CN104052136B - 电池组、充电电路和充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池组、充电电路和充电装置。电池组(1a)包括电池块(10)和存储器(14a)。电池块(10)包括电池单元(11)，并且存储器(14a)存储电池信息。该电池信息包括根据电池块(10)的型号所设置的电池块下限电压(VLb)。

Description

电池组、充电电路和充电装置
技术领域
本发明涉及可充电的电池、用于对电池组进行充电的充电电路、以及包括该充电电路的充电装置。
背景技术
在电池组被过充电或过放电的情况下，该电池组内的电极的劣化使内部阻抗增大。在使用过充电或过放电后的电池组的情况下，内部阻抗的增大可能使该电池组过热。电池组的过热可能使电池组的内部压力上升并且使安全阀工作。这将导致电解液从安全阀流出。为了避免这种情形，充电器包括对过充电进行限制的充电电路。使用电池组的电气设备包括对电池组的过放电进行限制的保护电路。
日本特开2007-143279描述了逐渐增加供给至电池组的电流的充电电路的示例。在充电电流达到第一阈值的情况下，充电电路将供给至电池组的电流设置为预定的固定值。然后，在电池组的端子间电压达到第二阈值的情况下，充电电路以恒定电压向电池组供给电流。这样限制了电池组的过充电。
电气设备中的保护电路检测电池组的端子间电压。在电池组的端子间电压变得等于或小于下限电压的情况下，保护电路中断从电池组供给至电气设备的电力。
发明内容
在传统的电池组的使用期间，电池组可能变得过放电。例如，在使电池组在相对较长的时间段内保持安装至电气设备的情况下，从该电池组连续放出小电流。这将使电池组过放电。
此外，通过外观不能将过放电后的电池组和没有过放电的电池组区分开。结果，使用者可能对已被过放电的电池组进行充电。
本发明的目的是提供使得能够对过放电后的电池组进行判断的电池组、对过放电后的电池组的充电进行限制的充电电路、以及包括这种充电电路的充电装置。
本发明的一个方面是一种电池组，其包括电池块和存储器。所述电池块包括电池单元，并且所述存储器存储电池信息。所述电池信息包括根据所述电池块的型号所设置的电池块下限电压。
本发明的另一方面是一种电池组，其包括电池块和存储器。所述电池块包括多个电池单元，并且所述存储器存储电池信息。所述电池信息包括根据各所述电池单元的型号所设置的电池单元下限电压。
本发明的各方面使得能够对过放电后的电池组进行判断。此外，充电电路和充电装置消除或减少了对过放电后的电池组的充电。
优选地，所述存储器还存储充电频率。
优选地，所述电池组还包括温度传感器，所述温度传感器用于测量所述电池组的温度。
优选地，所述电池组还包括通信端子，所述通信端子连接至所述存储器以使得能够进行所述电池信息的读取和写入。
一种充电电路，其与第一方面的电池组一起使用，其中所述充电电路包括电压测量单元和控制单元。所述电压测量单元被配置为测量所述电池块的端子间电压，并且所述控制单元被配置为根据所述电压测量单元所测量到的所述端子间电压来对充电进行控制。所述控制单元被配置为进行以下操作：从所述存储器读取所述电池块下限电压；将所述端子间电压与所述电池块下限电压进行比较；在所述端子间电压高于所述电池块下限电压的情况下，允许充电；以及在所述端子间电压低于或等于所述电池块下限电压的情况下，禁止充电。
一种充电电路，其与第二方面的电池组一起使用，其中所述充电电路包括电压测量单元和控制单元。所述电压测量单元被配置为测量各所述电池单元的端子间电压，并且所述控制单元被配置为根据所述电压测量单元所测量到的各所述电池单元的各所述端子间电压来对充电进行控制。所述控制单元被配置为进行以下操作：从所述存储器读取所述电池单元下限电压；将所述电压测量单元所测量到的各所述端子间电压与所述电池单元下限电压进行比较；在各所述端子间电压高于所述电池单元下限电压的情况下，允许充电；以及在各所述端子间电压中的至少一个低于或等于所述电池单元下限电压的情况下，禁止充电。
一种充电电路，其与电池组一起使用，所述电池组所包括的所述存储器用于存储所述电池块下限电压和所述充电频率，其中所述充电电路包括电压测量单元和控制单元。所述电压测量单元被配置为测量所述电池块的端子间电压，并且所述控制单元被配置为根据所述电压测量单元所测量到的所述端子间电压来对充电进行控制。所述控制单元被配置为进行以下操作：从所述存储器读取所述电池块下限电压和所述充电频率；基于所述充电频率来校正所述电池块下限电压，以计算使用频率校正下限电压；将所述电压测量单元所测量到的所述电池块的所述端子间电压与所述使用频率校正下限电压进行比较；在所述端子间电压高于所述使用频率校正下限电压的情况下，允许充电；以及在所述端子间电压低于或等于所述使用频率校正下限电压的情况下，禁止充电。
一种充电电路，其与电池组一起使用，所述电池组所包括的所述存储器用于存储所述电池单元下限电压和所述充电频率，其中所述充电电路包括电压测量单元和控制单元。所述电压测量单元被配置为测量各所述电池单元的端子间电压，并且所述控制单元被配置为根据所述电压测量单元所测量到的各所述电池单元的各所述端子间电压来对充电进行控制。所述控制单元被配置为进行以下操作：从所述存储器读取所述电池单元下限电压和所述充电频率；基于所述充电频率来校正所述电池单元下限电压以计算使用频率校正下限电压；将所述电压测量单元所测量到的各所述端子间电压与所述使用频率校正下限电压进行比较；在各所述端子间电压高于所述使用频率校正下限电压的情况下，允许充电；以及在各所述端子间电压中的至少一个低于或等于所述使用频率校正下限电压的情况下，禁止充电。
一种充电电路，其与电池组一起使用，所述电池组所包括的所述存储器用于存储所述电池块下限电压，其中所述充电电路包括电压测量单元和控制单元。所述电压测量单元被配置为测量所述电池块的端子间电压，并且所述控制单元被配置为根据所述电压测量单元所测量到的所述端子间电压来对充电进行控制。所述控制单元被配置为进行以下操作：从所述电池组的所述温度传感器获取温度信号以估计电池温度；从所述存储器读取所述电池块下限电压；基于所述电池温度来校正所述电池块下限电压，以计算温度校正下限电压；将所述电压测量单元所测量到的所述端子间电压与所述温度校正下限电压进行比较；在所述端子间电压高于所述温度校正下限电压的情况下，允许充电；以及在所述端子间电压低于或等于所述温度校正下限电压的情况下，禁止充电。
一种充电电路，其与电池组一起使用，所述电池组所包括的所述存储器用于存储所述电池单元下限电压，其中所述充电电路包括电压测量单元和控制单元。所述电压测量单元被配置为测量各所述电池单元的端子间电压，并且所述控制单元被配置为根据所述电压测量单元所测量到的各所述电池单元的各所述端子间电压来对充电进行控制。所述控制单元被配置为进行以下操作：从所述电池组的所述温度传感器获取温度信号以估计电池温度；从所述存储器读取所述电池单元下限电压；基于所述电池温度来校正所述电池单元下限电压，以计算温度校正下限电压；将所述电压测量单元所测量到的各所述端子间电压与所述温度校正下限电压进行比较；在各所述端子间电压高于所述温度校正下限电压的情况下，允许充电；以及在各所述端子间电压中的至少一个低于或等于所述温度校正下限电压的情况下，禁止充电。
一种充电电路，其与电池组一起使用，所述电池组所包括的所述存储器用于存储所述电池块下限电压和所述充电频率，其中所述充电电路包括电压测量单元和控制单元。所述电压测量单元被配置为测量所述电池块的端子间电压，并且所述控制单元被配置为根据所述电压测量单元所测量到的所述端子间电压来对充电进行控制。所述控制单元被配置为进行以下操作：从所述电池组的所述温度传感器获取温度信号以估计电池温度；从所述存储器读取所述电池块下限电压和所述充电频率；基于所述电池温度和所述充电频率来校正所述电池块下限电压，以计算温度和使用频率校正下限电压；将所述电压测量单元所测量到的所述端子间电压与所述温度和使用频率校正下限电压进行比较；在所述端子间电压高于所述温度和使用频率校正下限电压的情况下，允许充电；以及在所述端子间电压低于或等于所述温度和使用频率校正下限电压的情况下，禁止充电。
一种充电电路，其与电池组一起使用，所述电池组所包括的所述存储器用于存储所述电池单元下限电压和所述充电频率，其中所述充电电路包括电压测量单元和控制单元。所述电压测量单元被配置为测量各所述电池单元的端子间电压，并且所述控制单元被配置为根据所述电压测量单元所测量到的各所述电池单元的各所述端子间电压来对充电进行控制。所述控制单元被配置为进行以下操作：从所述电池组的所述温度传感器获取温度信号以估计电池温度；从所述存储器读取所述电池单元下限电压和所述充电频率；基于所述电池温度和所述充电频率来校正所述电池单元下限电压，以计算温度和使用频率校正下限电压；将所述电压测量单元所测量到的各所述端子间电压与所述温度和使用频率校正下限电压进行比较；在各所述端子间电压高于所述温度和使用频率校正下限电压的情况下，允许充电；以及在各所述端子间电压中的至少一个低于或等于所述温度和使用频率校正下限电压的情况下，禁止充电。
本发明的另一方面是一种充电装置，其包括上述充电电路中的任一个。
本发明的附加目的和优点中的一部分将在以下的说明书中进行陈述，并且其一部分通过该说明书将显而易见，或者可以通过本发明的实践来获知。将利用所附权利要求书中特别指出的元件和组合来实现并获得本发明的目的和优点。
应当理解，上述的概要说明和以下的详细说明这两者是示例性和解释性的，并且没有对如所要求保护的本发明进行限制。
附图说明
通过以下结合附图对当前优选实施例的说明，可以最佳地理解本发明及其目的和优点，其中：
图1是第一实施例中的电池组和充电装置的框图；
图2是示出第一实施例的充电装置所执行的充电开始处理的过程的流程图；
图3是说明各种电池组的下限电压和用作判断基准电压的下限值的关系的图；
图4是说明各种电池组的下限电压和用作判断基准电压的下限值的关系的图；
图5是第二实施例中的电池组和充电装置的框图；
图6是示出第二实施例的充电装置所执行的充电开始处理的过程的流程图；
图7是示出充电频率和电池组的内部阻抗的关系的曲线图；
图8是示出充电频率和使用频率校正下限电压的关系的曲线图；
图9是示出第三实施例的充电装置所执行的充电开始处理的过程的流程图；
图10是第四实施例中的电池组和充电装置的框图；
图11是示出电池温度和电池组的内部阻抗的关系的曲线图；
图12是示出电池温度和温度校正下限电压的关系的曲线图；以及
图13是示出第四实施例的充电装置所执行的充电开始处理的过程的流程图。
具体实施方式
第一实施例
现在将参考图1来说明第一实施例的电池组1a和充电装置2a。
电池组1a包括由多个电池单元11构成的电池块10和存储器14a。壳体容纳电池块10和存储器14a。作为电池单元11，可以使用锂离子电池、锂电池、金属氢化物镍电池和镍镉电池等。
电池单元11串联连接。在电池块10的正侧配置有正电极12。在电池块10的负侧配置有负电极13。负电极13连接至存储器14a。
存储器14a存储电池块下限电压VLb。电池块下限电压VLb表示在电池组1a处于初始状态的情况下允许放电的端子间电压范围的下限值(在电池组1a的温度为25℃的情况下的下限值)。例如，在电池组1a处于初始状态的情况下，可以使用电池组1a，直到电池块10的端子间电压Vmb下降为电池块下限电压VLb为止。初始状态是指电池组1a在被安装至电气设备之后尚未使用的状态。电池块下限电压VLb是电池信息的一个示例。
电池块下限电压VLb是针对电池块10的各型号所设置的值。电池块10的型号是根据电池单元11的电池特性和电池单元11的量所设置的。电池块下限电压VLb是使得能够对电池块10进行分类的一个项。电池单元11可以各自具有不同的电池特性。因而，针对各电池块10设置不同的电池块下限电压VLb。
存储器14a包括存储介质，其中该存储介质可以是诸如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)等的可重写半导体存储器装置。电池组1a包括通信端子16，其中该通信端子16连接至存储器14a以使得能够进行电池信息的读取和写入。
充电装置2a与电池组1a一起进行使用，并且被配置为对电池组1a进行充电。充电装置2a包括容纳在外壳内的充电电路21a。充电电路21a包括：电压测量单元22a；电流测量单元23；电源电路单元24，用于生成供给至电池组1a的电力；以及控制单元25a，用于控制电池组1a的充电。
电源电路单元24包括转换器，其中该转换器用于将从外部AC电源4接收到的交流电流(AC)转换成直流电流(DC)。将该直流电流经由DC线路供给至电池组1a。DC线路的正侧布线26连接至正端子28。DC线路的负侧布线27连接至负端子29。正端子28连接至电池组1a的正电极12，并且负端子29连接至电池组1a的负电极13。
电压测量单元22a测量正端子28和负端子29之间的电压(例如，电池块10的端子间电压Vmb)。将与该测量有关的端子间电压Vmb输出至控制单元25a。
使用电流测量单元23来测量供给至电池组1a的充电电流Ic。电流测量单元23包括电阻器31，其中该电阻器31配置在DC线路的负侧布线27上。测量电阻器31的两个端子之间的电位差以获得充电电流Ic。
控制单元25a将控制信号发送至电源电路单元24，以控制用于向电池组1a供给直流电流、电压和电力的模式。从充电开始起直到充电结束为止执行该控制。设置电力供给模式，以使得以恒定电流或恒定电压供给电力。执行这种控制以消除或减少电池组1a的快速充电或过充电。
控制单元25a从电池组1a的存储器14a读取电池信息或者将新的电池信息写入存储器14a。控制单元25a包括两个通信端子30，其中使用这两个通信端子30来与电池组1a的存储器14a进行通信。在将电池组1a安装至充电装置2a的情况下，通信端子30接触电池组1a的通信端子16。
在满足充电禁止条件的情况下(步骤S130)，控制单元25a将控制信号发送至电源电路单元24并且停止电池组1a的充电。更具体地，将电源电路单元24所生成的直流电流的电压设置成大致为零(0)以禁止电池组1a的充电。
现在将参考图2来说明控制单元25a所执行的充电开始处理的过程。
在将电池组1a安装至充电装置2a的情况下，控制单元25a执行充电开始处理。该充电开始处理判断作为充电对象的电池组1a是否被过放电。在电池组1a被过放电的情况下，控制单元25a禁止电池组1a的充电。
在步骤S110中，控制单元25a从电池组1a的存储器14a读取电池块下限电压VLb。在步骤S120中，控制单元25a获取电压测量单元22a所测量到的电池块10的端子间电压Vmb。
在步骤S130中，控制单元25a判断端子间电压Vmb是否高于电池块下限电压VLb。在端子间电压Vmb高于电池块下限电压VLb的情况下(“是”)，控制单元25a进入步骤S140并且允许充电。这样开始充电。
在步骤S130中判断为端子间电压Vmb小于或等于电池块下限电压VLb的情况下(“否”)，控制单元25a判断为电池组1a被过放电并且进入步骤S150以禁止充电。
现在将说明采用这种充电开始处理的背景。
在诸如电钻等的电动工具中使用电池组1a。作为电池组1a，可以使用电气特性(例如，电池块下限电压VLb)不同的多种电池组。为了提高使用者的便利性，这些电池组彼此兼容，由此这些电池组均可用于电动工具。这样使得能够例如使用电池单元11经过了用以延长各次充电的使用时间的改进的新电池组。
如果针对不同型号的电池组使用相同的过放电判断基准电压，则可能无法正确地判断过放电。现在将参考图3来说明该问题。
在图3所示的示例中，A型号电池组、B型号电池组和C型号电池组分别具有下限电压VLb1、VLb2和VLb3。B型号电池组的下限电压VLb2高于A型号电池组的下限电压VLb1。C型号电池组的下限电压VLb3低于A型号电池组的下限电压VLb1和B型号电池组的下限电压VLb2。对于不同型号(A、B和C)的电池组，使用相同的过放电判断基准电压VLz。作为该过放电判断基准电压VLz，使用三个型号的电池组的下限电压VLb的平均值。
例如，在B型号电池组中的电池块10的端子间电压Vmb处于过放电判断基准电压VLz和下限电压VLb2之间的情况下，将B型号电池组判断为可充电。然而，端子间电压Vmb实际低于或等于下限电压VLb2并且包括在不可充电范围内。因而，在B型号电池组中应禁止充电。
在C型号电池组中的电池块10的端子间电压Vmb处于下限电压VLb3和过放电判断基准电压VLz之间的情况下，将C型号电池组判断为不可充电。然而，端子间电压Vmb实际高于下限电压VLb3并且包括在可充电范围内。因而，在C型号电池组中应允许充电。
在A型号电池组中，判断基准电压VLz大致等于下限电压VLb1。因而，可以正确地判断过放电。关于B型号电池组和C型号电池组，可能无法正确地判断过放电。
在这方面，第一实施例使用针对电池组的各型号所设置的下限电压VLb作为电池组1a的过放电判断基准电压(参考图2的充电开始处理中的步骤S130)。
现在将参考图4来说明第一实施例中的电池组1a和充电装置2a的作用。
如图4所示，A型号、B型号和C型号的电池组1a分别存储下限电压VLb1、VLb2和VLb3。在A型号电池组1a中判断过放电的情况下，充电装置2a使用存储在电池组1a中的下限电压VLb1作为过放电判断基准电压。充电装置2a将下限电压VLb1与电池块10的端子间电压Vmb进行比较。
同样，在B型号电池组1a中判断过放电的情况下，充电装置2a使用存储在电池组1a中的下限电压VLb2作为过放电判断基准电压。充电装置2a将下限电压VLb2与电池块10的端子间电压Vmb进行比较。
在C型号电池组1a中判断过放电的情况下，充电装置2a使用存储在电池组1a中的下限电压VLb3作为过放电判断基准电压。充电装置2a将下限电压VLb3与电池块10的端子间电压Vmb进行比较。
这样，在充电装置2a判断电池组1a是否被过放电的情况下，使用针对各电池块10所设置的下限电压VLb作为判断基准电压。因而，正确地判断了过放电。这样消除或减少了对处于过放电的电池组1a的充电。
现在将说明第一实施例的效果。
(1)第一实施例的电池组1a包括存储器14a，其中该存储器14a用于存储针对电池块10的各型号所设置的电池块下限电压VLb。这样使得能够使用电池块10的各型号之间不同的下限电压VLb作为用于判断电池组1a是否被过放电的判断基准电压。结果，可以正确地判断电池组1a的过放电。
例如，充电装置2a可以判断电池组1a的过放电(步骤S130)。该过放电判断可以由除充电装置2a以外的装置来进行。例如，安装有电池组1a的电气设备可以判断电池组1a的过放电。可选地，可以使用测试仪来判断电池组1a的过放电。
(2)第一实施例的充电电路21a包括：电压测量单元22a，用于测量电池块10的端子间电压Vmb；以及控制单元25a，用于将端子间电压Vmb和电池块下限电压VLb进行比较。控制单元25a在端子间电压Vmb高于下限电压VLb的情况下允许充电，并且在端子间电压Vmb小于或等于下限电压VLb的情况下禁止充电。这样消除或减少了对过放电后的电池组1a的充电。
(3)第一实施例的充电装置2a包括充电电路21a。例如，充电装置2a读取针对电池块10的各型号所设置的下限电压VLb。然后，基于该下限电压VLb，充电装置2a防止或减少对处于过放电的电池组1a的充电。
第二实施例
现在将参考图5来说明第二实施例。
第二实施例与第一实施例的不同之处在于电池组1b、充电电路21b和充电装置2b。
电池组1b包括电压测量用端子17，其中这些电压测量用端子17连接在电池单元11之间。使用端子17来测量电池单元11的端子间电压Vmc。在图5的例示实施例中，可以使用端子17以及电极12和13来测量三个电池单元11的三个端子间电压Vmc。除此之外，电池组1b的结构与第一实施例的结构相同。将相似或相同的附图标记赋予与第一实施例的相应组件相同的组件。将不对这些组件进行说明。
电压测量单元22b替换第一实施例的充电装置2a中的电压测量单元22a。电压测量单元22b测量各电池单元11的端子间电压Vmc。端子33连接至电压测量单元22b。在对电池组1b进行充电的情况下，端子33连接至电池组1b的电压测量用端子17。
代替第一实施例的充电开始处理，控制单元25b进行以下将说明的充电开始处理。
现在将说明控制单元25b所执行的充电开始处理的过程。
在步骤S210中，控制单元25b从电池组1b的存储器14b读取电池单元下限电压VLc。
电池单元下限电压VLc表示在电池组1b处于初始状态的情况下允许放电的端子间电压范围的下限值(在电池组1b的温度为25℃的情况下的下限值)。例如，在电池组1b处于初始状态的情况下，电池组1b可用，直到一个电池单元11的端子间电压Vmc达到电池单元下限电压VLc为止。
在步骤S220中，控制单元25b获得各电池单元11的端子间电压Vmc。
在步骤S230中，控制单元25b判断各端子间电压Vmc是否高于电池单元下限电压VLc。在判断为各端子间电压Vmc高于电池单元下限电压VLc的情况下(“是”)，控制单元25b进入步骤S240并且允许充电。这样开始充电。
在步骤S230中判断为至少一个端子间电压Vmc低于或等于电池单元下限电压VLc的情况下(“否”)，控制单元25b判断为电池组1b被过放电并且进入步骤S250以禁止充电。
相对于第一实施例的变化将得到现在将说明的作用。
在第一实施例中，测量电池块10的端子间电压Vmb，并且将该端子间电压Vmb与电池块下限电压VLb进行比较以判断电池组1b的过放电。这种判断在使用期间内部阻抗的增大在各电池单元11中等同地发生的情况下是有效的。
然而，在长时间段内使用电池组1b的情况下，不能忽视电池单元11之间的电气特性的变化。在这种情况下，电池单元11的内部阻抗的变化引起电池单元11的放电电压的变化。因而，电池块10内的电池单元11中的一个或多个的端子间电压可能低于其它电池单元11的端子间电压。结果，电池块10内的电池单元11中的一些电池单元可能被过放电。
因此，在第二实施例中，针对各电池单元11判断过放电。在配置有处于过放电的电池单元11的情况下，禁止充电。这样消除或减少了对过放电后的电池单元11的充电。
第二实施例具有以下所述的效果。
(1)第二实施例的电池组1b包括存储器14b，其中该存储器14b用于存储根据电池单元11的型号所设置的电池单元下限电压VLc。因而，在判断电池组1b是否被过放电的情况下，可以使用在电池单元11之间不同的电池单元下限电压VLc。这样使得能够正确地判断电池组1b是否被过放电。
(2)第二实施例的充电电路21b包括：电压测量单元22b，用于测量各电池单元11的端子间电压；以及控制单元25b，用于将各端子间电压Vmc和电池单元下限电压VLc进行比较。在各端子间电压Vmc高于电池单元下限电压VLc的情况下，控制单元25b允许充电。在至少一个端子间电压Vmc低于或等于电池单元下限电压VLc的情况下，控制单元25b禁止充电。这样消除或减少了对处于过放电的电池组1b的充电。
(3)第二实施例的充电装置2b包括充电电路21b。例如，充电装置2b读取根据电池单元11的型号所设置的电池单元下限电压VLc，并且基于该电池单元下限电压VLc来针对各电池单元11判断过放电。这样消除或减少了对至少一个电池单元11被过放电的电池组1b的充电。
第三实施例
现在将参考图7～9来说明第三实施例。
第三实施例与第一实施例的不同之处在于电池组1c、充电电路21c和充电装置2c(参考图1)。
除了电池块下限电压VLb以外，电池组1c的存储器14c还存储电池组1c的充电频率NC。充电频率NC表示利用充电装置2c对电池组1c进行充电的次数。充电频率NC的初始值为零(0)。每当对电池组1c进行充电时，充电频率NC按一(1)的增量增加。充电频率NC是电池信息的一个示例。
每当对电池组1c进行充电时，充电装置2c更新电池组1c的充电频率NC。
例如，在电池组1c安装至充电装置2c的情况下，控制单元25c从存储器14c读取电池信息。在充电装置2c结束对电池组1c进行充电的情况下，充电频率NC增加了一(1)并且在电池组1c的存储器14c中进行更新。
现在将参考图7来说明电池组1c存储充电频率NC的原因。
图7的曲线图示出电池组1c的充电频率NC和电池块10的内部阻抗的关系。例如，随着充电频率NC的增加，电池块10的内部阻抗增大。内部阻抗的增大使电池块10的电压下降增大。这样使下限电压VLb上升。例如，充电频率NC的增加使实际下限电压VLbr相对于存储在存储器14c中的下限电压VLb上升。
因而，如果以与电池组1c的充电频率NC为零(0)的情况相同的方式、在判断电池组1c中是否正发生过放电的情况下使用存储在电池组1c中的下限电压VLb作为判断基准电压，则在电池组1c的充电频率NC高的情况下将出现以下所述的问题。
例如，电池块10的端子间电压Vmb可能高于存储在存储器14c中的下限电压VLb但低于实际下限电压VLbr。在这种情况下，在将存储器14c中的下限电压VLb设置为判断基准电压的情况下，电池组1c将被判断为没有过放电。因而，将允许充电。然而，端子间电压Vmb低于实际下限电压VLbr。因而，应禁止充电。
在这方面，第三实施例在每当对电池组1c进行充电时，基于充电频率NC来校正电池块下限电压VLb。因而，电池块1c的存储器14c存储充电频率NC以进行这种校正。
现在将参考图8来说明用于基于充电频率NC来设置新的下限电压VLb的一个示例。
在第三实施例中，将充电频率NC是参数的校正函数(等式1)设置为新的下限电压VLb(使用频率校正下限电压VLbc)。
使用频率校正下限电压VLbc=下限电压VLb+预定系数α×充电频率NC(1)
在等式(1)中，通过将充电频率NC和预定系数α的乘积(α×充电频率NC)与存储在存储器14c中的下限电压VLb相加来获得使用频率校正下限电压VLbc。
例如，在充电频率NC增加一(1)的情况下，使用频率校正下限电压VLbc增大了预定系数α。基于相对于充电频率NC的电池块10的电压下降率来设置该预定系数α。可选地，可以基于通过测试所获得的充电频率NC和下限电压VLb的关系来设置该预定系数α。
现在将说明第三实施例中的充电开始处理的过程。
在步骤S310中，控制单元25c从电池组1c的存储器14c读取电池块下限电压VLb。
在步骤S320中，控制单元25c获取电压测量单元22c所测量到的电池块10的端子间电压Vmb。
在步骤S330中，控制单元25c从电池组1c的存储器14c读取充电频率NC。
在步骤S340中，控制单元25c使用校正函数，基于下限电压VLb和充电频率NC来计算使用频率校正下限电压VLbc。
在步骤S350中，控制单元25c判断端子间电压Vmb是否高于使用频率校正下限电压VLbc。在端子间电压Vmb高于使用频率校正下限电压VLbc的情况下(“是”)，控制单元25c进入步骤S360并且允许充电。这样开始充电。
在步骤S350中判断为端子间电压Vmb低于或等于使用频率校正下限电压VLbc的情况下(“否”)，控制单元25c判断为电池组1c被过放电并且进入步骤S370以禁止充电。
现在将说明第三实施例的作用。
在第一实施例中，将电池块10的端子间电压Vmb与电池块下限电压VLb进行比较，但没有考虑到充电频率NC。在由于充电频率NC所引起的内部阻抗的增大较小的情况下，这将不会影响过放电的判断。然而，在由于充电频率NC所引起的内部阻抗的增大较大的情况下，不应忽视该增大。
因而，在第三实施例中，基于充电频率NC来校正存储在存储器14c中的下限电压VLb，以获得使用频率校正下限电压VLbc作为用于判断是否正发生过放电的判断基准电压。这样减小了使用频率校正下限电压VLbc和实际下限电压VLbr之间的差。因而，可以通过判断端子间电压Vmb是否高于使用频率校正下限电压VLbc来正确地判断电池组1c的过放电。
现在将说明第三实施例的效果。
(1)第三实施例的电池组1c使用充电频率NC和下限电压VLb。因而，电池组1c能够基于充电频率NC来校正针对电池块10的各型号所设置的下限电压VLb。由于可以基于充电频率NC来校正下限电压VLb，因此可以正确地判断充电后的电池组1c的过放电。
(2)第三实施例的充电电路21c包括：电压测量单元22c，用于测量电池块10的端子间电压Vmb；以及控制单元25c。控制单元25c基于充电频率NC来校正下限电压VLb以计算使用频率校正下限电压VLbc。然后，控制单元25c将电压测量单元22c所测量到的端子间电压Vmb和使用频率校正下限电压VLbc进行比较。控制单元25c在端子间电压Vmb高于使用频率校正下限电压VLbc的情况下允许充电，并且在端子间电压Vmb低于或等于使用频率校正下限电压VLbc的情况下禁止充电。
该结构通过将利用充电频率NC校正下限电压VLb所获得的使用频率校正下限电压VLbc与电池块10的端子间电压Vmb进行比较，来判断电池组1c是否被过放电。因而，与没有利用充电频率NC校正下限电压VLb的情况相比，可以更加精确地进行该判断。
(3)可以将第三实施例与第二实施例组合。例如，在针对各电池单元11判断过放电的发生的情况下，可以利用充电频率NC来校正根据电池单元11的型号所设置的电池单元下限电压VLc。这样使得能够在充电后的电池组1c中针对各电池单元11正确地判断过放电的发生。
(4)第三实施例的充电装置2c包括充电电路21c。例如，充电装置2c基于充电频率NC来校正下限电压VLb，以利用使用频率校正下限电压VLbc来判断电池组1c的过放电。这样使得能够在电池组1c中正确地判断过放电的发生。此外，这样消除或减少了对过放电后的电池组1c的充电。
第四实施例
现在将参考图10～13来说明第四实施例。
第四实施例与第一实施例的不同之处在于电池组1d、充电电路21d和充电装置2d。
参考图10，电池组1d还包括温度传感器15，其中该温度传感器15用于测量电池组1d的温度。温度传感器15连接至用于输出温度信号的输出端子18。
充电装置2d包括控制单元25d，其中该控制单元25d连接至用于接收温度信号的信号端子32。控制单元25d基于该温度信号来估计电池组1d的温度作为电池温度TB。在电池组1d安装至充电装置2d的情况下，控制单元25d周期性地或连续地接收温度信号，并且每当接收到温度信号时估计电池温度TB。
现在将参考图11来说明充电装置2d估计电池温度TB的原因。
图11的曲线图示出电池组1d的电池温度TB和电池块10的内部阻抗的关系。例如，随着电池温度TB的下降，电池块10的内部阻抗增大。内部阻抗的增大使电池块10的电压下降增大并且使下限电压VLb上升。例如，电池温度TB的下降使实际下限电压VLbr相对于存储在存储器14d中的下限电压VLb上升。
因而，如果在以与正常温度(例如，25℃)相同的方式、在判断电池组1d中是否正发生过放电的情况下使用存储在电池组1d中的下限电压VLb作为判断基准电压，则将出现以下所述的问题。
例如，电池块10的端子间电压Vmb可能高于存储在存储器14d中的下限电压VLb但低于实际下限电压VLbr。在这种情况下，在将存储器14d中的下限电压VLb设置为判断基准电压的情况下，电池组1d将被判断为没有过放电。因而，将允许充电。然而，端子间电压Vmb低于实际下限电压VLbr。因而，应禁止充电。
在这方面，第四实施例在每当对电池组1d进行充电时，基于电池温度TB来校正电池块下限电压VLb。因而，电池组1d包括温度传感器15以进行这种校正。
现在将参考图12来说明用于基于电池温度TB来设置新的下限电压VLb的一个示例。
在第四实施例中，将电池温度TB是参数的校正函数(等式2)设置为新的下限电压VLb(温度校正下限电压VLbt)。
温度校正下限电压VLbt=下限电压VLb－预定系数β×温度差ΔT (2)
在等式(2)中，通过从存储在存储器14b中的下限电压VLb中减去温度差ΔT(电池温度-25℃)和预定系数β的乘积(β×ΔT)来获得温度校正下限电压VLbt。
例如，每当电池温度TB下降了1℃时，温度校正下限电压VLbt增加了预定系数β。基于相对于电池温度TB的电池块10的电压下降率来设置该预定系数β。可选地，可以基于通过测试所获得的电池温度TB和下限电压VLb的关系来设置该预定系数β。
现在将说明第四实施例中的充电开始处理的过程。
在步骤S410中，控制单元25d从电池组1d的存储器14d读取电池块下限电压VLb。
在步骤S420中，控制单元25d获取电压测量单元22d所测量到的电池块10的端子间电压Vmb。
在步骤S430中，控制单元25d从电池组1d获取温度信号并且估计电池温度TB。
在步骤S440中，控制单元25d使用校正函数，基于下限电压VLb和电池温度TB来计算温度校正下限电压VLbt。
在步骤S450中，控制单元25d判断端子间电压Vmb是否高于温度校正下限电压VLbt。在端子间电压Vmb高于温度校正下限电压VLbt的情况下(“是”)，控制单元25d进入步骤S460并且允许充电。这样开始充电。
在步骤S450中判断为端子间电压Vmb低于或等于温度校正下限电压VLbt的情况下(“否”)，控制单元25d判断为电池组1d被放电并且进入步骤S470以禁止充电。
现在将说明第四实施例的作用。
在第一实施例中，将电池块10的端子间电压Vmb与电池块下限电压VLb进行比较，但没有考虑到电池温度TB。在由于电池温度TB的变化所引起的内部阻抗的增大较小的情况下，这将不会影响过放电的判断。然而，在由于电池温度TB的变化所引起的内部阻抗的增大较大的情况下，不应忽视该增大。
因而，在第四实施例中，基于电池温度TB来校正存储在存储器14d中的下限电压VLb，以获得温度校正下限电压VLbt作为用于判断是否正发生过放电的判断基准电压。这样减小了温度校正下限电压VLbt和实际下限电压VLbr之间的差。因而，可以通过判断端子间电压Vmb是否高于温度校正下限电压VLbt来正确地判断电池组1d的过放电。
现在将说明第四实施例的效果。
(1)第四实施例的电池组1d包括温度传感器15。因而，电池组1d能够基于电池温度TB来校正针对电池块10的各型号所设置的下限电压VLb。由于可以基于电池温度TB来校正下限电压VLb，因此即使在不同的周围温度环境下也可以正确地判断充电后的电池组1d的过放电。
(2)第四实施例的充电电路21d包括：电压测量单元22d，用于测量电池块10的端子间电压Vmb；以及控制单元25d。控制单元25d根据温度信号估计电池温度TB，从存储器14d读取下限电压VLb，利用电池温度TB校正下限电压VLb以计算温度校正下限电压VLbt，并且将端子间电压Vmb与温度校正下限电压VLbt进行比较。控制单元25d在端子间电压Vmb高于温度校正下限电压VLbt的情况下允许充电，并且在端子间电压Vmb低于或等于温度校正下限电压VLbt的情况下禁止充电。
该结构通过将利用电池温度TB校正下限电压VLb所获得的温度校正下限电压VLbt与电池块10的端子间电压Vmb进行比较，来判断电池组1d是否被过放电。因而，与没有利用电池温度TB校正下限电压VLb的情况相比，可以更加精确地进行该判断。
(3)可以将第四实施例与第二实施例组合。例如，在针对各电池单元11判断过放电的发生的情况下，可以利用电池温度TB来校正根据电池单元11的型号所设置的电池单元下限电压VLc。这样使得即使在不同的周围温度环境下也能够针对各电池单元11正确地判断过放电的发生。
(4)第四实施例的充电装置2d包括充电电路21d。充电装置2d基于电池温度TB来校正下限电压VLb，以利用温度校正下限电压VLbt来判断电池组1d的过放电。这样消除或减少了对过放电后的电池组1d的充电。例如，可以减少诸如对过放电后的电池组1d的充电等的不适当充电。
(5)可以将第四实施例与第三实施例组合。例如，在判断电池块10是否被过放电的情况下，利用充电频率NC和电池温度TB来校正针对电池块10的各型号所设置的电池块下限电压VLb，以计算温度和使用频率校正下限电压VLbct。这样使得即使在不同的周围温度环境下以及/或者在使用频率改变的情况下，也能够正确地判断电池组1d是否被过放电。
(6)可以将第四实施例与第二实施例和第三实施例组合。例如，在判断电池块10是否被过放电的情况下，利用充电频率NC和电池温度TB来校正针对电池单元11的各型号所设置的电池单元下限电压VLc，以计算温度和使用频率校正下限电压VLbct。这样使得即使在不同的周围温度环境下以及/或者在使用频率改变的情况下，也能够正确地判断各电池单元11是否被过放电。
本领域技术人员应当显而易见，可以在没有背离本发明的精神或范围的情况下以多种其它特定形式来体现本发明。特别地，应当理解，本发明可以按以下形式来体现。
第一实施例～第四实施例是充电装置2a～2d判断电池组1a～1d中是否正发生过放电的示例。然而，可以利用除充电装置以外的装置来进行过放电判断。例如，使用电池组1a～1d的电气设备可被配置为进行过放电判断。此外，可以使用测试仪来进行该判断。由于电池组1a～1d包括电池组1a～1d特有的下限电压VLb和VLc，因此可以向判断是否正发生过放电的装置供给下限电压VLb和VLc。
第一实施例～第四实施例是存储器14a～14d的存储介质是可重写的半导体存储器装置的示例。然而，存储介质不限于可重写的半导体存储器装置。在如第一实施例和第二实施例那样、存储了下限电压VLb和VLc但没有添加或更新信息的情况下，存储介质可以是只读存储器(ROM)。可选地，存储介质可以是存储在电池组1a～1d中的条形码或者数字。
第三实施例和第四实施例是校正函数(等式1和2)是线性函数的示例。然而，这些校正函数不限于线性函数并且可以是指数函数或对数函数。
在第四实施例中，充电开始处理仅在开始充电的情况下才进行，但还可以在充电期间进行。例如，在充电期间，可以将电池块10的端子间电压Vmb与温度校正下限电压VLbt进行比较。在电池块10的端子间电压Vmb变得低于或等于温度校正下限电压VLbt的情况下，禁止充电。在该结构中，在充电期间检测到过放电的情况下，可以禁止充电。充电通常使端子间电压Vmb增大。因而，端子间电压Vmb很少变得低于或等于温度校正下限电压VLbt。然而，在环境温度急剧下降的情况下可能出现这种情形。因此，该示例在周围温度改变的环境下使用电池组1d的情况下特别有效。
第一实施例～第四实施例的电池组1a～1d例如用在可充电式电动工具中。使用电池组1a～1d的可充电式电动工具的示例包括可充电式驱动器、可充电式锯、可充电式气泵、可充电式切割机、可充电式鼓风机和可充电式链锯。
本领域技术人员应当显而易见，可以在没有背离本发明的精神或范围的情况下以多种其它特定形式来体现本发明。因此，本示例和实施例应被视为例示性的而非限制性的，并且本发明不限于这里给出的详细内容，而是可以在所附权利要求书的范围和等同物内进行修改。

Claims (16)

1.一种包括电池组(1a,1c)和充电装置(2a,2c)的系统，
所述电池组选自电气特性不同的多个型号的电池组，并且各电池组(1a,1c)包括电池块(10)和存储器(14a,14c)，其中所述电池块(10)包括电池单元(11)，并且所述存储器(14a,14c)存储电池信息，所述电池信息包括根据所述电池组的所述电池块(10)的型号所设置的电池块下限电压(VLb)；以及
所述充电装置包括与所述电池组一起使用的充电电路(21a,21c)，所述充电电路(21a,21c)包括电压测量单元(22a,22c)和控制单元(25a,25c)，所述电压测量单元(22a,22c)被配置为测量所述电池块(10)的端子间电压(Vmb)，并且所述控制单元(25a,25c)根据所述电压测量单元(22a,22c)所测量到的所述端子间电压(Vmb)来对充电进行控制，
所述系统的特征在于：
所述控制单元(25a,25c)被配置为进行以下操作：
从所述存储器(14a,14c)读取所述电池块下限电压(VLb)；
将所述端子间电压(Vmb)与所述电池块下限电压(VLb)进行比较；
在所述端子间电压(Vmb)高于所述电池块下限电压(VLb)的情况下，允许充电；以及
在所述端子间电压(Vmb)低于或等于所述电池块下限电压(VLb)的情况下，禁止充电。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述存储器还存储充电频率(NC)。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电池组包括温度传感器(15)，所述温度传感器用于测量所述电池组的温度。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述电池组包括温度传感器(15)，所述温度传感器用于测量所述电池组的温度。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电池组包括通信端子(16)，所述通信端子连接至所述存储器以使得能够进行所述电池信息的读取和写入。
6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制单元被配置为进行以下操作：
从所述存储器读取所述电池块下限电压(VLb)和所述充电频率(NC)；
基于所述充电频率(NC)来校正所述电池块下限电压(VLb)，以计算使用频率校正下限电压(VLbc)；
将所述电压测量单元所测量到的所述电池块的所述端子间电压(Vmb)与所述使用频率校正下限电压(VLbc)进行比较；
在所述端子间电压(Vmb)高于所述使用频率校正下限电压(VLbc)的情况下，允许充电；以及
在所述端子间电压(Vmb)低于或等于所述使用频率校正下限电压(VLbc)的情况下，禁止充电。
7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制单元被配置为进行以下操作：
从所述电池组的所述温度传感器(15)获取温度信号以估计电池温度；
从所述存储器读取所述电池块下限电压(VLb)；
基于所述电池温度来校正所述电池块下限电压(VLb)，以计算温度校正下限电压(VLbt)；
将所述电压测量单元所测量到的所述端子间电压与所述温度校正下限电压(VLbt)进行比较；
在所述端子间电压高于所述温度校正下限电压(VLbt)的情况下，允许充电；以及
在所述端子间电压低于或等于所述温度校正下限电压(VLbt)的情况下，禁止充电。
8.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制单元被配置为进行以下操作：
从所述电池组的所述温度传感器(15)获取温度信号以估计电池温度；
从所述存储器读取所述电池块下限电压(VLb)和所述充电频率(NC)；
基于所述电池温度和所述充电频率(NC)来校正所述电池块下限电压(VLb)，以计算温度和使用频率校正下限电压(VLbct)；
将所述电压测量单元所测量到的所述端子间电压(Vmb)与所述温度和使用频率校正下限电压(VLbct)进行比较；
在所述端子间电压(Vmb)高于所述温度和使用频率校正下限电压(VLbct)的情况下，允许充电；以及
在所述端子间电压(Vmb)低于或等于所述温度和使用频率校正下限电压(VLbct)的情况下，禁止充电。
9.一种包括电池组(1b)和充电装置(2b)的系统，
所述电池组选自电气特性不同的多个型号的电池组，并且各电池组(1b)包括电池块(10)和存储器(14b)，其中所述电池块(10)包括多个电池单元(11)，并且所述存储器(14b)存储电池信息，所述电池信息包括根据所述电池组的各所述电池单元(11)的型号所设置的电池单元下限电压(VLc)；以及
所述充电装置包括与所述电池组一起使用的充电电路(21b)，其中所述充电电路(21b)包括电压测量单元(22b)和控制单元(25b)，所述电压测量单元(22b)被配置为测量各电池单元(11)的端子间电压(Vmc)，并且所述控制单元(25b)根据所述电压测量单元(22b)所测量到的所述电池单元(11)的所述端子间电压(Vmc)来对充电进行控制，
所述系统的特征在于：
所述控制单元(25b)被配置为进行以下操作：
从所述存储器(14b)读取所述电池单元下限电压(VLc)；
将所述电压测量单元(22b)所测量到的各所述端子间电压(Vmc)与所述电池单元下限电压(VLc)进行比较；
在各所述端子间电压(Vmc)高于所述电池单元下限电压(VLc)的情况下，允许充电；以及
在各所述端子间电压(Vmc)中的至少一个低于或等于所述电池单元下限电压(VLc)的情况下，禁止充电。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述存储器还存储充电频率(NC)。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述电池组包括温度传感器(15)，所述温度传感器用于测量所述电池组的温度。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述电池组包括温度传感器(15)，所述温度传感器用于测量所述电池组的温度。
13.根据权利要求9所述的系统，其中，所述电池组包括通信端子(16)，所述通信端子连接至所述存储器以使得能够进行所述电池信息的读取和写入。
14.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制单元(25b)被配置为进行以下操作：
从所述存储器读取所述电池单元下限电压(VLc)和所述充电频率(NC)；
基于所述充电频率(NC)来校正所述电池单元下限电压(VLc)以计算使用频率校正下限电压(VLbc)；
将所述电压测量单元所测量到的各所述端子间电压(Vmc)与所述使用频率校正下限电压(VLbc)进行比较；
在各所述端子间电压(Vmc)高于所述使用频率校正下限电压(VLbc)的情况下，允许充电；以及
在各所述端子间电压(Vmc)中的至少一个低于或等于所述使用频率校正下限电压(VLbc)的情况下，禁止充电。
15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述控制单元被配置为进行以下操作：
从所述电池组的所述温度传感器(15)获取温度信号以估计电池温度；
从所述存储器读取所述电池单元下限电压(VLc)；
基于所述电池温度来校正所述电池单元下限电压(VLc)，以计算温度校正下限电压(VLbt)；
将所述电压测量单元所测量到的各所述端子间电压(Vmc)与所述温度校正下限电压(VLbt)进行比较；
在各所述端子间电压(Vmc)高于所述温度校正下限电压(VLbt)的情况下，允许充电；以及
在各所述端子间电压(Vmc)中的至少一个低于或等于所述温度校正下限电压(VLbt)的情况下，禁止充电。
16.根据权利要求12所述的系统，其中，所述控制单元被配置为进行以下操作：
从所述电池组的所述温度传感器(15)获取温度信号以估计电池温度；
从所述存储器读取所述电池单元下限电压(VLc)和所述充电频率(NC)；
基于所述电池温度和所述充电频率(NC)来校正所述电池单元下限电压(VLc)，以计算温度和使用频率校正下限电压(VLbct)；
将所述电压测量单元(22b)所测量到的各所述端子间电压(Vmc)与所述温度和使用频率校正下限电压(VLbct)进行比较；
在各所述端子间电压(Vmc)高于所述温度和使用频率校正下限电压(VLbct)的情况下，允许充电；以及
在各所述端子间电压(Vmc)中的至少一个低于或等于所述温度和使用频率校正下限电压(VLbct)的情况下，禁止充电。
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