CN1190499A - 电池充电过程的控制与终止 - Google Patents

Abstract

一种方法和一种设备,用来调整对电池充电的过程,以便尽可能快地对电池充电,同时避免电池过热或损坏。该方法规定施加一个提供平均充电电流的充电脉冲(C1),施加一个第一去极脉冲(D1),等待一个第一休止时期(DW1),测量第一休止时期之内一个预定点的电压(V1),施加一个第二去极脉冲(D2),等待一个第二休止时期(DW2),测量第二休止时期之内预定点的电压(V2),确定电压(V1)和电压(V2)之间的差,并且如果该差大于一个预定量,减小平均充电电流。本发明还能确定电池是否缺水。

Description

电池充电过程的控制与终止

本发明涉及电池充电器，更具体地说，涉及控制电池充电过程及终止充电过程的方法和设备。

有若干对电池充电的方法及若干确定何时终止电池充电过程的方法。这些方法全都具有相同的问题：它们将使电池过度充电。如果电池被过度充电，它将在正电极产生氧。这种氧然后由负电极消耗，并且电池将发热。对于大多数充电技术来说，由于过度充电而对电池造成某种损坏的危险是通常情况。正是在某种程度上考虑到这一点，电池制造厂用额外负电极材料来设计电池。然而，过度充电不可逆转地消耗负电极，并且一旦额外材料被消耗，那么将来的过度充电将减少可用于存储电荷的负电极量，因此电池的容量将下降。

有许多资料证明的尤其使用直流充电的过度充电的作用是电池电压将减小。电池电压的这个减小通常称为-ΔV或负ΔV。一种确定充电状态的方法是检测出现-ΔV，并且当这种情况出现时终止充电过程。然而，这种方法将降低电池寿命，因为-ΔV是在正电极产生过量氧并被负电极所消耗时出现。结果，这种方法使电池温度上升，并且还使电池内部建立压力。

当电池是通过强制电流脉冲流入电池，并且在各充电脉冲之后施加一个放电脉冲来充电时，使用了另一种确定何时终止充电过程的方法。按照这种方法，或响应放电脉冲期间的平均放电电流，或响应由放电脉冲所移去的能量与前面充电脉冲期间提供给电池的能量相比较而得到的比率，来终止充电过程。然而，在放电电压值与电池充电状态之间并没有稳固关系。

另一种终止充电过程的方法规定在充电开始之后的预定时间，在各充电脉冲之间对电池的端电压采样。

另一种方法规定测量正在施加充电电流时的电池电压，并且测量放电电流期间的电池电压。把这两个电压测量值相比较，并且当这些电压之间有某个预定差时终止充电过程。然而，该预定差必须根据正被充电的电池类型及正被充电的电池容量来选择。此外，这种方法并不防止与过度充电同时产生的氧，因为它并没有准确地确定电池的充电状态。理由是如果电池正以快充电速率充电，那么如果有一个长放电脉冲，则镍镉(NiCa)电池或镍金属氢化物(NiMH)电池将发热，并且充电电压的幅值将因为电池温度的变化而改变。因此，这种方法就以高充电速度对大型电池充电来说不准确，因为确定电池状态的较小误差结果能造成对电池的损坏。使问题进一步复杂化，电池特性在充电循环期间发生变化，并且随电池不同而不同。

另一种控制充电循环的方法使用一种“空电阻电压”读数。在充电脉冲的结尾之后测量电池的无负载(“空电阻”)端电压。把这个电压与一个参考电压比较以确定充电电流。参考电压例如可能取决于环境温度，内部温度，内部压力，充电电流，或充电电流的变化值。然而，对空电阻电压的测量必须发生在电池中的所有原电池为平衡方式之时。如果平衡条件还没有获得，那么开路电压的电压测量值会随前面充电脉冲结尾之后的时间而不同。平衡时间取决于充电电流和电池的质量转移能力。并且，空电阻电压的测量精度将取决于电池中电解质的浓度和电池的工作时间。由于板表面的多孔结构，电解质的浓度将变化，因此充电脉冲结尾之后数毫秒处开路电压的测量值将不会提供精确结果。因此，会使电池过热或破坏。此外，在电池之间有差别，在电池类型之间有差别，并且在单个电池中有冲电循环期间发生的差别。因此，选择适当的参考电压可能较为困难或非常耗时。

对电池快速充电的任何方法都必须计及电池不断变化的参数，例如内部电阻，极化电阻，质量转移条件和温度。快速充电系统典型地使用逐渐减小的电流来避免过度充电条件并且避免气体产生。U.S.Patent No.5,307,000公开了在各充电脉冲之间使用多个放电脉冲，并且规定在较长时期内用大充电脉冲电流对电池快速充电，而没有各原电池的临界电压和热产生。由于尤其在充电脉冲结尾处电极周围电解质的快速浓度增加，因此没有多个去极脉冲则将使电池上的电压非常快速地上升。

快速充电过程必须以可靠的和精确的充电控制和充电终止方法为基础。某些先前充电方法依据温度来中止，或依据其他并不是对所有类型电池适当和/或均匀的方法，以及种种即使当用来对相同电池类型(铅酸，NiCd，NiMH)充电时甚至也需要选择电池容量的方法。其他先前充电方法依据电压来中止。然而，固定电压阈值并不可靠，因为适当的电压阈值根据电池的状态，温度，以及电池的先前使用和充电随时间的变化而改变。

如现有技术已知，对电池快速充电的优选技术包括优选地通过对电池施加一系列充电和去极脉冲，使大充电电流强制流入电池。随着充电过程变得越来越快，以及瞬时充电电流变得越来越大，更加难以确定电池何时为完全充电，以及何时出现终止或变更充电过程的最佳时间。没有精确地知道电池何时为完全充电，由于电池的过度充电则既浪费了充电时间又浪费了能量。

然而，如上所述，过度充电引起气体生成，产生热，并且增加电池内部的压力，由此对电池造成损坏或可能在电池内引发灾变性的热失控状态。已知在恒定电压充电方式期间，电池是在充电电流已经稳定，或在逐渐减小之后开始增加时被充电。然而，这种方法依据电池端特性的变化，而电池端特性的这种变化是在电池接近热失控状态时出现。因此，理想的是在电池没有接近进入热失控状态下确定电池是否得到充电。

通过减小充电电流，延长充电时间，或在及早点根据某些选择判据，例如已经施加充电过程的时间量，强制流入电池的充电安培小时，或电池温度来终止快速充电过程，有可能避免气体产生，发热，热失控，以及其他损坏电池的种种问题。然而，这些方法可能过早地终止充电过程，由此使电池处在充电不足状态，或者这些方法大大延长随后使电池达到完全充电的方法，例如点滴式充电所需要的时间。并且，对完全充电或几乎完全充电的电池来说，如果对电池施加快速充电过程，因为电池将不能够接受大充电脉冲电流，所以用充电时间或安培小时作为确定判据将引起灾变性破坏。在这种情况下，电池的气体生成和过度发热将几乎立刻开始发生。

因此，有必要提供一种尤其在快速充电过程期间确定电池的充电状态的方法，以便能尽可能长久地使用快速充电过程，由此使电池达到或非常接近完全充电状态，但在电池发生损坏之前的某一点将终止快速充电过程。

此外，在快速充电过程期间，在电池正变为充分充电时的某一点，电池可能不能够接受来自充电脉冲的全电流。因此，在充电脉冲期间送给的有些充电电流引起气体生成及发热。然而，此时终止快速充电过程可能过早，因为电池并没有完全充电，并且仍可经受快速充电过程，但是要以较小充电电流。因此，有必要提供一种当电池正变为充电时来变更快速充电过程的方法，以便以有效方式继续对电池快速充电。

因此，有必要提供一种当电池正变为充电时来变更快速充电过程的方法，以便以有效方式继续对电池快速充电。

本发明涉及准确地确定电池何时为充电。本发明使快速充电过程可以尽可能久地使用，因此使电池充分充电，但是在某一点终止快速充电过程，以避免对电池过度充电，并且因此避免浪费充电时间和能量以及对电池的损坏。

按照本发明，为了确定电池何时为充电，对电池施加一个充电脉冲，然后对电池施加至少两个放电(去极)脉冲。在第一去极脉冲之后一个休止(等待)时期中的预定点测量电池电压，并且在第二去极脉冲之后一个休止时期中的同样相对点测量电池电压。去极脉冲是通过在电池终端之间施加一个负载来产生，典型地比充电脉冲持续时间短得多。

当把充电脉冲施加到铅酸电池时，电池溶液中的硫酸铅转换为铅，铅氧化物，以及电解质离子。铅和铅氧化物沉积在相应电极上。电解质离子在电极和电极周围形成。这些电解质离子则由于电极周围离子浓度和溶液中离子浓度的差所引起的迁移现象而被扩散。

当电池几乎完全放电时，电解质的浓度小。因此，在电极周围形成的电解质离子快速扩散到溶液中。然而，当电池变为几乎完全充电时，浓度差小，因此离子扩散较慢。在离子扩散之前，硫酸铅不能移到电极附近。因此，离子在电极周围形成一道障碍，防止了电极有效地接受另一个充电脉冲。此外，能由充电过程转换的溶液较少。一旦这种情况发生，就必须增加充电电压以便强制电池接受相同量的充电电流。然而，增加充电电压则引起电池中的水分离成氢气和氧气。氧气被溶液快速重吸收。然而，氢气非常缓慢地被吸收，因此建立电池内部压力。如果发生泄放，则使氢气损失，因此使电池损失水。如果这种情况发生次数太多，电池将会损坏。此外，对电池充电所需要的较高电压引起电池不希望有的发热，并且过度发热可能会使电池损坏。

本发明揭示了在放电脉冲之后的休止时期内通过测量电池的开路电压，可以确定电池的充电状态，即溶液中电解质的浓度。如果开路电压从一个休止时期到随后休止时期近似相同，那么电池不在过度充电，因此不需要改变充电电流。如果开路电压从一个休止时期到随后休止时期减小，那么电池在过度充电，或在以高于电池能接受的速率充电，因此应该减小充电电流或终止充电过程。

因此，当电池成为充电时，应该使充电电流降低到电池将会有效接受的水平。

按照本发明，只要第二电压测量值和第一电压测量值近似相同，电池就确定为有效地接受充电，并且充电电流不需要改变。

并且，按照本发明，当第二电压测量值小于第一电压测量值某个预定电压差(ΔV)时，电池就确定为几乎完全充电，并且充电电流应该减小。

因此，本发明在快速充电过程中准确地确定电池的充电状态，并且控制或终止充电过程以避免损坏电池。

因此，本发明的一个目的是提供一种通过比较不同休止时期之间的电池电压来更精确地确定电池的充电状态的方法。

本发明提供一种对电池充电的方法。该方法包括步骤：施加一个提供平均充电电流的充电脉冲，施加一个第一去极脉冲，等待一个第一休止时期，测量在第一休止时期之内预定点的电池电压，施加一个第二去极脉冲，等待一个第二休止时期，测量在第二休止时期之内预定点的电池电压，确定第一休止时期之内预定点的电压和第二休止时期之内预定点的电压之间的差，并且根据这个差的大小和极性来改变平均充电电流。

按照本发明的一个方面，如果该差在规定界限之内，则重复施加充电脉冲，施加第一和第二去极脉冲，等待第一和第二休止时期，以及测量第一和第二休止时期之内电压的步骤。

按照本发明的另一个方面，充电脉冲有一个充电脉冲持续时间，并且改变平均充电电流的步骤包括改变该充电脉冲持续时间。

按照本发明的另一个方面，充电脉冲有一个充电脉冲电流幅值，并且改变平均充电电流的步骤包括改变该充电脉冲电流幅值。

按照本发明的另一个方面，充电脉冲有一个充电脉冲重复速率，并且改变平均充电电流的步骤包括改变该充电脉冲重复速率。

按照本发明的另一个方面，各去极脉冲有一个去极脉冲电流幅值，并且该方法还包括在改变平均充电电流时改变该去极脉冲电流幅值。

按照本发明的另一个方面，各去极脉冲有一个去极脉冲持续时间，并且该方法还包括在改变平均充电电流时改变该去极脉冲持续时间。

按照本发明的另一个方面，各充电脉冲随后有若干去极脉冲，并且该方法还包括在改变平均充电电流时改变去极脉冲的个数。

本发明还提供一种用脉冲充电过程对电池充电的方法。该方法包括：施加一个充电脉冲，施加一个第一去极脉冲，等待一个第一休止时期，测量在第一休止时期之内预定点的电池电压，施加一个第二去极脉冲，等待一个第二休止时期，测量在第二休止时期之内预定点的电池电压，确定第一休止时期之内预定点的电压和第二休止时期之内预定点的电压之间的差，并且如果该差大于一个预定阈值则终止脉冲充电过程。

本发明还提供一种确定电池状态的方法。该方法包括：对电池施加一个充电脉冲，对电池施加一个第一去极脉冲，等待一个第一休止时期，测量第一休止时期之内第一预定点的电池电压，测量第一休止时期之内第二预定点的电池电压，对电池施加一个第二去极脉冲，等待一个第二休止时期，确定第一预定点的电压和第二预定点的电压之间的差，并且如果该差大于一个预定阈值，那么指示应该对电池添加水。

本发明还提供一种终止电池充电过程的方法。该方法包括：对电池施加一个充电脉冲，对电池施加一个第一去极脉冲，等待一个第一休止时期，测量在第一休止时期之内第一预定点的电池电压，测量在第一休止时期之内第二预定点的电池电压，对电池施加一个第二去极脉冲，等待一个第二休止时期，测量在第二休止时期之内第一预定点的电池电压，测量在第二休止时期之内第二预定点的电池电压，确定第一休止时期之内第一预定点的电压和第一休止时期之内第二预定点的电压之间的第一差值，确定第二休止时期之内第一预定点的电压和第二休止时期之内第二预定点的电压之间的第二差值，并且如果第一差值大于一个预定阈值，而且第二差值也大于这个阈值，则终止充电过程。

连同附图和权利要求阅读下列对优选实施例的说明，本发明的其他目的，特点和优点将变得显而易见。

图1是用于本发明的电池充电电路的方框图。

图2A至图2B表示说明电池充电过程及怎样通过比较在不同休止时期取得的电压测量值来确定电池充电状态的波形。

图3是说明确定电池充电状态的过程的流程图。

图4表示说明电池充电过程及怎样确定电池状态的波形。

图5是图3说明确定电池充电状态的过程的流程图的一种变更。

现在参考附图，图1是用于本发明的电池充电电路的方框图。该电池充电和放电电路10包括一个键板12，一个控制器13，一个显示器14，一个充电电路15，一个放电(去极)电路16，以及一个电流监视电路20。键板12连接到控制器13的“K”输入端，它使用户可以输入规定参数，例如电池类型(铅酸，NiCd，NiMH等等)，以及其他相关信息，例如标称电池电压或串联原电池数。键板12可以是键盘，拨号盘，开关阵列，或其他输入信息的装置。为了使用户操作简单，可以使控制器13对多种电池类型用参数进行预编程。在这种情况下，用户将简单地输入电池类型，例如型号序数，并且控制器13将自动使用适合该电池类型的参数。显示器14连接到控制器13的“S”输出端，它为操作员显示信息，选择，参数等等，并且为操作员提供可听和可见警报或警戒。

控制器13的“C”输出端连接到充电电路15。充电电路15对电池11提供充电电流。根据本申请，充电电路15可以由控制器13构成为执行恒定电压源或恒定电流源作用。控制器13的“D”输出端连接到放电(去极)电路16，放电电路16可以由控制器13构成为对电池11提供恒定去极电流，对电池11施加选择负载，或对电池11施加较低电压或反向电压。电路15和16提供的脉冲的脉冲宽度由控制器13控制。充电电路15和放电电路16的输出端通过导线21连接到电池11的正端。电池11的负端通过一个电流监视电阻器20连接到电路地线。流入或流出电池11的电流因此可以通过测量导线22上电流监视电阻器20两端之间的电压来确定。电流监视电阻器20因此起一个电流监视器和电流限制器的作用。当然，可以用其他装置来确定电池电流。

通过测量导线21和电路地线之间的电压来监视电池电压。通过测量导线21和22之间的电压，或从导线21上的电压减去导线22上的电压，可以消去电流监视电阻器的影响。导线21和22各自连接到控制器13的“V”和“I”输入端。

通过起动充电电路15并且监视电流监视电阻器20的输出端以确定充电电流是否在流动，通过起动放电电路16并且监视电流监视电阻器20的输出端以确定充电电流是否在流动，通过在两个电路15和16都不活动下监视电压以确定电池是否存在等等，可以确定电池的存在。

温度传感器23监视电池11的温度，以便控制器13能调整充电脉冲和去极脉冲的大小，个数和持续时间，以及休止时期的持续时间，从而维持希望的电池温度。温度传感器23优选地浸在各原电池的电解质溶液中，以便准确地报告电池内部温度，虽然附图中只示出了一个。温度传感器23可以是恒温器，热敏电阻，热电偶或其他类似的传感器，它连接到控制器13的“T”输入端。

控制器13包括一个微信息处理器，一个存储器，几个定时器，以及一个模拟-数字转换器，存储器至少有一部分包含控制器13的操作指令。使用基于微信息处理器的控制器是有利的，因为微信息处理器可以非常快速地作出判定，存储电压和电流测量数据，并且对数据进行计算，例如平均，比较，以及检测峰值。定时器可以为分立的或用微信息处理器来实现，它们可以用来控制任意充电脉冲，去极脉冲，或休止时期的持续时间，以及在连续去极脉冲或休止时期之间提供时间参考。模拟-数字转换器可以为分立的或用微信息处理器来实现，它可以用来把电压或电流信号转换成数字微信息处理器可以使用的形式。因为数字控制器为优选实施例，所以就数字控制器作讨论，但是也可以用模拟控制器实现本发明。

图2A至图2B表示说明电池充电过程及怎样确定电池充电状态的波形。充电状态是通过比较在不同休止时期取得的电压测量值来确定的。电压和电流波形一般地说明充电过程，该充电过程施加一个或多个充电脉冲C1，随后优选地有一个休止时期CW1和多个去极脉冲D1-D3，各去极脉冲D1-D3随后优选地各有一个休止时期DW1-DW3。

为了说明方便，充电脉冲和去极脉冲说明为矩形脉冲，但是应该理解在实际中通常并不是这种情况，因此本发明应该理解为包括矩形波形，但是不限于矩形波形。并且，只是为了方便而不作为限定，充电脉冲C1、C1表示为具有相同的脉冲宽度和相同的充电电流幅值IA，并且去极脉冲D1-D3表示为具有相同的脉冲宽度和相同的放电电流幅值IB。另外，所示去极脉冲的个数纯粹是为了方便而不作为限定。休止时期CW1和DW1-DW3表示为具有相同的持续时间，只是为了方便而不作为限定。控制器13可以根据所监视的电池充电状态的变化来改变这些休止时期的持续时间。

首先，就比较不同休止时期所取得的电压测量值来说，图2A至图2B电压波形上示出特定电压测量值V1和V2。V1和V2分别为休止时期DW1和DW2期间当电路在开路布置下所取得的电池的输出电压测量值。应该理解，第一输出电压测量值V1可以在休止时期DW1的开始，中间或结尾取得，只要随后输出电压测量值V2是在下一个休止时期DW2中相同对应点取得。休止时期DW1-DW3期间的电压电平由本发明来测量并估计。

在图2A中，可见电压V1近似等于电压V2。电压的这个近似相等性指示该电池不在过度充电。因此，不需要调整充电电流IA。

在图2B中，可见电压V1大于电压V2。如果图2B中电压V1和V2之差小于每个原电池10毫伏，那么不需要调整充电电流IA。然而，如果图2B中电压V1和V2之差大于每个原电池10毫伏，那么电压从V1到V2的这个减小指示该电池正在过度充电。这种情况可能是由于电池达到完全充电引起，或可能是由于电池因任何原因而在C1持续时间内不能接受全充电电流IA引起。因此，应该减小充电电流IA，直到该差小于每个原电池10毫伏为止。

图3是通过比较在一个或多个休止时期内所取得的电压测量值，来确定电池是否为充电的流程图。在步骤301，由用户设定初始充电参数，例如电池电压或电池中原电池的个数，以及电池的放电额定值(C)。控制器13然后对电池确定充电电流IA和去极电流IB。如优选那样，这可以根据查表或公式进行。

在步骤303，控制器13对电池施加一个电流幅值为IA的充电脉冲C1，优选地但不是必须地随后一个休止时期CW1，然后对电池施加一个电流幅值为IB的去极脉冲D1。控制器13等待一个时间为DW1的预定时期，并且测量在该休止时期DW1中预定点的电池的输出电压V1。控制器13然后对电池施加另一个电流幅值为IB的去极脉冲D2。控制器13再等待一个时间为DW2的预定时期，并且测量在该第二休止时期DW2中相应预定点的电池的输出电压V2。应该理解，第一输出电压测量值V1可以在第一休止时期DW1的开始，中间或结尾取得，只要随后输出电压测量值V2是在下一个休止时期DW2中相对该休止时期的开始为相同的对应点处取得。

判定309测试差值(V1-V2)是否大于某个最大电压差(VDMAX)。如果不是，那么电池还没有充电，不需要调整平均充电电流。在这种情况下控制器13将转到步骤313。

如果VD＞VDMAX，那么电池在过度充电，或在以大于电池能适当接受的速率充电。因此，在步骤311控制器13减小平均充电电流。然后控制器13转到步骤313。

在步骤313，控制器13确定是否终止脉冲充电过程。脉冲充电循环可以因若干不同原因中的任何一种而终止。例如，用户设定的充电时间可能已经期满，或电池温度可能超过可接受范围，或充电电流幅值IA可能已经减小到C/10或更小。

如果出现某个终止脉冲充电过程的原因，那么在步骤315控制器13将终止该脉冲充电过程，并且如果终止是因为充电电流为C/10，则将转换到另一个充电过程，例如点滴式充电，或者如果终止例如是因为时间期满或温度不可接受，则控制器13将完全停止充电过程。并且，可以对操作员提供可见或可听的充电过程终止指示。

如果在步骤313，控制器13确定不终止脉冲充电过程，那么控制器13将返回到步骤303。

图4表示说明电池充电过程及怎样确定电池状态的波形。在这个过程中，在休止时期的开始和结尾测量开路电池电压。为了说明方便但不作为限定，电压表示为在一个休止时期内基本恒定。然而，实际中，电压可以在一个休止时期内改变，并且这样尤其对铅酸和NiCd电池来说，提供关于电池状态的其他信息。如果电压在休止时期内降低大于一个预定量(VD1＝V5-V6，并且VD1＞VD1MAX)，那么电解质浓度超过正常值，应该对电池添加水。可以用可听和可见警报警告操作员这种情况，并且可以自动终止充电过程。优选地，在第一休止时期DW1内取得测量值。

并且，如果在一个休止时期的开始和结尾的电压测量值(分别为V5和V6)相差大于某个预定量(VD1＝V5-V6，并且VD1＞VD2MAX)，并且在随后休止时期的开始和结尾的电压测量值(分别为V7和V8，或V9和V10)也相差大于该预定量(VD2＝V7-V8，并且VD2＞VD2MAX)，那么这是电池不在适当接受充电的指示，因此应该终止充电过程。

图5是说明确定电池状态的一种变化过程的流程图。除步骤503替换步骤303，以及判定513对判定313的某些终止步骤提供解释外，图5过程和图3过程相同。在步骤513，取得附加电压测量值V5，V6，V7和V8，并且确定电压差VD1和VD2。

在判定513A中，控制器13确定电压差VD1是否大于一个预定最大差VD1MAX。如果是，那么在步骤513B控制器13起动一个警报以发信号通知操作员对电池添加水，并且然后优选地终止充电过程。如果否，那么在判定513C中控制器确定VD1是否大于一个预定最大值VD2MAX，以及VD2是否也大于VD2MAX。如果两个条件都满足，那么控制器13终止充电过程。控制器13还可以发信号通知操作员这个终止。如果否，那么控制器13返回到步骤503。

如上所述，按照本发明，通过调整IA，通过调整充电脉冲持续时间，通过调整充电脉冲重复速率，通过调整去极脉冲个数或持续时间，或通过调整一个或多个休止时期CW1，DW1，DW2等等的持续时间，可以调整充电电流。优选地，当调整充电电流时，例如通过调整IB，通过调整去极脉冲持续时间，或通过调整各充电脉冲之间去极脉冲的个数，则类似地调整去极电流。

作为上述过程的一个例子，对于0.62安培小时额定值(C＝0.62)的铅酸密封电池，IA为150毫秒2.4安培，IB为2毫秒5安培，以及DW1和DW2为12毫秒，并且充电脉冲的重复速率为这样(约每秒2个充电脉冲)，即平均充电电流为0.75安培(约1.2C)。可以使用CW1，或可以没有CW1。在本例中，当平均充电电流降到0.0623安培(0.1C)时终止脉冲充电过程。作为另一个例子，对于52安培小时额定值(C＝52)的铅酸密封电池，IA为100安培，IB为250安培，并且充电脉冲的持续时间为这样，即平均充电电流为60安培(约1.2C)，当平均充电电流降到5.2安培(0.1C)时终止脉冲充电过程。

对去极脉冲之后连续休止时期的测量电池输出电压作比较，则对充电状态给出比现有技术更好的指示。结果，本方法(1)使电池充电尽可能快速，(2)避免因持续充电或过度充电而可能发生的电池发热和损坏，以及(3)使充电过程及早终止或变更而没有对电池过度充电。

虽然优选地使用DW1和DW2期间测量的电池电压，但是本发明不这样限定。可以对任何两个不被充电脉冲所隔开的连续或非连续休止时期测量电池电压。例如，可以用DW2和DW3，或可以用DW1和DW3。

此外，去极脉冲可以有相同的幅值，或可以有不同的幅值。同样，去极脉冲可以有相同的持续时间，或可以有不同的持续时间。另外，休止时期可以有相同的持续时间，或可以有不同的持续时间。

虽然已经特别相对密封铅酸电池叙述了本发明，但是本发明不这样限定。本发明还对其他类型的电池有用，例如NiCd，NiMH，镍铁，镍锌，银锌，锂金属氧化物，锂离子金氧化物，非密封铅酸等等。

从以上叙述将会理解，本发明以一种不引起电池过度充电的方式，提供对电池快速充电的一种方法和一种设备。

从以上叙述还将理解，本发明以一种电池能接受而没有损坏的速率，提供对电池充电的一种方法和一种设备。

本发明还提供用来确定电池状态，包括确定是否应该对电池添加水的一种方法和一种设备。

阅读上述本发明优选实施例的说明，对本领域技术人员来说可以对其有种种变更和改变。因此，本发明的范围只由以下权利要求来限定。

Claims (15)

1.一种对电池充电的方法，包括如下步骤：

施加一个提供平均充电电流的充电脉冲；

施加一个第一去极脉冲；

等待一个第一休止时期；

测量所述电池在所述第一休止时期之内的一个预定点的电压；

施加一个第二去极脉冲；

等待一个第二休止时期；

测量所述电池在所述第二休止时期之内的所述预定点的电压；

确定所述第一休止时期之内所述预定点的所述电压和所述第二休止时期之内所述预定点的所述电压之间的差值；并且

如果所述差值大于一个预定阈值，那么减小所述平均充电电流。

2.权利要求1的方法，还包括重复所述步骤的步骤，即施加所述充电脉冲，施加所述第一和第二去极脉冲，等待所述第一和第二休止时期，以及测量所述第一和第二休止时期之内的所述电压。

3.一种对电池充电的方法，包括如下步骤：

施加一个提供平均充电电流的充电脉冲；

施加一个第一去极脉冲；

等待一个第一休止时期；

测量所述电池在所述第一休止时期之内的一个预定点的电压；

施加一个第二去极脉冲；

等待一个第二休止时期；

施加一个随后去极脉冲；

等待一个随后休止时期；

测量所述电池在所述随后休止时期之内的所述预定点的电压；

确定所述第一休止时期之内所述预定点的所述电压和所述随后休止时期之内所述预定点的所述电压之间的差值；并且

如果所述差值大于一个预定阈值，那么减小所述平均充电电流。

4.权利要求1或3的方法，其中所述充电脉冲有一个充电脉冲持续时间，并且减小所述平均充电电流的所述步骤包括减小所述充电脉冲持续时间。

5.权利要求1或3的方法，其中所述充电脉冲有一个充电脉冲电流幅值，并且减小所述平均充电电流的所述步骤包括减小所述充电脉冲电流幅值。

6.权利要求1或3的方法，其中所述充电脉冲有一个充电脉冲重复速率，并且减小所述平均充电电流的所述步骤包括减小所述充电脉冲重复速率。

7.权利要求1或3的方法，其中各所述去极脉冲有一个去极脉冲电流幅值，并且其中所述方法还包括当减小所述平均充电电流时，减小所述去极脉冲电流幅值的步骤。

8.权利要求1或3的方法，其中各所述去极脉冲有一个去极脉冲持续时间，并且其中所述方法还包括当减小所述平均充电电流时，减小所述去极脉冲持续时间的步骤。

9.权利要求1或3的方法，其中各所述充电脉冲随后有若干所述去极脉冲，并且其中所述方法还包括当减小所述平均充电电流时，减小所述去极脉冲的所述个数的步骤。

10.权利要求1或3的方法，其中各所述去极脉冲有一个去极脉冲持续时间，并且其中减小所述平均充电电流的所述步骤包括增加所述去极脉冲持续时间。

11.权利要求1或3的方法，其中各所述休止时期有一个休止时期持续时间，并且其中减小所述平均充电电流的所述步骤包括增加所述休止时期持续时间。

12.权利要求1或3的方法，其中各所述充电脉冲随后有若干去极脉冲，并且其中减小所述平均充电电流的所述步骤包括增加去极脉冲的所述个数。

13.一种用脉冲充电过程对电池充电的方法，包括步骤：

施加一个充电脉冲；

施加一个第一去极脉冲；

等待一个第一休止时期；

测量所述电池在所述第一休止时期之内的一个预定点的电压；

施加一个第二去极脉冲；

等待一个第二休止时期；

测量所述电池在所述第二休止时期之内的所述预定点的电压；

确定所述第一休止时期之内所述预定点的所述电压和所述第二休止时期之内所述预定点的所述电压之间的差值；并且

如果所述差值大于一个预定阈值，那么终止所述脉冲充电过程。

14.一种确定电池状态的方法，包括如下步骤：

对所述电池施加一个充电脉冲；

对所述电池施加一个第一去极脉冲；

等待一个第一休止时期；

测量所述电池在所述第一休止时期之内的一个第一预定点的电压；

测量所述电池在所述第一休止时期之内的一个第二预定点的电压；

对所述电池施加一个第二去极脉冲；

等待一个第二休止时期；

确定所述第一预定点的所述电压和所述第二预定点的所述电压之间的差值；并且

如果所述差值大于一个预定阈值，那么指示应该对所述电池添加水。

15.一种终止电池充电过程的方法，包括如下步骤：

对所述电池施加一个充电脉冲；

对所述电池施加一个第一去极脉冲；

等待一个第一休止时期；

测量所述电池在所述第一休止时期之内的一个第一预定点的电压；

测量所述电池在所述第一休止时期之内的一个第二预定点的电压；

对所述电池施加一个第二去极脉冲；

等待一个第二休止时期；

测量所述电池在所述第二休止时期之内的一个第一预定点的电压；

测量所述电池在所述第二休止时期之内的一个第二预定点的电压；

确定所述第一休止时期之内所述第一预定点的所述电压和所述第一休止时期之内所述第二预定点的所述电压之间的第一差值；

确定所述第二休止时期之内所述第一预定点的所述电压和所述第二休止时期之内所述第二预定点的所述电压之间的第二差值；并且

如果所述第一差值大于一个预定阈值，并且所述第二差值也大于所述预定阈值，那么终止所述充电过程。

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