TW313715B - Device for controlling battery charge and method thereof - Google Patents

Description

5 經濟部210央橾準局貝工消费合—印裝 313715 A7 _B7_五、發明説明（1 ) 本發明是有關控制水性（Aqqaeous)二次電池的充電裝 置與方法。 目前最普遍的電池·是紐酸及辣鎘/氫電池，它們都 是本方法與装置的主要應用對象。 如熟悉此藝者所知，船酸電池之電解液是硫酸（HzSCU) 水溶液，充電時，電池的電極硫酸船（PbSCU)反應成氧齡 (PbOz) *而負電極硫酸船（PbSCU)則反應成船（Pb)。至將充 飽時，電極上的硫酸紐（PbSCU)最越來越少•乃使反應速 度（爾流）降低，此時如果是在定電流充電的環境下，則需 用較高的霉壓來充電。類如前述者，練搞電池之苗解液是 氫氧化鉀（KOH)水溶液*充電時，電池正電極上的氫氧化鎳 (Ni(0H)2)反應成三價氫氧化鍊（NiOOH)，而負電極上的氫 氧化鎘（Cd(0H)2)反應成箱（Cd)。將充飽時·正負電極上的 氫氧化辣（Ni(0H)2)及氫氧化痛（Cd(0H)2)的量越來越少， 則反應速度（電流）降低，如此時是在定電流充電的工作條件 下，則補用較高的電壓才可繼續充電。 前述這些反應皆是可逆的，也就是電池充電放電的正 /逆反應•除了這些反應之外堪有很多的次要反應，其中 包括水份分解成氧氣與氫氣。這些次要反應在整艚充電的 反應中是不好的反應*理懕儘可能地避免*但在充電末期 ，在定電流充電的條件下，仍需以較高的®應充電*乃使 水被電解成氫氣與氣氣反應速度急速升高*如不予逋當控 制*將造成對電池的損害。 對於開放式電池而言•前述氫氣與氧氣這些氣體被釋 -2 一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝- 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 83. 3.10,000 5 經濟部2Ϊ0央標準局員工消費合$印製 3l37i5 A7 B7五、發明説明（2 ) 放至大氣中，使水逐漸減少，故須常加水•不然霜池缺水 會遭到損害；而對密閉式電池，氣級則畲横集在電池裹面 無法外逸*設計電池的改菩方法，是利用玻瑰缬維指加濕 電極與氣應的接觸面稱，使氫氣與氧氣回结缠原而成水。 可是回结合成之反懕速度是有限的*因此充電過快•至飽 和時，電池裏面的氣朦嫌缅增加•而致將電池上的安全閥 推開。 目前電池充電之偵測改菩方法，無法理想地實施於電 池上•其主因是水被分解成氫、氧氣的反應速度、電壓、 充電飽和度、溫度、霉流、竃極结構、成分、電解液等都 是影響反懕因素•但截至目前，連專於此藝者也不瞭解它 們彼此間的顒係。所以雖然目前很多電池充電方法中，«I 於反應中的電壓在上升（Δν)、上升率)、溫度上升 dT ^ 率（I〕等的因素•是最普遍被使用為判斷電池充飽與否之 方法*但造些方法其霣非常不可靠。 本發明的目的乃在提供一種可靠而有效控制電池充電 的方法與裝置*應用本案的技術，可在充m過程中陳時因 應電池内巳反應的氯氣與氧氣的含遒·而立即調整充電電 歷或電流·μ遊免電池在過度的充電過程中損壞。 兹Μ附圓詳述本案技術方法與裝置如下。 第1圖是本菜系統示意圈。 第2圖是圓1中通氣蓋子2¾實施例局剖放大視圖。 第3圖是本案另一實施例的系統示意圖。 本發明的方法，用以控制並調節電池充電中的_入電 —3 — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 83. 3.10,000 5 經濟^央標準局員工消費合&印策 313715 五、發明説明（3 ) 流與/或電腔。本案的主要方法是將充電電池連著一氣壓 感測器Μ偵測電池中反應氣體的壓力，並將偵测所得之訊 號放大後*送給供應充電電池電流的充電裝置，Μ調整充 電装置輸出的電流與/或電壓*使充電電池內的反應氣體 壓力獲得調節者。 前述偵測所得之訊號，最好是藉著放大電子電路裝置 予以適當放大，然後使充電裝置限流。 對於單一電池當然可利用本發明的方法，但若能结合 多數個欲充電的電池集中加以控制·自然可在設備成本更 為經濟；因為可藉氣壓管路個別連接於各電池，然後集中 送至氣腔慼測器。除此之外·將氣壓感測器直接設在充電 的電池上，也是一種可行的方法。 本發明提出控制充電的裝置及方法，使用在開放式電 池需具封閉氣體管路（一般在安全的電池組該管路已俱有） ，在該管路加上氣壓感測器及安全閥。而若使用在密閉式 電池只要加氣壓感測器·這感測器可以是裝在管路上，或 是貼在電池容器上的引力感测器或者高鈒的氣應感測器， 其灌敏度只要在管路/容器的漏氣率及耐應度範圃内即可 適用。 依據本發明所實施的較佳装置•各元件的代號是： 1- 電池 11-橋線 2- 通氣蓋子 21-管路 22-安全閥 3- 氣壓感測器 31-訊號放大電路 32-輸入端 33-輸出端 4-充電裝置 41-電源 42-充電線 —4 — -------Κ----^ 丨· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 線 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 83. 3.10,000 5 A7 ____B7 五、發明説明（4 ) (實施例1) 請參照圖1輿2，此實施例顯示多數個藉橋線11連線的 開放式充電電池1 *個別由通氣蓋子2，集中於設有安全閥 22且邋接至氣壓慼測器3的管路21，氣壓感測器3中的訊號 放大電路31，將由訊號輸入端32輸入的訊號放大後輸出一 訊號·經訊號輸出端33至充電裝置4 ·來調整電源41經充 電裝置4輸出於充電線42的電流與/或電壓。由於充電線42 由充電裝置4輸給的電力，是隨管路21中氣壓而櫬動調整 ，因此將使電池在充電反應中的氫氣與氧氣不致於產生過 速*有助於避免電池因過度充電而損壞，進而延長電池的 壽命0 (實施例2) 請參照圖3，顯示本發明應用於封閉式電池1，只要在 該電池上直接加裝氣壓感測器3，然後將該氣壓感測器直 接連接至充電装置4 ·即可獲得同樣如實施例1的控制效果 Ο 本方法的霣施•對電池溫度、老化程度、電池設計的 變化沒有影響。如果充電裝置是使用智慧型充電器，將可 預估電池的殘電童、電池健康狀態等。 本方法主要是提出氣應資訊來判斷電池的充飽是否， 而控制充電電流/電歷，依本方法可進行各種细節的修飾 ，繁不盡述，但皆應視為是本發明專利範圃的延伸。 —5 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I ^---K----裝------訂------線丨1 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部«央標準局員工消費合作社印製 83. 3.10,000

Claims (1)

1. 5 10 15 經 標 % 1 A8 B8 C8 D8 ^、申請專利範圍 1. 一控制電池充電的方法，用以控制並調節電池充電 中的輸入電流與/或電應*該方法係將充電電池連著一氣 壓感測器Μ偵測電池中反應氣體的朦力，並將偵测所得之 訊號後，送給供應充電電池電流的充電裝置· Μ調整充電 裝置輸出的電流與/或電壓，使充電電池内的反應氣體歷 力獲得調節者。 2. 依據申請專利範圍第1項所述之控制電池充電的方 法，其中放大偵測所得之訊號，是經放大電路裝置放大。 3. 依據申讅專利範圍第1項所述之控制電池充電的方 法，更包括一步驟•即藉管路將多數個電池個別連接，將 各電池中的反應氣體壓力集中送至氣壓感測器。 4. 依據申讅專利範圃第1項所述之控制電池充電的方 法*堪包括一步驟*即將氣應感测器直接裝設在充電電池 上0 5. —控制電池充電的裝置*供連接且控制至少一電池 的充電力，該裝置包括： 氣壓感測器•具有一訊號輸入端與一訊號輸出端；其 中上述訊號輸入端係接受充電電池的氣壓變化訊號； 充電裝置·將電力充入欲充電的電池中•該充電裝置 的輸出電力*係藉上述氣歴感測器輸出端輸出的訊號而調 節控制者0 6. 依據申請專利範圍第5項所述之控制電池充電的裝 置，其中上述氣歷感測器是直接裝設在充電的電池上。 -6 - --^--.1-------裝------訂------線 ' 一. i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 1 5 經濟部中央梯準局貝工消费合作社印製 313715 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 7·依據申謫專利範圍第5項所述之控制電池充電的裝 置，堪包括：氣應管路用Μ連接於上述充電電池與上述氣 歷感測器。 8.依據申請專利範圃第5項所述之控制電池充電的裝 置，其中上述氣歷感測器具有一訊號放大電子電路，且該 電路係輸出一限流訊號至上述充電裝置。 (請先Η讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· -線- 本紙張尺度逋用中國國家梯準（CNS ) Α4规格（210X297公釐）