专利名称：可充电电池的高速充电方法及其所用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及可充电电池的高速充电，更具体地说是涉及对于象镍-镉电池、镍-氢电池和锂离子电池这样的可充电电池的高速充电装置和充电方法。
本发明的技术方案在于对于镍-镉充电电池、镍-氢(Ni/H2)充电电池和锂离子充电电池，在其充电过程中能够监测电池的温度和电压，从而当所监测的温度参数或者温度和电压参数达到特定条件时停止所说的充电过程。
背景技术：
可充电电池诸如镍-镉蓄电池、镍-氢电池或锂离子电池在它们的使用寿命内可以充电任意次。本领域技术人员熟知充电过程必须加以精心的控制以减小对于充电电池的损坏作用。(例如可参看“蓄电池充电延长使用寿命”Bob Williams，＂CellularBusiness＂1989年4月，44-48页)在可充电电池的早期充电技术中，充电过程需要数小时。由于使用可充电电池作为电源的电器产品越来越普遍，所以对于能够以分钟计算而不是以小时计算充电时间的系统的需求不断增加。
在有可能对可充电电池进行快速充电的同时，为了防止对电池造成不可逆的损坏，必须十分谨慎地实施充电过程。(例如参看“关于镍-镉电池的最新研究”一文，镉研究学会1990年布鲁塞尔研讨会文集，1990年11月出版)现有技术表明已经开发出给充电电池快速充电的各种系统。在这些系统中，监测正在充电的蓄电池的电压和/或温度，并且当温度或电压达到预定值时中断或者改变施加到蓄电池上的充电电流，已经成为标准化的设计。典型的现有技术记载在美国专利US-4,006,397(Catotti等人)中。
日本特许公开昭62-23528和昭62-23529中公开了一种用于给可充电电池如镍-镉电池充电的方法，其中在充电过程中观察电池的电压波形，预先存储了电压波形中出现的一组转折点，如果所存储的转折点按给定的顺序出现，则中断充电过程。但是，在该方法中，需要对于每一种电池都预先存储这种电池在充电过程中电压波形的变化，在充电之前还需要改变存储的内容以使存储内容与被充电的电池类型相适应，这不仅使操作复杂，而且由于充电环境和电池历史的不同，不能保证电池的电压输出波形会依序与所储存信息的波幅保持一致，从而不可能进行精确的充电和再充电，也难以在不降低电池性能的前提下进行高速充电。
除了镍-镉电池，镍-氢电池和锂离子电池也用作可充电电池。
以前对上述可充电电池的再充电，需要6小时，在某些情况下甚至需要16小时，即使用了相对短时间的所谓快速充电，仍然需要1到2小时。
过去，在对所谓的可再充电电池根据它们的设计用途进行再充电时，虽然也希望使充电时间尽可能地短，但是由于可充电电池内部发生的化学反应引起的电池内部温度和压力的提高不仅导致对于电池的损坏，而且会降低电池的电性能，即输出性能和充电性能，因而形成了一种限制，使得不能使用大电流短时间的充电方法。
然而，今天在各种工业中的大量应用对于可充电电池的需求不断增加，特别是对用于使用机械工具的场合、用于医疗和用于医院的其他设备、用于通信，如移动电话中的可充电电池有更强烈的需求，这些应用不仅要求电池在工作过程中不会损坏，而且要求能够快速或者甚至能即时再充电。
如果将上述各种类型的可充电电池在充电过程中的电压和温度变化量相对于充电量作图比较的话，可以发现每一种电池都有其各自的特性，如图2到图4所示。
亦即，镍-镉蓄电池的电压和温度特性如图2所示，镍-氢电池的电压和温度特性如图3所示，锂离子电池的电压和温度特性如图4所示。
因此，过去不仅对任何类型的可充电电池充电都需要至少1小时的长时间，而且还存在一个问题，就是需要变换充电方法或者充电装置以适合可充电电池的类型，这使得难以使用单一的充电方法，耗时，而且成本高。
本发明的目的是克服现有技术中的上述缺点，使得能够在从几分钟到20分钟的极短的时间里对可充电电池，特别是镍-镉电池、镍-氢电池、和锂离子电池进行再充电。以这样的极高速充电增加了某些参数的重要性，这些参数在相对低速的现有技术充电系统中并不如此重要。但是，已经发现对这些参数进行处理，能够使再充电系统进行安全、高速的充电，而不会损坏正在充电的电池或者产生副作用。
过去，为了给具有不同技术结构因而具有不同的充电特性和方式的可充电电池进行充电，需要使用不同的充电器，并选择适合于所要充电的可充电电池类型的充电器。
所以，有些时侯充电器只用于特定类型的可充电电池的充电，这样对各种可充电电池需要准备适用的各种充电器，这不仅使得充电操作不方便，而且难而复杂。
即使对于同样类型的可充电电池，如果充电过程中使用的充电电流量-通常用充电率C表示-不同，就需要分别提供充电器，这就产生了需要有大量可以使用的类型的充电器的问题。
但是，由于这种对可充电电池需求的增加和使用可充电电池的领域及场合的多样化，使得对于能够在需要快速充电和即时使用可充电电池的应用中，诸如在移动数据通信、移动电话通信和建筑工地上，给任意类型的可充电电池在短时间内完全充电的充电器的需求增加了。
由于这个原因，就需要有一种充电器，它不仅能够给任何结构类型的可充电电池充电，而且能够在任何充电率C下进行充电。但是，迄今为止，还没有这类可实际使用的充电器。
所以，本发明的目的是克服上述的缺陷，并提供一种能够在短时间内以任意充电率C给各种类型的可充电电池充电的通用充电器。发明的公开为了解决上述问题，本发明采用下述的技术方案。具体地说，本发明的给可充电电池高速充电的方法的第一个方面体现为该可充电电池充电方法包含以下步骤步骤1设置读取数据所需的基本数据读取时间tb；步骤2设置充电率C；步骤3根据所设置的充电率C和所说的基本数据读取时间tb设置校正数据读取时间tc，所说的校正数据读取时间tc取决于所说的充电率C；步骤4在充电过程中由对应的采样装置在每一所说的校正数据读取时间tc内至少测量一次所说可充电电池的端电压，同时将电压数据存储在相应的第一存储装置中；步骤5重复所说步骤4中的操作预定次数L，并对在每一次校正数据读取时间tc中所得的一组电压数据求和，并将电压数据变化量读取采样时间ts(其中ts＝L×tc)内的变化量Dvn存储在相应的第二存储装置中；步骤6计算在步骤5中所得的在第一采样时间(ts1)内的变化量Dv1与第二采样时间(ts2)内的变化量Dv2的差值，并将所得的变化量的差ΔDv存入第三存储装置中；步骤7继续重复所说的步骤6预定次数M次，并对在每一变化量读取时间(ts)所得的ΔDv1到ΔDvM(M个值)求和，确定在总的所说变化量读取时间t(其中t＝ts×M)内的电压数据变化量ΔTDv，其结果存入第四存储装置中；步骤8根据存入第四存储装置中的电压数据变化量ΔTDv进行计算，确定在第一次总变化量读取采样时间t1-即从所说的第一采样时间(ts1)到预定的第M次采样的第m次采样时间(tsM)-测得的电压变化量ΔTDv1与在第二次总变化量读取采样时间t2-即从所说的第二采样时间(ts2)到预定的第M＋1次采样的第m＋1次采样时间(tsM＋1)-测得的电压变化量ΔTDv2的差ΔHv，所说的计算出的差ΔHv(其中ΔHv＝ΔTDv2－ΔTDv1)被存储在第五存储装置中；步骤9重复步骤8计算在每一对相邻的总变化量采样时间tn和tn＋1内的电压变化量ΔTDvn和ΔTDv(n＋1)的差值ΔHvn(其中ΔHvn＝ΔTDv(n＋1)－ΔTDvn)，并将计算所得结果存入第五存储装置中；步骤10判断在所说的步骤9中连续计算得出的m个电压变化量差值ΔHv1到ΔHvm是正值(零或者大于零)还是负值(小于零)；步骤11按照所说电压变化量差值ΔHv1到ΔHvm出现的顺序，判断所说的电压变化量差值ΔHv是否连续预定的次数S次为零或者负值，如果所说的电压变化量差值ΔHv连续S次为零或者是负值，停止所说的充电。
此外，本发明的给可充电电池高速充电方法的第二个方面体现为该方法包含以下步骤步骤1设置读取数据所需的基本数据读取时间tb；步骤2设置充电率C；步骤3根据所设置的充电率C和所说的基本数据读取时间tb设置校正数据读取时间tc，所说的校正数据读取时间tc取决于所说的充电率C；步骤4在充电过程中由对应的采样装置在每一所说的校正数据读取时间tc内至少测量一次所说可充电电池的温度，同时将温度数据存储在相应的第一存储装置中；步骤5重复所说步骤4中的操作预定次数L，并对在每一次校正数据读取时间tc中所得的一组数据求和，并将温度数据变化量读取采样时间ts(其中ts＝L×tc)内的变化量Dtn存储在相应的第二存储装置中；步骤6计算在步骤5中所得的在第一采样时间(ts1)内的变化量Dt1与下一次即第二采样时间(ts2)内的变化量Dt2的差，并将所得的变化量的差ΔDt存入第三存储装置中；步骤7继续重复所说的步骤6预定次数M次，并对在每一变化量读取时间(ts)所得的ΔDt1到ΔDtM(M个值)求和，确定在总的所说变化量读取时间t(其中t＝ts×M)内的温度数据变化量ΔTDt，其结果存入第四存储装置中；步骤8根据存入第四存储装置中的温度数据变化量ΔTDt进行计算，确定在第一次总变化量读取采样时间t1-即从所说的第一采样时间(ts1)到预定的第M次采样的第m次采样时间(tsM)-测得的温度变化量ΔTDt1与在第二次总变化量读取采样时间t2-即从所说的第二采样时间(ts2)到预定的第M＋1次采样的第m＋1次采样时间(tsM＋1)-测得的温度变化量ΔTDt2的比值，所说的计算出的比值ΔHt(其中ΔHt＝ΔTDt2/ΔTDt1)被存储在第五存储装置中；步骤9重复步骤8计算在每一对相邻的总变化量采样时间tn和tn＋1内的温度变化量ΔTDtn和ΔTDt(n＋1)的比值ΔHtn(其中ΔHtn＝ΔTDt(n＋1)/ΔTDtn)，并将计算所得结果存入第五存储装置中；步骤10根据存储在所说的第五存储装置中的信息判断两个相邻的温度变化量的比值ΔHm是否等于、或者大于、或者小于一个给定的值K；在步骤11如果温度变化量的比值ΔHm等于或者大于给定的值K，则停止所说的充电。
此外，还可以考虑以本发明的可充电电池高速充电方法的上述两个方面的结合作为本发明的第三个方面。
由于本发明给充电电池高速充电的方法考虑到可充电电池存在的彼此不同的充电特征，诸如端电压或者温度，对于各种不同类型的可充电电池采用了上述的基本技术方案，所以能够确定具有不同构成的可充电电池的共同特征，以准确确定使充电量达到近100％的参数点，这不仅使同一装置可用于对具有不同结构的可充电电池进行可靠的充电，而且能够在充电过程中准确确定充电量，和快速确定充电量达到100％的参数点，并在这一参数点停止充电过程，这样不仅可靠地避免了在充电量甚至已经超过100％而仍在继续充电，从而引起可充电电池的温度超过其额定最大温度，导致所说可充电电池的损坏的问题，而且能够确定所说可充电电池的与充电速度，或者充电率有关的特性，从而能够以不同的充电率对具有相同结构的可充电电池进行充电，进而能够特别精确地保证可充电电池的高速充电。
附图的简要描述
图1为表示本发明的可充电电池高速充电装置的具体实例结构的方框图；图2为表示镍-镉电池充电特性的曲线图；图3为表示镍-氢电池充电特性的曲线图；图4为表示锂离子电池充电特性的曲线图；图5(A)为表示测量数据和采样间隔P与变化量之间关系的曲线；图5(B)表示本发明的测量数据采样周期t与测量数据变化量读取采样时间(ts)之间的关系图6(A)表示对于本发明中电压测量数据及其变化状态的一个分析实例；图6(B)表示对于本发明中温度测量数据及其变化状态的一个分析实例；图7为实施本发明的可充电电池充电方法的一个程序实例的流程图；图8为实施本发明的可充电电池充电方法的一个程序实例的流程图；图9为实施本发明的可充电电池充电方法的一个程序实例的流程图；图10为实施本发明的可充电电池充电方法的另一个程序实例的流程图；图11为实施本发明的可充电电池充电方法的一个程序实例的流程图；图12为表示以0.25C的充电率充电时镍-镉电池电压特性的一个实例的曲线图；图13为在进行图12所示的充电时总的电压变化量ΔTDvn和计数器值N的变化曲线；图14为表示以3C的充电率充电时镍-镉电池温度特性的一个实例的曲线图；图15为表示以3C的充电率充电时镍-镉电池电压特性的一个实例的曲线图；图16为在进行图15所示的充电时总的电压变化量ΔTDvn和计数器值N的变化曲线；图17为表示以0.25C的充电率充电时镍-氢电池电压特性的一个实例的曲线图；图18为在进行图17所示的充电时总的电压变化量ΔTDvn和计数器值N的变化曲线；图19为表示以1C的充电率充电时镍-氢电池电压特性的一个实例的曲线图；图20为在进行图19所示的充电时总的电压变化量ΔTDvn和计数器值N的变化曲线；实施本发明的最好方式以下结合附图对本发明的可充电电池高速充电方法和装置的具体实例进行详细的描述。
本发明人之所以在本发明的可充电电池高速充电方法中采取上述的技术方案是由于本发明人对以往市售的可充电电池的充电特性进行了透彻的分析和调查，为了满足本发明的上述目的，而采取措施以确定能够给不同类型的可充电电池充电，并且对于所说的不同类型的可充电电池即使充电率改变也能进行精确充电，进而能够对所说不同类型的可充电电池进行高速充电的单一装置和方法的可取形式。
发明人分析了过去在市售类型的可充电电池中被认为是重要类型的镍-镉电池、镍-氢电池和锂离子电池，分析结果对于镍-镉电池如图2所示，端电压在充电过程中连续逐渐上升到某一点，在该点处达到100％充电量，在该点电压也达到峰值，其后继续充电将引起电压的降低。
在观察镍-镉电池的温度时发现，从开始充电到将要达到100％充电量之前温度只有微小的增加，尽管总的特性实际上是平坦的而没有大的温度增加，但是当趋近100％充电量区域时温度出现急剧的增加。
在镍-氢电池的情况，如图3所示，从开始充电直到达到100％充电量电池端电压连续渐增，当达到100％充电量时，电压值呈现为峰值，在这之后，继续充电不再改变电池电压，而维持在峰值。
与镍-镉电池相似，镍-氢电池的温度从开始充电到将要达到100％充电量之前逐渐增加，尽管总的特性曲线几乎是平坦的而没有大的增加，但是当趋近100％充电量区域时，温度急剧增加。
在另一种类型的电池，锂离子电池的情况，如图4所示，从充电开始到100％充电量，电池端电压几乎与时间成正比增加，当达到100％充电量时，电压达到其峰值，其后的充电结果不再改变电池电压，而维持峰值电压。
在锂离子电池的情况，从开始充电，在充电过程中，直到达到100％充电量，电池温度逐渐增加，在100％充电量点，与镍-镉电池相同，温度急剧增加。
对于一个理想的充电电池，流入电池中的电流能量直到达到100％充电量都是消耗在充电所需的化学反应中，而不是转换成热能。
但是，在达到100％充电量以后，所说化学反应的速率变低，剩余能量消耗在与充电无关的化学反应中，并转换为热能。
所以，在充电量达到100％以后，不再立即发生对充电有贡献的反应，并形成气体，使温度升高。
当温度升高时，化学反应速度加快，引起温度升高，而这引起大量的气体产生。
这些现象形成了恶性循环，最终导致电池的损坏。
如果充电操作是重复进行的，电池内对于化学反应有贡献的物质的品质就会下降，从而不可能储存足够的能量。
所以，如上所述，如果在充电量达到100％以后继续充电，就会产生加速电池内物质品质下降的问题，结果导致电池寿命比可充电电池的设计寿命明显缩短。
因此，在过去，由于可充电电池结构和特性的限制，所说的充电操作仅可能利用有限的方法，而且不能解决上述的问题。
例如，过去充电的方法包括以下几种(1)用微电流(涓流)(例如，电池容量的1/10或者1/20的电流)进行充电，并且对于完成充电的时间点不进行控制。
在这种充电方法中，根本不控制电流，充电时间通常要10到15个小时。
所以，在这种充电方法中，充电时间变得特别长，并且有过充电的危险。
(2)用小电流(例如，电池容量的1/3或者1/10的电流)进行充电，并控制在一个预定的时间后结束，这通常需要5到10小时。
在这种充电方法中，充电时间较长，而且在电池有剩余电量的情况下，会由于过电流引起温度升高的危险。
(3)用相对较大的电流(例如，电池容量的1/3或者1/1的电流)进行充电，并当被充电电池的电压值涨幅低于一个给定值(通常近似为10mv/每节)时停止充电。
完成充电的时间约为1小时，这是所知相对较快的充电方法。
这种充电方法虽然充电时间相对较短，但是存在过电流，并引起温度升得较高的危险。
此外，在这一方法中，不可能测得具有诸如图2和图3所示特性的电池充电完成的时刻。
由于这个原因，在本发明中，利用那些对于各种电池是共同的、前述可充电电池的各种特性、迄今为止尚不被人所知的特性，来实现本发明的上述目的。
具体地说，在本发明的可充电电池高速充电方法中，提供了一种用于给可充电电池高速充电的装置和方法，它能够在各种类型的可充电电池达到95％或者100％充电量时，和在充电电流或大或小时(例如，等于或者大于电池的额定负载)，特别是高速充电，例如以2C的充电率在极短的时间，如15分钟或者更短的时间里充电时可靠地停止充电。
以下参照附图对于本发明的高速充电方法和装置进行描述。
图1为表示本发明的可充电电池高速充电装置的结构的一个具体实施例的方框图，该图概要地表示用于给可充电电池高速充电的装置1，该装置1包括一个向需要充电的可充电电池2的电池芯(cell)输送电流的电流源装置3，一个设置在所说电流源装置3和所说待充电的可充电电池的端部4之间的开关装置5，一个用于测量所说可充电电池2的电池芯的温度的温度测量装置6，一个测量所说可充电电池端电压的电压测量装置7，一个在所需的采样时间间隔里运用所说的温度测量装置6和/或电压测量装置7测量所说的可充电电池2的电池芯的温度和/或电压的采样装置8，一个存储由采样装置8所采集的各个数据，根据所储存的数据进行计算，并将所得结果存入各自的存储装置中的存储装置30，一个与所说的采样装置相连，并控制所说的开关装置5的充电控制装置9，一个设置充电率C的充电率设置装置10，一个基本数据读取时间产生装置11，其根据由所说的充电率设置装置10设置的充电率C，产生一个预定的基本数据读取时间tb，一个设置校正数据读取时间tc的校正数据读取时间设置装置12，所说tc值取决于所说的充电率C，一个数据变化量读取采样时间设置装置13，它将校正数据读取时间tc乘以一个预定值L以设定一个温度数据变化量读取采样时间ts，一个总采样时间设置装置14，它将所说的数据变化量读取采样时间ts乘以一个预定值M以设定总采样时间t，一个存储在所说的校正数据读取时间tc测得的温度数据值dtn的第一存储装置15，一个用于存储在所说的第一存储装置15中储存的L个温度数据值之和Dtn的第二存储装置16，一个用于存储差值ΔDt的第三存储装置17，差值ΔDt(其中ΔDt＝Dtn－Dt(n－1))是根据存储在第二存储装置中的数据Dtn计算出的在前一变化量读取采样时间ts测得的数据Dt(n－1)与在当前的变化量读取采样时间ts＋1测得的数据Dtn之间的差值，一个用于存储温度数据变化量ΔTDt的第四存储装置18，所说ΔTDt是对在总的变化量读取采样时间t中的每一次变化量读取采样时间(ts)中测得的M个温度数据变化量求和得到的，所说总的变化量读取采样时间t(其中t＝ts×M)是将所说的变化量读取采样时间(ts)重复所需的M次的时间，一个用于存储变化量比值ΔHt的第五存储装置19(A)，所说比值是利用存储在第四存储装置18中的温度数据变化量ΔTDt，计算在第一总变化量读取采样时间tn的温度数据变化量ΔTDtn与在第二总变化量读取采样时间tn＋1的温度数据变化量ΔTDt(n＋1)之间的比值而得到的，所说第二总变化量读取采样时间tn＋1是将变化量读取时间(ts)移动一个时间段构成的，所说的变化量比值为ΔHt＝ΔTDt(n＋1)/ΔTDtn，一个第一判断装置22，其用于比较存储在第五存储装置19(A)中的所说温度变化量之间的比值ΔHt与一个预设的参考值K，如果所说的温度变化量比值ΔHtm超过所说的参考值K，则输出一个停止所说充电的信号，一个用于存储差值ΔHvm的第六存储装置19(B)，所说差值是利用存储在第四存储装置18中的端电压数据变化量ΔTDv，计算在第一总变化量读取采样时间tn的电压数据变化量ΔTDvn与在第二总变化量读取采样时间tn＋1的电压数据变化量ΔTDv(n＋1)之间的差值而得到的，所说第二总变化量读取采样时间tn＋1是将变化量读取时间(ts)移动一个时间段构成的，所说的变化量差值为ΔHvm＝ΔTDv(n＋1)－ΔTDvn，一个第二判断装置23，它对连续存储在所说第六存储装置19(B)中的M个电压数据变化量差值ΔHv1到ΔHvm中的每一个判断其是否为正值(零或者大于零)或者负值(小于零)，所说判断过程依电压数据变化量差值ΔHv1到ΔHvm产生的顺序进行，如果所说的电压数据变化量差值ΔHv连续预定的S次或者更多次为负值，则输出停止所说充电的信号，一个用于处理存储在各个存储装置中的各个信号的处理装置24，和一个控制所说各个装置运行的中央处理装置25。
在本发明中，同一个可充电电池高速充电装置，如上所述，能够对镍-镉电池、镍-氢电池或者锂离子电池进行高速充电。
本发明的特征之一为，为了对各种可充电电池进行精确、高速的充电，对所说可充电电池的特性进行了深入的研究，使得本发明技术结构能够准确和快速地检测所说可充电电池特性值的变化，不仅能够可靠地检测所说的可充电电池尽可能地接近100％充电量状态的参数点，而且能够在这一点停止充电操作，为了保证这个性能，本发明在极短的时间间隔里对所说可充电电池的电压和/或温度数据进行测量，这些测量数据被用于有效地确定所说可充电电池的充电状态。
更具体地说，在本发明的充电过程中为了判断是否达到了100％的充电量，而不考虑被充电的是什么类型的可充电电池，如图2到图4所示，可取的是检测电压数据峰值出现的参数点，或者，在温度数据的情况，检测温度突然急剧升高的参数点。
例如，在测量电压数据时，如图5(A)所示，用以往的方法，为了使数据变化量Δa较大，需要使采样时间间隔p相应较长。
但是，在充电过程中，如果采样间隔p较长，如图5(A)所示，就存在丧失检测到电压数据峰值的机会的问题，因此不可能确定停止充电的合适时间。
另一方面，如果采样间隔p较短，读取数据变化量Δa的成本就会很高，不可能实施经济的系统。
因此，在本发明中，设置了读取数据所需的基本数据读取时间tb，并且根据这个时间和充电率设置了校正数据读取时间tc，tc取决于充电率C，在每一所说的校正数据读取时间tc测量一次所说可充电电池的端电压和/或所说电池的表面温度，这些操作被重复预定的L次，然后将这些操作中测得的电压和/或温度数据分别求和，求和得到的数据被作为对应于变化量读取采样时间ts(其中ts＝L×tc)的变化量Dn。参见附图5(B)。
借助于这些操作，使得测量的电压数据和/或温度数据的视在准确率提高了L倍。
第三存储装置17用于存储差值ΔD，差值ΔD(其中ΔD＝Dtn－Dt(n－1))是根据存储在第二存储装置中的数据Dtn计算出的在前一变化量读取采样时间ts测得的数据Dt(n－1)与在当前的变化量读取采样时间ts＋1测得的数据Dtn之间的差值。
接着，在本发明中，所说的变化量读取采样时间ts(其中ts＝L×tc)的变化量Dn与在前一变化量读取采样时间ts的变化量D(n－1)之间的差值被确定作为ΔD(其中ΔD＝Dtn－D(n－1))，所得结果存入第三存储装置17中。
接着这些操作被重复预定的M次，其总数，如图5(B)所示，被作为在所说的总变化量读取采样时间t(其中t＝ts×M)里的电压数据或者温度数据变化量ΔTD。
在这之后，如图5(B)所示，在确定对应的总变化量读取采样时间t1到tm的温度数据和/或电压数据变化量ΔTD1到ΔTDm时，所说的总变化量读取采样时间t和所说数据变化量读取采样时间ts同时分别移动一个时间段。
所以，最后在本发明中，电压数据和/或温度数据变化量ΔTD的测量时间被表示为t＝M×L×tb×A/C。
故此，在本发明中，通过适当地选择上述的常数值M和L，就不仅能够利用低成本的读取装置，高准确率地读取测量数据，而且，由于设定了通过将所说的总变化量读取采样时间(ts)每次移动一个时间段的范围，从而在所说的变化量读取采样时间(ts)这一时间间隔里得到了所说的电压数据和/或温度数据变化量ΔTD，这有可能在相对长的总变化量读取采样时间t间隔里采样得到大量的变化数据ΔTD，在相对短的数据变化量采样时间(ts)里，能够在短的采样时间间隔里确定是否停止充电，于是能够进行精确而细致的充电操作。
此外，在本发明中，为了进行高速充电，考虑到所使用的可充电电池的类型不同，测量状态改变这一事实，本发明的方案是这样的，根据充电速度，或者通常称为充电率的特性进行选择，从而能够使用高的或者低的充电速度以得到适合的充电操作。
本发明用于进行可充电电池高速充电的装置1，具有一个开关装置5，开关装置5与被充电的可充电电池的端部4和用于输送充电电流到需要充电的可充电电池2中的电流源3相连，所说开关装置5由所说的充电控制装置9控制，从而来自所说的电流源的电流是被控制通断的。
在进行所说的可充电电池2的充电过程中，所说的开关装置5被打开，从而电流从所说的电流源流到所说可充电电池2中，当所说可充电电池的充电量达到100％或者当如后面所述检测到表明所说可充电电池接近100％充电量的状态时，所说的开关装置5被关闭，从所说电流源3到所说可充电电池2的电流被切断。
在本发明中，如后面所述，在每一采样时间里测量电压和/或温度数据时，需要在切断电流的状态下进行测量，在这种情况下，当测量上述的数据时，使用了间歇式驱动，从而所说的开关装置5与所说采样时间的采样信号同步被关闭。
另外，根据各个所说的数据的测量结果，当一个已测得的数据超出通常允许值的范围，也会将开关装置5关闭，从而停止充电操作。
这样做的原因是，在本发明中，在测量上述的电压或者温度时，如果测量是在有电流从所说的电流源流向所说的可充电电池状态下进行的，由于电池中的反应不均匀，电压值会有误差，这使得无法得到准确的测量结果。
如上所述，如果测量是在有充电电流的情况下进行的，不可能避免在所说的可充电电池与充电装置之间的接触电阻，因而，由于充电电流的作用就会在例如接触电阻上产生压降，这也使得难以得到准确的测量数据。
此外，在本发明中使用了一个微计算机在极短的时间里测量大量的可充电电池的端电压和电池表面温度，并分析这些测量的结果，在跟踪可充电电池特性值的微小变化的同时判断可充电电池是否达到了100％的充电量或者接近100％的区域。
进一步，本发明的结构使得，即使作为充电状态的充电率发生了变化，也能够在短时间里完成精确的充电。
因此，在本发明的给可充电电池进行高速充电的装置1中，为了调节充电速度，也就是充电率，提供了一个充电率设置装置10，以设置对于待充电的可充电电池来说符合其特性的充电率。
通过上述的操作，能够设置在充电期间用于测量的采样周期，并使其相对于可充电电池的充电率C来说是最佳的。
在本发明的可充电电池高速充电装置1中，作为电路结构的一部分，提供了一个基本数据读取时序发生器装置11，其用于设定基本数据读取时间tb，基本数据读取时间tb是由所说的基本数据读取时序发生器装置11确定的，所说的基本数据读取装置11由校正数据读取时间设置装置12根据由充电率设置装置10设置的充电率C进行调节的，因而校正数据读取时间tc取决于所说可充电电池的充电率。
在这种情况下，根据所说的充电率和所说的基本数据读取时间tb设置的校正数据读取时间tc还能够表示为tc＝tb×A/C(其中A是一个常数)。
上述常数A可以适当地设置为例如一个正整数，如16。
在本发明中，在可充电电池的充电过程中，所说的采样装置8在所说的校正数据读取时间tc里至少测量一次电池端电压或者电池温度，在这一时刻点的电压数据或者温度数据d分别被存入相应的第一存储装置15中，所说的测量操作被连续重复预定的L次，将在各个校正数据读取时间tc中得到的大量电压数据求和，得到在变化量采样时间ts中测得的电压数据或者温度数据的变化量Dn，例如Dvn和Dtn，并将其存入相应的第二存储装置16中。
另外，在本发明中，通过计算得出存储在第二存储装置16中的第一采样时间(ts1)的变化量D1和存储在第二存储装置16中的第二采样时间(ts2)的变化量D2之间的差值，其结果即变化量差值ΔD，该差值被存入第三存储装置17中。
在本发明中，在预先设定的时期内，即总的变化量读取采样时间t内，这些操作被连续重复预定的M次，于是总的变化量读取采样时间t表示为t＝tx×M。
在本发明中，在所说的数据变化量读取采样时间内连续重复进行测量所得到的测量数据值ΔD1到ΔDM被求和，确定了在所说的总变化量读取采样时间t(其中t＝ts×M)里的电压数据变化量ΔTD，有关电压数据和温度数据的结果分别存入第四存储装置18中。
因为接下来的操作对于电压数据和温度数据略微有些不同，首先介绍有关电压数据的操作。
首先，利用存储在第四存储装置18中的电压数据变化量ΔTDv，通过计算来确定电压变化量ΔTDv1与ΔTDv2之间的差值，前者是在从所说的第一采样时间(ts1)到进行第M次采样的时间(tsM)这一段总的变化量读取采样时间内测得的，而后者是在从所说的第二采样时间(ts2)到进行第M＋1次采样的时间(tsM＋1)这一段总的变化量读取采样时间内测得的，所说的计算得到的差值ΔHv存入第五存储装置中。
这些操作被连续进行，对于上述操作的一般性描述是这样的，相对于在给定的总电压变化量读取采样时间tn中测得的电压变化量ΔTDvn，所说的变化量读取采样时间(ts)每次移动一个采样时间段，在连续重复计算在所说的总变化量读取采样时间t(n＋1)到t(n＋x)的电压变化量ΔTDvn到ΔTDv(n＋x)时，总是将所说的变化量读取采样时间(ts)求和M次而得出结果，与前面描述的类似，这些结果被存入所说的第四存储装置18中，由相邻的总变化量读取采样时间tn和t(n＋1)得到的电压变化量ΔTDvn和ΔTDv(n＋1)被用来计算差值ΔHvn(其中ΔHvn＝ΔTDv(n＋1)－ΔTDvn)，这个结果存入第六存储装置19(B)中。
对于这M个连续取得的电压变化量差值ΔHv1到ΔHvm，第二判断装置23判断它们是否为正值(零或大于零)或者负值(小于零)，所说的第二判断装置23还依照所说电压变化量差值ΔHv1到ΔHvm产生的顺序进行判断，以判断所说的电压变化量差值ΔHv是否连续预定次数为负数或者不是负数，如果所说的电压变化量差值ΔHv连续S次为负数，则判断所说的可充电电池已经达到100％充电量或者在100％充电量区域内，并为了停止所说的充电操作发出一个信号，这个信号使得所说的充电控制装置9动作以关闭开关装置5，并停止对于所说可充电电池的充电操作。
实际上，如图6(A)所示，当接近完全充电的状态时，所说电压数据的上升曲线变得平缓，上述的差值变为零或者负数。
于是，在所说的差值为零或者负数的情况，相应的计数器值增加1，当所说的计数器值达到一个给定的值，例如3，则所说的充电操作停止。
这意味着利用如上所述的本发明停止充电的方法，如果可充电电池的前一个电压值与可充电电池当前的电压值之间的差值连续3次为零或者负数，就假定可充电电池已经达到100％充电量，并停止充电操作。
在测量可充电电池表面温度的情况下，温度数据变化量值ΔTDt储存在第四存储装置18中，经计算确定在第一总变化量读取采样时间tn和在第二总变化量判读采样时间tn＋1的温度数据变化量ΔTDtn之间的变化量比值，所说第二总变化量读取采样时间是通过将所说的变化读取采样时间(ts)移动一个采样时间段构成的，这个变化量比值ΔHt(其中ΔHt＝ΔTDt(n＋1)/ΔTDtn)存储在第五存储装置19(A)中。
接着，由第一判断装置22将所说温度变化量之间的变化量比值ΔHt与一个预定的参考值K进行比较，如果所说温度变化量之间的变化量比值ΔHt超过所说的参考值K，则从第一判断装置22中输出一个信号，以停止所说的充电操作。
于是，如图6(B)所示，在完全充电的区域，由于所测得的可充电电池温度上升曲线急剧上升，这时取各个变化量读取采样时间(ts)的ΔTDt(n＋1)与ΔTDtn的比值，如果所说的比值大于预定的参考值K，就假定所说的可充电电池已经达到100％的充电量，并停止充电操作。
在所说的第一判断装置22中，如果所说温度变化量之间的变化量比值ΔHt超过预定的参考值K，则判断所说的可充电电池已经达到100％充电量或者是100％充电量区域，并将输出一个信号以停止所说的充电操作，其结果是这样的，所说的充电控制装置9将所说的开关装置5关闭，从而停止所说可充电电池的充电操作。
对于本发明，尽管分别描述了通过在充电过程中测量所说可充电电池的端电压并且如果判断出充电量已经达到100％或者在100％区域则停止充电操作的方法和通过在充电过程中测量所说可充电电池的温度并且如果判断出充电量已经达到100％或者在100％区域则停止充电操作的方法，但是本发明还可以结合这两种方法，从而能够更加准确地确定充电量。
此外，在本发明中，尽管基本方法是在可充电电池的充电过程中测量电压数据时，在每一变化量读取采样时间(ts)测量电压数据，并重复M次，从而将在总的采样时间t(ts×M)里得到的所有数据值求和，利用此结果观察所说电压数据的变化，但是当所说可充电电池的充电量为100％或者处于100％区域时，温度的变化变得十分平缓，从而如果采样时间长的话，就能够检测到温度变化曲线的峰值，或者准确而快速地检测到诸如从峰值下降的状态，或者是经过一段给定的时间峰值不发生变化的状态。
因此，在本发明的可充电电池高速充电方法中，另一种可能的形式是，每次在各个所说的变化量读取采样时间(ts)中测得一个电压数据变化量ΔTDvn时，确定此值与先前测得的电压数据变化量ΔTDv(n－1)之间的差值，然后判断该值是否为零或者正数或者负数，如果这个值是正数，则已经预设了上限值W的计数器值ΔS被重新设置为零，如果这个值是负数，则计数器的当前值ΔS加1，或者是将与所说的负数相应的数值加入ΔS，如果所得的和超过预设的上限值W，则停止对所说的可充电电池的充电操作。
在所说的差值量为零的情况，则可以例如强制将一个预设的负常数值Z(例如-2)加入所说的计数器值ΔS，从而如果该差值为零，表明电压数据曲线没有变化，这种情况作为该差值是负数的情况处理。
下面参照图7到图9的流程图描述本发明的给可充电电池高速充电方法的操作过程的一个具体实施例。
图7到图9为表示本发明的给可充电电池高速充电方法的操作过程的流程图。首先，在步骤(1)设置读取数据所需的基本数据读取时间tb，然后操作进入步骤(2)，设置充电率C，其中充电率C为适合于所说的可充电电池充电的速率。
在本发明中，除了能够给具有不同构造的可充电电池进行充电，还能够根据作为充电技术要求的充电率，通过对理想的测量数据的采样，以收集准确的数据，对具有相同构造但是具有不同的充电率的可充电电池进行准确和高速的充电。
接下来，操作进入步骤(3)，在此根据已经设定的充电率C和所说的基本数据读取时间tb设定校正数据读取时间tc，tc取决于所说的充电率C。
然后进入步骤(4)，由于在测得的电压变化量值连续预定次数，例如P次为零或者负数的情况，则判断可充电电池已经达到100％充电量或者在100％充电量区域，并停止所说的充电操作，如果这种情况出现，则在此步骤设置了预定值P的计数器I开始递减计数。
在步骤(5)，为了在与充电率有关的每一个校正数据读取采样时间tc重复采样操作，例如L次，所说的预定次数L被设置在计数器II中，由它控制所说的重复次数。
接着操作进入步骤(6)，与校正数据读取时间相应的时间数据被设置在计数器II中，所说校正数据读取时间与充电率有关，是在步骤(3)中设置的。
然后，在步骤(7)，在测量正被充电的可充电电池的电压和温度数据时，由于前述的理由，对所说可充电电池充电的电流在数据测量的时刻被切断。
如前所述，在数据测量时充电电流是通过将由图1中由晶体管构成的开关装置5关闭而切断的。
然后，在步骤(8)，测量所说可充电电池的端电压，在步骤(9)，将此结果存入第一存储装置15，也就是存储器I中。
以同样的方式，在步骤(10)中，测量所说可充电电池的表面温度(dt)，并在步骤(11)将此结果存入同一个第一存储装置15，也就是存储器I中。
接着，操作进入步骤(12)，再一次开始输送电流以重新开始充电操作，在这之后的步骤(13)，判断刚刚测得的电压值或者温度值是否超过预先设定的数据极限值，如果所说的测量值的确超过了所说的极限值，则判断在充电的可充电电池中发生了异常状况，于是停止所说的充电操作。
但是，如果在步骤(13)判断出刚刚测得的电压值和温度值属于正常值，则操作进入步骤(14)，计数器III中的设置值减少1，操作进入步骤(15)，在此步骤判断所说计数器的值是否为零，如果不是零，则一直等到计数器III中的值为零，也就是一直到校正数据读取时间tc过去，在验证了计数器III中的值为零之后，操作进入步骤(16)，将刚刚测量得到的电压数据值dv和温度数据值dt与恰好前一次测得的相应的电压数据值dv和温度数据值dt相加，计算所得结果分别累积地存入所说的第一存储装置15中。
接着，操作进入步骤(17)，从计数器II中设置值的L中减去1，然后操作进入步骤(18)，判断所说计数器II中的设置值是否为零。
于是在本发明中，在所说的校正数据读取时间tc里至少测量一次电压数据和温度数据，并且在预定的时间里重复相关的操作，也就是在测量数据变化量读取采样时间(ts)里，重复预定次数，即L次所说的操作，所说的L值可以任意设定。
所以，在步骤(18)，如果在计数器II中设置的值L不为零，就意味着还没有达到所需要的测量次数，从而返回到步骤(6)，重复上述的步骤。
但是，如果在步骤(18)，所说计数器II中的设置值L为零，意味着已经达到所需要的测量次数，从而操作进入步骤(19)，通过计算确定在每一校正数据读取时间tc里共L次存入第一存储装置15中的电压和温度数据值之和Dvn和Dtn，这些结果被分别存入第二存储装置16(存储器II)中。
接着，在步骤(20)，利用存入第二存储装置16中的数据，计算出恰好前一次测量得到并存入存储器II中的值Dv(n－1)和Dt(n－1)与当前测量得到的值Dvn和Dtn之间的差值，也就是在当前测量数据变化量读取采样时间(ts)中测得的数据与在恰好前一次测量数据变化量读取采样时间(ts－1)中测得的数据之间的变化量，在步骤(21)将得到的结果ΔDv和ΔDt分别存入所说的第三存储装置17(存储器III)中。
在这之后，在步骤(22)，利用已经分别累积存入第三存储装置17中的数据ΔDv和ΔDt，将在当前测量数据变化量读取时间(ts1)得到的变化量数据ΔDv和ΔDt分别与在恰好前一次测量数据变化量读取时间(ts0)测得的变化量数据相加，所得结果ΔTDv和ΔTDt被分别存入第四存储装置18(存储器IV)中。
在步骤(22)，所说的测量数据变化量读取采样时间(ts)被设定一定的次数，例如M次，并计算出在各次采样时间(tsn)中得到的变化量数据值之和。
因此，在步骤(23)，判断存入所说第四存储装置18(存储器IV)数据的次数是否为预定的次数，例如M次，如果判断的结果是“否”，则判断测量数据变化量读取采样时间(ts)还没有重复预定的次数M，于是返回步骤(5)，在这个步骤之后重复以上步骤。
但是，如果步骤(23)的结果为“是”，操作进入步骤(24)，根据测得的电压数据，从已经存入第四存储装置18中的总变化量数据，通过计算确定恰好前一次测得的数据变化量与当前测得的数据变化量之间的差值ΔHv(其中ΔHv＝ΔTDv(n－1)－ΔTDvn)，前者也就是基于在所说的测量数据变化量读取采样时间(ts1)到(tsm)内进行的M次数据测量得到的总的数据变化量ΔTDvn，后者也就是在所说的测量数据变化量读取采样时间(ts0)到(tsm－1)内进行的M次数据测量得到的总的数据变化量ΔTDv(n－1)，在这个步骤还根据测量得到的数据，从存入所说第四存储装置18中的总的变化量数据，通过计算确定恰好前一次测量的数据变化量与当前测量的数据变化量的比值ΔHt(其中ΔHt＝ΔTDt(n－1)/ΔTDtn)，前者也就是基于在所说的测量数据变化量读取采样时间(ts1)到(tsm)内进行的M次数据测量得到的总的数据变化量ΔTDtn，后者也就是在所说的测量数据变化量读取采样时间(ts0)到(tsm－1)内进行的M次数据测量得到的总的数据变化量ΔTDt(n－1)，所说计算的结果ΔHv和ΔHt被分别存入第六存储装置19(B)(存储器VI)和第五存储装置19(A)(存储器V)中。
之后，在步骤(26)，判断测量数据是否为电压数据，如果判断结果为“否”，则进入步骤(27)，在此步骤，如图6B所示，判断所说的测量数据的总变化量ΔHt是否大于一个预定的值，例如K，如果结果为“是”，则操作进入步骤(28)。
因此，将在M次测量数据变化量读取采样时间(ts1)到(tsm)中的温度数据变化量ΔTDtn求和时，每次移动一个所说的测量数据变化量读取采样时间(ts)段，如果与在M次测量数据变化量读取采样时间(ts2)到(tsm＋1)中的温度数据变化量ΔTDt(n＋1)的比值较大，表明所说温度测量数据的上升速度在短时间内加快了，判断所说的可充电电池已经达到100％的充电量或者处于100％的充电量区域，并在这一时刻停止充电操作。
预设值K可以根据要求设置，在本发明中这个值被设定为，例如2或者更大。
也就是说，在本发明中，如图2到图4所示，对于任何结构的可充电电池，在充电量达到100％或者处于100％区域的情况下，由于测得的温度数据上升速度突然从先前的平缓的增加变化到快速的上升速度，所以可以检测这个状态，从而能够检测充电量已经达到100％或者处于100％区域，或者超过100％。
如果在步骤(27)的判断结果为“否”，操作进入步骤(29)，为了确定温度数据的总变化量ΔTDt(n＋2)，首先删去目前存储在存储器V中的M个温度测量数据中的第一个，然后返回步骤(23)，之后重复上述的操作，其中ΔTDt(n＋2)是在测量数据变化量读取采样时间(ts3)到(tsM＋2)中得到的M个温度数据的总变化量，它是通过每次移动一个测量数据读取采样时间(ts)段得到的。
在步骤(28)，如果判断结果为“是”，操作进入步骤(30)，判断所说的总电压数据变化量ΔHv是否为零或者小于零的负数，如果判断结果为“是”，，操作进入步骤(31)，计数器I中设置的值P被减去1，然后进入步骤(32)，判断所说计数器中设置的值是否为P，如果结果为“是”，操作回到步骤(28)，停止充电操作。当步骤(32)中的结果为“否”时，返回步骤(7)，然后重复上述步骤。
因此在本发明中，如图2到图4所示，对于任意结构的可充电电池，如果充电量达到100％或者处于100％充电量区域，或者超过100％，可以看到先前一直上升的电压数据开始回落或者保持不变。
所以在本发明中对于任何可充电电池，为了检测充电量达到100％或者处于100％区域的状态，判断总变化量，即差值ΔHv是否为零或者负数，并进一步确定差值ΔHv是否已经连续P次为零或者负数，如果是，则断定所说的可充电电池已经达到100％的充电量或者处于100％充电量的区域，然后停止充电操作。
在本发明中，所说计数器I的设置值P可以根据要求任意设置，例如可以设定P值为3。
所以，在这种情况下，如果所说的差值ΔHv连续3次为零或者负数，就断定所说的可充电电池已经达到100％的充电量或者处于100％充电量区域，并停止充电操作，如果在任意3次连续的测量中即使差值ΔHv只有一次为正值，所说计数器I的设置值都重新设置为P，并重复上述的判断。
另一方面，在步骤(30)，如果结果为“否”，在步骤(33)中计数器I中的值被重新设置成P，操作返回步骤(4)，然后重复上述的每一步骤。
虽然在本发明的上述实施例中，所说计数器I设置了一个初始值P，并根据测量结果依次倒计数，从而当设置值P等于零时，判断可充电电池的充电量为100％，但是也可以反过来，即所说计数器I的初始值设置为0，让所说的计数器根据测量结果依次正计数，当所说的计数器I中的设置值达到一个预定的值P，则判断可充电电池的充电量已经达到100％。
但是，在充电过程中使用上述两个方法中的任何一个，都存在这样一个危险，即如果由于种种原因使得所说数据变化量的差值连续三次为零或者负数，既使这时充电量并不高，也会停止充电操作。在本发明中，为了解决这个问题，由于各种可充电电池在达到100％充电量时的输出电压是事先知道的，于是就使本发明的装置能够始终测量所说可充电电池的输出电压，并且监测其结果，从而使得上述的计算方法只是在输出电压在可充电电池的正常输出电压的70％到80％以上的情况下才有效。
在本发明为可充电电池高速充电的方法中，如上所述，至少测量所说可充电电池的端电压，从而检测端电压数据的变化量是足够的，也可以测量所说可充电电池的表面温度，从而检测表面温度的变化量比值。
此外，在本发明中还可以同时使用温度数据和电压数据评估充电量。
在本发明中，读取数据所需的基本数据读取时间tb可以设置为例如0.75秒，计数器II的值设置为4，所说可充电电池的充电率C设定为4，常数A设定为16。
此外，在步骤(23)，如果重复次数设定为8，所说的测量数据变化量读取采样时间(ts)将为12秒，8次重复测量数据变化量读取采样时间(ts)所需的时间将为96秒。
所以在上述本发明的实例中，电压或者温度的测量都需要大量的时间，但是在这样一种情况下还可以不重复M次上述的测量数据变化量采样时间(ts)，而只利用单个变化量值ΔDv和ΔDt来判断充电量。
就是说，在本发明的充电方法中，在所说的可充电电池还有许多剩余电能的情况，极有可能在极短的时间里达到100％的充电量，如果不注意到这个问题而继续充电，温度将会上升，从而导致可充电电池品质降低的危险，为了防止这种危险，可取的是除了本发明的基本充电方法以外还要提供安全措施。
下面参照流程图10和11，描述本发明的另一个实施例。
流程图10和11与表示本发明的可充电电池高速充电方法的流程图7到9基本上相同，只是在计算方法和个别步骤的判断方式上有一些差别。
例如，在图7到图9图所示的实施例中，在进行电压数据测量时，所说的电压数据是在测量数据变化量读取采样时间(ts)里进行总计的，因而在所说可充电电池的充电量达到100％的情况下，因为在极短的时间内电压只有很小的变化，需要始终跟踪其变化以检测这个状态，所以本发明的结构使得对于每一次测量数据变化量判读采样时间(ts)能够检测所说的电压数据是如何变化的，从而如果所说的电压数据变化量，如图8和图9中步骤(24)所示，在测量数据变化量读取采样时间(ts)内重复至少8次测量电压数据之后，呈现特定的状态，则可以在判断充电量之前停止充电操作。
图10和图11为表示进行本发明的另一个实施例的操作时的流程图，其中因为步骤(7)到步骤(20)与图7和图8的流程中一样，在图10中略去了这些步骤，使流程图从与图8中步骤(20)相应的步骤开始。
注意在下列的步骤(120)和(121)中，进行了与图8中步骤20所示相同的计算。
实质上，在图10和图11中，根据在步骤(120)之前计算出并存入第二存储装置中的数据Dn，通过计算确定在恰好前一次测量数据读取采样时间ts－1中测得的数据ΔDvn－1与在当前的测量数据读取采样时间ts中测得的数据ΔDvn之间的差值ΔDv(其中ΔDv＝ΔDvn－ΔDvn－1)，另外在步骤(121)，以同样的方式计算出在恰好前一次测量数据读取采样时间ts－1中测得的数据ΔDtn－1与在当前的测量数据读取采样时间ts中测得的数据ΔDtn之间的差值ΔDt(其中ΔDt＝ΔDtn－ΔDtn－1)。
在上述步骤之后，在步骤(122)，将所说电压数据的变化量差值ΔDv(其中ΔDv＝ΔDvn－ΔDvn－1)存入存储器IV(VBUFF)，在步骤(123)中，将所说温度数据的变化量差值ΔDt(其中ΔDt＝ΔDtn－ΔDtn－1)存入存储器IV(TBUFF)。
接着在本发明的所说实施例中，特别是对于电压数据，需要检测在极短的时间内的变化宽度，因此在步骤(124)，判断所说的差值ΔDv是否为一个非零的正值，如果判断结果为“是”，则操作进入步骤(126)，ΔS被重新设置为零。
实质上所发生的情况是，如果在第一测量数据读取采样时间(ts1)和在第二测量数据读取采样时间(ts2)中所测得的所说电压数据的变化量差值是正值，就表明所说的电压测量数据在增大，在这种情况下，就断定可充电电池还没有达到100％的充电量，于是在所说的电压测量装置中指示变化的常数ΔS重新设置为零，操作进入步骤(127)。
另一方面，如果在步骤(124)出现“否”的结果，即如果电压降低或者保持不变，操作则进入步骤(125)，当前的所说差值ΔDv加到前一个常数ΔS值中，并从中减去预设的常数值Z，其结果就取作新的常数值ΔS。
在这个实施例中，由于ΔDv值是负数，所以将差值ΔDv和预设常数值Z都从前一个常数值ΔS中减去。
此外，上述的常数Z是一个用于计数的常数，当差值ΔDv没有变化时，它使之如同有变化，该常数设为，例如Z＝2。
所以，在这个实施例中，当电压数据处于峰值，并且保持所说峰值时，所说常数ΔS实际上是被减值的。
接着在步骤(127)，判断所说的常数ΔS是否等于或者小于一个预定的数值W，如果结果为“是”，由于可以认为可充电电池的充电量为100％或者处于100％的区域，操作进入步骤(135)，停止充电操作。
在此实施例中，所说的值W被设定为，例如6，如果所说的常数值Z等于2，并且所说的差值ΔDv连续三次为零，即如果没有变化，则依次出现下列的结果在第一个ts之后ΔS＝ΔS－ΔDv－Z＝0－0－2＝-2在第二个ts之后ΔS＝ΔS－ΔDv－Z＝-2－0－2＝-4在第三个ts之后ΔS＝ΔS－ΔDv－Z＝-4－0－2＝-6因此充电操作将在第三次重复测量数据变化量读取采样时间(ts)时停止。
借助于更具体的数据来解释的话就是，如果用于读取数据所需的基本数据读取时间tb设定为0.75秒，计数器II的值L设定为4，可充电电池的充电率设定为4，所说的常数A设定为16。
此外，在重复测量数据读取采样时间(ts)的次数M设定为8，所说常数W设定为-6，常数Z设定为2的情况下，如果在完成充电以后对镍镉电池进行了错误的再充电，则用于测量充电电压特性的测量数据变化量读取采样时间(ts)为(0.75×16/3)×4＝16秒，相对于各个测量数据变化量读取采样时间(ts)的电池电压ΔDv和ΔS为下列值。
ts 电池电压ΔDv ΔS第一ts6326320第二ts631-1-3第三ts629-2-7根据上述结果，对于可充电电池的充电将在进行第三次测量数据变化量读取采样时间(ts)的测量时停止，而此操作所需要的时间仅为48毫秒。
在图10流程中的步骤(128)，根据在重复M次图8中步骤(22)到步骤(23)的操作以后存入所说存储器IV(VBUFF)中的各个电压数据变化量，通过计算确定当前测得的数据变化量与恰好前一次测得的数据变化量之间的差值ΔHv，前者也就是基于在所说的测量数据变化量读取采样时间(ts1)到(tsm)内进行的M次数据测量得到的总的数据变化量ΔTDvn，后者也就是在所说的测量数据变化量读取采样时间(ts0)到(tsm－1)内进行的M次数据测量得到的总的数据变化量ΔTDv(n－1)，在步骤(129)，判断ΔHv是否为正数或者负数或者零，如果是正数，操作进入步骤(131)，相应计数器的值N被重新设置为零，之后操作进入步骤(132)。
但是如果所说的差值ΔHv为零，，则所说的计数器值不改变，且如果所说的差值ΔHv为负数，操作进入步骤(130)，所说计数器的值N增加1，之后操作进入步骤(132)。
在此实施例中，判断在什么条件下(如果有的话)，所说的差值ΔHv连续保持不变，并以与前述实施例相同的方式，在所说差值ΔHv的值连续N次为负数的情况下，所说可充电电池被认为已经达到100％充电量或者100％充电量区域，并停止所说的充电操作。
所说计数器的值N可以根据要求设置，例如在具体实施例中，可设为N＝3。
在本发明中，由于如步骤(124)到步骤(127)所示，如果ΔDv为零，就假定出现了负数状态，即使在所说的步骤(129)所说的电压测量数据保持在峰值，不出现差值ΔHv为零的状态也如此，从而使之作为负数值计数。
然后操作进入步骤(132)，判断所说计数器的N值是否等于3，如果判断结果为“是”，则停止对可充电电池的充电，但是如果判断结果为“否”，则操作进入步骤(133)，在将于步骤(123)存入存储器IV(TBUFF)的温度数据变化量即所说差值ΔDt(其中ΔDt＝Dtn－Dt(n－1))使用并重复M次之后，计算确定当前测量的数据变化量，也就是基于在所说的测量数据变化量读取采样时间(ts1)到(tsm)内进行的M次数据测量得到的总的数据变化量ΔTDtn，并确定恰好前一次测量的数据变化量，也就是在所说的测量数据变化量读取采样时间(ts0)到(tsm－1)内进行的M次数据测量得到的总的数据变化量ΔTDt(n－1)，并判断这两个值是否为预设值α。
在这些对所说可充电电池的充电操作中，即使充电量没有达到100％区域，由于某些误差或者误操作引起温度的突然上升，也会造成充电操作的错误停止，为了避免这种情况的出现，由于所说可充电电池在充电过程中温度的上升特性是已知的，就将充电量达到100％区域时温度变化的正常量作为一个需要的数据，例如将一个适当的值α设置在相应的存储器中，在上述情况下操作就会返回图7中的步骤(7)，并重复上述的步骤。
在所说的步骤(133)，如果所说的上述温度总的变化量等于或者大于预定值α，操作进入步骤(134)，判断当前测量的数据变化量与恰好前一次测量的数据变化量的比值ΔHt是否大于一个预定值如K，前者也就是基于在所说的测量数据变化量读取采样时间(ts1)到(tsm)内进行的M次数据测量得到的总的数据变化量ΔTDtn，后者也就是在所说的测量数据变化量读取采样时间(ts0)到(tsm－1)内进行的M次数据测量得到的总的数据变化量ΔTDt(n－1)，如果判断结果为“是”，则停止充电操作。
但是如果判断结果为“否”，则返回图7中的步骤(5)，并重复上述的步骤。
下面参照表I到表V和图12到图20对使用本发明的可充电电池高速充电方法给具有不同结构的可充电电池在不同充电条件下进行充电的结果给予解释。
表I表示本发明的可充电电池充电方法适用于充电率为0.25C的镍-镉电池时的情况，其中设定
读取数据所需的基本数据读取时间tb＝0.75秒；计数器II值L＝4；充电率C＝0.25；设定常数A＝16；并设定在充电操作过程中每一测量数据变化量读取采样时间(ts)重复测量操作的次数M＝8。
在此实施例中，变化量读取采样时间为ts＝(0.75×16/0.25)×4＝192秒。
表I表示在每一测量数据变化量读取采样时间(ts)中的电压测量数据、在图10步骤(122)中测得的电压总变化量ΔTDv和在图10步骤(130)和步骤(131)中的计器值N的值。
在表I中电池电压数据基本上是在每一所说的测量数据变化量读取采样时间(ts)中得到的原始数据，总变化量ΔTDv表示在八次测量数据变化量读取采样时间(ts1)到(ts8)里求和得到的总变化量与在八次测量数据变化量读取采样时间(ts2)到(ts9)里求和得到的总变化量之间的差值。
在上述图10中的步骤(129)到步骤(131)，根据所说的差值ΔHv是否为正数、或者负数、或者零，将计数器N加上或者减去一个值。
即在从ts1到ts8期间，由于没有先前的数据，所说差值ΔHv的输出为零，因而计数器值N保持为零，但是在ts9所说总变化量变为32，从而ΔHv值等于-521为负数，结果所说的计数器值增加1。
同样在ts10，由于所说的总变化量ΔTDv变为24，所说的差值ΔHv取负数-8，从而所说的计数器值N增加1，使得所说的计数器值等于2。
同样由于直到ts15所说的差值ΔHv连续为负数，所说的计数器值N每次加1，因此在ts15时计数器值为7。
但是在这个实施例中所说计数器值一般设定为3，从而当所说计数器值超过3时停止充电操作，这样尽管在此实施例中充电操作是在ts11停止的，由于已经达到100％充电量的所说可充电电池的电池电压是已知的，所以经过处理可以使电压不超过极限，也不会使所说计数器值失效。
所以在此实施例中，如果所说可充电电池的电池电压设定为580V，并且当电池电压超过所说的580V时使上述的计数器值失效，则不会发生在ts11停止充电操作的问题。
进一步，在ts16，由于差值ΔHv变为-1，计数器值从7重新设置为0。
重复同样的操作，在ts80由于电池电压为600V，所说的计数器值为3，所以充电操作被停止。
图12为表I中测量数据的曲线图，ts标绘在水平轴上，在图13中，根据图12中的原始数据标绘，实线表示在每一ts中的所说总变化量ΔTDv，点线表示在每一ts中的所说计数器值N。
表II表示本发明的可充电电池充电方法适用于充电率为3C的镍-镉电池时的情况，其中设定读取数据所需的基本数据读取时间tb＝0.75秒；计数器II值L＝4；充电率C＝3；
设定常数A＝16；并设定在充电操作过程中每一测量数据变化量读取采样时间(ts)重复测量操作的次数M＝8。设定在充电操作中K＝2。
在此实施例中，变化量读取采样时间为ts＝(0.75×16/3)×4＝16秒。
表II表示在每一测量数据变化量读取采样时间(ts)中的电池温度测量数据、在图10步骤(123)中测得的温度总变化量ΔTDt和在图10步骤(134)中确定的温度变化量比值ΔHt。
在表II中温度数据基本上是在每一所说的测量数据变化量读取采样时间(ts)中得到的原始数据，总温度变化量ΔTDt表示在八次测量数据变化量读取采样时间(ts1)到(ts8)里求和得到的总变化量与在八次测量数据变化量读取采样时间(ts2)到(ts9)里求和得到的总变化量之间的差值，ΔHt表示相邻ΔTDt值的比值，即ΔHt＝ΔTDtn/ΔTDtn－1。
按照上述图10中步骤(34)的操作，将温度变化量比值ΔHt与上述的预设常数值K＝2进行比较，如果ΔHt等于或者大于2(即ΔHt≥K)，由于这表明充电量已经达到100％或者100％区域，于是停止充电操作。
在表II的数据中，如果表示式ΔHt＝ΔTDtn/ΔTDtn－1的分母为零，表明出现错误。
在此实施例中，由于在ts57，所说温度变化量比值ΔHt＝ΔTDtn/ΔTDtn－1的数据超过常数K＝2，所以在这一点停止充电操作。
图14是表II中所列温度测量数据的曲线图，ts标绘在水平轴上。
表III表示本发明的可充电电池充电方法适用于充电率为3C的镍-镉电池时的情况，其中设定读取数据所需的基本数据读取时间tb＝0.75秒；计数器II值L＝4；充电率C＝3；设定常数A＝16；并设定在充电操作过程中每一测量数据变化量读取采样时间(ts)重复测量操作的次数M＝8。
在此实施例中，变化量读取采样时间为ts＝(0.75×16/3)×4＝16秒。
表III表示在每一测量数据变化量读取采样时间(ts)中的电池电压数据、在图10步骤(122)中测得的电压总变化量ΔTDv和在图10步骤(130)和步骤(131)中的计器值N的值。
在表III中电池电压数据和其他数据基本上与上述表I中的数据一样，所以不再另行进行专门的介绍，尽管可以说这种情况表明在表I的情况下进行的同样类型的操作能够以更大的电流，特别是以3C的充电率，在短时间里进行充电，在ts61点，由于充电已经完成，所以可以发现开始充电后大约16分钟充电就已经完成。
图15和图16是与上面讨论的图12和图1 3对应的曲线图。
表IV表示本发明的可充电电池充电方法适用于充电率为0.25 C的镍-氢电池时的情况，其中设定读取数据所需的基本数据读取时间tb＝0.75秒；
计数器II值L＝4；充电率C＝0.25；设定常数A＝16；并设定在充电操作过程中每一测量数据变化量读取采样时间(ts)重复测量操作的次数M＝8。
在此实施例中，变化量读取采样时间为ts＝(0.75×16/0.25)×4＝192秒。
表IV表示在每一测量数据变化量读取采样时间(ts)中的电池电压数据、在图10步骤(122)中测得的电压总变化量ΔTDv和在图10步骤(130)和步骤(131)中的计器值N的值。
在表IV中电池电压数据和其他数据基本上与上述表I中的数据一样，所以不再另行进行专门的介绍，尽管可以说这种情况表明与在表I的情况同样类型的操作能够在ts79完成对新的类型的电池，即镍-氢电池的充电，这个时间为252分钟。
图17和图18是与上面讨论的图12和图13对应的曲线图。
表V表示本发明的可充电电池充电方法适用于充电率为1C的镍-氢电池时的情况，其中设定读取数据所需的基本数据读取时间tb＝0.75秒；计数器II值L＝4；充电率C＝1；设定常数A＝16；并设定在充电操作过程中每一测量数据变化量读取采样时间(ts)重复测量操作的次数M＝8。
在此实施例中，变化量读取采样时间为
ts＝(0.75×16/1)×4＝48秒。
表V表示在每一测量数据变化量读取采样时间(ts)中的电池电压数据、在图10步骤(122)中测得的电压总变化量ΔTDv和在图10步骤(130)和步骤(131)中的计器值N的值。
在表IV中电池电压数据和其他数据基本上与上述表I中的数据一样，所以不再另行进行专门的介绍，尽管可以说这种情况表明与在表I的情况同样类型的操作能够在ts78完成对新的类型的可充电电池，即镍-氢电池的充电，这个时间为62分钟24秒。
图19和图20是与上面讨论的图12和图13对应的曲线图。
由于本发明的可充电电池高速充电方法采用了上述的技术方案，即使对于不同类型的可充电电池，考虑到可充电电池彼此不同的充电特性，诸如端电压或者温度，也能够确定这些具有不同构成的可充电电池的共同特性，以准确确定充电量达到近100％的参数点，从而不仅使同一个装置能够对具有不同结构的可充电电池进行可靠的充电，而且能够在充电过程中准确确定充电量，和快速测定充电量接近100％的参数点，并在这一点停止充电，其结果是不仅可靠地避免了在充电量已经超过100％仍然在继续充电，从而引起可充电电池的温度上升超过它额定的最高温度，最终导致所说可充电电池损坏的问题，而且能够根据充电速度，或充电率确定所说可充电电池的特性，从而能够对具有相同结构但不同充电率的可充电电池进行充电，进而能够对可充电电池进行精确高速的充电。
也就是说，在本发明中，除了能够对具有不同结构的可充电电池进行充电，也还能够对具有相同结构但是具有不同的充电率的可充电电池，根据作为技术要求的充电率，通过对典型测量值的采样，收集准确的数据，而进行准确和高速的充电。
表I-(1)tS电池电压(V)ΔTDvnN1524 524 02532 532 03539 539 04542 542 05547 547 06549 549 07552 552 08553 553 09556 32 110556 24 211558 19 312559 17 413560 13 514560 11 615560 8716562 9017563 7118564 8019564 6120564 5221564 4322564 4323566 6024568 6025568 5126568 4227568 4228568 4229568 4230568 4231568 2332568 0433569 1034571 3035571 3036571 3037571 3038572 4039572 4040572 4041572 3342572 1243572 1244572 1245572 12
表I-(2)tS电池电压(V)ΔTDvnN46 572 0 347 574 2 048 576 4 049 576 4 050 576 4 051 577 5 052 576 4 153 576 4 154 577 5 055 576 2 156 576 0 257 576 0 258 577 1 059 577 0 160 576 0 161 579 3 062 580 3 063 580 4 064 580 4 065 580 4 066 580 3 167 581 4 068 584 8 069 584 5 170 586 6 071 588 8 072 590 10 073 592 12 074 594 14 075 596 15 076 596 1 177 599 15 078 600 14 179 600 12 280 600 10 3
表II－(1)tS电池温度(℃) ΔTDtn ΔTDtnΔTDtn－1(K＝2)错误129.5429.54 错误229.3229.32 0.99328.6528.65 0.98428.6528.65 1.00528.6528.65 1.00628.6528.65 1.00728.6528.65 1.00828.6528.65 1.00927.99 -1.55 -0.051027.76 -1.55 1.001127.76 -0.89 0.571227.76 -0.89 1.001327.76 -0.89 1.001427.76 -0.89 1.001527.76 -0.89 1.001627.76 -0.89 1.001727.76 -0.22 0.251827.760.00 0.001927.760.00 错误2027.760.00 错误2127.760.00 错误2227.760.00 错误2327.760.00 错误2427.760.00 错误2527.10 -0.67 错误2626.88 -0.89 1.332726.88 -0.89 1.002826.88 -0.89 1.002926.88 -0.89 1.003026.88 -0.89 1.003126.88 -0.89 1.003226.88 -0.89 1.003326.88 -0.22 0.253426.880.00 0.003526.880.00 错误3626.880.00 错误3726.880.00 错误3826.880.00 错误3926.880.00 错误4026.880.00 错误4126.880.00 错误4226.880.00 错误4326.880.00 错误4426.880.00 错误4526.880.00 错误表II－(2)tS电池温度(℃) ΔTDtnΔTDtn/ΔTDtn－14626.88 0.00 错误4726.88 0.00 错误4826.88 0.00 错误4926.88 0.00 错误5026.88 0.00 错误5126.88 0.00 错误5226.88 0.00 错误5326.88 0.00 错误5426.88 0.00 错误5526.88 0.00 错误5627.10 0.22 错误5727.54 0.67 3.00≥K5827.76 0.89 1.335927.99 1.11 1.256028.21 1.33 1.206128.43 1.55 1.176228.87 2.00 1.296231.09 4.22 2.11
表III-(1)tS电池电压(V)ΔTDvnN1529 529 02542 542 03547 547 04550 550 05552 552 06556 556 07556 556 08560 560 09560 31 110562 20 211564 17 312564 14 413566 14 414568 12 515568 12 5165688 617572 12 018572 10 119572 8 220572 8 221576 9 022576 8 123576 8 124576 8 125576 4 226579 7 027580 8 028580 8 029580 5 130580 4 231582 6 032584 8 033584 8 034584 5 135584 4 236586 6 037588 8 038588 8 039588 6 140588 4 241592 8 042592 8 043592 8 044594 8 045596 8 0
表III-(2)tS电池电压(V)ΔTDvnN46597 9 047600 12 048601 13 049604 12 150606 14 051609 17 052612 18 053616 20 054620 23 055624 24 056627 26 057630 26 058632 26 059632 23 160632 20 261632 16 3
表IV-(1)tS电池电压(V)ΔTDvnN1513 513 02525 525 03534 534 04541 541 05545 545 06549 549 07552 552 08554 554 09556 43 110556 31 211558 24 312560 19 413560 15 514560 11 6155608 716564 10 0175648 1185648 1195646 2205644 3215644 3225655 0235688 0245684 1255684 1265684 1275684 1285684 1295684 1305683 2315680 3325680 3335680 3345680 3355691 0365702 0375702 0385702 1395713 0405713 0415713 0425713 0435723 1445722 2455722 3
表IV－(2)tS电池电压(V)ΔTDvnN46572 2 047572 1 148572 1 149572 1 150572 1 151574 2 052576 4 153576 4 154576 4 155576 4 156576 4 157576 1 158576 4 159576 2 260578 2 261580 4 062580 4 063580 4 064580 4 065580 4 066583 7 067584 8 068584 6 169587 7 270588 8 071591 11 072592 12 073595 15 074596 13 175597 13 176600 16 077600 13 178600 12 279600 9 3
表V-(1)tS电池电压(V)ΔTDvnN1543 543 02560 560 03564 564 04565 565 05568 568 06568 568 07568 568 08568 568 09568 25 110572 12 2115728 3125727 4135724 5145724 5155724 5165724 5175724 5185731 6195753 0205764 0215764 0225764 0235764 0245764 0255764 0265763 1275761 2285760 3295760 3305760 3315760 3325760 3335760 3345760 3355782 0365793 0375804 0385804 0395804 0405804 0415804 0425804 0435802 1445801 2455800 3
表V-(2)tS电池电压(V)ΔTDvnN46580 0 347580 0 348580 0 349583 3 050584 4 051584 4 052584 4 053584 4 054584 4 055584 4 056584 4 057586 3 158588 4 059588 4 060588 4 061588 4 062589 5 063592 8 064592 8 065592 6 166595 7 067596 8 068598 30 069600 12 070602 13 071604 12 172606 14 073608 16 074609 14 175612 16 076612 14 177612 12 278612 10 权利要求
1.一种可充电电池的充电方法，它包括以下步骤步骤1，设置读取数据所需的基本数据读取时间tb；步骤2，设置充电率C；步骤3，根据所设置的充电率C和所说基本数据读取时间tb设置校正数据读取时间tc，所说校正数据读取时间tc取决于所说的充电率；步骤4，在充电过程中由对应的采样装置在每一所说的校正数据读取时间tc内至少测量一次所说可充电电池的端电压，同时将电压数据存储在相应的第一存储装置中；步骤5，重复所说步骤4中的操作预定次数L，并对在每一次校正数据读取时间tc中所得的一组电压数据求和，并将电压数据变化量读取采样时间ts(其中ts＝L×tc)内的变化量Dvn存储在相应的第二存储装置中；步骤6，计算在步骤5中所得的在第一采样时间(ts1)内的变化量Dv1与第二采样时间(ts2)内的变化量Dv2的差值，并将所得的变化量的差ΔDv存入第三存储装置中；步骤7，继续重复所说的步骤6预定次数M次，并对在每一变化量读取时间(ts)所得的ΔDv1到ΔDvM(M个值)求和，确定在总的所说变化量读取时间t(其中t＝ts×M)内的电压数据变化量ΔTDv，其结果存入第四存储装置中；步骤8，根据存入第四存储装置中的电压数据变化量ΔTDv进行计算，确定在第一次总变化量读取采样时间t1-即从所说的第一采样时间(ts1)到预定的第M次采样的第m次采样时间(tsM)-测得的电压变化量ΔTDv1与在第二次总变化量读取采样时间t2-即从所说的第二采样时间(ts2)到预定的第M＋1次采样的第m＋1次采样时间(tsM＋1)-测得的电压变化量ΔTDv2的差值ΔHv，所说的计算出的差值△Hv(其中ΔHv＝ΔTDv2－ΔTDv1)被存储在第五存储装置中；步骤9，重复步骤8计算在每一对相邻的总变化量采样时间tn和tn＋1内的电压变化量ΔTDvn和ΔTDv(n＋1)的差值ΔHvn(其中ΔHvn＝ΔTDv(n＋1)－ΔTDvn)，并将计算所得结果存入第五存储装置中；步骤10，判断在所说的步骤9中连续计算得出的m个电压变化量差值△Hv1到ΔHvm是正值(零或者大于零)还是负值(小于零)；步骤11，按照所说电压变化量差值ΔHv1到ΔHvm出现的顺序，判断所说的电压变化量差值ΔHv是否连续预定的次数S次为零或者负值，如果所说的电压变化量差值ΔHv连续S次为零或者是负值，停止所说的充电。
2.一种可充电电池的充电方法，它包括以下步骤步骤1，设置读取数据所需的基本数据读取时间tb；步骤2，设置充电率C；步骤3，根据所设置的充电率C和所说的基本数据读取时间tb设置校正数据读取时间tc，所说的校正数据读取时间tc取决于所说的充电率C；步骤4，在充电过程中由相应的采样装置在每一所说的校正数据读取时间tc内至少测量一次所说可充电电池的温度，同时将温度数据存储在相应的第一存储装置中；步骤5，重复所说步骤4中的操作预定次数L，并对在每一次校正数据读取时间tc中所得的一组数据求和，并将温度数据变化量读取采样时间ts(其中ts＝L×tc)内的变化量Dtn存储在相应的第二存储装置中；步骤6，计算在步骤5中所得的在第一采样时间(ts1)内的变化量Dt1与第二采样时间(ts2)内的变化量Dt2的差值，并将所得的变化量的差值ΔDt存入第三存储装置中；步骤7，连续重复所说的步骤6预定次数M次，并对在每一变化量读取时间(ts)所得的ΔDt1到ΔDtM(M个值)求和，确定在总的所说变化量读取时间t(其中t＝ts×M)内的电压数据变化量ΔTDt，其结果存入第四存储装置中；步骤8，根据存入第四存储装置中的温度数据变化量ΔTDt进行计算，确定在第一次总变化量读取采样时间t1-即从所说的第一采样时间(ts1)到预定的第M次采样的第m次采样时间(tsM)-测得的温度变化量ΔTDt1与在第二次总变化量读取采样时间t2-即从所说的第二采样时间(ts2)到预定的第M＋1次采样的第m＋1次采样时间(tsM＋1)-测得的温度变化量ΔTDt2的比值，所说的计算出的比值ΔHt(其中ΔHt＝ΔTDt2/ΔTDt1)被存储在第五存储装置中；步骤9，重复步骤8计算在每一对相邻的总变化量采样时间tn和tn＋1内的温度变化量ΔTDtn和ΔTDt(n＋1)的比值ΔHtn(其中ΔHtn＝ΔTDt(n＋1)/ΔTDtn)，并将计算所得结果存入第五存储装置中；步骤10，根据存储在所说的第五存储装置中的信息判断两个相邻的温度变化量的比值ΔHm是否等于、或者大于、或者小于一个给定的值K；步骤11，如果温度变化量的比值ΔHm等于或者大于给定的值K，则停止所说的充电。
3.一种可充电电池的充电方法，它包括以下步骤步骤1，设置读取数据所需的基本数据读取时间tb；步骤2，设置充电率c；步骤3，根据所设置的充电率C和所说基本数据读取时间tb设置校正数据读取时间tc，所说校正数据读取时间tc取决于所说的充电率；步骤4，在充电过程中由相应的采样装置在每一所说的校正数据读取时间tc内至少测量一次所说可充电电池的温度和端电压，同时将温度数据和电压数据分别存储在相应的第一存储装置中；步骤5，重复所说步骤4中的操作预定次数L，并对在每一次校正数据读取时间tc中所得的一组电池温度数据和电压数据求和，并将温度数据和电压数据变化量读取采样时间ts(其中ts＝L×tc)内的变化量Dtn和Dvn分别存储在相应的第二存储装置中；步骤6，计算在步骤5中所得的在第一采样时间(ts1)内的变化量Dv1和Dt1与第二采样时间(ts2)内的变化量Dv2和Dt2的差值，并将所得的温度数据和电压数据的差值ΔD(ΔDv和ΔDt)存入第三存储装置中；步骤7，继续重复所说的步骤6预定次数M次，并对在每一变化量读取时间(ts)所得的ΔDv1到ΔDvM(M个值)和ΔDt1到ΔDtM(M个值)求和，确定在总的所说变化量读取时间t(其中t＝ts×M)内的温度数据变化量ΔTDt和电压数据变化量ΔTDv，其结果存入第四存储装置中；步骤8，根据存入第四存储装置中的电压数据变化量ΔTDv进行计算，确定在第一次总变化量读取采样时间t1-即从所说的第一采样时间(ts1)到预定的第M次采样的第m次采样时间(tsM)-测得的电压变化量ΔTDv1与在第二次总变化量读取采样时间t2-即从所说的第二采样时间(ts2)到预定的第M＋1次采样的第m＋1次采样时间(tsM＋1)-测得的电压变化量ΔTDv2的差值ΔHv，所说的计算出的差值ΔHv(其中ΔHv＝ΔTDv2－ΔTDv1)被存储在第五存储装置中；步骤9，重复步骤8计算在每一对相邻的总变化量采样时间tn和tn＋1内的电压变化量ΔTDvn和ΔTDv(n＋1)的差值ΔHvn(其中ΔHvn＝ΔTDv(n＋1)－ΔTDvn)，并将计算所得结果存入第五存储装置中；步骤10，判断在所说的步骤9中连续计算得出的m个电压变化量差值ΔHv1到ΔHvm是正值(零或者大于零)还是负值(小于零)；步骤11，根据存入第四存储装置中的温度数据变化量ΔTDt进行计算，确定在第一次总变化量读取采样时间t1-即从所说的第一采样时间(ts1)到预定的第M次采样的第m次采样时间(tsM)-测得的温度变化量ΔTDt1与在第二次总变化量读取采样时间t2-即从所说的第二采样时间(ts2)到预定的第M＋1次采样的第m＋1次采样时间(tsM＋1)-测得的温度变化量ΔTDt2的比值，所说的计算出的比值ΔHt(其中ΔHt＝ΔTDt2/ΔTDt1)被存储在第五存储装置中；步骤12，重复步骤11分别计算在每一对相邻的总变化量采样时间tn和tn＋1内的温度变化量ΔTDtn和ΔTDt(n＋1)的比值ΔHtn(其中ΔHtn＝ΔTDt(n＋1)/ΔTDtn)，并将计算所得结果存入第五存储装置中；步骤13，根据存储在所说的第五存储装置中的信息判断两个相邻的温度变化量的比值ΔHm是否等于、或者大于、或者小于一个给定的值K；步骤14，判断所说的温度变化量的比值ΔHm是否等于、或者大于给定的值K；并按照所说电压变化量差值ΔHv1到ΔHvm出现的顺序，判断所说的电压变化量差值ΔHv是否连续预定的次数S次为零或者负值，如果所说的电压变化量差值ΔHv连续S次为零或者是负值，停止所说的充电。
4.如权利要求1、2或3所述的可充电电池充电方法，其特征在于在充电过程中，当使用所说的采样装置在每一校正数据读取采样时间tc测量所说可充电电池的端电压或者测量温度时，对所说可充电电池进行充电的电流被切断。
5.如权利要求1、2、3或4所述的可充电电池充电方法，其中在充电过程中，当使用所说的采样装置在每一校正数据读取采样时间tc测量所说可充电电池的端电压或者测量温度时，如果所测得的这些数据，既使只有其中一个表明充电量已经超过预定的正常量，则停止所说的充电操作。
6.如权利要求1或2或3或4或5所述的可充电电池充电方法，其中所说的校正数据读取时间tc是根据所说的充电率C和所说的基本数据读取时间tb由计算式tc＝tb×A/C计算得出的，其中A是一个常数。
7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的可充电电池充电方法，其中在连续M次在每个所说的数据变化量读取采样时间ts重复测量电压数据的步骤中，每次在各个所说的数据变化量读取采样时间ts测得电压数据时，都计算电压数据的变化量ΔTDv，并判断所说的电压数据变化量ΔTDv是正数、负数或者是零，如果是正数，则表示电压数据的变化量ΔTDv状态的相应的计数器值ΔS被重新设置为零，但是如果所说的电压数据的变化量ΔTDv是负数或者零，则所说的计数器值ΔS与所说的ΔTDv值相加，之后将所说的计数器值ΔS与一个预定的值W比较，如果所说的计数器值ΔS小于所说的参考值W，则停止所说的充电操作。
8.如权利要求7所述的可充电电池充电方法，其中当所说的电压数据的变化量ΔTDv为零时，将一个预设值Z从所说的计数器值ΔS中减去。
9.一个用于可充电电池充电的装置，它包括电流源装置，用于向需要充电的可充电电池输送电流；开关装置，设置在所说电流源装置和所说被充电的可充电电池的端部之间；温度测量装置，用于测量所说可充电电池的温度；采样装置，用于在所需的采样时间间隔里运用所说的温度测量装置测量所说可充电电池的温度；充电控制装置，与所说的采样装置相连，并控制所说的开关装置；充电率设置装置，用于设置充电率C；校正数据读取时间设置装置，用于根据由所说的充电率设置装置所设定的充电率，由先前设定的基本数据读取时间tb计算并设定设置校正数据读取时间tc，所说tc值取决于所说的充电率C；数据变化量读取采样时间设置装置，用于将校正数据读取时间tc乘以一个预定值L以设定一个温度数据变化量读取采样时间ts；总采样时间设置装置，用于将所说的数据变化量读取采样时间ts乘以一个预定值M以设定总采样时间t；第一存储装置，用于存储在每一所说的校正数据读取时间tc测得的温度数据值dtn；第二存储装置，用于存储在所说的第一存储装置中储存的L个温度数据值之和Dtn；第三存储装置，用于存储差值ΔDt，差值ΔDt(其中ΔDt＝Dtn－Dt(n－1))是根据存储在第二存储装置中的数据Dtn计算出的在前一变化量读取采样时间ts测得的数据Dt(n－1)与在当前的变化量读取采样时间ts＋1测得的数据Dtn之间的差值；第四存储装置，用于存储温度数据变化量ΔTDt，所说ΔTDt是对在总的变化量读取采样时间t中的每一次变化量读取采样时间(ts)中测得的M个温度数据变化量求和得到的，所说总的变化量读取采样时间t(其中t＝ts×M)是将所说的变化量读取采样时间(ts)重复所需的M次的时间；第五存储装置，用于存储变化量比值ΔHt，所说比值是利用存储在第四存储装置中的温度数据变化量ΔTDt，计算在第一总变化量读取采样时间tn的温度数据变化量ΔTDtn与在第二总变化量读取采样时间tn＋1的温度数据变化量ΔTDt(n＋1)之间的比值而得到的，所说第二总变化量读取采样时间tn＋1是将变化量读取时间(ts)移动一个时间段构成的，所说的变化量比值为ΔHt＝ΔTDt(n＋1)/ΔTDtn；第一判断装置，用于比较存储在第五存储装置中的所说温度变化量之间的比值ΔHtm与一个预设的参考值K，如果所说的温度变化量比值ΔHtm超过所说的参考值K，则输出一个停止所说充电的信号；处理装置，用于处理存储在各个存储装置中的各个信号；中央处理装置，用于控制所说各个装置的操作。
10.一个用于可充电电池充电的装置，它包括电流源装置，用于向需要充电的可充电电池输送电流；开关装置，设置在所说电流源装置和所说被充电的可充电电池的端部之间；端电压测量装置，用于测量所说可充电电池的端电压；采样装置，用于在所需的采样时间间隔里运用所说的端电压测量装置测量所说可充电电池的端电压；充电控制装置，与所说的采样装置相连，并控制所说的开关装置；充电率设置装置，用于设置充电率C；校正数据读取时间设置装置，用于根据由所说的充电率设置装置所设定的充电率，由先前设定的基本数据读取时间tb计算并设定设置校正数据读取时间tc，所说tc值取决于所说的充电率C；数据变化量读取采样时间设置装置，用于将校正数据读取时间tc乘以一个预定值L以设定一个温度数据变化量读取采样时间ts；总采样时间设置装置，用于将所说的数据变化量读取采样时间ts乘以一个预定值M以设定总采样时间；第一存储装置，用于存储在每一所说的校正数据读取时间tc测得的端电压数据值dvn；第二存储装置，用于存储在所说的第一存储装置中储存的L个端电压数据值之和Dvn；第三存储装置，用于存储差值ΔDv，差值ΔDv(其中ΔDt＝Dvn－Dv(n－1))是根据存储在第二存储装置中的数据Dvn计算出的在前一变化量读取采样时间ts测得的数据Dv(n－1)与在当前的变化量读取采样时间ts＋1测得的数据Dvn之间的差值；第四存储装置，用于存储温度数据变化量ΔTDv，所说ΔTDv是对在总的变化量读取采样时间t中的每一次变化量读取采样时间(ts)中测得的M个端电压数据变化量求和得到的，所说总的变化量读取采样时间t(其中t＝ts×M)是将所说的变化量读取采样时间(ts)重复所需的M次的时间；第六存储装置，用于存储差值ΔHvm，所说差值是利用存储在第四存储装置中的端电压数据变化量ΔTDv，计算在第一总变化量读取采样时间tn的电压数据变化量ΔTDvn与在第二总变化量读取采样时间tn＋1的电压数据变化量ΔTDv(n＋1)之间的差值而得到的，所说第二总变化量读取采样时间tn＋1是将变化量读取时间(ts)移动一个时间段构成的，所说的变化量差值为ΔHvm＝ΔTDv(n＋1)－ΔTDvn；判断装置，用于对连续存储在所说第六存储装置中的M个电压数据变化量差值ΔHv1到ΔHvm中的每一个判断其是否为正值(零或者大于零)或者负值(小于零)，所说判断过程依电压数据变化量差值ΔHv1到ΔHvm产生的顺序进行，如果所说的电压数据变化量差值ΔHv至少连续预定的S次为负值，则输出停止所说充电的信号；处理装置，用于处理存储在各个存储装置中的各个信号；中央处理装置，用于控制所说各个装置的操作。
全文摘要
本发明提供一种通用的充电装置，这种充电装置能够高速高效地为任何类型的可充电电池充电，能够以任意的充电率给可充电电池进行充电。在对各种可充电电池进行充电时，可任意选择或低或高的充电电流量，与此同时监测电池的电压和温度，从而当电池温度的上升率相对于先前的上升率的增加超过一个给定值时，或者当电池电压的变化量差值在一段预定的时间里连续减少时，停止对电池的充电操作。
文档编号H01M10/42GK1116016SQ94190849
公开日1996年1月31日 申请日期1994年4月20日 优先权日1993年9月29日
发明者N·S·西蒙兹, 宫本勇 申请人:株式会社资料连系