[发明专利]电池充电方法

说明书

本发明涉及一种可再充电电池的充电和监测方法。

用于便携式电动工具和一些厨房和家用器具的无绳电源的一些优点已经导致了电源组或电池组，即所包含的一组电池，其尺寸范围的广泛发展。这些电池可包括镍镉电池(NiGd)、镍金属氢化物电池(NiMH)、锂电池、或铅酸电池等。

图2表示在充电期间电池的典型电压和温度曲线。如电压曲线V所示，电池的电压典型地不会线性上升。而是直到到达区域A时电池电压才上升，这时电池电压缓慢上升。然后，电池电压迅速增加直到达到电压峰值B。电池充满电刚好发生在电压峰值B之前。

如果该充电处理不结束的话，那么电池将会过充电，这很可能使电池损坏。如电压曲线V所示，当电池过充电时，电池电压也会降低。

在充电过程中，电池温度也会变化。图2还表示在充电之前电池温度在室温附近时电池充电的典型温度曲线T。如温度曲线T所示，电池温度在到达区域A或以后时开始升高。然后温度持续升高直到终止充电过程。如果当电池充满电时不停止充电过程的话，电池将会过充电，并由此会由于温度的升高而损坏。因此，电池温度和电池电压通常会作为充满电状态的标志而加以监测。

在电压监测方法之中，优选采用美国专利号4,388,582和4,392,101中所述的Saar双偏差终止(double inflection termination)方法，用以检测电池达到充满电。然而，在双偏差方法避免了已完全放电的电池过充电的同时，该方法对于已经充满或基本充满的电池则难以处理，该电池也未表示，如NiMH电池，该电池压低电压曲线。

典型采用的其他电压监测方法是：(1)负增量(minus-delta)电压方法，(2)峰值检测方法，和(3)电压斜率检测方法。在负增量电压方法中，可将电池峰值电压的取样加以储存，并与最近的电压进行比较。当最近的电压降到设置点以下时，通常在0.5％和1.0％储存的峰值电压之间的范围内，或每个电池大约为10-20毫伏，会出现终止。

峰值检测方法要比负增量电压方法更加现代一些。基本上，采用了相同的方法，只是通过使用更加精确的仪器将设置点设置的更加接近于峰值。然而，这两种方法会造成电池的过充电，从而降低电池的寿命。

斜率检测方法是另一种电压监测方法。按照该方法，电压峰值B可通过计算电压曲线V的斜率或电压变化率(dV/dt)而进行检测。当电压变化率为0或负时，会终止。该方法还会使电池过充电，从而降低电池的寿命。

然而，斜率检测方法还具有另一缺点。采用该方法，使区域A会因小的斜率而与电压峰值B混淆。这将使充电过程终止，从而导致充电不足。

电流温度检测方法也有问题。所使用的温度检测方法典型地为(1)绝对温度终止，和(2)温度变化率终止。绝对温度终止依赖于当电池充满电时出现的温度升高。采用该方法，当电池温度达到一定温度时充电过程将停止。然而，由于最大温升通常出现在电池充满电以后和过充电期间，因此电池的寿命和性能会受到不利影响。

温度变化率终止方法需要检测电池充电过程中电池温度的变化斜率，或温度变化率(dT/dt)。当温度变化率达到和/或超过一预定速率时则终止。换句话说，当达到和/或超过断开点(trip point)时则终止。然而，选择适当的断开点是个问题，尤其是在环境温度改变的情况下。因此，该方法会使电池充电不足或过充电。

最好是提供一种不会导致使电池充电不足或过充电的充电和监测方法。

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种使可再充电电池充电和监测的方法。该充电方法包括使可再充电电池充电，检测所述电池的温度，并且计算温度的变化率。该方法进一步包括在温度变化率达到预定值以后检测所述电池的电压，计算电压的变化率，并且当电压变化率达到预定值时降低传送给电池的电流。

同样地，该充电方法可包括使可再充电电池充电，检测所述电池的温度和电压，并且计算温度和电压的变化率。该方法还包括在温度变化率达到预定值后检测最大电压变化率，并且当检测到最大电压变化率时降低传送给电池的电流。另外，该方法可包括在检测最大变化率之前检测最小电压变化率，其中检测最大变化率将在温度变化率达到预定值以后或在检测到最小电压变化率以后开始。

本发明的其他特征和优点将参照附图进行详细描述，相信通过下列描述将使本发明更加清楚。

附图示出了按照本发明原理实际应用的本发明优选实施例，其中：

图1是按照本发明方法使电池充电的电路示意图；

图2是一曲线图，其表示在充电过程中图1电池的电压和温度曲线；

图3是一流程图，其表示按照本发明的监测和充电过程；和