CN104620466A - 二次电池组和认证方法 - Google Patents

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Abstract

认证器(5，11)与多个认证系统兼容以认证与连接端子(OUT，ID)连接的外部设备，并且认证器顺序地执行多个认证系统的认证处理，并当认证处理中的任一个认证处理成功时，许可外部设备和二次电池部(1)之间的电能的传输。

Description

二次电池组和认证方法
技术领域
本发明涉及一种用于执行外部设备认证处理的二次电池组。
背景技术
当使用不正规外部设备作为向/从二次电池发送/接收电能的外部设备时，不符合二次电池的规范的电流可能流入二次电池，可能导致二次电池发生故障。因此，使用了一种防止二次电池发生故障的技术，其中对包括二次电池和外部设备的二次电池组的执行认证处理。
例如，专利文献1公开了一种认证二次电池组的信息处理器。信息处理器执行使用存储在二次电池组中的第一认证ID的第一认证处理和使用存储在二次电池组中的第二和第三认证ID的第二认证处理，并且当认证处理成功时，执行二次电池组的充电。
引用列表
专利文献
专利文献1
JP2009-195014A
发明内容
技术问题
在专利文献1公开的技术中，由于使用认证ID来执行认证处理，可以用作电池充电器的外部设备只能用于该二次电池组，因此，即使存在符合规范的通用电池充电器，也不可以使用该电池充电器，导致高成本的问题。
考虑到这一点，替代执行使用认证ID的认证处理，一种可能的认证处理是基于流入二次电池的电流值的认证处理。具体地，当流入二次电池的电流值落入符合二次电池的规范的预定范围内时，成功的认证处理允许通用充电器符合要使用的二次电池的规范。
然而，在二次电池组连接到外部设备(例如电动辅助自行车)并从外部设备向二次电池组提供再生电流的情形中，再生电流值根据情况而变化，因而，再生电流值不必落入预定电流范围内。因此，如果基于流入二次电池的电流值执行认证处理，可能会判断外部设备是不正规的电池充电器，从而阻止使用再生电流充电。
本发明的目的在于，提供一种二次电池组及认证方法，在允许使用再生电流充电的同时，允许使用符合二次电池的规范的通用电池充电器。
解决问题的方案
本发明的一种二次电池组包括：二次电池部；连接端子，可连接到向所述二次电池部发送电能/从所述二次电池部接收的外部设备；以及认证器，与多个认证系统兼容以认证与所述连接端子连接的所述外部设备，所述认证器被配置为，顺序地执行所述多个认证系统的认证处理，并当所述认证处理中的任一个认证处理成功时，许可所述外部设备和所述二次电池部之间的电能的传输。
本发明的认证方法是一种在二次电池组中执行的认证方法，所述二次电池组包括二次电池部和连接端子，所述连接端子可连接到向所述二次电池部发送电能/从所述二次电池部接收电能的外部设备，所述二次电池组与多个认证系统兼容以认证连接到所述连接端子的所述外部设备，所述方法包括：顺序地执行所述多个认证系统的认证处理，并当所述认证处理中的任一个认证处理成功时，许可所述外部设备和所述二次电池部之间的电能的传输。
发明的有益效果
根据本发明，能够在允许用再生电流充电的同时，允许使用符合规范的通用电池充电器。
附图说明
图1是示出第一示例性实施例的二次电池组的配置的图；
图2是说明第一示例性实施例的二次电池组的操作的流程图；
图3是示出第二示例性实施例的二次电池的配置的图。
具体实施方式
以下参考附图给出示例性实施例的说明。在以下说明中，具有相同功能的组件用相同附图标记表示，在一些情形中省略其说明。
图1是示出第一示例性实施例的二次电池组的配置的图。在图1中，二次电池组50包括二次电池部1、放电FET(场效应管)3、充电FET 3、感测电阻器4、保护IC 5、ID认证电阻器6到8、开关9和10、MCU(微控制单元)11、和接地端子GND。
二次电池组50还包括输出端子OUT、发送端子TX、接收端子RX、认证端子ID、以及认证取消端子ID-C，作为与外部设备可连接的连接端子。输出端子OUT和认证端子ID用于向外部设备发送电能/从外部设备接收电能，并且发送端子TX、接收端子RX和认证取消端子用于与外部设备进行通信。
例如，外部设备是向二次电池组50供电的电池充电器或者用来自二次电池组50的电能进行操作的负载设备。在以下说明中，外部设备是电池充电器。此外，电池充电器包括通过再生电流向二次电池组50供电的设备，例如电动辅助自行车。
二次电池部1由可充电二次电池单元构成。此外，二次电池部1的正电极连接到输出端子OUT，并且二次电池的负电极连接到认证端子ID和接地端子GND。
在本示例性实施例中，二次电池部1具有其中多个二次电池单元1A相应串联的配置。然而，二次电池部1可以由单个二次电池单元构成，或者具有其中多个二次电池单元相应并联或矩阵连接的配置。此外，二次电池单元1A的类型没有特别限制，但是例如二次电池单元1A是锂离子二次电池单元。
放电FET 2是控制二次电池部1的放电电流输出的开关，布置在二次电池部1和输出端子OUT之间。充电FET 3是控制向二次电池部1提供的充电电流的开关，布置在二次电池部1和输出端子OUT之间。在本示例性实施例中，充电FET 3布置在放电FET 2和输出端子OUT之间。此外，放电FET 2和充电FET 3是p型FET。
感测电阻器4是用于感测二次电池部1的充电电流和放电电流的电阻器，布置在二次电池部1和认证端子ID之间。在以下说明中，一些情形中充电电流和放电电流统称为充放电电流。
保护IC 5测量感测作为电阻器4两端的电压的电阻电压，并基于该电阻电压感测流入二次电池部1的充放电电流。保护IC 5通知MCU 11所感测的充放电电流的值。此外，保护IC 5感测作为每一个二次电池单元1A两端电压的电池电压。
基于所感测的充放电电流和电池电压，保护IC确定二次电池部1是否发生异常，例如过充电、过放电和过电流，并且当发生时保护IC使用放电FET 2和充电FET 3以保护二次电池部1。
例如，当相应电池电压中的任意至少一个等于或大于过充电阈值时，保护IC 5确定发生二次电池单元1A的过充电，并关断充电FET 3以保护二次电池部1以免过充电。
此外，当相应电池电压中的任意至少一个等于或小于过放电阈值时，保护IC 5确定发生二次电池单元1A的过放电，并关断充电FET 2以保护二次电池部1以免过放电。
此外，当充放电电流等于或大于过电流阈值时，保护IC 5确定发生二次电池部1的过电流，并关断放电FET 2以保护二次电池部1以免过电流。
ID认证电阻器6到8以及开关9和10是用于改变从认证端子ID看过去的电阻值的电路。
ID认证电阻器6的一端连接到认证端子ID，与此同时，另一端连接到ID认证电阻器7、8和开关9中的一端。ID认证电阻器8的另一端连接到开关10的一端。ID认证电阻器7和开关9、10的另一端连接到感测电阻器4。在本示例性实施例中，开关9和10由n型FET构成。
MCU 11接通和关断开关9和10以切换从认证端子ID看过去的电阻(更具体地，认证端子ID和感测电阻器4之间的电阻值)。
这时，当MCU 11关断开关9和10二者时，从认证端子ID看过去的电阻值是ID认证电阻器6和7的串联电阻值。当MCU 11关断开关9并接通开关10时，从认证端子ID看过去的电阻值是ID认证电阻器7和ID认证电阻器8的并联值与ID认证电阻器6的串联值。当MCU 11接通开关9时，无论开关10接通或关断，从认证端子ID看过去的电阻值是ID认证电阻器6的电阻值。
如至此所说明的，在本示例性实施例中，MCU 11可以接通或关断开关9和10以使从认证端子ID看过去的电阻值以三种方式切换。
MCU 11分配开关9为接通的状态，以便使其处于二次电池部1停止充电的充电停止状态，分配开关9为关断且开关10为接通的状态，以便使它们处于使用正常电流对二次电池部1充电的正常充电状态，以及分配开关9和开关10为关断的状态，以便使它们处于使用比正常电流小的预充电电流对二次电池部1充电的预充电状态，由此管理二次电池部1的充电状态。在充电停止状态中，MCU 11经由保护IC 5关断充电FET 3，而在正常充电状态和预充电状态中，MCU 11经由保护IC 5接通充电FET 3。
MCU 11起到与多个认证系统兼容、用于认证与连接端子连接的外部设备的认证器的作用，顺序地执行相应认证系统的认证处理，并当多个认证系统中任一个成功时许可外部设备和二次电池部1之间的电能传输。在相应认证系统中，完成确定认证处理是否可能所需要的认证时间段不同，并且认证器从具有最短认证时间段的认证系统开始顺序地执行多个认证系统。
以下将给出MCU 11认证外部设备的认证处理的具体示例。
在以下说明中，认证系统包括第一认证系统，其中执行基于从外部设备输入的外部信号来认证外部设备的认证处理；以及第二认证系统，其中执行基于外部设备提供给二次电池部1的充电电流值来认证外部设备的认证处理。此外，第一认证系统的认证时间段比第二认证系统的认证时间段短，因此，MCU 11先执行第一认证系统的认证处理，再执行第二认证系统的认证处理。
外部信号是用于执行外部设备的认证处理的信号。在本示例性实施例中，外部设备经由ID取消端子ID-C向MCU 11输入对是否要执行第二认证系统加以指示的ID取消信号。此外，ID取消信号指示了在H电平情形下执行第二认证系统的认证处理，同时指示了在L电平情形下不执行第二认证系统的认证处理。
首先，在开始对充电停止状态中的二次电池部1开始充电的时刻，MCU 11确定从外部设备输入的外部信号是H电平还是L电平，作为第一认证系统的认证处理。
如果ID取消信号是L电平，则MCU 11确定第一认证系统的认证处理成功，并许可外部设备对二次电池部1充电。
另一方面，如果ID取消信号是H电平，则MCU 11确定第一认证系统的认证处理失败，并执行第二认证系统的认证处理。
具体地，MCU 11关断开关9和10并经由保护IC 5关断充电FET3，以转移到预充电状态。然后，MUC 11确定来自保护IC 5的充放电电流输出是否落入设定值范围内，设定值范围是第二认证系统的预定电流值范围。设定值范围是符合预充电状态中的二次电池部1的规范的电流值范围，例如等于或小于0.1ItA的范围。
如果充放电电流的值落入设定值范围内，则MCU 11确定第二认证系统的认证处理成功，并许可外部设备对二次电池部1充电。另一方面，如果充放电电流没有落入设定值范围内，则MCU 11确定第二认证系统的认证处理失败，并转移到充电停止状态以停止外部设备对二次电池部1充电。
以下将说明二次电池组50的操作。
图2是示出二次电池组50的操作的示例的流程图。在下文说明的操作中，认证系统包括第一认证系统和第二认证系统，如上文所述的具体示例。
在外部设备已经连接到二次电池组50时外部设备开始充电的充电开始时刻，MCU 11确定输入到认证取消端子ID-C的ID取消信号是否是H电平(步骤S201)。
如果ID取消信号是H电平，则MCU 11确定第一认证处理失败，并关断开关9和10，经由保护IC 5接通充电FET 3，以转移到预充电状态(步骤S202)。
当转移到预充电状态时，MCU 11检查来自保护IC 5的充电电流输出，并确定充电电流的值是否落入设定值范围内(步骤S203)。
如果在步骤S201ID取消信号是L电平且在步骤S203充电电流的值落入设定值范围内，则MCU 11确定认证处理成功，并关断开关9、接通开关10以转移到正常充电状态(步骤S204)。这时，如果充电FET关断(如果在步骤S201 ID取消信号是L电平)，则MCU 11经由保护IC 5接通充电FET 3。
由此，对二次电池部1充电。此后，MCU 11确定其是否处于充电结束时刻以结束对二次电池部1的充电(步骤S205)。例如，如果保护IC 5基于电池电压或充放电电流感测到二次电池部1充满电或二次电池部1异常，则保护IC 5向MCU 11通知指示该含义的结束信号。然后，如果MCU 11接收到结束信号，则MCU 11确定其处于充电结束时刻。如果MCU 11没有接收到结束信号，MCU 11确定其不处于充电结束时刻。
如果在步骤S203充电电流的值没有落入设定值范围内，并且在步骤S205感测到充电结束时刻，则MCU 11接通开关9并经由保护IC 5关断充电FET，以转移到充电结束状态(步骤S206)。
此后，MCU 11确定是否处于充电开始时刻(步骤S207)。例如，如果保护IC 5基于电池电压或充放电电流感测到二次电池部1充满电状态结束或消除了二次电池部1的异常，则保护IC 5向MCU 11通知指示该含义的信号。如果MCU 11没有接收该开始信号，MCU 11确定其不处于充电开始时刻。
如果处于充电开始时刻，则MCU 11返回到步骤S201。如果不处于充电开始时刻，则MCU 11返回到步骤S206。
如至此所说明的，根据本示例性实施例，当顺序地执行多个认证系统的认证处理并且认证处理中任一个成功时，许可外部设备和二次电池部1之间的电能传输。因此，如果允许使用再生电流充电的处理和允许使用符合规范的通用电池充电器的处理中的任一个成功，则许可外部设备和二次电池部1之间的电能传输，因而，在允许用再生电流充电的同时，能够使用符合规范的通用电池充电器。
此外，在本示例性实施例中，从具有最短认证时间段的认证系统开始，顺序地执行认证系统的认证处理，因而，能够降低认证处理所需要的时间。
此外，基于来自外部设备的外部信号输入，执行作为认证系统的第一认证系统，因而，如果向二次电池部1提供再生电流的电池充电器仅具有用于输出外部信号的功能，则能够容易地执行认证处理，以允许用再生电流充电。
此外，基于向二次电池部1提供的电流值，执行作为认证系统的、用于外部设备的认证处理的第二认证系统，因而，能够执行认证处理，以允许符合规范的通用充电器的使用。
以下将说明第二示例性实施例。
在第一示例性实施例中，MCU 11顺序地执行多个认证系统的认证处理。在本示例性实施例中，MCU 11执行从多个认证系统中选择的认证系统的认证处理。如果所执行的认证处理成功，MCU 11许可外部设备和二次电池部1之间的电能的传输。需要注意的是，本示例性实施例中的认证系统是例如在第一示例性实施例中例示的第一和第二认证系统。
图3是示出本示例性实施例的二次电池组50A的配置的图。图3示出的二次电池组50A除了包括图1示出的二次电池组50的配置以外，还包括选择信号端子SE。
向选择信号端子SE输入用于从多个认证系统中选择任意认证系统的信号。例如，二次电池组50A具有用于从多个认证系统中选择任意认证系统的开关，并且当用户切换该开关时，从该开关向选择信号端子SE输入选择信号。
根据输入到选择信号端子SE的选择信号，MCU 11从多个认证系统中选择任意认证系统，并执行所选择认证系统的认证处理。然后，如果所执行的认证处理成功，MCU 11许可外部设备和二次电池部1之间的电能的传输。
二次电池部1还可具有与每一个认证系统的外部设备连接的连接端子，MCU 11感测与外部设备连接的连接端子，并根据所感测的连接端子，从多个认证系统中选择任意认证系统。
根据本示例性实施例，必须选择认证系统，可以在允许使用再生电流充电的同时使用符合规范的通用电池充电器，如第一示例性实施例。
在上文提到的示例性实施例中，示出的配置仅作为示例，并且本发明不限于该配置。
例如，如果ID取消信号是L电平，则ID取消信号可以指示执行第二认证系统，而如果ID取消信号是H电平，则ID取消信号可以指示不执行第二认证系统。
本申请要求2012年9月18日递交的日本专利申请2012-204150的优先权，其全部公开在此并入。
附图标记列表
1        二次电池部
1A       二次电池单元
2        放电FET
3        充电FET
4        感测电阻器
5        保护IC
6到8     ID认证电阻器
9，10    开关
11       MCU
50，50A  二次电池组

Claims (10)

1.一种二次电池组，包括：
二次电池部；
连接端子，可连接到向所述二次电池部发送电能/从所述二次电池部接收电能的外部设备；以及
认证器，与多个认证系统兼容以认证与所述连接端子连接的所述外部设备，所述认证器被配置为，顺序地执行所述多个认证系统的认证处理，并当所述认证处理中的任一个认证处理成功时，许可所述外部设备和所述二次电池部之间的电能的传输。
2.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，在多个所述认证系统中完成确定认证处理是否能够进行所需要的认证时间段不同。
3.根据权利要求2所述的二次电池组，其中，所述认证器从具有最短认证时间段的认证系统开始，顺序地实现所述多个认证系统。
4.根据权利要求1到3任一项所述的二次电池组，其中所述多个认证系统中的任一个是第一认证系统，在所述第一认证系统中基于从所述外部设备输入的、用于执行所述外部设备的认证处理的外部信号来执行所述外部设备的所述认证处理。
5.根据权利要求4所述的二次电池组，其中所述认证器首先实现所述第一认证系统。
6.根据权利要求4或5所述的二次电池组，其中，在所述第一认证系统中，基于所述外部信号是H电平还是L电平，来执行所述外部设备的所述认证处理。
7.根据权利要求1到6任一项所述的二次电池组，其中所述外部设备是对所述二次电池部充电的电池充电器，以及
所述多个认证系统中的任意认证系统是第二认证系统，在所述第二认证系统中，基于从所述外部设备向所述二次电池部提供的电流值来执行所述外部设备的所述认证处理。
8.根据权利要求5所述的二次电池组，其中所述外部设备是对所述二次电池部充电的电池充电器，
所述多个认证系统中的任意认证系统是第二认证系统，在所述第二认证系统中，基于从所述外部设备向所述二次电池部提供的电流值来执行所述外部设备的所述认证处理，以及
所述认证器第二个实现所述第二认证系统。
9.根据权利要求7或8所述的二次电池组，其中在所述第二认证系统中，基于所述电流值是否落入预定电流值范围内，来执行所述外部设备的认证处理。
10.一种在二次电池组中执行的认证方法，所述二次电池组包括二次电池部和连接端子，所述连接端子可连接到向所述二次电池部发送电能/从所述二次电池部接收电能的外部设备，所述二次电池组与多个认证系统兼容以认证连接到所述连接端子的所述外部设备，所述方法包括：
顺序地执行所述多个认证系统的处理；以及
当所述认证处理中的任一个认证处理成功时，许可所述外部设备和所述二次电池部之间的电能的传输。
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