TW315529B - - Google Patents

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經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 815529 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明所匾：>抟術領域 本發明主要為有關將二次電池進行脈衝充電之充電方 法，特別是有關·可以確實的檢測二次電池之充滿電的充電 方法。、 以汴夕抟術 鋰離子二次電池，是極為優異的二次電池7。這是對於體 積或重量之充電量為極大的緣故。，鋰離子二次電池之一般 的充電方法是，，在進行定電流通電之後進行定電壓通電。 該充電方法是，，電池電壓迄至成為設定電壓（例如，4.20V )做定電流充電.，在電壓達到設定電壓之後，藉設定電壓 切換為定電壓充電，俾使電池電壓不上升起過設定電壓/ '該充電方法是，<由將進行定電流充電之充電電流加大.，而 可以縮短充滿電的時間。•惟，將充電電流過度加大則有 電池性能會下降之虞.。於是，、最大充電電流是受限制於 不使電池性能下降的值 另一方面，.在日本國專利特開平2-119539號公報所記 載之充電方法是，。令進行定電流充電時之電池的最終電壓 為，，較在其後進行定壓充電時之設定電壓（4.20V)為高的 .電壓（例如，4. 40V) ^而將二次電池充滿電之時間加以縮 短。該充電方法是，在最初將最終電壓提高而進行定電流 « * 充電，v因而增多定電流充電時之充電量，、而可以縮短整個 的充電時間。又，該充電方法是，、越提高進行定電流充電 ^ \ * 時之最終電壓.，可以縮短充電時間％惟，，如提高進行定電 流充電時的設定電壓，，則有令锂離子二次電池之電池性能 (¾先閲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） 3 3 8 5 43 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2 ). 下降的弊害。 有一種以消除該弊害為目的而開發之藉反覆進行充電 和停止的脈衝充電，、而防止電池性能下降並縮短充電時間 的技術（特開平6-118474號公報）％該充電方法是，/開始充 電的起初是，，做定電流充電直至電池電壓上升為第一的電 壓（4.40V),,然後，在第一的電壓反覆進行充電和停止的 脈衝充電。，脈衝充電後是，，以較第一的電壓低之第二的電 壓（4.20V)做定電壓充電而進行充滿電.。 該充電方法是，.在進行脲衝充電之工程，.以較二次電 池的充滿電電壓為高之第一的電壓進行充電，_因為反覆充 電和停止，4故可以防止電池性能的下降。4又，.因為由較第 '二的電壓高之第一的電壓進行充電，I故可以縮短充電時間f 〇 發明所擬解決囿頴 惟，.該充電方法像在開始充電的起初做定電流充電， 然後做脈衝充電在最後做定電壓充電.而令電池充滿電.， 因而充電電路有變成複雜的缺點。.為了消除該缺點本案 申請人乃開發了一種充電方法，此充電方法為反覆做充電 和停止,而將二次電池進行脈衝充電的方法％在停止二次電 池之充電時檢測電池電壓，.將充霄停止到電池電壓下降至 設定電壓，.直到電池電壓下降到設定電壓以下，則再開始 脈衝充電（待願平7-92470號）。，該充電方法是，，如第1圖所 示的，、電池電壓和充電電流變化，，隨著接近二池電池的充 谋電，，停止時間會加長P這是因為接近充滿電之二次電池 本紙張尺度逍用中國國家#準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） ， 〇 ^ ^ 0 4 38543 (請先閱^C面之注意事項再填寫本頁)

五、發明説明（ A7 B7 即 次則進 間 二 ，下 〇丨 時 將池♦拆為 止 以·電為成 停 可 次因即 的 而 二是流 池 路 下這電 ga一 Μ- ，tNnl ο ϋρτ 〇 测 電中點 充致， 檢 充途缺的所 >.之電 的池長 是 單充 測電間 於 簡行檢 次時 0·以進誤二定 致 能在錯 * 設 所 有>*之時較 慢I*惟 電池為 變 是o'.滿電成 會 電法點 充次會 降滿方特已二間 下 充電的 池之.時 的出 充電電 電止 壓檢該充次充停 電以 池 二箸電 之可 電 有行充 之 明 發 本 ο 發 開 所 的 目 為 點 缺 該 除 消 以 明 發 本 目 要 供做 提以 為可 的路 以 而 電 充 之 池 i 次二 測 檢 的 實 法 方 充 8* 之 池 次二 的 充 0 段 丰 的 頴 問 決 解 充 8 脈 之 明」 發 本 充 的 覆 反 是 法 方 充 的 0Β· Β-" 二 將 而 止 停 和 广請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) fl.—1 mfl nn HMm

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較 S 次二 斷 判 則 時 長 間 時 定 設 較 間 時 止 停 - 高 壓 ι^κ" 低 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210Χ297公釐） 38 5 43 經濟部中央梯準局員工消背合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（4 ) _ 池1已充滿電。，即使停止時間較設定時間長，.但所檢測電 池之開放電壓較最低電壓低時/判斷為已將二次電池拆下 而不判斷為己充滿電，。 本發明之脈衝充電方法是，\停止時間為較設定時間長 時，、將電池之闊放電壓和最低電壓做比較。，最低電壓傺設 定為較最低電壓低，.而檢測是否裝設了電池4當二次電池 1充滿電，.則電池之開放電壓的下降會變慢，/因而停止時 間會成為較設定時間長。/惟，，充滿電之二次電池1從充電 器拆下充電電流也會成為0而停止充電。.因此，，即使拆 下二次電池1,，停止時間也成為較設定時間長。，本發明之 充電方法是，.停止時間為較設定時間長時，，將電池之開放 電壓和最低電壓做比較％進行辨別電池已充滿電，，抑或被 拆下％拆下二次電池1,Λ則電池電壓會成為因而成為較 最低電壓低。，如此，本發明之充電方法是，.在《足下述①

r H 及②的兩個條件時，_判斷為二次電池1已充滿電。_亦卽， 限於 ① 停止時間較設定時間長， · ② 電池之開放電壓較最低電壓高時1

.本判斷為二次電池1已充滿電。，停止時間即使長，，電池之 開放電壓為最低電壓低時，，判斷為二次電池被拆下，，而和 已充滿電之狀態加以區分P 再且，.本發明之申請專利範圍第2項所記載的脈衝充 電方法是^將二次電池之保護電路7,#使用為切換充電和 停止的開關。、二次電池1之保護電路7是，，例如％在規定的 C,請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •---^ -- 訂 —丨 本紙張尺度適用中國國家榡準（CMS ) A4規格（210X297公釐） 6 3 8 5 43 經濟部中央揉準局員工消費合作社印裝 315529 A7 B7五、發明説明_( 5 ) _短時間，將二次電池1做脈衝充電，.而在其後停止充電 « * 保護電路7是^在停止充電時檢测電池的開放電壓而將開放電壓和設定電壓做比較.。開放電壓成為較設定電壓低_，則再度進行脈衝充電、。將該狀態反覆施行t而將二次電池1做脈衝充電》 發明：> 富旆形耱 以下，.根據圖面將本發明之實施例加以說明~惟以 下所表示的實施例是，_用於例示將本發明之技術思想具體 化的脈衝充霄.，本發明之脈衝充電方法並不特定於下述所 記載者。、再且，、本説明書將對應實施例所示組件之號碼，f附載 '於「申請專利範圍之欐」，_以及「解決問題的手段之欐」 實 於 定 限 * , 件 t-rr| 之 示 表 所 内 圍 範 利 專 請 申 在 將 C 未件-絶組 -的 唯例 〇 施 充 的 用 使 所 法 方 充 B S. 脈 之 明 發 本 示 表 圖 2 第 在 充 該 〇 1A 池 次二 及 路 是 路池 電次 充二 該為 ο-做 路於 ιτπ 電適 充為 mri g 示 表 .f 是 路 之 池 ^ΙΓ 次二 子 具 31 鋰 之 定 壓 asa 定 的個 出 出 — 输拿 輸之 而2< 流源 和流 並 相 互 充 Ν»—/ θ Τ^Α k c 41 Γ t /ί\ 關 示 開顯 充滿 慢充 〇 5 阻 j^sr 測 檢 流 所 將 了 用 商 入 換 變 源 充 的 池 ip? 次二 子 之 壓 2 2急 源？ 急 的 電自制 接 ^is控 電丨及 定 S 該關 在開 及充 %·-?> 遘 次二 示 池 電 次二 蒙 s i，測 3 檢 路行 電 進 制及 控 ：-J 4 的 2 路 之 1A 池之 _Γ_- 1 充 定 壓 慢 缓 .及 缓 及 以 的 滿 充 的 流 電 P請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 3 8 5 43 經濟部中央標準局員工消費合作社印褽 A7 B7五、發明説明t 6、 定電壓定電流電源2是，.將穩定輸出之電壓設定於4.3 V /電池（cell)。.輸出電流是例如，.設定為可以1〜2C充 電的電流值。，缓慢充電開關SW2偽將二次電池1做緩慢充電 時為接通（ON),.其他的時間切換為切斷（OFF)。，急速充電 開關SW1是，·將二次電池1做急速充電時為ON, f其他的時間 切換為OFF。* 以控制電路3檢測二次電池1之充電電流及開放電壓 而控制缓慢充電開鼷SW2及急速充電開關SW1的0N、，0FF.。 ~内藏了二次電池1之包裝（pack)電池6是内_ 了保護電 路7。_保護電路7是，，檢測二次電池1的電壓，.當二次電池 1之電壓成為較設定電壓高則停止充電。.保護電路7具備了 和二次電池串聯的連接之交換（switching)元件8的FET(電 場效應電晶體，field-effect trasistor)，.及檢测電池 I 之電壓而將交換元件8控制於ON、.OFF的電壓檢測電路9«〇 / 電壓檢測電路9於電池電壓超過設定電壓時，.卽將 F-ET切換為OFF。，惟，.即使電池電壓超過設定電壓，，電壓檢 測電路9並不會立刻將FET切換為OFF。電池電壓超過設定 電壓而經過一定時間，，則將FET切換為OFF%在電池電壓超 .過設定電壓，、而迄至FET成為OFF之短時間γ二次電池1是 做脈衝充電〇*二次電池1做脈衝充電的時間是，，以FET交換 為OFF的時間做調整。，FET成為OFF,.則二次電池1成為不做 充電，、電池的開放電壓會逐漸下降。，電壓檢測電路9即檢 测正在下降之電池的開放電壓，、在開放電壓成為設定電壓 以下，*則再次將FET導通而對二次電池做脈衝充電。> 反覆 广請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —f裝-- 訂--- « -ϋ^— nl^t mu 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210 X 297公釐） 8 38 5 43 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 該充霄，< 而對二次電池1做脈衝充電。 在第2画所示之充電電路是，、將二次電池1的保護電路 7併用於脈衝充電之控制電路3。，因此，t充電電路不需要為 了將二次電池1做脈衝充電的電路，％而可以構成簡單之電 路。、唯，、本發明之脈衝充電方法也可以將進行脈衝充電的 電路裝備於充電電路之電路而進行二次電池的充電_。 在第2匯所7F之電路你以第3圓所7F之時序圖（tieing chart)將二次電池1加以充電^該圖從上方依順序表示下 列之動作狀態：、 a .缓慢充電開關之Ο N、t 0 F & b .急速充電開關之Ο N、，0 F F . c.充電電流之位準.d ,定電壓定電流電源之輸出端子的電壓^。 第4圖表不第2圖所不之充電電路以第3圖的時序圖進 行二次電池1之充電的流程圖。.在圖4之流程圖，+①〜③的 程序表示第3圖之①〜③的定時。.第4圖之流程圖僳以下述 之程序將二次電池1加以充滿電，。 ①的步驟*在該步驟，.急速充電開關SW1是OFF,缓慢充電開關 SV2是，，以一定的週期做ON、OFF(Sl)。控制電路3ft將急 V * 速充電開關SW1及缓慢充電開關SW2在OFF的狀態下檢測電 池之開放電壓，從所檢测之開放電壓檢测電池的有無（S2) 。在連接著二次電池1,.則電池之開放電壓是不成為0。如 未連接著二次電池1,.開放電壓大約成為0V %直至裝上電 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) • IK nn 0i mi 訂---- f— mml mu _ • nn ml 1_§1 K^i— 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公鼇） 9 3 8 5 4 3 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) 池，將該步驟（S1.S2)做反覆循環。 ② 的步驟 在該步驟，.將二次電池1作預備充電，而辨別不良電 % 池。，在該步驟，.急速充電開關S W 1成為0 F F ,.缓慢充電開闋 S W 2 成為 0 N ( S 3 )。 二次電池1做了緩慢充電，.將電池之電壓檢測出/所 檢测之電壓會和最低電壓做比較（S4)_。最低電壓是.，例如 設定於2.9V^電池電K是，、在二次電池進行缓慢充電之狀 態被檢测％電池電壓成為較最低電壓的2.9V高則前進下一 緬步驟。4 進行缓慢充電超過了 150分鐘，。電池電壓也不上升為 ’最低電壓的2.9V以上之電池即判斷為不良電池（S5)^被判 斷為不良之電池則緩慢充電開關SW2及急速充電開關SW1是 •成為OFF,、而結束充電（S15)。.即使加以缓慢充電而電池電 壓也不成為2.9V以上之電池是内部有短路的不良電池，。 ③ 的步驟 在該步驟二次電池1被脈衝充電。，緩慢充電開關SW2 控制為0 F F ,，急速充電開關S 1Π控制為0 N ( S 6 ),。 當急速充電開鬪SW1成為ON,t則電池電壓是變為較設 定電壓高。> 這是由於定電壓定電流電源2之輸出電壓較設 定電壓高所致。.定電壓定電流電源2的輸出電壓設定為例 如4.3V,,電池之設定電壓則設定為例如4.2V。當電池電壓 變為較設定電壓高，、保護電路7的電壓檢測電路9即檢測該 情.形，>而在一定時間後將交換元件8的FET交換為OFF。.當 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I nn I ml I —ι^ϋ 」 vt^i

^8J 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 10 3 8 5 43 315529 A7 B7 五、發明説明（9 )_ PET成為OFF,,則停止電池的充電，，電池之開放電壓是逐漸 下降％當電池的開放電壓變為較設定電壓低，.則電壓檢测 電路9像FET交換為ON。.然後，、反覆進行該狀態，而將二次 4

電池1做脈衝充電I 保護電路7之FET被ON、.OFF, _而二次電池1被脈衝充電 時，.控制電路3即將脈衝充電之合計時間和預先所設定的 設定時間做比較（S7)。.經過定時器之設定時間，.則將急速 充電開關SW1及缓慢充電開關SW2的雙方做OFF而結束充電（ S 1 5 )。v 再且，.控制電路3在400毫秒之間偵檢充電電流16次（ S8),.而進行判斷所檢測之所有的電流值是否為”L”（S9)。 %

充電電流之” L ”和"『的辨別是，，例如.，充電電流較3 0 0 A 大則為” H ”，小則為” L ”。，辨別” L ”和” Η ”之電流的低限值是 * 考盧二次電池1之容量而設定於最適值<^直至16次的充 電電流全都成為” L”，、將該步驟反覆循環（S8, S9)。16次 的充電電流全都非為” L”時是，，將計數器之計數值復置（ reset)於0(S10),、而反覆循環該步驟ν 當檢测丨6次之充電電流全都為"L ”，.則暫時的將急速 .充電開關S¥1 0F,.而檢測電池的開放電壓。，將開放電壓和 最低電壓（2.9V)做比較（S11)。電池之開放電壓為較2.9V 高時是，*將急速充電開關SW1 在計數器的計數值加1( S12)。開放電壓為較2.9V低時即判斷為無電池，.將急速充 電開關Stfl及缓慢充電開關Stf2維持在OFF,·而結束充電*。 判斷計數器之計數值是否為4 ( S 1 3 )。，在4 0 0毫秒間檢 11 -請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ( 裝------訂---- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 • 11 tman n 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 3 8 5 43 A7 B7 五、發明説明（10 ) 測16次而所有的電流值成為"L"的次數成為.4次，則認為二 次電池1已充滿電而顯示充滿電（S14)p 充 當 步 至 跳 再 則 ^ϋ 貝 間 時 的 器 時 定 * ^sr 充 束 結 而 5 1X S 至 跳 電衝法 電脈方 充的之 之明較 池發 比 電本做 測°,間"L 檢 長時為 期 間定成 週 時設流 的定和電 定設而電 一 較間充 以為時 : / 否止如 是 是停譬 法間測 。， 方 時檢法 電 止將方 充 停不的 之 測並述 上 檢法前 以 而方在 * S έ 流充特 數 計 始 開 則 計 將 用 使 以 可 而 止 停 則 Η 為 成 流 at gBl 充 時 定 之 置 復 值 法止 方 停 的測 器檢 時而 定號 用倍 使出 該輸 。‘則 較 \ 比 值 做定 間設 時為 定成 設值 和數 間計 時器 止時 停定 將 當 >. » 器是 間 時 定 設 為· 成 已 間 時 做 池 電 次二 子 離 i 鋰 以 了 述 詳 ♦ 是 法 方 電 充 0 脈 之 述 前. 脈 做 將 不並 法 方 I 電池 充電 之次 明二 發子 本離 *·ITT- 一 ， 鋰 唯在 ο·定 例特 施池 實電 的次 池二 ^i-· 次電 一一 .充 為衝 譬 以 可 也 („請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) mu —HI— ml 訂--- -Γ 充 0 脈 之 等 池 氫 鎳 或 池 鎘 鎳 用 利 巣 效 明 0 太 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 次二 將 於 由 是 法 方 充 之 明 發 本 充 脈 做 池 判 確 正 以 可 有 且 而 i yi 充 路 Ι^ΒΓ 的 單 簡 以 可 而 因 之 池 停電 在放 於開 基的 ， 池 為電 法將 方 ί 電時 充長 之間 明時 發定 本設 為較 因為 是間 這時 ; 止 擞停 特的 的時 c 滿充 充止 ’· 0 高 的 壓電 罨滿 低充 最已 較 池 dB- ~Y1 為電 壓次 ffa二 二 放斷 開判 的時 池長 電間 時 較定 比 設 做較 壓為 電間 低時 最 止 和停 壓 而. 後 充 止 停 中 法 方 的 B 充 9 脈 做 池 I 賃 將 ο 故 充 止 停 續 • in m m n - 本紙張尺度逍用中國國家樑準（CNS ) A4规格（210X297公釐）

2 IX 3 8 543 A/ B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（11) 電直至電池之開放電壓下降至設定電壓之方法可檢測停 止時間的長度，.而可以檢测已充渴電。這是基於充滿電則 停止時間會加長的緣故。唯，該方法於未充滿電之電池從 充電器拆離時則有誤判為充滿電的缺點。本發明除了停 止時間，.也檢测電池的開放電壓，而將開放電壓和最低電 壓做比較，.因而不會將拆下電池之充電弄錯為充滿電。 本發明之脈衝充電方法傷將二次電池的保護電路.，併 用於脈衝充電的交換（switching),.而有可以將充電電路 簡化的特擻。.這是，_基於在充電電路，，不需要為了做脈衝 充電之交換電路的緣故。，恰好，，鋰離子二次電池大都無例 外的内藏了防止過充電的保護電路。，因此，，本發明之脈衝 充電方法是鋰離子二次電池的最合適之充電方法。 . 鼸而^簡蛋説明 第1圖是表示本發明人先期所發展之脈衝充電方法的 電池電K和.充電電流之特性的座標圖I。 第2圖是在本發明之實施例的脈衝充電方法所使用的 充電電路之電路圖〇* 第3匾是本發明之有關實施例的充電電路之定時圖，。 第4圖是本發明之有關實施例的充電電路進行二次電 池之充電的流程圖 記號說明 1二次電池 3控制電路 5電流檢測電阻 7保護電路 9電壓檢测電路 SW2缓慢充電開關 2定電壓定電流電源 4充滿電顯不電路 6包裝電池 8交換元件 SW1急速充電開關 請 先 聞 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 % 裝 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 3 8 5 43 13

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 六、+請專利範圍 1. 一種二次電池之脈衝充電方法，、在反覆做充電和停止 而將二次電池（1)加以脈衝充電的充電方法，4在停止充 電時檢测電池的開放電壓/當所檢測之開放電壓下降 至設定電壓以下則再開始充電.，當停止充電時間變成 較設定時間為長h則認為二次電池（1)已充滿電而結束 充電的二次電池之脈衝充電方法，其特徽為： * 在停止充電時之停止時間為較設定時間長時^將 電池的開放電壓和最低電壓做比較，，電池之開放電壓 為較最低電壓高，，而停止時間為較設定時間長時是判 斷為二次電池（1)已充滿電，；即使停止時間較設定時間 長，N而電池之開放電壓為較最低電壓低時則判斷二次 電池（1)已被拆離i 2. 如申請專利範圍第1項之二次電池之脈衝充電方法，其 中，，二次電池（1)的保護電路（7)為，.根據電池之開放 電壓而反覆做充電和停止的交換動作，。 .1-· «Τ— -1 - -I —j I —II ..!1 n -I I 請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) '1T 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 3 8 5 43 本紙張尺JL適用中國國家橾準（CNS ) Α4规格（210X297公釐）