[发明专利]充电系统、电子设备以及充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及在降低针对电池电芯的过电压保护电路的设定值的同时，将充 电器的设定电压维持在较高值的充电系统。

背景技术

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可以长时间工作以及小型轻量化等。因此，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而 得到的电池组的形式。

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，特别是需要周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 池组也被称为智能电池。

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容纳在一个壳体中， 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 池中还设有保护电路，当使用过程中在电池电芯中发生了某种异常时，可以使 保护电路工作来停止充放电。作为异常的项目，包含与充放电过程中的电流、 电压、温度以及电池电芯之间的电压平衡有关的事项。

在针对智能电池的现有的充电系统中，电池组和笔记本PC各自具有电压 测定电路。电池组中内置的电压测定电路的测定值，用于在充电过程中当电池 电芯的电压超过了规定的值时停止充电。与此相对，笔记本PC中安装的电压 测定电路测定充电器的输出电压，将其测定值用于充电器的反馈控制。

关于对智能电池输出准确的充电电压的技术，具有以下的文献。专利文献 1记载了以下技术：在充电开始之前从智能电池取得电压信息，将其与在充电 器一侧取得的电压信息进行比较，由此，对充电器一侧的电压信息进行校正， 来对电池组提供更加准确的充电电压。

在充电器的输出电压中相对于设定电压产生输出误差，在电池组的电压测 定电路的读取值中还产生测量误差。此外，在充电器的输出和电池电芯之间存 在由配线、端子以及电路元件产生的电阻，所以输出电压和电芯电压不一致， 此外，该差根据充电电流发生变化。而且，充电系统有时由于周围温度的变化 或充电器的漂移，电芯电压突然发生变化。在对电池电芯进行正常的充电时， 为使电池组的过电压保护电路不进行误动作，需要在充电器的设定电压的值和 过电压保护电路的过电压设定值之间设置足够的余量(margin)。

目前，为了防止过电压保护电路的误动作，在设定电压值和过电压设定值 之间设置余量，以使由于输出电压相对于充电器的设定电压的误差(以下称为 输出误差)而变化的输出电压的上限、和电压测定电路由于测量误差而较低地 读取电芯电压时的下限不发生重叠。例如，在电压测定电路具有±0.05V的读 取误差时，按照过电压设定值进行动作的过电压保护电路实际上以相同误差对 电芯进行动作，所以当把过电压设定值设定为4.35V时，4.30V成为动作的最 低值，4.40V成为过电压保护的保证值。此外，充电器例如具有±0.03V的输 出误差，在使设定电压为4.20V时，4.23V成为输出电压的上限值。从而，因 为可以在过电压保护电路进行动作的最低电压(4.30V)和输出电压的最大电 压(4.23V)之间取0.07V的余量，所以在充电过程中过电压保护电路不会进 行误动作。

近年来，对于锂离子蓄电池的使用要求确保更高的安全性。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，目前以 把过电压保护电路的保证值设为4.40V作为标准，但是正在研究将该标准修改 为4.25V。但即使在使过电压保护电路的保证值为4.25V的情况下，也需要对 充电器进行设定，以便只要电芯电压处于正常的范围内，过电压保护电路就不 会进行误动作。