HU225573B1 - Method and equipment for charging accumulators having non-fluid dielectric - Google Patents
Method and equipment for charging accumulators having non-fluid dielectric Download PDFInfo
- Publication number
- HU225573B1 HU225573B1 HU0201744A HUP0201744A HU225573B1 HU 225573 B1 HU225573 B1 HU 225573B1 HU 0201744 A HU0201744 A HU 0201744A HU P0201744 A HUP0201744 A HU P0201744A HU 225573 B1 HU225573 B1 HU 225573B1
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- current
- charging
- battery
- section
- frequency
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims description 4
- 101100272797 Caenorhabditis elegans icd-1 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 101150040499 icd-2 gene Proteins 0.000 claims description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 4
- 229910003307 Ni-Cd Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 210000000352 storage cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
A találmány tárgya eljárás nemfolyékony, hanem például zselés dielektrikumú akkumulátor töltésére, amely akkumulátornak belső rezonanciafrekvenciája van, amelynél egy változó frekvenciájú töltőáram-impulzusoknak csúcsértéke van, és a töltés során az akkumulátorra elektromosenergia-forrásból töltőáramot vezetünk. A találmány tárgya továbbá az eljárás megvalósítására szolgáló berendezés nemfolyékony dielektrikumú akkumulátor töltésére, amelyben töltéskor az akkumulátor csatlakozóira árammérő egységen és vezérelhető áramgenerátor soros kapcsolásán keresztül villamosenergia-forrás van kapcsolva, a vezérelhető áramgenerátor vezérlőbemenetére a vezérelhető áramgenerátoron keresztül átfolyó töltőáram nagyságát meghatározó vezérlőáramkör kimenete csatlakozik.The present invention relates to a method for charging a non-liquid battery, such as a gel dielectric battery, which has an internal resonance frequency having a peak frequency of alternating charge current impulses, and charging a battery from an electric power source. The present invention also relates to an apparatus for charging a non-liquid dielectric battery, wherein a battery is connected to the battery terminals by means of a current measuring unit and a serial connection of a controllable current generator, which determines the amount of charging current flowing through the controllable current generator.
Ismeretes több olyan akkumulátor gyorstöltésére vonatkozó eljárás, amelynek során a töltőáramot periodikusan megszakítják, és a töltési szünetekben rövid idejű kisütést vagy terhelést kapcsolnak a töltendő akkumulátorra. Ezeknek az eljárásoknak az a céljuk, hogy az akkumulátorok töltési idejét csökkentsék, ugyanakkor az élettartamukat a tárolócellák formálásával növeljék.There are known methods for rapidly charging multiple batteries in which the charging current is intermittently interrupted and a short discharge or load is applied to the battery to be charged during charging breaks. The purpose of these methods is to reduce the charge time of the batteries while increasing their service life by forming storage cells.
Az akkumulátorok energiatároló képessége az akkumulátor kapacitása, amelyet Ah amperórában határoznak meg. Ebből az értékből az idővel osztva=amperóra/óra származtatnak egy C5-értéket, amely egy áramértéket jelent. Az illető akkumulátor töltőáramát ezen C5-áramérték arányában határozzák meg. Például egy 55 Ah kapacitású akkumulátor C5-áramértéke 55 A. Ennek arányában adják meg egy akkumulátor töltőáramát, például 0,TC5, ami a jelen példábanThe energy storage capacity of batteries is the capacity of the battery, measured in Ah. From this value divided by time = amperes / hour a C5 value is derived which represents a current value. The charge current of that battery is determined in proportion to this C5 current. For example, a 55 Ah battery has a C5 current of 55 A. In proportion to this, enter the charge current of a battery, for example 0, TC5, which in this example
5,5 A-t jelent. A leírás további részében a C5-értéket ennek a meghatározásnak megfelelően fogjuk alkalmazni.Means 5.5 A. In the remainder of this specification, C5 will be used in accordance with this definition.
Az US 5,600,226 számú szabadalom egy akkumulátor töltésének és a töltés befejezésének vezérlésére vonatkozó eljárást ismertet. Az eljárás során periodikusan mérik az akkumulátor kapcsain lévő feszültséget, és összehasonlítják az előző ugyanilyen mérés eredményével, majd a két mérés közötti különbségből megállapítják az akkumulátor töltöttségi szintjét. Ennek érdekében a töltést periodikusan megszakítják, és a töltési szünetekben egy rövid kisütőimpulzus után végzik a mérést. A töltést kezdetben a végleges töltési sebességnél lassabban, annak mintegy 20%-os sebességével végzik, majd a töltési áramimpulzusok szélességének növelésével a végleges töltési sebességre növelik a töltés sebességét. Ezt az eljárást elsősorban az akkumulátor töltésének a feltöltött állapotában történő azonnali leállítására dolgozták ki, de az eljárással az akkumulátor gyorsabb feltöltését is elérik.U.S. Patent No. 5,600,226 discloses a method for controlling the charging of a battery and the completion of charging. During the procedure, the voltage at the battery terminals is periodically measured and compared with the result of the previous measurement, and the difference between the two measurements is used to determine the battery charge level. To this end, the charging is interrupted periodically and the measurement is performed after a short discharge pulse during charging breaks. Charging is initially performed at a slower rate than the final charge rate of about 20% and then increases the charge rate to the final charge rate by increasing the width of the charging current pulses. This method is primarily designed to stop the battery charging immediately when it is fully charged, but it also achieves faster battery charging.
Akkumulátor-gyorstöltési eljárást ismertet a WO 00/76050 A1 közzétételi számú nemzetközi szabadalmi bejelentés, amelynél azonban a töltési szünetekben két egymás utáni kisütőimpulzust alkalmaznak. Mindegyik kisütőimpulzust követően méréseket végeznek, ezáltal az akkumulátor állapotáról pontosabb adatokat gyűjtenek.A fast battery charging method is described in WO 00/76050 A1, however, with two successive discharge pulses during charging breaks. Measurements are taken after each discharge pulse, thereby gathering more accurate data on the condition of the battery.
Ismeretes, hogy a töltési idő rövidítését az akkumulátoron belül a töltőáram hatására létrejövő vegyi átalakulások lassúsága korlátozza. Amennyiben az akkumulátorok celláiban a vegyi átalakulások sebességét növelni tudjuk, úgy csökkenthető a töltési idő. A feladat tehát egy olyan töltési eljárás kidolgozása, amellyel az akkumulátor celláiban a töltőáram hatására a molekuláris mozgást felgyorsítjuk, ezzel a vegyi átalakulásokhoz szükséges időt és magát a teljes feltöltéshez szükséges időt lerövidítjük. Ismert továbbá, hogy az akkumulátorok belső impedanciájának a frekvencia függvényében szélsőértéke van, melyet szokás rezonanciafrekvenciának is nevezni. Egy akkumulátor helyettesítőkapcsolása ezért - első közelítésben - soros rezonáns körként rajzolható meg.It is known that the shortening of the charging time is limited by the slowness of the chemical transformations inside the battery due to the charging current. Increasing the rate of chemical transformation in battery cells can reduce the charge time. Thus, the task is to develop a charging process which accelerates the molecular movement of the charge cells by the charge current, thereby reducing the time required for chemical transformation and the time required to fully charge. It is also known that the internal impedance of batteries has a frequency as a function of frequency, also called resonance frequency. The replacement circuitry of a battery can therefore first be approximated as a series resonant circuit.
Az US 4 947 124 szabadalmi irat szerinti megoldásban Ni-Cd akkumulátorok impulzussorozattal történő töltésére, formázására láthatunk szépen kimunkált példát. A folyamat pihentető- és kisütőszakaszokat is tartalmaz az akkumulátorok bizonyos paramétereinek folyamatos, illetve ciklikus tesztelésén túlmenően. E dokumentum nem ejt szót az akkumulátorok rezonáns természetéről. A töltőimpulzusok árama és frekvenciája fix (a töltésre fogott akkumulátor rezonáns paramétereitől független) érték.US 4,947,124 discloses a finely crafted example of charging and shaping Ni-Cd batteries in a pulse sequence. In addition to continuous and cyclical testing of certain battery parameters, the process also includes sleep and discharge periods. This document does not mention the resonant nature of batteries. The current and frequency of the charging pulses are fixed (independent of the resonant parameters of the battery being charged).
Felismerésünk szerint a rezonanciaffekvenciának kitüntetett jelentősége van impulzusszerű töltés esetén is.We have found that the resonance frequency also has a prominent role in pulse-like charging.
Változtatva a töltőimpulzusok frekvenciáját, az akkumulátor áramfelvételének maximuma található. A maximumértékhez tartozó frekvencia akkumulátoronként és azok töltési állapotától függően változik. A találmány szerinti eljárás és az azt megvalósító készülék ezen a felismerésen alapszik.By changing the frequency of the charging pulses, the maximum current draw of the battery is reached. The maximum frequency varies depending on the battery and its charge status. The process of the invention and the device implementing it are based on this recognition.
A kitűzött célt a bevezetőben körülírt eljárással a találmány szerint úgy értük el, hogy a töltés során legalább egy áramimpulzus-sorozatból álló első töltési szakaszt alkalmazunk, amely áramimpulzusok frekvenciája gyakorlatilag megegyezik a töltendő akkumulátor belső rezonanciafrekvenciájával, az első töltési szakaszt követően egy töltőárammentes első pihentetőszakaszt iktatunk be, az első pihentetőszakaszon belül egy első kisütőszakaszt iktatunk be, az első pihentetőszakaszt követően egy folyamatos töltőáramú szakaszt alkalmazunk, amelynek időtartama 200 ms és 1500 ms tartományban van, ezt a szakaszt követően egy töltőárammentes második pihentetőszakaszt alkalmazunk, a második pihentetőszakaszon belül egy második kisütőszakaszt iktatunk be, majd az eljárást periodikusan ismételve, az első töltési szakasszal folytatjuk.The object of the present invention has been achieved by the method described in the introduction, wherein the charging comprises using a first charging section consisting of at least one series of current pulses whose frequency is substantially the same as the internal resonance frequency of the battery to be charged. inserting a first discharge section within the first resting section, followed by a continuous charging section after the first resting section having a duration of between 200 ms and 1500 ms, followed by a second unloading section without a charging current, a second discharge section within the second resting section and then periodically repeat the process with the first filling step.
A periodikus áramimpulzusok jel/szünet aránya célszerűen 1:10 és 10:1 között van, és csúcsárama előnyösen 1 C5 és 7-C5 tartományban van. A periodikus áramimpulzusok első töltési szakaszának időtartama előnyösen 200 ms és 1500 ms időtartam-tartományban alkalmazzuk, és a periodikus áramimpulzusok frekvenciája célszerűen 100 Hz és 10 000 Hz közötti tartományban van.The signal-to-pause ratio of the periodic current pulses is preferably 1:10 to 10: 1, and its peak current is preferably in the range of 1 C5 to 7 C5. The duration of the first charge period of the periodic current pulses is preferably in the range of 200 ms to 1500 ms, and the frequency of the periodic current pulses is preferably in the range of 100 Hz to 10,000 Hz.
Ennek az eljárásnak az az előnye, hogy az akkumulátor rezonanciafrekvenciáján impulzusokkal történő töltés esetén a szokásos töltőáramnak a többszörösét alkalmazhatjuk anélkül, hogy ezzel nagyobb hőfejlődés lépne fel, és az akkumulátort károsítanánk, ugyanakkorThe advantage of this method is that when charging with a pulse at the resonance frequency of the battery, it is possible to apply a multiple of the usual charge current without increasing heat generation and damaging the battery while
HU 225 573 Β1 olyan intenzív belső molekuláris mozgás hozható létre az elektródákon, ami a kémiai átalakulást és ezzel együtt az akkumulátor töltését jelentősen meggyorsítja. Az áramimpulzusokkal történő töltés során az akkumulátort lényegében előkészítjük az intenzívtöltés-befogadásra, majd a folyamatos töltőárammal intenzív töltést tudunk alkalmazni. A pihentetőszakaszok alatt a kémiai átalakulások tovább rendeződnek, majd az ezt követő töltés ismét hatásosan végzi a molekuláris mozgást az elektródákon.Intensive internal molecular motion on the electrodes can be generated which significantly accelerates the chemical transformation and thus the charge of the battery. During charging with current pulses, the battery is substantially prepared for intense charge reception, and can then be charged with a continuous charge current. During the relaxation stages, the chemical transformations continue to reorganize, and the subsequent charge again efficiently performs the molecular movement on the electrodes.
Az első és második pihentetőszakaszok időtartama legfeljebb 1500 ms, és ezeken belül lehetséges módon egy-egy kisütőszakaszt alkalmazunk, amelynek időtartama legfeljebb 50 ms. Ez a kisütőszakasz is előnyösen befolyásolja az akkumulátor töltést felvevő képességét.The first and second relaxation periods have a duration of up to 1500 ms, and within these, possibly, a discharge period of up to 50 ms is used. This discharge section also has a beneficial effect on the capacity of the battery to charge.
Az eljárást megvalósító, a bevezetőben körülírt berendezésnek a találmány szerinti lényege, hogy az az akkumulátor töltése során a vezérlőáramkör egy első töltési szakaszában egy, az akkumulátor belső rezonanciafrekvenciájának megfelelő frekvenciájú impulzussorozatot állít elő a vezérelhető áramgenerátoron keresztül áramimpulzusok létrehozására, ezt követően a vezérlőáramkör egy, a vezérelhető áramgenerátoron átfolyó áramot megszakító első pihentetőszakaszt iktat be, ezután a vezérlőáramkör vezérlőjele a vezérelhető áramgenerátoron át egy 1C5-7-C5 nagyságú folyamatos töltőáramot létrehozó szakaszt állít elő, ezt követően a vezérlőáramkör vezérlőjele egy, a vezérelhető áramgenerátoron átfolyó áramot megszakító második pihentetőszakaszt iktat be, a töltendő akkumulátor csatlakozóira első és második kisütőáram-impulzusokat létrehozó, legalább egy kisütőáramkör van kapcsolva, amely kisütőáramkör egy ellenállás és egy vezérelhető kapcsoló soros kapcsolását tartalmazza, a vezérelhető kapcsoló vezérlőbemenetére pedig a vezérlőáramkörnek az első kisütőszakasznak megfelelő első impulzust előállító kimenete, illetve a második kisütőszakasznak megfelelő második impulzust előállító kimenete csatlakozik.The apparatus of the invention, which is described in the introduction, according to the invention, generates a series of pulses of a frequency corresponding to the internal resonance frequency of the battery in the first charging section of the control circuit to generate current pulses through the controllable current generator. inserting a first standstill section that interrupts current through the controllable current generator, then the control circuit control signal generates a 1C5-7-C5 continuous charge current generating section through the controllable current generator, then the control circuit control signal generates a second interrupter current at least one discharge circuit generating first and second discharge pulses is connected to the terminals of the battery to be charged which comprises a series connection of a resistor circuit with a resistor and a controllable switch, and a control pulse output of the control circuit generating a first pulse corresponding to the first discharge section and a second pulse output corresponding to the second discharge section.
Az akkumulátornak a találmány szerinti eljárással történő töltését annak teljes feltöltéséig folytathatjuk. A feltöltött állapot megállapítása, érzékelése, kijelzése nem tárgya a jelen találmánynak, erre számos más megoldás ismeretes.Charging of the battery according to the invention may continue until it is fully charged. Determining, sensing, and displaying the charged state is not the subject of the present invention, and many other solutions are known.
A találmány szerinti eljárást, valamint az annak megvalósítására szolgáló berendezést a mellékelt ábrák alapján az alábbiakban ismertetjük, ahol azThe process of the present invention and the apparatus for carrying it out will be described below with reference to the accompanying drawings, in which:
1. ábra a találmány alapjául szolgáló legegyszerűbb eljárás idődiagramját mutatja; aFigure 1 shows a time diagram of the simplest method underlying the invention; the
2. ábra a találmány alapjául szolgáló eljárás egy változatának idődiagramját mutatja; aFigure 2 is a time diagram of a variant of the method underlying the invention; the
3. ábra a találmány szerinti eljárás egy lehetséges megvalósításának idődiagramja; aFigure 3 is a time diagram of a possible embodiment of the method of the invention; the
4. ábra a találmány szerinti eljárás megvalósítására szolgáló berendezés elvi kapcsolási vázlata.Figure 4 is a schematic diagram of an apparatus for implementing the method of the invention.
A találmány alapjául szolgáló eljárás egy első lehetséges megvalósítási módja követhető az 1. ábra diagramján. A diagram vízszintes tengelyére a t idő, a függőleges tengelyre a töltendő akkumulátor csatlakozóin folyó / áram van felmérve. A töltőáramot egy, a töltendő akkumulátor csatlakozóira egy töltőáramkörön keresztül csatlakozó villamosenergia-forrás biztosítja, amely lehet egy váltakozó hálózati feszültségről táplált egyenirányító, de alkalmazható egy nagyobb feszültségű akkumulátor is vagy hasonló. Ennél a megvalósításnál a töltőáramba különböző töltési szakaszok vannak beiktatva, nevezetesen az a szakasz, amely egy impulzusüzemű töltési szakasz, majd ezt követi egy e szakasz, amely egy folyamatos töltési szakasz.A first possible embodiment of the method underlying the invention can be seen in the diagram of Figure 1. The horizontal axis of the diagram is the time t and the vertical axis is the current / current at the connectors of the battery to be charged. The charging current is provided by a source of electricity connected to the terminals of the battery to be charged via a charging circuit, which may be a rectifier powered from an AC mains voltage, or a higher voltage battery or the like. In this embodiment, various charging sections are inserted into the charging current, namely, the section which is a pulsed mode charging section, followed by this section, which is a continuous charging section.
Az a szakasz egy töltőáram-impulzusokból álló töltési szakasz. Az impulzusok ismétlődési frekvenciája gyakorlatilag megegyezik a töltendő akkumulátor belső rezonanciafrekvenciájával. Ez a rezonanciafrekvencia egy olyan frekvencia, amelynél egy változó frekvenciájú töltőáram-impulzusoknak csúcsértéke van. A gyakorlatban az akkumulátoroknak ez a rezonanciafrekvenciája általában 100 és 10 000 Hz közötti tartományba esik, de ismeretesek ennél nagyobb rezonanciafrekvenciájú akkumulátorok is. Az impulzusok jel/szünet aránya 1:10 és 10:1 közötti tartományban választhatók meg. Az a szakasz időtartama célszerűen 200 ms és 1500 ms tartományon belül van. Ezen belül a pontosabb időtartamot az illető akkumulátor típusának megfelelően, kísérleti úton kell meghatározni.That section a is a charging section consisting of charge current pulses. The repetition frequency of the pulses is practically the same as the internal resonance frequency of the battery to be charged. This resonance frequency is a frequency at which a variable frequency charge current pulse has a peak value. In practice, this resonant frequency of batteries is generally in the range of 100 to 10,000 Hz, but batteries with higher resonance frequencies are known. The pulse signal / pause ratio can be selected in a range of 1:10 to 10: 1. The duration of this period is preferably in the range of 200 ms to 1500 ms. Within this, the exact time shall be determined experimentally according to the type of battery concerned.
Az a szakaszon belüli Ip áramimpulzusok nagysága előnyösen 1-C5 és 7-C5 közötti tartományban van, amelynek értékét szintén az illető akkumulátor típusának megfelelően, kísérleti úton kell meghatározni.The magnitude of the current pulses Ip within that phase is preferably in the range of 1-C5 to 7-C5, the value of which must also be determined experimentally according to the type of battery in question.
Az a szakaszban az akkumulátor viszonylag kevesebb töltést vesz fel, az ezen belüli impulzussorozat lényegében előkészíti az akkumulátort a töltés felvételére. Az a szakaszt egy töltési e szakasz követi, amelynek időtartama célszerűen 200 ms és 1500 ms között van, amely tartományon belüli optimális értéket szintén az illető akkumulátor típusának megfelelően, kísérleti úton kell meghatározni. Az e szakaszon belül az le töltőáram értéke állandó, és nagysága előnyösen 1 C5 és 7 C5 tartományban van.During that phase, the battery takes up relatively less charge, and the pulse sequence within it essentially prepares the battery to charge. This section is followed by a charging period of this duration, preferably between 200 ms and 1500 ms, the optimum within which is also to be determined experimentally according to the type of battery in question. Within this section, the value of the charge current le is constant and is preferably in the range 1 C5 to 7 C5.
Egy adott típusú akkumulátorhoz meghatározott a szakaszon belüli optimális Ip áramimpulzus és az e szakaszon belüli le töltőáram nagysága, valamint az a szakasz időtartama és e szakasz időtartama állandónak tekinthető, és az adott típuson belüli egyes akkumulátoroknál ezek az értékek nem változnak.For a given battery type, the magnitude of the optimal Ip current pulse and charge current within that section, as well as the duration of the section and the duration of this section, are considered to be constant and do not change for some batteries of that type.
Az 1. ábrán láthatóan a fentiekben ismertetett a szakaszból és e szakaszból álló periódus ismétlődik, vagyis az e szakaszt ismét egy a szakasz, majd e szakasz követi. Ez a folyamat ismételhető periodikusan az akkumulátor teljes feltöltéséig.As shown in Figure 1, the period described above, consisting of a section and a section, is repeated, i.e., section a is followed by section a and then this section. This process can be repeated periodically until the battery is fully charged.
A 2. ábrán az 1. ábrán bemutatott akkumulátortöltési eljárás változata látható, amelynél az a szakaszból és e szakaszból álló periódust egy második p1 pihentetőszakasz követi, amely alatt egyáltalán nem folyik töltőáram. A második p1 pihentetőszakasz alatt az akkumulátoron belüli kémiai átalakulás elősegíti a hatékonyabb töltésfelvételt. A második p1 pihentetőszakasz időtartama lényegében tetszőlegesen kis értékű lehet, célszerűen legfeljebb 1500 ms, amelyen belül a pontosFig. 2 shows a variant of the battery charging method shown in Fig. 1, followed by a period of a period and a period of a second relaxation period p1 during which no charging current flows at all. During the second relaxation period p1, chemical conversion within the battery contributes to more efficient charge uptake. The duration of the second relaxation period p1 may be substantially arbitrarily small, preferably not more than 1500 ms, within which
HU 225 573 Β1 időtartamot az illető akkumulátor típusának megfelelően, kísérleti úton kell meghatározni. A második p1 pihentetőszakasz után ismét a periodikus áramimpulzus-sorozatból álló a szakasz következik, és ezzel ismétlődik az a, e szakaszokból és p1 pihentetőszakaszból álló periódus. Ez a folyamat ismételhető az akkumulátor teljes feltöltéséig.The period of time shall be determined experimentally according to the type of battery concerned. After the second relaxation period p1 is followed again by a period consisting of a periodic current pulse sequence, thereby repeating the period a, e and p1 relaxation period. This process can be repeated until the battery is fully charged.
Tovább növelhető az akkumulátor töltést felvevő képessége, ha a második p1 pihentetőszakasz alatt egy rövid kisütő- g szakaszt is alkalmazunk, amelynek időtartama legfeljebb 50 ms, és a második p1 pihentetőszakaszt megelőző β szakaszt követő legfeljebb 700 ms f időtartam után iktatjuk be. A kisütést korlátozott -Id1 kisütőáram-impulzussal végezzük, amelynek nagysága legfeljebb 7-C5 értékű.The charge capacity of the battery can be further increased by applying a short discharge period of up to 50 ms during the second relaxation period p1 and up to 700 ms f after the β period preceding the second relaxation period p1. Discharging is performed with a limited impulse of -Id1 discharge current of up to 7-C5.
A 3. ábrán a találmány szerinti eljárás megvalósítása látható, amely a 2. ábrán bemutatott eljárástól abban különbözik, hogy a periodikus áramimpulzus-sorozatból álló a szakasz és a folyamatos töltőáramú e szakasz közé egy első p2 pihentetőszakaszt iktatunk közbe. Az első p2 pihentetőszakasz időtartama lényegében tetszőlegesen kis értékű lehet, hasonlóan a második p1 pihentetőszakaszhoz, de azok időtartama nem szükségszerűen azonos. Az első p2 pihentetőszakasz időtartama is legfeljebb 1500 ms. Az első p2 pihentetőszakaszon belül is célszerű lehet egy kisütő- c szakasz beiktatása, amely az első p2 pihentetőszakaszt közvetlenül megelőző periodikus áramimpulzus-sorozatból álló a szakasz után legfeljebb 700 ms b időtartam után következik és időtartama legfeljebb 50 ms. A kisütő- c szakaszban a -Id2 kisütő áramimpulzust legfeljebb 7 C5 értékre korlátozzuk.Figure 3 illustrates an embodiment of the method according to the invention, which differs from the method shown in Figure 2 by inserting a first relaxation section p2 between a section consisting of a periodic current pulse sequence and a continuous charging current section e. The duration of the first relaxation period p2 may be substantially arbitrarily small, similar to the second relaxation period p1, but not necessarily of the same duration. The first relaxation period p2 also has a duration of up to 1500 ms. Also, within the first relaxation period p2, it may be desirable to include a discharge phase c, which follows a period of up to 700 ms b after a period of up to 50 ms after a period p2 immediately preceding the first relaxation period p2. In the discharge phase c, the discharge current pulse -Id2 is limited to a maximum of 7 C5.
A fenti példák kapcsán ismertetett eljárás nem feltétlenül alkalmazandó az akkumulátor teljes feltöltéséhez. Eredményesen csökkenthető a töltési idő úgy is, ha az akkumulátorra kapcsolt folyamatos töltőáramot megszakítva legalább a találmány szerinti áramimpulzus-sorozatból álló a szakaszt vagy az 1-3. ábrákon bemutatott a-g szakaszokat, illetve p1, p2 pihentetőszakaszokat periodikusan közbeiktatjuk.The procedure described in the examples above does not necessarily apply to fully charge the battery. It is also possible to effectively reduce the charging time by interrupting the continuous charging current connected to the battery by at least the phase of the current pulse series according to the invention or by the interruption of the pulses of FIGS. 1-3 are periodically interrupted.
Kezdetben folyamatos töltés különösen akkor lehet kívánatos, ha a feltöltendő akkumulátor teljesen töltésmentes vagy nagymértékben ki van sütve. Ekkor ugyanis nem jelentkezik a rezonancia jelensége. Ilyen esetben a folyamatos töltéssel célszerű elérni azt a feltöltési szintet, amelynél az akkumulátor belső rezonanciája már mérhető, amely szinttől kezdve a találmány szerinti 1-3. ábrákon bemutatott eljárás már eredményesen alkalmazható. A folyamatosan, rendszeresen alkalmazott akkumulátorokat azonban a gyakorlatban ilyen mértékben nem sütik ki.Initially, continuous charging may be desirable especially when the battery to be charged is completely uncharged or heavily discharged. This is because the phenomenon of resonance does not occur. In such a case, it is expedient to achieve, by continuous charging, a charge level at which the internal resonance of the battery can already be measured, from which level according to the invention 1-3. The method shown in Figs. In practice, however, batteries that are used continuously and regularly are not discharged to this extent.
A találmány szerinti eljárás megvalósítására szolgáló, szintén találmány szerinti akkumulátortöltő berendezés kapcsolási elrendezése a 4. ábrán látható. A töltendő 1 akkumulátor töltőáramát egy vezérelt 3 áramgenerátoron keresztül egy villamos 2 energiaforrás biztosítja, amely lehet egy hálózati feszültségről táplált tápegység vagy egy másik, nagyobb feszültségű akkumulátor vagy hasonló. A 3 áramgenerátor és az 1 akkumulátor közé egy 4 árammérő egység van iktatva.The circuit arrangement of the battery charger for carrying out the process according to the invention, also according to the invention, is shown in Figure 4. The charging current of the battery to be recharged is provided through a controlled current generator 3 by an electrical power source 2, which may be a mains powered power supply or another higher voltage battery or the like. A current measuring unit 4 is inserted between the current generator 3 and the battery 1.
Az 1 akkumulátor csatlakozásaira egy vezérelt terhelőáramkör van kapcsolva, amely egy 7 ellenállásból és egy ezzel sorosan kapcsolt 6 vezérelhető kapcsolóból áll, mely utóbbi például egy félvezetős kapcsolóeszköz, például egy FET vagy tranzisztor vagy bármilyen más, gyors működésű vezérelhető kapcsolóelem. A 6 vezérelhető kapcsoló vezérlőbemenete egy 5 vezérlőáramkör Icd1 kimenetére csatlakozik.Connected to the battery terminals 1 is a controlled load circuit comprising a resistor 7 and a series-connected controllable switch 6, for example a semiconductor switching device such as a FET or transistor or any other fast-acting controllable switching element. The control input of the controllable switch 6 is connected to the output Icd1 of a control circuit 5.
Az 1-3. ábrák szerinti eljárás lefolyását az 5 vezérlőáramkör például egy programozható függvénygenerátor segítségével biztosítja. Ennek megfelelően az 5 vezérlőáramkör a 3 áramgenerátor vezérlőbemenetére kapcsolt Iv vezérlőkimenetén a töltési eljárásnak a periodikus áramimpulzus-sorozatból álló a szakasza alatt egy, a töltendő 1 akkumulátor belső rezonanciafrekvenciájával azonos frekvenciájú négyszögjelet állít elő, amelynek az amplitúdója arányos az Ip áramimpulzus nagyságával. Ez a négyszögjel az impulzus alatt a 3 áramgenerátort kinyitja, ami a négyszögjel amplitúdójával arányos áramú Ip áramimpulzusokat továbbít a közbeiktatott 4 árammérő egységen keresztül a töltendő 1 akkumulátorba.1-3. The control circuit 5 provides, for example, a programmable function generator. Accordingly, the control circuit 5 generates a rectangular signal at a frequency equal to the amplitude of the current Ip at the control output IV of the current generator 3 connected to the control input I of the current generator during the charging period during the periodic sequence of current pulses. This rectangular signal opens the current generator 3 during the pulse, which transmits current pulses Ip proportional to the amplitude of the rectangular signal through the intermediate current measuring unit 4 to the rechargeable battery 1.
Az 1 akkumulátor pozitív csatlakozója az 5 vezérlőáramkör Um feszültségmérő-bemenetére van csatlakoztatva. A 4 árammérő egység kimenete az 5 vezérlőáramkör lm árammérő-bemenetére csatlakozik.The positive terminal of the battery 1 is connected to the voltage measuring input Um of the control circuit 5. The output of the current measuring unit 4 is connected to the current measuring input 1m of the control circuit 5.
A 4 árammérő egység lehet egy önmagában ismert Hall-generátoros árammérő, de alkalmazható egy, a 4. ábrán vázlatosan jelölt egyszerű ellenállás is, amelynek két végén az 1 akkumulátorba folyó árammal arányos feszültség jelenik meg, vagy lehet bármilyen más, ismert árammérő elem. A példában bemutatott árammérő-ellenálláson eső feszültség az 5 vezérlőáramkör Um feszültségmérő-bemenete és az lm árammérő-bemenete között jelenik meg. Az 5 vezérlőáramkör ezen feszültséggel szabályozza az Iv vezérlőkimenetén megjelenő négyszögjel amplitúdóját.The current measuring unit 4 may be a Hall generator known per se, or it may employ a simple resistor, shown schematically in FIG. 4, having a voltage proportional to the current flowing into the battery 1 at its two ends or any other known current measuring element. The voltage at the current meter resistor shown in the example is displayed between the voltage meter input Um of the control circuit 5 and the current meter input Im. The control circuit 5 controls the amplitude of the quadrature signal appearing at the control output of the Iv with this voltage.
Az Iv vezérlőkimeneten megjelenő négyszögjel frekvenciája az 5 vezérlőáramkör függvénygenerátorán beállítható, vagy - amennyiben a találmány szerinti akkumulátortöltő egy meghatározott akkumulátortípushoz van rendszeresítve - az egy meghatározott frekvenciára be van állítva. A tapasztalatok szerint a négyszögjel jel/szünet aránya tág határok között, 1:10 és 10:1 tartományban lehet, amit az adott akkumulátor típusának megfelelően, kísérleti úton lehet pontosabban meghatározni.The frequency of the rectangular signal displayed at the control output IV can be set at the function generator of the control circuit 5 or, if the battery charger according to the invention is standardized for a particular type of battery, set at a specific frequency. Experience has shown that the quadrature signal-to-pause ratio can be within a wide range of 1:10 to 10: 1, which can be more accurately determined experimentally according to the type of battery being used.
Az 5 vezérlőáramkör függvénygenerátora hasonlóképpen állítja elő az e szakaszt is, valamint a 2. ábra szerinti második p1 pihentetőszakaszt vagy a 3. ábra szerinti első p2 pihentetőszakaszt. Az e szakasz alatt az Iv vezérlőkimeneten folyamatos jel jelenik meg, míg a p1 és p2 pihentetőszakaszok alatt a 3 áramgenerátor lezárt állapotban van, nem enged át töltőáramot.Similarly, the function generator of the control circuit 5 generates the section e and the second relaxation section p1 of Figure 2 or the first relaxation section p2 of Figure 3. During this phase, a continuous signal appears at the control output IV, while during the rest periods p1 and p2, the current generator 3 is in a closed state, does not allow charging current.
A találmány szerinti eljárás során a p1 és p2 pihentetőszakaszok alatt lehetséges módon alkalmazott kisütő- c, illetve g szakaszt a 7 ellenállásból és az ezzel sorosan kapcsolt 6 vezérelhető kapcsolóból álló soros terhelőáramkör állítja elő. E célból az 5 vezérlőáramkör célszerűen a már említett függvénygenerátorral előállított és a fenti eljárásban ismertetett időtartamú impul4In the method according to the invention, a discharge load section consisting of a resistor 7 and a controllable switch 6 connected in series therewith generates a discharge section c and g, which may be used during the rest periods p1 and p2. For this purpose, the control circuit 5 is preferably pulsed with the same time as the function generator and described in the above procedure.
HU 225 573 Β1 zust küld az Icd1 kimenetén keresztül a 6 vezérelhető kapcsolóvezérlő bemenetére, amelyet ez az impulzus zár, és a 7 ellenállás, valamint az 1 akkumulátor feszültsége által meghatározott áram terheli az 1 akkumulátort az impulzus által meghatározott ideig.GB 225 573 Β1 is sent through the output of Icd1 to the input of the controllable switch controller 6 which is closed by this pulse, and the current determined by the resistor 7 and the voltage of the battery 1 loads the battery 1 for a period determined by the pulse.
Abban az esetben, ha a p1 és p2 pihentetőszakaszokban a c és g szakaszok -Id1 és -Id2 kisütőáramimpulzusa eltérő nagyságú, úgy egy 6’vezérelhető kapcsolóból és 7’ ellenállásból álló további terhelőáramkört kapcsolunk az 1 akkumulátor csatlakozóira. A 6’ vezérelhető kapcsoló az 5 vezérlőáramkör Icd2 kimenetére csatlakozik. A két különböző 7 és 7' ellenállásokat tartalmazó terhelőáramkör különböző -Id1 és -Id2 kisütőáram-impulzusokkal terheli az 1 akkumulátort.In case the discharge current pulses -Id1 and -Id2 of the c and g sections of the relay sections p1 and p2 are of different magnitudes, an additional load circuit comprising a 6 'controllable switch and a resistor 7' is connected to the battery terminals 1. The controllable switch 6 'is connected to the output Icd2 of the control circuit 5. The load circuits comprising two different resistors 7 and 7 'load the battery 1 with different discharge currents -Id1 and -Id2.
Az 5 vezérlőáramkör kialakítható úgy is, hogy az 1 akkumulátor töltésének megkezdése előtt az 1 akkumulátoron egy vizsgálatot végezzen, a vizsgálat eredményét tárolja, és a töltést ezen tárolt adatok alapján végezze. így például az 5 vezérlőáramkör függvénygenerátora egy mérési fázisban például 100 Hz és 10 000 Hz között folyamatosan változó frekvenciájú négyszögjelet állít elő, amelynek az amplitúdója a töltés közben alkalmazott négyszögjel amplitúdójánál lényegesen kisebb, például 0,1 C5 értékű. Ennek érdekében a 2 energiaforrás és a 4 árammérő egység közé a 3 áramgenerátort áthidaló, egy vezérelhető 8 kapcsoló és egy 9 ellenállás soros kapcsolása van beiktatva. A vezérelhető 8 kapcsoló vezérlőbemenetére az 5 vezérlőáramkör It kimenete csatlakozik.The control circuit 5 may also be configured to perform a test on the battery 1 prior to charging the battery 1, storing the result of the test and charging based on this stored data. For example, the function generator of the control circuit 5 generates, for example, a rectangular frequency of varying frequency between 100 Hz and 10,000 Hz in a measurement phase, the amplitude of which is substantially smaller than the amplitude of the rectangle used during charging, e.g. For this purpose, a series of switching switches 8 and a resistor 9 which bridge the current generator 3 are inserted between the power source 2 and the current measuring unit 4. The control input 5 of the control circuit 5 is connected to the control input of the control switch 8.
A vizsgálathoz olyan kis töltőáram-impulzust kell alkalmazni, amely a frekvencia változtatásával biztosan nem éri el az akkumulátor telítési áramát, vagyis amellyel a rezonanciafrekvencia jól meghatározható. Ezt az áramot a 9 ellenállás értékével lehet beállítani.For the test, a small charge current pulse shall be used which, by changing the frequency, shall not reach the saturation current of the battery, ie by which the resonance frequency can be well determined. This current can be set by the value of resistor 9.
A 4 árammérő egység által mért és az Um feszültségmérő-bemenet és az lm árammérő-bemenet között megjelenő, folyamatosan változó frekvenciájú töltőárammal arányos feszültség a vizsgált akkumulátornak a négyszögjel pillanatnyi frekvenciáján mutatott belső ellenállásával arányos. A töltőáramimpulzus-sorozat amplitúdójának a frekvenciája függvényében maximuma van. Ez a frekvencia a vizsgált akkumulátor rezonanciafrekvenciája.The voltage measured by the current measuring unit 4 and displayed between the voltage measuring input Um and the current measuring input 1m is proportional to the internal resistance of the tested battery at the instantaneous frequency of the rectangle. The charge current pulse series has a maximum as a function of frequency. This frequency is the resonance frequency of the tested battery.
Természetesen a 3 áramgenerátor, a 8 kapcsoló és a 9 ellenállás egyetlen olyan áramkörrel is megvalósítható, amely megfelelő vezérléssel az 1 akkumulátor vizsgálatát is elvégzi, ugyanakkor töltéskor a megfelelő Ip áramimpulzusokat továbbítja az 1 akkumulátorhoz.Of course, the current generator 3, the switch 8 and the resistor 9 can be implemented by a single circuit which, with proper control, also carries out the test of the battery 1 and at the same time transmits the respective Ip pulses to the battery 1 during charging.
A találmány szerinti eljárás különösen előnyösen alkalmazható Li-ion, Ni-Cd, Ni-M-H és zselés ólomakkumulátoroknál (SLA).The process of the invention is particularly suitable for Li-ion, Ni-Cd, Ni-M-H and gel lead-acid batteries (SLA).
Claims (11)
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU0201744A HU225573B1 (en) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | Method and equipment for charging accumulators having non-fluid dielectric |
| ES02727813T ES2257545T3 (en) | 2001-05-28 | 2002-05-28 | PROCEDURE AND APPLIANCE FOR CHARGING A RECHARGEABLE BATTERY WITH NON-LIQUID ELECTROLYTE. |
| PCT/HU2002/000047 WO2002097944A2 (en) | 2001-05-28 | 2002-05-28 | Method and apparatus for charging a rechargeable battery with non-liquid electrolyte |
| JP2003501023A JP4121945B2 (en) | 2001-05-28 | 2002-05-28 | Method and apparatus for charging a rechargeable battery with a non-liquid electrolyte |
| EP02727813A EP1396061B1 (en) | 2001-05-28 | 2002-05-28 | Method and apparatus for charging a rechargeable battery with non-liquid electrolyte |
| DE60208892T DE60208892T2 (en) | 2001-05-28 | 2002-05-28 | METHOD AND DEVICE FOR LOADING A RECHARGEABLE BATTERY WITH NON-FLUID ELECTROLYTE |
| US10/478,815 US7557541B2 (en) | 2001-05-28 | 2002-05-28 | Method and apparatus for charging a rechargeable battery with non-liquid electrolyte |
| CN02810935XA CN1531770B (en) | 2001-05-28 | 2002-05-28 | Method and apparatus for charging rechargeable battery with non-liquid electrolyte |
| AT02727813T ATE316706T1 (en) | 2001-05-28 | 2002-05-28 | METHOD AND DEVICE FOR CHARGING A RECHARGEABLE BATTERY WITH NON-LIQUID ELECTROLYTE |
| US12/459,744 US20090309553A1 (en) | 2001-05-28 | 2009-07-07 | Battery current charger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU0201744A HU225573B1 (en) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | Method and equipment for charging accumulators having non-fluid dielectric |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU0201744D0 HU0201744D0 (en) | 2002-08-28 |
| HUP0201744A2 HUP0201744A2 (en) | 2004-01-28 |
| HU225573B1 true HU225573B1 (en) | 2007-03-28 |
Family
ID=89980443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU0201744A HU225573B1 (en) | 2001-05-28 | 2002-05-24 | Method and equipment for charging accumulators having non-fluid dielectric |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HU225573B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009060248A3 (en) * | 2007-11-08 | 2009-06-25 | Tamas Balazs | Process amd connection layout for recharching batteries having adherent or soaked electrolyte |
-
2002
- 2002-05-24 HU HU0201744A patent/HU225573B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009060248A3 (en) * | 2007-11-08 | 2009-06-25 | Tamas Balazs | Process amd connection layout for recharching batteries having adherent or soaked electrolyte |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HU0201744D0 (en) | 2002-08-28 |
| HUP0201744A2 (en) | 2004-01-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7557541B2 (en) | Method and apparatus for charging a rechargeable battery with non-liquid electrolyte | |
| US8188718B2 (en) | Method and apparatus for a remote battery charger with a self contained power source | |
| KR102408274B1 (en) | Battery charging based on real-time battery characterization | |
| EP0584362B1 (en) | Method for charging battery and apparatus therefor | |
| JP2010148353A5 (en) | ||
| EP3916948A1 (en) | Modular energy storage system | |
| RU2006121543A (en) | METHOD FOR BALANCED CHARGING OF A LITHIUM-ION OR LITHIUM-POLYMER BATTERY | |
| EP2838175A1 (en) | Balance correction device and power storage system | |
| JP4368027B2 (en) | Power supply unit, semiconductor device test apparatus, and semiconductor device test method | |
| EP1465319A2 (en) | Uninterruptible power supply device with circuit for degradation judgment of storage battery | |
| CN114731051A (en) | Adaptive battery charging based on battery measurements during discharge pulses | |
| CN114731053A (en) | Battery management system with plate carrying limited energy excitation and real-time alternating current impedance detection | |
| KR101151022B1 (en) | Method and device for batteries | |
| EP1950575A2 (en) | Method and apparatus for determining impedance of live-earth loop of electrical power supply | |
| JP2005517962A (en) | Method and circuit device for measuring average current consumption of battery drive device | |
| US5617005A (en) | Method and apparatus for charging lead acid batteries | |
| HU225573B1 (en) | Method and equipment for charging accumulators having non-fluid dielectric | |
| US20230124976A1 (en) | Method for Measuring Battery Reserve Capacity of Storage Battery, and Battery Detection Device | |
| WO2023130590A1 (en) | Battery management system with real-time ac-impedance inspection using limited-energy on-board ac excitation | |
| EP3433918B1 (en) | Battery charging based on real-time battery characterization | |
| RU2699247C1 (en) | Method and device for charging an accumulator | |
| JPH0630530A (en) | Charger and charging method for enclosed lead battery | |
| CN110707770B (en) | Control unit and method for charging a battery pack | |
| JP2005530476A (en) | Method for fast charging a battery and apparatus for carrying out said method | |
| KR940010445A (en) | How to optimize charging of lead-acid batteries and interactive chargers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GB9A | Succession in title |
Owner name: SINO YI HUA INTERNATIONAL INVESTMENT CO., LIMI, CN Free format text: FORMER OWNER(S): 10 CHARGE ELEKTROTECHNIKAI FEJLESZTOE ES KERESKEDELMI KFT., HU |
|
| GB9A | Succession in title |
Owner name: GLOBAL TALENT DEVELOPMENT LIMITED, CN Free format text: FORMER OWNER(S): 10 CHARGE ELEKTROTECHNIKAI FEJLESZTOE ES KERESKEDELMI KFT., HU; SINO YI HUA INTERNATIONAL INVESTMENT CO., LIMITED, CN |
|
| MM4A | Lapse of definitive patent protection due to non-payment of fees |