CN1152449C - 充电装置及其方法 - Google Patents

Abstract

提供一种高速充电电池充电***，能精确测量时间量以达到充电电池的完全充电状态。在该***中，在检测充电电池的充电特性的同时对充电电池充电的时候，使用规定的充电值对充电电池进行充电。然后，当检测到有关充电电池的规定状态时，再一次对充电电池充电，此次所用电流小于上次的充电电流。当检测到表示充电电池充电完成的状态时，充电停止。如果未检测到这一状态，设置更小的电流并再次对充电电池进行充电，重复上述操作直到检测到表示充电电池充电完成的状态。

Description

充电装置及其方法

发明领域

本发明涉及一种用于充电电池(secondary cell)的充电方法和一种充电电池充电装置，更具体地，涉及用来对充电电池充电的充电方法和充电电池充电装置，它们能使得充电电池达到接近充满的充电状态，也能使得充电电池始终高效率地运行，由此维护充电电池的长寿命。

背景技术

通常，诸如铅充电电池，镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池和锂离子电池的充电电池在其使用寿命中可多次重新充电。

当充电电池第一次重新充电的时候，重新充电过程要求多达几个小时。也就是，在对上述充电电池的重新充电过程的先有技术里，要求6小时或在极端情况甚至要求16小时来完成充电操作，即使使用所谓的快速充电，也要求1到2小时。

过去，当对这种用作所希望目的称之为充电电池的可充电池重新充电时，尽管我们知道希望尽可能多地缩短充电时间，但由于化学反应发生在电池内的原理所引起的，充电电池里的内部温度升高和压力升高，因而会到达一极限，并且由于驱动大量电流在短时间里穿过电池不仅会损坏电池而且会导致电池特性即输出特性降低，这一方法不可取。

然而，最近几年，在许多工业领域对这种充电电池的需求已增加，并且对能快速充电，最好甚至能瞬时充电的充电电池的需求正在增加，特别是在电池能量的损耗特别不受欢迎例如机床应用、医院的医疗设备等这些应用和移动电话的应用的情况下。

因此，随着由充电电池供电的用户设备的增加，对能以分钟为单位而不是以小时为单位重新充电的充电电池的需求已经产生。

在对充电电池的充电过程中，为避免造成对电池的难以挽回的损坏，需要提供快速重新充电的充电电池重新充电方法，它们没有一种能达到满意的结果。

例如，在日本实审专利出版物(kOkOkU)No.62-23528和日本实审专利出版物(kOkOkU)No.62-23529中，公开了一种对诸如镍镉电池的充电电池充电的方法，其中在重新充电操作中观察电压波形的变化，预先存储了在这种电压波形中出现的多个转折点，当这些存储的多个转折点以规定的次序出现的时候，重新充电操作被中断。

然而，在这一方法中，需要事先对每种电池存储充电操作中发生的电压波形变化，并需要用上述存储的有关这种要重新充电的电池的信息在进行充电操作前重写存储内容。

另外这使得操作变复杂，根据进行充电的环境和例如电池的历史，电压输出波形将不会必然在顺序和幅度上与存储的信息匹配，这样进行精确充电和再充电操作是不可能的，这就使得进行高速充电操作而不引起电池性能的下降是相当困难的。

在过去对上述充电电池的重新充电中，需要6到多达16小时来充电，即使使用所谓的快速充电，也需要1到2小时。

过去，当对这种用作所希望目的的称之为充电电池的可充电电池重新充电时，尽管我们知道希望尽可能多地缩短充电时间，但由于化学反应发生在电池内的原理所引起的、充电电池里的内部温度升高和压力升高，因而会达到一极限，并且由于驱动大量电流在短时间里穿过电池不仅会损坏电池而且会导致电池的特性即输出特性降低，这一方法不可取。

然而，最近几年，在许多工业领域对这种充电电池的需求已增加，并且对能快速充电、最好甚至能瞬时充电的充电电池的需求正在增加，特别是在电池能量的损耗特别不受欢迎例如机床应用、医院的医疗设备等这些应用和移动电话的应用的情况下。

在上述充电电池的充电操作中，已产生了新的问题。

具体地，特别是在快速充电的情形下，正在充电的充电电池的输出特性，例如输出电压特性曲线表现出特征现象。更具体地，在充电电池大体达到完全充电之前的充电状态下，在输出电压特性曲线上有一突起部(前峰)，这样在这种作为先有技术的方法即-ΔV方法(negative delta V)中，在上述前峰上充电停止，因而在充电电池中达到完全充电变得不可能。所谓一ΔV方法，就是在充电电池的输出电压里检测一峰值，这被认为是充电电池的完全充电状态，在该点充电停止；或者检测充电电池输出电压的升高率，当升高率降低或达到0时充电操作停止，因为这被认为是充电电池的完全充电状态。

如图7所示的上述行为的原因是在快速充电的情况下有一基本问题即当以小于所要求的电流量的电流充电时在电池电压中产生一峰值，这一效应的程度对例如制造充电电池所处的环境特别敏感。

因此，如果在这些条件下进行充电操作，充电电池的表面容量(apparent Capacity)减小，这在实际使用中引起很大问题。

过去已提出用来解决这一问题的一种方法是用一小电流进行额外充电一给定时间。这种方法不能达到快速充电，并且这样有对充电电池过度充电的危险，由此引起充电电池的损坏。

从实用的观点出发，在充电操作中，存在许多不等达到完全充电状态充电便被有意地停止的情形，在这种情形后使用电池，也就是放电，并使用几种充电电池，如果这种使用被重复，如上述的***状突出部(前峰)将发生在输出电压特性曲线上完全充电的80％(充电比)处，当上述充电方法重复时这一前峰变大，于是在以前的充电方法中，例如上面所述的，充电操作在上述前峰处停止，这引起电池容量减小的问题。

另外，一旦前峰产生，在随后的充电操作中，因为充电操作在这一前峰停止，已知象存储效率的麻烦问题便会产生。

这种前峰发生的原因还不为人所知，而由于在完全充电的70％到80％区域时电池里产生气体，因而怀疑原因在电池里的气体消耗量及在制造电池中使用的材料。

当对一种在制造后立即存放很长时间并由此认为已不能激发的充电电池充电时，存在这样的情况，即显示出的充电特性完全不同于希望的特性。

例如，存在这样的情形：由于在充电中在充电电池的输出电压特性上没有出现波峰，要么充电操作停止要么不能停止导致过度充电，由此引起对充电电池的损坏；以及这样的情形：在远早于规定的充电时间时，在输出电压特性曲线上出现了波峰，由此导致充电操作的过早停止。

另一问题是充电电池不是单个的充电电池而是由多个电池串联而成的充电电池这样的情形，在这种情况下，以上述同样的方式，如图8所示，一峰p’会产生。与其类似，它在这种充电电池组的充电特性上的完全充电点处发生的真实峰值产生之前产生。

我们知道这一波峰为伪峰P’。该伪峰P’产生的原因被认为是构成一组的多个充电电池的输出电压特性并不都是充一的，而是在电池的剩余容量或容量之间存在轻微差异。

而且，由于每次这种充电和放电重复之后伪峰变大，因而在利用峰检测和电压升高率检测控制充电操作时存在很大的问题。

这些问题的具体原因还未弄清。例如如图9所示，四个充电电池(A、B、C、D)串联构成一组，并且每个电压输出将性曲线表示在图9A到9D中，由这一组单充电电池构成的整个充电电池的输出电压特性曲线有一峰部P，例如表示在图9E中，该图表示图9A到9D所示的单个充电电池的输出电压特性曲线的合成。

当充电电池具有带这样的伪峰的输出电压特性曲线而被充电时，由于在达到真实波峰之前在伪峰处充电停止，这就存在下面的问题；不可能将成组的充电电池充电到它应有的容量。

也就是，当在单个电池的剩余容量上电池之间的变化超过一定量时，我们知道伪峰会产生。

对于单个电池的剩余容量之间的差异可以想象得到的原因有，诸如(a)具有相互不同的自身放电特性的单个电池在被分为组状电池后存放起来的情况；(b)被分为一组并且具有相互不同的充电比的电池的充电在达到完全充电前被停止的情况，在此之后它们被放电，如此重复，当充电率高时这种效应特别明显；(c)在高电流水平上放电的情况；(d)有些电池被过度放电而达极性反转的程度的情况，及(e)电池的寿命不同以及电池包括有容量已降低到一定程度的电池的情况。

另外，当充电电池在这些情况下快速放电时，一部分电池被过度放电，导致缩短这些电池的寿命。

当对由多个电池构成并具有如图9E所示的输出电压特性曲线的充电电池进行充电时，如果利用检测该充电电池的输出电压变化来检测充电电池处于完全充电状态的方法进行充电电池的充电，由于充电操作在图9E所示的点Z停止，在该点可以制料已达到完全充电，则对于电池C不存在问题，但对于其余电池A、B和D，则未以达到完全充电，这样不可能维持整个充电电池所要求的容量。

另外，如果进行快速放电，则电池A、B和D有过度放电的危险。

当对由多个电池构成并具有如图9E所示的输出电压特性曲线的充电电池进行充电时，如果采用所谓的-ΔV方法来进行充电操作，(一ΔV方法就是在充电电池的输出电压从峰值下降一给定量的点处检测到完全充电状态)，当在图9E中的点Y处达到表面的完全充电状态时，由于充电操作停止，对于电池B不存在问题，但其余的电池A、C和D则被过度充电，这会对电池A、C和D引起很大损坏，这些电池的寿命被从正常预期的寿命缩短。

而且，尽管那些起初没有引起这一问题的电池还没有到达它们寿命的终点，但作为一个整体的电池组的寿命缩短了。

另外，在对具有这种特性的充电电池进行充电操作中，如果充电操作在上述伪峰处停止，在随后的充电操作中还有类似的伪峰会引起充电操作的停止，这样将不可能维持充电电池正常拥有的充电容量，这使得有效地使用充电电池不可能。

图10表示由多个具有与图8不同结构的电池所构成的充电电池的输出电压特性曲线，从其可以看出产生了与图8不同的伪峰P’。

图11表示具有这种输出电压特性曲线的充电电池的2C放电实例，可以看出具有图10所示的特性的充电电池的放电时间比要求的放电时间短得多。因而，很清楚不可能从这充电电池得以所要求的能量。

过去，在多个充电电池分成一组的情况下，作为解决这一问题的一种方法自然就是将有相同标称容量的电池分组，甚至在具有相同标称容量的电池之间进行分组。如果在制造工艺、制造商、制造条件及制造时间上存在不同，则上述输出电压特性曲线将会不同，这样当进行选择时，每个输出电压特性曲线都需要测量，于是具有相同或近于相同的输出电压特性曲线的电池在给定的一个电池组里被分在一起。

这一方法另外还伴随着产量的巨大下降，它要求复杂、耗时的过程，这导致巨大且不可避免的生产成本，于是强烈要求降低生产成本。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种高速充电电池充电方法和高速充电电池充电装置来改进先有技术的上述不足，不管充电电池是否是单个电池或是由多个电池构成，它在充电操作中检测到达充电电池完全充电状态的时间，由此始终能够将充电电池充电到完全充电。本发明还提供一种充电方法和充电电池充电装置，能够将由于其历史而具有不正确输出电压特性曲线的充电电池复原到正确的输出电压特性曲线，并能够再生由多个具有相同不同输出特性曲线的电池构成的电池组的单个电池，以便具有近似于所希望的输出电压特性曲线。

为达到上述目的，本发明具有下述技术构成。

具体地，按照本发明的充电方法是这样一种方法，即在对充电电池充电同时检测充电特性的过程中，使用规定的电流量进行二次电流的充电过程，在对于充电电池检测量到预设的状态的情况下，使用小于上述规定的电流量的电流再进行充电电池的充电，此后当对于充电电池检测到上述预设状态时，使用小于上面刚使用的电流量的电流再一次进行充电电池的充电，重复上述操作直到充电电池达到充电基本完成的状态。

在按照本发明更具体形式的充电方法里，在对充电电池充电同时检测充电电池的充电特性的过程中，存在一其中使用规定的电流量对充电电池充电的第一时间段；存在一第二时间段，在此之中在第一时间段里检测到充电电池中的预设状态的情况下，用小于上述第一规定电流量的第二电流量再对二次电流充电；存在一第三时间段，在此之中在第二时间段里检测到充电电池中的预设状态的情况下，用还小于上述第二规定的电流量的第三电流量再对充电电池充电；以及，存在第四时间段，在此之中用小于上述电流量的电流量重复上述第三时间段的操作，直到充电电池的充电完成。

另外，按照本发明的充电电池充电装置构成如下：充电电池的充电电极；充电特性检测装置，用来检测充电电池的充电特性；调整电流的装置，它与上述充电电极相连，还与规定的电流源相连；及电流控制装置，它与上述检测装置和调整电流的装置两者相连，并且对从上述检测装置输出的信号作出响应，(该信号指示充电电池的预设状态)，对上述调整电流的装置进行控制，以便要么停止供给上述充电电极的电流，要么改变供给充电电极的电流量。

利用它们的上述结构，按照本发明的充电方法和充电电池充电装置，还能对充电电池进行高速充电，在短时间内可靠地使充电电池达到接近完全充电状态，并且还能将由于其历史而具有不正确输出电压特性曲线的充电电池复原到正确的输出电压特性曲线；另外，即使对于由多个具有相互不同的输出电压特性曲线的电池构成的充电电池，也能使用按照本发明的充电方法来再生这些电池的各个输出电压特性曲线，以便它们具有接近于所希望的输出电压特性曲线。

附图说明

图1是表示按照本发明的充电方法的处理次序流程图。

图2是表示按照本发明的充电方法的运行图。

图3是表示充电电池的充电效率图。

图4是表示按照本发明的充电电池充电装置结构具体实例的方框图。

图5是表示按照本发明的充电电池充电装置结构不同的具体实例的方框图。

图6是表示由过去的充电电池充电方法得到的输出电压特性曲线图。

图7是表示由过去的充电电池充电方法得到的充电量和电池电压之间的关系图。

图8是表示在充电电池中发生中断峰情形的输出电压特性曲线。

图9是说明过去的充电电池中发生伪峰的原理图。

图10是表示在过去的充电电池充电中发生前峰情形的图形。

图11是说明已发生前峰的充电电池的放电特性图。

图12是表示按照本发明的充电电池充电装置结构的不同具体实例的方框图。

图13是表示按照本发明的充电电池充电装置结构的另一具体实例的方框图。

图14是表示使用按照本发明的充电处理***对充电电池的充电过程图。

图15是表示用过去的充电电池充电方法充电的充电电池的特性图。

图16是由过去的充电电池充电方法和由按照本发明的充电处理***进行充电的充电电池的放电特性比较图。

图17是说明在按照本发明的充电处理***中激活已失去活力的充电电池的实例流程图。

图18是说明图17的流程图的子程序的流程图。

图19是说明本发明中测量充电电池的充电量方法的实例图。

图20是表示在本发明中测量充电量的方法里所使用的查表例子。

图21是表示在过去的充电电池中产生伪峰情形的图形。

图22是表示当用过去的方法对图21的充电电池充电时的输出电压特性的曲线图。

图23是表示如图22所示而得的充电电池的放电特性图。

图24是表示由本发明的充电方法对图21的充电电池充电时的输出电压特性曲线图。

图25是表示按图24所示处理的充电电池的放电特性图。

图26是表示由过去的方法对按图24所示处理的充电电池重新充电时的输出电压特性曲线图。

图27是表示按图26所示充电的充电电池的放电特性图。

图28是表示用过去的充电方法充电的包括一个电池的充电电池的充电过程的图形。

图29是表示由图28而得的充电电池的放电特性图。

图30是用本发明的充电方法处理图28的充电电池时的输出电压特性曲线图。

图31是表示由图30而得的充电电池的放电特性图。

图32是表示用过去的充电方法对按图30所示的充电的充电电池重新充电时的输出电压特性曲线图。

图33是图32所示而得的充电电池的放电特性图。

图34是表示包括一个电池的充电电池充电时发生前峰P情形的图形。

具体实施方式

下面将参照有关附图，详细说明按照本发明的充电方法和充电电池充电装置结构的具体实例。

图1是表示本发明的充电方法中的基本处理顺序的流程图。该基本结构是充电方法的基本结构，如上所述，当对充电电池充电同时检测充电电池的充电特性时，该充电方法使用作为充电电池特性的电流值进行充电电池的充电处理，在检测到有关充电电池的预设状态的情况下，使用小于上述规定的电流量的电流再进行充电电池的充电，此后当检测到有关充电电池的预设状态时，使用小于上面刚使用的电流量的电流再一次进行二次电流的充电，重复上述操作直到充电电池达到基本上完成充电的状态。

在按照本发明的上述充电方法中，充电电池包括诸如铅充电电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池及锂离子电池的充电电池，它们在其使用寿命上能再充电多次。

另外，在本发明中，充电的充电电池可包括单个电池，也可是包括分成组的一组多个电池的充电电池，它们串联连接。

在按照本发明的充电方法中，检测充电电池的充电特性，但充电特性并不限于任何特定的方式。它们可是输出电压，充电电池的表面温度，充电电池里内部产生的气体量，充电之中的充电电流或充电时间，这些特征值在他们沿时间轴变化时可以实时地来测量和记录。

按照本发明的充电方法是这样的：检测有关充电电池的预设状态，该有关充电电池的预设状态在充电电池的充电过程中例如是处于上述输出电压特性曲线的伪峰或前峰处，在此状态下判断出已达到完全充电状态，尽管实际上还未到完全充电状态。

另外，可能预想到这样的情况，即充电电池的输出电压到了规定值；充电电流下降到低于规定值或变得非常小；充电电池的表面温度突然升高；电压值升高率下降到低于规定值；电压值不再有任何变化及输出电压特性曲线已变得平坦；及即使从充电操作开始已经历了规定的时间量，但在上述输出电压特性曲线上没有产生峰值或长期的平稳状态。

因此，在本发明中，当使用电压输出特性曲线作为特征值时，使用以前已知的一ΔV方法来检测充电电池的输出电压峰或检测充电电池的输出电压上的升高率以检测升高率下降或等于0的情形，这相当于本发明中检测有关二次电压的预设状态的情形，本发明中对检测方法不设置任何限制。

在本发明中，可以选择使用任何充电电池的特征值，这可由任何适合于充电电池类型的方法或装置检测。

如上述，在本发明中，在充电的开始建立供给充电电池的充电电流量是必要的。

在本发明中，由于目的之一是在短时间内或在几十分钟内完成充电电池的充电，因而希望充电电流值较大。

本发明中的充电电流值将表示为C率(C-rata)，它是表示通常被称为关于充电电池的标称值的有关每单位时间最大充电电流值C的系数的一个值，(参见JIS标准C8705(9))。

也就是，对于具有标称容量值1200mAh的充电电池，充电电流0.1C将意味着使120mA的电流在该充电电池内流动一个小时的时间，2C将意味着使1200mA的电流在该充电电池内流动30分钟，而4C将意味着1200mA的电流在该充电电池内流动15分钟。

在本发明中，在充电操作的开始，例如如果选择预设电流值为4C充电电流，在该点检测到上述前峰或伪峰，则充电操作中断。

在该点，由于在许多情况下充电电池还未达到完全充电状态，仅仅是不能以高充电电流进一步充电，因而改变上述预设电流值例如4C，并重复充电操作，或者更好地将随后充电中使用的充电电流值变为小于上次使用的充电电流值的充电电流值。例如可以将其变为2C或1C，本发明中对此没有特别限制，可以采用小于4C的任何值作为充电电流值。

然后，在本发明中，使用例如为2C的充电电流值再进行充电，并且如上次所做的一样，检测有关充电电池的预设状态。

然而，在随后的充电操作中，存在再发生上述前峰或伪峰的情况，并且因为在某些情况下充电电池将大体上已达到完全充电状态，所以有必要对于检测结果关于两种状态作出判断。

基于这一原因，在随后的充电操作中，如果检测到前峰或伪峰或真实峰则充电操作停止，特别是检测到后一状态，希望单独检测充电电池的输出电压值或同时对内部气体产生状况、充电电池表面温度及电流值等进行检测，并在其整体判断的基础上对于充电电池是否已大体上达到完全充电状态作出判断。

在本发明中，在第一次充电中，可用来判断是否已达到预设状态的一个简单方法就是，例如在每次充电操作时检测并判断充电电池的输出电压是否已达到预设压。

也就是，在每次充电操作时，在例如预设充电电池输出电压是4.2V的情况下，当判断出已达到上述预设状态时停止充电。

结果，在随后的充电操作中，如果判断充电电池已大体上达到完全充电状态是可能的，则在那一点停止充电是必要的，而如果判断充电电池大体上还没达到完全充电状态是可能的，则再对充电电池充电，在随后充电中使用的电流值应变为小于已使用的电流值的电流值。

还有，在随后的充电操作中，在判断充电电池大体上还没达到完全充电状态是可能的情况下，重复上述充电操作或随后的充电操作，重复该充电操作直到判断充电电池大体上已达到完全充电状态是可能的。

在本发明中，用来判断充电电池已大体上达到完全充电状态的数据例证举例说来有下述情形。

具体地，如果在室温下对已激活的充电电池充电，则有下列情形(1)充电电池已达到获得了标称容量值的90％或更多的状态，(2)在完成充电操作时表面温度的温度升高率是15度或更低，(3)在充电操作结束时充电电池的电极电压是每个电池1.9V或更低，及(4)充电电池的充电效率是95％或更高。

另外，有另外两种情形，诸如(5)充电电池的输出电压值已达到预设电压值，及(6)从对充电电池的充电操作开始已经历了预设的时间量，还没有检测到上述预设状态的情形。

本发明中所用的充电电流值的减小度(步降)可以是相对于第一次充电操作中所用电流值的固定比例，也可以是从上次所用的充电电流值中连续减去的预设固定电流差值，还可对每次充电操作不是固定比例或差值，而是随每次的要求而变化。

例如，上述电流值可能是诸如2C、1C、0.5C、0.25、或4C、3C、2C、1C，还可能是诸如4C、3C、1C、0.25C的顺序。

图2表示在本发明中实际进行充电操作时的一个例子。

在图2所示的例子中，充电进行了3次，充电电流值按顺序3C、1C、0.8C一步步下降，充电时间是33分钟，由此而得的放电特性表明放电时间为79分钟，如图2所示，这表示充电电池能显示足够的能量。

具体地，按照本发明的充电方法的基本技术结构如下。如图7所示，在充电操作中在充电电池的输出电压特性曲线上发生波峰的位置发生得越早，则充电电流值(也就是充电率或C值)越高。如图3所示，由当接近完全充电状态时充电效率恶化所表明的特性可用来(1)等待直到充电在预设充电率或C值为“C”处停止；然后(2)充电率“C”降低到C/N则再进行充电操作，等待直到充电停止；此后(3)重复操作(2)直到充电电池大体达到完全充电状态。

也就是，在本发明中，要么用来充电的充电电池的一个电池利用前峰低于充电率“C”而在(1)中达到实际的完全充电状态，要么如果充电电池包括多个电池组合而成，则有些电池暂时达到低于充电率“C”的完全充电状态。

此后，在(2)中，用来充电的充电电池的一个电池利用前峰低于充电率“C”/N再达到实际完全充电状态，或者由于达到正常的完全充电状态而停止充电操作，或者如果充电电池包括组合而成，则有些未完全充电的电池在低于充电率“C”/N处达到完全充电状态，由此引起充电操作停止。

在这一步，由于充电率是“C”/N，因而几乎没有由过度充电引起的对电池的损坏，也由于充电效率在该点极大地恶化，因而有效的充电量不会突然升高。另外，本发明中的上述N值不必是整数。

因此，通过重复上述操作，在单个电池的充电电池情况下，可靠地达到完全充电状态是可能的；而在充电电池包括组合的多个电池的情况下，在低于最终充电率处每个电池达到完全充电状态是可能的。

结果，特别是在充电电池包括组合的多个电池的情况下，由于所有电池都被充电到几乎相同状态，即使如果随后的过度放电进行，有些电池的过度充电状态也不会发生，同过去的问题一样。而且如果用按照本发明的充电方法的充电操作是第一次进行，由于每个电池调整到大约同样的输出电压特性曲线，成组的电池出现上述伪峰，这是过去的一个问题，但上述伪峰不会出现在随后的充电操作中，由此不仅使高效的充电成为可能，而且能够有效地从充电电池输出能量。

这一效果即使在充电电池包括一单个电池的情况下也能达到。

另外，通过在充电操作中使用充电操作停止装置，按照本发明的充电方法的操作效果按上述可应用于所有如上述的充电电池，由此能够在短时间内达到完全充电状态而不会对电池有损坏。

在按本发明的充电方法的更具体例子中，在对充电电池充电同时检测充电电池的充电特性的过程中，存在一第一时间段，在其中使用第一规定电流值对充电电池充电；存在一第二时间段，在此之中如果在第一时间段里检测到充电电池中的预设状态，一旦对充电电池的充电操作停止达预定时间则此后用小于上述第一规定电流值的第二电流值再对充电电池充电；存在第三时间段，在此之中如果在第二时间段里检测到充电电池中的预设状态，一旦对充电电池的充电操作停止达预定时间则此后用小于上述第二规定电流值的第三电流值再对充电电池充电；及存在第四时间段，在此之中用小于前面规定电流值的电流值重复上述第三时间段的充电。

在按本发明的充电方法中，在每个上述时间段里，充电操作暂时停止达给定时间段，而当转换到下一时间段时，为C值的充电电流值第一次逐步下降，此后转换到下一时间段，而当进行这些操作时希望在上述操作时间段和转换到下一时间段之间***一规定的等待时间段。

这里因为，在进行上述充电操作时通常在充电电池的两极会发生极化作用，这样充电电池的输出电压高于真实电压值，使得需要在去掉内部极化后测量输出电压，并允许输出电压稳定下来。

这一等待时间可设为例如几秒钟。

在按照本发明的上述充电方法中，需要对正被充电的充电电池是否已大体达到完全充电状态作出判断，所用方法的一个例子见下述。

为了简化这一判断的执行，可以对在每次上述处理时间段里充电停止的次数计数，并判断出充电电池已大体上达到完全充电状态，当达到规定的次数M时停止充电操作。

例如，在上述情况下，继续逐步下降过程，而当上述充电操作停止3次(当规定次数是3时)，判断充电电池已大体到了完全充电状态，停止上述充电操作。

上述整数M可设置并改变为适合于电池的类型、使用条件等。

在本发明中，停止上述充电操作的总次数M最好设为至少是2的值。

这意味着，在本发明中，当进行充电操作时充电电流值至少改变两次。

在本发明中，判断充电电池已大体上达到完全充电状态的另一简单方法是检测正被充电的蓄电池的输出电压值是否已达到预设的电压值，而另外也可以在有关充电电池的充电电流值或者已下降到预设值之下或者已变得相当小时判断充电电池已几乎达到完全充电状态。

在即使从充电操作的开始已经历了规定的时间量但没检测到能引起充电操作停止的上述状况的情况下，也可以采用停止充电操作的方法，以作完全考虑。

具体地，在对充电电池充电同时检测充电电池的充电特性的过程中，当使用具有是上述充电电池特性的预设值的电流对上述充电电池充电时，在检测到有关上述充电电池的预设状态的情形下在充电步骤中包括有第一步，来暂时中断充电操作；而当随后用具有小于上述电流对上述二次电流充电时有一第二步来停止充电操作，在检测到有关充电电池的上述预设状态的情况下包括有第二步来停止上述充电操作，重复该第二步；当上述充电操作已停止预设次数时，充电电池可认为已大体上达到完全充电状态，并停止充电操作。

如果本发明中所使用的充电电池包括组合的多个电池，该充电电池由多个具有相互相同的标称容量的电池构成，则每个电池具有相同状况，或一个或多个电池具有不同于其它电池状况的状况是可能的。

按照本发明的上述充电电池充电方法实例的操作顺序将参照图1中的流程图进行说明。

具体地，开始后，在步骤1设置预设的充电电流值(此后称为C值)并开始充电操作。

在步骤2对于是否检测到充电电池的输出电压特性曲线位于预设状态作出判断，如果判断结果是N(不是)，则继续检测操作。

然而，如果判断结果是Y(是)，则处理过程进到步骤3，在此上述充电操作停止。然而，在步骤4，判断是否停止操作的次数已达到预设的次数M。

如果判断结果是Y(是)，则停止上述充电操作。然而，如果结果是N(不是)，则过程进到步骤5，在该步启动定时器，此后在步骤6判断是否已经历预设时间量。如果判断结果是N，则重复计算操作。

然而，如果判断结果是Y，则判断已到时间用完的状态，而后过程进到步骤7，在该步选择充电电流强度已作为小于当前正使用的已值的一个值(例如C/N，式中N是任意选定的整数或非整数值，或定值，或变量)。

然后，返回到步骤1，开始用新设置的充电强度C值对充电电池充电，并重复上述每一步。

下面，参照图4到图7，将说明为运行充电方法的充电装置结构的具体例子。

图4是表示按照本发明的充电装置1的一个示例结构的方框图。该图表示充电电池充电装置1带有对充电电池2的充电电极3；检测装置4和5，用来检测充电电池2的充电特性；调整电流的装置7，与上述充电电极3相连并且还与规定的电流源6相连；及控制装置8，它与检测装置4和5及调整电流的装置7相连，并且要么对表示充电电池2的充电完成、从检测装置4和5输出的检测信号作出响应，要么对表示在充电电池的充电完成之前的状态下设立的状态的检测信号作出响应，控制上述调整电流的装置7，以便要么停止供电流给充电电极3要么改变供给充电电极3的电流量。

在按照本发明的充电装置1中，检测装置4具有检测充电电池2的输出电压特性曲线的功能，具体地，从电阻R1和R2间的连结点减去充电电池后输出电压作为分压，该电压作为信息经控制装置8里安装的A/D转换器13传到中央处理单元(CPU)9。

检测装置5具有检测充电电池的表面温度的功能，具体地，由热敏电阻构成，从其传来的输出数据作为信息以同样方式经控制装置8里安装的A/D转换器13到CPU9中。

该热敏电阻包括一为了测量充电电池2的表面温度表现出负阻抗特性的电阻元件。

在本发明中，上述检测装置可以是上述检测装置4和5之一，也可是与这两个不同的检测装置，还能进一步组合。

可编程供电源用作上述电流源6，这是一固定电流源，能产生作为C值的、响应来自控制装置8的控制信号的充电电流。

上述调整电流的装置7包括一驱动三极管Q2，它由来自控制装置8的信号驱动，及一开关三极管Q1，它由该三极管Q2驱动，该调整电流的装置从可编程供电源6供应充电电流给充电电池。

控制装置8包括作为中央处理器的CPU9、A/D转换器13、ROM11、RAM12及平行输入/输出(PIO)装置10，该平行输入/输出装置10直接与调整电流的装置7和可编程供电源6相连接。

上述ROM是一个专用存储器，用于写和读程序及各种CPU9的查找表之目的，而上述RAM是一个读/写存储器，用来存储由CPU9的外设读取的数据并用作计算的工作存储器。

控制装置8还与一时钟装置14相连，该时钟直接与CPU9相连并产生基本操作步骤的参照信号，控制装置8还与定时器装置15相连，该定时器具有中断CPU9每个给定时间间隔的功能并且还用作检查时间经过的计数器。例如，当对充电电池进行充电时，在设置规定的充电电流和开始充电操作的时候，如果检测规定的状态，该计数器可用来控制充电操作暂时中断的时间和操作循环的开始及停止的次数。另外，它能用来控制从对充电电池第一次充电操作的开始到二次电池最终充电操作的完成之间的所设时间段。

另外，在按本发明的充电装置中，显示装置17经编码器16与CPU9相连。

该显示装置17能用来显示7段数据，而编码器16具有进行转换到用于7段显示的编码的功能。

因此，在图4所示的充电装置中，在每个上述时间段里每次充电操作停止，在来自CPU9的命令信号的基础上从可编程供电源6产生了具有C值的充电电流，该C值小于上一次所使用的充电电流强度C，这样使用该充电电流进行充电操作。

图5是按照本发明的充电装置结构的另一例子的方框图，其基本结构与图4所示的充电装置相同，所不同的是本例中的供电源6是固定电流供电源，本例的调整电流装置7调整从CPU9里安装的平行输入/输出(PIO)装置10输出的负载周期(duty cycle)，以便利用脉冲信号进行驱动。这样的结构通过改变负载周期，改变充电电流强度C。

因此，在第一次充电操作中，从上述平行输入/输出(PIO)装置10输出的脉冲信号ON比相对较大，而在随后的充电操作中，将其设置为使该脉冲信号的ON比逐步变小，由此来减小充电电流强度C。

下面，将说明按照本发明的上述充电方法的硬件装置一充电装置。

图12是表示按照本发明的充电装置1的方框图，该装置是在使用充电电池2的前提下设计的(例如3.6V/750mA锂离子电池或铅电池)。

该充电装置安装有用于对充电电池2充电的充电电极3；检测装置4，用来检测输出电压，该电压是充电电池2的充电特性；及控制装置8，由比较器21构成，检测装置4的输出信号和从合适的参照电压供电源20输出的参考电压信号输入到该比较器中。

控制装置8的输出与调整电流的装置7相连，该装置包括有计数器22，调整电流的装置7响应控制装置8的输出，并运行以便改变充电电流强度C。

在本例中，由控制装置8选择固定电流供电源(6-1，6-2，6-3，6-4)中的任何一个，构成供电源6的每个电池相互具有不同的输出电流，以便选择具有所要求的C值的充电电流来对充电电池充电。

也就是，在每个充电操作中，将参考电压设置为例如4.2V，如果从充电电池2输出的电压超过参考电压，则从上述控制装置8的比较器21输出ON信号，它被输入到调整电流装置7里安装的计数器22的CLK时钟信号端。

将该参考电压设置为4.2V是因为如果充电电池的输出电压是大约4.2V则认为它处于完全充电状态。

上述计数器22在每次ON信号输入到其时钟信号端CLK时按Q0到Q3的顺序选择一个输出端，由此输出ON信号。

在电源供应组6里的四个固定电流供电源6-1、6-2、6-3及6-4分别与控制晶体管T1到T4连接，而晶体管又与输出端Q0到Q3连接。

将电源供应组6的四个固定电流供电源6-1、6-2、6-3及6-4设计为输出电流分别是1.5mA、0.75mA、0.375mA及0.1875mA，这样它们分别产生关于充电电池2的充电电流2C、1C、0.5C及0.25C。

在本充电装置1中，在第一次充电操作里，由来自计数器22的输出Q0的ON信号驱动固定电流供电源6-1，这样用2C充电电流供电来对充电电池2充电。

如果该充电电池的输出电压达到4.2V，则从控制装置8的比较器21输出ON信号，该信号输入到调整电流装置7里安装的计数器22的时钟信号端CLK，由此引起Q0输出被关闭，而Q1输出被接通，这一操作导致选择固定电流供电源6-2，这样启动第二次充电操作，其中供给充电电池21C的充电电流。

此后以同样的方式，每当充电电池2的输出电压达到每次充电操作中的参考电压，则使充电电流强度C连续地小于前一次充电操作中所用的充电电流强度C并重复充电操作。当完成四次充电操作时，充电操作停止。

在上述例子中，已略去在每一充电操作之间***一等待时间以消除充电电池输出电压上的过载电压状态的操作。

图13是说明按本发明的充电装置结构的另一例子的方框图。

该结构基本上与图12所示的相同，它是充电装置1的方框图，该充电装置1不仅设计用于铅电池，而且还用于镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池，充电电池2的充电电极3和用于检测充电电池2的输出电压的检测装置4是相同的，来自检测装置4的输出信号与控制装置8的输出端E1(电源输出)相连接，并且对于充电电池的输出电压是否已达到预定状态在控制装置8里进行计算。

当然，控制装置8的输出端(电源输出)还用作充电电池2的充电电流供给端。

在本例中所示的控制装置8里，判断充电电池2的输出电压是否已超过一峰值或充电电池2的输出电压升高率是否已下降到低于一规定值，由此确定是否停止充电操作，并且如果根据该判断充电操作被停止，则从控制装置8的端E2(充电完成)输出一输出信号。

来自供电装置6的规定充电电流被输入到控制装置8的端E3(电源输入)，并且控制装置8的端E4(复原)与电流调整装置7里安装的计数器22的时钟信号端CLK相连接。

在本例中，与图12的例子相反，在控制装置8的输出端E2和电流调整装置7里安装的计数器22的时钟信号端CLK之间，安装有一“或非”门电路24及反向器INV25，从控制装置8的端E2(充电完成)输出的充电操作停止信号通过该“或非”门电路24和反相器INV25并被输入到计数器22的时钟信号端CLK。

从反相器INV25输出的充电操作停止信号与控制装置8的端E4连接，每次充电操作停止信号被输出时复原控制装置8里进行计算的结果。

电流调整装置7里计数器22的晶体管Q0到Q2和电源供应组6之间的关系与图12所示的相同，此处不详细说明。该电源供应组6由三个具有不同输出电压的固定电流供电源(6-1、6-2和6-3)构成，并由晶体管T10到T12和晶体管T20到T22控制。

在本例中，利用第三次充电操作，在使用从固定供电源6-3输出的最小充电电流强度C对充电电池2进行充电操作后，由于“或非”门被设置为截止状态，没有信号从控制装置8输入到计数器2 2的时钟信号端CLK，这样充电操作停止。

当然，在上述充电装置1中，控制装置8另外包括一时钟装置和定时器装置也是可以的。

上述定时器装置暂时中断使用规定值充电电流的充电操作，并在使用比上次所用充电操作开始之前提供一等待时间。

如上述，检测充电电池的充电特性的检测装置4与用于检测充电电池输出电压或二次电压表面温度的装置相连。

根据上面的说明清楚的是，当按照本发明的充电装置1的上述控制装置8对来自检测装置8的充电停止信号作出响应而改变供给充电极的充电电流时，它改变它以便重新设置比上次充电电流小的充电电流。

下面将参照图14到图16说明使用图12所示的充电装置对锂离子电池进行充电操作的情形。

具体地，图14中所示的曲线A表示用按照本发明的上述充电操作对充电电池2充电时它的输出电压特性曲线，而该图中的曲线B表示在按照本发明进行充电操作时的充电电流值的变化也就是C值的变化。

在本发明中，在第一充电操作(第一时间段)中，用2C充电电流进行充电操作。在一很早的点上检测到诸如前峰或伪峰的预设状态或预设参考电压，在该点处充电操作暂时中断并且在充电电流强度C变为1C后进行下一次充电操作(第二时间段)在经过短暂时间后如上述进行同样的检测，在该处充电电流强度C下降，并进行第三次充电操作(第三时间段)。

然后，重复第三和第四时间段，大约6000秒时充电操作停止。

图15中，曲线A表示对图14中所用的同样锂离子电池(3.6V/750mA)充电的输出电压特性曲线，而曲线B表示使用按传统方法的充电操作时充电电流特性。

在过去的方法中，当用充电操作设置充电电流以便成为相同电流时，充电电流仅仅自然地发生下降，按照充电率的上升而发生。结果，判断已达到完全充电状态的时间点是不清楚的，不存在充电操作应当停止的固定点，这样在大约经过13300秒的点上有意地停止充电操作。

从这些结果可以看出，在使用过去的充电方法是，充电时间长达3.86小时，这与本发明的图14中所示的1.6小时显著不同。

图16中，曲线C表示由按照本发明的充电操作已充电的充电电池在200mA放电电流放电时放电电压的变化，将其与曲线D比较，曲线D表示已按图15的传统方法充电的充电电池在同样条件下的放电电压变化。可以看出，按照本发明充电的充电电池尽管事实上充电时间比过去的方法短，但仍达到与过去方法相同的完全充电状态，并且也获得了足够的容量。

在上述技术概念中，按照本发明的充电方法能根据将要充电的充电电池类型和特性加以改变，另一具体例子就是，使用下表所示的逐步下降方法来以2C的充电电流达到80％的充电，以1C的充电电流达到90％的充电，以1/2C的充电电流达到97％的充电，并以1/4C的充电电流达到100％的充电，这使得在45.6分钟内达到100％的充电。

C值充电(％)时间          已过时间

第一时间段2C80   24分      24分

第二时间段1C90   6分       30分

第三时间段1/2C   978.4分   38.4分

第四时间段1/4C   1007.2分  45.6分

使用过去的方法，由于以1/4C达到100％充电仅仅是一种可能，而达到100％充电所需要的时间是4小时，这与本发明形成对比，因为本发明在大约该时间的1/5内便能完成充电。

如果将充电电池充电到97％是可以接受的，与要求2小时充电时间的过去方法相比，按本发明的充电方法只要38.4分钟，便能在大约该时间的1/3内完成充电。

如果将充电电池充电到90％是可以接受的，与要求1小时充电时间的过去方法相比，按本发明的充电方法只要30分钟，例能在大约该时间的1/2内完成充电。

另外，当对充电电池充电时发生上述前峰，此后在充电操作中发生真峰。使用本发明的充电方法进行充电，有可能充电到几乎真实的完全充电状态，并且如果充电直到真峰发生才停止，刚前峰消失，此后在充电操作中不再发生前峰，特别有利于随后的充电操作并能获得充足能源。

也就是，当使用本发明的充电方法时，出现前峰并且已进行不充分充电操作的充电电池因此能得以恢复和复原。

也就是，如果充电电池是由多个具有相同标称容量的电池构成的成组电池，如果这些电池的每一个通常具有不同的剩余容量或不同的前峰值、或不同的输出电压的特性曲线，则在每个电池峰值处每个电池将发生伪峰，并且将发生上述问题。然而，使用本发明的充电方法，可以调整构成组的多个电池的充电特性使其相同，这样在随后的充电操作中绝对没有前峰或伪峰发生，由此通过充电器来使构成组的多个电池再生。结果，在由多个电池组合构成的成组电池的充电操作中，始终将构成组的多个电池维持在大约完全充电状态是可能的，这便能使充电电池获得最大能量。

这可能意味着当由多具电池组合构成成组的电池时，不必进行检查每个电池特性并组合具有相同特性的电池的繁重任务，这一事实使其可能不考虑它们的单个特性组合每个电池，电池特性由充电装置相互调整，并且也可能在随后的充电操作中始终达到完全充电状态，由此提供充电电池能在非常短的时间内表现最大能量的充电方法，这一方法代表概念上完全不同于过去方法的革命性充电方法。

在按照本发明的充电方法中，希望将上述M设定为2或更大。

另外，在过去，已知由于在由单个电池构成的充电电池中的完全充电状态之前输出电压上发生一个峰的原因之一是电池里的活性物质未充分激活，因此化学反应滞后于电流，引起电池温度升高以及在增加电池电压中很早地发生波峰。

为解决上述问题，激活上述活性物质的一个方法是通过用允许内部化学反应踪迹的小电流充电来维持完全充电状态。然而，用这一方法要求相当长时间来达到完全充电状态，在达到高速充电的目的上提出了问题。

然而使用本发明，首先用大充电电池充电，在电池温度升高之前转换到较小电流，这样在相对短时间内引起激活而不引起电池的损坏。

在这种情况下，首先需要判断充电电池是否是未激活电池，还要判断用什么作为准则来转换充电电流，以及在什么时间停止充电操作。

第一，关于判断充电电池是否是未激活的，通常由于刚刚制造后的电池以及已保持很长时间不用的电池是未激活电池，它的电压通常不大于1.2V。

因此，如果在充电开始前充电电池的输出电压低于1.2V，可以判断它是未激活的电池。

其次，关于在充电方法的充电操作之中充电电流如何转换的问题，基本上有两种未激活电池的充电特性，其一是电池电压不升高并表现出平稳特性曲线，其二是在充电操作开始后在相当早的时间点上出现波峰，就好象它是正常电池一样。

因此，依靠这些观念上的差别，例如如果电压值超过一规定值或如果已经过的规定时间，就可能转换充电电流值。

如果输出电压特性曲线是平稳的，如果电池在此状态下连续充电，由于电池温度继续升高，希望在经过给定时间后停止充电操作并转换充电电流值。

也就是，在未激活电池的充电中，仅仅在进行充电操作中转换上述充电电流值是足够的。

具体地说，在到了第二次充电停止的点上足够停止充电操作。

在上述例子中，使第二次充电操作所用充电电流值小于第一次充电操作中所用的充电电流值，但也可以使其是一固定值。

也就是，即使在第一次充电操作中所用的充电电流强度C是4C或2C，但在第二次充电操作中所用的充电电流强度固定在例如C值为0.25C。

下面，将参照图17所示的流程图，说明为了对上述未激活的充电电池进行充电的充电方法操作顺序。

具体地，开始后，在步骤1测量充电电池的电池电压，并在步骤2判断充电电池的每个电池的电压是否是1.2V或更低。如果这一判断的结果是N(不是)，即如果每个电池电压超过1.2V，则判断出该电池是激活的，充电操作停止。然而，如果结果是Y(是)，由于判断出充电电池是未激活的充电电池的可能性很大，因而过程进行到步骤3，在这一步设置未激活标识。

下面，过程进行到步骤4，在此用具有C值例如是4C或2C的规定充电电流开始充电电池的充电操作，并在步骤5如果利用诸如上述的方法显示充电电池的规定状态，则充电操作停止。

过程进行到步骤6，在此测试以查看未激活标志是否存在。如果测试结果是N(不是)，则过程结束。然而如果标志测试结果是Y(是)，则过程进行到步骤7，在此测量自充电开始已经过的时间量，并且如果这一时间量在例如通常达到完全充电状态所需要时间的75％以内，则在这一步进行判断的结果是Y(是)，此时充电电池被判定为是未激活充电电池，引起过程进行到步骤9，在此通过计算确定并设置随后充电的时间T4。

如果在步骤7判断的结果是N(不是)，则过程进行到步骤8，在此判断充电电池的充电量是否在或低于通常完全充电状态的规定比例，例如60％。如果不是(即如果判断结果为否)，则判断出充电电池是未激活电池并且充电电池的充电停止。然而如果结果为是，则过程进行到上述的步骤9，在此设置随后充电的时间T4。

图18表示确定随后充电时间T4的子程序。

开始后，在步骤1进行计算T1←T2-T3。

上式中，T2是被完全放电的充电电池达到完全充电状态所需要的时间量，而T3是在充电操作中已经过的充电时间值，即在图17的步骤4和步骤5之间经历的时间。

T1表示要在起初设置的电流值Rs例如4C或2C获得剩余的充电量所需要的充电时间量。

下面，在步骤2，进行计算T4←T1×(Rs/Rf)。

上式中，Rs表示激活充电的充电电流值，例如是0.25C(一个固定值)。

T4是用重新设置的充电电流值Rs获得剩余容量所要求的充电时间量。

当确定了随后充电时间T4，该子程序结束，并返回到图17的步骤9。

在步骤10，实际要用的充电电流值设置在如上述所设置的充电电流值Rs处，并在步骤11开始随后的充电。

下面，过程进行到步骤12，在此判断充电时间是否已达到T4。如果结果是N(否)，则继续充电操作，而如果结果是Y(是)，则停止充电操作。

举一个上述操作的具体例子，如果T3＝10分钟，Rs＝4C，及Rf＝1/4C，则T2＝15分钟，并且T1＝T2-T3＝5分钟。

因此，T4＝5×4/0.25＝80分钟。

下面，说明在上述流程图中的步骤8测量充电电池的充电量的方法实例，在过去测量充电器的方法中，充电之中的电池电压被测量，与所测电压相应的值确定为充电电池的充电量。

然而，在对充电电池的充电中，充电电池的输出电压一般遵从下面的关系式。

也就是，充电之中充电电池的电压Vb是：

Vb＝I×Rint+Vpol+Vtr.

在上面的关系式中，I是充电电流，Rint是充电电池的内部电阻，Vpol是极化引起的过压，及Vtr是真实的充电电池电压。

也就是，在充电中充电电池的电压带有加在真实电压Vtr上的由极化产生的过压和由电池内部电阻产生的电压，这样在测量后立即将电池电压作为充电电池充电量会导致该值上的许多错误，使得精确测量充电电池的电压和精确测量充电电池的充电量是困难的。

已知由极化引起的上述电压Vpol随着充电电流、充电量、电池容量、电池温度、所用材料等等而变化很大。

因此使用过去所用的方法，用总是包括过压的值计算充电量，其精度是很差的。

已知上述过压表现出下列特性。

(1)低温时过压大而高温时过压小。

(2)充电电流大时过压大。

(3)当电流断开时，过压逐渐下降，这种下降越是突然则过压越大。

(4)在电流断开后的几十秒钟里(例如60秒)，不管什么电池对于给定充电量过压是大致相同的。

也就是，如图19所示，由根据其状态而不同的输出电压特性曲线(S1、S2和S3)表示仅一个且相同二次电压的电压。在充电操作完成的时刻t0，表示各种电压Vb1、Vb2和Vb3。

这些电压Vb1、Vb2和Vb3表示高于充电电池的上述真实电压Vtr的值。

然而，在已经过规定的时间量例如60秒之后，这些电压值Vb1、Vb2和Vb3降下来以接近真实电压值Vtr。

因而，如果在充电电池电压值的测量延迟到时间t2、有可能获得充电电池电压的精确测量。

然而，由于这将意味着要求过多的充电时间量，这样妨碍达到高速充电的目的，在本发明中在时刻t0和在时刻t0之后几秒钟例如5秒的时刻t1测量充电电池的电压，并计算电压下降率，采用一种已知的统计方法来预测t2的电压值，该预测值用来计算充电电池的充电量。

为了进行充电电池的充电量的计算，预先准备了与上述预测电压值相对应的充电量所涉及的查询表，一旦得到预测电压值，从该查询表可计算充电量。

图20表示上述查询表的一个例子。

针对本发明中暂时中断充电操作和在用重新设置的具有新充电量的充电电流进行充电操作之前及时进行测量的例子解释了测量上述充电电池电流值的精确方法。但测量上述充电电池充电量的方法不限于上述例子中所示的方法，并可在进行充电操作中的任何时间点上进行。

也就是，在包括按本发明的充电操作的充电操作中，在测量充电量时，在测量的时刻暂时中断充电电流并在两个点或最好在三个点上测量充电电池的输出电压，计算这些点之间的斜率，并预测渐近值。

更具体地，在进行上述充电操作之中，上述预测渐近值的测量和计算可在预定的时间间隔处重复进行，以提高充电电池充电量的预测精度。

下面，参照图21到图23所示的数据，解释使用按照本发明的充电方法获得的效果。

图21表示在由五个电池构成的充电电池中的一个电池具有大于其它四个电池20％的充电量时得到的输出电压特性曲线，这表示从开始充电操作起已经过大约900秒的点处发生伪峰。

在该充电电池中，如图22所示，使用过去的方法，在从开始充电起经过大约9000秒的点处充电停止，充电时间非常短，因此电池的充电量非常小。

因而，如图23所示，当该充电电池用2C的放电电流放电时，放电时间很短，为750秒，说明电池未能表现出足够的电能。

而且，在上述充电操作中，阶跃式部分D发生在放电特性上，表示它不适合驱动负载。

转向图24，我们看见用按本发明的充电方法对图21中所用的同样充电电池进行充电操作时的输出电压特性曲线。

在第一次充电操作中，用2C充电电流进行充电，并在自充电开始了经历大约750秒的点处充电暂时中断，等待60秒的时间之后，使用1C的充电电流开始下一次充电操作，该充电操作在已经过2550秒时停止。

图25是按图24所述充电的充电电池的放电特性图，从该图可以看出，充电时间是1350秒的长时间，并获得了足够的能量。

而且，放电特性没有表现出图23所示的那种步降D。

图26表示在用过去的方法再对已按图24充电的充电电池充电时得到的输出电压曲线。这表示没有如图21的情况那样产生伪峰，并清楚地表示充电电池被再生和复原到高效充电电池。

图27是按图26所示充电的充电电池的放电特性曲线图，从该图可以看出，放电时间特性与图25所示的相同。

下面，说明对由单个电池构成的充电电池进行同样的充电操作时的一个例子。

图34表示如果对由单个电池构成的充电电池进行充电，在自充电操作开始经过大约1850秒的点上产生前峰。

在该充电电池中，如图28所示，当用过去的充电方法经过大约1750秒时充电操作将停止，充电时间相当短，且最终的电池充电量相当小。

在该充电电池中，如图29所示，可以看出放电时间相当短，大约为1400秒，并且电池不能表现足够的能量。

图30表示图28所用的同样电池按照本发明充电时的输出电压特性曲线。

在第一次充电操作中，用2C充电电流进行充电，在自充电开始经过大约1400秒的点上，充电暂时中断，并且在等待60秒的时间后，用1C的充电电流开始下一次充电操作，当经过3150秒时该充电操作停止。

图31是按图30所述已充电的充电电池的放电特性图，从该图可以看出，充电时间是1800秒的长时间，并且获得了足够的能量。

图32表示在由过去的方法再对已按图30充电的充电电池充电时得到的输出电压曲线。这表示没有如图28的情况那样产生前峰，并清楚地表示充电电池被再生和复原到高效充电电池。

图33是按照图32所示充电的充电电池的放电特性曲线图，从该图可以看出，放电时间特性与图31所示的相同。

通过利用按照本发明的充电方法和充电装置，在由单个电池组成充电电池的情况下，甚至在由多个电池组合构成充电电池的情况下，提供高速充电方法和高速充电装置，其中在充电操作中精确检测到达充电电池的完全充电状况的定时，并始终能将充电电池充电到完全充电状态。

另外，提供的充电方法和充电装置能使由于其历史具有不正确输出电压特性曲线的充电电池复原为具有正确输出电压特性曲线的充电电池，并且即使对于包括具有相互不同的输出电压特性曲线的多个电池的二次电压，也能再生二次电压，这样每个电池具有大约相同的输出电压特性曲线。

Claims (20)

1、一种充电方法，可在对所述充电电池充电的同时检测充电电池的充电特性，包括步骤：

使用规定量的电流对所述充电电池进行充电；

在检测到有关所述充电电池的预设状态时，使用比所述规定电流量小的电流随后对充电电池充电；

此后当检测到有关所述充电电池的所述预设状态时，使用比上面刚刚所用电流量小的电流再进行充电电池的充电；

重复所述操作直到所述充电电池达到完成充电的状态。

2、一种充电方法，其中在对所述充电电池充电的同时检测充电电池的充电特性，包括步骤：

在第一时间段，利用第一规定电流值对所述充电电池充电；

在第二时间段，当检测到在第一时间段里的充电电池的预设状态的情况下，用比所述第一规定电流值小的第二电流值再对所述充电电池充电；

在第三时间段，当检测到在第二时间段里的充电电池的预设状态的情况下，用比所述第二规定电流值还小的第三电流值再对所述充电电池充电；及

在第四时间段，用比所述上面规定电流值小的电流值重复上述第三时间段的操作，直到所述充电电池的充电完成。

3、根据权利要求1或权利要求2的充电方法，其中在所述操作时间段之间***等待时间段。

4、根据权利要求1或权利要求2的充电方法，其中所述充电电池或者由单个电池构成或者由多个电池组合构成。

5、一种充电方法，其中在对充电电池充电的同时检测所述充电电池的充电特性，包括使用规定的电流值按所述步骤对所述充电电池进行充电，包括以下步骤：

第一步，在检测到有关所述充电电池的预设状态时暂时中断所述充电操作；

第二步，当使用具有比所述预设值小的值的电流随后对所述充电电池充电时，在检测到有关所述充电电池的上述预设状态的情况下停止所述充电操作，根据需要重复该第二步，当所述充电操作的停止总次数达到预设次数M时，所述充电电池被认为已达到完全充电状态，并且所述充电操作停止，其中所述的总次数包括在所述第一步和所述第二步中充电操作的停止。

6、根据权利要求5的充电方法，其中所述充电操作的停止总次数M是大于1的整数。

7、一种充电方法，其中在对充电电池充电的同时检测所述充电电池的充电特性，包括使用规定的电流值按所述充电步骤对所述充电电池进行充电，包括下列步骤：

第一步，在检测到有关所述充电电池的预设状态时暂时中断所述充电操作；

第二步，当使用具有比所述预设值小的值的电流随后对所述充电电池充电时，在检测到有关所述充电电池的上述预设状态的情况下停止所述充电操作，根据需要重复该第二步，并且当充电电流值下降到低于预设电流值时，则所述充电电池被认为已达到完全充电状态，所述充电操作停止。

8、根据权利要求1到权利要求7的任何一个的充电方法，其中使用规定量的电流对充电电池充电，所述充电方法包括这样一个步骤，即在检测有关所述充电电池的预设状态时，所述充电暂时停止，并且然后用比上面规定电流值小的电流值对所述充电电池充电；重复所述步骤，测量从用所述规定电流值开始所述充电起直到所述充电停止的时间量，如果在所述充电操作停止前经过了规定的时间量，则所述充电操作在那个时间点停止。

9、一种充电电池充电装置，包括：

用于充电电池充电的充电电极；

充电特性检测装置，用来检测所述充电电池的充电特性；

电流调整装置，与所述充电电极相连，还与规定的电流源相连；及

控制装置，与所述检测装置和所述电流调整装置两者相连，并且对从所述检测装置输出的信号作出响应，对所述电流调整装置进行控制，以便或者停止供给所述充电电极的电流，或者改变供给所述充电电极的电流量，其中该输出信号指示有关充电电池的预设状态。

10、根据权利要求9的充电电池充电装置，其中所述控制装置还包括时钟装置和定时器装置。

11、根据权利要求9或权利要求10的充电电池充电装置，其中所述充电特性检测装置包括用于检测从一组充电电池输出电压，充电电池表面温度及充电电流中所选择的至少一项的装置。

12、根据权利要求11的充电电池充电装置，其中所述控制装置具有下面的功能：当供给所述充电电极的充电电流值响应于来自所述检测装置的充电特性检测信号时，它将充电电流值设置为比上次充电时所用充电电流值小的值。

13、根据权利要求10的充电电池充电装置，其中所述定时器装置在使用规定的充电电流值的充电操作停止之时与使用比所述规定充电电流值小的充电电流值的充电操作开始之时之间***一段等待时间。

14、根据权利要求10的充电电池充电装置，其中所述定时器装置控制在使用规定充电电流值的充电操作开始之后所经过的时间。

15、根据权利要求12的充电电池充电装置，其中所述规定的电流源包括多个独立的供电源。

16、根据权利要求9的充电电池充电装置，其中所述规定电流源包括一可编程供电源。

17、根据权利要求12的充电电池充电装置，其中所述电流源包括单个固定供电源，该电源利用脉冲电流负载循环控制来控制充电电流值。

18、根据权利要求4的充电方法，其中在所述充电电池包括多个组合的电池时，所述多个电池的每一个都具有相同标称容量，并且所述多个电池的至少一个具有与所述多个电池的其它电池不同的剩余容量和放电特性。

19、一种充电方法，用于在检测所述充电电池的充电特性的同时对充电电池充电，包括下列步骤：

测量所述充电电池的输出电压的步骤；

在所述充电电池的电池电压低于规定电压时，设置未激活标志，然后用规定电流值开始充电的步骤；

在检测到有关所述充电电池的规定状态时，停止所述充电操作的步骤；

在所述充电操作停止后，判断是否设置所述未激活标志，并且如果设置了所述未激活标志，则判断是否已经过了所要求的充电时间量比例的步骤；

在已经过多于所要求的充电时间量比例时，判断所述充电电池的充电量是否低于规定充电量的步骤；

在还没有经过所要求的规定充电时间量比例或者所述充电电池的充电量低于规定充电量时，设置增加的充电时间规定量的步骤；

将在所述增加的充电时间段里使用的充电电流值设置为比在所述充电操作中已使用的充电值小的充电电流规定值，并开始对所述充电电池充电的步骤；及

当已经过充电时间量时，停止所述充电操作的步骤。

20、一种在检测充电特性的同时对充电电池充电的充电方法，包括：

在测量所述充电电池的电池电压并由此确定充电量时，用规定的充电电流值对充电电池进行充电；

所述充电电流的供应停止每个规定的时间间隔，在该时间点上测量所述充电电池的电池电压并由此预测电池电压的渐近值；

在所述测量的电池电压渐近值的基础上确定所述充电电池的充电量。

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