专利名称：充电至第二平稳段的多平稳段蓄电池充电方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般而言涉及一种蓄电池充电方法和系统，特别是涉及一种防止蓄电池充电过量的蓄电池充电方法和系统。
交叉引用本发明与两个共同未决的申请相关，其中一个专利申请题为“蓄电池充电系统(Battery Charging System)”，另一个专利申请题为“蓄电池充电方法和系统(Battery Charging Method and System)”，两者的发明人都是Michael Cheiky和Te-Chien Felix Yang，申请的编号待定，提交日期都为2001年12月14日，在此引入该两个申请作为参考，并且不认为该两个申请是相对本发明的现有技术。
背景技术：
用于存储电能的可再充电的蓄电池、为耗尽的蓄电池充电以及使蓄电池恢复到充足电状态的蓄电池充电器，都已经被公众所熟知并且是常见的。一般，蓄电池在电力全部或部分耗尽后需要充电，通过在蓄电池上施加一个电压，电流通过蓄电池，使能量导入蓄电池并逆转在蓄电池内部产生化学过程，使得电能被恢复。普通的充电方法是在需要充电的蓄电池上作用一电压源，该电压源的电压大于蓄电池电压，当蓄电池停止接受过量电流时，充电停止。上述的充电方法没有考虑充电开始时的蓄电池的充电状态，因此总是会对蓄电池产生有害影响，降低了蓄电池的性能和寿命。
需要一种使过量充电减到最小以及由此提高蓄电池的性能和寿命的蓄电池充电方法。该蓄电池充电方法应该能够同时对一个或多个蓄电池充电，能够评估蓄电池的充电状态，即，在充电周期初期蓄电池是基本上充足电了还是基本上完全耗尽了，以及能够由此根据这种充电状态对蓄电池充电。
蓄电池一般包括两个或多个原电池。由不同材料制成的两个电极相互电子绝缘，但是位于同一离子导电电解质中。蓄电池过量充电可以导致复杂的、不希望的副反应，尤其是当蓄电池属于电解质分解的时候。电解质分解可以导致气体产生，气体产生又导致蓄电池内阻抗的增大。具有这种增大的蓄电池内阻抗的蓄电池可以迅速偏离最佳工作状态。此外，过量充电促进了树枝状晶体的生长，这种树枝状晶体的生长又导致蓄电池短路。另一方面，当前对蓄电池的需求日益要求更大的功率密度，从而在任何充电方案中还应该避免充电不足。
银基(silver-based)蓄电池一般具有高能量密度即高能量-重量与体积比、以较高耗用电流输送能量的能力以及高可靠性，这些特性使其成为供下一代技术之用的杰出候选者，也满足当今能量存储与传输要求。因此，需要一种使过量充电的有害影响降到最小的蓄电池充电方法和系统。
银基蓄电池充电的特征是有两个平稳段，反映了银的两个活性氧化状态。当银被转换成一价的氧化银(Ag2O)时第一平稳段出现，而第二平稳段反映了二价的氧化银(AgO)的形成。将近充电的末尾，一般在最大容量的大约90％处，平稳段转变成陡升的曲线并且蓄电池开始被过量充电。因此，需要一种限制最大充电电压与充电电流的蓄电池充电方法和系统。该蓄电池充电方法和系统应该对蓄电池递减充电，以免过快地传送太多的能量到蓄电池中，以及由此防止对蓄电池的损坏。应该把损坏蓄电池的放气降到最小。
随着更高级和更昂贵的蓄电池系统，例如银基蓄电池和其它高阻抗蓄电池的出现，需要更先进的、可防止过量充电和蓄电池损坏的充电方法和系统。尤其是对于具有高能量密度并要求长期可靠性的银基蓄电池和其它高阻抗蓄电池，这种需要变得更为重要。这种蓄电池可以用在航天器和其它应用中，在很长时间内不需要替换或只需要最小限度的替换。因此，需要这样的设备和方法，该设备和方法便于把这种蓄电池充电到最大容量，同时使有害影响降到最小或基本上没有有害影响，并且使这种蓄电池的寿命达到最长。该充电方法和系统应该是廉价、容易制造和使用、小而轻、耐用及长寿命的，并且能够被用在航空航天及防卫应用中。
迄今已有不同的蓄电池充电方法为公众所知。然而，在这些蓄电池充电方法和系统中没有一种满足上述这些要求。
已公开了不同的利用分路调节器的充电方法和系统。
美国专利第5,821,733(Turnbull)号和第5,747,964号(Turnbull)公开了可再充电蓄电池，以及用于包括多个并联调节器的混联原电池的蓄电池充电系统，该多个并联调节器被匹配与每个原电池并联。在充电期间每个原电池的电压被监测。当某一原电池充足电了，多余的充电电流就被分流绕过该充足电的原电池，使剩余的原电池能够继续充电。
Turnbull显示了其并联调节器的不同实施例。在Turnbull实施例之一中，Turnbull仅仅显示了每一个都与一个原电池并联的并联调节器。在其另一个实施例中，Turnbull使用并联调节器和场效应晶体管，场效应晶体管的漏极端子和源极端子并联跨接每个原电池。每个并联调节器都由一个包括差动放大器的电压检测电路控制，该差动放大器检测原电池的实际电池电压并将其与一个位于充电电路中别处的参考电压比较。在又一个实施例中，当蓄电池充电器没有在被使用时，Turnbull使用多个隔离开关把原电池从充电电路中断开，以防止在充电器未被使用时蓄电池电路使原电池放电。
美国专利第5,982,144号(Johnson等人)公开了一种带有并联电路的、可再充电电源过量充电保护电路，当一系列原电池中的一个电池或原电池被充电到最大电荷容量时，该并联电路使电流分流绕过该电池或原电池。并联电路包括跨接每个原电池的并联调节器。
美国专利第6,025,696号(Lenhart等人)公开了一种具有一个传感器和一个控制器的原电池旁路模块，该传感器用于检测原电池的工作状况，例如电压或温度，该控制器与锂离子蓄电池的原电池并联，然后该控制器可以被操作以转换到导通模式以及由此使电流分流绕过原电池。控制器包括一个限压运算放大器以及一个晶体管，该限压运算放大器用于在输入超过预定值时发送一个电压过量输出信号，该晶体管具有一个允许旁路电流通过的预定的栅压，并响应来自该限压运算放大器的电压过量输出信号，以使电流分路绕过原电池。
美国专利第4,719,401号(Altmejd)公开了齐纳二极管，每个齐纳二极管都并联跨接一系列串联的原电池中的每个原电池。
已经公开了不同的利用平稳段和拐点的充电方法和系统。
美国专利No.5,642,031(Brotto)公开了一种带有充电状态检测的蓄电池再充电系统，该蓄电池再充电系统起初检测要充电的蓄电池是否已经是或几乎是充足电以防止过量充电。首先，通过施加一电流脉冲并随后观测该电流脉冲造成的电压衰减特性来对蓄电池进行充电状态测试，最初几乎充足电的蓄电池显示出比没有充足电的蓄电池更大的电压衰减。该初始的充电状态测试的结果用于确定如何最佳地结束蓄电池充电。
美国专利第4,392,101号(Saar等人)和美国专利第4,388,582号(Saar等人)公开了通过分析蓄电池的特性随时间变化的曲线对蓄电池进行快速充电的方法和设备，该曲线表示当蓄电池被充电时蓄电池内存储的化学能的变化。该方法包括分析具体系列事件发生的曲线，该曲线优选地包括一个或多个拐点，这些拐点及时的识别了快速充电速率应该被停止的的点。一旦其它事件发生了，例如按时的极限值、电压或电压斜率、或存储能量级的负变化，附加的分析方法就供充电电流的终止或控制之用。优选地通过以下方式分析特性随时间的变化测量特性的逐次值，计算斜率并比较逐次的斜率值，以确定在特性变化中的拐点和其它具有重要意义的事件。用于执行这些方法的设备包括一个电源和一台用于分析曲线及控制该电源的微型计算机。
Saar和Brotto显示了一种可以被分划为至少四个不同区域的电压-时间曲线。区域I表示在蓄电池刚被连接在充电器上以及充电刚开始之后的充电序列(charging sequence)的开始。在充电序列通过区域I之后，充电曲线将进入更稳定的区域II。区域II一般是充电序列的最长区域，其特征是在蓄电池自身内的大部分的内部化学转换。因此，在区域II中蓄电池的电压基本不会增加，从而区域II表示充电曲线的平稳区域。在区域II的末端是充电曲线的一个拐点，该拐点表示从区域II到区域III的转变，其特征是在该拐点处曲线的斜率从渐减的速率转变为渐增的速率。区域III是蓄电池电压开始随时间迅速上升的区域，因此区域III表示电压迅速上升的区域。当蓄电池电压通过区域III上升到满充电状态时，蓄电池的内部压力和温度也上升了。当蓄电池内的温度和压力的影响开始占优势时，蓄电池电压的上升开始逐渐减小。这种逐渐减小效应被记为充电曲线的另一个拐点，其特征是电压导数曲线dV/dt的急剧下降。区域IV表示在该后面的拐点之后且包括充电结束标志的满充电区域。充电电压在该充电结束标志处只稳定极短时间。因此，如果继续充电，则蓄电池内的附加发热将造成蓄电池电压下降，另外还可能对蓄电池造成损坏。
美国专利第6,215,312号(Hoenig等人)公开了一种用于分析银锌蓄电池的方法和设备，该方法和设备对具有对应于蓄电池充电状态的高压平稳状态与低压平稳状态的蓄电池的状况进行诊断。
已公开了其它的快速充电设备和方法，其中一些较复杂并且是有关的。
美国专利第5,307,000号(Podrazhansky等人)公开了一种使用一序列充电和放电脉冲的方法和设备。优选地，放电脉冲的幅度与充电脉冲的幅度近似相等，但是放电脉冲的持续时间比充电脉冲的持续时间短得多。放电脉冲造成一个负向尖峰信号，该负向尖峰信号被测量出来并促使充电停止。
美国专利第6,097,172号(Podrazhansky等人)公开了一种以这样一种技术对电池充电的设备和方法，在该技术中充电脉冲后面接着是放电脉冲，然后是第一休止期和其它放电脉冲，后面接着是第二休止期。被挑选的一些第二休止期被及时延长，以使蓄电池平衡能够被建立，以及使蓄电池的开路电压能够稳定下来，并反映蓄电池的过量充电状况。通过比较在不同被延长的第二休止期期间测量的开路电压，小电压下降被检测出来并用于确定过量充电状况，例如当产生了气体并影响开路电压时。一旦检测出过量充电，就停止对蓄电池充电。美国专利第6,232,750号(Podrazhansky等人)还公开了另一种利用两极波形对蓄电池快速充电的蓄电池充电器。
美国专利第5,204,611号(Nor等人)和美国专利第5,396,163号(Nor等人)公开了一些电路，在这些电路中通过一个受控的电流、基本上以不超过蓄电池或原电池的电流接收能力的速率对可再充电的蓄电池和原电池进行快速充电。在充电电流被中断的间隙期间检测蓄电池或原电池的无电阻终端电压，并把该无电阻终端电压与一个独立的参考电压比较，以便在参考电压与检测到的无电阻终端电压之间存在差异时控制充电电流。
已公开了在充电过程中把时间用作一个因数的不同的充电方法和系统。
美国专利第6,137,268号(Mitchell等人)公开了一种蓄电池充电系统，在该系统中电流在一个长时间段(秒)上被平均以确定最大平均充电速率。当充电电流在该长时间段上的积分达到一个周期的设定的最大电荷值，在该固定的长时期的剩余部分电流被切断。
美国专利第6,215,291号(Mercer)公开了一种具有带隙参考电路的控制电路，该控制电路通过最大限度地延长高恒定充电电流作用于已放电的蓄电池上的持续时间，使蓄电池充电系统的充电周期缩到最短。
已公开了仍然不满足上述要求的其它充电设备、蓄电池和方法。
美国专利第5,166,596号(Goedken)公开了一种具有幅度可变的充电电流源的蓄电池充电器。美国专利第6,222,343号(Crisp等人)公开了一种能够对不同类型的蓄电池充电的蓄电池充电器，一种用于对蓄电池充电的方法，以及一种用于操作该蓄电池充电器的软件程序。
以下专利中的每一件都公开了不满足上述要求的其它设备、蓄电池和方法，包括美国专利第5,387,857号(Honda等人)；美国专利第5,438,250号(Retzlaff)；美国专利第5,994,878号(Ostergaard等人)；美国专利第6,037,751号(Klang)；美国专利第5,089,765号(Yamaguchi)；美国专利第4,113,921号(Goldstein等人)；美国专利第5,049,803号(Palanisamy)；美国专利第5,160,880号(Nagai等人)；美国专利第6,124,700号(Palanisamy)；美国专利第4,745,349号(Palanisamy)；美国专利第5,721,688号(Bramwell)；美国专利第6,252,373号(Stefansson)；美国专利第5,270,635号(Hoffman等人)；美国专利第6,104,167号(Bertness等人)；美国专利第3,708,738号(Crawford等人)；英国专利第GB2178608A号(YuZhiwei)和第892,954号(Wolff)；国际专利第WO00/14848号(Simmonds)和第WO01/47086号(Gabehart等人)；法国专利第FR2683093-A1号(Michelle等人)；以及欧洲专利申请第EP1076397A1号(Klang)。
由于上述原因，需要一种使过量充电的有害影响减到最小以及由此提高蓄电池的性能和寿命的蓄电池充电方法和系统。该蓄电池充电方法和系统应该能够同时对一个或多个蓄电池充电，能够评估蓄电池的充电状态，即在充电周期初期蓄电池是基本上充足电了还是基本上完全耗尽了，以及能够根据这种充电状态相应的对蓄电池充电。该充电方法和系统应该限制作用于蓄电池的最大充电电压和充电电流，并且应该对蓄电池递减充电，以免过快地传送太多的能量到蓄电池中，以及由此防止对蓄电池的损坏。应该把损坏蓄电池的放气降到最小。随着更高级和更昂贵的例如银基蓄电池和其它高阻抗蓄电池这样的蓄电池系统的出现，需要更先进的、可防止过量充电和蓄电池损坏的充电方法和系统。尤其是对于具有高能量密度并要求长期可靠性的银基蓄电池和其它高阻抗蓄电池，这种需要变得更为重要。这种蓄电池可以用在航天器和其它应用中，在很长时间内不需要替换或只需要最小限度的替换。因此，需要这样的设备和方法，该设备和方法便于把这种蓄电池充电到最大容量，同时使有害影响减到最小或基本上没有有害影响，并且使这种蓄电池的寿命达到最长。该充电方法和系统应该是廉价、容易制造和使用、小而轻、耐用及、长寿命，以及可靠的，并且能够被用在航空航天及防卫应用中。
发明内容
本发明针对一种使过量充电的有害影响减到最小以及由此需要提高蓄电池的性能和寿命的蓄电池充电方法和系统。该蓄电池充电方法和系统能够同时对一个或多个蓄电池充电，能够评估蓄电池的电荷状态，即在充电周期初期蓄电池基本上充足电了还是基本上完全耗尽了，以及能够根据这种充电状态相应的对蓄电池充电。该充电方法和系统限制作用于蓄电池的最大充电电压和充电电流，并且递减对蓄电池充电，以免过快地传送太多的能量到蓄电池中，由此防止对蓄电池的损坏。损坏蓄电池的放气被降到最小。随着更高级和更昂贵的蓄电池系统，例如银基蓄电池和其它高阻抗蓄电池的出现，需要更先进的、可防止过量充电和蓄电池损坏的充电方法和系统。尤其是对于具有高能量密度并要求长期可靠性的银基蓄电池和其它高阻抗蓄电池，这种需要变得更为重要。这种蓄电池可以用在航天器和其它应用中，在很长时间内不需要替换或只需要最小限度的替换。因此，需要这样的设备和方法，该设备和方法便于把这种蓄电池充电到最大容量，同时使有害影响减到最小或基本上没有有害影响，并且使这种蓄电池的寿命达到最长。本发明的充电方法和系统限制作用于蓄电池的最大充电电压和充电电流，并递减对蓄电池充电。此外，该充电方法和系统是廉价、容易制造和使用、小而轻、耐用、长寿命、以及可靠的，并能够被用在航空航天及防卫应用中，并且满足上述的要求。
一种具有本发明的特征的蓄电池充电方法，包括以第一电压为至少一个蓄电池充电第一持续时间；以第二电压为该蓄电池充电第二持续时间；在该第二持续时间末端确定该蓄电池的充电状态；如果该蓄电池在该第二持续时间末端没有充分地充满电，总的充电时间将会被评估，以确定该蓄电池的充电时间是否已大于或等于第三持续时间，若总的充电时间没有超出或不等于第三持续时间，重复以第一电压为蓄电池充电第一持续时间和以第二电压为蓄电池充电第二持续时间的步骤；如果在该第二持续时间末端该蓄电池完全充足电了，则停止对蓄电池充电；或是在该第二持续时间末端该总的充电时间已超出或等于第三持续时间，则停止对蓄电池充电。
一种具有本发明的特征的蓄电池充电系统，包括一个电流源；一个截止电压控制器与定时器；至少一个蓄电池；相应的电压与电流调节器，该电压与电流调节器调节作用于各个蓄电池每一个的电压和供给各个蓄电池的电流；该截止电压控制器与定时器通过控制电压与电流调节器来控制电压，并控制电压作用于各个蓄电池的每一个的持续时间；电流检测装置，用于检测通过所述蓄电池的电流，所述检测到的电流通过所述截止电压控制器与定时器；以及系统电压与电流调节器，用于将电流从所述蓄电池分路。
按照以下的说明、附加的权利要求以及附图，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，各
如下图1是本发明的蓄电池充电方法的步骤的示意图；图2是本发明的另一蓄电池充电方法的步骤的示意图；图3是一个蓄电池充电曲线的曲线图；图4是根据本发明构造的一个蓄电池充电系统的框图；图5是根据本发明构造的一个可编程电压与电流调节器的原理图；
图6是根据本发明构造的一个系统可编程电压与电流调节器的原理图；图7是对图5的可编程电压与电流调节器进行校准的方法的步骤的示意图；图8是图1的本发明蓄电池充电方法的一个步骤的细节的示意图；图9是一个蓄电池在一特定充电状态下的实际蓄电池充电曲线的曲线图。
具体实施例方式
以下将参照附图1-9说明本发明的优选实施例。在各个附图中，相同的部件以相同的附图标记表示。
图1显示了本发明的蓄电池充电方法100的步骤。该蓄电池充电方法100开始于步骤101。在步骤102以第一电压对要充电的蓄电池充电第一持续时间。然后在步骤103以第二电压对蓄电池充电第二持续时间。在步骤104，在第二持续时间末端评估蓄电池以确定充电状态，即，蓄电池是否基本上充足电了。在步骤105，如果在步骤104确定蓄电池在第二持续时间末端没有充分地充足电，评估总的充电时间以确定蓄电池的充电时间是否已大于或等于第三持续时间。如果在步骤104确定蓄电池在第二持续时间末端基本上充足电了，则停止对蓄电池充电且蓄电池充电方法100结束于步骤106。
如果在步骤105总的充电时间没有超出或不等于第三持续时间，则根据要求重复另一个具有步骤102、103、104、和105的充电周期108，直至在步骤105总的充电时间已大于或等于第三持续时间，以及/或是步骤102、103、和104被重复直至在步骤104确定蓄电池基本上充足电了。
如果在步骤105总的充电时间已经超出或等于第三持续时间，则停止对蓄电池充电，且蓄电池充电方法100结束于步骤106。
因此，在步骤102可再次以第一电压对蓄电池充电第一持续时间，并且在步骤103可再次以第二电压对蓄电池充电第二持续时间。然后，在步骤104，再次评估蓄电池以确定充电状态，即，蓄电池是否基本上充足电了。在步骤105，如果在步骤104再次确定蓄电池在第二持续时间末端没有充分地充足电，再次评估总充电时间以确定蓄电池的总充电时间是否已大于或等于第三持续时间，并且如果在步骤104确定蓄电池在重复的第二持续时间末端基本上充足电了，则停止对蓄电池充电且蓄电池充电方法100结束于步骤106。再次在步骤105如果总的充电时间没有超出或不等于第三持续时间，可再次重复充电周期108，以及/或是步骤102、103、和104被重复直至在步骤104确定蓄电池基本上充足电了。
具有步骤102、103、104、和105的充电周期108可以根据需要被重复多次，直至充电时间大于或等于第三持续时间，以及/或是直至在步骤102、103完成后，在步骤104确定蓄电池基本上充足电了。
图2所示为本发明的替换的对蓄电池充电的方法110的步骤，该方法与蓄电池充电方法100基本上相同，除了在充电方法110中，在切断源电流源之前对蓄电池设置了一个第三电压。
该蓄电池充电方法110自步骤111开始。在步骤112，以第一电压对蓄电池充电第一持续时间。然后在步骤113，以第二电压对蓄电池充电第二持续时间。在步骤114，在第二持续时间末端，对蓄电池进行评估以确定蓄电池的充电状态，即，蓄电池是否基本上充足电了。如果在步骤114确定在第二持续时间末端蓄电池没有充分地充满电，则在步骤115，对总的充电时间进行评估以确定蓄电池的充电时间是否已大于或等于第三持续时间。在步骤114，如果确定在第二持续时间末端蓄电池基本上充足电了，则在步骤116对蓄电池设置一个第三电压。接着，在步骤117，停止对蓄电池充电，即，电流源被切断。蓄电池充电方法110结束于步骤119。
在步骤115如果总的充电时间没有超出或不等于第三持续时间，则根据要求可重复另一个具有步骤112、113、114、和115的充电周期118，直至在步骤115总的充电时间已大于或等于第三持续时间，以及/或是步骤112、113、和114被重复直至在步骤114确定蓄电池基本上充足电了。
在步骤115，如果总的充电时间超出或等于第三持续时间，则在步骤116蓄电池被设置到一个第三电压。然后，在步骤117，停止对蓄电池充电，即，切断电流源，且蓄电池充电方法110结束于步骤119。
因此，在步骤112可再次以第一电压对蓄电池充电第一持续时间，并且在步骤113可再次以第二电压对蓄电池充电第二持续时间。然后，在步骤114，再次评估蓄电池以确定充电状态，即，蓄电池是否基本上充足电了。在步骤115，如果在步骤114再次确定蓄电池在第二持续时间末端没有充分地充足电，则再次评估总充电时间以确定蓄电池的总的充电时间是否已大于或等于第三持续时间，并且如果在步骤114确定蓄电池在重复的第二持续时间末端基本上充足电了，则在步骤116将蓄电池设置到一个第三电压。然后，在步骤117停止对蓄电池充电，即，切断电流源，且蓄电池充电方法110结束于步骤119。再次在步骤115，如果总的充电时间没有超出或不等于第三持续时间，可再次重复充电周期118，以及/或是步骤112、113、和114被重复，直至在步骤114确定蓄电池基本上充足电了。
具有步骤112、113、114、和115的充电周期118可以根据需要被重复多次，直至充电时间大于或等于第三持续时间，以及/或是直至在步骤112、113完成后，在步骤114确定蓄电池基本上充足电了。
图3显示了银基蓄电池的典型充电曲线202，说明了在充电期间蓄电池电压是时间的函数，并反映了银的两个活性氧化状态。银基蓄电池一般有两个平稳段。当银被转变成一价的氧化银(Ag2O)时，被称为“平稳区域”的第一平稳段204出现了，并且一般蓄电池容量每变化10％电压变化小于4％。在该“平稳区域”内蓄电池中的银被转换成一价氧化银。当对蓄电池进一步充电时，蓄电池达到表示二价氧化银(AgO)形成的第二平稳段206。将近充电的末尾，一般在最大容量的大约90％处，第二平稳段206转变成陡升的曲线207，并且蓄电池开始被过量充电。可能存在其它的平稳段，这取决于蓄电池的化学性质及其它参数。
在此提出以下的经验观测值并将其公开为与本发明相关的和本发明的教导的一部分，这些经验观测值可应用于图1和图2所示的本发明的蓄电池充电方法100。这些经验观测值尤其与银基蓄电池相关。
对银基蓄电池充电所需的总时间可被定义为Ttotal＝C/Ic，其中C为蓄电池的容量，Icc为供给蓄电池的充电电流的值。可以把总时间Ttotal定义为包括几个持续持续时间，例如至少第一持续时间T1，以及至少第二持续时间T2，其中有对蓄电池充电第一持续时间T1和第二持续时间T2至少有一次或多次。第一持续时间T1可被定义为从以第一电压充电开始的持续时间。第二持续时间T2可被定义为从第一持续时间T1末端开始而以第二电压充电的持续时间。因此，例如，对蓄电池充电所需的总时间Ttotal等于第一持续时间T1和第二持续时间T2的总和的常数倍，其中，k可以被定义为大于或等于1的常数，所以总时间Ttotal＝k(T1+T2)。
进一步就以上的本发明的经验观测值和教导而言，可以通过以下方式对蓄电池充电进行优化1)以第一电压充电第一持续时间T1，该第一电压基本上等于电压V2(208)，该电压V2(208)是处于第二平稳段上并且一般在充电曲线202的陡升曲线207之前的一个电压，持续时间T1被定义为T1＝ξ*C/IC，其中0.02＜ξ＜0.06；2)以第二电压充电第二持续时间T2，该第二电压基本上等于电压V3(209)，该电压值V3(209)是略高于第二平稳段且一般在充电曲线202的陡升曲线207的拐点处，持续时间T2被定义为T2＝β*C/IC，其中3×10-5＜β＜3×10-3。
进一步就以上的本发明的经验观测值和教导而言，可以通过以下方式对蓄电池充电进行强化对蓄电池设置一个第三电压，其基本上等于电压值V1(210)，V1(210)是位于充电曲线202的第一平稳阶段204和第二平稳阶段206之间的一个电压，此后停止对蓄电池充电。
因此，可以利用以上的公开的值针对银锌蓄电池对本发明的蓄电池充电方法100和110进行优化和强化。
本发明的蓄电池充电方法100和110的步骤可以由一个截止电压控制器来控制，该截止电压控制器可以是微控制器、计算机或其它合适的设备。
图4显示了作为本发明一个实施例的蓄电池充电系统211的框图，该充电系统不同于以上引用的、由发明人Michael Cheiky和Te-Chien Felix Yang于2001年12月＿日提交的、编号待定的、共同未决的、题为“蓄电池充电系统(Battery Charging System)”的申请的蓄电池充电系统400，即，本发明的蓄电池充电系统211具有电流检测装置212，以及系统可编程电压与电流调节器216，该检测装置可以是电阻器Rs(213)，检测从电流感应装置212到截止电压控制器与定时器215的电流输入214，该截断电压控制器与定时器可以是微控制器。本发明的蓄电池充电系统211的每个可编程电压与电流调节器217都可以有控制1电压输入218、控制2电压输入219，和电压参考输入Vcc(220)，它可以从该截止电压控制器与定时器215得到。
本发明的蓄电池充电系统211在蓄电池串联并且不把蓄电池B1(222)从蓄电池充电系统211断开的同时，利用可编程电压与电流调节器217以合适的电压调节作用于每个蓄电池B1(222)上的电压，并且对供给每个蓄电池B1(222)的电流进行调节、整形和分路。
蓄电池充电系统211可以有多个可被输入到控制1电压输入218、控制2电压输入219、和电压参考输入Vcc(220)中的截止电压，这取决于被选择去调节的平稳段的数量和要充电的蓄电池B1(222)的类型。蓄电池B1(222)可以是具有相同和/或不同特性的相同和/或不同类型的蓄电池。因此蓄电池B1(222)可以具有相同和/或不同的电气特性、化学特性和/或物理特性。蓄电池充电系统211可以有多个要充电的蓄电池B1(222)和多个可编程电压与电流调节器217。
可以由截止电压控制器与定时器215控制的定时器控制的开关S1(225)与电流源IC(226)、多个串联的蓄电池B1(222)以及多个串联的可编程电压与电流调节器217串联。与各自的蓄电池B1(222)并联的各个可编程电压与电流调节器217的每一个都调节作用于各个蓄电池B1(222)的每一个上的电压和供给各个蓄电池的每一个的电流。可以对每个可编程电压与电流调节器217单独编程以接受多种充电方法和过程。
电流检测装置212与蓄电池B1(222)串联，用于检测流过串联的蓄电池B1(222)的检测电流Is 228。当检测到从电流感应装置212到截止电压控制器与定时器215的电流输入214时，产生于电流感应装置212两端的感应电压Vs(227)被传递，该电流检测装置可以是电阻器Rs(213)，该截断电压控制器和定时器可以是微控制器。检测电流Is(228)可用以测量从电流源Ic(226)流出并通过蓄电池B1(222)的电流。截止电压控制器和定时器215可以使用检测到的电流输入214来确定蓄电池B1(222)的充电状态和其它蓄电池特性，并可以用来控制蓄电池充电系统211的操作。
当蓄电池B1(222)接近充足电时，通过系统可编程电压与电流调节器216电流被分路，并远离蓄电池B1(222)，因此，更进一步减小了对蓄电池B1(222)过充电的可能性。
图5显示了一种典型的可编程电压与电流调节器217，但也可以使用其他合适的可编程电压与电流调节器。该可编程电压与电流调节器217具有多个截止电压输入和光隔离器，该多个截止电压输入显示为控制1电压输入218、控制2电压输入219、和电压参考输入Vcc(220)。图5示出了光隔离器U60(236)和U62(238)。通过简单的只增加另外的光隔离器、适配的电阻器和分压计，以及相应地校准可编程电压与电流调节器217，截止电压的数量可以得到提高。每一个可编程电压与电流调节器217所用到的截止电压的数目大于应用于每一个可编程电压和电流调节器217的光隔离器的数目。
由控制1电压输入218与电压参考输入Vcc(219)之间的电压差产生的电流流过限流电阻R5(240)，激活光隔离器U60(236)，并使电位器电阻R3(242)与电位器电阻R2(246)的上部分244并联。与电阻器R2(246)的上部分244的电阻值相比，电位器电阻R3(242)的电阻值较大。与可调节带隙电压参考二极管U1(260)耦合的有效电阻减小了，由此补偿该可调节带隙电压参考二极管U1(260)的齐纳参考电压VREF(262)。同样，由控制2电压输入219与电压参考输入Vcc(219)之间的电压差产生的电流流过限流电阻R6(264)，激活光隔离器U62(238)，并使电位器电阻R4(276)与电位器电阻R2(246)的下部分244并联。与电阻器R2(246)的下部分244的电阻值相比，电位器电阻R4(276)的电阻值较大。与可调节带隙电压参考二极管U1(260)耦合的有效电阻减小了，由此补偿该可调节带隙电压参考二极管U1(260)的齐纳参考电压VREF(262)。因此，取决于在控制1电压输入218和控制2电压输入219的电压值，三个截止电压可以用于蓄电池充电系统211中。
取决于蓄电池充电系统211的需要，可以对截止电压编程使其作为时间函数变化，或作为其它指令的结果而变化，也可把截止电压设为固定值，或者可以手动地改变截止电压。例如，可以把截止电压设置为在充电曲线202的第一平稳段204与第二平稳段206之间的电压V1(210)、基本上在第二平稳段206上且一般在充电曲线202的陡升曲线207之前的电压V2(208)，和/或稍高于第二平稳段且一般在充电曲线202的陡升曲线207的拐点处的电压V3(209)。取决于蓄电池充电系统211的需要以及正在充电的蓄电池B1(222)的类型，可以把蓄电池充电系统211的每个可编程电压与电流调节器217的控制1电压输入218处的电压和控制2电压输入219处的电压设置为不同的截止电压。
图6所示为一个典型的系统可编程电压与电流调节器216，但也可使用其他合适的可编程电压与电流调节器。系统可编程电压与电流调节器216包括电阻器R11(280)，分压器R21(282)，晶体管Q11(284)和一个可调节带隙电压参考二极管U11(286)。电流Icc288从系统可编程电压和电流调节器216分路，并远离蓄电池B1(222)，由此，将蓄电池B1(222)充电过量的可能性最小化。电压VE(290)是加于串联的电池B1(222)和电流感应装置212上的电压。
在由发明人Michael Cheiky和Te-Chien Felix Yang于2001年12月＿日提交的、编号待定的、共同未决的、题为“蓄电池充电系统(Battery Charging System)”的专利申请中公开了图5中所示的系统可编程电压与电流调节器217和图6中所示的系统可编程电压与电流调节器216，但也可以使用其它合适的电压与电流调节器，在此以下对其简要概括，以帮助理解本发明的各种教导。
进一步就以上的本发明的经验观测值和教导而言，可以通过以下方式对蓄电池充电进行强化当蓄电池B1(222)充足电时，将电流从电池B1(222)分流出来，以使电压VE(290)被定义为VE＜＝μ*V3+η*(IC)max*Rs，其中μ是正在充电的蓄电池B1(222)的数目，(IC)max是蓄电池B1(222)完全耗尽时的充电电流，Rs是电阻器Rs(213)的值，η是一个根据经验确定的值，范围是0.50＜η＜0.70。
在蓄电池B1(222)接近充足电之前，加在电阻器Rs(213)上的检测电压Vs(227)实质上是来自源电流源Ic(226)的电流的积，即，VS＝IC*RS。
现在，再次参照图4-6，每个可编程电压与电流调节器217都限制各个蓄电池B1(222)中的每一个要充电到的电压或截止电压，并且当蓄电池B1(222)接近充足电时，电流从系统可编程电压和电流调节器216分路出来，并远离蓄电池B1(222)，由此，进一步将蓄电池B1(222)充电过量的可能性最小化。
图2显示了每个可编程电压与电流调节器一般被设定的电压或截止电压。
例如，电压V1(210)可以是在充电曲线202的第一平稳段204与第二平稳段206之间的一个电压。对于银锌蓄电池，电压V1(210)一般在1.86-1.90伏的范围内，并且优选地为1.87伏。对于银镉蓄电池，电压V1(210)一般在1.41-1.43伏的范围内，但是也可使用其它合适的值。
例如，电压V2(208)可以是在充电曲线202的第二平稳段206上、且一般在陡升曲线207之前的一个电压。对于银锌蓄电池，电压V2(208)在1.95-2.03伏的范围内，且优选地为1.97-1.98伏，然而，也可使用其它合适的值。对于银镉蓄电池，电压V2(208)可以在1.45-1.55伏的范围内，且优选地为1.50伏，但是也可以使用其它合适的值。
例如，电压V3(209)可以是稍高于充电曲线202的第二平稳段206、且一般在陡升曲线207的拐点处的一个电压。对于银锌蓄电池，电压V3(209)在2.03-2.10伏的范围内，且优选地为2.08伏，然而，也可使用其它合适的值。对于银镉蓄电池，电压V3(209)可以在1.55-1.65伏的范围内，但是也可以使用其它合适的值。
图7显示了对图4和图5所示的供三个截止电压使用的每个可编程电压与电流调节器217进行校准的方法400的步骤，即对控制1电压输入218、控制2电压输入219、电压参考输入VCC(220)进行校准。
校准每个可编程电压与电流调节器217的方法400开始于步骤401。在蓄电池充电系统211中没有蓄电池B1(222)的情况下，通过把定时器控制的开关S1(225)设置为闭合来允许电流流通(步骤402)；然后，把控制1电压输入(218)处的电压设置为例如电压VCC(步骤403)；然后，把控制2电压输入(219)设置为例如接地(步骤404)；然后调节电位器R2(246)以获得一个中等截止电压，蓄电池B1(222)将跨接到该电压(步骤405)；然后把控制1电压输入(218)处的电压再次设置为电压VCC(步骤406)；然后再次把控制2电压输入(219)设置为接地(步骤407)；然后调节电位器电阻R3(242)以获得一个低截止电压，蓄电池B1(222)将跨接到该电压(步骤408)；然后把控制1电压输入(218)处的电压再次设置为电压VCC(步骤409)；然后再次把控制2电压输入(219)设置为接地(步骤410)；然后调节电位器电阻R4(276)以获得一个高截止电压，蓄电池B 1(222)将跨接到该电压(步骤411)。校准每个可编程电压与电流调节器217的方法结束于步骤412，在此之后蓄电池B11(272)可以连接到各自的电压与电流调节器217。
应该注意，可以选择的是步骤403和404可以以相反顺序或几乎同时地被执行。同样，可以选择的是步骤406和407可以以相反顺序或几乎同时地被执行，可以选择的是步骤409和410可以以相反顺序或几乎同时地被执行。
系统可编程电压与电流调节器216可由以下方式校准断开电流源Ic(226)，打开定时器控制的开关S1(225)，从蓄电池充电系统211中断开系统可编程电压与电流调节器216，将电流Icc 288供给到系统可编程电压与电流调节器216，并调节电阻R11(280)以获得在系统可编程电压与电流调节器216的输出处的电压VE(290)。接着，一旦完成对系统可编程电压与电流调节器216的校准，系统可编程电压与电流调节器216再次与蓄电池充电系统211连接。
一旦完成了图7所示的校准每个可编程电压与电流调节器217的方法400，即，完成了校准每个可编程电压与电流调节器217的控制1电压输入(218)、控制2电压输入(219)、电压参考输入Vcc(220)，以及完成了校准系统可编程电压与电流调节器216，就可以根据稍后概述的如图1、2和8所示的步骤对蓄电池B1(222)进行充电。
现在，再次如图3所示，可以由截止电压控制器与定时器215控制的定时器控制的开关S1(225)与电流源IC(226)、多个串联的蓄电池B1(222)、以及多个串联的可编程电压与电流调节器217串联。与各自的蓄电池B1(222)并联的相应的各个可编程电压与电流调节器217的每一个都调节作用于各个蓄电池B1(222)的每一个上的电压和供给各个蓄电池的电流。可以对每个可编程电压与电流调节器217单独编程以接受多种充电方法和过程。因此，应该认识到，各个蓄电池B1(222)可以是相同的和/或不同的，即，蓄电池B1(222)可以是相同和/或不同类型的，且具有相同和/或不同的特性，并且可以利用相同和/或不同的截止电压与充电时间进行充电。
可以是一个微控制器的截止电压控制器与定时器215可用于记录蓄电池B1(222)充电所涉及的时间，可用于控制定时器控制的开关S1(225)，以及可用于控制供给可编程电压与电流调节器217的截止电压和电压参考输入Vcc(219)。
本发明的蓄电池充电系统211可以执行对至少一个蓄电池充电的过程的步骤。图1、2和8显示了当本发明的蓄电池充电方法100和蓄电池充电方法110应用于蓄电池充电系统211或其它合适的蓄电池充电系统时该蓄电池充电方法100和蓄电池充电方法110的步骤。在图8中，蓄电池充电方法100的某些步骤被分解为细节步骤或更小的步骤，这些细节步骤或更小的步骤可以被合并为蓄电池充电方法100的步骤和/或蓄电池充电方法110的步骤。图8中所示步骤的头三个数字与图1中具有相同数字的步骤相关联。
现在，蓄电池充电方法100再次开始于步骤101。在步骤101-1，在如上所述的、校准了每个可编程电压与电流调节器217、并且校准了系统可编程电压与电流调节器216之后，开启截止电压控制器与定时器215。在步骤101-2对截止电压控制器与定时器215初始化。作为初始化步骤101-2的一部分，截止电压控制器与定时器215把每个可编程电压与电流调节器217的控制1电压输入218设置为第一截止电压，该第一截止电压是电压V2(208)，该电压是在充电曲线202的第二平稳段处、且一般在陡升曲线207之前的一个电压，把电压参考输入Vcc(219)设置到可编程电压与电流调节器217，并启动在截止电压控制器与定时器215内的一个定时器。然后在步骤101-3，截止电压控制器与定时器215闭合定时器控制的开关S1(225)，启动电流从电流源IC(226)流出，并在步骤101-4启动蓄电池充电系统211对蓄电池B1(222)充电。根据上述的本发明教导，以第一电压电压V2(208)启动充电。
在步骤102，以基本上等于电压V2(208)的第一电压对蓄电池B1(222)充电第一持续时间T1，其中电压V2(208)是基本上在充电曲线202的第二平稳段处、且一般是在陡升曲线207之前的一个电压，而T1是从充电的开始算起的，且T1＝ξ*C/Ic，其中0.02＜ξ＜0.06。
然后在步骤103，以基本上等于电压V3(209)的第二电压对蓄电池B1(222)充电，其中电压V3(209)是在稍高于充电曲线202的第二平稳段、且一般是在陡升曲线207的拐点处的一个电压，而T2被定义为T2＝β*C/Ic，其中3×10-5＜β＜3×10-3。在步骤104，在第二持续时间末端由截止电压控制器与定时器215评估蓄电池以确定充电状态，即，蓄电池是否基本上充足电了，这是通过评估来自电流检测装置212的检测到的电流输入214的值进行的，它用以测量从电流源Ic(226)流过蓄电池B1(222)的电流。截止电压控制器与定时器215使用检测到的电流输入214来确定充电状态以及蓄电池B1(222)的其它蓄电池特性，并控制蓄电池充电系统211的操作。在步骤104，如果确定蓄电池在第二持续时间的末端没有达到基本充足电的状态，则在步骤105，由截止电压控制器与定时器215对总的充电时间进行评估，以确定蓄电池的充电时间是否已大于或等于第三持续时间。如果在步骤104确定在第二持续时间末端蓄电池基本上充足电了，则停止对蓄电池充电且蓄电池充电方法100结束于步骤106。
在步骤105，如果总的充电时间没有超出或不等于第三持续时间，则根据需要重复另一个具有步骤102、103、104、和105的充电周期108，直至在步骤105总的充电时间已大于或等于第三持续时间，以及/或是步骤102、103、和104被再重复直至在步骤104确定蓄电池基本上充足电了。
在步骤105如果总的充电时间已经超出或等于第三持续时间，则停止对蓄电池充电且蓄电池充电方法100结束于步骤106。
总充电时间Ttotal＝C/Icc，其中C为蓄电池的容量，Icc为供给蓄电池的充电电流的值，并且总充电时间是第一持续时间T1和第二持续时间T2的总和的常数倍，其中，k可以被定义为大于或等于1的常数，所以总时间Ttotal＝k(T1+T2)。
蓄电池充电方法110与蓄电池充电方法100基本上相同，除了对蓄电池B1(222)上设置了一个第三电压V1(210)，该电压V1在充电曲线202上第一平稳段204和第二平稳段206之间，如图2所示，在蓄电池充电方法110中，该步骤设置在切断电流源之前。
图9所示的曲线显示了典型的银锌蓄电池在某一特定充电状态下的实际蓄电池充电曲线，起始于基本上充足电的状态，并显示了利用本发明的蓄电池充电方法100和蓄电池充电系统211进行充电的结果。
因此，可以利用本发明的蓄电池充电方法100对蓄电池充电系统211中的每个蓄电池进行串联地、单独地充电，而不需要使用多个电流源。蓄电池组通常典型地具有串联的多个蓄电池。因此，可以把蓄电池中的所有蓄电池在串联状态下单独和独立地充电到其各自的截止电压，从而确保平稳的蓄电池组。
虽然已经参照本发明的特定优选实施例相当详细地说明了本发明，但是其它实施例也是可能的。因此，附加的权利要求的精神实质和范围不应该受在此包含的优选实施例说明的限制。
权利要求
1.一种为至少一个蓄电池充电的方法，包括以下步骤以第一电压为至少一个蓄电池充电第一持续时间；以第二电压为所述至少一个蓄电池充电第二持续时间；在所述第二持续时间末端确定所述至少一个蓄电池的充电状态；如果所述至少一个蓄电池在所述第二持续时间末端没有基本上充足电，总的充电时间将会被评估，以确定所述至少一个蓄电池的充电时间是否已大于或等于第三持续时间，如果总的充电时间没有超出或不等于所述第三持续时间，重复以第一电压为所述至少一个蓄电池充电所述第一持续时间和以第二电压为所述蓄电池充电所述第二持续时间的步骤；如果在第二持续时间末端所述至少一个蓄电池基本上充足电了，则停止对所述至少一个蓄电池充电；或如果在第二持续时间末端总的充电时间已超出或等于第三持续时间，则停止对所述至少一个蓄电池充电。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述至少一个蓄电池充电所需的总时间基本上等于所述至少一个蓄电池的蓄电池容量除以供给所述至少一个蓄电池的充电电流。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一电压基本上等于基本上位于所述至少一个蓄电池的充电曲线的第二平稳段处的电压。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一电压基本上等于基本上位于所述至少一个蓄电池的充电曲线的第二平稳段处的电压。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一电压基本上等于位于所述至少一个蓄电池的充电曲线的第二平稳段处、且位于所述充电曲线的陡升曲线之前的电压。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二电压基本上等于稍高于所述至少一个蓄电池的充电曲线的第二平稳段的电压。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二电压基本上等于稍高于所述至少一个蓄电池的充电曲线的第二平稳段、且在一陡升曲线的拐点处的电压。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一持续时间基本上等于一因数乘以所述至少一个蓄电池的蓄电池容量再除以供给所述至少一个蓄电池的电流，所述因数在0.02和0.06之间。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二持续时间基本上等于一因数乘以所述第一持续时间，所述因数在3×10-5与3×10-3之间。
10.一种为至少一个蓄电池充电的方法，包括以下步骤以第一电压为至少一个蓄电池充电第一持续时间；以第二电压为所述至少一个蓄电池充电第二持续时间；在所述第二持续时间末端确定所述至少一个蓄电池的充电状态；如果所述至少一个蓄电池在所述第二持续时间末端没有基本上充足电，总的充电时间将会被评估，以确定所述至少一个蓄电池的充电时间是否已大于或等于第三持续时间，如果所述总的充电时间没有超出或不等于所述第三持续时间，重复以第一电压为所述至少一个蓄电池充电所述第一持续时间和以第二电压为所述蓄电池充电所述第二持续时间的步骤；如果在所述第二持续时间末端所述至少一个蓄电池基本上充满电了，将所述至少一个蓄电池设置到第三电压，此后停止对所述至少一个蓄电池充电；或如果在所述第二持续时间末端总的充电时间已超出或等于所述第三持续时间，将所述至少一个蓄电池设置到第三电压，此后停止对所述至少一个蓄电池充电。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，第三电压基本上等于所述至少一个蓄电池的充电曲线的第一平稳段和第二平稳段之间的电压。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，其中所述的对所述至少一个蓄电池充电的方法的步骤由一个截止电压控制器与定时器控制。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述的截止电压控制器与定时器是微控制器。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的对所述至少一个蓄电池充电的方法的步骤由微控制器控制。
15.一种为至少一个蓄电池充电的方法，包括以下步骤以第一电压为至少一个蓄电池充电第一持续时间；以第二电压为所述至少一个蓄电池充电第二持续时间；在所述第二持续时间末端确定所述至少一个蓄电池的充电状态；如果所述至少一个蓄电池在所述第二持续时间末端没有基本上充满电，总的充电时间将会被评估，以确定所述至少一个蓄电池的充电时间是否已大于或等于第三持续时间，如果总的充电时间没有超出或不等于所述第三持续时间，重复以第一电压为所述至少一个蓄电池充电所述第一持续时间和以第二电压为蓄电池充电所述第二持续时间的步骤；如果在所述第二持续时间末端蓄电池基本上充足电了，停止对所述至少一个蓄电池充电；或如果在所述第二持续时间末端总的充电时间已超出或等于所述第三持续时间，停止对所述至少一个蓄电池充电；所述第一电压基本上等于基本上在所述至少一个蓄电池的充电曲线的第二平稳段处的电压；所述第二电压基本上等于稍高于所述至少一个蓄电池的充电曲线的所述第二平稳段的电压；所述第一持续时间基本上等于一因数乘以所述至少一个蓄电池的蓄电池容量再除以供给所述至少一个蓄电池的电流，所述因数在0.02和0.06之间；所述第二持续时间基本上等于一因数乘以所述第一持续时间，所述因数在3×10-5与3×10-3之间；以及所述至少一个蓄电池充电所需的总时间基本上等于所述至少一个蓄电池的蓄电池容量除以供给所述至少一个蓄电池的充电电流。
16.一种为至少一个蓄电池充电的方法，包括以下步骤以第一电压为至少一个蓄电池充电第一持续时间；以第二电压为所述至少一个蓄电池充电第二持续时间；在所述第二持续时间末端确定所述至少一个蓄电池的充电状态；如果所述至少一个蓄电池在所述第二持续时间末端没有充分地充满电，总的充电时间将会被评估，以确定蓄电池的充电时间是否已大于或等于第三持续时间，若所述总的充电时间没有超出或不等于第三持续时间，重复以第一电压为所述至少一个蓄电池充电第一持续时间和以第二电压为所述蓄电池充电第二持续时间的步骤；如果在所述第二持续时间末端所述至少一个蓄电池基本上充足电了，将所述至少一个蓄电池设置到第三电压，此后停止对所述至少一个蓄电池充电；或如果在所述第二持续时间末端总的充电时间已超出或等于所述第三持续时间，将所述至少一个蓄电池设置到第三电压，此后停止对所述至少一个蓄电池充电；所述第一电压基本上等于基本上在所述至少一个蓄电池的充电曲线的第二平稳段处的电压；所述第二电压基本上等于稍高于所述至少一个蓄电池的充电曲线的第二平稳段的电压；所述第三电压基本上等于所述至少一个蓄电池的充电曲线的所述第一平稳段和所述第二平稳段之间的电压；所述第一持续时间基本上等于一因数乘以所述至少一个蓄电池的蓄电池容量再除以供给所述至少一个蓄电池的充电电流，所述因数在0.02和0.06之间；所述第二持续时间基本上等于一因数乘以所述第一持续时间，所述因数在3×10-5与3×10-3之间；以及所述至少一个蓄电池充电所需的总时间基本上等于所述至少一个蓄电池的蓄电池容量除以供给所述至少一个蓄电池的充电电流。
17.一种蓄电池充电系统，包括一个电流源；一个截止电压控制器与定时器；至少一个蓄电池；对应的电压与电流调节器，所述电压与电流调节器用于调节作用于所述各个蓄电池的每一个上的电压以及供给所述各个蓄电池的每一个的电流；所述截止电压控制器与定时器通过所述电压与电流调节器的控制来控制所述电压并控制作用于所述各个蓄电池的每一个上的所述电压的持续时间；电流检测装置，用于检测通过所述蓄电池的电流，所述检测的电流传到所述截止电压控制器与定时器；以及系统电压与电流调节器，用于将电流从所述蓄电池分路出来。
18.根据权利要求17所述的蓄电池充电系统，其中，所述的蓄电池充电系统执行为所述至少一个蓄电池充电的过程的步骤。
19.根据权利要求17所述的蓄电池充电系统，其中，所述截止电压控制器与定时器控制所述至少一个蓄电池充电的过程的步骤。
20.根据权利要求17所述的蓄电池充电系统，其中，所述的蓄电池充电系统执行为所述至少一个蓄电池充电的过程的步骤包括以下步骤以第一电压为至少一个蓄电池充电第一持续时间；以第二电压为所述至少一个蓄电池充电第二持续时间；在所述第二持续时间末端确定所述至少一个蓄电池的充电状态；如果所述至少一个蓄电池在所述第二持续时间末端没有基本上充满电，总的充电时间将会被评估，以确定所述至少一个蓄电池的充电时间是否已大于或等于第三持续时间，若所述总的充电时间没有超出或不等于第三持续时间，重复以所述第一电压为所述至少一个蓄电池充电所述第一持续时间和以所述第二电压为所述蓄电池充电第二持续时间的步骤；如果在所述第二持续时间末端所述至少一个蓄电池基本上充足电了，则停止对所述至少一个蓄电池充电；或如果在所述第二持续时间末端所述总的充电时间已超出或等于第三持续时间，则停止对所述至少一个蓄电池充电；所述第一电压基本上等于基本上在所述至少一个蓄电池的充电曲线的第二平稳段处的电压；所述第二电压基本上等于稍高于所述至少一个蓄电池的充电曲线的第二平稳段的电压；所述第一持续时间基本上等于一因数乘以所述至少一个蓄电池的蓄电池容量再除以供给所述至少一个蓄电池的充电电流，所述因数在0.02和0.06之间；所述第二持续时间基本上等于一因数乘以所述第一持续时间，所述因数在3×10-5与3×10-3之间；以及所述至少一个蓄电池充电所需的总时间基本上等于所述至少一个蓄电池的蓄电池容量除以供给所述至少一个蓄电池的充电电流。
21.根据权利要求17所述的蓄电池充电系统，其中，所述的蓄电池充电系统执行为所述至少一个蓄电池充电的过程的步骤包括以下步骤以第一电压为至少一个蓄电池充电第一持续时间；以第二电压为所述至少一个蓄电池充电第二持续时间；在所述第二持续时间末端确定所述至少一个蓄电池的充电状态；如果所述至少一个蓄电池在所述第二持续时间末端没有基本上充足电，总的充电时间将会被评估，以确定所述至少一个蓄电池的充电时间是否已大于或等于第三持续时间，若所述总的充电时间没有超出或不等于第三持续时间，重复以第一电压为所述至少一个蓄电池充电第一持续时间和以第二电压为所述蓄电池充电在第二持续时间的步骤；如果在所述第二持续时间末端蓄电池基本上充足电了，将所述至少一个蓄电池设置到第三电压，此后停止对所述至少一个蓄电池充电；或如果在所述第二持续时间末端所述总的充电时间已超出或等于所述第三持续时间，将所述至少一个蓄电池设置到第三电压，此后停止对所述至少一个蓄电池充电；所述第一电压基本上等于基本上在所述至少一个蓄电池的充电曲线的第二平稳段处的电压；所述第二电压基本上等于稍高于所述至少一个蓄电池的充电曲的所述第二平稳段的电压；所述第三电压基本上等于所述至少一个蓄电池的充电曲线的所述第一平稳段和所述第二平稳段之间的电压；所述第一持续时间基本上等于一因数乘以所述至少一个蓄电池的蓄电池容量再除以供给所述至少一个蓄电池的充电电流，所述因数在0.02和0.06之间；所述第二持续时间基本上等于一因数乘以所述第一持续时间，所述因数在3×10-5与3×10-3之间；以及所述至少一个蓄电池充电所需的总时间基本上等于所述至少一个蓄电池的蓄电池容量除以供给所述至少一个蓄电池的充电电流。
全文摘要
一种蓄电池充电方法和系统，该蓄电池充电方法包括以第一电压对至少一个蓄电池充电第一持续时间；以第二电压对蓄电池(222)充电第二持续时间；在第二持续时间末端确定蓄电池的充电状态；如果蓄电池在第二持续时间末端没有充足电，总的充电时间将会被评估，以确定是否蓄电池的充电时间已大于或等于第三持续时间，若总的充电时间没有超出或不等于第三持续时间，重复以第一电压值对蓄电池充电第一持续时间，和以第二电压为蓄电池充电第二持续时间的步骤。该蓄电池充电系统(211)包括一个电流源；一个截止电压控制器与定时器；至少一个蓄电池；对应的电压与电流调节器；以及一个系统电压与电流调节器(217)，用于将电流从所述蓄电池分路出来。
文档编号H01M10/46GK1539177SQ02815543
公开日2004年10月20日 申请日期2002年12月6日 优先权日2001年12月14日
发明者迈克尔·谢凯, 特－希恩·F·扬, 迈克尔 谢凯, 鳌 扬 申请人:锌矩阵动力公司