CN101626087A - 电池组、信息处理设备、充电控制系统和充电控制方法 - Google Patents

电池组、信息处理设备、充电控制系统和充电控制方法 Download PDF

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CN101626087A CN200910151738A CN200910151738A CN101626087A CN 101626087 A CN101626087 A CN 101626087A CN 200910151738 A CN200910151738 A CN 200910151738A CN 200910151738 A CN200910151738 A CN 200910151738A CN 101626087 A CN101626087 A CN 101626087A
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Abstract

本申请公开了电池组、信息处理设备、充电控制系统、电池组的充电控制方法和充电控制系统的充电控制方法。所述电池组包括：获得单元，用于获得包括电池的温度信息的用于计算充电电流的计算信息；计算单元，用于基于计算信息计算电池的充电电流；和通知单元，用于通知计算机由计算单元计算的充电电流。该通知单元使用专用命令来向计算机通知充电电流。该电池组包括：存储单元，用于在其中存储关于温度信息的第一阈值和第二阈值；以及计算单元，可根据温度信息属于由第一阈值和第二阈值划分的哪个范围来计算最优充电电流。

Description

电池组、信息处理设备、充电控制系统和充电控制方法
技术领域
本发明涉及电池组、信息处理设备、充电控制系统、电池组的充电控制方法和充电控制系统的充电控制方法。更具体地说，本发明涉及用于根据电池组的温度控制充电器的电流量或输出停止功能的技术。
背景技术
在现有技术中，通常由具有某个电流值的电流执行电池充电而不顾环境温度。在该情况下，该充电反应是化学反应且很大程度上受温度的影响。当由具有某个电流值的电流执行充电时，充电产品的副作用或状态的似然性(likelihood)根据温度而很大程度上不同。因此，已经从各种机构发布关于用于个人计算机的电池组的安全使用的许多手册或推荐标准等，且需要重新考虑电池充电控制(例如，参见非专利文件1)。
希望在具有安全性危险的低和高温范围中减小充电电流值，同时在可用性方面，需要更大的充电电流和减少的充电时间。需要满足不一致的充电规格。
[非专利文件1]“Manual for safe usage of lithium ion secondary battery innotebook type PC”，[在线]，2007年4月20日，日本电子和信息技术产业联盟，日本电池联盟，[2008年6月16日搜索到的]，因特网<http:/it.jeita.or.jp/perinfo/committee/pc/battery/070420.pdf>
发明内容
但是，存在没有根据电池组的温度控制充电器的电流量的功能或输出停止功能的问题。
考虑到上述问题做出本发明，且需要提供能够根据电池组的温度控制充电器的电流量或输出停止功能的新颖的和改善的技术。
根据本发明的实施例，提供了电池组，其包括：获得单元，用于获得包括电池的温度信息的用于计算充电电流的计算信息；计算单元，用于基于计算信息计算电池的充电电流；和通知单元，用于通知计算机由计算单元计算的充电电流。
通过该结构，可以监控电池组内的温度并根据该温度实时控制充电电流的量。
根据如上所述的本发明的实施例，可以监控电池组内的温度并根据该温度实时控制充电电流的量。另外，存在在正常温度范围中保证某个充电电流以使得充电时间不增加和可用性不损失的效果。此外，提供专用命令以使得可以减轻通信量，且为电池组提供计算功能以使得可以在计算机主体减少用于设计和开发的步骤数目。因此，可以执行有效率的充电同时保证安全。
附图说明
图1是示出根据本实施例的系统结构的图；
图2是示出根据本实施例的电池组的硬件结构的图；
图3是用于解释三个范围(正常温度范围，低温范围，高温范围)的图；
图4是示出确定充电电流值的处理的流程的流程图；
图5是示出当插入电池组时改变充电电流的处理的流程的流程图；
图6是示出当改变充电电流信息时改变充电电流的处理的流程的流程图；
图7是示出当未建立通信时处理的流程的流程图；
图8是示出电池拆卸处理的流程的流程图；
图9是示出根据第二实施例的电池组的硬件结构的图；
图10是示出在根据第二实施例的充电控制系统中用于快速充电的基本处理的流程的图；
图11是示出启用快速充电的条件的一个实例的图；和
图12是示出装置不正常时的保护功能的一个实例的图。
具体实施方式
此后，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意到，在该说明书和附图中，具有基本上相同功能和结构的结构成分被以相同的附图标记表示，且省略这些结构成分的重复说明。
[第一实施例]
<第一实施例的系统结构>
首先，将如下描述本实施例的系统结构。
图1是示出根据本实施例的系统结构的图。如图1所示，充电控制系统10是，例如，比如笔记本型个人计算机之类的计算机，且包括计算机主体100和电池组130。采用笔记本型个人计算机作为充电控制系统10的一个实例，但是如果充电控制系统10是电池驱动的装置，那么其不特别限于此。
计算机主体100包括EC(嵌入式控制器)(充电控制单元)110、充电器120、电池组130、CPU(中央处理单元)140、LCD(液晶显示器)150、北桥(North Bridge)160、存储器170、南桥(South Bridge)180、HDD(硬盘驱动器)190等。EC 110和电池组130经由SM-BUS(系统管理-总线)111连接。
EC 110是通常并入笔记本型个人计算机等中的LSI(大规模集成电路)，且负责键盘的控制，各种电源的功率管理控制等。在本实施例中，LSI采用EC 110但是不局限于EC 110。可以采用其他结构，如果其是可经由SM-BUS111与电池组130通信的且具有控制充电器120的功能。EC 110可以经由SM-BUS 111获得电池组130的电池的状态，比如电池的剩余容量或制造信息。
SM-BUS 111是用于在计算机中的组件(特别是半导体IC)之间的通信的2-线路总线。这里可以采用SM-BUS 111，但是总线不局限于SM-BUS 111。可以采用其他结构，如果其可用于在EC 110和电池组130之间的通信。
充电器120具有提供给电池的电流量(充电电流值)的多级开关功能。换句话说，充电器120具有基于来自EC 110的电流值指定信号来将指定电流提供给电池组130的功能。
电池组130具有电池，且具有符合智能电池系统(以下被称为SBS)标准或拥有等效功能的电池。在本实施例中，除了在SBS中通常提供的命令之外，支持用于切换充电电流的专用命令。以下将详细描述该专用命令。用于电池的单元电池的温度/电流/电压功能在电池组130内存在并由专用LSI管理。如下将参考图2描述电池组130的结构的细节。单元电池(cell)是指系统的基本结构单元，其包括电极、分离器(separator)、电解液(electrolyticso1ution)、槽容器(container)、端子等且充电以转换化学能量为电能并提供电能源(electric energy source)(参见如上所述的非专利文件1)。计算机电池组典型地是组合多个单电池(single electric cell)和控制电路的组装电池，且在本实施例中单电池被表示为单元电池。另外，将单元电池的集合和单一的单元电池共同地表示为电池138。
在本实施例中，安装了用于从电池组130向EC 110请求电池所需的电流的专用客户命令。在典型的PC中，因为EC 110是装置的主设备(master)，而电池是其从属设备(slave)，因此EC 110周期性地发布专用客户命令且电池响应于该命令提供需要的电流值信息。电池根据环境信息的各种项，比如电池组130内的温度、电池的剩余容量值和电池的单元电池的电压信息，来全面地计算最优充电电流值，并将其呈现给EC 110。电池可以是作为应用的主设备。
<电池组130的硬件结构>
图2是示出根据本实施例的电池组的硬件结构的图。将参考图2描述根据本实施例的电池组的硬件结构(需要时参见图1)。
电池组130包括：获得单元，用于获得用于计算充电电流的计算信息，其包括电池138的温度信息；计算单元，用于基于计算信息计算电池的充电电流；和通知单元，用于通知计算机由计算单元计算的充电电流。可以通过使用专用命令向计算机通知充电电流。
电池组130进一步包括用于在其中存储关于温度信息的第一阈值和第二阈值的存储单元，且计算单元可根据温度信息属于由第一阈值和第二阈值划分的哪个范围来计算最优充电电流。
存储单元根据由第一阈值和第二阈值划分的范围在其中存储充电条件，且计算单元可基于温度信息属于的范围和根据其的充电条件来计算最优充电电流。
电池组130可进一步包括用于检测温度信息是低于第一阈值还是高于第二阈值的检测单元。在任一情况下，当检测到温度信息低于第一阈值或高于第二阈值时，通知单元可通知计算机停止向电池138充电的请求。
电池组130可进一步包括用于检测温度信息是低于第一阈值还是高于第二阈值的检测单元。在任一情况下，存储单元在其中存储包括电池138的充电电压和充电电流(其都是根据由第一阈值和第二阈值划分出来的范围来设置)中的至少一个的充电条件。然后，计算信息包括用于本电池的充电电压和充电电流中的至少一个。当检测到温度信息低于第一阈值或高于第二阈值时，检测单元基于充电条件和计算信息检测电池状态是否不正常。当检测单元检测到电池状态不正常时，通知单元通知计算机停止电池充电的请求。
存储单元可在其中存储低于第一阈值的第三阈值和高于第二阈值的第四阈值。在任一情况下，当温度信息低于第三阈值或高于第四阈值时，检测单元检测到电池状态不正常。当检测单元检测到电池状态不正常时，通知单元通知计算机停止电池充电的请求。
可以提供包括电池组130和计算机的信息处理设备，该计算机具有用于基于从通知单元通知的充电电流对电池138充电的充电控制单元。
可以提供包括电池组130和计算机的充电控制系统，该计算机具有用于基于从通知单元通知的充电电流对电池组138充电的充电控制单元。
如图2所示，在本实施例中，电池组130包括微计算机131、控制IC 132、次级保护IC 133、热敏电阻器134、电阻器135、充电FET(场效应晶体管)136a、备用充电FET 136b、放电FET 136c、放电FET 136d、连接器137和电池138。电池组130包括用于获得指示电池138的状态的值并基于所获得的指示电池状态的值检测电池138的状态不正常的监控单元。但是，监控单元不特别地限于此，在本实施例中，其包括以后描述的单元电池温度监控单元1311、单元电池电压监控单元1321和剩余容量监控单元1322的至少一个。监控单元执行检测电池状态是否不正常的处理，且可对于每个预定时间(比如每250毫秒一次)执行该处理。作为一个应用，比如电池使用累积时间或充电/放电周期次数的电池使用历史信息也可以被添加到计算参数。
微计算机131可包括作为监控单元的一个实例的、用于监控电池138的单元电池温度的单元电池温度监控单元1311。在该情况下，微计算机131包括用于在其中存储正常范围的上限值和正常范围的下限值的存储单元1312。微计算机131获得作为指示电池状态的值的电池138的单元电池温度，且当获得的值高于存储在存储单元1312中的正常范围的上限值或低于正常范围的下限值时，检测到电池状态不正常。例如，该单元电池温度监控单元1311将热敏电阻器134的电阻器和外部电阻器之间的分压进行A/D转换，以测量电池138的单元电池温度。
微计算机131可包括用于监控流过电池138的单元电池的电流值的单元电池电流监控单元1313。例如，该单元电池电流监控单元1313将电阻器135的电压进行A/D转换，以测量流过电池138的单元电池的电流值。
另外，微计算机131可包括通知处理单元1314，其用于在各个监控单元检测到电池状态不正常时，通知计算机主体100停止充电器120的电池充电的请求。通知处理单元1314可对每个预定时间(比如每16到30秒一次)执行处理。
存储单元1312可在其中存储至少一个阈值。在该情况下，当确定电池状态并非不正常时，单元电池温度监控单元1311确定指示电池状态的值属于由阈值分类的两个或多个范围中的哪个范围。在任一情况下，通知处理单元1314通知计算机主体100由单元电池温度监控单元1311确定的范围。两个或多个范围至少包括指定正常值作为当充电器120对电池充电时的电流值的范围、和指定大于正常值的值或者小于正常值的值的范围。
例如，存储单元1312可在其中存储比如低温侧值和高温测值的两个值作为阈值。该两个阈值将指示电池状态的值分类为三个范围。因此，当确定电池状态并非不正常时，单元电池温度监控单元133确定指示电池状态的值属于由阈值分类的三个范围(正常温度范围，低温范围，高温范围)中的哪个范围。在任一情况下，通知处理单元1314通知计算机主体100由单元电池温度监控单元1311确定的范围。
当接受由单元电池温度监控单元1311确定的范围的通知时，如果范围是低温范围或高温范围，那么计算机主体100优选地将由充电器120提供给电池组130的充电电流(充电电压)设置为低。例如，在正常温度范围(例如，10到45℃)中，例如，由充电器120提供给电池组130的充电电流被设置在1500mA(0.71It)。另一方面，例如，在低温范围(例如，0到10℃)或者高温范围(例如，45到60℃)的任一情况中，例如，由充电器120提供给电池组130的充电电流被设置在750mA(0.35It)。
例如，当电池138的单元电池配置有锂离子单元电池等时，如果电池温度高，那么存在正/负电极结构由于由内部短路或外部加热所导致的热量产生而损坏的问题。然后，存在产生的氧与电解液反应引起冒烟或起火的问题。
例如，当电池138的单元电池配置有锂离子单元电池等时，如果电池温度低，那么材料移动速度减小，且锂离子到负电极碳中的插入减慢。这是由于锂沉淀在负电极碳上的高概率，导致由于内部短路而引起的热量产生或起火。如下将参考图3描述三个范围(低温范围，正常温度范围，高温范围)。
控制IC132可包括作为监控单元的一个实例的、用于监控电池138的单元电池电压的单元电池电压监控单元1321。在该情况下，控制IC132包括用于在其中存储正常范围的上限值和该正常范围的下限值的存储单元1323。进一步，在该情况下，控制IC132获得作为指示电池状态的值的电池138的单元电池电压，且当获得的值高于存储在存储单元1323中的正常范围的上限值或低于正常范围的下限值时，检测到电池状态不正常。
控制IC132可包括作为监控单元的一个实例的、用于监控电池138的剩余容量的剩余容量监控单元1322。在该情况下，控制IC132包括用于在其中存储正常范围的上限值和正常范围的下限值的存储单元1323。在该情况下，控制IC132获得作为指示电池状态的值的电池138的剩余容量，且当获得的值高于存储在存储单元1323中的正常范围的上限值或低于正常范围的下限值时，检测到电池状态不正常。考虑到在进行电池138的放电之后，在3V的剩余容量以下大电流可能不流动的问题，例如，可以假定电池138的剩余容量的正常范围的下限值在3V。
存储单元132可进一步在其中存储至少一个阈值。在该情况下，当确定电池状态并非不正常时，单元电池电压监控单元1321或剩余容量监控单元1322确定指示电池状态的值属于由阈值分类的两个或多个范围中的哪个范围。在该情况下，通知处理单元1314通知计算机主体100由单元电池温度监控单元1311确定的范围。两个或更多范围至少包括指定正常范围作为当充电器120对电池充电时的电流值的范围，和指定大于正常范围的值或者小于正常范围的值的范围。
另外，控制IC132包括充电/放电开关单元1324，其用于当各个监控单元检测到电池状态不正常时，停止接受从充电器120的电池充电。为了停止从充电器120的电池充电，例如，可以截止充电FET136a。
次级保护IC133是为微计算机131、控制IC132等失去控制的情况准备的次级保护元件，且例如，具有监控电池138的电压等的功能。
例如，在电池138的单元电池表面上布置热敏电阻器134，且其具有作为用于测量电池138的单元电池温度的传感器的功能。
例如，在单元电池GND的各GND和SM-BUS111之间布置电阻器135。
充电FET 136a、备用充电FET 136b、放电FET 136c和放电FET 136d是用于控制电池组130的充电/放电的晶体管。充电FET 136a和备用充电FET136b在导通时以充电方向流动电流，在截止时以充电方向停止电流。放电FET136c和放电FET 136d在导通时以放电方向流动电流，在截止时以放电方向停止电流。
连接器137连接EC110或充电器120和电池组130。在充电的时候经由连接器137从充电器120提供充电电流。另外，在电池组130中，SM-BUS111经由连接器137连接微计算机131和EC110。
电池138具有一个或多个单元电池。另外，将来自待充电的充电器120的充电电流提供给电池138。
引导比如加热器电阻保险丝的电流切断元件139来用于在电压超过预定值时停止电流流动，且例如，该预定值被设置在4.3V。
<根据本实施例的系统的基本操作>
以下将描述关于电流值切换的基本流程。
(1)EC110周期性地发布专用客户命令。
(2)电池组130响应于该命令提供电池138所需的最优电流值信息给EC110。
(3)EC110基于在响应数据中指示的电流值信息控制充电器120以提供最优充电电流给电池组130。
<EC110确定最优电流时的缺点>
当EC110被配置为用于计算和确定最优电流的机构时，EC110需要从电池组130获得各种项目的数据，比如温度信息、剩余容量信息和单元电池电压信息，并执行用于全面确定的计算。因为需要实时执行电流切换，因此SM-BUS111的通信量增加且在EC110处的处理负荷增加。另外，所需数据的一部分可能由于通信错误或信息包损失而丢失，因此存在可能不正确地执行计算的可能性。
<当电池组130确定最优电流时的优点(I)>
相反，如本实施例中所示，当采用电池组130计算并确定最优电流的机构时，仅需要将所需电流呈现给EC110，由此有助于EC110的负荷减轻。(因为电池组130内部的LSI管理温度信息、剩余容量信息、单元电池电压信息等，因此当在电池组130执行计算时可以保持全面更高的性能。)
<当电池组130确定最优电流时的优点(II)>
虽然针对每个机器类型开发PC主体，通常开发电池组而不顾机器类型。因此，当EC110的操作规范复杂时，关于每个机器类型的操作可能发生细微的差别，或针对每个机器类型必须保证很大数量的调试/验证步骤。因此，如本实施例所示，在电池组130内集中复杂的部分，且简化EC110的操作，由此减少用于设计和开发的步骤数目。
<三个范围(正常温度范围、低温范围、高温范围)>
图3是用于解释三个范围(正常温度范围、低温范围、高温范围)的图。将参考图3描述该三个范围(正常温度范围、低温范围、高温范围)。图3和当前描述是从上述非专利文件中提取出的。因此，仅描述三个范围(正常温度范围、低温范围、高温范围)的一个实例。
1.关于温度和电流
充电反应是化学反应且很大程度上受温度的影响。即使采用相同的上限充电电压和充电电流，充电产物的副反应或状态的似然性根据温度也显著地不同。因此，最好减小低温范围和高温范围(假定其处于安全方面的恶劣条件下)中的上限充电电压和最大充电电流中的一个或两个值。。
2.正常温度范围T2到T3
温度范围被划分为正常温度范围、高温范围和低温范围以在安全性方面定义充电电压和充电电流的上限值和最大值，且正常温度范围T2到T3被定义为可以应用最高值的单元电池表面温度范围。在正常温度范围中，在最高条件下，可以在单元电池中接收就安全性方面定义的上限充电电压和最大充电电流。当单元电池表面温度在充电期间超过T3时，必须应用针对高温范围的充电条件。当单元电池表面温度在充电期间低于T2时，必须应用针对低温范围的充电条件。
3.高温范围T3到T4
高温范围T3到T4是比正常温度范围更高的温度范围，且被定义为可以通过改变正常温度范围中就安全性方面的最大充电电流和上限充电电压中的一个或两个而允许的处于充电(on-charge)的单元电池表面温度范围。当如在正常温度范围中一样来在高温范围中以相同上限充电电压或最大充电电流执行充电时，由正电极晶体结构的稳定性引起安全性的降低。因此，将条件切换到针对高温范围定义的充电条件。当充电之前单元电池表面温度超过T3时，应用针对高温范围定义的充电条件。当在充电期间单元电池表面温度超过T4时，禁止以任意电流执行充电。
4.低温范围T1到T2
低温范围是比正常温度范围更低的温度范围，且被定义为可以通过改变正常温度范围中就安全性方面的最大充电电流和上限充电电压中的一个或两个而允许的处于充电的电池表面温度范围。因为在低温范围中，材料移动速度降低和锂离子到负电极碳的插入的延迟，因此存在锂沉淀在负电极碳的高可能性。该状态容易引起关于热量产生的热致击穿(thermorunaway)。另外，充电接受很大程度上取决于低温范围中的温度，从而容易使得组合电池失衡。因此，将条件切换到针对低温范围定义的充电条件。当在充电之前或在充电期间电池表面温度低于T1时，禁止以任意电流执行充电。
<充电电流值确定算法>
以下将描述充电电流值确定算法。图4是示出确定充电电流值的处理的流程的流程图。将参考图4描述确定充电电流值的处理(如果需要参见其它图)。
电池组130确定其是否连接到计算机主体100(步骤S101)。当确定电池组130没有连接到计算机主体100时(步骤S101中的“否”)，停止充电(步骤S103)。在停止充电的处理中，特别地，通知处理单元1314通知计算机主体100停止充电器120的电池充电的请求。其后，当接受请求时，EC110停止充电器120的电池充电。类似地执行停止后续充电的处理。
当电池组130确定其连接到计算机主体100时(步骤S101中的“是”)，单元电池温度监控单元1311确定电池138的单元电池温度是否在安全范围内(步骤S102)。通过确定单元电池温度是否属于正常范围来做出该确定。当确定单元电池温度没有在安全范围内时(步骤S102中的“否”)，停止充电(步骤S103)。
当确定电池138的单元电池温度在安全范围之内时(步骤S101中的“否”)，单元电池温度监控单元1311确定电池138的单元电池温度是否在低温范围内(步骤S104)。当确定单元电池温度在低温范围之内时(步骤S104中的“是”)，单元电池电压监控单元1321确定电池138的单元电池电压是否超过阈值(步骤S105)。
当确定电池138的单元电池电压不超过阈值时(步骤S105中的“是”)，设置针对低温的充电电流值(步骤S106)。在设置针对低温的充电电流值的处理中，特别地，通知处理单元1314通知计算机主体100将充电器120的电池充电电流转换为具有针对低温的充电电流值的电流的请求。其后，当接受请求时，EC110将充电器120的电池充电转换为具有针对低温的充电电流值的电流。
当确定电池138的单元电池电压超过阈值时(步骤S105中的“否”)，停止充电(步骤S107)。
当确定电池138的单元电池温度没有在低温范围之内时(步骤S104中的“否”)，单元电池温度监控单元1311确定电池138的单元电池温度是否在高温范围内(步骤S108)。当确定单元电池温度没有在高温范围内时(步骤S108中的“否”)，充电电流值被设置在默认值(步骤S109)。在将充电电流值设置为默认值的处理中，特别地，通知处理单元1314通知计算机主体100将充电器120的电池充电电流转换为具有默认值的电流的请求。其后，当接受请求时，EC110将充电器120的电池充电电流转换为具有默认充电电流值的电流。
当电池温度监控单元1311确定电池138的单元电池温度在高温范围之内时(步骤S108中的“是”)，单元电池电压监控单元1321确定电池138的单元电池电压是否超过阈值(步骤S110)。
当确定电池138的单元电池电压不超过阈值时(步骤S110中的“是”)，设置针对高温的充电电流值(步骤S111)。在设置针对高温的充电电流值的处理中，特别地，通知处理单元1314通知计算机主体100将充电器120的电池充电电流转换为具有针对高温的充电电流值的电流的请求。其后，当接受请求时，EC110将充电器120的电池充电电流转换为具有针对高温的充电电流值的电流。
当确定电池138的单元电池电压超过阈值时(步骤S110中的“否”)，停止充电(步骤S112)。
<在电池插入处的充电电流的改变>
以下将描述在电池插入处的充电电流的改变。图5是示出在电池插入处改变充电电流的处理的流程的流程图。将参考图5描述在电池插入处改变充电电流的处理(如果需要参见其它图)。
如图5所示，插入AC适配器(步骤S201)，并将电池组130插入充电器120中，或电池组130内的信息改变(步骤S202)。EC110发送充电电流信息获得请求到电池组130(步骤S203)。电池组130发送充电电流信息到EC110(步骤S204)，且EC110发送充电电流改变请求到充电器120(步骤S205)。充电器120执行充电电流改变处理(步骤S206)。
<当改变充电电流信息时充电电流的改变>
以下将描述当改变充电电流信息时充电电流的改变。图6是示出当改变充电电流信息时改变充电电流的处理的流程的流程图。将参考图6描述当改变充电电流信息时的充电电流改变处理(按照需要参见其他图)。
如图6所示，EC110发送充电电流信息获得请求到电池组130(步骤S301)。电池组130发送充电电流信息到EC110(步骤S302)。电池138的状态改变(步骤S303)。EC110发送充电电流信息获得请求到电池组130(步骤S304)。电池组130发送充电电流信息到EC110(步骤S305)。EC110发送充电电流改变请求到充电器120(步骤S306)。充电器120执行充电电流改变处理(步骤S307)。
<失败的通信>
接下来，以下将描述在失败通信的时候的处理。图7是示出在失败通信的时候的处理的流程的流程图。将参考图7描述在失败通信的时候的处理(按照需要参见其它图)。
如图7所示，EC110发送充电电流信息获得请求到电池组130(步骤S401)。电池组130发送充电电流信息到EC110(步骤S402)。当未能接收到充电电流信息并检测了误差X次(X是任意的)时，EC110停止充电(步骤S403)。EC110发送充电电流停止请求到充电器120(步骤S404)。充电器120执行充电电流停止处理(步骤S405)。
EC110发送充电电流信息获得请求到电池组130(步骤S406)。电池组130发送充电电流信息到EC110(步骤S407)。EC110执行将建立的通信中的充电电流改变为指定电流的处理(步骤S408)。EC110发送充电电流改变请求到充电器120(步骤S409)。充电器120执行充电电流改变处理(步骤S410)。
<电池拆卸处理>
以下将描述电池拆卸处理。图8是示出电池拆卸处理的流程的流程图。将参考图8描述电池拆卸处理(按照需要参见其他图)。
如图8所示，电池组130从充电器120拆卸(步骤S501)。电池组130执行电池拆卸处理(步骤S502)，且EC110复位充电电流信息(步骤S503)。EC110发送充电电流改变请求到充电器120(步骤S504)。充电器120执行充电电流改变处理(步骤S505)。
<本实施例的效果>
根据本实施例将获得以下效果。
电池组130可以根据检测到的电池138的状态停止充电接受。
可以关于电池138执行最优充电，同时满足可用性和安全性。(基于电池状态，最优充电电流值与在电池上安装的微计算机进行通信，由此提供了用于实时切换充电电流的系统。)
在电池组130执行复杂处理，以使得可以减轻EC110上的负荷以及EC110和电池组130之间的通信负荷。因此，整个系统可以改善其性能。(准备专用客户命令，由此减轻在EC和电池之间的通信负荷。)
即使在几个不同的开发机构中，也有可能开发软件而不对每个规范产生变化且不增加用于设计和开发的步骤数目。
<本实施例的变化>
本领域技术人员应该理解，根据设计要求及其它因素，可出现各种修改、组合、部分组合和替代，只要它们在所附权利要求及其等效物的范围之内。
例如，在本实施例中，通过专用客户命令将在电池组130中计算的信息返回到EC110，但是可以将关于温度、电压和剩余容量的信息发送到EC110以在EC110进行计算。
例如，本实施例中假定改变充电电流，但是也可以改变充电电压。
在本实施例中指示的技术可以进一步应用于支持比如专用机械按钮或公共设施之类的输入装置的快速充电功能。因此，根据电池138的状态，可以将电流自动地切换为最优充电电流(正常充电或快速充电)。作为一个应用，可以采用在放电期间切换最大放电功率的极限阈值的功能。
[第二实施例]
引导在第一实施例中描述的技术来用于限制当电池的单元电池温度低或高时的充电电流，且假定以具有正常温度范围中的某个电流值的电流来执行电池充电。但是，当充电电流增大以减小充电时间时，如果对电池重复地执行充电/放电，那么可以减小电池的容量(电池的周期恶化特性可能退化)。需要用于满足充电时间减少和维持周期恶化特性的充电系统。引导第二实施例以增加到电池的充电电流以执行快速充电，且因此相比当满足预定条件时的正常充电，减少了充电时间而不退化电池的周期恶化特性。
<第二实施例的概述>
在第二实施例中，仅在电池的单元电池电压在正常温度范围内低的区域中增加了充电电流。因为即使当在电池的单元电池电压低的范围中增加充电电流时也较少影响周期恶化特性，因此可以减少充电时间同时维持等效于正常充电的周期恶化特性。另外，也在实时切换充电电流值以使得温度和电压改变时，可以保证足够的周期恶化特性和安全性。
<第二实施例的系统结构>
首先，将描述第二实施例的系统结构。
相比第一实施例的系统结构，第二实施例的系统结构添加有执行快速充电的功能。图9是示出根据第二实施例的电池组的硬件结构的图。如图9所示，在根据第二实施例的电池组130A中，相比根据第一实施例的电池组130，将快速充电控制单元1315添加到微计算机131。
<根据第二实施例的系统的基本操作>
图10是示出在根据第二实施例的充电控制系统中关于快速充电的基本处理的流程的图。图11是示出快速充电可能的条件的一个实例的图。图12是示出在不正常的装置中的保护功能的一个实例的图。将参考图10到图12描述在根据第二实施例的充电控制系统中关于快速充电的基本处理的流程。
(1)EC110周期性地发布专用客户命令。
(2)在电池组130中的通知处理单元1314响应于该命令向EC110通知电池138需要的最优电流值信息。在这时，快速充电控制单元1315根据电池138的状态，确定电池138的快速充电是否是可能的。当电池138的状态满足某个条件时，快速充电控制单元1315确定充电是可能的，并经由通知处理单元1314通知EC110快速充电确认信号。在本实施例中，快速充电控制单元1315经由通知处理单元1314向EC110通知快速充电确认信号，但是可以经由通知处理单元1314向EC110通知快速充电NG信号。快速充电控制单元1315可以经由通知处理单元1314向EC110通知指示确定结果的快速充电启用/禁用信息。
例如，如上所述，条件可以包括电池138的单元电池温度。另外，例如，该条件可以包括电池138的单元电池电压。在图11所示的实例中，示出了将针对电池138的电池温度和电池电压两者的条件包括为关于电池138的某些条件的情况。在图11所示的实例中，t1、t2、t3和t4表示指示在相邻区域之间的边界值的单元电池温度，且例如其关系是t1＜t2＜t3＜t4。v1、v2、v3、v4和v5表示指示在相邻区域之间的边界值的电池电压，且例如其关系是v1＜v2＜v3＜v4＜v5。图11所示的括号中的数字i1、i2、i3和i4表示每个区域中的最优电流值，且例如其关系是i1＜i2＜i3＜i4。例如，指示为“快速充电启用区域”的区域被表示为满足电池138的单元电池温度是t2到t3且电池138的单元电池电压是v1到v2的条件的区域。快速充电控制单元1315可以从单元电池温度监控单元1311获得电池138的单元电池温度，且可以从单元电池电压监控单元1321获得电池138的单元电池电压。将关于电池138的某个条件(例如，比如在图11所示的相邻区域之间的边界值)存储在存储单元1312中作为阈值。
在图11所示的实例中，指示为“快速充电启用区域”的区域被假定为至少满足电池138的单元电池电压是v1到v2的条件的区域。通常知道当以电池138的高单元电池电压增加充电电流值时，电池138的周期恶化特性显著地退化的现象。例如，当执行快速充电时，实验数据可以指定单元电池电压的上限值(大约电池138的剩余容量的60％)(其处可以保持与未执行快速充电时相同级别的周期恶化特性)，且可以假定指定值在v2。在图11所示的实例中，在指示为“快速充电启用区域”的区域中，电池138的电池电压的上限值被设置在被设置在v2。但是，上限值不局限于上述值，且由适当地计算的逻辑值或实验值指定。
(3)EC110基于在响应数据中指示的最优电流值信息和快速充电启用/禁用信息，确定充电电流值并向充电器120输出指示所确定的充电电流值的充电电流控制信号。充电器120输出具有由充电电流控制信号指示的充电电流值的充电电流到电池138以对电池138充电。
CPU 140执行存储在HDD 190中的实用程序软件，且可以接受指示是否通过软件功能从用户执行快速充电的信息，并将其输出到EC110。在该情况下，当EC110从微计算机131接受快速充电确认信号的输入，并从CPU140接收执行快速充电的快速充电指令时，EC110可以确定将执行快速充电。
可以由EC110确定充电电平，且考虑到电池138的状态外加最优电流值信息、快速充电启用/禁用信息或用户的指令，可以确定对应于充电电平的充电电流值。
(4)如图12所示，当EC110处于正常状态且微计算机131处于不正常状态时，EC110检测关于微计算机131的通信误差，并停止从充电器120输出到电池138的充电电流，由此保证安全性。
(5)如图12所示，当微计算机131处于正常状态且EC110处于不正常状态时，快速充电控制单元1315检测充电电流的不正常，且充电/放电开关单元1324停止来自充电器120的充电电流的接受。该快速充电控制单元1315从单元电池电流监控单元1313获得当前的充电电流值。分别地，存储单元1312可以分开地在其中存储在快速充电确认情况下的充电电流值的阈值和在快速充电NG情况下的充电电流值的阈值。在该情况下，当检测到当前充电电流值超过对应于当前状态的阈值时，快速充电控制单元1315检测来自充电器120的充电电流的不正常。
<根据第二实施例的系统的优点>
可以减少充电时间同时保持周期恶化特性。充电电流仅在电池138的单元电池电压处于正常温度范围内为低的区域中增加，以使得可以减少充电时间，同时维持等效于正常充电的周期恶化特性。因为电池138的单元电池电压在电池138的剩余容量较少时为低，因此如果当电池138的剩余容量较少时可以执行快速充电，那么也可以保持高可用性。
充电电流可以实时改变，以使得即使当温度和电压改变时也可以维持周期恶化特性和安全性。因为电池组130的温度和电压根据使用而随时间变化，因此电池组130的最优充电电流值也改变。由充电电路输出的充电电流的量值和安全电路的工作点实时地适于电池组130的最优充电电流值，以使得即使当电池组130的温度和电压改变时也可以保持周期恶化特性。另外，满足从JEITA或日本电池联盟发布的推荐标准，由此保证足够的安全性。
<第二实施例的变化>
本领域技术人员应该理解，根据设计要求及其它因素，可出现各种修改、组合、部分组合和替代，只要它们在所附权利要求及其等效物的范围之内。
例如，在第二实施例中基于温度和电压做出关于快速充电是否是可能的确定，但是当电池的剩余容量到达预定容量或当电池的电压到达预定电压时，可以添加停止充电的功能。例如，在正在对电池执行充电的同时，当电池的剩余容量超过80％时，可以停止充电。因此，可以进一步改善电池组的周期恶化特性。
在第二实施例中用户可以设置快速充电启用/禁用，但是可以通过分析用户的电池使用历史信息来以适于用户口味的充电简档(profile)执行充电。例如，将电池的剩余容量的时间变化存储在存储单元1312等中，作为用户的电池使用历史信息。然后，快速充电控制单元1315确定直到剩余容量到达预定值(例如，存储在存储单元1312中)或更小为止所执行放电的次数是否大于与放电的总次数有关的预定比率(例如，存储在存储单元1312中)。当次数大于预定比率时，确定用户经常携带电池，且可以自动地执行快速充电。另外，根据完全充电的电池确定用户不经常携带电池，且快速充电控制单元1315可能不执行快速充电。
在第二实施例中将防止不正常操作的软件保护功能分别并入EC和电池组，但是并入比如限流开关的硬件保护功能，由此进一步改善安全性。
在第二实施例中一个电池组连接到一个计算机主体，但是几个电池组可以连接到一个计算机主体。在该情况下，在计算机主体中的EC可以对每个电池组执行充电控制。
<第二实施例的效果>
根据第二实施例可以获得以下效果。
相比现有技术的充电系统，可以减少充电时间同时维持周期恶化特性。
可以将根据第二实施例的技术开发为具有不同的充电电流值的几个电池，且具有不同数目的电池单元的几个电池连接到一个笔记本型PC，且可以对于每个电池实现快速充电。
当电池单元电压低(＝电池的剩余量较少)时启用快速充电，以使得获得高可用性。
因为可以短时间(比如对于经常携带笔记本型PC的用户的旅行)执行很多充电，因此用户不需要携带AC适配器，且移动性增强。
对电池组执行复杂的处理，以使得可以减轻在EC上的负荷和在电池之间的通信负荷。因此，可以减少由于通信误差等引起的不正常操作，且可以改善安全性。
本申请包括与2008年7月11日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-181945和2008年9月9日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-231432中公开的主题相关的主题，将其全部内容通过引用合并于此。

Claims (20)

1.一种电池组，包括：
获得单元，用于获得包括电池的温度信息的用于计算充电电流的计算信息；
计算单元，用于基于所述计算信息计算所述电池的充电电流；和
通知单元，用于通知计算机由所述计算单元计算的所述充电电流。
2.如权利要求1所述的电池组，其中，所述通知单元使用专用命令来通知所述计算机所述充电电流。
3.如权利要求1所述的电池组，包括：
存储单元，用于在其中存储关于所述温度信息的第一阈值和第二阈值，
其中，所述计算单元根据所述温度信息属于由所述第一阈值和所述第二阈值划分出来的哪个范围来计算所述最优充电电流。
4.如权利要求3所述的电池组，其中，所述存储单元在其中存储根据由所述第一阈值和所述第二阈值划分出来的范围的充电条件，和
所述计算单元基于所述温度信息属于的范围和取决于所述范围的充电条件计算所述最优充电电流。
5.如权利要求3所述的电池组，包括检测单元，用于检测所述温度信息是否低于所述第一阈值或高于所述第二阈值，
其中，当检测到所述温度信息低于所述第一阈值或高于所述第二阈值时，所述通知单元通知计算机停止所述电池充电的请求。
6.如权利要求3所述的电池组，包括：
检测单元，用于检测所述温度信息是低于所述第一阈值还是高于所述第二阈值，
其中，所述存储单元在其中存储对所述电池的充电电压和充电电流中的至少一个充电条件，所述充电电压和充电电流是根据由所述第一阈值和所述第二阈值划分的所述范围设置的，
所述计算信息包括对当前电池的所述充电电压和所述充电电流中的至少一个，
当检测到所述温度信息低于所述第一阈值或高于所述第二阈值时，所述检测单元基于所述充电条件和所述计算信息检测所述电池状态是否不正常，和
当所述检测单元检测到所述电池状态不正常时，所述通知单元通知计算机停止所述电池充电的请求。
7.如权利要求6所述的电池组，其中，所述存储单元在其中存储低于所述第一阈值的第三阈值和高于所述第二阈值的第四阈值，
当所述温度信息低于所述第三阈值或高于所述第四阈值时，所述检测单元检测所述电池状态不正常，和
当所述检测单元检测到所述电池状态不正常时，所述通知单元通知计算机停止所述电池充电的请求。
8.一种信息处理设备，包括：
电池组，包含：
获得单元，用于获得包括电池的温度信息的、用于计算充电电流的计算信息；
计算单元，用于基于所述计算信息计算所述电池的充电电流；和
通知单元，用于使用专用命令通知计算机由所述计算单元计算的所述充电电流；和
计算机，其具有用于基于从所述通知单元通知的所述充电电流来执行所述电池充电的充电控制单元。
9.一种充电控制系统，其包括：
电池组，包括：
获得单元，用于获得包括电池的温度信息的用于计算充电电流的计算信息；
计算单元，用于基于所述计算信息计算所述电池的充电电流；和
通知单元，用于使用专用命令通知计算机由所述计算单元计算的所述充电电流；和
计算机，其具有用于基于从所述通知单元通知的所述充电电流来执行所述电池充电的充电控制单元。
10.一种电池组，包括：
存储单元，用于在其中存储正常范围的上限值和所述正常范围的下限值；
监控单元，用于获得指示电池状态的值，且当指示所述的电池状态的所述值高于存储在所述存储单元中的所述正常范围的所述上限值或低于所述正常范围的所述下限值时，检测所述电池状态不正常；和
充电/放电开关单元，用于当所述监控单元检测到所述电池状态不正常时，停止接受来自充电器的所述电池充电。
11.如权利要求10所述的电池组，进一步包括通知处理单元，用于当所述监控单元检测到所述电池状态不正常时，通知计算机主体停止所述充电器的所述电池充电的请求。
12.如权利要求11所述的电池组，其中，所述存储单元在其中存储至少一个阈值，
当确定所述电池状态并非不正常时，所述监控单元确定指示所述电池状态的所述值是否属于由所述阈值划分出来的两个或多个范围的哪个，和
所述通知处理单元通知所述计算机主体由所述监控单元确定的所述范围。
13.如权利要求12所述的电池组，其中，所述两个或多个范围至少包括在所述充电器的所述电池充电期间指定正常值为电流值的范围，和指定大于所述正常值的值或小于所述正常值的值的范围。
14.如权利要求10到13中任意一个所述的电池组，其中，所述监控单元包括用于监控所述电池的单元电池温度作为指示所述电池状态的所述值的电池温度监控单元、用于监控所述电池的单元电池电压的单元电池电压监控单元和用于监控所述电池的剩余容量的剩余容量监控单元中的至少一个。
15.一种电池组的充电控制方法，其中，所述电池组包括用于在其中存储正常范围的上限值和所述正常范围的下限值的存储单元，所述电池组执行以下步骤：
获得指示电池状态的值，且当指示所述电池状态的所述值高于存储在所述存储单元中的所述正常范围的所述上限值或低于所述正常范围的所述下限值时，检测所述电池状态不正常；且
当检测到所述电池状态不正常时，停止接受来自充电器的所述电池充电。
16.一种包括电池组和计算机主体的充电控制系统，
其中，所述电池组包括：
存储单元，用于在其中存储正常范围的上限值和所述正常范围的下限值；
监控单元，用于获得指示电池状态的值，且当指示所述的电池状态的所述值高于存储在所述存储单元中的所述正常范围的所述上限值或低于所述正常范围的所述下限值时，检测到所述电池状态不正常；和
充电/放电开关单元，用于当所述监控单元检测到所述电池状态不正常时，停止接受来自充电器的所述电池充电，
所述监控单元进一步具有通知处理单元，用于当所述监控单元检测到所述电池状态不正常时，通知所述计算机主体停止所述充电器的所述电池充电的请求，和
所述计算机主体具有用于当接受停止所述充电器的所述电池充电的所述请求时，停止所述充电器的所述电池充电的充电控制单元。
17.一种充电控制系统的充电控制方法，所述充电控制系统包括电池组和计算机主体，
其中，所述电池组包括用于在其中存储正常范围的上限值和所述正常范围的下限值的存储单元，所述电池组执行下面步骤：
获得指示电池状态的值，且当指示所述电池状态的所述值高于存储在所述存储单元中的所述正常范围的所述上限值或低于所述正常范围的所述下限值时，检测所述电池状态不正常；
当检测到所述电池状态不正常时，停止接受来自充电器的所述电池充电；和
当检测到所述电池状态不正常时，通知所述计算机主体停止所述充电器的所述电池充电的请求，并且
所述计算机主体执行下面步骤：
当接受停止所述充电器的所述电池充电的所述请求时，停止所述充电器的所述电池充电。
18.如权利要求1所述的电池组，其中，所述计算单元计算用于所述电池的充电电流，并基于所述计算信息确定是否启用电池快速充电，和
所述通知单元通知所述计算机由所述计算单元计算的所述充电电流，并通知所述计算机指示由所述计算单元确定的结果的快速充电启用/禁用信息。
19.如权利要求18所述的电池组，其中，所述计算信息包括用于当前电池的充电电压，
所述电池组进一步包括用于在其中存储关于电池充电电压的第五阈值的存储单元，和
所述计算单元确定用于当前电池的所述充电电压是否超过所述第五阈值，且当确定用于所述当前电池的所述充电电压超过所述第五阈值时，确定禁用电池快速充电。
20.如权利要求18所述的电池组，其中，所述计算信息包括用于当前电池的充电电流，
所述电池组进一步包括：
存储单元，用于当禁用快速充电时在其中存储关于电池充电电流的第六阈值；
检测单元，用于当所述计算单元确定禁用电池快速充电时，当检测到用于所述当前电池的所述充电电流超过所述第六阈值时，检测到来自充电器的充电电流不正常；和
停止单元，用于当所述检测单元检测到来自所述充电器的充电电流不正常时，停止接受来自所述充电器的所述电池充电。
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