專利名稱：電池單元平衡方法、電池單元平衡系統(tǒng)以及電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池單元平衡方法、電池單元平衡系統(tǒng)以及電池組。
背景技術(shù)：
通常，諸如筆記本電腦和手持式電動(dòng)工具之類的便攜式電子設(shè)備裝配有可再充電 電池組作為電源。電池組由多個(gè)電池單元和用于控制各個(gè)電池單元的過(guò)充電或過(guò)放電并計(jì) 算電池容量的電池監(jiān)控單元構(gòu)成。 電池組的各個(gè)電池單元由于與制造過(guò)程相關(guān)聯(lián)的各種原因而呈現(xiàn)出可能發(fā)生的 容量變化。出于這些原因，電池組在充/放電循環(huán)期間會(huì)不可避免經(jīng)歷電池單元的充/放 電電壓變化。因此，電池組可能易于在充電過(guò)程中受到某個(gè)電池單元過(guò)充電的影響，而在放 電過(guò)程中受到某個(gè)電池單元過(guò)放電的影響。電池組中某些電池單元過(guò)充電或過(guò)放電的發(fā)生 導(dǎo)致電池組容量減少，并導(dǎo)致電池組惡化和壽命縮短。 為了防止這種情況發(fā)生，電池監(jiān)控單元通常配備有平衡電路以最小化串聯(lián)連接的 多個(gè)電池單元之間的電壓差。也就是說(shuō)，電池監(jiān)控單元感應(yīng)每個(gè)電池單元的電壓，并且在這 些電池單元之間的電壓差大于基準(zhǔn)值時(shí)對(duì)具有相對(duì)較高電壓的電池單元進(jìn)行強(qiáng)制放電，以 使得所有的電池單元具有相同的電壓。進(jìn)一步，對(duì)這些電池單元的平衡在臨近充電結(jié)束時(shí) 啟動(dòng)以便節(jié)省電能。 出于這些原因，在傳統(tǒng)技術(shù)中，對(duì)這些電池單元的平衡在臨近充電結(jié)束時(shí)且僅僅 參照這些電池單元之間的電壓差執(zhí)行，因此，不能說(shuō)實(shí)現(xiàn)了對(duì)這些電池單元的完美和精確 平衡。也就是說(shuō)，在禁止電池單元過(guò)放電方面，傳統(tǒng)的電池單元平衡方法的效率不高。進(jìn)一 步，由于在手持式電動(dòng)工具中使用的電池組沒(méi)有過(guò)放電控制單元，因此它的電池單元之一 具有更高的處于深度放電狀態(tài)的機(jī)率。 如以上所討論的，在諸如手持式電動(dòng)工具之類的專用設(shè)備中安裝的電池組通常沒(méi) 有配備過(guò)放電控制單元系統(tǒng)。例如，為了增強(qiáng)手持式電動(dòng)工具的最大功率輸出，手持式電動(dòng) 工具的制造商要求不要在電池組中安裝過(guò)放電控制單元。結(jié)果，很可能多個(gè)電池單元中的 某個(gè)電池單元處于深度放電狀況下。進(jìn)一步，這種過(guò)放電事件可能使反向電壓加載到多個(gè) 串聯(lián)連接的電池單元中的某個(gè)電池單元。 一旦多個(gè)串聯(lián)連接的電池單元中的某個(gè)電池單元 面臨反向電壓狀態(tài)，相應(yīng)的電池單元就會(huì)經(jīng)歷例如電流中斷設(shè)備(CID)的開路。換句話說(shuō)， 當(dāng)反向電壓施加到圓柱型鋰離子電池時(shí)，該電池會(huì)處于高度不穩(wěn)定的狀態(tài)，這觸發(fā)了諸如 CID之類的安全設(shè)備的運(yùn)行以保證用戶的安全。CID的運(yùn)行是不可逆的。因此，一旦CID被 運(yùn)行，電池單元無(wú)法再次正常運(yùn)行。也就是說(shuō)，應(yīng)該要用新電池組更換該電池組。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的一方面提供了電池組以及電池單元平衡方法，其通 過(guò)在臨近放電結(jié)束時(shí)啟動(dòng)對(duì)電池單元的平衡，無(wú)需過(guò)放電控制單元就能夠防止某個(gè)電池單 元深度放電。
本發(fā)明的示范性實(shí)施例的另一方面提供電池組以及電池單元平衡方法，其通過(guò)防 止電池單元的可能的深度放電，能夠防止由于施加反向電壓而對(duì)電池單元造成的損壞。
上述和其它方面能夠通過(guò)在一個(gè)實(shí)施例中提供電池單元的平衡方法實(shí)現(xiàn)，該方法 包括平衡檢查條件確定，用于確定這些電池單元的電壓中的最大電壓是否小于基準(zhǔn)電壓； 平衡啟動(dòng)條件確定，用于確定各個(gè)電池單元之間的剩余容量差和電壓差是否超過(guò)基準(zhǔn)值； 平衡時(shí)間計(jì)算，用于計(jì)算對(duì)超過(guò)所述基準(zhǔn)值的電池單元放電所需的平衡時(shí)間；以及平衡操 作，用于在這些電池單元處于充電狀態(tài)或處于休息狀態(tài)時(shí)或在這些電池單元的放電電流小 于基準(zhǔn)電流時(shí)使所選擇的電池單元放電。 在根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，提供了一種電池組的平衡方法，該電池組包括 多個(gè)電池單元。根據(jù)該方法，所述電池單元在臨近放電結(jié)束時(shí)被平衡。這樣無(wú)需使用過(guò)放 電控制單元就可以防止所述電池單元深度放電。 在根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例中，提供了電池組的平衡方法，該電池組包括 多個(gè)電池單元。該方法包括確定用于對(duì)所述放電單元進(jìn)行平衡的第一條件是否成立；確 定用于對(duì)所述電池單元進(jìn)行平衡的第二條件是否成立；如果所述第一條件和第二條件成 立，則計(jì)算平衡時(shí)間；并且根據(jù)所述平衡時(shí)間進(jìn)行平衡操作。 確定第一條件是否成立可以包括確定所述多個(gè)電池單元的電壓之中的最大電壓 是否小于基準(zhǔn)電壓。所述基準(zhǔn)電壓在大約2. 0到大約3. 7V之間。 確定第二條件是否成立可以包括確定所述多個(gè)電池單元中的兩個(gè)電池單元之間 的剩余容量差或電壓差是否超過(guò)基準(zhǔn)值。 計(jì)算所述平衡時(shí)間可以包括從所述多個(gè)電池單元之中選擇待放電的電池單元； 并且計(jì)算所選擇的電池單元的平衡時(shí)間。 選擇待放電的電池單元可以包括從所述多個(gè)電池單元之中選擇除了具有最低剩
余容量的電池單元之外的至少一個(gè)電池單元。計(jì)算平衡時(shí)間可以包括計(jì)算使所選擇的至
少一個(gè)電池單元的剩余容量變得基本上等于所述最低剩余容量的平衡時(shí)間。 選擇待放電的電池單元可以包括從所述多個(gè)電池單元中選擇除了具有最低電壓
的電池單元之外的至少一個(gè)電池單元。計(jì)算平衡時(shí)間可以包括計(jì)算使所選擇的至少一個(gè)
電池單元的電壓變得基本上等于所述最低電壓的平衡時(shí)間。 進(jìn)行平衡操作可以包括使從所述多個(gè)電池單元中選擇的電池單元放電所計(jì)算出 的平衡時(shí)間。所選擇的電池單元的放電可以間斷地進(jìn)行。 確定第一條件是否成立可以包括在超過(guò)基準(zhǔn)時(shí)間的時(shí)段期間確定所述多個(gè)電 池單元的電壓之中的最大電壓是否小于基準(zhǔn)電壓；并且所述電池組的電流是否小于基準(zhǔn)電 流。如果在大于或等于所述基準(zhǔn)時(shí)間的時(shí)段期間所述最大電壓一直小于所述基準(zhǔn)電壓并且 所述電流一直小于所述基準(zhǔn)電流，則所述第一條件可以成立。充電電流或放電電流能夠用 作與所述基準(zhǔn)電流對(duì)比的電流。如果所述最大電壓等于或大于所述基準(zhǔn)電壓，則該方法可 以進(jìn)一步包括確定所述平衡時(shí)間是否先前被設(shè)定。所述方法可以進(jìn)一步包括確定所述平 衡操作的累積時(shí)間是否小于所述平衡時(shí)間，其中如果所述累積時(shí)間小于所述平衡時(shí)間，則 可以進(jìn)行所述平衡操作。 確定所述第二條件是否成立可以包括計(jì)算所述多個(gè)電池單元的完全充電容量 (FCC);使用所計(jì)算的FCC，計(jì)算所述多個(gè)電池單元的剩余容量和所述電池單元之間的剩余容量差；并且確定所述多個(gè)電池單元中的兩個(gè)電池單元之間的剩余容量差是否超過(guò)基準(zhǔn) 值。如果所述剩余容量差超過(guò)所述基準(zhǔn)值，則所述第二條件成立，并且計(jì)算平衡時(shí)間進(jìn)一步 包括從所述多個(gè)電池單元之中選擇待平衡的電池單元，其中所選擇的電池單元不是所述多 個(gè)電池單元中具有最低剩余容量的電池單元。 如果所述第一條件和所述第二條件成立或者如果所述平衡操作的累積時(shí)間還沒(méi) 有超過(guò)所計(jì)算的平衡時(shí)間，則可以進(jìn)行所述平衡操作。 進(jìn)行所述平衡操作可以包括確定平衡操作條件，包括確定所述電池組是否處 于充電狀態(tài)或者是否處于充電之后放電之前的休息狀態(tài)，或者如果所述電池組處于放電狀 態(tài)，則確定所述電池組的放電電流是否小于所述基準(zhǔn)電流；并且如果所述平衡操作條件被 滿足，則使從所述多個(gè)電池單元之中選擇的電池單元放電。如果所述電池組不處于充電狀 態(tài)，不處于休息狀態(tài)并且所述電池組的放電電流大于所述基準(zhǔn)電流，則可以終止對(duì)所述多 個(gè)電池單元的平衡。當(dāng)所述電池組以高于基準(zhǔn)電流的水平被放電時(shí)，可以暫停所述平衡操 作。 在根據(jù)本發(fā)明的又一示范性實(shí)施例中，提供了一種電池單元平衡系統(tǒng)，用于包括 多個(gè)電池單元的電池組，其中該電池單元平衡系統(tǒng)包括多個(gè)平衡開關(guān)，所述平衡開關(guān)中的 每一個(gè)連接在所述電池單元中的對(duì)應(yīng)電池單元的正極端子和負(fù)極端子之間；多個(gè)平衡電阻 器，所述平衡電阻器中的每一個(gè)與平衡開關(guān)中的對(duì)應(yīng)平衡開關(guān)串聯(lián)連接在所述電池單元中 的對(duì)應(yīng)電池單元的正極端子和負(fù)極端子之間；以及邏輯電路，用于控制所述平衡開關(guān)以在 臨近放電結(jié)束時(shí)選擇性地使所述電池單元通過(guò)相應(yīng)的平衡電阻器放電，使得所述電池單元 彼此具有相同或相似的電壓。在防止所述電池單元深度放電時(shí)可以不使用過(guò)放電控制單 元。 所述電池單元平衡系統(tǒng)可以包括控制單元，該控制單元用于控制所述邏輯電路以 控制所述平衡電阻器，該控制單元包括用于確定用于對(duì)所述電池單元進(jìn)行平衡的第一條 件是否成立的裝置；用于確定用于對(duì)所述電池單元進(jìn)行平衡的第二條件是否成立的裝置； 用于如果所述第一條件和所述第二條件成立則計(jì)算平衡時(shí)間的裝置；以及用于根據(jù)所述平 衡時(shí)間進(jìn)行平衡操作的裝置。 在根據(jù)本發(fā)明的再一示范性實(shí)施例中，一種電池組包括連接在一起的多個(gè)電池 單元；以及電池單元平衡系統(tǒng)，包括多個(gè)平衡開關(guān)，所述平衡開關(guān)中的每一個(gè)連接在所述 電池單元中的對(duì)應(yīng)電池單元的正極端子和負(fù)極端子之間；多個(gè)平衡電阻器，所述平衡電阻 器中的每一個(gè)與平衡開關(guān)中的對(duì)應(yīng)平衡開關(guān)串聯(lián)連接在所述電池單元中的對(duì)應(yīng)電池單元 的正極端子和負(fù)極端子之間；以及邏輯電路，用于控制所述平衡開關(guān)以在臨近放電結(jié)束時(shí) 選擇性地使所述電池單元通過(guò)相應(yīng)的平衡電阻器放電，使得所述電池單元彼此具有相同或 相似的電壓。 所述電池組可以進(jìn)一步包括放電端子和充電端子，所述放電端子和所述充電端子 中的每一個(gè)連接到所述電池單元中的至少一個(gè)電池單元的電池端子，其中過(guò)充電控制單元 被插置在所述電池端子和所述充電端子之間，并且其中所述電池端子和所述放電端子之間 沒(méi)有插置過(guò)放電控制單元。 所述電池組可以進(jìn)一步包括模擬開關(guān)，該模擬開關(guān)與所述多個(gè)電池單元之一并聯(lián) 連接以感應(yīng)所述多個(gè)電池單元之一的電壓。所述模擬開關(guān)可以包括快速電容器，該快速電容器用于存儲(chǔ)所述多個(gè)電池單元之一的電壓以提供所存儲(chǔ)的電壓給用于控制邏輯電路以 控制所述平衡開關(guān)的控制單元。所述電池組可以進(jìn)一步包括用于感應(yīng)所述電池單元的電壓 并且提供所感應(yīng)到的電壓給所述控制單元的電壓感應(yīng)電路。


附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且附圖與說(shuō)明書一起用于解釋本發(fā)明實(shí)施例的原理。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電池組的構(gòu)造的框圖； 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池組的平衡電路的電路圖； 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元的平衡方法的示意性流程圖； 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元平衡方法的詳細(xì)流程圖； 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元平衡方法的平衡檢查條件確定
步驟的詳細(xì)流程圖； 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元平衡方法的容量計(jì)算步驟的詳 細(xì)流程圖； 圖7是示出電池單元的開路電壓(0CV)對(duì)相對(duì)充電狀態(tài)(RS0C)的關(guān)系的曲線圖；
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元平衡方法的平衡操作步驟的詳 細(xì)流程圖； 圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元平衡方法的平衡操作條件確定 步驟的詳細(xì)流程圖； 圖10a和10b是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元平衡方法的平衡時(shí)序的 時(shí)序圖； 圖lla是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元平衡方法中在平衡過(guò)程期間 連接到電池單元的電阻器兩端的電壓變化圖； 圖lib是示出對(duì)應(yīng)于圖lla的平衡電路和電池單元的電路圖；以及 圖12a是示出在未對(duì)電池單元進(jìn)行平衡時(shí)電壓差與充/放電循環(huán)數(shù)目的關(guān)系的曲
線圖；以及 圖12b是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的在對(duì)電池單元進(jìn)行平衡時(shí)電壓差與充/ 放電循環(huán)數(shù)目的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池組的構(gòu)造的框圖。 如圖l所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池組100包括多個(gè)串聯(lián)連接的可再充 電電池單元110、用于感應(yīng)這些電池單元的電壓并且并發(fā)地進(jìn)行單元平衡的電壓感應(yīng)和平 衡電路120以及控制單元130。 電池單元110中的每一個(gè)可以是可再充電到大約4. 2V的鋰離子電池單元，但是本 發(fā)明并不限于此。另外，電壓感應(yīng)和平衡電路120可以包括準(zhǔn)備用于鋰離子電池的各種模 擬前端(AFE)，但是本發(fā)明并不限于此。進(jìn)一步，控制單元130也可以包括準(zhǔn)備用于鋰離子電池的各種微型計(jì)算機(jī)，但是本發(fā)明并不限于此。在一個(gè)實(shí)施例中，電壓感應(yīng)和平衡電路 120向控制單元130供電，并且還向控制單元130中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供所感應(yīng)到的四個(gè)電池 單元110的電壓信息?？刂茊卧?30向電壓感應(yīng)和平衡電路120提供與被一程序或算法處 理的數(shù)據(jù)(例如電池單元110的電壓信息)相對(duì)應(yīng)的充/放電控制信號(hào)和平衡控制信號(hào)。
電池組100包括用于使電池單元110放電的放電端子141、用于使電池單元110充 電的充電端子142、用于與外部器件進(jìn)行單線通信的通信端子143以及用于使電池單元110 充電或放電的負(fù)極端子144。 放電端子141和充電端子142被電連接到電池單元110的正極，負(fù)極端子144被
電連接到電池單元110的負(fù)極，并且通信端子143被電連接到控制單元130。 進(jìn)一步，電池組100包括連接在電池單元110和充電端子142之間以防止這些電
池單元過(guò)充電的保險(xiǎn)絲151。在圖1中，保險(xiǎn)絲151進(jìn)一步連接到耐熱器152和開關(guān)153。
開關(guān)153可以響應(yīng)于來(lái)自控制單元130的控制信號(hào)而接通或切斷。本發(fā)明當(dāng)然不限于這種
過(guò)充電防止部件的結(jié)構(gòu)。舉例來(lái)說(shuō)，在其它實(shí)施例中，過(guò)充電防止部件可以由多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶
體管構(gòu)成。 如以上所描述的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池組包括放電端子141和充電端 子142，因此這些電池單元的充電和放電使用不同的通道。根據(jù)這方面，在對(duì)這些電池單元 110進(jìn)行充電時(shí)，由保險(xiǎn)絲151防止這些電池單元被過(guò)充電，但是在這些電池單元110放電 時(shí)，這些電池單元的過(guò)放電沒(méi)有被防止。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池組100具有 電池單元110的平衡功能以便防止某個(gè)電池單元110深度放電、惡化以及容量降低。
然而，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單元平衡方法并未打算僅僅用于電池組100的前述 結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單元平衡方法能夠被應(yīng)用于任何類型的電池組，這 些電池組共用放電端子141和充電端子142，并且具有以場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形式實(shí)現(xiàn)的過(guò)放 電防止開關(guān)或過(guò)充電防止開關(guān)。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池組110包括五個(gè)串聯(lián)連接的電池單元110。然而， 最新開發(fā)的電壓感應(yīng)和平衡電路120被設(shè)計(jì)成僅僅感應(yīng)四個(gè)電池單元110的電壓。也就是 說(shuō)，不修改電路就不能感應(yīng)第五電池單元110的電壓。 因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池組100進(jìn)一步包括用于感應(yīng)第五電池單元 110的電壓的模擬開關(guān)160。模擬開關(guān)160被并聯(lián)連接在第五電池單元110的正極和負(fù)極 之間。模擬開關(guān)160包括四個(gè)開關(guān)161和一個(gè)快速電容器162。模擬開關(guān)160將第五個(gè)電 池單元110的電壓充到快速電容器162。進(jìn)一步，模擬開關(guān)160將存儲(chǔ)在快速電容器162中 的電壓輸出到控制單元130。為了這些目的，運(yùn)算放大器(0P-Amp)163和分壓電阻器164a、 164b被進(jìn)一步連接在模擬開關(guān)160和控制單元130之間。進(jìn)一步，分壓電阻器165a、165b 被另外連接在放電端子141和負(fù)極端子144之間，并且分壓電阻器165a、165b將電池組100 的總電壓輸出到控制單元130。模擬開關(guān)160根據(jù)開關(guān)161響應(yīng)于控制單元130的控制信 號(hào)的接通或切斷，輸出快速電容器162中所充的第五電池單元110的電壓。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池組100進(jìn)一步包括用于平衡第五電池單元 110的平衡電阻器166和平衡開關(guān)167。也就是說(shuō)，平衡電阻器166和平衡開關(guān)167被電連 接在第五電池單元110的正極和負(fù)極之間。平衡開關(guān)167可以響應(yīng)于來(lái)自控制單元130的 控制信號(hào)而接通或切斷。另外，用于剩下四個(gè)電池單元110的平衡電阻器和平衡開關(guān)包含在電壓感應(yīng)和平衡電路120中。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的單元平衡方法并不一定僅可適用于如上所述包含五 個(gè)串聯(lián)連接的電池單元110的電池組100。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的平衡方法 還可適用于具有例如三個(gè)、四個(gè)或六個(gè)串聯(lián)連接的電池單元110的電池組。根據(jù)電池單元 的數(shù)目，可能不需要模擬開關(guān)160，也有可能需要附加的模擬開關(guān)160或具有類似功能的電 路系統(tǒng)。另外，所述實(shí)施例的電池組100進(jìn)一步包括用于感應(yīng)電池單元110的電流的電流 感應(yīng)電阻器168和用于感應(yīng)電池單元110的溫度的溫度傳感器169。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池組的平衡電路的電路圖。
如圖2所示，電壓感應(yīng)和平衡電路120包括邏輯電路121、被邏輯電路121依次或 并發(fā)接通或切斷的多個(gè)平衡開關(guān)S61、S62、S63、S64以及連接在平衡開關(guān)S61、S62、S63、S64 之間的多個(gè)平衡電阻器R61 、R62、R63、R64。在圖2所示的實(shí)施例中，電池單元110中的每一 個(gè)都與串聯(lián)連接的平衡開關(guān)S61、 S62、 S63、 S64中的相應(yīng)平衡開關(guān)和平衡電阻器R61、 R62、 R63、R64中的相應(yīng)平衡電阻器并聯(lián)連接。雖然在圖2中示出了用于4S 1P電池組的電壓感 應(yīng)和平衡電路，但是本發(fā)明并不限于此。 根據(jù)這種電壓感應(yīng)和平衡電路120的結(jié)構(gòu)，邏輯電路121單獨(dú)控制平衡開關(guān)S61、 S62、 S63、 S64，由此各個(gè)電池單元110通過(guò)使用平衡電阻器R61、 R62、 R63、 R64被獨(dú)立地放 電。也就是說(shuō)，電池單元IIO由平衡電阻器R61、R62、R63、R64進(jìn)行平衡以具有類似的或相 同的電壓。在下文中將要論述所執(zhí)行的平衡電池單元110的方法。 現(xiàn)在將要示出關(guān)于具有前面提及的結(jié)構(gòu)的電池組IOO，主要由控制單元130執(zhí)行 的電池單元平衡方法的實(shí)例。如本領(lǐng)域已知的，控制單元130包括用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的 實(shí)施例的方法的中央處理單元(CPU)以及包含用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的程 序和各種參數(shù)的存儲(chǔ)器。 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元的平衡方法的示意性流程圖。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元的示意性平衡方法包括平衡檢 查條件確定步驟(S100)、平衡啟動(dòng)條件確定步驟(S200)、平衡時(shí)間計(jì)算步驟(S300)和平衡 操作步驟(S400)。 在一個(gè)示范性實(shí)施例中，步驟S100到S300例如每10分鐘執(zhí)行一次。如果在步驟 S200中平衡啟動(dòng)條件被滿足，則進(jìn)行平衡操作步驟(S400)。只要特定的平衡操作條件被滿 足，則在IO分鐘間隔期間，平衡操作被持續(xù)執(zhí)行。平衡操作條件例如每125毫秒(ms)被檢 查一次。在其它的實(shí)施例中，10分鐘和125ms的時(shí)間間隔可以是不同的。例如，在某些實(shí)施 例中，執(zhí)行步驟S100到S300之間的第一時(shí)間間隔可以大于或小于10分鐘，并且檢查平衡 操作條件之間的第二時(shí)間間隔可以大于或小于125ms，其中第一時(shí)間間隔長(zhǎng)于第二時(shí)間時(shí) 間隔。 在一個(gè)實(shí)施例中，平衡檢查條件確定步驟(S100)通過(guò)確定所有電池單元的電壓 中的最大電壓是否小于基準(zhǔn)電壓來(lái)執(zhí)行。例如，平衡檢查條件確定步驟(S100)包括確定所 有電池單元的電壓中的最大電壓是否大于或小于大約2. 0到3. 7V的值。如果電池單元的 電壓中的最大電壓小于大約2. 0到3. 7V的值，則接下來(lái)執(zhí)行下一步驟，即平衡啟動(dòng)條件確 定步驟(S200)。這是步驟S300中的計(jì)算平衡時(shí)間的第一條件。 雖然平衡檢查條件確定步驟(S100)執(zhí)行更多條件的比較和確定，但將在下文中詳細(xì)描述其細(xì)節(jié)。進(jìn)一步，應(yīng)該理解的是，提供的2. 3到3. 7V的值僅僅出于示例的目的，本 發(fā)明并不限于此。舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電池單元的正常工作電壓為4. 2V時(shí)，3. 7V 為臨界電壓，在該臨界電壓之下，電池單元可能無(wú)法正常工作。 平衡啟動(dòng)條件確定步驟(S200)包括確定各個(gè)電池單元之間的剩余容量差或電壓 差是否超過(guò)基準(zhǔn)值。例如，平衡啟動(dòng)條件確定步驟(S200)可以通過(guò)確定各個(gè)電池單元之間 的剩余容量差是否大于或小于大約15 45mAh(例如，30mAh)的值來(lái)執(zhí)行。進(jìn)一步，平衡啟 動(dòng)條件確定步驟(S200)還可以通過(guò)確定各個(gè)電池單元之間的電壓差是否大于或小于大約 10 20mV(例如，15mV)的值來(lái)執(zhí)行。如果電池單元之間的剩余容量差大于大約30mAh的 值或者電池單元之間的電壓差大于大約15mV的值，則執(zhí)行下一步驟，即平衡時(shí)間計(jì)算步驟 (S300)。進(jìn)一步，應(yīng)該理解的是，提供的大約30mAh和大約15mV的值僅僅是出于示例的目 的，本發(fā)明并不限于此。這是步驟S300中的計(jì)算平衡時(shí)間的第二條件。
平衡時(shí)間計(jì)算步驟(S300)包括從這些電池單元之中選擇需要放電的電池單元并 且計(jì)算所選擇的電池單元所需的平衡時(shí)間(放電時(shí)間)。例如，平衡時(shí)間計(jì)算步驟(S300) 可以通過(guò)以下步驟來(lái)執(zhí)行選擇具有相對(duì)較高的剩余容量的電池單元(例如，除了具有最 低剩余容量的電池單元之外的所有電池單元)，并且計(jì)算達(dá)到所選擇的電池單元的剩余容 量變得等于具有相對(duì)較低的剩余容量的電池單元(例如，具有最低剩余容量的電池單元) 的剩余容量的狀態(tài)所需要的平衡時(shí)間。進(jìn)一步，平衡時(shí)間計(jì)算步驟(S300)可以通過(guò)下面的 步驟來(lái)執(zhí)行選擇具有相對(duì)較高的電壓的電池單元(例如，除了具有最低電壓的電池單元 之外的所有電池單元)，并且計(jì)算達(dá)到所選擇的電池單元的電壓變得等于具有相對(duì)較低的 電壓的電池單元(例如，具有最低電壓的電池單元)的電壓的狀態(tài)所需要的平衡時(shí)間。
平衡操作步驟(S400)包括使所選擇的電池單元放電所計(jì)算出的平衡時(shí)段。雖然 平衡操作步驟(S400)執(zhí)行更多條件的比較和確定，但將在下文中更詳細(xì)描述其細(xì)節(jié)。
同樣，在電池單元的最大電壓小于基準(zhǔn)電壓(例如2. 0到3. 7V)情況下，當(dāng)各個(gè)電 池單元之間的剩余容量差和電壓差超過(guò)基準(zhǔn)值時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例執(zhí)行這些電 池單元的平衡。因此，即使在臨近放電結(jié)束時(shí)也能確保電池單元的良好平衡。
進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例通過(guò)在臨近放電結(jié)束而不是在充電結(jié)束時(shí)執(zhí)行電池 單元平衡，無(wú)需過(guò)放電控制單元就能夠防止某個(gè)或某些電池單元深度放電。術(shù)語(yǔ)深度放電 通常指電池放電到其充電容量的20%或更小。當(dāng)然，這里所公開的示范性實(shí)施例能夠被應(yīng) 用于防止放電到低于充電容量的20%。 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元平衡方法的詳細(xì)流程圖。在本發(fā) 明的實(shí)施例的上下文中，將參照這些電池單元之間的容量差論述電池單元平衡方法。
如圖4所示，除了平衡檢查條件確定步驟(S100)、平衡啟動(dòng)條件確定步驟(S200)、 平衡時(shí)間計(jì)算步驟(S300)和平衡操作步驟(S400)以外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池 單元平衡方法還可進(jìn)一步包括平衡時(shí)間建立確定步驟(S510)和平衡時(shí)間比較和確定步驟 (S520)。 首先，平衡檢查條件確定步驟(S100)包括確定這些電池單元的最大電壓和電流 (充電電流或放電電流)是否分別大于或小于基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電流(預(yù)定基準(zhǔn)電壓和預(yù)定 基準(zhǔn)電流)，以及持續(xù)時(shí)間是否超過(guò)基準(zhǔn)時(shí)間(例如預(yù)定基準(zhǔn)時(shí)間)。基于確定步驟的結(jié)果， 當(dāng)這些電池單元的最大電壓、電流和持續(xù)時(shí)間全部滿足基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)時(shí)間時(shí)，執(zhí)行下一步驟，即容量計(jì)算步驟(S210)。另外，當(dāng)這些電池單元的最大電壓等于或大于基準(zhǔn) 電壓時(shí)，執(zhí)行平衡時(shí)間建立確定步驟(S510)。在這方面，可以以相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間間隔(例 如，10分鐘)執(zhí)行平衡檢查條件確定步驟(S100)。雖然例如大約每10分鐘執(zhí)行一次平衡 檢查條件確定步驟(S100)，但本發(fā)明并不限于此。當(dāng)在每10分鐘執(zhí)行一次的平衡檢查條件 確定步驟(S100)中平衡檢查條件沒(méi)有被滿足時(shí)，可以執(zhí)行平衡時(shí)間建立確定步驟(S510) 和/或平衡時(shí)間比較和確定步驟(S520)。在下文中更詳細(xì)地描述平衡檢查條件確定步驟 (S100)。 接下來(lái)，步驟(S200)可以包括容量計(jì)算步驟(S210)和平衡啟動(dòng)條件確定步驟 (S220)。 通過(guò)基于先前感應(yīng)的并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的各個(gè)電池單元在完全充/放電時(shí)的電
壓計(jì)算這些電池單元的放電容量，并且基于所計(jì)算出的放電容量計(jì)算各個(gè)電池單元的剩余
容量和這些電池單元之間的剩余容量差，來(lái)執(zhí)行容量計(jì)算步驟(S210)。 平衡啟動(dòng)條件確定步驟(S220)包括確定各個(gè)電池單元之間的剩余容量差是否超
過(guò)基準(zhǔn)值。例如，確定第一電池單元和第二電池單元之間的剩余容量差是否大于基準(zhǔn)值。如
果這些電池單元之間的剩余容量差超過(guò)基準(zhǔn)值，則執(zhí)行下一步驟(S310)。如果第一電池單
元和第二電池單元之間的剩余容量差在其根據(jù)平衡啟動(dòng)條件確定步驟(S220)被測(cè)量時(shí)沒(méi)
有超過(guò)基準(zhǔn)值，則終止根據(jù)本發(fā)明所描述的實(shí)施例的電池單元平衡。 其后，步驟(S300)可包括選擇需要進(jìn)行平衡的電池單元的步驟(S310)和計(jì)算平 衡時(shí)間的步驟(S320)。 需要進(jìn)行平衡的電池單元的選擇步驟(S310)包括選擇具有相對(duì)較高的剩余容量 的電池單元。例如，如果第一電池單元的剩余容量一直相對(duì)高于第二電池單元的剩余容量， 則第一電池被選為需要進(jìn)行平衡(放電)的電池單元。這里，可以選擇除了具有最低剩余 容量的電池單元之外的所有電池單元。 平衡時(shí)間計(jì)算步驟(S320)包括計(jì)算所選擇的電池單元所需要的平衡時(shí)間(放電 時(shí)間)。例如，可以根據(jù)下列公式計(jì)算所需要的平衡時(shí)間。
平衡時(shí)間=容量差/平衡電流 接下來(lái)，平衡操作步驟(S400)包括使所選擇的電池單元放電預(yù)先計(jì)算出的平衡 時(shí)段。也就是說(shuō)，給定平衡電流被允許在給定的平衡時(shí)間流到所選擇的電池單元，使得所選 擇的電池單元的剩余容量變得等于其余電池單元的剩余容量。另外，平衡操作步驟(S400) 并不被持續(xù)執(zhí)行，而是可以以相對(duì)較短的時(shí)間間隔間斷地執(zhí)行。也就是說(shuō)，可以例如大約每 125ms執(zhí)行一次這些電池單元的放電。進(jìn)一步，應(yīng)該理解的是，提供的這個(gè)值僅僅是出于示 例的目的，本發(fā)明并不限于此。在下文中將更加詳細(xì)地描述平衡操作步驟(S400)。
如上面在平衡檢查條件確定步驟(S100)中所測(cè)量的一樣，當(dāng)電池單元的最大電 壓等于或大于基準(zhǔn)電壓(例如2到3. 7V)時(shí)，執(zhí)行平衡時(shí)間建立確定步驟(S510)。
這里，僅當(dāng)在先前循環(huán)中執(zhí)行過(guò)平衡時(shí)間計(jì)算步驟(S320)時(shí)，才存在平衡時(shí)間。 也就是說(shuō)，當(dāng)在先前循環(huán)中執(zhí)行過(guò)平衡時(shí)間計(jì)算步驟(S320)時(shí)，平衡時(shí)間(放電時(shí)間)被 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并且控制單元讀出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的平衡時(shí)間，由此可確認(rèn)平衡時(shí)間的存 在。當(dāng)首次執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的電池單元平衡方法時(shí)，在平衡時(shí)間建立確定 步驟(S510)中不存在平衡時(shí)間，因此終止(例如，立即終止)根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的電池單元平衡。 接下來(lái)，平衡時(shí)間比較和確定步驟(S520)包括確定電池單元的平衡操作的總累 積時(shí)間是否小于平衡時(shí)間(例如在平衡時(shí)間計(jì)算步驟(S320)中計(jì)算和存儲(chǔ)的平衡時(shí)間)。 如果總累積平衡操作時(shí)間小于平衡時(shí)間(在平衡時(shí)間計(jì)算步驟(S320)中計(jì)算出的平衡時(shí) 間)，則執(zhí)行平衡操作步驟(S400)。另一方面，如果累積平衡操作時(shí)間的值等于或大于平衡 時(shí)間，則終止(例如，立即終止)根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的電池單元平衡。
以這種方式，可以以相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間間隔(例如，大約IO分鐘)執(zhí)行平衡檢查 條件確定步驟(S100)，而可以以較短的時(shí)間間隔(例如，大約125ms)執(zhí)行平衡操作步驟 (S400)。這些值可以隨該電池組的容量和特性而變化。因此，本發(fā)明并不限于此。
另外，當(dāng)在步驟(S510)和步驟(S520)中的任一步驟和步驟(S220)中這些確定是 "否"時(shí)，根據(jù)本發(fā)明所描述的實(shí)施例的電池單元平衡維持在終止?fàn)顟B(tài)，直到下一循環(huán)的平 衡檢查條件確定步驟(S100)為止。因此，步驟(S220)、步驟(S510)和步驟(S520)可以被 視為平衡結(jié)束條件。 圖5更具體地示出例示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元平衡方法的平衡檢 查條件確定步驟的流程圖。 如圖5所示，平衡檢查條件確定步驟包括確定該電池單元的最大電壓是否小于基 準(zhǔn)電壓的步驟(S110)、確定電流(充電電流或放電電流)是否小于基準(zhǔn)電流的步驟(S120) 以及確定持續(xù)時(shí)間是否大于基準(zhǔn)時(shí)間的步驟(S130)。 確定該電池單元的最大電壓是否小于基準(zhǔn)電壓的步驟(S110)確定多個(gè)電池單元 的電壓中的最大電壓是否小于預(yù)定的基準(zhǔn)電壓。舉例來(lái)說(shuō)，該基準(zhǔn)電壓可被設(shè)置為大約2.0 到3. 7V的值。大約2. 0到3. 7V的基準(zhǔn)電壓對(duì)應(yīng)于容量的大約0到60% 。當(dāng)基準(zhǔn)電壓被設(shè) 置得低于大約2. OV時(shí)，該電池容量大致接近0% (參見(jiàn)圖7的RSOC對(duì)OCV的曲線圖)，這 樣難以或不可能獲得電池單元平衡。進(jìn)一步，當(dāng)基準(zhǔn)電壓被設(shè)置為高于大約3. 7V的值時(shí)， 電池單元平衡在較高的電壓電平下被實(shí)現(xiàn)。因此，當(dāng)電池單元被快速放電到低電壓狀態(tài)時(shí)， 在電池單元之間的容量差被相對(duì)地增大。也就是說(shuō)，由于在相對(duì)較高的電壓電平執(zhí)行電池 單元平衡，所以處于較低電壓電平的電池單元平衡沒(méi)有被匹配并且因此這些電池單元可以 易于受到深度放電狀態(tài)的影響。另一方面，當(dāng)在步驟(S110)中的電池單元的最大電壓大于 大約2. 0到3. 7V的值時(shí)，執(zhí)行平衡時(shí)間建立確定步驟(S510)。也就是說(shuō)，當(dāng)該電池單元的 最大電壓大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，如果沒(méi)有設(shè)置平衡時(shí)間，則根據(jù)本發(fā)明所描述的實(shí)施例的電池 單元平衡被終止。進(jìn)一步，即使在設(shè)置了平衡時(shí)間時(shí)，如果用于平衡操作的累積時(shí)間超過(guò)平 衡時(shí)間，根據(jù)本發(fā)明所描述的實(shí)施例的電池單元平衡也會(huì)被終止。 確定電流值是否小于基準(zhǔn)電流值的步驟(S120)確定通過(guò)該電池組的被放電的電 流的值或流進(jìn)該電池組的充電電流的值是否小于基準(zhǔn)電流值。例如，確定該電池組的電流 是否小于大約10 30mA(例如，20mA， 20mA是絕對(duì)值)的基準(zhǔn)電流值。該基準(zhǔn)電流可以隨 該電池組的容量或特性而變化。因此本發(fā)明并不限于此。 確定持續(xù)時(shí)間是否大于基準(zhǔn)時(shí)間的步驟(S130)確定上面提及的條件，即該電池 單元的最大電壓低于基準(zhǔn)電壓且電流小于基準(zhǔn)電流的條件，是否維持了大約10分鐘或更 長(zhǎng)的基準(zhǔn)時(shí)間。該基準(zhǔn)時(shí)間可以隨該電池組的容量或特性而變化。因此，本發(fā)明并不限于 此。在實(shí)踐中，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電流在超過(guò)10分鐘的持續(xù)時(shí)間內(nèi)為小于20mA的值意味著該電池組當(dāng)前正處于開路電壓(0CV)狀態(tài)。 如果以上這三個(gè)條件都滿足，則電池組被確定為需要單元平衡。因而執(zhí)行下一步 驟，即容量計(jì)算步驟(S210)。 另外，可以以各種各樣的順序執(zhí)行以上提及的三個(gè)條件的確定方法，無(wú)需限定于 以上順序。進(jìn)一步，提供的以上提及的該電池單元的基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)時(shí)間僅僅是 出于示例的目的，因此它們?nèi)靠梢噪S該電池組的容量或特性而變化。 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元平衡方法的容量計(jì)算步驟的詳 細(xì)流程圖。 如圖6所示，容量計(jì)算步驟包括在每個(gè)電池單元被完全充電時(shí)加載每個(gè)電池單 元的電壓的步驟(S211)，在每個(gè)電池單元被完全放電時(shí)加載每個(gè)電池單元的電壓的步驟 (S212)，計(jì)算每個(gè)電池單元的完全充電容量(FCC)的步驟(S213)，以及計(jì)算每個(gè)電池單元 的剩余容量的步驟(S214)。 圖7是示出電池單元的開路電壓(0CV)對(duì)相對(duì)充電狀態(tài)(RS0C)的關(guān)系的曲線圖。
在圖7中，X軸表示電池單元的RSOC，而Y軸表示電池單元的OCV。圖7中的Q1和 Q2表示由制造商設(shè)置的單元設(shè)計(jì)容量。Q1和Q2以mAh為單位，而不是以X為單位。
在下文中，將參照?qǐng)D6和7描述容量計(jì)算方法。 在每個(gè)電池單元完全充電時(shí)加載每個(gè)電池單元的電壓的步驟(S211)包括在電池 組完全充電(臨近充電結(jié)束)時(shí)加載先前感應(yīng)到的并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的每個(gè)電池單元的電 壓。如在這里所使用的，術(shù)語(yǔ)"完全充電"意味著在電池單元的充電完成之后該電池單元的 電壓維持在例如大約4. 0V或更高的值大約15分鐘或更長(zhǎng)。也就是說(shuō)，充電電壓在完成充 電后的大約15分鐘之后被穩(wěn)定。因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)該電池單元的電壓維持在大約 4. 0V或更高的值時(shí)，它能夠被視為處于完全充電狀態(tài)。 如圖7所示，例如，在各個(gè)電池單元完全充電時(shí)，第一 電池單元可以具有大約 4. 15V(RS0C :97% )的電壓，而第二電池單元可以具有大約4. 12V(RS0C :96% )的電壓。
在每個(gè)電池單元完全放電時(shí)加載每個(gè)電池單元的電壓的步驟(S212)包括在電池 組完全放電(臨近放電結(jié)束)時(shí)加載先前感應(yīng)到的且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的每個(gè)電池單元的電 壓。如在這里所使用的，術(shù)語(yǔ)"完全放電"意味著在電池單元的放電完成之后該電池單元最 大電壓，例如大約3. 7V或更低的值，維持了大約15分鐘或更長(zhǎng)。也就是說(shuō)，放電電壓在放 電完成后大約15分鐘之后被穩(wěn)定。因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)電池單元的電壓被維持在大 約3. 7V或更低的值，它能夠被視為處于完全放電狀態(tài)。 如圖7所示，例如，在電池單元完全放電之后，第一電池單元可以具有大約
3. 68V(RS0C :11% )的電壓，而第二電池單元可以具有大約3. 6V(RS0C :8% )的電壓。 計(jì)算每個(gè)電池單元的放電容量的步驟(S213)包括計(jì)算電池組的每個(gè)電池單元的
放電容量。也就是說(shuō)，該步驟(S213)計(jì)算每個(gè)電池單元的完全充電容量(FCC)。 FCC可以
例如根據(jù)下列公式來(lái)計(jì)算。 FCC1 = Ql*100/(97-11) = 1. 163*Q1FCC2 = Q2*100/(96-8) = 1. 136*Q2 在上述公式中，F(xiàn)CC1表示第一電池單元的FCC， FCC2表示第二電池單元的FCC，并 且Ql和Q2中的每一個(gè)表示如以上定義的單元設(shè)計(jì)容量。
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計(jì)算每個(gè)電池單元的剩余容量的步驟(S214)包括計(jì)算電池組的每個(gè)電池單元的 剩余容量。也就是說(shuō)，該步驟(S214)計(jì)算每個(gè)電池單元的相對(duì)電荷(RC)。 RC可以例如根 據(jù)下列公式來(lái)計(jì)算。 RC1 = FCC1*0. 11 = 1. 163*Q1*0. 11
RC2 = FCC2*0. 08 = 1. 1363*Q2*0. 08 在上述公式中，RC1表示第一電池單元的RC， RC2表示第二電池單元的RC。假設(shè) Ql和Q2是相同的，可以看出第一電池單元具有相對(duì)較高的剩余容量。 在計(jì)算了每個(gè)電池單元的剩余容量之后，如上所述執(zhí)行平衡啟動(dòng)條件確定步驟 (S220)(參見(jiàn)圖4)。也就是說(shuō)，確定如上所計(jì)算出的電池單元之間的剩余容量差是否大于 或小于基準(zhǔn)值。在該步驟(S220)中，這些電池單元之間的容量差可以根據(jù)下列公式來(lái)計(jì)算。 容量差二RC1-RC2
= (0. 128-0. 091) *Q1
= 0.037*Q1 假設(shè)Ql是1300mAh，容量差大約48mAh。進(jìn)一步，假設(shè)基準(zhǔn)值是30mAh，該容量差超 過(guò)該基準(zhǔn)值。相應(yīng)地，該平衡啟動(dòng)條件被滿足，并接著執(zhí)行下一步驟。提供的30mAh的基準(zhǔn) 值僅僅是出于示例的目的，它可以隨電池組的容量或特性而變化。另外，當(dāng)在平衡啟動(dòng)條件 確定步驟(S220)中測(cè)得的各個(gè)電池單元之間的容量差小于基準(zhǔn)值時(shí)，終止根據(jù)本發(fā)明所 描述的實(shí)施例的電池單元平衡。也就是說(shuō)，在平衡啟動(dòng)條件確定步驟(S220)中的"否"可 以被視為平衡結(jié)束條件。 進(jìn)一步，需要平衡的電池單元的選擇步驟(S310)包括確定哪個(gè)或哪些電池單元 需要平衡，即放電。例如，第一電池單元和第二電池單元中的第一電池單元的剩余容量一直 大于第二電池單元的剩余容量，因此確定第一電池單元需要放電。 接下來(lái)，平衡時(shí)間計(jì)算步驟(S320)包括計(jì)算需要平衡的電池單元所需的平衡時(shí) 間。例如，假設(shè)平衡電流是5mA并且Ql是1300mAh，則平衡時(shí)間可以根據(jù)下列公式來(lái)計(jì)算。平衡時(shí)間=0. 037*1300/5 = 9. 62h 根據(jù)上述公式，可以看出，當(dāng)?shù)谝浑姵貑卧?mA的平衡電流進(jìn)行放電時(shí)，完成平 衡用了大約9. 62小時(shí)。 圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元平衡方法的平衡操作方法的詳 細(xì)流程圖。 如圖8所示，平衡操作方法可以包括平衡操作條件確定步驟(S410)和平衡操作步
驟(S420)。如上所述，步驟(S410)和步驟(S420)可以每125ms重復(fù)執(zhí)行一次。 平衡操作條件確定步驟(S410)包括確定該電池組是否處于充電狀態(tài)或處于充電
之后放電之前的休息狀態(tài)，或者如果該電池組處于放電狀態(tài)，則確定該電池組的放電電流
是否小于基準(zhǔn)電流。當(dāng)該電池組的放電電流等于或大于該基準(zhǔn)電流時(shí)，不執(zhí)行本發(fā)明所描
述的實(shí)施例的電池單元平衡。另外，平衡操作步驟(S420)包括所選擇的電池單元的放電。
在平衡操作步驟(S420)之后，再次執(zhí)行平衡操作條件確定步驟(S410)。也就是說(shuō)，例如，平
15衡操作條件確定步驟(S410)和平衡操作步驟(S420)可以大約每125ms重復(fù)執(zhí)行一次。
在本發(fā)明的實(shí)施例的上下文中，不僅如上所述在平衡時(shí)間計(jì)算步驟(S320)被執(zhí) 行之后而且當(dāng)在平衡時(shí)間比較和確定步驟(S520)中測(cè)得的累積平衡操作時(shí)間沒(méi)有超過(guò)所 計(jì)算出的平衡時(shí)間時(shí)，可執(zhí)行平衡操作條件確定步驟(S410)。換句話說(shuō)，即使在電池單元 的最大電壓大于基準(zhǔn)電壓(例如，2到3. 7V)時(shí)，也可以執(zhí)行電池單元的平衡。在這一點(diǎn) 上，當(dāng)平衡時(shí)間還沒(méi)有超過(guò)基準(zhǔn)時(shí)間時(shí)，平衡操作條件確定步驟(S410)和平衡操作步驟 (S420)可以被順序執(zhí)行。可替代地，平衡操作步驟(S420)也可以在平衡時(shí)間比較和確定步 驟(S520)之后立即被執(zhí)行。 圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元平衡方法的平衡操作條件確定 步驟的詳細(xì)流程圖。 如圖9所示，該平衡操作條件確定步驟包括確定該電池組是否處于充電狀態(tài)的步 驟(S411)，確定該電池組是否處于休息狀態(tài)的步驟(S412)以及確定該電池組的放電電流 是否于小基準(zhǔn)電流的步驟(S413)。也就是說(shuō)，當(dāng)電池組處于充電或休息狀態(tài)時(shí)，或者雖然當(dāng) 電池組處于放電狀態(tài)，但電池組的放電電流小于基準(zhǔn)電流時(shí)，就執(zhí)行平衡操作步驟(S420)。 這里，基準(zhǔn)電流可被設(shè)置為例如大約100mA的值，但本發(fā)明并不限于此。也就是說(shuō)，基準(zhǔn)電 流值可以隨電池組的容量或特性而變化。另外，可以按各種各樣的順序執(zhí)行以上提及的三 個(gè)條件的確定方法，而不限于以上順序。 另外，基于該平衡操作條件確定步驟(S410)的結(jié)果，當(dāng)該電池組不處于充電狀態(tài) 時(shí)、不處于休息狀態(tài)，而是以大于基準(zhǔn)電流的電流進(jìn)行放電時(shí)，終止根據(jù)本發(fā)明所描述的實(shí) 施例的電池單元平衡。 進(jìn)一步，以固定間隔執(zhí)行平衡操作確定步驟(S410)。例如，如上所述，大約每 125ms執(zhí)行一次該平衡操作條件確定步驟(S410)。也就是說(shuō)，以125ms的固定間隔確定平 衡操作條件，由此，當(dāng)電池組突然發(fā)生放電時(shí)，不允許對(duì)電池單元進(jìn)行平衡操作。換句話說(shuō)， 如上所述，大約每IO分鐘執(zhí)行一次平衡檢查條件確定步驟(S100)以由此確定是否要執(zhí)行 電池單元平衡，而大約每125ms執(zhí)行一次平衡操作條件確定步驟(S410)，以便在電池組突 然放電時(shí)中斷(例如，立即中斷)平衡操作。 圖lOa和10b是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元平衡方法的平衡時(shí)序的 時(shí)序圖。 如圖lOa所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元平衡可以以大約125ms的間
隔周期性地執(zhí)行。更具體地，如圖lOb所示，電池單元平衡可以包括由偏移量采樣階段和溫
度和電壓采樣階段構(gòu)成的非平衡段，以及用于電池單元的實(shí)際放電的平衡段。 在非平衡段的偏移量采樣階段，對(duì)電壓感應(yīng)電路等的零點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。在非平衡段
的溫度和電壓采樣階段，對(duì)電池組的溫度和電池單元的電壓進(jìn)行采樣。溫度和電壓采樣階
段執(zhí)行四次(每次10ms)，并且其平均值能夠用作平衡這些電池單元的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。從溫度和
電壓采樣階段獲得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括電池單元完全充電時(shí)的電壓、電池單元完全放電時(shí)的
電壓以及電池單元的當(dāng)前電壓。根據(jù)這些當(dāng)前電壓也可以計(jì)算出充電電流或放電電流。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，125ms的循環(huán)可以由45ms的非平衡段和80ms的平衡段
構(gòu)成，但本發(fā)明并不限于此。也就是說(shuō)，以上指定的時(shí)間和周期可以隨電壓感應(yīng)和平衡電路
的特性或控制單元的特性而變化。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果電池單元的平衡被確定為通過(guò)第一平衡段期間執(zhí) 行的算法執(zhí)行給定的時(shí)段，則這種狀態(tài)被維持大約IO分鐘。也就是，雖然非平衡段和平衡 段持續(xù)重復(fù)，但是從第一平衡段隨后的第二平衡段開始，平衡操作步驟(S400)僅重復(fù)執(zhí)行 預(yù)先計(jì)算出的平衡時(shí)間。當(dāng)平衡操作步驟(S400)重復(fù)了例如大約IO分鐘的預(yù)定時(shí)間時(shí)， 將從該平衡段重新開始平衡檢查條件確定步驟(S100)。 同時(shí)，在平衡操作步驟(S400)期間，可能存在一種例如由于操作手持式電動(dòng)工具 而使電池組放電的情況。在這種情況下，應(yīng)該停止電池平衡以實(shí)現(xiàn)電池組的穩(wěn)定輸出。以 這種方式，針對(duì)每個(gè)平衡段檢查電池組的放電。也就是說(shuō)，在每個(gè)平衡段持續(xù)檢查該電池組 當(dāng)前是否被放電到高于基準(zhǔn)電流的水平。換句話說(shuō)，以例如大約125ms的間隔執(zhí)行平衡操 作條件確定步驟(S410)。當(dāng)確認(rèn)電池組已如上所檢查的那樣被放電時(shí)，暫停平衡操作步驟 (S420)。當(dāng)電池組的放電完成時(shí)，重新開始平衡操作步驟(S420)。 總之，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可以以相對(duì)較長(zhǎng)的間隔(例如，大約IO分鐘)執(zhí)行平衡檢 查條件確定步驟(S100)，而可以以相對(duì)較短的間隔(例如，大約125ms)執(zhí)行平衡操作步驟 (S400)。然而，本發(fā)明并不限于此。 圖lla是示出在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元平衡方法中，在平衡過(guò)程期 間連接到電池單元的電阻器的兩端之間的電壓的變化圖，并且圖lib是示出對(duì)應(yīng)于圖11a 的平衡電路和電池單元的電路圖。 如在圖11a所示，停止平衡狀態(tài)被維持大約45ms，而進(jìn)行平衡狀態(tài)被維持大約 80ms。也就是說(shuō)，如上所述，一個(gè)循環(huán)具有大約125ms的持續(xù)時(shí)間。進(jìn)一步，如圖llb所示， 電阻器Ra和Rb可進(jìn)一步連接在電壓感應(yīng)和平衡電路120和電池單元110之間。平衡電阻 器R62和平衡開關(guān)S62包含在電壓感應(yīng)和平衡電路120中。 以這種方式，例如，當(dāng)平衡開關(guān)S62被接通時(shí)，平衡開關(guān)S62、電阻器Ra、電池單元 110、電阻器Rb和電阻器R62 —起形成閉合電路，以便利用平衡電流的流動(dòng)使電池單元110 放電。假設(shè)電池單元110的電壓(V3)是3. 0V，大約4. 3mA的平衡電流流動(dòng)根據(jù)下列公式來(lái) 計(jì)算。平衡電流=V3/Rt = 3. 0/700ohm = 4. 3mA 在上述公式中，Rt = R62+Ra+Rb， R62大約500± lOOohm，并且Ra和Rb可以各為 lOOohm。 這里，電阻器R62被包括在集成電路內(nèi)部并且具有大約± lOOohm的誤差。出于這 個(gè)原因，平衡電流只能以數(shù)學(xué)方式計(jì)算，但實(shí)際上能否獲得精確的值可能是不確定的。如果 電阻器R62的誤差顯著大于或小于以上指定的士100ohm的范圍，則實(shí)際的平衡電流中的誤 差也會(huì)顯著增加。 如圖lla所示，例如分別在停止平衡段和進(jìn)行平衡段測(cè)量電阻器Ra兩端之間的電 壓。在停止平衡段，電阻器Ra的兩端之間的電壓(V3)進(jìn)一步增加大約450mV。因此，按照 以下方式計(jì)算電流。 電流=V3/Ra = 450mV/100ohm = 4. 5mA 從這些結(jié)果中可以看出，利用總電阻(Rt)計(jì)算出的平衡電流和利用獨(dú)自一個(gè)電 阻(Ra)計(jì)算出的電流基本上是相同的。因此，可以確認(rèn)集成電路中提供的電阻器R62在誤 差范圍內(nèi)，并且由此允許合理水平的平衡電流流動(dòng)。
圖12a是示出在沒(méi)有執(zhí)行電池單元的平衡時(shí)電壓差與充/放電循環(huán)數(shù)目的關(guān)系的 曲線圖，并且圖12b是示出當(dāng)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池單元的平衡時(shí)電壓差與 充/放電循環(huán)數(shù)目的關(guān)系的曲線圖。 充/放電循環(huán)測(cè)試使用了 4S1P電池組。在16. 8V和4A的條件下執(zhí)行電池組的充 電，并且在充電電流為50mA時(shí)切斷充電操作。在30分鐘的休息期之后，在4V和7A的條件 下執(zhí)行電池組的放電。在大約26t:的溫度下執(zhí)行該測(cè)試。 當(dāng)如在圖12a所示出的未執(zhí)行該電池單元的平衡時(shí)，在放電之后緊接的第l循環(huán)， 電池單元的最小電壓為0. 79V并且電池單元的最大電壓為1. 42V，這表示它們之間有大約
0. 63V的電壓差。在放電之后緊接的第70循環(huán)，電池單元的最小電壓為0. 08V并且電池單 元的最大電壓為1. 86V，這表示有大約1. 78V的電壓差。 進(jìn)一步，在放電和休息期之后的第1循環(huán)，電池單元的最小電壓為2. 60V，并且電 池單元的最大電壓為2. 67V，這表示有大約0. 07V的電壓差。進(jìn)一步，在放電和休息期休息 之后的第70循環(huán)，電池單元的最小電壓為2. 45V，而電池單元的最大電壓為2. 80V，這表示 有大約O. 35V的電壓差。 也就是說(shuō)，可以看出沒(méi)有對(duì)電池單元進(jìn)行平衡的電池組隨著充/放電循環(huán)數(shù)目的 增加，在電池單元之間呈現(xiàn)出增加的電壓差。具體來(lái)說(shuō)，隨著充/放電循環(huán)數(shù)目增加，電池 單元之間的電壓差在放電之后即很大，并且這些電池單元的最小電壓值大致接近0V。
當(dāng)如圖12b所示對(duì)電池單元進(jìn)行平衡時(shí)，在放電之后緊接的第l循環(huán)，電池單元的 最小電壓是0. 97V，而電池單元的最大電壓是1. 25V，這表示有大約0. 28V的電壓差。進(jìn)一 步，在放電之后緊接的第70循環(huán)，電池單元的最小電壓是0. 98V，而電池單元的最大電壓是
1. 07V，這表示大約0. 09V的電壓差。 進(jìn)一步，在放電和休息期之后的第1循環(huán)，電池單元的最小電壓是2. 62V，而電池 單元的最大電壓是2. 65V，這表示有大約0. 03V的電壓差。進(jìn)一步，在放電和休息期之后的 第70循環(huán)，電池單元的最小電壓是2. 61V，而電池單元的最大電壓是2. 62V，這表示有大約 0. OIV的電壓差。 也就是說(shuō)，可以看出，即使當(dāng)充/放電循環(huán)數(shù)目增加時(shí)，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中 執(zhí)行了電池單元平衡的電池組的電池單元之間也未呈現(xiàn)出電壓差的增加。特別地，隨著充 /放電循環(huán)數(shù)目增加，電池單元之間的電壓差在剛剛放電之后基本上為零，這表示沒(méi)有出現(xiàn) 某個(gè)電池單元的深度放電。 以下在表1中比較了在剛剛放電之后獲得的電壓差、最小電壓和容量。
具有平tf功能的電池組不具有平纟軒功能的電池組循環(huán)電壓差最小電壓容量(mAh)電壓差最小電壓容量(mAh )
10.28V0.97V14400.63V0.79V1474
700.09V0.98V1402(97.4%)1.78V0.08V1414(96%) 在這種方式下，可以看出，當(dāng)對(duì)電池單元進(jìn)行平衡時(shí)，電池單元在剛剛放電之后的 最小電壓維持在大約1V的值。進(jìn)一步，還可以看出，電池單元之間的電壓差沒(méi)有增加。另
18一方面，當(dāng)沒(méi)有對(duì)電池單元進(jìn)行平衡時(shí)，可以看出，電池單元在放電時(shí)的最小電壓顯著地相對(duì)減小。進(jìn)一步，還可以看出，電池單元之間的電壓差有顯著的增加。關(guān)于電池組的容量，可以看出，具有平衡功能的電池組在70個(gè)循環(huán)之后呈現(xiàn)出容量減少到97. 4% ，然而，不具有平衡功能的電池組在70個(gè)循環(huán)之后呈現(xiàn)出容量減少到96% 。也就是說(shuō)，不具有平衡功能的電池組隨著充/放電循環(huán)的重復(fù)進(jìn)行呈現(xiàn)出電池容量的加速惡化。 如從以上描述中能夠明白，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例被配置為，在電池單元的最大電壓小于基準(zhǔn)電壓(例如，大約2. 0到3. 7V)的條件下，當(dāng)各個(gè)電池單元之間的剩余容量差或電壓差超過(guò)基準(zhǔn)值時(shí)，執(zhí)行電池單元的平衡。因此即使在臨近放電結(jié)束時(shí)也實(shí)現(xiàn)了電池單元的良好平衡。 進(jìn)一步，本發(fā)明的實(shí)施例通過(guò)在臨近放電結(jié)束而非充電結(jié)束時(shí)執(zhí)行電池單元平衡，無(wú)需過(guò)放電控制單元能夠防止某個(gè)或某些電池單元深度放電。 雖然為了示例的目的已經(jīng)描述了本發(fā)明的某些示范性實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，在不脫離如所附權(quán)利要求所公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可進(jìn)行各種修改、添加和替換。
19
權(quán)利要求
一種電池單元平衡方法，用于包括多個(gè)電池單元的電池組，該方法包括在臨近放電結(jié)束時(shí)平衡所述多個(gè)電池單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元平衡方法，其中無(wú)需使用過(guò)充電控制單元就防止了所述多個(gè)電池單元中的至少一個(gè)電池單元深度放電。
3. —種電池單元平衡方法，用于包括多個(gè)電池單元的電池組，該方法包括確定用于對(duì)所述多個(gè)電池單元進(jìn)行平衡的第一條件是否成立；確定用于對(duì)所述多個(gè)電池單元進(jìn)行平衡的第二條件是否成立；在所述第一條件和所述第二條件成立的情況下，計(jì)算平衡時(shí)間；禾口根據(jù)所述平衡時(shí)間進(jìn)行平衡操作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池單元平衡方法，其中確定第一條件是否成立包括確定所述多個(gè)電池單元的電壓之中的最大電壓是否小于基準(zhǔn)電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池單元平衡方法，其中所述基準(zhǔn)電壓在2. 0V到3. 7V之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池單元平衡方法，其中確定第二條件是否成立包括確定所述多個(gè)電池單元中的兩個(gè)電池單元之間的剩余容量差或電壓差是否超過(guò)基準(zhǔn)值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池單元平衡方法，其中計(jì)算平衡時(shí)間包括從所述多個(gè)電池單元之中選擇待放電的電池單元；禾口計(jì)算所選擇的電池單元的平衡時(shí)間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池單元平衡方法，其中選擇待放電的電池單元包括從所述多個(gè)電池單元之中選擇除了具有最低剩余容量的電池單元之外的至少一個(gè)電池單元。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池單元平衡方法，其中計(jì)算平衡時(shí)間包括計(jì)算使所選擇的至少一個(gè)電池單元的剩余容量變得等于所述最低剩余容量的平衡時(shí)間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池單元平衡方法，其中選擇待放電的電池單元包括從所述多個(gè)電池單元中選擇除了具有最低電壓的電池單元之外的至少一個(gè)電池單元。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的電池單元平衡方法，其中計(jì)算平衡時(shí)間包括計(jì)算使所選擇的至少一個(gè)電池單元的電壓變得等于所述最低電壓的平衡時(shí)間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池單元平衡方法，其中進(jìn)行平衡操作包括使從所述多個(gè)電池單元中選擇的電池單元放電所計(jì)算出的平衡時(shí)間。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電池單元平衡方法，其中所選擇的電池單元的放電間斷地進(jìn)行。
14. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池單元平衡方法，其中確定第一條件是否成立包括在大于或等于基準(zhǔn)時(shí)間的時(shí)段期間確定所述多個(gè)電池單元的電壓之中的最大電壓是否小于基準(zhǔn)電壓；以及所述電池組的電流是否小于基準(zhǔn)電流。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電池單元平衡方法，其中在大于或等于所述基準(zhǔn)時(shí)間的所述時(shí)段期間，所述最大電壓一直小于所述基準(zhǔn)電壓且所述電流一直小于所述基準(zhǔn)電流的情況下，所述第一條件成立。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電池單元平衡方法，其中充電電流或放電電流能夠用作與所述基準(zhǔn)電流對(duì)比的電流。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電池單元平衡方法，其中在所述最大電壓大于或等于所述基準(zhǔn)電壓的情況下，該方法進(jìn)一步包括確定所述平衡時(shí)間先前是否被設(shè)定。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池單元平衡方法，進(jìn)一步包括確定所述平衡操作的累積時(shí)間是否小于所述平衡時(shí)間，其中在所述累積時(shí)間小于所述平衡時(shí)間的情況下，進(jìn)行所述平衡操作。
19. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池單元平衡方法，其中確定第二條件是否成立包括計(jì)算所述多個(gè)電池單元的完全充電容量；使用所計(jì)算出的完全充電容量，計(jì)算所述多個(gè)電池單元的剩余容量和所述多個(gè)電池單元間的剩余容量差；以及確定所述多個(gè)電池單元中的兩個(gè)電池單元之間的剩余容量差是否超過(guò)基準(zhǔn)值。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的電池單元平衡方法，其中在所述剩余容量差超過(guò)所述基準(zhǔn)值的情況下，所述第二條件成立，并且計(jì)算平衡時(shí)間包括從所述多個(gè)電池單元之中選擇待平衡的電池單元，其中所選擇的電池單元不是所述多個(gè)電池單元中具有最低剩余容量的電池單元。
21. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池單元平衡方法，其中在所述第一條件和所述第二條件成立的情況下，或者在用于所述平衡操作的累積時(shí)間還沒(méi)有超過(guò)所計(jì)算出的平衡時(shí)間的情況下，進(jìn)行所述平衡操作。
22. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池單元平衡方法，其中進(jìn)行平衡操作包括確定平衡操作條件，包括確定所述電池組是否處于充電狀態(tài)或充電之后放電之前的休息狀態(tài)，或者，在所述電池組處于放電狀態(tài)的情況下確定所述電池組的放電電流是否小于所述基準(zhǔn)電流；以及在所述平衡操作條件被滿足的情況下，使從所述多個(gè)電池單元之中選擇的電池單元放電。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的電池單元平衡方法，其中在所述電池組既不處于充電狀態(tài)，也不處于休息狀態(tài)，并且所述電池組的放電電流大于所述基準(zhǔn)電流的情況下，終止對(duì)所述多個(gè)電池單元的平衡。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的電池單元平衡方法，其中當(dāng)所述電池組以高于所述基準(zhǔn)電流的水平被放電時(shí)，暫停所述平衡操作。
25. —種電池單元平衡系統(tǒng)，用于包括多個(gè)電池單元的電池組，該電池單元平衡系統(tǒng)包括多個(gè)平衡開關(guān)，所述多個(gè)平衡開關(guān)中的各個(gè)平衡開關(guān)連接在所述多個(gè)電池單元中的對(duì)應(yīng)電池單元的正極端子和負(fù)極端子之間；多個(gè)平衡電阻器，所述多個(gè)平衡電阻器中的各個(gè)平衡電阻器與所述多個(gè)平衡開關(guān)中的對(duì)應(yīng)平衡開關(guān)串聯(lián)連接在所述電池單元中的對(duì)應(yīng)電池單元的正極端子和負(fù)極端子之間；以及邏輯電路，用于控制所述多個(gè)平衡開關(guān)以在臨近放電結(jié)束時(shí)選擇性地使所述多個(gè)電池單元中的一個(gè)或更多電池單元通過(guò)相應(yīng)的平衡電阻器放電，使得所述多個(gè)電池單元彼此具有相同的或相似的電壓。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的電池單元平衡系統(tǒng)，其中在防止所述多個(gè)電池單元深度放電時(shí)沒(méi)有使用過(guò)放電控制單元。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的電池單元平衡系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于控制所述邏輯電路以控制所述多個(gè)平衡電阻器的控制單元，該控制單元包括用于確定用于對(duì)所述多個(gè)電池單元進(jìn)行平衡的第一條件是否成立的裝置；用于確定用于對(duì)所述多個(gè)電池單元進(jìn)行平衡的第二條件是否成立的裝置；用于在所述第一條件和所述第二條件成立的情況下計(jì)算平衡時(shí)間的裝置；以及用于根據(jù)所述平衡時(shí)間進(jìn)行平衡操作的裝置。
28. —種電池組，包括連接在一起的多個(gè)電池單元；以及電池單元平衡系統(tǒng)，包括多個(gè)平衡開關(guān)，所述多個(gè)平衡開關(guān)中的各個(gè)平衡開關(guān)連接在所述多個(gè)電池單元中的對(duì)應(yīng)電池單元的正極端子和負(fù)極端子之間；多個(gè)平衡電阻器，所述多個(gè)平衡電阻器中的各個(gè)平衡電阻器與所述多個(gè)平衡開關(guān)中的對(duì)應(yīng)平衡開關(guān)串聯(lián)連接在所述電池單元中的對(duì)應(yīng)電池單元的正極端子和負(fù)極端子之間；以及邏輯電路，用于控制所述多個(gè)平衡開關(guān)以在臨近放電結(jié)束時(shí)選擇性地使所述多個(gè)電池單元中的一個(gè)或更多電池單元通過(guò)相應(yīng)的平衡電阻器放電，使得所述電池單元彼此具有相同或相似的電壓。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的電池組，進(jìn)一步包括放電端子和充電端子，所述放電端子和所述充電端子中的每一個(gè)都連接到所述多個(gè)電池單元中的至少一個(gè)電池單元的電池端子，其中所述電池端子和所述充電端子之間插置有過(guò)充電控制單元，并且其中所述電池端子和所述放電端子之間未插置過(guò)放電控制單元。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的電池組，進(jìn)一步包括模擬開關(guān)，該模擬開關(guān)與所述多個(gè)電池單元之一并聯(lián)連接以感應(yīng)所述多個(gè)電池單元之一的電壓。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的電池組，其中所述模擬開關(guān)包括快速電容器，該快速電容器用于存儲(chǔ)所述多個(gè)電池單元之一的電壓以將所存儲(chǔ)的電壓提供給用于控制所述邏輯電路以控制所述多個(gè)平衡開關(guān)的控制單元。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的電池組，進(jìn)一步包括電壓感應(yīng)電路，該電壓感應(yīng)電路用于感應(yīng)所述多個(gè)電池單元的電壓并且將所感應(yīng)到的電壓提供給所述控制單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及電池單元平衡方法、電池單元平衡系統(tǒng)和電池組。一種方法包括在臨近放電結(jié)束時(shí)平衡電池單元，這樣無(wú)需使用過(guò)放電控制單元就能防止電池單元深度放電。另一種方法包括平衡檢查條件確定步驟，用于確定電池單元的電壓中的最大電壓是否小于基準(zhǔn)電壓；平衡啟動(dòng)條件確定步驟，用于確定各個(gè)電池單元之間的剩余容量差或電壓差；平衡時(shí)間計(jì)算步驟，用于計(jì)算超過(guò)基準(zhǔn)值的電池單元放電所用的平衡時(shí)間；以及平衡操作步驟，用于當(dāng)電池單元處于充電或休息狀態(tài)時(shí)或者當(dāng)電池單元的放電電流小于基準(zhǔn)電流時(shí)，使所選擇的電池單元放電。
文檔編號(hào)H01M10/00GK101794921SQ201010112810
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月4日
發(fā)明者樸仁奎, 梁鐘云, 瀨川進(jìn), 金容郁 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社