專利名稱：可充電電池充電方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于對(duì)基于鋰離子的可充電電池進(jìn)行充電的充電方法和充電裝置。
背景技術(shù)：
與鎳鎘電池和鎳氫電池相比，鋰離子電池具有更高的能量密度、更輕的重量，因此，在最近幾年中，鋰離子電池作為可充電電池被普遍用作筆記本大小的個(gè)人計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話單元等的電源。
鎳鎘電池和鎳氫電池都具有下述特性，即在充滿電的狀態(tài)下端子電壓會(huì)稍稍下降。因此，就應(yīng)用了下述方法作為用于對(duì)這些電池進(jìn)行充電的方法，在該方法中，當(dāng)用恒定電流對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，測(cè)量端子電壓的時(shí)間變化，并且通過判斷電池已充滿電(即當(dāng)變化量變?yōu)樨?fù)值時(shí)(當(dāng)檢測(cè)出-ΔV時(shí)))來結(jié)束充電。
另一方面，在鋰離子電池的情形中，即使在充滿電的狀態(tài)下端子電壓也不會(huì)下降。因此，當(dāng)用這種用來對(duì)鎳鎘電池和鎳氫電池進(jìn)行充電的方法對(duì)鋰離子電池進(jìn)行充電的時(shí)候，就不能判斷出充滿電的狀態(tài)，從而會(huì)發(fā)生欠充電或過充電，這導(dǎo)致電池性能下降。因此，過去已經(jīng)應(yīng)用諸如下面(a)或(b)的方法作為對(duì)鋰離子電池進(jìn)行充電的方法。
(a)在充電開始階段，用恒定電流執(zhí)行充電的同時(shí)測(cè)量端子電壓。此后，當(dāng)端子電壓達(dá)到預(yù)定電壓時(shí)，改為用恒定電壓充電，并且開始測(cè)量充電電流。然后，當(dāng)充電電流變?yōu)榈扔诨蛐∮陬A(yù)定參考值時(shí)，判斷出該電池已充滿電，并且結(jié)束充電。
(b)在充電開始階段，用恒定電流執(zhí)行充電的同時(shí)測(cè)量端子電壓。此后，當(dāng)端子電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，間歇地執(zhí)行用恒定電流充電。在間歇充電中，重復(fù)下面的過程。具體地說，在充電持續(xù)了固定時(shí)段后，暫停充電，直到端子電壓下降到將要穩(wěn)定在大約一個(gè)固定值處，然后檢測(cè)該穩(wěn)定電壓是否等于或大于參考值(等于或接近充滿電電壓的值)。然后，當(dāng)在暫停充電期間穩(wěn)定的電壓變得等于或大于上述參考值時(shí)，就判斷出該電池已充滿電，并且結(jié)束充電(例如參考專利參考文獻(xiàn)1)。
公開了日本專利申請(qǐng)No.H6-325795(第0013到0023段，以及圖1到圖5)然而，在(a)中所述的先執(zhí)行恒定電流充電隨后執(zhí)行恒定電壓充電的方法中，存在下述不便即充電結(jié)束要花費(fèi)長時(shí)間。
此外，在上述(b)的方法中，因?yàn)樵趫?zhí)行間歇充電的時(shí)候暫停時(shí)間變長(持續(xù)暫停充電，直到端子電壓變穩(wěn)定)，所以也存在充電結(jié)束要花費(fèi)長時(shí)間的不便。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，給出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是要在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)基于鋰離子的可充電電池充電，所述基于鋰離子的可充電電池例如是鋰離子電池、鋰電池和鉛電池，其是即使在充滿電的狀態(tài)下端子電壓也不會(huì)下降的可充電電池。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的可充電電池充電方法包括如下步驟執(zhí)行脈沖充電，其中，在用恒定電流對(duì)所述可充電電池進(jìn)行充電的同時(shí)，將可充電電池的端子電壓與預(yù)定的第一設(shè)置電壓相比較，并且當(dāng)所述端子電壓變?yōu)榇笥诘扔谒龅谝辉O(shè)置電壓時(shí)，在對(duì)可充電電池充電僅持續(xù)預(yù)定的第一設(shè)置時(shí)間之后，暫停充電；在所述脈沖充電中的暫停期間，對(duì)從暫停開始起的流逝時(shí)間An和在所述流逝時(shí)間An處的端子電壓Bn進(jìn)行多次測(cè)量；將所述端子電壓Bn與預(yù)定的第二設(shè)置電壓相比較，并且基于所述流逝時(shí)間An和所述端子電壓Bn的多個(gè)測(cè)量結(jié)果，推測(cè)在下述情形中，所述端子電壓是否會(huì)下降到小于等于所述第二設(shè)置電壓，所述情形是當(dāng)所述流逝時(shí)間An達(dá)到預(yù)定的第二設(shè)置時(shí)間時(shí)，所述端子電壓Bn比所述第二設(shè)置電壓高；并且在推測(cè)出所述端子電壓會(huì)下降到小于等于所述第二設(shè)置電壓的情形中，重復(fù)所述脈沖充電和所述端子電壓的假設(shè)，而在推測(cè)出所述端子電壓不會(huì)下降到小于等于所述第二設(shè)置電壓的情形中，結(jié)束所述充電。
根據(jù)上面的充電方法，在用恒定電流對(duì)所述可充電電池一直充電到所述第一設(shè)置電壓之后，執(zhí)行脈沖充電，并且在所述脈沖充電中的暫停充電期間，對(duì)從暫停開始起的流逝時(shí)間An和在流逝時(shí)間An處的端子電壓Bn測(cè)量多次；以及將端子電壓Bn與第二設(shè)置電壓相比較，并且在當(dāng)流逝時(shí)間An達(dá)到預(yù)定的第二設(shè)置時(shí)間時(shí)端子電壓Bn高于第二設(shè)置電壓的情形中，基于那些流逝時(shí)間An和端子電壓Bn的多個(gè)測(cè)量結(jié)果，推測(cè)所述端子電壓是否會(huì)下降到小于等于所述第二設(shè)置電壓。
在推測(cè)出所述端子電壓會(huì)下降到小于等于所述第二設(shè)置電壓的情形中，重復(fù)所述脈沖充電和端子電壓的假設(shè)兩者。此外，當(dāng)推測(cè)出所述端子電壓不會(huì)下降到小于等于所述第二設(shè)置電壓時(shí)，判斷出所述電池已充滿電，并且結(jié)束充電。
從而，根據(jù)上面的充電方法，在用恒定電流執(zhí)行充電直到端子電壓變?yōu)楣潭妷?第一設(shè)置電壓)之后，再執(zhí)行脈沖充電，并且在脈沖充電中，在從暫停充電開始起的流逝時(shí)間達(dá)到固定時(shí)間(第二設(shè)置時(shí)間)之后端子電壓沒有下降到小于等于固定電壓(第二設(shè)置電壓)的情形中，基于在暫停期間的流逝時(shí)間和端子電壓二者的多個(gè)測(cè)量結(jié)果，來推測(cè)端子電壓是否將下降到小于等于第二設(shè)置電壓，其中暫停在端子電壓實(shí)際上是否下降到小于等于第二設(shè)置電壓變明確時(shí)不再繼續(xù)；然后決定重復(fù)脈沖充電還是結(jié)束充電。
因此，與上述充電方法(a)和充電方法(b)相比，可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)基于鋰離子的可充電電池充電，其中所述方法(a)是先執(zhí)行恒定電流充電，緊接著執(zhí)行恒定電壓充電的方法，所述方法(b)是先執(zhí)行恒定電流充電、緊接著再用恒定電流執(zhí)行間歇充電的方法，其中間歇充電時(shí)的暫停時(shí)間變長(其中持續(xù)暫停直到端子電壓穩(wěn)定下來)。
此外，作為這種充電方法的實(shí)施方式，優(yōu)選地在所述脈沖充電中的暫停充電期間，基于包括所述流逝時(shí)間An和所述端子電壓Bn的數(shù)據(jù)組(An，Bn)，利用下面的計(jì)算方法，計(jì)算在從所述暫停開始起的所述流逝時(shí)間An變?yōu)轭A(yù)定的第三設(shè)置時(shí)間T3時(shí)的所述端子電壓Bn，其中所述第三設(shè)置時(shí)間T3比所述第二設(shè)置時(shí)間長；在所述端子電壓Bn的計(jì)算值小于等于所述第二設(shè)置電壓的情形中，重復(fù)所述脈沖充電和所述端子電壓Bn的計(jì)算二者；而在所述端子電壓Bn的計(jì)算值比所述第二設(shè)置電壓高的情形中，結(jié)束充電。此外，優(yōu)選地將所述第三設(shè)置時(shí)間T3設(shè)置為無限時(shí)間。
[在第三設(shè)置時(shí)間T3處的端子電壓Bn的計(jì)算方法]從數(shù)據(jù)組(An，Bn)計(jì)算出數(shù)據(jù)組(Cn，Bn)，其中Cn=1/An]]>利用最小二乘法從數(shù)據(jù)組(Cn，Bn)計(jì)算出D和E，其中D=Σi=1n[Ci-1n(Σi=1nCi)][Bi-1n(Σi=1nBi)]Σn=1n[Ci-1n(Σi=1nCi)]2]]>E=1n(Σi=1nBi)-D*[1n(Σi=1nCi)]]]>假設(shè)Bn為Cn的下述線形表達(dá)式Bn＝D*Cn×E，并且當(dāng)An=T3(Cn=1/T3)]]>時(shí)計(jì)算出Bn。
從而，通過使用最小二乘法并且假設(shè)Bn為Cn的線性表達(dá)式，可以獲得在從所述暫停開始起的所述流逝時(shí)間An變?yōu)榈谌O(shè)置時(shí)間時(shí)的所述端子電壓Bn，其中所述第三設(shè)置時(shí)間比所述第二設(shè)置時(shí)間長，此外，因?yàn)榈谌O(shè)置時(shí)間被設(shè)置為無限時(shí)間，所以可以通過簡單的計(jì)算來非常精確地推測(cè)端子電壓是否將要下降到小于等于第二設(shè)置電壓。因此，可以在很短的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行充電，而不會(huì)帶來由于欠充電或過充電所導(dǎo)致的性能下降。
此外，作為一種實(shí)施方式，在計(jì)算出端子電壓Bn的情形中，優(yōu)選地重復(fù)所述脈沖充電和所述端子電壓Bn的計(jì)算二者，直到在N(N是大于等于2的整數(shù))個(gè)脈沖的脈沖充電期間所述端子電壓Bn的計(jì)算值變得連續(xù)高于所述第二設(shè)置電壓，并且當(dāng)所述端子電壓Bn的計(jì)算值在所述N個(gè)脈沖的脈沖充電期間變得連續(xù)高于所述第二設(shè)置電壓時(shí)，結(jié)束充電。
從而，因?yàn)椴皇窃诙俗与妷築n的值僅僅一次變?yōu)楦哂诘诙O(shè)置電壓之后，而是在端子電壓Bn的計(jì)算值連續(xù)N次變?yōu)楸鹊诙O(shè)置電壓高之后才結(jié)束充電，所以可以更加精確地判斷出充滿電的狀態(tài)。因此，可以進(jìn)一步提高可充電電池的性能。
此外，當(dāng)在這種充電方法中對(duì)包括所連接的多個(gè)可充電電池的電池組充電時(shí)，作為一種實(shí)施方式，優(yōu)選地測(cè)量這多個(gè)可充電電池的每個(gè)端子電壓，并且將其中的最高端子電壓與第一設(shè)置電壓和第二設(shè)置電壓相比較。
接下來，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的可充電電池充電裝置包括用于對(duì)可充電電池充電的充電器；用于檢測(cè)所述可充電電池的端子電壓的電壓檢測(cè)器；和用于控制對(duì)所述可充電電池的充電的控制器，其中所述控制器執(zhí)行下述處理在由所述充電器用恒定電流對(duì)所述可充電電池進(jìn)行充電的同時(shí)，使用所述電壓檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果，將所述可充電電池的端子電壓與預(yù)定的第一設(shè)置電壓相比較；脈沖充電，其中，當(dāng)所述端子電壓變?yōu)榇笥诘扔谒龅谝辉O(shè)置電壓時(shí)，在使用所述充電器對(duì)所述可充電電池充電僅持續(xù)預(yù)定的第一設(shè)置時(shí)間之后，暫停充電；在所述脈沖充電中的暫停充電期間，使用所述電壓檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)從暫停開始起的流逝時(shí)間An和在流逝時(shí)間An處的端子電壓Bn測(cè)量多次，將所述端子電壓Bn與預(yù)定的第二設(shè)置電壓相比較，并且在當(dāng)所述流逝時(shí)間An達(dá)到預(yù)定的第二設(shè)置時(shí)間時(shí)所述端子電壓Bn高于所述第二設(shè)置電壓的情形中，基于所述流逝時(shí)間An和所述端子電壓Bn二者的多個(gè)測(cè)量結(jié)果，推測(cè)所述端子電壓是否會(huì)下降到小于等于上述第二設(shè)置電壓；在推測(cè)出所述端子電壓會(huì)下降到小于等于所述第二設(shè)置電壓的情形中，重復(fù)所述脈沖充電和所述端子電壓的推測(cè)二者，而在推測(cè)出所述端子電壓不會(huì)下降到小于等于所述第二設(shè)置電壓時(shí)，結(jié)束充電。
在上面的充電裝置中，控制器使用充電器和電壓檢測(cè)器，實(shí)現(xiàn)上述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的充電方法，并且可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)基于鋰離子的可充電電池充電。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，由于在用恒定電流執(zhí)行充電直到端子電壓變?yōu)楣潭妷?第一設(shè)置電壓)之后，才執(zhí)行脈沖充電，并且基于在這種脈沖充電中的暫停充電期間的流逝時(shí)間和端子電壓的多個(gè)測(cè)量結(jié)果，推測(cè)所述端子電壓實(shí)際上是否會(huì)下降到小于等于第二設(shè)置電壓，所以獲得了可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)基于鋰離子的可充電電池充電的效果。
此外，通過使用最小二乘法并且通過假設(shè)Bn為Cn的線性表達(dá)式，可以獲得在從所述暫停開始起的所述流逝時(shí)間An變?yōu)榈谌O(shè)置時(shí)間時(shí)的所述端子電壓Bn，其中所述第三設(shè)置時(shí)間比所述第二設(shè)置時(shí)間長，此外，當(dāng)將第三設(shè)置時(shí)間被設(shè)置為無限時(shí)間時(shí)，可以通過簡單的計(jì)算來非常精確地推測(cè)端子電壓是否會(huì)下降到小于等于第二設(shè)置電壓。因此，能夠獲得可以在很短的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行充電的效果，而不會(huì)帶來由于欠充電或過充電所導(dǎo)致的性能下降。
此外，由于不是在端子電壓Bn的值僅僅一次變?yōu)楦哂诘诙O(shè)置電壓之后，而是在端子電壓Bn的計(jì)算值連續(xù)N次變?yōu)楸鹊诙O(shè)置電壓高之后才結(jié)束充電，所以可以更加精確地判斷出充滿電的狀態(tài)，以便獲得可以進(jìn)一步提高可充電電池性能的效果。


圖1是示出了應(yīng)用本發(fā)明的充電裝置的配置框圖；圖2是示出了由圖1中的控制電路執(zhí)行的處理的流程圖；圖3示出了在圖1中示出的充電裝置中充電的時(shí)候的端子電壓和充電電流的時(shí)間變化；圖4示出了端子電壓Bn的測(cè)量值與Cn、D和E的值之間的關(guān)系；圖5示出了在下述情形中，端子電壓和充電電流的時(shí)間變化，所述情形是在從暫停充電開始起的流逝時(shí)間達(dá)到第二設(shè)置時(shí)間T2之前，端子電壓Bn下降到小于等于第二設(shè)置電壓V2；以及圖6是示出了由圖1中示出的控制電路執(zhí)行的處理的另一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，使用附圖具體地解釋本發(fā)明。圖1是示出了應(yīng)用本發(fā)明的充電裝置的配置框圖。該充電裝置被提供來對(duì)鋰離子電池10進(jìn)行充電，所述鋰離子電池10的滿充電電壓為4.2(V)，并且容量為2,000(mAh)，所述充電裝置包括恒定電流電路1、開關(guān)2、電壓檢測(cè)電路3和控制電路4。
恒定電流電路1是基于從外部提供的電源(例如商業(yè)電源)生成1.6A恒定電流的電路。
將要被充電的鋰離子電池10通過開關(guān)2連接到恒定電流電路1。由控制電路4控制開關(guān)2開啟和關(guān)閉。
電壓檢測(cè)電路3是檢測(cè)鋰離子電池10的端子電壓的電路。電壓檢測(cè)電路3的檢測(cè)輸出被發(fā)送到控制電路4。
控制電路4包括微處理器。圖2是示出了由控制電路4執(zhí)行的處理的流程圖。在該處理中，首先開啟開關(guān)2，然后由恒定電流電路1用恒定電流對(duì)安裝在該充電裝置上的鋰離子電池10進(jìn)行充電(步驟S1)。
隨后，在充電期間，從電壓檢測(cè)電路3的檢測(cè)輸出來測(cè)量鋰離子電池10的端子電壓，并且判斷該端子電壓是否已達(dá)到第一設(shè)置電壓V1＝4.25(V)(稍高于鋰離子電池10充滿電時(shí)的電壓)(步驟S2)。
如果判斷為否，則過程返回至步驟S1。另一方面，當(dāng)判斷為是時(shí)，設(shè)置n＝1(步驟S3)。進(jìn)一步，通過僅將開關(guān)2持續(xù)開啟第一設(shè)置時(shí)間T1＝1.0(秒)，來用恒定電流執(zhí)行充電(步驟S4)，此后通過關(guān)閉開關(guān)2，暫停充電(步驟S5)。即，執(zhí)行一個(gè)脈沖的脈沖充電。
隨后，當(dāng)微處理器中的計(jì)時(shí)器測(cè)量出從暫停開始起的流逝時(shí)間變?yōu)锳n＝0.25×n(秒)時(shí)，從電壓檢測(cè)電路3的檢測(cè)結(jié)果來測(cè)量出在流逝時(shí)間An時(shí)鋰離子電池10的端子電壓Bn(步驟S6)。
然后，判斷所測(cè)量的端子電壓Bn是否高于第二設(shè)置電壓V2＝4.2(V)(鋰離子電池10充滿電時(shí)的電壓)(步驟S7)。如果判斷為否，則過程返回至步驟S3。另一方面，如果判斷為是，則判斷所測(cè)量的流逝時(shí)間An是否等于或大于第二設(shè)置時(shí)間T2＝4.0(秒)(步驟S8)。
如果在步驟S8判斷為否，則將n值遞增1(步驟S9)，并且過程返回至步驟S5。進(jìn)一步，當(dāng)在步驟S8判斷為是時(shí)，通過下面的計(jì)算方法，基于包括此前已被測(cè)量出的流逝時(shí)間An和端子電壓Bn的數(shù)據(jù)組(An，Bn)，計(jì)算鋰離子電池10在從暫停開始的流逝時(shí)間An變?yōu)轭A(yù)定第三設(shè)置時(shí)間T3時(shí)的端子電壓Bn的值，其中所述第三設(shè)置時(shí)間T3(這里，T3＝∞)大于第二設(shè)置時(shí)間T2(步驟S10)。
[在第三設(shè)置時(shí)間T3處的端子電壓Bn的計(jì)算方法]從數(shù)據(jù)組(An，Bn)得到數(shù)據(jù)組(Cn，Bn)，其中Cn=1/An---(1)]]>利用最小二乘法從數(shù)據(jù)組(Cn，Bn)得出D和E，其中D=Σi=1n[Ci-1n(Σi=1nCi)][Bi-1n(Σi=1nBi)]Σn=1n[Ci-1n(Σi=1nCi)]2---(2)]]>E=1n(Σi=1nBi)-D*[1n(Σi=1nCi)]---(3)]]>假設(shè)Bn為Cn的下述線形表達(dá)式Bn＝D*Cn×E ---(4)并且當(dāng)An=T3(Cn=1/T3)]]>時(shí)計(jì)算出Bn。
隨后，判斷端子電壓Bn的這一計(jì)算值是否大于第二設(shè)置電壓V2＝4.2(V)(步驟S11)。這樣，基于在暫停充電期間的流逝時(shí)間An和端子電壓Bn的多個(gè)測(cè)量結(jié)果，來推測(cè)由于這種暫停充電導(dǎo)致的鋰離子電池10的端子電壓是否會(huì)下降到小于等于第二設(shè)置電壓V2＝4.2(V)。
如果在步驟S11判斷為否，過程返回至步驟S3。另一方面，當(dāng)在步驟S11判斷為是時(shí)，則判斷出該電池已充滿電，并且結(jié)束充電。
接下來，解釋安裝在充電裝置上的鋰離子電池10被充電的狀態(tài)。在這種充電裝置中，首先由恒定電流電路1用恒定電流執(zhí)行充電，直到鋰離子電池10的端子電壓達(dá)到第一設(shè)置電壓V1＝4.25(V)(圖2的步驟S1和S2)。
當(dāng)端子電壓達(dá)到第一設(shè)置電壓V1＝4.25(V)時(shí)，在用恒定電流執(zhí)行充電僅僅持續(xù)第一設(shè)置時(shí)間T1＝1.0(秒)后，就暫停充電。換句話說，執(zhí)行了第一脈沖的脈沖充電。并且，測(cè)量分別對(duì)應(yīng)于從暫停開始起的流逝時(shí)間A1＝0.25(秒)、A2＝0.5(秒)…的端子電壓B1、B2…(圖2的步驟S3到S9)。圖3是示出了脈沖充電上的端子電壓和充電電流的時(shí)間變化的圖，其中到脈沖充電開始的流逝時(shí)間標(biāo)為T0。
在從暫停開始起的流逝時(shí)間達(dá)到第二設(shè)置時(shí)間T2＝4.0(秒)后端子電壓Bn仍舊高于第二設(shè)置電壓V2＝4.2(V)的情形中，可以通過使用最小二乘法并且假設(shè)Bn為Cn的線性表達(dá)式，從上述計(jì)算公式(1)到(4)獲得在從暫停開始起的流逝時(shí)間An變?yōu)榈谌O(shè)置時(shí)間T3＝∞時(shí)的端子電壓Bn。然后，從該端子電壓Bn的計(jì)算值，來推測(cè)由于這種暫停充電導(dǎo)致的端子電壓是否會(huì)下降到小于等于第二設(shè)置電壓V2＝4.2(V)(圖2的步驟S10和S11)。
圖4示出了通過計(jì)算公式(1)到(3)獲得的Cn、D和E的值之間的關(guān)系，其基于圖3所示的流逝時(shí)間An和端子電壓Bn二者的測(cè)量結(jié)果的示例和端子電壓Bn的測(cè)量值。該圖還示出了假設(shè)Bn是Cn的線性表達(dá)式，如計(jì)算公式(4)所描述的那樣。
當(dāng)推測(cè)出端子電壓會(huì)下降到小于等于第二設(shè)置電壓V2＝4.2(V)時(shí)，執(zhí)行第二脈沖的脈沖充電，并且重復(fù)推測(cè)端子電壓(從圖2的步驟S11到步驟S3)。
此外，在從暫停開始起的流逝時(shí)間達(dá)到第二設(shè)置時(shí)間T2＝4.0(秒)之前端子電壓Bn下降到小于等于第二設(shè)置電壓V2＝4.2(V)的情形中，在達(dá)到第二設(shè)置時(shí)間T2之前執(zhí)行第二脈沖的脈沖充電，如圖5所示(從圖2的步驟S7到S3)。
由于如此重復(fù)脈沖充電導(dǎo)致端子電壓下降速率逐漸變小(端子電壓Bn的值變高)，所以最終認(rèn)為端子電壓將不會(huì)再下降到小于等于第二設(shè)置電壓V2＝4.2(V)，并且結(jié)束充電。
這樣，根據(jù)本充電裝置，在用恒定電流執(zhí)行充電直到鋰離子電池10的端子電壓變?yōu)楣潭妷?第一設(shè)置電壓V1)之后，再用恒定電流執(zhí)行脈沖充電，并且在脈沖充電中，在從暫停充電開始起的流逝時(shí)間達(dá)到固定時(shí)間(第二設(shè)置時(shí)間T2)之后端子電壓沒有下降到小于等于固定電壓(第二設(shè)置電壓V2)的情形中，基于在暫停期間的流逝時(shí)間An和端子電壓Bn二者的多個(gè)測(cè)量結(jié)果，來推測(cè)端子電壓是否將下降到小于等于第二設(shè)置電壓V2，其中暫停在端子電壓實(shí)際上是否下降到小于等于第二設(shè)置電壓V2變明確時(shí)不再繼續(xù)；然后決定重復(fù)脈沖充電還是結(jié)束充電。
因此，與相關(guān)領(lǐng)域中的方法相比，可以在短的時(shí)間內(nèi)對(duì)鋰離子電池10充電，所述相關(guān)領(lǐng)域中的方法例如是先執(zhí)行恒定電流充電、緊接著再執(zhí)行恒定電壓充電的方法，以及先執(zhí)行恒定電流充電、緊接著再用恒定電流執(zhí)行間歇充電的方法，其中間歇充電時(shí)的暫停時(shí)間變長(持續(xù)暫停直到端子電壓穩(wěn)定下來)。
此外，如上述公式(2)到公式(4)所示，由于通過使用最小二乘法、并且假設(shè)Bn是Cn的線形表達(dá)式、以及將第三設(shè)置時(shí)間T3設(shè)置為無窮大時(shí)間值，可以獲得在從暫停開始起的流逝時(shí)間An變?yōu)榈谌O(shè)置時(shí)間T3時(shí)的端子電壓Bn，所以可以通過簡單的計(jì)算來非常精確地推測(cè)端子電壓是否將要下降到小于等于第二設(shè)置電壓T2。因此，可以在很短的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行充電，而不會(huì)帶來由于欠充電或過充電所導(dǎo)致的性能下降。
應(yīng)當(dāng)注意的是，在上述實(shí)施方式中，當(dāng)端子電壓Bn的計(jì)算值僅一次變?yōu)楸鹊诙O(shè)置電壓V2高時(shí)，就結(jié)束充電，如圖2所示。然而，在另一種實(shí)施方式中，也可能是在端子電壓Bn的計(jì)算值變?yōu)檫B續(xù)N(N是大于等于2的整數(shù))次高于第二設(shè)置電壓V2之后，才結(jié)束充電。
圖6是示出了這種示例中的控制電路4執(zhí)行的處理的流程圖，與圖2的處理相對(duì)應(yīng)的處理給予了相同的步驟號(hào)。在該處理中，在步驟S2和步驟S3之間設(shè)置k＝0(步驟S21)。此外，在步驟S7處判斷為否時(shí)和在步驟S11處判斷為否時(shí)，也設(shè)置k＝0(步驟S22和步驟S23)。
此外，當(dāng)在步驟S11處判斷變?yōu)槭菚r(shí)，將k的值遞增1(步驟S24)，并且判斷k是否變?yōu)閗＝N(步驟S25)。如果判斷為否，則過程返回至步驟S3。另一方面，如果判斷為是，則判斷出該電池已充滿電，并且結(jié)束充電。
如上所述，不是在端子電壓Bn的值僅僅一次變?yōu)楸鹊诙O(shè)置電壓高之后，而是在端子電壓Bn的計(jì)算值變?yōu)檫B續(xù)N次高于第二設(shè)置電壓之后才結(jié)束充電，從而可以更加精確地判斷出充滿電的狀態(tài)。因此，可以進(jìn)一步提高可充電電池的性能。
此外，雖然在上述實(shí)施例中只對(duì)一個(gè)鋰離子電池10進(jìn)行充電，但是也可以對(duì)連接有多個(gè)鋰離子電池10的電池組充電。此外，在這種情形中，優(yōu)選地測(cè)量這多個(gè)鋰離子電池10的每個(gè)端子電壓，并且將其中最高的端子電壓與第一設(shè)置電壓V1和第二設(shè)置電壓V2相比較。
此外，上述實(shí)施方式中的第一設(shè)置電壓V1、第二設(shè)置電壓V2、第一設(shè)置時(shí)間T1、第二設(shè)置時(shí)間T2和流逝時(shí)間An的值僅僅是舉例，可以依賴于將要被充電的鋰離子電池的滿充電電壓等對(duì)其作出改變。此外，也可以將第三設(shè)置時(shí)間T3設(shè)置為比第二設(shè)置時(shí)間T2大的適當(dāng)有限值，而不是無窮大值。
此外，在上述實(shí)施方式中用恒定電流執(zhí)行脈沖充電。但是，脈沖充電并不限于此，并且為了防止鋰離子電池過電壓，將施加到鋰離子電池的最大許可電壓設(shè)置為恒定電壓值，并且對(duì)充電電流進(jìn)行控制(執(zhí)行恒定電壓和恒定電流充電)，以便在執(zhí)行脈沖充電時(shí)所施加的電壓不超過恒定電壓值。
此外，雖然在上述實(shí)施方式中，本發(fā)明應(yīng)用于要被充電的鋰離子電池，但是也可以將本發(fā)明應(yīng)用于要被充電的其他基于鋰離子的可充電電池(鋰電池或鉛電池)。
雖然已經(jīng)參考附圖描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并不限于這些具體的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出各種改變和修改，而不脫離由權(quán)利要求定義的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種可充電電池充電方法，包括如下步驟執(zhí)行脈沖充電，其中，在用恒定電流對(duì)可充電電池進(jìn)行充電的同時(shí)，將所述可充電電池的端子電壓與預(yù)定的第一設(shè)置電壓相比較，并且當(dāng)所述端子電壓變?yōu)榇笥诘扔谒龅谝辉O(shè)置電壓時(shí)，在對(duì)所述可充電電池充電僅持續(xù)預(yù)定的第一設(shè)置時(shí)間之后，暫停充電；在所述脈沖充電中的暫停充電期間，對(duì)從所述暫停開始起的流逝時(shí)間An和在所述流逝時(shí)間An處的所述端子電壓Bn進(jìn)行多次測(cè)量；將所述端子電壓Bn與預(yù)定的第二設(shè)置電壓相比較，并且在當(dāng)所述流逝時(shí)間An達(dá)到預(yù)定的第二設(shè)置時(shí)間時(shí)所述端子電壓Bn比所述第二設(shè)置電壓高的情形中，基于所述流逝時(shí)間An和所述端子電壓Bn的多個(gè)測(cè)量結(jié)果，推測(cè)所述端子電壓是否會(huì)下降到小于等于所述第二設(shè)置電壓；以及在推測(cè)出所述端子電壓會(huì)下降到小于等于所述第二設(shè)置電壓的情形中，重復(fù)所述脈沖充電和所述端子電壓的假設(shè)二者，而在推測(cè)出所述端子電壓不會(huì)下降到小于等于所述第二設(shè)置電壓的情形中，結(jié)束所述充電。
2.如權(quán)利要求1所述的可充電電池充電方法，其中在所述脈沖充電中的暫停充電期間，基于包括所述流逝時(shí)間An和所述端子電壓Bn的數(shù)據(jù)組(An，Bn)，利用下面的計(jì)算方法，計(jì)算在從所述暫停開始起的所述流逝時(shí)間An變?yōu)轭A(yù)定的第三設(shè)置時(shí)間T3時(shí)的所述端子電壓Bn，其中所述第三設(shè)置時(shí)間T3比所述第二設(shè)置時(shí)間長；以及在所述端子電壓Bn的計(jì)算值小于等于所述第二設(shè)置電壓的情形中，重復(fù)所述脈沖充電和所述端子電壓Bn的計(jì)算二者，而在所述端子電壓Bn的計(jì)算值比所述第二設(shè)置電壓高的情形中，結(jié)束充電；公式1在第三設(shè)置時(shí)間T3處的端子電壓Bn的計(jì)算方法從數(shù)據(jù)組(An，Bn)計(jì)算出數(shù)據(jù)組(Cn，Bn)，其中Cn=1/An]]>利用最小二乘法從數(shù)據(jù)組(Cn，Bn)計(jì)算出D和E，其中D=Σi=1n[Ci-1n(Σi=1nCi)][Bi-1n(Σi=1nBi)]Σn=1n[Ci-1n(Σi=1nCi)]2]]>E=1n(Σi=1nBi)-D*[1n(Σi=1nCi)]]]>假設(shè)Bn為Cn的下述線形表達(dá)式Bn＝D*Cn×E，并且當(dāng)An=T3(Cn=1/T3)]]>時(shí)，計(jì)算出Bn。
3.如權(quán)利要求2所述的可充電電池充電方法，其中所述第三設(shè)置時(shí)間為無窮大時(shí)間。
4.如權(quán)利要求2或3所述的一種可充電電池充電方法，其中重復(fù)所述脈沖充電和所述端子電壓Bn的計(jì)算二者，直到在N個(gè)脈沖的脈沖充電期間所述端子電壓Bn的計(jì)算值變得持續(xù)高于所述第二設(shè)置電壓，其中N是大于等于2的整數(shù)，以及當(dāng)所述端子電壓Bn的計(jì)算值在所述N個(gè)脈沖的脈沖充電期間變得持續(xù)高于所述第二設(shè)置電壓時(shí)，結(jié)束充電。
5.如權(quán)利要求1到4中的任何一個(gè)所述的可充電電池充電方法，其中當(dāng)對(duì)其中連接有多個(gè)可充電電池的電池組充電時(shí)，測(cè)量所述多個(gè)可充電電池的每個(gè)端子電壓，并且將其中的最高端子電壓與所述第一設(shè)置電壓和第二設(shè)置電壓相比較。
6.一種可充電電池充電裝置，包括充電器，用于對(duì)可充電電池充電；電壓檢測(cè)器，用于檢測(cè)所述可充電電池的端子電壓；和控制器，用于控制對(duì)所述可充電電池的充電，其中所述控制器執(zhí)行下述處理在由所述充電器用恒定電流對(duì)所述可充電電池進(jìn)行充電的同時(shí)，使用所述電壓檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果，將所述可充電電池的端子電壓與預(yù)定的第一設(shè)置電壓相比較；脈沖充電，其中，當(dāng)所述端子電壓變?yōu)榇笥诘扔谒龅谝辉O(shè)置電壓時(shí)，在使用所述充電器對(duì)所述可充電電池充電僅持續(xù)預(yù)定的第一設(shè)置時(shí)間之后，暫停充電；在所述脈沖充電中的暫停充電期間，使用所述電壓檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)從暫停開始起的流逝時(shí)間An和在流逝時(shí)間An處的所述端子電壓Bn測(cè)量多次，將所述端子電壓Bn與預(yù)定的第二設(shè)置電壓相比較，并且在當(dāng)所述流逝時(shí)間An達(dá)到預(yù)定的第二設(shè)置時(shí)間時(shí)所述端子電壓Bn高于所述第二設(shè)置電壓的情形中，基于所述流逝時(shí)間An和所述端子電壓Bn二者的多個(gè)測(cè)量結(jié)果，推測(cè)所述端子電壓是否會(huì)下降到小于等于所述第二設(shè)置電壓；當(dāng)推測(cè)所述端子電壓會(huì)下降到小于等于所述第二設(shè)置電壓時(shí)，重復(fù)所述脈沖充電和所述端子電壓Bn的推測(cè)二者，而當(dāng)推測(cè)出所述端子電壓不會(huì)下降到小于等于所述第二設(shè)置電壓時(shí)，結(jié)束充電。
全文摘要
一種對(duì)基于鋰離子的可充電電池充電的方法和裝置。在用恒定電流對(duì)電池充電的同時(shí)，將電池的端子電壓與第一設(shè)置電壓V1相比較；執(zhí)行脈沖充電，當(dāng)端子電壓變?yōu)榇笥诘扔赩1時(shí)，在對(duì)電池充電僅持續(xù)第一設(shè)置時(shí)間T1之后，暫停充電；在脈沖充電中的暫停充電期間，對(duì)從暫停開始起的流逝時(shí)間An和在An處的端子電壓Bn進(jìn)行多次測(cè)量，并且將Bn與第二設(shè)置電壓V2相比較；在當(dāng)An達(dá)到第二設(shè)置時(shí)間T2時(shí)Bn高于V2的情形中，基于An和Bn的多個(gè)測(cè)量結(jié)果，推測(cè)端子電壓是否會(huì)下降到小于等于V2；當(dāng)推測(cè)出端子電壓會(huì)下降到小于等于V2時(shí)，重復(fù)進(jìn)行脈沖充電和端子電壓的假設(shè)兩者；而當(dāng)推測(cè)出端子電壓不會(huì)下降到小于等于V2時(shí)，結(jié)束充電。
文檔編號(hào)H02J7/04GK1665062SQ20051005134
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月4日
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