电池充电装置和电池充电方法
【专利说明】电池充电装置和电池充电方法
[0001]本申请是申请日为2011年6月2日、申请号为201180027338.0、发明名称为“电池充电装置和电池充电方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及电池充电装置和电池充电方法。
【背景技术】
[0003]日本专利申请公布2003-079059公开了一种对组合电池进行充电的方法，该组合电池由彼此连接的多个锂二次电池单元(cell)(诸如锂离子电池单元)构成。在此方法中，将每个锂二次电池单元的当前端电压与特定满充电电压值进行比较。当至少一个所述锂二次电池单元的端电压已经达到满充电电压值时，充电电流开始逐渐降低，使得其它电池单元可以被逐渐充电到满充电状态，同时将满充电电池单元的端电压保持在满充电电压值。
【发明内容】
[0004]根据上述方法，甚至当电池单元的端电压低于满充电电压值时，取决于充电电流或充电功率的大小，锂的沉积(即，锂枝晶在负电极板上的沉积)也可能在电池单元中发生。这可能对电池的性能产生负面影响。
[0005]考虑到以上所述，期望提供一种电池充电装置和电池充电方法，通过它们可以适当地防止锂在电池的电池单元中沉积。
[0006]根据本发明的一个方面，一种用于对包括锂二次电池单元的电池进行充电的电池充电装置，所述电池充电装置包括:充电部分，配置为利用操纵的充电电流和充电功率中的至少一个对所述锂二次电池单元进行充电；电流测量部分，被配置为获得施加于所述锂二次电池单元的充电电流的测量值；电压测量部分，配置为获得所述锂二次电池单元的端电压的测量值；以及控制部分，配置为在所述锂二次电池单元的充电期间重复处理，其中所述处理包括:基于所述充电电流的测量值计算锂沉积阈值电压值，其中假定当所述端电压高于所述锂沉积阈值电压值时，锂沉积在所述锂二次电池单元中；将所述端电压的测量值与所计算的锂沉积阈值电压值进行比较；以及根据所述比较控制充电电流和充电功率中的所述至少一个。
[0007]根据本发明的另一方面，一种利用操纵的充电电流和充电功率中的至少一个对电池进行充电的电池充电方法，其中所述电池包括锂二次电池单元，所述电池充电方法包括在所述锂二次电池单元的充电期间重复处理，其中所述处理包括:基于施加于所述锂二次电池单元的充电电流的测量值计算锂沉积阈值电压值，其中假定当所述锂二次电池单元的端电压高于所述锂沉积阈值电压值时，锂沉积在所述锂二次电池单元中；将所述端电压与所计算的锂沉积阈值电压值进行比较；以及根据所述比较控制充电电流和充电功率中的所述至少一个。
【附图说明】
[0008]图1是示出根据本发明的实施例的电池系统的构造的图。
[0009]图2是示出根据该实施例的电池系统的控制系统的图。
[0010]图3是示出充电电流与锂沉积阈值电压值之间的关系的曲线图。
[0011]图4是示出根据本实施例的对电池充电的处理的流程图。
[0012]图5是示出如何通过根据本实施例的电池充电装置和电池充电方法对每个电池单元进行充电的示例的时序图。
【具体实施方式】
[0013]图1示出了根据本发明的实施例的电池系统的构造。此电池系统被配置为用于电动车辆或混合动力电动车辆的电源。该电池系统不限于此，而是可以应用于其它系统。
[0014]如图1中所示，电池系统包括组合电池1。组合电池1由彼此串联连接的多个电池单元2构成。组合电池1通过接线盒3连接到充电器9和车辆负载10。接线盒3容纳主继电器4、5，其中主继电器4将组合电池1的一端连接到导向充电器9和车辆负载10的线，并且主继电器5将组合电池1的另一端连接到导向充电器9和车辆负载10的另一条线。车辆负载10包括启动器马达，驱动马达等。接线盒3配备有电流传感器6、预充电继电器7、电阻8、以及主继电器4、5。电流传感器6被配置为测量对组合电池1充电或放电的充电和放电电流。预充电继电器7和电阻8彼此串联连接，并且与主继电器5并联连接。电流传感器6向微计算机14发送指示关于测量的充电和放电电流的信息的信号。
[0015]另一方面，电池控制器11由电池单元控制器1C(电池单元控制器集成电路)12、总电压传感器13以及微计算机14构成。电池单元控制器1C 12被配置为测量每个电池单元12的端电压，并监视每个电池单元12是否被施加过度充电或过度放电。总电压传感器13被配置为测量组合电池1的总端电压。微计算机14包括用于存储用于控制组合电池1的程序和数据的ROM(只读存储器)、以及用于在计算期间临时存储数据的RAM(随机存取存储器)。
[0016]如图1中所示，每个电池单元控制器1C 12连接到作为一个单元的四个电池单元2，用于测量四个电池单元2的端电压和监视四个电池单元2的过度充电或过度放电。电池单元控制器1C 12向微计算机14发送指示所获得的关于四个电池单元12的信息的信号。
[0017]如图1中所示，提供多个温度传感器15用于测量电池单元2的温度。每个温度传感器15向微计算机14发送指示关于所测量的温度的信息的信号。在此示例中，每四个电池单元2提供一个温度传感器15。可以修改此构造，使得每两个电池单元2提供一个温度传感器15。
[0018]微计算机14接收关于电流传感器6获得的组合电池1的充电和放电电流1、电池单元控制器1C 12获得的每个电池单元2的电池单元电压VOTll、总电压传感器13获得的组合电池1的总电压V、以及温度传感器15获得的每个电池单元2的电池单元温度T的信息。
[0019]电池控制器11使微计算机14基于充电和放电电流1、电池单元电压VMll、总电压V和电池单元温度T执行计算，并基于所述计算控制组合电池1的充电操作。下面参考图2描述控制组合电池1的充电操作的电池充电方法。
[0020]图2示出了根据该实施例的电池系统的控制系统，其关注于系统控制器100、电池控制器11和充电器9的构造，其中省略了其它组件。在此控制系统中，系统控制器100是高层(level)控制器，用于控制电池控制器11和充电器9。
[0021]系统控制器100被配置为响应于安装了电池系统的车辆连接到外部充电器等的条件而开始对组合电池1进行充电。具体地，系统控制器100判定是否开始充电模式，通过将充电模式请求发送到电池控制器11和一些其它安装在车辆上且用于充电操作的控制器而将车辆系统从常规模式转变到充电模式。
[0022]在接收到来自系统控制器100的充电模式请求时，电池控制器11使微计算机14判定组合电池1是否已被满充电。响应于组合电池1未被满充电的判定，微计算机14计算要对组合电池1充电的充电功率P。下面详细描述计算充电功率P的方法。电池控制器11向系统控制器100发送指示微计算机14计算的充电功率P的信号、以及指示允许对组合电池1进行充电的充电允许信号。
[0023]在接收到来自电池控制器11的充电允许信号和