充電系統和充電器的製作方法
2023-06-27 21:31:16
專利名稱：充電系統和充電器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種充電器和包括該充電器的充電系統。
背景技術：
在對鋰離子(lithium-ion)電池等的二次電池進4亍充電的方 法中，充電器測量充電電壓、充電電流以及電池組的分壓電壓， 並對電池組的充電進行控制。日本特開平10-201109號公報說明 了一種充電器可以與電池組進行通信並控制充電的充電系統。
在相關技術的上述例子中，充電器根據從電池組接收到的 電池組的信息對充電進行控制。然而，相關技術的充電器不能 使用從電池組接收到的電池組的信息來判斷電池組中是否發生 了錯誤。
發明內容
本發明涉及 一 種用於使用從電池組^接收到的電池組的信息 來判斷該電池組是否處於正常狀態的充電器和充電系統。本發 明涉及一種用於安全地控制對電池組進行充電的操作的充電器 和充電系統。
根據本發明的一個方面，提供一種充電器，用於對包括二 次電池的電池單元進行充電，所述充電器包括接收單元，用 於如果正在對所述二次電池進行充電，則乂人所述電池單元接收 表示所述電池單元的狀態的電池狀態信息；檢測單元，用於如 果正在對所述二次電池進行充電，則才企測表示所述電池單元的 狀態的充電狀態信息；判斷單元，用於使用所述電池狀態信息 和所述充電狀態信息來判斷所述電池單元是否處於正常狀態；以及控制單元，用於根據所述電池單元是否處於正常狀態來控 制對所述電池單元中的所述二次電池的充電。
根據本發明的另一個方面，提供一種充電系統，包括電 池單元，其包括二次電池；以及充電器，用於對所述二次電池 進行充電。所述電池單元包括第一4全測單元，用於如果正在 對所述二次電池充電，則檢測表示所述電池單元的狀態的電池 狀態信息；以及發送單元，用於向所述充電器發送所述電池狀 態信息。所述充電器包括第二檢測單元，用於如果正在對所 述二次電池進行充電，則;險測表示所述電池單元的狀態的充電 狀態信息；接收單元，用於如果正在對所述二次電池進行充電， 則從所述電池單元接收所述電池狀態信息；判斷單元，用於使 用所述電池狀態信息和所述充電狀態信息來判斷所述電池單元 是否處於正常狀態；以及控制單元，用於根據所述電池單元是 否處於正常狀態來控制對所述電池單元中的所述二次電池的充 電。
通過以下參考附圖對典型實施例的說明，本發明的其它特 徵將變得明顯。
包含在說明書中並構成說明書一部分的附圖示出本發明的 典型實施例、特徵和方面，並與說明書一起用於解釋本發明的 原理。
圖1是示出根據本發明的第 一 實施例的充電器和電池組的 典型結構的框圖。
圖2是用於說明利用充電器對安裝到該充電器的電池組進 行充電的操作的流程圖。
圖3是用於說明根據第 一 實施例的充電器的測量值檢查操作的流程圖。
圖4是用於說明根據第二實施例的充電器的測量值檢查操
作的流程圖。
具體實施例方式
以下將參考附圖詳細說明本發明的各種典型實施例、特徵
和方面。
第一實施例
圖l是示出根據本發明的第 一 實施例的充電系統的典型結
構的框圖。圖1所示的充電系統包括充電器200和電池組100。充 電器200可以對安裝到充電器200的電池組1 OO進行充電。
電池組100包括電池單元101、電池孩i計算^U02、溫度檢測 器103、電流檢測器104、電壓檢測器105、通信單元106以及控 制單元107。電池單元IOI是鋰離子電池或鎳氫(nickel-hydride) 電池等的二次電池。電池樣i計算機102位於電池組100內，並包 括電流檢測器104、電壓檢測器105、通信單元106和控制單元 107。
溫度檢測器10 3由熱敏電阻器等的溫度檢測裝置來實現，並 可以使用基準電壓計算溫度檢測裝置的電阻值。溫度檢測器103 可以使用第一測量方法和第二測量方法，其中，第一測量方法 使用從電池微計算機102所提供的基準電壓來計算溫度檢測裝 置的電阻值，第二測量方法使用從充電控制集成電路(IC) 2 0 3所 提供的基準電壓來計算溫度檢測裝置的電阻值。可以根據使用 第一測量方法所計算出的電阻值來計算電池組100的溫度。也可 以根據使用第二測量方法所計算出的電阻值來計算電池組IOO 的溫度。
電流;險測器104<吏用電流;險測電阻器的電壓來4全測流過電
7池單元101的充電電流。電壓檢測器105檢測電池單元101的電 壓。控制單元107控制電流檢測器104、電壓檢測器105和通信單 元10 6 ，並且可以根據使用第 一 測量方法所計算出的電阻值來計 算電池組100的溫度。
控制單元107向通信單元106輸出電池狀態信息。在本實施 例中，將電流檢測器104所檢測到的充電電流值、電壓檢測器105 所檢測到的充電電壓值、控制單元107計算出的電池組100的溫 度以及控制單元107計算出的電池單元101的充電容量稱為"電 池狀態信息"。控制單元107對電流檢測器104所檢測到的流過電 池單元101的充電電流進行積分，從而計算電池單元101的充電 容量。通信單元106將從控制單元107輸出的電池狀態信息發送 到充電器200。
充電器200包括交流(AC)輸入單元201 、交流-直流(AC/DC) 轉換器202、充電控制IC 203、電流控制裝置204、電流檢測裝 置205、顯示單元206以及充電器微計算機301。充電器微計算機 301位於充電器200內，並包括電流檢測器302、電壓檢測器303、 通信單元304以及控制單元305。 AC輸入單元201連接到商用AC 電源，並向充電器200提供電力。AC/DC轉換器202對從商用AC 電源提供的電力進行整流，並將整流後的電力轉換為易於使用 的DC電壓。
充電控制IC 203控制流過電池組100的充電電流。電流控制 裝置2 04是諸如限制充電電流的電晶體或防止逆流的二極體等 的限制充電電流的裝置。電流檢測裝置205是例如才全測充電電流 的電阻器。顯示單元206是發光二極體(LED)或液晶顯示器(LCD; 等的顯示裝置，並且顯示單元206向用戶通知充電器200的充電 狀態。電流檢測器302根據電流檢測裝置205檢測到的值來檢測 充電電流值。電壓#r測器303檢測施加到電池組100的端子上的充電電壓的值。如果未施加充電電壓，則電壓片企測器303可以檢 測安裝到充電器200的電池組IOO的端子電壓。
控制單元305對安裝到充電器200的電池組IOO的充電進行 控制。控制單元305控制電流檢測器302、電壓4企測器303和通信 單元304，並可以根據使用第二測量方法計算出的電阻值來計算 電池組IOO的溫度。控制單元305對電流檢測器302所檢測到的流 過電池單元101的充電電流進行積分，從而計算電池單元101的 充電容量。
在第 一實施例中，將電流檢測器302所#企測到的充電電流 值、電壓檢測器303所檢測到的充電電壓值、控制單元305計算 出的電池組100的溫度以及控制單元305計算出的電池單元IOI 的充電容量稱為"充電狀態信息"。控制單元305將充電狀態信息 與從電池微計算機102發送的電池狀態信息進行比較。如果充電 狀態信息與電池狀態信息之差超過預設值，則控制單元305判斷 為安裝到充電器200的電池組IOO沒有處於正常狀態，並向充電 控制IC 203發送充電停止信號。通信單元304與電池組100中的 通信單元106進行通信並接收電池狀態信息。
圖2是用於說明利用充電器200進行充電的操作的流程圖， 其中，充電器200對安裝到充電器200的電池組100進行充電。
在步驟S001中，充電器微計算機301判斷電池組100是否安 裝到充電器200。如果判斷為電池組100安裝到充電器200(在步 驟S001中為"是")，則流程圖從步驟S001進入步驟S002。在步驟 S002中，充電器孩i計算才幾301開始對電池組IOO充電。在步驟 S003中，電壓檢測器303檢測電池組100的端子電壓，並判斷電 池組100的端子電壓是否為可以在充電器^f敖計算枳JOl與電池凝: 計算機102之間進行通信的電壓值。如果判斷為電池組100的端 子電壓為可以進行通信的電壓值(在步驟S003中為"是")，則流
9程圖從步驟S003進入步驟S004。
在步驟S004中，開始充電器微計算機301與電池微計算機 102之間的通信。具體地，電池微計算機102通過通信單元106 發送從控制單元10 7輸出的電池狀態信息，並且充電器微計算機 301通過通信單元304"l妻收電池狀態信息。在步驟S005中，判斷 是否完成了對安裝到充電器200的電池組100的充電。根據是否 滿足預設的完成條件來判斷是否完成了充電。如果滿足完成條 件(在步驟S005中為"是，，)，則流程圖從步驟S005進入步驟S006。 在步驟S006中，充電器微計算機301對充電控制IC 203進行控制 以停止充電。如果不滿足完成條件，則繼續充電。
圖3是用於說明在圖2所示的充電操作的步驟S004和步驟 S005之間以30秒的間隔(預定時間間隔)重複批^亍的測量值;險查 操作的流程圖。測量值檢查操作是利用充電器微計算機301中的 控制單元305對充電狀態信息與從電池;微計算機102發送的電池 狀態信息進行比較並判斷電池組100是否不處於正常狀態的操 作。
在步驟S101中，控制單元305確定比較項。如果比較項被 確定為"電壓值"，則將電壓檢測器3 0 3所#r測到的充電電壓值與 電壓檢測器10 5所檢測到的充電電壓值進行比較。
如果比較項被確定為"電流值"，則將電流檢測器3 0 2所檢測 到的充電電流值與電流檢測器104所檢測到的充電電流值進行 比較。如果比較項被確定為"溫度"，則將控制單元305所計算出 的電池組100的溫度與控制單元107所計算出的電池組100的溫 度進行比較。如果比較項被確定為"充電容量"，則將控制單元 305所計算出的電池單元101的充電容量與控制單元107所計算 出的電池單元101的充電容量進行比較。即，在作為比較項的相 同類型的充電狀態信息和電池狀態信息之間進行比較。在步驟S102中，控制單元305設置用於判斷電池組100是否 不處於正常狀態所需的判定值a。在步驟S103中，充電器微計 算機301至少4全測或計算與步驟SIOI中所確定出的比傘支項相對 應的充電狀態信息。在步驟S104中，充電器《效計算機301與電 池微計算機10 2進行通信，並至少接收與步驟S101中所確定出 的比較項相對應的電池狀態信息。在步驟S105中，控制單元305 將在步驟S103中檢測到或計算出的充電狀態信息與在步驟 S104中所接收到的電池組100的電池狀態信息進4亍比4交，並計 算充電狀態信息與電池狀態信息之間的差。
在步驟S106中，判斷在步驟S105中所計算出的差是否小於 或等於在步驟S102中所設置的判定值a。如果在步驟S105中所 計算出的差小於或等於判定值a(在步驟S106中為"是")，則流程 圖從步驟S106進入步驟S107。在步驟S107中，判斷為電池組IOO 處於正常狀態，並且流程圖從步驟S107進入步驟S108。在步驟 S108中，繼續對電池組100進行充電的l喿作。相反，如果在步 驟S105中所計算出的差不是小於或等於判定值a(在步驟S106中 為"否")，則流程圖乂人步驟S106進入步驟S109。在步驟S109中， 判斷為電池組100不處於正常狀態，並且流程圖從步驟S109進 入步驟SllO。在步驟S110中，充電器^L計算機301對充電控制IC 203進行控制以停止對電池組1 OO進行充電的操作。在步驟S110 的處理之後，終止圖3所示的測量值檢查操作和圖2所示的充電 操作。
如上所述，才艮據第一實施例，充電器200可以^使用/人電池組 100所接收到的電池狀態信息和充電器200所檢測到或計算出的 充電狀態信息來判斷電池組IOO是否不處於正常狀態。
如果充電器200判斷為電池組100不處於正常狀態，則充電 器200可以停止對電池組100進行充電的才喿作。因此，通過充電器200安全地控制對電池組100進行充電的操作。 第二實施例
圖4是用於說明根據本發明的第二實施例的充電器200的測 量值檢查操作的流程圖。在第二實施例中，說明與第一實施例 不同的部分。
參考圖4，步驟S101 步驟S110與使用圖3說明的根據第一 實施例的測量值檢查才喿作的步驟S101 步驟S110相同。對於這 些步驟給出與圖3中的附圖標記相同的附圖標記，並不再重複對 其的說明。
在步驟S201中，控制單元305對在步驟S103中所衝企測到或 計算出的充電狀態信息進行校正。在步驟S202中，控制單元305 對在步驟S104中所接收到的電池狀態信息進^亍4交正。例如，如 果比較項為"電壓值，，，則在步驟S201和步驟S202中校正測量點 處的電壓降低。
電壓檢測器105檢測充電電壓值的測量點處的電壓降低的因素。 具體地，例如，充電器^[鼓計算衝幾301和電池;敞計算才幾102對由電 流控制裝置2 04和電流檢測裝置2 0 5所導致的電壓降低以及由接 觸電阻或充電器200的端子與電池組IOO的端子之間的線路阻抗 所導致的電壓降低進行校正。
如上所述，根據第二實施例，充電器200可以使用從電池組 1 OO所接收到的電池狀態信息和充電器2OO所檢測到或計算出的 充電狀態信息，更準確地判斷電池組IOO是否不處於正常狀態。
如果充電器200判斷為電池組100不處於正常狀態，則充電 器200可以停止對電池組100進行充電的才喿作。因此，通過充電 器200安全地控制對電池組IOO進行充電的#:作。
儘管已經參考典型實施例說明了本發明，但是應該理解，本發明並不局限於所公開的典型實施例。所附權利要求書的範 圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結構和功能。
權利要求
1. 一種充電器，用於對包括二次電池的電池單元進行充電，所述充電器包括接收單元，用於如果正在對所述二次電池進行充電，則從所述電池單元接收表示所述電池單元的狀態的電池狀態信息；檢測單元，用於如果正在對所述二次電池進行充電，則檢測表示所述電池單元的狀態的充電狀態信息；判斷單元，用於使用所述電池狀態信息和所述充電狀態信息來判斷所述電池單元是否處於正常狀態；以及控制單元，用於根據所述電池單元是否處於正常狀態來控制對所述電池單元中的所述二次電池的充電。
2. 根據權利要求l所述的充電器，其特徵在於，所述判斷 單元使用所述電池狀態信息與所述充電狀態信息之間的差來判 斷所述電池單元是否處於正常狀態。
3. 根據權利要求2所述的充電器，其特徵在於，如果所述 差小於或等於預定值，則所述判斷單元判斷為所述電池單元處 於正常狀態。
4. 根據權利要求l所述的充電器，其特徵在於，所述電池 狀態信息和所述充電狀態信息表示所迷電池單元的充電電壓 值、充電電流值、溫度以及充電容量中的至少一個。
5. 根據權利要求l所述的充電器，其特徵在於，還包括校 正單元，所述4交正單元用於校正所述充電狀態信息，其中，所述判斷單元使用所述電池狀態信息和由所述校正 單元校正後的充電狀態信息來判斷所述電池單元是否處於正常 狀態。
6. 根據權利要求5所述的充電器，其特徵在於，所述電池 狀態信息和所述充電狀態信息表示所述電池單元的充電電壓值。
7. 根據權利要求l所述的充電器，其特徵在於，如果所述 判斷單元判斷為所述電池單元不處於正常狀態，則所述控制單 元進行控制以停止對所述二次電池進行充電。
8. —種充電系統，包括 電池單元，其包括二次電池；以及充電器，用於對所述二次電池進行充電，其中， 所述電池單元包括第一4全測單元，用於如果正在對所述二次電池進行充 電，則衝全測表示所述電池單元的狀態的電池狀態信息；以及發送單元，用於向所述充電器發送所述電池狀態信息，以及所述充電器包括第二>1^測單元，用於如果正在對所述二次電池進行充 電，則^r測表示所述電池單元的狀態的充電狀態信息；4妄收單元，用於如果正在對所述二次電池進行充電， 則從所述電池單元接收所述電池狀態信息；判斷單元，用於使用所述電池狀態信息和所述充電狀 態信息來判斷所述電池單元是否處於正常狀態；以及控制單元，用於根據所述電池單元是否處於正常狀態 來控制對所述電池單元中的所述二次電池的充電。
9. 根據權利要求8所述的充電系統，其特徵在於，所述判 斷單元使用所述電池狀態信息與所述充電狀態信息之間的差來 判斷所述電池單元是否處於正常狀態。
10. 根據權利要求9所述的充電系統，其特徵在於，如果所 述差小於或等於預定值，則所述判斷單元判斷為所述電池單元 處於正常狀態。
11. 根據權利要求8所述的充電系統，其特徵在於，所述電池狀態信息和所述充電狀態信息表示所述電池單元的充電電壓 值、充電電流值、溫度以及充電容量中的至少一個。
12. 根據權利要求8所述的充電系統，其特徵在於，所述充 電器還包括校正單元，所述校正單元用於才交正所述充電狀態信 息，其中，所述判斷單元使用所述電池狀態信息和由所述校正 單元校正後的充電狀態信息來判斷所述電池單元是否處於正常 狀態。
13. 根據權利要求12所述的充電系統，其特徵在於，所述 電池狀態信息和所述充電狀態信息表示所述電池單元的充電電 壓值。
14. 根據權利要求8所述的充電系統，其特徵在於，如果所 述判斷單元判斷為所述電池單元不處於正常狀態，則所述控制 單元進行控制以停止對所述二次電池進行充電。
全文摘要
本發明提供一種充電系統和充電器。所述充電器對包括二次電池的電池單元進行充電，包括接收單元、檢測單元、判斷單元以及控制單元。如果正在對所述二次電池進行充電，則所述接收單元從所述電池單元接收表示所述電池單元的狀態的電池狀態信息。如果正在對所述二次電池進行充電，則所述檢測單元檢測表示所述電池單元的狀態的充電狀態信息。所述判斷單元使用所述電池狀態信息和所述充電狀態信息來判斷所述電池單元是否處於正常狀態。所述控制單元根據所述電池單元是否處於正常狀態來控制對所述電池單元中的所述二次電池的充電。
文檔編號H02J7/00GK101471578SQ20081018012
公開日2009年7月1日 申請日期2008年11月27日 優先權日2007年12月27日
發明者阿部享充 申請人:佳能株式會社