CN102484375B - 二次电池组系统 - Google Patents

Abstract

可以利用所需的不复杂的系统结构来控制其中具有并联连接的电池组的二次电池组系统。用于将功率供应给电子设备的二次电池组系统包括：多个电池组，所述多个电池组中的每一个具有控制器；主体侧连接电路，其被设置在电子设备侧以便与多个电池组连接；以及被设置在主体侧连接电路中的主体侧放电控制信号线。主体侧放电控制信号线被连接到多个电池组中的每一个的控制器。

Description

二次电池组系统

技术领域

本发明涉及用于为电子设备等供应功率的二次电池组系统，并且更特别地，涉及其中可以并联连接多个电池组的二次电池组系统。

背景技术

能够使用并联连接的二次电池组的传统系统具有其中二极管被用于每个电池组以便防止用于并联连接的电力的回流或者从系统主体发出控制信号以便使得每个电池组放出其能量的配置。

例如，PTL 1（JP－A－2004－229391）公开了一种具有第一和第二电池块的电池组，在每个电池块中串联并且并联连接多个二次电池，分别经由第一和第二开关装置来将第一和第二电池块的一个终端连接到一个电池终端，另一个电池终端被连接到第一和第二电池块的其他终端，开关装置用于在执行充电或放电时开关第一和第二开关装置，容量检测装置用于检测第一和第二电池块中的每个电池的容量，并且开关控制装置用于根据所检测的电池容量来控制开关装置，并且当第一和第二开关装置被开关时，在预定的时间逝去之后，当第一和第二开关装置中的一个被关断时，另一个开关装置被接通。

[PTL 1] JP－A－2004－229391。

发明内容

本发明所解决的问题

在并联连接电池组并且二极管被用于每个电池组以防止电力的回流的传统系统中，具有较高电压的电池组的功率被首先消耗，并且最后并联连接的所有电池组同时过放电。然后，将电池组逐个地从系统移出以便进行充电。在该过程中，难以算出要完成进行充电的时间。

此外，在从系统主体发出的控制信号被用于控制并联连接的电池组的配置中，为了管理每个电池组的剩余容量，有必要测量每个电池组的电压、电流和温度，以便因此将所获得的测量信息传送到系统主体，并且基于测量信息确定放出其能量的电池组。也就是说，用于上述测量的设备或传感器以及用于通信的连接器或IC芯片等等需要被提供，从而会使得系统配置复杂，这会导致成本的增加。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，根据本发明的第1方面是用于将功率供应给电子设备的二次电池组系统，包括：多个电池组，其中每个电池组都具有控制器；主体侧连接电路，其被设置在电子设备侧以便连接到所述多个电池组；以及主体侧放电控制信号线，其被设置在主体侧连接电路中。该主体侧放电控制信号线和所述多个电池组的控制器彼此连接。

根据本发明的第2方面的二次电池组系统，其中当电池组被附接到电子设备时，控制器的放电控制信号线被连接到主体侧放电控制信号线。

根据本发明的第3方面的二次电池组系统，其中用于识别电池组的连接的电池连接信号被输入给控制器。

根据本发明第4方面的二次电池组系统，其中从主体侧放电控制信号线输入的放电控制信号被上拉电阻器上拉，并被分配到两条线路中，并且所分配的信号中的一个被经由电阻器输入到控制器并且另一个被直接输入到控制器。

根据本发明的第5方面的二次电池组系统，其中在主体侧连接电路中，电池组的放电控制信号被连接到主体侧放电控制信号线，该放电控制信号随后被电阻器上拉，并且在主体侧连接电路中，电池连接信号被连接到GND终端。

根据本发明的第6方面的二次电池组系统，其中当电池组被连接到主体侧连接电路并且电池连接信号的电平被改变时，电池组和主体侧连接电路之间的连接的建立被识别，并且放电控制信号的电压被电池组中的控制器读取以便确定是否允许放电。

本发明的优点

根据本发明的实施例的二次电池组系统，有可能在没必要测量每个电池组的电压、电流和温度、将因此获得的测量信息传送给系统主体、以及基于所述测量信息而确定放出其能量的电池组的情况下，控制并联连接的电池组。这消除了对提供用于上述测量的设备或传感器以及用于通信的连接器或IC芯片等等的需要，以便简化系统配置，从而导致降低成本。

附图说明

图1是示意性图示构成根据本发明的实施例的二次电池组系统的一个电池组的电路配置的视图；

图2是示意性图示根据本发明的实施例的二次电池组系统的电路配置的视图；

图3（A）至3（C）是每个都通过仅提取根据本发明的实施例的二次电池组系统的放电控制信号线而获得的视图；以及

图4是根据本发明的实施例的二次电池组系统的状态转换视图。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明的实施例。图1是示意性图示构成根据本发明的实施例的二次电池组系统的一个电池组的电路配置的视图。

在图1中，附图标记100表示电池组，110表示控制器，CL表示二次电池单元，SW表示放电开关，R1、R2和R3中的每个都表示电阻器，T1、T2、T3和T4中的每个都表示连接终端，并且200表示电子设备。

在该配置中，在电池组100的二次电池单元CL中充电的功率被经由放电开关SW供应给电子设备200，该放电开关SW通过控制器110的控制而被接通/关断。特别地，本实施例的目标在于其中多个电池组100被并联连接的二次电池组系统。

使用微计算机等等构造的控制器110具有N-ch漏极开路输出端口、A/D转换输入端口以及输入端口。基于经由这些端口的输入，控制器110接通/关断放电开关SW以由此控制供应给电子设备200的功率。

控制器110的N-ch漏极开路输出端口输出表示电池组的放电（开关）状态的信号。

控制器110的A/D转换输入端口周期性地获取表示电池组的放电（开关）状态的信号。

控制器110的输入端口确认电池组和系统主体之间的连接状态，并且在其中电池组和系统主体之间的连接还没有被建立的情况下，关断放电开关，并且延长A/D转换输入端口的信号获取周期或者停止控制器的操作。输入端口的上述功能对于降低电池组内部消耗的功率是有用的。

电池组100被设置有四个连接终端T1到T4。电池组100被经由连接终端T1到T4连接到电子设备200。

连接终端T1是用于电源的终端（BATT+），连接终端T2是用于放电控制信号的终端，连接终端T3是用于电池连接信号的终端，并且连接终端T4是接地终端（GND）。

经由连接终端T2输入的放电控制信号被电池组100中的电阻器R2上拉，并且被分配到两条线路中以输入到控制器110。所分配的信号之一被经由电阻器R1连接到N-ch漏极开路输出端口，并且另一个被直接连接到AD转换端口。

放出其能量的电池组100的放电控制信号使得N-ch漏极开路输出端口处于低状态以由此向其他电池组通知指示正在执行放电的信息。

电池连接信号被电池组100中的电阻器R3上拉并且被连接到控制器110的输入端口。

接着，将描述其中两个电池组100中的每一个都具有并联连接的上述配置的二次电池组系统。图2是示意性图示根据本发明的实施例的二次电池组系统的电路配置的视图。图2图示包括并联连接的两个电池组的二次电池组系统。在图2中，为了简化起见，附图标记100表示电池组1，并且100’表示电池组2。电池组1和2中的每一个都具有与图1中所图示的电池组相同的配置。

来自电池组1和2的放电控制信号被连接到电子设备200的主体侧连接电路的主体侧放电控制信号线，并且被电阻器R4上拉。

当电池组连接到电子设备200的主体侧连接电路时，用于电池连接信号的终端T3被连接到GND，如所图示的那样。此外，当电池组被连接到主体侧连接电路时，被输入到输入端口的电池连接信号被从高电平（Hi-level）改变到低电平（Low level），由此控制器可以识别到已经建立了电池组和主体之间的连接。

接着，将描述图2的二次电池组系统的放电控制信号线。图3（A）到图3（C）是每个都通过仅提取根据本发明的实施例的二次电池组系统的放电控制信号线而获得的视图。

在图3中，为了更具体的描述，连接到放电控制信号线的每个电阻器的电阻值被设置如下：R1＝10kΩ，R2＝10MΩ，以及R4＝10kΩ。

图3（A）图示其中没有电池组放出其能量的状态，图3（B）图示其中一个电池组放出其能量的状态，并且图3（C）图示其中两个电池组放出它们的能量的状态。

在表示其中没有电池组放出其能量的状态的图3（A）的情况下，N-ch漏极开路输出端口的终端被开路（open），以使得可以直接看到被上拉到5V的电压，并且因此放电控制信号线的电压是5V。

在表示其中一个电池组放出其能量的状态的图3（B）的情况下，N-ch漏极开路输出端口的终端假设为低电平，也就是说N-ch漏极开路输出端口的终端被连接到GND。上拉电阻器的值的和是9.98kΩ，并且下拉电阻器的值是10kΩ，使得放电控制信号线的电压是大约2.5V。

在表示其中两个电池组放出它们的能量的状态的图3（C）的情况下，10kΩ的下拉电阻器以两个并联的配置布置，导致5kΩ。上拉电阻器的值的和是9.98kΩ，使得放电控制信号线的电压是大约1.66V。

如上所述，根据本发明的配置，当放出它们的能量的电池组的数目增加时，放电控制信号线的电压降低，使得其在不需要复杂系统的情况下容易地理解是一个或多个电池组放出它们的能量还是单独的电池组放出其能量。

在下文中，将描述根据本发明的实施例的二次电池组系统的控制器110的基本操作。图4是根据本发明的实施例的二次电池组系统的状态转换视图。

（1）其中没有连接电池组的状态

电池连接信号：高电平

放电控制信号：N-ch漏极开路输出端口“开路”

放电控制信号：A/D转换输入端口“5V”

因为电池连接信号假设为高电平，所以确定电池组处于非连接状态。考虑到电池组的外部短路的可能性，放电开关SW被关断。

（2）其中电池组被连接到主体侧连接电路的状态

电池连接信号：低电平

放电控制信号：N-ch漏极开路输出端口“开路”

放电控制信号：A/D转换输入端口“3V到5V”→其他电池组不放出它们的能量→放电控制信号：N-ch漏极开路输出端口“低”→放电开关SW“接通”

放电控制信号：A/D转换输入端口“3V或更小”→任何其他电池组放出其能量→放电控制信号：N-ch漏极开路输出端口“开路”→放电开关SW“关断”。

（3）电池组放电的最后阶段

放电控制信号：N-ch漏极开路输出端口“低”→“开路”

放电控制信号：A/D转换输入端口“从3V或更小变成5V”。

（4）其中电池组在被连接到主体侧连接电路时发出放电控制信号的状态

在其中N-ch漏极开路输出端口为“开路”的情况下，

放电控制信号：A/D转换输入端口“变成3V或更大”→任何其他电池组的放电结束→放电开关被接通

放电控制信号：N-ch漏极开路输出端口“低”

放电控制信号：A/D转换输入端口“3V或更小”→任何其他电池组放出其能量→放电控制信号：N-ch漏极开路输出端口“开路”→放电开关SW“关断”。

（5）其中电池组放出其能量的状态

在确认任何其他电池组正在放电其中放电开关保持接通位置持续给定时间之后，放电开关SW被关断，

放电控制信号：A/D转换输入端口“2V或更小”→任何其他电池组放出其能量→放电控制信号：N-ch漏极开路输出端口“开路”→放电开关SW“接通”。

本发明主要设计用于具有两个或更多串联连接的电池单元（大约8V）的电池组。此外，有可能通过改变A/D转换输入端口的检测范围来使用甚至具有一个串联连接的电池单元的电池组。

如上所述，构成根据本发明的实施例的二次电池组系统的电池组具有放电控制信号和电池连接信号。基于这些信号的状态来完成控制以使得在除了控制目标电池组之外的任何其他电池组正在放出其能量时不允许控制目标电池组执行放电。结果，电池组以逐个的方式放出它们的能量。然后，在放电的最后阶段，放电控制信号从“低”变成“高”以允许下一个电池组开始放出其能量以便继续电力供应。因此，有可能仅移除完全放电的电池组来用于充电。

工业应用

本发明涉及其用途最近扩展到电力供电的设备或存储装置的领域的二次电池组系统。按照惯例，构造这种二次电池组的并联连接的单独电池组需要被提供有设备或传感器，其中较高等级的控制器利用其来管理电压、电流、温度等等，从而导致成本增加。另一方面，在二次电池组系统中，控制器被提供给多个电池组中的每一个以便消除上述设备或传感器。这为成本降低做出了贡献并且由此增强了工业应用。

附图标记的说明

100：电池组

110：控制器

200：电子设备

CL：二次电池单元

SW：放电开关

R1、R2、R3：电阻器

T1、T2、T3、T4：连接终端。

Claims (3)

1.一种用于向电子设备供应功率的二次电池组系统，包括：

多个电池组，所述多个电池组中的每一个都具有控制器；

主体侧连接电路，所述主体侧连接电路被设置在所述电子设备侧，以便被连接到多个电池组；以及

主体侧放电控制信号线，所述主体侧放电控制信号线被设置在主体侧连接电路中，其中

所述主体侧放电控制信号线和多个电池组的控制器彼此连接，

其中用于识别电池组的连接的电池连接信号被输入到控制器，当电池组被连接到主体侧连接电路并且电池连接信号的电平被改变时，由所述控制器识别电池组和主体侧连接电路之间的连接的建立，并且由电池组中的控制器读取放电控制信号的电压，以便由控制器确定是允许放电还是不允许放电，

其中，从主体侧放电控制信号线输入的放电控制信号被上拉电阻器上拉并且被分配到两条线路中，所分配的信号中的一个经由电阻器输入到控制器，另一个被直接输入到控制器。

2.根据权利要求1所述的二次电池组系统，其中，

当电池组被附接到电子设备时，控制器的放电控制信号线被连接到主体侧放电控制信号线。

3.根据权利要求1所述的二次电池组系统，其中，

在主体侧连接电路中，电池组的放电控制信号被连接到主体侧放电控制信号线，所述放电控制信号随后被电阻器上拉，以及

在主体侧连接电路中，电池连接信号被连接到GND终端。