專利名稱：串聯(lián)連接的電池單元和蓄電池的均衡技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及確定在由串聯(lián)連接的電池單元構(gòu)成的一個蓄電池中每個電池單元的充電狀態(tài)，和獨立地調(diào)節(jié)每個電池單元的充電過程，以使每個電池單元都能完全充電并且沒有一個電池單元過多充電或充電不足，對于蓄電池組中的各個蓄電池來說，情況類似。
單個的蓄電池的電池單元具有相當?shù)偷碾妷海话阍?-4.2伏的范圍。這樣低的電壓十分適合于某些目的，如小的手電筒、手表、手持計算器、和個人無線電設(shè)備。但是，單個電池單元對于有較高電壓和/或電流要求的應(yīng)用來說是不夠的，例如叉車、高爾夫車、電起動的車輛、電動車、和不間斷電源(UPS)系統(tǒng)。例如，汽車一般需要6或12伏、某些柴油作動力的卡車需要24伏、UPS系統(tǒng)需要120或240伏、某些其它的系統(tǒng)需要甚至于更高的電壓。串聯(lián)連接的蓄電池的電池單元可實現(xiàn)這些較高的電壓。
所有的電池單元并非完全相同，所有的蓄電池也并非完全相同。相反，所用材料的具體純度、制作時的溫度、和電池單元中極板的位置都使每個電池單元成為獨一無二的。進而，即使電池單元是由同一批材料、在同一時間、以相同的容差構(gòu)成，使它們盡可能地接近一致，在這些變化量中的細微差別隨著時間的推移也將使這些電池單元變得不太一樣。結(jié)果，在某個時間點，不同的電池單元有不同的充電狀態(tài)，使一個或多個電池單元可能完全充電，但另一些電池單元可能極少充電或根本不充電。當一個電池單元最終達到要放電的位置但另一些電池單元至少還在部分充電時，進一步使用這個串聯(lián)連接的電池單元將使已放電的電池單元經(jīng)受反極性的電壓，這將使這個電池單元進一步變壞、過熱、漏氣、甚至于爆炸。
在一個緊湊的有效的體積內(nèi)的蓄電池組的結(jié)構(gòu)要求各個電池單元不可能相互完全隔離。相反，這些電池單元相互緊靠在一起。當包括的電池單元超過兩個時，這通常產(chǎn)生如下情況某些電池單元在蓄電池的外部，某些電池單元在蓄電池的內(nèi)部。在蓄電池外部的電池單元能夠通過傳導(dǎo)到一個冷卻結(jié)構(gòu)(如果有的話)或通過對流(強迫地或自然地)來散熱。但在蓄電池內(nèi)部的電池單元是完全隔離的，得不到冷卻。內(nèi)部的電池單元只通過電池單元的上和下表面散掉一些熱，但這些表面的表面積相當小，因此具有有限的散熱能力。內(nèi)部的電池單元還有側(cè)面，它們的表面面積較大，但它們和其它的電池單元接觸。因此，為使內(nèi)部的電池單元能經(jīng)外部電池單元散熱，內(nèi)部的電池單元必須處在比外部電池單元高的溫度。因此，在發(fā)熱操作例如充電期間，內(nèi)部的電池單元處在比外部電池單元高的溫度。因此，使用電池單元的特定環(huán)境將使一個電池單元和另外一個先前曾經(jīng)相似的電池單元越來越不一樣。
類似地，可以根據(jù)需要串聯(lián)和/或并聯(lián)連接蓄電池，以獲得期望的輸出電壓和儲能能力。類似地，在蓄電池組的緊湊有效體積內(nèi)的一組蓄電池組件，例如蓄電池電源或不間斷電源，都決定了這些蓄電池不可能完全相互孤立無關(guān)。況且，各個蓄電池的位置靠的很近或者彼此緊挨著，某些蓄電池在蓄電池組的內(nèi)部，某些蓄電池在蓄電池組的外部。和電池單元的情況類似，靠近蓄電池組內(nèi)部的蓄電池的散熱能力比靠近蓄電池組外部的蓄電池的散熱能力低。因此，為了使內(nèi)部的蓄電池可以經(jīng)過外部蓄電池散熱，內(nèi)部蓄電池的溫度必須高于外部蓄電池的溫度。于是，在發(fā)熱操作期間，例如在充電期間，內(nèi)部的蓄電池處在比外部的蓄電池更高的溫度。然而，在蓄電池組外部的蓄電池，和在蓄電池組內(nèi)部的蓄電池相比，可能會遭到更大的和更迅速的溫度變化極端，因此要和周圍環(huán)境隔熱。類似地，相似的蓄電池經(jīng)受不同的環(huán)境。例如，一個12伏的蓄電池的生產(chǎn)日期可能比另一個12伏的蓄電池早一年，已經(jīng)經(jīng)受了或多或少的充電/放電循環(huán)、或深或淺的放電循環(huán)、或高或低的溫度變化區(qū)段。
因此，偶爾產(chǎn)生如下的情況在蓄電池組中各個蓄電池的溫度、內(nèi)部阻抗、和放電狀態(tài)均不相同，并且在蓄電池經(jīng)老化、溫度循環(huán)、和充電/放電循環(huán)后這種情況會更加嚴重。因此，在某個時間點，一個蓄電池達到了0電荷狀態(tài)，而另一些蓄電池還有相當多的電荷。蓄電池組進一步放電，將使具有0電荷的蓄電池經(jīng)受反極性電壓，對于蓄電池的這種結(jié)果和以上所述的單個電池單元反向充電的結(jié)果是相同的。
在總電荷的90％處，一個電池單元就不太容易再接受高的充電速率。因此，如果設(shè)定一個充電電流，以使最弱的電池單元可以迅速充電，那么這個充電電流對于充電更多的電池單元來說是太大了，并且對于這個充電較多的電池單元可能產(chǎn)生損傷。然而，如果降低充電電流以防止充電較多的電池單元損傷，那么充電過程將持續(xù)一個長得多的時間。例如，如果蓄電池組中的每個蓄電池都有一個完全充電的額定值12伏和200安培-小時，除了一個蓄電池外的所有的蓄電池都完全充電，并且這個蓄電池的充電狀態(tài)為完全充電的90％，則必須給這個蓄電池加上20安培-小時的充電電流，才能使它完全充電。為了實現(xiàn)這個目標，則必須進行20安培的充電一個小時，或進行40安培的充電30分鐘，或進行160安培充電7.5分鐘，等。然而，已經(jīng)完全充電的蓄電池不可能接受160安培的充電電流，或者甚至于不可能接受40安培的充電電流，否則將產(chǎn)生過熱、漏氣、或損壞。因此，為避免在均衡期間對完全充電的蓄電池的損傷，必須把充電電流限制在20安培或更小，并且把充電期間延長到一個小時或更長，從而才能給充電較少的蓄電池增加足夠多的電荷，使它和其它的蓄電池具有相同的完全充電水平。
結(jié)果，每個電池單元都變成了一個唯一的元件，具有它自已的輸出電壓、儲能能力、內(nèi)阻、泄漏速率、和最大充電速率和條件。因此，一個蓄電池中的電池單元和一個蓄電池組中的蓄電池的工作方式不同于其它的電池單元或蓄電池，并且這些差別隨著蓄電池的老化和使用還要發(fā)生變化。因此，每個電池單元以及每個蓄電池都有它自已的唯一的充電和放電的參數(shù)。
于是，各個電池單元之間的差異，和各個蓄電池之間的差異，以及它們的散熱能力的差異，都很容易產(chǎn)生華氏20度(攝氏11度)的溫度差。
電動車、醫(yī)院設(shè)備、飛機、輪船、發(fā)電站、飛機場指揮塔和雷達設(shè)備、中心電話局和中繼站、電臺、電視臺、和其它的一些系統(tǒng)，需要的是蓄電池組，或者用作主電源，或者用作備用電源，如用在UPS中。在某些情況下，蓄電池組可能包括串并聯(lián)連接的12個蓄電池。
鋰蓄電池對于過充電是特別敏感的。如果一個鋰蓄電池嚴重地或反復(fù)地充電不足或過充電，那么它的壽命將極大地縮短。如果鋰蓄電池過充電，那么不可逆轉(zhuǎn)的電解質(zhì)的分解將發(fā)生，涉及到氧氣和熱量的放出。類似地，如果鋰蓄電池過放電，例如可能是由于使用前充電不足引起的，則鎳或鈷(取決于蓄電池的結(jié)構(gòu))要淀積到碳電極。這是一種減小蓄電池壽命的不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)反應(yīng)。例如，能夠達到1000次充放電循環(huán)的鋰蓄電池的充放電循環(huán)壽命可能減小到10個充放電循環(huán)這么小。鋰蓄電池現(xiàn)在是比較昂貴的，甚至于比銀鋅蓄電池還貴。因此，充電不足或過充電就可能是一種昂貴的消費。因此，必須小心在意，對于鋰蓄電池，既不要過充電又不要充電不足，從而使就可避免這種壽命循環(huán)的縮短，減少和鋰蓄電池有關(guān)的系統(tǒng)的維護費用。
在任何蓄電池中，以及在任何蓄電池組中，一個或多個電池單元充電不足或過充電的可能性和串聯(lián)連接的電池單元數(shù)目有關(guān)。串聯(lián)連接的電池單元的數(shù)目越大，一個或多個電池單元充電不足或過充電的可能性就越大。某些公司試圖通過配套蓄電池中的電池單元或蓄電池組中的蓄電池來解決這個問題。這種配套一般是通過測量每個完全充電的蓄電池的開路電壓、或通過測量每個完全充電的蓄電池組的內(nèi)阻進行的。然而，這種作法是費錢費時的。進而，這種作法不能補償由于老化或環(huán)境帶來的所述的差異。
通過串并聯(lián)配置可化解充電不足或過充電的問題。電池單元或蓄電池的一個系列可能比另一系列有較高的電壓。然后，較高電壓的系列向較低電壓的系列提供電流。這樣就減小了較高電壓系列上的電荷，并且增加了較低電壓系列中的電荷。這可能引起較高電壓的電池單元的過放電或反向充電，和較低電壓系列中的電池單元的過充電。除了損壞了一些電池單元外，這一方法還產(chǎn)生了具有較小容量的總體配置。
一個電池單元過充電將引起過熱、電解質(zhì)損失、和漏氣。此外，在充電過程的最后階段，電池單元接近充滿電，不可能再接受電池單元剛充電時可能接受的那樣大的充電電流。于是，電池單元通過過熱、電解質(zhì)損失、漏氣甚至于在電池單元還未完全充電時就已損壞。不論在哪種情況下，在條件未作改進的情況下繼續(xù)這個充電過程，電池單元就要變?yōu)閲乐負p壞。在一個密封電池單元中產(chǎn)生過多的氣體，還將通過使隔離件干燥縮短電池單元壽命。在鉛酸電池單元中，過充電通過電解質(zhì)損失縮短電池單元壽命，并且還將產(chǎn)生產(chǎn)生臭氧，臭氧腐蝕電池單元并且將引起電池單元的化學(xué)性質(zhì)的其它變化。
和較低溫度下的電池單元相比，在較高溫度下的電池單元可能接收較大的充電電流，并且可提供較大的負載(放電)電流。因此，當電池單元串聯(lián)連接但不在同一溫度時，一個電池單元在它的指定溫度下以最佳的速率充電，而其他電池單元可能充電不足或過充電，因而引起電池單元損壞和/或電池單元的容量減小。
還有，各蓄電池的內(nèi)阻是不同的。內(nèi)阻取決于蓄電池的充電狀態(tài)、蓄電池的溫度、存在的電解質(zhì)的數(shù)量、電解質(zhì)中的水含量、和電極的狀態(tài)(變差)。一個好的電池單元在完全充電時有較小的阻抗，在完全放電時有較高的阻抗。充電電壓超過蓄電池電壓越多，被迫進入蓄電池的電流越多。如果被迫進入蓄電池中的電流的數(shù)量超過了充電蓄電池可能使用的電流的話，則過多的電流將使蓄電池中的水電解、漏氣、和蓄電池變熱。因此，當充電電流加到一個蓄電池組上時，充電較多的蓄電池產(chǎn)生的熱量大于充電較少的蓄電池產(chǎn)生的熱量。通過連續(xù)地向蓄電池組充電，即使某些蓄電池已經(jīng)完全充電也要這樣作，就可以使不同的蓄電池之間的充電狀態(tài)略微得到一點均衡。然而，這些充電較多的蓄電池可能發(fā)生漏氣和變熱。此外，如果使用大電流脈沖充電技術(shù)，那么，向一個完全充電的蓄電池施加一個大的充電電流脈沖則使蓄電池損壞或突然失效。
因此，為使蓄電池或蓄電池組的壽命最長和容量最大，就必須準確地確定在一個蓄電池中的各個電池單元的充電狀態(tài)，然后對各個電池單元上的電荷進行均衡。所謂的均衡是使所有的電池單元或蓄電池都具有相同的充電狀態(tài)的過程。均衡是非常重要的，因為均衡可防止反極性的電壓加到蓄電池上。
在以下的美國專利中表示出測量充電狀態(tài)或均衡充電的過程的某些實例3979658、3980940、4238721、4242627、4562398、4331911、5498490、4502000、5528122、5504415、5594320、5592067。
本發(fā)明提供一種用于準確確定一個蓄電池中的各個電池單元的充電狀態(tài)因而可均衡該蓄電池中的幾個電池單元上的電荷的方法和設(shè)備。
本發(fā)明施加一個充電脈沖，等待一個第一休止期，在第一休止期測量電池單元的開路電壓，施加一個去極化脈沖，然后等待一個第二休止期，在第二休止期再次測量電池單元的開路電壓。比較電池單元在第一和第二休止期的開路電壓，產(chǎn)生一個電壓差。然后再比較這個電壓差和一個閾電壓。如果該電壓差大于閾電壓，則電池單元的充電太快，或者正在過充電，所以要調(diào)節(jié)充電速率。充電速率是通過改變一個或多個充電循環(huán)的參數(shù)的，例如改變充電脈沖的電流幅度、充電脈沖的持續(xù)時間、連續(xù)的充電脈沖數(shù)目、去極化脈沖的電流幅度、去極化脈沖的持續(xù)時間、連續(xù)的去極化脈沖數(shù)目、休止期的持續(xù)時間、或者這些參數(shù)的一種組合。
本發(fā)明確定每個電池單元的充電狀態(tài)。對于充電速率的調(diào)節(jié)是基于各個電池單元進行的，即滿足每一個電池單元的要求。對于充電速率的調(diào)節(jié)還可以基于“最差情況“或“最好情況“的電池單元進行，已經(jīng)根據(jù)電池單元的這個充電速率選擇了用于調(diào)節(jié)的充電循環(huán)的參數(shù)。對于充電循環(huán)的參數(shù)的調(diào)節(jié)還可以針對所有的電池單元進行，與此同時再對特定的電池單元進行進一步地調(diào)節(jié)。
在結(jié)合以下的附圖和權(quán)利要求書閱讀了本發(fā)明的優(yōu)選實施例的以下描述后，本發(fā)明的其它的目的、特征、和優(yōu)點都將變得清楚明白。


圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的方塊圖。
圖2是說明確定電池單元充電狀態(tài)的方法的波形圖。
圖3A和3B是說明確定蓄電池的充電狀態(tài)并且借此調(diào)節(jié)充電過程的方法的流程圖。
圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的方塊圖。本發(fā)明的優(yōu)選實施例10包括與相應(yīng)的電池單元C1-CN相連的多個模塊12A-12N，模塊12控制每個電池單元的充電和去極化，并且提供有關(guān)每個電池單元的充電狀態(tài)的信息，多個溫度檢測裝置13A-13與相應(yīng)的電池單元相關(guān)聯(lián)，檢測裝置13提供有關(guān)每個電池單元的溫度信息，控制器14使用該信息確定每個電池單元的充電狀態(tài)并且確定特定電池單元的適當?shù)某潆婋娏鳎x擇控制鍵盤15允許操作人員輸入有關(guān)電池單元的信息，顯示器16指示電池單元C1-CN的充電狀態(tài)和任選的操作人員所作的選擇。
首先考慮蓄電池B，它包括多個串聯(lián)連接的電池單元C1-CN。每個電池單元C都有一個相關(guān)的溫度測量裝置13和一個均衡模塊12。均衡模塊12和電池單元類似也是串聯(lián)連接的。每個均衡模塊12與和它相關(guān)的電池單元C并聯(lián)。電池單元C1的正端經(jīng)連線C1P和節(jié)點29連到模塊12A的正端、充電電路30、和主去極化裝置32。
模塊12A的負端連到模塊12B的正端，并且還經(jīng)過連線C2P連到電池單元C1的負端，并且還連到電池單元C2的正端。類似地，可以串聯(lián)地增加其它的電池單元和模塊，從而一直到倒數(shù)第二個模塊連到模塊12N的正端，并且經(jīng)連線CNP連到倒數(shù)第二個電池單元的負端，并且連到電池單元CN的正端。最后，電池單元CN的負端經(jīng)連線CNN連到模塊12N的負端和一個電流檢測電阻器34的一端。電阻器34的另一端連到電路的地端或在節(jié)點28返回。
控制器14是以微處理器為基礎(chǔ)，并且包括微處理器、只讀存儲器、隨機存取存儲器、和輸入/輸出外圍設(shè)備。基于微處理器的控制器(如控制器14)的設(shè)計和結(jié)構(gòu)一般來說是眾所周知的。
模塊12A-12N的輸出線T1A-TNA和T1B-TNB把溫度檢測裝置13連到控制器14，所以可以測量每個單個的電池單元C的溫度。模塊12A-12N還有電池單元電壓輸出線V1A-VNA和V1B-VNB，允許控制器14確定每個電池單元C的兩端的電壓；并且還有電流輸出端C1N-CNA和C1B-CNB，允許控制器14確定在每個電池單元C周圍分流的充電電流部分，或者確定從每個電池單元C抽吸的附加的去極化電流?？刂凭€K1A-KNA和K1B-KNB允許控制器14控制在每個電池單元C周圍分流的充電電流部分，或者控制從每個電池單元C抽吸的附加的去極化電流。
充電電路30可以是能夠提供充電脈沖的任何一個充電電路，所說的充電脈沖可以有可調(diào)節(jié)的幅度，或者有可調(diào)節(jié)的持續(xù)時間，并且最好兩者都有。在美國專利第5307000中描述了這樣一個充電電路的例子。主去極化裝置32可以是能夠提供去極化脈沖的任何一個電流變換電路，所說的去極化脈沖可以有可調(diào)節(jié)的幅度，或者有可調(diào)節(jié)的持續(xù)時間，并且最好兩者都有。這樣一個去極化電路的例子是一個晶體管和一個D/A轉(zhuǎn)換器，如在模塊12所示的那樣，但這樣一個電路被認為是能夠承受由蓄電池B提供的較高的電壓的?？刂凭€E允許控制器14控制充電裝置30和主去極化裝置32。
溫度檢測裝置13A-13N可以是熱敏電阻器、紅外傳感器等，將其分別固定到或按其它方式熱連接到電池單元C1-CN，從而可提供相關(guān)電池單元的溫度指示。電池單元溫度的變化是緩慢的，因此允許在選定的間隔例如每隔幾秒對電池單元的溫度進行采樣。為降低成本和所需的元件數(shù)目，把輸出端T1A-TNA連接到電池單元溫度多路轉(zhuǎn)換器20的輸入端。多路轉(zhuǎn)換器20的輸出端連到模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器21的一個輸入端(A)。溫度檢測裝置13A-13N的T1B-TNB輸出端全都連接在一起，并且連接到A/D轉(zhuǎn)換器21的其他輸入端(B)。A/D轉(zhuǎn)換器21的輸出端連接到控制器14的溫度T輸入端。控制器14對于在任一時間點經(jīng)多路轉(zhuǎn)換器的控制(MC)輸出端正在監(jiān)視哪一個電池單元的溫度進行控制，并且還要對于經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的控制輸出端的轉(zhuǎn)換過程進行控制。
類似地，通過電池單元電壓多路轉(zhuǎn)換器22向A/D轉(zhuǎn)換器23的A和B輸入端提供電池單元電壓輸出V1A-VNA和V1B-VNB，A/D轉(zhuǎn)換器23的輸出響應(yīng)于它在A和B輸入端的電壓差并且連接到控制器14的電壓V輸入端。此外，通過電池單元電流多路轉(zhuǎn)換器24向A/D轉(zhuǎn)換器25的A和B輸入端提供電流輸出C1A-CNA和C1B-CNB和總電流輸出CTA和CTB，A/D轉(zhuǎn)換器25的輸出響應(yīng)于它在A和B輸入端的電壓差并且連接到控制器14的電流輸入端MI。應(yīng)該說明，電阻器34與電池單元C串聯(lián)，因此在電阻器34兩端產(chǎn)生的電壓表示正在向電池單元C提供的主充電電流IPC和正在從電池單元C抽吸的主去極化電流IPD。
應(yīng)該說明，正在向電池單元C提供的主充電電流IPC僅代表能夠向一個電池單元C提供的最大充電電流，不是實際電流，這是因為模塊12中的晶體管43可能導(dǎo)通到某種程度，并且可能分流與其相關(guān)的電池單元C周圍的某些主充電電流。還應(yīng)該說明，主去極化電流IPD不取決于單個電池單元的去極化電流，因為主去極化裝置32可能截止，所以即使在一個或多個模塊12中的晶體管43導(dǎo)通到某種程度也沒有電流流過電阻器34。
如果控制器14足夠快，那么控制器14就能夠確定在兩個充電脈沖之間的每個電池單元C的充電狀態(tài)。但如果不是這種情況，那么就要在一個充電脈沖之后確定一個電池單元的信息，在下一個充電脈沖之后采樣另一個電池單元的信息，如此等等，從而每隔幾個脈沖采樣一個指定的電池單元C的信息。電池單元的特性是快速響應(yīng)，并且將按照脈沖不斷變化，但電池單元C的任何損壞卻以一個較慢的速率發(fā)生?？梢栽谀K12和電流多路轉(zhuǎn)換器24的輸入端之間使用采樣和保持電路(未示出)，從而使控制器14可獲得在任何一個時間點的所有的電池單元的信息?？刂破?4最好監(jiān)視在休止期每個電池單元C的開路電壓，并且動態(tài)調(diào)節(jié)每個電池單元C的充電/均衡過程。在優(yōu)選實施例中，控制器14通過控制一個或多個充電循環(huán)的參數(shù)來控制均衡過程。
在美國專利第5504415中詳細描述了例如模塊12A之類的模塊的結(jié)構(gòu)。簡言之，模塊12A包括一個分壓電路40，它連到電路的地，并且經(jīng)端點C1P和C2P跨接電池單元C1，從而在輸出線V1A和V1B上提供已分壓的電池單元電壓；一個NPN型晶體管43，它與電流傳感器45串聯(lián)；和一個D/A轉(zhuǎn)換器46。晶體管43和電流傳感器45的組合經(jīng)端點C1P和C2P跨接電池單元C。當加上充電電流時，充電電流將流入電池單元C1和晶體管43。晶體管43一般來說在任何時間都不會完全導(dǎo)通，但可以導(dǎo)通到任何期望的程度歷時期望的持續(xù)時間，而且可以在期望的時間導(dǎo)通以分流期望數(shù)量的充電電流或抽吸期望數(shù)量的去極化電流。在充電脈沖期間晶體管43導(dǎo)通，以分流電池單元C1周圍的期望數(shù)量的充電電流。在充電脈沖分流期望數(shù)量的電池單元C1周圍的充電電流時，晶體管43導(dǎo)通。在去極化脈沖期間晶體管43導(dǎo)通，以從電池單元C1抽吸期望數(shù)量的去極化電流。
電流傳感器45的電流輸出C1A和C1B提供由晶體管43抽吸的并因此由電池單元C1分流的電流的指示值。這就允許控制器14去調(diào)節(jié)向晶體管43提供的基極驅(qū)動量，從而可精確控制由晶體管43抽吸的電流的數(shù)量。向一個隔離的數(shù)字/模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器46的輸入端提供控制器14的K1A和K1B輸出。向晶體管43的基極和發(fā)射極提供D/A轉(zhuǎn)換器46的輸出，從而把晶體管43導(dǎo)通到期望的程度。D/A轉(zhuǎn)換器46“被隔離“意指當電池單元C串聯(lián)連接時，轉(zhuǎn)換器46在用于操作控制器14的較低電壓和晶體管43上存在的較高電壓之間提供電隔離。
本發(fā)明的裝置34、45、24、25用于測量提供給各個電池單元及電池單元的串聯(lián)組合的電流或者從各個電池單元及電池單元的串聯(lián)組合抽吸的電流；本發(fā)明的電壓測量裝置40、22、23用于測量各個電池單元兩端的電壓；本發(fā)明的溫度測量裝置13、20、21用于測量每個電池單元的溫度；并且本發(fā)明的控制器14用于響應(yīng)于每個單個電池單元的充電狀態(tài)調(diào)節(jié)充電過程。
本發(fā)明在去極化脈沖前后的休止期測量每個電池單元的電壓。控制器14使用這個信息確定每個電池單元的充電狀態(tài)和電池單元的串聯(lián)組合的充電狀態(tài)，并且調(diào)節(jié)充電過程以使每個電池單元的現(xiàn)有狀態(tài)匹配從而每個電池單元中的電荷均衡而不中斷充電過程。在優(yōu)選實施例中，均衡過程是和充電過程同時進行的并且作為充電過程的一個部分。即，控制器14測量每個電池單元兩端的電壓以確定充電狀態(tài)和每個電池單元的狀態(tài)，然后調(diào)節(jié)充電過程以正確充電該電池單元。例如，如果所加的充電電流是100安培，但電池單元C1適當充電只需要10安培，這時控制器14將使模塊12A的晶體管43分流電池單元C1周圍逐漸增多的電流直到電池單元C1的電流處在可接受的范圍內(nèi)時為止，在本例中這就意味著晶體管43正在分流電池單元C1周圍的90安培的充電電流。于是，防止了電池單元C1的過充電和損壞，但這100安培的整個充電電流提供給充電不足的和準確充電剛好需要100安培的整個充電電流的另外的電池單元。
在優(yōu)選實施例中，控制器14顯示并定期更新電池單元的充電狀態(tài)，所以操作人員可以連續(xù)地得到存入電池單元中的可利用的能量的信息。狀態(tài)顯示器可提供有關(guān)電池單元的串聯(lián)組合的電壓、每個電池單元的溫度、和不同的電池單元中的相關(guān)的充電狀態(tài)的信息。
在優(yōu)選實施例中，無論何時在充電，均衡過程都是自動完成的。其作用是，維持所有的電池單元都在正確的充電狀態(tài)，并且可防止任何一個電池單元相對于其它電池單元充電不足。
雖然所示的晶體管43是一個雙極性的晶體管，但應(yīng)該理解，可以使用場效應(yīng)晶體管和其它類型的功率半導(dǎo)體器件代替。
雖然所示的是電池單元，但這純粹是為了說明和討論的方便，并且應(yīng)該理解，電池單元、蓄電池、和蓄電池組全都是可以充電的儲能器件。因此。凡是提到一個電池單元例如電池單元C1的場合，都可以用一個蓄電池取而代之，從而形成一個由串聯(lián)連接的蓄電池構(gòu)成的蓄電池組，以代替由串聯(lián)連接的電池單元構(gòu)成的蓄電池。
圖2是說明確定一個電池單元例如電池單元C1的充電狀態(tài)的方法的一個波形圖。一個或多個充電脈沖200A、200B等加到電池單元。如果有兩個或多個充電脈沖，則要通過一個或多個相應(yīng)的充電休止期205把這些脈沖分開。在優(yōu)選實施例中，只使用一個充電脈沖200A。在充電脈沖(一個或多個)200后，最好有一個第一休止(等待)期210A，接下去是第一去極化脈沖220A，后面跟著的是第二休止期210B。還可以使用附加的去極化脈沖220B、220C、等，和等待期210C、210D、等。在美國專利第5307000中描述了多個去極化脈沖的應(yīng)用和優(yōu)點。在優(yōu)選實施例中，只使用一個去極化脈沖220A。然后，將從另一個充電脈沖210A′開始重復(fù)這個充電循環(huán)(200、205，如果適當?shù)脑?，還有210、220)。
在任何一個放電脈沖的開始部分完成去極化功能。因此，去極化脈沖是一個放電脈沖，當然它的持續(xù)時間最好極短，只要使電池單元的放電足以完成去極化功能即可。較長的放電脈沖也能完成去極化功能，但較長的脈沖不必要地要從電池單元提取存入的能量。然而，還可以使用較長的脈沖從電池單元中提取能量，并且由此可使在這個電池單元中的存儲的電荷與存儲在另外的電池單元(一個或多個)中的存儲電荷實現(xiàn)均衡。
通過在去極化脈沖220前后的兩個休止期210期間測量電池單元的開路電壓(無負載)來確定電池單元的充電狀態(tài)。例如，可以使用去極化脈沖220A前后的休止期210A、210B，或者使用去極化脈沖220B前后的休止期210B、210C。還可能從充電脈沖200延續(xù)到第一去極化脈沖220A，其中基本沒有或根本沒有居中的休止期210A。在這樣一種情況下，可能使用去極化脈沖220B前后的休止期210B、210C，或者可能使用去極化脈沖220C前后的休止期210C、210D。
為了得到確定電池單元充電狀態(tài)的最佳精度，最好在充電脈沖200結(jié)束后使用第一去極化脈沖220前后的兩個休止期。因此，如果休止期210A存在，那么最好在休止期210A、210B期間進行電壓測量。如果休止期210A不存在，那么最好在休止期210B、210C進行電壓測量。另外，在優(yōu)選實施例中，要定期地測量電池單元的溫度，或者至少是定期測量蓄電池的溫度。電池單元或蓄電池的質(zhì)量很大，它們的溫度不能立刻改變。因此，最好至少每隔一、兩分鐘測量溫度一次。
在去極化脈沖220前后兩個休止期210期間測量電池單元的開路電壓可提供有關(guān)電池單元的離子輸送能力的信息。離子輸送能力指示電池單元接受充電電流的能力。這可以對充電電流和電池單元接受充電電流的能力進行更加精確的控制。在第一休止期(例如210A)期間的電壓和第二(下一個)休止期(例如210B)期間的電壓之間的差表示電池單元的離子輸送能力，因此表示電池單元的氣體產(chǎn)生速率。因而，可對充電速率進行準確的調(diào)節(jié)，以防止電解質(zhì)因漏氣而損失。在充電過程的最后階段這尤其重要，因為電池單元的充電接近完成，不會輕松地再接受它剛開始充電時那樣大的充電速率。一般來說，如果充電正常進行，在第一休止期得到的電壓測量值(第一電壓測量值)和在第二休止期得到的電壓測量值(第二電壓測量值)大致相同。因此，例如通過減法器，將第一電壓測量值和第二電壓測量值進行比較，以確定電壓差DELTAY。在離子輸送問題發(fā)生之前這個電壓差不存在。當離子輸送問題發(fā)生時，兩個電壓測量值將變?yōu)椴煌?。第一休止期的電壓測量值將大于第二休止期的電壓測量值。然后將這個電壓差測量值DELTAY同電壓差閾值(VTHRESHOLD)進行比較，以確定該電池單元充電是否能更快些(電壓差DELTAY不存在或小于VTHRESHHOLD)，或者電池單元充電是否太快或過充電(電壓差DELTAY大于VTHRESHHOLD)。因此，DELTAY提供用來確定電池單元接受充電電流的能力的信息。在優(yōu)選實施例中，電壓差DELTAY和基于電池單元類型、電池單元額定值、和電池單元溫度的適當?shù)腣THRESHOLD進行比較。VTHRESHOLD的值是通過測量具有已知容量額定值、已知充電狀態(tài)、和已知溫度的不同類型電池單元的氣體產(chǎn)生速率憑經(jīng)驗確定的。當然，正在充電的電池單元的類型應(yīng)該是已知的，因為冷的小容量的鋰蓄電池的閾值是不會和熱的大容量鉛酸電池單元的閾值相同的。
一旦一個電池單元的充電狀態(tài)已知，就可以采取行動來均衡這個電池單元的充電狀態(tài)和接受電流能力與另外的電池單元的充電狀態(tài)。本發(fā)明提供在電池單元之間均衡充電狀態(tài)和電池單元接受充電電流的能力的幾種方法。
按一種方法，對于每個電池單元，比較電壓差DELTAY與適當?shù)拈撝惦妷篤THRESHOLD(基于電池單元類型、電池單元額定值、和電池單元溫度)。如果DELTAY大于VTHRESHOLD的值，則加到電池單元上的充電電流太多，并且應(yīng)該減小加到電池單元上的充電電流。通過分流加到這個電池單元上的或多或少的充電電流，就可以減小提供給一個電池單元的充電電流。如果DELTAY小于VTHRESHOLD的值，則電池單元沒有以它最大速率充電，這可能導(dǎo)致充電不足或延長充電時間，加到電池單元上的充電電流不夠多，并且應(yīng)該增加加到電池單元上的充電電流。因此，可以實現(xiàn)以電池單元容易接受的最大速率向每個電池單元提供充電電流。
按另一種方法，對于每個電池單元確定電壓差DELTAY，然后確定具有最大的DELTAY的電池單元，這就是“最壞情況“的電池單元。然后，將這個最大的DELTAY與適當?shù)腣THRESHOLD(基于電池單元類型、額定值、溫度)進行比較。如果這個最大的DELTAY大于VTHRESHOLD的值，則加到該最壞情況的電池單元上的充電電流太多，并且應(yīng)該減小加到電池單元上的充電電流。通過減小用來迫使充電電流加到電池單元的充電電壓，就可以減小提供給該電池單元的充電電流的幅度。還可以通過減小充電脈沖的持續(xù)時間來減小總充電電流。和第一種方法相比，這個方法較簡單，它測量的是每個電池單元的充電狀態(tài)，但它調(diào)整的是提供給所有的電池單元即蓄電池的總充電電流整體，而不是調(diào)節(jié)各個單個電池單元的充電電流。這種方法的缺點是，所有的電池單元全由以最慢速率接受電荷的電池單元確定的速率充電。
按另一種方法，對于每個電池單元確定電壓差DELTAY，然后確定最壞情況的電池單元。然后，將這個最大的DELTAY與適當?shù)腣THRESHOLD值(基于電池單元類型、額定值、溫度)進行比較。如果這個最大的DELTAY大于VTHRESHOLD的值，則加到該最壞情況的電池單元上的充電電流太多，并且應(yīng)該減小加到電池單元上的充電電流。通過減小充電脈沖200的數(shù)目，就可以減小提供給該電池單元的充電電流。例如，在施加去極化脈沖220之前先提供兩個連續(xù)的充電脈沖200A、200B，那么就可以把充電脈沖的數(shù)目減小到一個充電脈沖200A，然后再使用其它方法。
按另一種方法，如果電壓差DELTAY大于VTHRESHOLD的值，則加到電池單元上的充電電流太多。因此，電池單元在兩個充電脈沖之間應(yīng)該更多地放電，以減小或者甚至于暫時反向電池單元上的充電速率。通過增加在去極化脈沖220期間抽吸的電流就可以實現(xiàn)這一點。在對于每個電池單元獨立地調(diào)節(jié)去極化脈沖電流的場合，這還可以針對單個電池單元進行。對于確定最差情況電池單元并且所有的電池單元的去極化脈沖電流都是基于對最壞情況電池單元的去極化脈沖電流要求的場合，這還可以針對蓄電池進行。
按下一種方法，如果電壓差DELTAY大于VTHRESHOLD的值，則加到電池單元上的充電電流太多。因此，電池單元在兩個充電脈沖之間應(yīng)該更多地放電，以減小或者甚至于暫時反向電池單元上的充電速率。通過增加去極化脈沖220的持續(xù)時間就可以實現(xiàn)這一點。在對于每個電池單元獨立地調(diào)節(jié)去極化脈沖持續(xù)時間的場合，這還可以針對單個電池單元進行。對于確定最差情況電池單元并且所有的電池單元的去極化脈沖的持續(xù)時間都是基于對最壞情況電池單元的去極化脈沖持續(xù)時間要求的場合，這還可以針對蓄電池進行。
按下一種方法，如果電壓差DELTAY大于VTHRESHOLD的值，則加到電池單元上的充電電流太多。因此，電池單元在兩個充電脈沖之間應(yīng)該更多地放電，以減小或者甚至于暫時反向電池單元上的充電速率。通過增加去極化脈沖220的數(shù)目就可以實現(xiàn)這一點。例如，去極化脈沖的標稱數(shù)目是兩個，220A、220B，這個數(shù)目可以增加到三個220C，四個220D(未示出)，五個220E(未示出)，或者甚至于更多(未示出)，直到電壓差DELTAY不再大于VTHRESHOLD時為止。在對于每個電池單元獨立地調(diào)節(jié)去極化脈沖數(shù)目的場合，這還可以針對單個電池單元進行。對于確定最差情況電池單元并且所有的電池單元的去極化脈沖的時間都是基于對最壞情況電池單元要求的去極化脈沖數(shù)目的場合，這還可以針對蓄電池進行。
按下一種方法，對于每個電池單元確定電壓差DELTAY之后，確定最壞情況的電池單元，并且將這個電壓差DELTAY與適當?shù)腣THRESHOLD值進行比較。然后根據(jù)該最壞情況的電池單元的要求調(diào)節(jié)充電脈沖200的持續(xù)時間。按照這個方法的一個變型，還要考慮每個電池單元的溫度，最壞情況的電池單元就是在這個溫度下的、在它的DELTAY和VTHRESHOLD值之間的電壓差最大的電池單元。
按下一種方法，對于每個電池單元確定電壓差DELTAY，并且確定最壞情況的電池單元。然后根據(jù)該最壞情況的電池單元的要求調(diào)節(jié)充電脈沖200的幅度。按這個方法的一個變型，還要考慮每個電池單元的溫度。
按下一種方法，對于每個電池單元確定電壓差DELTAY，并且確定最壞情況的電池單元。然后根據(jù)該最壞情況的電池單元的要求調(diào)節(jié)去極化脈沖220的幅度。按這個方法的一個變型，還要考慮每個電池單元的溫度。
按下一種方法，對于每個電池單元確定電壓差DELTAY，并且確定最壞情況的電池單元。然后根據(jù)該最壞情況的電池單元的要求調(diào)節(jié)充電脈沖200的持續(xù)時間和去極化脈沖220的幅度。按這個方法的一個變型，還要考慮每個電池單元的溫度。
按下一種方法，對于每個電池單元確定電壓差DELTAY，并且確定最壞情況的電池單元。然后根據(jù)該最壞情況的電池單元的要求調(diào)節(jié)充電脈沖200的持續(xù)時間和去極化脈沖220的幅度。按這個方法的一個變型，還要考慮每個電池單元的溫度。
按下一種方法，對于每個電池單元確定電壓差DELTAY，并且確定有最小DELTAY的“最佳情況”的電池單元。按這個方法的一個變型，還要考慮每個電池單元的溫度，并且最佳情況的電池單元就是在這個溫度下它的DELTAY和閾值之間差別最小的電池單元。然后根據(jù)該最佳情況的電池單元的要求調(diào)節(jié)主充電脈沖200的幅度，然后根據(jù)每個單個電池單元的充電狀態(tài)分流每個電池單元的一部分主充電脈沖200。
按下一種方法，對于每個電池單元確定電壓差DELTAY，并且確定最壞情況的電池單元。按這個方法的一個變型，還要考慮每個電池單元的溫度。然后根據(jù)該最佳情況的電池單元的要求調(diào)節(jié)充電脈沖200的幅度和主去極化脈沖220的幅度，然后根據(jù)每個單個電池單元的充電狀態(tài)分流每個電池單元的一部分主充電脈沖200。
按下一種方法，對于每個電池單元確定電壓差DELTAY，并且確定最壞情況的電池單元。按這個方法的一個變型，還要考慮每個電池單元的溫度。然后根據(jù)該最壞情況的電池單元的要求增加去極化脈沖220的幅度。在一個變型中，每個另外的電池單元的去極化脈沖220的幅度是根據(jù)每個單個電池單元的要求調(diào)節(jié)的。
按下一種方法，對于每個電池單元確定電壓差DELTAY，并且確定最佳情況的電池單元。按這個方法的一個變型，還要考慮每個電池單元的溫度。然后根據(jù)該最佳情況的電池單元的要求減小最佳情況電池單元的去極化脈沖220的幅度。按一種變型，根據(jù)每個單個電池單元的要求調(diào)節(jié)每個其它電池單元的去極化脈沖220的幅度。
按下一種方法，對于每個電池單元確定電壓差DELTAY，并且確定最佳情況的電池單元。按這個方法的一個變型，還要考慮每個電池單元的溫度。然后根據(jù)該最佳情況的電池單元的要求減小最佳情況電池單元的去極化脈沖220的持續(xù)時間。按一種變型，根據(jù)每個單個電池單元的要求調(diào)節(jié)每個其它電池單元的去極化脈沖220的持續(xù)時間。
如以上所述，電壓差DELTAY快速響應(yīng)于下述充電循環(huán)參數(shù)的變化充電脈沖200和去極化脈沖220的幅度、持續(xù)時間、數(shù)目、頻率，和休止期205、210的持續(xù)時間。因此，最好通過測量每個充電循環(huán)的DELTAY并且針對下一個充電循環(huán)相應(yīng)地調(diào)節(jié)充電循環(huán)參數(shù)逐個循環(huán)地調(diào)節(jié)這些充電循環(huán)參數(shù)。在優(yōu)選實施例中，每當必須改變充電脈沖電流時，由充電脈沖提供的電流都調(diào)節(jié)一個預(yù)定量，如1安培。按另一種方式，可以通過調(diào)節(jié)充電脈沖的持續(xù)時間，例如按10毫秒的間隔，來調(diào)節(jié)充電脈沖電流。按相似的方式，通過改變負載電阻或去極化脈沖的持續(xù)時間可調(diào)節(jié)由去極化脈沖抽吸的電流。
還可以每隔N個充電循環(huán)或每隔T毫秒或秒等調(diào)節(jié)一次充電循環(huán)參數(shù)。還可以使用多個閾值來調(diào)節(jié)充電循環(huán)參數(shù)。兩個或多個閾值能夠更加敏感地相對于電池單元的狀態(tài)控制充電循環(huán)參數(shù)。例如，如果充電脈沖200的電流是充電循環(huán)的可變參數(shù)，并且如果使用兩個閾值，則在第一閾值之下充電脈沖電流增加，在第一和第二閾值之間充電脈沖電流不變，而在第二閾值之上充電脈沖電流下降。
當然，可以使用這些方法中的兩個或多個的組合。例如，可以增加充電脈沖電流，以便更加迅速地對充電較少的電池單元進行充電，而充電較多的電池單元周圍可分流較多的充電脈沖電流。類似地，可以增加一個電池單元的去極化脈沖電流，并且可以增加另一個電池單元的去極化脈沖的數(shù)目或持續(xù)時間。這些方法中的兩個或多個的組合通過以特定電池單元可以接受的但又不會造成損傷的最大速率給每個電池單元充電，可使所有的電池單元都快速充電。
從圖1可以看出，用于充電裝置30的主充電脈沖參數(shù)(主參數(shù))設(shè)定各個電池單元的充電脈沖參數(shù)的最大值，但不設(shè)定它們的最小值。例如，主充電脈沖參數(shù)可能是兩個50安培的脈沖，每個脈沖500毫秒。然而，通過使用均衡模塊12，可能會使一個充電脈沖的充電電流在一個電池單元附近完全分流，或者通過分流在所有的或部分的充電脈沖期間的位于電池單元附近的充電脈沖的部分充電電流可能使充電脈沖的幅度減小，或者通過分流一個電池單元附近的所有的充電脈沖歷時主充電脈沖的部分持續(xù)時間可能提供較短的充電脈沖，或者以上方法的組合。
類似地，主去極化脈沖參數(shù)設(shè)定各個電池單元的去極化脈沖參數(shù)的最小值，但不設(shè)定它們的最大值。例如，主去極化脈沖可能是一個50安培的脈沖，該脈沖2毫秒。然而，通過使用均衡模塊12，可能會向一個或多個電池單元提供附加的去極化脈沖，或者可增加去極化脈沖的幅度或持續(xù)時間，或者是這些方法的組合。
對于每個電池單元的電壓額定值為2.2伏、容量額定值為60安培-小時的一個典型的鉛酸電池單元，其標稱值如下單個主充電脈沖200是60安培500毫秒，單個主去極化脈沖220是120安培3毫秒，休止期210的持續(xù)時間為7-10毫秒。當然，可以理解，電壓和電流值以及脈沖的數(shù)目和持續(xù)時間都取決于正在充電的電池單元的類型(鋰、鉛-酸等)和電池單元容量的額定值(100安培-小時、500安培-小時等)。這些值還取決于正在充電的電池單元的充電狀態(tài)、和正在充電的電池單元的溫度。
可在休止期210的任一點進行電壓測量，并且可在不同的休止期的不同的點進行電壓測量。然而，在優(yōu)選實施例中，在休止期210的開始點進行電壓測量，并且在相對于每個休止期開始點的相同點進行電壓測量。
因此，本發(fā)明可檢驗電池單元的充電狀態(tài)并且可調(diào)節(jié)電池單元的充電速率，從而可使電池單元快速充電而不受損傷。此外，電池單元的充電是串聯(lián)的，因此可防止在電池單元的充電狀態(tài)不同時對電池單元造成的傷害。因而，本發(fā)明可使電池單元之間的電荷均衡，使每個電池單元都可以充電到它的最大容量而不受損壞，并且和另外的電池單元是否有不同的起始充電狀態(tài)或不同的充電速率無關(guān)。
圖3A和3B是說明確定一個蓄電池中的電池單元的充電狀態(tài)的過程的一個流程圖。在優(yōu)選實施例中，控制器14控制這個過程。但也可以使用其它的設(shè)備來控制這個過程。在步驟301，由用戶提供蓄電池信息，如蓄電池類型、或蓄電池電壓、或電池單元電壓和蓄電池中的電池單元數(shù)(NC)、等。然后根據(jù)該信息確定蓄電池的初始充電循環(huán)參數(shù)。初始充電循環(huán)參數(shù)可以基于一個查找表或者一個方程，這是優(yōu)選的。
在步驟305，向蓄電池施加具有期望電流幅度和持續(xù)時間的一個充電脈沖200，接下去是有期望的持續(xù)時間的第一休止期210A，在此期間對每個電池單元進行開路電壓測量(V1)。然后向蓄電池施加有期望電池單元幅度和持續(xù)時間的去極化脈沖220A。下面是有期望持續(xù)時間的第二休止期210B，在此期間對于每個電池單元進行第二開路電壓測量(V2)。如前所述，可在休止期210的任一點進行電壓測量，只要所有的電壓測量都是在相對于休止期210的開始點的同一個相關(guān)點進行的就成。然后確定每個電池單元的電壓差DELTAY。
步驟310檢查任何電池單元的電壓差DELTAY是否大于閾電壓(VTHRESHOLD)。如果不，所有的電池單元都沒有以它們的最大速率充電，并且因此下面要執(zhí)行步驟315。在步驟315，調(diào)節(jié)充電循環(huán)參數(shù)以增加充電速率，為此例如可通過增加充電脈沖的幅度、持續(xù)時間、或數(shù)目，減小去極化脈沖的幅度、持續(xù)時間、或數(shù)目，或者針對整個蓄電池進行，和/或針對這個電池單元進行，取決于所用的特定的過程。按另一種方式，可將充電循環(huán)參數(shù)維持在它們的當前的設(shè)定值上。雖然圖中沒有表示，但可以使用第二閾值來確定是增加還是維持在這一點的充電速率。然后執(zhí)行步驟325。
如果在步驟310對于任何一個電池單元的電壓差DELTAY大于閾電壓(VTHRESHOLD)，則這個電池單元過充電，或者以大于電池單元正常情況下可接受的速率正在充電，因此下面要執(zhí)行步驟320。在步驟320，調(diào)節(jié)充電循環(huán)參數(shù)以減小充電速率，例如通過減小充電脈沖的幅度、持續(xù)時間、或數(shù)目，或增加去極化脈沖的幅度、持續(xù)時間、或數(shù)目，或者針對蓄電池整體進行，和/或?qū)τ谶@個電池單元進行，這取決于所用的特定的過程。然后執(zhí)行步驟325。
在步驟325，確定是否終止這個充電過程。當出現(xiàn)幾個不同的原因中的任何一個時，可終止充電過程。例如，用戶設(shè)定的充電時間已到，或電池單元溫度在可接受的范圍之外，或在充電脈沖200期間提供的電流的幅度已經(jīng)降低到CR/10或更小。如果這個充電過程在步驟325沒有終止，則返回到步驟305。
如果終止這個充電過程的一個理由發(fā)生，這個過程就要在步驟330終止，并且要采取一個特殊的行動。例如，如果對于這個電池單元類型適當，并且因為充電電流小于CR/10而發(fā)生終止，則可進行微電流充電。作為另一個例子，如果終止是由于電池單元的溫度發(fā)生的，則不再進行任何形式的充電或放電。還有，可向操作人員提供可見的或可聽的充電過程終止的指示。
雖然針對本發(fā)明的優(yōu)選實施例已經(jīng)具體地描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于鋰蓄電池和鉛酸電池單元。本發(fā)明還可以應(yīng)用到其它類型的電池單元或蓄電池。
此外，本發(fā)明還可以用于在蓄電池組中串聯(lián)連接的蓄電池。在這種情況下，每個蓄電池都當作單個的“電池單元“處理，而蓄電池組當作單個的“蓄電池”處理。唯一的差別是，蓄電池組可能要求更高的電流和/或電壓。在這種情況下，按照蓄電池而不是按照電池單元來確定電壓差DELTAY和閾電壓。
從以上所述的顯然可以看出，本發(fā)明提供一種確定電池單元的充電狀態(tài)的方法。從以上所述的顯然還可以看出，本發(fā)明提供一種在充電過程中調(diào)節(jié)電池單元的充電狀態(tài)的方法，從而使蓄電池中的所有的電池單元都有相同的電荷。從以上所述的顯然還可以看出，本發(fā)明提供一種均衡一個蓄電池中所有的電池單元的方法，從而使蓄電池中的所有的電池單元都有相同的電荷。
閱讀了對于本發(fā)明的優(yōu)選實施例的以上的描述后，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員就可以對本發(fā)明進行改進和變化。因此，僅由以下的權(quán)利要求書限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在一組儲能器件中的多個串聯(lián)連接的所說的儲能器件之間均衡電荷的方法，包括如下步驟施加至少一個充電脈沖到所說的組，所說的充電脈沖提供串聯(lián)充電電流，所說的串聯(lián)充電電流具有一個幅度和一個持續(xù)時間；施加多個去極化脈沖到所說的組，所說的去極化脈沖的每一個都抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的放電電流，所說的去極化脈沖通過休止期相互分開，每個休止期都具有一個持續(xù)時間；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之前的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之后的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定的時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，確定在所說的前一個休止期內(nèi)所說的預(yù)定點的所說電壓和所說后一個休止期內(nèi)所說預(yù)定點的所說電壓之間的電壓差；比較每一個所說的電壓差和一個閾值電壓；如果所說的電壓差中的任何一個大于所說的閾值電壓，則完成以下操作中的至少一個減小所說的串聯(lián)充電電流的所說的幅度，減小所說的串聯(lián)充電電流的所說的持續(xù)時間，在不干擾所說的去極化脈沖的條件下減小所產(chǎn)生的所說的充電脈沖的數(shù)目，增加至少一個所說的休止期的所說的持續(xù)時間，增加所說的放電電流的所說的幅度，增加所說的放電電流的所說的持續(xù)時間，在不干擾所說的充電脈沖的條件下增加所產(chǎn)生的去極化脈沖的數(shù)目；和重復(fù)以上步驟。
2.一種用于在一組儲能器件的多個串聯(lián)連接的儲能器件中均衡電荷的方法，包括如下步驟施加至少一個充電脈沖到所說的組，所說的充電脈沖提供串聯(lián)充電電流，所說的串聯(lián)充電電流具有一個幅度和一個持續(xù)時間，每個所說的儲能器件都接收一部分所說的充電脈沖，這個部分和任何其它儲能器件接收的所說的充電脈沖部分無關(guān)；施加多個去極化脈沖到所說的組，所說的去極化脈沖的每一個都抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的放電電流，所說的去極化脈沖通過休止期相互分開，每個休止期都具有一個持續(xù)時間；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之前的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之后的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定的時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，確定在所說的前一個休止期內(nèi)所說的預(yù)定點的所說電壓和所說后一個休止期內(nèi)所說預(yù)定點的所說電壓之間的電壓差；比較每一個所說的電壓差和一個閾值電壓；如果所說的電壓差中的任何一個大于所說的閾值電壓，則完成以下操作中的至少一個減小所說的串聯(lián)充電電流的所說的幅度，減小所說的串聯(lián)充電電流的所說的持續(xù)時間，在不干擾所說的去極化脈沖的條件下減小所產(chǎn)生的所說的充電脈沖的數(shù)目，增加至少一個所說的休止期的所說的持續(xù)時間，增加所說的放電電流的所說的幅度，增加所說的放電電流的所說的持續(xù)時間，在不干擾所說的充電脈沖的條件下增加所產(chǎn)生的去極化脈沖的數(shù)目；對于所說的電壓差大于所說的閾值電壓的至少一個所說的儲能器件，完成以下操作中的至少一個減小所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說幅度，減小所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說持續(xù)時間，或在不干擾所說的去極化脈沖的條件下減小所產(chǎn)生的所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所述充電脈沖的所說數(shù)目；和重復(fù)以上步驟。
3.一種用于在一組儲能器件的多個串聯(lián)連接的儲能器件中均衡電荷的方法，包括如下步驟施加至少一個充電脈沖到所說的組，所說的充電脈沖提供串聯(lián)充電電流，所說的串聯(lián)充電電流具有一個幅度和一個持續(xù)時間；施加多個去極化脈沖到所說的組，所說的去極化脈沖的每一個都抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的放電電流，所說的去極化脈沖通過休止期相互分開，每個休止期都具有一個持續(xù)時間；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之前的一個所說的休止期內(nèi)的一個固定時間點測量所說的儲能器件的電壓；在加到所說的組的至少一個所說去極化脈沖期間向至少一個所說的儲能器件施加一個特定的去極化脈沖，所說的特定的去極化脈沖從它所施加的所說的儲能器件抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的附加的放電電流；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之后的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定的時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，確定在所說的前一個休止期內(nèi)所說的預(yù)定點的所說電壓和所說后一個休止期內(nèi)所說預(yù)定點的所說電壓之間的電壓差；比較每一個所說的電壓差和一個閾值電壓；如果所說的電壓差中的任何一個大于所說的閾值電壓，則完成以下操作中的至少一個減小所說的串聯(lián)充電電流的所說的幅度，減小所說的串聯(lián)充電電流的所說的持續(xù)時間，在不干擾所說的去極化脈沖的條件下減小所產(chǎn)生的所說的充電脈沖的數(shù)目，增加至少一個所說的休止期的所說的持續(xù)時間，增加所說的放電電流的所說的幅度，增加所說的放電電流的所說的持續(xù)時間，在不干擾所說的充電脈沖的條件下增加所產(chǎn)生的去極化脈沖的數(shù)目；對于所說的電壓差大于所說的閾值電壓的至少一個所說的儲能器件，完成以下操作中的至少一個增加所說放電電流的特定去極化脈沖的所說幅度，增加所說放電電流的特定去極化脈沖的所說持續(xù)時間，或在不干擾所說的充電脈沖的情況下增加所說特定去極化脈沖的數(shù)目；和重復(fù)以上步驟。
4.一種用于在一組儲能器件的多個串聯(lián)連接的儲能器件中均衡電荷的方法，包括如下步驟施加至少一個充電脈沖到所說的組，所說的充電脈沖提供串聯(lián)充電電流，所說的串聯(lián)充電電流具有一個幅度和一個持續(xù)時間，每個所說的儲能器件都接收一部分所說的充電脈沖，這個部分和任何其它儲能器件接收的所說的充電脈沖部分無關(guān)；施加多個去極化脈沖到所說的組，所說的去極化脈沖的每一個都抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的放電電流，所說的去極化脈沖通過休止期相互分開，每個休止期都具有一個持續(xù)時間；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之前的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之后的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定的時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，確定在所說的前一個休止期內(nèi)所說的預(yù)定點的所說電壓和所說后一個休止期內(nèi)所說預(yù)定點的所說電壓之間的電壓差；比較每一個所說的電壓差和一個閾值電壓；對于所說的電壓差大于所說的閾值電壓的至少一個所說的儲能器件，完成以下操作中的至少一個減小所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說幅度，減小所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說持續(xù)時間，或在不干擾所說的去極化脈沖的條件下減小所產(chǎn)生的所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說充電脈沖的所說數(shù)目；和重復(fù)以上步驟。
5.一種用于在一組儲能器件的多個串聯(lián)連接的儲能器件中均衡電荷的方法，包括如下步驟施加至少一個充電脈沖到所說的組，所說的充電脈沖提供串聯(lián)充電電流，所說的串聯(lián)充電電流具有一個幅度和一個持續(xù)時間；施加多個去極化脈沖到所說的組，所說的去極化脈沖的每一個都抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的放電電流，所說的去極化脈沖通過休止期相互分開，每個休止期都具有一個持續(xù)時間；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之前的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之后的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定的時間點測量所說的儲能器件的電壓；在加到所說的組的至少一個所說去極化脈沖期間向至少一個所說的儲能器件施加一個特定的去極化脈沖，所說的特定的去極化脈沖從它所施加的所說的儲能器件抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的附加的放電電流；對于每個所說的儲能器件，確定在所說的前一個休止期內(nèi)所說的預(yù)定點的所說電壓和所說后一個休止期內(nèi)所說預(yù)定點的所說電壓之間的電壓差；比較每一個所說的電壓差和一個閾值電壓；對于所說的電壓差大于所說的閾值電壓的至少一個所說的儲能器件，完成以下操作中的至少一個增加所說放電電流的特定去極化脈沖的所說幅度，增加所說放電電流的特定去極化脈沖的所說持續(xù)時間，在不干擾所說的充電脈沖的情況下增加所產(chǎn)生的所說特定去極化脈沖的數(shù)目；和重復(fù)以上步驟。
6.一種用于在一組儲能器件的多個串聯(lián)連接的儲能器件中均衡電荷的方法，包括如下步驟施加至少一個充電脈沖到所說的組，所說的充電脈沖提供串聯(lián)充電電流，所說的串聯(lián)充電電流具有一個幅度和一個持續(xù)時間；每個所說的儲能器件都接收一部分所說的充電脈沖，這個部分和任何其它儲能器件接收的所說的充電脈沖部分無關(guān)；施加多個去極化脈沖到所說的組，所說的去極化脈沖的每一個都抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的放電電流，所說的去極化脈沖通過休止期相互分開，每個休止期都具有一個持續(xù)時間；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之前的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之后的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定的時間點測量所說的儲能器件的電壓；在加到所說的組的至少一個所說去極化脈沖期間向至少一個所說的儲能器件施加一個特定的去極化脈沖，所說的特定的去極化脈沖從它所施加的所說的儲能器件抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的附加的放電電流；對于每個所說的儲能器件，確定在所說的前一個休止期內(nèi)所說的預(yù)定點的所說電壓和所說后一個休止期內(nèi)所說預(yù)定點的所說電壓之間的電壓差；比較每一個所說的電壓差和一個閾值電壓；對于所說的電壓差大于所說的閾值電壓的至少一個所說的儲能器件，完成以下操作中的至少一個減小所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說幅度，減小所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說持續(xù)時間，在不干擾所說的去極化脈沖的條件下減小所產(chǎn)生的所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所述充電脈沖的數(shù)目，增加所說放電電流的特定去極化脈沖的所說幅度，增加所說放電電流的特定去極化脈沖的所說持續(xù)時間，或在不干擾所說的充電脈沖的情況下增加所產(chǎn)生的所說特定去極化脈沖的數(shù)目；和重復(fù)以上步驟。
7.一種用于在一組儲能器件中的多個串聯(lián)連接的所說的儲能器件之間均衡電荷的方法，包括如下步驟施加至少一個充電脈沖到所說的組，所說的充電脈沖提供串聯(lián)充電電流，所說的串聯(lián)充電電流具有一個幅度和一個持續(xù)時間；施加多個去極化脈沖到所說的組，所說的去極化脈沖的每一個都抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的放電電流，所說的去極化脈沖通過休止期相互分開，每個休止期都具有一個持續(xù)時間；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之前的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之后的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定的時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，確定在所說的前一個休止期內(nèi)所說的預(yù)定點的所說電壓和所說后一個休止期內(nèi)所說預(yù)定點的所說電壓之間的電壓差；比較每一個所說的電壓差和一個閾值電壓；如果所說的電壓差中沒有一個大于所說的閾值電壓，則完成以下操作中的至少一個增加所說的串聯(lián)充電電流的所說的幅度，增加所說的串聯(lián)充電電流的所說的持續(xù)時間，在不干擾所說的去極化脈沖的條件下增加所產(chǎn)生的所說的充電脈沖的數(shù)目，減小至少一個所說的休止期的所說的持續(xù)時間，減小所說的放電電流的所說的幅度，減小所說的放電電流的所說的持續(xù)時間，或在不干擾所說的充電脈沖的條件下減小所產(chǎn)生的去極化脈沖的數(shù)目；和重復(fù)以上步驟。
8.一種用于在一組儲能器件中的多個串聯(lián)連接的所說的儲能器件之間均衡電荷的方法，包括如下步驟施加至少一個充電脈沖到所說的組，所說的充電脈沖提供串聯(lián)充電電流，所說的串聯(lián)充電電流具有一個幅度和一個持續(xù)時間；每個所說的儲能器件都接收一部分所說的充電脈沖，這個部分和任何其它儲能器件接收的所說的充電脈沖部分無關(guān)；施加多個去極化脈沖到所說的組，所說的去極化脈沖的每一個都抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的放電電流，所說的去極化脈沖通過休止期相互分開，每個休止期都具有一個持續(xù)時間；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之前的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之后的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定的時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，確定在所說的前一個休止期內(nèi)所說的預(yù)定點的所說電壓和所說后一個休止期內(nèi)所說預(yù)定點的所說電壓之間的電壓差；比較每一個所說的電壓差和一個閾值電壓；如果所說的電壓差中沒有一個大于所說的閾值電壓，則完成以下操作中的至少一個增加所說的串聯(lián)充電電流的所說的幅度，增加所說的串聯(lián)充電電流的所說的持續(xù)時間，在不干擾所說的去極化脈沖的條件下增加所產(chǎn)生的所說的充電脈沖的數(shù)目，減小至少一個所說的休止期的所說的持續(xù)時間，減小所說的放電電流的所說的幅度，減小所說的放電電流的所說的持續(xù)時間，或在不干擾所說的充電脈沖的條件下減小所產(chǎn)生的去極化脈沖的數(shù)目；對于所說的電壓差大于所說的閾值電壓的至少一個所說的儲能器件，完成以下操作中的至少一個減小所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說幅度，減小所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說持續(xù)時間，或在不干擾所說的去極化脈沖的條件下減小所產(chǎn)生的所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說充電脈沖的數(shù)目；和重復(fù)以上步驟。
9.一種用于在一組儲能器件的多個串聯(lián)連接的儲能器件中均衡電荷的方法，包括如下步驟施加至少一個充電脈沖到所說的組，所說的充電脈沖提供串聯(lián)充電電流，所說的串聯(lián)充電電流具有一個幅度和一個持續(xù)時間；施加多個去極化脈沖到所說的組，所說的去極化脈沖的每一個都抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的放電電流，所說的去極化脈沖通過休止期相互分開，每個休止期都具有一個持續(xù)時間；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之前的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之后的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定的時間點測量所說的儲能器件的電壓；在加到所說的組的至少一個所說去極化脈沖期間向至少一個所說的儲能器件施加一個特定的去極化脈沖，所說的特定的去極化脈沖從它所施加的所說的儲能器件抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的附加的放電電流；對于每個所說的儲能器件，確定在所說的前一個休止期內(nèi)所說的預(yù)定點的所說電壓和所說后一個休止期內(nèi)所說預(yù)定點的所說電壓之間的電壓差；比較每一個所說的電壓差和一個閾值電壓；如果所說的電壓差中沒有一個大于所說的閾值電壓，則完成以下操作中的至少一個增加所說的串聯(lián)充電電流的所說的幅度，增加所說的串聯(lián)充電電流的所說的持續(xù)時間，在不干擾所說的去極化脈沖的條件下增加所產(chǎn)生的所說的充電脈沖的數(shù)目，減小至少一個所說的休止期的所說的持續(xù)時間，減小所說的放電電流的所說的幅度，減小所說的放電電流的所說的持續(xù)時間，在不干擾所說的充電脈沖的條件下減小所產(chǎn)生的去極化脈沖的數(shù)目；對于至少一個所說的儲能器件，完成以下操作中的至少一個增加所說放電電流的特定去極化脈沖的所說幅度，增加所說放電電流的特定去極化脈沖的所說持續(xù)時間，或在不干擾所說的充電脈沖的情況下增加所產(chǎn)生的所說特定去極化脈沖的數(shù)目；和重復(fù)以上步驟。
10.一種用于在一組儲能器件中的多個串聯(lián)連接的所說的儲能器件之間均衡電荷的方法，包括如下步驟施加至少一個充電脈沖到所說的組，所說的充電脈沖提供串聯(lián)充電電流，所說的串聯(lián)充電電流具有一個幅度和一個持續(xù)時間；每個所說的儲能器件都接收一部分所說的充電脈沖，這個部分和任何其它儲能器件接收的所說的充電脈沖部分無關(guān)；施加多個去極化脈沖到所說的組，所說的去極化脈沖的每一個都抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的放電電流，所說的去極化脈沖通過休止期相互分開，每個休止期都具有一個持續(xù)時間；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之前的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之后的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定的時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，確定在所說的前一個休止期內(nèi)所說的預(yù)定點的所說電壓和所說后一個休止期內(nèi)所說預(yù)定點的所說電壓之間的電壓差；比較每一個所說的電壓差和一個閾值電壓；對于所說的電壓差小于所說的閾值電壓的至少一個所說的儲能器件，完成以下操作中的至少一個增加所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說幅度，增加所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說持續(xù)時間，或在不干擾所說的去極化脈沖的條件下增加所產(chǎn)生的所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說充電脈沖的數(shù)目；和重復(fù)以上步驟。
11.一種用于在一組儲能器件的多個串聯(lián)連接的儲能器件中均衡電荷的方法，包括如下步驟施加至少一個充電脈沖到所說的組，所說的充電脈沖提供串聯(lián)充電電流，所說的串聯(lián)充電電流具有一個幅度和一個持續(xù)時間；施加多個去極化脈沖到所說的組，所說的去極化脈沖的每一個都抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的放電電流，所說的去極化脈沖通過休止期相互分開，每個休止期都具有一個持續(xù)時間；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之前的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之后的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定的時間點測量所說的儲能器件的電壓；在加到所說的組的至少一個所說去極化脈沖期間向至少一個所說的儲能器件施加一個特定的去極化脈沖，所說的特定的去極化脈沖從它所施加的所說的儲能器件抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的附加的放電電流；對于每個所說的儲能器件，確定在所說的前一個休止期內(nèi)所說的預(yù)定點的所說電壓和所說后一個休止期內(nèi)所說預(yù)定點的所說電壓之間的電壓差；比較每一個所說的電壓差和一個閾值電壓；對于所說的電壓差小于所說的閾值電壓的至少一個所說的儲能器件，完成以下操作中的至少一個減小所說放電電流的特定去極化脈沖的所說幅度，減小所說放電電流的特定去極化脈沖的所說持續(xù)時間，或在不干擾所說的充電脈沖的情況下減小所產(chǎn)生的所說特定去極化脈沖的數(shù)目；和重復(fù)以上步驟。
12.一種用于在一組儲能器件的多個串聯(lián)連接的儲能器件中均衡電荷的方法，包括如下步驟施加至少一個充電脈沖到所說的組，所說的充電脈沖提供串聯(lián)充電電流，所說的串聯(lián)充電電流具有一個幅度和一個持續(xù)時間；每個所說的儲能器件都接收一部分所說的充電脈沖，這個部分和任何其它儲能器件接收的所說的充電脈沖部分無關(guān)；施加多個去極化脈沖到所說的組，所說的去極化脈沖的每一個都抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的放電電流，所說的去極化脈沖通過休止期相互分開，每個休止期都具有一個持續(xù)時間；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之前的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定時間點測量所說的儲能器件的電壓；對于每個所說的儲能器件，在一個預(yù)定的所說的去極化脈沖之后的一個所說的休止期內(nèi)的一個預(yù)定的時間點測量所說的儲能器件的電壓；在加到所說的組的至少一個所說去極化脈沖期間向至少一個所說的儲能器件施加一個特定的去極化脈沖，所說的特定的去極化脈沖從它所施加的所說的儲能器件抽吸具有一個幅度和一個持續(xù)時間的附加的放電電流；對于每個所說的儲能器件，確定在所說的前一個休止期內(nèi)所說的預(yù)定點的所說電壓和所說后一個休止期內(nèi)所說預(yù)定點的所說電壓之間的電壓差；比較每一個所說的電壓差和一個閾值電壓；對于所說的電壓差小于所說的閾值電壓的至少一個所說的儲能器件，完成以下操作中的至少一個增加所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說幅度，增加所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說持續(xù)時間，在不干擾所說的去極化脈沖的條件下增加所產(chǎn)生的所說儲能器件接收的所說的串聯(lián)充電電流的所說部分的所說充電脈沖數(shù)目，減小所說放電電流的特定去極化脈沖的所說幅度，減小所說放電電流的特定去極化脈沖的所說持續(xù)時間，或在不干擾所說的充電脈沖的情況下減小所產(chǎn)生的所說特定去極化脈沖的數(shù)目；和重復(fù)以上步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12的任何一項的方法，其特征在于還包括如下的步驟測量每個所說的儲能器件的溫度；根據(jù)所說的儲能器件的所說的溫度確定每個所說的儲能器件的閾值電壓；并且所說比較每個所說的電壓差和閾值電壓的步驟包括比較所說儲能器件的所說電壓差和由所說儲能器件的所說溫度確定的所說閾值電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-12的任何一項的方法，其特征在于還包括如下的步驟測量所說的儲能器件組的溫度；根據(jù)所說的儲能器件組的所說的溫度確定一個閾值電壓；并且所說比較每個所說的電壓差和閾值電壓的步驟包括比較所說儲能器件的所說電壓差和由所說儲能器件組的所說溫度確定的所說閾值電壓。
全文摘要
向蓄電池(B)施加一個充電脈沖(200A)。在第一休止期(210A)測量每個電池單元(C1－CN)的開路電壓。然后向蓄電池施加一個去極化脈沖(220A)。然后把每個電池單元的開路電壓加到蓄電池。然后在第二休止期(210B)測量每個電池單元的開路電壓。比較每個電池單元在第一和第二休止期的開路電壓,以產(chǎn)生一個電壓差(DELTAY)。然后讓這個電壓差與一個閾值電壓(VTHRESHOLD)進行比較。如果電壓差大于閾值電壓,則電池單元充電太快,或者正在過充電。要對一個或多個充電循環(huán)參數(shù)進行調(diào)節(jié)。某些充電循環(huán)參數(shù)例如是充電脈沖電流幅度充電脈沖持續(xù)時間、連續(xù)的充電脈沖數(shù)目、去極化脈沖電流幅度、去極化脈沖持續(xù)時間、連續(xù)的去極化脈沖數(shù)目、休止期持續(xù)時間、或這些參數(shù)的組合?？梢允褂枚鄠€充電脈沖(200A、200B)去極化脈沖(220A、220B、220C)?？蓪π铍姵剡@一整體調(diào)節(jié)這些參數(shù),和/或可對每個電池單元逐個地調(diào)節(jié)這些參數(shù)。還可以針對“最差情況“電池單元或“最佳情況“電池單元調(diào)節(jié)充電循環(huán)參數(shù),以這個電池單元控制所有的電池單元的充電循環(huán)參數(shù)。公開了幾種調(diào)節(jié)充電循環(huán)參數(shù)的技術(shù)。
文檔編號H02J7/02GK1264504SQ98806206
公開日2000年8月23日 申請日期1998年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月15日
發(fā)明者約里·帕德拉詹斯凱, 米克黑爾·Y·帕德拉詹斯凱, 耶菲姆·Y·庫沙斯吉 申請人:先進充電技術(shù)公司