[发明专利]高级可再充电蓄电池系统

说明书

该申请是2008年9月8日递交的美国专利申请12/231,920的部分接续申请，美国专利申请12/231,920是2007年5月24日递交的美国专利申请11/805,786的部分接续申请，美国专利申请11/805,786要求2007年4月17日递交的美国临时申请60/923,747和2007年5月18日递交的美国临时申请60/930,646的优先权。

技术领域

本发明涉及可再充电蓄电池(battery)，具体地涉及可再充电蓄电池的再充电。

背景技术

1.对于用于诸如车辆起动器、电动自行车、电动摩托车、电动或混合动力车辆等之类应用的蓄电池，高电压本质上是由于效率的增加和成本的降低。电压的增加要求将蓄电池串联连接。

2.与串联的蓄电池相关联的问题：

a.当一个电池具有较低容量时，所述较低容量蓄电池的容量支配了全部蓄电池组的容量；

b.如果在充电期间不能够将拥有较低容量的蓄电池充电到全容量，由于低容量电池而将整个蓄电池组的性能退化。这在现有技术中称作电池不平衡。

c.一个特定蓄电池的低容量可能是由蓄电池制造期间的高自放电或缺陷引起的。

3.用于解决电池不平衡问题的传统方式是：

a.对蓄电池分类以便避免将不一致品质的蓄电池串联连接；

b.分离地对蓄电池充电(例如，美国专利No.6,586,909)，以便克服上述问题，然而将每一个蓄电池充满(例如将锂离子蓄电池充电到3.65V)要求低电压，并且由于从普通的高电压AC电源到低电压DC功率的转换，这种低电压充电不是有能量效率的。

在对用途复杂的电路充电期间实现电池平衡所使用的大多数现有技术系统和方法以检测和平衡所述未充电的电池(例如US7,068,011；US7,061,207；US6,882,129；US6,841,971；US6,825,638；US6,801,014；US6,784,638；US6,777,908；US6,700,350；US6,642,693；US6,586,909；US6,511,764；US6,271,645)。

现在，由于可再充电蓄电池在功率、改进的循环寿命和环境友好本性中的显著能力，对于除了诸如蜂窝电话或膝上型计算机之类的传统消费电子装置的广泛范围应用，可再充电蓄电池变得越来越重要。造成这种改变的主要原因是可再充电蓄电池变得越来越可靠，具有更好的循环寿命，允许人们开始构建更大的蓄电池系统用于重载应用，例如家庭节能系统或者甚至电动车辆应用。然而随着尺寸的增加，意味着串联和并联连接更多的蓄电池单元，所得到的蓄电池系统的使用寿命变得不可预测或者甚至不可靠。一个示例是使用以前专利的锂离子氧化磷(LiFe_(1-x)M_xP_(1-x)O_2(2-x))材料作为阴极。尽管单独的蓄电池容易地执行1000次循环，剩余大于80％的容量，(随着串联和并联连接的更多蓄电池单元)尺寸的增加可以展现出范围从几十次循环到数千次循环的整个蓄电池系统的使用寿命。循环寿命的关键是在每次充电期间可以实现的蓄电池单元的容量平衡。根据这种观点，蓄电池单元的平衡非常依赖于在蓄电池单元中实现的协同控制以及所利用的充电方法。在本发明中，通过描述对于蓄电池单元和充电器或充电系统的正确限制和控制来介绍蓄电池系统，确保了蓄电池单元平衡的最佳实现，导致了整个蓄电池系统的延长的循环寿命。

本发明的目的

本发明的目的是提供一种包含蓄电池堆和充电器(或充电系统)在内的蓄电池系统，其使得蓄电池堆拥有具有延长的循环寿命的杰出性能。在这种公开的蓄电池系统中，不需要对于传统锂离子电子来说必要的恒电压或恒电流充电的限制。

发明内容