DE10353839A1

DE10353839A1 - Batterieladeeinheit, die in der Lage ist, eine Zeit anzuzeigen, die verbleibt, um eine vollständige Aufladung zu erreichen

Info

Publication number: DE10353839A1
Application number: DE10353839A
Authority: DE
Inventors: Nobuhiro Hitachinaka Takano; Takao Hitachinaka Aradachi; Toshio Hitachinaka Mizoguchi; Eiji Hitachinaka Nakayama; Kazuhiko Hitachinaka Funabashi
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2004-06-03
Also published as: CN1503428A; US20040135548A1; US6992464B2; CN100483892C; TW200413743A; TWI230494B

Abstract

Eine Batterieladeeinheit schließt einen Batteriespannungsdetektor zum Erfassen der Spannung einer Sekundärbatterie und einen Batterietemperatursensor zum Erfassen der Temperatur der Sekundärbatterie ein. Ein Controller bestimmt die Spannung der Sekundärbatterie vor einem Beginn des Aufladungsprozesses auf der Grundlage eines Ausgangs von dem Batteriespannungsdetektor. Der Controller bestimmt auch auf der Grundlage der bestimmten Spannung der Sekundärbatterie und eines Ausgangs von dem Batterietemperatursensor den Aufladungspegel aus einer Mehrzahl von Pegeln, die anzeigen, wieviel Zeit erforderlich ist, damit die Sekundärbatterie eine vollständige Aufladung erreicht. Eine Anzeigeeinheit ist bereitgestellt, um den Aufladungspegel anzuzeigen, der die Zeit anzeigt, die verbleibt, um eine vollständige Aufladung zu erreichen.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieladeeinheit zum Laden von Sekundärbatterien wie etwa Nickel-Kadmiumbatterien und Nickelwasserstoffbatterien.
2. Beschreibung des Verwandten Sachstandes
Aufladbare Batterien werden normalerweise zum Betreiben portabler Vorrichtungen verwendet. In einem Betrieb, der mehrfache Male wiederholt werden kann, werden die aufladbaren Batterien aus der portablen Vorrichtung entfernt, mit einer Batterieladeeinheit aufgeladen und daraufhin wieder in die portable Vorrichtung eingesetzt. Benutzer dieser portablen Vorrichtungen haben einen Wunsch ausgedrückt, den Betrag einer Aufladung zu kennen, den eine Batterie bei dem Beginn einer Verwendung aufweist, da ein plötzlicher Verlust einer Batterieenergie während einer Verwendung eine Betriebseffizienz verschlechtert. Diese Benutzer haben auch einen Wunsch angezeigt, zu wissen, wenn die Batterien geladen werden, wie viel Zeit erforderlich sein wird, um den Aufladungsbetrieb zu beenden.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, sind Batterien mit Aufladungsbetragsanzeigen kürzlich vorgeschlagen worden, wie etwa jene, die in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-116812 offenbart sind. In diesem Vorschlag ist ein Mikrocomputer in das Gehäuse der Batterie eingebaut, um einen Ladestrom und eine Betriebszeit zu akkumulieren. Der Aufladungsbetrag der Batterie (verbleibende Kapazität) wird auf einer LED oder dergleichen angezeigt, indem die akkumulierten Größen mit der Sollkapazität der Batterie verglichen werden. Weiter ist eine Batterieladeeinheit wie etwa jene, die in der japanischen Patentanmeldung Nr. 10-174308 offenbart ist, ein Anzeigen des Aufladungsbetrags der Batterie (verbleibende Kapazität) mit einer Mehrzahl von LEDs vor, die in der Batterieladeeinheit bereitgestellt sind.
Jedoch ist es in dem ersten Beispiel der Batterie mit einer Aufladungsbetragsanzeige notwendig, die Batterie selbst mit einem Mikrocomputer oder einer anderen Einrichtung zu versehen, um den Ladestrom und die Betriebszeit zu akkumulieren. Außerdem können Benutzeranforderungen, die oben erwähnt sind, nicht mit Batterien erfüllt werden, die nicht mit derartigen Mikrocomputern ausgerüstet sind. In dem letzten Beispiel der Batterieladeeinheit muss, während es möglich ist, den Aufladungsbetrag (verbleibende Kapazität) einer Batterie anzuzeigen, die Batterieladeeinheit mit einer Mehrzahl von LEDs ausgerüstet sein, was sowohl räumlich als auch ökonomisch nachteilig ist.

In Anbetracht des Voranstehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterieladeeinheit mit einer Funktion zum Anzeigen, wie viel Zeit erforderlich ist, um eine Batterie vollständig aufzuladen, zu Beginn des und während des Aufladungsbetriebs bereitzustellen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterieladeeinheit bereitzustellen, die in der Lage ist, Lage ist, die Zeit anzuzeigen, die erforderlich ist, um einen Aufladungsbetrieb zu beenden, die ökonomisch ist und einen Platz, der für die LEDs erforderlich ist, minimiert, indem die Batterieladeeinheit mit einer einzelnen LED bereitgestellt wird.

Um die obigen und andere Aufgaben zu lösen, ist gemäß einem Aspekt der Erfindung eine Batterieladeeinheit zum Laden einer Sekundärbatterie bereitgestellt, die einen Batteriespannungsdetektor, der eine Spannung der Sekundärbatterie erfasst und ein Spannungssignal ausgibt, das anzeigend für die Spannung der Sekundärbatterie ist; einen Batterietemperatursensor, der eine Temperatur der Sekundärbatterie erfasst und ein Temperatursignal ausgibt, das anzeigend für die Temperatur der Sekundärbatterie ist; einen Controller, der einen geschätzten Zeitpegel unter einer Mehrzahl unterschiedlicher geschätzter Zeitpegel bestimmt, die auf der Grundlage des Temperatursignals und des Spannungssignals, die beide ausgegeben werden, wenn die Sekundärbatterie in einem Vor-Aufladungszustand ist, anzeigen, wie viel Zeit erforderlich ist, damit die Sekundärbatterie eine vollständige Aufladung erreicht; und eine Anzeigeeinheit einschließt, die eine Information, die den geschätzten Zeitpegel betrifft, auf der Grundlage einer Bestimmung anzeigt, die von dem Controller ausgeführt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Batterieladeeinheit zum Aufladen einer Sekundärbatterie bereitgestellt, die einen Batterietemperatursensor, der eine Temperatur der Sekundärbatterie erfasst und ein Temperatursignal ausgibt, das anzeigend für die Temperatur der Sekundärbatterie ist; einen Controller, der einen Temperaturgradienten innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls auf der Grundlage des Temperatursignals berechnet, auf der Grundlage des Temperaturgradienten bestimmt, ob die Sekundärbatterie kurz vor einer vollständigen Aufladung ist, oder die Sekundärbatterie eine vollständige Aufladung erreicht hat, und weiter auf der Grundlage dessen, ob die Sekundärbatterie kurz vor der vollständigen Aufladung ist oder die Sekundärbatterie die vollständige Aufladung erreicht hat, einen geschätzten Zeitpegel aus einer Mehrzahl unterschiedlicher geschätzter Zeitpegel bestimmt, die anzeigen, wie viel Zeit erforderlich ist, damit die Sekundärbatterie eine vollständige Aufladung erreicht; und eine Anzeigeeinheit einschließt, die eine Information, die den geschätzten Zeitpegel betrifft, auf der Grundlage einer den geschätzten Zeitpegel betreffenden Bestimmung anzeigt, die von dem Controller ausgeführt wird, wobei dann, wenn der Controller bestimmt, dass die Sekundärbatterie kurz vor der vollständigen Aufladung ist, der Controller die Anzeige steuert, um einen geschätzten Zeitpegel anzuzeigen, der anzeigend für eine minimale Zeit ist, die erforderlich ist, damit die Sekundärbatterie die vollständige Aufladung erreicht.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Batterieladeeinheit zum Aufladen einer Sekundärbatterie bereitgestellt, die einen Batterietemperatursensor, der eine Temperatur der Sekundärbatterie erfasst und ein Temperatursignal ausgibt, das anzeigend für die Temperatur der Sekundärbatterie ist; einen Controller, der einen Temperaturanstieg der Sekundärbatterie während eines Aufladens auf der Grundlage des Temperatursignals berechnet, auf der Grundlage des Temperaturanstiegs bestimmt, ob die Sekundärbatterie kurz vor einer vollständigen Aufladung ist, oder die Sekundärbatterie eine vollständige Aufladung erreicht hat, und weiter auf der Grundlage dessen, ob die Sekundärbatterie kurz vor der vollständigen Aufladung ist oder die Sekundärbatterie die vollständige Aufladung erreicht hat, einen geschätzten Zeitpegel aus einer Mehrzahl unterschiedlicher geschätzter Zeitpegel bestimmt, die anzeigen, wie viel Zeit erforderlich ist, damit die Sekundärbatterie eine vollständige Aufladung erreicht; und eine Anzeigeeinheit einschließt, die eine Information, die den geschätzten Zeitpegel betrifft, auf der Grundlage einer den geschätzten Zeitpegel betreffenden Bestimmung anzeigt, die von dem Controller ausgeführt wird, wobei dann, wenn der Controller bestimmt, dass die Sekundärbatterie kurz vor der vollständigen Aufladung ist, der Controller die Anzeigeeinheit steuert, um einen geschätzten Zeitpegel anzuzeigen, der anzeigend für eine minimale Zeit ist, die erforderlich ist, damit die Sekundärbatterie die vollständige Aufladung erreicht.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Batterieladeeinheit zum Aufladen einer Sekundärbatterie bereitgestellt, die einen Batteriespannungsdetektor, der eine Spannung der Sekundärbatterie erfasst und ein Spannungssignal ausgibt, dass für die Spannung der Sekundärbatterie anzeigend ist; einen Controller, der einen Spannungsgradienten innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls auf der Grundlage des Spannungssignals berechnet, auf der Grundlage des Spannungsgradienten bestimmt, ob die Sekundärbatterie kurz vor einer vollständigen Aufladung ist, oder die Sekundärbatterie eine vollständige Aufladung erreicht hat, und weiter auf der Grundlage dessen, ob die Sekundärbatterie kurz vor der vollständigen Aufladung ist, oder die Sekundärbatterie die vollständige Aufladung erreicht hat, einen geschätzten Zeitpegel unter einer Mehrzahl unterschiedlicher geschätzter Zeitpegel bestimmt, die anzeigen, wie viel Zeit erforderlich ist, damit die Sekundärbatterie eine vollständige Aufladung erreicht; und eine Anzeigeeinheit einschließt, die eine den geschätzten Zeitpegel betreffende Information auf der Grundlage einer den geschätzten Zeitpegel betreffenden Bestimmung anzeigt, die von dem Controller ausgeführt wird, wobei dann, wenn der Controller bestimmt, dass die Sekundärbatterie kurz vor der vollständigen Aufladung ist, der Controller die Anzeigeeinheit steuert, um einen geschätzten Zeitpegel anzuzeigen, der anzeigend für eine minimale Zeit ist, die erforderlich ist, damit die Sekundärbatterie die vollständige Aufladung erreicht.

In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Zeichnung, die eine Batterieladeeinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Flussdiagramm, das Schritte in einem Verfahren zum Steuern der Batterieladeeinheit der bevorzugten Ausführungsform zeigt;
3 ein Flussdiagramm, das Schritte in einem Verfahren zum Steuern der Batterieladeeinheit der bevorzugten Ausführungsform zeigt;
4 ein erklärendes Diagramm, das Marker zeigt, die in dem Verfahren zum Steuern der Batterieladeeinheit verwendet werden;
5 ein erklärendes Diagramm, das die Aufladungssteuerung gemäß der Batterieladeeinheit zeigt;
6 ein erklärendes Diagramm, das die Aufladungssteuerung gemäß der Batterieladeeinheit zeigt;
7 ein erklärendes Diagramm, das die Aufladungssteuerung gemäß der Batterieladeeinheit zeigt; und
8 ein erklärendes Diagramm, das eine LED zeigt, die in der Batterieladeeinheit verwendet wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Batterieladeeinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt, schließt die Batterieladeeinheit eine AC-Energiequelle 1 und eine Batteriepackung 2 ein. Die Batteriepackung 2 nimmt eine Batterie 2a, die aus einer Mehrzahl von Zellen besteht, die in Reihe verbunden sind, einen Temperatursensor 2b und einen Zellenanzahldetektor 2c auf. Der Temperatursensor 2b ist beispielsweise aus einem Thermistor konfiguriert, der in Kontakt mit oder in der Nähe der Zellen angeordnet ist, um die Zellentemperatur zu erfassen. Der Zellenanzahldetektor 2c dient dazu, die Anzahl von Zellen zu bestimmen und ist auf einen Widerstandswert eingestellt, der beispielsweise dieser Anzahl entspricht.
Die Batterieladeeinheit schließt auch eine Stromerfassungsschaltung 3 zum Erfassen eines Ladestroms, der in die Batteriepackung 2 fließt; und eine Ausgangsspannungs-Erfassungsschaltung 4, die die Widerstände 4a und 4b einschließen, ein. Die Ausgangsspannungs-Erfassungsschaltung 4 teilt eine Ausgangsspannung von einer sekundären Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung 30 mit den Widerständen 4a und 4b und gibt die resultierende Spannung zu einer Ausgangsspannungs-Steuerschaltung 80 aus. Die Batterieladeeinheit schließt auch einen Fotokoppler 5 ein, der die Ausgangsspannung von der sekundären Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung 30 und Ladestromsignalen zu einer PWM-Steuer-IC 23 rückkoppelt; und eine Ausgangsspannungs-Einstellschaltung 6, die Widerstände 6a und 6b einschließt, ein. Die Spannung, die durch das geteilte Spannungsverhältnis der Widerstände 6a und 6b bestimmt ist, ist eine Referenzspannung, die die Ausgangsspannungs- Steuerschaltung 80 mit Ausgangsspannungen aus der sekundären Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung 30 vergleicht.
Die Batterieladeeinheit schließt auch eine Ladestrom-Einstellschaltung 7 ein, die die Widerstände 7a-7e aufweist. Die Spannung, die durch die Widerstände 7a und 7b geteilt ist, wird an einen Ausgangsanschluss 56 eines Mikrocomputers 50 über die Widerstände 7c, 7d und 7d angelegt. Der Ladestrom wird durch ein Wählen einer der Widerstände 7c, 7d und 7e gesetzt, das heißt durch ein Setzen des Ausgangsanschlusses auf entweder einen NIEDRIGEN Pegel oder einen HOHEN Pegel.
Die Batterieladeeinheit schließt weiter einen Batterietemperatursensor 8 ein, der Widerstände 8a und 8b aufweist. Die geteilte Spannung, die durch ein Teilungsverhältnis der Widerstände 8a und 8b zu dem Temperatursensor 2b bestimmt wird, wird in einen A/D-Konverter 55 des Mikrocomputers 50 eingegeben. Wenn sich der Widerstandswert des Temperatursensors 2b aufgrund der Temperatur der Batterie ändert, ändert sich das Teilungsverhältnis, und die geteilte Spannung wird in den A/D-Konverter 55 eingegeben. Somit kann die Temperatur der Batteriepackung 2 auf der Grundlage von Änderungen in der Spannung erfasst werden.
Die Batterieladeeinheit schließt weiter einen Widerstand 9 ein, der zum Bestimmen der Anzahl von Zellen in der Batteriepackung 2 verwendet wird. Ein unterschiedlicher Widerstandswert ist dem Zellenanzahldetektor 2c zugeordnet, der der Anzahl von Zellen in der Batteriepackung 2 entspricht. Eine Spannung V_CC wird durch den Widerstand 9 und den Zellenanzahldetektor 2c (auch ein Widerstand in der vorliegenden Ausführungsform) geteilt, und die geteilte Spannung wird in den A/D-Konverter 55 eingegeben. Da sich die Spannung gemäß des Widerstandswerts des Zellenanzahldetektors ändert, kann die Anzahl von Zellen in der Batteriepackung 2 aus der Spannung bestimmt werden. Beispielsweise kann die Anzahl von Zellen durch ein Teilen der Anschlussspannung der Batteriepackung 2 durch die Spannung pro Einheitszelle bestimmt werden. Somit ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen Aufbau beschränkt, der der Batteriepackung 2 den Zellenanzahldetektor 2c hinzufügt.
Die Batterieladeeinheit schließt weiter eine primäre Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung 10, die einen Vollwellengleichrichter 11 und einen Glättungskondensator 12 einschließt; und eine Umschaltschaltung 20 ein, die einen Hochfrequenzübertrager 21, einen MOSFET 22, eine SWS-Steuer-IC 23, eine Konstantspannungsschaltung 24 für eine SW-Steuer-IC- und einen Startwiderstand 25 ein. Der Hochfrequenzübertrager 21 schließt eine Primärspule 21a, eine Sekundärspule 21b, eine Ternärspule 21c und eine Quaternärspule 21d ein. Eine DC-Eingangsspannung wird an die Primärspule 21a angelegt. Die Sekundärspule 21b ist die Ausgangsspule für die SW-Steuer-IC. Die Ternärspule 21c ist die Ausgangsspule zum Aufladen der Batteriepackung 2. Die Quaternärspule 21d ist eine Ausgangsspule für eine Energiequelle, die dem Mikrocomputer 50, einem Ladestrom-Controller 60 und dergleichen Energie zuführt.
Die Sekundärspule 21b und die Quaternärspule 21d sind mit der gleichen Polarität wie die Primärspule 21a konfiguriert, während die Ternärspule 21c eine umgekehrte Polarität aufweist. Die SW-Steuer-IC 23 ist eine Schalteinergieversorgungs-IC, die eine Ausgangsspannung durch ein Ändern der Breite von Treiberpulsen steuert, die an den MOSFET 22 angelegt werden. Die Konstantspannungsschaltung 24 schließt eine Diode 24a, einen 3-Anschlussregler 24b und Kondensatoren 24c und 24d ein. Die Konstantspannungsschaltung 24 konvertiert die Spannung, die aus der Sekundärspule 21b ausgegeben wird, in eine Konstantspannung.
Die Batterieladeeinheit schließt weiter eine sekundäre Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung 30, die eine Diode 31, einen Glättungskondensator 32 und einen Widerstand 33 einschließt; und eine Batteriespannungs-Erfassungsschaltung 40, die Widerstände 41 und 42 zum Teilen der Spannung über den Anschlüssen der Batteriepackung 2 einschließt, ein. Die geteilte Spannung wird in die CPU 51 über den A/D-Konverter 55 eingegeben. Der Mikrocomputer 50 schließt eine CPU 51, einen ROM 52, einen RAM 53, einen Zeitgeber 54, einen A/D-Konverter 55, einen Ausgangsanschluss 56 und einen Rücksetz-Eingabeanschluss 57 ein.
Die CPU 51 tastet ein Signal, das in den A/D-Konverter 55 eingegeben wird, zu vorgegebenen Intervallen ab und vergleicht die gegenwärtige Batterietemperatur mit Temperaturen von mehreren vorherigen Abtastungen. Auf der Grundlage dieser Vergleiche bestimmt die CPU 51, ob der Ladestatus der Batteriepackung 2 kurz vor einer vollständigen Aufladung ist, oder ob die Batteriepackung 2 eine vollständige Aufladung erreicht hat. Der RAM 53 speichert nur eine vorbestimmte Anzahl von Abtastungen für die Batteriespannung und -temperatur.
Die Batterieladeeinheit schließt weiter einen Ladestrom-Controller 60 ein, der Operationsverstärker 61 und 62, Widerstände 63-67 und eine Diode 68 einschließt. Der Ladestrom, der von der Stromerfassungsschaltung 3 erfasst wird, wird an den Operationsverstärker 61 angelegt, durch welchen die Spannung, die diesem Ladestrom entspricht, verstärkt und invertiert wird. Der Operationsverstärker 62 verstärkt die Differenz zwischen der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 61 und der Ladestrom-Einstellreferenzspannung, die von der Ladestrom-Einstellschaltung 7 eingestellt ist, und koppelt diese Differenz zu der SW-Steuer-IC 23 über den Fotokoppler 5 zurück.
Die SW-Steuer-IC 23 schaltet den MOSFET 22 ein- und aus, um den Ladestrom auf einem konstanten Strom aufrechtzuerhalten.
Spezifisch werden die Pulse, die erzeugt und an den Hochfrequenzübertrager 21 angelegt werden, zwischen einer schmalen Pulsbreite, wenn der Ladestrom groß ist, und einer breiten Pulsbreite, wenn der Ladestrom klein ist, variiert. Diese Pulse werden in einen Gleichstrom durch die sekundäre Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung 30 geglättet, bevor sie an die Batteriepackung 2 angelegt werden. Somit wirken die Stromerfassungsschaltung 3, der Ladestrom-Controller 60, der Fotokoppler 5, die Umschaltschaltung 20 und die sekundäre Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung 30, den Ladestrom der Batteriepackung 2 auf einem Stromwert aufrechtzuerhalten, der durch den Mikrocomputer 50 eingestellt wird.
Die Batterieladeeinheit schließt weiter eine Konstantspannungsschaltung 40 ein, die eine Diode 71, Kondensatoren 72 und 73, einen 3-Anschlussregler 74 und eine Rücksetz-IC 75 aufweist. Die Konstantspannungsschaltung 40 gibt eine Spannung zum Betreiben des Mikrocomputers 50, des Ladestrom-Controllers 60 und dergleichen aus. Die Rücksetz-IC 75 gibt ein Rücksetzsignal zu dem Rücksetz-Eingabeanschluss 57 aus, um den Mikrocomputer 50 in einen initialisierten Zustand zurückzusetzen.
Die Batterieladeeinheit schließt auch eine Ausgangsspannungs-Steuerschaltung 80 ein, die einen Operationsverstärker 81, Widerstände 82-85 und eine Diode 86 aufweist. Der Operationsverstärker 81 verstärkt die Differenz zwischen der Spannung von der Ausgangsspannungs-Erfassungsschaltung 4 und der Spannung von der Ausgangsspannungs-Einstellschaltung 6 und koppelt diese Differenz zu der SW-Steuer-IC 23 über den Fotokoppler 5 zurück, wobei die Ausgangsspannung der sekundären Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung 30 gesteuert wird.
Die Batterieladeeinheit schließt weiter eine Anzeigeschaltung 90 ein, die LEDs 91 und 92 und Widerstände 93-96 aufweist. Die LEDs 91 und 92 sind beispielsweise aus einer roten lichtemittierenden Diode R und einer grünen lichtemittierenden Diode G konfiguriert. Die LEDs können von einem Typ sein, der rote, grüne oder beide Farben gleichzeitig, um eine orange Farbe zu erzeugen, auf der Grundlage eines Ausgangs von dem Ausgangsanschluss 56 des Mikrocomputers 50 abstrahlen kann. In der bevorzugten Ausführungsform strahlt die LED 91 rot vor einem Starten eines Aufladungsprozesses und grün auf eine Beendigung des Aufladungsprozesses hin ab. Die LED 92 ändert ihre Anzeige in drei Stufen während des Aufladungsprozesses, um anzuzeigen, wie viel Zeit erforderlich ist, um die Aufladung zu beenden. In einer Reihenfolge von dem längsten zu dem kürzesten Betrag einer verbleibenden Ladezeit werden die Farben Rot, Orange und Grün abgestrahlt. Die Bedeutung der Farben, die von der LED 91 und der LED 92 abgestrahlt werden, sind in den Tabellen untenstehend zusammengefasst. Tabelle 1: LED 91-Anzeige
Tabelle 2: LED 92-Anzeige Erforderliche Zeit zum Beenden der Aufladung
Als nächstes wird ein Verfahren zum Steuern der Batterieladeeinheit unter Bezugnahme auf das schematische Diagramm in 1 und die Flussdiagramme in den 2 und 3 beschrieben werden. Wenn eine Energie zu der Batterieladeeinheit eingeschaltet wird, tritt der Mikrocomputer 50 in einen Wartezustand ein, indem er auf einen Anschluss der Batteriepackung 2 wartet. In S201 bestimmt der Mikrocomputer 50 auf der Grundlage von Signalen von der Batteriespannungs-Erfassungsschaltung 40, dem Batterietemperatursensor 8 und den Zellenanzahl-Erfassungswiderständen, die aus dem Widerstand 9 und dem Zellenanzahldetektor 2c bestehen, ob die Batteriepackung 2 angeschlossen ist.
Wenn die Batteriepackung 2 angeschlossen ist, setzt der Mikrocomputer 50 sämtliche Marker, die in dem RAM 53 gespeichert sind, in S202 auf Anfangswerte. Die Marker werden verwendet, um den Batteriestatus anzuzeigen. Wie in 4 gezeigt, schließen diese Marker einen Marker für eine große verbleibende Batteriekapazität, einen Marker für eine mittlere verbleibende Batteriekapazität, einen Marker für eine kleine verbleibende Batteriekapazität, einen Marker für eine hohe Batterietemperatur, einen Marker für ein LED 92-rotes Licht zum Anzeigen des Entladestatus der Batterie und einen ΔV-Marker zum Anzeigen einer vollständigen Aufladung auf der Grundlage der erfassten Batteriespannung ein.
In S203 erfasst die Batteriespannungs-Erfassungsschaltung 40 die Batteriespannung VO vor einem Beginn des Aufladungsprozesses und gibt diesen Wert in den Mikrocomputer 50 über den A/D-Konverter 55 ein. In S204 bestimmt der Mikrocomputer 50 eine Anzahl von Zellen n der Batteriepackung 2 auf der Grundlage der Ausgangsspannung an einer Verbindung zwischen dem Widerstand 9 und dem Zellenanzahldetektor 2c, die in den Mikrocomputer 50 über den A/D-Konverter 55 eingegeben wird. Hier ist der Zellenanzahldetektor 2c, der in der Batteriepackung 2 eingebaut ist, auf einen Widerstandswert eingestellt, der der Anzahl von Zellen entspricht. Da die geteilte Spannung des Zellenanzahldetektors 2c und des Widerstands 9 sich gemäß der Anzahl von Zellen unterscheidet, kann die Anzahl von Zellen in der Batteriepackung 2 auf der Grundlage dieser geteilten Spannung bestimmt werden.
In S205 erfasst der Batterietemperatursensor 8 eine Temperatur T0 vor einem Beginn des Aufladungsprozesses und gibt diesen Wert in den Mikrocomputer 50 ein. Die Ausgangsspannung von dem Batterietemperatursensor 8 wird auf der Grundlage des Widerstandswerts des Temperatursensors 2b bestimmt. Da der Widerstandswert des Temperatursensors 2b variiert, wenn sich die Batterietemperatur ändert, kann die Batterietemperatur von der Spannung bestimmt werden, die von dem Batterietemperatursensor 8 ausgegeben wird.
Als nächstes berechnet der Mikrocomputer 50 die Zellenspannung in der Batteriepackung 2 auf der Grundlage der Vorlade-Batteriespannung V0 und der Anzahl von Zellen n. Die Zellenspannung wird durch ein Teilen der Vorlade-Batteriespannung V0 durch die Anzahl von Zellen n gefunden. In S206 bestimmt der Mikrocomputer 50, ob die Zellenspannung größer als oder gleich 1,40 V/Zelle ist. Wenn die Zellenspannung größer als oder gleich 1,40 V/Zelle ist, was anzeigt, dass die verbleibende Batteriekapazität der aufzuladenden Batteriepackung 2 groß ist, stellt dann in S207 den Mikrocomputer 50 den Marker für eine große verbleibende Batteriekapazität in dem RAM 53 auf 1 und springt zu S211.
Wenn der Mikrocomputer 50 jedoch in S206 bestimmt, dass die Zellenspannung geringer als 1,40 V/Zelle ist, dann bestimmt der Mikrocomputer 50 in S208, ob die Zellenspannung geringer als oder gleich 1,25 V/Zelle ist. Wenn die Zellenspannung geringer als oder gleich 1,25 V/Zelle ist, was anzeigt, dass die verbleibende Batteriekapazität in der aufzuladenden Batteriepackung 2 niedrig ist, stellt der Mikrocomputer 50 dann in S209 den Marker für eine kleine verbleibende Batteriekapazität in dem RAM 53 auf 1. Wenn der Mikrocomputer 50 jedoch in S208 bestimmt, dass die Zellenspannung größer als 1,25 V/Zelle ist, was anzeigt, dass die Batteriepackung 2 eine mittlere verbleibende Batteriekapazität aufweist, stellt der Mikrocomputer 50 dann in S210 den Marker für eine mittlere verbleibende Batteriekapazität in dem RAM 53 auf 1.
In S211 bestimmt der Mikrocomputer 50, ob die Vorlade-Temperatur C0 der Batteriepackung 2 größer als oder gleich 40°C ist. Wenn die Vorlade-Temperatur T0 größer als oder gleich 40°C ist, dann setzt der Mikrocomputer 50 in S213 den Marker für eine hohe Batterietemperatur auf 1 und bestimmt in 5214, ob der Marker für eine große verbleibende Batteriekapazität in dem RAM 53 auf 1 gesetzt ist. Wenn der Marker für eine große verbleibende Batteriekapazität auf 1 gesetzt ist, was anzeigt, dass die verbleibende Aufladung in der Batteriepackung 2 hoch ist, dann bestimmt der Mikrocomputer 50, dass die Zeit, die erforderlich ist, um die Aufladung zu beenden, kurz sein wird, und in S215 schaltet der Mikrocomputer 50 das grüne Licht der LED 92 ein. Darauf springt der Mikrocomputer 50 zu S220.
Wenn jedoch in S214 der Marker für eine große verbleibende Batteriekapazität 0 ist, dann bestimmt der Mikrocomputer 50 in S216, ob der Marker für eine mittlere verbleibende Batteriekapazität auf 1 gesetzt ist. Wenn der Marken für eine mittlere verbleibende Batteriekapazität auf 1 gesetzt ist, was anzeigt, dass die aufzuladende Batteriepackung 2 eine mittlere verbleibende Aufladung aufweist, dann bestimmt der Mikrocomputer 50, dass ein mittlerer Betrag einer Zeit erforderlich sein wird, um die Aufladung zu beenden. Dementsprechend schaltet der Mikrocomputer 50 in S217 das orange Licht in der LED 92 ein, und springt darauf zu S220.
Wenn der Marker für eine mittlere verbleibende Batteriekapazität in S216 nicht 1 ist, dann bestimmt der Mikrocomputer 50, dass die Batteriepackung 2 eine kleine verbleibende Aufladung aufweist. Dementsprechend setzt der Mikrocomputer 50 in S218 den Marker für das LED 92-rote Licht auf 1 und schaltet in S219 das rote Licht der LED 92 ein. In S220 bestimmt der Mikrocomputer 50, ob der Marker für eine hohe Batterietemperatur in dem RAM 53 auf 1 gesetzt ist. Wenn der Marker für eine hohe Batterietemperatur 1 ist, dann bestimmt der Mikrocomputer 50, dass die Batteriepackung 2 eine hohe Temperatur erreicht hat. Dementsprechend beginnt der Mikrocomputer 50 in S222 ein Aufladen der Batteriepackung 2 mit einem Ladestrom I3, der für den Hochtemperaturzustand der Batteriepackung 2 geeignet ist, und springt darauf zu dem Prozess von S227. In der bevorzugten Ausführungsform werden Ladeströme in drei Pegeln I1, I2 und I3 eingestellt, derart, dass I1 > I2 > I3.
Jedoch wird, wenn der Marker für eine hohe Batterietemperatur in S220 nicht 1 ist, angezeigt, dass in dem Prozess von S212, der untenstehend beschrieben ist, bestimmt wurde, dass die Batteriepackung 2 auf einer niedrigen Temperatur ist. Dementsprechend beginnt der Mikrocomputer 50 in S221 ein Aufladen der Batteriepackung 2 bei dem Ladestrom I2, der für den Niedrigtemperaturzustand der Batteriepackung 2 geeignet ist, und springt danach zu dem Prozess von S227.
Um den Ladestrom auf I3 einzustellen, kann der Mikrocomputer 50 den Ausgangsanschluss, der zu dem Widerstand 7c der Ladestrom-Einstellschaltung 7 geführt ist, auf einen NIEDRIGEN Pegel einstellen, wobei die übrigen Ausgangsanschlüsse, die zu dem Widerstand 7d und dem Widerstand 7e geführt sind, auf einem HOHEN Pegel verbleiben. Die Ladestrom-Einstellreferenzspannung V3, die aus der Ladestrom-Einstellschaltung 7 ausgegeben wird, wird an den Operationsverstärker 62 angelegt und mit dem Ladestrom verglichen, der in die Batteriepackung 2 fließt. Die Differenz zwischen dem tatsächlichen Ladestrom und dem eingestellten Ladestrom wird zurück zu der SW-Steuer-IC 23 über den Fotokoppler 5 gekoppelt, was es ermöglicht, dass der Ladestrom auf I3 durch ein Steuern der Pulsbreite, die an den MOSFET 22 angelegt wird, gesteuert.
Der Ladestrom I2 wird auf eine ähnliche Weise gesteuert. Eine Ladestrom-Einstellreferenzspannung V2, die dem Ladestrom I2 entspricht, durch ein Einstellen des Ausgangsanschlusses, der zu dem Widerstand 7d der Ladestrom-Einstellschaltung 7 geführt wird, auf einen NIEDRIGEN Pegel ein, während die verbleibenden Ausgangsanschlüsse, die zu den Widerständen 7c und 7e geführt sind, auf einen HOHEN Pegel eingestellt sind.
Wenn die Vorlade-Temperatur T0 geringer als 40°C in 5211 ist, dann bestimmt der Mikrocomputer 50 in S212, ob die Vorlade-Temperatur T0 geringer als oder gleich 5°C ist. Wenn die Vorlade-Temperatur T0 geringer als oder gleich 5°C ist, dann wird der Prozess, der oben in den Schritten S214-S222 beschrieben ist, durchgeführt.
Wenn jedoch die Vorlade-Temperatur TO größer als 5°C in 5212 ist, dann bestimmt der Mikrocomputer 50 auf der Grundlage der Prozesse von S211 und S212, die oben beschrieben sind, dass die Batteriepackung 2 bei dem kleinsten Ladestrom I3 (I3 < I2 < I1) geladen, wenn die Batterietemperatur 40°C oder größer ist, bei dem Ladestrom I2, wenn die Batterietemperatur 5°C oder geringer ist, und bei dem größtem Ladestrom I1, wenn die Vorlade-Temperatur TO derart ist, dass 40°C > T0 > 5°C, bei welcher ein schnelles Aufladen durchgeführt werden kann. Nach S212 bestimmt der Mikrocomputer 50 in S223, ob der Marker für eine große Batteriekapazität auf 1 gesetzt ist. Wenn der Marker für eine große Batteriekapazität auf 1 gesetzt ist, dann bestimmt der Mikrocomputer 50, dass ein Laden in einem kurzen Betrag einer Zeit beendet sein wird. Dementsprechend bringt der Mikrocomputer 50 das grüne Licht der LED 92 in S224 zum Leuchten.
Wenn jedoch der Marker für eine große Batteriekapazität in S223 nicht 1 ist, ist, ist die verbleibende Aufladung in der Batteriepackung 2 ein kleiner bis mittlerer Betrag, aber die Batterie ist auf einer Temperatur, bei welcher ein schnelles Aufladen mit einem großen Ladestrom durchgeführt werden kann. Deswegen bestimmt der Mikrocomputer 50, dass ein mittlerer Betrag einer Zeit erforderlich sein wird, um die Aufladung zu beenden und bringt die orange Farbe der LED 92 in S225 zum Leuchten. In S226 beginnt der Mikrocomputer 50 ein Laden der Batteriepackung 2 mit dem Ladestrom I1 (I1 > I2, I3).
Der Ladestrom I1 wird durch ein Einstellen der Ausgangsanschlüsse, die zu den Widerständen 7c, 7d und 7d geführt sind, auf einen HOHEN Pegel erhalten, um eine Ladestrom-Einstellreferenzspannung V1 zu erzeugen, die dem Ladestrom I1 entspricht.
Nach einem Beginn des Ladeprozesses beginnt der Mikrocomputer 50 eine Zeitmessung des Prozesses mit dem Zeitgeber 54 in S227. In S228 bestimmt der Mikrocomputer 50, ob eine vorgegebene Zeit seit dem Beginn des Ladeprozesses verstrichen ist. Wenn die vorgegebene Zeit verstrichen ist, bestimmt der Mikrocomputer 50 in S229, ob der Marker für das LED 92-rote Licht auf 1 gesetzt ist. Wenn der Marker für das LED 92-rote Licht 1 ist, dann ist eine ausreichende Zeit verstrichen, seit der Mikrocomputer 50 bestimmte, dass ein großer Betrag einer Zeit erforderlich sein würde, um den Aufladungsprozess zu beenden. Deswegen bestimmt der Mikrocomputer 50, dass die Zeit, die erforderlich ist, um die Aufladung zu beenden, nun ein mittlerer Betrag einer Zeit ist und setzt den Marker für das LED 92-rote Licht in S230 auf 0. In 5231 bringt der Mikrocomputer 50 die orange Farbe der LED 92 zum Leuchten.
Jedoch springt, wenn die vorgegebene Zeit seit dem Beginn des Aufladungsprozesses in S228 nicht verstrichen ist, dann der Mikrocomputer 50 zu S232. Auf ähnliche Weise springt, wenn der Marker für das LED 92-rote Licht in S229 nicht 1 ist, dann der Mikrocomputer zu S232.
Wie oben beschrieben, wird die verbleibende Batteriekapazität aus Zellenspannungen vor einem Beginn der Aufladung bestimmt, und der Ladestrom wird auf der Grundlage der Temperatur der Batteriepackung vor dem Beginn des Aufladungsbetriebs oder in der Anfangsstufe eines Aufladens eingestellt. Als nächstes wird die Zeit, die erforderlich ist, um die Aufladung zu beenden, aus der verbleibenden Batteriekapazität der Batterie und der Größe des Ladestroms abgeschätzt. Die verbleibende Zeit wird in drei Pegel geteilt, und eine Farbe, die dem gegenwärtigen Pegel entspricht, wird angezeigt, was es dem Benutzer ermöglicht, einen Beginn eines Ladeprozesses in Erfahrung zu bringen, wie die Zeit benötigt werden wird, um den Ladeprozess zu beenden.
Als nächstes werden die Schritte in einem Prozess zum Bestimmen, ob sich die Batteriepackung 2 einer vollständigen Aufladung nähert und ob die Batteriepackung 2 eine vollständige Aufladung erreicht hat, unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden. In S232 gibt der Batterietemperatursensor 8 die aktuellste Batterietemperatur T_in in den Mikrocomputer 50 ein. Ausgangssignale von dem Batterietemperatursensor 8 werden in vorgegebenen Intervallen abgetastet und in dem RAM 53 gespeichert. In S233 berechnet und speichert der Mikrocomputer 50 eine minimale Batterietemperatur T_min während des Aufladungsprozesses durch ein Vergleichen von Batterietemperaturdaten, die während des Aufladungsprozesses abgetastet werden.
In S234 erfasst die Batteriespannungs-Erfassungsschaltung 40 die aktuellste (neueste) Batteriespannung V_in der Batteriepackung 2. In S235 berechnet der Mikrocomputer 50 den aktuellsten Batterietemperaturgradienten dT/dt innerhalb einer vorgegebenen Anzahl von Abtastungen von Batterietemperaturdaten, die während des Aufladungsprozesses abgetastet werden, auf der Grundlage eines Ausgangs von dem Batterietemperatursensor 8. In S236 speichert der Mikrocomputer 50 das Minimum dT/dt (min) des Batterietemperaturgradienten dT/dt innerhalb der vorgegebenen Anzahl von Abtastungen durch ein Vergleichen des aktuellsten Batterietemperaturgradienten dT/dt mit den Daten, die bereits als das Minimum dT/dt gespeichert sind.
Weiter berechnet der Mikrocomputer 50 in S237 den aktuellsten Batteriespannungsgradienten ΔV über eine vorgegebene Anzahl von Abtastungen von Batteriespannungsdaten, die während des Aufladungsprozesses berechnet sind, auf der Grundlage eines Ausgangs von der Batteriespannungs-Erfassungsschaltung 40. In S238 berechnet und speichert der Mikrocomputer 50 das Minimum ΔV_min des Batteriespannungsgradienten über der vorgegebenen Anzahl von Abtastungen durch ein Vergleichen von Daten in dem Batteriespannungsgradienten ΔV.
Als nächstes wird der Prozess zum Bestimmen, ob die Batteriepackung 2 kurz vor einer vollständigen Aufladung ist, beschrieben werden. Auf der Grundlage von Daten von den Prozessen von S32-S238 wird der aktuellste Batteriespannungsgradient ΔV mit dem Minimum ΔV_min des Batteriespannungsgradienten verglichen, der aus Abtastungen berechnet ist, die während des Aufladungsprozesses genommen werden. In S239 bestimmt der Mikrocomputer 50, ob der aktuellste Batteriespannungsgradient ΔV um einen vorbestimmen Wert R1 oder größer über das Minimum ΔV_min des Batteriespannungsgradienten, der während des Aufladungsprozesses gemessen ist, angestiegen ist.
Wenn der Mikrocomputer 50 bestimmt, dass Batteriespannungsgradient ΔV den vorbestimmten Wert R1 oder größer über das Minimum ΔV_min in S239 angestiegen ist, dann bestimmt der Mikrocomputer 50, dass die Batteriepackung 2 kurz vor einer vollständigen Aufladung ist. Dementsprechend setzt der Mikrocomputer 50 in S240 den ΔV-Marker in dem RAM 53 auf 1. In diesem Fall bestimmt der Mikrocomputer 50, dass die Zeit, die erforderlich ist, um die Aufladung zu beenden, klein geworden ist. Deswegen bringt der Mikrocomputer 50 das grüne Licht der LED 92 in S241 zum Leuchten und springt darauf zu dem Prozess S244.
Jedoch vergleicht, wenn der Mikrocomputer 50 in S239 bestimmt, dass der aktuellste Batteriespannungsgradient ΔV nicht den vorbestimmten Wert R1 oder größer über das Minimum ΔV_min des Batteriespannungsgradienten, der während des Aufladungsprozesses gemessen wird, angestiegen ist, dann der Mikrocomputer 50 den aktuellsten Batterietemperaturgradienten dT/dt mit dem Minimum dT/dt_min des Batterietemperaturgradienten, der aus Abtastungen berechnet ist, die während des Aufladungsprozesses genommen werden. In S242 bestimmt der Mikrocomputer 50, ob der aktuellste Batterietemperaturgradient dT/dt einen vorbestimmten Wert Q1 oder größer über das Minimum dT/dt_min des Batterietemperaturgradienten, der während des Aufladungsprozesses gemessen wird, angestiegen ist. Wenn der Mikrocomputer 50 bestimmt, dass der aktuellste Batterietemperaturgradient dT/dt den vorbestimmten Wert Q1 oder größer (über den minimalen Wert angestiegen ist, d.h. der A/D-konvertierte Wert des Batterietemperaturgradienten den Pegel "B", der in 5 gezeigt ist, erreicht oder überschritten hat), dann bestimmt der Mikrocomputer 50, dass die Batteriepackung 2 kurz vor einer vollständigen Aufladung ist. Dementsprechend bringt der Mikrocomputer 50 in S241 das grüne Licht der LED 92 zum Leuchten und springt darauf zu dem Prozess von S244.
Wenn der Mikrocomputer 50 bestimmt, dass der aktuellste Batterietemperaturgradient dT/dt nicht um den vorbestimmten Wert Q1 oder größer über den minimalen Wert in S242 angestiegen ist, dann vergleicht der Mikrocomputer 50 die aktuellste Batterietemperatur T_in mit einem Minimum T_min von Batterietemperaturen, die während des Aufladungsprozesses gemessen werden, und bestimmt in S243, ob die aktuellste Batterietemperatur T_in einen vorbestimmten Wert P1 oder größer über ein Minimum T_min von Batterietemperaturen, die während des Aufladungsprozesses gemessen werden, angestiegen ist (d.h. die aktuellste Batterietemperatur T_in den Pegel "D", der in 6 gezeigt ist, erreicht oder überschritten hat). Wenn die aktuellste Batterietemperatur T_in um den vorbestimmten Wert P1 oder größer über die minimale Batterietemperatur T_min angestiegen ist, wie in 6 gezeigt, bestimmt dann der Mikrocomputer 50, dass die Batteriepackung 2 kurz vor einer vollständigen Aufladung ist.
Dementsprechend bringt der Mikrocomputer 50 in S241 das grüne Licht der LED 92 zum Leuchten und springt darauf zu dem Prozess von S244.
Als nächstes wird der Prozess zum Bestimmen, ob die Batteriepackung 2 eine vollständige Aufladung erreicht hat, beschrieben werden. In S244 bestimmt der Mikrocomputer 50, ob die aktuellste Batterietemperatur T_in einen vorbestimmten Wert P2 (P2 > P1) oder größer über ein Minimum T_min von Batterietemperaturen, die während des Aufladungsprozesses gemessen werden, angestiegen ist. Wenn die Batterietemperatur T_min den vorbestimmten Wert P2 oder größer über die minimale Batterietemperatur T_min angestiegen ist (d.h. die aktuellste Batterietemperatur den Pegel "E", der in 6 gezeigt ist, erreicht oder überschritten hat), bestimmt dann der Mikrocomputer 50, dass die Batteriepackung 2 vollständig aufgeladen worden ist. Zu dieser Zeit stoppt der Mikrocomputer 50 den Aufladungsprozess und stellt den Ladestrom auf einen Wert zum Durchführen einer Erhaltungsladung ein. Der Strom für eine Erhaltungsladung wird durch ein Einstellen der Ausgangsanschlüsse, die zu den Widerständen 7c, 7d und 7e geführt sind, auf den NIEDRIGEN Pegel eingestellt. In S248 wird eine Stromeinstell-Referenzspannung, die dem Erhaltungsladungs-Ladestrom entspricht, an den Operationsverstärker 42 angelegt, um eine Erhaltungsladung durchzuführen, und der Mikrocomputer 50 schaltet die LED 92 aus. In S249 bestimmt der Mikrocomputer 50, ob die Batteriepackung 2 von der Batterieladeeinheit entfernt worden ist. Wenn die Batteriepackung 2 entfernt worden ist, kehrt der Mikrocomputer 50 zu S201 zurück und wartet, um den nächsten Aufladungsprozess durchzuführen.
Wenn der Mikrocomputer 50 in S245 bestimmt, dass der aktuellste Batterietemperaturgradient dT/dt nicht um den vorbestimmten Wert Q2 oder größer über das Minimum dT/dt_min des Batterietemperaturgradienten, der während des Aufladungsprozesses gemessen wird, angestiegen ist (d.h. der A/D-konvertiert Wert des Batterietemperaturgradienten nicht den Pegel "A", der in 5 gezeigt ist, erreicht hat), bestimmt dann der Mikrocomputer 50 in 5246, ob der ΔV-Marker in dem RAM 53 auf 1 gesetzt ist. Wenn der ΔV-Marker nicht auf 1 gesetzt ist, dann bestimmt der Mikrocomputer, dass die Batteriepackung 2 nicht eine vollständige Aufladung erreicht hat, und kehrt zu S228 zurück.
Wenn der ΔV-Marker in S246 jedoch auf 1 gesetzt ist, bestimmt dann der Mikrocomputer 50 in S247, ob der aktuellste Batteriespannungsgradient ΔV geringer als oder gleich dem vorbestimmten Wert R2 ist (7). Wenn der aktuellste Batteriespannungsgradient ΔV geringer als oder gleich dem vorbestimmten Wert R2 ist, bestimmt dann der Mikrocomputer 50, dass die Batteriepackung 2 eine vollständige Aufladung erreicht hat, und führt die Prozesse in den Schritten 5248 und S249 durch, die oben beschrieben sind. Wenn jedoch der aktuellste Batteriespannungsgradient ΔV größer als der vorbestimmte Wert R2 ist, kehrt der Mikrocomputer 50 dann zu dem Prozess in S228 zurück.
Wie oben beschrieben, bestimmt nach einem Beginn des Aufladungsprozesses gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Mikrocomputer 50, ob die Batteriepackung 2 kurz vor einer vollständigen Aufladung ist, auf der Grundlage einer Berechnung von Signalen für die Batteriespannung Vin und die Batterietemperatur T_in und ändert die LED-Anzeige, wenn bestimmt wird, dass die Batteriepackung 2 kurz vor einer vollständigen Aufladung ist. Auf diese Weise kann der Benutzer, nachdem der Aufladungsprozess begonnen hat, erkennen, ob die Batteriepackung 2 kurz vor einer vollständigen Aufladung ist, oder ob die Batteriepackung 2 eine vollständige Aufladung erreicht hat.
In der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform bestimmt die Batterieladeeinheit, ob die Batteriepackung 2 kurz vor einer vollständigen Aufladung ist oder diese erreicht ist, indem die minimale Batterietemperatur T_min, der minimale Batterietemperaturgradient dT/dt_min und der minimale Batteriespannungsgradient ΔV_min verglichen werden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Verfahren beschränkt. Beispielsweise kann die Batterieladeeinheit diese Bestimmungen durch ein Vergleichen der aktuellsten Daten mit vorbestimmten Werten durchführen.
Weiter kann, während die Betriebsschritte der LED 91 in der bevorzugten Ausführungsform nicht beschrieben wurden, die LED 91 verwendet werden, eine rote Farbe abzustrahlen, während gewartet wird, einen Aufladungsprozess zu beginnen und eine grüne Farbe, wenn der Aufladungsprozess beendet worden ist (nach einem Schalten auf eine Erhaltungsladung).
Während die Batterieladeeinheit der bevorzugten Ausführungsform gesteuert wird, eine Erhaltungsladung (minimalen Strom) zu liefern, nachdem die Batterie eine vollständige Aufladung erreicht hat, kann die Energie zu dem Steuersystem von einer getrennten Energiequelle zugeführt werden, so dass die Hauptenergiequelle nach einem Beenden des Aufladungsprozesses abgeschaltet werden kann, um den Ladestrom vollständig anzuhalten.
8 zeigt eine Beispiel-LED, die in der Batterieladeeinheit der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Der Gesamtaufbau dieser LED ist in dem Stand der Technik bekannt. Wie in der Zeichnung gezeigt, schließt die LED ein Substrat D, ein Element G zum Emittieren eines grünen Lichts von der oberen Oberfläche der LED und ein Element R zum Emittieren eines roten Lichts von der oberen Oberfläche ein. Die beiden Elemente G und R sind hermetisch in einem Gehäuse E versiegelt, das aus Glas, Plastik oder dergleichen gebildet ist, wobei Anschlüsse A, B und C aus dem Gehäuse E herauslaufen.
Wenn ein Strom zwischen den Anschlüssen A und C fließt, emittiert die LED ein grünes Licht. Wenn ein Strom zwischen den Anschlüssen B und C fließt, emittiert die LED ein rotes Licht. Weiter emittieren, wenn Ströme gleichzeitig zwischen den Anschlüssen A und C und den Anschlüssen B und C fließen, die Elemente G und R gleichzeitig grünes Licht bzw. rotes Licht. Die kombinierte Wirkung dieses emittierenden Lichts erscheint orange, wenn es von außerhalb des Gehäuses E gesehen wird.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben ist, ist die Zeit, die verbleibt, um eine vollständige Aufladung zu erreichen, in drei Pegel geteilt, und die Farbe von Licht, das von der LED emittiert wird, wird gemäß des Pegels geändert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anzahl von Pegeln beschränkt.
Während die Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen davon beschrieben worden ist, ist es für Durchschnittsfachleute offensichtlich, dass viele Modifikationen und Variationen hierin ausgeführt werden können, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, deren Umfang durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Batterieladeeinheit zum Aufladen einer Sekundärbatterie, umfassend: einen Batteriespannungsdetektor, der eine Spannung der Sekundärbatterie erfasst und ein Spannungssignal ausgibt, das anzeigend für die Spannung der Sekundärbatterie ist; einen Batterietemperatursensor, der eine Temperatur der Sekundärbatterie erfasst und ein Temperatursignal ausgibt, das anzeigend für die Temperatur der Sekundärbatterie ist; einen Controller, der einen geschätzten Zeitpegel aus einer Mehrzahl unterschiedlicher geschätzter Zeitpegel bestimmt, die auf der Grundlage des Temperatursignals und des Spannungssignals, die beide ausgegeben werden, wenn die Sekundärbatterie in einem Vor-Aufladungszustand ist, anzeigen, wie viel Zeit erforderlich ist, damit die Sekundärbatterie eine vollständige Aufladung erreicht; und eine Anzeigeeinheit, die eine Information, die den geschätzten Zeitpegel betrifft, auf der Grundlage einer Bestimmung anzeigt, die von dem Controller ausgeführt wird.
Batterieladeeinheit nach Anspruch 1, weiter umfassend: eine Ladestrom-Einstelleinheit, die einen Zielladestrom einstellt, der der Sekundärbatterie zuzuführen ist, und ein Zielstromsignal ausgibt, das anzeigend für den Zielladestrom ist, der von der Ladestrom-Einstelleinheit eingestellt ist; und einen Ladestrom-Controller, der einen Ladestrom, der in die Sekundärbatterie fließt, auf der Grundlage des Zielstromsignals steuert, in Übereinstimmung mit dem Zielladestrom zu sein, wobei der Controller eine Größe des Zielladestroms, der der Sekundärbatterie zuzuführen ist, auf der Grundlage des Temperatursignals bestimmt, und ein Stromsignal, das anzeigend für die Größe des Zielladestroms ist, der von dem Controller bestimmt ist, zu der Ladestrom-Einstelleinheit ausgibt.
Batterieladeeinheit nach Anspruch 1, wobei der Controller die Größe des Zielladestroms auf eine andere Größe um einen Schritt geringer als die Größe, die von dem Controller bestimmt ist, nach einem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitperiode ändert, die vom Beginn einer Aufladung startet.
Batterieladeeinheit nach Anspruch 1, wobei die Sekundärbatterie eine Mehrzahl von Zellen, die in Reihe verbunden sind, umfasst und eine Batteriepackung bildet.
Batterieladeeinheit nach Anspruch 1, wobei die Anzeigeeinheit eine LED umfasst, wobei die LED ein Gehäuse, eine erste lichtemittierende Diode und eine zweite lichtemittierende Diode einschließt, wobei die erste lichtemittierende Diode und die zweite lichtemittierende Diode jeweils Lichtanteile einer ersten Farbe und einer zweiten Farbe emittieren und in dem Gehäuse versiegelt sind, wobei dann, wenn der geschätzte Zeitpegel ein erster Pegel ist, die erste lichtemittierende Diode betrieben wird, um das Licht der ersten Farbe zu emittieren; dann, wenn der geschätzte Zeitpegel ein zweiter Pegel ist, die zweite lichtemittierende Diode betrieben wird, um das Licht der zweiten Farbe zu emittieren; und dann, wenn der geschätzte Pegel ein dritter Pegel ist, die erste lichtemittierende Diode und die zweite lichtemittierende Diode beide gleichzeitig betrieben werden, um ein Licht einer dritten Farbe zu emittieren.
Batterieladeeinheit nach Anspruch 5, wobei der Controller einen Batterie-Temperaturgradienten auf der Grundlage des Temperatursignals berechnet, und wobei dann, wenn ein Unterschied zwischen dem aktuellsten Batterie-Temperaturgradienten und einem minimalen Wert des Batterie-Temperaturgradienten ein Wert größer als ein erster vorbestimmter Wert geworden ist, der Controller den geschätzten Zeitpegel auf einen anderen geschätzten Zeitpegel ändert und auch die Farbe des Lichts, das von der LED emittiert wird, ändert.
Batterieladeeinheit nach Anspruch 5, wobei der Controller einen minimalen Wert der Batterietemperatur auf der Grundlage des Temperatursignals wählt, und wobei dann, wenn ein Unterschied zwischen der aktuellsten Batterietemperatur und dem minimalen Wert der Temperatur ein Wert größer als ein zweiter vorbestimmter Wert geworden ist, der Controller den geschätzten Zeitpegel auf einen anderen geschätzten Zeitpegel ändert und auch die Farbe des Lichts ändert, das von der LED emittiert wird.
Batterieladeeinheit nach Anspruch 5, wobei der Controller einen minimalen Wert eines Batteriespannungsgradienten auf der Grundlage des Spannungssignals berechnet, und wobei dann, wenn ein Unterschied zwischen dem aktuellsten Batteriespannungsgradienten und dem minimalen Wert des Batteriespannungsgradienten ein Wert größer als ein dritter vorbestimmter Wert geworden ist, der Controller den geschätzten Zeitpegel auf einen anderen geschätzten Zeitpegel ändert und auch die Farbe des Lichts ändert, das von der LED emittiert wird.
Batterieladeeinheit nach Anspruch 5, wobei die Sekundärbatterie eine Mehrzahl von Zellen umfasst, die in Reihe verbunden sind; und der Controller eine Spannung pro einer Zelle, die die Sekundärbatterie bildet, auf der Grundlage des Spannungssignals berechnet, das in dem Vor-Aufladungszustand erfasst wird, und den geschätzten Zeitpegel auf der Grundlage der Spannung pro einer Zelle bestimmt.
Batterieladeeinheit nach Anspruch 5, wobei der Controller auf der Grundlage des Temperatursignals, das in dem Vor-Aufladungszustand erfasst wird, bestimmt, ob die Batterietemperatur innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist, und die Ladestrom-Einstelleinheit so steuert, dass der Sekundärbatterie ein erster Ladestrom zugeführt wird, wenn die Batterietemperatur innerhalb des vorbestimmten Bereichs ist, und der Sekundärbatterie ein zweiter Ladestrom zugeführt wird, wenn die Batterietemperatur außerhalb des vorbestimmten Bereichs ist, wobei der erste Ladestrom in einem Strompegel größer als der zweite Ladestrom ist.
Batterieladeeinheit nach Anspruch 10, wobei der Controller bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeitperiode nach einem Einstellen des Ladestroms verstrichen ist, und den geschätzten Zeitpegel auf einen anderen geschätzten Zeitpegel ändert und auch die Farbe des Lichts, das von der LED emittiert wird, ändert.
Batterieladeeinheit zum Aufladen einer Sekundärbatterie, umfassend: einen Batterietemperatursensor, der eine Temperatur der Sekundärbatterie erfasst und ein Temperatursignal ausgibt, das anzeigend für die Temperatur der Sekundärbatterie ist; einen Controller, der einen Temperaturgradienten innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls auf der Grundlage des Temperatursignals berechnet, auf der Grundlage des Temperaturgradienten bestimmt, ob die Sekundärbatterie kurz vor einer vollständigen Aufladung ist, oder die Sekundärbatterie eine vollständige Aufladung erreicht hat, und weiter auf der Grundlage dessen, ob die Sekundärbatterie kurz vor der vollständigen Aufladung ist oder die Sekundärbatterie die vollständige Aufladung erreicht hat, einen geschätzten Zeitpegel aus einer Mehrzahl unterschiedlicher geschätzter Zeitpegel bestimmt, die anzeigen, wie viel Zeit erforderlich ist, damit die Sekundärbatterie eine vollständige Aufladung erreicht; und eine Anzeigeeinheit, die eine Information, die den geschätzten Zeitpegel betrifft, auf der Grundlage einer den geschätzten Zeitpegel betreffenden Bestimmung anzeigt, die von dem Controller ausgeführt wird, wobei dann, wenn der Controller bestimmt, dass die Sekundärbatterie kurz vor der vollständigen Aufladung ist, der Controller die Anzeigeinheit steuert, um einen geschätzten Zeitpegel anzuzeigen, der anzeigend für eine minimale Zeit ist, die erforderlich ist, damit die Sekundärbatterie die vollständige Aufladung erreicht.
Batterieladeeinheit zum Aufladen einer Sekundärbatterie, umfassend: einen Batterietemperatursensor, der eine Temperatur der Sekundärbatterie erfasst und ein Temperatursignal ausgibt, das anzeigend für die Temperatur der Sekundärbatterie ist; einen Controller, der einen Temperaturanstieg der Sekundärbatterie während eines Aufladens auf der Grundlage des Temperatursignals berechnet, auf der Grundlage des Temperaturanstiegs bestimmt, ob die Sekundärbatterie kurz vor einer vollständigen Aufladung ist, oder die Sekundärbatterie eine vollständige Aufladung erreicht hat, und weiter auf der Grundlage dessen, ob die Sekundärbatterie kurz vor der vollständigen Aufladung ist, oder die Sekundärbatterie die vollständige Aufladung erreicht hat, einen geschätzten Zeitpegel aus einer Mehrzahl unterschiedlicher geschätzter Zeitpegel bestimmt, die anzeigen, wie viel Zeit wie viel Zeit erforderlich ist, damit die Sekundärbatterie eine vollständige Aufladung erreicht; und eine Anzeigeinheit, die eine Information, die den geschätzten Zeitpegel betrifft, auf der Grundlage einer den geschätzten Zeitpegel betreffenden Bestimmung anzeigt, die von dem Controller ausgeführt wird, wobei dann, wenn der Controller bestimmt, dass die Sekundärbatterie kurz vor der vollständigen Aufladung ist, der Controller die Anzeigeinheit steuert, um einen geschätzten Zeitpegel anzuzeigen, der anzeigend für eine minimale Zeit ist, die erforderlich ist, damit die Sekundärbatterie die vollständige Aufladung erreicht.
Batterieladeeinheit zum Aufladen einer Sekundärbatterie, umfassend: einen Batteriespannungsdetektor, der eine Spannung der Sekundärbatterie erfasst und ein Spannungssignal ausgibt, das anzeigend für die Spannung der Sekundärbatterie ist; einen Controller, der einen Spannungsgradienten innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls auf der Grundlage des Spannungssignals berechnet, auf der Grundlage des Spannungsgradienten bestimmt, ob die Sekundärbatterie kurz vor einer vollständigen Aufladung ist, oder die Sekundärbatterie eine vollständige Aufladung erreicht hat, und weiter auf der Grundlage dessen, ob die Sekundärbatterie kurz vor der vollständigen Aufladung ist, oder die Sekundärbatterie die vollständige Aufladung erreicht hat, einen geschätzten Zeitpegel aus einer Mehrzahl unterschiedlicher geschätzter Zeitpegel bestimmt, die anzeigen, wie viel Zeit erforderlich ist, damit die Sekundärbatterie eine vollständige Aufladung erreicht; und eine Anzeigeinheit, die eine Information, die den geschätzten Zeitpegel betrifft, auf der Grundlage einer den geschätzten Zeitpegel betreffenden Bestimmung anzeigt, die von dem Controller ausgeführt wird, wobei dann, wenn der Controller bestimmt, dass die Sekundärbatterie kurz vor der vollständigen Aufladung ist, der Controller die Anzeigeinheit steuert, um einen geschätzten Zeitpegel anzuzeigen, der anzeigend für eine minimale Zeit ist, die erforderlich ist, damit die Sekundärbatterie die vollständige Aufladung erreicht.