专利名称：用超波动充电的电池的制作方法
用超波动充电的电池应当注意到在充电中采用超波动可实质上提高充电效率。通itiil用信 息反馈循环以进一步提高充电效率，实质上缩短了充电时间，却并没有减少、 反而甚至增加了电池的寿命循环次数。
电池
[0024^^"超波动"模式为电池充电将^jtb^:以镍氩电池(NiMH)为例进 行描述，本发明不限于该特定的电池类型。由于它们的高能量密度，以及它们 可能不包含有4^t属的事实，NiMH电池可有M应用，包括但是不限于，移 动电话、膝上型电脑和数码相机。另一方面，如果U;^1循环，通常这种电 M型以有限的^JD寿命为特征，特别是在高负载电流下，在200到300个循 环之后性能开始恶化。
[0025参照本发明，已经^M) AA型额定容量为2500mAh的可再充电的 NiMH"GP，，2500电池进行了^t枱3则。在开始充电-放电循环之前，通itiMl
5标准电池小型La Crosse BC-卯0充电器为被测电^参考电池充电。
[0026为了对比"超波动"充电的效果，可以组装4通ii^放电工作站，其能 够同时检测两对电池。 一对电M过"超波动"调制电流充电，而第二对通过直 流电流充电。所有通道的设备运^^数据采集可通it^用Labview软件的计算 机PC提供。例如，图7示出了才娥本发明的用于^J文电电^r测的实验系统 装置IO。例如，系统IO包括可充电电池l、开关2、电源3、热电偶4、具有 数据采集卡的个人电脑5和一个电子负栽6。
[0027在一个实施例中，两个被测电^it过"超波动"调制电i^电，其由计 棘5产生并由两个处于恒电流模式的电源3放大，而两个参考电池1通过2 通道直流电源3充电。调制电流的平均值设置为与该直流电^N等。
[0028通常认为电*小时以它们额定容4"(:"的0.1可被#充电。例如， 2500mAh的电池可在250mA充电，而不会引起导致内^N员坏的内部热量增加。
[0029因此，为了示出"超波动"调制充电电流的优势，釆用用于参考电池以 ;M)i^皮测电池的增大的0.2C平均电流，以揭/f^加il^电。^^发明的一个目的 在于提供高电池充电速率而不缩短电池寿命。所有电池的放电可在直流下通过 4个独立的电子负载6进行。才Mt被测电^p参考电^M^电时测量的容量衰 减率，将它们进^f^t比。工作站10可釆用反^^几制自动运行，通it^J^几制充
电^Ml过预定温度时终止，例如，当电M近充满电时。放电在iis'J预定低电
压p艮值时终止。在该特定实施例中，选择最大的持续时间作为用于充电和放电 阶段的第二预定限值。
[0030没有电流时，每个半循环(例如，充电和放电阶段)后进行0.5小时 的休息。所有的数悟，包括例如充电和放电电流、电压、充电电池状态(SOC)、 电池内部阻^p温度，被DAQ系统5监测并，。
[0031发现##^目同充电时间^^1超波动充电实质上提高了电池性能。例 如，如图8所示，通过"超波动"调制电流充电的被测电池的容量衰减率(曲线 1)比通过直流充电的参考电池的容量衰减率(曲线2)低4倍。例如，在该实 验中，平均充电电流大约为500mA,而放电电流大约为400mA。
[0032因此，相对于采用传统充电方法可iii'J的寿命时间，由"超波动"幅度 ^M率调制的电流充电的电池的寿命时间可得到，的延长。
[0033本发明的另一方面涉及到响应于反馈信号而进行调节的桐改，例如充
6电速率。用于'tfe^电的充电电M态(soc)探测器可为^t类型和等级的
电池的格式化、充电和再充电提供有效的手段，例如在Reipur等人的美国专利 5,686,815， Ding等人的美国专利6,094,033和Koenck的美国专利6,075^42中 阐述的，其#—个都通过引用而被旨包含于此。
[0034该探测器可决定待充电电池的SOC，然后可基于对SOC的判断选择 最优的充电信号曲线。在充电过程中，为了给充电信号选择合适的波形，#>则 器可,监测电池SOC。该充电4言号可为超波动，具有基于戶/j^测的电池SOC 而选#^|每个充电脉冲的幅度、乐辦ML和/或频率。预设的电^lt包括但 是不P艮于，电池两端的充电电势、提供给电池的充电电流、等效的电路电^ 电P且、电化学itl^电、最h最小电W显度和最勿最小电池内部压力及其它， 也可与电池充电过程中的监测銜目比较，以控制充电信号从而避免电池损坏。
it考呈应该4f止时为止。
[0035在另一示例中，系统可自动辨识电池类型并it^f增加充电电流，同时 监测电池终端电压的增加以确定负载电流的7JC平。电池的温度可以引入与环嫂 温度的关系，以通过应用合适的过充电电;綠并观测所导致的温度增力口，确定
剩余电池充电的7K平。例如，如^J^现电^^文电^^底，则可以^^采用相
对高的'ffel^电率，同时监测电地j显度。
[00361如图6所示的波模式(尽管可以^还有很多，可食tiL^^发明的
范围内考虑)，可响应于来自于电路(未示出)的反##:交换，以确定在iH口连
续的、半连续的、或周期的方式中的充电梯度。
权利要求
1、一种为可再充电的电池充电的方法，该方法包括将幅度和频率“超波动”调制的电源应用于电池；充电期间至少监测充电过程的第一特性参数；比较至少第一特性参数和相应存储的表示电池充满电状态的基准参数组；基于所述比较选择所存储的基准参数组中的一个；和在至少第一特性参数已经达到所存储的基准参数组中的所述一个时，结束充电过程。
2、 权矛决求1的方法，其中所^少第~~#性# :电^显度，以及 第4性是平均电压导数。
3、 权利要求1的方法，其中如果所测量的至少笫-~#性# ^^目应 錄的预定值时，结束充电过程。
4、 权利要求1的方法，其中通过供给涓流"超波动"调制电^J'j电池以 维持电池充电，在充电过禾1^束^维持电池的充电状态。
5、 一种为可充电电池充电的i殳备，该i殳备包括 可编禾試可预编程的电源，可产生幅度械率"超波动"调制电流； 用于在充电期间监测充电过程的至少一个特性^^:的装置； 用于在超錄示电緒a满电的预定錄时，结束充电的装置；和 用于在电池充满电^，提供涓流"超波动"充电的装置。
全文摘要
提供一种使用幅度和频率调制电流为可充电电池充电的装置和方法。
文档编号H02J7/00GK101449446SQ200780003458
公开日2009年6月3日 申请日期2007年1月25日 优先权日2006年1月25日
发明者A·夏皮罗, A·艾-伯赫, H·布兰诺维尔, I·I·达尔迪克, I·泽尔博曼, S·L·列辛, T·泽尔罗夫, V·克拉克维 申请人:动力技术有限责任公司