[發明專利]控制蓄電池充電的方法和實施此法的設備

有效

• 申請號: 00118314.1
• 申請日: 2000-06-12
• 公開（公告）號: CN1277477A
• 公開（公告）日: 2000-12-20
• 發明（設計）人: J·C·馬丁;J·C·關特爾
• 申請（專利權）人: 阿蘇拉布股份有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/44;G04C10/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 吳立明,傅康

本發明涉及控制蓄電池充電的方法及實施此法的設備。特別涉及用于無線應用裝置(諸如手表、手提電話、攝像機等)的蓄電池。

對于正確使用的傳統電子表，有一個簡單的低壓電池就夠了。適合于這種表的機芯耗電量非常低。通常用1.5伏以內電壓的幾個微安級電量就行了。一般，低壓電池使這類表自動行走約兩年。

可是，現在，人們設法在表中集成其他的輔助設備(諸如，舉例，天線收發設備)以讓表象部電話一樣工作。而這種設備所需的電流和電壓比普通的計時功能電路設備所需的高得多。舉例說，當射頻線路在工作時，耗電量高于50mA，電壓超過2.5伏。面臨如此高的電力要求，電池不能保證是合適的電源因為它們將很快就耗盡了；這使戴表人頻繁地換表。為克服這一缺點，決定使用可重充電的電池來給此輔助功能電路提供電力。由于成本和小巧的原因，而不用電池了，計時功能電路由于電耗極微小也用蓄電池供電。

為給蓄電池充電，已知有各種方法。其中最常用的是，快速充電法，這種方法是，在制造商規定限度內將一種恒定電流注入該蓄電池；如果希望速度快，注入電流就高。這種方法的難處在于確定何時停止充電，因為知道充電超過了幾分鐘由于過熱就會縮短蓄電池的使用壽命，而如果超過幾十分鐘則可以使它不能用或毀掉它。

現在有幾種確定當蓄電池達到額定負荷時快速結束它的充電的方法。這些方法的特點是，結束充電后它們的反應時間。這種反應時間應盡可能短以防止蓄電池出現任何過熱現象。這些方法還有別的特點：可靠、能重復及他們的造價。

最通常的方法利用蓄電池充電電壓的特性曲線。當蓄電池的電流滿，甚至有點過了時，其電壓在充電期間連續增加后稍有點下降。該壓降由電子控制電路來探測，然后由壓降來決定給蓄電池停止充電。

這種方法有兩個缺點：首先，當電壓下降時，蓄電池已經充電稍過了，因此其溫度已開始上升。因此已有點晚，因為過熱是蓄電池老化的主要原因。充電越快情況越是如此。充電電流越高，過量充電越多，熱量越容易過高。第二，有些蓄電池有較小的明確壓降，因此它更難探測。

最近的方法在于不僅測量蓄電池的充電電壓還測試它的溫度并決定當溫度增加的速率超過了某個門檻值時就停止充電。在幾乎整個充電期間溫度都保持恒定，越到充電結束時溫度就開始以更快速度上升。用上述的溫度測試法，當溫度上升的速度比預先設定的快時就停止充電。

這種方法的一個缺點是，每個蓄電池都要一個溫度傳感器并在蓄電池和充電器連接線間又增加一、兩個觸點。而有時這樣做的造價是很高的。這種方法的第二個缺點是，溫度從電池的芯子傳到外殼再傳到溫度傳感器傳播的速度慢。換句話說，當充電停止了時，蓄電池已經有過熱的時間了。

與上面所述的快速充電法相反，所謂的慢速充電法也能用，所謂慢速充電法就是將一種相比其容量強度低的電流注入該蓄電池。例如，10mA的恒定電流可以永久地加給100mA小時的蓄電池而無損壞它的任何風險。對于更高的充電電流(屬于20mA到30mA級的)，可以給蓄電池充電的結束時間規定為一個時間函數，此時間是蓄電池已在充電器上的時間。

然而后一種解決辦法有一個明顯的缺點。如果人們只考慮從蓄電池放在充電器上所用的時間，則在人們把蓄電池拿走后馬上又放回充電器處時又得完全重新設置充電的時間界限。當電網出現瞬間中斷或充電器產生震動使充電器和蓄電池間的電接線發生瞬間中斷時都會出現同一問題。

本發明的目的是，通過給蓄電池提供充電控制的方法使蓄電池在發生過熱，因此過量充電前就停止充電而又不要復雜的和造價高的設備來克服上述問題和缺點。

因此本發明是將蓄電池的充電作為一種時間函數來控制的方法，所述時間是蓄電池在充電器上的時間，所述的蓄電池用于給計時功能電路和一個或多個輔助功能電路提供電力；本方法的特征在于它包含了以下步驟：

蓄電池在充電器上充電期間增加步進計數信號；

當計數信號達到了以前設定的相應于所說的蓄電池標稱充電的最高值時，使該蓄電池停止充電；和

蓄電池脫開充電器期間放電時，較小步進式計數信號；當僅用計時功能電路時，該計數信號減小第一步長和根據所用的輔助功能電路或其它功能按與第一步長不同的第二步長來減小計數信號，使得，如果計數信號到了0，將進行下一次充電直至所說的計數信號再次達到其最大值；而如果在該計數信號到達0前蓄電池被放回充電器，下次充電的期限將短些。