DE69732084T2

DE69732084T2 - Pulsladeverfahren und ladegerät

Info

Publication number: DE69732084T2
Application number: DE69732084T
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Hasegawa; Yasutaka Chigasaki-shi IWAO; Keita Kamakura-shi MATSUDA; Akihide Chigasaki-shi KONNO
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2017-05-22
Also published as: EP0847123A4; DE69732084D1; WO1997044878A1; US5945811A; JP3580828B2; EP0847123B1; EP0847123A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Impuls-Ladungsverfahren und -Ladungssystem für Sekundärbatterien und betrifft insbesondere ein Impuls-Ladungsverfahren und -Ladungssystem zur Verwendung mit nichtwässrigen Sekundärbatterien, wie etwa Lithiumionenbatterien und dergleichen, die verhindern, dass Halbleiter (FET) Wärme erzeugen, und die die Unterbringung in einem Batteriesatz ermöglichen.
Hintergrund der Erfindung
Als Ladungssystem für nichtwässrige Sekundärbatterien ist bisher das in 24 dargestellte System allgemein bekannt. Bei dem System wird eine von einem Wechselspannungsadapter 30 ausgegebene Gleichspannung V_in in ein tragbares Gerät 20 eingespeist, in dem die Gleichspannung einem Gleichstrom/Gleichstrom-Lade-Umformer zugeführt wird, der als Konstantspannungs- und Konstantstrom-Netzteil fungiert und nichtwässrige Sekundärbatterien in einem Batteriesatz 10 durch Einspeisen eines Ladestroms I_chg lädt.
Durch Laden nach der in 25 gezeigten Kennlinie wird eine Batteriespannung V_Batt der nichtwässrigen Sekundärbatterien in dem Batteriesatz 10 aufgebaut. Insbesondere findet eine Konstantstromladung statt, bis die Batteriespannung V_Batt eine konstante Batteriesteuerspannung V_c erreicht, und nachdem die Batteriespannung V_Batt den Wert der Batteriesteuerspannung V_c erreicht hat, kommt es zur Ladung bei konstanter Spannung, sodass die Batteriespannung V_Batt nicht die Batteriesteuerspannung V_c übersteigen kann.
Wenn die Konstantspannungsladung begonnen hat, beginnt der Ladestrom I_chg zu sinken. Dieser Sinkzustand wird mit Stromprüfmitteln ermittelt, und wenn der Ladestrom einen bestimmten Wert erreicht hat, wird die Ausgabe des Gleichstrom/Gleichstrom-Umformers mit Steuermitteln abgeschaltet und das Laden wird beendet. Auf diese Weise ist bisher das Laden nichtwässriger Sekundärbatterien durchgeführt worden.
Das herkömmliche Ladungssystem für nichtwässrige Sekundärbatterien erfordert jedoch einen Gleichstrom/Gleichstrom-Lade-Umformer, der eine Ladungssteuerspannung V_c hoher Genauigkeit ausgeben kann, was schließlich zu dem Problem hoher Kosten führt.
Anstatt den vorstehenden Gleichstrom/Gleichstrom-Lade-Umformer zu verwenden, wird die Verwendung eines Gleichspannungs-Senk-Steuerkreises vorgeschlagen, um die hohen Kosten des vorgenannten Systems zu senken, aber die große Wärmemenge, die von dem Gleichspannungs-Senk-Steuerkreis erzeugt wird, hat ein weiteres Problem geschaffen.
In dem Fall, dass eine Ladungssteuerung in einem Batteriesatz durchgeführt wird, kann der vorstehende Gleichstrom/Gleichstrom-Lade-Umformer aus Kosten- und Abmessungsgründen (Anzahl der Komponenten) nicht in einen Batteriesatz eingebaut werden, und auch der Gleichspannungs-Senk-Steuerkreis kann unter Berücksichtigung der Beeinträchtigungen der Batterien und anderen elektronischen Komponenten durch die große Wärmemenge, die von dem Senk-Stromkreis erzeugt wird, nicht in einem Batteriesatz untergebracht werden, was ein weiteres Problem darstellt.
US-A-5.321.347 beschreibt ein Impuls-Batterieladegerät mit einem Impulsgenerator, der eine Impulsfolge zum Steuern eines Serienschalters erzeugt, um ein Netzteil und eine Batterie intermittierend zu verbinden und zu trennen. Eine maximale Batterieklemmenspannung der Batterie wird in Speichermitteln gespeichert, und eine Teilspannung wird von der maximalen Batterieklemmenspannung abgezweigt. Die Teilspannung wird dann mit einer aktuellen Batterieklemmenspannung von der Batterie verglichen und ein Steuersignal wird erzeugt, um zu vermeiden, dass der Serienschalter Impulse vom Generator empfängt. Dadurch wird das Netzteil von der Batterie getrennt, um das Laden der Batterie zu beenden, wenn die Batterieklemmenspannung niedriger als die Teilspannung ist.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Impuls-Ladungsverfahren und -Ladungssystem für nichtwässrige Sekundärbatterien zur Verfügung zu stellen, die preisgünstig sind und die Ladungsperiode verkürzen können.
Beschreibung der Erfindung
Aspekte der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.
Eine bevorzugte Ausführungsform verwendet ein Impuls-Ladungsverfahren, bei dem das Laden dadurch erfolgt, dass ein Impulstastverhältnis für eine nächste festgelegte Ladungsperiode während einer festgelegten Ladungsperiode nach dem Ladebeginn ermittelt wird; dass das Impulstastverhältnis für die nächste festgelegte Ladungsperiode verringert wird, wenn eine mittlere Batteriespannung eine Ladungssteuerspannung während der festgelegten Ladungsperiode überschritten hat; dass das Impulstastverhältnis für die nächste festgelegte Ladungsperiode vergrößert wird, wenn die mittlere Batteriespannung die Ladungssteuerspannung während der festgelegten Ladungsperiode nicht überschritten hat; und dass das Impuls-Laden beendet wird, wenn das Impulstastverhältnis einen festgelegten Wert in der nächsten festgelegten Ladungsperiode erreicht hat.
Die bevorzugte Ausführungsform zur Realisierung des vorstehenden Impuls-Ladungsverfahrens weist Folgendes auf: Tastverhältnis-Verringerungsmittel zum Verringern eines Impulstastverhältnisses für eine nächste festgelegte Ladungsperiode, wenn eine mittlere Batteriespannung eine Ladungssteuerspannung während einer festgelegten Ladungsperiode überschritten hat; Tastverhältnis-Vergrößerungsmittel zum Vergrößern eines Impulstastverhältnisses für eine nächste festgelegte Ladungsperiode, wenn eine mittlere Batteriespannung eine Ladungssteuerspannung während einer festgelegten Ladungsperiode nicht überschritten hat; und Mittel zum Ermitteln der Impuls-Ladungsbeendigung zum Beenden der Impuls-Ladung, wenn ein Impulstastverhältnis einen festgelegten Wert in einer nächsten festgelegten Ladungsperiode erreicht hat.
Auf diese Weise wird ein Impuls-Ladungsverfahren durchgängig vom Beginn des Ladens bei dem Impuls-Ladungsverfahren verwendet, und dadurch wird das Laden mit niedrigen Kosten, ohne Wärme-Erzeugung und mit einer verkürzten Ladungsperiode möglich.
Darüber hinaus ist ein Impuls-Ladungssystem bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Efindung, das das vorstehende Impuls-Ladungsverfahren verwendet, ein Impuls-Ladungssystem, das das Laden in der gleichen Weise wie das vorstehende Impuls-Ladungssystem durchführt, bei dem das Laden dadurch erfolgt, dass ein Impulstastverhältnis für eine nächste festgelegte Ladungsperiode während einer festgelegten Ladungsperiode nach dem Ladebeginn ermittelt wird, und das Folgendes aufweist: Schaltmittel zum Ein-/Ausschalten eines Ladestroms; Batteriespannungsprüfmittel, mit denen die Spannung jeder einzelnen Batteriezelle geprüft wird; und Impuls-Ladungssteuermittel zum Durchführen der Gesamtsteuerung der Impuls-Ladung, die weiterhin Folgendes aufweisen: Steuermittel zum Durchführen der Steuerung aller einzelnen nachstehenden Mittel; Referenzspannungserzeugungsmittel zum Erzeugen einer Referenzspannung, die als Ladungssteuerspannung entsprechend den Steuermitteln dient; Spannungsvergleichsmittel, mit denen eine Batteriespannung gespeichert wird, die durch Akkumulieren jeder einzelnen Zellenspannung erzeugt wird, die von den vorstehenden Batteriespannungsprüfmitteln erhalten wird, mit denen eine mittlere Batteriespannung aus einem Mittelwert ermittelt wird, der durch Berechnung von den Batteriespannungen abgeleitet wird, die während einer festgelegten Periode gespeichert worden sind, und mit denen diese mittlere Batteriespannung mit der vorgenannten Referenzspannung verglichen wird; Periodischer-Zeitschalter-Einstellmittel zum Einstellen einer Ladungsperiode; Einschalt-Zeitschalter-Einstellmittel zum Einstellen einer Einschaltzeit, die durch das Produkt aus einer festgelegten Ladungsperiode und einem Impulstastverhältnis ermittelt wird; und Latchingmittel zum Latchen, dass im Ergebnis des Spannungsvergleichs in den vorgenannten Spannungsvergleichsmitteln die mittlere Batteriespannung die Ladungssteuerspannung überschritten hat.
Die vorgenannten Latchingmittel können bei dem erfindungsgemäßen Impuls-Ladungssystem auch weggelassen werden. Insbesondere weist ein Impuls-Ladungssystem, bei dem das Laden mit einem Impulstast-Ladungsverfahren erfolgt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Impuls-Laden beendet wird, wenn ein Impulstastverhältnis einen bestimmten Wert erreicht hat, in der gleichen Weise wie das vorstehende Impuls-Ladungssystem Folgendes auf: Schaltmittel zum Ein-/Ausschalten eines Ladestroms; Batteriespannungsprüfmittel, mit denen die Spannung jeder einzelnen Batteriezelle geprüft wird; und Impuls-Ladungssteuermittel zum Durchführen der Gesamtsteuerung der Impuls-Ladung, die weiterhin Folgendes aufweisen: Steuermittel zum Durchführen der Steuerung aller einzelnen nachstehenden Mittel; Referenzspannungserzeugungsmittel zum Erzeugen einer Referenzspannung, die als Ladungssteuerspannung entsprechend den vorgenannten Steuermitteln dient; Spannungsvergleichsmittel, mit denen eine Batteriespannung gespeichert wird, die durch Akkumulieren jeder einzelnen Zellenspannung erzeugt wird, die von den vorstehenden Batteriespannungsprüfmitteln erhalten wird, mit denen eine mittlere Batteriespannung aus einem Mittelwert ermittelt wird, der durch Berechnung von den Batteriespannungen abgeleitet wird, die während einer festgelegten Periode gespeichert worden sind, und mit denen diese mittlere Batteriespannung mit der vorgenannten Referenzspannung verglichen wird; Periodischer-Zeitschalter-Einstellmittel zum Einstellen einer bestimmten Ladungsperiode; und Einschalt-Zeitschalter-Einstellmittel zum Einstellen einer Einschaltzeit, die durch das Produkt aus einer festgelegten Ladungsperiode und einem Impulstastverhältnis ermittelt wird.
Die vorgenannten Impuls-Ladungssteuermittel sind dadurch gekennzeichnet, dass mit den vorgenannten Spannungsvergleichsmitteln in dem Fall, dass zu viel der mit den vorgenannten Einschalt-Zeitschalter-Einstellmitteln eingestellten vorstehenden Einschaltzeit verstrichen ist, ein Spannungsvergleich durchgeführt wird.
Entsprechend dem vorstehenden Aufbau führen die Impuls-Ladungssteuermittel mit den Spannungsvergleichsmitteln in dem Fall, dass zu viel der in den Einschalt-Zeitschalter-Einstellmitteln eingestellten Einschaltzeit verstrichen ist, einen Spannungsvergleich durch, und daher können die Latchingmittel aus den Impuls-Ladungssteuermitteln eliminiert werden, was zu einer Kostensenkung beiträgt.
Darüber hinaus verwendet eine bevorzugte Ausführungsform ein Impuls-Ladungssystem, das zusätzlich zu der Ladungssteuerung, bei der das Laden dadurch erfolgt, dass ein Impulstastverhältnis für eine nächste festgelegte Periode während einer festgelegten Ladungsperiode nach dem Ladungsbeginn eingestellt wird und die Impuls-Ladung beendet wird, wenn das Impulstastverhältnis einen bestimmten Wert erreicht hat, ein Impuls-Ladungsverfahren mit einer Funktion zum Festlegen des Impulstastverhältnisses mit den Temperaturdaten von Temperaturmessmitteln zum Ermitteln der bei der Ladungssteuerung widergespiegelten Batterietemperaturen verwendet. Dieses Impuls-Ladungssystem weist Folgendes auf: Spannungsprüfmittel zum Prüfen jeder einzelnen Zellenspannung; Temperaturmessmittel zum Ermitteln von Batterietemperaturen durch Messen der Temperatur jeder einzelnen Zelle; Maximales-Impulstastverhältnis-Einstellmittel, mit denen ein maximales Tastverhältnis auf einen Wert eingestellt wird, der dadurch ermittelt wird, dass ein erster festgelegter mittlerer Strom, der von den vorgenannten Spannungsprüfmitteln und Temperaturmessmitteln stammt, durch den Ladestrom zu dem Zeitpunkt dividiert wird, zu dem der Ladestrom den ersten festgelegten mittleren Strom überschreitet; Tastverhältnis-Verringerungsmittel zum Verringern eines Impulstastverhältnisses während einer nächsten festgelegten Ladungsperiode, wenn die mittlere Batteriespannung die Ladungssteuerspannung während einer festgelegten Ladungsperiode überschritten hat; Tastverhältnis-Vergrößerungsmittel zum Vergrößern eines Impulstastverhältnisses während einer nächsten festgelegten Ladungsperiode, wenn die mittlere Batteriespannung die Ladungssteuerspannung während einer festgelegten Ladungsperiode nicht überschritten hat; und Mittel zum Ermitteln der Impuls-Ladungsbeendigung zum Beenden der Impuls-Ladung, wenn der mittlere Strom während einer nächsten festgelegten Ladungsperiode einen zweiten mittleren Strom, der kleiner als der vorgenannte erste festgelegte mittlere Strom ist, nicht erreicht hat.
Außer mit dem vorstehenden Impuls-Ladungsverfahren zum Durchführen einer Ladungssteuerung entsprechend den Batterietemperaturen kann auch mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Ladeschaltungswiderstand zum Zeitpunkt des Ladens durch Berechnung ermittelt werden, und dieser Widerstandswert wird bei der Impuls-Ladungssteuerung verwendet.
Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung ein Impuls-Ladungsverfahren zum Durchführen des Ladens durch Einstellen eines Impulstastverhältnisses für eine nächste festgelegte Ladungsperiode während einer festgelegten Ladungsperiode nach dem Beginn des Ladens, und die vorliegende Erfindung weist Folgendes auf: Mittel zum Ermitteln des Ladeschaltungswiderstands, mit denen der Ladeschaltungswiderstand aus einer Spannungsdifferenz zwischen der beim Laden festgestellten Spannung und der Spannung am Ende des Ladens und aus einem Ladestrom ermittelt wird; Mittel zum Einstellen der Ladungssteuerspannung, mit denen eine Einstellung der Ladungssteuerspannung dadurch erfolgt, dass das Produkt aus dem von den vorstehenden Mitteln zum Ermitteln des Ladeschaltungswiderstands erhaltenen Ladeschaltungswiderstand, einem Ladestrom, einem Impulstastverhältnis und einem Sicherheitsfaktor, der eine Konstante ist, die entsprechend der Messgenauigkeit des Ladeschaltungswiderstands bestimmt wird und in dem Bereich von 0 bis 1 liegt, zu einer festen Ladungssteuerspannung addiert wird; Tastverhältnis-Verringerungsmittel zum Verringern eines Impulstastverhältnisses während einer nächsten festgelegten Ladungsperiode, wenn die mittlere Batteriespannung die eingestellte Ladungssteuerspannung während einer festgelegten Ladungsperiode überschritten hat; Tastverhältnis-Vergrößerungsmittel zum Vergrößern eines Impulstastverhältnisses während einer nächsten festgelegten Ladungsperiode, wenn die mittlere Batteriespannung die eingestellte Ladungssteuerspannung während einer festgelegten Ladungsperiode nicht überschritten hat; und Mittel zum Ermitteln der Impuls-Ladungsbeendigung zum Beenden der Impuls-Ladung, wenn ein Impulstastverhältnis in einer nächsten festgelegten Ladungsperiode einen bestimmten Wert erreicht hat.
Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird der Effekt der Verkürzung der Ladezeit dadurch erzielt, dass ein Spannungswert, der aus dem Ladeschaltungswiderstand und einem Ladestrom ermittelt wird, zu einer normalen Ladungssteuerspannung addiert wird.
Andererseits erfolgt bei dem vorstehenden Impuls-Ladungsverfahren eine Ladungssteuerung durch Ändern der Ladungsimpulsperiode anstatt durch Ändern des Impulstastverhältnisses, wie es beim vorstehenden Impuls-Ladungsverfahren der Fall war. Dieses Impuls-Ladungsverfahren ist ein Verfahren, bei dem das Laden mit einer nächsten festgelegten Ladungsimpulsperiode durchgeführt wird, die während einer festgelegten Ladungsperiode nach dem Beginn des Ladens ermittelt wird, und wenn die mittlere Batteriespannung die Ladungssteuerspannung während einer festgelegten Ladungsimpulsperiode überschritten hat, wird eine nächste festgelegte Ladungsimpulsperiode verlängert, wenn die mittlere Batteriespannung die Ladungssteuerspannung nicht überschritten hat, wird eine nächste festgelegte Ladungsimpulsperiode aufrechterhalten oder verkürzt, und wenn die nächste festgelegte Impuls-Ladungsperiode einen bestimmten Wert überschritten hat, wird die Impuls-Ladung beendet.
Das Impuls-Ladungssystem einer bevorzugten Ausführungsform, bei dem eine Impuls-Ladungsperiode geändert wird, weist Folgendes auf: Ladungsimpulsperioden-Verlängerungsmittel zum Verlängern einer nächsten festgelegten Ladungsimpulsperiode, wenn die mittlere Batteriespannung die Ladungssteuerspannung überschritten hat; Ladungsimpulsperioden-Verkürzungsmittel zum Verkürzen einer nächsten festgelegten Ladungsimpulsperiode, wenn die mittlere Batteriespannung die Ladungssteuerspannung nicht überschritten hat; und Mittel zum Ermitteln der Impuls-Ladungsbeendigung zum Beenden der Impuls-Ladung, wenn eine nächste festgelegte Ladungsimpulsperiode einen bestimmten Wert überschritten hat.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie ein Batteriesatz mit einem erfindungsgemäßen Impuls-Ladungssystem in einem elektronischen Gerät verwendet wird.
2 ist ein Blockdiagramm, das Einzelheiten eines Impuls-Ladungssystems einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
3 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Ladens des Impuls-Ladungssystems der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Diagramm, das den Ladezustand des Impuls-Ladungssystems der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Ladens eines Impuls-Ladungssystems einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6(a) ist ein Diagramm, das den Ladezustand des Impuls-Ladungssystems der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6(b) ist ein Diagramm, das den Ladezustand des Impuls-Ladungssystems der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Blockdiagramm, das Einzelheiten eines Impuls-Ladungssystems einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
8 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Ladens des Impuls-Ladungssystems der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Diagramm, das den Spannungsprüfungs-Zeitablauf des Impuls-Ladungssystems der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist ein Blockdiagramm, das Einzelheiten eines Impuls-Ladungssystems einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
11 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Ladens des Impuls-Ladungssystems der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist ein Diagramm, das zeigt, wie eine Stromregelung durch Einschaltregelung gestartet wird, wenn festgestellt wird, dass der Ladestrom die zulässige Ladestrombelastbarkeit einer Batterie überschritten hat, weil ein Fehler in der Konstantstromregelung eines Wechselspannungsadapters aufgetreten ist, der in einem System verwendet wird, in dem das Impuls-Ladungssystem der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
13 ist ein Diagramm, das zeigt, wie eine Stromregelung durch Einschaltregelung gestartet wird, wenn festgestellt wird, dass die Batterietemperatur bei dem Impuls-Ladungssystem der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter 0°C abgesunken ist.
14 ist ein Diagramm, das zeigt, wie eine Überladung durch Regeln der Ladungssteuerspannung V_c beim Laden bei niedrigen Temperaturen vermieden werden kann.
15(a) ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Batteriespannung als Eingangsparameter und dem zulässigen mittleren Strom zeigt.
15(b) ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Batterietemperatur als Eingangsparameter und dem zulässigen mittleren Strom zeigt.
16 ist ein Diagramm, das zeigt, wie eine schwebende Ladung durchgeführt wird.
17 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Ladens eines Impuls-Ladungssystems einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
18 zeigt eine analoge Schaltung für den Ladeschaltungswiderstand.
19 ist ein Diagramm, das zeigt, wie ein Spannungsabfall aufgrund des Schaltungswiderstands R_c und einer in einer Batterie ablaufenden chemischen Reaktion abläuft.
20 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen einer durch Steigern eingestellten Ladungssteuerspannung V_cx und einem Sicherheitsfaktor α zeigt.
21 ist ein Blockdiagramm, das Einzelheiten eines Impuls-Ladungssystems einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
22 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Ladens des Impuls-Ladungssystems der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
23 ist ein Diagramm, das den Ladezustand des Impuls-Ladungssystems der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
24 ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie ein herkömmliches Ladungssystem in einem elektronischen Gerät verwendet wird.
25 ist ein Diagramm, das den Ladezustand des herkömmlichen Ladungssystems zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Erste Ausführungsform
1 ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie ein Batteriesatz 10 mit einem erfindungsgemäßen Impuls-Ladungssystem in einem elektronischen Gerät verwendet wird. In 1 erfolgt das Laden in einer Impuls-Ladungssteuereinheit 11 in dem Batteriesatz 10.
Ein Wechselspannungsadapter 30 in 1 hat eine stabilisierte Leistung als Netzteil zum Laden und kann einen konstanten Ladestrom I_chg liefern.
2 ist ein Blockdiagramm, das Einzelheiten des Impuls-Ladungssystems der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält. Wie in 2 gezeigt, weist die Impuls-Ladungssteuereinheit von 1 Folgendes auf: Schaltmittel 1 zum Ein-/Ausschalten eines Ladestroms; Batteriespannungsprüfmittel 2 zum Prüfen der Spannung jeder einzelnen Batteriezelle; Stromprüfmittel 4 zum Prüfen des Ladestroms, mit denen die Verbindung des Wechselspannungsadapters 30 geprüft wird; und Impuls-Ladungssteuermittel 5, mit denen die Gesamtsteuerung der Impuls-Ladung durchgeführt wird. Die Impuls-Ladungssteuermittel 5 weisen weiterhin Folgendes auf: Steuermittel 51 zum Steuern aller einzelnen nachstehenden Mittel; Referenzspannungserzeugungsmittel 52 zum Erzeugen einer Referenzspannung, die als Ladungssteuerspannung beim Steuern der Steuermittel 51 dient; Periodischer-Zeitschalter-Einstellmittel 53 zum Einstellen einer Ladungsperiode; Einschalt-Zeitschalter-Einstellmittel 54 zum Einstellen einer Einschaltzeit, die durch das Produkt aus einer festgelegten Ladungsperiode und einem Tastverhältnis ermittelt wird; Spannungsvergleichsmittel 55, in denen eine Batteriespannung V_Batt, die durch Akkumulieren jeder einzelnen Zellenspannung erzeugt wird, die von den vorstehenden Batteriespannungsprüfmitteln 2 erhalten wird, gespeichert wird, in denen die mittlere Batteriespannung 6_Batt aus dem Mittelwert erhalten wird, der durch Berechnung aus den Batteriespannungen ermittelt wird, die während einer festgelegten Periode gespeichert worden sind, die die aktuelle Zeit und die in der Vergangenheit liegende Zeit umfasst, und in denen die so erhaltene mittlere Batteriespannung mit der vorgenannten Referenzspannung der Referenzspannungserzeugungsmittel 52 verglichen wird; und Latchingmittel 56 zum Latchen, dass nach dem Vergleichen der Spannungen in den vorgenannten Spannungsvergleichsmitteln 55 festgestellt wird, dass die mittlere Batteriespannung 6_Batt die Ladungssteuerspannung überschritten hat. Die Realisierung dieser verschiedenen Mittel, die vorstehend beschrieben worden sind, wird durch die Verwendung von Mikrocomputern ermöglicht.
3 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Ladens des Impuls-Ladungssystems der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wenn im Schritt 101 ein Befehl zum Ladungsbeginn gegeben wird, wird für den Startpunkt im Schritt 102 ein Tastverhältnis D auf 100% eingestellt. Dann werden im Schritt 103 ein periodischer Zeitschalter T und eine Einschaltzeit T × D mit den Periodischer-Zeitschalter-Einstellmitteln 53 bzw. den Einschalt-Zeitschalter-Einstellmitteln 54 eingestellt. Vorzugsweise wird ein entsprechender Wert zwischen 50 ms und 2 s für den periodischen Zeitschalter T gewählt.
Im Schritt 104 wird das Latch der Latchingmittel 56 zurückgesetzt und der Ladeschalter der Schaltmittel 1 wird eingeschaltet.
Im Schritt 105 wird ermittelt, ob die mittlere Batteriespannung 6_Batt einer Sekundärbatterie größer als eine Ladungssteuerspannung V_c ist oder nicht. Das geschieht durch Addieren jeder einzelnen Zellenspannung und Ermitteln der mittleren Batteriespannung 6_Batt während einer festgelegten Periode durch Berechnen in den Batteriespannungsvergleichsmitteln 55 und anschließendes Vergleichen der von den Batteriespannungsprüfmitteln 2 ermittelten 6_Batt mit der in den Referenzspannungserzeugungsmitteln 52 eingestellten Ladungssteuerspannung V_c. Wenn festgestellt wird, dass 6_Batt größer als V_c ist, wird im Schritt 106 das Latch der Latchingmittel 56 eingestellt, dadurch wird zum Schritt 107 gegangen. Wenn 6_Batt V_c nicht erreicht, geht die Verarbeitung direkt zum Schritt 107.
Im Schritt 107 wird ermittelt, ob die Einschaltzeit T × D überschritten ist oder nicht. Wenn die Einschaltzeit T × D nicht überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 105 zurück. Wenn die Einschaltzeit T × D überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 108.
Im Schritt 108 wird ermittelt, ob der periodische Zeitschalter T überschritten ist oder nicht. Wenn der eingestellte periodische Zeitschalter T nicht überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 109. Wenn der eingestellte periodische Zeitschalter T überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 111.
Im Schritt 109 wird der Ladeschalter der Schaltmittel 1 in die Position AUS gesetzt. Im Schritt 110 wird der Schritt 110 so lange wiederholt, bis der eingestellte periodische Zeitschalter T überschritten ist, und wenn der eingestellte periodische Zeitschalter T überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 111.
Im Schritt 111 wird ermittelt, ob das Latch der Latchingmittel 56 eingestellt ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass das Latch der Latchingmittel 56 eingestellt worden ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 112, wo das Impuls-Tastverhältnis D erniedrigt wird, und die Verarbeitung geht dann weiter zum Schritt 115. Wenn festgestellt wird, dass das Latch der Latchingmittel 56 nicht eingestellt worden ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 113.
Im Schritt 113 wird ermittelt, ob das Impulstastverhältnis D 100% ist oder nicht. Wenn D 100% ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 115. Wenn D nicht 100% ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 114, wo das Impuls-Tastverhältnis D erhöht wird, und die Verarbeitung geht dann weiter zum Schritt 115.
Im Schritt 115 wird ermittelt, ob das Impulstastverhältnis D einen festgelegten Wert (in diesem Fall 10%) erreicht oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass das Impulstastverhältnis D den festgelegten Wert (nicht einschließlich) erreicht hat, wird das Laden beendet, wenn jedoch festgestellt wird, dass das Impulstastverhältnis D den festgelegten Wert nicht erreicht hat, geht die Verarbeitung zum Schritt 103 zurück.
Bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Efindung läuft der Ladevorgang wie vorstehend beschrieben ab. 4 zeigt den Ladezustand zu diesem Zeitpunkt. Wie aus 4 hervorgeht, wird das Impulstastverhältnis D sofort nach dem Ladungsbeginn bei 100% gehalten, wodurch im Effekt eine Konstantstromladung erfolgt. Eine Erniedrigung des Impulstastverhältnisses D beginnt bei der Periode T, unmittelbar nachdem festgestellt worden ist, dass die mittlere Batteriespannung 6_Batt der Sekundärbatterie die Ladungssteuerspannung V_c überschritten hat, und die Ladung endet zu dem Zeitpunkt, zu dem das Tastverhältnis D durch die Erniedrigung des Tastverhältnisses D einen festgelegten Wert (in diesem Fall 10%) nicht einschließlich erreicht hat.
Eine Impuls-Ladung findet im Effekt während des Zeitraums vom Beginn der Erniedrigung des Tastverhältnisses D bis zu dem Zeitpunkt statt, zu dem das Tastverhältnis D durch die Erniedrigung des Tastverhältnisses D einen festgelegten Wert (in diesem Fall 10%) nicht einschließlich erreicht. Es ist jedoch wichtig zu erkennen, dass das Laden bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach einem Impuls-Ladungsverfahren durchgängig vom Beginn des Ladens an erfolgt. Obwohl die Erniedrigung oder Erhöhung der Tastverhältnisses D bei der vorstehenden Ausführungsform 1% beträgt, kann dieser Wert natürlich beliebig eingestellt werden. Obwohl der Sollwert, mit dem das Ende des Ladens bestimmt wird, in der vorstehenden Ausführungsform 10% beträgt, kann dieser Wert beliebig festgelegt werden.
Da in der Regel die Batteriezellenspannung entsprechend den Unterschieden in der Zellenkapazität und in der Selbstentladung, die unter den Batteriezellen auftritt, von Zelle zu Zelle schwankt, sind die Spannungen der Zellen mit geringerer Kapazität zum Zeitpunkt des Ladens meistens höher. Daher steuern die Impuls-Ladungssteuermittel 5 die Batteriespannungsprüfmittel 2 so, dass sie die Spannung jeder einzelnen Batteriezelle periodisch prüfen, und die Impuls-Ladungssteuerung erfolgt unter Verwendung der höchsten Spannung der von den Batteriespannungsprüfmitteln 2 ermittelten Batteriezellenspannungen als Referenzspannung. Somit kann eine Überladung jeder einzelnen Batteriezelle zuverlässig vermieden werden.
Obwohl in den 1 und 2 ein Beispiel dafür gezeigt ist, dass die Impuls-Ladungssteuereinheit 11 im Batteriesatz 10 untergebracht ist, kann die Impuls-Ladungssteuereinheit 11 natürlich auch außerhalb des Batteriesatzes 10 beispielsweise in einem tragbaren Gerät 20 angeordnet werden.
Zweite Ausführungsform
5 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Ladens eines Impuls-Ladungssystems einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das bei der vorliegenden Ausführungsform verwendete Ablaufdiagramm ist dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Tastverhältnis von 0% begonnen wird.
Wenn im Schritt 201 ein Befehl zum Ladungsbeginn gegeben wird, wird für den Zeitpunkt des Ladungsbeginns im Schritt 202 das Impuls-Tastverhältnis D auf 0 eingestellt. Dann werden im Schritt 203 ein periodischer Zeitschalter T und eine Einschaltzeit T × D mit den Periodischer-Zeitschalter-Einstellmitteln 53 bzw. den Einschalt-Zeitschalter-Einstellmitteln 54 eingestellt. Vorzugsweise wird ein entsprechender Wert zwischen 50 ms und 2 s für den periodischen Zeitschalter T gewählt.
Im Schritt 204 wird das Latch der Latchingmittel 56 zurückgesetzt. Im Schritt 205 wird ermittelt, ob das Impulstastverhältnis D bei 0% bleibt, wie es für den Zeitpunkt des Ladungsbeginns eingestellt wurde, oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass das Impulstastverhältnis D bei 0% geblieben ist, wie es für den Zeitpunkt des Ladungsbeginns eingestellt wurde, wird im Schritt 206 der Ladeschalter der Schaltmittel 1 im Zustand AUS gehalten. Wenn festgestellt wird, dass das Impulstastverhältnis D nicht bei 0% geblieben ist, wie es für den Zeitpunkt des Ladungsbeginns eingestellt wurde, wird im Schritt 207 der Ladeschalter der Schaltmittel 1 auf die Position EIN gesetzt.
Im Schritt 208 wird ermittelt, ob die mittlere Batteriespannung 6_Batt einer Sekundärbatterie größer als die Ladungssteuerspannung V_c ist oder nicht. Das geschieht durch Addieren jeder einzelnen Zellenspannung und Ermitteln der mittleren Batteriespannung 6_Batt während einer festgelegten Periode durch Berechnen in den Batteriespannungsvergleichsmitteln 55 und anschließendes Vergleichen dieser 6_Batt mit der in den Referenzspannungserzeugungsmitteln 52 eingestellten Ladungssteuerspannung V_c. Wenn festgestellt wird, dass 6_Batt größer als V_c ist, wird im Schritt 209 das Latch der Latchingmittel 56 eingestellt, dadurch wird zum Schritt 210 gegangen. Wenn 6_Batt V_c nicht erreicht, geht die Verarbeitung direkt zum Schritt 210.
Im Schritt 210 wird ermittelt, ob die Einschaltzeit T × D überschritten ist oder nicht. Wenn die Einschaltzeit T × D nicht überschritten ist, geht die Verarbeitung wieder zum Schritt 208 zurück. Wenn die Einschaltzeit T × D überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 211.
Im Schritt 211 wird ermittelt, ob der eingestellte periodische Zeitschalter T überschritten ist oder nicht. Wenn der eingestellte periodische Zeitschalter T nicht überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 212. Wenn der eingestellte periodische Zeitschalter T überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 214.
Im Schritt 212 wird der Ladeschalter der Schaltmittel 1 in die Position AUS gesetzt und die Verarbeitung geht zum Schritt 213. Im Schritt 213 wird der Schritt 213 so lange wiederholt, bis der eingestellte periodische Zeitschalter T überschritten ist, und wenn der eingestellte periodische Zeitschalter T überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 214.
Im Schritt 214 wird ermittelt, ob das Latch der Latchingmittel 56 eingestellt ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass das Latch der Latchingmittel 56 eingestellt worden ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 215, wo das Impuls-Tastverhältnis D erniedrigt wird, und die Verarbeitung geht dann weiter zum Schritt 216.
Im Schritt 216 wird ermittelt, ob das Impulstastverhältnis D einen festgelegten Wert (in diesem Fall 10%) erreicht oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass das Impulstastverhältnis D den festgelegten Wert nicht einschließlich erreicht hat, wird das Laden beendet. Wenn jedoch festgestellt wird, dass das Impulstastverhältnis D den festgelegten Wert nicht erreicht hat, geht die Verarbeitung zum Schritt 203 zurück.
Wenn im Schritt 214 festgestellt wird, dass das Latch der Latchingmittel 56 nicht eingestellt worden ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 217, wo ermittelt wird, ob das Impulstastverhältnis D 100% ist oder nicht. Wenn D 100% ist, geht die Verarbeitung direkt zurück zum Schritt 203. Wenn D nicht 100% ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 218, wo das Impuls-Tastverhältnis D erhöht wird, und die Verarbeitung geht zurück zum Schritt 203.
Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung läuft der Ladevorgang wie vorstehend beschrieben ab. 6(a) zeigt kurz den Ladezustand bei der zweiten Ausführungsform. 6(b) zeigt kurz den Ladezustand bei der vorstehenden ersten Ausführungsform, und das Impulstastverhältnis D beginnt mit 100% unmittelbar nach dem Ladungsbeginn.
Da jedoch das Impulstastverhältnis D bei dem Ladungsverfahren der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit 0% beginnt, wie aus 6(a) hervorgeht, kann das Laden schneller als das Laden mit dem Ladungsverfahren bei der vorstehenden ersten Ausführungsform beendet werden, wenn eine Batterie, deren Ladung beendet ist, wiederaufgeladen werden soll.
Dritte Ausführungsform
7 ist ein Blockdiagramm, das Einzelheiten eines Impuls-Ladungssystems einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Latchingmittel aus den Impuls-Ladungssteuermitteln eliminiert sind. In 7 weist das Impuls-Ladungssystem in der gleichen Weise, wie in 2 dargestellt, Folgendes auf: Schaltmittel 1 zum Ein-/Ausschalten des Ladestroms; Batteriespannungsprüfmittel 2 zum Prüfen der Spannung jeder einzelnen Batteriezelle; Stromprüfmittel 4 zum Prüfen des Ladestroms, mit denen die Verbindung des Wechselspannungsadapters 30 geprüft wird, und zum Ausgeben von Signalen an Steuermittel 51, die später erläutert werden; und Impuls- Ladungssteuermittel 5, mit denen eine Gesamtsteuerung der Impuls-Ladung durchgeführt wird.
Die Impuls-Ladungssteuermittel 5 weisen weiterhin Folgendes auf: Referenzspannungserzeugungsmittel 52 zum Erzeugen einer als Referenzspannung dienenden Ladungssteuerspannung beim Steuern der Steuermittel 51; Periodischer-Zeitschalter-Einstellmittel 53 zum Ermitteln einer festgelegten Ladungsperiode; Einschalt-Zeitschalter-Einstellmittel 54 zum Einstellen einer Einschaltzeit, die durch das Produkt aus einer festgelegten Ladungsperiode und einem Tastverhältnis ermittelt wird; und Spannungsvergleichsmittel 55, in denen eine Batteriespannung V_Batt, die durch Akkumulieren jeder einzelnen Zellenspannung erzeugt wird, die von den vorstehenden Batteriespannungsprüfmitteln 2 erhalten wird, berechnet und gespeichert wird und in denen dann eine mittlere Batteriespannung 6_Batt, die aus einem Mittelwert erhalten wird, der durch Berechnung aus den Batteriespannungen 6_Batt während einer festgelegten Periode ermittelt wird, mit der Referenzspannung von den vorgenannten Referenzspannungserzeugungsmitteln 52 verglichen wird. Die Realisierung dieser verschiedenen Mittel, die vorstehend beschrieben worden sind, wird durch die Verwendung von Mikrocomputern ermöglicht.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Impuls-Ladungssteuerung durch Vergleichen der mittleren Batteriespannung V_Batt mit der Referenzspannung nach dem Verstreichen der vom Einschaltzeitschalter eingestellten Zeit durchgeführt.
8 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Ladens des Impuls-Ladungssystems der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wenn im Schritt 301 ein Befehl zum Ladungsbeginn gegeben wird, wird für den Zeitpunkt des Ladungsbeginns im Schritt 302 das Impuls-Tastverhältnis D auf 100% eingestellt.
Dann werden im Schritt 303 ein periodischer Zeitschalter T und eine von dem periodischen Zeitschalter und Einschaltzeitschalter bestimmte Einschaltzeit T × D mit den Periodischer-Zeitschalter-Einstellmitteln 53 bzw. den Einschalt-Zeitschalter-Einstellmitteln 54 eingestellt. Vorzugsweise wird ein entsprechender Wert zwischen 50 ms und 2 s für den periodischen Zeitschalter T gewählt.
Im Schritt 304 wird der Ladeschalter der Schaltmittel 1 in die Position EIN gesetzt. Im Schritt 305 wird der Schritt 305 so lange wiederholt, bis die eingestellte Einschaltzeit T × D überschritten ist.
Im Schritt 306 wird ermittelt, ob die mittlere Batteriespannung 6_Batt einer Sekundärbatterie größer als die Ladungssteuerspannung V_c ist oder nicht. Das geschieht durch Addieren jeder einzelnen Zellenspannung und Ermitteln der mittleren Batteriespannung 6_Batt während einer festgelegten Periode durch Berechnen in den Batteriespannungsvergleichsmitteln 55 und anschließendes Vergleichen dieser 6_Batt mit der in den Referenzspannungserzeugungsmitteln 52 eingestellten Ladungssteuerspannung V_c.
Wenn festgestellt wird, dass 6_Batt größer als V_c ist, wird im Schritt 307 das Impulstastverhältnis D erniedrigt und die Verarbeitung geht zum Schritt 310. Wenn 6_Batt V_c nicht erreicht, geht die Verarbeitung zum Schritt 308.
Im Schritt 308 wird ermittelt, ob das Impulstastverhältnis D 100% ist oder nicht. Wenn D 100% ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 310. Wenn D nicht 100% ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 309, wo das Impuls-Tastverhältnis D erhöht wird, und die Verarbeitung geht zum Schritt 310.
Im Schritt 310 wird ermittelt, ob der eingestellte periodische Zeitschalter T überschritten ist oder nicht. Wenn der eingestellte periodische Zeitschalter T nicht überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 311. Wenn der eingestellte periodische Zeitschalter T überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 313.
Im Schritt 311 wird der Ladeschalter der Schaltmittel 1 in die Position AUS gesetzt und die Verarbeitung geht zum Schritt 312. Im Schritt 312 wird der Schritt 312 so lange wiederholt, bis der periodische Zeitschalter T überschritten ist, und wenn der periodische Zeitschalter T überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 313.
Im Schritt 313 wird ermittelt, ob das Impulstastverhältnis D einen festgelegten Wert (in diesem Fall 10%) erreicht oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass das Impulstastverhältnis D den festgelegten Wert nicht einschließlich erreicht hat, wird das Laden beendet. Wenn jedoch festgestellt wird, dass das Impulstastverhältnis D den festgelegten Wert nicht erreicht hat, geht die Verarbeitung zum Schritt 303 zurück.
Bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung läuft der Ladevorgang wie vorstehend beschrieben ab.
9 ist ein Diagramm, das den Spannungsprüfungs-Zeitablauf bei der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in 9 zu erkennen ist, wird in den Impuls-Ladungssteuermitteln 5 mit den Spannungsvergleichsmitteln 55 ein Spannungsvergleich hinsichtlich des Umfangs der Überschreitung der in den Einschalt-Zeitschalter-Einstellmitteln 54 eingestellten Einschaltzeit durchgeführt, sodass die Latchingmittel aus den Impuls-Ladungssteuermitteln 5 eliminiert werden können. Das führt weiterhin dazu, dass kein RAM benötigt wird und dass ein ROM-Bereich eliminiert wird, obwohl beide erforderlich sind, um die Latchingmittel in einen Mikrocomputer einzubauen. Eine Kostensenkung wird durch das beschriebene Ladungssystem der vorliegenden Ausführungsform auch im Vergleich mit dem Fall effektiv erzielt, dass die Latchingmittel aus einer Flipflop-Schaltung anstatt einem Mikrocomputer bestehen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Erniedrigung oder Erhöhung von 1% für das Impulstastverhältnis D verwendet, ab es kann natürlich jeder beliebige Wert verwendet werden. Außerdem wird ein festgelegter Wert von 10%, mit dem das Laden beendet wird, bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet, aber auch dieser Wert kann beliebig festgelegt werden.
Vierte Ausführungsform
10 ist ein Blockdiagramm, das Einzelheiten eines Impuls-Ladungssystems einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält. Das Impuls-Ladungssystem der vorliegenden Ausführungsform ist das Gleiche wie bei der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass es zusätzlich Temperaturmessmittel zum Messen von Batterietemperaturen für die Impuls-Ladungssteuermittel hat, und es ist dadurch gekennzeichnet, dass zu der Impuls-Ladungssteuerung eine Steuerung entsprechend den Temperaturbedingungen hinzukommt.
In 10 ist eine Impuls-Ladungssteuereinheit vergleichbar mit denen in den vorstehenden Ausführungsformen aufgebaut, und sie weist Folgendes auf: Schaltmittel 1 zum Ein-/Ausschalten des Ladestroms; Batteriespannungsprüfmittel 2 zum Prüfen der Spannung jeder einzelnen Batteriezelle; Stromprüfmittel 4 zum Prüfen des Ladestroms; Impuls-Ladungssteuermittel 5, mit denen eine Gesamtsteuerung der Impuls-Ladung durchgeführt wird; sowie Temperaturmessmittel 6 zum Messen von Batterietemperaturen durch Messen der Temperatur jeder einzelnen Batteriezelle.
Die Impuls-Ladungssteuermittel 5 weisen weiterhin Folgendes auf: Steuermittel 51 zum Steuern aller einzelnen nachstehenden Mittel; Referenzspannungserzeugungsmittel 52 zum Erzeugen einer als Ladungssteuerspannung dienenden Referenzspannung beim Steuern der Steuermittel 51; Periodischer-Zeitschalter-Einstellmittel 53 zum Festlegen einer Ladungsperiode; Einschalt-Zeitschalter-Einstellmittel 54 zum Einstellen einer Einschaltzeit, die durch das Produkt aus einer festgelegten Ladungsperiode und einem Tastverhältnis ermittelt wird; Spannungsvergleichsmittel 55, in denen eine Batteriespannung V_Batt, die durch Akkumulieren jeder einzelnen Zellenspannung erzeugt wird, die von den vorstehenden Batteriespannungsprüfmitteln 2 erhalten wird, berechnet und gespeichert wird, in denen eine mittlere Batteriespannung 6_Batt aus einem Mittelwert erhalten wird, der durch Berechnung aus den Batteriespannungen ermittelt wird, die während einer festgelegten Periode erhalten worden sind, die die aktuelle Zeit und die in der Vergangenheit liegende Zeit umfasst, und in denen die so erhaltene mittlere Batteriespannung mit der vorgenannten Referenzspannung der Referenzspannungserzeugungsmittel 52 verglichen wird; und Latchingmittel 56 zum Latchen in der gleichen Weise wie bei den vorstehenden Ausführungsformen, dass nach dem Vergleichen der Spannungen in den vorgenannten Spannungsvergleichsmitteln 55 festgestellt wird, dass die Batteriespannung die Ladungssteuerspannung überschritten hat.
Wenn der Ladestrom einen ersten festgelegten mittleren Stromwert überschreitet, der entsprechend den vorgenannten Batteriespannungsprüfmitteln 2 und Temperaturmessmitteln 6 ermittelt wird, wird von Maximales-Tastverhältnis-Einstellmitteln 57 der Impuls-Ladungssteuermittel 5 der erste festgelegte mittlere Stromwert auf das maximale Tastverhältnis eingestellt, das durch Dividieren des ersten mittleren Stromwerts durch den dann fließenden Ladestrom ermittelt wird. Die Realisierung dieser verschiedenen Mittel, die vorstehend beschrieben worden sind, kann natürlich durch den Einsatz von Mikrocomputern erfolgen.
11 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Ladens des Impuls-Ladungssystems der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wenn im Schritt 401 ein Befehl zum Ladungsbeginn gegeben wird, wird für den Zeitpunkt des Ladungsbeginns im Schritt 402 das Impuls-Tastverhältnis D auf 100% eingestellt.
Dann werden im Schritt 403 ein periodischer Zeitschalter T und eine Einschaltzeit T × D mit den Periodischer-Zeitschalter-Einstellmitteln 53 bzw. den Einschalt-Zeitschalter-Einstellmitteln 54 eingestellt. Vorzugsweise wird ein entsprechender Wert zwischen 50 ms und 2 s für den periodischen Zeitschalter T gewählt.
Im Schritt 404 wird der Ladeschalter der Schaltmittel 1 in die Position EIN gesetzt, und die mittlere Batteriespannung 6_Batt, die Batterietemperatur T_Batt und der Ladestrom I_chg werden zu messen begonnen.
Dabei wird die mittlere Batteriespannung 6_Batt durch Berechnung aus den einzelnen Zellenspannungen (V₁, V₂, V₃) ermittelt, die von den Batteriespannungsprüfmitteln 2 ermittelt werden und von den Spannungsvergleichsmitteln 55 akkumuliert werden, die Batterietemperatur V_Batt wird von den Temperaturmessmitteln 6 gemessen, und der Ladestrom I_chg wird von den Stromprüfmitteln 4 gemessen.
Im Schritt 405 wird der Schritt 405 so lange wiederholt, bis die eingestellte Einschaltzeit T × D überschritten ist. Wenn die eingestellte Einschaltzeit T × D überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 405. Wenn die Messungen der Batteriespannung V_Batt, der Batterietemperatur T_Batt und des Ladestroms I_chg im Schritt 406 beendet sind, geht die Verarbeitung zum Schritt 407.
Im Schritt 407 wird ermittelt, ob der eingestellte periodische Zeitschalter T überschritten ist oder nicht. Wenn der eingestellte periodische Zeitschalter T nicht überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 408. Wenn der eingestellte periodische Zeitschalter T überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 410.
Im Schritt 408 wird der Ladeschalter der Schaltmittel 1 in die Position AUS gesetzt. Im Schritt 409 wird der Schritt 409 so lange wiederholt, bis der periodische Zeitschalter T überschritten ist, und wenn der periodische Zeitschalter T überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 410.
Im Schritt 410 wird ermittelt, ob der Ladestrom die zulässige Ladestrombelastbarkeit einer Batterie überschritten hat. Bei nichtwässrigen Sekundärbatterien ist der Ladestrom in der Regel auf weniger als einschließlich 0,7 CA begrenzt, und wenn festgestellt wird, dass der Ladestrom diese Grenze überschritten hat, wird festgestellt, dass etwas nicht stimmt. Daher wird im Schritt 410 das vorgenannte Beurteilungskriterium festgelegt.
Wenn festgestellt wird, dass der Ladestrom die zulässige Ladestrombelastbarkeit einer Batterie überschritten hat, wird das maximale Impulstastverhältnis D_max auf 0,7 CA/I_chg eingestellt, sodass eine Stromgrenze festgelegt wird. Wenn der Ladestrom die zulässige Ladestrombelastbarkeit nicht überschritten hat, wird im Schritt 412 das maximale Impulstastverhältnis D_max auf 100% eingestellt. Dann wird im Schritt 413 festgestellt, ob die Batterietemperatur T_Batt unter (nicht einschließlich) 0°C gesunken ist.
Wenn im Schritt 413 festgestellt wird, dass die Batterietemperatur T_Batt unter (nicht einschließlich) 0°C gesunken ist, wird im Schritt 414 das maximale Impulstastverhältnis D_max auf 0,2 CA/I_chg eingestellt, sodass eine weitere Stromgrenze festgelegt wird. Wenn bei nichtwässrigen Sekundärbatterien die Batterietemperatur T_Batt unter (nicht einschließlich) 0°C sinkt, wird der Leistungsabfall der Batterien stark beschleunigt, wenn das Laden mit einem normalen Ladestrom erfolgt. Daher ist es wichtig, vorher Beurteilungskriterien zur Vermeidung des Leistungsabfalls von Batterien festzulegen. Im Schritt 413 wird festgestellt, ob die Batterietemperatur T_Batt unter die untere Grenze von 0°C gesunken ist oder nicht, aber es wird auch ermittelt, ob die Batterietemperatur T_Batt die obere Grenze von 65°C überschritten hat oder nicht.
Wenn festgestellt wird, dass die Batterietemperatur T_Batt die obere Grenze von 65°C überschritten hat, wird das maximale Impulstastverhältnis D_max auf einen Wert eingestellt, der strenger als der vorgenannte Wert von 0,2 CA/I_chg ist, sodass im Schritt 414 eine zusätzliche Stromgrenze festgelegt wird. [Siehe 15(b)]
Im Schritt 415 wird ermittelt, ob die mittlere Batteriespannung 6_Batt größer als die Ladungssteuerspannung V_c ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass 6_Batt größer als V_c ist, wird im Schritt 416 das Impulstastverhältnis D erniedrigt, und die Verarbeitung geht zum Schritt 418. Wenn 6_Batt V_c nicht erreicht, wird im Schritt 417 das Impulstastverhältnis D erhöht, und die Verarbeitung geht direkt zum Schritt 418.
Im Schritt 418 wird ermittelt, ob das Impulstastverhältnis D größer als das maximale Impulstastverhältnis D_max ist oder nicht.
Wenn festgestellt wird, dass das Impulstastverhältnis D größer als das maximale Impulstastverhältnis D_max ist, wird im Schritt 419 das maximale Impulstastverhältnis D_max als Impulstastverhältnis D verwendet, und die Verarbeitung geht zum Schritt 420. Wenn jedoch das Impulstastverhältnis D das maximale Impulstastverhältnis D_max nicht erreicht, geht die Verarbeitung direkt zum Schritt 420.
Im Schritt 420 wird festgestellt, ob das Produkt aus dem Impulstastverhältnis D und dem Ladestrom, d. h. der mittlere Strom, (nicht einschließlich) 0,07 CA erreicht hat oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der mittlere Strom (nicht einschließlich) 0,07 CA erreicht hat, wird das Laden beendet, sodass durch Steuern des mittleren Stromwerts nicht die Gefahr zu starken Ladens und eines Leistungsabfalls der Batterie entsteht.
Wenn jedoch festgestellt wird, dass der mittlere Strom (nicht einschließlich) 0,07 CA erreicht hat, geht die Verarbeitung zurück zum Schritt 403.
Bei der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung läuft der Ladevorgang wie vorstehend beschrieben ab. Die 12 und 13 zeigen den Ladezustand. 12 zeigt insbesondere, wie die Strombegrenzung durch eine Einschaltregelung initiiert wird, wenn festgestellt wird, dass aufgrund eines Fehlers bei der Konstantstromregelung des Wechselspannungsadapters 30 der Ladestrom die zulässige Ladestrombelastbarkeit der Batterie überschritten hat. Dadurch kann vermieden werden, dass die Batterie und der Ladeschalter durch Laden mit dem maximalen Strom, der die zulässige Ladestrombelastbarkeit bei weitem überschreitet, zerstört werden.
13 zeigt, wie die Strombegrenzung durch eine Einschaltregelung initiiert wird, wenn festgestellt wird, dass die Batterietemperatur unter 0°C gesunken ist, während der Ladevorgang abläuft, wodurch bei einer Batterie ein Leistungsabfall, der durch Laden mit normalem Strom verursacht wird, vermieden werden kann. Wenn festgestellt wird, dass die Batterietemperatur unter 0°C gesunken ist, während ein Ladevorgang abläuft, kann ein schneller Leistungsabfall einer Batterie, der durch Laden der Batterie bei einer niedrigen Temperatur verursacht wird, ebenfalls durch Steuern der Ladungssteuerspannung V_c vermieden werden. 14 zeigt den vorstehend beschriebenen Zustand. Wenn, wie in 14 gezeigt, festgestellt wird, dass die Batterietemperatur unter 0°C gesunken ist, wird die Ladungssteuerspannung V_c so eingestellt, dass sie um 0,1 V/Zelle sinkt.
Obwohl vorstehend nur der Fall erläutert worden ist, dass die Batterietemperatur auf einen Bereich niedriger Temperaturen gesunken ist, kann natürlich mit den gleichen Maßnahmen wie vorstehend der gleiche Effekt erzielt werden, wenn die Batterietemperatur auf einen Bereich hoher Temperaturen (beispielsweise höher als 65°C) gestiegen ist.
Die 15(a) und 15(b) zeigen kurz den Zusammenhang zwischen den Eingangsparametern Batteriespannung und Batterietemperatur und dem zulässigen mittleren Strom. Diese Diagramme liefern Informationen, die als Richtlinie zum Festlegen von Beurteilungskriterien dienen, die für die Schritte 410, 414 und 420 in 11 verwendet werden können.
Wenn in den 15(a) und 15(b) gleichzeitig eine Änderung des zulässigen mittleren Stroms aufgrund einer Änderung von Eingangsparametern erfolgt, muss ein niedrigerer Wert zur Verwendung als zulässiger mittlerer Strom gewählt werden.
Nachstehend wird der Fall erläutert, dass eine schwebende Ladung durchgeführt wird.
Wenn, wie in 16 gezeigt, eine schwebende Ladung durchgeführt wird, ändert sich ein von dem tragbaren Gerät 20 verbrauchter Strom I_chg2 entsprechend dem Betriebszustand des tragbaren Geräts 20 stark. Daher ändert sich ein Ladestrom I_chg1 für einen Batteriesatz 10, wenn sich der Strom I_chg2 ändert, da I_chg1 gleich I_chg minus I_chg2 ist, wobei I_chg der Ausgangsstrom des Wechselspannungsadapters 30 ist.
Wenn der Ladevorgang beendet wird, wenn das Tastverhältnis D beim schwebenden Laden einen festgelegten Wert (in diesem Fall 10%) erreicht hat, erfolgt ein umso stärkeres Laden, je kleiner der Strom I_chg2 wird, was zu einer längeren Ladezeit führt.
Wie in 16 gezeigt, erfolgt das Konstantstromladen unmittelbar nach dem Ladungsbeginn, während das Impulstastverhältnis D bei 100% gehalten wird. Wenn die mittlere Batteriespannung 6_Batt einer Sekundärbatterie größer als die Ladungssteuerspannung V_c wird, beginnt die Einschaltregelung, den Stromfluss zu beschränken, wie vorstehend beschrieben, und wenn ein festgelegter mittlerer Stromwert erreicht worden ist, wird der Ladevorgang beendet. Somit kann der Ladevorgang immer dann beendet werden, wenn die Batterie unabhängig von der Größe des Stroms I_chg2 bis zur gleichen Ladekapazität geladen wird, sodass eine Überladung vermieden und die Ladezeit verkürzt werden kann.
Fünfte Ausführungsform
Nachstehend wird eine Impuls-Ladungssteuereinheit erläutert, die Mittel zum Ermitteln des Widerstands von Ladeschaltungen, mit denen der Widerstand von Ladeschaltungen aus dem Spannungsunterschied zwischen der beim Laden ermittelten Spannung und der Spannung am Ende des Ladens und aus einem Ladestrom ermittelt wird, aufweist und die die Ladezeit dadurch verkürzt, dass sie zu der normalen Ladungssteuerspannung einen Spannungswert addiert, der aus dem Widerstand der Ladeschaltungen und einem Ladestrom ermittelt wird. Ein Impuls-Ladungssystem der vorliegenden Ausführungsform hat einen bestimmten Schaltungsaufbau, der in 2 gezeigt ist und dessen Erläuterung hier weggelassen wird. Die Mittel zum Ermitteln des Widerstands von Ladeschaltungen sind in Steuermittel 51 von Impuls-Ladungssteuermitteln 5 zu integrieren und ermitteln den Ladeschaltungswiderstand durch Bestimmen des Zustands von Schaltmitteln 1, die von den Impuls-Ladungssteuermitteln 5 gesteuert werden, nämlich ob das Laden abläuft oder ausgesetzt ist, und durch Kontrollieren eines in Stromprüfmitteln 4 gemessenen Ladestroms und einer Batteriespannung, die aus den Spannungskennwerten, die entsprechend der Leistung einer zu ladenden nichtwässrigen Sekundärbatterie festgelegt werden, ermittelt wird oder die mit Batteriespannungsprüfmitteln gemessen wird.
Nachstehend wird ein Impuls-Ladungssteuerverfahren der vorliegenden Ausführungsform erläutert, bei dem der so ermittelte Ladeschaltungswiderstand in die Impuls-Ladungssteuerung einbezogen wird.
17 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Ladens des Impuls-Ladungssystems der vorliegenden Ausführungsform. Wenn im Schritt 501 ein Befehl zum Start des Ladens gegeben wird, wird im Schritt 502 eine Ladespannung V₁, die entsprechend der Leistung der zu ladenden nichtwässrigen Sekundärbatterie ermittelt wird, auf 0 eingestellt, eine Spannung V₂ zum Zeitpunkt des Beendens des Ladens wird auf 0 eingestellt, und das Impulstastverhältnis D wird für den Zeitpunkt des Ladungsbeginns auf 100% eingestellt.
Dann wird im Schritt 503 Folgendes ermittelt: ein Spannungswert V_cx, der aus der Ladungssteuerspannung V_c ermittelt wird, die durch das Produkt aus dem Ladeschaltungswiderstand eingestellt wird, der durch Berechnung von dem in Stromprüfmitteln 4 gemessenen Strom, dem Ladestrom, dem Impulstastverhältnis und einem Sicherheitsfaktor α abgeleitet wird; ein periodischer Zeitschalter T, der in Periodischer-Zeitschalter-Einstellmitteln 53 ermittelt wird; und eine Einschaltzeit T × D, die in Einschalt-Zeitschalter-Einstellmitteln. 54 eingestellt wird. Vorzugsweise werden ein entsprechender Wert zwischen 50 ms und 2 s für den periodischen Zeitschalter T und eine Konstante zwischen 0 und 1, vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,7, als Sicherheitsfaktor α gewählt.
Im Schritt 504 wird der Ladeschalter der Schaltmittel 1 in die Position EIN gesetzt. Im Schritt 505 wird dieser Schritt so lange wiederholt, bis die eingestellte Einschaltzeit T × D überschritten ist. Wenn die eingestellte Einschaltzeit T × D überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 506. Im Schritt 506 wird die Ladespannung V1 in Spannungsprüfmitteln 2 gemessen. Im Schritt 507 wird ermittelt, ob die mittlere Batteriespannung 6_Batt größer als die eingestellte Ladungssteuerspannung V_cx ist oder nicht.
Wenn 6_Batt größer als die eingestellte Ladungssteuerspannung V_cx ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 508, wo das Impulstastverhältnis D erniedrigt wird, und die Verarbeitung geht dann zum Schritt 511.
Wenn die mittlere Batteriespannung 6_Batt nicht größer als die eingestellte Ladungssteuerspannung V_cx ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 509, wo ermittelt wird, ob das Impulstastverhältnis D 100% ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass D 100% ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 511. Wenn D nicht 100% ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 510, wo das Impulstastverhältnis D erhöht wird, und die Verarbeitung geht dann zum Schritt 511.
Im Schritt 511 wird ermittelt, ob der eingestellte periodische Zeitschalter T überschritten ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der eingestellte periodische Zeitschalter T nicht überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 512. Wenn festgestellt wird, dass der eingestellte periodische Zeitschalter T überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 514.
Im Schritt 512 wird der Ladeschalter der Schaltmittel 1 in die Position AUS gesetzt, und die Verarbeitung geht zum Schritt 513, wo die Spannung V₂ zum Zeitpunkt des Beendens des Ladens gemessen wird. Dann geht die Verarbeitung zum Schritt 514, der so lange wiederholt wird, bis der eingestellte periodische Zeitschalter T überschritten ist. Wenn der eingestellte periodische Zeitschalter T überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 515.
Im Schritt 515 wird ermittelt, ob das Impulstastverhältnis D einen festgelegten Wert (in diesem Fall 10%) erreicht hat oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass das Impulstastverhältnis D den festgelegten Wert erreicht hat, wird das Laden beendet. Wenn jedoch festgestellt wird, dass das Impulstastverhältnis D den festgelegten Wert nicht erreicht hat, geht die Verarbeitung zum Schritt 503 zurück.
Bei der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung läuft der Ladevorgang wie vorstehend beschrieben ab. Beim Laden der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Schaltungswiderstand durch Berechnung ermittelt.
Wie aus 18 hervorgeht, wird der Schaltungswiderstand als Summe des Verdrahtungswiderstands, des Widerstands R des FET-Schalters usw. und des Innenwiderstands r der Batterie angesehen. Wie ein Spannungsabfall durch den Ladeschaltungswiderstand R_c und ein weiterer Spannungsabfall durch die in einer Batterie vorliegende chemische Wirkung (Polarisation) aussehen, ist in 19 gezeigt.
Der Sicherheitsfaktor α soll die Messgenauigkeit des Ladeschaltungswiderstands R_c berücksichtigen, und die Ladungssteuerspannung V_c wird um den Betrag nach oben eingestellt, der von dem Produkt aus dem vorgenannten Sicherheitsfaktor α, dem Schaltkreiswiderstand R_c, dem Impulstastverhältnis D und dem Ladestrom I_chg abgeleitet wird. Der Zusammenhang zwischen der eingestellten Ladungssteuerspannung V_cx und dem Sicherheitsfaktor α ist in 20 gezeigt, und je näher der Sicherheitsfaktor α an 1 ist, umso schneller kann geladen werden.
Da der Ladeschaltungswiderstand R_c bei der vorliegenden Ausführungsform durch Berechnung ermittelt wird, kann, wenn bei der Ladeschaltungswiderstand zufällig von einem festgelegten Bereich abweicht, entsprechend angenommen werden, dass Fehler in Batteriezellen oder Schaltungskomponenten aufgetreten sind. Sobald solche Fehler festgestellt werden, wird der Ladevorgang unterbrochen und diese Information wird ausgegeben, sodass die Zuverlässigkeit des Ladungssteuersystems gewährleistet ist. Der Schaltungswiderstand R_c wird während des Ladevorgangs periodisch gemessen oder wird gemessen, wenn es als notwendig angesehen wird, und die Information zum Schaltungswiderstand R_c wird entsprechend aktualisiert.
Sechste Ausführungsform
Eine Impuls-Ladungssteuereinheit der vorliegenden Ausführungsform ist durch Verwenden eines Ladungsverfahrens gekennzeichnet, mit dem anstatt des Impulstastverhältnisses, das bei den Ladungsverfahren in allen vorstehenden Ausführungsformen geändert wurde, Impulsperioden geändert werden.
Wenn eine mittlere Batteriespannung 6_Batt während einer festgelegten Impuls-Ladungsperiode eine Ladungssteuerspannung V_c bei dem Impuls-Ladungsverfahren mit geänderten Impulsperioden überschritten hat, wird eine nächste festgelegte Ladungsimpulsperiode verlängert eingestellt. Wenn die mittlere Batteriespannung 6_Batt die Ladungssteuerspannung V_c während der festgelegten Ladungsimpulsperiode nicht erreicht hat, wird die nächste festgelegte Ladungsimpulsperiode verkürzt eingestellt, und wenn die nächste festgelegte Ladungsimpulsperiode länger als der Sollwert geworden ist, wird der Impuls-Ladungsvorgang beendet. 21 ist ein Blockdiagramm, das Einzelheiten eines Impuls-Ladungssystems der vorliegenden Ausführungsform enthält.
Wie in 21 gezeigt, weist in der gleichen Weise wie in 2 eine Impuls-Ladungssteuereinheit Folgendes auf: Schaltmittel 1; Batteriespannungsprüfmittel 2; Stromprüfmittel 4 und Impuls-Ladungssteuermittel 5.
Die Impuls-Ladungssteuermittel 5 zum Steuern der Impuls-Ladung weisen in der gleichen Weise wie die Impuls-Ladungssteuermittel in den einzelnen vorstehenden Ausführungsformen Folgendes auf: Mittel zum Verlängern/Verkürzen der Ladungsimpulsperiode und Mittel zum Bestimmen des Endes der Impuls-Ladung sowie Steuermittel 51 zum Steuern aller einzelnen nachstehenden Mittel; Referenzspannungserzeugungsmittel 52 zum Erzeugen einer als Ladungssteuerspannung dienenden Referenzspannung; Periodischer-Zeitschalter-Einstellmittel 53 zum Festlegen einer Ladungsimpulsperiode; Spannungsvergleichsmittel 55, in denen eine Batteriespannung V_Batt, die durch Akkumulieren jeder einzelnen Zellenspannung (V₁, V₂, V₃) erzeugt wird, die von den Batteriespannungsprüfmitteln 2 erhalten wird, gespeichert wird und in denen eine während eines festgelegten Zeitraums ermittelte mittlere Batteriespannung 6_Batt mit der Referenzspannung der Referenzspannungserzeugungsmittel 52 verglichen wird; Latchingmittel 56 zum Latchen, dass die mittlere Batteriespannung 6_Batt die Ladungssteuerspannung V_c überschritten hat; und EIN-Zeitschalter-Einstellmittel 58 zum Einstellen der Impulsstrom-Einschaltzeit anstelle von Einschalt-Zeitschalter-Einstellmitteln zum Einstellen eines Tastverhältnisses. Natürlich wird die Realisierung dieser verschiedenen Mittel, die vorstehend beschrieban worden sind, durch den Einsatz von Mikrocomputern in der gleichen Weise wie bei den einzelnen vorstehenden Ausführungsformen ermöglicht.
22 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Ladens des Impuls-Ladungssystems einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wenn im Schritt 601 ein Befehl zum Start des Ladens gegeben wird, wird im Schritt 602 zum Zeitpunkt des Ladungsbeginns ein Anfangswert der Ladungsimpulsperiode T_c = T_int in den Periodischer-Zeitschalter-Einstellmitteln 53 eingestellt, und im Schritt 603 wird in den EIN-Zeitschalter-Einstellmitteln 58 eine Impulsstrom-Einschaltzeit T_p = T_on (konstant) eingestellt. Die Anfangswerte dieser Zeitschalter-Einstellmittel können beliebig eingestellt werden.
Nachdem im Schritt 604 das Latch der Latchingmittel 56 zurückgesetzt worden ist, wird der Ladeschalter der Schaltmittel 1 in die Position EIN gesetzt. Wenn im Schritt 605 festgestellt wird, dass die mittlere Batteriespannung 6_Batt einer Sekundärbatterie größer als die Ladungssteuerspannung V_c ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 607, nachdem das Latch der Latchingmittel 56 im Schritt 606 eingestellt worden ist, und wenn festgestellt wird, dass 6_Batt V_c nicht erreicht hat, geht die Verarbeitung direkt zum Schritt 607.
Im Schritt 607 wird ermittelt, ob die Impulsstrom-Einschaltzeit T_p die in den EIN-Zeitschalter-Einstellmitteln 58 eingestellte Einschaltzeit T_on überschritten hat oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass die Einschaltzeit T_on nicht überschritten ist, geht die Verarbeitung wieder zum Schritt 605 zurück und der Ladevorgang wird fortgesetzt. Wenn festgestellt wird, dass die Einschaltzeit T_on überschritten ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 608, wo der Ladeschalter von den Schaltmitteln 1 in die AUS-Position gesetzt wird.
Im Schritt 609 wird der Prozess des Ermittelns, ob die im Schritt 602 eingestellte Ladungsimpulsperiode T_c überschritten ist oder nicht, wiederholt, und wenn festgestellt wird, dass die eingestellte Ladungsimpulsperiode T_c überschritten worden ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 610.
Im Schritt 610 wird festgestellt, ob das Latch der Latchingmittel 56 eingestellt ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass das Latch der Latchingmittel 56 eingestellt worden ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 611, wo ein festgelegtes periodisches Inkrement oder Dekrement ΔT_c zu dem eingestellten Wert T_c der Periodischer-Zeitschalter-Einstellmittel 53 addiert wird, und dann geht die Verarbeitung zum Schritt 613. Wenn festgestellt wird, dass das Latch der Latchingmittel 56 nicht eingestellt worden ist, geht die Verarbeitung zum Schritt 612, wo der Sollwert T_c der Periodischer-Zeitschalter-Einstellmittel mit dem festgelegten periodischen Inkrement oder Dekrement ΔT_c verringert wird, und dann geht die Verarbeitung zum Schritt 613. Für diesen Fall ist natürlich eine Regelung zu treffen, dass über die gesamte Zeit die Ungleichheit T_c ≥ T_on gilt.
Im Schritt 613 wird ermittelt, ob die Ladungsimpulsperiode T_c einen Sollwert T_max überschreitet oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass die Ladungsimpulsperiode T_c den Sollwert T_max überschritten hat, wird der Ladevorgang beendet. Wenn jedoch festgestellt wird, dass die Ladungsimpulsperiode T_c den Sollwert T_max nicht überschritten hat, geht die Verarbeitung zurück zum Schritt 603 und wiederholt die Schritte 603 bis 613.
23 zeigt, wie das Laden bei der sechsten Ausführungsform erfolgt. Wie aus 23 hervorgeht, bleibt, wenn die Beziehung T_init = T_on zum Ladungsbeginn besteht, der Zustand T_c (Ladungsimpulsperiode) = T_on (EIN-Zeitschalter-Einstellzeit) unmittelbar nach dem Ladungsbeginn erhalten, sodass im Effekt eine Konstantstromladung erfolgt. Unmittelbar nachdem festgestellt worden ist, dass die mittlere Batteriespannung 6_Batt einer Sekundärbatterie die Ladungssteuerspannung V_c überschritten hat, beginnt die Verlängerung der Ladungsimpulsperiode, und wenn die Ladungsimpulsperiode T_c einen festgelegten Wert T_max überschritten hat, wird der Ladevorgang beendet.
Bei dem Ladungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform ist die Impulsstrom-Einschaltzeit T_p, während der das Laden tatsächlich stattfindet, feststehend, aber wenn festgestellt wird, dass die Ungleichheit 6_Batt ≥ V_c erfüllt ist, verlängert sich die Ladungsimpulsperiode T_c allmählich, was zu einer Abnahme des relativen Ladestroms führt.
Anwendungsmöglichkeiten in der Industrie
Wie vorstehend dargelegt, beruht ein Impuls-Ladungsverfahren der vorliegenden Erfindung durchgängig vom Beginn bis zum Ende des Ladens auf einem Impuls-Ladungssteuerverfahren, und das Laden erfolgt durch Ermitteln eines Impulstastverhältnisses während einer festgelegten Ladungsperiode für eine nächste festgelegte Ladungsperiode.
Mit einem Impuls-Ladungssystem zur Durchführung des Ladens nach dem vorstehenden Impuls-Ladungsverfahren, das in einer ersten Ausführungsform beschrieben ist, wird die ausgezeichnete Wirkung erzielt, dass ein Impuls-Ladungssystem für nichtwässrige Sekundärbatterien bereitgestellt wird, das preiswert ist, keine Wärme erzeugt und die Ladezeit verkürzen kann, da die Impuls-Ladung durchgängig vom Ladungsbeginn an verwendet wird. Weiterhin kann eine Überladung auf Einzelzellenbasis vermieden werden, da geregelt ist, dass jede einzelne Batteriezellenspannung gemessen wird.
Je stärker die Impulsperiode T verkürzt wird oder je feiner das Tastverhältnis erniedrigt oder erhöht wird, umso besser können die Ladekennlinien an die herkömmlich bekannten Ladekennlinien angenähert werden, sodass das Impuls-Ladungssystem überlegen bleibt.
Ein erfindungsgemäßes Impuls-Ladungssystem ist in einem Batteriesatz 10 untergebracht, sodass die Batteriespannung V_Batt direkt gemessen werden kann. Daher wird die Zeit, die in einem Konstantspannungsabschnitt (im Effekt in einem Impuls-Ladungsabschnitt) verbraucht wird, verkürzt. Dadurch wird eine Verkürzung der Ladezeit möglich, sodass der hervorragende Effekt erzielt wird, dass ein Impuls-Ladungssystems für nichtwässrige Sekundärbatterien bereitgestellt wird, bei denen das Impuls-Ladungssystem in einem Batteriesatz untergebracht werden kann.
Mit einem Impuls-Ladungssystem, das in einer zweiten Ausführungsform beschrieben ist, kann die ausgezeichnete Wirkung erzielt werden, dass ein Impuls-Ladungssystem für nichtwässrige Sekundärbatterien bereitgestellt wird, bei dem das Laden durch Einstellen eines Tastverhältnisses D für den Ladungsbeginn auf annähernd 0% begonnen wird, und bei einer Batterie, deren Ladevorgang beendet worden ist, bevor sie wiederaufgeladen wird, wird der Ladevorgang rasch beendet.
Weiterhin ist geregelt, dass eine Batteriespannung V_Batt einfacher gemessen werden kann, was zu einer Verkürzung der Zeit führt, die in einem Konstantspannungsabschnitt (im Effekt einem Impuls-Ladungsabschnitt) verbraucht wird, sodass der hervorragende Effekt erzielt wird, dass ein Batteriesatz bereitgestellt wird, mit dem die Ladezeit verkürzt werden kann.
Mit einem Impuls-Ladungssystem, das in einer dritten Ausführungsform beschrieben ist, wird ein Spannungsvergleich mit Spannungsvergleichsmitteln entsprechend der verstrichenen Einschaltzeit, die mit Einschalt-Zeitschalter-Einstellmitteln eingestellt wird, durchgeführt. Daher können Latchingmittel aus Impuls-Ladungssteuermitteln eliminiert werden, was zu einer Kostensenkung führt.
Bei einem Impuls-Ladungssystem, das in einer vierten Ausführungsform beschrieben ist, ist zusätzlich zu den vorgenannten Merkmalen geregelt, dass der mittlere Strom begrenzt wird, um Fehler u. Ä. zu bewältigen, wodurch erreicht werden kann, dass ein Leistungsabfall der Batterie durch einen zu hohen Ladestrom vermieden wird. Wenn eine schwebende Ladung durchgeführt wird, kann die Wirkung erzielt werden, dass ein Impuls-Ladungssystem für nichtwässrige Sekundärbatterien bereitgestellt wird, bei dem eine Überladung unwahrscheinlich ist und die Ladezeit verkürzt wird.
Mit einem Impuls-Ladungssystem, das in einer fünften Ausführungsform beschrieben ist, kann die einmalige Wirkung erzielt werden, dass die Ladezeit dadurch verkürzt werden kann, dass ein Spannungswert, der aus dem Ladeschaltungswiderstand und dem Ladestrom ermittelt wird, zu einer normalen Ladungssteuerspannung addiert wird.
Mit einem Impuls-Ladungssystem, das in einer sechsten Ausführungsform beschrieben ist, kann die gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden.

1: Schaltmittel
2: Batteriespannungsprüfmittel
3: Sekundärbatterie
4: Stromprüfmittel
5: Impuls-Ladungssteuermittel
6: Temperaturmessmittel
10: Batteriesatz
11: Impuls-Ladungssteuereinheit
20: Tragbares Gerät
30: Wechselspannungsadapter
51: Steuermittel
52: Referenzspannungserzeugungsmittel
53: Periodischer-Zeitschalter-Einstellmittel
54: Einschalt-Zeitschalter-Einstellmittel
55: Spannungsvergleichsmittel
56: Latchingmittel
57: Maximales-Tastverhältnis-Einstellmittel
58: EIN-Zeitschalter-Einstellmittel

Claims

Impuls-Ladungsverfahren zum Laden durch Steuern eines entsprechenden Impuls-Tastverhältnisses für jede einer Vielzahl von festgelegten Ladungsperioden auf einer Periode-um-Periode-Basis, das Folgendes umfasst: Ermitteln, während einer festgelegten Ladungsperiode nach dem Beginn des Ladens, eines Impuls-Tastverhältnisses für eine nächste festgelegte Ladungsperiode, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ermittelns Folgendes umfasst: Ermitteln einer mittleren Batteriespannung aus einer Berechnung aufgrund von Batteriespannungen, die während einer festgelegten Periode gespeichert worden sind; Verringern des Impuls-Tastverhältnisses für die nächste festgelegte Ladungsperiode, wenn die mittlere Batteriespannung eine Ladungssteuerspannung während der festgelegten Ladungsperiode überschritten hat; Vergrößern oder Aufrechterhalten des Impuls-Tastverhältnisses für die nächste festgelegte Ladungsperiode, wenn die mittlere Batteriespannung die Ladungssteuerspannung während der festgelegten Ladungsperiode nicht überschritten hat; und Beenden der Impuls-Ladung, wenn das Impuls-Tastverhältnis einen festgelegten Wert in der nächsten festgelegten Ladungsperiode erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verringerns des Impuls-Tastverhältnisses das Verkürzen der Impuls-Einschaltzeit umfasst und der Schritt des Vergrößerns des Impuls-Tastverhältnisses das Verlängern der Impuls-Einschaltzeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der nächsten festgelegten Ladungsperiode so eingestellt wird, dass sie gleich der Dauer der festgelegten Ladungsperiode ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verringerns des Impuls-Tastverhältnisses das Verlängern der Dauer der nächsten festgelegten Ladungsperiode umfasst und der Schritt des Vergrößerns des Impuls-Tastverhältnisses das Verkürzen der Dauer der nächsten festgelegten Ladungsperiode umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Impuls-Einschaltzeit für die nächste festgelegte Ladungsperiode so eingestellt wird, dass sie gleich der für die festgelegte Ladungsperiode ist.
Impuls-Ladungssystem zum Laden durch Steuern eines entsprechenden Impuls-Tastverhältnisses für jede einer Vielzahl von festgelegten Ladungsperioden auf einer Periode-um-Periode-Basis, das Folgendes aufweist: Mittel (51, 54; 51, 58) zum Ermitteln, während einer festgelegten Ladungsperiode nach dem Beginn des Ladens, eines Impuls-Tastverhältnisses für eine nächste festgelegte Ladungsperiode, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungsmittel Folgendes aufweisen: Mittel (51, 54; 51, 58) zum Ermitteln einer mittleren Batteriespannung aus einer Berechnung aufgrund von Batteriespannungen, die während einer festgelegten Periode gespeichert worden sind; Mittel (51, 54; 51, 58) zum Verringern des Impuls-Tastverhältnisses für die nächste festgelegte Ladungsperiode, wenn die mittlere Batteriespannung eine Ladungssteuerspannung während der festgelegten Ladungsperiode überschritten hat; Mittel (51, 54; 51, 58) zum Vergrößern oder Aufrechterhalten des Impuls-Tastverhältnisses für die nächste festgelegte Ladungsperiode, wenn die mittlere Batteriespannung die Ladungssteuerspannung während der festgelegten Ladungsperiode nicht überschritten hat; und Mittel (51) zum Ermitteln der Impuls-Ladungsbeendigung, wenn das Impuls-Tastverhältnis einen festgelegten Wert in der nächsten festgelegten Ladungsperiode erreicht.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verringern des Impuls-Tastverhältnisses (51, 54) Mittel zum Verkürzen der Impuls-Einschaltzeit aufweisen und die Mittel zum Vergrößern des Impuls-Tastverhältnisses (51, 54) Mittel zum Verlängern der Impuls-Einschaltzeit aufweisen.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der nächsten festgelegten Ladungsperiode so eingestellt wird, dass sie gleich der Dauer der festgelegten Ladungsperiode ist.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Impuls-Tastverhältnis-Verringerungsmittel (51, 54), die Impuls-Tastverhältnis-Vergrößerungsmittel (51, 54) und die Mittel zum Ermitteln der Impuls-Ladungsbeendigung (51) in einem Batteriesatz (10) enthalten sind.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 6, 7 oder 8 mit Schaltmitteln (1) zum Ein-/Ausschalten eines Ladestroms; Batteriespannungsprüfmitteln (2) zum Prüfen einer Spannung jeder einzelnen Batteriezelle und Impuls-Ladungssteuermitteln (5) zum Durchführen einer Gesamtsteuerung der Impuls-Ladung, wobei die Impuls-Ladungssteuermittel weiterhin Folgendes aufweisen: Referenzspannungserzeugungsmittel (52) zum Erzeugen einer Ladungssteuerspannung als Referenzspannung; Spannungsvergleichsmittel (55) zum Durchführen eines Vergleichs zwischen der mittleren Batteriespannung, die während einer festgelegten Periode von einer Batteriespannung erhalten wird, die jede einzelne Zellenspannung akkumuliert hat, die von den Batteriespannungsprüfmitteln geprüft wird, und der Referenzspannung, die von den Referenzspannungserzeugungsmitteln erzeugt wird; Periodischer-Zeitschalter-Einstellmittel (53) zum Einstellen einer Ladungsperiode; Einschalt-Zeitschalter-Einstellmittel (54) zum Einstellen der Einschaltzeit, die durch das Produkt aus einer festgelegten Ladungsperiode und einem Impuls-Tastverhältnis ermittelt wird; Latchingmittel (56) zum Latchen, dass nach dem Vergleichen von Spannungen in den Spannungsvergleichsmitteln festgestellt wird, dass eine mittlere Batteriespannung eine Ladungssteuerspannung überschritten hat; und Steuermittel zum Steuern jedes einzelnen Mittels.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das System so betrieben werden kann, dass es zum Beginn des Ladens ein Impuls-Tastverhältnis für eine Ladungsperiode auf einen Höchstwert einstellt, und das weiterhin Folgendes aufweist: Latchingmittel (56) zum Latchen, dass während einer festgelegten Ladungsperiode eine mittlere Batteriespannung eine Ladungssteuerspannung überschritten hat, wobei die Impuls-Tastverhältnis-Verringerungsmittel Mittel (51, 54) zum Verringern eines Impuls-Tastverhältnisses in einer nächsten festgelegten Ladungsperiode unter der Voraussetzung, dass die Latchingmittel in einem Latching-Zustand sind, wenn während einer festgelegten Ladungsperiode eine mittlere Batteriespannung eine Ladungssteuerspannung überschritten hat, aufweisen.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das System so betrieben werden kann, dass es zum Beginn des Ladens ein Impuls-Tastverhältnis für eine Ladungsperiode auf einen Mindestwert einstellt, und das weiterhin Folgendes aufweist: Latchingmittel (56) zum Latchen, dass während einer festgelegten Ladungsperiode eine mittlere Batteriespannung eine Ladungssteuerspannung überschritten hat, wobei die Impuls-Tastverhältnis-Verringerungsmittel Mittel (51, 54) zum Verringern eines Impuls-Tastverhältnisses in einer nächsten festgelegten Ladungsperiode unter der Voraussetzung, dass die Latchingmittel in einem Latching-Zustand sind, wenn während einer festgelegten Ladungsperiode die mittlere Batteriespannung eine Ladungssteuerspannung überschritten hat, aufweisen.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 6, 7 oder 8 mit: Schaltmitteln (1) zum Ein-/Ausschalten eines Ladestroms; Batteriespannungsprüfmitteln (2) zum Prüfen einer Spannung jeder einzelnen Batteriezelle und Impuls-Ladungssteuermitteln (5) zum Durchführen einer Gesamtsteuerung der Impuls-Ladung, wobei die Impuls-Ladungssteuermittel weiterhin Steuermittel (51) zum individuellen Steuern jedes einzelnen nachstehenden Mittels aufweisen: Referenzspannungserzeugungsmittel (52) zum Erzeugen einer Referenzspannung, die als Ladungssteuerspannung dient, entsprechend den Steuermitteln; Spannungsvergleichsmittel (55) zum Durchführen eines Vergleichs zwischen der mittleren Batteriespannung, die während einer festgelegten Periode von einer Batteriespannung erhalten wird, die jede einzelne Zellenspannung akkumuliert hat, die von den Batteriespannungsprüfmitteln geprüft wird, und der Referenzspannung, die von den Referenzspannungserzeugungsmitteln erzeugt wird; Periodischer-Zeitschalter-Einstellmittel (53) zum Einstellen einer festgelegten Ladungsperiode und Einschalt-Zeitschalter-Einstellmittel (54) zum Einstellen der Einschaltzeit, die durch das Produkt aus einer festgelegten Ladungsperiode und einem Impuls-Tastverhältnis ermittelt wird, wobei die Impuls-Ladungssteuermittel einen Spannungsvergleich mittels der Spannungsvergleichsmittel entsprechend der überschüssigen Einschaltzeit, die von den Einschalt-Zeitschalter-Einstellmittel eingestellt wird, durchführen.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 6, 7 oder 8, das weiterhin Folgendes aufweist: Spannungsprüfmittel (2) zum Prüfen einer Spannung jeder einzelnen Zelle; Temperaturmessmittel (6) zum Ermitteln einer Batterietemperatur durch Messen einer Temperatur jeder einzelnen Zelle; Maximales-Impuls-Tastverhältnis-Einstellmittel (57) zum Einstellen eines maximalen Impuls-Tastverhältnisses auf einen Wert, der durch Dividieren eines ersten festgelegten mittleren Stroms, der von den Spannungsprüfmitteln und den Temperaturmessmitteln ermittelt wird, durch einen Ladestrom zu dem Zeitpunkt, zu dem der Ladestrom den ersten festgelegten mittleren Strom überschreitet, erhalten wird; Spannungsvergleichsmittel (55) zum Durchführen eines Vergleichs zwischen der mittleren Batteriespannung, die während einer festgelegten Periode von einer Batteriespannung erhalten wird, die jede einzelne Zellenspannung akkumuliert hat, die von den Batteriespannungsprüfmitteln geprüft wird, und einer Ladungssteuerspannung, wobei die Mittel zum Ermitteln der Impuls-Ladungsbeendigung Mittel zum Beenden der Impuls-Ladung, wenn ein mittlerer Strom in einer nächsten festgelegten Ladungsperiode einen zweiten mittleren Strom erreicht hat, der kleiner als der erste festgelegte mittlere Strom ist, aufweisen.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 6, 7 oder 8, das weiterhin Folgendes aufweist: Mittel (51) zum Ermitteln eines Ladeschaltungswiderstands aus einer Spannung, die durch Subtrahieren der Spannung am Ende des Ladens von der Spannung während des Ladens erhalten wird, und einem Ladestrom; Mittel (51) zum Einstellen einer Ladungssteuerspannung durch Addieren eines Werts, der aus dem Produkt aus dem von den Mitteln zum Ermitteln des Ladeschaltungswiderstands erhaltenen Ladeschaltungswiderstand, einem Ladestrom, einem Impuls-Tastverhältnis und einem Sicherheitsfaktor, der eine Konstante zwischen 0 und 1 ist und von der Messgenauigkeit des Ladeschaltungswiderstands bestimmt wird, abgeleitet wird, zu einer festen Ladungssteuerspannung, wobei die Impuls-Tastverhältnis-Verringerungsmittel (51, 54) Mittel zum Verringern eines Impuls-Tastverhältnisses in einer nächsten festgelegten Ladungsperiode, wenn während einer festgelegten Ladungsperiode die mittlere Batteriespannung eine eingestellte Ladungssteuerspannung überschritten hat, aufweisen und wobei die Impuls-Tastverhältnis-Vergrößerungsmittel (51, 54) Mittel zum Vergrößern eines Impuls-Tastverhältnisses in einer nächsten festgelegten Ladungsperiode, wenn während einer festgelegten Ladungsperiode eine mittlere Batteriespannung eine eingestellte Ladungssteuerspannung nicht überschritten hat, aufweisen.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung am Ende des Ladens, die zum Ermitteln des Ladeschaltungswiderstands in den Mitteln zum Ermitteln des Ladeschaltungswiderstands verwendet wird, innerhalb einer Zeit unmittelbar vor dem Auftreten eines Spannungsabfalls aufgrund einer chemischen Wirkung in einer Batterie erhalten wird.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsfaktor zur Verwendung in den Mitteln zum Einstellen einer Ladungssteuerspannung eine Konstante zwischen 0,3 und 0,7 ist.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Impuls-Tastverhältnis-Verringerungsmittel (51, 58) Ladungsimpulsperioden-Verlängerungsmittel zum Verlängern der Dauer der nächsten festgelegten Ladungsperiode aufweisen und die Impuls-Tastverhältnis-Vergrößerungsmittel (51, 58) Ladungsimpulsperioden-Verkürzungsmittel zum Verkürzen der Dauer der nächsten festgelegten Ladungsperiode aufweisen.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Impuls-Einschaltzeit für die nächste festgelegte Ladungsperiode so eingestellt wird, dass sie gleich der für die festgelegte Ladungsperiode ist.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungsimpulsperioden-Verlängerungsmittel (51, 58), die Ladungsimpulsperioden-Verkürzungsmittel (51, 58) und die Mittel zum Ermitteln der Impuls-Ladungsbeendigung (51) in einem Batteriesatz (10) enthalten sind.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass Latchingmittel (56) zum Latchen, wenn während einer festgelegten Ladungsimpulsperiode die mittlere Batteriespannung eine Ladungssteuerspannung überschritten hat, vorgesehen sind und die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie Ladungsimpulsperioden-Verlängerungsmittel (51, 58) haben, die eine nächste festgelegte Ladungsimpulsperiode verlängern, wenn die Latchingmittel (56) beim Latchen sind, und Ladungsimpulsperioden- Verkürzungsmittel (51, 58) haben, die eine nächste festgelegte Ladungsimpulsperiode aufrechterhalten oder verkürzen, wenn die Latchingmittel (56) nicht beim Latchen sind.
Impuls-Ladungssystem nach Anspruch 18 oder 19 mit Schaltmitteln (1) zum Ein-/Ausschalten eines Ladestroms; Batteriespannungsprüfmitteln (2) zum Prüfen einer Spannung jeder einzelnen Batteriezelle und Impuls-Ladungssteuermitteln (5) zum Durchführen einer Gesamtsteuerung der Impuls-Ladung, wobei die Impuls-Ladungssteuermittel weiterhin Folgendes aufweisen: Referenzspannungserzeugungsmittel (52) zum Erzeugen einer Ladungssteuerspannung als Referenzspannung; Spannungsvergleichsmittel (55) zum Durchführen eines Vergleichs zwischen der mittleren Batteriespannung, die während einer festgelegten Periode von einer Batteriespannung erhalten wird, die jede einzelne Zellenspannung akkumuliert hat, die von den Batteriespannungsprüfmitteln geprüft wird, und der Referenzspannung, die von den Referenzspannungserzeugungsmitteln erzeugt wird; Periodischer-Zeitschalter-Einstellmittel (53) zum Einstellen einer Ladungsperiode; EIN-Zeitschalter-Einstellmittel (58) zum Einstellen einer Impulsstrom-Einschaltzeit; Latchingmittel (56) zum Latchen, dass nach dem Vergleichen von Spannungen in den Spannungsvergleichsmitteln festgestellt wird, dass die mittlere Batteriespannung eine Ladungssteuerspannung überschritten hat; und Steuermittel zum Steuern jedes einzelnen Mittels.