TWI392188B - 2 times battery pack system - Google Patents

Description

2次電池組系統

本發明有關於在對電子機器等供給電力之2次電池組系統中，可以使複數之電池組並聯連接之系統。

先前技術之使2次電池組可以並聯使用之系統，是在每一個電池組使用二極體以進行防止逆流地並聯連接，從本體側發出控制信號，使電池組一次1個地進行放電。

例如，在專利文獻1(日本專利特開2004-229391號公報)揭示有電池組，其特徵在於具有：第1和第2電池塊，以串聯並聯連接複數之二次電池；一方之電池端子，分別經由第1和第2開關手段連接上述第1和第2電池塊之一方之端子；另外一方之電池端子，連接上述第1和第2電池塊之另外一方之端子；切換手段，在進行充電或放電時切換上述第1和第2開關手段；容量檢測手段，用來檢測上述第1和第2電池塊之各個之電池容量；和切換控制手段，依照上述檢測到之電池容量控制上述切換手段；而在切換上述第1和第2開關手段時，於上述第1和第2開關手段之一方成為OFF之既定時間後，使另外一方成為ON。

專利文獻1：日本專利特開2004-229391號公報

在使用二極體用來防止逆流之並聯連接之電池組中，從高電壓之電池組開始消耗電力，最後使並聯連接之全部之電池組同時成為過放電，因此在從系統一次取出1個之該等電池組進行充電之使用方法之情況時，充電時序不容易明白為其問題。

另外，在利用本體側之控制信號控制並聯連接之電池組之情況時，為著管理各個電池組之剩餘容量，成為需要進行各個電池組之電壓、電流、溫度之測定，將該等之測定資訊發送到本體側，和根據上述各個測定資訊進一步進行判斷，而決定進行放電之電池組。亦即，變成需要測定用之元件或感測器、通信用之連接器、IC晶片等，而會有系統構造變為複雜，造成成本上升之問題。

本發明用來解決上述之課題，為能解決該等之課題，申請專利範圍第1項之發明是一種2次電池組系統，用來對電子機器供給電力，其特徵在於具有：複數電池組，分別具有控制用控制器；設在電子機器側之與該複數電池組連接之本體側連接電路；和本體側放電控制信號線，設在該本體側連接電路；而該本體側放電控制信號線和該複數電池組之各個之控制用控制器連接。

另外，申請專利範圍第2項之發明是在申請專利範圍第1項之2次電池組系統中，其特徵在於當將該電池組安裝在電子機器時，該控制用控制器之放電控制信號線形成與該本體側放電控制信號線連接。

另外，申請專利範圍第3項之發明是在申請專利範圍第1或2項之2次電池組系統中，其特徵在於該控制用控制器被輸入有用以辨識該電池組之連接之電池連接信號。

另外，申請專利範圍第4項之發明是在申請專利範圍第3項之2次電池組系統中，其特徵在於從該本體側放電控制信號線輸入之放電控制信號被升壓電阻升壓，然後分支成2支，2個分支之一個分支經由電阻輸入到該控制用控制器，而另外一個分支直接輸入到該控制用控制器。

另外，申請專利範圍第5項之發明是在申請專利範圍第4項之2次電池組系統中，其特徵在於該本體側放電控制信號線在本體側連接電路內連接該複數之電池組之放電控制信號，並且被電阻升壓，而該電池連接信號在本體側連接電路內連接到GND端子。

另外，申請專利範圍第6項之發明是在申請專利範圍第5項之2次電池組系統中，其特徵在於當在本體側連接電路連接有電池組之情況時，藉由電池連接信號之位準變化而辨識電池組之連接，並進而利用電池組內之該控制用控制器讀取放電控制信號之電壓，用來判斷是否許可放電。

依照本發明之實施形態2次電池組系統時，因為可以不需要測定各個電池組之電壓、電流、溫度，將該等之測定資訊發送到本體側，進而根據上述各個測定資訊進行判斷，藉以決定進行放電之電池組，就可以控制，所以變成不需要測定用之元件或感測器、通信用之連接器、IC晶片等，因此可以使系統構造簡化，而可以抑制成本。

以下參照圖式用來說明本發明之實施形態。圖1表示構成本發明之實施形態之2次電池組系統之1個電池組之電路構造之概略圖。

在圖1中，符號100表示電池組，110表示控制用控制器，CL表示2次電池單元，SW表示放電開關，R1、R2、R3表示電阻，T1、T2、T3、T4表示連接端子，200表示電子機器。

使充電在電池組100之2次電池單元CL之電力，經由被控制用控制器110控制而進行ON/OFF之放電開關SW，對電子機器200進行供電，特別是在本發明中該電池組100以使用在複數並聯之2次電池組系統作為對象。

利用微電腦等構成之控制用控制器110具有N-ch汲極開路輸出埠口、A/D變換輸入埠口、和輸入埠口，並根據來自該等之埠口之輸入等，進行放電開關SW之ON/OFF，而控制對電子機器200之供電。

控制用控制器110之N-ch汲極開路輸出埠口用來輸出表示本身電池組放電(開關)狀態之信號。

另外，控制用控制器110之A/D變換輸入埠口具有以一定之週期取入表示本身電池組放電(開關)狀態之信號之功能。

另外，控制用控制器110之輸入埠口所具有之功能是確認電池組和本體之連接，在未與本體連接之情況時，使放電開關成為Off，進而使A/D變換輸入埠口之信號取入週期變慢，或是使控制器之動作停止。該功能是用來抑制在電池組內部消耗之電力者。

在電池組100設有4個之連接端子T1至T4，利用該等端子與電子機器200連接。

連接端子T1為供電用端子(BATT+)，連接端子T2為放電控制信號用端子，連接端子T3為電池連接信號用端子，連接端子T4為地線端子(GND)。

從連接端子T2輸入之放電控制信號在電池組100內被電阻R2升壓，分支成2支地輸入到控制用控制器110。在分支之2支之中，其一支經由電阻R1連接到N-ch汲極開路輸出埠口，其另外一支直接連接到A/D變換埠口。

進行放電之電池組100之放電控制信號使N-ch汲極開路輸出埠口成為Low狀態，利用此種方式，使其作用成為用來報知正在進行從本身電池組放電到其他之電池組。

電池連接信號在電池組100內被電阻R3升壓，且連接到控制用控制器110之輸入埠口。

其次說明使上述方式之電池組100以2個並聯連接之2次電池組系統。圖2表示本發明之實施形態之2次電池組系統之電路構造之概略圖。圖2表示2次電池組系統由2個電池組之並聯連接而構成，在圖2中為著簡化，以100表示電池組1，以100’表示電池組2。各個電池組為與圖1所示者相同之電池組。

在電子機器200之本體側連接電路之本體側放電控制信號線，連接有來自電池組1和電池組2之放電控制信號，並被電阻R4升壓。

當電池組連接到電子機器200之本體側連接電路時，如圖所示，電池連接信號用之端子T3成為與GND連接，當電池組與本體側連接電路連接時，輸入到輸入埠口之電池連接信號從Hi位準變成Low位準，使控制用控制器可以辨識電池組已連接到本體。

其次說明如圖2所示之2次電池組系統之放電控制信號線。圖3為表示將本發明之實施形態之2次電池組系統之放電控制信號線抽出之圖。

為著更具體地表示，在圖3中使與放電控制信號線相關之電阻之電阻值成為R1=10KΩ、R2=10MΩ、R4=10KΩ以進行計算。

圖3(A)表示電池組全部未放電之狀態，圖3(B)表示電池組之1個正在放電之狀態，圖3(C)表示電池組之2個正在放電之狀態。

在全部未放電狀態之圖3(A)之情況，因為N-ch汲極開路輸出埠口之端子成為開路，且以5V升壓之電壓看起來不變，所以放電控制信號線之電壓成為5V。

在電池組之1個正在放電狀態之圖3(B)之情況時，N-ch汲極開路輸出埠口之端子成為LOW位準，亦即連接到GND。升壓電阻之合計成為9.98KΩ，降壓電阻成為10KΩ，所以放電控制信號之電壓成為大約2.5V。

在電池組之2個正在放電狀態之圖3(C)之情況時，降壓電阻之10KΩ成為2個並聯，所以合計成為5KΩ。升壓電阻之合計成為9.98KΩ，而放電控制信號線之電壓成為大約1.66V。

如上所述，依照本發明之構造時，當放電狀態之電池組增加時，因為放電控制信號線之電壓下降，所以不需要複雜之系統就可以容易地把握是1個以上電池組正在放電，或是各個電池組正在放電。

以下說明本發明之實施形態之2次電池組系統之控制用控制器110之基本動作。圖4為表示本發明之實施形態之2次電池組系統之狀態變遷之圖。

(1)電池組未連接時

電池連接信號：Hi輸入

放電控制信號：N-ch汲極開路輸出埠口　開路輸出

放電控制信號：A/D變換輸入埠口　檢測5V

因為電池連接信號為Hi位準，所以判斷為電池未連接。考慮電池組之外部短路之可能性，而使放電開關SW成為off。

(2)使電池組連接到本體側連接電路

電池連接信號：變化成為Low輸入

放電控制信號：N-ch汲極開路輸出埠口　開路輸出

放電控制信號：A/D變換輸入埠口　檢測3~5V

→其他電池組不是放電中→放電控制信號　N-ch汲極開

路輸出埠口為LOW→放電開關SW　ON

放電控制信號：A/D變換輸入埠口　檢測3V以下

→其他電池組之放電中→放電控制信號　N-ch汲極開路

輸出埠口為開路輸出→放電開關SW　OFF

(3)本身電池組放電末期

放電控制信號：N-ch汲極開路輸出埠口　Low→變化成為開路輸出

放電控制信號：A/D變換輸入埠口　從3V以下變成5V

(4)連接在本體側連接電路中，本身電池組之放電控制信號N-ch汲極開路輸出埠口為開路輸出之情況時

放電控制信號：A/D變換輸入埠口　變化成為3V以上→其他電池組之放電完成→使放電開關成為ON

放電控制信號：N-ch汲極開路輸出埠口　Low

放電控制信號：A/D變換輸入埠口　檢測3V以下

→其他電池組之放電中→放電控制信號　N-ch汲極開路輸出埠口　開路輸出→放電開關SW　OFF

(5)本身電池組放電中

使放電開關保持一定時間之ON狀態，從確認其他電池組放電起使放電開關SW成為OFF。

放電控制信號：A/D變換輸入埠口　檢測2V以下→其他電池組亦放電中→放電控制信號　N-ch汲極開路輸出埠口　開路輸出→放電開關SW　保持為ON

另外，對於成為對象之電池組，主要地為2個串聯(大約8V)以上之電池組，但是即使1個串聯之電池組亦可以經由變更A/D變換輸入埠口之檢測範圍藉以因應。

如以上之說明，在構成本發明之實施形態之2次電池組系統之電池組中，具有放電控制信號和電池連接信號，利用該等信號之狀態，在本身電池組以外進行放電之情況時不進行放電，而使電池組一次一個地放電，在放電末期使放電控制信號成為Low→變化成為開路輸出，開始下一個電池組之放電而繼續供給電力，可以只將放電完成之電池組從系統取出進行充電。

(產業上之可利用性)

本發明係為近年來擴大在電動機器或蓄電等領域之用途之2次電池組系統者。至目前在構成此種2次電池組系統之互相並聯連接之各個之電池組，上位之控制用控制器需要設置用來進行電壓、電流、溫度等之管理之元件或感測器等，成為成本上升之原因，但是在本發明之2次電池組系統中，在複數之電池組之各個設置控制用控制器，因為上述方式之元件或感測器等可以廢除，所以可以抑制成本，產業上之可利用性非常大。

100、100’．．．電池組

110、110’．．．控制用控制器

200．．．電子機器

CL．．．2次電池單元

R1、R2、R3、R4．．．電阻

SW．．．放電開關

T1、T2、T3、T4．．．連接端子

圖1為表示構成本發明之實施形態之2次電池組系統之1個電池組之電路構造之概略之圖。

圖2為表示本發明之實施形態之2次電池組系統之電路構造之概略之圖。

圖3為表示將本發明之實施形態之2次電池組系統之放電控制信號線抽出之圖。

圖4為表示本發明之實施形態之2次電池組系統之狀態變遷之圖。

100、100’．．．電池組

110、110’．．．控制用控制器

200．．．電子機器

CL．．．2次電池單元

R1、R2、R3、R4．．．電阻

SW．．．放電開關

Claims (6)

1. 一種2次電池組系統，用來對電子機器供給電力；如此之2次電池組系統，其特徵在於，其具有：複數之電池組，分別具有控制用控制器；設在電子機器側之與該複數之電池組連接之本體側連接電路；和本體側放電控制信號線，設在該本體側連接電路；該本體側放電控制信號線和該複數電池組之各個之控制用控制器連接。
2. 如申請專利範圍第1項之2次電池組系統，其中，當將該電池組安裝在電子機器時，該控制用控制器之放電控制信號線與該本體側放電控制信號線連接。
3. 如申請專利範圍第1或2項之2次電池組系統，其中，該控制用控制器被輸入有用以辨識該電池組之連接之電池連接信號。
4. 如申請專利範圍第3項之2次電池組系統，其中，從該本體側放電控制信號線輸入之放電控制信號被以升壓電阻升壓，然後分支成2支，2個分支中之一個分支經由電阻輸入到該控制用控制器，而另外一個分支則直接輸入到該控制用控制器。
5. 如申請專利範圍第4項之2次電池組系統，其中，該本體側放電控制信號線在本體側連接電路內連接該複 數電池組之放電控制信號，並且被電阻升壓，而該電池連接信號在本體側連接電路內連接到GND端子。
6. 如申請專利範圍第5項之2次電池組系統，其中，當在本體側連接電路連接有電池組時，藉由電池連接信號之位準變化而辨識電池組之連接，再利用電池組內之該控制用控制器讀取放電控制信號之電壓，而判斷是否許可放電。