CN110268594B - 电池组以及用于控制电池组的充电的方法 - Google Patents

电池组以及用于控制电池组的充电的方法 Download PDF

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Abstract

根据本发明的实施例的电池组包括：电池，包括至少一个电池单体并且具有第一电池端子和第二电池端子；第一电池组端子和第二电池组端子，连接到充电器；放电开关，包括第一开关和二极管，第一开关连接在第二电池组端子和第二电池端子之间，二极管与第一开关并联连接并且允许电池的充电电流沿二极管的正向流过二极管；以及电池管理单元，将第一充电模式和第二充电模式中的一个确定为充电模式，在第一充电模式下电池通过流过第一开关的充电电流充电，在第二充电模式下电池通过流过二极管的充电电流充电，其中，电池管理单元在第一充电模式下开始对电池进行充电之后将充电模式切换到第二充电模式。

Description

电池组以及用于控制电池组的充电的方法
技术领域
本公开涉及一种电池组以及控制电池组的充电的方法。
背景技术
随着便携式电子装置(诸如，蜂窝电话、数字相机和膝上型计算机)的广泛使用，已经积极开发了用于向这样的便携式电子装置供电的电池。这样的电池以电池组的形式与用于控制电池的充电操作和放电操作的保护电路一起被提供，并且已经对针对电池的有效充电的方法和装置进行了各种研究。
充电器被配置为将电池充电到预设满荷电电压。这样的满荷电电压是通过考虑电池根据电池电压的劣化程度而设置的，而不是通过考虑当电池在电池充电到满荷电电压的状态下被长时间放置时电池的劣化程度而设置的。然而，当电池在充电到满荷电电压的状态下被长时间放置时，诸如包含在电池中的活性物质和添加剂的制造材料可能变得不稳定并且可加速电池的劣化。由于电池的满荷电电压是在不考虑这种因素的情况下被设置的，因此，当电池在充电到满荷电电压之后被放置时，电池的寿命会迅速缩短。
发明内容
技术问题
为了解决上述问题，本公开提供了一种电池组，该电池组被配置为利用二极管进行充电，使得可以以低于预设电压(现有技术的充电器基于该预设电压确定电池组充满电)的电压完成电池组的充电，从而使得在电池组以预设电压长时间放置时引起的电池组的寿命的减少最小化，并且本公开还提供了一种控制电池组的充电的方法。
解决方案
根据本公开的一方面，一种电池组，包括：电池，包括至少一个电池单体、第一电池端子和第二电池端子；端子单元，包括连接到充电器的第一电池组端子和第二电池组端子；放电开关，包括第一开关和二极管，第一开关连接在第一电池组端子和第一电池端子之间，二极管与第一开关并联连接并且具有电池的充电电流流动的正向；以及电池管理单元，被配置为从第一充电模式和第二充电模式中的一个确定充电模式，在第一充电模式下电池利用流过第一开关的充电电流充电，在第二充电模式下电池利用流过二极管的充电电流充电，其中，电池管理单元在第一充电模式下开始对电池充电，然后将充电模式切换到第二充电模式。
根据电池组的示例，电池管理单元将充电模式从第一充电模式切换到第二充电模式，从而以比在第一充电模式下的电压低预设电压的电压完成电池的充电。
根据电池组的另一实施例，当充电器的用于对电池进行充电的充电电流等于或小于预设电流时，电池管理单元将充电模式从第一充电模式改变为第二充电模式。
根据电池组的另一实施例，当充电器的用于对电池进行充电的充电电压保持在恒定电平时，电池管理单元将充电模式从第一充电模式改变为第二充电模式。
根据电池组的另一实施例，当电池被充电到第一参考电压时，电池管理单元将充电模式从第一充电模式改变为第二充电模式。
根据电池组的另一实施例，电池管理单元检测电池的荷电状态，并且当检测的电池的荷电状态等于或大于预设荷电状态时，电池管理单元将充电模式从第一充电模式改变为第二充电模式。
根据电池组的另一实施例，当在第二充电模式下在第一电池组端子与第二电池组端子之间未检测到充电器的连接时，电池管理单元接通第一开关。
根据电池组的另一实施例，第二电池端子为负端子，并且第一开关包括N型FET开关。
根据本公开的一方面，一种控制电池的充电的方法，包括：检测被配置为对电池进行充电的充电器的连接；利用流过沿高电流路径布置的第一开关的第一充电电流对电池进行充电，电池的放电电流和充电电流流过高电流路径；断开第一开关；以及利用流过与第一开关并联连接的二极管的第二充电电流对电池进行充电。
根据所述方法的示例，断开第一开关的步骤包括：感测由充电器施加的充电电流；并且当感测到的充电电流小于预设参考电流时，断开第一开关。
根据所述方法的另一示例，断开第一开关的步骤包括：感测电池的电压；并且当感测到的电压等于或大于预设参考电压时，断开第一开关。
根据所述方法的另一示例，当未检测到与充电器的电连接时，接通第一开关。
有益效果
根据本公开的各种实施例的电池组以及控制电池组的充电的方法，电池组利用二极管进行充电，使得可以以低于预设电压(现有技术的充电器基于该预设电压确定电池组充满电)的电压完成电池组的充电，从而使得在电池组以预设电压长时间放置时引起的电池组的寿命的减少最小化。
此外，由于电池组基于电池的荷电状态和电压在适当时间将电池的充电模式从第一充电模式切换到第二充电模式，因此可使电池的充电速度的减小最小化，并且可使第一二极管中的发热最小化。
附图说明
图1是示意性示出根据本公开的实施例的电池组的内部结构的示图。
图2是示意性示出二极管的结构和特性曲线的示图。
图3是示出电池根据电池完全充电并且放置特定时间段的次数的劣化程度的曲线图。
图4是示出根据本公开的实施例的在第一充电模式下充电电流的流动的示图。
图5是示出根据本公开的实施例的在第二充电模式下充电电流的流动的示图。
图6是示出根据本公开的实施例的控制电池组的充电的方法的流程图。
最佳实施方式
根据本公开的一方面，一种电池组，包括：电池，包括至少一个电池单体、第一电池端子和第二电池端子；端子单元，包括连接到充电器的第一电池组端子和第二电池组端子；放电开关，包括第一开关和二极管，第一开关连接在第一电池组端子和第一电池端子之间，二极管与第一开关并联连接并且具有电池的充电电流流动的正向；以及电池管理单元，被配置为从第一充电模式和第二充电模式中的一个确定充电模式，在第一充电模式下电池利用流过第一开关的充电电流充电，在第二充电模式下电池利用流过二极管的充电电流充电，其中，电池管理单元在第一充电模式下开始对电池充电，然后将充电模式切换到第二充电模式。
具体实施方式
通过参照附图给出的以下描述，将阐明本公开的优点和特征及其实现方法。然而，本公开的以下实施例是非限制性示例并且可具有不同的形式，并且应当理解的是，本公开的构思和技术范围涵盖所有变型、等同物和替代物。更确切地，提供这些实施例以使本公开将是透彻的和完整的，并且这些实施例将把本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。此外，将省略与公知功能或构造相关的详细描述，以免不必要地使本公开的主题模糊。
在此使用的术语仅用于解释特定实施例而非意图限制本公开的范围。除非另有提及，否则单数形式的术语可包括复数形式。将理解的是，当在本文中使用诸如“包括”、“包含”和“具有”的术语时，说明存在特征、整体、步骤、操作、元件、组件或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件或它们的组合。将理解的是，尽管在此使用术语“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。这些术语仅用于将一个元件或组件与其他元件或组件区分开。
在下文中，将参照附图详细描述实施例。在附图中，用同样的附图标记表示相同或相应的元件，并将省略其重复的描述。
图1是示意性示出根据本公开的电池组100的内部结构的示图。
参照图1，电池组100包括电池110、第一电池端子111、第二电池端子113、电池管理单元120、充电开关140、放电开关130、第一电池组端子151和第二电池组端子153。放电开关130包括第一开关131和第一二极管133，并且充电开关140包括第二开关141和第二二极管143。
电池110储存电力并且包括至少一个电池单体115。电池110可包括一个电池单体115或者包括串联、并联或串-并联连接的多个电池单体115。可根据所需的输出电压和所需的电力储存容量来确定包括在电池110中的电池单体115的数量和连接电池单体115的方法。
电池单体115可包括除了可再充电的铅酸电池单体之外的可再充电的电池单体。例如，电池单体115可包括镍镉电池单体、镍金属氢化物(NiMH)电池单体、锂离子电池单体或锂聚合物电池单体。
第一电池端子111和第二电池端子113分别连接到电池110的正(+)电极和负(-)电极。第一电池端子111和第二电池端子113可以是诸如电极图案、连接器图案、端子块图案、焊盘图案或垫图案的布线图案。此外，第二电池端子113可连接到电池110的负电极和正电极中的一个，并且本公开的构思不限于图1中所示的第二电池端子113连接到电池110的负电极的情况。例如，当第二电池端子113连接到电池110的负电极时，第一电池端子111连接到电池110的正电极，而当第二电池端子113连接到电池110的正电极时，第一电池端子111连接到电池110的负电极。
第一电池组端子151和第二电池组端子153可电连接到外部装置(未示出)。第一电池组端子151和第二电池组端子153可以是诸如电极图案、连接器图案、端子块图案、焊盘图案或垫图案的布线图案。第一电池组端子151电连接到第一电池端子111，并且第二电池组端子153电连接到第二电池端子113。因此，当第一电池端子111连接到电池110的正(+)电极时，第一电池组端子151为正电池组端子，在这种情况下，由于第二电池端子113连接到电池110的负电极，所以第二电池组端子153为负电池组端子。
电池组100通过第一电池组端子151和第二电池组端子153连接到外部装置。外部装置的示例包括消耗从电池110接收的电力的负载以及通过向电池110供电而对电池110进行充电的充电器10(参照图4)。
放电开关130布置在第二电池端子113与第二电池组端子153之间。放电开关130沿着电池110的充电电流和放电电流通过其流动的高电流路径布置，并且放电开关130可导通或切断电池110的放电电流的流动。第一二极管133可具有电池110的充电电流流动的正向，并且电池110的放电电流流动的方向可以是第一二极管133的反向，使得第一二极管133可切断放电电流的流动。第一开关131和第一二极管133可利用具有垂直扩散MOS结构的功率MOSFET装置来实现。
充电开关140布置在放电开关130与第二电池组端子153之间。与放电开关130类似，充电开关140可沿着高电流路径布置，并且可导通或切断充电电流的流动。充电开关140包括第二开关141和第二二极管143，其中，第二二极管143可具有放电电流流动的正向，并且充电电流流动的方向可以是第二二极管143的反向，使得第二二极管143可切断充电电流的流动。第二开关141和第二二极管143可利用具有垂直扩散MOS结构的功率MOSFET装置来实现。
电池管理单元120可感测电池110的电流、电压或温度，并且可基于感测到的信息获得诸如电池110的剩余电量、寿命和荷电状态(SOC)的信息。例如，电池管理单元120可使用传感器来测量电池单体115的电压和温度。此外，电池管理单元120可监测第一电池组端子151与第二电池组端子153之间的电压以检测充电器10是否连接。
当电池110可能暴露于危险时，电池管理单元120可断开充电开关140和放电开关130中的至少一个。当电池110过放电或过充电或者存在过电流、过电压或过热的可能性时，电池管理单元120可控制充电开关140和放电开关130来保护电池110。
当检测到电池110的电压等于或小于特定值时，电池管理单元120断开放电开关130的第一开关131以防止电池110的过放电。当第一开关131断开时，电池110不放电，但是充电电流可通过第一二极管133流到电池110。
类似地，电池管理单元120断开充电开关140的第二开关141以防止电池110过充电。当第二开关141断开时，电池110不充电，但是放电电流可流过第二二极管143。此外，当电池110因过热或过电流而暴露于危险时，电池管理单元120可打开第一开关131和第二开关141二者以切断充电电流和放电电流。
根据实施例，电池管理单元120可将第一充电模式和第二充电模式中的一个确定为电池110的充电模式。第一充电模式是在第一开关131接通的状态下允许充电电流通过第一开关131流到电池110以对电池110进行充电的模式。第二充电模式是在第一开关131断开的状态下使充电电流流经第一二极管133以对电池110进行充电的模式。
当充电器10连接在第一电池组端子151与第二电池组端子153之间时，电池110可在第一充电模式下充电到电压与施加在第一电池组端子151与第二电池组端子153之间的电压相对应。在第二充电模式下，电池110可充电到目标电压，该目标电压比施加在第一电池组端子151与第二电池组端子153之间的电压低预设电压。预设电压是根据第一二极管133的特性通过第一二极管133降低的电压。以下将参照图2来描述预设电压的细节。
图2是示意性示出二极管的结构和特性曲线的示图。
参照图2，通过键合P型半导体和N型半导体形成二极管。二极管允许电流在从P型半导体到N型半导体的方向上流动，但是不允许电流在相反方向上流动。
在二极管中，自由电子的数量和空穴的数量在结界面处减小，从而形成绝缘区。具体地，结界面处的自由电子和空穴之间的密度差异导致自由电子扩散到P型半导体而空穴扩散到N型半导体，从而通过自由电子和空穴的复合形成耗尽层。二极管具有形成在耗尽层中的电场，并且电场防止耗尽层进一步扩张。结果，在二极管中，电场使耗尽层的两端之间产生电位差，这称为扩散电压Vb。扩散电压Vb在锗半导体中为约0.3V，而在硅半导体中为约0.7V。
参照图2中所示的曲线图，当对二极管施加正向电压时(例如，当正(+)电源端子连接到P型半导体并且负(-)电源端子连接到N型半导体时)，耗尽层的自由电子和空穴迁移到在二极管中的原始位置。当正向电压等于或高于扩散电压Vb时，电子和空穴可自由移动通过耗尽层，因此电流可流动。在这种情况下，在二极管的两端之间产生等于扩散电压Vb的量的电压降。扩散电压Vb是参照图1描述的预设电压。无论流过二极管的电流的大小如何，预设电压都保持在恒定电平。例如，当二极管的扩散电压Vb为0.7V时，无论流过二极管的电流是1A还是2A，扩散电压都保持在0.7V。也就是说，当对二极管施加正向电压时，无论电流的大小如何，二极管两端之间都会产生0.7V的恒定电压降。
与此不同，当对二极管施加反向电压时(例如，当负(-)电源端子连接到P型半导体并且正(+)电源端子连接到N型半导体时)，耗尽层变得较大并且自由电子和空穴聚集在二极管的两端。在这种情况下，自由电子和空穴不能移动通过二极管中的耗尽层，因此电流不流动。此外，当等于或大于击穿电压Va的电压施加到二极管两端时，二极管被击穿，并且反向电流流动。
根据实施例，在第二充电模式下，电池110充电到目标电压且目标电压比施加在第一电池组端子151和第二电池组端子153之间的电压低预设电压。在第二充电模式下，利用流过第一二极管133和第二开关141的充电电流对电池110进行充电。向电池110供应通过在第一二极管133处降低预设电压的电压。同时，扩散电压的大小在流过第一二极管133的电流的特定范围内保持不变。例如，当充电器10以29.4V的恒定电压对电池组100充电时，电池110充电到28.7V(其比29.4V低0.7V)。也就是说，电池110充电到比充电器10施加的电压低二级管处的电压降的电压。
与此不同，在第一充电模式下，电池110充电到电压与充电器10施加的电压相对应。在第一充电模式下，充电电流流过第一开关131和第二开关141。第一开关131和第二开关141处的电压降小到可忽略不计，因此电池110充电到电压与充电器10施加的电压相对应。例如，当充电器10以29.4V的恒定电压对电池组100进行充电时，电池110可充电到29.4V。
同时，随着充电器10充电的进行，流过电池110的充电电流的大小减小，因此，当充电器10检测到电流小于预设电流时，充电器10确定电池110被完全充电。在下文中，对于每个示例，将充电器10检测到电池110被完全充电的情况描述为电池110被充满电的状态。
图3是示出电池110根据电池110充满电并且放置特定时间段的次数的劣化程度的曲线图。
参照图3，纵轴表示电池110的容量，并且横轴表示电池110被充电的次数。
充电器10以恒流充电模式(其中对电池组100施加恒定充电电流)和恒压充电模式(其中对电池组100施加恒定充电电压)对电池110进行充电。充电器10以恒流充电模式开始对电池110充电，并且当确定电池110达到特定电压或特定荷电状态(SOC)时，充电器10将充电模式从恒流充电模式改变为恒压充电模式。同时，充电器10可对电池组100施加各种方波充电电流，并且在恒流充电模式下也包括这种情况。本公开的构思不限于恒流充电方案。
充电器10被预先设置为将电池110充电到电池110的寿命不被缩短并且电池110不被损坏的满荷电电压。为此，充电器10在恒压充电模式下对电池组100施加满荷电电压。例如，当对串联连接的七个电池单体115进行充电时，如果用于对电池单体115中的每个进行安全充电的电压为4.2V，则满荷电电压被设置为29.4V。
然而，电池110在充电到满荷电电压之后可能被放置且不使用达特定时间段。例如，电池组100可包括在电动自行车或电动车辆中。包括在电动自行车或电动车辆中的电池组100可在充满电状态下被长时间放置，例如，当电动自行车或电动车辆的用户熟睡时。电池110被长时间放置的这种情况可能每天重复发生，因此，包括在电池110的电池单体115中的诸如活性物质或添加剂的物质在不稳定的状态下被长时间放置的情况可能重复发生，从而加速了电池110的劣化。这可从图3中所示的第一曲线L1和第二曲线L2清楚地理解。
也就是说，充电器10的满荷电电压是通过仅考虑电池110根据充电电压的劣化程度进行设置的，而未考虑当电池110在充满电的状态下放置特定时间段时电池110的寿命的减少。
第一曲线L1和第二曲线L2示出了对于电池单体115在不同电压下放置特定时间段之后被使用的情况的电池110的寿命的减少的程度。第一曲线L1示出了当电池110充电到现有技术的充电器10中设置的满荷电电压然后放置特定时间段时电池110的寿命的减少程度，并且第二曲线L2示出了当电池110充电到比现有技术的充电器10的满荷电电压低参照图2描述的预设电压的电压(在下文中称为目标电压)然后放置特定时间段时电池110的寿命的减少程度。如上所述，预设电压是指在第一二极管133处的电压降，并且目标电压是通过从满荷电电压减去预设电压而获得的电压。此外，特定时间段是在电池110通过现有技术的充电器10被完全充电之后在连接到充电器10的状态下电池110被放置期间的时间段，并且特定时间段可以是4个小时或更长。
当电池110在电池110被完全充电并且连接到充电器10的状态下被放置特定时间段时，电池110的劣化程度以及电池110的寿命的减少程度被称为组合循环寿命。也就是说，第一曲线L1示出了当电池110充电到在充电器10中设置的满荷电电压时电池110的组合循环寿命，并且第二曲线L2示出了当电池110充电到目标电压时电池110的组合循环寿命。
例如，当电池单体115在充电到充电器10中设置的满荷电电压之后达到4.2V时，第一曲线L1表示在电池单体115被完全充电到4.2V的状态下电池单体115的组合循环寿命，而第二曲线L2表示在电池单体115被完全充电到4.1V的状态下电池单体115的组合循环寿命。
当第一曲线L1和第二曲线L2彼此进行比较时，在电池110充电到电压低于现有技术的充电器10中设置的满电荷电压时电池110的劣化发生相对缓慢。鉴于此，有必要重新调整现有技术的充电器10中设置的满荷电电压以增加电池110的寿命。然而，这种方法因对于重新设计充电器10或更换充电器10使成本增大而不易实现。根据本公开的实施例，尽管电池组100连接到现有技术的充电器10，但是可通过使用包括在放电开关130中的第一二极管133和第一开关131以低于充电器10中设置的满荷电电压的电压来完成电池110的充电，因此即使考虑电池110的组合循环寿命，也可确保电池110的长的寿命。
根据本公开的实施例，在第二充电模式下，电池组100可通过利用包括在放电开关130中的第一二极管133和第一开关131来被充电到低于充电器10中设置的满荷电电压的目标电压。如参照图2所描述的，在第二充电模式下，电池组100可断开第一开关131以使充电电流流过第一二极管133，使得可向电池110施加低于由现有技术的充电器10施加的满荷电电压的电压。在这种情况下，电池110具有根据第二曲线L2而非第一曲线L1的组合循环寿命。也就是说，通过在第二充电模式下完成电池110的充电而非在第一充电模式下完成电池110的充电，可降低电池110的寿命的减少。
换言之，即使在未考虑电池110的组合循环寿命的情况下设置现有技术的充电器10的满荷电电压时，电池组100也可通过使用第一二极管133将电池110仅充电到低于充电器10的满荷电电压的目标电压，因此可防止当电池110在充满电之后被长时间段放置时发生的电池110的快速劣化。
例如，当现有技术的充电器10被设计为将包括七个电池单体115的电池110充电到29.4V电压时，电池110在第一充电模式下被充电到29.4V，因此电池单体115中的每个被充电到4.2V。在第二充电模式下，电池110被充电到通过第一二极管133降低的目标电压，并且当第一二极管133处的电压降为0.7V时，电池110被充电到28.7V，因此电池单体115中的每个被充电到4.1V。因此，当在第二充电模式下完成电池110的充电时，根据第二曲线L2的电池110的寿命减少得比在根据作为在第一充电模式下充电的结果的第一曲线L1的电池110的寿命减少的情况下的少。
因此，根据本公开的实施例，电池组100可通过使用第一二极管133来降低电池110的充电完成处的满荷电电压而无需更换现有技术的充电器10，因此可增加电池110的寿命。
图4是示出根据本公开的实施例的在第一充电模式下电池组100中的充电电流的流动的示图，图5是示出根据本公开的实施例的在第二充电模式下电池组100中的充电电流的流动的示图。
参照图4，在第一充电模式下，充电电流Ic流过第一电池组端子151、电池110、第一开关131、第二开关141和第二电池组端子153。
由于第一开关131、第二开关141和导线处的电压降小到可忽略，因此在第一电池组端子151和第二电池组端子153两端感测到的电压对应于在第一电池端子111和第二电池端子113两端感测到的电压。例如，当施加在第一电池组端子151与第二电池组端子153之间的电压为29V时，第一电池端子111与第二电池端子113之间的电压也为29V。
在这种情况下，电池110被充电到参照图3描述的满荷电电压。也就是说，由于第一电池端子111与第二电池端子113之间的电压对应于第一电池组端子151与第二电池组端子153之间的电压，因此电池110被充电到电压与充电器10施加的满荷电电压相对应。
参照图5，由于第一开关131在第二充电模式下断开，因此充电电流Ic'流过第一电池组端子151、电池110、第一二极管133、第二开关141和第二电池组端子153。
当充电电流Ic'沿第一二极管133的正向流动时，根据第一二极管133的内部特性，产生对应于第一二极管133的扩散电压的电压降。例如，当第一二极管133包括硅时，扩散电压为0.7V，并且第一电池端子111和第二电池端子113之间的电压比第一电池组端子151和第二电池组端子153之间的电压低0.7V。此外，尽管流过第一二极管133的电流的大小变化，但是扩散电压保持不变。
根据实施例，第一开关131和第一二极管133位于第二电池组端子153与作为电池110的负(-)端子的第二电池端子113之间。在这种情况下，第一开关131包括N沟道MOSFET。N沟道MOSFET可以比P沟道MOSFET低的成本来制造，并且它还可消除当第一开关131和第一二极管133布置在第一电池组端子151与作为电池110的正(+)端子的第一电池端子111之间时产生反电动势的可能性。
根据实施例，在第二充电模式中，电池110被完全充电到比满荷电电压低第一二极管133处的电压降的目标电压。在这种情况下，当电池110被充电到接近目标电压时，在电池110中流动的充电电流变得低于预设电流，并且充电器10可确定电池110充满电。
根据实施例，电池管理单元120可在第一充电模式下开始电池110的充电，并且可在电池110的充电期间当满足预设条件时将充电模式切换到第二充电模式。当电池110在第二充电模式下继续充电时，第一二极管133处的电压降可导致电池110的充电速度降低并且导致第一二极管133中的发热。为了使电池110的充电速度的降低和第一二极管133中的发热最小化，电池管理单元120可在电池110的电压或充电电流满足预设条件时将电池110的充电模式从第一充电模式切换到第二充电模式。
可通过考虑在充电器10从恒流充电模式切换到恒压充电模式时的时间和特性来设置预设条件。例如，当电池110的电池单体115的电压在4V至4.05V的范围内或者电池110的荷电状态(SOC)在80％至90％的范围内时，充电器10可从恒流充电模式切换到恒压充电模式。在这种情况下，电池管理单元120可在电池110的电压达到从4V至4.05V的范围的值或者电池110的荷电状态(SOC)达到从80％至90％的范围的值时确定满足预设条件。
此外，由于充电器10在恒压充电模式下对电池组100施加恒定电压，所以当电池管理单元120检测到恒定电压的施加时，电池管理单元120可确定满足预设电压条件。
此外，由于在充电器10从恒流充电模式切换到恒压充电模式时从充电器10输出的充电电流逐渐减小，因此当电池管理单元120检测到从充电器10输出的充电电流从恒定值逐渐减小时，电池管理单元120可从第一充电模式切换到第二充电模式。
此外，电池管理单元120可在基于电池110的电压和充电电流的变化确定电池110将很快达到目标电压时确定满足预设条件。
根据实施例，电池管理单元120可基于电池单体115的电压将电池110的充电模式从第一充电模式切换到第二充电模式。电池管理单元120测量至少一个电池单体115的电压，并基于至少一个电池单体115的电压和包括在电池110中的电池单体115的数量来确定电池110是否达到预设参考电压。例如，当电池单体115中的一个电池单体的电压为4.05V并且电池110包括七个电池单体115时，电池管理单元120可确定电池110的电压为28.35V，并且可确定电池110的电压是等于还是大于预设参考电压。
同时，可参照第一二极管133的特性和充电器10的满荷电电压来设置预设参考电压。例如，当第一二极管133处的电压降为0.7V并且充电器10的满荷电电压为29V时，预设参考电压可设置在26V和28V之间。在这种情况下，电池管理单元120可在电池110达到28.3V的目标电压之前将电池110的充电模式从第一充电模式改变为第二充电模式。
根据实施例，电池管理单元120可在感测到低于预设参考电流的电流时从第一充电模式切换到第二充电模式。预设参考电流可通过考虑目标电压与满荷电电压之间的差进行设置。当电池110被充电时，第一电池端子111和第二电池端子113之间的电压与由充电器10施加的第一电池组端子151和第二电池组端子153之间的电压之间的差减小，因此从充电器10输出的充电电流也逐渐减小，使得电池管理单元120可基于充电电流的变化来感测电池110将很快达到目标电压。例如，当满荷电电压为20V、目标电压为19V并且在电池110的电压接近19V时充电电流为500mA时，预设参考电流可设置在500mA和700mA之间。
在这种情况下，电池组100可将电池110充电到低于满荷电电压的目标电压而不影响通过充电器10充电的恒定电流、恒定电压。也就是说，在第一开关131断开并且在第一二极管133处产生电压降的状态下，电池管理单元120仅以低于由充电器10施加的电压的电压对电池110充电。因此，由于电池110和充电器10之间的连接没有强制断开，因此即使在第一开关131断开时，充电器10仍可以以恒定电压对电池110充电。
在实施例中，当充电器10未连接在第一电池组端子151和第二电池组端子153之间时，电池管理单元120可接通第一开关131。当充电器10未连接在第一电池组端子151和第二电池组端子153之间时，电池管理单元120可接通第一开关131以允许电池110的放电。
图6是示出根据本公开的实施例的控制的电池组100的充电的方法的流程图。
参照图6，流程图示出了由图1中所示的电池组100执行的顺序操作。因此，虽然在下面的描述中没有重复图1中所示的组件的以上描述，但是图1中所示的组件的上述描述也可应用于以下参照图6的流程图描述的方法。
参照图6，电池组100可检测用于对电池110进行充电的充电器10是否连接。当充电器10连接时电池组100开始充电操作(S101)。
当充电器10连接到电池组100时，在充电电流朝向电池110或第二电池组端子153流过第一开关131时对电池110进行充电(S103)。
电池组100可感测是否满足预设条件。如参照图5所描述的，通过考虑在从恒流充电模式切换到恒压充电模式期间电池110的荷电状态或电压或者从充电器10输出的充电电流的变化来设置预设条件。此外，可基于指示电池110的电压将很快达到目标电压的预设电压或预设电流来确定是否满足预设条件(S105)。
当满足预设条件时，电池组100断开第一开关131以使充电电流流过第一二极管133。也就是说，电池组100断开第一开关131以将电池110的充电模式改变为第二充电模式，在第二充电模式下电池110利用流过第一二极管133的充电电流进行充电。由充电器10施加的满荷电电压不直接施加到电池110，而是在第一二极管133处降低然后施加到电池110。在这种情况下，电池110进入电池110仅被充电到在第一二极管133处降低的电压的充满电状态(S107)。
在第二充电模式下，电池组100感测充电器10是否电断开(S109)。
当未检测到与充电器10的电连接时，电池组100接通第一开关131。由于电池组100在第一开关131处于断开的情况无法进行放电，因此当在断开充电器10之后需要使电池110放电时，电池组100可接通第一开关131以准备放电操作(S111)。
以这种方式，由于电池组100使用第一二极管133，因此电池组100可仅被充电到低于满荷电电压的目标电压而无需更换现有技术的充电器10，并且可使电池110的劣化最小化。
此外，由于电池组100基于电池110的荷电状态和电压在适当时间将电池110的充电模式从第一充电模式切换到第二充电模式，因此可使电池110的充电速度的减小最小化，并且可使第一二极管133中的发热最小化。
本公开的范围不限于所述实施例，而是应当有所附权利要求以及与权利要求等同或者从权利要求等同变型的所有范围限定。

Claims (13)

1.一种电池组，包括：
电池，包括至少一个电池单体、第一电池端子和第二电池端子，其中，所述至少一个电池单体当被充电到充电器设定的满荷电电压时被充满电；
第一电池组端子和第二电池组端子，连接到充电器；
放电开关，包括第一开关和二极管，第一开关连接在第二电池组端子和第二电池端子之间，二极管与第一开关并联连接并且具有电池的充电电流流动的正向；以及
电池管理单元，被配置为从第一充电模式和第二充电模式中的一个确定充电模式，在第一充电模式下电池利用流过第一开关的充电电流充电，在第二充电模式下电池利用流过二极管的充电电流充电，
其中，电池管理单元在第一充电模式下开始对电池充电，然后将充电模式切换到第二充电模式，
其中，所述电池管理单元还被配置为在第一充电模式下利用满荷电电压开始对电池充电直到电池的电压达到小于目标电压的参考电压，目标电压比满荷电电压小预设电压，并且
其中，在第二充电模式下电池的电压从参考电压连续增大到目标电压。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，
电池管理单元将充电模式从第一充电模式切换到第二充电模式，从而以比在第一充电模式下的电压低预设电压的电压完成电池的充电。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中，
当充电器的用于对电池进行充电的充电电流等于或小于预设电流时，电池管理单元将充电模式从第一充电模式改变为第二充电模式。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中，
当充电器的用于对电池进行充电的充电电压保持在恒定电平时，电池管理单元将充电模式从第一充电模式改变为第二充电模式。
5.根据权利要求1所述的电池组，其中，
当电池被充电到预设参考电压时，电池管理单元将充电模式从第一充电模式改变为第二充电模式。
6.根据权利要求1所述的电池组，其中，
电池管理单元检测电池的荷电状态，并且当检测的电池的荷电状态等于或大于预设荷电状态时，电池管理单元将充电模式从第一充电模式改变为第二充电模式。
7.根据权利要求1所述的电池组，其中，
当在第二充电模式下在第一电池组端子与第二电池组端子之间未检测到充电器的连接时，电池管理单元接通第一开关。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中，
第二电池端子为电池的负端子，并且第一开关包括N型FET开关。
9.一种控制电池的充电的方法，所述方法包括：
检测被配置为对电池进行充电的充电器的连接，其中，所述电池当被充电到充电器设定的满荷电电压时被充满电；
利用流过沿高电流路径布置的第一开关的第一充电电流对电池进行充电，直到电池的电压达到参考电压，所述参考电压小于目标电压，所述目标电压比满荷电电压小预设电压，并且电池的放电电流和充电电流流动通过高电流路径；
当电池达到参考电压时断开第一开关；以及
利用流过与第一开关并联连接的二极管的第二充电电流对电池进行充电，使得电池的电压从参考电压连续增大到目标电压。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，
断开第一开关的步骤包括：
感测由充电器施加的充电电流；以及
当感测到的充电电流小于预设参考电流时，断开第一开关。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，
断开第一开关的步骤包括：
感测电池的电压；以及
当感测到的电压等于或大于预设参考电压时，断开第一开关。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
基于感测到的电压检测电池的荷电状态；以及
当检测到的电池的荷电状态等于或大于预设荷电状态时，断开第一开关。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，
当未检测到与充电器的电连接时，接通第一开关。
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