JP2020524474A - 端末装置、バッテリーシステム及びバッテリー異常検出装置 - Google Patents

端末装置、バッテリーシステム及びバッテリー異常検出装置 Download PDF

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Abstract

本発明はバッテリー異常検出装置１１を開示し、電圧急変検出回路１２と、電流検出回路１４と、異常検出ユニット１３と、を備える。電圧急変検出回路１２は、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーに急激な電圧変化が発生した場合、急変信号を出力するために用いられる。電流検出回路１４は、バッテリーの消費電流を検出し、バッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値よりも小さい場合、低電流信号を出力するために用いられる。異常検出ユニット１３は、急変信号及び低電流信号を受信すると、バッテリーが異常であると判断して、バッテリーが異常である旨の状態情報を格納し、且つバッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置２００のコントローラ２０１に送信するために用いられる。本発明のバッテリー異常検出装置１１は、、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーの消費電流を検出することにより、バッテリーが損傷のために異常であるか否かを判断して、バッテリーの異常による潜在的な安全上の危険を回避することができる。

Description

本発明は、端末装置の技術分野に関し、さらに具体的に、バッテリー異常検出装置、バッテリーシステム及びバッテリーシステムを有する端末装置に関する。
バッテリーは、端末装置の電源であり、携帯電話などの移動端末に長期間安定した電力を供給する。移動端末に最初に使用されたバッテリーは、ニッケルクロムバッテリーとニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）バッテリーである。ただし、移動端末の画面の拡大、機能の強化などにつれて、ニッケルクロムバッテリーとニッケル水素バッテリーの容量は、すでに電力要件を満たすことができない。代わりに、リチウムイオンバッテリーは多い利点を有し、例えば、エネルギー密度が高いので、軽量化、高容量化、充電と放電の高速化が可能であり、且つニッケルクロムバッテリーとニッケル水素バッテリーに比べて、メモリー効果がなく、環境に対する元素損害も最小限に抑えることができるので、従来のニッケルクロムバッテリーとニッケル水素バッテリーを徐々に替える。
リチウムイオンバッテリーは、バッテリー容量の問題を効果的に解決したが、安全性問題は依然として存在する。例えば、リチウムイオンバッテリーが損傷して、短絡が発生すると、セル内部の発熱を招く、この発熱が速すぎると、バッテリーに火事が起こって、バッテリーが爆発する可能性があるので、事故を防ぐために、バッテリーの安全性を監視する必要がある。
本発明は、少なくとも上述した技術における１つの技術的問題をある程度解決することを目的とする。このため、本発明の第一目的は、バッテリー異常検出装置を提供することであり、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーの消費電流を検出することにより、バッテリーが損傷のために異常であるか否かを判断して、バッテリーの異常による潜在的な安全上の危険を回避することができる。
本発明の第二目的は、バッテリーシステムを提供することである。
本発明の第三目的は、端末装置を提供することである。
上記の目的を達成するために、本発明の第一態様で提供されるバッテリー異常検出装置は、電圧急変検出回路と、電流検出回路と、異常検出ユニットと、を備える。電圧急変検出回路は、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーに急激な電圧変化が発生した場合、急変信号を出力するために用いられる。電流検出回路は、バッテリーの消費電流を検出し、バッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値よりも小さい場合、低電流信号を出力するために用いられる。異常検出ユニットは、電圧急変検出回路及び電流検出回路に接続されており、急変信号及び低電流信号を受信すると、バッテリーが異常であると判断して、バッテリーが異常である旨の状態情報を格納し、且つバッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置のコントローラに送信するために用いられる。
本発明の実施形態に係るバッテリー異常検出装置によれば、電圧急変検出回路によってバッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーに急激な電圧変化が発生した場合、急変信号を異常検出ユニットに出力するとともに、電流検出回路によってバッテリーの消費電流を検出し、バッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値よりも小さい場合、低電流信号を異常検出ユニットに出力し、異常検出ユニットは、急変信号及び低電流信号を同時に受信すると、バッテリーが損傷のために異常であると判断して、バッテリーが異常である旨の状態情報を格納し、且つバッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置のコントローラに送信して、バッテリーの損傷による潜在的な安全上の危険を回避するために、バッテリーを保護し、異常をリマインドするようにする。即ち、バッテリーは現在破損した場合、バッテリーに急激な電圧変化が発生するが、システム負荷が急激に増加しないため、バッテリの消費電流は一般的に大きく変化しなく、従って本発明の実施形態に係わるバッテリ異常検出装置は、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーの消費電流を検出することにより、バッテリーが損傷のために異常であるか否かを判断して、バッテリーの異常による潜在的な安全上の危険を回避することができ、端末装置の使用安全性が大幅に向上する。
また、本発明の上記の実施形態に係わるバッテリー異常検出装置は、さらに以下の追加の技術的特徴を有することもできる。
本発明の一実施形態によれば、バッテリー異常検出装置は、異常検出ユニットに接続された通信インターフェースをさらに備え、異常検出ユニットは、通信インターフェースを介して端末装置のコントローラと通信して、バッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置のコントローラに送信するようにする。
本発明の一実施形態によれば、異常検出ユニットは、さらにバッテリーの識別情報を格納し、バッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置のコントローラに送信するとき、バッテリーの識別情報も端末装置のコントローラに送信して、端末装置のコントローラが異常なバッテリーをマークするようにする。
本発明の一実施形態によれば、バッテリー異常検出装置は、温度検出ユニットをさらに備える。温度検出ユニットは、バッテリーの温度を検出し、且つバッテリーの温度を端末装置のコントローラに送信するために用いられる。
端末装置のコントローラは、バッテリーが異常である旨の状態情報とバッテリーの温度に応じて、異常なバッテリーに対して故障グレードを決定でき、且つ障害グレードに応じて端末装置の対応する機能を制限する。
本発明の一実施形態によれば、端末装置のコントローラは、バッテリーが異常である旨の状態情報を受信すると、端末装置を制御して、バッテリーが異常であるというリマインダーメッセージを送信するようにする。
本発明の一実施形態によれば、バッテリー異常検出装置は、バッテリー保護チップ又はバッテリー残量計に集積されている。
本発明の一実施形態によれば、電圧急変検出回路は、第一レジスターと、第一キャパシターと、第二レジスターと、第一差動増幅器と、第一位相インバータと、を備える。第一レジスターの一端はバッテリーの正極に接続される。第一キャパシターの一端は第一レジスターの他端に接続され且つ第一ノードを有し、第一キャパシターの他端は接地される。第二レジスターと第一キャパシターは並列に接続される。第一差動増幅器の負入力端は第一ノードに接続され、第一差動増幅器の正入力端は第三レジスターを介してバッテリーの正極に接続される。第一位相インバータの入力端は第一差動増幅器の出力端に接続され、第一位相インバータの出力端は電圧急変検出回路の出力端として機能する。
本発明の他の実施形態によれば、電圧急変検出回路は、第四レジスターと、第五レジスターと、第二キャパシターと、第二差動増幅器と、第六レジスターと、第七レジスターと、を備える。第四レジスターの一端はバッテリーの正極に接続される。第五レジスターの一端はバッテリーの正極に接続される。第二キャパシターの一端は第五レジスターの他端に接続され且つ第二ノードを有し、第二キャパシターの他端は接地される。第二差動増幅器の負入力端は第四レジスターの他端に接続され、第二差動増幅器の正入力端は第二ノードに接続され、第二差動増幅器の出力端は電圧急変検出回路の出力端として機能する。第六レジスターは第二差動増幅器の負入力端と第二差動増幅器の出力端との間に接続される。第七レジスターと第二キャパシターは並列に接続される。
本発明の一実施形態によれば、電流検出回路は、第八レジスターと、第九レジスターと、第十レジスターと、第三差動増幅器と、第十一レジスターと、第四コンパレータと、第二位相インバータと、を備える。第八レジスターの一端はバッテリーの負極に接続され、第八レジスターの他端はシステム負荷を介してバッテリーの正極に接続される。第九レジスターの一端は第八レジスターの一端に接続される。第十レジスターの一端は第八レジスターの他端に接続される。第三差動増幅器の負入力端は第九レジスターの他端に接続され、第三差動増幅器の正入力端は第十レジスターの他端に接続される。第十一レジスターは第三差動増幅器の負入力端と第三差動増幅器の出力端との間に接続される。第四コンパレータの正入力端は第三差動増幅器の出力端に接続され、第四コンパレータの負入力端は基準電圧供給端に接続される。第二位相インバータの入力端は第四コンパレータの出力端に接続され、第二位相インバータの出力端は電流検出回路の出力端として機能する。
本発明の一実施形態によれば、異常検出ユニットは、ＡＮＤゲートと、状態メモリと、識別情報メモリと、を備える。ＡＮＤゲートの第一入力端は電圧急変検出回路の出力端に接続され、ＡＮＤゲートの第二入力端は電流検出回路の出力端に接続され、ＡＮＤゲートは急変信号と低電流信号に対して「ＡＮＤ」演算を実行して、バッテリーが異常であるか否かを判断する。状態メモリはＡＮＤゲートの出力端に接続される。状態メモリは、バッテリーが異常である場合、バッテリーが異常である旨の状態情報を格納するために用いられる。識別情報メモリは、バッテリーの識別情報を格納するために用いられる。
上記の目的を達成するために、本発明の第二態様は、バッテリーシステムを提供し、上述したバッテリー異常検出装置を備える。
本発明の実施形態に係わるバッテリーシステムによれば、バッテリー異常検出装置は、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーの消費電流を検出することにより、バッテリーが損傷のために異常であるか否かを判断して、バッテリーの異常による潜在的な安全上の危険を回避することができ、端末装置の使用安全性が大幅に向上する。
上記の目的を達成するために、本発明の第三態様は、端末装置を提供し、上述したバッテリーシステムを備える。
本発明の実施形態に係る端末装置によれば、上述したバッテリー異常検出装置を有するバッテリーシステムを備え、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーの消費電流を検出することにより、バッテリーが損傷のために異常であるか否かを判断して、バッテリーの異常による潜在的な安全上の危険を回避することができ、端末装置の使用安全性が大幅に向上する。
図１は、本発明の一実施例のバッテリー損傷過程を示す概略図である。 図２は、本発明の一実施例に係わるバッテリー異常検出装置のブロック図である。 図３は、本発明の別の実施例のバッテリー異常検出装置のブロック図である。 図４は、本発明の一実施例に係わるバッテリー異常検出装置の回路図である。 図５は、本発明の別の実施例に係わるバッテリー異常検出装置の回路図である。 図６は、本発明の一実施例に係わる損傷したバッテリーの電圧監視曲線と正常なバッテリーの電圧監視曲線の比較図である。 図７は、本発明の一実施例の移動端末のリマインダーメッセージを示す概略図である。 図８は、本発明の実施例に係わるバッテリーシステムのブロック図である。 図９は、本発明の実施例に係わる端末装置のブロック図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細に説明する。同一又は類似の符号は、同一又は類似の部品、又は同一又は類似の機能を有する部品を示す。以下、添付図面を参照して説明される実施例は、例示的であり、本発明を解釈するために用いられ、本発明を制限するものであると理解されるべきではない。
本発明の実施例に係わるバッテリー異常検出装置、バッテリーシステム及びバッテリーシステムを有する端末装置を説明する前に、 先ず、端末装置に使用されるバッテリーの構造及びバッテリーの潜在的な安全上の危険について説明する。
例えば、リチウムイオンバッテリーは主にセルとバッテリー保護システムから構成される。セルは、リチウムイオンバッテリーの「心臓」と呼ばれ、アノード材料、カソード材料、電解質、隔離膜及びハウジングを含み、セルの外側はバッテリー保護システムである。セルのアノード材料は、マンガン酸リチウム、コバルト酸リチウムなどのリチウム分子材料である。アノード材料は、バッテリーのエネルギーを決める。カソード材料は、グラファイトである。隔離膜は、バッテリーのアノードとカソードの間に配置される。理解しやすくするために、隔離膜は小さなバッテリーケース内で連続的に折り畳まれ、アノード材料、カソード材料及び電解質で満たされた紙のようなものである。充電プロセスにおいて、アノード材料内のリチウム分子が活性化され、外部電界の作用下でカソードに移動し、グラファイトカーボン構造のギャップに保存される。より多いリチウム分子が移動すると、より多いエネルギーが蓄積される。放電プロセスにおいて、カソードのリチウムイオンがアノードに移動し、リチウムイオンはアノードの最初のリチウム分子になる。上記の手順を繰り返して、バッテリーの充電と放電を行う。
隔離膜は、主にセルのアノード材料とカソード材料を完全に隔離するために用いられる。アノード材料とカソード材料が直接に接触すると、バッテリー内部で短絡が発生し、潜在的な安全上の危険を招く。従って、隔離膜は損傷する傾向があるので、隔離膜は薄すぎてはならない。ただし、ユーザーは端末装置に対してより高い要求を有し、例えば、移動端末がより軽く、より薄く、その画面が大きく、バッテリー持続時間が長いことを要求するので、メーカーはより高いエネルギー密度を有するバッテリーを探し始める。例えば、より多いアノード材料とカソード材料を充填することにより、バッテリーのエネルギー密度を高める。しかし、同じ体積に対して、より多いアノード材料とカソード材料が充填されると、隔離膜が薄くなる。バッテリーが外部衝撃などの損傷を受けた場合、隔離膜の損傷を招き易く、短絡が発生する恐れがある。
１つの例示として、バッテリーが圧迫、落下、突き刺しなどの外部の機械的損傷を受けた場合、隔離膜が非常に薄いので、隔離膜が損傷し易く、アノードとカソード間の短絡、即ちバッテリー内部短絡が発生し易い。短絡の瞬間に、バッテリーの電圧は瞬時に引き下げられ、主な理由は、バッテリー内部に局所的な内部短絡点が形成され、バッテリーの損傷度が高いほど、電圧がより深刻に引き下げられる。
一般的に、比較的に深刻な損傷であると、バッテリーの内部短絡面積が大きく、バッテリーの電圧が０Ｖに下がるまで、損傷点で発熱が持続的に発生する。バッテリーの電圧が高いと、バッテリーは火事になり、燃える。軽微な損傷であると、バッテリーの内部短絡面積は小さく、短絡点で短絡電流が形成される。短絡電流が大きいので、短絡点で大量の熱が発生し、短絡点が溶ける。従ってバッテリーの電圧は初期状態に戻る。この場合、バッテリーは通常のバッテリーと同様に正常に使用できる。ただし、この時点のバッテリーには潜在的な安全上の危険が存在し、後の使用過程でいつでも内部短絡を引き起こす可能性がある。具体的に、図１に示されたように、バッテリーが外部の機械的損傷を受けた場合、大部分が軽微な損傷である。このように発生した内部短絡は短時間であり、バッテリーはすぐ初期状態に戻る。ただし、この時点で隔離膜が部分的に損傷しているので、このようなバッテリーの異常は一般的に監視し難く、このようなバッテリーの異常は端末装置に潜在的な安全上の危険をもたらす。
別の例示として、バッテリーの充電及び放電過程で、リチウムイオンがアノードとカソードに蓄積する場合がある。蓄積が発生すると、結晶枝を形成し（我々が見たことがある多い物が結晶を形成することと類似する）、且つ結晶枝は徐々に長くなる。この過程で、結晶枝が隔離膜を突き刺し、バッテリーの内部短絡を引き起こす可能性がある。上述した例示で説明したように、バッテリーは外部機械的損傷を受けて、短期的な内部短絡を引き起こしてから、初期状態に戻る情況は、この時点でさらに深刻である。つまり、バッテリーの内部短絡が再び発生し易い。
バッテリーの使用中に短絡が発生すると、セル内部で大量の熱が発生し、この熱により、セル内の電解質が蒸発する可能性がある。熱が非常に速く生成されると、それに応じて気化過程が非常に速くなり、セルの内部圧力が上昇し、内部圧力が一定のレベルに達すると、ハウジングが耐えられないので、ハウジングに亀裂が発生して、爆発が生じる可能性がある。火に遭遇すると、バッテリーの火災が発生する可能性もある。
さらに、エネルギー密度が高ければ高いほど、隔離膜がますます薄くなり、隔離膜が損傷し易く、安全事故を引き起こすことに加えて、急速充電もバッテリーの潜在的な安全上の危険の主要な要因の１つである。
急速充電は、その名前が示すように、充電式バッテリーを急速に充電する過程である。例えば、バッテリーの充電過程は、トリクル充電段階、定電流充電段階及び定電圧充電段階の少なくとも１つを含むことができる。トリクル充電段階では、電流フィードバックループを使用して、トリクル充電段階でバッテリーに流れる電流がバッテリーの予想充電電流の大きさ（例えば、第一充電電流である）を満たすようにする。例えば、電圧が３．０ｖ未満である場合、１００ｍＡ（ミリアンペア）の充電電流がバッテリのプリチャージに用いられる。定電流充電段階では、電流フィードバックループを使用して、定電流充電段階でバッテリーに流れる電流がバッテリーの予想充電電流の大きさ（例えば、第一充電電流より大きい第二充電電流である）を満たすようにする。例えば、異なるバッテリーによって、充電電流は０．１Ｃ（クーロン）からいくつかのクーロンまでの範囲になる（Ｃはバッテリー容量である）。一般的に、定電流充電段階において、通常の充電モードでの充電に０．１Ｃの充電電流が用いられるが、急速充電モードでの充電に０．１Ｃを超える充電電流が用いられ、短時間で充電が完了する。定電圧充電段階では、電圧フィードバックループを使用して、定電圧充電段階でバッテリーに印加される電圧がバッテリーの予想充電電圧の大きさを満たすようにする。例えば、バッテリーの電圧が４．２Ｖと等しい場合、定電圧充電段階に入る。この段階では、充電電圧は常に４．２Ｖである。バッテリーが徐々に完全に充電されると、充電電流はだんだん小さくなり、充電電流が１００ｍＡより小さい場合、バッテリーが完全に充電されていると判断できる。
定電流充電段階では、充電電流が大きく（例えば、０．２Ｃ〜０．８Ｃであることができ、又は１Ｃまでに達することもできる）、且つバッテリーの充電過程は電気化学反応過程であるので、必然的に発熱を伴い、充電電流が大きいほど、短時間で大量の熱が発生する。隔離膜が損傷すると、アノードとカソード間の短絡を引き起こし易い。短絡が発生すると、さらに多い熱が生成されて、電解質の蒸発が発生し、セルの内部圧力が上昇し、内部圧力が一定のレベルに達すると、ハウジングが耐えられないので、ハウジングに亀裂が発生して、爆発が生じる可能性がある。火に遭遇すると、バッテリーの火災が発生する可能性もある。
換言すると、バッテリーに内部短絡が発生すると、バッテリーが異常になり、潜在的な安全上の危険が存在し、バッテリーの使用中に事故を引き起こす可能性がある。
本願の発明者は、バッテリーに関する持続的な研究及び実験に基づいて、バッテリーが正常に使用される場合、バッテリーの電圧が比較的安定であることを発見した。ただし、バッテリーが損傷すると、バッテリーに内部短絡が発生する可能性があり、この場合、バッテリーの電圧が急激に低下し、このような急激な電圧変化を表す信号は非常に強い。発明者は、大量の実験によって、このような急激な電圧変化の存在を確認した。従って、テスト結果によると、バッテリーが損傷すると、急激な電圧変化を表す信号が出現する。
上記の発見及び大量の実験検証に基づいて、バッテリーが損傷しているか否かを効果的に監視して、バッテリーの潜在的な安全上の危険を回避し、安全事故を防止するために、本開示は、バッテリーが異常であるか否かを効果的に監視して、バッテリーを保護する。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係わるバッテリー異常検出装置、バッテリーシステム及び端末装置について説明する。
本発明の実施例に用いられる「端末装置」は、有線回線によって接続される装置及び/又は無線インタフェースを介して通信信号を受信/送信する装置であることができるが、それに限定されるものではない。有線回線は、例えば、公衆交換電話網（ｐｕｂｌｉｃ ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ, ＰＳＴＮ）、デジタル加入者線（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｌｉｎｅ, ＤＳＬ）、デジタルケーブル、直接接続ケーブル、及び/又は他のデータ接続ライン又はネットワーク接続ラインであることができる。無線インターフェースは、例えば、セルラーネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ，ＷＬＡＮ）、デジタルビデオ放送ハンドヘルド（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ｈａｎｄｈｅｌｄ，ＤＶＢ-Ｈ）ネットワークのようなデジタルテレビネットワーク、衛星ネットワーク、振幅変調周波数変調（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ-ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ, ＡＭ−ＦＭ）放送送信機、及び/又は他の通信端末と通信することであることができる。無線インタフェースを介して通信するように構成された端末は、「無線通信端末」、「無線端末」、及び/又は「移動端末」と呼ぶことができる。移動端末の例としては、衛星又はセルラー電話、パーソナル通信システム（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ＰＣＳ）端末（セルラー無線電話とデータ処理、ファックス及びデータ通信能力を組み合わせることができる）、パーソナルデジタルアシスタント（Ｐｅｒｓｏｎａ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ, ＰＤＡ）（無線電話（ｒａｄｉｏ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ）、ページャ（ｐａｇｅｒ）、インターネット/イントラネットアクセス（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ/Ｉｎｔｒａｎｅｔ ａｃｃｅｓｓ）、ウェブブラウジング（ｗｅｂ ｂｒｏｗｓｉｎｇ）、ノートブック（ｎｏｔｅｂｏｏｋ）、カレンダー（ｃａｌｅｎｄａｒ）及び/又は全地球測位システム（ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ, ＧＰＳ）受信機を備えることができる）及び通常のラップトップ型及び/又はハンドヘルド受信機、又は無線電話機能を備えた他の電子デバイスを備えるが、それに限定されるものではない。
図２は、本発明の実施例に係わるバッテリー異常検出装置のブロック図である。図２に示されたように、バッテリー異常検出装置１１は、電圧急変検出回路１２と、異常検出ユニット１３と、電流検出回路１４と、を備える。
電圧急変検出回路１２は、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーに急激な電圧変化が発生した場合、例えば、バッテリの電圧が瞬時に１０ｍＶ以上低下すると、異常検出ユニット１３に急変信号を出力するために用いられる。電流検出回路１４は、バッテリーの消費電流を検出し、バッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値よりも小さい場合、例えば、５０ｍＡよりも小さい場合、異常検出ユニット１３に低電流信号を出力するために用いられる。異常検出ユニット１３は、電圧急変検出回路１２及び電流検出回路１４に接続されており、急変信号及び低電流信号を受信すると、バッテリーが異常であると判断して、バッテリーが異常である旨の状態情報を格納し、且つバッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置２００のコントローラ２０１に送信して、端末装置２００のコントローラ２０１が対応する保護制御策略を実行するようにするために用いられる。例えば、端末装置２００の一部の機能の禁止するか、端末装置を制御してバッテリーが異常であるというリマインダーメッセージを送信するか、又はバッテリーの電源回路を切断するなどである。勿論、異常検出ユニット１３は、バッテリーを保護することもでき、例えば、バッテリーの電源回路を切断することができ、従ってバッテリーが損傷のために異常であるか否かを正確に検出し、バッテリを効果的に保護し、安全上の危険を回避することができる。
即ち、異常検出ユニット１３は急変信号と低電流信号を同時に受信した場合、バッテリーに急激な電圧変化が発生することは、システム負荷が急激に増加するので電圧が瞬時に低下することではなく、バッテリーが損傷したので電圧が瞬時に低下することであり、従って検出誤差を減少し、検出精度が向上する。
本発明の一実施形態によれば、図３に示されたように、バッテリー異常検出装置１１は、異常検出ユニット１３に接続された通信インターフェース１５をさらに備え、異常検出ユニット１３は、通信インターフェース１５を介して端末装置２００のコントローラ２０１と通信して、バッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置２００のコントローラ２０１に送信するようにする。
具体的には、図３に示されたように、通信インターフェース１５は、集積回路間（Ｉｎｔｅｒ-Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ，ＩＩＣ）インターフェースであることができる。
ＩＩＣインターフェースなどの通信インターフェース１５によって、バッテリー異常検出装置１１と端末装置との通信を実現することができ、端末装置を介してバッテリーが異常であることをユーザーに通知することができ、タイムリーなリマインダーを達成する。本発明の他の実施形態において、通信インターフェース１５は、他のタイプのデータインターフェースであることもできる。
本発明の実施例において、差動増幅回路によって急激な電圧変化を検出することができる。具体的には、本発明の一実施形態によれば、図４に示されたように、電圧急変検出回路１２は、第一レジスターＲ１と、第一キャパシターＣ１と、第一差動増幅器Ｘ１と、第一位相インバータ（ｆｉｒｓｔ ｐｈａｓｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ）Ｕ１と、第二レジスターＲ２と、第三レジスターＲ３と、を備える。第一レジスターＲ１の一端はバッテリーの正極に接続される。第一キャパシターＣ１の一端は第一レジスターの他端に接続され且つ第一ノードを有し、第一キャパシターＣ１の他端は接地される。第二レジスターＲ２と第一キャパシターＣ１は並列に接続される。第一差動増幅器Ｘ１の負入力端は第一ノードに接続され、第一差動増幅器Ｘ１の正入力端は第三レジスターＲ３を介してバッテリーの正極に接続される。第一位相インバータＵ１の入力端は第一差動増幅器Ｘ１の出力端に接続され、第一位相インバータＵ１の出力端は電圧急変検出回路１２の出力端として機能する。
バッテリーが正常に使用される場合、バッテリーの電圧は比較的に安定である。第一差動増幅器Ｘ１の正入力端の電圧及び第一差動増幅器Ｘ１の負入力端の電圧は安定したままであり、第一差動増幅器Ｘ１の正入力端の電圧は、第一差動増幅器Ｘ１の負入力端の電圧より大きく、第一差動増幅器Ｘ１は連続的にハイレベルを出力することができ、それに応じて第一位相インバータＵ１はローレベルを出力する。異常検出ユニット１３は、ローレベルを受信した場合、バッテリーに瞬間的な電圧降下が生じなく、バッテリーは損傷していなく、バッテリーが正常であると判断する。バッテリーに急激な電圧変化が発生した場合、第一キャパシターＣ１が存在するので、第一差動増幅器Ｘ１の負入力端の電圧は一定時間内に変化せず、第一差動増幅器Ｘ１の正入力端の電圧は直接に急激に変化し、第一差動増幅器Ｘ１は反転されて、ローレベルを出力し、それに応じて第一位相インバータＵ１はハイレベルを出力する。異常検出ユニット１３は、ハイレベルを受信した場合、バッテリーの電圧が瞬間的に低下したと判断する。
本発明の一実施例において、図４に示されたように、電流検出回路１４は、第八レジスターＲ８と、第九レジスターＲ９と、第十レジスターＲ１０と、第三差動増幅器Ｘ３と、第十一レジスターＲ１１と、第四コンパレータＸ４と、第二位相インバータＵ２と、を備える。第八レジスターＲ８の一端はバッテリーの負極に接続され、第八レジスターＲ８の他端はシステム負荷を介してバッテリーの正極に接続される。第八レジスターＲ８は、電流検出レジスターである。第九レジスターＲ９の一端は第八レジスターＲ８の一端に接続される。第十レジスターＲ１０の一端は第八レジスターＲ８の他端に接続される。第三差動増幅器Ｘ３の負入力端は第九レジスターＲ９の他端に接続され、第三差動増幅器Ｘ３の正入力端は第十レジスターＲ１０の他端に接続される。第十一レジスターＲ１１は第三差動増幅器Ｘ３の負入力端と第三差動増幅器Ｘ３の出力端との間に接続される。第四コンパレータＸ４の正入力端は第三差動増幅器Ｘ３の出力端に接続され、第四コンパレータＸ４の負入力端は基準電圧供給端に接続される。第二位相インバータＵ２の入力端は第四コンパレータＸ４の出力端に接続され、第二位相インバータＵ２の出力端は電流検出回路の出力端として機能する。
図４に示されたように、電流検出回路１４は、電流検出レジスターＲ８を介してバッテリーの消費電流を検出する。このように、電圧急変検出回路１２が急変信号を出力するとき、即ち第一位相インバータＵ１がハイレベルを出力するとき、電流検出レジスターＲ８に流れるバッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値以上である場合、システム負荷が突然増加することを意味し、第四コンパレータＸ４の正入力端の電圧は第四コンパレータＸ４の負入力端の基準電圧よりも高く、第四コンパレータＸ４はハイレベルを出力し、第二位相インバータＵ２によって反転されてローレベルを出力する。異常検出ユニット１３は、電圧急変検出回路１２から出力されるハイレベルと電流検出回路１４から出力されるローレベルを同時に受信すると、バッテリーに急激な電圧変化が発生することは、システム負荷が急激に増加するので電圧が瞬時に低下することであり、バッテリーが損傷したので電圧が瞬時に低下することではないと判断する。電圧急変検出回路１２が急変信号を出力するとき、即ち第一位相インバータＵ１がハイレベルを出力するとき、電流検出レジスターＲ８に流れるバッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値より小さい場合、システム負荷が突然増加しないことを意味し、第四コンパレータＸ４の正入力端の電圧は第四コンパレータＸ４の負入力端の基準電圧よりも小さく、第四コンパレータＸ４はローレベルを出力し、第二位相インバータＵ２によって反転されてハイレベルを出力する。異常検出ユニット１３は、電圧急変検出回路１２から出力されるハイレベルと電流検出回路１４から出力されるハイレベルを同時に受信すると、バッテリーに急激な電圧変化が発生することは、システム負荷が急激に増加するので電圧が瞬時に低下することではなく、バッテリーが損傷したので電圧が瞬時に低下することであると判断し、損傷のためバッテリーが異常である。
従って電圧急変検出回路１２及び電流検出回路１４によって同時に検出すると、検出誤差を低減し、判断精度を向上させることができる。
別の実施例において、図５に示されたように、電圧急変検出回路１２は、第四レジスターＲ４と、第五レジスターＲ５と、第二キャパシターＣ２と、第二差動増幅器Ｘ２と、第六レジスターＲ６と、第七レジスターＲ７と、を備える。第四レジスターＲ４の一端はバッテリーの正極に接続される。第五レジスターＲ５の一端はバッテリーの正極に接続される。第二キャパシターＣ２の一端は第五レジスターＲ５の他端に接続され且つ第二ノードを有し、第二キャパシターＣ２の他端は接地される。第二差動増幅器Ｘ２の負入力端は第四レジスターＲ４の他端に接続され、第二差動増幅器Ｘ２の正入力端は第二ノードに接続され、第二差動増幅器Ｘ２の出力端は電圧急変検出回路１２の出力端として機能する。第六レジスターＲ６は第二差動増幅器Ｘ２の負入力端と出力端との間に接続される。第七レジスターＲ７と第二キャパシターＣ２は並列に接続される。
バッテリーが正常に使用される場合、バッテリーの電圧は比較的に安定である。第二差動増幅器Ｘ２の正入力端の電圧と第二差動増幅器Ｘ２の負入力端の電圧は安定したままであり、第二差動増幅器Ｘ２の正入力端の電圧は第二差動増幅器Ｘ２の負入力端の電圧より小さく、第二差動増幅器Ｘ２は低レベルを連続的に出力することができる。異常検出ユニット１３は、ローレベルを受信した場合、バッテリーに瞬間的な電圧降下が生じなく、バッテリーは損傷していなく、バッテリーが正常であると判断する。バッテリーに急激な電圧変化が発生した場合、第二キャパシターＣ２が存在するので、第二差動増幅器Ｘ２の正入力端の電圧は一定時間内に変化せず、第二差動増幅器Ｘ２の負入力端の電圧は直接に急激に変化し、第二差動増幅器Ｘ２は反転されて、ハイレベルを出力する。異常検出ユニット１３は、ハイレベルを受信した場合、バッテリーの電圧が瞬間的に低下したと判断する。
本発明の一実施例において、図４又は図５に示されたように、第八レジスターＲ８と、第九レジスターＲ９と、第十レジスターＲ１０と、第三差動増幅器Ｘ３と、第十一レジスターＲ１１と、第四コンパレータＸ４と、第二位相インバータＵ２と、を備える。第八レジスターＲ８の一端はバッテリーの負極に接続され、第八レジスターＲ８の他端はシステム負荷を介してバッテリーの正極に接続される。第八レジスターＲ８は、電流検出レジスターである。第九レジスターＲ９の一端は第八レジスターＲ８の一端に接続される。第十レジスターＲ１０の一端は第八レジスターＲ８の他端に接続される。第三差動増幅器Ｘ３の負入力端は第九レジスターＲ９の他端に接続され、第三差動増幅器Ｘ３の正入力端は第十レジスターＲ１０の他端に接続される。第十一レジスターＲ１１は第三差動増幅器Ｘ３の負入力端と第三差動増幅器Ｘ３の出力端との間に接続される。第四コンパレータＸ４の正入力端は第三差動増幅器Ｘ３の出力端に接続され、第四コンパレータＸ４の負入力端は基準電圧供給端に接続される。第二位相インバータＵ２の入力端は第四コンパレータＸ４の出力端に接続され、第二位相インバータＵ２の出力端は電流検出回路１４の出力端として機能する。
図５に示されたように、電流検出回路１４は、電流検出レジスターＲ８を介してバッテリーの消費電流を検出する。このように、電圧急変検出回路１２が急変信号を出力するとき、即ち第一位相インバータＵ１がハイレベルを出力するとき、電流検出レジスターＲ８に流れるバッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値以上である場合、システム負荷が突然増加することを意味し、第四コンパレータＸ４の正入力端の電圧は第四コンパレータＸ４の負入力端の基準電圧よりも高く、第四コンパレータＸ４はハイレベルを出力し、第二位相インバータＵ２によって反転されてローレベルを出力する。異常検出ユニット１３は、電圧急変検出回路１２から出力されるハイレベルと電流検出回路１４から出力されるローレベルを同時に受信すると、バッテリーに急激な電圧変化が発生することは、システム負荷が急激に増加するので電圧が瞬時に低下することであり、バッテリーが損傷したので電圧が瞬時に低下することではないと判断する。電圧急変検出回路１２が急変信号を出力するとき、即ち第一位相インバータＵ１がハイレベルを出力するとき、電流検出レジスターＲ８に流れるバッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値より小さい場合、システム負荷が突然増加しないことを意味し、第四コンパレータＸ４の正入力端の電圧は第四コンパレータＸ４の負入力端の基準電圧よりも小さく、第四コンパレータＸ４はローレベルを出力し、第二位相インバータＵ２によって反転されてハイレベルを出力する。異常検出ユニット１３は、電圧急変検出回路１２から出力されるハイレベルと電流検出回路１４から出力されるハイレベルを同時に受信すると、バッテリーに急激な電圧変化が発生することは、システム負荷が急激に増加するので電圧が瞬時に低下することではなく、バッテリーが損傷したので電圧が瞬時に低下することであると判断し、損傷のためバッテリーが異常である。
従って電圧急変検出回路１２及び電流検出回路１４によって同時に検出すると、検出誤差を低減し、判断精度を向上させることができる。
本発明の一実施例によると、異常検出ユニット１３は、さらにバッテリーの識別情報を格納し、バッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置２００のコントローラ２０１に送信するとき、バッテリーの識別情報も端末装置２００のコントローラ２０１に送信して、端末装置２００のコントローラ２０１が異常なバッテリーをマークするようにして、損傷による異常なバッテリーを直接に区別し、異常なバッテリーを便利に監視することができる。
具体的には、本発明の一実施例において、図３に示されたように、異常検出ユニット１３は、ＡＮＤゲート１３２と、状態メモリ１３１と、識別情報メモリ１３３と、を備える。ＡＮＤゲート１３２の第一入力端は電圧急変検出回路１２の出力端に接続され、ＡＮＤゲート１３２の第二入力端は電流検出回路１４の出力端に接続され、ＡＮＤゲート１３２は急変信号と低電流信号に対して「ＡＮＤ」演算を実行して、バッテリーが異常であるか否かを判断する。状態メモリ１３１はＡＮＤゲート１３２の出力端に接続される。状態メモリ１３１は、バッテリーが異常である場合、バッテリーが異常である旨の状態情報を格納して、通信インターフェース１５を介してバッテリーが異常である旨の状態情報をコントローラ２０１に送信するようにする。識別情報メモリ１３３は、バッテリーの専用シリアル番号などのようなバッテリーの識別情報を格納するために用いられる。
即ち、ＡＮＤゲート１３２は、電圧急変検出回路１２から出力されるハイレベルと電流検出回路１４から出力されるハイレベルを同時に受信すると、ハイレベルを出力する。状態メモリ１３１は、ＡＮＤゲート１３２からハイレベルを受信すると、バッテリーが損傷により異常である旨の状態情報を格納し、端末装置のコントローラ２０１はバッテリーが異常である旨の状態情報を読み取って、バッテリーの損傷により急激な電圧変化が発生したことがあると判断することができ、バッテリーが異常であることを識別して、バッテリーを効果的に保護し、安全上の危険を回避し、バッテリーの使用安全性を確保する。
本発明の実施例において、発明者は、多い試験及び実験を通じて、バッテリーが正常に使用される場合、バッテリーの電圧が比較的安定であることを発見した。しかし、バッテリーが落下、衝突、圧迫、突き刺しなどの外部の機械的損傷を受けると、バッテリーに急激な電圧変化が発生する。従って、本発明の実施例に係わるバッテリー異常検出装置は、電圧急変検出回路１２によってバッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、電流検出回路１４によって検出されたバッテリーの消費電流と組み合わせて、バッテリーが現在損傷しているか否かを監視する。バッテリーに急激な電圧変化が発生し、バッテリーの消費電流が小さいことが検出されると、バッテリーが現在損傷していること、内部短絡が発生したことを説明し、バッテリーが現在異常であり、且つ一定の潜在的な安全上の危険が存在すると判断する。
具体的には、本発明の一実施例において、損傷したバッテリーの電圧監視曲線が図６に示されている。曲線１は、わずかに損傷したバッテリーの電圧変化曲線である。曲線２は、深刻な損傷を受けたバッテリーの電圧変化曲線である。曲線３は、損傷していない正常のバッテリーの電圧変化曲線である。曲線１によると、バッテリーがわずかに損傷すると、バッテリーの電圧は瞬間的に３．８Ｖから３．６３Ｖに変化してから、再びほぼ３．８Ｖに回復する。曲線２によると、バッテリーが深刻な損傷を受けると、バッテリーの電圧は瞬間的に３．８Ｖから３．５１Ｖに変化してから、再びほぼ３．８Ｖに回復する。曲線３によると、損傷していない正常のバッテリーの電圧はほぼ３．８Ｖのままである。従って、曲線１、曲線２、曲線３を比較すると、以下の内容を発見することができ、即ち、バッテリーが落下、衝突、圧迫、突き刺しなどの外部の機械的損傷を受けると、バッテリーに急激な電圧変化が発生し、バッテリーの電圧が瞬間的に降下する。さらに、バッテリーの損傷程度が異なると、電圧が降下する大きさも異なる。
本発明の一実施形態によれば、図３に示されたように、バッテリー異常検出装置１１は、温度検出ユニット１６をさらに備える。温度検出ユニット１６は、バッテリーの温度を検出し、且つ通信インターフェース１５によってバッテリーの温度を端末装置２００のコントローラ２０１に送信するために用いられる。
端末装置２００のコントローラ２０１は、バッテリーが異常である旨の状態情報とバッテリーの温度に応じて異常なバッテリーの故障グレードを決定でき、且つ障害グレードに応じて端末装置の対応する機能を制限する。
具体的には、コントローラ２０１は、バッテリーの温度に応じて電圧が瞬間的に降下する閾値を動的に調整することができる。バッテリーの異なる温度は、異なる閾値に対応する。例えば、低温で電圧が瞬間的に降下する大きさは、高温で電圧が瞬間的に降下する大きさより大きい。従って、バッテリーの異なる温度に基づいて、バッテリーが異常である状態情報に応じて、損傷によるバッテリーの電圧が瞬間的に降下する情況を診断することができる。例えば、損傷によるバッテリーの電圧が瞬間的に降下する大きさに関する情報を獲得することができる。バッテリーの温度が異なると、損傷によるバッテリーの電圧が瞬間的に降下する大きさも異なるので、バッテリーの温度と損傷によるバッテリーの電圧が瞬間的に降下する大きさに基づいて、バッテリーの損傷程度を精確に判断することができ、それからバッテリーの損傷程度に基づいて異常なバッテリーの故障グレードを決定できる。換言すると、バッテリーがより深刻に損傷するほど、対応する故障グレードは高くなる。
従って、本発明の実施形態に係わるバッテリー異常検出装置は、バッテリーの電圧が瞬間的に降下したか否かを検出することにより、バッテリーが現在損傷しているか否かを監視することができる。バッテリーの電圧が瞬間的に降下し、バッテリーの消費電流が小さいことが検出されると、バッテリーが現在損傷していること、内部短絡が発生したことを説明し、バッテリーが現在異常であり、且つ一定の潜在的な安全上の危険が存在すると判断する。バッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置２００のコントローラ２０１に送信する。コントローラ２０１は、バッテリーが異常である旨の状態情報に応じて、損傷によるバッテリーの電圧が瞬間的に降下する大きさを獲得する。従って、異なるバッテリー温度でバッテリーの損傷程度が診断され、故障グレードを決定でき、且つ障害グレードに応じて端末装置の対応する機能を制限する。
本発明の一実施形態によれば、端末装置２００のコントローラ２０１は、バッテリーが異常である旨の状態情報を受信すると、端末装置を制御して、バッテリーが異常であるというリマインダーメッセージを送信するようにする。そのため、バッテリーの異常に起因する安全上の危険を回避するために、すぐリマインドでき、修理することができ、端末装置の使用安全性が大幅に向上する。
例えば、端末装置のコントローラは、バッテリーが異常であることを知ると、ユーザーに通知する必要がある。１つの例示として、図７に示されるように、「バッテリーの安全性メッセージ：お客様、現在バッテリーは損傷のため異常な状態にあります。安全に使用するために、***のカスタマーサービスアウトレット（ｃｕｓｔｏｍｅｒ ｓｅｒｖｉｃｅ ｏｕｔｌｅｔ）に行って検査修理してください、ありがとうございます！」というリマインダーメッセージでユーザーにリマインドできる。別の例示として、図７に示されたリマインダーメッセージでユーザーにリマインドするとき、さらに移動端末の指示ランプの点滅によってユーザーにリマインドでき、例えば、指示ランプを制御して赤色光を発出し且つ高い頻度で点滅するようにする。さらに別の例示として、端末装置の音声機能を介してユーザーにリマインドできる。
一般的に、ユーザーは、上記のリマインダーメッセージを受信すると、すぐカスタマーサービスアウトレットに行って検査修理する。ただし、一部のユーザーは、上記のリマインダーメッセージを受信しても、問題の深刻さを認識できない場合がある。従って、リマインダーメッセージを無視し、端末装置を正常に使用し続ける可能性がある。この場合、ユーザーに何度も通知することができる。例えば、ユーザーに少なくと三回通知することができる。何度も通知したが、ユーザーは依然として問題を処理しない場合、端末装置の一部の機能を制限することができる。
例えば、一般的に、端末装置のアプリケーションの消費電力が小さいほど、バッテリーの使用過程で発生する熱は小さくなる。例えば、ビデオチャットは実行されなく、インスタントメッセージング（ＩＭ）アプリケーションのみが起動された場合、バッテリーの消費電力が低く、バッテリーの発熱量も少ないので、バッテリーの危険発生可能性も低くなる。ただし、ビデオの視聴、モバイルゲームのプレイなど、アプリケーションの消費電力が高い場合、バッテリーの消費電力が高く、バッテリーの発熱量も大きいので、安全事故が発生し易い。従って、バッテリーが異常であると判断された場合、安全事故の発生を防止するために、異なる故障レベルに応じて、ビデオアプリケーション、ゲームアプリケーションなどの高消費電力アプリケーションの使用を禁止し、又はシステム全体を起動することを禁止し、且つ端末装置の表示スクリーンに「バッテリーには潜在的な安全上の危険があるので、システムを起動することを禁止します。***のカスタマーサービスアウトレットに行って検査修理してください。ご協力ありがとうございます！」というメッセージを表示することにより、ユーザーにリマインドする。又は、システムの電源がオフになるように制御して、起動できなくなる。
さらに、バッテリーの充電過程でも熱が発生する可能性があり、特に急速充電状態では、短時間でより多い熱が発生するので、バッテリーが異常であると判断されると、バッテリーの急速充電も禁止される。さらに深刻な状況では、安全事故の発生を防止するために、バッテリーを充電することさえ禁止し、且つ端末装置の表示スクリーンに「バッテリーの損傷のため、バッテリーの充電は禁止します。***のカスタマーサービスアウトレットに行って検査修理してください。ご協力ありがとうございます！」というメッセージを表示することにより、ユーザーにリマインドする。
本発明の一実施形態によれば、バッテリー異常検出装置は、バッテリー保護チップ又はバッテリー残量計に集積されている。
本発明の実施形態に係るバッテリー異常検出装置によれば、電圧急変検出回路によってバッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーに急激な電圧変化が発生した場合、急変信号を異常検出ユニットに出力するとともに、電流検出回路によってバッテリーの消費電流を検出し、バッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値よりも小さい場合、低電流信号を異常検出ユニットに出力し、異常検出ユニットは、急変信号及び低電流信号を同時に受信すると、バッテリーが損傷のために異常であると判断して、バッテリーが異常である旨の状態情報を格納し、且つバッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置のコントローラに送信して、バッテリーの損傷による潜在的な安全上の危険を回避するために、バッテリーを保護し、異常をリマインドするようにする。即ち、バッテリーは現在破損した場合、バッテリーに急激な電圧変化が発生するが、システム負荷が急激に増加しないため、バッテリの消費電流は一般的に大きく変化しなく、従って本発明の実施形態に係わるバッテリ異常検出装置は、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーの消費電流を検出することにより、バッテリーが損傷のために異常であるか否かを判断して、バッテリーの異常による潜在的な安全上の危険を回避することができ、端末装置の使用安全性が大幅に向上する。
図８に示されたように、本発明の実施例は、さらにバッテリーシステム１００を提供し、上述したバッテリー異常検出装置１１を備える。
本発明の実施形態に係わるバッテリーシステムによれば、バッテリー異常検出装置は、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーの消費電流を検出することにより、バッテリーが損傷のために異常であるか否かを判断して、バッテリーの異常による潜在的な安全上の危険を回避することができ、端末装置の使用安全性が大幅に向上する。
図９に示されたように、本発明の実施例は、さらに端末装置２００を提供し、上述したバッテリーシステム１００を備える。
本発明の実施形態に係る端末装置によれば、上述したバッテリー異常検出装置を有するバッテリーシステムを備え、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーの消費電流を検出することにより、バッテリーが損傷のために異常であるか否かを判断して、バッテリーの異常による潜在的な安全上の危険を回避することができ、端末装置の使用安全性が大幅に向上する。
本発明の説明において、「中央」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「縦」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「半径方向」、「円周方向」などの用語が示す方向関係又は位置関係は、添付図面に基づく方向関係又は位置関係であり、本発明を便利に説明し、簡略化するためのものであり、装置又は構成要素が必ず特定の方向を持っているか、特定の方向に構成され且つ操作されることを明示又は暗示するものではなく、従って本発明を限定するものであると解釈するべきではない。
さらに、「第一」、「第二」などの用語は、ただ説明するために用いられ、相対的な重要性を明示又は暗示するか、又はここで言及される技術的特徴の数を暗示するものであると理解するべきではない。従って、「第一」、「第二」などの用語によって制限される特徴は、少なくとも1つの該特徴を含むことを明示又は暗示する。本発明の説明において、特に明記しない限り、「複数」は、２つ、３つなどの「少なくとも２つ」を指す。
本発明において、明確な規定及び限定がない限り、「設置する」、「結合する」、「接続する」、「固定する」などの用語は、より広い意味で理解されるべきである。例えば、明確な規定がない限り、固定接続されてもよく、着脱可能に接続されてもよく、又は一体になってもよく、機械的に接続されてもよく、電気的に接続されてもよく、直接に接続されてもよく、媒体を介した間接的に接続されてもよく、２つの構成素子間の連通であることができ、又は２つの構成要素間の相互作用関係であることもできる。当業者にとって、特定の状況に応じて、本発明における上記の用語の具体的な意味を理解され得る。
本発明において、明確な規定及び限定がない限り、第一特徴は第二特徴の「上」又は「下」にあるということは、第一特徴と第二特徴は直接に接触するか、又は第一特徴と第二特徴は媒体を介して間接的に接触することを意味する。第一特徴は第二特徴の「上」、「上方」、「上面」にあることは、第一特徴は第二特徴の真上又は斜め上にあるか、又はただ第一特徴の水平高さが第二特徴の水平高さより高いことを意味する。第一特徴は第二特徴の「下」、「下方」、「下面」にあることは、第一特徴は第二特徴の真下又は斜め下にあるか、又はただ第一特徴の水平高さが第二特徴の水平高さより低いことを意味する。
本明細書で言及される参照用語「１つの実施例」、「いくつかの実施例」、「例示」、「具体的な例示」、又は「いくつかの例示」などは、該実施例又は例示を結合して説明する具体的な特徴、構造、材料、又は特性が本発明の少なくとも１つの実施例又は例示に含まれることを意味する。本明細書において、上述した用語の例示的な記載は、必ず同じ実施例又はは例示を指すことに限定されない。記載された特定の特徴、構造、材料、又は特性は、任意の１つ又は複数の実施例又は例示で適切に組み合わせることができる。さらに、矛盾がない限り、当業者は本明細書に記載された異なる実施例又は例示、及び異なる実施例又は例示の特徴を組み合わせることができる。
本願に開示された実施例に基づいて記載される各例示のユニット及びアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、又はコンピュータープログラムと電子ハードウェアとの組み合わせにより実現され得ることは、当業者とって明らかである。これらの機能は、ハードウェアにより実行されるか又はソフトウェアにより実行されるかについて、技術方案の特定の応用場合や設計の制限条件などによって決められる。専門技術者は、特定応用ごとに異なる方法を使用して記載される機能を実現できるが、これらの実現は、本発明の範囲を超えると見なされるべきではない。
また、当業者であれば理解できるように、説明の便利および簡潔のために、上記システム、装置、及びユニットの詳細な動作プロセスについては、上記方法実施例の対応するプロセスを参照することができるため、再度説明しない。
本願によって提供される幾つかの実施形態において、開示されるシステム、装置及び方法は、他の形態により実現され得ると理解されるべきである。例えば、上記に説明された装置の実施例は、例示するためのものに過ぎない。例えば、ユニットの分割は、ロジック機能の分割に過ぎず、実際に実現するときに別の分割形態を有してもよい。例えば、複数のユニット又は部品を組み合わせ、又は別のシステムに集積し、又は若干の特徴を無視し、又は実行しなくてもよい。さらに、図示又は検討する相互間の結合や直接結合や通信接続は、いくつかのインタフェース、装置、又はユニットの間接結合や通信接続であってもよく、電気、機械や他の形態であってもよい。
分離部品として記載されたユニットは、物理的に分離してもよいし、分離しなくてもよい。ユニットとして表示される部品は、物理的なユニットであってもよいし、物理的なユニットではなくておもよい。即ち、一つの箇所に設置してもよいし、複数のネットワークユニットに設置してもよい。実際の要求に応じて一部又は全部のユニットを選択して本実施例の技術方案の目的を実現することができる。
また、本発明に係る各実施例の各機能ユニットは、１つの処理ユニットに集積されてもよいし、物理的に分離された複数のユニットとして存在してもよいし、２つ以上のユニットは１つのユニットに集積してもよい。
上記機能がソフトウェア機能ユニットで実現され、独立した製品として販売または使用される場合、このソフトウェアはコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。このような理解に基づいて、本発明の技術手段の要旨、あるいは従来技術に寄与する部分、あるいは技術手段的一部は、ソフトウェア製品で実現されてもよい。このコンピュータソフトウェア製品は、記憶媒体に記憶され、本発明の様々な実施例に係る方法のステップの全部または一部をコンピュータ(パーソナルコンピュータ、サーバ、またはネットワークデバイスなど)に実行させるための若干のインストラクションを含んでもよい。上記記憶媒体は、ＵＳＢメモリ、リムーバブルハードディスク、読み出し専用メモリ(ＲＯＭ、Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ)、磁気ディスク、または光ディスクなどの、プログラムコードを記憶することができる任意の媒体を含んでもよい。
以上、本発明の実施例を説明したが、上述した実施例は例示的であり、本発明を限定するものであると理解されるべきではなく、当業者であれば、本発明の範囲内で、上述した実施例を変更、修正、置換及び変形することができる。
本発明は、端末装置の技術分野に関し、さらに具体的に、バッテリー異常検出装置、バッテリーシステム及びバッテリーシステムを有する端末装置に関する。
バッテリーは、端末装置の電源であり、携帯電話などの移動端末に長期間安定した電力を供給する。移動端末に最初に使用されたバッテリーは、ニッケルクロムバッテリーとニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）バッテリーである。ただし、移動端末の画面の拡大、機能の強化などにつれて、ニッケルクロムバッテリーとニッケル水素バッテリーの容量は、すでに電力要件を満たすことができない。代わりに、リチウムイオンバッテリーは多い利点を有し、例えば、エネルギー密度が高いので、軽量化、高容量化、充電と放電の高速化が可能であり、且つニッケルクロムバッテリーとニッケル水素バッテリーに比べて、メモリー効果がなく、環境に対する元素損害も最小限に抑えることができるので、従来のニッケルクロムバッテリーとニッケル水素バッテリーを徐々に替える。
リチウムイオンバッテリーは、バッテリー容量の問題を効果的に解決したが、安全性問題は依然として存在する。例えば、リチウムイオンバッテリーが損傷して、短絡が発生すると、セル内部の発熱を招く、この発熱が速すぎると、バッテリーに火事が起こって、バッテリーが爆発する可能性があるので、事故を防ぐために、バッテリーの安全性を監視する必要がある。
本発明の第一態様で提供されるバッテリー異常検出装置は、電圧急変検出回路と、電流検出回路と、異常検出ユニットと、を備える。電圧急変検出回路は、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーに急激な電圧変化が発生した場合、急変信号を出力するために用いられる。電流検出回路は、バッテリーの消費電流を検出し、バッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値よりも小さい場合、低電流信号を出力するために用いられる。異常検出ユニットは、電圧急変検出回路及び電流検出回路に接続されており、急変信号及び低電流信号を受信すると、バッテリーが異常であると判断して、バッテリーが異常である旨の状態情報を格納し、且つバッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置のコントローラに送信するために用いられる。
本発明の第二態様は、バッテリーシステムを提供する。バッテリーシステムは、バッテリーと、電圧急変検出回路と、電流検出回路と、異常検出ユニットと、を備える。電圧急変検出回路は、バッテリーに接続されており、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーに急激な電圧変化が発生した場合、急変信号を出力するために用いられる。電流検出回路は、バッテリーに接続されており、バッテリーの消費電流を検出し、バッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値よりも小さい場合、低電流信号を出力するために用いられる。異常検出ユニットは、電圧急変検出回路及び電流検出回路に接続されており、急変信号及び低電流信号を受信すると、バッテリーが異常であると判断する。
上記の目的を達成するために、本発明の第三態様は、端末装置を提供する。端末装置は、バッテリーと、コントローラと、電圧急変検出回路と、電流検出回路と、異常検出ユニットと、を備える。電圧急変検出回路は、バッテリーに接続されており、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーに急激な電圧変化が発生した場合、急変信号を出力するために用いられる。電流検出回路は、バッテリーに接続されており、バッテリーの消費電流を検出し、バッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値よりも小さい場合、低電流信号を出力するために用いられる。異常検出ユニットは、電圧急変検出回路及び電流検出回路に接続されており、急変信号及び低電流信号を受信すると、バッテリーが異常であると判断して、バッテリーが異常である旨の状態情報を格納し、且つバッテリーが異常である旨の状態情報をコントローラに送信するために用いられる。コントローラは、バッテリーの識別情報とバッテリーが異常である旨の状態情報に応じて、異常なバッテリーをマークする。
図１は、本発明の一実施例のバッテリー損傷過程を示す概略図である。 図２は、本発明の一実施例に係わるバッテリー異常検出装置のブロック図である。 図３は、本発明の別の実施例のバッテリー異常検出装置のブロック図である。 図４は、本発明の一実施例に係わるバッテリー異常検出装置の回路図である。 図５は、本発明の別の実施例に係わるバッテリー異常検出装置の回路図である。 図６は、本発明の一実施例に係わる損傷したバッテリーの電圧監視曲線と正常なバッテリーの電圧監視曲線の比較図である。 図７は、本発明の一実施例の移動端末のリマインダーメッセージを示す概略図である。 図８は、本発明の実施例に係わるバッテリーシステムのブロック図である。 図９は、本発明の実施例に係わる端末装置のブロック図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細に説明する。同一又は類似の符号は、同一又は類似の部品、又は同一又は類似の機能を有する部品を示す。以下、添付図面を参照して説明される実施例は、例示的であり、本発明を解釈するために用いられ、本発明を制限するものであると理解されるべきではない。
本発明の実施例に係わるバッテリー異常検出装置、バッテリーシステム及びバッテリーシステムを有する端末装置を説明する前に、 先ず、端末装置に使用されるバッテリーの構造及びバッテリーの潜在的な安全上の危険について説明する。
例えば、リチウムイオンバッテリーは主にセルとバッテリー保護システムから構成される。セルは、リチウムイオンバッテリーの「心臓」と呼ばれ、アノード材料、カソード材料、電解質、隔離膜及びハウジングを含み、セルの外側はバッテリー保護システムである。セルのアノード材料は、マンガン酸リチウム、コバルト酸リチウムなどのリチウム分子材料である。アノード材料は、バッテリーのエネルギーを決める。カソード材料は、グラファイトである。隔離膜は、バッテリーのアノードとカソードの間に配置される。理解しやすくするために、隔離膜は小さなバッテリーケース内で連続的に折り畳まれ、アノード材料、カソード材料及び電解質で満たされた紙のようなものである。充電プロセスにおいて、アノード材料内のリチウム分子が活性化され、外部電界の作用下でカソードに移動し、グラファイトカーボン構造のギャップに保存される。より多いリチウム分子が移動すると、より多いエネルギーが蓄積される。放電プロセスにおいて、カソードのリチウムイオンがアノードに移動し、リチウムイオンはアノードの最初のリチウム分子になる。上記の手順を繰り返して、バッテリーの充電と放電を行う。
隔離膜は、主にセルのアノード材料とカソード材料を完全に隔離するために用いられる。アノード材料とカソード材料が直接に接触すると、バッテリー内部で短絡が発生し、潜在的な安全上の危険を招く。従って、隔離膜は損傷する傾向があるので、隔離膜は薄すぎてはならない。ただし、ユーザーは端末装置に対してより高い要求を有し、例えば、移動端末がより軽く、より薄く、その画面が大きく、バッテリー持続時間が長いことを要求するので、メーカーはより高いエネルギー密度を有するバッテリーを探し始める。例えば、より多いアノード材料とカソード材料を充填することにより、バッテリーのエネルギー密度を高める。しかし、同じ体積に対して、より多いアノード材料とカソード材料が充填されると、隔離膜が薄くなる。バッテリーが外部衝撃などの損傷を受けた場合、隔離膜の損傷を招き易く、短絡が発生する恐れがある。
１つの例示として、バッテリーが圧迫、落下、突き刺しなどの外部の機械的損傷を受けた場合、隔離膜が非常に薄いので、隔離膜が損傷し易く、アノードとカソード間の短絡、即ちバッテリー内部短絡が発生し易い。短絡の瞬間に、バッテリーの電圧は瞬時に引き下げられ、主な理由は、バッテリー内部に局所的な内部短絡点が形成され、バッテリーの損傷度が高いほど、電圧がより深刻に引き下げられる。
一般的に、比較的に深刻な損傷であると、バッテリーの内部短絡面積が大きく、バッテリーの電圧が０Ｖに下がるまで、損傷点で発熱が持続的に発生する。バッテリーの電圧が高いと、バッテリーは火事になり、燃える。軽微な損傷であると、バッテリーの内部短絡面積は小さく、短絡点で短絡電流が形成される。短絡電流が大きいので、短絡点で大量の熱が発生し、短絡点が溶ける。従ってバッテリーの電圧は初期状態に戻る。この場合、バッテリーは通常のバッテリーと同様に正常に使用できる。ただし、この時点のバッテリーには潜在的な安全上の危険が存在し、後の使用過程でいつでも内部短絡を引き起こす可能性がある。具体的に、図１に示されたように、バッテリーが外部の機械的損傷を受けた場合、大部分が軽微な損傷である。このように発生した内部短絡は短時間であり、バッテリーはすぐ初期状態に戻る。ただし、この時点で隔離膜が部分的に損傷しているので、このようなバッテリーの異常は一般的に監視し難く、このようなバッテリーの異常は端末装置に潜在的な安全上の危険をもたらす。
別の例示として、バッテリーの充電及び放電過程で、リチウムイオンがアノードとカソードに蓄積する場合がある。蓄積が発生すると、結晶枝を形成し（我々が見たことがある多い物が結晶を形成することと類似する）、且つ結晶枝は徐々に長くなる。この過程で、結晶枝が隔離膜を突き刺し、バッテリーの内部短絡を引き起こす可能性がある。上述した例示で説明したように、バッテリーは外部機械的損傷を受けて、短期的な内部短絡を引き起こしてから、初期状態に戻る情況は、この時点でさらに深刻である。つまり、バッテリーの内部短絡が再び発生し易い。
バッテリーの使用中に短絡が発生すると、セル内部で大量の熱が発生し、この熱により、セル内の電解質が蒸発する可能性がある。熱が非常に速く生成されると、それに応じて気化過程が非常に速くなり、セルの内部圧力が上昇し、内部圧力が一定のレベルに達すると、ハウジングが耐えられないので、ハウジングに亀裂が発生して、爆発が生じる可能性がある。火に遭遇すると、バッテリーの火災が発生する可能性もある。
さらに、エネルギー密度が高ければ高いほど、隔離膜がますます薄くなり、隔離膜が損傷し易く、安全事故を引き起こすことに加えて、急速充電もバッテリーの潜在的な安全上の危険の主要な要因の１つである。
急速充電は、その名前が示すように、充電式バッテリーを急速に充電する過程である。例えば、バッテリーの充電過程は、トリクル充電段階、定電流充電段階及び定電圧充電段階の少なくとも１つを含むことができる。トリクル充電段階では、電流フィードバックループを使用して、トリクル充電段階でバッテリーに流れる電流がバッテリーの予想充電電流の大きさ（例えば、第一充電電流である）を満たすようにする。例えば、電圧が３．０ｖ未満である場合、１００ｍＡ（ミリアンペア）の充電電流がバッテリのプリチャージに用いられる。定電流充電段階では、電流フィードバックループを使用して、定電流充電段階でバッテリーに流れる電流がバッテリーの予想充電電流の大きさ（例えば、第一充電電流より大きい第二充電電流である）を満たすようにする。例えば、異なるバッテリーによって、充電電流は０．１Ｃ（クーロン）からいくつかのクーロンまでの範囲になる（Ｃはバッテリー容量である）。一般的に、定電流充電段階において、通常の充電モードでの充電に０．１Ｃの充電電流が用いられるが、急速充電モードでの充電に０．１Ｃを超える充電電流が用いられ、短時間で充電が完了する。定電圧充電段階では、電圧フィードバックループを使用して、定電圧充電段階でバッテリーに印加される電圧がバッテリーの予想充電電圧の大きさを満たすようにする。例えば、バッテリーの電圧が４．２Ｖと等しい場合、定電圧充電段階に入る。この段階では、充電電圧は常に４．２Ｖである。バッテリーが徐々に完全に充電されると、充電電流はだんだん小さくなり、充電電流が１００ｍＡより小さい場合、バッテリーが完全に充電されていると判断できる。
定電流充電段階では、充電電流が大きく（例えば、０．２Ｃ〜０．８Ｃであることができ、又は１Ｃまでに達することもできる）、且つバッテリーの充電過程は電気化学反応過程であるので、必然的に発熱を伴い、充電電流が大きいほど、短時間で大量の熱が発生する。隔離膜が損傷すると、アノードとカソード間の短絡を引き起こし易い。短絡が発生すると、さらに多い熱が生成されて、電解質の蒸発が発生し、セルの内部圧力が上昇し、内部圧力が一定のレベルに達すると、ハウジングが耐えられないので、ハウジングに亀裂が発生して、爆発が生じる可能性がある。火に遭遇すると、バッテリーの火災が発生する可能性もある。
換言すると、バッテリーに内部短絡が発生すると、バッテリーが異常になり、潜在的な安全上の危険が存在し、バッテリーの使用中に事故を引き起こす可能性がある。
本願の発明者は、バッテリーに関する持続的な研究及び実験に基づいて、バッテリーが正常に使用される場合、バッテリーの電圧が比較的安定であることを発見した。ただし、バッテリーが損傷すると、バッテリーに内部短絡が発生する可能性があり、この場合、バッテリーの電圧が急激に低下し、このような急激な電圧変化を表す信号は非常に強い。発明者は、大量の実験によって、このような急激な電圧変化の存在を確認した。従って、テスト結果によると、バッテリーが損傷すると、急激な電圧変化を表す信号が出現する。
上記の発見及び大量の実験検証に基づいて、バッテリーが損傷しているか否かを効果的に監視して、バッテリーの潜在的な安全上の危険を回避し、安全事故を防止するために、本開示は、バッテリーが異常であるか否かを効果的に監視して、バッテリーを保護する。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係わるバッテリー異常検出装置、バッテリーシステム及び端末装置について説明する。
本発明の実施例に用いられる「端末装置」は、有線回線によって接続される装置及び/又は無線インタフェースを介して通信信号を受信/送信する装置であることができるが、それに限定されるものではない。有線回線は、例えば、公衆交換電話網（ｐｕｂｌｉｃ ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ, ＰＳＴＮ）、デジタル加入者線（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｌｉｎｅ, ＤＳＬ）、デジタルケーブル、直接接続ケーブル、及び/又は他のデータ接続ライン又はネットワーク接続ラインであることができる。無線インターフェースは、例えば、セルラーネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ，ＷＬＡＮ）、デジタルビデオ放送ハンドヘルド（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ｈａｎｄｈｅｌｄ，ＤＶＢ-Ｈ）ネットワークのようなデジタルテレビネットワーク、衛星ネットワーク、振幅変調周波数変調（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ-ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ, ＡＭ−ＦＭ）放送送信機、及び/又は他の通信端末と通信することであることができる。無線インタフェースを介して通信するように構成された端末は、「無線通信端末」、「無線端末」、及び/又は「移動端末」と呼ぶことができる。移動端末の例としては、衛星又はセルラー電話、パーソナル通信システム（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ＰＣＳ）端末（セルラー無線電話とデータ処理、ファックス及びデータ通信能力を組み合わせることができる）、パーソナルデジタルアシスタント（Ｐｅｒｓｏｎａ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ, ＰＤＡ）（無線電話（ｒａｄｉｏ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ）、ページャ（ｐａｇｅｒ）、インターネット/イントラネットアクセス（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ/Ｉｎｔｒａｎｅｔ ａｃｃｅｓｓ）、ウェブブラウジング（ｗｅｂ ｂｒｏｗｓｉｎｇ）、ノートブック（ｎｏｔｅｂｏｏｋ）、カレンダー（ｃａｌｅｎｄａｒ）及び/又は全地球測位システム（ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ, ＧＰＳ）受信機を備えることができる）及び通常のラップトップ型及び/又はハンドヘルド受信機、又は無線電話機能を備えた他の電子デバイスを備えるが、それに限定されるものではない。
図２は、本発明の実施例に係わるバッテリー異常検出装置のブロック図である。図２に示されたように、バッテリー異常検出装置１１は、電圧急変検出回路１２と、異常検出ユニット１３と、電流検出回路１４と、を備える。
電圧急変検出回路１２は、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーに急激な電圧変化が発生した場合、例えば、バッテリの電圧が瞬時に１０ｍＶ以上低下すると、異常検出ユニット１３に急変信号を出力するために用いられる。電流検出回路１４は、バッテリーの消費電流を検出し、バッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値よりも小さい場合、例えば、５０ｍＡよりも小さい場合、異常検出ユニット１３に低電流信号を出力するために用いられる。異常検出ユニット１３は、電圧急変検出回路１２及び電流検出回路１４に接続されており、急変信号及び低電流信号を受信すると、バッテリーが異常であると判断して、バッテリーが異常である旨の状態情報を格納し、且つバッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置２００のコントローラ２０１に送信して、端末装置２００のコントローラ２０１が対応する保護制御策略を実行するようにするために用いられる。例えば、端末装置２００の一部の機能の禁止するか、端末装置を制御してバッテリーが異常であるというリマインダーメッセージを送信するか、又はバッテリーの電源回路を切断するなどである。勿論、異常検出ユニット１３は、バッテリーを保護することもでき、例えば、バッテリーの電源回路を切断することができ、従ってバッテリーが損傷のために異常であるか否かを正確に検出し、バッテリを効果的に保護し、安全上の危険を回避することができる。
即ち、異常検出ユニット１３は急変信号と低電流信号を同時に受信した場合、バッテリーに急激な電圧変化が発生することは、システム負荷が急激に増加するので電圧が瞬時に低下することではなく、バッテリーが損傷したので電圧が瞬時に低下することであり、従って検出誤差を減少し、検出精度が向上する。
本発明の一実施形態によれば、図３に示されたように、バッテリー異常検出装置１１は、異常検出ユニット１３に接続された通信インターフェース１５をさらに備え、異常検出ユニット１３は、通信インターフェース１５を介して端末装置２００のコントローラ２０１と通信して、バッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置２００のコントローラ２０１に送信するようにする。
具体的には、図３に示されたように、通信インターフェース１５は、集積回路間（Ｉｎｔｅｒ-Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ，ＩＩＣ）インターフェースであることができる。
ＩＩＣインターフェースなどの通信インターフェース１５によって、バッテリー異常検出装置１１と端末装置との通信を実現することができ、端末装置を介してバッテリーが異常であることをユーザーに通知することができ、タイムリーなリマインダーを達成する。本発明の他の実施形態において、通信インターフェース１５は、他のタイプのデータインターフェースであることもできる。
本発明の実施例において、差動増幅回路によって急激な電圧変化を検出することができる。具体的には、本発明の一実施形態によれば、図４に示されたように、電圧急変検出回路１２は、第一レジスターＲ１と、第一キャパシターＣ１と、第一差動増幅器Ｘ１と、第一位相インバータ（ｆｉｒｓｔ ｐｈａｓｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ）Ｕ１と、第二レジスターＲ２と、第三レジスターＲ３と、を備える。第一レジスターＲ１の一端はバッテリーの正極に接続される。第一キャパシターＣ１の一端は第一レジスターの他端に接続され且つ第一ノードを有し、第一キャパシターＣ１の他端は接地される。第二レジスターＲ２と第一キャパシターＣ１は並列に接続される。第三レジスターＲ３の一端はバッテリーの正極に接続される。第一差動増幅器Ｘ１の負入力端は第一ノードに接続され、第一差動増幅器Ｘ１の正入力端は第三レジスターＲ３の他端に接続され、即ち第一差動増幅器Ｘ１の正入力端は第三レジスターＲ３を介してバッテリーの正極に接続される。第一位相インバータＵ１の入力端は第一差動増幅器Ｘ１の出力端に接続され、第一位相インバータＵ１の出力端は電圧急変検出回路１２の出力端として機能する。
バッテリーが正常に使用される場合、バッテリーの電圧は比較的に安定である。第一差動増幅器Ｘ１の正入力端の電圧及び第一差動増幅器Ｘ１の負入力端の電圧は安定したままであり、第一差動増幅器Ｘ１の正入力端の電圧は、第一差動増幅器Ｘ１の負入力端の電圧より大きく、第一差動増幅器Ｘ１は連続的にハイレベルを出力することができ、それに応じて第一位相インバータＵ１はローレベルを出力する。異常検出ユニット１３は、ローレベルを受信した場合、バッテリーに瞬間的な電圧降下（即ち、急激な変化）が生じなく、バッテリーは損傷していなく、バッテリーが正常であると判断する。バッテリーに急激な電圧変化が発生した場合、第一キャパシターＣ１が存在するので、第一差動増幅器Ｘ１の負入力端の電圧は一定時間内に変化せず、第一差動増幅器Ｘ１の正入力端の電圧は直接に急激に変化し、第一差動増幅器Ｘ１は反転されて、ローレベルを出力し、それに応じて第一位相インバータＵ１はハイレベルを出力する。異常検出ユニット１３は、ハイレベルを受信した場合、バッテリーの電圧が瞬間的に低下したと判断する。
本発明の一実施例において、図４に示されたように、電流検出回路１４は、第八レジスターＲ８と、第九レジスターＲ９と、第十レジスターＲ１０と、第三差動増幅器Ｘ３と、第十一レジスターＲ１１と、コンパレータＸ４と、第二位相インバータＵ２と、を備える。第八レジスターＲ８の一端はバッテリーの負極に接続され、第八レジスターＲ８の他端はシステム負荷を介してバッテリーの正極に接続される。第八レジスターＲ８は、電流検出レジスターである。第九レジスターＲ９の一端は第八レジスターＲ８の一端に接続される。第十レジスターＲ１０の一端は第八レジスターＲ８の他端に接続される。第三差動増幅器Ｘ３の負入力端は第九レジスターＲ９の他端に接続され、第三差動増幅器Ｘ３の正入力端は第十レジスターＲ１０の他端に接続される。第十一レジスターＲ１１は第三差動増幅器Ｘ３の負入力端と第三差動増幅器Ｘ３の出力端との間に接続される。コンパレータＸ４の正入力端は第三差動増幅器Ｘ３の出力端に接続され、コンパレータＸ４の負入力端は基準電圧供給端に接続される。第二位相インバータＵ２の入力端はコンパレータＸ４の出力端に接続され、第二位相インバータＵ２の出力端は電流検出回路の出力端として機能する。
図４に示されたように、電流検出回路１４は、電流検出レジスターＲ８を介してバッテリーの消費電流を検出する。このように、電圧急変検出回路１２が急変信号を出力するとき、即ち第一位相インバータＵ１がハイレベルを出力するとき、電流検出レジスターＲ８に流れるバッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値以上である場合、システム負荷が突然増加することを意味し、コンパレータＸ４の正入力端の電圧はコンパレータＸ４の負入力端の基準電圧よりも高く、コンパレータＸ４はハイレベルを出力し、第二位相インバータＵ２によって反転されてローレベルを出力する。異常検出ユニット１３は、電圧急変検出回路１２から出力されるハイレベルと電流検出回路１４から出力されるローレベルを同時に受信すると、バッテリーに急激な電圧変化が発生することは、システム負荷が急激に増加するので電圧が瞬時に低下することであり、バッテリーが損傷したので電圧が瞬時に低下することではないと判断する。電圧急変検出回路１２が急変信号を出力するとき、即ち第一位相インバータＵ１がハイレベルを出力するとき、電流検出レジスターＲ８に流れるバッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値より小さい場合、システム負荷が突然増加しないことを意味し、コンパレータＸ４の正入力端の電圧はコンパレータＸ４の負入力端の基準電圧よりも小さく、コンパレータＸ４はローレベルを出力し、第二位相インバータＵ２によって反転されてハイレベルを出力する。異常検出ユニット１３は、電圧急変検出回路１２から出力されるハイレベルと電流検出回路１４から出力されるハイレベルを同時に受信すると、バッテリーに急激な電圧変化が発生することは、システム負荷が急激に増加するので電圧が瞬時に低下することではなく、バッテリーが損傷したので電圧が瞬時に低下することであると判断し、損傷のためバッテリーが異常である。
従って電圧急変検出回路１２及び電流検出回路１４によって同時に検出すると、検出誤差を低減し、判断精度を向上させることができる。
別の実施例において、図５に示されたように、電圧急変検出回路１２は、第四レジスターＲ４と、第五レジスターＲ５と、第二キャパシターＣ２と、第二差動増幅器Ｘ２と、第六レジスターＲ６と、第七レジスターＲ７と、を備える。図４に示された構造と比較すると、図５では、第１位相インバータＵ１が省略され、第六レジスターＲ６が導入されている。図５に示されたように、第四レジスターＲ４の一端はバッテリーの正極に接続される。第五レジスターＲ５の一端はバッテリーの正極に接続される。第二キャパシターＣ２の一端は第五レジスターＲ５の他端に接続され且つ第二ノードを有し、第二キャパシターＣ２の他端は接地される。第二差動増幅器Ｘ２の負入力端は第四レジスターＲ４の他端に接続され、第二差動増幅器Ｘ２の正入力端は第二ノードに接続され、第二差動増幅器Ｘ２の出力端は電圧急変検出回路１２の出力端として機能する。第六レジスターＲ６は第二差動増幅器Ｘ２の負入力端と出力端との間に接続される。第七レジスターＲ７と第二キャパシターＣ２は並列に接続される。
バッテリーが正常に使用される場合、バッテリーの電圧は比較的に安定である。第二差動増幅器Ｘ２の正入力端の電圧と第二差動増幅器Ｘ２の負入力端の電圧は安定したままであり、第二差動増幅器Ｘ２の正入力端の電圧は第二差動増幅器Ｘ２の負入力端の電圧より小さく、第二差動増幅器Ｘ２は低レベルを連続的に出力することができる。異常検出ユニット１３は、ローレベルを受信した場合、バッテリーに瞬間的な電圧降下が生じなく、バッテリーは損傷していなく、バッテリーが正常であると判断する。バッテリーに急激な電圧変化が発生した場合、第二キャパシターＣ２が存在するので、第二差動増幅器Ｘ２の正入力端の電圧は一定時間内に変化せず、第二差動増幅器Ｘ２の負入力端の電圧は直接に急激に変化し、第二差動増幅器Ｘ２は反転されて、ハイレベルを出力する。異常検出ユニット１３は、ハイレベルを受信した場合、バッテリーの電圧が瞬間的に低下したと判断する。
本発明の一実施例において、図４又は図５に示されたように、第八レジスターＲ８と、第九レジスターＲ９と、第十レジスターＲ１０と、第三差動増幅器Ｘ３と、第十一レジスターＲ１１と、コンパレータＸ４と、第二位相インバータＵ２と、を備える。第八レジスターＲ８の一端はバッテリーの負極に接続され、第八レジスターＲ８の他端はシステム負荷を介してバッテリーの正極に接続される。第八レジスターＲ８は、電流検出レジスターである。第九レジスターＲ９の一端は第八レジスターＲ８の一端に接続される。第十レジスターＲ１０の一端は第八レジスターＲ８の他端に接続される。第三差動増幅器Ｘ３の負入力端は第九レジスターＲ９の他端に接続され、第三差動増幅器Ｘ３の正入力端は第十レジスターＲ１０の他端に接続される。第十一レジスターＲ１１は第三差動増幅器Ｘ３の負入力端と第三差動増幅器Ｘ３の出力端との間に接続される。コンパレータＸ４の正入力端は第三差動増幅器Ｘ３の出力端に接続され、コンパレータＸ４の負入力端は基準電圧供給端に接続される。第二位相インバータＵ２の入力端はコンパレータＸ４の出力端に接続され、第二位相インバータＵ２の出力端は電流検出回路１４の出力端として機能する。
図４に示されたように、電流検出回路１４は、電流検出レジスターＲ８を介してバッテリーの消費電流を検出する。このように、電圧急変検出回路１２が急変信号を出力するとき、即ち第一位相インバータＵ１がハイレベルを出力するとき、電流検出レジスターＲ８に流れるバッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値以上である場合、システム負荷が突然増加することを意味し、コンパレータＸ４の正入力端の電圧はコンパレータＸ４の負入力端の基準電圧よりも高く、コンパレータＸ４はハイレベルを出力し、第二位相インバータＵ２によって反転されてローレベルを出力する。異常検出ユニット１３は、電圧急変検出回路１２から出力されるハイレベルと電流検出回路１４から出力されるローレベルを同時に受信すると、バッテリーに急激な電圧変化が発生することは、システム負荷が急激に増加するので電圧が瞬時に低下することであり、バッテリーが損傷したので電圧が瞬時に低下することではないと判断する。電圧急変検出回路１２が急変信号を出力するとき、即ち第一位相インバータＵ１がハイレベルを出力するとき、電流検出レジスターＲ８に流れるバッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値より小さい場合、システム負荷が突然増加しないことを意味し、コンパレータＸ４の正入力端の電圧はコンパレータＸ４の負入力端の基準電圧よりも小さく、コンパレータＸ４はローレベルを出力し、第二位相インバータＵ２によって反転されてハイレベルを出力する。異常検出ユニット１３は、電圧急変検出回路１２から出力されるハイレベルと電流検出回路１４から出力されるハイレベルを同時に受信すると、バッテリーに急激な電圧変化が発生することは、システム負荷が急激に増加するので電圧が瞬時に低下することではなく、バッテリーが損傷したので電圧が瞬時に低下することであると判断し、損傷のためバッテリーが異常である。
従って電圧急変検出回路１２及び電流検出回路１４によって同時に検出すると、検出誤差を低減し、判断精度を向上させることができる。
本発明の一実施例によると、異常検出ユニット１３は、さらにバッテリーの識別情報を格納し、バッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置２００のコントローラ２０１に送信するとき、バッテリーの識別情報も端末装置２００のコントローラ２０１に送信して、端末装置２００のコントローラ２０１が異常なバッテリーをマークするようにして、損傷による異常なバッテリーを直接に区別し、異常なバッテリーを便利に監視することができる。
具体的には、本発明の一実施例において、図３に示されたように、異常検出ユニット１３は、ＡＮＤゲート１３２と、状態メモリ１３１と、識別情報メモリ１３３と、を備える。ＡＮＤゲート１３２の第一入力端は電圧急変検出回路１２の出力端に接続され、ＡＮＤゲート１３２の第二入力端は電流検出回路１４の出力端に接続され、ＡＮＤゲート１３２は急変信号と低電流信号に対して「ＡＮＤ」演算を実行して、バッテリーが異常であるか否かを判断する。状態メモリ１３１はＡＮＤゲート１３２の出力端に接続される。状態メモリ１３１は、バッテリーが異常である場合、バッテリーが異常である旨の状態情報を格納して、通信インターフェース１５を介してバッテリーが異常である旨の状態情報をコントローラ２０１に送信するようにする。識別情報メモリ１３３は、バッテリーの専用シリアル番号などのようなバッテリーの識別情報を格納するために用いられる。
即ち、ＡＮＤゲート１３２は、電圧急変検出回路１２から出力されるハイレベルと電流検出回路１４から出力されるハイレベルを同時に受信すると、ハイレベルを出力する。状態メモリ１３１は、ＡＮＤゲート１３２からハイレベルを受信すると、バッテリーが損傷により異常である旨の状態情報を格納し、端末装置のコントローラ２０１はバッテリーが異常である旨の状態情報を読み取って、バッテリーの損傷により急激な電圧変化が発生したことがあると判断することができ、バッテリーが異常であることを識別して、バッテリーを効果的に保護し、安全上の危険を回避し、バッテリーの使用安全性を確保する。
本発明の実施例において、発明者は、多い試験及び実験を通じて、バッテリーが正常に使用される場合、バッテリーの電圧が比較的安定であることを発見した。しかし、バッテリーが落下、衝突、圧迫、突き刺しなどの外部の機械的損傷を受けると、バッテリーに急激な電圧変化が発生する。従って、本発明の実施例に係わるバッテリー異常検出装置は、電圧急変検出回路１２によってバッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、電流検出回路１４によって検出されたバッテリーの消費電流と組み合わせて、バッテリーが現在損傷しているか否かを監視する。バッテリーに急激な電圧変化が発生し、バッテリーの消費電流が小さいことが検出されると、バッテリーが現在損傷していること、内部短絡が発生したことを説明し、バッテリーが現在異常であり、且つ一定の潜在的な安全上の危険が存在すると判断する。
具体的には、本発明の一実施例において、損傷したバッテリーの電圧監視曲線が図６に示されている。曲線１は、わずかに損傷したバッテリーの電圧変化曲線である。曲線２は、深刻な損傷を受けたバッテリーの電圧変化曲線である。曲線３は、損傷していない正常のバッテリーの電圧変化曲線である。曲線１によると、バッテリーがわずかに損傷すると、バッテリーの電圧は瞬間的に３．８Ｖから３．６３Ｖに変化してから、再びほぼ３．８Ｖに回復する。曲線２によると、バッテリーが深刻な損傷を受けると、バッテリーの電圧は瞬間的に３．８Ｖから３．５１Ｖに変化してから、再びほぼ３．８Ｖに回復する。曲線３によると、損傷していない正常のバッテリーの電圧はほぼ３．８Ｖのままである。従って、曲線１、曲線２、曲線３を比較すると、以下の内容を発見することができ、即ち、バッテリーが落下、衝突、圧迫、突き刺しなどの外部の機械的損傷を受けると、バッテリーに急激な電圧変化が発生し、バッテリーの電圧が瞬間的に降下する。さらに、バッテリーの損傷程度が異なると、電圧が降下する大きさも異なる。
本発明の一実施形態によれば、図３に示されたように、バッテリー異常検出装置１１は、温度検出ユニット１６をさらに備える。温度検出ユニット１６は、バッテリーの温度を検出し、且つ通信インターフェース１５によってバッテリーの温度を端末装置２００のコントローラ２０１に送信するために用いられる。
端末装置２００のコントローラ２０１は、バッテリーが異常である旨の状態情報とバッテリーの温度に応じて異常なバッテリーの故障グレードを決定でき、且つ障害グレードに応じて端末装置の対応する機能を制限する。
具体的には、コントローラ２０１は、バッテリーの温度に応じて電圧が瞬間的に降下する閾値を動的に調整することができる。バッテリーの異なる温度は、異なる閾値に対応する。例えば、低温で電圧が瞬間的に降下する大きさは、高温で電圧が瞬間的に降下する大きさより大きい。従って、バッテリーの異なる温度に基づいて、バッテリーが異常である状態情報に応じて、損傷によるバッテリーの電圧が瞬間的に降下する情況を診断することができる。例えば、損傷によるバッテリーの電圧が瞬間的に降下する大きさに関する情報を獲得することができる。バッテリーの温度が異なると、損傷によるバッテリーの電圧が瞬間的に降下する大きさも異なるので、バッテリーの温度と損傷によるバッテリーの電圧が瞬間的に降下する大きさに基づいて、バッテリーの損傷程度を精確に判断することができ、それからバッテリーの損傷程度に基づいて異常なバッテリーの故障グレードを決定できる。換言すると、バッテリーがより深刻に損傷するほど、対応する故障グレードは高くなる。
従って、本発明の実施形態に係わるバッテリー異常検出装置は、バッテリーの電圧が瞬間的に降下したか否かを検出することにより、バッテリーが現在損傷しているか否かを監視することができる。バッテリーの電圧が瞬間的に降下し、バッテリーの消費電流が小さいことが検出されると、バッテリーが現在損傷していること、内部短絡が発生したことを説明し、バッテリーが現在異常であり、且つ一定の潜在的な安全上の危険が存在すると判断する。バッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置２００のコントローラ２０１に送信する。コントローラ２０１は、バッテリーが異常である旨の状態情報に応じて、損傷によるバッテリーの電圧が瞬間的に降下する大きさを獲得する。従って、異なるバッテリー温度でバッテリーの損傷程度が診断され、故障グレードを決定でき、且つ障害グレードに応じて端末装置の対応する機能を制限する。
本発明の一実施形態によれば、端末装置２００のコントローラ２０１は、バッテリーが異常である旨の状態情報を受信すると、端末装置を制御して、バッテリーが異常であるというリマインダーメッセージを送信するようにする。そのため、バッテリーの異常に起因する安全上の危険を回避するために、すぐリマインドでき、修理することができ、端末装置の使用安全性が大幅に向上する。
例えば、端末装置のコントローラは、バッテリーが異常であることを知ると、ユーザーに通知する必要がある。１つの例示として、図７に示されるように、「バッテリーの安全性メッセージ：お客様、現在バッテリーは損傷のため異常な状態にあります。安全に使用するために、***のカスタマーサービスアウトレット（ｃｕｓｔｏｍｅｒ ｓｅｒｖｉｃｅ ｏｕｔｌｅｔ）に行って検査修理してください、ありがとうございます！」というリマインダーメッセージでユーザーにリマインドできる。別の例示として、図７に示されたリマインダーメッセージでユーザーにリマインドするとき、さらに移動端末の指示ランプの点滅によってユーザーにリマインドでき、例えば、指示ランプを制御して赤色光を発出し且つ高い頻度で点滅するようにする。さらに別の例示として、端末装置の音声機能を介してユーザーにリマインドできる。
一般的に、ユーザーは、上記のリマインダーメッセージを受信すると、すぐカスタマーサービスアウトレットに行って検査修理する。ただし、一部のユーザーは、上記のリマインダーメッセージを受信しても、問題の深刻さを認識できない場合がある。従って、リマインダーメッセージを無視し、端末装置を正常に使用し続ける可能性がある。この場合、ユーザーに何度も通知することができる。例えば、ユーザーに少なくと三回通知することができる。何度も通知したが、ユーザーは依然として問題を処理しない場合、端末装置の一部の機能を制限することができる。
例えば、一般的に、端末装置のアプリケーションの消費電力が小さいほど、バッテリーの使用過程で発生する熱は小さくなる。例えば、ビデオチャットは実行されなく、インスタントメッセージング（ＩＭ）アプリケーションのみが起動された場合、バッテリーの消費電力が低く、バッテリーの発熱量も少ないので、バッテリーの危険発生可能性も低くなる。ただし、ビデオの視聴、モバイルゲームのプレイなど、アプリケーションの消費電力が高い場合、バッテリーの消費電力が高く、バッテリーの発熱量も大きいので、安全事故が発生し易い。従って、バッテリーが異常であると判断された場合、安全事故の発生を防止するために、異なる故障レベルに応じて、ビデオアプリケーション、ゲームアプリケーションなどの高消費電力アプリケーションの使用を禁止し、又はシステム全体を起動することを禁止し、且つ端末装置の表示スクリーンに「バッテリーには潜在的な安全上の危険があるので、システムを起動することを禁止します。***のカスタマーサービスアウトレットに行って検査修理してください。ご協力ありがとうございます！」というメッセージを表示することにより、ユーザーにリマインドする。又は、システムの電源がオフになるように制御して、起動できなくなる。
さらに、バッテリーの充電過程でも熱が発生する可能性があり、特に急速充電状態では、短時間でより多い熱が発生するので、バッテリーが異常であると判断されると、バッテリーの急速充電も禁止される。さらに深刻な状況では、安全事故の発生を防止するために、バッテリーを充電することさえ禁止し、且つ端末装置の表示スクリーンに「バッテリーの損傷のため、バッテリーの充電は禁止します。***のカスタマーサービスアウトレットに行って検査修理してください。ご協力ありがとうございます！」というメッセージを表示することにより、ユーザーにリマインドする。
本発明の一実施形態によれば、バッテリー異常検出装置は、バッテリー保護チップ又はバッテリー残量計に集積されている。
本発明の実施形態に係るバッテリー異常検出装置によれば、電圧急変検出回路によってバッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーに急激な電圧変化が発生した場合、急変信号を異常検出ユニットに出力するとともに、電流検出回路によってバッテリーの消費電流を検出し、バッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値よりも小さい場合、低電流信号を異常検出ユニットに出力し、異常検出ユニットは、急変信号及び低電流信号を同時に受信すると、バッテリーが損傷のために異常であると判断して、バッテリーが異常である旨の状態情報を格納し、且つバッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置のコントローラに送信して、バッテリーの損傷による潜在的な安全上の危険を回避するために、バッテリーを保護し、異常をリマインドするようにする。即ち、バッテリーは現在破損した場合、バッテリーに急激な電圧変化が発生するが、システム負荷が急激に増加しないため、バッテリの消費電流は一般的に大きく変化しなく、従って本発明の実施形態に係わるバッテリ異常検出装置は、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーの消費電流を検出することにより、バッテリーが損傷のために異常であるか否かを判断して、バッテリーの異常による潜在的な安全上の危険を回避することができ、端末装置の使用安全性が大幅に向上する。
図８に示されたように、本発明の実施例は、さらにバッテリーシステム１００を提供し、上述したバッテリー異常検出装置１１を備える。
本発明の実施形態に係わるバッテリーシステムによれば、バッテリー異常検出装置は、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーの消費電流を検出することにより、バッテリーが損傷のために異常であるか否かを判断して、バッテリーの異常による潜在的な安全上の危険を回避することができ、端末装置の使用安全性が大幅に向上する。
図９に示されたように、本発明の実施例は、さらに端末装置２００を提供し、上述したバッテリーシステム１００を備える。
本発明の実施形態に係る端末装置によれば、上述したバッテリー異常検出装置を有するバッテリーシステムを備え、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、バッテリーの消費電流を検出することにより、バッテリーが損傷のために異常であるか否かを判断して、バッテリーの異常による潜在的な安全上の危険を回避することができ、端末装置の使用安全性が大幅に向上する。
本発明の説明において、「中央」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「縦」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「半径方向」、「円周方向」などの用語が示す方向関係又は位置関係は、添付図面に基づく方向関係又は位置関係であり、本発明を便利に説明し、簡略化するためのものであり、装置又は構成要素が必ず特定の方向を持っているか、特定の方向に構成され且つ操作されることを明示又は暗示するものではなく、従って本発明を限定するものであると解釈するべきではない。
さらに、「第一」、「第二」などの用語は、ただ説明するために用いられ、相対的な重要性を明示又は暗示するか、又はここで言及される技術的特徴の数を暗示するものであると理解するべきではない。従って、「第一」、「第二」などの用語によって制限される特徴は、少なくとも1つの該特徴を含むことを明示又は暗示する。本発明の説明において、特に明記しない限り、「複数」は、２つ、３つなどの「少なくとも２つ」を指す。
本発明において、明確な規定及び限定がない限り、「設置する」、「結合する」、「接続する」、「固定する」などの用語は、より広い意味で理解されるべきである。例えば、明確な規定がない限り、固定接続されてもよく、着脱可能に接続されてもよく、又は一体になってもよく、機械的に接続されてもよく、電気的に接続されてもよく、直接に接続されてもよく、媒体を介した間接的に接続されてもよく、２つの構成素子間の連通であることができ、又は２つの構成要素間の相互作用関係であることもできる。当業者にとって、特定の状況に応じて、本発明における上記の用語の具体的な意味を理解され得る。
本発明において、明確な規定及び限定がない限り、第一特徴は第二特徴の「上」又は「下」にあるということは、第一特徴と第二特徴は直接に接触するか、又は第一特徴と第二特徴は媒体を介して間接的に接触することを意味する。第一特徴は第二特徴の「上」、「上方」、「上面」にあることは、第一特徴は第二特徴の真上又は斜め上にあるか、又はただ第一特徴の水平高さが第二特徴の水平高さより高いことを意味する。第一特徴は第二特徴の「下」、「下方」、「下面」にあることは、第一特徴は第二特徴の真下又は斜め下にあるか、又はただ第一特徴の水平高さが第二特徴の水平高さより低いことを意味する。
本明細書で言及される参照用語「１つの実施例」、「いくつかの実施例」、「例示」、「具体的な例示」、又は「いくつかの例示」などは、該実施例又は例示を結合して説明する具体的な特徴、構造、材料、又は特性が本発明の少なくとも１つの実施例又は例示に含まれることを意味する。本明細書において、上述した用語の例示的な記載は、必ず同じ実施例又はは例示を指すことに限定されない。記載された特定の特徴、構造、材料、又は特性は、任意の１つ又は複数の実施例又は例示で適切に組み合わせることができる。さらに、矛盾がない限り、当業者は本明細書に記載された異なる実施例又は例示、及び異なる実施例又は例示の特徴を組み合わせることができる。
本願に開示された実施例に基づいて記載される各例示のユニット及びアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、又はコンピュータープログラムと電子ハードウェアとの組み合わせにより実現され得ることは、当業者とって明らかである。これらの機能は、ハードウェアにより実行されるか又はソフトウェアにより実行されるかについて、技術方案の特定の応用場合や設計の制限条件などによって決められる。専門技術者は、特定応用ごとに異なる方法を使用して記載される機能を実現できるが、これらの実現は、本発明の範囲を超えると見なされるべきではない。
また、当業者であれば理解できるように、説明の便利および簡潔のために、上記システム、装置、及びユニットの詳細な動作プロセスについては、上記方法実施例の対応するプロセスを参照することができるため、再度説明しない。
本願によって提供される幾つかの実施形態において、開示されるシステム、装置及び方法は、他の形態により実現され得ると理解されるべきである。例えば、上記に説明された装置の実施例は、例示するためのものに過ぎない。例えば、ユニットの分割は、ロジック機能の分割に過ぎず、実際に実現するときに別の分割形態を有してもよい。例えば、複数のユニット又は部品を組み合わせ、又は別のシステムに集積し、又は若干の特徴を無視し、又は実行しなくてもよい。さらに、図示又は検討する相互間の結合や直接結合や通信接続は、いくつかのインタフェース、装置、又はユニットの間接結合や通信接続であってもよく、電気、機械や他の形態であってもよい。
分離部品として記載されたユニットは、物理的に分離してもよいし、分離しなくてもよい。ユニットとして表示される部品は、物理的なユニットであってもよいし、物理的なユニットではなくておもよい。即ち、一つの箇所に設置してもよいし、複数のネットワークユニットに設置してもよい。実際の要求に応じて一部又は全部のユニットを選択して本実施例の技術方案の目的を実現することができる。
また、本発明に係る各実施例の各機能ユニットは、１つの処理ユニットに集積されてもよいし、物理的に分離された複数のユニットとして存在してもよいし、２つ以上のユニットは１つのユニットに集積してもよい。
上記機能がソフトウェア機能ユニットで実現され、独立した製品として販売または使用される場合、このソフトウェアはコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。このような理解に基づいて、本発明の技術手段の要旨、あるいは従来技術に寄与する部分、あるいは技術手段的一部は、ソフトウェア製品で実現されてもよい。このコンピュータソフトウェア製品は、記憶媒体に記憶され、本発明の様々な実施例に係る方法のステップの全部または一部をコンピュータ(パーソナルコンピュータ、サーバ、またはネットワークデバイスなど)に実行させるための若干のインストラクションを含んでもよい。上記記憶媒体は、ＵＳＢメモリ、リムーバブルハードディスク、読み出し専用メモリ(ＲＯＭ、Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ)、磁気ディスク、または光ディスクなどの、プログラムコードを記憶することができる任意の媒体を含んでもよい。
以上、本発明の実施例を説明したが、上述した実施例は例示的であり、本発明を限定するものであると理解されるべきではなく、当業者であれば、本発明の範囲内で、上述した実施例を変更、修正、置換及び変形することができる。

Claims (13)

  1. バッテリー異常検出装置であって、
    電圧急変検出回路と、電流検出回路と、異常検出ユニットと、を備え、
    前記電圧急変検出回路は、バッテリーに急激な電圧変化が発生したか否かを検出し、前記バッテリーに急激な電圧変化が発生した場合、急変信号を出力するために用いられ、
    前記電流検出回路は、バッテリーの消費電流を検出し、前記バッテリーの消費電流が予め設定された電流閾値よりも小さい場合、低電流信号を出力するために用いられ、
    前記異常検出ユニットは、前記電圧急変検出回路及び前記電流検出回路に接続されており、前記急変信号及び前記低電流信号を受信すると、バッテリーが異常であると判断して、前記バッテリーが異常である旨の状態情報を格納し、且つ前記バッテリーが異常である旨の状態情報を端末装置のコントローラに送信するために用いられる、
    ことを特徴とするバッテリー異常検出装置。
  2. 前記バッテリー異常検出装置は、前記異常検出ユニットに接続された通信インターフェースをさらに備え、前記異常検出ユニットは、前記通信インターフェースを介して前記端末装置のコントローラと通信して、前記バッテリーが異常である旨の状態情報を前記端末装置のコントローラに送信するようにする、
    ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー異常検出装置。
  3. 前記異常検出ユニットは、さらに前記バッテリーの識別情報を格納し、前記バッテリーが異常である旨の状態情報を前記端末装置のコントローラに送信するとき、前記バッテリーの識別情報も前記端末装置のコントローラに送信して、前記端末装置のコントローラが異常なバッテリーをマークするようにする、
    ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー異常検出装置。
  4. 前記バッテリー異常検出装置は、温度検出ユニットをさらに備え、
    前記温度検出ユニットは、バッテリーの温度を検出し、且つ前記バッテリーの温度を前記端末装置のコントローラに送信するために用いられる、
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバッテリー異常検出装置。
  5. 前記端末装置のコントローラは、前記バッテリーが異常である旨の状態情報と前記バッテリーの温度に応じて、異常なバッテリーに対して故障グレードを決定でき、且つ前記障害グレードに応じて前記端末装置の対応する機能を制限する、
    ことを特徴とする請求項４に記載のバッテリー異常検出装置。
  6. 前記端末装置のコントローラは、前記バッテリーが異常である旨の状態情報を受信すると、前記端末装置を制御して、バッテリーが異常であるというリマインダーメッセージを送信するようにする、
    ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー異常検出装置。
  7. 前記バッテリー異常検出装置は、バッテリー保護チップ又はバッテリー残量計に集積されている、
    ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のバッテリー異常検出装置。
  8. 前記電圧急変検出回路は、第一レジスターと、第一キャパシターと、第二レジスターと、第一差動増幅器と、第一位相インバータと、を備え、
    前記第一レジスターの一端は前記バッテリーの正極に接続され、
    前記第一キャパシターの一端は前記第一レジスターの他端に接続され且つ第一ノードを有し、前記第一キャパシターの他端は接地され、
    前記第二レジスターと前記第一キャパシターは並列に接続され、
    前記第一差動増幅器の負入力端は前記第一ノードに接続され、前記第一差動増幅器の正入力端は第三レジスターを介して前記バッテリーの正極に接続され、
    前記第一位相インバータの入力端は前記第一差動増幅器の出力端に接続され、前記第一位相インバータの出力端は前記電圧急変検出回路の出力端として機能する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー異常検出装置。
  9. 前記電圧急変検出回路は、第四レジスターと、第五レジスターと、第二キャパシターと、第二差動増幅器と、第六レジスターと、第七レジスターと、を備え、
    前記第四レジスターの一端は前記バッテリーの正極に接続され、
    前記第五レジスターの一端は前記バッテリーの正極に接続され、
    前記第二キャパシターの一端は前記第五レジスターの他端に接続され且つ第二ノードを有し、前記第二キャパシターの他端は接地され、
    前記第二差動増幅器の負入力端は前記第四レジスターの他端に接続され、前記第二差動増幅器の正入力端は前記第二ノードに接続され、前記第二差動増幅器の出力端は前記電圧急変検出回路の出力端として機能し、
    前記第六レジスターは前記第二差動増幅器の負入力端と前記第二差動増幅器の出力端との間に接続され、
    前記第七レジスターと前記第二キャパシターは並列に接続される、
    ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー異常検出装置。
  10. 前記電流検出回路は、第八レジスターと、第九レジスターと、第十レジスターと、第三差動増幅器と、第十一レジスターと、第四コンパレータと、第二位相インバータと、を備え、
    前記第八レジスターの一端は前記バッテリーの負極に接続され、前記第八レジスターの他端はシステム負荷を介して前記バッテリーの正極に接続され、
    前記第九レジスターの一端は前記第八レジスターの一端に接続され、
    前記第十レジスターの一端は前記第八レジスターの他端に接続され、
    前記第三差動増幅器の負入力端は前記第九レジスターの他端に接続され、前記第三差動増幅器の正入力端は前記第十レジスターの他端に接続され、
    前記第十一レジスターは前記第三差動増幅器の負入力端と前記第三差動増幅器の出力端との間に接続され、
    前記第四コンパレータの正入力端は前記第三差動増幅器の出力端に接続され、前記第四コンパレータの負入力端は基準電圧供給端に接続され、
    前記第二位相インバータの入力端は前記第四コンパレータの出力端に接続され、前記第二位相インバータの出力端は前記電流検出回路の出力端として機能する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー異常検出装置。
  11. 前記異常検出ユニットは、ＡＮＤゲートと、状態メモリと、識別情報メモリと、を備え、
    前記ＡＮＤゲートの第一入力端は前記電圧急変検出回路の出力端に接続され、前記ＡＮＤゲートの第二入力端は前記電流検出回路の出力端に接続され、前記ＡＮＤゲートは前記急変信号と前記低電流信号に対して「ＡＮＤ」演算を実行して、前記バッテリーが異常であるか否かを判断し、
    前記状態メモリは、前記ＡＮＤゲートの出力端に接続され、前記バッテリーが異常である場合、前記バッテリーが異常である旨の状態情報を格納するために用いられ、
    前記識別情報メモリは、前記バッテリーの識別情報を格納するために用いられる、
    ことを特徴とする請求項３に記載のバッテリー異常検出装置。
  12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載のバッテリー異常検出装置を備える、
    ことを特徴とするバッテリーシステム。
  13. 請求項１２に記載のバッテリーシステムを備える、
    ことを特徴とする端末装置。
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