JP2022171118A - 半導体装置およびバッテリ残量監視方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態に係る電子装置の構成を示すブロック図である。電子装置100は、電子装置100の機能を実現するための複数の部品と、電子装置100に取り付けられた電池パック1とを備えている。電池パック1から、複数の部品に対して電力給電(放電)が行われ、電子装置100が動作する。図1には、電池パック1から電力給電される部品の例として、プログラムに従って動作するプロセッサ(半導体装置としてのMCU:Micro Control Unit)20が描かれている。次に電池パック1の構成を説明する。
電池パック1は、複数のリチウム電池BT1~BTnにより構成された組電池(以下、単にバッテリとも称する)3と、バッテリ3に実装(装着)された電池温度検知回路5と、バッテリ3とプロセッサ20の電源端子との間に接続された充放電FET4と、バッテリ3の電流を測定するための電流測定用抵抗6と、バッテリ3の状態を監視する電池管理IC(バッテリ管理用半導体装置)2とを備えている。
電池管理IC2は、図1では示されていないが、バッテリ3から電力が給電され、給電された電力によって動作する。
図2は、実施の形態に係るデータ処理回路で行われる処理を説明するための図である。データ処理回路13は、予測ユニット13_1と残量検知ユニット13_2とを備えている。
次に、予測ユニット13_1の動作を、図面を用いて説明する。図3は、実施の形態に係る予測ユニットの動作を示す図である。ここで、図3(A)は、予測ユニット13_1の全体動作を示すフローチャート図であり、図3(B)および(C)は、予測ユニット13_1による効果を説明する図である。図3(B)および(C)については、後で説明するので、ここでは省略する。
図4は、実施の形態に係る電圧を算出するステップS1の詳細を示すフローチャート図である。また、図5は、実施の形態に係る電圧を算出するステップS1の動作を説明するための図である。
次に、残放電時間を算出するステップS2を、図面を用いて説明する。図6は、実施の形態に係る残放電時間を算出するステップを説明するための図である。ここで、図6(A)は、ステップS2の詳細を示すフローチャート図であり、図6(B)は、ステップS2の動作を説明するための図である。図6(B)において、横軸は時間を示し、縦軸はバッテリ3の閉路電圧CCVを示している。
放電終止時の温度を算出するステップS3を、図面を用いて説明する。図7は、実施の形態に係る放電終止時の温度を算出するステップを説明するための図である。ここで、図7(A)は、ステップS3の詳細を示すフローチャート図であり、図7(B)は、ステップS3の動作を説明するための図である。図7(B)において、横軸は時間を示し、縦軸はバッテリ3の温度を示している。
本明細書には、特許請求の範囲に記載した発明以外にも、発明が記載されている。その代表的な発明を、以下、列記する。
(A)バッテリと、
前記バッテリに装着され、前記バッテリの温度を検知する電池温度検知回路と、
前記バッテリと、前記電池温度検知回路とに結合された半導体装置と、
を備え、
前記半導体装置は、
前記電池温度検知回路から通知された温度から、前記バッテリの放電終止時の温度を予測し、予測した前記放電終止時の温度を考慮した前記バッテリの電圧を出力する予測ユニットと、
前記予測ユニットによって出力された前記バッテリの電圧と、前記バッテリの電流とに基づいて、前記バッテリの残量を検知する残量検知ユニットと、
を備える、電池パック。
(B)前記(A)に記載の電池パックにおいて、
前記予測ユニットは、所定の時刻における前記バッテリの電圧の電圧変化率を求め、前記電圧変化率に基づいて、前記バッテリの電圧が、放電終止時の放電終止電圧に到達するまでの放電時間を予測し、前記所定の時刻における温度の変化率と前記放電時間とに基づいて、前記放電終止時の温度を予測する、電池パック。
(C)前記(B)に記載の電池パックにおいて、
前記残量検知ユニットは、前記放電終止時の温度と、前記バッテリの温度とに基づいて求められた温度に従った前記バッテリの内部抵抗情報を、前記予測ユニットに通知し、
前記予測ユニットは、前記バッテリの電圧と通知された前記内部抵抗情報と前記バッテリの電流とに基づいて、前記放電終止時の温度を考慮した前記バッテリの電圧を出力する、電池パック。
(D)前記(C)に記載の電池パックにおいて、
前記残量検知ユニットは、検知した前記バッテリの残量に関する残量情報を、他の半導体装置へ通知する通信回路を、さらに備える、電池パック。
2 バッテリ管理用半導体装置
3 バッテリ
5 電池温度検知回路
10 電圧測定回路
11 電流測定回路
13 データ処理回路
13_1 予測ユニット
13_2 残量検知ユニット
20 プロセッサ
100 電子装置
F1 温度予測機能
F2、F3 Z-1変換機能
FCC 満充電容量
RC 残量
RSOC 残量比率
Claims (10)
- バッテリの状態を監視する半導体装置であって、
所定の時刻における前記バッテリの温度から、前記バッテリの放電終止時の温度を予測し、予測した前記放電終止時の温度を考慮した前記バッテリの電圧を出力する予測ユニットと、
前記予測ユニットによって出力された前記バッテリの電圧と、前記所定の時刻における前記バッテリの電流とに基づいて、前記バッテリの残量を検知する残量検知ユニットと、
を備える、半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記予測ユニットは、前記所定の時刻における前記バッテリの電圧の電圧変化率を求め、前記電圧変化率に基づいて、前記バッテリの電圧が、前記放電終止時の放電終止電圧に到達するまでの放電時間を算出し、前記所定の時刻における温度の変化率と前記放電時間とに基づいて、前記放電終止時の温度を予測する、半導体装置。 - 請求項2に記載の半導体装置において、
前記残量検知ユニットは、予測された前記放電終止時の温度と前記バッテリの温度とに基づいた温度変換により求められた温度に従った前記バッテリの内部抵抗情報を、前記予測ユニットに通知し、
前記予測ユニットは、前記バッテリの電圧と通知された前記内部抵抗情報と前記バッテリの電流とに基づいて、前記放電終止時の温度を考慮した前記バッテリの電圧を出力する、半導体装置。 - 請求項3に記載の半導体装置において、
前記予測ユニットには、前記バッテリに装着された電池温度検出回路から、前記バッテリの温度が通知され、前記バッテリに結合された電流検知回路から、前記バッテリの電流が通知され、前記バッテリに結合された電圧測定回路から、前記バッテリの電圧が通知される、半導体装置。 - バッテリの状態を監視する半導体装置であって、
前記バッテリの放電終止時の温度を予測し、予測した前記放電終止時の温度を考慮した前記バッテリの温度を求める予測ユニットと、
前記予測ユニットによって求められた前記放電終止時の温度を考慮した前記バッテリの温度に応じた前記バッテリの内部抵抗情報を前記予測ユニットに通知する残量検知ユニットと、
を備え、
前記予測ユニットは、前記バッテリの電圧と、前記内部抵抗情報と、前記バッテリの電流とに基づいて、前記放電終止時の温度を考慮した前記バッテリの電圧を求め、前記残量検知ユニットに出力する、半導体装置。 - 請求項5に記載の半導体装置において、
前記予測ユニットは、所定の時刻における前記バッテリの電圧の電圧変化率を求め、前記電圧変化率に基づいて、前記バッテリの電圧が、前記放電終止時における放電終止電圧に到達するまでの放電時間を求め、前記所定の時刻における前記バッテリの温度の変化率と前記放電時間とに基づいて、前記放電終止時の温度を予測する、半導体装置。 - 請求項6に記載の半導体装置において、
前記予測ユニットには、前記バッテリに装着された電池温度検出回路から、前記バッテリの温度が通知され、前記バッテリに結合された電流検知回路から、前記バッテリの電流が通知され、前記バッテリに結合された電圧測定回路から、前記バッテリの電圧が通知される、半導体装置。 - 請求項7に記載の半導体装置において、
前記予測ユニットは、前記バッテリの電流と前記内部抵抗情報との積を算出し、算出された積と前記バッテリの電圧とに基づいて、前記放電終止時の温度を考慮した前記バッテリの電圧を出力する、半導体装置。 - バッテリの電圧変化率から、前記バッテリの電圧が、前記バッテリの放電終止時の放電終止電圧に到達するまでの放電時間を算出する放電時間算出ステップと、
前記バッテリの温度の変化率と、前記放電時間算出ステップで算出された前記放電時間とに基づいて、前記バッテリの放電終止時の温度を算出する温度算出ステップと、
前記バッテリの温度と前記温度算出ステップで算出された前記放電終止時の温度とに基づいた温度変換により生成された温度に従った前記バッテリの内部抵抗情報と、前記バッテリの電圧と、前記バッテリの電流とに基づいて、前記放電終止時の温度を考慮した前記バッテリの電圧を算出する電圧算出ステップと、
を備える、バッテリ残量監視方法。 - 請求項9に記載のバッテリ残量監視方法において、
前記電圧算出ステップは、前記バッテリの内部抵抗情報と前記バッテリの電流との積を算出し、前記バッテリの電圧から前記算出された積を減算するステップを備える、バッテリ残量監視方法。
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