專利名稱：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 在電動工具中，考慮到便攜性和可用性而使用蓄電池。近年來，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，即，當(dāng)與鎳鎘或鎳氫 電池相比時，對于過充電或過放電具有低容差。由于這個原因，對于包括電池組件(其中多個鋰離子電池被串聯(lián)并且被接納在一 個殼體內(nèi))的電池組，為了使每個鋰離子電池不被過充電或者過放電，已經(jīng)采用了各種裝置。圖6說明了在日本專利申請公開No. 2007-143284中公開的常規(guī)電池組1和充電 器2的示意性電路配置。參照圖6，下面將對該常規(guī)示例進行示意性描述。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(例如4個)蓄電池4々、48、4(、40;—對電源端子53和5b，分別地連接到電 池組件4的正端子和負端子；第一控制電路7，用于單獨地檢測蓄電池4A到4D上的電壓Vl 至IJ V4，并且當(dāng)所檢測的電壓Vl到V4中的至少一個超過了第一預(yù)定值Vthl (例如，4. 2V)時， 向充電器2輸出充電控制信號；以及第二控制電路8，用于當(dāng)電壓Vl到V4中的至少一個小 于第二預(yù)定值Vth2(例如，2. 0V,比第一預(yù)定值Vthl低)時，輸出放電停止信號。此外，電池組1包括信號端子13b、13d，用于分別地輸出充電控制信號和放電停 止信號；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；保護元件6，用于斷開/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 動路徑；以及第三控制電路9，用于單獨地檢測蓄電池4A到4D上的電壓Vl到V4，并且當(dāng)電 壓Vl到V4中的至少一個比第三預(yù)定值Vth3(例如，4. 5V，比第一預(yù)定值Vthl高)高時，通 過操作保護元件6來斷開充電電流的流動路徑。這里，鋰離子電池被用作蓄電池4A到4D。保護元件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以斷開該電流的流動路徑。信號端子13b、13d包括在信令連接器13中提供的 多個(例如，在附圖中為6個)信號端子13a到13f內(nèi)。這里，信號端子13a連接到地，信號 端子13c經(jīng)由用于檢測電池組件4的溫度的溫度測量元件(熱敏電阻器)Th來連接到地。信號端子13f也經(jīng)由識別電阻器元件Rx連接到地，并且信號端子13e連接到第二 控制電路8。“識別電阻器元件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和電動工具3可以通過讀取電阻來獲得與 電池組件4有關(guān)的信息。第一控制電路7包括第一檢測器7a，所述第一檢測器7a將第一預(yù)定值Vthl與分 別的蓄電池上的電壓Vl到V4進行比較，所述電壓Vl到V4是通過測量蓄電池4A到4D的 正電極的電勢而檢測得的，并且當(dāng)電壓Vl到V4中的至少一個超過第一預(yù)定值Vthl時，輸出高(H)電平信號(即，開路集電極類型輸出的高態(tài)有效信號)。第一控制電路7還包括信 號轉(zhuǎn)換電路7b，所述信號轉(zhuǎn)換電路7b將從第一檢測器7a輸出的高電平信號轉(zhuǎn)換為充電控 制信號。當(dāng)電池組1既沒有安裝在充電器2中也沒有安裝在電動工具中(后文中，這種狀 態(tài)被稱為“空閑狀態(tài)”)時，第一檢測器7a從電池組4供電并且保持在待機模式。由于這 個原因，第一檢測器7a由電流消耗非常小(例如在待機模式時大約為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或電動工具中時，向信號轉(zhuǎn)換電路7b供應(yīng)電源電壓 VDD以進行操作。信號轉(zhuǎn)換電路7b包括開關(guān)元件Q6，其基于從第一檢測器7a輸出的信號 來打開/關(guān)閉；以及齊納二極管ZD6，其與開關(guān)元件Q6并聯(lián)地連接到電源電壓VDD。當(dāng)從第 一檢測器7a輸出的信號是低(L)電平時，開關(guān)元件Q6關(guān)閉，并且高電平充電控制信號(電 源電壓VDD)被輸出到信號端子13b。此外，當(dāng)從第一檢測器7a輸出的信號為高電平時，開 關(guān)元件Q6打開，并且低電平充電控制信號輸出到信號端子13b。此外，提供齊納二極管ZD6來保護開關(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包括第二檢測器8a、信號轉(zhuǎn)換電路8b、延遲電路8c、驅(qū)動電路8d 以及電源控制電路8e。第二檢測器8a通過測量分別的蓄電池4A到4D的正電極的電勢來 檢測分別的蓄電池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進行比 較，并且當(dāng)電壓VI到V4中的至少一個比第二預(yù)定值Vth2低時，輸出低電平信號(即，開路 集電極類型輸出的低態(tài)有效信號)。信號轉(zhuǎn)換電路8b將從第二檢測器8a輸出的低電平信號轉(zhuǎn)換為放電停止信號。信 號轉(zhuǎn)換電路8b包括開關(guān)元件Q5，其基于從第二檢測器8a輸出的信號來打開/關(guān)閉；以及 齊納二極管ZD5，其與開關(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或電動工具3中時，信號轉(zhuǎn)換電路8b從電源電壓VDD供電。因此，當(dāng)從第二檢測器 8a輸出的信號為高電平時，開關(guān)元件Q5打開，并且低電平放電停止信號被輸出到信號端子 13d，而當(dāng)從第二檢測器8a輸出的信號為低電平時，開關(guān)元件Q5關(guān)閉，并且高電平放電停止 信號(電源電壓VDD)被輸出到信號端子13d。此外，提供齊納二極管ZD5以保護開關(guān)元件Q5免受噪聲和反向耐受電壓的影響。 延遲電路8c通過包括電阻器R18和電容器C9來作為集成電路工作，并且延長從第二檢測 器8a輸出的信號中的上升時間周期。電源控制電路8e還控制從電池組件4到第二檢測器 8a的電力供應(yīng)。此外，當(dāng)電池組1安裝在充電器2或電動工具3中時，響應(yīng)于從充電器2或 電動工具輸入的控制信號，驅(qū)動電路8d驅(qū)動電源控制電路8e。第三控制電路9包括第三檢測器9a，當(dāng)電壓VI到V4中的至少一個超過第三預(yù) 定值Vth3時，所述第三檢測器9a輸出高電平信號(CMOS輸出的高態(tài)有效信號)；以及保護 元件驅(qū)動電路9b，用于當(dāng)從第三檢測器9a輸出高電平信號時，通過使得電流流過保護元件 6的加熱電阻器6a來熔化并分斷熔斷元件6b。更具體來說，第三檢測器9a通過測量在蓄電池4A到4D的正端子處的電勢來檢測 分別的蓄電池4A到4D上的電壓VI到V4，并且將所檢測的電壓VI到V4與第三預(yù)定值Vth3 進行比較。類似于第一檢測器7a，第三檢測器9a也從電池組件4供電，并且在空閑狀態(tài)期 間保持在待機模式。因此，第三檢測器9a由在待機模式消耗極小電流(例如，大約1微安)的IC構(gòu)成。保護元件驅(qū)動電路9b包括電阻器R26以及開關(guān)元件Q7。當(dāng)從第三檢測器9a輸出 高電平信號時，開關(guān)元件Q7打開，并且電流流入保護元件6的加熱電阻器6a。在電池組1中，信號端子13a的地與連接到電池組件4的負端子的電源端子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之間存在連接錯誤，也可以防止過度的放電或者充電電流流過。同時，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，其通過調(diào)整電源電路21的輸出來 控制充電。信令連接器14具有信號端子14a到14f，其分別地連接到電池組1的信令連接器 13的信號端子13a到13f。此外，信號端子14a連接到地，并且通過電阻器28和29將信號 端子14d和14f上拉到充電控制電路19的電源電壓VDD。接下來，將解釋當(dāng)電池組1安裝在充電器2中時的充電操作。當(dāng)電池組1安裝在 充電器2中時，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，信號端子14c和14f的電壓從電源電壓VDD改變到通過 上拉電阻器28和29、溫度測量元件(熱敏電阻器)Th以及識別電阻器元件Rx對電源電壓 VDD分壓的電壓。充電控制電路19通過檢測到信號端子14c、14f的電壓中的改變而自動地 檢測到電池組1的安裝，并且開始充電。一旦開始充電，充電控制電路19向信號端子14e施加控制信號VD，以操作第二控 制電路8。同時，充電控制電路19從信號端子14f的電壓讀取與電池組1有關(guān)的信息，并且 還從信號端子14c讀取通過使用溫度測量元件Th檢測的電池組件4的溫度。當(dāng)電池組件 4的溫度在某個范圍內(nèi)并且輸入到信號端子14b的充電控制信號為高電平時(每個蓄電池 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—保護元件6—電池組件4—電源端子5b)中 供應(yīng)電流，由此對電池組件4充電。當(dāng)蓄電池4A到4D上的電壓中的一個超過第一預(yù)定值Vthl并且輸入到信號端子 14b的充電控制信號變?yōu)榈碗娖綍r，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?。只要充電控制信號從高電平改變到低電平，充電控制電?9 就逐步減小充電電流。當(dāng)充電電流下降到閾值以下時，充電控制電路19通過停止電源電路 21來完成充電，并且停止向信號端子14e施加控制信號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，信號端子14c、14f的電壓增加到電源電壓VDD， 這被充電控制電路19檢測到。因為信令連接器14的信號端子14c、14f通過電阻器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僅可以通過停止向信號端子 14e施加控制信號VD來檢測。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 有被施加到額外提供的信號端子上，就需要施加控制信號VD。在上述常規(guī)示例中，針對充電執(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超過了第一控制電路7中的第一預(yù)定值Vthl時，如上所述，第一控制電路 7通過將充電控制信號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 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，通過使用溫度測量元件Th來檢測蓄電池4A到4D的溫度，當(dāng)所檢測的溫度 超過某個值(70°C)時，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)該電壓超過了某個值(17. 5V)時，停止充電。第四，當(dāng)蓄電池4A到 4D上的電壓中的至少一個超過第三預(yù)定值(4. 5V)時，第三控制電路9操作保護元件6以分 斷(熔開)充電電流路徑。在日本專利申請公開H10-12283中公開了作為另一個常規(guī)示例的電池組。根據(jù)上 述另一個常規(guī)示例的電池組通過使用溫度傳感器來檢測一組電池(電池組件)的溫度。這 種電池組基于由電壓測量電路所測量的每個電池電壓、電流測量電路所測量的充電/放電 電流，以及溫度傳感器所檢測的溫度，來確定每個電池的內(nèi)部電壓。該電池組還基于每個內(nèi) 部電壓來檢測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)，那么這會負面地影響電池的壽命。特別地，當(dāng)電池溫度超過了恰當(dāng)?shù)姆秶?時，除非充電電壓的上限降低，否則會出現(xiàn)電池的壽命顯著變短的問題。所以，為了防止電池的壽命縮短，同時容量保持盡可能的高，需要根據(jù)電池溫度來 將充電電壓調(diào)整到恰當(dāng)?shù)碾娖?。在這方面，當(dāng)由溫度測量元件檢測的蓄電池的溫度超過了 之前常規(guī)示例中的閾值時，充電器2停止充電。在后一種情況中，基于電池的溫度來糾正電 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連接到所述充電器來 充電的電池組，所述電池組包括電池組件，其包括串聯(lián)的多個蓄電池；一對電源端子，分 別連接到所述電池組件的負電極和正電極；控制電路，適于單獨地檢測分別的蓄電池上的 電壓，并且當(dāng)所檢測的電壓超過預(yù)定值時，向所述充電器輸出充電控制信號；信號端子，適 于向所述充電器輸出所述充電控制信號；以及溫度測量元件，用于檢測所述電池組件的溫 度。在所述電池組中，所述控制電路基于所述溫度測量元件所檢測的溫度來改變要與所檢 測的電壓進行比較的所述預(yù)定值。利用上述配置，因為所述控制電路根據(jù)所述溫度測量元件所檢測的溫度來改變要 與所檢測的電壓進行比較的預(yù)定值，所以可以基于電池溫度來調(diào)整充電電壓，由此防止電 池壽命縮短，同時其容量保持盡可能的高。所述控制電路可以包括第一檢測電路，所述第一檢測電路適于單獨地檢測分別 的蓄電池上的電壓，并且當(dāng)所檢測的電壓超過第一預(yù)定值時，輸出充電控制信號；第二檢測 電路，所述第二檢測電路適于單獨地檢測分別的蓄電池上的電壓，并且當(dāng)所檢測的電壓超過不同于所述第一預(yù)定值的第二預(yù)定值時，輸出充電控制信號；以及選擇電路，所述選擇電 路適于根據(jù)比較的結(jié)果，將從所述第一檢測電路輸出的充電控制信號和從所述第二檢測電 路輸出的充電控制信號選擇性地輸出到所述充電器。此外，所述溫度測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 溫度測量元件被連接在耦合到所述充電器的一對溫度測量信號端子之間。此外所述一對溫 度測量信號端子中的一個可以連接到信號的地，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，并且所述溫度測量信號端子可以經(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，電源端子處的接觸電阻所引起的電壓降不影 響所述溫度測量元件所檢測的溫度，由此提高所述溫度測量元件的溫度檢測中的準確性。 此外，所述充電器可以操作所述溫度測量元件來測量溫度，因此，不需要在充電器側(cè)提供溫 度測量元件。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量的所述溫度測量元件的電 阻進行比較。所述控制電路還可以包括多個二極管，每個二極管具有連接到所述電池組件的地 的陽極，和連接到所述溫度測量信號端子的陰極。利用該結(jié)構(gòu)，即使在連接到所述電池組件的負電極側(cè)的電源端子中出現(xiàn)連接錯 誤，也可以防止反向電壓通過所述溫度測量信號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，同時其容量保持盡可能高。


結(jié)合附圖，根據(jù)實施例的以下描述，本發(fā)明的目的和特征將變得顯而易見，在附圖 中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實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間圖(a)；圖3說明了用于解釋電池組的操作的時間圖(b)；圖4呈現(xiàn)了用于解釋充電操作的時間圖(c)；圖5表示根據(jù)本發(fā)明的另一個實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。
具體實施例方式后文將參照形成其一部分的附圖來詳細描述本發(fā)明的實施例。根據(jù)本實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號，并且將省略對其的說明和描述。如在常規(guī)示例中描述的，控制電路7包括第一檢測器7a，用于通過確定4個蓄電 池4A到4D的正電極的電勢來檢測分別的蓄電池4A到4D上的電壓VI到V4，將所檢測的電壓VI到V4與第一預(yù)定值Vthl進行比較，并且當(dāng)所檢測的電壓中的至少一個超過第一預(yù)定 值時，輸出高電平；以及信號轉(zhuǎn)換電路7b，用于將從第一檢測器7a輸出的高電平信號轉(zhuǎn)換 為充電控制信號。由信號轉(zhuǎn)換電路7b轉(zhuǎn)換的充電控制信號經(jīng)由電池組1的信號端子13b 和充電器2的信號端子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進行的整個充電過程的充電特性曲線。在時間點 tl處，電池組1被安裝到充電器2中，并且在時間段T1內(nèi)(S卩，時間點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)過了時間段T1以后，從時間點t2開始，以恒 定電流II對電池組1充電。在恒定電流充電期間，經(jīng)由信號端子13b、14b將高電平充電控 制信號從電池組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)過時間段T2之后達到第一預(yù)定值Vthl時， 從第一控制電路7輸出的充電控制信號從高電平改變到低電平。在時間點t3，充電控制電 路19接收低電平充電控制信號，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，例如經(jīng)過了時間段T3后，充電完成。如圖1所示，第一檢測器7a包括第一檢測電路70，用于單獨地檢測分別的蓄電 池4A到4D上的電壓，并且當(dāng)所檢測的電壓超過第一預(yù)定值Vthl時，輸出高電平充電控制 信號；以及第二檢測電路71，用于單獨地檢測蓄電池4A到4D上的電壓，并且當(dāng)所檢測的電 壓超過不同于第一預(yù)定值Vthl的第二預(yù)定值Vthl’ ( < Vthl)時，輸出高電平充電控制信 號。第一檢測器7a還包括選擇電路72 (多路復(fù)用器)，所述選擇電路72基于通過溫度測量 元件Th檢測的溫度，將從第一檢測電路70輸出的充電控制信號和從第二檢測電路71輸出 的充電控制信號選擇性地輸出到充電器2。同時，溫度測量元件Th由電阻隨溫度上升而下降的負溫度熱敏電阻器構(gòu)成，并且 被連接在一對耦合到充電器2的信號端子13a和13c (后文中稱為“溫度測量信號端子”) 之間。此外，溫度測量信號端子13a經(jīng)由齊納二極管D3連接到信號的地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，溫度測量信號端子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 (開爾文雙臂)類型，其包括5個電阻器R100 到R104和溫度測量元件Th。電阻器R100的一端連接到在溫度測量信號端子13a和溫度測 量元件Th —端之間的連接點，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。電阻器R103的另一端連接到在比較器73的負端子和電阻器R102的 一端之間的連接點。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 接到溫度測量信號端子13c和溫度測量元件Th的另一端的連接點。此外，在電阻器R102和R104的連接點與信號的地Gs之間提供齊納二極管D1，其 陽極連接到地Gs。類似地，齊納二極管D2連接在比較器73的正端子和信號的地Gs之間， 齊納二極管D2的陽極連接到地Gs。因此，通過使用3個齊納二極管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與和溫度測量元件Th中的電壓降成比例的電壓(與 所檢測的溫度相對應(yīng)的電壓)進行比較，并且基于比較的結(jié)果來切換選擇電路72的選擇。 也就是說，當(dāng)比較器73的輸出信號是高電平時，選擇電路72選擇并輸出從第一檢測電路70 輸出的充電控制信號。另一方面，當(dāng)比較器73的輸出信號為低電平時，選擇電路72選擇并 輸出第二檢測電路71輸出的充電控制信號。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的負端子的參考電壓Vref對應(yīng) 于電阻器R103和R100上的電壓。接下來，將參考圖2和3來描述在對根據(jù)本實施例的電池組進行充電時的操作。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中的每一個上的電壓，(d)第一檢 測電路70的輸出，(e)第二檢測電路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，將參照圖2所示的時間圖來描述其中電池組件4的溫度(電池溫度)相對 低的情況。在充電期間，電池溫度逐漸地升高，因此溫度測量元件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 有降到參考電壓Vref以下(參見圖2中的(a))，并且比較器73的輸出保持為高電平(參 見圖2中的(b))。因此，選擇電路72選擇從第一檢測電路70輸出的信號，并且將其輸出到 信號轉(zhuǎn)換電路7b (參見圖2中的(d)和(f))。這里，第一檢測電路70輸出低電平信號，直到分別的蓄電池4A到4D上的電壓達 到第一預(yù)定值Vthl為止，當(dāng)分別的蓄電池4A到4D上的電壓達到第一預(yù)定值Vthl時，輸出 高電平信號(參見圖2中的(c)和(d))。也就是說，輸出高電平充電控制信號，直到分別的 蓄電池4A到4D上的電壓達到第一預(yù)定值Vthl為止，并且充電器2的充電控制電路19進 行恒定電流充電(參見圖2中的(g))。此外，當(dāng)分別的蓄電池4A到4D上的電壓達到第一 預(yù)定值Vthl時，第一檢測電路70輸出高電平信號(參見圖2中的(d))，由此，從控制電路 7輸出的充電控制信號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，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通過執(zhí)行多步恒定電流充電來完成充電(參見圖2中 的(g))。接下來，將參照圖3中所示的時間圖來描述其中電池溫度相對高的情況。當(dāng)環(huán)境溫度與室溫相比足夠高時，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(參見圖3中的(a))，并且其輸出從高電 平改變到低電平(參見圖3中的(b))。因此，當(dāng)比較器73的輸出信號為高電平時，選擇電 路72選擇從第一檢測電路70輸出的信號，當(dāng)比較器73的輸出信號變?yōu)榈碗娖綍r，選擇電 路72選擇從第二檢測電路71輸出的信號，并且將其輸出到信號轉(zhuǎn)換電路7b (參見圖3中 得(d)-(f))。也就是說，第二檢測電路71輸出低電平信號，直到分別的蓄電池4A到4D上的電 壓達到第二預(yù)定值Vthl’為止，并且當(dāng)分別的蓄電池4A到4D上的電壓超過第二預(yù)定值CN 101872988 A
Vthl’時，第二檢測電路71輸出高電平信號(參見圖3中的(e))。因此，高電平充電控制 信號被輸出，直到分別的蓄電池4A到4D上的電壓達到第二預(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(參見圖3中的(g))。此外，當(dāng)蓄電池4A到4D上的電壓超過了第二預(yù)定值Vthl’時，第二檢測電路71 的輸出變?yōu)楦唠娖?參見圖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(參見圖3中的(b))，從控制電路7輸出的充電控制信號變?yōu)榈碗娖健Ｒ虼?，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(參見圖3中的(g))。如上所述，與其中電池溫度相對低的情況相比，當(dāng)電池溫度相對高時，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的電壓較低。所以，可以防止過充 電引起的壽命縮短。此外，進行控制，所述控制使得當(dāng)電池溫度相對低時充電電壓較高。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)明的實施例，因為控制電路7基于由溫度檢測元件Th檢測的溫度來改變 要與從蓄電池4A到4D所檢測的電壓進行比較的預(yù)定值，所以可以根據(jù)電池溫度來調(diào)整充 電電壓。因此，可以防止電池壽命的縮短，同時蓄電池4A到4D的容量保持盡可能的高。在本發(fā)明中，控制電路7不直接獲得溫度測量元件Th中的電壓降，而是通過使用 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，信號端子13c和13f)的接觸電阻引起的電壓降不影響溫度測量元件Th的檢測的 溫度，由此提高溫度測量元件Th的溫度檢測中的準確性。此外，即使在充電器2側(cè)，也可以 經(jīng)由溫度測量信號端子14a和14c來通過使用溫度測量元件Th檢測溫度，由此消除了在充 電器2中提供溫度測量元件的需要。同時，如果由于連接錯誤等使得在負電側(cè)(地側(cè))的電源端子5b和17b變?yōu)閿嚅_， 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)電勢差。該電勢差對應(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)由溫度測量元件Th施加到第一檢測器7a。但是，根據(jù)本實施例，因為在溫度測量元件Th的兩端和信號的地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器7a。可替代地，如圖5所示，可以在信號端子13f和13c之間提供溫度測量元件，并且 可以在充電器2中的信號端子14a和14c之間提供電阻器R28。雖然已經(jīng)參照實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連接到所述充電器來充電的電池組，包括電池組件，其包括串聯(lián)的多個蓄電池；一對電源端子，分別連接到所述電池組件的負電極和正電極；控制電路，適于單獨地檢測分別的蓄電池上的電壓，并且當(dāng)所檢測的電壓超過預(yù)定值時，向所述充電器輸出充電控制信號；信號端子，適于向所述充電器輸出所述充電控制信號；以及溫度測量元件，用于檢測所述電池組件的溫度，其中，所述控制電路基于所述溫度測量元件所檢測的溫度來改變要與所檢測的電壓進行比較的所述預(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電路，所述第一 檢測電路適于單獨地檢測分別的蓄電池上的電壓，并且當(dāng)所檢測的電壓超過第一預(yù)定值 時，輸出充電控制信號；第二檢測電路，所述第二檢測電路適于單獨地檢測分別的蓄電池上 的電壓，并且當(dāng)所檢測的電壓超過不同于所述第一預(yù)定值的第二預(yù)定值時，輸出充電控制 信號；以及選擇電路，所述選擇電路適于根據(jù)比較的結(jié)果，將從所述第一檢測電路輸出的充 電控制信號和從所述第二檢測電路輸出的充電控制信號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，并且所述溫度測量元件被連接在耦合到所述充電器的一對溫度測量信號端 子之間；所述一對溫度測量信號端子中的一個連接到信號的地，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，并且所述溫度測量信號端子經(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 測量的所述溫度測量元件的電阻進行比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項所述的電池組，其中，所述控制電路還包括多個二極 管，每個二極管具有連接到所述電池組件的地的陽極，和連接到所述溫度測量信號端子的 陰極。
全文摘要
可拆卸地連接到充電器并且通過連接到所述充電器來充電的電池組包括電池組件，其包括串聯(lián)的多個蓄電池；一對電源端子，分別連接到所述電池組件的負電極和正電極；控制電路，適于單獨地檢測分別的蓄電池上的電壓，并且當(dāng)所檢測的電壓超過預(yù)定值時，向所述充電器輸出充電控制信號；信號端子，適于向所述充電器輸出所述充電控制信號；以及溫度測量元件，用于檢測所述電池組件的溫度。此外，所述控制電路基于所述溫度測量元件所檢測的溫度來改變要與所檢測的電壓進行比較的所述預(yù)定值。
文檔編號H02J7/00GK101872988SQ201010168230
公開日2010年10月27日 申請日期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 申請人:松下電工電動工具株式會社