CN110707770B - 控制单元和用于给电池组充电的方法 - Google Patents

控制单元和用于给电池组充电的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110707770B
CN110707770B CN201910613995.1A CN201910613995A CN110707770B CN 110707770 B CN110707770 B CN 110707770B CN 201910613995 A CN201910613995 A CN 201910613995A CN 110707770 B CN110707770 B CN 110707770B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulse
charging
control unit
battery pack
energy source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910613995.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110707770A (zh
Inventor
S.奥斯特
S.卡莱斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of CN110707770A publication Critical patent/CN110707770A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110707770B publication Critical patent/CN110707770B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00711—Regulation of charging or discharging current or voltage with introduction of pulses during the charging process
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

控制单元和用于给电池组充电的方法。本发明涉及一种用于借助于电能量源（3）给电池组（2）充电的方法，其中所述电能量源（3）分配有控制单元（5），所述控制单元控制所述能量源（3）或者脉冲发生器（4），其中所述控制单元（5）操控所述能量源（3）或所述脉冲发生器（4），使得产生充电脉冲（LP），其中所述充电脉冲（LP）具有至少一个脉冲（P）和至少一个脉冲间歇（PP），其中所述脉冲间歇（PP）具有大于零的充电电流，其中所述方法一直持续，直至达到预先给定的中断条件；以及一种所属的控制单元（5）。

Description

控制单元和用于给电池组充电的方法
技术领域
本发明涉及一种用于给电池组充电的方法和一种控制单元。
背景技术
目前，总是用较高的电流来给电池组（例如锂离子电池组）充电，以便可以减少充电时间。在此，利用恒定电流来进行充电，直至达到充电结束电压（CC阶段），而且紧接着在同时降低电流的情况下保持该电压恒定（CV阶段）。该CV阶段由于充电电流小而需要长时间的充电时间。这种方法也被称作CC/CV方法（const current/constant voltage（恒定电流/恒定电压）），而且在DE 10 2010 051 016 A1中作为现有技术予以描述。还公知用于进行充电的方法，这些方法使用以充电脉冲为形式的电流。从US 2013/0026976 A1公知如下方法，其中充电脉冲具有正脉冲以及脉冲间歇和放电脉冲，其中在脉冲间歇时电流可以大于或等于零。根据电池组的电压，减小脉冲的长度。在此，也规定：减小放电脉冲的高度。如果接着在电池组上的电压超过阈值，则结束该方法。在此，充电脉冲的时间段朝向结束被减小。在一个替选的实施方式中，仅仅脉冲暂停时间被延长了脉冲时间被缩短的程度。最后，还公开了如下实施方式，其中放电脉冲由两个脉冲间歇围绕。后一种方法也从US 5481174 A公知。在此，放电脉冲用于离子流的短暂的反向，这在整体上有利于离子的嵌入。
脉冲充电法具有显著缩短充电时间的潜力。通常，电池组可以比在长时间间隔内的最大持续电流（continuous current）吸收显著更多在短时间间隔内的最大峰值电流（peak current）。其原因首要是：由于脉冲式的操控，电池组的RC环节没有被充满电，这在以恒定的充电电流来运行时导致内阻升高，这又限制了充电电流并且导致老化升高。
发明内容
本发明所基于的技术问题在于：进一步改善一种用于给电池组充电的方法以及提供一种适合于此的控制单元。
该技术问题的解决方案通过按照本发明的方法以及按照本发明的控制单元得到。本发明的其它有利的设计方案从下文的描述中得到。
在此，借助于电能量源来给电池组充电，其中该电能量源分配有控制单元，该控制单元控制能量源或者脉冲发生器，其中该控制单元操控该能量源或该脉冲发生器，使得产生充电脉冲，其中该充电脉冲具有至少一个脉冲和至少一个脉冲间歇，其中该脉冲间歇具有大于零的充电电流，其中该方法一直持续，直至达到预先给定的中断条件。按照本发明，省去了放电脉冲，而且有意识地也在脉冲间歇注入保持电流。经此防止了：作为能量源的不同的充电桩错误地断定充电过程中断并且对能量输送进行调整。在此，保持电流例如为5A。在此，保持电流优选地为脉冲的最大电流的2%至10%。
在一个实施方式中，控制单元依据电池组参数、诸如温度、SOC和电压来确定对于给定的电池组参数来说是恒定的充电电流还是脉冲充电电流更快，其中接着该控制单元就切换到相对应的充电模式。例如，在温度相对高、诸如30℃的情况下，利用恒定的充电电流来进行充电可能更快，而在低温下，脉冲充电可能更快。同样，如果SOC值已经相对高，则脉冲充电可能更快。在此，最优的方法实时地被确定和调整。
在另一实施方式中，脉冲的上升和下降的斜度在数值上被限制，例如被限制到20A/s。这也确保了在不同的充电桩上的顺利运行。
在另一实施方式中，脉冲与脉冲间歇的占空比在50:50至90:10之间，优选地为80:20。
在另一实施方式中，脉冲的长度在10s与60s之间，优选地为30s。
在另一实施方式中，在控制单元中存放有与SOH相关的综合特性曲线，依据所述与SOH相关的综合特性曲线来确定脉冲的容许的最大充电电流。尤其是在开始时（BoL，Beginof Life），电池组电池具有微小的内阻，使得在这些阶段可以用更高的电流来进行充电。
在另一实施方式中，预先给定的中断条件是电池组的SOC值的极限值。在此，该极限值可以为80%、优选地90%而且进一步优选地95%或100%。
用于控制电能量源或者脉冲发生器来产生用来给电池组充电的充电脉冲的控制单元构造为：操控该能量源或该脉冲发生器，使得产生充电脉冲，其中该充电脉冲具有至少一个脉冲和至少一个脉冲间歇，其中该脉冲间歇具有大于零的充电电流，其中该控制单元进一步构造为：一直产生该充电脉冲，直至达到预先给定的中断条件。
关于该控制单元的可能的其它设计方案，参考之前的关于该方法的实施方案。
附图说明
随后，本发明依据优选的实施例进一步予以阐述。附图中：
图1示出了用于给电池组充电的设备的示意性方框电路图；
图2示出了示例性的充电脉冲；而
图3示出了示例性的充电脉冲序列。
具体实施方式
在图1中，示意性地示出了用于给电池组2充电的设备1的方框电路图。该设备1具有电能量源3、脉冲发生器4以及控制单元5。在此，电能量源3可以是直流电压源或交变电压源，其中脉冲发生器4构造为将能量源3的电能转换成充电脉冲LP。控制单元5获得数据、诸如电池组2的电压和温度。附加地，在控制单元5中存放有电流I、电压U和温度T的综合特性曲线，根据所述综合特性曲线，例如得出在电池组2的某个温度和电压下的容许的最大电流I。
控制单元5进一步构造为：根据电池组参数以及充电电流I来确定电池组2的SOC值。控制单元5还构造为确定在给定的电池组参数的情况下是利用恒定电流进行充电还是利用脉冲电流进行充电更快。最后，还存放有电池组参数的与SOH相关的综合特性曲线（SOH，state of health（健康状态））。在此，还应注意：脉冲发生器4也可以集成到能量源3中。
在图2中示出了示例性的充电脉冲LP，该充电脉冲由梯形脉冲P和脉冲间歇PP组成。在此，脉冲P的斜度限制到20A/s，其中脉冲P的最大峰值电流Ipeak例如为100A。在脉冲间歇PP，电流强度Imin为5A。脉冲P的长度例如为18s而脉冲间歇PP例如有4.5s的长度，使得总共设定22.5s的充电脉冲时长，其中脉冲P与脉冲间歇PP的占空比为80:20。
现在，在图3中，示意性地示出了关于充电状态SOC的充电脉冲序列。在此，充电脉冲LP的平均电流强度Iavg以虚线来绘制，以及用恒定电流进行充电的电流强度Icont以虚线来绘制。在此，平均电流强度Iavg以及电流强度Icont之差是对被提高的充电功率的量度。在80%左右的较高的充电状态的情况下，即使在脉冲充电时也必须降低电流强度Ipeak，以便不超过电池组电池的所容许的电压。不过，充电功率仍始终高于在用恒定电流Icont进行充电时的充电功率。

Claims (9)

1.一种用于借助于电能量源（3）给电池组（2）充电的方法，其中所述电能量源（3）分配有控制单元（5），所述控制单元控制所述电 能量源（3）或者脉冲发生器（4），其中所述控制单元（5）操控所述电 能量源（3）或所述脉冲发生器（4），使得产生充电脉冲（LP），其中所述充电脉冲（LP）具有至少一个脉冲（P）和至少一个脉冲间歇（PP），其中所述脉冲间歇（PP）具有大于零的充电电流，其中所述方法一直持续，直至达到预先给定的中断条件，其中所述控制单元（5）依据电池组参数来确定对于给定的电池组参数来说是恒定的充电电流还是脉冲充电电流更快，其中接着所述控制单元（5）就切换到相对应的充电模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，脉冲（P）的上升和下降的斜度在数值上被限制。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，脉冲（P）与脉冲间歇（PP）的占空比在50:50至90:10之间。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，脉冲的长度在10s与60s之间。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述控制单元（5）中存放有与SOH相关的综合特性曲线，依据所述与SOH相关的综合特性曲线来确定脉冲（P）的容许的最大充电电流（Ipeak）。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预先给定的中断条件是所述电池组（2）的SOC值的极限值。
7.一种控制单元（5），用于控制电能量源（3）或者脉冲发生器（4）来产生用来给电池组（2）充电的充电脉冲（LP），其中所述控制单元（5）构造为：操控所述电 能量源（3）或所述脉冲发生器（4），使得产生充电脉冲（LP），其中所述充电脉冲（LP）具有至少一个脉冲（P）和至少一个脉冲间歇（PP），其中所述脉冲间歇（PP）具有大于零的充电电流，其中所述控制单元（5）进一步构造为：一直产生所述充电脉冲（LP），直至达到预先给定的中断条件，其中所述控制单元（5）构造为：依据电池组参数来确定对于给定的电池组参数来说是恒定的充电电流还是脉冲充电电流更快，其中接着所述控制单元（5）就切换到相对应的充电模式。
8.根据权利要求7所述的控制单元，其特征在于，所述控制单元（5）构造为使得脉冲（P）与脉冲间歇（PP）的占空比在50:50至90:10之间。
9.根据权利要求7或8所述的控制单元，其特征在于，在所述控制单元（5）中存放有与SOH相关的综合特性曲线，依据所述与SOH相关的综合特性曲线来确定脉冲（P）的容许的最大充电电流（Ipeak）。
CN201910613995.1A 2018-07-09 2019-07-09 控制单元和用于给电池组充电的方法 Active CN110707770B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018211265.7 2018-07-09
DE102018211265.7A DE102018211265A1 (de) 2018-07-09 2018-07-09 Verfahren zum Laden einer Batterie und Steuereinheit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110707770A CN110707770A (zh) 2020-01-17
CN110707770B true CN110707770B (zh) 2023-03-24

Family

ID=67105848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910613995.1A Active CN110707770B (zh) 2018-07-09 2019-07-09 控制单元和用于给电池组充电的方法

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3595126A1 (zh)
CN (1) CN110707770B (zh)
DE (1) DE102018211265A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3140221A1 (fr) * 2022-09-26 2024-03-29 Psa Automobiles Sa Systeme de controle de charge pour batterie de traction de vehicule automobile, vehicule et procede sur la base d’un tel systeme

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4420249A1 (de) * 1994-06-10 1995-12-14 Unomat Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zum Aufladen eines wiederaufladbaren Akkumulators
CN104184179A (zh) * 2013-05-28 2014-12-03 中兴通讯股份有限公司 一种电池控制方法、装置和无线终端
CN108016303A (zh) * 2016-11-01 2018-05-11 现代自动车株式会社 控制混合动力汽车的电池的充电的设备和方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5481174A (en) 1993-12-27 1996-01-02 Motorola, Inc. Method of rapidly charging a lithium ion cell
US6060865A (en) * 1998-06-05 2000-05-09 Yuasa-Delta Technology, Inc. Rapid charging of a battery by applying alternating pulsed large current without a high temperature
FR2908243B1 (fr) * 2006-11-06 2009-02-13 Commissariat Energie Atomique Procede de gestion de charge d'une batterie rechargeable
EP2193587A2 (de) * 2007-08-30 2010-06-09 Akkumulatorenfabrik Moll GmbH & Co. KG Verfahren zum laden einer batterie
DE102010027006B4 (de) * 2010-07-13 2013-11-14 Industrie Elektronik Brilon Gmbh Verfahren zum Laden eines an eine elektrische Ladungsquelle angeschlossenen Akkumulators
DE102010051016A1 (de) 2010-11-10 2012-05-10 Daimler Ag Verfahren zum Laden einer Traktionsbatterie
CN102904323B (zh) 2011-07-26 2015-03-25 神基科技股份有限公司 脉波调制充电方法及脉波调制充电装置
DE102015217815A1 (de) * 2015-09-17 2017-03-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Batteriezelle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4420249A1 (de) * 1994-06-10 1995-12-14 Unomat Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zum Aufladen eines wiederaufladbaren Akkumulators
CN104184179A (zh) * 2013-05-28 2014-12-03 中兴通讯股份有限公司 一种电池控制方法、装置和无线终端
CN108016303A (zh) * 2016-11-01 2018-05-11 现代自动车株式会社 控制混合动力汽车的电池的充电的设备和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110707770A (zh) 2020-01-17
DE102018211265A1 (de) 2020-01-09
EP3595126A1 (de) 2020-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4121945B2 (ja) 非液状電解質を伴う再充電可能バッテリを充電する方法及び装置
KR101886639B1 (ko) 리차져블 전지를 충전하기 위한 방법 및 장치
KR101588324B1 (ko) 리차져블 전지를 충전하기 위한 방법 및 장치
CN102904323B (zh) 脉波调制充电方法及脉波调制充电装置
US9337684B2 (en) Battery charging device and method
CN107181292B (zh) 电动车辆的补充电控制装置
US7180269B2 (en) Battery charging method
US9973020B2 (en) Method for charging a rechargeable battery of an electric device
JP2015104139A (ja) 二次電池の充電方法およびそれを用いた充電装置
CN114074571A (zh) 车辆充电方法、装置、存储介质及车辆
CN110707770B (zh) 控制单元和用于给电池组充电的方法
US20090029192A1 (en) Method and device for batteries
JP2014117081A (ja) 充電制御装置および充電制御方法
CN110707769A (zh) 电池充电方法和控制单元
US11710978B2 (en) Battery charger and method for charging a battery
RU2313864C1 (ru) Способ ускоренного формирования и восстановления емкости закрытых никель-кадмиевых аккумуляторных батарей при помощи заряда асимметричным током
CN109546244B (zh) 快速充电方法、装置、设备及存储介质
KR101337242B1 (ko) 에너지 회생 기능을 갖는 펄스형 배터리의 급속 충전기 및 그 충전기의 제어 방법
CN110198059B (zh) 用于对能量储存器进行充电的方法
JPH09117075A (ja) リチウムイオン２次電池の充電方法
CN112072725A (zh) 适用于充电器的充电控制方法及装置
JP2010063198A (ja) 電源装置及び蓄電手段の充電方法
JPH07298511A (ja) ２次電池の充電方法および充電回路
RU2218636C1 (ru) Способ заряда аккумулятора
Danko et al. Battery Regeneration with Pulse Charging

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant