CN101504996B

CN101504996B - 充电装置和充电方法

Info

Publication number: CN101504996B
Application number: CN2009100038474A
Authority: CN
Inventors: 佐藤和三; 本间正贡
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2029-02-06
Also published as: TWI425737B; US8093867B2; CN101504996A; JP4692554B2; JP4692674B2; JP2009189141A; KR20090086161A; US20090195215A1; TW200937800A; JP2010124688A

Abstract

本发明提供了一种充电装置，被配置为：接受对应于蓄电池或电池组的温度的温度信息；当所述温度在设置的充电温度范围内时，将充电电流提供到蓄电池或电池组；以及当所述温度超过设置的充电温度范围时，中断充电电流。

Description

充电装置和充电方法

技术领域

本发明涉及适于应用到例如锂离子蓄电池的充电装置和充电方法。

背景技术

为了防止任何事故，在对锂离子蓄电池进行充电时充电电压不超过额定电压并且充电电流不超过最大容许的电流是非常重要的。有必要管理充电电压和充电电流两者，并且采用恒流恒压充电系统。商用充电装置被配置为能够对充电电压和充电电流进行严格的管理。然而，很难说仅仅利用充电电压和充电电流的严格管理所提供的安全措施就提供了充分的安全措施。因此，考虑检测电池组内的温度，并且仅当温度在安全范围内时才执行充电。

例如，将0℃到45℃的温度范围设置为可充电温度范围(以下称为“充电温度范围”)。当以低温对锂离子蓄电池进行充电时，从正极发出的锂离子变得被负极不充分地吸收，并且锂金属变得易于沉积。这可能导致所沉积的锂金属穿透隔板(separator)的事故。此外，当以高温充电时，由于充电电流而导致的温度上升与环境温度相加，并且电池的温度上升。这可能使得难以维持隔板的功能，导致事故。

在用于以恒定电流对镍氢电池或镍镉电池进行充电的现有技术的充电装置中，通过使得温度检测元件在每个确定时间段检测电池表面温度的迅速增加来执行充电完成时间检测(所谓的ΔT检测模式)。例如，日本未审专利申请公开No.Hei 7-15885描述了依赖于温度改变率校正充满电时的参考电压值，以便解决在ΔT检测模式中、在温度的影响下导致的不正确充电的问题。

发明内容

上述公开中所披露的发明并非意在解决在超过充电温度范围的情况下对锂离子蓄电池进行充电的情况的问题。除非关注于由电池生成的热量以及从充电装置的电路生成的热量，否则不能以高精度检测电池温度。

期望提供一种能够确实地在充电温度范围内执行充电的充电装置和充电方法。

根据本发明，提供了一种充电装置，被配置为：接受对应于蓄电池或电池组的温度的温度信息；当所述温度在设置的充电温度范围内时，将充电电流提供到蓄电池或电池组；以及当所述温度超过设置的充电温度范围时，中断充电电流。

替代地，充电温度范围可被划分为多个区域，以便判断所述温度属于这些划分的区域中的哪个区域。

优选地，充电电流以恒定周期性循环接通/切断；以及判断是否至少在充电电流切断的时间期间检测的温度在充电温度范围内。

优选地，通过使用在接通时段检测的温度执行充电控制。在此情况下，如果充电电流接通的时间期间检测的第一温度和充电电流切断的时间期间检测的第二温度之间的差不超过阈值，则判断第一温度和第二温度的每个是否在充电温度范围内。如果第一温度和第二温度之间的差大于阈值，则判断第二温度是否在充电温度范围内。在此情况下，充电温度范围优选地独立于第一和第二温度设置。

在包括恒流充电操作和恒压充电操作的充电控制中，如锂离子蓄电池的情况，被配置为仅在恒压充电操作期间判断温度是否在充电温度范围内，其中恒流充电操作和恒压充电操作以所示顺序执行。

根据本发明，还提供了一种充电方法，包括下述步骤：接受对应于蓄电池或电池组的温度的温度信息；当所述温度在设置的充电温度范围内时，将充电电流提供到蓄电池或电池组；以及当所述温度超过设置的充电温度范围时，中断充电电流。

附图说明

图1是本发明第一实施例的框图；

图2是示出第一实施例的处理流程的流程图；

图3是示出在第一实施例中使用的温度检测元件的特性的示例的曲线图；

图4是本发明第二实施例的框图；

图5是示出本发明第三实施例的处理流程的流程图；

图6是本发明第四实施例的框图；

图7是示出第四实施例的处理流程的流程图；

图8是本发明第五实施例的框图；

图9是示出在第五实施例中使用的温度检测元件的特性的示例的曲线图；

图10是示出锂离子蓄电池的充电特性的曲线图；

图11是本发明第六实施例的框图；以及

图12是示出第六实施例的处理流程的流程图。

具体实施方式

以下将参照图1描述本发明的第一实施例。要理解，下面的各实施例是对其施加了各种技术上的适当限制的本发明的适当特定示例，并且本发明的范围不限于这些实施例，除非在下面的描述中另有所指。

电池组1和充电器4彼此连接，以对电池组1的蓄电池(例如，锂离子蓄电池)BAT进行充电。电池组1和充电器4通过正负连接端1a(+)和1b(-)、4a(+)和4b(-)、以及控制端1c(T)和4c(T)彼此连接。这些控制端1c和4c用于为充电器4提供电池组1的温度信息，并且区分电池组1到充电器4的连接。这些控制端通常被配置为机械接触端子，并且使得在电池组1被安装到充电器4上时彼此连接。

电池组1的正端子1a经由充电控制开关2a连接到蓄电池BAT的正极，并且蓄电池BAT的负极连接到电池组1的负极1b。充电控制开关2a的接通/切断操作由保护IC(集成电路)2b控制。在接通开关2a的状态下，通过充电电流执行充电操作，并且通过切断开关2a来中断充电电流以停止充电。

以简化形式示出了图1中的电池组1的配置。放电控制开关(未示出)与充电控制开关2a串联连接，并且通过保护IC 2b控制放电控制开关的接通/切断操作。通过场效应晶体管(以下也称为FET)形成所述充电控制开关2a和放电控制开关。在这些FET中的每个的漏极和源极之间布置了寄生二极管。配置为允许电流流过寄生二极管。

保护IC 2b用于保护蓄电池BAT不过充电、过放电或过电流。在保护操作中，当保护IC 2b检测到过充电时，保护IC 2b产生控制信号以切断充电控制开关2a。然后，中断来自充电器4的充电电流。该保护操作可避免由于充电器4的故障等而造成的其过充电状态。

在负载代替充电器4与电池组1连接并且使得蓄电池BAT进入过放电状态的情况下，蓄电池BAT可能击穿。保护IC 2b检测电池电压不超过某个电压值(例如，2.7V)，并且通过响应于放电控制信号控制放电控制开关(未示出)来中断放电电流。如果电池的正端子和负端子之间出现短路，则大电流流动可能产生异常的热量。当放电电流超过某个电流值时，保护IC 2b中断放电电流。

这些保护功能类似于现有技术的电池组中所提供的保护功能。在本发明的第一实施例中，例如，提供热敏电阻3作为电池组1的温度检测元件。热敏电阻3的一端与控制端1c连接，而另一端与控制端1b连接。热敏电阻3具有电阻值Rt的变化随温度变化为负的特性。热敏电阻3布置在电池组1内，或粘到电池组1的外壳表面。作为替代，温度检测元件可以包括在充电器4内以便间接地检测电池组1的温度。作为替代，可以通过检测环境温度来检测异常温度环境。作为温度检测元件，可使用随温度变化其电阻变化具有正斜率的元件，如PTC(正温度系数)热敏电阻，来替代具有负特性的热敏电阻。

充电器4具有DC电源5、充电控制开关6和充电控制器7。DC电源5生成充电电源作为输出，并且DC电源5的正输出端经由充电控制开关6与端子4a连接，而其负输出端与端子4b连接。具体地，DC电源5可具有各种形式，例如，将100V到240V的商用电源转换到DC电源的切换(switching)电源、或从DC电压源生成用于对锂离子电池充电的充电电压(如，4.2V)的DC-DC转换器。可使用FET、中继开关等作为充电控制开关6。

充电控制器7用微计算机形成，并且输出用于执行充电控制开关6的接通/切断控制的控制信号。充电器4执行用于对电池组1内的蓄电池BAT进行适当充电的充电控制。尽管未示出，但是通过组合恒流充电和恒压充电方法的方法对如锂离子蓄电池的蓄电池BAT进行充电。例如，当电池电压不超过4.1V时，通过预定充电电流执行恒流充电。当电池电压大于4.1V时，充电器4执行恒压控制操作，使得充电电流逐渐减少。电池电压朝向充电器4的输出电压(4.2V)增加。此后，当检测到充电器4的输出电压和电池电压之间的差电压达到预定值、或充电电流变为预定值或更少的事实时，充电完成。通过充电控制器7进行该充电控制。在图1中，省略了充电控制的配置。

比较输出T1和T2分别从比较器TH1和TH2提供到充电控制器7。参考电压Vref2(固定值)提供到由电阻器R1、R2和R3组成的每个串联电路的一端。所述串联电阻电路的另一端接地。从电阻器R1和R2之间的连接中点取出对应于充电温度范围内的低温阈值的参考电压V1，并且将参考电压V1提供到比较器TH1的一个输入端(非反向输入端)。从电阻器R2和R3之间的连接中点取出对应于充电温度范围中的低温阈值的参考电压V2，并且将参考电压V2提供到比较器TH2的另一输入端(反向输入端)。

参考电压Vref1(固定值)经由电阻器Ro、端子4c、端子1c和热敏电阻3连接到地线。电阻器Ro和热敏电阻3串联连接，并且电阻器Ro和热敏电阻3之间的连接中点处的电压(以下也称为检测电压)Vr分别提供到比较器TH1的另一输入端和比较器TH2的一个输入端。因此，检测电压Vr的值通过下面的等式表示，并且随着所检测的温度而改变，例如如图3所示。

Vr＝Vref1×(Rt/(Ro+Rt))

即，因为热敏电阻3具有负特性，所以检测电压Vr的值(电阻Rt)随温度增加而减少。如此设置使得参考电压V1对应于充电温度范围中的低温阈值，例如0℃，并且参考电压V2对应于充电温度范围中的高温阈值，例如，+45℃。

比较器TH1比较参考电压V1和检测电压Vr。当Vr＞V1时，比较输出信号T1变为低电平(以下也称为“L”)。当Vr≤V1时，比较输出信号T1变为高电平(以下也称为“H”)。比较器TH2比较参考电压V2和检测电压Vr。当Vr≥V2时，比较输出信号T2变为H。当Vr＜V2时，比较输出信号T2变为L。

因此，比较器TH1和TH2用作窗口比较器，并且生成具有如下关系的输出信号。

当Vr＞V1时，T1＝L，T2＝H；

当V2≤Vr≤V1时，T1＝H，T2＝H；以及

当Vr＜V2时，T1＝H，T2＝L。

充电控制器7分别接收比较器TH1和TH2的比较输出信号T1和T2，并且判断电池组1的温度是否在充电温度范围内。如果判断电池组1的温度在充电温度范围内，则充电控制器7为充电控制开关6提供用于接通充电控制开关6的控制信号。如果判断电池组1的温度超过充电温度范围，则充电控制器7为充电控制开关6提供用于切断充电控制开关6的控制信号。

作为示例，充电温度范围内的低温阈值设置为0℃，而高温阈值设置为45℃。还设置为使得Vref1＝Vref2＝2.5V，并且Ro＝100kΩ。在此情况下，作为示例，各个元件值如下设置。

热敏电阻3的电阻值Rt：在0℃时为357kΩ。

检测电压Vr：2.5V/(100k+357k)×357k＝1.95V。

因此，V1(对应于低温阈值)设置为1.95V。

热敏电阻3的电阻值Rt：在45℃时为41kΩ。

检测电压Vr：2.5V/(100k+41k)×41k＝0.73V。

因此，V2(对应于高温阈值)设置为0.73V。

参考电压V1和V2通过表1中示出的计算等式表达。基于温度-参考电压Vr的关系图，电阻器R1、R2和R3的值通过表2中示出的过程得到。

表1

	当没有安装电池时	当安装了电池时
			Vr	＝Vref1	＝Vref1/(Ro+Rt)×Rt
V1	＝Vref2(1-R1/R)	与左边相同
			V2	＝Vref2(1-(R1+R2)/R)	与左边相同

表2

电池组1安装到如此设置的充电器4上。假设此时的电池组1具有15℃的温度，则各个电压具有如下值。

热敏电阻3的电阻值Rt：在15℃时为163kΩ。

检测电压Vr：2.5V/(100k+163k)×163k＝1.55V。

比较器TH1的反向输入为1.55V，而其非反向输入为1.95V。因此，输出T1为H。

比较器TH2的非反向输入为1.55V，而其反向输入为0.73V。因此，输出T2为H。

即，根据0.73V≤1.55V≤1.95V的关系，比较器TH1的输出信号T1为H，比较器TH2的输出信号T2也为H。基于这两个比较器TH1和TH2的输出T1和T2为H的结果，充电控制器7判断温度在充电温度范围内，并且生成接通充电控制开关6的控制信号，使得充电电流通过充电控制开关6提供到电池组1。如果在充电操作期间温度偏离充电温度范围，则这两个比较器之一的输出变为L，并且切断充电控制开关6以停止充电。

将参照图2的流程图描述本发明的第一实施例的操作。流程图中示出的处理在充电控制器7中所包括的微计算机的控制下执行。在步骤S1，判断是否安装了电池组1。在充电器4上未安装电池组1的状态下，充电控制器7使得控制开关6进入切断(OFF)状态，并且充电电路处于开路状态。要输入到比较器TH1的反向输入端和比较器TH2的非反向输入端的电压Vr是通过电阻器Ro连接的参考电压Vref1。

这里，当充电器4上安装了电池组1时，参考电压Vref1经由电阻器Ro、端子4c和1c以及电池组1内的热敏电阻3连接到端子1b(接地)。输入到比较器TH1的反向输入端和比较器TH2的非反向输入端的检测电压变为通过由电阻器Ro和热敏电阻3的电阻值Rt对参考电压Vref1分压所得到的电压。例如，假设参考电压Vref1是2.5V，电阻器Ro为100kΩ，并且Rt为100kΩ(在25℃)，当没有安装电池组时分别将2.5V提供到比较器TH1和TH2的输入端，将2.5V/(100k+100k)×100k＝1.25V提供到比较器TH1和TH2的输入端。

热敏电阻3的电阻值Rt依赖于环境温度而变化。因此，检测电压值与电池组1的温度相关。通过将提供到比较器TH1的非反向输入端的参考电压V1设置为对应于低温阈值的电压值，当检测电压Vr低于参考电压V1时，即，当热敏电阻3环境温度高于低温阈值V1时，比较器TH1的输出信号变为H。

通过将连接到比较器TH2的反向输入的参考电压V2设置为对应于高温阈值的电压值，当检测电压Vr高于参考电压V2时，即，当热敏电阻环境温度低于高温阈值时，比较器TH2的输出信号变为H。在步骤S2，基于比较器TH2和TH2都变为H信号的事实，确认温度在充电温度范围内。

在步骤S2，如果判断所检测的温度超过充电温度范围，则过程转到步骤S3以通过切断充电控制开关6来停止充电。在步骤S3后，过程返回到步骤S2以执行温度确认。

在步骤S2，如果确认所检测的温度在充电温度范围内，即，T1＝T2＝H，则过程转到步骤S4以接通充电控制开关6。在步骤S5，执行充电操作。

即使在充电操作期间，在步骤S6，也监视电池组1的温度是否在充电温度范围内。如果充电期间的温度超过充电温度范围，则比较器TH1和TH2之一的比较输出变为L，并且充电控制器7通过切断充电控制开关6来停止充电(步骤S3)。

在步骤S6，如果确认所检测的电池组1的温度在充电温度范围内，则执行充电操作，然后过程转到步骤S7以判断其是否达到充满电。可能基于与蓄电池BAT的电压的差不超过预定阈值的事实，或替代地基于充电电流不超过预定值的事实，检测是否已经达到充满电。

如果在步骤S7检测到充满电，则过程转到步骤S8以通过切断充电控制开关6来终止充电操作。通过前述一系列操作，本发明的第一实施例能够避免当充电期间出现异常发热时或在异常环境温度下时的充电。

通常认为充电温度范围的上限和下限近似为0℃到45℃，这是因为安全范围依赖于蓄电池BAT的特性而变化。然而，本发明不限于这样的特定充电温度范围，而是根据要由各个充电器处理的蓄电池的特性来设置安全范围。

图4示出本发明第二实施例的配置。该配置与第一实施例的配置的不同在于，检测电压Vr直接提供给充电控制器7A，而不经过任何比较器。充电控制器7A具有将模拟检测电压Vr转换为数字信号的A/D转换器，并且被配置为通过软件处理判断检测电压Vr是否在设置的电压范围内。类似于第一实施例，当检测电压Vr在充电电压范围内时，充电控制器7A生成接通充电控制开关6的控制信号。

接下来，将描述本发明的第三实施例。第三实施例涉及在精确检测电池组1的温度方面的改进。即，来自充电器4的辐射热或电池组内的保护电路的热量可能被添加到充电期间检测的温度，使得难以精确检测电池组1的温度。特别地，在提供相对大的充电电流到蓄电池BAT的充电器中，电池组内的保护IC的组件的发热和充电器侧的电路热量被加到蓄电池BAT的自身发热。这施加了很大影响，并且整个电池组的温度趋于轻易地增加。

为了安全性的考虑，蓄电池BAT的温度是最重要的，并且应当被监视，期望通过最小化外围电路热量的影响而检测精确的温度。第三实施例被配置为通过以确定循环(cycle)接通/切断充电并在切断充电的时间期间执行温度检测来执行精确的温度检测。当切断充电时，没有电流提供到充电器电路和电池保护电路。这抑制组件的温度上升，使得能够抑制辐射热量。热敏电阻在该时段期间检测的温度几乎是蓄电池BAT(电池单元)自身的温度，因此使得能够更精确地判断蓄电池的安全性。

以下将参照图5的流程图描述第三实施例的处理。电池组1和充电器4的基本配置与图1或图4中所示的配置相同。图5的流程图中所示的处理在充电控制器7(或7A)中所包括的微计算机的控制下执行。

在步骤S11，判断是否安装了电池组1。在充电器4上没有安装电池组1的状态下，充电控制器7使得控制开关6进入切断状态，并且充电电路处于开路状态。这里，当在充电器4上安装了电池组1时，过程转到步骤S12，以判断电池组1的温度是否在充电温度范围内。温度确认处理类似于前述第一实施例地执行。

在步骤S12，如果判断所检测的温度超过充电温度范围，则过程转到步骤S13以通过切断充电控制开关6来停止充电(中断充电电流)。在步骤S13后，过程返回到步骤S12以执行温度确认。

在步骤S12，如果判断所检测的温度在充电温度范围内，则过程转到步骤S14以接通充电控制开关6，然后转到步骤S15以执行充电操作。

在步骤S16，判断是否已经达到充满电。当充电器4的输出电压和蓄电池BAT的电压之间的差不超过预定值时，或当充电电流变为预定值或更少时，可能检测出已经达到充满电。

如果步骤S16的检测结果不是充满电，则过程转到步骤S17以周期性地切断充电控制开关6。即，按温度确认的循环切断充电开关6。例如，在充电操作持续三分钟后，充电开关6切断三秒钟。步骤S18的温度确认在充电开关6的切断时段内执行。

如果在步骤S18确认充电期间的温度超过充电温度范围，则充电控制器7通过切断充电控制开关6来停止充电(步骤S13)。如果在步骤S18确认电池组1的温度在充电温度范围内，则过程返回到步骤S14(充电开关6的接通)，以恢复充电操作。

如果步骤S16的检测结果是充满电，则过程转到步骤S19以通过切断充电控制开关6来终止充电操作。通过前述一系列操作，本发明的第三实施例可以避免当充电期间出现异常发热时或在异常环境温度下的充电。此外，由于检测了当切断充电电流时电池组1的温度，因此可能降低来自充电器4的热量的影响和电池组1内的保护电路的热量的影响，从而使得能够进行精确的温度检测。

接下来，将描述能够进行精确温度检测的第四实施例。在第四实施例中，不仅在充电切断时段而且在充电接通时段执行温度检测。如果接通时段和切断时段之间的温差不超过某个设置值，则接通时段期间的温度也用于判断是否可以为电池充电。

如图6所示，与检测电压Vr进行比较的、在接通时段中使用的和在切断时段中使用的各参考电压分别由开关8和9切换。这些开关8和9响应于来自充电控制器7B的温度设置控制信号而切换。

电阻器R1、R2、R3、R4和R5的串联电路插入到固定参考电压Vref2和接地之间，以便获得这些电阻器之间的连接点。从电阻器R1和R2之间的连接点取出参考电压V1，从电阻器R2和R3之间的连接点取出参考电压V2，从电阻器R3和R4之间的连接点取出参考电压V3，并且从电阻器R4和R5之间的连接点取出参考电压V4。其关系如下：V4＜V3＜V2＜V1。

充电接通时段内的电池组1的温度高于充电切断时段内的电池组1的温度。因此，分别设置参考电压V1和V3以便定义充电切断时段中的低温阈值和高温阈值。分别设置参考电压V2和V4以便定义充电接通时段中的低温阈值和高温阈值。通过开关8和9，在充电切断时段期间，参考电压V1和V3分别提供到比较器TH1和TH2的反向输入端，并且在充电接通时段期间，参考电压V2和V4分别提供到比较器TH1和TH2的反向输入端。

类似于第一实施例，由电池组1的热敏电阻3检测的检测电压Vr分别提供到比较器TH1和TH2的非反向输入端。当检测电压Vr在参考电压V1和V3的范围内时，比较器TH1的输出信号T1变为L，而比较器TH2的输出信号T2变为H。类似地，当检测电压Vr在参考电压V2和V4的范围内时，比较器TH1的输出信号T1变为L，而比较器TH2的输出信号T2变为H。

比较器TH1的输出信号T1和比较器TH2的输出信号T2提供到充电控制器7B。充电控制器7B能够判断在充电接通时段和充电切断时段的每个时段中电池组1的温度是否在设置的充电温度范围内。检测电压Vr也提供到充电控制器7B。充电控制器7B检测在充电接通时段的电池组1的温度Ton，而在充电切断时段的电池组1的温度Toff，然后判断其间的差的幅度。

接通时段和切断时段之间的小温差意味着通过施加充电电流从各电路和各组件产生了相对较小的热量。因此，可以估计对蓄电池BAT有较小的热量影响。在此情况下，即使在接通时段检测的温度也可以用于温度确认，这是因为电池组1的温度在其上相对精确地反映。通过在接通时段和切断时段都执行温度检测，可能更快速地检测任何异常发热并停止充电。

尽管辐射热的影响小，但这不意味着没有影响。因此，如上设置接通时段和切断时段中的各个温度阈值(参考电压V1到V4)。

以下将参照图7的流程图描述本发明的第四实施例的操作。在步骤S21，判断是否安装了电池组1。在充电器4上没有安装电池组1的状态下，充电控制器7使控制开关6进入切断状态，并且充电电路处于开路状态。这里，当在充电器4上安装了电池组1时，过程转到步骤S22以判断电池组1的温度是否在充电温度范围内。该温度确认处理使用充电切断时段中的温度阈值(参考电压V1和V3)。

如果在步骤S22判断所检测的温度超过充电温度范围，则过程转到步骤S23以通过切断充电控制开关6来停止充电。在步骤S23后，过程返回到步骤S22以执行温度确认。

如果在步骤S22判断所检测的温度在充电温度范围内，则过程转到步骤S24以接通充电控制开关6，然后转到步骤S25以执行充电操作。

在接通充电开关6的时间期间和切断充电开关6的时间期间的每个时段执行温度检测操作。以恒定循环执行温度检测操作。当执行温度检测操作时，依赖于所检测的温度执行之后的处理。在步骤S26，从检测电压Vr检测充电接通时段中的温度Ton。检测温度Ton存储在充电控制器7B中。在步骤S27，充电开关6切断。在步骤S28，从检测电压Vr检测充电切断时段中的温度Toff。检测温度Toff存储在充电控制器7B中。

在步骤S29，判断温差(Ton-Toff)是否小于温差阈值。如果判断温差小于阈值，则过程转到步骤S30以将温度阈值设置为充电接通时段中的值(参考电压V2和V4)。在步骤S31，充电开关6接通。

在步骤S32，通过使用充电接通时段中的温度阈值判断电池组1的温度是否在充电温度范围内(温度确认处理)。如果在步骤S32确认电池组1的温度在充电温度范围内，则过程转到步骤S33，以将温度阈值设置在充电切断时段中的值(参考电压V1和V3)。在步骤S34，充电开关6切断。在步骤S35，通过使用充电切断时段中的温度阈值判断电池组1的温度是否在充电温度范围内(温度确认处理)。

如果在步骤S29判断温差(Ton-Toff)不小于温差阈值，则省略使用充电接通时段内的温度阈值的温度确认处理(步骤S32)，而跟随步骤S33、S34和S35中的使用充电切断时段中的温度阈值的温度确认处理。在步骤S32和S35的温度确认处理中，如果判断检测的电池组1的温度超过充电温度范围，则过程转到步骤S23以停止充电。

在步骤S36，判断电池是否已经达到充满电。可以基于充电器4的输出电压和蓄电池BAT的电压之间的差不超过预定值的事实，或替代地基于充电电流变为预定值或更小的事实检测充满电。

如果步骤S36的检测结果不是充满电，则过程返回到步骤S25，以重复从上述步骤S26到步骤S35的一系列处理。如果步骤S36的检测结果是充满电，则切断充电控制开关6以终止充电操作。通过上述一系列操作，本发明的第四实施例除了使用充电电流的切断时段中的温度，还通过使用充电电流的接通时段中的温度，来执行温度确认。这使得能够降低来自充电器4的热量的影响和电池组1内的保护电路的热量的影响，从而使得能够进行精确的温度检测，以及进一步的连续的温度检测。

接下来，将在下面描述本发明的第五实施例。第五实施例被配置为通过更精细地划分温度阈值以便精细地关于电池组1的温度改变充电条件来消除不充分充电。这通过按需要增加比较器的数量而成为可能，如图8所示。

如图8所示，提供电阻器R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7的串联电路以生成对应于温度阈值的参考电压V1、V2、V3、V4、V5和V6。提供比较器TH1、TH2、TH3和TH4以将其各自的比较输出T1、T2、T3和T4提供到充电控制器7C。检测电压V4分别提供到比较器TH1到TH4的非反向输入端。由开关10选择的参考电压V1和V2之一提供到比较器TH1的非反向输入端，而由开关11选择的参考电压V5和V6之一提供到比较器TH4的非反向输入端。

参考电压V1和V2对应于充电温度范围中的低温阈值，而参考电压V5和V6对应于充电温度范围中的高温阈值。充电温度范围被参考电压V3和V4划分为三个区域。因此，基于比较器TH1到TH4的输出信号T1到T4，充电控制器7c可以判断所检测的电池组1的温度(检测电压Vr)属于充电温度范围内的这些划分的区域中的哪个区域。充电温度范围可以根据电池组1的蓄电池BAT的类型、规范等，通过开关10和11切换上限或下限温度阈值来设置。

在使用具有如图9所示的温度特性的热敏电阻3的情况下，各个电压V1到V6的计算公式如表3所示，并且对应于温度阈值的电阻器R1到R7和这些电阻器的总值如表4所示。

表3

	当没有安装电池时	当安装了电池时
			Vr	＝Vref1	＝Vref1/(Ro+Rt)×Rt
V1	＝Vref2(1-R1/R)	与左边相同
			V2	＝Vref2(1-(R1+R2)/R)	与左边相同
V3	＝Vref2(1-(R1+R2+R3)/R)	与左边相同
			V4	＝Vref2(1-(R1+R2+R3+R4)/R)	与左边相同
V5	＝Vref2(1-(R1+R2+R3+R4+R5)/R)	与左边相同
			V6	＝Vref2(1-(R1+R2+R3+R4+R5+R6)/R)	与左边相同

^*R＝R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7

表4

在上述设置值的情况下，温度阈值被设置为-5℃、0℃、15℃、45℃、50℃和60℃。因此，通过将充电温度范围划分为多个区域，充电模式可以依赖于区域而切换，并且可以切换充电电压(充电器4的输出电压)，使得能够进行适当的充电。

接下来，将描述本发明的第六实施例。第六实施例适当地应用到锂离子蓄电池的充电。锂离子蓄电池按如图10所示的特性充电。

使用恒流充电和恒压充电方法的组合的方法作为充电方法。当由具有4.2V和1A的恒流和恒压控制特性的充电器充电时的锂离子电池充电特性如图10所示，其上横坐标表示充电电流(A)，而纵坐标表示电池电压(V)。从充电开始到电池电压达到例如4.2V的点的时间段是恒流控制时段，并且以恒定电流(1A)执行充电。当电池电压达到4.2V时，启动恒压控制以停止任何进一步的电压上升，导致充电电流随充电进行而降低的特性。该时段是恒压控制时段。

在恒流控制改变到恒压控制的点，即，在电池电压达到4.2V的点，电池容量已经达到大约70％到80％电荷。众所周知，尽管锂离子蓄电池具有长生命周期的特性特征，但是在充电期间、特别是达到4.2V之后的电池发热极大地影响生命周期劣化。考虑到这一点，第六实施例被配置为在电池电压达到4.2V后——即在恒压充电区域——执行温度管理。由于在恒流充电区域没有执行温度检测，因此可以简化充电控制器中的处理，从而抑制微计算机程序错误和充电控制故障的情况。

图11示出本发明第六实施例的配置。该配置与第五实施例(图8)的配置的不同在于，为了区分恒流充电和恒压充电，在充电电流路径中插入了用于检测充电电流的电阻器12。在检测电阻器12处生成的检测电压Vi被提供到充电控制器7D以判断当前的充电操作。

充电控制器7D仅仅在恒流和恒压控制下的恒压控制时段中检测温度。图12示出了第六实施例的处理流程的流程图。图12的流程图与图7的流程图的不同在于增加了测量检测电压Vi的步骤S41和区分恒流充电和恒压充电的步骤S42。

在充电操作期间(步骤S25)，测量检测电压Vi(步骤S41)，并且基于检测电压Vi，判断当前状态是恒流充电(CC)还是恒压充电(CV)。如果判断结果是恒流充电(CC)，则过程返回到步骤S25以继续充电操作。如果判断结果是恒压充电(CV)，则过程转到步骤S26(以检测接通时段中的温度Ton)。之后的处理与参照图7所描述的处理相同。

本发明不限于上述实施例，并且基于本发明的技术构思的各种修改是可能的。例如，尽管在上述实施例中将电池组1连接到充电器4，但是充电器4可被配置在电子设备的主体内。本发明还可应用到除了锂离子蓄电池以外的镍氢电池，并且还可单独应用到蓄电池，而不限于保护IC被集成到电池组中的配置。

根据本发明，可能防止异常环境温度条件下的充电，并且还可以在充电期间出现任何异常发热时停止充电，从而避免可能导致事故的电池性能劣化。此外，由于可以精确地测量电池温度，因此变得可能在充电温度范围内确实地继续充电直到充满电，从而防止不足充电。

本领域技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素可以出现各种修改、组合、子组合和更改，只要它们在权利要求或其等效物的范围内。

Claims

1.一种充电装置，包括：

充电控制器，被配置为：

使得充电电流以恒定周期性循环接通/切断；

接受对应于蓄电池或电池组的温度的温度信息；

比较所接受的温度信息与设置的充电温度范围以判断是否至少在充电电流切断的时间期间检测的温度在所述充电温度范围内；

当所述至少在充电电流切断的时间期间检测的温度在该设置的充电温度范围内时，将充电电流提供到该蓄电池或电池组；以及

当所述至少在充电电流切断的时间期间检测的温度超过该设置的充电温度范围时，中断充电电流。

2.如权利要求1所述的充电装置，其中：

所述充电控制器被配置为将充电温度范围划分为多个区域，以及

判断所述温度属于这些划分的区域中的哪个区域。

3.如权利要求1所述的充电装置，其中：

所述充电控制器被配置为如果充电电流接通的时间期间检测的第一温度和充电电流切断的时间期间检测的第二温度之间的差不超过阈值，则判断第一温度和第二温度的每个是否在所述充电温度范围内，其中，如果第一温度和第二温度的每个在所述充电温度范围，则将充电电流提供到该蓄电池或电池组，否则，中断充电电流；以及

所述充电控制器被配置为如果第一温度和第二温度之间的差大于该阈值，则判断第二温度是否在所述充电温度范围内，其中，如果第二温度在所述充电温度范围内，则将充电电流提供到该蓄电池或电池组，否则，中断充电电流。

4.如权利要求3所述的充电装置，其中独立于所述第一和第二温度设置所述充电温度范围。

5.如权利要求1所述的充电装置，其中，在其中恒流充电操作和恒压充电操作依次执行的充电控制中，仅在该恒压充电操作期间判断所述温度是否在所述充电温度范围内。

6.一种充电方法，包括下述步骤：

使得充电电流以恒定周期性循环接通/切断；

接受对应于蓄电池或电池组的温度的温度信息；

7.如权利要求6所述的充电方法，其中：

所述充电温度范围被划分为多个区域，以及

判断所述温度属于这些划分的区域中的哪个区域。

8.如权利要求6所述的充电方法，其中：

如果充电电流接通的时间期间检测的第一温度和充电电流切断的时间期间检测的第二温度之间的差不超过阈值，则判断第一温度和第二温度的每个是否在所述充电温度范围内，其中，如果第一温度和第二温度的每个在所述充电温度范围，则将充电电流提供到该蓄电池或电池组，否则，中断充电电流；以及

如果第一温度和第二温度之间的差大于该阈值，则判断第二温度是否在所述充电温度范围内，其中，如果第二温度在所述充电温度范围内，则将充电电流提供到该蓄电池或电池组，否则，中断充电电流。

9.如权利要求8所述的充电方法，其中独立于所述第一和第二温度设置所述充电温度范围。

10.如权利要求6所述的充电方法，其中，在其中恒流充电操作和恒压充电操作依次执行的充电控制中，仅在执行恒压充电操作时判断温度是否在充电温度范围内。