发明名称 二次电池之快速充电方法及其装置
摘要 提供泛用的单一充电装置,能以高速与高效率充电任何型式之二次电池,并能以任意充电率充电二次电池。种种不同二次电池之充电中选择自低电流至高电流之任意电流量时,监控该电池之电压与温度,以便于电池之升温速度比上次升温速度增加而超过一给定值之时点,或于电池电压变化之差在预设之次数连续减少之时点,停止其充电操作。
申请公布号 TW233387 申请公布日期 1994.11.01
申请号 TW083103841 申请日期 1994.04.28
申请人 资料联结股份有限公司 发明人 史都华尼尔赛门;宫本勇
分类号 H02J7/10 主分类号 H02J7/10
代理机构 代理人 何金涂 台北巿大安区敦化南路二段七十七号八楼
主权项 1.一种二次电池之快速充电方法,包括:步骤1,设定读取资料所需之基准资料读取时间tb;步骤2,设定充电率C;步骤3,依据所设定之充电率C及基准资料读取时间而设定修正资料读取时间tc,此修正资料读取时间tc为充电率C所独特者;步骤4,充电操作中使用适宜抽样装置以便于每一修正资料读取时间tc把该二次电池之端电压至少检测一次,并将其时之电压资料存入适宜的第1记忆装置;步骤5,重覆施行步骤4之操作L次,求出各修正资料读取时间tc内获得之多个电压资料之和,并将其结果,即在电压资料变化量读取抽样时间ts(ts=Ltc)之变化量Dvn;存入适宜的第2记忆装置;步骤6,算出步骤5所获得之第1抽样时间(ts1)之变化量Dv1与接下来之第2抽样时间(ts2)之变化量Dv2之间的差,并将其结果即变化量之差C存入第3记忆装置;步骤7,把步骤6重覆施行M次,求出各变化量读取抽样时间(ts)所获得之各値C至値的和,并决定该变化量之总读取抽样时间之电压资料变化量C,并将其结果存入第4记忆装置,步骤8,根据第4记忆装置所存之电压资料变化量C,而决定为预设之次抽样而设之自该第1抽样时间(ts1)延读而第M抽样时间(tsM)之第1变化量读取抽样总时间(t1)的期间测得之电压变化量C与为预设之之抽样而设之自该第抽样时间(ts2)延续至第(m+1)抽样时间(tsM+1)之第2变化量读取抽样总时间的期间测得之电压变化量C之间的差,并将算得之差C存入第5记忆装置;步骤9,一面重覆步骤8,一面计算每一对相邻变化量读取抽样总时间tn及tn+1之电压变化量C及之间的差値=C-,并将其计算结果存入第5记忆装置;步骤10,判定电压变化量C至中之各差量是否为正(零或大于零)或负(小于零);及步骤11,在电压变压量中之差C至之发生顺序中,判定该电压变化量差C是否连续次呈现零或负,若该电压变化量差连续次呈现零或负,则停止充电。2.一种二次电池之快速充电方法,包括:步骤1,设定读取资料所需之基准资料读取时间tb;步骤2,设定充电率C;步骤3,依据所设定之充电率C及基准资料读取时间tb而设定修正资料读取时间tc,此修正资料读取时间tc为充电率C所持有者;步骤4,充电操作中,使用适宜抽样装置而于每一修正资料读取时间tc把该二次电池之温度至少检测一次,并将其时之温度资料存入适宜的第1记忆装置;步骤5,把步骤4之操作重覆预设次数L,求出各修正资料读取时间tc所获得之多个资料之和,并将其结果即温度资料变化量读取抽样时间ts(ts=Ltc)之期间之变化量Dvn存入适宜的第2记忆装置;步骤6,算出步骤5中所获得之第1抽样时间(ts1)之变化量Dt1与接下来的第2抽样时间(ts2)之变化量Dt2之间的差,并将其结果即变化量差C存入第3记忆装置;步骤7,把步骤6连续重覆预设之次数M,求出各变化量读取抽样时间(ts)所获得之各値C至値的和,决定该温度变化量读取抽样总时间之温度资料变化量C,并将其结果存入第4记忆装置,步骤8,根据第4记忆装置所存之温度资料变化量之値C进行计算,以决定从为预设之第M次抽样而设之自该第1抽样时间(ts1)延至抽样时间(tsM)之第1变化量读取抽样总时间t1测得之温度变化量C与从为预设之第抽样而设之自该第2抽样时间(ts2)延至抽样时间(tsM+1)之第2变化量读取抽样总时间t2测得之温度变化量C之比,并将算出之比-存入第5记忆装置;步骤9,一面重覆步骤8之操作,一面计算每相邻之各对变化量读取抽样总时间tn及tn+1之温度变化量C及之间的比値/C,并将其计算结果存入第5记忆装置;步骤10,由第5记忆装置所存之资讯判定相邻2个温度变化量间之比C是否等于或大于或小于一给定値K;及步骤11,如温度变化量之比値C等于或大于给定値时,停止充电。3.一种二次电池之快速充电方法,包括:步骤1,设定读取资料所需之基准资料读取时间tb;步骤2,设定充电率C;步骤3,依据所设定之充电率C及基准资料读取时间而设定修正资料读取时间tc,此修正资料读取时间tc为充电率C所特有者;步骤4,充电操作中,使用适宜之抽样装置而于每一修正资料读取时间tc把该二次电池之温度及端电压至少分别检测一次,并将其时的温度及端电压之资料分别存入适宜的第1记忆装置;步骤5,把步骤4之操作重覆预设次数L,分别求出各修正资料读取时间tc所获得之多个电池温度资料及电压资料之和,并将其结果,即温度及端电压资料读取抽样时间ts(ts=Ltc)之期间的各变化量Dtn及DvN;分别存入适宜的第2记忆装置;步骤6,计算步骤5中所获得之第1抽样时间(ts1)之变化量Dv1与Dt1,与接下来之第2抽样时间(ts2)之各变化量Dv2及Dt2之差,并将其结果即温度资料及端电压(CDv及C之差量存入第3记忆装置;步骤7,把步骤6连续重覆预设之次数M,求出各变化量读取抽样时间(ts)所获得之各値C至(M値)和C至値之和,决定该变化量读取抽样总时间t(t=tsM)之温度资料变化量及端电压资料变化量,C及C,并将其结果存入第4记忆装置,步骤8,根据第4记忆装置所存之电压资料变化量之値C而进行计算,以决定从为预设之第M抽样而设之自该第1抽样时间(ts1)延至抽样时间(tsM)之第1变化量读取抽样总时间t1测得之电压变化量C与从为预设之第抽样而设之自该第2抽样时间(ts2)延至抽样时间(tsM+1)之第2变化量读取抽样总时间t2测得之电压变化量C之间之差,并将所算出之差-存入第6记忆装置;步骤9,一面把步骤8重覆,一面计算相邻之各对变化量读取抽样总时间tn及tn+1之电压变化量C及之间的差値C-,并将其结算存入第6记忆装置;步骤10,判定电压变化m量C至是否为正零或大于零或负小于零;步骤11,根据第4记忆装置所存之温度资料变化量C之値进行计算,以决定从为预设之第M抽样而设之自该第1抽样时间(ts1)延至抽样时间(tsM)之第1温度变化量读取抽样总时间t1测得之温度变化量C与从为预设之第抽样而设之自该第2抽样时间(ts2)延至抽样时间(tsM+1)之第2温度变化量读取抽样总时间t2测得之温度变化量C之间的比,并将算出之差C/存入第5记忆装置;步骤12,一面重覆步骤11之操作,一面分别计算相邻各对温度变化量抽样总时间tn及tn+1之温度变化量C及之间的变化比値C/C,并将算出之结果存入第5记忆装置;步骤13,由第5记忆装置所存之资讯判定相邻之该温度变化量间之比C是否等于或大于或小于一给定値K;及步骤14,判断该温度变化比C等于或大于预设値,及由到所发生一系列电压改变量的差値中,是否该电压改变量之差値C连续为或负値已次,若该电压改变量之差値连续为O或负已S次,则停止充电。4.如申请专利范围第1,2或3项之充电方法,其中于充电期间使用该抽样装置来检测各修正资料读取时间tc之二次电池之端电压或温度时,在检测时中断对二次电池之充电电流供给。5.如申请专利范围第1,2或3项之充电方法,其中,于充电期间使用该抽样装置之检测各修正资料读取时间tc之二次电池之端电压或温度时,若检出之数値中只要有一个数値呈现超过预设之异常値水平,则中断充电操作。6.如申请专利范围第1,2或3项之充电方法,其中,该修正资料读取时间tc系由充电率C及基准资料读取时间tb算出,其计算式为tc=tbA/C,其中A为一常数。7.如申请专利范围第1,2或3项之充电方法,其中,有一步骤连续地在每一读取抽样时间ts的资料改变上,重覆测量电压资料M次,每一读取抽样时间ts之资料改变时即测量该电压资料,电压资料变化量C被计算,步骤中判定该电压资料变化量是否为正,负或零,若判为正,则把用以判定电压资料变化量C中之变化状况的适宜计数器値C重置于零,但若该电压资料变化量为负或零,则把该加算于计数器値,并将计数器値C更新到该被加算値,然后把该计数器値与预设之参考値比较,若计数器値C小于参考値,则停止充电操作。8.如申请专利范围第7项之充电方法,其中如该电压资料变化量之値C为零,则从计数器値C减除预设値。9.一种二次电池之快速充电装置,包括:电流供给装置,将电流供给到待充电之二次电池;开关装置,设在电流供给装置与该二次电池之间;温度检测装置,用以检测该电池之温度;抽样装置,以期望抽样时距操作该温度检测装置以检测该电池之温度;充电控制装置,连接于抽样装置并控制该开关装置;充电率设定装置,用以设定充电率C;修正资料读取时间设定装置,根据充电率设定装置所设定之充电率C而由预设之基准资料读取时间tb算出修正资料读取时间tc,其値为该充电率C所特有;资料变化量读取抽样时间设定装置,系把修正资料读取时间tc乘以预设値L,以设定温度资料变化量读取抽样时间ts;抽样总时间设定装置,系把该资料变化量读取抽样时间ts乘以预设値M,以设定抽样总时间t;第1记忆装置,用以储存在各修正资料读取tc测得之温度资料之値dtn;第2记忆装置,用以储存第1记忆装置所存之温度资料dtn之値的预设次数L之总和,即资料Dtn;第3记忆装置,系由第2记忆装置所存之资料Dtn,储存上次变化量读取抽样时间ts测得之资料Dt(n-1)与本次变化量读取抽样时间ts+1测得之资料Dtn之间的差,此差値乃为C--;第4记忆装置,用以储存把在藉反覆该变化量读取抽样时间(ts)所需次数M而获得之变化量读取抽样总时间t(t=tsM)中之各变化量读取抽样时间(ts)所获得之各M温度资料变化量相加而得之和,即温度资料变化量C;第5记忆装置,与第4记忆装置所存之温度资料变化量C关联地储存变化比C/C,此变化比系在第1变化量读取抽样总时间tn之温度资料变化量C及藉一次移位一个变化量读取抽样时间而形成之第2变化量读取抽样总时间tn+1之温度资料变化量C之间算出者;第1判定装置,把两温度变化量间之温度变化比C与预设参考値比较,如两温度变化量间之变化比C超过参考値,则输出停止充电用之信号;处理装置,用以处理各装置所存之各个别资料;及中央处理装置,用以控制各装置之操作。10.一种二次电池之快速充电装置,包括:电流供给装置,用以把电流供至待充电之二次电池;开关装置,设在电流供给装置与该二次电池之间;端电压检测装置,用以检测该电池之端子电压;抽样装置,用以操作端电压检测装置,以便以期望之抽样时距检测该电池之端电压;充电控制装置,连接于抽样装置以便控制该开关装置;充电率设定装置,用以设定充电率C;修正资料读取时间设定装置,根据充电率设定装置所设定之充电率C,并由预设之基准资料读取时间tb算出修正资料读取时间tc,其値乃为充电率C所特有者;资料变化量读取抽样时间设定装置,系把修正资料读取时间tc乘以预设値L,以设定温度资料变化量读取抽样时间ts;抽样总时间设定装置,把资料变化量读取抽样时间ts乘以预设値M,以设定抽样总时间t;第1记忆装置,用以储存在各修正资料读取时间tc测得之端电压资料dtn之値;第2记忆装置,用以储存第1记忆装置所存之温度资料dvn之値的和,即资料Dvn;第3记忆装置,系由第2记忆装置所存之资料Dvn,储存上次变化量读取抽样时间ts测得之资料Dv(n-1)与本次变化量读取抽样时间ts+1测得之资料Dvn之间的差,此差値乃为C--;第4记忆装置,用以储存端电压资料变化量C,此变化量系藉由求在变化量读取抽样总时间t(t=tsM)中之各变化量读取抽样时间所获得之电压变化资料M量之各个的和而得者,而该变化量读取抽样总时间t系把该变化量读取抽样时间(ts)M重覆所需之次数M而得者;第6记忆装置,系与第4记忆装置所存之端电压资料变化量C关联地储存在第1资料变化量读取抽样总时间tn中测得之电压资料变化量C与藉一次移位一个变化量读取抽样时间(ts)而形成之第2资料变化量读取抽样总时间tn+1中测得之电压资料变化量C之间算出的差-;判定装置,系与依序存入第6记忆装置之电压资料变化量差C至的各m値关联地判定该差C至各个是否为正零或大于零或负小于零,并在该电压资料变化量差C至之发生序列中施行判定处理,如相继测得之各电压资料变化量差C至少在预设之次数连续呈现负値,则停止充电操作;及处理装置,用以处理该各装置所存之各个别资料;中央处理装置,用以控制该各装置之操作。第1图为本发明之二次电池之快速充电装置之一实施例的结构的方块图。第2图为镍镉电池之充电特性图。第3图为镍氢电池之充电特性图。第4图为锂离子电池之充电特性图。第5(A)图表示检测资料之曲线及抽样时距p与变化量之关系。第5(B)图表示本发明中之检测资料抽样期间t与检测资料变化量读取抽样时间(ts)之关系。第6(A)图描述本发明中电压检测资料分析及其变化条件之一例。第6(B)图描述本发明温度检测资料分析及其变化条件之一例。第7图为本发明二次电池充电方法之一步骤例的流程图。第8图为本发明二次电池充电方法之一步骤例的流程图。第9图为本发明二次电池充电方法之一步骤例的流程图。第10图为本发明二次电池充电方法之另一步骤例的流程图。第11图为本发明二次电池充电方法之一步骤例的流程图。第12图表示以0.25C充电时之镍镉电池之电压特性之一例。第13图表示执行第12图之充电时之全般性电压变化量C及计数値的变化。第14图表示以3C充电时之镍镉电池之温度特性之一例。第15图表示以3C充电时之镍镉电池之电压特性之一例。第16图表示执行第15图之充电法时之全般性电压变化量C及计数値之变化。第17图表示以0.25C充电时之镍氢电池之电压特性之一例。第18图表示执行第17图之充电法时之全般性电压变化量C及计数値之变化。第19图表示以1C充电时之镍氢电池之电压特性之一例。第20图表示执行第19图之充电法时之全般性电压变化量C及计数
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