[發(fā)明專利]充電方法和用于確定鎳基電池充電結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080054028.3
• 申請日: 2010-09-24
• 公開（公告）號: CN102640345A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D.布魯恩-布伊森;A.拉布魯尼;P.佩里科恩
• 申請（專利權(quán)）人: 原子能和代替能源委員會;布本多夫公司
• 主分類號: H01M10/30
• 分類號: H01M10/30;H01M10/34;H01M10/44
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 于小寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于對具有預(yù)定額定容量的電化學(xué)鎳基電池充電的方法，包括電池電壓的至少一個測量和電池的溫度表現(xiàn)的一個測量，所述電池通過間歇的和可變電流的電源再充電。

背景技術(shù)

近年來，新技術(shù)使得能夠開發(fā)移動電子設(shè)備的使用，諸如膝上電腦、移動電話或自治系統(tǒng)的使用。這些技術(shù)使得有必要提高能量存儲以獲得對于在能量方面要求越來越高的設(shè)備的滿意的能量存儲密度。當(dāng)今通用的存儲系統(tǒng)是電化學(xué)鎳基電池。鎳基電池技術(shù)使得能夠存儲能量的優(yōu)化的量，因為其體積能量，大約350Wh/dm³，是目前已知最高的。

鎳基電池的制造推薦以恒定電流充電，通常在充電到額定容量的160%時獲得電池的最大容量。一個問題是要知道何時必須停止充電，即，使用哪個可量化的和可測量的標(biāo)準(zhǔn)來確定何時達(dá)到了最大容量。

最通常使用的方法稱為負(fù)delta?V方法。事實上，在NiCd電池的快速充電期間，電池兩端的電壓當(dāng)充電達(dá)到接近電池的額定容量的100%至120%的值時達(dá)到最大值Vmax。然后，電池兩端的電壓又下降并且當(dāng)該電壓的變化高于一定的閾值時，電池被認(rèn)為是充電了。

優(yōu)選與NiMh類型電池相關(guān)的另一種方法在于探測電池兩端的電壓中的變化的不存在。實際上，對于這種類型的電池，delta?V的變化是相對小的并且不容易探測。因此，在測量到電壓的一個峰值之后，我們等待直到電壓穩(wěn)定。

在NiMh電池的情況下，也可以報告電池溫度的時間變化。當(dāng)該報告超過一定的閾值時，電池被認(rèn)為是充電了。

所有這些方法使得通過過充電能夠具有電池的最大燃料。該過充電傳統(tǒng)上被包括在額定容量的20和60%之間，其相當(dāng)于過度。通過發(fā)生涉及消耗能量并且需要被補(bǔ)償?shù)乃獾募纳娀瘜W(xué)現(xiàn)象而進(jìn)行過充電，使得用戶在使用由所述電池供電的電子設(shè)備時獲得最大容量。

文獻(xiàn)EP1990890公開了一種用于對自治系統(tǒng)的電池充電的方法。該方法包括溫度測量并且允許當(dāng)達(dá)到電壓閾值時從第一充電模式到第二充電模式。充電的結(jié)束傳統(tǒng)上通過在電池溫度的快速上升而執(zhí)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，實現(xiàn)一種對鎳基電池充電的方法，當(dāng)電池連接到間隙的和可變的電源時其提供好的自治、高的壽命和高效率。

該目的通過所附權(quán)利要求并且特別是通過如下來實現(xiàn)：根據(jù)測量的溫度和電池中充電的容量表現(xiàn)，該容量表現(xiàn)相應(yīng)于等于或高于90%的充電效率，當(dāng)在電池兩端測量的電壓達(dá)到電壓閾值時停止電池充電。

本發(fā)明還涉及這樣用于確定電化學(xué)鎳基電池的充電結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的方法。該方法包括：

-按照充電的容量繪出代表了充電效率的效率曲線，

-選擇相應(yīng)于在效率曲線的斜率中的中斷的最大充電容量值，

-對于電池溫度的給定的溫度表現(xiàn)，按照充電的容量繪出代表了電池電壓的至少一個電壓曲線，

-相應(yīng)于所述最大充電容量值，對于每個溫度，從相應(yīng)的電壓曲線確定代表了充電結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的電壓閾值。

附圖說明

其他優(yōu)點和特征從本發(fā)明的僅對于非限制性示例目的并且在附圖中表示的特殊實施方式的以下描述中將變得清楚，附圖中：

圖1示出了使用按照本發(fā)明的充電方法的設(shè)備。

圖2示出了代表了兩個相同的自治系統(tǒng)的可能的驅(qū)動數(shù)量的時間曲線，該自治系統(tǒng)的電池按照不同方式充電。

圖3是代表了取決于電池的電壓和溫度，其中允許充電的窗的圖。

圖4按照充電的容量，代表了總充電效率的曲線。

圖5是按照在電池中充電的容量的多個范圍，以直方圖形式代表了充電效率的曲線。

圖6對于多個溫度，按照充電的容量，示出了在電池兩端的電壓的演變。

具體實施方式

鎳基電池可以被集成到被稱為自治系統(tǒng)的系統(tǒng)中。在圖1所示的自治系統(tǒng)中，電池1連接到間歇的和可變電流的電源2，使得能夠?qū)﹄姵卦俪潆姟Ｔ撾娫赐ǔＪ褂媚茉偕哪芰浚T如太陽能、風(fēng)能、水力或地?zé)崮堋Ｗ鳛槔樱姵?可以通過太陽能電池板再充電。因此，一片云的通過就會降低充電電流的強(qiáng)度或停止對電池充電，如果陽光條件特別不好的話。

因為不可能控制充電電流，所以現(xiàn)有技術(shù)的用于鎳基電池的充電方法是不可用的。事實上，在此不可能實現(xiàn)以恒定電流的快速充電。