專利名稱：可再充電電池的充電方法及其充電裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種可再充電電池的充電方法及其充電裝置，特別涉及利用恒流和恒流脈沖的可再充電電池的充電方法和充電裝置。
背景技術(shù)：
通常，一旦放電后就不能再使用的電池稱為一次電池，而即使在放電后也還能再充電和再使用的電池稱為二次電池。
最近，由于便攜式裝置例如移動電話、便攜式音頻裝置和數(shù)碼相機已經(jīng)普及，因此對可再充電電池的需求迅速增加了。用于這些便攜式裝置的可再充電電池典型地要求穩(wěn)定性高和厚度小，從而電池便于攜帶。此外，這種可再充電電池要求快速和完全的充電，從而提供充足的耐用性。
這些便攜式裝置中使用的可再充電電池典型的充電方法是恒流模式-恒壓模式充電方法(此后稱為“CC-CV充電方法”)。CC-CV充電方法是這樣一種方法，用恒流對可再充電電池充電，直到電池電壓上升到接近滿充電電位，然后用恒壓對電池充電。
已經(jīng)研究了比這種CC-CV充電方法能實現(xiàn)更精確和更快速的滿充電的充電方法。作為這些充電方法的一個示例，美國專利No.4,736,150公開了一種電池充電方法，通過以1ms到9s的間隔對電池施加頻率范圍為0.1到10赫茲的脈沖電流對電池充電。由于使用特定振幅和頻率的電流對電池充電，所以這種方法具有延長電池壽命的優(yōu)點。但是，由于在整個充電周期中都通過對電池施加脈沖電流來對電池充電，所以這種方法具有充電時間長的缺點。
美國專利No.3,938,019公開了一種電池充電方法，通過對電池施加恒流直到電池充電電壓達到預定電壓，然后，對電池施加恒流脈沖。該方法能夠比美國專利No.4,736,150中公開的方法更快和更完全地充電。
隨著具有高功耗的各種便攜式裝置快速增多，對這些裝置使用的電池的關(guān)注在持續(xù)上升。因此，需要改善充電方法和充電裝置，以實現(xiàn)更快和更穩(wěn)定的滿充電。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個實施例中，首先通過施加恒流對電池充電，然后通過在特定時期內(nèi)施加具有預定脈沖寬度的恒流脈沖對電池充電。然后通過基于電池端子上的電壓施加或中斷恒流于是施加恒流脈沖對電池充電。
在一個示例性實施例中，當電池端子上的電壓處于或高于第一電壓時中斷恒流；然后當電池端子上的電壓處于或者低于第二電壓時施加恒流脈沖，其中第二電壓低于第一電壓。
在另一個實施例中，首先通過施加恒流對電池充電，然后通過基于電池端子上的電壓施加或中斷恒流于是施加恒流脈沖對電池充電。然后通過在特定時期內(nèi)施加具有預定脈沖的恒流脈沖來對電池充電。
在示例性實施例中，當電池端子上的電壓處于或者高于第一電壓時中斷恒流，和當電池端子上的電壓處于或者低于第二電壓時施加恒流，其中第二電壓低于第一電壓。
根據(jù)另一實施例，提供了一種通過施加恒流對可再充電電池充電的裝置。該裝置包括電壓檢測器、開關(guān)裝置和充電控制器。電壓檢測器檢測電池端子上的電壓。開關(guān)裝置控制施加或中斷恒流。充電控制器通過基于電壓檢測器檢測到的電壓控制開關(guān)裝置來控制電池的充電。
在示例性實施例中，充電控制器當電壓檢測器檢測到的電壓為第一電壓時控制開關(guān)裝置切斷，當電壓檢測器檢測到的電壓為第二電壓時控制開關(guān)裝置接通，其中第二電壓低于第一電壓。
在示例性實施例中，該充電裝置還包括用于檢測滿充電信號的滿充電檢測器。充電控制器控制電池的充電，直到接收到滿充電檢測器檢測到的滿充電信號。


圖1是示出利用根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的充電方法可再充電電池的充電電壓隨時間變化的符號圖。
圖2A是圖1的靜態(tài)恒定脈沖周期(t1)的電壓圖的替代性實施例。
圖2B是與圖2A的電壓圖相應的電流圖。
圖3A是圖1的動態(tài)恒定脈沖周期(t2)的電壓圖的替代性實施例。
圖3B是與圖3A的電壓圖相應的電流圖。
圖4是示出對于根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的充電方法可再充電電池的充電電壓隨時間變化的符號圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的充電裝置結(jié)構(gòu)的方框圖。
具體實施例方式
在隨后的詳細說明中，僅僅通過圖解示出和說明了本發(fā)明的某些示例性實施例。如本領域技術(shù)人員將理解的，所述的示例性實施例可以以不同的方式進行修改，所有的都不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，附圖和說明都應當看作只是本質(zhì)上解釋性的，而不是限制性的。在附圖中，為了清楚地呈現(xiàn)本發(fā)明的主旨，省略了與本發(fā)明無關(guān)的元件的圖解。在說明書中，即使是在不同的附圖中描述，也用相同的附圖標記表示相同或者相似的元件。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的充電方法中可再充電電池的充電電壓隨時間變化的符號圖。該第一實施例包括恒流期，在恒流期中，施加恒流，直到電池端子上的電壓(此后稱為“電池電壓”)達到預定電壓V1。當電池電壓達到預定電壓V1時，其中施加恒流脈沖的恒流脈沖期開始。恒流脈沖期包括靜態(tài)恒流脈沖期(t1)和動態(tài)恒流脈沖期(t2)。
圖2A和2B示出圖1的靜態(tài)恒流脈沖期(t1)的替代性電流和電壓圖，在靜態(tài)恒流脈沖期間，通過以和電池電壓無關(guān)的均勻間隔切斷開關(guān)裝置來施加具有均勻脈沖寬度的靜態(tài)恒流脈沖。在恒流期之后當電池電壓達到V1時，靜態(tài)恒流脈沖期(t1)開始。示出了靜態(tài)恒流脈沖期(t1)間的電池電壓和靜態(tài)恒流脈沖期(t1)內(nèi)施加的充電電流。
當恒流期后電池電壓(圖2A)達到V1時，在斷開時間期間切斷開關(guān)裝置140(圖5所示的)來中斷充電電流(圖2B)。然后在斷開時間之后的接通時間期間，接通開關(guān)裝置來施加充電電流(圖2B)。通過重復斷開時間和接通時間產(chǎn)生的靜態(tài)恒流脈沖型充電電流來對電池充電。
參考圖3A和3B，示出了圖1的動態(tài)恒流脈沖期(t2)的替代性電壓和電流圖。在動態(tài)恒流脈沖期內(nèi)，通過基于檢測到的電池電壓接通和切斷開關(guān)裝置來施加動態(tài)恒流脈沖。在靜態(tài)恒流脈沖期(t1)之后開始該周期。當電池電壓在靜態(tài)恒流脈沖期(t1)后達到V2時，施加動態(tài)恒流脈沖(t2)，直到電池滿充電。使用通過當檢測到的電池電壓高于V2時切斷開關(guān)裝置、當檢測到的電池電壓低于V1時接通開關(guān)裝置而產(chǎn)生的恒流脈沖對電池充電。即，通過其寬度根據(jù)電池電壓變化的動態(tài)恒流脈沖對電池充電。
例如，當用預定時間間隔檢測的電池電壓是V1或低于V1時，接通開關(guān)裝置。當用預定時間間隔檢測的電池電壓是V2或高于V2時，切斷開關(guān)裝置。
在動態(tài)恒流脈沖期(t2)內(nèi)，當電池電壓達到V2時切斷開關(guān)裝置，當電池電壓達到V1時接通開關(guān)裝置。即，施加如圖3B所示的充電電流。在動態(tài)恒流脈沖期(t2)的開始階段(1循環(huán))，電壓達到V2所需的時間周期(TON)比電壓降回到V1所需的時間周期(TOFF)更長。相反，在動態(tài)恒流脈沖期(t2)的結(jié)束階段(3循環(huán))，電壓達到V2所需的時間周期(TON)比電壓降回到V1所需的時間周期(TOFF)更短。換句話說，隨著充電接近滿充電，電池電壓迅速地從V1充電到V2，而且當切斷開關(guān)裝置時電池電壓從V2下降到V1所需的時間更長。這樣獲得了可靠和有效的滿充電。
以下的表1示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例改變靜態(tài)恒流脈沖的條件得到的充電時間測量結(jié)果。
表1

在表1的第1個測試中，通過使開關(guān)裝置接通500毫秒、切斷125毫秒產(chǎn)生靜態(tài)恒流脈沖。類似地，在表1的第2到4個測試中，通過使開關(guān)裝置分別接通375毫秒、250毫秒和125毫秒和切斷125毫秒來產(chǎn)生靜態(tài)恒流脈沖。
該恒流脈沖期包括其中施加靜態(tài)恒流脈沖的靜態(tài)恒流脈沖期和其中施加動態(tài)恒流脈沖的動態(tài)恒流脈沖期。通過如表1所示地設定這些周期，可以縮短充電時間。
現(xiàn)在將參考圖4詳細說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的充電方法。該實施例不同于上述第一實施例的是，電池首先在動態(tài)恒流脈沖期(t2)內(nèi)充電，接著在靜態(tài)恒流脈沖期(t1)期間充電。表2示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例改變靜態(tài)恒流脈沖的條件時測量的充電時間。
表2

如表2可以看出，第二實施例給出了與第一實施例相似的結(jié)果。即，象第一實施例一樣，第二實施例由于縮短了充電時間而可以實現(xiàn)快速充電。由于通過根據(jù)測量到的電池電壓控制開關(guān)裝置而在動態(tài)恒流脈沖期間對電池充電，所以該電池可以更快和更有效地充電。
圖5是示出用于執(zhí)行上述根據(jù)本發(fā)明的充電方法的充電裝置結(jié)構(gòu)的一個實施例的方框圖。該充電裝置100包括用于檢測電池電壓的電壓檢測器110、用于檢測滿充電的滿充電檢測器130、開關(guān)裝置140、用于接收來自電壓檢測器110的信號并通過控制開關(guān)裝置140來控制電池充電的充電控制器120以及用于對電池充電的充電單元150。
在圖1、3A和3B所示實施例的動態(tài)恒流脈沖期(t2)期間，電壓檢測器110檢測電池電壓并向充電控制器120傳送檢測到的電壓。充電控制器120基于電壓檢測器110檢測到的電池電壓，對充電單元150施加恒流直到電池電壓變?yōu)閂2。然后，當電壓檢測器110檢測到的電池電壓變?yōu)閂2時，控制開關(guān)裝置140，使得施加給充電單元120的恒流被中斷。換句話說，充電控制器120控制開關(guān)裝置140，當電池電壓達到V2時使其切斷，當電池電壓達到V1時使其接通，使得施加給充電單元150的電流是動態(tài)恒流脈沖。
在通過以這種方式施加動態(tài)恒流脈沖對電池充電后，一旦收到來自滿充電檢測器130的表示滿充電的信號，充電控制器120控制充電單元150結(jié)束充電操作。當動態(tài)恒流脈沖的幾個接通時間(TON)的平均值降低到預定值以下時，滿充電檢測器130可能會檢測滿充電狀態(tài)?！敖油〞r間”是對電池施加動態(tài)恒流的時間。例如，可以通過包括最近的10個脈沖來確定接通時間的平均值。當檢測到滿充電狀態(tài)時，滿充電檢測器130可以向充電控制器120傳送表示滿充電的信號。
此外，分別對于圖1和4所示的實施例的動態(tài)恒流脈沖期(t2)或靜態(tài)恒流脈沖期(t1)期間，滿充電檢測器130可以使用任何通用的檢測方法來檢測電池的滿充電狀態(tài)。
如上面的說明那樣很清楚，通過施加恒流和具有基于測量到的電池電壓確定的脈沖寬度和頻率的恒流脈沖，對可再充電電池充電，可以快速、有效和更穩(wěn)定地對可再充電電池滿充電。
當在電池中發(fā)生未預料到的電壓降時，通過施加具有基于測量到的電池電壓確定的脈沖寬度和頻率的動態(tài)恒流脈沖對電池充電，可以防止當僅通過具有預定脈沖寬度和頻率的靜態(tài)恒流脈沖對電池充電時典型發(fā)生的錯誤。
盡管結(jié)合某些示例性實施例說明了本發(fā)明，但是，應該理解本發(fā)明不限于公開的實施例，相反，本發(fā)明意在覆蓋所附的權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)包括的各種修改和等價配置。
本申請要求并受益于2003年12月23日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請No.10-2003-0095613的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容在此引作參考。
權(quán)利要求
1.一種可再充電電池的充電方法，包括a)通過施加恒流對電池進行第一充電；b)通過基于預定脈沖寬度和時間周期施加或中斷恒流對電池進行第二充電；和c)通過基于電池端子上的電壓施加或中斷恒流對電池進行第三充電。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第三充電包括當電池端子上的電壓處于或者高于第一電壓時中斷恒流；和當電池端子上的電壓處于或者低于第二電壓時施加恒流，其中第二電壓低于第一電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第三充電包括多個循環(huán)，每個循環(huán)由施加周期和中斷周期構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二充電包括多個循環(huán)，每個循環(huán)由施加周期和中斷周期構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述施加周期比所述中斷周期更長。
6.一種可再充電電池的充電方法，包括a)通過施加恒流對電池進行第一充電；b)通過基于電池端子上的電壓施加或中斷恒流對電池進行第二充電；和c)通過基于預定脈沖寬度和時間周期施加或中斷恒流對電池進行第三充電。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第二充電包括當電池端子上的電壓處于或者高于第一電壓時中斷恒流；和當電池端子上的電壓處于或者低于第二電壓時施加恒流，其中第二電壓低于第一電壓。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第二充電包括多個循環(huán)，每個循環(huán)包括施加周期和中斷周期。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第三充電包括多個循環(huán)，每個循環(huán)包括施加周期和中斷周期。
10.如權(quán)利要求8的方法，其中施加周期比中斷周期更長。
11.一種用于通過施加恒流對可再充電電池充電的裝置，包括用于檢測電池端子上的電壓的電壓檢測器；用于控制對電池施加或中斷恒流的開關(guān)裝置；和耦合到開關(guān)裝置和電壓檢測器、用于基于電壓檢測器檢測到的電壓控制開關(guān)裝置的充電控制器。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中當電壓檢測器檢測到的電壓處于或者高于第一電壓時充電控制器控制開關(guān)裝置切斷，當電壓檢測器檢測到的電壓處于或者低于第二電壓時充電控制器控制開關(guān)裝置接通，第二電壓低于第一電壓。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述充電裝置還包括用于檢測滿充電信號的滿充電檢測器，其中所述充電控制器控制開關(guān)裝置對電池充電，直到接收到滿充電檢測器檢測到的滿充電信號。
全文摘要
可以更穩(wěn)定和更快速滿充電的可再充電電池充電方法和充電裝置?？稍俪潆婋姵爻潆姺椒ǖ囊粋€實施例包括通過施加恒流對電池充電，和然后通過施加具有均勻脈沖寬度的恒流脈沖對電池充電。該充電方法還包括通過基于電池端子上的電壓施加或中斷恒流從而施加動態(tài)恒流脈沖來對電池充電。
文檔編號H02J7/04GK1658427SQ20041007576
公開日2005年8月24日 申請日期2004年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者曹圭雄 申請人:三星Sdi株式會社