JP2006314192A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーの老化度に依存して最適の充電モードを決定することのできる充電装置を提供することである。
【解決手段】この課題は本発明により、少なくとも1つのバッテリー特性量を検出するための測定ユニットを有する充電装置において、検出されたバッテリー特性量に少なくとも依存して老化固有の充電モードを決定するように構成された計算ユニットが設けられていることを特徴とする充電装置によって解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項1の上位概念による測定ユニットを有する充電装置に関する。

充電器に装着されたバッテリーの特性量を検出するために設けられた測定ユニットを有する充電装置は公知である。この特性量はバッテリーの充電度を検出するために用いられ、この充電度によってバッテリーの相応の充電方法を選択することができる。この充電方法はバッテリーの老化に依存しないで実施される。

本発明は、少なくとも1つのバッテリー特性量を検出する測定ユニットを有する充電装置から出発する。

本発明の課題は、バッテリーの老化度に依存して最適の充電モードを決定することのできる充電装置を提供することである。

この課題は本発明により、少なくとも1つのバッテリー特性量を検出するための測定ユニットを有する充電装置において、検出されたバッテリー特性量に少なくとも依存して老化固有の充電モードを決定するように構成された計算ユニットが設けられていることを特徴とする充電装置によって解決される。

本発明では、充電装置が計算ユニットを有し、この計算ユニットは少なくとも検出されたバッテリー特性量に依存して老化固有の充電モードを検出するように構成されている。「構成されている」とはこの関連から、とりわけ「設計されている」および/または「プログラミングされている」と理解されたい。「バッテリー特性量」とは、バッテリーの電気的特性量であり、とりわけ電圧、電荷、容量および/または抵抗であると理解されたい。「バッテリー」とは、この関連から再充電可能なエネルギー蓄積ユニットであると理解されたい。

本発明の相応の構成によって、バッテリーの老化の点で最適に実施することのできるバッテリーの充電プロセスが達成される。例えば充電電流供給ユニットを痛めずに実施することのできる充電プロセスが達成される。このことは、バッテリーの老化度に適合した充電電流を充電電流供給ユニットから出力することにより達成される。

充電モードの検出は1つまたは複数のステップで行うことができる。これは例えば、老化度を少なくとも検出されたバッテリー特性量に依存して検出し、引き続き老化度に基づいて充電モードを検出することにより行われる。

有利には計算ユニットは、バッテリーの状態特性量を検出するために設けられている。「状態特性量」とはこの関連からとりわけバッテリー特性量の1つであると理解すべきであり、その変化はとりわけ充電/放電サイクルの数と比例し、とりわけ充電/放電サイクルの数によって特徴付けられる。例えば内部抵抗、容量、充電/放電サイクルの所定時点での充電状態、および/または当業者に有意義と思われる別のバッテリー特性量を検出することができる。老化固有の充電モードを検出する際には、検出された状態特性量から出発するのが有利である。なぜならこの状態特性量はバッテリーの老化を予測的に反映することができるからである。

さらに計算ユニットを、バッテリーの内部抵抗特性量を検出するように構成することが提案される。これによりバッテリーの老化を介してとりわけ予測力のある特性量を検出することができる。さらに内部抵抗特性量は、例えば少なくとも電圧特性量および電流特性量に基づきオームの法則を使用してとりわけ簡単に検出することができる。

本発明の別の実施形態では、計算ユニットが充電モードを複数のバッテリー特性量に配属するよう構成されている。充電モードを明快に選択できるようにすることによって、操作性を向上することができる。ここでは複数のバッテリー特性量を1つのクラスに配属することができる。クラスは例えば所定のインターバルでのバッテリー特性量、または所定の最小値以上、かつ所定の最大値以下のバッテリー特性量により形成することができる。さらにバッテリー特性量の分類を、ファジーロジック分類および/またはK-最近接分類に基づく分類モデルによって行うことも考えられる。

有利には装置は、データが記憶されたメモリユニットを有し、このデータは老化固有の充電モードを検出するために用いられる。老化固有の充電モードを迅速かつ効率的に検出することは、計算ユニットがこの記憶されたデータにアクセス可能であることによって達成される。メモリユニットには特性マップのデータを記憶することができ、この特性マップは、充電モードと所定のバッテリー特性量および/またはバッテリー特性量のクラスとの割り当てのために用いることができる。

有利には装置は、少なくとも1つの老化度に依存する特性量を出力するための出力装置を有する。このことにより操作者は、バッテリーの老化度についての情報を得る。計算ユニットにより決定された充電モードは、使用不能バッテリーを検査および/または識別することができる。このことにより、使用不能バッテリーが例えば充電プロセス中に充電器に不所望に留まることが回避され、これにより発生する時間損失並びにコストが回避される。

さらに装置に、充電電流供給ユニットの老化固有の充電モードを調整するように構成された調整ユニットを設けることが提案される。計算ユニットと充電電流供給ユニットとの間のインタフェースは例えば充電器によって達成され、適用時に柔軟性が得られる。この調整は完全に自動的に実施することができ、計算ユニットにより検出された充電モードを充電電流供給ユニットで自動的に調整する。択一的におよび/または付加的に充電モードを操作者により手動で入力装置を介して調整することができる。操作者には例えば所定の充電モードについての情報が与えられる。このことにより操作者は、充電モードの最終的選択をコントロールすることができる。ここで操作者は前もってプログラミングされた種々異なる充電モードを選択することができる。ここでのパラメータは例えば充電電流および/または充電時間であり、このモードをそれぞれ設定する。またはこれらのパラメータ自体を、操作者が充電電流を手動で調整することにより入力する。

さらなる利点は以下の図面の説明から明らかとなる。図面には本発明の実施例が示されている。図面、明細書および請求項は多数の特徴および組み合わせを含む。

図1は、バッテリー収容部28を有する充電器26を示す。バッテリー収容部28には図示しないバッテリーを差し込むことができる。充電器26は充電装置を有し、この充電装置は測定ユニット10、計算ユニット12および調整ユニット18を有する。調整ユニット18はユニット30と入力装置22を有し、入力装置22は回転ノブにより形成された操作エレメントを有する。さらに充電器26は充電電流供給ユニット20，ノブ32およびLED表示器として構成された表示装置16を有する。

図2には、測定ユニット10，計算ユニット12およびユニット30が概略的に示されている。

充電器26におけるバッテリーの充電プロセスの予備段階で、バッテリー特性量が測定ユニット10により検出される。この測定プロセスの経過は図3に示されている。第1ステップでは時点T0からT1までで、充電電流供給ユニット20から送出される電流I1がバッテリーに流れる。時点T1からは電流I2が時点T3まで充電電流供給ユニット20から出力される。時点T1とT2で、バッテリーの両極間の電圧V1ないしV2が電圧測定器36により検出される。この検出された電圧特性量V1とV2および電流強度I1とI2が計算ユニット12に供給される。計算ユニット12のA/D変換器38がこれらの特性量をデジタルデータに変換し、このデジタルデータは集積回路40によりワークメモリ42に記憶される。集積回路40は、記憶されたバッテリー特性量からバッテリーの内部抵抗RDCを次式
RDC=(V1-V2)/(I2-I1)
により求めるようプログラミングされている。内部抵抗RDCを2つの測定ステップで2つの異なる電流強度により検出すると、有利には未知のパラメータを除去することができる。この未知のパラメータは、例えばバッテリーの不動態層に起因する作用と結び付いている。検出される内部抵抗RDCの精度を向上させるために、バッテリー特性量を付加的な検出時点Tiで検出し、ワークメモリ42に記憶することができる。集積回路40は、相応に記憶されたバッテリー特性量ViとIiの平均値を検出し、この平均値を介して内部抵抗RDCが検出できるようにプログラミングされている。

択一的に、電流I1とI2をバッテリーから出力することも考えられる。このためにはバッテリーの残留エネルギーが使用される。しかし基本的に、バッテリーを短時間充電し、引き続き測定プロセスに対して少なくとも必要な電流量を出力させることも考えられる。さらに付加的に、電流強度I1を電流強度I2に切り換えるために放電スイッチが必要である。

検出された内部抵抗RDCに基づき、メモリユニット14に記憶されたデータを使用して集積回路40によりバッテリーの老化度および老化固有の充電モードが決定される。老化度は一方ではパーセントデータの形態で、他方では老化クラスの形態で出力装置16によって出力される。理想的なパーセントデータ「100％」はバッテリーの新しい状態に相応し、パーセントデータ「0％」は使用不能と見なすべきバッテリーに相応する。バッテリーの老化クラスは内部抵抗RDCの所定インターバルに割り当てられる。インターバル[R1,R2]で内部抵抗RDCが低い場合には、老化クラスが「新しい」バッテリーに割り当てられ、インターバル[R3,R4]で抵抗が中程度であれば、老化クラスが「中程度」に割り当てられ、インターバル[R3,R4]で抵抗が高い場合には、老化クラスが「使用不能」に割り当てられる。さらに分類を、ファジーロジック分類および/またはK-最近接分類に基づく分類モデルによって行うことも考えられる。決定された充電モードは、充電電流および充電時間により特徴付けられる。これらのパラメータも出力装置16によって出力される。

入力装置22の回転ノブは4つの異なる位置に位置決めすることができる。この位置の1つは完全自動モードに相応し、ここでは計算ユニット12により検出された充電モードのパラメータが調整ユニット18のユニット30に伝送される。ユニット30の集積回路44は、充電プロセスをこれらのパラメータにより開始するようにプログラミングされており、引き続き充電時間中に充電電流が充電電流供給ユニット20から出力される。

択一的に操作者が自分で充電モードを選択することができる。このために回転ノブを3つの所定位置に位置決めすることができ、これらの位置はそれぞれ老化クラスの1つに対応する。操作者が選択を行った後、操作者は充電プロセスをノブ32の操作によって開始することができる。操作者により選択された充電モードに対するパラメータは、集積回路44によりメモリユニット46内で読み出され、充電プロセスは集積回路44によりスタートされ、これらのパラメータに相応して実行される。

図4は、バッテリーの老化度を検出するために用いられる特性曲線を示す。このモデルでは、内部抵抗RDCの値がｘ軸に、老化度Aを表すパーセントデータがｙ軸に示されている。モデルの数値データはメモリユニット14に記憶されており、集積回路40によりアクセスすることができる。

図5には充電電流モデルが示されており、このモデルは充電モードと老化度との割り当てに用いられる。老化度Aのパーセントデータがｘ軸に、充電プロセスに対する充電電流ILの値がｙ軸にプロットされている。モデルの数値データはメモリユニット14に記憶されており、集積回路40により充電モードの決定の際に読み出される。

図1は、充電装置の上方からの平面図である。 図2は、図1の充電装置の内部回路の概略的構成を示すブロック図である。 図3は、内部抵抗の測定過程中の電流曲線を時間について示す線図である。 図4は、内部抵抗についての老化度の特性曲線図である。 図5は、老化度についての充電電流の特性曲線図である。

Claims (10)

1. 少なくとも1つのバッテリー特性量を検出するための測定ユニット(10)を有する充電装置において、
   検出されたバッテリー特性量に少なくとも依存して老化固有の充電モードを決定するように構成された計算ユニット(12)が設けられていることを特徴とする充電装置。
2. 請求項1記載の充電装置であって、計算ユニット(12)は、バッテリーの状態特性量を検出するために設けられている充電装置。
3. 請求項2記載の充電装置であって、計算ユニット(12)は、バッテリーの内部抵抗を検出するために設けられている充電装置。
4. 請求項1から3までのいずれか一項記載の充電装置であって、計算ユニット(12)は、充電モードを複数のバッテリー特性量に割り当てるために設けられている充電装置。
5. 請求項1から4までのいずれか一項記載の充電装置であって、メモリユニット(14)にデータが記憶されており、該データは老化固有の充電モードを検出するために用いられる充電装置。
6. 請求項1から5までのいずれか一項記載の充電装置であって、老化度に依存する少なくとも1つの特性量を出力するための出力装置(16)が設けられている充電装置。
7. 請求項1から6までのいずれか一項記載の充電装置であって、調整ユニット(18)が、充電電流供給ユニット(20)の、老化固有の充電モードを調整するために設けられている充電装置。
8. 請求項1から7までのいずれか一項記載の充電装置であって、充電モードを手動入力するための入力装置(22)が設けられている充電装置。
9. 請求項1から8までのいずれか一項記載の充電装置を備える充電器。
10. 請求項1から8までのいずれか一項記載の充電装置による方法であって、
    測定ユニット(10)により少なくとも1つのバッテリー特性量を検出し、検出されたバッテリー特性量に依存して計算ユニット(12)により老化固有の充電モードを決定する方法。

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