二次电池充放电控制电路和传感无线终端制造技术

一种二次电池充放电控制电路和传感无线终端，能在由二次电池驱动的传感器节点中实现低消耗电力，且通过省略安装在传感器节点中的非必需的电路，使小型化成为可能。充放电控制电路和传感器节点的特征在于具有：监视电池电压的比较器、把上述比较器输出变换成中断信号的控制电路、仅在检测到上述中断信号时进行充放电控制的微型计算机、根据上述微型计算机的控制进行通断的开关；在上述电池电压大于等于第一规定电压时，通过切断上述开关可停止充电，在上述电池电压小于等于第二规定电压时，通过切断上述开关可停止放电；且充电时必需的电路安装在充电器侧。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及控制在小型的传感无线终端(以下称为传感器节点)等中使用的二次电池的充放电的充放电控制电路和传感器节点，特别是涉及能抑制并降低充放电控制中的电力消耗的充放电控制电路。
技术介绍
根据本专利技术的传感器网络是指在周围环境中配置多个传感器节点、分别形成无线网络、以取得各种各样的信息的系统。传感器节点搭载有用来获取温度和湿度、压力等信息的传感器，将取得的信息通过无线通信传送至其它传感器节点或基地站。基地站通过LAN等通信网，与将取得的信息储存起来的服务器和监视信息的管理中心等连接起来。例如办公室或工厂内，通过配置搭载了温度传感器的传感器节点，能进行获得室温的分布的空调控制等。另外，通过在传感器网络中搭载脉搏传感器，能测量人的脉搏，从而即使相隔很远也能管理健康状况等。这样，由于在空间上设置多个传感器节点的情况很多，需要在该电源供应设备中使用电池。为了获得运用传感器网络系统的便利，希望电池寿命长并且电池的更换以及充电的频率低。为了延长电池寿命，考虑使传感器节点以一定间隔启动，并在此以外的时间进行切断电路元件的电源并使处于备用状态的间歇性动作。在电池中使用一次电池时，必须进行电池更换，从而使传感器网络系统的运用成本变高。而另一方面，在使用二次电池时，当电池容量降低时，必须进行充电，由于能反复使用，比起使用一次电池时能降低运用成本。在传感器节点中使用二次电池时，必须将电路中所消耗的电力限制到最低，从而延长电池的寿命，并能使用户很容易地获知电池更换的时间。二次电池的种类有在便携式AV设备等中使用的镍氢二次电池、无线电话等中使用的碱性二次电池、便携式电话和个人笔记本电脑等中使用的锂离子二次电池、汽车中使用的铅蓄电池等。以往，在便携式电话和个人笔记本电脑中主要使用镍氢二次电池，近年来，由于设备电力消耗的增加以及大容量化的要求，在便携式设备中主要采用锂离子二次电池。锂离子二次电池与镍氢二次电池相比较，存在以下等优点单元电池的额定电压高，重量能量密度高，由于反复的浅放电不会引起放电容量的暂时降低(记忆效应)，自放电少，充电时几乎不产生热量等。另外，在二次电池的充电中，锂离子二次电池由于在满充电的附近没有电压峰，伴随着充电电池电压持续上升，一旦电池电压超过一定电压，将导致电池特性的劣化和安全性的降低。因此，锂离子二次电池采用恒流—恒压充电(以下称为CCCV充电)，通过设定充电的电压上限，电池电压达到上限电压值之前进行恒流充电，在到达上限电压后开始切换为恒压充电的方式进行充电。(参照非专利文献1)如上述那样，作为使用二次电池的无线信息终端的代表，便携式电话已公知。便携式电话的二次电池组中搭载充放电控制专用的微型计算机，通过使用计时器以一定时间间隔使用放电控制专用的微型计算机启动，将电池电压通过A/D转换器进行数字转换，通过充放电控制专用的微型计算机进行与设定电压比较的充放电控制。另外，充放电控制用的微型计算机和无线通信以及声音处理用的本体侧微型计算机串行总线连接，将电池剩余量等数据通知本体侧微型计算机并显示出来。此时本体侧微型计算机若为待机状态，则通过中断信号转换成工作模式，并进行电池剩余量的显示和电池更换的通知等。(参照专利文献1)此外，便携式设备特别是个人笔记本电脑中以二次电池的充放电管理系统的标准化为目的，被称为智能化电池系统的标准。该标准是将交换二次电池的充放电管理系统和二次电池侧以及本体侧的数据的通讯协议、数据的种类等标准化的标准，通过含有电池组的充放电管理系统的开发时间的缩短和电路构成部件的批量生产效果，降低成本。日本专利申请特开平11-234919号公报[非专利文献1]“晶体管技术”，2002年7月号，“锂离子电池组的实用知识”，CQ出版社
技术实现思路
上述现有技术的充放电控制电路，电压监视中使用消耗电力比较大的A/D转换器，将数字变换后的二次电池的电压值与设定值进行比较，进行微型计算机充放电控制。此外，在终端搭载充电电路与放电电路这二者的控制电路，在电池单独动作时，终端存在非必需的充电控制电路，消耗剩余的电力或缩短电池寿命。在电压监视中使用A/D转换器的现有技术中，即使在二次电池的电压由于在大于等于放电停止电压到小于等于充电停止电压之间而不必进行充放电控制时，为了使A/D转换器、充放电控制电路以及微型计算机动作，消耗的电力仍然很大。这样，现有技术中的充放电控制电路，不适用于必须延长电池寿命的传感器节点。因此，本专利技术的目的是提供一种充放电控制电路以低消耗电力动作、使传感器节点的实装面积小，并且容易对用户进行充电通知的充放电控制电路和传感器节点。下面示出本专利技术代表性的手段。即，根据本专利技术的充放电控制电路和传感器节点的特征在于具有监视电池电压的比较器、将上述比较器的输出变换为中断信号的控制电路、以及在检测到了上述中断信号时进行充放电控制的微型计算机、根据上述微型计算机的控制而进行通断的开关；且在上述电池电压大于等于第一规定电压时，可通过切断上述开关而停止充电，在上述电池电压小于等于第二规定电压时，可通过切断上述开关停止放电。在这种情况下，在上述充放电控制电路中，在只有未连接充电器的电池工作时，由于检测上述第一规定电压的比较器和停止上述充电的开关成为非必需的电路，优选地，安装在充电器一侧。另外，在小于等于上述第二规定电压时，优选地，通过无线通信通知基地站必须充电。根据本专利技术，可使充放电控制电路低消耗电力工作，能延长电池寿命。另外，在只有电池工作时不需要的充电控制电路和充电停止开关安装在充电器一侧，能提供减少安装面积的充放电控制电路和传感器节点。而且，能通过无线通信通知基地站必须充电，用户能容易地实施维护。附图说明图1是表示根据本专利技术的充放电控制电路和传感器节点的实施例1的结构的方框图。图2是表示实施例1的放电停止开关以及充电停止开关的结构的电路图，图2A是表示放电停止开关的结构的电路图，图2B是表示充电停止开关的结构的电路图。图3是表示实施例1的电压监视中断电路结构的电路图。图4是表示实施例1的充电控制电路的结构的方框图。图5是表示实施实施例1的恒流恒压充电时的电路动作的波形图。图6是表示在实施例1的过放电中的电路动作的波形图。图7是说明实施例1的CPU动作状态的表。图8是说明实施例1的处理流程的流程图。图9是表示在实施例1的放电控制以及过放电待机状态中的消耗的电流的波形图。图10是表示根据本专利技术的充放电控制电路和传感器节点的实施例2的结构的方框图。图11是表示实施例2的电压监视中断电路的结构的电路图。图12是表示根据本专利技术的充放电控制电路和传感器节点的实施例3的结构的方框图。图13是表示实施例3的放电停止开关、充电停止开关、调节器REG、二次电池的结构的电路图，图13A是说明没有整流二极管时的电路图，图13B是说明存在整流二极管时的电路图。图14是表示实施例3的电压监视中断电路的结构的电路图。图15是表示根据本专利技术的微型计算机控制电路基板、充放电控制基板、二次电池以层叠结构形成时的结构图。图16是表示根据本专利技术的非接触充电的结构图。图17是表示根据本专利技术的传感器节点和充电器的结构的图。符号说明BS无线基地站；WAN通信网；SV服务器、CT管理中心；MCU2无线基地站控制部；HAZ显示器；STR存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池控制装置，是与二次电池连接的二次电池控制装置，其特征在于具有：切断上述二次电池的放电电流的放电停止开关；产生作为上述二次电池的放电停止电压的第一规定电压的第一规定电压产生电路；输出上述第一规定电压与上述二次电池的电压的比较结果的电压监视电路；以及基于来自上述电压监视电路的输出控制上述放电停止开关的中央处理装置，上述电压监视电路具有：在上述二次电池的电压小于等于上述第一规定电压时，作为上述比较结果向上述中央处理装置输出表示上述放电停止开关的控制要求的中断信号的中断产生电路。

【技术特征摘要】
JP 2004-9-29 2004-2830301.一种二次电池控制装置，是与二次电池连接的二次电池控制装置，其特征在于具有切断上述二次电池的放电电流的放电停止开关；产生作为上述二次电池的放电停止电压的第一规定电压的第一规定电压产生电路；输出上述第一规定电压与上述二次电池的电压的比较结果的电压监视电路；以及基于来自上述电压监视电路的输出控制上述放电停止开关的中央处理装置，上述电压监视电路具有在上述二次电池的电压小于等于上述第一规定电压时，作为上述比较结果向上述中央处理装置输出表示上述放电停止开关的控制要求的中断信号的中断产生电路。2.如权利要求1所述的二次电池控制装置，其特征在于在上述二次电池与充电器连接时，在上述二次电池的电压大于等于作为上述二次电池的充电停止电压的第二规定电压时，上述电压监视电路从上述中断产生电路向上述中央处理装置输出表示上述放电停止开关的控制要求的中断信号，上述中央处理装置进行将流向二次电池的充电电流切断的控制。3.如权利要求2所述的二次电池控制装置，其特征在于上述二次电池的电压变为大于等于作为上述二次电池的充电停止电压的第二规定电压这一情况由充电控制部检测，该充电控制部包括产生作为上述二次电池的充电停止电压的第二规定电压的第二规定电压产生电路、以及将上述第二规定电压和上述二次电池的电压的比较结果输出的充电停止电压监视电路。4.如权利要求3所述的二次电池控制装置，其特征在于在充电器侧具有切断流向上述二次电池的充电电流的充电停止开关和上述充电控制部。5.如权利要求1所述的二次电池控制装置，其特征在于还具有检测上述二次电池的过电流的过电流检测装置，且在检测到上述过电流时切断上述放电停止开关。6.如权利要求1所述的二次电池控制装置，其特征在于上述中央处理装置进行传感控制、无线通信控制和充放电控制。7.如权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：绪方祐次，山下春造，志村隆则，爱木清，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]