CN101436688A - 充电方法和充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了充电方法和充电装置。一种对多个电池充电的充电装置具有至少两种模式，该至少两种模式包括第一模式和第二模式，其中对电池充电的电量是以电池的满额充电容量为基准来设定的。该装置包括模式选择装置，用于选择第一模式和第二模式中的任何一个。第一模式是其中电池被充电直到电池达到满额充电状态为止的状态。第二模式是其中对电池的充电在电池达到所述满额充电状态之前被停止的状态。

Description

充电方法和充电装置

技术领域

本发明涉及使得在对多个电池连续充电时可以实现更高的充电效率的充电方法和充电装置。

背景技术

图7是示出在利用1A的电流对包括标称容量为1000mAh的锂(Li)离子电池的电池组(battery pack)进行充电时发生的充电电流变化的特性图。从该特性图中清楚可见，在充电开始之后，在小于30分钟的时段中，1A的充电电流流到电池组中。在充电开始后的30分钟之后，充电电流逐渐减小，并且在充电开始后经过90分钟时达到0.2A。当进一步继续充电，直到充电开始后经过150分钟时，充电电流减小到约0.05A，并且电池组基本上被满额充电。

图8是示出同一电池组的已充电容量特性的特性图。从该特性图中清楚可见，当在充电开始后经过150分钟以对电池组满额充电时，获得超过1000mAh的已充电容量。当在充电开始后经过90分钟时，获得接近1000mAh的已充电容量，但未达到标称容量。

图9是示出同一电池组的充电容量百分比特性的特性图。充电容量百分比特性指示出充电开始后发生的已充电容量的变化，其基于下述假设：在充电开始后经过150分钟时或者在电池组被满额充电时获得100％的已充电容量。从该特性图中清楚可见，当在充电开始后经过90分钟时，获得90％的充电容量。该图还表明在充电开始后经过150分钟时获得100％的充电容量。

一些用于对包括这样描述的锂离子电池的蓄电池进行充电的充电装置被设计为与在电池外壳表面上设置有容量显示装置的蓄电池一起工作。具体而言，容量显示装置被充电装置处设置的检测装置所检测，并且充电电流控制电路根据检测输出被控制以选择最优充电电流(参见JP-A-5-174876(专利文献1))。

发明内容

根据现有技术中的充电方法和装置，不论要充电的电池组的数目是多少，都会对电池组充电直到达到100％的充电容量。因此，在只具有一个充电电路的充电装置的情况下，当存在多个要充电的电池组时，按顺序对电池组逐一充电，直到获得100％的充电容量为止。结果，取决于电池组的数目，充电可能会花费很长的时间，并且因此出现用户必须等待这样长的时间的问题。

在上述情况下，希望提供一种充电方法和充电装置，其使得在对多个电池充电时能够实现更高的充电效率。

根据本发明的一个实施例，提供了一种对多个电池充电的充电装置，其具有至少两种模式，该至少两种模式包括第一模式和第二模式，其中对电池充电的电量是以电池的满额充电容量为基准来设定的。该装置包括模式选择装置，用于选择所述第一模式和所述第二模式中的任何一个。第一模式是其中电池被充电直到电池达到满额充电状态为止的状态。第二模式是其中对电池的充电在电池达到满额充电状态之前被停止的状态。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于对多个电池充电的充电方法，包括以下步骤：以电池的满额充电容量为基准来设定对电池充电的电量，以提供第一模式和第二模式，在第一模式中电池被充电直到电池达到满额充电状态为止，在第二模式对电池的充电在电池达到满额充电状态之前被停止；以及根据由用于选择和启用第一模式和第二模式中的任何一个的模式选择装置进行的选择的结果来对所述多个电池充电。

这样描述的根据本发明实施例的充电方法和充电装置使得在对多个电池充电时可以实现更高的充电效率。

附图说明

图1是示出利用根据本发明第一实施例的充电方法的充电装置的配置的框图；

图2是示出采用根据本发明第一实施例的充电方法的充电装置的操作的流程图；

图3是示出当在本发明第一实施例中选择100％充电模式时观察到的安装在电池插槽A中的电池组和安装在电池插槽B中的电池组的充电电流特性的特性图；

图4是示出当在本发明第一实施例中选择100％充电模式时观察到的安装在电池插槽A中的电池组和安装在电池插槽B中的电池组的充电容量特性的特性图；

图5是示出当在本发明第一实施例中选择90％充电模式时观察到的安装在电池插槽A中的电池组和安装在电池插槽B中的电池组的充电电流特性的特性图；

图6是示出当在本发明第一实施例中选择90％充电模式时观察到的安装在电池插槽A中的电池组和安装在电池插槽B中的电池组的充电容量特性的特性图；

图7是示出在利用1A的电流对包括标称容量为1000mAh的锂离子电池的电池组进行充电时发生的充电电流变化的特性图；

图8是示出在利用1A的电流对包括标称容量为1000mAh的锂离子电池的电池组进行充电时观察到的已充电容量特性的特性图；并且

图9是示出在利用1A的电流对包括标称容量为1000mAh的锂离子电池的电池组进行充电时观察到的充电容量百分比特性的特性图。

具体实施方式

(第一实施例)

现在将参考附图描述根据本发明第一实施例的充电方法和充电装置。

图1是示出利用根据本发明第一实施例的充电方法的充电装置的配置的框图。充电装置100包括电源块1、显示部件2、充电结束模式选择开关(模式选择装置)3、电池接线板4、电池接线板5、充电控制开关8和9、以及控制块(模式选择装置)10。

电源块1将提供给它的AC电力转换为DC电力。

充电电路6形成在电源块1中，并且该块还包括充电电流检测电路11。

充电电流检测电路11是用于检测充电电流的电路，该充电电流用来对安装在形成于电池接线板4上的电池插槽A中的电池组(电池)6或者安装在形成于电池接线板5上的电池插槽B中的电池组(电池)7进行充电。

显示部件2例如使得液晶显示器显示安装在形成于电池接线板4上的电池插槽A中的电池组6或者安装在形成于电池接线板5上的电池插槽B中的电池组7的充电状态，并且显示利用充电结束模式选择开关3选择的充电结束模式。

充电结束模式选择开关3是用于选择100％充电模式或者90％充电模式的开关，在100％充电模式中电池组被充电直到其100％充电容量为止，在90％充电模式中电池组被充电直到其90％充电容量为止。

本实施例中使用的充电结束模式选择开关3是滑动开关。当选择90％充电模式时，在触点21和触点22之间存在连通，而在触点22和触点23之间不存在连通。当选择100％充电模式时，在触点22和触点23之间存在连通，而在触点22和触点21之间不存在连通。

在形成于电池接线板4上的电池插槽A中，设置了充电电极，这些充电电极将被电连接到安装在插槽中的电池组6的正电极和负电极。在插槽中还设置了电池检测开关41，以检测电池组6在电池插槽A中的安装。

电池检测开关41包括可移动构件，并且该开关被配置为在该可移动构件被操作时操作。

电池检测开关41安装在这样一个位置上：在该位置上，可移动构件毗邻例如安装在形成于电池接线板4上的电池插槽A中的电池组6的侧表面的一部分。

当电池组6被安装在电池插槽A中时，可移动构件毗邻电池组6的侧表面的一部分，并且该构件被下推，以将电池检测开关41的触点从断开状态切换到闭合状态或者从闭合状态切换到断开状态。

在形成于电池接线板5上的电池插槽B中，在下述位置中设置了充电电极：在所述位置上，这些充电电极将被电连接到安装在插槽中的电池组7的正电极和负电极。在插槽中还设置了电池检测开关51，以检测电池组7在电池插槽B中的安装。

电池检测开关51包括与电池检测开关41的类似的可移动构件，并且该开关被配置为在该可移动构件被操作时操作。

电池检测开关51安装在这样一个位置上：在该位置上，可移动构件毗邻例如安装在形成于电池接线板5上的电池插槽B中的电池组7的侧表面的一部分。

当电池组7被安装在电池插槽B中时，可移动构件毗邻电池组7的侧表面的一部分，并且该构件被下推，以将电池检测开关51的触点从断开状态切换到闭合状态或者从闭合状态切换到断开状态。

充电控制开关8包括控制端子，并且开关的连通和非连通是由从控制块10输出到控制端子的控制信号控制的。

在本实施例中，充电控制开关8对安装在形成于电池接线板4上的电池插槽A中的电池组6的负电极与充电电路的连接进行切换。也是说，安装在该插槽中的电池组6的负电极被充电控制开关8切换到与充电电路发生连通或者不发生连通。

充电控制开关9包括控制端子，并且开关的连通和非连通是由从控制块10输出到控制端子的控制信号控制的。

在本实施例中，充电控制开关9对安装在形成于电池接线板5上的电池插槽B中的电池组7的负电极与充电电路的连接进行切换。也是说，安装在该插槽中的电池组7的负电极被充电控制开关9切换到与充电电路发生连通或者不发生连通。

控制块10对安装在形成于电池接线板4或电池接线板5上的电池插槽中的电池组的充电进行控制，并且该块还控制显示部件2上的指示。由于此原因，控制块10包括微计算机。

微计算机包括诸如ROM和RAM之类的存储器、CPU、I/O端口、各种接口、A-D转换器和D-A转换器，所述各种接口包括用于在显示部件2上显示电池组的充电容量的状态以示出电池组中积累的能量的级别的显示接口。

微计算机通过I/O端口检测充电结束模式选择开关3的触点21、22和23的状态，以判定充电结束模式选择开关3选择100％充电模式或90％充电模式中的哪一个。微计算机通过A-D转换器取得由充电电流检测电路11检测到的作为数字数据的充电电流，并且控制电池组的充电。

微计算机还通过I/O端口检测电池检测开关41和51的触点的状态，以判定电池组是否被安装在电池接线板4或电池接线板5中。

在图2的流程图中示出的控制程序被存储在ROM中。

微计算机执行该控制程序以控制显示部件2处的显示操作，控制充电控制开关8和9，并且控制安装在电池接线板4或电池接线板5的电池插槽中的电池组的充电。

现在将描述充电装置的操作。

图2是示出采用根据本发明第一实施例的充电方法的充电装置的操作的流程图。下面将参考该流程图来描述该装置的操作。

当充电装置的插头31被连接到商业电源以向该装置提供AC电力时，控制块10的微计算机首先执行初始化操作以进行各种初始设定。当初始化操作完成时，判定设置在形成于电池接线板4上的电池插槽A中的电池检测开关41是否接通(步骤S1)。如果电池检测开关41未接通，则判定设置在形成于电池接线板5上的电池插槽B中的电池检测开关51是否接通(步骤S2)。通过在步骤S1和S2处执行的处理，判定电池插槽A和B中的哪一个首先被加载了电池组。当电池插槽A和B同时被加载以电池组时，在大多数情况下向电池插槽A赋予优先权。在这种情况下，判定电池插槽A较早被加载以电池组。

当在步骤S1中判定电池检测开关41接通时，随后执行状态检测和显示处理(步骤S3)。在状态检测和显示处理中，从电池检测开关41和电池检测开关51的触点的状态来确定被加载了电池组的电池插槽。标志“1”被设定在与电池插槽A相关联的寄存器中，以表明该插槽被加载了电池组6并且电池组6将被充电。

在电源块1的充电电路开始充电后，由充电电流检测电路11检测到的流入电池组6中的充电电流被A-D转换器转换成数字数据。基于该数字数据来确定正被充电的电池组6中目前积累的能量或电荷的量。基于这样确定的充电容量，利用例如条状图形来提供状态指示，以示出正被充电的电池组6中积累的能量的当前量。也可以通过检测电池组6的端子上的电压来确定正被充电的电池组6中积累的能量的当前量，而不是通过利用充电电流检测电路11检测充电电流来确定该量。

判定利用充电结束模式选择开关3选择了100％充电模式和90％充电模式中的哪一个。对充电结束模式的判定是基于充电结束模式选择开关3的触点21、22和23的状态来进行的。具体而言，当在触点21和22之间存在连通时，判定90％充电模式被选择。当在触点22和23之间存在连通时，判定100％充电模式被选择。这种判定的结果被存储在存储器中，并且电池组的充电状态基于该标志和判定结果被显示在显示部件2上。

当在步骤S4中根据对充电结束模式的判定结果判定100％充电模式被选择时，处理前进到步骤S5。

在步骤S5，接通充电电路，并且执行控制以将充电控制开关9置于非连通状态，并将充电控制开关8置于连通状态，从而对安装在电池插槽A中的电池组6的充电开始。提供到电池组6的充电电流被充电电流检测电路11检测，并且根据所检测到的充电电流的量值来判定电池组6是否已被100％充电(步骤S6)。当判定电池组尚未被100％充电时，处理返回到步骤S1，以重复步骤S1至S6中的处理。当电池组6被100％充电时，处理从步骤S6前进到步骤S7，在该步骤S7中，执行结束对电池组6的充电的处理，并且处理返回到步骤S2。充电结束处理包括提供满额充电指示以表明电池组6已被100％充电的处理。

当利用充电结束模式选择开关3选择了90％充电模式时，处理从步骤S4前进到步骤S8。在随后的步骤S9，接通充电电路，并且执行控制以将充电控制开关9置于非连通状态，并将充电控制开关8置于连通状态，从而对安装在电池插槽A中的电池组6的充电开始。提供到电池组6的充电电流被充电电流检测电路11检测，并且根据所检测到的充电电流的量值来判定电池组6是否已被90％充电(步骤S10)。当判定电池组尚未被90％充电时，处理返回到步骤S1，以重复步骤S1至S4中的处理以及步骤S8至S10中的处理。当电池组6被90％充电时，处理从步骤S10前进到步骤S11，在该步骤S11中，执行结束对电池组6的充电的处理，并且处理返回到步骤S2。

当电池插槽A和B被基本上同时加载以电池组，并且优先权被赋予安装在电池插槽A中的电池组6时，在步骤S2中判定电池检测开关51接通。当在电池组6被安装在电池插槽A中之后，电池组7被安装在电池插槽B中时，也进行这种判定。然后，处理从步骤S2前进到步骤S21。

在步骤S21，执行状态检测和显示处理。在状态检测和显示处理中，从电池检测开关41和电池检测开关51的触点的状态来确定被加载了电池组的电池插槽。标志“1”被设定在与电池插槽B相关联的寄存器中，以表明该插槽被加载了电池组7并且电池组7将被充电。

在充电电路开始充电后，由充电电流检测电路11检测到的流入电池组7中的充电电流被A-D转换器转换成数字数据。基于该数字数据来确定正被充电的电池组7中目前积累的能量或电荷的量。基于这样确定的充电容量，利用例如条状图形来提供状态指示，以示出正被充电的电池组7中积累的能量的当前量。也可以通过检测电池组7的端子上的电压来确定正被充电的电池组7中积累的能量的当前量，而不是通过利用充电电流检测电路11检测充电电流来确定该量。判定利用充电结束模式选择开关3选择了100％充电模式和90％充电模式中的哪一个。对充电结束模式的这种判定的结果被存储在存储器中并显示在显示部件2上。

当在步骤S22中根据对充电结束模式的判定结果判定100％充电模式被选择时，处理前进到步骤S23。

在步骤S23，接通充电电路，并且执行控制以将充电控制开关9置于连通状态，并将充电控制开关8置于非连通状态，从而对安装在电池插槽B中的电池组7的充电开始。提供到电池组7的充电电流被充电电流检测电路11检测，并且根据所检测到的充电电流的量值来判定电池组7是否已被100％充电(步骤S24)。当判定电池组尚未被100％充电时，处理返回到步骤S2，以重复步骤S2至S24中的处理。当电池组7被100％充电时，处理从步骤S24前进到步骤S25，在该步骤S25中，执行结束对电池组7的充电的处理，并且处理返回到步骤S1。充电结束处理包括提供满额充电指示以表明电池组7已被100％充电的处理。

当利用充电结束模式选择开关3选择了90％充电模式时，处理从步骤S22前进到步骤S26。在随后的步骤S27，接通充电电路，并且执行控制以将充电控制开关9置于连通状态，并将充电控制开关8置于非连通状态，从而对安装在电池插槽B中的电池组7的充电开始。提供到电池组7的充电电流被充电电流检测电路11检测，并且根据所检测到的充电电流的量值来判定电池组7是否已被90％充电(步骤S28)。当判定电池组尚未被90％充电时，处理返回到步骤S2，以重复步骤S2、S22以及S26至S28中的处理。当电池组7被90％充电时，处理从步骤S28前进到步骤S29，在该步骤S29中，执行结束对电池组7的充电的处理，并且处理返回到步骤S1。

如上所述，采用根据本实施例的充电方法的充电装置除了100％充电模式之外还具有90％充电模式。用户可以利用充电结束模式选择开关3来选择90％充电模式或100％充电模式。

图3是示出当选择100％充电模式时观察到的安装在电池插槽A中的电池组6和安装在电池插槽B中的电池组7的充电电流特性的特性图。

图4是示出当类似地选择100％充电模式时观察到的安装在电池插槽A中的电池组6和安装在电池插槽B中的电池组7的充电容量特性的特性图。

图3所示的电池组6和7的充电电流特性表明对一个电池组100％充电要花150分钟。因此，连续对两个电池组6和7进行100％充电总共要花300分钟。

图5是示出当选择90％充电模式时观察到的安装在电池插槽A中的电池组6和安装在电池插槽B中的电池组7的充电电流特性的特性图。

图6是示出当类似地选择90％充电模式时观察到的安装在电池插槽A中的电池组6和安装在电池插槽B中的电池组7的充电容量特性的特性图。

图5所示的充电电流特性表明对一个电池组90％充电要花90分钟。因此，连续对两个电池组6和7进行90％充电总共要花180分钟。

图7是示出在利用1A的电流对包括标称容量为1000mAh的锂离子电池的电池组进行充电时发生的充电电流变化的特性图。图8是示出同一电池组的充电容量特性的特性图。图9是示出同一电池组的充电容量百分比特性的特性图。从这些图中清楚可见，在从出现在充电开始后90分钟的由H指示的点直到实现基本上满额充电状态的由F指示的点的时段中，包括锂离子电池的电池组经历的充电电流和充电容量的变化与从充电开始直到由H指示的点的时段中发生的相比较小。

也就是说，当与从出现在充电开始后90分钟的点直到实现基本上满额充电状态的由F指示的点的时段中执行的充电的效率相比时，在从充电开始直到出现在充电开始后90分钟的由H指示的点的时段中执行充电的效率更高。

因此，如图7、8和9所示，直到出现在充电开始后90分钟的由H指示的点为止，可以以较高的充电效率对每个电池组充电。因此，与根据现有技术的对每个电池组进行100％充电的充电方法相比，可以实现更高的充电效率。

例如，当要通过本实施例的充电装置来对多个电池组充电时，电池插槽A和B中的每一个被加载以电池组，以执行其中两个电池被同时充电的连续充电。

在此情况下，由于在100％充电模式中对一个电池组充电要花150分钟，因此在100％充电模式中对三个电池组充电要花450分钟。作为450分钟的充电的结果，获得了相当于三个被100％充电的电池组的具有300％的充电容量(能够300％放电)的电池组。

相反，由于在90％充电模式中对一个电池组要花90分钟，因此在450分钟中可以获得五个被充电到其充电容量的90％的电池组。这样，作为450分钟的充电的结果，获得了相当于五个被90％充电的电池组的具有450％的已充电容量(能够450％放电)的电池组。

因此，当选择90％充电模式时，与100％充电模式中可实现的效率相比，可以实现充电效率的50％的提高。要充电的电池组的数目越大，这种充电效率的提高就越显著。

如上所述，在本发明的本实施例中，通过操作充电结束模式选择开关3可以选择90％充电模式或100％充电模式。因此，当很关注充电效率时，可以选择90％充电模式，其有利之处在于与100％充电模式相比可以在更短的时间中以更高的效率执行充电。

当希望通过将少量电池组充电到其充电容量的100％来使用这些电池组时，可以选择100％充电模式。因此，该装置的有利之处在于它具有很高的用户友好度。

在以上描述中，该装置已被描述为具有两个电池插槽，即电池插槽A和B。或者，可以设置三个或更多个电池插槽。此外，可以设置多个充电电路。在此情况下，每个充电电路为多个电池插槽服务，并且控制块对安装在由每个充电电路服务的那组电池插槽中的电池组执行图2的流程图所示的充电处理。

根据以上描述，该装置具有100％充电模式和90％充电模式，并且充电结束模式选择开关3被操作以选择用于将电池组充电到其充电容量的100％的100％充电模式或者用于将电池组充电到其充电容量的90％的90％充电模式。至于90％充电模式，充电可以在达到90％充电状态之前结束，或者在即将达到满额充电状态之前结束。也就是说，本发明并不限于90％模式，与上述相同的优点在85％充电模式或95％充电模式中也能实现。

本领域的技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们处于所附权利要求或其等同物的范围之内。

本发明包含与2007年11月12日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-293559相关的主题，这里通过引用将该申请的全部内容并入。

Claims (7)

1.一种对多个电池充电的充电装置，具有至少两种模式，该至少两种模式包括第一模式和第二模式，其中对所述电池充电的电量是以所述电池的满额充电容量为基准来设定的，所述装置包括：

模式选择装置，用于选择所述第一模式和所述第二模式中的任何一个，其中

所述第一模式是其中所述电池被充电直到所述电池达到满额充电状态为止的状态，并且

所述第二模式是其中对所述电池的充电在所述电池达到所述满额充电状态之前被停止的状态。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其中，在所述第二模式中，以所述电池的满额充电容量为基准的充电量被设定为所述电池的满额充电容量的90％，并且对所述电池的充电在所述电池被满额充电之前或者在达到所述电池的满额充电容量的90％时被停止。

3.根据权利要求1所述的充电装置，还包括显示所述电池的充电的状态的显示部件。

4.根据权利要求3所述的充电装置，其中，当所述第一模式被选择时，所述显示部件提供根据所述电池中积累的电荷的量的状态指示和表明所述电池已达到满额充电状态的状态指示。

5.根据权利要求3所述的充电装置，其中，当所述第二模式被选择时，所述显示部件提供根据所述电池中积累的电荷的量的状态指示。

6.一种用于对多个电池充电的充电方法，包括以下步骤：

以所述电池的满额充电容量为基准来设定对所述电池充电的电量，以提供第一模式和第二模式，其中在所述第一模式中所述电池被充电直到所述电池达到满额充电状态为止，在所述第二模式对所述电池的充电在所述电池达到所述满额充电状态之前被停止；以及

根据由用于选择和启用所述第一模式和第二模式中的任何一个的模式选择装置进行的选择的结果来对所述多个电池充电。

7.一种对多个电池充电的充电装置，具有至少两种模式，该至少两种模式包括第一模式和第二模式，其中对所述电池充电的电量是以所述电池的满额充电容量为基准来设定的，所述装置包括：

模式选择单元，该模式选择单元被配置为选择所述第一模式和所述第二模式中的任何一个，其中

所述第一模式是其中所述电池被充电直到所述电池达到满额充电状态为止的状态，并且

所述第二模式是其中对所述电池的充电在所述电池达到所述满额充电状态之前被停止的状态。

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