用电池电芯的表面温度进行充电控制的充电系统技术方案

本发明专利技术提供一种充电系统，该充电系统使电池电芯的表面温度不超过上限温度值地进行充电。充电器在充电过程中可变更设定电流。对充电器设定最小充电电流而开始二次电池的充电。在充电过程中测定二次电池的表面温度。将目标温度区（ＴＧＴ－Ｈ～ＴＧＴ－Ｌ）设定在上限温度值Ｔ３的下面。当以当前的充电电流值充电时，计算预测温度值，该预测温度值是二次电池被充电至相当于最大表面温度的充电量的时刻的二次电池的表面温度。若预测温度值低于目标温度区则增大设定电流，若预测温度值高于目标温度区则减小设定电流。若预测温度值进入目标温度区则维持当前的设定电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使表面温度不超过上限地对二次电池进行充电的技术。
技术介绍
在作为便携型电子设备的一例的笔记本型个人计算机(以后称为笔记本PC)中，使用收纳了锂离子电池的电池组件(batterypack)。近年来报告了多 起电池组件的着火事故，通过社团法人电池工业会(Battery Association of Japan)和3土团法人电子f言息4支术产业十办会(Japan Electronic and Information Technology Industries Association)的协作，发表了 4吏用锂离子电池的安全指南。 安全指南可以从他们的因特网主页得到。在该安全指南中，推荐在对锂离子电池进行充电时根据电池电芯的表面温 度来限制充电电流以及充电电压或者其中某一方的最大值。图9(A)、图9(B) 表示该指南中所示的电池电芯的表面温度和充电电流以及充电电压的最大值 之间的关系。在该指南中，如图9 (A)以及图9 (B)所示，针对电池电芯的 表面温度，定义了 Tl ~T2的低温度区、T2 T3的标准温度区、以及T3 T4 的高温度区。在该指南中，规定各温度区的值是制造商进行规定的试验以及验 证后决定的值，而现在已规定下限充电温度值T1为0度、标准温度区的下限 值(低温度区的上限值)T2为10度、标准温度区的上限值(高温度区的下限 值)T3为45度、以及上限充电温度值T4为55度。在该指南中，针对各温度区规定了最大充电电流和上限充电电压。标准温 度区是对最大充电电流以及上限充电电压可以应用最高值的电池电芯的表面 温度区域。该指南提倡将标准温度区中的标准最大充电电流值Imaxl设定为 0.7ItA、将标准上限充电电压Vmaxl设定为4.25V。这里所谓ItA的单位表示 充放电时在二次电池中流动的电流的单位，被定义为ItA-额定容量(Ah) /1 (h)。低温度区以及高温度区中的最大充电电流以及上限充电电压由制造商来 决定。低温度区是比标准温度区低的温度区，并且是为了安全起见通过降低标准最大充电电流值Imaxl以及标准上限充电电压值Vmaxl或者其中某一方而可 容许的充电时的电池电芯的表面温度区域。作为一例，将低温度区中的低温最 大充电电流值Imax2设定为0.3ItA，将低温上限充电电压值Vmax2设定为 4.15V。高温度区是比标准温度区高的温度区，并且是为了安全起见通过改变 标准最大充电电流值Imaxl以及标准上限充电电压值Vmaxl或者其中某一方 而可容许的充电时的电池电芯的表面温度区域。作为一例，将高温度区中的高 温最大充电电流值Imax3设定为0.3ItA，将高温上限充电电压值Vmax3设定 为4.20V。专利文献1公开为了不使电池温度变得异常，预想开始充电起X秒后的 电池温度，并根据预想温度控制充电电流的技术。专利文献2公开如下技术， 即，为了解决当二次电池的周边温度超过容许值时停止充电、从而到满充电为 止的时间变长的问题，预先将充电电流值和二次电池的周边的上升温度之间的 关系数据库化，当周边的温度在充电过程中由于环境等的影响而上升时，通过 控制向二次电池的充电电流值来抑制二次电池的温度上升，从而无需中断而完成充电。专利文献3公开如下技术，即，为了在NiMH电池温度在充电容许温度 范围的上限附近时开始充电的情况下也可以实现满充电，在当前的电池温度接 近充电容许温度的上限附近时，计算与电池温度对应的电流值，通过将充电电 流降低至该计算出的电流值，使电池温度不超过上限地进行控制。专利文献4 公开如下技术，即，为了使NiMH电池在充电过程中达不到危险温度，控制 充电率以使温度的时间上升率(AT/At)保持一定。电池电芯在充电以及放电时发热，在充电末期，电池电芯的外壳的表面温 度(以后简单称为表面温度)上升约7度左右。在安装在笔记本PC中的电池 组件中，当置于通常温度环境中的笔记本PC从AC/DC适配器接收电力供给 的同时工作时，表面温度约为30度。在该状态下拆卸AC/DC适配器，由电池 组件对笔记本PC供给电力时，在放电末期，表面温度达到约45度。此后， 当连接AC/DC适配器来对电池电芯进行充电时，表面温度有可能在充电结束 之前进入高温度区。在标准温度区中进行充电的期间，当电池电芯的表面温度进入高温度区时，根据安全指南，需要将标准上限充电电压值Vmaxl降低至高温上限充电 电压值Vmax3，因此无法充电至满充电容量，携带使用时的笔记本PC的工作 时间缩短。另外，根据安全指南，当将标准最大充电电流值Imaxl降低至高温 最大充电电流值Imax3时，达到满充电的时间变长，拆卸AC/DC适配器并携 带使用笔记本PC时有可能未充电至满充电容量。专利文献1特开2006 - 20446号公报专利文献2特开2005 - 245078号公才艮专利文献3特开平10-14125号公报专利文献4特开2002 - 165380号公报
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种充电系统，使二次电池的表面温度不超过 上限温度值，从而能够充电至满充电容量。而且，本专利技术的目的是提供一种充 电系统，其动态地改变充电电流以使表面温度不超过上限温度值地进行充电。 而且，本专利技术的目的是提供一种充电系统，即使在充电过程中环境温度发生了 变化，也4吏表面温度不超过上限温度值地进行充电。而且，本专利技术的目的是提 供一种实现这种充电系统的设备、充电方法、电池组件以及计算积i程序。本专利技术的充电系统使二次电池的表面温度不超过上限温度值地进行充电。 因此，当表面温度超过上限温度值的情况下必须限制充电电流以及充电电压或 者其中某一个时，通过使表面温度不超过上限温度值地进行充电，可以充电至 满充电容量。充电器在充电过程中可以变更设定电流。温度元件测定二次电池 的表面温度。控制部接收来自温度元件的输出，定期计算预测温度值，该预测 温度值相当于当假设以当前的充电电流值将二次电池充电至规定的充电量时 的表面温度。在低于上限温度值的温度范围内设定有目标温度区。控制部根据 定期比较预测温度值和目标温度值而得的结果来变更充电器的设定电流。为了使表面温度不超过上限温度值地对二次电池进行充电，将充电电流设 定为充分小的值即可，而这会导致充电时间极端变长、实际上无法充电至满充 电容量。在本专利技术中，定期计算出的预测温度值相当于假设以当前的充电电流 值继续充电时的表面温度，根据将预测温度值定期地与目标温度区进行比较而得的结果动态地变更充电器的设定电流。在充电过程中即^使环境温度发生变 化，控制部也定期地进行预测温度值的计算和比较，同时修正设定电流。因此， 本专利技术的充电系统能够以充电开始时的表面温度以及充电过程中的环境温度 所容许的最大的充电电流，不超过上限温度值地进行充电。若作为规定的充电量，选择以当前的充电电流值来充电的情况下表面温度 达到最大时的充电量，则能够可靠地使表面温度不超过上限温度值地对二次电 池进行充电。表面温度变为最大的充电量，也可以是当充电器从恒定电流控制 切换至恒定电压控制时的充电量。规定的充电量可以用在以标准最大充电电流进行充电的情况下表面温度变为最大时的RSOC (Relative State Of Charge ) (% )本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充电系统，使二次电池的表面温度不超过上限温度值地对所述二次电池进行充电，其特征在于，　包括：　充电器，在充电过程中可变更设定电流；　温度元件，测定所述二次电池的表面温度；以及　控制部，接收来自所述温度元件的输出，定期计算相当于当假设以当前的充电电流值将所述二次电池充电至规定的充电量时的所述表面温度的预测温度值，根据定期比较在低于所述上限温度值的温度范围内设定的目标温度区和所述预测温度值而得的结果，变更所述充电器的设定电流。

【技术特征摘要】
JP 2007-9-19 2007-2416891. 一种充电系统，使二次电池的表面温度不超过上限温度值地对所述二次电池进行充电，其特征在于，包括充电器，在充电过程中可变更设定电流；温度元件，测定所述二次电池的表面温度；以及控制部，接收来自所述温度元件的输出，定期计算相当于当假设以当前的充电电流值将所述二次电池充电至规定的充电量时的所述表面温度的预测温度值，根据定期比较在低于所述上限温度值的温度范围内设定的目标温度区和所述预测温度值而得的结果，变更所述充电器的设定电流。2. 根据权利要求1所述的充电系统，其中，所述规定的充电量，对应于以当前的充电电流值进行充电的情况下所述表 面温度达到最大时的充电量。3. 根据权利要求1或2所述的充电系统，其中，所述规定的充电量，对应于在所述充电器从恒定电流控制切换到恒定电压 控制的时刻的充电量。4. 根据权利要求1-3中任何一项所述的充电系统，其中， 所述规定的充电量，与相当于所述表面温度达到最大时的RSOC ( % )的充电量相对应，而且具有针对每一充电电流设定了所述RSOC( % )的修正表。5. 根据权利要求1 ~4中任何一项所述的充电系统，其中， 定义容许以未满标准最大充电电流值的电流值来充电的标准温度区，所述标准温度区的上限值与所述上限温度值一致，所述充电器在整个恒定电流控制 期间以未满所述标准最大充电电流值的充电电流值对所述二次电池进行充电， 并转移至恒定电压控制期间。6. 根据权利要求1 ~ 5中任何一项所述的充电系统，其中， 作为所述目标温度区的上限值，选定比所述上限温度值低1 ~3度的值。7. 根据权利要求l-6中任何一项所述的充电系统，其中， 在1 ~ 3度的范围内选定所述目标温度区的宽度。8. 根据权利要求1 ~7中任何一项所述的充电系统，其中， 所述控制部，当所述预测温度值超过所述目标温度区时减小所述设定电流，当所述预测温度值进入所述目标温度区时维持所述设定电流，当所述预测 温度值低于所述目标温度区时增大所述设定电流。9. 根据权利要求1 ~8中任何一项所述的充电系统，其中， 所述控制部，当所述预测温度值超过所述上限温度值时，将所述充电器的设定电流设定为最小充电电流值。10. 根据权利要求1 ~9中任何一项所述充电系统，其中， 所述控制部，根据所述表面温度相对于规定的监视时间的时间上升率、和充电至所述规定的充电量所需的充电时间，计算所述预测温度值。11. 根据权利要求IO所述的充电系统，其中，所述控制部根据在所述监视时间内流动的充电电流的平均值，计算充电至 所述规定的充电量所需的充电时间。12. —种充电方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：织田大原重文，
申请(专利权)人：联想新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]