专利名称：可充电电池通用快速充电方法
技术领域：
本发明涉及一种充电电池的充电方法。
背景技术：
关于各种可充电电池的充电方法及装置是一个相对较成熟的领域。一般来说，可充电电池的充电方法多为恒流充电、恒压充电及这两种充电方式的结合，这些方法具有充电电路简单、充电方法易行的优点，但他们同时具有充电速度慢、充电效率低、降低电池寿命及大电流快速充电易造成电池温度过高等缺点。随着半导体元器件的发展与进步，通过使用集成电路及微处理器，一些比较复杂的充电方法已成为可能，这些充电方法可以较快速、有效的为电池充电，例如美国专利US4829225和US5307000通过使用脉冲式(含正向充电脉冲及反向放电脉冲)充电方式，通过测量前后两个脉冲后电池电压的变化(或电池电压随时间变化曲线的面积变化)来决定充电电流是否应减小，该充电方法对电压测量精度要求较高，比较难于实施；而且该方法一直含有反向放电脉冲从而影响整体充电效率，该方法在电池充电程度较高时不易实施。
发明内容
本发明的目的是提供一种可充电电池通用快速充电方法，该方法既能有效地减小电极极化避免电解质电解，又能准确地探测电池充电程度，从而实现对电池的高效率快速充电。
本发明的技术方案是本发明包含一个通过测定电池对充电电流的可接受程度，从而决定充电电流大小及充电关、停的方法，本发明还包含通过间歇式充电从而有效减小电池电极极化的方法。
电池对充电电流的接受程度通常可由电池的充电电压、开路电压及电池极化电压来确定，也可通过电池温度的变化或变化率来确定。电池对充电电流的接受程度可以定义为电池在接受该电流时(在一定时间范围内)对电池本身的寿命、容量及放电效率无损害。用于测定电池对充电电流接受程度的上述几种方式对每一种电池通常都有一定范围，为了增大电池对电流的接受程度，通过间歇式即充电一定时间停止该大电流，然后不施加电流或施加一个小电流达一定时间，然后重复上述过程，这样可以有效延长电池对该充电电流的接受时间，当电池对该电流的接受程度降低达到一定程度时，再适当减小充电电流，然后重复上述步骤直至完成充电过程。
若为电压充电，测定电流大小可确定充电接受程度，方法同上。
上述充电电流范围为15C到0.001C(C为充电电流大小，假如电流容量20Ah，那么1C意味着充电电流为20安培，0.5C意味着充电电流为0.5×20＝10安培，2C意味着充电电流为2×20＝40安培)，电池充电电压为全充电后静止开路电压的0.5到2.5倍，电池极化电压为全充电后电池静止状态下开路电压的0.01到1.5倍，充电电流脉冲的时间宽度为10毫秒到10分钟，无充电电流或小充电电流的间隔时间为1毫秒到10分钟，在该间隔内电流的大小为0到0.8C。
若采用通过控制充电电压充电，则上述间歇式充电电流变为充电电压，通过测量电池温度变化及充电电流大小来判断电池充电接受程度。
本发明的优点是充电速度快；充电效率高；电池温升小；对电池无损耗。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述图1为电池在不同充电状态下对电流的接受程度；图2为电池充电效率与电池充电状态的关系；图3为充电线路原理图；图4-1、图4-2、图4-3、图4-4、图4-5、图4-6、图4-7、图4-8、图4-9、图4-10为充电电流或充电压示意图；图5为充电过程流程图。
具体实施例方式
实施例如图所示，首先测量电池开路电压，然后通过施加一个小电流(电流大小为小于或等于1.5C充电速率)于电池一定时间(5毫秒到5分钟长)，然后停止充电0-5分钟，测量施加电流时的电池电压及施加电流过程中的电压变化以及施加电流后的开路电压，综合以上测量数锯(全部或部分)，判别电池是否损坏，是否已充饱，还可判断其是否是可充电电池，是否要充的电池类型。若判定为要充的电池类型，并且可以充电，则采用如图4所示的充电电流或充电电压充电。对每一个或一组不同电流充电一定时间，然后施之以小电流或零电流一定时间，并测定在这段时间内相应的电池电压及电池温度，如相应的电池电压及温度或其对时间的变化小于预先设定的数值，则重复上述充电方式直至等于或大于预先设定的数值，然后停止充电0-300秒，进入第二个充电步骤即用比较小一点的电流或电压脉冲充电直至测量的电压(在零电流或小电流)或温度或其相对于时间的变化等于或大于预设数值，这样持续下去直至所有预设的充电步骤全部完成，然后经过0-300秒休息时段，再施以小电流0.001C-0.8C充一定时间以进一步平衡充电，然后结束全部充电过程。
另外，在后几个充电步骤中可以加入放电脉冲(如图4中所示)以进一步减小电极极化、减少充电时间。
关于预定数值1、对于单节NiMH、Ni-Cd电池，判别电压为1.2-1.7V，温度为35-80℃，时间总容量为10分钟-15小时；2、对于单节Li-Ion电池，判别电压为3.9～4.5V，温度为35-80℃，时间总容量为10分钟-15小时；3、对于单节铅酸电池，判别电压为2.0-2.8V，温度为35-80℃，时间总容量为10分钟-15小时；4、如果是多节电池，则判别电压为其相对倍数，温度、时间数值不变。
上述数值可以通过下列三种方法得出1.热力学理论计算；2.电池内部压力试验；3.电池充放电试验。
权利要求
1.一种可充电电池通用快速充电方法，包括下列步骤(1)对充电电池施加一组电流或电压脉冲，然后施之以大于等于零的小电流一定时间，并测定在这段时间内相应的电池电压及电池温度，如相应的电池电压、电池温度及其对时间的变化三个数值小于预先设定的数值，则重复上述充电方式，直至三个数值中有一个数值大于等于预定数值，然后停止充电一定时间；(2)用比步骤(1)中较小一点的电流或电压脉冲、以步骤(1)相同的方式对电池进行充电，直至三个数值中有一个大于等于预定数值，然后停止充电一定时间；(3)按照上述充电方式直至施以小电流0.001C-1C充电时，三个数值中有一个大于预定数值时，结束整个充电过程，C为充电电池的电流容量。
2.根据权利要求1所述的可充电电池通用快速充电方法，其特征在于在步骤(1)之前可先测量电池开路电压，通过施加一个小于等于1.5C的小电流于电池5毫秒到5分钟时间，测量施加电流时的电池电压及施加电流过程中的电压变化以及施加电流后的开路电压，根据以上测量数据判别电池是否损坏、是否已充饱，还可判断其是否是可充电电池、是否要充的电池类型，若判定为要充的电池类型，并且可以充电，再进入充电过程。
3.根据权利要求1所述的可充电电池通用快速充电方法，其特征在于若为电流充电，充电电流为15C-0.001C，C为充电电池的电流容量，若为电压充电，充电电压为全充电后静止开路电压的0.5-2.5倍，电池极化电压为全充电后电池静止状态下开路电压的0.01-1.5倍，充电电流脉冲的时间宽度为10毫秒到10分钟。
4.根据权利要求1所述的可充电电池通用快速充电方法，其特征在于充电过程中施之以大于等于零的小电流的时间为1毫秒-10分钟，电流为0-0.8C。
5.根据权利要求1所述的可充电电池通用快速充电方法，其特征在于充电过程中停止充电的时间为0.1秒-1小时。
6.根据权利要求1所述的可充电电池通用快速充电方法，其特征在于对于单节NiMH、Ni-Cd电池，预定数值是电压为1.2-1.7V，温度为35-80℃，时间总容量为10分钟-15小时；对于单节Li-Ion电池，预定数值是电压为3.9-4.5V，温度为35-80℃，时间总容量为10分钟-15小时；对于单节铅酸电池，预定数值是电压为2.0-2.8V，温度为35-80℃，时间总容量为10分钟-15小时；对于多节电池，预定数值是电压为其单节的节数倍，温度和时间数值与单节相同。
7.根据权利要求1所述的可充电电池通用快速充电方法，其特征在于电流脉冲组中可含一个至多个负脉冲，以平衡电池充电过程。
全文摘要
本发明公开一种可充电电池通用快速充电方法，该充电方法通过测量电池到电流的可接受程度决定相应充电电流的大小及充电电流的关和停，通过这种充电方法，在充电过程中可以有效避免或减小电池电解质电解等边际反应、增大电流充电效应；通过找出与电池充电程度相符或较小的充电电流还可以有效减小电极极化、增大充电效率；该充电方法还包括间歇式充电方法及短时间反向充电以有效减小电极极化及电池在充电过程中的发热现象，从而延长电池的使用寿命。
文档编号H02J7/00GK1545184SQ200310106290
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月11日 优先权日2003年11月11日
发明者彤 时, 时彤 申请人:彤 时, 时彤