电池充电控制装置和电池充电控制方法与流程

本发明涉及一种用于控制可再充电的电池单元的充电过程的电池充电控制装置，为此，由电能量源来提供电能。该电池充电控制装置包括充电控制单元，该充电控制单元具有：能耦合到该能量源上的用于输送能量供应信号的输入连接端；和带有用于耦合充电器装置的一个或多个、尤其是电并联的输出连接端的输出连接端配置，该充电器装置包括一个或多个充电器，所述一个或多个充电器分别具有用于可再充电的电池单元的一个或多个充电位。本发明还涉及一种相对应的电池充电控制方法。

背景技术：

1、这种类型的电池充电控制装置和电池充电控制方法以不同方式为人所知，并且用于：优选地以可控方式利用能量源的电能来对多个电池单元进行充电。这些电池单元可以具有相同或不同的结构型式或者具有相同或不同的类型，并且例如可以实现为所谓的蓄电池组，如通常这些蓄电池组被用于各种电驱动设备的能量供应。这些设备例如可以是手持式生产工具，如在建筑和家居领域中、在园艺中以及在林业中的手持式或落地式生产工具或作业工具。为此，充电器具有充电位，待充电的电池单元可以被放置在这些充电位上并且在这些充电位上被充电。每个充电器都可以具有一个或多个充电位，而且根据需要和应用情况，针对每个输出连接端，可以将单个充电器或者连续的充电器的级联耦合到充电控制单元的输出侧。

2、尤其是在多个充电器或多个充电位的情况下，期望能够在这些充电位处同时或在时间上重叠地执行充电过程，使得一方面尽可能好地使用电能量源的能量供应能力，并且由此将总充电时间减少到最低限度，而另一方面不使该能量源或者用于引导能量供应信号的电线过载。该电能量源尤其可以是公共电网或者自给式的、分散式的能量发生器，如尤其是燃料电池和发电机以及以风力发电系统、光伏系统和水力发电站为形式的可再生能量发生器。

3、公开文献ep 2909911a1公开了一种用于在能量供应网络与能量消耗器(如电动车辆的驱动电池)或者能量发生器(如光伏或风力发电逆变器)之间传输电力的方法和装置，其中依据电网频率与标称频率的轻微偏差，如与50hz标称频率的偏差为大约0.2hz至0.5hz，并且根据此来改变电力传输。

4、公开文献ep 2589277a1公开了一种用于给电池充电的电流负载管理系统，其中，多个电负载，如可充电电池，被迭代地划分成组，使得每个组的负载的所测量的电流之和不超过指定电流极限，其中，通过将电流传感器耦合到该系统的未接通的、专门用于此的能量输出端上，确定该电流极限。

技术实现思路

1、本发明所基于的技术问题在于提供开头提到的类型的电池充电控制装置和电池充电控制方法，该电池充电控制装置和该电池充电控制方法相对于上文提及的现有技术而言提供进一步的改进，尤其是关于在优选地多个充电位处的优选地多个并且必要时同时进行或在时间上重叠的充电过程的进一步优化的控制。

2、本发明通过提供一种具有权利要求1的特征的电池充电控制装置和一种具有权利要求10的特征的电池充电控制方法来解决该问题。本发明的有利的扩展方案在从属权利要求中说明，这些从属权利要求的措辞借此通过引用而成为说明书的组成部分。这尤其是还包括本发明的从通过在从属权利要求中的回引所限定的特征组合中得出的所有实施方式。

3、如开头已经提及的那样，按照本发明的电池充电控制装置的充电控制单元具有：能耦合到该能量源上的用于输送能量供应信号的输入连接端；和带有用于耦合充电器装置的一个或优选地多个、即两个、三个、四个或更多个输出连接端的输出连接端配置，该充电器装置包括一个或多个充电器，所述一个或多个充电器分别具有用于可再充电的电池单元的一个或多个充电位，其中，尤其可以涉及电并联的输出连接端。

4、按照本发明的第一方面，该充电控制单元被设立为：识别该能量源的电流过载保护装置的最大电流负载状态，并且在识别出该电流过载保护装置的最大电流负载状态时，控制通过能量供应信号从能量源经由该电流过载保护装置所引导的电流，以保持该电流过载保护装置的所识别出的最大电流负载状态。

5、本发明的这个方面自然适合于将该电池充电控制装置耦合到能量源上，该能量源在输出侧配备有相对应的电流过载保护装置。该电流过载保护装置例如可以是线路保护开关，例如常见的是用于在公共电网中保护房屋连接端的a型、b型和c型线路保护开关。用于识别电流过载保护装置的最大电流负载状态的装置和方法以不同方式为本领域技术人员所熟悉，取决于电流过载保护装置的类型。由于该装置本身能够识别最大电流负载状态，所以不必向该装置输送该信息，这恰好即使在具有不同的最大电流负载状态的不同能量源处使用该电池充电控制装置时也是有利的。

6、按照本发明的可以附加于或替代于上述第一方面地在本发明的相对应的实施方案中提供的第二方面，该充电控制单元被设立为：监控由该能量源在输入连接端处提供的电流和/或在相应输出连接端处提供的电流，并且如果由该能量源提供的电流和/或由该充电控制单元在相关输出连接端处提供的电流不超过可相关联地指定的电流下阈值，则准许在相应的充电位处的充电过程的激活，和/或如果由该能量源提供的电流和/或由该充电控制单元在相关输出连接端处提供的电流超过可相关联地指定的电流上阈值，则降低针对在相应的充电位处的充电过程所提供的电流。根据实现方案，电流降低可以在于仅将电流降低到高于零的电流强度值或者在于停用该充电过程，即将该电流降低到零值。

7、借此，可以对充电过程进行优化，使得：只要与之相关的输入侧和/或输出侧电流强度不超过电流下阈值，就激活这些充电过程，该电流下阈值可以为了该目的而适当地被指定并且表明仍存在电流裕量；和/或一旦相关电流强度超过电流上阈值(这表示过载情况)，这些充电过程就在其充电电流方面被降低或者完全被停用，为此又可以适当地指定该电流上阈值。

8、在本发明的一个相对应的实现方案中，电流下阈值能根据电流上阈值来被指定，优选地小于该电流上阈值。尤其是，电流下阈值可以在充电序列开始时、如在耦合到该能量源上的时间点被指定得比电流上阈值小至少2a且至多4a。

9、在本发明的一个扩展方案中，该充电控制单元被设立为：确定该能量源的能量供应信号的交变电压和/或交变电流的在可指定的监控频率范围内的频率分量的信号强度，并且如果该电流强度比标准信号强度高出可指定的量，则识别出电流过载保护装置的最大电流负载状态的存在，其中该监控频率范围高于10khz，尤其是高于25khz和/或低于150khz。在所提到的频率范围内的可指定的信号强度过量例如可以约为3db。

10、以这种方式对电流过载保护装置的最大电流负载状态的识别尤其是对于其中该电流过载保护装置如上文已经提及的那样由例如a型、b型或c型线路保护开关组成的情况来说是有用的。这是因为：这些线路保护开关如本领域技术人员本身已知的那样在接近其响应点时表现出附在这些线路保护开关上的交变电压和/或经由这些线路保护开关引导的交变电流的电弧式行为，其中，该行为尤其引起在所提及的高于10khz、尤其是例如在30khz与140khz之间的频率范围内的显著的信号增强。因此，该装置可以有利地利用该措施来自动识别经由电流过载保护装置所引导的电流、但尤其是不强制仅仅是用于充电过程的电流对该电流过载保护装置的负载极限的接近。

11、在本发明的一个扩展方案中，该充电控制单元被设立为：准许一个或多个充电过程仅直至达到该电流过载保护装置的最大电流负载状态为止。借此，该充电控制单元确保了：充电过程的激活不会使电流过载保护装置过载。

12、在本发明的一个扩展方案中，该充电控制单元被设立为：如果由该能量源提供的电流和/或由该充电控制单元在相关输出连接端处提供的电流超过电流上阈值，则将电流下阈值降低可指定的电流降低增量(stromreduktionsinkrement)。利用该充电控制单元的该实施方案，可以提供关于相关充电过程的停用和再次激活的滞后(hysterese)，该滞后抵消了充电过程的激活和停用的通常不符合期望的迅速的周期性变换。

13、在相对应的实施方案中，该充电控制单元被设立为：重复地、尤其是多次重复地将电流下阈值降低可指定的电流降低增量。

14、在本发明的一个设计方案中，该电流降低增量能被指定为在1a与5a之间、尤其是在至少2a与至多4a之间的值。该实施方案例如通常良好地适合于针对在16a的量级下的最大连续电流强度所设计的能量源。

15、在本发明的一个设计方案中，该充电控制单元被设立为：如果由该能量源提供的电流和/或由该充电控制单元在相关输出连接端处提供的电流在可指定的充电监控时间期间不超过电流上阈值，则将先前被降低了可指定的电流降低增量的电流下阈值提高可指定的电流增加增量利用该充电控制单元的该实施方案，一旦情况有利，就可以再次提高先前为了提供所希望的关于相关充电过程的停用和再次激活的滞后而被降低的电流下阈值。该充电监控单元被规定得适合于确保充电电流不再进一步升高得超过电流上阈值。在相对应的实现方案中，可以规定：对于该电流监控，需要相同的充电配置，即通过相同的输出连接端来激活相同的充电过程，如在降低电流下阈值的时间点、即在先前由于由该能量源所提供的电流和/或由该充电控制单元在相关输出连接端处所提供的电流超过电流上阈值而已被停用的在相关充电位处的充电过程再次被激活之后。

16、在本发明的一个设计方案中，电流增加增量能被指定为在1a与5a之间、尤其是在至少2a与至多4a之间的值，和/或能被指定为与电流降低增量相同的值。该实施方案有利地与对电流降低增量的选择适配，其中，根据需要和应用情况，电流增加增量可以被选择得与电流降低增量一样大，或者相对于该电流降低增量而言更小或更大。尤其是，该电流增加增量可以被指定为使得再次达到在充电序列开始时所确定的或指定的在此期间降低的电流下阈值的初始值。

17、在本发明的相对应的实现方案中，替代或附加于在该充电控制单元的输入连接端处的输入侧电流检测，提供在相应输出连接端处的输出侧电流检测。在这些情况下，可以针对相关输出连接端根据在该输出连接端处提供的、所检测到的电流来单独地选择该电流增加增量。在此，可以优选地针对不同的输出连接端将电流下阈值和/或电流增加增量选择得不一样。

18、在本发明的一个扩展方案中，该充电控制单元被设立为：识别该能量供应信号的电压在可指定的低于最短时长期间低于可指定的电压最小目标值可指定的欠量(unterschreitungsmaβ)，并且然后将电流上阈值降低可指定的电流下降增量(stromabsenkinkrement)。这种优选地周期性重复执行的识别尤其适合于具有相对强烈地波动的功率输出和尤其是波动的电流提供能力的能量源(例如风力发电系统和光伏系统就是这种情况)，并且能够实现经优化的功率输出调整。

19、在本发明的一个设计方案中，电压最小目标值能被指定为在206v与208v之间的值，尤其能被指定为207v；和/或该欠量能被指定为在1v与2v之间的值；和/或该低于最短时长能被指定为在9ms与11ms之间的值，尤其能被指定为10ms；和/或该电流下降增量能被指定为在1a与4a之间的值，尤其能被指定为2a。这些值尤其适合于标称电压为220v至230v的能量源。

20、在本发明的一个扩展方案中，该充电控制单元被设立为：识别该能量供应信号的电压在可指定的超过最短时长期间超过一个或该可指定的电压最小目标值可指定的超量并且然后将电流上阈值提高可指定的电流提高增量(stromanhebeinkrement)。这种优选地周期性重复执行的识别又尤其适合于具有波动的功率输出和尤其是波动的电流提供能力的能量源(例如风力发电系统和光伏系统就是这种情况)，并且能够实现经优化的功率输出调整，其方式是：一旦不再导致不符合期望的电压骤降，就可以使可能先前发生过的电流上阈值的降低再次完全或部分地撤销。

21、在本发明的一个设计方案中，电压最小目标值能被指定为在206v与208v之间的值，尤其能被指定为207v；和/或该超量能被指定为在1v与2v之间的值；和/或该超过最短时长能被指定为在9ms与11ms之间的值，尤其能被指定为10ms；和/或该电流提高增量能被指定为在1a与4a之间的值，尤其能被指定为2a。如先前阐述的那样，在这种情况下，这些值尤其也适合于标称电压为220v-240v、例如为230v的能量源。

22、在本发明的一个扩展方案中，该充电控制单元具有充电优先次序信息，该充电控制单元根据这些充电优先次序信息来发起对相应的充电过程的激活，其中，这些充电优先次序信息包括输出连接端优先级信息和/或充电位优先级信息和/或充电状态优先级信息和/或充电规范优先级信息。该输出连接端优先级信息规定了：经由该充电控制单元的相应输出连接端对充电过程的激活具有怎样的优先级。在一个相对应的实施方式中，该输出连接端优先级信息尤其是取决于存储在电池单元中的充电规范，这些充电规范由用户通过相对应的接口、例如智能电话来指定。该充电位优先级信息规定了：在该充电控制单元的相应充电位处的充电过程的激活具有怎样的优先级。该充电状态优先级信息规定了：用于布置在充电位处的具有相关充电状态的电池单元的充电过程的激活具有怎样的优先级，例如充电状态较低的电池单元的优先级高于在另一充电位处的充电状态较高的电池单元。该充电规范优先级信息规定了：用于布置在充电位处的电池单元的充电过程的激活根据针对该充电位或该电池单元存在的充电规范具有怎样的优先级，例如临时需要的并且因而要快速充电的电池单元的优先级更高。

23、该充电控制单元根据由用户寄存在电池单元中的充电规范来确定充电过程的优先次序。

24、按照本发明的电池充电控制方法尤其可以由按照本发明的电池充电控制装置来执行，并且具有按照本发明的电池充电控制装置的与之对应的优点和效果，如其在上文阐述的那样。