对具有非液体电解质的可充电电池进行充电的方法和设备技术

本发明专利技术的目的是提供一种用于对具有非液体电解质的可再充电电池进行充电的方法，该电池具有内部谐振频率。充电过程含有至少一个利用电流脉冲实现的充电间隔，所述电流脉冲的频率与要充电的可再充电电池的内部谐振频率基本相同。在由周期性电流脉冲构成的充电间隔之后，选择插入第二张弛间隔，在该张弛间隔期间，不对可再充电电池施加充电电流，在此期间可以选择施加第二放电间隔。在第二张弛间隔之后，在由连续充电电流构成的间隔内进行充电，此后，选择插入第一张弛间隔，在该间隔期间，选择施加第二放电间隔。可以改变上述各步骤的顺序，而且重复应用上述各步骤，直到该电池被完全充电。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于对具有非液体，例如胶质电解质的可充电电池进行充电的方法，所述电池具有内部谐振频率。在充电过程中将充电电流施加到电池上。本专利技术还涉及一种用于实现对非液体电解质电池进行充电的充电方法的电路配置，其中电源通过电流计装置连接到电池端。
技术介绍
已知有几种方法可以对电池进行快速充电，周期性地中断充电电流，在暂停充电期间，对要充电的电池进行短暂放电或施加负荷。这些方法的目的是通过适当维护并形成存储单元，尽可能减少充电持续时间，而延长电池的寿命。电池的电荷存储容量是利用Ah安培小时描述的。根据该值，其能通过将它除以时间＝安培小时/小时来导出C5值，因此C5具有电流量纲。以C5成正比确定电池的充电电流。例如，对于具有55Ah容量的电池，C5＝55A。以C5成正比给出适当充电电流，例如0.1·C5，在这种情况下为5.5A。在以下的说明中，我们使用根据该定义的术语C5。在美国第5,600,226专利说明书中，描述了一种用于控制并终止对电池进行充电的方法。在执行该方法的过程中，在电池两端周期性地测量电压，并与先前的这种测量值进行比较，然后，根据这两个测量值之间的差值，确定电池的充电状态等级。利用这种已知的解决方案，周期性地中断充电，而且在暂停充电期间，在一个短放电脉冲之后进行测量。开始时的充电速度比最后时的充电速度慢，约为最后速率的20％，然后，通过提高充电脉冲的宽度，使充电速度提高到确定的充电速度。在电池获得全部电荷时，以前开发的所有这种方法均中断充电方法。也实现了电池的快速充电。第WO 00/76050 A1号国际专利申请公开了一种类似的快速充电方法，然而，在该解决方案中，在各充电间隔施加两个连续放电脉冲。每次在两个连续放电脉冲之后进行测量，以更准确采集关于可再充电电池的状态的数据。本专利技术的目的是提供一种与已知方法相比，利用其可以对可再充电电池进行快速充电的方法和设备。
技术实现思路
众所周知，在电池内部产生充电电流的化学转变缓慢，因此缩短充电时间受到限制。如果在可再充电电池的各电池单元内，可以提高化学转变的速度，则可以缩短充电时间。因此，本专利技术的目的是提供这样一种充电方法，利用该充电方法，可以使可再充电电池的各单元内的分子运动加速，通过这样做，可以缩短化学变化所需时间以及完全充电可再充电电池的所需时间。已经认识到，对可再充电电池施加的以及被可再充电电池摄取的脉冲充电电流的强度是充电脉冲的频率的函数，即，可再充电电池的阻抗随频率变化。改变充电脉冲的频率，可以发现电池的峰值充电电流与频率的关系。峰值电流频率随各电池不同而不同，而且它取决于其充电状态。根据本专利技术的方法和实现该方法的设备均具有该认识。以这样的方式，利用根据本专利技术的方法可以实现以上设定的本专利技术的目标，即，充电过程至少含有一个利用电流脉冲实现的充电间隔，所述电流脉冲的频率与要充电的可再充电电池的内部谐振频率基本相同。周期性电流脉冲的占空因数在1∶10与10∶1之间，所述电流脉冲的峰值电流在1·C5至7·C5范围内。周期性电流脉冲的间隔的持续时间在200ms与1500ms之间的范围内，其中周期性电流脉冲的频率在100Hz至10,000Hz的范围内。该方法的优点在于，在利用其频率为可再充电电池谐振频率的脉冲进行充电时，通常可以施加多个充电电流，而不产生显著热耗散，而且不破坏电池，同时，在电池单元内可以达到增强内部分子的运动，这样可以导致显著加速化学转变和电池的充电过程。根据本专利技术方法的优选实施例，在由周期性电流脉冲构成的充电间隔之后，在由连续充电电流构成的间隔内进行充电，其持续时间在200ms与1500ms之间的范围内，然后，再施加具有周期性电流脉冲的充电间隔。在1·C5至7·C5的电流强度范围内，执行由所述连续充电电流构成的间隔。该实施例的优点在于，在利用电流脉冲进行充电期间，该电池主要地用于接受强充电，然后，利用连续充电电流进行强充电。在根据本专利技术方法的另一个优选实施例中，在具有连续电流的充电间隔与具有周期性电流脉冲的后续充电间隔之间，插入第一张弛(relaxation)间隔，在第一张弛间隔期间，不对可再充电电池施加充电电流。第一张弛间隔的持续时间不大于1500ms。该可选的实施例的优点在于，在第一张弛间隔期间，可以进一步增强化学转变，然后，利用周期性电流脉冲进行的后续充电还有效增强电池单元内的分子运动。在第一张弛间隔期间，施加第一放电间隔，第一放电间隔的持续时间不大于50ms。该放电间隔有利于提高可再充电电池摄取电荷的能力。根据又一个优选实施例，在由周期性电流脉冲构成的充电间隔与后续施加的、由连续电流构成的充电间隔之间，插入第二张弛间隔，在第二张弛间隔期间，不对可再充电电池施加充电电流，第二张弛间隔的持续时间不大于1500ms。在第二张弛间隔期间，施加第二放电间隔，第二放电间隔的持续时间不大于50ms。在用于实现根据本专利技术方法的设备中，要充电的电池具有内部谐振频率，而且通过电流计装置，电源连接到可再充电电池的两端。根据本专利技术，在电池的一端与电源之间，除了电流计装置之外，还插入了受控电流发生器，以控制控制信号的输入，该控制信号是通过控制电路所施加的，利用所述控制信号，可控制通过电流发生器施加到可再充电电池的充电电流的强度。根据本专利技术的设备的优选实施例，该控制电路提供其频率相当于可再充电电池的内部谐振频率的矩形脉冲，对受控电流发生器的控制输入端施加所述矩形脉冲，在矩形脉冲间隔期间，所述电流发生器中断充电电流，而在该各脉冲控制期间，将流入电流发生器的充电电流控制到1·C5与7·C5之间的值。其频率相当于要充电的电池的内部谐振频率的矩形脉冲的占空因数在1∶10至10∶1的范围内。根据本专利技术的其他优选实施例，电流计装置的输出端连接到控制单元，根据电流计装置提供的反馈信号，控制单元控制利用电流发生器产生的充电电流的强度。利用霍尔发生器或简单利用电阻器实现电流计装置，其输出信号出现在电阻器的两端。为了实现根据本专利技术的放电间隔，至少将一个放电电路并联连接到要充电的可再充电电池的两端，该放电电路由电阻器和受控开关的串联配置构成。因此，传送对应于放电间隔的脉冲的、控制单元的输出端连接到所述受控开关的控制输入端。优先利用已知的快速操作半导体器件，例如利用FET实现受控开关。采用根据本专利技术方法可以连续对可再充电电池进行充电，直到达到完全充电状态。充电状态的描述语句、检测、显示不是本专利技术的目标，对此，有几种众所周知的解决方案。以下将参考附图所示的典型实施例，详细说明根据本专利技术的方法以及实现该方法的设备。附图说明图1是示出根据本专利技术的最简单方法，作为时间的函数的充电电流的曲线图；图2是示出根据本专利技术的第二优选方法，作为时间的函数的充电电流的曲线图；图3是示出根据本专利技术的第三优选方法，作为时间的函数的充电电流的曲线图；图4是用于实现根据本专利技术方法的设备的电路原理图。具体实施例方式图1示出可以采纳的根据本专利技术的第一而且是最简单的可能优选方法。在该曲线图的水平轴上的时间t，对可再充电电池施加的垂直轴上的电流I被拉起。通过充电电路提供的电源将充电电流送到要充电的电池的两端，该电源可以是与AC电源线电压相连的整流器，但是也可以采用具有更高电压或类似电压的任意电池。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对具有非液体电解质的可再充电电池进行充电的方法，该电池具有内部谐振频率，而且在充电过程中，将由电源提供的充电电流施加到可再充电电池两端，其特征在于，充电过程至少含有一个由电流脉冲（Ｉｐ）实现的充电间隔（ａ），所述电流脉冲的频率与要充电的可再充电电池（１）的内部谐振频率基本相同。

【技术特征摘要】
HU 2001-5-28 P0102198;HU 2002-5-24 P02017441.一种用于对具有非液体电解质的可再充电电池进行充电的方法，该电池具有内部谐振频率，而且在充电过程中，将由电源提供的充电电流施加到可再充电电池两端，其特征在于，充电过程至少含有一个由电流脉冲(Ip)实现的充电间隔(a)，所述电流脉冲的频率与要充电的可再充电电池(1)的内部谐振频率基本相同。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，周期性电流脉冲(Ip)的占空因数在1∶10与10∶1之间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电流脉冲(Ip)的峰值电流在1.C5至7.C5范围内。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，周期性电流脉冲(Ip)的间隔(a)的持续时间在200ms与1500ms之间的范围内。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，周期性电流脉冲(Ip)的频率在100Hz至10,000Hz之间的范围内。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在由周期性电流脉冲(Ip)构成的充电间隔(a)之后，在由连续充电电流(Ic)构成的间隔(e)进行充电，该间隔的持续时间在200ms与1500ms之间的范围内，然后，再施加具有周期性电流脉冲(Ip)的充电间隔(a)。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在1.C5至7.C5的电流强度范围内，执行由所述连续充电电流(Ic)构成的间隔(e)。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在具有连续电流(Ic)的充电间隔(e)与具有周期性电流脉冲(Ip)的后续充电间隔(a)之间，插入第一张弛间隔(p1)，在第一张弛间隔(p1)期间，不对可再充电电池施加充电电流。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，第一张弛间隔(p1)的持续时间不大于1500ms。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在第一张弛间隔(p1)期间，施加第一放电间隔(g)，第一放电间隔(g)的持续时间不大于50ms。11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在由周期性电流脉冲(Ip)构成的充电间隔(a)与后续施加的、由连续电流(Ic)构成的充电间隔(e)之间，插入第二张弛间隔(p2)，在第二张弛间隔(p2)期间，不对可再充...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫马琳卡托特，阿蒂拉赖斯，维克托罗日尼奥伊，
申请(专利权)人：第十充电电子技术费杰斯托斯凯斯克勒米公司，
类型：发明
国别省市：HU[匈牙利]