专利名称：一次性碱性电池电量再利用的充电方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种一次性电池电量再利用的方法及其装置，特别是一种一次性碱性 电池电量再利用的充电方法及其装置。
背景技术：
随着现代科技的进步，各种可携带式电子产品无不讲究轻、薄、短、小等特点，因此 在电池的应用层面上也日益增加。可携带式电子产品以化学电池为主，其主要分为一次性 电池与二次性电池，一次性电池仅能使用一次后即无法通过充电方式再使用，如干电池、碱 性电池及水银电池等；而二次性电池指可通过充电方式使原本已无电力的电池重复使用， 如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池及高分子锂电池等。电池的充电方法都以二次性电池为主，虽然传统的概念与研究都不认同一次性碱 性电池可充电的原理，但对于碱性电池的本质，在新电池为1. 5V应用于电子产品时，其内 部阻抗经由电子产品所需要的电压与电流改变而由小增大，导致电池端电压下降至1. IV， 进而使电子产品无法启动。此时，消费者即判断一次性碱性电池为没电状态，将其丢弃并更 换新电池，但实际上此电池仍具有1. IV的电量，即一次性碱性电池内部的化学物质尚未反 应完全，并非因启动不了电子产品，而将此电池判断为没有电量的电池。再是从环保的角度看，一次性碱性电池对环境污染最为严重的莫过于汞材料，即 使是新型强调环保的碱性电池，在制造过程还是会使用少量汞材料，电池如果不回收，而经 过一般掩埋或是焚化的处理方式，汞便会渗入至环境中，如果汞渗入到地下水经过鱼虾食 用或是污染土壤后，人类再食用，汞就会累积在人体内，造成神经系统、肾脏及肝脏受损，进 而产生精神异常、听觉受损与老化等现象。
发明内容
本发明的目的就是克服现有碱性电池无法重新使用，且污染环境的缺陷，提供一 种能使碱性电池电量再利用的充电方法及其实现该方法的装置。为此，本发明采用以下技 术方案一次性碱性电池电量再利用的充电方法，其特征是该充电方法包括以下步骤 (1)、由数位控制单元感测负载的初始电压与温度；( 、设定充入最大电流，并由数位控制 单元估算负载的内部阻抗值；03)、当数位控制单元估算完初始内部阻抗值后，先以最大 设定电流对负载充电，且数位控制单元也即时估算负载内部阻抗的变化，用以同时调整直 流-直流转换单元对负载的充电信号，并在显示单元显示充电状态。—次性碱性电池电量再利用的充电装置，其特征是该充电装置包括交流-直流 转换单元、直流-直流转换单元、负载、数位控制单元及显示单元，交流-直流转换单元与直 流-直流转换单元连接用以转换交流电源成直流电源，并提供给直流-直流转换单元，以调 整该直流-直流转换单元的释能状态，直流-直流转换单元与负载连接对负载充电，数位控 制单元与负载和直流-直流转换单元信号连接，感测负载的电压与温度，并估算负载的内部阻抗及充电电流大小，以同步改变直流-直流转换单元对负载的充电电流大小，显示单 元与数位控制单元相连接，显示负载的电量状态，该负载为一次性碱性电池。作为对上述技术方案的进一步补充和完善，本发明还包括以下附加技术方案所述的最大电流为0. 2C-0. 27C。所述的负载内部阻抗的估算方法是用现况的负载内部电压减掉负载的初始内部 电压，再将该电压差除以现况充入电流。所述的负载内部阻抗值在充电过程中每减少一单位预定值时，数位控制单元会同 时以信号驱动直流-直流转换单元，并减少充入负载的电流量。所述的内部阻抗每减少50πιΩ，直流-直流转换单元充入电流也减少0. OlC0所述的负载内部电压达到设定电压的95%时，即采用浮充充电方法来完成负载还 未充饱的剩余容量。所述的负载内部电压已达到设定电压，同时负载内部阻抗值也减少至初始内部阻 抗预定值时，负载即为充饱状态，该初始内部阻抗的预定值为该初始内部阻抗的40%。所述的充电装置设定的电池电压为一般电池标准电压1. 5V的1. 05-1. 15倍。所述的显示单元为发光源，该发光源可显示至少充电状态、充饱状态及异常状态 三种电池状态，所述的直流-直流转换单元为以切换式的直流-直流降压型转换器。本发明一次性碱性电池电量再利用的充电方法及其装置的优点是(1)实现了一 次性碱性电池使用后可充电再利用；( 避免了一次性碱性电池使用后直接丢弃污染环境 的现象；(3)节省消费者购买一次性电池的开支。
图1为本发明的一次性碱性电池电量再利用的充电装置的结构示意图。图2为本发明负载内部参数关系示意图。图中1为交流电源，2为交流-直流转换单元，3为直流-直流转换单元，4为负 载，5为数位控制单元，6为显示单元，4A为内部电压，4B为内部阻抗，4C为内部物质容量。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细描述。如图1所示，本发明一次性碱性电池电量再利用的充电方法，其步骤为(1)、由数位控制单元5感测负载4的初始电压与温度；(2)、设定充入最大电流，最大电流为0. 27C，并由数位控制单元5估算负载4的初 始内部阻抗4B值，负载4内部阻抗4B的估算方法用现况的负载4内部电压4A减掉负载4 的初始内部电压4A，再将该电压差除以现况充入的电流，同时监测负载4温度是否异常，异 常温度指温度高于75°C，当负载4温度高于异常温度时，显示单元6会显示异常状态，数位 控制单元5同时传送信号给直流-直流转换单元3，并停止向负载4充电，反之，若负载4温 度低于异常温度，显示单元6则显示充电状态，并继续执行下面动作；(3)、当数位控制单元5估算完初始内部阻抗4B值后，先以最大设定电流对负载4 充电，且数位控制单元5也即时估算负载4内部阻抗4B的变化，当负载4内部阻抗4B值每减少一预定值时，数位控制单元5会同时以信号驱动直流-直流转换单元3，并减少充入负 载4的电流量，用以同时调整直流-直流转换单元3对负载4的充电信号，内部阻抗4B每 减少50m Ω，直流-直流转换单元3充入电流减少0. OlC ；、如果负载4内部电压4Α达到设定电压的95 %，即采用浮充充电方法来完成负 载4还未充饱的剩余容量，设定电压为一般电池标准电压1. 5V的1. 15倍；(5)、当数位控制单元5监测负载4电压已达到设定电压，且负载4的内部阻抗4Β 值也减少至初始内部阻抗4Β的预定值时，负载4即为充饱状态，内部阻抗4Β减少至初始内 部阻抗4Β的40%，显示单元6中显示充饱状态。实现上述充电方法的一次性碱性电池电量再利用的充电装置包括交流-直流转 换单元2、直流-直流转换单元3、负载4、数位控制单元5及显示单元6，该负载4为一次性 碱性电池，本装置设定的电池电压为一般电池标准电压1.5V的1.05至1. 15倍，直流-直 流转换单元3为以切换式的直流-直流降压型转换器，交流-直流转换单元2与直流-直 流转换单元3连接用以转换交流电源1成直流电源，并提供给直流-直流转换单元3，以调 整该直流-直流转换单元3的释能状态，直流-直流转换单元3与负载4连接对负载4充 电，数位控制单元5与负载4和直流-直流转换单元3信号连接，感测负载4的电压与温度， 并估算负载4的内部阻抗及充电电流大小，以同步改变直流-直流转换单元3对负载4的 充电电流大小，显示单元6与数位控制单元5相连接，显示负载4的电量状态，该显示单元 6为发光源，该发光源可显示至少充电状态、充饱状态及异常状态三种电池状态。图2为本发明负载内部参数关系示意图，如果负载4内部参数分别为内部电压4Α， 内部阻抗4Β及内部物质容量4C，将负载4置入于一般性电子产品中，在第一放电区间中， 内部电压4Α会降低至无法驱动电子产品，内部阻抗4Β会增加至一预定量，但内部物质容量 4C仅会降低一点，但内部物质容量4C并未使用殆尽，仅仅是无法以剩余的内部电压4Α驱 动电子产品；在第一充电区间中，利用本发明的充电方法将负载4的内部电压4Α充至标准 电压1. 5V，并足以驱动电子产品，负载4的内部物质容量4C不变，且内部阻抗4Β也同时回 复至初始状态；在第二放电区间中，内部电压4Α又降低至无法驱动电子产品，内部阻抗4Β 会增加至一预定量，同时内部物质容量4C也会再降低一点，依此循环使用至内部物质容量 4C反应完全为止。
权利要求
1.一次性碱性电池电量再利用的充电方法，其特征在于该充电方法包括以下步骤 (1)、由数位控制单元感测负载的初始电压与温度；( 、设定充入最大电流，并由数位控制 单元估算负载的内部阻抗值；03)、当数位控制单元估算完初始内部阻抗值后，先以最大 设定电流对负载充电，且数位控制单元也即时估算负载内部阻抗的变化，用以同时调整直 流-直流转换单元对负载的充电信号，并在显示单元显示充电状态。
2.一种实现如权利要求1所述的充电方法的一次性碱性电池电量再利用的充电装置， 其特征在于该充电装置包括交流-直流转换单元( 、直流-直流转换单元C3)、负载(4)、 数位控制单元( 及显示单元(6)，交流-直流转换单元( 与直流-直流转换单元(3) 连接用以转换交流电源(1)成直流电源，并提供给直流-直流转换单元(3)，以调整该直 流-直流转换单元C3)的释能状态，直流-直流转换单元C3)与负载(4)连接对负载充电， 数位控制单元( 与负载(4)和直流-直流转换单元C3)信号连接，感测负载的电压 与温度，并估算负载的内部阻抗及充电电流大小，以同步改变直流-直流转换单元(3) 对负载的充电电流大小，显示单元(6)与数位控制单元( 相连接，显示负载(4)的电量状 态，该负载(4)为一次性碱性电池。
3.根据权利要求1所述的一次性碱性电池电量再利用的充电方法，其特征在于所述 的最大电流为0. 2C-0. 27C。
4.根据权利要求3所述的一次性碱性电池电量再利用的充电方法，其特征在于所述 的负载内部阻抗的估算方法是用现况的负载内部电压减掉负载的初始内部电压，再将该电 压差除以现况充入电流。
5.根据权利要求4所述的一次性碱性电池电量再利用的充电方法，其特征在于所述 的负载内部阻抗值在充电过程中每减少一单位预定值时，数位控制单元会同时以信号驱动 直流-直流转换单元，并减少充入负载的电流量。
6.根据权利要求5所述的一次性碱性电池电量再利用的充电方法，其特征在于所述 的内部阻抗每减少50mΩ，直流-直流转换单元充入电流也减少0. OlC0
7.根据权利要求6所述的一次性碱性电池电量再利用的充电方法，其特征在于所述 的负载内部电压达到设定电压的95%时，即采用浮充充电方法来完成负载还未充饱的剩余 容量。
8.根据权利要求7所述的一次性碱性电池电量再利用的充电方法，其特征在于所述 的负载内部电压已达到设定电压，同时负载内部阻抗值也减少至初始内部阻抗预定值时， 负载即为充饱状态，该初始内部阻抗的预定值为该初始内部阻抗的40%。
9.根据权利要求2所述的一次性碱性电池电量再利用的充电装置，其特征在于所述 的充电装置设定的电池电压为一般电池标准电压1. 5V的1. 05-1. 15倍。
10.根据权利要求9所述的一次性碱性电池电量再利用的充电装置，其特征在于所述 的显示单元(6)为发光源，该发光源(6)可显示至少充电状态、充饱状态及异常状态三种电 池状态，所述的直流-直流转换单元C3)为以切换式的直流-直流降压型转换器。
全文摘要
本发明涉及一次性碱性电池电量再利用的充电方法及其装置，其主要技术要点是该充电装置包括交流-直流转换单元、直流-直流转换单元、负载、数位控制单元及显示单元；该充电方法为由数位控制单元感测该负载之初始电压与温度，并随时估算负载内部阻抗的变化，以同步改变直流-直流转换单元对负载的充电电流大小，进而完成负载的充电动作，因此重复使用负载的内部物质容量至反应完全为止，从而实现一次性碱性电池电量的再利用，以减少环境污染。
文档编号H02J7/02GK102142706SQ201010103779
公开日2011年8月3日 申请日期2010年2月2日 优先权日2010年2月2日
发明者葛锦明 申请人:葛锦明