專利名稱：對(duì)具有非液體電解質(zhì)的可充電電池進(jìn)行充電的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)具有非液體，例如膠質(zhì)電解質(zhì)的可充電電池進(jìn)行充電的方法，所述電池具有內(nèi)部諧振頻率。在充電過(guò)程中將充電電流施加到電池上。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)現(xiàn)對(duì)非液體電解質(zhì)電池進(jìn)行充電的充電方法的電路配置，其中電源通過(guò)電流計(jì)裝置連接到電池端。
背景技術(shù)：
已知有幾種方法可以對(duì)電池進(jìn)行快速充電，周期性地中斷充電電流，在暫停充電期間，對(duì)要充電的電池進(jìn)行短暫放電或施加負(fù)荷。這些方法的目的是通過(guò)適當(dāng)維護(hù)并形成存儲(chǔ)單元，盡可能減少充電持續(xù)時(shí)間，而延長(zhǎng)電池的壽命。
電池的電荷存儲(chǔ)容量是利用Ah安培小時(shí)描述的。根據(jù)該值，其能通過(guò)將它除以時(shí)間＝安培小時(shí)/小時(shí)來(lái)導(dǎo)出C5值，因此C5具有電流量綱。以C5成正比確定電池的充電電流。例如，對(duì)于具有55Ah容量的電池，C5＝55A。以C5成正比給出適當(dāng)充電電流，例如0.1·C5，在這種情況下為5.5A。在以下的說(shuō)明中，我們使用根據(jù)該定義的術(shù)語(yǔ)C5。
在美國(guó)第5,600,226專利說(shuō)明書中，描述了一種用于控制并終止對(duì)電池進(jìn)行充電的方法。在執(zhí)行該方法的過(guò)程中，在電池兩端周期性地測(cè)量電壓，并與先前的這種測(cè)量值進(jìn)行比較，然后，根據(jù)這兩個(gè)測(cè)量值之間的差值，確定電池的充電狀態(tài)等級(jí)。利用這種已知的解決方案，周期性地中斷充電，而且在暫停充電期間，在一個(gè)短放電脈沖之后進(jìn)行測(cè)量。開(kāi)始時(shí)的充電速度比最后時(shí)的充電速度慢，約為最后速率的20％，然后，通過(guò)提高充電脈沖的寬度，使充電速度提高到確定的充電速度。在電池獲得全部電荷時(shí)，以前開(kāi)發(fā)的所有這種方法均中斷充電方法。也實(shí)現(xiàn)了電池的快速充電。
第WO 00/76050 A1號(hào)國(guó)際專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種類似的快速充電方法，然而，在該解決方案中，在各充電間隔施加兩個(gè)連續(xù)放電脈沖。每次在兩個(gè)連續(xù)放電脈沖之后進(jìn)行測(cè)量，以更準(zhǔn)確采集關(guān)于可再充電電池的狀態(tài)的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的目的是提供一種與已知方法相比，利用其可以對(duì)可再充電電池進(jìn)行快速充電的方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
眾所周知，在電池內(nèi)部產(chǎn)生充電電流的化學(xué)轉(zhuǎn)變緩慢，因此縮短充電時(shí)間受到限制。如果在可再充電電池的各電池單元內(nèi)，可以提高化學(xué)轉(zhuǎn)變的速度，則可以縮短充電時(shí)間。因此，本發(fā)明的目的是提供這樣一種充電方法，利用該充電方法，可以使可再充電電池的各單元內(nèi)的分子運(yùn)動(dòng)加速，通過(guò)這樣做，可以縮短化學(xué)變化所需時(shí)間以及完全充電可再充電電池的所需時(shí)間。
已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，對(duì)可再充電電池施加的以及被可再充電電池?cái)z取的脈沖充電電流的強(qiáng)度是充電脈沖的頻率的函數(shù)，即，可再充電電池的阻抗隨頻率變化。改變充電脈沖的頻率，可以發(fā)現(xiàn)電池的峰值充電電流與頻率的關(guān)系。峰值電流頻率隨各電池不同而不同，而且它取決于其充電狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的方法和實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備均具有該認(rèn)識(shí)。
以這樣的方式，利用根據(jù)本發(fā)明的方法可以實(shí)現(xiàn)以上設(shè)定的本發(fā)明的目標(biāo)，即，充電過(guò)程至少含有一個(gè)利用電流脈沖實(shí)現(xiàn)的充電間隔，所述電流脈沖的頻率與要充電的可再充電電池的內(nèi)部諧振頻率基本相同。周期性電流脈沖的占空因數(shù)在1∶10與10∶1之間，所述電流脈沖的峰值電流在1·C5至7·C5范圍內(nèi)。周期性電流脈沖的間隔的持續(xù)時(shí)間在200ms與1500ms之間的范圍內(nèi)，其中周期性電流脈沖的頻率在100Hz至10,000Hz的范圍內(nèi)。
該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，在利用其頻率為可再充電電池諧振頻率的脈沖進(jìn)行充電時(shí)，通常可以施加多個(gè)充電電流，而不產(chǎn)生顯著熱耗散，而且不破壞電池，同時(shí)，在電池單元內(nèi)可以達(dá)到增強(qiáng)內(nèi)部分子的運(yùn)動(dòng)，這樣可以導(dǎo)致顯著加速化學(xué)轉(zhuǎn)變和電池的充電過(guò)程。
根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施例，在由周期性電流脈沖構(gòu)成的充電間隔之后，在由連續(xù)充電電流構(gòu)成的間隔內(nèi)進(jìn)行充電，其持續(xù)時(shí)間在200ms與1500ms之間的范圍內(nèi)，然后，再施加具有周期性電流脈沖的充電間隔。在1·C5至7·C5的電流強(qiáng)度范圍內(nèi)，執(zhí)行由所述連續(xù)充電電流構(gòu)成的間隔。
該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，在利用電流脈沖進(jìn)行充電期間，該電池主要地用于接受強(qiáng)充電，然后，利用連續(xù)充電電流進(jìn)行強(qiáng)充電。
在根據(jù)本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在具有連續(xù)電流的充電間隔與具有周期性電流脈沖的后續(xù)充電間隔之間，插入第一張弛(relaxation)間隔，在第一張弛間隔期間，不對(duì)可再充電電池施加充電電流。第一張弛間隔的持續(xù)時(shí)間不大于1500ms。
該可選的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，在第一張弛間隔期間，可以進(jìn)一步增強(qiáng)化學(xué)轉(zhuǎn)變，然后，利用周期性電流脈沖進(jìn)行的后續(xù)充電還有效增強(qiáng)電池單元內(nèi)的分子運(yùn)動(dòng)。
在第一張弛間隔期間，施加第一放電間隔，第一放電間隔的持續(xù)時(shí)間不大于50ms。該放電間隔有利于提高可再充電電池?cái)z取電荷的能力。
根據(jù)又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在由周期性電流脈沖構(gòu)成的充電間隔與后續(xù)施加的、由連續(xù)電流構(gòu)成的充電間隔之間，插入第二張弛間隔，在第二張弛間隔期間，不對(duì)可再充電電池施加充電電流，第二張弛間隔的持續(xù)時(shí)間不大于1500ms。在第二張弛間隔期間，施加第二放電間隔，第二放電間隔的持續(xù)時(shí)間不大于50ms。
在用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明方法的設(shè)備中，要充電的電池具有內(nèi)部諧振頻率，而且通過(guò)電流計(jì)裝置，電源連接到可再充電電池的兩端。根據(jù)本發(fā)明，在電池的一端與電源之間，除了電流計(jì)裝置之外，還插入了受控電流發(fā)生器，以控制控制信號(hào)的輸入，該控制信號(hào)是通過(guò)控制電路所施加的，利用所述控制信號(hào)，可控制通過(guò)電流發(fā)生器施加到可再充電電池的充電電流的強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例，該控制電路提供其頻率相當(dāng)于可再充電電池的內(nèi)部諧振頻率的矩形脈沖，對(duì)受控電流發(fā)生器的控制輸入端施加所述矩形脈沖，在矩形脈沖間隔期間，所述電流發(fā)生器中斷充電電流，而在該各脈沖控制期間，將流入電流發(fā)生器的充電電流控制到1·C5與7·C5之間的值。其頻率相當(dāng)于要充電的電池的內(nèi)部諧振頻率的矩形脈沖的占空因數(shù)在1∶10至10∶1的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的其他優(yōu)選實(shí)施例，電流計(jì)裝置的輸出端連接到控制單元，根據(jù)電流計(jì)裝置提供的反饋信號(hào)，控制單元控制利用電流發(fā)生器產(chǎn)生的充電電流的強(qiáng)度。
利用霍爾發(fā)生器或簡(jiǎn)單利用電阻器實(shí)現(xiàn)電流計(jì)裝置，其輸出信號(hào)出現(xiàn)在電阻器的兩端。
為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的放電間隔，至少將一個(gè)放電電路并聯(lián)連接到要充電的可再充電電池的兩端，該放電電路由電阻器和受控開(kāi)關(guān)的串聯(lián)配置構(gòu)成。因此，傳送對(duì)應(yīng)于放電間隔的脈沖的、控制單元的輸出端連接到所述受控開(kāi)關(guān)的控制輸入端。
優(yōu)先利用已知的快速操作半導(dǎo)體器件，例如利用FET實(shí)現(xiàn)受控開(kāi)關(guān)。
采用根據(jù)本發(fā)明方法可以連續(xù)對(duì)可再充電電池進(jìn)行充電，直到達(dá)到完全充電狀態(tài)。充電狀態(tài)的描述語(yǔ)句、檢測(cè)、顯示不是本發(fā)明的目標(biāo)，對(duì)此，有幾種眾所周知的解決方案。
以下將參考附圖所示的典型實(shí)施例，詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的最簡(jiǎn)單方法，作為時(shí)間的函數(shù)的充電電流的曲線圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選方法，作為時(shí)間的函數(shù)的充電電流的曲線圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選方法，作為時(shí)間的函數(shù)的充電電流的曲線圖；圖4是用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明方法的設(shè)備的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出可以采納的根據(jù)本發(fā)明的第一而且是最簡(jiǎn)單的可能優(yōu)選方法。在該曲線圖的水平軸上的時(shí)間t，對(duì)可再充電電池施加的垂直軸上的電流I被拉起。通過(guò)充電電路提供的電源將充電電流送到要充電的電池的兩端，該電源可以是與AC電源線電壓相連的整流器，但是也可以采用具有更高電壓或類似電壓的任意電池。利用該實(shí)施例，充電電流中插入不同充電間隔，即作為脈沖充電間隔的間隔a，后面是作為具有連續(xù)充電電流的充電間隔的間隔e。
間隔a是由充電電流脈沖構(gòu)成的充電間隔。脈沖序列的頻率與可再充電電池的內(nèi)部諧振頻率基本相同。實(shí)際上，該諧振頻率在100至10,000Hz的范圍內(nèi)，但是還知道具有更高諧振頻率的可再充電電池?？梢栽?∶10至10∶1的范圍內(nèi)選擇脈沖的占空因數(shù)，即信號(hào)/暫停比。間隔a的持續(xù)時(shí)間優(yōu)先在200ms至1500ms的范圍內(nèi)。在此范圍內(nèi)，必須根據(jù)可再充電電池的類型，實(shí)驗(yàn)確定更準(zhǔn)確持續(xù)時(shí)間。
在間隔a內(nèi)，Ip電流脈沖的強(qiáng)度在1·C5至7·C5范圍內(nèi)有利，還可以根據(jù)各可再充電電池的類型，實(shí)驗(yàn)地確定其值。
在間隔a內(nèi)，可再充電電池獲得較少的電荷，該間隔的脈沖序列基本使可再充電電池的單元準(zhǔn)備好獲取電荷。間隔a之后是間隔e，其持續(xù)時(shí)間優(yōu)選地在200ms至1500ms之間，必須根據(jù)可再充電電池的類型，實(shí)驗(yàn)確定該間隔的最佳持續(xù)時(shí)間。在間隔e內(nèi)，充電電流脈沖Ic的值恒定不變，而且其值在1·C5至7·C5范圍內(nèi)有利。
間隔a內(nèi)的最佳電流脈沖Ip、間隔e內(nèi)的充電電流Ic以及間隔a的持續(xù)時(shí)間和間隔e的持續(xù)時(shí)間均可以被看作恒定不變。對(duì)于給定類型的可再充電電池，這些值不變。
從圖1可以看出，包括上述間隔a和間隔e的時(shí)段重復(fù)，即，間隔e后面跟著間隔a，然后又跟著間隔e?？梢灾芷谛缘刂貜?fù)此過(guò)程直到完成對(duì)可再充電電池進(jìn)行充電。
在圖2中，圖2示出可再充電電池的充電方法的一種變換方法，其中包括間隔a和間隔e的周期之后是張弛間隔p1，在張弛間隔p1期間，不施加充電電流。在此張弛間隔p1期間，可再充電電池的內(nèi)部化學(xué)轉(zhuǎn)變有助于更有效攝取電荷。實(shí)際上，張弛間隔p1的持續(xù)時(shí)間可以非常短，優(yōu)選地最長(zhǎng)為1500ms，必須根據(jù)可再充電電池的類型，實(shí)驗(yàn)確定該間隔的最佳持續(xù)時(shí)間。張弛間隔p1之后又跟著由周期性電流脈沖序列構(gòu)成的間隔a。周期性地重復(fù)間隔a、e以及p1的序列?？梢灾貜?fù)該過(guò)程直到可再充電電池完成充電。
當(dāng)在張弛間隔p1期間插入短放電間隔g時(shí)，可以提高可再充電電池的電荷攝取能力，該短放電間隔g的持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)為50ms。在間隔e之后，以至多700ms的延遲，施加該放電間隔g。以受限的-Id1電流進(jìn)行放電，該電流強(qiáng)度最大7·C5。
在圖3中，示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，它與圖2所示方法的不同之處在于，在由電流脈沖序列構(gòu)成的間隔a與連續(xù)充電電流間隔e之間插入第二張弛間隔p2?？梢赃x擇該張弛間隔p2的持續(xù)時(shí)間較短，與所述張弛間隔p1類似，但是它們的持續(xù)時(shí)間不必相同。張弛間隔p2的最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間也是1500ms。在第二張弛間隔p2內(nèi)，插入第二放電間隔c，第二放電間隔c的持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)為50ms。在由電流脈沖序列構(gòu)成的間隔a之后，以最長(zhǎng)700ms的延遲，施加該放電間隔c。以受限的-Id2電流進(jìn)行放電，其強(qiáng)度最大為7·C5。
結(jié)合上述例子描述的方法不必應(yīng)用于可再充電電池的全部充電時(shí)間。即使可再充電電池的充電電流被由電流脈沖序列構(gòu)成的間隔a或分別被圖1至圖3所示的持續(xù)時(shí)間間隔a至h或p1、p2中斷，仍可以有效縮短充電時(shí)間。
在這種情況下，如果可再充電電池被完全或深度放電，在開(kāi)始充電時(shí)，最好連續(xù)充電。對(duì)于這些電池，大多數(shù)情況不存在諧振現(xiàn)象。在這種情況下，至少通過(guò)連續(xù)充電達(dá)到這樣的充電程度，即其中可以檢測(cè)到可再充電電池的內(nèi)部諧振，而且從該充電程度開(kāi)始，可以有效應(yīng)用圖1至3所示的方法，對(duì)可再充電電池進(jìn)行充電。然而，連續(xù)使用的可再充電電池通常均未放電到這樣的深度。
圖4示出實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明方法的、根據(jù)本發(fā)明電池充電器設(shè)備的電路圖。對(duì)可再充電電池1施加的充電電流是由電源2或具有更高電壓的其他可再充電電池或類似通過(guò)受控電流發(fā)生器3提供的。在電流發(fā)生器3與可再充電電池1之間，插入電流計(jì)裝置4。受控加載單元并聯(lián)在可再充電電池1的兩端，受控加載單元由電阻器7和受控開(kāi)關(guān)6的串聯(lián)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，受控開(kāi)關(guān)6優(yōu)選的是半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，例如FET或晶體管，或者任何一種快速操作受控開(kāi)關(guān)元件。受控開(kāi)關(guān)6的控制輸入連接到控制電路5的輸出端Icd1。
利用控制電路5，例如利用可編程函數(shù)發(fā)生器，可以實(shí)現(xiàn)圖1至3所示的方法。因此，控制單元5的控制輸出端Iv連接到電流發(fā)生器3的控制輸入端。在由周期性電流脈沖序列構(gòu)成的充電間隔a期間，所述控制輸出端Iv提供其頻率與要充電的可再充電電池的內(nèi)部諧振頻率相同、其振幅與脈沖Ip的強(qiáng)度成正比的矩形脈沖。在矩形脈沖期間，該矩形脈沖開(kāi)啟電流發(fā)生器3，并對(duì)可再充電電池1施加電流脈沖Ip，該矩形脈沖的振幅與通過(guò)電流測(cè)量單元4施加的充電電流脈沖Ip成正比。
根據(jù)圖4所示的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，將可再充電電池1的正端連接到控制單元5的電壓計(jì)輸入端Um。電流計(jì)裝置4的輸出端連接到控制電路5的電流計(jì)輸入端Im。
電流計(jì)裝置4可以是任何一種已知電流計(jì)，例如已知的霍爾發(fā)生器，但是也可以采用圖4的原理圖所示的簡(jiǎn)單電阻器，其兩端的電壓與流入可再充電電池1的充電電流成正比，但是可以采用任何已知的電流測(cè)量單元用于此用途。將在圖4所示的例子中示出的電流計(jì)電阻器上的電壓施加到控制單元5的電壓測(cè)量輸入端Um和電流測(cè)量輸入端Im。利用該電壓，控制單元5控制出現(xiàn)在控制輸出端Iv的矩形脈沖的振幅。
在控制單元的函數(shù)發(fā)生器上能設(shè)置控制輸出端Iv輸出的矩形脈沖的頻率，或者，如果對(duì)給定類型的可再充電電池采用電池充電器，則將該頻率設(shè)置為確定頻率。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，矩形脈沖的占空因數(shù)可以在1∶10至10∶1的范圍內(nèi)變化，可以根據(jù)可再充電電池的類型，利用實(shí)驗(yàn)，更準(zhǔn)確確定占空因數(shù)。
控制單元5的函數(shù)發(fā)生器以類似方式提供間隔e以及張弛間隔p1或張弛間隔p2，如圖3所示。在間隔e期間，輸出端Iv輸出連續(xù)信號(hào)，而在張弛間隔p1和p2期間，電流發(fā)生器3處于關(guān)閉狀態(tài)，不產(chǎn)生充電電流。
在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明方法的過(guò)程中，在張弛間隔p1和p2期間，利用一系列放電或由電阻器7和受控開(kāi)關(guān)6構(gòu)成的加載電路，可以實(shí)現(xiàn)分別選擇施加放電間隔c和g。為此目的，控制單元5通過(guò)其輸出端Icd1優(yōu)選地將由上述函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖送到受控開(kāi)關(guān)6的控制輸入端，所述脈沖的持續(xù)時(shí)間分別對(duì)應(yīng)于間隔c和g的持續(xù)時(shí)間。在所述脈沖的作用下，開(kāi)關(guān)6閉合，而且將由電阻器7和電池1的電壓確定的放電電流加載到可再充電電池1上持續(xù)該脈沖持續(xù)時(shí)間。
在張弛間隔p1與p2的情況下，放電電流-Id1與-Id2在間隔c和g是不同的，可以將由受控開(kāi)關(guān)6’和電阻器7’構(gòu)成的另一個(gè)加載電路并聯(lián)到可再充電電池1的兩端。受控開(kāi)關(guān)6’的輸入端連接到控制單元5的輸出端Icd2。由兩個(gè)不同電阻器7和7’構(gòu)成的加載電路以不同的放電電流-Id1與-Id2對(duì)可再充電電池1進(jìn)行加載。
可以以這樣的方式實(shí)現(xiàn)控制單元5，即，在進(jìn)行充電之前，對(duì)可再充電電池1進(jìn)行測(cè)試?？梢源鎯?chǔ)測(cè)試結(jié)果，并根據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行充電。例如，在進(jìn)行初步測(cè)試期間，控制單元5的函數(shù)發(fā)生器提供的矩形脈沖具有在100Hz至10,000Hz之間連續(xù)變化的擺動(dòng)頻率，其振幅明顯低于充電期間的矩形脈沖的振幅，例如其值為0.1·C5。因?yàn)榇嗽颍陔娫?與電流計(jì)裝置4之間，串聯(lián)設(shè)置所包括的受控開(kāi)關(guān)8與電阻器9，如圖4所示。受控開(kāi)關(guān)8的控制輸入端連接到控制單元5的輸出端。
為了測(cè)試的目的，不得不施加低測(cè)量電流脈沖，利用該測(cè)量電流脈沖可以確保，在改變頻率時(shí)，即使在諧振頻率下，對(duì)可再充電電池施加的測(cè)量充電電流仍不達(dá)到飽和電流。該電流可以利用電阻器9來(lái)設(shè)置。
在矩形脈沖的瞬時(shí)頻率，與具有電流計(jì)裝置4測(cè)量的擺動(dòng)頻率的測(cè)試充電電流成正比、出現(xiàn)在電壓測(cè)量輸入端Um與電流測(cè)量輸入端Im之間的電壓與被測(cè)試可再充電電池的內(nèi)部電阻成正比。該測(cè)量充電電流脈沖系列具有的峰值是脈沖頻率的函數(shù)，該脈沖頻率是被測(cè)試可再充電電池的諧振頻率。
當(dāng)然，還可以將電流發(fā)生器3，開(kāi)關(guān)8以及電阻器9集成到一個(gè)單一的電路中，這樣，既可以對(duì)可再充電電池進(jìn)行測(cè)試，又可以對(duì)它進(jìn)行充電。
根據(jù)本發(fā)明的方法意在用于對(duì)采用非液體電解質(zhì)，例如鋰離子、NiCd、NiMH的可再充電電池以及具有膠質(zhì)電解質(zhì)的鉛電池(SLA)進(jìn)行充電。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)具有非液體電解質(zhì)的可再充電電池進(jìn)行充電的方法，該電池具有內(nèi)部諧振頻率，而且在充電過(guò)程中，將由電源提供的充電電流施加到可再充電電池兩端，其特征在于，充電過(guò)程至少含有一個(gè)由電流脈沖(Ip)實(shí)現(xiàn)的充電間隔(a)，所述電流脈沖的頻率與要充電的可再充電電池(1)的內(nèi)部諧振頻率基本相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，周期性電流脈沖(Ip)的占空因數(shù)在1∶10與10∶1之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電流脈沖(Ip)的峰值電流在1.C5至7.C5范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，周期性電流脈沖(Ip)的間隔(a)的持續(xù)時(shí)間在200ms與1500ms之間的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，周期性電流脈沖(Ip)的頻率在100Hz至10,000Hz之間的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在由周期性電流脈沖(Ip)構(gòu)成的充電間隔(a)之后，在由連續(xù)充電電流(Ic)構(gòu)成的間隔(e)進(jìn)行充電，該間隔的持續(xù)時(shí)間在200ms與1500ms之間的范圍內(nèi)，然后，再施加具有周期性電流脈沖(Ip)的充電間隔(a)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在1.C5至7.C5的電流強(qiáng)度范圍內(nèi)，執(zhí)行由所述連續(xù)充電電流(Ic)構(gòu)成的間隔(e)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在具有連續(xù)電流(Ic)的充電間隔(e)與具有周期性電流脈沖(Ip)的后續(xù)充電間隔(a)之間，插入第一張弛間隔(p1)，在第一張弛間隔(p1)期間，不對(duì)可再充電電池施加充電電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，第一張弛間隔(p1)的持續(xù)時(shí)間不大于1500ms。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在第一張弛間隔(p1)期間，施加第一放電間隔(g)，第一放電間隔(g)的持續(xù)時(shí)間不大于50ms。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在由周期性電流脈沖(Ip)構(gòu)成的充電間隔(a)與后續(xù)施加的、由連續(xù)電流(Ic)構(gòu)成的充電間隔(e)之間，插入第二張弛間隔(p2)，在第二張弛間隔(p2)期間，不對(duì)可再充電電池施加充電電流。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，第二張弛間隔(p2)的持續(xù)時(shí)間不大于1500ms。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在第二張弛間隔(p2)期間，施加第二放電間隔(c)，第二放電間隔(c)的持續(xù)時(shí)間不大于50ms。
14.一種用于對(duì)具有非液體電解質(zhì)的可再充電電池(1)進(jìn)行充電的設(shè)備，該要充電的電池具有內(nèi)部諧振頻率，而且通過(guò)電流計(jì)裝置4，電源(2)連接到可再充電電池(1)的兩端，其特征在于，在電池(1)的一端與電源(2)之間，除了電流計(jì)裝置(4)之外，還插入了受控電流發(fā)生器(3)，利用控制單元(5)對(duì)受控電流發(fā)生器(3)的控制輸入端施加控制信號(hào)，利用所述控制信號(hào)，控制通過(guò)電流發(fā)生器(3)施加到可再充電電池(1)終端的充電電流的強(qiáng)度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，控制電路(5)提供其頻率對(duì)應(yīng)于可再充電電池(1)的內(nèi)部諧振頻率的矩形脈沖，對(duì)受控電流發(fā)生器(3)的控制輸入端施加所述矩形脈沖，在矩形脈沖間隔期間，所述電流發(fā)生器(3)中斷充電電流，而在該各脈沖期間，將流入電流發(fā)生器(3)的充電電流控制到1.C5與7·C5之間的值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，其頻率對(duì)應(yīng)于要充電的電池(1)的內(nèi)部諧振頻率的矩形脈沖的占空因數(shù)在1∶10至10∶1的范圍內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，電流計(jì)裝置(4)的輸出端連接到控制單元(5)，根據(jù)電流計(jì)裝置(4)提供的反饋信號(hào)，控制單元(5)控制利用電流發(fā)生器(3)產(chǎn)生的充電電流的強(qiáng)度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，利用霍爾發(fā)生器實(shí)現(xiàn)電流計(jì)裝置(4)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，利用電阻器實(shí)現(xiàn)電流計(jì)裝置(4)，其輸出信號(hào)出現(xiàn)在電阻器的兩端。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，至少將一個(gè)放電電路并聯(lián)連接到要充電的可再充電電池(1)的兩端，該放電電路由電阻器(7，7’)和受控開(kāi)關(guān)(6，6’)的串聯(lián)配置構(gòu)成。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，傳送對(duì)應(yīng)于放電間隔(c，g)的脈沖(-Id1，-Id2)的、控制單元(5)的輸出端(Icd1，Icd2)連接到所述受控開(kāi)關(guān)(6)的控制輸入端。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，利用FET實(shí)現(xiàn)該受控開(kāi)關(guān)(6)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種用于對(duì)具有非液體電解質(zhì)的可再充電電池進(jìn)行充電的方法，該電池具有內(nèi)部諧振頻率。充電過(guò)程含有至少一個(gè)利用電流脈沖實(shí)現(xiàn)的充電間隔，所述電流脈沖的頻率與要充電的可再充電電池的內(nèi)部諧振頻率基本相同。在由周期性電流脈沖構(gòu)成的充電間隔之后，選擇插入第二張弛間隔，在該張弛間隔期間，不對(duì)可再充電電池施加充電電流，在此期間可以選擇施加第二放電間隔。在第二張弛間隔之后，在由連續(xù)充電電流構(gòu)成的間隔內(nèi)進(jìn)行充電，此后，選擇插入第一張弛間隔，在該間隔期間，選擇施加第二放電間隔。可以改變上述各步驟的順序，而且重復(fù)應(yīng)用上述各步驟，直到該電池被完全充電。
文檔編號(hào)H02J7/04GK1531770SQ02810935
公開(kāi)日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2002年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月28日
發(fā)明者約瑟夫·馬琳卡-托特, 阿蒂拉·賴斯, 維克托·羅日尼奧伊, 羅日尼奧伊, 賴斯, 約瑟夫 馬琳卡-托特 申請(qǐng)人:第十充電電子技術(shù)費(fèi)杰斯托斯凱斯克勒米公司, 第十充電電子技術(shù)費(fèi)杰斯托斯凱斯克勒