DE10060101A1 - Batterielader und Verfahren zum Erfassen eines voll geladenen Zustands einer sekundären Batterie - Google Patents

Batterielader und Verfahren zum Erfassen eines voll geladenen Zustands einer sekundären Batterie

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Shigeru Moriyama
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Abstract

Ein Batterielader, der in der Lage ist, genau zu bestimmen, dass eine Batterie einen voll geladenen Zustand erreicht, hat, unabhängig von einem zu ladenden Batterietyp, dem Zustand der Batterie, einer Batterietemperatur zum Ladebeginn, eines Ladestroms und der Umgebungstemperatur. Eine Batterietemperatur wird zu vorgegebenen Zeitpunkten abgetastet, und eine Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten wird jedesmal dann berechnet, wenn die Batterietemperatur abgetastet wird. Es wird festgestelt, dass die Batterie den voll geladenen Zustand erreicht hat, basierend auf einem Übergang von einer Erhöhung zu einer Verbindung der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Batterielader und ein Verfahren zum Erfassen eines voll geladenen Zustands einer sekundären Batterie, wie beispielsweise einer Nickel- Kadmium-Batterie oder einer Nickel-Wasserstoff-Batterie.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Verschiedene Verfahren wurden vorgeschlagen, um den voll geladenen Zustand einer sekundären Batterie zu erfassen. Eines davon ist es, eine Batteriespannung zu vorgegebenen Zeitpunkten zu erfassen. Wenn die im Ladeendzeitabschnitt auftretende Spitzenspannung erfasst wird, wird festgestellt, dass die Batterie einen voll geladenen Zustand erreicht hat. Dieses Verfahren wird im Folgenden als "Spitzenspannungserfassungsverfahren" bezeichnet. Ein weiteres Verfahren ist es, eine Batterietemperatur zu vorgegebenen Zeitpunkten zu erfassen und eine Rate eines Temperaturanstiegs zu berechnen, d. h. einen Temperaturanstiegsgradienten. Wenn der Temperaturanstiegsgradient einen vorgegebenen Wert überschritten hat, wird festgestellt, dass die Batterie voll geladen ist. Dieses Verfahren wird im Folgenden als "dT/dt- Erfassungsverfahren" bezeichnet.
Das Spitzenspannungserfassungsverfahren ist für solche Batterien ungeeignet, die eine Batterieladecharakteristik ohne klare Spitzenspannung aufweisen. Solche Batterien umfassen Nickelwasserstoffbatterieen.
Mit dem dT/dt-Erfassungsverfahren kann es auf der anderen Seite fehlschlagen, den voll geladenen Zustand der Batterie zu erfassen. In dem dT/dt-Erfassungsverfahren wird ein Temperaturanstiegsgradient mit einem festen kritischen Wert verglichen. Eine Erfassung des voll geladenen Zustands der Batterie wird als solcher u. a. nur basierend auf dem Temperaturanstiegsgradienten vorgenommen. Andere Faktoren, wie beispielsweise der Typ der zu ladenden Batterie, der Zustand der Batterie, eine Batterietemperatur zu Beginn eines Ladens, ein Ladestrom oder eine Umgebungstemperatur, werden für ein Erfassen des voll geladenen Zustands nicht erfasst. Solche unberücksichtigten Faktoren können den Temperaturanstiegsgradienten auf mehr als den festen kritischen Wert erhöhen, entgegen der Tatsache, dass die Batterie noch nicht ihren voll geladenen Zustand erreicht hat. In solch einem Fall wird ein Laden beendet, bevor die Batterie voll geladen ist, so dass die Batterie unterladen ist. Auf der anderen Seite kann es sein, dass sich der Temperaturanstiegsgradient nicht auf mehr als den festen kritischen Wert erhöht, obwohl die Batterie den voll geladenen Zustand erreicht hat. In diesem Fall ist die Batterie überladen, da ein Laden nicht angehalten wird, obwohl die Batterie voll geladen ist. Ein Überladen der Batterie kann bewirken, dass Elektrolyt aus der Batterie austritt, im Zusammenhang mit einer Gaserzeugung, die im Ladeendzeitabschnitt auftritt. Dies verkürzt einen Lebenszyklus der Batterie.
Falls beim dT/dt-Erfassungsverfahren der für eine Bewertung des Temperaturanstiegsgradienten verwendete kritische Wert in Abhängigkeit von der zu ladenden Batterie geändert wird, in Abhängigkeit vom Zustand der Batterie, der Batterietemperatur zum Ladebeginn, einem Ladestrom oder einer Umgebungstemperatur, wird der Batterielader, der das dT/dt- Erfassungsverfahren verwendet, und die Steuerung des Batterieladers kompliziert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Batterielader und ein Verfahren zum genauen Erfassen eines voll geladenen Zustands einer sekundären Batterie bereitzustellen, unabhängig von dem zu ladenden Batterietyp, dem Zustand der Batterie, einer Batterietemperatur zu Beginn eines Ladens, eines Ladestroms oder Umgebungstemperatur.
Um die obige und weitere Aufgaben zu erzielen, wird in Übereinstimmung mit einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ein Steuerverfahren für einen Batterielader bereitgestellt, die Schritte umfassend:
  • a) Beginnen eines Batterieladens;
  • b) Abgreifen einer Batterietemperatur zu vorgegebenen Zeitpunkten;
  • c) Berechnen einer Änderung eines Batterietemperaturanstiegsgradienten, jedesmal, wenn die Batterietemperatur abgegriffen wird; und
  • d) Bestimmen, dass die Batterie einen voll geladenen Zustand erreicht hat, basierend auf einem Übergang von einem Anstieg zu einer Verminderung der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten.
Schritt d) kann die Schritte umfassen:
  • 1. Erfassen eines Maximalwertes der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten zu jedem Abgriff der Batterietemperatur; und
  • 2. Bestimmen, dass die Batterie den voll geladenen Zustand erreicht hat, wenn ein aktualisierter Wert der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten um einen vorgegebenen Werte vom Maximalwert abfällt.
Schritt d) kann die Schritte umfassen:
  • 1. Erfassen, dass die Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten einen ersten vorgegebenen Wert überschreitet;
  • 2. nach Schritt d3) Erfassen, dass die Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten unterhalb einen zweiten vorgegebenen Wert fällt; und
  • 3. nach Schritt d4) Bestimmen, dass die Batterie den voll geladenen Zustand erreicht hat.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Batterielader bereitgestellt, der umfasst: eine Batterietemperaturerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Batterietemperatur und zum Ausgeben eines Batterietemperatursignals, das die Batterietemperatur anzeigt; eine Abtastvorrichtung zum Abtasten des Batterietemperatursignals zu vorgegebenen Zeitpunkten; eine Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Änderung eines Batterietemperaturanstiegsgradienten, und zum Ausgeben eines aktualisierten Wertes der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten jedesmal, wenn die Batterietemperatur abgetastet wird; eine Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen, dass die Batterie einen voll geladenen Zustand erreicht hat, basierend auf einem Übergang von einem Anstieg zu einer Verminderung der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten.
In einem Ausführungsbeispiel bestimmt die Bestimmungsvorrichtung einen Maximalwert der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten bei jedem Abtasten der Batterietemperatur, und bestimmt, dass die Batterie den voll geladenen Zustand erreicht hat, wenn der aktualisierte Wert der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten von dem Maximalwert um einen vorgegebenen Wert abfällt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel erfasst die Bestimmungsvorrichtung, dass die Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten einen ersten vorgegebenen Wert überschreitet, und erfasst danach, dass die Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten unterhalb einen zweiten vorgegebenen Wert fällt, woraufhin die Bestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die Batterie den voll geladenen Zustand erreicht hat.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die speziellen Merkmale und Vorteile der Erfindung wie auch andere Aufgaben ergeben sich mit der folgenden Beschreibung zusammen mit den begleitenden folgenden Zeichnungen:
Fig. 1 zeigt ein Schaltdiagramm einer Struktur des Batterieladers in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 veranschaulicht in einem Flussdiagramm den Betrieb des in Fig. 1 gezeigten Batterieladers; und
Fig. 3 zeigt eine grafische Darstellung einer Batterietemperatur, eines Batterietemperaturanstiegsgradienten und einer Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten während eines Ladens der Batterie.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Ein Batterielader in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Um eine Batterie 2 mit dem in Fig. 1 gezeigten Batterielader zu laden, ist die Batterie 2 zwischen einer Gleichrichte/Glättungsschaltung 30 (im Folgenden zu beschreiben) und Masse verbunden. Die Batterie 2 besteht aus einer Vielzahl von in Serie verbundenen Zellen. Eine Temperaturerfassungsvorrichtung 2A, wie beispielsweise ein Thermistor, ist in Kontakt mit oder in der Nähe der Batterie 2 zum Erfassen der Temperatur der Batterie 2 angeordnet.
Der Batterielader umfasst einen Widerstand 3, der als ein Stromdetektor zum Erfassen eines in die Batterie 2 fließenden Ladestroms dient. Eine Gleichrichte/Glättungsschaltung 10 ist mit einer Wechselstromquelle 1 zum Umwandeln der Wechselspannung in eine Gleichspannung verbunden. Die Schaltung 10 umfasst einen Vollwellengleichrichter 11 und einen Glättungskondensator 12. Eine Schaltanordnung 20 ist mit dem Ausgang der Gleichrichte/Glättungsschaltung 10 verbunden und umfasst einen Hochfrequenztransformator 21, einen MOSFET 22 und einen PWM-(Pulsweitenmodulations-)Steuer- IC 23. Der PWM-Steuer-IC 23 regelt die Ausgabe der Gleichrichte/Glättungsschaltung 10 durch Ändern der Weite der Ansteuerpulse, die an den MOSFET 22 angelegt werden. Eine weitere Gleichrichte/Glättungsschaltung 30 ist mit dem Ausgang der Schaltanordnung 20 verbunden. Die Schaltung 30 umfasst Dioden 31, 32, eine Drosselspule 33 und einen Glättungskondensator 34. Ein Batteriespannungserfassungsabschnitt 40 ist parallel zu der Batterie 2 angeschlossen und umfasst zwei in Serie verbundene Widerstände 41 und 42. Die Spannung über der Batterie 2 wird mit einem Widerstandsverhältnis der der zwei Widerstände 41 und 42 geteilt. Die Ausgabe des Batteriespannungserfassungsabschnitts 40 wird von dem Verbindungspunkt der Widerstände 41 und 42 abgegriffen.
Der Batterielader umfasst weiter einen Mikrocomputer 50 mit einer CPU 51, einem ROM 52, einem RAM 53 und einem Zeitgeber 54, einem A/D-Wandler 55, einem Ausgangsanschluß (Ausgangsportierung) 56, einem Rücksetzeingangsanschluß 57 und einem Eingangsanschluß 58, die jeweils mit einem Bus verbunden sind. Wie es im Folgenden beschrieben wird, verwirklicht die CPU 51 unterschiedliche Funktionen in Übereinstimmung mit in dem ROM 52 gespeicherten Programmen. Insbesondere erfasst die CPU 51 bei jedem Abtasten die Batterietemperatur. Das RAM 53 speichert die letzte vorgegebene Anzahl von Batterietemperaturwerten, beispielsweise die letzten sechs Batterietemperaturwerte. Jedesmal, wenn die Batterietemperatur erfasst wird, werden die Batterietemperaturdaten, die im RAM 53 gespeichert sind, verschoben, um so die ältesten Batterietemperaturdaten herauszuschieben und die neuesten Daten einzufügen, dabei jedoch die letzten sechs Batterietemperaturwerte zu speichern.
Die CPU 51 berechnet einen Batterietemperaturanstiegsgradienten jedesmal, wenn die Batterietemperatur abgetastet wird. Der Batterietemperaturanstiegsgradient wird durch ein Abziehen des ältesten Batterietemperaturwertes von dem neuesten Batterietemperaturwert berechnet, wobei auf die in dem RAM 53 gespeicherten Daten zugegriffen wird. Das RAM 53 speichert die letzte vorgegebene Anzahl von Batterietemperaturanstiegsgradienten, beispielsweise die letzten sechs Batterietemperaturanstiegsgradienten. Jedesmal, wenn ein Batterietemperaturanstiegsgradient berechnet wird, werden die Batterietemperaturanstiegsgradientendaten, die im RAM 53 gespeichert sind, so verschoben, dass der älteste Batterietemperaturanstiegsgradient herausgeschoben wird und die neusten Daten eingefügt werden, wobei jedoch die letzten sechs Batterietemperaturanstiegsgradientenwerte gespeichert werden.
Die CPU 51 berechnet weiter eine Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten jedesmal, wenn die Batterietemperatur abgetastet wird. Die Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten wird durch ein Abziehen des ältesten Batterietemperaturanstiegsgradienten von dem neuesten Batterietemperaturanstiegsgradienten berechnet, wobei auf die im RAM 53 gespeicherten Daten Bezug genommen wird. Jedesmal, wenn die Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten berechnet wird, überprüft die CPU 51, ob die so berechnete Änderung der Batterietemperatur den bisher aufgezeichneten Maximalwert übersteigt. Falls ja, wird der Maximalwert der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten, der im RAM 53 gespeichert ist, aktualisiert.
Ein Ladestromsteuerabschnitt 60 ist zwischen dem Stromdetektor (Widerstand) 3 und der Schaltanordnung 20 verbunden, um den Ladestrom auf einem vorgegebenen Pegel zu halten. Der Ladestromsteuerabschnitt 60 umfasst kaskadenverbundene Operationsverstärker 61 und 62 und Widerstände 63 bis 66.
Eine Konstantspannungsversorgung 70 ist bereitgestellt, um an den Mikrocomputer 50 und den Ladestromsteuerabschnitt 60 konstante Spannungen anzulegen. Die Konstantspannungsversorgung 70 umfasst einen Transformator 71, einen Vollwellengleichrichter 72, einen Glättungskondensator 73, einen dreianschlüssigen Spannungsregler 74 und einen Rücksetz-IC 75. Der Rücksetz-IC 75 gibt an den Rücksetzeingangsanschluss 57 des Mikrocomputers 50 ein Rücksetzsignal aus, um diesen zurückzusetzen. Ein Ladestromeinstellabschnitt 80 ist zwischen dem Ausgangsanschluss 56 des Mikrocomputers 50 und dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 62 verbunden. Der Ladestromeinstellabschnitt 80 spricht auf das von dem Mikrocomputer 50 ausgegebene Signal an und stellt den Ladestrom ein, indem die an den invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 62 angelegte Spannung geändert wird.
Ein Fotokoppler 4 ist zwischen dem Ausgangsanschluss 56 des Mikrocomputers 50 und dem PWM-Steuer-IC 23 der Schaltanordnung 20 verbunden. Der Fotokoppler 4 übermittelt Signale von dem Mikrocomputer 50 zu dem PWM-Steuer-IC 23, um einen Beginn und ein Ende eines Ladens zu steuern. Ein weiterer Fotokoppler 5 ist zwischen dem Ausgang des Ladestromeinstellabschnitts 60 und dem PWM-Steuer-IC 23 verbunden. Der Fotokoppler 5 koppelt das Ladestromsignal zum PWM-Steuer-IC 23 zurück.
Ein Batterietemperaturerfassungsabschnitt 90 ist zwischen der Batterietemperaturerfassungsvorrichtung 2A und dem A/D- Wandler 55 des Mikrocomputers 50 verbunden. Der Batterietemperaturladeabschnitt 90 umfasst Widerstände 91 und 92, die in Serie verbunden sind. Die serienverbundenen Widerstände 91 und 92 sind zwischen der Konstantspannungsquelle mit 5 V und Masse verbunden. Die Batterietemperaturerfassungsvorrichtung 2A ist zwischen der Verbindung der Widerstände 91, 92 und Masse verbunden. Das heißt, die Batterietemperaturerfassungsvorrichtung 2A und der Widerstand 92 sind parallel zwischen dem Widerstand 91 und Masse verbunden. Der Widerstand der Batterietemperaturerfassungsvorrichtung 2A ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur der Batterie 2. Als eine Folge ändert sich die über dem Widerstand 92 entstehende Spannung in Abhängigkeit von der Temperatur der Batterie 2 und wird an den A/D-Wandler 55 angelegt.
Als nächstes wird eine Beschreibung der Betriebsvorgänge des Batterieladers unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von Fig. 2 gegeben. Im Folgenden werden individuelle Schritte mit einem "S" bezeichnet, gefolgt durch die Schrittnummer.
Wenn die Stromversorgung angeschaltet wird, fragt der Mikrocomputer 50 den Bediener an, eine Batterie 2 in den Lader einzusetzen (S101). Wenn unter Bezugnahme auf das von dem Batteriespannungserfassungsabschnitt 40 ausgegebene Signal der Mikrocomputer feststellt, dass die Batterie 2 geladen ist (S101: JA), gibt der Mikrocomputer 50 ein Ladestartsignal von dem Ausgangsanschluss 56 an den PWM- Steuer-IC 23 über den Fotokoppler 4 aus. Zudem legt der Mikrocomputer 50 eine Ladestromeinstellreferenzspannung Vi0 an dem Operationsverstärker 62 über den Ladestromeinstellabschnitt 80 an, um dadurch ein Laden mit einem Ladestrom I0 (S102) zu starten.
Während eines Ladens der Batterie 2 wird ein tatsächlicher Ladestrom, der durch die Batterie 2 fließt, am Widerstand 3 erfasst. Eine einen Soll-Ladestrom entsprechende Bezugsspannung wird von der an dem Widerstand 3 erfassten Spannung, die dem tatsächlichen Ladestrom entspricht, abgezogen, und das resultierende Differenzsignal wird zum PWM-Steuer-IC 23 über den Fotokoppler 5 zurückgeführt. Genauer gesagt, wird die Weite des an den Hochfrequenztransformator 21 angelegten Pulses reduziert, wenn der tatsächliche Ladestrom größer als der Soll-Ladestrom ist, wohingegen die Weite des an den Hochfrequenztransformator 21 angelegten Pulses erhöht wird, wenn der tatsächliche Ladestrom geringer als der Zielladestrom ist. Die Ausgabe von der Sekundärwicklung des Hochfrequenztransformators 21 wird einer Gleichrichtung und Glättung durch die Gleichrichte/Glättungsschaltung 30 unterzogen. Auf diese Weise wird der Ladestrom im Wesentlichen auf einem vorgegebenen Wert gehalten, d. h. dem Soll-Ladestrom I0.
Als nächstes wird bestimmt, ob die geladene Batterie einen voll geladenen Zustand erreicht hat. Dazu wird das RAM 53 zurückgesetzt (S103). Das RAM 53 speichert die letzten sechs Batterietemperaturwerte Ti-06, Ti-05,. . .,Ti-01, die während der letzten sechs Abtastungen erfasst wurden, und die letzten sechs Batterietemperaturanstiegsgradientenwerte dT/dt(i-06), dT/dt(i-05,. . .dT/dt(i-01). Das RAM 53 speichert weiter den Maximalwert der Änderung des Temperaturanstiegsgradientenwertes d2T/dt2 (MAX). Jedesmal, wenn die Batterietemperatur abgetastet wird, wird der Batterietemperaturanstiegsgradient durch ein Abziehen des ältesten Batterietemperaturwertes (erfasst zu einem Zeitpunkt von sechs Abtastungen vor dem gegenwärtigen Abtasten) von dem neuesten Temperaturwert abgezogen wird, und weiter wird eine Änderung eines Temperaturanstiegsgradienten durch Abziehen des ältesten Batterietemperaturanstiegsgradientenwertes (berechnet zu einem Zeitpunkt von sechs Abtastungen vor dem gegenwärtigen Abtasten) von dem neuesten Batterietemperaturanstiegsgradientenwert erhalten, wobei auf die in dem RAM 53 gespeicherten Daten Bezug genommen wird. Es wird darauf hingewiesen, dass in dem Flussdiagramm das Symbol (unendlich) den maximalen digitalen Wert der A/D-Wandlung anzeigt.
In Schritt S104 wird der Zeitgeber 54 gestartet, um die Abtastzeit zu messen. Wenn t von dem Start des Zeitgebers 54 (S105) abgelaufen ist, wird der Zeitgeber 54 erneut gestartet (S106).
Als nächstes wird die über dem Widerstand 92 des Batterietemperaturerfassungsabschnitts 90 entwickelte Spannung an den A/D-Wandler 55 angelegt, wo diese angelegte Spannung in ein digitales Signal Tin (S107) gewandelt wird, das als Batterietemperatursignal bezeichnet werden wird. Das Batterietemperatursignal Tin zeigt die durch die Batterietemperaturerfassungsvorrichtung 2A erfasste Batterietemperatur an. In Schritt S108 wird durch die CPU 51 des Mikrocomputers 50 ein Batterietemperaturanstiegsgradient berechnet, basierend auf dem aktualisierten Batterietemperatursignal Tin und dem Batterietemperatursignal Ti-06, das zu einem Zeitpunkt von sechs Abtastungen vor dem gegenwärtigen Abtasten erhalten wurde. Insbesondere kann der Batterietemperaturanstiegsgradient dT/dt(in) für die aktualisierte Batterietemperatur Ti in Übereinstimmung der folgenden Gleichung berechnet werden:
dT/dt(in) = Tin - (Ti-06)
Als nächstes wird bestimmt, ob der Batterietemperaturanstiegsgradient dT/dt(in) negativ ist (S109). Wenn der Batterietemperaturanstiegsgradient dT/dt(in) negativ ist (S109: JA), wird der Wert von dT/dt(in) durch 0 (Null) ersetzt (S110). Anderenfalls, wenn der Wert von dT/dt(in) positiv ist (S109: NEIN), lässt die Routine S110 aus und fährt mit S111 fort, in dem eine Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten in Entsprechung zur aktualisierten Batterietemperatur Tin berechnet wird, basierend auf dem aktualisierten Batterietemperaturanstiegsgradienten dT/dt(in) und dem Batterietemperaturanstiegsgradienten dT/dt(in-06), entsprechend der Batterietemperatur, die sechs Abtastungen vor dem gegenwärtigen Abtasten erfasst wurde. Insbesondere kann eine Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten entsprechend der aktualisierten Batterietemperatur Tin in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (S111) berechnet werden.
dT2/dt2(in) = dT/dt(in) - dT/dt(i-06)
Als nächstes wird erfasst, ob die Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten dT2/dt2(in), die so berechnet wurde, negativ ist (S112). Falls die Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten dT2/dt2(in) negativ ist (S112: JA), wird der Wert von dT2/dt2(in) durch 0 (Null) ersetzt (S113). Anderenfalls, wenn die Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten dT2/dt2(in) positiv ist (S112: NEIN), lässt die Routine S113 aus und fährt mit S114 fort. In S114 vergleicht die CPU 51 den Wert von dT2/dt2(in) mit dem Maximalwert der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten dT2/dt2(MAX) und bestimmt, ob der Letztere um eine vorgegebene Konstante K oder mehr größer als der vorhergehende ist, d. h. ob dT2/dt2(MAX) - dT2/dt2(in) ≧ K. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, gibt der Mikrocomputer 50 ein Ladeendsignal vom Ausgangsanschluss 56 an den PWM-Steuer-IC 23 über den Fotokoppler 4 aus, um ein Laden zu beenden (S118). Danach wird bestimmt, ob die Batterie 2 herausgenommen wurde (S119). Falls bestimmt wird, dass die Batterie 2 herausgenommen wurde, kehrt die Routine zu S101 zurück und wartet für ein Einsetzen einer weiteren Batterie.
Wenn die im Schritt S114 gemachte Bestimmung negativ ist, d. h., wenn die Bedingung dT2/dt2(MAX) - dT2/dt2(in) ≧ K nicht erfüllt ist (S114: NEIN), dann schreitet die Routine zu S115 voran, indem der Vergleich von dT2/dt2(in) zu dT2/dt2(MAX) gemacht wird. Wenn der Vorherige größer als der Letzere ist (S115: JA), wird der Wert von dT2/dt2(MAX) aktualisiert, indem der Wert von dT2/dt2(in) in dT2/dt2(MAX) substituiert wird (S116). Wenn der Erstere geringer als der Letztere ist (S115: NEIN), lässt die Routine S116 aus und schreitet zu S117 voran, indem die letzten sechs Abtastdaten, die im Speicher 53 gespeichert sind, verschoben werden, um die gespeicherten Daten zu aktualisieren. Genauer gesagt, werden die Batterietemperaturwerte Ti-06, Ti-05,. . .,Ti-01, die im Speicher 53 gespeichert sind, so geschoben, dass der Wert T0-06 herausgeschoben wird, und die Werte Ti-05,. . .,Ti-01 werden jeweilig auf Ti-06,. . .,Ti-02 verschoben. Die in S107 erfasste Batterietemperatur Tin wird als Ti-01 im Speicher 53 gespeichert. Die Batterietemperatureinstiegsgradienten für die letzten sechs Abtastungen werden ebenso auf die gleiche Weise verschoben. Das heißt, das gespeicherte dT/dt(i-06), das den Batterietemperaturanstiegsgradienten bezeichnet, der zu einem Zeitpunkt von sechs Abtastungen vor dem gegenwärtigen Abtasten berechnet wurde, wird herausgeschoben, und die Gradientenwerte von dT/dt(i-05),. . .,dT/dt(i-01) werden jeweilig auf dT/dt(i-06),. . .,dT/dt(i-02) verschoben. Der in S108 neu berechnete Gradientenwert wird als dT/dt(i-01) gespeichert. Nach einer Beendigung des Neuschreibens der Daten in S117 kehrt die Routine zu S105 zurück und wiederholt die Abtast- und Berechnungsschritte in S105 und Folgende.
Typischerweise erhöht sich die Batterietemperatur graduell, wie in Fig. 3 gezeigt. Daher ist die in S114 gemachte Bestimmung "NEIN" und die in S115 gemachte Bestimmung ist "JA", was ein Aktualisieren des dT2/dt2(MAX) zur Folge hat. Unmittelbar, bevor die Batterie voll geladen ist, erhöht sich jedoch die Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten nicht weiter, und zeigt das absolute Maximum, wie in Fig. 3 gezeigt. Das Laden der Batterie wird fortgeführt, bis die Differenz zwischen dem absoluten Maximum und dem aktualisierten dT2/dt2(in) gleich oder größer als die vorgegebene Konstante ist (S114: JA). Die vorgegebene Konstante wird bestimmt, um den voll geladenen Zustand der Batterie zu erreichen. Auf diese Weise wird festgestellt, dass die Batterie einen voll geladenen Zustand erreicht hat, wenn ein Übergang von einer Erhöhung zu einer Verminderung der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten erfasst wird.
Während die Erfindung detailliert mit Bezug auf ein spezielles Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen daran gemacht werden, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann eine Bestimmung, dass die Batterie den voll geladenen Zustand erreicht hat, gemacht werden, wenn eine Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten einen ersten vorgegebenen Wert überschreitet, und dann unter einen zweiten vorgegebenen Wert fällt. Mit dieser Bestimmung liegt das absolute Maximum der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten zwischen zwei Zeitpunkten, zu denen der Batterietemperaturanstiegsgradient den ersten vorgegebenen Wert überschreitet, und dann unter den zweiten vorgegebenen Wert fällt.

Claims (6)

1. Ein Steuerverfahren für einen Batterielader, die Schritte umfassend:
  • a) Beginnen eines Batterieladens;
  • b) Abtasten einer Batterietemperatur zu vorgegebenen Zeitpunkten;
  • c) Berechnen einer Änderung eines Batterietemperaturanstiegsgradienten jedesmal, wenn die Batterietemperatur abgetastet wird; und
  • d) Bestimmen, dass die Batterie einen voll geladenen Zustand erreicht hat, basierend auf einem Übergang von einer Erhöhung zu einer Verminderung der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten.
2. Das Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt d) die Schritte umfasst:
  • 1. Erfassen eines Maximalwertes der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten zu jedem Abtasten der Batterietemperatur; und
  • 2. Bestimmen, dass die Batterie den voll geladenen Zustand erreicht hat, wenn ein aktualisierter Wert der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten um einen vorgegebenen Wert von dem Maximalwert abfällt.
3. Das Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt d) die Schritte umfasst:
  • 1. Erfassen, dass die Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten einen ersten vorgegebenen Wert überschreitet;
  • 2. nach Schritt d3), Erfassen, dass die Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten unter einen zweiten vorgegebenen Wert fällt; und
  • 3. nach Schritt d4), Erfassen, dass die Batterie den voll geladenen Zustand erreicht hat.
4. Ein Batterielader, umfassend:
eine Batterietemperaturabfühlvorrichtung zum Abfühlen einer Batterietemperatur und zum Ausgeben eines Batterietemperatursignals, das eine Batterietemperatur anzeigt;
eine Abtastvorrichtung zum Abtasten des Batterietemperatursignals zu vorgegebenen Zeitpunkten;
eine Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Änderung eines Batterietemperaturanstiegsgradienten und zum Ausgeben eines aktualisierten Wertes der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten jedesmal, wenn die Batterietemperatur abgetastet wird;
eine Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen, dass die Batterie einen voll geladenen Zustand erreicht hat, basierend auf einem Übergang von einer Erhöhung zu einer Verminderung der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten.
5. Der Batterielader nach Anspruch 4, wobei die Bestimmungsvorrichtung einen Maximalwert der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten zu jedem Abtasten der Batterietemperatur bestimmt, und bestimmt, dass die Batterietemperatur den voll geladenen Zustand erreicht hat, wenn der aktualisierte Wert der Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten einen vorgegebenen Wert vom Maximalwert abfällt.
6. Der Batterielader nach Anspruch 4, wobei die Bestimmungsvorrichtung erfasst, dass die Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten einen ersten vorgegebenen Wert überschreitet, und danach erfasst, dass die Änderung des Batterietemperaturanstiegsgradienten unter einen zweiten vorgegebenen Wert fällt, woraufhin die Bestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die Batterie den voll geladenen Zustand erreicht hat.
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