Способ и устройство для зарядки аккумуляторной батареи

 

Сущность изобретения: путем подбора произвольной величины тока от низкого до высокого при зарядке различных аккумуляторных батарей осуществляется текущий контроль за напряжением и температурой батареи таким образом, что зарядка батареи прекращается или в точке, в которой темп подъема температуры батареи увеличивается по сравнению с непосредственно предыдущим темпом подъема, который превышает заданное эталонное эначение, или в точке, в которой разность в изменении напряжения батареи уменьшается непрерывно заранее установленное число раз. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение точности и скорости заряда. 5 с. и 14 з.п.ф-лы, 20 ил., 6 табл.

Техническая область Изобретение относится к высокоскоростной зарядке аккумуляторных батарей, конкретно к высокоскоростному заряжающему устройству и высокоскоростному способу зарядки для таких аккумуляторных батарей, как никель-кадмиевые аккумуляторные батареи, водородоникелевые аккумуляторные батареи и ионолитиевые аккумуляторные батареи.

Настоящее изобретение построено таким образом, чтобы относительно никель-кадмиевых, водородоникелевых (Ni/H₂) и ионолитиевых аккумуляторных батарей обеспечить контроль за температурой и напряжением батареи во время перезарядки и остановить процесс зарядки, когда эти контрольные параметры температуры или температуры и напряжения достигают определенных условий.

Предпосылки изобретения Аккумуляторные батареи (вторичные элементы), такие как никель-кадмиевые, водородоникелевые или ионолитиевые аккумуляторные батареи, могут перезаряжаться несколько раз во время их срока службы. Специалистам данной области хорошо известно, что эта перезарядка должна осуществляться под строгим контролем с целью сведения к минимуму возможности повреждения аккумуляторной батареи (например, см. "Зарядка аккумуляторных батарей: продление срока службы", Bob Williams, "Cellular Business", апрель, 1989 г., с. 44-49).

В начале развития технологического процесса перезарядки аккумуляторных батарей на это требовалось несколько часов. По мере увеличения производства товаров потребления, работающих от аккумуляторных батарей, возникла необходимость в системе, способной обеспечить зарядку, измеряемую минутами, а не часами.

Как только становится возможным ускорить зарядку аккумуляторной батареи, предупредить необратимый вред, который может быть ей нанесен, процесс перезарядки аккумуляторной батареи должен осуществляться даже с большей тщательностью. (Например, см. "Последняя информация о никель-кадмиевых батареях" в докладе на Семинаре кадмиевого общества Брюсселя в сентябре 1990 г., опубликованном в ноябре 1990 г.).

Предыдущие изобретения показывают, что было разработано множество систем для быстрой перезарядки аккумуляторных батарей. Во всех этих системах общепринято осуществлять контроль за напряжением и/или температурой заряжаемой аккумуляторной батареи и прекращать или изменять подключаемый к батарее зарядный ток, когда температура или напряжение достигают заранее установленного уровня. Типичное предыдущее изобретение описано в патенте США 4006397 (Catotti и др.).

Японские патенты Sho 62-23528 и Sho 62-23529 предлагают способ перезарядки аккумуляторных батарей, таких как никель-кадмиевые аккумуляторные батареи, который отличается тем, что во время зарядки наблюдают за формой волны напряжения батареи, и если в волновом импульсе напряжения, определенном заранее, появляется некоторое количество точек отклонения и если выявленные точки отклонения наблюдаются в определенной последовательности, то процесс зарядки прекращается. Однако для этого способа необходимо для каждого типа батарей заранее записывать в запоминающем устройстве изменения для формы волны напряжения этого типа батареи во время зарядки и изменить записанные данные до зарядки таким образом, чтобы они соответствовали данным этого типа заряжаемой батареи, что не только усложняет операции, но и не дает уверенности, с учетом окружающей среды в момент зарядки и предыстории батареи, в том, что форма волны выходных данных напряжения батареи будет последовательно идти за амплитудой записанной информации, в результате чего становится невозможным осуществить точную зарядку и перезарядку и трудно выполнить высокоскоростную зарядку без нанесения ущерба рабочим характеристикам батареи.

Кроме никель-кадмиевых, в качестве аккумуляторных батарей существуют еще водородоникелевые и ионолитиевые батареи.

Раньше на перезарядку вышеупомянутых батарей требовалось от 6 и даже до 16 часов в некоторых случаях, и в случае быстрой зарядки в относительно короткий промежуток времени на это требовалось 1-2 часа.

В прошлом, несмотря на то что при перезарядке батарей так называемых перезаряжаемых или аккумуляторных для их использования по назначению было известно, что желательно укоротить время зарядки настолько, насколько это возможно, ограничения, вызванные повышением внутренней температуры и внутреннего давления батареи, вызванное химической реакцией внутри нее, приводит к разрушению не только элементов, но также к разрушению их электрических характеристик, т.е. выходных и зарядных характеристик, поэтому способ с помощью тока большой мощности в течение короткого периода не использовался.

Однако в настоящее время в различных отраслях промышленности в ряде случаев запрос на аккумуляторные батареи увеличивается и, в частности, наблюдается повышенный спрос на аккумуляторные батареи для использования в тех областях, где применяются металлообрабатывающие станки, в медицинском и другом оборудовании для больниц, в средствах связи, например в передвижных телефонах, там, где требуется не только бесперебойная работа батарей, но также быстрая или даже мгновенная перезарядка.

Если провести графическое сравнение вышеупомянутых изменений напряжения и температуры относительно уровня заряда во время зарядки различных типов упомянутых выше аккумуляторных батарей, можно заметить, что каждый тип батареи обладает единственными характеристиками, как показано на фиг. 2-4.

Другими словами, характеристики напряжения и температуры никель-кадмиевой батареи представлены на фиг.2, характеристики напряжения и температуры водородоникелевой батареи представлены на фиг.3, и характеристики напряжения и температуры ионолитиевой батареи показаны на фиг.4.

Учитывая это, в прошлом зарядка любого типа аккумуляторной батареи требовала длительного периода времени, по меньшей мере одного часа, но также необходимо было менять способ зарядки или заряжающее устройство с тем, чтобы приспособиться к типу аккумуляторной батареи, в результате этого единственные способы зарядки становятся трудоемкими, длительными по времени и дорогостоящими.

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы устранить перечисленные выше недостатки предыдущих изобретений и облегчить перезарядку аккумуляторных батареи, в частности, никель-кадмиевых, водородоникелевых и ионолитиевых аккумуляторных батарей, в течение крайне короткого периода времени - от нескольких минут до 20 минут. Перезарядка с такой чрезвычайно высокой скоростью улучшает значительное число параметров, которые не были столь важными в системах перезарядки с относительно низкой скоростью предыдущих изобретений. Однако было обнаружено, что эти параметры могут быть использованы таким образом, что они могут создать систему перезарядки, которая обеспечивает безопасную, высокоскоростную зарядку без нанесения повреждений заряжаемой аккумуляторной батареи.

Раньше для зарядки аккумуляторных батарей, состоящих из взаимно отличающихся технических элементов и имеющих различные параметры зарядки и поведение, было необходимо изготавливать доступные отдельные зарядные агрегаты и выбирать заряжающее устройство в соответствии с типом заряжаемой аккумуляторной батареи.

Следовательно, зарядное устройство должно было использоваться для зарядки определенного типа аккумуляторной батареи, при этом необходимо было изготавливать доступные индивидуальные зарядные устройства для индивидуальных аккумуляторных батарей, в результате этого зарядка становилась не только неудобной, но также затруднительной и сложной.

Даже для одного и того же типа аккумуляторных батарей, если величина используемого при зарядке зарядного тока, которая обычно представлена током заряда C, отличается, зарядные устройства должны быть отдельными, создавая проблему в необходимости иметь большое количество доступных типов зарядных устройств.

Однако вместе с повышением спроса на такие аккумуляторные батареи и разнообразием областей и размещения использования аккумуляторных батарей, повысилась и необходимость в зарядном устройстве, которое может быть использовано в любом месте при зарядке любого типа аккумуляторной батареи в течение короткого периода времени и в случаях, требующих быстрой зарядки и немедленного использования аккумуляторных батарей, например при мобильной передаче данных, передвижной телефонной связи и на строительных площадках.

С учетом этого существует потребность иметь единственное зарядное устройство, не только способное заряжать аккумуляторную батарею любой конструкции, но также способное заряжать в любых условиях тока заряда C. Однако до настоящего времени нет такого практичного в использовании зарядного устройства.

Следовательно, предметом настоящего изобретения является устранение перечисленных выше дефектов и описание единственного зарядного устройства, универсально пригодного для зарядки любого типа аккумуляторной батареи в короткий период времени при любом произвольном токе заряда C.

Описание изобретения Для разрешения перечисленных выше проблем настоящее изобретение отличается следующим техническим построением. Конкретно, первый аспект способа высокоскоростной зарядки аккумуляторных батарей настоящего изобретения представляет собой способ зарядки аккумуляторных батарей, включающий: этап 1, на котором устанавливается время t_b считывания основных данных, необходимое для считывания данных; этап 2, на котором устанавливается скорость зарядки C; этап 3, на котором устанавливается регулируемый период времени считывания t_c откорректированных данных согласно установленной скорости зарядки C и указанному времени t_b считывания основных данных, при этом время t_c считывания откорректированных данных свидетельствует о скорости зарядки C; этап 4, на котором во время зарядки используются соответствующие средства выборки для измерения напряжения на зажимах аккумуляторной батареи по меньшей мере один раз во время упомянутого выше времени t_c считывания откорректированных данных и на котором записываются данные напряжения относительно этого времени в соответствующее первое запоминающее устройство; этап 5, на котором повторяется операция этапа 4 заранее определенное количество раз L, берется совокупность множества данных напряжения, полученных в каждом времени t_c считывания откорректированных данных, и записывается полученное в результате этого количество изменения Dvn на количество времени ts выборки считывания изменения данных напряжения (где ts = L · t_c) в соответствующее второе запоминающее устройство; этап 6, на котором подсчитывается разность между количеством изменения Dvn 1 для первого времени (ts₁) выборки и количеством изменения Dvn 2 для следующего, второго, времени (ts₂) выборки, полученного на этапе 5, и на котором записывается определенная разность в количестве изменения ΔDv в третье запоминающее устройство; этап 7, на котором постоянно повторяется описанный выше этап 6 заранее определенное число раз М и на котором берется сумма каждого из значений от ΔDv1 до ΔDvM (M значений), полученных в каждом количестве времени (ts) выборки считывания изменения, и определяется количество изменения ΔTDv данных напряжения для общего количества времени t выборки считывания изменения (где t = ts · M), результаты записываются в четвертое запоминающее устройство; этап 8, на котором выполняются расчеты, основанные на количестве изменения данных напряжения ΔTDv, записанных в четвертом запоминающем устройстве, с целью определения разности ΔHv между количеством напряжения изменения ΔTDv1, найденного из первого общего количества времени t1 выборки считывания изменения, проходящего от первого времени (ts₁) выборки до времени m выборки (ts_M) для заранее определенной выборки M, и количеством напряжения изменения ΔTDv2, найденного из второго суммарного количества времени выборки считывания изменения, проходящего от второго времени (ts₂) выборки до (m + 1)-ого времени выборки (ts_{M + 1}) для заранее определенной (M + 1)-ой выборки, при этом подсчитанная разность ΔHv (где ΔHv = ΔTDv2-ΔTDv1) записывается в пятое запоминающее устройство; этап 9, на котором повторяется предыдущий этап 8 при подсчете разности ΔHvn (где ΔHvn = ΔTDvn(N+1)-ΔTDvn) между количеством изменений напряжения ΔTDvn и ΔTDv(n+1) для каждой пары соседнего суммарного количества времени t_n и t_{n + 1} выборки изменения и записываются подсчитанные результаты в пятое запоминающее устройство; этап 10, на котором определяется, являются ли каждое из m количеств разностей в количестве изменений напряжения от ΔHv1 до ΔHvm, получаемых непрерывно на описанном этапе 9, положительными (нуль или больше нуля) или отрицательными (меньше нуля); и этап 11, на котором, в порядке следования разностей в количестве изменений напряжения ΔHv1 до ΔHvm, определяется постоянно, является ли разность в количестве изменения ΔHv напряжения нулевой или отрицательной, или нет для заранее определенного числа S раз, и, если эта разность в количестве изменения ΔHv напряжения нулевая или отрицательная S раз подряд, зарядка прекращается.

Кроме того, второй аспект способа высокоскоростной зарядки аккумуляторных батарей настоящего изобретения представляет собой способ зарядки, включающий: этап 1, на котором устанавливается время t_b считывания основных данных; этап 2, на котором устанавливается скорость зарядки C; этап 3, на котором устанавливается регулируемый период времени t_c считывания откорректированных данных согласно установленной скорости зарядки C и время t_b для считывания основных данных, при этом время t_c считывания откорректированных данных соответствует указанной скорости зарядки C; этап 4, на котором в процессе зарядки используется соответствующее выборочное средство для измерения температуры данной аккумуляторной батареи по меньшей мере один раз в течение каждого указанного времени t_c считывания откорректированных данных и на котором записываются данные температуры в это время в соответствующем первом запоминающем устройстве; этап 5, на котором повторяется операция этапа 4 заранее определенное число L раз, берется совокупность множества данных, полученных в каждом времени t_c считывания откорректированных данных и записывается полученный результат количества изменения Dtn на количество времени ts выборки считывания изменения температурных данных (где ts = L x t_c) в соответствующее второе запоминающее устройство; этап 6, на котором подсчитывается разность между количеством изменения Dt1 для первого времени (ts₁) выборки и количеством изменения Dt2 для второго, следующего, времени (ts₂) выборки, определенного на этапе 5, и полученная разность количества изменения ΔDt записывается в третье запоминающее устройство; этап 7, на котором непрерывно повторяется этап 6 заранее определенное количество раз M, берется совокупность каждого из значений ΔDt1 до ΔDtM (M значений), полученных в каждом количестве времени (ts) выборки считывания изменения, и определяется количество изменения ΔTDt температурных данных для суммарного количества времени t выборки считывания температурных изменений (где t = ts · M), результаты записываются в четвертое запоминающее устройство; этап 8, на котором выполняется расчет на основе значений количества изменения ΔTDt температурных данных, записанных в четвертое запоминающее устройство, с целью определения отношения между количеством изменения ΔTDt1 температурных данных, измеренных на основе первого суммарного количества времени t₁ выборки считывания изменения, проходящего от первого времени (ts₁) выборки до времени (ts_M) выборки для заранее определенного момента М выборки, и количеством изменения ΔTDt2 температурных данных, определенных из второго суммарного количества времени t₂ выборки считывания изменения, проходящего от второго времени (ts₂) выборки до времени (ts_{M + 1}) для заранее определенного момента М + 1 выборки, при этом подсчитанное отношение ΔHt (где ΔHt = ΔTDt2/ΔTDt1) записывается в пятое запоминающее устройство; этап 9, на котором повторяются операции предыдущего этапа 8 при подсчете отношения ΔHtn (где ΔHtn = ΔTDt(N+1)/ΔTDtn) между количеством температурных изменений ΔTDtn и ΔTDt (n + 1) в каждой паре соседнего суммарного количества времени t_n и t_{n + 1} выборки изменения, и полученные результаты записываются в пятое запоминающее устройство; этап 10, на котором с учетом записанной в пятом запоминающем устройстве информации определяется, равно ли отношение ΔHm между двумя соседними количествами изменения температуры заданному значению K, или больше этого значения, или меньше него; и этап 11, на котором, если отношение ΔHm изменения количества температурных значений равно заданному значению K или больше него, то процесс зарядки прекращается.

Кроме того, возможно предположить объединение двух описанных выше аспектов настоящего изобретения высокоскоростного способа зарядки аккумуляторной батареи в третий аспект этого изобретения.

Ввиду того что высокоскоростной способ зарядки аккумуляторных батарей настоящего изобретения использует описанное выше основное техническое построение, даже для аккумуляторных батарей различных типов, с учетом взаимно различающихся зарядных параметров, демонстрируемых аккумуляторными батареями, например напряжение на зажимах или температура, возможно определить общие характеристики аккумуляторных батарей с различными составляющими элементами, с точностью выявить точку, у которой зарядный уровень достигает почти 100%, что дает возможность не только использовать одно и то же зарядное устройство с целью надежной зарядки аккумуляторных батарей, различной конструкции, но также точно определить зарядный уровень в процессе зарядки, быстро найти точку, в которой зарядный уровень достигает почти 100%, и остановить зарядку в этой точке, что приводит к надежному устранению проблем, связанных с тем случаем, когда зарядка продолжается даже после того, как уровень заряда превысил 100%, приводя тем самым к повышению температуры аккумуляторной батареи выше максимального расчетного значения, что вызывает повреждение последней, а также определить параметры аккумуляторной батареи относительно скорости заряда, или тока заряда, обеспечивая благодаря этому зарядку аккумуляторных батарей, которые состоят из одних и тех же элементов при различных скоростях заряда, что еще больше способствует, в частности точной высокоскоростной зарядке аккумуляторных батарей.

На чертежах: фиг.1 - блок-схема, представляющая конфигурацию специфичного примера высокоскоростного зарядного устройства для аккумуляторных батарей настоящего изобретения; фиг. 2 - диаграмма, представляющая зарядные параметры никель-кадмиевой батареи; фиг. 3 - диаграмма, представляющая зарядные параметры водородоникелевой батареи; фиг. 4 - диаграмма, представляющая зарядные параметры ионолитиевой батареи; фиг. 5A - чертеж, представляющий кривую данных измерения и отношение интервала P выборки к количеству изменения; фиг. 5B - чертеж, представляющий отношение периода t выборки данных измерения и количества данных измерения времени (ts) выборки считывания изменения для настоящего изобретения;
фиг. 6A - чертеж, который представляет один пример анализа данных измерения напряжения и условие его изменения в настоящем изобретении;
фиг.6B - чертеж, представляющий один пример анализа данных измерения температуры и условие его изменения в настоящем изобретении;
фиг. 7 - блок-схема, представляющая один пример процесса в случае осуществления способа зарядки аккумуляторной батареи по настоящему изобретению;
фиг. 8 - блок-схема, представляющая один пример процесса в случае осуществления способа зарядки аккумуляторной батареи по настоящему изобретению;
фиг. 9 - блок-схема, представляющая один пример процесса в случае осуществления способа зарядки аккумуляторной батареи по настоящему изобретению;
фиг. 10 - блок-схема, представляющая другой пример процесса в случае осуществления способа зарядки аккумуляторной батареи по настоящему изобретению;
фиг. 11 - блок-схема, представляющая один пример процесса в случае осуществления способа зарядки аккумуляторной батареи по настоящему изобретению;
фиг. 12 - диаграмма, представляющая один пример параметров напряжения никель-кадмиевой батареи, заряжаемой при 0,25C;
фиг. 13 - диаграмма, представляющая изменения в совокупном количестве напряжения изменения ΔTDvn и значение N счетчика, когда выполняется зарядка фиг. 12;
фиг. 14 - диаграмма, представляющая один пример температурных параметров никель-кадмиевой батареи, заряжаемой при 3C;
фиг. 15 - диаграмма, представляющая один пример параметров напряжения никель-кадмиевой батареи, заряжаемой при 3C;
фиг. 16 - диаграмма, представляющая изменения в совокупном количестве напряжения изменения ΔTDvn и значение N счетчика, когда осуществляется зарядка фиг.15;
фиг.17 - диаграмма, представляющая один пример параметров напряжения водородоникелевой батареи при зарядке в 0,25C;
фиг.18 - диаграмма, представляющая изменения в совокупном количестве напряжения изменения ΔTDvn и значение N счетчика, когда осуществляется зарядка фиг.17;
фиг.19 - диаграмма, представляющая один пример параметров напряжения водородоникелевой батареи при зарядке в 1C;
фиг.20 - диаграмма, представляющая изменения в совокупном количестве напряжения изменения ΔTDvn и значение N счетчика, когда осуществляется зарядка фиг.19.

Наилучший способ выполнения изобретения
Со ссылками на чертежи представлено детальное описание конкретных примеров способа и устройства высокоскоростной зарядки аккумуляторных батарей настоящего изобретения.

Предпосылки того, что изобретатели настоящего изобретения использовали описанное выше техническое построение в способе высокоскоростной зарядки аккумуляторных батарей настоящего изобретения, кроются в тщательном анализе и исследовании зарядных параметров аккумуляторных батарей, которые стали коммерчески доступны в прошлом, стараясь определить, в целях достижения описанной выше цели настоящего изобретения, желаемую форму единственного устройства и способа для осуществления высокоскоростной зарядки различных типов аккумуляторных батарей, для осуществления точной зарядки даже в том случае, когда ток заряда изменяется в зависимости от аккумуляторных батарей различного типа и, кроме того, для выполнения высокоскоростной зарядки аккумуляторных батарей различных типов.

Затем изобретатели проанализировали никель-кадмиевые, водородоникелевые и ионолитиевые аккумуляторные батареи, так как предполагалось, что они являлись основными типами тех коммерчески доступных типов в прошлом. Результат этого анализа заключается в том, что, в общем, для никель-кадмиевых батарей, как показано на фиг.2, напряжение на зажимах во время зарядки продолжает постепенно расти к точке, в которой достигается 100%-ный уровень заряда, в этой точке достигается и максимальное значение напряжения, при дальнейшей зарядке наблюдается падение напряжения.

Когда исследуется температура никель-кадмиевой батареи, то отмечается незначительное ее повышение с начала зарядки до самого 100%-ного уровня заряда, и хотя общая характеристика, по существу, ровная, без резкого повышения температуры, за исключением того момента, когда достигается область 100%-ного уровня заряда, то здесь наблюдается резкое повышение температуры.

В представленном на фиг.3 случае с водородоникелевыми батареями напряжение на зажимах батареи продолжает постепенно повышаться с начала заряда до 100%-ного уровня заряда и, когда уровень заряда достигает 100%, напряжение достигает своего максимального значения, после чего при последующей зарядке напряжение батареи больше не изменяется и поддерживается максимальное значение.

Температура водородоникелевой батареи так же, как и никель-кадмиевой батареи, постепенно увеличивается с начала зарядки до самого 100%-ного уровня заряда, и, хотя общая характеристика, по существу, ровная, без резкого повышения температуры, за исключением того момента, когда достигается область 100%-ного уровня заряда, здесь наблюдается резкое повышение температуры.

В представленном на фиг.4 случае с другим типом аккумуляторных батарей, ионолитиевых, при увеличении напряжения на зажимах батарей приблизительно в прямой пропорции к истекшему времени с начала зарядки до 100%-ного уровня заряда и когда достигается 100%-ный уровень заряда, напряжение демонстрирует максимальное значение, после чего при последующей зарядке напряжение батареи больше не изменяется и поддерживается максимальное значение.

Температура батареи в случае с ионолитиевой аккумуляторной батареей постепенно повышается с начала зарядки, постепенное повышение наблюдается и во время зарядки до достижения 100%-ного уровня заряда, в этой точке температура батареи резко повышается, и форма волны имеет такую же конфигурацию, что и в случае с никель-кадмиевой батареей.

В идеальной аккумуляторной батарее энергия тока, проходящего в ней до достижения 100%-ного уровня заряда, расходуется на необходимую для зарядки химическую реакцию и не превращается в тепловую энергию.

Однако после достижения 100%-ного уровня заряда скорость химической реакции замедляется, при этом оставшаяся энергия расходуется на не относящуюся к зарядке химическую реакцию и превращается в тепловую энергию.

Следовательно, после того как уровень заряда достигает 100%, способствующая зарядке реакция не происходит сразу же, образуется газ и температура поднимается.

Когда температура поднимается, скорость химической реакции увеличивается, вызывая повышение температуры, что приводит также к образованию большого количества газа.

Эти явления образуют порочный круг и в конечном итоге приводят к разрушению батареи.

Если зарядка осуществляется повторно, способствующее возникновению химической реакции вещество внутри батареи разрушается, поэтому невозможно сохранить достаточное количество энергии.

Следовательно, как описано выше, если зарядка продолжается после того, как уровень заряда достигнет 100%, возникает проблема, которая заключается в том, что разрушение внутреннего вещества ускоряется, в результате чего срок службы батареи становится значительно короче по сравнению с предназначенным сроком службы аккумуляторной батареи.

Учитывая это, в прошлом ввиду ограничения, связанного с параметрами и строением аккумуляторных батарей, зарядка была возможной только с помощью очень ограниченных способов, и перечисленные выше проблемы были неразрешимы.

В прошлом способы зарядки включали, например, следующие этапы.

(1) Зарядка минутным (тонкоструйным) током (например, током в 1/10 - 1/20 мощности батареи) и отсутствие контроля в точке завершения зарядки.

По этому способу зарядки не осуществляется абсолютно никакого контроля за током, и период зарядки обычно заканчивается через примерно 10 - 15 часов.

С учетом этого в данном способе зарядки зарядный период становится слишком продолжительным, и существует опасность перезарядки.

(2) Зарядка слабым током (например, током в 1/3 - 1/10 мощности батареи) с окончанием контроля после заранее установленного срока, который обычно длится от 5 до 10 часов.

В этом способе зарядки период зарядки становится продолжительным, и существует опасность повышения температуры, вызванная избыточным током в случае, если батарея имеет некоторую оставшуюся мощность.

(3) Зарядка относительно мощным током (например, током в 1/3 - 1/1 мощности батареи) и прекращение зарядки, когда значение напряжения заряжаемой батареи падает ниже заданного значения (обычно приблизительно 10 милливольт на элемент).

Период завершения зарядки составляет примерно 1 час, и это считается относительно быстрой зарядкой.

В этом способе зарядки при относительно коротком периоде зарядки существует большая опасность избыточного тока и резкого повышения температуры.

Кроме того, в этом способе невозможно определить окончание зарядки в батареях с параметрами, такими, например, которые представлены на фиг.2 и 3.

Ввиду этого в настоящем изобретении для достижения поставленной в нем цели при рассмотрении параметров множества предыдущих типов аккумуляторных батарей используются неизвестные прежде параметры, общие для аккумуляторных батарей.

В частности, в высокоскоростном способе для аккумуляторных батарей настоящего изобретения предлагается способ и устройство для высокоскоростной зарядки аккумуляторных батарей, которые надежно обеспечивают прекращение зарядки любого типа аккумуляторной батареи в точке, где уровень заряда составляет 95 - 100%, зарядку током, уровень которого колеблется от слабого до мощного (например, равного или превышающего мощность батареи), и в частности, высокоскоростную зарядку, например, при токе заряда в 2C за очень короткий период времени, например за 15 минут или меньше.

Со ссылкой на чертежи далее следует описание высокоскоростного способа зарядки и устройства настоящего изобретения.

Фиг. 1 представляет блок-схему одного конкретного примера конфигурации высокоскоростного зарядного устройства для аккумуляторных батарей настоящего изобретения, где в основном изображено устройство 1 для высокоскоростной зарядки аккумуляторных батарей, включающее средство 3 для подачи тока, которое подает электрический ток к элементам аккумуляторной батареи 2, требующей зарядки, включатель 5, расположенный между подающим ток средством 3 и зажимом 4 заряжаемой аккумуляторной батареи, измеряющее температуру средство 6, которое измеряет температуру элементов аккумуляторной батареи 2, средство 7 измерения напряжения, которое измеряет напряжение на зажимах аккумуляторной батареи, средство 8 выборки, которое приводит в действие измеряющее температуру средство 6 и/или измеряющее напряжение средство 7 для измерения температуры и/или напряжения элементов аккумуляторной батареи 2 с нужным интервалом выборки, записывающее устройство 30, которое записывает все данные, выбранные средством 8 выборки, и выполняет необходимые расчеты на основании этих данных, записывая результаты в отдельном записывающем устройстве, контрольное средство 9 зарядки, соединенное со средством выборки и контролирующее включатель 5, средство 10, устанавливающее скорость зарядки, которое устанавливает скорость зарядки C, генератор 11 времени считывания основных данных, который на основе скорости зарядки C, установленной средством 10, определяет время t_b считывания заранее установленных основных данных; средство 12, устанавливающее время считывания откорректированных данных и определяющее время t_c считывания откорректированных данных, значение которого свидетельствует о скорости зарядки C; средство 13, устанавливающее время выборки считывания количества изменения данных, которое умножает время t_c считывания откорректированных данных на заранее определенное значение L с целью установления времени ts выборки считывания количества изменения температурных данных; средство 14 установления совокупного времени выборки, которое умножает время ts выборки считывания количества изменения данных на заранее определенное значение M с целью установления совокупного времени t выборки; первое запоминающее устройство 15, которое записывает значения температурных данных dtn, определенных в каждое время t_c считывания откорректированных данных; второе запоминающее устройство 16, которое записывает данные Dtn, представляющие собой суммирование L значений температурных данных dtn, записанных в первом запоминающем устройстве 15; третье запоминающее устройство 17, которое на основе хранящихся во втором запоминающем устройстве данных Dtn записывает разность ΔDt между данными Dt(n - 1), измеренными в предыдущее время ts выборки считывания количества изменения, и данными Dtn, измеренными в текущее время ts + 1 выборки считывания количества изменения, при этом значение разности обозначено ΔDt (где ΔDt = Dtn-Dt×(n - 1)); четвертое запоминающее устройство 18, которое записывает количество изменения ΔTDt температурных данных, полученное путем суммирования каждого из M количеств температурных данных, определенных в каждом времени ts выборки считывания количества изменения в общем времени t выборки считывания количества изменения (где t = ts · M), полученным путем повтора времени (ts) M выборки считывания количества изменения необходимое число раз M; пятое запоминающее устройство 19(A), которое на основе количества изменения ΔTDt температурных данных, хранящегося в четвертом запоминающем устройстве 18, записывает отношение ΔHt изменения, рассчитанное между количеством изменения ΔTDtn температурных данных в первом общем количестве времени t_n выборки считывания изменения и количеством изменения ΔTDt(n + 1) температурных данных во втором общем количестве времени t_{n + 1} выборки считывания изменения, которое образуется путем сдвига времени на одно количество времени (ts) выборки считывания изменения, при этом отношение изменения обозначено ΔHt (где ΔHt = ΔTDt(n+1)/ΔTDtn); первое решающее средство 22, которое сравнивает отношение ΔHt изменения температуры, записанное в пятое запоминающее устройство 19(A), между количествами температурного изменения с заранее установленным эталонным значением K, и если отношение ΔHtm между количествами изменения температуры превышает эталонное значение K, оно вырабатывает сигнал, который прекращает зарядку; шестое запоминающее средство 19(B), которое с учетом количества изменения ΔTDv данных напряжения на зажимах, записанных в четвертом запоминающем устройстве, записывает разность между количеством изменения ΔTDvn данных температуры в первом общем количестве времени t_n выборки считывания изменения и количеством изменения ΔTDv (n + 1) данных температуры во втором общем количестве времени t_{n + 1} выборки считывания изменения, эта разность образуется путем сдвига времени на одно количество времени (ts) выборки считывания изменения, при этом разность равна ΔHvm (где ΔHvm = Hv(m+1)-Hvm); второе решающее средство 23, которое с учетом каждого из значений m количеств данных напряжения разностей изменения от ΔHv1 до ΔHvm, записываемых непрерывно в упомянутое шестое запоминающее устройство 19(B), определяет, являются ли значения положительными (нуль или больше) или отрицательными (меньше нуля), и которое осуществляет этот процесс в последовательности выявления количества данных напряжения разностей изменения ΔHv1 до ΔHvm, и если количество данных напряжения разности ΔHv изменения является отрицательным значением заранее определенное число раз S или больше, оно вырабатывает сигнал, который прекращает процесс зарядки; обрабатывающее средство 24, которое обрабатывает все индивидуальные данные, записанные каждым из перечисленных средств; и центральное обрабатывающее средство 25, которое контролирует функционирование каждого указанного средства.

В настоящем изобретении одно единственное устройство высокоскоростной зарядки аккумуляторной батареи способно осуществлять высокоскоростную зарядку, как уже указывалось, никель-кадмиевых батарей, водородоникелевых батарей или ионолитиевых батарей.

Одной из отличительных особенностей настоящего изобретения является то, что в целях осуществления точной высокоскоростной зарядки любой аккумуляторной батареи был проведен тщательный анализ параметров этих аккумуляторных батарей и разработана такая структура, которая способна выполнить точное и быстрое выявление изменений параметров этих аккумуляторных батарей, давая возможность не только надежно определить точку, когда аккумуляторные батареи достигают условия, которое ближе всего соответствует их 100%-ному уровню заряда, но также остановить процесс зарядки в этой точке. Для реализации такой возможности настоящее изобретение построено таким образом, что позволяет осуществить измерение данных напряжения и/или температуры аккумуляторных батарей в очень короткий срок, результаты этих измерений используются для эффективного определения условия зарядки аккумуляторных батарей.

Более определенно в предлагаемом настоящим изобретением процессе зарядки с целью решения, достигнуты или нет 100%-ный уровень заряда или 100%-ная область, независимо от типа заряжаемой аккумуляторной батареи, как показано на фиг.2 - 4, следует выявить точку максимального значения для данных напряжения или данных температуры, такую точку, в которой температура повышается с очень высокой скоростью.

Например, при измерении данных напряжения, как показано на фиг.5(A), предыдущими способами для получения большого количества изменения Δa данных необходимо сделать интервал P выборки каким-либо длинным интервалом.

Однако при зарядке, если интервал P выборки является длинным, как показано на фиг.5(A), существует проблема потери возможности выявления максимального значения данных напряжения, в результате чего становится невозможным выявить точное время для прекращения зарядки.

С другой стороны, если интервал P выборки выбран коротким, стоимость считывания количеств изменения Δa данных становится очень высокой, что приводит к невозможности создания экономичной системы.

Учитывая это, в настоящем изобретении устанавливается время t_b считывания исходных данных для считывания данных, на основе этого времени и скорости C зарядки устанавливается время t_c считывания откорректированных данных, которое свидетельствует о скорости C зарядки, измеряется напряжение на зажимах батареи и/или температура на поверхности батареи один раз каждое в пределах этого времени t_c считывания откорректированных данных, причем эти операции повторяются заранее определенное число раз L, данные напряжения и/или температуры этих замеров суммируются отдельно, суммированные данные берутся как переменная величина D_n относительно количества времени ts выборки считывания изменения данных (где ts = L x t_c) (см. диаграмму фиг. 5(B)).

Благодаря этим операциям, очевидная точность измеренных данных, напряжения и/или температуры, таким образом, умножается на L.

Третье запоминающее устройство 17, которое на основе записанных во второе запоминающее устройство данных Dtn записывает разность между данными Dt(n - 1), измеренными в предыдущее количество времени ts выборки считывания изменения, и данными Dtn, измеренными в текущем количестве времени ts + 1 выборки считывания изменения, это значение разности равно ΔD (где ΔD = Dtn - D (n - 1)).

Далее, в настоящем изобретении разность между переменной величиной Dn в этом количестве времени ts выборки считывания изменения данных (где ts = L · t_c) и переменной величиной D(n - 1) в предыдущем количестве времени ts выборки считывания изменения данных определена как ΔD (где ΔD = Dtn - D (n - 1)), результаты затем записываются в третье запоминающее устройство 17.

Впоследствии эти операции повторяются заранее определенное число раз M, при этом общий результат, как показано на фиг.5(B), принимается как количество изменения данных температуры и/или напряжения для совокупного количества времени t выборки считывания изменения (где t = ts x M).

После этого, как показано на фиг.5(B), совокупное количество времени t выборки считывания изменения и количество данных времени ts выборки считывания изменения сдвигается каждое на одно количество во времени, так как количество изменения ΔTD1 до ΔTDm данных напряжения и/или температуры для соответствующего совокупного количества времен t₁ до t_m выборки считывания изменения известно.

Следовательно, в конечном итоге в настоящем изобретении время измерения количества изменения ΔTD данных температуры и/или напряжения выражается как t = M · L · t_b · A/C.

В результате этого в настоящем изобретении путем тщательного подбора значений вышеназванных постоянных величин M и L возможно с помощью недорогого считывающего устройства не только считывать данные измерений с большой точностью, но также, ввиду того что устанавливается диапазон, полученный в результате сдвига совокупного количества времени (ts) выборки считывания изменения на одно количество во времени таким образом, что это количество изменения ΔTD данных напряжения и/или температуры получается в интервале, который является этим количеством времени (ts) выборки считывания изменения, представляется возможным получить большое количество данных ΔTD изменения, которое отбирается в относительно длинном интервале совокупного количества времени t выборки считывания изменения в пределах относительно короткого времени, представляющего собой количество времени (ts) выборки изменения данных, становится возможным определить за короткий интервал выборки, следует или нет прекратить зарядку, благодаря детальной и точной операции зарядки.

Кроме того, в настоящем изобретении в целях осуществления высокоскоростной зарядки и с учетом того, что используются различные типы аккумуляторных батарей и изменяются условия измерения, конфигурация выполнена таким образом, что согласно скорости зарядки, называемой обычно током заряда, может быть использована высокая или низкая скорость зарядки для обеспечения оптимального процесса.

Устройство 1 для высокоскоростной зарядки аккумуляторных батарей настоящего изобретения снабжено включателем 5, расположенным между зажимом 4 заряжаемой батареи и подающим ток средством 3 для подачи зарядного тока к аккумуляторной батарее 2, требующей зарядки, при этом включатель 5 контролируется с помощью контрольного средства 9 зарядки таким образом, что ток от подающего средства 3 может включаться и выключаться.

Во время зарядки аккумуляторной батареи 2 включается включатель 5 таким образом, что ток проходит от подающего средства 3 к аккумуляторной батарее 2, и, когда уровень заряда батареи достигает 100% или когда будет выявлено условие, указывающее на то, что заряд батареи приближается к 100%-ному уровню, как описано далее, этот включатель 5 выключается, и ток от подающего средства 3 к аккумуляторной батарее 2 не поступает.

В настоящем изобретении, как описано далее, при измерении напряжения и/или температуры в каждый временной период выборки желательно проводить измерения, когда зарядный ток выключен, и в этом случае при измерении указанных выше данных используется шаговый привод, поэтому включатель 5 находится в выключенном состоянии одновременно с сигналом выборки указанных периодов выборки.

Кроме того, на основе результатов измерения этих данных, если выявляются данные, выходящие за рамки обычных допустимых значений, также возможно выключить включатель/выключатель 5 таким образом, что зарядка прекращается.

Причина этого заключается в том, что в настоящем изобретении при измерении указанных выше напряжения и/или температуры, если измерение выполняется с проходящим от подающего средства 3 к аккумуляторной батарее 2 зарядным током, ввиду того, что внутри батареи не будет происходить постоянная реакция, значение напряжения будет включать погрешность, что делает невозможным получение точных данных измерения.

Как описано выше, когда измерение выполняется в момент прохождения зарядного тока, невозможно избежать контактного сопротивления между аккумуляторной батареей и зарядным устройством, так например на концах контактного сопротивления возникнет падение напряжения, связанное с зарядным током, в результате чего становится невозможным получить точные данные измерения.

Далее, в настоящем изобретении используется микрокомпьютер для измерения большого количества напряжения на зажимах и температурного потенциала на поверхности батареи для аккумуляторной батареи за очень короткий период времени и для анализа результатов этих измерений с целью решения вопроса о том, достигнут или нет аккумуляторной батареей 100%-ный зарядный уровень или область этого 100%-ного зарядного уровня по мере того, как процесс зарядки следует за минутными изменениями собственных значений аккумуляторной батареи.

Более того, в настоящем изобретении техническое построение выполнено таким образом, что если изменяется скорость C зарядки, которая представляет собой условие зарядки, то возможно осуществить точную зарядку за короткий период времени.

С этой целью в устройстве для высокоскоростной зарядки аккумуляторной батареи 1 настоящего изобретения находится устанавливающее скорость зарядки средство 10 для подгонки скорости зарядки, которая представляет собой ток заряда C, к собственной скорости заряжаемой батареи.

С учетом вышесказанного можно установить период выборки для измерения во время процесса зарядки, равный значению, являющемуся оптимальным по отношению к току C заряда данной аккумуляторной батареи.

В устройстве для высокоскоростной зарядки аккумуляторной батареи 1 настоящего изобретения находится генератор 11 времени считывания основных данных, как часть контурного построения, который устанавливает время t_b считывания основных данных, при этом установленное с помощью этого генератора 11 время t_b считывания основных данных поправляется посредством устройства 12, устанавливающего время считывания откорректированных данных на основе тока C заряда, определенного средством 10 установления скорости зарядки таким образом, что время t_c считывания откорректированных данных является характерным для скорости C заряда данной аккумуляторной батареи.

В таком случае время t_c считывания откорректированных данных, которое устанавливается в соответствии с данной скоростью C зарядки и временем t_b считывания основных данных, может быть также выражено как t_c = t_b · A/C (где A - константа).

Указанная выше константа A может быть установлена как подходящее, например, целое число, такое как 16.

В настоящем изобретении во время зарядки батареи напряжение на ее зажимах или температура батареи измеряется с помощью указанного средства 8 выборки, по меньшей мере один раз за время t_c считывания откорректированных данных, при этом данные d напряжения или температуры в этой точке записываются отдельно в соответствующее первое записывающее устройство 15, и эта процедура измерения повторяется непрерывно заранее определенное количество раз L, причем полученное в каждое время t_c считывания откорректированных данных множество данных напряжения суммируется, и количество изменения Dn в этих данных напряжения или данных температуры, полученных в результате измерения, в количество времени ts выборки изменения (где ts = L · t_c), например Dvn и Dtn, записывается в соответствующее второе запоминающее устройство 16.

Далее в настоящем изобретении, разность между количеством изменения D1 в первом времени ts₁ выборки, которое было записано во второе запоминающее устройство 16, и количеством изменения D2 в следующее, второе время ts₂ выборки, которое было записано в указанное второе запоминающее устройство 16, подсчитывается, при этом результаты представляют собой разности в количестве изменения ΔD, которые записываются в третье запоминающее устройство 17.

В настоящем изобретении в течение заранее определенного периода, который является совокупным количеством времени t выборки считывания изменения данных, эти операции повторяются непрерывно заранее определенное число раз М, при этом совокупное количество времени t выборки считывания изменения данных выражается как t = t_x · M.

В настоящем изобретении определенные значения данных ΔD1-ΔDM, полученные в результате постоянных измерений в течение указанного количества времени выборки считывания изменения данных, суммируются, при этом определяется количество изменения ΔTD данных напряжения за это совокупное количество времени t выборки считывания изменения (t = t_x · M), и результат данных напряжения и температуры записывается отдельно в четвертое запоминающее устройство 18.

Ввиду того что последующая операция слегка отличается между данными температуры и данными напряжения, процедура с данными напряжения будет описана первой.

Прежде всего, используя количество изменения ΔTDv данных напряжения, которое было записано в четвертое запоминающее устройство 18, путем расчета определяется разность между количеством изменения ΔTDv1 напряжения, измеренным в течение совокупного количества времени выборки считывания изменения от первого времени (ts₁) выборки до времени (ts_M) выборки для числа М выборки, и количеством изменения ΔTDv2 напряжения, измеренным в течение совокупного количества времени выборки считывания изменения от второго времени (ts₂) выборки до времени (ts_{M + 1}) выборки для (М + 1)-го числа выборки, подсчитанная разность ΔHv записывается в пятое запоминающее устройство.

Эти операции повторяются непрерывно, и общее описание этих указанных выше операций заключается в том, что относительно измеренного количества изменения ΔTDvn напряжения в данное совокупное количество времени t_n выборки считывания изменения данных напряжения это количество времени (ts) выборки считывания изменения сдвигается на одно количество во времени по мере того, как осуществляется непрерывный подсчет количества изменений ΔTDvn до ΔTDv(n+x) в течение совокупных периодов времени t_{n + 1} до t_{n + x} выборки считывания изменения, которые выводятся постоянно путем суммирования М периодов времени (ts) выборки считывания изменения, так же, как описано выше, они записываются в четвертое запоминающее устройство 18, тогда как для подсчета разности ΔHvn (где ΔHvn = ΔTDv(n+1)-ΔTDvn) используется количество изменений ΔTDvn и ΔTDv(n+1), имеющих место в соседнем совокупном количестве периодов времени t_n и t_{(n + 1)} выборки считывания изменения, это записывается в шестое запоминающее устройство 19(B).

С учетом непрерывно получаемых m значений количества разностей ΔHv1-ΔHvm изменения напряжения с помощью второго решающего средства 23 делается вывод, является ли значение положительным (нуль или больше нуля) или отрицательным (меньше нуля), и затем это второе решающее средство 23 выполняет обработку данных в последовательности получения количества разностей ΔHv1-ΔHvm изменения напряжения с целью решения, является ли количество разности ΔHv изменения напряжения отрицательным или нет, по меньшей мере заранее определенное число непрерывных значений, и, если S непрерывных значений количества разности ΔHv изменения напряжения являются отрицательными, делается вывод, что уровень заряда в аккумуляторной батарее достиг 100% или находится около этой точки, вырабатывается сигнал для прекращения зарядки, который поступает на контролирующее зарядку средство 9, выключающее включатель/выключатель 5 и останавливающее процесс зарядки данной аккумуляторной батареи.

Главное состоит в том, что, как показано на фиг.6A, когда процесс зарядки приближается к условию полного заряжения, поднимающаяся кривая данных напряжения становится пологой, и упомянутая разность становится равной нулю или отрицательной.

Тогда, в случае, если значение разности равно нулю или является отрицательным значением, соответствующее значение счетчика опережается по фазе на 1, и, когда значение счетчика достигает, например, 3, зарядка прекращается.

В соответствии со способом остановки зарядки, как описано в настоящем изобретении, это означает то, что если разность между предыдущим значением напряжения аккумуляторной батареи и текущим значением напряжения или равна нулю, или является отрицательной для 3 раз в одном ряду, значит уровень заряда достиг 100% и процесс зарядки аккумуляторной батареи будет остановлен.

Если речь идет об измерении температуры поверхности аккумуляторной батареи, о значениях ΔTDt количества изменения температурных данных, записанных в четвертом запоминающем устройстве 18, выполняется расчет с целью определения отношения изменения между количеством изменения ΔTDtn данных температуры в первый совокупный период времени t_n выборки считывания изменения и во второй период времени t_{(n + 1)} выборки считывания совокупного количества изменения, которое образуется путем сдвига периода времени (ts) выборки считывания количества изменения во времени, это изменение ΔHt отношения (где ΔHt = ΔTDt(n+1)/ΔTDtn) ) записывается в пятое запоминающее устройство 19(A).

Затем это отношение ΔHt изменения между количествами изменения температуры сравнивается первым решающим средством 22 с заранее определенным эталонным значением K, и если это отношение ΔHt изменения между количествами изменения температуры превышает эталонное значение K, вырабатывается сигнал от первого решающего средства 22 с целью прекращения процесса зарядки.

Так, как показано на фиг.6B, в области полного заряда, так как измеряемая температура по восходящей кривой резко повышается, берется отношение ΔTDt(n+1) и ΔTDtn для каждого периода времени (ts) выборки считывания количества изменения и, если это отношение превышает заранее установленное эталонное значение K, делается вывод, что уровень заряда аккумуляторной батареи достиг 100% и зарядка прекращается.

Если это отношение ΔHt изменения между количествами разностей температурных изменений превышает заранее установленное эталонное значение K, первое решающее средство 22 делает заключение, что уровень заряда аккумуляторной батареи достиг 100% или области 100%, и тогда вырабатывается сигнал, останавливающий зарядку, результатом этого является то, что контролирующее зарядку средство 9 выключает включатель/выключатель 5, и зарядка аккумуляторной батареи прекращается.

Несмотря на то что в настоящем изобретении были описаны отдельно способ измерения напряжения на зажимах аккумуляторной батареи во время зарядки и во время ее прекращения, если делается вывод, что уровень заряда достиг 100% или области 100%, и способ измерения температуры батареи во время зарядки и во время ее прекращения, если делается вывод, что уровень заряда достиг 100% или области 100%, представляется возможным комбинировать эти два способа, обеспечивая еще более точное определение зарядного уровня.

Кроме того, в настоящем изобретении, несмотря на то что основной способ при измерении данных напряжения заключается в измерении данных напряжения в каждый период времени (ts) выборки считывания количества изменения, повторяя это M раз, накапливая тем самым совокупное значение данных в течение всего периода t (ts · М) выборки с использованием результатов для наблюдения за изменением данных напряжения в ходе зарядки аккумуляторной батареи, когда уровень заряда равен 100% или достигает области 100%, изменение температуры становится очень плавным, и поэтому, если период выборки является длинным, возможно также, например, выявить максимальное значение на диаграмме изменения температуры, или точно и быстро выявить такие условия, как резкое падение максимального значения, или, кроме того, условие, при котором не наблюдается никаких изменений максимального значения в течение данного периода времени.

По этой причине в высокоскоростном способе зарядки аккумуляторных батарей настоящего изобретения другая возможная форма заключается в том, что каждый раз, когда измеряется количество изменения ΔTDvn данных напряжения в каждый период времени (ts) выборки считывания количества изменения, определяется разность между этим значением и ранее определенным количеством изменения ΔTDv(n-1) данных напряжения, определение выполняется с тем, чтобы узнать, является ли это значение равным нулю, или положительным, или отрицательным, и, если значение положительное, счетчик ΔS с заранее установленным верхним предельным значением W устанавливается на нуль, но если значение отрицательное, значение ΔS счетчика тока увеличивается на 1, или же соответствующая этому отрицательному значению величина добавляется к ΔS, и, если полученная сумма превышает заранее установленное верхнее предельное значение W, зарядка данной аккумуляторной батареи прекращается.

В случае, если количество разности равно нулю, можно, например, намеренно добавить заранее установленную отрицательную константу Z, например -2, к этому значению ΔS счетчика таким образом, что, если значение разности равно нулю, указывая на то, что кривая данных напряжения не изменяется, производится такое же действие, как если бы она была отрицательным значением с целью обработки данных.

Далее будет описан один конкретный пример операции высокоскоростного способа зарядки для аккумуляторных батарей настоящего изобретения со ссылками на блок-схемы фиг.7 - 9.

Фиг. 7 - 9 представляют собой блок-схемы, которые объясняют операцию одного конкретного примера высокоскоростного способа зарядки аккумуляторных батарей настоящего изобретения. Прежде всего на этапе 1 устанавливается время t_b, необходимое для считывания основных данных, далее следует этап 2, на котором устанавливается ток заряда C, являющийся предельно допустимым номинальным значением, пригодным для выполнения процесса зарядки данной аккумуляторной батареи.

В настоящем изобретении, кроме способности заряжать аккумуляторные батареи с индивидуально отличающимися конструкциями или батареи одного и того же типа, но с различными скоростями зарядки, также возможно в соответствии с током заряда, который указывается в качестве спецификации, путем выполнения выборки идеальных значений измерения, получить точные данные, обеспечивающие точную и высокоскоростную зарядку.

Далее следует этап 3, на котором устанавливается время t_c считывания откорректированных данных, которое влияет на выбор тока заряда C, в соответствии с установленным током заряда C и временем t_b считывания основных данных.

Затем на этапе 4 в случае, если количество изменения определенного значения напряжения равно нулю или является отрицательным заранее установленное число раз, например, P подряд, делается вывод, что уровень заряда аккумуляторной батареи достиг 100% или области 100%, и процесс зарядки прекращается, если это имеет место, то на этом этапе заранее установленное значение P вводится в счетчик 1, который работает в режиме вычитания.

Ни этапе 5, чтобы повторять выборку в каждый период времени t_c считывания откорректированных данных, что является характерным для тока заряда C, например, L раз, заранее установленное число раз L вводится в счетчик II, контролирующий это число повторений.

Далее следует этап 6, на котором данные времени, соответствующие периоду времени считывания откорректированных данных, которые являются характерными для тока заряда и устанавливаются на этапе 3, вводятся в счетчик II.

После этого на этапе 7 при измерении данных температуры и напряжения заряжаемой батареи по описанным ранее причинам подача тока для зарядки аккумуляторной батареи прекращается в момент измерения данных.

Как уже описывалось, во время измерений этих данных зарядный ток прерывается с помощью выключателя 5, который включает транзистор, изображенный на фиг.1.

После этого на этапе 8 измеряется напряжение (dv) на зажимах заряжаемой батареи, и на этапе 9 результаты записываются в первое запоминающее устройство 15, т.е. в память I.

Точно так же на этапе 10 измеряется температура (dt) поверхности заряжаемой аккумуляторной батареи, и на этапе 11 результаты записываются в то же самое запоминающее устройство 15, т.е. в память I.

Далее следует этап 12, на котором подача зарядного тока возобновляется для продолжения зарядки, после чего на этапе 13 делается вывод, превышают или нет только что измеренные значения напряжения или температуры заранее определенное предельное значение этих данных, и если эти данные превышают указанное предельное значение, делается вывод о том, что в заряжаемой аккумуляторной батарее имеет место аномальное явление, и зарядка прекращается.

Однако, если на этапе 13 только что измеренные значения напряжения и температуры признаются нормальными, процесс переходит к этапу 14, на котором установленное значение счетчика III увеличивается на 1, и процесс переходит к этапу 15, на котором делается вывод о том, является ли значение счетчика III нулевым или нет, и если оно равно нулю, делается пауза до тех пор, пока значение счетчика III не будет равно нулю, т.е. пока не истечет период времени t_c считывания откорректированных данных, затем выполняется проверка, является ли значение счетчика III нулевым, и потом процесс зарядки переходит к этапу 16, на котором только что определенные значения данных напряжения dv и температуры dt добавляются к соответствующим значениям данных напряжения dv и данных температуры dt, полученных в результате предыдущего измерения, результаты накапливаются отдельно в первом запоминающем устройстве 15.

Далее следует этап 17, на котором единица вычитается из установленного значения L счетчика II, и процесс зарядки переходит к этапу 18, где делается вывод, является ли заданное значение L счетчика II нулевым.

Таким образом, в настоящем изобретении, пока производится измерение данных напряжения и температуры, по меньшей мере один раз в период времени t_c считывания откорректированных данных, связанные операции повторяются в течение заранее определенного периода времени, т.е. в течение времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения заранее определенное количество раз, т.е. L, что вызывает повторение измерений, при этом значение L устанавливается произвольно.

Следовательно, если заданное значение L счетчика II не равно нулю на этапе 18, это означает, что необходимое число измерений еще не выполнено, и процесс возвращается к этапу 6, с которого вышеупомянутые этапы повторяются.

Однако, если на этапе 18 заданное значение L счетчика II равно нулю, это означает, что необходимое число измерений выполнено, и процесс зарядки переходит к этапу 19, где выполняется подсчет с целью определения сумм Dvn и Dtn значений данных напряжения и температуры, которые были записаны в первое запоминающее устройство 15 L раз в каждый период времени t_c считывания откорректированных данных, и эти результаты записываются отдельно во второе запоминающее устройство 16 (память II).

Далее, на этапе 20, используя данные, хранящиеся во втором записывающем устройстве 16, подсчитываются разности между значениями Dv (n - 1) и Dt (n - 1), записанными в память II, непосредственно предыдущего измерения и значениями Dvn и Dtn текущего измерения, т.е. количества изменения между данными, измеренными в текущее время (ts) выборки считывания количества изменения, и данными, измеренными в непосредственно предыдущее время (ts - 1) выборки считывания количества изменения. На этапе 21 полученные значения ΔDv и ΔTt записываются отдельно в третье запоминающее устройство 17 (память III).

После этого, на этапе 22, используя данные ΔDv и ΔDt, которые были по отдельности собраны в третьем запоминающем устройстве 17, к данным количества изменения, полученным в непосредственно предыдущее время (ts₀) считывания количества изменения данных измерения, прибавляется соответственно количество данных ΔDv и ΔDt изменения, полученных в текущее время (ts₁) считывания количества изменения данных измерения, при этом результаты ΔTDtv и ΔTDt записываются отдельно в четвертое запоминающее устройство 18 (память IV).

На следующем этапе 22 время (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения устанавливается какое-то число раз, например М раз, и подсчитывается накопленная сумма количества значений данных изменения в каждый период времени (ts_n) выборки.

По этой причине на этапе 23 делается вывод, является ли или нет общее число записанных в четвертое запоминающее устройство 13 (память IV) данных заранее установленным числом, например числом М, и если результат этого вывода - НЕТ, то отмечается, что время (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения не было повторено заданное число раз М, процесс измерения возвращается к этапу 5, после которого все перечисленные выше этапы повторяются.

Однако, если результат этапа 23 - ДА, следует этап 24, на котором относительно определенных данных напряжения выполняется подсчет из общего количества данных изменения, которые были записаны в четвертое запоминающее устройство 18 с целью определения значения ΔHv разности (где ΔHv = ΔTDv(n-1)-ΔTDvn) между количеством изменения из непосредственно предыдущих данных измерения, т.е. совокупным количеством изменения ΔTDvn данных, которое основано на М измерениях данных в указанные периоды времени (ts₁) до (ts_m) выборки считывания количества изменения данных измерения, и количеством изменения из текущих данных измерения, т.е. совокупным количеством изменения ΔTDv(n-1), основанным на М измерениях данных периодов времени (ts₀) до (ts_{M - 1}) выборки считывания количества изменения данных измерения. На этом же этапе выполняется вычисление относительно определенных данных температуры из совокупного количества данных изменения, которое было записано в четвертое запоминающее устройство 18 с целью определения значения ΔHt отношения изменения (где ΔHt = ΔTDt(n-1)/ΔTDtn ) между количеством изменения из непосредственно предыдущих данных измерения, т.е. из совокупного количества изменения ΔTDtn данных, которое основано на М измерениях в периоды времени (ts₁) до (ts_m) выборки считывания количества изменения данных измерения, и количеством изменения из текущих данных измерения, т.е. совокупного количества изменения ΔTDtn-1 данных, которое основано на М измерениях данных в периоды времени (ts₀) до (ts_M-1) выборки считывания количества изменения данных измерения. Результаты этого вычисления, ΔHv и ΔHt записываются соответственно в шестое запоминающее устройство 19(B) (память VI) и пятое запоминающее устройство 19(A) (память V).

После этого на этапе 26 выносится решение, являются ли данные измерения данными напряжения или нет, и если результат - НЕТ, то следует этап 27, на котором, как показано на фиг.6B, решается вопрос, превышает ли это совокупное количество изменения ΔHt данных измерения заранее установленное значение, например значение K, или нет, и, если результат - ДА, следует этап 28.

Таким образом, общая сумма этих количеств изменения ΔTDtn данных температуры за M периодов времени (ts₁) выборки считывания количества изменения данных измерения до периода (ts_M) сдвигается на один период времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения во времени, и если отношение изменения относительно общей суммы количеств изменения ΔTDt (n + 1) данных температуры за М периодов времени выборки считывания количества изменения данных измерения от (ts₂) до (ts_{M + 1}) оказывается большим, указывая на то, что темп увеличения данных температуры повысился за короткий период времени, то делается вывод, что уровень заряда заряжаемой аккумуляторной батареи достиг 100% или области 100%-ного уровня, и в этой точке процесс зарядки прекращается.

Заранее устанавливаемое значение K может выбираться по желанию, в настоящем изобретении оно выбрано равным, например, 2 или больше.

Таким образом, по настоящему изобретению, как показано на фиг.2 - 4, для аккумуляторной батареи любой конфигурации в случае, когда зарядный уровень достигает или 100%, или области 100%, или превышает 100%-ный уровень, так как темп увеличения определяемых температурных данных резко изменяется от его предыдущего плавного увеличения до быстрого подъема, это условие выявляется, давая возможность определения достижения 100%-ного уровня или области 100%-ного уровня заряда, или превышения 100%-ного уровня заряда.

Если на этапе 27 результатом решения является НЕТ, то следует этап 29, на котором, для определения совокупного количества изменения данных измерения температуры, ΔTDt(n+2) для M данных температуры за период времени выборки считывания количества изменения данных измерения от (ts₃) до (ts_{M + 2}) путем сдвига периода времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения на один во времени, после вычеркивания первых из М данных температуры, записанных текущим образом в память V, процесс определения возвращается на этап 23, после которого указанные выше операции повторяются.

На этапе 28, если результат был ДА, следует этап 30, на котором определяется, равно ли общее количество изменения данных напряжения, т.е. ΔHv, нулю или является отрицательной величиной, меньше нуля, и если результат был ДА, то следует этап 31, на котором заданное значение P счетчика I уменьшается на 1, а затем этап 32, на котором определяется, равняется ли заданное значение P счетчика значению P, и если результат - ДА, то следует этап 28, на котором процесс зарядки прекращается. Если результатом было НЕТ на этапе 32, то операция возвращается к этапу 7, после которого указанные выше операции повторяются.

Так, в настоящем изобретении, как показано на фиг.2 - 4, для аккумуляторной батареи любой конфигурации, если уровень заряда достигает 100% или области 100% или превышает 100%, видно, что если раньше определяемые значения данных напряжения увеличивались, то теперь они начинают понижаться или остаются без изменения.

Следовательно, в настоящем изобретении для любой аккумуляторной батареи, чтобы выявить условие, при котором уровень заряда достиг 100% или области 100%, выясняется, является ли общее изменение в количестве изменений, т.е. количество H разности, нулевым или отрицательным, а затем определяется, является ли значение H разности нулевым или отрицательным P раз подряд, и если это так, то делается вывод, что уровень заряда аккумуляторной батареи достиг 100% или области 100%, и в таком случае процесс зарядки прекращается.

В настоящем изобретении заданное значение P счетчика I может быть установлено произвольно, по желанию, например оно может быть равно 3.

Следовательно, в этом случае, если количество разности ΔHv равно нулю или является отрицательным 3 раза подряд, делается вывод, что уровень заряда данной аккумуляторной батареи достиг 100% или области 100%, и процесс зарядки будет прекращен, а если в одном из трех последовательных измерениях значение ΔHv разности окажется положительным даже один раз, заданное значение счетчика I устанавливается равным первоначальному заданному значению P, и описанная выше процедура повторяется.

С другой стороны, на этапе 30, если результат был НЕТ, то на этапе 33 заданное значение счетчика I устанавливается равным P, и операция возвращается к этапу 4, после чего перечисленные выше этапы повторяются.

Если в описанном выше конкретном примере настоящего изобретения значение счетчика I устанавливается равным первоначальному значению и P счетчик работает в режиме последовательного вычитания в соответствии с результатом измерений таким образом, что когда заданное значение P равно нулю, делается вывод, что зарядный уровень аккумуляторной батареи равен 100%, возможно также изменить это на обратный порядок, устанавливая счетчик I на исходное нулевое значение, при этом счетчик будет считать вперед последовательно в соответствии с результатами измерений, и когда заданное значение счетчика I достигает заранее установленное значение P, сделать заключение, что зарядный уровень аккумуляторной батареи равен 100%.

Однако в каждом из описанных выше способов во время зарядки существует опасность, что процесс зарядки прекратится, если по некоторой причине изменение в значениях разности указанных данных равно нулю или отрицательное три раза подряд даже в точке, где зарядный уровень не слишком высокий, поэтому с целью разрешения этой проблемы в настоящем изобретении, так как напряжение на выходе различных аккумуляторных батарей в области 100% заранее известно, желательно выполнить такое построение, чтобы напряжение на выходе данной аккумуляторной батареи постоянно измерялось, а результаты контролировались, поэтому описанный выше способ вычисления действителен только в том случае, если напряжение на выходе больше 70 - 80% выходной мощности аккумуляторной батареи.

По способу высокоскоростной зарядки аккумуляторных батарей настоящего изобретения, как описано выше, достаточно измерить по меньшей мере напряжение на зажимах данной батареи так, чтобы выявить количество изменения в данных напряжения на зажимах, и возможно также измерить данные температуры на поверхности аккумуляторной батареи с тем, чтобы определить отношение изменения в температуре на поверхности.

Кроме того, в настоящем изобретении возможно использовать как данные температуры, так и данные напряжения для определения уровня заряда.

Например, в настоящем изобретении время t_b для считывания основных данных устанавливается равным 0,75 секунд, значение L счетчика II - 4, скорость зарядки C, с которой аккумуляторная батарея должна заряжаться, - 4, и константа A равна 16.

Кроме того, на этапе 23, если число M повторений устанавливается равным 8, то период времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения будет равен 12 секундам, а период времени, необходимый для 8 повторении времени (ts) выборки считывания количества изменения данных будет равен 96 секундам.

Следовательно, в настоящем изобретении в приведенном выше примере измерение напряжения или температуры потребует много времени, и в таких случаях также возможно, вместо повторения указанного периода времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения М раз, использовать индивидуальные значения количества изменения ΔDv и ΔDt для определения уровня заряда.

Другими словами, согласно способу зарядки настоящего изобретения в случае, если аккумуляторная батарея имеет значительную остаточную мощность, существует возможность того, что 100%-ный уровень заряда будет достигнут за очень короткий период времени, и если зарядка будет продолжаться несмотря на это, температура будет повышаться, создавая опасность разрушения аккумуляторной батареи. Для предупреждения этой опасности желательно предусмотреть меры безопасности в дополнение к основному способу зарядки настоящего изобретения.

Со ссылками на блок-схемы фиг.10 и 11 далее будет описан другой пример настоящего изобретения.

Несмотря на то что в основном блок-схемы фиг.10 и 11 аналогичны блок-схемам фиг. 7 - 9, представляющим высокоскоростной способ зарядки аккумуляторных батарей настоящего изобретения, существуют незначительные отличия в способе вычисления и обработки на отдельных этапах.

Например, в представленном на фиг.7 - 9 конкретном примере при выполнении измерений напряжения эти данные напряжения суммируются в пределах времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения таким образом, что в случае приближения уровня заряда аккумуляторной батареи к 100%, ввиду того, что за короткий период времени изменения напряжения очень незначительны, желательно следить за изменениями с целью выявления такого условия, и в настоящем изобретении построение выполнено таким образом, что для каждого периода времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения определяется, насколько изменяются данные напряжения, и если изменение данных напряжения демонстрирует какое-либо особенное состояние, как показано на этапах 24 - 32 на фиг.8 и 9 после повторения данных измерения напряжения по меньшей мере 8 раз за период времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения, процесс зарядки может быть остановлен перед определением состояния зарядки.

На фиг. 10 и 11 изображены блок-схемы операций, осуществляемых в другом специфичном примере настоящего изобретения. Ввиду того что этапы 7 - 20 являются аналогичными этапам, изображенным на фиг.7 и 8, то на фиг.10 эти этапы опущены и блок-схема начинается c этапа, соответствующего этапу 20 на фиг.8.

Следует отметить, что на следующих этапах 120 и 121 выполняется такое же вычисление, как на этапе 20 на фиг.8.

Главное в том, что на фиг.10 и 11 на основе данных Dn, которые подсчитаны и записаны во второе запоминающее устройство перед этапом 120, выполняется вычисление с целью определения разности ΔDv (где ΔDv = ΔDvn-ΔDv-1) между данными Dvn - 1 напряжения в непосредственно предыдущий период времени ts - 1 выборки считывания количества изменения и данными ΔDvn напряжения в текущий период времени ts выборки считывания количества изменения, и кроме того, на этапе 121 выполняется вычисление таким же образом для определения разности ΔDt (где ΔDt = ΔDtn-ΔDtn-1) между данными Dtn - 1 температуры в предыдущий период ts - 1 выборки считывания количества изменения и данными Dtn температуры в текущий период времени ts выборки считывания количества изменения.

После этого на этапе 122 эта разность ΔDv (где ΔDv = ΔDvn-ΔDv-1), которая представляет собой количество изменения данных напряжения записывается в память IV (V_БУФ), и на этапе 123 эта разность (ΔDv = ΔDvn-ΔDv-1), которая представляет собой количество изменения данных температуры, записывается в память IV (Т_БУФ).

Далее в конкретном примере настоящего изобретения, в частности относительно данных напряжения, желательно выявить ширину изменения за короткий период времени, и по этой причине на этапе 124 определяется, положительное ли значение разности ΔDv, не равное нулю, или нет, и если результат - ДА, то следует этап 126, на котором ΔS устанавливается на нуль.

Главное в том, что если разность в количестве изменения данных напряжения между первым периодом времени (ts₁) выборки считывания количества изменения данных измерения и вторым периодом времени (ts₂) выборки считывания количества изменения данных измерения является положительной величиной, это указывает на то, что данные измерения напряжения увеличиваются, и в этом случае делается вывод, что уровень заряда аккумуляторной батареи не достиг 100%, поэтому константа ΔS, которая указывает на изменение в средстве измерения напряжения, устанавливается равной дулю, и далее следует этап 127.

С другой стороны, если на этапе 124 результатом является НЕТ, то это указывает на то, что величина данных напряжения или уменьшается, или является постоянной, тогда следует этап 125, на котором текущее значение ΔDv разности прибавляется к непосредственно предыдущему значению константы ΔS, а заранее установленное постоянное значение X вычитается из него, при этом результат принимается в качестве нового значения константы ΔS.
В этом примере, если значение ΔDv отрицательное, то и разность ΔDv, и заранее установленная константа Z вычитаются из непосредственно предыдущего значения константы ΔS.
Кроме того, указанная выше константа Z представляет собой постоянное расчетное значение таким образом, что когда нет изменения в значении ΔDv разности, оно делает так, как будто изменение есть, и устанавливается равным, например, 2.

Следовательно, в этом конкретном примере, когда данные напряжения достигают своего максимального значения и это значение удерживается, то константа ΔS вычитается из него в текущий момент.

Далее, на этапе 127 определяется, равна ли эта константа ΔS заранее установленному значению W или меньше него, и если результат - ДА, то возможно предположить, что уровень заряда аккумуляторной батареи равен 100% или находится в области 100%, и далее следует этап 135, на котором процесс зарядки прекращается.

Следовательно, в этом конкретном примере значение W устанавливается равным, например, 6, и если константа Z равна 2, а разность ΔDv равна нулю три раза подряд, то, если нет изменения, будет получена последовательность:
После ts₁:
После ts₂: ΔS = ΔS-ΔDv-Z = -2-0-2 = -4
После ts₃: ΔS = ΔS-ΔDv-Z = -4-0-2 = -6
Так, процесс зарядки будет остановлен в точке, где выполняется третий повтор периода времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения.

В качестве примера на основе более конкретных данных можно привести случай, когда необходимое для считывания основных данных время t_b устанавливается равным 0,75 секунд, значение L счетчика II устанавливается равным 4, скорость C зарядки, с которой заряжается аккумуляторная батарея, - 4, а константа A устанавливается равной 16.

Кроме того, в случае, когда число М повторов времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения устанавливается равным 8, константа W равна - 6, а константа Z равна 2, если осуществляется ошибочная перезарядка никель-кадмиевой батареи после предполагаемого завершения зарядки, то время (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения для измерения параметров напряжения при зарядке будет равно (0,75 · 16/3) · 4 = 16 секунд, а напряжение батареи ΔDv и ΔS относительно каждого периода времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения приведены в табл. А.

Из приведенных результатов следует, что процесс зарядки относительно данной аккумуляторной батареи будет остановлен при измерении третьего периода времени (ts) выборки считывания количества изменения данных, необходимое для этого время будет равно около 48 миллисекунд.

На этапе 128 на блок-схеме фиг.10 с учетом данных количества изменения напряжения для всех данных, записанных в память IV (V_БУФ) после M повторов операций этапа 22 - этапа 23 фиг.8, выполняется вычисление с целью определения значения ΔHv разности между текущим изменением данных измерения, т.е. общим количеством изменения ΔTDvn на основе М данных измерения в этот период времени (ts₁) до (ts_М) выборки считывания количества изменения значения измерения, и общим значением непосредственно предыдущего количества изменения данных измерения, т.е. общим количеством изменения с учетом М данных измерения за это время от (ts₀) до (ts_{М - 1}) выборки считывания количества изменения данных измерения, и на этапе 129 определяется, является ли значение ΔHv положительным, отрицательным или равно нулю, и если оно положительное, следует этап 131, на котором значение N соответствующего счетчика устанавливается равным нулю, после чего следует этап 132.

Однако, если значение ΔHv разности равно нулю, значение счетчика не изменяется, а если значение ΔHv разности отрицательное, то следует этап 130, на котором значение N счетчика увеличивается на 1, после чего следует этап 132.

Результатом этого является то, что для конкретного примера определяется условие, если такое есть, при котором значение H разности удерживается постоянным, и точно так же, как в предыдущем конкретном примере, в случае, если значение ΔHv разности оказывается отрицательным N раз подряд, то делается вывод, что зарядный уровень батареи достиг 100% или области 100%, и процесс зарядки прекращается.

Значение N счетчика может устанавливаться соответственно по желанию, и в данном примере оно может быть, например, равно 3.

В настоящем изобретении, как показано на этапах 124-127, ввиду того что, если ΔDv равно нулю, предполагается, что отрицательное условие существует, даже на этапе 129, даже если данные измерения напряжения удерживаются на их максимальном значении, условие, когда значение разности равно нулю, не будет иметь места, поэтому это значение будет считаться отрицательным.

Далее следует этап 132, на котором определяется, равно ли значение N счетчика трем, и если результат - ДА, процесс зарядки данной аккумуляторной батареи прекращается, но если результат - НЕТ, то следует этап 133, на котором, после использования значения ΔDt разности ΔDt = Dtn - Dt (n - 1), которое является количеством изменения данных температуры, записанным в память IV (Т_БУФФ.) на этапе 123, и выполнения М повторов определяется текущее количество изменения данных измерения, т.е. общее количество изменения, общее значение ΔTDtn, на основе М данных измерения в периоды времени от (ts₁) до (ts_М) выборки считывания количества изменения данных измерения, и определяется непосредственно предыдущее общее количество изменения, которое представляет собой общее количество изменения ΔTDt(n-1), основанное на М данных измерения в период времени от (ts₀) до (ts_M-1) выборки считывания количества изменения данных, и принимается решение, являются ли оба эти значения заранее заданным значением α.

В ходе этих операций при осуществлении процесса зарядки аккумуляторной батареи ввиду того, что некоторая погрешность или неправильное действие вызывают резкое повышение температуры несмотря на то, что уровень заряда еще не достиг области 100%, может случиться преждевременная остановка процесса зарядки, для предупреждения такого состояния, учитывая то, что повышение температуры аккумуляторной батареи во время зарядки известно заранее, данные, относящиеся к нормальному количеству изменения температуры, имеющему место при достижении 100%-ной области уровня заряда, принимаются в качестве необходимых данных, например путем введения соответствующего значения α в соответствующую память, в этом случае процесс должен вернуться к этапу 7 фиг.7, и затем, начиная с этого этапа, перечисленные выше этапы должны быть повторены.

На этапе 133 в случае, если оба указанные выше значения количества общего изменения температуры равны заранее установленному значению α или превышают его, следует этап 134, на котором определяется, равна ли разность изменения ΔHt между текущим количеством изменения данных измерения, т.е. совокупным количеством изменения ΔTDtn на основе М данных измерения за период времени от (ts₁) до (ts_М) выборки считывания количества изменения данных измерения, и непосредственно предыдущим количеством изменения данных измерения, т.е. совокупным количеством изменения ΔTDtn-1 на основе М данных измерений за период времени (ts₀) до (ts_M-1) выборки считывания количества изменения данных измерения, заранее установленному значению, например, K или превышает его, и если результат этого определения - ДА, то процесс зарядки останавливается.

Однако, если результат - НЕТ, действие возвращается к этапу 5 фиг.7, и, начиная с этого этапа, перечисленные выше этапы повторяются.

Далее следует пояснение результатов использования способа зарядки аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению с целью зарядки аккумуляторных батарей с различными составляющими элементами и при различных условиях зарядки со ссылками на табл. I - V и фиг.12 - 20.

Табл. I представляет случай использования способа зарядки аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению, пригодного для никель-кадмиевых батарей со скоростью зарядки 0,25C и следующими установочными положениями:
время считывания основных данных t_b = 0,75 с;
значение L счетчика II = 4;
скорость зарядки C = 0,25;
заданная константа A = 16; и
число повторов операции измерения в каждый период времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения М = 8, выполненными для осуществления процесса зарядки.

В этом конкретном примере время, ts, выборки считывания количества изменения будет равно:
ts = (0,75 · 16/0,25) · 4 = 192 с.

В табл. I представлены данные измерения напряжения в каждый период времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения, общее количество изменения ΔTDv напряжения на этапе 122 фиг.10 и значение N счетчика на этапе 130 и 131 фиг.10.

Главное в том, что в табл. I представлены необработанные данные напряжения батареи, полученные в каждый период времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения, и совокупное количество изменения ΔTDv указывает на значение разности между итоговой суммой значений сдвига, суммированных 8 раз, в каждый период времени (ts₁) до (ts₈) выборки считывания количества изменения данных измерения, и итоговой суммой значений сдвига, суммированных 8 раз в каждый период времени (ts₂) до (ts₉) выборки считывания количества изменения данных измерения.

Расчетное значение N в соответствии с указанными выше этапами 129 - 131 на фиг.10 добавляется или вычитается в зависимости от того, является ли значение ΔHv разности положительным, отрицательным или равно нулю.

Так, в течение периода времени от ts₁ до ts₈ с учетом того, что нет предыдущих данных, полученное значение ΔHv разности равно нулю, поэтому и расчетное значение N остается равным нулю, но в период времени ts₉ совокупное количество изменения ΔTDv равно 32, поэтому значение ΔHv-521 является отрицательным в результате того, что расчетное значение N увеличивается на 1.

Далее, в период времени ts₁₀, точно так же, так как совокупное количество изменения ΔTDv становится 24, количество ΔHv разности принимает отрицательное значение - 8, поэтому расчетное значение N увеличивается на 1 и становится равным 2.

Аналогичным образом, так как выше ts₁₅ значение ΔHv разности постоянно отрицательно, расчетное значение N увеличивается на 1 каждый раз, поэтому в период ts₁₅ расчетное значение равно 7.

Однако, в этом конкретном примере, в общем, это расчетное значение устанавливается равным 3, поэтому процесс зарядки прекращается, когда расчетное значение превышает 3, и хотя в этом конкретном примере процесс зарядки прекращается на ts₁₁, так как напряжение батареи, при котором достигается 100%-ный уровень заряда, известно заранее, возможно продолжать процесс таким образом, пока это напряжение не превышено, что значение данных этого счетчика становится недействительным.

По этой причине в этом конкретном примере, если напряжение батареи устанавливается равным, например, 580 B и если указанное выше расчетное значение N становится недействительным, когда напряжение батареи превышает это напряжение в 580 B, то не будет проблем, если процесс зарядки прекратится на ts₁₁.

Более того, на ts₁₆, так как значение ΔHv разности становится равным -1, значение счетчика переводится с 7 на 0.

Такая же операция повторяется и на ts₈₀, так как напряжение батареи равно 600 B и значение счетчика равно 3, процесс зарядки прекращается.

Фиг. 12 изображает диаграмму данных измерения табл. I, по горизонтали нанесены значения ts. На фиг.13, построенной на основе необработанных данных фиг.12, сплошной линией представлена кривая совокупного количества ΔTDv изменения для каждого периода времени ts, а пунктирная линия показывает значение N счетчика для каждого периода времени ts.

Табл. II представляет случай использования способа зарядки аккумуляторной батареи по настоящему изобретению, пригодного для никель-кадмиевой батареи со скоростью зарядки, равной 3C и со следующими установочными положениями, выполненными для реализации процесса:
время считывания основных данных t_b = 0,75 с;
значение счетчика II = 4;
скорость зарядки C = 3;
заданная константа A = 16;
число повторов операции в каждый период времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения М = 8; и
константа K = 2.

В этом конкретном примере период времени выборки считывания количества изменения будет равен:
ts = (0б75 · 16/3) · 4 = 16 с.

Таблица II представляет данные измерения температуры батареи в каждый период (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения, совокупное количество изменения ΔTDt температуры на этапе 123 фиг. 10 и отношение ΔHt изменения количества изменения температуры на этапе 134 фиг.10.

Главное в табл. II в том, что данные температуры представляют необработанные данные, полученные в каждый период времени (ts) выборки считывания количества изменения, общее количество изменения ΔTDt температуры указывает на значение разности между итоговой суммой значений сдвига, суммированных за 8 раз в каждый из периодов (ts₁) до (ts₈) выборки считывания количества изменения данных измерения, и итоговой суммой значений сдвига, суммированных за 8 раз в каждый из периодов (ts₂) до (ts₉) выборки считывания количества изменения данных измерения, а значение ΔHt указывает на скорость изменения между соседними значениями ΔTDt, т.е. ΔHt = ΔTDtn/ΔTDtn-1.
В соответствии с операцией указанного выше этапа 34 фиг. 10 отношение изменения ΔHt сравнивается с упомянутым выше заранее установленным постоянным значением K = 2, и если ΔHt равно 2 или превышает 2 (т.е. ΔHt ≥ K ) ввиду того, что можно предсказать, что уровень заряда достиг 100% или области 100%, то процесс зарядки прекращается.

Данные табл. II указывают на погрешность, если знаменатель выражения ΔHt = ΔTDtn/ΔTDtn-1 равен нулю.

В этом конкретном примере на ts 57 данные для скорости изменения температуры ΔHt = ΔTDtn/ΔTDtn-1 превышает K = 2, поэтому в этой точке процесс зарядки прекращается.

На фиг. 14 изображена диаграмма представленных в табл. II данных измерения температуры батареи со значениями ts по горизонтальной оси.

Табл. III приводит случай использования способа зарядки аккумуляторной батареи настоящего изобретения, пригодного для никель-кадмиевых батарей, со скоростью зарядки 3C, отличающегося тем, что для выполнения процесса зарядки были взяты следующие установочные положения:
время считывания основных данных t_b = 0,75 с;
значение L счетчика II = 4;
скорость зарядки C = 3;
заданная константа A = 16; и
число повторов операции измерения в каждый период времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения М = 8.

В этом конкретном примере период времени выборки считывания количества изменения будет равен:
ts = (0,75 · 16/3) · 4 = 16 с.

В табл. III представлены данные напряжения батареи в каждый период времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения, совокупное количество изменения ΔTDv напряжения на этапе 122 фиг.10 и значение N счетчика на этапе 130 и этапе 131 фиг.10.

По существу, данные напряжения батареи и другие данные табл. III являются такого же типа, как и данные из приведенной выше табл. I, и, следовательно, нет необходимости в конкретном отдельном пояснении, хотя можно сказать, что это означает то, что зарядка осуществляется в результате тех же операций, что и в случае, показанном в табл. I за короткий период времени сильным током, и в частности при 3C, в точке ts₆₁, так как зарядка завершена, видно, что заряд кончается примерно после 16 минут от начала процесса зарядки.

На фиг.15 и 16 изображены диаграммы, которые соответствуют описанным выше фиг.12 и 13.

Табл. IV представляет случай использования способа зарядки аккумуляторной батареи настоящего изобретения, пригодного для водородоникелевых батарей со скоростью зарядки 0,25C, отличающегося тем, что для реализации зарядки были выполнены следующие установочные положения:
время считывания основных данных t_b = 0,75 с;
значение L счетчика II = 4;
скорость зарядки C = 0,25;
заданная константа A = 16; и
число повторов операции измерения в каждый период времени выборки считывания количества изменения данных измерения М = 8.

В этом конкретном примере период времени выборки считывания количества изменения данных измерения будет равен:
ts = (0,75 · 16/0,25) · 4 = 192 с.

В табл. IV представлены данные напряжения батареи в каждый период (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения, совокупное количество изменения ΔTDv напряжения на этапе 122 фиг.10 и значение N счетчика на этапе 130 и этапе 131 фиг.10.

По существу данные напряжения батареи и другие данные табл. IV аналогичны типу данных из приведенной выше табл. I, поэтому нет необходимости в конкретном отдельном пояснении, хотя можно сказать, что это указывает на то, что один и тот же тип операций, как и в представленном в табл. I случае, обеспечивает полную зарядку другого типа аккумуляторной батареи, т.е. водородоникелевой батареи, при 79, что составляет период времени, равный 252 минутам.

На фиг. 17 и 18 представлены диаграммы, которые соответствуют описанным выше фиг.12 и 13.

Табл. V показывает случай использования способа зарядки аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению, пригодного для водородоникелевых батарей со скоростью зарядки 1C, отличающегося тем, что для выполнения процесса зарядки были взяты следующие установочные положения:
время считывания основных данных t_b = 0,75 с;
значение счетчика II = 4;
скорость зарядки C = 1;
заданная константа A = 16; и
число повторов операции измерения в каждый период времени (ts) выборки считывания количества изменения данных измерения М = 8.

В этом конкретном примере период времени выборки считывания количества изменения будет равен:
ts = (0,75 · 16/1) · 4 = 48 с.

Табл. V представляет данные напряжения в каждый период времени (ts) выборки считывания количества изменения, совокупное количество изменения ΔTDv напряжения на этапе 122 фиг.10 и значение N счетчика на этапе 130 и этапе 131 фиг.10.

По существу данные напряжения батареи и другие данные табл. V являются того же типа, что и данные приведенной выше табл. I, и следовательно, нет необходимости в конкретном отдельном пояснении, хотя можно сказать, что это указывает на то, что тот же тип операций, как и в представленном в табл. I случае, обеспечивает полную зарядку другого типа аккумуляторной батареи, т. е. водородоникелевой батареи, при ts₇₈, что составляет период времени, равный 62 минутам 24 секундам.

Фиг.19 и 20 представляют диаграммы, которые соответствуют описанным выше фиг.12 и 13.

Ввиду того что высокоскоростной способ зарядки аккумуляторных батарей настоящего изобретения использует описанное выше техническое построение, даже для аккумуляторных батарей различного типа, учитывая их взаимно отличающиеся параметры зарядки, например напряжение на зажимах или температура, можно определить общие характеристики аккумуляторных батарей с различными составляющими элементами, с точностью выявить точку, в которой зарядный уровень достигает почти 100%, используя одно и то же устройство для надежной зарядки аккумуляторных батарей различной конструкции, но также обеспечивая точное определение зарядного уровня во время процесса зарядки, быстрое определение точки, в которой уровень заряда достигает почти 100% и прекращение зарядки в этой точке, в результате можно не только надежно избежать проблемы, имеющей место в том случае, когда зарядка продолжается после того, как достигнут 100%-ный уровень заряда, что приводит к повышению температуры аккумуляторной батареи выше ее максимального значения, приводящему к повреждению этой аккумуляторной батареи, но также определить параметры батареи относительно скорости заряда, или тока заряда, обеспечивая тем самым зарядку аккумуляторных батарей с одними и теми же составными элементами при разных скоростях заряда, более того, обеспечивая, в частности, точную высокоскоростную зарядку аккумуляторных батарей.

Другими словами, согласно настоящему изобретению в дополнение к зарядке аккумуляторных батарей с различными индивидуальными конструкциями, при этом аккумуляторные батареи могут быть одного и того же типа, но c разными скоростями заряда, возможно также в соответствии со скоростью зарядки, указанной в качестве спецификации, выполняя выборку идеальных значений измерения, накопить точные данные, обеспечивающие точную и высокоскоростную зарядку.

Формула изобретения

1. Способ зарядки аккумуляторной батареи, включающий этап 1, на котором устанавливают основной период времени t_b считывания данных, необходимый для считывания данных, этап 2, на котором устанавливают скорость C зарядки, этап 3, на котором устанавливают регулируемый период времени t_с считывания данных согласно установленным скорости C зарядки и основному периоду времени t_b считывания данных, причем регулируемый период времени t_с считывания данных является единственным для скорости C зарядки, отличающийся тем, что содержит этап 4, на котором во время операции зарядки используют соответствующее средство выборки для измерения напряжения на зажимах аккумуляторной батареи по меньшей мере один раз в каждый регулируемый период времени t_с считывания данных и на котором записывают данные измеренного напряжения в этот период в соответствующее первое запоминающее средство, этап 5, на котором повторяют операцию этапа 4 заранее определенное число раз L, проводят суммирование множества данных напряжения, полученных в каждый регулируемый период времени t_с считывания данных, и записывают полученную величину значения Dvn изменяемого напряжения за период времени t_S выборки считывания величины изменения данных напряжения (где t_S = L · t_с) в соответствующее второе запоминающее средство, этап 6, на котором подсчитывают разность между величиной значения Dv1 изменяемого напряжения для первого периода времени (t_S1) выборки и величиной значения Dv2 изменяемого напряжения для следующего, второго периода времени (t_S2) выборки, полученными на этапе 5, и на котором записывают полученную разность в величине изменения ΔDv в третье запоминающее средство, этап 7, на котором непрерывно повторяют этап 6 заранее определенное количество раз M и на котором проводят суммирование каждого из значений от ΔDv1 до ΔDvM (M значений), полученных на каждом периоде времени (t_S) выборки считывания величины изменения, и определяют величину изменения ΔTDv данных напряжения для совокупного периода времени t выборки считывания величины изменения (где t = t_S · M), а результаты записывают в четвертое запоминающее средство, этап 8, на котором проводят вычисление на основе значений величины изменения ΔTDv данных напряжения, записанной в четвертое запоминающее средство, для определения разности ΔHv между величиной изменения ΔTDv1 напряжения, измеренной за первый совокупный период времени (t1) выборки считывания величины изменения, установленный как проходящий от первого периода времени (t_S1) выборки до m-го периода времени (t_SM) выборки для заранее определенной M-ой выборки, и величиной изменения ΔTDv2 напряжения, измеренной за второй совокупный период времени выборки считывания величины изменения, установленный как проходящий от второго периода времени (t_S2) выборки до (m + 1)-го периода времени (t_SM + 1) выборки для заранее определенной (M + 1)-ой выборки, причем вычисленную разность ΔHv (где ΔHv = ΔTDv2-ΔTDv1) записывают в пятое запоминающее средство, этап 9, на котором повторяют этап 8 и при расчете значения ΔHvn разности (где ΔHvn = ΔTDv(n+1)-ΔTDvn) между величинами изменений ΔTDvn и ΔTDv(n+1) напряжения в каждой паре соседних совокупных периодов времени t_n и t_n+1 выборки величины изменения, записывают рассчитанные результаты в пятое запоминающее средство, этап 10, на котором определяют, является ли каждая из величин разностей по величине изменений напряжения от ΔHv1 до ΔHvm положительными (равны нулю или больше нуля) или отрицательными (меньше нуля), и этап 11, на котором определяют согласно последовательности появления разностей в величине изменений напряжения от ΔHv1 до ΔHvm, является ли разность по величине изменения ΔHv напряжения равной нулю или отрицательной S раз подряд и, если эта разность по величине изменения ΔHv напряжения равна нулю или отрицательна S раз подряд, процесс зарядки прекращается.

2. Способ зарядки аккумуляторной батареи, включающий этап 1, на котором устанавливают основной период времени t_b считывания данных, необходимый для считывания данных, этап 2, на котором устанавливают скорость C зарядки, этап 3, на котором устанавливают регулируемый период времени t_с считывания данных согласно установленным скорости C зарядки и основному периоду времени t_b считывания данных, причем регулируемый период времени t_с считывания данных является единственным для скорости C зарядки, отличающийся тем, что содержит этап 4, на котором во время операции зарядки используют соответствующее средство выборки для измерения температуры на зажимах аккумуляторной батареи по меньшей мере один раз в каждый регулируемый период времени t_с считывания данных и на котором записывают данные измеренной температуры в этот период в соответствующее первое запоминающее средство, этап 5, на котором повторяют операцию этапа 4 заранее определенное число раз L, проводят суммирование множества температурных данных, полученных в каждый регулируемый период времени t_с считывания данных и записывают полученную величину значения Dtn изменяемой температуры за период времени t_S выборки считывания величины изменения данных температуры (где t_S = L · t_с) в соответствующее второе запоминающее средство, этап 6, на котором подсчитывают разность между величиной значения Dt1 изменяемой температуры для первого периода времени (t_S1) выборки и величиной значения Dt2 изменяемой температуры для следующего, второго периода времени (t_S2) выборки, полученными на этапе 5, и на котором записывают полученную разность в величине изменения ΔDt в третье запоминающее средство, этап 7, на котором непрерывно повторяют этап 6 заранее определенное количество раз M и на котором проводят суммирование каждого из значений разности от ΔDt1 до ΔDtM (M значений), полученную на каждом периоде времени (t_S) выборки считывания величины изменения, и определяют величину изменения ΔTDt данных температуры для совокупного периода времени выборки считывания величины изменения температуры (где t = t_S · M), а результаты записывают в четвертое запоминающее средство, этап 8, на котором выполняют вычисление на основе значений величины изменения ΔTDt данных температуры, записанной в четвертое запоминающее средство, для определения отношения между величиной изменения ΔTDt1 температуры, измеренной от первого совокупного периода времени (t1) выборки считывания величины изменения, установленного от первого периода времени (t_S1) выборки до периода времени (t_SM) выборки для заранее определенной M-ой выборки, и величиной изменения ΔTDt2 температуры, измеренной от второго совокупного периода времени выборки считывания величины изменения t2, установленного от второго периода времени (t_S2) выборки до периода времени (t_SM + 1) выборки для заранее определенной (M + 1)-ой выборки, причем подсчитанное отношение ΔHt (где ΔHt = ΔTDt2/ΔTDt1) записывают в пятое запоминающее средство, этап 9, на котором повторяют операции этапа 8 и одновременно осуществляют расчет значения ΔHtn отношения (где ΔHtn = ΔTDt(n+1)/ΔTDtn)) между величинами изменений ΔTDvn и ΔTDv(n+1) температуры в каждой паре соседних совокупных периодов времени t_n и t_n+1 выборки величины изменения и рассчитанные результаты записывают в пятое запоминающее средство, этап 10, на котором определяют из записанной в пятое запоминающее средство информации, равно ли отношение ΔHm между двумя соседними величинами изменения температуры заданному значению K, или превышает его, или меньше этого значения, этап 11, на котором, если отношение ΔHm величин изменения температуры равно заданному значению K или превышает его, процесс зарядки прекращается.

3. Способ зарядки аккумуляторной батареи, включающий этап 1, на котором устанавливают основной период времени t_b считывания данных, необходимый для считывания данных, этап 2, на котором устанавливают скорость C зарядки, этап 3, на котором устанавливают регулируемый период времени t_с считывания данных согласно установленным скорости C зарядки и основному периоду времени t_b считывания данных, причем регулируемый период времени t_с считывания данных является единственным для скорости C зарядки, отличающийся тем, что содержит этап 4, на котором во время процесса зарядки используют соответствующее средство выборки для измерения температуры и напряжения на зажимах аккумуляторной батареи по меньшей мере один раз в каждый регулируемый период времени t_с считывания данных и на котором записывают данные температуры и данные напряжения на зажимах в этот период в соответствующее первое запоминающее средство соответственно, этап 5, на котором повторяют операцию этапа 4 заранее определенное число раз L, проводят отдельное суммирование множества данных температуры и данных напряжения батареи, полученных в каждый регулируемый период времени t_с считывания данных, и записывают полученные соответствующие величины значения Dtn изменяемой температуры и значения Dvn изменяемого напряжения за период времени t_S выборки считывания величины изменения данных температуры и данных напряжения на зажимах (где t_S = L · t_с) в соответствующее второе запоминающее средство, этап 6, на котором подсчитывают разность между величинами значения Dv1 изменяемого напряжения и значения Dt1 изменяемой температуры для первого периода времени (t_S1) выборки и соответствующими величинами значения Dv2 изменяемого напряжения и значения Dt2 изменяемой температуры для следующего, второго периода времени (t_S2) выборки, полученными на этапе 5, и на котором записывают результаты величины разности ΔD для данных температуры и данных напряжения на зажимах (ΔDv и ΔDt) в третье запоминающее средство, этап 7, на котором непрерывно повторяют этап 6 заранее определенное количество раз M и на котором проводят суммирование каждого из значений от ΔDv1 до ΔDvM (M значений) и от ΔDt1 до ΔDtM (M значений), полученных на каждом периоде времени (t_S) выборки считывания величины изменения, и определяют величину изменения данных температуры и данных напряжения на зажимах, ΔTDt и ΔTDv, для совокупного периода времени t выборки считывания величины изменения (где t = t_S · M), а результаты записывают в четвертое запоминающее средство, этап 8, на котором вычисляют на основе величины изменения ΔTDv данных напряжения, записанной в четвертое запоминающее средство, для определения разности между величиной изменения ΔTDv1 напряжения, измеренной за первый совокупный период времени (t1) выборки считывания величины изменения, проходящего от первого периода времени (t_S1) выборки до периода времени (t_SM) выборки для заранее определенной M-ой выборки, и величиной изменения ΔTDv2 напряжения, измеренной за второй совокупный период времени t2 выборки считывания величины изменения напряжения, проходящего от второго периода времени (t_S2) выборки до периода времени (t_SM + 1) выборки для заранее определенной (M + 1)-ой выборки, подсчитанное значение разности ΔHv (где ΔHv = ΔTDv2-ΔTDv1) записывают в пятое запоминающее средство, этап 9, на котором повторяют этап 8 при одновременном подсчете значения ΔHvn разности (где ΔHn = ΔTDv(n+1)-ΔTDvn)) между величинами изменений ΔTDvn и ΔTDv(n+1) напряжения в каждой паре соседних совокупных периодов времени t_n и t_n+1 выборки величины изменения, и рассчитанные результаты записывают в шестое запоминающее средство, этап 10, на котором определяют, является ли m величин изменений напряжения от ΔHv1 до ΔHvm положительными (равны нулю или больше нуля) или отрицательными (меньше нуля), и этап 11, на котором производят вычисления на основе значений величины изменения ΔTDt данных напряжения, записанных в четвертое запоминающее средство, для определения отношения ΔHt между величиной изменения ΔTDt1 температуры, измеренной от первого совокупного периода времени (t1) выборки считывания величины изменения температуры, проходящего от первого периода времени (t_S1) выборки до периода времени (t_SM) выборки для заранее определенной M-ой выборки, и величиной изменения ΔTDt2 температуры, измеренной за второй совокупный период времени t2 выборки считывания величины изменения, проходящего от второго периода времени (t_S2) выборки до периода времени (t_SM + 1) выборки для заранее определенной (M + 1)-ой выборки, причем подсчитанное отношение ΔHt (где ΔHt = ΔTDt2/ΔTDt1) записывают в пятое запоминающее средство, этап 12, на котором повторяют операции этапа 11 при одновременном подсчете значения ΔHtn отношения (где ΔHtn = ΔTDt(n+1)/ΔTDtn) между величинами изменений ΔTDtn и ΔTDt(n+1) температуры в каждой паре соседних периодов времени t_n и t_n+1 выборки совокупной величины изменения температуры, рассчитанные результаты записывают в пятое запоминающее средство, этап 13, на котором определяют на основе записанной в пятое запоминающее средство информации, является ли отношение ΔHtm между двумя соседними величинами изменения температуры равным заданному значению K, или превышает его, или меньше этого значения, и этап 14, на котором определяют для отношений ΔHtm величин изменения температуры, равных заданному значению K или превышающих его, и в последовательности появления разностей в величине изменений напряжения от ΔHv1 до ΔHvm, является ли разность по величине изменения ΔHv напряжения нулевой или отрицательной S раз подряд и, если эта разность по величине изменения ΔHv напряжения равна нулю или отрицательна S раз подряд, то процесс зарядки прекращается.

4. Способ зарядки аккумуляторной батареи по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что, когда во время зарядки используют средство выборки для измерения напряжения на зажимах или для измерения температуры аккумуляторной батареи в каждый регулируемый период времени t_с считывания данных, и при выполнении измерения, прерывают подачу тока заряда к аккумуляторной батарее.

5. Способ зарядки аккумуляторной батареи по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что во время зарядки используют средство выборки для измерения напряжения на зажимах или для измерения температуры аккумуляторной батареи в каждый регулируемый период времени t_с считывания данных, если даже одно из этих значений указывает на уровень, превышающий заранее установленный уровень аномального значения, процесс зарядки прекращается.

6. Способ зарядки аккумуляторной батареи по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что регулируемый период времени t_с считывания данных рассчитывают на основе скорости C зарядки и основного периода времени t_b считывания данных по выражению t_с = t_b · A/C, где A - константа.

7. Способ зарядки аккумуляторной батареи по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что на этапе, на котором повторяют измерения данных напряжений непрерывно M раз в каждый период времени t_S выборки считывания изменения данных, каждый раз, когда измеряют данные напряжения за каждый период времени t_S выборки считывания изменения данных, подсчитывают величину изменения ΔTDv данных напряжения, определяют, является ли величина изменения ΔTDv данных напряжения положительной, отрицательной или равной нулю, и если она положительная, значение ΔS соответствующего счетчика, который определяет условие изменения величины изменения ΔTDv данных напряжения, устанавливают равным нулю, а если эта величина изменения ΔTDv данных напряжения отрицательная или равна нулю, то к значению ΔS счетчика добавляют значение ΔTDv, при этом значение ΔS счетчика обновляется до добавленного значения, после чего значение ΔS счетчика сравнивают с заранее установленным эталонным значением W и, если значение ΔS счетчика меньше, чем эталонное значение W, то процесс зарядки прекращается.

8. Способ зарядки аккумуляторной батареи по п.7, отличающийся тем, что если величина изменения ΔTDv данных напряжения равна нулю, заранее установленное значение Z вычитают из значения ΔS счетчика.

9. Способ зарядки аккумуляторной батареи по п.4, отличающийся тем, что, когда во время зарядки используют средство выборки для измерения напряжения на зажимах или для измерения температуры аккумуляторной батареи в каждый период времени t_с считывания регулируемых данных, если даже одно из этих значений указывает на уровень, превышающий заранее установленный уровень аномального значения, процесс зарядки прекращается.

10. Способ зарядки аккумуляторной батареи по п.4, отличающийся тем, что регулируемый период времени t_с считывания данных вычисляют на основе скорости C зарядки и основного периода времени t_b считывания данных по выражению t_с = t_b · A/C, где A - константа.

11. Способ зарядки аккумуляторной батареи по п.5, отличающийся тем, что регулируемый период времени t_с считывания данных вычисляют на основе скорости C зарядки и основного периода времени t_b считывания данных по выражению t_с = t_b · A/C, где A - константа.

12. Способ зарядки аккумуляторной батареи по п.4, отличающийся тем, что на этапе, на котором повторяют измерения данных напряжения непрерывно M раз в каждый период времени t_S выборки считывания изменения данных, каждый раз, когда измеряют данные напряжения за каждый период времени t_S выборки считывания изменения данных, подсчитывают величину изменения ΔTDv данных напряжения, определяют, является ли величина изменения ΔTDv данных напряжения положительной, отрицательной или равной нулю и, если она положительная, значение ΔS соответствующего счетчика, который определяет условие изменения величины изменения ΔTDv данных напряжения, устанавливают равным нулю, а если эта величина изменения ΔTDv данных напряжения отрицательна или равна нулю, то к значению ΔS счетчика добавляют значение ΔTDv при этом значение ΔS счетчика обновляется до добавленного значения, после чего значение ΔS счетчика сравнивают с заранее установленным эталонным значением W и, если значение ΔS счетчика меньше, чем эталонное значение W, процесс зарядки прекращается.

13. Способ зарядки аккумуляторной батареи по п.5, отличающийся тем, что на этапе, на котором повторяют измерения данных напряжения непрерывно M раз в каждый период времени t_S выборки считывания изменения данных, каждый раз, когда измеряют данные напряжения за каждый период времени t_S выборки считывания изменений данных, подсчитывают величину изменения ΔTDv данных напряжения, определяют, является ли величина изменения ΔTDv данных напряжения положительной, отрицательной или равной нулю, и если она положительная, значение ΔS соответствующего счетчика, который определяет условие изменения величины изменения ΔTDv данных напряжения, устанавливают равным нулю, а если эта величина изменения ΔTDv данных напряжения отрицательна или равна нулю, то к значению ΔS счетчика добавляют значение ΔTDv, при этом значение ΔS счетчика обновляется до добавленного значения, после чего значение ΔS счетчика сравнивают с заранее установленным эталонным значением W, и если значение ΔS счетчика меньше, чем эталонное значение W, процесс зарядки прекращается.

14. Способ зарядки аккумуляторной батареи по п.6, отличающийся тем, что на этапе, на котором повторяют измерения данных напряжения непрерывно M раз в каждый период времени t_S выборки считывания изменения данных, каждый раз, когда измеряют данные напряжения за каждый период времени t_S выборки считывания изменения данных, подсчитывают величину изменения ΔTDv данных напряжения, определяют, является ли величина изменения ΔTDv данных напряжения положительной, отрицательной или равной нулю, и если она положительная, значение ΔS соответствующего счетчика, который определяет условие изменения величины изменения ΔTDv данных напряжения, устанавливают равным нулю, а если эта величина изменения ΔTDv данных напряжения отрицательна или равна нулю, то к значению ΔS счетчика добавляют значение ΔTDv, при этом значение ΔS счетчика обновляется до добавленного значения, после чего значение ΔS счетчика сравнивают с заранее установленным эталонным значением W и, если значение ΔS счетчика меньше, чем эталонное значение W, прекращают процесс зарядки.

15. Способ зарядки аккумуляторной батареи по п.12, отличающийся тем, что когда величина изменения ΔTDv данных напряжения равна нулю, заранее установленное значение Z вычитают из значения ΔS счетчика.

16. Способ зарядки аккумуляторной батареи по п.13, отличающийся тем, что когда величина изменения ΔTDv данных напряжения равна нулю, заранее установленное значение Z вычитают из значения ΔS счетчика.

17. Способ зарядки аккумуляторной батареи по п.14, отличающийся тем, что, когда величина изменения ΔTDv данных напряжения равна нулю, заранее установленное значение Z вычитают из значения ΔS счетчика.

18. Устройство для зарядки аккумуляторной батареи, содержащее подающее ток средство для подачи электрического тока к элементам аккумуляторной батареи, которой необходима зарядка, включатель/выключатель, расположенный между подающим ток средством и аккумуляторной батареей, измеряющее температуру средство для измерения температуры элементов, отличающееся тем, что содержит средство выборки для приведения в действие измеряющего температуру средства для измерения температуры элементов с нужным интервалом выборки, средство управления зарядкой, соединенное со средством выборки и управляющее включателем/выключателем, устанавливающее скорость зарядки средство, выполненное с возможностью устанавливания скорости Dvn зарядки, средство, устанавливающее регулируемый период времени считывания данных, которое на основе скорости C зарядки, установленной в устанавливающем скорость зарядки средстве, вычисляет по заранее установленному основному периоду времени t_b считывания данных регулируемый период времени t_с считывания данных, значение которого является единственным для скорости C зарядки, средство, устанавливающее период времени выборки считывания величины изменения данных, которое выполнено с возможностью умножения регулируемого периода времени t_с считывания данных на заранее установленное значение L для задания периода времени t_S выборки показаний величины изменения данных температуры, средство, устанавливающее совокупный период времени выборки, которое умножает период времени t_S выборки считывания величины изменения данных на заранее установленное значение M для задания совокупного периода времени t выборки, первое запоминающее средство, которое выполнено с возможностью записывания значений dtn данных температуры, измеренных в каждый регулируемый период времени t_с считывания данных, второе запоминающее средство, выполненное с возможностью записи данных Dtn, представляющих собой суммирование заранее определенного числа L значений данных dtn температуры, записанных в первое запоминающее средство, третье запоминающее средство, в которое, на основе данных Dtn, записанных во второе запоминающее средство, записывают разность между данными Dt(n - 1), измеренными в предыдущий период времени t_S выборки считывания величины изменения, и данными Dtn, измеренными в текущий период времени t_S+1 выборки считывания величины изменения, при этом значение разности равно ΔDt (где ΔDt = Dtn-Dt(n-1)), четвертое запоминающее средство, в которое записывают величину изменения ΔTDt данных температуры, полученную путем суммирования каждой из M величин данных температуры, полученных в каждый период времени (t_S) выборки считывания величины изменения в совокупном периоде времени t выборки считывания величины изменения (где t = t_S · M), полученном путем повторения периода времени (t_S) M выборки считывания изменения нужное число раз M, пятое запоминающее средство, в котором, относительно величины изменения ΔTDt данных температуры, записанной в четвертом запоминающем средстве, записывают отношение ΔHt изменения, подсчитанное между величиной изменения ΔTDTn данных температуры в первый совокупный период времени t_n выборки считывания величины изменения и величиной изменения ΔTDt(n+1) данных температуры во второй совокупный период времени t(n + 1) выборки считывания величины изменения, который образован путем сдвига по времени на один период времени (t_S) выборки считывания величины изменения, при этом отношение изменения обозначено ΔHt (где ΔHt = ΔTDt(n+1)/ΔTDtn первое решающее средство, которое сравнивает отношение ΔHtm изменения температуры между величинами изменения температуры с заранее заданным эталонным значением K, и, если отношение ΔHtm изменения между величинами изменения температуры превышает эталонное значение K, выдает сигнал, прекращающий зарядку, обрабатывающее средство, обрабатывающее каждые из отдельных данных, записанных каждым из средств, и центральное обрабатывающее средство, которое управляет работой каждого средства.

19. Устройство для зарядки аккумуляторной батареи, содержащее подающее ток средство для подачи электрического тока к элементам аккумуляторной батареи, которой необходима зарядка, включатель/выключатель, предусмотренный между подающим ток средством и аккумуляторной батареей, средство измерения напряжения на зажимах для измерения напряжения на зажимах элементов, отличающееся тем, что содержит средство выборки для приведения в действие средства измерения напряжения на зажимах для измерения напряжения на зажимах элементов с нужным интервалом выборки, средство управления зарядкой, соединенное со средством выборки и управляющее включателем/выключателем, устанавливающее скорость зарядки средство, которое выполнено с возможностью установления скорости C зарядки, средство, устанавливающее регулируемый период времени считывания данных, которое на основе скорости C зарядки, установленной в устанавливающем скорость зарядки средстве, вычисляет по заранее установленному основному периоду времени t_b считывания данных регулируемый период времени t_с считывания данных, значение которого является единственным для скорости C зарядки, средство, устанавливающее период времени выборки считывания величины изменения данных, которое выполнено с возможностью умножения регулируемого периода времени t_с считывания данных на заранее установленное значение L для задания периода времени t_S выборки считывания величины изменения данных температуры, средство, устанавливающее совокупный период времени выборки, которое выполнено умножающим период времени t_S выборки считывания величины изменения данных на заранее установленное значение M для задания совокупного периода времени t выборки, первое запоминающее средство, в которое записывают значения dvn данных напряжения на зажимах, измеренные в каждый регулируемый период времени t_с считывания данных, второе запоминающее средство, в которое записывают данные Dvn, которые являются суммой заранее определенного числа L значений данных dvn напряжения, записанных в первое запоминающее средство, третье запоминающее средство, в которое, на основе данных Dvn, записанных во второе запоминающее средство, записывают разность между данными Dv(n - 1), измеренными в предыдущий период времени t_S выборки считывания изменения, и данными Dvn, измеренными в текущий период времени t_S+1 выборки считывания величины изменения, причем значение этой разности равно ΔDv (где ΔDv = Dvn-Dv(n-1)), четвертое запоминающее средство, в которое записывают величину изменения ΔTDv данных напряжения на зажимах, полученную путем суммирования каждой из M величин данных напряжения на зажимах, полученных в каждый период времени выборки считывания величины изменения в совокупном периоде времени t выборки считывания величины изменения (где t = t_S · M), полученном путем повторения периода времени (t_S) M выборки показаний величины изменения нужное число раз M, шестое запоминающее средство, в котором, относительно величины изменения ΔTDv данных напряжения на зажимах, записанной в четвертом запоминающем средстве, записывают разность ΔHvm изменения, подсчитанную между величиной изменения ΔTvn данных напряжения, измеренных в первый совокупный период времени tn выборки считывания, и величиной изменения ΔTDv(n+1) данных напряжения, измеренных во второй совокупный период времени t(n + 1) выборки считывания величины изменения, который образован путем сдвига периода на один период времени (t_S) выборки считывания величины изменения, при этом разность обозначена ΔHvm (где ΔHvm = Hv(n+1)-Hvm), решающее средство, которое, относительно каждого из m значений разностей от ΔHv1 до ΔHvm величин изменения данных напряжения, последовательно записанных в шестое запоминающее средство, определяет, является ли каждая из разностей от ΔHv1 до ΔHvm положительной (равна нулю или больше нуля) или отрицательной (меньше нуля), и которое проводит обработку при упомянутом определении в последовательности появления разностей от ΔHv1 до ΔHvm величин изменения данных напряжения, и если каждая из последовательно измеренных разностей ΔHv имеет отрицательное значение, по меньшей мере, заранее установленное количество раз S подряд, процесс зарядки прекращается, обрабатывающее средство, обрабатывающее каждое из отдельных данных, записанных каждым из средств, и центральное обрабатывающее средство, которое управляет работой каждого средства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 21.04.2001

Извещение опубликовано: 10.11.2004        БИ: 31/2004

---