CN104813560B - 电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池组。控制二次电池的充放电的控制运算部具有：动作模式设定部，其对第1电压下的高容量模式、或者比第1电压低的第2电压下的长寿命模式进行选择设定；剩余容量计算部，其求出二次电池的放电容量，根据放电容量和满充电容量来计算相对剩余容量；循环数计算部，其根据剩余容量计算部中的计算结果来计算循环数；和充电终止电压设定部，其基于循环数来降低第1电压，在第1电压为第2电压加上规定的电压所得的值以下时，将第2电压设为从第1电压减去规定的电压而得出的电压，由此，即使在动作模式被进一步变更时，也能够根据其动作模式，准确地求出二次电池的相对剩余容量。

Description

电池组
技术领域
本发明涉及一种电池组，其通过对二次电池的充电时的充电终止电压进行变更，能够选择设定为提高充电容量直到二次电池的满充电为止的高容量模式、或者延长了二次电池的循环寿命的长寿命模式来使用，特别地，在考虑基于循环特性的满充电容量的降低来使充电终止电压降低的情况下，也能够求出与其动作模式相应的相对剩余容量。
背景技术
具备二次电池和承担该二次电池的充放电控制的控制运算部的电池组多被用作为被安装在笔记本型的个人计算机(PC)等电子设备的电源部。并且，被用于这些电子设备的电池组中的二次电池经由例如电子设备的电源部而被外部电源(工业电源)充电，在电子设备从外部电源取下时，担负取代外部电源来对电子设备提供电力的作用。
但是，二次电池、即例如锂离子电池的特性，具体来讲为充电容量以及循环寿命如图7所示，根据其充电电压而有较大变化。具体来讲，在提高用于检测充电结束的电压、即充电终止电压来对二次电池(锂离子电池)进行充电的情况下，如图7中A的特性所示，虽然能够增大充电容量，但循环寿命短。相反，在降低充电终止电压来对二次电池(锂离子电池)进行充电的情况下，如图7中B的特性所示，虽然充电容量降低，但是循环寿命变长。
因此，着眼于这样的电池特性，考虑通过对二次电池的充电时的充电终止电压进行切换，从而将电池组在高容量模式或者长寿命模式中选择使用(例如参照专利文献1)。具体来讲，在高容量模式的情况下，将针对二次电池(锂离子电池)的充电终止电压设定为4.2V/cell，此外，在长寿命模式的情况下，将针对二次电池(锂离子电池)的充电终止电压设定为4.0V/cell，来进行其充电。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-78222号公报
发明内容
但是，在将上述的电池组安装于电子设备来使用的情况下，准确地掌握二次电池的剩余容量是重要的。并且，对于二次电池的剩余容量，一般较多作为相对剩余容量(RSOC)来进行管理，该相对剩余容量(RSOC)是将二次电池的满充电状态(满充电容量；FCC)设为100％来求出其剩余容量(RC)的比例。
并且，在对上述的高容量模式与长寿命模式进行选择设定而使用的电池组中，在高容量模式被设定的情况下，二次电池的标准容量(DC)、满充电容量(FCC)的100％为最大充电容量，在长寿命模式被设定的情况下，二次电池的标准容量(DC)、满充电容量(FCC)的100％以下的比例，例如80％被用作为最大充电容量。因此，如图8所示，高容量模式中的充电终止电压被设定为4.2V/cell，长寿命模式中的充电终止电压被设定为4.0V/cell。
但是，在高容量模式中，在二次电池(锂离子电池)由于许多循环数而劣化之后，也将充电终止电压持续为4.2V/cell的情况下，二次电池变为过充电，劣化进一步推进。
本发明是考虑这种情况而作出的，其目的在于，提供一种电池组，该电池组对选择设定为高容量模式或者长寿命模式而使用的二次电池的的过充电导致的劣化进行抑制，并且即使在动作模式被进一步变更时，也能够根据其动作模式(充电模式)，准确地求出二次电池的相对剩余容量。
为了实现上述目的的本发明涉及的电池组具备：二次电池；和控制运算部，其对所述二次电池的充放电进行控制，所述控制运算部具有：动作模式设定部，该动作模式设定部对高容量模式或者长寿命模式进行选择设定，其中，所述高容量模式将所述二次电池的充电终止电压限制为第1电压来提高所述二次电池的满充电容量，所述长寿命模式将所述充电终止电压限制为比所述第1电压低的第2电压来延长所述二次电池的循环寿命；剩余容量计算部，该剩余容量计算部基于所述二次电池的放电电流与放电时间或者放电电流与电池电压来求出所述二次电池的剩余容量，根据所述剩余容量和所述二次电池的满充电容量来计算所述二次电池的相对剩余容量；循环数计算部，该循环数计算部根据所述剩余容量计算部中的计算结果来计算所述二次电池的循环数；和充电终止电压设定部，该充电终止电压设定部基于所述循环数来降低所述第1电压，在所述第1电压为所述第2电压加上规定的电压所得的值以下时，将所述第2电压设为从所述第1电压减去规定的电压而得出的电压。
由此，由于成为结合二次电池的循环特性的充电终止电压，因此能够防止二次电池的过充电导致的劣化。
根据上述结果的电池组，能够提供一种电池组，其对选择设定为高容量模式或者长寿命模式而使用的二次电池的过充电导致的劣化进行抑制，并且即使在动作模式被进一步变更时，也能够根据其动作模式，准确地求出二次电池的相对剩余容量。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的电池组的结构图。
图2是表示本发明的实施方式涉及的电池组中的二次电池的循环数与高容量模式或者长寿命模式的充电终止电压的关系的图。
图3是表示本发明的实施方式涉及的电池组的高容量模式或者长寿命模式中的容量与相对剩余容量的变化的图。
图4是表示本发明的实施方式涉及的电池组从高容量模式向长寿命模式切换时的相对剩余容量的变化的图。
图5是表示本发明的实施方式涉及的电池组从长寿命模式向高容量模式切换时的相对剩余容量的变化的图。
图6是表示本发明的实施方式涉及的另一电池组中的二次电池的循环数与高容量模式或者长寿命模式的充电终止电压的关系的图。
图7是表示根据充电电压而变化的二次电池(锂离子电池)的充电容量以及循环寿命的图。
图8是表示现有的电池组中的二次电池的循环数与高容量模式或者长寿命模式的充电终止电压的关系的图。
具体实施方式
下面，参照附图来对本发明的第1实施方式涉及的电池组进行说明。
图1是本发明的实施方式涉及的电池组的结构图，电池组10被能够自由装卸地安装在笔记本型的个人计算机(PC)等电子设备20。电池组10基本构成为具备二次电池(BAT)11、和对二次电池11的充放电进行控制的控制部12，安装在电子设备20来进行使用。
具体来讲，电池组10中的二次电池11将由例如2600mAh/单元左右的锂离子电池构成的多个电池单元2个2个地并联连接，并将这些并联连接的电池单元3级串联连接，由所谓的3串2并型的部件构成。另外，虽然这里以3串2并型的二次电池11为例进行了说明，但只要电池单元的并联连接数以及直列连接级数是根据作为电池规格而被付与的额定输出电压以及额定输出电流容量来决定的即可。
电池组10中的二次电池11的充放电路与控制其充放电的FET等开关元件13串联安装，并且作为检测充放电电流的电流检测部14与分流电阻串联安插。此外，设置在电池组10中的控制部12由例如微处理器(MPU)构成，构成为具备：构成其主体部的控制/运算部15、对二次电池11的端子电压、具体来讲为对各级的电池单元的端子电压(单元电压)分别进行检测的电压检测部16、以及与电子设备20之间进行信息通信的通信处理部17。
并且，控制/运算部15基于由热敏电阻等温度检测元件19检测出的二次电池11的温度(电池温度)、由电压检测部16检测出的单元电压、以及由电流检测部14检测出的充放电电流来对二次电池11的充放电状态进行监视。并且，控制/运算部15担负以下作用：根据异常的充放电，来对应当保护二次电池11的开关元件13进行接通/断开控制，并且经由通信处理部17来向电子设备20侧提供控制指令并控制对二次电池11的充电电压、充电电流。
此外，电子设备20构成为具备控制/电源部22，该控制/电源部22基本上接受外部电力(未图示；工业电源)来驱动作为电子设备20的主体部的负载21，并且对电池组10提供电力来对所述二次电池11进行充电。控制/电源部22担负以下作用：例如在外部电力的提供断绝时，通过从电池组10的二次电池11提供的电力来驱动负载21。在二次电池11为锂离子电池的情况下，基于控制/电源部22的二次电池11的充电通过分别对最大电流(0.5～4C左右)以及最大电压(大约4.2V/cell左右)进行限制的额定电流/额定电压充电来进行。
另外，控制/电源部22具备以下功能：在与电池组10中的通信处理部17之间，经由例如数据线SDA以及时钟线SCL，以SMBUS方式来进行信息通信。电池组10的控制部12利用上述信息通信功能对控制/电源部22的动作进行控制，对基于控制/电源部22的二次电池11的充电电压、充电电流进行可变设定。通过该控制/电源部22的控制，来控制对二次电池11的充电。
并且，通过微处理器来实现的控制/运算部15通过执行预先登录在存储器18中的软件/程序，从而具有例如动作模式设定部15a、充放电控制部15b、循环数计算部15c、以及剩余容量计算部15d。另外，控制/运算部15除了上述的结构以外，还具备例如二次电池11满充电检测部、故障/异常监视部\性能(寿命)判定部等与电池组10的安全运用有关的各种功能，但这里，由于与本发明的主旨没有直接关系，因此省略其说明。
动作模式设定部15a担负以下作用：对设置在电池组10的未图示的模式切换开关的状态进行检测，或者接受从电子设备20侧通知的动作模式的选择指令，将二次电池11的运用动作模式选择设定为例如高容量模式或者长寿命模式。
在二次电池11为锂离子电池的情况下，高容量模式是将二次电池11的充电终止电压限制为成为满充电容量的第1电压(例如4.2V/cell)来进行充电，使二次电池11的充电容量充分高的模式。此外，长寿命模式是将二次电池11的充电终止电压限制为比第1电压低的第2电压(例如4.0V/cell)，通过避免满充电附近的充电，从而将二次电池11的充电容量抑制在某一程度，并延长其反复充放电期间、即所谓的循环寿命的模式。由于第2电压是不过度充电，并且充电一定程度的容量，因此3.9～4.1V/Cell是合适的。
并且，二次电池11的充电如前面所述，通过限制了充电电流以及充电电压的、所谓的额定电流/额定电压充电来进行。具体来讲，在对将锂离子电池单元3串2并地连接的二次电池11进行充电的情况下，例如使用最大输出电流为5000mA、最大输出电压为4.2V/cell的额定电流/额定电压电源来进行额定电流/额定电压充电。上述的第1以及第2电压是将基于该额定电流/额定电压充电的二次电池11的充电终止电压，根据所述高容量模式或者长寿命模式来分别限制的电压。
控制/运算部15中的充放电控制部15b担负与上述动作模式相应的制约条件，具体来讲，担负以下作用：限制其充电终止电压来控制对二次电池11的充电，或者限制最大放电电流来控制二次电池11的放电。此外，循环数计算部15c在上述充电控制下，对二次电池11的充电的循环数进行监视，例如通过累积了二次电池11的放电量的累积放电量除以满充电容量的值、二次电池11的剩余容量为接近放电不可状态的规定的容量以下的次数，来计算循环数。另外，虽然这里，以循环数是累积放电量除以满充电容量的值为例进行了说明，但循环数是能够推测二次电池11的使用频率的值即可，并不仅限于此。
此外，控制/运算部15中的剩余容量计算部15d基本上对根据通过电流检测部14检测的二次电池11的充放电电流值与电压值的积来求出的电力量(ΔW；单位[AV]或者[W])、或者根据充放电电流值与其电流通电时间来求出的量(ΔI；单位[mAh])进行累计，来计算其充电容量(CC；Charge Capacity)或者放电容量(DCC；Discharge Capacity)。并且，担负以下作用：将剩余容量(RC；Remaining Capacity)相对于二次电池11的满充电容量(FCC；Full Charge Capacity)的比率作为相对剩余容量(RSOC；Relative State Of Charge)来进行计算。
具体来讲，相对剩余容量(RSOC)是在充电时将充电容量(CC)用作剩余容量(RC)，在放电时将其满充电容量(FCC)减去放电容量(DCC)而得到的容量(FCC-DCC)作为剩余容量(RC)来求出，通过式1进行计算。
(式1)
RSOC＝RC/FCC (1)
并且，通过该剩余容量计算部15d来求出的二次电池11的相对剩余容量(RSOC)经由所述通信处理部17来通知给电子设备20。
基本上，在如上所述那样构成的电池组10中，本发明的特征在于，与所述动作模式无关地，对二次电池11的标准容量(DC；Design Capacity)与满充电容量(FCC)进行一元化管理，并且唯一地求出伴随着二次电池11的充放电的充电容量(RC)或者放电容量(DCC)，根据所述动作模式来计算二次电池11的相对剩余容量(RSOC)。
接下来，图2是表示本发明的实施方式涉及的电池组中的二次电池的循环数与高容量模式或者长寿命模式的充电终止电压的关系的图。横轴为二次电池11的循环数(次)，纵轴为高容量模式或者长寿命模式的充电终止电压(V/Cell)。并且，通过实线来表示高容量模式，通过虚线来表示长寿命模式。
在高容量模式中，如图2所示，在二次电池11的使用状态为初始时将充电终止电压设定为第1电压(4.2V/cell)来进行充电。然后，随着二次电池11的循环数的增加，进行将充电终止电压从第1电压(例如，4.2V/cell)缓缓降低的控制。由此，能够防止在二次电池11的循环数变多劣化之后由于过充电而导致的进一步劣化。
在长寿命模式中，如图2所示，在二次电池11的循环数少的期间，按照二次电池11的容量为标准容量的规定比例(例如80％)的方式，使充电终止电压为比第1电压(4.2V/cell)低的第2电压(例如，4.0V/cell)来进行充电。由此，二次电池11能够确保一定程度的容量，并且由于没有将二次电池11充电到满充电附近，因此如图7所示，能够比高容量模式更长寿命地使用。
然后，若二次电池11的循环数增加，则高容量模式下的相对剩余容量为100％的容量接近二次电池11的标准容量的规定比例(例如80％)，如图2所示那样，充电终止电压也是第1电压接近第2电压。并且，例如若高容量模式的容量成为标准容量的85％，则进行以下控制：使长寿命模式的充电终止电压如图2那样，与高容量模式同样地，随着循环数的增加而缓慢减少。
进一步详细来讲，若二次电池11的循环数增加，则如图2所示，作为高容量模式下的充电终止电压的第1电压接近于作为长寿命模式的充电终止电压的第2电压(例如，4.0V/cell)。并且，若高容量模式的充电终止电压与长寿命模式的充电终止电压的差为规定电压，例如0.065V以下，则进行以下控制：使长寿命模式的充电终止电压如图2所示，与高容量模式同样地，随着循环数的增加而缓慢减少。例如，将高容量模式的充电终止电压与长寿命模式的充电终止电压的差设为规定电压，例如0.065V，如图2那样平行地减少。
此外，若在循环数为规定次数，例如1000循环以上，电池组的交换成为接近的状态，则将作为高容量模式的充电终止电压的第1电压固定为例如3.9V/cell，之后即使循环数增加也将充电终止电压维持在3.9V/cell。
由此，对高容量模式与长寿命模式的充电终止电压的反转进行防止的同时，由于未被充电到满充电附近，因此长寿命模式在二次电池11的劣化后也能够长寿命地使用。
接下来，图3是表示本发明的实施方式涉及的电池组的高容量模式或者长寿命模式中的容量与相对剩余容量的变化的图。横轴为经过循环后的剩余容量(RC)相对于二次电池11的标准容量(初始的FCC)的比例(RC/FCCint)(％)，纵轴为高容量模式或者长寿命模式的经过循环后的相对剩余容量(％)。并且，通过实线来表示高容量模式，通过虚线来表示长寿命模式。
图3表示二次电池11的初始状态(点A)与经过了循环数二次电池劣化的3个状态(点B、C、D)中的高容量模式以及长寿命模式的容量与相对剩余容量的关系。若以二次电池11的满充电容量来进行说明，则在高容量模式下通过将0点与点A～D连结的实线，在长寿命模式下通过将0点与点a～b连结的虚线来表示满充电容量为标准容量的100％、85％、80％、65％这4个定时。此外，在图2中也通过相同的符号(点A～D以及点a～b)来表示这些定时。高容量模式的相对剩余容量(RSOCHC)在0～100％之间变动，长寿命模式的相对剩余容量(RSOCLL)在0～80％之间变动。成为式2。
(式2)
0％≤RSOCHC≤100％ (2)
0％≤RSOCLL≤80％
在图3中对各个定时进行说明。
在作为二次电池11的初始状态的图3的点A以及点a，高容量模式的相对剩余容量(RSOCHC)与长寿命模式的相对剩余容量(RSOCLL)是与二次电池11的标准容量与剩余容量的比例(RC/FCCint)相同的值。
(式3)
RSOCHC＝RSOCLL＝RC/FCCint (3)
接下来，随着循环数推进而二次电池11的劣化推进，在高容量模式下，如箭头1那样，使二次电池11的满充电容量缓慢降低。例如，在二次电池11的容量成为标准容量的85％的状态、即图3的点B以及点b，高容量模式的相对剩余容量(RSOCHC)的85％为二次电池11的标准容量与剩余容量的比例(RC/FCCint)。此外，由于长寿命模式下，如图2那样，充电终止电压保持在与二次电池11的初始状态相同的4.0V，因此相对剩余容量(RSOCLL)与二次电池11的初始状态相同，是与二次电池11的标准容量与剩余容量的比例(RC/FCCint)相同的值。
(式4)
RSOCHC×0.85＝RSOCLL＝RC/FCCint (4)
根据上述两个定时，从二次电池11的初始状态到容量为标准容量的80％附近(例如83％)，高容量模式的相对剩余容量与长寿命模式的相对剩余容量是通过不同的计算式来求出的(x是系数)。
(式5)
RSOCHC×x＝RSOCLL＝RC/FCCint (5)
0.80＜x≤1.0
并且，二次电池11的劣化进一步推进，如箭头2那样，若二次电池的高容量模式的满充电容量与长寿命模式的80％容量的差为规定值以下，则如图2那样，使长寿命模式的充电终止电压与高容量模式同样地减少。例如，在二次电池11的容量为标准容量的80％的劣化状态下、即图3的点C以及点c，高容量模式的相对剩余容量(RSOCHC)的80％为二次电池11的标准容量与剩余容量的比例(RC/FCCint)。此外，长寿命模式的相对剩余容量(RSOCLL)的75/80(＝94)％为二次电池11的标准容量与剩余容量的比例(RC/FCCint)。
(式6)
RSOCHC×0.80＝RSOCLL×0.94＝RC/FCCint (6)
进一步地，在二次电池11的劣化如箭头3那样推进的情况下，例如，在二次电池11的容量为标准容量的65％的状态下、即图3的点D以及点d，高容量模式的相对剩余容量(RSOCHC)的65％为二次电池11的标准容量与剩余容量的比例(RC/FCCint)。此外，长寿命模式的相对剩余容量(RSOCLL)的62/80(＝78)％为二次电池11的标准容量与剩余容量的比例(RC/FCCint)。
(式7)
RSOCHC×0.65＝RSOCLL×0.78＝RC/FCCint (7)
换句话说，在二次电池11的容量比标准容量的80％附近(例如85％)小时，高容量模式的相对剩余容量与长寿命模式的相对剩余容量通过以下的计算式来求出(y、z是系数)。
(式8)
RSOCHC×y＝RSOCLL×z＝RC/FCCint (8)
y＜0.85
z＜1.0
最后，对基于长寿命模式与高容量模式的动作模式的切换的相对剩余容量进行说明。
在放电中以及充电中进行了动作模式的切换的情况下，剩余容量计算部15d根据针对切换前的动作模式的二次电池11的标准容量与剩余容量的比例的相对剩余容量的特性，计算相对剩余容量。然后，在通过充电而成为切换后的动作模式的充电终止电压之后，剩余容量计算部15d根据针对切换后的动作模式的二次电池11的标准容量与剩余容量的比例的相对剩余容量的特性，计算相对剩余容量。
以在图3的点C的定时切换动作模式的情况为例，对刚刚进行动作模式的切换之后的相对剩余容量的变化进行说明。图4是表示本发明的实施方式涉及的电池组从高容量模式向长寿命模式切换时的相对剩余容量的变化的图，图5是表示本发明的实施方式涉及的电池组从长寿命模式向高容量模式切换时的相对剩余容量的变化的图。
图4表示在黑圆的位置从高容量模式向长寿命模式切换，来实施充电的情况。在刚刚进行动作模式的切换之后，由于根据针对切换前的高容量模式的二次电池11的标准容量与剩余容量的比例的相对剩余容量的特性，因此沿着如虚线箭头那样将0点与C点连结的直线，相对剩余容量增加。然后，在相对剩余容量成为80％时，按照虚线箭头向横轴方向弯曲那样，到成为充电终止电压为止，相对剩余容量都维持在切换后的长寿命模式的相对剩余容量的最大值即80％，结束充电。或者，也可以将相对剩余容量维持在79％，到成为充电终止电压之后，使相对剩余容量变为80％，结束充电。
剩余容量计算部15d在图4的c点即成为充电终止电压的时刻，将针对二次电池11的标准容量与剩余容量的比例的相对剩余容量设定为80％。然后，到接下来动作模式被切换为止，剩余容量计算部15d沿着将0点与c点连结的直线，计算针对基于充放电的二次电池11的标准容量与剩余容量的比例的相对剩余容量的特性。
图5表示在黑圆的位置从长寿命模式向高容量模式切换，来实施充电的情况。在刚刚进行动作模式的切换之后，由于根据针对切换前的长寿命模式的二次电池11的标准容量与剩余容量的比例的相对剩余容量的特性，因此沿着如虚线箭头那样将0点与c点连结的直线，相对剩余容量变化。然后，在相对剩余容量成为80％之后，相对剩余容量也在将0点与c点连结的直线的延长线上增加。然后，在成为充电终止电压之后，使相对剩余容量急剧上升到100％，结束充电。
剩余容量计算部15d将在图5的C点即成为充电终止电压的时刻的针对二次电池11的标准容量与剩余容量的比例的相对剩余容量设定为100％。然后，到接下来动作模式被切换为止，剩余容量计算部15d沿着将0点与C点连结的直线，计算针对基于充放电的二次电池11的标准容量与剩余容量的比例的相对剩余容量的特性。
由此，即使将动作模式从高容量模式向长寿命模式切换，或者从长寿命模式向高容量模式切换，虽然仅在刚刚切换之后的1次满充电附近相对剩余容量维持在80％，或者从80％附近急剧上升至100％，但在充电状态中需要注意的剩余容量少的定时等，能够准确地表示相对剩余容量。
虽然以图3的点C的定时为例进行了说明，但在点B、C、D、其它的定时，在高容量模式与长寿命模式的特性不同的定时，切换动作模式时进行同样的处理。
根据相关的结构，能够提供一种电池组，该电池组能够对选择设定为高容量模式或者长寿命模式而被使用的二次电池的过充电导致的劣化进行抑制，并且即使在动作模式被进一步变更时，也能够根据其动作模式，准确地求出二次电池的相对剩余容量。
另外，虽然在本实施方式中，如图2所示，将充电终止电压相对于循环数直线降低，但也可以曲线状地降低。或者，也可以阶梯状地降低。或者，也可以结合使用的电池的特性，以与初始、中期、末期不同的直线、曲线来降低充电终止电压。特别地，通过如图6所示，从初始到100～200循环，较大降低充电终止电压，从而能够抑制其之后的二次电池的劣化。
另外，虽然在本实施方式中，如图2所示，将充电终止电压相对于循环数降低，但也可以将充电终止电压相对于经过天数降低。在该情况下，根据从电子设备输入的天数信息，使充电终止电压降低。或者，也可以在使用前半将充电终止电压相对于循环数降低，在使用后半将充电终止电压相对于使用天数降低。由此，在使用前半能够通过二次电池的循环数来对应基于使用的频率的劣化，在使用后半无论有没有实施都能够对应老化变化的劣化。
另外，虽然在本实施方式中，将初始的二次电池中的高容量模式的第1电压设为二次电池成为最大的满充电容量的4.2V/cell，但也可以将第1电压设为比第2电压高的4.05～4.19V/cell，将满充电容量设为二次电池的最大的满充电容量的85～99％。由此，即使在高容量模式下，由于没有在满充电附近进行充电，因此能够降低劣化。
-产业上的可利用性-
本发明涉及的电池组对选择设定为高容量模式或者长寿命模式而被使用的二次电池的过充电导致的劣化进行抑制，并且即使在动作模式被进一步变更时，也能够根据其动作模式，准确地求出二次电池的相对剩余容量，因此作为切换动作模式的电池组、电池系统等是有用的。
-符号说明-
10 电池组
11 二次电池
12 控制部
13 开关元件
14 电流检测部
15 控制/运算部
15a 动作模式设定部
15b 充放电控制部
15c 循环数计算部
15d 剩余容量计算部
16 电压检测部
17 通信处理部
18 存储器
19 温度检测元件
20 电子设备
21 负载
22 控制/电源部

Claims (6)

1.一种电池组，具备：
二次电池；和
控制运算部，其对所述二次电池的充放电进行控制，
所述控制运算部具有：
动作模式设定部，该动作模式设定部对高容量模式或者长寿命模式进行选择设定，其中，所述高容量模式将所述二次电池的充电终止电压限制为第1电压来提高所述二次电池的满充电容量，所述长寿命模式将所述充电终止电压限制为比所述第1电压低的第2电压来延长所述二次电池的循环寿命；
剩余容量计算部，该剩余容量计算部基于所述二次电池的充放电电流与电流通电时间或者基于充放电电流与电池电压来求出所述二次电池的剩余容量，将所述剩余容量和所述二次电池的满充电容量的比率作为所述二次电池的相对剩余容量来进行计算；
循环数计算部，该循环数计算部根据所述剩余容量计算部中的计算结果来计算所述二次电池的循环数；和
充电终止电压设定部，该充电终止电压设定部基于所述循环数来降低所述第1电压，在通过所述第1电压的降低从而所述第1电压为所述第2电压加上规定的电压所得的值以下时，将所述第2电压设为从所述第1电压减去所述规定的电压而得出的电压，
所述剩余容量计算部在所述高容量模式被设定时，将所述二次电池的标准容量或者充电终止电压下的充电容量用作为满充电容量，
在所述长寿命模式被设定时，在所述第1电压为比所述第2电压加上所述规定的电压所得的值大时，将所述标准容量乘以100%以下的规定的系数所得的容量用作为所述长寿命模式中的最大充电容量，
在所述长寿命模式被设定时，在通过所述第1电压的降低从而所述第1电压为所述第2电压加上所述规定的电压所得的值以下时，将所述第2电压下的充电容量用作为所述长寿命模式中的最大充电容量。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述剩余容量计算部在动作模式刚刚被变更之后，通过变更前的动作模式中的计算方法来计算相对剩余容量，在通过充电而成为变更后的动作模式的充电终止电压之后，通过切换后的动作模式中的计算方法来计算相对剩余容量。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中，
所述剩余容量计算部在动作模式从所述高容量模式变更为所述长寿命模式之后的最初的满充电附近的充电中，将所述长寿命模式的相对剩余容量的最大值限制为所述规定的系数并求出所述相对剩余容量。
4.根据权利要求2所述的电池组，其中，
所述剩余容量计算部在动作模式从所述长寿命模式变更为所述高容量模式之后的最初的满充电附近的充电中，在成为所述充电终止电压时将所述相对剩余容量变更为100%。
5.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述高容量模式的相对剩余容量在0～100%之间变动，所述长寿命模式的相对剩余容量在0～80%之间变动。
6.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述二次电池是锂离子电池，
在所述二次电池的使用状态为初始时，对所述高容量模式中的充电终止电压进行限制的所述第1电压被设定为4.2V/cell，对所述长寿命模式中的充电终止电压进行限制的所述第2电压被设定为3.9～4.1V/cell。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016051722A1 (ja) * 2014-09-29 2016-04-07 日本電気株式会社 蓄電装置、制御装置、蓄電システム、蓄電装置の制御方法および制御プログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体
CN104734281B (zh) * 2015-01-28 2019-04-16 惠州Tcl移动通信有限公司 可穿戴移动电源及其供电控制方法
JP6536466B2 (ja) * 2016-04-27 2019-07-03 株式会社オートネットワーク技術研究所 電源装置
KR102503430B1 (ko) * 2017-10-26 2023-02-28 삼성전자주식회사 배터리를 포함하는 전자 장치
US10666077B1 (en) * 2017-11-01 2020-05-26 Amazon Technologies, Inc. Remote configuration of battery charging settings
KR102103454B1 (ko) 2018-07-18 2020-04-23 삼화콘덴서공업 주식회사 하이브리드 어셈블리 구조를 가지는 배터리 커패시터
CN109586359A (zh) * 2018-11-09 2019-04-05 金龙联合汽车工业（苏州）有限公司 电池过充预警方法和装置
CN111416398B (zh) * 2019-01-08 2023-11-14 太普动力新能源(常熟)股份有限公司 可充电电池的相对荷电状态的修正方法
CN112542861B (zh) 2019-09-23 2023-05-30 北京小米移动软件有限公司 一种电池充电方法、装置及介质
US11662391B1 (en) * 2020-10-19 2023-05-30 Amazon Technologies, Inc. Dynamic adjustments to battery parameters using battery metrics

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5631533A (en) * 1994-03-15 1997-05-20 Nissan Motor Co., Ltd. Charging and discharging control device for secondary battery
CN1692524A (zh) * 2002-12-05 2005-11-02 松下电器产业株式会社 电池组及其充放电方法
CN1707279A (zh) * 2004-06-04 2005-12-14 索尼株式会社 电池剩余容量指示设备及电池剩余容量指示方法
CN101388562A (zh) * 2008-07-10 2009-03-18 广州丰江电池新技术有限公司 快速充电方法
CN102097835A (zh) * 2009-12-09 2011-06-15 三洋电机株式会社 组式电池
CN102200568A (zh) * 2010-03-24 2011-09-28 力旺电子股份有限公司 电池装置的剩余容量与剩余使用时间的估算方法
WO2013128810A1 (ja) * 2012-02-29 2013-09-06 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 電池制御システム、電池パック、電子機器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001309568A (ja) * 2000-04-26 2001-11-02 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 充電システム、充電制御装置、充電制御方法及びコンピュータ
JP2002078222A (ja) * 2000-08-31 2002-03-15 Sanyo Electric Co Ltd リチウムイオン二次電池の充電回路とパック電池
JP4019734B2 (ja) 2001-03-28 2007-12-12 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 二次電池の運用方法及び二次電池装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5631533A (en) * 1994-03-15 1997-05-20 Nissan Motor Co., Ltd. Charging and discharging control device for secondary battery
CN1692524A (zh) * 2002-12-05 2005-11-02 松下电器产业株式会社 电池组及其充放电方法
CN1707279A (zh) * 2004-06-04 2005-12-14 索尼株式会社 电池剩余容量指示设备及电池剩余容量指示方法
CN101388562A (zh) * 2008-07-10 2009-03-18 广州丰江电池新技术有限公司 快速充电方法
CN102097835A (zh) * 2009-12-09 2011-06-15 三洋电机株式会社 组式电池
CN102200568A (zh) * 2010-03-24 2011-09-28 力旺电子股份有限公司 电池装置的剩余容量与剩余使用时间的估算方法
WO2013128810A1 (ja) * 2012-02-29 2013-09-06 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 電池制御システム、電池パック、電子機器

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