CN101599552A - 电池组及其充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池组及其充电方法。该电池组包括：包括正电极和负电极的电池；包括充电开关器件和放电开关器件的开关模块，所述充电开关器件和所述放电开关器件被电连接至所述电池的高电流通路；以及被电连接至所述开关模块的电池管理单元(BMU)，所述BMU被配置成：调节所述充电开关器件所提供的充电电流的限制值，并且设置所述充电开关器件所提供的充电电流的大小为等于或者小于所调节后的限制值。

Description

电池组及其充电方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2008年6月3日在韩国知识产权局提交的名称为“BatteryPack and Charging Method for the Same(电池组及其充电方法)”的韩国专利申请No.10-2008-0052276的优先权和权益，其全部内容通过参考合并于此。
技术领域
示例性实施例涉及一种电池组及其充电方法。更具体地说，示例性实施例涉及一种自动调节充电器提供的充电电流从而保证稳定性的电池组及其充电方法。
背景技术
常规电池组可以包括例如锂离子电池或锂聚合物电池的电池和被电连接至该电池的稳定性电路。常规电池可以包括电极组件和被密封在其壳体中的电解液，并且可以通过化学反应被充电/放电。常规电池组的稳定性电路可以通过调节电池的充电-放电过程来防止电池的过充电/过放电。
不过，当常规电池组被电连接至充电器时，在电池的充电开始之前，充电电流的大小可以为通过充电器所设置的预定值。结果，不管外部条件如何，例如在冬天周围环境的温度非常低和/或在夏天周围环境的温度非常高，常规电池组可能一直以相同的充电电流被充电。换句话说，即使外部条件改变，例如当电池组周围的环境温度非常低或非常高时，并且电池组的充电特性相对外部条件变化，例如电池组的内阻根据低温/高温变化，常规电池组也以来自于充电器的相同的预定充电电流被充电。
例如，当常规电池组在高温环境中被充电时，例如夏天在车辆的内部，电池组的内部热辐射可能增加。因此，当充电电流从充电器连续不断地流入具有增加的内部热辐射的电池组时，电池组的电路器件可能由于内部热辐射而被损坏。在另一个实例中，当常规电池组在低温环境中被充电时，例如冬天在车辆的内部，具有脉冲分量的充电电流可能瞬时流入电池组，从而损坏电池组的电路器件。
发明内容
因此，示例性实施例目的在于一种电池组及其充电方法，其基本上克服了相关技术的一个或多个短处和缺点。
因此，示例性实施例的一个特征在于提供一种具有电池的电池组，该电池组具有能够自动调节充电器向该电池提供的充电电流从而保证稳定性的结构。
示例性实施例的另一个特征在于提供一种对电池组充电的方法，该方法通过自动调节充电器向该电池组提供的充电电流从而保证稳定性。
上述和其它特征中的至少一个可以通过提供电池组而被实现，所述电池组包括：包括正电极和负电极的电池；包括充电开关器件和放电开关器件的开关模块，所述充电开关器件和放电开关器件被电连接至所述电池的高电流通路；以及被电连接至所述开关模块的电池管理单元(BMU)，所述BMU被配置成：调节所述充电开关器件所提供的充电电流的限制值，并且设置所述充电开关器件所提供的充电电流的大小等于或者小于所调节的限制值。
所述充电电流的限制值可以根据所述电池的温度变化而被改变和设置，所述BMU可以对所述电池充电以便所述电池的充电电流不超过所述充电电流的限制值。
所述充电电流的限制值可以被设置成使得所述电池的充电率在大约18℃到大约30℃的范围内的温度下可以是大约100％，在所述范围外的温度下可以是低于大约100％。
所述电池组可以包括被电连接至所述BMU和所述高电流通路的温度传感器；以及被电连接至所述充电开关器件、所述BMU和所述电池的高电流通路的电压平滑电路。在这种情况下，所述BMU可以向所述电压平滑电路施加脉宽调制(PWM)信号，并且可以根据所述温度传感器测量到的温度，通过改变所述PWM信号的占空比来调节所述充电开关器件的充电电流。
在这种情况下，所述温度传感器可以是热敏电阻器，所述BMU可以通过检测所述热敏电阻器的电阻变化率来检测所述电池的温度。
所述电压平滑电路可以将所述PWM信号转换成直流(DC)，所述BMU可以通过调节所述PWM信号的占空比来调节所述DC。
所述充电开关器件可以包括具有源极、漏极和栅极的场效应晶体管(FET)，所述源极和所述漏极被电连接至所述电池的高电流通路，所述栅极被电连接至所述BMU。在这种情况下，所述电压平滑电路输出的DC电压可以被施加到所述栅极和所述源极。
所述电压平滑电路可以包括被电连接至所述栅极和所述BMU的电阻器，以及在所述栅极与所述源极之间被电连接至所述栅极和所述源极的电容器。在这种情况下，所述电压平滑电路可以进一步包括被并联地电连接至所述电容器的缓冲电阻器。
所述电池组可以进一步包括电流检测器件，其中所述BMU可以被电连接至所述电流检测器件，以便计算在所述电池的高电流通路上流动的电流。
所述电流检测器件可以包括传感电阻器，所述BMU可以得知所述传感电阻器两端的参考电压，并且可以通过检测所述传感电阻器两端的电压之间的差异的变化值，来检测在所述电池的高电流通路上流动的电流。
所述BMU可以包括：被电连接至所述电池以便检测所述电池的开路电压并且被电连接至所述电压平滑电路以便接通或者断开所述充电开关器件和所述放电开关器件的模拟前端；以及被电连接至所述模拟前端的微处理器单元，所述微处理器单元可以通过向所述模拟前端施加PWM信号来控制所述充电开关器件的电流。
所述模拟前端可以包括：被电连接至所述电池以便检测所述电池的开路电压的电压检测器，所述电池具有可以根据所述电池的开路电压被确定的过放电模式、完全放电模式、完全充电模式和过充电模式；以及用于接通或者断开所述充电开关器件和所述放电开关器件的功率驱动电路。
所述功率驱动电路可以放大所述微处理器单元中产生的被施加PWM信号并且可以向所述充电开关器件和所述放电开关器件提供放大后的功率。
所述模拟前端可以是专用集成电路(ASIC)。
同时，所述充电开关器件的最大额定功率可以考虑到所述充电器的充电电压、所述电池的开路电压和充电电流的限制值而被设置，并且可以被设置为通过将电压差与在所述电池的高电流通路上流动的充电电流相乘而获得的功率的大约80％到大约120％之内，其中所述电压差通过从所述充电电压中减去所述开路电压而获得。
在所述电池的初始充电操作期间保持所述充电开关器件的初始电流为低达一预定时间段之后，所述BMU可以在预定时间段过去之后根据所述电池的充电容量，通过增加所述充电电流对所述电池预充电。
所述充电开关器件可以包括被电连接至所述电池的高电流通路的充电FET，以及被并联地电连接至所述充电FET并且以与充电电流相反的方向连接的用于充电FET的寄生二极管。
所述放电开关器件可以包括被电连接至所述电池的高电流通路的放电FET，以及被并联地电连接至所述放电FET并且以与放电电流相反的方向连接的用于放电FET的寄生二极管。
上述和其它特征中的至少一个也可以通过提供一种用于电池组的充电方法而被实现，所述电池组具有包括正电极和负电极的电池，所述方法包括：将电池管理单元(BMU)电连接至开关模块，所述开关模块包括充电开关器件和放电开关器件，所述充电开关器件和放电开关器件被电连接至所述电池的高电流通路；通过所述BMU针对所述电池的温度设置所述充电开关器件向所述电池提供的充电电流的限制值；以及自动调节所述充电开关器件向所述电池提供的充电电流的大小，使得所述充电电流的大小等于或者小于所述BMU设置的所调节后的限制值。
上述和其它特征中的至少一个也可以通过提供一种用于电池组的充电方法而被实现，所述方法包括：检测电池的温度和电流；将所检测到的电流与在所检测到的温度下利用充电电流的限制值设置的值进行比较，限制值随着温度变化；以及调节所述电池的充电电流，使得所述电池的充电电流不超过所述充电电流的限制值。
所述调节所述电池的充电电流可以包括：确定所检测到的所述电池的电流是否在滞后区以上，所述滞后相对于给定温度下的电流值具有正偏差和负偏差；以及当所检测到的所述电池的电流在所检测的温度下的所述滞后区以上时，减小所述充电电流以在所述滞后区以下。
所述调节所述电池的充电电流可以包括：在计算所述充电开关器件消耗的功耗之后，确定所述充电开关器件的功耗是否超过限制功率设置值；以及当所述充电开关器件的功耗超过所述限制功率设置值时，减小所述充电电流以在特定阈值以下。
所述充电开关器件的功耗可以根据所述充电器的充电电压、所述电池的开路电压和所述充电电流的限制值而被设置，并且可以通过将通过从所述充电电压中减去所述开路电压获得的电压差与所述充电电流相乘而获得。
附图说明
通过参照附图详细描述示例性实施例，上述和其它特征和优点对本领域普通技术人员来说将更明显，其中：
图1示出根据示例性实施例的电池组的框图；
图2示出图1的MPU中的查找表的实例；
图3示出图2的查找表的曲线图；
图4示出根据示例性实施例的用于电池组的充电方法的流程图；以及
图5示出图4的详细的流程图。
具体实施方式
下文中，将参照附图更完整地描述示例性实施例，然而，他们可以不同形式实现，但不应被解释为是对此处提出的实施例的限制。相反，提供这些实施例，以使公开是充分和完整的，并向本领域技术人员完整地传达本发明的范围。
附图中，为了图示清楚，元件和区域的尺寸可以放大。当提到一个元件在两个元件“之间”时，将理解的是，该元件可以是这两个元件之间的唯一元件，或者一个或多个中间元件也可以存在。当提到一个元件被“连接至”另一个元件时，也将理解的是，该元件可以直接被连接至另一个元件，或者另外的元件也可以存在于他们之间。同样的附图标记始终表示同样的元件。
如此处所使用的那样，术语“一个”是可以结合单数项或复数项使用的开放式术语。
图1示出根据示例性实施例的电池组的框图。
如图1所示，根据示例性实施例的电池组100可以包括电池110、开关模块120和电池管理单元(BMU)130。电池组100可以进一步包括电压平滑电路140、温度传感器150、电流检测器件160以及可以被电连接至充电器或外部负载的正端子171和负端子172。电池组100可以进一步包括被电连接至微处理器单元132以用于与外部装置通信的第一辅助端子181和第二辅助端子182。
电池110可以是具有正电极111和负电极112的可再充电电池。例如，电池110可以是锂离子电池或者锂聚合物电池，并且可以具有电极组件和被密封在其壳体中的电解液。注意的是，尽管图1仅示出一个电池110，但是电池组100中可以提供任何合适数目的电池110，例如多个电池。
开关模块120可以包括充电开关器件121和放电开关器件122。充电开关器件121可以包括充电场效应晶体管(FET)121a和用于充电FET 121a的寄生二极管121b。放电开关器件122可以包括放电FET 122a和用于放电FET 122a的寄生二极管122b。
充电开关器件121的充电FET 121a可以具有被布置在电池110的高电流通路10上的漏极121D和源极121S。充电FET 121a可以具有被电连接至模拟前端131的栅极121G，并且可以通过模拟前端131输入的控制信号被接通或断开。当充电器(未示出)被电连接至正端子171和负端子172时，充电FET 121a可以被接通，以将充电器的充电电流施加到电池110。
充电开关器件121的寄生二极管121b可以被并联地电连接至充电FET121a。寄生二极管121b可以与充电电流相反的方向被连接。当电池110被完全充电时，寄生二极管121b可以切断充电电流通路。因此，当电池110被完全充电时，寄生二极管121b仅仅可以通过放电电流，所以可以防止电池110被过充电。因此，电池110的稳定性可得到提高。
放电开关器件122的放电FET 122a可以具有被布置在电池110的高电流通路10上的漏极122D和源极122S。放电FET 122a可以具有被电连接至模拟前端131的栅极122G，并且可以通过模拟前端131输入的控制信号被接通或断开。放电FET 122a可以被接通，以便向被电连接至正端子171和负端子172的外部负载施加放电电流。
放电开关器件122的寄生二极管122b可以被并联地电连接至放电TET122a。寄生二极管122b可以与放电电流相反的方向被连接。当电池110被完全放电时，寄生二极管122b可以切断放电电流通路。因此，当电池110被完全放电时，寄生二极管122b仅仅可以通过充电电流，所以可以防止电池110被过放电。因此，电池110的稳定性可得到提高。
BMU 130可以包括模拟前端131和微处理器单元(MPU)132。模拟前端131可以包括电压检测器131a和功率驱动电路131b。
模拟前端131的电压检测器131a可以被电连接至电池110的正电极111和负电极112。电压检测器131a可以是电压检测电路，例如，电压比较器。电压检测器131a可以检测电池110的正电极111与负电极112之间的电压差，以便根据电池110的电压确定电池110的模式是过放电模式、完全放电模式、完全充电模式还是过充电模式。电压检测器131a根据电池110的模式，可以向功率驱动电路131b输出高电平控制信号以接通开关模块120，或者可以输出低电平控制信号以断开开关模块120。
模拟前端131的功率驱动电路131b可以根据从电压检测器131a接收到的输出信号控制开关模块120。功率驱动电路131b可以包括充电功率驱动电路131b1和放电功率驱动电路131b2。
充电功率驱动电路131b1可以被电连接至充电FET 121a的栅极121G，以便接通或断开充电FET 121a。充电功率驱动电路131b1可以被电连接至电压检测器131a。因此，充电功率驱动电路131b1可以根据电池110的模式，响应于电压检测器131a的输出信号而接通或断开充电开关器件121。
充电功率驱动电路131b1可以被电连接至MPU 132，以便接收MPU 132输出的脉宽调制(PWM)信号，并且可以放大PWM信号。充电功率驱动电路131b1可以向电压平滑电路140输出放大后的PWM信号。换句话说，充电功率驱动电路131b1可以放大电压检测器131a输出的高电平控制信号，以便接通/断开充电开关器件121。充电功率驱动电路131b1可以放大MPU132输出的PWM信号，并且可以调节充电开关器件121的充电电流。充电功率驱动电路131b1可以是开关电路，例如C-MOS FET。
放电功率驱动电路131b2可以被电连接至放电FET 122a的栅极122G以便接通或断开放电FET 122a。放电功率驱动电路131b2可以被电连接至电压检测器131a，并且可以根据电池110的模式响应于电压检测器131a的输出信号，接通或断开放电开关器件122。放电功率驱动电路131b2可以是开关电路，例如C-MOS FET。
模拟前端131可以是用于立即检测电池110的电压和根据电池110的电压驱动开关模块120的专用集成电路(ASIC)。因此，模拟前端131可以根据电池110的模式，即电池110的被检测到的电压以非常快的响应速度工作，所以电池110可以通过开关模块120的立即驱动，即接通/断开而被保护。
因为由模拟前端131的充电功率驱动电路131b1控制的充电开关器件121的最大额定功率可以随着电流增加而增加，所以模拟前端131，即驱动充电开关器件121的功率驱动电路器件所需的功耗也可以增加。然而，因为模拟前端131，即功率驱动ASIC的功耗在其连接到电池组100之前可以是预定的，所以充电开关器件121的最大额定功率可以被稳定地调节。换句话说，根据示例性实施例，充电开关器件121的最大额定功率可以根据充电器的充电电压、电池110的电压和高电流通路10中的充电电流被设置，以便对应于模拟前端131的预定的功耗。
更详细地说，充电开关器件121的最大额定功率可以被设置为充电开关器件121的所计算出的功耗的大约80％至大约120％。充电开关器件121的所计算出的功耗可以通过将充电电流和充电器电压与电池110的电压之间的电压差相乘而被获得。在这方面，注意的是，充电电流指的是在电池110的高电流通路10中流动的电流，充电器电压指的是被电连接至正端子171和负端子172的充电器的充电电压，而电池110的电压指的是在正电极111和负电极112之间所测量到的电池110的开路电压。
充电开关器件121的最大额定功率可以被设置为充电开关器件121的所计算出的功耗的大约80％或者更高，所以足量的充电/放电电流可以在电池110的高电流通路10中流动。充电开关器件121的最大额定功率可以被设置为充电开关器件121的所计算出的功率的大约120％或者更低，所以模拟前端131的开关操作，即充电开关器件121的驱动可以被平滑地执行。
BMU 130的MPU 132可以包括微处理器(未示出)、可以被电连接至微处理器的存储器(未示出)、无源器件(未示出)和有源器件(未示出)。MPU 132可以被电连接至模拟前端131，并且可以接收电池110的电压信息和检测电池110的电压。MPU 132可以在电池110的充电/放电期间计算在电池110的高电流通路10中流动的充电电流。详细地，MPU 132可以被电连接至电流检测器件160的两端，并且可以通过测量电流检测器件160的两端之间的电压差的变化来计算高电流通路10中的充电电流。电流检测器件160可以被布置在电池110的高电流通路10上，并且可以包括例如传感电阻器。BMU 130可以接收传感电阻器两端的参考电压，以便通过检测传感电阻器两端的电压之间的差的变化来确定在电池110的高电流通路10中流动的电流。
MPU 132可以设置充电开关器件121所提供的充电电流的限制值。MPU132可以产生PWM信号以被传输到充电功率驱动器电路131b1，所以充电功率驱动器电路131b1可以针对PWM信号驱动充电开关器件121，以便保持充电电流在MPU 132设置的充电电流的限制值内。详细地说，充电功率驱动电路131b1可以放大PWM信号，并且可以向电压平滑电路140施加被放大后的PWM信号。充电电流的限制值可以被设置，以便向电池组100提供稳定性，即当电池组100在低温或高温下时以低电流对电池110充电。
MPU 132可以被电连接至温度传感器150，并且可以检测电池110的温度。充电电流的限制值可以根据电池110的温度被调节，如同以下将参照图2-图3更详细地描述的那样。
图2示出MPU 132中的温度/电流相关性查找表。图3示出图2的查找表的电流/温度曲线图。如图2和图3所示，充电电流的限制值133a可以根据温度的变化而进行变化。
详细地说，温度传感器150可以被电连接至MPU 132和电池110的高电流通路10。例如，温度传感器150可以是热敏电阻器。MPU 132可以检测热敏电阻器的电阻变化率，并且可以使用电阻变化以便检测电池110的温度，即与电池组100外部的温度变化对应。
例如，如图2所示，MPU 132可以包括包含电池110在大约0℃到大约60℃范围内的温度变化的查找表。在图2的查找表中，充电率指的是电池110的实际充电容量相对于电池110的总的功率容量的百分比。如图2所示，与大约100％的充电率对应的大约4A的充电电流的限制值可以在大气压下大约20℃处流动。如图2进一步所示，与大约90％的充电率对应的大约3.6A的充电电流的限制值可以在大约0℃和40℃，即低温下流动。如图2进一步所示，与大约80％的充电率对应的大约3.2A的充电电流的限制值可以在大约60℃，即高温下流动。换句话说，电池110可以被提供以具有大约4A的限制值的电流，作为在室温下维持大约100％的充电率的充电电流，并且可以被提供以具有低于大约4A的限制值的电流，作为在高温和低温下，即室温以下和/或以上的温度下维持低于大约100％的充电率的充电电流。
在这方面，注意的是，室温指的是大约18℃到大约30℃的温度，例如大约20℃。进一步，大约0℃到大约40℃的温度仅仅是示例性的温度范围，而示例性实施例可以包括大约(-20)℃到大约120℃的温度范围。例如，低温可以包括室温以下的温度，例如大约10℃到大约(-20)℃，而高温可以包括室温以上的温度，例如大约30℃到大约120℃。进一步注意的是，大约80％到大约100％的充电率仅仅是示例性的充电率范围，而实施例可以根据电池110从大约(-20)℃到大约120℃的温度变化包括大约50％到大约100％的充电率。
通过改变向模拟前端131施加的PWM信号的占空比，MPU 132可以根据查找表调节充电电流，从而防止流过充电开关器件121的电流超过查找表中充电电流的限制值133a。因此，电池组100即使在低温或高温环境中也可以低电流被充电，从而保证稳定性。在这种情况下，占空比可指的是维持高电平状态所需的时间段与具有脉冲波的PWM信号的一个周期的时间段之间的比率。
MPU 132可以执行预充电操作，以用于在电池110的初始充电期间的预定时间段减小充电开关器件121中的初始电流量。更具体地说，当充电器被电连接至正端子171和负端子172时，不管内部设置的充电电流的限制值如何，MPU 132偶尔可能例如在高温下向电池110提供过量充电电流，例如高电流脉冲。结果，当电池110在非常短的时间段内被提供以很大量的电流时，电池可能出现故障，例如呈现出内部恶化和/或短的寿命。为了防止这种现象，根据示例性实施例的MPU 132可以被设置成，在电池110的初始充电期间的预定时间段自动减小充电开关器件121的初始电流量，例如在预定时间段期间，初始电流量可以被设置成小于充电电流的限制值的值，从而实现充电电流的稳定供给。在电池110的预充电操作之后，即在预定时间段之后，MPU 132可以根据图2-图3中的值调节电流至充电电流的限制值，以便继续电池110的充电，从而保证电池110的稳定性。
电压平滑电路140可以包括电阻器141和电容器142。电压平滑电路140可以进一步包括缓冲电阻器143。
电阻器141可以被电连接至充电FET 121a的栅极121G和BMU 130。电容器142可以被电连接至充电FET 121a的栅极121G和充电FET 121a的源极121S。电压平滑电路140可以将通过充电功率驱动电路131b1放大和输出的PWM信号改变成直流(DC)电压，所以DC电压可以被施加在充电FET 121a的栅极121G和源极121S之间。
在这种情况下，负的电压差可以被形成在充电FET 121a的栅极121G和源极121S之间。当MPU 132增加PWM信号的占空比时，向充电FET 121a的栅极121G和源极121S施加的DC电压的大小可能增加，所以充电FET121a的栅极121G和源极121S之间负的电压差可能减小，并且从源极121S流到漏极121D的电流量可能增加。
另一方面，当MPU 132减小PWM信号的占空比时，向栅极121G和源极121S施加的DC电压的大小可能减小。因此，充电FET 121a的栅极121G和源极121S之间的负的电压可能增加，并且从源极121S流到漏极121D的电流量可能减小。
缓冲电阻器143可以被并联地电连接至电容器142。缓冲电阻器143可以吸收由充电功率驱动电路131b1放大的PWM信号的脉冲分量，从而保护充电FET 121a。缓冲电阻器143可以在充电FET 121a的栅极121G和源极121S之间产生负的电压差，以调节从充电FET 121a的源极121S流到漏极121D的初始电流量。
下文中，将详细描述电池组100的在电池110的充电期间的驱动操作。
例如，假设电池110的电压是0.9V，模拟前端131是过放电模式，并且模拟前端131和MPU 132的电源被断开以便减小功耗。
当充电器被电连接至电池组100的正端子171和负端子172以便提供充电电流时，模拟前端131的模式可以从过放电模式变化成完全放电模式，而充电开关器件121可以通过模拟前端131被接通。在这种情况下，MPU 132可以从充电器被电连接至正端子171和负端子172以便提供充电电流的时间点起，向模拟前端131的充电功率驱动电路131b1施加PWM信号。接下来，充电功率驱动电路131b1可以向电压平滑电路140施加放大后的PWM信号，所以电压平滑电路140可以将PWM信号转换成DC电压以被施加到充电FET 121a的栅极121G和源极121S。注意的是，从充电器被连接至正端子171和负端子172的时刻的预定时间段内，MPU 132最初可以输出大约90％的PWM信号的占空比，从而以较低的充电电流对充电开关器件121预充电。在预定时间段过去之后，MPU 132可以减小PWM信号的占空比大约50％，以便向工作电平下的充电开关器件121提供充电电流。电池110的预充电操作，即提供较低初始电流，可以防止电池110的恶化。
一旦电池110被预充电，MPU 132就可以利用温度传感器150检测电池110的温度，并且可以利用电流检测器件160检测在电池110的高电流通路10中流动的充电电流。为了确定与所检测到的温度和充电电流对应的充电电流的限制值，MPU 132可以参考查找表，例如图2的温度-电流表的查找表。温度和电流可以被连续监控，所以充电电流的限制值可以连续被计算和调节。
例如，当所检测到的电池110的温度和充电电流超过图2的查找表中的充电电流的对应的限制值133a时，MPU 132可以增加PWM的占空比。因此，在充电FET 121a的栅极121G和源极121S之间施加的负的DC电压可能增加，而从充电FET 121a的源极121S流到漏极121D的电流可能减小。然后，充电电流可以减小至小于图2的查找表中的充电电流的限制值133a的值，从而保证电池110的稳定性。当电池110的充电电压增加时，例如增加至大约4.3V，模拟前端131可以被转换成完全充电模式，并且可以断开充电开关器件121。因此，停止电池110的充电可能需要仅仅放电开关器件122被接通。
如上所述，为了更稳定地对电池110充电，根据示例性实施例的电池组100可以包括能够针对外部温度连续不断调节充电电流的限制值的结构。进一步，充电电流的限制值可以根据电池110的温度被改变和设置，并且电池组100可以电池110的被正确维持的充电效率进行充电，从而保证稳定性。另外，在充电器的初始连接期间由电池组100提供低的初始充电电流的预充电操作，可以防止或者充分地最小化电池110的恶化，从而保证甚至更好的稳定性。电池组100可以根据模拟前端131的模式对电池110充电/放电，例如根据过放电模式、完全放电模式、完全充电模式和过充电模式，其中电压检测器131a和功率驱动电路131b可以被嵌入，从而保证甚至更好的稳定性。
图4示出根据实施例的用于电池组的充电方法的流程图。图5示出图4的详细流程图。
如图4和图5所示，根据示例性实施例的用于电池组的充电方法可以包括：步骤S10：检测温度和电流；步骤S20：比较温度和电流；以及步骤S30：调节充电电流。该充电方法可以进一步包括步骤S25：确定滞后区；步骤S26：计算开关器件的功耗；以及步骤S27：减小充电电流，如同以下将参照图5更详细地描述的那样。
下文中，将根据图4-图5的流程图参照电池组100，即具有前面参照图1-图3所述的结构的电池组，描述根据实施例的示例性充电方法。
在步骤S10，MPU 132可以分别通过温度传感器150和电流检测器件160检测电池110的温度和电流，如前面参照图1-图3所述的那样。
在步骤S20，MPU 132可以将步骤S10所检测到的温度和电流与图2的查找表中的对应的参考值进行比较。如前面参照图1所述，温度-电流表，即图2中的查找表，可以被嵌入MPU 32中，而电池110中的充电电流可以针对所检测到的电池110的温度根据查找表中的限制值133a被调节。
在步骤S30，当MPU 132所检测到的温度和电流在步骤S20被确定超出温度-电流表中的充电电流的限制值133a时，电池110中的充电电流可以被减小，即被调节以使充电FET 121a的充电电流不会超过查找表的充电电流的限制值133a。在这种情况下，充电FET 121a的充电电流可以通过控制上述PWM信号的占空比而被调整。
如上所述，根据示例性实施例的用于电池组的充电方法可以通过步骤S10、S20和S30防止电池组100的充电电流超出充电电流的限制值133a而提高电池组100的稳定性。
如图5所示，该充电方法进一步包括步骤S24至S27。具体地说，在步骤S24，如果在步骤S20的比较中所检测到的电池110的充电电流低于针对所检测到的温度而确定的查找表中的限制值133a时，充电电流可以保持不变。如果在步骤S20的比较中所检测到的电池110的电流等于或高于针对所检测到的温度而确定的查找表中的对应的限制值时，该方法可以继续步骤S25。
如图5所示，步骤S25可以在温度-电流表中确定所检测到的电池110的电流是否在具有正偏差和负偏差的滞后区以上。具体地说，如图3所示，滞后区133b可以邻近曲线133a，即表示相对于温度的充电电流限制的曲线被产生，以用于校正在温度传感器150和电流检测器件160检测温度和电流期间产生的测量误差。因此，参照充电电流的限制值133a，滞后区133b可以被分成具有正偏差和负偏差的区域。
因此，如果步骤S20中所检测到的电流相对于所检测到的温度大于查找表中的对应的值，那么步骤S25中所检测到的电流可以参照对应的滞后区被评估。如果所检测到的电池110的电流低于图3所示的滞后区133b的最大限制，即在滞后区133b内，那么充电电流可以保持不变并且继续步骤S26。如果所检测到的电池110的电流大于图3所示的滞后区133b的最大限制，即滞后区133b的外部，那么在步骤S27中充电电流可被减小。
在步骤S27，如果电池110的电流在滞后区内或以上，那么充电电流可被减小到滞后区以下，以便提高电池组的稳定性。
在步骤S26，功耗可以被计算并且被与额定功率进行比较。具体地说，步骤S26可以通过计算充电开关器件121消耗的功耗，确定充电开关器件121的功耗是否等于或者高于设置的限制功率值，即额定功率。在这种情况下，充电开关器件121的所计算出的功耗可以考虑到充电器的充电电压、电池110的开路电压和充电电流而被设置。更具体地说，充电开关器件121的所计算出的功耗可以通过将电压差与充电电流相乘而获得，其中电压差通过从充电电压中减去开路电压而获得。
在步骤S26，如果充电开关器件121的功耗等于或者高于设置的限制功率值，那么充电开关器件121的充电电流可以被减小。例如，当MPU 132设置限制功率值为大约500W时，那么充电开关器件121消耗的所计算出的功耗可以利用作为参数的充电器的充电电压、电池110的开路电压和充电电流而被计算。当充电开关器件121消耗的所计算出的功耗等于或者高于限制功率设置值，即500W时，那么在步骤S27中流过充电开关器件121的充电电流可以被减小至或者低于特定阈值，以便保证电池组100的稳定性。
步骤S25和S26可以通过确定优先级而被顺次执行。另外，步骤S25和S26中的仅仅一个可以被单独执行。在步骤S28，所检测到的充电电流可以被评估，以便确定充电电流是否小于充电电流的限制。
根据示例性实施例的电池组和充电方法，充电器提供的充电电流可以被自动调节，从而能够保证稳定性。
本发明示例性实施例在此处已被公开，尽管使用了特定术语，但是他们仅是从上位和描述意义上被使用和解释，而不是用于限制的目的。因此，本领域普通技术人员将理解的是，只要不违背在下列权利要求中提出的本发明的精神和范围，可在形式和细节方面做出改变。

Claims (23)

1、一种电池组，包括：
包括正电极和负电极的电池；
包括充电开关器件和放电开关器件的开关模块，所述充电开关器件和所述放电开关器件被电连接至所述电池的高电流通路；以及
被电连接至所述开关模块的电池管理单元，所述电池管理单元被配置成：调节所述充电开关器件所提供的充电电流的限制值，并且设置所述充电开关器件所提供的充电电流的大小等于或者小于所调节后的限制值。
2、根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池管理单元被配置成根据所述电池的温度变化自动调节和设置所述充电电流的限制值。
3、根据权利要求2所述的电池组，其中所述电池管理单元被配置成将所述充电电流的限制值调节和设置为使所述电池的充电率在室温下为100％，并且在除了室温之外的温度下为低于100％，其中室温为18℃到30℃。
4、根据权利要求1所述的电池组，进一步包括：
被电连接至所述电池管理单元和所述电池的高电流通路的温度传感器；以及
被电连接至所述充电开关器件、所述电池管理单元和所述电池的高电流通路的电压平滑电路，
其中所述电池管理单元被配置成：向所述电压平滑电路施加脉宽调制信号，并且根据所述温度传感器测量到的所述电池的温度，通过改变所述脉宽调制信号的占空比来调节所述充电开关器件的充电电流。
5、根据权利要求4所述的电池组，其中所述温度传感器是热敏电阻器，所述电池管理单元被配置成通过检测所述热敏电阻器的电阻变化率来检测所述电池的温度。
6、根据权利要求4所述的电池组，其中所述电压平滑电路被配置成将所述脉宽调制信号转换成直流，所述电池管理单元被配置成通过调节所述脉宽调制信号的占空比来调节所述直流。
7、根据权利要求6所述的电池组，其中所述充电开关器件包括具有源极、漏极和栅极的场效应晶体管，所述源极和所述漏极被电连接至所述电池的高电流通路，所述栅极被电连接至所述电池管理单元，所述栅极和所述源极被配置成接收所述电压平滑电路输出的直流电压。
8、根据权利要求7所述的电池组，其中所述电压平滑电路包括被电连接至所述场效应晶体管的栅极和所述电池管理单元的电阻器，以及被电连接至所述场效应晶体管的栅极和源极的电容器，所述源极位于所述栅极与所述电容器之间。
9、根据权利要求8所述的电池组，其中所述电压平滑电路进一步包括被并联地电连接至所述电容器的缓冲电阻器。
10、根据权利要求1所述的电池组，进一步包括电流检测器件，所述电池管理单元被电连接至所述电流检测器件，以计算在所述电池的高电流通路中流动的电流。
11、根据权利要求10所述的电池组，其中所述电流检测器件包括传感电阻器，所述电池管理单元被电连接至所述传感电阻器以接收所述传感电阻器两端的参考电压，从而检测在所述电池的高电流通路中流动的电流。
12、根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池管理单元包括：
通过电压平滑电路被电连接至所述开关模块和所述电池的模拟前端，所述模拟前端被配置成：检测所述电池的开路中的电压并且接通/断开所述开关模块中的所述充电开关器件和所述放电开关器件；以及
被电连接至所述模拟前端的微处理器单元，所述微处理器单元被配置成控制所述开关模块中的所述充电开关器件的电流。
13、根据权利要求12所述的电池组，其中所述模拟前端包括：
被电连接至所述电池的电压检测器，所述电压检测器被配置成检测所述电池的开路中的电压并且基于所检测到的电压确定所述电池的状态，所述电池的状态是过放电模式、完全放电模式、完全充电模式和过充电模式中的一个；以及
功率驱动电路，所述功率驱动电路被配置成接通/断开所述充电开关器件和所述放电开关器件。
14、根据权利要求13所述的电池组，其中所述功率驱动电路被配置成：放大所述微处理器单元中产生的脉宽调制信号并且向所述充电开关器件和所述放电开关器件提供放大后的功率。
15、根据权利要求13所述的电池组，其中所述模拟前端是专用集成电路。
16、根据权利要求1所述的电池组，其中所述充电开关器件的最大额定功率是根据充电器的充电电压、所述电池的开路电压和充电电流的限制值被设置的，所述最大额定功率是一计算出的功率的80％到120％，所述计算出的功率是所述电池的高电流通路中的充电电流和所述开路电压与所述充电电压之间的电压差的乘积。
17、根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池管理单元被配置成：在所述电池的初始充电操作期间保持所述充电开关器件的初始电流为低达一预定时间段之后，根据所述电池的充电容量被预充电，所述电池管理单元在预定时间段过去之后根据所述电池的充电容量，通过增加所述充电电流对所述电池预充电。
18、根据权利要求1所述的电池组，其中所述充电开关器件和所述放电开关器件分别包括被电连接至所述电池的高电流通路的充电场效应晶体管和放电场效应晶体管，以及分别被并联地电连接至所述充电场效应晶体管和所述放电场效应晶体管的寄生二极管，所述寄生二极管分别以与充电电流和放电电流相反的方向被连接。
19、一种用于电池组的充电方法，所述电池组具有包括正电极和负电极的电池，所述方法包括：
将电池管理单元电连接至开关模块，所述开关模块包括充电开关器件和放电开关器件，所述充电开关器件和所述放电开关器件被电连接至所述电池的高电流通路；
通过所述电池管理单元针对所述电池的温度设置所述充电开关器件向所述电池提供的充电电流的限制值；以及
自动调节所述充电开关器件向所述电池提供的充电电流的大小，以使所述充电电流的大小等于或者小于所述电池管理单元设置的所调节后的限制值。
20、一种用于电池组的充电方法，包括：
检测电池的温度和电流；
将所检测到的电流与在所检测到的温度下利用充电电流的限制值设置的值进行比较，所述充电电流的限制值随着所述电池的温度变化；以及
调节所述电池的充电电流，以使所述电池的充电电流不超过所述充电电流的限制值。
21、根据权利要求20所述的用于电池组的充电方法，其中所述调节所述电池的充电电流包括：
确定所检测到的所述电池的电流是否在滞后区以上，所述滞后相对于给定温度下的电流值具有正偏差和负偏差；以及
当所检测到的所述电池的电流在所检测到的温度下的滞后区以上时，减小所述充电电流以在所述滞后区以下。
22、根据权利要求20所述的用于电池组的充电方法，其中所述调节所述电池的充电电流包括：
在计算所述充电开关器件消耗的功耗之后，确定充电开关器件的功耗是否超过限制功率设置值；以及
当所述充电开关器件的功耗超过所述限制功率设置值时，减小所述充电电流以在特定阈值以下。
23、根据权利要求22所述的用于电池组的充电方法，其中所述充电开关器件的功耗根据充电器的充电电压、所述电池的开路电压和所述充电电流的限制值被设置，并且通过将所述充电电流和所述充电电压与所述开路电压之间的差相乘被获得。
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