专利名称：电池充电方法
技术领域：
本发明涉及一种电池充电方法，尤其是锂离子电池的充电方法。特别 适用于对多个无保护电路的锂离子电池的充电。
背景技术：
目前，对电池的充电中通常使用先恒电流再恒电压的方式进行充电， 首先利用定电流进行充电至给定的上限电压，然后保持在该电压。尤其是 锂离子电池，在电池生产制造过程中，没有任何保护电路的锂离子电池经 化成后还需要进行批量充电。如图1所示是传统充电装置恒流控制电路图，
恒流充电时，充电回路一个场效应管T,以及反馈采样电压U2来实现电池 的恒流充电，由图l可以看出，开关电源6.3V——场效应管——充电电池 构成一个充电回路，其中^为控制充电的场效应管，U,为电池两端电压。
对于场效应管而言，当Vcs大于管的导通阀值时管导通；且Vgs—定吋， 无论Vds为何值，流过场效应管的电流ID不变(如图2所示)，当Vcs增大
后，Id也増大，此时采样电压U2增大，反馈到控制恒流电路，使得VQS 下降，导致充电电流lD也下降。充电回路就是通过采样电压112的反馈来 调节Ves的大小，从而控制Id的恒流，实现恒流充电。当恒流充电达到预 定电压4.2V (—般地预定电压设定为4.2V)后，然后在以恒定电压4.2V 对电池进行恒压充电，当充电电流小于预定电流值时，结束充电。图2是 传统先恒电流再恒电压的充电方式曲线图。对于上述充电方案，每个电池 均需要独立的恒流控制模块、恒压控制模块，充电装置成本高。相应地， 充电装置自身能耗高、发热量大、电能利用率低。进一步地，为了及时散 热，还专门为恒电流充电控制电路配备散热风扇，因此大大增加了检测柜 能耗。
以型号为9083A的传统充电装置为例，该充电装置共有336个电池充 电位，经实验得出结论同时对336个电池进行充电时，在整个充电过程 所用的电能，大致由电池吸收能耗、充电电路能耗及柜中的散热能耗等三 个部分消耗掉，而且三者各占三分之一左右。这样，充电装置的电能利用 率就很低，只有33%左右。从该充电装置的能耗曲线3可知恒流充 电过程中能耗占绝大部分。而且恒流充电过程中电能利用率低，因此需要 改善这种充电方式。
发明内容
本发明目的是提供一种充电方式简单、成本低、高效节能的电池充电 方法。
实现本发明目的的技术方案 一种对电池的充电方法，包括如下步骤
步骤一，以某一初始设定充电电压(Umin)对电池进行充电； 步骤二，随着时间的推移不断增大充电电压(U。)，对电池进行变电流 充电；
步骤三，当充电电压(UQ)升高至设定电压(Umax)后，维持该设定 电压进行恒压充电。
进一步地，步骤二所述随着时间的推移不断增大充电电压是指按Uo =Kt+Umin的线性关系增大充电电压，其中U。为充电电压，K为电压
变动系数，t为充电时间，Umi。为初始充电电压。
进一步地，步骤二所述随着时间的推移不断增大充电电压是指采用断
续升高充电电压的变电流充电方式。所述断续升高充电电压是指每隔一
设定的时间段电压升高一次，然后维持该电压一设定的时间段再次升高电 压。
进一步地，包括控制恒压充电时间的步骤，使其当进行恒压充电的时 间达到预定值时，停止对全部电池充电。
进一步地，包括检测电池充电电流的步骤，当每个电池的充电电流达
到一个表示电池完全充电的预定的小电流值时，通过一个检测电路示警或/ 和切断充电电流，用以结束对该电池的充电。
釆用上述技术方案，本发明有益的技术效果在于1、通过采用控制 电压的方式进行充电，打破了常规的恒流恒压充电方式的传统观念。2、本 领域的普通技术人员能够理解，由于恒流充电的实现电路要比控制电压的 实现电路复杂得多，恒流充电装置的能耗远远大于电池吸收的能量(参见 图3)，因此，采用控制电压的实现电路， 一是节约了充电装置的成本，二 是大大降低了充电装置的电路能耗。同时，因控制电压的电路能耗小，不 需要散热风扇，又进一步降低了能耗。
综上所述，采用本发明，电能利用率得到大大提高，
图1是传统充电装置恒流控制电路图； 图2是传统先恒电流再恒电压的充电方式曲线图； 图3是图1充电装置的能耗曲线图； 图4是本发明锂离子电池充电方法的步骤图； 图5是本发明另一种锂离子电池充电方法的步骤图； 图6是一种锂离子电池充电装置的结构示意图； 图7是是本发明充电过程中电变化曲线； 图8是本发明电流变化曲线。
具体实施例方式
实施例l， 一种锂离子电池充电方法，如图4所示包括如下步骤a、 以初始充电电压U,-3.8V对电池进行充电，充电过程中不控制充电电流， 只控制充电电压，并让充电电压U。持续升高、变电流充电，其充电电压满 足方程UcpKt+Umin，式中U。表示充电电压、单位为伏，K为电压升高系 数、单位为伏/分钟，t为时间、单位为分钟；本实施例中Umin = 3.8V， K=0.0125V/Min。 b、充电32分钟后，U。升高至设定电压Umax=4.2V，然 后维持该设定电压Umax进行恒压充电。c、恒压充电110分钟后结束充电。
实施例2， 一种锂离子电池充电方法，如图5所示包括如下步骤a、 以初始充电电压U,二3.8V对电池进行充电，充电过程中不控制充电电流， 只控制充电电压，并让充电电压U。持续升高、变电流充电，其充电电压满 足方程U(TKt + Umm，式中U。表示充电电压、单位为伏，K为电压升高系 数、单位为伏/分钟，t为时间、单位为分钟；本实施例中Umln = 3.8V， K=0.0125V/Min。 b、充电32分钟后，U。升高至设定电压U,-4.2V，然 后维持该设定电压U^x进行恒压充电。c、对各电池的充电电流进行检测， 当充电电流IO小于10mA时，结束对该电池的充电。
实施例3， 一种锂离子电池充电方法，如图4所示包括如下步骤a、
以初始充电电压Umm二3.8V对电池进行充电，充电过程中不控制充电电流，
只控制充电电压，并让充电电压Uo断续升高、变电流充电，其充电电压满 足方程UfKt + Um,n，式中U。表示充电电压、单位为伏，K为电压升高系 数、单位为伏/分钟，t为时间、单位为分钟，并且t取整数，也就是说充 电电压为非线性、跳跃式升高；本实施例中Un^二3.8V， K=0.0125V/Min; 即开始以U誦二3.8V充电，维持1分钟，1分钟后U0跳为3.85V，如此 循环。b、充电32分钟后，Uo升高至设定电压Umax-4.2V，然后维持该设 定电压U皿进行恒压充电。c、恒压充电IIO分钟后结束充电。
实施例4， 一种锂离子电池充电方法，如图5所示，包括如下步骤a、 以初始充电电压U,二3.8V对电池进行充电，充电过程中不控制充电电流， 只控制充电电压，并让充电电压Uo断续升高、变电流充电，其充电电压满 足方程U。-Kt+Umm，式中Uo表示充电电压、单位为伏，K为电压升高系 数、单位为伏/分钟，t为时间、单位为分钟，并且t取整数，也就是说充 电电压为非线性、跳跃式升高；本实施例中Umin二3.8V， K=0.0125V/Min; 即开始以U加广3.8V充电，维持1分钟，l分钟后Uo跳为3.85V，如此 循环。b、充电32分钟后，Uo升高至设定电压Uma^4.2V，然后维持该设 定电压Un^进行恒压充电。c、对各电池的充电电流进行检测，当充电电 流10小于10mA时，结束对该电池的充电。
图6所示，是一种锂离子电池充电装置的原理图，包括电压变换器l、恒 压控制电路2和定时器5，所述恒压控制电路2控制电压变换器1以初始 充电电压Umu^3.8对电池进行充电，同时升高充电电压、变电流对多个电 池4并联充电，当充电电压升高至设定电压Un^二4.2V后，维持该设定电 压UmM二4.2V进行恒压充电；定时器5用于控制恒压充电时间，当恒压充 电时间达到110分钟后结束对所有电池的充电；其充电曲线如图7、图8 所示。
权利要求
1、一种对电池的充电方法，包括如下步骤步骤一，以某一初始设定充电电压(Umin)对电池进行充电；步骤二，随着时间的推移不断增大充电电压(U0)，对电池进行变电流充电；步骤三，当充电电压(U0)升高至设定电压(Umax)后，维持该设定电压进行恒压充电。
2、 如权利要求l所述对电池的充电方法，其特征在于步骤二所述随着时间的推移不断增大充电电压是指按U。 = Kt+Umin的线性关系增大充电电 压，其中Uo为充电电压，K为电压变动系数，t为充电时间，U,为初 始充电电压。
3、 如权利要求1所述对电池的充电方法，其特征在于步骤二所述随着时间的推移不断增大充电电压是指采用断续升高充电电压的变电流充电方 式。
4、 如权利要求3所述对电池的充电方法，其特征在于所述断续升高充电 电压是指每隔一设定的时间段电压升高一次，然后维持该电压一设定的 时间段再次升高电压。
5、 如权利要求l-4任意一项所述对电池的充电方法，其特征在于包括控 制恒压充电时间的步骤，使其当进行恒压充电的时间达到预定值时，停止 对全部电池充电。
6、 如权利要求l-4任意一项所述对电池的充电方法，其特征在于包括检 测电池充电电流的步骤，当每个电池的充电电流达到一个表示电池完全充 电的预定的小电流值时，通过一个检测电路示警或/和切断充电电流，用以 结束对该电池的充电。
7、 如权利要求l-6任意一项所述对电池的充电方法，其特征在于所述电 池是锂离子电池。
全文摘要
本发明公开了一种对电池的充电方法，包括如下步骤步骤一，以某一初始设定充电电压(U<sub>min</sub>)对电池进行充电；步骤二，随着时间的推移不断增大充电电压(U<sub>0</sub>)，对电池进行变电流充电；步骤三，当充电电压(U<sub>0</sub>)升高至设定电压(U<sub>max</sub>)后，维持该设定电压进行恒压充电。本发明提供了一种充电方式简单、成本低、高效节能的电池充电方法。
文档编号H01M10/44GK101110519SQ20061006171
公开日2008年1月23日 申请日期2006年7月17日 优先权日2006年7月17日
发明者万华平, 何正龙, 刘付勇, 刘灿华, 姜 朱, 毛焕宇, 阙建新 申请人:深圳市比克电池有限公司