MÉTODO Y DISPOSITIVO PARA CARGAR UNA BATERÍA SECUNDARIA.

La presente invención se refiere a un método y dispositivo para cargar una batería secundaria y, más en concreto, a un método y dispositivo de carga que adoptan un óxido de níquel como un material de electrodo para un ánodo y adecuados para cargar la batería secundaria. Un dispositivo de carga de batería secundaria según el preámbulo de la reivindicación 1 se conoce por US-A-4 503 378. En el dispositivo de carga de la técnica anterior, como se describe en la Publicación de Patente japonesa número Hei6-315233, con el fin de compensar los defectos de una decisión de fin de carga en base a la tasa de cambio de un voltaje de terminal y una decisión de fin de carga en base a la tasa de cambio de una temperatura de batería para evitar por ello una disminución de la duración de la batería y una decisión errónea del final de carga, que de otro modo se podría producir por una sobrecarga, la carga plena (de 100%) se decide usando como parámetros tanto la tasa de cambio del voltaje de terminal de la batería como la tasa de cambio de la temperatura. Cuando la carga de la batería se completa en un estado de carga plena, se puede evitar que suba la presión interna de una celda de níquel-cadmio o una celda de níquel-hidrógeno que adopta un óxido de níquel como un material de electrodo para el ánodo que de otro modo podría ser producida por el gas oxígeno emitido por el ánodo justo antes de la carga plena. Por lo tanto, no hay que consumir el gas oxígeno en la superficie del cátodo por la reacción de celda local. Consiguientemente no hay que adoptar la denominada reserva de carga, en la que la capacidad del cátodo se hace mayor que la del ánodo, de modo que la batería pueda ser de tamaño pequeño. Dicha técnica anterior (es decir, la Publicación de Patente japonesa número Hei6-315233) tiene que supervisar no solamente el voltaje de terminal de la batería, sino también la temperatura de batería y, por lo tanto, tiene el problema de que el dispositivo de carga es complicado y de gran tamaño. Aunque la tasa de cambio de la temperatura de batería se añada a los parámetros para decidir el final de carga en base a la tasa de cambio del voltaje de terminal, además, hay otro problema de que todavía es difícil una decisión exacta del final de carga. Un objeto de la invención es proporcionar un método y dispositivo de carga de batería secundaria que adoptan un óxido de níquel como un material de electrodo de un ánodo, por que se puede decidir exactamente el final de carga y se puede evitar la emisión de gas oxígeno del ánodo. Este objeto se logra con un dispositivo de carga de batería secundaria que tiene las características de la reivindicación 1 y un método de carga de batería secundaria que tiene las características de la reivindicación 8. Se facilita un dispositivo de carga de batería secundaria que adopta un óxido de níquel como un material de electrodo para un ánodo, incluyendo: medios detectores de voltaje de carga para detectar el voltaje de terminal de una batería secundaria que se carga; medios detectores de tasa de cambio cuadrático para detectar el cambio en la tasa de cambio de dicho voltaje de terminal; y medios de terminación de carga para terminar la carga cuando el cambio en dicha tasa de cambio es inferior a una tasa de cambio de referencia predeterminada. La tasa de cambio de la tasa de cambio del voltaje de carga de la batería, es decir, la tasa de cambio cuadrático representa la cantidad de carga de la batería. Especialmente justo antes de la carga plena en la segunda mitad de la carga, la tasa de cambio del voltaje de carga convierte su tasa ascendente de positiva a negativa. Por lo tanto, si la carga se termina cuando la tasa de cambio cuadrático del voltaje de carga disminuye a la tasa de cambio de referencia predeterminada, la carga se puede terminar antes de que la emisión de oxígeno del ánodo sea fuerte, simplemente supervisando el voltaje de terminal de la batería. En otros términos, el final de carga de la batería secundaria puede ser decidido exactamente con la construcción simple. Como resultado, se puede reducir la capacidad del cátodo de la batería secundaria de modo que la batería pueda ser de tamaño pequeño. Según la presente invención, se logran los efectos siguientes. (1) Según la invención, la carga se puede terminar antes de que la emisión de oxígeno del ánodo sea fuerte, simplemente supervisando el voltaje de terminal de la batería. En resumen, el final de carga puede ser decidido exactamente con la construcción simple. (2) Según la invención, la carga de la batería secundaria se puede terminar exactamente justo antes de la carga plena de modo que la emisión de oxígeno del ánodo pueda ser eliminada para evitar la degradación del cátodo. (3) Según la invención, la degradación del cátodo se puede evitar haciendo la capacidad del cátodo de la batería menor que la de la técnica anterior de modo que la capacidad del ánodo se pueda incrementar consiguientemente. Por lo tanto, es posible hacer la capacidad de carga propiamente dicha de la batería más grande que la de la técnica anterior o lograr una capacidad de carga equivalente a la de la técnica anterior con una batería más pequeña que la 2 E01116134 05-12-2011   de la técnica anterior. (4) Según la invención, el final de carga puede ser decidido solamente en base al voltaje de terminal de la batería para simplificar por ello el circuito de carga y para reducir el tamaño y peso del mismo. La presente invención se describirá en detalle con referencia a los dibujos acompañantes. La figura 1 ilustra un diagrama de bloques que representa un dispositivo de carga según una realización de la presente invención. La figura 2 ilustra un diagrama para explicar un mecanismo para decidir un final de carga en la invención. La figura 3 ilustra un diagrama de flujo que representa las acciones de la realización de la invención. La figura 4 ilustra un diagrama que representa la relación entre la capacidad del ánodo y la capacidad del cátodo de una batería secundaria que es adecuada para el dispositivo de carga de la invención. La figura 5 ilustra un diagrama que representa una relación entre la capacidad del ánodo y la capacidad del cátodo de una batería secundaria de la técnica anterior. La figura 1 es un diagrama de bloques que representa un dispositivo de carga según una realización de la invención, y la figura 2 es un diagrama para explicar un mecanismo para decidir un final de carga en la invención. Según nuestros resultados experimentales, la emisión de gas oxígeno del ánodo se activa especialmente justo antes de la carga plena (es decir, a aproximadamente 97% del estado de carga plena) en la segunda mitad de la carga, de modo que la tasa de cambio V/t de un voltaje de carga Vch convierta su tasa ascendente de positiva a negativa, como se ilustra en la figura 2. Por lo tanto, si este punto de transición (o tiempo t2) puede ser detectado, la carga puede ser interrumpida justo antes de la carga plena, y se puede evitar la emisión de oxígeno del ánodo reteniendo al mismo tiempo la carga de aproximadamente 97% de la carga plena. Por lo tanto, en la realización, observando la tasa de cambio de la tasa de cambio V/t del voltaje de carga Vch, es decir, la tasa de cambio cuadrático (V)/(t), la carga se termina cuando la tasa de cambio cuadrático (V)/(t) es sustancialmente cero. Sin embargo, dependiendo de la temperatura o la degradación de la batería, la tasa de cambio cuadrático (V)/(t) puede ser sustancialmente cero, como se ilustra en la figura 2, incluso justo antes del punto de transición intrínseco (o tiempo t1). Por lo tanto, en la realización, la temperatura y la degradación de la batería también se emplean como los parámetros para decidir el final de carga de modo que solamente el punto de transición justo antes de la carga plena pueda ser detectado sin fallo. En la figura 1, un generador de corriente de carga 11 envía una corriente de carga Ich para cargar una batería secundaria 12. Un detector de voltaje 14 detecta el voltaje de carga Vch. Un detector de tasa de cambio de voltaje 15 detecta la tasa de cambio en el tiempo V/t del voltaje de carga Vch. Un detector de tasa de cambio cuadrático 16 detecta la tasa de cambio cuadrático en el tiempo (V)/(t) de dicha tasa de cambio en el tiempo V/t. Un comparador 17 compara dicha tasa de cambio cuadrático (V)/(t) y un valor de referencia Vref, y envía el resultado de la comparación a un decisor de final de carga 25. Dicho valor de referencia Vref se ha preestablecido a una tasa de cambio cuadrático, en la que la carga de la batería secundaria 12 corresponde a aproximadamente 97% de la carga plena, y puede ser ejemplificado por 0 o un valor correspondiente a 0. Un sensor de temperatura 20 detecta la temperatura Tch de la batería secundaria 12. Un... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de carga de batería secundaria que adopta un óxido de níquel como un material de electrodo para un ánodo, incluyendo: medios detectores de corriente de carga (13) para detectar una corriente de carga (Ich) para cargar una batería secundaria (12), medios detectores de voltaje de carga (14) para detectar un voltaje de terminal (Vch) de la batería secundaria (12) que se carga, medios detectores de tasa de cambio cuadrático (16) para detectar el cambio ((V)/(t)) de la tasa de cambio (V/ t) de dicho voltaje de terminal (Vch), y medios de terminación de carga (25) para terminar la carga cuando se cumplen condiciones predeterminadas, caracterizado porque el dispositivo de carga de batería secundaria incluye además: medios de cálculo de voltaje de carga de segunda mitad (18) para calcular un voltaje de carga de segunda mitad (Vcut), que es un voltaje de terminal próximo a un estado de carga teórica plena de la batería (12), en base a la corriente de carga (Ich) y coeficientes relativos al menos a un estado de degradación y una temperatura (Tch) de dicha batería (12), y un comparador (19) para comparar el voltaje de carga de segunda mitad (Vcut) y el voltaje de terminal (Vch) y enviar el resultado de la comparación a dichos medios de terminación de carga (25), donde dichos medios de terminación de carga (25) finalizan la carga cuando el voltaje de terminal (Vch) de la batería secundaria (12) que se carga es más alto o igual a dicho voltaje de carga de segunda mitad (Vcut) y el cambio ((V)/(t)) de la tasa de cambio (V/t) de dicho voltaje de terminal (Vch) es inferior o igual a una tasa de cambio de referencia predeterminada (Vref). 2. Dispositivo de carga de batería secundaria según la reivindicación 1, incluyendo además un sensor de temperatura (20) para detectar la temperatura (Tch) de la batería secundaria (12) que se carga, donde dichos medios de terminación de carga (25) finalizan la carga cuando dicha temperatura de batería detectada (Tch) es más alta que una temperatura predeterminada de referencia (Tref). 3. Dispositivo de carga de batería secundaria según la reivindicación 1, incluyendo además un sensor de temperatura (20) para detectar la temperatura (Tch) de la batería secundaria (12) que se carga, y medios detectores de tasa de cambio de temperatura (21) para detectar la tasa de cambio (T/t) de dicha temperatura de batería detectada (Tch), donde dichos medios de terminación de carga (25) finalizan la carga cuando la tasa de cambio (T/t) de dicha temperatura de batería detectada (Tch) es más alta o igual a una tasa de cambio de referencia predeterminada (Tref). 4. Un dispositivo de carga de batería secundaria como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde dicha tasa de cambio de referencia predeterminada (Vref) es sustancialmente cero. 5. Un dispositivo de carga de batería secundaria como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde dicha tasa de cambio de referencia predeterminada (Vref) es un valor justo antes de que la emisión de oxígeno del ánodo de la batería secundaria (12) sea fuerte. 6. Un dispositivo de carga de batería secundaria como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde dicha tasa de cambio de referencia predeterminada (Vref) es un valor al tiempo que la carga de la batería secundaria (12) corresponde a aproximadamente 97% de la carga plena. 7. Un dispositivo de carga de batería secundaria como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde la relación de la capacidad teórica del ánodo de dicha batería secundaria (12) a la del cátodo es aproximadamente 1: 1,2. 8. Un método de carga de batería secundaria que adopta un óxido de níquel como un material de electrodo para un 6 E01116134 05-12-2011   ánodo, donde un voltaje de terminal (Vch), una corriente de carga (Ich) y una temperatura (Tch) de una batería secundaria (12) que se carga son supervisados y la carga se termina cuando la tasa de cambio ((V)/(t)) de la tasa de cambio (V/t) del voltaje de terminal (Vch) es inferior o igual a una tasa de cambio de referencia predeterminada (Vref) y el voltaje de terminal (Vch) es más alto o igual a un voltaje de carga de segunda mitad (Vcut) que es un voltaje de terminal próximo a un estado de carga teórica plena de la batería (12) y calculado en base a la corriente de carga (Ich) y coeficientes relativos al menos a un estado de degradación y una temperatura (Tch) de dicha batería (12). 7 E01116134 05-12-2011   8 E01116134 05-12-2011   9 E01116134 05-12-2011   E01116134 05-12-2011