[发明专利]对可充电蓄电池进行充电的装置

说明书

本发明是关于一种对包含第一组多个蓄电池部件的可充电蓄电池进行充电的装置。

为了使以下的描述不至于过分复杂，将使用术语“充电器”和“蓄电池”来分别表示这种充电装置和这种可充电的蓄电池。

另外出于同样的原因，这里仅仅涉及对这种蓄电池的充电过程，甚至也可以指为了恢复通过充电提供的电能而对使用了一段时间的蓄电池进行充电的过程，这种充电过程常常被称作对蓄电池再充电。

在日常用语中，蓄电池的“容量”经常是指事实上的额定容量，即“幅值”，通常用安培·小时表示，它代表蓄电池充满电之后理论上可以恢复的电能量。因此在这种意义上讲，一种给定蓄电池的容量是个固定值。

然而应该指出的是，在下面的描述中术语“容量”用来指代表蓄电池在任何给定的时刻所能恢复的电能量的数值，从而容量在一个不同于蓄电池额定容量的最大值和零之间变化，这两个值也就是蓄电池完全充满电和完全放完电时的值。

可以用不同的方法对蓄电池进行充电，这些方法是入所共知的，这里就不再描述了。

根据这些方法中经常被使用的一种方法，充电过程分为两个连续的截然不同的阶段。

在第一阶段中，充电器向蓄电池输送一个具有恒定幅度I₁的电流I_a，它是根据蓄电池的额定容量以及蓄电池放完电后再将其充满所允许的最长时间选择的。例如，假定蓄电池的额定容量为200安。小时，充电时间持续10小时，那么所选择的电流幅度I₁为20安培。然而I₁在任何情况下都不能超过由蓄电池制造者所设定的最大值，否则将会损坏蓄电池。

在第一阶段蓄电池两端的电压U_a有规则地上升，当所说的电压U_a达到也是由蓄电池制造者设定的值U₁时，第一阶段结束。

蓄电池的充电过程在第一阶段结束时还没有完成，在第二阶段，也就是在充电器将蓄电池两端的电压U_a保持在所说的值U₁的阶段，充电过程才结束。

然后电流I_a下降，当蓄电池的容量达到最大值时，电流I_a不再下降，而变得非常微弱。

采用上述方法进行充电的充电器要包括一个电流源，只要蓄电池两端的电压小于上述值U₁，该电流源就要提供具有上述幅度I₁的恒定电流，因此蓄电池两端的电压不会超过所说的值U₁。

根据另一种也是经常被使用的方法，蓄电池的充电过程只包含一个阶段，在蓄电池容量上升期间，向蓄电池输送的电流I_a幅度逐渐下降，当容量达到最大值时，电充I_a的幅度降到非常小，在此期间蓄电池两端的电压上升到上述值U₁。

采用这种方法进行充电的充电器要包括一个电压源，其开路电压为U₁，内阻的大小应使能够提供的最大电流幅度为I₁。

应该注意的是，蓄电池两端的电压U_a不要超过值U₁，否则会有损坏蓄电池的危险并缩短其使用寿命。然而，这一值U₁很大程度上取决于蓄电池充电期间其自身的温度。

因此已知的充电器常常包括根据蓄电池温度调整值U₁的装置，这种装置可以是很简单的靠手动调节的，也可以是自动的，在这种情况下它们自然要包括放在蓄电池中的一个或几个测温传感器。

在已知的最简单的充电器中，值U₁是固定的，这就意味着，与温度有关蓄电池既不会充满电，也不会有损坏的危险。

大家知道一个蓄电池中的不同的蓄电池部件实际上绝不会都具有相同的最大容量。换句话说，每个蓄电池部件在对蓄电池充电期间可能存储的和其后可能恢复的电能量实际上是不相同的。这是因为实际上不可能在制造这些蓄电池部件时使决定它们最大容量的各种参数在不同的蓄电池部件之间严格保持一致，这些参数比如是活性材料的体积和/或化学成分。另外，这些参数随时间和/温度变化也会发生变化。

大家还知道，当蓄电池部件充满电即其容量达到最大值时，并不希望使很大的电流继续流经一个蓄电池中的该蓄电池部件，因为这个电流那时会产生可能损坏蓄电池部件的化学和/或物理现象。在这种情况下对蓄电池部件造成损害的严重性将随电流幅度的增加而增加，并且这种损害将特别导致最大容量的进一步减小。