CN101300721B - 多电池组系统、其控制方法和电池组 - Google Patents

多电池组系统、其控制方法和电池组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多电池组系统、控制电池组的方法和电池组，其中所述多电池组系统中提供的多个电池组自身可被设定为主电池组和从电池组。用于控制构成多电池组系统的电池组的方法包括：第一步骤，检查当收到启动信号或设定主电池组的信息时，通讯线路是否在第一所需时间量中保持在第一电平；和第二步骤，当所述通讯线路在第一所需时间量中保持在第一电平时，将第二电平的信号输出至所述通讯线路并持续第二所需时间量，并设定电池组为主电池组。

Description

多电池组系统、其控制方法和电池组
技术领域
本发明涉及电池组，更具体地涉及多电池组系统、其控制方法和电池组，其中所述电池组自身可被设定为主电池组和从电池组。
背景技术
通常，便携式电子设备(包括便携式电话、膝上电脑、数码相机等)利用含有多个可充电电池的电池组作为电源。
近来，为保证便携式电子设备的稳定操作，已经将电池组并联以向便携式电子设备供应足够的电力容量。此外，已经提出了多电池组系统以适用于各种便携式电子设备。
作为已经实现的其中可含有数量不定的电池组的多电池组系统，存在的问题在于难以控制所述多电池组系统。
为解决该问题，日本专利No.3405526公开了利用多电池组的电源。在所述利用多电池组的电源中，该多电池组的每一个包括多个电池和用于检查电池的充放电状态或控制电池的充放电的电路。所述利用多电池组的电源包括主电池组和多个从电池组。所述主电池组请求从电池组通过通讯传送表示充电和放电状态的数据，并且所述主电池组管理整个数据、识别充电和放电状态，从而传递指令并控制从电池组的充电和放电。所述从电池组传送表示对应于主电池组请求的充电和放电状态的数据、并接收来自主电池组的指令以对其进行充电和放电。
根据传统技术，所述主电池组控制多个从电池组的充电和放电。当主电池组与电子设备分离或完全放电时，所述主电池组不正常地操作。在这种情况下，存在不能控制从电池组以及主电池组的问题。此外，即使当多个电池组被错误地设定为主电池组时，相应的多电池组系统也无法正常操作。
此外，在确定了主电池组的设定位置的情况下，若由于与电子设备分离或者完全放电导致主电池组不能正常工作，则无法控制所述从电池组以及主电池组。
因而，要求技术的开发使得用于所述多电池组系统的电池组可被自动设为主电池组和从电池组。
另外，要求开发将所述电池组设定为主电池组和从电池组的技术，从而即使在没有主电池组或主电池组发生故障的情况下，所述多电池组系统也可正常工作。
发明内容
技术问题
因而，为解决现有技术中出现的上述问题而作出本发明，且本发明的目的在于提供多电池组系统、用于控制所述多电池组系统的方法和电池组，其中用于所述多电池组系统的多个电池组自身可被设定为主电池组和从电池组。
本发明的另一目的在于提供多电池组系统、用于控制所述多电池组系统的方法和电池组，其中所述电池组可被设定为主电池组和从电池组，从而即使在没有主电池组或主电池组发生故障的情况下，所述多电池组系统也可正常工作。
技术方案
为实现本发明的这些目的，根据本发明的一种实施方式，提供了用于控制构成所述多电池组系统的电池组的方法，所述方法包括：第一步骤，检查当收到启动信号或设定主电池组的信息时，通讯线路是否在第一所需时间量中保持在第一电平；第二步骤，当所述通讯线路在第一所需时间量中保持在第一电平时，将第二电平的信号输出至通讯线路并持续第二所需时间量，并设定电池组为主电池组。
根据本发明，即使所述主电池组与所述多电池组系统分离或在所述多电池组系统的使用期间发生故障，所述电池组自身仍可被设定为主和从电池组，从而所述多电池组系统可稳定地工作。
根据本发明，在主电池组与多电池组系统分离或在多电池组系统的使用期间发生故障的情况下，所述电池组自身可重新设定为主和从电池组，从而所述多电池组系统可稳定地工作。
有益效果
如上所述，根据本发明，当它们被启动或要求设定主电池组和从电池组时，提供用于所述多电池组系统的电池组自身可被设定为主电池组和从电池组。从而，有利的是可预先防止由固定主电池组引起的许多问题。
如上所述，根据本发明，即使所述主电池组与多电池组系统分离或在多电池组系统的使用期间发生故障，也可迅速重设主和从电池组。从而，本发明使得即使在不修理所述多电池组的情况下多电池组也可正常工作。
根据本发明，提供用于所述多电池组系统的电池组自身可被设定为主和从电池组。因而，另一有利之处在于所述电池组可容易地安装到所述多电池组系统上和与所述多电池组系统分离。
附图说明
由下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将是更显而易见的，在所述附图中：
图1是表示根据本发明优选实施方式的多电池组系统的构造的框图；
图2是表示根据本发明优选实施方式的电池组的详细构造的线路图；
图3是表示根据本发明优选实施方式、用于设定主电池组和从电池组的过程的流程图；
图4是表示根据本发明优选实施方式、用于检测缺少主电池组的过程的流程图；
图5是表示根据本发明优选实施方式的通讯线路的波形的视图。
具体实施方式
下文将参考附图详细描述本发明的优选实施方式。
图1是表示根据本发明优选实施方式的多电池组系统的构造的框图。
参考图1，所述多电池组系统包括第一、第二、...和第N电池组100、102、...和N。
当它们被启动或收到要求它们重设主电池组的信息时，所述第一、第二、...和第N电池组100、102、...和N执行根据本发明优选实施方式的用于将自身设定为主电池组和从电池组的过程。
将根据用于设定主电池组和从电池组的过程设定为主电池组的电池组通过通讯线路与从电池组通讯，从而控制所述从电池组。
更具体地，每次当所需的时间过去时，所述主电池组请求所述从电池组传递关于总电压TTLV的信息。当根据主电池组的请求，从电池组将关于总电压TTLV的信息提供给主电池组时，主电池组基于其总电压TTLV和从电池组的总电压TTLV计算目标电压TGTTLV，并将所述目标电压传递给从电池组。
随后，主电池组将所述目标电压TGTTLV与其总电压TTLV相比较，并根据比较的结果将输出端子连接至电池组/或与电池组分离。具体地，所述主电池组可根据充电或放电模式选择性控制开关的开关元件。
当从主电池组接收到所述目标电压时，从电池组将该目标电压TGTTLV和其总电压TTLV相比较，并根据比较的结果将输出端子连接至电池组/或与电池组分离。具体地，所述从电池组可根据充电或放电模式选择性控制开关的开关元件。
这里，当主电池组和从电池组的所述开关将电池组连接至输出端子V+和V-时，所述电池组在输出端子V+和V-的基础上并行连接。
由于所述第一、第二、...和第N电池组100、102、...和N彼此具有相同的结构和操作，将参考图2仅详细说明一个电池组的构造。
当所述电池组被启动或接收到将电池组重设为主电池组的信息时，所述电池组的控制器200检查通讯线路的电平是否在第一所需时间RXTH中是第一电平(高电平)。如果通讯线路在第一所需时间RXTH期间是高电平，则控制器200确定无主电池组，并通过通讯线路输出第二电平(低电平)的信号，该信号指示在第二所需时间TXLTA中它是主电池组。在通过通讯线路输出第二电平信号并持续所述第二所需时间TXLTA之后，控制器200通过通讯线路再次输出第一电平(高电平)的信号，并随后检查通讯线路的电平是否是第一电平。如果通讯线路的电平是第一电平，则控制器200确定另一电池组没有试图设定它为主电池组，并设定其自己的电池组作为主电池组。然后，控制器200通知其它电池组其自己的电池组被设定为主电池组。
这里，若第一所需时间RXTH被设定为120毫秒，则识别电平的持续状态的周期比1比特的通讯格式长度更短。
对于各电池组，第二所需时间TXLTA的设定不同。原因在于，即使电池组均试图将它们自己设定为主电池组，但只有一个电池组被设定为主电池组。
即使控制器200将通过通讯线路输出的信号电平从第二电平(低电平)改变到第一电平(高电平)，若通讯线路的电平是第二电平(低电平)，则所述控制器200确定其它电池组试图将它们自己设定为主电池组。从而，控制器200等待表明另一电池组被设定为主电池组的信息，并根据所述信息将其自己的电池组设定为从电池组。
同样，当控制器200被启动，或接收到重设主电池组的信息时，若通讯线路不在第一所需时间RXHT中处在第一电平(高电平)(步骤300)，则控制器200确定其它电池组正试图将它们自身设定为主电池组，控制器200等待表明另一个电池组被设定为主电池组的信息，并根据所述信息将其自己的电池组设定为从电池组。
另一方面，理解为，若其电平已经从第二电平(低电平)变为第一电平(高电平)的电池组被设定为主电池组，则其它电池组被设定为从电池组，而不再试图将它们自己设定为主电池组。
另外，若其自身的电池组被设定为主电池组，则控制器200自从电池组接收总电压TTLV。所述控制器200同样从电池电压和电流检测电路202接收主电池组的总电压TTLV，计算用于整个电池组的目标电压TGTTLV，并将计算出的目标电压TGTTLV传递到从电池组。另外，控制器200基于所述目标电压TGTTLV控制开关单元206。
此外，如果其自己的电池组被设定为从电池组，则控制器200根据主电池组的请求将总电压TTLV传递至所述主电池组。此外，控制器200基于由主电池组提供的目标电压TGTTLV控制开关单元206。
另外，控制器200通过通讯线路被连接到其它电池组，并根据RS232进行串行通讯。
根据本发明的通讯格式由开始的1比特、8比特的数据和最后的1比特构成，且通讯速度为9600bps。这里，在本发明优选的实施方式中，提到根据RS232的串行通讯作为例子。然而，将理解为本发明可使用各种通讯方式，包括I2C等。
在本发明优选的实施方式中，通过通讯线路执行用于设定主电池组和从电池组的过程。然而，将理解为提供给所述的多电池组系统独立的专用线用于设定主电池组和从电池组，从而执行设定主电池组和从电池组的过程。
控制器200从电池电压和电流检测电路202接收关于属于电池组204的各电池1、2、3、4、5、6、7和8的电压值，并计算其自己的电池总电压TTLV。
此外，所述控制器200使得开关单元206能够将输出端子V+和V-连接至电池组204的两端，在电池组204中多个电池1、2、3、4、5、6、7和8是串联连接的。
开关单元206包括串联连接到电池组204和输出电子V+的充电开关元件CFET和放电开关元件DFET，以及开关元件控制器208。根据控制器200的控制，所述开关元件控制器208控制充电开关元件CFET和放电开关元件DFET。具体地，在充电模式中，充电开关元件CFET开启。在放电模式中，放电开关元件DFET开启。开关单元206的构造和操作是已知的，并在日本早期公开的专利申请No.H10-321535中公开。因此，将略去对开关单元的描述。
所述电池电压和电流检测电路202检测属于电池组204的各电池1、2、3、4、5、6、7和8的电压和电流，并将所述电压和电流输入到控制器200的模数端子。具体地，将电流感测电阻R串联连接到电池组204和输出端子。从而，所述电池电压和电流检测电路202可通过测量电流感测电阻R两端的电压差而计算电流。
电池组204包括串联连接的可充电电池1、2、3、4、5、6、7和8。
下文，将参考图3的流程图描述根据本发明优选实施方式的用于设定主电池组和从电池组的方法。
当所述各第一、第二、...和第N电池组100、102、...和N的控制器200被启动或收到设定主电池组的信息时，它检查所述通讯线路是否在第一所需时间RXHT中处在第一电平(高电平)(步骤300)。
若该通讯线路处在第二电平(低电平)或在第一所需时间RXHT中不处在第一电平(高电平)，则所述各第一、第二、...和第N电池组100、102、...和N的控制器200确定其它电池组正试图将它们自己设定为主电池组，并检查是否收到表明其它电池组将它们自己设定为主电池组的信息(步骤312)。然后，在它已经收到设定主电池组的信息之后，控制器200将它自己的电池组设定为从电池组，并停止设定主电池组的过程(步骤314)。
若该通讯线路在第一所需时间RXHT中处在第一电平(高电平)，则所述各第一、第二、...和第N电池组100、102、...和N的控制器200确定其它电池组目前没有试图将它们自己设定为主电池组，并通过通讯线路输出第二电平(低电平)的信号并持续第二所需时间TXLTA(步骤302)。然后，当第二所需时间TXLTA过去时，控制器200通过通讯线路输出第一电平(高电平)的信号(步骤304)。
接下来，所述各第一、第二、...和第N电池组100、102、...和N的控制器200检查通讯线路是否处在第二电平(低电平)(步骤306)。这里，即使多个电池组同时独立地试图将它们自己设定为主电池组，其它也可根据是否其它电池组试图将它们自己设定为主电池组而保持所述通讯线路处在第二电平(低电平)，因为对于各电池组而言第二所需时间的设定是不同的。
如果通讯线路处于第二电平(低电平)，则所述第一、第二、...和第N电池组之一的控制器200确定其它电池组正试图将它们自己设定为主电池组，并检查是否收到表明另一电池组被设定为主电池组的信息(步骤312)。如果收到表明另一个电池组被设定为主电池组的信息，则所述控制器200将它自己的电池组设定为从电池组，并停止设定主和从电池组的过程(步骤314)。
否则，若通讯线路处于第一电平(高电平)，则所述第一、第二、...和第N电池组100、200、...和N之一的控制器200确定其它电池组都没有试图将它们自己设定为主电池组(步骤308)。然后，所述控制器200将自己的电池组设定为主电池组，并向其它电池组传送表明其自己的电池组已经被设定为主电池组的信息其它(步骤310)。
如上所述，根据本发明，当启动所述电池组或当要求其设定主电池组和从电池组时，提供给所述多电池组系统的电池组将它们自己设定为主电池组和从电池组。从而，可预先解决由固定主和从电池组引起的问题。
即使之前的主电池组与电子设备分离或在多电池组系统的使用期间发生故障的情况下，本发明也可迅速将所述电池组重设为主电池组和从电池组。
下文中，将参考图4详细说明用于识别缺少主电池组和将电池组重设为主和从电池组的过程。
一旦由内部计时器(未示出)计算的第三所需时间过去，则所述从电池组之一的控制器200将识别主电池组的信息传递给主电池组(步骤400和402)。这里，接收到识别主电池组信息的主电池组的控制器根据所述识别主电池组的信息输出第二电平的信号。
在发送所述识别主电池组的信息之后，所述从电池组之一的控制器200检查通讯线路是否在第一所需时间RXHT中处在第一电平(低电平)(步骤404)。
若该通讯线路在第一所需时间RXHT中不处在第一电平(高电平)，则所述从电池组之一的控制器200将重设主电池组的信息传递给全部电池组100、102、...和N(步骤406)。然后，控制器200执行图4中所示的重设主电池组的过程(步骤408)。
下文中，将参考图5详细说明本发明的操作。
根据图5A，如果通讯线路在第一所需时间量RXHT中处在第一电平(高电平)，则启动一个电池组，然后所述电池组输出第二电平的信号并持续第二所需时间。接下来，在通讯线路识别该电平后，所述电池组将其自己设定为主电池组，并控制从电池组的充电和放电。另一方面，如果一个电池组的第二所需时间量TXLTA比其它电池组的更短，则将该电池组设为从电池组。然而，如果其第二所需时间量TXLTA比其它电池组的更长，则将该电池组设为主电池组。即，具有最长的第二所需时间量TXLTA的电池组被设为主电池组。
图5B是表示在第一所需时间RXTH内接近第二电平(低电平)的电池组中通讯线路波形的视图。在图5B中，若一个电池组接近第二电平(低电平)，但其它电池组保持在第一电平(高电平)，则所述电池组确定其它电池组正试图独立地设定它们自己为主电池组。结果，所述电池组将其自己设定为从电池组。换言之，若在第一所需时间RXTH中任何电池组保持处于第一电平，则它可被设定为主电池组。
图5C是表示与其它电池组相比，运行较晚的电池组的通讯线路波形的视图。由于所述电池组运行较晚，并且不能识别第一电平(高电平)的持续时间，所以它被设定为从电池组。
图5D是表示较晚安装到所述多电池组系统中的电池组的通讯线路波形的视图。
所述电池组启动并识别通讯线路的电平是否在第一所需时间RXHT中处在第一电平。当安装该电池组时，在第一所需时间过去之前，另一电池组正试图将其自己设定为主电池组。在该情况下，所述电池组被设定为从电池组。
图5E是表示当另一个电池组被启动时一个电池组的通讯线路波形的视图，在这种状态下所述电池组试图将其自己设定为主电池组以输出第二电平(低电平)的信号。
当在主电池组的设定时所述电池组被启动，然后识别通讯线路是否在第一所需时间中处在第一电平。由于已经通过任意电池组将通讯线路的电平改变为第二电平，所以所述电池组将其自己设定为从电池组。
图5F是表示通过电池组之间的通讯，当通讯线路接近第一电平时启动的任意电池组的通讯线路波形的视图。
由于通过电池组之间的通讯，通讯线路连续保持在第一电平的时间比所述的第一和第二所需时间的长度更短，所以在通讯期间安装的电池组将其自己设定为从电池组。
本发明的实施方式包括可机读并具有程序指令的介质，以执行通过各种计算机实现的操作。所述可机读的介质可包括程序指令、数据文件、数据结构及其组合。所述介质的程序指令可以是特别设计和构造的，或是计算机软件领域普通技术人员已知的。
尽管为说明目的对本发明的优选实施方式进行了描述，但本领域普通技术人员可知，不偏离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神，可进行各种改变、增加和替换。

Claims (11)

1.一种构成多电池组系统的电池组，所述电池组包括：
通讯线路，用于提供所述电池组与其它电池组通讯的路径；和
控制器，用于检查当收到启动信号或设定主电池组的信息时，所述通讯线路是否在第一所需时间量中保持在第一电平，当所述通讯线路在所述第一所需时间量中保持在第一电平时，将第二电平的信号输出至所述通讯线路并持续第二所需时间量，并设定所述电池组为主电池组。
2.如权利要求1所述的电池组，其中所述控制器当所述第二所需时间量过去时，将第一电平的信号输出至所述通讯线路同时检查所述通讯线路是否处在第一电平，并且当所述通讯线路保持在所述第一电平时设定所述电池组为主电池组。
3.如权利要求2所述的电池组，其中对于每个电池组，所述第二所需时间量的设定不同。
4.如权利要求1-3任一项所述的电池组，其中如果当收到所述启动信号或设定主电池组的信息时，所述通讯线路没有在第一所需时间量中保持在第一电平，或者随第二所需时间量过去当第一电平的信号被输出至所述通讯线路时如果所述通讯线路的电平不在第一电平，则所述控制器设定所述电池组为从电池组。
5.如权利要求4所述的电池组，其中在设定所述电池组作为从电池组之后，所述控制器以所需的时间间隔将识别主电池组的信息传递给所述主电池组，根据所述的识别主电池组的信息检查所述通讯线路的电平是否处在所需的电平，并且如果所述通讯线路不处在该所需的电平，则将重设主电池组的信息传递给其它电池组。
6.一种多电池组系统，包括多个如权利要求1-5中任一项所述的电池组。
7.一种用于控制构成多电池组系统的电池组的方法，该方法包括：
第一步骤，检查当收到启动信号或设定主电池组的信息时，通讯线路是否在第一所需时间中保持在第一电平；和
第二步骤，当所述通讯线路在第一所需时间量中保持在第一电平时，将第二电平的信号输出至所述通讯线路并持续第二所需时间量，并且设定电池组为主电池组。
8.权利要求7所述的方法，其中所述第二步骤包括以下子步骤：
当所述通讯线路在第一所需时间量中保持在第一电平时，将第二电平的信号输出至所述通讯线路并持续第二所需时间量；
当所述第二所需时间量过去时，将第一电平的信号输出至所述通讯线路，同时检查所述通讯线路是否处在第一电平；和
当所述通讯线路保持在第一电平时设定所述电池组为主电池组。
9.权利要求8所述的方法，其中对于每个电池组，所述第二所需时间量的设定不同。
10.如权利要求7-9任一项所述的方法，还包括如下步骤：如果当收到所述启动信号或设定主电池组的信息时，所述通讯线路没有在第一所需时间量中保持在第一电平，或者随第二所需时间量过去当第一电平的信号被输出至所述通讯线路时如果所述通讯线路的电平不处在第一电平，则设定所述电池组为从电池组。
11.如权利要求10所述的方法，还包括如下步骤：在设定所述电池组为从电池组之后，以所需的时间间隔向主电池组传递识别主电池组的信息，根据所述的识别主电池组的信息检查所述通讯线路的电平是否处在所需的电平，并且如果所述通讯线路不处在所需的电平，则将重设主电池组的信息传递给其它电池组。
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