電池包的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電池包，該電池包包括二次電池和保護(hù)裝置，保護(hù)裝置包括：測(cè)量單元，結(jié)合到二次電池，并被構(gòu)造為測(cè)量二次電池的溫度和電壓；溫度評(píng)估單元，結(jié)合到測(cè)量單元，并被構(gòu)造為評(píng)估二次電池的未來溫度；以及充電/放電單元，結(jié)合到二次電池，并被構(gòu)造為基于二次電池的電壓和未來溫度調(diào)節(jié)施加到二次電池的電流或輸入電壓。
【專利說明】電池包
[0001]本申請(qǐng)要求于2012年9月24日在美國專利和商標(biāo)局提交的第61/704，980號(hào)美國臨時(shí)申請(qǐng)以及于2013年8月I日在美國專利和商標(biāo)局提交的第13/957，388號(hào)非臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，它們的全部內(nèi)容通過引用包含于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明的方面涉及一種用于二次電池的保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]近來，二次電池在許多領(lǐng)域中已被用作便攜式電子裝置的電源，因此，消費(fèi)者對(duì)二次電池的需求快速地增長。二次電池可以充電和放電多次，因此，在經(jīng)濟(jì)上和環(huán)境上有效。因此，促進(jìn)了二次電池的使用。
[0004]在二次電池中可能發(fā)生二次電池在高溫/高電壓下因氣體等而膨脹的膨脹現(xiàn)象。膨脹現(xiàn)象可能導(dǎo)致電短路。如果在二次電池膨脹的狀態(tài)下外部沖擊被施加到二次電池，則可能產(chǎn)生火花，導(dǎo)致二次電池爆炸。
[0005]傳統(tǒng)上，在其中安裝有二次電池的電池包中設(shè)置額外的空間，使得用戶不能察覺到二次電池的膨脹現(xiàn)象的發(fā)生，以這樣的方式克服膨脹現(xiàn)象。然而，僅僅增大電池包的容納二次電池的空間與減小消費(fèi)類電子產(chǎn)品的整體尺寸的競(jìng)爭目標(biāo)背道而馳，也不利于解決起初發(fā)生的膨脹現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于二次電池的保護(hù)裝置，其中，通過評(píng)估在二次電池中可能發(fā)生膨脹現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)來控制二次電池的充電/放電，從而能夠防止在二次電池中發(fā)生膨脹現(xiàn)象。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種電池包，該電池包包括二次電池和保護(hù)裝置，保護(hù)裝置包括:測(cè)量單元，結(jié)合到二次電池，并被構(gòu)造為測(cè)量二次電池的溫度和電壓；溫度評(píng)估單元，結(jié)合到測(cè)量單元，并被構(gòu)造為評(píng)估二次電池的未來溫度；以及充電/放電單元，結(jié)合到二次電池，并被構(gòu)造為基于二次電池的電壓和未來溫度調(diào)節(jié)施加到二次電池的電流或輸入電壓。
[0008]存儲(chǔ)單元可以結(jié)合到測(cè)量單元并被構(gòu)造為存儲(chǔ)二次電池的膨脹條件數(shù)據(jù)。
[0009]膨脹條件數(shù)據(jù)可以包括第一膨脹條件和第二膨脹條件。第一膨脹條件可以包括與溫度范圍對(duì)應(yīng)的第一范圍的電壓，第二膨脹條件可以包括與所述溫度范圍對(duì)應(yīng)的第二范圍的電壓，其中，對(duì)于在所述溫度范圍內(nèi)的每一溫度，第二范圍的電壓中對(duì)應(yīng)的電壓大于第一范圍的電壓中對(duì)應(yīng)的電壓。
[0010]充電/放電單元可以被構(gòu)造為在二次電池處于非充電模式并且電壓和未來溫度對(duì)應(yīng)于第二膨脹條件時(shí)對(duì)二次電池放電。
[0011]充電/放電單元被構(gòu)造為在電壓和溫度對(duì)應(yīng)于第一膨脹條件或者溫度升高速率小于零時(shí)停止通過充電/放電單元對(duì)二次電池放電。
[0012]充電/放電單元可以被構(gòu)造為在二次電池處于充電模式并且電壓和未來溫度對(duì)應(yīng)于第二膨脹條件時(shí)調(diào)節(jié)施加到二次電池的電流或輸入電壓。
[0013]充電/放電單元可以被構(gòu)造為在二次電池處于充電模式并且電壓和未來溫度對(duì)應(yīng)于第二膨脹條件時(shí)停止對(duì)二次電池充電。
[0014]充電/放電單元可以被構(gòu)造為在充電/放電單元停止對(duì)二次電池充電之后溫度升高速率大于零時(shí)對(duì)二次電池放電。
[0015]充電/放電單元可以被構(gòu)造為在二次電池的電壓和溫度對(duì)應(yīng)于第一膨脹條件或者溫度升高速率小于零時(shí)停止對(duì)二次電池放電。
[0016]溫度評(píng)估單元可以被構(gòu)造為在測(cè)量的電壓和溫度對(duì)應(yīng)于第一膨脹條件時(shí)評(píng)估二次電池的未來溫度。
[0017]測(cè)量單元可以被構(gòu)造為:與在測(cè)量的電壓和溫度不對(duì)應(yīng)于第一膨脹條件或第二膨脹條件時(shí)相比，在測(cè)量的電壓和溫度對(duì)應(yīng)于第一膨脹條件或第二膨脹條件時(shí)更頻繁地測(cè)量二次電池的溫度和電壓。
[0018]測(cè)量單元可以被構(gòu)造為:與在二次電池處于非充電模式時(shí)相比，在二次電池處于充電模式時(shí)更頻繁地測(cè)量二次電池的溫度和電壓。
[0019]溫度評(píng)估單元可以被構(gòu)造為基于二次電池的目前溫度和溫度升高速率中的至少一者來評(píng)估二次電池的未來溫度。
[0020]溫度升高速率可以基于當(dāng)前平均溫度和先前平均溫度之間的差。
[0021]溫度評(píng)估單元可以被構(gòu)造為基于溫度升高速率的倍數(shù)和/或二次電池的目前溫度來評(píng)估二次電池的未來溫度，其中，所述倍數(shù)根據(jù)溫度升高速率而改變。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過先評(píng)估在二次電池中可能發(fā)生膨脹現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)并在存在風(fēng)險(xiǎn)時(shí)控制二次電池的充電/放電，能夠預(yù)先防止或基本上防止在二次電池中發(fā)生膨脹現(xiàn)象。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]附圖與說明書一起示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的方面。
[0024]圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于二次電池的保護(hù)裝置的框圖。
[0025]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)裝置的詳細(xì)構(gòu)造的框圖。
[0026]圖3是示出膨脹條件以及根據(jù)該膨脹條件的充電/放電控制單元的操作的圖。
[0027]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)裝置的控制方法的流程圖。
[0028]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的充電/放電控制單元的操作的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]在下文中，將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的特定的示例性實(shí)施例。這里，當(dāng)?shù)谝辉幻枋鰹榻Y(jié)合到第二元件時(shí)，第一元件不僅可以直接地結(jié)合到第二元件，而且可以通過第三元件間接地結(jié)合到第二元件。此外，為了清楚起見，省略了對(duì)完全理解本發(fā)明不必要的一些元件。此外，同樣的附圖標(biāo)記始終指示同樣的元件。[0030]圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于二次電池的保護(hù)裝置的框圖。
[0031]參照?qǐng)D1，保護(hù)裝置120結(jié)合到二次電池110以控制二次電池110的充電/放電。
[0032]這里，外部電源100是指通過將電流施加到二次電池110來對(duì)二次電池110充電的電源。例如，外部電源100可以是結(jié)合到二次電池110的充電裝置以將電流施加到二次電池110的AC適配器，但本發(fā)明不限于此。S卩，外部電源100可以包括能夠?qū)㈦娏魇┘拥蕉坞姵?10的所有電源。
[0033]二次電池110是指化學(xué)電池，其能夠使用電化學(xué)反應(yīng)的可逆性通過將電能存儲(chǔ)為化學(xué)能并釋放化學(xué)能為電能來反復(fù)地執(zhí)行能量的存儲(chǔ)和釋放(例如，充電和放電)。二次電池110可以包括鉛酸電池、鎳鎘(Ni Cd )電池、鎳金屬氫化物(NiMH )電池、鋰離子電池(LiB )、鋰聚合物電池(LiPB)等。
[0034]在二次電池110中發(fā)生的膨脹現(xiàn)象是不可逆的現(xiàn)象。因此，為了維持二次電池110的穩(wěn)定的性能，防止在二次電池110中發(fā)生膨脹現(xiàn)象是重要的。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)裝置120通過監(jiān)測(cè)二次電池110的溫度和電壓來評(píng)估在二次電池110中可能發(fā)生膨脹現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)，并且控制二次電池110的充電/放電，從而能夠預(yù)先防止二次電池110的膨脹現(xiàn)象。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，保護(hù)裝置120可以結(jié)合到二次電池110以形成電池包，或者可以提供給二次電池110所結(jié)合到的電子裝置或充電裝置以保護(hù)二次電池110。
[0037]在下文中，將參照?qǐng)D2詳細(xì)地描述保護(hù)裝置120的驅(qū)動(dòng)原理。
[0038]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)裝置的詳細(xì)構(gòu)造的框圖。
[0039]參照?qǐng)D2，保護(hù)裝置120可以包括存儲(chǔ)單元121、測(cè)量單元123、溫度評(píng)估單元125、充電/放電控制單元127和控制單元129。
[0040]存儲(chǔ)單元121存儲(chǔ)溫度和電壓的第一膨脹條件和第二膨脹條件。
[0041]第一膨脹條件對(duì)應(yīng)于膨脹現(xiàn)象可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)高的膨脹預(yù)備階段，第二膨脹條件對(duì)應(yīng)于膨脹現(xiàn)象可能發(fā)生的膨脹階段。例如，第一膨脹條件由發(fā)生膨脹現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)增加的情況下與溫度的范圍對(duì)應(yīng)的電壓的范圍限定，第二膨脹條件由膨脹現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)比第一膨脹條件的風(fēng)險(xiǎn)更大的情況下與溫度的范圍對(duì)應(yīng)的電壓的范圍限定。
[0042]第一膨脹條件和第二膨脹條件可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元121中，例如，如下面的表I和表2中所示。
[0043]表I
[0044]第一膨脹條件
[0045]
溫度(T) 40<T<45 45<T<50 50<T<55 55<T<60 60<T電Jk (V) 4.1<V<4.2 4.0<V<4.1 3.9<V<4.0 3.8<V<3.9 3.7<V<3.8
[0046]表2
[0047]第二膨脹條件
[0048]
【權(quán)利要求】
1.一種電池包，包括二次電池和保護(hù)裝置，保護(hù)裝置包括: 測(cè)量單元，結(jié)合到二次電池，并被構(gòu)造為測(cè)量二次電池的溫度和電壓； 溫度評(píng)估單元，結(jié)合到測(cè)量單元，并被構(gòu)造為評(píng)估二次電池的未來溫度；以及 充電/放電單元，結(jié)合到二次電池，并被構(gòu)造為基于二次電池的電壓和未來溫度調(diào)節(jié)施加到二次電池的電流或輸入電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的電池包，其中，保護(hù)裝置還包括存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元結(jié)合到測(cè)量單元并被構(gòu)造為存儲(chǔ)二次電池的膨脹條件數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的電池包，其中，膨脹條件數(shù)據(jù)包括第一膨脹條件和第二膨脹條件，其中， 第一膨脹條件包括與溫度范圍對(duì)應(yīng)的第一范圍的電壓， 第二膨脹條件包括與所述溫度范圍對(duì)應(yīng)的第二范圍的電壓，其中，對(duì)于在所述溫度范圍內(nèi)的每一溫度，第二范圍的電壓中對(duì)應(yīng)的電壓大于第一范圍的電壓中對(duì)應(yīng)的電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的電池包，其中，充電/放電單元被構(gòu)造為在二次電池處于非充電模式并且電壓和未來溫度對(duì)應(yīng)于第二膨脹條件時(shí)對(duì)二次電池放電。
5.如權(quán)利要求4所述的電池包，其中，充電/放電單元被構(gòu)造為在電壓和溫度對(duì)應(yīng)于第一膨脹條件或者溫度升高速率小于零時(shí)停止通過充電/放電單元對(duì)二次電池放電。
6.如權(quán)利要求3所述的電池包，其中，充電/放電單元被構(gòu)造為在二次電池處于充電模式并且電壓和未來溫度對(duì)應(yīng)于第二膨脹條件時(shí)調(diào)節(jié)施加到二次電池的電流或輸入電壓。
7.如權(quán)利要求6所述的電池包，其中，充電/放電單元被構(gòu)造為在二次電池處于充電模式并且電壓和未來溫度對(duì)應(yīng)于第二膨脹條件時(shí)停止對(duì)二次電池充電。
8.如權(quán)利要求7所述的電池包，其中，充電/放電單元被構(gòu)造為在充電/放電單元停止對(duì)二次電池充電之后溫度升高速率大于零時(shí)對(duì)二次電池放電。
9.如權(quán)利要求8所述的電池包，其中，充電/放電單元被構(gòu)造為在二次電池的電壓和溫度對(duì)應(yīng)于第一膨脹條件或者溫度升高速率小于零時(shí)停止對(duì)二次電池放電。
10.如權(quán)利要求3所述的電池包，其中，溫度評(píng)估單元被構(gòu)造為在測(cè)量的電壓和溫度對(duì)應(yīng)于第一膨脹條件時(shí)評(píng)估二次電池的未來溫度。
11.如權(quán)利要求3所述的電池包，其中，測(cè)量單元被構(gòu)造為:與在測(cè)量的電壓和溫度不對(duì)應(yīng)于第一膨脹條件或第二膨脹條件時(shí)相比，在測(cè)量的電壓和溫度對(duì)應(yīng)于第一膨脹條件或第二膨脹條件時(shí)更頻繁地測(cè)量二次電池的溫度和電壓。
12.如權(quán)利要求1所述的電池包，其中，測(cè)量單元被構(gòu)造為:與在二次電池處于非充電模式時(shí)相比，在二次電池處于充電模式時(shí)更頻繁地測(cè)量二次電池的溫度和電壓。
13.如權(quán)利要求1所述的電池包，其中，溫度評(píng)估單元被構(gòu)造為基于二次電池的目前溫度和溫度升高速率中的至少一者來評(píng)估二次電池的未來溫度。
14.如權(quán)利要求13所述的電池包，其中，溫度升高速率基于當(dāng)前平均溫度和先前平均溫度之間的差。
15.如權(quán)利要求1所述的電池包，其中，溫度評(píng)估單元被構(gòu)造為基于溫度升高速率的倍數(shù)和/或二次電池的目前溫度來評(píng)估二次電池的未來溫度，其中，所述倍數(shù)根據(jù)溫度升高速率而改變。
【文檔編號(hào)】H01M10/48GK103682507SQ201310439557
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月24日
【發(fā)明者】沈世燮, 瀨川進(jìn), 大曲正美, 李镕旲, 金珍完 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社