[发明专利]电池充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池充电方法，尤其是锂离子电池的充电方法。特别适用于对多个无保护电路的锂离子电池的充电。

背景技术

目前，对电池的充电中通常使用先恒电流再恒电压的方式进行充电，首先利用定电流进行充电至给定的上限电压，然后保持在该电压。尤其是锂离子电池，在电池生产制造过程中，没有任何保护电路的锂离子电池经化成后还需要进行批量充电。如图1所示是传统充电装置恒流控制电路图，恒流充电时，充电回路一个场效应管T₁以及反馈采样电压U₂来实现电池的恒流充电，由图1可以看出，开关电源6.3V——场效应管——充电电池构成一个充电回路，其中T₁为控制充电的场效应管，U₁为电池两端电压。对于场效应管而言，当V_GS大于管的导通阀值时管导通；且V_GS一定时，无论V_ds为何值，流过场效应管的电流I_D不变(如图2所示)，当V_GS增大后，I_D也增大，此时采样电压U₂增大，反馈到控制恒流电路，使得V_GS下降，导致充电电流I_D也下降。充电回路就是通过采样电压U₂的反馈来调节V_GS的大小，从而控制I_D的恒流，实现恒流充电。当恒流充电达到预定电压4.2V(一般地预定电压设定为4.2V)后，然后在以恒定电压4.2V对电池进行恒压充电，当充电电流小于预定电流值时，结束充电。图2是传统先恒电流再恒电压的充电方式曲线图。对于上述充电方案，每个电池均需要独立的恒流控制模块、恒压控制模块，充电装置成本高。相应地，充电装置自身能耗高、发热量大、电能利用率低。进一步地，为了及时散热，还专门为恒电流充电控制电路配备散热风扇，因此大大增加了检测柜能耗。

以型号为9083A的传统充电装置为例，该充电装置共有336个电池充电位，经实验得出结论：同时对336个电池进行充电时，在整个充电过程所用的电能，大致由电池吸收能耗、充电电路能耗及柜中的散热能耗等三个部分消耗掉，而且三者各占三分之一左右。这样，充电装置的电能利用率就很低，只有33％左右。从该充电装置的能耗曲线图图3可知：恒流充电过程中能耗占绝大部分。而且恒流充电过程中电能利用率低，因此需要改善这种充电方式。

发明内容

本发明目的是提供一种充电方式简单、成本低、高效节能的电池充电方法。

实现本发明目的的技术方案：

一种对电池的充电方法，包括如下步骤：

步骤一，以某一初始设定充电电压(U_min)对电池进行充电；

步骤二，随着时间的推移不断增大充电电压(U₀)，对电池进行变电流充电；

步骤三，当充电电压(U₀)升高至设定电压(U_max)后，维持该设定电压进行恒压充电。

进一步地，步骤二所述随着时间的推移不断增大充电电压是指按U₀＝Kt+U_min的线性关系增大充电电压，其中：U₀为充电电压，K为电压变动系数，t为充电时间，U_min为初始充电电压。

进一步地，步骤二所述随着时间的推移不断增大充电电压是指采用断续升高充电电压的变电流充电方式。所述断续升高充电电压是指：每隔一设定的时间段电压升高一次，然后维持该电压一设定的时间段再次升高电压。

进一步地，包括控制恒压充电时间的步骤，使其当进行恒压充电的时间达到预定值时，停止对全部电池充电。

进一步地，包括检测电池充电电流的步骤，当每个电池的充电电流达到一个表示电池完全充电的预定的小电流值时，通过一个检测电路示警或/和切断充电电流，用以结束对该电池的充电。

采用上述技术方案，本发明有益的技术效果在于：1、通过采用控制电压的方式进行充电，打破了常规的恒流恒压充电方式的传统观念。2、本领域的普通技术人员能够理解，由于恒流充电的实现电路要比控制电压的实现电路复杂得多，恒流充电装置的能耗远远大于电池吸收的能量(参见图3)，因此，采用控制电压的实现电路，一是节约了充电装置的成本，二是大大降低了充电装置的电路能耗。同时，因控制电压的电路能耗小，不需要散热风扇，又进一步降低了能耗。