CN101292390A - 锂电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种锂电池组。对于包括其数量比能由电压检测部分(115)监控的电池单元(111)的数量多的电池单元的锂电池组而言，布置了温度检测元件(113)，用以检测未被电压检测部分(115)监控的电池单元(112)的温度，并且，当由温度检测元件(113)检测到的电池单元(112)的温度上升至超过了给定值，则发出一个信号来停止对电池组的充电。

Description

锂电池组
技术领域
本发明涉及诸如锂离子二次电池之类的锂电池组。
背景技术
在无绳电动工具中，要求增大起电源作用的电池的容量，并减小其重量，为了满足这个要求，近来，期望并逐渐采用高功率密度的锂电池。
在锂电池中，当它被过充电或者过放电时，存在锂电池会被损坏或者它会着火的顾虑。考虑到这个因素，提供了用于对包含在电池组中的各个电池的过充电或过放电进行监控的保护IC。具体地说，当每个电池单元的电池电压均等于或高于第一给定电压或等于或低于第二给定电压时，保护IC输出检测信号，并且基于该检测信号来切断充电通路或放电通路，从而获得电池的安全措施，即，可以防止电池的过充电或者过放电(见JP-A-6-141479)。
发明内容
上述保护IC是一种出售的通用产品，通常，由保护IC检测的电池单元的数量是规定的。当包含在电池组中的电池单元的数量大于可以被保护IC的电压检测部分检测的电池单元的数量时，电池单元的电压一部分不能被检测到。保护IC的保护功能是不完全的。
为了对不能被保护IC检测到的电池单元的电压进行检测，可以为一个或两个电池单元安装一个新的保护IC，从而检测这样的电池单元的电压。然而，由于保护IC自身非常昂贵，采用新的保护IC不是很有利。
而且，还有一些问题：例如，由于保护IC之间的规格差异(诸如电池单元之间的检测电压的差异，以及保护IC所消耗的电流的差异)，以及由于保护IC间的参考电压(接地电压)的差异，使得保护电路很复杂。
本发明的一个目的是提供一种便宜的锂电池组，其可以消除上述的缺陷，并可以防止电池单元受到至少由过充电导致的损坏。
按照本发明的一个方面，提供了一种锂电池组，其包括：多个锂电池单元；包括电压检测部分的保护单元，该电压检测部分检测各个锂电池单元的电压；以及温度检测元件，其用以检测不能被电压检测部分检测的锂电池单元的温度。多个锂电池单元的数量大于可以由电压检测部分监控的锂电池单元的数量。换句话说，本发明的该方面指向下列事实：害怕这样的电池由于过充电而起火，而对于过放电，害怕可能会缩短电池组的寿命，但并不害怕电池组会起火。从而，本发明旨在能够防止电池组至少在被过充电时受到损坏。
按照上述方面，不能由保护单元监控的电池单元可以被电池温度检测元件监控，从而，可以以低成本提供一种锂电池组，其可以防止电池单元受到由过充电引起的损坏。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的电池组的电路框图。
图2是根据该实施例的电池组连接到的充电器的示例的电路框图。
具体实施方式
现在，图1是锂电池组110的一个实施例的框图。例如，锂电池组110由五个锂电池单元(简单起见，下文称为电池单元)111、112、保护IC 114、电池温度检测元件113组成，例如该电池温度检测元件由热敏电阻或类似的元件组成。
保护IC 114由分别用以检测四个电池单元111终端电压的四个电池电压检测部分115、用以接收电池电压保护部分115的检测电压并在检测电压不在预定范围内时用以发出输出信号的输出部分116、以及开关元件117构成，该开关元件117响应于输出部分116的输出来切断电池单元111、112的电路。
电池温度检测元件113安装在电池单元112上，该电池单元的端电压未被电池电压检测部分115监控，元件113用以检测电池单元112的温度。
根据该实施例的电池组110，由电池电压检测部分115来检测电池单元111的端电压，并且在由此检测出来的端电压不在预定的范围内时，通过输出部分116断开开关元件117，从而可以防止电池单元的过充电和过放电。而且，由于输出部分116的信号，通过充电器的控制单元2(这将在下文讨论)断开充电电路断开和闭合单元8，以切断充电器的充电电路，从而可以防止电池单元被过充电。而且，当电池单元112的电池温度等于或高于给定值时，像下文讨论的那样断开充电电路，这可以就防止了电池单元112被过充电。
现在，图2是实施例的电池组110连接到的充电器的示例的框图。众所周知，充电器包括第一整流器部分10、开关电路20、第二整流器部分30、连接在第二整流器部分30和电池组110之间的充电电路断开和闭合单元8、充电电流检测电阻器3(其用以检测流经电池组110的充电电流)、电池电压检测单元40、微型计算机50、充电电流控制单元60、用以控制第二整流器部分30的输出电压的输出电压控制单元70、电池温度检测单元90、用以产生驱动电源以驱动电池电压检测单元40、微型计算机50、充电电流控制单元60、输出电压控制单元70的参考电压产生单元80和电池温度检测单元90等等。
开关电路20由高频变压器21、FET 22、用以为FET 22发出栅极信号的PWM控制IC 23等组成。而且，充电控制信号发送单元4和充电电流以及输出电压控制信号发送单元5(在下文将对二者进行讨论)可以驱动PWM控制IC 23。
微型计算机50由CPU(未示出)、ROM(未示出)、RAM(未示出)、输入端口51、两个输出端口52、54、复位输入端口53等组成。可以从输出端口52通过充电控制信号发送单元4发出信号，该信号可以启动或停止PWM控制IC 23的驱动。可以从输出端口54通过控制单元2(例如，由晶体管组成)发出信号，该信号可以使充电电流断开和闭合单元8断开和闭合。
电池电压检测单元40由两个电阻器组成，这两个电阻器用于对电池组110的电池电压进行分压，而电池电压检测单元40的输出电压被输入到输入端口51。微型计算机50从输出电压的输入中识别出电池组110已经连接；从而，微型计算机50利用输出端口52，通过充电控制信号发送单元4和PWM控制IC 23来驱动开关电路20，同时，利用输出端口54，通过控制单元2来闭合充电电路断开和闭合单元8，从而开始对电池组110进行充电。
充电电流控制单元60由两个运算放大器61、62等组成，它被用于控制由充电电流检测电阻器3检测到的充电电流，以便检测到的充电电流与由微型计算机50和充电电流设置单元7设置的设置充电电流一致。该单元60通过开关单元6和充电电流以及输出电压控制信号发送单元5发出一个反馈信号，用以控制PWM控制IC 23的驱动。
输出电压控制单元70由两个运算放大器71、72等组成，它被用于控制第二整流器部分30的输出电压，以便使之与由微型计算机50以及输出电压设置单元8设置的设置输出电压一致。该控制单元70通过开关单元6和充电电流以及输出电压控制信号发送单元5发出一个反馈信号，用以控制PWM控制IC 23的驱动。
众所周知，首先以恒定电流对锂电池进行充电，然后，以恒定电压对其进行充电。从而，在电池组110的充电开始时，它的充电电流被充电电流控制单元60控制为恒定电流，然后，在电池组110的端电压达到给定值时，充电电压被输出电压控制单元70控制为恒定电压。充电电流控制单元60和输出电压控制单元70的信号中的哪一个被输入至充电电流和输出电压控制信号发送单元5是由开关单元6选择的。
电池温度检测单元90由分压电阻器91和分压电阻器92组成，分压电阻器92串联至分压电阻器91并且并联至电池温度检测元件113，而电池温度检测单元90将分压电阻器92的端电压作为关于电池单元112的温度信息输入至微型计算机50的输入端口51。当输入温度数据在预定范围外时，微型计算机50利用输出端口52，通过充电控制信号发送单元4和PWM控制IC 23，停止充电电流的操作，同时，利用输出端口54，通过控制单元2断开充电电路断开和闭合单元，从而停止电池组110的充电。即，随着充电的进行，当电池组110的温度升高并升至预定范围外时，可以停止对电池组112的充电。
众所周知，参考电压产生单元80由变压器81、整流器桥82、三端调节器83、复位IC 84、平滑电容器等组成。如上所述，该单元80产生并且提供驱动电源(5V)以驱动微型计算机50等。
在根据上述实施例的电池组110中，由于当电池单元111的端电压各个都在预定范围外时，保护IC 114通过输出部分116断开开关元件117，从而断开电池组110的充电和放电电路，所以可以防止电池组110受到在不那么做的情况下由过充电或过放电而引起的损坏。而且，当未被保护IC 114监控的电池单元112的温度在充电过程中上升，并升至预定范围之外时，电池温度检测元件113的检测输出使得充电停止。这可以防止电池组110受到在不那么做的情况下由过充电引起的损坏。由于电池温度检测元件113是总的说来较便宜的部件，所以可以提供一种便宜的电池组，其可以被防止受到由过充电引起的损坏。

Claims (2)

1.一种锂电池组，其包括：
多个锂电池单元；
保护单元，其包括电压检测部分，所述电压检测部分检测各个锂电池单元的电压；以及
温度检测元件，其用以检测不能被所述电压检测部分检测的锂电池单元的温度，其中，所述多个锂电池单元的数量大于可以被所述电压检测部分监控的锂电池单元的数量。
2.根据权利要求1所述的锂电池组，其还包括：
串联至所述锂电池单元的开关元件，当所述电压检测部分检测到的所述锂电池单元的电压超出了预定的范围时，所述开关元件可以断开到所述锂电池单元的连接。
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