[發(fā)明專利]充電電池的控制系統(tǒng)及其控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00100784.X
• 申請日: 2000-02-12
• 公開（公告）號: CN1263364A
• 公開（公告）日: 2000-08-16
• 發(fā)明（設計）人: 吳世侊
• 申請（專利權）人: 吳世侊
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H02J7/00
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權代理有限責任公司
• 代理人: 方挺,余朦

本發(fā)明涉及一種充電電池(或備用電池、蓄電池)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)及其控制方法。特別是，本發(fā)明涉及用于各種便攜式電氣裝置如無線電話、磁帶錄音機、照相機、電筒等等的充電電池的控制系統(tǒng)和方法，這些電氣裝置的終端電壓在對充電電池充電之前用并聯(lián)放電方法均衡，以使充電電池的耐久性延長，并提高了充電的效率。

充電電池也稱為備用電池或蓄電池，其有各種型號和大小的產(chǎn)品。根據(jù)其成份的不同，典型的充電電池有鎳鎘(NiCd)型、鉛酸型、鎳金屬氫化物(NiMH)型、鋰離子(Li-ion)型、鋰聚合物型、堿性型等等。這些充電電池應當用合適的充電方法以使其有足夠的耐久性。例如，NiCd型電池最好在使用之前定期地完全放電。用于筆記本電腦攝像機、移動電話等中的Li-ion型電池最好在其放電達到放電終止電壓之前充電。用于小型電氣裝置、醫(yī)療設備計算機等中的的鋰聚合物型電池應當在完全放電之前始終處于充電狀態(tài)。如果鋰聚合物型電池象鎳鎘電池一樣被完全放電，那么其耐久性就會縮短。如上所述，除了根據(jù)不同的電池類型而存在不同的使用方法外，由于使用者的使用不當，很多充電電池都不能充分發(fā)揮其耐久性。廢棄的充電電池是造成環(huán)境污染的一個原因。特別是Ni-Cd型電池，因為鎘具有毒性，所以這種電池造成嚴重的環(huán)境污染。很多國家使用了預算并開展教育活動來收集用過的電池。而且，廢棄的充電電池也消耗了自然資源。

下面，我們將討論Ni-Cd和NiMH型充電電池，它們與本發(fā)明密切相關。因為Ni-Cd型電池的成本低并且容易存放和運輸，以及可在短時間內(nèi)再充電，因此盡管這種電池開發(fā)出來已經(jīng)很久了，但其仍然應用在很多領域中。而且，因為每次可充電的量很大、耐久性很長以及可以比其它類型的電池充電更多次，這種電池是工業(yè)領域中最好的一種充電電池。它應用于需要大電能的電氣裝置中，如照相機的閃光燈、無繩電話、收音機、衛(wèi)星備用電池、電機驅動器、便攜式和無繩吸塵器、潛水燈、無線控制模型(汽車、飛機和船)等等。如果Ni-Cd型電池不經(jīng)過深度放電就充電，則由于記憶效應而使再充電時間縮短，在這種記憶效應中，可再充電的容量被未反應的活性材料的結晶所減少。一般而言，除了只使用一只電池的情況外，充電電池與許多電池是串聯(lián)使用的。在這種情況下，電池單元被放電，從而使它們處于不同的能量狀態(tài)。在電池單元串聯(lián)使用從而使它們以不同的能量狀態(tài)下放電之后，如果它們再被充電，則電池單元的能量狀態(tài)也變得不同。如果電池組被放電和充電很多次，那么一些電池單元的端電壓可低于0.1伏特。在這種狀態(tài)中，如果用戶再使用這些電池單元，那么電勢被反向，從而這些電池單元就處于電池反向狀態(tài)。如果包括許多具有不同能量狀態(tài)的串聯(lián)連接的充電電池單元的備用電池被再充電，那么當具有最高能量狀態(tài)的電池單元向充電器發(fā)送充電的終止信號時，不管具有最低能量狀態(tài)的電池單元還沒有充電，都要停止再充電。另一方面，在備用電池包括一過度放電電池單元的情況下，在該過度放電電池單元完全充電之前，其它電池單元已經(jīng)超過了充電狀態(tài)。也就是說，在備用電池中一些電池單元的狀態(tài)在未完成充電的狀態(tài)與過度放電(或電池反向)狀態(tài)之間來回變化。同時，其它電池在完成充電狀態(tài)與未完成放電狀態(tài)之間來回變化。因此，所有電池單元都被損壞。

Ni-Cd型充電電池的性能可通過定期地深度放電以去除結晶的電解液來提高。但是，備用電池通常包括許多串聯(lián)的電池單元，以得到電氣裝置所需的電壓。在這種狀態(tài)下，如果備用電池在控制下放電，那么備用電池中的某些電池單元可被過度放電或處于電池反向狀態(tài)。也就是，難于用串聯(lián)連接的放電方法使電池單元復原或均衡。為了解決上述問題，在美國專利3,980,940中建議了一種放電方法，如圖1所示。這種已有的發(fā)明提出控制備用電池的方法，在這種方法中，電池單元在被串聯(lián)充電之前通過獨立地深度放電來均衡。充電電池(電池單元)1a、1b、1c和1d被串聯(lián)連接。充電裝置11與充電電池1a至1d連接。放電裝置21包括電氣負載裝置23a、23b、23c和23d以及放電阻斷開關25a、25b、25c和25d，該放電裝置21與充電電池1a至1d分別連接。也就是說，電氣負載裝置23a至23d以及放電阻斷開關25a至25d分別與充電電池1a至1d連接。在這種已有的發(fā)明中，各電池單元1a至1d在用充電裝置11串聯(lián)充電后，用放電裝置21獨立地放電。但是，根據(jù)該已有的發(fā)明，在獨立放電過程中浪費的電量非常大，并且要使所有處于不同能量狀態(tài)的電池單元充分放電需要很長的時間。