CN115549235A - 控制装置以及充电系统 - Google Patents

控制装置以及充电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115549235A
CN115549235A CN202210778007.0A CN202210778007A CN115549235A CN 115549235 A CN115549235 A CN 115549235A CN 202210778007 A CN202210778007 A CN 202210778007A CN 115549235 A CN115549235 A CN 115549235A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
battery
charging
circuit
battery voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210778007.0A
Other languages
English (en)
Inventor
松田欣也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN115549235A publication Critical patent/CN115549235A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • H02J7/00034—Charger exchanging data with an electronic device, i.e. telephone, whose internal battery is under charge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • H02J7/00036—Charger exchanging data with battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309—Overheat or overtemperature protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/16—Regulation of the charging current or voltage by variation of field
    • H02J7/24—Regulation of the charging current or voltage by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02J7/2434—Regulation of the charging current or voltage by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices with pulse modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00711—Regulation of charging or discharging current or voltage with introduction of pulses during the charging process
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供控制装置以及充电系统。控制装置包括：通信电路，其取得电子设备的电池的电池电压信息；以及控制电路，其根据电池电压信息，以使充电电压与电池的电池电压之差成为给定的设定电压的方式对以有接点的方式向电子设备提供充电电压的充电电压提供电路进行控制。

Description

控制装置以及充电系统
技术领域
本发明涉及控制装置以及充电系统。
背景技术
在专利文献1中，公开了计算电池电压与预先设定的目标电压的电位差，根据该电压差控制充电器的输出的方法。该控制通过目标电压与电池电压的电压差越大，越增大来自充电器的输出来进行。
专利文献1：日本特开2009-089523号公报
在专利文献1所公开的控制方法中，在电池电压低的情况下，电池电压与充电电压的电压差变大。在该情况下，可能提供在充电中为了确保恒定电流所需的最小电压以上的充电电压，因此伴随电子设备的温度上升导致不良情况的产生成为问题。
发明内容
本公开的一个方式的控制装置包括：通信电路，其取得电子设备的电池的电池电压信息；以及控制电路，其根据所述电池电压信息，以使充电电压与所述电池的电池电压的电压差成为给定的设定电压的方式，对以有接点的方式向所述电子设备提供所述充电电压的充电电压提供电路进行控制。
此外，本公开的其他方式涉及一种充电系统，所述充电系统是包括电子设备和充电器的接点式的充电系统，所述电子设备将所述电子设备的电池的电池电压信息发送到所述充电器，所述充电器基于所述电池电压信息，以使所述电池的充电电压与所述电池的电池电压的电压差成为给定的设定电压的方式输出所述充电电压。
另外，本公开的另一方式涉及一种控制装置，所述控制装置包括：充电电路，其基于从充电器以有接点的方式提供的充电电压对电池进行充电；通信电路，其将所述电池的电池电压发送到所述充电器；以及控制电路，其控制所述通信电路和所述充电电路，所述控制电路监视所述充电电压与所述电池电压的电压差或所述电池电压，基于监视结果来决定所述电池电压信息的发送定时。
附图说明
图1是本实施方式的控制装置、充电系统的结构例。
图2是电池电压、充电电压以及充电电流的信号波形图。
图3是本实施方式的控制装置、充电系统的详细结构例。
图4是充电器的通信电路的结构例。
图5是关于比较电路中的数据的处理方法的说明图。
图6是充电电路的结构例。
图7是电子设备的通信电路的结构例。
图8是电子设备的通信电路的其他结构例。
图9是本实施方式的通信方法中使用的波形模式的说明图。
图10是通信信号的波形模式与逻辑电平的对应关系的说明图。
图11是控制装置、充电系统的变形例。
图12是控制装置、充电系统的变形例。
图13是说明本实施方式的通信处理的流程图。
图14是说明本实施方式的通信处理的详细例的流程图。
图15是说明本实施方式的通信处理的详细例的流程图。
图16是说明本实施方式的通信处理的详细例的流程图。
标号说明
2：充电系统；10：充电器；12：充电电压提供电路；20：控制装置；30：控制电路；32：寄存器；35：滤波部；36：解调部；40：通信电路；42：电流检测电路；44：近距离无线通信电路；50：电子设备；60：控制装置；62：AD转换电路；64：振荡电路；66：非易失性存储器；70：控制电路；80：通信电路；82：负载调制电路；84：近距离无线通信电路；90：充电电路；92：电流控制电路；100：电池；AP：放大器；CC：恒流；CP：比较电路；CQ：比较判定结果；DAT：检测数据；F1：上升沿；F2：下降沿；FQ：比较判定结果；ICHG：充电电流；ID1：电流；IRS：电流；IS：电流源；IVC：IV转换用放大器；NVCHG：提供节点；OP：运算放大器；PT：模式；PT1：第一模式；PT2：第二模式；R：电阻；RC1：电阻；RCS：感测电阻；S1：步骤；S11：步骤；S2：步骤；S21：步骤；S3：步骤；S31：步骤；S32：步骤；SCLK：串行时钟；SDA：串行数据；SI：采样间隔；SP1：第一采样点；SW：开关元件；TA：期间；TM1：期间；TM2：期间；TR：晶体管；VBAT：电池电压；VCHG：充电电压；VCP：判定用电压；VDATA：检测电压；VDD：电源电压；VDT：检测电压；VDTA：检测电压；VOFF：偏移电压；VRF：基准电压；t1：定时；t2：定时；t3：定时；t4：定时；ΔV：设定电压。
具体实施方式
以下，对本实施方式进行说明。另外，以下说明的本实施方式并不对权利要求书的记载内容进行不当限定。另外，在本实施方式中说明的结构不一定全部都是必须构成要件。
1.控制装置、充电系统
图1表示本实施方式的控制装置20、充电系统2等的结构例。充电系统2包括充电器10和电子设备50。而且，本实施方式的控制装置20设置于充电系统2的充电器10。
电子设备50包括控制装置60和电池100。作为应用本实施方式的电子设备50，能够设想各种设备。例如可以设想助听器、手表、可穿戴设备、生物体信息测定装置、智能手机、便携电话机等便携信息终端、无绳电话器、剃须刀、电动牙刷、手腕计算机、手持终端、电动汽车或电动自行车等电子设备。
电池100例如是可充电的二次电池，例如是锂离子二次电池、锂离子聚合物二次电池等锂电池、镍氢蓄电池、镍镉蓄电池等镍氢电池等。
电子设备50的控制装置60包括控制电路70、通信电路80以及充电电路90。控制装置60例如能够通过被称为IC(Integrated Circuit：集成电路)的集成电路装置来实现。
控制电路70执行电子设备50的各电路的控制处理。例如控制电路70进行通信电路80、充电电路90的控制。该控制电路70例如能够通过门阵列等利用自动配置布线方法生成的逻辑电路、或者微型计算机等各种处理器来实现。
通信电路80是用于进行充电器10与电子设备50之间的通信的电路。具体而言，通信电路80将包括电子设备50的电池电压信息的通信数据发送至充电器10的通信电路40。电池电压信息例如是电池电压VBAT的信息，但也可以是电池电压与充电电压的电压差信息即电池电压VBAT与充电电压VCHG的电压差的信息。在此，如图1所示，电池电压VBAT为电池100的电压。例如在锂离子电池的情况下，电池电压VBAT为3.2V～4.2V左右的范围。充电电压VCHG是从充电电压提供电路12输出的电压。另外，电池电压信息除此以外也可以包括与温度、充电电压、充电的状态标志、充电的循环次数或IC编号相关的信息等。
充电电路90进行电池100的充电。即，充电电路90基于来自充电器10的充电电压VCHG对电池100进行充电。具体而言，充电电路90基于来自充电器10的充电电压VCHG，通过例如CC(Constant-Current：恒流)充电等对电池100进行充电。此外，在图1中，充电电路90设置于作为IC的控制装置80，但也能够实施将充电电路90设置于控制装置80的外部的变形。
充电器10包括充电电压提供电路12和控制装置20。如图1所示，充电器10将从电源通过电源线提供的电力经由充电电压提供电路12通过有接点方式向电子设备50侧输送。基于有接点的电力输送除了通过充电器10与电子设备50的金属端子接触而电连接的情况以外，还能够设想分别通过布线电缆等电连接的情况等各种方式。电源是高电位侧的电源，例如是电源电压VDD。电源可以是基于USB的电源，也可以是基于设置于充电器10的移动电池的电源。另外，电源电压VDD例如为5V。
充电电压提供电路12将例如对电源电压VDD进行降压后的电压作为充电电压VCHG输出。或者，充电电压提供电路12也可以输出将电源电压VDD升压后的电压。具体而言，充电电压提供电路12将基于来自控制电路30的控制信号使电源电压VDD升压或降压后的电压作为充电电压VCHG输出。即，充电电压提供电路12输出由控制电路30可变地控制电压的充电电压VCHG。然后，通过充电电压提供电路12输出充电电压VCHG，从充电器10向电子设备50提供电力，利用该电力对电池100进行充电。充电电压提供电路12例如能够通过DCDC转换器等来实现。具体而言，充电电压提供电路12通过由开关调节器等构成的DC-DC转换器来实现。
充电器10的控制装置20包括控制电路30和通信电路40。控制装置20例如能够通过被称为IC的集成电路装置来实现。另外，也能够实施将充电电压提供电路12设置于作为IC的控制装置20的变形。
通信电路40是用于进行充电器10与电子设备50之间的通信的电路。具体而言，通信电路40接收包括从电子设备50的通信电路80发送的电池电压信息的通信数据。控制电路30基于接收到的通信数据进行各种处理。具体而言，控制电路30基于接收到的通信数据，控制充电电压提供电路12，进行设定充电电压VCHG的处理等。另外，电池电压信息如上所述。
控制电路30在充电器10中执行控制装置20的各种控制处理。例如，控制电路30进行充电电压提供电路12的控制。具体而言，控制电路30进行电力传输、通信处理等所需的各种顺序控制、判定处理。控制电路30例如能够通过门阵列等利用自动配置布线方法生成的逻辑电路、或者微型计算机等各种处理器来实现。
图2是关于在充电系统2中通过CC充电进行了电池100的充电的情况下的电池电压VBAT、充电电压VCHG以及充电电流ICHG的时间依赖性的说明图。图2的横轴的t1表示将电子设备50置于充电器10上的时刻，t2表示充电器10开始进行电池电压VBAT的信息的通信的时刻，t3表示充电开始的时刻，t4表示充电结束的时刻。图2的左侧的纵轴与电池电压VBAT以及充电电压VCHG对应，右侧的纵轴与充电电流ICHG对应。另外，实线表示电池电压VBAT，虚线表示充电电压VCHG，单点划线表示充电电流ICHG。首先，若在时刻t1电子设备50被置于充电器10，则通过控制电路30的控制，充电电压VCHG被升压至规定的电压。接下来，当在时刻t2充电器10从电子设备50接收到电池电压信息时，充电电压VCHG被升压至为了确保CC充电中的恒流CC而所需的最小的充电电压(VBAT+ΔV)。之后，当在时刻t3开始充电时，流过电流值为CC的充电电流ICHG。并且，在到充电结束为止的期间TA的期间，根据从电子设备50依次发送的电池电压VBAT，进行控制以使充电电压VCHG成为VBAT+ΔV。当在期间TA的中途电池100接近满充电时，充电电流ICHG逐渐减少而接近零。然后，在时刻t4充电电流ICHG变为零时充电结束。
如上所述，在电子设备50中，电池100的充电例如通过CC(Constant-Current)充电来进行。因此，为了确保用于进行充电的恒流，需要以成为VCHG＞VBAT的方式控制充电电压VCHG的大小。另一方面，在充电电压VCHG超过为了确保用于进行充电的恒流所需的最小的电压(VBAT+ΔV)的情况下，在电子设备50的内部产生与充电电压VCHG的多余量(VCHG-(VBAT+ΔV))对应的热。在电子设备50的内部的温度因这样的热而上升的情况下，会给控制装置60的动作带来不良影响，使电路动作的可靠性劣化。另外，在电子设备50的温度超过规定的温度的情况下，也可能产生电子设备50的充电动作停止等问题。
关于这一点，根据本实施方式，控制电路30例如根据从通信电路80接收到的电池电压VBAT的信息而对充电电压提供电路12进行控制，以使充电电压VCHG与电池电压VBAT之间的电压差成为给定的设定电压ΔV。即，如图2所示，在期间TA中，控制充电电压VCHG，以使充电电压VCHG与电池电压VBAT的电压差成为给定的设定电压ΔV。给定的设定电压ΔV能够考虑电子设备50中的热的产生的容许量等来决定，例如为0.4V～0.8V左右，优选为0.4V～0.6V左右。
在本实施方式的控制装置中，在将电池电压信息设为电池电压VBAT的情况下，能够通过控制电路30决定为了确保用于对电池100进行充电的恒流所需的最小的电压，充电电压提供电路12将充电电压VCHG的大小设定为该电压。由此，能够在避免上述的由热引起的问题的同时，通过CC充电而实施电池100的充电。另外，在将电池电压信息设为电池电压VBAT与充电电压VCHG的电压差信息的情况下，与将电池电压信息设为电池电压VBAT的情况相比，能够使充电器10侧的充电电压VCHG的控制处理变得容易。即，在该电压差小于为了确保用于进行电池100的充电的恒流所需的最小的设定电压ΔV的情况下，也可以不进行用于变更充电电压提供电路12输出的充电电压VCHG的处理。另外，在充电器10是由移动电池驱动的便携式壳体的情况下，能够抑制移动电池的消耗。
2.详细的结构例
图3示出控制装置20、充电系统2等的详细结构例。详细的结构例是通过以下说明的负载调制来实现充电器10与电子设备50之间的数据通信的情况下的结构例。详细的结构例与图1的结构例相比，控制装置20、60的结构不同。在电子设备50侧的控制装置60中，除了图1的控制装置60的构成要素之外，还具有AD转换电路62、振荡电路64以及非易失性存储器66。在充电器10侧的控制装置20中，控制电路30具有寄存器32，通信电路40具有电流检测电路42。
AD转换电路62对电池电压VBAT进行A/D转换。而且，AD转换电路62将通过对电池电压VBAT进行A/D转换而获得的数字的测定数据作为电池电压VBAT的测定结果而向控制电路70输出。
振荡电路64通过振荡生成时钟信号，并将该时钟信号输出到控制电路70。控制电路70基于来自振荡电路64的时钟信号进行动作，执行控制处理。振荡电路64例如由石英振荡电路等构成。
非易失性存储器66是存储各种信息的非易失性的存储装置。控制电路70基于存储于非易失性存储器66的信息进行动作，或者使非易失性存储器66存储状态信息等。非易失性存储器66例如能够使用EEPROM等。作为EEPROM，例如能够使用MONOS(Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon)型的存储器。例如，作为EEPROM，能够使用采用了MONOS型存储器的闪存。或者，作为EEPROM，也可以使用浮栅型等其他类型的存储器。
另外，电子设备50的通信电路80与充电电压VCHG的提供节点NVCHG电连接这一点也不同。关于通信电路80的详细情况在后面叙述。
充电器10侧的控制装置20的控制电路30包括寄存器32。寄存器32例如能够通过触发器电路或RAM等存储器来实现。在本实施方式中，如上所述，控制电路30控制充电电压提供电路12使充电电压VCHG与电池电压VBAT的电压差成为规定的设定电压。并且，控制电路30的寄存器32是能够设定该设定电压的寄存器。即，寄存器32存储作为图2的期间TA内的充电电压VCHG与电池电压VBAT的电压差的设定电压的信息。例如通过外部的处理装置对寄存器32写入设定电压的信息。如果设置这样的寄存器32，则能够将作为充电电压VCHG与电池电压VBAT的电压差的设定电压可变地设定为期望的电压。由此，能够将与电子设备50所容许的发热量相对应的设定电压的信息设定在寄存器32中。
另外，图3的充电器10侧的通信电路40包括电流检测电路42。图4示出通信电路40的详细结构例。电流检测电路42检测流过充电电压提供电路12的电源线的电流ID1。即，电流检测电路42检测从VDD的电源流向充电电压提供电路12的电流ID1。电流检测电路42具有IV转换用放大器IVC、放大器AP以及比较电路CP。
IV转换用放大器IVC的非反相输入端子(+)与感测电阻RCS的一端连接，其反相输入端子(-)与感测电阻RCS的另一端连接。然后，IV转换用放大器IVC将通过在感测电阻RCS中流过微小的电流ID1而生成的微小的电压(VC1～VC2)放大，作为检测电压VDT输出。该检测电压VDT通过放大器AP而被进一步放大，并作为检测电压VDTA而被输出至比较电路CP。具体而言，放大器AP的非反相输入端子被输入检测电压VDT，其反相输入端子被输入基准电压VRF，输出以基准电压VRF为基准放大后的检测电压VDTA的信号。
比较电路CP进行基于IV转换用放大器IVC的电压放大后的检测电压VDTA与判定用电压VCP的比较判定，输出比较判定结果CQ。图5示出检测电压VDATA与判定用电压VCP的关系。判定用电压VCP例如被设定为对基准电压VRF加上偏移电压VOFF而得到的VRF+VOFF，进行检测电压VDTA是超过判定用电压VCP还是低于判定用电压VCP的比较判定。在超过判定用电压VCP的情况下，判定为与前述的比特＝1对应的高负载的负载状态。该比较电路CP例如能够由比较器构成。在该情况下，例如判定用电压VCP的偏移电压VOFF也可以通过比较器的偏移电压等来实现。
滤波部35降低比较判定结果CQ中包括的噪声。具体而言，能够降低图5中的比较判断结果CQ的信号的上升沿F1、下降沿F2处的噪声所造成的不良影响等。滤波部35例如设置在比较电路CP与解调部36之间。滤波部35例如能够使用FIR等数字滤波器，但作为滤波部35也可以使用无源的滤波器。
解调部36基于由滤波部35处理后的比较判定结果FQ，进行后述的负载调制模式的解调。具体而言，解调部36检测负载状态为与比特＝1对应的高负载的脉冲，在该脉冲的宽度处于例如220×T～511×T的第一范围宽度内的情况下，进行比特同步。例如，解调部36检测比较判定结果FQ的信号以规定比特数从与比特＝0对应的低负载的状态变为与比特＝1对应的高负载的第一边缘和在第一边缘后比较判定结果FQ从高负载变为低负载的第二边缘。并且，在由第一边缘和第二边缘规定的脉冲的宽度处于第一范围宽度内的情况下，判断为比特同步，检测通信数据的第一个比特“1”。并且，在进行了比特同步的情况下，在该脉冲宽度的中心点设定第一采样点SP1，从第一采样点SP1每隔采样间隔SI取入信号。然后，如果取入的信号的电平是与高负载对应的电平，则判断为逻辑电平为“1”，如果是与低负载对应的电平，则判断为逻辑电平为“0”。通过这样进行负载调制后的信号的解调处理，检测通信数据，作为检测数据DAT输出到控制电路30。
根据图3所示的详细的结构例，在充电系统2中，充电器10与电子设备50之间的数据通信能够在用于电力提供的布线上实现。因此，与后述的使用串行通信的情况不同，不需要设置与用于电力提供的布线不同的布线。另外，在基于负载调制的通信中，通过使逻辑电平与模式波形对应，能够降低由信号的噪声引起的不良影响等。
图6表示充电电路90的结构例。充电电路90包括晶体管TR、电阻RS和电流控制电路92。晶体管TR以及电阻RS被串联设置在充电电压VCHG的提供节点与电池电压VBAT的输出节点之间。电流控制电路92将输出信号向晶体管TR的栅极端子输出，进行使恒定电流流过电阻RS的控制。具体而言，电流控制电路92包括运算放大器OP、电阻RC1和电流源IS。晶体管TR基于运算放大器OP的输出信号而被控制。
通过运算放大器OP的虚拟接地，从而以使电阻RC1的一端的电压即非反相输入端子的电压与感测电阻RS的另一端的电压VCS2即反相输入端子的电压相等的方式对晶体管TR进行控制。例如，设流过电流源IS的电流为IDA，设流过电阻RS的电流为IRS。于是，以成为IRS×RS＝IDA×RC1的方式进行控制。即，在该充电电路90中，作为流过感测电阻RS的充电电流的电流IRS被控制为固定的电流值。由此，能够进行CC充电。并且，例如通过控制电路70控制流过电流源IS的电流IRS，能够可变地控制CC充电中的充电电流即电流IRS。另外，图2的ΔV是在图6的充电电路90中将晶体管TR适当地设定为导通状态而使充电电路90适当地动作所需的电压。
设电阻RS的一端与另一端之间的电压差为VRS，晶体管TR的漏极-源极间电压为VDS。于是，VCHG-VBAT＝VRS+VDS的关系式成立。而且，在本实施方式中，如图2所示，由于以成为VCHG-VBAT＝ΔV的方式进行控制，因此VCHG-VBAT＝VRS+VDS＝ΔV的关系成立。在此，在电阻RS中流过作为恒流的IRS，因此VRS＝IRS×RS成为恒定电压。因此，通过以使作为晶体管TR的漏极-源极间电压的VDS成为流过电流IRS所需的最低限度的电压的方式设定作为给定的设定电压的ΔV，从而能够将晶体管TR中的发热抑制为最小限度。即，在未设定为VCHG-VBAT＝ΔV的比较例的方法中，在电池电压VBAT为较低的电压的情况下，由于如上所述VRS为恒压，因此作为晶体管TR的漏极-源极间电压的VDS成为较高的电压。具体而言，在电池电压VBAT为较低的电压的情况下，通过电流控制电路92而被控制栅极电压的晶体管TR的导通电阻变高，从而VDS成为较高的电压。而且，在该导通电阻中无用地消耗电力，从而在晶体管TR中产生较大的热量的热。关于这一点，在本实施方式中，由于设定给定的设定电压即ΔV使得VDS成为流通电流IRS所需的最低限度的电压，因此能够抑制以这样的无用的电力消耗为原因的热的产生。
对图3中的通信电路80的详细情况进行说明。图7是通信电路80的结构例，是表示通过负载调制进行充电器10与电子设备50之间的数据通信的情况下的通信结构的图。通信电路80具有负载调制电路82。负载调制电路82包括电阻R和开关元件SW。开关元件SW能够通过MOS的晶体管等来实现。电阻R及开关元件SW串联地设置在提供节点NVCHG与接地节点之间。然后，控制电路70的输出信号被输入到开关元件SW。此外，电阻R和开关元件SW的配置顺序也可以与图7的情况相反，也可以在提供节点NVCHG侧设置开关元件SW，在接地节点侧设置电阻R。此外，负载调制电路82并不限定于图7所示的结构，也可以如图8所示，作为与图7中的电阻R相对应的元件而设置有例如电流源IS。
具体说明电子设备50的内部的数据的发送方法。从AD转换电路62取得了与电池电压VBAT的测定数据相关的信息的控制电路70根据该信息而进行通信电路80的控制。具体而言，开关元件SW基于来自控制电路70的信号而接通或断开，从提供节点NVCHG流向GND的电流接通或断开。由此，进行基于负载调制的电池电压信息的数据发送。负载调制通过使负载状态变化为第一负载状态和第二负载状态来进行。第一负载状态例如是高负载的状态，第二状态例如是低负载的状态。第一负载状态是开关元件SW接通的状态，对应于比特＝1。第二负载状态是开关元件SW断开的状态，对应于比特＝0。
图9表示基于负载调制的通信所使用的波形的模式。上段所示的第一模式PT1是第一负载状态的期间TM1的宽度比第二负载状态的期间TM2的宽度长的模式，与逻辑电平“1”对应。另一方面，图9的下段所示的第二模式PT2是第一负载状态的期间TM1的宽度与第二负载状态的期间TM2的宽度相等的模式，与逻辑电平“0”对应。在此，在设振荡电路64的驱动频率为FCK，驱动周期为T＝1/FCK的情况下，各模式的长度例如能够表示为512×T。在该情况下，1个比特区间的长度表示为(512×T)/4＝128×T。因此，负载调制电路82在发送逻辑电平为“1”的通信数据的情况下，例如以128×T的间隔，通过与第一模式PT1对应的(1110)的比特模式而使开关元件SW导通或断开。此外，负载调制电路82在发送逻辑电平为“1”的通信数据的情况下，例如以128×T的间隔，通过与第二模式PT2对应的(1010)的比特模式而使开关元件SW导通或断开。在该情况下，第一模式PT1的期间TM1的长度和第二模式PT2的期间TM1的长度分别能够表示为384×T、128×T。
图10是总结了上述说明的波形的模式PT、第一负载状态的期间TM1的长度以及逻辑电平的对应关系的表。这样，通过定义波形的模式并对各个波形的模式分配逻辑电平，能够消除由于信号中包括的噪声而错误地读取通信数据的事态。
图11表示本实施方式的第一变形例。第一变形例与图3的结构例相比，充电器10与电子设备50之间的通信方式不同。在第一变形例中，该通信方式不是通过负载调制实现，而是通过I2C(Inter-Integrated Circuit：内部集成电路)等串行通信来实现。具体而言，在图11中，电子设备50的通信电路80和充电器10的通信电路40通过2根布线电连接。一个布线对应于串行时钟SCLK，另一个布线对应于串行数据SDA。在图11中，通过这样的I2C等串行通信，从电子设备50向充电器10通信电池电压信息等通信数据。另外，串行通信不限于基于I2C的串行通信，例如也可以是基于SPI(Serial Peripheral Interface：串行外设接口)的串行通信等。
图12表示本实施方式的第二变形例。在第二变形例中也是，充电器10与电子设备50的通信方式与图3的结构例不同。在第二变形例中，该通信方式不是通过负载调制，而是通过近距离无线通信来实现。变形例2与图3的详细的结构例相比，控制电路30、通信电路40以及控制装置60的结构不同。具体而言，充电器10的通信电路40包括近距离无线通信电路44，电子设备50的通信电路80也包括近距离无线通信电路84。并且，通过通信电路40与通信电路80之间的近距离无线通信，对电池电压信息等通信数据进行通信。作为近距离无线通信，例如能够使用Bluetooth Low Energy(BLE)等蓝牙(Bluetooth为注册商标)。或者，作为近距离无线通信，也可以使用ZigBee(注册商标)、Wi-SUN(注册商标)、IP500(注册商标)等。
3.处理例
图13是说明本实施方式的通信处理的例子的流程图。图13所示的通信处理的流程设想了图1的充电系统2的基本结构例中的通信处理。首先，电子设备50将电池电压信息发送到充电器10(步骤S1)。接下来，充电器10接收电池电压信息(步骤S2)。然后，充电器10将与电池电压VBAT之间的电压差为给定的设定电压的充电电压VCHG输出到电子设备50(步骤S3)。此外，电池电压信息如上所述。
如上所述，如图1所示，本实施方式的充电系统2是包括电子设备50和充电器10的接点式的充电系统。然后，如图13所示，电子设备50将电子设备50的电池100的电池电压信息发送到充电器10。然后，充电器10基于电池电压信息，以使电池100的充电电压VCHG与电池100的电池电压VBAT的电压差成为给定的设定电压的方式输出充电电压VCHG。即，本实施方式的充电系统2是包括电子设备50和充电器10的接点式的充电系统2，电子设备50将电子设备50的电池100的电池电压信息发送到充电器10，充电器10基于电池电压信息，以使电池100的充电电压VCHG与电池100的电池电压VBAT的电压差成为给定的设定电压的方式输出充电电压VCHG。
图14是说明本实施方式的通信处理的第一详细例的流程图。图14与图13的不同之处在于，在与图13的步骤S1对应的步骤S12之前，设置有判断是否是电池电压信息的发送定时的步骤S11。如上所述，为了在抑制电子设备50的温度的上升的同时进行电池100的充电，优选为，以使充电电压VCHG与电池电压VBAT的电压差成为给定的设定电压的方式进行控制。在此，作为进行该控制所需的判定处理等的步骤，设置有步骤S11。作为是否为电池电压信息的发送定时的判断方法，除了后述的图15以及图16的情况以外，还可以考虑各种方式。
图15是说明本实施方式的通信处理的第二详细例的流程图。在图15中，作为图14的步骤S11的处理，设置有步骤S21所示的处理。具体而言，在图14中判断电池电压信息的发送定时的步骤(步骤S11)是在图15的步骤21中根据从上次的发送定时起是否经过了规定时间来判断发送定时的方式。如上所述，在通过CC充电对电子设备50的电池100进行充电的情况下，为了在确保恒流的同时抑制电子设备50内的热的产生，优选为以使充电电压VCHG与电池电压VBAT的电压差成为给定的设定电压的方式进行控制。作为其控制方法，如图15的步骤S21、S22所示，有在电子设备50中定期地向充电器10发送电池电压信息的方法。
即，在图13所记载的通信处理中，也可以是电子设备50具有负载调制电路82，通过负载调制电路82的负载调制，将电池电压信息发送到充电器10的通信处理。另外，在图13、图14所记载的通信处理中，电子设备50定期地向充电器10发送电池电压信息。
这样，在电子设备50中是否为发送电池电压信息的定时的判断变得容易。在充电器10中，也只要根据所发送的电池电压信息而输出对该电池电压VBAT加上给定的设定电压而得到的充电电压VCHG即可，从而实现了通信处理的简化。图15的通信处理例如在相对于充电电压VCHG电池电压VBAT的上升速度处于一定范围的情况下是有效的。
图16是说明本实施方式的通信处理的第三详细例的流程图。在图16中，作为图14的步骤S11的处理，进行步骤S31、S32所示的处理。具体而言，电子设备50对充电电压VCHG与电池电压VBAT的电压差或电池电压VBAT进行监视(步骤S31)，进行所监测到的电压差是否为所给定的设定电压的判断，从而决定发送定时(步骤S32)。在此，在该电压差小于给定的设定电压的情况下(否)，向充电器10发送电池电压信息，在该电压差维持给定的设定电压的情况下(是)，返回步骤31。作为进行控制使得充电电压VCHG与电池电压VBAT的电压差成为给定的设定电压的方法，在电子设备50中监视充电电压VCHG是否低于VBAT+ΔV，在VCHG低于VBAT+ΔV的情况下才将电池电压信息发送到充电器10，变更充电电压VCHG的值。
即，在图16所记载的通信处理中，在图13、图14中，电子设备50对充电电压VCHG与电池电压VBAT的电压差或电池电压VBAT进行监视，根据监视结果来决定电池电压信息的发送定时。
根据图16的通信处理的第三详细例，与无论VCHG是否低于VBAT+ΔV都定期地发送电池电压信息的图15的第二详细例相比，减轻了充电器10和电子设备50的通信处理的负担。图16的通信处理例如在相对于充电电压VCHG电池电压VBAT的上升速度不恒定的情况下有效。
如以上所说明的那样，本实施方式的控制装置涉及一种控制装置，该控制装置包括：通信电路，其取得电子设备的电池的电池电压信息；控制电路，其根据电池电压信息而对以有接点的方式向电子设备提供充电电压的充电电压提供电路进行控制，使得充电电压与电池的电池电压之间的电压差成为给定的设定电压。
根据本实施方式，能够设定能够兼顾确保电池充电所需的电流和避免伴随充电的电子设备内部的温度上升引起的电路动作的不良情况的充电电压，进行电子设备的电池的充电。
另外，在本实施方式的控制装置中，电池电压信息也可以是电池电压。
这样，能够在充电器侧对当前时刻的电池电压设定用于确保电流并且避免电子设备的发热的最佳的充电电压。
另外，在本实施方式的控制装置中，电池电压信息也可以是电池电压与充电电压的电压差信息。
这样，能够使充电器侧的充电电压的控制处理变得容易。
此外，在本实施方式的控制装置中，也可以是，电子设备侧的控制电路包括能够对所述设定电压进行设定的寄存器。
如果采用这种方式，则能够将与电子设备所容许的发热量对应的设定电压的信息存储在寄存器中，能够基于此而将充电电压设定为期望的电压。
另外，在本实施方式的控制装置中，充电器的通信电路也可以包括检测流过充电电压提供电路的电源线的电流的电流检测电路。
这样，通过检测流过充电电压提供电路的电源线的电流，能够取得电子设备发送的电池电压信息。
本实施方式的其他方式涉及一种充电系统，是包括电子设备和充电器的接点式的充电系统，电子设备将电子设备的电池的电池电压信息发送到充电器，充电器基于电池电压信息，以使电池的充电电压与电池的电池电压的电压差成为给定的设定电压的方式输出充电电压。
例如，在电池的充电中，存在由多余的充电电压引起的电子设备的温度上升以及与此相伴的电路动作的不良情况的问题，因此优选监视电池电压，向电子设备侧输出最佳的充电电压。因此，根据本实施方式，能够在充电器侧接收在电子设备侧取得的电池电压的信息，充电器能够基于此输出最佳的充电电压。
此外，在本实施方式的充电系统中，电子设备也可以具有负载调制电路，通过负载调制电路的负载调制，将电池电压信息发送到充电器。
这样，能够在用于电力提供的布线上实现充电器与电子设备之间的数据通信，不需要与用于电力提供的布线分开设置布线。
另外，在本实施方式的充电系统中，电子设备也可以定期地向充电器发送电池电压信息。
这样，在电子设备中能够容易地判断是否是发送电池电压信息的定时。
另外，在本实施方式的充电系统中，电子设备也可以监视充电电压与电池电压的电压差或电池电压，基于监视结果来决定电池电压信息的发送定时。
这样，与无论电池电压的值如何都定期地发送电池电压信息的情况相比，减轻了充电器的通信处理的负担。
另外，在本实施方式中，控制装置包括：充电电路，其基于从充电器以有接点的方式提供的充电电压来对电池进行充电；通信电路，其将电池的电池电压发送至充电器；以及控制电路，其对通信电路和充电电路进行控制，控制电路监视充电电压与电池电压的电压差或电池电压，基于监视结果来决定电池电压信息的发送定时。
根据本实施方式，能够在充电系统中在避免伴随电子设备等的温度上升导致电路动作的不良情况等的同时进行电子设备的电池的充电。
此外，如上述那样对本实施方式详细地进行了说明，但本领域技术人员能够容易地理解，能够进行实质上不脱离本公开的新事项以及效果的多种变形。因此，这样的变形例全部包括在本公开的范围内。例如，在说明书或附图中，至少一次与更广义或同义的不同用语一起记载的用语在说明书或附图的任何位置都能够置换为该不同用语。另外，本实施方式以及变形例的全部组合也包括于本公开的范围。另外，控制装置、充电系统、充电器、电子设备的结构、动作等也不限定于本实施方式中说明的内容，能够实施各种变形。

Claims (10)

1.一种控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
通信电路，其取得电子设备的电池的电池电压信息；以及
控制电路，其根据所述电池电压信息，以使充电电压与所述电池的电池电压的电压差成为给定的设定电压的方式，对以有接点的方式向所述电子设备提供所述充电电压的充电电压提供电路进行控制。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述电池电压信息是所述电池电压。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述电池电压信息是所述电池电压与所述充电电压的电压差信息。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述控制电路包括能够设定所述设定电压的寄存器。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述通信电路包括电流检测电路，该电流检测电路检测流过所述充电电压提供电路的电源线的电流。
6.一种充电系统，其特征在于，所述充电系统是包括电子设备和充电器的接点式的充电系统，
所述电子设备将所述电子设备的电池的电池电压信息发送到所述充电器，
所述充电器基于所述电池电压信息，以使所述电池的充电电压与所述电池的电池电压的电压差成为给定的设定电压的方式输出所述充电电压。
7.根据权利要求6所述的充电系统，其特征在于，
所述电子设备具有负载调制电路，通过所述负载调制电路的负载调制，将所述电池电压信息发送到所述充电器。
8.根据权利要求6或7所述的充电系统，其特征在于，
所述电子设备定期地向所述充电器发送所述电池电压信息。
9.根据权利要求6或7所述的充电系统，其特征在于，
所述电子设备监视所述充电电压与所述电池电压的电压差或所述电池电压，基于监视结果来决定所述电池电压信息的发送定时。
10.一种控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
充电电路，其基于从充电器以有接点的方式提供的充电电压对电池进行充电；
通信电路，其将所述电池的电池电压发送到所述充电器；以及
控制电路，其控制所述通信电路和所述充电电路，
所述控制电路监视所述充电电压与所述电池电压的电压差或所述电池电压，基于监视结果来决定所述电池电压信息的发送定时。
CN202210778007.0A 2021-06-30 2022-06-28 控制装置以及充电系统 Pending CN115549235A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-108711 2021-06-30
JP2021108711A JP2023006222A (ja) 2021-06-30 2021-06-30 制御装置及び充電システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115549235A true CN115549235A (zh) 2022-12-30

Family

ID=84723980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210778007.0A Pending CN115549235A (zh) 2021-06-30 2022-06-28 控制装置以及充电系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230006455A1 (zh)
JP (1) JP2023006222A (zh)
CN (1) CN115549235A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116995678A (zh) * 2023-09-26 2023-11-03 深之蓝(天津)水下智能科技有限公司 供电装置及水下缆控机器人

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116995678A (zh) * 2023-09-26 2023-11-03 深之蓝(天津)水下智能科技有限公司 供电装置及水下缆控机器人
CN116995678B (zh) * 2023-09-26 2024-02-13 深之蓝(天津)水下智能科技有限公司 供电装置及水下缆控机器人

Also Published As

Publication number Publication date
US20230006455A1 (en) 2023-01-05
JP2023006222A (ja) 2023-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107534316B (zh) 控制装置、电子设备和无触点电力传输系统
CN106160262B (zh) 控制装置、电子设备以及无触点电力传输系统
CN107615612B (zh) 控制装置、电子设备和无触点电力传输系统
JP6540216B2 (ja) 制御装置、電子機器及び無接点電力伝送システム
CN106160141B (zh) 控制装置、电子设备以及无触点电力传输系统
US20160079789A1 (en) Semiconductor device and battery pack
US11196303B2 (en) Control device, power receiving device, electronic apparatus, and contactless power transmission system
CN115549235A (zh) 控制装置以及充电系统
JP6784129B2 (ja) 制御装置、受電装置、電子機器及び無接点電力伝送システム
JP6880547B2 (ja) 無接点電力伝送システム
JP6550914B2 (ja) 制御装置、電子機器及び無接点電力伝送システム
JP6860040B2 (ja) 制御装置、電子機器及び無接点電力伝送システム
JP6860039B2 (ja) 制御装置及び電子機器
JP2017123730A (ja) 制御装置、電子機器及び無接点電力伝送システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination