CN109075401B - 电池组和对电池组充电的方法 - Google Patents

Abstract

电池组包括：电池，包括至少一个电池单元；电池平衡设备，被配置为平衡至少一个电池单元的电压；开关单元，包括被布置在充电电流和放电电流流经的高电流路径上的充电开关和放电开关；电池管理单元，被配置为监视电池的电压和电流、控制电池平衡设备、以及控制电池的充电和放电操作，其中，当电池在利用恒定电流充电期间的状态满足预设的膨胀条件时，电池管理单元被配置为在预设的放电时长内操作电池平衡设备以使电池自放电，当预设的放电时长过去后，电池管理单元被配置为在预设的暂停时长内使电池暂停自放电，并且当预设的暂停时长过去后，电池管理单元被配置为对电池充电。

Description

电池组和对电池组充电的方法

技术领域

本公开涉及电池组和对电池组充电的方法。

背景技术

二次电池(secondary cell)可将化学能转换为电能并输出电能。另一方面，二次电池可接收电能并将电能以化学能的形式存储。也就是说，二次电池是可重复充电和放电的电池。随着便携式电子设备(例如，移动电话、数码相机、膝上型计算机等)的使用愈来愈广泛，用于向便携式电子设备供电的电池也得到了积极的发展。

在二次电池的恒定电流充电期间，二次电池中部分区域的温度会迅速升高，此时内部电阻也可能增加。在二次电池中，活性材料的相变和电解质的分解可能在正/负电极、Li-镀层和气体等之间生成副反应物，这会加速膨胀效应。膨胀效应发生时，二次电池的性能劣化并且这种性能劣化无法纠正。此外，膨胀效应可能导致电池发生电短路，然后，当二次电池受到外部冲击时，可能会产生火花等并且电池燃烧的风险也可能增加。

因此，减少二次电池中气体和副反应物的生成以防止电池发生膨胀效应是非常重要的。为此，当处于充电状态的电池的内部温度迅速升高时，需要通过控制充电操作来抑制内部温度的上升，从而减少电池中副反应的发生。

发明内容

技术问题

提供一种电池组，该电池组可抑制处于充电状态的电池的内部温度的突然升高，因而膨胀效应小。

解决问题的技术方案

根据本公开的一方面，电池组包括：电池，包括至少一个电池单元；电池平衡设备，被配置为平衡所述至少一个电池单元的电压；开关单元，包括被布置在充电电流和放电电流流经的高电流路径上的充电开关和放电开关；电池管理单元，被配置为监视电池的电压和电流、控制电池平衡设备以及控制电池的充电和放电操作，其中，当电池在利用恒定电流充电期间的状态满足预设的膨胀条件时，电池管理单元被配置为在预设的放电时长内操作电池平衡设备以使电池自放电，当预设的放电时长过去后，电池管理单元被配置为在预设的暂停时长内使电池暂停自放电，并且当预设的暂停时长过去后，电池管理单元被配置为对电池充电。

电池组还可以包括并联连接到电池的自放电单元，自放电单元被配置为根据电池管理单元的控制使电池放电，其中电池管理单元可以被配置为操作自放电单元以使电池自放电。

电池组又可以包括被配置为感测电池温度的温度传感器，其中，预设的膨胀条件可以是温度传感器感测到的温度随时间的变化等于或大于预设值的条件。

预设的膨胀条件可以是电池的充电状态(state of charge，SOC)达到预设的SOC值的条件。

可以利用可变的恒定电流对电池充电，并且电池管理单元被配置为当恒定电流的幅度改变时，确定预设的膨胀条件被满足。

预设的SOC值可以在约60％至约80％的范围内。

预设的膨胀条件可以包括温度随时间的变化等于或大于预设值并且电池的SOC等于或大于预设的SOC值的情况。

根据本公开的一方面，对电池组充电的方法包括：利用恒定电流对电池充电；感测预设的膨胀条件；当电池满足预设的膨胀条件时，在预设的放电时长内使电池放电；当预设的放电时长过去后，在预设的暂停时长内使电池暂停放电；以及，重新开始对电池充电。

对预设的膨胀条件的感测可以包括：感测电池的温度变化；当温度变化的斜率等于或大于预设的斜率时，确定预设的膨胀条件被满足。

对预设的膨胀条件的感测可以包括：监视电池的充电状态(SOC)；当电池的SOC等于或大于预设的SOC值时，确定预设的膨胀条件被满足。

在对电池充电时，可以利用可变的恒定电流对电池充电。

对预设的膨胀条件的感测可以包括：监视施加到电池的恒定电流的幅度；当恒定电流的幅度改变时确定预设的膨胀条件被满足。

在使电池放电时，可以通过使用电池平衡设备来使电池放电。

有益效果

根据一个或多个实施例，电池组可以预测处于充电状态的电池中会出现内部温度突然升高的部分，并且可以在该预测的部分中使电池放电并暂停其充电。由于可以在预测的部分中使处于充电状态的电池放电并暂停其充电，因此可以减少电池温度的突然升高。此外，由膨胀效应引起的电池性能的劣化和电池电阻的增加也可以减少，从而可增加电池的寿命。

附图说明

图1示出了根据实施例的电池组的内部结构。

图2是示出在利用恒定电流-恒定电压充电期间，电池的内部温度变化的曲线图。

图3示出了根据实施例的电池组的内部结构。

图4示出了根据实施例的电池组的内部结构。

图5示出了连接有恒流-恒压充电设备的电池组的内部结构。

图6示出了根据实施例的电池组的内部结构

具体实施方式

附图示出了一个或多个实施例，并参照附图以充分理解这些实施例具有的优点和所能实现的目标。然而，这并非旨在将本公开限制于特定的实践模式，并且应当理解，不脱离精神和技术范围的所有改变、等同物和替代物都包含在本公开中。这里建议的实施例用于使本公开的描述完整，对这些实施例进行阐述是为了使本公开所属领域的普通技术人员能够充分理解本公开的范围。在说明书中，当认为对相关技术的某些详细说明可能会不必要地模糊本公开的实质时，省略了该详细说明。

例如，在本公开的范围内，在一个示例性实施例中描述的特定形状、结构和特征可以在另一示例性实施例中修改。此外，在本公开的范围内，在一个示例性实施例中描述的元件的位置或布置可以在另一示例性实施例中改变。因此，本公开下文提供的详细描述不应受到限制，并且所附权利要求及其等同物的整个范围将落入本公开的范围和精神内。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。在本公开中描述的细节是示例。也就是说，可以在本公开的范围内的其他示例性实施例中改变这些细节。

应当理解，尽管本文使用术语“第一”和“第二”来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。术语仅用于将一个元件与其他元件区分开来。

本说明书中使用的术语仅用于描述特定实施例，并不旨在限制本公开。除非其在上下文中具有明显不同的含义，否则以单数形式使用的表达包括复数形式的表达。在本说明书中，应理解的是，诸如“包括”、“具有”和“包含”的术语旨在指示在说明书中公开的特征、数字、步骤、动作、组件、部件或其组合的存在，并且不旨在排除可能存在或可以添加一个或多个其他特征、数量、步骤、动作、组件、部件或其组合的可能性。应当理解的是，尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种组件，但是这些组件不应受这些术语限制。这些组件仅用于将一个组件与另一组件区分开来。

在下文中，将参照附图详细描述示例性实施例。在附图中，相同的附图标记表示相同或相应的元件，并且将对其省略重复描述。

图1示出了根据实施例的电池组的内部结构。

参照图1，电池组100包括电池20、充电开关SW1、放电开关SW2、电池管理单元110和电池平衡设备130。

电池20存储电力并且包括至少一个电池单元23。电池20可以包括一个电池单元23或多个电池单元23。电池单元23可以彼此串联、并联或以其组合来连接。电池单元23的数量以及电池20包括的电池单元23的连接方式可以根据所需的输出电压和蓄电容量来确定。

电池单元23可以包括可再充电的二次电池。例如，电池单元23可以包括但不限于镍镉电池、铅蓄电池、镍金属氢化物(nickel metal hydride，NiMH)电池、锂离子电池、锂聚合物电池等。

电池管理单元110可以控制开关单元120以保护电池20。电池管理单元110可以通过使用开关单元120来控制被引入电池20或从电池20放电的电流的流动。例如，电池管理单元110可以执行过充电保护、过放电保护、过电流保护、过电压保护、过热保护、电池平衡等。

电池管理单元110可以获得关于电池20的电流、电压、温度、剩余电量、寿命、充电状态(SOC)等的信息。例如，电池管理单元110可以通过使用传感器来测量电池单元23的电池电压和温度。

当在电池20中感测到诸如过充电、过放电、过电流、高温的异常状态时，电池管理单元110可以打开充电开关SW1和/或放电开关SW2以保护电池20。电池管理单元110可以输出用于控制充电开关SW1和/或放电开关SW2的控制信号。

开关单元120布置在充电电流和放电电流流过的高电流路径上。高电流路径是将电池20连接到包括在电池组中的充电/放电端子的路径，因此，电池20、充电/放电端子和开关单元120可以彼此串联连接。开关单元120可以根据来自电池管理单元110的控制信号来阻止电池20的充电和放电。开关单元120可以包括晶体管或继电器。开关单元120可以包括充电开关SW1、放电开关SW2和附加保护开关中的至少一个。此外，开关单元120可以包括能够阻断充电和放电操作的继电器开关。

电池平衡设备130可以根据电池管理单元110的控制在电池单元23之间执行电池单元平衡。电池平衡设备130可以使用无源电池平衡方法来执行电池平衡，其中处于相对高充电状态的电池单元23的电力通过平衡电阻器(即，电阻)来放电。当电池单元23的电压彼此不同时，电池单元平衡设备130可以使电池单元23中的具有相对较高电压的电池单元23放电。由于电池单元23的放电，电池单元23的电压可以变得彼此相等。电池平衡设备130可以对电池单元23中的每一个单独执行电池平衡，或者可以在将多个电池单元23分组之后执行电池平衡。

电池平衡设备130可以消耗存储在电池单元23中的能量。由于电池平衡设备130包括平衡电阻器，即无源设备，当电池平衡设备130操作时，电池平衡设备130可通过使用平衡电阻器消耗存储在电池单元23中的能量。电池平衡设备130可以根据电池管理单元110的控制操作来使电池20自放电，以便消耗存储在电池单元23中的能量。

根据实施例，电池管理单元110可以确定预设的膨胀条件是否被满足了，并且当膨胀条件被满足时，电池管理单元110可以停止对处于充电状态的电池20的充电、可以使电池20放电、并且可以暂停电池20。电池管理单元110监视处于充电状态的电池20的特性，并且当特性的变化满足预设的膨胀条件时，电池管理单元110关闭充电开关SW1以停止对电池20的充电。在停止对电池20充电的同时，电池管理单元110可以在预设的放电时长内使电池20自放电。自放电是用于通过使用电池组中的无源设备来消耗电池20中的能量，例如，电池组中包括的电池平衡设备130被操作以消耗电池20的能量。当电池20的自放电时长超过预设的放电时长时，电池管理单元110停止电池20的自放电。例如，停止消耗电池20的能量的自放电设备(例如，电池平衡设备130)的操作以停止电池20的自放电。电池管理单元110可以在预设的暂停时长内暂停电池20，并且当预设的暂停时长过去后，电池管理单元110可以打开电池20的充电开关SW1以重新开始对电池20的充电。也就是说，当电池20的状态满足预设的膨胀条件时，电池管理单元110可以停止电池20的充电、可以使电池20自放电并且可以暂停电池20。

此外，预设放电时长和预设暂停时长与处于充电状态的电池20的特性相关，并且可基于稳定电池20的化学反应所需要的时间来确定。后面将对此进行说明。

图2是示出在利用恒定电流-恒定电压充电期间电池的内部温度的变化的曲线图。

参照图2，横轴表示电池20的充电时间(t)，纵轴表示电池20的内部温度(T)的值。当用恒定电流-恒定电压充电方法对电池20充电时，电池20中的温度随时间发生变化。

用恒定电流-恒定电压充电方法对电池20充电。在恒定电流充电方法中，由向电池20施加恒定电流的外部充电设备(图5中的200)对电池20充电。在恒定电压充电方法中，由向电池20施加恒定电压的外部充电设备(图5中的200)对电池20充电。在恒定电流-恒定电压充电方法中，电池20以恒定电流充电，然后，当电池20的电压达到预定电压(例如，4.1V)时，电池20以恒定电压充电。

在电池20的充电期间产生热量，并且产生的热量的量与恒定电流的幅度成比例。由于在恒定电压充电方法中向电池20施加的是幅度相对较小的电流，所以当施加幅度相对较大的电流时，在恒定电流充电期间电池20中会产生大量的热量。在恒定电流充电期间，电池20的内部温度随着电池20的充电时间而增加。当恒定电流充电切换为恒定电压充电时，施加到电池20的电流的幅度减小并且电池20的内部温度逐渐降低。具体地，在部分A中电池20的温度迅速升高。部分A是温度迅速升高的部分，其中包括点S，点S是处于充电状态的电池20的内部温度最高的点。处于充电状态的电池20可以在部分A中活跃地产生气体。当电池20的内部材料发生相变时，或者当电池20中的电子聚集在负电极上并引起与电解质的副反应时，部分A中的内部压力增加，即可能发生温度突然升高的部分。此外，部分A可以出现在电池20的特定SOC中，并且电池的SOC在点S处可以具有60％至80％的值，其中电池20的内部温度在诸如锂离子电池、锂聚合物电池等二次电池中是最高的。

当重复执行电池20的充电和放电时，电池20中会产生气体，并因此导致电池20膨胀。随着电池20的内部温度升高，电池20中产生的气体的量也增加。具体地，当在高温下执行电池20的充电或放电时，电池20中会活跃地产生气体并且加速电池20的膨胀。具体地，在处于充电状态的电池20中，部分A的温度迅速升高。部分A是电池20的内部温度迅速升高并且是处于充电状态的电池20中最活跃地产生气体的部分。因此，当部分A的升温速率减小时，电池20的膨胀进程可以慢下来，并因此可以增加电池20的寿命。

此外，可以根据电池单元23中包括的材料的特性来确定预设放电时长和预设暂停时长。例如，当继续对电池20充电时，诸如锂离子等的正离子和电子不均匀地布置在电池单元23的正电极上，锂是电池单元23中包括的材料。这可能是由诸如锂离子等的正离子与电子之间的速度差异引起的。在这种情况下，基于在电池单元23的正电极上均匀地分布电子和诸如锂离子等的正离子所花费的时间来布置预设放电时长，并且可以基于稳定电池中的化学反应所花费的时间，例如用于减少副反应的时间，来布置预设暂停时长。例如，诸如锂离子电池的电池20可以具有在10秒至30秒范围内的预设放电时长和在10秒至60秒范围内的预设暂停时长。

图3示出了根据实施例的电池组的内部结构。

参照图3，电池组包括电池20、温度传感器140、充电开关SW1、放电开关SW2、电池管理单元110和电池平衡设备130。由于电池20、充电开关SW1、放电开关SW2和电池平衡设备130与参照图1所示的基本相同，因此省略其描述。

温度传感器140布置在电池20附近。温度传感器140可以布置在电池20的负电极所在侧的附近，但是不限于此，也就是说，温度传感器140可以布置在可以精确测量电池20的内部温度的位置。温度传感器140可以布置在电池20中的电池单元23的附近。例如，温度传感器140可以设置在具有高导热性的电池单元23的导电端子上，或者可以设置在连接电池单元23的母线(bus bar)上。电池组可包括多个温度传感器140，其数量可等于电池单元23的数量。

温度传感器140可以将关于电池20的感测温度的信息传送到电池管理单元110。此外，温度传感器140可以包括热敏电阻器，其电阻值随着外围温度的变化而变化。温度传感器140可以包括具有负温度系数的热敏电阻器，即其电阻值随着外围温度的升高而减小，或者包括具有正温度系数的热敏电阻器，即其电阻值随着外围温度的升高而增大。

电池管理单元110可以确定电池20的内部温度的变化。电池管理单元110可以通过温度传感器140传送的信息来监视电池20的内部温度每次的变化。此外，电池管理单元110还可以包括存储电池20的内部温度的存储器。电池管理单元110可以在每个单位时间内存储电池20的内部温度，并且可以计算每单位时间电池20的内部温度升高速率(以下简称为，电池的温度升高速率)。电池管理单元110可以将电池20的温度升高速率与预设值比较。

此外，设置预设值以基于电池20的温度升高速率检测上面参照图2描述的部分A。也就是说，可以考虑部分A中的电池20的温度升高速率来设置预设值。例如，当具有处于充电状态的电池20的最大内部温度升高速率的部分A的温度升高速率约为每秒2℃时，可以设置预设值为2℃或更高。

根据实施例，当电池20的恒定电流充电开始时，电池管理单元110可以监视电池20的温度升高速率。当电池20的温度升高速率等于或大于预设值时，电池管理单元110可以确定参照图1描述的预设的膨胀条件被满足。当电池20的温度升高速率等于或大于预设值时，电池管理单元110将用于关闭充电开关SW1的控制信号施加到充电开关SW1，并将用于操作电池平衡设备130的控制信号施加到电池平衡设备130。在这种情况下，停止对电池20的充电，然后，通过电池平衡设备130使电池20开始自放电。当电池20在上面参照图2描述的预设放电时长内放电时，电池管理单元110停止操作电池平衡设备130。电池管理单元110在上面参照图2描述的预设暂停时长内暂停电池20，以便稳定电池20的内部材料。当电池20在预设的暂停时长内完成暂停后，电池管理单元110打开充电开关SW1以重新开始对电池20充电。

根据另一实施例，当电池20的温度升高速率等于或大于预设值时，电池管理单元110可以确定电池20的温度升高速率是否持续了预设的时长。当电池20的温度升高速率保持等于预设值或大于预设值的时间持续了预设的时长时，电池管理单元110可以确定预设的膨胀条件被满足。处于充电状态的电池20的温度升高速率可能会频繁地变化，并且电池20的温度升高速率可能是暂时大于预设值。如果电池管理单元110确定电池20的温度的暂时升高满足预设的膨胀条件，放电和暂停会频繁地发生，并且电池20的总充电时间可能会增加。因此，电池管理单元110需要监视电池20的温度升高速率保持等于或大于预设值的时间是否持续了预设的时长。例如，当预设值为0.2℃/秒且预设时长是1分钟时，电池管理单元110可以监视电池20的温度升高速率从其达到0.2_C/sec时起保持在0.2℃/秒的时间是否持续了一分钟。即使电池20的温度升高速率等于或大于0.2℃/秒，电池管理单元110也不会立即停止对电池20的充电。当温度升高速率保持在0.2℃/秒或大于0.2℃/秒的时间持续了一分钟时，电池管理单元110可以停止对电池20的充电。

图4示出了根据实施例的电池组的内部结构。

参照图4，电池组包括电池20、充电开关SW1、放电开关SW2、电池管理单元110和电池平衡设备130。由于电池20、充电开关SW1、放电开关SW2和电池平衡设备130与参照图1所示的基本相同，因此省略其描述。

电池管理单元110可以感测电池20的SOC。电池管理单元110可以根据电流积分方法或DC-IR，通过电压变化来估计电池20的SOC。也就是说，电池管理单元110可以基于感测到的电池20的电压或电流值来估计电池20的SOC值。电池管理单元110可以通过测量电池20的电压来确定电池20的SOC。例如，电池20的电压随着电池20的充电时间的流逝而增加，并且可以基于电池20的电压来确定SOC值或者电池20是否被完全充电。

根据实施例，电池管理单元110可以基于估计的电池20的SOC值来确定电池20的状态是否满足预设的膨胀条件。当电池20的SOC值达到预设的SOC值时，电池管理单元110输出用于关闭充电开关SW1的控制信号和用于操作电池平衡设备130的控制信号。当电池20的SOC值达到预设的SOC值时，电池管理单元110可以允许电池20停止充电并开始放电。例如，当预设的SOC值是65％时，电池管理单元110估计电池20的SOC值并监视处于充电状态的电池20的SOC值是否达到65％。当电池20的SOC值被估计为65％时，如上所述，电池管理单元110停止对电池20充电并通过电池平衡设备130使电池20放电。此外，在使电池20放电和暂停之后重新开始对电池20充电时，即使电池20的SOC值为65％，电池管理单元110也不会使电池20放电和暂停。例如，根据充电操作的次数，可以将根据SOC确定膨胀条件的次数限制为一次。或者，在电池20的放电和暂停过去了一段预设的时长之后，电池管理单元110可以检查电池20的SOC值是否达到65％。

此外，可以基于上面参照图2所描述的部分A来设置预设的SOC值。由于电池20的内部材料的特性或充电环境，部分A被显示在一定的SOC值。具体地，在诸如锂聚合物电池等的二次电池中，部分A被显示在60％或更大的SOC值。就此而言，预设的SOC值可以被设置在60％到70％的范围内。例如，当诸如锂聚合物电池等的二次电池的SOC值为60％至70％时，电池20中包括的内部材料的活跃地进行相变。由于相变，电池20的内部温度可能会迅速升高。就此而言，可以不监视电池20的内部温度升高速率，而将电池20的内部温度会迅速升高的部分预测为电池20的SOC值。

根据另一实施例，当电池20的SOC等于或大于预设的SOC值并且由参照图3所描述的温度传感器140感测到的温度升高速率等于或大于预设值时，电池管理单元110可以确定膨胀条件被满足了。处于充电状态的电池20的内部温度可能会暂时突然升高。如果在电池20的内部温度暂时突然升高的情况下，也频繁地执行放电和暂停时，电池20的总充电时间可能会增加。因此，为了在上面参照图2所描述的部分A中使电池放电并暂停电池20的放电，电池管理单元110可以在估计的电池20的SOC值等于或大于预设的SOC值时考虑电池20的温度升高速率。例如，电池管理单元110监视电池20的SOC值。当电池20的SOC值等于或大于预设的SOC值时，电池管理单元110开始监视电池20的温度升高速率。当电池20的温度升高速率等于或大于预设值时，电池管理单元110关闭充电开关SW1并操作电池平衡设备130以停止对电池20充电并使电池20放电。当预设的放电时长过去后，电池管理单元110在预设的暂停时长内暂停电池20的放电，以便稳定电池20的内部材料。当预设的暂停时长过去后，电池管理单元110打开充电开关SW1以重新开始对电池20充电。

根据另一实施例，当电池20的电压达到预设电压时，电池管理单元110可以确定参照图1所描述的预设的膨胀条件被满足。可以将预设电压设置为与参照图2所描述的部分A相对应的电压。电池管理单元110监视电池20的电压，并且当电压达到预设电压时，电池管理单元110暂时停止对电池20充电。电池管理单元110在上面参照图2描述的预设放电时长内使电池20放电，并在预设的暂停时长内暂停电池20的放电。当预设的暂停时长过去后，电池管理单元110重新开始对电池20充电。

根据另一实施例，电池管理单元110可以根据电池20的充电/放电操作的次数来改变预设电压值。当电池20的充电/放电操作的次数增加时，电池20劣化。随着电池20的劣化，部分A可以被显示在电池20的较高的电压。因此，当电池20的充电/放电操作的次数增加时，电池管理单元110将预先电压值改变为更大的值。例如，在制造电池20的初始阶段预设电压值为4.1V，当电池20的充电/放电操作的次数为100次时，电池管理单元110可以将电压值改变为4.15V。当电池20的充电/放电操作的次数是200次时，电池管理单元110可以将电压值改变为4.18V。

图5示出连接有恒定电流-恒压充电设备的电池组的内部结构。

参照图5，电池组包括电池20、充电开关SW1、放电开关SW2、电池管理单元110和电池平衡设备130。由于电池20、充电开关SW1、放电开关SW2和电池平衡设备130与参照图1所示的基本相同，因此省略其描述。

充电设备200包括充电器210和充电控制器220。充电设备200可以在恒流-恒压充电方法中向电池组施加恒定电流或恒定电压。

充电器210由充电控制器220控制，并且可以根据充电控制器220的控制向电池组施加具有预定幅度的恒定电流或具有预定幅度的恒定电压。充电控制器220可以监视电池组的端子之间的电压以控制充电器210。充电控制器220可以基于监视到的电压来确定恒定电流充电模式或恒定电压充电模式。恒定电流充电模式是用于控制充电器210向电池组施加预定电流的模式。恒定电压充电模式是用于控制充电器210向电池组施加预定电压的模式。当电池组的电压达到预设的切换电压值时，充电控制器220将充电器210的模式从恒定电流充电模式切换为恒定电压充电模式。此外，在恒定电流充电模式下，充电控制器220可以利用幅度彼此不同的两个或更多个恒定电流对电池20充电。上述充电方法被称为阶梯充电，并且可以通过将监视到的电压与预设电压值进行比较来变换恒定电流的幅度。

电流传感器160可以感测电池20的电流，即，在电池20和外部端子之间流动的电流。电流传感器160可以将关于感测到的电流的信息传送到电池管理单元110。

电池管理单元110可以监视关于从电流传感器160传送过来的电流的信息。当充电设备200被连接到电池组的端子时，电池管理单元110打开电池20的充电开关SW1，并关闭放电开关SW2以对电池20充电。当电池20利用恒定电流充电时，电池管理单元110监视施加到电池20的恒定电流的大小。

根据实施例，当施加到电池20的恒定电流的幅度改变时，电池管理单元110可以确定上面参照图1所描述的预设的膨胀条件被满足。电池管理单元110监视施加到电池20的恒定电流的幅度，并且当恒定电流的幅度改变时，电池管理单元110关闭电池20的充电开关SW1。也就是说，电池管理单元110监视施加到电池20的电流的幅度，并且当恒定电流的幅度改变时暂时阻止施加到电池20的恒定电流。电池管理单元110在上面参照图2所描述的预设放电时长内使电池20放电，然后，在预设的暂停时长内暂停电池20的放电。当预设的暂停时长过去后，电池管理单元110重新开始对电池20的恒定电流充电。

图6示出了根据实施例的电池组的内部结构。

参照图6，电池组包括电池20、充电开关SW1、放电开关SW2、电池管理单元110、电池平衡设备130和自放电单元150。由于电池20、充电开关SW1、放电开关SW2和电池平衡设备130与参照图1所示的基本相同，因此省略其描述。

自放电单元150电连接到电池20的正电极和负电极，并且电连接到电池管理单元110。可以根据来自电池管理单元110的控制信号来确定是否操作自放电单元150。自放电单元150可以包括自放电开关和无源设备。当自放电开关打开时，电池20和自放电单元150可以形成附加的闭环。当自放电开关打开时，无源设备消耗电池20的电力以使电池20放电。

根据实施例，当参照图3描述的电池20的温度升高速率等于或大于预设值时，电池管理单元110可以操作自放电单元150。当电池20的温度升高速率等于或大于预设值时，电池管理单元110打开自放电开关以操作自放电单元150。在这种情况下，电池管理单元110关闭充电开关SW1以停止对电池20充电。电池管理单元110在参照图3所描述的预设放电时长内操作自放电单元150。当预设的放电时长过去后，电池管理单元110停止操作自放电单元150，并且在参照图3所描述的预设暂停时长内暂停电池20的自放电，使得电池20可以不充电或放电。当预设的暂停时长过去后，电池管理单元110打开充电开关SW1以重新开始对电池20充电。此外，电池管理单元110还可以在操作自放电单元150时操作电池平衡设备130以使电池20放电。

根据另一实施例，当电池20的SOC值等于或大于参照图4所描述的预设的SOC值时，电池管理单元110可以操作自放电单元150。电池管理单元110监视电池20的SOC值，并且当SOC值等于或大于预设的SOC值时，电池管理单元110施加用于打开自放电单元150的自放电开关的控制信号。在这种情况下，电池管理单元110关闭充电开关SW1以停止对电池20充电。电池管理单元110在预设的放电时长内操作自放电单元150。当预设的放电时长过去后，电池管理单元110停止操作自放电单元150，并且在预设的暂停时长内暂停电池20的自放电，使得电池20可以不充电或放电。当预设的暂停时长过去后，电池管理单元110打开充电开关SW1以重新开始对电池20充电。

此外，自放电单元150被显示为包括在电池组中，但不限于此。也就是说，自放电单元150可以位于电池组的外部，并且可以根据电池管理单元110的控制使电池20放电。

虽然已经参照优选实施例具体示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上对其作出各种改变。应仅以描述性的意义而不是为了限制的目的来考虑优选实施例。因此，本公开的范围不是由本公开的具体实施例限定，而是由所附权利要求限定，并且该范围内的所有差异将被解释为包括在本公开中。

Claims (13)

1.一种电池组，包括：

电池，包括多个电池单元；

电池平衡设备，被配置为平衡所述多个电池单元的电压；

开关单元，包括充电开关和放电开关，所述充电开关和放电开关布置在充电电流和放电电流流经的高电流路径上；和

电池管理单元，被配置为监视所述电池的电压和电流、控制所述电池平衡设备、以及控制所述电池的充电和放电操作，

其中，

响应于所述电池在恒定电流充电期间的状态满足预设的膨胀条件，所述电池管理单元被配置为在预设的放电时长内操作所述电池平衡设备以使所有所述电池的多个电池单元自放电，

响应于经过所述预设的放电时长，所述电池管理单元被配置为在预设的暂停时长内使所有所述电池的多个电池单元暂停自放电，并且

响应于经过所述预设的暂停时长，所述电池管理单元被配置为对所述电池充电。

2.如权利要求1所述的电池组，还包括自放电单元，所述自放电单元并联连接到所述电池，并且被配置为根据所述电池管理单元的控制使所有所述电池的多个电池单元放电，

其中，所述电池管理单元被配置为操作所述自放电单元以使所有所述电池的多个电池单元同时自放电。

3.如权利要求1所述的电池组，还包括温度传感器，所述温度传感器被配置为感测所述电池的温度，

其中，所述预设的膨胀条件是由所述温度传感器感测到的温度随时间的升高速率等于或大于预设值的条件。

4.如权利要求1所述的电池组，其中所述预设的膨胀条件是所述电池的充电状态(SOC)达到预设的SOC值的条件。

5.如权利要求1所述的电池组，其中所述电池利用可变的恒定电流充电，并且所述电池管理单元被配置为当所述恒定电流的幅度改变时，确定所述预设的膨胀条件被满足。

6.如权利要求4所述的电池组，其中所述预设的SOC值在约60％至约80％的范围内。

7.如权利要求3所述的电池组，其中所述预设的膨胀条件包括温度随时间的升高速率等于或大于所述预设值并且所述电池的SOC等于或大于预设的SOC值的情况。

8.一种对电池组充电的方法，所述方法包括：

利用恒定电流对电池的多个电池单元充电；

感测所述电池的状态满足预设的膨胀条件；

响应于所述感测，在预设的放电时长内使所有所述电池的多个电池单元放电；

响应于经过所述预设的放电时长，在预设的暂停时长内使所有所述电池的多个电池单元暂停自放电；和

响应于经过预设的时长，重新开始对所述电池的多个电池单元充电。

9.如权利要求8所述的方法，其中对所述预设的膨胀条件的感测包括：

感测所述电池的温度的升高速率；和

当温度变化的升高速率等于或大于预设值时，确定所述预设的膨胀条件被满足。

10.如权利要求8所述的方法，其中对所述预设的膨胀条件的感测包括：

监视所述电池的充电状态(SOC)；和

当所述电池的SOC等于或大于预设的SOC值时，确定所述预设的膨胀条件被满足。

11.如权利要求8所述的方法，其中在对所述电池充电时，利用可变的恒定电流对所述电池充电。

12.如权利要求11所述的方法，其中对所述预设的膨胀条件的感测包括：

监视施加到所述电池的所述恒定电流的幅度；和

当所述恒定电流的幅度改变时，确定所述预设的膨胀条件被满足。

13.如权利要求8所述的方法，其中，在使所有所述电池的多个电池单元同时放电时，通过使用电池平衡设备使所述电池放电。

Images