TWI431893B - 電池組、資訊處理裝置、充電控制系統、藉由電池組的充電控制方法、及藉由充電控制系統的充電控制方法 - Google Patents

電池組、資訊處理裝置、充電控制系統、藉由電池組的充電控制方法、及藉由充電控制系統的充電控制方法 Download PDF

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Description

電池組、資訊處理裝置、充電控制系統、藉由電池組的充電控制方法、及藉由充電控制系統的充電控制方法
本發明有關電池組、資訊處理裝置、充電控制系統、藉由電池組的充電控制方法、及藉由充電控制系統的充電控制方法；更特別地，本發明有關一種根據電池組的溫度以控制充電器之電流量或輸出停止功能的技術。
在先前技藝中，電池充電一般係由具有與周遭溫度無關之某一電流值的電流所執行；在此情況中，充電反應係化學反應，且會受到溫度大大地影響。當充電係由具有某一電流值的電流所執行時，副作用的可能性或充電產物的狀態會根據溫度而大大地不同；因此，針對個人電腦的電池組或其類似物之安全使用的許多手冊或推薦的標準已自各式各樣的學會發出，且電池充電控制需予以再考慮(例如，請參閱非專利文獻1)。
雖然就使用性而言係要求更大的充電電流和縮短的充電時間，但所欲的是，將充電電流值在具有危險之低溫及高溫範圍中降低；因而，需要克服牴觸的充電規格。
[非專利文獻1]“用於筆記型PC中之鋰離子二次電池的安全使用手冊”，2007年4月20日，日本電子及資訊技術產業協會，日本電池協會，[2008年6月17日，網際網路線上搜尋]，http://it.jeita.or.jp/perinfo/committee/pc/battery/070420.pdf
然而，存在有並無根據電池組的溫度以控制充電器之電流量或輸出停止功能的問題。
本發明已鑑於上述問題而完成，且所欲的是，提供一種能根據電池組的溫度以控制充電器之電流量或輸出停止功能的新穎且增進之技術。
依據本發明之實施例，提供有一種電池組，該電池組包含獲得單元，係用以獲得包含電池之溫度資訊的計算資訊，以供計算充電電池之用；計算單元，係用以根據該計算資訊以計算用於該電池之充電電流；以及通知單元，係用以將藉由該計算單元所計算之該充電電流通知電腦。
具有該結構，可監測電池組之內部的溫度，且根據該溫度以即時控制充電電流的量。
依據上述之本發明的實施例，可監測電池組之內部的溫度，且根據該溫度以即時控制充電電流的量；進一步地，具有可將某一充電電流確保於正常溫度範圍中，使得不致增加充電時間且不會喪失可用性之功效。再者，提供專用的命令，使得可減輕通訊話務；且提供計算功能於電池，使得可減少用於電腦主體之設計及發展的步驟數目，因此，可執行具效率的充電且同時可確保安全性。
在下文中，將參照附圖詳細說明本發明的較佳實施例。注意的是，在此說明書及附圖中，具有實質相同的功能及結構之結構性元件係以相同的參考符號表示，且該等結構構件元件的重複解說將予以省略。
[第一實施例]
＜第一實施例的系統結構＞
首先，將敘述本實施例的系統結構如下。
第1圖係顯示依據本實施例之系統結構的圖式。如第1圖中所示，充電控制系統10係例如諸如筆記型個人電腦之電腦，且包含電腦主體100及電池組130。筆記型個人電腦係使用做為充電控制系統10的一實例，但若該實例係電池驅動式裝置時，則充電控制系統10並未特別地受限於筆記型個人電腦。
電腦主體100包含EC(嵌入式控制器)(充電控制單元)110，充電器120，電池組130，CPU(中央處理單元)140，LCD(液晶顯示器)150，北橋接器160，記憶體170，南橋接器180，HDD(硬碟驅動器)190，及其類似物。EC 110及電池組130係經由SM-BUS(系統管理匯流排)111而連接。
通常，EC 110係結合於筆記型個人電腦或其類似物之中的LSI(大型積體)，且係負責鍵盤之控制、各式各樣電源供應器之電力管理控制、及其類似控制。在本實施例中，該LSI使用EC 110，但並未受限於EC 110；若其他結構可經由SM-BUS 111與電池組130通訊且具有控制充電器120的功能，則可使用該其他結構。該EC 110可經由SM-BUS 111以獲得電池組130之電池的狀態，例如電池之剩餘電量或製造資訊。
SM-BUS 111係二線式匯流排，用於電腦中之組件(尤其，半導體IC)間的通訊。SM-BUS 111可使用於此，但匯流排並未受限於SM-BUS 111；若其他結構可使用於EC 110與電池細130之間的通訊，則可使用該其他結構。
充電器12()具有所供應至電池之電流量(充電電流值)的多級開關功能；換言之，充電器120具有根據來自EC 110之電流值指定信號以供應指定之電流值至電池組130的功能。
電池組130具有電池，且具有精靈電池系統(下文中稱為SBS)標準中或具備等效功能的電池。在本實施例中，用以切換充電電流的專用命令係除了正常所設置於SBS中之命令外所支援的，該專用命令將在下文予以詳述。用於電池胞之溫度/電流/電壓功能係存在於電池組130的內部，且係由專用的LSI所管理，電池組130之結構細節將在下文參照第2圖來加以敘述。電池胞意指系統之基本結構性單元，其包含電極、隔板、電解溶液、容器、端子、及其類似物，且充電以將化學能轉換成為電能並供應電能源(請參閱上述之非專利文獻1)。典型地，電腦之電池組係組合電池，其中結合複數個單電池胞及控制電路，且該單電池胞係在本實施例中表示成為電池胞；進一步地，電池胞之聚集及單電池胞係共同地表示成為電池138。
在本實施例中，安裝有專用訂製的命令，用以自電池組130請求用於電池所必要的電流至EC 110。在典型的PC中，因為EC 110係裝置的主要者，且電池係其從屬者，所以該EC 110週期性地發出該專用訂製的命令，且該電池提供必要的電流值資訊，以回應於該命令。電池由諸如電池組130內部之溫度、電池之剩餘電量值、及電池胞之電壓資訊的各式各樣項目的周遭資訊以廣泛地計算最佳充電電流值，且將其給予EC 110。該電池可成為主要者，以做為應用。
＜電池組130的硬體結構＞
第2圖係顯示依據本實施例之電池組的硬體結構之圖式，依據本實施例之電池組的硬體結構將參照第2圖(請視需要地參閱第1圖)來加以敘述。
電池組130包含獲得單元，係用以獲得包含電池138之溫度資訊的計算資訊，以供計算充電電流之用；計算單元，係用以根據該計算資訊以計算用於該電池之充電電流；以及通知單元，係用以將藉由該計算單元所計算之該充電電流通知電腦。該充電電流可藉由使用專用的命令而通知該電腦。
該電池組130進一步包含儲存單元，係用以將與該溫度資訊閞聯之第一臨限值及第二臨限值儲存於該處之中，且該計算單元根據由該第一臨限值及該第二臨限值所畫分的該溫度資訊所屬之範圍，以計算最佳充電電流。
該儲存單元將根據由該第一臨限值及該第二臨限值所畫分之範圍的充電條件儲存於該處之中，且該計算單元可依據該溫度資訊所屬之範圍及根據該範圍之充電條件，以計算最佳充電電流。
該電池組130可進一步包含偵測單元，係用以偵測該溫度資訊是否在該第一臨限值之下或在該第二臨限值之上；在任一情況中，當所偵測出的是，該溫度資訊係在該第一臨限值之下或在該第二臨限值之上時，則通知單元可將停止該電池138充電的請求通知該電腦。
該電池組130可進一步包含偵測單元，係用以偵測該溫度資訊是否在該第一臨限值之下或在該第二臨限值之上；在任一情況中，該儲存單元儲存充電條件於該處之中，該充電條件包含用於電池138之充電電壓及充電電流的至少之一者，該充電電壓及該充電電流係根據藉由該第一臨限值及該第二臨限值所畫分之範圍而設定。然後，計算資訊包含用於目前之電池之充電電壓及充電電流的至少之一者，當所偵測出的是，溫度資訊係在該第一臨限值之下或在該第二臨限值之上時，則該偵測單元根據該充電條件及該計算資訊以偵測電池狀態是否異常；且當該偵測單元偵測出該電池狀態係異常時，則通知單元將停止該電池充電的請求通知電腦。
儲存單元可將低於該第一臨限值之第三臨限值及高於該第二臨限值之第四臨限值儲存於該處之中，在任一情況中，當該溫度資訊係在該第三臨限值之下或在該第四臨限值之上時，則偵測單元偵測出的是，電池狀態係異常的；且當偵測單元偵測出該電池狀態係異常時，則通知單元將停止該電流充電的請求通知電腦。
可提供有一種資訊處理裝置，該資訊處理裝置包含電池組130及電腦，該電腦具有充電控制單元，用以根據來自通知單元所通知的充電電流以充電該電池138。
可提供有一種充電控制系統，該充電控制系統包含電池組130及電腦，該電腦具有充電控制單元，用以根據來自通知單元所通知的充電電流以充電該電池138。
如第2圖中所示，在本實施例中，電池組130包含微電腦131、控制IC 132、二次保護IC 133、熱敏電阻134、電阻器135、充電FET(場效電晶體)136a、後補充電FET 136b、放電FET 136c、放電FET 136d、連接器137、及電池138。該電池組130包含監測器單元，用以獲得指示電池138之狀態的值，且根據指示電池狀態之所獲得的值以偵測電池138之狀態的異常。在本實施例中，該監測器單元包含稍後將予以說明之電池胞溫度監測器單元1311、電池胞電壓監測器單元1321、及剩餘電量監測器單元1322的至少之一者，但監測器單元並未受限於此。該監測器單元執行偵測電池狀態是否係異常的處理，且可針對諸如每250ms(毫秒)一次之各個預定時間以執行該處理。做為一應用，亦可將諸如電池使用累積時間或充電/放電循環之次數的電池使用歷史資訊添加至計算參數。
微電腦131可包含用以監測電池138之電池胞溫度的電池胞溫度監測器單元1311，以做為監測器單元之一實例。在此情況中，微電腦131包含儲存單元1312，用以將正常範圍的上限值及該正常範圍的下限值儲存於該處之中；該微電腦131獲得電池138的電池胞溫度，以做為指示電池狀態之值，且當獲得的值係在儲存單元1312中所儲存之正常範圍的上限值之上或在該正常範圍的下限值之下時，則偵測出的是，電池狀態係異常的。例如，該電池胞溫度監測器單元1311 A/D轉換熱敏電阻134的電阻器與外部電阻器之間所畫分的電壓，以測量電池138之電池胞溫度。
微電腦131可包含電池胞電流監測器單元1313，用以監測流過電池138之電池胞的電流值。例如，電池胞電流監測器單元1313 A/D轉換電阻器135的電壓，以測量流過電池138之電池胞的電流值。
進一步地，微電腦131可包含通知處理單元1314，用以當各式各樣的監測器單元偵測出該電池狀態係異常時，通知電腦主體100停止藉由充電器120之電池充電的請求。該通知處理單元1314可針對諸如每16至30秒一次之各個預定時間以執行該處理。
儲存單元1312可儲存至少一臨限值於該處之中；在此情況中，當決定的是，電池狀態並未異常時，則電池胞溫度監測器單元1311決定的是，指示電池狀態之值屬於由該等臨限值所分類之二或更多個範圍中的那一個範圍。在任一情況中，通知處理單元1314會將藉由電池胞溫度監測器單元1311所決定的範圍通知電腦主體100。該二或更多個範圍至少包含其中指定成為當充電器120充電電池時之電流值的正常值之範圍，及其中指定大於該正常值之值或小於該正常值之值的範圍。
例如，儲存單元1312可將諸如低溫側值及高溫側值之二值儲如於該處之中，以做為臨限值；該二臨限值將指示電池狀態之值分類成為三個範圍。因此，當決定的是，電池狀態並未異常時，則電池胞溫度監測器單元1311決定的是，指示電池狀態之值屬於由該等臨限值所分類之三個範圍(正常溫度範圍，低溫範圍，高溫範圍)中的那一個範圍。在任一情況中，通知處理單元1314會將藉由電池胞溫度監測器單元1311所決定的範圍通知電腦主體100。
當接收到由電池胞溫度監測器單元1311所決定之範圍的通知時，若該範圍係低溫範圍或高溫範圍時，則較佳地，電腦主體100將充電器120所供應至電池組130的充電電流(充電電壓)設定變低。例如，在正常溫度範圍(例如，10至45℃)中，由充電器120所供應至電池組130的充電電流係設定於例如1500mA(毫安培)(0.71It)；另一方面，例如，在低溫範圍(例如，0至10℃)或高溫範圍(例如，45至60℃)中，由充電器120所供應至電池組130的充電電流則設定於例如750mA(0.35It)。
例如，當電池138的電池胞係以鋰離子電池胞或其類似物所組構時，若電池胞溫度變高時，會存在有正/負電極結構將由於內部短路或外部加熱所造成之熱產生而斷裂的問題；然後，存在有所產生的氧與電解液反應而導致冒煙或燃燒的問題。
例如，當電池138的電池胞係以鋰離子電池胞或其類似物所組構時，若電池胞溫度變低時，材料移動速度會降低，且進入至負電極碳之內的鋰離子之***會變慢，此係因為鋰會沈澱於負電極碳之上的高度可能性，且由於內部短路而導致熱產生或燃燒。該三個範圍(低溫範圍，正常範圍，高溫範圍)將在下文參照第3圖來予以說明。
控制IC 132可包含用以監測電池138之電池胞電壓的電池胞電壓監測器單元1321，以做為監測器單元之一實例。在此情況中，控制IC 132包含儲存單元1323，用以將正常範圍的上限值及該正常範圍的下限值儲存於該處之中；進一步地，在此情況中，該控制IC 132獲得電池138的電池胞電壓，以做為指示電池狀態之值，且當獲得的值係在儲存單元1323中所儲存之正常範圍的上限值之上或在該正常範圍的下限值之下時，則儲測出的是，電池狀態係異常的。
控制IC 132可包含用以監測電池138之剩餘電量的剩餘電量監測器單元1322，以做為監測器單元之一實例。在此情況中，控制IC 132包含儲存單元1323，用以將正常範圍的上限值及該正常範圍的下限值儲存於該處之中；在此情況中，該控制IC 132獲得電池138的剩餘電量，以做為指示電池狀態之值，且當獲得的值係在儲存單元1323中所儲存之正常範圍的上限值之上或在該正常範圍的下限值之下時，則偵測出的是，電池狀態係異常的。顧及在電池138的放電進行之後，大的電流無法在3V(伏特)的剩餘電量之下流動的問題，例如可將電池138的剩餘電量之正常範圍的下限值假定在3V處。
儲存單元1323可進一步儲存至少一臨限值於該處之中；在此情況中，當決定的是，電池狀態並未異常時，則電池胞電壓監測器單元1321或剩餘電量監測器單元1322決定的是，指示電池狀態之值屬於由該等臨限值所分類之二或更多個範圍的何者。在此情況中，通知處理單元1314會將藉由電池胞溫度監測器單元1311所決定的範圍通知電腦主體100。該二或更多個範圍至少包含其中指定成為當充電器120充電電池時之電流值的正常值之範圍，及其中指定大於該正常值之值或小於該正常值之值的範圍。
進一步地，控制IC 132包含充電/放電開關單元1324，用以當各式各樣的監測器單元偵測出電池狀態係異常時，停止接受來自充電器120之電池充電；為了要停止接受來自充電器120之電池充電，例如可將充電FET 136a關閉(OFF)。
二次保護IC 133係為其中微電腦131、控制IC 132、及其類似物變得無法控制之情況所準備的二次保護元件，且具有例如監測電池138之電壓及其類似者的功能。
熱敏電阻134係配置於例如電池138的電池胞表面之上，且具有做為用以測量電池138的電池胞溫度之感測器的功能。
電阻器135係配置於例如電池胞GND的該等GND與SM-BUS 111之間。
充電FET 136a、後備充電FET 136b、放電FET 136c、及放電FET 136d係用以控制電池組130之充電/放電的電晶體。當充電FET 136a及後備充電FET 136b開啟(ON)時，使電流流動於充電方向之中，且當關閉(OFF)時，停止充電方向中之電流；當放電FET 136c及放電FET 136d開啟(ON)時，使電流流動於放電方向之中，且當關閉(OFF)時，停止放電方向中之電流。
連接器137連接EC 110或充電器120與電池組130；在充電時，充電電流係自充電器120經由連接器137以供應。進一步地，在電池組130之中，SM-BUS 111經由連接器137連接微電腦131與EC 110。
電池138具有一或更多個電池胞。進一步地，電池138係以來自充電器120之充電電流供應，而予以充電。
諸如熱阻熔絲之電流截止元件139係針對當電壓超過預定值時，停止電流流動，且例如，該預定值係設定於4.3V。
＜依據本實施例之系統的基本操作＞
將敘述與電流值關聯之基本流程如下：
(1)EC 110週期性地發出專用定製的命令；
(2)電池組130提供用於電池138所必要之最佳電流值資訊至EC 110，以回應於該命令；以及
(3)EC 110根據該回應之資料中所指示的電流值資訊來控制充電器120，以供應最佳的充電電流至電池組130。
＜當EC 110決定最佳電流時的缺點＞
當將EC 110組構成為用以計算及決定最佳電流的機構時，EC 110必須自電池組130獲得諸如溫度資訊、剩餘電量資訊、及電池胞電壓資訊之各式各樣項目的資料，且執行計算以供廣泛的決定之用。因為電流切換必須即時執行，所以SM-BUS 111的話務會增加，且在EC 110處之處理負荷亦會增加；進一步地，部分之必要的資料會由於通訊誤差或訊包損耗而遺漏，且因而，存在有無法正確地執行計算的可能性。
＜當電池組130決定最佳電流時的優點(I)＞
相反地，如本實施例中所示地，當使用有其中電池組130計算及決定最佳電流的機構時，僅必要的電流需給予該EC 110，因此可促成EC 110處之負荷的減輕。(因為在電池組130內部之LSI管理溫度資訊、剩餘電量資訊、電池胞電壓資訊、及其類似資訊，所以當將計算執行於電池組130時，可保持範圍大之更高的性能。)
＜當電池組130決定最佳電流時的優點(II)＞
雖然PC主體係針對各個機器類型而發展，但電池組通常係與機器類型無關地發展。因而，當EC 110的操作性規格複雜時，無法捉摸的差異會發生於各個機器類型的操作上，或必須針對各個機器類型確保非常多的步驟以供除錯/驗證之用；因此，如本實施例中所示地，將複雜的部件聚集於電池組130的內部且使EC 110的操作簡化，藉以減少步驟數目以供設計及發展之用。
＜三個範圍(正常溫度範圍，低溫範圍，高溫範圍)＞
第3圖係用以解說該三個範圍(正常溫度範圍，低溫範圍，高溫範圍)的圖式，該三個範圍(正常溫度範圍，低溫範圍，高溫範圍)將參照第3圖來加以敘述。第3圖及此說明係提取自上述之非專利文獻，因此，僅說明該三個範圍(正常溫度範圍，低溫範圍，高溫範圍)之一實例。
1.在溫度及電流上
充電反應係化學反應且會大大地受到溫度所影響，即使使用相同的上限充電電壓及充電電流，子反應之似然性或充電產物的狀態亦會根據溫度而顯著地不同；因此，較佳的是，降低低溫範圍及高溫範圍中之在依據安全性的嚴苛條件下所假定之上限充電電壓及最大充電電流的值之一或二者。
2.正常溫度範圍T2至T3
溫度範圍係畫分成為正常溫度範圍、高溫範圍、及低溫範圍，以依照安全性來界定充電電壓及充電電流的上限值及最大值，且正常溫度範圍T2至T3係界定成為可施加最高值之電池胞表面溫度範圍。在正常溫度範圍中，依照安全性所界定之上限充電電壓及最大充電電流可在最高的條件下被接受於電池胞之中，當電池胞表面溫度在充電期間超過T3時，則必須應用針對高溫範圍的充電條件；當電池胞表面溫度在充電期間低於T2時，則必須應用針對低溫範圍的充電條件。
3.高溫範圍T3至T4
高溫範圍T3至T4係比正常溫度範圍更高的溫度範圍，且係界定成為可依照安全性而准許藉由改變正常溫度範圍中的最大充電電流及上限充電電壓之一或二者皆有的在充電中之電池胞表面溫度範圍。當充電係在高溫範圍中執行於與在正常溫度範圍中相同的上限充電電壓或最大充電電流時，則在安全性中之降低會由正電極的晶體結構所造成；因此，將條件切換至針對高溫範圍所界定的充電條件。當電池胞表面溫度在充電之前超過T3時，則應用針對高溫範圍所界定的充電條件；當電池胞表面溫度在充電期間超過T4時，則無需以任何電流來執行充電。
4.低溫範圍T1至T2
低溫範圍係比正常溫度範圍更低的溫度範圍，且係界定成為可依照安全性而准許藉由改變正常溫度範圍中的最大充電電流及上限充電電壓之一或二者皆有的在充電中之電池胞表面溫度範圍。因為在低溫範圍中，材料移動速度會減低且進入至負電極碳之內的鋰之***會延遲，所以存在有鋰沈澱在負電極碳之上的高度可能性，此狀態易於造成相對於熱產生之熱逃離。進一步地，電荷接收度會大大地根據低溫範圍中的溫度，以致使組合的電池易於不平衡；因此，將條件切換至針對低溫範圍所界定的充電條件。當電池胞表面溫度在充電之前或在充電期間低於T1時，則無需以任何電流來執行充電。
＜充電電流值決定算法＞
下文將敘述充電電流值決定算法，第4圖係顯示決定充電電流值之處理流程的流程圖。決定充電電流值的處理將參照第4圖(請視需要地參閱第4圖)來加以說明。
電池組130決定其是否連接至電腦主體100(步驟S101)，當決定的是，電池組130並不連接至電腦主體100時(在步驟S101中之“否”)，則停止充電(步驟S103)。在停止充電的處理中，特定地，通知處理單元1314將停止藉由充電器120之電流充電的請求通知電腦主體100；之後，當接受該請求時，EC 110停止藉由充電器120之電池充電。停止隨後充電之處理亦係相似地執行。
當電池組130決定連接至電腦主體100時(在步驟S101中之“是”)，則電池胞溫度監測器單元1311決定電池138的電池胞溫度是否在安全性範圍之內(步驟S102)，該決定係藉由決定電池胞溫度是否屬於正常範圍而作成；當決定的是，電池胞溫度並不在安全性範圍之內時(在步驟S102中之“否”)，則停止充電(步驟S103)。
當決定電池138的電池胞溫度係在安全性範圍之內時(在步驟S102中之“是”)，則電池胞溫度監測器單元1311決定電池138的電池胞溫度是否在低溫範圍之內(步驟S104)。當決定的是，電池胞溫度係在低溫範圍之內時(步驟S104中之“是”)，則電池胞電壓監測器單元1321決定電池138的電池胞電壓是否超過臨限值(步驟S105)。
當決定的是，電池138的電池胞電壓並未超過臨限值時(步驟S105中之“是”)，則設定用於低溫之充電電流值(步驟S106)。在設定用於低溫之充電電流值的處理中，特定地，通知處理單元1314將充電器120之電池充電電流轉換成為具有用於低溫之充電電流值的電流之請求通知電腦主體100；之後，當接受該請求時，EC 110將藉由充電器120之電池充電電流轉換成為具有用於低溫之充電電流值的電流。
當決定的是，電池138的電池胞電壓超過臨限值時(步驟S105中之“否”)，則停止充電(步驟S107)。
當決定的是，電池138的電池胞溫度並未在低溫範圍之內時(步驟S104中之“否”)，則電池胞溫度監測器單元1311決定電池138的電池胞溫度是否在高溫範圍之內(步驟S108)。當決定的是，電池胞溫度並未在高溫範圍之內時(步驟S108中之“否”)，則將充電電流值設定於缺設值(步驟S109)。在將充電電流值設定於缺設值的處理中，特定地，通知處理單元1314將充電器120之電池充電電流轉換成為具有缺設值的電流之請求通知電腦主體100；之後，當接受該請求時，EC 110將藉由充電器120之電池充電電流轉換成為具有缺設充電電流值的電流。
當電池胞溫度監測器單元1311決定的是，電池138的電池胞溫度係在高溫範圍之內時(步驟S108中之“是”)，則電池胞電壓監測器單元1321決定電池138的電池胞電壓是否超過臨限值(步驟S110)。
當決定的是，電池138的電池胞電壓並未超過臨限值時(步驟S110中之“是”)，則設定用於高溫之充電電流值(步驟S111)。在設定用於高溫之充電電流值的處理中，特定地，通知處理單元1314將充電器120之電池充電電流轉換成為具有用於高溫之充電電流值的電流之請求通知電腦主體100；之後，當接受該請求時，EC 110將藉由充電器120之電池充電電流轉換成為具有用於高溫之充電電流值的電流。
當決定的是，電池138的電池胞電壓超過臨限值時(步驟S110中之“否”)，則停止充電(步驟S112)。
＜電池***時之充電電流中的改變＞
下文將敘述電池***時之充電電流中的改變，第5圖係顯示電池***時之改變充電電流的處理流程之流程圖。在電池***時之改變充電電流的處理將參照第5圖(請視需要地參閱其他圖式)來加以說明。
如第5圖中所示，將AC轉接器***(步驟S201)且將電池組130***至充電器120之內或在電池組130之內部的資訊改變(步驟S202)；EC 110傳送充電電流資訊獲得之請求至電池組130(步驟S203)，電池組130傳送充電電流資訊至EC 110(步驟S204)且EC 110傳送充電電流改變之請求至充電器120(步驟S205)，充電器120執行充電電流改變之處理(步驟S206)。
＜當改變充電電流資訊時之充電電流中的改變＞
下文將敘述當改變充電電流資訊時之充電電流中的改變，第6圖係顯示當改變充電電流資訊時之改變充電電流的處理流程之流程圖。當改變充電電流資訊時之充電電流改變處理將參照第6圖(請視需要地參閱其他圖式)來加以說明。
如第6圖中所示，EC 110傳送充電電流資訊獲得之請求至電池組130(步驟S301)，電池組130傳送充電電流資訊至EC 110(步驟S302)，電池138的狀態發生(步驟S303)，EC 110傳送充電電流資訊獲得之請求至電池組130(步驟S304)，電池組130傳送充電電流資訊至EC 110(步驟S305)，EC 110傳送充電電流改變之請求項至充電器120(步驟S306)，充電器120執行充電電流改變之處理(步驟S307)。
＜無效的通訊＞
接著，將敘述無效的通訊時之處理，第7圖係顯示無效的通訊時之處理流程的流程圖。無效的通訊時之處理將參照第7圖(請視需要地參閱其他圖式)來加以說明。
如第7圖中所示，EC 110傳送充電電流資訊獲得之請求至電池組130(步驟S401)，電池組130傳送充電電流資訊至EC 110(步驟S402)，當EC 110無法接收到充電電流資訊，且已偵測到誤差X次(X係任意的)時，則EC 110停止該充電(步驟S403)，EC 110傳送充電電流停止之請求至充電器120(步驟S404)，充電器120執行充電電流停止之處理(步驟S405)。
EC 110傳送充電電流資訊獲得之請求至電池組130(步驟S406)，電池組130傳送充電電流資訊至EC 110(步驟S407)，EC 110在建立通訊時執行將充電電流改變成為指定電流的處理(步驟S408)，EC 110傳送充電電流改變之請求至充電器120(步驟S409)，充電器120執行充電電流改變之處理(步驟S410)。
＜電池分離處理＞
下文將敘述電池分離處理，第8圖係顯示電池分離處理之流程的流程圖。電池分離處理將參照第8圖(請視需要地參閱其他圖式)來加以說明。
如第8圖中所示，將電池組130自充電器120分離(步驟S501)，電池組130執行電池分離處理(步驟S502)且EC 110重設充電電流資訊(步驟S503)，EC 110傳送充電電流改變之請求至充電器120(步驟S504)，充電器120執行充電電流改變之處理(步驟S505)。
＜本實施例之功效＞
以下之功效將依據本實施例而獲得。
電池組130可依據所偵測之電池138的狀態而停止充電接受。
最佳的充電可執行於電池138之上，且同時符合可用性及安全性(最佳的充電電流值係根據電池狀態而與安裝在電池上的微電腦通訊，藉以即時提供系統以供切換充電電流之用。)
複雜的處理係執行於電池組130，以致可減輕EC 110上之負荷以及EC 110與電池組130之間的通訊負荷；因此，整個系統可改善其之性能(製備專用定製的命令，藉以減輕EC與電池之間的通訊負荷)。
可發展軟體而不會使各個規格產生變化，且不會增加設計及發展的步驟數目，即使在若干不同的發展學會中亦然。
＜本實施例的變化例＞
熟習本項技藝之該等人士應瞭解的是，雖然各式各樣的修正、結合、子結合、及改變會根據設計要求及其他因素而發生，但只要它們係在附錄的申請專利範圍或其等效範圍之內即可。
例如，在電池組130之中所計算的資訊係透過本實施例中之專用訂製的命令而送回至EC 110，但在溫度、電壓、及剩餘電量上的資訊則可傳送至EC 110，而被計算於EC 110處。
例如，在本實施例中係假定改變充電電流，但同樣地，亦可將充電電壓改變。
可將本實施例中所指示的技術進一步地應用，以支援藉由諸如專用的機器按鈕或設施之輸入裝置的迅速充電功能；因此，電流可根據電池138的狀態而自動切換成為最佳充電電流(正常充電或迅速充電)。做為一應用，可使用有在放電期間將最大放電功率之極限臨限值切換的功能。
[第二實施例]
在第一實施例中所描述的技術係針對當電池的電池胞溫度低或高時限制充電電流，且係假定執行電池充電於具有正常溫度範圍中之某一電流值的電流之技術；然而，當增加充電電流以便降低充電時間時，若反覆地執行充電/放電於電池時，電池的電量會減低(會使電池的循環劣化特徵降級)，因此需要有一種符合充電時間之降低及循環劣化特徵之維持二者的充電系統。第二實施例係針對增加充電電流至電池以執行迅速充電且藉以降低充電時間，而當與符合預定條件之正常充電相較時，並不會降級電池的循環劣化特徵。
＜第二實施例的輪廓＞
在第二實施例中，充電電流係僅增加於其中在正常溫度範圍內之電池的電池胞電壓變低的區域中。因為即使當充電電流係增加於其中電池的電池胞電壓變低的範圍中，亦會較小地影響循環劣化特徵，所以可降低充電時間且同時維持與正常充電等效的循環劣化特徵；而且，進一步地，當充電電流值被即時地切換以致使溫度及電壓改變時，亦可確保足夠的循環劣化特徵和安全性。
＜第二實施例的系統結構＞
首先，將敘述第二實施例的系統結構。
例如與第一實施例的系統結構相較地，第二實施例的系統結構係添加有執行迅速充電的功能，第9圖係顯示依據第二實施例之電池組的硬體結構之圖式。如第9圖中所示，在依據第二實施例的電池組130A之中，例如與根據第一實施例的電池組130相較地，迅速充電控制單元135係添加至微電腦131。
＜依據第二實施例之系統的基本操作＞
第10圖係顯示與依據第二實施例之充電控制系統中的迅速充電關聯之基本處理流程的圖式，第11圖係顯示在可迅速充電之條件下的條件之一實例的圖式，第12圖係顯示在異常之裝置中的保護功能之一實例的圖式。與依據第二實施例之充電控制系統中的迅速充電關聯之基本處理的流程將參照第10至12圖來加以說明。
(1)EC 110週期性地發出專用訂製的命令。
(2)在電池組130中的通知處理單元1314將電池138所需之最佳電流值資訊通知EC 110，以回應於該命令；此時，迅速充電控制單元1315根據電池138的狀態以決定針對電池138之迅速充電是否可行。當電池138的狀態符合某一條件時，則迅速充電控制單元1315決定該充電係可行，且經由通知處理單元1314將迅速充電OK信號通知EC 110。在本實施例中，雖然迅速充電控制單元1315係經由通知處理單元1314將迅速充電OK信號通知EC 110，但亦可經由通知處理單元1314將迅速充電NG信號通知EC 110。該迅速充電控制單元1315可經由通知處理單元1314將指示決定結果的迅速充電致能/使失能之資訊通知EC 110。
如上述，例如該等條件可包含電池138的電池胞溫度；進一步地，例如該等條件可包含電池138的電池胞電壓。在第11圖中所示的實例之中，顯示有其中包含用於電池138之電池胞溫度及電池胞電壓二者的條件做為與電池138關聯之某些條件的情況。在第11圖中所示的實例之中，t1、t2、t3、及t4表示電池胞溫度，其指示鄰接區域之間的邊界值，且其關係例如係t1＜t2＜t3＜t4；v1、v2、v3、v4、及v5表示電池胞電壓，其指示鄰接區域之間的邊界值，且其關係例如係v1＜v2＜v3＜v4＜v5。在第11圖中所示的括弧中之符號i1、i2、i3、及i4表示各個區域中的最佳電流值，且其關係例如係i1＜i2＜i3＜i4。例如，指示成為“迅速充電致能區”的區域係指成為其中符合條件而在該等條件之下的電池138之電池溫度係t2至t3且電池138之電池胞電壓係v1至v2的區域，該迅速充電控制單元1315可自電池胞溫度監測器單元1311獲得電池138的電池胞溫度以及自電池胞電壓監測器單元1321獲得電池138的電池胞電壓。在電池138上之某一條件(例如，諸如第11圖中所示的鄰接區域之間的邊界值)係儲存於儲存單元1312中，以做為臨限值。
在第11圖中所示的實例中，指示成為“迅速充電致能區”的區域係假定為其中符合至少一條件而在該至少一條件之下的電池138之電池胞電壓係v1至v2的區域。大致地，熟知有其中當充電電流值係增加於電池138的高電池胞電壓之處時，電池138的循環劣化特徵會明顯地降低之現象；例如，實驗資料可指出的是，當執行迅速充電時，可維持電池胞電壓的上限值(電池138之剩餘電量的大約60%)，而在該值處之循環劣化特徵係與當未執行迅速充電時之位準相同，且可假定該特定值係在v2。在第11圖中所示的實例中，在指示成為“迅速充電致能區”的區域中，電池138之電池電壓的上限值係設定於v2；然而，該上限值並未受限於上述之值，且可藉由適當計算的邏輯值或實驗值以指定。
(3)EC 110根據回應資料中所指示之最佳電流值資訊及迅速充電致能/使失能資訊以決定充電電流值，且將指示所決定之充電電流值的充電電流控制信號輸出至充電器120。充電器120將具有由充電電流控制信號所指示之充電電流值的充電電流輸出至電池138，以充電該電池138。
CPU 140執行HDD 190中所儲存之實用性軟體，且可透過軟體功能以接受來自使用者之指示迅速充電是否執行的資訊，並將該資訊輸出至EC 110。在此情況中，當EC 110接受來自微電腦131之迅速充電OK信號的輸入，且接收到來自CPU 140之執行迅速充電的迅速充電指令時，EC 110可決定將執行迅速充電。
充電位準可由EC 110所決定，且除了最佳電流值資訊、迅速充電致能/使失能資訊、或使用者的指令之外，對應於該充電位準之充電電流值可考慮電池138的狀態以決定。
(4)如第12圖中所示地，當EC 110係在正常狀態中，而微電腦131係在異常狀態之中時，EC 110會偵測出與微電腦131關聯的通訊誤差，且停止將充電電流自充電器120輸出至電池138，藉以確保安全性。
(5)如第12圖中所示地，當微電腦131係在正常狀態中，而EC 110係在異常狀態之中時，迅速充電控制單元1315會偵測出充電電流的異常，且充電/放電開關單元1324會停止接收來自充電器120的充電電流。迅速充電控制單元1315自電池胞電流監測器單元1313獲得目前的充電電流值，儲存單元1312可將迅速充電OK的情況中之充電電流值的臨限值以及將迅速充電NG的情況中之充電電流值的臨限值分別儲存於其中。在此情況中，當所偵測出的是，目前的充電電流值超過對應於目前狀態的臨限值時，則迅速充電控制單元1315可將來自充電器120之充電電流的異常偵測出。
＜依據第二實施例之系統的優點＞
可降低充電時間，且同時維持循環劣化特徵，充電電流係僅增加於其中在正常溫度範圍內之電池138的電池胞電壓變低的區域中，使得可降低充電時間且同時維持等效於正常範圍的循環劣化特徵。因為當電池138的剩餘電量變少時，電池138的電池胞電壓會變低；若可將迅速充電執行於當電池138的剩餘電量變少時，則亦可維持高度的可使用性。
充電電流可即時地改變，以致使循環劣化特徵及安全性可予以維持，即使當溫度及電壓改變時亦然。因為電池組130的溫度及電壓會根據使用而經由時間以改變，所以電池組130的最佳充電電流值亦會改變。由充電電路所輸出之充電電流的大小及安全性電路的操作點係即時地適應於電池組130的最佳充電電流值，以致使循環劣化特徵可予以維持，即使當電池組130的溫度及電壓改變時亦然。進一步地，可滿足由JEITA及日本電池協會所發出之推薦的標準，因而可確保足夠的安全性。
＜第二實施例之變化例＞
熟習本項技藝之該等人士應瞭解的是，雖然各式各樣的修正、結合、子結合、及改變會根據設計要求及其他因素而發生，但只要它們係在附錄的申請專利範圍或其等效範圍之內即可。
例如，在第二實施例中，決定係關於迅速充電是否根據溫度及電壓而可行，以予以作成；然而，可添加有當電池的剩餘電量到達-預定容量時，或當電池的電壓到達一預定電壓時停止充電的功能。例如，雖然正在將充電執行於電池之上，但是當電池的剩餘電量超過80%時，可將充電停止。因此，可進一步地改善電池組的循環劣化特徵。
在第二實施例中，使用者可設定迅速充電致能/使失能，而且可藉由分析使用者之電池使用歷史資訊以將充電執行於適應於使用者之偏好的使用輪廓。例如，可將電池的剩餘電量中之暫時的改變儲存於儲存單元1312或其類似物之中，以做為使用者的電池使用歷史資訊；然後，迅速充電控制單元1315決定放電執行直至剩餘電量到達預定值(例如，儲存單元1312中之所儲存者)或更少為止的次數是否比相對於放電的總次數之預定比例(例如，儲存單元1312中之所儲存者)更大，當該次數係比預定比例更大時，則可決定的是，使用者常常攜帶該電池，且可使迅速充電自動地執行，進一步地，可由全充電的電池決定的是，使用者並不經常攜帶該電池，且迅速充電控制單元1315可不執行迅速充電。
雖然在第二實施例中係將防備異常操作的軟體保護功能分別地結合於EC及電池組之中，但亦可將諸如限流開關之硬體保護功能加以結合，藉以進一步地改善安全性。
在第二實施例中，一電池組係連接至一電腦主體，但亦可將數個電池組連接至一電腦主體；在此情況中，該電腦主體可針對各個電池組以執行充電控制。
＜藉由第二實施例之功效＞
以下之功效可依據第二實施例而獲得。
當與先前技藝中之充電系統相較時，可降低充電時間，且同時維持循環劣化特徵。
可將依據第二實施例之技術發展至具有不同充電電流值的若干電池之內，以及將具有不同數目之電池胞的若干電池連接至一筆記型PC，且可針對各個電池以執行迅速充電。
迅速充電係致能於當電池胞電壓變低(電池的剩餘電量變少)時，以致使獲得高的可用性。
因為更大的充電可針對諸如常攜帶筆記型電腦之使用者旅行的短時間以執行，所以AC轉接器無需伴隨著使用者而被攜帶者，且行動力可因而增強。
複雜的處理係執行於電池組，使得EC上的負荷以及電池間之通訊負荷可予以減輕；因此，可降低由於通訊誤差或其類似者之異常操作，以及可改善安全性。
本申請案包含與2008年7月11日在日本專利局中所申請之日本優先權專利申請案JP 2008-181945中所揭示者，及2008年9月9日在日本專利局中所申請之日本優先權專利申請案JP 2008-231432中所揭示者相關聯之標的物，該等日本優先權專利申請案係結合於本文中，以供參考之用。
10．．．充電控制系統
100．．．電腦主體
130，130A．．．電池組
110．．．EC(嵌入式控制器)(充電控制單元)
120．．．充電器
140．．．CPU(中央處理單元)
150．．．LCD(液晶顯示器)
160．．．北橋接器
170．．．記憶體
180．．．南橋接器
190．．．HDD(硬碟驅動器)
111．．．SM-BUS(系統管理匯流排)
138．．．電池
131．．．微電腦
132．．．控制IC
133．．．二次保護IC
134．．．熱敏電阻
135．．．電阻器
136a．．．充電FET(場效電晶體)
136b．．．後備充電FET
136c，136d．．．放電FET
137．．．連接器
1311．．．電池胞溫度監測器單元
1321．．．電池胞電壓監測器單元
1322．．．剩餘電量監測器單元
1312，1323．．．儲存單元
1313．．．電池胞電流監測器單元
1314．．．通知處理單元
139．．．電流截止元件
1315．．．迅速充電控制單元
1324．．．充電/放電開關單元
T1～T2．．．低溫範圍
T2～T3．．．正常溫度範圍
T3～T4．．．高溫範圍
T5～T6．．．推薦之溫度範圍
第1圖係顯示依據本發明實施例之系統結構的圖式；
第2圖係顯示依據本發明實施例之電池組的硬體結構之圖式；
第3圖係用以解說三個範圍(正常溫度範圍，低溫範圍，及高溫範圍)的圖式；
第4圖係顯示決定充電電流值之處理流程的流程圖；
第5圖係流程圖，其顯示當***電池時之改變充電電流的處理流程；
第6圖係流程圖，其顯示當改變充電電流資訊時之改變充電電流的處理流程；
第7圖係流程圖，其顯示當未建立通訊時的處理流程；
第8圖係顯示電池分離處理之流程的流程圖；
第9圖係顯示依據第二實施例之電池組的硬體結構之圖式；
第10圖係顯示依據第二實施例之用於充電控制系統中的迅速充電之基本處理流程的圖式；
第11圖係顯示在致能迅速充電的情形下之一實例的圖式；以及
第12圖係顯示當裝置係異常時之保護功能的一實例之圖式。
T1～T2．．．低溫範圍
T2～T3．．．正常溫度範圍
T3～T4．．．高溫範圍
T5～T6．．．推薦之溫度範圍

Claims (6)

  1. 一種電池組，包含：一獲得單元，被架構以獲得計算資訊，以供計算充電電流之用，該計算資訊包含電池之溫度資訊；一計算單元，被架構以根據該計算資訊以計算用於該電池之充電電流，該計算單元被架構以，若該溫度介於第一溫度和第二溫度之間且電壓在第一電壓之上，則將該充電電流設定為第一電流，若該溫度介於第三溫度和第四溫度之間且不介於該第一溫度和該第二溫度之間，則將該充電電流設定為小於該第一電流之第二電流，若該溫度介於該第一溫度和該第二溫度之間且電壓在該第一電壓之下，則將該充電電流設定為第三電流，其中該第三電流大於該第一電流；以及一通知單元，被架構以將藉由該計算單元所計算之該充電電流通知電腦。
  2. 如申請專利範圍第1項之電池組，其中該通知單元使用一專用的命令以將該充電電流通知該電腦。
  3. 如申請專利範圍第1項之電池組，更包含：一偵測單元，被架構以偵測該溫度資訊是否在該第三溫度之下或在該第四溫度之上，其中當該偵測單元偵測出該溫度資訊係在該第三溫度之下或在該第四溫度之上時，則該通知單元將停止該電池充電的請求通知電腦。
  4. 如申請專利範圍第1項之電池組，其中該計算單 元計算用於該電池之充電電流，且根據該計算資訊以決定是否致能電池快速充電，以及該通知單元將藉由該計算單元所計算之該充電電流通知該電腦，且將指示藉由該計算單元所決定的結果之快速充電致能/失能資訊通知該電腦。
  5. 一種資訊處理裝置，包含：一電池組，該電池組包含：一獲得單元，被架構以獲得計算資訊，以供計算充電電流之用，該計算資訊包含電池之溫度資訊；一計算單元，被架構以根據該計算資訊來計算用於該電池之充電電流，該計算單元被架構以，若該溫度介於第一溫度和第二溫度之間且電壓在第一電壓之上，則將該充電電流設定為第一電流，若該溫度介於第三溫度和第四溫度之間且不介於該第一溫度和該第二溫度之間，則將該充電電流設定為小於該第一電流之第二電流，以及若該溫度介於該第一溫度和該第二溫度之間且電壓在該第一電壓之下，則將該充電電流設定為第三電流，其中該第三電流大於該第一電流；以及一通知單元，被架構以將藉由該計算單元所計算之該充電電流通知電腦；以及該電腦具有一充電控制單元，被架構以根據來自該通知單元所通知的該充電電流來執行該電池充電。
  6. 一種充電控制系統，包含一電池組，該電池組包含： 一獲得單元，被架構以獲得計算資訊，以供計算充電電流之用，該計算資訊包含電池之溫度資訊；一計算單元，被架構以根據該計算資訊來計算用於該電池之充電電流，該計算單元被架構以，若該溫度介於第一溫度和第二溫度之間且電壓在第一電壓之上，則將該充電電流設定為第一電流，若該溫度介於第三溫度和第四溫度之間且不介於該第一溫度和該第二溫度之間，則將該充電電流設定為小於該第一電流之第二電流，以及若該溫度介於該第一溫度和該第二溫度之間且電壓在該第一電壓之下，則將該充電電流設定為第三電流，其中該第三電流大於該第一電流；以及一通知單元，被架構以使用一專用的命令以將藉由該計算單元所計算之該充電電流通知電腦；以及該電腦具有一充電控制單元，被架構以根據來自該通知單元所通知的該充電電流來執行該電池充電。
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