[发明专利]用于对电池充电的方法与装置

说明书

本发明涉及操作铅酸蓄电池和对铅酸蓄电池充电的方法，涉及对铅酸蓄电池充电的装置，以及涉及包括铅酸蓄电池和充电装置的能量存储系统。

近年来，为了提高铅酸蓄电池的效率和可靠性，已经作出了很多改进。在铅酸蓄电池的寿命中，通常进行多次充电和放电。这在动力应用中是非常现实的，该动力应用例如是铲车、高尔夫球车和其它电池供电的车辆，也包括电池供电的清洁和抛光机，其中电池有规律地在诸如日间的一段时期内放电和在诸如夜间的另一段时期内充电。甚至在一些备用功率应用例如用于远程通信系统的备用电源中，在部分或完全的放电状态与充电状态之间存在很大程度的循环，例如在主电源频繁中断的地方。在电池循环放电和充电期间，出现了一些副反应，这浪费了为电池充电所提供的一些功率，并且逐渐使电池的电化学和材料发生变化并导致电池最终故障。

电池充电系统可以分为主要的三组。在称作“恒定电压系统”的第一组中，充电系统为每个单元(cell)施加恒定电压。开始充电时，电流将会很高，通常处于峰值(假定电池处于有效放电状态)，并且经常通过充电系统进行有意的限制，以免损坏电池。当电池接近充满电时，电池的平衡/静止电压增加，并且“静止”电压与充电系统所施加的电压之间的差减小，因此使流入电池中的电流也降低。在称为“恒定电流”系统的第二类系统中，充电系统的控制算法不断地调整施加给电池的每单元的电压，以将流入电池的电流保持在设定的水平处。第三类型的系统实质上是前面二者的混合，可以称为“混合系统”。在这种混合系统中，充电算法通常首先使用恒定电压机制，直到电池几乎充满电，然后切换到恒定电流机制并保持设定时间段。某些混合系统具有更加复杂的算法，该算法根据预先确定的程序施加多个阶段的恒定电流和恒定电压。其它充电系统也是已知的，例如脉冲充电。通常通过根据算法操作的微处理器来控制充电系统。所有类型的充电系统也经常包括用于测量电池温度的传感器，算法可以被设计为根据测量的温度调整充电电压/电流。充电系统通常专用于特定类型的电池，且与电池一起由电池制造商成套出售。

最近，在市场上出现了的系统中，每个电池都设有安装到电池的主DC电缆的设备，以监测和记录电流、电压(电势差)、温度和可选的电解液液位的数据。当电池被送到充电站进行充电时，这些数据可以无线下载到充电站中，因此将与电池使用有关的有用信息提供给系统操作人员，并且将任何故障都告知用户。这种系统是可以从EnerSys公司得到的WI-IQ无线电池监测设备。

但是，仍然需要改进铅酸蓄电池的寿命循环能力和可靠性。

为了满足这个需要，本发明提供了一种操作铅酸蓄电池的方法，其中电池经历电池被至少部分地放电的放电阶段和电池被至少部分地充电的充电阶段，所述方法包括：

a)监测和记录与电池放电和/或充电历史有关的信息；以及

b)在充电阶段中，将电池连接到充电装置且将电压施加到电池上，其中根据记录的与电池放电和/或充电历史有关的信息来调整该电压。

在本发明的进一步方面中，提供了一种对铅酸蓄电池充电的方法，该方法包括：

a)将电池连接到充电装置；

b)获得与电池放电和/或充电历史有关的信息；

c)将电压施加到电池上，其中根据与电池放电和/或充电历史有关的信息来调整该电压。

在本发明的另一方面中，提供了一种用于对铅酸蓄电池充电的装置，该装置包括：

a)通信装置，被设置成获取与电池放电和/或充电历史有关的信息；以及

b)控制装置，被设置成根据与电池放电和/或充电历史有关的信息，控制在电池充电期间施加到电池上的电压。

在本发明的又一方面中，提供了一种能量储存和供应装置，该装置包括：

一个或多个铅酸蓄电池；

监测和记录与该电池或每个电池放电和/或充电历史有关的信息的装置；以及

用于对电池充电的充电装置，包括控制装置，控制装置被设置成根据该电池或每个电池放电和/或充电历史有关的信息，控制在该电池或每个电池充电期间施加到该电池或每个电池的电压。

本发明人已经发现，如果至少部分地基于电池的历史、尤其是基于电池寿命中电池放电和/或充电历史，控制充电期间施加的电压以控制回充到电池的电量，可以明显地延长铅酸蓄电池的工作寿命。电压的控制通常包括选择在充电期间将被施加到电池的电压。因此，通过根据电池处于其工作寿命中的情况而改变充电期间施加到电池的电压，可以减少电池充电期间发生的副反应，因此延长蓄电池的工作寿命。