过电压保护系统、电池组以及电子设备技术方案

提供一种可以提高充电器的设定电压，同时保证电芯电压不超过由阈值限制的值的过电压保护系统。电池组合（１４）由串联连接的多个电池电芯（１１～１３）构成。保护电压测定部（５１）测定各个电池电芯的电芯电压，运算部（６５）根据电芯电压计算电池组合的两端电压，将其作为测定电压进行输出。过电压设定部（６３）在任意一个电池电芯的电芯电压的值达到了阈值时，停止对电池组合充电。诊断电压测定部（７１）测定电池组合的两端电压，将其作为诊断电压进行输出。比较电路（６７）根据将测定电压的值和诊断电压的值进行比较后的结果，停止对电池组合充电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在串联连接的多个电池电芯的充电系统中采用的过电压保护 系统。
技术介绍
在作为便携式电子设备的一例的笔记本型个人计算机(以后称为笔记本PC)中，随着CPU的工作频率的高速化等，消耗功率不断增加，另一方面， 要求在移动的环境下长时间工作以及小型轻量化等。由此，笔记本PC配备的蓄电池很多时候采取准备多个由高能量密度的锂离子蓄电池构成的电池电芯， 通过串联连接以及并联连接对它们进行组合，然后将其收容在壳体中的电池组(Battery Pack)的形式。在对锂离子蓄电池进行充放电时，需要精密地控制充放电电流以及充放电 电压，特别是需要严密地进行恒定电压控制期间的充电电压的控制。因此，在 使用锂离子蓄电池的电池组中， 一般采用在电池组的内部设置MPU (微处理 器)，MPU在充电以及放电的过程中监视电池组内部的状态，向笔记本PC主 体发送信息，或者使保护电路动作的被称为聪明电池的构造。聪明电池是基于 美国英特尔(Intel)公司和美国金霸王(Duracell)公司所倡导的、被称为聪 明电池系统(Smart Battery System, SBS )的标准的电池装置。基于该标准的 电池组也^皮称为智能电池。在智能电池中，将MPU、电流测定电路、电压测定电路、剩余容量计算 电路和温度传感器等安装在电路基板上所得到的电路部分和多个电池电芯被 收容在一个壳体中，MPU可以经由数据线与笔记本PC主体的嵌入式控制器 进行通信。在智能电池中还设有过电压保护电路，在使用过程中电池电芯的电 压成为过电压时，使充电电路中设置的切断元件进行动作来停止充电。专利文献1在锂电池的电池组中配备第1保护功能部和第2保护功能部， 在第1保护功能部检测到4.3V的电芯电压时，使FET动作来停止充电，在第2保护功能部检测到4.5V的电芯电压时，使带有电阻的温度熔丝熔断来停止 充电。通过这样的电路结构，即使第l保护功能部存在异常，也会由第2保护 功能部进行后备来保证电池电芯不超过允许的最大电压。专利文献2公开了通 过阈值不同的多个判定电路使多个电池电芯的过电压检测多重化的过充电过 》文电一企测电3各。许最大电压，在电芯电压超过阈值时需要可靠地停止充电。另一方面，还需要 在充电器根据设定电压正常动作时不会发生误动作。在充电器的输出电压中存 在相对于设定电压的误差，而且还会由于环境温度的变化或漂移引起电芯电压 的变化，所以需要在充电器的设定电压和过电压保护电路的阈值之间设置一定 的余量。近年来，要求对于锂离子蓄电池的使用确保更高的安全性。因此，在相关 的业界团体等之间，进一步强化锂离子蓄电池的安全基准。具体地说，虽然目 前以把电芯电压的允许最大电压设为4.40V以下作为标准，但是希望将该允许 最大电压降低到4.25V,希望充电系统在进行充电的过程中电芯电压不超过该 允许最大电压。在串联连接3 4个锂离子蓄电池来构成电池组合(Battery Set)的情况下， 充电器在恒压控制期间进行动作，以使在电池组合两端施加的输出电压变为恒置如果电芯电压达到阈值则停止充电的过电压保护电路，并且还进行后备，以 便即使在该过电压保护电路无法正常动作时，电芯电压也不会超过允许最大电 压。专利文献1记载的现有的过电压保护电路，为了保证电芯电压不超过允许 最大电压，通过一同监视电芯电压的第1保护功能部和第2保护功能部将过电 压保护电路双重化，第1保护功能部使作为可逆元件的FET动作来停止充电，了使可逆元件先进行动作，将两者的阈值设定为不同的值。即，第2保护电路 与第l保护电路的结构相同，实现完善的后备功能。现象在电芯电压接近使可逆元件进行动作的阈值的状态时，在由于环境温度的急剧变化或过电压保护电路的漂移等原因导致暂时超过了阈值的情况下，通 过可逆元件使充电暂时停止，在确认安全后可以继续再次充电。设定为非可逆 元件后进行动作的原因在于，为了可靠地防止可能引起火灾的重大事故，在充 电电压超过了其阈值时完全停止使用该电池组。一般在笔记本PC中采用专利文献1的通过可逆元件和非可逆元件构成的双重化的过电压保护电路的结构。在这样的过电压保护电路中，为了在进行正常充电的期间不停止充电，需要使充电器的设定电压成为相对于使可逆元件进行动作的较低阈值进一步设置了余量的较低的值。但是，当降低充电器的设定电压时满充电容量减小或者达到满充电容量所需要的时间变长，所以并非理 相专利文献2中记载的判定电路，通过对判定电路进行双重化或三重化，即 使一个判定电路发生故障，也可以通过多数决定处理继续进行判定，各个判定 电路对于过充电具有3.75V、 4.0V、 4.25V这样的不同的阈值。因此，当没有 使充电器的设定电压成为比判定电路的最低阈值还低的值时，判定电路检测出 过充电所对应的异常。目前，在电池电芯的允许最大电压为4.40V时，即使考虑到整个充电系统 的误差也可以使充电器的设定电压为每个电池电芯4.20V,所以没有产生满充 电容量所对应的问题，但是在使允许最大电压下降到4.25V时，如果采用双重 化的过电压保护电路使充电器的设定电压降低作为其差的0.15V,则遭遇到满 充电容量降低这样的新问题。因此，需要通过与现有的双重化或三重化的过电 压保护方式不同的新的方式，保证电芯电压不会超过允许最大电压的过电压保 护系统。专利文献1特开2000-166107号公报专利文献2特开2005-323459号公报
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种提高充电器的设定电压，同时保证电芯 电压不会超过通过阔值限制的值的过电压保护系统。而且，本专利技术的目的在于过电压保护系统。而且，本专利技术的目的在于提供实现这样的过电压保护系统的 电池组、电子设备以及在这样的过电压保护系统中执行的过电压的防止方法。本专利技术涉及 一 种用于通过充电器对串联连接的多个电池电芯构成的电池 组合进行充电的过电压保护系统。保护电压测定部测定各电池电芯的电芯电 压，运算部根据各个电池电芯的电芯电压计算电池组合的两端电压，作为测定 电压进行输出。过电压设定部在任意一个电池电芯的电芯电压达到阈值时，输 出第l停止信号，停止对电池组合的充电。因此，只要包含保护电压测定部和 过电压设定部的过电压保护电路正常动作，任何一个电池电芯的电芯电压都不 会超过由阈值限制的值。在此，包含过电压保护电路动作的值相对于实际的电 芯电压的么、差，来决定由阈值限制的值。本专利技术的过电压保护系统，即使在保护电压测定部的动作发生故障的情况 下，电芯电压也不会超过由阈值限制的值。即，诊断电压测定部测定电池组合 的两端电压并作为诊断电压进行输出，比较部根据将测定电压的值与诊断电压 的值进行比较后的结果，如果存在异常则输出第2停止信号，来停止对电池组比较部可以根据将测定电压的值和诊断电压的值进行比较后的结果，输出停止 对电池组合充电的第2停止信号。如此，在本专利技术的过电压保护系统中，在系统进行动作的期间可以通过诊 断电压测定部和比较部来诊断保护电压测定部正在正常地进行动作，但诊断电 压测定部不直接实现过电压保护的功能。因此，为了保证电芯电压不超过由阈 值限制的值，仅设置包含过电压设定部和保护电压测定部的单一的过电压保护 电路即可，不需要准备两个不同的过电压保护电路来进行双本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过电压保护系统，其用于通过充电器对串联连接的多个电池电芯构成的电池组合进行充电，其特征在于，　具有：保护电压测定部，其测定各个电池电芯的电芯电压；　运算部，其根据各个电池电芯的电芯电压计算所述电池组合的两端电压，将其作为测定电压进行输出；　过电压设定部，其在任意一个所述电池电芯的电芯电压达到了阈值时，输出停止对所述电池组合进行充电的第１停止信号；　诊断电压测定部，其测定所述电池组合的两端电压，将其作为诊断电压进行输出；以及　比较部，其根据将所述测定电压的值和所述诊断电压的值进行比较后的结果，输出停止对所述电池组合进行充电的第２停止信号。

【技术特征摘要】
JP 2007-7-3 2007-1752211.一种过电压保护系统，其用于通过充电器对串联连接的多个电池电芯构成的电池组合进行充电，其特征在于，具有保护电压测定部，其测定各个电池电芯的电芯电压；运算部，其根据各个电池电芯的电芯电压计算所述电池组合的两端电压，将其作为测定电压进行输出；过电压设定部，其在任意一个所述电池电芯的电芯电压达到了阈值时，输出停止对所述电池组合进行充电的第1停止信号；诊断电压测定部，其测定所述电池组合的两端电压，将其作为诊断电压进行输出；以及比较部，其根据将所述测定电压的值和所述诊断电压的值进行比较后的结果，输出停止对所述电池组合进行充电的第2停止信号。2. 根据权利要求1所述的过电压保护系统，其特征在于，3. 根据权利要求1或2所述的过电压保护系统，其特征在于， 进一步在充电电路中具有恢复型切断元件和非恢复型切断元件，所述第1停止信号使所述恢复型切断元件动作，所述第2停止信号使所述非恢复型切断 元件动作。4. 根据权利要求1 3的任意一项所述的过电压保护系统，其特征在于， 所述比较部在开始对所述电池组合进行充电到充电结束的期间，比较所述设定电压的值和所述诊断电压的值，根据比较的结果输出停止对所述电池组合 进行充电的第2停止信号。5. 根据权利要求1 4的任意一项所述的过电压保护系统，其特征在于， 所述保护电压测定部和所述诊断电压测定部由相互独立的半导体装置构成。6. 根据权利要求1 5的任意一项所述的过电压保护系统，其特征在于， 使所述诊断电压测定部和所述电池电芯之间的配线以及所述保护电压测定部和所述电池电芯之间的配线成为其它系统。7. —种过电压保护系统，其用于通过充电器对串联连接的多个电池电芯 构成的电池组合进行充电，其特征在于，具有保护电压测定部，其测定各个电池电芯的电芯电压，将其作为测定 电压进4亍l叙出；过电压设定部，其在任意 一个所述电池电芯的测定电压的值达到了阈值 时，输出停止对所述电池组合进行充电的第l停止信号；诊断电压测定部，其测定各个电池电芯的电芯电压，将其作为诊断电压进 行输出；以及比较部，其根据将所述测定电压的值和所述诊断电压的值进行比较后的结 果，输出停止对所述电池组合进行充电的第2停止信号。8. —种过电压保护系统，其由电子设备和电池组构成，其特征在于， 所述电池组具有由串联连接的多个电池电芯构成的电池组合；保护电压测定部，其测定各个电池电芯的电芯电压；运算部，其根据各个电池电芯的电芯电压计算所述电池组合的两端电压，将其作为测定电压进行输出；过电压设定部，其在任意 一 个所...

【专利技术属性】
技术研发人员：织田大原重文，
申请(专利权)人：联想新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]