[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN111712988B - 电池组以及其充电控制方法 - Google Patents

电池组以及其充电控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111712988B
CN111712988B CN201980012971.9A CN201980012971A CN111712988B CN 111712988 B CN111712988 B CN 111712988B CN 201980012971 A CN201980012971 A CN 201980012971A CN 111712988 B CN111712988 B CN 111712988B
Authority
CN
China
Prior art keywords
charging
transistor
charge
resistance
battery pack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201980012971.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111712988A (zh
Inventor
谷口桂太郎
渡边良二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic New Energy Co ltd
Original Assignee
Panasonic New Energy Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic New Energy Co ltd filed Critical Panasonic New Energy Co ltd
Publication of CN111712988A publication Critical patent/CN111712988A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111712988B publication Critical patent/CN111712988B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • H01M10/441Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302Overcharge protection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00308Overvoltage protection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

提供使得能够灵活地进行充电的控制的电池组等。电池组具备:充电电压检测部(18),用于检测对充电路径施加的充电电压;充电第一晶体管(21),在充电路径上串联地配置,用于控制在充电路径中流过的充电电流;充电第二晶体管(22),控制充电第一晶体管的动作;以及控制器部(3),用于控制充电第一晶体管以及充电第二晶体管的动作,控制器部根据由充电电流检测部(16)检测出的充电电流、以及由充电电压检测部检测出的充电电压,在充电第二晶体管的线性区域,控制充电第二晶体管的接通电阻即第二接通电阻,并使用第二接通电阻,在充电第一晶体管的线性区域,控制充电第一晶体管的接通电阻即第一接通电阻,由此,能够调整对电池块进行充电的充电电流。

Description

电池组以及其充电控制方法
技术领域
本发明涉及电池组以及其充电控制方法。
背景技术
将多个二次电池单元串联、并联连接来提高输出、电容的电池组被利用为电动轮椅、助力自行车等的动力源。这样的电池组将多根二次电池单元串联、并联地连接,来提高电容、电压。此外,能够设为能够与充电器连接来进行充电,进行再利用。
然而,若电池组因使用而不断地经年劣化,则即使与充电器连接,保护电路也会工作而在成为充满电之前充电结束,与初期相比,电容相对地下降。例如,在最初的电池组中,电容的几乎100%能够充电并能够使用,然而,由于经年劣化,成为剩余电容仅能够充电90%左右的状态。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-296873号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于这样的情况而完成的,其目的之一在于,提供一种使得能够灵活地进行充电的控制的电池组以及其充电控制方法。
用于解决课题的手段
根据本发明的第一方式所涉及的电池组,具备:电池块,将多个二次电池单元相互串联和/或并联地连接;充电路径,对所述电池块进行充电;充电电流检测部,用于检测在所述充电路径中流过的充电电流;充电电压检测部,用于检测对所述充电路径施加的充电电压;充电第一晶体管,在所述充电路径上串联地配置,用于控制在该充电路径中流过的充电电流;充电第二晶体管,控制所述充电第一晶体管的动作;以及控制器部,用于控制所述充电第一晶体管以及充电第二晶体管的动作,所述控制器部基于由所述充电电流检测部检测出的充电电流、以及由所述充电电压检测部检测出的充电电压,在所述充电第二晶体管的线性区域,控制该充电第二晶体管的接通电阻即第二接通电阻,并使用该第二接通电阻,在所述充电第一晶体管的线性区域,控制该充电第一晶体管的接通电阻即第一接通电阻,由此,能够调整对所述电池块进行充电的充电电流。通过上述结构,并不由控制器部3直接控制充电第一晶体管,而是经由充电第二晶体管,并且使该充电第二晶体管的第二接通电阻在线性区域发生变化,由此,相同地使充电第一晶体管的第一接通电阻在线性区域发生变化,来控制充电电流,由此,相比于基于以往的晶体管的接通/断开的控制,能够进行减轻了负载的微细的充电控制。
此外,根据第2方式所涉及的电池组,除了上述结构之外,还能够具备:低通电路,被连接到所述充电第二晶体管的栅极侧。通过上述结构,能够凭借低通电路来降低因来自控制器部的PWM控制导致的波纹电压的变动的影响。
此外,根据第3方式所涉及的电池组,除了上述的某些结构之外,还能够具备:第三电阻器,与所述充电第二晶体管的源极-漏极间并联连接;以及充电第三晶体管,与所述第三电阻器串联连接。通过上述结构,获得了如下优点:通过将充电第二晶体管的第二接通电阻的线性区域扩张,能够抑制充电电流的波纹变动。
此外,进一步地,根据第4方式所涉及的电池组,除了上述某些结构之外,所述控制器部能够控制成,对所述充电第一晶体管进行恒功率控制,来调整所述电池块的充电电流。通过上述结构,能够一定地抑制充电第一晶体管的损耗,来抑制发热量。
此外,进一步地,根据第5方式所涉及的电池组,除了上述某些结构之外,还能够具备:充电用半导体元件,在所述充电路径上与所述充电第一晶体管串联地配置,并用于控制在该充电路径中流过的充电电流。
此外,进一步地,根据第6方式所涉及的电池组,除了上述某些结构之外,所述充电第一晶体管和/或充电第二晶体管能够包括FET。
此外,进一步地,根据第7方式所涉及的电池组的充放电控制方法,所述电池组具备:电池块,将多个二次电池单元相互串联和/或并联地连接;充电路径,对所述电池块进行充电;充电电流检测部,用于检测在所述充电路径中流过的充电电流;充电电压检测部,用于检测对所述充电路径施加的充电电压;充电第一晶体管,在所述充电路径上串联地配置,用于控制在该充电路径中流过的充电电流;充电第二晶体管,控制所述充电第一晶体管的动作;以及控制器部,用于控制所述充电第一晶体管以及充电第二晶体管的动作,所述充电控制方法能够包含如下工序:由所述充电电流检测部检测对所述电池块进行充电的充电电流,并且,由所述充电电压检测部检测对所述电池块进行充电的充电电压,基于该检测出的充电电流以及充电电压,所述控制器部在所述充电第二晶体管的线性区域,控制该充电第二晶体管的接通电阻即第二接通电阻,并使用该第二接通电阻,在所述充电第一晶体管的线性区域,控制该充电第一晶体管的接通电阻即第一接通电阻,由此,来调整对所述电池块进行充电的充电电流。
发明效果
根据本发明所涉及的电池组以及其充电控制方法,并不由控制器部直接控制充电第一晶体管,而是经由充电第二晶体管,并且使该充电第二晶体管的第二接通电阻在线性区域发生变化,由此,相同地使充电第一晶体管的第一接通电阻在线性区域发生变化,来控制充电电流,由此,相比于基于以往的晶体管的接通/断开的控制,能够进行减轻了负载的微细的充电控制。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的电池组的框图。
图2是表示FET的栅极-源极间电压和漏极-源极间接通电阻的关系的图表。
图3是表示以恒电流充电以及恒电压充电对电池组进行充电的理想状态的图表。
图4是表示基于省略了恒电流充电的区域的充电方法的电流、电压的时间变化的图表。
图5是表示充电电路的一例的电路图。
图6是表示使用了图5的充电电路的充电电流波形的图表。
图7是表示附加了缓和电路的充电电路的一例的电路图。
图8是表示使用了图7的充电电路的充电电流波形的图表。
图9是表示在恒功率充电控制下对电池组进行充电的情况的图表。
图10是表示实施例1所涉及的电池组的电路图。
具体实施方式
以下,基于附图来说明本发明的实施方式或者实施例。然而,以下所示的实施方式或实施例是用于使本发明的技术构思具体化的例示,本发明并不被特定为以下内容。此外,本说明书绝不是将权利要求书中示出的构件特定为实施方式的构件。特别地,关于实施方式中记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等,只要没有特别地特定的记载,则并不是将本发明的范围仅限定于此的主旨,只不过是简单的说明例。此外,各图面所示的构件的大小、位置关系等有时为了使说明明确而进行了夸张。此外,在以下的说明中,对于同一名称、符号表示同一或者同质的构件,并适当省略详细说明。此外,关于构成本发明的各要素,还可以设为利用同一构件构成多个要素来以一个构件兼作多个要素的方式,相反地,还能够以多个构件分担一个构件的功能来实现。
[实施方式1]
以下,作为本发明的一实施方式,详细描述具备将多个能够充放电的二次电池单元串联连接而成的电池块的电池组。图1的电路图所示的电池组100具备:将多个能够充放电的二次电池单元1串联连接而成的电池块10;在该电池块10的输出侧串联连接而成的输入输出开关2;对构成电池块10的各二次电池单元1的电压进行检测,来将输入输出开关2控制成接通/断开的控制器部3。此外,电池组100具备:与电池块10串联连接,当二次电池单元1的异常时被熔断来切断电池块10的电流的熔断器5。并且,此外,电池组100作为对在充电路径CL中流过的充电电流进行检测的充电电流检测部,具备有电流检测电阻器16;并且作为对施加给电池块10等的充电电压进行检测的充电电压检测部,具备有电压检测电阻器18。
(二次电池单元1)
二次电池单元1是能够充放电的二次电池。电池组100作为二次电池单元1使用锂离子二次电池。锂离子二次电池的相对于电容和重量的充放电电容大,能够缩小电池组的外形,并使其轻量来增大充放电电容。但是,本发明的电池组还能够替代锂离子二次电池,使用其他能够充放电的全部二次电池。
(电池块10)
电池组100具备多个二次电池单元1,将这些二次电池单元1串联连接来设为电池块10。图1所示的电池组100将3个二次电池单元1串联连接。然而,本发明的相互串联连接的二次电池单元的个数并不限于3个,还能够设为2个,还能够设为4个以上。
(输入输出开关2)
输入输出开关2是为了防止正在充电的二次电池单元1的过充电、和正在放电的二次电池单元1的过放电,来切换成接通/断开的开关,使用FET、晶体管等半导体开关元件。该输入输出开关2是对二次电池单元1的充放电电流进行控制的充放电开关,由如下构成:切断充电电流来防止二次电池单元1的过充电的充电开关11、和切断放电电流来防止二次电池单元1的过放电的放电开关12。对于这些充电开关11以及放电开关12,使用FET、双极晶体管等半导体开关元件。
图1所示的输入输出开关2将2组FET串联连接,将一方的FET设为充电用半导体元件11,将另一方的FET设为放电用半导体元件12。充电用半导体元件11在将二次电池单元1的充电停止的状态下被切换成断开;放电用半导体元件12在将二次电池单元1的放电停止的状态下被切换成断开。在将二次电池单元1充放电的状态下,放电用半导体元件11和充电用半导体元件12保持为接通状态。各FET在断开状态下,将在反方向上通电的二极管并联连接。因此,剩余电容成为最大电容,在将充电用半导体元件11设为断开状态而无法充电的状态下,能够流过放电电流;即使在放电用半导体元件12的断开状态、即剩余电容成为最低电容而停止充电的状态下,也能够流过充电电流。放电用半导体元件12和充电用半导体元件11被控制器部3控制成接通/断开。
(控制器部3)
控制器部3是在能够正常使用电池组的状态下将输入输出开关2切换成接通状态的保护电路。该控制器部3具备:对二次电池单元1的电压、电流、温度等进行检测的检测部13;利用由该检测部13检测的电池信息来将输入输出开关2控制成接通/断开的控制部14;以及向主体设备侧传输电池信息的通信部15。检测部13对与电池块10串联连接的电流检测电阻器16的电压进行检测,来检测充放电的电流。此外,检测部13根据从被配置成与二次电池单元1热结合状态的温度传感器17输入的信号,来检测二次电池单元1的温度。
控制部14根据由检测部13检测的二次电池单元1的电压、温度等来判定二次电池单元1的状态,在能够将二次电池单元1正常充放电的状态下,将输入输出开关2切换成接通状态,在无法正常使用二次电池单元1的状态下,将输入输出开关2切换成断开状态。例如,控制部14将由检测部13检测的二次电池单元1的电压、温度等检测值、进而根据检测电流、电压而运算的剩余电容,与预先设定的设定范围进行比较,若检测值超过设定范围,则将输入输出开关2切换成断开状态。此外,控制部14将由检测部13检测的电池信息经由通信部15而与主体设备侧通信。
关于利用控制器部3将相互串联连接的充电用半导体元件11和放电用半导体元件12控制成接通/断开的电池组100,在二次电池单元1的充电状态下,如果正在充电的二次电池单元1的电压变得高于预先设定的第1过充电检测电压,或者,如果剩余电容变得大于最大电容,则将充电用半导体元件11切换成断开状态来切断充电电流。此外,在二次电池单元1的放电状态下,如果二次电池单元1的电压变得低于最低电压,或者剩余电容变得低于最低电容,则将放电用半导体元件12切换成断开状态来切断放电电流。此外,如果二次电池单元1的温度变得高于最高温度、或者低于最低温度,则将充电用半导体元件11和放电用半导体元件12切换成断开状态来停止充放电。
(熔断器5)
熔断器5与电池块10串联连接,对在二次电池单元1流过过大电流进行保护。熔断器5是如果过电流流过则以焦耳热发热而被熔断的熔融金属。
(充电电流限制部20)
此外,电池组具备有对充电电流进行限制的充电电流限制部20。充电电流限制部20具有:用于在充电路径CL上串联配置来对在该充电路径CL流过的充电电流进行控制的充电第一晶体管、和对该充电第一晶体管的动作进行控制的充电第二晶体管。充电第二晶体管的动作由控制器部3控制。此外,经由由控制器部3控制的充电第二晶体管,来控制充电第一晶体管的动作。控制器部3基于由充电电流检测部检测出的充电电流、以及由充电电压检测部检测出的充电电压,对充电电流进行限制。
具体地,在充电第二晶体管的线性区域,控制该充电第二晶体管的接通电阻即第二接通电阻。这里,在图2的图表中示出了,当作为充电第一晶体管以及充电第二晶体管使用了FET的情况下的FET的栅极-源极间电压VGS与漏极-源极间接通电阻RDS的关系。如该图所示的那样,漏极-源极间接通电阻RDS具有被称为线性区域的坡度。通过利用该线性区域,能够使充电第二晶体管即第二FET22的第二接通电阻值可变,能够进行简单的接通/断开的开关、即以不是0或1的中间值的控制。
并且,通过控制该第二接通电阻,来控制充电第一晶体管。具体地,在充电第一晶体管即第一FET21的线性区域,同样地,能够使第一FET21的接通电阻即第一接通电阻可变,因此,能够限制在第一FET21流过的电流值、即对电池块10进行充电的充电电流。这样,并不由控制器部3来直接控制充电第一晶体管,而是经由充电第二晶体管,并且使该充电第二晶体管的第二接通电阻在线性区域发生变化,由此,相同地使充电第一晶体管的第一接通电阻在线性区域发生变化,来控制充电电流,由此,相比于基于以往的晶体管的接通/断开的控制,能够进行使电阻值可变的微细的充电控制。
此外,相比于利用控制器部直接驱动FET的结构,还能够减轻对电路侧的负载。即,在直接对FET进行PWM控制的情况下,充电电流成为脉冲状,通过占空比的变更来控制脉冲电流的平均值,因此,峰值电流值变大。因此,例如在二次电池单元的充电末期等劣化了的状态下,可能会超过容许的电压值,并不优选。与此相对地,根据本实施方式,由于能够通过接通电阻的调整来限制充电电流,因此,能够抑制峰值电流值,降低对二次电池单元的负载来提高安全性。
(恒电流/恒电压充电控制)
这里,利用与以往的充电控制方法的对比,来说明本实施方式。电池组的充电的控制一般在对电池组进行充电的充电器侧进行。图3的图表中示出了理想的充电方法。如该图所示的那样,最初进行恒电流充电(CC),切换成恒电压充电(CV)来继续充电。
然而,在该充电控制方法中,存在变得无法充电到二次电池单元的电容接近100%的情况。例如,在二次电池单元由于经年劣化等导致产生了某些异常、状态的变化的情况下,考虑需要使二次电池单元的充电结束电压降低的情况。在这样的情况下,在以往的充放电方法中,由于充电电压是固定值,因此,尽管想要以二次电池单元所容许的最大电压继续进行充电,然而,这是不可能,因此,将充电FET断开而充电停止。其结果,存在如下问题:如图4所示那样,在充满电前,恒电流充电被中止,被充电的电池电容变少。
与此相对地,根据本实施方式,由于能够如上述那样限制充电电流,因此,能够避免在充电过程中充电控制被中止的事态,从而充电到更多的电池电容。基于图5~图6来说明该情况。在这些图中,分别地,图5示出了仅提出了电池组100内的充电电路的部分的电路图,图6示出了使用了该充电电路的充电电流波形。如图5的电路图中所示那样,电池组的充电电路具备:充电用半导体元件即充电用FET11、充电第一晶体管即第一FET21、充电第二晶体管即第二FET22、和控制器部3。在使用该充电电路来对充电电流进行限制的情况下,利用控制器部3对第二FET22进行PWM控制,并对第二FET22的电阻值进行控制。即,成为对第一FET21的驱动电压进行控制,并控制第一FET21的电阻值,由此,能够使有效电流值降低。其结果,如图6所示那样,能够一边限制充电电流一边对电池块10进行充电。
(缓和电路25)
此外,电池组还能够附加进一步对充电电流的波纹进行抑制的缓和电路25。图7中示出了附加了这样的缓和电路25的充电电路的示例。该图中所示的电池组的充电电路附加有使第二FET22的接通电阻的变化量缓和的缓和电路25。这里,在第二FET22的漏极-源极间,并联地连接有使第二FET22的接通电阻的变动缓和的第三电阻器24。通过负载第三电阻器24,在图2中,能够使第二FET22的线性区域以虚线表示的那样从陡峭的坡度变化成平缓。其结果,线性区域被相对地放大,进而能够抑制充电电流的变动。如根据表示充电电流的时间变化的图8的图表而明确的那样,能够确认,充电限制电流的变动的幅度相比于图6的图表而进一步被抑制。这样,充电电流的微小的变动被进一步抑制,能够设为偏差小的波形,由此,能够抑制FET的电力损耗,还进一步抑制发热量。
此外,优选在充电时使缓和电路25动作。例如,能够与第三电阻器24串联地设置开关。在图7的电路例中,缓和电路25由第三电阻器24和第三FET23构成,第三电阻器24被连接于第三FET23的漏极侧。由此,在充电时,由控制器部3使第三FET23接通,使第三电阻器24发挥功能,并且在充电时以外使第三FET23断开,由此,能够将缓和电路25切断。
此外,在作为充电第二晶体管,替代FET而使用双极晶体管的情况下,也能够设为不需要缓和电路。
(低通电路26)
此外,还能够对充电电路附加低通电路26。在图7的充电电路的示例中,作为低通电路26,分别将电阻器26a和电容器26b在第二FET22的栅极-源极间并联设置。通过附加这样的低通电路26,能够降低因来自控制器部3的PWM控制导致的波纹电压的变动的影响。
(恒功率充电控制)
此外,根据本实施方式所涉及的电池组,还能够进行恒功率充电控制。这里,基于图9的图表来说明使用图7的充电电路来进行恒功率充电控制的情况。在该充电控制方法中,相比于图3、图4的充电控制方法,使在恒电流充电和恒电压充电之间,存在恒功率充电(CP)。例如,在由于电池块的经年劣化等导致需要使充电结束电压降低的情况下,如图4所示那样,在直到充满电之前,恒电流充电被中止。另一方面,如图9所示那样,通过从恒电流充电切换成恒功率充电控制,能够继续充电,进而从恒功率充电切换成恒电压充电,能够将更多的充电电流供给到电池块,并且快速提高充电电容。在将图2的示例设为理想充电、即充电电容100%(5A充电,在200mA下充电结束)的情况下,通过对图4的恒电流充电中的充电电容92.3%(5A充电,在5A(4.1V)下充电结束)组合图9的恒功率充电,能够进行99.9%(5A充电,在200mA下充电结束)的充电。这样,即使在使充电结束电压降低的情况下,也能够通过组合恒功率充电来进行几乎100%的充电。此外,在该示例中,针对未劣化的新的电池组进行了试验,预想为,在劣化发展了的电池组中充电电容的差进一步变得显著。
图10中示出了实施方式1所涉及的电池组的具体的电路例。该图所示的电池组100具备能够根据电池块10的电压来调整充电电流的充电电流限制部20。具体地,电池组100具备:电池块10、充电用半导体元件即充电用FET11、放电用半导体元件即放电用FET12、第一FET21、第二FET22、第三FET23、第三电阻器24、控制器部3、低通电路26、在充放电路径上配置的电流检测电阻器16、以及充电电压检测部即电压检测电阻器18。控制器部3由MPU等构成。
该电池组通过将充电端子C+、C-与充电器连接,来控制该充电端T22的第二接通电阻。由此,能够控制与第二FET22的漏极侧连接的第一FET21的栅极电压,以此来控制第一FET21的第一接通电阻。此外,关于该第一FET21的第一接通电阻,通过由在充电路径CL上配置的电流检测电阻器16计测电流值,而被监视。控制器部3通过进行反馈控制以使充电电流成为所期望的值,来实现恒电流充电。
控制器部3通过对第二FET22的栅极电压进行PWM控制,来控制第二FET22的第二接通电阻。由此,能够控制与第二FET22的漏极侧连接的第一FET21的栅极电压,以此来控制第一FET21的第一接通电阻。此外,关于该第一FET21的第一接通电阻,通过由在充电路径CL上配置的电流检测电阻器16计测电流值,而被监视。控制器部3通过进行反馈控制以使充电电流成为所期望的值,来实现恒电流充电。
另一方面,在第二FET22的栅极侧设置低通电路26。通过该低通电路26,减轻了由于来自控制器部3的PWM控制导致的波纹电压的变动的影响。低通电路26能够由CR电路等低通滤波器构成。
(第二接通电阻的线性区域的扩张)
图2的图表中示出了FET的栅极-源极间电压VGS和漏极-源极间接通电阻RDS的关系。如该图所示的那样,漏极-源极间接通电阻RDS具有被称为线性区域的陡峭的坡度。为了将该线性区域扩张成由虚线所示的那样,换言之,为了使坡度变得平缓,在图10的电路图中,相对于第一FET21的漏极-源极间而并联地配置有第三电阻器24。该第三电阻器24被连接于第一FET21的栅极侧和第三FET23的漏极侧之间。由此,能够使第二FET22的第二接通电阻的线性区域扩展,来减小充电电流的波纹变动。此外,该第三电阻器24在对第二FET22进行PWM控制时变得必要,然而,在使第二FET22完全接通或者断开时变得不必要。因此,设置有第三FET23,以使第三电阻器24根据需要来发挥功能。
(热控制)
通过这样使第一FET21作为电阻体发挥功能,能够进行充电电流限制。另一方面,在第一FET21发热的情况下,考虑未流过所期望的充电电流。例如,当二次电池单元寿命将尽,其电压值相对于充电电压而相当低的情况下,考虑第一FET21的电压变高来进行发热。因此,在图10的示例中,通过进行使在第一FET21的损耗固定的恒功率充电,即使在这样的情况下也能够最大限地引出第一FET21的能力。
这里,通过对充电器所输出的电压Vin与二次电池单元的电压Vbat的差乘以充电电流Ich,能够算出第一FET21的损耗P。各自的值能够通过使用了电压检测电阻器18的电压计测、基于分压电阻器的电压计测、基于电流检测电阻器16的电流检测来测定。
如以上那样,在本实施方式所涉及的电池组中,通过计测充电电流、二次电池电压和充电电源电压并进行反馈控制,能够在任意的状态下,控制成任意的充电电流。此外,能够最大限地利用承担电流限制的充电FET的能力。
产业上的可利用性
本发明所涉及的电池组以及其充电控制方法能够适当地被利用为笔记本电脑、手机、便携式DVD播放器、便携式汽车导航仪、便携式音乐播放器、电动工具、助力自行车等的、由电池驱动的设备用的、能够充放电的电池组。
符号说明
100…电池组
1…电池
2…输入输出开关
3…控制器部
5…熔断器
10…电池块
11…充电开关(充电用FET)
12…放电开关(放电用FET)
13…检测部
14…控制部
15…通信部
16…电流检测电阻
17…温度传感器
18…电压检测电阻器
20…充电电流限制部
21…第一FET
22…第二FET
23…第三FET
24…第三电阻器
25…缓和电路
26…低通电路
26a…电阻器
26b…电容器
CL…充电路径。

Claims (6)

1.一种电池组,
具备:
电池块,将多个二次电池单元相互串联和/或并联地连接;
充电路径,对所述电池块进行充电;
充电电流检测部,用于检测在所述充电路径中流过的充电电流;
充电电压检测部,用于检测对所述充电路径施加的充电电压;
充电第一晶体管,在所述充电路径上串联地配置,用于控制在该充电路径中流过的充电电流;
充电第二晶体管,控制所述充电第一晶体管的动作;
控制器部,用于控制所述充电第一晶体管以及充电第二晶体管的动作;
第三电阻器,与所述充电第二晶体管的源极-漏极间并联连接;以及
充电第三晶体管,与所述第三电阻器串联连接,
所述控制器部基于由所述充电电流检测部检测出的充电电流、以及由所述充电电压检测部检测出的充电电压,在所述充电第二晶体管的线性区域,控制该充电第二晶体管的接通电阻即第二接通电阻,并使用该第二接通电阻,在所述充电第一晶体管的线性区域,控制该充电第一晶体管的接通电阻即第一接通电阻,由此,能够调整对所述电池块进行充电的充电电流,
所述控制器部构成为在充电时使所述充电第三晶体管接通,使所述第三电阻器发挥功能,在充电时以外使所述第三晶体管断开。
2.根据权利要求1所述的电池组,其中,
所述电池组进一步具备:
低通电路,被连接到所述充电第二晶体管的栅极侧。
3.根据权利要求1或2所述的电池组,其中,
所述控制器部控制成,对所述充电第一晶体管进行恒功率控制,来调整所述电池块的充电电流。
4.根据权利要求1或2所述的电池组,其中,
所述电池组进一步具备:
充电用半导体元件,在所述充电路径上与所述充电第一晶体管串联地配置,并用于控制在该充电路径中流过的充电电流。
5.根据权利要求1或2所述的电池组,其中,
所述充电第一晶体管和/或充电第二晶体管包括FET。
6.一种电池组的充电控制方法,
所述电池组具备:
电池块,将多个二次电池单元相互串联和/或并联地连接;
充电路径,对所述电池块进行充电;
充电电流检测部,用于检测在所述充电路径中流过的充电电流;
充电电压检测部,用于检测对所述充电路径施加的充电电压;
充电第一晶体管,在所述充电路径上串联地配置,用于控制在该充电路径中流过的充电电流;
充电第二晶体管,控制所述充电第一晶体管的动作;
控制器部,用于控制所述充电第一晶体管以及充电第二晶体管的动作;
第三电阻器,与所述充电第二晶体管的源极-漏极间并联连接;以及
充电第三晶体管,与所述第三电阻器串联连接,
所述充电控制方法包含如下工序:
由所述充电电流检测部检测对所述电池块进行充电的充电电流,并且,由所述充电电压检测部检测对所述电池块进行充电的充电电压,基于该检测出的充电电流以及充电电压,所述控制器部在所述充电第二晶体管的线性区域,控制该充电第二晶体管的接通电阻即第二接通电阻,并使用该第二接通电阻,在所述充电第一晶体管的线性区域,控制该充电第一晶体管的接通电阻即第一接通电阻,由此,来调整对所述电池块进行充电的充电电流,
所述控制器部构成为在充电时使所述充电第三晶体管接通,使所述第三电阻器发挥功能,在充电时以外使所述第三晶体管断开。
CN201980012971.9A 2018-03-30 2019-02-08 电池组以及其充电控制方法 Active CN111712988B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-066682 2018-03-30
JP2018066682 2018-03-30
PCT/JP2019/004528 WO2019187692A1 (ja) 2018-03-30 2019-02-08 電池パック及びその充電制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111712988A CN111712988A (zh) 2020-09-25
CN111712988B true CN111712988B (zh) 2024-04-16

Family

ID=68061175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980012971.9A Active CN111712988B (zh) 2018-03-30 2019-02-08 电池组以及其充电控制方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11791504B2 (zh)
EP (1) EP3780319A4 (zh)
JP (1) JP7203091B2 (zh)
CN (1) CN111712988B (zh)
WO (1) WO2019187692A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111293739B (zh) * 2018-12-10 2022-05-17 华为技术有限公司 一种充电方法及装置
EP3696978A1 (de) * 2019-02-14 2020-08-19 Siemens Aktiengesellschaft Schaltmodul für einen elektronischen schalter
CN111431236A (zh) * 2020-04-10 2020-07-17 珠海迈巨微电子有限责任公司 电池管理芯片及电池管理系统
CN116470596B (zh) * 2022-01-11 2024-04-05 荣耀终端有限公司 电源适配器、充电系统及充电方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3517295A (en) * 1966-09-26 1970-06-23 Accumulateurs Fixes Charging device for electrochemical generators
US4555655A (en) * 1983-03-31 1985-11-26 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Charging/discharging circuit
JP2005354872A (ja) * 2004-06-14 2005-12-22 Fujitsu Ltd 充電制御回路、電池パック、及び電子装置
WO2007145268A1 (ja) * 2006-06-15 2007-12-21 Mitsumi Electric Co., Ltd. 2次電池の充放電回路および電池パック
JP2009077510A (ja) * 2007-09-20 2009-04-09 Hitachi Ltd 電解コンデンサの充放電回路
JP2010041749A (ja) * 2008-07-31 2010-02-18 Kiyota Yukifusa 自動車用バッテリの瞬時ピーク電圧安定装置
CN102480150A (zh) * 2010-11-29 2012-05-30 株式会社东芝 充电控制装置以及充电控制系统
JP2013055719A (ja) * 2011-09-01 2013-03-21 Omron Automotive Electronics Co Ltd 組電池の充電制御装置および充電制御方法
WO2013046690A1 (ja) * 2011-09-30 2013-04-04 パナソニック株式会社 リチウムイオン電池の充電方法及び電池搭載機器
CN203788025U (zh) * 2014-04-10 2014-08-20 浙江图维电力科技有限公司 一种蓄电池充放电管理电路
CN104009503A (zh) * 2013-02-25 2014-08-27 立锜科技股份有限公司 充电电路及其控制电路与控制方法
CN106059027A (zh) * 2016-07-08 2016-10-26 成都塞普奇科技有限公司 一种基于电压可调控制电路的电池快速充电电源
CN106550518A (zh) * 2015-09-21 2017-03-29 通嘉科技股份有限公司 波纹抑制器

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2663800A (en) * 1952-11-15 1953-12-22 Rca Corp Frequency controlled oscillator system
US4251848A (en) * 1979-01-24 1981-02-17 Outboard Marine Corporation Electronic accelerator pump timing control
JPH05308733A (ja) * 1992-04-30 1993-11-19 Toyo Commun Equip Co Ltd 充電回路方式及び充電装置
JP3655171B2 (ja) * 2000-06-22 2005-06-02 富士通株式会社 充放電制御回路及び二次電池装置
DE10040092A1 (de) * 2000-08-16 2002-03-07 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung zur Erkennung eines Fehlerzustands
JP2005086931A (ja) * 2003-09-10 2005-03-31 Renesas Technology Corp スイッチング電源装置とそれに用いられる半導体集積回路
JP4728303B2 (ja) * 2007-08-31 2011-07-20 パナソニック株式会社 充電回路、及びこれを備えた電池パック、充電システム
KR101042768B1 (ko) 2008-06-03 2011-06-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 그 충전 방법
US8164309B2 (en) * 2008-08-08 2012-04-24 O2Micro, Inc Battery charging system with trickle charging/discharging control
JP5226753B2 (ja) * 2010-10-04 2013-07-03 レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド 充電システムおよび充電方法
US9276431B2 (en) * 2010-10-29 2016-03-01 O2Micro Inc. Power management for electric vehicles
CN102904427B (zh) * 2012-09-27 2015-02-11 成都芯源系统有限公司 一种供电系统及其抑制纹波电流的方法
JP2016163467A (ja) * 2015-03-03 2016-09-05 アスモ株式会社 モータ制御装置
WO2017002526A1 (ja) * 2015-06-30 2017-01-05 株式会社Gsユアサ 制御装置、蓄電装置及び蓄電システム、ならびに、制御方法
CN107231014B (zh) * 2016-09-20 2019-02-19 华为技术有限公司 一种充电电路、终端以及充电系统

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3517295A (en) * 1966-09-26 1970-06-23 Accumulateurs Fixes Charging device for electrochemical generators
US4555655A (en) * 1983-03-31 1985-11-26 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Charging/discharging circuit
JP2005354872A (ja) * 2004-06-14 2005-12-22 Fujitsu Ltd 充電制御回路、電池パック、及び電子装置
WO2007145268A1 (ja) * 2006-06-15 2007-12-21 Mitsumi Electric Co., Ltd. 2次電池の充放電回路および電池パック
JP2009077510A (ja) * 2007-09-20 2009-04-09 Hitachi Ltd 電解コンデンサの充放電回路
JP2010041749A (ja) * 2008-07-31 2010-02-18 Kiyota Yukifusa 自動車用バッテリの瞬時ピーク電圧安定装置
CN102480150A (zh) * 2010-11-29 2012-05-30 株式会社东芝 充电控制装置以及充电控制系统
JP2013055719A (ja) * 2011-09-01 2013-03-21 Omron Automotive Electronics Co Ltd 組電池の充電制御装置および充電制御方法
WO2013046690A1 (ja) * 2011-09-30 2013-04-04 パナソニック株式会社 リチウムイオン電池の充電方法及び電池搭載機器
CN104009503A (zh) * 2013-02-25 2014-08-27 立锜科技股份有限公司 充电电路及其控制电路与控制方法
CN203788025U (zh) * 2014-04-10 2014-08-20 浙江图维电力科技有限公司 一种蓄电池充放电管理电路
CN106550518A (zh) * 2015-09-21 2017-03-29 通嘉科技股份有限公司 波纹抑制器
CN106059027A (zh) * 2016-07-08 2016-10-26 成都塞普奇科技有限公司 一种基于电压可调控制电路的电池快速充电电源

Also Published As

Publication number Publication date
US20210119273A1 (en) 2021-04-22
JP7203091B2 (ja) 2023-01-12
EP3780319A1 (en) 2021-02-17
WO2019187692A1 (ja) 2019-10-03
EP3780319A4 (en) 2021-04-14
US11791504B2 (en) 2023-10-17
CN111712988A (zh) 2020-09-25
JPWO2019187692A1 (ja) 2021-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111712988B (zh) 电池组以及其充电控制方法
KR102101315B1 (ko) 보호 기능 부착 충전 제어 장치 및 전지팩
CN101421902B (zh) 充电方法以及电池组件
US20190363552A1 (en) Power supply and battery pack including same
JP5029862B2 (ja) 充電装置
CN107689665B (zh) 发动机启动用的蓄电装置及其控制方法、车辆
JP5439000B2 (ja) 組電池システム及び組電池の保護装置
US11146094B2 (en) Electrical apparatus
WO2010095641A1 (ja) 電源装置
CN108428951B (zh) 控制装置、平衡校正装置、蓄电系统及装置
US20130154654A1 (en) Battery test circuit with energy recovery
US20110084667A1 (en) Circuits and methods for controlling a current flowing through a battery
US20050134221A1 (en) Charge control device
JP6741211B2 (ja) 蓄電装置、車両、及び蓄電装置の充電制御方法
WO2013140710A1 (ja) バランス補正装置及び蓄電システム
KR19990072321A (ko) 리튬이온전지팩
JP2008220167A (ja) 直列接続されたエネルギー蓄積装置のための等化システムおよび方法
KR20180050960A (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 전기 청소기
KR20060078967A (ko) 직렬 연결된 2차 조합전지의 밸런스 충전 제어 방법
KR20190048972A (ko) 리튬전지 및 캐패시터의 셀 밸런싱을 통한 시동용 배터리 시스템
KR20090103132A (ko) 울트라 커패시터 균등 충전장치 및 그 충전방법
JP2016103937A (ja) 電池パック
US10700533B2 (en) Control device and control method for equally charging and discharging battery units
JP2014131374A (ja) 系統接続制御装置
US11322963B2 (en) Control method for power supply

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230629

Address after: Osaka, Japan

Applicant after: Panasonic New Energy Co.,Ltd.

Address before: Japan Osaka

Applicant before: Sanyo Electric Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant