專利名稱：能夠保護電池單體免受高溫膨脹的電池包和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個或多個實施例涉及一種能夠防止電池單體高溫膨脹或保護電池單 體免受高溫膨脹的電池包和方法。
背景技術(shù)：
通常，電池包包括多個電池單體、用于防止電池單體過充電/過放電或保護電池 單體免受過充電/過放電的充電/放電開關(guān)以及控制充電/放電開關(guān)的控制單元?？刂茊卧袦y電池單體的電壓來確定電池單體是否過充電/過放電。如果電池單 體過充電，則控制單元斷開充電開關(guān)來停止充電操作。如果電池單體過放電，則控制單元斷 開放電開關(guān)來停止放電操作。然而，如果充電的電池單體長時間暴露于高溫，則電池單體中產(chǎn)生大量的氣體。因 此，電池單體膨脹并泄漏液體，從而使電池包的穩(wěn)定性和可靠性劣化。例如，通常，由于導航裝置(一種用于車輛的電子裝置)會總是連接到電源線，所 以導航裝置的電池單體會總是被充電。因此，如果夏季車輛內(nèi)部的溫度突然升高，則導航裝 置的電池單體中會產(chǎn)生大量氣體，使得電池單體會過度地膨脹并泄漏液體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的方面涉及一種能夠防止電池單體高溫膨脹或保護電池單體免受 高溫膨脹的電池包和方法。本發(fā)明的實施例提供了一種保護電池單體免受高溫膨脹的方法，該方法包括感 測電池單體的溫度和電壓；確定感測到的電池單體的溫度是否超過參考溫度；當感測到的 電池單體的溫度超過參考溫度時，確定感測到的電池單體的電壓是否超過參考電壓；當感 測到的電池單體的電壓超過參考電壓時，使充電/放電/待機模式下的電池單體自放電。參考溫度可以在大約45°C和大約70°C之間。參考電壓可以是大約3. 85V。電池單體的自放電步驟可包括以大約0. IC和大約2C的倍率使電池單體放電。電池單體的自放電步驟可包括以大約0. IC和大約0. 5C的倍率使電池單體放電。當電池單體的剩余容量在大約50%和大約100%之間時，可執(zhí)行電池單體的自放 H1^ ο可執(zhí)行電池單體的自放電直到電池單體的剩余容量降至大約50%。可執(zhí)行電池單體的自放電直到感測到的電池單體的電壓降至大約3. 8V。電池單體的自放電步驟可包括使電池單體放電；確定電池單體的容量是否低于 或等于大約50% ；當電池單體的容量高于大約50%時，確定感測到的電池單體的電壓是否低于或等于大約3. 8V，其中，當電池單體的容量低于或等于大約50%時電池單體的放電停 止，當電池單體的電壓高于大約3. 8V時電池單體的放電繼續(xù)。本發(fā)明的另一實施例提供了 一種用于保護電池單體免受高溫膨脹的電池包，該電 池包包括電池單體；溫度傳感器，用于感測電池單體的溫度；自放電單元，電結(jié)合到電池 單體并被構(gòu)造為使電池單體自放電；控制單元，用于根據(jù)感測到的溫度控制充電/放電/待 機模式下的自放電單元。充電開關(guān)元件可電結(jié)合到電池單體的主要電流通路，其中，控制單元獨立地控制 充電開關(guān)元件和自放電單元。自放電單元可包括第一放電電阻器和自放電開關(guān)元件，第一放電電阻器和自放電 開關(guān)元件彼此串聯(lián)結(jié)合，并且自放電開關(guān)元件和第一放電電阻器與電池單體并聯(lián)結(jié)合。自放電單元還可包括結(jié)合在自放電開關(guān)元件和第一放電電阻器之間的發(fā)光二極管。 第二放電電阻器可與自放電開關(guān)元件或第一放電電阻器并聯(lián)結(jié)合。溫度傳感器可包括熱敏電阻器和結(jié)合到熱敏電阻器的分壓電阻器?？刂茊卧杀粯?gòu)造為當感測到的電池單體的溫度超過參考溫度并且感測到的電 池單體的電壓超過參考電壓時，啟動充電/放電/待機模式下的自放電單元?？刂茊卧杀粯?gòu)造為如果電池單體的剩余容量在大約50%和大約100%之間， 則啟動自放電單元。電池包可與導航裝置安裝在一起。電池包可與用于車輛的電子裝置安裝在一起。


附圖與說明書一起示出本發(fā)明的示例性實施例，并且與說明書一起解釋本發(fā)明的原理。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包的框圖。圖加是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包的自放電單元的電路圖。圖2b是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電池包的自放電單元的電路圖。圖2c是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電池包的自放電單元的電路圖。圖3是安裝有根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包的導航裝置的分解透視圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的方法的流程圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的方法中的正常模式操作的流程圖。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的方法中的充電或放電停止模式操作的流程圖。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的方法中的自放電模式操作的流程圖。
具體實施例方式在下面的詳細描述中，簡單地以說明的方式僅示出并描述了本發(fā)明的特定示例性 實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的所有情況下，可以對 所描述的實施例做出各種不同方式的修改。因此，附圖和描述實質(zhì)上是示例性而非限制性 的。相同的標號在整個說明書中始終表示相同的元件。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包100的框圖。參照圖1，電池包100包括電池單體110、溫度傳感器120、自放電單元130、控制單 元140、放電開關(guān)150和充電開關(guān)160。此外，電池包100包括與充電器或外部負載電結(jié)合 /從充電器或外部負載電斷開的包正極端子P+和包負極端子P-。電池單體110是可充電/放電的并包括單體正極端子B+和單體負極端子B-。電 池單體110可以是鋰離子電池單體、鋰聚合物電池單體以及它們的等同物中的任意一種， 本發(fā)明構(gòu)思不局限于此。通過放電開關(guān)150和充電開關(guān)160，單體正極端子B+電結(jié)合到包 正極端子P+，單體負極端子B-電結(jié)合到包負極端子P-。單體正極端子B+與包正極端子P+ 之間的通路以及單體負極端子B-與包負極端子P-之間的通路是充電/放電電流通路，可 將單體正極端子B+與包正極端子P+之間的通路以及單體負極端子B-與包負極端子P-之 間的通路定義為大(或主要)電流通路。溫度傳感器120安裝在電池單體110上或電池單體110周圍，以感測電池單體110 的溫度，將感測到的溫度轉(zhuǎn)換為電信號并將該電信號輸入到控制單元140。溫度傳感器120 可包括熱敏電阻器121和分壓電阻器122。如在本領(lǐng)域公知的，熱敏電阻器121具有隨溫度 改變的電阻值。此外，分壓電阻器122被用來劃分電壓。也就是說，熱敏電阻器121具有電 結(jié)合到單體正極端子B+與包正極端子P+之間的結(jié)點m的一個端子以及電結(jié)合到分壓電 阻器122的另一端子。分壓電阻器122具有電結(jié)合到熱敏電阻器121的一個端子，以及電 結(jié)合到控制單元140的另一端子。此外，熱敏電阻器121與分壓電阻器122之間的結(jié)點N2 結(jié)合到控制單元140的VTH端子，分壓電阻器122結(jié)合到控制單元140的VSSTH端子。在 此，如在本領(lǐng)域公知的，熱敏電阻器121的電阻值隨著溫度的升高而降低。因此，隨著溫度 升高，熱敏電阻器121使輸入到VTH端子的電壓升高。此外，可以針對將要感測的溫度范圍 選擇(例如，適當?shù)剡x擇)分壓電阻器122。也就是說，可以調(diào)節(jié)分壓電阻器122的電阻值， 以控制將要被感測的溫度的范圍。自放電單元130并聯(lián)結(jié)合到電池單體110的正極端子B+和負極端子B-。此外，自 放電單元130電結(jié)合到控制單元140的TS端子。因此，自放電單元130根據(jù)控制單元140 的控制信號進行操作/停止。自放電單元130迫使電池單體110放電以降低電池單體110 的容量或電壓。將在之后更詳細地描述自放電單元130的構(gòu)造和操作?？刂茊卧?40電結(jié)合到溫度傳感器120和自放電單元130。此外，也可將電壓傳感 器和電流傳感器結(jié)合到控制單元140，以感測電池單體110的電壓和電流。電壓傳感器和電 流傳感器是本領(lǐng)域適合的傳感器。根據(jù)從溫度傳感器120接收的溫度值，控制單元140控 制自放電單元130，以使電池單體110在充電/放電/待機狀態(tài)下自放電。具體來講，如果 電池單體110的溫度超過參考溫度，電池單體110的電壓超過參考電壓和/或電池單體110 的容量超過參考容量，則控制單元140啟動自放電單元130以迫使電池單體110進行放電。 這防止了電池單體110的高溫膨脹和液體泄漏(或者保護電池單體110免受高溫膨脹和液 體泄漏)?？刂茊卧?40包括邏輯電路141和溫度感測電路142。邏輯電路141通過TS端子 電結(jié)合到自放電單元130。此外，溫度感測電路142電結(jié)合到VTH端子和VSSTH端子，以將 溫度傳感器120的感測值轉(zhuǎn)換為電信號并將該電信號輸入到邏輯電路141。也就是說，如果 由溫度感測電路142感測到的溫度超過參考溫度，電池單體110的電壓超過參考電壓，并且電池單體110的容量超過參考容量，則邏輯電路141啟動自放電單元130以通過TS端子使 電池單體110放電。在此，控制單元140感測電池單體110的電壓和電流以計算電池單體 110的容量。容量計算方法以及用于電池單體110的電壓傳感器和電流傳感器是本領(lǐng)域內(nèi) 適合的方法和傳感器。在此，可不考慮電池單體110的容量。也就是說，如果由溫度感測電路142感測到 的溫度超過參考溫度并且電池單體110的電壓超過參考電壓，則邏輯電路141可通過TS端 子啟動自放電單元130。在這種情況下，可在不犧牲電池單體110的容量的情況下更有效地 防止(減少)電池單體110的膨脹和液體泄漏。放電開關(guān)150和充電開關(guān)160電結(jié)合在單體負極端子B-與包負極端子P-之間。 放電開關(guān)150具有結(jié)合到單體負極端子B-的源極、結(jié)合到控制單元140的DOUT端子的柵 極以及結(jié)合到充電開關(guān)160的漏極的漏極。此外，正向為從單體負極端子B-到包負極端子 P-的體二極管并聯(lián)結(jié)合到放電開關(guān)150。充電開關(guān)160具有結(jié)合到包負極端子P-的源極、 結(jié)合到控制單元140的COUT端子的柵極以及結(jié)合到放電開關(guān)150的漏極的漏極。此外，正 向為從包負極端子P-到單體負極端子B-的體二極管并聯(lián)結(jié)合到充電開關(guān)160。如果確定了電池單體110被放電至過放電電壓(或具有過放電電壓)，則控制單元 140通過DOUT端子向放電開關(guān)150的柵極輸出控制信號，以斷開放電開關(guān)150。因此，電池 單體110的放電操作被停止。此外，可通過放電開關(guān)150的體二極管將電池單體110充電。 如果電池單體110具有過放電電流，則也適用相同的操作。如果確定了電池單體110被充電至過放電電壓(或具有過充電電壓)，則控制單元 140通過COUT端子向充電開關(guān)160的柵極輸出控制信號，以斷開充電開關(guān)160。因此，電池 單體110的充電操作被停止。此外，可通過充電開關(guān)160的體二極管將電池單體110放電。 如果電池單體110具有過充電電流，則也適用相同的操作。在此，基本上通過邏輯電路141來控制放電開關(guān)150和充電開關(guān)160。也就是說， 邏輯電路141基本上獨立地控制自放電單元130、放電開關(guān)150和充電開關(guān)160。換言之， 邏輯電路141獨立地控制自放電單元130而不論放電開關(guān)150或充電開關(guān)160是導通還是 斷開。關(guān)于此點，自放電單元130與放電開關(guān)150，或者自放電單元130與充電開關(guān)160可 不相互電連接。也就是說，控制單元140的TS端子、DOUT端子和COUT端子不相互電連接。雖然在圖1中示出了放電開關(guān)150和充電開關(guān)160的類型是N溝道場效應晶體管 (FET)，但是本發(fā)明構(gòu)思不局限于此。例如，放電開關(guān)150和充電開關(guān)160的類型可以是P 溝道FET、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和它們的等同物中的任一種。在根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的方法中，如果電池單體110的溫度、電壓和容量滿 足條件(例如，預定的條件)，則電池單體110自放電。例如，如果電池單體110的溫度超過 大約45°c至大約70°C，電池單體110的電壓超過大約3. 85V，并且電池單體110的容量是 大約50%至大約100%，則電池單體110可被強制放電。因此，可防止或減少電池單體110 的膨脹和液體泄漏。此外，還可提高安裝有電池包100的電子裝置的穩(wěn)定性和可靠性。此 外，溫度范圍、電壓范圍和容量范圍會根據(jù)電池單體的類型、形狀、結(jié)構(gòu)和容量而改變，本發(fā) 明不局限于此。圖加是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包的自放電單元130的電路圖。圖2b是根據(jù)本 發(fā)明另一實施例的電池包的自放電單元230的電路圖。圖2c是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電池包的自放電單元330的電路圖。參照圖2a，自放電單元130包括放電開關(guān)元件131和放電電阻器132。例如，放電 開關(guān)元件131可以是N溝道FET，本發(fā)明構(gòu)思不局限于此。放電開關(guān)元件131具有電結(jié)合到電池單體110的單體負極端子B-的源極、電結(jié)合 到放電電阻器132的漏極和電結(jié)合到TS端子的柵極。此外，放電電阻器132具有結(jié)合到電 池單體110的單體正極端子B+的一個端子以及電結(jié)合到放電開關(guān)元件131的漏極的另一端子。因此，例如，如果將高信號通過TS端子輸入，則N溝道FET被導通。因此，電流從 電池單體110的單體正極端子B+流經(jīng)放電開關(guān)元件131和電池單體110的單體負極端子 B-。因此，電池單體110通過放電電阻器132自放電。參照圖2b，自放電單元230與自放電單元130基本上相同，但是自放電單元230還 包括發(fā)光二級管(LED) 233。在此，LED 233可具有電結(jié)合到放電電阻器132的陰極和電結(jié) 合到放電開關(guān)元件131的漏極的陽極。因此，當自放電單元230被啟動時，LED 233發(fā)光，從而使使用者能夠檢測電池包 100的自放電操作。此外，LED 233還可提高電池單體110的自放電速率。參照圖2c，自放電單元330與自放電單元230基本上相同，但是自放電單元330還 包括額外的放電電阻器334。也就是說，額外的放電電阻器334可具有結(jié)合到電池單體110 的單體正極端子B+的一個端子以及結(jié)合到LED233和放電開關(guān)元件131之間的結(jié)點N3的另 一端子。此外，盡管未在附圖中示出，但是額外的放電電阻器334可以與放電開關(guān)元件131 并聯(lián)結(jié)合。額外的放電電阻器334進一步提高自放電單元330的自放電速率。圖3是安裝有根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包100的導航裝置400的分解透視圖，該 電池包100能夠防止電池單體110高溫膨脹或者保護電池單體110免于高溫膨脹。參照圖3，電池包100與安裝在車輛中的導航裝置400安裝在一起或安裝在導航裝 置400上。電池包100還可與用于車輛的各種其他適合的電子裝置安裝在一起或安裝在這 些電子裝置上。因此，如果與用于車輛的適合的電子裝置安裝在一起或安裝在這些電子裝置上的 電池包100被暴露到夏季中的高溫環(huán)境，則電池包自放電，從而防止(或免于)膨脹和液體 泄漏。下面，將更詳細地描述電池包100的控制單元140的操作。具體來講，將更詳細地 描述控制單元140的邏輯電路的操作。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的方法的流程圖。參照圖4，該方法是防止電池單體(例如，電池單體100)高溫膨脹或保護電池單體 免于高溫膨脹的方法。在此，如圖4所示的方法包括感測電池單體的溫度和電壓并計算電 池單體的剩余容量的操作SlOO ；確定電池單體的溫度是否超過參考溫度的操作S200 ；確定 電池單體的電壓是否超過參考電壓的操作S400 ；確定電池單體的容量是否超過參考容量 的操作S600 ；執(zhí)行自放電模式操作的操作S700。在此，如果在操作S200中確定電池單體的溫度沒有超過參考溫度，則執(zhí)行正常模 式操作S300。此外，如果在操作S400中確定電池單體的電壓沒有超過參考電壓，則執(zhí)行充 電或放電停止模式操作S500。
在下面的描述中，將明白每個操作都是由電池包的控制單元(S卩，邏輯電路)來執(zhí) 行的。在操作SlOO中，控制單元通過利用溫度傳感器來感測電池單體的溫度，并且控制 單元通過利用電壓傳感器來感測電池單體的電壓。此外，控制單元通過利用電池單體的電 壓或電流值來計算電池單體的剩余容量。在操作S200中，控制單元確定感測到的電池單體的溫度是否超過參考溫度。在 此，可將參考溫度設置在大約45°C和大約70°C之間(或在45°C和70°C之間)，本發(fā)明構(gòu)思 不局限于此。也就是說，可根據(jù)電池單體的類型、形狀、結(jié)構(gòu)和容量來改變參考溫度。通常， 如果溫度超過大約45°C，則鋰離子電池單體或鋰聚合物電池單體會有膨脹的趨勢。因此， 如果電池單體是鋰離子電池單體或鋰聚合物電池單體，則可將參考溫度設置為至少大約 45 0C (或至少 45°C )。如果電池單體的溫度超過參考溫度(在操作S200中)，則執(zhí)行操作S400。在操作S400中，控制單元確定感測到的電池單體的電壓是否超過參考電壓。在 此，可將參考電壓設置為大約3. 85V(或為3. 85V)，本發(fā)明構(gòu)思不局限于此。也就是說，可根 據(jù)電池單體的類型、形狀、結(jié)構(gòu)和容量來改變參考電壓。通常，如果電壓超過大約3. 85V并 且溫度超過大約45°C，則鋰離子電池單體或鋰聚合物電池單體會有膨脹的趨勢。因此，如果 電池單體是鋰離子電池單體或鋰聚合物電池單體，則可將參考電壓設置為至少大約3. 85V。如果電池單體的電壓超過參考電壓(在操作S400)中，則執(zhí)行操作S600。在操作S600中，控制單元確定計算的電池單體的容量是否超過參考容量。在此， 可將參考容量設置在大約50%和大約100%之間(在50%和100%之間)，本發(fā)明構(gòu)思不局 限于此。也就是說，可根據(jù)電池單體的類型、形狀、結(jié)構(gòu)和容量來改變參考容量。通常，如果 容量是大約50 %至大約100 %，電壓超過大約3. 85V并且溫度超過大約45°C，則鋰離子電池 單體或鋰聚合物電池單體會有膨脹的趨勢。因此，如果電池單體是鋰離子電池單體或鋰聚 合物電池單體，則可將參考容量設置在大約50%和大約100%之間。如果電池單體的容量超過參考容量(在操作S600中)，則執(zhí)行操作S700。在操作S700中，控制單元執(zhí)行自放電操作直到電池單體的電壓降低到某一電平 (例如，預定的電平)。也就是說，控制單元啟動自放電單元130使電池單體自放電直到電池 單體的電壓降至大約3. 8V，本發(fā)明構(gòu)思不局限于此。也就是說，可根據(jù)電池單體的類型、形 狀、結(jié)構(gòu)和容量來改變電池單體的自放電停止電壓。此外，在電池單體的容量降至大約50% 之后自放電操作會停止(例如，立即停止)。也就是說，即使電池單體的當前電壓超過大約 3. 8V，但是在電池單體的容量降至大約50%之后自放電操作也會停止(例如，立即停止)?？梢砸源蠹s0. IC和大約2C之間(或者0. IC和2C之間)的倍率來執(zhí)行電池單體 的自放電操作。在一個實施例中，可以以大約0. IC和大約0. 5C(或者0. IC和0. 5C)之間 的倍率來執(zhí)行電池單體的自放電操作。在此，可根據(jù)電池單體的類型、形狀、結(jié)構(gòu)和容量來 改變自放電倍率。通常，如果鋰離子電池單體或鋰聚合物電池單體的自放電倍率低于大約 0. 1C，則難以抑制電池單體的高溫膨脹；如果自放電倍率高于大約0. 5C，則電池單體會快 速劣化。因此，如果電池單體是鋰離子電池單體或鋰聚合物電池單體，則可將電池單體的自 放電倍率設置在大約0. IC和大約0. 5C之間。此外，可不考慮電池單體的容量。也就是說，可僅考慮電池單體的溫度和電壓來確定是否執(zhí)行自放電操作。換言之，當電池單體的溫度超過參考溫度并且電池單體的電壓超 過參考電壓時電池單體可立即自放電。該方法會過多地降低電池單體的剩余容量，因此縮 短了電池包的可用時間。然而，在一個實施例中，在自放電操作中不考慮電池單體的容量， 從而更有效地防止或減少電池單體的膨脹和液體泄漏，盡管該方法會過多地降低電池包的 剩余容量或可用時間。如圖4所示，可以以指定的順序執(zhí)行操作S200、操作S400和操作S600，本發(fā)明構(gòu) 思不局限于此。例如，可以以指定的順序執(zhí)行操作S200、操作S600和操作S400。此外，可 以以指定的順序執(zhí)行操作S400、操作S200和操作S600。此外，可以以指定的順序執(zhí)行操作 S400、操作S600和操作S200。此外，可以以指定的順序執(zhí)行操作S600、操作S200和操作 S400。此外，可以以指定的順序執(zhí)行操作S600、操作S400和操作S200。在任一情況下，如 果三種操作的條件都被滿足，則以充電/放電/待機模式執(zhí)行自放電模式操作S700。也就是說，如果電池單體的溫度超過大約45°C和大約70°C之間的某一溫度(或參 考溫度)，電池單體的電壓超過大約3. 85V并且電池單體的容量在大約50%和大約100%之 間，則執(zhí)行自放電模式操作S700。此外，即使電池單體的電壓沒有降至大約3. 8V，但是當電 池單體的容量降至大約50%的時候，自放電模式操作S700也會停止(例如，立即停止)。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的方法中的正常模式操作S300的流程圖。如果電池單體的溫度不高于參考溫度(在圖4的操作S200中)，則執(zhí)行正常模式 操作S300。正常模式操作S300包括確定電池單體的電壓是否高于過充電電壓的操作S310 ； 如果電池單體的電壓高于過充電電壓(在操作S310中)則停止充電操作的操作S320;確 定電池單體的電壓是否低于過放電電壓的操作S330 ；如果電池單體的電壓低于過放電電 壓(在操作S330中)則停止放電操作的操作S340。在此，如果電池單體的電壓不低于過放 電電壓(在操作S330中)，則控制單元會返回至操作S310。在操作S310中，控制單元使用電壓傳感器來確定電池單體的電壓是否高于過充 電電壓(例如，大約4. 3V)。在操作S320中，控制單元向充電開關(guān)輸出充電停止信號以斷開充電開關(guān)。因此， 將電池單體的充電操作停止。此外，盡管在該情況下，電池單體也可通過充電開關(guān)的體二極 管來放電。在操作S330中，控制單元使用電壓傳感器來確定電池單體的電壓是否低于過放 電電壓(例如，大約2. 3V)。在操作S340中，控制單元向放電開關(guān)輸出放電停止信號以斷開放電開關(guān)。因此， 停止電池單體的放電操作。此外，盡管在該情況下，電池單體也可通過放電開關(guān)的體二極管 來充電。此外，可以按相反的順序來執(zhí)行操作S310和操作S330。也就是說，可以首先執(zhí)行 操作S330然后執(zhí)行操作S310。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的方法中的充電或放電停止模式操作S500的流程 圖。如果電池單體的溫度超過參考溫度且電池單體的電壓未超過參考電壓(在圖4的 操作S400中)，則執(zhí)行充電或放電停止模式操作S500。如果電池單體的溫度超過參考溫度，電池單體的電壓超過參考電壓，而電池單體的容量沒有超過參考容量(在圖4的操作S600 中)，則也執(zhí)行充電或放電停止模式操作S500。充電或放電停止模式操作S500包括充電或放電停止操作S510 ；確定電池單體的 溫度是否低于或等于參考溫度的操作S520。在充電或放電停止操作S510中，控制單元斷開充電開關(guān)或放電開關(guān)，以停止電池 單體的充電操作或放電操作。也就是說，由于電池單體的溫度超過參考溫度，所以停止電池 單體的充電或放電操作來穩(wěn)定電池單體。在操作S520中，控制單元確定電池單體的溫度是否低于或等于參考溫度(例如， 在大約45°C和大約70°C之間)。如果電池單體的溫度低于或等于參考溫度(在操作S520中)，則由于電池單體被 穩(wěn)定了而停止充電或放電停止模式。另一方面，如果電池單體的溫度高于參考溫度(在操 作S520中)，則由于電池單體沒有被穩(wěn)定，所以控制單元返回至操作S510。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的方法中的自放電模式操作S700的流程圖。如果電池單體的溫度、電壓和容量滿足條件(例如，預定的條件)，則執(zhí)行自放電 模式操作S700。例如，如果電池單體的溫度超過大約45°C和大約70°C之間的某一溫度，電 池單體的電壓超過大約3. 85V，且電池單體的容量為大約50%至大約100%，則執(zhí)行電池單 體自放電。在自放電模式操作中可不考慮電池單體的容量。自放電模式操作S700包括使電池單體放電的操作S710 ；確定電池單體的容量是 否低于或等于停止容量的操作S720 ；確定電池單體的電壓是否低于或等于停止電壓的操 作S730。在此，在電池單體的充電/放電/待機模式下執(zhí)行自放電模式操作S700。也就是 說，根據(jù)實施例，電池單體在其充電、放電或待機模式下自放電，從而即使電池單體處于任 一情況下也能有效地防止(或減少)電池單體的膨脹和液體泄漏。在操作S710中，控制單元向自放電單元輸出自放電信號，以使電池單體自放電。在操作S720中，控制單元確定電池單體的容量是否低于或等于大約50%。如果電 池單體的容量低于或等于大約50% (在操作S720中)，則控制單元向自放電單元輸出自放 電停止信號以停止(例如，立即停止)電池單體的自放電操作。也就是說，控制單元停止自 放電模式。另一方面，如果電池單體的容量超過大約50% (在操作S720中)，則執(zhí)行操作 S730。在操作S730中，控制單元確定電池單體的電壓是否低于或等于大約3. 8V。如果電 池單體的電壓高于大約3. 8V(在操作S730中)，則控制單元返回至操作S710。另一方面， 如果電池單體的電壓低于或等于大約3. 8V(在操作S730中)，則停止電池單體的自放電操 作。也就是說，控制單元停止自放電模式。此外，可以按相反的順序執(zhí)行操作S720和操作S730。也就是說，可以首先執(zhí)行操 作S730然后執(zhí)行操作S720。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明實施例的方法中，如果電池單體的溫度、電壓和容量滿足 條件(例如，預定的條件)，則電池單體自放電。也就是說，如果電池單體的溫度超過大約 45°C和大約70°C之間的某一溫度，電池單體的電壓超過大約3. 85V并且電池單體的容量 在大約50%和大約100%之間，則電池單體在充電/放電/待機模式下被強制放電至大約3. 8V。因此，根據(jù)本發(fā)明的實施例，可有效地防止或減少電池單體的膨脹和液體泄漏。此外， 進一步提高了使用上述方法的電池包的穩(wěn)定性和可靠性。此外，本發(fā)明構(gòu)思適合于安裝在 在高溫狀態(tài)下頻繁使用的電子裝置(例如，用于車輛的導航裝置和電子裝置)上的電池包。根據(jù)如上所述的本發(fā)明的實施例，如果電池單體的溫度超過參考溫度并且電池單 體的電壓超過參考電壓，則電池單體自放電，從而有效地防止或減少了電池單體的高溫膨 脹或液體泄漏。此外，在電池單體的容量在大約50%和大約100%之間的同時電池單體可 自放電，從而更有效地防止(或減少)了電池單體的高溫膨脹或液體泄漏。此外，可以在充電/放電/待機模式下執(zhí)行自放電操作，從而保證了電池包的穩(wěn)定 性和可靠性而不論電池包的操作狀態(tài)如何。雖然結(jié)合特定的示例性實施例描述了本發(fā)明的各方面，但是應該理解的是，本發(fā) 明并不局限于所公開的實施例，而是相反，本發(fā)明意圖覆蓋包括在權(quán)利要求書及其等同物 的精神和范圍之內(nèi)的各種修改和等同布置。
權(quán)利要求
1.一種保護電池單體免受高溫膨脹的方法，所述方法包括以下步驟感測電池單體的溫度和電壓；確定感測到的電池單體的溫度是否超過參考溫度；當感測到的電池單體的溫度超過參考溫度時，確定感測到的電池單體的電壓是否超過 參考電壓；當感測到的電池單體的電壓超過參考電壓時，使充電/放電/待機模式下的電池單體 自放電。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，參考溫度在45°C和70°C之間。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，參考電壓是大約3.85V。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，電池單體的自放電步驟包括以0.IC和2C的倍率使 電池單體放電。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，電池單體的自放電步驟包括以0.IC和0. 5C的倍率 使電池單體放電。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當電池單體的剩余容量在50%和100%之間時，執(zhí) 行電池單體的自放電步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，執(zhí)行電池單體的自放電步驟直到電池單體的剩余 容量降至大約50%。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，執(zhí)行電池單體的自放電步驟直到感測到的電池單 體的電壓降至大約3. 8V。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，電池單體的自放電步驟包括使電池單體放電；確定電池單體的容量是否低于或等于50% ；當電池單體的容量高于50%時，確定感測到的電池單體的電壓是否低于或等于3. 8V,其中，當電池單體的容量低于或等于50%時電池單體的放電停止，當電池單體的電壓 高于3. 8V時電池單體的放電繼續(xù)。
10.一種用于保護電池單體免受高溫膨脹的電池包，所述電池包包括電池單體；溫度傳感器，用于感測電池單體的溫度；自放電單元，電結(jié)合到電池單體并構(gòu)造為使電池單體自放電；控制單元，用于根據(jù)感測到的溫度控制充電/放電/待機模式下的自放電單元。
11.如權(quán)利要求10所述的電池包，所述電池包還包括電結(jié)合到電池單體的主要電流通 路的充電開關(guān)元件，其中，控制單元獨立地控制充電開關(guān)元件和自放電單元。
12.如權(quán)利要求10所述的電池包，其中，自放電單元包括第一放電電阻器和自放電開 關(guān)元件，第一放電電阻器和自放電開關(guān)元件彼此串聯(lián)結(jié)合，并且自放電開關(guān)元件和第一放 電電阻器與電池單體并聯(lián)結(jié)合。
13.如權(quán)利要求12所述的電池包，其中，自放電單元還包括結(jié)合在自放電開關(guān)元件和 第一放電電阻器之間的發(fā)光二極管。
14.如權(quán)利要求13所述的電池包，其中，所述電池包還包括與自放電開關(guān)元件或第一放電電阻器并聯(lián)結(jié)合的第二放電電阻器。
15.如權(quán)利要求10所述的電池包，其中，溫度傳感器包括熱敏電阻器和結(jié)合到熱敏電 阻器的分壓電阻器。
16.如權(quán)利要求10所述的電池包，其中，控制單元被構(gòu)造為當感測到的電池單體的溫 度超過參考溫度并且感測到的電池單體的電壓超過參考電壓時，啟動充電/放電/待機模 式下的自放電單元。
17.如權(quán)利要求16所述的電池包，其中，控制單元被構(gòu)造為如果電池單體的剩余容量 在50%和100%之間，則啟動自放電單元。
18.如權(quán)利要求10所述的電池包，其中，電池包與導航裝置安裝在一起。
19.如權(quán)利要求10所述的電池包，其中，電池包與用于車輛的電子裝置安裝在一起。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠保護電池單體免受高溫膨脹的電池包和方法，該方法包括感測電池單體的溫度和電壓；確定感測到的電池單體的溫度是否超過參考溫度；當感測到的電池單體的溫度超過參考溫度時，確定感測到的電池單體的電壓是否超過參考電壓；當感測到的電池單體的電壓超過參考電壓時，使充電/放電/待機模式下的電池單體自放電。
文檔編號H01M10/44GK102082310SQ20101053624
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者權(quán)容杰, 李雨鎮(zhèn), 洪奇成, 金潤九 申請人:三星Sdi株式會社