CN1752766A - 用于辨别二次电池是否过度放电的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于辨别二次电池是否过度放电的测量方法，在二次电池装设后，对该二次电池进行测量，并将实际剩余电量与过度放电电压进行比较并决定充电模式，通过该测量方法，将该电池装设后的初次测量电压作为基准电压，再对电池输入一电流拉载信号，使电池产生不同的电压准位，并测量取得二次电压作为判定电压，以该判定电压或者基准电压与判定电压的平均电压与过度放电电压进行比较，并决定进入深度充电模式还是进入正常充电模式，藉以维持该二次电池的充电能力和蓄电能力，从而增加其使用寿命。

Description

用于辨别二次电池是否过度放电 的测量方法

技术领域

本发明涉及一种用于辨别二次电池是否过度放电的测量方法，主要用于在二次电池充电前判断该电池是否过度放电，进而控制充电电流的大小。

背景技术

随着微电子技术的显著进步，使用一次电池(不能充电)、二次电池(通过充电能反复使用的电池)来驱动电子产品的情形大大增加，例如，随身听、手提音响、摄影机、照相机等小型电子产品，此外，诸如重视环保的电动机、汽车等大都使用具备蓄电功能的二次电池，然而，虽然二次电池现在在很多地方都可轻易购得，但在上述电子产品的使用时，如果遇到二次电池的电力消耗完毕，则会产生很大的麻烦。

上述各项电子产品在使用二次电池时，均会造成电池饱合电压Vs的电压下降，而在电池电压小于产品的额定电压时，产品因电压不足将进行关机，如图1所示为二次电池的放电电压与时间的关系图，电池电压由饱合电压Vs下降到关机电压Voff，但是，由于电池内部的化学反应将会使该电池产生假性电压VA(VA＞Voff)，此时，若使用者没有察觉，而重新开启设备继续使用该电池时，将会造成电池电压过度放电(电压降为VB，且VB＜Voff)，在现有充电器的设计中，虽然有很多设计有低电流的过度放电模式，但是，实质上各家充电器均未有任何设计去侦测实际电池过度放电后的电压，因此，使用者往往发现一种状况，即当电池装设后无法充电，或者直接以高电压大电流的瞬时过电压与瞬时过电流对该二次电池做快速充电，在此充电状态下不仅容易造成电池温度上升，而且在这种情况下，电解液会分解并产生气体，造成蓄电池可供使用电量的下降，甚至会导致电池内压的上升而发生自燃或破裂的危险。而该过度放电状态下电解液因分解导致电池特性及耐久性的劣化，会严重损坏蓄电池的再充电能力和蓄电能力，从而降低二次电池的可充电次数，缩短使用寿命。

尽管，也有厂商宣称该充电器采用多段式充电技术以改善电池的过度放电，但对使用者而言，基于电池使用次数多相对充电时间必须缩短，若采用该多段式充电技术，将会浪费使用者许多等待充电的时间，不符合效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题即于克服上述现有技术中存在的对已过度放电的电池的错误充电动作，为此，本发明提供一种用于辨别二次电池是否过度放电的测量方法，从而可避免产生瞬时过电压与瞬时过电流直接对该二次电池做快速充电。

本发明在二次电池装设于充电器后，对所述二次电池进行测量，并将实际剩余电量与过度放电电压进行比较并决定充电模式，其中，所述测量方法包括：取得基准电压：以所述二次电池装设后的初次测量电压作为基准电压；取得二次电压：由所述充电器对所述二次电池输入一电流拉载信号，使所述二次电池产生不同的电压准位，并测量取得所述二次电压作为判定电压；比较电压以决定充电模式：以所述判定电压或者所述基准电压与所述判定电压的平均电压与所述充电器预设二次电池的过度放电电压进行比较，若小于或等于所述过度放电电压，则进入深度充电模式，若大于所述过度放电电压则进入正常充电模式。

另外本发明所使用的充电器包括：一充电回路，包括控制单元及变压单元，经外部电源电力转换后对所述二次电池充电，且所述充电回路预设有深度充电模式及正常充电模式；一侦测回路，具有一与所述控制单元连接的微控制器，所述微控制器对所述二次电池测量取得电压，且所述微控制器输出一电流拉载信号，经一信号转换器输出至一与所述二次电池连接的负载电路，使所述微控制器取得所述二次电池在多点的不同电压，并运算输出至所述控制单元，以决定充电模式。

根据本发明的用于辨别二次电池是否过度放电的测量方法可维持该二次电池的充电能力和蓄电能力，从而增加其使用寿命。

附图说明

图1为二次电池的放电电压与时间的关系图。

图2为本发明的测量流程方块图。

图3为本发明的充电器的电路方块图。

图4为本发明的充电流程的示意图。

图5为本发明的二次电池的电压及充电电流与时间的关系图。

具体实施方式

有关本发明的较佳实例与技术内容，现结合附图说明如下：

请参阅图2，是本发明的电路方块图。本发明用以测量铅酸、镍离子、或锂离子等具备蓄电能力的二次电池20，且应用本发明测量方法的充电器10主要具有一充电回路，该充电回路包括控制单元11、及变压单元12，通过控制单元11及变压单元12经外部电源电力转换后(交流转直流或直流转直流)对二次电池20充电，而充电回路的充电模式，预设有深度充电模式及正常充电模式；该充电回路与一侦测回路14连接，该侦测回路14具有一与控制单元11连接的微控制器141，该微控制器141对二次电池20进行测量，取得电压，且该微控制器141输出一电流拉载信号，经一信号转换器142(数字信号转模拟信号)输出至一与二次电池20连接的负载电路143，使微控制器141取得二次电池20在多点的不同电压，并运算输出至控制单元11决定充电模式。

请同时参阅图3、4，分别是本发明的流程图，二次电池20的电压及充电电流与时间的关系图。本发明的充电方法包括下列步骤：

初始化设定A：将充电器10的控制单元11中BIOS根据欲操作的二次电池20种类、容量等因素，进行充电时间、预设电量参考值、显示电量比例等设定。

电池电量检测B：在二次电池20与充电器10连接时，充电器10先进行二次电池20是否可进行充电而作侦错判断，用以判断该二次电池20是否已损坏而不可使用，并对二次电池20进行剩余电量测量以判断是否有过度放电现象，此时请参照图2，本发明的测量方法步骤为：

取得基准电压b1：以该二次电池20装设后初次测量电压为基准电压V1，在进行测量前，即二次电池20初始装设于充电器10上，该充电器10在停止充电模式下对二次电池20进行电压测量，通过控制单元11中断外部电力供应，使微控制器141得于二次电池20连接处取得二次电池20真实回馈的剩余电量的基准电压V1，此时取得的基准电压V1因电池化学反应特性将略为上升，大于正常电池关机状态的过度放电电压Voff

取得二次电压b2：通过微控制器141输出一电流拉载信号，经信号转换器142变换信号后输出至负载电路143，此时，二次电池20因负载电路143拉载，将产生不同电压准位，再通过微控制器141在同一测量点取得二次电压作为判定电压V2。

电压比较及决定充电模式b3：充电模式可区分为深度充电模式C及正常充电模式，此处所称正常充电模式是快速充电模式E，且在二次电池20充电完成后还具有一脉冲充电模式H，以判定电压V2或者基准电压V1与判定电压V2的平均电压Va与过度放电电压Voff进行比较，若小于或等于过度放电电压Voff(Va≤Voff)则进入深度充电模式，若大于过度放电电压Voff(Va＞Voff)则进入正常充电模式，本发明以基准电压V1与判定电压V2的平均电压Va为实施例，如图4所示，此处所得的平均电压Va将会趋近于二次电池20的真实电压，此时微控制器141会将平均电压Va与该类二次电池20的过度放电电压Voff做一比较，如果平均电压Va大于过度放电电压Voff，则充电器10将进入快速充电模式E，须注意的是，电压比较也可在控制单元11完成。

然而，如果平均电压Va等于或小于过度放电电压Voff(Va≤Voff)，表示此二次电池20是一已过度放电的电池，则充电器10将进入深度充电模式C，请参照如图5所示的该电池电压，此时即落在深度充电阶段M1，如图所示，此阶段的充电电流是一小电流Ib的充电方式，在充电过程中，充电器10将间隔一定时间对电池进行电量检测D，与前述相同，在充电信号后加入一中断信号后，再次检测得到该二次电池20此时的基准电压V1及判定电压V2，经过微控制器141运算取得新的平均电压Va，微控制器141将该平均电压Va与预设过度放电电压Voff作一比较，如果平均电压Va小于或等于过度放电电压Voff，表示该二次电池20尚在深度充电阶段M1，则重复回到深度充电模式C。然而，如果平均电压Va大于过度放电电压Voff，则充电器10将进入下一模式，即快速充电模式E。

快速充电模式E：当平均电压Va大于过度放电电压Voff时，如图5所示的快速充电阶段M2，此模式的充电电流Im是一持续大电流的充电模式，即充电器10将对二次电池20进行定电流模式充电。另外，为让使用者能实时获得二次电池20已完成充电的电量值，快速充电阶段M2的定电流I可根据控制单元11的中断信号使该充电电流形成一多段间隔的充电样态，此充电中断的短暂时间程序将进入电量测试F，并取得电池实际充电量传回控制单元11后，再与预设的参考电量值进行逻辑运算，并根据其预设比例得出电量比值在显示单元13，即程序中的电量显示G。根据二次电池20回馈的电量值。如果电量值＜100％(电池电压Vc＜饱合电压Vcs)，则表示还在快速充电阶段M2，则程序上将会维持在快速充电模式E；但如果电量值＝100％，则表示该二次电池20已充电充饱，此时如果使用者未将该二次电池20离开充电器10，则程序将进入脉冲充电模式H。

脉冲充电模式H：当预设充电时间完成或者二次电池20实际电容量已达100％的饱和状态(电池电压Vc＝饱合电压Vcs)，若使用者未将二次电池20取出，则充电器10将进入脉冲充电模式H，如图4所示的维持充电阶段M3，此模式的充电电流是一持续大电流的充电模式，即充电器10将对二次电池20进行脉冲充电方式(即一时段T进行一次短时间如同快速充电阶段M2的大电流Im充电)，使二次电池20维持其充电量在饱和状态。

经由上述说明可以明显看出，本发明在电池电量检测时，将会针对平均电压Va与该类二次电池20的过度放电电压Voff做一比较，如果平均电压Va等于或小于过度放电电压Voff(Va≤Voff)，即此二次电池20为一已过度放电的二次电池20，则充电器10将进入深度充电模式C，且此深度充电模式C会持续到平均电压Va大于过度放电电压Voff(Va＞Voff)，充电器10才会进入快速充电模式E。这样达到一种可辨别二次电池20是否过度放电的充电方法，藉此可避免产生如现有技术中存在的瞬时过电压与瞬时过电流直接对该二次电池20进行的快速充电，从而可维持电池充电能力和蓄电能力，增加其使用寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于辨别二次电池是否过度放电的测量方法，是在二次电池(20)装设于充电器(10)后，对所述二次电池(20)进行测量，并将实际剩余电量与过度放电电压(Voff)进行比较并决定充电模式，其特征在于，所述测量方法包括：

取得基准电压(b1)：以所述二次电池(20)装设后的初次测量电压作为基准电压(V1)；

取得二次电压(b2)：由所述充电器(10)对所述二次电池(20)输入一电流拉载信号，使所述二次电池(20)产生不同的电压准位，并测量取得所述二次电压作为判定电压(V2)；

比较电压以决定充电模式(b3)：以所述判定电压(V2)或者所述基准电压(V1)与所述判定电压(V2)的平均电压(Va)与所述充电器(10)预设二次电池(20)的过度放电电压(Voff)进行比较，若小于或等于所述过度放电电压(Voff)，则进入深度充电模式(C)，若大于所述过度放电电压(Voff)则进入正常充电模式。

2.根据权利要求1所述的用于辨别二次电池是否过度放电的测量方法，其特征在于，所述测量方法应用于一充电器(10)，所述充电器(10)包括：

一充电回路，包括控制单元(11)及变压单元(12)，经外部电源电力转换后对所述二次电池(20)充电，且所述充电回路预设有深度充电模式(C)及正常充电模式；

一侦测回路(14)，具有一与所述控制单元(11)连接的微控制器(141)，所述微控制器(141)对所述二次电池(20)测量取得电压，且所述微控制器(141)输出一电流拉载信号，经一信号转换器(142)输出至一与所述二次电池(20)连接的负载电路(143)，使所述微控制器(141)取得所述二次电池(20)在多点的不同电压，并运算输出至所述控制单元(11)，以决定充电模式。

3.根据权利要求1所述的用于辨别二次电池是否过度放电的测量方法，其特征在于，所述正常充电模式是快速充电模式(E)。

4.根据权利要求3所述的用于辨别二次电池是否过度放电的测量方法，其特征在于，所述正常充电模式还具有一脉冲充电模式(H)。

5.根据权利要求1所述的用于辨别二次电池是否过度放电的测量方法，其特征在于，所述充电器(10)是在停止充电模式下对所述二次电池(20)进行电压测量。

6.根据权利要求2所述的用于辨别二次电池是否过度放电的测量方法，其特征在于，所述控制单元(11)还连接有一显示单元(13)。

7.根据权利要求2所述的用于辨别二次电池是否过度放电的测量方法，其特征在于，所述控制单元(11)输出一充电中断信号，使所述充电回路停止对所述二次电池(20)充电，藉此取得所述二次电池(20)真实回馈的剩余电量。

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