JP7244632B2 - 複合集電体、電極シート、電気化学装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本願は、電池技術分野に関し、特に、充電器検出回路、方法、及び電気化学装置に関する。

一般的に、充電器は、通常、硬線識別信号を帯びているため、電池は硬線信号によって充電器の挿入を検出及び認識することができる。図１に示すように、従来技術では、フォトカプラＵ２’を駆動させてマイクロコントローラユニットＵ１’に検出信号を出力するために、ツェナーダイオードＺＤ１’が逆降伏状態で動作して、充電器の識別と検出とを実現している。

しかしながら、上記の提案の主な欠点は、検出精度が低く、消費電力が大きく、コストが高いという点である。また、電池パックの電圧がフル充電に近いと、誤認識現象が発生し、高圧不正充電器が認識できず、安全性能が低い。

これに鑑みて、安全性能が高く、検出精度が高く、コストが低いなどの利点を有し、高圧不正充電器を精度良く識別でき、電池の安全性及び安定性を著しく向上させることができる充電器検出回路、方法、及び電気化学装置を提供する必要がある。

本発明の実施形態に係る充電器検出回路は、電気化学装置に適用され、第１のフォトカプラ、第１のスイッチ及び制御回路を備え、前記第１のフォトカプラは、外付けポートの第１端と、前記第１のスイッチと、前記制御回路とを電気的に接続するためのものであり、前記第１のスイッチの第１端が接地され、前記第１のスイッチの第２端が前記外付けポートの第２端に電気的に接続され、前記第１のスイッチの第３端が前記第１のフォトカプラに電気的に接続され、前記第１のスイッチは、前記電気化学装置の外付けポートに第１の充電器が接続される際にオンし、前記電気化学装置の外付けポートに第１の充電器が接続されると、前記第１のフォトカプラはオンし且つ前記制御回路の第１のピンに第１の信号を出力する。ここで、第１の充電器は、安全充電電圧範囲内の電圧値を出力する充電器である。これにより、充電器が外付けポートに接続されるか否かを第１のスイッチ及び第１のフォトカプラで検出し、且つ標準充電器が外付けポートに接続されるときに前記第１のスイッチ及び前記第１のフォトカプラをオンにさせて、前記制御回路の第１のピンに信号を出力する。これにより、標準充電器を精度良く識別でき、検出精度が高く、コストが低い等の利点があり、電池の安全性及び安定性を著しく向上させることができる。

本発明の幾つかの態様によれば、前記第１のフォトカプラは、第１の発光素子と、第１の感光素子とを含み、前記第１の感光素子の第１端は、前記外付けポートの第１端に電気的に接続され、第１の発光素子の第２端は、前記第１のスイッチの第３端に電気的に接続され、前記第１の感光素子の第１端は電源及び前記制御回路に電気的に接続され、前記第１の感光素子の第２端は接地されている。

本発明の幾つかの態様によれば、前記外付けポートに前記第１の充電器が接続された場合、前記第１の発光素子は発光し、前記第１の感光素子はオンして前記第１の信号を前記制御回路に出力する。

本発明の幾つかの態様によれば、前記充電器検出回路は、前記第１のスイッチが逆方向の電圧で破壊されるのを防止するための第１のダイオードをさらに備え、前記第１のダイオードのカソードは、前記外付けポートの第２端に電気的に接続され、前記第１のダイオードのアノードは、前記第１のスイッチの第２端に電気的に接続される。

本発明の幾つかの態様によれば、前記充電器検出回路は、第２のフォトカプラ及び第１のツェナーダイオードをさらに備え、前記第２のフォトカプラは、第２の発光素子及び第２の感光素子を含む。前記第２の発光素子の第１端は、前記第１のツェナーダイオードのアノードに電気的に接続され、前記第１のツェナーダイオードのカソードは、前記外付けポートの第１端に電気的に接続され、前記第２の発光素子の第２端は、前記外付けポートの第２端に電気的に接続され、前記第２の感光素子の第１端は、電源に接続され、前記第２の感光素子の第２端は、接地されている。

本願の幾つかの態様によれば、前記外付けポートに第２の充電器が接続された際に、前記第１のツェナーダイオードは逆導通し、前記第２の発光素子はオンし、前記第２の感光素子はオンして第１の信号を前記制御回路の第２のピンに出力する。ここで、前記第２の充電器は、安全充電電圧範囲以外の電圧値を出力する充電器である。これにより、ツェナーダイオードの逆降伏の特徴によって、安全充電電圧範囲の電圧が入力されると、ツェナーダイオードが逆導通し、前記第２の感光素子が第１の信号を出力するように制御し、これにより、前記外付けポートに安全充電電圧範囲以外の電圧値を有する充電器が接続されたか否かをツェナーダイオードで精度よく識別または検出することができ、高電圧不正充電器が電池装置に接続することによるシステムの損害を防止することができ、電池装置の安全性能が向上する。

本発明の幾つかの態様によれば、前記外付けポートに第１の充電器が接続された場合、前記第２の発光素子は発光せず、前記第２の感光素子はオフされて第２の信号を前記制御回路に出力する。前記第１の充電器は、安全充電電圧範囲内の電圧値を出力する充電器である。

本発明の幾つかの実施形態によれば、前記充電器検出回路は、アノードが前記第１のツェナーダイオードのカソードに電気的に接続されるとともに、カソードが前記外付けポートの第１端に電気的に接続される第２のツェナーダイオードをさらに備える。前記外付けポートに第２の充電器が接続された場合、前記第１のツェナーダイオード及び前記第２のツェナーダイオードは共に逆導通であり、前記第２の発光素子はオンされ、前記第２の感光素子はオンされて前記制御回路の第２のピンに第１の信号を出力する。

本発明の幾つかの態様によれば、前記充電器検出回路は、アノードが前記第２の発光素子の第２端に電気的に接続され、カソードが前記外付けポートの第２端に電気的に接続される第２のダイオードをさらに備える。

本発明の幾つかの態様によれば、前記充電器検出回路は、第１のフィルタ回路をさらに備え、前記第１のフィルタ回路は、前記第１のフォトカプラが出力する信号をフィルタリングした後に前記制御回路の第１のピンに出力するために用いられ、前記第１のフィルタ回路は、第１の電気抵抗と、第１のコンデンサとを含み、前記第１の電気抵抗の第１端は、前記第１の感光素子の第１端に電気的に接続され、前記第１の電気抵抗の第２端は、前記制御回路の第１のピンに電気的に接続され、前記制御回路の第１のピンは、さらに前記第１のコンデンサを介して接地されている。

本発明の幾つかの態様によれば、前記充電器検出回路は、第２のフィルタ回路をさらに備え、前記第２のフィルタ回路は、前記第２のフォトカプラが出力する信号をフィルタリングした後に前記制御回路の第２のピンに出力するために用いられる。前記第２のフィルタ回路は、第２の電気抵抗と、第２のコンデンサとを含み、前記第２の電気抵抗の第１端は、前記第２の感光素子の第１端に電気的に接続され、前記第２の電気抵抗の第２端は、前記制御回路の第２のピンに電気的に接続され、前記制御回路の第２のピンは、さらに前記第２のコンデンサを介して接地されている。

本願の幾つかの態様によれば、前記第１のスイッチはＮＰＮ型ダイオードであり、前記第１のスイッチの第１端、第２端及び第３端は、それぞれ前記ＮＰＮ型ダイオードのベース、エミッタ及びコレクタである。

本願の幾つかの態様によれば、前記外付けポートに第１の充電器が接続されていない場合、前記第１の感光素子はオフされて第２の信号を前記制御回路に出力する。

また、本発明の実施形態に係る充電器検出方法は、両端がそれぞれ第１のフォトカプラ及び第１のスイッチに電気的に接続された外付けポートに充電器が接続されたか否かを検出し、前記外付けポートに第１の充電器が接続されると、前記第１のフォトカプラがオンして第１の信号を制御回路の第１のピンに出力し、前記外付けポートに第１の充電器が接続されていない場合、前記第１のフォトカプラはオフされて第２の信号を前記制御回路に出力する。

本発明の幾つかの態様によれば、前記外付けポートの両端は、それぞれ第１のフォトカプラにおける第１の発光素子の第１端及び第１のスイッチに電気的に接続され、前記第１の発光素子の第２端は、第１のスイッチに電気的に接続され、第１のフォトカプラにおける第１の感光素子の第１端は、電源に電気的に接続され、第１の感光素子の第２端は、接地されている。

本発明の幾つかの態様によれば、前記外付けポートの両端は、それぞれ第２のフォトカプラにおける第２の発光素子の第２端及び第１のツェナーダイオードのカソードに電気的に接続され、前記第２のフォトカプラにおける第２の感光素子の第１端は、前記電源に接続され、前記第２の感光素子の第２端は、接地されている。

本発明の幾つかの態様によれば、前記充電器検出方法は、前記外付けポートに第２の充電器が接続されると、前記第１のツェナーダイオードは逆導通し、前記第２の発光素子はオンし、前記第２の感光素子はオンして第１の信号を制御回路の第２のピンに出力し、前記第２の充電器は、安全充電電圧範囲以外の電圧値を出力する充電器である。

また、本発明の実施形態に係る電気化学装置は、電池セルと、スイッチモジュールと、外付けポートと、上述したような充電器検出回路とを備え、前記スイッチモジュールは、前記電池セルと前記外付けポートとの給電回路に電気的に接続され、且つ前記給電回路のオン／オフを制御するために用いられる。

本発明の実施形態に係る充電器検出回路、方法及び電気化学装置は、第１のスイッチ及び第１のフォトカプラを介して、外付けポートに充電器が接続されたか否かを検出し、且つ外付けポートに充電器が接続された場合、前記第１のスイッチ及び前記第１のフォトカプラをオンにさせて、前記制御回路に信号を出力する。このように、本願の実施形態が開示する充電器検出回路、方法及び電気化学装置は、消費電力が低く、安全性能が高く、検出精度が高く、コストが低いなどの利点を有し、標準充電器及び高圧不正充電器を精度良く識別でき、電池の安全性及び安定性を著しく向上させることができる。

従来技術における充電器検出回路の回路図である。 本発明の一実施形態による電気化学装置のブロック図である。 図２における充電器検出回路の好ましい実施形態の回路図である。 本発明の一実施形態による充電器検出方法のステップのフローチャートである。

以下の具体的実施形態は、上述した図面を併せて、本願をさらに詳細に説明する。

以下では、本発明の実施形態の図面に関連して、本願の実施形態における技術的な態様を明確にして、完全に説明する。説明した実施形態は、全ての実施形態ではなく、本願の一部の実施形態のみであることは明らかである。本願の実施例に基づいて、当業者は、創造的な労働がなされていない前提下で取得される他のすべての実施形態も、本願の保護範囲内に属する。

以上に開示されたのは本願の好適な実施例のみであり、これに基づいて本願の特許請求の範囲を限定することはできないため、本願の請求項による均等な変化が依然として本願に包含されている範囲に属する。

以下、本願の実施形態における図面を参照しながら、本願の実施形態における技術提案を明確、完全に述べることとする。説明した実施形態は、全ての実施形態ではなく、本願の一部の実施形態にすぎないことは明らかである。

図２に示すように、図２は、本願の一好ましい実施形態による電気化学装置１００のブロック図である。この電気化学装置１００は、外部機器と電気的に接続されていてもよい。具体的には、電気化学装置１００は、充電器検出回路１０、電池セル２０、外付けポート３０、及びスイッチモジュール４０を備えている。本発明の実施形態において、前記外付けポート３０は、外部機器２００を電気的に接続するためのものである。本願の実施形態における前記外部機器は、充電器または負荷設備であることが可能である。

前記充電器検出回路１０は、前記外付けポート３０が充電器に電気的に接続されているか否かを検出及び識別するために、前記外付けポート３０に電気的に接続されている。前記スイッチモジュール４０は、前記電池セル２０と前記外付けポート３０との給電回路に電気的に接続されて、前記給電回路のオン／オフを制御する。これにより、前記充電器検出回路１０は、前記外付けポート３０の接続状態に応じて、前記スイッチモジュール４０の状態を対応的に制御し、さらに前記電池セル２０の充放電を制御することができる。

図３に示すように、図３は本願の一好ましい実施形態による電気化学装置１００の回路図である。本発明の実施形態において、前記充電器検出回路１０は、第１のフォトカプラＵ１、第１のスイッチＱ１、制御回路１２及び第１のフィルタ回路１４を備える。

前記制御回路１２は、マイクロコントローラＵ３を含んでもよい。ここで、前記マイクロコントローラＵ３は、第１のピンＣＨＧ＿ＩＮ及び第２のピンＣＨＧ＿ＦＡＵＬＴを含んでもよい。

具体的には、前記第の１フォトカプラＵ１は、第１の発光素子及び第１の感光素子を含む。前記第１の発光素子の第１端は、前記外付けポート３０の第１端Ｃ＋と電気抵抗Ｒ１を介して電気的に接続され、前記第１の発光素子の第２端は、前記第１のスイッチＱ１の第１端と電気的に接続され、前記第１の感光素子の第１端は、電源ＶＣＣと電気抵抗Ｒ２を介して電気的に接続され、前記第１の感光素子の第１端は、前記制御回路にも電気的に接続され、前記第１の感光素子の第２端は接地されている。

前記第１のフィルタ回路１４は、電気抵抗Ｒ３とコンデンサＣ１とを備え、前記第１の感光素子の第１端は、電気抵抗Ｒ３を介して、前記マイクロコントローラＵ３の第１のピンＣＨＧ＿ＩＮと電気的に接続されており、前記マイクロコントローラＵ３の第１のピンＣＨＧ＿ＩＮは、前記コンデンサＣ１を介して接地されている。

本願の実施形態における前記第１の発光素子の第１端はダイオードのアノードであり、前記第１の発光素子の第２端はダイオードのカソードである。前記第１の感光素子の第１端は、フォトダイオードのコレクタであり、前記第１の感光素子の第２端は、フォトダイオードのエミッタである。

前記第１のスイッチＱ１の第１端は電気抵抗Ｒ４を介して接地され、前記第１のスイッチＱ１の第２端は前記外付けポート３０の第２端Ｃ－と電気的に接続され、前記第１のスイッチＱ１の第３端は前記第１の発光素子の第２端と電気的に接続される。

また、一好ましい実施形態において、前記充電器検出回路１０は、第１のダイオードＤ１をさらに備え、前記第１のスイッチＱ１の第２端は、前記第１のダイオードＤ１のアノードと電気的に接続され、前記第１のダイオードＤ１のカソードは、前記外付けポート３０の第２端Ｃ－と電気的に接続される。これにより、前記第１のダイオードＤ１は、前記第１のスイッチＱ１が逆電圧により破壊されるのを防止することができる。

本願の実施形態における前記第１のスイッチＱ１はＮＰＮ型トランジスタであり、前記第１のスイッチＱ１の第１端、第２端及び第３端は、それぞれ前記ＮＰＮ型トランジスタのベース、エミッタ及びコレクタである。他の好ましい実施形態において、前記第１のスイッチＱ１は、他の電子スイッチでもよく、例えば、ＮＭＯＳ電界効果トランジスタであってもよい。

本発明の実施形態において、前記スイッチモジュール４０は、第２のスイッチＱ１と、第３のスイッチＱ３とを含み、前記第２のスイッチＱ２の第１端、第２端及び第３端は、それぞれ前記制御回路１２、前記外付けポート３０の第２端Ｃ－及び第３のスイッチＱ３の第２端に電気的に接続される。前記第３のスイッチＱ３の第１端、第２端及び第３端は、それぞれ前記制御回路１２、前記第２のスイッチＱ２の第２端及び前記電池セル２０の第２端Ｂ－に電気的に接続される。前記電池セル２０の第１端Ｂ＋は、前記外付けポートの第１端Ｃ＋に電気的に接続される。

本願の実施形態において、前記第１のスイッチＱ１は、前記外付けポート３０に第１の充電器が接続されたときにオンし、及び、前記外付けポート３０に第１の充電器が接続されていないときにオフするために用いられる。これにより、外付けポート３０に第１の充電器が接続された場合、前記第１の発光素子は発光し、前記第１の感光素子はオンして第１の信号を制御回路１２に出力する。外付けポート３０に第１の充電器が接続されていない場合、前記第１の発光素子は発光せず、前記第１の感光素子はオフして第２の信号を制御回路１２に出力する。

本発明の実施形態において、前記第１の充電器は、安全充電電圧範囲内の電圧値を出力する標準充電器である。

具体的には、前記外接ポート３０の第１端Ｃ＋及び第２端Ｃ－に第１の充電器が接続されていない場合、前記第１のスイッチＱ１の第１端と前記第１のスイッチＱ１の第２端との間の圧力差は０Ｖに近い、即ち、前記ＮＰＮ型トランジスタのベースとエミッタとの間の圧力差は０Ｖとなる。この時、前記第１のスイッチＱ１はオフ状態である。この時、前記第１の発光素子は発光せず、前記第１の感光素子もオフ状態である。即ち、前記第１のフォトカプラＵ１はオフ状態にあり、前記電源ＶＣＣはハイレベルの信号を前記マイクロコントローラＵ３の第１のピンＣＨＧ＿ＩＮに出力する。前記外接ポート３０の第１端Ｃ＋及び第２端Ｃ－に第１の充電器がそれぞれ接続されると、前記第１のスイッチＱ１の第１端の電圧は、前記第１のスイッチＱ１の第２端の電圧よりも大きく、即ち、前記ＮＰＮ型トランジスタのベースとエミッタとの間の圧力差が０．６Ｖを超え、前記第１のスイッチＱ１はオフ状態からオン状態に変換される。この時、前記第１の発光素子は発光し、前記第１の感光素子はオンする。即ち、前記第１のフォトカプラＵ１はオン状態であり、前記マイクロコントローラＵ３の第１のピンＣＨＧ＿ＩＮは接地され、前記第１のフォトカプラＵ１はローレベル信号を前記マイクロコントローラＵ３の第１のピンＣＨＧ＿ＩＮに出力する。

さらに、前記充電器検出回路１０は、第２のフォトカプラＵ２と、第１のツェナーダイオードＺＤ１と、第２のツェナーダイオードＺＤ２及び第２のダイオードＤ２とをさらに含む。前記第２のフォトカプラは、第２の発光素子と、第２の感光素子とを含み、前記第２の発光素子の第１端は、前記第１のツェナーダイオードＺＤ１のアノードに電気的に接続される。前記第１のツェナーダイオードＺＤ１のカソードは、前記第２のツェナーダイオードＺＤ２のアノードに電気的に接続され、第２のツェナーダイオードＺＤ２のカソードは前記電気抵抗Ｒ１を介して前記外付けポートの第１端Ｃ＋に電気的に接続され、前記第２の発光素子の第２端は、前記第２のダイオードＤ２のアノードに電気的に接続され、前記第２のダイオードＤ２のカソードは前記外付けポート３０の第２端Ｃ－に電気的に接続され、前記第２の感光素子の第１端は電気抵抗Ｒ５を介して前記電源ＶＣＣに接続され、前記第２の感光素子の第２端は接地されている。

充電器検出回路１０は、電気抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ２を含む第２のフィルタ回路１６をさらに備える。前記第２の感光素子の第１端は、前記電気抵抗Ｒ６を介して、前記マイクロコントローラＵ３の第２ピンＣＨＧ＿ＦＡＵＬＴに電気的に接続されており、前記制御回路の第２ピンＣＨＧ＿ＦＡＵＬＴは、さらに、前記コンデンサＣ２を介して接地されている。ここで、前記コンデンサＣ１、Ｃ２は、いずれも無極性コンデンサであり、急速な充放電が可能である。

前記外付けポート３０に充電電圧が第１の充電器よりも高い第２の充電器が接続されると、前記第の１ツェナーダイオードＺＤ１及び前記第２のツェナーダイオードＺＤ２は逆導通し、前記第２のフォトカプラＵ２はオンして、ローレベル信号を前記マイクロコントローラＵ３の第２のピンＣＨＧ＿ＦＡＵＬＴに入力する。同様に、前記外付けポート３０に第２の充電器が接続されていないと、前記第２のフォトカプラＵ２はオフ状態になり、前記マイクロコントローラＵ３の第２のピンＣＨＧ＿ＦＡＵＬＴは前記電源ＶＣＣが出力するハイレベルの信号を受信する。前記外付けポート３０に第１の充電器が接続された場合、前記第２の発光素子は発光せず、前記第２の感光素子はオフされてハイレベルの信号を前記マイクロコントローラＵ３の第２のピンＣＨＧ＿ＦＡＵＬＴに出力する。

本願の実施形態における前記第２の発光素子の第１端はダイオードのアノードであり、前記第２の発光素子の第２端はダイオードのカソードである。前記第２の感光素子の第１端はフォトトランジスタのコレクタであり、前記第２の感光素子の第２端はフォトトランジスタのエミッタである。

上記の第１の充電器は、安全充電電圧範囲内の電圧値を出力可能な充電器とする標準充電器である。前記第２の充電器は、安全充電電圧範囲以外の電圧値を出力する充電器である。即ち、第２の充電器が出力する電圧は、電池システムにダメージを与え、電池システムの安全性能に影響する。なお、本発明の実施形態において、前記安全充電電圧範囲は、１節電池セルあたりの充電電圧が充電制限電圧４．２Ｖを超えず、４．２Ｖは、現在使用されている多くのリチウムイオン電池が使用する充電制限電圧であり、４．２Ｖまでに充電されるリチウム電力は安全であり、充電電圧が４．２Ｖを超えると、電圧が高くなるにつれてリチウム電気の安全性が低下し、電圧が高くなるほど電池が危険となり、発火して爆発しやすくなる。つまり、本願の実施形態における１３節電池セルの安全充電電圧範囲は、５４．６Ｖを超えない充電電圧である。

以下、図３に示す回路図を例として、本願の充電器検出回路及び電気化学装置の動作原理について説明する。

使用する場合、前記外付けポート３０に標準充電器が接続されていなければ、前記第１のスイッチＱ１の第１端と第２端との間の圧力差は０Ｖに近い、即ち、前記第１のスイッチＱ１がオフ状態となり、ひいては前記第１のフォトカプラＵ１がオフ状態となる。この時、マイクロコントローラＵ３の第１のピンＣＨＧ＿ＩＮは、前記電源ＶＣＣが入力したハイレベル信号を受信する。また、前記外付けポート３０にも高圧充電器が接続されず、前記第２のフォトカプラＵ２もオフ状態となる。この時、前記マイクロコントローラＵ３の第２のピンＣＨＧ＿ＦＡＵＬＴは、前記電源ＶＣＣが出力するハイレベルの信号を受信する。これにより、前記マイクロコントローラＵ３は、この２つの信号ピンが受信したハイレベルの信号に基づいて、前記外付けポートにいずれの充電器も接続されていないと判断してもよい。

さらに、前記外付けポート３０に標準充電器が接続されると、前記第１のスイッチＱ１の第２端の電圧が前記第１のスイッチＱ１の第１端の電圧よりも小さく、即ち前記第１のスイッチＱ１の第１端と第２端との間の圧力差が０．６Ｖよりも大きくなり、前記第１のスイッチＱ１はオフ状態からオン状態に変換可能となり、これにより、前記外付けポート３０の第１端Ｃ＋は、前記第１の発光素子を介して接地され、前記第１の発光素子はオンにされ、前記第１の感光素子はオンにされる。このように、前記電源ＶＣＣは、前記電気抵抗Ｒ２を介して接地され、前記マイクロコントローラＵ３の第１のピンＣＨＧ＿ＩＮも接地され、この時、前記マイクロコントローラＵ３の第１のピンＣＨＧ＿ＩＮは、前記第１のフィルタ回路１４を介して前記第１のフォトカプラＵ１からのローレベル信号を受信する。即ち、前記マイクロコントローラＵ３の第１のピンＣＨＧ＿ＩＮのレベル状態がハイレベルからローレベルに変換するので、前記外付けポート３０に標準充電器が接続されたと判断し、前記マイクロコントローラＵ３は、前記スイッチモジュール４０に制御信号を出力して、前記電池セル２０が充電状態に入るように制御する。

次に、前記外付けポート３０に高圧充電器が接続されると、前記第１のツェナーダイオードＺＤ１及び前記第２のツェナーダイオードＺＤ２が逆導通し、この時、前記第２のフォトカプラＵ２の第２の発光素子がオンし、前記第２の感光素子がオンするようになる。この時、前記マイクロコントローラＵ３の第２のピンＣＨＧ＿ＦＡＵＬＴは接地される、即ち、前記マイクロコントローラＵ３の第２のピンＣＨＧ＿ＦＡＵＬＴは、前記第２のフィルタ回路１６によって前記第２のフォトカプラＵ２が出力するローレベル信号を受信する。即ち、前記マイクロコントローラＵ３の第２のピンＣＨＧ＿ＦＡＵＬＴのレベル状態がハイレベルからローレベルに変換するので、前記外付けポート３０に高圧充電器が既に接続されたと判断し、前記マイクロコントローラＵ３は、前記スイッチモジュール４０に制御信号を出力して、前記電池セル２０の充放電を停止させるように制御して、高圧不正充電器が電池装置に接続することによるシステムの損害を防止し、電池装置の安全性を向上させる。

なお、前記外付けポート３０に高圧充電器が接続された場合、前記第１のフォトカプラＵ１及び前記第２のフォトカプラＵ２は共にオンとなり、即ち、前記マイクロコントローラＵ３の第１のピンＣＨＧ＿ＩＮ及び第２のピンＣＨＧ＿ＦＡＵＬＴはいずれもローレベル信号を受信することになる。この時、前記マイクロコントローラＵ３は、前記第２のピンＣＨＧ＿ＦＡＵＬＴのレベル状態を優先的に判断すること、即ち、前記マイクロコントローラＵ３は、優先的に前記第２のピンＣＨＧ＿ＦＡＵＬＴのレベル状態に応じて、前記スイッチモジュール４０の状態を制御する。これにより、前記マイクロコントローラＵ３の第２のピンＣＨＧ＿ＦＡＵＬＴのレベル状態をリアルタイムに検出することで、外付けポートに高圧充電器が接続されているか否かを効率的に認識することができる。

また、前記第１のフィルタ回路１４及び第２のフィルタ回路１６が、充電器挿入情報を含む信号及び高圧不正充電器識別信号をフィルタリングして限流することによって、前記マイクロコントローラＵ３の信号ポートを保護すると共に、被検出信号における干渉成分をフィルタリングして、信号識別と検出の精度を向上させることができる。ここで、前記マイクロコントローラＵ３による検出の精度及び干渉防止能力を高めるために、実際の必要に応じて、電気抵抗Ｒ３、Ｒ６の電気抵抗値とコンデンサＣ１、Ｃ２の容量値を調整することによって、フィルタカットオフ周波数を調整してもよい。

外部負荷設備が前記外付けポート３０に接続されると、コントローラのバスバー容量の作用により、前記外付けポートの第２端Ｃ－の電圧が前記電池セルの第１端Ｂ＋の電圧まで瞬時に引き上げられ、これにより、前記第１のスイッチＱ１の第１端と第２端との間に、電池パックの逆方向総圧が印加される。前記第１のダイオードＤ１は、前記第１のスイッチＱ１が破壊されることを防止する。ここで、前記第１のダイオードＤ１は、必要に応じて適切な逆耐圧値を選択することができる。

図４に示すように、図４は、本発明の一実施形態による充電器検出方法のステップのフローチャートである。前記充電器検出方法は、以下のステップを含んでもよい。

ステップＳ４１において、外付けポートに充電器が接続されているか否かを検出する。本発明の実施形態において、前記外付けポートの両端に、第１のフォトカプラにおける第１の発光素子の第１端及び第１のスイッチがそれぞれ電気的に接続されており、前記第１の発光素子の第２端は、前記第１のスイッチに電気的に接続され、前記第１のフォトカプラにおける第１の感光素子の第１端は電源に電気的に接続され、前記第１のフォトカプラの第２端は接地されている。これにより、前記外付けポートに充電器が接続されると、前記第１のスイッチはオンすることなる。

ステップＳ４２において、前記外付けポートに第１の充電器が接続されると、前記第１の発光素子は発光し、前記第１の感光素子はオンして第１の信号を制御回路の第１のピンに出力する。ステップＳ４３において、前記外付けポートに第１の充電器が接続されていない場合、前記第１の発光素子は発光せず、前記第１の感光素子はオフして第２の信号を前記制御回路に出力する。また、他の好ましい実施形態において、前記外付けポートの両端には、さらに、第２のフォトカプラにおける第２の発光素子の第２端及び第１のツェナーダイオードのカソードがそれぞれ電気的に接続され、前記第２のフォトカプラにおける第２の感光素子の第１端は前記電源に接続され、前記第２の感光素子の第２端は接地されている。

これにより、前記外付けポートに第２の充電器が接続されると、前記第１のツェナーダイオードが逆導通し、前記第２の発光素子がオンにされ、前記第２の感光素子がオンにされて、制御回路の第２のピンに第１の信号を出力する。ここで、前記第２の充電器は、安全充電規格に適合しない超高電圧を出力する高圧充電器である。

これにより、本願の実施形態に係る充電器検出回路、方法及び電気化学装置は、第１のスイッチ及び第１のフォトカプラによって、外付けポートに充電器が接続されているか否かを検出し、且つ外付けポートに標準充電器が接続された場合、前記第１のスイッチ及び前記第１のフォトカプラをオンにさせ、さらに信号を前記制御回路に出力し、高圧充電器の接続の有無を２つのツェナーダイオード及び第２のフォトカプラで検出する。このように、本願の実施形態が開示する充電器検出回路、方法及び電気化学装置は、消費電力が低く、安全性能が高く、検出精度が高く、コストが低いなどの利点を有し、標準充電器及び高圧不正充電器を精度良く識別でき、電池の安全性及び安定性を著しく向上させることができる。

本技術分野の一般的な技術者は、以上の実施形態は、本願を限定するためのものであり、本願を制限するものではなく、本願の実質的精神範囲内にある限り、上記実施形態について行った適切な変更及び修正も、本願の保護範囲内に属されるべきであると認識すべきである。

１００ 電気化学装置
１０ 充電器検出回路
１２ 制御回路
１４ 第１のフィルタ回路
１６ 第２のフィルタ回路
２０ 電池セル
３０ 外付けポート
４０ スイッチモジュール
Ｕ１ 第１のフォトカプラ
Ｕ２ 第２のフォトカプラ
Ｕ３ マイクロコントローラ
Ｑ１～Ｑ３ 第１のスイッチ乃至第３のスイッチ
Ｃ１～Ｃ２ コンデンサ
Ｒ１～Ｒ６ 電気抵抗
ＺＤ１ 第１のツェナーダイオード
ＺＤ２ 第２のツェナーダイオード
Ｄ１ 第１のダイオード
Ｄ２ 第２のダイオード

Claims (18)

1. 電気化学装置に適用される充電器検出回路であって、
   第１のフォトカプラ、第１のスイッチ及び制御回路を備え、
   前記第1のフォトカプラは、第１の発光素子と、第１の感光素子とを含み、前記第１の発光素子は、前記電気化学装置の外付けポートの第１端と、前記第１のスイッチとを電気的に接続し、前記第１の感光素子は、前記制御回路を電気的に接続し、前記第１のスイッチの第１端が接地され、前記第１のスイッチの第２端が前記外付けポートの第２端に電気的に接続され、前記第１のスイッチの第３端が前記第１のフォトカプラに電気的に接続され、前記第１のスイッチは、前記外付けポートに第１の充電器が接続される際にオンし、
   前記外付けポートに第１の充電器が接続されると、前記第１のフォトカプラはオンし且つ前記制御回路に第１の信号を出力し、
   前記充電器検出回路は、第２のフォトカプラ及び第１のツェナーダイオードをさらに備え、前記第２のフォトカプラは、第２の発光素子及び第２の感光素子を含み、前記第２の発光素子と前記第１のツェナーダイオードは、前記外付けポートの第1端と前記外付けポートの第２端との間に直列に接続され、前記第２の感光素子の第1端は電源と制御回路と電気的に接続され、前記第２の感光素子の第２端は接地されていることを特徴とする充電器検出回路。
2. 前記第１の感光素子の第１端は、前記外付けポートの第１端に電気的に接続され、第１の発光素子の第２端は、前記第１のスイッチの第３端に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の充電器検出回路。
3. 前記外付けポートに前記第１の充電器が接続された場合、前記第１の発光素子は発光し、前記第１の感光素子はオンして前記第１の信号を前記制御回路に出力することを特徴とする請求項２に記載の充電器検出回路。
4. 前記充電器検出回路は、前記第１のスイッチが逆方向の電圧で破壊されるのを防止するための第１のダイオードをさらに備え、前記第１のダイオードのカソードは、前記外付けポートの第２端に電気的に接続され、前記第１のダイオードのアノードは、前記第１のスイッチの第２端に電気的に接続されることを特徴とする請求項２に記載の充電器検出回路。
5. 前記第２の発光素子の第１端は、前記第１のツェナーダイオードのアノードに電気的に接続され、前記第１のツェナーダイオードのカソードは、前記外付けポートの第１端に電気的に接続され、前記第２の発光素子の第２端は、前記外付けポートの第２端に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の充電器検出回路。
6. 前記外付けポートに第２の充電器が接続された場合、前記第１のツェナーダイオードは逆導通し、前記第２の発光素子はオンし、前記第２の感光素子はオンして前記第１の信号を前記制御回路の第２のピンに出力し、ここで、前記第２の充電器は、安全充電電圧範囲以外の電圧値を出力する充電器であることを特徴とする請求項５に記載の充電器検出回路。
7. 前記外付けポートに第１の充電器が接続された場合、前記第２の発光素子は発光せず、前記第２の感光素子はオフされて第２の信号を前記制御回路に出力し、前記第１の充電器は、安全充電電圧範囲内の電圧値を出力する充電器であることを特徴とする請求項５に記載の充電器検出回路。
8. 前記充電器検出回路は、アノードが前記第１のツェナーダイオードのカソードに電気的に接続されるとともに、カソードが前記外付けポートの第１端に電気的に接続される第２のツェナーダイオードをさらに備え、
   前記外付けポートに前記第２の充電器が接続された場合、前記第１のツェナーダイオード及び前記第２のツェナーダイオードは共に逆導通であり、前記第２の発光素子は発光し、前記第２の感光素子はオンされて前記制御回路の第２のピンに前記第１の信号を出力することを特徴とする請求項６に記載の充電器検出回路。
9. 前記充電器検出回路は、アノードが前記第２の発光素子の第２端に電気的に接続され、カソードが前記外付けポートの第２端に電気的に接続される第２のダイオードをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の充電器検出回路。
10. 前記充電器検出回路は、第１のフィルタ回路をさらに備え、前記第１のフィルタ回路は、前記第１のフォトカプラが出力する信号をフィルタリングした後に前記制御回路の第１のピンに出力するために用いられ、前記第１のフィルタ回路は、第１の抵抗と、第１のコンデンサとを含み、前記第１の抵抗の第１端は、第１の感光素子の第１端に電気的に接続され、前記第１の抵抗の第２端は、前記制御回路の第１のピンに電気的に接続され、前記制御回路の第１のピンは、さらに前記第１のコンデンサを介して接地されていることを特徴とする請求項１に記載の充電器検出回路。
11. 前記充電器検出回路は、第２のフィルタ回路をさらに備え、前記第２のフィルタ回路は、前記第２のフォトカプラが出力する信号をフィルタリングした後に前記制御回路の第２のピンに出力するために用いられ、前記第２のフィルタ回路は、第２の抵抗と、第２のコンデンサとを含み、前記第２の抵抗の第１端は、前記第２の感光素子の第１端に電気的に接続され、前記第２の抵抗の第２端は、前記制御回路の第２のピンに電気的に接続され、前記制御回路の第２のピンは、さらに前記第２のコンデンサを介して接地されていることを特徴とする請求項６に記載の充電器検出回路。
12. 前記第１のスイッチはＮＰＮ型ダイオードであり、前記第１のスイッチの第１端、第２端及び第３端は、それぞれ前記ＮＰＮ型ダイオードのベース、エミッタ及びコレクタであることを特徴とする請求項１に記載の充電器検出回路。
13. 前記外付けポートに第１の充電器が接続されていない場合、前記第１の感光素子はオフされて第２の信号を前記制御回路に出力することを特徴とする請求項２に記載の充電器検出回路。
14. 電気化学装置に適用される充電器検出方法であって、
    両端がそれぞれ第１のフォトカプラ及び第１のスイッチに電気的に接続された外付けポートに充電器が接続されたか否かを検出し、
    前記外付けポートに第１の充電器が接続されると、前記第１のフォトカプラがオンして第１の信号を制御回路の第１のピンに出力し、
    前記外付けポートに第１の充電器が接続されていない場合、前記第１のフォトカプラはオフされて第２の信号を前記制御回路に出力し、
    第１のツェナーダイオードと第２のフォトカプラの第２の発光素子は、前記外付けポートの第1端と前記外付けポートの第２端との間に直列に接続され、前記第２のフォトカプラの第２の感光素子の第1端は電源と制御回路と電気的に接続され、前記第２の感光素子の第２端は接地されていることを特徴とする充電器検出方法。
15. 前記外付けポートの両端は、それぞれ前記第１のフォトカプラにおける第１の発光素子の第１端及び前記第１のスイッチに電気的に接続され、前記第１の発光素子の第２端は、前記第１のスイッチに電気的に接続され、前記第１のフォトカプラにおける第１の感光素子の第１端は、電源に電気的に接続され、前記第１の感光素子の第２端は、接地されていることを特徴とする請求項１４に記載の充電器検出方法。
16. 前記外付けポートの両端は、それぞれ第２のフォトカプラにおける第２の発光素子の第２端及び第１のツェナーダイオードのカソードに電気的に接続され、前記第２のフォトカプラにおける第２の感光素子の第１端は、電源に接続され、前記第２の感光素子の第２端は、接地されていることを特徴とする請求項１４に記載の充電器検出方法。
17. 前記充電器の検出方法は、前記外付けポートに第２の充電器が接続されると、前記第１のツェナーダイオードは逆導通し、前記第２の発光素子はオンし、前記第２の感光素子はオンして前記第１の信号を前記制御回路の第２のピンに出力し、前記第２の充電器は、安全充電電圧範囲以外の電圧値を出力する充電器であることを特徴とする請求項１６に記載の充電器検出方法。
18. 電気化学装置は、電池セルと、スイッチモジュールと、外付けポートと、請求項１～１３の何れか一項に記載の充電器検出回路とを備え、
    前記スイッチモジュールは、前記電池セルと前記外付けポートとの給電回路に電気的に接続され、且つ前記給電回路のオン又はオフを制御するために用いられることを特徴とする電気化学装置。

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