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CN101599552B

Battery pack and charging method

Abstract

The invention provides a battery pack and a charging method thereof. The battery pack includes: a battery including a positive electrode and a negative electrode; a switching module including a charge switching device and a discharge switching device, the charge switching device and the discharge switching device are electrically connected to a high current path of the battery; and A battery management unit (BMU) electrically connected to the switch module, the BMU is configured to: adjust the limit value of the charging current provided by the charging switch device, and set the charging current provided by the charging switch device The size of is equal to or smaller than the adjusted limit value.

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  1. 1
    一种电池组,包括: 包括正电极和负电极的电池; 包括充电开关器件和放电开关器件的开关模块,所述充电开关器件和所述放电开关器 件被电连接至所述电池的高电流通路; 被电连接至所述开关模块的电池管理单元,所述电池管理单元被配置成:调节所述充 电开关器件所提供的充电电流的限制值,并且设置所述充电开关器件所提供的充电电流的 大小等于或者小于所调节后的限制值; 被电连接至所述电池管理单元和所述电池的高电流通路的温度传感器;以及 被电连接至所述充电开关器件、所述电池管理单元和所述电池的高电流通路的电压平 滑电路, 其中所述电池管理单元被配置成:向所述电压平滑电路施加脉宽调制信号,并且根据 所述温度传感器测量到的所述电池的温度,通过改变所述脉宽调制信号的占空比来调节所 述充电开关器件的充电电流。
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    根据权利要求1所述的电池组,其中所述电池管理单元被配置成根据所述电池的温 度变化自动调节和设置所述充电电流的限制值。
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    根据权利要求2所述的电池组,其中所述电池管理单元被配置成将所述充电电流的 限制值调节和设置为使所述电池的充电率在室温下为100%,并且在除了室温之外的温度 下为低于100%,其中室温为18°C到30Όο
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    根据权利要求1所述的电池组,其中所述温度传感器是热敏电阻器,所述电池管理 单元被配置成通过检测所述热敏电阻器的电阻变化率来检测所述电池的温度。
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    根据权利要求1所述的电池组,其中所述电压平滑电路被配置成将所述脉宽调制信 号转换成直流,所述电池管理单元被配置成通过调节所述脉宽调制信号的占空比来调节所 述直流。
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    根据权利要求5所述的电池组,其中所述充电开关器件包括具有源极、漏极和栅极 的场效应晶体管,所述源极和所述漏极被电连接至所述电池的高电流通路,所述栅极被电 连接至所述电池管理单元,所述栅极和所述源极被配置成接收所述电压平滑电路输出的直 流电压。
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    根据权利要求6所述的电池组,其中所述电压平滑电路包括被电连接至所述场效应 晶体管的栅极和所述电池管理单元的电阻器,以及被电连接至所述场效应晶体管的栅极和 源极的电容器,所述源极位于所述栅极与所述电容器之间。 &根据权利要求7所述的电池组,其中所述电压平滑电路进一步包括被并联地电连接 至所述电容器的缓冲电阻器。
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    9. 根据权利要求1所述的电池组,进一步包括电流检测器件,所述电池管理单元被电 连接至所述电流检测器件,以计算在所述电池的高电流通路中流动的电流。
  9. 9
    10. 根据权利要求9所述的电池组,其中所述电流检测器件包括传感电阻器,所述电池 管理单元被电连接至所述传感电阻器以接收所述传感电阻器两端的参考电压,从而检测在 所述电池的高电流通路中流动的电流。
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    11. 根据权利要求1所述的电池组,其中所述电池管理单元包括: 通过电压平滑电路被电连接至所述开关模块和所述电池的模拟前端,所述模拟前端被 CN 101599552 Β 配置成:检测所述电池的开路中的电压并且接通/断开所述开关模块中的所述充电开关器 件和所述放电开关器件;以及 被电连接至所述模拟前端的微处理器单元,所述微处理器单元被配置成控制所述开关 模块中的所述充电开关器件的电流。
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    12. 根据权利要求11所述的电池组,其中所述模拟前端包括: 被电连接至所述电池的电压检测器,所述电压检测器被配置成检测所述电池的开路中 的电压并且基于所检测到的电压确定所述电池的状态,所述电池的状态是过放电模式、完 全放电模式、完全充电模式和过充电模式中的一个;以及 功率驱动电路,所述功率驱动电路被配置成接通/断开所述充电开关器件和所述放电 开关器件。
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    13. 根据权利要求12所述的电池组,其中所述功率驱动电路被配置成:放大所述微处 理器单元中产生的脉宽调制信号并且向所述充电开关器件和所述放电开关器件提供放大 后的功率。
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    14. 根据权利要求12所述的电池组,其中所述模拟前端是专用集成电路。
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    15. 根据权利要求1所述的电池组,其中所述充电开关器件的最大额定功率是根据充 电器的充电电压、所述电池的开路电压和充电电流的限制值被设置的,所述最大额定功率 是一计算出的功率的80%到120%,所述计算出的功率是所述电池的高电流通路中的充电 电流和所述开路电压与所述充电电压之间的电压差的乘积。
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    16. 根据权利要求1所述的电池组,其中所述电池管理单元被配置成:在所述电池的初 始充电操作期间保持所述充电开关器件的初始电流为低达一预定时间段之后,根据所述电 池的充电容量被预充电,所述电池管理单元在预定时间段过去之后根据所述电池的充电容 量,通过增加所述充电电流对所述电池预充电。
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    17. 根据权利要求1所述的电池组,其中所述充电开关器件和所述放电开关器件分别 包括被电连接至所述电池的高电流通路的充电场效应晶体管和放电场效应晶体管,以及分 别被并联地电连接至所述充电场效应晶体管和所述放电场效应晶体管的寄生二极管,所述 寄生二极管分别以与充电电流和放电电流相反的方向被连接。 1& 一种用于电池组的充电方法,所述电池组具有包括正电极和负电极的电池,所述方 法包括: 将电池管理单元电连接至开关模块,所述开关模块包括充电开关器件和放电开关器 件,所述充电开关器件和所述放电开关器件被电连接至所述电池的高电流通路; 通过所述电池管理单元针对所述电池的温度设置所述充电开关器件向所述电池提供 的充电电流的限制值; 将温度传感器电连接至所述电池管理单元和所述电池的高电流通路; 将电压平滑电路电连接至所述充电开关器件、所述电池管理单元和所述电池的高电流 通路;以及 向所述电压平滑电路施加脉宽调制信号,并且根据所述温度传感器测量到的所述电池 的温度,通过改变所述脉宽调制信号的占空比来调节所述充电开关器件的充电电流,从而 自动调节所述充电开关器件向所述电池提供的充电电流的大小,以使所述充电电流的大小 等于或者小于所述电池管理单元设置的所调节后的限制值。 CN 101599552 Β
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    19. 一种用于电池组的充电方法,包括: 检测电池的温度和电流; 将所检测到的电流与在所检测到的温度下利用充电电流的限制值设置的值进行比较, 所述充电电流的限制值随着所述电池的温度变化;以及 施加脉宽调制信号,并且根据所述电池的温度,通过改变所述脉宽调制信号的占空比 来调节所述电池的充电电流,以使所述电池的充电电流不超过所述充电电流的限制值。
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    20. 根据权利要求19所述的用于电池组的充电方法,其中所述调节所述电池的充电电 流包括: 确定所检测到的所述电池的电流是否在滞后区以上,所述滞后相对于给定温度下的电 流值具有正偏差和负偏差;以及 当所检测到的所述电池的电流在所检测到的温度下的滞后区以上时,减小所述充电电 流以在所述滞后区以下。
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    21. 根据权利要求19所述的用于电池组的充电方法,其中所述调节所述电池的充电电 流包括: 在计算所述充电开关器件消耗的功耗之后,确定充电开关器件的功耗是否超过限制功 率设置值;以及 当所述充电开关器件的功耗超过所述限制功率设置值时,减小所述充电电流以在特定 阈值以下。
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    22. 根据权利要求21所述的用于电池组的充电方法,其中所述充电开关器件的功耗根 据充电器的充电电压、所述电池的开路电压和所述充电电流的限制值被设置,并且通过将 所述充电电流和所述充电电压与所述开路电压之间的差相乘被获得。 CN 101599552 Β
Independent claims20