JP2017523548A - 制御回路、制御回路を含む電池、および電池制御方法 - Google Patents

制御回路、制御回路を含む電池、および電池制御方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、セルを制御するための制御回路であって、前記制御回路に電源を提供するために、前記セルに電気的に接続するための電源入力端と、ダイナミックモードおよび非消去モードを有する強誘電体メモリと、前記セルのステータス情報を得て、前記ステータス情報を前記強誘電体メモリに記憶するための、前記強誘電体メモリに電気的に接続された制御ユニットと、を含み、前記電源入力端と前記セルとの電気的接続をオンまたはオフにし、前記強誘電体メモリを前記ダイナミックモードまたは非消去モードに切り替える制御回路を提供する。前記制御回路は、電力消費を有効に低下させることができるだけでなく、データを有効に記憶し、情報の紛失を防止することができる。本発明は、この制御回路を有する電池および電池制御方法をさらに提供する。

Description

本発明は、制御回路、制御回路を含む電池、および電池制御方法に関する。
現在市販されている電池は、セルに対する放電最低電圧制限、充電最高電圧制限、温度および電流の検出など、多種の回路機能を実現するため、通常、セルに制御回路を付加している。しかしながら、セルが外部に対して給電していないときに、前記制御回路は、依然として動作状態にある。例えば、前記制御回路における制御ユニットは、セルのステータス情報を定時にモニタリングし、前記ステータス情報をレジスタに記憶する必要があり、前記セルが外部に給電しないときにも前記制御回路は相応の電力を消耗し、このとき、電池は依然として電力消費状態にある。
現在よく用いられている解決方法は、前記電池が給電停止状態にあるときに、前記制御ユニットがセル電圧を検出し、前記セル電圧が所定の値よりも低い場合、対応する制御コマンドを送信し、前記電池で低電力消費状態に入るようにするものである。しかしながら、前記電池が低電力消費状態に入っても、前記電池内部のレジスタ状態を維持するため、前記セルは依然として相応の電源を提供する必要がある。すなわち、前記セルは、前記制御回路の電源を完全に切ることができないため、電気量の消耗を完全になくすことはできない。
以上の内容に鑑み、電気量の消耗を有効になくすことができる電池、ならびにその制御回路、および電池制御方法を提供する必要がある。
セルを制御するための制御回路であって、
前記制御回路に電源を提供するために、前記セルに電気的に接続するための電源入力端と、
ダイナミックモードおよび非消去モードを有する強誘電体メモリと、
前記セルのステータス情報を得て、前記ステータス情報を前記強誘電体メモリに記憶するための、前記強誘電体メモリに電気的に接続された制御ユニットと、を含み、
前記電源入力端と前記セルとの電気的接続をオンまたはオフにし、前記強誘電体メモリを前記ダイナミックモードまたは非消去モードに切り替える制御回路。
さらに、前記制御ユニットは、フィールドプログラマブルゲートアレイ、制御プログラムが埋め込まれたマイクロコントローラまたはワンチップマイクロコンピュータである。
さらに、前記ステータス情報は、前記セルの容量、前記セルの電圧、前記セルの電流、前記セルの電池温度の少なくとも一種を含む。
さらに、前記制御回路は、スイッチユニットをさらに含み、前記電源入力端は、前記スイッチユニットを介して前記セルに電気的に接続され、前記制御ユニットは、前記スイッチユニットをオンまたはオフにすることによって、前記電源入力端と前記セルとの電気的接続をオンまたはオフにする。
さらに、前記スイッチユニットは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、継電器または機械スイッチである。
さらに、前記制御回路は、トリガボタンをさらに含み、前記トリガボタンは、前記セルの給電または給電停止を制御するために用いられる。
さらに、前記トリガボタンによって前記セルを給電停止状態に切り替えるよう制御するときに、前記制御ユニットは、前記ステータス情報を前記強誘電体メモリに記憶し、前記トリガボタンによって前記セルを給電状態に切り替えるように制御するときに、前記制御ユニットは、前記強誘電体メモリ内から前記ステータス情報を得る。
さらに、前記トリガボタンは、前記制御ユニットに電気的に接続され、前記トリガボタンは、前記制御ユニットにトリガ信号を送信するために用いられ、前記制御ユニットは、前記トリガ信号に基づき前記電源入力端と前記セルとのオンオフを制御する。
さらに、前記トリガボタンは、前記セルに電気的に接続され、前記トリガボタンがトリガされたときに、前記セルは、前記トリガボタンによって前記制御ユニットに一時的に給電する。
さらに、前記制御回路は、ボタン電源をさらに含み、前記トリガボタンは、前記ボタン電源に電気的に接続され、前記トリガボタンがトリガされたときに、前記ボタン電源は、前記トリガボタンによって前記制御ユニットに一時的に給電する。
さらに、前記制御回路は、検知回路および充放電接続端をさらに含み、前記充放電接続端は、前記検知回路を介して前記セルに電気的に接続され、前記検知回路は、前記制御ユニットに電気的に接続され、前記検知回路は、前記充放電接続端が外部装置と電気的に導通しているか否かを検知し、前記充放電接続端が外部装置と電気的に導通していることを前記検知回路が検知したときに、前記制御ユニットが、前記電源入力端と前記セルの電気的接続をオンにし、前記充放電接続端が外部装置と電気的に導通していないことを前記検知回路が検知したときに、前記制御ユニットが、前記電源入力端と前記セルとの電気的接続をオフにする。
さらに、前記制御回路は、充放電保護回路および充放電接続端をさらに含み、前記充放電保護回路は、前記制御ユニットおよび前記セルに電気的に接続され、前記セルは、前記充放電保護回路を介して充電または外部への給電を行い、前記充放電接続端は、前記充放電保護回路に電気的に接続され、外部装置との電気的接続に用いられる。
さらに、前記充放電保護回路は、スイッチ機能を有し、前記制御ユニットは、前記充放電保護回路によって前記セルと外部装置との給電および給電停止を制御する。
さらに、前記制御回路は、給電スイッチをさらに含み、前記給電スイッチは、前記充放電保護回路と前記セルとの間に電気的に接続され、かつ前記制御ユニットに電気的に接続され、前記制御ユニットは、前記給電スイッチによって前記セルと外部装置との給電および給電停止を制御する。
さらに、前記制御回路は、充放電保護回路および充放電接続端をさらに含み、前記充放電保護回路は、前記制御ユニットおよび前記セルに電気的に接続され、前記セルは、前記充放電保護回路を介して充電または外部への給電を行い、前記充放電接続端は、前記充放電保護回路に電気的に接続され、外部装置との電気的接続に用いられる。
さらに、前記充放電保護回路は、前記スイッチユニットを介して前記セルに電気的に接続され、前記制御ユニットは、前記スイッチユニットによって前記セルと前記外部装置との給電および給電停止を制御する。
さらに、前記制御回路は、信号インターフェースをさらに含み、前記信号インターフェースは、前記制御ユニットに電気的に接続され、前記制御回路は、前記信号インターフェースを介して外部機器に電気的に接続されることにより、外部機器とデータ通信を行う。
セルと、セルを制御するための制御回路と、を含む電池であって、
前記制御回路は、
前記制御回路に電源を提供するために、前記セルに電気的に接続するための電源入力端と、
ダイナミックモードおよび非消去モードを有する強誘電体メモリと、
前記セルのステータス情報を得て、前記ステータス情報を前記強誘電体メモリに記憶するための、前記強誘電体メモリに電気的に接続された制御ユニットと、を含み、
前記制御回路は、前記電源入力端と前記セルとの電気的接続をオンまたはオフにし、前記強誘電体メモリを前記ダイナミックモードまたは非消去モードに切り替える電池。
さらに、前記電池は、筐体をさらに含み、前記セルおよび前記制御回路は、いずれも前記筐体内に設けられている。
さらに、前記制御ユニットは、フィールドプログラマブルゲートアレイ、制御プログラムが埋め込まれたマイクロコントローラまたはワンチップマイクロコンピュータである。
さらに、前記ステータス情報は、前記セルの容量、前記セルの電圧、前記セルの電流、前記セルの電池温度の少なくとも一種を含む。
さらに、前記制御回路は、スイッチユニットをさらに含み、前記電源入力端は、前記スイッチユニットを介して前記セルに電気的に接続され、前記制御ユニットは、前記スイッチユニットをオンまたはオフにすることによって、前記電源入力端と前記セルとの電気的接続をオンまたはオフにする。
さらに、前記スイッチユニットは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、継電器または機械スイッチである。
さらに、前記制御回路は、トリガボタンをさらに含み、前記トリガボタンは、前記セルの給電または給電停止を制御するために用いられる。
さらに、前記トリガボタンによって前記セルを給電停止状態に切り替えるように制御するときに、前記制御ユニットは、前記ステータス情報を前記強誘電体メモリに記憶し、前記トリガボタンによって前記セルを給電状態に切り替えるように制御するときに、前記制御ユニットは、前記強誘電体メモリ内から前記ステータス情報を得る。
さらに、前記トリガボタンは、前記制御ユニットに電気的に接続され、前記トリガボタンは、前記制御ユニットにトリガ信号を送信するために用いられ、前記制御ユニットは、前記トリガ信号に基づき前記電源入力端と前記セルとのオンオフを制御する。
さらに、前記トリガボタンは、前記セルに電気的に接続され、前記トリガボタンがトリガされたときに、前記セルは、前記トリガボタンによって前記制御ユニットに一時的に給電する。
さらに、前記制御回路は、ボタン電源をさらに含み、前記トリガボタンは、前記ボタン電源に電気的に接続され、前記トリガボタンがトリガされたときに、前記ボタン電源は、前記トリガボタンによって前記制御ユニットに一時的に給電する。
さらに、前記制御回路は、検知回路および充放電接続端をさらに含み、前記充放電接続端は、前記検知回路を介して前記セルに電気的に接続され、前記検知回路は、前記制御ユニットに電気的に接続され、前記検知回路は、前記充放電接続端が外部装置と電気的に導通しているか否かを検知し、前記充放電接続端が外部装置と電気的に導通していることを前記検知回路が検知したときに、前記制御ユニットが、前記電源入力端と前記セルの電気的接続をオンにし、前記充放電接続端が外部装置と電気的に導通していないことを前記検知回路が検知したときに、前記制御ユニットが、前記電源入力端と前記セルとの電気的接続をオフにする。
さらに、前記制御回路は、充放電保護回路および充放電接続端をさらに含み、前記充放電保護回路は、前記制御ユニットおよび前記セルに電気的に接続され、前記セルは、前記充放電保護回路を介して充電または外部への給電を行い、前記充放電接続端は、前記充放電保護回路に電気的に接続され、外部装置との電気的接続に用いられる。
さらに、前記充放電保護回路は、スイッチ機能を有し、前記制御ユニットは、前記充放電保護回路によって前記セルと外部装置との給電および給電停止を制御する。
さらに、前記制御回路は、給電スイッチをさらに含み、前記給電スイッチは、前記充放電保護回路と前記セルとの間に電気的に接続され、かつ前記制御ユニットに電気的に接続され、前記制御ユニットは、前記給電スイッチによって前記セルと外部装置との給電および給電停止を制御する。
さらに、前記制御回路は、充放電保護回路および充放電接続端をさらに含み、前記充放電保護回路は、前記制御ユニットおよび前記セルに電気的に接続され、前記セルは、前記充放電保護回路を介して充電または外部への給電を行い、前記充放電接続端は、前記充放電保護回路に電気的に接続され、外部装置との電気的接続に用いられる。
さらに、前記充放電保護回路は、前記スイッチユニットを介して前記セルに電気的に接続され、前記制御ユニットは、前記スイッチユニットによって前記セルと前記外部装置との給電および給電停止を制御する。
さらに、前記制御回路は、信号インターフェースをさらに含み、前記信号インターフェースは、前記制御ユニットに電気的に接続され、前記制御回路は、前記信号インターフェースを介して外部機器に電気的に接続されることにより、外部機器とデータ通信を行う。
セルと、ダイナミックモードおよび非消去モードを有する強誘電体メモリと、を含む電池を制御する方法であって、
前記セルのステータス情報を得て、前記ステータス情報を前記強誘電体メモリに記憶するステップと、
前記セルと前記強誘電体メモリとの間の給電または給電停止を制御し、前記強誘電体メモリを前記ダイナミックモードまたは非消去モードに切り替え、前記ステータス情報の更新または読み取りを行うステップとを含む電池制御方法。
さらに、前記ステータス情報は、前記セルの容量、前記セルの電圧、前記セルの電流、前記セルの電池温度の少なくとも一種を含む。
さらに、前記電池は、スイッチユニットをさらに含み、前記スイッチユニットをオンまたはオフにすることによって、前記強誘電体メモリと前記セルとの電気的接続をオンまたはオフにする。
さらに、前記セルを給電停止状態に切り替えるときに、前記ステータス情報を前記強誘電体メモリに記憶し、前記セルを給電状態に切り替えるときに、前記強誘電体メモリ内から前記ステータス情報を得る。
さらに、トリガ信号を受信したときに、前記トリガ信号に基づき前記強誘電体メモリと前記セルとの間のオンオフを制御する。
さらに、トリガ信号を受信したときに、前記セルによる前記強誘電体メモリへの給電を制御する。
さらに、前記電池は、ボタン電源をさらに含み、トリガ信号を受信したときに、前記ボタン電源による前記強誘電体メモリへの給電を制御する。
さらに、前記制御回路は、充放電接続端をさらに含み、前記充放電接続端と外部装置とのオンオフに基づき前記強誘電体メモリと前記セルとの間のオンオフを制御する。
前記電池は、前記制御回路の電力消費をゼロに下げるために、前記制御回路の電源を有効に切ることができ、セルの過放電の問題の懸念なしに、電池の保存期間を有効に延長することができる。また、前記制御回路には、前記強誘電体メモリがさらに設けられているため、前記セルが給電停止状態にあるときでも、前記強誘電体メモリがデータを有効に記憶し、情報の紛失を防止することができる。すなわち、前記制御回路およびこの制御回路を有する電池は、電力消費を有効に低下させることができるだけでなく、データを有効に記憶し、情報の紛失を防止することができる。
本発明の実施形態の電池の構造概略図である。 図１に示す電池の一種の機能ブロック図である。 図１に示す電池のもう一種の機能ブロック図である。 本発明の実施形態の一種の電池制御方法のフロー概略図である。
以下の具体的な実施形態で、前記図面と合わせて、本発明についてさらに説明する。
以下、本発明の実施形態における図面と合わせ、本発明の実施形態における技術手法について、明確かつ完全に記述するが、記述する実施形態は、本発明の一部の実施形態でしかなく、すべての実施形態ではないことは明らかである。本発明における実施形態に基づき、当業者が進歩性を有する作業を行わない前提の下で得たその他すべての実施形態は、いずれも本発明の保護する範囲に属す。
説明が必要なことは、ある素子が別の素子に「電気的に接続」されるという場合、別の素子に直接接続されても、ある素子と別の素子との間に他の素子が介在していてもよいことである。ある素子が別の素子に「電気的に接続」されると考えられる場合、例えば、導線接続の方式のように、接触して接続されていても、例えば、非接触接続の方式のように、非接触で接続されていてもよい。
別途定義されない限り、本文で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明の技術分野の当業者が通常理解する意味と同じである。本文中の本発明の明細書において使用される用語は、具体的な実施形態を記述する目的のためのものに過ぎず、本発明を限定することを意図したものではない。本文で使用される用語「および／または」は、一つまたは複数個の列記された関連する項目のいずれの及びあらゆる組み合わせを含む。
以下、図面と合わせ、本発明の実施形態について詳細に説明する。抵触しない場合、下記の実施形態および実施形態における特徴は、互いに組み合わせてもよい。
図１に示すように、本発明の好ましい実施形態は、筐体１１と、セル１３と、制御回路１７とを含む電池１００を提供する。前記セル１３および制御回路１７は、いずれも前記筐体１１内に設けられている。前記制御回路１７には、スイッチユニット１７１が設けられており、前記スイッチユニット１７１は、前記セル１３に電気的に接続されている。前記電池１００は、前記スイッチユニット１７１のオンおよびオフを制御することにより、前記セル１３と前記制御回路１７との間に電気的接続を確立するか、または接続を切り、前記セル１３が、前記スイッチユニット１７１を介して、前記制御回路１７に電源を提供するか、または前記制御回路１７に対する給電を停止する。
前記スイッチユニット１７１は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＭＯＳトランジスタ）であっても、継電器、機械スイッチなどのその他の電子スイッチであってもよい。本実施形態において、前記スイッチユニット１７１は、ＭＯＳトランジスタである。
前記制御回路１７は、一つまたは複数の回路基板を含んでも、一つまたは複数のマイクロプロセッサを含んでもよい。図２に示すように、具体的には、前記制御回路１７は、電源入力端１７２と、制御ユニット１７３と、強誘電体メモリ（Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ，ＦＲＡＭ）１７４と、トリガボタンＳとをさらに含む。前記制御ユニット１７３および強誘電体メモリＦＲＡＭ １７４は、いずれも前記電源入力端１７２に電気的に接続されている。
前記電源入力端１７２は、前記スイッチユニット１７１を介して、前記セル１３の正負極に電気的に接続されており、前記セル１３から出力される電気エネルギーを受けることにより、前記制御回路１７の電源とし、前記制御ユニット１７３およびＦＲＡＭ １７４の動作のために給電を行う。
前記制御ユニット１７３は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＧａｔｅＡｒｒａｙ，ＦＰＧＡ）であっても、制御プログラムが埋め込まれたマイクロコントローラ（Ｍｉｃｒｏ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ，ＭＣＵ）であっても、ワンチップマイクロコンピュータなどであってもよい。本実施形態において、前記制御ユニット１７３は、ＭＣＵである。
前記ＦＲＡＭ １７４は、前記制御ユニット１７３に電気的に接続されており、前記電池のステータス情報およびセル型番、セル化学特性、電池製造日、電池番号、電池メーカーなどの工場出荷情報を記憶するために用いられる。前記セル１３のステータス情報は、少なくとも前記セル１３の現在の容量、前記セル１３の現在の電圧、前記セル１３の現在の電流、前記セル１３の現在の電池温度などのパラメータを含む。前記ＦＲＡＭ １７４は、読み取り／書き込み速度が速く、不揮発性の長所を有し、電池で、電源を切ったときに現在の状態を迅速に記憶し、電源を入れたときに前回の給電停止前の状態を迅速に回復することを実現することができる。
本実施形態において、前記ＦＲＡＭ １７４は、ダイナミックモードと非消去モードとの間で切り替えることができる。ダイナミックモードで動作するときには、前記ＦＲＡＭ １７４は、特殊なメモリ構造により高誘電率を得ることによって、通常のダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ，ＤＲＡＭ）として用いることができる。非消去モードで動作するときには、前記ＦＲＡＭ １７４は、分極により達成された安定状態によって、電源がなくてもデータを有効に記憶することができる。つまり、前記セル１３から前記制御回路１７への給電を停止するために前記スイッチユニット１７１がオフであっても、前記ＦＲＡＭ １７４は有効に動作することができ、非消去の特性を有する。
さらに、前記セル１３と前記制御回路１７との間のスイッチユニット１７１がオンであり、セル１３と前記制御回路１７とが電気的に接続されているときには、前記セル１３は前記制御回路１７に電源を提供し、このとき、前記ＦＲＡＭ １７４はダイナミックモードで動作する。前記制御ユニット１７３は、前記ＦＲＡＭ １７４に対して読み取り／書き込みの操作を行うことができる。例えば、前記セル１３のステータス情報を前記ＦＲＡＭ １７４に記憶することができる。前記セル１３と前記制御回路１７との間のスイッチユニット１７１がオフであり、前記セル１３と前記制御回路１７が接続されていないときには、前記セル１３は前記制御回路１７への給電を停止し、前記ＦＲＡＭ １７４を非消去モードに切り替える。このとき、前記ＦＲＡＭ １７４は、依然として前記制御ユニット１７３が前記ＦＲＡＭ １７４に記憶したデータを有効に記憶し、データの紛失を防止することができる。
前記トリガボタンＳは、前記セル１３の給電または給電停止を制御するために用いられる。例えば、前記セル１３が給電状態にあるとき、すなわち外部に給電しているとき、ユーザが前記トリガボタンＳを押すと、前記セル１３が給電停止状態に切り替えられる。前記セル１３が給電停止状態にあるとき、すなわち外部への給電が停止されているとき、ユーザが再び前記トリガボタンＳを押すと、前記セル１３が給電状態に切り替えられ、外部への給電が回復する。さらに、前記トリガボタンＳは、前記制御ユニット１７３に電気的に接続されている。前記トリガボタンＳは、トリガ信号を前記制御ユニット１７３に送信するために用いられ、前記制御ユニット１７３は、前記トリガ信号に基づき前記スイッチユニット１７１のオンオフを制御する。
本実施形態において、前記制御回路１７は、ボタン電源Ｖｃｃをさらに含む。前記トリガボタンＳは、前記ボタン電源Ｖｃｃに電気的に接続されている。前記トリガボタンＳによって前記セル１３の給電停止状態への切り替えを制御するときに、前記ボタン電源Ｖｃｃは、前記トリガボタンＳによって前記制御ユニット１７３に一時的に給電する。このとき、前記制御ユニット１７３は、現在の前記ステータス情報を前記ＦＲＡＭ １７４に記憶し、前記スイッチユニット１７１をオフに制御することにより、前記セル１３と前記制御回路１７との電気的接続を切り、すなわち、前記セル１３は、前記制御回路１７の電源を切り、前記制御回路１７の電力消費をゼロにすることにより、前記電池１００の蓄電寿命を有効に延長させる。前記トリガボタンＳによって前記セル１３の前記給電状態への切り替えを制御するときに、前記ボタン電源Ｖｃｃは、前記トリガボタンＳによって前記制御ユニット１７３に一時的に給電する。このとき、前記制御ユニット１７３は、前記スイッチユニット１７１をオンに制御することにより、前記セル１３と前記制御回路１７との電気的接続を確立し、前記セル１３が前記制御回路１７への給電を継続するようにする。また、前記ＦＲＡＭ １７４は、ダイナミックモードに再び切り替えられ、前記制御ユニット１７３が前記ＦＲＡＭ １７４に対して読み取り／書き込みの操作を行うことができるようにする。すなわち、前記制御回路１７が正常な動作を回復し、前回電源を切ったときの状態で動作を継続することができる。
その他の実施形態において、前記ボタン電源Ｖｃｃを省略し、直接前記トリガボタンＳを前記セル１３に電気的に接続してもよいことを理解することができる。この場合、前記トリガボタンＳがトリガされたときに、前記セル１３が直接前記トリガボタンＳによって前記制御ユニット１７３に一時的に給電する。
前記制御回路１７は、充放電保護回路１７５および充放電接続端１７６をさらに含むことを理解することができる。前記充放電保護回路１７５は、前記制御ユニット１７３に電気的に接続されている。前記セル１３は、前記充放電保護回路１７５によって充電または外部への給電を行うことができる。前記充放電接続端１７６は、前記充放電保護回路１７５に電気的に接続されており、外部装置（図示せず）に電気的に接続するために用いられ、前記電池１００の充放電インターフェースを提供する。例えば、前記セル１３が前記充放電接続端１７６を介して前記外部装置に電気的に接続されているとき、前記外部装置は、前記充放電接続端１７６を介して前記電池１００に対して充電を行うことができる。
本実施形態において、前記制御回路１７は、給電スイッチＳＷをさらに含む。前記給電スイッチＳＷは、前記充放電保護回路１７５と前記セル１３との間に電気的に接続されており、かつ前記制御ユニット１７３に電気的に接続されている。前記制御ユニット１７３は、前記給電スイッチＳＷによって前記セル１３と充放電保護回路１７５との給電および給電停止を制御することにより、前記充放電保護回路１７５によって前記セル１３と外部装置との給電および給電停止を制御する。
その他の実施形態において、前記制御回路１７は、単独の給電スイッチＳＷを設けずに、前記充放電保護回路１７５を、前記スイッチユニット１７１を介して前記セル１３に電気的に接続してもよいことが理解できる。このように、前記制御ユニット１７３は、前記スイッチユニット１７１によって前記セル１３と充放電保護回路１７５との給電および給電停止を制御することにより、前記充放電保護回路１７５によって前記セル１３と外部装置との給電および給電停止を制御する。当然ながら、その他の実施形態において、前記充放電保護回路１７５自体がスイッチ機能を有している場合、前記充放電保護回路１７５は、前記制御ユニット１７３および前記セル１３に直接電気的に接続してもよい。このように、前記制御ユニット１７３は、前記充放電保護回路１７５自体のスイッチによって前記セル１３と前記充放電保護回路１７５との給電および給電停止を制御することにより、前記充放電保護回路１７５によって前記セル１３と外部装置との給電および給電停止を制御することができる。
前記制御回路１７は、信号インターフェース１７８をさらに含み、前記信号インターフェース１７８は、前記制御ユニット１７３に電気的に接続されており、前記制御回路１７を、例えば、無人航空機などのその他の外部機器との電気的接続の確立に用いて、これにより前記外部機器が前記制御回路１７とデータ通信を行うことができるようにすることが理解できる。
前記セル１３が給電状態にあるときに、前記制御回路１７は正常に動作することが理解できる。このとき、前記制御回路１７におけるＦＲＡＭ １７４はダイナミックモードで動作し、前記制御ユニット１７３は、定時に、またはリアルタイムに、前記セル１３のステータス情報を得て、得られたステータス情報を前記ＦＲＡＭ １７４内に書き込むことができる。このとき、ユーザが前記トリガボタンＳを押すと、前記セル１３が給電停止状態に切り替えられる。このとき、前記セル１３または前記ボタン電源Ｖｃｃは、前記トリガボタンＳによって前記制御ユニット１７３に対して一時的に給電を行い、前記制御ユニット１７３は、前記セル１３のステータス情報を得て、前記ステータス情報を前記ＦＲＡＭ １７４に記憶する。次いで、前記制御ユニット１７３は、前記スイッチユニット１７１をオフにすることにより、前記セル１３が前記制御回路１７に電気的に接続されないようにし、すなわち前記セル１３が前記制御回路１７の電源を切る。このとき、前記制御回路１７は動作を停止し、その電力消費をゼロにすることにより、前記電池１００の蓄電寿命を有効に延長する。また、前記セル１３が前記制御回路１７の電源を切ったときに、前記ＦＲＡＭ １７４は非消去モードに切り替えられるため、前記セル１３と前記制御回路１７との接続が切られても、前記ＦＲＡＭ １７４は依然として前記セル１３のステータス情報を有効に記憶することにより、データの紛失を防止することができる。
または、制御ユニット１７３が機械スイッチである場合に、ユーザが前記機械スイッチを押すと、前記セル１３が給電停止状態に切り替えられ、前記ＦＲＡＭ １７４に前記セル１３が給電を停止する前のステータス情報が記憶される。
前記セル１３が給電停止状態にあるときに、ユーザが再び前記トリガボタンＳを押すと、前記セル１３が給電状態に切り替えられる。このとき、前記セル１３または前記ボタン電源Ｖｃｃが、前記トリガボタンＳによって前記制御ユニット１７３に対して一時的に給電を行い、前記制御ユニット１７３は、前記スイッチユニット１７１をオンに制御することにより、前記セル１３と前記制御回路１７との電気的接続を確立し、前記セル１３が前記制御回路１７への給電を継続するようにする。また、前記ＦＲＡＭ １７４は、ダイナミックモードに再び切り替えられ、前記制御ユニット１７３が前記ＦＲＡＭ １７４に対して読み取り／書き込みの操作を行うことができるようにする。このように、前記制御回路１７は、前回電源を切ったときの状態で動作を継続することができる。
図３に示すように、その他の実施形態において、前記トリガボタンＳは省略可能なことを理解することができる。このとき、前記制御回路１７は、検知回路１７９を含む。前記充放電接続端１７６は、前記検知回路１７９を介して前記セル１３に電気的に接続されている。前記検知回路１７８は、さらに前記制御ユニット１７３に電気的に接続されており、前記充放電接続端１７６が外部装置と電気的に導通しているか否かを検知するために用いられる。前記充放電接続端１７６が前記外部装置と電気的に導通していることを前記検知回路１７８が検知したときに、前記制御ユニット１７３は、前記スイッチユニット１７１をオンに制御する。前記充放電接続端１７６が外部装置と電気的に導通していないことを前記検知回路１７８が検知したときに、前記制御ユニット１７３は、前記スイッチユニット１７１をオフに制御する。
具体的には、図４の本発明の実施形態の電池制御方法のフロー概略図に示すように、本発明の実施形態の前記方法は、具体的に制御ユニットによって実現することができ、具体的には、前記方法は次のステップを含む。
Ｓ１０１：前記セル１３のステータス情報を得て、前記ステータス情報を前記ＦＲＡＭ １７４に記憶する。
ここで、前記ステータス情報は、前記セル１３の容量、前記セル１３の電圧、前記セル１３の電流、前記セル１３の電池温度の少なくとも一種を含む。
Ｓ１０２：前記セル１３と前記ＦＲＡＭ １７４との間の給電または給電停止を制御し、前記ＦＲＡＭ １７４を前記ダイナミックモードまたは非消去モードに切り替え、前記ステータス情報の更新または読み取りを行う。
さらに、前記電池１００は、スイッチユニット１７１をさらに含む。前記スイッチユニット１７１は、前記セル１３およびＦＲＡＭ １７４に電気的に接続されている。前記制御ユニット１７３は、前記スイッチユニット１７１をオンまたはオフにすることにより、前記ＦＲＡＭ １７４と前記セル１３との電気的接続をオンまたはオフにする。
前記セル１３は、給電状態および給電停止状態を有することを理解することができる。前記セル１３を給電停止状態に切り替えたときに、前記制御ユニット１７３は、前記ステータス情報を前記ＦＲＡＭ １７４に記憶する。前記セル１３を給電状態に切り替えたときに、前記制御ユニット１７３は、前記ＦＲＡＭ １７４内から前記ステータス情報を得ることができる。
前記電池１００は、トリガボタンＳをさらに含むことを理解することができる。前記トリガボタンＳは、前記セル１３の給電または給電停止を制御するために用いられる。例えば、前記セル１３が給電状態にあるとき、すなわち外部に給電しているとき、ユーザが前記トリガボタンＳを押すと、前記セル１３が給電停止状態に切り替えられる。前記セル１３が給電停止状態にあるとき、すなわち外部への給電が停止されているとき、ユーザが再び前記トリガボタンＳを押すと、前記セル１３が給電状態に切り替えられ、外部への給電が回復する。
さらに、前記トリガボタンＳは、前記制御ユニット１７３に電気的に接続されている。前記トリガボタンＳは、トリガ信号を前記制御ユニット１７３に送信するために用いられ、前記制御ユニット１７３は、前記トリガ信号に基づき前記スイッチユニット１７１のオンオフを制御する。
さらに、前記トリガボタンＳは、前記セル１３に電気的に接続してもよい。そのため、前記トリガボタンＳがトリガされたときに、前記セル１３が直接前記トリガボタンＳによって前記制御ユニット１７３に一時的に給電する。
さらに、前記電池１００は、ボタン電源Ｖｃｃをさらに含み、前記ボタン電源Ｖｃｃは、前記トリガボタンＳに電気的に接続されている。前記ボタン電源Ｖｃｃは、前記トリガボタンＳによって前記制御ユニット１７３に一時的に給電する。
さらに、前記制御回路１７は、充放電接続端１７６をさらに含み、前記制御ユニット１７３は、前記充放電接続端１７６と外部装置とのオンオフに基づき前記ＦＲＡＭ １７４と前記セル１３との間のオンオフを制御することができる。
前記電池１００は、前記制御回路１７の電力消費をゼロに下げるために、前記制御回路１７の電源を切ることにより、セル１３の過放電の問題の懸念なしに、電池１００の保存期間を有効に延長することができる。また、前記制御回路１７には、前記ＦＲＡＭ １７４が設けられているため、前記セル１３が給電停止状態にあるときでも、前記ＦＲＡＭ １７４がデータを有効に記憶し、情報の紛失を防止することができる。つまり、前記制御回路１７およびこの制御回路１７を有する電池１００は、電力消費を有効に低下させることができるだけでなく、データを有効に記憶し、情報の紛失を防止することができる。
上述したものは、本発明の実施形態に過ぎず、これによって本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。本発明の明細書および図面の内容を用いて行われたすべての同等の構造もしくは同等のフローの変更、またはその他の関連する技術分野に直接もしくは間接的に用いたものは、本発明の特許保護範囲内にいずれも含まれる。
１００ 電池
１１ 筐体
１３ セル
１７ 制御回路
１７１ スイッチユニット
１７２ 電源入力端
１７３ 制御ユニット
１７４ ＦＲＡＭ
Ｓ トリガボタン
１７５ 充放電保護回路
１７６ 充放電接続端
１７８ 信号インターフェース
１７９ 検知回路
ＳＷ 給電スイッチ
Ｖｃｃ ボタン電源

Claims (43)

  1. セルを制御するための制御回路であって、
    前記制御回路に電源を提供するために、前記セルに電気的に接続するための電源入力端と、
    ダイナミックモードおよび非消去モードを有する強誘電体メモリと、
    前記セルのステータス情報を得て、前記ステータス情報を前記強誘電体メモリに記憶するための、前記強誘電体メモリに電気的に接続された制御ユニットと、を含み、
    前記電源入力端と前記セルとの電気的接続をオンまたはオフにし、前記強誘電体メモリを前記ダイナミックモードまたは非消去モードに切り替えることを特徴とする制御回路。
  2. 前記制御ユニットは、フィールドプログラマブルゲートアレイ、制御プログラムが埋め込まれたマイクロコントローラまたはワンチップマイクロコンピュータであることを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
  3. 前記ステータス情報は、前記セルの容量、前記セルの電圧、前記セルの電流、前記セルの電池温度の少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
  4. スイッチユニットをさらに含み、前記電源入力端は、前記スイッチユニットを介して前記セルに電気的に接続され、前記制御ユニットは、前記スイッチユニットをオンまたはオフにすることによって、前記電源入力端と前記セルとの電気的接続をオンまたはオフにすることを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
  5. 前記スイッチユニットは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、継電器または機械スイッチであることを特徴とする請求項４に記載の制御回路。
  6. トリガボタンをさらに含み、前記トリガボタンは、前記セルの給電または給電停止を制御するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
  7. 前記トリガボタンによって前記セルを給電停止状態に切り替えるように制御するときに、前記制御ユニットは、前記ステータス情報を前記強誘電体メモリに記憶し、前記トリガボタンによって前記セルを給電状態に切り替えるように制御するときに、前記制御ユニットは、前記強誘電体メモリ内から前記ステータス情報を得ることを特徴とする請求項６に記載の制御回路。
  8. 前記トリガボタンは、前記制御ユニットに電気的に接続され、前記トリガボタンは、前記制御ユニットにトリガ信号を送信するために用いられ、前記制御ユニットは、前記トリガ信号に基づき前記電源入力端と前記セルとのオンオフを制御することを特徴とする請求項６に記載の制御回路。
  9. 前記トリガボタンは、前記セルに電気的に接続され、前記トリガボタンがトリガされたときに、前記セルは、前記トリガボタンによって前記制御ユニットに一時的に給電することを特徴とする請求項６に記載の制御回路。
  10. ボタン電源をさらに含み、前記トリガボタンは、前記ボタン電源に電気的に接続され、前記トリガボタンがトリガされたときに、前記ボタン電源は、前記トリガボタンによって前記制御ユニットに一時的に給電することを特徴とする請求項６に記載の制御回路。
  11. 検知回路および充放電接続端をさらに含み、前記充放電接続端は、前記検知回路を介して前記セルに電気的に接続され、前記検知回路は、前記制御ユニットに電気的に接続され、前記検知回路は、前記充放電接続端が外部装置と電気的に導通しているか否かを検知し、前記充放電接続端が外部装置と電気的に導通していることを前記検知回路が検知したときに、前記制御ユニットが、前記電源入力端と前記セルの電気的接続をオンにし、前記充放電接続端が外部装置と電気的に導通していないことを前記検知回路が検知したときに、前記制御ユニットが、前記電源入力端と前記セルとの電気的接続をオフにすることを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
  12. 充放電保護回路および充放電接続端をさらに含み、前記充放電保護回路は、前記制御ユニットおよび前記セルに電気的に接続され、前記セルは、前記充放電保護回路を介して充電または外部への給電を行い、前記充放電接続端は、前記充放電保護回路に電気的に接続され、外部装置との電気的接続に用いられることを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
  13. 前記充放電保護回路は、スイッチ機能を有し、前記制御ユニットは、前記充放電保護回路によって前記セルと外部装置との給電および給電停止を制御することを特徴とする請求項１２に記載の制御回路。
  14. 給電スイッチをさらに含み、前記給電スイッチは、前記充放電保護回路と前記セルとの間に電気的に接続され、かつ前記制御ユニットに電気的に接続され、前記制御ユニットは、前記給電スイッチによって前記セルと外部装置との給電および給電停止を制御することを特徴とする請求項１２に記載の制御回路。
  15. 充放電保護回路および充放電接続端をさらに含み、前記充放電保護回路は、前記制御ユニットおよび前記セルに電気的に接続され、前記セルは、前記充放電保護回路を介して充電または外部への給電を行い、前記充放電接続端は、前記充放電保護回路に電気的に接続され、外部装置との電気的接続に用いられることを特徴とする請求項４に記載の制御回路。
  16. 前記充放電保護回路は、前記スイッチユニットを介して前記セルに電気的に接続され、前記制御ユニットは、前記スイッチユニットによって前記セルと前記外部装置との給電および給電停止を制御することを特徴とする請求項１５に記載の制御回路。
  17. 信号インターフェースをさらに含み、前記信号インターフェースは、前記制御ユニットに電気的に接続され、前記制御回路は、前記信号インターフェースを介して外部機器に電気的に接続されることにより、外部機器とデータ通信を行うことを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
  18. セルと、セルを制御するための制御回路と、を含む電池であって、
    前記制御回路は、
    前記制御回路に電源を提供するために、前記セルに電気的に接続するための電源入力端と、
    ダイナミックモードおよび非消去モードを有する強誘電体メモリと、
    前記セルのステータス情報を得て、前記ステータス情報を前記強誘電体メモリに記憶するための、前記強誘電体メモリに電気的に接続された制御ユニットと、を含み、
    前記制御回路は、前記電源入力端と前記セルとの電気的接続をオンまたはオフにし、前記強誘電体メモリを前記ダイナミックモードまたは非消去モードに切り替えることを特徴とする電池。
  19. 筐体をさらに含み、前記セルおよび前記制御回路は、いずれも前記筐体内に設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の電池。
  20. 前記制御ユニットは、フィールドプログラマブルゲートアレイ、制御プログラムが埋め込まれたマイクロコントローラまたはワンチップマイクロコンピュータであることを特徴とする請求項１８に記載の電池。
  21. 前記ステータス情報は、前記セルの容量、前記セルの電圧、前記セルの電流、前記セルの電池温度の少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１８に記載の電池。
  22. 前記制御回路は、スイッチユニットをさらに含み、前記電源入力端は、前記スイッチユニットを介して前記セルに電気的に接続され、前記制御ユニットは、前記スイッチユニットをオンまたはオフにすることによって、前記電源入力端と前記セルとの電気的接続をオンまたはオフにすることを特徴とする請求項１８に記載の電池。
  23. 前記スイッチユニットは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、継電器または機械スイッチであることを特徴とする請求項２２に記載の電池。
  24. 前記制御回路は、トリガボタンをさらに含み、前記トリガボタンは、前記セルの給電または給電停止を制御するために用いられることを特徴とする請求項１８に記載の電池。
  25. 前記トリガボタンによって前記セルを給電停止状態に切り替えるように制御するときに、前記制御ユニットは、前記ステータス情報を前記強誘電体メモリに記憶し、前記トリガボタンによって前記セルを給電状態に切り替えるように制御するときに、前記制御ユニットは、前記強誘電体メモリ内から前記ステータス情報を得ることを特徴とする請求項２４に記載の電池。
  26. 前記トリガボタンは、前記制御ユニットに電気的に接続され、前記トリガボタンは、前記制御ユニットにトリガ信号を送信するために用いられ、前記制御ユニットは、前記トリガ信号に基づき前記電源入力端と前記セルとのオンオフを制御することを特徴とする請求項２４に記載の電池。
  27. 前記トリガボタンは、前記セルに電気的に接続され、前記トリガボタンがトリガされたときに、前記セルは、前記トリガボタンによって前記制御ユニットに一時的に給電することを特徴とする請求項２４に記載の電池。
  28. 前記制御回路は、ボタン電源をさらに含み、前記トリガボタンは、前記ボタン電源に電気的に接続され、前記トリガボタンがトリガされたときに、前記ボタン電源は、前記トリガボタンによって前記制御ユニットに一時的に給電することを特徴とする請求項２４に記載の電池。
  29. 前記制御回路は、検知回路および充放電接続端をさらに含み、前記充放電接続端は、前記検知回路を介して前記セルに電気的に接続され、前記検知回路は、前記制御ユニットに電気的に接続され、前記検知回路は、前記充放電接続端が外部装置と電気的に導通しているか否かを検知し、前記充放電接続端が外部装置と電気的に導通していることを前記検知回路が検知したときに、前記制御ユニットが、前記電源入力端と前記セルの電気的接続をオンにし、前記充放電接続端が外部装置と電気的に導通していないことを前記検知回路が検知したときに、前記制御ユニットが、前記電源入力端と前記セルとの電気的接続をオフにすることを特徴とする請求項１８に記載の電池。
  30. 前記制御回路は、充放電保護回路および充放電接続端をさらに含み、前記充放電保護回路は、前記制御ユニットおよび前記セルに電気的に接続され、前記セルは、前記充放電保護回路を介して充電または外部への給電を行い、前記充放電接続端は、前記充放電保護回路に電気的に接続され、外部装置との電気的接続に用いられることを特徴とする請求項１８に記載の電池。
  31. 前記充放電保護回路は、スイッチ機能を有し、前記制御ユニットは、前記充放電保護回路によって前記セルと外部装置との給電および給電停止を制御することを特徴とする請求項３０に記載の電池。
  32. 前記制御回路は、給電スイッチをさらに含み、前記給電スイッチは、前記充放電保護回路と前記セルとの間に電気的に接続され、かつ前記制御ユニットに電気的に接続され、前記制御ユニットは、前記給電スイッチによって前記セルと外部装置との給電および給電停止を制御することを特徴とする請求項３０に記載の電池。
  33. 前記制御回路は、充放電保護回路および充放電接続端をさらに含み、前記充放電保護回路は、前記制御ユニットおよび前記セルに電気的に接続され、前記セルは、前記充放電保護回路を介して充電または外部への給電を行い、前記充放電接続端は、前記充放電保護回路に電気的に接続され、外部装置との電気的接続に用いられることを特徴とする請求項２２に記載の電池。
  34. 前記充放電保護回路は、前記スイッチユニットを介して前記セルに電気的に接続され、前記制御ユニットは、前記スイッチユニットによって前記セルと前記外部装置との給電および給電停止を制御することを特徴とする請求項３３に記載の電池。
  35. 前記制御回路は、信号インターフェースをさらに含み、前記信号インターフェースは、前記制御ユニットに電気的に接続され、前記制御回路は、前記信号インターフェースを介して外部機器に電気的に接続されることにより、外部機器とデータ通信を行うことを特徴とする請求項１８に記載の電池。
  36. セルと、ダイナミックモードおよび非消去モードを有する強誘電体メモリと、を含む電池を制御する方法であって、
    前記セルのステータス情報を得て、前記ステータス情報を前記強誘電体メモリに記憶するステップと、
    前記セルと前記強誘電体メモリとの間の給電または給電停止を制御し、前記強誘電体メモリを前記ダイナミックモードまたは非消去モードに切り替え、前記ステータス情報の更新または読み取りを行うステップとを含むことを特徴とする電池制御方法。
  37. 前記ステータス情報は、前記セルの容量、前記セルの電圧、前記セルの電流、前記セルの電池温度の少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項３６に記載の電池制御方法。
  38. 前記電池は、スイッチユニットをさらに含み、前記スイッチユニットをオンまたはオフにすることによって、前記強誘電体メモリと前記セルとの電気的接続をオンまたはオフにすることを特徴とする請求項３６に記載の電池制御方法。
  39. 前記セルを給電停止状態に切り替えるときに、前記ステータス情報を前記強誘電体メモリに記憶し、前記セルを給電状態に切り替えるときに、前記強誘電体メモリ内から前記ステータス情報を得ることを特徴とする請求項３６に記載の電池制御方法。
  40. トリガ信号を受信したときに、前記トリガ信号に基づき前記強誘電体メモリと前記セルとの間のオンオフを制御することを特徴とする請求項３６に記載の電池制御方法。
  41. トリガ信号を受信したときに、前記セルによる前記強誘電体メモリへの給電を制御することを特徴とする請求項３６に記載の電池制御方法。
  42. 前記電池は、ボタン電源をさらに含み、トリガ信号を受信したときに、前記ボタン電源による前記強誘電体メモリへの給電を制御することを特徴とする請求項３６に記載の電池制御方法。
  43. 前記制御回路は、充放電接続端をさらに含み、前記充放電接続端と外部装置とのオンオフに基づき前記強誘電体メモリと前記セルとの間のオンオフを制御することを特徴とする請求項３６に記載の電池制御方法。
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