專(zhuān)利名稱(chēng)：電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池組。
技術(shù)背景 在電動(dòng)工具中，考慮到便攜性和可用性而使用蓄電池。近年來(lái)，鎳鎘或鎳氫電池被 更輕并且更高容量的鋰離子電池所取代。但是，鋰離子電池具有缺點(diǎn)，即，當(dāng)與鎳鎘或鎳氫 電池相比時(shí)，對(duì)于過(guò)充電或過(guò)放電具有低容差。由于這個(gè)原因，對(duì)于包括電池組件(其中多個(gè)鋰離子電池被串聯(lián)并且被接納在一 個(gè)殼體內(nèi))的電池組，為了使每個(gè)鋰離子電池不被過(guò)充電或者過(guò)放電，已經(jīng)采用了各種裝置。圖6說(shuō)明了在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2007-143284中公開(kāi)的常規(guī)電池組1和充電 器2的示意性電路配置。參照?qǐng)D6，下面將對(duì)該常規(guī)示例進(jìn)行示意性描述。電池組1可拆卸地連接到充電器2并且被充電。此外，電池組1被可拆卸地安裝 在電動(dòng)工具中并且向其提供電力。如在圖6中所示，電池組1包括電池組件4，其具有彼 此串聯(lián)的多個(gè)(例如4個(gè))蓄電池4々、48、4(、40;—對(duì)電源端子53和5b，分別地連接到電 池組件4的正端子和負(fù)端子；第一控制電路7，用于單獨(dú)地檢測(cè)蓄電池4A到4D上的電壓Vl 至IJ V4，并且當(dāng)所檢測(cè)的電壓Vl到V4中的至少一個(gè)超過(guò)了第一預(yù)定值Vthl (例如，4. 2V)時(shí)， 向充電器2輸出充電控制信號(hào)；以及第二控制電路8，用于當(dāng)電壓Vl到V4中的至少一個(gè)小 于第二預(yù)定值Vth2(例如，2. 0V,比第一預(yù)定值Vthl低)時(shí)，輸出放電停止信號(hào)。此外，電池組1包括信號(hào)端子13b、13d，用于分別地輸出充電控制信號(hào)和放電停 止信號(hào)；第二電源端子5c，其連接到電池組件4的正端子，并且從充電器2向其供應(yīng)充電電 流；保護(hù)元件6，用于斷開(kāi)/閉合經(jīng)由第二電源端子5c供應(yīng)到電池組件4的充電電流的流 動(dòng)路徑；以及第三控制電路9，用于單獨(dú)地檢測(cè)蓄電池4A到4D上的電壓Vl到V4，并且當(dāng)電 壓Vl到V4中的至少一個(gè)比第三預(yù)定值Vth3(例如，4. 5V，比第一預(yù)定值Vthl高)高時(shí)，通 過(guò)操作保護(hù)元件6來(lái)斷開(kāi)充電電流的流動(dòng)路徑。這里，鋰離子電池被用作蓄電池4A到4D。保護(hù)元件6包括所謂的不可恢復(fù)熔斷電阻器，其中流入加熱電阻器6a的電流熔化 熔斷元件6b以斷開(kāi)該電流的流動(dòng)路徑。信號(hào)端子13b、13d包括在信令連接器13中提供的 多個(gè)(例如，在附圖中為6個(gè))信號(hào)端子13a到13f內(nèi)。這里，信號(hào)端子13a連接到地，信號(hào) 端子13c經(jīng)由用于檢測(cè)電池組件4的溫度的溫度測(cè)量元件(熱敏電阻器)Th來(lái)連接到地。信號(hào)端子13f也經(jīng)由識(shí)別電阻器元件Rx連接到地，并且信號(hào)端子13e連接到第二 控制電路8?！白R(shí)別電阻器元件Rx”是電阻取決于與電池組件4有關(guān)的信息(例如，蓄電池 的數(shù)量、配置、電壓、容量等)的元件。充電器2和電動(dòng)工具3可以通過(guò)讀取電阻來(lái)獲得與 電池組件4有關(guān)的信息。第一控制電路7包括第一檢測(cè)器7a，所述第一檢測(cè)器7a將第一預(yù)定值Vthl與分 別的蓄電池上的電壓Vl到V4進(jìn)行比較，所述電壓Vl到V4是通過(guò)測(cè)量蓄電池4A到4D的 正電極的電勢(shì)而檢測(cè)得的，并且當(dāng)電壓Vl到V4中的至少一個(gè)超過(guò)第一預(yù)定值Vthl時(shí)，輸出高(H)電平信號(hào)(即，開(kāi)路集電極類(lèi)型輸出的高態(tài)有效信號(hào))。第一控制電路7還包括信 號(hào)轉(zhuǎn)換電路7b，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路7b將從第一檢測(cè)器7a輸出的高電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為充電控 制信號(hào)。當(dāng)電池組1既沒(méi)有安裝在充電器2中也沒(méi)有安裝在電動(dòng)工具中(后文中，這種狀 態(tài)被稱(chēng)為“空閑狀態(tài)”)時(shí)，第一檢測(cè)器7a從電池組4供電并且保持在待機(jī)模式。由于這 個(gè)原因，第一檢測(cè)器7a由電流消耗非常小(例如在待機(jī)模式時(shí)大約為1微安)的集成電路 (IC)構(gòu)成。當(dāng)電池組1安裝在充電器2或電動(dòng)工具中時(shí)，向信號(hào)轉(zhuǎn)換電路7b供應(yīng)電源電壓 VDD以進(jìn)行操作。信號(hào)轉(zhuǎn)換電路7b包括開(kāi)關(guān)元件Q6，其基于從第一檢測(cè)器7a輸出的信號(hào) 來(lái)打開(kāi)/關(guān)閉；以及齊納二極管ZD6，其與開(kāi)關(guān)元件Q6并聯(lián)地連接到電源電壓VDD。當(dāng)從第 一檢測(cè)器7a輸出的信號(hào)是低(L)電平時(shí)，開(kāi)關(guān)元件Q6關(guān)閉，并且高電平充電控制信號(hào)(電 源電壓VDD)被輸出到信號(hào)端子13b。此外，當(dāng)從第一檢測(cè)器7a輸出的信號(hào)為高電平時(shí)，開(kāi) 關(guān)元件Q6打開(kāi)，并且低電平充電控制信號(hào)輸出到信號(hào)端子13b。此外，提供齊納二極管ZD6來(lái)保護(hù)開(kāi)關(guān)元件Q6免受噪聲和反向耐受電壓的影響。第二控制電路8包括第二檢測(cè)器8a、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路8b、延遲電路8c、驅(qū)動(dòng)電路8d 以及電源控制電路8e。第二檢測(cè)器8a通過(guò)測(cè)量分別的蓄電池4A到4D的正電極的電勢(shì)來(lái) 檢測(cè)分別的蓄電池4A到4D上的電壓VI到V4，并且將這些電壓與第二預(yù)定值Vth2進(jìn)行比 較，并且當(dāng)電壓VI到V4中的至少一個(gè)比第二預(yù)定值Vth2低時(shí)，輸出低電平信號(hào)(即，開(kāi)路 集電極類(lèi)型輸出的低態(tài)有效信號(hào))。信號(hào)轉(zhuǎn)換電路8b將從第二檢測(cè)器8a輸出的低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為放電停止信號(hào)。信 號(hào)轉(zhuǎn)換電路8b包括開(kāi)關(guān)元件Q5，其基于從第二檢測(cè)器8a輸出的信號(hào)來(lái)打開(kāi)/關(guān)閉；以及 齊納二極管ZD5，其與開(kāi)關(guān)元件Q5并聯(lián)地連接到電源電壓VDD。此外，當(dāng)電池組1安裝在充 電器2或電動(dòng)工具3中時(shí)，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路8b從電源電壓VDD供電。因此，當(dāng)從第二檢測(cè)器 8a輸出的信號(hào)為高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)元件Q5打開(kāi)，并且低電平放電停止信號(hào)被輸出到信號(hào)端子 13d，而當(dāng)從第二檢測(cè)器8a輸出的信號(hào)為低電平時(shí)，開(kāi)關(guān)元件Q5關(guān)閉，并且高電平放電停止 信號(hào)(電源電壓VDD)被輸出到信號(hào)端子13d。此外，提供齊納二極管ZD5以保護(hù)開(kāi)關(guān)元件Q5免受噪聲和反向耐受電壓的影響。 延遲電路8c通過(guò)包括電阻器R18和電容器C9來(lái)作為集成電路工作，并且延長(zhǎng)從第二檢測(cè) 器8a輸出的信號(hào)中的上升時(shí)間周期。電源控制電路8e還控制從電池組件4到第二檢測(cè)器 8a的電力供應(yīng)。此外，當(dāng)電池組1安裝在充電器2或電動(dòng)工具3中時(shí)，響應(yīng)于從充電器2或 電動(dòng)工具輸入的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路8d驅(qū)動(dòng)電源控制電路8e。第三控制電路9包括第三檢測(cè)器9a，當(dāng)電壓VI到V4中的至少一個(gè)超過(guò)第三預(yù) 定值Vth3時(shí)，所述第三檢測(cè)器9a輸出高電平信號(hào)(CMOS輸出的高態(tài)有效信號(hào))；以及保護(hù) 元件驅(qū)動(dòng)電路9b，用于當(dāng)從第三檢測(cè)器9a輸出高電平信號(hào)時(shí)，通過(guò)使得電流流過(guò)保護(hù)元件 6的加熱電阻器6a來(lái)熔化并分?jǐn)嗳蹟嘣?b。更具體來(lái)說(shuō)，第三檢測(cè)器9a通過(guò)測(cè)量在蓄電池4A到4D的正端子處的電勢(shì)來(lái)檢測(cè) 分別的蓄電池4A到4D上的電壓VI到V4，并且將所檢測(cè)的電壓VI到V4與第三預(yù)定值Vth3 進(jìn)行比較。類(lèi)似于第一檢測(cè)器7a，第三檢測(cè)器9a也從電池組件4供電，并且在空閑狀態(tài)期 間保持在待機(jī)模式。因此，第三檢測(cè)器9a由在待機(jī)模式消耗極小電流(例如，大約1微安)的IC構(gòu)成。保護(hù)元件驅(qū)動(dòng)電路9b包括電阻器R26以及開(kāi)關(guān)元件Q7。當(dāng)從第三檢測(cè)器9a輸出 高電平信號(hào)時(shí)，開(kāi)關(guān)元件Q7打開(kāi)，并且電流流入保護(hù)元件6的加熱電阻器6a。在電池組1中，信號(hào)端子13a的地與連接到電池組件4的負(fù)端子的電源端子5b的 地是分離的。因此，即使在充電器2或者電動(dòng)工具的電源端子17a、17b和電源端子5a、5b 以及第二電源端子5c之間存在連接錯(cuò)誤，也可以防止過(guò)度的放電或者充電電流流過(guò)。同時(shí)，充電器2包括信令連接器14，其可拆卸地連接到電池組1的信令連接器 13 ；以及電源端子17b和17a，其可拆卸地分別連接到電池組1的電源端子5b和第二電源 端子5c。充電器2還包括電源電路21，用于將交流(AC)電力轉(zhuǎn)換為直流(DC)電力，并且 將其輸出到電源端子17a和17b ；以及充電控制電路19，其通過(guò)調(diào)整電源電路21的輸出來(lái) 控制充電。信令連接器14具有信號(hào)端子14a到14f，其分別地連接到電池組1的信令連接器 13的信號(hào)端子13a到13f。此外，信號(hào)端子14a連接到地，并且通過(guò)電阻器28和29將信號(hào) 端子14d和14f上拉到充電控制電路19的電源電壓VDD。接下來(lái)，將解釋當(dāng)電池組1安裝在充電器2中時(shí)的充電操作。當(dāng)電池組1安裝在 充電器2中時(shí)，第二電源端子5c、電源端子5b以及信令連接器13分別地連接到電源端子 17a、17b和信令連接器14。因此，信號(hào)端子14c和14f的電壓從電源電壓VDD改變到通過(guò) 上拉電阻器28和29、溫度測(cè)量元件(熱敏電阻器)Th以及識(shí)別電阻器元件Rx對(duì)電源電壓 VDD分壓的電壓。充電控制電路19通過(guò)檢測(cè)到信號(hào)端子14c、14f的電壓中的改變而自動(dòng)地 檢測(cè)到電池組1的安裝，并且開(kāi)始充電。一旦開(kāi)始充電，充電控制電路19向信號(hào)端子14e施加控制信號(hào)VD，以操作第二控 制電路8。同時(shí)，充電控制電路19從信號(hào)端子14f的電壓讀取與電池組1有關(guān)的信息，并且 還從信號(hào)端子14c讀取通過(guò)使用溫度測(cè)量元件Th檢測(cè)的電池組件4的溫度。當(dāng)電池組件 4的溫度在某個(gè)范圍內(nèi)并且輸入到信號(hào)端子14b的充電控制信號(hào)為高電平時(shí)(每個(gè)蓄電池 4A到4D上的電壓在第一預(yù)定值Vthl以下)，充電控制電路19操作電源電路21以在電池 組1的充電電流路徑(即，第二電源端子5c—保護(hù)元件6—電池組件4—電源端子5b)中 供應(yīng)電流，由此對(duì)電池組件4充電。當(dāng)蓄電池4A到4D上的電壓中的一個(gè)超過(guò)第一預(yù)定值Vthl并且輸入到信號(hào)端子 14b的充電控制信號(hào)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，充電控制電路19控制電源電路21以減小充電電流并 且使得轉(zhuǎn)變?yōu)楹愣妷撼潆?。只要充電控制信?hào)從高電平改變到低電平，充電控制電路19 就逐步減小充電電流。當(dāng)充電電流下降到閾值以下時(shí)，充電控制電路19通過(guò)停止電源電路 21來(lái)完成充電，并且停止向信號(hào)端子14e施加控制信號(hào)VD。因此，第二控制電路8停止，由 此抑制在電池組1中的電流消耗。當(dāng)從充電器2中移除電池組1時(shí)，信號(hào)端子14c、14f的電壓增加到電源電壓VDD， 這被充電控制電路19檢測(cè)到。因?yàn)樾帕钸B接器14的信號(hào)端子14c、14f通過(guò)電阻器R28、 R29被上拉到充電器2中的電源電壓VDD，所以移除電池組1僅可以通過(guò)停止向信號(hào)端子 14e施加控制信號(hào)VD來(lái)檢測(cè)。此外，如果在電池組1中提供了上拉電阻器，那么只要電壓沒(méi) 有被施加到額外提供的信號(hào)端子上，就需要施加控制信號(hào)VD。在上述常規(guī)示例中，針對(duì)充電執(zhí)行四種安全功能。第一，當(dāng)蓄電池4A到4D上的電壓中的至少一個(gè)超過(guò)了第一控制電路7中的第一預(yù)定值Vthl時(shí)，如上所述，第一控制電路 7通過(guò)將充電控制信號(hào)從高電平改變到低電平，向充電器2的充電控制電路19通知電壓過(guò) 高。因此，充電控制電路19控制電源電路21以減小充電電流。第二，通過(guò)使用溫度測(cè)量元件Th來(lái)檢測(cè)蓄電池4A到4D的溫度，當(dāng)所檢測(cè)的溫度 超過(guò)某個(gè)值(70°C)時(shí)，充電控制電路19停止充電。第三，充電控制電路19監(jiān)控第二電源 端子5c的電壓，并且當(dāng)該電壓超過(guò)了某個(gè)值(17. 5V)時(shí)，停止充電。第四，當(dāng)蓄電池4A到 4D上的電壓中的至少一個(gè)超過(guò)第三預(yù)定值(4. 5V)時(shí)，第三控制電路9操作保護(hù)元件6以分 斷(熔開(kāi))充電電流路徑。在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)H10-12283中公開(kāi)了作為另一個(gè)常規(guī)示例的電池組。根據(jù)上 述另一個(gè)常規(guī)示例的電池組通過(guò)使用溫度傳感器來(lái)檢測(cè)一組電池(電池組件)的溫度。這 種電池組基于由電壓測(cè)量電路所測(cè)量的每個(gè)電池電壓、電流測(cè)量電路所測(cè)量的充電/放電 電流，以及溫度傳感器所檢測(cè)的溫度，來(lái)確定每個(gè)電池的內(nèi)部電壓。該電池組還基于每個(gè)內(nèi) 部電壓來(lái)檢測(cè)所述一組電池的剩余容量。如果鋰離子電池用作電池組的蓄電池，那么充電電壓越高，充電容量越大，但是電 池的壽命或安全性越差。相反，如果充電電壓降低，那么容量變小，但是壽命或安全性更好。 此外，鋰離子電池在充電電壓中具有上限，這取決于溫度(電池溫度)。如果電池的溫度不 在恰當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，那么這會(huì)負(fù)面地影響電池的壽命。特別地，當(dāng)電池溫度超過(guò)了恰當(dāng)?shù)姆秶?時(shí)，除非充電電壓的上限降低，否則會(huì)出現(xiàn)電池的壽命顯著變短的問(wèn)題。所以，為了防止電池的壽命縮短，同時(shí)容量保持盡可能的高，需要根據(jù)電池溫度來(lái) 將充電電壓調(diào)整到恰當(dāng)?shù)碾娖?。在這方面，當(dāng)由溫度測(cè)量元件檢測(cè)的蓄電池的溫度超過(guò)了 之前常規(guī)示例中的閾值時(shí)，充電器2停止充電。在后一種情況中，基于電池的溫度來(lái)糾正電 池的內(nèi)部電壓。并非在兩種情況下都基于電池的溫度來(lái)調(diào)整充電電壓。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上考慮，本發(fā)明提供的電池組能夠防止蓄電池壽命縮短，同時(shí)其容量保持 盡可能的高。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供可拆卸地連接到充電器并且通過(guò)連接到所述充電器來(lái) 充電的電池組，所述電池組包括電池組件，其包括串聯(lián)的多個(gè)蓄電池；一對(duì)電源端子，分 別連接到所述電池組件的負(fù)電極和正電極；控制電路，適于單獨(dú)地檢測(cè)分別的蓄電池上的 電壓，并且當(dāng)所檢測(cè)的電壓超過(guò)預(yù)定值時(shí)，向所述充電器輸出充電控制信號(hào)；信號(hào)端子，適 于向所述充電器輸出所述充電控制信號(hào)；以及溫度測(cè)量元件，用于檢測(cè)所述電池組件的溫 度。在所述電池組中，所述控制電路基于所述溫度測(cè)量元件所檢測(cè)的溫度來(lái)改變要與所檢 測(cè)的電壓進(jìn)行比較的所述預(yù)定值。利用上述配置，因?yàn)樗隹刂齐娐犯鶕?jù)所述溫度測(cè)量元件所檢測(cè)的溫度來(lái)改變要 與所檢測(cè)的電壓進(jìn)行比較的預(yù)定值，所以可以基于電池溫度來(lái)調(diào)整充電電壓，由此防止電 池壽命縮短，同時(shí)其容量保持盡可能的高。所述控制電路可以包括第一檢測(cè)電路，所述第一檢測(cè)電路適于單獨(dú)地檢測(cè)分別 的蓄電池上的電壓，并且當(dāng)所檢測(cè)的電壓超過(guò)第一預(yù)定值時(shí)，輸出充電控制信號(hào)；第二檢測(cè) 電路，所述第二檢測(cè)電路適于單獨(dú)地檢測(cè)分別的蓄電池上的電壓，并且當(dāng)所檢測(cè)的電壓超過(guò)不同于所述第一預(yù)定值的第二預(yù)定值時(shí)，輸出充電控制信號(hào)；以及選擇電路，所述選擇電 路適于根據(jù)比較的結(jié)果，將從所述第一檢測(cè)電路輸出的充電控制信號(hào)和從所述第二檢測(cè)電 路輸出的充電控制信號(hào)選擇性地輸出到所述充電器。此外，所述溫度測(cè)量元件可以包括電阻根據(jù)溫度而改變的熱敏電阻器，并且所述 溫度測(cè)量元件被連接在耦合到所述充電器的一對(duì)溫度測(cè)量信號(hào)端子之間。此外所述一對(duì)溫 度測(cè)量信號(hào)端子中的一個(gè)可以連接到信號(hào)的地，所述控制電路的地可以連接到所述電池組 件的地，并且所述信號(hào)的地和所述電池組件的地是相分離地提供的。此外，所述控制電路可 以包括隔離電路，并且所述溫度測(cè)量信號(hào)端子可以經(jīng)由隔離電路連接到所述選擇電路。利用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)供應(yīng)充電電流時(shí)，電源端子處的接觸電阻所引起的電壓降不影 響所述溫度測(cè)量元件所檢測(cè)的溫度，由此提高所述溫度測(cè)量元件的溫度檢測(cè)中的準(zhǔn)確性。 此外，所述充電器可以操作所述溫度測(cè)量元件來(lái)測(cè)量溫度，因此，不需要在充電器側(cè)提供溫 度測(cè)量元件。所述隔離電路可以包括電阻器橋電路和比較器，所述電阻器橋電路具有所述溫度 測(cè)量元件，所述比較器用于將參考值與由所述電阻器橋電路測(cè)量的所述溫度測(cè)量元件的電 阻進(jìn)行比較。所述控制電路還可以包括多個(gè)二極管，每個(gè)二極管具有連接到所述電池組件的地 的陽(yáng)極，和連接到所述溫度測(cè)量信號(hào)端子的陰極。利用該結(jié)構(gòu)，即使在連接到所述電池組件的負(fù)電極側(cè)的電源端子中出現(xiàn)連接錯(cuò) 誤，也可以防止反向電壓通過(guò)所述溫度測(cè)量信號(hào)端子被施加到所述控制電路。發(fā)明效果利用本發(fā)明，可以防止電池壽命縮短，同時(shí)其容量保持盡可能高。


結(jié)合附圖，根據(jù)實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的目的和特征將變得顯而易見(jiàn)，在附圖 中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電池組的電路圖；圖2描繪了用于解釋電池組的操作的時(shí)間圖(a)；圖3說(shuō)明了用于解釋電池組的操作的時(shí)間圖(b)；圖4呈現(xiàn)了用于解釋充電操作的時(shí)間圖(c)；圖5表示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的電池組的電路圖；以及圖6示出了根據(jù)常規(guī)示例的電池組的電路圖。
具體實(shí)施例方式后文將參照形成其一部分的附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。根據(jù)本實(shí)施例的電池組與常規(guī)示例的不同之處在于，電池組1中提供的第一控制 電路7(后文中稱(chēng)為“控制電路”)具有不同于常規(guī)示例的配置。其它部件與圖6所示的常 規(guī)示例的部件相同。所以，相同部件將被指定相同標(biāo)號(hào)，并且將省略對(duì)其的說(shuō)明和描述。如在常規(guī)示例中描述的，控制電路7包括第一檢測(cè)器7a，用于通過(guò)確定4個(gè)蓄電 池4A到4D的正電極的電勢(shì)來(lái)檢測(cè)分別的蓄電池4A到4D上的電壓VI到V4，將所檢測(cè)的電壓VI到V4與第一預(yù)定值Vthl進(jìn)行比較，并且當(dāng)所檢測(cè)的電壓中的至少一個(gè)超過(guò)第一預(yù)定 值時(shí)，輸出高電平；以及信號(hào)轉(zhuǎn)換電路7b，用于將從第一檢測(cè)器7a輸出的高電平信號(hào)轉(zhuǎn)換 為充電控制信號(hào)。由信號(hào)轉(zhuǎn)換電路7b轉(zhuǎn)換的充電控制信號(hào)經(jīng)由電池組1的信號(hào)端子13b 和充電器2的信號(hào)端子14b，被輸入到充電器2的充電控制電路19。圖4描繪了由充電控制電路19進(jìn)行的整個(gè)充電過(guò)程的充電特性曲線。在時(shí)間點(diǎn) tl處，電池組1被安裝到充電器2中，并且在時(shí)間段T1內(nèi)(S卩，時(shí)間點(diǎn)tl到t2)，以比正常 充電電流II小的充電電流12被預(yù)充電。在經(jīng)過(guò)了時(shí)間段T1以后，從時(shí)間點(diǎn)t2開(kāi)始，以恒 定電流II對(duì)電池組1充電。在恒定電流充電期間，經(jīng)由信號(hào)端子13b、14b將高電平充電控 制信號(hào)從電池組1的控制電路7輸出到充電控制電路19。當(dāng)分別的蓄電池4A到4D上的電壓在經(jīng)過(guò)時(shí)間段T2之后達(dá)到第一預(yù)定值Vthl時(shí)， 從第一控制電路7輸出的充電控制信號(hào)從高電平改變到低電平。在時(shí)間點(diǎn)t3，充電控制電 路19接收低電平充電控制信號(hào)，并且使得轉(zhuǎn)變到恒定電壓充電。在轉(zhuǎn)變到恒定電壓充電之 后，充電控制電路19執(zhí)行多步恒定電流充電，其中，只要充電控制信號(hào)從低電平改變到高 電平，充電電流就減小預(yù)定減少量All。因此，充電電流可以被控制，同時(shí)充電電壓保持在 第一預(yù)定值Vthl。當(dāng)充電電流降低到預(yù)定電流值lend時(shí)，例如經(jīng)過(guò)了時(shí)間段T3后，充電完成。如圖1所示，第一檢測(cè)器7a包括第一檢測(cè)電路70，用于單獨(dú)地檢測(cè)分別的蓄電 池4A到4D上的電壓，并且當(dāng)所檢測(cè)的電壓超過(guò)第一預(yù)定值Vthl時(shí)，輸出高電平充電控制 信號(hào)；以及第二檢測(cè)電路71，用于單獨(dú)地檢測(cè)蓄電池4A到4D上的電壓，并且當(dāng)所檢測(cè)的電 壓超過(guò)不同于第一預(yù)定值Vthl的第二預(yù)定值Vthl’ ( < Vthl)時(shí)，輸出高電平充電控制信 號(hào)。第一檢測(cè)器7a還包括選擇電路72 (多路復(fù)用器)，所述選擇電路72基于通過(guò)溫度測(cè)量 元件Th檢測(cè)的溫度，將從第一檢測(cè)電路70輸出的充電控制信號(hào)和從第二檢測(cè)電路71輸出 的充電控制信號(hào)選擇性地輸出到充電器2。同時(shí)，溫度測(cè)量元件Th由電阻隨溫度上升而下降的負(fù)溫度熱敏電阻器構(gòu)成，并且 被連接在一對(duì)耦合到充電器2的信號(hào)端子13a和13c (后文中稱(chēng)為“溫度測(cè)量信號(hào)端子”) 之間。此外，溫度測(cè)量信號(hào)端子13a經(jīng)由齊納二極管D3連接到信號(hào)的地Gs，第一控制電路7 的地連接到電池組4的地Gb，并且信號(hào)的地Gs和電池組4的地Gb是相分離地提供的。除 此之外，溫度測(cè)量信號(hào)端子13a和13c經(jīng)由隔離電路(電阻器橋電路和比較器73)連接到 選擇器72。電阻器橋電路具有Kelvin Double (開(kāi)爾文雙臂)類(lèi)型，其包括5個(gè)電阻器R100 到R104和溫度測(cè)量元件Th。電阻器R100的一端連接到在溫度測(cè)量信號(hào)端子13a和溫度測(cè) 量元件Th —端之間的連接點(diǎn)，并且另一端連接到在齊納二極管D3的陰極和電阻器R103的 一端之間的連接點(diǎn)。電阻器R103的另一端連接到在比較器73的負(fù)端子和電阻器R102的 一端之間的連接點(diǎn)。電阻器R102的另一端連接到電阻器R104的一端，并且電阻器R104的 另一端連接到信號(hào)端子13f。電阻器R101的一端連接到比較器73的正端子，并且另一端連 接到溫度測(cè)量信號(hào)端子13c和溫度測(cè)量元件Th的另一端的連接點(diǎn)。此外，在電阻器R102和R104的連接點(diǎn)與信號(hào)的地Gs之間提供齊納二極管D1，其 陽(yáng)極連接到地Gs。類(lèi)似地，齊納二極管D2連接在比較器73的正端子和信號(hào)的地Gs之間， 齊納二極管D2的陽(yáng)極連接到地Gs。因此，通過(guò)使用3個(gè)齊納二極管D1到D3，可以防止施加到端子13a、13c、13f的靜電被施加到比較器73的輸入端子。比較器73將參考電壓Vref與和溫度測(cè)量元件Th中的電壓降成比例的電壓(與 所檢測(cè)的溫度相對(duì)應(yīng)的電壓)進(jìn)行比較，并且基于比較的結(jié)果來(lái)切換選擇電路72的選擇。 也就是說(shuō)，當(dāng)比較器73的輸出信號(hào)是高電平時(shí)，選擇電路72選擇并輸出從第一檢測(cè)電路70 輸出的充電控制信號(hào)。另一方面，當(dāng)比較器73的輸出信號(hào)為低電平時(shí)，選擇電路72選擇并 輸出第二檢測(cè)電路71輸出的充電控制信號(hào)。此外，在從充電器2供應(yīng)的電源電壓VDD按比 例分給電阻器R104、R102、R103、R100中，輸入到比較器73的負(fù)端子的參考電壓Vref對(duì)應(yīng) 于電阻器R103和R100上的電壓。接下來(lái)，將參考圖2和3來(lái)描述在對(duì)根據(jù)本實(shí)施例的電池組進(jìn)行充電時(shí)的操作。圖 2和3呈現(xiàn)了 (a)輸入到比較器73的正端子的電壓(與溫度測(cè)量元件Th中的電壓降成比 例的電壓)，(b)比較器73的輸出，(c)蓄電池4A到4D中的每一個(gè)上的電壓，(d)第一檢 測(cè)電路70的輸出，(e)第二檢測(cè)電路71的輸出，(f)選擇電路72的輸出，以及(g)從充電 器2供應(yīng)到電池組1的充電電流。首先，將參照?qǐng)D2所示的時(shí)間圖來(lái)描述其中電池組件4的溫度(電池溫度)相對(duì) 低的情況。在充電期間，電池溫度逐漸地升高，因此溫度測(cè)量元件Th的電阻降低。但是，如果 電池溫度不太高，例如環(huán)境溫度是室溫或足夠低，那么輸入到比較器73的正端子的電壓沒(méi) 有降到參考電壓Vref以下(參見(jiàn)圖2中的(a))，并且比較器73的輸出保持為高電平(參 見(jiàn)圖2中的(b))。因此，選擇電路72選擇從第一檢測(cè)電路70輸出的信號(hào)，并且將其輸出到 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路7b (參見(jiàn)圖2中的(d)和(f))。這里，第一檢測(cè)電路70輸出低電平信號(hào)，直到分別的蓄電池4A到4D上的電壓達(dá) 到第一預(yù)定值Vthl為止，當(dāng)分別的蓄電池4A到4D上的電壓達(dá)到第一預(yù)定值Vthl時(shí)，輸出 高電平信號(hào)(參見(jiàn)圖2中的(c)和(d))。也就是說(shuō)，輸出高電平充電控制信號(hào)，直到分別的 蓄電池4A到4D上的電壓達(dá)到第一預(yù)定值Vthl為止，并且充電器2的充電控制電路19進(jìn) 行恒定電流充電(參見(jiàn)圖2中的(g))。此外，當(dāng)分別的蓄電池4A到4D上的電壓達(dá)到第一 預(yù)定值Vthl時(shí)，第一檢測(cè)電路70輸出高電平信號(hào)(參見(jiàn)圖2中的(d))，由此，從控制電路 7輸出的充電控制信號(hào)從高電平改變到低電平。充電控制電路19接收低電平充電控制信號(hào)，并且使得從恒定電流充電轉(zhuǎn)變到恒 定電壓充電。之后，充電控制電路19通過(guò)執(zhí)行多步恒定電流充電來(lái)完成充電(參見(jiàn)圖2中 的(g))。接下來(lái)，將參照?qǐng)D3中所示的時(shí)間圖來(lái)描述其中電池溫度相對(duì)高的情況。當(dāng)環(huán)境溫度與室溫相比足夠高時(shí)，電池溫度在充電期間逐漸增加。然后，輸入到比 較器73的正端子的電壓降到參考電壓Vref以下(參見(jiàn)圖3中的(a))，并且其輸出從高電 平改變到低電平(參見(jiàn)圖3中的(b))。因此，當(dāng)比較器73的輸出信號(hào)為高電平時(shí)，選擇電 路72選擇從第一檢測(cè)電路70輸出的信號(hào)，當(dāng)比較器73的輸出信號(hào)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，選擇電 路72選擇從第二檢測(cè)電路71輸出的信號(hào)，并且將其輸出到信號(hào)轉(zhuǎn)換電路7b (參見(jiàn)圖3中 得(d)-(f))。也就是說(shuō)，第二檢測(cè)電路71輸出低電平信號(hào)，直到分別的蓄電池4A到4D上的電 壓達(dá)到第二預(yù)定值Vthl’為止，并且當(dāng)分別的蓄電池4A到4D上的電壓超過(guò)第二預(yù)定值CN 101872988 A
Vthl’時(shí)，第二檢測(cè)電路71輸出高電平信號(hào)(參見(jiàn)圖3中的(e))。因此，高電平充電控制 信號(hào)被輸出，直到分別的蓄電池4A到4D上的電壓達(dá)到第二預(yù)定值Vthl’為止，并且充電器 2的充電控制電路19執(zhí)行恒定電流充電(參見(jiàn)圖3中的(g))。此外，當(dāng)蓄電池4A到4D上的電壓超過(guò)了第二預(yù)定值Vthl’時(shí)，第二檢測(cè)電路71 的輸出變?yōu)楦唠娖?參見(jiàn)圖3中的(e))。在該狀態(tài)下，當(dāng)比較器73的輸出從高電平改變到 低電平時(shí)(參見(jiàn)圖3中的(b))，從控制電路7輸出的充電控制信號(hào)變?yōu)榈碗娖?。因此，充?控制電路19使得從恒定電流充電轉(zhuǎn)變到恒定電壓充電。之后，充電控制電路19執(zhí)行多步 恒定電流充電以完成充電(參見(jiàn)圖3中的(g))。如上所述，與其中電池溫度相對(duì)低的情況相比，當(dāng)電池溫度相對(duì)高時(shí)，充電器2的 充電控制電路19從恒定電流充電改變到恒定電壓充電時(shí)的電壓較低。所以，可以防止過(guò)充 電引起的壽命縮短。此外，進(jìn)行控制，所述控制使得當(dāng)電池溫度相對(duì)低時(shí)充電電壓較高。所 以，與其中電池溫度高的情況相比，可以增加蓄電池4A到4D的容量。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，因?yàn)榭刂齐娐?基于由溫度檢測(cè)元件Th檢測(cè)的溫度來(lái)改變 要與從蓄電池4A到4D所檢測(cè)的電壓進(jìn)行比較的預(yù)定值，所以可以根據(jù)電池溫度來(lái)調(diào)整充 電電壓。因此，可以防止電池壽命的縮短，同時(shí)蓄電池4A到4D的容量保持盡可能的高。在本發(fā)明中，控制電路7不直接獲得溫度測(cè)量元件Th中的電壓降，而是通過(guò)使用 電阻器橋電路和比較器73從比較器73獲得該電壓降。所以，由被供應(yīng)充電電流的電源端 子(即，信號(hào)端子13c和13f)的接觸電阻引起的電壓降不影響溫度測(cè)量元件Th的檢測(cè)的 溫度，由此提高溫度測(cè)量元件Th的溫度檢測(cè)中的準(zhǔn)確性。此外，即使在充電器2側(cè)，也可以 經(jīng)由溫度測(cè)量信號(hào)端子14a和14c來(lái)通過(guò)使用溫度測(cè)量元件Th檢測(cè)溫度，由此消除了在充 電器2中提供溫度測(cè)量元件的需要。同時(shí)，如果由于連接錯(cuò)誤等使得在負(fù)電側(cè)(地側(cè))的電源端子5b和17b變?yōu)閿嚅_(kāi)， 那么在充電器2的地和電池組件4的地Gb之間可能出現(xiàn)電勢(shì)差。該電勢(shì)差對(duì)應(yīng)于在充電 器2的電源電路21的最大輸出電壓和電池組件4的電池電壓之間的差，所述差可能導(dǎo)致反 向電壓，而經(jīng)由溫度測(cè)量元件Th施加到第一檢測(cè)器7a。但是，根據(jù)本實(shí)施例，因?yàn)樵跍囟葴y(cè)量元件Th的兩端和信號(hào)的地Gs之間提供了齊 納二極管D2和D3，所以可以防止上述反向電壓被施加到第一檢測(cè)器7a?？商娲?，如圖5所示，可以在信號(hào)端子13f和13c之間提供溫度測(cè)量元件，并且 可以在充電器2中的信號(hào)端子14a和14c之間提供電阻器R28。雖然已經(jīng)參照實(shí)施例示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以在 不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的范圍的情況下，進(jìn)行各種改變和變型。
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權(quán)利要求
一種可拆卸地連接到充電器并且通過(guò)連接到所述充電器來(lái)充電的電池組，包括電池組件，其包括串聯(lián)的多個(gè)蓄電池；一對(duì)電源端子，分別連接到所述電池組件的負(fù)電極和正電極；控制電路，適于單獨(dú)地檢測(cè)分別的蓄電池上的電壓，并且當(dāng)所檢測(cè)的電壓超過(guò)預(yù)定值時(shí)，向所述充電器輸出充電控制信號(hào)；信號(hào)端子，適于向所述充電器輸出所述充電控制信號(hào)；以及溫度測(cè)量元件，用于檢測(cè)所述電池組件的溫度，其中，所述控制電路基于所述溫度測(cè)量元件所檢測(cè)的溫度來(lái)改變要與所檢測(cè)的電壓進(jìn)行比較的所述預(yù)定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，所述控制電路包括第一檢測(cè)電路，所述第一 檢測(cè)電路適于單獨(dú)地檢測(cè)分別的蓄電池上的電壓，并且當(dāng)所檢測(cè)的電壓超過(guò)第一預(yù)定值 時(shí)，輸出充電控制信號(hào)；第二檢測(cè)電路，所述第二檢測(cè)電路適于單獨(dú)地檢測(cè)分別的蓄電池上 的電壓，并且當(dāng)所檢測(cè)的電壓超過(guò)不同于所述第一預(yù)定值的第二預(yù)定值時(shí)，輸出充電控制 信號(hào)；以及選擇電路，所述選擇電路適于根據(jù)比較的結(jié)果，將從所述第一檢測(cè)電路輸出的充 電控制信號(hào)和從所述第二檢測(cè)電路輸出的充電控制信號(hào)選擇性地輸出到所述充電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組，其中，所述溫度測(cè)量元件包括電阻根據(jù)溫度而改變 的熱敏電阻器，并且所述溫度測(cè)量元件被連接在耦合到所述充電器的一對(duì)溫度測(cè)量信號(hào)端 子之間；所述一對(duì)溫度測(cè)量信號(hào)端子中的一個(gè)連接到信號(hào)的地，所述控制電路的地連接到所述 電池組件的地，并且所述信號(hào)的地和所述電池組件的地是相分離地提供的；并且所述控制電路還包括隔離電路，并且所述溫度測(cè)量信號(hào)端子經(jīng)由所述隔離電路連接到 所述選擇電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池組，其中，所述隔離電路包括電阻器橋電路和比較器，所 述電阻器橋電路具有所述溫度測(cè)量元件，所述比較器用于將參考值與由所述電阻器橋電路 測(cè)量的所述溫度測(cè)量元件的電阻進(jìn)行比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項(xiàng)所述的電池組，其中，所述控制電路還包括多個(gè)二極 管，每個(gè)二極管具有連接到所述電池組件的地的陽(yáng)極，和連接到所述溫度測(cè)量信號(hào)端子的 陰極。
全文摘要
可拆卸地連接到充電器并且通過(guò)連接到所述充電器來(lái)充電的電池組包括電池組件，其包括串聯(lián)的多個(gè)蓄電池；一對(duì)電源端子，分別連接到所述電池組件的負(fù)電極和正電極；控制電路，適于單獨(dú)地檢測(cè)分別的蓄電池上的電壓，并且當(dāng)所檢測(cè)的電壓超過(guò)預(yù)定值時(shí)，向所述充電器輸出充電控制信號(hào)；信號(hào)端子，適于向所述充電器輸出所述充電控制信號(hào)；以及溫度測(cè)量元件，用于檢測(cè)所述電池組件的溫度。此外，所述控制電路基于所述溫度測(cè)量元件所檢測(cè)的溫度來(lái)改變要與所檢測(cè)的電壓進(jìn)行比較的所述預(yù)定值。
文檔編號(hào)H02J7/00GK101872988SQ201010168230
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者宮崎博, 阪上正昭 申請(qǐng)人:松下電工電動(dòng)工具株式會(huì)社