CN101790829B - 充电电路以及具备该充电电路的电池组件、充电系统 - Google Patents

充电电路以及具备该充电电路的电池组件、充电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101790829B
CN101790829B CN2008801051840A CN200880105184A CN101790829B CN 101790829 B CN101790829 B CN 101790829B CN 2008801051840 A CN2008801051840 A CN 2008801051840A CN 200880105184 A CN200880105184 A CN 200880105184A CN 101790829 B CN101790829 B CN 101790829B
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch element
charging
current
fault
secondary cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008801051840A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101790829A (zh
Inventor
谷口桂太郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN101790829A publication Critical patent/CN101790829A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101790829B publication Critical patent/CN101790829B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00711—Regulation of charging or discharging current or voltage with introduction of pulses during the charging process
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00306—Overdischarge protection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

一种充电电路包括：电池连接端子，用于与二次电池连接；电源连接端子，用于从输出所述二次电池的充电用电流的电源部接收所述电流；第1和第2开关元件，被串联连接在所述电源连接端子与所述电池连接端子之间，接通、断开从所述电源连接端子流向所述电池连接端子的电流；电流检测部，检测从所述电源连接端子流向所述电池连接端子的电流；充电控制部，通过反复接通所述第1开关元件和所述第2开关元件的工序、接通所述第1开关元件并且断开所述第2开关元件的工序、以及断开所述第1开关元件并且接通所述第2开关元件的工序，向所述电池连接端子提供脉冲状的充电电流；故障判断部，在由所述充电控制部仅接通所述第1开关元件和所述第2开关元件的其中之一的期间，当由所述电流检测部检测的电流超过为了判断有无流向所述电池连接端子的电流而设定的电流阈值时，判断所述第1开关元件和所述第2开关元件的至少其中之一发生了故障。

Description

充电电路以及具备该充电电路的电池组件、充电系统
技术领域
本发明涉及一种用于二次电池的充电的充电电路、以及具备该充电电路的电池组件、充电系统。
背景技术
以往就存在具备用于对二次电池充电的充电电路的电子设备。这种充电电路中，为了防止二次电池的过充电，一般会在充电路径中设置开关元件。在这种充电电路中，充电过程中将开关元件设为导通状态，并监控电池电压或充电电流。并且，当根据电池电压或充电电流检测到二次电池的满充电时，将前述的开关元件设为非导通状态，停止以后的充电，从而防止过充电造成的二次电池的劣化、漏液、冒烟、起火等。
另一方面，如果前述的开关元件发生故障而被固定于导通状态，则即使根据电池电压或充电电流检测出二次电池为满充电也无法停止充电。因此，发生过充电并可能导致发生二次电池的劣化、漏液、冒烟、起火等。因此，一种具备检测开关元件的故障的故障诊断功能的充电电路为公知。
例如日本专利公开公报特开平6-189459号(以下称作“专利文献1”)中记载了以下技术：串联连接进行二次电池充电的恒压电源电路与恒流电路，通过判断从该恒压电源电路和恒流电路对二次电池提供一定的电流时的电池电压与断开该恒流电路的开关元件一定时间停止对二次电池提供电流时的电池电压之差是否正常，来检测恒流电路的开关元件的故障。并且，当检测出恒流电路的开关元件的故障时，断开位于恒流电路的上游的恒压电源电路的开关元件以停止二次电池的充电，从而防止二次电池过充电。
然而，在专利文献1记载的技术中，由于开关元件的故障诊断是在充电开始前和充电完成后当充电动作以外的任何功能动作都不进行时才被加以执行，因此，存在当充电过程中开关元件发生故障时，无法在充电完成之前检测故障的问题。另外，如果在充电过程中执行故障诊断，则以专利文献1记载的技术，为了检测故障必须断开恒流电路的开关元件，因此会出现充电被中断的问题。
发明内容
本发明鉴于上述的问题，其目的在于提供一种能够在二次电池的充电过程中，不中断充电而迅速地检测开关元件的故障的充电电路、电池组件以及充电系统。
本发明所涉及的充电电路包括：电池连接端子，用于与二次电池连接；电源连接端子，用于从输出所述二次电池的充电用电流的电源部接收所述电流；第1和第2开关元件，串联连接在所述电源连接端子与所述电池连接端子之间，接通、断开从所述电源连接端子流向所述电池连接端子的电流；电流检测部，检测从所述电源连接端子流向所述电池连接端子的电流；充电控制部，通过反复接通所述第1开关元件和所述第2开关元件的工序、接通所述第1开关元件并且断开所述第2开关元件的工序、以及断开所述第1开关元件并且接通所述第2开关元件的工序，向所述电池连接端子提供脉冲状的充电电流；以及故障判断部，在由所述充电控制部仅接通所述第1开关元件和所述第2开关元件的其中之一的期间，当由所述电流检测部检测的电流超过为了判断有无流向所述电池连接端子的电流而设定的电流阈值时，判断所述第1开关元件和所述第2开关元件的至少其中之一发生了故障。
这种结构的充电电路，在通过向二次电池提供重复的脉冲状充电电流来进行二次电池充电的充电过程中，能够在持续基于重复的脉冲电流供应的同时判断有无故障发生，因此能够不中断充电而迅速地检测开关元件的故障。
另外，本发明所涉及的电池组件包括上述的充电电路以及所述二次电池。
这种结构的电池组件，在电池组件中，能够通过向二次电池提供重复的脉冲状充电电流来进行二次电池的充电，并且在该充电过程中，能够在持续基于重复的脉冲电流供应的同时判断有无故障发生，因此能够不中断充电而迅速地检测开关元件的故障。
另外，本发明所涉及的充电系统包括上述的充电电路、所述二次电池以及所述电源部。
这种结构的充电系统，通过将电源部的输出电流在充电电路中作为脉冲状的充电电流提供至二次电池，来进行充电。并且，在通过向二次电池提供重复的脉冲状充电电流来进行二次电池充电的充电过程中，能够在持续基于重复的脉冲电流供应的同时判断有无故障发生，因此能够不中断充电而迅速地检测开关元件的故障。
附图说明
图1是表示具备本发明的一实施方式所涉及的充电电路的电池组件、以及具备该电池组件的充电系统的结构的一例的框图。
图2是用于说明图1所示的充电系统的充电时的动作的说明图。
图3是用于说明在图1所示的充电系统中开关元件发生了短路故障时的动作的说明图。
图4是用于说明在图1所示的充电系统中开关元件发生了开路故障时的动作的说明图。
具体实施方式
下面根据附图说明本发明所涉及的实施方式。此外，在各图中标注相同符号的结构表示相同的结构，并省略其说明。图1是表示具备本发明的一实施方式所涉及的充电电路的电池组件、以及具备该电池组件的充电系统的结构的一例的框图。图1所示的充电系统1包括被连接的电池组件2和充电用电源3(电源部)。此外，该充电系统1也可以作为进一步包括由电池组件2供电的未图示的负载装置的电子设备系统。这种情况下，虽然电池组件2在图1中由充电用电源3充电，但该电池组件2也可以被安装在所述负载装置中，通过负载装置而被充电。
充电用电源3是向电池组件2输出二次电池的充电用电流的电源电路，例如可以使用恒压电源装置。此外，充电用电源3并不限于恒压电源装置，例如也可以是通过恒流恒压(CCCV)充电等各种充电方式进行充电的充电装置。
电池组件2具备充电电路以及二次电池14，所述充电电路包括连接端子11、12(电源连接端子)、连接端子21、22(电池连接端子)、电压检测电路15、电流检测部16、温度传感器17、控制IC18、LED(Light Emitting Diode，发光二极管)19、20(通知部)、以及开关元件Q1、Q2、Q3。另外，控制IC18具备模拟数字(A/D)转换器201以及控制部202。
连接端子11、12是连接充电用电源3与电池组件2的连接端子。连接端子11、12只要是将充电用电源3与电池组件2电连接的连接端子即可，例如可以是电极或连接器、端子板等，也可以是焊盘(Land)或焊垫(Pad)等线路板布线(wiring pattern)。
连接端子21、22是连接上述充电电路与二次电池14的连接端子。连接端子21、22只要是将充电电路与二次电池14电连接的连接端子即可，例如也可以是电极或连接器、端子板等，还可以是焊盘或连接盘等线路板。
连接端子11经由放电用开关元件Q3、充电用开关元件Q1、Q2(第1和第2开关元件)、以及连接端子21与二次电池14的正极连接。作为开关元件Q1、Q2、Q3，例如可以使用FET(Field Effect Transistor，场效应晶体管)。开关元件Q3例如是p沟道的FET，寄生二极管(parasitic diode)的阴极朝向二次电池14的方向。另外，开关元件Q1、Q2例如是n沟道的FET，寄生二极管的阴极朝向连接端子11的方向。
由于FET的导通电阻非常小，因此通过使用FET作为开关元件Q1、Q2、Q3，能够降低充电和放电时的热损失。此外，开关元件的种类并无特别限定，作为开关元件Q1、Q2、Q3也可以使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)。由于IGBT的耐压非常大，因此通过使用IGBT作为开关元件Q1、Q2、Q3，能够进行高压的充电和放电。
另外，连接端子12经由电流检测部16和连接端子22与二次电池14的负极连接，从而形成从连接端子11经由开关元件Q3、Q1、Q2、连接端子21、二次电池14、连接端子22、以及电流检测部16到达连接端子12的充放电路径。并且，二次电池14的负极构成电路接地(circuit ground)。
电流检测部16例如采用电流检测用分流电阻或霍尔元件。并且，电流检测部16将二次电池14的充电电流和放电电流转换为电压值并向模拟数字转换器201输出。
二次电池14例如是锂离子二次电池或镍氢二次电池等二次电池。此外，二次电池14并不限于单电池，例如也可以是多个二次电池串联连接的组电池，例如还可以是多个二次电池并联连接的组电池，还可以是串联与并联组合连接的组电池。
温度传感器17是检测二次电池14的温度的温度传感器。并且，由温度传感器17检测出的二次电池14的温度被输入到模拟数字转换器201。另外，二次电池14的端子电压Vt由电压检测电路15检测，并被输入到模拟数字转换器201。而且，由电流检测部16检测出的充电电流Ic的电流值也被输入到模拟数字转换器201。模拟数字转换器201将各输入值转换为数字值，并向控制部202输出。
控制部202例如包括执行指定的运算处理的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、存储指定的控制程序的ROM(Read Only Memory，只读存储器)、临时存储数据的RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)以及它们的周边电路等。并且，控制部202通过执行存储在ROM中的控制程序而作为保护控制部211、充电控制部212、以及故障判断部213发挥功能。
充电控制部212通过以脉冲方式接通、断开从充电用电源3输出的充电电压来调节流入二次电池14的电流，通过脉冲充电对二次电池14进行充电。具体而言，充电控制部212例如通过反复仅接通开关元件Q1的工序、接通开关元件Q1、Q2的工序、以及仅接通开关元件Q2的工序，向与连接端子21、22连接的二次电池14提供脉冲状的充电电流，通过所谓的脉冲充电方式，对二次电池14进行充电。
故障判断部213，在由充电控制部212仅接通开关元件Q1、Q2的其中之一的期间，当由电流检测部16检测出的电流超过为了判断有无电流而预先设定的电流阈值Ith时，即检测出有充电电流时，判断开关元件Q1、Q2的至少其中之一发生了短路故障。电流阈值Ith，例如，被设定为比电流检测部16以及模拟数字转换器201的电流检测精度、或开关元件Q1、Q2、Q3的泄漏电流等稍大的电流值。
具体而言，故障判断部213，在由充电控制部212仅接通开关元件Q1的期间，当由电流检测部16检测出的电流超过电流阈值Ith时，判断开关元件Q2发生了短路故障，并使LED20点亮。另外，故障判断部213，在由充电控制部212仅接通开关元件Q2的期间，当由电流检测部16检测的电流超过电流阈值Ith时，判断开关元件Q1发生了短路故障，并使LED19点亮。
另外，故障判断部213，在通过充电控制部212使开关元件Q1、Q2都被接通的期间，当由电流检测部16检测出的电流为电流阈值Ith以下时，即检测出没有充电电流时，判断开关元件Q1、Q2的至少其中之一发生了开路故障，并使LED19、20点亮。
此外，通知部并不限于LED19、20，例如也可以利用液晶显示器等显示通知故障的消息，还可以像警报蜂鸣器等那样用声音通知故障的发生，或者也可以使用通信电路向由电池组件2驱动的负载设备或充电装置通知故障的发生。
保护控制部211根据来自模拟数字转换器201的各输入值检测连接端子11、12之间的短路、或来自与连接端子11、12连接的未图示的负载设备主体的异常电流等电池组件2外部的异常、或二次电池14的异常升温和二次电池14的过充电等异常。具体而言，例如当由电流检测部16检测出的电流值超过预先设定的异常电流判断阈值时，保护控制部211判断发生了连接端子11、12之间的短路或由来自未图示的负载设备主体的异常电流引起的异常。
另外，例如当由温度传感器17检测出的二次电池14的温度超过预先设定的异常温度判断阈值时，保护控制部211判断二次电池14发生了异常。并且，保护控制部211在检测出这种异常的情况下，断开开关元件Q1、Q2，进行保护二次电池14免遭过电流或过热等异常的保护动作。
另外，保护控制部211，当由电压检测电路15检测出的端子电压Vt超过预先设定的过充电检测电压时，判断发生了过充电，断开开关元件Q1、Q2，进行保护二次电池14免遭过充电的保护动作。
另外，例如当由电压检测电路15检测出的二次电池14的端子电压Vt为为了防止二次电池的过放电而预先设定的放电禁止电压以下时，保护控制部211断开开关元件Q3，以防止过放电造成的二次电池14的劣化。
另外，当由故障判断部213判断开关元件Q1发生了短路故障时，保护控制部211断开开关元件Q2，停止二次电池14的充电。另外，当由故障判断部213判断开关元件Q2发生了短路故障时，保护控制部211断开开关元件Q1，停止二次电池14的充电。此外，也可以在由故障判断部213判断开关元件Q1、Q2的其中之一发生了短路故障时，保护控制部211断开开关元件Q1、Q2。
另外，当由故障判断部213判断开关元件Q1、Q2的其中之一发生了开路故障时，保护控制部211断开开关元件Q1、Q2。
下面，对如上所述构成的充电系统1的动作进行说明。图2、图3、图4是用于说明图1所示的充电系统1的充电时的动作的说明图，表示接通、断开开关元件Q1、Q2的控制信号S1、S2与流入二次电池14的充电电流Ic及二次电池14的端子电压Vt的关系。
首先，对开关元件Q1、Q2都未发生故障时的故障诊断进行说明。图2表示开关元件Q1、Q2在正常情况下的充电系统1的动作的一例。首先，在充电时，通过充电控制部212开关元件Q3被接通。开关元件Q3是放电控制用开关元件，通过接通减少导通电阻。
接下来，在图2中的时刻T1，来自充电控制部212的控制信号S1、S2成为高电平(H)(high level)，开关元件Q1、Q2被接通。这样，从充电用电源3提供的充电电流Ic经由连接端子11、开关元件Q3、Q1、Q2、连接端子21、二次电池14、连接端子22、以及电流检测部16流向连接端子12，并由电流检测部16检测充电电流Ic。在以下的说明中对进行相同动作的时刻标注相同的时刻符号，并省略其说明。
并且，通过故障判断部213来比较由电流检测部16检测出的充电电流Ic与电流阈值Ith，若比较结果为充电电流Ic超过电流阈值Ith，则故障判断部213判断开关元件Q1、Q2未发生开路故障。
接下来，在图2中的时刻T2，通过充电控制部212，控制信号S1成为高电平，控制信号S2成为低电平(low level)，开关元件Q1接通，Q2断开。这样，从充电用电源3提供的充电电流Ic被开关元件Q2阻断，由电路检测部16检测的充电电流Ic变为0。并且，通过故障判断部213比较由电流检测部16检测出的充电电流Ic与电流阈值Ith，若比较结果为充电电流Ic不足电流阈值Ith，则故障判断部213判断开关元件Q2未发生短路故障。
接下来，在图2中的时刻T3，通过充电控制部212，控制信号S1成为低电平，控制信号S2成为高电平，开关元件Q1断开，Q2接通。这样，从充电用电源3提供的充电电流Ic被开关元件Q1阻断，由电路检测部16检测的充电电流Ic变为0。并且，通过故障判断部213比较由电流检测部16检测出的充电电流Ic与电流阈值Ith，若比较结果为充电电流Ic不足电流阈值Ith，则故障判断部213判断开关元件Q1未发生短路故障。
如此，通过反复时刻T1至T3的动作，在二次电池14的基于脉冲充电的充电过程中，能够不中断充电而迅速地进行开关元件的故障判断。
并且，通过随后反复时刻T1至T3的动作，在时刻T1至T2的期间中向二次电池14提供脉冲状的充电电流Ic，二次电池14得到脉冲充电。在这种情况下，时刻T1至T2、T2至T3、T3至T1的间隔由充电控制部212酌情调节，其结果向二次电池14提供的充电电流得到控制。
在时刻T1至T2的期间，二次电池14的端子电压Vt为(充电电流Ic)×(二次电池14的内部电阻值)+(二次电池14的开路电压)，相比二次电池14的开路电压(open-circuitvoltage)，电压上升(充电电流Ic)×(二次电池14的内部电阻值)。另外，在时刻T2至T3至T1的期间，二次电池14的端子电压Vt为二次电池14的开路电压。
并且，例如在时刻T1至T2期间的端子电压Vt与时刻T2至T3至T1期间的二次电池14的端子电压Vt大致相等，即二次电池14的开路电压与充电用电源3的输出电压大致相等时，充电控制部212判断二次电池14满充电，断开开关元件Q1、Q2、Q3以结束充电。
接下来，对开关元件Q1、Q2的其中之一、例如开关元件Q2发生了短路故障的情况进行说明。图3表示开关元件Q2在时刻T4发生了短路故障时的充电系统1的动作的一例。首先，在充电时，由充电控制部212接通开关元件Q3。
接下来，与图2的情况同样，进行时刻T1至T3的动作。并且，在时刻T1，通过充电控制部212，控制信号S1、S2成为高电平，开关元件Q1、Q2接通，之后，假设例如在时刻T4开关元件Q2发生了短路故障。
然后，在时刻T5，通过充电控制部212，控制信号S1成为高电平，控制信号S2成为低电平。此时，开关元件Q1被接通，而开关元件Q2则由于发生了短路故障因此不能断开。这样，从充电用电源3提供的充电电流Ic会经由连接端子11、开关元件Q3、Q1、Q2、连接端子21、二次电池14、连接端子22、以及电流检测部16流向连接端子12，由电流检测部16检测充电电流Ic。
另外，二次电池14的端子电压Vt仍为(充电电流Ic)×(二次电池14的内部电阻值)+(二次电池14的开路电压)，不下降至开路电压。
并且，通过故障判断部213比较电流检测部16检测出的充电电流Ic与电流阈值Ith，若比较结果为充电电流Ic超过电流阈值Ith，则故障判断部213判断开关元件Q2发生了短路故障，LED20被点亮，通知开关元件Q2的短路故障。
另外，当由故障判断部213判断出开关元件Q2发生了短路故障时，通过充电控制部212，控制信号S1、S2成为低电平，至少断开未发生故障的开关元件Q1，阻断充电电流Ic，终止充电。
以上，如时刻T1至T5所示，即使开关元件Q1、Q2的其中之一发生了短路故障时，也能够在二次电池14的基于脉冲充电的充电过程中，不中断充电而迅速地检测开关元件的故障。并且，由于设置两个串联的充电用开关元件，因此即使开关元件的其中之一发生了了短路故障，也能够通过断开另一个以阻断充电电流，其结果能够提高安全性。进而，由于表示发生了短路故障的开关元件的LED点亮，因此用户能够知道故障内容，开关元件的更换修理变得容易。
接下来，对开关元件Q1、Q2的至少其中之一发生了开路故障的情况进行说明。图4表示开关元件Q1、Q2的至少其中之一在时刻T7发生了开路故障时的充电系统1的动作的一例。首先，在充电时，由充电控制部212接通开关元件Q3。
接下来，与图2的情况同样，进行时刻T1至T3的动作。并且，在图4中的时刻T3，通过充电控制部212，控制信号S1成为低电平，控制信号S2成为高电平，开关元件Q1断开、Q2接通，之后，假设例如在时刻T7开关元件Q1发生了短路(应为开路)故障。
然后，在时刻T8，通过充电控制部212，控制信号S1、S2成为高电平。此时，开关元件Q2被接通，而开关元件Q1则由于发生了开路故障因此不能接通。这样，从充电用电源3提供的充电电流Ic被开关元件Q1阻断，由电路检测部16检测出的充电电流Ic变为0。在这种情况下，二次电池14的端子电压Vt仍维持开路电压，不上升至(充电电流Ic)×(二次电池14的内部电阻值)+(二次电池14的开路电压)的电压。
并且，通过故障判断部213比较电流检测部16检测出的充电电流Ic与电流阈值Ith，若比较结果为充电电流Ic不足电流阈值Ith，则由故障判断部213判断开关元件Q1、Q2的至少其中之一发生了开路故障，LED19、20点亮，通知开关元件Q1、Q2的至少其中之一发生了开路故障。
另外，当由故障判断部213判断出开关元件Q1、Q2的至少其中之一发生了开路故障时，通过充电控制部212，控制信号S1、S2成为低电平，终止充电。
以上，如时刻T1至T9所示，即使开关元件Q1、Q2的其中之一发生了开路故障，也能够在二次电池14的基于脉冲充电的充电过程中，不中断充电而迅速地检测开关元件的故障，终止充电。进而，能够通过LED19、20的点亮通知开关元件发生了开路故障，因此用户能够知道故障内容，开关元件的更换修理变得容易。
即，本发明所涉及的充电电路包括：电池连接端子，用于与二次电池连接；电源连接端子，用于从输出所述二次电池的充电用电流的电源部接收所述电流；第1和第2开关元件，被串联连接在所述电源连接端子与所述电池连接端子之间，接通、断开从所述电源连接端子流向所述电池连接端子的电流；电流检测部，检测从所述电源连接端子流向所述电池连接端子的电流；充电控制部，通过反复进行接通所述第1开关元件和所述第2开关元件的工序、接通所述第1开关元件并且断开所述第2开关元件的工序、以及断开所述第1开关元件并且接通所述第2开关元件的工序，向所述电池连接端子提供脉冲状的充电电流；以及故障判断部，在由所述充电控制部仅接通所述第1开关元件和所述第2开关元件的其中之一的期间，当由所述电流检测部检测的电流超过为了判断有无流向所述电池连接端子的电流而设定的电流阈值时，判断所述第1开关元件和所述第2开关元件的至少其中之一发生了故障。
根据这种结构，在二次电池的充电电流的路径中设置有第1和第2开关元件。并且，通过充电控制部，反复进行接通第1和第2开关元件并对与电池连接端子连接的二次电池提供充电电流的工序、通过接通第1开关元件并且断开第2开关元件，仅由第2开关元件阻断充电电流的工序、通过断开第1开关元件并且接通第2开关元件，仅由第1开关元件阻断充电电流的工序。由此，该充电电路向与电池连接端子连接的二次电池提供重复的脉冲状充电电流，进行二次电池的充电。并且，在由充电控制部仅接通第1和第2开关元件的其中之一的期间，当由电流检测部检测的电流超过为了判断有无流向电池连接端子的电流而设定的电流阈值时，由故障判断部判断第1和第2开关元件的至少其中之一发生了故障。
这种情况下，在通过向二次电池提供重复的脉冲状充电电流来进行二次电池充电的充电过程中，能够在持续基于重复的脉冲电流供应的同时判断有无故障发生，因此能够不中断充电而迅速地检测开关元件的故障。
另外，较为理想的是，所述故障判断部，在由所述充电控制部接通所述第1开关元件并且断开所述第2开关元件的工序中，当由所述电流检测部检测的电流超过所述电流阈值时，判断所述第2开关元件发生了短路故障，在由所述充电控制部断开所述第1开关元件并且接通所述第2开关元件的工序中，当由所述电流检测部检测的电流超过所述电流阈值时，判断所述第1开关元件发生了短路故障。
根据这种结构，在由充电控制部接通所述第1开关元件并且断开所述第2开关元件的工序中，当由电流检测部检测的电流超过电流阈值时，由故障判断部判断第2开关元件发生了短路故障，另外，在由充电控制部断开所述第1开关元件并且接通所述第2开关元件的工序中，当由电流检测部检测的电流超过电流阈值时，由故障判断部判断第1开关元件发生了短路故障。由此，能够判断第1和第2开关元件中的哪一个发生了故障。
另外，较为理想的是，所述故障判断部，在由所述充电控制部接通所述第1开关元件和所述第2开关元件的工序中，当由所述电流检测部检测的电流不足所述电流阈值时，判断所述第1开关元件和所述第2开关元件的至少其中之一发生了开路故障。
根据这种结构，在由充电控制部接通所述第1和第2开关元件的工序中，当由电流检测部检测的电流不足电流阈值时，由故障判断部判断所述第1和第2开关元件的至少其中之一发生了开路故障。这种情况下，能够检测第1和第2开关元件的开路故障。
另外，较为理想的是，上述充电电路还包括当由所述故障判断部判断出发生故障时，断开所述第1开关元件和所述第2开关元件的保护控制部。
根据这种结构，由于当由故障判断部判断出发生故障时，由保护控制部断开第1和第2开关元件，因此即使第1和第2开关元件的其中之一发生了故障时，也能通过断开另一个开关元件，阻断二次电池的充电电流，其结果降低二次电池被过充电的危险，从而提高安全性。
另外，还可以包括保护控制部，当由所述故障判断部判断出所述第1开关元件发生了故障时，断开所述第2开关元件，当由所述故障判断部判断出所述第2开关元件发生了故障时，断开所述第1开关元件。
根据这种结构，当由故障判断部判断出第1开关元件发生了故障时，由保护控制部断开第2开关元件。另外，当由故障判断部判断出第2开关元件发生了故障时，由保护控制部断开第1开关元件。由此，即使第1和第2开关元件的其中之一发生了故障时，也能通过断开未发生故障的另一个开关元件，阻断二次电池的充电电流，其结果降低二次电池被过充电的危险，从而提高安全性。
另外，较为理想的是，上述充电电路还包括当由所述故障判断部判断出发生故障时通知故障的发生的通知部。
根据这种结构，由于当由故障判断部判断出发生故障时，通过通知部通知故障的发生，因此用户能够知道故障的发生。
另外，本发明所涉及的电池组件包括上述的充电电路、以及所述二次电池。根据这种结构，在电池组件中，能够通过向二次电池提供重复的脉冲状充电电流来进行二次电池的充电，并且，在该充电过程中，能够在持续基于重复的脉冲电流供应的同时判断有无故障发生，因此能够不中断充电而迅速地检测开关元件的故障。
另外，本发明所涉及的充电系统包括上述的充电电路、所述二次电池、以及所述电源部。根据这种结构，通过将电源部的输出电流在充电电路中作为脉冲状的充电电流提供至二次电池，来进行充电。并且，在通过向二次电池提供重复的脉冲状充电电流来进行二次电池充电的充电过程中，能够在持续基于重复的脉冲电流供应的同时判断有无故障发生，因此能够不中断充电而迅速地检测开关元件的故障。
产业上的利用可能性
本发明能够适宜地应用于用作为便携个人计算机或数码相机、手机等电子设备、电动汽车或混合动力汽车等车辆等的电池搭载装置的充电系统，用作为这些电池搭载装置的电源的二次电池的充电电路、电池组件以及充电系统。

Claims (8)

1.一种充电电路，其特征在于包括：
电池连接端子，用于与二次电池连接；
电源连接端子，用于从输出所述二次电池的充电用电流的电源部接收所述电流；
第1开关元件和第2开关元件，被串联连接在所述电源连接端子与所述电池连接端子之间，接通、断开从所述电源连接端子流向所述电池连接端子的电流；
电流检测部，检测从所述电源连接端子流向所述电池连接端子的电流；
充电控制部，通过反复进行接通所述第1开关元件和所述第2开关元件的工序、接通所述第1开关元件并且断开所述第2开关元件的工序、以及断开所述第1开关元件并且接通所述第2开关元件的工序，向所述电池连接端子提供脉冲状的充电电流；以及
故障判断部，在由所述充电控制部仅接通所述第1开关元件和所述第2开关元件的其中之一的期间，当由所述电流检测部检测的电流超过为了判断有无流向所述电池连接端子的电流而设定的电流阈值时，判断所述第1开关元件和所述第2开关元件的至少其中之一发生了故障。
2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于：所述故障判断部，
在由所述充电控制部接通所述第1开关元件并且断开所述第2开关元件的工序中，当由所述电流检测部检测的电流超过所述电流阈值时，判断所述第2开关元件发生了短路故障，
在由所述充电控制部断开所述第1开关元件并且接通所述第2开关元件的工序中，当由所述电流检测部检测的电流超过所述电流阈值时，判断所述第1开关元件发生了短路故障。
3.根据权利要求1或2所述的充电电路，其特征在于：所述故障判断部，在由所述充电控制部接通所述第1开关元件和所述第2开关元件的工序中，当由所述电流检测部检测的电流不足所述电流阈值时，判断所述第1开关元件和所述第2开关元件的至少其中之一发生了开路故障。
4.根据权利要求1或2所述的充电电路，其特征在于还包括保护控制部，当由所述 故障判断部判断出发生了故障时，断开所述第1开关元件和所述第2开关元件。
5.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于还包括保护控制部，
当由所述故障判断部判断出所述第1开关元件发生了故障时，断开所述第2开关元件，
当由所述故障判断部判断出所述第2开关元件发生了故障时，断开所述第1开关元件。
6.根据权利要求1或2所述的充电电路，其特征在于还包括通知部，当由所述故障判断部判断出发生了故障时，通知故障的发生。
7.一种电池组件，其特征在于包括：
如权利要求1至6中任一项所述的充电电路；以及
二次电池。
8.一种充电系统，其特征在于包括：
如权利要求1至6中任一项所述的充电电路；
二次电池；以及
电源部。 
CN2008801051840A 2007-08-31 2008-07-31 充电电路以及具备该充电电路的电池组件、充电系统 Expired - Fee Related CN101790829B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007226359A JP4728303B2 (ja) 2007-08-31 2007-08-31 充電回路、及びこれを備えた電池パック、充電システム
JP2007-226359 2007-08-31
PCT/JP2008/002056 WO2009028135A1 (ja) 2007-08-31 2008-07-31 充電回路、及びこれを備えた電池パック、充電システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101790829A CN101790829A (zh) 2010-07-28
CN101790829B true CN101790829B (zh) 2012-06-27

Family

ID=40386878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008801051840A Expired - Fee Related CN101790829B (zh) 2007-08-31 2008-07-31 充电电路以及具备该充电电路的电池组件、充电系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20110109275A1 (zh)
EP (1) EP2187497A1 (zh)
JP (1) JP4728303B2 (zh)
KR (1) KR20100054153A (zh)
CN (1) CN101790829B (zh)
WO (1) WO2009028135A1 (zh)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5773224B2 (ja) * 2009-08-19 2015-09-02 パワーマッド テクノロジーズ リミテッド 誘導充電式電源パック
JP2012039199A (ja) * 2010-08-04 2012-02-23 Hitachi Appliances Inc リモートコントローラ及びそれを備えた空気調和機
FR2963855A1 (fr) * 2010-08-10 2012-02-17 Antoine Giudicelli Dispositif securise pour controler un chargeur de batterie de vehicule electrique
JP5787127B2 (ja) * 2010-09-03 2015-09-30 富士電機株式会社 電力変換装置の保護回路
JP5625728B2 (ja) * 2010-10-20 2014-11-19 株式会社デンソーウェーブ 充電装置及び携帯端末
KR101588188B1 (ko) 2011-06-17 2016-01-25 싸우쓰웨스트 일렉트로닉 에너지 코포레이션 우회 전류 모니터링을 통해 배터리 팩 시스템 모듈들을 밸런싱하기 위한 모듈 우회 스위치
JP6060516B2 (ja) * 2011-11-30 2017-01-18 ソニー株式会社 電子機器および給電システム
JP5910172B2 (ja) 2012-03-01 2016-04-27 株式会社Ｇｓユアサ スイッチ故障診断装置、電池パックおよびスイッチ故障診断プログラム、スイッチ故障診断方法
JP5964152B2 (ja) * 2012-06-22 2016-08-03 株式会社東海理化電機製作所 静電容量検出装置
JP6365725B2 (ja) * 2012-08-09 2018-08-01 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置及び電力経路開閉装置
JP6136679B2 (ja) * 2012-08-09 2017-05-31 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置及び電力経路開閉装置
US9128159B2 (en) * 2012-12-12 2015-09-08 GM Global Technology Operations LLC Plug-in charge capacity estimation method for lithium iron-phosphate batteries
JP5723938B2 (ja) * 2013-06-21 2015-05-27 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブアメリカＰａｎａｓｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ 電子機器及び電子機器システム
US10164446B2 (en) * 2013-10-29 2018-12-25 Mitsubishi Electric Corporation Discharge circuit malfunction diagnosis device and discharge circuit malfunction diagnosis method
CN104590027B (zh) * 2013-10-31 2017-02-15 北汽福田汽车股份有限公司 汽车的高压下电控制方法、系统及具有其的汽车
JP6347967B2 (ja) * 2013-11-29 2018-06-27 マクセルホールディングス株式会社 電池保護回路および電池パック
JP6418874B2 (ja) 2014-01-15 2018-11-07 株式会社マキタ バッテリパック
CN103746434B (zh) * 2014-01-28 2016-04-06 广东欧珀移动通信有限公司 充电方法和系统
PT3101770T (pt) 2014-01-28 2019-07-12 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd Adaptador de energia e terminal
DE102015002070A1 (de) * 2015-02-18 2016-08-18 Audi Ag Batteriezelle für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, Batterie und Kraftfahrzeug
EP3109653B1 (de) * 2015-06-23 2022-04-27 Robert Bosch GmbH Verfahren zum erkennen eines kurzschlusses innerhalb eines energiespeichers
US10788537B2 (en) 2015-08-05 2020-09-29 Id3D Technologies Inc. Modular system for monitoring batteries
JP6398931B2 (ja) * 2015-09-25 2018-10-03 株式会社オートネットワーク技術研究所 車載用電源装置及びその制御方法
KR102059076B1 (ko) 2016-02-19 2020-02-11 주식회사 엘지화학 스위치 부품의 고장 진단 장치 및 방법
WO2017199281A1 (ja) * 2016-05-16 2017-11-23 株式会社東芝 電池制御装置、異常検出方法、及びプログラム
EP3503394B1 (en) * 2016-08-19 2020-08-26 Mitsubishi Electric Corporation Discharge circuit for capacitor
CN106385077B (zh) * 2016-10-28 2019-07-12 努比亚技术有限公司 充电控制方法及装置
KR102363568B1 (ko) * 2017-02-27 2022-02-17 에스케이온 주식회사 배터리 모듈 과충전 방지 장치
CN107508355B (zh) * 2017-09-07 2019-03-01 维沃移动通信有限公司 一种电压控制方法及充电设备
TWI723223B (zh) * 2017-09-15 2021-04-01 陳榮傑 用於電池管理系統的絕緣柵雙極電晶體（ｉｇｂｔ）的保護電路裝置
EP3780319A4 (en) * 2018-03-30 2021-04-14 SANYO Electric Co., Ltd. BATTERY PACK AND ITS CHARGING CONTROL PROCESS
EP3641093B1 (en) 2018-10-18 2020-12-02 3M Innovative Properties Company A method of charging a battery and a system having a dental light irradiation device and a battery charging device
JP7042425B2 (ja) * 2018-12-11 2022-03-28 株式会社オートネットワーク技術研究所 制御装置及び故障判定方法
US11815556B2 (en) 2019-11-13 2023-11-14 Lg Energy Solution, Ltd. Apparatus and method for diagnosing failure of switch unit included in multi battery pack
GB2590456B (en) * 2019-12-19 2022-04-13 Dyson Technology Ltd Battery pack with failure detection system
JP7449787B2 (ja) * 2020-06-18 2024-03-14 Fdk株式会社 二次電池の充電装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1135674A (zh) * 1995-01-30 1996-11-13 京都陶瓷株式会社 电池充电器的防故障电路

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2559633Y2 (ja) * 1991-03-05 1998-01-19 三洋電機株式会社 充電制御装置
JP3285974B2 (ja) 1992-12-14 2002-05-27 キヤノン株式会社 充電回路の故障診断方法及び保護方法及び充電装置
JPH08116627A (ja) * 1994-10-14 1996-05-07 Sony Corp バッテリパックの保護回路
US5654622A (en) * 1995-02-16 1997-08-05 Sanyo Electric Co., Ltd. Secondary battery charging method and apparatus which controls protecting voltage level of battery protecting circuit
JP3514103B2 (ja) * 1998-02-19 2004-03-31 松下電器産業株式会社 電池パック故障診断装置
JP3546856B2 (ja) * 2001-04-25 2004-07-28 松下電器産業株式会社 電池パック及び電池パックの故障診断方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1135674A (zh) * 1995-01-30 1996-11-13 京都陶瓷株式会社 电池充电器的防故障电路

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP实开平4-108340U 1992.09.18
JP特开平11-234910A 1999.08.27
JP特开平6-189459A 1994.07.08
JP特开平8-116627A 1996.05.07

Also Published As

Publication number Publication date
CN101790829A (zh) 2010-07-28
US20110109275A1 (en) 2011-05-12
EP2187497A1 (en) 2010-05-19
JP2009060734A (ja) 2009-03-19
WO2009028135A1 (ja) 2009-03-05
JP4728303B2 (ja) 2011-07-20
KR20100054153A (ko) 2010-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101790829B (zh) 充电电路以及具备该充电电路的电池组件、充电系统
CN102113165B (zh) 保护电路、以及电池组件
US8570695B2 (en) Battery system
KR101096391B1 (ko) 배터리 팩
US20120056587A1 (en) Power supply device and battery pack
CN100566070C (zh) 充放电控制电路和充电型电源单元
CN102217118A (zh) 通过检测电池组件中感测电阻器的损坏来保护电池组件的装置及方法
JPH08167430A (ja) バッテリー保護回路
CN105009401A (zh) 电池组和电气设备
CN102273044A (zh) 保护电路、电池组件以及充电系统
CN108292841A (zh) 锂离子二次电池的保护电路和电池组
KR101222334B1 (ko) 배터리 팩
US7560900B2 (en) Rechargeable lithium battery protection device
KR20070105219A (ko) 배터리 팩의 보호 회로
US20150340743A1 (en) Battery Management System having an Increased Robustness against Negative Voltages
KR100887053B1 (ko) 리튬 전지의 보호 방법 및 그 장치
KR102504270B1 (ko) 배터리 보호 장치 및 이를 포함하는 배터리 시스템
KR20020064866A (ko) 충전식 리튬전지의 동작 신뢰도 감시 방법
KR101329129B1 (ko) 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원 제어장치
JP2008067522A (ja) 電池パック及び充電器
JPH10290530A (ja) 二次電池の保護回路
KR20170049198A (ko) 배터리의 연결 확인 장치 및 방법
JP4012073B2 (ja) 電源装置
KR20070108758A (ko) 배터리 팩 제조 장치
KR20140066279A (ko) 전지 보호 회로 및 전지 보호 장치, 및 전지팩

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120627

Termination date: 20130731