DE102005060016A1

DE102005060016A1 - Verfahren zum Verifizieren von Fehlern von intelligenten Batterien durch Messen der Eingangs-Ladespannung und zugeordnete Systeme

Info

Publication number: DE102005060016A1
Application number: DE102005060016A
Authority: DE
Inventors: Ligong Round Rock Wang; Guangyong Austin Zhu
Original assignee: Dell Products LP
Current assignee: Dell Products LP
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2025-12-16
Also published as: GB2421644A; TW200630630A; CN1794001B; FR2880130A1; BRPI0506023A; IE20080350A1; DE102005060016B4; IE20050837A1; HK1094040A1; GB0526069D0; JP2006208365A; AU2005246945B2; KR20060073459A; GB0719655D0; GB2421644B; ITTO20050897A1; BRPI0506023B1; CN1794001A; US7619392B2; SG123744A1

Abstract

Ein Verfahren und ein zugeordnetes System zum Verifizieren von Ladefehlern für intelligente Batterien durch Messen einer Eingangs-Ladespannung werden offenbart. In einer Ausführungsform wird eine Feststellung getroffen, ob ein Ladestrom ein Anzeichen eines Batteriefehlers ist oder nicht, indem ein Analog-zu-Digital (A/D) Port zur Messung der Eingangs-Ladespannung genutzt wird. So lange die gemessene Eingangs-Ladespannung unterhalb der Zellpaketspannung oder einem festgelegten Spannungswert ist, je nachdem, welcher höher ist, betrachtet die BMU eine Ladestrom-Erkennung als einen falschen Fehlerhinweis. Wenn die gemessene Ladespannung über der Zellpaketspannung oder einem festgelegten Spannungswert ist, je nachdem, welcher niedriger ist, betrachtet die BMU die Ladestromerkennung als einen positiven Fehlerhinweis. Die BMU kann dann wie gewünscht die Batterie deaktivieren oder weitere Verifikationsschritte durchführen, bevor sie die Batterie deaktiviert.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf intelligente Batterien für Informationsverarbeitungssysteme und insbesondere auf Fehlererkennung in solchen intelligenten Batterien.

Hintergrund

Während der Wert und der Gebrauch von Informationen anhaltend wächst, suchen Einzelpersonen und Unternehmen nach zusätzlichen Wegen, um Informationen zu verarbeiten und zu speichern. Eine den Nutzern zugängliche Wahlmöglichkeit sind Informationsverarbeitungssysteme. Ein Informationsverarbeitungssystem verarbeitet, übersetzt, speichert und/oder kommuniziert im Allgemeinen Informationen oder Daten für geschäftliche, persönliche oder andere Zwecke, wobei es den Nutzern erlaubt, einen Vorteil aus dem Wert der Informationen zu ziehen. Da der Bedarf und die Anforderungen an Technologie und Informationsverarbeitung zwischen verschiedenen Nutzern und Anwendungen variieren, können Informationsverarbeitungssysteme ebenso variieren in Bezug darauf welche Informationen verarbeitet werden, wie die Informationen verarbeitet werden, wie viel Informationen verarbeitet, gespeichert oder kommuniziert werden, und wie schnell und effizient die Informationen verarbeitet, gespeichert oder kommuniziert werden können. Die Abweichungen zwischen Informationsverarbeitungssystemen erlauben es, dass Informationsverarbeitungssysteme allgemein sind oder konfiguriert für einen bestimmten Nutzer oder einen bestimmten Gebrauch, wie z. B. die Abwicklung von Finanz-Transaktionen, Fluglinien-Reservierungen, Speicherung von Unternehmensdaten oder globale Kommunikation. Darüber hinaus können Informationsverarbeitungssysteme eine Vielfalt von Hardware- und Software-Komponenten beinhalten, die so konfiguriert werden können, dass sie Informationen verarbeiten, speichern und kommunizieren und ein oder mehrere Computersysteme, Datenspeichersysteme und Netzwerksysteme beinhalten können.

Einige Informationsverarbeitungssysteme wie etwa Laptop-Computersysteme haben die Fähigkeit, eine oder mehrere Batterien als Stromquelle zu nutzen. Zusätzlich können dieselben Systeme oft den Strom nutzen, den sie durch einen Stromwandler (Netzgerät) erhalten haben, der mit einem Stromnetz verbunden ist, wie beispielsweise einem Wechselstrom-zu-Gleichstrom-Wandler (AC/DC), der in eine Steckdose gesteckt ist. Wenn das System in die Wand gesteckt wird, kann die Batterie in dem System zur selben Zeit geladen werden. Mit verbesserter Batterietechnologie sind Batterien intelligenter geworden, indem sie Schaltkreise zum Steuern ihrer Abläufe und zum Berichten von Bedingungen über die Batterie-Abläufe an externe Schaltkreise wie etwa Mikroprozessoren beinhalten. Diese intelligenten Batterien werden oft „Smart Batteries" genannt. Viele intelligente Batterien haben die Fähigkeit den Ladeprozess zu überwachen, und viele Batterien haben Mechanismen zur Fehlererkennung um festzustellen, wann die Batterie nicht funktioniert. Um Nutzer zu schützen, können intelligente Batterien konfiguriert werden, um sich selbst dauerhaft zu deaktivieren, wenn eine gefährliche Fehlfunktion entdeckt wurde.

Bestimmte gegenwärtige Batteriepakete verlassen sich auf einen Ladungs-Feldeffekt-Transistor (C-FET) und einen Entladungs-FET (D-FET), um die normale Ladungs- und Entladungs-Funktion der Batterie zu steuern. Batterieschutz wird typischerweise von der Batteriemanagement-Einheit (Battery Management Unit BMU) gesteuert. Im Falle einer Fehlererkennung eines Batteriesystems (wie etwa überspannungs-Laden oder überladung) oder einer Fehlererkennung einer Batteriezelle, würde die BMU, die diesen Batteriesystemen vorgeschaltet ist, entweder zeitweise den C-FET und D-FET deaktivieren, um die Batterie von dem System zu trennen, oder dauerhaft die Batterie mittels Durchbrennen einer Deaktivierungs-Sicherung zu deaktivieren.

Ein wesentliches Problem, dass mit dieser BMU-Funktion verbunden ist, ist die Möglichkeit, dass eine Batterie aufgrund einer falschen Erkennung eines Batteriefehlers deaktiviert wird. Diese falsche Erkennung kann zu einer wesentlichen Anzahl von Rücksendungen von funktionsfähigen Batterien führen, die aufgrund einer falschen Fehlererkennung deaktiviert wurden. Zum Beispiel kann eine falsche Erkennung eines Batteriefehlers oft das Ergebnis eines vorübergehenden Umgebungsereignisses sein, wie etwa starken elektromagnetischen Interferenzen (EMI), Radiofrequenz-(RF) Signalen und/oder anderen elektromagnetischen-(EM) Einflüssen, die dazu führen, dass ein kleiner Ladestrom entdeckt wird, wenn keiner vorhanden sein sollte, etwa wenn die Batterie in einem Schlaf- oder Entladungs-Modus ist. Wenn die BMU einen Ladestrom entdeckt, der unter diesen Umständen Null sein sollte, wird die BMU die Batterie aufgrund dieser Nicht-Null-Bedingung, die als ein kritischer Schutzfehler gilt, in einen dauerhaften Fehlermodus versetzen. Ein Ladestrom, wenn kein Ladestrom vorhanden sein sollte, wird oft mit einem internen Batteriefehler zugeordnet, der zu einem katastrophalen Ereignis wie etwa einem Batteriekurzschluss oder einer Explosion führen könnte. Als solche deaktiviert die BMU die Batterie, um den Nutzer zu schützen. Wenn allerdings der Strom aufgrund eines vorübergehenden EM-Ereignisses wie oben beschrieben verursacht wäre, wäre das Deaktivieren der Batterie unnötig.

Um dieses Problem zu lösen, haben frühere Batteriesysteme verschiedene Lösungen versucht. Eine Lösung ist es, den Schwellwert für den Stromschutz zu erhöhen, für den ein unzulässiger Ladestrom als Auslöser einer Möglichkeit für einen katastrophalen Fehler gilt. Eine weitere Lösung ist die Antwortzeit zu verlängern, von dem Zeitpunkt, wenn die Batterie anfänglich das Problem erkennt, zu dem Zeitpunkt, wenn die Batterie-BMU schließlich entscheidet, die Batterie in einen dauerhaften Fehlermodus zu versetzen. Beide Lösungen verringern die Wahrscheinlichkeit, dass die Batterie aufgrund von EM-Einflüssen deaktiviert wird.

Allerdings, obwohl diese Lösungen die Batterie-Leistung verbessern, beeinträchtigen diese Lösungen auch Sicherheitsschutz.

Eine weitere vorgeschlagene Lösung ist es, einen Schalter in den Lade- und Entladungs-Pfad der Batterie hinzuzufügen und die Zeitdauer festzustellen, die ein außergewöhnlicher Strom dauert. Wenn der hinzugefügte Schalter ausgeschaltet ist und wenn ein ungewöhnlicher Strom innerhalb eines vorgegebenen Zeitlimits verschwindet, der durch das BIOS gesteuert werden kann, kann der Fehler als vorübergehend betrachtet werden. In diesem Fall wird die Batterie nicht dauerhaft deaktiviert und der hinzugefügte Schalter wird wieder angeschaltet. Diese Lösung hat allerdings Kosten- und Leistungs-Nachteile. Insbesondere erhöht diese Lösung die Kosten des Batteriepakets, indem sie einen zusätzlichen Schalter erfordert und vergrößert den Stromverbrauch innerhalb der Batterie, wodurch die Temperatur innerhalb des Pakets erhöht und die dem System verfügbare Batteriekapazität verringert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zum Verifizieren von Ladefehlern für intelligente Batterien durch Messen der Eingangs-Ladespannung und zugeordnete Systeme. In einer Ausführungsform bestimmt die vorliegende Erfindung, wie unten im Detail beschrieben, ob ein Ladestrom ein Hinweis auf einen Batteriefehler ist oder nicht, indem ein Analog-zu-Digital (A/D) Port genutzt wird, um die Eingangs-Ladespannung zu messen. So lange die gemessene Eingangs-Ladespannung unter der Zellpaketspannung oder irgendeinem festgelegten Spannungswert liegt, je nachdem, welcher der höhere ist, betrachtet die BMU die Erkennung eines Ladestroms als ein falsches Fehleranzeichen. Wenn die gemessene Ladespannung über der Zellpaketspannung oder einem festgelegten Spannungswert liegt, je nachdem, welcher größer ist, betrachtet die BMU die Erkennung des Ladestroms als ein positives Fehleranzeichen. Die BMU kann dann wie ge wünscht die Batterie deaktivieren oder andere Verifikationsschritte durchführen, bevor die Batterie deaktiviert wird.

Beschreibung der Zeichnungen
Es wird bemerkt, dass die angehängten Zeichnungen nur beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung zeigen und deshalb nicht als Einschränkung ihres Anwendungsbereichs zu betrachten sind, da die Erfindung andere genauso effektive Ausführungsformen ermöglichen kann.
1 ist ein Blockdiagramm für ein Informationsverarbeitungssystem mit der Fähigkeit, Strom durch einen AC/DC-Konverter oder aus einer Batterie zu ziehen, die durch den AC/DC-Konverter geladen werden kann.
2 ist ein Blockdiagramm für eine intelligente Batterie entsprechend der vorliegenden Erfindung, die eine Eingangs-Ladespannung nutzt, um nicht-dauerhafte Ladefehler zu erkennen.
3 ist ein Ablaufdiagramm für beispielhafte Verfahrensschritte, die verwendet werden können, um nicht dauerhafte Ladefehler unter Verwendung der Erkennung von Eingangs-Ladespannung festzustellen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Für Zwecke dieser Offenbarung kann ein Informationsverarbeitungssystem die Mittel oder Anordnungen von Mitteln beinhalten, die geeignet sind, jede Form von Information, Nachrichten oder Daten für geschäftliche, wissenschaftliche, Steuerungs- oder andere Zwecke zu berechnen, klassifizieren, verarbeiten, übermitteln, empfangen, abzufragen, erzeugen, schalten, speichern, darstellen, bekannt machen, ermitteln, aufnehmen, reproduzieren, verarbeiten oder zu nutzen. Zum Beispiel kann ein Informationsverarbeitungssystem ein Personal Computer, ein Netzwerkspeichergerät oder jedes andere geeignete Gerät sein und in Größe, Form, Leistung, Funktionalität und Preis variieren. Das Informationsverarbeitungssystem kann Random Access Memory (RAM) aufweisen, eine oder mehrere Verarbeitungsressourcen wie etwa eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) oder Hardware- oder Software-Steuerlogik, ROM und/oder andere Typen von nicht-flüchtigen Speichern. Zusätzliche Komponenten des Informationsverarbeitungssystems können umfassen: ein oder mehrere Plattenlaufwerke, einen oder mehrere Netzwerkanschlüsse (Ports) zur Kommunikation mit externen Geräten sowie verschiedene Eingabe- und Ausgabe- (I/O-) Geräte wie etwa eine Tastatur, eine Maus und einen Bildschirm. Das Informationsverarbeitungssystem kann auch einen oder mehrere Busse aufweisen, die geeignet sind, um Nachrichten zwischen den verschiedenen Hardware-Komponenten zu übermitteln.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Verifikation von Ladefehlern für intelligente Batterien durch Messung der Eingangs-Ladespannung und zugeordnete Systeme bereit. In der unten detaillierter beschriebenen Ausführungsform wird festgestellt, ob ein Ladestrom ein Anzeichen eines Batteriefehlers ist oder nicht, in dem ein Analog-Zu-Digital (A/D) Port zur Messung der Eingangs-Ladespannung benutzt wird. Solange die gemessene Eingangs-Ladespannung unter der Zellpaketspannung oder einem festgesetzten Spannungswert ist, je nachdem, welcher größer ist, würde die Batteriemanagement-Einheit (BMU) die Erkennung eines Ladestroms als ein falsches Fehleranzeichen betrachten. Wenn die gemessene Ladespannung über der Zellpaketspannung oder einem festgesetzten Spannungswert, je nachdem, welcher niedriger ist, wurde die BMU die Erkennung des Ladestroms als ein positives Fehleranzeichen betrachten. Die BMU könnte dann die Batterie deaktivieren oder andere Verifikationsschritte durchführen, bevor die Batterie deaktiviert wird. Es wird bemerkt, dass das festgesetzte Spannungsniveau, falls gewünscht, programmiert sein könnte und 7.5 Volt für ein Paket mit 3 Zellen und 10 Volt für ein Paket mit 4 Zellen betragen könnte.
1 ist ein Blockdiagramm für ein Informationsverarbeitungssystem 150 mit der Fähigkeit, Strom durch einen AC/DC-Konverter 108 oder aus einer Batterie 102 zu ziehen, die durch den AC/DC-Konverter 108 geladen werden kann. In der dargestellten Ausführungsform stellt die Last 106 die Geräte und Schaltkreise innerhalb des Informationsverarbeitungssystems 150 dar, die von der Batterie 102 oder durch den AC/DC-Konverter 108 betrieben oder mit Strom versorgt werden werden. Der Stecker 130 ist so konfiguriert, um in eine Wandsteckdose eingesteckt zu werden, die an ein Wechselstrom- (AC) Stromnetz oder eine andere AC Stromquellen angeschlossen ist. Der AC/D-Konverter 108 konvertiert den AC Strom in Gleichstrom (DC). Der negative Anschluss 114B des AC/DC Konverters 108 ist mit Erde verbunden. Der positive Anschluss 114A des AC/DC Konverters 108 ist mit dem positiven Anschluss 118A der Last 106 durch den Schalter 124, Schutzwiderstand (R) 120 und Schalter 124 verbunden. Der negative Anschluss 118B der Last 106 ist mit Erde verbunden. Die Batterie 102 hat auch einen negativen Anschluss 112B, der mit Erde verbunden ist. Die Batterie 102 hat ihren positiven Anschluss durch den 2-Wege-Schalter 122 sowohl an den positiven Anschluss 118A der Last 106 als auch an den positiven Anschluss 116A des Ladegerätes 104 angeschlossen. Die Batterie 102 umfasst auch einen Analog-Zu-Digital-Konverter (ADC) 100 der Eingangsspannung, der unten detaillierter beschrieben wird. Ladegeräte 104 hat einen negativen Anschluss 116B, der mit Erde verbunden ist. Ladegerät 104 ist auch mit dem positiven Anschluss 114A des AC/DC-Konverters 108 durch den Schutzwiderstand (R) 120 und den Schalter 124 verbunden.
Im Wechselstrombetrieb (AC) sind die Schalter 124 und 126 geschlossen, und die Last 106 wird von der AC-Stromquelle durch den Stecker 130 gespeist. Zusätzlich ist der Schalter 122 mit dem positiven Anschluss 116A des Ladegerätes 104 verbunden, so dass die Batterie 102 geladen werden kann. Wenn die Batterie 102 nicht geladen werden muss, startet die BMU der Batterie 102 eine Lade-Betriebsart für die Batterie 102. In einer Batterie-Betriebsart sind die Schalter 124 und 126 offen, und der Schalter 122 ist mit dem positiven Anschluss 118A der Last 106 verbunden. Deshalb wird die Last 106 durch die Batterie 102 gespeist. In dieser Betriebsart startet die BMU der Batterie 102 eine Entlade-Betriebsart für die Batterie 102.
2 ist ein Blockdiagramm für eine intelligente Batterie 102 entsprechend der vorliegenden Erfindung, die Eingangsspannungen misst, um nicht-dauerhafte Ladefehler zu erkennen. Wie dargestellt, umfasst die BMU 212 den Microcontroller 205 und den AFE-Schaltkreis 202. Die BMU 212 ist mit dem C-FET 218 durch den Schalter 216 verbunden und ist mit dem D-FET 220 durch den Schalter 214 verbunden. C-FET 218 wird während Ladevorgängen „an"-geschaltet durch Schließen des Schalters 216 und während Entladevorgängen „aus"-geschaltet, indem der Schalter 216 geöffnet wird. C-FET 218 kann zum Beispiel realisiert werden, indem ein NMOS Power MOSFET mit einer Diode verwendet wird, die dessen Source und Drain miteinander verbindet, um zu verhindern, dass Strom in das Zellpaket 208 während der Ladevorgänge fließt. D-FET 220 wird während Entladevorgängen „an"-geschaltet, indem der Schalter 214 geschlossen wird, und wird während Ladevorgängen „aus"-geschaltet, indem der Schalter 214 geöffnet wird. D-FET 220 kann zum Beispiel realisiert werden, indem ein NMOS Power MOSFET mit einer Diode verwendet wird, die dessen Source und Drain miteinander verbindet, um zu verhindern, dass während Ladevorgängen Strom aus dem Zellpaket 208 fließt. Eine Deaktivierung-Sicherung 206 ist in den Eingangs/Ausgangs-Pfad des positiven Anschlusses 112A enthalten, so dass die Batterie 102 beim Auslösen dauerhaft deaktiviert wird. Wie dargestellt, ist der Microcontroller 205 innerhalb der BMU 212 so konfiguriert, um ein Steuersignal an die Deaktivierungs-Sicherung 206 zu liefern, das die Sicherung zum Auslösen veranlasst. Ein Stromfühler-Widerstand (R_Strom) 210 ist in dem Eingangs/Ausgangs Pfad zwischen dem negativen Anschluss 112B und dem Zellpaket 208 enthalten. Der analoge Front-End- (AFE) Schaltkreis 202 ist Teil der BMU 212 und ist mit dem Zellpaket 208 verbunden. Der AFE-Schaltkreis 202 und der Microcontroller 205 können durch die Verbindungen 215 miteinander kommunizieren. Der AFE-Schaltkreis 202 kann so konfiguriert werden, um Span nungsbedingungen am Zollpaket 208 durch Verbindungen 222 festzustellen, z. B. durch einen Schaltkreis zur Analog-Digital-Wandlung innerhalb des AFE-Schaltkreises 202. Es wird auch bemerkt, dass der Eingangsspannungs-ADC 100 auch dazu verwendet werden könnte, falls gewünscht, die Zellpaketspannungen festzustellen. Wie dargestellt, umfassen die Zollpakete drei in Reihe verbundene Zellen.
Der AFE-Schaltkreis 202 umfasst einen Eingangsstrom-ADC 204 und einen Eingangsspannungs-ADC 100. Der Eingangsspannungs-ADC 204 hat Eingänge, die mit beiden Seiten des Stromfühler-Widerstandes (R_Strom) 210 verbunden sind. Der Wert für den Strom durch den Stromfühler-Widerstand (R_Strom) 210 kann z. B. festgestellt werden, indem der Spannungsabfall über dem Stromfühler-Widerstand (R_Strom) 210 digitalisiert und dann durch den bekannten Wert für den Widerstand (R_Strom) 210 dividiert wird. Der Eingangsspannungs-ADC 100 hat Eingänge, die mit dem positiven Anschluss 112A und dem negativen Anschluss 112B der Batterie 102 verbunden sind. Als solcher kann der Eingangsspannungs-ADC 100 einen digitalen Wert für die Spannung an den Eingangsanschlüssen der Batterie 102 liefern. Wie oben angedeutet, kann der Eingangsspannungs-ADC 100 verwendet werden, um die Eingangs-Ladespannung festzustellen, die an die Batterie 102 angelegt wird, als Teil eines Verifikationsverfahrens zur Fehlererkennung, das von dem Microcontroller 205 gesteuert wird.
3 ist ein Ablaufdiagramm für beispielhafte Verfahrensschritte, die zur Verifikation von Ladefehlern mittels Eingangsspannungs-Erkennung verwendet werden können. In der dargestellten Ausführungsform 300 beginnt das Verfahren bei dem START-Block 302. Dann wird im Entscheidungs-Block 304 der Ladestrom durch den Einsatz des Eingangsstrom-ADCs 204 festgestellt. In der dargestellten Ausführungsform wurden 10 Milliampere (mA) als Schwellwert ausgewählt, oberhalb dessen ein Ladestrom-Ereignis als eingetreten angesehen wird. Wenn der festgestellte Strom weniger als 10 mA beträgt, dann schreitet der Ablauf zu Block 318 fort, wo eine Feststellung getroffen wird, dass das Batteriepaket normal funktio niert. Der Ablauf schreitet dann zu dem END-Block 322 fort. Es wird bemerkt, dass die Strom-Schwellwerte nach Wunsch konfiguriert werden können, in Abhängigkeit von den gewünschten operativen Antworten. Zum Beispiel kann auch 1 mA ein Schwellwert sein, der für die Ausführungsform 300 ausgewählt wird.
Wenn der festgestellte Strom im Entscheidungsblock 304 über 10 mA beträgt, dann schreitet der Ablauf zu Entscheidungsblock 306 fort. Wenn die Batterie im Lademodus ist, dann schreitet der Ablauf mit Block 318 fort, wo der Ablauf wie oben angedeutet endet. Wenn die Batterie nicht im Lademodus ist, dann wird ein möglicher Batteriefehler als erkannt angesehen. Mit anderen Worten, es wurde ein Ladestrom entdeckt, wo keiner existieren sollte. Der Ablauf schreitet dann zu Block 308 fort. Es wird bemerkt, dass, falls gewünscht, Entscheidungsblock 306 weggelassen werden könnte und dass die Ladefehler-Verifikationsschritte von 3 nur durchgeführt werden könnten, wenn die Batterie nicht im Lademodus ist. Es wird weiterhin bemerkt, dass, falls gewünscht, andere operative und zeitliche Änderungen durchgeführt werden könnten, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Sobald ein möglicher Ladefehler angezeigt wurde, ist Block 308 ein erster Fehlerverifikationsschritt. In Block 308 wird der D-FET „aus"-geschaltet, und die Anschlussspannug wird durch den Eingangsspannungs-ADC 100 gemessen. Der Ablauf schreitet dann zu Entscheidungsblock 310 fort. Wenn die gemessene Anschlussspannung größer als die Zellpaketspannung des Zellpakets 208 und größer als ein festgelegtes Spannungsniveau wie etwa 7.5 Volt ist, dann würde ein Ladefehler als verifiziert gelten. Der Ablauf würde dann zu einem Entscheidungsblock 312 zu einem zweiten Verifikationsschritt fortschreiten. Wenn bei Entscheidungsblock 310 die gemessene Anschlussspannung kleiner als die Zellpaketspannung des Zollpakets 208 oder kleiner als ein festgelegtes Spannungsniveau wie etwa 7.5 Volt ist, dann würde die Erkennung des Ladestroms als falsch-positiv erachtet und der Ablauf würde zu Block 320 zu einer Verifikation des falsch-positiven fortschreiten. Beim Block 320 würde eine Zeitverzögerung gestartet, nach der der D- FET zurück auf „an" gestellt würde. Der Ablauf würde dann zu Entscheidungsblock 304 zurückgehen um festzustellen, ob ein Ladestrom über dem Schwellwert immer noch vorhanden ist. Es wird bemerkt, dass die Zeitverzögerung für Block 320 wie gewünscht konfiguriert werden kann.
Mit Bezug auf den zweiten Verifikationsschritt, wenn Entscheidungsblock 312 von Entscheidungsblock 310 erreicht wird, wird eine Zeitverzögerung initiiert, nach der der Eingangs-Ladestrom wieder festgestellt wird, indem der Eingangsstrom-ADC 204 verwendet wird. Wenn dieser Ladestrom über einem Schwellwert wie etwa 10 mA ist, dann wird für die dargestellte Ausführungsform ein Batteriefehler als vorhanden erachtet. Der Ablauf schreitet dann zu Block 314 fort, bei dem die Batterie dauerhaft deaktiviert wird, zum Beispiel durch Verwendung der Deaktivierungs-Sicherung 206. Bei Entscheidungsblock 312, wenn der Ladestrom unter dem Schwellwert liegt, schreitet der Ablauf zu Block 316 fort, wo der D-FET „an"-geschaltet wird. Der Ablauf schreitet dann zu Block 318 fort, wo der Prozess wie oben angedeutet endet.
Im Betrieb gibt es deshalb drei grundlegende Phasen mit Bezug auf die Ausführungsform 300 von 3. Die erste Phase ist eine Ladestrom-Uberwachungsphase, und die folgenden zwei Phasen sind Fehler-Verifikationsphasen. In der ersten Phase wird der Eingangs-Ladestrom überwacht unter Verwendung des Eingangsstrom-ADCs 204. Wenn ein Ladestrom über einem ausgewählten Schwellwert festgestellt wird, d. h. ein Ladestrom eines bestimmten Niveaus fließt in das Batterie-Zellpaket 208, dann wird der Betriebsmodus für die Batterie überprüft, um festzustellen, ob sie im Lademodus ist. Wenn die Batterie nicht im Lademodus ist, dann wird ein Fehlerverifikationsprozess gestartet. Die erste Fehlerverifikation nutzt den Eingangsspannungs-ADC 100, um die Spannung an den Eingangsanschlüssen 112A und 112B der Batterie 102 festzustellen. Wenn diese Spannung unter der Zellpaketspannung oder einem ausgewählten Spannungsniveau liegt, dann wird die Erkennung des Ladestroms während eines Nicht-Lade-Betriebsmodus als eine falsche Fehlererkennung erachtet. Der Ablauf geht dann zur Überwachungsphase zurück. Wenn allerdings die festgestellte Spannung über der Zellpaketspannung und dem ausgewählten Spannungsniveau liegt, ist ein zweiter Fehlerverifikationsschritt erreicht. Dieser zweite Fehlerverifikationsschritt nutzt den Eingangsstrom-ADC 204, um festzustellen, ob ein Ladestrom über einem Schwellwert nach einer ausgewählten Zeitverzögerung noch vorhanden ist. Falls nicht, dann ist eine falsche Fehlererkennung eingetreten. Falls ja, wird ein Fehler bestätigt und die Batterie wird deaktiviert.
Weitere Modifikationen und alternative Ausführungsformen dieser Erfindung sind angesichts dieser Beschreibungen für Fachleute offensichtlich. Es wird deshalb anerkannt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht durch diese Beispielanordnungen eingeschränkt ist. Deshalb ist diese Beschreibung nur veranschaulichend auszulegen und dient dem Zweck der Unterrichtung von Fachleuten der Art und Weise zur Ausführung der Erfindung. Es versteht sich von selbst, dass die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen zu betrachten sind. Verschiedene Änderungen der Durchführungen und Architekturen können durchgeführt werden. Zum Beispiel können äquivalente Elemente statt der hierin gezeigten und beschriebenen eingesetzt werden, und bestimmte Merkmale der Erfindung können unabhängig von dem Gebrauch von anderen Merkmalen genutzt werden, was Fachleuten alles offensichtlich ist, nachdem sie den Nutzen dieser Beschreibung der Erfindung gehabt haben.

Claims

Verfahren zum Verifizieren von Fehlern in einer Batterie für ein Informationsverarbeitungssystem, aufweisend: Überwachen einer Batterie auf einen Ladestrom, wobei die Batterie einen Entladungstransistor (D-FET) aufweist, der zwischen einem Eingang der Batterie und einem Zellpaket für die Batterie angeschlossen ist; wenn ein Ladestrom über einem gewünschten Strom-Schwellwert festgestellt wird und wenn die Batterie nicht im Lademodus ist, Abschalten des D-FET, falls er angeschaltet ist, und danach Messen eines Eingangsanschluss-Spannungsniveaus für die Batterie; und Nutzen der Messung des Eingangsanschluss-Spannungsniveaus zum Unterstützen einer Feststellung, ob der festgestellte Ladestrom einen Ladefehler darstellt oder nicht.
Das Verfahren von Anspruch 1, weiterhin aufweisend Nutzen einer Ladestrom-Messung zum Unterstützen einer Feststellung, ob der festgestellte Ladestrom von einem Ladefehler verursacht wurde oder nicht.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei der Überwachungsschritt nur durchgeführt wird, wenn die Batterie nicht in dem Lademodus ist.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei der Überwachungsschritt unabhängig davon durchgeführt wird, ob die Batterie in dem Lademodus ist oder nicht, und weiterhin aufweisend den Schritt des Feststellens, ob die Batterie in dem Lademodus ist, wenn ein Ladestrom festgestellt wird.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei der gewünschte Strom-Schwellwert so festgesetzt wird, dass jeder festgestellte Ladestrom diese Bedingung erfüllt.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei der gewünschte Strom-Schwellwert über ungefähr 1 mA liegt.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei der Nutzungsschritt weiterhin aufweist Vergleichen des Eingangsanschluss-Spannungniveaus mit einem Spannungsschwellwertniveau, Feststellen, dass ein Ladefehler aufgetreten sein könnte, falls das Spannungsschwellwertniveau überschritten ist, und Feststellen, dass ein Ladefehler nicht aufgetreten ist, falls das Spannungsschwellwertniveau nicht überschritten wurde.
Das Verfahren von Anspruch 7, wobei das Spannungsschwellwertniveau ein Spannungsniveau aufweist, das mit einem Zellpaket für die Batterie zugeordnet ist.
Das Verfahren von Anspruch 8, wobei das Spannungsschwellwertniveau weiterhin ein zweites Spannungsniveau aufweist, das mit einem ausgewählten Wert zugeordnet ist, und wobei ein Ladefehler als aufgetreten erachtet wird, falls einer von beiden Spannungsschwellwertniveaus überschritten ist, und wobei ein Ladefehler als nicht geschehen erachtet wird, falls beide Spannungsschwellwertniveaus nicht überschritten wurden.
Das Verfahren von Anspruch 7, wobei der Überwachungsschritt nach einer Zeitverzögerung wiederholt wird, falls festgestellt wird, dass ein Ladefehler aufgetreten ist.
Das Verfahren von Anspruch 7, wobei die Methode weiterhin aufweist: Nutzen einer Ladestrom-Messung nach einer Zeitverzögerung zur Unterstützung einer Feststellung, ob der festgestellte Ladestrom von einem Ladefehler verursacht wurde oder nicht, wenn ein Ladefehler als aufgetreten erachtet wird.
Batterie, die Eingangs-Ladespannungen zum Verifizieren von Ladefehlern nutzt, aufweisend: positive und negative Eingangsanschlüsse; ein Zellpaket, angeschlossen zum Versorgen der positiven und negativen Eingangsanschlüsse; eine Batterie-Managementeinheit (BMU), umfassend einen Microcontroller und einen analogen Front End (AFE) Schaltkreis; einen Ladetransistor (C-FET), angeschlossen zwischen dem positiven Eingangsanschluss und dem Zellpaket und angeschlossen, um durch die BMU gesteuert zu werden; einen Entladungstransistor (D-FET), angeschlossen zwischen dem positiven Eingangsanschluss und dem Zellpaket und angeschlossen, um durch die BMU gesteuert zu werden; einen Stromfühler-Widerstand, angeschlossen zwischen dem negativen Eingangsanschluss und dem Zellpaket; einen Eingangsstrom-Analog-Zu-Digital-Konverter (ADC), angeschlossen an den Stromfühler-Widerstand; und einen Eingangsspannungs-Analog-Zu-Digital-Konverter (ADC), angeschlossen an die positiven und negativen Eingangsanschlüsse; wobei die BMU konfiguriert ist, um die Ladespannungswerte von dem Eingangsspannungs-ADC zum Verifizieren von Ladefehlern zu nutzen.
Die Batterie von Anspruch 12, wobei die BMU konfiguriert ist, die Batterie auf Ladeströme zu überwachen und einen Ladefehler zu verifizieren, wenn ein Ladestrom über einem Schwellwert festgestellt wird, wenn die Batterie nicht im Lademodus ist.
Die Batterie von Anspruch 13, wobei die Batterie weiterhin konfiguriert ist festzustellen, dass ein Ladefehler aufgetreten sein kann, falls der Ladespannungswert über einem Schwellwert liegt.
Die Batterie von Anspruch 14, wobei die BMU weiterhin konfiguriert ist festzustellen, dass ein Ladefehler aufgetreten ist, wenn nach einer Zeitverzögerung der Ladestrom über einem Schwellwert liegt.
Die Batterie von Anspruch 15, weiterhin aufweisend eine Deaktivierungs-Sicherung, und wobei die BMU konfiguriert ist, die Deaktivierungs-Sicherung auszulösen, wenn die BMU feststellt, dass ein Ladefehler aufgetreten ist.
Informationsverarbeitungssystem, konfiguriert um durch eine Batterie oder einen Wechselstrom-zu-Gleichstrom Konverter (AC/DC) betrieben zu werden, aufweisend: einen Wechselstrom-zu-Gleichstrom Konverter (AC/DC); eine Last angeschlossen an den AC/DC Konverter, wobei die Last gespeiste Schaltkreise für ein Informationsverarbeitungssystem darstellt; ein Ladegerät angeschlossen an den AC/DC Konverter; eine Batterie angeschlossen an das Ladegerät und an die Last, wobei die Batterie aufweist: positive und negative Eingangsanschlüsse; ein Zellpaket angeschlossen, um die positiven und negativen Eingangsanschlüsse zu speisen; eine Batterie-Managementeinheit (BMU), umfassend einen Microcontroller und eine analoge Front-End-(AFE) Schaltung; einen Ladetransistor (C-FET), angeschlossen zwischen dem positiven Eingangsanschluss und dem Zellpaket und angeschlossen, um durch die BMU gesteuert zu werden; einen Entladungstransistor (D-FET), angeschlossen zwischen dem positiven Eingangsanschluss und dem Zellpaket und angeschlossen, um durch die BMU gesteuert zu werden; einen Stromfühler-Widerstand, angeschlossen zwischen dem negativen Eingangsanschluss und dem Zellpaket; einen Eingangsstrom-Analog-zu-Digital-Konverter (ADC), angeschlossen an den Widerstand; und einen Eingangsspannungs-Analog-zu-Digital-Konverter (ADC), angeschlossen an die positiven und negativen Eingangsanschlüsse; wobei die BMU konfiguriert ist, die Ladespannungswerte von dem Eingangsspannungs-ADC zum Verifizieren von Ladefehlern zu nutzen.
Das Informationsverarbeitungssystem von Anspruch 17, wobei die BMU konfiguriert ist, die Batterie auf Ladeströme zu überwachen und einen Ladefehler zu verifizieren, wenn ein Ladestrom über einem Schwellwert festgestellt wird und wenn die Batterie nicht im Lademodus ist.
Das Informationsverarbeitungssystem von Anspruch 18, wobei die BMU weiterhin konfiguriert ist festzustellen, dass ein Ladefehler aufgetreten sein kann, wenn der Ladespannungswert über einem Schwellwert liegt.
Das Informationsverarbeitungssystem von Anspruch 19, wobei die BMU weiterhin konfiguriert ist festzustellen, dass ein Ladefehler aufgetreten ist, wenn der Ladestrom nach einer Zeitverzögerung über einem Schwellwert liegt.