CN115298924A - 电池组、充电系统和对电池组充电的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池组，该电池组自身能够在不使用通信线的情况下识别由充电器进行的充满电判断。电池组(20)包括：充电电池(21)；测量用于对充电电池充电的充电电流的电流测量单元(22)；以及输入有电流测量单元的输出的控制电路(24)。当充电电流在单位时间的减小率超过规定值时，控制电路(24)判断为充电电池充满电。

Description

电池组、充电系统和对电池组充电的方法

技术领域

本发明涉及包括充电电池的电池组和对电池组充电的方法。

背景技术

以往，充电器是与电池组以专用的组合来开发并销售的，因此，在充电器与电池组之间设置了通信单元，能容易地将充电器的信息提供给电池组。

近年来，出现了可对多种电池组充电的通用充电器，上述充电器从充电器侧测量电池组的电池电压和电池温度，并控制电池组的充电。使用通用的充电器对电池组充电时，在电池组侧能够显示电池容量的情况下，在电池组侧判定电池容量。因此，当充电器对电池组充电时，需要使电池组侧的容量显示与充电器的容量显示匹配。通常，充电器会显示“充电中”和“充电完成”两者中的任一个，因此电池组需要与充电器的充电完成的显示匹配。

因此，电池组除了电池的充电线之外，还具备了可与充电器的控制部通信的通信线，掌握充电器侧的充电完成情况，并将“充电完成”的显示与充电器匹配。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2004-184135号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在充电器和电池组之间与充电线分开地设置通信线会在充电器和电池组双方增加壳体表面的端子的数量，使从充电器和电池组的各个控制电路延伸的信号线的布线变得复杂。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种电池组，其能够判断与充电器匹配的充电完成，而不在充电器与电池组之间设置通信线。

解决技术问题所采用的技术方案

<本发明的第一方式>

本发明的第一方式是一种电池组，其特征在于，包括：充电电池；电流测量单元，该电流测量单元测量用于对所述充电电池充电的充电电流；以及控制电路，该控制电路输入有所述电流测量单元的输出，当所述充电电流在单位时间的减小率超过规定值时，所述控制电路判断为所述充电电池充满电。

根据上述结构，由于电流测量单元测量用于对充电电池充电的充电电流，因此当基于该测量值，充电电流在单位时间的减小率超过规定值时，控制电路判断为充电电池充满电。由此，即使电池组没有从对电池组充电的充电器接收到通知电池组已充满电的信号，电池组也能根据充电电流的每单位时间的减小率来判断电池组自身的充满电。

<本发明的第二方式>

本发明的第二方式是在第一方式中，所述充电电流包括用于增加所述充电电池的电池容量的快速充电电流、和用于维持所述充电电池充满电的补充电电流，所述充电电流在单位时间的减小率相当于在所述充电电流从所述快速充电电流切换到所述补充电电流时的所述充电电流的变化率。

为了增加充电电池的电池容量，快速充电电流的电流量较大，为了维持充电电池充满电，补充电电流的电流量比快速充电电流的电流量要小很多。

因此，当充电电流从快速充电电流切换到补充电电流时，控制电路能判断为充电电池充满电。

<本发明的第三方式>

本发明的第三方式是在第二方式中，所述快速充电电流由第一占空比的脉冲电流构成，所述补充电电流由比所述第一占空比要小的第二占空比的脉冲电流构成，当所述充电电流的占空比从第一占空比切换到第二占空比时，所述控制电路判断为所述电池组充满电。

为了增加充电电池的电池容量，快速充电电流的脉冲电流占空比较大，因为只要能维持充电电池充满电即可，所以补充电电流的脉冲电流占空比较小。因此，当充电电流为脉冲电流时，当占空比变小时，控制电路能判断为充电电池充满电。

<本发明的第四方式>

本发明的第四方式是在上述第一方式至第三方式中的任一个方式中，还包括显示单元，该显示单元显示所述充电电池的充电状态，当判断为所述充电电池充满电时，所述控制电路使所述显示单元显示所述充电电池的充满电状态。

<本发明的第五方式>

本发明的第五方式是一种充电系统，具有：充电器；以及电池组，该电池组由所述充电器充电，并包括充电电池、测量用于对所述充电电池充电的充电电流的电流测量单元、以及输入有所述电流测量单元的输出的控制电路，其特征在于，所述充电器选择性地向所述电池组提供用于增加所述电池组的电池容量的快速充电电流、和用于维持所述电池组充满电的补充电电流，当所述充电电流从所述快速充电电流切换到所述补充电电流时，所述电池组的所述控制电路判断为所述充电电池充满电。

根据上述结构，由于电池组中，电流测量单元测量充电电流，因此即使控制电路没有从充电器接收到电池组充满电的通知，也能基于电流测量单元的输出，在充电电流在单位时间的减小率超过规定值时判断为充电电池充满电。因此，充电器能不需要用于将电池组充满电的情况通知给电池组的通信线。因此，能简单地构成充电器从而减少构成部件的总数。

<本发明的第六方式>

本发明的第六方式是一种对电池组充电的方法，该电池组包括充电电池、测量用于对所述充电电池充电的充电电流的电流测量单元、以及输入有所述电流测量单元的输出的控制电路，其特征在于，当所述充电电流在单位时间的减小率超过规定值时，所述控制电路判断为所述充电电池充满电。

根据上述结构，由于电流测量单元测量用于对充电电池充电的充电电流，因此当基于该测量值，充电电流在单位时间的减小率超过规定值时，控制电路判断为充电电池充满电。因此，即使没有从对电池组充电的充电器接收到通知电池组充自身充满电的信号，电池组也能判断电池组自身的充满电。

<本发明的第七方式>

本发明的第七方式是在第六方式中，所述电池组还包括显示单元，该显示单元显示所述充电电池的充电状态，当判断为所述充电电池充满电时，所述控制电路使所述显示单元显示所述充电电池的充满电状态。

发明效果

根据本发明，电池组的控制电路能对变为充满电状态的情况进行判断。

附图说明

图1表示一个实施方式的充电器的电路框图。

图2表示一个实施方式的对电池组的充满电进行判断的流程图。

图3表示一个实施方式的电池组的充电电压和充电电流的时序图。

图4表示另一个实施方式的电池组的充电电压和充电电流的时序图。

具体实施方式

对于本发明的一个实施方式，参照附图进行说明。

图1所示的充电系统1包括充电器10和由充电器10充电的电池组20。

充电器10是不限定充电的电池组20的用于涓流充电的通用类型，充电器10能进行用于增加电池组20的电池容量的快速充电和用于维持电池组20的充满电状态的补充电。充电器10具有用于输出充电电流的高电位侧的正极端子11和低电位侧的负极端子12。充电器10具有电池温度端子13，该电池温度端子13输入有所连接的电池组20的电池温度的信号。充电器10包括用于控制电池组20的充电的控制电路14、用于显示电池组20的充电状态的显示部15、以及用于检测电池组20的电池电压的电压检测部(未图示出)。

控制电路14检测电池组20的连接，判别所连接的电池组20的种类，并输出适合于电池组20的充电电流。在电池组20的充电过程中，控制电路14检测电池电压和电池电流，基于检测到的电池电压和电池温度，调节充电电压和充电电流，并控制电池组20的充电。更具体地，控制电路14根据电池组20的电池电压，在快速充电和补充电之间进行切换。因此，充电器10在进行快速充电时使快速充电电流流过电池组20，在进行补充电时使补充电电流流过电池组20。在本实施方式中，充电电压是充电器10的正极端子11和负极端子12之间的电压，并且等于电池组20的电池电压。

显示部15由LED构成，并且在进行增加电池组20的电池容量的快速充电的情况下，显示部15点亮以作为“充电中”，若快速充电结束，则显示部15熄灭以表示“充电结束”。

电池组20包括蓄电池21、对流过蓄电池21的电池电流进行检测的电流检测部22、检测电池温度的热敏电阻23、控制蓄电池21的充放电的控制电路24、以及对电池组20的充放电进行显示的显示部25。电池组20在放电时输出额定电压V0的电力。

蓄电池21中，多个镍氢等的充电电池单元串联连接。蓄电池21的正极侧连接到充电用正极端子26，负极侧连接到充电用负极端子27。此外，蓄电池21的正极侧经由开关S连接到放电用正极端子29，负极侧连接到放电用负极端子30。由电池组20供电的负载装置连接到放电用正极端子29和放电用负极端子30。蓄电池21是充电电池的一个示例。

电流检测部22由电阻器构成，并连接在蓄电池21的负极侧和充电用负极端子27之间。电流检测部22是电流测量单元的一个示例。热敏电阻23检测蓄电池21的温度，并将其输出输出到控制电路24并且还经由电池温度端子31输出到充电器10。

控制电路24由微机构成，并经由连接在充电用正极端子26和充电用负极端子27之间的电源IC28供电。控制电路24检测电池电压，电池温度从热敏电阻23输入，电池电流从电流检测部22输入。控制电路24基于电池电压和电池电流来判断蓄电池21的充电状态。此外，若负载装置连接到放电用正极端子29和放电用负极端子30，则控制电路24关闭开关S并向负载装置供电。

显示部25由5个LED构成，与控制电路24连接，基于来自控制电路24的信号显示蓄电池21的充电状态。在通过充电器10进行增加电池组20的电池容量的快速充电的情况下，显示部25作为“充电中”点亮红色的LED，在快速充电结束后变为“充电结束”，根据蓄电池21的实际电池容量来点亮其他颜色的LED。

接下来，参照图2和图3说明由充电器10对电池组20的充电。

若电池组20连接到充电器10(步骤S11，步骤S21)，则在时刻T0，充电器10根据正极端子11和负极端子12之间的电压的下降或电池温度端子13处的电压下降来检测电池组20的连接。

正极端子11和负极端子12之间的电压等于电池组20的电池电压，因此充电器10的控制电路14判定为电池组20需要增加电池容量的快速充电，例如输出1.65A的快速充电电流从而开始电池组20的快速充电(步骤S12)，间歇地或连续地检测电池组20的电池电压(步骤S13)。由于充电器10开始快速充电，显示部15点亮LED以显示“充电中”。若充电器10开始对电池组20的快速充电，则蓄电池21的电池电压逐渐上升。

此时，在电池组20中，开始向蓄电池21充电。电流检测部22检测充电电流，控制电路24读取检测到的充电电流作为充电电流值(步骤S22)。控制电路24根据充电电流值识别充电电流是快速充电电流并且充电是快速充电(步骤S23)。因此，控制电路24点亮显示部25的LED中表示电池组20处于“充电中”的红色LED，并开始监视充电电流(步骤S24)。

充电器10继续对电池组20的快速充电。充电器10在具有上升趋势的电池组20的电池电压在时刻T1达到峰值，之后转为下降，并且在时刻T2检测到从峰值开始的电压降(-ΔV)时，检测出电池组20的充满电(步骤S14)，并结束快速充电。同时，充电器10将电池组20的充电切换为用于在时刻T2之后维持充满电的补充电(步骤S15)。

在补充电中，充电器10使0.07A的补充电电流流过电池组20，并且熄灭显示部15的LED(步骤S16)。

另一方面，在时刻T2，电池组20中，控制电路24根据来自电流检测部22的输出检测到充电电流量的超过规定比例的减小，从而检测到充电电流从快速充电电流切换到补充电电流(步骤S25)。由此，电池组20的控制电路24识别出充电器10的控制电路14判断为电池组20已充满电(步骤S26)。

由此，电池组20中，根据充电电流的超过规定比例的减小，能够对充电器10检测到电池组20自身的充满电进行识别(步骤S26)，因此，随着充电器10切换到补充电，结束显示部25的“充电中”的显示(步骤S27)。然后，电池组20计算并显示电池容量。即，利用每单位时间的充电电流的规定比例以上的减小，将由充电器10进行的充满电的判断传达到电池组20的控制电路24，从而能使两者的充电完成的显示一致。能在不经由通信单元的情况下，使充电器10的显示部15的从“充电中”到“充电结束”的显示切换定时和电池组20的显示部25的从“充电中”到“充电结束”的显示切换定时一致。

因此，在上述实施方式中，能不需要充电器10和电池组20之间的通信单元。由此，充电器10和电池组20中都能减少端子数量，能分别简单地构成充电器10和电池组20。更详细地说，能将充电器的端子的个数从现有的4个端子，即2个充电用输出端子、电池温度端子和通信端子这4个，减少到3个端子，即2个充电用输出端子和电池温度端子这3个。

接下来，参照图4说明由充电器10对电池组20的充电的变形例。

在本实施方式中，充电器10和电池组20的结构与上述实施方式相同。参照图4说明由充电器10对电池组20的充电。

若将电池组20连接到充电器10，则在时刻T0，充电器10根据正极端子11和负极端子12之间的电压下降或电池温度端子13处的电压下降来检测电池组20的连接。

充电器10的控制电路14根据电池组20的电池电压判定为电池组20需要增加电池容量的快速充电，并输出由连续的脉冲电流形成的快速充电电流，开始对电池组20充电。快速充电电流为1个周期500ms，占空比90％，最大值1.83A的脉冲电流，平均电流为1.65A。由于充电器10开始充电，显示部15点亮LED以显示“充电中”。若充电器10开始快速充电，则蓄电池21的电池电压逐渐上升。

此时，在电池组20中，开始对蓄电池21充电。电流检测部22检测充电电流，控制电路24读取检测到的充电电流作为充电电流值。

控制电路24根据充电电流值识别充电电流是快速充电电流，并且充电是快速充电。因此，控制电路24点亮显示部25的LED中的表示电池组20处于“充电中”的红色LED。然后，控制电路24开始监视充电电流。

充电器10继续对电池组20的快速充电。然后，充电器10在具有上升趋势的电池组20的电池电压在时刻T1达到峰值，之后转为下降，并且在时刻T2检测到从峰值开始的电压降(-ΔV)时，检测出电池组20的充满电，并结束快速充电。同时，充电器10将电池组20的充电切换为用于在时刻T2之后维持充满电的补充电，使补充电电流流过电池组20。补充电中，补充电电流为1周期500ms，占空比4％，最大值1.83A的脉冲电流，平均电流为0.07A。补充电电流与快速充电电流的比率约为4.4％。然后，充电器10使显示部15的LED熄灭。

此时，在时刻T2，电池组20中，控制电路24根据来自电流检测部22的输出检测出充电电流量的超过规定比例、例如95％以上的减小率的减小，从而检测出充电电流从快速充电电流切换到补充电电流。由此，电池组20的控制电路24识别出充电器10的控制电路14判断为电池组20已充满电。

在上述实施方式中，通过由电池组20检测从充电器10流过的充电电流量的减小，从而电池组20的控制电路24能够对充电器10判断出电池组20充满电进行识别。除了每单位时间的电流量的减小以外，还能根据脉冲电流的脉冲占空比的变化来检测充电电流量的减小。

在上述实施方式中，与前述的实施方式同样，能在不经由通信单元的情况下，使充电器10的显示部15的从“充电中”到“充电结束”的显示切换定时和电池组20的显示部25的从“充电中”到“充电结束”的显示切换定时一致。因此，能不需要充电器10和电池组20之间的通信单元。由此，充电器10和电池组20中都能减少端子数量，能分别简单地构成充电器10和电池组20。

另外，在上述实施方式中，充电器和电池组的从“充电中”到“充电结束”的显示切换定时利用了检测到电池组的充满电时的从快速充电到补充电的充电电流量的减小的检测。然而，在充电器是不进行补充电的类型的情况下，可以利用充电电流的供给停止，将充电器和电池组的从“充电中”到“充电结束”的显示切换定时设为同时。

此外，补充电电流相对于快速充电电流的比例可以根据充电器10所充电的电池组20的种类适当变更。

工业上的实用性

本发明可用于包括充电电池的电池组和该电池组的充电方法。

标号说明

1充电系统

10充电器

20电池组

21蓄电池

22电流检测部

24控制电路。

Claims (7)

1.一种电池组，其特征在于，包括：

充电电池；

电流测量单元，该电流测量单元测量用于对所述充电电池充电的充电电流；以及

控制电路，该控制电路输入有所述电流测量单元的输出，

当所述充电电流在单位时间的减小率超过规定值时，所述控制电路判断为所述充电电池充满电。

2.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，

所述充电电流包括用于增加所述充电电池的电池容量的快速充电电流、和用于维持所述充电电池充满电的补充电电流，

所述充电电流在单位时间的减小率相当于在所述充电电流从所述快速充电电流切换到所述补充电电流时的所述充电电流的变化率。

3.如权利要求2所述的电池组，其特征在于，

所述快速充电电流由第一占空比的脉冲电流构成，

所述补充电电流由比所述第一占空比要小的第二占空比的脉冲电流构成，

当所述充电电流的占空比从第一占空比切换到第二占空比时，所述控制电路判断为所述电池组充满电。

4.如权利要求1至3中任一项所述的电池组，其特征在于，

还包括显示单元，该显示单元显示所述充电电池的充电状态，

当判断为所述充电电池充满电时，所述控制电路使所述显示单元显示所述充电电池的充满电状态。

5.一种充电系统，具有：充电器；以及电池组，该电池组由所述充电器充电，并包括充电电池、测量用于对所述充电电池充电的充电电流的电流测量单元、以及输入有所述电流测量单元的输出的控制电路，其特征在于，

所述充电器选择性地向所述电池组提供用于增加所述电池组的电池容量的快速充电电流、和用于维持所述电池组充满电的补充电电流，

当所述充电电流从所述快速充电电流切换到所述补充电电流时，所述电池组的所述控制电路判断为所述充电电池充满电。

6.一种对电池组充电的方法，该电池组包括充电电池、测量用于对所述充电电池充电的充电电流的电流测量单元、以及输入有所述电流测量单元的输出的控制电路，其特征在于，

当所述充电电流在单位时间的减小率超过规定值时，所述控制电路判断为所述充电电池充满电。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述电池组还包括显示单元，该显示单元显示所述充电电池的充电状态，当判断为所述充电电池充满电时，所述控制电路使所述显示单元显示所述充电电池的充满电状态。

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