CN1848515A - 具有电池能量障壁测量功能的充电与诊断方法及其充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有电池能量障壁测量功能的自适应式充电与诊断方法及其充电装置，用以测量电池能量状态与充电电源能量状态达成最小充电平衡以进行充电及电池状态诊断，其中电池能量状态与充电电源能量状态构成二者间的电池能量障壁，对于铅酸电池为适应电池的安全、可满充的程度、高效率的功能需求，在不同的电池能量障壁可引演成不同的充电过程或充电保护。为适应激活充电前的电池能量障壁状态下，充电装置采用保护模式；为适应充电启始电离子扩散的电池能量障壁状态下，充电装置可快速判断电池是否正常；为适应极化、能量储存、能量饱和转换，充电装置可对电池监测其电池能量障壁，并控制最佳的充电能量以稳定快速充电。

Description

具有电池能量障壁测量功能的充电与诊断方法及其充电装置

技术领域

本发明是有关一种可测量电池能量障壁用以充电及电池诊断的方法及其充电装置。其是揭示通过对电池充电状态能量的测定，得到适应电池状态的充电条件，并诊断电池是否正常。本发明应用于铅酸电池安全、效率化与饱足充电。

背景技术

充电电池充电的技术要求具有饱足电量、安全的特性，尤其是铅酸电池充电更要求不影响电池寿命，如T.Ikeya etc.于1997年11月于J.of PowerSources，Vol.69，No.1-2，提出的报告，另如H.Oman于1999年于IEEEAerospace & Electronics Systems Magazine，Vol.14，No.9，提出的报告。由于所有电池内部电子流动时，会经过金属极板、电池液或化学材料等，会形成电池的内电阻。在电池不断充放过程中，若长期使处于高电流过度充电或在充电产生高温下，将造成电池内物质钝化，减低电池蓄电量甚至在极端的情形下有安全的问题产生。为避免此现象，在现有技术上，曾采用固定电流或固定电压，如中国台湾专利公告第548889号提出范例，以及脉冲充电的方法如中国台湾专利公告第588491号提出范例，以避免快速充电过程中影响安全或影响电池寿命。

由于充电过程中，为外在充电能量与电池本身能量的对抗过程，这形成二者间的能量对比。通常铅酸电池组是由多个电池单元(Cell，每个单元也可称为每个局，每个单元输出为2.6V，串联则成12v电池)串联构成，但是，每电池单元间其内电阻是不相同的，每电池单元可能因为正常耗损产生钝化或有漏电现象，造成其内电阻产生相当差异的不平均，仅使用固定高电流或固定脉冲频率与振幅充电方法，是难以适合每电池单元，也形成充电效能与安全上的潜在变因。在铅酸电池充电的现有技术中，限电压方法为先以较高的固定电压进行充电，当电池电压逐渐上升时将充电电流逐渐下降，当电流低于预设电流时则切离或转为更低的电流以维持电池内的消耗。限电流的方法为先以选定的最大电流进行充电，当电池电压逐渐上升至预设的电压时则切离或转为更低的电流以维持电池内的消耗。为能降低充电过程中对电池的伤害，脉冲充电在每一充电周期中，以正电流脉冲充电后立即转为短时间的负电流脉冲并紧接着零电流的休息过程，另一种脉冲充电周期为以正电流脉冲充电后紧接着零电流的休息过程。这样一个充电方法范例由美国专利US 5,670,863及US 6,154,011所提出。要达最佳的效果，脉冲充电法周期需要考虑脉冲电流的振幅、频率与静止时间等，这些参数与效能涉及不同电池、电池可蓄电量、电池内电阻、电池组的各电池单元均一性等，其关系复杂变量多，寻找最适的充电曲线也受限于其适用的各种不同的状况，如中国台湾专利公告第583408号提出的范例。对于脉冲充电法要考量脉冲电流强度、脉冲宽度与静止时间等，这些参数与充电效能间，尚无一定的规则可依循。依据2003年Proceeding of 2^nd Power Electric提出的实验研究报告，脉冲充电法并无法证实具有提高充电效能的优越性，再者，脉冲充电其主要目的在于快速充电，不论是否增加温度的控制，但脉冲采用正负交叉或正零交叉充电，此种快速充电结果，将加速铅酸电池极板表面活性降低，甚至造成多量硫酸铅沉积，使铅酸电池寿命降低。

由于充电电池在许多电子产品及移动车辆或船舶中被广泛运用，是否能正确、安全的充满足够的电量，且采用充电方法不能损及电池的寿命，是充电器一直要解决的问题；在具体应用上，如何使用限电压、限电流或二者混合使用，能达到饱充与安全充电，且能维持电池寿命，仍是具体应用上一直要解决的问题。满充电量涉及电池组的均一性及电池组在充电过程中如何测量电池的充电状态。对于充电状态的测量，现有技术的测量方法有电压测量法、库仑计量法及Johnson于2002年于J.of Power Sources提出的内电阻计算法报告等，或应用于有监视的电池管理系统(由中国台湾专利公告第439310号提出范例)，或使用能量累积为计算电池组的充电(由美国专利US 5,754,028提出范例)，或利用功率因素为控制的充电器如中国台湾专利公告第590327号提出范例。在检测电瓶的状态方面，如美国专利US 6,611,128提出了内电阻测量方式，及2003年Proceeding of 2^nd Power Electric提出Coup de Fouet特性的电池残量测量为范例。实用上，使用者需要更简单、便宜、不需要复杂的计算机伺服系统且可以与充电方法一体结合的测量方法，李明骏于2003年于中国台湾中央大学电机研究所硕士论文提出对电池在每一个充电过程中测量电池状态，并将电池内电阻估测的结果利用单芯片直接控制脉冲充电，并对电池残量估计。

前述，充电过程其实是电池本身及外界充电源的能量对比，对于受充电池而言，可吸收的能量即为电池能量障壁(Battery Energy Barrier，BEB)，就是说，外界能量若高于电池，即可突破电池能量障壁，便可进行充电，外界能量所呈现的电位低于电池则进行电池放电。若以超过电池能量障壁过高的能量进行充电，有产生过度激化电池的逆化学反应，有可能使电池温度过高，也有可能对某一个单电池单元产生不平衡的过度激化，产生电池钝化甚至产生爆炸；若以电池能量障壁不足的能量进行充电，也有产生充电不足或时间过长的可能。对于最佳的充电选择为仅提供电池可吸收的最大极限能量，使电池可以在外界最低的驱动势下，进行充电。由于电池具有电量充饱、电量不足、电池漏电、电池钝化、电池无法充电、电池不完全钝化(一或数个单电池单元钝化，或因放电过多造成的短暂迟滞现象、称为瞬时钝化)等不同的电量状态，单纯电压电流测量的结果不能直接表示该电池组的与充电能量间的电池能量障壁，使用电压电流测量的结果或充电模型进行充电阶段的控制，在特别状况下是适用的，如中国台湾专利公告第587359号提出的多段式的充电器为此范例。但多段式充电器要满足充电的保护、充电方法的选择、充电阶段输入电量的控制、与多段切换的时机等，在面临电池不同的电量状态与电池是否正常的情况下，则难以一体适用。另多段式充电器，在各充电转换阶段与最终充电阶段，除易产生电压电流波动与判断点的飘移，一些较佳实施例经实测后，充饱度最佳为85％。另对于以快速充电为目的的充电方法，在未能考虑电池是否能吸收并有足够反应时间转变为内能的情况下，一些较佳实施例经实测后，充饱度最佳为75％或电池可储电量随充放电次数增加而快速降低，甚至一些实施例造成电池快速钝化。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种具有电池能量障壁测量功能的自适应式充电与诊断方法及其充电装置，是利用电池在充电过程中的电池能量障壁的测量方法与装置，以改善现有技术充电的缺点。本发明提出一种具有电池能量障壁测量功能及对电池能量障壁特性进行计算判断并进行充电的充电器(如图1所示的较佳实施例)，并可显示电池是否异常或已达充饱状态。该充电器利用一次侧充电供电的桥式整流电路、二次侧控制电路、电池能量障壁测量计算控制单元、充电与电池状态显示警示电路，在充电前与充电过程中，由计算获得的电池能量障壁引演出适当的充电电流、电压与转换时间，构成无段式充电方法，实际提高了对受充电的铅酸电池组的充电效率，减少充电过程的杂波，有效提升充饱度，可高达98％以上。

本发明再一目的在于提供一种具有电池能量障壁测量功能的自适应式充电与诊断方法及其充电装置，其充电装置的充电曲线(如图2范例)相较于现有技术的充电器充电曲线(如图3A及图3B所示)，可减少杂波、增进效能与增强安全性。

本发明又一目的在于提供一种具有电池能量障壁测量功能的自适应式充电与诊断方法及其充电装置，由于电池能量障壁测量计算控制单元具有对电池组进行主动的状态监控的优点，对于充电过程采取的充电电压电流计算、安全保护、充电速率稳定性、停止充电与采用电量维持的涓流充电，可采取适应电池状态的充电方式，有效提升电池的寿命。

本发明另一目的在于提供一种具有电池能量障壁测量功能的自适应式充电与诊断方法及其充电装置，是使用电池能量障壁取代现有技术的电压差或电流差，可以显示出电池与充电侧的能量差异，故可一体适用于正常电池、漏电电池、部份钝化、已钝化电池而无安全顾虑，更进一步可以判别漏电电池、部份钝化、已钝化电池，并提出警示与显示。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例的充电装置示意图；

图2为本发明的较佳实施例的充电装置的充电曲线图；

图3A为说明现有技术的充电器的充电曲线图一；

图3B为说明现有技术的充电器的充电曲线图二；

图4为本发明的电池能量障壁与充电方法关系图；

图5A为本发明的较佳实施例的充电方法主要流程图；

图5B为本发明的较佳实施例的充电方法程序一流程图；

图5C为本发明的较佳实施例的充电方法程序二流程图；

图5D为本发明的较佳实施例的充电方法程序三流程图。

附图标号说明：1：AC输入端；2电池；31一次侧电源供应单元；311：EMI滤波电路；312桥式整流电路；313波形滤波器；314：PFC功率校正电路；315：PWM脉宽调制器；316变压器；32电池能量障壁测量及控制单元；321电流测量电路；322电压测量电路；323温度测量电路；324计时电路；325计算控制器；33二次侧控制单元；331整流器；332组合开关电路；333保护电路；34警示与显示单元；341显示器；342警示器；V_P：电池标称电压(NominalVoltage)；V(t)：t时间的电池现有电压；V_C(t)：t时间的充电能量输出的电压；V₀：充电前电池电压；V₁：扩散作用完成的电池电压；V₂：极化完成的电池电压；V₃：充电第一阶段(3-1区)完成的电池电压；V₄：充电第二阶段(3-2区)完成的电池电压；V：充电前电池电压；T_C(t)：t时间的电池温度T：电池特性时间常数；T₀：充电前时间；T₁：至扩散作用完成的时间；T₂：至极化完成的时间；T₃：至充电第一阶段(3-1区)完成的时间；T₄：至充电第二阶段(3-2区)完成的时间；T_oc：极化完成至已达充饱的时间；A_P：电池标称电流(NominalCurrent)；A_S：限量电流；A(t)：t时间的环路电流；A_C(t)：t时间的充电能量输出的相当电流；A₀：充电前环路电流；A₁：扩散作用完成的环路电流；A₂：极化完成的环路电流；A₃：充电第一阶段(3-1区)完成的环路电流；A₄：充电第二阶段(3-2区)完成的环路电流；E_cell(t)：t时间的电池现有能量；E_c(t)：t时间的充电能量；E_Cmax：充电的最大能量；E_Q：极化平衡状态下的电池能量障壁；E_F：充电开始电池已吸收的充电能量；ΔE(t)：t时间的能量差；E_B(t)：t时间的电池能量障壁；E_B0：充电启始的电池能量障壁；C_P：受充电池可达满充的容量；η：充电器效率常数；ρ：电池充电前残量％；λ：限量电流与标称电流的比例系数；ka、kb、kc、α、β、γ：函数系数。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，兹举较佳实施例并配合附图，详细说明如下：

为说明本发明较佳实施例的电池保护方法与装置，以一个(但不限于此)具有如下规格的车辆电力系统用以详细说明其特征和优点：如图1所示，

铅酸电池组：24VDC-24AH

交流输入AC端：230VAC±10％、50～60Hz

电路工作电压Vcc：16VDC

直流-直流电压：400VDC

充电器功率：24V-2A

(一)、本发明的较佳实施例的电池能量障壁的测量方法概述

电池存在的能量与充电能量间构成能量差异，当要进行充电时，充电能量必须突破电池能量，使能量输入电池内，达成充电目的，以方程式说明之：

ΔE(t)＝E_c(t)-E_cell(t)

其中，E_c(t)为t时间的充电器供给的能量，E_cell(t)为电池的能量。ΔE(t)≥0表示充电器输出能量高于电池能量，在电流相等于环路电流下，即表示充电电压高于电池放电电压，此时可以进行充电，但此时进入电池的能量还未转成内能，要持续转成内能即要突破电池可吸收的能量，称为电池能量障壁E_B(t)(Battery Energy Barrier，BEB)。电池能量障壁在充电的不同时段中，当t≤0，E_B(t)＝E_B0，称为充电启始能量(Initial Charging Energy)；当t＞0，充电开始后，电池达到极化平衡后的电池能量障壁E_Q，称为极化平衡的能量障壁(Equilibrium BEB)；当t＞0，可对电池进行充电且电池可将输入能量正常转变为内能储存的能量即为t时间的电池能量障壁E_B(t)，在极化平衡时E_B(t)＝E_Q。E_B(t)为电压、电流、电池温度、内电阻、电池容量等函数组成，并可将电池特性系数、电压、电流作为时间的函数。

当铅酸电池没有损坏属正常时，其可能为空电池、部份满电的电池或甚至已满充的电池，其内容能量不同，所呈现的电压可能不同，需要达到充饱的时间不同。当铅酸电池钝化或某部份电池局损坏时，也可能为空电池、部份满电的电池或甚至已满充的电池，所呈现的电压与正常电池无异，当进行充电时，若给予过高的充电能量，可能有安全顾虑，并曾有多起爆炸现象发生。对于要安全及饱充的目的，充电器的输出能量不宜过高，在过高的能量充电时，由于电压过高，可能造成电池温度的激升或逆向电化学反应过度激烈，可能产生电极钝化、电解液钝化、硫酸铅过多或无法饱充的现象。因此充电能量仅要略高于电池可吸收转变为内能的能量差为最适当，即使充电能量与电池能量障壁为最接近。(二)、电池特性与充电时电池能量障壁关系

铅酸电池结构包含阴阳极极板(Plate)、电解液(Electrolyte)、隔板及外槽等部分，其中两极板一般由板栅(Separator)与活性物质(Active Material)所构成，板栅用以附着活性物质外亦具有充作集电体的作用，而活性物质则为PbO与Pb混合成的铅粉。铅酸电池在正常放电反应是以下列化学式进行：

阳极(一)：

阴极(+)：

净反应：

当电池放电时会使得阴阳极上的Pb与PbO₂以及电解液中的硫酸持续的被消耗，这样的情形会造成放电电位的下降，可以进行充电。电池充电主要目的在使阴阳极再度活化、电解液硫酸浓度回到初始值，是以下列化学式进行的：

阴极(-)：

阳极(+)：

净反应：

这是电池的逆反应，电池化学反应是否可逆，受到外界电压是否高于电池本身电压与电池本身建立平衡的能力。电池在充电前，Pb、PbO与H₂SO₄已消耗，电流与电压已降低，如图4的第0区。充电为将氧化铅与碱式硫酸铅(3PbO·PbSO₄·H₂O)活化成活性物质二氧化铅与金属铅的过程，即正极产生PbO₂、阴极产生Pb。当极板上进行充电化学反应时，电极表面的离子浓度会发生改变，阴极附近的PbSO₄向阴极扩散，阳极附近的PbSO₄向阳极扩散，在发生化学反应时，PbSO₄被转变成Pb、PbO₂及H2SO₄。扩散运动决定电极反应的快慢，若电池钝化时Pb与PbO₂过多，扩散需要相当长的时间，造成充电反应难以进行；或甚至因Pb沉积在电极底部过多，造成内部短路现象(InternalShortage)，呈现扩散作用快速完成，此说明如图4的第1区。由于扩散作用是依据浓度差而进行，此时电池受到外界给予的高于第0区电压的负荷，在阴及与阳极间产生电位差，驱动逆反应发生，而不带电的活性物质则进行扩散作用，电池能量障壁依据步阶响应(Unit Step Response)即下列函数型式上升：

                E_B(t)＝E_B0×(1-e^-t/T)

其中，E_B0为电池充电前能量障壁与极化完成后能量障壁之差，T为电池特性时间常数(Time Constant)。若电流固定，则上式可以进一步简化为：

                V(t)＝(V₁-V₀)×(1-e^-t/T)

(V₁-V₀)为电池充电前电压与极化完成后电压差。扩散作用是依电池其固有特性的物质进行，当电池正常时，其扩散系数仅依据该电池的组成而固定，或仅有环境与电极表面状态有微小差异，其综合呈现在时间常数上。因此测量时间常数即可快速知道电池是否钝化或某些局钝化或电池内部短路。在本发明实施例中，当正常的电池时间常数约为20秒至约为35秒间，而不正常的电池其时间常数约为4秒至约为10秒间、或约为80秒至约为130秒间，极易判断。此为本发明的特征之一。时间常数则以下列方程式计算之：

$T=-\frac{t}{\ln (1-E_B\left(t\right)/E_{B0})}$

可进一步简化为

$T=\frac{1}{4}(t{|}_{E_B\left(t\right)=0.632E_{B0}}+t{|}_{E_B\left(t\right)=0.95E_{B0}})$

若电池因内部短路或已钝化无法再蓄能时，其时间常数呈现过短现象，若电池因部份单局发生钝化或电池发生瞬时钝化现象时，其时间常数将为正常电池的数倍。

当外界电压仍高于电池本身电压时，电池电极则进入极化平衡阶段，如图4的第2区，此时外界进入的电流密度将使电池极板、活性物质、硫酸等进行极化。极化可以区分为三类，第一类活性极化：由于极板、活性物质、硫酸等属于不同相，平衡电位将高于电池电位，以产生反应晶核(nucleus)(Nucleus为微观时，其反应位能最低，最先产生反应的晶核)；第二类为浓度极化：平衡电位受浓度影响，若电流密度足够，在电极表面反应物反应快速，反应所需的电流则不会使电池电为有明显变化；第三类为欧姆极化：电池电极表面有依附惰性物质，形成电子流的障碍，当极化进行时所需的电位也必需超越此障碍。当电池在受到外界高于其极化所需的电压时，电池进行极化作用，此阶段瞬间能量保池恒定，即电压及电流不随时间改变。当极化完成后，伴随电池内电阻增加，电流密度维持不变，电压则开始上升。若电池因活性物质不足使活性极化无法完成、或浓度不足使净反应不能克服浓度造成的电位变化，或惰性物质堆积过多造成极化的阻碍，将使极化无法完成，电池能量维持不变，称为极化能量E_Q。若以充电电流不变时，因电池内电阻没有改变，电压则无法上升，此即可快速判断电池是否正常、钝化或漏电。在本发明的实施例中，若电池在数小时内电压不会产生上升，表示内电阻不会增加或极化作用不能完成，则可进一步判断电池是否正常，此为本发明的另一个特征。

当电池内电阻上升时，若充电给予能量及充电驱动力(Driving voltage force)高于极化平衡的能量障壁(E_Q)，电池进入过充阶段，即将充电电能继续转变为电池内能，如图4第3区。由于在过充阶段，若给予过高的能量，反而将造成温度过高、电池逆反应高于活性物质转变或吸附速率、电池产生钝化，若给予能量不足，或给予能量产生不稳定变化，也将造成无法充饱的情形。为避免过高的能量，最适当的充电方式为给予电池所能吸收的能量，即超越电池存在的障壁E_B(t)，即使充电能量与电池电池能量障壁差为最低。但由于电池在充电的每一个时间t，其尚未立即化学反应平衡，在t时间的电池能量障壁是无法正确测量，仅能测量在t时间之前已达平衡的电池能量障壁。在本发明的较佳实施例，下列目标方程式(objective function)为最适当的充电能量输出E_C(t)，

$E_C\left(t\right)=\underset{t\≥T_B}{\min }\left\{f(E_C(t-1),E_B(t-T_B))\right\}$

其中，T_B＝T₂-T₁如第3图的说明；在本发明的其它实施例，为达安全及最佳效率充电目的，最适当的充电能量输出目标方程式为，

$E_C\left(t\right)=\underset{t\≥T_B}{\min }\left\{f(E_C(t-1),E_B(t-T_B),T_{\mathrm{OC}},\mathrm{\ρ})\right\}$

对于正常没有损坏的电池，自充电开始电池已吸收的充电能量E_F为目标方程式的限制条件方程式：

$E_F=\mathrm{\η}{\∫}_{=t_0}^{=t_4}i\·A_C\left(t\right)\mathrm{dt}=\mathrm{\η}(1-\mathrm{\ρ})C_P$

其中，E_F为自充电开始电池已吸收的充电能量、T_oc为极化完成至已达充饱的时间，即T_OC＝T₄-T₂、ρ为电池充电前残存电量、C_P为电池可达满充的容量、η为充电器效率。

在测量及计算电池能量障壁，可利用电池温度、电流、电压等进行计算：

            E_B(t)＝f(V(t-T_B)，A(t-T_B)，T_C(t))+E_Q

其中，V(t)为t时间的电池电压，A(t)为t时间的环路电流，T_C(t)为t时间的电池各局平均温度、E_Q为极化平衡状态下的电池能量障壁：

            E_Q＝f(V(t₂)，A(t₂)，T_C(t₂))

在本实施例简化以电流测量电路及电压测量电路，测量电池电压V(t)及环路电流A(t)，经由电池能量障壁计算单元的特定函数计算电池能量障壁，方程式可进一步简化为：

            E_B(t)＝f(V(t-T_B)，A(t-T_B))+E_Q

在本发明的较佳实施例，对铅酸电池充电，如图4所示的第3-1区，电池的电池能量障壁以时间函数表示为：

            E_B(t)＝E_Q+α₃₁t+β₃₁t²

其中，α₃₁、β₃₁系数数值将受到电池本身的种类、容量、活性物质的组成浓度、原残留电量等有关。在最适当的充电条件及充电驱动力下，t时间的输出充电能量以数学函数表示为：

$E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}({\mathrm{ka}}_{31}+{\mathrm{kb}}_{31}\frac{A_P}{V_P}t+{\mathrm{kc}}_{31}{\left(\frac{A_P}{V_P}\right)}^2{t}^2)$

其中，

        ka₃₁＝E_Q-α₃₁T_B+β₃₁T_BT_B

${\mathrm{kb}}_{31}={\mathrm{\α}}_{31}\frac{V_P}{A_P}-2T_B{\mathrm{\β}}_{31}\frac{V_P}{A_P}$

${\mathrm{kc}}_{31}={\mathrm{\β}}_{31}{\left(\frac{V_P}{A_P}\right)}^2$

η为充电器效率。若欲简化充电器的计算与控制单元，此式可进一步简化为：

$E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}({\mathrm{ka}}_{31}+{\mathrm{kb}}_{31}\frac{A_P}{V_P}t)$

若不考虑电池能吸收的能量，此式可再进一步简化为：

$E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}(E_Q+(V_P-V_0)A_2)$

此即现有技术技术在如图43-2区采用定电流法，让电池电压逐渐升高至某设定的电压值。

当电压达到电池所能承受的最高电压，称为第三电压V₃时，由于电池电池能量障壁开始降低(内电阻持续增加)，此时若电压维持固定数值，电流则会开始降低。若电池电池能量障壁无法持续降低，则可判断电池内部一局或数局可能发生短路现象，造成能量无法吸收或产生的电池能量障壁过高。经由电池电池能量障壁是否可以降低即可判断电池是否正常，此为本发明的另一个特征。如图4第3-2区，由于电池电池能量障壁已开始降低，充电能量亦需开始降低，电池的电池能量障壁以时间函数表示为：

            E_B(t)＝E_B(t＝T₃)+α₃₂t+β₃₂t²

其中，α₃₂、β₃₂系数数值将受到电池本身的种类、容量、活性物质的组成浓度、原残留电量等有关。在最适当的充电条件及充电驱动力下，t时间的输出充电能量以数学函数表示为：

$E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}({\mathrm{ka}}_{32}+{\mathrm{kb}}_{32}{A}_{P}t+{\mathrm{kc}}_{32}{A}_P^2{t}^2)$

其中，

            ka₃₂＝E_B(t＝T₃)-α₃₂T_B+β₃₂T_BT_B

${\mathrm{kb}}_{32}={\mathrm{\α}}_{32}\frac{1}{A}-2{\mathrm{\β}}_{32}{T}_B\frac{1}{A_P}$

${\mathrm{kc}}_{32}={\mathrm{\β}}_{32}{\left(\frac{1}{A_P}\right)}^2$

若欲简化充电器的计算与控制单元，此式可进一步简化为

$E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}({\mathrm{ka}}_{32}+{\mathrm{kb}}_{32}{A}_{P}t)$

若不考虑电池能吸收的能量，此式可再进一步简化为：

$E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}{E}_B(t-T_3)$

此即现有技术技术在如图43-3区采用定电压法，让电池电流

逐渐降低至某设定的电流值。

当充电器继续给予电池能量后，电池已接近充饱阶段，电池能量障壁也逐渐降低，可充电的能量降低至最小值，此时充电过程已完成，可充饱至最大的充电量。若充电能量无法持续降低至限定值，则可判断电池内部一局或数局可能发生短路现象，造成能量无法吸收或产生的电池能量障壁过高。经由是否可以降至限定值即可判断电池是否正常，此为本发明的另一个特征。当电池已达充饱阶段，为免电池受外界回路损耗电量，可采取切离或使用甚小能量继续维持损耗，此称为涓流充电(Trickle Charge)，如图4第4区说明之；若环路电流在设定时间仍高于限量电流A_S，则可判断电池异常，此为本发明再一功效。其中，限量电流A_S设定如下：

                    A_S＝λA_P

其中，λ为系数与电池特性有关，其介于0.2至0.25之间，对于蓄能较差的电池，则以较高的限量电流为设定，其安全性较高。

(三)、本发明的较佳实施例的电池能量障壁测量的自适应式充电方法为便于说明本发明实施的情形，仅以但不限于只测量电压及电流，在电池能量障壁以测量的电压及电流简化计算获得后，可对不同时间与情形下，充电器能量输出对电池能量障壁的不同数值与状况，采行自行调整的自适应调整(self-adaptive tuning)能量输出，实施方式说明如下：

(1)在电池接上充电器尚未进行充电前(t＜0)，以下列方程式计算电池能量障壁，

$E_{B0}=f{(V\left(t\right),A\left(t\right))}_{t=0}=\frac{1}{V_P{A}_P}(V(t=0)\·A(t=0))$

当E_B0＞0，表示可以进行充电；当E_B0＜0，表示电池连接反向，不能进行充电，进入安全保护的充电方法；

(2)开始充电后，以固定能量为充电器输出，充电输出电压为V_P及充电输出电流为A_P；

(3)在开始充电后，电池先进行硫酸电离子的扩散作用及电池极化作用，此时电压开始上升；

(4)当电池已完成极化后，以最低的电池能量障壁、充电驱动力与充电能量差，在下列限制下进行充电；

$E_C\left(t\right)=\underset{t\≥T_B}{\min }\left\{f(E_C(t-1),E_B(t-T_B))\right\}$ 且

$E_{C\max }=\frac{1}{\mathrm{\η}}\max \left\{E_{B\max }\right\}=\frac{1}{\mathrm{\η}}\max \left\{f(V_3,A_P)\right\}$

$E_{C\min }=\frac{1}{\mathrm{\η}}\min \left\{E_{B\min }\right\}=\frac{1}{\mathrm{\η}}\min \left\{f(V_3,A_P)\right\}$

在t₂＜t＜t₃电池能量障壁以时间函数表示为：

            E_B(t)＝E_Q+α₃₁t+β₃₁t²

其中，η为效率系数，在本实施例η＝0.90时，充电的能量输出时间函数为：

$E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}({\mathrm{ka}}_{31}+{\mathrm{kb}}_{31}\frac{A_P}{V_P}t+{\mathrm{kc}}_{31}{\left(\frac{A_P}{V_P}\right)}^2{t}^2)$

$\≈\frac{1}{\mathrm{\η}}(V_2{A}_2+{\mathrm{kb}}_{31}\frac{A_P}{V_P}t+{\mathrm{kc}}_{31}{\left(\frac{A_P}{V_P}\right)}^2{t}^2)$

            E_Cmax＝γ₃₁V₃A_P

其中，kb₃₁介于0.160至0.179之间、kc₃₁介于0.00132至0.00154之间、γ₃₁介于1.0至0.94之间，

在t₃＜t＜t₄电池能量障壁以时间函数表示为：

            E_B(t)＝E_B(t＝T₃)+α₃₂t+β₃₂t²

其中在本实施例，充电的能量输出为：

$E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}({\mathrm{ka}}_{32}+{\mathrm{kb}}_{32}{A}_{P}t+{\mathrm{kc}}_{32}{A}_P^2{t}^2)$

$\≈\frac{1}{\mathrm{\η}}(E_B(t=T_3)+{\mathrm{kb}}_{32}{A}_{P}t+{\mathrm{kc}}_{32}{A}_P^2{t}^2)$

其中，kb₃₂介于-0.0246至-0.023之间、kc₃₁介于0.00035至0.000468之间，

(5)当达到电池已完全满充时，A(t)＝0.1A_P进行涓流充电的电量维持；

(6)在各选定的时间区间内，对电池是否钝化或漏电或损坏进行检测及显示警示。

(四)：本发明的另一实施例的电池能量障壁测量的自适应式充电方法：

为便于说明本发明另一实施的情形，仅以但不限于只测量电压及电流，并时间T_oc对电池进行最佳克服电池能量障壁及最佳时间效率充电，说明如下：

(1)在电池接上充电器尚未进行充电前(t＜0)，以下列方程式计算电池能量障壁，

$E_{B0}=f{(V\left(t\right),A\left(t\right))}_{t=0}=\frac{1}{V_P{A}_P}(V(t=0)\·A(t=0))$

当E_B0＞0，表示可以进行充电；当E_B0＜0，表示电池连接反向，不能进行充电，进入安全保护的充电方法；

(2)开始充电后，以固定能量为充电器输出，充电输出电压为V_P及充电输出电流为A_P；

(3)在开始充电后，电池先进行硫酸电离子的扩散作用及电池极化作用；

(4)当电池已完成极化后，以最低的电池能量障壁、充电驱动力与充电能量差，及最短的T_oc，在下列限制下进行充电；

$E_C\left(t\right)=\underset{t\≥T_B}{\min }\left\{f(E_C(t-1),E_B(t-T_B)t,T_{\mathrm{OC}})\right\}$ 且

$E_{C\max }=\frac{1}{\mathrm{\η}}\max \left\{E_{B\max }\right\}=\frac{1}{\mathrm{\η}}\max \left\{f(V_3,A_P)\right\}$

$E_{C\min }=\frac{1}{\mathrm{\η}}\min \left\{E_{B\min }\right\}=\frac{1}{\mathrm{\η}}\min \left\{f(V_3,A_P)\right\}$

在t₂＜t＜t₃电池能量障壁以函数表示为：

            E_B(t)＝E_Q+α₃₁t+β₃₁t²

在本实施例，当电池原残量为ρ＝42.65％时，充电的能量输出可进一步简化为：

$E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}(V_2{A}_2+{\mathrm{kb}}_{31}\frac{A_P}{V_P}t+{\mathrm{kc}}_{31}{\left(\frac{A_P}{V_P}\right)}^2{t}^2)$

            E_Cmax＝γ₃₁V₃A_P

其中，kb₃₁介于0.1243至0.1485之间、kc₃₁介于0.0105至0.0176之间、γ₃₁介于1.0至0.94之间，

在t₃＜t＜t₄电池能量障壁以时间函数表示为：

        E_B(t)＝E_B(t＝T₃)+α₃₂t+β₃₂t²

在本实施例，当电池原残量为41.35％时，充电的能量输出为：

$E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}(E_B(t=T_3)+{\mathrm{kb}}_{32}{A}_{P}t+{\mathrm{kc}}_{32}{A}_P^2{t}^2)$

其中，kb₃₂介于-0.086至-0.0318间、kc₃₂介于0.000177至0.00025之间；

(5)当达到电池已完全满充时，A_C(t)＝0.1A_P进行涓流充电的电量维持；

(6)在各选定的时间区间内，对电池是否钝化或漏电或损坏进行检测及显示警示。

(五)、本发明的较佳实施例的充电器装置一次侧电源供应单元31：

一次侧电源供应单元(Primary power supply unit)31包括电磁干扰滤波电路(EMI filtration circuit)311、桥式整流电路(Bridge rectifier)312、波形滤波器(Bulkcap filter)313、PFC功率校正电路(Power factor corrective circuit)314、PWM脉宽调制器(Pulse width module controller)315、及变压器316。当外电AC输入端1串接时，一次侧电源供应单元31就会提供电路工作电压Vcc，以16VDC为例，Vcc＝16VDC，供给电池能量障壁测量及控制单元32与二次侧控制单元的工作电压。同时，外电AC输入端1的外电进入EMI滤波电路311进行交流滤波，其中EMI滤波电路311具有突波吸收功能，用以防止外界突然加一个大电压时，造成组件损坏，其中更进一步包含滤除差模干扰(Normal choke)的滤除功能与共模干扰(Common choke)的滤除功能；桥式整流电路312是利用四个整流二极管首尾相接，由于整流二极管的单向导电性，将经过EMI滤波电路311后的正弦交流电，整流成为脉冲波形；波型滤波器313内部包含电容和电感，可对脉冲波形进行π型滤波，将波形整流更为平滑；PFC功率校正电路314包含专用晶体管与场效晶体开关管(MOSFET、简称MOS开关管)，当整流后的输入电压电流通过专用晶体管驱动MOS开关管来调整输出的功率因子，专用晶体管将对电压与电流做内部积分，根据专用晶体管积分的时间变化，调整MOS开关管脉冲的占空比以调整输出的电流和电压波形，使输出的功率因子达到0.98以上；由于PFC功率校正电路314的储能作用，在MOS开关管关断瞬间，桥式整流电路312整流后的电压和PFC功率校正电路314释放出来的电压迭加，迭加的电压值可产生均值为400V的电压，这时候的电压波形为DC直流电压；PWM脉宽调制器315接收此直流电压，以高频率切割，转换成高频率的脉冲电压；经过变压器316从一次侧电源供应单元传递到二次侧控制单元33，提供能量送入电池2充电。

(六)、本发明的较佳实施例的电池能量障壁测量及控制单元32：

电池能量障壁测量及控制单元包含电流测量电路321、电压测量电路322、温度测量电路323、计时电路324及计算控制器325。电流测量电路321可对电池在t时间的电流进行测量，并输入计算控制单器325；电压测量电路322可对电池在t时间的电压进行测量，并输入计算控制器325；计时电路324接收计算控制器325给予的计时时间信号，当计时时间到达时则输出信号给计算控制器325。

如图5a～图5d所示，为本发明的较佳实施例的电池能量障壁测量、诊断及控制方法的步骤流程方块图，其中，包含以下步骤：

步骤1：M01当AC电源接上时，判断电源是否超过限额，如果超过限额则发出第一种警示灯号及第一频率的蜂鸣声；

步骤2：M03检测二次侧的工作电压是否正常，如果工作电压低于组件电压则关闭对电池充电，并发出第二种警示灯号及第一频率的蜂鸣声；

步骤3：M06、M07在每次取样时间进行测量电流及电压；

步骤4：计算E_B0如果E_B0为负值，则进行极性保护，经由极性切换后进行充电；

步骤5：M10对电池是否正常进行诊断，若电压值低于标称电压值的50％或高标称电压值的20％，表示电池不正常，则关闭对电池充电，并发出第三种警示灯号及第一频率的蜂鸣声；

步骤6：B10开始进行充电第一阶段的扩散作用与极化作用，并对电池是否正常进行诊断，如现电池不正常则进行警示或关闭对电池充电；

步骤7：B20当检查电池可继续充电时，则计算电池能量障壁并计算充电能量输出，以对电池继续充电，若充饱至各阶段则进行警示与显示；

步骤8：当电池已充饱，则以小能量进行涓流充电，以维持电量，并发出第十种警示灯号及第二频率的蜂鸣声；

充电能量的输出是经由PWM脉宽调制器315以驱动场效晶体MOS开关管，经过信号回授与电池能量障壁计算充电能量的输出，经由PWM脉宽调制器315控制PWM的振幅与时间，致动MOS驱动部分的占空比，使变压器316传递给二次侧控制单元33的能量改变降低，输出电压会下降；或改变升高电压，输出升高。由于本发明的电池能量障壁计算简单、装置复杂性低，配合脉冲信号的频率约为50KHz～60KHz，因此回授信号的处理速度低于0.1msec，可对电池做最适当的充电，并充至最大量。当电池充饱后，电池电流也会减小到原来额定电流的1/50～1/40，充电能量则降至最低，并以一个小电流、恒定电压给电池充电，以补偿电池在空气中的漏电流及其它的能量耗损，称为涓流充电。在转为涓流充电时，设定屏蔽干扰器时间为10～30秒，以排除电流由0回升的干扰。

如图5a～图5d所示，为本发明的电池能量障壁测量、诊断及充电方法的程序流程示意图，其中程序流程包括：

流程B101：控制充电输出电流为标称电流及高于标称电压的电压值(以A_P及1.2V_P为范例)，此时电池进行扩散作用；

流程B102：由电池电压的响应值，计算时间常数T；

流程B103：判断电池时间常数是否正常，如时间常数异常，则发出第一频率声响及第三种警示灯号；控制充电电流为A_P及充电电压为V₂，对电池是否正常进行诊断，B105如果时间常数不正常，则发出第四种警示灯号及第二频率的蜂鸣声；

流程B105：激活计时电路，计时所预先设定的T1时间，如在T1时间终止时，对电池是否正常进行诊断，如电池无法达极化平衡则关闭对电池充电，并发出第五种警示灯号及第一频率的蜂鸣声；

流程B106：在数个取样时间内，持续测量电压及计算电压变化值，若极化完成电压开始上升，则计算E_B0及T_B；

流程B203：在电池完成极化平衡后，充电器先以标称电流及高于电池标称电压的电压值开始充电(以A_P及1.15V_P为范例)；

流程B205：计算t-T_B时间前的电池能量障壁，并依据使充电输出与电池能量障壁差最小，计算充电器输出E_C(t)，并计算出t时间的充电电压V_C(t)及A_C(t)输出至二次侧电路；

流程B206：若能量障壁E_B(t)＝E_Bmax或电池电压已达所设定的电压V₃时，进行第一阶段充电显示，发出第六种警示灯号及第二频率的蜂鸣声；

流程B208：激活计时装置，计时所预先设定的T2时间；

流程B209：计算t-T_B时间前的电池能量障壁，并依据使充电输出与电池能量障壁差最小，计算充电器输出E_C(t)，并计算出t时间的充电电压V_C(t)及A_C(t)输出至二次侧电路；

流程B210：若电池电流降至所设定的电流值或时间到达T2，则发出第七种警示灯号及第二频率的蜂鸣声；

流程B211：如在T2时间终止时，对电池是否正常进行诊断，如电池电流无法降至所设定的电流值时，则发出第八种警示灯号及第一频率的蜂鸣声；

流程B301：激活计时装置，计时所预先设定的T3时间；

流程B302：计算涓流充电的充电器输出E_C(t)，及控制充电器电流输出为0.1A_P的能量，输出至二次侧电路；

流程B304：如在T3时间终止时，对电池是否正常进行诊断，如电池电流无法降至所设定的电流值时，则发出第九种警示灯号及第一频率的蜂鸣声，并关闭组合开关停止充电；

流程B303：若电池电流降至所设定的电流值，则已完全充饱。

(七)、本发明的较佳实施例的充电器装置二次侧控制单元33：

本发明的较佳实施例的二次侧控制单元(Secondary side control unit)33主要为供应直流电源对电池充电，包括整流器331、组合开关电路(Switch controlmodule)332与保护电路(Protect circuit)333。当电池能量障壁测量及控制单元计算在t时间所须输出的电流A_C(t)及电压V_C(t)时，可经由整流器331放大后，经由组合开关电路332进行开启或关闭，对电池进行充电。二次侧控制单元33的保护电路333，包含数个继电器开关所组成，当电池的极性与整流器及组合开关输出的极性相同时，继电器可以开启，对电池充电；当电池的极性与整流器及组合开关输出的极性不同时，继电器则断开，以保护电池与充电装置。

(八)、本发明的较佳实施例的警示与显示单元34：

本发明的较佳实施例的警示与显示单元34，包括具有蜂鸣器的警示器342与具有LED灯号组的显示器341，可接收电池能量障壁测量及控制单元32输出的显示与警示信号；警示器342的蜂鸣器可接收不同频率的信号，发出不同频率的声响；显示器341的LED灯号组可接收不同组合的开与关信号，对灯号组以不同排列组合显示；蜂鸣器与灯号组可对电池是否正常、是否钝化、是否漏电、充电中状态、充电过程状态及充饱状态等进行显示与警示，以四组LED灯号组可以显示诊断电池及充电至少16种状态显示、以二组频率可以显示诊断电池及充电至少2种状态警示。

上述所揭示的附图及说明，仅为本发明的一实施例，并非用来限定本发明；凡本领域一般技术人员，其所依本发明的特征范畴，所作的其它等效变化或修饰，皆应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (34)

1、一种具有电池能量障壁测量功能的自适应式充电方法，用以测量及计算铅酸电池电池能量障壁，并计算控制输出充电能量，其包括下列步骤：

当AC电源接上铅酸电池充电器时，判断电源是否超过限额，如果超过限额，则发出警示灯号或警示灯号及蜂鸣声；

检测输出至铅酸电池充电器组件的工作电压是否正常，如果工作电压低于组件电压则关闭对电池充电，并通过警示灯号或警示灯号及蜂鸣器发出警报；

在设定的固定取样时间测量环路电流、电池电压、电池温度；

检测的电压值低于所设定的特定电压值或高于所设定的另一特定电压值，表示电池不正常，则关闭对电池充电，并通过警示灯号或警示灯号及蜂鸣器发出警报；

控制充电器输出特定的能量，对电池进行充电的扩散作用，在电池扩散作用完成后，计算电池扩散作用的时间常数；

控制充电器输出特定的能量，对电池进行极化作用，并计算电池极化所需要的时间；

依据测量的电池电压、测量的环路电流及测量的电池温度，计算电池能量障壁(battery energy barrier)；

依据检测的电池温度，如电池温度高于所设定的温度，则计算涓流充电的输出充电能量，并固定充电器电流输出；

计算使充电能量与能量障壁差异最小且效率最高、并在最大能量障壁限制下的充电能量，以对电池充电，而该充电能量则转换为充电电压与充电电流输出至电池；

对充电程度至充饱各阶段，并通过警示灯号或警示灯号及蜂鸣器发出警报；

计算涓流充电的输出充电能量，并固定充电器电流输出；

其中，对于充电过程中t时间的电池能量障壁的界定是由极化完成时的电池电压、环路电流、电池温度与t时间的电池电压、环路电流、电池温度、已充电时间，组合计算获得的。

2、如权利要求1所述的自适应式充电方法，其中该能量障壁的测量及计算包括以下步骤：

在电池接上充电器尚未进行充电前，以充电开始时的电池电压除以电池标称电压、环路电流除以标称电流及电池温度除以大气温度计算电池能量障壁；

当电池已完成极化后，以最低的电池能量障壁与充电能量差、电池温度斜率及最短的充电时间，计算充电的能量输出；

充电的能量输出以电池标称电压与充电标称电流的固定倍率为最大能量输出。

3、如权利要求2所述的自适应式充电方法，其中在该能量障壁(E_B(t))的计算中，当电池已完成极化后，计算充电的能量输出可简化为充电能量与充电时间为一次幂关系，其关系如下：

在极化作用完成至电池电压升高至最高电压阶段，电池能量障壁E_B(t)可以E_B(t)＝E_Q+α₃₁t+β₃₁t²函式表示，其充电的能量输出E_c(t)可简化为： $E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}(k{a}_{31}+k{b}_{31}\frac{A_P}{V_P}t),$ 其系数为：

                          ηE_Q≤ka₃₁≤E_Q

$({\mathrm{\α}}_{31}-2T_B{\mathrm{\β}}_{31})\frac{V_P}{A_P}\≤k{b}_{31}\≤{\mathrm{\α}}_{31}\frac{V_P}{A_P}$

在电池电压升高至最高电压而电流逐渐降低的阶段，电池能量障壁E_B(t)以E_B(t)＝E_B(t＝T₃)+α₃₂t+β₃₂t²函式表示时，充电的能量输出E_c(t)为 $E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}(k{a}_{32}+k{b}_{32}{A}_{P}t),$ 其系数为：

                     0.9E_B(t＝T₃)≤ka₃₂≤E_B(t＝T₃)

$({\mathrm{\α}}_{32}-2T_B{\mathrm{\β}}_{32})\frac{1}{A_P}\≤k{b}_{32}\≤{\mathrm{\α}}_{32}\frac{1}{A_P}$

其中，V_P为电池标称电压、A_P为电池标称电流、T₃为充电第一阶段完成的时间、T_B充电扩散作用起至极化完成使用的时间、η为充电器效率常数。

4、如权利要求2所述的自适应式充电方法，其中在该能量障壁(E_B(t))的计算方法中，当电池已完成极化后，计算充电的能量输出E_c(t)可进一步简化为下列步骤：

当电池已完成极化后，设定电池能量障壁为最低限，使充电能量为最高限，即以固定的环路电流与高于电池最高电压的固定充电电压为充电能量输出，进行充电；

充电的能量输出以电池电压到达标称电压的固定倍率时为最大能量输出；

当电池达最高电压时，设定电池能量障壁为最低限，使充电能量为最高限，即以维持最高电压值，不固定环路电流进行充电。

5、如权利要求4所述的自适应式充电方法，其中在该能量障壁(E_B(t))的计算中，当电池已完成极化后，计算充电的能量输出E_c(t)的电池能量障壁E_B(t)与充电能量E_c(t)可进一步简化为：

当电池已完成极化后，设定电池能量障壁为E_B(t)＝a₃₁，其系数为1.0E_Q≤a₃₁≤1.23E_Q，电流为A_P、充电的电压最高限为V₃，进行充电；

当电池达最高电压时，设定电池能量障壁为E_B(t)＝a₃₂，其系数为1.0V₃×A₃≤a₃₂≤1.15V₃×A₃，充电的电压为V₃不固定环路电流进行充电；

其中，E_Q为充电平衡状态下的电池能量障壁、V3为充电第一阶段完成的电池电压、A3为充电第一阶段完成的环路电流。

6、如权利要求1所述的自适应式充电方法，其中扩散作用的时间常数的计算方法可进一步简化为：以(V₁-V₀)的步阶响应求得电池电压上升的时间常数，其中，V₀为充电前电池电压、V₁为扩散作用完成的电池电压。

7、如权利要求6所述的自适应式充电方法，其中该计算扩散作用的时间常数的简化计算可进一步再简化为：

以下列方式之一或二者的平均计算：电池电压达到0.632(V₁-V₀)的时间，或，电池电压达到0.632(V₁-V₀)的时间加上电池电压达到0.95(V₁-V₀)的时间之和的四分之一；其中，V₀为充电前电池电压、V₁为扩散作用完成的电池电压、V₂为极化完成的电池电压。

8、如权利要求1所述的自适应式充电方法，其中该电池能量障壁的测量及计算中，该电池能量障壁可以下列步骤计算：

在电池接上充电器尚未进行充电前，以充电开始时的电池电压除以电池标称电压与环路电流除以标称电流计算电池能量障壁；

当电池已完成极化后，以最低的电池能量障壁与充电能量差，计算充电的能量输出；

充电的能量输出以电池标称电压与充电标称电流的固定倍率为最大能量输出。

9、如权利要求8所述的自适应式充电方法，其中在电池能量障壁的测量及计算中，当电池已完成极化后，计算充电的能量输出的方法可简化为充电能量与充电时间为一次幂关系，其关系如下：

在极化作用完成至电池电压升高至最高电压阶段，电池能量障壁以E_B(t)＝E_Q+α₃₁t+β₃₁t²函式表示时，充电的能量输出简化为： $E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}(k{a}_{31}+k{b}_{31}\frac{A_P}{V_P}t),$ 其系数为：

                          0.9E_Q≤ka₃₁≤E_Q

$({\mathrm{\α}}_{31}-2T_B{\mathrm{\β}}_{31})\frac{V_P}{A_P}\≤k{b}_{31}\≤{\mathrm{\α}}_{31}\frac{V_P}{A_P}$

在电池电压升高至最高电压而电流逐渐降低的阶段，电池能量障壁以E_B(t)＝E_B(t＝T₃)+α₃₂t+β₃₂t²函式表示，充电的能量输出为： $E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}(k{a}_{32}+k{b}_{32}{A}_{P}t),$ 其系数为：

                    0.9E_B(t＝T₃)≤ka₃₂≤E_B(t＝T₃)

$({\mathrm{\α}}_{32}-2T_B{\mathrm{\β}}_{32})\frac{1}{A_P}\≤k{b}_{32}\≤{\mathrm{\α}}_{32}\frac{1}{A_P}$

其中，V_P为电池标称电压、A_P为电池标称电流、T₃为充电第一阶段完成的时间、T_B充电扩散作用起至极化完成使用的时间、η为充电器效率常数。

10、如权利要求8所述的自适应式充电方法，其中在该能量障壁的计算中，当电池已完成极化后，计算充电的能量输出可进一步简化为：

当电池已完成极化后，设定电池能量障壁为最低限，使充电能量为最高限，即以固定的环路电流与高于电池最高电压的固定充电电压为充电能量输出，进行充电；

充电的能量输出以电池电压到达标称电压的固定倍率时为最大能量输出；

当电池达最高电压时，设定电池能量障壁为最低限，使充电能量为最高限，即以维持最高电压值，不固定环路电流进行充电。

11、如权利要求10所述的自适应式充电方法，其中在该能量障壁的计算中，当电池已完成极化后，计算充电的能量输出的电池能量障壁E_B(t)与充电能量E_c(t)可进一步简化为：

当电池已完成极化后，设定电池能量障壁为E_B(t)＝a₃₁，其系数为1.0E_Q≤a₃₁≤1.23E_Q，电流为A_P、充电的电压最高限为V₃，以进行充电；

当电池达最高电压时，设定电池能量障壁为E_B(t)＝a₃₂，其系数为1.0V₃×A₃≤a₃₂≤1.15V₃×A₃，充电的电压为V₃不固定环路电流进行充电；

其中，E_Q为充电平衡状态下的电池能量障壁、V3为充电第一阶段完成的电池电压、A3为充电第一阶段完成的环路电流。

12、一种具有电池能量障壁测量功能的自适应式充电方法，用以测量及计算铅酸电池电池能量障壁并计算控制输出充电能量，包括以下步骤：

当AC电源接上铅酸电池充电器时，判断电源是否超过限额，如果超过限额，则并通过警示灯号或警示灯号及蜂鸣器发出警报；

检测输出至铅酸电池充电器组件工作电压是否正常，如果工作电压低于组件电压则关闭对电池充电，并通过警示灯号或警示灯号及蜂鸣器发出警报；

在设定的固定取样时间测量环路电流、电池电压；

检测的电压值低于所设定的特定电压值或高于所设定的另一特定电压值，表示电池不正常，则关闭对电池充电，并并通过警示灯号或警示灯号及蜂鸣器发出警报；

控制充电器输出特定的能量，对电池进行充电的扩散作用，在电池扩散作用完成后，计算电池扩散作用的时间常数；

控制充电器输出特定的能量，对电池进行极化作用，并计算电池极化所需要的时间；

依据测量的电池电压及测量的环路电流，计算电池能量障壁；

计算使充电能量与能量障壁差异最小且效率最高、并在最大能量障壁限制下的充电能量以对电池充电，充电能量则转换为充电电压与充电电流输出至电池；

对充电程度至充饱各阶段，并通过警示灯号或警示灯号及蜂鸣器发出警报；

计算涓流充电的输出充电能量，并固定充电器电流输出；

其中，对于充电过程中t时间的电池能量障壁界定由极化完成时的电池电压、环路电流与t时间的电池电压、环路电流、已充电时间，通过组合计算获得。

13、如权利要求12所述的自适应式充电方法，其中该能量障壁的测量及计算以下列步骤计算：

在电池接上充电器尚未进行充电前，以充电开始时的电池电压除以电池标称电压与环路电流除以标称电流计算电池能量障壁；

当电池已完成极化后，以最低的电池能量障壁与充电能量差、最短充电时间，计算充电的能量输出；

充电的能量输出以电池标称电压与充电标称电流的固定倍率为最大能量输出。

14、如权利要求13所述的自适应式充电方法，其中在该能量障壁(E_B(t))的计算中，当电池已完成极化后，计算充电的能量输出的方法可简化为充电能量与充电时间为一次幂关系计算，其关系如下：

在极化作用完成至电池电压升高至最高电压阶段，电池能量障壁以t²函式表示时，其充电的能量输出可简化为其系数为：

                  ηE_Q≤ka₃₁≤E_Q

$({\mathrm{\α}}_{31}-2T_B{\mathrm{\β}}_{31})\frac{V_P}{A_P}\≤k{b}_{31}\≤{\mathrm{\α}}_{31}\frac{V_P}{A_P}$

在电池电压升高至最高电压而电流逐渐降低的阶段，电池能量障壁以E_B(t)＝E_B(t＝T₃)+α₃₂t+β₃₂t²函式表示，充电的能量输出为： $E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}(k{a}_{32}+k{b}_{32}{A}_{P}t),$ 其系数：

                     0.9E_B(t＝T₃)≤ka₃₂≤E_B(t＝T₃)

$({\mathrm{\α}}_{32}-2T_B{\mathrm{\β}}_{32})\frac{1}{A_P}\≤k{b}_{32}\≤{\mathrm{\α}}_{32}\frac{1}{A_P}$

其中，V_P为电池标称电压、A_P为电池标称电流、T₃为充电第一阶段完成的时间、T_B充电扩散作用起至极化完成使用的时间、η为充电器效率常数。

15、如权利要求13所述的自适应式充电方法，其中在该能量障壁的计算中，计算充电的能量输出为：

当电池已完成极化后，设定电池能量障壁为最低限，使充电能量为最高限，即以固定的环路电流与高于电池最高电压的固定充电电压为充电能量输出，进行充电；

充电的能量输出以电池电压到达标称电压的固定倍率时为最大能量输出；

当电池达最高电压时，设定电池能量障壁为最低限，使充电能量为最高限，即以维持最高电压值，不固定环路电流进行充电。

16、如权利要求15所述的自适应式充电方法，其中在该能量障壁的计算中，当电池已完成极化后，计算充电的能量输出中的电池能量障壁E_B(t)与充电能量E_c(t)可进一步简化为：

当电池已完成极化后，设定电池能量障壁为E_B(t)＝a₃₁，其系数为1.0E_Q≤a₃₁≤1.23E_Q，电流为A_P、充电的电压最高限为V₃，以进行充电；

当电池达最高电压时，设定电池能量障壁为E_B(t)＝a₃₂，其系数为1.0V₃×A₃≤a₃₂≤1.15V₃×A₃，充电的电压为V₃不固定环路电流进行充电；

其中，E_Q为充电平衡状态下的电池能量障壁、V3为充电第一阶段完成的电池电压、A3为充电第一阶段完成的环路电流。

17、如权利要求12所述的自适应式充电方法，其中扩散作用的时间常数的计算可进一步简化为：以(V₁-V₀)的步阶响应求得电池电压上升的时间常数，其中，V₀为充电前电池电压、V₁为扩散作用完成的电池电压。

18、如权利要求17所述的自适应式充电方法，其中该计算扩散作用的时间常数的简化计算可进一步再简化为：

以下列方式之一或二者的平均计算：电池电压达到0.632(V₁-V₀)的时间，或，电池电压达到0.632(V₁-V₀)的时间加上电池电压达到0.95(V₁-V₀)的时间的和的四分之一；其中，V₀为充电前电池电压、V₁为扩散作用完成的电池电压、V₂为极化完成的电池电压。

19、如权利要求12所述的自适应式充电方法，其中在该能量障壁的计算方法中，当电池已完成极化后，计算充电的能量输出的方法可为：

在电池接上充电器尚未进行充电前，以充电开始时的电池电压除以电池标称电压与环路电流除以标称电流计算电池能量障壁；

当电池已完成极化后，以最低的电池能量障壁与充电能量差，计算充电的能量输出；

充电的能量输出以电池标称电压与充电标称电流的固定倍率为最大能量输出。

20、如权利要求19所述的自适应式充电方法，其中在该能量障壁的计算中，当电池已完成极化后，计算充电的能量输出可简化为充电能量与充电时间为一次幂关系计算，其其关系如下：

在极化作用完成至电池电压升高至最高电压阶段，电池能量障壁可以E_B(t)＝E_Q+α₃₁t+βXt²函式表示，充电的能量输出可简化为 $E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}(k{a}_{31}+k{b}_{31}\frac{A_P}{V_P}t),$ 其系数为：

                    ηE_Q≤ka₃₁≤E_Q

$({\mathrm{\α}}_{31}-2T_B{\mathrm{\β}}_{31})\frac{V_P}{A_P}\≤k{b}_{31}\≤{\mathrm{\α}}_{31}\frac{V_P}{A_P}$

在电池电压升高至最高电压而电流逐渐降低的阶段，电池能量障壁可以E_B(t)＝E_B(t＝T₃)+α₃₂t+β₃₂t²函式表示，充电的能量输出可为 $E_C\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\η}}(k{a}_{32}+k{b}_{32}{A}_{P}t),$ 其系数为：

                    ηE_B(t＝T₃)≤ka₃₂≤E_B(t＝T₃)

$({\mathrm{\α}}_{32}-2T_B{\mathrm{\β}}_{32})\frac{1}{A_P}\≤k{b}_{32}\≤{\mathrm{\α}}_{32}\frac{1}{A_P}$

其中，V_P为电池标称电压、A_P为电池标称电流、T₃为充电第一阶段完成的时间、T_B充电扩散作用起至极化完成使用的时间、η为充电器效率常数。

21、如权利要求20所述的自适应式充电方法，其中在该能量障壁的计算中，当电池已完成极化后，计算充电的能量输出可进一步简化为：

当电池已完成极化后，设定电池能量障壁为最低限，使充电能量为最高限，即以固定的环路电流与高于电池最高电压的固定充电电压为充电能量输出，进行充电；

充电的能量输出以电池电压到达标称电压的固定倍率时为最大能量输出；当电池达最高电压时，设定电池能量障壁为最低限，使充电能量为最高限，即以维持最高电压值，不固定环路电流进行充电。

22、如权利要求21所述的自适应式充电方法，其中在该能量障壁的计算中，当电池已完成极化后，计算充电的能量输出的电池能量障壁与充电能量的关系可为：

当电池已完成极化后，设定电池能量障壁为E_B(t)＝a₃₁，其系数为1.0E_Q≤a₃₁≤1.23E_Q，电流为A_P、充电的电压最高限为V₃，以进行充电；

当电池达最高电压时，设定电池能量障壁为E_B(t)＝a₃₂，其系数为1.0V₃×A₃≤a₃₂≤1.15V₃×A₃，充电的电压为V₃不固定环路电流进行充电；

其中，E_Q为充电平衡状态下的电池能量障壁、V3为充电第一阶段完成的电池电压、A3为充电第一阶段完成的环路电流。

23、一种具有电池能量障壁测量功能的诊断方法，用于铅酸电池的充电过程中判断该电池是否正常，其是利用一种如权利要求1中所示的电池能量障壁的测量及计算方法进行，并包括以下的步骤，且诊断方法可具有以下步骤全部项或任意一项或复数项组合，各项步骤如下：

计算初始电池能量障壁，如果初始电池能量障壁为负值，则控制输出至保护电路进行极性保护，经由极性切换后进行充电；

检测的电压值低于所设定的特定电压值，表示电池电压过低的失效电池或不正常电池或使用不适当的充电器，则关闭对电池充电，并并通过警示灯号或警示灯号及蜂鸣器发出警报；

检测的电压值高于所设定的另一特定电压值，表示电池电压过高的已充饱状态或使用不适当的充电器，则关闭对电池充电，并并通过警示灯号或警示灯号及蜂鸣器发出警报；

计算电池扩散作用的时间常数，如发现时间常数过低或过高，表示电池中一局或数局发生短路或钝化，则发出警示灯号或警示灯号及蜂鸣声，或关闭对电池充电；

控制并设定及激活计时电路，在所设定的极化作用时间终止时电池无法达极化平衡，表示电池中一局或数局发生漏电或已钝化，则发出警示灯号或警示灯号及蜂鸣声，或关闭对电池充电；

依据检测的电池温度，如电池温度高于所设定的温度，表示电池中一局或数局活化物质已大量流失，则发出警示灯号或警示灯号及蜂鸣声；

控制并设定及激活计时电路，在所设定的电池电压上升时间终止时，电池电压不能升至所设定的电压值，表示电池虽可充电但电池一局或数局不能输出电能，则并通过警示灯号或警示灯号及蜂鸣器发出警报，或关闭对电池充电；

控制并设定及激活计时电路，在所设定的电流下降时间终止时，环路电流不能下降至所设定的环路电流值，表示电池虽可充电但电池一局或数局不能输出电能，并通过警示灯号或警示灯号及蜂鸣器发出警报，或关闭对电池充电；控制并设定及激活计时电路，在所设定的涓流充电时间终止时，环路电流不能降至所设定的涓流充电电流值时，表示电池虽可充电但电池一局或数局发生漏电现象，并通过警示灯号或警示灯号及蜂鸣器发出警报，或关闭对电池充电。

24、如权利要求23所述的具有电池能量障壁测量功能的诊断方法，其中，该诊断方法是通过计算电池扩散作用的时间常数，以判断电池是否正常，当该时间常数低于第一特定时间常数值或高于第二特定时间常数值，即可判断电池其中一局或数局发生短路或钝化，其中，第一特定时间常数值可为18秒至25秒之间、第二特定时间常数值可为40秒至60秒之间。

25、如权利要求23所述的具有电池能量障壁测量功能的诊断方法，其中，该诊断方法是通过在涓流充电利用环路电流充电于所设定的时间不能降至所设定的涓流充电电流值时，以判断电池是否正常，当所设定的涓流充电电流值为0.9～1.1安培的固定值，即可诊断电池虽可充电但电池一处或数处发生漏电现象。

26、一种具有电池能量障壁测量功能的诊断方法，用于铅酸电池的充电过程中判断电池是否正常，其是利用一种如权利要求12中所示的电池能量障壁测量计算方法进行，并包括以下的步骤，且诊断方法可具有以下步骤全部项或任意一项或数项组合，各项步骤如下：

计算初始电池能量障壁，如果初始电池能量障壁为负值，则控制输出至保护电路进行极性保护，经由极性切换后进行充电；

检测的电压值低于所设定的特定电压值，表示电池电压过低的失效电池或不正常电池或使用不适当的充电器，则关闭对电池充电，并并通过警示灯号或警示灯号及蜂鸣器发出警报；

检测的电压值高于所设定的另一特定电压值，表示电池电压过高的已充饱状态或使用不适当的充电器，则关闭对电池充电，并发出警示灯号或警示灯号及蜂鸣声；

计算电池扩散作用的时间常数，如发现时间常数过低或过高，表示电池中一局或数局发生短路或钝化，则发出警示灯号或警示灯号及蜂鸣声，或关闭对电池充电；

控制并设定及激活计时电路，在所设定的极化作用时间终止时电池无法达极化平衡，表示电池中一局或数局发生漏电或已钝化，则发出警示灯号或警示灯号及蜂鸣声，或关闭对电池充电；

控制并设定及激活计时电路，在所设定的电池电压上升时间终止时，电池电压不能升至所设定的电压值，表示电池虽可充电但电池一处或数处不能输出电能，则并通过警示灯号或警示灯号及蜂鸣器发出警报，或关闭对电池充电；

控制并设定及激活计时电路，在所设定的电流下降时间终止时，环路电流不能下降至所设定的环路电流值，表示电池虽可充电但电池一局或数局不能输出电能，则发出警示灯号或警示灯号及蜂鸣声，或关闭对电池充电；控制并设定及激活计时电路，在所设定的涓流充电时间终止时，环路电流不能降至所设定的涓流充电电流值时，表示电池虽可充电但电池一处或数处发生漏电现象，则并通过警示灯号或警示灯号及蜂鸣器发出警报，或关闭对电池充电。

27、如权利要求26所述的具有电池能量障壁测量功能的诊断方法，其中，该诊断方法是通过计算电池扩散作用的时间常数以判断电池是否正常，当时间常数低于第一特定时间常数值或高于第二特定时间常数值，即可判断电池其中一局或数局发生短路或钝化，其中，第一特定时间常数值可为18秒至25秒之间、第二特定时间常数值可为40秒至60秒之间。

28、如权利要求26所述的具有电池能量障壁测量功能的诊断方法，其中，该诊断方法是通过在涓流充电利用环路电流充电于所设定的时间不能降至所设定的涓流充电电流值时判断电池是否正常，当所设定的涓流充电电流值为0.9～1.1安培的固定值，即可诊断电池虽可充电但电池一处或数处发生漏电现象。

29、一种具有电池能量障壁测量功能的自适应式充电与诊断装置，其是利用一种如权利要求1所示的电池能量障壁测量功能的自适应式充电方法及一种如权利要求23所示的诊断方法，构置成的充电与诊断装置，包括：

一用以转换交流电及控制充电输出能量的一次侧电源供应单元(31)；一用以计算电池能量状态及计算最适宜的充电能量的电池能量障壁测量及控制单元(32)；一用以控制直流输出的二次侧控制单元(33)；一用以显示与警示充电状态及电池是否异常的显示与警示单元(34)，其中：

该一次侧电源供应单元(31)包括：一EMI滤波电路(311)，其可防止外电交流输入的突波造成充电器组件损坏；一桥式整流电路(312)，其可将交流正弦波电源转换成脉冲式电源；一波形滤波器(313)，其可将桥式整流电路312转换的脉冲式电源转为更加平稳成为了直流电源；一PFC功率校正电路(314)，用以调整输出的充电能量的功率因子，即电压与电流波形的相位调整，将虚功减小实功增大，提高充电能量输出的效率；一PWM脉宽调制器(315)，其包括场效晶体开关管及其配合电路，依据电池能量障壁测量及控制单元输出的控制信号，调整脉冲的占空比率来控制场效晶体开关管的导通程度，将PFC功率校正电路(314)调整后的直流信号切割成高频脉冲信号，输入变压器(316)；一变压器(316)，用以接收PWM脉宽调制器(315)的高频脉冲信号变压后传递到二次侧控制单元(33)；其中该EMI滤波电路(311)可进一步包括：一突波吸收器可吸收外界电源的电压突波，用以防止外界突然加一个大电压时，造成组件损坏；一差模干扰滤除电路，其利用数个电容的组合滤除外界电源的差模干扰；一共模干扰滤除电路，其利用一个电感或复数个电感的组合滤除外界电源的共模干扰；

该电池能量障壁测量及控制单元(32)，包括：一电流测量电路(321)，用以测量充电过程中的环路电流，并可输入计算控制器(325)；一电压测量电路(322)，用以测量电池的电压，并可输入计算控制器(325)；一温度测量电路(323)，其可藉装置于受充电池的温度传感器接收温度讯号，用以测量电池的温度，并可输入计算控制器(325)；一计时电路(324)，其可接收计算控制器(325)给予的计时时间信号，当计时时间到达时则输出信号给计算控制器(325)；一计算控制器(325)，其可接收电流测量电路(321)输出的电流值，可接收电压测量电路(322)输出的电压值，可接收温度测量电路(323)输出的温度值，可输出计时时间信号给计时电路(324)并可接收计时电路(324)的输出信号，可输出控制信号给一次侧电源供应单元(31)、二次侧控制单元(33)、警示显示装置(34)；该计算控制器(325)可计算电池充电前及充电过程中的电池能量障壁，并计算最适宜且适应电池现况的充电能量产生输出的控制信号，并可对电池是否正常输出控制信号；

该二次侧控制单元(33)，包括：一整流器(331)，其用以接收一次侧电源供应单元送出的直流产生放大；一组合开关电路(332)，当组合开关电路(332)进行开启或关闭，可对电池进行充电或断电；一保护电路(333)，包含数个继电器开关所组成，当电池的极性与整流器(331)及组合开关电路332输出的极性相同时，电池能量障壁测量及控制单元(32)输出控制信号使继电器开启，对电池充电；当电池的极性与整流器(331)及组合开关电路332输出的极性不同时，电池能量障壁测量及控制单元(32)输出控制信号使保护电路(333)内的继电器开启驱动组合开关电路(332)断开，以保护电池与充电装置；

该警示与显示单元(34)，包括：一显示器(341)，由一组或多数组的LED灯号但不限于LED灯号组成，其可显示充电状态与电池是否正常、是否钝化、是否漏电、是否异常的诊断结果；一警示器(342)，是由一蜂鸣器组成，其可产生不同频率的蜂鸣声，可警示充电状态与电池是否正常、是否钝化、是否漏电、是否异常的诊断结果。

30、如权利要求29所述的具有电池能量障壁测量功能的自适应式充电与诊断装置，其中该二次侧控制单元(33)的保护电路(333)是检测电池的极性与整流器(331)输出的极性，当电池的极性与整流器(331)的极性相同时，保护电路(333)内的继电器组开启驱动组合开关电路(332)对电池充电，当电池的极性与整流器(331)输出的极性不同时，保护电路(333)内的继电器组关闭驱动组合开关电路(332)断开。

31、如权利要求29所述的具有电池能量障壁测量功能的自适应式充电与诊断装置，其中，该显示器(341)可由液晶屏幕显示器所构成。

32、一种具有电池能量障壁测量功能的自适应式充电与诊断装置，其是利用一种如权利要求12所示的电池能量障壁测量功能的自适应式充电方法及一种如权利要求26所述诊断方法，构置成的充电与诊断装置，包括：

一用以转换交流电及控制充电输出能量的一次侧电源供应单元(31)；一用以计算电池能量状态及计算最适宜的充电能量的电池能量障壁测量及控制单元(32)；一用以控制直流输出的二次侧控制单元(33)；一用以显示与警示充电状态及电池是否异常的显示与警示单元(34)，其中：

该一次侧电源供应单元(31)，包括：一EMI滤波电路(311)，其可防止外电交流输入的突波造成充电器组件损坏；一桥式整流电路(312)，其可将交流正弦波电源转换成脉冲式电源；一波形滤波器(313)，其可将桥式整流电路(312)转换的脉冲式电源转为更加平稳成为了直流电源；一PFC功率校正电路(314)，用以调整输出的充电能量的功率因子，即电压与电流波形的相位调整，将虚功减小实功增大，提高充电能量输出的效率；一PWM脉宽调制器(315)，其包括场效晶体开关管及其配合电路，依据电池能量障壁测量及控制单元输出的控制信号，调整脉冲的占空比率来控制场效晶体开关管的导通程度，将PFC功率校正电路(314)调整后的直流信号切割成高频脉冲信号，输入变压器(316)；一变压器(316)，用以接收PWM脉宽调制器(315)的高频脉冲信号变压后传递到二次侧控制单元(33)；

该EMI滤波电路311可进一步包括：一突波吸收器可吸收外界电源的电压突波，用以防止外界突然加一个大电压时，造成组件损坏；一差模干扰滤除电路，其利用复数个电容的组合滤除外界电源的差模干扰；一共模干扰滤除电路，其利用一个电感或复数个电感的组合滤除外界电源的共模干扰；

该电池能量障壁测量及控制单元(32)，包括：一电流测量电路(321)，用以测量充电过程中的环路电流，并可输入计算控制器(325)；一电压测量电路(322)，用以测量电池的电压，并可输入计算控制器(325)；一计时电路(324)，其可接收计算控制器(325)给予的计时时间信号，当计时时间到达时则输出信号给计算控制器(325)；一计算控制器(325)，其可接收电流测量电路(321)输出的电流值，可接收电压测量电路(322)输出的电压值，可输出计时时间信号给计时电路(324)并可接收计时电路(324)的输出信号，可输出控制信号给一次侧电源供应单元(31)、二次侧控制单元(33)、警示显示装置(34)；该计算控制器(325)可计算电池充电前及充电过程中的电池能量障壁，并计算最适宜且适应电池现况的充电能量产生输出的控制信号，并可对电池是否正常输出控制信号；

该二次侧控制单元(33)，包括：一整流器(331)，用以接收一次侧电源供应单元送出的直流并进行放大；一组合开关电路(332)，当组合开关电路(332)进行开启或关闭，可对电池进行充电或断电；一保护电路(333)，包含数个继电器开关，当电池的极性与整流器(331)及组合开关电路(332)输出的极性相同时，电池能量障壁测量及控制单元32输出控制信号使继电器开启，对电池充电；当电池的极性与整流器(331)及组合开关电路(332)输出的极性不同时，电池能量障壁测量及控制单元(32)输出控制信号使保护电路(333)内的继电器开启驱动组合开关电路(332)断开，以保护电池与充电装置；

该警示与显示单元(34)，包括：一显示器(341)，是由一组或多数组的LED灯号但不限于LED灯号组成，其可显示充电状态与电池是否正常、是否钝化、是否漏电、是否异常的诊断结果；一警示器(342)，由一蜂鸣器组成，其可产生不同频率的蜂鸣声，可警示充电状态与电池是否正常、是否钝化、是否漏电、是否异常的诊断结果。

33、如权利要求32所述的具有电池能量障壁测量功能的自适应式充电与诊断装置，其中该二次侧控制单元(33)的保护电路(333)检测电池的极性与整流器(331)输出的极性，当电池的极性与整流器(331)的极性相同时，保护电路(333)内的继电器组开启驱动组合开关电路(332)对电池充电，当电池的极性与整流器(331)输出的极性不同时，保护电路(333)内的继电器组关闭驱动组合开关电路(332)断开。

34、如权利要求32所述的具有电池能量障壁测量功能的自适应式充电与诊断装置，其中该显示器(341)由液晶屏幕显示器构成。

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