CN101630762A - 电池充电方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池的充电方法及其装置，所述方法包括下列步骤：对电池模块进行定电流或定电压充电时，检测电池模块中各电池芯的温度；当任意一个电池芯的温度高于阈值时，则降低对其充电的电流，所述阈值不高于安全规范中所规定的需降低充电电压的临界温度；并在一段时间后，判断电池温度是否出现下降趋势，如果是，则维持所述充电电流，如果不是，则继续降低充电电流。按照所述步骤，可以在兼顾安全性考虑并且不损耗电池容量的条件下对电池充电。

Description

电池充电方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种电池充电方法及其装置，特别涉及一种根据电池芯的温度来调整充电电流的电池充电方法及其装置。

背景技术

随着科技的发展，电池已成为便携式电子装置不可缺少的电力来源，例如MP3随身听、移动电话和笔记本电脑等，都使用电池为主要电力来源，为此，陆续提出多种充电方法(method)，如定涓流充电(Constant Trickle CurrentCharge)、定电流充电(Constant Current Charge)、定电流定电压充电(ConstantCurrent Constant Voltage Charge)和两阶段充电等。

然而，用前述的各种公知的充电方法对电池模块进行充电时，为了确保电池充满电以及缩短充电时间，往往会对电池模块施加超过额定电压的充电电压，这样容易造成电池模块的温度过高，使得电池受损甚至会影响到用户的安全。为解决前述问题，所以提出了各种安全规范，如图1中所表示的是目前日本政府在2007年制定的充电电流、电压及温度的相关规范。在该规范规定的要求下，当充电电池模块的温度高于第一规范温度阈值45℃后，假定充电电流为0.7C时，充电电池的电压必须从第一规范电压阈值4.2V，强制将充电电压降低至第二规范电压阈值4.1V，直到电池温度低于所述第一规范温度阈值后才可以将充电电压重新提高至第一规范电压阈值4.2V。在这样的规范下，会因为停止充电时电池的温度高于所述第一规范温度阈值，造成电池无法达到额定充电电压为4.2V的电池容量，且电池充电时间也被延长，造成用户不便。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种兼顾安全性考虑并且不损耗电池容量的电池充电方法及其装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种电池充电方法，所述方法包含以下步骤：提供充电电流及充电电压对所述可充电电池进行充电，判断所述可充电电池的电池温度是否高于第一阈值，当所述电池温度高于所述第一阈值时，则降低所述充电电流，接下来，检测一段时间内所述电池温度的变化，若所述电池温度的变化为下降，则维持所述充电电流，若所述电池温度的变化为上升或维持，则继续降低所述充电电流。

本发明提供的充电方法，还可包括在判断所述可充电电池的电池温度是否高于第一阈值前，判断所述可充电电池的电压是否高于第二阈值，当所述电压低于所述第二阈值，则维持所述充电电流；当所述电压高于或等于所述第二阈值，则进一步判断温度是否高于第一阈值，当所述电池温度高于所述第一阈值时，则降低所述充电电流，接下来，检测一段时间内所述电池温度的变化，若所述电池温度的变化为下降，则维持所述充电电流，若所述电池温度的变化为上升或维持，则继续降低所述充电电流。

更进一步地，当判断结果要降低充电电流时，可依照所述温度改变趋势的大小，来决定所述充电电流下降的值。

附图说明

图1是法定规范的充电电压、电流及温度的关系的示意图；

图2是本发明的实施例的电池充电装置的实施例的框图；

图3是本发明的实施例的电池温度及充电电流与时间的关系的示意图；

图4是本发明的实施例的电池充电方法的步骤流程图。

主要组件符号说明：20：充电装置；21：充电模块；22：控制模块；23：调节模块；24：内置内存；241：第一阈值；242：第二阈值；243：第一预设时间；244：第二预设时间；25：温度检测模块；26：电压检测模块；27：电池模块；271：电池芯；40～44、401：步骤流程。

具体实施方式

下面将参照附图，说明根据本发明优选实施例的电池充电方法及其装置，为了便于理解，在下述实施例中，用相同的标号来表示相同的组件。

参照图2，图2示出了本发明的实施例的电池充电装置的实施例的框图。图中，电池充电装置20可用于具有智能型芯片的可充电电池。所述电池包括具有复数个电池芯271的电池模块27，其中，智能型芯片包含温度检测模块25和电压检测模块26，分别用于检测电池芯的温度和电压。而所述充电装置20包括充电模块21和控制模块22，充电模块21用于对电池芯271输入充电电流以进行充电，控制模块22依据预存于控制模块中的程序调整所述充电模块21的充电电流；控制模块22还包括调节模块23以调节充电电流的电量，调节模块23可以是可变电阻或电流调变器之一，但不局限于此，调节模块23还可以以软件的方式来实现，其中，控制模块22还包括内置内存24，内置内存24用来储存第一阈值241、第二阈值242、第一预设时间243和第二预设时间244。

在该实施例中，在充电过程中温度检测模块25检测电池芯271的温度，当检测到任意一个电池芯271的温度超过第一阈值241(例如40℃)时，控制模块22则通过控制调节模块23来降低对电池的充电电流(例如，降低20％)，经过第一预设时间243(例如5秒)后，再判断电池芯271的温度是否有下降的趋势，如果有，则维持所述充电电流；如果没有，则继续通过调节模块23来降低对电池的充电电流。接着，在充电第二预设时间244后，再次判断是否有任何一个电池芯271的温度超过第一阈值241，如果没有，则维持充电电流；如果有，则继续通过调节模块23降低对电池的充电电流。通过充电装置20来控制充电电流，可以让电池芯温度维持在第一规范温度阈值以下，进而保持规范中较高的充电第一规范电压阈值(如第1图所示的4.2V)，这样不但符合规范的安全性，还可维持电池的充电容量。尤其所述第一阈值241略低于该规范温度阈值，以避免充电过程中电池芯271温度持续在规范温度阈值上下摆荡，造成充电电压必须不断改变的情形。

参照图3，图3是本发明实施例的电池温度及充电电流与时间的关系的示意图，该示意图对应于第一实施例中，图2所示的电池芯271被充电时的温度曲线及充电电流的递减曲线，当温度达到第一阈值(如40℃)时，充电电流则下降固定值，并判断温度是否有降低的趋势，如果没有，则继续降低充电电流，例如，在时间点t1，充电电流由C1降到C2，而在时间点t2时，电池芯温度没有下降的趋势，因此充电电流再次由C2降到C3，而在时间点t3时，电池芯温度没有下降的趋势，因此充电电流再次由C3降到C4。而在时间点t3之后，由于充电电流已经下降很多，所以电池芯温度呈现下降趋势，因此将充电电流维持在C4。

在另一实施例中，控制模块23进一步判断电池芯温度是否呈现下降趋势，且计算电池温度变化的速率并根据所述速率决定所述充电电流的改变量。当温度变化速率大时，充电电流所改变的电流量小；反之，当温度变化速率小时，充电电流所减少的电流量大，这样可进一步的减少因电流下降所造成的时间差。

在又一实施例中，还包括电压检测模块26，用于检测电池芯271的端电压。当电压检测模块26检测到可充电电池的电压高于第二阈值242(例如4.1V)时，控制模块22同时确认温度检测模块25传来的温度，若所述温度达到所述第一阈值，则控制调节模块23降低充电电流；若温度未达到所述第一阈值，则维持所述充电电流，并在第二预设时间244后，再次判断温度是否达到第一阈值。这样也可以符合前述的安全规范，并且可以进一步减少充电时间，因为当电池电压没有接近所述第一规范电压阈值4.2V时，表示电池还没有接近充饱的状态，并且所述情况也不受规范的约束，所以可不管温度过高的顾虑，继续以较高的充电电流来充电，进而可以在安全且不降低电池容量的前提下，不会大幅的影响充电时间。

参照图4，图4是本发明的电池充电方法的实施例的流程图。在图4中，所述电池充电方法对应于图2所示的电池充电装置。当充电模块21开始提供充电电流和充电电压来对所述可充电电池进行充电后，充电装置20中的控制模块22开始将检测到的电池芯271的电压、电流及温度等各项参数与控制模块22中内置内存24储存的数据进行比较，为了避免所述电池温度在充电过程中超过规范中的第一规范温度阈值(例如45℃)，则需要根据所述规定降低充电电压(例如降低至4.1V)，造成电池容量无法完全充满的情形，因此，进行如图4中所示的流程。在步骤40中，提供一定的电流对电池充电。接着，在步骤41中，判断所述可充电电池的电池温度是否高于预设的第一阈值(例如40℃)，当可充电电池的温度高于所述第一阈值时，则进行步骤42。其中，第一阈值略低于第一规范温度阈值的45℃，以避免在充电过程中，电池温度继续升高而造成充电电压的变化。

在步骤42中，降低所述电池的充电电流，并在预定时间后进行步骤43。其中降低后的电流量可以是步骤41中，原电流量减去固定值；也可以是步骤41中，原充电电流的百分比，例如：当原充电电流为3.42A时，降低充电电流至原充电电流的70％。

接着在步骤43中，判断电池温度是否呈下降趋势，如果是，则进行步骤44；如果不是，则回到步骤42。其中，判断所述电池温度改变的趋势的方法可为：比较所述电池芯温度在第一预定时间内的第一温差和与第一预定时间连续的第二预定时间内的第二温差，若所述第二温差小于所述第一温差，则判断所述电池温度改变的趋势为下降。

另外，在步骤44中，维持所述充电电流，并在充电第二预设时间后执行步骤41，再次判断电池的温度。其中，在第二预设时间后，重新判断的原因在于，在一段时间后，电池大部分充进去的能量，已转成可储存的电能，因此维持所述充电电流会再次造成电池温度的上升。

其中，在步骤42中，电流降低的幅度可依照温度下降的速率进行调整，当温度下降速率大时，充电电流所减少的电流量小；反之，当温度下降速率小时，充电电流所减少的电流大，这样可进一步的减少充电所需的时间。

此外，在该实施例步骤44中，在回到步骤41前，根据需要可再判断所述电池温度是否低于第三阈值，如果是，则提高所述充电电流；如果不是，则直接回到步骤41。这样可以进一步减少充电的时间。其中，第三阈值是低于第一阈值的温度值，例如第一阈值设定为40℃时，第三阈值可设定为35℃。

在另一优选实施例中，为了进一步减少充电时间，在步骤41前，增加步骤401，判断电池芯271的端电压，当所述电池电压高于第二阈值(例如4.1V)时，才进行步骤41，若所述条件不满足时，则不进行任何动作；其中，第二阈值略低于第一规范电压阈值的4.2V。由于目前的充电规范规定了特定充电电压下电池温度不可超过特定温度，因此即使电池温度高过40℃，若充电电压未超过规范所规定的特定充电电压，则可认为电池上没有安全上的顾虑。

前述的所有实施例都可以在判断停止对电池充电的条件中，增加温度需低于该规范阈值的限制条件，更进一步的确保不会发生在停止充电的时候，电池因为温度的因素而造成未充满的情形，使得电池的容量损耗。

以上所述仅仅是示例性的，而不是限制性的。任何未脱离本发明的精神与范围，而对本发明进行的等效修改或变更，均应包含在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1、一种电池充电方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(a)提供充电电流对可充电电池进行充电；

(b)判断所述可充电电池的电池温度是否高于第一阈值，当所述电池温度高于所述第一阈值，则进行步骤(c)；

(c)降低所述充电电流；

(d)降低所述充电电流之后，检测所述电池温度的变化，若所述电池温度的变化为下降，则执行步骤(b)，否则执行步骤(c)。

2、如权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于在步骤(b)之前还包括下列步骤：

判断所述可充电电池的电压是否高于第二阈值，如果是，则执行步骤(b)。

3、如权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于在步骤(d)中，在执行步骤(b)前，还包括下列步骤：

判断所述电池温度是否低于第三阈值，如果是，则提高所述充电电流。

4、如权利要求3所述的电池充电方法，其特征在于所述第三阈值低于所述第一阈值的温度值。

5、如权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于步骤(c)还包括：

计算所述电池温度变化的速率，并根据所述速率来降低所述充电电流。

6、一种电池充电装置，适用于具有复数个电池芯的可充电电池，其特征在于所述电池充电装置包括：

充电模块，用于对所述可充电电池输入充电电流以进行充电；

温度检测模块，用于检测所述可充电电池的电池温度；

调节模块，以调节所述充电电流：以及

控制模块，用于判断所述可充电电池的所述电池温度是否高于第一阈值，当所述电池温度高于所述第一阈值时，则控制所述调节模块降低所述充电电流，并检测所述电池温度的变化，若所述电池温度的变化为上升或维持，则再次控制所述调节模块降低所述充电电流。

7、如权利要求6所述的电池充电装置，其特征在于还包括：

电压检测模块，用于检测所述可充电电池的电池电压；

其中，所述控制模块还包括判断所述可充电电池的所述电池电压是否高于第二阈值，当所述电池电压低于所述第二阈值时，则维持所述充电电流，当所述电池电压高于或等于所述第二阈值，则判断所述可充电电池的所述电池温度。

8、如权利要求6所述的电池充电装置，其特征在于所述控制模块还判断所述电池温度是否低于第三阈值，若是，则提高所述充电电流。

9、如权利要求8所述的电池充电装置，其特征在于所述第三阈值低于所述第一阈值的温度值。

10、如权利要求6所述的电池充电装置，其特征在于所述控制模块还计算所述电池温度变化的速率并根据所述速率决定所述充电电流的改变量。

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