EP2556576A2 - Verfahren und vorrichtung zum aufladen einer batterie - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum aufladen einer batterie

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EP2556576A2
EP2556576A2 EP11707138A EP11707138A EP2556576A2 EP 2556576 A2 EP2556576 A2 EP 2556576A2 EP 11707138 A EP11707138 A EP 11707138A EP 11707138 A EP11707138 A EP 11707138A EP 2556576 A2 EP2556576 A2 EP 2556576A2
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charging
voltage
battery
phase
current
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EP11707138A
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Juergen Mack
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • H01M10/052—Li-accumulators
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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a method for charging a battery, in particular a lithium-ion battery, comprising the following steps: First, the battery is charged with a constant charging current in a first phase, then, in a subsequent second phase, with a constant charging voltage, the charging is terminated in response to a predeterminable limit value of the charging current in the second phase.
  • the invention further relates to a device for charging a battery, in particular for carrying out the method described above, with at least one current regulator for charging the battery with a constant charging current in a first phase and at least one voltage regulator for charging the battery with a constant voltage in one subsequent second phase, as well as with a device for terminating the charging function of a predefinable limit value of the charging current during the second phase.
  • a control voltage predetermined for setting the constant voltage is compared with at least one stored switch-off value determined as a function of the limit value, and the charging is ended when the pilot voltage reaches the switch-off value.
  • a shutdown value taking into account the limit value of the charging current is used as the criterion for terminating the charging process.
  • the charging current which drops during the second phase is thus taken into account indirectly.
  • the cut-off value is selected such that it corresponds to the reference voltage at the time of reaching the predefinable limit value by the charging current.
  • the switch-off value is preferably calculated and / or determined by empirical tests.
  • the experiments are preferably carried out in such a way that the charging current and the reference voltage are detected during the second phase and compared with one another.
  • the current control voltage is determined and stored.
  • the guide voltage is specified as a function of a source voltage, a battery voltage and / or as a function of components used for voltage regulation.
  • the entire rule of the voltage regulator is taken into account for determining the supply voltage, so that an optimal filling level is achieved.
  • an individual switch-off value is stored for each battery to be charged.
  • the above-mentioned variation of the bias voltage at the same current and different battery voltage results in the turn-off time being subject to some blurring across different battery voltages.
  • this blurring can be compensated for by selecting the cut-off value associated with the battery to be charged.
  • the battery voltage is constant during the second phase and is determined by the formation of the battery itself. Metrologically, the battery voltage is easy to detect.
  • the device according to the invention is characterized in that the device comprises at least one control unit which compares a voltage applied to the output of the voltage regulator guide voltage with a stored in a memory of the device, depending on the limit value Abschaltaltwert, and the charging ends when the leading voltage reaches the cut-off value.
  • the device thus comprises a memory in which at least one switch-off value is stored or, as described above, deposited.
  • the control unit accesses the stored cut-off value and compares it with the voltage applied to the output of the voltage regulator, which, as stated above, serves to reach the filling level. If the pilot voltage reaches the switch-off value, which corresponds to the time at which the charging current reaches the predefinable limit value, the charging process is ended.
  • a switching element is preferably provided, which can be controlled by the control unit and separates the electrical connection to the battery. Further advantages result from the method described above.
  • the voltage regulator and / or the current regulator comprises at least one operational amplifier, so that the voltage regulation or current regulation takes place analogously and is implemented cost-effectively.
  • the control unit preferably comprises at least one microcontroller, to which the control voltage is supplied, and which compares these with the shutdown value stored in the memory or with the stored shutdown values.
  • the microcontroller is associated with at least one analog-digital converter, by means of which the guide voltage is detected and supplied to the microcontroller for comparison.
  • the means may, for example, be a voltage measuring device which detects the voltage of the battery to be charged and thereby closes it to a specific battery. So can be selected in a simple manner in the comparison of the guide voltage with the shutdown of the battery associated with, individual shutdown.
  • FIG. 1 shows a device for charging a battery in a schematic
  • the device 1 shows a schematic representation of a device 1 for charging a battery 2.
  • the device 1 has an AC voltage source 3 or can be connected thereto.
  • the supplied from the AC voltage source 3 source voltage U A c is supplied to a rectifier 4, which converts the AC voltage UAC into a DC voltage U 4 , which is a switch 5 is supplied.
  • the switch 5 is preferably one or more semiconductor elements, particularly preferably MOSFETs, bipolar transistors or IGBTs. By specifying the switching frequency is that of the switch. 5 to be output AC voltage U 5 set. This becomes a transformer
  • the transformer 6 which converts the AC voltage U 5 in an AC voltage U 6 in a known manner.
  • the transformer 6 is a second rectifier
  • the device 1 comprises an analog current regulator 10 and an analog voltage regulator 11, each comprising an operational amplifier 12 and 13, respectively.
  • the current controller 10 is designed to charge the battery with a constant charging current, while the voltage regulator 1 1 for
  • Charging the battery is designed with a constant voltage.
  • a guide voltage U F is set, which detected by means of a voltage divider 14 and a control unit 15, which includes a micro-controller 16, is supplied.
  • the microcontroller 16 is associated with a memory, in particular non-volatile memory 17, are stored in the comparison values, which will be discussed in more detail later.
  • the current regulator 10 and the voltage regulator 13 are followed by an optocoupler 18 whose output is connected to an input of the switch 5.
  • the method for charging the battery 2 will be explained with reference to the diagram shown in FIG. First, the battery 2 is charged by means of the current regulator 10 with a constant charging current I L. In this first phase I, the charging voltage U L of the battery 2 increases.
  • the current-controlled process switches to a voltage-controlled process by the battery 2 in the second phase II following the first phase 1 through the voltage regulator 1 1 is charged with a constant voltage.
  • the current I L of the battery 2 drops.
  • the guide voltage U F is varied.
  • a microcontroller 16 detects the guide voltage U F and compares it with the values stored in the memory 17.
  • the stored values are switch-off values which correspond to the reference voltage U F at a time t 2 at which the charging current I L reaches a limit from which the charging process is to be aborted.
  • Individual cut-off values stored in the memory 17 relate to the unbalanced Different batteries to be charged by the device 1, so that for each rechargeable battery each an individual Abschaltwert is deposited. The cut-off values were previously determined by empirical tests.
  • the microcontroller 16 is assigned an analog-to-digital converter 19, which is connected to the voltage divider 14. The microcontroller now compares the leading voltage with the corresponding cutoff value.
  • the microcontroller 16 can branch to the corresponding memory location in the memory 17 and use the individual shutdown value stored there to form the shutdown criterion. If the guide voltage U F reaches the turn-off value, then the charging process is terminated by the device 1, for example by opening the switch 5.
  • the control unit 15 with the microcontroller 16 and the analog-to-digital converter 19 and the memory 17 thus together form a device 20 for terminating the charging.
  • the time to complete the charging process can be determined individually for each battery or cell. For example, it can be considered that the charging current I L of another battery only reaches the predefinable limit value at a later time t 3 , as indicated in FIG. 2.
  • the time for terminating the charging process is thus not determined directly as a function of the charging current I L , as usual, but as a function of the reference voltage U F.
  • the device 1 and the method for charging the battery can be made cost-effective and simpler.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie (2), insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, mit folgenden Schritten: - Laden der Batterie (2) mit einem konstanten Ladestrom (IL) in einer ersten Phase (I), - Laden der Batterie (2) mit einer konstanten Ladespannung (UL) in einer darauffolgenden zweiten Phase (II), - Beenden des Aufladens in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Grenzwert des Ladestroms (IL) in der zweiten Phase (II). Dabei sind folgende Schritte vorgesehen: - Vergleichen einer zum Einstellen der konstanten Spannung vorgegebenen Führungsspannung (UF) mit wenigstens einem hinterlegten, in Abhängigkeit von dem Grenzwert bestimmten Abschaltwert und - Beenden des Aufladens wenn die Führungsspannung (UF) den Abschaltwert erreicht. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Aufladen einer Batterie.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zum Aufladen einer Batterie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, mit folgenden Schritten: Zunächst wird die Batterie mit einem konstanten Ladestrom in einer ersten Phase geladen, anschließend, in einer darauffolgenden zweiten Phase, mit einer konstanten Ladespannung, wobei das Aufladen in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Grenzwert des Ladestroms in der zweiten Phase beendet wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Aufladen einer Batterie, insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, mit mindestens einem Stromregler zum Laden der Batterie mit einem konstanten Ladestrom in einer ersten Phase und mit mindestens einem Spannungsregler zum Laden der Batterie mit einer konstanten Spannung in einer darauffolgenden zweiten Phase, sowie mit einer Einrichtung zum Beenden des Aufladens in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Grenzwert des Ladestroms während der zweiten Phase.
Stand der Technik
Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Unter einer Batterie sind hierbei auch eine einzelne oder mehrere Zellen einer Batterie beziehungsweise eines Akkumulators zu verstehen. Insbesondere für Lithium-Ionen-Batterien ist es bekannt, das sogenannte IU-Ladeverfahren anzuwenden, das auch als CCCV-Ladeverfahren (Constant Current Constant Voltage) bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren wird die Batterie in einer ersten Phase (I-Ladung) bei konstantem Strom geladen, während die Ladespannung ansteigt. Der Strom wird dabei durch einen Stromregler der Vorrichtung beziehungsweise des Ladegeräts begrenzt. Bei Erreichen einer gewählten Ladeschlussspannung an der Batterie wird von der Konstant-Stromregelung auf die Spannungsregelung umgeschaltet, bei der die Batterie mit konstanter Spannung weitergeladen wird. Mit zunehmendem Ladestand der Batterie sinkt dabei der Ladestrom selbsttätig ab. Es ist bekannt, als Kriterium für die Beendung des Aufladens das Unterschreiten eines vorgebbaren Grenzwerts durch den abfallenden Ladestrom zu verwenden.
Um das oben beschriebene Ladeverfahren durchzuführen beziehungsweise abzubilden, ist eine Erfassung und eine signaltechnische Aufbereitung des Ladestroms notwendig.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine zum Einstellen der Konstantspannung vorgegebene Führungsspannung mit wenigstens einem hinterlegten, in Ab- hängigkeit von dem Grenzwert bestimmten Abschaltwert verglichen und das Aufladen beendet wird, wenn die Führungsspannung den Abschaltwert erreicht. Hierbei ist also vorgesehen, dass zum Beenden des Ladevorgangs nicht der Ladestrom selbst, sondern ein den Grenzwert des Ladestroms berücksichtigender Abschaltwert als Kriterium verwendet wird. Der während der zweiten Phase ab- fallende Ladestrom wird somit indirekt berücksichtigt. Der Abschaltwert ist derart gewählt, dass er der Führungsspannung zum Zeitpunkt des Erreichens des vorgebbaren Grenzwerts durch den Ladestrom entspricht. Insgesamt kann dadurch auf einfache Art und Weise ein Ladevorgang zu einem günstigen Zeitpunkt beendet werden, ohne dass ein Erfassen und Auswerten des Ladestroms während der zweiten Phase erfolgen muss.
Vorzugsweise wird der Abschaltwert berechnet und/oder durch empirische Versuche ermittelt. Bevorzugt werden die Versuche derart durchgeführt, dass der Ladestrom sowie die Führungsspannung während der zweiten Phase erfasst und miteinander verglichen werden. Zu dem Zeitpunkt, an dem der Ladestrom den vorgebbaren Grenzwert erreicht, wird die aktuelle Führungsspannung ermittelt und gespeichert.
Vorzugsweise wird die Führungsspannung in Abhängigkeit von einer Quellspan- nung, einer Batteriespannung und/oder in Abhängigkeit von zur Spannungsregelung verwendeten Bauteilen vorgegeben. Bevorzugt wird die gesamte Regelstre- cke des Spannungsreglers zur Bestimmung der Führungsspannung berücksichtigt, sodass ein optimaler Füllgrad erreicht wird.
Bevorzugt wird für jede aufzuladende Batterie ein individueller Abschaltwert hin- terlegt. So ist es mittels des vorteilhaften Verfahrens möglich, mehrere Batterien optimal aufzuladen beziehungsweise das Verfahren automatisch an unterschiedliche Batterien anzupassen.
Besonders bevorzugt wird zum Vergleichen einer der individuellen Abschaltwerte in Abhängigkeit von der Batteriespannung der jeweiligen Batterie gewählt. Die oben erwähnte Variation der Führungsspannung bei gleichem Strom und unterschiedlicher Batteriespannung hat zur Folge, dass der Abschaltzeitpunkt über verschiedene Batteriespannungen einer gewissen Unschärfe unterliegt. Durch Berücksichtigen beziehungsweise Hinterlegen batterie-individueller Kennwerte, wie oben beschrieben, lässt sich diese Unschärfe kompensieren, indem der der aufzuladenden Batterie zugehörige Abschaltwert ausgewählt wird. Die Batteriespannung ist während der zweiten Phase konstant und wird durch die Ausbildung der Batterie selbst bestimmt. Messtechnisch ist die Batteriespannung einfach zu erfassen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Einrichtung wenigstens eine Steuereinheit umfasst, die eine am Ausgang des Spannungsreglers anliegende Führungsspannung mit einem in einem Speicher der Einrichtung hinterlegten, in Abhängigkeit von dem Grenzwert bestimmten Ab- schaltwert vergleicht, und das Aufladen beendet, wenn die Führungsspannung den Abschaltwert erreicht. Die Einrichtung umfasst also einen Speicher, in welchem wenigstens ein Abschaltwert hinterlegt ist beziehungsweise, wie oben beschrieben, hinterlegt wird. Die Steuereinheit greift auf den hinterlegten Abschaltwert zu und vergleicht diesen mit der am Ausgang des Spannungsreglers anlie- genden Führungsspannung, die, wie oben ausgeführt, zum Erreichen des Füllgrades dient. Erreicht die Führungsspannung den Abschaltwert, der dem Zeitpunkt entspricht, an dem der Ladestrom den vorgebbaren Grenzwert erreicht, wird der Ladevorgang beendet. Zum Beenden des Ladevorgangs ist vorzugsweise ein Schaltelement vorgesehen, das durch die Steuereinheit ansteuerbar ist und die elektrische Verbindung zu der Batterie trennt. Weitere Vorteile ergeben sich aus dem oben beschriebenen Verfahren. Bevorzugt umfasst der Spannungsregler und/oder der Stromregler wenigstens einen Operationsverstärker, sodass die Spannungsregelung beziehungsweise Stromregelung analog erfolgt und kostengünstig realisiert ist.
Bevorzugt umfasst die Steuereinheit wenigstens einen Mikrokontroller, dem die Führungsspannung zugeführt wird, und der diese mit dem in dem Speicher abgelegten Abschaltwert beziehungsweise mit den abgelegten Abschaltwerten vergleicht. Besonders bevorzugt ist dem Mikrokontroller wenigstens ein Analog- Digital-Wandler zugeordnet, mittels dessen die Führungsspannung erfasst und dem Mikrokontroller zum Vergleich zugeführt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung sind Mittel vorgesehen, die die aufzuladende Batterie erkennen. Bei den Mitteln kann es sich beispiels- weise um eine Spannungsmesseinrichtung handeln, die die Spannung der aufzuladenden Batterie erfasst und dadurch auf eine bestimmte Batterie schließt. So kann auf einfache Art und Weise bei dem Vergleich der Führungsspannung mit dem Abschaltwert der der Batterie zugeordnete, individuelle Abschaltwert gewählt werden.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
Figur 1 eine Vorrichtung zum Aufladen einer Batterie in einer schematischen
Darstellung und
Figur 2 eine Ladekurve einer Lithium-Ionen-Batterie.
Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung 1 zum Auf- laden einer Batterie 2. Die Vorrichtung 1 weist eine Wechselspannungsquelle 3 auf oder ist an diese anschließbar. Die von der Wechselspannungsquelle 3 gelieferte Quellspannung UAc wird einem Gleichrichter 4 zugeführt, der die Wechselspannung UAC in eine Gleichspannung U4 wandelt, welche einem Schalter 5 zugeführt wird. Bei dem Schalter 5 handelt es sich vorzugsweise um ein oder meh- rere Halbleiterelemente, besonders bevorzugt MOSFETs, Bipolartransistoren oder IGBTs. Durch Vorgeben der Schaltfrequenz wird die von dem Schalter 5 auszugebende Wechselspannung U5 eingestellt. Diese wird einem Transformator
6 zugeführt, der die Wechselspannung U5 in eine Wechselspannung U6 auf bekannte Art und Weise wandelt. Dem Transformator 6 ist ein zweiter Gleichrichter
7 nachgeschaltet, der die Wechselspannung U6 gleichrichtet und an Anschlüssen 8,9 der Batterie 2 zur Verfügung stellt.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 einen analogen Stromregler 10 sowie einen analogen Spannungsregler 1 1 , die jeweils einen Operationsverstärker 12 beziehungsweise 13 umfassen. Der Stromregler 10 ist zum Laden der Batterie mit ei- nem konstanten Ladestrom ausgebildet, während der Spannungsregler 1 1 zum
Laden der Batterie mit einer konstanten Spannung ausgebildet ist. Am Ausgang des Spannungsreglers 1 1 wird eine Führungsspannung UF eingestellt, die mittels eines Spannungsteilers 14 erfasst und einer Steuereinheit 15, die einen Mikro- kontroller 16 umfasst, zugeführt wird. Dem Mikrokontroller 16 ist ein Speicher, insbesondere nicht-flüchtiger Speicher 17 zugeordnet, in dem Vergleichswerte hinterlegt sind, auf die später näher eingegangen wird. Zur Potenzialtrennung folgt dem Stromregler 10 und dem Spannungsregler 13 ein Optokoppler 18, dessen Ausgang mit einem Eingang des Schalters 5 verbunden ist. Das Verfahren zum Aufladen der Batterie 2 soll anhand des in der Figur 2 dargestellten Diagramms erläutert werden. Zunächst wird mittels des Stromreglers 10 die Batterie 2 mit einem konstanten Ladestrom lL geladen. In dieser ersten Phase I nimmt die Ladespannung UL der Batterie 2 zu. Sobald die Ladespannung UL einen vorgebbaren Maximalspannungswert erreicht, wie durch den Zeitpunkt t-ι ge- kennzeichnet, wird von dem stromgeregelten Verfahren in ein spannungsgeregeltes Verfahren gewechselt, indem in der auf die erste Phase 1 folgenden zweiten Phase II die Batterie 2 durch den Spannungsregler 1 1 mit einer konstanten Spannung geladen wird. In der zweiten Phase I I fällt der Strom lL der Batterie 2 ab. Um die Ladespannung UL konstant zu halten, wird die Führungsspannung UF variiert. Ein Mikrokontroller 16 erfasst dabei die Führungsspannung UF und vergleicht sie mit den in dem Speicher 17 hinterlegten Werten.
Bei den hinterlegten Werten handelt es sich um Abschaltwerte, die der Führungsspannung UF ZU einem Zeitpunkt t2 entsprechen, zu dem der Ladestrom lL einen Grenzwert erreicht, ab dem der Ladevorgang abgebrochen werden soll. In dem Speicher 17 hinterlegte, individuelle Abschaltwerte beziehen sich auf die un- terschiedlichen durch die Vorrichtung 1 aufzuladenden Batterien, sodass für jede aufzuladende Batterie jeweils ein individueller Abschaltwert hinterlegt ist. Die Abschaltwerte wurden zuvor durch empirische Versuche ermittelt. Zum Erfassen und Vergleichen der Führungsgröße UF mit dem jeweiligen Abschaltwert ist dem Mikrokontroller 16 ein Analog-Digital-Wandler 19 zugeordnet, der an den Spannungsteiler 14 angeschlossen ist. Der Mikrokontroller vergleicht nun die Führungsspannung mit dem entsprechenden Abschaltwert. Der Mikrokontroller 16 kann bei gegebener Batteriespannung UBatt zu der entsprechenden Speicherstelle in dem Speicher 17 verzweigen und den dort hinterlegten, individuellen Abschaltwert zur Bildung des Abschaltkriteriums heranziehen. Erreicht die Führungsspannung UF den Abschaltwert, so wird der Ladevorgang durch die Vorrichtung 1 , beispielsweise durch Öffnen des Schalters 5, beendet. Die Steuereinheit 15 mit dem Mikrokontroller 16 und dem Analog-Digital-Wandler 19 sowie der Speicher 17 bilden somit zusammen eine Einrichtung 20 zum Beenden des Aufladens.
Durch Vorsehen individueller Abschaltwerte lässt sich der Zeitpunkt zum Beenden des Ladevorgangs individuell für jede Batterie beziehungsweise Zelle bestimmen. So kann beispielsweise berücksichtigt werden, dass der Ladestrom lL einer anderen Batterie erst zu einem späteren Zeitpunkt t3, wie in der Figur 2 angedeutet, den vorgebbaren Grenzwert erreicht.
Durch die oben beschriebene Vorrichtung 1 sowie durch das beschriebene Verfahren wird somit der Zeitpunkt zum Beenden des Ladevorgangs nicht direkt in Abhängigkeit des Ladestroms lL, wie üblich, sondern in Abhängigkeit der Führungsspannung UF bestimmt. Dadurch können insbesondere Mittel zum Erfassen des Ladestroms lL entfallen und die Vorrichtung 1 sowie das Verfahren zum Aufladen der Batterie kostengünstig und einfacher gestaltet werden.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Aufladen einer Batterie (2), insbesondere einer Lithium- Ionen-Batterie, mit folgenden Schritten:
- Laden der Batterie (2) mit einem konstanten Ladestrom (lL) in einer ersten Phase (I),
- Laden der Batterie (2) mit einer konstanten Ladespannung (UL) in einer darauffolgenden zweiten Phase (II),
- Beenden des Aufladens in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Grenzwert des Ladestroms (lL) in der zweiten Phase (II), gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Vergleichen einer zum Einstellen der konstanten Spannung vorgegebenen Führungsspannung (UF) mit wenigstens einem hinterlegten, in Abhängigkeit von dem Grenzwert bestimmten Abschaltwert und
- Beenden des Aufladens wenn die Führungsspannung (UF) den Abschaltwert erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abschaltwert berechnet und/oder durch empirische Versuche ermittelt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsspannung (UF) in Abhängigkeit von einer Quellspannung (UAC), einer Batteriespannung (UBatt) und/oder in Abhängigkeit von zur Spannungsregelung verwendeter Bauteile vorgegeben wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jede aufzuladende Batterie (2) ein individueller Abschaltwert hinterlegt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vergleichen einer der individuellen Abschaltwerte in Ab- hängigkeit von der Batteriespannung (UBatt) der jeweiligen Batterie (2) gewählt wird.
Vorrichtung (1 ) zum Aufladen einer Batterie (2), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einem Stromregler (10) zum Laden der Batterie (2) mit einem konstanten Ladestrom (lL) in einer ersten Phase (I) und mit mindestens einem Spannungsregler (1 1 ) zum Laden der Batterie (2) mit einer konstanten Ladespannung (UL) in einer darauffolgenden zweiten Phase (II), sowie mit einer Einrichtung (20) zum Beenden des Aufladens in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Grenzwert des Ladestroms (lL), dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) wenigstens eine Steuereinheit (15) umfasst, die eine dem Spannungsregler (1 1 ) zugeführte Führungsspannung (UF) mit wenigstens einem in einem Speicher (17) der Einrichtung (20) hinterlegten, in Abhängigkeit von dem Grenzwert bestimmten Abschaltwert vergleicht, und das Aufladen beendet, wenn die Führungsspannung (UF) den Abschaltwert erreicht.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsregler (1 1 ) und/oder der Stromregler (10) wenigstens einen Operationsverstärker (12, 13) umfassen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (15) wenigstens einen Mikrokontroller (16) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mikrokontroller (16) wenigstens ein Analog-Digital- Wandler (19) zugeordnet ist.
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EP (1) EP2556576A2 (de)
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DE (1) DE102010003703A1 (de)
RU (1) RU2012147305A (de)
WO (1) WO2011124411A2 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3050742A1 (de) * 2015-02-02 2016-08-03 Magneti Marelli S.p.A. Festkörperrelais mit elektronischem stromerfassungsblock
DE102015214774A1 (de) 2015-08-03 2017-02-09 Robert Bosch Gmbh Induktionsladegerät zur induktiven Energieübertragung auf eine Induktionsakkuvorrichtung sowie Verfahren zum induktiven Aufladen einer Induktionsakkuvorrichtung
CN109391016B (zh) * 2017-08-03 2021-10-22 南京德朔实业有限公司 充电装置和充电方法
JP6965839B2 (ja) * 2018-07-12 2021-11-10 トヨタ自動車株式会社 二次電池の充電方法
DE102019204370A1 (de) * 2019-03-28 2020-10-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zu einem adaptiven Schnellladen eines Akkupacks

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060087290A1 (en) * 2001-09-14 2006-04-27 Junji Nishida Charging circuit for secondary battery
US20090096427A1 (en) * 2007-10-10 2009-04-16 Broadcom Corporation Apparatus for detecting end-of-charge for a battery charger

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8829923D0 (en) 1988-12-22 1989-02-15 Ici Plc Zeolites
JP3430264B2 (ja) 1992-06-23 2003-07-28 ソニー株式会社 充電装置
JP3303155B2 (ja) 1995-01-19 2002-07-15 京セラ株式会社 バッテリチャージャ
JP3911049B2 (ja) 1996-07-16 2007-05-09 ソニー株式会社 充電装置
CN1123650C (zh) 2001-02-23 2003-10-08 中国科学院上海硅酸盐研究所 掺钕硼酸钆钙晶体的坩埚下降法生长技术
JP3848239B2 (ja) * 2002-11-08 2006-11-22 ローム株式会社 電池充電方法、電池充電回路、及び電池を有する携帯電子機器
JP2005160251A (ja) * 2003-11-27 2005-06-16 Ntt Power & Building Facilities Inc 電力供給システム
US20050264263A1 (en) * 2004-06-01 2005-12-01 Tsenter Boris I Methods of charging, equalizing, and controlling Li-based batteries
US7482782B2 (en) * 2006-09-06 2009-01-27 Integrated Systems Solution Corp. Charge control system using pulse width modulation
JP4479760B2 (ja) * 2007-07-25 2010-06-09 ソニー株式会社 充電装置および充電方法
CN101364743B (zh) * 2008-06-23 2010-12-08 华为终端有限公司 一种移动设备及其充电方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060087290A1 (en) * 2001-09-14 2006-04-27 Junji Nishida Charging circuit for secondary battery
US20090096427A1 (en) * 2007-10-10 2009-04-16 Broadcom Corporation Apparatus for detecting end-of-charge for a battery charger

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