专利名称：蓄电池的充电系统以及充电方法
技术领域：
本发明涉及对在便携型电子设备中使用的蓄电池进行充电的系统，还涉及简化了针对具有处理器的电池组的充电器构造的充电系统。
背景技术：
在便携型电子设备中具有代表性的笔记本个人计算机(以后称为笔记本PC。)中使用的蓄电池，需要CPU工作频率的高速化、在移动(mobile)环境下的长时间动作及小型轻便化等，所以近年具有更高能量密度的锂离子蓄电池及镍氢蓄电池等正成为主流。在对这些蓄电池进行充、放电时需要精密地控制充放电电流以及充放电电压。因此，不是在外壳(case)内仅装备蓄电池的现有电池组，而是电池组自身具有微型计算机并一边通过与笔记本PC主体的通信来交换信息一边控制充电以及放电的、称为智能电池的电池装置的结构正广为应用。
智能电池是遵照被称为智能电池系统(SBSSmart Battery System)的标准的电池装置，该智能电池系统是由美国Intel公司以及Duracell公司所提倡的。SBS标准在1995年初次公开版本0.9，直到目前的版本1.1。在此之前其主要目的是，由笔记本PC的制造商来对各自独自开发的充放电的管理、剩余量的测定、以及与笔记本PC的通信方法等进行统一，控制电池组适合于自身化学组成的充放电，由此使笔记本PC的设计者从充放电控制中解放出来。遵照该标准的电池组还称为智能的电池。
智能电池，在作为进行充放电的蓄电池主体的蓄电池中，组合将CPU、电流测定电路、电压测定电路以及各种传感器等安装到基板上的电气电路部，通过数据电线与笔记本PC主体的嵌入式控制器进行通信。通过智能电池与笔记本PC主体的协作，例如可以根据充电容量的剩余量变更笔记本PC的耗电模式，或者在剩余量变少的情况下或在电池上产生某种异常的情况下，在显示器上显示警告，而且结束笔记本PC的动作。
依据关于非专利文献1的SBS充电装置的标准书的[4.2.Smart BatteryCharger Types]项目，在智能电池的充电装置中定义Level2以及Level3两个种类，而在Level2的充电装置中建立这样的关系，智能电池是主设备，充电装置是从属于该电池的副设备。此时，智能电池侧通过数据电线将关于充电所需的电流以及电压的信息发送到充电装置侧，充电装置根据该信息输出电流以及电压。Level3的充电装置中，除了与Level2同样的动作模式之外，还存在充电装置是主设备，智能电池是从属于该装置的副设备的动作模式。此时，充电装置侧向智能电池询问充电所需的电流以及电压，根据其应答输出电流以及电压。
此外，专利文献1公开了可以增大智能电池的容量并且延长寿命的充电控制方法。专利文献2公开了通过具有CPU的电池和充电器之间的通信来对充电进行适当地管理的技术。
特开2001-309568号公报[专利文献2]特开平11-215727号公报[非专利文献1]Smart Battery Charger Specification，version 1.1(SBS Forum，December 11，1998，http://www.sbs-forum.org/specs/sbc 110.pdf)发明内容如果针对安装了电池组的笔记本PC，由商用电源提供电力，则用笔记本PC内部的充电器也可以同时进行电池足的充电，之后也可以在移动环境中使用。长时间在移动环境中使用多个笔记本PC的用户的情况下，需要预先准备对预备的电池组进行充电。因此，需要多个外部充电器，导致其成本负担变大。
图7是表示现有的充电系统的基本结构图。图7(A)是现有的电池组10′安装到从商用电源接受电力的提供的笔记本PC主体100上的状态。AC适配器123用AC软线125与商用电源进行连接，将AC电压转换为规定的DC电压，通过DC电缆127对笔记本PC主体100提供电力。提供给笔记本PC主体100的电力使用在笔记本PC主体100的系统负载和电池组10′的充电中。图7(B)表示电池组10′安装在外部充电器50′上来进行充电的状态。在充电器50′上连接与连接到笔记本PC主体100的设备相同的AC适配器123。
图8是更加详细地表示图7(A)所示的现有电池组10′安装到笔记本PC主体100的状态图。电池组10′遵照于SBS标准。在电池组10′中除了蓄电池11之外还设置有MPU21、D-FET 17、C-FET19、电压调整器23、热敏电阻35、电流测定电路13、以及电压测定电路15等电子部件。电池组10′和笔记本PC主体100之间用+端子37、C端子39、D端子41、T端子43、以及—端子45的5个端子来进行连接。在电池组10′的内部由蓄电池11输出的电力，通过+端子37以及—端子45输出到笔记本PC主体100中。C端子39和D端子41分别连接到MPU21的时钟端子以及数据端子上，T端子与热敏电阻35连接。
MPU21是，根据经由电压调整器23得到的定电压来动作，在1个包装(package)中，且除了8～16位左右的CPU，还具有RAM、ROM、模拟输入输出、计时器、数字输入输出等的集成电路，可以单独执行与电池组10′的控制相关的程序。MPU21通过电流测定电路13以及电压测定电路15，始终监视从蓄电池11中输出的电流以及电压，关于蓄电池11的放电，控制D-FET17，关于充电，控制C-FET19。从MPU21，时钟线和数据线分别经由C端子39以及D端子41与笔记本PC主体100侧的嵌入式控制器115相通，由此可以进行MPU21与嵌入式控制器115之间的通信。
另外，配置在蓄电池11附近的热敏电阻35是对应温度电阻值发生变化的元件，通过笔记本PC主体100侧的负载电阻121与电压源Vcc连接，由此作为测温电路来工作。来自该热敏电阻35的输出，通过T端子43输入到嵌入式控制器115中。热敏电阻35，用于蓄电池温度的测定的同时，还用于嵌入式控制器115识别针对笔记本PC主体100连接了正常电池组10′。
笔记本PC主体100的电源管理功能以嵌入式控制器115为中心，由充电器117、控制线119、DC-DC转换器122、AC适配器123等构成。嵌入式控制器115是除了电源以外还控制构成笔记本PC主体100的多个硬件要素的集成电路。嵌入式控制器115，通过来自MPU21的通信而得到关于蓄电池11的当前电流值以及电压值的信息，根据该信息通过控制线119来控制内置于笔记本PC主体100中的充电器117，控制电池组10′的充电。
由AC适配器123以及电池组10′提供的电力，经由DC-DC转换器122提供到笔记本PC内的各部分。此外嵌入式控制器115与ISA总线113连接，由此通过PCI-ISA电桥(bridge)111、PCI总线109、CPU电桥107、FS总线103等，与CPU101、主存储器105以及构成笔记本PC100的其它硬件要素相互连接，并可以进行通信。此外，因为显示器、磁盘、光盘、键盘等构成笔记本PC100的多个硬盘要素是众所周知的，所以在图8中省略记述。
图9是更加详细地表示图7(B)所示的电池组10′安装到外部充电器50′的状态图。电池组10′内部与连接到图8所示的笔记本PC主体100的电池组10′的结构相同。充电器50′由MPU116、开关(SW)129、电压调整器51、电流调整器53等构成。MPU116在电池组10′的充电中发挥相当于笔记本PC主体100中的嵌入式控制器115的作用。MPU116通过来自MPU21的通信得到蓄电池11的当前电流以及电压等充电信息，根据该信息控制开关(SW)129以及电压调整器51、电流调整器53，由此进行与笔记本PC主体100同样的充电控制。
现有的外部充电器50′可以与内置在笔记本PC主体100中的充电器117同样地进行电池组10′的充电控制。可是这样的外部充电器50′由于使用MPU116而成本高，所以需要简化其构造并降低成本。
本发明的目的是提供一种可简化外部充电器的构造以能廉价制造的、由电池组以及外部充电器组成的充电系统。本发明的目的是还提供构成这样的充电系统的电池组以及外部充电器、以及这样的充电方法。
本发明的原理是在由电池组和外部充电器组成的充电系统中，从各自重复安装的处理器之中，排除外部充电器的处理器来使结构简化。将现有外部充电器所承担的功能转移给电池组的处理器，因此可以与现有技术同样地进行精密的充电控制。如果在电池组与笔记本PC等电子设备主体连接时进行与现有的电池组完全相同的动作，则不需要改造笔记本PC，因为非常方便。因此，可以通过在外部充电器中具备识别电路，来识别电池组与外部充电器和电子设备主体中的哪一个连接。在电池组与外部充电器相连时，电池组侧的处理器进行充电的控制。
在很多情况下，因为以定电压定电流控制方式来进行电池组的充电，所以在充电的控制中充电器所需的参数是充电电压值以及充电电流值。因此，外部充电器，作为充电调整器具备电压调整器以及电流调整器，接收在电池组中设定的充电电压值以及充电电流值，并将该电压值以及电流值提供给电池组，由此来进行充电。
在电池组与电子设备主体连接的情况下，在电池组中具备用于在电池组侧的处理器与电子设备主体侧的嵌入式控制器之间进行的充电信息的通信的数据线以及时钟线，这些线还使用在与现有的外部充电器之间的充电信息的通信。当电池组的处理器向外部充电器的电压调整器以及电流调整器发送参数来控制动作时，不需要在充电信息的传输中使用数据线以及时钟线。因此，可以通过在将充电参数传输到外部充电器时使用这些线来减少电池组的改造。
另外，在电池组内部具备利用了热敏电阻的测温电路，使电子设备主体侧的嵌入式控制器及外部充电器的MPU可以掌握电池组内部的温度。在本发明的充电系统中形成利用了该测温电路的识别电路。
在连接电子设备主体的测温电路的端子上，连接有与电压源相连的负载电阻。因此，与外部充电器相同，将与电压源连接的负载电阻连接到电池组的测温电路中，并且将该负载电阻的电阻值设为与电子设备主体不同的值，由此，可以通过输入到MPU的电压值的差异来识别电池组与外部充电器和电子设备主体中的哪一个连接。
在电池组内部具有设定充电电压值以及充电电流值的参数设定单元，此外还具备切换开关，该切换开关可切换上述的数据线以及时钟线和来自参数设定单元的信号。由此，在电池组与电子设备主体连接的情况下可以将来自处理器的充电信息发送到电子设备主体中，在电池组与外部充电器连接的情况下可以将与充电参数的设定相关的信号发送到外部充电器中。
在现有的电池组中，除了充电容量减少的情况、以及在内部发生了异常的情况等，控制电力的输入输出的充电开关始终处于ON状态。即使充电开关始终是ON，在连接了电池组时也可以在外部充电器正确地设定了电池组的充电电压值以及充电电流值之后将其输出置为ON，所以不会有在电池组中施加异常充电电压的危险。本发明的外部充电器，由于简化了构造，所以连接将充电开关设定为ON的电池组时，有在电池组中施加异常充电电压的危险。为了对其进行防范，在本发明中，在MPU识别到电池组与外部充电器和电子设备主体的任何一个都没有连接时，将电池组的充电开关置为OFF来使无法从外部针对蓄电池施加电压。在电池组与外部充电器连接时，首先将充电参数从电池组发送到外部充电器中，在正确地设定了充电参数之后将充电开关置为ON并开始充电。在充电结束时，可以将该开关置为OFF来结束充电。由此，不需要在外部充电器侧设置同样的开关，对简化外部充电器的构造作出了贡献。
电池组可以利用遵照于SBS标准的电池，但是并非仅限定在遵照于该规格的电池。另外，外部充电器含有与交流电源连接的变压器，由此即使不另行准备AC适配器也可以直接与商用电源连接来进行使用。
本发明可以作为具有如上所述特征的充电系统、或者构成充电系统的电池组、外部充电器、以及充电方法来掌握。
根据本发明，可以提供一种可简化外部充电器的构造以能廉价制造的、由电池组以及外部充电器组成的充电系统。并且可以提供构成充电系统的电池组、外部充电器以及充电方法。
图1是表示适用本实施方式的充电系统的结构图。
图2是表示将适用本实施方式的电池组安装到笔记本PC主体中的状态图。
图3是表示将适用本实施方式的电池组安装到外部充电器中的状态图。
图4是表示在适用本实施方式的外部充电器中确定以及控制充电电压值以及充电电流值的方法的图。
图5是表示在适用本实施方式的电池组中MPU执行的程序动作的流程图。
图6是表示对适用本实施方式的电池组进行充电时的充电电压以及充电电流的图。
图7是表示现有的充电系统的结构图。
图8是表示将现有的电池组安装到笔记本PC主体中的状态图。
图9是表示将现有的电池组安装到外部充电器中的状态图。
符号说明10电池组11蓄电池13电流测定电路15电压测定电路17D-FET19C-FET21MPU23电压调整器25晶闸管27第一切换开关(SW1)29第二切换开关(SW2)31电压设定部(Vset)33电流设定部(Iset)35热敏电阻37+端子39C端子41D端子43T端子45-端子50外部充电器51电压调整器53电流调整器57变压器61光电二极管(PD1)63光敏晶体管(TR1)65脉冲宽度调制IC100笔记本PC主体
115嵌入式控制器116MPU117充电器119控制输出121负载电阻123AC适配器125AC软线127DC电缆具体实施方式
以下，根据附图所示的实施方式对本发明进行详细地说明。图1是表示适用本实施方式的充电系统的结构图。图1(A)是将电池组10安装到接受商用电源的电力供给的笔记本PC主体100的状态。笔记本PC主体100从AC适配器123接受DC电压的供给以进行动作，同时对电池组10进行充电。AC适配器123将通过AC软线125接收的、来自商用电源的AC电压转换为规定的DC电压，并通过DC电缆127来提供给笔记本PC主体100。电池组10是遵照SBS标准的智能电池。图1(B)是将电池组10安装到通过AC软线125来接收商用电源的电力供给的外部充电器50上的状态。充电器50是与AC适配器一体化的结构，通过AC软线125来直接接收AC电力供给并进行动作。
图2是更加详细地表示图1(A)所示的电池组10安装到笔记本PC主体100的状态图。笔记本PC主体100与图8所示的现有的笔记本PC主体100相同，所以省略以后的说明。另外，因为电池组10与图8所示的现有电池组10′类似，所以仅说明本发明的特征部分。
电池组10在现有的电池组10′的基础上增加第1切换开关(SW1)27以及第2切换开关(SW2)29、电压设定部(Vset)31以及电流设定部(Iset)33等。另外，变更电路，使热敏电阻35的电压输入到MPU21的模拟输入A/D#3中。电池组10内部的MPU21可以操作第1切换开关(SW1)27以及第2切换开关(SW2)29。第1切换开关(SW1)27将MPU21的CLOCK端子的输出以及电压设定部(Vset)31的输出之中的任一个与C端子39连接。第2切换开关(SW2)29将MPU21的DATA端子的输出以及电流设定部(Iset)33的输出之中的任一个与D端子41连接。此外，还可以是电压设定部(Vset)31的输出与D端子41连接、电流设定部(Iset)33的输出与C端子39连接的形式。对于电压设定部(Vset)31以及电流设定部(Iset)33在后面进行叙述。
在电池组10与笔记本PC主体100连接时，MPU21操作第1切换开关(SW1)27以及第2切换开关(SW2)29，将MPU21的CLOCK端子以及DATA端子的输出连接到C端子39以及D端子41上。由此，从MPU21，时钟线以及数据线可以经由C端子39以及D端子41与笔记本PC主体100侧的嵌入式控制器115相通，并进行MPU21与嵌入式控制器115之间的通信。此外，对于识别电池组10与笔记本PC主体100以及外部充电器50的哪一个进行连接的方法在后面进行叙述。
图3是更加详细地表示图1(B)所示的电池组10安装到外部充电器50的状态图。电池组10的内部结构与连接到图2所示的笔记本PC主体100的电池组的内部结构相同。另一方面，外部充电器50由电压调整器51、电流调整器53、变压器57、以及通过T端子43与热敏电阻35连接的负载电阻121′等构成。本实施方式的外部充电器50不具有现有外部充电器所需的MPU以及开关。此外，本实施方式的外部充电器50内置有在现有外部充电器中需要另外准备的AC适配器的功能。本实施方式的外部充电器50可以将经由AC软线125得到的、来自商用电源的AC电压，通过变压器57转换为DC电压，并通过电压调整器51以及电流调整器53来调整电压值以及充电电流值。另外，负载电阻121′连接到与笔记本PC主体100相等的电压值的电压源Vcc，但是具有与笔记本PC主体100的负载电阻121不同的电阻值。
在用定电压定电流控制方式(CVCC)对电池组10进行充电的情况下，在充电控制中所需的参数是充电电压值以及充电电流值。根据成为充电对象的蓄电池11的种类以及物理特性来唯一确定充电电压值以及充电电流值。因此，电压设定部(Vset)31生成用于将充电电压值提供给外部充电器50的信号，该充电电压值是为了对电池组10自身进行充电而应该提供的。电流设定部(Iset)33也同样，生成用于将充电电流值提供给外部充电器50的信号，该充电电流值是为了对电池组10自身进行充电而应该提供的。
在电池组10与外部充电器50进行连接时，MPU21操作第1切换开关(SW1)27以及第2切换开关(SW2)29，将电压设定部(Vset)31以及电流设定部(Iset)33的输出连接到C端子39以及D端子41上。电压调整器51以及电流调整器53，通过C端子39以及D端子41来接收与在电压设定部(Vset)31以及电流设定部(Iset)33中设定的充电电压值以及充电电流值相关的信号，将充电电压值以及充电电流值调整到设定的值来进行充电。此外，对于更加具体地确定充电电压值以及充电电流值的方法在后面进行说明。
MPU21通过用电流测定电路13以及电压测定电路15测定的充电电流以及充电电压来判断充电是否完成。在判断为充电完成的情况下，MPU21将D-FET17以及C-FET19置为OFF，停止电池组10的充电。外部充电器50侧简化了构造，不特别设置将其输出电压设为OFF这样的开关。
对于MPU21的模拟输入A/D#3输入通过T端子43、经由外部充电器50侧的负载电阻121′与电压源Vcc连接的热敏电阻35的电压值。此外，因为该输入是充分高的阻抗，所以即使保持着热敏电阻35与该输入连接的状态，也没有对电池组10与笔记本PC主体100连接时的嵌入式控制器的测温造成障碍。并且，由于在外部充电器50的负载电阻121′和笔记本PC主体100的负载电阻121中电阻值不同，所以将电压源Vcc的电压值分给负载电阻和热敏电阻35的电阻后、输入到MPU21的模拟输入A/D#3上的电压值，在与外部充电器50连接的情况和与笔记本PC主体100连接的情况下不同。如果利用这一点，则可以根据输入到A/D#3的电压值的差异，来识别电池组10与笔记本PC主体100以及外部充电器50的哪一个进行连接。此外，电池组10与笔记本PC主体100和外部充电器50的哪一个都没有连接的状态，也可以通过输入到A/D#3中的电压值来轻易识别。在此情况下通过上述的D-FET17以及C-FET19，使电力的输入输出变为OFF。
此外，如果在与笔记本PC主体100连接的情况和与外部充电器50连接的情况下输入到A/D#3中的电压值不同，则可以识别MPU21与哪一个连接，所以在如上所述的负载电阻的电阻值在外部充电器50和笔记本PC主体100中不同，并且电压源的电压值在外部充电器50和笔记本PC100中相等的例子以外都可以考虑实施方式。例如可以设为使负载电阻的电阻值在外部充电器50和笔记本PC主体100中相等、并且使电压源的电压值在外部充电器50和笔记本PC主体100中不同。另外还可以设为负载电阻的电阻值以及电压源的电压值在外部充电器50和笔记本PC主体100中都不同。
以上所述的电池组10的结构与现有的电池组10′相比追加了多个元件、且为了使MPU21内部的固件(firmware)进行后述图5所示的动作进行了变更，仅仅如此就可以实现，所以电池组10的改造程度很小。与此相对，外部充电器50可以省略MPU，所以可使构造大幅简化以进行廉价地制造。另外，在电池组10与外部充电器50之间的连接中，直接使用将智能电池与笔记本PC主体连接时使用的端子，所以不需要在电池组10上设置新的端子等，不需要使笔记本PC主体100的软件以及硬件全部变更。
此外，图1～3只不过是为了说明本实施方式将主要的硬件结构以及连接关系简化的图而已。为了构成电池组10、外部充电器50以及笔记本PC主体100，除了这些以外还使用多个电气电路以及装置，不过这些都是本领域技术人员公知的所以不详细说明。当然在本领域技术人员可以任意选择的范围内，将在图1～3中记述的多个块制成1个集成电路、或者相反将1个块分割为多个集成电路这样的结构也包含在本发明的范围内。
图4是说明在适用本实施方式的外部充电器50中确定以及控制充电电压值以及充电电流值的方法的图。如上所述，外部充电器50内置有AC适配器的功能，从AC软线125直接接收AC电压的供给来进行动作。从AC软线125输入的AC电压，首先通过一次侧的整流电桥二极管71来进行全波整流，通过电容器69来进行平滑化，并提供到变压器57的一次侧线圈。另外，在一次侧具有开关晶体管67，其对整流、平滑化后的电压进行动作；脉冲宽度调制(PWMPower Width Modulation)IC65，其控制开关晶体管67的开关动作并提供规定的动作频率；和光敏晶体管(TR1)63，其从二次侧的光电二极管(PD1)61接收输出反馈，通过输出电压的高低来控制PWM的周期。
另一方面，作为二次侧，除了电压调整器51以及电流调整器53之外，还具备用于对一次侧反馈来自电压调整器51以及电流调整器53的输出的光电二极管(PD1)61等。从安全性的观点来说，需要将一次侧和二次侧的电路进行电气分离，所以用二次侧的光电二极管(PD1)61和一次侧的光敏晶体管(TR1)63来构成光耦合器。
在电池组10内部装备的电阻R13，作为设定充电电压值Vchg的电压设定部(Vset)31来工作。在电池组10与外部充电器50连接时，通过第1切换开关(SW1)27将电阻R13与C端子39连接。设定的充电电压值Vchg、和实际上从外部充电器50输出到电池组10的充电电压的差，在外部充电器50内部的电压调整器51中作为基准电压Vref2和输入电压的差，从运算放大器AMP11输出。此时，在电压调整器51中以下公式(1)成立。
[R12*R13R12+R13]*R12[R12*R13R12+R13]+R11*Vchg=Vref2---(1)]]>由此，可导出以下公式(2)，因此可以设定充电电压值Vchg。
Vchg=Vref2*(1R12+R11R12+R13+R112*R12)---(2)]]>在电池组10内部装备的电阻R3，作为设定充电电流值Ichg的电流设定部(Iset)33来工作。在电池组10与外部充电器50连接时，通过第2切换开关(SW2)29将R3与D端子41连接。设定的充电电流值Ichg、和实际上从外部充电器50输出到电池组10的充电电流值的差，在外部充电器50内部的电流调整器53中作为基准电压Vref1和输入电压的差，从运算放大器AMP1输出。此时，在电流调整器53中以下公式(3)成立。
[R2*R3R2+R3][R2*R3R2+R3]+R1*Vref1Rs=Ichg---(3)]]>由此，可导出以下公式(4)，因此可以设定充电电压值Ichg。
Ichg=[R2R1*R2R3+R1+R2]*Vref1Rs---(4)]]>如以上所述，电池组10内部的电压设定部(Vset)31以及电流设定部(Iset)33，实际上仅通过设定电阻值R3以及R13，可以根据上述公式(2)以及(4)设定充电电压值以及充电电流值，所以可以极廉价地构成。
在发生过电压或者过电流的情况下，合成从AMP1输出的与过电流对应的输出、以及从AMP11输出的与过电压对应的输出，并输出到光电二极管(PD1)63。来自光电二极管(PD1)61的输出，都通过构成光耦合器的光敏晶体管(TR1)63反馈到一次侧的脉冲宽度调制IC65。在光敏晶体管(TR1)63有与过电压或者过电流对应的反馈时，脉冲宽度调制IC65通过开关晶体管67使脉冲宽度变小，使晶体管导通的期间变短。由此将充电电压值以及充电电流值控制成一定的值。在使用于笔记本PC的AC适配器等中的开关稳压器(regulator)方式的电源装置中，像例如在特开2002-247847号公报等中记载的那样，通过脉冲宽度调制的电压值以及电流值的控制方法是公知的。本实施方式的外部充电器50在该电源装置上附加电压调整器51以及电流调整器53，如果将来自AMP1以及AMP11的输出输入到光电二极管(PD1)61中，则可以容易地构成。
图5是表示在以上所述的电池组10与笔记本PC主体100或者外部充电器50连接时MPU21执行的程序动作的流程图。该程序作为写入到MPU21内的固件来提供。此外如上所述，在电池组10与外部充电器50以及笔记本PC主体100的哪一个都没有连接时，将D-FET17以及C-FET19置为OFF。因此，在启动图5的程序时，必需注意D-FET17以及C-FET19是OFF状态这一点。
首先，当向MPU21的模拟输入A/D#3中输入电压时，认为有与笔记本PC主体100或者外部充电器50连接的可能性，启动该程序(程序301)。接着，判断电池组10与笔记本PC主体100以及外部充电器50的哪一个连接(程序303～305)。更具体的说，如果向模拟输入A/D#3的输入电压是与外部充电器50的负载电阻121′的电阻值对应的值，则判断为与外部充电器50连接。另外，如果输入电压是与笔记本PC主体100的负载电阻121的电阻值对应的值，则判断为与笔记本PC主体100连接。如果输入电压是这些值之外的值，则判断为与笔记本PC主体100以及外部充电器50的哪一个都没有连接，然后保持现状地结束处理(程序339)。
如果判断为电池组10与笔记本PC主体100连接的情况下，切换第1切换开关(SW1)27以及第2切换开关(SW2)29，将MPU21的CLOCK端子以及DATA端子的输出连接到C端子39以及D端子41上(程序311)。然后，将D-FET17以及C-FET19置为ON(程序313)。由此开始在MPU21与嵌入式控制器115之间的通信(程序315)，电池组10开始作为智能电池的动作(程序317)，结束该程序的动作(程序339)。以后，通过在MPU21与嵌入式控制器115之间的通信，将电池组10的当前的电流值以及电压值等发送到笔记本PC主体100中。在需要对电池组10充电的情况下，由笔记本PC主体100上的充电器117来提供充电电力。
如果判断为电池组10与外部充电器50连接的情况下，首先根据电流测定电路13以及电压测定电路15测定的电流值以及电压值，来判断该电池组10要不要充电(程序321～323)。如果不需要充电，则保持现状地结束程序的动作(程序339)。如果需要充电，则切换第1切换开关(SW1)27以及第2切换开关(SW2)29，将电压设定部(Vset)31以及电流设定部(Iset)33的输出连接到C端子39以及D端子41上(程序325)，设定输出的充电电压值以及充电电流值。在充电电压值以及充电电流值的设定完成之后，将D-FET17以及C-FET19置为ON(程序327)，由此，设定的充电电压值以及充电电流值提供给电池组10，开始充电(程序329)。在完成充电之后(程序331)，将D-FET17以及C-FET19置为OFF来结束充电(程序333)，结束程序的动作(程序339)。
图6是表示对电池组10进行充电时的充电电压以及充电电流的图。图6(A)是从充电中的蓄电池11周边看的块图，图6(B)是表示由外部充电器50输出的电压Vout以及电流Iout的变化的图。在蓄电池11是锂离子蓄电池的情况下，以定电压定电流控制方式来进行充电。之后，将Vchg设为电压设定部(Vset)31设定的充电电压值，将Ichg设为电流设定部(Iset)33设定的充电电流值，将Vcell设为蓄电池两端的电压，将Rpk设为蓄电池的直流电阻(除了电池组10的直流电阻)。定电流期间201是使电流值为一定后进行充电的时间带。如图6(B)的曲线209所示，在定电流期间201的期间，电流Iout与设定的电流值Ichg相等，成为一定的值。另外如曲线205以及207所示，电压Vout以及Vcell逐渐地上升。如果电压Vcell上升直至公式(5)成立，则电压Vout等同于设定的电压值Vchg，之后进入定电压期间203。
Vchg＝IchgRpk+Vcell (5)在定电压期间203的期间，电压Vout与设定的电压值Vchg相等，成为一定的值，电压Vcell逐渐接近于Vchg，电流Iout逐渐地降低。并且，在电压Vout以及Vcell变得几乎相等，且电流Iout变得等同于设定的充电结束电流211时，电池组10的充电结束。MPU21通过电池组10内部的电压测定电路15以及电流测定电路17来始终掌握Vcell以及Iout的值，在变为了充电结束的状态时，将D-FET17以及C-FET19置为OFF，使充电完成。
适合于电池组充电的电压值以及电流值，根据各个电池组的构造以及物理特性等而不同。目前，电池组的MPU通过与外部充电器侧的MPU的通信，来将应该设定的充电电压值以及充电电流值传输到外部充电器中。可是在本发明中，即使对于不具有MPU的、廉价且简单构成的外部充电器，也可以通过设定电压设定部以及电流设定部内部的电阻值，来使各个电池组自我保存有关适合于自身充电的电压值以及电流值的信息。由此，不需要按照电池组的种类来准备不同的外部充电器，用一个外部充电器可以对应于多个种类的电池组的充电。
另外，在本实施方式中，仅利用电压设定部以及电流设定部内部的电阻值就可以容易地设定充电电压值以及充电电流值。因此，在一个电池组中需要设置多个充电电压值以及充电电流值的情况下，在电压设定部以及电流设定部内部中准备多个电阻值，通过切换开关来切换电阻值就可以了。因为在电池组内仅稍微增加开关以及电阻就可以，所以不用增大电池组的制造成本，还有外部充电器可以是与上述形态相同的设备。
此外还有这样的实施方式，作为电压设定部以及电流设定部，不是电阻值，而是将对应于充电电压值以及充电电流值的电压，从MPU的模拟输出直接输出到电压调整器以及电流调整器中。在此情况下用仅仅变更MPU内的固件以及电池组内的开关等的程度就可以实现。
到此，根据附图所示的特定实施方式来说明了本发明，不过本发明并不限定于附图所示的实施方式，不言而喻只要取得本发明的效果，在此之前所知的任何结构都可以采用。
产业上的可利用性可适用于由在内部具有处理器的电池组和外部充电器组成的充电系统。
权利要求
1.一种可安装在具有识别电路的电子设备上的电池组的充电系统，其特征在于，具备外部充电器，其具有识别电路、和对应从外部接收的充电参数值来控制充电特性的充电调整器；和电池组，其具有蓄电池和处理器，该处理器可以识别所述电子设备的识别电路与所述外部充电器的识别电路，且在识别到所述外部充电器的识别电路时，将所述充电参数值发送到所述充电调整器。
2.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述充电调整器由实现定电压定电流控制方式的电压调整器和电流调整器构成，所述充电参数值由充电电压值和充电电流值构成。
3.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述充电参数值通过对应于所述处理器的数据线和时钟线，发送到所述外部充电器。
4.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述电池组具备含有热敏电阻的测温电路，所述电子设备的识别电路以及所述外部充电器的识别电路分别具有可与所述测温电路连接的负载电阻。
5.一种电池组，是可安装在含有识别电路和处理器的电子设备上、并且可用含有识别电路和充电调整器的外部充电器来进行充电的电池组，其特征在于，具有蓄电池；可与所述电子设备以及所述外部充电器连接的外部端子；和处理器，其与所述电子设备或者所述外部充电器的识别电路连接，在识别到所述电子设备的识别电路时，将所述蓄电池的充电信息发送到所述电子设备中，在识别到所述外部充电器的识别电路时，将所述蓄电池的充电参数值发送到所述充电调整器中。
6.根据权利要求5所述的电池组，其特征在于，所述充电参数值通过分别连接到所述处理器的数据端子以及时钟端子的数据线以及时钟线，发送到所述外部充电器中。
7.根据权利要求6所述的电池组，其特征在于，具有参数设定单元和切换开关，该切换开关与所述外部端子、所述数据端子、所述时钟端子和所述参数设定单元连接，所述处理器控制所述切换开关，使在识别到所述外部充电器的识别电路时，连接所述参数设定单元和所述外部端子，在识别到所述电子设备的识别电路时，连接所述数据端子以及所述时钟端子和所述外部端子。
8.根据权利要求5所述的电池组，其特征在于，所述电池组具有控制所述蓄电池充电电流的充电开关，所述处理器在所述电子设备的识别电路以及所述外部充电器的识别电路中的任何一个都没有识别时，将所述充电开关置OFF。
9.根据权利要求5所述的电池组，其特征在于，所述处理器，在所述电池组与所述外部充电器连接时，在将所述充电开关置为ON之前将所述蓄电池的充电参数值发送到所述充电调整器。
10.根据权利要求5所述的电池组，其特征在于，所述电池组具有热敏电阻，所述处理器通过在所述热敏电阻的两端发生的电压来识别所述电子设备以及所述外部充电器。
11.根据权利要求5所述的电池组，其特征在于，所述电池组遵照智能电池系统标准。
12.一种笔记本个人计算机，其可安装电池组，并从所述电池组接受电力的供给来进行动作，其特征在于，所述电池组是权利要求5～权利要求11的任意一项中所述的电池组。
13.一种外部充电器，其具有蓄电池和处理器，并且对可安装在电子设备上的电池组进行充电，其特征在于，具有在与所述电池组连接时所述处理器可识别的识别电路；和充电调整器，其对应从所述电池组发送的充电参数来控制充电特性。
14.根据权利要求13所述的外部充电器，其特征在于，含有与交流电源连接的变压器。
15.根据权利要求13所述的外部充电器，其特征在于，所述充电调整器，通过所述电池组的数据线以及时钟线来接收所述充电参数。
16.一种充电方法，用外部充电器对可安装在电子设备上、且具有蓄电池和处理器的电池组进行充电，其特征在于，具备以下步骤将所述电池组与所述外部充电器进行连接的步骤；识别所述处理器连接到所述外部充电器的步骤；在所述电池组中提供所述外部充电器的充电参数的步骤；对所述识别的步骤进行应答，所述处理器对所述外部充电器发送所述充电参数的步骤；和所述外部充电器对应所述充电参数对所述蓄电池进行充电的步骤。
17.根据权利要求16所述的充电方法，其特征在于，发送所述充电参数的步骤包括通过传输遵照智能电池系统标准的数据的数据线和时钟线，发送所述充电参数的步骤。
18.根据权利要求16所述的充电方法，其特征在于，还具有以下步骤将控制所述电池组的充电电路的充电开关置为OFF的步骤；和继续于发送所述充电参数的步骤将所述充电开关置为ON的步骤。
全文摘要
本发明提供一种充电系统，其可以大幅简化对电池组进行充电的外部充电器的构造，并可以廉价制造。本发明可识别电池组与外部充电器和电子设备主体中的哪一个连接，当识别出电池组与外部充电器连接的情况下，则由电池组内部的电压设定部和电流设定部将与充电电压值以及充电电流值相关的信号发送到外部充电器的电压调整器以及电流调整器。由此，省略外部充电器的MPU，使构造简化。
文档编号H02M3/137GK101017984SQ20071000701
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月7日 优先权日2006年2月7日
发明者织田大原重文 申请人:联想(新加坡)私人有限公司