電池充電方法以及用于該方法的電池管理系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2014年5月20日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局遞交的韓國專利申請 10-2014-0060560號的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，這里通過引用并入該申請的全部內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及電池充電方法以及用于該方法的電池管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004] 近來，隨著對用于諸如便攜式計(jì)算機(jī)、移動電話或相機(jī)之類的便攜式設(shè)備的技術(shù) 的開發(fā)和對便攜式設(shè)備的需求的增大，對作為能量源的二次電池的需求也在迅速增大。
[0005] 因?yàn)槎坞姵厥强稍俪潆姷?，所以即使電池已被放電，也可通過再充電來繼續(xù)使 用電池。從而，二次電池的性能取決于充電的狀態(tài)而變化。因此，已作出了努力來改進(jìn)充電 方法并從而增強(qiáng)二次電池的性能。
[0006] 圖1是示出作為對二次電池充電的可比較方法之一的恒定電流-恒定電壓充電方 法（以下稱為CCCV方法）的圖。圖1示出了當(dāng)在如圖所示的電流的控制下執(zhí)行充電操作 時(shí)電壓和溫度的變化。在初始充電階段，首先，執(zhí)行恒定電流（constant current，CC)充 電。也就是說，假定電池的電流值，其需要一小時(shí)從完全放電狀態(tài)變化到完全充電狀態(tài)，是 IC率（lC-rate)，則例如以大約0. 5C率的恒定電流來執(zhí)行充電。繼續(xù)CC充電，直到通過充 電操作將電壓增大到達(dá)到預(yù)設(shè)電壓Vc-一例如4. 2V-一為止。當(dāng)電壓達(dá)到預(yù)設(shè)電壓Vc時(shí)， 充電操作被切換到恒定電壓（constant voltage，CV)充電。從而，在減小充電電流的同時(shí) 執(zhí)行充電操作，以維持預(yù)設(shè)電壓Vc。
[0007] 為了在CCCV充電方法中實(shí)現(xiàn)快速充電，CC充電的C率應(yīng)當(dāng)被設(shè)定到較大的值。然 而，C率越高，二次電池的熱耗散和劣化速率可能就越大。結(jié)果，二次電池的輸出和容量可 能被不希望地減小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 因此，本發(fā)明是在考慮到相關(guān)技術(shù)中發(fā)生的上述問題的情況下作出的，并且本發(fā) 明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的一方面要提供一種電池充電方法及其電池管理系統(tǒng)，它們能夠減 少或防止電池的劣化并且使能電池的快速充電。
[0009] 本發(fā)明的其他方面和特征將通過以下對實(shí)施例的描述而變得清楚。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種電池充電方法，包括：獲得參考充電C率的電壓 容量比和大于該參考充電C率的N個(gè)（N是等于或大于1的整數(shù)）充電C率的電壓容量比， 參考充電C率和N個(gè)充電C率的電壓容量比中的每一者被定義為當(dāng)按相應(yīng)的C率對電池充 電時(shí)取決于電池的荷電狀態(tài)（SOC)的變化的電壓變動對容量變動的比率；將參考充電C率 的電壓容量比與N個(gè)充電C率的電壓容量比中的每一者相比較，然后對于每個(gè)SOC區(qū)段設(shè) 定N個(gè)充電C率中的一個(gè)充電C率以使得電壓容量比的差異被最小化；以及利用與SOC區(qū) 段相對應(yīng)的充電C率來對電池充電。
[0011] 在實(shí)施例中，獲得電壓容量比包括：利用參考充電C率對電池充電，然后獲得參考 充電C率的電壓容量比；以及對電池放電，然后利用比先前充電行為的C率大預(yù)設(shè)值的第一 充電C率對電池充電，從而獲得第一充電C率的相應(yīng)電壓容量比，其中，電池的放電及隨后 的充電被重復(fù)N次，以獲得第一充電C率至第N充電C率的電壓容量比。
[0012] 在實(shí)施例中，電池的放電是通過恒定電流-恒定電壓（CCCV)放電來執(zhí)行的。
[0013] 在實(shí)施例中，比較電壓容量比包括：對于電池的所有SOC區(qū)段，選擇其中參考充電 C率與第N充電C率之間的電壓容量比的差異在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的SOC區(qū)段，然后將所選擇的 SOC區(qū)段的充電C率設(shè)定到第N充電C率；以及對于除了所選擇的SOC區(qū)段以外的SOC區(qū) 段，選擇其中參考充電C率與第N-I充電C率之間的電壓容量比的差異在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的SOC 區(qū)段，然后將所選擇的SOC區(qū)段的充電C率設(shè)定到第N-I充電C率，其中，按相同或基本上 相同的方式對于第N-2充電C率至第一充電C率重復(fù)執(zhí)行選擇SOC區(qū)段。
[0014] 在實(shí)施例中，SOC區(qū)段中的未設(shè)定N個(gè)充電C率中的任何一者的區(qū)段的充電C率 被設(shè)定到參考充電C率。
[0015] 在實(shí)施例中，在對電池充電期間，在每個(gè)SOC區(qū)段中利用相應(yīng)的充電C率執(zhí)行恒定 電流（CC)充電或恒定電流-恒定電壓（CCCV)充電。
[0016] 在實(shí)施例中，當(dāng)通過CC充電來執(zhí)行電池充電時(shí)，SOC區(qū)段之中的第一 SOC區(qū)段被 提供以相應(yīng)的充電C率，然后被充電，直到電池的電壓達(dá)到對于第一 SOC區(qū)段設(shè)定的充電截 止電壓為止。
[0017] 在實(shí)施例中，當(dāng)按與第一 SOC區(qū)段相對應(yīng)的充電C率對電池充電時(shí)，對于第一 SOC 區(qū)段設(shè)定的充電截止電壓是電池的SOC變?yōu)榈谝?SOC區(qū)段的最終SOC時(shí)的電壓。
[0018] 在實(shí)施例中，當(dāng)通過CCCV充電來執(zhí)行電池充電時(shí)，SOC區(qū)段之中的第一 SOC區(qū)段 通過提供相應(yīng)的充電C率直到電池的電壓變?yōu)閷τ诘谝?SOC區(qū)段設(shè)定的充電截止電壓為止 來經(jīng)歷CC充電，并且通過提供順序減小的充電C率直到電池的SOC變?yōu)榈谝?SOC區(qū)段的最 終SOC為止來經(jīng)歷恒定電壓（CV)充電。
[0019] 在實(shí)施例中，當(dāng)按對于作為繼第一 SOC區(qū)段之后的區(qū)段的第二SOC區(qū)段設(shè)定的C 率對電池充電時(shí)，對于第一 SOC區(qū)段設(shè)定的充電截止電壓是電池的SOC變?yōu)榈谝?SOC區(qū)段 的最終SOC時(shí)的電壓。
[0020] 在實(shí)施例中，順序減小的充電C率被減小到對于繼第一 SOC區(qū)段之后的SOC區(qū)段 設(shè)定的充電C率。
[0021] 在實(shí)施例中，當(dāng)電池充電和放電操作的數(shù)目達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)目時(shí)，獲得電壓容量比和 比較電壓容量比被再次執(zhí)行以重置與SOC區(qū)段相對應(yīng)的充電C率。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種電池管理系統(tǒng)，包括：電壓容量比獲取單元，被 配置為獲得參考充電C率的電壓容量比和大于該參考充電C率的N個(gè)（N是等于或大于1 的整數(shù)）充電C率的電壓容量比，參考充電C率和N個(gè)充電C率的電壓容量比中的每一者 被定義為當(dāng)按相應(yīng)的C率對電池充電時(shí)取決于電池的SOC的變化的電壓變動對容量變動的 比率；充電電流設(shè)定單元，被配置為將參考充電C率的電壓容量比與N個(gè)充電C率的電壓容 量比中的每一者相比較，然后對于每個(gè)SOC區(qū)段設(shè)定N個(gè)充電C率中的一個(gè)充電C率以使 得電壓容量比的差異被最小化；以及微控制單元（MCU)，被配置為控制電池的充電以使得 電池被按與SOC區(qū)段相對應(yīng)的充電C率來充電。
[0023] 在實(shí)施例中，電池管理系統(tǒng)還包括：感測單元，被配置為感測電池的電壓和電流， 其中，電壓容量比獲取單元在電池被利用參考充電C率和N個(gè)充電C率中的任何一者來充 電時(shí)，利用由感測單元感測到的電壓和電流來獲得任何一個(gè)充電C率的相應(yīng)電壓容量比。
[0024] 在實(shí)施例中，MCU被配置為利用相應(yīng)的充電C率對每個(gè)SOC區(qū)段執(zhí)行CC充電或 CCCV充電。
[0025] 在實(shí)施例中，當(dāng)通過CC充電來執(zhí)行電池充電時(shí)，SOC區(qū)段之中的第一 SOC區(qū)段通 過提供相應(yīng)的充電C率直到電池的電壓變?yōu)閷τ诘谝?SOC區(qū)段設(shè)定的充電截止電壓為止來 經(jīng)歷CC充電。
[0026] 在實(shí)施例中，當(dāng)按與第一 SOC區(qū)段相對應(yīng)的充電C率對電池充電時(shí)，對于第一 SOC 區(qū)段設(shè)定的充電截止電壓是電池的SOC變?yōu)榈谝?SOC區(qū)段的最終SOC時(shí)的電壓。
[0027] 在實(shí)施例中，當(dāng)CCCV充電來執(zhí)行電池充電時(shí)，SOC區(qū)段之中的第一 SOC區(qū)段通過提 供相應(yīng)的充電C率直到電池的電壓變?yōu)閷τ诘谝?SOC區(qū)段設(shè)定的充電截止電壓為止來經(jīng)歷 CC充電，并且通過提供順序減小的充電C率直到電池的SOC變?yōu)榈谝?SOC區(qū)段的最終SOC 為止來經(jīng)歷CV充電。
[0028] 在實(shí)施例中，當(dāng)按對于作為繼第一 SOC區(qū)段之后的區(qū)段的第二SOC區(qū)段設(shè)定的C 率對電池充電時(shí)，對于第一 SOC區(qū)段設(shè)定的充電截止電壓是電池的SOC變?yōu)榈谝?SOC區(qū)段 的最終SOC時(shí)的電壓。
[0029] 在實(shí)施例中，減小的充電C率被減小到對于SOC區(qū)段之中的繼第一 SOC區(qū)段之后 的SOC區(qū)段設(shè)定的充電C率。
[0030] 從以上描述清楚可見，本發(fā)明在電池的劣化方面與傳統(tǒng)的慢速充電相似，同時(shí)減 少了電池的充電時(shí)間。
【附圖說明】
[0031] 現(xiàn)在下文中將參考附圖更充分描述示例實(shí)施例；然而，這些實(shí)施例可以以不同形 式來體現(xiàn)，而不應(yīng)當(dāng)被解釋為僅限于本文記載的實(shí)施例。更確切地說，提供這些實(shí)施例是 為了使得本公開將會透徹且完整，并且將把示例實(shí)施例的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人 員。
[0032] 在附圖中，為了圖示的清晰起見，可能夸大尺寸。相似的標(biāo)號始終指代相似的元 素。
[0033] 圖1是示出作為可比較的二次電池充電方法之一的恒定電流-恒定電壓（CCCV) 充電方法的視圖；
[0034] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的配置的框圖；
[0035] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的對于多個(gè)C率的電壓容量比的圖；
[0036] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在每個(gè)荷電狀態(tài)（SOC)區(qū)段中執(zhí)行恒定電流 (CC)充電的方法的圖；
[0037] 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在每個(gè)SOC區(qū)段中執(zhí)行CCCV充電的方法的圖；
[0038] 圖6是示出當(dāng)重復(fù)慢速充電或快速充電時(shí)的容量恢復(fù)率和當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明的充電 方法時(shí)的容量恢復(fù)率之間的比