确定关于放电电流流过多长时间至什么程度的放电模式。因此，可以推测在备用过程中(在放电操作过程中)的放电容量，并将由此推测的放电容量值(放电容量估计值)预先设定在放电容量设定部件6中。如上所述，通过从组合电池1的目前容量中减去在放电容量设定部件6中预先设定的在放电过程中的放电容量，相减部件7能够求出在刚刚完成备用之后(在刚刚完成放电之后)组合电池1的剩余量。
在容量设定部件8中，在充电完成时预先设定在组合电池1中剩余的容量值以便不阻碍电池寿命的延长。此容量值优选设定为小于通过从用于开始组合电池1的间歇充电的容量值中减去在放电容量设定部件6中设定的放电容量值所得到的值(例如，约完全充电容量值的80％)。通常，优选在容量设定部件8中把完全充电容量的10％-20％的值设定为容量值。
在相减部件7中获得的计算结果等于或小于由容量设定部件8给定的设定容量值的情况下，比较部件9向放电开关3输出放电中止信号。这可以中止来自组合电池1的放电，防止由于组合电池1的过放电造成的寿命降低，正如上面所述。
实施例2图2是表示在本发明的实施例2中的备用电池系统的结构的框图。
在图2中，具有与实施例1相同功能的元件以与实施例1中相同的参考标记表示，省略了对它们的描述。在实施例2的放电控制装置200中，参考标记10表示用于检测组合电池1的电压的电压检测部件。正如在实施例1中描述的那样，状态检测部件4包括用于检测完全充电容量值、电压值、温度和自充电量等参量的各种传感器(图1中未示出)。为了简化描述，图2中仅示出作为用于检测电压的传感器的电压检测部件10。参考标记12表示把由电压检测部件10检测出的检测电压与在电压设定部件11中预先设定的电压阈值进行比较的比较部件。在检测电压等于或小于电压阈值的情况下，比较部件12输出放电中止信号。参考标记13表示在从比较部件9或比较部件12中输出放电中止信号的情况下断开放电开关3的OR(或)电路。
将在容量设定部件8中的容量值和电压设定部件11的电压阈值设定为适当值，使得比较部件9比比较部件12更早地输出放电中止信号。具体而言，必须使电压设定部件11的电压阈值低于估计为在比较部件9输出放电中止信号时组合电池1的电压的值。如上所述，在把容量设定部件8中设定的容量值(在放电完成时在组合电池1中剩余的容量)设定为完全充电容量的10-20％的情况下，在组合电池1是镍-氢蓄电池的情况下，在电压设定部件11设定的电压阈值优选为0.95V-1.05V/每个电池。如果即使当每个电池的电压达到0.95V或更低时仍继续放电，电池可能处于深度放电状态，电池内压升高，造成了使用寿命的大大降低。
因此，一个优点是，通过将来自比较部件9的放电中止信号设定为主控制信号、及将来自比较部件12的放电中止信号设定为次控制信号，放电控制装置200不需要相对于电压设定部件92(修正部件91、温度检测部件85、电流检测部件90、放大器89、电压偏差修正电路88、电流检测电阻器87)的设定电压值进行温度修正和放电电流值修正的结构，而该结构是在常规示例中预先需要的。
实施例3图3是表示在本发明实施例3中的备用电池系统结构的框图。
在图3中，用参考标记1至13表示的元件与实施例1和2中的相同，这样省略了对其的描述。在实施例3的放电控制装置300中，参考标记14表示非易失性存储器。
非易失性存储器14存储在放电容量设定部件6中设定的放电容量值、输入容量设定部件8的容量值、和在电压设定部件11中设定的电压值。因此，当提供到放电控制装置300的电源电压由于对备用电池长时间照原样搁置造成的自放电等原因而下降到使电路操作中止时，能够防止设定数据丢失。
在图3中，描述了其中将非易失性存储器14加入到实施例2的放电控制装置200的结构。其中将非易失性存储器14加入到实施例1的放电控制装置100的结构也是本发明的实施例。
此外，在实施例3中，描述了其中将非易失性存储器14加入到实施例1或2的放电控制装置的结构。同样可行的是，放电容量设定部件6、剩余量设定部件8和电压设定部件11由非易失性存储器构成。
如上所述，根据实施例1至3的放电控制装置通过计算获得刚刚放电后备用电池的剩余容量，并且当计算结果等于或小于设定容量值时输出放电中止信号以中止放电。因此，可构成简单低廉的放电控制装置，而没有恶化电池的寿命特性，可实现一种性能优异的用于备用电池的放电控制装置。并且，可以延长备用电池的寿命。
上述各实施例不限制本发明并可以改变。例如，在实施例1至3中公开了对应于下述备用电池的放电控制装置，该备用电池设置有组合电池，在组合电池中多个二次电池串联连接。但一个二次电池也可用作备用电池。
在不脱离本发明的实质和主要特点的情况下可以其它形式实现本发明。在本说明书中公开的实施例在所有方面都是示意性而非限制性的。由附加权利要求而不是以上描述表示本发明的范围，落入权利要求书的含义和等效范围内的所有改变都应包含在权利要求书中。
权利要求
1.一种用于备用电池的放电控制装置，所述备用电池作为主电源后备并具有至少一个二次电池，该装置包括放电开关，用于接通/断开对负载的放电；状态检测部件，用于检测二次电池的状态；剩余量计算部件，用于根据由状态检测部件检测的数据计算二次电池的剩余容量；放电容量设定部件，用于存储在备用过程中的放电容量估计值；相减部件，用于从由剩余量计算部件计算的剩余容量中减去放电容量估计值；剩余容量设定部件，用于存储在完成放电时二次电池的剩余容量下限值；以及容量比较部件，用于将相减部件的相减结果与剩余容量下限值进行比较、并且在剩余容量下限值等于或大于相减结果的情况下，输出用于断开放电开关的放电中止信号。
2.根据权利要求1的放电控制装置，包括电压检测部件，用于检测二次电池的电压；电压设定部件，用于预先存储预定的电压阈值；和电压比较部件，用于把由电压检测部件检测到的电压与该电压阈值进行比较、并在由电压检测部件检测的电压等于或小于该电压阈值的情况下，输出用于断开该放电开关的放电中止信号，其中，该电压阈值低于被估计为在容量比较部件输出放电中止信号时的二次电池的电压的值。
3.根据权利要求1的放电控制装置，包括用于存储放电容量估计值和剩余容量下限值中的至少一个的非易失性存储器。
4.根据权利要求2的放电控制装置，包括用于存储该电压阈值的非易失性存储器。
5.根据权利要求1的放电控制装置，其中状态检测部件对完全充电容量值、电压值、温度和自放电量中的至少一项进行检测。
6.根据权利要求1的放电控制装置，其中，该剩余容量下限值小于通过从用于开始二次电池的间歇充电的容量值中减去放电容量估计值所得到的值。
7.根据权利要求1的放电控制装置，其中，该剩余容量下限值小于通过从完全充电容量值的约80％减去放电容量估计值所得到的值。
8.根据权利要求1的放电控制装置，其中，该剩余容量下限值是完全充电容量的10-20％。
9.一种备用电池系统，包括用于作为主电源后备并具有至少一个二次电池的备用电池，和根据权利要求1至8任意一项的放电控制装置。
全文摘要
一种用于备用电池的放电控制装置，包括用于接通/断开对负载的放电的放电开关、用于检测二次电池状态的状态检测部件、用于根据由状态检测部件检测的数据计算二次电池的剩余容量的剩余量计算部件、用于存储在备用过程中放电容量估计值的放电容量设定部件、用于从由剩余量计算部件计算的剩余容量中减去放电容量估计值的相减部件、用于存储在放电完成时二次电池的剩余容量下限值的剩余容量设定部件、以及用于将相减部件的相减结果与剩余容量下限值进行比较、并且在剩余容量下限值等于或大于相减结果的情况下输出用于断开放电开关的放电中止信号的容量比较部件。
文档编号G01R31/36GK1574543SQ20041004853
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月7日 优先权日2003年6月6日
发明者永冈隆 申请人:松下电器产业株式会社