CN101807801B

CN101807801B - 充电控制器

Info

Publication number: CN101807801B
Application number: CN201010116564.3A
Authority: CN
Inventors: 阪上正昭
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-02-10
Also published as: EP2219280A3; CN101807801A; US8299758B2; EP2219280B1; US20100207581A1; JP4831179B2; JP2010193597A; EP2219280A2

Abstract

一种充电控制器，其连接到至少一个蓄电池并且可分离地连接到充电器或电池驱动器，所述充电控制器包括：充电量控制电路，其检测每个蓄电池的电池电压并输出充电控制信号，用以指示所述充电器在所检测的电池电压超过目标电压时减小充电电流；以及保护电路，其检测每个蓄电池的电池电压，并在所检测的电池电压超过上限电压时切断从所述充电器到所述蓄电池的电流通路，所述保护电路至少在所述充电器未连接时通过将所述蓄电池用作电源来工作。在所述充电控制器中，当所述充电器和所述电池驱动器均未连接时，所述充电量控制电路不工作。

Description

充电控制器

技术领域

本发明涉及充电控制器。

背景技术

通常，现有的充电控制器连接到至少一个蓄电池，并且还可分离地连接到充电器或电池驱动器，以控制从充电器向蓄电池充电。

这种充电控制器包括充电量控制电路和保护电路，其中充电量控制电路控制充电器以将电池电压充电至目标电压，而保护电路防止过充电。充电量控制电路输出充电控制信号，该充电控制信号指示充电器在任一蓄电池的电池电压超过目标电压时减小充电电流。并且，当电池电压超过上限电压时，保护电路通过阻断从充电器到蓄电池的电流通路，来防止过充电（参见例如日本专利申请公开号2007-143284）。

在常规的充电控制器中，充电量控制电路和保护电路都由充电器供电。因此，如果充电器中产生电力的电路出现故障，充电量控制电路和保护电路就不能正常工作，这有可能导致过充电。

对此，可以考虑使用蓄电池作为电源，以确保充电量控制电路和保护电路总是正常工作。然而，对于该情形，即使在蓄电池处于充电器和电池驱动器没有连接的备用状态时，蓄电池的电力也会不必要地被消耗。

发明内容

考虑到前面所叙述的，本发明提供了一种充电控制器，其能够在防止过充电的同时抑制备用状态下蓄电池的功耗。

根据本发明的一方面，提供了一种充电控制器，其连接到一个或多个蓄电池并且可分离地连接到充电器或电池驱动器，各所述充电器及电池驱动器具有将控制电源提供给所述充电控制器的控制电源电路，所述充电控制器包括：

充电量控制电路，其检测每个蓄电池的电池电压；将所检测的电池电压与预定目标电压进行比较；以及输出充电控制信号，用以指示所述充电器在所检测的电池电压超过所述目标电压时减小充电电流；以及

保护电路，其检测每个蓄电池的电池电压；将所检测的电池电压与预定的上限电压进行比较，所述预定的上限电压高于所述目标电压；以及在所检测的电池电压超过所述上限电压时切断从所述充电器至所述蓄电池的电流通路，

其中，在所述控制电源被提供给所述充电控制器时，所述保护电路和所述充电量控制电路两者通过使用所述控制电源作为电源来工作。

根据本发明的另一方面，提供了一种充电控制器，其连接到一个或多个蓄电池并且可分离地连接到充电器或电池驱动器，所述充电控制器包括：

其中，在所述蓄电池通过所述充电器被充电的情况下，当控制电源从所述充电器输入时，所述充电量控制电路通过将所述蓄电池用作电源来工作，

其中当所述控制电源未被提供给所述充电控制器时，所述保护电路间断地工作。

采用上述结构，当充电器未连接时，通过将蓄电池用作电源，保护电路可以确定地防止过充电。并且，当充电器和电池驱动器未连接时（备用状态），充电量控制电路不工作。因此，与充电量控制电路通过将蓄电池用作电源而一直工作的现有技术相比，能够抑制蓄电池在备用状态下的功耗。

在根据本发明一方面的充电控制中，当所述控制电源未被提供给所述充电控制器时，保护电路间断地工作。

采用该结构，与保护电路即使在充电器和电池驱动器未连接时也持续工作的情形相比，能够抑制备用状态下蓄电池的功耗。

在根据本发明一方面的充电控制中，至少在所述蓄电池被充电的情况下仅当控制触发信号从所述充电器输入时所述充电量控制电路通过将所述蓄电池用作电源来工作，并且，当所述充电器和所述电池驱动器均未连接时不输入所述控制触发信号。

在根据本发明一方面的充电控制中，所述充电量控制电路由所述充电器供电。

根据本发明一方面的充电控制还包括过放电防止电路，其检测每个蓄电池的电池电压；将所检测的电池电压与预定的下限电压进行比较，所述预定的下限电压低于所述相应的目标电压；以及输出放电控制信号，用以指示所述电池驱动器在所述电池电压低于所述下限电压时停止从所述蓄电池接收供电，其中，当所述控制电源未被提供给所述充电控制器时，所述过放电防止电路不工作。

采用上述配置，过放电防止电路可以防止蓄电池的过充电。并且，由于过放电防止电路在备用状态下不工作，与过放电防止电路通过将蓄电池用作电源而持续工作的情形相比，可以抑制备用状态下蓄电池的功耗。

附图说明

通过结合附图参照对下面实施例的描述，本发明的目标和特征将变得明显，附图中：

图1所示为根据本发明实施例的充电控制器连接到充电器的状态的框图；

图2所示为根据本发明实施例的充电控制器连接到电池驱动器的状态的框图；

图3示出了当蓄电池充电时随时间变化的充电电流-最大电池电压关系；以及

图4是对根据本发明的实施例中保护电路的工作进行说明的视图。

具体实施方式

下面，通过参照作为本说明书一部分的附图，来详细描述本发明的实施例。

参照图1和2，电池组1包括根据本发明实施例的充电控制器和具有多个（例如，图中为4个）蓄电池11的串联电路。如图1中所示，电池组1可分离地连接到对蓄电池11充电的充电器2；或者如图2中所示，连接到使用蓄电池作为电源来工作的电池驱动器3。

电池组1包括充电端子10a，蓄电池11串联电路的高电压端的输出端子连接到该充电端子10a，并且用于对蓄电池充电的DC电源（下面称为“充电电源”）输入给该充电端子10a；放电端子10b，其连接到蓄电池11串联电路的高电压端的输出端子；以及接地端子10c，其连接到地和蓄电池11串联电路的低电压端的输出端子。电池组1还包括控制电源端子10d，作为充电控制器的电源的恒定电压（例如5V）的DC电源（下面称为“控制电源”）输入给该控制电源端子10d；以及充电控制端子10e，用于将充电控制信号输出至充电器2，该充电控制信号指示充电器2减小充电电源的电流值（下面称为“充电电流”）。

另外，电池组1具有放电控制端子10f，用于将放电控制信号输出至电池驱动器3，该放电控制信号指示电池驱动器3阻断从蓄电池11输入（接收）DC电源（即，切断蓄电池的放电）。另外，电池组1包括温度检测元件13（例如，热敏电阻），其被设置为与蓄电池11紧密接触，以检测其温度；以及温度检测端子10g，其电连接到温度检测元件13的一端，以输出其检测结果。

另一方面，充电器2具有充电端子20a，用于输出充电电源；接地端子20c，其连接到地；控制电源端子20d，用于输出控制电源；充电控制端子20e，充电控制信号输入至该充电控制端子20e；以及温度检测端子20g，电池组1的温度检测元件13的输出输入至该温度检测端子20g。因此，当电池组1连接到充电器2时，电池组1的充电端子10a、接地端子10c、控制电源端子10d、充电控制端子10e以及温度检测端子10g分别连接到充电器2的充电端子20a、接地端子20c、控制电源端子20d、充电控制端子20e和温度检测端子20g，以彼此导通。

另外，充电器2包括充电电路21，用于接收外部AC电源的供电并产生充电电源以通过充电端子20a输出；充电控制电路22，用于根据输入至充电控制端子20e的充电控制信号以及输入至温度检测端子20g的温度检测元件13的输出，控制充电电路21；控制电源电路23，用于生成控制电源；以及开关电路24，其被设置在控制电源电路23和控制电源端子20d之间，并由充电控制电路22控制，以开启或关闭从控制电源端子20d输出控制电源。

参照图2，电池驱动器3具有放电端子30b，其中DC电源从电池组1的蓄电池11输入至放电端子30b；接地端子30c，其连接到地；控制电源端子30d，用于输出控制电源；放电控制端子30f，放电控制信号输入至该放电控制端子30f；温度检测端子30g，电池组1的温度检测元件13的输出输入至该温度检测端子30g。因此，当电池组1连接到电池驱动器3时，电池组1的放电端子10b、接地端子10c、控制电源端子10d、放电控制端子10f和温度检测端子10g分别连接到电池驱动器3的放电端子30b、接地端子30c、控制电源端子30d、放电控制端子30f和温度检测端子30g，以彼此导通。

另外，电池驱动器3具有电机31（例如，冲击起子（impactdriver）），连接在放电端子30b和接地端子30c之间，以通过使用电池组1的蓄电池11作为电源来工作。进一步，电池驱动器3包括开关32，用于通过手动操作来连接放电端子30b和电机31或者断开二者；控制电源电路33，用于通过放电端子30b和开关32从蓄电池11接收DC电源，并生成从控制电源端子30d输出的控制电源；开关元件34，用于连接或者断开接地端子30c和电机31；以及放电控制电路35，用于通过基于输入至放电控制端子30f的放电控制信号和输入至温度检测端子30g的温度检测元件13的输出，开启或关闭开关元件34，来启用或禁用电池组1对电机31的供电。

再次参照电池组1，电池组1还包括充电量控制电路14，其检测每个蓄电池11的电池电压，将检测到的电池电压与相应的预定目标电压V1（图3）进行比较，当至少一个蓄电池的所检测的电池电压超过目标电压V1时将充电控制信号输出至充电控制端子10e。更具体地，充电控制信号将充电控制端子10e和20e的电势降至地，该电势由于充电控制端子10e和20e通常经由例如电阻连接到控制电源端子10d而保持恒定。

另一方面，在充电器2中，充电控制电路22指示充电电路21在基于温度检测端子20g的电势降低而检测到电池组1的连接时开始输出充电电源，以及在充电控制信号输入至充电控制端子20e时停止输出充电电源。

更具体地，如图3中所示，从开始输出充电电源的时刻T0到输入充电控制信号的时刻T1的持续时间内，提供初始电流I1以作为充电电流Ia，随后在输入充电控制信号的T1～T2的持续时间内Ia从初始电流I1减小到结束电流I2。即，当在T0～T1的持续时间内进行恒定电流控制时，蓄电池的电压上升到蓄电池的最高电压Va（下面称为“最高电池电压”），并且在T1～T2的持续时间内进行恒定电压控制，使得最高电池电压保持在目标电压V1。

进一步，充电控制电路22在开始充电以前或者在充电过程中将温度检测元件13检测到的温度（下面称为“所检测温度”）与预定的阈值温度（例如，70°C）进行比较，并且，当所检测温度超过阈值温度时，充电控制电路22不开始输出充电电源或者停止输出充电电源。这里，充电控制电路22通过关闭开关电路24并停止充电电源的输出，来停止从充电电路21输出充电电源。

另一方面，电池组1还包括保护电路15，其阻断从充电器2到蓄电池11的电流通路。保护电路15检测每个蓄电池的电压，将所检测电池电压与高于相应目标电压的上限电压V2进行比较，当至少一个蓄电池的所检测电池电压超过上限电压V2（即，最高电池电压Va超过上限电压V2）时，使保险丝12熔化，如图4所示。采用保护电路15，即使例如充电量控制电路14或充电器2出现故障，也可以防止由于过充电导致产生异常热量。

另外，电池组1具有过放电防止电路16。过放电防止电路16检测每个蓄电池11的电压，将所检测电池电压与低于相应目标电压V1的下限电压进行比较，当至少一个蓄电池的电池电压低于下限电压时，将放电控制信号输出至放电控制端子10f。

更具体地，放电控制信号将放电控制端子10f和30f的电势降至地，该电势由于放电控制端子10f和30f通常经由例如电阻连接到控制电源端子10d而保持恒定。

在电池驱动器3中，当放电控制信号从电池组1输入至放电控制端子30f或者温度检测元件13检测到的温度超过预定阈值温度（例如，70°C）时，放电控制电路35通过关闭开关元件34停止从蓄电池11向电机31供电。

电池组1还包括电源开关电路17。电源开关电路17仅在所需控制电源输入至控制电源端子10d时开启，并且将从控制电源端子10d输入的控制电源提供给充电控制电路14、保护电路15和过放电控制电路16。因此，当电池组1连接到充电器2或电池驱动器3时，充电控制电路14、保护电路15和过放电控制电路16通过使用从充电器2或电池驱动器3提供的控制电源来工作。

这里，充电控制电路14和过放电控制电路16仅将从控制电源端子10d输入的控制电源用作电源，因此，当充电器2和电池驱动器3均未连接到电池组时，充电控制电路14和过放电控制电路16并没有被供电，并且它们不工作。另一方面，即使在控制电源未输入至控制电源端子10d时，保护电路15也被供电，其原因如下。举例来说，有可能出现控制电源端子10d和20d之间发生连接错误，充电器2中的控制电源电路23出现故障等等情形。在这些情形下，尽管充电电源输入至充电端子10a，但是控制电源未输入至控制电源端子10d，由此会出现过充电。因此，在本发明实施例中，使用了下面这样的结构：当充电器2和电池驱动器3均未连接到电池组1时，保护电路15通过将蓄电池11用作电源来工作。

更具体地，电池组1包括保护电源开关18a和开关控制电路18b，其中保护电源开关18a设置在蓄电池的串联电路的高电压端的端子与保护电路15之间。保护电源开关18a开启及关闭蓄电池11对保护电路15的供电。开关控制电路18b将蓄电池11用作电源，并基于电源开关电路17的状态来控制保护电源开关18a的开启或关闭。

即，在保护电源开关18a在电源开关电路17开启的持续时间内（即，电池组1连接到充电器2或电池驱动器3并且控制电源向电池组1供电）保持开启的情况下，开关控制电路18b进行持续的开启操作。进一步，在保护电源开关18a在电源开关电路17关闭的持续时间内（即，电池组1既未连接到充电器2又未连接到电池驱动器3并且未向电池组1提供控制电源）例如每120秒间断性开启一秒（即，占空比为1/120）并且从蓄电池11间断性地向保护电路15供电的情况下，开关控制电路18b进行间断的开启操作。

进一步，开关控制电路18b在间断的开启操作过程中监测保护电路15的输出，在保护电路15开始产生使保险丝12熔断的输出以后结束间断的开启操作，并进入持续的开启操作。因此，不会出现保护电路15的供电在保险丝12熔化时停止的情形。

在本实施例中，在间断的开启操作的实例中，用于关闭保护电源开关18a的关闭持续时间（即，保护电路15不工作的状态）是119秒，而用于开启保护电源开关18a的开启持续时间（即，保护电路15工作的状态）是1秒。然而，持续时间并不限于此，只要基于蓄电池11和充电器2的特性可以确保安全，则可设置持续时间来抑制功耗。

如前面所述，从安全的角度看，保护电路15优选地在控制电源进行供电的期间内连续工作。然而，通过使开关控制电路18b在除了保险丝12熔化期间以外的期间内进行间断的开启操作，使得保护电路15一直间断地工作，可以减小功耗。

由于上述结构可以采用公知的技术来实现，在此省略全面的描述和附图。类似于普通电路，通过以集成电路（IC）的形式来构建电路，从而减少电路元件数量和安装面积，可以使上面的电路变得紧凑。因此，通过单个IC芯片可以构建充电量控制电路14、保护电路15、过放电防止电路16、电源开关电路17、开关控制电路18a和保护开关18b中的两个或更多个。

采用上述结构，由于保护电路15即使在未提供控制电源时仍可工作，所以能够防止过充电。并且，与充电控制电路14和过放电防止电路16使用蓄电池11作为电源进行工作的情形相比，由于充电控制电路14和过放电防止电路16在未提供控制电源时不工作，能够抑制备用状态下蓄电池11的功耗。

另外，与保护电路15持续工作的情形相比，由于保护电路15在未提供控制电源时间断地工作，所以能够抑制备用状态下蓄电池11的功耗。

充电控制电路14可以使用蓄电池11而不是控制电源作为电源。在该情形下，举例来说，如果设置有关闭蓄电池11对充电控制电路14供电的开关电路（未示出），当控制电源（在权利要求中称为“控制触发信号”）未输入至控制电源端子10d时，通过在电池组1未连接到充电器2和电池驱动器3时，或者在电池组1连接到充电器2但是充电器2中的开关电路24关闭从而没有控制电源输出时，关闭对充电控制电路14的供电，能够抑制蓄电池11的功耗。

虽然针对实施例示出并描述了本发明，本领域技术人员将会理解，可以进行各种改变和修改，而不偏离如权利要求中所限定的本发明的范围。

Claims

1.一种充电控制器，其连接到一个或多个蓄电池并且可分离地连接到充电器或电池驱动器，各所述充电器及电池驱动器具有将控制电源提供给所述充电控制器的控制电源电路，所述充电控制器包括：

2.根据权利要求1所述的充电控制器，其中，当所述控制电源未被提供给所述充电控制器时，所述保护电路间断地工作。

3.根据权利要求1或2所述的充电控制器，还包括：

过放电防止电路，其检测每个蓄电池的电池电压；将所检测的电池电压与预定的下限电压进行比较，所述预定的下限电压低于所述目标电压；以及输出放电控制信号，用以指示所述电池驱动器在所述电池电压低于所述下限电压时停止从所述蓄电池接收供电，

其中，当所述控制电源未被提供给所述充电控制器时，所述过放电防止电路不工作。

4.一种充电控制器，其连接到一个或多个蓄电池并且可分离地连接到充电器或电池驱动器，所述充电控制器包括：