專利名稱：二次電池模塊的充電控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以對(duì)二次電池模塊的充電進(jìn)行的充電控制。
背景技術(shù)：
日本專利局于2008年公開(kāi)的日本特開(kāi)2008-199828A公開(kāi)了用于執(zhí)行充電控制的充電控制電路，其中，根據(jù)該充電控制來(lái)對(duì)由彼此層疊的多個(gè)單元電池構(gòu)成的二次電池模塊充電。該充電控制電路檢測(cè)單元電池的電壓，將二次電池模塊的電壓與基于這些單元電池的電壓的預(yù)定電壓值進(jìn)行比較，并且基于這些比較結(jié)果來(lái)控制從電池充電器輸出的電流。

發(fā)明內(nèi)容
然而，單元電池的電壓往往容易發(fā)生波動(dòng)，因而特定電壓采樣時(shí)刻在該單元電池處檢測(cè)到的電壓可能不穩(wěn)定，在這種情況下，無(wú)法可靠地檢測(cè)二次電池模塊的精確電壓。除非精確地確定了二次電池模塊已被充電的充電級(jí)別，否則可能在該二次電池模塊滿充電之前停止充電操作。因此，本發(fā)明的目的在于提供能夠在有效地防止各個(gè)單元電池的過(guò)充電的情況下對(duì)二次電池模塊充電、直到該二次電池模塊實(shí)現(xiàn)了滿充電級(jí)別為止的二次電池模塊充電控制裝置。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種用于控制電池充電器的充電電力的充電控制裝置，所述電池充電器利用從AC/DC轉(zhuǎn)換器提供的直流電對(duì)二次電池模塊充電。所述二次電池模塊包括多個(gè)單元電池或者各自包含多個(gè)單元電池的多個(gè)電池組。所述充電控制裝置包括恒壓電路，其連接至各單元電池或各電池組的兩端，并且包括串聯(lián)連接的齊納二極管和電阻器；判斷電路，其基于所述電阻器的兩端的電位之間的電位差來(lái)判斷單元電池或電池組是否處于滿充電狀態(tài)；以及能夠編程的控制器，其被編程為基于所述滿充電狀態(tài)來(lái)控制所述充電電力。本發(fā)明還提供一種充電控制方法，包括將恒壓電路連接至各單元電池或各電池組的兩端，其中，所述恒壓電路包括串聯(lián)連接的齊納二極管和電阻器；基于所述電阻器的兩端的電位之間的電位差來(lái)判斷單元電池或電池組是否處于滿充電狀態(tài)；以及基于所述滿充電狀態(tài)來(lái)控制充電電力。在本說(shuō)明書(shū)的其余部分陳述了并且在附圖中示出了本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容以及其它的特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的充電控制裝置與二次電池模塊及電池充電器的關(guān)系的電路圖。圖2A和2B是示出從電池充電器提供至二次電池模塊的充電電力的變化與二次電池模塊內(nèi)的單元電池的電壓發(fā)生的變化之間的關(guān)系的時(shí)序圖。圖3A 3C是示出對(duì)二次電池模塊充電所使用的充電電力的變化與不同的單元電池的電壓發(fā)生的變化的時(shí)序圖。圖4A和4B是示出從充電控制裝置的運(yùn)算放大器輸出的脈沖信號(hào)的波形的時(shí)序圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的電池控制器所執(zhí)行的二次電池模塊充電控制例程的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出充電控制裝置3，其中，充電控制裝置3通過(guò)監(jiān)視表示用作電動(dòng)車輛的動(dòng)
力源的二次電池模塊I的充電級(jí)別的充電量，并且基于該充電量控制從用于對(duì)二次電池模塊I充電的電池充電器2輸出的充電電力，來(lái)控制二次電池模塊I的充電。二次電池模塊I包括串聯(lián)連接的n個(gè)單元電池10。n表示任意正整數(shù)。單元電池10各自由鋰離子電池構(gòu)成。然而，代替鋰離子電池，這些單元電池可以由鎳氫電池或鉛酸電池構(gòu)成。電池充電器2包括AC/DC轉(zhuǎn)換器。該AC/DC轉(zhuǎn)換器將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，并且將該直流電提供至二次電池模塊I。交流電源例如可以是住宅電源插座。充電控制裝置3包括判斷電路30和并聯(lián)連接至單元電池10的恒壓電路33，其中，判斷電路30和恒壓電路33這兩者均與各單元電池10相對(duì)應(yīng)地配置。恒壓電路33由串聯(lián)連接的電阻器331和齊納(Zener) 二極管332構(gòu)成。判斷電路30由運(yùn)算放大器34、積分電路35和電池控制集成電路(以下稱為CCIC)31構(gòu)成。連接至電阻器331的兩端的運(yùn)算放大器34輸出與電阻器331的兩端的電位之間的電位差相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)。換言之，隨著電流流過(guò)恒壓電路33，運(yùn)算放大器34輸出脈沖信號(hào)。積分電路35由電阻器和電容器構(gòu)成，并且將通過(guò)對(duì)該脈沖信號(hào)進(jìn)行積分所獲得的結(jié)果輸出至CCIC 31。隨著充電的進(jìn)行、并且單元電池10的端子間電壓大于齊納二極管332的擊穿電壓，電流流過(guò)包括齊納二極管332的恒壓電路33，并且在串聯(lián)連接至齊納二極管332的電阻器331的兩端之間發(fā)生電位差。在以下說(shuō)明中，將齊納二極管332的擊穿電壓稱為齊納電壓。可以將齊納二極管332的齊納電壓預(yù)先設(shè)置為大致等于單元電池10的滿充電電壓的級(jí)別，從而使得能夠通過(guò)檢測(cè)流經(jīng)恒壓電路33的、引起電阻器331的兩端之間的電位差的電流來(lái)檢測(cè)單元電池10是否實(shí)現(xiàn)了滿充電電壓。要注意，如上所述檢測(cè)到的單元電池10的滿充電電壓狀態(tài)可能是由于AC/DC轉(zhuǎn)換器的電壓波動(dòng)而引起的瞬時(shí)狀態(tài)。判斷電路30執(zhí)行以下處理，從而通過(guò)消除電壓波動(dòng)的影響來(lái)檢測(cè)單元電池10的滿充電狀態(tài)。運(yùn)算放大器34通過(guò)檢測(cè)電阻器331的兩端的電位之間的電位差來(lái)輸出脈沖信號(hào)。將從運(yùn)算放大器34輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)由積分電路35輸入至CCIC 31?；趶南鄳?yīng)的積分電路35輸入的信號(hào)，各CCIC 31計(jì)算脈沖信號(hào)時(shí)間占空比，并且一旦該時(shí)間占空比超過(guò)預(yù)定比率，就判斷為單元電池10已進(jìn)入滿充電狀態(tài)。在該例子中，將該預(yù)定比率設(shè)置為50%。各CCIC 31判斷對(duì)應(yīng)的單元電池10是否已達(dá)到滿充電狀態(tài)，并且如果判斷為肯定，則該CCIC輸出滿充電信號(hào)?；趶腃CIC 31輸出的滿充電信號(hào)，電池控制器32控制從電池充電器2輸出的用以對(duì)二次電池模塊I充電的充電電力。電池控制器32由微計(jì)算機(jī)構(gòu)成，其中，該微計(jì)算機(jī)包括中央處理單元(CPU)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和輸入/輸出接口(I/O接口)。電池控制器32還可以由多個(gè)微計(jì)算機(jī)構(gòu)成。從AC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的電力通常包括波動(dòng)分量。由于該原因，利用從電池充電器
2的AC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的充電電力進(jìn)行充電的二次電池模塊I的端電壓也存在波動(dòng)。由于在特定采樣周期內(nèi)檢測(cè)二次電池模塊I的電壓，因此端電壓的波動(dòng)使得電壓值隨著各檢測(cè)時(shí)刻而變動(dòng)，因而無(wú)法容易地確保精確的電壓檢測(cè)。電壓波動(dòng)是AC/DC轉(zhuǎn)換器固有的現(xiàn)象，因此可以通過(guò)將執(zhí)行DC-DC電壓轉(zhuǎn)換的DC/DC轉(zhuǎn)換器連接至AC/DC轉(zhuǎn)換器來(lái)抑制該電壓波動(dòng)。然而，添加這種具有復(fù)雜電路結(jié)構(gòu)的DC/DC轉(zhuǎn)換器必然使電池充電器2的大小增大。在二次電池模塊I和電池充電器2必須安裝在例如車輛的有限安裝空間內(nèi)的應(yīng)用中，電池充電器2的大小增大特別不受歡迎。在根據(jù)本發(fā)明的充電控制裝置3中，齊納二極管332連接在各單元電池10的端子之間，并且基于串聯(lián)連接至齊納二極管332的電阻器331的兩端之間的電位差來(lái)生成脈沖信號(hào)，從而基于與積分后的脈沖信號(hào)值相對(duì)應(yīng)地檢測(cè)到的脈沖信號(hào)時(shí)間占空比來(lái)檢測(cè)特定單元電池10的滿充電狀態(tài)。結(jié)果，可以在不受由于AC/DC轉(zhuǎn)換器而引起的充電電壓波動(dòng)影響的情況下，高度精確地檢測(cè)充電量。另外，通過(guò)基于這些檢測(cè)結(jié)果來(lái)控制從電池充電器2輸出的電力，可以可靠地對(duì)二次電池模塊I充電以實(shí)現(xiàn)滿充電。參考圖2A和2B來(lái)說(shuō)明對(duì)給定單元電池10充電而進(jìn)行的充電控制。假定通過(guò)將電池充電器2連接至AC電源來(lái)開(kāi)始對(duì)當(dāng)前充電級(jí)別極低的二次電池模塊I進(jìn)行充電。如圖2A所示，從電池充電器2的AC/DC轉(zhuǎn)換器輸出至二次電池模塊I的電力包括波動(dòng)分量。結(jié)果，如圖2B所示，二次電池模塊I的電壓也波動(dòng)著增大。在各單元電池10處，一旦恒壓電路33的端子間電壓高于單元電池10的滿充電電壓，就有電流流過(guò)恒壓電路33，由此在電阻器331的兩端之間產(chǎn)生電位差。電阻器331存在這種電位差的時(shí)間段等于電流流過(guò)齊納二極管332的時(shí)間段。通過(guò)考慮單元電池10的滿充電電壓和齊納二極管332的齊納電壓來(lái)預(yù)先設(shè)置電阻器331的電阻值。通過(guò)容許相對(duì)于單元電池10被過(guò)充電的臨界電壓存在特定余量，來(lái)將單元電池10的滿充電電壓設(shè)置為充分低的電壓值。一旦單元電池10的電壓上升至超過(guò)滿充電電壓的級(jí)別，運(yùn)算放大器34就輸出與電阻器331顯現(xiàn)電位差的時(shí)間長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)。由于如圖2B所示、單元電池的電壓波動(dòng)著升高，因此電流流過(guò)齊納二極管332的時(shí)間段逐漸變長(zhǎng)。相應(yīng)地，從運(yùn)算放大器34輸出的脈沖信號(hào)時(shí)間占空比也逐漸增大。將脈沖信號(hào)經(jīng)由積分電路35輸入至與特定運(yùn)算放大器34配對(duì)的CCIC 31。CCIC31根據(jù)從積分電路35輸出的信號(hào)來(lái)檢測(cè)脈沖信號(hào)時(shí)間占空比，并且一旦該時(shí)間占空比超過(guò)預(yù)定比率、例如50%，就判斷為相應(yīng)的單元電池10的電壓已達(dá)到與滿充電電壓相等的級(jí)另IJ，并且將滿充電信號(hào)輸出至電池控制器32。在從任意CCIC 31接收到滿充電信號(hào)時(shí)，電池控制器32將用于降低充電電力的充電電力減小信號(hào)輸出至電池充電器2。
因而，如果與構(gòu)成二次電池模塊I的任意單元電池10相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)時(shí)間占空比超過(guò)50 %，則電池控制器32將充電電力減小信號(hào)發(fā)送至電池充電器2，從而降低充電電力。在接收到充電電力減小信號(hào)時(shí)，如圖2A所示，電池充電器2分階段降低充電電力。在本說(shuō)明書(shū)中，將充電電力最高的階段稱為級(jí)別I。然后，充電電力順次下降至級(jí)別2、級(jí)別3和級(jí)別4。然而，對(duì)充電電力進(jìn)行調(diào)整所經(jīng)由的階段的數(shù)量不必為4個(gè)，而可以設(shè)置為等于或大于2的任意數(shù)量。通過(guò)如上所述分階段降低從電池充電器2輸出的充電電力，可以壓低充電電力的波動(dòng)分量的幅度。然而，代替分階段降低充電電力，可以使充電電力連續(xù)減小。要注意，在輸出充電電力減小信號(hào)時(shí)，各CCIC 31同時(shí)通過(guò)內(nèi)部處理將從相應(yīng)的積分電路35輸出的積
分信號(hào)復(fù)位為O。隨著充電電力下降至級(jí)別2，如圖2B所示，二次電池模塊I的充電電壓也暫時(shí)下降，但該充電電壓隨后再次開(kāi)始升高。在這種情形下，已利用級(jí)別I的充電電力對(duì)單元電池10進(jìn)行了充電，因而在電位高于與級(jí)別I相對(duì)應(yīng)的電位的級(jí)別2處再繼續(xù)充電。同樣，在級(jí)別2處，每當(dāng)單元電池10的電壓達(dá)到與滿充電電壓相等的級(jí)別時(shí)，就有電流流過(guò)相應(yīng)的恒壓電路33，從而促使運(yùn)算放大器34發(fā)送脈沖信號(hào)。一旦從運(yùn)算放大器34經(jīng)由積分電路35所輸入的脈沖信號(hào)的占空比超過(guò)50%，CCIC 31就將與相應(yīng)的單元電池10有關(guān)的滿充電信號(hào)發(fā)送至電池控制器32。在從任意CCIC 31接收到滿充電信號(hào)時(shí)，電池控制器32將用于降低充電電力的充電電力減小信號(hào)輸出至電池充電器2。響應(yīng)于該充電電力減小信號(hào)，電池充電器2使充電電力降低至級(jí)別3。隨著充電電力降低至級(jí)別3，如圖2B所示，二次電池模塊I的充電電壓也暫時(shí)下降，但該充電電壓隨后再次開(kāi)始升高。在這種情形下，已利用級(jí)別I 2范圍內(nèi)的充電電力對(duì)單元電池10進(jìn)行了充電，因而在電位高于與級(jí)別2相對(duì)應(yīng)的電位的級(jí)別3處再繼續(xù)充電。同樣，在級(jí)別3處，每當(dāng)單元電池10的電壓達(dá)到與滿充電電壓相等的級(jí)別時(shí)，就有電流流過(guò)相應(yīng)的恒壓電路33，從而促使運(yùn)算放大器34發(fā)送脈沖信號(hào)。一旦從運(yùn)算放大器34經(jīng)由積分電路35所輸入的脈沖信號(hào)的占空比超過(guò)50%，CCIC 31就將與相應(yīng)的單元電池10有關(guān)的滿充電信號(hào)發(fā)送至電池控制器32。在從任意CCIC 31接收到滿充電信號(hào)時(shí)，電池控制器32將用于降低充電電力的充電電力減小信號(hào)輸出至電池充電器2。響應(yīng)于該充電電力減小信號(hào)，電池充電器2使充電電力降低至級(jí)別4。隨著充電電力降低至級(jí)別4，如圖2B所示，二次電池模塊I的充電電壓也暫時(shí)降低，但該充電電壓隨后再次開(kāi)始升高。在這種情形下，已利用級(jí)別I 3范圍內(nèi)的充電電力對(duì)單元電池10進(jìn)行了充電，因而在電位高于與級(jí)別3相對(duì)應(yīng)的電位的級(jí)別4處再繼續(xù)充電。同樣，在級(jí)別4處，每當(dāng)單元電池10的電壓達(dá)到與滿充電電壓相等的級(jí)別時(shí)，就有電流流過(guò)相應(yīng)的恒壓電路33，從而促使運(yùn)算放大器34發(fā)送脈沖信號(hào)。一旦從運(yùn)算放大器34經(jīng)由積分電路35所輸入的脈沖信號(hào)的占空比超過(guò)50%，CCIC 31就將與相應(yīng)的單元電池10有關(guān)的滿充電信號(hào)發(fā)送至電池控制器32。在級(jí)別4處，即使在從CCIC 31將滿充電信號(hào)輸入至電池控制器32之后，電池控制器32也保持利用級(jí)別4的電力對(duì)二次電池模塊I充電。然后，一旦所有的CCIC 31都將滿充電信號(hào)輸入至電池控制器32，電池控制器32就判斷為二次電池模塊I的充電已完成，并且將充電停止信號(hào)輸出至電池充電器2。如圖3A 3C所示，例如，由于構(gòu)成二次電池模塊I的多個(gè)單元電池10的性能水平可能不一致，因此在對(duì)二次電池模塊I充電的情況下，這些單元電池10的電壓以不同的
速率升高。當(dāng)如圖2A所示、根據(jù)前述控制以四個(gè)階段對(duì)從電池充電器2輸出的用以對(duì)二次電池模塊I充電的充電電力進(jìn)行調(diào)整時(shí)，如圖3B所示，快速充電的單元電池10的電壓在級(jí)別4的早期就實(shí)現(xiàn)了滿充電狀態(tài)，但如圖3A所示，慢速充電的單元電池10的電壓在達(dá)到級(jí)別4之后良久仍沒(méi)有實(shí)現(xiàn)滿充電狀態(tài)。在該上下文中，術(shù)語(yǔ)“滿充電狀態(tài)”等同于脈沖信號(hào)時(shí)
間占空比超過(guò)50%。—旦輸出了與任意單兀電池10相對(duì)應(yīng)的滿充電信號(hào),本實(shí)施例的充電控制裝置3中的電池控制器32就降低從電池充電器2提供的充電電力。結(jié)果，可以通過(guò)使從電池充電器2提供的充電電力的任何浪費(fèi)最小化來(lái)有效地對(duì)二次電池模塊I充電。另外，在輸出了與所有的單元電池10相對(duì)應(yīng)的滿充電信號(hào)之前，電池控制器32將來(lái)自電池充電器2的充電電力的級(jí)別維持為最低級(jí)別、即級(jí)別4。這意味著可以對(duì)如圖3A所示的慢速充電的單元電池10可靠地實(shí)現(xiàn)滿充電狀態(tài)，從而可以可靠地對(duì)二次電池模塊I充電，直到二次電池模塊I實(shí)現(xiàn)了滿充電狀態(tài)為止。當(dāng)如圖4A所示、慢速充電的單元電池10的占空比達(dá)到表示滿充電狀態(tài)的50%時(shí)，如圖4B所示，快速充電的單元電池10的占空比可能已達(dá)到100%。然而，由于在快速充電的單元電池10中、電流流過(guò)恒壓電路33并且通過(guò)電阻器331的發(fā)熱用光了電力，因此不存在快速充電的單元電池10被過(guò)充電的風(fēng)險(xiǎn)。接著，將參考圖5來(lái)說(shuō)明電池控制器32所執(zhí)行的用以實(shí)現(xiàn)上述充電控制的充電控制例程。在啟動(dòng)二次電池模塊I的充電的同時(shí)開(kāi)始該例程的執(zhí)行。要注意，通過(guò)單獨(dú)的例程來(lái)判斷是否開(kāi)始對(duì)二次電池模塊I充電。在步驟Sll中，電池控制器32將用于以信號(hào)的形式通知開(kāi)始對(duì)二次電池模塊I進(jìn)行級(jí)別I充電的充電開(kāi)始信號(hào)輸出至電池充電器2。在步驟S12中，電池控制器32判斷是否已從與任意單元電池10相關(guān)聯(lián)地工作的CCIC 31輸入了滿充電信號(hào)。如前面所述，當(dāng)表示電流流過(guò)齊納二極管332的脈沖信號(hào)時(shí)間占空比超過(guò)預(yù)定比率50%時(shí)，CCIC 31輸出滿充電信號(hào)。如果步驟S12的判斷結(jié)果為否定，則電池控制器32維持以級(jí)別I對(duì)二次電池模塊I充電的級(jí)別I充電狀態(tài)。一旦步驟S12的判斷結(jié)果變?yōu)榭隙ǎ诓襟ES13中，電池控制器32就將充電電力減小信號(hào)輸出至電池充電器2。在接收到所輸入的該充電電力減小信號(hào)時(shí)，電池充電器2使充電電力從級(jí)別I降低至級(jí)別2。在步驟S13的處理之后，在步驟S14中，電池控制器32判斷充電電力是否已降低至級(jí)別4。如果判斷為充電電力沒(méi)有降低至級(jí)別4，則電池控制器32重復(fù)步驟S12 S14的處理。因而，利用級(jí)別2的充電電力繼續(xù)執(zhí)行充電。結(jié)果，響應(yīng)于從與任意單元電池10相關(guān)聯(lián)地工作的CCIC31輸入至電池控制器32的另一滿充電信號(hào)，在步驟S13中，電池控制器32將充電電力減小信號(hào)輸出至電池充電器2。在接收到所輸入的該充電電力減小信號(hào)時(shí)，電池充電器2使充電電力從級(jí)別2降低至級(jí)別3。隨后，電池控制器32在維持級(jí)別3的情況下重復(fù)執(zhí)行步驟S12 S14的處理，從而利用級(jí)別3的充電電力繼續(xù)執(zhí)行充電。然后，響應(yīng)于從與任意單元電池10相關(guān)聯(lián)地工作的CCIC31輸入至電池控制器32的另一滿充電信號(hào)，在步驟S13中，電池控制器32將充電電力減小信號(hào)輸出至電池充電器
2。在接收到所輸入的該充電電力減小信號(hào)時(shí)，電池充電器2使充電電力從級(jí)別3降低至級(jí)別4。—旦充電電力的級(jí)別降低至級(jí)別4，步驟S14的判斷結(jié)果就從否定變?yōu)榭隙āＲ坏?br> 步驟S14的判斷結(jié)果變?yōu)榭隙?，在步驟S15中，電池控制器32就判斷是否已輸入了與所有的單元電池10相對(duì)應(yīng)的滿充電信號(hào)。緊挨在步驟S14的判斷結(jié)果變?yōu)榭隙ㄖ?，在步驟S15中判斷為否定。在步驟S15中的判斷結(jié)果變?yōu)榭隙ㄖ?，電池控制?2利用級(jí)別4的充電電力繼續(xù)對(duì)二次電池模塊I充電。在利用級(jí)別4的充電電力繼續(xù)對(duì)二次電池模塊I充電且最終輸入了與所有的單元電池10相對(duì)應(yīng)的滿充電信號(hào)作為結(jié)果之后，在步驟S16中，電池控制器32將充電停止信號(hào)輸出至電池充電器2從而結(jié)束二次電池模塊I的充電。在執(zhí)行了步驟S16的處理之后，電池控制器32結(jié)束該例程。如上所述，充電控制裝置3包括恒壓電路33，其中，恒壓電路33由串聯(lián)配置的齊納二極管332和電阻器331構(gòu)成，并且恒壓電路33并聯(lián)連接至各單元電池10。因而，隨著齊納二極管332的端子間的電壓高于擊穿范圍，電流流過(guò)包括齊納二極管332的恒壓電路33，由此在串聯(lián)連接至齊納二極管332的電阻器331的兩端的電位之間產(chǎn)生電位差。由于CCIC 31基于與該電位差相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)時(shí)間占空比來(lái)判斷單元電池10是否處于滿充電狀態(tài)，因此可以在最佳時(shí)刻精確地檢測(cè)到特定單元電池10的充電完成。另夕卜，由于電阻器331與該電位差相對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生熱而消耗了可能施加至單元電池10的任何多余電力，因此單元電池10不會(huì)被過(guò)充電。電池控制器32基于分別表不給定的單兀電池10已滿充電的滿充電信號(hào)來(lái)分階段降低用于對(duì)二次電池模塊I充電的充電電力，因而可以高效地對(duì)構(gòu)成二次電池模塊I的單元電池10充電。此外，由于利用級(jí)別4的低電力繼續(xù)對(duì)二次電池模塊I充電、直到所有的單元電池10都滿充電為止，因此可以全面地對(duì)所有的單元電池10充電。如上所述，充電控制裝置3能夠在防止各個(gè)單元電池10被過(guò)充電的情況下確保即使充電電力發(fā)生波動(dòng)，也可以可靠地對(duì)二次電池模塊I充電，直到實(shí)現(xiàn)了滿充電狀態(tài)為止。另外，由于與充電控制裝置3 —起被使用的電池充電器2不需要用于抑制充電電力發(fā)生波動(dòng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器，因此可以將充電器裝置配置為廉價(jià)的緊湊型單元。盡管在圖5所示的充電控制例程中、在步驟S15中判斷為所有的單元電池10都已滿充電之后在步驟S16中終止二次電池模塊I的充電，但作為替代，可以在進(jìn)一步對(duì)二次電池模塊I充電了預(yù)定時(shí)間長(zhǎng)度之后終止二次電池模塊I的充電。通過(guò)該替代處理，可以更加可靠地確保將二次電池模塊I充電為滿充電級(jí)別。作為另一替代例，可以在從在步驟S15中判斷為一個(gè)單元電池10已滿充電起經(jīng)過(guò)了預(yù)定時(shí)間長(zhǎng)度之后，終止對(duì)二次電池模塊I的充電。在這種情況下，如果一些單元電池的電壓由于故障而無(wú)法升高，則終止該充電而不延長(zhǎng)對(duì)二次電池模塊I充電的時(shí)間段，從而保護(hù)其它正常工作的單元電池10免于受到任何不利的影響。在上述實(shí)施例中，步驟S12的判斷和步驟S15的判斷這兩者均被執(zhí)行為通過(guò)將脈沖信號(hào)時(shí)間占空比與同一預(yù)定比率50%進(jìn)行比較來(lái)判斷各個(gè)單元電池10是否已滿充電。然而，還期望將步驟S12的判斷所使用的、作為用于使充電電力級(jí)別降低的觸發(fā)的基準(zhǔn)時(shí)間占空比的值設(shè)置為比在步驟S15中針對(duì)作為充電停止觸發(fā)的基準(zhǔn)時(shí)間占空比所選擇的值小，主要是因?yàn)檫@種設(shè)置將使得對(duì)二次電池模塊I充電所需的電力消耗水平最小化。另外，可以根據(jù)充電電力的級(jí)別來(lái)調(diào)整對(duì)要與時(shí)間占空比進(jìn)行比較的預(yù)定比率的基準(zhǔn)值的選擇。例如，當(dāng)利用級(jí)別I的充電電力對(duì)二次電池模塊充電時(shí)，可以將該預(yù)定比率設(shè)置為30%，當(dāng)利用級(jí)別2的充電電力對(duì)二次電池模塊充電時(shí)，可以將該預(yù)定比率設(shè)置為40%，并且當(dāng)利用級(jí)別3的充電電力對(duì)二次電池模塊充電時(shí)，可以將該預(yù)定比率設(shè)置為50%。由于充電電力的級(jí)別越高，其所包括的波動(dòng)分量的幅度越大，各單元電池的端子間電壓的峰值往往瞬時(shí)達(dá)到滿充電電壓，因此，在較高的充電電力級(jí)別，往往更容易有電流流過(guò)恒壓電路33。換言之，充電電力級(jí)別越高，電阻器331越容易產(chǎn)生熱，且由此導(dǎo)致的能量損失越大?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)較低的充電電力級(jí)別選擇較大的預(yù)定比率的值來(lái)降低這種能量損失的程度。在此通過(guò)引用而包括申請(qǐng)日為2009年6月12日的日本特開(kāi)2009-140978和申請(qǐng)日為2010年5月31日的日本特開(kāi)2010-124987的內(nèi)容。盡管以上已經(jīng)參考特定實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述這些實(shí)施例。在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到上述這些實(shí)施例的修改和變形。例如，盡管在上述實(shí)施例中恒壓電路33與各單元電池10相對(duì)應(yīng)地配置，但在不背離本發(fā)明的技術(shù)范圍的情況下，該控制裝置可以包括與由多個(gè)單元電池10構(gòu)成的各單元電池組相對(duì)應(yīng)地配置的恒壓電路33，并且可以判斷特定單元電池組是否已實(shí)現(xiàn)了滿充電狀態(tài)。在上述實(shí)施例中，每當(dāng)一個(gè)單元電池10實(shí)現(xiàn)了滿充電狀態(tài)時(shí)，電池控制器32通過(guò)在級(jí)別I 級(jí)別4的范圍內(nèi)分階段降低從電池充電器2輸出的充電電力。然而，在不背離本發(fā)明的技術(shù)范圍的情況下，一旦任意單元電池10實(shí)現(xiàn)了滿充電狀態(tài)，就可以停止利用電池充電器2進(jìn)行的充電。如下定義了要求專有所有權(quán)或特權(quán)的本發(fā)明的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種充電控制裝置(3)，用于控制利用從AC/DC轉(zhuǎn)換器提供的直流電對(duì)二次電池模塊⑴充電的電池充電器⑵的充電電力，其中，所述二次電池模塊⑴包括多個(gè)單元電池(10)或者各自包含多個(gè)單元電池(10)的多個(gè)電池組，所述充電控制裝置(3)包括 恒壓電路(33)，其連接至各單元電池(10)或各電池組的兩端，并且包括串聯(lián)連接的齊納二極管(332)和電阻器(331)； 判斷電路(30)，其基于所述電阻器(331)的兩端的電位之間的電位差來(lái)判斷單元電池(10)或電池組是否處于滿充電狀態(tài)；以及 能夠編程的控制器(32)，其被編程為基于所述滿充電狀態(tài)來(lái)控制所述充電電力(S12 S 15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的充電控制裝置(3)，其特征在于，所述判斷電路(30)包括 運(yùn)算放大器(34)，其生成與所述電阻器(331)的兩端的電位之間的電位差相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)； 積分電路(35)，其對(duì)所述脈沖信號(hào)進(jìn)行積分并且輸出積分信號(hào)；以及 電池控制集成電路(34)，其基于所述積分信號(hào)來(lái)計(jì)算脈沖信號(hào)的占空比，并且當(dāng)所述占空比超過(guò)預(yù)定比率時(shí)，判斷為單元電池(10)或電池組處于所述滿充電狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電控制裝置(3)，其特征在于，所述預(yù)定比率被設(shè)置成時(shí)間上的占空比等于50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的充電控制裝置(3)，其特征在于，所述恒壓電路(33)和所述判斷電路(30)被配置為與各單元電池(10)或各電池組相對(duì)應(yīng)，并且 所述能夠編程的控制器(32)還被編程為一旦任意單元電池(10)或任意電池組進(jìn)入所述滿充電狀態(tài)，就減小所述電池充電器⑵輸出的用以對(duì)所述二次電池模塊⑴充電的充電電力(S13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的充電控制裝置(3)，其特征在于，所述恒壓電路(33)和所述判斷電路(3)被配置為與各單元電池(10)或各電池組相對(duì)應(yīng)，并且 所述能夠編程的控制器(32)還被編程為每當(dāng)任意單元電池(10)或任意電池組進(jìn)入所述滿充電狀態(tài)時(shí)，減小所述電池充電器(2)輸出的用以對(duì)所述二次電池模塊(I)充電的充電電力(S13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的充電控制裝置(3)，其特征在于，所述恒壓電路(33)和所述判斷電路(30)被配置為與各單元電池(10)或各電池組相對(duì)應(yīng)，并且 所述能夠編程的控制器(32)還被編程為使所述電池充電器(2)繼續(xù)對(duì)所述二次電池模塊(I)充電，直到所有單元電池(10)或所有電池組都實(shí)現(xiàn)了所述滿充電狀態(tài)為止(S15、S16)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的充電控制裝置(3)，其特征在于，所述能夠編程的控制器(32)還被編程為使所述電池充電器(2)繼續(xù)對(duì)所述二次電池模塊(I)充電，直到在所有單元電池(10)或所有電池組都進(jìn)入所述滿充電狀態(tài)之后經(jīng)過(guò)了預(yù)定時(shí)間長(zhǎng)度為止。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的充電控制裝置(3)，其特征在于，所述能夠編程的控制器(32)還被編程為一旦在任意單元電池(10)或任意電池組進(jìn)入所述滿充電狀態(tài)之后經(jīng)過(guò)了預(yù)定時(shí)間長(zhǎng)度，就使所述電池充電器(2)停止對(duì)所述二次電池模塊(I)充電。
9.一種充電控制方法，用于控制利用從AC/DC轉(zhuǎn)換器提供的直流電對(duì)二次電池模塊(I)充電的電池充電器⑵的充電電力，其中，所述二次電池模塊⑴包括多個(gè)單元電池(10)或者 各自包含多個(gè)單元電池(10)的多個(gè)電池組，所述充電控制方法包括 將恒壓電路(33)連接至各單元電池(10)或各電池組的兩端，其中，所述恒壓電路(33)包括串聯(lián)連接的齊納二極管(332)和電阻器(331)； 基于所述電阻器(331)的兩端的電位之間的電位差來(lái)判斷單元電池(10)或電池組是否處于滿充電狀態(tài)；以及 基于所述滿充電狀態(tài)來(lái)控制所述充電電力。
全文摘要
配備有AC/DC轉(zhuǎn)換器的電池充電器(2)對(duì)由多個(gè)單元電池(10)構(gòu)成的二次電池模塊(1)充電。這些單元電池(10)各自與由串聯(lián)連接的齊納二極管(332)和電阻器(331)構(gòu)成的恒壓電路(33)并聯(lián)連接，并且基于電阻器(331)的兩端的電位之間的電位差檢測(cè)單元電池(10)是否實(shí)現(xiàn)了滿充電狀態(tài)。由于電池控制器(32)響應(yīng)于實(shí)現(xiàn)了滿充電狀態(tài)而降低電池充電器(2)所使用的充電電力，因此能夠在防止各個(gè)單元電池(10)被過(guò)充電的情況下確保了全面對(duì)二次電池模塊(1)充電。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102804544SQ20108002604
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者森田剛, 加世堂康平, 星野典子, 河田鲇華, 川瀨篤史 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社