用于对电池进行充电的方法和装置的制造方法_2

文档序号:8449415阅读:来源:国知局
当前开路电压来确定所述电池的电荷状态。然后可以使用该当前开路电压作为所述充电开始电压,或者使用如下方法(例如,去极化方法),该方法将所述电池准备好用于所述充电过程,然后可以使用所得到的电池电压作为所述充电开始电压。不是测量所述当前开路电压来建立所述电池的电荷状态,这也可以通过酸密度确定、安培小时平衡或阻抗测量来进行。
[0016]当所述开路电压位于预定阈值之下时在所述充电过程之前对所述电池去极化,能够实现优点,并且以如下方式控制所述充电电流或所述充电电压,即在所述电池的开路电压和限定的去极化电压之间产生电压斜坡。通过这种类型的去极化作用,可以使电池的偏移电极电位恢复平衡。在去极化过程之后得到的电池电压因而相当于所述充电过程中的充电开始电压。
[0017]所述去极化电压斜坡可以重复至少一次。所述去极化过程的持续时间被选择为可用的总充电时间的一部分。例如,可以将若干小时的充电持续时间期间的去极化持续时间选择为位于几分钟的范围内。
[0018]一旦所述充电过程完成并且已经达到所述充电结束电压,则可以进行再充电。可以使用各种常规方法来对所述电池进行再充电或完全充电。
[0019]不是输入期望的充电时间,而是输入或指定所述电池应该被完全充电的期望时间,并且所述充电时间被确定为所述充电过程的该预定结束时间和当前时间之间的差。这使得充电器更容易操纵,这是因为用户不再需要计算可用的充电时间,而是仅仅需要指示用户何时需要将所述电池完全充电。在轮换工作的情况下这种设施是特别有利的。
[0020]所述预定充电时间能够被减少为所述预定充电时间的一部分,特别是所述预定充电时间的50%到90%,以便仍然具有足够的时间来进行任何去极化过程或其他程序。这种缩短规定的充电时间还使得即使在协议时间之前也可以确保电池被完全充电,并且在例如轮换开始之前及时地安装在工业车辆中。
[0021]如果将所述充电过程的开始延迟一时间段,则通过例如利用更廉价的非峰值电力可以实现经济上的好处。
[0022]在这种情况下,可以建议并显示用于延迟所述充电过程的最大可能的时间间隔。
[0023]这样,可以给用户提供例如利用廉价非峰值电力的可能性。然后,用户必须通过相应地启动电池充电装置来设定所述延迟。
[0024]根据本发明,所述问题还通过上述的电池充电装置来解决,其中设置了用于确定所述电池的电荷状态的装置,并且,能够在所述输入/输出装置处指定充电时间,并且用于控制所述充电电流或所述充电电压的所述控制装置被配置成在根据所述电池的电荷状态的充电开始电压和所述充电结束电压之间在所述电池的预定充电时间期间增加所述充电电压。能够容易且节约成本地实现这种电池充电装置。例如,通过所述控制装置的对应软件更新能够以给定控制精度实现这种电池充电装置。可以通过常规的输入/输出装置输入期望的充电时间。
[0025]为了进行最佳的输入和输出便利并且在每种情况下灵活地适应于要求,有利的是所述输入/输出装置由触摸屏形成。
[0026]对于用于执行上述电池充电过程的电池充电装置的其他特征和优点,参照以上对所述充电过程的描述以及如下示例性实施方式的描述。
【附图说明】
[0027]借助于附图的帮助更详细地说明本发明。在附图中:
[0028]图1示出了用于对电池进行充电的装置的框图;
[0029]图2示出了作为铅酸电池的电荷状态和年龄的函数的铅酸电池的内部电阻的惯常曲线图;
[0030]图3示出了根据本发明的充电过程的示意性时间图;
[0031]图4示出了对于涉及恒定电流的传统充电过程来说作为电荷状态的函数的电池的充电电流、充电电压和内部电阻的曲线图;
[0032]图5示出了在根据本发明的充电过程中作为电荷状态的函数的电池的充电电流、充电电压和内部电阻的曲线图;
[0033]图6示出了具有不同梯度的电压斜坡的充电过程的变型;
[0034]图7示出了在电池的不同老化状态的情况下作为电荷状态的函数的电池的充电电流、充电电压和内部电阻的曲线图;
[0035]图8示出了利用电流脉冲的充电过程的另选例;以及
[0036]图9示出了在根据本发明的充电过程的示例中电池的充电电流和充电电压的时间曲线图。
【具体实施方式】
[0037]图1示出了用于对电池10进行充电的装置I的框图。电池充电装置I包括用于连接至待充电的电池10的端子2和3。电池充电装置I通常连接至AC电压源4,并且来自该AC电压源4的AC电压在相应的转换器5中进行转换。电池10所需的充电电流込和充电电压队在充电电路6中产生,该充电电路6可以以不同的方式构造。例如,可以由微处理器形成的控制装置7承担充电电路6的控制。通过输入/输出装置8进行必要参数的输入和关于充电过程的信息的输出或显示,该输入/输出装置8可以采取例如触摸屏的形式。可以借助于连接至控制装置7的接口 9将数据从电池充电装置I读出或加载到该电池充电装置I中。例如,所述接口 9可以由USB(通用串行总线)接口形成,借助于该USB接口,还可以为控制装置7进行软件更新。接口 9同样可以通过以太网(Ethernet)接口等实现,通过所述以太网接口,电池充电装置I可以连接至网络特别是因特网。
[0038]图2示出了作为铅酸电池的电荷状态和年龄的函数的铅酸电池的内部电阻民的惯常曲线图。曲线A示出了对于新的电池来说作为电荷状态的函数的铅酸电池的内部电阻R1在中等电荷状态(在这种情况下为大约40%)下,内部电阻Ri处于最小值。在相对较低的电荷状态和相对较高的电荷状态的情况下,由于电池中的不同化学反应,内部电阻Ri上升。如果像惯常那样不考虑在这种情况下的电池的内部电阻民而以恒定电流对电池进行充电,则在充电过程期间发生相对较高的损失,并且电池被更大程度地加热。电池的加热又导致电池腐蚀更大和电池使用寿命降低(阿雷尼厄斯定律)。曲线B示出了作为电荷状态的函数的较旧电池的内部电阻Ri的曲线图,由于内部电阻R i随着电池的年龄而增加,所以该曲线B被布置在新的电池的曲线A上方。而且,在每种情况下在电池的内部电阻民和加热之间都存在强相关性。当温度上升时,电池的内部电阻Ri通常下降。
[0039]图3示出了根据本发明的电池充电过程的充电电流込和充电电压Ud勺示意性时间图。该充电过程例如包括使用罗马数字表示的四个阶段。在阶段I中,通过确定例如开路电压Ua来确定电池的电荷状态。另外,在测试程序期间针对电池充电装置实际是否能够提供在预设或规定的充电时间内对电池进行充电所需的充电电流k进行检查。这涉及到在开始充电阶段III之前施加电压斜坡。该电压斜坡的持续时间与预定充电时间t’%ft存在着一定关系。电压斜坡可以重复一次或多次,并且在电压斜坡结束时测量电流。借助于所测量的电流,能够估计充电阶段III期间的最大充电电流Ip如果无法通过电池充电装置供应该充电电流Iy则必须相应地增加最终的充电时间t’充电。例如,这可以通过在电池充
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