專利名稱：用超波動(dòng)充電的電池的制作方法
用超波動(dòng)充電的電池應(yīng)當(dāng)注意到在充電中采用超波動(dòng)可實(shí)質(zhì)上提高充電效率。通itiil用信 息反饋循環(huán)以進(jìn)一步提高充電效率，實(shí)質(zhì)上縮短了充電時(shí)間，卻并沒(méi)有減少、 反而甚至增加了電池的壽命循環(huán)次數(shù)。
電池
[0024^^"超波動(dòng)"模式為電池充電將^jtb^:以鎳氬電池(NiMH)為例進(jìn) 行描述，本發(fā)明不限于該特定的電池類型。由于它們的高能量密度，以及它們 可能不包含有4^t屬的事實(shí)，NiMH電池可有M應(yīng)用，包括但是不限于，移 動(dòng)電話、膝上型電腦和數(shù)碼相機(jī)。另一方面，如果U;^1循環(huán)，通常這種電 M型以有限的^JD壽命為特征，特別是在高負(fù)載電流下，在200到300個(gè)循 環(huán)之后性能開(kāi)始惡化。
[0025參照本發(fā)明，已經(jīng)^M) AA型額定容量為2500mAh的可再充電的 NiMH"GP，，2500電池進(jìn)行了^t枱3則。在開(kāi)始充電-放電循環(huán)之前，通itiMl
5標(biāo)準(zhǔn)電池小型La Crosse BC-卯0充電器為被測(cè)電^參考電池充電。
[0026為了對(duì)比"超波動(dòng)"充電的效果，可以組裝4通ii^放電工作站，其能 夠同時(shí)檢測(cè)兩對(duì)電池。 一對(duì)電M過(guò)"超波動(dòng)"調(diào)制電流充電，而第二對(duì)通過(guò)直 流電流充電。所有通道的設(shè)備運(yùn)^^數(shù)據(jù)采集可通it^用Labview軟件的計(jì)算 機(jī)PC提供。例如，圖7示出了才娥本發(fā)明的用于^J文電電^r測(cè)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 裝置IO。例如，系統(tǒng)IO包括可充電電池l、開(kāi)關(guān)2、電源3、熱電偶4、具有 數(shù)據(jù)采集卡的個(gè)人電腦5和一個(gè)電子負(fù)栽6。
[0027在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)被測(cè)電^it過(guò)"超波動(dòng)"調(diào)制電i^電，其由計(jì) 棘5產(chǎn)生并由兩個(gè)處于恒電流模式的電源3放大，而兩個(gè)參考電池1通過(guò)2 通道直流電源3充電。調(diào)制電流的平均值設(shè)置為與該直流電^N等。
[0028通常認(rèn)為電*小時(shí)以它們額定容4"(:"的0.1可被#充電。例如， 2500mAh的電池可在250mA充電，而不會(huì)引起導(dǎo)致內(nèi)^N員壞的內(nèi)部熱量增加。
[0029因此，為了示出"超波動(dòng)"調(diào)制充電電流的優(yōu)勢(shì)，釆用用于參考電池以 ;M)i^皮測(cè)電池的增大的0.2C平均電流，以揭/f^加il^電。^^發(fā)明的一個(gè)目的 在于提供高電池充電速率而不縮短電池壽命。所有電池的放電可在直流下通過(guò) 4個(gè)獨(dú)立的電子負(fù)載6進(jìn)行。才Mt被測(cè)電^p參考電^M^電時(shí)測(cè)量的容量衰 減率，將它們進(jìn)^f^t比。工作站10可釆用反^^幾制自動(dòng)運(yùn)行，通it^J^幾制充
電^Ml過(guò)預(yù)定溫度時(shí)終止，例如，當(dāng)電M近充滿電時(shí)。放電在iis'J預(yù)定低電
壓p艮值時(shí)終止。在該特定實(shí)施例中，選擇最大的持續(xù)時(shí)間作為用于充電和放電 階段的第二預(yù)定限值。
[0030沒(méi)有電流時(shí)，每個(gè)半循環(huán)(例如，充電和放電階段)后進(jìn)行0.5小時(shí) 的休息。所有的數(shù)悟，包括例如充電和放電電流、電壓、充電電池狀態(tài)(SOC)、 電池內(nèi)部阻^p溫度，被DAQ系統(tǒng)5監(jiān)測(cè)并，。
[0031發(fā)現(xiàn)##^目同充電時(shí)間^^1超波動(dòng)充電實(shí)質(zhì)上提高了電池性能。例 如，如圖8所示，通過(guò)"超波動(dòng)"調(diào)制電流充電的被測(cè)電池的容量衰減率(曲線 1)比通過(guò)直流充電的參考電池的容量衰減率(曲線2)低4倍。例如，在該實(shí) 驗(yàn)中，平均充電電流大約為500mA,而放電電流大約為400mA。
[0032因此，相對(duì)于采用傳統(tǒng)充電方法可iii'J的壽命時(shí)間，由"超波動(dòng)"幅度 ^M率調(diào)制的電流充電的電池的壽命時(shí)間可得到，的延長(zhǎng)。
[0033本發(fā)明的另一方面涉及到響應(yīng)于反饋信號(hào)而進(jìn)行調(diào)節(jié)的桐改，例如充
6電速率。用于'tfe^電的充電電M態(tài)(soc)探測(cè)器可為^t類型和等級(jí)的
電池的格式化、充電和再充電提供有效的手段，例如在Reipur等人的美國(guó)專利 5,686,815， Ding等人的美國(guó)專利6,094,033和Koenck的美國(guó)專利6,075^42中 闡述的，其#—個(gè)都通過(guò)引用而被旨包含于此。
[0034該探測(cè)器可決定待充電電池的SOC，然后可基于對(duì)SOC的判斷選擇 最優(yōu)的充電信號(hào)曲線。在充電過(guò)程中，為了給充電信號(hào)選擇合適的波形，#>則 器可,監(jiān)測(cè)電池SOC。該充電4言號(hào)可為超波動(dòng)，具有基于戶/j^測(cè)的電池SOC 而選#^|每個(gè)充電脈沖的幅度、樂(lè)辦ML和/或頻率。預(yù)設(shè)的電^lt包括但 是不P艮于，電池兩端的充電電勢(shì)、提供給電池的充電電流、等效的電路電^ 電P且、電化學(xué)itl^電、最h最小電W顯度和最勿最小電池內(nèi)部壓力及其它， 也可與電池充電過(guò)程中的監(jiān)測(cè)銜目比較，以控制充電信號(hào)從而避免電池?fù)p壞。
it考呈應(yīng)該4f止時(shí)為止。
[0035在另一示例中，系統(tǒng)可自動(dòng)辨識(shí)電池類型并it^f增加充電電流，同時(shí) 監(jiān)測(cè)電池終端電壓的增加以確定負(fù)載電流的7JC平。電池的溫度可以引入與環(huán)嫂 溫度的關(guān)系，以通過(guò)應(yīng)用合適的過(guò)充電電;綠并觀測(cè)所導(dǎo)致的溫度增力口，確定
剩余電池充電的7K平。例如，如^J^現(xiàn)電^^文電^^底，則可以^^采用相
對(duì)高的'ffel^電率，同時(shí)監(jiān)測(cè)電地j顯度。
[00361如圖6所示的波模式(盡管可以^還有很多，可食tiL^^發(fā)明的
范圍內(nèi)考慮)，可響應(yīng)于來(lái)自于電路(未示出)的反##:交換，以確定在iH口連
續(xù)的、半連續(xù)的、或周期的方式中的充電梯度。
權(quán)利要求
1、一種為可再充電的電池充電的方法，該方法包括將幅度和頻率“超波動(dòng)”調(diào)制的電源應(yīng)用于電池；充電期間至少監(jiān)測(cè)充電過(guò)程的第一特性參數(shù)；比較至少第一特性參數(shù)和相應(yīng)存儲(chǔ)的表示電池充滿電狀態(tài)的基準(zhǔn)參數(shù)組；基于所述比較選擇所存儲(chǔ)的基準(zhǔn)參數(shù)組中的一個(gè)；和在至少第一特性參數(shù)已經(jīng)達(dá)到所存儲(chǔ)的基準(zhǔn)參數(shù)組中的所述一個(gè)時(shí)，結(jié)束充電過(guò)程。
2、 權(quán)矛決求1的方法，其中所^少第~~#性# :電^顯度，以及 第4性是平均電壓導(dǎo)數(shù)。
3、 權(quán)利要求1的方法，其中如果所測(cè)量的至少笫-~#性# ^^目應(yīng) 錄的預(yù)定值時(shí)，結(jié)束充電過(guò)程。
4、 權(quán)利要求1的方法，其中通過(guò)供給涓流"超波動(dòng)"調(diào)制電^J'j電池以 維持電池充電，在充電過(guò)禾1^束^維持電池的充電狀態(tài)。
5、 一種為可充電電池充電的i殳備，該i殳備包括 可編禾試可預(yù)編程的電源，可產(chǎn)生幅度械率"超波動(dòng)"調(diào)制電流； 用于在充電期間監(jiān)測(cè)充電過(guò)程的至少一個(gè)特性^^:的裝置； 用于在超錄示電緒a滿電的預(yù)定錄時(shí)，結(jié)束充電的裝置；和 用于在電池充滿電^，提供涓流"超波動(dòng)"充電的裝置。
全文摘要
提供一種使用幅度和頻率調(diào)制電流為可充電電池充電的裝置和方法。
文檔編號(hào)H02J7/00GK101449446SQ200780003458
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2007年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月25日
發(fā)明者A·夏皮羅, A·艾-伯赫, H·布蘭諾維爾, I·I·達(dá)爾迪克, I·澤爾博曼, S·L·列辛, T·澤爾羅夫, V·克拉克維 申請(qǐng)人:動(dòng)力技術(shù)有限責(zé)任公司