[发明专利]电池组

说明书

技术领域

本发明涉及包括如锂离子二次电池(secondary battery)的电池组。

背景技术

目前，在许多使用电池操作的电子装置中，采用了可充电的二次电池，并且重复地充放电。在这些装置中所使用的电池组中，由于重复充放电，所以二次电池劣化，并且甚至在完全充电的状态下不能达到新电池的放电性能、或服务性能。

图1示出了循环测试的结果，其中重复这样的充电和放电操作，锂离子二次电池在4.1V或4.2V充电，并且允许其维持在该高电压状态一段预定时间段，然后放电，直到电池电压变为3.0V为止。从图1中可以看到，在允许维持在4.1V的锂离子二次电池中，即使在第300次循环之后也没有发现放电性能的显著下降，然而，在允许维持在4.2V的锂离子二次电池中，放电性能在第200次循环之后开始降低，并且放电性能在第250次循环之后迅速降低。这样，在使用特别是锂离子二次电池作为二次电池的电池组中，存在一些情况，其中当允许二次电池维持在使得电池电压保持高的状态中一段长时间时，电池可能快速劣化。

通常通过使用恒流充电和恒压充电相结合的方法来进行锂离子二次电池的充电。采用该方法以避免在充电期间，处于完全充电状态的锂离子二次电池继续增大电池电压，结果电池处于过充电状态并遭受温度上升或点燃。如下执行恒流和恒压充电。以处于预定电压(如Vb＝4.1V)或更低的范围内的电池电压，以预定电流(如Ib＝500mA)进行恒流充电。以大于4.1V的电池电压，电源单元是恒压控制操作，使得逐渐减小充电电流Ib。然后，电池电压Vb增大到充电电源单元的预定输出值(如Vo＝4.2V)，如此完成充电。

描述了用于检测二次电池充电状态的方法。作为用于检测充电状态的方法，电流检测系统的方法和ΔV检测系统的方法是公知的。电流检测系统的方法是这样的一种方法：在充电的结尾，在恒压控制期间利用充电电流Ib的减小，通过电阻将充电电流Ib转换到电压Ex，并且比较电压Ex与检测电压Ei以检测充电状态。当电压Ex等于检测电压Ei时，判定电池处于完全充电状态。电阻具有由于充电电流Ib所引起的损失，因此该方法对于具有相对小的充电电流Ib的装置是有效的。ΔV检测系统的方法是这样的一种方法：测量充电电源单元的输出电压Vo和二次电池的电池电压Vb，并且当其之间的差值ΔV变为预定电压(几mV)时，判定电池处于完全充电状态。ΔV检测系统的方法通过测量电压检测充电状态，因此对于具有大充电电流Ib的装置是有效的。

当通过以上检测方法检测出完全充电状态时，停止充电。在本说明书中，术语“完全充电电压”表示一个电压，在该电压处通过合适的充电器充电的电池组处于如上所述的完全充电状态，并且应该停止电池的充电。

电池组通常具有包括充电/放电控制场效应晶体管(FET)，以及用于监控二次电池并控制充电/放电控制FET的集成电路(IC)的保护电路。保护电路具有过充电保护功能。

现在描述保护电路的过充电保护功能。如上所述，通过以恒流和恒压以及等于或低于电池的额定电压(如4.2V)的充电控制电压对锂离子二次电池充电来保证锂离子二次电池的安全性。然而，当使用充电器故障或不合适的充电器时，存在电池过充电的危险。当过充电电池并且检测到电池电压等于或高于过充电检测电压(如4.325V)时，保护电路关闭充电控制开关元件，例如，场效应晶体管(FET)，以切断充电电流。这是过充电保护功能。过充电保护电压是保护电路切断充电电流处的电压。

日本专利申请公开(KOKAI)No.2003-125540(专利文档1)描述了电池组，其中保护功能控制装置监控二次电池的端子电压，并且当检测到过充电时，显示警报以流动自消耗电流，由此尽可能快地降低二次电池的电压至安全电压范围。

发明内容

在电池组中，将过充电检测电压设置为每个二次电池(在下文中，表示为“单胞(single cell)”)高于二次电池的完全充电电压大约0.1V，因此，即使当二次电池的电压超过完全充电电压时，保护电路也不运行，除非电压变为等于或高于过充电检测电压的值，在该过充电检测电压处保护电路用作过充电保护电路。因此，直到电压变为等于或高于完全充电电压且等于或低于过充电检测电压的值为止，可以充电二次电池，此外，当允许二次电池维持在这样的高电压状态中时，参照图1，如上所述，出现二次电池劣化的问题。

因此，本发明提供了电池组，防止允许其维持在高电压状态，由此可以抑制二次电池的劣化。