DE60303590T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Ladung von Batteriezellen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Ladung von Batteriezellen Download PDF

Info

Publication number
DE60303590T2
DE60303590T2 DE60303590T DE60303590T DE60303590T2 DE 60303590 T2 DE60303590 T2 DE 60303590T2 DE 60303590 T DE60303590 T DE 60303590T DE 60303590 T DE60303590 T DE 60303590T DE 60303590 T2 DE60303590 T2 DE 60303590T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
charging
charge
value
load
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60303590T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60303590D1 (de
Inventor
Sarandis Kalageropoulus
Jan-Olof Svensson
Christian L'estrade
Mats Wolf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Mobile Communications AB
Original Assignee
Sony Ericsson Mobile Communications AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Ericsson Mobile Communications AB filed Critical Sony Ericsson Mobile Communications AB
Publication of DE60303590D1 publication Critical patent/DE60303590D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60303590T2 publication Critical patent/DE60303590T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • H02J7/00716Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current in response to integrated charge or discharge current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04Regulation of charging current or voltage
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3828Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC using current integration
    • G01R31/3832Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC using current integration without measurement of battery voltage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren für das Aufladen von Batteriezellen. Insbesondere kann die Erfindung für das Aufladen von Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Batteriezellen verwendet werden, welche für eine Verwendung als Stromversorgung bei tragbaren Elektronikgeräten geeignet sind.
  • STAND DER TECHNIK
  • Lithium-basierte Batteriezellen haben dann eine Anwendung gefunden, als die Batterien eine höhere Leistungsfähigkeit als beispielsweise Nickel-Metall-Hydrid-Batterien zeigten. Lithium-basierte Sekundär-Batteriezellen besitzen eine hohe Energiedichte, und haben deshalb eine breite Anwendung gefunden, um die Batterienutz- oder Batteriebetriebszeit zu erhöhen. Insbesondere haben sich die Lithium-basierten Batteriezellen bei tragbaren Elektronikgeräten als nützlich erwiesen, wie beispielsweise Mobilfunktelefonen, Laptop-Computern und Personal Digital Assistants (PDAs). Ein Beispiel einer solchen Lithium-basierten Batteriezelle ist die Lithium-Ionen-Batteriezelle, wobei ein anderer Lithium-basierter Batterietyp mit einer sogar höheren Energiedichte die Lithium-Polymer-Batteriezelle ist.
  • Lithium-basierte Batteriezellen verzeihen kein Überladen. Eine überladene Bleisäurebatterie wird etwas leicht ersetzbares Wasser elektrolytisieren, und versiegelte Nickel-Kadmium-Batterien oder Metall-Hydrid-Batterien weisen Spannungen auf, welche bei voller Ladung aufhören zu steigen, aber die Spannung einer Lithium-Ionen-Batteriezelle und einer Lithium-Polymer-Batteriezelle steigt weiter, selbst während sie bereits überladen ist. Die Spannung einer Lithium-Ionen-Batteriezelle steigt ganz deutlich am Ende der Ladung. Ein charakterisierendes Merkmal bei Lithium-basierten Batteriezellen ist, dass diese Batteriezellen einem solchen Überladen nicht standhalten, und folglich muss deshalb das Überladen vermieden werden. Überladen kann als Entfernung von zu vielen Lithium-Ionen von der positiven Elektrode visualisiert werden. Nach dem Überladen tritt ein Leistungsabfall auf.
  • Eine Möglichkeit zur Bewältigung des Überladerisikos mit resultierendem Schaden für die Batteriezelle war, einen Zwei-Schritt-Ladeprozess anzuwenden, welcher als Constant Current Constant Voltage (CCCV) bekannt ist. Gewöhnlich beträgt die Konstantspannung (CV) einer Lithium-Batteriezelle 4,2 V. Bei dem CCCV-Verfahren wird die Batteriezelle zuerst mit einem Konstantstrom geladen, bis die Spannung in der Zelle 4,2 V erreicht. Sobald dieser Pegel erreicht wurde, steuert ein Ladesteuerungssystem das Laden der Zelle bei einer Spannung von 4,2 V im nachfolgenden Schritt, und setzt das Laden fort, bis der Ladestrom auf einen vorherbestimmten Stromwert gefallen ist. Sobald der vorherbestimmte Strompegel festgestellt wurde, oder ein gegebenes Zeitlimit erreicht wurde, wird angenommen, dass die Batteriezelle vollständig geladen ist.
  • Jedoch sind Lithium-basierte Batteriezellen nicht nur empfindlich gegenüber Überladen, sie sind auch empfindlich gegenüber dem Anlegen einer hohen Spannung und einem Laden mit einer hohen Spannung. Das bedeutet, dass je länger die Batterie einer hohen Spannung ausgesetzt ist, je mehr wird sie an Lebensdauer verlieren. Ein Versuch dieses Problem zu bewältigen war, einfach die Konstantspannung auf beispielsweise 4,1 V zu verringern. Auf der anderen Seite wird sich mit einer solchen Lösung die Kapazität der Batteriezelle unvermeidlicherweise aufgrund einer geringeren Ladespannung verringern.
  • Ein Problem bei dem Laden gemäß dem CCCV-Verfahren ist, dass der Strom während der Konstantspannungsphase exponentiell abnimmt, wobei der Strom um so langsamer abnimmt, je näher er seinem vorherbestimmten Wert kommt. Das bedeutet, dass an der Batteriezelle während eines verlängerten Zeitraums eine hohe Spannung anliegt, wobei während dieses Zeitraums die Batteriezelle beschädigt werden kann. Ein Effekt der Strom-gesteuerten Ladeprozesszeit ist, dass eine höhere Ladung in den ersten Zyklen des Batteriezellenlebens aufgebracht wird. Die Batteriezelle altert auch schneller am Anfang ihres Batterielebens, und in einem späteren Abschnitt des Batterielebens wird eine kleinere Ladung auf die Batteriezelle übertragen, sobald das gleiche Stromsteuerungsverfahren angewendet wird. Folglich resultiert dies in einer kürzeren Batterienutzungszeit zwischen den Ladevorgängen, da die Batteriezelle altert.
  • Die Erfindung gemäß dem Stand der Technik US-A-6,107,802 zeigt ein anderes Batterieladeverfahren, wobei die Batteriekapazität durch eine Batteriekapazitätserfassungsschaltung erfasst wird. Letztere kann verwendet werden, um zahlreiche Überwachungsvorgänge bei der Batterie auszuführen, indem der Ladungseingang in die Batterie erfasst wird, und indem die aus der Batterie bei einem Entladevorgang entnommene Ladung erfasst wird. Jedoch ist dieses gemäß dem Stand der Technik bekannte Ladeverfahren nicht in der Lage, ein Ladeende derart zu wählen, sodass die Nutzlebensdauer der Batterie erhöht wird.
  • Folglich besteht noch ein Verbesserungsbedarf auf dem Gebiet von Batteriezellen, welche empfindlich gegenüber einer hohen Spannung sind, um die Marktforderungen nach Lebensdauer und hoher Kapazität, das heißt Batteriezeit, zu erfüllen.
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die oben identifizierten Schwachstellen mit Bezug auf den Stand der Technik zu beseitigen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird diese Aufgabe durch eine Batteriezellenladevorrichtung erfüllt, wobei diese Vorrichtung umfasst, ein Stromsteuerungsmittel zum Liefern eines Ladestroms bis ein vorherbestimmter Ladespannungswert erreicht ist, einen Ladestatusdetektor, welcher vorgesehen ist, um einen Ladeparameterwert zu erfassen, und ein Ladesteuerungsmittel, welches eingestellt ist, um das Laden abhängig von einem vorherbestimmten Ladekriterium mit Bezug auf diesen Ladeparameter zu beenden, wobei dieses Ladekriterium ein Ladepegelwert ist.
  • Dieses Ladesteuerungsmittel umfasst, eine Ladesteuerungsvorrichtung zum Bestimmen eines Lademesswerts, und eine Ladebeendigungsvorrichtung, welche vorgesehen ist, um das Laden abhängig von diesem Lademesswert und diesem Ladepegelwert zu beenden.
  • Die Ladesteuerungsvorrichtung ist eingestellt, um einen Ladestromabschaltmesswert zu erfassen, welcher von der Ladestrommesseinheit gemessen wird, sobald der Lademesswert den Ladepegelwert erreicht hat. Die Steuerungsvorrichtung umfasst weiter, ein Hilfsmittel zum Vergleichen des Abschaltmesswerts mit einem vorherbestimmten Abschaltwert, wobei die Ladesteuerungsvorrichtung eingestellt ist, um den Ladepegelwert abhängig von diesem Vergleich anzupassen.
  • Vorzugsweise umfasst der Ladeparameterwert eine Ladezeitmessung, welche von einer Zeitmesseinheit vorgenommen wird.
  • In einer Ausführungsform ist eine Ladestrommesseinheit der Vorrichtung vorgesehen, um eine Ladestrommessung vorzunehmen, wobei die Ladesteuerungsvorrichtung eingestellt ist, um einen Lademesswert durch Berechnung unter Verwendung der Ladezeitmessung und der Ladestrommessung zu bestimmen.
  • Vorzugsweise ist die Ladesteuerungsvorrichtung eingestellt, um den Ladestrommesswert über der Ladezeit zu integrieren, welche von der Zeitmesseinheit geliefert wird.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung weiter, eine Stromverbrauchsmesseinheit, welche vorgesehen ist, um eine Stromverbrauchsmessung vorzunehmen, wobei die Ladesteuerungsvorrichtung eingestellt ist, um einen Lademesswert durch Berechnung unter Verwendung der Messung der Verbrauchszeit, welche von der Zeitmesseinheit geliefert wird, und der Messung des Stromverbrauchs zu bestimmen.
  • Vorzugsweise ist die Ladesteuerungsvorrichtung eingestellt, um den Stromverbrauchsmesswert über der Verbrauchszeit zu integrieren, welche von der Zeitmesseinheit geliefert wird.
  • In einer Ausführungsform ist die Ladesteuerungsvorrichtung mit einem Ladestatusprotokollmittel verbunden, und vorgesehen, um einen bestimmten Lademesswert in dem Ladestatusprotokollmittel zu speichern.
  • Vorzugsweise ist die Ladesteuerungsvorrichtung eingestellt, um einen aktuellen Ladewert zu bestimmen, durch Kombinieren eines gespeicherten Lademesswerts und eines Lademesswerts, abhängig von dem integrierten Strom über der Zeit, wobei sich während dieser Zeit die Ladung in der Batteriezelle ausgehend von dem gespeicherten Lademesswert verändert hat.
  • Vorzugsweise ist die Ladesteuerungsvorrichtung eingestellt, um den Ladepegelwert zu verringern, sofern der Abschaltmesswert geringer ist als der vorherbestimmte Abschaltwert. Die Steuerungsvorrichtung ist in einer Ausführungsform eingestellt, um den Ladepegelwert um einen vorherbestimmten Ladewert zu verringern, und in einer anderen Ausführungsform um einen vorherbestimmten Prozentsatz davon.
  • In einer anderen besonderen Ausführungsform ist die Ladesteuerungsvorrichtung eingestellt, um einen Ladestromabschaltmesswert zu erfassen, welcher von der Ladestrommesseinheit gemessen wird, sobald der Lademesswert den Ladepegelwert erreicht hat. Die Steuerungsvorrichtung umfasst weiter, ein Hilfsmittel zum Vergleichen des Abschaltmesswerts mit einem vorherbestimmten Abschaltwert, wobei die Ladesteuerungsvorrichtung eingestellt ist, um zu einem Zusatzladeschema abhängig von dem Vergleich zu schalten.
  • Das Zusatzladeschema ist in einer Ausführungsform dazu bestimmt, das Laden zu beenden, sobald der Ladestrom den vorherbestimmten Abschaltwert erreicht hat. In einer anderen Ausführungsform ist das Zusatzladeschema dazu bestimmt, das Laden zu beenden, nachdem eine vorherbestimmte Ladezeit vergangen ist.
  • Die Vorrichtung kann in einem tragbaren Elektronikgerät enthalten sein, an welchem die Batteriezelle befestigt werden kann.
  • Alternativ dazu kann die Vorrichtung mit der Batteriezelle verbunden werden, wobei die Vorrichtung und die Batteriezelle in einem Batteriepackgehäuse enthalten sind.
  • In noch einer anderen alternativen Ausführungsform ist die Vorrichtung in einem Batteriezellenladegerät enthalten, welches mit der Batteriezelle verbunden werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung angepasst, um das Laden von Lithium-basierten Batteriezellen zu steuern.
  • Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung angepasst, um das Laden von Lithium-Polymer-Batteriezellen oder Lithium-Ionen-Batteriezellen zu steuern.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt wird die definierte Aufgabe durch ein Verfahren zum Aufladen einer Batteriezelle erfüllt, welches nachfolgende Schritte umfasst:
    • – das Erfassen einer Spannung in der Batteriezelle;
    • – das Liefern eines Ladestroms zu der Batteriezelle bis ein vorherbestimmter Ladespannungspegelwert erreicht ist;
    • – das Bestimmen eines Lademesswerts einer Ladung, welche zu der Batteriezelle durch den Ladestrom geliefert wird;
    • – das Beenden der Lieferung des Ladestroms abhängig von dem Messwert und dem vorherbestimmten Ladepegelwert;
    • – das Erfassen eines Ladestromabschaltmesswerts, welcher durch die Ladestrommesseinheit gemessen wird, sobald der Lademesswert den Ladepegelwert erreicht hat;
    • – das Vergleichen des Abschaltmesswerts mit dem vorherbestimmten Abschaltwert; und
    • – das Anpassen des Ladepegelwerts abhängig von dem Vergleich.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiter nachfolgende Schritte:
    • – das Bestimmen des Lademesswerts der Ladung, welche unter Verwendung einer Ladezeitmessung geliefert wird..
  • Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren nachfolgende Schritte:
    • – das Messen des Ladestroms; und
    • – das Bestimmen des Lademesswerts der Ladung, welche durch Berechnung unter Verwendung der Ladezeitmessung und der Ladestrommessung geliefert wird.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren nachfolgende Schritte:
    • – das Messen des Ladestroms; und
    • – das Bestimmen des Lademesswerts der Ladung, welche durch Integration des Ladestrommesswerts über der Ladezeit geliefert wird.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren nachfolgende Schritte:
    • – das Bestimmen eines Lademesswerts der Ladung, welche von der Batteriezelle unter Verwendung einer Verbrauchszeitmessung abgeleitet wird.
  • Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren nachfolgende Schritte:
    • – das Messen eines Stromverbrauchs; und
    • – das Bestimmen eines Lademesswerts der Ladung, welche von der Batteriezelle durch Berechnung unter Verwendung der Verbrauchszeitmessung und der Stromverbrauchsmessung abgeleitet wird.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren nachfolgende Schritte:
    • – das Messen eines Verbrauchsstroms; und
    • – das Bestimmen eines Lademesswerts der Ladung, welche von der Batteriezelle durch Integration des Stromverbrauchsmesswerts über der Verbrauchszeit abgeleitet wird.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren nachfolgenden Schritt:
    • – das Speichern eines bestimmten Lademesswerts in einem Ladestatusprotokollmittel.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren nachfolgende Schritte:
    • – das Abrufen eines gespeicherten Lademesswerts;
    • – das Bestimmen eines aktuellen Ladewerts durch Kombinieren des Lademesswerts, abhängig von dem über der Zeit integrierten Strom, und des abgerufenen Lademesswerts; und
    • – das Aktualisieren des Ladestatusprotokollmittels durch das Speichern des aktuellen Ladewerts.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren nachfolgende Schritte:
    • – das Überwachen des aktuellen Ladewerts; und
    • – das Beenden des Ladens, sobald der aktuelle Ladewert den Ladepegelwert erreicht hat.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren nachfolgenden Schritt:
    • – das Erstliefern eines konstanten Ladestroms zu der Batteriezelle bis sich die Spannung in der Batteriezelle auf einen vorherbestimmten Ladespannungspegelwert erhöht hat.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren nachfolgenden Schritt:
    • – das Verringern des Ladepegelwerts, sofern der. Abschaltmesswert geringer ist als der vorherbestimmte Abschaltwert.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren nachfolgenden Schritt:
    • – das Verringern des Ladepegelwerts um einen vorherbestimmten Ladewert.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren nachfolgenden Schritt:
    • – das Verringern des Ladepegelwerts um einen vorherbestimmten Prozentsatz davon.
  • In einer anderen besonderen Ausführungsform umfasst das Verfahren nachfolgende Schritte:
    • – das Erfassen eines Ladestromabschaltmesswerts, welcher durch die Ladestrommesseinheit gemessen wird, sobald der Lademesswert den Ladepegelwert erreicht hat;
    • – das Vergleichen des Abschaltmesswerts mit einem vorherbestimmten Abschaltwert; und
    • – das Schalten zu einem Zusatzladeschema, abhängig von dem Vergleich.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren nachfolgenden Schritt:
    • – das Bestimmen des Ladeendes bei dem Zusatzladeschema, sobald der Ladestrom auf den vorherbestimmten Abschaltwert abgefallen ist.
  • In einer anderen besonderen Ausführungsform umfasst das Verfahren nachfolgende Schritte:
    • – das Bestimmen des Ladeendes bei dem Zusatzladeschema, sobald eine vorherbestimmte Ladezeit vergangen ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren zur Steuerung des Ladens bei Lithium-basierten Batteriezellen verwendet.
  • Vorteilhafterweise wird die Verfahrensvorrichtung zur Steuerung des Ladens von Lithium-Polymer-Batteriezellen oder Lithium-Ionen-Batteriezellen verwendet.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen detaillierter beschrieben, welche nur beispielhaft angegeben sind, und in den Begleitzeichnungen dargestellt sind, bei welchen:
  • die 1 schematisch eine exemplarische Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt;
  • die 2 ein Diagramm zeigt, welches die gemessene Entladekapazität einer Batteriezelle darstellt, welche entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung geladen wurde, und eine entsprechende Messung einer Batteriezelle, welche entsprechend einem Verfahren vom Stand der Technik geladen wurde; und
  • die 3 ein Diagramm zeigt, welches die gemessene Entladekapazität einer Batteriezelle darstellt, welche entsprechend der zweiten Ausführungsform der Erfindung geladen wurde.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf Batteriezellen für eine Verwendung in einem Elektronikgerät, beispielsweise in Kommunikationsendgeräten oder in Datenverarbeitungsendgeräten. Ein Kommunikationsendgerätetyp, für welchen die Erfindung geeignet ist, ist das tragbare Funkkommunikationsendgerät, wie beispielsweise ein Mobilfunktelefon. Jedoch kann die Erfindung bei vielen Elektronikgerätetypen angewendet werden, besonders bei tragbaren Elektronikgeräten, wie beispielsweise Pagern, Kommunikationsgeräten, Elektronikorganizern, Smartphones, PDAs (Personal Digital Assistants), Laptop-Computern, und so weiter. Darüber hinaus ist zu betonen, dass der Begriff "umfasst", sobald er in dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, um dazugehörige Merkmale, Elemente oder Schritte anzuzeigen, keinesfalls so zu interpretieren ist, dass er das Vorhandensein von anderen Merkmalen, Elementen oder Schritten, als den ausdrücklich erklärten Merkmalen, Elementen oder Schritten ausschließt.
  • Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung. Es ist zu betonen, dass die Elemente der Zeichnung als funktionelle Elemente mit kommunikativen Verbindungen dargestellt sind, was bedeutet, dass sie nicht notwendigerweise physikalische Entitäten repräsentieren. Hilfsmittel zum Berechnen und zum Steuern eines Prozesses oder eines Gerätes können in Hardware realisiert werden, aber können auch in vielen Fällen durch ein Mikroprozessorsystem mit zugeordneter Software realisiert werden. Die vorliegende Erfindung kann folglich sowohl Hardware als auch Software umfassen.
  • Die Ladesteuerungsvorrichtung einer Batteriezelle kann in einem Elektronikgerät implementiert werden, wie beispielsweise einem Mobilfunktelefon. Alternativ dazu ist die Vorrichtung in einem Gehäuse enthalten, in welchem die Batterie gelagert ist. Eine andere Alternative ist es, die Vorrichtung in einem Ladegerät zu implementieren, welches mit einer Stromversorgung verbunden werden kann, wie beispielsweise einem Stromnetzausgang.
  • Die 1 zeigt eine Batteriezelle 4, welche eine Lithium-Ionen-Batteriezelle oder eine Lithium-Polymer-Batteriezelle mit zwei Polen sein kann. Wie durch die gestrichelten Linien links in der Zeichnung angezeigt wird, kann die Batteriezelle 4 mit der Ladevorrichtung der Batteriezelle 4 verbunden werden. Am anderen Ende ist eine Stromversorgung 8 abgebildet, bei welcher es sich um ein Batteriezellenladegerät handeln kann, welches mit einem Elektronikgerät verbunden werden kann, in welchem die Vorrichtung und die Batteriezelle 4 gelagert sind. Die Stromversorgung 8 versorgt folglich die Ladevorrichtung der Batteriezelle 4 mit elektrischer Energie. Beim Laden der Batteriezelle 4 wird ein modifiziertes Verfahren entsprechend dem CCCV-Verfahren angewendet. Eine Ladebeendigungsvorrichtung 5 ist in Form eines Schalters 5 vorhanden, welcher in einen geöffneten Zustand zum Unterbrechen der Ladeverbindung mit der Batteriezelle 4 geschaltet werden kann. Ein Spannungsmessgerät oder Spannungsüberwachungsgerät 3 erfasst die an der Batteriezelle 4 anliegende Spannung. Ein Stromsteuerungsmittel 2 ist zumindest mit einem der Batteriepolanschlüsse verbunden.
  • Sobald die Batterie 4 zu laden ist, wird eine erste Ladephase mit einem Konstantstrom ausgeführt, welcher durch das Steuerungsmittel 2 gesteuert wird. Nach Lieferung dieses Konstantstroms erfasst die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 die an der Batteriezelle 4 anliegende Spannung, deren Spannung mit fortschreitender Ladung ansteigt. Sobald die Spannung einen vorherbestimmten Ladespannungspegelwert erreicht hat, welcher beispielsweise für eine Lithium-Polymer-Batteriezelle oder eine Lithium-Ionen-Batteriezelle 4,5 Volt beträgt, wird diese Spannung durch eine Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 erfasst, und an die Stromsteuerungseinheit 2 gemeldet, wie durch den Pfeil angezeigt ist, der die zwei Elemente in der Zeichnung verbindet.
  • Sobald der Ladespannungspegelwert erreicht wurde, wird das Laden entsprechend dem Konstantspannungsverfahren fortgesetzt. Da die Batteriezelle bei dem Ladespannungspegelwert geladen wird, nimmt der in die Batteriezelle 4 fließende Ladestrom kontinuierlich ab. In dieser Ladephase ist ein Zielwert oder ein Zielpegel zu verwenden, um zu bestimmen, wann das Laden zu beenden ist, da es nicht wünschenswert ist, eine hohe Spannung an der Batteriezelle länger als notwendig anzulegen, wegen der Alterung, die dadurch verursacht wird. Der Stromgesteuerte Ladekonstantspannungsabschnitt ist erfindungsgemäß dazu bestimmt, die Batteriezelle vollständig zu laden. In anderen Worten, das Laden wird so lange fortgesetzt, bis bestimmt wird, dass ein vorherbestimmter Ladepegel erreicht ist. Dies wird durch eine Ladesteuerungsvorrichtung 1 ausgeführt, welche den zu der Batteriezelle 4 fließenden Strom erfasst und misst. In der exemplarischen Zeichnung wird angezeigt, dass die Stromsteuerungseinheit 2 auch als eine Ladestrommesseinheit agiert, welche vorgesehen ist, eine Ladestrommessung vorzunehmen. Jedoch kann in einer alternativen Ausführungsform diese Ladestrommessung durch eine separate Einheit vorgenommen werden. Darüber hinaus ist die Ladesteuerungsvorrichtung 1 mit einer Zeitmesseinheit 6 verbunden. Die Ladesteuerungsvorrichtung 1 berechnet die zu der Batteriezelle 4 während des Ladens gelieferte Ladung, indem der Ladestrommesswert über der Ladezeit integriert wird. Auf diese Weise erhält man einen Lademesswert entsprechend der zu der Batteriezelle 4 gelieferten Lademenge.
  • Sobald die Ladesteuerungsvorrichtung erkennt, dass die Gesamtladung in der Batteriezelle 4 den vorherbestimmten Ladepegel erreicht hat, steuert sie die Ladebeendigungsvorrichtung 5 an, um den Stromzufluss zu der Batteriezelle 4 zu stoppen.
  • Sobald das Elektronikgerät mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend seinem Verwendungszweck genutzt wird, beispielsweise zum Telefonieren im Falle eines Mobilfunktelefons, wird Strom aus der Batteriezelle 4 durch die Elektronik 9 des Elektronikgeräts entnommen. Auch in diesem Betriebsmodus wird der aus der Batteriezelle 4 entnommene Strom durch eine Stromverbrauchsmesseinheit gemessen. In der exemplarischen Zeichnung ist angezeigt, dass die Stromsteuerungseinheit 2 auch als eine Stromverbrauchsmesseinheit agiert, welche vorgesehen ist, eine Messung des aus der Batteriezelle 4 entnommenen Stroms vorzunehmen. Jedoch kann diese Stromverbrauchsmessung in einer alternativen Ausführungsform durch eine separate Einheit vorgenommen werden. Die Ladesteuerungsvorrichtung 1 integriert den Stromverbrauchsmesswert über der Verbrauchszeit, welche durch eine Zeitmesseinheit 6 erfasst wird, welche in dieser Ausführungsform die gleiche Zeitmesseinheit ist, wie die Zeitmesseinheit, welche für die Ladezeit verwendet wird. Der integrierte Lademesswert kann beispielsweise verwendet werden, um eine Batterieladewarnung an den Bediener zu senden, als ein Hinweis, dass es Zeit ist, die Batteriezelle 4 zu laden. Jedoch wird in dieser Erfindung der Lademesswert, entsprechend der aus der Batteriezelle 4 entnommenen Lademenge, auch indirekt verwendet, um das Laden zu steuern. Ein Ladestatusprotokollmittel 7, welches einen Speicher zum Speichern von Lademesswerten umfasst, ist mit der Ladesteuerungsvorrichtung 1 verbunden. Jede Änderung in der Ladung der Batteriezelle 4 wird durch die Strommesseinheit 2 erfasst, und durch die Ladesteuerungsvorrichtung 1 berechnet. Der vorherrschende oder aktuelle Ladewert der Batteriezelle 4 wird in dem Ladestatusprotokollmittel 7 gespeichert. Wenn die Batteriezelle geladen wird, erhöht sich die Ladung der Batteriezelle 4 um den gemessenen Ladewert, welcher dann zu dem aktuellen Ladewert in dem Ladestatusprotokollmittel 7 addiert wird. Weiter reduziert sich, wenn Strom aus der Batteriezelle 4 entnommen wird, die Ladung der Batteriezelle 4 um einen gemessenen Ladewert, welcher dann von dem aktuellen Ladewert in dem Ladestatusprotokollmittel 7 subtrahiert wird. Auf diese Weise wird der aktuelle Ladewert in dem Ladestatusprotokollmittel 7 ständig aktualisiert, und es ist dieser aktuelle Ladewert, welchen die Ladesteuerungsvorrichtung 1 mit dem vorherbestimmten Ladepegel vergleicht, um zu bestimmen, wann die Beendigungsvorrichtung 5 anzusteuern ist, um das Laden zu stoppen.
  • Die 2 zeigt ein Diagramm über insgesamt 400 Ladezyklen für eine Lythium-Polymer-Batteriezelle mit 720 mAh, bei einer Ladung entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und bei einer Ladung entsprechend dem CCCV-Verfahren gemäß dem Stand der Technik. Auf der linken Seite des Diagramms zeigt die vertikale Achse die mögliche Entladekapazität der entsprechenden Batteriezelle an, das heißt, die Ladungsmenge, welche aus der Batterie nach dem Aufladen entnommen werden kann. Auf der rechten Seite des Diagramms zeigt die vertikale Achse den Ladestrom an, wenn das Laden beendet ist, den so genannten Abschaltstrom.
  • Die gestrichelte Linie 21 zeigt die Entladekapazität in mAh für eine Batteriezelle an, welche gemäß dem Stand der Technik geladen wurde, wobei ein konstanter Abschaltstrom von 50 mA in jedem Zyklus verwendet wurde. Der Abschaltstrom für einen Fall gemäß dem Stand der Technik ist nicht in der Zeichnung enthalten, aber würde offensichtlich durch eine horizontale Linie bei 50 mA dargestellt werden. Es ist anzumerken, dass der Abschaltstrom nicht mit dem Konstantstrom während der CC-Phase des Ladens verwechselt werden sollte. Der Abschaltstrom stellt keinen Konstantstrom dar, sondern einen am Ende der CV-Phase erhaltenen Stromwert. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, überschreitet die Entladekapazität bei den Anfangszyklen deutlich die angegebene Kapazität von 720 mAh. Jedoch trägt das hohe Aufladen zu dem Alterungseffekt der Batteriezelle bei, und nach nur zirka 30 Zyklen ist die Entladekapazität auf einen Wert unter den Pegelwert von 720 mAh abgefallen. Es ist außerdem ersichtlich, dass die Entladekapazität konstant durch jeden Zyklus hindurch abnimmt.
  • Gemäß der Erfindung wird das Laden durch die Entladekapazität bestimmt, und deswegen ist die Entladekapazität nach jedem Zyklus immer die gleiche, in diesem Fall 720 mAh. Dies wird durch die vollständig gezeichnete Linie 22 dargestellt, welche eine Messung bei einer Batteriezelle anzeigt, welche in Übereinstimmung mit dieser ersten Ausführungsform der Erfindung geladen wurde. Ein Nutzen der Erfindung gemäß dieser ersten Ausführungsform ist folglich, dass der Nutzer immer weiß, wie viel Kapazität er oder sie nach einer vollständigen Ladung zur Verfügung hat. Die gepunktete Linie 23 zeigt den gemessenen Abschaltstrom für eine Batteriezelle an, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren geladen wurde. Wie gesehen werden kann, ist er weit davon entfernt, konstant zu sein. Tatsächlich fällt er mit fortschreitender Alterung der Batterie ab, da eine längere Ladezeit benötigt wird, um den Kapazitätszielwert zu erreichen.
  • Die 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung in einem Diagramm, ähnlich dem Diagramm von 2, obwohl die Entladekapazitätskurve gemäß einem Verfahren vom Stand der Technik nicht abgebildet ist. Die gepunktete Kurve 32 in 3 zeigt einen Abschaltstrommesswert in einer erfindungsgemäßen Prototypvorrichtung, das heißt, den Ladestromwert bei dem erreichten Entladekapazitätszielwert oder dem erreichten Ladepegelwert 33. Bei fortschreitender Alterung einer Lithium-basierten Batteriezelle nimmt die benötigte Ladezeit zum Erreichen des Entladekapazitätszielwerts zu. Jedoch ist, wie oben beschrieben, das Risiko für eine Abnahme der Lebensdauer umso größer, je länger eine Lithium-basierte Batteriezelle einer hohen Spannung ausgesetzt ist. An einem Punkt ist deshalb zu bestimmen, dass sich die Ladezeit auf einen für die Batteriezelle schädlichen Wert erhöht hat. Zum Schutz gegen ein solches Szenario definiert die zweite Ausführungsform der Erfindung eine Konstantspannungsladephase, welche in zwei oder mehrere Teilphasen aufgeteilt ist, wobei die Konstantspannungsladephase in der abgebildeten Ausführungsform in zwei Teilphasen aufgeteilt ist. Im Vergleich zu der Ausführungsform von 2 wurde hier ein zusätzlicher Ladeparameter, nämlich der Abschaltstrom, hinzugefügt.
  • Während des Ladens der Batteriezelle wird der Abschaltstrom durch die Strommesseinheit 2 überwacht, und wird, solange wie der Abschaltstrom größer ist als ein vorherbestimmter Abschaltwert, das Ladeverfahren in der gleichen Art und Weise ausgeführt, wie bei dem Prozess gemäß 2. Dies wird in der 3 durch die Teilphase 30 dargestellt. Tests und Simulationen haben gezeigt, dass ein Abschaltstrom bis hinunter zu 20 bis 30 mA angelegt werden kann, ohne eine Lithium-basierte Batteriezelle ernsthaft zu schädigen, aber aufgrund der Messgenauigkeit und anderen Faktoren wird ein Abschaltstromwert von 40 bis 50 mA als vorherbestimmter Abschaltwert passend verwendet, das heißt, als niedrigster zulässiger Abschaltstrom. Dies wird auch in der Zeichnung durch den Endwert der punktierten Abschaltstromkurve 32 in Teilphase 30 durch einen Pfeil bei 34 angezeigt. Die Strommessvorrichtung 2 kann sowohl für das Messen des aktuellen Abschaltstroms als auch für das Vergleichen des aktuellen Abschaltstroms mit einem vorherbestimmten Abschaltwert verantwortlich sein, und für das Melden an die Ladesteuerungsvorrichtung 1, sobald der Abschaltwert erreicht wurde. Alternativ dazu wird der gemessene Abschaltstrom an die Ladesteuerungsvorrichtung 1 signalisiert, bei welcher der Vergleich ausgeführt wird.
  • Sobald dieser Punkt 34 erreicht ist, das heißt, sobald ein Abschaltstrom gleich oder niedriger als der vorherbestimmte Abschaltwert festgestellt wurde, reduziert die Ladesteuerungsvorrichtung 1 den Ladungspegelzielwert 33 um eine vorherbestimmte Schrittweite. Dies kennzeichnet den Start einer zweiten Teilphase 31 des Konstantspannungsladens. In einer Ausführungsform wird das Ladestatusprotokollmittel 7 als ein Speicher zum Speichern des Entladekapazitätszielwerts oder des Ladepegelwerts 33 verwendet, welches als solches auch bei der Ausführungsform gemäß 2 anwendbar ist. Sobald der Stromabschaltwert festgestellt ist, führt die Ladesteuerungsvorrichtung 1 das Verringern des Entladekapazitätszielwerts 33 aus, indem der im Ladestatusprotokollmittel 7 gespeicherte Wert modifiziert wird. In einer besonderen Ausführungsform wird das Verringern ausgeführt, indem der Entladekapazitätszielwert um einen vorherbestimmten Ladewert reduziert wird, welcher 5 bis 100 mAh, oder noch genauer 20 bis 70 mAh, beispielsweise 50 mAh sein kann. In einer alternativen spezifischen Ausführungsform wird der Entladekapazitätszielwert um einen bestimmten Prozentsatz von seinem aktuellen Wert reduziert, beispielsweise um 1 bis 20 Prozent, oder noch genauer um 2 bis 10 Prozent, beispielsweise um 5 Prozent.
  • Bei dem abgebildeten Beispiel repräsentiert die vollständig gezeichnete Linie 33 den von der Anzahl von Entladezyklen abhängigen Entladekapazitätszielwert, welcher an der linken vertikalen Achse abzulesen ist. Bei der Prototypvorrichtung, an welcher die Messungen von 3 vorgenommen wurden, wurde ein vorherbestimmter Abschaltwert von zirka 45 mA nach näherungsweise 350 Entladezyklen erreicht, angezeigt in der Zeichnung durch Bezugsziffer 34. Der Entladekapazitätszielwert wurde dann um 5 Prozent von 720 mAh auf 684 mAh reduziert. Dadurch wurde der in dem nachfolgenden Zyklus gemessene Abschaltstrom 32 automatisch um näherungsweise 45 mA erhöht. Jedoch wird sich der Abschaltstrom natürlich weiter mit jedem Zyklus aufgrund des Alterns der Batteriezelle reduzieren. Dies kann auch deutlich in 3 gesehen werden. Es ist unnötig zu erwähnen, dass die in 3 angegebenen Pegelwerte lediglich von exemplarischer Natur sind.
  • In einer besonderen Variante der Ausführungsform gemäß 3 läuft die zweite Teilphase 31 in der gleichen Art und Weise ab wie die erste Teilphase 30, welches bedeutet, dass, sofern der Abschaltstrom 32 noch einmal unter einen vorherbestimmten Abschaltwert fällt, eine neue Verringerung bei dem Entladekapazitätszielwert 33 vorgenommen wird. Der vorherbestimmte Abschaltwert und die Entladekapazitätszielwertverringerung bei der zweiten Teilphase 32 können die gleichen sein, wie bei der Teilphase 31, oder sie können unterschiedlich sein. Offensichtlich kann dieser Prozess für jede gewünschte Anzahl von Teilphasen wiederholt werden, bis das Ende der Lebensdauer erreicht ist. Dies kann beispielsweise als ein gegebener Prozentsatz definiert werden, beispielsweise als 80 Prozent des Entladekapazitätsursprungswerts.
  • Ein Vorteil dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Lebensdauercharakteristik sogar noch weiter im Vergleich zu der ersten Ausführungsform verbessert werden kann. Die Entladekapazität wird geringfügig niedriger sein, sobald der Entladekapazitätszielwert verringert wird, aber die Lebensdauer wird verlängert. Natürlich wird auch die Ladezeit abnehmen, sobald der Entladekapazitätszielwert verringert wird, welches vom Nutzer gewünscht wird.
  • In einer alternativen Variante der zweiten Ausführungsform, welche auch vorgesehen ist, um zu garantieren, dass ein vorherbestimmter Abschaltwert nicht überschritten wird, wird die zweite Teilphase durch Verringerung des Entladekapazitätszielwerts nicht gestartet. Stattdessen wird, sobald festgestellt ist, dass der Abschaltstrom den vorherbestimmten Abschaltwert erreicht hat, das Laden in der zweiten Teilphase durch ein herkömmliches Timer-basiertes Laden oder durch ein Abschaltungs-basiertes Laden gesteuert. Das bedeutet, dass es keinen plötzlichen Abfall bei dem Entladekapazitätszielwert geben wird, aber dann wird wieder in den meisten Fällen das durch beispielsweise einen vorherbestimmten Abschaltwert in der zweiten Teilphase gesteuerte Laden nicht in der gleichen Lebensdauerverlängerung resultieren, wie bei dem in 3 vorgeschlagenen Verfahren. Doch wird das bei dem CV-Prozess vom Stand der Technik auftretende unnötige Überladen in der ersten Teilphase vermieden, sobald der Entladekapazitätszielwert zur Ladungssteuerung verwendet wird.
  • Oben wurden die Prinzipien, die bevorzugten Ausführungsformen und die Betriebsarten der vorliegenden Erfindung beschrieben. Jedoch sollte daraus nicht der Schluss gezogen werden, dass die Erfindung auf die besonderen, oben diskutierten Ausführungsformen beschränkt ist, welche eher als illustrative Ausführungsformen als restriktive Ausführungsformen betrachtet werden sollten. Es sollte deshalb geschätzt werden, dass Variationen bei diesen Ausführungsformen durch Fachleute vorgenommen werden können, ohne den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung, wie durch die nachfolgenden Ansprüche definiert, zu verlassen.

Claims (45)

  1. Vorrichtung für das Aufladen einer Batteriezelle (4) gemäß einem Lade-Schema, wobei die Vorrichtung umfasst: Stromüberwachungs-Mittel (2) für das Liefern eines Ladestroms, einen Ladestatus-Detektor (2, 6), der vorgesehen ist, einen Lade-Parameter-Wert zu erfassen, eine Lade-Steuerungsvorrichtung (1) für die Festlegung eines Lademesswerts, und einen Lade-Beendigungsvorrichtung (5) der vorgesehen ist, das Aufladen, abhängig vom Lademesswert und einem vorbestimmten Lade-Kriterium, zu beenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Lade-Kriterium ein Ladepegelwert ist, und wobei die Lade-Steuerungsvorrichtung (1) umfasst: Mittel für das Erkennen eines Abschalt-Messwerts des Ladestroms, wenn der Lademesswert den Ladepegelwert erreicht hat, Mittel für das Vergleichen des Abschalt-Messwerts mit einem vorbestimmten Abschalt-Wert, und Mittel für die Anpassung eines Lade-Schemas, abhängig von dem Vergleich.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lade-Steuerungsvorrichtung (1) so angepasst ist, den Ladepegelwert abhängig von dem Vergleich zu verringern.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wobei die Lade-Steuerungsvorrichtung (1) so angepasst ist, den Ladepegelwert zu verringern, wenn der Abschalt-Messwert niedriger ist als der vorbestimmte Abschalt-Wert.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wobei Steuerungsvorrichtung (1) so angepasst ist, den Ladepegelwert um einen vorbestimmten Lade-Wert zu verringern.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (1) so angepasst ist, den Ladepegelwert um einen vorbestimmten Prozentsatz davon zu verringern.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lade-Steuerungsvorrichtung (1) so angepasst ist, zu einem Zusatz-Lade-Schema umzuschalten, abhängig von dem Vergleich.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatz-Lade-Schema so geplant ist, das Aufladen zu beenden, wenn der Ladestrom den vorbestimmten Abschalt-Wert erreicht.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatz-Lade-Schema so geplant ist, das Aufladen zu beenden, nachdem eine voreingestellte Ladezeit verstrichen ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lade-Parameter-Wert umfasst ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ladestrom-Messeinrichtung (2) vorgesehen ist, eine Messung des Ladestroms durchzuführen, und eine Zeit-Messeinrichtung (6) vorgesehen ist, eine Messung der Ladezeit durchzuführen, wobei die Lade-Steuerungsvorrichtung (1) so angepasst ist, um durch Berechnung einen Lademesswert aufzubauen unter Verwendung der Ladezeit und der Messung des Ladestroms.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lade-Steuerungsvorrichtung (1) so angepasst ist, die Messung des Ladestroms über die Ladezeit zu integrieren.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromverbrauchs-Messeinrichtung (2) vorgesehen ist, eine Stromverbrauchmessung bereitzustellen, wobei die Lade-Steuerungsvorrichtung (1) so angepasst ist, einen Lademesswert durch Berechnung aufzubauen, unter Verwendung einer Messung der Verbrauchszeit, bereitgestellt durch die Zeit-Messeinrichtung (6) und der Stromverbrauchmessung.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lade-Steuerungsvorrichtung (1) so angepasst ist, die Stromverbrauchmessung über die Verbrauchszeit zu integrieren.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lade-Steuerungsvorrichtung (1) mit einer Ladestatus-Einrichtung (7) verbunden ist und dafür vorgesehen ist, einen feststehenden Lademesswert in der Ladestatus-Einrichtung zu speichern.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lade-Steuerungsvorrichtung (1) angepasst ist, einen aktuellen Lade-Wert durch das Kombinieren eines gespeicherten Lademesswerts und eines Lademesswerts, der von einem über die Zeit integrierten Strom abhängig ist, aufzubauen.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lade-Steuerungsvorrichtung (1) angepasst ist, die Lade-Beendigungsvorrichtung (5) anzusteuern, um das Aufladen zu beenden, wenn der aktuelle Lade-Wert den Ladepegelwert erreicht hat.
  17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einer tragbaren elektronischen Vorrichtung enthalten ist, an die die Batteriezelle (4) anbringbar ist.
  18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–16, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit der Batteriezelle (4) verbunden ist, wobei die Vorrichtung und die Batteriezelle in einem Batteriepaket-Gehäuse enthalten sind.
  19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–16, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einem Batteriezellen-Ladegerät enthalten ist, die an die Batteriezelle (4) anbringbar ist.
  20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie für die Ladesteuerung von Lithium-basierten Batteriezellen (4) vorgesehen ist.
  21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie für die Ladesteuerung von Lithium-Polymer-Batteriezellen (4) vorgesehen ist.
  22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–20, dadurch gekennzeichnet, dass sie für die Ladesteuerung von Lithium-Ionen-Batteriezellen (4) vorgesehen ist.
  23. Verfahren für das Aufladen einer Batteriezelle gemäß einem Lade-Schema, das die Schritte umfasst für: – das Liefern eines Ladestroms für die Batteriezelle; – die Festlegung eines Lademesswerts für eine Ladung, die für die Batteriezelle über den Ladestrom geliefert wird; – das Beenden der Versorgung mit Ladestrom abhängig vom Messwert und einem vorbestimmten Ladepegelwert; – das Erkennen eines Abschalt-Messwerts des Ladestroms, wenn der Lademesswert den Ladepegelwert erreicht hat; – das Vergleichen des Abschalt-Messwerts mit einem vorbestimmten Abschalt-Wert; und – die Anpassung eines Lade-Schemas abhängig von dem Vergleich.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Schritt zum Anpassen des Lade-Schemas den Schritt umfasst für: – das Verringern des Ladepegelwerts.
  25. verfahren nach Anspruch 24, die Schritte umfassend für: – das Verringern des Ladepegelwerts, wenn der Abschalt-Messwert niedriger als der vorbestimmte Abschalt-Wert ist.
  26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, die Schritte umfassend für: – das Verringern des Ladepegelwerts um einen vorbestimmten Lade-Wert.
  27. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, die Schritte umfassend für: – das Verringern des Ladepegelwerts um einen vorbestimmten Prozentsatz davon.
  28. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Schritt zum Anpassen des Lade-Schemas den Schritt umfasst für: – das Umschalten zu einem Zusatz-Lade-Schema abhängig von dem Vergleich.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, die Schritte umfassend für: – das Anvisieren der Beendigung des Aufladens im Zusatz-Lade-Schema, wenn das Aufladen unter den vorbestimmten Abschalt-Wert fällt.
  30. Verfahren nach Anspruch 28, die Schritte umfassend für: – das Anvisieren der Beendigung des Aufladens im Zusatz-Lade-Schema, wenn eine voreingestellte Ladezeit abgelaufen ist.
  31. Verfahren nach Anspruch 23, die Schritte umfassend für: – das Messen des Ladestroms mittels einer Ladestrom-Messeinrichtung (2).
  32. Verfahren nach Anspruch 23, die Schritte umfassend für: – das Berechnen eines aktuellen Lade-Werts für die Batteriezelle abhängig von dem Lademesswert; – das Vergleichen des aktuellen Lade-Werts mit dem vorbestimmten Ladepegelwert; und – das Beenden der Ladestromversorgung, wenn der aktuelle Lade-Wert den vorbestimmten Ladepegelwert erreicht hat.
  33. Verfahren nach Anspruch 23, den Schritt umfassend für: – die Festlegung des Lademesswerts der gelieferten Ladung durch das Verwenden einer Messung der Ladezeit.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, die Schritte umfassend für: – das Messen des Ladestroms; und – die Festlegung des Lademesswerts der gelieferten Ladung durch Berechnung unter Verwendung der Ladezeitmessung und der Ladestrommessung.
  35. Verfahren nach Anspruch 33, die Schritte umfassend für: – das Messen des Ladestroms; und – die Festlegung des Lademesswerts der gelieferten Ladung durch Integration der Ladestrom-Messung über die Ladezeit.
  36. Verfahren nach Anspruch 32, den Schritt umfassend für: – die Festlegung eines Lademesswerts für die Ladung, die aus der Batteriezelle entnommen wird, unter Verwendung der Verbrauchszeitmessung.
  37. Verfahren nach Anspruch 36, die Schritte umfassend für: – das Messen eines Stromverbrauchs; und – die Festlegung eines Lademesswerts der aus der Batteriezelle entnommenen Ladung durch Berechnung unter Verwendung der Verbrauchszeitmessung und der Stromverbrauchmessung.
  38. Verfahren nach Anspruch 36, die Schritte umfassend für: – das Messen eines Stromverbrauchs; und – die Festlegung eines Lademesswerts der aus der Batteriezelle entnommenen Ladung durch Integration der Stromverbrauchmessung über die Verbrauchszeit.
  39. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 23–38, den Schritt umfassend für: – das Speichern eines festgelegten Lademesswerts in einem Ladestatus-Protokollmittel.
  40. Verfahren nach Anspruch 39 und dem Anspruch 35 oder 38, die Schritte umfassend für: – das Abrufen eines gespeicherten Lademesswerts; – die Festlegung eines aktuellen Lade-Werts durch das Kombinieren eines Lademesswerts abhängig von einer Integration des Stroms über die Zeit und des abgerufenen Lademesswerts; und – die Aktualisierung des Ladestatus-Protokollmittels durch Speichern des aktuellen Lade-Werts.
  41. Verfahren nach Anspruch 40, die Schritte umfassend für: – das Überwachen des aktuellen Lade-Werts; und – das Beenden des Aufladens, wenn der aktuelle Lade-Wert den Ladepegelwert erreicht hat.
  42. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 23–41 den Schritt umfassend für: – das Bereitstellen eines konstanten Ladestroms für die Batteriezelle, bis eine Spannung in der Batteriezelle bis zu einem vorbestimmten Ladespannungspegel-Wert erhöht ist.
  43. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 23–42, wobei die Batteriezelle Lithium-basiert ist.
  44. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 23–43, wobei die Batteriezelle eine Lithium-Polymer-Batteriezelle umfasst.
  45. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 23–43, wobei die Batteriezelle eine Lithium-Ionen-Batteriezelle umfasst.
DE60303590T 2003-03-03 2003-03-03 Vorrichtung und Verfahren zur Ladung von Batteriezellen Expired - Lifetime DE60303590T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP03445030A EP1455194B1 (de) 2003-03-03 2003-03-03 Vorrichtung und Verfahren zur Ladung von Batteriezellen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60303590D1 DE60303590D1 (de) 2006-04-20
DE60303590T2 true DE60303590T2 (de) 2006-12-21

Family

ID=32799236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60303590T Expired - Lifetime DE60303590T2 (de) 2003-03-03 2003-03-03 Vorrichtung und Verfahren zur Ladung von Batteriezellen

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1455194B1 (de)
CN (1) CN100592099C (de)
AT (1) ATE317983T1 (de)
DE (1) DE60303590T2 (de)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2899034B1 (fr) * 2006-03-21 2013-07-05 Accumulateurs Fixes Dispositif et procede d'auto-regulation de la charge d'un generateur electrochimique
US8405361B2 (en) 2007-09-21 2013-03-26 Qualcomm Incorporated System and method for charging a rechargeable battery
KR100965743B1 (ko) * 2008-04-25 2010-06-24 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 전류차단방법 및 이를 이용한 배터리 팩
US20100102781A1 (en) * 2008-10-24 2010-04-29 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Apparatus and method for charging a battery
GB0913769D0 (en) * 2009-08-06 2009-09-16 Eh Europe Gmbh A method and apparatus for charging a battery
GB0913770D0 (en) * 2009-08-06 2009-09-16 Eh Europe Gmbh A method and apparatus for charging a lead acid battery
CN104093591A (zh) * 2012-02-03 2014-10-08 西门子公司 用于保护充电电缆的方法和充电装置
WO2014044292A1 (en) * 2012-09-18 2014-03-27 Phonak Ag Method for charging a nimh battery, a battery charger and a system comprising a battery charger and a hearing device
CN104777432B (zh) * 2015-04-30 2018-05-29 无锡中感微电子股份有限公司 充电电池安全性检测方法及充电电池安全性检测电路
CN109004704A (zh) * 2018-07-23 2018-12-14 佛山市众盈电子有限公司 一种三电平工频电源充电调节方法
CN111337840A (zh) * 2020-05-18 2020-06-26 佛山市欢欢电子商务有限公司 一种充电过程的容量测量方法
WO2022133975A1 (zh) * 2020-12-25 2022-06-30 宁德新能源科技有限公司 充电方法、电子装置以及存储介质

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1432318A (en) * 1973-07-04 1976-04-14 Vdo Schindling Apparatus for determining the state of charge of accumulator
SE400427B (sv) * 1977-02-17 1978-03-20 Ericsson Telefon Ab L M Forfarande for laddning och overvakning av ett batteri, samt anordning for utforande av forfarandet
US6107802A (en) * 1992-07-08 2000-08-22 Matthews; Wallace Edward Battery pack with monitoring function utilizing association with a battery charging system
US5761072A (en) * 1995-11-08 1998-06-02 Ford Global Technologies, Inc. Battery state of charge sensing system
US6094033A (en) * 1998-10-02 2000-07-25 Georgia Tech Research Corporation Battery state of charge detector with rapid charging capability and method
US6242893B1 (en) * 1999-06-24 2001-06-05 Bren-Tronics, Inc. Lithium-ion and lithium polymer battery recharging
JP4642185B2 (ja) * 2000-06-16 2011-03-02 ソニー株式会社 バッテリーパック
JP4786058B2 (ja) * 2001-05-01 2011-10-05 本田技研工業株式会社 蓄電装置の残容量検出装置
GB2413225B (en) * 2001-05-14 2005-12-28 Eaton Power Quality Ltd Battery charge management
FR2826125B1 (fr) * 2001-06-19 2003-09-19 St Microelectronics Sa Procede et dispositif de controle de l'etat de charge d'un batterie, en particulier une batterie rechargeable pour un telephone mobile cellulaire

Also Published As

Publication number Publication date
DE60303590D1 (de) 2006-04-20
CN1756963A (zh) 2006-04-05
EP1455194B1 (de) 2006-02-15
ATE317983T1 (de) 2006-03-15
CN100592099C (zh) 2010-02-24
EP1455194A1 (de) 2004-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2165402B1 (de) Vorrichtung, insbesondere ladegerätvorrichtung, zum laden eines akkumulators
DE69532539T2 (de) Parametermessverfahren,Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Ladens und Entladens und Verfahren zur Bestimmung des Lebensendes für Sekundärbatterien und damit ausgerüstetes Energiespeichergerät
DE10158062B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Laden von Batterien mit reduzierten Überladeniveaus
DE69820017T2 (de) Stromversorgungseinrichtung
DE112017003320B4 (de) Akkumulator-Kühlungssteuerungsvorrichtung und Akkumulator-Kühlungssteuerungsverfahren
DE602004009142T2 (de) Vorrichtung zur Steuerung des Ladevorgangs mit Zyklenspeicher
DE60303590T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Ladung von Batteriezellen
DE10254226B4 (de) Batteriesäule, die als Leistungsversorgung für eine tragbare Vorrichtung verwendet wird
DE102013105119A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Laden von wiederaufladbaren Zellen
DE102013108198B4 (de) Verfahren zum Ausführen eines Zellausgleichs eines Batteriesystems basierend auf Kapazitätswerten
DE102018128026A1 (de) Batterieladegerät und zugehörige Systeme und Verfahren
WO2017194263A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betrieb einer energiespeicherzelle, batteriemodul und fahrzeug
DE102012200414A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zu einer Bestimmung eines Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers
WO2015106936A1 (de) Verfahren zum ladezustandsausgleich einer batterie
DE102019211913A1 (de) Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustandes einer Batterie sowie Steuergerät und Fahrzeug
DE102018203824A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers, Steuerung für einen elektrischen Energiespeicher und Vorrichtung und/oder Fahrzeug
EP3708416A1 (de) Verfahren und ladeeinrichtung zur bestimmung einer maximalen speicherkapazität eines energiespeichers
DE102014224608A1 (de) Batteriesteuervorrichtung
DE19818443C2 (de) Vorrichtung zur Vermeidung einer Schädigung einer Lithium-Sekundärbatterie
DE112019001213T5 (de) Zellenausgleichssteuerungsvorrichtung und Zellenausgleichssteuerungssystem
EP2617115B1 (de) Verfahren zum laden einer batterie eines kraftwagens
DE3526045C2 (de) Verfahren zum Laden von NC-Akkumulatoren und Ladegerät zur Durchführung des Verfahrens
DE102009051731B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Laden einer Batterie
DE102015206871A1 (de) Energiespeichersystem
EP3275068A1 (de) Batteriesystem und verfahren zum betreiben eines batteriesystems

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: PATENT- UND RECHTSANWAELTE KRAUS & WEISERT, 80539