專利名稱：電池、電池組、電池充電器、以及電池充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及電池、電池組、電池充電器、以及電池充電系統(tǒng)，并且更具體地，涉及被配置為即使電池的數(shù)目增加，也基于簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)對(duì)電池單元執(zhí)行充/放電控制的電池、電池組、電池充電器、以及電池充電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)于由兩個(gè)以上互連的電池單元所構(gòu)成的電池組進(jìn)行充電需要考慮電池平衡，同時(shí)檢查容量、充/放電特性、以及每個(gè)電池單元的溫度，從而執(zhí)行充/放電控制(例如，參考日本專利公開第2002-320334號(hào))。因此，每個(gè)電池單元都需要具有專用于獲得電池電壓和 溫度的這種充/放電控制數(shù)據(jù)的配線，如圖I中所示的虛線包圍部分所示。

發(fā)明內(nèi)容
然而，由于大型電池組需要大容量，例如，隨著電池單元的數(shù)目增加，用于獲得充/放電控制數(shù)據(jù)的配線數(shù)目增加，導(dǎo)致電池組的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。因此，本申請(qǐng)專注于與現(xiàn)有技術(shù)方法和設(shè)備相關(guān)的、上面指出的以及其它問題，并且通過提供被配置為即使電池組中的電池單元的數(shù)目增加，也基于簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)執(zhí)行充電和放電控制的電池、電池組、電池充電器、以及電池充電系統(tǒng)來(lái)解決所專注的問題。實(shí)施本申請(qǐng)并且根據(jù)其第一模式，提供一種電池。該電池具有非接觸式通信控制塊，被配置為作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信；適用于非接觸式通信控制塊作為轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信時(shí)的天線；適用于非接觸式通信控制塊作為讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信時(shí)的天線；以及電池控制塊，被配置為控制單元塊的充電操作。在該設(shè)置中，非接觸式通信控制塊以非接觸的方式來(lái)通信從電池控制塊提供的單元塊的充電狀態(tài)。在本申請(qǐng)的第一模式中，對(duì)單元塊的充電進(jìn)行控制。通過作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器的非接觸式通信來(lái)通信單元塊的充電狀態(tài)。實(shí)施本申請(qǐng)并且根據(jù)其第二模式，提供電池組。該電池組具有串聯(lián)互連的多個(gè)電池單元。多個(gè)電池單元中的每個(gè)都具有非接觸式通信控制塊，該控制塊被配置為作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信；適用于非接觸式通信控制塊作為轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信時(shí)的天線；適用于非接觸式通信控制塊作為讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信時(shí)的天線；以及電池控制塊，被配置為控制單元塊的充電操作。在該設(shè)置中，非接觸式通信控制塊以非接觸的方式將從電池控制塊提供的單元塊的充電狀態(tài)通信給與該電池單元的一個(gè)連接側(cè)相鄰的電池單元的非接觸式通信控制塊。在本申請(qǐng)的第二模式中，將兩個(gè)以上電池單元串聯(lián)互連。在單元塊充電中控制各個(gè)互連的電池單元。通過作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器的非接觸式通信在互連的電池單元之間通信充電狀態(tài)。實(shí)施本申請(qǐng)并且根據(jù)其第三模式，提供一種充電器。該充電器具有非接觸式通信控制塊，被配置為作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信；適用于非接觸式通信控制塊作為轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信時(shí)的天線；適用于非接觸式通信控制塊作為讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信時(shí)的天線；以及電池控制塊，被配置為控制要被提供至待充電的電池的充電電流。在該設(shè)置中，非接觸式通信控制塊以非接觸的方式來(lái)通信電池的充電狀態(tài)并且充電控制塊根據(jù)通過非接觸式通信所接收的電池的充電狀態(tài)來(lái)控制充電電流。在本申請(qǐng)的第三模式中，非接觸式通信被執(zhí)行作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器。通過非接觸式通信來(lái)通信待充電電池的充電狀態(tài)。根據(jù)通過非接觸式通信接收的電池充電狀態(tài)，控制充電電流。實(shí)施本申請(qǐng)并且根據(jù)其第四模式，提供一種充電系統(tǒng)。該充電系統(tǒng)具有電池組和充電器。電池組具有串聯(lián)互連的多個(gè)電池單元。多個(gè)電池單元中的每個(gè)都具有電池單元的非接觸式通信控制塊，該控制模塊被配置作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信；適用于非接觸式通信控制塊作為轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信時(shí)的天線；適用于非接觸式通信控制塊作為讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信時(shí)的天線；以及電池控制塊，被配置為控制單元塊的充電操作。在該設(shè)置中，電池單元中的非接觸式通信控制塊以非接觸的方式將從電池控制塊提供的單元塊的充電狀態(tài)通信給與該電池單元的一連接側(cè)相鄰的電池單元的非接觸式通信控制塊。該充電器具有充電器的非接觸式通信控制塊，該控制塊被配置為作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信；適用于非接觸式通信控制塊作為轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信時(shí)的天線；適用于非接觸式通信控制塊作為讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信時(shí)的天線；以及充電控制塊，被配置為控制要被提供至電池組的充電電流。在該設(shè)置中，充電器中的非接觸式通信控制塊以非接觸式的方式來(lái)通信電池組的充電狀態(tài)并且充電控制塊根據(jù)通過非接觸式通信接收的電池組的充電狀態(tài)來(lái)控制充電電流。在本申請(qǐng)的第四模式中，在兩個(gè)以上電池單元被串聯(lián)互連的電池組中，在對(duì)單元塊充電期間控制每個(gè)電池單元。通過作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器的非接觸式通信在電池單元之間通信充電狀態(tài)。在該充電器中，利用作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器的電池組執(zhí)行非接觸式通信。通過非接觸式通信來(lái)通信電池組的充電狀態(tài)。根據(jù)通過非接觸式通信接收的電池組的充電狀態(tài)，控制充電電流。根據(jù)本申請(qǐng)的第一和第二模式，如果電池單元的數(shù)目增加，能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)執(zhí)行充/放電控制。根據(jù)本申請(qǐng)的第三和第四模式，能夠?qū)τ诘谝荒Ｊ街械碾姵鼗虻诙Ｊ街械碾姵亟M適當(dāng)?shù)貓?zhí)行充/放電控制。


圖I是示出了現(xiàn)有技術(shù)中用于充/放電控制的配線的示意圖；圖2是示出了作為本申請(qǐng)中的一個(gè)實(shí)施方式而實(shí)現(xiàn)的充電系統(tǒng)的示例性配置的示意圖；圖3是示出了在電池單元的外部視圖上疊加的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖4是示出了概略非接觸式近場(chǎng)通信的示意圖5是示出了電池單元和電 池充電器的示例性功能配置的功能框圖；圖6是用于說明正常充電的兩個(gè)以上電池的操作的示意圖；圖7是用于說明已經(jīng)發(fā)生自診斷故障的兩個(gè)以上電池單元的操作的示意圖；圖8是用于說明已經(jīng)發(fā)生非自診斷故障的兩個(gè)以上電池單元的操作的示意圖；圖9A、圖9B、以及圖9C是示出了兩個(gè)以上單元的另一個(gè)布置示例的示意圖；以及圖10是用于解釋應(yīng)用示例的示意圖。
具體實(shí)施例方式[充電系統(tǒng)的示例性配置]現(xiàn)在，參照?qǐng)D2，示出了作為本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施方式而實(shí)現(xiàn)的充電系統(tǒng)的示例性配置。該充電系統(tǒng)由在其中兩個(gè)以上電池單元I互連的電池組2和充電器3構(gòu)成。在圖2中所示的示例中，在電池組2中N個(gè)電池單元I串聯(lián)互連。如果需要，該N個(gè)電池單元I將被描述為電池單元1-1至1-N。通過將電池組2裝載到充電器3上可對(duì)電池組2進(jìn)行充電或放電。應(yīng)當(dāng)注意，充電器3可被結(jié)合成諸如便攜式個(gè)人計(jì)算機(jī)或數(shù)碼相機(jī)(攝像機(jī))的電子裝置的一部分，從而與電池組2 —起形成電子裝置的一部分。電池單元I作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器具有通信功能，其能夠以近場(chǎng)及非接觸方式通信并且在非接觸式通信中接收與前一電池單元I在之前或之后相鄰的另一個(gè)電池單元I的充電狀態(tài)。此外，電池單元I將其自身的充電狀態(tài)連同上面提到的從另一個(gè)電池單元I接收的充電狀態(tài)一起發(fā)送給與前一電池單元I在之前或之后相鄰的另一個(gè)電池單元I。充電器3還作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器具有通信功能，其能夠以近場(chǎng)及非接觸方式通信并且接收電池單元I發(fā)射的充電狀態(tài)以控制電池組2的充電。對(duì)于作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器的近場(chǎng)及非接觸式通信，符合作為用于鄰近IC卡系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)的IS0/IEC 14443和作為用于NFCIP(近場(chǎng)通信接口和協(xié)議)_1的標(biāo)準(zhǔn)的IS0/IEC 18092的通信方案是可用的。轉(zhuǎn)發(fā)器也被稱為IC卡、標(biāo)簽、或RFID (射頻標(biāo)識(shí))。換言之，作為轉(zhuǎn)發(fā)器的功能代表作為基于A型、IS0/IEC 14443的B型，F(xiàn)eliCa(商標(biāo))、或ISO 15963的卡或標(biāo)簽的功能。然而，電池單元I和充電器3的通信功能塊不限制于這些類型的標(biāo)準(zhǔn)化非接觸式近場(chǎng)通信；即，電池單元I和充電器3的通信功能可以是基于具有特別規(guī)定的通信率和數(shù)據(jù)調(diào)制的電磁感應(yīng)的非接觸式近場(chǎng)通信。電池單元I外部可辨認(rèn)地粘貼寫有用于識(shí)別電池單元I的ID的標(biāo)簽4。更具體地，電池單元I-η (η = I, 2, . . . , N)粘貼有標(biāo)簽4n。[電池單元的示例性配置]參見圖3，示出了電池單元I的示意圖，其中在外部視圖上疊加其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。電池單元I的外部視圖由頂視圖和右側(cè)視圖構(gòu)成。電池單元I至少具有非接觸式通信控制塊11和電池控制塊12。非接觸式通信控制塊11作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器控制非接觸式近場(chǎng)通信。更具體地，如果作為轉(zhuǎn)發(fā)器工作，非接觸式通信控制塊11經(jīng)由轉(zhuǎn)發(fā)器天線HT接收來(lái)自讀取器/寫入器的命令。接著，非接觸式通信控制塊11將對(duì)于所接收命令的響應(yīng)返回到讀取器/寫入器。此外，如果作為讀取器/寫入器工作，基于電池控制塊12提供的、表明單元塊15的充電狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，非接觸式通信控制塊11經(jīng)由讀取器/寫入器天線IIk將預(yù)定命令發(fā)送給另一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器。然后，非接觸式通信控制塊11接收來(lái)自轉(zhuǎn)發(fā)器的、對(duì)于該預(yù)定命令的響應(yīng)。應(yīng)當(dāng)注意，非接觸式通信控制塊11發(fā)射和接收的每個(gè)命令包括隨時(shí)添加到該命令的數(shù)據(jù)。
非接觸式通信控制塊11可被安裝在電池單元I上，例如，作為IC芯片，并且可被指示為圖4以及后續(xù)附圖中的CL(非接觸式)芯片11。轉(zhuǎn)發(fā)器天線IItS置在電池單元I長(zhǎng)度方向上的一端，讀取器/寫入器天線IIkS置在電池單元I長(zhǎng)度方向上的另一端。讀取器/寫入器天線IIk環(huán)繞圓柱形單元塊15形成環(huán)形天線。電池控制塊12檢測(cè)電池單元I中單元塊15的溫度狀態(tài)和充電狀態(tài)從而控制電池單元。根據(jù)檢測(cè)到的單元塊15的充電狀態(tài)和溫度狀態(tài)，電池控制塊12將開關(guān)13設(shè)置到“a”側(cè)或“b”側(cè)。此外，電池控制塊12將表明單元塊15的充電狀態(tài)和溫度狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)提供給非接觸式通信控制塊U。當(dāng)開關(guān)13被設(shè)置到“a”側(cè)時(shí)，單元塊15的一個(gè)單元端子15a (也是電池單元I的負(fù)電極端子)被連接到電池單元I的正電極端子14，從而使電池單元I進(jìn)入旁路模式，其中來(lái)自充電器3的充電電流未提供至電池單元I的單元塊15。另一方面，當(dāng)開關(guān)13被設(shè)置到“b”側(cè)時(shí)，電池單元I的正電極端子14被連接到單元端子15b (其是單元塊15的另一端)，從而使電池單元I進(jìn)入正常模式(或充電模式)，其中將來(lái)自充電器3的充電電流提供給單元塊15。應(yīng)當(dāng)注意，電池單元I的正電極端子14與單元塊15的單元端子15b完全絕緣。開關(guān)13的電路被設(shè)置為“b”側(cè)，S卩，通過電壓施加選擇的正常模式。因此，如果電池控制塊12不能控制以阻止電壓施加至開關(guān)13，例如，開關(guān)13被設(shè)置到旁路模式(即，“a”側(cè))。[電池單元I之間通信的概述]參見圖4，示出了描繪在充電器3和電池單元I之間或在電池單元I之間執(zhí)行的非接觸式近場(chǎng)通信的概略的示意圖。電池單元1-1通過非接觸式近場(chǎng)通信經(jīng)由讀取器/寫入器天線21κ接收充電器3中讀取器/寫入器21發(fā)射的命令。如果沒有發(fā)現(xiàn)故障，電池單元1-1返回對(duì)于接收自充電器3中的讀取器/寫入器21的命令進(jìn)行確認(rèn)的響應(yīng)；如果發(fā)現(xiàn)故障，電池單元1-1返回故障代碼。此外，電池單元1-1將包括其自身(電池單元1-1)的充電狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)射至電池單元1-2。電池單元1-2通過非接觸式近場(chǎng)通信接收來(lái)自電池單元1-1的命令和狀態(tài)數(shù)據(jù)。然后，電池單元1-2將響應(yīng)返回給電池單元1-1，并且將具有添加到電池單元1-1狀態(tài)數(shù)據(jù)中的、其自身(電池單元1-2)的充電狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)射至電池單元1-3 (未示出)。接著，狀態(tài)數(shù)據(jù)如上面所述在相鄰的電池單元之間順序傳遞。接著，電池單元I-N將具有添加到通過非接觸式通信從電池單元I-(N-I)接收的狀態(tài)數(shù)據(jù)中的、其自身(電池單元1-Ν)的充電狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)射至充電器3中的轉(zhuǎn)發(fā)器22。充電器3中的轉(zhuǎn)發(fā)器22經(jīng)由轉(zhuǎn)發(fā)器天線22τ接收從電池單元I-N發(fā)射的狀態(tài)信息。應(yīng)當(dāng)注意，執(zhí)行非接觸式近場(chǎng)通信的電池單元I的讀取器/寫入器天線IlR和另一個(gè)電池單元I的轉(zhuǎn)發(fā)器天線IIt之間的距離處于可實(shí)現(xiàn)大約幾毫米到幾厘米的非接觸式近場(chǎng)通信的范圍內(nèi)。這通常適用于充電器3中的讀取器/寫入器天線21κ和電池單元1-1的轉(zhuǎn)發(fā)器天線IIt之間的距離以及電池單元I-N中的讀取器/寫入器天線Il1^P充電器3中的轉(zhuǎn)發(fā)器天線22τ之間的距離。在充電系統(tǒng)中，只有充電器3中的讀取器/寫入器21可產(chǎn)生載波，其它部件塊通過使用讀取器/寫入器21產(chǎn)生的載波來(lái)發(fā)射命令。更具體地，充電器3中的讀取器/寫入器21產(chǎn)生載波并且通過預(yù)定的調(diào)制方案，例如，調(diào)幅(ASK)來(lái)調(diào)制產(chǎn)生的載波，從而發(fā)射命令。電池單元1-1的非接觸式通信控制塊11使用從讀取器/寫入器21接收的載波將命令發(fā)射到電池單元1-2的非接觸式通信控制塊11。后續(xù)的電池單元1-2到I-N中的每一個(gè)使用從讀取器/寫入器側(cè)接收的載波來(lái)發(fā)射命令。因此，每個(gè)電池單元I不需要具有用于產(chǎn)生載波的振蕩器，因此節(jié)省了電池單元I的成本。此外，通過讀取器/寫入器21的載波頻率使電池單元I的通信時(shí)鐘相互匹配，從 而實(shí)現(xiàn)同步。[示出電池單元和充電器的功能框圖]參見圖5，示出了描繪單元1-n(n= 1,2,... ,N)和充電器3的功能框圖。應(yīng)當(dāng)注意，由相同的參考標(biāo)號(hào)指示與之前參照?qǐng)D2至圖4所描述的那些部件相類似的部件，并且省略對(duì)其的描述。充電器3具有非接觸式通信控制塊31、充電控制塊32、以及電源33。非接觸式通信控制塊31內(nèi)部具有載波產(chǎn)生單元31c。非接觸式通信控制塊31相當(dāng)于圖4中所示的讀取器/寫入器21和轉(zhuǎn)發(fā)器22。更具體地，如果非接觸式通信控制塊31作為讀取器/寫入器工作，非接觸式通信控制塊31根據(jù)預(yù)定調(diào)制方案中的命令來(lái)調(diào)制由載波產(chǎn)生單元31c產(chǎn)生的載波，將經(jīng)調(diào)制的載波從讀取器/寫入器天線22κ發(fā)射到電池單元1-1。電池單元1-1調(diào)制從讀取器/寫入器天線22κ輸出的載波并且非接觸式通信控制塊31接收該調(diào)制載波以從電池單元1-1接收響應(yīng)。如果非接觸式通信控制塊31作為轉(zhuǎn)發(fā)器工作，非接觸式通信控制塊31經(jīng)由轉(zhuǎn)發(fā)器天線22τ接收從電池單元I-N的讀取器/寫入器天線I Ik輸出的、并且根據(jù)命令調(diào)制的載波，從而從電池單元I-N接收命令。此外，非接觸式通信控制塊31對(duì)從電池單元I-N的讀取器/寫入器天線IIk輸出的載波進(jìn)行調(diào)制，以將響應(yīng)發(fā)射到電池單元1-Ν。通過非接觸式通信發(fā)射和接收的數(shù)據(jù)包括，例如，表明命令或響應(yīng)類型的命令代碼、寫至電池單元I的標(biāo)簽4上的同一 ID、以及表明充電狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)(稍后描述的計(jì)數(shù))。如果電池單元I發(fā)生故障，發(fā)射和接收指示(例如)表明檢測(cè)到的故障詳情的故障代碼。稍后將參照?qǐng)D6詳細(xì)描述要發(fā)射和接收的數(shù)據(jù)。充電控制塊32基于從非接觸式通信控制塊31提供的電池單元1-1至1_N的充電狀態(tài)來(lái)控制電源33的供電，從而控制電池單元1-1到I-N的供電。類似于充電器3的非接觸式通信控制塊31，電池單元I-η的非接觸式通信控制塊11作為讀取器/寫入器和轉(zhuǎn)發(fā)器工作。非接觸式通信控制塊11和非接觸式通信控制塊31之間的區(qū)別僅在于，如果非接觸式通信控制塊11作為讀取器/寫入器工作，非接觸式通信控制塊11自身不產(chǎn)生載波而是使用充電器3的載波產(chǎn)生單元31c產(chǎn)生的載波，從而發(fā)射數(shù)據(jù)。對(duì)于電池單元I-η作為轉(zhuǎn)發(fā)器工作，如果η = I，則讀取器/寫入器變成充電器3 ;如果η = 2至N，讀取器/寫入器變成電池單元l-(n-l)。對(duì)于電池單元l_n作為讀取器/寫入器工作，如果η= I到Ν-1，則轉(zhuǎn)發(fā)器變成電池單元1-(η+1);如果η = Ν，則轉(zhuǎn)發(fā)器變成充電器3。非接觸式通信控制塊11從電池控制塊12獲得表明單元塊15的充電狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)并且將包括其自身(單元塊15)的充電狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)射至隨后的轉(zhuǎn)發(fā)器(如果n ^ N,則為電池單元1-(η+1);如果η = N,則為充電器3)。電池控制塊12檢測(cè)單元塊15的充電狀態(tài)和溫度狀態(tài)以控制單元塊15，同時(shí)將表明檢測(cè)到的單元塊15的充電狀態(tài)和溫度狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)提供至非接觸式通信控制塊11。此外，根據(jù)檢測(cè)到的單元塊15的充電狀態(tài)和溫度狀態(tài)，電池控制塊12將開關(guān)13的設(shè)置改為“a”側(cè)或“b”側(cè)。應(yīng)當(dāng)注意，圖3中所示的開關(guān)13被常規(guī)地分成圖5中所示的開關(guān)13x和開關(guān)13y，通過如一個(gè)開關(guān)13的鏈接方式控制開關(guān)13x和開關(guān)13y。當(dāng)開關(guān)13被設(shè)置為“a”側(cè)時(shí)，則提供不向單元塊15提供來(lái)自充電器3的充電電流的旁路模式。另一方面，當(dāng)開關(guān)13被設(shè)置到“b”側(cè)時(shí)，則提供向單元塊15提供來(lái)自充電器3的充電電流的正常模式(充電模式)。電池控制塊12可與非接觸式通信控制塊11 一起被配置在一個(gè)IC芯片中。在該配置中，提供至非接觸式通信控制塊11和電池控制塊12的功率可以基于從讀取器/寫入器側(cè)發(fā)射的載波所產(chǎn)生的功率或其自身的單元塊15的功率。[正常充電時(shí)執(zhí)行的操作]下面將參照?qǐng)D6描述當(dāng)電池單元1-1到I-N被正常充電時(shí)這些單元的操作。每個(gè)電池單元I并不總是在同一水平充電。換言之，電池單元1-1至I-N中的每個(gè)電池單元I被充滿電的時(shí)間是不同的。每個(gè)電池單元I的電池控制塊12測(cè)量單元塊15的充電比并且當(dāng)電池單元I被完全充滿時(shí)，將開關(guān)13設(shè)置到“a”側(cè)，從而將電池單元I置于旁路模式。圖6示出了電池單元1-2已被充滿電并且設(shè)置在旁路模式的示例。充電器3的充電控制塊32使非接觸式通信控制塊31發(fā)射用于檢查充電狀態(tài)的命令。電池單元1-1的非接觸式通信控制塊11接收來(lái)自充電器3的非接觸式通信控制塊31的、用于檢查充電狀態(tài)的命令。從非接觸式通信控制塊31接收的、用于檢查充電狀態(tài)的命令被添加有被設(shè)定為初始值數(shù)據(jù)的計(jì)數(shù)“O”。電池1-1的非接觸式通信控制塊11從電池控制塊12接收表明其自身(電池單元1-1)的單元塊15還未被充滿而是正在正常充電的狀態(tài)數(shù)據(jù)并且將接收的計(jì)數(shù)值增加I。接著，電池單元1-1的非接觸式通信控制塊11將檢查充電狀態(tài)的命令連同增加的計(jì)數(shù)一起發(fā)射至電池單元1-2的非接觸式通信控制塊11。電池單元1-2的非接觸式通信控制塊11從電池單元1-1接收檢查充電狀態(tài)的命令。電池單元1-2的非接觸式通信控制塊11從電池控制塊12獲得的狀態(tài)數(shù)據(jù)表明充滿電的狀態(tài)。在這種情形中，電池單元1-2的非接觸式通信控制塊11通過使計(jì)數(shù)值不變將計(jì)數(shù)和檢查充電狀態(tài)的命令發(fā)射到電池單元1-3的非接觸式通信控制塊11。
如上面所述，電池單元I的非接觸式通信控制塊11從其自身的電池控制塊12獲得狀態(tài)數(shù)據(jù)，并且如果獲得的狀態(tài)信息表明電池單元I正在正常充電，則增大計(jì)數(shù)值，或者如果電池單元I已經(jīng)被充滿電，則使計(jì)數(shù)值不變。接著，非接觸式通信控制塊11將根據(jù)充電狀態(tài)的計(jì)數(shù)處理結(jié)果發(fā)射至隨后的電池單元I。因此，如果由充電器3的非接觸式通信控制塊31從電池單元I-N接收的計(jì)數(shù)大于1，則表明電池單元1-1到I-N中的至少一個(gè)尚未充滿電。另一方面，如果電池單元1-1到I-N都被充滿，那么由充電器3的非接觸式通信控制塊31從電池單元I-N接收的計(jì)數(shù)是O。應(yīng)當(dāng)注意，接收用于檢查充電狀態(tài)的命令的轉(zhuǎn)發(fā)器側(cè)將表明確認(rèn)該命令的響應(yīng)返回至讀取器/寫入器側(cè)，只要轉(zhuǎn)發(fā)器沒有遭遇故障。如上面所述，根據(jù)圖2中所示的充電系統(tǒng)，通過非接觸式通信發(fā)送和接收狀態(tài)數(shù)據(jù)(充/放電控制數(shù)據(jù))允許管理每個(gè)電池單元I的充/放電狀態(tài)，從而不需要現(xiàn)有技術(shù)中用于獲得充/放電數(shù)據(jù)的配線。更具體地，如果電池單元I的數(shù)目增加，可利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)對(duì)電池單元I執(zhí)行充電和放電控制。此外，充電器3可發(fā)射和接收每個(gè)電池單元I的充/放電狀態(tài)以適當(dāng)?shù)貓?zhí)行充/放電控制。應(yīng)當(dāng)注意，在上面提到的示例中，針對(duì)一個(gè)電池單元I布置一個(gè)非接觸式通信控制塊11和一個(gè)電池控制塊12 ;針對(duì)兩個(gè)以上電池單元I布置一個(gè)非接觸式通信控制塊11和一個(gè)電池控制塊12也是可行的。更具體地，以兩個(gè)以上電池單元為單位管理充電狀態(tài)從而通過非接觸式通信發(fā)送和接收狀態(tài)數(shù)據(jù)。此外，針對(duì)在其中兩個(gè)以上電池單元I互連的電池組2布置一個(gè)非接觸式通信控制塊11和一個(gè)電池控制塊12并且以電池組為單位管理充電狀態(tài)也是可行的，從而通過非接觸式通信發(fā)送和接收狀態(tài)數(shù)據(jù)。然而，應(yīng)當(dāng)注意，按照一個(gè)非接觸式通信控制塊11執(zhí)行管理為單位來(lái)執(zhí)行該充/放電管理。如上所述，其中發(fā)射和接收計(jì)數(shù)值O或非零的方法是通過充電器3的充電控制塊32管理電池組2的充電狀態(tài)的簡(jiǎn)單方法。對(duì)于通過充電控制塊32的精細(xì)管理也是可行的，從而將待發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)改為更詳細(xì)的數(shù)據(jù)。例如，該數(shù)據(jù)可以是數(shù)據(jù)本身，諸如每個(gè)電池單元I的充電率或溫度。如果如此實(shí)踐，除了電極連接之外不需要狀態(tài)監(jiān)控配線從而實(shí)現(xiàn)電池組2的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，進(jìn)而增強(qiáng)了電池組2的可靠性并且節(jié)約電池組2的制造成本。[當(dāng)發(fā)生自診斷故障時(shí)執(zhí)行的操作]下面將參照?qǐng)D7描述如果電池單元I發(fā)生自診斷故障時(shí)執(zhí)行的操作。自診斷故障指的是至少可以由正常操作的非接觸式通信控制塊11發(fā)送故障代碼的有關(guān)諸如過電流或異常溫度的故障。參見圖7，示出了在電池單元1-2上已經(jīng)發(fā)生了自診斷故障的示例。一旦檢測(cè)到故障，電池單元1-2的電池控制塊12將開關(guān)13設(shè)置為“a”側(cè)以設(shè)置旁路模式。接著，電池控制塊12將表明故障內(nèi)容A的故障代碼A提供至非接觸式通信控制塊11。非接觸式通信控制塊11從電池控制塊12獲得其中包含了故障代碼A的狀態(tài)數(shù)據(jù)。響應(yīng)于從電池單元1-1的非接觸式通信控制塊11接收的命令，電池單元1-2的非接觸式通信控制塊11返回其中包含了故障電池單元1-2的ID、表明故障內(nèi)容A的故障代碼A0同時(shí)，電池單元1-2的非接觸式通信控制塊11按照與充滿電的方式相同的方式將檢查充電狀態(tài)的命令以及連同該命令一起接收的、未改變的計(jì)數(shù)值(即，沒有增加計(jì)數(shù))發(fā)射至電池單元1-3的非接觸式通信控制塊11。接收電池單元1-2的故障代碼A，電池單元1-1的非接觸式通信控制塊11在與充電器3的下次通信中返回包含了電池單元1-2的ID的故障代碼A。因此，充電器3可檢測(cè)由故障代碼A指示的、電池單元1-2上故障的發(fā)生。如果至少一個(gè)電池單元I發(fā)生故障，充 電器3可通過(例如)警報(bào)燈或故障消息輸出的這種方式來(lái)輸出警報(bào)。
應(yīng)當(dāng)注意，電池單元1-2可僅返回表明遇到故障的內(nèi)容A的故障代碼A并且電池單元1-1可將電池單元1-2的ID (有關(guān)哪個(gè)發(fā)生故障)添加到故障代碼A并且將故障代碼A發(fā)射(或返回)到充電器3。[在非自診斷故障發(fā)生時(shí)執(zhí)行的操作]參照?qǐng)D8，下文將描述如果在電池單元I上發(fā)生非自診斷故障時(shí)執(zhí)行的操作。非自身可診斷的故障指的是不僅在電池控制塊12上而且還在非接觸式通信控制塊11上發(fā)生的故障，從而禁用自身的非接觸式通信。
參見圖8，示出了在電池單元1-2上發(fā)生非自診斷故障的示例。如上所述，當(dāng)電壓施加時(shí)開關(guān)13的電路被設(shè)置到“b”側(cè)，即，選擇正常模式。因此，如果在電池控制塊12上發(fā)生故障使電池控制塊12的控制禁用，開關(guān)13被設(shè)置為旁路模式(“a，，側(cè))。如果非接觸式通信控制塊11上發(fā)生一些故障導(dǎo)致禁用其自身的非接觸式通信，那么不能回復(fù)從電池單元1-1發(fā)射的、用于檢查充電狀態(tài)的命令。如果沒有來(lái)自電池單元1-2的、對(duì)檢查充電狀態(tài)的命令所做出的響應(yīng)，那么電池單元1-1的非接觸式通信控制塊11在與充電器3的下次通信中返回包括其自身(電池單元1-1)的ID、表明無(wú)響應(yīng)的內(nèi)容B的故障代碼B。因此，充電器3可檢測(cè)到與電池單元1-1相鄰的電池單元1-2中故障代碼B的故障的發(fā)生。在這種情形中，檢查充電狀態(tài)的命令沒有發(fā)送到電池單元1-2之后的電池單元1-3到1-N。然而，電池單元1-2的開關(guān)13處于旁路模式，來(lái)自充電器3的充電電流還被供給電池單元1-3到1-N。電池單元1-3到I-N中的每一個(gè)獨(dú)自將該充電狀態(tài)管理為“臨時(shí)模式”。如上面參照?qǐng)D7和圖8所述，如果在電池單元1-1到I-N中的任意一個(gè)檢測(cè)到故障，充電器3可通過非接觸式通信識(shí)別檢測(cè)到的故障內(nèi)容和發(fā)生故障的電池單元I。識(shí)別出故障發(fā)生的充電器3可將表明檢測(cè)到的故障內(nèi)容的故障代碼以及故障電池單元I的ID顯示在預(yù)定的顯示塊上。因此，例如，在預(yù)定的顯示塊上識(shí)別故障電池塊I的顯示的用戶可將電池單元I與粘貼到電池單元I的外部的標(biāo)簽4的ID比對(duì)，從而替換故障電池單元I。因此，可以輕而易舉地僅替換故障電池單元1，從而簡(jiǎn)化維修工作。應(yīng)當(dāng)注意，代替通過粘貼到電池單元I的外部的標(biāo)簽4的ID來(lái)識(shí)別故障電池單元1，可通過與標(biāo)簽ID識(shí)別相比成本更高的燈的開啟來(lái)識(shí)別故障電池單元I。[電池單元的示例性布置]參見圖9A、圖9B、和圖9C，示出了兩個(gè)以上電池單元的另一種示例性布置。在上面所示的示例中，N個(gè)電池單元1-1到I-N被布置為串聯(lián)互連的一行。然而，可按照其它方式來(lái)布置構(gòu)成電池組2的兩個(gè)以上電池單元I ;例如，兩行以上的、串聯(lián)互連的兩個(gè)以上電池單元I垂直于長(zhǎng)度方向布置，如圖9A到圖9C中所示。圖9A和圖9B示出了其中將N個(gè)電池單元1_1到1_N布置為并列的兩行，每行具有N/2個(gè)電池單元的示例。圖9A示出了相鄰的行沿著長(zhǎng)度方向錯(cuò)開電池單元I的約一半單元長(zhǎng)度的示例。圖9B示出了相鄰的行在長(zhǎng)度方向上被布置在相同位置的示例。在圖9A和圖9B中所示的示例性布置中，以非接觸式方式相互通信的讀取器/寫入器天線IIk和轉(zhuǎn)發(fā)器天線IIt之間的距離是DS1，該距離小于可通信距離的最大值(下文稱為最大通信距離)Lmax的距離。另一方面，未以非接觸式方式相互通信的讀取器/寫入器天線IIk和轉(zhuǎn)發(fā)器天線IIt之間的距離是DS2，該距離足夠大于最近處的最大通信距離Lmax0圖9C示出了一個(gè)示例，其中N個(gè)電池單元1-1到I-N被布置為平行的兩行，每行具有N/2個(gè)電池單元，并且隔離器SP被布置在相鄰行之間以阻止電磁波(載波)的干擾。在這種情形中，相鄰行之間的距離可被配置為小于圖9B中所示布置的距離。隔離器SP可 以是屏蔽。在上面提到的示例中，描述了讀取器/寫入器天線IIk和轉(zhuǎn)發(fā)器天線叫之間的距離。顯而易見的是，這也適用于充電器3的轉(zhuǎn)發(fā)器天線2\和讀取器/寫入器天線22κ之間的距離。應(yīng)當(dāng)注意，在上面所示的示例中，并沒有描述用于布置在平行的兩行中的電池單元I的充電線是并聯(lián)還是串聯(lián)互連的?？筛鶕?jù)需要的容量和電壓來(lái)適當(dāng)確定充電線連接的方法。應(yīng)當(dāng)注意，以一行為單位執(zhí)行非接觸式近場(chǎng)通信。最大通信距離Lmax取決于讀取器/寫入器天線I Ik (其是環(huán)形天線)的直徑和磁場(chǎng)強(qiáng)度。讀取器/寫入器天線IIk的直徑需要被確定成單元塊15+α ( > O)的直徑并且不能改變，原因在于讀取器/寫入器天線IIk環(huán)繞圓柱形單元塊15的外周。因此，通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)置磁場(chǎng)強(qiáng)度確定最大通信距離Lmax。[示例性應(yīng)用]如果串聯(lián)互連的電池單元1-1到I-N中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)生故障使得故障電池單元不可用，即，如果電池單元1-1到I-N中的一個(gè)或多個(gè)已經(jīng)進(jìn)入旁路模式，則放電時(shí)電池組2的輸出電壓下降。為了防止這個(gè)問題，可如圖10中所示布置調(diào)壓器51，以將由于旁路模式降低的電壓升高到與正常電壓水平相同的水平，并且輸出調(diào)節(jié)電壓。該布置允許在電池單元I上發(fā)生故障導(dǎo)致電壓下降的情況下，使用電池組2的電源作為“臨時(shí)模式”。根據(jù)允許多少故障電池單元1，可以適當(dāng)確定調(diào)壓器51對(duì)于電壓降的作用范圍。調(diào)壓器51可布置在充電器3或電池組2中。本文中術(shù)語(yǔ)“系統(tǒng)”代表由兩個(gè)以上設(shè)備構(gòu)成的整個(gè)設(shè)備。盡管已經(jīng)使用了特定的術(shù)語(yǔ)對(duì)本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但這種描述僅出于說明目的，并且應(yīng)當(dāng)理解在不背離所附權(quán)利要求的精神或范圍的情況下可進(jìn)行修改和改變。本申請(qǐng)包含的主題涉及于2011年2月15日向日本專利局提交的日本在先專利申請(qǐng)JP 2011-030057中披露的主題，其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此作為參考。
權(quán)利要求
1.一種電池，包括 非接觸式通信控制塊，被配置為作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信； 適用于所述非接觸式通信控制塊作為所述轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)執(zhí)行所述非接觸式通信時(shí)的天 線. 適用于所述非接觸式通信控制塊作為所述讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行所述非接觸式通信時(shí)的天線；以及 電池控制塊，被配置為控制單元塊的充電操作； 其中，所述非接觸式通信控制塊以非接觸的方式通信從所述電池控制塊提供的所述單元塊的充電狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池，進(jìn)一步包括 開關(guān)，被配置為在正常模式和旁路模式之間切換，其中，在所述正常模式中將來(lái)自充電器的充電電流提供至所述單元塊，在所述旁路模式中繞開所述單元塊，所述電池控制塊也控制所述開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池，其中，當(dāng)沒有施加電壓時(shí)，所述開關(guān)設(shè)置為所述旁路模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池，其中，所述非接觸式通信控制塊通過將所述非接觸式通信控制塊作為所述轉(zhuǎn)發(fā)器工作時(shí)所接收的載波用作所述非接觸式通信控制塊作為所述讀取器/寫入器工作時(shí)所使用的載波來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池，其中，所述電池是電池單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池，其中，所述電池是電池組。
7.一種電池組，包括 相互串聯(lián)互連的多個(gè)電池單元； 所述多個(gè)電池單元中的每個(gè)都具有 非接觸式通信控制塊，被配置為作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信， 適用于所述非接觸式通信控制塊作為所述轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)執(zhí)行所述非接觸式通信時(shí)的天線，適用于所述非接觸式通信控制塊作為所述讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行所述非接觸式通信時(shí)的天線；以及 電池控制塊，被配置為控制單元塊的充電操作， 其中，所述非接觸式通信控制塊以非接觸的方式將所述電池控制塊提供的所述單元塊的充電狀態(tài)通信給與該電池單元的連接側(cè)之一相鄰的電池單元的非接觸式通信控制塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池組，其中，適用于所述非接觸式通信控制塊作為所述轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)執(zhí)行所述非接觸式通信時(shí)的所述天線被布置在所述多個(gè)電池單元的長(zhǎng)度方向的一端，適用于所述非接觸式通信控制塊作為所述讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行所述非接觸式通信時(shí)的所述天線被布置在所述多個(gè)電池單元的長(zhǎng)度方向的另一端。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池組，其中，多行兩個(gè)以上串聯(lián)互連的電池單元被布置為垂直于所述多個(gè)電池單兀的長(zhǎng)度方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池組，其中，被布置為垂直于所述多個(gè)電池單元的長(zhǎng)度方向的多行兩個(gè)以上串聯(lián)互連的電池單元在所述長(zhǎng)度方向上彼此相鄰地錯(cuò)開。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池組，其中，在垂直于所述多個(gè)電池單元的長(zhǎng)度方向所布置的所述多行兩個(gè)以上電池單元之間布置有隔離器。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池組，其中，所述多個(gè)電池單元中的每個(gè)都包括 開關(guān)，被配置為在正常模式和旁路模式之間切換，其中，在所述正常模式中將來(lái)自充電器的充電電流提供至所述單元塊，在所述旁路模式中繞開所述單元塊，當(dāng)沒有施加電壓時(shí)，所述開關(guān)被設(shè)置為所述旁路模式。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電池組，進(jìn)一步包括 調(diào)壓器，被配置為使待輸出至外部的電壓恒定。
14.一種充電器,包括 非接觸式通信控制塊，被配置為作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信； 適用于所述非接觸式通信控制塊作為所述轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)執(zhí)行所述非接觸式通信時(shí)的天線. 適用于所述非接觸式通信控制塊作為所述讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行所述非接觸式通信時(shí)的天線；以及 充電控制塊，被配置為控制要提供至待充電的電池的充電電流， 其中，所述非接觸式通信控制塊以非接觸的方式通信所述電池的充電狀態(tài)，并且所述充電控制塊根據(jù)通過所述非接觸式通信接收的所述電池的充電狀態(tài)控制所述充電電流。
15.—種充電系統(tǒng),包括 電池組；以及 充電器，其中 所述電池組包括 串聯(lián)互連的多個(gè)電池單元， 所述多個(gè)電池單元中的每個(gè)都具有 電池單元中的非接觸式通信控制塊，被配置為作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信， 適用于所述非接觸式通信控制塊作為所述轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)執(zhí)行所述非接觸式通信時(shí)的天線，適用于所述非接觸式通信控制塊作為所述讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行所述非接觸式通信時(shí)的天線，以及 電池控制塊，被配置為控制單元塊的充電操作， 所述電池單元的所述非接觸式通信控制塊以非接觸的方式將所述電池控制塊提供的所述單元塊的充電狀態(tài)通信給與該電池單元的連接側(cè)之一相鄰的電池單元的非接觸式通信控制塊，以及 所述充電器包括 所述充電器的非接觸式通信控制塊，被配置為作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信， 適用于所述非接觸式通信控制塊作為所述轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)執(zhí)行所述非接觸式通信時(shí)的天線， 適用于所述非接觸式通信控制塊作為所述讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行所述非接觸式通信時(shí)的天線，以及 充電控制塊，被配置為控制要提供至電池組的充電電流， 所述充電器中的所述非接觸式通信控制塊以非接觸式方式來(lái)通信所述電池組的充電狀態(tài)，并且所述充電控制塊根據(jù)通過所述非接觸式通信接收的所述電池組的充電狀態(tài)來(lái)控制所述充電電流。
全文摘要
本申請(qǐng)公開了電池、電池組、電池充電器、以及電池充電系統(tǒng)。其中，該電池包括非接觸式通信控制塊，被配置為作為基于電磁感應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)器和讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信。該電池還包括適用于非接觸式通信控制塊作為轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信時(shí)的天線；適用于非接觸式通信控制塊作為讀取器/寫入器來(lái)執(zhí)行非接觸式通信時(shí)的天線。該電池還包括電池控制塊，被配置為控制單元塊的充電操作。該非接觸式通信控制塊以非接觸的方式通信從電池控制塊提供的單元塊的充電狀態(tài)。
文檔編號(hào)H01M10/44GK102637915SQ201210027768
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者岡村賢一, 森田直 申請(qǐng)人:索尼公司