专利名称：电池组及其充电方法
技术领域：
本发明方面涉及电池组及其充电方法，尤其涉及这样的 一种电池组及其
充电方法在该电池组中，通过改变用于确定电池组的充电完成时间的标准 以防止电池组过充电，从而能够防止稳定性降低和寿命缩短。
背景技术：
最近，诸如蜂窝电话、笔记本电脑以及可携式摄像机之类的小型且轻质 的手持式电力/电子设备已被积极地开发和制造出来。这些设备通常使用电 池组，以Y更它们可以在^f壬何地方工作，而不应用独立电源。基于经济方面的 考虑，电池组通常使用可再充电的二次电池，如镍-镉(Ni-Cd)电池、镍画 金属氢化物电池(Ni-MH )电池或锂(Li)电池。
由于锂二次电池比镍-镉电池或镍-金属氩化物电池具有更高的工作电 压(即，大约三倍高)和更高的每单位重量的能量密度，所以使用锂二次电 池的电池组被广泛应用于手持式电力/电子设备。按照电解质的类型，锂二 次电池可被分为使用液态电解质的锂离子电池和使用聚合物电解质的锂聚 合物电池，或者按照电池的形状，锂二次电池可被分为圆柱型、棱柱型和袋 型。
当锂二次电池#:用在电池组中时，锂二次电池被电连接至保护电路4反以 防止在充电/》文电期间锂二次电池过充电，或者可以形成净果电池型以#皮电连 接至保护电路板。
通常，可以利用恒流-恒压(cc/cv)方法对使用锂二次电池的电池组
充电，通过将恒压设置为充电电压，将恒流施加于电池组直到电池组的电压 达到设置的充电电压，并在电池组的电压达到设置的充电电压之后，将施加于电池组的电压维持在充电电压，可以减小施加于电池组的电流。
在cc/cv充电方法中，恒流净皮施加于电池组的部分^t称为恒流部分(cc
部分)，恒压#1施加的部分^皮称为恒压部分(cv部分)。进一步地，当在 CV部分中施加于电池组的电流被减小至C/20时，确定电池组被完全充满， 并且充电结束。这里，1C指电池以与锂二次电池的额定容量相同的电流被 充电。例如，当锂二次电池的容量是1000mAh并且用于充电所施加的电流 量是1000mAh时，它^皮定义为1C充电，而施加的电流量为2000mAh时， 它被定义为2C充电。在本示例中，C/20充电将是50mAh。
当用于给电池组充电所施加的充电电压是最大容许充电电压时，在充电 电流在CV部分中达到C/20之前，电池组^皮完全充满。因此，当电池la的 充电完成时间由现有方法确定时，电池组可能一皮过充电，因此，电池组的稳-定性可能降低并且寿命可能缩短。
发明内容
本发明方面提供通过利用电池组的开^各电压(OCV )确定所述电池组的 充电完成时间，而不考虑施加于所述电池组的充电电压，从而能够防止过充 电的电池组及其充电方法。
根据本发明的实施例，提供一种对包括至少一个二次电池的电池組进行 充电的方法，包括利用恒流-恒压方法对所述二次电池进行充电；测量施 加于所述二次电池的充电电压；当所述二次电池的所述充电电压等于或高于 第一设置电压时，将所述充电电压维持在所述第一设置电压达第一设置时间 段，并且在所述第一设置时间段结束之后中断所述二次电池的充电；在所述 充电已被中断达第二设置时间段之后，测量所述电池组的开路电压(OCV ); 以及当所测量的OCV等于或高于第二设置电压时，结束所述电池组的充电。
根据本发明的另一实施例，提供一种对电池组进行充电的方法，该电池组 包括至少 一个棵电池和控制所述棵电池的充电/放电的电池管理系统，该方法包 括通过所述电池管理系统测量施加于所述棵电池的充电电压；当所测量的充电电压等于或高于第一设置电压时，在第一设置时间段之后，中断所述电池组
的充电；在所述充电被中断之后的第二设置时间段期间或之后，测量所述电池 组的OCV;以及当所述电池组的OCV等于或高于第二设置电压时，结束所述 电〉'也纟且的充电。
根据本发明的另 一实施例，提供一种对包括至少一个二次电池的电池组进 行充电的方法，包括利用恒流-恒压方法开始所述二次电池的充电，同时测 量施加于所述二次电池的充电电压；当所述二次电池的所施加的充电电压达到 第一设置电压时，将所述充电电压维持在所施加的第一设置电压达第一设置时 间段；在所述第一设置时间段之后，中断所述二次电池的充电；在所述充电中 断之后的第二设置时间段期间或之后，测量所述电池组的开路电压(OCV); 将所测量的OCV与第二设置电压进行比较；如果所测量的OCV小于所述第二 设置电压时，重复将所述充电电压维持在所施加的第一设置电压达第一设置时 间段、在所述第一设置时间段之后中断所述二次电池的充电、在所述第二设置 时间l史期间或之后测量所述电池组的开路电压(OCV)并且将所测量的OCV 与所述第二设置电压进行比较；以及如果所测量的OCV等于或高于所述第二 设置电压，结束所述电池组的充电。
根据本发明的另一实施例，提供一种电池组，包括电池组件，包括至少 一个单元电池；以及电池管理系统，控制所述电池组件的充电/放电，并且根据 所述电池组件的OCV控制所述电池组件的充电。
本发明的另外方面和/或优点将在下面的说明中部分地给出，并将从说明书 中部分地显而易见，或由实施本发明而获知。
从以下结合附图所描述的实施例中，本发明的这些和/或其它方面及优 点将变得显而易见，且更容易理解，其中
图1为根据本发明实施例的电池组的示意图2为施加于图1的电池組的充电电压的波形图；和
8图3为示出了根据本发明另 一个实施例的对电池组进行充电的方法的 流程图。
具体实施例方式
现在将具体参考本发明的当前实施例，其示例在附图中示出，其中同样 的附图标记始终表示同样的元件。为了解释本发明，下面通过参考附图对实 施例进行描述。
图1为根据本发明实施例的电池组的示意图。参见图1,电池组包括包
含至少一个棵电池或可再充电二次电池的电池组件110、电池管理系统120 以及电连^妄电池组件110和外部电源或负载的外部端子P十和P-。
电池管理系统120包括控制电池组件的充电/放电的控制器130,以及响 应于来自控制器130的信号控制电池组件110与外部端子P+和P-之间的电 连接的充电/放电控制器150。
为了防止由于控制器B0或充电/放电控制器150的故障而导致过电流 流过电池组件110,电池管理系统120可以进一步包括二级保护装置140, 例如，布置在电池组件110的高电流通道上^人而阻断电池组件IIO与外部端 子P+和P-之间的电连接的保险丝、自控制保护器(SCP )或正温度系数(PTC ) 热敏电阻。
控制器130包括测量电池组件110的充电电压的电压测量部132、测量 电池组件110的开路电压(OCV)的OCV测量部134、将充电电压和OCV 与电池组件110的设置电压进行比较的电压比较部136、响应于从电压比较 部136接收的信号确定电池组件是否被完全充电的完全充电/放电检测部 138,以及根据电池组件110的充电状态控制电池组件110的充电/放电的保 护电路135。电压比较部136可以包括将电池组件110的充电电压与第一设 置电压进行比较的第一电压比较部(未单独示出)和将电池组件110的OCV 与第二设置电压进行比较的第二电压比较部(未示出)。
充电/放电控制器150包括充电场效应晶体管(FET)装置151和放电FET装置152,并在保护电路135和完全充电检测部138的控制下，通过驱 动充电FET装置151和放电FET装置152中的任何一个FET装置来控制电 池组件110的充电/i文电。
外部端子P+和P-被并联至电池组件110,并且包括正电极(P+)和负 电才及(P-)。外部端子P+和P-可以将电池组件110电连4妄至外部电源或负 载，以 <更对电池组件110进行充电或放电。更具体地il,当外部电源:故连接 至外部端子P+和P-时，电池组件110被充电，并且当负载^L连接至外部端 子P+和P-时，电池组件110被放电。
图2为施加于图1的电池组的充电电压的波形图，而图3为示出了根据 本发明实施例的对电池组进行充电的方法的流程图。在对电池组进行充电的 方法中，当外部电源净皮连接至外部端子P+和P-时，电池組开始充电，该方 法与现有的恒流-恒压(CC/CV )方法的相似之处在于，在恒流部分(由图 2中的参考字符"A，，表示)，电池组逐渐增加施加于电池组件110的充电 电压以^吏恒流流入电池组件110,在恒流部分中，施加于电池组件110的充 电电压达到第一设置电压V0 ( S01 )。这里，第一设置电压V0例如可以是 :被用于现有CC/CV方法中的恒压部分的充电电压。
接下来，当施加于电池组件110的电压等于或高于第一设置电压V0时 (S02),如在CC/CV方法中的恒压部分中一样，施加于电池组件110的充 电电压被维持在与第一设置电压V0对应的电压处(S03)达第一设置时间 段(tl-t0)。恒压部分由图2中的参考字符"B"表示。
在恒压部分B之后，中断施加于电池组件110的充电电压(S04)。
作为非限制性示例，第一设置时间段，即恒压部分B的时间段(tl-t0), 可以是1至2分钟。当恒压部分B的时间段太长时，可能发生在现有充电方 法中发生的同样问题。也就是说，电池组件110可能被过充电。另一方面， 当恒压部分B的时间段太短时，用于电池组充电的总的时间增加。可替代地， 可以恰好在施加于电池组件110的充电电压达到第一设置电压V0时，中断 施加于电池组件110的充电电压，而不将电压维持在VO处达第一设置时间段。
然后，在第二设置时间段期间，即由图2中的参考字符"C"表示的充 电停止部分，且在该部分充电电压被中断，测量电池组件110的开路电压
(OCV) (S05)。可替代地，可以在第二设置时间段，即充电停止部分C 的时间l炎(t2-tl )结束之后，测量电池组件110的OCV。
充电停止部分C的第二设置时间段(t2-tl )可以短于恒压部分B的第 一设置时间段(tl-tO)。当充电停止部分C的时间段太长时，电池组件110 的电压可能显著减小，而当充电停止部分C的时间段太短时，电池组件110 的OCV可能不能被稳定地测量。作为非限制性实例，第二设置时间段可以 是5至10秒。
然后，确定电池组件110的OCV是否等于或高于第二设置电压(S06)。 如果OCV等于或高于第二设置电压，电池组件110的充电完成(S07)。如 果电池组件110的OCV被确定为低于第二设置电压，与第一设置电压VO 对应的电压再次一皮施加于电池组件110, 乂人而以恒压对电池组件110充电达 第一设置时间段(返回S03)。这里，由于第一设置电压V0被施加为充电 电压以给电池组件110充电，即4吏在充电停止部分C期间电池组件110的电 压减小至较低的水平VI之后，电池组件110的充电电压也不会超过第一设
置电压vo。
因此，在第二设置时间段期间或结束时，只要电压组件110被确定为具 有小于第二设置电压的OCV，则重复执行以下步骤在恒压部分B中用与 第一设置电压VO对应的电压对电池组件110充电，在充电停止部分C中断 充电，测量OCV以及将电池组件110的OCV与第二设置电压进行比较。
因此，才艮据本发明实施例的电池组件通过以下步骤确定充电停止时间 在以恒压充电的第一设置时间段之后中断充电，在充电被中断之后的第二设 置时间段的期间或之后测量电池组件的OCV并且将OCV与第二设置电压进 行比较，使得即使在最大容许充电电压被施加以对电池组件进行充电时，也 防止电池组件的过充电，进而防止电池组件稳定性降低和寿命缩短。尽管已参考本发明的某些示例性实施例对本发明方面进行了描述，但本
领域技术人员应当理解的是，可以对本发明做出各种改变和变化，而不背离
由所述权利要求及其等同物定义的本发明的精神和范围。尽管示出和描述了
本发明的一些实施例，但本领域技术人员应当理解的是，可对这些实施例进
行改变，而不违背本发明的精神和原理，本发明的范围被限定在权利要求书 和等同替代中。
1权利要求
1、一种对包括至少一个二次电池的电池组进行充电的方法，包括利用恒流-恒压方法对所述二次电池进行充电；测量施加于所述二次电池的充电电压；当所述二次电池的所述充电电压等于或高于第一设置电压时，中断所述二次电池的充电；在所述充电已被中断之后，测量所述电池组的开路电压；以及当所测量的开路电压等于或高于第二设置电压时，结束所述电池组的充电。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中当施加于所述二次电池的充电电压等于或高于所述第一设置电压时，在所述二次电池的充电被中断之前，所述二次电池的充电被维持达施加所述第一设置电压的第一设置时间段，并且所述二次电池的所述开路电压的测量在所述二次电池的充电被中断之后的第二设置时间段期间或之后被执行。
3、 根据权利要求2所述的方法，其中所述第二设置时间段短于所述第一设置时间段。
4、 根据权利要求2所述的方法，其中所述第一设置时间段为1至2分钟。
5、 根据权利要求1所述的方法，其中当所测量的开路电压低于所述第二设置电压时，通过将所述第一设置电压施加为充电电压，所述二次电池的充电重新开始。
6、 根据权利要求2所述的方法，其中当所测量的开路电压低于所述第二设置电压时，维持所述二次电池的充电达所述第一设置时间段、中断所述二次电池的充电以及在所述电池的充电被中断之后的第二设置时间段期间或之后测量所述二次电池的开路电压被重复，直到所测量的开路电压等于或高于所述第二设置电压。
7、 根据权利要求2所述的方法，其中所述第二设置时间段为5至10秒。
8、 根据权利要求2所述的方法，其中所述第一设置电压是在所述恒流-恒压方法中乂人恒流部分被转变为恒压部分的充电电压。
9、 根据权利要求1所述的方法，其中所述二次电池的所述开路电压在所述 第二设置时间段期间被测量。
10、 一种乂十电池组进4于充电的方法，该电池纟且包4舌至少一个净果电池和控制所述棵电池的充电/放电的电池管理系统，该方法包括通过所述电池管理系统测量施加于所述净果电池的充电电压； 当所测量的充电电压等于或高于第一设置电压时，在第一设置时间段之后，中断所述电池组的充电；在所述充电被中断之后的第二设置时间段期间或之后，测量所述电池组的开^各电压；以及当所述电池组的所述开路电压等于或高于第二设置电压时，结束所述电池 组的充电。
11、 根据权利要求IO所述的方法，其中所述充电电压利用恒流-恒压方法 被施力口 。
12、 根据权利要求11所述的方法，其中所述第一设置电压是从恒流部分被 转变为恒压部分的电压。
13、 根据权利要求IO所述的方法，其中所述第一设置时间段长于所述第二 设置时间段。
14、 根据权利要求13所述的方法，其中所述第一设置时间段为1至2分钟。
15、 根据权利要求13所述的方法，其中所述第二设置时间段为5至10秒。
16、 根据权利要求IO所述的方法，其中所述电池组的所述开路电压在所述 第二设置时间段期间被测量。
17、 一种电池组，包4舌电池组件，包括至少一个单元电池；以及电池管理系统，控制所述电池组件的充电"文电，并ibf艮据所述电池组件的 开路电压控制所述电池组件的充电。
18、 根据权利要求17所述的电池组，其中所述电池管理系统包括电压测量部，测量所述电池组件的充电电压；开路电压测量部，测量所述电池组件的所述开^各电压； 电压比较部，将所述电池组件的所述充电电压和所述开路电压与设置电压 进行比较；以及完全充电检测部，响应于来自所述电压比4支部的信号，确定所述电池组件 是否被完全充电。
19、 根据权利要求18所述的电池组，其中所述电压比较部包括将所述电池 组件的所述充电电压与第一设置电压进行比较的第一电压比较部，和将所述电 池组件的所述开路电压与第二设置电压进行比较的第二电压比较部。
20、 根据权利要求18所述的电池组，其中所述电池管理系统进一步包括依 据所述电池组件的充电状态控制所述电池组件的充电/放电的保护电路。
21、 根据权利要求20所述的电池组，其中所述电池管理系统进一步包括充 电/放电控制器，被电连接在所述电池组件与外部端子之间，响应于来自所述完 全充电检测部和所述保护电路的信号，控制所述电池组件与所述外部端子之间 的电连接。
22、 根据权利要求21所述的电池组，其中所述充电/放电控制器包括充电 场效应晶体管装置和放电场效应晶体管装置。
23、 一种对包括至少一个二次电池的电池组进4亍充电的方法，包4舌利用恒流-恒压方法开始所述二次电池的充电，同时测量施加于所述二次 电;也的充电电压；当所述二次电池的所施加的充电电压达到第 一设置电压时，将所述充电电压维持在所施加的第 一设置电压达第 一设置时间段；在所述第一设置时间段之后，中断所述二次电池的充电；在所述充电中断之后的第二设置时间段期间或之后，测量所述电池组的开路电压；将所测量的开路电压与第二设置电压进行比较；如果所测量的开路电压小于所述第二设置电压时，重复将所述充电电压维持在所施加的第 一设置电压达第 一设置时间段、在所述第 一设置时间段之后中断所述二次电池的充电、在所述第二设置时间段期间或之后测量所述电池组的开路电压并且将所测量的开路电压与所述第二设置电压进行比较；以及如果所测量的开路电压等于或高于所述第二设置电压，结束所述电池组的充电。
24、 根据权利要求23所述的方法，其中所述第一设置时间段为1至2分钟。
25、 根据权利要求23所述的方法，其中所述第二设置时间段为5至10秒。
全文摘要
本发明公开了一种电池组及其充电方法。对包括至少一个二次电池的电池组进行充电的方法，包括利用恒流-恒压方法对所述二次电池进行充电；测量施加于所述二次电池的充电电压；当所述二次电池的所述充电电压等于或高于第一设置电压时，中断所述二次电池的充电；在所述充电已被中断之后的第二时间段期间或之后测量所述电池组的开路电压(OCV)；以及当所测量的开路电压等于或高于第二设置电压时，结束所述电池组的充电。
文档编号H01M10/44GK101494306SQ20091000853
公开日2009年7月29日 申请日期2009年1月23日 优先权日2008年1月23日
发明者梁锺云, 沈世燮, 濑川进 申请人:三星Sdi株式会社