RU2534029C1 - Charging method for lithium ion battery discharged below permitted level - Google Patents

Charging method for lithium ion battery discharged below permitted level Download PDF

Info

Publication number
RU2534029C1
RU2534029C1 RU2013135355/07A RU2013135355A RU2534029C1 RU 2534029 C1 RU2534029 C1 RU 2534029C1 RU 2013135355/07 A RU2013135355/07 A RU 2013135355/07A RU 2013135355 A RU2013135355 A RU 2013135355A RU 2534029 C1 RU2534029 C1 RU 2534029C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charging
battery
charger
charging process
lithium
Prior art date
Application number
RU2013135355/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Георгиевич Семенов
Original Assignee
Александр Георгиевич Семенов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Георгиевич Семенов filed Critical Александр Георгиевич Семенов
Priority to RU2013135355/07A priority Critical patent/RU2534029C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2534029C1 publication Critical patent/RU2534029C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: battery is connected to a charger; the latter is switched on thus ensuring delivery of power supply to the battery from an external source. In cases of early spontaneous stoppage of charging process (in overcharged state or in connection with it) the charger is switched off and switched on again. These actions are performed each time when charging process is stopped spontaneously before charging process reaches normal mode. The latter is characterised by charging current till standard automatic shutoff of the external source or forced stoppage of charging process.
EFFECT: recovery of the overcharged battery.
3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к способам и устройствам для зарядки литий-ионных (Li-Ion) электрических аккумуляторов от сети переменного или постоянного тока через преобразователи.The invention relates to electrical engineering, specifically to methods and devices for charging lithium-ion (Li-Ion) electric batteries from AC or DC via converters.

Зарядка и разрядка литий-ионных аккумуляторов отличаются множеством особенностей и потенциальными возможностями совершенствования.Charging and discharging lithium-ion batteries are distinguished by many features and potential improvement opportunities.

Зарядку, на сегодняшний день, осуществляют, по общепринятой методике, как правило, в два непрерывных этапа (две фазы зарядки): сначала при постоянном токе, а при достижении на аккумуляторе номинального напряжения зарядное устройство автоматически переходит в режим питания аккумулятора постоянным напряжением. За 1-1,5 ч исправная батарея заряжается полностью. Отключение внешнего питания происходит в зарядном устройстве/в батарее также автоматически. Разрядку же осуществляют, по инструкции, не до нулевого значения напряжения, а до определенного «критического» значения, например 2,2 В, ниже которого последующая зарядка становится проблематичной. Не исключен выход такой «переразряженной» батареи из строя.Charging, today, is carried out, according to the generally accepted methodology, as a rule, in two continuous stages (two charging phases): first at constant current, and when the battery reaches its rated voltage, the charger automatically switches to battery power mode with constant voltage. For 1-1.5 hours, the serviceable battery is fully charged. The external power is disconnected in the charger / in the battery also automatically. The discharge is carried out, according to the instructions, not to a zero voltage value, but to a certain “critical” value, for example 2.2 V, below which subsequent charging becomes problematic. It is possible that such a “rechargeable” battery will fail.

В литературных и патентных источниках не обнаружены какие-либо сведения о способах зарядки (теперь уже правильнее говорить - восстановления или образнее - «реанимации») переразряженных литий-ионных аккумуляторов.In literature and patent sources, no information was found on the charging methods (it is now more correct to say recovery or figuratively “resuscitation”) of overcharged lithium-ion batteries.

Известен, правда, способ восстановления и зарядки не литий-ионных, а кислотных и щелочных свинцовых «автомобильных» аккумуляторов, а также кадмий-никелевых (с соответствующими зарядными устройствами), получивший название «импульсная зарядка» [Импульсная система зарядки батарей. //https://docs.google.com/document/pub?id=1kYF96xDpz7tMH17HA1w8zxZwh2_L5yAkMtkAlllzF4o; Зарядка автомобильного аккумулятора (как заряжать аккумулятор автомобиля). // http://www.avto3.com/Battery/battery.html. Раздел 2.5 «Зарядка аккумулятора импульсным током», рис.1.1].There is, however, a known method for recovering and charging not lithium-ion, but acid and alkaline lead “automobile” batteries, as well as cadmium-nickel (with the corresponding charging devices), called “pulse charging” [Pulse charging system of batteries. //https://docs.google.com/document/pub?id=1kYF96xDpz7tMH17HA1w8zxZwh2_L5yAkMtkAlllzF4o; Charging a car battery (how to charge a car battery). // http://www.avto3.com/Battery/battery.html. Section 2.5 “Charging the battery with pulse current”, Fig. 1.1].

Однако, во-первых, эффективность применения такого способа выявлена и рекомендована для аккумуляторов типов, не включающих в себя литий-ионные, обладающие другими, специфическими особенностями. Иными словами, применимость известного импульсного способа восстановления и зарядки аккумуляторов аккумуляторам типа Li-Ion не была установлена (вопрос оставался открытым).However, firstly, the effectiveness of this method has been identified and recommended for batteries of types that do not include lithium-ion, with other specific features. In other words, the applicability of the well-known pulsed method of restoring and charging batteries to Li-Ion batteries has not been established (the question remained open).

Во-вторых, в известном способе импульсной зарядки импульсы подаются принудительно, с постоянной скважностью, безотносительно к «поведению» (текущему состоянию) самого аккумулятора. Смысл критического характера последнего замечания станет понятен из последующего изложения материала данной заявки.Secondly, in the known method of impulse charging, impulses are applied forcefully, with a constant duty cycle, regardless of the “behavior” (current state) of the battery itself. The meaning of the critical nature of the last remark will become clear from the subsequent presentation of the material of this application.

В-третьих, длительность каждого импульса составляет всего микросекунды.Thirdly, the duration of each pulse is only microseconds.

Далее, для постоянного поддержания запасенной в аккумуляторе электроэнергии и во избежание глубокой его разрядки известно, например, применение способа эксплуатации аккумуляторной батареи гибридного автомобиля/электромобиля («Способ зарядки литий-ионного аккумуляторного элемента…»), который тоже можно назвать «импульсной зарядкой» [RU 2471276, H02J 7/04, H01M 10/44, 27.12.2012].Further, for the constant maintenance of the electric energy stored in the battery and to prevent its deep discharge, it is known, for example, to use the method of operating a rechargeable battery of a hybrid car / electric car (“The method of charging a lithium-ion rechargeable cell ...”), which can also be called “pulse charging” [ RU 2471276, H02J 7/04, H01M 10/44, 12/27/2012].

Способ заключается в том, что определяют, снизилась ли степень аккумулирования литий-ионного аккумуляторного элемента до первого заданного значения. Определяют, находится ли гибридное транспортное средство в состоянии остановки. Осуществляют зарядку литий-ионного аккумуляторного элемента до второго заданного значения при остановке движения гибридного транспортного средства. На этапе зарядки период разделяется на два или более раздельных периодов зарядки и периодов без зарядки. Зарядка осуществляется в раздельный период зарядки. Приостановку зарядки или разрядку осуществляют в период без зарядки. Длительность каждого из раздельных периодов зарядки составляет не менее чем 40 секунд. На этот раз скважность переменна, но по-прежнему никак не привязана к каким-либо самопроизвольным отказам аккумулятора заряжаться, определяется алгоритмом цикла движения автомобиля на местности (переменная скважность «разрядка-зарядка» аккумуляторной батареи соответствует переменной скважности «движение-стоянка автомобиля»).The method consists in determining whether the degree of accumulation of the lithium-ion battery cell has decreased to the first predetermined value. Determine if the hybrid vehicle is in a stopped state. The lithium-ion battery cell is charged to a second predetermined value when the hybrid vehicle is stopped. At the charging stage, the period is divided into two or more separate charging periods and periods without charging. Charging is carried out in a separate charging period. Suspension of charging or discharging is carried out in the period without charging. The duration of each of the separate charging periods is at least 40 seconds. This time, the duty cycle is variable, but still not tied to any spontaneous failure of the battery to be charged, it is determined by the algorithm of the vehicle’s cycle of movement on the ground (the variable duty cycle “discharge-charge” of the battery corresponds to the variable duty cycle “car-parking”).

Описанная «импульсная зарядка» осуществляется посредством устройства управления зарядкой, на второй фазе - зарядки батареи при постоянном напряжении, причем с неоднократным автоматическим принудительным прерыванием зарядного тока для перехода в режим рабочей разрядки и автоматическим принудительным возобновлением зарядки на кратковременных стоянках автомобиля, когда в рабочей разрядке аккумулятора нет необходимости. Технический результат заключается в предотвращении снижения емкости аккумулятора. Вот почему скважность зарядки в общем эксплуатационном периоде определяется «скважностью стоянок автомобиля, например на перекрестках и в пробках. Такой процесс не затрагивает область начальной зарядки полностью разряженного аккумулятора.The described "pulse charging" is carried out by the charging control device, in the second phase - charging the battery at constant voltage, with repeated automatic forced interruption of the charging current to switch to working discharge mode and automatic forced renewal of charging at short-term parking of the car when the battery is in working discharge not necessary. The technical result is to prevent a decrease in battery capacity. That is why the charging duty cycle in the general operational period is determined by the “duty cycle of the car’s parking, for example at intersections and in traffic jams. This process does not affect the initial charging area of a fully discharged battery.

Нас же в данном случае интересует поведение аккумулятора в области «критической» и «закритической» его разрядки. И не всякого типа аккумулятора, а литий-ионных аккумуляторов. Ибо универсальных «рецептов» здесь нет и быть не может.We are in this case interested in the behavior of the battery in the field of "critical" and "supercritical" discharge. And not just any type of battery, but lithium-ion batteries. For there are no universal “recipes” here and cannot be.

В многочисленных инструкциях и рекомендациях по эксплуатации литий-ионных аккумуляторов пользователей предупреждают:In numerous instructions and recommendations for the operation of lithium-ion batteries, users are warned:

«Глубокий разряд станет для аккумулятора стрессом и может лишь сократить срок службы. Если же защитное отключение произошло, ни в коем случае не оставляйте батарею разряженной надолго - стоит поскорее зарядить ее хотя бы до 30-40% емкости. Литий-ионные и литий-полимерные батареи бывают различных размеров и формы, но правила хорошего тона в обращении с ними одинаковы для всех разновидностей. Не оставляйте батарею разряженной надолго. Через несколько недель вследствие саморазряда напряжение севшей батареи упадет ниже критического, до 2,2-2,9В. При этом схема защиты переведет батарею в «спящий» режим и отключится. После чего штатное зарядное устройство, скорее всего, не сможет ее вывести из этого состояния» [Как продлить жизнь литий-ионных аккумуляторов. // http://aver.ru/repair/kak-prodlit-zhizn-litiy-ionnyh-akkumulyatorov/].“Deep discharge will become stressful for the battery and can only shorten its life. If a protective shutdown has occurred, in no case do not leave the battery discharged for a long time - it is worthwhile to quickly charge it to at least 30-40% of the capacity. Lithium-ion and lithium-polymer batteries come in various sizes and shapes, but the rules for good handling are the same for all varieties. Do not leave the battery dead for long. After a few weeks, due to self-discharge, the voltage of a dead battery will drop below a critical voltage, to 2.2-2.9V. In this case, the protection circuit will put the battery into "sleep" mode and turn off. After that, the standard charger, most likely, will not be able to get it out of this state ”[How to extend the life of lithium-ion batteries. // http://aver.ru/repair/kak-prodlit-zhizn-litiy-ionnyh-akkumulyatorov/].

Наиболее близким к заявляемому изобретению по назначению и совокупности конструктивных признаков (прототипом) является способ зарядки полностью разряженного литий-ионного аккумулятора («Система и способ индуктивной зарядки аккумулятора»), при котором аккумулятор подключают к зарядному устройству и включают последнее, подав тем самым на аккумулятор преобразованное в постоянный ток питание от внешнего источника электроэнергии [RU 2469452, H02J 7/02, 10.12.2012, абз. 5, 6, фиг.1, т.е. в части описания обычной, неиндуктивной зарядки].Closest to the claimed invention according to the purpose and combination of design features (prototype) is a method of charging a fully discharged lithium-ion battery ("System and method of inductive charging of the battery"), in which the battery is connected to the charger and include the latter, thereby applying to the battery converted to direct current power from an external source of electricity [RU 2469452, H02J 7/02, 10.12.2012, para. 5, 6, FIG. 1, i.e. regarding the description of ordinary, non-inductive charging].

В нем, точнее - в обзорной его части, включая график на фиг.1, разряженный (до предельно допустимого остаточного значения примерно 2,2 В) аккумулятор сначала заряжают при постоянном уровне тока в диапазоне от 0,1C до 1C A, где C - емкость аккумулятора в ампер-часах, до тех пор, пока на аккумуляторе не установится требуемое напряжение, равное примерно 4,2 В. В этот момент зарядное устройство для аккумулятора переключается в режим постоянного напряжения, обеспечивая достаточную мощность для поддержания аккумулятора при данном окончательном напряжении и при этом обеспечивая дополнительную зарядку аккумулятора. График зарядки на фиг.1 в прототипе отражает штатный двухступенчатый процесс зарядки.In it, more precisely, in its overview part, including the graph in Fig. 1, the discharged battery (up to the maximum permissible residual value of about 2.2 V) is first charged at a constant current level in the range from 0.1C to 1C A, where C is the battery capacity in ampere-hours, until the required voltage of approximately 4.2 V is established on the battery. At this point, the battery charger switches to constant voltage mode, providing sufficient power to maintain the battery at this final voltage and at the same time providing additional battery charging. The charging schedule in figure 1 in the prototype reflects the standard two-stage charging process.

Однако в нештатной ситуации - при начальном переразряженном состоянии аккумулятора, характеризуемом его остаточным напряжением ниже предельно допустимого уровня (упомянутых 2,2 В), и именно по этой причине, уже на первой минуте зарядки (мигание зеленого светодиодного индикатора на зарядном устройстве) происходит, как правило, преждевременное самопроизвольное прекращение процесса зарядки (переход зеленого индикатора из импульсного режима свечения в режим постоянного свечения) при сохранении напряжения питания зарядного устройства (постоянное свечение красного светодиодного индикатора).However, in an emergency situation - with the initial over-discharged state of the battery, characterized by its residual voltage below the maximum permissible level (mentioned 2.2 V), and precisely for this reason, already in the first minute of charging (the green LED on the charger blinks), As a rule, a premature spontaneous termination of the charging process (the transition of the green indicator from the pulsed glow mode to the constant glow mode) while maintaining the supply voltage of the charger (after oyannoe glow of the red LED).

Ожидать столь же самопроизвольного возобновления зарядного тока (возобновления импульсного свечения зеленого индикатора) бесперспективно, наивно и, в общем-то, небезопасно.Expecting an equally spontaneous renewal of the charging current (renewal of the pulsed glow of the green indicator) is futile, naive and, in general, unsafe.

Чем в большей степени аккумулятор был изначально переразряжен, тем ниже вероятность «запуска» зарядного тока в штатном режиме функционирования зарядного устройства, что обычно побуждает пользователей, особенно на «кухонно-бытовом» уровне, смириться с очередным материально-финансовым убытком и выбросить аккумулятор в помойку как «усохший» (возможно, «обросший» дендритами лития).The more the battery was initially re-discharged, the lower the probability of “starting” the charging current in the normal mode of operation of the charger, which usually prompts users, especially at the “kitchen” level, to come to terms with another financial and financial loss and throw the battery in the trash as “shrunken” (possibly “overgrown” with lithium dendrites).

При этом не используется технологический потенциал, находящийся пока за границей человеческих знаний и/или информационного доступа.In this case, the technological potential that is still beyond the borders of human knowledge and / or information access is not used.

В частности, автор-заявитель настоящей заявки испытывал дискомфорт в связи с «отказами» зарядного устройства заряжать аккумуляторы типа EEMB LIR123A (3,7 V, 700 mAh) после скрытого их чрезмерного разряда в составе оружия самообороны «ПБ-4-1МЛ» по причине самопроизвольного включения питания лазерного целеуказателя). После примерно 30-секундного протекания через аккумулятор зарядный ток самопроизвольно исчезал.In particular, the author-applicant of this application was uncomfortable due to the “failure” of the charger to charge batteries of the type EEMB LIR123A (3.7 V, 700 mAh) after their hidden excessive discharge as part of the PB-4-1ML self-defense weapon due to spontaneous power-up of the laser pointer). After about 30 seconds flowing through the battery, the charging current spontaneously disappeared.

Таким образом, известный способ-прототип еще недостаточно совершенен, что выражается в его ограниченных возможностях зарядки литий-ионных аккумуляторов в состоянии запредельного значения остаточного (априорного, начального при зарядке) напряжения. Это, в свою очередь, обусловливает техническое и экономическое несовершенство не только технологии зарядки (способа зарядки и зарядного устройства), но и недостаточно высокую надежность тех устройств и систем, функционирование которых зависит от аккумулятора как автономного источника их питания.Thus, the known prototype method is still not perfect enough, which is expressed in its limited ability to charge lithium-ion batteries in a state of the transcendent value of the residual (a priori, initial when charging) voltage. This, in turn, determines the technical and economic imperfection of not only the charging technology (charging method and charger), but also the insufficiently high reliability of those devices and systems whose functioning depends on the battery as an autonomous source of their power.

Эффективность же применения, как «восстановительной процедуры», импульсного, да еще к тому же высокочастотного (микросекундного) способа восстановления и зарядки с постоянной скважностью (с успехом применяемого для других типов аккумуляторов), не установлена. Хотя это - тоже довольно близкий аналог заявляемого способа.The effectiveness of the application, as a “recovery procedure”, of a pulsed, and also high-frequency (microsecond) recovery and charging method with constant duty cycle (successfully used for other types of batteries), has not been established. Although this is also a pretty close analogue of the proposed method.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение технико-эксплуатационных (технологических) и экономических характеристик способа зарядки литий-ионных (Li-Ion) аккумуляторов за счет обеспечения возможности восстановления переразряженных (разряженных ниже допустимого уровня) аккумуляторов, достижения полной их зарядки при отказе заряжаться в штатном режиме работы известных специализированных зарядных устройств.The task to which the invention is directed is to increase the technical and operational (technological) and economic characteristics of the method of charging lithium-ion (Li-Ion) batteries by providing the ability to restore over-discharged (discharged below an acceptable level) batteries to achieve their full charge when failure to charge in the normal mode of operation of known specialized chargers.

Технический результат в соответствии с поставленной задачей достигается за счет того, что в способе зарядки полностью разряженного литий-ионного аккумулятора, при котором аккумулятор подключают к зарядному устройству и включают последнее, подав тем самым на аккумулятор преобразованное в постоянный ток питание от внешнего источника электроэнергии, при преждевременном самопроизвольном прекращении процесса зарядки, по показанию индикатора тока зарядки, в случае и по причине начального переразряженного состояния аккумулятора, характеризуемого его остаточным напряжением ниже предельно допустимого уровня, отключают и снова включают внешнее его питание, повторяя эти действия до выхода процесса зарядки на штатный режим, характеризующийся отсутствием указанного преждевременного самопроизвольного прерывания тока зарядки до момента штатного автоматического отключения внешнего питания при зарядке до заданного значения или принудительного окончания зарядки.The technical result in accordance with the task is achieved due to the fact that in the method of charging a fully discharged lithium-ion battery, in which the battery is connected to the charger and include the latter, thereby supplying the battery converted to direct current from an external power source, at premature spontaneous termination of the charging process, according to the indication of the charging current indicator, in the case and due to the initial over-discharged state of the battery, generated by its residual voltage below the maximum permissible level, turn off and turn on its external power, repeating these steps until the charging process returns to normal mode, characterized by the absence of the indicated premature spontaneous interruption of the charging current until the regular automatic shutdown of the external power when charging to a predetermined value or forced end of charge.

Среди известных способов зарядки не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной совокупностью признаков. В то же время именно за счет последней достигается новый технический результат.Among the known charging methods, no such combination of essential features would coincide with the claimed combination of features. At the same time, it is due to the latter that a new technical result is achieved.

Более подробно сущность изобретения раскрывается в приведенных ниже двух примерах реализации и иллюстрируется чертежами, на которых представлено:In more detail the essence of the invention is disclosed in the following two examples of implementation and is illustrated by drawings, which show:

на фиг.1 показана простейшая схема реализации способа;figure 1 shows the simplest diagram of the implementation of the method;

на фиг.2 - совмещенные графики зарядки в штатном режиме (как в способе-прототипе) - А, и при заявляемом способе - Б, где t - время; U - напряжение на аккумуляторе; Uкр. - «критическое» остаточное напряжение при разрядке; U0 - фактическое остаточное напряжение в начале зарядки; Umax - максимальное (номинальное) напряжение; I - зарядный ток;figure 2 - combined charging graphs in normal mode (as in the prototype method) - A, and with the present method - B, where t - time; U - battery voltage; Ucr - “Critical” residual voltage during discharge; U0- the actual residual voltage at the beginning of charging; Umax - maximum (rated) voltage; I is the charging current;

на фиг.3 - пример блок-схемы модернизированного зарядного устройства.figure 3 is an example of a block diagram of an upgraded charger.

Для осуществления заявляемого способа в первом, простейшем варианте вообще не требуется никакого нового устройства, кроме штатного (пригодного для зарядки аккумулятора известным способом) зарядного устройства.To implement the proposed method in the first, simplest embodiment, no new device is required at all, except for a standard (suitable for charging a battery in a known manner) charger.

Автор-заявитель в своих эмпирических исследованиях (по сути, при реальном практическом использовании как пользователь), приведших к заявляемому изобретению, применял уже упомянутые выше аккумуляторы массовой серии LIR123A с серийным зарядным устройством The power supply specialist ROBITON Арт.Smart Charger Universa/ (выходное напряжение 7,4 В).The author-applicant in his empirical studies (in fact, in actual practical use as a user), which led to the claimed invention, used the aforementioned LIR123A mass series batteries with the power supply specialist ROBITON Art. Smart Charger Universa / (output voltage 7.4 V).

Аккумулятор 1 вставляют (см. фиг.1) в специально предусмотренное для него ложе (враспор между пружинными электрическими контактами «+» и «-») зарядного устройства 2 и включают последнее, вставив его вилку 3 в сетевую розетку 4 (220-230 В, 50/60 Гц). Убеждаются в наличии внешнего питания по загоранию красного светодиода 5. Убеждаются также в появлении и протекании в аккумуляторе зарядного тока I (см. фиг.2) по загоранию и свечению в мигающем режиме зеленого светодиода 6 (на аккумулятор 1 подается преобразованное в устройстве 2 в постоянный ток I питание от внешнего, сетевого источника электроэнергии). Продолжают постоянно или периодически наблюдать за поведением светодиода 6 как индикатора зарядного тока.Battery 1 insert (see figure 1) in a specially provided for him bed (disputes between the spring electrical contacts "+" and "-") of the charger 2 and include the latter by inserting his plug 3 to a power outlet 4 (220-230 V, 50/60 Hz). Make sure that there is an external power supply when the red LED 5 lights up. They are also convinced of the appearance and flow of the charging current I in the battery (see Fig. 2) by the green LED 6 blinking and glowing in blinking mode (the battery 1 is supplied with the power converted from the device 2 into direct current I from an external network power source). Continue to constantly or periodically monitor the behavior of the LED 6 as an indicator of the charging current.

При преждевременном (в зависимости от степени переразрядки (насколько остаточное напряжение аккумулятора меньше паспортного «критического» значения Uкр., обычно в пределах первых 0,5 мин) самопроизвольном прекращении процесса зарядки, о чем будет свидетельствовать явно преждевременный переход светодиода 6 из мигающего режима в немигающий, в случае и по причине начального переразряженного состояния аккумулятора 1 (характеризуемого его остаточным напряжением ниже предельно допустимого уровня: U0<Uкр) извлекают вилку 3 из розетки 4 (или отсоединяют местный разъем сетевого кабеля зарядного устройства 2) и тут же снова восстанавливают их соединение. Тем самым отключают и тут же снова включают внешнее питание (временно прерывают его). При этом, естественно, оба светодиода - 5 и 6 сперва тухнут, а затем снова загораются, причем зеленый 6 начинает снова работать в мигающем режиме, что свидетельствует о продолжении самопроизвольно прервавшегося процесса зарядки, по сути текущего отказа в процессе зарядки (нештатный режим).In case of premature (depending on the degree of overdischarge (how much the residual voltage of the battery is less than the passport “critical” value Ucr., usually within the first 0.5 min) spontaneous termination of the charging process, as evidenced by the clearly premature transition of LED 6 from flashing to solid, in the case and due to the initial over-discharged state of battery 1 (characterized by its residual voltage below the maximum permissible level: U0<Ucr) remove the plug 3 from the outlet 4 (or disconnect the local connector on the mains cable of the charger 2) and immediately reconnect them. Thus, they turn off and immediately turn on the external power (temporarily interrupt it). In this case, of course, both LEDs 5 and 6 first go out and then light up again, and green 6 starts to work again in a blinking mode, which indicates the continuation of the spontaneous charging process, in fact the current failure in the charging process (abnormal mode).

Убедившись в наличии такого «шага» восстановления свойства аккумулятора заряжаться («пациент скорее жив, чем мертв»), продолжают наблюдение за поведением светодиода 6.After ascertaining the existence of such a “step” of restoring the battery’s charge properties (“the patient is more likely alive than dead”), they continue to monitor the behavior of LED 6.

При втором (из авторских экспериментальных исследований, порядка еще 1 минуты зарядки), третьем и, возможно, последующих (пока в непредсказуемом количестве), самопроизвольных отключениях, производят действия, идентичные описанным, до выхода процесса зарядки на «стационарный» режим, когда зеленый светодиод будет мигать вплоть до полной зарядки аккумулятора (точнее - до заданного ее значения или до принудительного окончания зарядки по каким-либо организационным причинам). Завершается зарядка автоматически (срабатывает автоматика в зарядном устройстве 2 и/или аккумуляторе 1), что проявляется в штатном переходе свечения светодиода 6 в немигающий режим, теперь уже не имитируя полную заряженность изначально, а свидетельствуя о ней.In the second (from the author’s experimental studies, about another 1 minute of charging), the third and, possibly, subsequent (so far in an unpredictable amount), spontaneous shutdowns, they perform actions identical to those described before the charging process enters the “stationary” mode when the green LED will flash until the battery is fully charged (more precisely, to its specified value or until the charge is forcibly completed for any organizational reasons). Charging is completed automatically (automatic operation in charger 2 and / or battery 1 is triggered), which is manifested in the regular transition of the glow of LED 6 to non-blinking mode, now no longer simulating full charge initially, but testifying to it.

На графике зарядки (см. фиг.2) формируется, таким образом, прерывистая, с переменной (непредсказуемо возрастающей вплоть до единицы) скважностью, кривая (функция f) зарядки U=f (t). Указанная скважность зависит от степени переразряжения аккумулятора U0/Uкр, моментов времени самопроизвольного обнуления зарядного тока I, моментов обнаружения обнуления и производства выключения-включения (ручной коммутации). Именно поэтому она и названа здесь «непредсказуемой, т.е. априорно неизвестной. Равно как непредсказуемо и число импульсов до выхода на штатный режим зарядки (а значит - восстановления работоспособности).Thus, on the charging graph (see Fig. 2), an intermittent charging curve (function f) U = f (t) with a variable (unpredictably increasing up to unity) duty cycle is formed. The indicated duty cycle depends on the degree of overcharge of the battery U0/ Ucr, moments of time of spontaneous zeroing of the charging current I, moments of detection of zeroing and production of switching off and on (manual switching). That is why it is called here “unpredictable, i.e. a priori unknown. As well as the unpredictability of the number of pulses before reaching the normal charging mode (and therefore - recovery).

Для того, чтобы отличить указанную имитацию зарядки при переразряженном аккумуляторе от попытки заряжать таким способом полностью или почти полностью заряженный аккумулятор (по ошибочной априорной его оценке как переразрядившегося), следует, разумеется, делать более корректную оценку - либо измерив электрические параметры прибором, либо проверкой функционирования устройства от этого аккумулятора (автор-заявитель делал это по яркости свечения лазерного целеуказателя, точнее - отсутствия свечения вообще или быстротекущего его угасания до нуля).In order to distinguish the indicated imitation of charging with a rechargeable battery from an attempt to charge a fully or almost fully charged battery in this way (by erroneous a priori estimation of it as a rechargeable battery), it is necessary, of course, to make a more correct assessment - either by measuring the electrical parameters with the device or by checking the operation devices from this battery (the author-applicant did this according to the brightness of the laser target designator, more precisely - the absence of the glow at all or its quick-fading to zero).

Для зарядки аккумулятора 1 заявляемым способом во втором варианте его реализации (с автоматизацией) требуется весьма несложная доработка электрической схемы зарядного устройства 2. Пример такого усовершенствования (модернизации) приведен на фиг.3.To charge the battery 1 of the inventive method in the second embodiment (with automation) requires a very simple refinement of the electrical circuit of the charger 2. An example of such an improvement (modernization) is shown in Fig.3.

Зарядное устройство 2 дополнительно содержит автоматическое коммутирующее устройство 7 (показано вынесенным за исходный объем базового зарядного устройства условно), например на основе электрических реле или их электронных аналогов.The charger 2 further comprises an automatic switching device 7 (shown conventionally taken out of the initial volume of the base charger), for example, based on electrical relays or their electronic counterparts.

При появлении зарядного тока I в аккумуляторе 1, устройство 7 подготавливает цепь выключения-включения (прерывания) питания аккумулятора 1, а при самопроизвольном обнулении зарядного тока осуществляет указанное выключение-включение («коммутация», «отпирание-запирание»), при этом само устройство 7 возвращается в исходное состояние до следующего вероятного цикла.When the charging current I appears in the battery 1, the device 7 prepares a power-off / on (interrupt) circuit for the power supply of the battery 1, and when the charging current is spontaneously zeroed, it performs the indicated turn-off / on (“switching”, “unlock-lock”), while the device itself 7 returns to its initial state until the next likely cycle.

Конкретное исполнение такого устройства (на уровне электрической/электронной схемы) доступно любому инженеру-электрику и здесь не приводится, тем более что автор-заявитель и не претендует в данной заявке на патентную защиту такого устройства.The specific implementation of such a device (at the level of the electric / electronic circuit) is available to any electrical engineer and is not given here, especially since the author-applicant does not claim patent protection of such a device in this application.

Описанные примеры осуществления заявляемого способа не исключают других возможных его вариантов в рамках заявляемой совокупности существенных признаков (см. формулу изобретения).The described examples of the proposed method do not exclude other possible variants within the scope of the claimed combination of essential features (see the claims).

Использование изобретения позволяет восстанавливать переразряженные (разряженные ниже допустимого уровня) литий-ионные аккумуляторы (а значит продлевать фактический срок их службы), достигать полной их зарядки, причем сразу, в процессе зарядки, непосредственно в зарядном устройстве. Это имеет выраженную экономическую эффективность и повышение надежности функционирования всего комплекса, в состав которого входит данный аккумулятор.Using the invention allows you to restore re-discharged (discharged below an acceptable level) lithium-ion batteries (and thus extend their actual life), achieve their full charge, and immediately, during charging, directly in the charger. This has a pronounced economic efficiency and increased reliability of the entire complex, which includes this battery.

Claims (1)

Способ зарядки полностью разряженного литий-ионного аккумулятора, при котором аккумулятор подключают к зарядному устройству и включают последнее, подав тем самым на аккумулятор преобразованное в постоянный ток питание от внешнего источника электроэнергии, отличающийся тем, что при преждевременном самопроизвольном прекращении процесса зарядки, по показанию индикатора тока зарядки, в случае и по причине начального переразряженного состояния аккумулятора, характеризуемого его остаточным напряжением ниже предельно допустимого уровня, отключают и снова включают внешнее его питание, повторяя эти действия до выхода процесса зарядки на штатный режим, характеризующийся отсутствием указанного преждевременного самопроизвольного прерывания тока зарядки до момента штатного автоматического отключения внешнего питания при зарядке до заданного значения или принудительного окончания зарядки. A method of charging a fully discharged lithium-ion battery, in which the battery is connected to the charger and the latter is turned on, thereby supplying the battery with an external power source converted to direct current, characterized in that when the charging process is terminated spontaneously, according to the current indicator charging, in the case and due to the initial over-discharged state of the battery, characterized by its residual voltage below the maximum permissible level they turn off and turn on its external power again, repeating these steps until the charging process returns to its normal mode, characterized by the absence of the indicated premature spontaneous interruption of the charging current until the regular automatic shutdown of the external power when charging to a predetermined value or forcing charging to end.
RU2013135355/07A 2013-07-26 2013-07-26 Charging method for lithium ion battery discharged below permitted level RU2534029C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013135355/07A RU2534029C1 (en) 2013-07-26 2013-07-26 Charging method for lithium ion battery discharged below permitted level

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013135355/07A RU2534029C1 (en) 2013-07-26 2013-07-26 Charging method for lithium ion battery discharged below permitted level

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2534029C1 true RU2534029C1 (en) 2014-11-27

Family

ID=53382913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013135355/07A RU2534029C1 (en) 2013-07-26 2013-07-26 Charging method for lithium ion battery discharged below permitted level

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2534029C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708886C1 (en) * 2018-07-12 2019-12-12 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Charging method of rechargeable storage battery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2061963C1 (en) * 1992-05-25 1996-06-10 Леонид Геннадьевич Сакулин System for automatic test and charge of storage battery
WO2000077911A1 (en) * 1999-06-15 2000-12-21 Holgia Aktiebolag Method and device for batteries
RU98071U1 (en) * 2009-06-04 2010-09-27 Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Сигма" AUTOMATIC CONTROL SYSTEM AND CHARGING BATTERIES
RU2469452C2 (en) * 2006-09-29 2012-12-10 Эксесс Бизнесс Груп Интернэшнл ЛЛС System and method for inductive charging of accumulator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2061963C1 (en) * 1992-05-25 1996-06-10 Леонид Геннадьевич Сакулин System for automatic test and charge of storage battery
WO2000077911A1 (en) * 1999-06-15 2000-12-21 Holgia Aktiebolag Method and device for batteries
RU2469452C2 (en) * 2006-09-29 2012-12-10 Эксесс Бизнесс Груп Интернэшнл ЛЛС System and method for inductive charging of accumulator
RU98071U1 (en) * 2009-06-04 2010-09-27 Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Сигма" AUTOMATIC CONTROL SYSTEM AND CHARGING BATTERIES

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708886C1 (en) * 2018-07-12 2019-12-12 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Charging method of rechargeable storage battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108099685B (en) Lithium ion battery system for electric vehicle and charging and heating method
KR101696160B1 (en) Apparatus, system and method for preventing damage of battery rack using voltage measurement
KR20180056428A (en) Apparatus for preventing over-discharging of battery
EP2857854A1 (en) Cell control device
CN104977540A (en) Method for monitoring a charge state or a charge or discharge current of a rechargeable battery
MX2010011937A (en) Improved battery charging device and method.
CN103794828B (en) A kind of lithium ion battery fast charge method and device
CN106329643A (en) Charging control method and charging control system
CN106685012B (en) Lithium battery charging control system and working method thereof
CN108879816A (en) A kind of charge control method based on lithium battery characteristic
CN103475051A (en) Charging circuit, charger with same, and charging method
CN108377014A (en) A kind of intelligent socket detecting system that anti-mobile phone overcharges
CN113991820A (en) Control method and energy storage and power supply system
EP3059831A1 (en) Secondary lithium battery for vehicle use
RU2534029C1 (en) Charging method for lithium ion battery discharged below permitted level
CN113525117A (en) System and method for intelligently feeding back battery health state
EP2595276A1 (en) Secondary battery charging method and charging apparatus
CN103078380B (en) Battery charger and method for charging batteries
CN116707082A (en) Lithium battery discharge control method, system, terminal and storage medium
CN204156510U (en) Vehicle battery protection device and have its vehicle
CN214798912U (en) Storage battery charging protection device, storage battery and uninterruptible power supply
CN211266509U (en) Battery charging and discharging protection device and battery
CN112865230A (en) Storage battery charging system of oil-electricity hybrid electric vehicle
CN103580071A (en) Charging device with battery management system
EP3663781A1 (en) Charge monitor, charger and charge monitoring method based on recharge frequency

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160727