CN102117944A - 电池组、充电装置和充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电池组、充电装置和充电系统。一种电池组包括：电池单元；计算电池单元的电荷量的电荷计算器；电荷设置单元，其设置具有不同上限的多个电荷量；电荷选择开关，其选择电荷量中的一种；以及电池控制器，其具有通信功能，该通信功能向充电装置发送与电池单元有关的电荷信息以及指示持续充电至所选电荷量的上限的充电命令信息。

Description

电池组、充电装置和充电系统
技术领域
本发明涉及可被充电为具有不同上限的多个可选量的电池组(battery pack)，并且涉及对电池组中的电池单元(battery cell)充电的充电装置和充电系统。
背景技术
例如用于通过诸如成像装置之类的电子设备进行摄影的电池组通常被充电为直到该电池组被充电到100％(充满)为止。然而，取决于用户所花的摄影时间或使用电池组的应用，满电荷量可能并不必要，因而例如满电荷量的大约一半可能就足够了。如果在此情形中电池组被充满电，则多余电荷例如通过暗电流被释放，从而耗费了不必要的电能。
一般地，就电池容量退化而言，当电池组被充电到少于100％，例如80％时，其容量维持率(capacity maintaining ratio)比电池组被充满时高(参见图5)。图5是示出当执行充电到80％和充电到100％时的容量维持率与充放电次数之间的关系的曲线图。容量维持率是初始电荷量(100％)与在预定条件下重复对电池组充放电之后的电荷量之间的比率。
如图5所示，当重复充电到满电荷量时，容量维持率随着充放电次数的增加而大幅下降；然而，当重复充电到80％时，容量维持率不会如此下降。
在关于上述问题的现有技术中，在充电装置上设置了一开关以使得可以在满电荷量(100％)与具有小于满电荷量的上限的电荷量之间选择电荷量(例如参见日本未实审专利申请公报No.2009-124795)。
在日本未实审专利申请公报No.2009-124795中公开的充电装置中，当通过操作开关选择了所希望的电荷量时，充电被执行直到获得所选电荷量为止。
发明内容
充电装置具有对电池组充电的充电电路和控制充电的控制电路，因此，其电路结构复杂。因此，当包括进电荷量选择开关时，电路结构变得更加复杂。
希望在无需使充电装置结构复杂的情况下来抑制不必要的电能消耗并且延长电池组的寿命。
根据本发明一个实施例的电池组包括：电荷计算器，其基于去往所述电池单元的充电电流和来自所述电池单元的放电电流来计算所述电池单元的电荷量；设置装置，用于设置具有不同上限的多个电荷量；电荷选择装置，用于选择所述多个电荷量中的一个；以及电池控制器，其具有通信功能，所述通信功能向充电装置发送与所述电池单元有关的电荷信息以及指示持续充电至所选电荷量的上限的充电命令信息。
因此，基于电荷信息和充电命令信息来控制充电装置，以使得电池单元被充电至电荷选择装置所选择的电荷量的上限。
根据本发明实施例的电池组中的电荷选择装置优选地是机械开关。满电荷量和其上限小于满电荷量的至少两个电荷量优选地被设置为供所述电荷选择装置选择的电荷量。
充电装置被控制为使得充电持续直到达到三个电荷量设置中的一个为止。
根据本发明另一实施例的充电装置包括：具有通信功能的充电控制器，该通信功能从电池组接收与电池单元有关的电荷信息以及充电命令信息，所述电池组具有用于设置具有不同上限的多个电荷量的设置装置，所述充电命令信息指示持续充电至从所述多个电荷量中选择的一个电荷量的上限；所述充电控制器接收所述充电命令信息并且控制充电以使得所述电池单元被充电到所选电荷量的上限。
因此，基于电荷信息和充电命令信息来控制充电装置，以使得电池单元被充电至由电荷选择装置所选择的电荷量的上限。
根据本发明又一实施例的充电系统具有电池组和充电装置；该电池组包括：电荷计算器，其基于去往所述电池单元的充电电流和来自所述电池单元的放电电流来计算所述电池单元的电荷量，设置装置，用于设置具有不同上限的多个电荷量，电荷选择装置，用于选择所述多个电荷量中的一个，以及电池控制器，其具有通信功能，所述通信功能向所述充电装置发送与所述电池单元有关的电荷信息以及指示持续充电至所选电荷量的上限的充电命令信息；该充电装置包括具有通信功能的充电控制器，该通信功能从电池组接收与电池单元有关的电荷信息以及充电命令信息，充电控制器接收充电命令信息并且控制充电以使得电池单元被充电到所选电荷量的上限。
因此，基于从电池组发送来的电荷信息和充电命令信息来控制充电装置，以使得电池单元被充电至由电荷选择装置所选择的电荷量的上限。
基于上述实施例的充电系统中的电荷选择装置优选地是机械开关。满电荷量和其上限小于满电荷量的至少两个电荷量优选地被设置为供所述电荷选择装置选择的电荷量。
充电装置被控制为使得充电持续到在电池组中达到三个电荷量设置中的一个为止。
根据本发明实施例的电池组和充电系统包括：电荷计算器，其基于去往所述电池单元的充电电流和来自所述电池单元的放电电流来计算所述电池单元的电荷量；电荷设置装置，用于设置具有不同上限的多个电荷量；电荷选择装置，用于选择所述多个电荷量中的一个；以及电池控制器，其具有通信功能，所述通信功能向充电装置发送与所述电池单元有关的电荷信息以及指示持续充电至所选电荷量的上限的充电命令信息。
因此，可以从充电装置中去除用于选择所希望电荷量的电荷选择装置，因此，可以抑制不必要的电能耗费并且可以延长电池组的寿命而不会使充电装置的结构复杂。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的充电系统的示例的框图。
图2是本发明实施例中的电池组的透视图。
图3是图示出根据本发明实施例的充电系统的操作的流程图。
图4是示出根据本发明实施例的充电系统的另一示例的框图。
图5是示出当执行充电到80％和充电到100％时的容量维持率与充放电次数之间的关系的曲线图。
具体实施方式
下面描述根据本发明实施例的充电系统。
充电系统1具有电池组2和对电池组2充电的充电装置3，如图1所示。
电池组2具有电池单元4、电荷计算器5、电池控制器6、电荷选择开关7、正极端子10、通信端子11以及负极端子12。电池组2被构造为使得其可拆卸地被附接到充电装置3。已经为电池组2设置了具有不同上限的多个电荷量。
电荷计算器5检测去往电池单元4的充电电流和来自电池单元4的放电电流，根据检测到的电流计算电池单元4的当前电荷量，并且将计算出的电荷信息发送给电池控制器6。
电池控制器6控制电荷计算器5和电荷选择开关7，接收下面将描述的电荷选择信息和来自电荷计算器5的电荷信息，并且向充电装置3发送该电荷信息以及指示持续充电至所选电荷量的充电命令信息。
该电荷信息和充电命令信息被存储在电池控制器6中所包括的存储器(未示出)中。
电荷选择开关7选择具有不同上限的多个电荷量中的一个。例如满电荷量和具有比满电荷量小的上限的另一电荷量被设置为供电荷选择开关7选择的电荷量。
尽管在上面的示例中设置了两个电荷量，然而还可以为电池组2设置三个或更多个电荷量。
电荷选择开关7例如是由用于选择第一电荷量的开关7a和用于选择第二电荷量的开关7b构成的(参见图2)。例如，第一电荷量为满电荷量(其上限为100％)，第二电荷量为其上限是第一电荷量的80％的电荷量。
当开关7a或7b被操作来选择第一或第二电荷量时，指示所选电荷量的电荷选择信息被发送给电池控制器6。
尽管作为示例电荷选择开关7包括按钮开关，然而这不是限制性的；例如，还可以使用滑动开关、接触开关、旋转开关和其它类型的开关。
尽管在上面的示例中电荷选择开关7由两个开关构成，然而也可以使用任意数目的开关。例如，即使在设置了具有不同上限的两个电荷量时，电荷选择开关7也可以由单个按钮构成。在此情况中，电荷选择开关7可被构造为使得当开关未被操作时电荷量中的一个被选择并且当开关被操作时另一电荷量被选择。
此外，电荷选择开关7可由用于增大数字值的第一输入按钮和用于减小数字值的第二输入按钮构成，以使得可以通过操作第一和第二输入按钮来将要选择的电荷量输入为百分比值。在此情况中，优选地与电荷选择开关7相分离地设置液晶显示单元来显示百分比值。在选择电荷量时，可以通过输入百分比值来设置精确的电荷量。
当如上所述使用旋转开关或滑动开关时，如果在开关或电池组的表面设置刻度，则可以选择电荷量。在此情况中，可以去除上述液晶显示单元，因此可以减少电池组的制造成本。
充电装置3具有充电控制器15、充电电路16、正极端子20、通信端子21和负极端子22(参见图1)。
充电控制器15从电池控制器6接收电荷信息和充电命令信息，并且相应地控制充电电路16。充电控制器15通过通信端子21和通信端子11与电池控制器6执行串行通信。
充电电路16具有接收电荷信息的电荷检测器(未示出)。充电电路16基于电荷信息和充电命令信息持续充电，直到电池单元4被充电到由电荷选择开关7选择的电荷量为止。
当电池组2被附接到充电装置3时，正极端子20在电气上被连接到电池组2的正极端子10，通信端子21在电气上被连接到电池组2的通信端子11，并且负极端子22在电气上被连接到电池组2的负极端子12。
接下来，将描述充电系统1的操作。
图3是图示出根据本发明实施例的充电系统1的操作的流程图。在图3的示例中，满电荷量(100％)或者具有上限80％的电荷量被选择。
当电池组2被附接到充电装置3并且随后电荷选择开关7被操作来选择充电命令信息时，所选充电命令信息通过电池控制器6被发送给充电控制器15。
充电控制器15接收充电命令信息(步骤S101)并且判断100％充电(充满)还是80％充电被选择(步骤S102)。如果充电控制器15判断出80％充电被选择，则其通过电池控制器6接收电池单元4的当前电荷信息(步骤S103)并且判断电池单元4中的当前电荷量是否是80％或更多(步骤S104)。
如果判断出电池单元4中的当前电荷量是80％或更多，则由于满足了所选择的80％充电，因此不执行充电(步骤S105)。具体地，充电控制器15控制充电电路16以使得其不对电池单元4充电。
如果判断出电池单元4中的当前电荷量少于80％，则执行充电直到电池单元4被充电至80％为止(步骤S106)。具体地，充电控制器15控制充电电路16以使得电池单元4被充电直到其电荷量变为80％，并且充电电路16开始对电池单元4充电。
如果在步骤S102中选择了100％充电，则充电控制器15通过电池控制器6接收关于电池单元4的当前电荷信息(步骤S107)，并且随后判断电池单元4的当前电荷量是否为100％(步骤S108)。如果电池单元4的当前电荷量为100％，则不执行充电(步骤S106)。具体地，充电控制器15控制充电电路16以使得其不对电池单元4充电。如果电池单元4的当前电荷量少于100％，则电池单元4被充电直到电荷量变为于100％为止(步骤S109)。具体地，充电控制器15控制充电电路16以使得电池单元4被充电直到其电荷量变为于100％为止，并且充电电路16开始对电池单元4充电。
根据上述实施例，由于通过操作设置在电池组2上的电荷选择开关7来选择所希望的电荷量，因此可以从充电装置3去除可操作来选择所希望电荷量的电荷选择开关。因此，能够抑制不必要的电能耗费并且能够延长电池组的寿命，而不必使充电装置3的结构变得复杂。
下面将参考图4描述将两个电池组被附接到充电装置的示例。在此示例中，仅向图1的结构添加了另一电池组，并且充电系统以与图1的示例相同的方式操作，因此将简要描述其操作。
充电系统30具有电池组32和电池组42，并且还具有对电池组32和电池组42充电的充电装置33。
电池组32具有电池单元34、电荷计算器35、电池控制器36、电荷选择开关37、正极端子50、通信端子51和负极端子52。电池组42具有电池单元44、电荷计算器45、电池控制器46、电荷选择开关47、正极端子50、通信端子51和负极端子52。
充电装置33具有充电控制器55、充电电路56、正极端子60、通信端子61和负极端子62。
在上述示例中，具有上限80％的电荷量被电荷选择开关37选择，并且具有上限50％的电荷量被电荷选择开关47选择。
当电池组32和42被附接到充电装置33并且随后电荷选择开关37和47被操作时，第一充电命令信息和第二充电命令信息分别通过电池控制器36和46被发送给充电控制器55。第一充电命令信息指示持续充电至由电荷选择开关37所选择的第一电荷量(具有上限80％的电荷量)。第二充电命令信息指示持续充电至由电荷选择开关47所选择的第二电荷量(具有上限50％的电荷量)。充电控制器55接收第一充电命令信息和第二充电命令信息。
对于电池组32，充电控制器55判断电池单元34的当前电荷量是否为80％或更多。如果结果被确定为80％或更多，则不执行充电。如果结果被确定为少于80％，则电池单元34被充电直到电荷量变为80％为止。
接下来，对于电池组42，充电控制器55判断电池单元44的当前电荷量是否为50％或更多。如果结果被确定为50％或更多，则不执行充电。如果结果被确定为少于50％，则电池单元44被充电直到电荷量变为50％为止。
因此，即使在多个电池组被附接到充电装置并被充电的情况中，上述结构也可以抑制不必要的电能耗费而不会使充电装置33的结构变得复杂，并且可以延长电池组32和42的寿命而不会使充电装置33的结构变得复杂。
即使充电装置被构造为对多个电池组充电，也可以通过操作为电池组设置的电荷选择开关来为每个电池组选择所希望的电荷量。因此，无需在充电装置中附接电池组的每个附接部分处设置可操作来选择所希望电荷量的选择开关，由此可以防止能够一次对多个电池组充电的充电装置具有复杂的结构。
本申请包含与2010年1月6日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2010-001077中公开的内容有关的主题，该申请的全部内容通过引用被结合于此。
上述实施例仅仅是本发明的优选实施例的示例。可以在不脱离本发明的范围的情况下对本发明作出各种修改。

Claims (6)

1.一种电池组，包括：
电池单元；
电荷计算器，其基于去往所述电池单元的充电电流和来自所述电池单元的放电电流来计算所述电池单元的电荷量；
设置装置，用于设置具有不同上限的多个电荷量；
电荷选择装置，用于选择所述多个电荷量中的一个；以及
电池控制器，其具有通信功能，所述通信功能向充电装置发送与所述电池单元有关的电荷信息以及指示持续充电至所选电荷量的上限的充电命令信息。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中：
所述电荷选择装置是机械开关；并且
至少两个电荷量被设置为供所述电荷选择装置选择的电荷量，所述至少两个电荷量为满电荷量和具有比所述满电荷量小的上限的电荷量。
3.一种充电装置，包括具有通信功能的充电控制器，所述通信功能从电池组接收与电池单元有关的电荷信息以及充电命令信息，所述电池组具有用于设置具有不同上限的多个电荷量的设置装置，所述充电命令信息指示持续充电至从所述多个电荷量中选择的一个电荷量的上限；
其中，所述充电控制器接收所述充电命令信息并且控制充电以使得所述电池单元被充电到所选电荷量的上限。
4.一种充电系统，包括：
电池组；以及
充电装置；
其中，所述电池组包括
电池单元，
电荷计算器，其基于去往所述电池单元的充电电流和来自所述电池单元的放电电流来计算所述电池单元的电荷量，
设置装置，用于设置具有不同上限的多个电荷量，
电荷选择装置，用于选择所述多个电荷量中的一个，以及
电池控制器，其具有通信功能，所述通信功能向所述充电装置发送与所述电池单元有关的电荷信息以及指示持续充电至所选电荷量的上限的充电命令信息，以及
其中，所述充电装置包括具有通信功能的充电控制器，所述充电控制器的通信功能从所述电池组接收与电池单元有关的电荷信息以及充电命令信息，所述充电控制器接收所述充电命令信息并且控制充电以使得所述电池单元被充电到所选电荷量的上限。
5.根据权利要求4所述的电池组，其中：
所述电荷选择装置是机械开关；以及
至少两个电荷量被设置为供所述电荷选择装置选择的电荷量，所述至少两个电荷量为满电荷量和具有比所述满电荷量小的上限的电荷量。
6.一种电池组，包括：
电池单元；
电荷计算器，其基于去往所述电池单元的充电电流和来自所述电池单元的放电电流来计算所述电池单元的电荷量；
电荷设置单元，其设置具有不同上限的多个电荷量；
电荷选择开关，可操作来选择所述多个电荷量中的一个；以及
电池控制器，其具有通信功能，所述通信功能向充电装置发送与所述电池单元有关的电荷信息以及指示持续充电至所选电荷量的上限的充电命令信息。
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