CN102005624A - 用于加热蓄电池的方法、充电器以及附加元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于加热蓄电池的方法、充电器以及附加元件。在用于加热蓄电池的方法中，如此向蓄电池供应电压，以使得该蓄电池通过在该蓄电池中流动的电流来得到加热，而不会显著地对该蓄电池进行充电。此外，本发明还涉及一种用于执行该方法的充电器。

Description

用于加热蓄电池的方法、充电器以及附加元件
技术领域
本发明涉及用于加热蓄电池的方法、充电器以及附加元件。
背景技术
现有技术中公开了各种用于对蓄电池进行充电的实施方式。例如，美国专利7,270,910B2描述了一种用于蓄电池的充电器，其中该充电器在对蓄电池进行充电时考虑蓄电池的温度。此外，如果蓄电池的温度过低，那么在对蓄电池进行充电之前必须对其进行加热。
此外，由DE 20 2008010458U1公开了一种用于操作电驱动器的装置。通过蓄电池单元形式的蓄电池来向该电驱动器供电。此外还设置温度传感器，其中根据蓄电池的温度来调节驱动系统所需的电功率。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种改进的用于加热蓄电池的方法。本发明的另一任务在于，提供一种改进的用于加热蓄电池的充电器。此外，本发明的任务还在于，提供一种用于加热蓄电池的附加元件。
本发明的任务是通过根据权利要求1所述的方法、通过根据权利要求6所述的充电器、通过根据权利要求10所述的附加装置以及通过根据权利要求10所述的附加元件来解决的。
在从属权利要求中说明本发明的其他有利的实施方式。
所描述的方法的优点在于，在基本上不对蓄电池进行充电的情况下借助所施加的电压来加热蓄电池。以此方式提供了一种方法，在充电过程开始之前利用该方法来加热冷的蓄电池。所描述的方法提供了不必改变充电器的机械结构的优点。
在本发明的一个改进方案中，使蓄电池继续放电以对其进行加热，其中通过蓄电池中的放电电流来产生加热蓄电池的热量。当蓄电池尚未被放电到过低水平并且因此可以继续放电时可以应用此处理方式，而不会妨碍蓄电池的功能。
在另一实施方式中，对蓄电池施加交流电压，以使得虽然基于交流电来加热该蓄电池，但是基本上不对该蓄电池进行充电。
在另一实施方式中，检测蓄电池的温度并且当蓄电池的温度低于预定的阈值时启动用于加热蓄电池的方法。由此达成：仅当蓄电池真正具有过低的温度时才使用用于加热蓄电池的方法。由此避免不必要的加热处理过程。
在另一实施方式中，当蓄电池的温度高于预定的第二阈值时中断用于加热蓄电池的方法。由此避免将蓄电池加热到过高的温度。
根据本发明的充电器具有以下优点：设有用于加热蓄电池的加热装置。由此不需要在蓄电池中设置加热装置，而是可以在充电之前利用新的充电器将现有的蓄电池加热到期望的温度。
在充电器的另一实施方式中，在毗邻充电器侧面的地方设置加热装置，其中该侧面面向待充电的蓄电池。通过将加热装置布置在侧面处实现了良好的效率并且由此实现了对蓄电池的快速加热。
在另一实施方式中，以加热板的形式构造加热装置。可以成本低廉且容易地制造该加热板。
在另一实施方式中，以感应线圈的形式来构造加热装置，该感应线圈在蓄电池的金属部分中产生涡流并且由此产生热量。感应线圈的使用提供了能够以不接触的方式来加热蓄电池的可能性。
在另一实施方式中，充电器具有附加元件，加热装置被构造在该附加元件中。例如，可以按充电器与蓄电池之间的适配器的形式来布置该附加元件。附加元件的使用提供了以下优点：加热装置布置在充电器以外并且靠近蓄电池。
优选地，如此构造附加元件，以使得其具有电触头，这些电触头与充电器的电触头相连接。
此外，附加元件优选具有电路，该电路如此向附加元件的与蓄电池连接的附加电触头供应电流或电压，以使得首先加热蓄电池并且直到加热之后才向蓄电池供应用于对该蓄电池进行充电的电流和电压。
附加元件的使用提供了以下优点：可以继续使用现有的充电器并且将附加的用于加热蓄电池的新功能整合到附加元件中。例如，附加元件还可以具有用于检测蓄电池的温度的传感器并且仅当对于蓄电池的充电过程而言温度过低时才启动预先进行的加热过程。
在另一实施方式中，如此构造充电器的接触面，以使得蓄电池在充电过程期间至少部分地在接触面侧被包围。
在另一实施方式中，如此构造附加元件，以使得电池至少部分地在接触侧面处被侧面包围。通过此实施方式实现了附加元件与蓄电池之间改善的热传递。
附图说明
以下根据附图来进一步说明本发明。附图示出：
图1示出了充电器和蓄电池的示意图，
图2示出了充电器连同附加元件和蓄电池的另一图示，
图3示出了附加元件的立体图，
图4示出了附加元件的另一实施方式的示意图，
图5示出了充电器的另一实施方式的示意图，
图6示出了附加元件的另一实施方式，以及
图7示出了附加元件的另一实施方式。
具体实施方式
图1在示意图中示出了充电器1，其通过第一和第二电导线2、3与蓄电池6的第一或第二电极4、5相连接。该蓄电池可被构造成单个可再充电的蓄电池单元的形式或者具有多个可再充电的蓄电池单元的蓄电池组的形式。
此外，在充电器1上设有温度传感器7，该温度传感器7布置在蓄电池6旁。温度传感器7检测蓄电池6的温度并且通过传感器导线8向布置在充电器1中的控制器9传送检测到的温度。控制器9通过另一控制器导线10与具有电流-电压源的电路11相连接。电路11可通过供电导线12与电网相连接。
控制器9通过温度传感器7检测蓄电池6的温度。如果蓄电池6的温度低于例如为0℃的第一阈值，那么在启动对蓄电池6的充电过程之前由控制器9启动用于加热蓄电池6的方法。如果蓄电池6的温度达到确定的大于第一阈值的第二阈值，那么控制器9终止用于加热蓄电池6的方法并且随后启动对蓄电池6的充电过程。第二阈值可以例如为15℃。
如果蓄电池6的温度现在低于第一阈值，那么控制器9如此控制电路11，以使得通过第一和第二电导线2、3来向蓄电池6供应电压和/或电流，从而基于所施加的电压和/或基于流动的电流来加热蓄电池6，而不会在此情况下显著地对蓄电池6进行充电。
控制器9可以选择不同的方法来对蓄电池6进行电加热。第一方法在于，在充电之前继续使蓄电池6放电。通过由蓄电池6在放电时输出的电流来达成对蓄电池6的加热。然而在此必须注意，在某些蓄电池中不能低于某个电压下限。然而，如果蓄电池的电压界限高于电压下限，那么控制器9可以通过第一和第二开关13、15来使负载电阻14与蓄电池6的电极4、5相连接。控制器9通过控制器导线与第一和第二开关13、15相连接。在此，第一和第二开关13、15使电路11与电导线2、3分开并且通过负载电阻14使充电器1中的电导线2、3彼此连接。如此选择负载电阻14的大小，以便得到导致蓄电池6的加热的放电电流。根据所选择的实施方式，还可以省去开关13、15。
在另一实施方式中，为了加热蓄电池6，控制器9借助电路11在蓄电池6的电极4、5处施加预定的交流电压。如此选择交流电压的频率，以使得基本上不会触发用于对蓄电池6进行充电的电化学反应，而是以如电容器中那样的方式仅进行电荷交换。通过产生的交流电来加热蓄电池6，而并不对蓄电池6进行充电。交流电的频率可以大于50Hz，通常在1kHz～10kHz。交流电的电压振幅例如在蓄电池6的电位的±100mV处，尤其是蓄电池6的平衡电位的±100mV处。
由控制器9长时间地加热蓄电池6，直至蓄电池6的通过温度传感器7测得的温度高于第二阈值。如果蓄电池6的温度超过第二阈值，那么控制器9终止用于加热蓄电池6的方法并且启动充电过程，其中借助电路11来对蓄电池6进行充电。
图2示出了充电器1的另一实施方式，该充电器1基本上是根据图1的充电器1的实施方式来构造的。此外，充电器1具有充电器外壳(Ladeschale)16，该充电器外壳16具有第一和第二电触头17、18。蓄电池6的电极4、5与充电器外壳16的电触头17、18相连接。第一和第二电触头17、18通过第二或第一电导线2、3与电路11相连接。充电器外壳16在侧面19处具有面向蓄电池6的加热装置20。加热装置20可被构造成电阻线、金属薄片或加热板的形式。加热装置20通过第三和第四电导线21、22与电路11相连接。根据所选择的实施方式，充电器外壳16至少在一侧上关于蓄电池6的面向侧面19的接触侧侧面地包围蓄电池6。优选地，加热装置20平行于充电器外壳16的面向蓄电池6的多个侧面。
如果现在控制器9借助温度传感器7检测到蓄电池6的温度低于第一阈值，那么控制器9就借助电路11来向加热装置20供电，以使得加热装置20产生热量。加热装置20向蓄电池6输出热量，以便加热该蓄电池6。如果现在蓄电池的温度达到第二阈值，那么由控制器9中断用于加热蓄电池6的方法并且启动对蓄电池6的充电过程。
根据所选择的实施方式，还可以将加热装置20布置在蓄电池6上或蓄电池6中。如果加热装置20布置在蓄电池6上或蓄电池6中，那么还设置相应的用于通过充电器1来向加热装置20供电的其他电连接端子。
在另一实施方式中，还可以将充电器外壳16构造为单独的附加元件，该附加元件通过可拆卸的固定机构23、24与充电器1相连接。第一和第二固定机构23、24可被构造成形状配合的和/或力传递的固定机构的形式。此外，设置相应的触头对25、26，以便充电器1的第一和第二电导线2、3与充电器外壳16的相应的第一和第二电导线2、3接触。此外，其他触头对27、28也是必需的，以便使充电器1的相应的第三和第四电导线21、22与充电器外壳16的第三和第四电导线21、22相连接。
根据所选择的实施方式，充电器外壳16可以仅具有一个加热装置20，其中蓄电池6与充电器1的电触头相连接以进行充电。在此实施方式中，充电器外壳16仅承担加热蓄电池6的功能。由充电器1来提供用于蓄电池6的充电过程的供电。因此，充电器1具有相应的用于接触蓄电池6的电极4、5的电触头。
图3在示意图中示出了充电器外壳16。充电器外壳16可以一体化地与充电器1一同构成或者被构造为附加元件形式的单独部件，该附加元件通过第一和第二固定机构23与充电器1相连接。图3中所示的充电器外壳16具有凹槽29，该凹槽29在充电器外壳16的前侧处是开口的并且在充电器外壳16的五个侧面上是封闭的。在此实施方式中，加热装置20例如被布置在充电器外壳16的所有五个侧壁中。由此，置入充电器外壳16的蓄电池6在五个侧面上由加热装置20包围。因此达成了对蓄电池6的快速且高效的加热。以虚线形式示意性地在充电器外壳16的侧壁中示出了加热装置20。
图4示出了充电器1的一部分的另一实施方式，其中感应线圈30被设置为加热装置。在此，可以使用频率大于100kHz的交流电压。在通过控制器9的相应控制下，感应线圈30向蓄电池6，尤其向蓄电池6的金属部分供应电磁场。通过该电磁场在蓄电池6的金属部分中产生涡流。这些涡流同样由于金属部分中的电阻而产生导致对蓄电池6的加热的热量。感应线圈30的使用具有以下优点：可以相对较大的效率来非接触式地加热蓄电池6。
图5在示意图中示出了充电器1的另一实施方式，其中充电器1具有加热装置20并且此外设有与充电器1一体化构成的用于容纳蓄电池6的充电器外壳16。加热装置20可以例如被构造成加热板的形式。
根据所使用的实施方式，可以彼此组合不同的用于电加热蓄电池6的方法。例如，可以首先在蓄电池的相应电压下使蓄电池继续放电以加热该蓄电池并且随后才通过相应的交流电压来加热该蓄电池。
图6示出了第二充电器外壳33的另一实施方式，其中第二充电器外壳33附加地与充电器1相连接。在此，充电器外壳16包含第二温度传感器31、第二控制器32和具有电流/电压源的第二电路38。第二充电器外壳33在充电器的电触头36、37处与其他电触头34、35相连接。充电器1的第一和第二电触头36、37向第二电路38和第二控制器32供电。第二充电器外壳33同样具有能够与蓄电池6的电极4、5相连接的第三和第四电触头39、40。此外设有固定机构23、24，利用其可将第二充电器外壳33固定在充电器1上。如果现在蓄电池6与第二充电器外壳33相连接，那么第二控制器32借助第二温度传感器31首先检查蓄电池6的温度。如果该检查指示蓄电池6的温度低于第一阈值，那么在对蓄电池6进行充电之前首先执行用于加热蓄电池6的方法。为此，第二控制器32以相应的方式控制电路38。在此，使用与根据图1所说明的方法相同的方法。
如果蓄电池6的温度超过第二阈值，那么中断用于加热蓄电池6的方法并且启动对蓄电池6的充电过程。在此，可以例如由第二控制器32在使用第二电路38的情况下执行充电过程。在另一实施方式中，充电过程由充电器1或者由充电器1的控制器9来执行。为此必需的是，第二控制器32向控制器9输出相应的信号。
图7示出了单独的充电器外壳16的另一实施方式，该充电器外壳16基本上是根据图6的实施方式来构造的，然而其中附加地设有加热装置20。加热装置20由第二电流/电压源38供电。第二控制器32借助第二温度传感器31来检测蓄电池6的温度并且借助加热装置20来执行用于加热蓄电池6的方法。在此使用如在图2和图4的示例中所说明的方法。加热装置20可被构造成加热线、金属薄片或加热板的形式。此外，加热装置20可被构造成感应线圈的形式。可以通过对加热装置20的相应控制(如在以上实施例中所详细说明的那样)来加热蓄电池6。如果第二控制器32发现蓄电池6已得到充分加热，即蓄电池6的温度高于第二阈值，则终止加热过程。随后执行对蓄电池6的充电过程。充电过程可以由第二控制器32通过第二电流/电压源38来执行或者由充电器1自己来执行。
图6和图7的实施方式具有以下优点：可以借助单独的充电器外壳如此改造通常的充电器1，以使得能够在充电之前加热蓄电池。因此，可以容易地改造现有的充电器。

Claims (12)

1.一种用于加热蓄电池的方法，其特征在于，如此在所述蓄电池上施加电压，以使得所述蓄电池通过在所述蓄电池中流动的电流来得到加热，而不会显著地对所述蓄电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了所述加热而使所述蓄电池放电，其中通过所述蓄电池中的放电电流来产生热量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如此在所述蓄电池上施加交流电压，以使得所述蓄电池被加热而不会被充电。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，测量所述蓄电池的温度，当所述蓄电池的温度低于第一阈值时启动所述用于加热蓄电池的方法。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，检测所述蓄电池的温度，当所述温度高于第二阈值时中断所述用于加热蓄电池的方法。
6.一种用于对蓄电池(6)进行充电的充电器(1)，其特征在于，在所述充电器(1)上或者所述充电器(1)中设置了用于加热所述蓄电池(6)的加热装置(20，30)。
7.根据权利要求6所述的充电器，其特征在于，所述加热装置(20，30)设置在毗邻所述充电器(1)的面向所述蓄电池(6)的侧面处。
8.根据权利要求6所述的充电器，其特征在于，将感应线圈(30)设置为所述加热装置，所述感应线圈(30)被构造成产生电磁场，所述电磁场在所述蓄电池(6)中产生导致对所述蓄电池(6)进行加热的涡流。
9.根据权利要求7所述的充电器，其特征在于，所述加热装置(20)至少部分地在侧面包围所述蓄电池(6)。
10.一种附加元件(16)，尤其是充电器外壳，所述附加元件(16)具有用于固定在蓄电池(6)的充电器(1)上的机构(23，24)，其中所述附加元件(16)具有加热装置(20)。
11.根据权利要求10所述的附加元件，其中所述附加元件被构造成充电器外壳的形式，所述充电器外壳至少部分地在侧面包围所述蓄电池。
12.一种附加元件(33)，具有用于固定在蓄电池(6)的充电器(1)上的机构(23，24)，所述附加元件(33)包括：温度传感器(31)，用于检测所述蓄电池(6)的温度；电触头(39，40)，用于接触所述蓄电池(6)的电极(4，5)；控制器(32)，用于捕获所述温度传感器(31)的信号；电流/电压源(38)，其与所述控制器(32)相连接，其中所述电流/电压源(38)与所述电触头(39，40)相连接，并且所述电流/电压源(38)与其他电触头(34，35)相连接，其中所述其他电触头被设置成与所述充电器(1)的电触头相连接，并且其中所述控制器(32)被构造成控制所述电流/电压源(38)向所述电触头(39，40)输出电压和/或电流以加热所述蓄电池。
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