TWI325210B - Systems and methods for regulating pre-charge current in a battery system - Google Patents

Systems and methods for regulating pre-charge current in a battery system Download PDF

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TWI325210B
TWI325210B TW095101188A TW95101188A TWI325210B TW I325210 B TWI325210 B TW I325210B TW 095101188 A TW095101188 A TW 095101188A TW 95101188 A TW95101188 A TW 95101188A TW I325210 B TWI325210 B TW I325210B
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Dell Products Lp
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Description

九、發明說明： 【發明所屬气技術領域】 發明領域 本發明一般來說是關於電池系統的技術，尤其 調節電池系統令的預先充電電流的技術。 t先* ：Jttr奸】 發明背景 因為資訊的價值和使用持續增長，因此個人(祕vidual) 和企業(business)要尋找額外的方法來處理和儲存資訊。對 於使用者而言—個有效的選擇是資訊處理系統。—資城 理系統通常對於企業、個人或其他目的進行處理、編譯、 儲存和(/或)通信資訊或賴，從而允許使用者彻資訊的 價值。因為技術和資訊處理的需要和要求在不同的使用者 或應用之間改變’因此資訊處理线也㈣什麼資訊被處 理 '貧訊如何被處理、多少資訊被處理、儲存或通信以及 資訊被多快和有效地處理、儲存或通信而改變。資訊處理 系統的變動允許資訊處理系統是一般性的或為一特定使用 者或特疋的使用而被设§十’如財務交易處理（financial transaction processing)、飛機訂票（airiine reservati〇n)、企業 資料儲存(enterprise data storage)或全球通信。另外，資訊 處理系統可包括多種硬體和軟體元件(可被設計成處理、儲 存和通信資訊)且可包括一個或多個電腦系統、資料儲存系 統和網路系統。 可攜式資訊處理系統的範例包括筆記型電腦。此等可 1325210 攜式電子設備通常由電池系統(如包括一個或多個可再充 電電池的鋰離子（“Li-ion”）或鎳金屬氫化物（“NiMH”）電池 組(pack))供電。第1圖顯示一可攜式資訊處理系統100的一 電池系統120，具有臨時耦接到一電池充電裝置u〇之相對 5 應的充電輸出端115、116的電池充電端122、124。如此種 設計’電池充電裝置110被耦接以接收來自電源端112、114 的電流(例如，來自一AC配接器（adapter)的交流電流或直流 電流）’且經由充電輸出端115、116提供DC充電電流給電池 系統120的電池充電端122、124。如圖所示，電池系統120 1〇 還包括電池系統資料匯流排端126、128，用於提供電池狀 態資訊(如電池電壓）給相對應的電池充電裝置資料匯流排 端117 、 118 。
第2圖顯示一傳統的鋰離子電池系統丨2〇，具有一電池 管理單元(battery management unit，“BMU，，)202，擔負著監 15 控電池系統的操作和控制電池系統充電及放電電路270(用 於充電和放電電池系統的一個或多個蓄電池組電池(battery cell))的責任。如圖所示，BMU 202包括類比前端（analog front end，“AFE”)206和微控制器204。電池系統120的充電 和放電電路270包括兩個在電池充電端122和蓄電池組電池 20 (battery cell)224之間串聯耦接的場效應電晶體(field effect transistor，“FET’’)214和216。FET 214是一充電FET開關元 件，其形成充電電路260的一部分，該充電電路260被微控 制器204和(/或)BMU 202之AFE 206利用開關218控制，以允 許或不允許充電電流到鋰離子蓄電池組電池224中，FET 6 1325210 216是一放電FET開關元件，其形成放電電路262的一部分， 該放電電路262被微控制器204和(/或)BMU 202之AFE 206 利用開關220控制，以允許或不允許從蓄電池組電池224中 放電電流。如圖所示，寄生二極體橫跨出現在每一FET開關 5 元件的源極和汲極，即當放電FET開關元件216打開（open) 時，傳導(conduct)充電電流到蓄電池組電池，且當充電FET 開關元件214打開時’從蓄電池組電池傳導放電電流。 在標準電池組(pack)操作期間，充電和放電FET開關元 件214和216都被分別的開關218和220置於關閉狀態，且 10 AFE 206的電池電壓檢測電路（cell voltage detect circuitry)210監控蓄電池組電池224的電壓。如果AFE 206的 電池電壓檢測電路210檢測出電池的過壓（over-voltage)情 形，則BMU 202打開充電FET開關元件214以阻止蓄電池組 電池更進一步的充電，直到過壓情形不再出現。類似地， 15 如果AFE 206的電池電壓檢測電路210檢測出電池欠壓 (under-voltage)(或過度放電）情形，則BMU 202打開放電FET 開關元件216以阻止蓄電池組電池更進一步的放電，直到欠 壓情形不再出現。當電池組為休眠(sleep)模式時，BMU 202 也可打開充電FET開關元件214 »在電池組電路中存在一電 20 流感測電阻212(current sense resistor)以允許AFE 206之電 流感測器208監控到蓄電池組電池的充電電流。如果充電 F E T開關元件214假設是打開的（如在休眠模式或電池過壓 情形時），但充電電流被檢測到，則藉由燒斷(blowing)存在 於電池電路中的一嵌入保險絲(inline fuse)222，BMU 202使 1325210 電池組永久(permanently)無效，以打開（0pen)電池組電路且 阻止更進一步的過度充電。 當鋰離子和鎳金屬氫化物蓄電池組電池已被放電到某 一低電壓位準時，該等電池尚未準備好接收完全充電電流 5 (full charge current)，且必須是“預先充電，’在一更低的電流 位準。例如’來自一智慧型（smart)充電器的一示範性最小 充電電流是128毫安培，對於預先充電一些鎳金屬氫化物蓄 電池組電池其是足夠低的。然而，其他類型的蓄電池組電 池需要的預先充電電流可能比128毫安培低得多。對於一示 10範性鋰離子蓄電池組電池，需要的預先充電電流大約是每 一電池20或更少的毫安培》為了提供需要的預先充電電流 ’個別預先充電電路已被合併到一電池組中，以藉由減少 一電池充電裝置提供的充電電流，達到想要的預先充電電 流位準。 15 第2圖說明預先充電電路250，其存在於充電和放電電 路270中’當蓄電池組電池224已被放電到一預設的低電壓 位準且尚未準備接收完全充電電流時，預先充電蓄電池組 電池224。如圖所示’預先充電電路250包括MOSFET 252( 用於作為一開關）和一電阻器254以限制預先充電電流之位 20準到一個比由電池充電裝置110提供之充電電流低得多的 電流值。在預先充電模式期間，當AFE 206的電池電壓檢測 電路210檢測出蓄電池組電池224的電壓比預設的低電壓位 準低且需要預先充電電流位準時，微控制器204開啟(turn on)MOSFET開關252。在預先充電模式期間，Bmu 202也保 8 持充電FET開關元件214為打開（〇pen)狀態，以限制提供給 蓄電池組電池224的充電電流為較低的預先充電電流位準 。當蓄電池組電池224的電壓達到預設的低電壓位準時， ΒΜϋ 202 關掉(turn off)M〇SFET 252且關上(cl〇se)充電咖 開關兀件214，以允許完全充電電流被提供給蓄電池組電池 224。 如第2圖所示，傳統的鋰離子電池系統12〇之預先充電 電路250需要在電池系統中提供個別的電路元件。由於安全 性和成本原因，對於一些電池系統(如鎳金屬氫化物電池系 統）’可能沒有提供該等預先充電電路元件。在此等系統 中，電池充電裝置的元件是被用於調節預先充電電流的位 準。 【發明内容】 發明概要 此處揭露的是用於調節一電池系統(如一資訊處理系 統中的電池系統）中的預先充電電流之系統和方法。被揭露 之系統和方法可被方便地設計成調節電池系統充電電流的 工作週期，以調節預先充電電流的位準。在一實施例中， 當缺乏個別的預先充電電路（如第2圖的預先充電電路25〇) 且(/或）沒有電池充電裝置預先充電電路時，而同時要符合 蓄電池組電池預先充電的需要（如鋰離子蓄電池組電池的 需要）時，一電池系統的微控制器可被用於調整電池系統充 電FET開關元件(C-FET)的工作週期。在一示範性實施例中 ，一可攜式資訊處理系統(如一筆記型電腦）的一電池系統可 1325210 被提供，藉由調整提供給蓄電池組電池之充電電流的工作 週期且不存在傳統的預先充電電路之MOSFET開關元件， 該電池系統具有對電池系統之蓄電池組電池調節預先充電 電流位準的能力。因此，被揭露的系統和方法可在一實施 5 例中被方便地實現，以消除對個別預先充電電路元件的需 要且減少電池系統内部零件的數目，使得節省成本且在電 池系統印刷電路板上需要較少的空間。 在一方面，此處的揭露是一種充電一電池系統(麵接到 一電池充電裝置）之一個或多個蓄電池組電池的方法，包括 10 以下步驟：在電池系統中接收來自電池充電裝置的一充電 電流，該充電電流具有一第一電流值；調整在該電池系統 中接收的充電電流之工作週期，以產生具有一第二電流值 的一預先充電電流，該第二電流值比該第一電流值小；以 及藉由首先提供具有第二電流值的預先充電電流給該電池 15 系統的一個或多個蓄電池組電池，然後提供具有第一電流 值的充電電流給該電池系統的一個或多個蓄電池組電池， 充電該電池系統的一個或多個蓄電池組電池。 在另一方面，此處的揭露是一電池系統，被設計成耦 接到一電池充電裝置，該電池系統包括：一個或多個蓄電 20 池組電池(battery cells);電池電流控制電路，被設計成耦接 在該電池充電裝置和一個或多個蓄電池組電池之間，該電 池電流控制電路被設計成接收來自該電池充電裝置具有一 第一電流值的一充電電流，且控制該充電電流從該電池充 電裝置到該等蓄電池組電池的流動；以及耦接到該電池電 10 1325210 流控制電路的一工作週期控制器，該工作週期控制器被設 計成控制該電池電流電路的操作，使得調整接收自該電池 充電裝置之充電電流的一工作週期，以提供具有一第二電 流值的一預先充電電流給一個或多個蓄電池組電池，該第 5 二電流值比第一電流值小。該工作週期控制器更進一步被 設計成首先提供具有第二電流值的預先充電電流給該電池 系統的一個或多個蓄電池組電池，然後提供具有第一電流 值的充電電流給該電池系統的一個或多個蓄電池組電池。 在另一方面，此處的揭露是一可攜式資訊處理系統的 10 一電池系統，被設計成耦接到一電池充電裝置，該電池系 統包括：一個或多個蓄電池組電池；一充電電路，被設計 成耦接在電池充電裝置和一個或多個蓄電池組電池之間， 該充電電路包括一充電FET開關元件且被設計成接收來自 該電池充電裝置具有一第一電流值的一充電電流；以及耦 15 接到該充電電路的一電池管理單元(BMU)，該BMU包括一 微控制器。該BMU可被設計成控制該充電電路之充電FET 開關元件的操作，使得調整接收自電池充電裝置之充電電 流的一工作週期，以提供具有一第二電流值的預先充電電 流給一個或多個蓄電池組電池，該第二電流值比第一電流 20 值小。該BMU更進一步被設計成當電池系統之一個或多個 蓄電池組電池的一電壓比一低臨界電壓（low voltage 比代511〇1(1)低1時，首先提供具有一第二電流值的預先充電電 流給該電池系統的一個或多個蓄電池組電池，當該電池系 統之一個或多個蓄電池組電池的一電壓達到該低臨界電壓 11 1325210 時，然後提供具有第一電流值的充電電流給該電池系統的 一個或多個蓄電池組電池。 圖式簡單說明 第1圖是一習知可攜式電子設備和電池充電裝置的方 5 塊圖。 第2圖是一習知鋰離子電池系統的方塊圖。 第3圖是被揭露之系統和方法之一實施例的一電池系 統的方塊圖。 第4圖是被揭露之系統和方法之一實施例的一電池系 10 統的方塊圖。 第5圖是被揭露之系統和方法之一實施例的控制信號 電壓相對於時間的圖式說明。 【實施方式3 較佳實施例之詳細說明 15 第3圖顯示被揭露之系統和方法的一實施例的一電池 系統320。電池系統320可被設計成是DC電流的一獨立源 (stand alone source) ’或可被提供為一可攜式電子設備的一 永久的（permanent)或可代替的元件（例如，一可攜式資訊處 理系統如一筆記型電腦的電池組）。除筆記型電腦之外，該 20 種可攜式電子設備的其他範例包括（但不限於）可攜式電話 設備（如蜂巢式電話、無線(cordless)電話等）、個人數位助理 (“PDA”)設備、MP3播放機、照相機、電腦周邊設備等。除 可攜式電子設備之外，需要理解的是被揭露之系統和方法 可被用來實現以供電(power)給任何其他類型的電子設備， 12 5 -玄種电子·»又備至）部分是電池供電的且具有被輕接以接 收電池系統之電流的電子電路。就這點而言，被 揭露之系統和方法可被有用地實現於使用智慧型電池的 應用t。 第3圖所7F I池系統32〇包括一個或多個搞接到電 池端312和314的蓄電、^ έ日带。^ ^ , 池.·且電池324,該等電池端312和314可 被設計成耗接到一電池奋雷 电池兄電裝置（圖未示），如第1圖所示的 電池充電裝置110。需要理銥 而要理解的疋，當電池系統320被提供 10 15 為電子叹備的一整合凡件時，—相對應的電池充電裝置 也可被提供為相同電子設備的一整合部分，或可被提供為 该電子設備的—外部設備。蓄電池組f池324可以是任何類 型的可再充電的蓄電池組電池或其等的組合，適合利用兩 \或夕於兩個的充電電流值之速率㈣e)進行再充電。該等 畜電池組電池的範例包括(但*限於)鐘離子(Li-ion)蓄電池 電池錄金屬虱化物(NiMH)蓄電池組電池、錄録(见匸… 蓄電池組電池、兹聚合物(Li-p〇lymer)蓄電池組電池等。 20 電池系統320也被顯示為具有電池電流控制電路37〇， 該電池電流控制電路370被用於控制到電池系統320之蓄電 池組電池324之充電電流的流動，且可被選擇地(optionally) 设計成是否要控制來自電池系統320之蓄電池組電池324之 放電電流的流動。該電池電流控制電路370耦接到工作週期 控制器311，該工作週期控制器311控制電池電流控制電路 370的操作（如利用控制信號或其他合適的方法），為了控制 電池充電電流(ICHARGE)經由電池端312和314從一電池充 13 5 ^裝置到蓄電池組電池324的錢，以娜触給蓄電池組 :池324之充電電流的工作週期。时還顯示的是蓄電池組 /也電驗測器31〇，被輕接以監控蓄電池組電池似的電 屋且提供财訊紅作週期㈣n3u。f要理解的是利 ^適合執行這些任務的任何電路和㈣㈣ 。週期控㈣3U和蓄電池組電池電壓檢測器⑽可被實現 (如i如在實施例令，利用一整合到電池系統320的控制器 :處二器和有關的_或利用任何其他合適 10 =Γ池系統電路/元件接合 1Γ! ; ^ 卜，儘官疋以個別的元件說明， 行 週期控制器3Π和蓄電池組電池電两要理解的疋，工作 -個單-元件執壓檢剩器310的任務可被 。 執仃或可被多於兩個的個別元件之組合執 15 在第3圖之系統操作中，蓄電池 監控蓄電池組電池324的電壓且提供·’池電壓檢測益310 制器3U(如利用控制信號或其他合適資訊給工作週期控 制器311利用此監控電壓資訊依:欠^ 讀週期控 20 電路370提供給蓄電池laf池324^ '透過電'也電机控制 工作週期控制器311被設計成當蓄11 °特_是’ -低臨界電壓低且蓄電池組電池％、組電池324的電壓比 完全充電電流時，藉由㈣錢⑼&料備純其等的 電蓄電池組電池324。藉由控制充^的卫作週期’預先充 週期控制器311可以限制預先充電電’卫作週期，工作 电埯的位準為—個或多 14 個較低的電流值（比在電 〜 电/也缒312和314被一電池充電裝置 β 低）°當蓄電池組電池324的電壓達到 低^電麼時，工作週期控制器311增加充電電流的工作週 期到一較高的工作週期， 月因此更多的充電電流被提供給蓄
電池組電池324,例如，分社♦ L 允许電池充電裝置的完全充電電流 被提供給蓄電池組電池324。 10 15 需要理解的疋，工作週期控制器311可以被設計成以這 樣種方式控制電池電流控制電路3 7 〇，即當蓄電池組電池 電壓比臨界電壓低時，從充電器提供一被減少之位準 (ed level)的預先充電電流到蓄電池組電池，且當蓄 H且電池電壓達到或超過臨界電壓時，提供完全充電電 々丨L就：^ ·點而s ’工作週期控制器3ιι可被設計成以這樣 一種方式控制電池電流控制電路37G，即根據蓄電池組電池 324的臨界電壓’從充電器提供—被減少之位準的預先充電 電抓到蓄電池組電池324(例如，對於一個3個電池並聯的電 池組提供一個位準的預先充電電流，對於一個4個電池並聯 的電池組提供一個較高位準的預先充電電流等）。 第4圖說明第3圖之電池系統，依據被揭露之系統和方 法的一個不範性實施例，其可被實現。如該示範性實施例 20 所示’工作週期控制器311和蓄電池組電池電壓檢測器31〇 的功能可被一電池管理單元(BMU)402實現，該電池管理單 元402可被用於監控電池系統的操作且用於控制電池電流 控制電路370，雖然任何其他合適的電路組態、處理器和(/ 或)控制邏輯可在其他實施例中被使用。如第4圖中所示， 15 1325210 BMU 402包括類比前端(“AFE，，)4〇6和微控制器4〇4。電池電 流控制電路370包括在電池充電端312和蓄電池組電池324 之間串聯搞接的充電電路460和放電電路462。FET 414是一 充電FET開關元件，其形成充電電路46〇的一部分，且被 5 BMU的微控制器404和(7或)AFE 406利用充電電路開關418 控制，以允許或不允許對蓄電池組電池324充電電流，FET 416是一放電FET開關元件，其形成放電電路462的一部分， 且被BMU的微控制器404和（/或）AFE 406利用放電電路開 關420控制’以允許或不允許從蓄電池組電池324放電電流 10 。如圖所示，電池系統320還包括電池系統資料匯流排端426 、428，用於提供電池狀態資訊(如電池電壓）給一電池充電 裝置之相對應的資料匯流排端。 在標準的電池組操作期間，充電和放電FET開關元件 414和416都被分別的開關418和420置於關閉狀態，且AFE 15 4〇6的電池電壓檢測器310監控蓄電池組電池324的電壓。如 果AFE 406的電池電壓檢測器310檢測出一電池過壓的情形 ，則BMU 402打開（open)充電FET開關元件414以阻止對蓄 電池組電池更進一步充電，直到該過壓情形不再出現。類 似地，如果AFE 406的電池電壓檢測器310檢測出一電池欠 20 壓（或過度放電）的情形，則BMU 402打開放電FET開關元件 416以阻止對蓄電池組電池更進一步放電，直到該欠壓情形 不再出現。當電池組在休眠模式下時，BMU 402也打開充 電FET開關元件414。在電池組電路中有一電流感測電阻412 ，允許AFE 406之電流感測器308監控到蓄電池組電池的充 16 電電流。如果充電FET開關元件414假設是打開的（例如在休 眠模式或電池過壓情形時），但充電電流被檢測到，則藉由 燒斷存在於電池電路中一可取捨的(optional)嵌入(inline)保 險絲422，BMU 402使電池組永久無效，以打開電池組電路 且阻止更進一步的過充電。 當電池系統320的電池端312、314被耦接以接收來自一 電池充電裝置之相對應端的電流時，BMU 402被設計成當 AFE 406之電池電壓檢測器310檢測到蓄電池組電池324之 電壓比一低臨界電壓低且需要一較低的預先充電電流位準 時’進入預先充電模式。在預先充電模式期間，BMU 402 之工作週期控制器311控制開關418(例如，利用一脈寬調變 信號）’使得間歇（intermittently)打開（open)和關上 (close)FET開關元件414且提供一間歇的預先充電電流（比 完全充電電流值低）給蓄電池組電池324。當蓄電池組電池 324的電壓超過該低臨界電壓時，BMU 402關上(close)充電 FET開關元件414，以允許完全充電電流被穩定提供給蓄電 池組電池324直到其被完全充電。 第5圖以一時間函數說明在被揭露之系統和方法的一 示範性實施例之預先充電和完全充電模式下，開關418的電 流控制信號電壓。在該被說明的實施例中，當電流控制信 號的電壓較高或值為1時，電流被提供給蓄電池組電池，當 電流控制信號的電壓較低或值為〇時，沒有電流被提供給蓄 電池組電池。 仍參考第5圖，在預先充電模式5〇2時，充電電流被間 1325210 歇地提供給蓄電池組電池324。如該被說明之實施例所示， 每一電流脈衝實質上和其他電流脈衝的 電流位準相同。在 預先充電模式502時，預先充電電流的工作週期被tl/(tl+t2) 表不，ti表示電流導通的時間，t2表示電流斷開的時間。如 5第5圖中更進—步的說明，一旦蓄電池組電池324的電壓達 到低臨界電壓時，充電電流變得穩定（100%工作週期卜就 這點而言，一個1〇0%的工作週期可被用於提供從—電池充 電裝置到蓄電池組電池324的完全充電電流值（例如，只要 一情形指示需要或想要完全充電電流）。還需要理解的是， 10 一個〇 %的工作週期可被用於一實施例中以停止或終止充 電電流的流動。 關於第3圖和第4圖的實施例，需要理解的是被用於啟 動預先充電模式的預設低臨界電壓可改變，以符合一給定 電池系統的需要(例如，電池類型、電池數目、電池充電裝 15置的類型等）。類似地，預先充電電流位準和工作週期值也 可被決定以符合一給定電地系統的需要。 例如，在一鋰離子電池系統的一示範性實施例中（例如 ，具有3個2.5伏電池的7.5伏3S電池組，或具有3個3伏電池 的9伏3S電池組），一約2.5伏到約3伏的預設低臨界電壓可被 20用於作為預先充電電流和完全充電電流模式之間的一臨界 。類似地，低臨界電壓方法可被應用於其他電池組·離，例 如具有4個電池的4S電池組等等。藉由將關係式 (relationship)0.5c乘上蓄電池組電池的數目（c是每_電池的 標示容量(nominal capacity) ’被提供給電池系統之蓄電、.也組 18 電池的完全充電電流值可被決定。C值可根據電池類型改變 ，而對於此實施例的鋰離子蓄電池組電池，具有從約2200 到約2400毫安培/小時/電池的值。因此，對於一具有3個電 池和約2200毫安培/小時/電池的—標示容量（c)的鋰離子電 5池系統，完全充電電流可被決定為約3.3安培。對於相同的 鋰離子電池系統實施例，藉由以約2〇到約5〇毫安培/電池的 一個值乘上蓄電池組電池的數目，預先充電電流可被決定 。因此，對於一具有兩個並聯耦接電池之鋰離子電池系統 ，使用一個50¾安培/電池值，預先充電電流可被決定為約 10 100毫安培。 基於想要的預先充電電流之位準（例如，依據上述被決 疋的）和由電池充電裝置提供的可得電流，用於給出想要之 預先充電電流位準的適當工作週期可被決定出。例如，在 —示範性實施例中，設計用於充電鋰離子電池系統的一電 15池充電裝置具有約150安培的充電速率。在另一示範性實施 例中，一電池充電裝置可具有一較低(預先充電）的電流速率 (約128毫安培）’當需要時可被提供，例如在經由電池系統 資料匯流排端426、428接收來自微控制器4〇4的信號之後。 在任何情形下，基於在電池端312、314被電池充電裝置提 2〇供的電流，預先充電工作週期可被調整以傳送想要的預先 充電電流給蓄電池組電池324。例如，給定一想要的1〇〇毫 安培預先充電電流和由一電池充電裝置提供的約15〇毫安 培電流，約66%的一工作週期可被微控制器4〇4的工作週期 控制器311實現。在一示範性實施例中，在〇%到1〇〇%之間 19 的-個皁一工作週期值可被使用以給一個電池組(例如具 有3到4個電池)想要的預先充電電流位準。 10 基於在-給定電池組中的蓄電池組電池數目，用於給 出想要之預先充電電流位準的適當工作週期也可改變。例 如對於具有2組並聯蓄電池組電池和3組串聯蓄電池組電 池的-链離子電池組，一工作週期可被選擇為約31%，以 在由—電池充電裝置提供之充電電流約為128毫安培時，傳 送約4〇毫安㈣先充電f祕蓄f池組電池。對於 ”有3 ▲並聯蓄電池組電池和3組串聯蓄電池組電池的一裡 離子電池組’-工作週期可被選擇為約他，以傳送⑹毫 安培的總聽充電電流給蓄電池組電池。 在被揭露之系統和方法的實踐中，工作週期控制器311 的預先充電工作週期具有適於提供—想要之預先充電電流 位準給蓄電池組電池324的任何解。“，在—示範性實 施例中’工作週期頻率可被選擇為比綱概之電流感測器 308的取樣速率（sampling 高（例如，大於或等於約2倍的 20 取樣速率，或約2倍到約5倍的取樣速率），以改良被電流感 測取樣之電流的精確性。例如給出的―電流感測取樣速 率為約250毫秒或4赫茲，一工作週期為至少8赫茲（125毫秒 )或從約8赫茲（125毫秒)到約2〇赫茲(5〇毫秒），可被用於確保 電流感測器308的精確電流測量。 對於此揭露的目的’一資訊處理系統可包括任何可操 作的工具或工具集合以對於商業、科學、控制或其他目的 計算、分類、處理、發送、接收、檢索、產生(〇riginate)、 20 1325210 交換、儲存、顯示、顯現(manifest)、檢測、έ己錄、複裝 (reproduce)、處置或利用任何形式的資訊、智慧（intelligence) 或資料。例如一資訊處理系統可以是一個個人電腦、一網 路儲存設備或任何其他合適的設備，其的大小、形狀、
5 性能、功能和價格可改變。資訊處理系統可包括隨機存取 記憶體(RAM)、一個或多個處理源，如〆中央處理單元(CPU) 或硬體或軟體控制邏輯、ROM和(/或）其他類型的非依電性 記憶體。另外的資訊處理系統元件可包括一個或多個磁碟 驅動器、用於與外部設備通訊的一個或多個網路埠，以及 10多種輸入和輸出（I/O)設備，如一鍵盤、一滑鼠和一視訊顯 不器。資訊處理系統還可包括一個或多個可操作的匯流排 以傳輸多個硬體元件之間的通訊。 儘管本發明可適於多種修改和其他形式，但特定的實 15
20 施例已由範例方式和此處的描述被顯示。不過需要理解的 是’本發明並不被揭露的特定形式所限制。相反，本發明 ^含所有修改、等效形式和屬於由附加之㈣專利範圍定 義的本發明之精神和範圍之内的其他形式。此外，被揭露 之系統和方法的不同方面可㈣多種組合和(/或)獨立地被 利用。因此，本發明並不僅被此處顯示之組合所限制 可以包括其他組合。 义 【圖式簡單説明】 第1圖是一 塊圖。 習知可攜式電子設備和 電池充電裝置的方 第2圖是1知娜子電池线的方塊圖。 21 1325210 第3圖是被揭露之系統和方法之一實施例的一電池系 統的方塊圖。 第4圖是被揭露之系統和方法之一實施例的一電池系 統的方塊圖。 第5圖是被揭露之系統和方法之一實施例的控制信號
電壓相對於時間的圖式說明。 【主要元件符號說明】 308.. .電流感測器 310.. .電池電壓檢測器 311.. .工作週期控制器 312、314".電池端 320…電池系統 324.. .蓄電池組電池 370.. .電池電流控制電路 402.. .電池管理單元 404…微控制器 406.. .類比前端 412.. .電流感測電阻 414、416…場效應電晶體開關 元件 418、420…開關 422.. .保險絲 426、428...電池系統資料匯流 排端 460.. .充電電路 462.. .放電電路 502.. .預先充電模式 504.. .完全充電電流模式 22

Claims (1)

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10
20 9奮· # 1 j修(更)正替換頁 第95101188號申請案申請專利範圍修正本 98.08.18. 十、申請專利範圍： 1. 一種對耦接到電池充電裝置的電池組之一個或多個電 池胞元充電的方法，該方法包含以下步驟： 提供該電池組作為耦接至該電池充電裝置的一個 資訊處理系統的一個可更換電池組； 於該電池組中從該電池充電裝置接收一個充電電 流，該充電電流具有一個第一電流值，其中該第一電流 值係由該電池充電裝置提供給該電池組的充電電流之 完全值； 在於該電池組中接收該充電電流之後，調整該充電 電流之工作週期，以產生具有一個第二電流值的一個脈 衝式預先充電電流，其中該第二電流值小於該第一電流 值；以及 藉由以下方式來對該電池組之該一個或多個電池 胞元充電：在該電池組的該一個或多個電池胞元之一電 壓低於一個低電壓臨界值時，利用在於該電池組中從該 電池充電裝置接收該充電電流之後控制該充電電流之 該工作週期，以首先進入一個預先充電模式以將該脈衝 式預先充電電流之位準限制於較由該電池充電裝置所 提供的該第一電流值低的該第二電流值，然後在該電池 組的該一個或多個電池胞元之一電壓達到該低電壓臨 界值時，利用在於該電池組中從該電池充電裝置接收該 充電電流之後增加該充電電流之該工作週期至一個較 高工作週期，以進入一個完全充電模式以允許將來自於 23 1325210 年月BHf (更)正替換頁 98. 8. 18 ___ 該電池充電裝置之具有該第一電流值的該充電電流提 供給該電池組，直到該等一個或多個電池胞元被完全充 電； 其中該充電電流的一個工作週期係以tl/(tl+t2)來 5 表示，tl代表通電時間，而t2代表斷電時間，以使一個
100%的工作週期提供從該電池充電裝置到該一個或多 個電池胞元的該充電電流之該完全值，並使一個0%的 工作週期停止從該電池充電裝置到該一個或多個電池 胞元的該充電電流之流通。 10 2.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該電池組包含 一個可攜式資訊處理系統的一個電池組。 3.如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該電池組之該 一個或多個電池胞元包含數個鋰離子或鎳金屬氫化物 電池胞元。 15 4.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該電池組包含 耦接在該電池充電裝置和該一個或多個電池胞元 之間的電池電流控制迴路，該電池電流控制迴路包括具 有一個充電場效電晶體（FET)開關元件的一個充電電 20 路； 包括一個微控制器和一個類比前端（AFE)迴路的 一個電池管理單元（BMU)，該BMU係耦接到該電池電 流控制迴路，並係組配來控制該充電FET開關元件，而 該AFE係耦接至該一個或多個電池胞元，並係組配來監 24 控該一個或多個電池胞元之該電壓；並且 其中該方法更包含以下步驟： 當被該AFE監控的該電池組之該一個或多個電池 胞元之該電壓低於該低臨界電壓時，藉由控制該充電 FET開關元件以產生具有該第二電流值的該脈衝式預 先充電電流來提供該預先充電電流給該電池組之該一 個或多個電池胞元’而利用該BMU來調整在該電池組中 所接收到的該充電電流之該工作週期，以及 當被該AFE監控的該電池組之該一個或多個電池 胞元之該電壓達到該低臨界電壓時，藉由控制該充電 FET開關元件以提供具有該第一電流值的該充電電流 給该電池組之該一個或多個電池胞元，而利用該BMU 來調整在該電池組中所接收到之該充電電流的該工作 週期。 5.如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該電池組包含 —個可攜式資訊處理系統的一個電池組。 .如申明專利範圍第5項所述之方法，其中該電池組之該 一個或多個電池胞元包含數個鋰離子或鎳金屬氫化物 電池胞元。 如申明專利|&圍第5項所述之方法’其中該可攜式資訊 處理系統包含一個筆記型電腦。 ;·如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該細係更搞 接來監控提供給該一個或多個電池胞元的電流或來自 於該-個或多個電池胞元的電流；且其中該脈衝式預先 1325210 * ,· · ν'····..·’〆/、 98. 8： 1 8 充電電流的一個工作週期係高於該AFE之該電流監控 取樣率。
10 15
20 9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該工作週期的 一個頻率係大於約2倍的該AFE之該電流監控取樣率。 10. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該充電電流係 於該電池組之數個端點由該電池充電裝置接收而來，且 其中該方法更包含藉由下述步驟而使用該BMU來調整 於該電池組中所接收到的該充電電流之該工作週期： 基於一個所欲的預先充電電流等級以及基於該第 一電流值來判定該工作週期，其中該第一電流值為由該 電池充電裝置提供給該電池組之該等端點的該充電電 流之該完全值；以及 在於該電池組之該等端點接收該充電電流之後，調 整該充電電流之該工作週期，以產生具有該所欲第二電 流值的該脈衝式預先充電電流。 11 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該電池組係組 配為暫時性地辆接來從該電池充電裝置接收電流。 12.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該充電電流係 於該電池組之數個端點由該電池充電裝置接收而來，且 其中該方法更包含下列步驟： 基於一個所欲的預先充電電流等級以及基於該第 一電流值來判定該工作週期，其中該第一電流值為由該 電池充電裝置提供給該電池組之該等端點的該充電電 流之該完全值；以及 26 1325210 心if修⑻止替換頁 在於該電池組之該等端點接收該充電電流之後，調 整該充電電流之該工作週期，以產生具有該所欲第二電 流值的該脈衝式預先充電電流。 13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，更包含基於該電池 5 組的數個電池胞元的一個數目與電容來判定該所欲第 二預先充電電流等級之步驟。 14. 一種組配來耦接至電池充電裝置的電池組，該電池組包 含： 一個或多個電池胞元； 10 組配來耦接在該電池充電裝置和該一個或多個電 池胞元之間的電池電流控制迴路，該電池電流控制迴路 係組配來接收來自於該電池充電裝置之具有一個第一 電流值的一個充電電流，其中該第一電流值為由該電池 充電裝置提供給該電池組的該充電電流之完全值，該電 15 池電流控制迴路並係組配來控制從該電池充電裝置到 該等電池胞元之該充電電流的流通；以及 耦接到該電池電流控制迴路的一個工作週期控制 器，該工作週期控制器係組配來控制該電池電流迴路的 操作，以在於該電池組中從該電池充電裝置接收該充電 20 電流後調整該充電電流的一個工作週期，以提供具有一 個第二電流值的一個脈衝式預先充電電流給該一個或 多個電池胞元，其中該第二電流值小於該第一電流值； 其中該工作週期控制器係更組配來在該電池組的 該一個或多個電池胞元之一電壓低於一個低電壓臨界 27 !s£ 8. 1 8 pi (更丨止皆換頁I
10
值時，藉由利用在於該電池組中從該電池充電装置接收 該充電電流之後控制該充電電流之該工作週期，以首先 進入個預先充電模式以將該脈衝式預先充電電流之 位準限制於較由該電池充電裝置所提供的該第一電流 值低的該第二電流值，然後在該電池組的該一個或多個 電池胞元之一電壓達到該低電壓臨界值時，利用在於該 電池組中從該電池充電裝置接收該充電電流之後增加 δ亥充電電流之該工作週期至一個較高工作週期，以進入 —個完全充電模式，以允許將來自於該電池充電裝置之 具有該第一電流值的該充電電流提供給該電池組，直到 。亥—個或多個電池胞元被完全充電； 其中該工作週期控制器係更組配來控制該電池電 流迴路之操作，以產生該充電電流的一個工作週期，該 工作週期係以u/(tl+t2)來表示，tl代表通電時間，而α 代表斷電時間，以使一個1〇〇%的工作週期提供從該電 池充電裝置到該一個或多個電池胞元的該充電電流之 該完全值，並使一個〇%的工作週期停止從該電池充電 裝置到該—個或多個電池胞元的該充電電流之流通；並 且 其中該電池組為一個資訊處理系統的一個可更換 電池組。 15·如申專利範圍第14項所述之電池組，更包含一個電池 胞元電壓檢測器，該檢測器係耦接來監控該一個或多個 電池胞元的電壓，該檢測器並係耦接來提供代表被監控 28 1325210 年月曰修(更)正替換頁 98. 8. i R _ 之該電壓的一個信號給該工作週期控制器。 16. 如申請專利範圍第15項所述之電池組，其中該電池電流 控制迴路包含具有一個充電FET開關元件的一個充電電 路；其中該工作週期控制器包含一個電池管理單元（ BMU)的一個微控制器；並且其中該電池電壓檢測器包 含該BMU的一個類比前端（AFE)。
10 17. 如申請專利範圍第16項所述之電池組，其中該AFE係更 耦接來監控提供給該一個或多個電池胞元的電流或來 自於該一個或多個電池胞元的電流；且其中該工作週期 的一個頻率係高於約2倍的該AFE之該電流監控取樣率 18. 如申請專利範圍第14項所述之電池組，其中該電池組包 含一個可攜式資訊處理系統的一個電池組。 19. 如申請專利範圍第18項所述之電池組，其中該電池組之 15 該一個或多個電池胞元包含數個鋰離子或鎳金屬氫化 物電池胞元。 20. 如申請專利範圍第18項所述之電池組，其中可攜式資訊 處理系統包含一個筆記型電腦。 21. 如申請專利範圍第14項所述之電池組，其中該電池組係 20 組配為暫時性地耦接來從該電池充電裝置接收電流。 22. 如申請專利範圍第14項所述之電池組，其中該電池組包 含數個端點，該等端點係組配來自該電池充電裝置接收 該充電電流；且其中該工作週期控制器係更組配來： 基於一個所欲的預先充電電流等級以及基於該第 29 一電流值來判定該工作週期，其中該第一電流值為由該 電池充電裝置提供給該電池組之該等端點的該充電電 流之該完全值；以及 在該充電電流於該電池組之該等端點被接收之後 調整該充電電流的該工作週期，以產生具有該所欲第二 電流值的該脈衝式預先充電電流。 23.—種用於組配來耦接至電池充電裝置的可攜式資訊處 理系統的電池組，該電池組包含： 一個或多個電池胞元； 組配來耦接在該電池充電裝置和該一個或多個電 池胞元之間的一個充電電路，該充電電路包括一個充電 FET開關元件，並係組配來接收來自於該電池充電裝置 之具有一個第一電流值的一個充電電流，該第一電流值 為由該電池充電裝置提供給該電池組的充電電流之完 全值；以及 耦接到該充電電路的一個電池管理單元（BMU)， ，該BMU包括一個微控制器； 其中該BMU係組配來控制該充電電路之該充電 FET開關元件的操作，以在於該電池組中從該電池充電 裝置接收該充電電流後調整該充電電流的一個工作週 期，以提供具有一個第二電流值的一個脈衝式預先充電 電流給該一個或多個電池胞元，該第二電流值小於該第 一電流值； 其中該BMU係更組配來在該電池組的該一個或多 i刀，¾修(更)正替換頁 98。8。ί 8_ 個電池胞元之一電壓低於一個低電壓臨界值時，藉由利 用在於該電池組中從該電池充電裝置接收該充電電流 之後控制該充電電流之該工作週期，以首先進入一個預 先充電模式以將該脈衝式預先充電電流之位準限制於 較由該電池充電裝置所提供的該第一電流值低之該第 二電流值，然後在該電池組的該一個或多個電池胞元之 一電壓達到該低電壓臨界值時，利用在於該電池組中從 該電池充電裝置接收該充電電流之後增加該充電電流 之該工作週期至一個較高工作週期，以進入一個完全充 電模式以允許將來自於該電池充電裝置之具有該第一 電流值的該充電電流提供給該電池組，直到該一個或多 個電池胞元被完全充電； 其中該BMU係更組配來控制電池電流迴路之操作 ，以產生該充電電流的一個工作週期，該工作週期係以 tl/(tl+t2)來表示，tl代表通電時間，而t2代表斷電時間 ，以使一個100%的工作週期提供從該電池充電裝置到 該一個或多個電池胞元的該充電電流之該完全值，並使 一個0%的工作週期停止從該電池充電裝置到該一個或 多個電池胞元的該充電電流之流通；並且 其中該電池組為該可攜式資訊處理系統的一個可 更換電池組。 如申請專利範圍第23項所述之電池組，其中該BMU更包 含一個類比前端（AFE)，該類比前端係耦接來監控該 一個或多個電池胞元之該電壓。 25. 如申請專利範圍第24項所述之電池組，其中該AFE更包 含一個電流感測器，該電流感測器係耦接來監控提供給 該一個或多個電池胞元之電流或來自於該一個或多個 電池胞元之電流；且其中該工作週期的一個頻率係高於 該電流感測器之取樣率。 26. 如申請專利範圍第25項所述之電池組，其中該工作週期 的一個頻率係大於約2倍的該電流感測器之該取樣率。 27. 如申請專利範圍第23項所述之電池組，其中該電池組之 該一個或多個電池胞元包含數個鋰離子或鎳金屬氫化 物電池胞元。 28. 如申請專利範圍第23項所述之電池組，其中可攜式資訊 處理系統包含一個筆記型電腦。 2 9.如申請專利範圍第2 3項所述之電池組，其中該電池組係 組配為暫時性地耦接來從該電池充電裝置接收電流。 30.如申請專利範圍第23項所述之電池組，其中該電池組包 含數個端點，該等端點係組配來自該電池充電裝置接收 該充電電流，且其中該BMU係更組配來： 基於一個所欲的預先充電電流等級與由該電池充 電裝置提供給該電池組之該等端點的該充電電流的該 完全值之該第一電流值，來判定該工作週期，該所欲預 先充電電流等級具有該第二電流值；以及 控制該充電電路之該充電FET開關元件之操作，以 在該充電電流於該電池組之該等端點被接收之後調整 該充電電流的該工作週期，以產生具有該所欲第二電流 1325210 ΐ ί8午8 Λ 8日攻(更〉止替換頁 值的該脈衝式預先充電電流。 31.—種對耦接至電池充電裝置的電池組的一個或多個電 池胞元充電的方法，該方法包含下列步驟： 提供該電池組作為耦接至該電池充電裝置的一個 5 資訊處理系統的一個可更換電池組； 於該電池組中從該電池充電裝置接收一個充電電 流，該充電電流具有一個第一電流值，其中該第一電流 值係由該電池充電裝置提供給該電池組的充電電流之 完全值； 10 在於該電池組中接收該充電電流後，調整該充電電 流之的一個工作週期，以產生具有一個第二電流值的一 個脈衝式預先充電電流，該第二電流值相當於由該電池 充電裝置所提供的該第一電流值乘上該工作週期；以及 藉由以下方式來對該電池組之該一個或多個電池 15 胞元充電：在該電池組的該一個或多個電池胞元之一電 壓低於一個低電壓臨界值時，利用在於該電池組中從該 電池充電裝置接收該充電電流之後控制該充電電流之 該工作週期，以首先進入一個預先充電模式以將該脈衝 式預先充電電流之位準限制於相當於由該電池充電裝 20 置所提供的該第一電流值乘上該工作週期的該第二電 流值，然後在該電池組的該一個或多個電池胞元之一電 壓達到該低電壓臨界值時，利用在於該電池組中從該電 池充電裝置接收該充電電流之後增加該充電電流之該 工作週期至一個較高工作週期，以進入一個完全充電模 33
1325210 式以允許將來自於該電池充電裝置之具有該第一電流 值的該充電電流提供給該電池組，直到該一個或多個電 池胞元被完全充電； 其中該充電電流的一個工作週期係以tl/(tl+t2)來 5 表示，tl代表通電時間，而t2代表斷電時間，以使一個 100%的工作週期提供從該電池充電裝置到該一個或多 個電池胞元的該充電電流之該完全值，並使一個0%的 工作週期停止從該電池充電裝置到該一個或多個電池 胞元的該充電電流之流通； 10 其中有一個微控制器基於一個所欲第二電流值以 及基於來自於該電池充電裝置的該第一電流值來判定 一個所需工作週期；並且 其中該微控制器控制該脈衝式預先充電電流的一 個頻率。 15 32. —種組配來耦接至電池充電裝置的電池組，該電池組包 含： 一個或多個電池胞元； 組配來耦接在該電池充電裝置和該一個或多個電 池胞元之間的電池電流控制迴路，該電池電流控制迴路 20 係組配來接收來自於該電池充電裝置之具有一個第一 電流值的一個充電電流，其中該第一電流值為由該電池 充電裝置提供給該電池組的該充電電流之完全值，該電 池電流控制迴路並係組配來控制從該電池充電裝置到 該等電池胞元之該充電電流的流通；以及 34 98年8月！|修(更，正替換頁1 耦接到該電池電流控制迴路的一個工作週期控制 器，該工作週期控制器係組配來控制電池電流迴路的操 作，以在於該電池組中從該電池充電裝置接收該充電電 流後調整該充電電流的一個工作週期，以提供具有一個 第二電流值的一個脈衝式預先充電電流給該一個或多 個電池胞元，該第二電流值相當於由該電池充電裝置所 提供的該第一電流值乘上該工作週期； 其中一微控制器係組配來基於一個所欲第二電流 值以及基於來自於該電池充電裝置的該第一電流值來 判定一個所需工作週期，並且其中該微控制器係組配來 控制該脈衝式預先充電電流的一個頻率； 其中該工作週期控制器係更組配來在該電池組的 該一個或多個電池胞元之一電壓低於一個低電壓臨界 值時，藉由利用在於該電池組中從該電池充電裝置接收 該充電電流之後控制該充電電流之該工作週期，以首先 進入一個預先充電模式以將該脈衝式預先充電電流之 位準限制於相當於由該電池充電裝置所提供的該第一 電流值乘上該工作週期的該第二電流值，然後在該電池 組的該一個或多個電池胞元之一電壓達到該低電壓臨 界值時，利用在於該電池組中從該電池充電裝置接收該 充電電流之後增加該充電電流之該工作週期至一個較 高工作週期，以進入一個完全充電模式以允許將來自於 該電池充電裝置之具有該第一電流值的該充電電流提 供給該電池組，直到該一個或多個電池胞元被完全充電 1325210 141 (更)止替換頁 其中該工作週期控制器係更組配來控制該電池電 流迴路之操作，以產生該充電電流的一個工作週期，該 工作週期係以tl/(tl+t2)來表示，tl代表通電時間，而t2 5 代表斷電時間，以使一個100%的工作週期提供從該電 池充電裝置到該一個或多個電池胞元的該充電電流之 該完全值，並使一個0%的工作週期停止從該電池充電 裝置到該一個或多個電池胞元的該充電電流之流通；並 且 10 其中該電池組為一個資訊處理系統的一個可更換 電池組。 33·—種用於組配來耦接至電池充電裝置的可攜式資訊處 理系統的電池組，該電池組包含： 一個或多個電池胞元； 15 組配來耦接在該電池充電裝置和該一個或多個電 池胞元之間的一個充電電路，該充電電路包括一個充電 FET開關元件，並係組配來接收來自於該電池充電裝置 之具有一個第一電流值的一個充電電流，該第一電流值 為由該電池充電裝置提供給該電池組的充電電流之完 20 全值；以及 耦接到該充電電路的一個電池管理單元（BMU)， 該BMU包括一個微控制器； 其中該BMU係組配來控制該充電電路之該充電 FET開關元件的操作，以在於該電池組中從該電池充電 36 1325210 . ，- ，-· ; ί·二 .98. 8. 1 8 裝置接收該充電電流後調整該充電電流的一個工作週 期，以提供具有一個第二電流值的一個脈衝式預先充電 電流給該一個或多個電池胞元，該第二電流值相當於由 該電池充電裝置所提供的該第一電流值乘上該工作週 5 期； 其中該BMU係更組配來在該電池組的該一個或多 個電池胞元之一電壓低於一個低電壓臨界值時，藉由利 用在於該電池組中從該電池充電裝置接收該充電電流 之後控制該充電電流之該工作週期，以首先進入一個預 10 先充電模式以將該脈衝式預先充電電流之位準限制於 相當於由該電池充電裝置所提供的該第一電流值乘上 該工作週期的該第二電流值，然後在該電池組的該一個 或多個電池胞元之一電壓達到該低電壓臨界值時，利用 在於該電池組中從該電池充電裝置接收該充電電流之 15 後增加該充電電流之該工作週期至一個較高工作週期 ，以進入一個完全充電模式以允許將來自於該電池充電 裝置之具有該第一電流值的該充電電流提供給該電池 組，直到該一個或多個電池胞元被完全充電； 其中該BMU係更組配來控制該電池電流迴路之操 20 作，以產生該充電電流的一個工作週期，該工作週期係 以tl/(tl+t2)來表示，tl代表通電時間，而t2代表斷電時 間，以使一個100%的工作週期提供從該電池充電裝置 到該一個或多個電池胞元的該充電電流之該完全值，並 使一個0%的工作週期停止從該電池充電裝置到該一個 37 1325210 年月曰修(更)正替換頁 98. 8. 1 8_ 或多個電池胞元的該充電電流之流通； 其中該B M U包含一個微控制器，該微控制器係組配 來基於一個所欲第二電流值以及基於來自於該電池充 電裝置的該第一電流值來判定一個所需工作週期，並且 5 其中該微控制器係組配來控制該脈衝式預先充電電流 的一個頻率；並且 其中該電池組為該可攜式資訊處理系統的一個可 更換電池組。
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Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM266618U (en) * 2004-07-19 2005-06-01 Behavior Tech Computer Corp Multiple output connection head with wireless data collection capability
JP4817054B2 (ja) * 2006-03-02 2011-11-16 日立工機株式会社 充電装置
US7436149B2 (en) * 2006-09-26 2008-10-14 Dell Products L.P. Systems and methods for interfacing a battery-powered information handling system with a battery pack of a physically separable battery-powered input or input/output device
US20080203817A1 (en) * 2007-02-22 2008-08-28 Shiguo Luo Power architecture for battery powered remote devices
CN201017967Y (zh) * 2007-03-05 2008-02-06 南京德朔实业有限公司 一种带有自充功能的锂电系统
CN101291079B (zh) * 2007-04-18 2010-10-13 深圳市盈基实业有限公司 自适应电池充电电路
JP2008301638A (ja) * 2007-05-31 2008-12-11 Sanyo Electric Co Ltd 充電回路
KR20080109497A (ko) * 2007-06-13 2008-12-17 삼성전자주식회사 컴퓨터시스템 및 그 제어방법
US20090107381A1 (en) * 2007-10-27 2009-04-30 Woods Timothy D Universal Depth Boat
JP5219486B2 (ja) 2007-12-12 2013-06-26 三洋電機株式会社 パック電池
US7843170B2 (en) * 2008-04-28 2010-11-30 Lsi Corporation Battery backup unit (BBU) assembly
KR101042768B1 (ko) * 2008-06-03 2011-06-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 그 충전 방법
TWI410124B (zh) * 2008-10-02 2013-09-21 Asia Optical Co Inc 影像紀錄裝置及其控制方法
US8154248B2 (en) * 2008-10-07 2012-04-10 Black & Decker Inc. Signal for pre-charge selection in lithium charging and discharge control/pre-charge function
US8269458B2 (en) 2008-10-07 2012-09-18 Black & Decker Inc. Shared control of thermistor and dual purpose thermistor line
US8154255B2 (en) * 2009-01-30 2012-04-10 Dell Products L.P. Systems and methods for waking up a battery system
US8716980B2 (en) * 2009-02-04 2014-05-06 Samsung Sdi Co., Ltd. Charge and discharge system of secondary battery and method of controlling charge and discharge of secondary battery
CN101510699B (zh) * 2009-04-08 2013-01-23 华硕电脑股份有限公司 电子装置及其电源充电系统
US8307222B2 (en) 2009-09-25 2012-11-06 Dell Products, Lp Flexible cell battery systems and methods for powering information handling systems
US20110140673A1 (en) * 2009-12-10 2011-06-16 Texas Insturments Incorporated Pulse width modulated battery charging
US9007025B2 (en) 2010-04-07 2015-04-14 Dell Products, L.P. Systems and methods for configuring and charging hybrid battery systems
US9300015B2 (en) 2010-05-04 2016-03-29 Dell Products Lp Systems and methods for monitoring and characterizing information handling system use behavior
US8865328B2 (en) * 2010-06-09 2014-10-21 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery protecting circuit, method of controlling the same, and battery pack
US8723481B2 (en) 2010-06-25 2014-05-13 O2Micro, Inc. Battery pack with balancing management
TWI394973B (zh) * 2010-09-23 2013-05-01 Mstar Semiconductor Inc 運用於手持式電子裝置中的電池偵測器與電池偵測方法
US8593110B2 (en) * 2010-11-19 2013-11-26 General Electric Company Device and method of battery discharge
CN103081278B (zh) 2010-12-21 2013-12-18 本田技研工业株式会社 电源装置
WO2012127983A1 (ja) * 2011-03-18 2012-09-27 三洋電機株式会社 電源システム
CN102916458B (zh) 2011-08-05 2015-06-17 凹凸电子（武汉）有限公司 电池均衡系统、电路及其方法
CN102957180A (zh) * 2011-08-31 2013-03-06 湖南丰日电源电气股份有限公司 蓄电池安全并联装置
US9153974B2 (en) * 2012-06-13 2015-10-06 GM Global Technology Operations LLC Battery parallel balancing circuit
US9015514B2 (en) 2012-08-28 2015-04-21 Dell Products Lp. Systems and methods for implementing persistent battery shutdown for information handling systems
WO2014061841A1 (ko) * 2012-10-19 2014-04-24 주식회사 엘지화학 고유 식별자를 할당하는 방법 및 이를 이용하는 배터리 관리 시스템
JP5701279B2 (ja) * 2012-12-11 2015-04-15 三菱重工業株式会社 充電制御装置、電池システム、及び充電制御方法
TWI504037B (zh) * 2013-03-11 2015-10-11 Hitachi Maxell Lithium secondary battery pack, and the use of this electronic machine, charging system and charging method
US9436255B2 (en) 2013-11-18 2016-09-06 Dell Products Lp DC-powered system side control of AC-DC adapter primary side switching circuitry
US10004911B2 (en) * 2014-01-16 2018-06-26 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Circuitry for charging a depleted battery in an implantable medical device without passive trickle charging
KR101592751B1 (ko) 2014-08-13 2016-02-05 현대자동차주식회사 완속충전 초기 오버 슈트 방지 장치 및 방법
JP6520624B2 (ja) * 2015-10-02 2019-05-29 株式会社デンソー 充電装置及び充電方法
US11128158B2 (en) * 2016-03-09 2021-09-21 Servato Corp. Battery management system and related techniques for adaptive, dynamic control of battery charging
KR20180090145A (ko) * 2017-02-02 2018-08-10 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩, 배터리 관리 시스템 및 그 방법
DE102018002952A1 (de) * 2018-04-11 2019-10-17 Dräger Safety AG & Co. KGaA Gebläsefiltersystem für explosionsgefährdete Bereiche und Verfahren zum Bestücken eines Gebläsefiltergeräts mit einem Akkupack
TWI697169B (zh) * 2018-06-14 2020-06-21 美律實業股份有限公司 電子裝置
US11909243B2 (en) 2018-08-13 2024-02-20 Dell Products L.P. Information handling systems and improved battery charge control methods
CN111293738A (zh) * 2018-12-10 2020-06-16 法雷奥动力总成(上海)有限公司 预充电控制电路及预充电控制方法
US11070068B2 (en) * 2019-02-06 2021-07-20 International Business Machines Corporation Battery pack and method for discharging the same after a fault event
CN109936196A (zh) * 2019-04-12 2019-06-25 东莞理工学院 具有预充电功能的应急充电系统及其充电方法
US11836027B2 (en) * 2020-07-06 2023-12-05 Baidu Usa Llc Enhanced battery backup unit battery management system
CN114750633A (zh) * 2022-05-06 2022-07-15 深圳市道通合创新能源有限公司 一种充电管理方法、控制装置、充电桩和充电系统

Family Cites Families (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1239985A (en) 1985-12-09 1988-08-02 Levitt-Safety Limited Nicad battery charger
GB2246916A (en) 1990-08-10 1992-02-12 Hi Watt Battery Industry Compa Battery charger
US5248928A (en) * 1990-09-18 1993-09-28 Black & Decker Inc. Timed battery charger
US5200690A (en) * 1990-10-01 1993-04-06 Sanyo Electric Co., Ltd. Quick charge control apparatus and control method thereof
US6377028B1 (en) * 1990-10-23 2002-04-23 Texas Instruments Incorporated System for charging monitoring batteries for a microprocessor based method
US5523671A (en) * 1991-02-14 1996-06-04 Dell Usa, L.P. Charging system for battery powered devices
US5196780A (en) * 1991-09-10 1993-03-23 Pacholok David R Ni-Cad battery charger circuit
US5440502A (en) * 1991-12-26 1995-08-08 Dell Usa, L.P. Stylus operable computer with wireless keyboard in storage bay
US5420493A (en) * 1992-06-30 1995-05-30 Apple Computer, Inc. Power supply and battery charger
US5629604A (en) * 1992-11-13 1997-05-13 Zenith Data Systems Corporation Computer power supply system
US5512813A (en) * 1992-12-24 1996-04-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha AC generator output controlling apparatus and method
US5825155A (en) 1993-08-09 1998-10-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Battery set structure and charge/ discharge control apparatus for lithium-ion battery
JPH08106922A (ja) 1994-10-04 1996-04-23 Sanyo Electric Co Ltd 充電装置
JPH08140281A (ja) 1994-11-09 1996-05-31 Mitsubishi Electric Corp 充電装置
US5528122A (en) * 1994-11-29 1996-06-18 Ventron Corporation Battery voltage equalizer circuit
US5576609A (en) * 1995-04-20 1996-11-19 Dell Usa, L.P. Constant power dissipation control of a linear pass element used for battery charging
FR2739724B1 (fr) * 1995-10-05 1997-11-14 Accumulateurs Fixes Procede de charge de batteries nickel-cadmium etanches
US5708348A (en) * 1995-11-20 1998-01-13 Warren Johnson Method and apparatus for monitoring battery voltage
JPH09233727A (ja) 1996-02-27 1997-09-05 Saitama Nippon Denki Kk バッテリー充電装置
JP3580828B2 (ja) * 1996-05-21 2004-10-27 松下電器産業株式会社 パルス充電方法及び充電装置
US5726554A (en) 1996-05-24 1998-03-10 Compaq Computer Corporation Charging a battery having a nominal critical terminal voltage
JPH1051962A (ja) * 1996-08-02 1998-02-20 Sony Corp 過充電保護回路及び方法並びに電池パック
US5764035A (en) * 1996-09-23 1998-06-09 Ericsson Inc. System and method for automatically enabling rapid charging of a battery in a portable phone
JPH10304589A (ja) 1997-04-24 1998-11-13 Sanyo Electric Co Ltd 電池をパルス充電して満充電状態に保持する補充電方法
US5898294A (en) 1997-08-19 1999-04-27 Polystor Corporation Control loop for pulse charging lithium ion cells
JPH11262197A (ja) 1998-03-09 1999-09-24 Toshiba Battery Co Ltd 充電装置
CA2246579A1 (en) * 1998-09-03 2000-03-03 Neil Simmonds Lithium-ion cell charging circuit with current-limiting transformer and linear integrated circuit
US6172480B1 (en) * 1998-10-23 2001-01-09 Primetech Electronics, Inc. Compact fast battery charger
US6137265A (en) * 1999-01-11 2000-10-24 Dell Usa, L.P. Adaptive fast charging of lithium-ion batteries
DE59908438D1 (de) * 1999-01-11 2004-03-04 Siemens Ag Verfahren und vorrichtung zum laden von akkumulatoren
US6075343A (en) * 1999-02-12 2000-06-13 Quanta Computer Inc. Rechargeable battery pack module
US6254832B1 (en) * 1999-03-05 2001-07-03 Rainin Instrument Co., Inc. Battery powered microprocessor controlled hand portable electronic pipette
DE69925984T2 (de) 1999-03-09 2005-12-22 Sony International (Europe) Gmbh Ladegerät für Batterien
JP3670522B2 (ja) * 1999-07-30 2005-07-13 富士通株式会社 バッテリパック
US6501249B1 (en) * 1999-10-13 2002-12-31 Xicor, Inc. Battery management system
US6154012A (en) * 1999-10-13 2000-11-28 Xicor, Inc. Gas gauge implementation
JP2001186683A (ja) 1999-12-27 2001-07-06 Sanyo Electric Co Ltd 電池の急速充電方法
FR2803446B1 (fr) 1999-12-29 2002-03-01 Sagem Procede de controle de recharge de batterie et dispositif pour la mise en oeuvre du procede
US6604179B2 (en) * 2000-03-23 2003-08-05 Intel Corporation Reading a FIFO in dual clock domains
US6380712B2 (en) * 2000-04-10 2002-04-30 Kenneth C. Murphy Battery booster with preconditioning and temperature compensation
JP2002017052A (ja) 2000-06-29 2002-01-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電池の充電回路およびその充電方法
US7348760B2 (en) * 2000-09-21 2008-03-25 O2Micro International Limited Power management topologies
JP2002281660A (ja) * 2001-03-21 2002-09-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池パックの保護装置
CN100386941C (zh) * 2001-03-30 2008-05-07 运输设计有限公司 蓄电池管理单元、系统和方法
JP3546856B2 (ja) * 2001-04-25 2004-07-28 松下電器産業株式会社 電池パック及び電池パックの故障診断方法
JP4499966B2 (ja) 2001-09-14 2010-07-14 株式会社リコー 二次電池の充電回路
JP2003142162A (ja) * 2001-10-31 2003-05-16 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック
US6498458B1 (en) * 2001-11-01 2002-12-24 Cliff Chen Battery charger for charging a wireless signal source and detachable receiver
US6653813B2 (en) * 2002-03-21 2003-11-25 Thomson Licensing, S.A. Apparatus and method for the power management of operatively connected modular devices
US20040012368A1 (en) * 2002-07-17 2004-01-22 Massey Paul G. Method and apparatus for charging a rechargeable cell
JP3926699B2 (ja) * 2002-07-30 2007-06-06 株式会社リコー 二次電池の充電装置及びその充電方法
US7791319B2 (en) * 2003-02-21 2010-09-07 Research In Motion Limited Circuit and method of operation for an electrical power supply
PT1595324T (pt) 2003-02-21 2017-01-10 Fundamental Innovation Systems Int Llc Circuito e método de operação para uma alimentação elétrica
US6888337B2 (en) * 2003-03-04 2005-05-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Power system and method
JP2004274894A (ja) 2003-03-10 2004-09-30 Mitsumi Electric Co Ltd 充電制御回路
GB2402819B (en) * 2003-06-11 2005-08-03 Research In Motion Ltd Universal serial bus charger for a mobile device
WO2005008434A2 (en) 2003-07-11 2005-01-27 Computer Associates Think, Inc. A distributed locking method and system for networked device management
US7545120B2 (en) * 2003-07-29 2009-06-09 Dell Products L.P. AC-DC adapter and battery charger integration for portable information handling systems
US20050112457A1 (en) * 2003-11-25 2005-05-26 Dell Products L.P. Information handling system including battery assembly having multiple separable subassemblies
US20050194933A1 (en) * 2004-03-02 2005-09-08 Arnold Edward H. Method of charging a battery
US20060022633A1 (en) * 2004-07-27 2006-02-02 Nguyen Don J High rate power source recharging

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