CN101471578B - 充电系统和充电器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种充电系统和充电器。所述充电器对包括二次电池的电池单元进行充电，包括接收单元、检测单元、判断单元以及控制单元。如果正在对所述二次电池进行充电，则所述接收单元从所述电池单元接收表示所述电池单元的状态的电池状态信息。如果正在对所述二次电池进行充电，则所述检测单元检测表示所述电池单元的状态的充电状态信息。所述判断单元使用所述电池状态信息和所述充电状态信息来判断所述电池单元是否处于正常状态。所述控制单元根据所述电池单元是否处于正常状态来控制对所述电池单元中的所述二次电池的充电。

Description

充电系统和充电器
技术领域
本发明涉及一种充电器和包括该充电器的充电系统。
背景技术
在对锂离子(lithium-ion)电池等的二次电池进行充电的方法中，充电器测量充电电压、充电电流以及电池组的分压电压，并对电池组的充电进行控制。日本特开平10-201109号公报说明了一种充电器可以与电池组进行通信并控制充电的充电系统。
在相关技术的上述例子中，充电器根据从电池组接收到的电池组的信息对充电进行控制。然而，相关技术的充电器不能使用从电池组接收到的电池组的信息来判断电池组中是否发生了错误。
发明内容
本发明涉及一种用于使用从电池组接收到的电池组的信息来判断该电池组是否处于正常状态的充电器和充电系统。本发明涉及一种用于安全地控制对电池组进行充电的操作的充电器和充电系统。
根据本发明的一个方面，提供一种充电器，用于对包括二次电池的电池单元进行充电，所述充电器包括：接收单元，用于如果正在对所述二次电池进行充电，则从所述电池单元接收表示所述电池单元的状态的电池状态信息；检测单元，用于如果正在对所述二次电池进行充电，则检测表示所述电池单元的状态的充电状态信息；判断单元，用于使用所述电池状态信息和所述充电状态信息来判断所述电池单元是否处于正常状态；以及控制单元，用于根据所述电池单元是否处于正常状态来控制对所述电池单元中的所述二次电池的充电。
根据本发明的另一个方面，提供一种充电系统，包括：电池单元，其包括二次电池；以及充电器，用于对所述二次电池进行充电。所述电池单元包括：第一检测单元，用于如果正在对所述二次电池充电，则检测表示所述电池单元的状态的电池状态信息；以及发送单元，用于向所述充电器发送所述电池状态信息。所述充电器包括：第二检测单元，用于如果正在对所述二次电池进行充电，则检测表示所述电池单元的状态的充电状态信息；接收单元，用于如果正在对所述二次电池进行充电，则从所述电池单元接收所述电池状态信息；判断单元，用于使用所述电池状态信息和所述充电状态信息来判断所述电池单元是否处于正常状态；以及控制单元，用于根据所述电池单元是否处于正常状态来控制对所述电池单元中的所述二次电池的充电。
通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出本发明的典型实施例、特征和方面，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是示出根据本发明的第一实施例的充电器和电池组的典型结构的框图。
图2是用于说明利用充电器对安装到该充电器的电池组进行充电的操作的流程图。
图3是用于说明根据第一实施例的充电器的测量值检查操作的流程图。
图4是用于说明根据第二实施例的充电器的测量值检查操作的流程图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的各种典型实施例、特征和方面。
第一实施例
图1是示出根据本发明的第一实施例的充电系统的典型结构的框图。图1所示的充电系统包括充电器200和电池组100。充电器200可以对安装到充电器200的电池组100进行充电。
电池组100包括电池单元101、电池微计算机102、温度检测器103、电流检测器104、电压检测器105、通信单元106以及控制单元107。电池单元101是锂离子电池或镍氢(nickel-hydride)电池等的二次电池。电池微计算机102位于电池组100内，并包括电流检测器104、电压检测器105、通信单元106和控制单元107。
温度检测器103由热敏电阻器等的温度检测装置来实现，并可以使用基准电压计算温度检测装置的电阻值。温度检测器103可以使用第一测量方法和第二测量方法，其中，第一测量方法使用从电池微计算机102所提供的基准电压来计算温度检测装置的电阻值，第二测量方法使用从充电控制集成电路(IC)203所提供的基准电压来计算温度检测装置的电阻值。可以根据使用第一测量方法所计算出的电阻值来计算电池组100的温度。也可以根据使用第二测量方法所计算出的电阻值来计算电池组100的温度。
电流检测器104使用电流检测电阻器的电压来检测流过电池单元101的充电电流。电压检测器105检测电池单元101的电压。控制单元107控制电流检测器104、电压检测器105和通信单元106，并且可以根据使用第一测量方法所计算出的电阻值来计算电池组100的温度。
控制单元107向通信单元106输出电池状态信息。在本实施例中，将电流检测器104所检测到的充电电流值、电压检测器105所检测到的充电电压值、控制单元107计算出的电池组100的温度以及控制单元107计算出的电池单元101的充电容量称为“电池状态信息”。控制单元107对电流检测器104所检测到的流过电池单元101的充电电流进行积分，从而计算电池单元101的充电容量。通信单元106将从控制单元107输出的电池状态信息发送到充电器200。
充电器200包括交流(AC)输入单元201、交流-直流(AC/DC)转换器202、充电控制IC 203、电流控制装置204、电流检测装置205、显示单元206以及充电器微计算机301。充电器微计算机301位于充电器200内，并包括电流检测器302、电压检测器303、通信单元304以及控制单元305。AC输入单元201连接到商用AC电源，并向充电器200提供电力。AC/DC转换器202对从商用AC电源提供的电力进行整流，并将整流后的电力转换为易于使用的DC电压。
充电控制IC 203控制流过电池组100的充电电流。电流控制装置204是诸如限制充电电流的晶体管或防止逆流的二极管等的限制充电电流的装置。电流检测装置205是例如检测充电电流的电阻器。显示单元206是发光二极管(LED)或液晶显示器(LCD)等的显示装置，并且显示单元206向用户通知充电器200的充电状态。电流检测器302根据电流检测装置205检测到的值来检测充电电流值。电压检测器303检测施加到电池组100的端子上的充电电压的值。如果未施加充电电压，则电压检测器303可以检测安装到充电器200的电池组100的端子电压。
控制单元305对安装到充电器200的电池组100的充电进行控制。控制单元305控制电流检测器302、电压检测器303和通信单元304，并可以根据使用第二测量方法计算出的电阻值来计算电池组100的温度。控制单元305对电流检测器302所检测到的流过电池单元101的充电电流进行积分，从而计算电池单元101的充电容量。
在第一实施例中，将电流检测器302所检测到的充电电流值、电压检测器303所检测到的充电电压值、控制单元305计算出的电池组100的温度以及控制单元305计算出的电池单元101的充电容量称为“充电状态信息”。控制单元305将充电状态信息与从电池微计算机102发送的电池状态信息进行比较。如果充电状态信息与电池状态信息之差超过预设值，则控制单元305判断为安装到充电器200的电池组100没有处于正常状态，并向充电控制IC 203发送充电停止信号。通信单元304与电池组100中的通信单元106进行通信并接收电池状态信息。
图2是用于说明利用充电器200进行充电的操作的流程图，其中，充电器200对安装到充电器200的电池组100进行充电。
在步骤S001中，充电器微计算机301判断电池组100是否安装到充电器200。如果判断为电池组100安装到充电器200(在步骤S001中为“是”)，则流程图从步骤S001进入步骤S002。在步骤S002中，充电器微计算机301开始对电池组100充电。在步骤S003中，电压检测器303检测电池组100的端子电压，并判断电池组100的端子电压是否为可以在充电器微计算机301与电池微计算机102之间进行通信的电压值。如果判断为电池组100的端子电压为可以进行通信的电压值(在步骤S003中为“是”)，则流程图从步骤S003进入步骤S004。
在步骤S004中，开始充电器微计算机301与电池微计算机102之间的通信。具体地，电池微计算机102通过通信单元106发送从控制单元107输出的电池状态信息，并且充电器微计算机301通过通信单元304接收电池状态信息。在步骤S005中，判断是否完成了对安装到充电器200的电池组100的充电。根据是否满足预设的完成条件来判断是否完成了充电。如果满足完成条件(在步骤S005中为“是”)，则流程图从步骤S005进入步骤S006。在步骤S006中，充电器微计算机301对充电控制IC 203进行控制以停止充电。如果不满足完成条件，则继续充电。
图3是用于说明在图2所示的充电操作的步骤S004和步骤S005之间以30秒的间隔(预定时间间隔)重复执行的测量值检查操作的流程图。测量值检查操作是利用充电器微计算机301中的控制单元305对充电状态信息与从电池微计算机102发送的电池状态信息进行比较并判断电池组100是否不处于正常状态的操作。
在步骤S101中，控制单元305确定比较项。如果比较项被确定为“电压值”，则将电压检测器303所检测到的充电电压值与电压检测器105所检测到的充电电压值进行比较。
如果比较项被确定为“电流值”，则将电流检测器302所检测到的充电电流值与电流检测器104所检测到的充电电流值进行比较。如果比较项被确定为“温度”，则将控制单元305所计算出的电池组100的温度与控制单元107所计算出的电池组100的温度进行比较。如果比较项被确定为“充电容量”，则将控制单元305所计算出的电池单元101的充电容量与控制单元107所计算出的电池单元101的充电容量进行比较。即，在作为比较项的相同类型的充电状态信息和电池状态信息之间进行比较。
在步骤S102中，控制单元305设置用于判断电池组100是否不处于正常状态所需的判定值α。在步骤S103中，充电器微计算机301至少检测或计算与步骤S101中所确定出的比较项相对应的充电状态信息。在步骤S104中，充电器微计算机301与电池微计算机102进行通信，并至少接收与步骤S101中所确定出的比较项相对应的电池状态信息。在步骤S105中，控制单元305将在步骤S103中检测到或计算出的充电状态信息与在步骤S104中所接收到的电池组100的电池状态信息进行比较，并计算充电状态信息与电池状态信息之间的差。
在步骤S106中，判断在步骤S105中所计算出的差是否小于或等于在步骤S102中所设置的判定值α。如果在步骤S105中所计算出的差小于或等于判定值α(在步骤S106中为“是”)，则流程图从步骤S106进入步骤S107。在步骤S107中，判断为电池组100处于正常状态，并且流程图从步骤S107进入步骤S108。在步骤S108中，继续对电池组100进行充电的操作。相反，如果在步骤S105中所计算出的差不是小于或等于判定值α(在步骤S106中为“否”)，则流程图从步骤S106进入步骤S109。在步骤S109中，判断为电池组100不处于正常状态，并且流程图从步骤S109进入步骤S110。在步骤S110中，充电器微计算机301对充电控制IC203进行控制以停止对电池组100进行充电的操作。在步骤S110的处理之后，终止图3所示的测量值检查操作和图2所示的充电操作。
如上所述，根据第一实施例，充电器200可以使用从电池组100所接收到的电池状态信息和充电器200所检测到或计算出的充电状态信息来判断电池组100是否不处于正常状态。
如果充电器200判断为电池组100不处于正常状态，则充电器200可以停止对电池组100进行充电的操作。因此，通过充电器200安全地控制对电池组100进行充电的操作。
第二实施例
图4是用于说明根据本发明的第二实施例的充电器200的测量值检查操作的流程图。在第二实施例中，说明与第一实施例不同的部分。
参考图4，步骤S101～步骤S110与使用图3说明的根据第一实施例的测量值检查操作的步骤S101～步骤S110相同。对于这些步骤给出与图3中的附图标记相同的附图标记，并不再重复对其的说明。
在步骤S201中，控制单元305对在步骤S103中所检测到或计算出的充电状态信息进行校正。在步骤S202中，控制单元305对在步骤S104中所接收到的电池状态信息进行校正。例如，如果比较项为“电压值”，则在步骤S201和步骤S202中校正测量点处的电压降低。
即，存在引起在电压检测器303检测充电电压值的测量点和电压检测器105检测充电电压值的测量点处的电压降低的因素。具体地，例如，充电器微计算机301和电池微计算机102对由电流控制装置204和电流检测装置205所导致的电压降低以及由接触电阻或充电器200的端子与电池组100的端子之间的线路阻抗所导致的电压降低进行校正。
如上所述，根据第二实施例，充电器200可以使用从电池组100所接收到的电池状态信息和充电器200所检测到或计算出的充电状态信息，更准确地判断电池组100是否不处于正常状态。
如果充电器200判断为电池组100不处于正常状态，则充电器200可以停止对电池组100进行充电的操作。因此，通过充电器200安全地控制对电池组100进行充电的操作。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明并不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (6)

1.一种充电器，用于对包括二次电池的电池单元进行充电，所述充电器包括：
接收单元，用于如果正在对所述二次电池进行充电，则从所述电池单元接收表示所述电池单元的状态的电池状态信息；
检测单元，用于如果正在对所述二次电池进行充电，则检测表示所述电池单元的状态的充电状态信息；
判断单元，用于使用所述电池状态信息和所述充电状态信息之间的差来判断所述电池单元是否处于正常状态；以及
控制单元，用于根据所述电池单元是否处于正常状态来控制对所述电池单元中的所述二次电池的充电，
其中，如果所述差小于或等于预定值，则所述判断单元判断为所述电池单元处于正常状态，如果所述差大于所述预定值，则所述判断单元判断为所述电池单元不处于正常状态，以及
所述电池状态信息和所述充电状态信息表示所述二次电池的充电电流值、所述二次电池的温度以及所述电池单元的充电容量中的一个。
2.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，还包括校正单元，所述校正单元用于校正所述充电状态信息，
其中，所述判断单元使用所述电池状态信息和由所述校正单元校正后的充电状态信息来判断所述电池单元是否处于正常状态。
3.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，如果所述判断单元判断为所述电池单元不处于正常状态，则所述控制单元进行控制以停止对所述二次电池进行充电。
4.一种充电系统，包括：
电池单元，其包括二次电池；以及
充电器，用于对所述二次电池进行充电，其中，
所述电池单元包括：
第一检测单元，用于如果正在对所述二次电池进行充电，则检测表示所述电池单元的状态的电池状态信息；以及
发送单元，用于向所述充电器发送所述电池状态信息，以及
所述充电器包括：
第二检测单元，用于如果正在对所述二次电池进行充电，则检测表示所述电池单元的状态的充电状态信息；
接收单元，用于如果正在对所述二次电池进行充电，则从所述电池单元接收所述电池状态信息；
判断单元，用于使用所述电池状态信息和所述充电状态信息之间的差来判断所述电池单元是否处于正常状态；以及
控制单元，用于根据所述电池单元是否处于正常状态来控制对所述电池单元中的所述二次电池的充电，
其中，如果所述差小于或等于预定值，则所述判断单元判断为所述电池单元处于正常状态，如果所述差大于所述预定值，则所述判断单元判断为所述电池单元不处于正常状态，以及
所述电池状态信息和所述充电状态信息表示所述二次电池的充电电流值、所述二次电池的温度以及所述电池单元的充电容量中的一个。
5.根据权利要求4所述的充电系统，其特征在于，所述充电器还包括校正单元，所述校正单元用于校正所述充电状态信息，
其中，所述判断单元使用所述电池状态信息和由所述校正单元校正后的充电状态信息来判断所述电池单元是否处于正常状态。
6.根据权利要求4所述的充电系统，其特征在于，如果所述判断单元判断为所述电池单元不处于正常状态，则所述控制单元进行控制以停止对所述二次电池进行充电。
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