專利名稱：為蓄電池充電的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于為蓄電池，尤其是鋰離子蓄電池充電的方法，具有以下步驟首先在第一階段以恒定的充電電流為蓄電池充電，接著在隨后的第二階段中以恒定的充電電壓為蓄電池充電，其中，在第二階段中根據(jù)充電電流的可預先給定的極限值結(jié)束充電。本發(fā)明還涉及一種用于為蓄電池充電的裝置，尤其用于執(zhí)行上述方法，該裝置具有用于在第一階段以恒定的充電電流為蓄電池充電的至少一個電流調(diào)節(jié)器并且具有用于在隨后的第二階段中以恒定的電壓為蓄電池充電的至少一個電壓調(diào)節(jié)器，以及具有用于在第二階段期間根據(jù)充電電流的可預先給定的極限值結(jié)束充電的設備。
背景技術：
由現(xiàn)有技術已知開頭所提及類型的方法和裝置。蓄電池在這里也指一個蓄電池或 蓄能器的單個或多個電池單元。尤其是對于鋰離子蓄電池已知的是，使用所謂IU充電法，其也稱為CCCV充電法(恒定電流恒定電壓)。在使用這個方法時，蓄電池在第一階段(I充電)中在恒定電流的情況下被充電，而充電電壓升高。電流在這里通過該裝置的或充電器的電流調(diào)節(jié)器限制。在蓄電池達到一個選擇的充電結(jié)束電壓時，從恒定電流調(diào)節(jié)切換到電壓調(diào)節(jié)，在電壓調(diào)節(jié)中蓄電池被以恒定電壓繼續(xù)充電。隨著電池的充電量的增加，充電電流自動減小。已知的是，下降的充電電流低于可預給定的極限值被用作充電結(jié)束的標準。為了執(zhí)行或描繪上述充電步驟，需要檢測充電電流和信號技術準備充電電流。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，將一個為調(diào)節(jié)恒定電壓而預先給定的整流電壓與至少一個存儲的、根據(jù)極限值確定的斷路值比較并且當整流電壓達到所述斷路值時結(jié)束所述充電。在這里也規(guī)定，為了結(jié)束充電過程，不是將充電電流本身，而是將一個考慮充電電流的極限值的斷路值用作標準。因而間接考慮在第二階段期間下降的充電電流。斷路值被這樣地選擇，使得斷路值對應在充電電流達到可預先給定的極限值的時間點時的整流電壓?？傊?，由此以簡單的方式和方法在有利的時間點結(jié)束一個充電過程，而不是必須在第二階段期間檢測和分析充電電流。優(yōu)選地，計算和/或通過經(jīng)驗試驗求出斷路值。優(yōu)選地，試驗被這樣地執(zhí)行，使得檢測在第二階段期間的充電電流及整流電壓并且相互比較它們。在充電電流達到可預先給定的極限值的時間點，求出和存儲當前整流電壓。優(yōu)選地，根據(jù)電源電壓、蓄電池電壓和/或根據(jù)為電壓調(diào)節(jié)而使用的部件設置整流電壓。優(yōu)選地，為了確定整流電壓而考慮電壓調(diào)節(jié)器的整個調(diào)節(jié)距離，從而達到最佳充滿度。優(yōu)選地，對于每個有待充電的蓄電池存儲一個個性化的斷路值。因而可利用有利的方法為更多蓄電池最佳地充電或者使該方法自動適應不同的蓄電池。特別優(yōu)選地，為了比較，根據(jù)各個蓄電池的蓄電池電壓選擇這些個性化的斷路值中的一個。整流電壓的上面提及的變化在電流相同但蓄電池電壓不同時導致不同的蓄電池電壓的斷路時間點受到一定的不清晰。通過考慮或存儲蓄電池個性化的特征值，如上所述，通過選擇配屬于有待充電的蓄電池的斷路值能夠補償該不清晰。蓄電池電壓在第二階段期間是恒定的并且通過構(gòu)成蓄電池本身被確定。蓄電池電壓在測量技術上簡單地被檢測。根據(jù)本發(fā)明的裝置的特點在于，該設備包括至少一個控制單元，控制單元將一個施加在電壓調(diào)節(jié)器的輸出端上的整流電壓與一個存儲在該設備的存儲器中的、根據(jù)極限值確定的斷路值相比較，并且在整流電壓達到斷路值時，結(jié)束充電。設備還包括一個存儲器，至少一個斷路值存儲在存儲器中或者如上所述被存儲。控制單元存取存儲的斷路值并且將它們與施加在電壓調(diào)節(jié)器的輸出端上的整流電壓比較，如上所述，整流電壓用于達到充滿度。如果整流電壓達到斷路值，該斷路值對應充電電流達到可預先給定的極限值時的時間點，那么充電過程結(jié)束。為了結(jié)束充電過程，優(yōu)選設置一個開關元件，該開關元件可通過控制單元控制并且斷開與蓄電池的電連接。從上述方法得到其他優(yōu)點。電壓調(diào)節(jié)器和/或電流調(diào)節(jié)器優(yōu)選包括至少一個運算
放大器，從而電壓調(diào)節(jié)或電流調(diào)節(jié)被模擬地進行并且被成本適宜地實現(xiàn)。優(yōu)選地，控制單元包括至少一個微控制器，整流電壓被輸送到微控制器，并且微控制器將整流電壓與存儲在存儲器中的該斷路值或與所存儲的這些斷路值比較。特別優(yōu)選地，至少一個模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器配屬于微控制器，利用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器檢測整流電壓和輸送到微控制器以進行比較。根據(jù)該裝置的一個有利的改進方案，設置用于識別有待充電的蓄電池的裝置。該裝置可以是例如電壓測量裝置，它檢測有待充電的蓄電池的電壓并由此推導出一個確定的蓄電池。因而能夠以簡單的方式在比較整流電壓與斷路值時選擇配屬于蓄電池的個性化的斷路值。


下面將參考附圖更詳細地說明本發(fā)明，其中圖I以示意圖的形式顯示一種為蓄電池充電的裝置；和圖2顯示一個鋰離子蓄電池的充電曲線。
具體實施例方式圖I以示意圖的形式顯示一種為蓄電池2充電的裝置I。該裝置I具有交流電壓電源3或可與交流電壓電源相連接。由交流電壓電源3提供的電源電壓Uac輸送到整流器4，整流器將交流電壓Uac轉(zhuǎn)換成直流電壓U4,該直流電壓被輸送到開關5。開關5優(yōu)選是一個或多個半導體元件，特別優(yōu)選地是M0SFET，雙極性晶體管或IGBT。通過預先給定開關頻率調(diào)節(jié)由開關5輸出的交流電壓U5。該交流電壓被輸送到變壓器6，變壓器6將交流電壓U5以已知的方式轉(zhuǎn)換成交流電壓U6。在變壓器6后面連接一個第二整流器7，第二整流器7整流交流電壓U6，并且將其提供給蓄電池2的端子8、9。該裝置I還包括一個模擬的電流調(diào)節(jié)器10和一個模擬的電壓調(diào)節(jié)器11，它們分別包括一個運算放大器12或13。電流控制器10被構(gòu)造成以恒定的充電電流為蓄電池充電，而電壓調(diào)節(jié)器11被構(gòu)造成以恒定的充電電壓為蓄電池充電。在電壓調(diào)節(jié)器11的輸出端調(diào)節(jié)整流電壓Uf，整流電壓Uf利用一個分壓器14檢測并且輸送到包括一個微控制器16的控制單元15。給該微控制器16配設一個存儲器、尤其是非易失性存儲器17，比較值存儲在非易失性存儲器17中，下面將詳細地對其進行介紹。為了電勢分離，在電流調(diào)節(jié)器10和電壓調(diào)節(jié)器13后面連接光電耦合器18，光電耦合器18的輸出端與開關5的輸入端相連接。根據(jù)在圖2中所示的圖表說明用于給蓄電池2充電的方法。首先借助電流調(diào)節(jié)器10以恒定的充電電流L對蓄電池2充電。在該第一階段I中，蓄電池2的充電電壓隊增力口。一旦充電電壓隊達到一個可預先給定的最大電壓值(如通過時間點h表征的那樣)，則由電流調(diào)節(jié)方法切換到電壓調(diào)節(jié)方法，其方式是在第一階段I后的第二階段II中通過電壓調(diào)節(jié)器11以恒定的電壓對蓄電池2充電。在第二階段II，蓄電池2的電流L下降。為了保持充電電壓Ul恒定，整流電壓Uf被改變。微控制器16在這里檢測整流電壓Uf并且將它與在存儲器17中存儲的值比較。存儲的值是對應在時間點t2時的整流電壓Uf的斷路值，在時間點t2充電電流込達到一個極限值，從此時開始應當中斷充電過程。在存儲器17中存儲的個性化的斷路值涉及 有待通過裝置I充電的不同蓄電池，因而對于每個有待充電的蓄電池分別存儲一個個性化的斷路值。斷路值在此之前通過經(jīng)驗試驗求出。為了檢測和比較整流電壓Uf與各斷路值，給微控制器16配設一個模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器19，它連接在分壓器14上。微處理器現(xiàn)在比較整流電壓與相應的斷路值。微控制器16在給定的蓄電池電壓UBatt時能夠分叉到存儲器17中的相應的存儲位置并且調(diào)用在那里存儲的個性化的斷路值以形成斷路標準。如果整流電壓Uf達到斷路值，則充電過程通過裝置1，例如通過斷開開關5結(jié)束?？刂茊卧?5與微控制器16和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器19以及存儲器17因而一起構(gòu)成用于結(jié)束充電的設備20。通過設置個性化的斷路值，個性化地對每個蓄電池或蓄電池單元確定結(jié)束充電過程的時間點。因而可以例如考慮另一蓄電池的充電電流込只有在更遲的時間點t3，如圖2所示，達到可預先給定的極限值。因而，通過上述裝置I以及通過所述方法，結(jié)束充電過程的時間點不直接根據(jù)充電電流k確定，如常見的那樣，而是根據(jù)整流電壓Uf確定。由此尤其是能夠省去用于檢測充電電流k的裝置，并且用于為蓄電池充電的裝置I以及方法可成本適宜地且更簡單地構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.用于為蓄電池(2)、尤其是鋰離子蓄電池充電的方法，所述方法具有以下步驟 -在第一階段(I)中以恒定的充電電流(IJ為所述蓄電池(2)充電； -在隨后的第二階段(II)中以恒定的充電電壓( )為所述蓄電池(2)充電； -在所述第二階段(II)中根據(jù)充電電流(IJ的一個可預先給定的極限值結(jié)束所述充電； 其特征在于，該方法包括以下步驟 -將一個為調(diào)節(jié)恒定電壓而預先給定的整流電壓(Uf)與至少一個存儲的、根據(jù)所述極限值確定的斷路值比較；和 -當所述整流電壓(Uf)達到所述斷路值時，結(jié)束所述充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，計算和/或通過經(jīng)驗試驗求出所述斷路值。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任意一項所述的方法，其特征在于，所述整流電壓(Uf)根據(jù)電源電壓(％)、蓄電池電壓(UBatt)和/或根據(jù)用于電壓調(diào)節(jié)的部件被預先給定。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任意一項所述的方法，其特征在于，對于每個有待充電的蓄電池(2)存儲一個個性化的斷路值。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任意一項所述的方法，其特征在于，為了所述比較，根據(jù)各個蓄電池(2)的蓄電池電壓(UBatt)選擇這些個性化的斷路值中的一個。
6.用于為蓄電池(2)充電的裝置(1)，尤其是用于執(zhí)行根據(jù)以上權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，所述裝置包括至少一個電流調(diào)節(jié)器(10)，用于在第一階段(I)中以恒定的充電電流(IJ為所述蓄電池(2)充電；和至少一個電壓調(diào)節(jié)器(11)，用于在隨后的第二階段(II)中以恒定的充電電壓(隊)為所述蓄電池(2)充電；以及一個用于根據(jù)所述充電電流(IJ的可預先給定的極限值結(jié)束所述充電的設備(20)，其特征在于，所述設備(20)包括至少一個控制單元(15)，所述控制單元將一個輸送到所述電壓調(diào)節(jié)器(11)的整流電壓(Uf)與至少一個存儲在所述設備(20)的存儲器(17)中的、根據(jù)所述極限值確定的斷路值比較，并且當所述整流電壓(Uf)達到所述斷路值時，結(jié)束所述充電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)器(11)和/或電流調(diào)節(jié)器(10)包括至少一個運算放大器(12、13)。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任意一項所述的裝置，其特征在于，所述控制單元(15)包括至少一個微控制器(16)。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任意一項所述的裝置，其特征在于，給所述微控制器(16)配設有至少一個模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(19)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于為蓄電池(2)、尤其是鋰離子蓄電池充電的方法，所述方法具有以下步驟在第一階段(I)中以恒定的充電電流(IL)為所述蓄電池(2)充電；在隨后的第二階段(II)中以恒定的充電電壓(UL)為所述蓄電池(2)充電；在所述第二階段(II)中根據(jù)充電電流(IL)的一個可預先給定的極限值結(jié)束所述充電。在此設有以下步驟將一個為調(diào)節(jié)恒定的電壓而預先給定的整流電壓(UF)與至少一個存儲的、根據(jù)所述極限值確定的斷路值比較；和當所述整流電壓(UF)達到所述斷路值時，結(jié)束所述充電。本發(fā)明還涉及一種用于為蓄電池充電的裝置。
文檔編號H02J7/04GK102934321SQ201180027796
公開日2013年2月13日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者J·馬克 申請人:羅伯特·博世有限公司