二次電池組系統的製作方法
2023-10-07 02:44:04 1
專利名稱：二次電池組系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於為電子設備等供應功率的二次電池組系統，並且更特別地，涉及其中可以並聯連接多個電池組的二次電池組系統。
背景技術：
能夠使用並聯連接的二次電池組的傳統系統具有其中二極體被用於每個電池組以便防止用於並聯連接的電力的回流或者從系統主體發出控制信號以便使得每個電池組放出其能量的配置。例如，PTL 1 (JP - A - 2004 一 229391)公開了一種具有第一和第二電池塊的電池組，在每個電池塊中串聯並且並聯連接多個二次電池，分別經由第一和第二開關裝置來將第一和第二電池塊的一個終端連接到一個電池終端，另一個電池終端被連接到第一和第二電池塊的其他終端，開關裝置用於在執行充電或放電時開關第一和第二開關裝置，容量檢測裝置用於檢測第一和第二電池塊中的每個電池的容量，並且開關控制裝置用於根據所檢測的電池容量來控制開關裝置，並且當第一和第二開關裝置被開關時，在預定的時間逝去之後，當第一和第二開關裝置中的一個被關斷時，另一個開關裝置被接通。[PTL 1] JP — A — 2004 — 229391。
發明內容
本發明所解決的問題
在並聯連接電池組並且二極體被用於每個電池組以防止電力的回流的傳統系統中，具有較高電壓的電池組的功率被首先消耗，並且最後並聯連接的所有電池組同時過放電。然後，將電池組逐個地從系統移出以便進行充電。在該過程中，難以算出要完成進行充電的時間。此外，在從系統主體發出的控制信號被用於控制並聯連接的電池組的配置中，為了管理每個電池組的剩餘容量，有必要測量每個電池組的電壓、電流和溫度，以便因此將所獲得的測量信息傳送到系統主體，並且基於測量信息確定放出其能量的電池組。也就是說， 用於上述測量的設備或傳感器以及用於通信的連接器或IC晶片等等需要被提供，從而會使得系統配置複雜，這會導致成本的增加。用於解決問題的手段
為了解決上述問題，根據權利要求1的發明是用於將功率供應給電子設備的二次電池組系統，包括多個電池組，其中每個電池組都具有控制器；主體側連接電路，其被設置在電子設備側以便連接到所述多個電池組；以及主體側放電控制信號線，其被設置在主體側連接電路中。該主體側放電控制信號線和所述多個電池組的控制器彼此連接。根據權利要求2的發明是根據權利要求1的二次電池組系統，其中當電池組被附接到電子設備時，控制器的放電控制信號線被連接到主體側放電控制信號線。根據權利要求3的發明是根據權利要求1或權利要求2的二次電池組系統，其中
3用於識別電池組的連接的電池連接信號被輸入給控制器。根據權利要求4的發明是根據權利要求3的二次電池組系統，其中從主體側放電控制信號線輸入的放電控制信號被上拉電阻器上拉，並被分配到兩條線路中，並且所分配的信號中的一個被經由電阻器輸入到控制器並且另一個被直接輸入到控制器。根據權利要求5的發明是根據權利要求4的二次電池組系統，其中在主體側連接電路中，電池組的放電控制信號被連接到主體側放電控制信號線，該放電控制信號隨後被電阻器上拉，並且在主體側連接電路中，電池連接信號被連接到GND終端。根據權利要求6的發明是根據權利要求5的二次電池組系統，其中當電池組被連接到主體側連接電路並且電池連接信號的電平被改變時，電池組和主體側連接電路之間的連接的建立被識別，並且放電控制信號的電壓被電池組中的控制器讀取以便確定是否允許放電。本發明的優點
根據本發明的實施例的二次電池組系統，有可能在沒必要測量每個電池組的電壓、電流和溫度、將因此獲得的測量信息傳送給系統主體、以及基於所述測量信息而確定放出其能量的電池組的情況下，控制並聯連接的電池組。這消除了對提供用於上述測量的設備或傳感器以及用於通信的連接器或IC晶片等等的需要，以便簡化系統配置，從而導致降低成本。
圖1是示意性圖示構成根據本發明的實施例的二次電池組系統的一個電池組的電路配置的視圖2是示意性圖示根據本發明的實施例的二次電池組系統的電路配置的視圖； 圖3 (A)至3 (C)是每個都通過僅提取根據本發明的實施例的二次電池組系統的放電控制信號線而獲得的視圖；以及
圖4是根據本發明的實施例的二次電池組系統的狀態轉換視圖。
具體實施例方式下面將參考附圖來描述本發明的實施例。圖1是示意性圖示構成根據本發明的實施例的二次電池組系統的一個電池組的電路配置的視圖。在圖1中，附圖標記100表示電池組，110表示控制器，CL表示二次電池單元，Sff 表示放電開關，Rl、R2和R3中的每個都表示電阻器，Tl、T2、T3和T4中的每個都表示連接終端，並且200表示電子設備。在該配置中，在電池組100的二次電池單元CL中充電的功率被經由放電開關SW 供應給電子設備200，該放電開關SW通過控制器110的控制而被接通/關斷。特別地，本實施例的目標在於其中多個電池組100被並聯連接的二次電池組系統。使用微計算機等等構造的控制器110具有N-ch漏極開路輸出埠、A/D轉換輸入埠以及輸入埠。基於經由這些埠的輸入，控制器110接通/關斷放電開關SW以由此控制供應給電子設備200的功率。控制器110的N-ch漏極開路輸出埠輸出表示電池組的放電(開關)狀態的信號。
控制器110的A/D轉換輸入埠周期性地獲取表示電池組的放電(開關)狀態的信號。控制器110的輸入埠確認電池組和系統主體之間的連接狀態，並且在其中電池組和系統主體之間的連接還沒有被建立的情況下，關斷放電開關，並且延長A/D轉換輸入埠的信號獲取周期或者停止控制器的操作。輸入埠的上述功能對於降低電池組內部消耗的功率是有用的。電池組100被設置有四個連接終端Tl到T4。電池組100被經由連接終端Tl到 T4連接到電子設備200。連接終端Tl是用於電源的終端(BATT+)，連接終端T2是用於放電控制信號的終端，連接終端T3是用於電池連接信號的終端，並且連接終端T4是接地終端(GND)。經由連接終端T2輸入的放電控制信號被電池組100中的電阻器R2上拉，並且被分配到兩條線路中以輸入到控制器110。所分配的信號之一被經由電阻器Rl連接到N-Ch 漏極開路輸出埠，並且另一個被直接連接到AD轉換埠。放出其能量的電池組100的放電控制信號使得N-ch漏極開路輸出埠處於低狀態以由此向其他電池組通知指示正在執行放電的信息。電池連接信號被電池組100中的電阻器R3上拉並且被連接到控制器110的輸入端□。接著，將描述其中兩個電池組100中的每一個都具有並聯連接的上述配置的二次電池組系統。圖2是示意性圖示根據本發明的實施例的二次電池組系統的電路配置的視圖。圖2圖示包括並聯連接的兩個電池組的二次電池組系統。在圖2中，為了簡化起見，附圖標記100表示電池組1，並且100』表示電池組2。電池組1和2中的每一個都具有與圖 1中所圖示的電池組相同的配置。來自電池組1和2的放電控制信號被連接到電子設備200的主體側連接電路的主體側放電控制信號線，並且被電阻器R4上拉。當電池組連接到電子設備200的主體側連接電路時，用於電池連接信號的終端T3 被連接到GND，如所圖示的那樣。此外，當電池組被連接到主體側連接電路時，被輸入到輸入埠的電池連接信號被從高電平(Hi-Ievel)改變到低電平(Low level)，由此控制器可以識別到已經建立了電池組和主體之間的連接。接著，將描述圖2的二次電池組系統的放電控制信號線。圖3 (A)到圖3 (C)是每個都通過僅提取根據本發明的實施例的二次電池組系統的放電控制信號線而獲得的視圖。在圖3中，為了更具體的描述，連接到放電控制信號線的每個電阻器的電阻值被設置如下R1 = IOkQ , R2 = IOM Ω，以及 R4 = IOkQ。圖3 (A)圖示其中沒有電池組放出其能量的狀態，圖3 (B)圖示其中一個電池組放出其能量的狀態，並且圖3 (C)圖示其中兩個電池組放出它們的能量的狀態。在表示其中沒有電池組放出其能量的狀態的圖3 (A)的情況下，N-ch漏極開路輸出埠的終端被開路(open)，以使得可以直接看到被上拉到5V的電壓，並且因此放電控制信號線的電壓是5V。在表示其中一個電池組放出其能量的狀態的圖3 (B)的情況下，N-ch漏極開路輸出埠的終端假設為低電平，也就是說N-ch漏極開路輸出埠的終端被連接到GND。上拉電阻器的值的和是9. 9^Ω，並且下拉電阻器的值是IOkQ，使得放電控制信號線的電壓是大約2. 5V。在表示其中兩個電池組放出它們的能量的狀態的圖3 (C)的情況下，IOkQ的下拉電阻器以兩個並聯的配置布置，導致證Ω。上拉電阻器的值的和是9. 98k Ω，使得放電控制信號線的電壓是大約1.66V。如上所述，根據本發明的配置，當放出它們的能量的電池組的數目增加時，放電控制信號線的電壓降低，使得其在不需要複雜系統的情況下容易地理解是一個或多個電池組放出它們的能量還是單獨的電池組放出其能量。在下文中，將描述根據本發明的實施例的二次電池組系統的控制器110的基本操作。圖4是根據本發明的實施例的二次電池組系統的狀態轉換視圖。(1)其中沒有連接電池組的狀態電池連接信號高電平
放電控制信號N_ch漏極開路輸出埠「開路」 放電控制信號A/D轉換輸入埠 「5V」
因為電池連接信號假設為高電平，所以確定電池組處於非連接狀態。考慮到電池組的外部短路的可能性，放電開關SW被關斷。(2)其中電池組被連接到主體側連接電路的狀態電池連接信號低電平
放電控制信號N_ch漏極開路輸出埠「開路」
放電控制信號A/D轉換輸入埠 「3V到5V」 一其他電池組不放出它們的能量一放電控制信號N_ch漏極開路輸出埠 「低」一放電開關SW 「接通」
放電控制信號A/D轉換輸入埠「3V或更小」一任何其他電池組放出其能量一放電控制信號N_ch漏極開路輸出埠「開路」一放電開關SW 「關斷」。(3)電池組放電的最後階段
放電控制信號N_ch漏極開路輸出埠「低」一「開路」 放電控制信號A/D轉換輸入埠「從3V或更小變成5V」。(4)其中電池組在被連接到主體側連接電路時發出放電控制信號的狀態在其中N-ch漏極開路輸出埠為「開路」的情況下，
放電控制信號A/D轉換輸入埠 「變成3V或更大」一任何其他電池組的放電結束一放電開關被接通
放電控制信號N-ch漏極開路輸出埠 「低」
放電控制信號A/D轉換輸入埠「3V或更小」一任何其他電池組放出其能量一放電控制信號N_ch漏極開路輸出埠「開路」一放電開關SW 「關斷」。(5)其中電池組放出其能量的狀態
在確認任何其他電池組正在放電其中放電開關保持接通位置持續給定時間之後，放電開關SW被關斷，
放電控制信號A/D轉換輸入埠「2V或更小」一任何其他電池組放出其能量一放電控制信號N-ch漏極開路輸出埠 「開路」一放電開關SW 「接通」。本發明主要設計用於具有兩個或更多串聯連接的電池單元(大約8V)的電池組。此外，有可能通過改變A/D轉換輸入埠的檢測範圍來使用甚至具有一個串聯連接的電池單元的電池組。如上所述，構成根據本發明的實施例的二次電池組系統的電池組具有放電控制信號和電池連接信號。基於這些信號的狀態來完成控制以使得在除了控制目標電池組之外的任何其他電池組正在放出其能量時不允許控制目標電池組執行放電。結果，電池組以逐個的方式放出它們的能量。然後，在放電的最後階段，放電控制信號從「低」變成「高」以允許下一個電池組開始放出其能量以便繼續電力供應。因此，有可能僅移除完全放電的電池組來用於充電。工業應用
本發明涉及其用途最近擴展到電力供電的設備或存儲裝置的領域的二次電池組系統。 按照慣例，構造這種二次電池組的並聯連接的單獨電池組需要被提供有設備或傳感器，其中較高等級的控制器利用其來管理電壓、電流、溫度等等，從而導致成本增加。另一方面，在二次電池組系統中，控制器被提供給多個電池組中的每一個以便消除上述設備或傳感器。 這為成本降低做出了貢獻並且由此增強了工業應用。附圖標記的說明 100 電池組
110 控制器 200 電子設備 CL 二次電池單元 SW:放電開關 R1、R2、R3 電阻器 T1、T2、T3、T4 連接終端。
權利要求
1.一種用於向電子設備供應功率的二次電池組系統，包括 多個電池組，所述多個電池組中的每一個都具有控制器；主體側連接電路，所述主體側連接電路被設置在所述電子設備側以便被連接到多個電池組；以及主體側放電控制信號線，所述主體側放電控制信號線被設置在主體側連接電路中，其中所述主體側放電控制信號線和多個電池組的控制器彼此連接。
2.根據權利要求1所述的二次電池組系統，其中，當電池組被附接到電子設備時，控制器的放電控制信號線被連接到主體側放電控制信號線。
3.根據權利要求1或2所述的二次電池組系統，其中，用於識別電池組的連接的電池連接信號被輸入到控制器。
4.根據權利要求3所述的二次電池組系統，其中，從主體側放電控制信號線輸入的放電控制信號被上拉電阻器上拉並且被分配到兩條線路中，並且所分配的信號中的一個被經由電阻器輸入到控制器，且另一個被直接輸入到控制器。
5.根據權利要求4所述的二次電池組系統，其中，在主體側連接電路中，電池組的放電控制信號被連接到主體側放電控制信號線，所述放電控制信號然後被電阻器上拉，以及在主體側連接電路中，電池連接信號被連接到GND終端。
6.根據權利要求5所述的二次電池組系統，其中，當電池組被連接到主體側連接電路並且電池連接信號的電平被改變時，識別到電池組和主體側連接電路之間的連接的建立，並且放電控制信號的電壓被電池組中的控制器讀取以便確定是否允許放電。
全文摘要
可以利用所需的不複雜的系統結構來控制其中具有並聯連接的電池組的二次電池組系統。用於將功率供應給電子設備的二次電池組系統包括多個電池組，所述多個電池組中的每一個具有控制器；主體側連接電路，其被設置在電子設備側以便與多個電池組連接；以及被設置在主體側連接電路中的主體側放電控制信號線。主體側放電控制信號線被連接到多個電池組中的每一個的控制器。
文檔編號H02J7/00GK102484375SQ20098016146
公開日2012年5月30日 申請日期2009年9月16日 優先權日2009年9月16日
發明者永瀨和久 申請人:Nec 能源元器件株式會社