专利名称：电池的快速充电方法
技术领域：
本发明涉及一种电池的充电方法，特别是一种电池的快速充电方法，该方法主要用于镍-镉电池或镍-氢电池。
对二次电池，可利用其特性检测出满(100％)充电，以结束充电状态。这是因为超过100％的过充电将会使电池性能降低，相反，未满100％的充电将使电池可使用时间缩短。然而，对于以种种状态使用的所有电池，达到正确地满充电，绝非简单之事。
镍-氢电池或镍-镉电池等，具有如下性质满充电时则出现尖峰电压，若继续再予充电，则电压将由尖峰电压下降ΔV。可利用这种性质，检测出电池的满充电状态。
在正常状态使用的电池，可检测出尖峰电压或ΔV，以正确地检测出满充电状态。但是，因过放电以致电池的电压显著降低的过放电电池，若给予快速充电，则这种电池的电压将会因为与正常电池的特性不同，而产生变化。电池电压显著降低的电池也可能存在内部短路现象，以致不能使用；所以，为剔除不良电池，可先以微小电流给予预备充电，待电池电压上升到一定电压值，例如1V，再给予快速充电。
如
图1所示，其为对过放电电池进行快速充电时的电压曲线示意图；如图所示，将过放电电池进行预备充电之后，再进行快速充电，则开始快速充电后，电池电压即快速上升，随后，电池电压将下降。亦即显示出电池电压达到尖峰电压，而后下降ΔV的特性。电池电压以此状态变化时，充电器将判定电池已满充电，而结束充电，因而，无法获得所预期的满充电。尤其在电池温度较低时，开始快速充电后，电池的电压即达到尖峰电压，再下降ΔV的现象甚为明显。
为解决此问题，已开发出不用考虑尖峰电压与ΔV下降的检测，而设定由预备充电转换为快速充电的预定时间的充电方法。这种充电方法中的时间设定甚为困难。因为设定时间过长，则会产生满充电电池过充电，至使电池性能降低；相反，设定时间太短，则无法达到满充电，即无法获得可显示尖峰电压或ΔV下降状态的满充电电池。
本发明的目的在于提供一种可对过放电电池正确地满充电的电池的快速充电方法。
为达到上述目的，本发明采取如下技术措施本发明电池的快速充电方法是检测出充电中的二次电池1的尖峰电压，或检测出由尖峰电压下降ΔV，以判定为满充电。而且，本发明的快速充电方法是在开始充电时，检测出电池的开始充电电压。所检测出的开始充电电压较设定电压为高的电池，以额定快速充电电流快速充电。开始充电电压较设定电压为低的电池，则是以电流较额定快速充电电流为低的限制快速充电电流进行快速充电。
本发明的快速充电方法是在电池开始充电时，最好先检测出电池的开始充电电压与电池温度。充电开始电压较设定电压为高，或电池温度较设定温度为高时，以额定快速充电电流快速充电。相反地，充电开始电压较设定电压低，且电池温度较设定温度为低时，则以较额定快速充电电流为低的电流，即限制快速充电电流进行快速充电。
限制快速充电电流设定在低于额定快速充电电流的状态，例如为额定快速充电电流的50至90％，限制快速充电电流的电流愈低，则愈可降低满充电的检测误差。只是到达满充电的时间将愈长。因而，限制快速充电电流是在消除满充电的检测误差的范围内，以愈大为愈佳。
本发明的快速充电方法最好在开始充电时，检测出充电开始电压，而充电开始电压较设定电压高，且较预备充电电压低的电池是在预备充电后才给予快速充电。
本发明的方法也可叙述如下
本发明的一种电池的快速充电方法，为检测出充电中的二次电池的电压的尖峰电压，或检测出由尖峰电压下降的ΔV，以判定满充电的方法，包括如下步骤在开始充电时，检测出电池的充电开始电压，并将充电开始电压较设定电压为高的电池，以额定快速充电电流充电；将充电开始电压较设定电压为低的电池以电流较额定快速充电电流为低的限制快速充电电流进行快速充电。
本发明的另一种电池的快速充电方法，为检测出充电中的二次电池的电压的尖峰电压，或检测出由尖峰电压下降的ΔV，以判定满充电的方法，包括如下步骤在开始充电时，检测出电池的充电开始电压与电池温度，并将充电开始电压较设定电压为高或电池温度较设定温度为高的电池，以额定快速充电电流充电；将充电开始电压较设定电压为低且电池温度较设定温度为低的电池，以电流较额定快速充电电流为低的限制快速充电电流进行快速充电。
其中，将限制快速充电电流设定为额定快速充电电流的50至90％的电流值。
其中，在电池开始充电时，检测出充电开始电压，并对充电开始电压较设定电压为高且较预备充电电压为低的电池预备充电之后才给予快速充电。
其中，所述电池为镍-氢电池或镍-镉电池。
结合附图及实施例对本发明的结构特征详细说明如下附图简单说明图1过放电电池快速充电时的电压特性曲线示意图；图2本发明电池的快速充电方法的充电电路框图；图3对过放电电池以限制快速充电电流快速充电时的电压特性曲线示意图；图4本发明电池的快速充电方法的流程图。
如图2所示，其为本发明电池的快速充电方法的充电电路框图；本发明用的充电电路包括对二次电池1充电提供电压与电流的电源2，连接电源2的输出端的充电开关3，用以控制充电开关3的充电控制电路4，检测二次电池1的电压用的电压检测电路5，用以检测电池温度的温度检测电路6，以及用以控制电源2的输出电流的电流转换电路7，其由充电控制电路4所控制。
图中的快速充电电路是用以充电具有满充电时则电池电压表现尖峰电压，而继续给予充电则有ΔV下降性质的二次电池，例如镍-氢电池或镍-镉电池。
电源2内藏有用以限制输出电压与输出电流最大值的电路，亦即定压定流电路。电源2是对待充电的二次电池1以最适中的电压与电流给予充电。而且，电源2是受电流转换电路7的控制，以将输出电流转换成额定快速充电电流与限制快速充电电流。电源2是将正常的电池以额定快速充电电流进行快速充电，而将过放电电池以限制快速充电电流进行快速充电。
额定快速充电电流是按待充电电池的规格等而设定成最适当值。电池则是按其规格而决定可快速充电的最大电流。因而，电源2的输出电流亦即额定快速充电电流，设定为可将电池在最短时间快速充电，且不致降低电池性能的电流值，例如0.5至2A的电流值。
限制快速充电电流设定为额定快速充电电流的50至90％，65至85％较好，最佳值为80％。限制快速充电电流是在将低温的过放电电池快速充电时，检测出尖峰电压或ΔV的降低，以设定成不致产生满充电误检测的电流值。
如图3所示，其为对过放电电池以限制快速充电电流快速充电时的电压特性曲线示意图；如图所示，以电流较额定快速充电电流为低的限制快速充电电流快速充电的电池电压是在刚转换为快速充电之后，电池电压即急速上升。只是不致于形成尖峰电压或由尖峰电压下降ΔV。
过放电电池的电压将随着限制快速充电电流增加而提高，在刚转换为快速充电之后，即成为显示尖峰电压的状态，而再将电流增大，则显示由尖峰电压下降ΔV。当充电控制电路4在尖峰电压时不判定为满充电而仅在检测出ΔV下降时，才判定为满充电，可将限制快速充电电流设定成，在转换成快速充电时使电池电压显示尖峰电压的电流。因为在转换成快速充电时，即使电池电压成为尖峰电压，仍不致于误判为满充电。不过，当充电控制电路4以尖峰电压判定为满充电时，在转换成快速充电时，若电池电压显示尖峰电压，则将误判为满充电。所以，充电控制电路4以尖峰电压判定满充电时，限制快速充电电流设定成，在转换成快速充电时，使未满充电的电池不显示尖峰电压的电流值。
充电控制电路4在检测出二次电池1已满充电时，将充电开关3由“开”转换为“关”。充电控制电路4是在二次电池1未满充电之前，将充电开关3置于“开”以对二次电池1充电，当二次电池1达到满充电时，则将充电开关3转换为“关”，以结束充电。充电控制电路4在检测出充电中的电池电压的尖峰电压与ΔV下降的状态之一或两者，即判断为满充电。
充电控制电路4在开始充电时，检测充电开始电压与电池温度，并通过电流转换电路7控制电源2的充电电流。充电控制电路4将检测出充电开始电压较设定电压为高，且电池温度较设定温度为高的电池，通过电流转换电路7控制电源2的输出电流，使其以额定快速充电电流进行快速充电。充电开始电压较设定电压为低，且电池温度较设定温度为低的电池，经由电流转换电路7控制电源2的输出电流，使其限制快速充电电流进行快速充电。
电压检测电路5检测出电池电压，并将其输入充电控制路4，温度检测电路6则检测出电池温度，并将其输入充电控制电路4，温度检测电路6连接有温度感测器8，温度感测器8接触于电池表面或接近于电池表面，以准确检测电池的温度。
充电控制电路4经由电流转换电路7控制电源2，而以额定快速充电电流或以限制快速充电电流对电池快速充电的流程图显示于图4，该图的流程是以如下的步骤对二次电地快速充电的。
步骤n=1检测出二次电池1是否已装置在充电器中。电池的检测是采用以电压检测电路5所输入的电压进行检测，或以限位开关等机械式方式进行检测。
步骤n=2检测出充电开始电压，并将所检测出的充电开始电压与设定电压以及预备充电电压比较，而分成充电开始电压较设定电压为低的过放电电池，在设定电压与预备充电电压之间的放电电池，以及较预备充电电压为高的未放电电池。电池电压较预备充电电压为高的未放电电池是跳过预备充电的步骤，而以额定快速充电电流快速充电直到满充电。
图中的流程是以镍-氢电池或镍-镉电池为例，且将设定电压设定在0.6V/电池，预备充电电压设定在1V/电池。设定电压与预备充电电压是依电池的规格而设定在最适当值，电池若为镍-氢电池或镍-镉电池时，设定电压设定为0.4至0.8V，预备充电电压则设定为0.8至1.1V。预备充电电压都设定为较设定电压为高。
步骤n=3过放电电池与放电电池可利用微小电流预备充电。而未放电电池则不予以预备充电，即给予快速充电。图中预备充电的预备充电电流为0.5A，设定成额定快速充电电流的25％。预备充电电流是以设定在额定快速充电电流的5至30％左右为佳。预备充电是在电池的电压上升至预备充电电压时即停止。但，预备充电亦可以计时器的预定时间停止。
检测出经过预备充电的过放电电池的温度，并将所检测出的温度与设定温度比较。设定温度如设定为10℃。设定温度设定成以额定快速充电电流快速充电时，则显示尖峰电压或ΔV下降的电池温度。
步骤n=5判定为较设定温度为低的电池是以限制快速充电电流进行快速充电。图中的限制快速充电电流设为1.6A，为额定快速充电电流的80％的电流值。以限制快速充电电流快速充电时，当电池电压到达尖峰电压或ΔV下降，则判定为满充电，而结束充电。
步骤n=6判定为电池温度较设定温度为高的电池，以额定快速充电电流快速充电。以额定快速充电电流快速充电时，当电池电压到达尖峰电压或ΔV下降，则判定为满充电，而结束充电。
以上的流程是检测出被判定为充电开始电压较设定电压为低的过放电池的温度，而仅对于温度较设定温度为低的电池，以限制快速充电电流快速充电。但，本发明的快速充电方法，未必一定要检测出电池温度，而可将被判定为充电开始电压较设定电压为低的过放电电池的所有电池，以限制快速充电电流快速充电到满充电。此快速充电方法在图4中省略步骤n=4，而将已完成预备充电的所有过放电电池，以限制快速充电电流快速充电到满充电为止。
以上的快速充电方法是将充电开始电压较预备充电电压为低的过放电电池与放电电池预备充电之后，再给予快速充电。此快速充电方法可利用预备充电以识别不良电池，同时，可以更理想的状态对以种种状态使用的电池满充电。但是，本发明的快速充电方法未必一定要进行预备充电，而可比较充电开始电压与设定电压，并将判定为过放电电池的电池以限制快速充电电流快速充电亦可。
与现有技术相比，本发明具有如下效果本发明的快速充电方法可一方面对正常放电的电池在短时间内快速充电，一方面对过放电的电池如同正常放电的电池一样确实地可满充电。其理由是本发明的快速充电方法在电池开始充电时，检测出充电开始电压，并将充电开始电压较设定电压为高的电池以额定快速充电电流充电，将充电开始电压较设定电压为低的电池，以电流较额定快速充电电流为低的限制快速充电流快速充电。过放电的电池以快速充电电流充电时，虽未满充电，也会显示电池电压成为尖峰电压或由尖峰电压下降ΔV的特性，但是，本发明的快速充电方法将过放电的电池，以低电流的限制快速充电电流快速充电，所以不致于在未满充电的情况下成为尖峰电压或ΔV下降的显示。因而，可检测出尖峰电压或ΔV下降，而可确实对过放电的电池快速充电。
权利要求
1.一种电池的快速充电方法，检测出充电中的二次电池的电压的尖峰电压，或检测出由尖峰电压下降的ΔV，以判定满充电的方法，其特征在于包括如下步骤在开始充电时，检测出电池的充电开始电压，并将充电开始电压较设定电压为高的电池，以额定快速充电电流充电；将充电开始电压较设定电压为低的电池以电流较额定快速充电电流为低的限制快速充电电流进行快速充电。
2.一种电池的快速充电方法，检测出充电中的二次电池的电压的尖峰电压，或检测出由尖峰电压下降的ΔV，以判定满充电的方法，其特征在于包括如下步骤在开始充电时，检测出电池的充电开始电压与电池温度，并将充电开始电压较设定电压为高或电池温度较设定温度为高的电池，以额定快速充电电流充电；将充电开始电压较设定电压为低且电池温度较设定温度为低的电池，以电流较额定快速充电电流为低的限制快速充电电流进行快速充电。
3.根据权利要求1或2所述的充电方法，其特征在于，将限制快速充电电流设定为额定快速充电电流的50至90％的电流值。
4.根据权利要求1或2所述的充电方法，其特征在于，在电池开始充电时，检测出充电开始电压，并对充电开始电压较设定电压为高且较预备充电电压为低的电池预备充电之后才给予快速充电。
5.根据权利要求1或2所述的充电方法，其特征在于，所述电池为镍-氢电池及镍-镉电池中的一种。
全文摘要
一种电池的快速充电方法,主要包括如下步骤:检测出二次电池电压的尖峰电压或ΔV电压下降,以判定为满充电。开始充电时,检测电池的充电开始电压,充电开始电压较设定电压为高的电池是以额定快速充电电流充电;充电开始电压较设定电压为低的电池则以电流较额定快速充电电流为低的限制快速充电电流快速充电。本发明的方法可对正常放电的电池在短时间内快速充电,也可对过放电电池如同正常放电电池一样可确实地满充电。
文档编号H02J7/04GK1302092SQ00132179
公开日2001年7月4日 申请日期2000年12月19日 优先权日1999年12月27日
发明者山下孝浩 申请人:三洋电机株式会社