專利名稱：電池組及其線路斷開檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實施例涉及電池組及其感測線路斷開狀況的方法。
背景技術(shù)：
一般地，諸如便攜式筆記本計算機(jī)和便攜式電源工具(power tool)之類的便攜式 電設(shè)備可以具有可再充電的電池組。該電池組包括多個電池單元和用于控制每個電池單元 的過充電和過放電并用于計算其容量的控制器。此外，在諸如便攜式電源工具之類的某些設(shè)備中裝備的電池組不包括過放電控制 器。例如，一些便攜式電源工具制造商不將過放電控制器安裝到電池組中以便增大其最大 功率輸出。從而，安裝在這樣的設(shè)備中的電池組的可靠性受到損害。

發(fā)明內(nèi)容
一個方面是一種電池組。該電池組包括具有多個電池單元的電池、連接在該多個 電池單元之間的多條連接線路、被配置為控制該電池的充電和放電操作的控制單元、以及 連接到該電池和該控制單元的保護(hù)電路單元，其中該控制單元被配置為在檢測到連接線路 處于線路斷開狀況時斷開該保護(hù)電路單元。另一個方面是一種操作電池組的方法。該方法包括利用控制單元確定將要對在 電池中的多個電池單元之間連接的多條連接線路執(zhí)行線路斷開檢查。如果將要利用該控制 單元執(zhí)行線路斷開檢查，則確定該多條連接線路中是否存在線路斷開狀況，并且如果該多 條連接線路中存在線路斷開狀況，則響應(yīng)于來自該控制單元的信號，斷開連接到該電池的 保護(hù)電路單元。


通過下面參考附圖對特定示范性實施例的討論，以上和其它特征和優(yōu)點對本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員將變得更加明顯，其中圖1是示出根據(jù)一些實施例的電池組的配置的框圖；圖2是示出根據(jù)一些實施例的檢測電池組中的線路斷開狀況的方法的流程圖；圖3是示出根據(jù)一些實施例的檢測電池組中的線路斷開狀況的方法的流程圖；圖4是示出根據(jù)一些實施例的檢測電池組中的線路斷開狀況的方法的流程圖。
具體實施例方式在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述各個實施例的發(fā)明方面。圖1是示出根據(jù)一些實施例的電池組的配置的框圖。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電池組100包括電池110、外部端子單元 120、電壓感測和平衡電路單元130、模擬開關(guān)單元140、控制單元150、和保護(hù)電路單元160。電池110可以包括多個電池單元Bi、B2、B3、B4、和B5，并且電池單元Bi、B2、B3、B4、和B5的每一個可以是能夠被充電到大約4. 2V的鋰離子電池，但是本發(fā)明不限于此。這 里，電池單元B1、B2、B3、B4、和B5的每一個具有正極端子(+)和負(fù)極端子(_)，并且可以使 用多條連接線路Li、L2、L3、和L4彼此并聯(lián)或串聯(lián)連接。電池單元Bi、B2、B3、B4、和B5包括第一電池單元Bi、第二電池單元B2、第三電池 單元B3、第四電池單元B4、和第五電池單元B5。該實施例中，電池單元B1、B2、B3、B4、和B5 的數(shù)目為五，但是本發(fā)明不限于此。另外，連接線路1^1、1^2、1^3、和1^4可以包括第一連接線 路Li、第二連接線路L2、第三連接線路L3、和第四連接線路L4。連接線路Li、L2、L3、和L4 可以被配置為具有包括諸如鎳的材料的導(dǎo)電接頭(tap)，并且其數(shù)目可以根據(jù)電池單元的 數(shù)目而變化。外部端子單元120可以將電池組100與諸如充電設(shè)備或負(fù)載之類的外部電子設(shè) 備電連接。為此，外部端子單元120可以包括用于對電池110進(jìn)行放電的電池組放電端子 121、用于對電池110進(jìn)行充電的電池組充電端子122、用于對電池110進(jìn)行放電或充電的 電池組負(fù)極端子123、用于電池110與外部電子設(shè)備之間通信的通信端子124、以及用于向 控制單元150提供電力的電源端子125。電池組放電端子121連接到電池110的正極端子 111，并且電池組充電端子122連接到電池110的正極端子111。電池組負(fù)極端子123連接 到電池110的負(fù)極端子112。通信端子IM和電源端子125連接到控制單元150。如圖所 示，外部端子單元120包括電池組放電端子121和電池組充電端子122，以使得電池組100 的放電路徑和充電路徑分離。包括端子單元120的電池組100可以應(yīng)用于電源工具包，但 是本發(fā)明不限于此。電壓感測和平衡電路單元130分別通過感測導(dǎo)線Wl、W2、W3、和W4連接到電池單 元Bi、B2、B3、和B4的正極端子，以便感測電池單元Bi、B2、B3、和B4的電壓。電壓感測和 平衡電路單元130向控制單元150提供電池單元Bi、B2、B3、和B4的電壓。電壓感測和平 衡電路單元130可以包括為鋰離子電池制造的各種模擬前端，但是本發(fā)明不限于此。模擬開關(guān)單元140連接到第五電池單元B5的正極端子(+)和負(fù)極端子(_)以便 感測第五電池B5的電壓。模擬開關(guān)單元140可以包括多個開關(guān)141和快速(flying)電容 器142用于充電第五電池單元B5的電壓。模擬開關(guān)單元140通過響應(yīng)于控制單元150的 控制信號導(dǎo)通和關(guān)斷開關(guān)141，來向控制單元150提供在快速電容器142中充電的第五電池 單元B5的電壓。運(yùn)算放大器(op-amp) 143以及分壓電阻器14 和144b進(jìn)一步連接在模 擬開關(guān)單元140與控制單元150之間。另外，分壓電阻器14 和14 連接在電池組放電 端子121與電池110的負(fù)極端子112之間，而且分壓電阻器14 和145b向控制單元150 提供整個電池組100的電壓。在替換實施例中，分壓電阻器14 和14 連接到電池組負(fù) 極端子123而不是電池110的負(fù)極端子112。用于平衡第五電池單元B5的平衡電阻器146和平衡開關(guān)147連接在第五電池單 元B5的正極端子(+)與負(fù)極端子(_)之間。這里，平衡開關(guān)147可以響應(yīng)于控制單元150 的控制信號導(dǎo)通或關(guān)斷。雖然圖中未示出，但是例如在電壓感測和平衡電路單元130中可 以包括用于電池單元Bi、B2、B3、和B4的平衡電阻器和平衡開關(guān)。此外，該實施例中，用于 感測電池組100的電流的電流傳感器電阻器148可以連接在電池110的負(fù)極端子112與電 池組負(fù)極端子123之間，而且用于感測電池110的溫度的溫度傳感器149可以連接到控制 單元150。
控制單元150產(chǎn)生與從電壓感測和平衡電路單元130、模擬開關(guān)單元140、以及分 壓電阻器14 和14 提供的關(guān)于電池110的一個或多個電壓的信息對應(yīng)的充電/放電控 制信號和平衡控制信號。此外，控制單元150向電壓感測和平衡電路單元130提供充電/ 放電控制信號和平衡控制信號以控制電池110的充電和放電操作。如果控制單元150檢測到多個電池單元B1、B2、B3、B4、和B5之間的多條連接線路 L1、L2、L3、和L4的線路斷開狀況，則其斷開保護(hù)電路單元160以停止電池110的充電和放 電操作。具體地，如果控制單元150接收到線路斷開檢查信號或者確定在預(yù)定時間內(nèi)電池 110的電流小于參考電流值，這表明電池110具有開路，則控制單元150開始確定多個電池 單元B1、B2、B3、B4、和B5之間的多條連接線路L1、L2、L3、和L4中是否存在線路斷開狀況。 線路斷開檢查信號可以在電池組100出廠之前通過通信端子124由操作員提供，而且可以 是用于檢查多個電池Bi、B2、B3、B4、和B5之間的多條連接線路Li、L2、L3、和L4的線路斷 開狀況的命令信號。此外，如果在預(yù)定時間內(nèi)電池110的電流小于參考電流值，則表明在電 池組100出廠后電池100幾乎沒有電壓變化。即，電池組100處于不變狀態(tài)，其中幾乎不存 在電池110的充電和放電操作。這里，電池110的電流可以由電流傳感器電阻器148感測。 一些實施例中，該預(yù)定時間可以是大約1分鐘，并且該參考電流值可以是大約500mA，但是 本發(fā)明不限于此。如果控制單元150接收到線路斷開檢查信號或者確定在預(yù)定時間內(nèi)電池110的電 流小于參考電流值，則控制單元150確定多個電池單元B1、B2、B3、B4、和B5的電壓V1、V2、 V3、V4、和V5的最大值Vmax和最小值Vmin之間的差是否大于參考電壓值。Vl是指橫跨第 一電池單元Bl的電壓。V2是指橫跨第二電池單元B2的電壓。V3是指橫跨第三電池單元 B3的電壓。V4是指橫跨第四電池單元B4的電壓。V5是指橫跨第五電池單元B5的電壓。 如果最大值Vmax與最小值Vmin之間的差大于參考電壓值，則控制單元150確定多個電池 Bi、B2、B3、B4、和B5之間的多條連接線路Li、L2、L3、和L4中存在線路斷開狀況。然后，控 制單元150發(fā)送信號以使保護(hù)電路單元160的保險絲熔斷，以便停止電池110的充電操作。 這里，參考電壓值可以是大約IV，但是本發(fā)明不限于此。此外，控制單元150和電壓感測和 平衡電路單元130可以被集成到一個集成電路中，該集成電路可以被制作在一個單個半導(dǎo) 體芯片上。保護(hù)電路單元160連接到電池110、控制單元150、和電池組充電端子122，并且響 應(yīng)于來自控制單元150的信號而工作。當(dāng)電池110的電壓大于過充電臨界電壓時，保護(hù)電 路單元160響應(yīng)于來自控制單元150的信號而斷開以防止電池110的過充電。另外，如果 控制單元150確定多個電池單元B1、B2、B3、B4、和B5之間的多條連接線路L1、L2、L3、和L4 中存在線路斷開，則保護(hù)電路單元160由控制單元150斷開以停止電池110的充電和放電 操作。為此，保護(hù)電路單元160包括保險絲161、熱電阻器162、和控制開關(guān)163。保險絲161連接在電池110的正極端子111與電池組充電端子122之間。熱電阻 器162連接在保險絲161與控制單元150之間?？刂崎_關(guān)163連接到熱電阻器162和控制 單元150。當(dāng)保險絲161熔斷時，保護(hù)電路單元160被斷開。作為熱電阻器162中出現(xiàn)大量 熱量的結(jié)果，發(fā)生保險絲161的熔斷。當(dāng)控制開關(guān)163由控制單元150導(dǎo)通然后電流從電 池組充電端子122或電池110的正極端子111通過保險絲161、熱電阻器162、和控制開關(guān)163流到電池110的負(fù)極端子112時，熱電阻器162的溫度上升。由于電池組100包括控制單元150，因此它可以檢測多個電池單元B1、B2、B3、B4、 和B5之間的多條連接線路L1、L2、L3、和L4中的線路斷開狀況。電池組100可以在出廠之 前減少缺陷。另外，當(dāng)在出廠后多個電池單元B1、B2、B3、B4、和B5之間的多條連接線路Li、 L2、L3、和L4中存在線路斷開狀況時，電池組100停止電池110的充電和放電操作。因此， 它的質(zhì)量和可靠性得到提高。描述檢測電池組100中的線路斷開狀況的方法。圖2、3和4是示出根據(jù)一些實施例的檢測電池組中的線路斷開狀況的方法的流程 圖。參考圖2到4，電池組100的線路斷開檢測方法包括在操作SlO中確定檢查線路 斷開狀況的狀態(tài)；在操作S20中確定是否存在線路斷開狀況；以及在操作S30中激活保護(hù) 電路。將參考圖3的操作SlOA和圖4的操作SlOB描述操作SlO的實施例。在操作SlO中，控制單元150確定將要執(zhí)行線路斷開檢查，以確定連接在電池110 中的多個電池單元Bi、B2、B3、B4、和B5之間的多條連接線路Li、L2、L3、和L4中的任何一 個是否斷開。一些實施例中，控制單元150在圖3的操作SlOA中確定是否接收到線路斷開 檢查信號?？梢岳缭陔姵亟M100出廠之前執(zhí)行操作S10A，并且可以由操作員通過通信端 子124向控制單元150提供線路斷開檢查信號。一些實施例中，控制單元150確定在多于 預(yù)定時間內(nèi)電池110的電流是否小于參考電流值，如圖4的操作SlOB所示。可以例如在電 池組100出廠之后執(zhí)行操作S10B，并且可以由控制單元150使用傳感器電阻器148感測電 池110的電流流動狀態(tài)。如果滿足操作SlO的線路斷開檢查狀況，則在操作S20中，控制單元150確定是否 存在多條連接線路L1、L2、L3、和L4的線路斷開狀況。一些實施例中，當(dāng)控制單元150在圖 3的操作SlOA中接收到線路斷開檢查信號、或控制單元150在圖4的操作SlOB中確定在 多于預(yù)定時間內(nèi)電池110的電流是否小于參考電流值時，控制單元150確定多個電池單元 B1、B2、B3、B4、和B5的電壓V1、V2、V3、V4、和V5的最大值Vmax與最小值Vmin之間的差是 否大于參考電壓值。在操作S30中，如果檢測到多條連接線路L1、L2、L3和L4的線路斷開狀況，則控制 單元150斷開保護(hù)電路單元160。一些實施例中，控制單元150使用熱電阻器162和控制開 關(guān)163熔斷保險絲161。接下來，將參考表1至3描述電池100的線路斷開檢測方法的結(jié)果。Vl是指橫跨 第一電池單元Bl的電壓。V2是指橫跨第二電池單元B2的電壓。V3是指橫跨第三電池單 元B3的電壓。V4是指橫跨第四電池單元B4的電壓。V5是指橫跨第五電池單元B5的電壓。 Vmax-Vmin是指電壓VI、V2、V3、V4、和V5的最大值與最小值之間的差。表 權(quán)利要求
1.電池組，包括電池，包括多個電池單元；多條連接線路，連接在多個電池單元之間；控制單元，被配置為控制該電池的充電和放電操作；以及保護(hù)電路單元，連接到該電池和該控制單元，其中該控制單元被配置為在檢測到連接線路中的線路斷開狀況時斷開該保護(hù)電路單兀。
2.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中當(dāng)該多個電池單元的電壓的最大值與最小值之間 的差大于參考電壓值時，檢測到多條連接線路中的線路斷開狀況。
3.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中該保護(hù)電路單元包括保險絲并且通過熔斷該保險 絲而斷開。
4.如權(quán)利要求3所述的電池組，其中該保護(hù)電路單元進(jìn)一步包括 熱電阻器；以及控制開關(guān)，連接到該熱電阻器和該控制單元。
5.如權(quán)利要求1所述的電池組，進(jìn)一步包括 電池組放電端子，連接到該電池的正極端子；電池組充電端子，連接到該電池的正極端子；以及電池組負(fù)極端子，連接到該電池的負(fù)極端子，其中該保護(hù)電路單元連接到該電池的正極端子和該電池組充電端子。
6.如權(quán)利要求1所述的電池組，進(jìn)一步包括通信端子和電源端子，它們連接到該控制 單元。
7.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中響應(yīng)于接收到線路斷開檢查信號，該控制單元確 定該多條連接線路的線路斷開狀況。
8.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中如果該控制單元在多于預(yù)定時間內(nèi)感測到該電池 的電流小于參考電流值，則該控制單元確定該多條連接線路的線路斷開狀況存在。
9.如權(quán)利要求1所述的電池組，進(jìn)一步包括電壓感測和平衡電路，其連接到該電池和 該控制單元，其中該電壓感測和平衡電路被配置為感測該電池的電壓和控制該電池的平
10.如權(quán)利要求9所述的電池組，其中該電壓感測和平衡電路被配置為確定該電池單 元中的一個或多個的電壓。
11.如權(quán)利要求9所述的電池組，進(jìn)一步包括模擬開關(guān)單元，其被配置為確定另外的電 池單元的電壓，其中該模擬開關(guān)單元包括多個開關(guān)和快速電容器。
12.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中該多個電池單元串聯(lián)連接或并聯(lián)連接。
13.一種操作電池組的方法，該方法包括利用控制單元確定將要對在電池中的多個電池單元之間連接的多條連接線路執(zhí)行線 路斷開檢查；如果將要執(zhí)行線路斷開檢查，則利用該控制單元確定該多條連接線路中是否存在線路 斷開狀況；以及如果該多條連接線路中存在線路斷開狀況，則響應(yīng)于來自該控制單元的信號，斷開連接到該電池的保護(hù)電路單元。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述確定將要執(zhí)行線路斷開檢查包括接收線路 斷開檢查信號。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述確定多條連接線路中是否存在線路斷開狀況 包括確定在多于預(yù)定時間內(nèi)電池的電流小于參考電流值。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述確定多條連接線路中是否存在線路斷開狀況 包括確定該多個電池單元的電壓的最大值和最小值之間的差大于參考電壓值。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括確定該多個電池單元的電壓。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述確定該多個電池單元的電壓包括操作電壓 感測和平衡電路單元以確定電池單元中的一個或多個的電壓。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，所述確定該多個電池單元的電壓進(jìn)一步包括操作模 擬開關(guān)單元以確定另外的電池單元的電壓，其中該模擬開關(guān)單元包括多個開關(guān)和快速電容ο
20.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述斷開保護(hù)電路單元包括熔斷該保護(hù)電路單 元的保險絲。
全文摘要
公開了電池組和操作該電池組的方法。該電池組包括多個電池單元，并且被配置為如果在連接電池單元的線路中檢測到開路則斷開該電池的端子。
文檔編號H01M10/42GK102110862SQ20101060704
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者尹韓碩, 梁鐘云, 瀨川進(jìn), 金珍完, 金范奎, 黃義晶 申請人:三星Sdi株式會社