TWI398069B - 電池組，充電二次電池之方法及電池充電器 - Google Patents

Description

電池組，充電二次電池之方法及電池充電器

本發明係關於電池組，充電二次電池之方法及電池充電器。更特定言之，本發明係關於電池組，充電二次電池之方法及電池充電器，其根據二次電池之劣化係數控制充電條件。

相關申請案交叉參考

本申請案宣稱2007年10月30日向日本專利局申請之日本專利申請案第2007-281764號的優先權之權益，其全數內容係藉由引用方式併入本文。

恆定電流充電及恆定電壓充電之結合(恆定電流恆定電壓方法)係已知為充電二次電池的方法。此充電方法將參考圖9描述，在其上橫座標代表充電時間且縱座標代表單元電壓及充電電流。在圖9中，藉由箭頭a及b指示之區(下文稱為「區a-b」)係恆定電流充電的範圍，且藉由箭頭c及d指示之區(下文稱為「區c-d」)係恆定電壓充電的範圍。箭頭I指示充電電流，且箭頭V指示單元電壓。一用於充電之電源供應區段執行在區a-b中之恆定電流控制的操作，而執行在區c-d中之恆定電壓控制的操作。

如在圖9中所示，在區a-b期間，恆定電流充電係藉由一預定電流值執行，而後該單元電壓提升。在此範例中，充電電流係維持在(例如)3300mA。當充電進行時，因此該單元電壓達到一預定電壓值(例如4100mV)，發生從恆定電流充電至恆定電壓充電之切換。在區c-d期間，充電電流係逐漸降低，且該單元電壓朝電源供應區段之輸出電壓(如4200mV)提升。之後，當充電電流變得比一預定值(在充電結束處的電流值)更小時完成充電。

二次電池隨著充電及放電循環之數目增加而逐漸劣化，其中各循環由充電及放電和暫停組成，如上文所述。二次電池劣化已藉由充電及放電循環的計數、實際放電量或充電時間決定。例如，在使用充電及放電循環的計數之方法中，充電及放電循環之數目係藉由使用充電量或放電量計算，且一劣化係數係從充電及放電循環的數目獲得。當使用實際放電量時，一劣化係數係藉由使用以下計算方程式自實際放電量及一設計容量值獲得：劣化係數=設計值容量/實際放電量。

日本未審定專利申請案公開案第H11-174136號揭示包括測量一電池組內之有效電阻及藉由測量值決定其劣化之步驟的方法。當使用有效電阻時，劣化可在短時間中決定。

在藉由以上所述恆定電流恆定電壓方法充電中，在一恆定電流充電週期期間之充電電流值及充電電壓值係分別設定至固定值。因此，當電池組劣化進行以提升內部電阻時，電壓隨著內部電阻成比例地大幅度提升。結果，係恆定電流充電的範圍之區a-b的時間變短，且係恆定電壓充電的範圍之區c-d的時間變長，如圖10中顯示。

當恆定電壓充電之範圍的長度增加時，二次電池具有(例如)4100mV及以上之高電壓所經過的時間週期變長，因此加速二次電池劣化。因此需要根據二次電池劣化之進行控制充電條件。

然而，決定二次電池劣化之一已知方法無法適當地計算劣化係數。例如，在使用充電及放電循環之計數的方法中，由於保存(即當長期保存二次電池時)的劣化未反映，使其難以精確地計算劣化係數。此外，在基於放電量及充電時間計算一劣化係數的方法中，可能在設計容量及實際二次電池容量間會發生一誤差。此方法亦明顯受到例如放電、不運轉及充電、以及溫度條件之電池狀態影響。此等使其難以獲得一精確劣化係數。因此，係難以根據二次電池劣化獲得一適當充電條件。

因此，需要提供電池組、充電二次電池的方法及電池充電器，其係能藉由根據二次電池劣化精確地計算一劣化係數，且基於該計算劣化係數控制一充電條件，來抑制二次電池劣化的進行。

根據本發明之一態樣係提供一電池組，其包括一二次電池，該二次電池包括複數個單元電池塊、一測量區段、一控制器、一充電及放電控制開關、一保護電路及一記憶體。該測量區段偵測該二次電池之一電壓、一電流及一內部電阻。該控制器監視該二次電池之電壓及電流且輸出一指示充電條件的請求信號以根據所設定之充電條件充電二次電池。該充電及放電控制開關防止過度充電及過度放電。該保護電路監視複數個單元電池塊的電壓。該記憶體暫存該二次電池之一初始內部電阻。該控制器藉由一由該測量區段偵測到的內部電阻對於該記憶體中暫存之初始內部電阻的比值來計算一劣化係數，及根據該劣化係數改變充電條件。

根據本發明之另一態樣，係提供充電二次電池的方法，其包括以下步驟：偵測一二次電池之一電壓、一電流及一內部電阻；及監視該二次電池之電壓及電流且輸出一指示充電條件的請求信號，以根據該所設定之充電條件充電該二次電池。在輸出該請求信號之步驟中，一劣化係數係藉由偵測到之該內部電阻對於該記憶體中暫存之二次電池的初始內部電阻之比來計算，及根據該劣化係數改變充電條件。

根據本發明之進一步態樣係提供一電池充電器，其包括一二次電池、一測量區段、一控制器、一記憶體及一充電控制器。該測量區段偵測該二次電池之一電壓、一電流及一內部電阻。該控制器監視該二次電池之電壓及電流且輸出一指示一充電條件的請求信號，以根據該所設定之充電條件充電該二次電池。該記憶體暫存該二次電池之一初始內部電阻。該充電控制器根據自該控制器輸出之請求信號控制二次電池的充電電流及充電電壓之輸出。該控制器藉著由該測量區段偵測到的內部電阻對於該記憶體中暫存之初始內部電阻的比值來計算一劣化係數，及根據該劣化係數改變充電條件。

較佳係，該充電條件包括一在恆定電流充電中之充電電流值，且該充電電流值係根據劣化係數改變。

較佳係，該充電條件包括一充電電壓值，且該充電電壓值係根據該劣化係數改變。

較佳係，該初始內部電阻係在製造後之一預定時間週期內測量。

較佳係，該控制器係藉由一在該複數個單元電池塊中之一最大內部電阻，對於一展現最大內部電阻的單元電池塊之初始內部電阻的比值來計算劣化係數。

根據本發明的具體實施例，劣化係數係從二次電池之初始內部電阻對於測量到目前內部電阻的比值來計算，使其可能根據二次電池劣化計算一適當劣化係數。

因此，適當劣化係數係根據二次電池劣化計算，且二次電池的充電條件係基於該計算出劣化係數動態地控制。因此能抑制二次電池在高電壓狀態中長期充電，從而抑制二次電池劣化的進行。

以上之本發明的發明內容並非希望描述各說明性具體實施例或本發明的所有實施方式。以下圖式及詳細說明更特定地提供具體實施例之例證。

下文將參考附圖來說明本發明之具體實施例。圖1係一顯示根據本發明之一具體實施例的電池組20之組態範例，及一連接至電池組20之筆記型個人電腦(PC)30之組態範例的方塊圖。

電池組20之一正極端子1及一負極端子2係分別連接至筆記型PC 30的一正極端子31及一負極端子32。電池組20之一時脈端子3a及一通信端子3b係分別連接至筆記型PC 30之一時脈端子33a及一通信端子33b。電池組20係一所謂智慧型電池，其係能執行透過通信端子3b與筆記型PC 30之通信以傳送關於電池組20的狀態之資訊。當接收到資訊時，筆記型PC 30根據電池組20之狀態控制一電流值或一電壓值的輸出，及藉由恆定電流恆定電壓充電方法充電一二次電池7。在圖1中，為了簡化筆記型PC 30之組態的緣故，僅顯示有關充電的組態。

電池組20主要包括二次電池7、一溫度偵測元件8、一保護電路9、一熔絲10、一測量區段11、一電流偵測電阻器12、一CPU 13及一充電與放電控制開關4。電池組20之正極端子1係透過充電與放電控制開關4及熔絲10連接至二次電池7的正極端子。負極端子2係透過電流偵測電阻器12連接至二次電池7的負極端子。

一用於偵測一電壓之測量區段(其係本發明之一構成特徵)對應於測量區段11，且一用於偵測一電流及一內部電阻之測量區段對應於CPU 13。一輸出一指示充電條件之請求信號的控制器對應於CPU 13。一暫存初始內部電阻之記憶體對應於記憶體14。

二次電池7係一例如鋰離子電池的二次電池，及具有串聯連接一單元電池塊7a、一單元電池塊7b及一單元電池塊7c之組態，其各具有(例如)平行配置之兩個電池單元。例如，一二次電池(其每一電池單元之滿量充電電壓係4.2V)可用作二次電池7。

測量區段11測量包括在電池組內之單元電池塊7a、7b及7c的各電壓，及將測量值供應給CPU 13。在下文中，各具有兩個電池單元之單元電池塊7a、7b及7c的個別電壓係稱作「單元電壓」。測量區段11亦具有一作為調整器的功能，其藉由穩定二次電池7之電壓而產生電源供應電壓。

當此等單元電池塊7a、7b及7c之任一者的單元電壓變成一過度充電偵測電壓，或當該等單元電壓之任一者係低於一過度放電偵測電壓時，測量區段11藉由傳輸一控制信號至充電與放電控制開關4來防止過度充電及過度放電。在鋰離子電池之情況下，過度充電偵測電壓係設定至(例如)4.2V±0.5V，且過度放電偵測電壓係設定至(例如)2.4V±0.1V。

充電及放電控制開關4係由一充電控制FET(場效電晶體)5及一放電控制FET 6組成。一寄生二極體5a介在充電控制FET 5之汲極及源極間，且一寄生二極體6a介在充電控制FET 6之汲極及源極間。寄生二極體5a具有一相對於在自正極端子1向二次電池7之方向中流動的充電電流之反向極性，及一相對於在自負極端子2向二次電池7之方向中流動的放電電流之正向極性。寄生二極體6a具有一相對於充電電流之正向極性，及一相對於放電電流之反向極性。

來自測量區段11之控制信號係供應至充電控制FET 5及放電控制FET 6之個別閘極。在正常充電及放電操作中，控制信號係設定在一低電位以使充電控制FET 5及放電控制FET 6在導通狀態中。因為充電控制FET 5及放電控制FET 6係P通道型，兩者係藉由比一源極電位低一預定值或以上之一閘極電位成為導通狀態。

當電池電壓成為過度放電偵測電壓時，放電控制FET 5被斷開來控制以致無充電電流流動。當電池電壓成為過度放電偵測電壓時，充電控制FET 6被斷開來控制以致無放電電流流動。

保護電路9監視單元電池塊7a、7b及7c之電壓，且當單元電壓超過一充電禁止電壓(如4.30V)時為了電池組20的安全熔化連接至保護電路9的熔絲10。當熔絲10熔化時，電池組20成為其中既不充電亦不放電的永久失效模態。

CPU 13使用電流偵測電阻器12以測量電流的大小及方向。CPU 13亦擷取藉由溫度偵測元件8(其係藉由熱阻器或類似者形成)測量的電池溫度。CPU 13藉由從測量區段11供應之電壓值及測量電流值及溫度計算個別單元電池塊的內部電阻值。此等測量值係儲存在包括於CPU 13內的記憶體14中。記憶體14係由(例如)一非揮發性電可抹除及可程式化唯讀記憶體(EEPROM)或類似者組成。

單元電池塊7a、7b及7c之初始內部電阻係在記憶體14中暫存。初始內部電阻之各者係於使用電池組20前測量的內部電阻，及在製造電池組20後之一預定時間週期內(例如三個月內)藉由測量單元電池塊的內部電阻獲得。以下將描述暫存初始內部電阻的一特定程序。

使用暫存於記憶體14中之個別單元電池塊的初始內部電阻作為一參考值，CPU 13藉由使用此等初始內部電阻及自測量區段11供應之單元電池塊7a、7b及7c的內部電阻，基於以下方程式(1)計算二次電池7的退化係數。

劣化係數=初始內部電阻/測量內部電阻　…(1)

在方程式(1)中，單元電池塊7a、7b及7c之內部電阻中的最大值係用作測量內部電阻，且展現最大內部電阻之單元電池塊的初始內部電阻值係用作初始內部電阻。在具有一高內部電阻之單元電池塊中，單元電壓係可能提升。因而，變得可能藉由使用具有一高內部電阻之單元電池塊值減少由於獲得劣化係數的過度充電之可能性。

CPU 13亦基於所獲得二次電池7之劣化係數得到二次電池7之一適合充電條件，如以後將描述。二次電池7之充電條件包括一充電電流值、一充電電壓值及類似者，且此等值係根據劣化係數而改變。充電條件亦儲存在記憶體14中且當獲得適合充電條件時更新。

CPU 13監視二次電池7之電壓及電流，及透過通信端子3a及通信端子33a輸出一指示充電條件的請求信號至筆記型PC 30，以在所設定的充電條件下適當地充電二次電池7。

筆記型PC 30之控制器34根據從CPU 13供應的充電條件控制充電區段35的輸出電壓及輸出電流。明確言之，在充電開始處，控制器34執行恆定電流控制以維持充電區段35之輸出電流在由CPU 13所需的充電電流值處。當從CPU 13接收到該單元電壓已達到一預定電壓之通知時，控制器34將恆定電流充電切換至恆定電壓充電，及維持來自充電區段35之輸出電壓在由CPU 13所需的充電電壓值處。當從CPU 13接收到充電電流值已下降至在結束充電之電流值處時，控制器34終止二次電池7的充電。

充電區段35係透過一AC連接器36連接至商用電源供應，且藉由一AC至DC轉換輸出DC電力至正極端子31及負極端子32。從充電區段35輸出之電流及電壓在控制器34的控制下係穩定地維持在由電池組20所需的一預定電壓值及一預定電流值處。

根據二次電池7之劣化係數的充電條件的可變控制將明確地在下文中描述。

(1)　第一範例

第一範例說明一其中充電電流值在一恆定電流充電週期期間係根據二次電池7之劣化係數變化的情況。

圖2及3係顯示當恆定電流恆定電壓之充電方法係分別在充電及放電的500循環重複後於電池組中執行時，在充電電流及單元電壓中之改變的範例之圖表。在圖2及3中，橫座標代表充電時間且縱座標代表充電電流及單元電壓。當電池組係由在圖1中所示的複數個單元電池塊組成時，圖2及3中之單元電壓指示在此等單元電池塊中之最大單元電壓值。在圖2及3中，箭頭1指示充電電流，且箭頭V指示單元電壓。

圖2係一其中充電條件固定且一充電係在初始設定中之充電條件下執行的範例。在此，充電條件係如下：在初始設定中之恆定電流充電週期的3300mA充電電流值(在以下一些情況下稱為初始充電電流)，及在初始設定中之4200mV充電電壓值(在以下一些情況下稱為初始充電電壓)。

單元電壓中之提升係藉由電流及內部電阻產生，如由方程式表示：電壓提升=充電電流×內部電阻。因此，二次電池7由於充電及放電循環的重複及內部電阻提升而劣化，電壓相對於內部電阻的提升而成比例大幅地提升。因此，在圖2中所示之範例中，一具有不少於4100mV之高電壓區佔有2.9小時之整個充電時間中的2.8小時。此意即在充電期間二次電池7之97%係經受不少於4100mV之高電壓狀態，且因此二次電池7的劣化進行。

因而，單元電壓中之一驟升係藉由根據二次電池7之劣化係數執行充電電流的可變控制來抑制。

劣化係數係從以上所述方程式(1)獲得。例如，當初始內部電阻係65mΩ及在充電及放電之500循環重複後測量到的內部電阻係128mΩ時，劣化係數從以下方程式獲得：

恆定電流充電週期中之一新充電電流值(以下在一些情況稱為一可變充電電流)係從所獲得的劣化係數計算。一可變充電電流值係從以下方程式(2)獲得。

可變充電電流=初始充電電流×劣化係數　…(2)

例如，當初始充電電流係3.3A且劣化係數係0.5時，可變充電電流係從以下方程式獲得。

可變充電電流=3.3A×0.5=1.65A

圖3顯示一當充電係藉由因此獲得之可變充電電流執行的範例。如圖3中顯示，單元電壓中之驟升可藉由控制在恆定電流充電週期中之充電電流以成為1650mA來抑制。在圖3顯示的範例中，一具有不少於4100mA之高電壓區佔有在3.7小時之整個充電時間中的2.1小時。即，在充電期間二次電池7變成一不少於4100mV之高電壓狀態的比值係57%。

如從圖2及3顯見，藉由根據該劣化而改變充電電流，能改進二次電池7成為高電壓狀態之時間的比值，例如從97%至57%。因此能抑制二次電池7之劣化的進行。

下文中，將參考圖4及5描述根據二次電池7之劣化而用於暫存一初始內部電阻的程序及充電電流之可變控制處理的程序之步驟。

圖4係一概要地說明用於暫存一初始內部電阻的程序的流程圖。圖4中顯示之程序係於使用前(例如從工廠裝運時)對於電池組20實行。圖4中顯示的程序中，電池組20係在與能輸出電流及電壓之電源供應裝置或類似者連接的狀態中。除非另行指出，以下程序係藉由CPU 13執行。

首先，在步驟S1中，測量區段11測量單元電池塊7a、7b及7c之電壓的各者。測量值係供應至CPU 13。

其次，在步驟S2中，係測量電池組20之電流的大小。在步驟S3中，係測量單元電池塊7a、7b及7c之電池溫度的各者。

其後，在步驟S4中，此等單元電池塊之初始內部電阻係藉由使用從測量區段11供應的電壓及測量到電流及電池溫度計算。

接著，在步驟S5中，係判斷在步驟S4獲得之各單元電池塊的初始內部電阻值變動是否在一定義範圍內。若判斷該初始內部電阻值變動係大於該定義範圍，程序前進至步驟S6。

在步驟S6中，各單元電池塊之初始內部電阻變動係大於該定義範圍的事實，係藉由(例如)傳送一拒絕訊息給電池組20所連接之電源供應裝置而通知。經通知該拒絕訊息之電池組20不裝運且當作不滿足產品可接受性準則而移除。

另一方面，若判斷該初始內部電阻值變動係在該定義範圍內時，程序前進至步驟S7。在步驟S7中，在步驟S4中計算之初始內部電阻係在記憶體14中暫存為一參考電阻值。因此，終止初始內部電阻的暫存程序。

其次，將參考圖5描述在根據二次電池7之劣化的充電電流之可變控制程序中的步驟。在圖5顯示的程序中，電池組20係連接至(例如)筆記型PC 30且係在可藉由恆定電流恆定電壓方法充電的狀態中。除非另行指出，否則以下程序係藉由CPU 13執行。

首先，在步驟S11中，測量區段11測量單元電池塊7a、7b及7c之電壓的各者。測量值係供應至CPU 13。

其次，在步驟S12中，係測量電池組20之電流的大小。在步驟S13中，係測量單元電池塊7a、7b及7c之各者的電池溫度。

其後，在步驟S14中，該等單元電池塊之目前內部電阻係藉由使用從測量區段11供應的電壓及所測量電流及電池溫度計算。

接著，在步驟S15中，係獲得在步驟S4中獲得之個別單元電池塊的內部電阻中之最大內部電阻。

接著，在步驟S16中，二次電池7之劣化係數從在步驟S14中獲得之單元電池塊的最大內部電阻對於展現最大內部電阻之單元電池塊的初始內部電阻之比獲得。以上所述方程式(1)係用來計算該劣化係數。

接著，在步驟S17中，一可變充電電流值係從在步驟S16中獲得之劣化係數及初始充電電流計算。以上所述方程式(2)係用來計算該可變充電電流值。

在步驟S18中，一用於一可變充電電流之請求係藉由輸出該可變充電電流值至筆記型PC 30之控制器34來執行。根據對於來自CPU 13之可變充電電流的請求，筆記型PC 30之控制器34控制以執行二次電池7的恆定電流充電，而維持來自充電區段35之輸出電流在可變充電電流值處。

(2)　第二範例

第二範例說明其中充電電壓係根據二次電池7之劣化係數變化的情況。

圖6及7顯示分別重複進行充電及放電之500次循環後於電池組中執行的恆定電流恆定電壓方法之充電時，在充電電流及單元電壓中之改變的範例。在圖6及7中，橫座標代表充電時間且縱座標代表充電電流及單元電壓。當電池組係由圖1中顯示之複數個單元電池塊組成時，圖6及7中之單元電壓指示在此等單元電池塊中的最大單元電壓值。在圖6及7中，箭頭I指示充電電流，且箭頭V指示單元電壓。

圖6係當充電條件固定且在初始設定中之充電條件下執行充電時的範例。在此，初始充電電流係設定成2400mA，且初始充電電壓係設定成4200mV。

如圖6中顯示，當二次電池7由於重複進行充電及放電循環而劣化且致使內部電阻升高時，會發生二次電池7之電壓驟升。因而，單元電壓在開始充電後立即進入一超過4100mV的高電壓區，使得二次電池7之劣化持續進展。

所以，在高充電區中之二次電池7的充電係藉由根據二次電池7之劣化係數執行充電電壓的可變控制來加以抑制。

如第一範例之情況下，劣化係數係從方程式(1)獲得。例如，當初始內部電阻係65mΩ且在充電及放電之500循環的重複後測量的內部電阻係85mΩ時，劣化係數係從以下方程式獲得：

一新充電電壓值(以下在一些情況下稱為一可變充電電壓)係從所獲得的劣化係數計算。例如，假設可變充電電壓之變動範圍的上限值係4.2V(其係初始充電電壓值)，且其下限係4.0V，則可變充電電壓值係從以下方程式(3)獲得。

可變充電電壓=4.0V+(0.2V×(1-劣化係數))　…(3)

例如，假設劣化係數係0.76，則可變充電電壓係從以下方程式獲得。

圖7顯示一當充電係藉由因此取得之可變充電電壓執行時的範例。如圖7中顯示，藉由控制充電電壓在4050mV處，單元電壓防止進入一不少於4100mV的強烈劣化區。

從圖6及7顯見，二次電池7在高充電電壓區中之充電可藉由根據劣化改變充電電壓來抑制。因此能抑制二次電池7之劣化的進行。

其次，將參考圖8描述根據劣化之充電電壓的可變控制之程序中的步驟。用於獲得初始內部電阻之程序係與參考圖4所述相同，因此省略其描述。

圖8係一概要地說明根據二次電池7之劣化在充電電壓的可變控制程序中的步驟之流程圖。在圖8所示的程序中，電池組20係連接至(例如)筆記型PC 30，且係在一可藉由恆定電流恆定電壓方法充電的狀態中。除非另行指出，以下程序係藉由CPU 13執行。

首先，在步驟S21中，測量區段11測量單元電池塊7a、7b及7c之電壓的各者。測量值係供應至CPU 13。

其次，在步驟S22中，係測量電池組20之電流的大小。在步驟S23中，係測量單元電池塊7a、7b及7c之電池溫度的各者。

其後，在步驟S24中，該等單元電池塊之目前內部電阻係藉由使用從測量區段11供應的電壓及測量到電流及電池溫度計算。

接著，在步驟S25中，係獲得在步驟S24中獲得之此等單元電池塊的內部電阻中之最大內部電阻。

接著，在步驟S26中，二次電池7之劣化係數從在步驟S24中獲得之單元電池塊的最大內部電阻，及展現最大內部電阻值之單元電池塊的初始內部電阻值獲得。方程式(1)係用來計算該劣化係數。

接著，在步驟S27中，一可變充電電壓值係從在步驟S26中獲得之劣化係數及初始充電電壓計算。方程式(3)係用以計算可變充電電壓值。

在步驟S28中，一用於一可變充電電壓之請求係藉由供應該可變充電電壓值至連接至電池組20之筆記型PC 30之控制器33來執行。根據對於來自CPU 13之可變充電電壓的請求，筆記型PC 30之控制器34控制以充電二次電池7，而維持來自充電區段35之輸出電壓在可變充電電壓值處。

如以上所述，在本發明之具體實施例中，二次電池7之劣化係數係藉由使用個別單元電池塊的初始內部電阻作為一參考值來計算。此使得可能反映由於保存(當長期保存二次電池7時)的劣化，且亦計算在一所需時序處之劣化係數。亦能減少藉由二次電池7之使用條件中的差異造成之劣化係數計算的誤差。此致使二次電池7之劣化係數係正確且依高頻率計算。

二次電池7之劣化係數的正確計算提供一正確充電條件。二次電池7係在所獲得充電條件下經受正確恆定電流恆定電壓充電。因此可避免二次電池7在高電壓狀態中充電達到一長時間，從而抑制二次電池7之劣化的進行。

此外，二次電池7的劣化係數係藉由使用在複數個單元電池塊中具有最高內部電阻之單元的內部電阻計算。因此，即使變動在該等單元電池塊之內部電阻中發生，亦能防止具有高內部電阻之單元電池塊的二次電池7過度充電。因此，能進一步增強電池組20的穩定性。

雖然在此已顯示及描述本發明之具體實施例，但可基於本發明的技術概念進行修改而不受以上所述具體實施例之限制。

例如，以上具體實施例中的數值僅藉由舉例引用而無限制，且視需要可使用不同數值。

可將以上具體實施例的個別組態結合在一起，而不脫離本發明的主旨。

雖然，在以上具體實施例中，劣化係數從以下方程式計算：劣化係數=初始內部電阻值/測量內部電阻值，但劣化係數可從以下方程式計算：劣化係數=(測量內部電阻值-初始內部電阻值)/初始內部電阻值。在此情況下，使用所獲得劣化係數，內部電阻之增加率係藉由以下方程式獲得：內部電阻的增加率=1-劣化係數。接著，能使用內部電阻之所獲得提升率及初始充電電流或初始充電電壓來計算一可變充電電流或一可變充電電壓。

雖然，在以上具體實施例中，鋰離子電池係用作二次電池7，但二次電池7不受其限制，且係可應用至例如Ni-Cd(鎳鎘)電池，Ni-MH(鎳金屬氫化物)電池之各種類型的電池。

雖然，在以上具體實施例中，兩個平行二次電池係在三塊中串聯地配置，但未將特別限制強加於包括在電池組內之二次電池的數目及組態。

1．．．正極端子

2．．．負極端子

3a．．．時脈端子

3b．．．通信端子

4．．．充電與放電控制開關

5．．．充電控制場效應電晶體/FET

5a．．．寄生二極體

6．．．放電控制場效應電晶體/FET

6a．．．寄生二極體

7．．．二次電池

7a．．．單元電池塊

7b．．．單元電池塊

7c．．．單元電池塊

8．．．溫度偵測元件

9．．．保護電路

10．．．熔絲

11．．．測量區段

12．．．電流偵測電阻器

13．．．CPU

14．．．記憶體

20．．．電池組

30．．．筆記型個人電腦/PC

31．．．正極端子

32．．．負極端子

33．．．控制器

33a．．．時脈端子

33b．．．通信端子

34．．．控制器

35．．．充電區段

圖1係一顯示根據本發明之一具體實施例的電池組之範例的示意圖；

圖2係一顯示當在500循環後充電條件於電池組中固定時，在充電電流與單元電壓中之改變的範例之圖表；

圖3係一顯示當在500循環後充電電流於電池組中改變時，在充電電流與單元電壓中之改變的範例之圖表；

圖4係一示意性地說明在具體實施例中用於獲得二次電池的初始內部電阻值之程序的流程圖；

圖5係一示意性地說明在具體實施例中根據二次電池劣化在充電電流之可變控制程序中的步驟之流程圖；

圖6係一顯示當在500循環後充電條件於電池組中固定時，在充電電流與單元電壓中之改變的其他範例之圖表；

圖7係一顯示當在500循環後充電電壓於電池組中改變時，在充電電流與單元電壓中之改變的範例之圖表；

圖8係一示意性地說明在具體實施例中根據二次電池劣化在充電電流之可變控制程序中的步驟之流程圖；

圖9係一用於解釋恆定電流恆定電壓充電之圖表；及

圖10係一用於解釋當一退化之二次電池充電時之充電電流與單元電壓的圖表。

1．．．正極端子

2．．．負極端子

3a．．．時脈端子

3b．．．通信端子

4．．．充電與放電控制開關

5．．．充電控制場效應電晶體/FET

5a．．．寄生二極體

6．．．放電控制場效應電晶體/FET

6a．．．寄生二極體

7．．．二次電池

7a．．．單元電池塊

7b．．．單元電池塊

7c．．．單元電池塊

8．．．溫度偵測元件

9．．．保護電路

10．．．熔絲

11．．．測量區段

12．．．電流偵測電阻器

13．．．CPU

14．．．記憶體

20．．．電池組

30．．．筆記型個人電腦/PC

31．．．正極端子

32．．．負極端子

33a．．．時脈端子

33b．．．通信端子

34．．．控制器

35．．．充電區段

Claims (19)

1. 一種電池組，其包含：一二次電池，其包括複數個單元電池塊；一測量區段，其經組態用以偵測該二次電池之一電壓、一電流及一內部電阻；一控制器，其經組態用以監視該二次電池之該電壓及該電流，且輸出一指示一充電條件的請求信號以根據所設定之該充電條件充電該二次電池；一充電及放電控制開關，其經組態用以防止過度充電及過度放電；一保護電路，其經組態用以監視該複數個單元電池塊的電壓；及一記憶體，其暫存該二次電池之一初始內部電阻，其中該二次電池之該初始內部電阻係在該二次電池之一初始使用之前的一電阻，其中該控制器由一藉由該測量區段在該二次電池充電期間偵測到的該內部電阻對於該記憶體中暫存之該初始內部電阻的比值來計算一劣化係數，及根據該劣化係數改變該充電條件。
2. 如請求項1之電池組，其中：該充電條件包括一以恆定電流充電之充電電流值，及該充電電流值係根據該劣化係數而改變。
3. 如請求項1之電池組，其中：該充電條件包括一充電電壓值，及 該充電電壓值係根據該劣化係數而改變。
4. 如請求項1之電池組，其中該初始內部電阻係在製造後之一預定時間週期內測量。
5. 如請求項1之電池組，其中：該充電及放電控制開關係由一充電控制FET及一放電控制FET組成，且在一正常充電及放電操作中，一控制信號係設定在一低電位以使充電控制FET及放電控制FET在導通狀態。
6. 如請求項5之電池組，其中：當一電池電壓變成一過度充電偵測電壓時，控制該充電及放電控制開關使其將充電控制FET斷開，以使一充電電流不流通，及當該電池電壓成為一過度放電偵測電壓時，控制該充電及放電控制開關使其將充電控制FET斷開，以使一充電電流不流通。
7. 如請求項1之電池組，其中：當該等單元電池塊之一單元電壓超過一充電禁止電壓時，該保護電路熔斷一連接至該保護電路的熔絲以變成一永久失效模態。
8. 如請求項1之電池組，其中：該記憶體係包括在一CPU中，及該CPU藉由使用一電流偵測電阻器測量一電流的一強度及一方向，且擷取藉由一由溫度偵測元件測量到的電 池溫度。
9. 如請求項1之電池組，其中該控制器藉由在該複數個單元電池塊中之一最大內部電阻對於一展現該最大內部電阻的一單元電池塊之該初始內部電阻的一比值來計算該劣化係數。
10. 一種充電一二次電池之方法，其包含以下步驟：偵測一二次電池之一電壓、一電流及一內部電阻；及監視該二次電池之該電壓及該電流且輸出一指示一充電條件的請求信號，以根據所設定之該充電條件充電該二次電池，其中，在輸出該請求信號之該步驟中，一劣化係數係藉由在充電期間偵測到之該內部電阻對於一記憶體中暫存之該二次電池的初始內部電阻之一比值來計算，且根據該劣化係數而改變該充電條件，其中該二次電池之該初始內部電阻係在該二次電池之一初始使用之前的一電阻。
11. 如請求項10之充電一二次電池的方法，其中：該充電條件包括一以恆定電流充電之充電電流值，及該充電電流值係根據該劣化係數而改變。
12. 如請求項10之充電一二次電池的方法，其中：該充電條件包括一充電電壓值，及該充電電壓值係根據該劣化係數而改變。
13. 如請求項10之充電一二次電池的方法，其中該初始內部電阻係在製造後之一預定時間週期內測量。
14. 如請求項10之充電一二次電池的方法，其中：該二次電池包括複數個單元電池塊，及該控制器藉由在該複數個單元電池塊中之一最大內部電阻對於一展現該最大內部電阻的一單元電池塊之該初始內部電阻的一比值來計算該劣化係數。
15. 一種電池充電器，其包含：一二次電池；一測量區段，其經組態用以偵測該二次電池之一電壓、一電流及一內部電阻；一控制器，其經組態用以監視該二次電池之該電壓及該電流，且輸出一指示一充電條件的請求信號以根據所設定之該充電條件充電該二次電池，一記憶體，其暫存該二次電池之一初始內部電阻，其中該二次電池之該初始內部電阻係在該二次電池之一初始使用之前的一電阻；及一充電控制器，其經組態用以根據自該控制器輸出之該請求信號而控制該二次電池的該充電電流及該充電電壓之輸出，其中該控制器藉由一由該測量區段在充電期間偵測到的該內部電阻對於該記憶體中暫存之該初始內部電阻的比值來計算一劣化係數，及根據該劣化係數改變該充電條件。
16. 如請求項15之電池充電器，其中：該充電條件包括一以恆定電流充電之充電電流值，及 該充電電流值係根據該劣化係數而改變。
17. 如請求項15之電池充電器，其中：該充電條件包括一充電電壓值，及該充電電壓值係根據該劣化係數而改變。
18. 如請求項15之電池充電器，其中該初始內部電阻係在製造後之一預定時間週期內測量。
19. 如請求項15之電池充電器，其中：該二次電池包括複數個單元電池塊，及該控制器係藉由在該複數個單元電池塊中之一最大內部電阻對於一展現該最大內部電阻的一單元電池塊之該初始內部電阻的一比值來計算該劣化係數。