DE69331492T2

DE69331492T2 - Batteriesatz

Info

Publication number: DE69331492T2
Application number: DE69331492T
Authority: DE
Inventors: Yasuhito Eguchi; Masaru Hiratsuka; Shigeki Murayama; Tamiji Nagai; Kaoru Tomono
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-10-23
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2013-10-23
Also published as: EP0622863A1; JP3428015B2; EP0622863A4; US5680027A; DE69331492D1; WO1994010718A1; EP0622863B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Batteriegruppe, welche als eine Stromquelle für ein tragbares Telefon, einen tragbaren PC oder eine tragbare Videokamera verwendet wird.
Es sind bisher Batteriegruppen bekannt, welche aus einer Sekundärbatterie, wie z. B. einer Lithium-Ionen-, einer NiCd- oder einer Nickel-Hydrogen-Batterie bestehen. Eine derartige bekannte Batteriegruppe benötigt eine Schutzschaltung, welche an einer vorgegebenen Position innerhalb der Batteriegruppe angeordnet ist. Eine Lade-Steuerungsschaltung ist separat in einem Ladegerät, wie z. B. einem AC-Adapter oder einer externen Einheit, wie z. B. einem PC, welcher die Batteriegruppe verwendet, vorgesehen. Wenn ein Überschreiten des Entladungszustand festgestellt wird, wird die Entladung entsprechend unterbrochen.
Jedoch kann nicht die Spannung von jeder einzelnen Zelle festgestellt werden, wenn allein auf die Anschlussklemmen-Spannung der Batteriegruppe abgestellt wird, so dass die Restkapazität nicht genau gemessen werden kann. Außerdem wird, wenn irgendeine der Zellen eine voreingestellte Überschreitung der Entladung (übermäßige Entladungsspannung) erreicht, wird die Entladung ohne Beachtung der Anschlussklemmen-Spannung unterbrochen.
Dies ist insbesondere bei einer Einrichtung, wie z. B. einem Personalcomputer, störend, bei welchem es notwendig ist, eine Operation zur Speicherung von Daten vor der Unterbrechung der Entladung auszuführen.
Dementsprechend ist es notwendig, ein System zur Detektion des Zustands der Batterie bereitzustellen, welches auf der Information basiert, welche in der Batteriegruppe gespeichert ist.
Das US-Patent Nr. 4,455,523 offenbart eine Batteriegruppe, welche mit einer Stromguellenschaltung und einer externen Einrichtung verbunden ist, wobei die Batteriegruppe eine Sekundärbatterie, welche geladen und entladen werden kann, und welche aus einer Vielzahl von Zellen hergestellt ist, und einer Steuerungsschaltung mit Mitteln zur Detektion der Zustandsinformation der Sekundärbatterie (z. B. Anzahl der Ladezyklen, aufgelaufene Stunden...), zur Berechnung der Restkapazität der Sekundärbatterie, basierend auf der Zustandsinformation, und zur Übertragung der Information, welche die restliche, augenblickliche oder maximale Kapazität der Sekundärbatterie anzeigt, an die externe Einrichtung, aufweist. Entsprechend kann eine Batteriegruppe genau überwacht werden, um das Laden oder Entladen der Sekundärbatterie zu steuern, wenn die Batteriegruppe mit einer externen Einrichtung verbunden ist. Jedoch kann nicht der Typ der Batteriegruppe identifiziert werden, wodurch nicht verhindert wird, dass die externe Einrichtung mit einer nicht geeigneten Batteriegruppe verbunden wird.
In Anbetracht des oben beschriebenen Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batteriegruppe vorzusehen, bei welcher die Information, welche die Sekundärbatterie der Batteriegruppe betrifft, geeignet ist, an eine externe Einrichtung übertragen zu werden, um zu ermöglichen, dass eine richtige und sehr genau beschaffene Information, welche die Batterie betrifft, schnell erhalten wird.
Eine Batteriegruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist ausgelegt, um mit einer Stromguellenschaltung und einem externen Gerät, welches mit der Stromquellenschaltung verbunden ist, verbunden zu werden, und sie umfasst eine Haupt-Batterieeinheit, welche geladen und entladen werden kann und aus einer Vielzahl von Zellen hergestellt ist, und eine Steuerungsschaltung zur Steuerung des Ladens/Entladens der Haupt-Batterieeinheit. Die Steuerungsschaltung besitzt Mittel zur Detektion der Zustandsinformation der Haupt-Batterieeinheit und zur Steuerung des Ladens/Entladens und zur Berechnung der Restkapazität der Haupt-Batterieeinheit auf der Basis der Zustandsinformation. Diese Mittel übertragen außerdem die Information, welche mindestens die Restkapazität anzeigt, an das externe Gerät.
Die Batteriegruppe umfasst weiterhin eine Batteriegruppen-ID- Information, und Mittel, um die ID-Information an das externe Gerät zu übertragen. Die ID-Information enthält eine Modellnummer, eine Version, eine Zellenkonfiguration und einen Batterietyp der Batteriegruppe. Diese ID-Information ist ausgelegt, um mit einer Vielzahl von ID-Informationen verglichen zu werden, welche vorher in dem externen Gerät registriert worden sind, um im Voraus zu prüfen, ob die Haupt-Batterieeinheit zu dem externen Gerät passt.
Auf diese Weise kann durch Übertragung der Batterieinformation, welche durch die Steuerungsschaltung erzeugt wird, an das externe Gerät, die richtige und sehr genau beschaffene Information, welche die Batterie betrifft, vor allem ihre Restkapazität, schnell erzeugt werden.
Außerdem kann, wenn ein Batteriefehler auftritt, sofort eine Fehlermeldung an das externe Gerät, an welchem die Batteriegruppe angeschlossen ist, übertragen werden.
Durch das Vorsehen der Identifizierungsinformation, welche zu der Batteriegruppe (Batteriegruppen-ID) passt, ist es möglich, die Auswechselbarkeit auf der Seite der Haupt-Batterieeinheit zu steuern, obwohl die Größe und der Anschluss gleich sind. Die Batteriegruppen-ID enthält die Modellnummer, die Version, die Zellenkonfiguration und den Batterietyp, wie z. B. Lithium- Ionen-Batterie, NiCd-Batterie oder Nickel-Hydrogen-Batterie.
Die Inhalte der Kommunikation von der Steuerungsschaltung zu der externen Schaltung können die aktuelle Kapazität, den Stromwert, den Spannungswert, die Anzahl der Ladevorgänge, die maximale Kapazität und die Spannungswerte der Zellen enthalten.
Dabei wird bevorzugt, dass die innere Einstellung in der Steuerungsschaltung auf der Basis der Einstellungsinformation, welche von dem externen Gerät übertragen werden, modifiziert werden kann. Die Einstellungsinformation enthält die Warnungsspannung für das Entladungsende für die Sekundärbatterie.
Die Steuerungsschaltung schickt als Reaktion auf die Anfrageinformation, welche von dem externen Gerät übertragen worden ist, einen Datencode zurück. Der Datencode besitzt einen allgemeinen Codeteil, welcher als eine Reaktion auf die spezielle Anfrage verwendet wird.
Der Datencode ist ein 8-Bit-Wortcode, mit einem Teil von 256 Codewörtern, welche durch die 8 Bits dargestellt werden, welche als numerische Muster verwendet werden und welche dem allgemeinen Codeteil zugeteilt sind, wobei der verbleibende Teil der 256 Wörter als der spezielle Codeteil verwendet wird.

Kurze Beschreibung der Figuren

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht, welche einen Aufbau einer Ausführungsform einer Batteriegruppe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist ein schematisches Blockschaltbild, welches zusammen mit einer peripheren Schaltung den Aufbau einer Schaltung der Ausführungsform der Batteriegruppe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 3 ist ein Flussdiagramm zur schematische Darstellung der gesamten Lade-/Entlade-Steueroperationen der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform.
Fig. 4 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Hintergrund- Lademodus bei den Lade-/Entlade-Steuerungsoperationen der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform.
Fig. 5 ist ein Kurvenbild, welches Veränderungen des Stromes und der Spannung über die Zeit in dem Hintergrund-Lademodus zeigt.
Fig. 6 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Hintergrund- Entlademodus bei den Lade-/Entlade-Steuerungsoperationen der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform.
Fig. 7 ist ein Kurvenbild, welches Änderungen des Stromes und der Spannung über der Zeit in dem Schnell-Lademodus zeigt.
Fig. 8 ist ein schematisches Blockschaltbild, welches zusammen mit einer peripheren Schaltung den Aufbau einer Schaltung einer Modifikation der Batteriegruppe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 9 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung der Operation einer weiteren Modifikation der Batteriegruppe gemäß der vorliegenden Erfindung.
Im Zusammenhang mit den Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen der Batteriegruppe gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt.
Eine Batteriegruppe 1 der vorliegenden Ausführungsform ist zusammengesetzt aus einer Steuerungs-/Schutzschaltung 3 und einer Haupt-Batterieeinheit 4, wobei beide innerhalb eines Containergehäuses 2 vorgesehen sind, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Steuerungs-/Schutzschaltung 3 mit einer eingebauten Lade-/Entlade-Steuerungsfunktion, einer eingebauten Kommunikationsfunktion und einer Schutzschaltung ist auf geeignete Weise an einer Position innerhalb des Containergehäuses 2 angeordnet.
Die Haupt-Batterieeinheit 4 ist z. B. aus sechs Zellen 5 zusammengesetzt. Diese sechs Zellen 5, bezeichnet als 3P-2S, sind zusammengesetzt aus zwei Serienverbindungen von zwei Sätzen von Zellen, wobei jeder Satz aus drei Zellen besteht, welche parallel geschaltet sind.
Die Haupt-Batterieeinheit 4 enthält außerdem an geeigneten Positionen einen negativen Anschluss 6, einen positiven Anschluss 7, und einen externen Verbindungsanschluss 8, welche für eine Verbindung mit einem externen Ladegerät und mit einem externen Gerät 9 geeignet sind, welche außerhalb des Containergehäuses 2 angeordnet sind.
Die Anzahl der Zellen 5 der Haupt-Batterieeinheit 4 ist nicht auf sechs beschränkt und kann auf geeignete Weise vergrößert oder verringert werden. Der Verbindungszustand der Zellen 5 kann außerdem in jeder gewünschten Weise geändert werden.
Die Batteriegruppe 1, zusammengesetzt aus der Steuerungs- /Schutzschaltung 3 und der Haupt-Batterieeinheit 4, besitzt einen negativen Anschluss 6, einen positiven Anschluss 7 und den externen Verbindungsanschluss 8, welcher jeweils mit den negativen und positiven Seiten der externen Einrichtung 9 und einer Stromquellenschaltung 10 verbunden ist, wie z. B. einem AC/DC-Umsetzer, und der externen Einrichtung 9, wie in Fig. 2 gezeigt ist, um die Lade-/Entlade-Operationen mittels der Haupt-Batterieeinheit 4 auszuführen.
Die Steuerungs-/Schutzschaltung 3 ist zusammengesetzt aus einem Mikrocomputer 11, einer analogen Schaltung 12, Widerständen R3 und R4, Dioden D1, D2 und D3, Schaltern S1, S2, S3 und S4 und einem Operationsverstärker OP1.
Es wird nun der Zustand der Zusammenschaltung zwischen der Steuerungs-/Schutzschaltung 3 und der Haupt-Batterieeinheit erklärt.
Der positive Anschluss 7, welcher mit den positiven Seiten der externen Einrichtung 9 und dem Ladegerät 10 verbunden ist, ist mit einem Ende eines Widerstands R1, einem Ende der Steuerungs-/Schutzschaltung 3, einer Kathodenseite der Diode D1 und einem positiven Anschluss der Haupt-Batterieeinheit 4 verbunden.
Das andere Ende des Widerstandes R1 ist mit einem Ende eines Widerstands R2 und einem Anschluss der analogen Schaltung 12 verbunden.
Das andere Ende des Widerstands R2 ist über eine Sicherung F1 mit dem negativen Anschluss 6 verbunden.
Der Widerstand R3 besitzt ein Ende, welches mit der Anodenseite der Diode D1 und einem Eingangsanschluss der analogen Schaltung 2 verbunden ist, während sein anderes Ende über die Sicherung F1 mit dem negativen Anschluss 6 verbunden ist.
Der Widerstand R4 besitzt ein Ende, welches mit dem Schalter S1, der Kathodenseite der Diode D3, dem anderen Ende einer Spule L1 und einem Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP1 verbunden ist, während sein anderes Ende mit dem anderen Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP1 und dem negativen Anschluss der Haupt-Batterieeinheit 4 verbunden ist.
Die Diode D1 ist eine Zehner-Diode, deren Anodenseite mit einem Ende des Widerstands R3 und dem Eingangsanschluss der analogen Schaltung 12 verbunden ist, und deren Kathodenseite mit dem positiven Anschluss 7 verbunden ist.
Die Diode D2 besitzt eine Anodenseite, welche mit einem Anschluss des Schalters S1, dem anderen Anschluss des Schalters S2 und der Anodenseite der Diode D3 verbunden ist, während ihre Kathodenseite über die Sicherung F1 mit dem negativen Anschluss 6 verbunden ist.
Die Anodenseite der Diode D3 ist mit einem Anschluss des Schalters S1, dem anderen Anschluss des Schalters S4 und der Anodenseite der Diode D2 verbunden, während ihre Kathodenseite mit dem anderen Anschluss des Schalters S1, dem anderen Anschluss der Spule L1, dem einen Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP1 und dem einen Anschluss des Widerstands R4 verbunden ist.
Die Anodenseite der Diode D4 ist mit einem Anschluss der Spule L1 und dem anderen Anschluss des Schalters S4 verbunden, während ihre Kathodenseite mit dem positiven Anschluss 7 verbunden ist.
Der Schalter S1, welcher während der Ladeoperation der Haupt- Batterieeinheit 4 eingeschaltet ist, besitzt einen Anschluss, welcher mit der Anodenseite der Diode D3, einem Anschluss des Schalters S4, der Anodenseite der Diode D3 und dem anderen Anschluss des Schalters S2 verbunden ist, während sein anderer Anschluss mit der Kathodenseite der Diode D3, dem anderen Anschluss der Spule L1, dem einen Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP1 und dem anderen Anschluss des Widerstands R4 verbunden ist, wobei sein Steuerungsanschluss mit einem Ausgangsanschluss des Mikrocomputers (CPU) 11 verbunden ist.
Der Schalter S2, welcher während der Entladung der Haupt- Batterieeinheit 4 eingeschaltet ist, besitzt einen Anschluss, welcher über die Sicherung F1 mit dem negativen Anschluss 6 und der Kathodenseite der Diode D2 verbunden ist, während sein anderer Anschluss mit der Anodenseite der Diode D2, einem Anschluss des Schalters S1 verbunden ist und wobei sein Steuerungsanschluss mit dem Ausgangsanschluss des Mikrocomputers (CPU) 11 verbunden ist.
Der Schalter S4, welcher ein- und ausgeschaltet wird auf der Basis des Befehls von dem Mikrocomputer 11 und der analogen Schaltung 12, besitzt einen Anschluss, welcher mit dem anderen Anschluss des Schalters S2, der Anodenseite der Diode D2, der Anodenseite der Diode D3 und einem Anschluss des Schalters S1 verbunden ist, während sein anderer Anschluss mit der Anodenseite der Diode D4 und mit einem Anschluss der Spule L1 verbunden ist, wobei sein Steuerungsanschluss mit dem Ausgangsanschluss des Mikrocomputers 11 und dem Ausgangsanschluss der analogen Schaltung 12 verbunden ist.
Der Operationsverstärker OP1, welcher den übermäßigen Strom und die Richtung, d. h. Laden oder Entladen, feststellt, ist mit dem anderen Anschluss des Schalters S1, der Kathodenseite der Diode D3 und dem anderen Anschluss der Spule L1 und mit der negativen Seite der Haupt-Batterieeinheit 4 verbunden.
Die Sicherung F1, welche auf der Basis des Signals von dem Mikrocomputer 11 ein- und ausgeschaltet wird, besitzt einen Anschluss, welcher mit dem negativen Anschluss 6 verbunden ist, während ihr anderer Anschluss mit dem anderen Anschluss des Widerstands R2, dem anderen Anschluss des Widerstands R3, der Kathodenseite der Diode D2 und dem einen Anschluss des Schalters S2 verbunden ist, wobei deren Steuerungsanschluss mit dem Ausgangsanschluss des Mikrocomputers 11 verbunden ist.
Der Mikrocomputer 11, welcher das Laden/Entladen der Haupt- Batterieeinheit 4 steuert, und die Schutzschaltung inklusive der analogen Schaltung 12 besitzen viele Eingangsanschlüsse, d. h. Anschlüsse, welche die Schalter S1 bis S4 steuern, einen Anschluss zum Gewinnen der Information von der analogen Schaltung 12, einen Anschluss, welcher mit dem anderen Anschluss des Schalters S3 verbunden ist, einen Anschluss zur Steuerung der Sicherung F1 und des externen Steuerungsanschlusses 8, welcher die externe Einrichtung 9 steuert.
Die analoge Schaltung 12, welche aus einer Schaltungsanordnung zur Steuerung der Haupt-Batterieeinheit 4 und zur Anpassung bei einem Kurzschluss oder dgl. Zusammengesetzt ist, besitzt einen Eingangsanschluss, dem Signale von der Haupt-Batterieeinheit 4 zugeführt werden, einen Anschluss, welchem Signale von dem Operationsverstärker OP1 zugeführt werden, einen Anschluss zur Steuerung der Schalter S3 und S4, einen Anschluss zur Übertragung der Information an den Mikrocomputer 11 und einen Anschluss zur Detektion außergewöhnlicher Eingangs-/Ausgangsspannungen.
Die Schutzschaltung kann außerdem die Diode D1 und den Widerstand R3 umfassen und dazu bestimmt werden, die außergewöhnliche Eingangsspannung zu detektieren. Eine derartige Schutzschaltung verhindert das Laden der Stromquelle, wenn z. B. die Spannung für die Stromquellenschaltung einen außergewöhnlichen Wert erreicht.
Zusätzlich überwacht die analoge Schaltung 12 die Zustände der Zellen 5 der Haupt-Batterieeinheit 4. D. h. die analoge Schaltung 12 detektiert den Zustand der Spannung oder den Lade- /Entladestrom von jeder Zelle 5 und überträgt auf geeignete Weise den detektierten Zustand an den Mikrocomputer 11.
Wenn z. B. die Lade-/Entladeoperation der Haupt-Batterieeinheit 4 beendet ist, wird ein Signal, das diesen Effekt anzeigt, an den Mikrocomputer 11 zum Ausschalten des Schalters S2 gesendet. Andererseits, wenn in der Haupt-Batterieeinheit 4 während der Ladeoperation oder der Entladeoperation außergewöhnliche Situationen auftreten, wie z. B., wenn ein unangemessen hoher Ladezustand oder ein unangemessen hoher Entladezustand aufgetreten ist, steuert die analoge Schaltung 12 den Schalter S1 oder den Schalter S2, um die Ladeoperation oder die Entladeoperation anzuhalten.
Wenn während der Ladung der Batteriegruppe 1 durch die Stromquellenschaltung 10, wie z. B. einem AC/DC-Umsetzer, die Ladespannung signifikant von dem vorgegebenen Wert abweicht, detektiert die analoge Schaltung 12 die partiellen Spannungswerte von der Schutzschaltung, welche aus den Widerständen R1 und R2 besteht und überträgt ein Signal zum Anhalten der Ladeoperation an den Mikrocomputer 11. Der Mikrocomputer 11 unterbricht die Sicherung F1 abhängig von diesem Signal, um die Haupt-Batterieeinheit 4 davor zu bewahren, zerstört zu werden.
Auf diese Weise wird durch das Vorsehen verschiedener Schutzschaltungen in der Batteriegruppe 1 anstatt in der Stromquellenschaltung 10 und durch das Integrieren von Steuerungsschaltungen, welche verschiedene Steuerungsoperationen durchführen, in der Batteriegruppe 1, die Batteriegruppe 1 selbst fähig, den Schutz der Zellen 5 und die Lade-/Entladesteuerung zu leisten.
Die Operation der Steuerungs-/Schutzschaltung 3 wird in Übereinstimmung mit dem voreingestellten Flussdiagramm gesteuert, welches in dem Mikrocomputer 11 gespeichert ist. Im Zusammenhang mit den Fig. 3 bis 7 wird eine typische Einstellung für Operationen für eine 3P-2S-Typ-Batteriegruppe, welche drei parallele Reihen umfasst, wobei jede aus zwei Reihen von verbundenen Zellen besteht, erklärt.
Wenn - es wird Bezug auf Fig. 3 genommen - die Batteriegruppe in einem Schritt S10 geladen wird, wird in einem Schritt S11 mittels der analogen Schaltung 12 die Spannung überprüft. Insbesondere werden die partiellen Spannungswerte von der Spannungsteilerschaltung, welche aus den Widerständen R1 und R2 besteht, mittels der analogen Schaltung 12 detektiert, um zu überprüfen, ob oder nicht die Spannung innerhalb des normalen Spannungsbereichs liegt. Wenn die Spannung gleich der normalen Spannung ist, schreitet die Steuerung weiter zu einem Schritt S12 zum Starten des Mikrocomputers (CPU) 11 in der Batteriegruppe 1.
In dem nächsten Schritt S13 wird der Zustand der AC-Stromquelle der Stromquellenschaltung 10, der Zustand des Personalcomputers (PC) als ein spezifisches Beispiel für die externe Einrichtung 9, d. h. der AC(Stromquelle)/PC(externe Einrichtung)-Status festgestellt, um fortzufahren mit einem Verzweigen in verschiedene Modi, abhängig von den auf diese Weise festgestellten AC- oder PC-Zuständen.
D. h., wenn der AC-/PC-Status, welcher herausgefunden worden ist, AC(Stromquelle)-aus und PC(externe Einrichtung)-aus (514) ist, schreitet die Steuerung weiter zu einem Schritt S15, um zu entziffern, ob oder nicht der Zustand "Strom-Tiefstand" existiert. Wenn das Ergebnis der Entscheidung JA ist (Strom- Tiefstand), ist die Operation beendet. Wenn das Ergebnis NEIN ist, schreitet die Steuerung weiter zu dem Warte- oder Standby-Modus 520. Wenn im Schritt S13 herausgefunden worden ist, dass der AC/PC-Zustand gleich AC(Stromquelle)-aus und PC(externe Einrichtung)-ein (516) ist, schreitet die Steuerung zu einem Entlademodus (530) weiter. Wenn in dem Schritt S13 herausgefunden worden ist, dass der AC-/PC-Zustand gleich AC(Stromquelle)-ein und PC(externe Einrichtung)-ein (517) ist, schreitet die Steuerung zu einem Hintergrundlademodus (S40). Wenn in dem Schritt S13 herausgefunden worden ist, dass der AC/PC-Zustand gleich AC(Stromguelle)-ein und PC(externe Einrichtung)-aus (518) ist, schreitet die Steuerung weiter zu einem schnellen Lademodus (S50).
Unter diesen Modi ist der Entlademodus (530) der Modus zum Betreiben der externen Einrichtung 9, wie z. B. des Personalcomputers, mittels der Batterie. Während dieses Modus sind sowohl die Schalter S1 und S2 eingeschaltet, um die Spannung der Zellen 5 in der Haupt-Batterieeinheit 4 zu detektieren (im Effekt der Zellen, welche parallel miteinander verbunden sind). Der Grund zur Detektion der Zellenspannung in der Haupt-Batterieeinheit ist, dass, da die Zellen entladen werden und die Spannung dadurch verringert wird, die Spannung überprüft wird, so dass in dem nächsten Schritt S32, die Spannungswerte in den Zellen 5 daraufhin überprüft werden, ob oder nicht diese Spannungswerte niedriger als eine vorgegebene Schwellenspannung, wie z. B. 2,75 V sind, welche den übermäßig entladenen Zustand repräsentiert.
Wenn der Spannungszustand in jeder Zelle 5 niedriger als der oben erwähnte Schwellenwert (2,75 V) wird, schreitet die Steuerung weiter zu dem nächsten Schritt S33, um einen Alarm auszugeben, dass der übermäßig entladene Zustand existiert und um zu veranlassen, dass die externe Einrichtung ihre Operation stoppt. In dem nächsten Schritt S34 wird überprüft, ob oder nicht die Spannung geringer als die Spannung ist, z. B. als 2,5 V, bei welcher ein Wiederaufladen unmöglich wird. Bis die Spannung erreicht ist, wird die Entladung fortgesetzt, während gleichzeitig der Alarm, welcher den übermäßigen Entladungszustand betrifft, ausgegeben wird, um die Verarbeitung für einen Datenschutz durch z. B. den Personalcomputer zu ermöglichen.
Wenn in dem Schritt S34 herausgefunden worden ist, dass die Spannung niedriger als die Spannung von 2,5 V ist, schreitet die Steuerung weiter zu dem Schritt S35, um den Zustand "Strom-Tiefstand" durchzusetzen. Die Schalter S1 und S2 werden beide ausgeschaltet, um die Stromzuführung an die externe Einrichtung 9 zu beenden.
Bei den oben erwähnten verschiedenen Modi ist die Operation in dem Gewichtungsmodus 520 die gleiche wie jene für den Entlademodus 530. Jedoch, da die externe Einrichtung 9 abgeschaltet worden ist, ist der Entladestrom extrem niedrig. Da die Operationsschritte 521, 522, 523, 524 und 525 in dem Gewichtungsmodus 520 den Operationsschritten 531, 532, 533, 534 und 535 entsprechen, erfolgt der Übersicht wegen keine Erklärung.
Der Hintergrund-Lademodus S40, welcher eingestellt wird, wenn AC (Stromquelle)-ein ist und PC (externe Einrichtung)-ein ist (517), wird im Zusammenhang mit dem Flussdiagramm von Fig. 4 und dem Ladeübergangs- oder Ladeprozessdiagramm von Fig. 5 erklärt.
Der Hintergrund-Lademodus, welcher eingestellt wird, wenn der AC/PC-Zustand gleich AC(Stromquelle)-ein und PC(externe Einrichtung)-ein ist, ist der Modus, in welchem die Haupt- Batterieeinheit 4 der Batteriegruppe 1 während der Zeit geladen wird, in welcher die externe Einrichtung 9 angeschaltet ist, und der Strom von der Stromquellenschaltung 10 an die externe Einrichtung 9 geliefert wird. Während des Hintergrund- Lademodus wird der restliche geringe Strom (Hintergrundstrom), welcher von der Stromquellenschaltung 10 an die externe Schaltung 9 geliefert wird, verwendet, um den Ladevorgang durchzuführen.
Während des Hintergrund-Lademodus S40 wird das Niedrigstrom- Laden, wie mittels eines Schritts S41 gezeigt ist, für die erste Periodenstufe PA durchgeführt. Das Niedrigstrom-Laden ist ein derartiges Laden, bei welchem der Schalter S4 mit einer voreingestellte Frequenz unter Steuerung des Mikrocomputers (CPU) 11 umgeschaltet wird, um zu bewirken, dass der voreingestellte niedrige Strom (Hintergrundstrom) zum Laden durch die Haupt-Batterieeinheit 4 fließt. Dieser niedrige Strom oder Hintergrundstrom ist der Reststrom, welcher gleich dem maximal zuführbaren Strom für die Stromquellenschaltung 10, minus dem maximalen Strom, welcher durch die externe Einrichtung 9 verbraucht wird, ist, und er beträgt 1/5 bis 1/10, z. B. 1/8, des gewöhnlichen Ladestroms. Dieser Strom ist bei der vorliegenden Ausführungsform annähernd gleich 0,5 A. Wenn das Laden innerhalb eines Bereichs durchgeführt wird, in welchem dieser kleine Stromwert nicht überschritten wird, wird es keine Schwierigkeit geben, selbst wenn der von der externen Einrichtung 9 verbrauchte Strom maximal wird.
Die Schaltfrequenz kann z. B. in der Größenordnung von 20 kHz liegen. Es wird jedoch bevorzugt, die Schaltfrequenz oder die Impulsweite zu steuern, um den Ladestrom mit der Hilfe der sog. DC-Chopperkonfiguration auf den oben erwähnten kleinen Stromwert von 0,5 A zu stabilisieren.
Dieses Niedrigstrom-Laden wird fortgesetzt bis in einem Schritt S42 bestimmt wird, dass die Zellspannung eine voreingestellte Schwellenspannung Tv1 überschritten hat. Der Schwellenwert TV1 wird z. B. auf 3,5 V bis 4,0 V eingestellt.
Wenn in dem Schritt S42 bestimmt worden ist, dass die Zellenspannung den Schwellenwert Tv1 überschritten hat, schreitet die Ladeperiode weiter zu einer zweiten Periodenstufe PC, in welcher in einem Schritt S43 das Laden mit konstanter Spannung durchgeführt wird. Dieses Laden mit konstanter Spannung wird unter einer konstanten Spannung durchgeführt, z. B. in einem im wesentlichen konstanten Spannungsbereich von ungefähr 8,2 V bis zu einer Spannung bei vollständiger Ladung von 8,4 V ± 0,2 V, wobei der Schalter S4 in dem eingeschalteten Zustand gehalten wird. Der Ladestrom zu dieser Zeit ist gekennzeichnet, dass er den oben erwähnten geringen Strom oder den Hintergrundstrom überschreitet. Dies kann durch das Voreinstellen der Bedingung des Übergangs von der Periode PA zu der Periode P0, wie z. B. durch den Schwellenwert TV1 der Zellenspannung, in einer derartigen Art und Weise erreicht werden, dass der Ladestrom auf einen Wert heruntergedrückt wird, welcher kleiner als der Hintergrundstrom ist, selbst wenn der Schalter S4 andauernd in dem eingeschalteten Zustand gehalten wird.
Selbst wenn als ein Ergebnis des Ladens mit konstanter Spannung herausgefunden wird, dass der Ladestrom I kleiner als ein voreingestellter Stromwert, z. B. als 150 mA ist, schreitet die Steuerung weiter zu einem Schritt S45a, um z. B. einen 30- Minuten-Timer zu starten. Es wird dann in einem Schritt S45b überprüft, ob oder nicht die Zeitperiode von 30 Minuten verstrichen ist. Nach dem Verstreichen der 30-Minuten-Periode schreitet die Steuerung weiter zu dem nächsten Schritt S46. Dieses 30-Minuten-Laden wird als ein Laden zur Sicherheit bestimmt. D. h., das Laden wird weiterhin für 30 Minuten fortgesetzt, selbst wenn der Ladestrom niedriger als 150 mA wird, bevor der Timer ausläuft.
In dem nächsten Schritt S46 werden der Schalter S4 und die Spannung von jeder Zelle in der Haupt-Batterieeinheit 4 überprüft, bevor die Steuerung weiter zu einem Schritt S47 schreitet. In dem Schritt S47 wird überprüft, ob oder nicht die Spannungsdifferenzen zwischen den Zellenspannungen, d. h. die Spannungsschwankungen, 0,2 V überschreiten. Wenn das Ergebnis dieser Entscheidung NEIN ist, schreitet die Steuerung zu einem Schritt S48. Wenn die Entscheidung JA ist, schreitet die Steuerung weiter zu einem Schritt S49.
In dem Schritt S48 kehrt die Steuerung nach einer Standby- Periode von z. B. 12 Stunden zu dem Schritt S41 zurück, welcher der erste Schritt des vorhandenen Hintergrund-Lademodus ist. Diese Standby-Periode entspricht der Periode PD, während der Zeitperiode, während welcher die Steuerung zu dem Schritt S41 zurückkehrt, um die Ladung entsprechend der Ergänzungs- Ladeperiode PE zu bewirken. Dieses Ergänzungsladen bedeutet das Laden zum Aufbessern des selbsttätigen Entladens. Durch automatisches Wiederholen der Ladeoperation mit einem Intervall von 12 Stunden wird ein optimaler Ladespannungszustand zu allen Zeiten aufrechterhalten.
In einem Schritt S49 wird, da die Spannungsdifferenz zwischen den Zellenspannungen 0,2 V oder höher ist, die Zelle, welche die maximale Spannung zeigt, entladen. Wenn die gleiche Spannung erreicht ist, kehrt die Steuerung zu dem Schritt S41 zurück, um den Ladevorgang wieder zu initiieren. Dieses realisiert die Funktion der Aufrechterhaltung der vollen Ladung während des Aufrechterhaltens des optimalen Spannungsgleichgewichts zwischen den Zellen der Haupt-Batterieeinheit 4 (Zellengleichgewicht).
Der Schnell-Lademodus S50, welcher eingerichtet wird, wenn der AC(Stromquelle)/PC(externe Einrichtung)-Zustand dahingehend entschieden wird, dass AC (Stromquelle)-ein ist und PC (externe Einrichtung)-aus ist (518), wird im Zusammenhang mit dem Flussdiagramm von Fig. 6 und dem Ladedurchlaufsschema (Ladeprozessdiagramm) von Fig. 7 beschrieben.
Der Schnell-Lademodus ist ein derartiger Modus, bei welchem die Haupt-Batterieeinheit 4 der Batteriegruppe 1 geladen wird, wenn die externe Einrichtung 9 abgeschaltet ist und der Strom von der Stromquellenschaltung 10 nicht der externen Einrichtung 9 zugeführt wird.
Während des Schnell-Lademodus S50 ist die erste Periodenstufe PA die Periode, während welcher das Niedrigstrom-Laden, welches in einem Schritt S51 aufgezeigt ist, durchgeführt wird. Das Niedrigstrom-Laden ist ähnlich der Operation in dem Schritt S41 des Hintergrund-Lademodus, d. h. es wird veranlasst, dass durch Umschalten des Schalters S4 mit einer voreingestellten Frequenz unter Steuerung durch den Mikrocomputer (CPU) 11 der voreingestellte niedrige Strom durch die Haupt- Batterieeinheit 4 fließt. Dieser geringe Strom kann z. B. 1/8 des gewöhnlichen Ladestroms oder ungefähr 0,5 A betragen und ist in dem hier beschriebenen Fall gleich 0,5 A, während die Schaltfrequenz in der Größenordnung von z. B. 20 kHz liegt.
Die Operation des Niedrigstrom-Ladens in dem Schritt S51 des Schnell-Lademodus S50 prüft auf mögliche Ungewöhnlichkeiten der Haupt-Batterieeinheit 4, wie z. B. Kurzschluss oder offener Stromkreis. Der Ladezustand der Haupt-Batterieeinheit 4 wird für jede Zelle geprüft, eigentlich für jede Gruppe der parallel verbundenen Zellen, welche die Haupt-Batterieeinheit 4 bilden. Detaillierter, es wird überprüft, ob während des Niedrigstrom-Ladens für eine voreingestellte Zeitperiode, z. B. für eine Stunde, jede Zelle eine voreingestellte Spannung, wie z. B. 3,0 V, erreicht, welche niedriger als die Spannung bei vollständiger Ladung von z. B. 4,2 V ist.
Insbesondere wird ein Ein-Stunden-Timer in einem Schritt S52 gestartet, und es wird in dem nächsten Schritt S53 überprüft, ob jede Zellenspannung größer als 3,0 V ist. Wenn das Ergebnis dieser Entscheidung NEIN ist, schreitet die Steuerung zu einem Schritt S54, um zu bestimmen, ob die Zeit von einer Stunde verstrichen ist. Wenn das Ergebnis des Schritts S54 NEIN ist, kehrt die Steuerung zu dem Schritt S53 zurück, und, wenn das Ergebnis JA ist, schreitet die Steuerung zu einem Schritt S55 weiter, um einen Alarm auszugeben, dass in der Batterie eine Störung vorliegt. Das ist der Fall, wenn eine oder mehrere Zellen, in welcher nach dem Niedrigstrom-Laden für eine Stunde die Spannung von 3,0 V nicht erreicht ist, so dass die Steuerung zu dem Schritt S55 weiterschreitet. Der Schnelllade-Modus wird beendet wenn es so erforderlich ist, nachdem ein Alarm ausgegeben worden ist, um zu bewirken, dass die Batterie sich in einem Störungszustand befindet, wie oben erwähnt worden ist.
Wenn das Ergebnis der Entscheidung in dem Schritt S43 JA ist, d. h. wenn jede Zellenspannung 0,3 V überschreitet, schreitet die Steuerung weiter zu einem Schritt S56, um ein Laden mit einem konstanten Strom für die Periode PB als einen zweiten Schritt des Schnelllade-Modus S50 auszuführen. Während dieses Ladens mit konstantem Strom sind die Schalter S1 und S2 eingeschaltet und die Zellen der Haupt-Batterieeinheit 4, spezieller jede Gruppe der parallel miteinander verbundenen Zellen, werden mit einem voreingestellten Strom, z. B. dem Strom von 4 A, geladen. Während dieser Zeit steigt die Ladespannung der Haupt-Batterieeinheit 4 schnell. Wenn die Spannung nahe bei der Spannung, welche nahe der Spannung für eine vollständige Ladung, wie z. B. 8,2 V liegt, erreicht ist, schreitet die Ladeperiode weiter zu der folgenden dritten Periode P0 in einem Schritt S57, und es wird ein Laden mit konstanter Spannung ausgeführt. Dieses Laden mit konstanter Spannung wird ausgeführt mit einer im wesentlichen konstanten Spannung von z. B. 8,2 V bis zu einer Spannung für ein vollständiges Laden von 8,4 V ± 0,2 V.
Wenn als ein Ergebnis des Ladens mit konstanter Spannung in einem Schritt S58 herausgefunden worden ist, dass der Ladestrom kleiner als z. B. 150 mA ist, schreitet die Steuerung weiter zu einem Schritt S59, um zu bewirken, dass z. B. ein 30-Minuten-Timer gestartet wird. Es wird in einem Schritt S60 überprüft, ob die Zeitperiode von 30 Minuten verstrichen ist. Wenn das Ergebnis JA ist, schreitet die Steuerung zu dem nächsten Schritt S61 weiter. Dieses 30-Minuten-Laden wird als ein Laden für die Sicherheit bezeichnet. D. h., das Laden wird für 30 Minuten weiterhin fortgesetzt, selbst wenn der Ladestrom geringer als 150 mA wird, bevor der Timer ausläuft.
In dem nächsten Schritt S61 werden die Schalter S1 und S2 ausgeschaltet, und es werden die Zellspannungen in der Haupt- Batterieeinheit 4 überprüft, bevor die Steuerung weiter zu einem Schritt S62 schreitet. In dem Schritt S62 wird überprüft, ob oder nicht die Spannungsdifferenzen zwischen den Zellspannungen, d. h. die Spannungsschwankungen, 0,2 V überschreiten. Wenn das Ergebnis dieser Entscheidung NEIN ist, schreitet die Steuerung weiter zu einem Schritt S63. Wenn das Ergebnis JA ist, schreitet die Steuerung weiter zu einem Schritt S64.
In dem Schritt S63 kehrt die Steuerung nach einer Standby- Periode von z. B. 12 Stunden zu dem Schritt S51 zurück, welcher der erste Schritt des vorhandenen Hintergrund-Lademodus ist. Diese Standby-Periode entspricht der Periode PD, während der Zeitperiode, während welcher die Steuerung zu dem Schritt S51 zurückkehrt, um das Laden entsprechend der Ergänzungs- Ladeperiode PE zu bewirken. Diese Ergänzungsladung bedeutet das Laden zur Kompensierung der spontanen Entladung. Durch automatisches Wiederholen der Ladeoperation mit einem Intervall von 12 Stunden kann ein optimaler Ladespannungszustand zu allen Zeiten aufrechterhalten werden.
In einem Schritt S64 wird, da die Spannungsdifferenzen zwischen den Zellenspannungen gleich 0,2 V oder höher ist, die Zelle, welche die maximale Spannung zeigt, entladen. Wenn die gleiche Spannung erreicht ist, kehrt die Steuerung zu dem Schritt S51 zurück, um das Laden wieder zu initiieren. Dies realisiert die Funktion des Erzielens eines vollen Ladungszustands während der Aufrechterhaltung des optimalen Spannungsgleichgewichts zwischen den Zellen der Haupt-Batterieeinheit 4 (Zellengleichgewicht).
Während der Periode des Standby-Zustands, welcher nach dem Ende des Hintergrund-Ladens oder des Schnell-Ladens erfolgt, wie z. B. der Periode PD, welche in den Fig. 5 und 7 gezeigt ist, wird der Schalter S2 zum Umschalten eingeschaltet. Auf diese Weise kann, selbst wenn die Stromquellenschaltung 10 abrupt abgeschaltet wird, der Entladestrom der externen Einrichtung 9 über den Schalter S2 und die Diode D3 unverzüglich zugeführt werden, d. h. ohne auf die Entscheidung angewiesen zu sein, welche von dem Mikrocomputer 11 ausgegeben wird, um das Auftreten von Schwierigkeiten zu verhindern, welche durch das Fehlen der Stromversorgung verursacht werden, wie z. B. eine Datenzerstörung.
Bei der oben beschriebenen Batteriegruppe wird die Steuerungsschaltung, welche bisher in dem Ladegerät oder der externen Einrichtung vorgesehen war, zur Vereinfachung des Ladegeräts oder der externen Einrichtung in der Batteriegruppe vorgesehen und zur Verringerung der Größe und der Kosten der Batteriegruppe.
Da für die Operation der Steuerungsschaltung die Lade- und Entladeoperationen auf der Basis des Ladeübergangs-Diagramms oder des Ladeprozess-Diagramms durchgeführt werden, so dass die Lade- und Entladeoperationen den Charakteristiken der Sekundärbatterie in der Batteriegruppe angepasst ausgeführt werden können, kann die Ladespannung in jeder Zelle laufend in dem normalen Zustand aufrechterhalten werden.
Daneben können, da die Lade- und Entladezustände von einer Zelle zur anderen festgestellt werden können, die Zellzustände schnell festgestellt werden, und auf diese Weise können ungewöhnliche Zustände, wie z. B. der Ungleichgewichtszustand, ein übermäßig hoher Ladezustand oder ein übermäßig großer Entladezustand schnell und leicht festgestellt werden.
Zusätzlich, da die Batteriegruppe nun die Funktion der Detektion der Eingangsspannung von dem Ladegerät aufweist, wird es für die Batteriegruppe möglich, die Spannung, welche eine andere als die Ladespannung der Batteriegruppe ist, festzustellen, um eine Zerstörung der Zellen, welche die Sekundärbatterie der Batteriegruppe bilden, zu verhindern.
Während der oben beschriebenen Lade-/Entladeoperationen, einschließlich des oben erwähnten Gewichtungsmodus, wie er in Verbindung mit den Fig. 3 bis 7 erklärt worden ist, werden die Lade- und Entladeoperationen der Haupt-Batterieeinheit 4 fortwährend mittels des Mikrocomputers 11 und der analogen Schaltung 12 von Fig. 2 überwacht. Die Information bezüglich der Zustände innerhalb der Batteriegruppe 1 während der Lade- und Entladeoperationen und die Anforderung von der externen Einrichtung 9 werden über den externen Steuerungsanschluss 8 zwischen dem Mikrocomputer 11 und der externen Einrichtung 9 ausgetauscht. Die Funktion des Austauschens der Information (Kommunikation) wird nachstehend erklärt.
Die Kommunikation über den externen Steuerungsanschluss 8 der Batteriegruppe der vorliegenden Ausführungsform erfolgt mittels des asynchronen Vollduplex-Kommunikationssystems, bei welchem übertragene Daten eine Fehlerprüffunktion aufweisen und auf 8 Bit als eine Einheit basieren. Die Start- und Stoppbits sind jeweils 1 Bit und die X-EIN/X-AUS-Funktionen dienen zum Austausch von Synchronisationsimpulsen. Der Standard für die Kommunikation kann, wenn es erforderlich ist, verändert werden.
Spezielle Beispiele von Daten, welche von der externen Einrichtung 9, wie z. B. einem Personalcomputer, an den Mikrocomputer 11 in der Batteriegruppe 1 übertragen werden, enthalten die Operations(OP)-Codes, wie sie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt sind: TABELLE 1
Bei den OP-Codes, welche in der Tabelle 1 gezeigt sind, werden die oberen und unteren vier Bits von jedem 8-Bit-Wort mittels einer hexadezimalen Notation dargestellt. Die Inhalte der Kommunikation sind grob in mindestens vier Arten der Kommunikation klassifiziert, welche die intrinsische Informationsanforderung, die Statusanforderung, der Befehl und die Deklaration sind. Die Tabelle 1 gibt außerdem Beispiele der OP-Codes für eine Wiederanforderung und Bestätigung.
Unter den Details der intrinsischen Informationsanforderung gibt es z. B. jene OP-Codes, welche zur Anfrage nach den Modellnummern (model No), welche zu der Batteriegruppe passen, nach der Version, nach der Zellkonfiguration, nach dem Typ und nach den Händlern verwendet werden. Unter den Punkten für die Statusanfrage gibt es jene OP-Codes, welche zur Anfrage bezüglich der maximalen Kapazität (full capacity), der augenblicklichen Kapazität (get capacity), der Anzahl der Ladevorgänge (get cycle Nos), der augenblicklichen Kapazität (get voltage) oder des augenblicklichen Stroms (get current) verwendet werden, und diese OP-Codes werden zur Anfrage bezüglich der Zellspannungen (get volt. cell 1, ...) verwendet. Unter den Punkten der Befehle gibt es OP-Codes, welche zum Neustarten des Mikrocomputers 11 oder zum Einstellen verschiedener Schwellenspannungen für Alarme, welche eine übermäßige Entladung (set tresh 1, ...), betreffen, verwendet. Unter den Punkten der Erklärung gibt es OP-Codes, welche zum Einstellen des Status der Batteriegruppe 1 von der externen Einrichtung β verwendet werden, wie z. B. sync und async.
Die oben genannte Tabelle 1 zeigt spezielle Beispiele der Zuweisung der OP-Codes zu dem Teil von 256 8-Bit-Wörtern, in welchen die oberen vier Bits 1 h bis 4h sind, wobei h kennzeichnet, dass die Nummer hexadezimal ist, und außerdem spezielle Beispiele der Zuweisung der OP-Codes von Wiederanforderung (repeat) und Bestätigung (acknowledge) von FEh und FFh. Alle optionalen OP-Codes können außerdem dem Teil, welcher ein anderer als der oben definierte Teil ist, zugewiesen werden.
Speziell sind die OP-Codes, welche in Tabelle 1 gezeigt sind, jene, welche von dem Anwender verwendet werden, wenn er mit der Batteriegruppe über die externe Einrichtung 9 kommuniziert. Zusätzlich können die OP-Codes für die Hersteller, um Einstellungen vorzunehmen und zum Testen der Batteriegruppe 1, dem Teil der 256 Wörter mit den oberen vier Bits von 8 h bis Ah zugewiesen werden.
Spezielle Beispiele der Datencodes, welche von dem Mikrocomputer 11 in der Batteriegruppe 1 zu der externen Einrichtung 9, wie z. B. dem Personalcomputer, übertragen werden, als Antwort auf die OP-Codes, welche von außen in die Batteriegruppe 1 übertragen worden sind, sind in Tabelle 2 gezeigt. TABELLE 2
Es wird Bezug auf Tabelle 2 genommen, in welcher die Wörter 00h bis EFh, in welchen h kennzeichnet, dass die Nummer eine hexadezimale Nummer ist, die entsprechenden Werte von 0 bis 239 der Dezimalzahl (laio und 239io) repräsentieren. Die festgelegten Inhalte der Kommunikation sind den Codes F0h bis FFh zugewiesen. Z. B. ist die Begrüßung beim Starten des Mikrocomputers (good morning) F0h zugewiesen, die Meldung, dass die drei Niedrigspannungs-Schwellenwerte erreicht worden sind (low battery 0, low battery 1 und low battery 2) sind jeweils Flh, F2 h und F3 h zugewiesen. Die Meldung, dass sich die Batterie in einem Störungszustand (battery failure) befindet, ist F4h zugewiesen, und die Meldung, dass die Batterie ihr Ende (end of battery) erreicht hat, ist F5 h zugewiesen. Diese Meldungen werden synchron mit den Anforderungszeittakten von der externen Einrichtung 9 ausgegeben. Wenn jedoch der Zustand des Mikrocomputers 11 asynchron (async) mittels des OP-Codes für die Erklärung für eine Asnychronität (44h), welche von der externen Einrichtung 9 übertragen worden ist, eingestellt worden ist, können die oben genannten Meldungen außerdem auch asynchron gesendet werden, d. h. ohne Bezug auf die Anforderungen von der externen Einrichtung 9. Die Anforderung für eine wiederholte Übertragung (resend) und die Meldung dass die Übertragungsdaten fehlerhaft sind oder nicht dem Standard entsprechen (illegal) sind jeweils F6 h und F7 h zugewiesen, während die Bestätigung, dass Daten von der externen Einrichtung 9 empfangen worden sind (acknowledge) FFh zugewiesen sind.
Die oben genannten drei Spannungs-Schwellenwerten, Low Battery 0, Low Battery 1 und Low Battery 2, entsprechen jeweils einer Spannung, für welche ein Neustart nach dem Ausschalten unmöglich wird, einer Spannung zur Anweisung der Übertragung der Speicherinformation der externen Einrichtung 9 auf eine Festplatte oder dgl., und einer Spannung zur Anweisung der Beendigung der Übertragung von der Speicherinformation von der externen Einrichtung 9 zu der Festplatte oder dgl. Nachstehend wird ein spezielles Beispiel der Kommunikation zwischen der externen Einrichtung 9, wie z. B. einem Personalcomputer, und dem Mikrocomputer 11 in der Batteriegruppe 1 erklärt.
Wenn 10 h von der externen Einrichtung 9 (Host-Seite) als ein OP-Code zur Anforderung für die Modellnummer der Batteriegruppe (model No) gesendet wird, wird der Datencode von 0Ah (10&sub1;&sub0;) von dem Mikrocomputer 11 der Batteriegruppe 1 zurückgeschickt. Die externe Einrichtung 9 (Host-Seite), bei welcher die Modellnummer der angeschlossenen Batteriegruppe vorher registriert worden ist, entscheidet, ob oder nicht die zurückgesandte Batteriegruppen-Nummer richtig ist. Wenn herausgefunden wird, dass die zurückgesandte Batteriegruppen-Nummer nicht geeignet ist, schreitet die Steuerung zu der Operation der Kennzeichnung des Fehlens der Batterie oder der Beendigung der Lade-/Entladeoperation. Wenn die Entscheidung gegeben wird, dass eine Eignung (Verbindungsfähigkeit) vorliegt, können die Version, die Zellenkonfiguration, der Typ oder der Verkäufer als Bedingungen verwendet werden.
Das Einstellen der Warnungsspannung für die Entladungseinstellung kann abhängig von der Leistung, welche von der externen Einrichtung verbraucht wird, ausgewählt werden. Die Einstellung bezüglich der drei Arten der Spannungs-Schwellenwerte kann durch Übertragung irgendeines der Einstellbefehle von den Schwellenspannungen 31 h bis 3Ah als die OP-Codes von der externen Einrichtung 9 (Host-Seite) zu dem Mikrocomputer 11 der Batteriegruppe 1 ausgewählt werden. Die 10 Sätze von jedem der drei Arten der Spannungs-Schwellenschaltungen sind vorher in Verbindung mit den 10 Schwellenspannungs-Einstellungsbefehlen eingestellt worden. Es ist Angelegenheit der externen Einrichtung 9, einen der Sätze der Schwellenspannungen auszuwählen.
Da für die maximale Kapazität (full capacity), die aktuelle Kapazität (get capacity), die Anzahl der Ladungsvorgänge (get circle No), der augenblicklichen Spannung (get voltage), des aktuellen Stroms (get current) und für die Spannungen der jeweiligen Zellen (get volt.cell 1) als die OP-Codes für die Zustands-Anfragen die jeweiligen OP-Codes von der externen Einrichtung 9 (Hast-Seite) an den Mikrocomputer 11 der Batteriegruppe 1 übertragen werden, werden jeweilige Werte von dem Mikrocomputer 11 an die externe Einrichtung 9 zurückgesandt werden. Die Kapazitäten der Haupt-Batterieeinheit 4 (maximale Kapazität und die augenblickliche Kapazität) werden mit einer hohen Genauigkeit unter Verwendung von Strom, Spannung, Temperatur und dem inneren Widerstand berechnet.
Daneben werden Anfragen oder Einstellungen von der externen Einrichtung 9 (Host-Seite) an die Batteriegruppe 1 vorgenommen und eine Vielfalt von Steuerungsoperationen werden auf der Basis von Beurteilungen der Antworten, welche von der Batteriegruppe 1 ausgegeben worden sind, ausgeführt.
Fig. 8 zeigt in einem Blockschaltbild eine Schaltung der Batteriegruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ihre periphere Schaltung.
In Fig. 8 ist eine analoge Schaltung Ana äquivalent zu der analogen Schaltung 12 der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform, während FETs (Feldeffekttransistoren) Fc und Fd äquivalent den Schalters S1 und S2 von Fig. 2 sind, und ein Transistor TRS äquivalent zu dem Schalter S4 in Fig. 2 ist. Die Teile von Fig. 8, welche äquivalent jenen in Fig. 2 gezeigten sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die entsprechende Beschreibung wird der Übersicht halber fortgelassen oder vereinfacht.
In der Ausführungsform von Fig. 8 enthalten die Verbindungsanschlüsse der Batteriegruppe 1 zusätzlich zu einem negativen Anschluss 6, einem positiven Anschluss 7 und einem externen Steuerungsanschluss 8 (einen Ausgangsanschluss 851 und einen Eingangsanschluss 852 in Fig. 8), welche ähnlich jenen in Fig. 2 gezeigten sind, einen Batterie-Eingangsanschluss (Batt.EIN) 13, einen PC-Zustands-Eingangsanschluss 14 (Zustand der externen Einrichtung PC STS) und einen AC-Zustands-Eingangsanschluss 15 (Stromquellenzustand, AC STS).
Der Batterie-Eingangsanschluss (Batt.EIN) wird während des Ladens der Batteriegruppe 1 verwendet, um den Strom von der Stromquelle zu der Schaltung in der Batteriegruppe 1 über eine externe Verbindungseinrichtung zusätzlich zu dem Zuführen des Stroms über eine Stromquellen-Leitung in der Haupt-Batterieeinheit 4 zuzuführen. An diesem Zweck sind die Batterieeingangs-Anschlüsse (Batt.EIN) der externen Einrichtung 9 und der Stromquellenschaltung 10 jeweils mit der positiven Seite der Stromquellen-Leitungen in der externen Einrichtung 9 und der Stromquellenschaltung 10 verbunden. Bei diesem Aufbau wird, wenn der negative Anschluss 6 oder der positive Anschluss 7 der Batteriegruppe 1 von außen kurzgeschlossen werden oder mit den nicht erlaubten Stromquellenanschlüssen verbunden werden, die Schaltungsanordnung in der Batteriegruppe 1 nicht betätigt, so dass keine fehlerhaften Wirkungen erzeugt werden.
In der externen Einrichtung 9 ist ein Hauptgehäuse der externen Einrichtung PC, wie z. B. eines Personalcomputers, und ein Transistor TAC, welcher durchgeschaltet wird, wenn das Hauptgehäuse der externen Einrichtung PC eingeschaltet wird, vorgesehen. Die PC-Zustandsinformation PC STS von dem Transistor Tpc und die AC-Zustandsinformation AC STS von dem Transistor TAC werden jeweils an den Mikrocomputer (CPU) 11 über den PC- Zustandsanschluss 14 und über den AC-Zustandsanschluss 15 der Batteriegruppe 1 übertragen.
In der Batteriegruppe 1 sind ein Regler (Spannungs-Stabilisierungsschaltung) Reg und die analoge Schaltung Ana mit dem Batterie-Eingangsanschluss (Batt.EIN) 13 zur Zuführung des Stroms an diesen verbunden. Der Batterie-Eingangsanschluss 13 ist außerdem mit den Steuerelektroden der Feldeffekttransistoren Fc und Fd über einen Widerstand und eine Umschalt- Steuerungsschaltung 16 verbunden. Auf diese Weise sind, wenn die Batteriegruppe in der richtigen Lage geladen ist, beide Feldeffekttransistoren Fc und Fd durchgeschaltet, so dass der Strom von dem negativen Anschluss des Batterie-Hauptgehäuses 1 zu dem negativen Anschluss 6 der Batteriegruppe 1 zugeführt werden kann, selbst wenn der AC/DC-Umsetzer ADC der Stromquellenschaltung 10 abgeschaltet ist. Die stabilisierte Ausgangsspannung des Reglers Reg wird der CPU 11 zugeführt. Die analoge Schaltung Ana detektiert die Spannung für jede Zelle der Haupt-Batterieeinheit 4 und überträgt die detektierte Spannung an die CPU 11.
Der PC-Zustand (Zustand der externen Einrichtung PD STS) von dem Eingangsanschluss 14 und der AC-Zustand (Zustand der Stromquelle AC STS) von dem Eingangsanschluss 15 werden an die CPU 11 übertragen, wo die AC/PC-Zustandsdetektion wie im Schritt S13 des Flussdiagramms von Fig. 3 durchgeführt wird. Abhängig von dem detektierten AC/PC-Zustand wird irgendeine der Gewichtungsmodus-Operationen, der Entladungsmodus- Operationen, der Hintergrundmodus-Operationen und der Schnelllademodus-Operationen ausgeführt.
Während der Ausführung dieser Modi führt die CPU 11 Berechnungen auf der Basis der Zellspannungswerte von der analogen Schaltung Ana, der Lade-/Entlade-Stromwerte von dem Operationsverstärker OP1 und der Temperatur von einem Temperatursensor aus, um eine Spannung für einen gegebenen Stromwert zu finden, wie er aus dem laufenden aktuellen Spannungswert berechnet worden ist, oder um die Daten, wie z. B. eine Restkapazität oder die maximale Kapazität, zu finden. Daneben überträgt die CPU 11 notwendige Daten als Antwort auf die Anfragen, welche von der externen Einrichtung 9 getätigt worden sind. Es ist festzustellen, dass die Spannung für eine voreingestellte konstante Spannung gefunden wird, wie oben beschrieben worden ist, im Hinblick darauf, dass ein Spannungswert für größere Stromwerte niedrig ist, und wenn ein derartiger Spannungswert direkt für eine Unterscheidungsbedingung verwendet wird, ist es wahrscheinlich, dass es eine fehlerhafte Entscheidung gibt. Außerdem, da die vorliegende detektierte Spannung sich mit der Temperatur ändert, sollte diese in Abhängigkeit von den Temperaturcharakteristiken korrigiert werden. Daneben kann es außerdem beabsichtigt werden, die Restspannung oder die maximale Kapazität abhängig von dem Strom oder der Temperatur zu korrigieren.
Wie in Verbindung mit den Schritten 547 und 549 oder 562 und S64 der Flussdiagramme der Fig. 4 und 6 beschrieben worden ist, entlädt die Gleichgewichtsschaltung BAL die Zelle, welche die maximale Spannung zeigt, wenn die Differenz zwischen den Zellenspannungen 0,2 V überschreitet, um die Zellspannungen anzugleichen und um das Spannungsgleichgewicht von Zelle zu Zelle einzurichten. Zu diesem Zweck unterscheidet die CPU 11 die Zellspannungen, wie sie durch die analoge Schaltung Ana detektiert worden sind, und steuert die Gleichgewichtsschaltung Bal, wenn die Spannungsdifferenz 0,2 V überschreitet, um einen der Entladungsschalter der Zellen, welche die maximale Spannung zeigen, einzuschalten.
Jeder der Feldeffekttransistoren Fc und Fd, welche Lade- /Entlade-Steuerungsschalter sind, besitzt eine mittels der Umschalte-Steuerungsschaltung 16 spannungsgesteuerte Steuerelektrode, um an- oder ausgeschaltet zu werden. D. h., der Feldeffekttransistor Fc besitzt eine Steuerelektrode, welche mit dem Kollektor des Transistors Tc verbunden ist, während der Feldeffekttransistor Fd eine Steuerelektrode aufweist, welche mit dem Kollektor des Transistors Td verbunden ist, und es wird ein Steuersignal von der CPU 11 an die Bassisanschlüsse dieser Transistoren Tc und Td gelegt. Der Transistor Td besitzt eine Basis, welche mit dem Kollektor eines Transistors TAS verbunden ist, dessen Basis mit dem AC-Zustands-Eingangsanschluss 15 verbunden ist.
Außerdem ist, wie oben beschrieben worden ist, der Batterie- Eingangsanschluss 13 über einen Widerstand mit den Steuerelektroden der Feldeffekttransistoren Fc und Fd verbunden, so dass diese Feldeffekttransistoren Fc und Fd als Reaktion auf das Laden der Batteriegruppe 1 gesteuert werden, welches eine Reaktion auf das Anlegen der Spannung an den Batterie- Eingangsanschluss 13 ist.
Wenn die Batteriegruppe 1 in der richtigen Position eingelegt ist, sind die Transistoren Tc und Td ausgeschaltet und die Feldeffekttransistoren Fc und Fd sind beide eingeschaltet, so dass, wenn die Transistoren Tc und Td als Reaktion auf das Steuersignal von der CPU 11 eingeschaltet werden, der Feldeffekttransistor, welcher mit dem Transistor verbunden ist, welcher durchgeschaltet worden ist, ausgeschaltet wird. Es kann also der Fall eintreten, dass, wenn sowohl der Transistor Tc als auch der Transistor Td eingeschaltet sind, beide Feldeffekttransistoren Fc und Fd ausgeschaltet sind.
Der Transistor TAS in der Umschalte-Steuerungsschaltung 16 wird ein- und ausgeschaltet in Abhängigkeit von der Spannung an dem AC-Zustands-Eingangsanschluss 15. D. h., wenn die Stromquellenschaltung 10 eingeschaltet ist, ist der Transistor TAs in der Stromquellenschaltung 10 eingeschaltet, so dass die Spannung an dem Anschluss 15 auf einem niedrigen (L) Pegel liegt. Der Transistor Td wird ein- und ausgeschaltet in Abhängigkeit von dem Steuersignal von der CPU 11. Umgekehrt wird, wenn die Stromquellenschaltung 10 ausgeschaltet ist oder abgeklemmt ist, die Spannung an dem AC-Zustands-Eingangsanschluss 15 hoch (H). Auf diese Weise wird der Transistor TAS eingeschaltet, so dass die Basis des Transistors Td gezwungen wird, einen niedrigen Pegel anzunehmen und auf diese Weise wird der Feldeffekttransistor Fd eingeschaltet.
D. h., wenn während des oben erwähnten Hintergrund-Lademodus, wobei AC (Stromquelle) eingeschaltet ist, PC (externe Einrichtung) abgeschaltet ist, der Feldeffekttransistor Fd oder der Transistor Trs ausgeschaltet sind und die elektrische Verbindung von der Stromquellenschaltung 10 unterbrochen ist, die Stromquelle der externen Einrichtung 9, wie z. B. dem Personalcomputer 9, zeitweise unterbrochen wird, kann die Datenzerstörung oder eine ähnliche Schwierigkeit erzeugt werden. Aufgrund dieser Überlegung wird der Transistor TAS direkt mittels einer analogen Technik angeschaltet zum sofortigen Einschalten des Feldeffekttransistors Fd ohne das Warten auf die Entscheidung über den AC-Zustand, welcher von der CPU 11 abgegeben wird. Mit anderen Worten, wenn der Feldeffekttransistor Fd eingeschaltet wird auf der Basis der Entscheidung, welche durch die CPU 11 getroffen worden ist, wird die zeitliche Verzögerung, welche der Ausführung des Unterscheidungsprogramms entspricht, erzeugt, und eine Verzögerung wird bei der Stromzuführung aus der Haupt-Batterieeinheit 4 zu der externen Einrichtung 9 verursacht, so dass dort das Risiko der Unterbrechung der Stromzuführung für eine kurze Zeitperiode besteht. Mit der Anordnung von Fig. 8 wird der Feldeffekttransistor Fd gleichzeitig mit dem Wechsel bei dem AC-Zustand eingeschaltet, d. h. mit der minimalsten Verzögerung in der Reihenfolge der Transistor- Umschaltezeit zur Zuführung des Stroms unverzüglich von der Haupt-Batterieeinheit 4 an die externe Einrichtung 9, um das Entstehen einer Datenzerstörung oder einer ähnliche Schwierigkeit zu verhindern.
Obwohl die Feldeffekttransistoren Fc und Fd, welche Schalter zur Steuerung des Lade-/Entladevorgangs sind, bei der oben beschriebenen Ausführungsform mit der negativen Seite der Stromquellenleitung verbunden sind, können sie auch mit der positiven Seite der Stromquellenleitung verbunden sein. Die Anordnung der Umschalte-Steuerungsschaltung 16 kann in einer Weise konfiguriert sein, welche sich von der in den Zeichnungen gezeigten unterscheidet. Alternativ kann die Umschalte- Steuerungsschaltung 16 fortgelassen werden, so dass die Feldeffekttransistoren Fc und Fd auf der Basis eines Steuersignals, welches von der CPU 11 zugeführt wird, ein- und ausgeschaltet werden können. Zusätzlich kann außerdem der negative Anschluss der CPU 11 mit dem negativen Anschluss der Haupt- Batterieeinheit 4 verbunden sein.
Nachstehend wird eine weitere Modifikation der Batteriegruppe gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt.
Bei der vorhandenen Modifikation wird die Anordnung, welche in Fig. 2 gezeigt ist, oder die Anordnung, welche in Fig. 8 gezeigt ist, als die interne Anordnung der Batteriegruppe angewendet. Die Kommunikationsfunktion, welche bei der vorliegenden Ausführungsform mit der Hilfe des externen Steueranschlusses 8 durchgeführt wird, wird mittels des asynchronen Vollduplex-Kommunikationssystems erzielt. Die Daten, welche übertragen werden, basieren auf acht Bits als eine Einheit und sie besitzen eine Fehlerprüffunktion. Das Startbit und das Stoppbit bestehen aus jeweils einem Bit. Für einen Quittungsbetrieb kommt die x-EIN/x-AUS-Funktion ins Spiel. Die Kommunikationsmittel können jedoch, wie gewünscht, modifiziert werden.
Das Datenformat zur Kommunikation zwischen der externen Einrichtung 9 und dem Mikrocomputer 11 erfolgt mittels des sog. Polling-Systems.
Gemäß dem Polling-System umfassen die Polling-Codes, die normalen Daten-Befehlscodes und die Fehler-Befehlscodes, im Gebrauch 256 Codes, welche mittels vier LSB-seitigen Bits und vier MSB-seitigen Bits gebildet werden, wie in Tabelle 3 gezeigt ist. Die in der Tabelle 3 eingetragenen Codes werden mittels Abkürzungen repräsentiert, welche in den Tabellen 4 bis 7 erklärt werden. TABELLE 3 TABELLE 4 TABELLE 5 TABELLE 6 TABELLE 7
In der Regel werden die Polling-Codes (00h bis 0Eh) von der externen Einrichtung 9 (Hast-Seite) zu dem Mikrocomputer 11 (Batterie-Seite) übertragen, wobei h kennzeichnet, dass die Zahl in einer hexadezimalen Notation dargestellt wird.
Als Antwort auf die Polling-Codes (00h bis 0Eh) von der externen Einrichtung 9 sendet der Mikrocomputer 11 zwei Bytes (DATA1 und DATA2) der normalen Nachrichtencodes (10 h bis EFh, 10 h bis EFh), so dass die externe Einrichtung 9 und der Mikrocomputer 11 die Zustände gegenseitig mit einem voreingestellten Zeitintervall jederzeit überwachen.
Wenn der Mikrocomputer 11 (Batterie-Seite) in einen ungewöhnlichen Zustand fällt, werden Fehler-Nachrichtencodes (F0h bis FFh) anstelle der normalen Nachrichtencodes (10 h bis EFh) übertragen, um die externe Einrichtung 9 von dem ungewöhnlichen Zustand des Mikrocomputers 11 (Batterie-Seite) in Kenntnis zu setzen. Die externe Einrichtung 9 (Host-Seite) kehrt zurück zu dem Polling-Code (FFh) zur Übertragung des Signals, welches anzeigt, dass die Stromabschaltung OK ist.
Der Polling-Code (00h bis 0Eh), der normale Nachrichtencode (10 h bis EFh) und die Fehler-Nachrichtencodes (F0h bis FFh) sind in den Tabellen 4 bis 7 dargestellt, und daher wird eine detaillierte Erklärung nicht gegeben.
Bei der Steuerung durch die externe Einrichtung 9 mittels der Kommunikationsfunktion und der Steuerung mittels des Mikrocomputers 11 mittels der Kommunikationsfunktion bei der vorliegenden Modifikation wird die Steuerung durch die externe Einrichtung 9 grob in die folgenden vier Arten von Steuerungsoperationen aufgeteilt.
Diese Steuerungsoperationen enthalten (1.) die Bestätigung der Batterie-Identifizierung (ID), welches der Polling-Code 01 h ist, (2.) Bestätigung der Batterieversion (Polling-Code 02 h), (3.) Batteriekapazität (Pollling-Codes 15 h bis 19 h) und (4.) Computerstörungen.
Bei den Fehlernachrichten während des Pollings gibt es jene für eine Über-Entladung (übermäßiger Entladungszustand) in der Haupt-Batterieeinheit 4 und Störungen in der Haupt-Batterieeinheit 4, wie z. B. Leerlauf oder Kurzschluss. Die externe Einrichtung 9 (Host-Seite), welche diese Fehlercodes empfängt, wird für eine Stromabschaltung vorbereitet oder fährt mit einer Stromabschaltung fort.
Die Polling-Codes von der externen Einrichtung 9 (Host-Seite) und die Kommunikation von dem Mikrocomputer 11 (Batterie- Seite) werden im Zusammenhang mit dem in Fig. 9 gezeigten Flussdiagramm erklärt.
Die externe Einrichtung 9 (Hast-Seite) sendet zuerst einen Polling-Code (01 h) an den Mikrocomputer 11 (Batterie-Seite), um im Voraus zu überprüfen, ob oder nicht die Batterie-ID für die externe Einrichtung 9 passend ist.
Die Batterie-ID ist vorher sowohl in der externen Einrichtung 9 als auch in dem Mikrocomputer 11 der Haupt-Batterieeinheit 4, welche in der Batteriegruppe 1 vorgesehen ist, registriert.
Entsprechend ist es durch das Vorsehen einer Vielzahl von Batterie-Ids im Voraus möglich, für die externe Einrichtung 9 (Host-Seite) eine Unterscheidung der geladenen Batteriegruppe 1 durch Vergleich mit der Batterie-ID, wie sie aus dem Mikrocomputer 11 der Batteriegruppe 1 ausgelesen worden ist, zu treffen.
In dem Falle einer Nichtübereinstimmung der Batterie-ID wird eine Kennzeichnung "Batterie defekt" ausgeführt und die externe Einrichtung 9 (PC) wird abgeschaltet, um die Lade- /Entladeoperationen mittels der Schritte 570 bis zu dem Schritt S73 zu beenden.
Wenn herausgefunden worden ist, dass die Batterie-ID für die externe Einrichtung 9 geeignet ist, sendet der Mikrocomputer 11 (Batterie-Seite) eine Bestätigungsantwort (FFh).
Wenn die Batterieversion nicht korrekt ist, d. h. wenn es eine alte Versionsnummer ist, mangelt es bezüglich des geladenen Zustands der Haupt-Batterieeinheit an Zuverlässigkeit. Daher wird die Anzeige "Batterie defekt" vorgesehen und die externe Anordnung 9 (PC) wird abgeschaltet, um die Entladeoperation von dem Mikrocomputer 11 mittels der Schritte 574, 571, 572 und 573 in dieser Reihenfolge zu beenden.
Wenn die Batterieversion der Version, welche vorher in der externen Einrichtung 9 eingestellt worden ist, entspricht, dann wird eine Überprüfung der Ladespannungen der Zellen, welche die Haupt-Batterieeinheit bilden, vorgenommen. D. h. es wird festgestellt, ob oder nicht der Ladespannungszustand der Haupt-Batterieeinheit 4 geringer als ein voreingestellter Wert ist. Zusätzlich wird eine Feststellung der Ladespannungen der Zellen, welche die Haupt-Batterieeinheit 4 bilden, vorgenommen.
D. h., die Überprüfung der Spannungszustände der Zellen kann ausgeführt werden durch das Aussenden der Polling-Codes (05 h, 06 h, 07 h, 08 h und 09 h), welche in Tabelle 4 gezeigt sind, wobei als Reaktion auf diese die Spannungszustände der Zellen, welche mit den Polling-Codes verknüpft sind, von dem Mikrocomputer 11 (Batterie-Seite) zurückgeschickt werden.
Spezieller Ausgedrückt, der Mikrocomputer 11, welcher diese Polling-Codes (05 h, 06 h, 07 h, 08 h und 09 h) empfängt, weist die analoge Schaltung 12 an, die Spannungszustände der Zellen, welche die Haupt-Batterieeinheit 4 bilden, zu überprüfen. Die analoge Schaltung 12 stellt dann die Spannungszustände der Zellen, welche die Haupt-Batterieeinheit 4 bilden, fest, wobei die detektierten Spannungszustände an den Mikrocomputer 11 zurückgeführt werden. Es ist auch möglich, die Information über die Zellen, welche im Voraus in dem Mikrocomputer 11 bereit gehalten worden ist, über die analoge Schaltung 12 zu bekommen.
Wenn die Spannungszustände der Zellen der Haupt-Batterieeinheit 4, welche auf diese Weise zurückgesandt worden sind, normal sind, z. B. wenn der Polling-Code 05 h oder 06H beträgt, werden jeweils normale Daten-Befehlscodes 40 h bis 5Fh oder normale Daten-Befehlscodes 60 h bis 7Fh zurückgeschickt.
Wenn die Zellzustände außergewöhnlich sind, werden Fehler- Befehlscodes F3 h bis F7 h, wie sie in Fig. 7 gezeigt sind, zurückgeschickt. Z. B. werden die Fehlercodes F3 h oder F4h jeweils für die Polling-Codes 05 h oder 06 h zurückgeschickt.
Entsprechend wird, sollten jeweils die Fehler-Befehlscodes F3 h bis F7 h von dem Mikrocomputer 11 (Batterie-Seite) zurückgeschickt worden sein, als Reaktion auf die Polling-Codes 05 h bis 09 h, der "Über-Entladungs"-Zustand mittels eines verknüpften Transistors angezeigt und die externe Einrichtung 9 wird abgeschaltet, um die Entladung von der Batteriegruppe 1 mittels der Schritte S75 bis S78 zu beenden.
Wenn die Ladespannungen der Zellen normal sind, wird als Reaktion auf die Polling-Codes 05 h bis 09 h, die Ladespannung der Haupt-Batterieeinheit 4 mittels der Spannungskapazitätsberechnung berechnet, um die "Kapazität" mittels der Schritte 575, S79 und S80 in dieser Reihenfolge anzuzeigen.
Die Batteriezustände können bei der vorliegenden Ausführungsform durch Polling mit einem Intervall von annähernd einer Sekunde detektiert werden.
Der Polling-Code 04h wird zu dem Mikrocomputer 11 (Batterie- Seite) übertragen, um eine Fehlerüberprüfung vorzunehmen. Wenn es einen Batteriedefekt gibt, wird ein Fehlercode (F0h bis F7 h) an die externe Einrichtung 9 ausgesendet und die Entlandung von der Batteriegruppe 1 wird beendet.
Die Störungen, für welche die Kennzeichnung "Batterie defekt" erfolgt, enthalten (1.) einen übermäßigen Entladungszustand der Haupt-Batterieeinheit 4 (Code F0h), (2.) die Ladungszustände in dem Ladungsmodus, in dem Entladungsmodus und in dem Hintergrund-Lademodus, wobei keine normale Kurve in den jeweiligen Stufen (während der oben erwähnten Zeitperioden PA, PB, P0 und PD), wie in den Fig. 5 und 7 gezeigt ist, dargestellt ist, (3.) die Haupt-Batterieeinheit 4 ist kurzgeschlossen, (4.) die Haupt-Batterieeinheit befindet sich im Leerlauf, (5.) es erfolgt keine Reaktion von der Haupt-Batterieeinheit 4 (Kontaktfehlerstatus) und (6.) die Zellen der Haupt-Batterieeinheit sind dahingehend detektiert worden, dass Außergewöhnlichkeiten vorliegen.
Diese Störungen werden bei der vorliegenden Ausführungsform mittels Polling in einem Intervall von annähernd einer Sekunde detektiert.
Wenn es keine Störung bezüglich der Batterie gibt, werden die Polling-Operationen zwischen der externen Einrichtung 9 (Host- Seite) und dem Mikrocomputer 11 (Batterie-Seite) zur Überwachung während der gesamten Zeit ausgeführt. Wenn der Zustand des "Kontaktfehlers" erzeugt werden sollte, wird die Kennzeichnung "Batterie defekt" ausgeführt, und das Entladen von der Batteriegruppe 1 wird mittels der Schritte S81, S84, S85, S82 und S83 in dieser Reihenfolge beendet.
Wenn die normalen Polling-Operationen durchgeführt worden sind und der Computer der externen Einrichtung 9 (Host-Seite) arbeitet normal, wird der Ladespannungs-Zustand des Mikrocomputers 11 (Batterie-Seite) untersucht, und die Detektionsoperationen für Batteriestörungen und das Polling zwischen der externen Einrichtung 9 (Host-Seite) und dem Mikrocomputer 11 (Batterie-Seite) wird mittels der Schritte S81, S84, S85, S86 und S79 in dieser Reihenfolge wiederholt.
Wenn die externe Einrichtung 9 (Host-Seite) abgeschaltet wird, wird die Entladeoperation mittels der Schritte S81, S84, S85, S86 und S87 in dieser Reihenfolge beendet.
Bei der oben beschriebenen Batteriegruppe mit der Kommunikationsfunktion entsprechend der vorliegenden Erfindung kann, da die Steuerungsschaltung, welche bisher in dem Ladegerät oder der externen Einrichtung vorgesehen war, innerhalb der Batteriegruppe vorgesehen ist, und die Batterieinformation, welche durch die Steuerungsschaltung erhalten wird, geeignet ist, um der externen Einrichtung mitgeteilt zu werden, die richtige und sehr genaue Information, welche die Batterie betrifft, schnell erhalten werden.
Im Falle des Auftretens des Batteriedefekts kann der detaillierte Zustand der Störungen absolut sicher an die externe Einrichtung übertragen werden, um mit den Störungen schnell fertig zu werden.
Zusätzlich ist es durch das Vorsehen von Identifizierungscodes, welche passend zu den Batteriegruppen sind, die Austauschbarkeit auf der Seite des Hauptgehäuses der Batteriegruppe zu steuern, selbst wenn die Batteriegruppe die gleiche Größe oder die gleichen Anschlüsse aufweist.

Claims

1. Batteriegruppe (1), welche ausgelegt ist, um mit einer Stromquellenschaltung (10) und einem externen Gerät (9), welches mit der Stromquellenschaltung verbunden ist, verbunden zu werden, wobei die Batteriegruppe eine Haupt-Batterieeinheit (4), welche geladen und entladen werden kann und welche aus einer Vielzahl von Zellen (5) hergestellt ist, und eine Steuerungseinheit (3) zur Steuerung des Ladens/Entladens der Haupt- Batterieeinheit (4) aufweist,

wobei die Steuerungseinheit (3) Mittel zur Feststellung der Zustands-Information der Haupt-Batterieeinheit (4) und zur Steuerung des Ladens/Entladens und zur Berechnung der Restkapazität der Haupt-Batterieeinheit (4) auf der Basis der Zustandsinformation aufweist, wobei die Mittel außerdem die Information, welche mindestens die Restkapazität anzeigt, an das externe Gerät übertragen,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Batteriegruppe (1) weiterhin eine Batteriegruppen-ID- Information und Mittel umfasst, um die ID-Information an das externe Gerät (9) zu übertragen, wobei die ID-Information eine Modell-Nummer, eine Modell-Version, eine Zellenkonfiguration und einen Batterie-Typ der Batteriegruppe enthält, und

dass die ID-Information ausgelegt ist, um mit einer Vielzahl von ID-Informationen verglichen zu werden, welche früher in dem externen Gerät (9) registriert worden sind, um im voraus zu prüfen, ob die Haupt-Batterieeinheit (4) zu dem externen Gerät passt.

2. Batteriegruppe (1) nach Anspruch 1, bei welcher, wenn ein Batteriefehler auftritt, eine Fehlermeldung unmittelbar an das externe Gerät (9) mit der darüber geladenen Batteriegruppe (1) gesendet wird.

3. Batteriegruppe (1) nach Anspruch 1, welche weiterhin einen Kommunikationsanschluss (8) zur Übertragung der Information zusätzlich zu einem negativen Anschluss (6) und einem positiven Anschluss (7) zum Laden/Entladen aufweist.

4. Batteriegruppe (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Steuerungsschaltung (3) die Information, welche die aktuelle Kapazität der Haupt-Batterieeinheit (4) anzeigt, an das externe Gerät überträgt.

5. Batteriegruppe (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Steuerungsschaltung (3) die Information, welche die maximale Kapazität der Haupt-Batterieeinheit (4) anzeigt, an das externe Gerät überträgt.

6. Batteriegruppe (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Steuerungsschaltung (3) die Information, welche den aktuellen Stromwert der Haupt-Batterieeinheit (4) anzeigt, an das externe Gerät überträgt.

7. Batteriegruppe (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Steuerungsschaltung (3) die Information, welche die aktuelle Anzahl der Ladevorgänge der Haupt-Batterieeinheit (4) anzeigt, an das externe Gerät überträgt.

8. Batteriegruppe (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Steuerungsschaltung (3) die Information, welche den aktuellen Spannungswert der Haupt-Batterieeinheit (4) anzeigt, an das externe Gerät überträgt.

9. Batteriegruppe (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Steuerungsschaltung (3) die Information, welche die Spannungswerte der Zellen (5) der Haupt-Batterieeinheit (4) anzeigt, an das externe Gerät überträgt.

10. Batteriegruppe (1) nach Anspruch 1, bei welcher die interne Einstellung in der Steuerungsschaltung (3) auf der Basis der von dem externen Gerät (9) übertragenen Einstellungsinformation modifiziert wird.

11. Batteriegruppe (1) nach Anspruch 10, bei welcher die Einstellungsinformation die Einstellungsinformation enthält, welche die Vorwarungsspannung am Entladungsende für die Haupt- Batterieeinheit (4) betrifft.

12. Batteriegruppe (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Steuerungsschaltung (3) einen Datencode als Reaktion auf die Anfrageinformation, welche von dem externen Gerät (9) übertragen worden ist, zurücksendet, wobei der Datencode einen allgemeinen Codeteil, welcher als eine Antwort auf eine beliebige Anfrage verwendet wird, und einen speziellen Codeteil, welcher als eine Antwort auf eine bestimmte Anfrage verwendet wird, besitzt.

13. Batteriegruppe (1) nach Anspruch 12, bei welcher der Datencode ein 8-Bit-Wort-Code ist, bei dem ein Teil von 256 Wörtern, welche durch die acht Bits dargestellt werden, als numerische Muster verwendet werden, welche dem allgemeiner Codeteil zugeteilt sind, und bei dem der verbleibende Teil der 256 Wörter als der spezielle Codeteil verwendet wird.