TWI325647B - - Google Patents

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九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於在電池包裝體與充電裝置間施行認證，並 可防止利用非正規之充電裝置之充電之電池包裝體及充電 控制方法。 【先前技術】 2次電池例如鋰離子電池因具有小型、輕量、高能量密 度、南輸出等特徵，故被廣泛使用作為數位攝影機、手 機、可攜式個人電腦等應用機器之電源。此鋰離子電池為 確保電池之使用安全性，且防止電池壽命降低等問題之發 生’有必要利用正規廠商製造之充電裝置加以充電。例 如，使用非正規品之充電裝置充電之情形，有可能不能滿 足正確之規格，利用該種充電裝置充電之情形，有被過充 電之虞。 在電池包裝體與應用機器之間施行認證，以排除非正規 之電池包裝體曾記載於下列之專利文獻1。 [專利文獻1]日本特開2004-147408號公報 [發明所欲解決之問題] 專利文獻1所載者係在作為應用機器而設於攝錄影機之 微電腦與設於電池包裝體之微電腦之間施行認證，具有依 據s忍證之結果接通/切斷攝錄影機内之電源供應線之構 成。如此，專利文獻1所載者係用於禁止攝錄影機使用有 不滿足攝錄影機之規格之可能性之仿冒電池包裝體。即， 專利文獻1所載者並非意圖防止正規之電池包裝體被非正 I05l24.doc 1325647. 規品之充電裝置所充電。 因此，本發明之目的在於提供可防止被非正規品之充電 衣置所充電之電池包裝體' 充電控制方法及應用機器。 【發明内容】 為解決上述問題，本發明之第丨態樣係包含2次電池與控 制2次電池之充放電之電路之電池包裝體，其特徵在於包含 電腦，其係與設於充電裝置之其他電腦施行通信，並施 行認證者；及 充電控制機構，其係被電腦所控制，以便在認證成立之 情形，將充電電流供應至2次電池，在認證不成立之情 形’阻斷充電電流者。 又，本發明之第2態樣係包含2次電池與控制2次電池之 充放電之電路之電池包裝體之充電控制方法，其特徵在於 包含 認證步驟，其係施行設於充電裝置之通信，並施行認證 者，及 充電控制步驟’其係被在認證成立之情形，將充電電流 仏C至2 -人電池，在認證不成立之情形，阻斷充電電流 者。 另外本發明之第3態樣係以所安裝之電池包裝體作為 電源而執行動作之應用機器，其特徵在於 設有施行與設於電池包裝體之第1電腦施行通信，並施 行認證之第2電腦； & 利用來自被連接之AC轉接器之電源充電上述電池包裝 I05124.doc 1325647. 體時’利用上述第1電腦控制充電，以便在上述認證成立 之ft形’將充電電流供應至2次電池，在上述認證不成立 之情形，阻斷充電電流者。

[發明之效果I 本發明可阻止使用非正規品之充電裝置充電，可提高安 王丨生。又，可防止因使用非正規品之充電裝置而引起壽命 臭短之類之性能劣化，可提高電池包裝體之可靠性。另 外’可由市場排除使用時具有危險性之充電裝置之非正規 品。 【實施方式】 以下，參照圖式說明有關本發明之實施型態。圖1係表 不本發明之電池包裝體之一實施型態。參照符號1係表示2 人電池1例如經離子電池。在電池包裝體中，設有+側端子 2、-側端子3及通信用端子4。 連接2次電池1之正極與+側端子2，2次電池1之負極係串 聯地經由電流限制元件5、電流檢測電阻6、放電控制 FET(Field Effect Transistor :場效電晶體）7a之汲極•源極 間及充電控制FET8a之汲極•源極間而連接於-側端子3。 電流限制元件5例如係PTC(P〇sitiVe Temperature Coefficient :熱電阻元件），溫度上升時，電阻值會上升而 限制電流。在FET7a及8a之汲極•源極間分別存在著寄生 二極體7b及8b。 放電控制FET7a及充電控制FET8ai各閘極，分別被供 應來自保濩電路9之控制信號DO及C0。在通常之充電及放 I05l24.doc 1325647. 電動作下，控制彳5唬DO及CO處於高位準，FET7a& 8a處於 通電狀態。保護電路9之機能有過充電保護、過放電保護 及過電流保護之3種機能。茲簡單地說明有關此等保護機 能。 首先，說明有關過充電保護機能。將2次電池丨充電時， 即使超過滿充電時，電池電壓仍會繼續上升。處於此過充 電狀態時，有處於危險狀態之可能性。因此，充電有必要 以定電流定電壓施行，在充電控制電壓為電池之額定值 (例如4.2 V)以下施行。但，充電器之故障或使用非正規品 之充電器時，即有過充電之危險9被過充電，電池電壓達 到某電壓值以上之情形，保護電路9之輸出c〇會由高位準 變成低位準，使充電控制FET8a斷電，並阻斷充電電流。 此機能即為過充電保護機能。FET8a斷電時，僅可經由放 電控制FET7a及寄生二極體8b放電。 其·人，說明有關過放電保護機能^放電至額定放電終止 電壓以下，電池電壓例如處於2 v〜15 v以下之過放電狀 態之情形，有時電池會發生故障◊故在被放電，電池電壓 達到某電壓值以下之情形，保護電路9之輸出〇〇會由高位 準變成低位準，使放電控制FET7a斷電，並阻斷放電電 流。此機能即為過放電保護機能。FET7a斷電時，僅可經 由充電控制FET8a及寄生二極體7b充電。 其次，說明有關過電流保護機能。電池之+_端子間被短 路之情形，有流過大電流而異常發熱之可能性。放電電流 超過某電流值以上之情形，保護電路9之輸出〇〇會由高位 I05i24.doc 1325647. 準變成低位準，使放電控制FET7a斷電，並阻斷放電電 流。此機能即為過電流保護機能。 參照符號1 0係表示設於電池包裝體之微電腦。分別來自 藉電流檢測電阻6檢測電流之電流測定部11、測定電池電 壓之電壓測定部12、及溫度測定部13之測定值被輸入至微 電腦1 0。溫度測定部1 3係利用熱敏電阻等溫度檢測元件測 定電池溫度。

對微電腦10連接著作為非揮發性記憶體之 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory :電可消除可程式化唯讀記憶體）14。在微電 腦丨0與EEPROM14間，配置著資料輸入線、資料輸出線、 時^脈衝供應線、晶片選擇供應線^微電腦丨〇使用電流測 定值、電壓測定值、溫度測定值算出殘餘容量資訊。表示 求出測疋值殘餘谷1所需之資料例如電池電壓與殘餘容 量之關係之表、及所求得之殘餘容量資訊等被記憶於 EEPROM14。作為非揮發性記憶體，除了 以外， 也可使用具有備用電源之RAM(Rand〇m Mem〇ry : 隨機存取記憶體）等β 作為檢測2次電池之殘餘交旦 绞餘合里之方法，可列舉藉測定電 池電壓以檢測2次電池之殘餘交旦 疋餘谷里之利用電壓法之檢測方 法、與測定電壓與電流，拍 电L並加以累計，以求出2次電池之 殘餘容量之利用累計法之檢測方法等。 利用電壓法之殘餘容量之 > 如^ β 之仏測係測定電池胞之端子電 壓’依據2次電池之電壓盘雷4六曰 ”電池各量（殘餘容量率）之相關性 J05J24.doc 10 1325647 异出殘餘容量，故例如在㈣子電池之情形，可在電池電 =狀2V/料判料滿充電，達狀4w胞時判別為過 放電狀態，故可容易加以測定。 和用，r、汁法之殘餘容量之檢測有測定電流，在每一 疋時間累計電流之電流累士+,，木 'B1 ^ 測疋電壓與電流後，將 此4相乘而算出雷能，— ，出電-，再在母-定時間累計電能之電能累 什法。任何-種方法皆可求出放電電流量 由電池所具有之可使用之雷泣旦七觉处θ 里 之電*11·里或電月b菫之比率求出2次 電池之殘餘谷置’故可穩定地檢測殘餘容量而不 之變動所左右。 另外，也有利用併用累計法與電壓法而檢測殘餘容量之 方法進-步提高精度之方法。例如’有在比預先設定之電 流值小時使用電壓法’大時使用電流累計法之方法。可藉 切換各方法而計測電池容量，以提高電池容量 度。另外’也有依照2次電池之殘餘容量率，將以心 所檢測之殘餘容量率與以電壓法所檢測之殘餘容^加權 计异’以施行最終的殘餘容量檢測之方法之提案。在本發 明中’此等任何方法皆可使用。 作為殘餘容量資訊，具體上，係、算出殘餘容量（_)、 殘餘容量率(%)及殘餘可用時間(分)。殘餘容量資訊係由微 電腦1〇對連接電池包裝體之應用機器之微電腦發送。在岸 ^器側’可㈣^示部上顯示所接收到之殘餘: 量資訊。 在-實施型態中’使用-個端子4作為微電腦間之通信 I05l24.doc 1325647 之用。經由連接於端子4之一條信號線，傳送例如被分時 多工之發射信號及接收信號。輪出入部丨5係配置於微電腦 10與通信用端子4之間’以施行發射信號丁乂及接收信號Rx 之分離、此等信號之位準調整等。又，也可設置各別之 端子作為發射用與接收用。

另外’在電池包裝體，設有由2次電池1之電壓產生穩定 化之電壓例如2·5 V之電壓之穩壓器16。穩壓器16產生之 電壓被供應至微電腦1 〇、電流測定部11、溫度測定部1 3、 EEPROM14、輸出入部1 5作為電源電壓。

由保護電路9輸出而被供應至放電控制FET7a之閘極之控 制信號D0係被供應至穩壓器16作為接通/切斷控制信號。 即，當檢測有過放電之虞時，利用使放電控制FET7a斷電 之控制信號使穩壓器1 6斷電》穩壓器1 6斷電時，穩壓器i 6 之輸出信號為0，於是以穩壓器16之輸出信號為電源電壓 之U電腦1 0等之電路會停止動作，藉以利用電池包裝體内 之電路防止2次電池1處於過放電狀態。 在本發明之一實施型態中，設有光電阻斷電晶體17。電 晶體17之集電極與充電控制FET8a之閘極相連接，其發射 極與FET8a之源極相連接。充電阻斷信號ps由微電腦丨❹被 供應至光電阻斷電晶體1 7之基極。 微電腦10施行與充電裝置之微電腦之相互認證，依照認 證結果產生充電阻斷信號Ps。在認證不成立之情形，利用 充電阻斷信號Ps使光電阻斷電晶體17斷電，將充電控制 FET8a之閘極•源極間短路。其結果，充電控制印丁8&斷 I05l24.doc 1325647. 電’充電電流被阻斷。 在此，參照圖2說明有關本發明之電池包裝體與充電裝 置之連接例。圖2A係對整流商用電源而產生充電電源之充 電器30連接電池包裝體2〇之構成例。在圖2中，雖簡化表 不，但充電器30具有整流電路、充電電路，電池包裝體20 具有圖1所不之構成。在此情形’利用充電器3〇將電池包 I體20之2次電池充電，且由充電器3〇内之微電腦31與電 池包裝體20内之微電腦1〇施行通信，以進行相互認証。 圖2B所示之例係在應用機器4〇裝上電池包裝體2〇之狀 態，利用AC轉接器32將電池包裝體2〇之2次電池充電之構 成°在圖2B之構成中，在應用機器4〇係與ac轉接器32同 時構成充電裝置。AC轉接器32將整流商用電源後之輸出 供應至應用機器4〇。利用應用機器4〇内之穩壓器4丨產生電 池包裝體20之2次電池之充電電源。在此構成中，電池包 裝體20之微電腦1〇與應用機器4〇之微電腦42施行通信，執 订相互認証動作。作為圖2B所示之構成之變形構成，也可 採用將AC轉接器32與托架連接，對置於托架之應用機器 40内之電池包裝體20之2次電池施行充電之構成。另外， 如圖2A所示，也有將被充電器30充電後之電池包裝體2〇裝 在應用機器4 0之情形。 電池包裝體20之微電腦10與充電器30之微電腦31或應用 機益40之微電腦42之間所施行之相互認証例如使用詢問響 應方式。相互認証係以電池包裝體2〇裝在充電器3〇或應用 機器40為契機所執行。 I05I24.doc 電池包裝體20是否裝在充電器30或應用機器40，可從微 電腦31產生用於讀取電池包裝體2〇之eepr〇m14之内容之 命令加以判斷。例如，若在一定時間内，特定資料有由 EEPROM14送回時，即可判斷已裝上電池包裝體2〇，在一 定時間内，資料未送回時，判斷未裝上。有無裝上之判斷 除此方法外，可使用檢測有無物理性的連接之方法等。 在詢問響應方式中，充電裝置（微電腦3 1或42，以下同） 及電池包裝體（微電腦1 〇，以下同）之間共有秘密資訊，首 先’由充電裝置對電池包裝體發送詢問資料，詢問資料係 暫時性的資料，使用隨機數。 接到詢問資料之電池包裝體由自己之秘密資訊與詢問資 料產生響應資料，將響應資料送回充電裝置。在充電裝置 側也施行同樣之產生處理，比較產生之資料與響應資料， 兩者一致時，認證電池包裝體知道秘密資訊。即，判定所 裝之電池包裝體為正規品，否則電池包裝體不能通過認證 而被判定為非正規品❶認證結果被記憶。 其次’認證者由充電裝置換成電池包裝體，被認證者由 電池包裝體換成充電裝置。充電裝置由接收自電池包裝體 之詢問資料與秘密資訊產生響應資料，將響應資料送回電 池包裝體。在電池包裝體側比較同樣之產生處理所產生之 資料與響應資料，由兩者是否一致’判定認證是否成立， 並記憶判定結果◦在此情形，由充電裝置判定電池包裝體 是否為正規品。 電池包裝體之認證結果被送回充電裝置，在充電裝置， I05124.doc -14- 1325647 在一 s忍證結果均成立之情形’判定相互認證成立’充電裝 置保有相互認證之結果。作為充電裝置之應用機器在認證 不成立之情形，處於不能使用該電池包裝體之狀態。電池 包I體作為認證者而保有有關被認證者之認證結果。如後 所述，在認證不成立之情形，被禁止充電。非正規品之充 電裝置因未受電池包裝體認證，故僅能利用正規之充電裝 置充電。又’在利用認證結果控制充電之本發明中，充電 裝置需要受電池包裝體認證，並非需要被相互認證。又， 上述詢問響應方式之認證方法係認證方法之一例，也可使 用其他之認證方法。 參照圖3說明有關在本發明之一實施型態中，電池包裝 體在微電腦1 0之控制下所施行之充電控制方法。圖3之流 私圖所示之處理係以特定週期例如1秒週期重複施行。將 電池包裝體裝在充電裝置（含應用機器，以下同），即可開 始充電。 在步驟S21，利用電流測定部11及電壓測定部12分別施 行電流測定及電壓測定。由測定結果，在步驟S 2 2判定是 否電壓在特定電壓例如3 V以上且充電電流在特定電流例 如5 0 m A以上。為防止過放電，檢測電池電壓在特定電壓 以上。檢測充電電流值之目的在於確認處於充電中。步驟 S22之判定結果為否定之情形，結束處理。 步驟S22之判定結果為肯定之情形，在步驟S23判定是否 認證成立。上述之認證處理係在步驟S22之判定結果為肯 定之情形所施行。認證處理也可在將電池包裝體裝在充電 I05l24.doc -15- 裝置後立即施行。 認證成立之情形，不施行充電阻斷動作。認證不成立之 情形，在步驟S24，判定充電狀態是否經過特定時間例如 6〇秒。此待機時間係為了保證認證動作確實被施行。未經 過60秒之情形，結束處理。判定已經過6〇秒之情形，在步 驟S 2 5，施行充電阻斷動作。 在此，說明有關充電阻斷動作。最初，微電腦1〇使充電 阻斷信號Ps處於高位準，使光電阻斷電晶體17由斷電變成 接通，使充電控制浙8,由斷電變成接通。其結果，阻斷 充電電流。 保護電路9檢測輸出端子3之電壓，FET8a被強制斷電 時，鈀订類似過電流保護動作之動作，保護電路9之輸出 °虎〇由Γ3?位準邊成低位準。D〇變成低位準時，穩壓器 16V止動作，其輸出電壓成為^其結果，以穩壓器^之 輸出信號為電源電壓之微電腦H)成為復位狀態，充電阻斷 號Ps由高位準變成低位準。 如此被施行充電阻斷動作時，電池包裝體由充電裝置被 P下時《電阻斷動作會被解除。電池包裝體由充電裝置 被卸下時’保護電路9檢測正負端子2及3間處於高阻抗。 二果保。蔓電路9之輸出信號D〇由低位準變成高位準。 :堅益16之動作被接通，產生其輸出。以穩壓器κ之輸出 〜為電源電壓之微電腦10由復位狀態復原，其結果， FET7Q FET8a處於均接通之通常狀態。 本1月可適用於各種應用機器，但在此參照圖4說明有 I05124.doc 關應用機器為攜帶式遊戲機 戲機之正面，中央部配置h:圖係表示攜帶式遊 …。 置寬液晶顯示部51，其左右配置操 鍵52及53。使用者可-面看著寬液晶顯示部51，—面； 作操作鍵52及53玩遊戲。作A p & & 麵 5心 為刼作鍵，也可設置類比墊 圖4B係表示擔帶式遊戲機之背面，如圖化所示 側設有電池包裝體之收容部55,收容部55中收容著… 裝體56’電池蓋57可滑動而覆蓋收容部&突出本體之： 起58插入形成於電池蓋57之孔59内而鎖定封閉蓋之狀能： 如圖4D所示’在電池包裝體％之上部，在突出部6〇:前 端面設有連接用端子61a、61b、61c匕等連接用端子 61a、61b ' 61c分別對應於圖丨之端子2、3及4。 ( 又，圖4所示之攜帶式遊戲機具有光碟之記錄/再生機 能、與無線LAN之連接機能、USB介面機能、記憶卡介面 機能等種種機能，具有圖示之操作鍵以外之鍵、連接部 等，此等機能因與本發明無特別關係，故省略其說明。當 然，本發明不限定於攜帶式遊戲機，也可適用於數位視訊 攝影機、數位攝影機、PDA(Pers〇nal Digital Assisunts : 個人數位助理）、手機等種種應用機器。 以上，已就本發明之實施型態予以具體說明，但本發明 並不僅限定於上述實施型態，可依據本發明之技術的思想 作各種之變形。例如，也可包含在具有多數2次電池之構 成之電池包裝體、在電池包裝體之正側具有控制充電控制 FET及放電控制FET之構成等。 I05l24.doc 1325647. 【圖式簡單說明】 圖1 ίτ'本發明之電池包裝體之一實施型態之連接圖。 圖2⑷〜(b)係表示電池包裝體與充f裝置狀連接構成 間之認證方法之區塊圖。 圖3係用於說明在電池包微電腦之控制下所執行之充 控制方法之流程圖。 電 圖4(A)-(D)係用於說明可適用本發明之攜帶式遊戟機 一例之概略線圖。

【主要元件符號說明】 1 2次電池 2 +側端子 3 -側端子 4 通信用端子 7a 放電控制FET 8a 充電控制FET 9 保護電路 10 微電腦 11 電流測定部 12 電壓測定部 13 溫度測定部 14 EEPROM 16 穩壓器 17 光電阻斷電晶 I05124.doc •18-

Claims (1)

1325647 -公利範圍: κ 一種電池包裝體，其係包含2次電池與控制2次電池之充 放電之電路之電池包裝體，其特徵在於包含： 電腦，其係與設於充電裝置之其他電腦施行通信，並 施行認證者；及 充電控制機構，其係被上述電腦所控制，以在上述認 證成立之情形，將充電電流供應至2次電池，在上述認 證不成立之情形’阻斷充電電流者。 2 ·如請求項1之電池包裝體，其中 被安裝在充電裝置時，由上述電腦施行上述認證者。 3 .如請求項1之電池包裝體，其中 阻斷上述充電電流之狀態係在由充電裝置被卸下時被 解除者。 4_ 一種充電控制方法，其係包含2次電池與控制2次電池之 充放電之電路之電池包裝體之充電控制方法，其特徵在 於包含： 認證步驟，其係施行設於充電裝置之通信，並施行認 證者；及 充電控制步驟，其係在上述認證成立之情形，將充電 電流供應至2次電池，在上述認證不成立之情形，阻斷 充電電流者。 5 ·如請求項4之充電控制方法，其中 2次電池被安裝在上述充電裝置時，施行上述認證步 驟者。 I05l24.doc 如請求項4之充電控制方法，其令 $ _上述充電電流之狀態係在由充電裝置被卸下時被 解除者。 —種應用機器’其係以所安裝之電池包裝體作為電源而 執行動作之應用機器，其特徵在於 設有施行與設於電池包裝體之第1電腦間之通信，並 施行認證之第2電腦； 利用來自被連接之AC轉接器之電源充電上述電池包裝 體7 J·利用上述第1電腦控制充電，以在上述認證成立 之情形’將充電電流供應至2次電池，在上述認證不成 立之情形，阻斷充電電流者。 如請求項7之應用機器，其中 在上述認證不成立之情形，栘，μ说m ^ 不止使用上述電池包裝體 作為電源者。 I05l24.doc