CN102934321B - 为蓄电池充电的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于为蓄电池（2）、尤其是锂离子蓄电池充电的方法，所述方法具有以下步骤：在第一阶段（I）中以恒定的充电电流（IL）为所述蓄电池（2）充电；在随后的第二阶段（II）中以恒定的充电电压（UL）为所述蓄电池（2）充电；在所述第二阶段（II）中根据充电电流（IL）的一个可预先给定的极限值结束所述充电。在此设有以下步骤：将一个为调节恒定的电压而预先给定的整流电压（UF）与至少一个存储的、根据所述极限值确定的断路值比较；和当所述整流电压（UF）达到所述断路值时，结束所述充电。本发明还涉及一种用于为蓄电池充电的装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于为蓄电池，尤其是锂离子蓄电池充电的方法，具有以下步骤：首先在第一阶段以恒定的充电电流为蓄电池充电，接着在随后的第二阶段中以恒定的充电电压为蓄电池充电，其中，在第二阶段中根据充电电流的可预先给定的极限值结束充电。
本发明还涉及一种用于为蓄电池充电的装置，尤其用于执行上述方法，该装置具有用于在第一阶段以恒定的充电电流为蓄电池充电的至少一个电流调节器并且具有用于在随后的第二阶段中以恒定的电压为蓄电池充电的至少一个电压调节器，以及具有用于在第二阶段期间根据充电电流的可预先给定的极限值结束充电的设备。
背景技术
由现有技术已知开头所提及类型的方法和装置。蓄电池在这里也指一个蓄电池或蓄能器的单个或多个电池单元。尤其是对于锂离子蓄电池已知的是，使用所谓IU充电法，其也称为CCCV充电法（恒定电流恒定电压）。在使用这个方法时，蓄电池在第一阶段（I充电）中在恒定电流的情况下被充电，而充电电压升高。电流在这里通过该装置的或充电器的电流调节器限制。在蓄电池达到一个选择的充电结束电压时，从恒定电流调节切换到电压调节，在电压调节中蓄电池被以恒定电压继续充电。随着电池的充电量的增加，充电电流自动减小。已知的是，下降的充电电流低于可预给定的极限值被用作充电结束的标准。
为了执行或描绘上述充电步骤，需要检测充电电流和信号技术准备充电电流。
发明内容
根据本发明，将一个为调节恒定电压而预先给定的整流电压与至少一个存储的、根据极限值确定的断路值比较并且当整流电压达到所述断路值时结束所述充电。在这里也规定，为了结束充电过程，不是将充电电流本身，而是将一个考虑充电电流的极限值的断路值用作标准。因而间接考虑在第二阶段期间下降的充电电流。断路值被这样地选择，使得断路值对应在充电电流达到可预先给定的极限值的时间点时的整流电压。总之，由此以简单的方式和方法在有利的时间点结束一个充电过程，而不是必须在第二阶段期间检测和分析充电电流。
优选地，计算和/或通过经验试验求出断路值。优选地，试验被这样地执行，使得检测在第二阶段期间的充电电流及整流电压并且相互比较它们。在充电电流达到可预先给定的极限值的时间点，求出和存储当前整流电压。
优选地，根据电源电压、蓄电池电压和/或根据为电压调节而使用的部件设置整流电压。优选地，为了确定整流电压而考虑电压调节器的整个调节距离，从而达到最佳充满度。
优选地，对于每个有待充电的蓄电池存储一个个性化的断路值。因而可利用有利的方法为更多蓄电池最佳地充电或者使该方法自动适应不同的蓄电池。
特别优选地，为了比较，根据各个蓄电池的蓄电池电压选择这些个性化的断路值中的一个。整流电压的上面提及的变化在电流相同但蓄电池电压不同时导致不同的蓄电池电压的断路时间点受到一定的不清晰。通过考虑或存储蓄电池个性化的特征值，如上所述，通过选择配属于有待充电的蓄电池的断路值能够补偿该不清晰。蓄电池电压在第二阶段期间是恒定的并且通过构成蓄电池本身被确定。蓄电池电压在测量技术上简单地被检测。
根据本发明的装置的特点在于，该设备包括至少一个控制单元，控制单元将一个施加在电压调节器的输出端上的整流电压与一个存储在该设备的存储器中的、根据极限值确定的断路值相比较，并且在整流电压达到断路值时，结束充电。设备还包括一个存储器，至少一个断路值存储在存储器中或者如上所述被存储。控制单元存取存储的断路值并且将它们与施加在电压调节器的输出端上的整流电压比较，如上所述，整流电压用于达到充满度。如果整流电压达到断路值，该断路值对应充电电流达到可预先给定的极限值时的时间点，那么充电过程结束。为了结束充电过程，优选设置一个开关元件，该开关元件可通过控制单元控制并且断开与蓄电池的电连接。
从上述方法得到其他优点。电压调节器和/或电流调节器优选包括至少一个运算放大器，从而电压调节或电流调节被模拟地进行并且被成本适宜地实现。
优选地，控制单元包括至少一个微控制器，整流电压被输送到微控制器，并且微控制器将整流电压与存储在存储器中的该断路值或与所存储的这些断路值比较。特别优选地，至少一个模拟-数字转换器配属于微控制器，利用模拟-数字转换器检测整流电压和输送到微控制器以进行比较。
根据该装置的一个有利的改进方案，设置用于识别有待充电的蓄电池的装置。该装置可以是例如电压测量装置，它检测有待充电的蓄电池的电压并由此推导出一个确定的蓄电池。因而能够以简单的方式在比较整流电压与断路值时选择配属于蓄电池的个性化的断路值。
附图说明
下面将参考附图更详细地说明本发明，其中：
图1以示意图的形式显示一种为蓄电池充电的装置；和
图2显示一个锂离子蓄电池的充电曲线。
具体实施方式
图1以示意图的形式显示一种为蓄电池2充电的装置1。该装置1具有交流电压电源3或可与交流电压电源相连接。由交流电压电源3提供的电源电压UAC输送到整流器4，整流器将交流电压UAC转换成直流电压U4，该直流电压被输送到开关5。开关5优选是一个或多个半导体元件，特别优选地是MOSFET，双极性晶体管或IGBT。通过预先给定开关频率调节由开关5输出的交流电压U5。该交流电压被输送到变压器6，变压器6将交流电压U5以已知的方式转换成交流电压U6。在变压器6后面连接一个第二整流器7，第二整流器7整流交流电压U6，并且将其提供给蓄电池2的端子8、9。
该装置1还包括一个模拟的电流调节器10和一个模拟的电压调节器11，它们分别包括一个运算放大器12或13。电流控制器10被构造成以恒定的充电电流为蓄电池充电，而电压调节器11被构造成以恒定的充电电压为蓄电池充电。在电压调节器11的输出端调节整流电压UF，整流电压UF利用一个分压器14检测并且输送到包括一个微控制器16的控制单元15。给该微控制器16配设一个存储器、尤其是非易失性存储器17，比较值存储在非易失性存储器17中，下面将详细地对其进行介绍。为了电势分离，在电流调节器10和电压调节器13后面连接光电耦合器18，光电耦合器18的输出端与开关5的输入端相连接。
根据在图2中所示的图表说明用于给蓄电池2充电的方法。首先借助电流调节器10以恒定的充电电流IL对蓄电池2充电。在该第一阶段I中，蓄电池2的充电电压UL增加。一旦充电电压UL达到一个可预先给定的最大电压值（如通过时间点t1表征的那样），则由电流调节方法切换到电压调节方法，其方式是在第一阶段I后的第二阶段II中通过电压调节器11以恒定的电压对蓄电池2充电。在第二阶段II，蓄电池2的电流IL下降。为了保持充电电压UL恒定，整流电压UF被改变。微控制器16在这里检测整流电压UF并且将它与在存储器17中存储的值比较。
存储的值是对应在时间点t2时的整流电压UF的断路值，在时间点t2充电电流IL达到一个极限值，从此时开始应当中断充电过程。在存储器17中存储的个性化的断路值涉及有待通过装置1充电的不同蓄电池，因而对于每个有待充电的蓄电池分别存储一个个性化的断路值。断路值在此之前通过经验试验求出。为了检测和比较整流电压UF与各断路值，给微控制器16配设一个模拟-数字转换器19，它连接在分压器14上。微处理器现在比较整流电压与相应的断路值。微控制器16在给定的蓄电池电压UBatt时能够分叉到存储器17中的相应的存储位置并且调用在那里存储的个性化的断路值以形成断路标准。如果整流电压UF达到断路值，则充电过程通过装置1，例如通过断开开关5结束。控制单元15与微控制器16和模拟-数字转换器19以及存储器17因而一起构成用于结束充电的设备20。
通过设置个性化的断路值，个性化地对每个蓄电池或蓄电池单元确定结束充电过程的时间点。因而可以例如考虑另一蓄电池的充电电流IL只有在更迟的时间点t3，如图2所示，达到可预先给定的极限值。
因而，通过上述装置1以及通过所述方法，结束充电过程的时间点不直接根据充电电流IL确定，如常见的那样，而是根据整流电压UF确定。由此尤其是能够省去用于检测充电电流IL的装置，并且用于为蓄电池充电的装置1以及方法可成本适宜地且更简单地构成。
Claims (9)
1.用于为蓄电池(2)充电的方法，所述方法具有以下步骤：
-在第一阶段(I)中以恒定的充电电流(IL)为所述蓄电池(2)充电；
-在随后的第二阶段(II)中以恒定的充电电压(UL)为所述蓄电池(2)充电；
-在所述第二阶段(II)中根据充电电流(IL)的一个可预先给定的极限值结束所述充电；
-将一个为调节恒定电压而预先给定的在电压调节器(11)的输出端上被调节的并且为了保持所述充电电压(UL)恒定而被改变的整流电压(UF)与至少一个存储的、根据所述极限值确定的断路值比较；
-当所述整流电压(UF)达到所述断路值时，结束所述充电，
其中，对于每个有待充电的蓄电池(2)存储一个个性化的断路值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算和/或通过经验试验求出所述断路值。
3.根据以上权利要求中的任意一项所述的方法，其特征在于，所述整流电压(UF)根据电源电压(UAC)、蓄电池电压(UBatt)和/或根据用于电压调节的部件被预先给定。
4.根据权利要求1-2中的任意一项所述的方法，其特征在于，为了所述比较，根据各个蓄电池(2)的蓄电池电压(UBatt)选择这些个性化的断路值中的一个。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蓄电池是锂离子蓄电池。
6.用于为蓄电池(2)充电的装置(1)，其用于执行根据以上权利要求中的任一项所述的方法，所述装置包括：至少一个电流调节器(10)，用于在第一阶段(I)中以恒定的充电电流(IL)为所述蓄电池(2)充电；和至少一个电压调节器(11)，用于在随后的第二阶段(II)中以恒定的充电电压(UL)为所述蓄电池(2)充电；以及一个用于根据所述充电电流(IL)的可预先给定的极限值结束所述充电的设备(20)，其特征在于，所述设备(20)包括至少一个控制单元(15)，所述控制单元将在所述电压调节器(11)的输出端上被调节的并且为了保持所述充电电压(UL)恒定而被改变的整流电压(UF)与至少一个存储在所述设备(20)的存储器(17)中的、根据所述极限值确定的断路值比较，并且当所述整流电压(UF)达到所述断路值时，结束所述充电。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电压调节器(11)和/或电流调节器(10)包括至少一个运算放大器(12、13)。
8.根据权利要求6-7中的任意一项所述的装置，其特征在于，所述控制单元(15)包括至少一个微控制器(16)。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，给所述微控制器(16)配设有至少一个模拟-数字转换器(19)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161123 |