电池设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及电池设备。
【背景技术】
[0002] 诸如锂离子电池之类能够充放电的电池用在各种设备中，包括电动汽车、电动助 力自行车和电动工具。在一些这样的电池中，为了避免过过度充电或过度放电，监视电池中 的状态，当检测到任何异常时，充电或放电被停止。
[0003] 引文列表
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献 I :JP 5〇3998〇B
【发明内容】
[0006] 除了检测电池的任何异常状态的能力之外，还存在对根据状况，容易地变更电池 的工作规格的操作的需求。另一方面，专利文献1公开一种结构，其中连接到电池的电池控 制器从外部控制电池工作。不过，在专利文献1中公开的发明中，为了控制电池工作，需要 设置诸如电池控制器之类的外部设备，从而难以控制现有设备中的电池工作。
[0007] 于是，按照本公开的实施例，提供一种能够变更电池的工作规格的新的改进电池 设备。
[0008] 按照本公开，提供一种电池设备，包括：电池；配置成与外部设备通信的通信单 元；和配置成根据与电池的工作规格有关的控制信息，控制电池的工作的控制器，所述控制 信息是根据通信单元进行的通信获得的。
[0009] 按照上面说明的本公开的实施例，提供能够变更电池的工作规格的电池设备。
【附图说明】
[0010] 图1是图解说明按照本公开的第一实施例的电池设备的结构的示意图。
[0011] 图2是图解说明按照第一实施例的电池设备的例证电路结构的电路图。
[0012] 图3是图解说明按照第一实施例的RFID标签的例证电路结构的电路图。
[0013] 图4是图解说明按照第一实施例的用户终端的结构的示意图。
[0014] 图5是图解说明按照第一实施例的RFID读写器的例证电路结构的电路图。
[0015] 图6是图解说明按照本公开的第二实施例的电池设备的结构的示意图。
[0016] 图7是图解说明其中按照第二实施例的电池设备与用户终端通信的例证结构的 示图。
[0017] 图8是图解说明耦合电路（滤波器）的例证电路结构的电路图。
[0018] 图9是图解说明按照第二实施例的RFID标签的例证电路结构的电路图。
[0019] 图10是图解说明按照第二实施例的RFID标签的例证电路结构的电路图。
[0020] 图11是图解说明按照第二实施例的变形例的RFID读写器的例证电路结构的电路 图。
[0021] 图12是图解说明按照第二实施例的变形例的RFID读写器的例证电路结构的电路 图。
[0022] 图13是图解说明按照本公开的第三实施例的电池设备的结构的示意图。
[0023] 图14是图解说明按照第三实施例的电池设备的例证电路结构的电路图。
[0024] 图15是图解说明按照本公开的例1的电池设备的一系列操作的流程图。
[0025] 图16是图解说明按照本公开的例2的电池设备的一系列操作的流程图。
[0026] 图17是图解说明按照本公开的例3的电池设备的一系列操作的流程图。
[0027] 图18是图解说明按照本公开的例6的电池设备的一系列操作的流程图。
【具体实施方式】
[0028] 下面参考附图，详细说明本公开的优选实施例。注意在说明书和附图中，功能和结 构基本相同的元件用相同的附图标记表示，重复的说明被省略。
[0029] 将按照以下顺序进行说明。
[0030] L第一实施例
[0031] I. 1.电池设备的示意结构
[0032] 1.2.电池设备的电路结构
[0033] 1.3.用户终端的示意结构
[0034] I. 4. RFID读写器的电路结构
[0035] 1.5.结论
[0036] 2.第二实施例
[0037] 2. 1.电池设备的示意结构
[0038] 2. 2. RFID标签和耦合电路的电路结构
[0039] 2. 3.变形例
[0040] 2. 4.结论
[0041] 3.第三实施例
[0042] 3. 1.电池设备的结构
[0043] 3.2.结论
[0044] 4.例1 (对电动助力自行车用电池的应用例）
[0045] 5.例2 (对电动摩托车用电池的应用例）
[0046] 6.例3 (对电动车的应用例）
[0047] 7.例4 (与电池信息的输出相关的控制的例子）
[0048] 8.例5 (电池输出控制的例子）
[0049] 9.例6 (充电控制的例子）
[0050] 10.例7 (限制可用设备的种类的控制的例子）
[0051] 11.例8 (对汽车用电池的应用例）
[0052] 12.例9 (推定和指定从动设备的例子）
[0053] 13.例10 (推定和指定作业内容的例子）
[0054] 〈1.第一实施例〉
[0055] [I. 1.电池设备的示意结构]
[0056] 参考图1，说明按照本公开的第一实施例的电池设备100的示意结构。图1是图解 说明按照第一实施例的电池设备100的结构的示意图。按照本实施例的电池设备100可被 附接到充电器，以对电池7进行充电。这种情况下，设置在电力线PL两端的正极端子1和 负极端子2分别连接到充电器的正极端子和负极端子，经电力线PL进行充电。当使用电气 设备时，和充电时一样，正极端子1和负极端子2分别连接到电气设备的正极端子和负极端 子，经电力线PL进行放电。
[0057] 如图1中所示，按照本实施例的电池设备100被配置成包括作为主要组件的电池 7、控制器10、测量电路11、开关电路4、RFID标签20和天线15。
[0058] 控制器10被配置成包括诸如中央处理器（CPU)之类的算术和逻辑电路，和电池管 理单元（BMU)，控制电池设备100中的各个单元的工作。控制器10被配置成经RFID标签 20和天线15,与可以是外部设备的用户终端500通信。RFID标签20是采用无线通信技术， 比如基于近场通信（NFC)的通信技术和射频识别（RFID)技术的通信设备的例子。
[0059] 控制器10经RFID标签20和天线15,从用户终端50获得与电池7的工作规格有 关的控制信息。控制器10根据获得的控制信息，更新用于控制电池设备100中的各个组件 的控制数据，从而变更电池设备100的工作规格。假定在最初设定控制数据时，或者在更新 设定的控制数据时，更新控制数据。与电池7的工作规格有关的控制信息可包括控制数据 本身，或者可包括用于生成控制数据的信息。换句话说，控制器10可通过利用包含在控制 信息中的信息，更新控制数据，或者可通过利用根据包含在获得的控制信息中的信息生成 的数据，更新控制数据。除了直接与电池7的工作相关的信息之外，包含在控制信息中的信 息还可以是与使电池7的工作规格可被控制的条件相关的信息。从而，在以下的说明中，表 述"根据控制信息，更新控制数据"可指示其中控制器10利用包含在控制信息中的信息，更 新控制数据的情况，或者可指示其中控制器10利用根据包含在获得的控制信息中的信息 生成的数据，更新控制数据的情况。另外，表述"根据控制信息进行操作"可指示其中控制 器10根据作为控制信息，直接获得的控制数据进行操作的情况，或者可指示控制器10根据 获得的控制信息生成控制数据，并根据生成的控制数据进行操作的情况。此外，在以下的说 明中，除非另有说明，否则按照本实施例的控制器10和用户终端500之间的信息的发射和 接收指示经RFID标签20和天线15,发射和接收数据。
[0060] 来自用户终端500的控制信息可包括与从电池7的放电有关的信息。与放电有关 的信息的具体例子包括用于控制从电池7的放电的开始和/或停止的信息。用于控制从电 池7的放电的开始和/或停止的信息可以是用于控制开关电路4的控制数据，或者可以是 用于生成控制数据的信息（例如，控制参数）。控制器10根据获得的控制信息，控制开关 电路4,以致电池7进行放电的开始和/或停止。开关电路4控制电池7被切换成从电池7 放电和/或向电池7放电。开关电路4将在后面详细说明。
[0061] 与放电相关的信息的例子包括与允许进行电池 7的放电的开始和/或停止的控制 条件有关的信息。作为具体例子，控制信息可包括与放电时间有关的信息。这种情况下，控 制器10可更新控制数据，以致在开始电池7的放电，并且随后过去包含在控制信息中的放 电时间之后，停止电池7的放电。
[0062] 与放电相关的信息的例子包括与要从电池 7输出的电流的上限相关的信息。这种 情况下，控制器10可根据获得的控制信息，更新控制数据，以控制从电池7输出的电流。上 面说明的例子仅仅是例证，信息的种类和对应于所述信息的控制的内容并无特别限制，只 要该信息与从电池7的放电有关。
[0063] 来自用户终端500的控制信息的例子包括与对电池7的充电有关的信息。与充电 有关的信息的具体例子包括用于控制对电池7的充电的开始和/或停止的信息。这种情况 下，控制器10根据获得的控制信息，控制开关电路4,以致电池7进行充电的开始和/或停 止操作。
[0064] 与充电相关的信息的例子包括与允许进行对电池 7的充电的开始和/或停止的控 制条件有关的信息。作为具体例子，控制信息可包括与充电时间有关的信息。这种情况下， 控制器10可更新控制数据，以致在开始对电池7的充电，并且随后过去包含在控制信息中 的充电时间之后，停止对电池7的充电。
[0065] 与充电相关的信息的例子包括与对充入电池 7的电流的上限相关的信息。这种情 况下，控制器10可根据获得的控制信息，更新控制数据，以控制充入电池7的充电电流。上 面说明的例子仅仅是例证，信息的种类和对应于所述信息的控制的内容并无特别限制，只 要该信息与对电池7的充电有关。
[0066] 与充电和放电有关的信息的例子包括电池 7的充电暂停电压和放电暂停电压的 信息。通常，当充电暂停电压较高，而放电暂停电压较低时，存在电池的可用容量增大，但是 充电或放电次数减小的倾向。电池具有取决于充放电范围的容量和寿命之间的逆关系。从 而，在一些情况下，充放电范围按照使用目的而变化。控制器10可被配置成推定电池7的 使用情况，并根据通过推定获得的结果，及与充电暂停电压和放电暂停电压相关的信息，变 更充放电范围。
[0067] 作为具体例子，与充电暂停电压和放电暂停电压相关的信息可包括用于推定电 池7的使用情况的信息，和指示使用情况与充放电范围之间的关系的信息。用于推定使用 情况的信息的例子包括充电频度、放电频度、充电时间、放电时间、充电终止电压、放电终止 电压、平均电压、充电时的温度和放电时的温度。控制器10可根据上面说明的用于推定使 用情况的信息，推定电池7的使用情况，并取决于推定结果，变更充放电范围。取决于使用 情况，可预先设定充电或放电的范围，比如对于驱动时间被视为重要的情况，100-20%的范 围，充电循环寿命被视为重要的情况，70-30%的范围，和对于防止由长期保存引起的劣化 的情况，70-0%的范围。控制器10可根据单个电池7的信息，变更（优化）单个电池7的 设定。另外，控制器10可根据多个电池单元7的信息，进行统计分析，以取决于分析结果， 变更（全体优化）多个电池单元7的设定。
[0068] 除了直接和电池7的工作相关的信息之外，包含在来自用户终端500的控制信息 中的信息还可以是与使得可以控制电池7的工作规格的条件相关的信息。
[0069] 来自用户终端500的控制信息的例子包括通过认证使用电池设备100的用户而获 得的结果。这种情况下，控制器10可根据获得的认证结果，判别用户，并取决于判别结果， 决定电池7的规格。作为具体例子，控制器10可根据获得的认证结果，判定认证的用户是 否被许可使用电池设备100。当用户不被许可时，控制器10可阻止（停止）电池7被充电 或放电。
[0070] 作为另一个例子，控制器10可根据获得的认证结果，指定认证的用户的年龄，以 取决于指定的年龄，控制从电池7输出的电流的上限。借助这种结构，为了安全起见，当用 户是儿童时，限制输出电池7的电流，而当用户是成人时，解除对从电池7输出的电流的限 制。
[0071] 来自用户终端500的控制信息可包括用于认证使用电池设备10的用户的认证信 息。认证信息的例子包括识别用户的ID，和认证利用所述ID识别的用户的密码。这种情况 下，控制器10可根据获得的认证信息，认证用户，以根据认证结果，判别用户。上面说明的 认证信息仅仅是例子，认证信息的种类和格式不受限制。在判别用户之后，可按照与其中获 得用户的认证结果的情况类似的方式，操作控制器10。
[0072] 作为另一个例子，来自用户终端500的控制信息可包括指示电池设备100的位置 的位置信息。这种情况下，控制器10可根据获得的位置信息，决定电池7的工作规格。作 为具体例子，控制器10判别获得的位置信息是否和具有速度管制的诸如公路之类的场所 有关，或者获得的位置信息是否和无速度管制的诸如赛道之类的封闭环境有关。当取决于 根据位置信息获得的判别结果，判别的环境是具有速度管制的场所时，控制器10可使电池 7的输出功率受到限制。另一方面，当所述环境是无速度管制的场所时，控制器10可使对于 电池7的输出功率的限制被解除。
[0073] 来自用户终端500的控制信息可包括用于详细限制从电池7的放电操作，或者对 电池7的充电操作的信息。
[0074] 作为具体例子，控制信息可包括表示指示要放出的电力量的放电量，和放出电力 时的放电时间的信息。例如，当控制器10从用户终端500获得表示放电量的信息时，在从电 池7放出的电力量达到获得的放电量时的条件下，控制器10可允许停止从电池7的放电。 当控制器10从用户终端500获得表示放电时间的信息时，在从开始电池7的放电起过去的 时间达到放电时间的条件下，控制器10可允许停止从电池7的放电。这类似地适用于对电 池7的充电。
[0075] 后面将举例说明包含在控制信息中的信息的种类，和取决于每种信息的控制器10 的操作。上面说明的例子仅仅是例证。包含在控制信息中的信息的种类，和取决于每种信 息的控制器10的操作不受限制，只要控制器10能够根据从用户终端500获得的控制信息， 控制电池设备100中的各个组件的操作即可。
[0076] 控制器10保存与电池 7相关的信息，和与连接到电池 7的连接设备相关的信息， 并经RFID标签20和天线15,把保存的信息输出给作为外部设备的用户终端500。
[0077] 例如，控制器10可保存从测量来自电池 7的输出的电流值或电压值的测量电路11 输出的测量值，可把保存的测量值输出给用户终端500。作为具体例子，控制器10可按预定 时间间隔，保存电池7的电流值或电压值，可把每个时间的电流值或电压值输出给用户终 端500。控制器10可从测量电路11获得并保存对电池7充电的电流，可把保存的充电电流 的电流值输出给用户终端500。从控制器10输出的各个测量值可由用户终端500检查，由 此用户可以使用电池设备100检查电池7的使用状态或充电状态。
[0078] [1.2.电池设备的电路结构]
[0079] 下面参考图2,说明按照本实施例的电池设备的电路结构。图2是图解说明按照本 实施例的电池设备的例证电路结构的电路图。
[0080] (电池 7)
[0081] 电池7可以是诸如锂离子电池之类的二次电池，可具有其中串联连接多个二次电 池的结构。
[0082] (控制器[微计算机]10)
[0083] 控制器（微计算机）10通过利用从测量电路11输入的电压值和电流值，测量电流 值，并累计电力。利用温度感测元件8(例如，热敏电阻），监视电池温度。测量值等被保存 在存储单元13中。存储单元13可被配置成包括非易失性存储器，比如电可擦可编程只读 存储器（EEPROM)。存储单元13保存用于控制控制器10中的各个单元的操作的控制数据 (例如，控制参数），并保存从测量电路11输出的测量值。测量电路11将在后面详细说明。
[0084] 控制器10可在每个预定定时，从测量电路11获得电压、电流和温度值，可使存储 单兀13保存获得的值。
[0085] 控制器10可经RFID标签20和天线15,从外部设备（例如，用户终端500)获得信 息，可使存储单元13保存获得的信息。这使得控制器10能够重写（更新）保存在存储单 元13中，用于控制它自己的操作（或者控制器10的操作）的控制数据，从而变更与它自己 的操作相关的规格（例如，充电和放电规格）。
[0086] 控制器10可获得与连接到电池7的连接设备相关的信息，并使存储单元13保存 获得的信息。控制器10获得与连接的设备相关的信息的方式没有特别限制。作为具体例 子，控制器10可经用于在控制器10和连接设备之间传送信息的租用线路（例如，未图示的 串行电缆），获得与连接设备有关的信息，并可使存储单元13保存获得的信息。
[0087] (测量电路11)
[0088] 测量电路11获得测量与电池7相关的信息，该信息供控制器10用于监视电池7 的状态。例如，测量电路11测量电池设备100中的电池7的各个单元的电压，并把测量值 提供给控制器10。利用电流感测电阻器9,测量电流的大小和方向，测量值被提供给控制器 10。测量的温度数据被提供给控制器10。另外，测量电路11起稳定电池7的电压，并生成 电源电压的稳压器作用。
[0089] (保护电路12)
[0090] 保护电路12通过在电池7中的任意单元具有检测为被过充电的电压值时，或者在 电池7具有小于或等于检测为被过放电的电压的电压值时，向开关电路4发送控制信号，防 止电池7被过充电或过放电。这种情况下，当使用锂离子电池时，检测为被过充电的电压值 可被定义为4. 2V±0. 5V，而检测为被过放电的电压值可被定义为2. 4V±0.1 V。
[0091] 保护电路12可把从控制器10供给的控制信号发送给开关电路4,开关电路4选择 从电池7放电和向电池7充电至少之一，从而根据控制信号，控制电池7。
[0092] (开关电路4)
[0093] 开关电路4被配置成包括充电控制场效应晶体管（FET) 5和放电控制FET 6。当从 电池7的充电受到限制时（例如，当电池的电压被检测为过充电时），充电控制FET 5被设 定为0FF，以阻止充电电流流动。在充电控制FET 5处于OFF状态之后，只有经由寄生二极 管5a的放电是可能的。
[0094] 当对电池7的放电受到限制时（例如，当电池的电压被检测为过放电时），充电控 制FET 6被设定为0FF，以阻止放电电流流动。在充电控制FET 6处于OFF状态之后，只有 经由寄生二极管6a的充电是可能的。
[0095] (RFID 标签 2〇 和天线 I5)
[0096] 按照本实施例的控制器10被配置成经RFID标签20和天线15,与外部设备（例如， 用户终端500)通信。RFID标签20是采用无线通信技术，比如基于NFC的通信技术和RFID 技术的通信设备的例子。RFID标签20解码通过天线15,从外部设备接收的高频信号，并把 解码的信息输出给控制器10。RFID标签20从控制器10获得信息，并根据获得的信息，控 制负载调制。从而，RFID 20生成待向外部设备响应的高频信号，并经天线15,把生成的高 频