專(zhuān)利名稱(chēng)：可充電電池通用快速充電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充電電池的充電方法。
背景技術(shù)：
關(guān)于各種可充電電池的充電方法及裝置是一個(gè)相對(duì)較成熟的領(lǐng)域。一般來(lái)說(shuō)，可充電電池的充電方法多為恒流充電、恒壓充電及這兩種充電方式的結(jié)合，這些方法具有充電電路簡(jiǎn)單、充電方法易行的優(yōu)點(diǎn)，但他們同時(shí)具有充電速度慢、充電效率低、降低電池壽命及大電流快速充電易造成電池溫度過(guò)高等缺點(diǎn)。隨著半導(dǎo)體元器件的發(fā)展與進(jìn)步，通過(guò)使用集成電路及微處理器，一些比較復(fù)雜的充電方法已成為可能，這些充電方法可以較快速、有效的為電池充電，例如美國(guó)專(zhuān)利US4829225和US5307000通過(guò)使用脈沖式(含正向充電脈沖及反向放電脈沖)充電方式，通過(guò)測(cè)量前后兩個(gè)脈沖后電池電壓的變化(或電池電壓隨時(shí)間變化曲線(xiàn)的面積變化)來(lái)決定充電電流是否應(yīng)減小，該充電方法對(duì)電壓測(cè)量精度要求較高，比較難于實(shí)施；而且該方法一直含有反向放電脈沖從而影響整體充電效率，該方法在電池充電程度較高時(shí)不易實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可充電電池通用快速充電方法，該方法既能有效地減小電極極化避免電解質(zhì)電解，又能準(zhǔn)確地探測(cè)電池充電程度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的高效率快速充電。
本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明包含一個(gè)通過(guò)測(cè)定電池對(duì)充電電流的可接受程度，從而決定充電電流大小及充電關(guān)、停的方法，本發(fā)明還包含通過(guò)間歇式充電從而有效減小電池電極極化的方法。
電池對(duì)充電電流的接受程度通?？捎呻姵氐某潆婋妷骸㈤_(kāi)路電壓及電池極化電壓來(lái)確定，也可通過(guò)電池溫度的變化或變化率來(lái)確定。電池對(duì)充電電流的接受程度可以定義為電池在接受該電流時(shí)(在一定時(shí)間范圍內(nèi))對(duì)電池本身的壽命、容量及放電效率無(wú)損害。用于測(cè)定電池對(duì)充電電流接受程度的上述幾種方式對(duì)每一種電池通常都有一定范圍，為了增大電池對(duì)電流的接受程度，通過(guò)間歇式即充電一定時(shí)間停止該大電流，然后不施加電流或施加一個(gè)小電流達(dá)一定時(shí)間，然后重復(fù)上述過(guò)程，這樣可以有效延長(zhǎng)電池對(duì)該充電電流的接受時(shí)間，當(dāng)電池對(duì)該電流的接受程度降低達(dá)到一定程度時(shí)，再適當(dāng)減小充電電流，然后重復(fù)上述步驟直至完成充電過(guò)程。
若為電壓充電，測(cè)定電流大小可確定充電接受程度，方法同上。
上述充電電流范圍為15C到0.001C(C為充電電流大小，假如電流容量20Ah，那么1C意味著充電電流為20安培，0.5C意味著充電電流為0.5×20＝10安培，2C意味著充電電流為2×20＝40安培)，電池充電電壓為全充電后靜止開(kāi)路電壓的0.5到2.5倍，電池極化電壓為全充電后電池靜止?fàn)顟B(tài)下開(kāi)路電壓的0.01到1.5倍，充電電流脈沖的時(shí)間寬度為10毫秒到10分鐘，無(wú)充電電流或小充電電流的間隔時(shí)間為1毫秒到10分鐘，在該間隔內(nèi)電流的大小為0到0.8C。
若采用通過(guò)控制充電電壓充電，則上述間歇式充電電流變?yōu)槌潆婋妷海ㄟ^(guò)測(cè)量電池溫度變化及充電電流大小來(lái)判斷電池充電接受程度。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是充電速度快；充電效率高；電池溫升小；對(duì)電池?zé)o損耗。


下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述圖1為電池在不同充電狀態(tài)下對(duì)電流的接受程度；圖2為電池充電效率與電池充電狀態(tài)的關(guān)系；圖3為充電線(xiàn)路原理圖；圖4-1、圖4-2、圖4-3、圖4-4、圖4-5、圖4-6、圖4-7、圖4-8、圖4-9、圖4-10為充電電流或充電壓示意圖；圖5為充電過(guò)程流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例如圖所示，首先測(cè)量電池開(kāi)路電壓，然后通過(guò)施加一個(gè)小電流(電流大小為小于或等于1.5C充電速率)于電池一定時(shí)間(5毫秒到5分鐘長(zhǎng))，然后停止充電0-5分鐘，測(cè)量施加電流時(shí)的電池電壓及施加電流過(guò)程中的電壓變化以及施加電流后的開(kāi)路電壓，綜合以上測(cè)量數(shù)鋸(全部或部分)，判別電池是否損壞，是否已充飽，還可判斷其是否是可充電電池，是否要充的電池類(lèi)型。若判定為要充的電池類(lèi)型，并且可以充電，則采用如圖4所示的充電電流或充電電壓充電。對(duì)每一個(gè)或一組不同電流充電一定時(shí)間，然后施之以小電流或零電流一定時(shí)間，并測(cè)定在這段時(shí)間內(nèi)相應(yīng)的電池電壓及電池溫度，如相應(yīng)的電池電壓及溫度或其對(duì)時(shí)間的變化小于預(yù)先設(shè)定的數(shù)值，則重復(fù)上述充電方式直至等于或大于預(yù)先設(shè)定的數(shù)值，然后停止充電0-300秒，進(jìn)入第二個(gè)充電步驟即用比較小一點(diǎn)的電流或電壓脈沖充電直至測(cè)量的電壓(在零電流或小電流)或溫度或其相對(duì)于時(shí)間的變化等于或大于預(yù)設(shè)數(shù)值，這樣持續(xù)下去直至所有預(yù)設(shè)的充電步驟全部完成，然后經(jīng)過(guò)0-300秒休息時(shí)段，再施以小電流0.001C-0.8C充一定時(shí)間以進(jìn)一步平衡充電，然后結(jié)束全部充電過(guò)程。
另外，在后幾個(gè)充電步驟中可以加入放電脈沖(如圖4中所示)以進(jìn)一步減小電極極化、減少充電時(shí)間。
關(guān)于預(yù)定數(shù)值1、對(duì)于單節(jié)NiMH、Ni-Cd電池，判別電壓為1.2-1.7V，溫度為35-80℃，時(shí)間總?cè)萘繛?0分鐘-15小時(shí)；2、對(duì)于單節(jié)Li-Ion電池，判別電壓為3.9～4.5V，溫度為35-80℃，時(shí)間總?cè)萘繛?0分鐘-15小時(shí)；3、對(duì)于單節(jié)鉛酸電池，判別電壓為2.0-2.8V，溫度為35-80℃，時(shí)間總?cè)萘繛?0分鐘-15小時(shí)；4、如果是多節(jié)電池，則判別電壓為其相對(duì)倍數(shù)，溫度、時(shí)間數(shù)值不變。
上述數(shù)值可以通過(guò)下列三種方法得出1.熱力學(xué)理論計(jì)算；2.電池內(nèi)部壓力試驗(yàn)；3.電池充放電試驗(yàn)。
權(quán)利要求
1.一種可充電電池通用快速充電方法，包括下列步驟(1)對(duì)充電電池施加一組電流或電壓脈沖，然后施之以大于等于零的小電流一定時(shí)間，并測(cè)定在這段時(shí)間內(nèi)相應(yīng)的電池電壓及電池溫度，如相應(yīng)的電池電壓、電池溫度及其對(duì)時(shí)間的變化三個(gè)數(shù)值小于預(yù)先設(shè)定的數(shù)值，則重復(fù)上述充電方式，直至三個(gè)數(shù)值中有一個(gè)數(shù)值大于等于預(yù)定數(shù)值，然后停止充電一定時(shí)間；(2)用比步驟(1)中較小一點(diǎn)的電流或電壓脈沖、以步驟(1)相同的方式對(duì)電池進(jìn)行充電，直至三個(gè)數(shù)值中有一個(gè)大于等于預(yù)定數(shù)值，然后停止充電一定時(shí)間；(3)按照上述充電方式直至施以小電流0.001C-1C充電時(shí)，三個(gè)數(shù)值中有一個(gè)大于預(yù)定數(shù)值時(shí)，結(jié)束整個(gè)充電過(guò)程，C為充電電池的電流容量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可充電電池通用快速充電方法，其特征在于在步驟(1)之前可先測(cè)量電池開(kāi)路電壓，通過(guò)施加一個(gè)小于等于1.5C的小電流于電池5毫秒到5分鐘時(shí)間，測(cè)量施加電流時(shí)的電池電壓及施加電流過(guò)程中的電壓變化以及施加電流后的開(kāi)路電壓，根據(jù)以上測(cè)量數(shù)據(jù)判別電池是否損壞、是否已充飽，還可判斷其是否是可充電電池、是否要充的電池類(lèi)型，若判定為要充的電池類(lèi)型，并且可以充電，再進(jìn)入充電過(guò)程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可充電電池通用快速充電方法，其特征在于若為電流充電，充電電流為15C-0.001C，C為充電電池的電流容量，若為電壓充電，充電電壓為全充電后靜止開(kāi)路電壓的0.5-2.5倍，電池極化電壓為全充電后電池靜止?fàn)顟B(tài)下開(kāi)路電壓的0.01-1.5倍，充電電流脈沖的時(shí)間寬度為10毫秒到10分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可充電電池通用快速充電方法，其特征在于充電過(guò)程中施之以大于等于零的小電流的時(shí)間為1毫秒-10分鐘，電流為0-0.8C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可充電電池通用快速充電方法，其特征在于充電過(guò)程中停止充電的時(shí)間為0.1秒-1小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可充電電池通用快速充電方法，其特征在于對(duì)于單節(jié)NiMH、Ni-Cd電池，預(yù)定數(shù)值是電壓為1.2-1.7V，溫度為35-80℃，時(shí)間總?cè)萘繛?0分鐘-15小時(shí)；對(duì)于單節(jié)Li-Ion電池，預(yù)定數(shù)值是電壓為3.9-4.5V，溫度為35-80℃，時(shí)間總?cè)萘繛?0分鐘-15小時(shí)；對(duì)于單節(jié)鉛酸電池，預(yù)定數(shù)值是電壓為2.0-2.8V，溫度為35-80℃，時(shí)間總?cè)萘繛?0分鐘-15小時(shí)；對(duì)于多節(jié)電池，預(yù)定數(shù)值是電壓為其單節(jié)的節(jié)數(shù)倍，溫度和時(shí)間數(shù)值與單節(jié)相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可充電電池通用快速充電方法，其特征在于電流脈沖組中可含一個(gè)至多個(gè)負(fù)脈沖，以平衡電池充電過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種可充電電池通用快速充電方法，該充電方法通過(guò)測(cè)量電池到電流的可接受程度決定相應(yīng)充電電流的大小及充電電流的關(guān)和停，通過(guò)這種充電方法，在充電過(guò)程中可以有效避免或減小電池電解質(zhì)電解等邊際反應(yīng)、增大電流充電效應(yīng)；通過(guò)找出與電池充電程度相符或較小的充電電流還可以有效減小電極極化、增大充電效率；該充電方法還包括間歇式充電方法及短時(shí)間反向充電以有效減小電極極化及電池在充電過(guò)程中的發(fā)熱現(xiàn)象，從而延長(zhǎng)電池的使用壽命。
文檔編號(hào)H02J7/00GK1545184SQ200310106290
公開(kāi)日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月11日
發(fā)明者彤 時(shí), 時(shí)彤 申請(qǐng)人:彤 時(shí), 時(shí)彤