(57)【要約】【課題】複数のセルを備える電池パックの容量レベルを判定するための装置及び方法を提供する。【解決手段】電池残量計は、電圧検出ユニットと、プロセッサとを備える。前記電圧検出ユニットは、電池パックと連結されると共に、前記電池パックにおける複数のセルの複数の開路電圧をそれぞれ測定することができる。前記プロセッサは、前記電圧検出ユニットと連結されると共に、前記開路電圧の最小の開路電圧を判定することができ、前記最小の開路電圧と前記最小の開路電圧を有するセルの対応する相対的充電率との間の関係に基づいて、前記電池パックの第１の相対的充電率を判定することができる。【選択図】図２
2011075561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池残量計であって、
電池パックと連結されると共に、前記電池パックにおける複数のセルの複数の開路電圧をそれぞれ測定するように動作可能な電圧検出ユニットと、
前記電圧検出ユニットと連結されると共に、前記開路電圧の最小の開路電圧を判定し、前記最小の開路電圧と前記最小の開路電圧を有するセルの対応する相対的充電率との間の関係に基づいて、前記電池パックの第１の相対的充電率を判定するように動作可能なプロセッサと
を備えることを特徴とする電池残量計。
【請求項２】
前記プロセッサに連結された、前記関係を表す参照テーブルを格納するための記憶ユニットを更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電池残量計。
【請求項３】
前記プロセッサが、前記電池パックの前記第１の相対的充電率と定格全容量レベルとに基づいて、前記電池パックの残存容量レベルを判定するように動作可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の電池残量計。
【請求項４】
前記プロセッサが、前記セルの平均開路電圧を判定し、前記平均開路電圧に基づいて、前記電池パックの第２の相対的充電率を判定すると共に、前記残存容量レベルと前記第２の相対的充電率とに基づいて、前記電池パックの概算の全容量レベルを判定するように動作可能である
ことを特徴とする請求項３に記載の電池残量計。
【請求項５】
前記電圧検出ユニットが、前記概算の全容量レベルを判定するために、前記残存容量レベルを前記第２の相対的充電率により除算するように動作可能である
ことを特徴とする請求項４に記載の電池残量計。
【請求項６】
前記プロセッサが、充電過程の間に前記電池パックに蓄積された電荷を前記残存容量レベルに加算することによって、前記電池パックの現在の残存容量レベルを判定すると共に、前記現在の残存容量レベルを前記概算の全容量レベルにより除算することによって、前記電池パックの第３の相対的充電率を判定するように動作可能である
ことを特徴とする請求項４に記載の電池残量計。
【請求項７】
前記プロセッサが、放電過程の間に前記電池パックによって消費された電荷を前記残存容量レベルから減算することによって、前記電池パックの現在の残存容量レベルを判定すると共に、前記現在の残存容量レベルを前記概算の全容量レベルにより除算することによって、前記電池パックの第３の相対的充電率を判定するように動作可能である
ことを特徴とする請求項４に記載の電池残量計。
【請求項８】
電子装置であって、
電池パックと連結されると共に、前記電池パックにおける複数のセルの複数の開路電圧をそれぞれ測定するように動作可能な電圧検出ユニットと、
前記電圧検出ユニットと連結されると共に、前記開路電圧の最小の開路電圧を判定し、前記最小の開路電圧と所定の参照テーブルとに基づいて、前記電池パックの第１の相対的充電率を判定するように動作可能なプロセッサと、
前記プロセッサに連結された、前記所定の参照テーブルを格納するための記憶ユニットとを備え、
前記所定の参照テーブルが、前記最小の開路電圧の異なるレベルに対応する、前記電池パックの異なる相対的充電率を格納している
ことを特徴とする電子装置。
【請求項９】
前記プロセッサが、前記電池パックの前記第１の相対的充電率と定格全容量レベルとに基づいて、前記電池パックの残存容量レベルを判定するように動作可能である
ことを特徴とする請求項８に記載の電子装置。
【請求項１０】
前記プロセッサが、前記セルの平均開路電圧を判定し、前記参照テーブルと前記平均開路電圧とに基づいて、前記電池パックの第２の相対的充電率を判定すると共に、前記残存容量レベルと前記第２の相対的充電率とに基づいて、前記電池パックの概算の全容量レベルを判定するように動作可能である
ことを特徴とする請求項９に記載の電子装置。
【請求項１１】
前記電圧検出ユニットが、前記概算の全容量レベルを判定するために、前記残存容量レベルを前記第２の相対的充電率により除算するように動作可能である
ことを特徴とする請求項１０に記載の電子装置。
【請求項１２】
前記プロセッサが、充電過程の間に前記電池パックに蓄積された電荷を前記残存容量レベルに加算することによって、前記電池パックの現在の残存容量レベルを判定すると共に、前記現在の残存容量レベルを前記概算の全容量レベルにより除算することによって、前記電池パックの第３の相対的充電率を判定するように動作可能である
ことを特徴とする請求項１０に記載の電子装置。
【請求項１３】
前記プロセッサが、放電過程の間に前記電池パックによって消費された電荷を前記残存容量レベルから減算することによって、前記電池パックの現在の残存容量レベルを判定すると共に、前記現在の残存容量レベルを前記概算の全容量レベルにより除算することによって、前記電池パックの第３の相対的充電率を判定するように動作可能である
ことを特徴とする請求項１０に記載の電子装置。
【請求項１４】
複数のセルを備える電池パックの容量レベルを判定するための方法であって、
前記方法が、
前記セルの複数の開路電圧をそれぞれ測定する段階と、
前記開路電圧の最小の開路電圧を判定する段階と、
前記最小の開路電圧と所定の参照テーブルとに基づいて、前記電池パックの第１の相対的充電率を判定する段階とを含み、
前記所定の参照テーブルが、前記最小の開路電圧と前記最小の開路電圧を有するセルの対応する相対的充電率との間の関係を表す
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記電池パックの前記第１の相対的充電率と定格全容量レベルとに基づいて、前記電池パックの残存容量レベルを判定する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記セルの平均開路電圧を判定する段階と、
前記参照テーブルと前記平均開路電圧とに基づいて、前記電池パックの第２の相対的充電率を判定する段階と、
前記残存容量レベルと前記第２の相対的充電率とに基づいて、前記電池パックの概算の全容量レベルを判定する段階と
を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記概算の全容量レベルを判定するために、前記電池パックの前記残存容量レベルを前記第２の相対的充電率により除算する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
充電過程の間に前記電池パックに蓄積された電荷を前記残存容量レベルに加算することによって、前記電池パックの現在の残存容量レベルを判定する段階と、
前記現在の残存容量レベルを前記概算の全容量レベルにより除算することによって、前記電池パックの第３の相対的充電率を判定する段階と
を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
放電過程の間に前記電池パックによって消費された電荷を前記残存容量レベルから減算することによって、前記電池パックの現在の残存容量レベルを判定する段階と、
前記現在の残存容量レベルを前記概算の全容量レベルにより除算することによって、前記電池パックの第３の相対的充電率を判定する段階と
を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、複数のセルを備える電池パックの容量レベルを判定するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラップトップコンピュータ、携帯情報機器、携帯電話機等のような様々な電子機器は、電池パックによって電力を供給され得る。電池パックは、直列に接続された複数の充電式電池セルを備え得る。電池パックは、適当なＤＣ電源、例えばＡＣ／ＤＣアダプタが電子機器に連結される場合に、再充電され得る。電子機器は、ユーザがいつ電池パックを再充電するかを決定し得るように、電池パックにおける残存容量を計算するために電池残量計を備え得る。
【０００３】
図１は、従来の電池残量計１００の構成図を示す。図１の例において、電池パックは、２つの直列接続されたセル、セル１０２−１及びセル１０２−２を備える。電池残量計１００は、電池パックの開路電圧（open circuit voltage：ＯＣＶ）を測定するための分圧器１０６を通してセル１０２−１及びセル１０２−２と連結されるアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１０８を備える。電池パックの開路電圧は、（充電時または放電時のいずれでも）電池パックが切り離されている場合の、電池パックを横断する電圧のことを指す。電池パックの開路電圧は、電池パックを横断する電圧が比較的安定した状態になるように、電池パックが十分長い期間切り離された後で、測定されることができる。
【０００４】
電池パックの測定された開路電圧Ｖｂａｔは、レジスタ１１０に格納される。プロセッサ１１２は、レジスタ１１０からＶｂａｔを読み取ると共に、所定のＯＣＶテーブル１１４に基づいて、相対的充電率（relative state of charge：ＲＳＯＣ）を判定する。より具体的には、プロセッサ１１２は、平均セル電圧を獲得するために、Ｖｂａｔを電池パックにおけるセルの総数により除算すると共に、電池パックの相対的充電率を判定するために、ＯＣＶテーブル１１４を検索する。
【０００５】
ＯＣＶテーブル１１４は、平均セル電圧と対応するＲＯＳＣとの間の関係を表すことができる参照テーブルである。表１は、ＯＣＶテーブルの例を示す。平均セル電圧のセットに対応する相対的充電率のセットが、前もってＯＣＶテーブルに格納される。
【０００６】
【表１】
2011075561.tif 000003
【０００７】
例えば、もし電池パックの開路電圧Ｖｂａｔが７．４［Ｖ］であるならば、プロセッサ１１２は、３．７［Ｖ］に等しい平均セル電圧を計算し得る。ＯＣＶテーブルにおいて、３６９５［ｍｖ］の開路電圧は、４０［％］の相対的充電率に対応する。従って、プロセッサ１１２は、電池パックが約４０［％］の相対的充電率を有すると判定する。もし電池パックが１０００［ｍＡｈ］の定格全容量レベルを有しているならば、電池パックの残存容量は、約４００［ｍＡｈ］であると判定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、従来の電池残量計１００では、平均セル電圧が、電池パックの相対的充電状態を判定するために使用される。しかしながら、ゆっくり時間をかけた通常動作による電池パックの充電及び放電は、結果としてセル電圧におけるセル間の偏差になり得る。直列の一群の中の１つ以上のセルは、他のセルより、より速く充電されるか、またはより遅く充電されると共に、不平衡状態が発生し得る。従って、電池パックにおけるセルのセル電圧は、異なり得る。例えば、Ｖｂａｔが７．４［Ｖ］である場合に、セル１０２−１の電圧は、３．６２３［Ｖ］であり得ると共に、セル１０２−２の電圧は、３．７７７［Ｖ］であり得る。電池パックが放電される場合に、セル１０２−１とセル１０２−２の両方のセル電圧が減少する。電池パックは、もしいずれかのセル電圧が減少して保護しきい値、例えば３［Ｖ］になるならば、放電が中止され得る。セル１０２−１がセル１０２−２より低いセル電圧を有しているので、電池パックは、セル１０２−１の電圧が減少して３［Ｖ］になるならば、放電が中止されることになる。しかしながら、この時、セル１０２−２は、３［Ｖ］より高い電圧を有している可能性がある。すなわち、セル１０２−２には、利用されないいくらかの容量があり、それは、電池パックの実際の全容量レベルと電池パックの定格全容量レベルとの間の差異になり得る。従って、従来の電池残量計１００によって測定された電池パックの残存容量の精度は、低下する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
電池残量計は、電圧検出ユニットと、プロセッサとを備える。前記電圧検出ユニットは、電池パックと連結されると共に、前記電池パックにおける複数のセルの複数の開路電圧をそれぞれ測定することができる。前記プロセッサは、前記電圧検出ユニットと連結されると共に、前記開路電圧の最小の開路電圧を判定することができ、前記最小の開路電圧と前記最小の開路電圧を有するセルの対応する相対的充電率との間の関係に基づいて、前記電池パックの第１の相対的充電率を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の電池残量計の構成図である。
【図２】本発明の一実施例による電池残量計を備える電池パックの構成図である。
【図３】本発明の一実施例による電池残量計を備える電子システムの構成図である。
【図４】本発明の一実施例による電池パックの容量レベルを判定するための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
主張された主題の実施例の特徴及び利点は、以下の詳細な説明の結果として、そして同等の参照符号が同等の構成要素を描写する図面の参照に基づいて明白になるであろう。
【００１２】
これから、本発明の実施例について、詳細に言及する。本発明はこれらの実施例に関連して説明されるが、これらの実施例が本発明をこれらの実施例に限定することを意図しないことが、理解されるであろう。それどころか、本発明は、添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明の精神および範囲内に含まれる可能性のある代替物、修正物および同等物を含むことを意図する。
【００１３】
更に、本発明の以下の詳細な説明において、多数の具体的な詳細が本発明の完全な理解を提供するために説明される。しかしながら、本発明はそれらの具体的な詳細がなくても実施され得るということが当業者によって識別されることになる。他の例では、よく知られた方法、手順、コンポーネント、および回路は、本発明の態様を不必要に曖昧にしないように詳細に説明されていない。
【００１４】
本発明による実施例は、電池残量計を提供する。一実施例において、電池残量計は、各個別のセルの開路電圧を監視すると共に、セルの最小の開路電圧に従って、電池パックの残存容量レベルを計算する。有利に、残存容量レベルは、従来の電池残量計１００と比べると、より正確になり得る。更に、本発明における電池残量計は、セルの平均開路電圧と残存容量レベルとに基づいて、電池パックの比較的正確な全容量レベルを計算することができる。
【００１５】
図２は、本発明の一実施例による電池残量計２１８を備える電池パック２００の構成図を示す。図２の例において、電池パック２００は、直列に接続されたセル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎを備える。
【００１６】
一実施例において、電池残量計２１８は、電圧検出ユニット２０６と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２０８と、レジスタ２１０と、プロセッサ２１２とを備えることができる。各個別のセル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎと連結される電圧検出ユニット２０６は、制御ユニット２１６の制御下で、各個別のセル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎの開路電圧を測定する。セルの開路電圧は、（充電時または放電時のいずれでも；電池パックを通して電流が流れない）電池パックが切り離されている場合の、セルの２端子間の電圧差（voltage difference）のことを指す。一実施例において、個別のセル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎの開路電圧は、各個別のセル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎを横断する電圧が比較的安定した状態になるように、電池パックが十分長い期間（例えば３〜４時間）切り離された後で、電圧検出ユニット２０６によって測定される。
【００１７】
電圧検出回路２０６と連結されるアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２０８は、測定されたセル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎの開路電圧を、デジタルデータに変換する。ＡＤＣ２０８と連結されるレジスタ２１０は、デジタル化されたセル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎの開路電圧を格納する。プロセッサ２１２は、所定の参照テーブル２１４に従い、セル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎの開路電圧に基づいて、電池パック２００の残存容量レベルを判定することができる。一実施例において、参照テーブル２１４は、プロセッサ２１２と連結される記憶ユニット２０４に格納されることができる。参照テーブル２１４は、セルの異なる開路電圧とセルの対応する相対的充電率（ＲＳＯＣ）との間の関係を表すことができる。電池パック内のセル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎの各々は、共通の参照テーブル２１４を共有することができる。
【００１８】
動作中に、プロセッサ２１２は、レジスタ２１０から、個別のセル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎのそれぞれの開路電圧を読み取ることができると共に、開路電圧の最小の開路電圧ＶＣＥＬＬ−ＭＩＮを判定することができる。例えば、もしＮ＝２であると共に、セルの開路電圧がそれぞれ３．８１［Ｖ］及び３．９６［Ｖ］であるならば、プロセッサ２１２は、最小の開路電圧ＶＣＥＬＬ−ＭＩＮが３．８１［Ｖ］であると判定することができる。プロセッサ２１２は、参照テーブル２１４に従い、最小の開路電圧ＶＣＥＬＬ−ＭＩＮに基づいて、電池パック２００の相対的充電率を判定することができる。ルック参照テーブル２１４の例は、表２において示される。表２において、Ｖ１の開路電圧は、５［％］の相対的充電率に対応する。Ｖ２の開路電圧は、１０［％］の相対的充電率に対応する。
【００１９】
【表２】
2011075561.tif 000004
【００２０】
例えば、もし最小の開路電圧ＶＣＥＬＬ−ＭＩＮが３．８１［Ｖ］であるならば、プロセッサ２１２は、開路電圧３．８１［Ｖ］を有するセルの対応する相対的充電率に従い、電池パック２００の第１の相対的充電率ＲＳＯＣ１を判定するために、参照テーブル２１４を検索することができる。参照テーブル２１４におけるＶ４が３．８１［Ｖ］であると仮定する。参照テーブルによれば、３．８１［Ｖ］の開路電圧を有するセルは、５５［％］の相対的充電率を有する。従って、プロセッサ２１２は、電池パックの第１の相対的充電率ＲＳＯＣ１が約５５［％］であると判定することができる。プロセッサ２１２は、最小の開路電圧に最も近い開路電圧を発見するために、参照テーブル２１４を検索することができると共に、結果的に電池パックの第１の相対的充電率ＲＳＯＣ１を判定することができる。すなわち、参照テーブル２１４は、セルの最小の開路電圧の異なるレベルに対応する、電池パックの異なる相対的充電率を格納する。
【００２１】
電池パックが製造されるときに、定格全容量レベルＣＲＡＴＥＤは判定されることができる。例えば、図２における電池パック２００は、１０００［ｍＡｈ］の定格全容量レベルＣＲＡＴＥＤを有することができる。一実施例において、プロセッサ２１２は、更に、第１の相対的充電率ＲＳＯＣ１と定格全容量レベルＣＲＡＴＥＤとに基づいて、電池パック２００の残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮを判定することができる。残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮは、以下の（１）式によって与えられることができる。
【００２２】
ＣＲＥＭＡＩＮ＝ＣＲＡＴＥＤ×ＲＳＯＣ１・・・（１）
【００２３】
前述の例において、第１の相対的充電率ＲＳＯＣ１は５５［％］であり、定格全容量レベルＣＲＡＴＥＤは１０００［ｍＡｈ］であり、従って、プロセッサ２１２は、電池パック２００の残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮが５５０［ｍＡｈ］であると判定することができる。
【００２４】
セル電圧の不平衡状態のために、電池パック２００の実際の全容量レベルは、定格全容量レベルと異なる可能性がある。ここで使用されるように、“実際の全容量レベル”は、全電荷を意味すると共に、十分に充電された電池パックは、セルのセル電圧が所定の保護しきい値に低下するまで放電されることができる。一実施例において、プロセッサ２１２は、更に、電池パック２００の概算の全容量レベルＣＥＳＴを判定することができる。有利に、概算の全容量レベルＣＥＳＴと実際の全容量レベルとの間の差異は、定格全容量レベルＣＲＡＴＥＤと実際の全容量レベルとの間の差異より小さくなり得る。
【００２５】
一実施例において、プロセッサ２１２は、セル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎの平均開路電圧ＶＣＥＬＬ−ＡＶＧを判定することができると共に、その場合に、参照テーブル２１４とセル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎの平均開路電圧ＶＣＥＬＬ−ＡＶＧとに基づいて、電池パック２００の第２の相対的充電率ＲＳＯＣ２を判定することができる。その後で、プロセッサ２１２は、第２の相対的充電率ＲＳＯＣ２と残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮとに基づいて、電池パック２００の概算の全容量レベルＣＥＳＴを判定することができる。
【００２６】
更に具体的には、一実施例において、電圧検出ユニット２０６は、電池パック２００の開路電圧を測定することができる。電池パック２００の測定された開路電圧は、ＡＤＣ２０８によってデジタルデータに変換されることができると共に、レジスタ２１０に格納される。別の実施例において、電池パック２００の開路電圧は、更に、全ての個別のセル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎの開路電圧を合計することによって、獲得されることができる。プロセッサ２１２は、電池パック２００の開路電圧をセル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎの総数により、すなわち数Ｎにより除算することによって、セルの平均開路電圧ＶＣＥＬＬ−ＡＶＧを判定することができる。プロセッサ２１２は、セルの平均開路電圧ＶＣＥＬＬ−ＡＶＧに基づいて、電池パック２００の第２の相対的充電率ＲＳＯＣ２を判定するために、参照テーブル２１４を検索することができる。第２の相対的充電率ＲＳＯＣ２が判定された後で、プロセッサ２１２は、電池パック２００の残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮを第２の相対的充電率ＲＳＯＣ２により除算することによって、電池パック２００の概算の全容量レベルＣＥＳＴを計算することができる。すなわち、概算の全容量レベルＣＥＳＴは、以下の（２）式によって与えられることができる。
【００２７】
ＣＥＳＴ＝ＣＲＥＭＡＩＮ／ＲＳＯＣ２・・・（２）
【００２８】
例えば、もし電池パック２００が２つのセル２０２−１及び２０２−２（Ｎ＝２）を備えると共に、電池パック２００の開路電圧が７．８４［Ｖ］であるならば、セル２０２−１及び２０２−２の平均開路電圧ＶＣＥＬＬ−ＡＶＧは、３．９２［Ｖ］であると判定することができる。参照テーブル２１４（表２）において、もし開路電圧Ｖ５の値が３．９２［Ｖ］であると共に、Ｖ５が７０［％］の相対的充電率に対応するならば、プロセッサ２１２は、電池パック２００の第２の相対的充電率ＲＳＯＣ２が約７０［％］であると判定することができる。プロセッサ２１２は、平均開路電圧ＶＣＥＬＬ−ＡＶＧに最も近い開路電圧を発見するために、参照テーブル２１４を検索することができると共に、結果的に電池パック２００の第２の相対的充電率ＲＳＯＣ２を判定することができる。上述のように、電池パック２００の残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮは、５５０［ｍＡｈ］である。従って、プロセッサ２１２は、残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮ（５５０［ｍＡｈ］）を第２の相対的充電率ＲＳＯＣ２（７０［％］）により除算することによって、電池パック２００の概算の全容量レベルＣＥＳＴを判定することができ、すなわちそれは約７８５．７［ｍＡｈ］になる。
【００２９】
電池の充電または放電の間に、セル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎの開路電圧は、直接測定されなくても良い。従って、相対的充電率は、参照テーブル２１４に基づいて、直接獲得されなくても良い。一実施例において、概算の全容量レベルＣＥＳＴは、そのような状況の下で電池パック２００の第３の相対的充電率ＲＳＯＣ３を判定するために使用されることができる。電池パックが充電もしくは放電される場合に、電池パックまたは電池セルに流れ込む電荷、または電池パックまたは電池セルから流れ出す電荷は、クーロン計数回路（Coulomb counting circuit）（図２には図示せず）によって測定されることができる。もし電池パックが充電されるならば、充電されている間に電池パックに蓄積された電荷は、例えばクーロン計数回路によって、計算されることができる。従って、充電の終わりにおける現在の残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮ−ＥＮＤ１は、充電される前の残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮと充電されている間に電池パックに蓄積された電荷ＣＣＨＧとを合計することによって、獲得されることができる。すなわち、充電の終わりにおける現在の残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮ−ＥＮＤ１は、以下の（３）式によって与えられることができる。
【００３０】
ＣＲＥＭＡＩＮ−ＥＮＤ１＝ＣＲＥＭＡＩＮ＋ＣＣＨＧ・・・（３）
【００３１】
プロセッサ２１２は、現在の残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮ−ＥＮＤ１を概算の全容量レベルＣＥＳＴにより除算することによって、電池パックの第３の相対的充電率ＲＳＯＣ３（充電の終わりにおける相対的充電率）を判定することができる。すなわち、電池パックの第３の相対的充電率ＲＳＯＣ３は、以下の（４）式によって与えられることができる。
【００３２】
ＲＳＯＣ３＝ＣＲＥＭＡＩＮ−ＥＮＤ１／ＣＥＳＴ・・・（４）
【００３３】
例えば、以前に判定された残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮは、５５０［ｍＡｈ］である。もし充電されている間に電池パックに蓄積された電荷ＣＣＨＧが５０［ｍＡｈ］であるならば、充電の終わりにおける現在の残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮ−ＥＮＤ１は、６００［ｍＡｈ］である。従って、電池パック２００の第３の相対的充電率ＲＳＯＣ３は、現在の残存容量レベル（６００［ｍＡｈ］）を概算の全容量レベル（７８５．７［ｍＡｈ」）により除算することによって、判定されることができ、すなわちそれは７６［％］になる。
【００３４】
同様に、もし電池パックが放電されるならば、放電している間に電池パックによって消費された電荷は、例えばクーロン計数回路（Coulomb counting circuit）によって計算されることができる。従って、放電の終わりにおける現在の残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮ−ＥＮＤ２は、放電している間に電池パックによって消費された電荷ＣＤＣＨＧを、放電する前の残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮから減算することによって、獲得されることができる。
【００３５】
ＣＲＥＭＡＩＮ−ＥＮＤ２＝ＣＲＥＭＡＩＮ−ＣＤＣＨＧ・・・（５）
【００３６】
プロセッサ２１２は、現在の残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮ−ＥＮＤ２を概算の全容量レベルＣＥＳＴにより除算することによって、電池パック２００の第３の相対的充電率ＲＳＯＣ３（放電の終わりにおける相対的充電率）を判定することができる。
【００３７】
ＲＳＯＣ３＝ＣＲＥＭＡＩＮ−ＥＮＤ２／ＣＥＳＴ・・・（６）
【００３８】
図２の例において、電池残量計２１８は、電池パック２００に統合される。しかしながら、別の実施例において、電池残量計２１８は、同様に、電池パック２００の外部で実施され得る。
【００３９】
図３は、本発明の一実施例による電池残量計２１８を備える電子システム３００の構成図を示す。図２と同じ参照符号が付与された構成要素は、同じ機能を有している。
【００４０】
一実施例において、電子システム３００は、電源３０２と電池パック３０８との間に連結された電源管理ユニット３０４を備えることができる。電源３０２は、壁付きコンセントからＡＣ電力を得ることができると共に、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換することができるＡＣ／ＤＣコンバータであり得る。バッテリパック３０８は、直列に連結された複数のセル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎを備えることができる。電子システム３００は、更に、電池パック３０８とユーザインタフェース３０６とに連結された電池残量計２１８を備える。電子システム３００は、様々な機能を遂行するために、他の構成要素を更に含むことができる。
【００４１】
動作中に、電源管理ユニット３０４は、電源３０２が提供する電力を監視して、制御することができると共に、電源３０２が提供する電力を電子システム３００における様々な構成要素に対して導くことができるか、及び／または、電池パック３０８を充電することができる。電源管理ユニット３０４は、更に、電池パック３０８が提供する電力を監視して、制御することができると共に、電池パック３０８が提供する電力を電子システム３００における様々な構成要素に対して導くことができる。電池残量計２１８は、電圧検出ユニット２０６によって、セル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎのそれぞれの開路電圧を測定することができる。プロセッサ２１２は、セル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎの最小の開路電圧ＶＣＥＬＬ−ＭＩＮを判定することができる。その後で、プロセッサ２１２は、最小の開路電圧ＶＣＥＬＬ−ＭＩＮと記憶ユニット２０４に格納された所定の参照テーブル２１４とに基づいて、電池パック３０８の第１の相対的充電率ＲＳＯＣ１を判定することができる。電池パック３０８の第１の相対的充電率ＲＳＯＣ１と定格全容量レベルＣＲＡＴＥＤとに従って、プロセッサ２１２は、電池パック３０８の残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮを判定することができる。セル２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎの平均開路電圧ＶＣＥＬＬ−ＡＶＧと参照テーブル２１４とに基づいて、プロセッサ２１２は、電池パック３０８の第２の相対的充電率ＲＳＯＣ２を判定することができる。第２の相対的充電率ＲＳＯＣ２と残存容量レベルＣＲＥＭＡＩＮとに従って、プロセッサ２１２は、電池パック３０８の概算の全容量レベルＣＥＳＴを判定することができる。概算の全容量レベルＣＥＳＴは、充電過程／放電過程の終わりにおける電池パック３０８の第３の相対的充電率ＲＳＯＣ３を判定するために、プロセッサ２１２によって使用されることができる。
【００４２】
ユーザインタフェース３０６は、電子システム３００の電力状態に関してユーザに通知するために、ビデオ表示装置、または音声出力装置を備えることができる。電子システム３００の電力状態は、例えば、プロセッサ２１２によって判定された電池パック３０８の相対的充電率及び残存容量レベルのような情報を含むことができる。
【００４３】
図４は、本発明の一実施例による電池パックの容量レベルを判定するための方法のフローチャートを示す。図４は、図２及び図３と組み合わせて説明される。
【００４４】
ブロック４０２において、電池パックにおける個別のセルの開路電圧が、例えば電圧検出ユニット２０６によって、それぞれ測定される。
【００４５】
ブロック４０４において、測定された開路電圧の最小の開路電圧が、例えばプロセッサ２１２によって判定される。
【００４６】
ブロック４０６において、電池パックの第１の相対的充電率が、最小の開路電圧と所定の参照テーブルとに基づいて判定される。参照テーブルは、最小の開路電圧と最小の開路電圧を有するセルの対応する相対的充電率との間の関係を表すことができる。
【００４７】
ブロック４０８において、電池パックの残存容量レベルが、電池パックの第１の相対的充電率と定格全容量レベルとに基づいて判定される。
【００４８】
結果的に、本発明による実施例は、電池残量計を提供する。電池残量計は、電池パックにおける複数のセルの最小の開路電圧に基づいて、電池パックの残存容量レベルを判定することができる。有利に、従来の方法と比較すると、もしセル電圧が不平衡状態であるならば、本発明に従って判定された残存容量レベルは、より正確になり得る。
【００４９】
更に、電池残量計は、セルの平均開路電圧と電池パックの残存容量レベルとに基づいて、電池パックの概算の全容量レベルを判定することができる。有利に、もしセル電圧が不平衡状態であるならば、概算の全容量レベルと実際の全容量レベルとの間の差異は、定格全容量レベルと実際の全容量レベルとの間の差異より小さくなり得る。従って、概算の全容量レベルは、電池パックの実際の全容量レベルを反映するために、より正確になり得る。
【００５０】
上述の説明および図面は本発明の実施形態を表すが、添付の請求項によって定義された本発明の原理の精神および範囲から逸脱することなしに、様々な追加、修正、及び置換がこれらの実施形態に加えられる可能性があることが、理解されるであろう。当業者は理解することであろうが、本発明の実施において、形、構造、配列、割合、材料、要素、およびコンポーネント、及びその他についての多くの修正が使用された状態で、本発明が使用され得ると共に、これらの多くの修正は、本発明の原理から逸脱することなしに、特に、特定の環境および動作要件に適合されている。したがって、ここで開示された実施形態は、全ての点において例示的であり限定的でないと共に、添付の請求項、及びそれらの法律上の等価物によって示された発明の範囲内にあると考えられるべきであり、上述の説明に限定されない。
【符号の説明】
【００５１】
１００    電池残量計
１０２−１、１０２−２    セル
１０６    分圧器
１０８    アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）
１１０    レジスタ
１１２    プロセッサ
１１４    ＯＣＶテーブル
２００    電池パック
２０２−１、２０２−２、．．．２０２−Ｎ    セル
２０４    記憶ユニット
２０６    電圧検出ユニット
２０８    アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）
２１０    レジスタ
２１２    プロセッサ
２１４    参照テーブル
２１６    制御ユニット
２１８    電池残量計
３００    電子システム
３０２    電源
３０４    電源管理ユニット
３０６    ユーザインタフェース
３０８    電池パック
【図１】
2011075561.tif 000005
【図２】
2011075561.tif 000006
【図３】
2011075561.tif 000007
【図４】
2011075561.tif 000008