NL9402071A - Method and apparatus for rapidly charging accumulators or batteries - Google Patents

Method and apparatus for rapidly charging accumulators or batteries Download PDF

Info

Publication number
NL9402071A
NL9402071A NL9402071A NL9402071A NL9402071A NL 9402071 A NL9402071 A NL 9402071A NL 9402071 A NL9402071 A NL 9402071A NL 9402071 A NL9402071 A NL 9402071A NL 9402071 A NL9402071 A NL 9402071A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
charging
battery
measured
charging current
battery voltage
Prior art date
Application number
NL9402071A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Machiel Saakes
Robert Jansen
Original Assignee
Tno
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tno filed Critical Tno
Priority to NL9402071A priority Critical patent/NL9402071A/en
Priority to NL1000568A priority patent/NL1000568C2/en
Priority to AU39958/95A priority patent/AU3995895A/en
Priority to PCT/NL1995/000412 priority patent/WO1996018231A1/en
Priority to JP8517506A priority patent/JPH10510416A/en
Priority to EP95938664A priority patent/EP0796518A1/en
Publication of NL9402071A publication Critical patent/NL9402071A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H02J7/007184Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage in response to battery voltage gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Method for charging an accumulator (storage cell, secondary battery) or battery, wherein a relatively high charging current is supplied to the accumulator and the accumulator voltage is measured to monitor the change in accumulator voltage over time during charging, and the instant is determined at which the accumulator is fully or substantially charged, whereupon charging is terminated or at least the charging current is considerably reduced. To determine the instant at which rapid charging is terminated during charging, the accumulator voltage is measured successively at different times, and the data of the N most recent measurements, N being at least 3, are used to calculate the increase or decrease of the accumulator voltage over time.

Description

Werkwijze en inrichting voor het snelleden van accu's of batterijen.Method and device for quick-charging batteries or accumulators.

De uitvinding heeft betrekking op het snelleden van accu's of bat¬terijen. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op het met eenzo groot mogelijke laadstroom laden van batterijen of accu's welke geenbijzondere opbouw behoeven te bezitten met betrekking tot het laden metgrote laadstromen. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekkingop het gedurende het laden met grote laadstroom bepalen van de beladings-graad van de accu's of batterijen, om aan de hand daarvan het snelladente beëindigen om bijvoorbeeld over te gaan op zogenaamd druppelladen. Metde term accu of batterij wordt hier bedoeld elk type element dat in staatis, op elektrochemische wijze elektrische lading op te slaan, zoals bij¬voorbeeld NiCd-, NiMh-batterijen, maar ook de omvangrijke, in het trans¬port gebruikelijke accu's voor elektrotractie. In het hiernavolgendewordt de term accu gebruikt, maar het zal duidelijk zijn dat daarmee ookbatterij wordt bedoeld.The invention relates to fast members of batteries or batteries. In particular, the invention relates to charging batteries or accumulators with the largest possible charging current, which need not have a special structure with regard to charging with large charging currents. More particularly, the invention relates to determining the degree of charge of the accumulators or batteries during charging with a large charging current, in order to terminate the fast charging on the basis thereof, for instance to switch to so-called trickle charging. The term "battery" or "battery" here means any type of element capable of electrochemically storing electric charge, such as, for example, NiCd, NiMh batteries, but also the extensive batteries for electro-traction commonly used in transport. In the following, the term battery is used, but it will be understood that it also includes battery.

Bij het herladen van een accu bestaat het gevaar voor beschadigingten gevolge van bijvoorbeeld warmteontwikkeling of drukopbouw binnenin deaccu. Dergelijke gevaren nemen toe naarmate de laadstroom hoger is. Bij¬zonder schadelijk kan het met een hoge laadstroom voortzetten van hetladen van een inmiddels geheel of vrijwel geheel geladen accu schadelijkzijn. Enerzijds heeft men dit trachten op te lossen met speciale accu'swelke minder kwetsbaar zijn voor het met een hoge laadstroom overladen,daarentegen echter bijzonder kostbaar zijn. Anderzijds worden voor demeer gebruikelijke, goedkopere accu's lagere toelaatbare laadstromenvoorgeschreven, waardoor de laadtijd echter tot niet minder dan bijvoor¬beeld een uur kan worden beperkt. Inmiddels zijn verschillende laadalgo-ritmen ontwikkeld, om bij zo hoog mogelijke laadstroom, dat wil zeggen zokort mogelijke laadduur, een eventuele kans op beschadiging van de accuzo veel mogelijk te beperken. Het artikel "Fast-charge batteries, teamwith control circuits to serve portable equipment", EDN, 7 december 1989,pagina 180-186 geeft in dit verband een overzicht. In de praktijk wordtvoornamelijk de zogenaamde -Δϋ-methode gebruikt. Daartoe wordt tijdenshet laden het spanningsverloop van de accu gevolgd. Naar mate het ladenvoortschrijdt, zal de spanning geleidelijk toenemen, om maximaal te zijnwanneer de accu volledig is geladen, waarna bij voortzetting van hetladen de spanning daalt. In DE-A-3334651 wordt een werkwijze en een in¬richting beschreven waarmee het moment van beëindigen van het snelladenmet een hoge laadstroom aan de hand van het spanningsverloop wordt be- paald, door op verschillende achtereenvolgende tijdstippen de laadstroomkortstondig te onderbreken, zogenaamd pulsladen, om op dat moment deaccuspanning te meten, om vervolgens die beide meetgegevens te vergelij¬ken en de hoge laadstroom af te schakelen zodra of de laatst gemetenaccuspanning lager is dan de eerst gemeten, of het verschil tussen debeide gemeten accuspanningen ligt onder een voorafbepaalde spanningsver¬schil ldrempel . Ook de Europese octrooiaanvrage 0522691 beschrijft een opde -AU-methode gebaseerde procedure, en geeft in de beschrijvingsinlei-ding (in het bijzonder in kolom 1 t/m 4) een nadere toelichting op deproblematiek waarmee rekening is te houden bij het laden van elektroche¬mische accu's.When recharging a battery, there is a risk of damage as a result of, for example, heat development or pressure build-up inside the battery. Such dangers increase the higher the charging current. Continuing to charge a battery that has now been fully or almost fully charged can be harmful with a high charging current. On the one hand, attempts have been made to solve this with special batteries, which are less vulnerable to overcharging with a high charging current, but are particularly expensive. On the other hand, lower permissible charging currents are prescribed for the more usual, cheaper batteries, so that the charging time can, however, be limited to no less than, for example, an hour. Various charging algorithms have now been developed to minimize the risk of damage to the battery at the highest possible charging current, i.e. the shortest possible charging time. The article "Fast-charge batteries, teamwith control circuits to serve portable equipment", EDN, December 7, 1989, page 180-186 provides an overview in this regard. In practice, the so-called -Δϋ method is mainly used. For this purpose, the voltage development of the battery is monitored during charging. As charging progresses, the voltage will gradually increase, to the maximum when the battery is fully charged, after which the voltage drops as charging continues. DE-A-3334651 describes a method and an apparatus with which the moment of ending the fast charging with a high charging current is determined on the basis of the voltage variation, by briefly interrupting the charging current, so-called pulse charging, at various successive times, to measure the battery voltage at that time, then compare those two measurements and switch off the high charging current as soon as the last measured battery voltage is lower than the first measured, or the difference between both measured battery voltages is below a predetermined voltage difference l threshold. European patent application 0522691 also describes a procedure based on the AU method, and in the description introducing (in particular in columns 1 to 4) a further explanation of the problems to be taken into account when charging electrochemicals. mechanical batteries.

Aldus bestaat reeds lang de wens, een betrouwbare wijze voor hetladen van een accu, om in een zo kort mogelijke tijd de accu volledig teladen onder het behouden van een zo groot mogelijke levensduur, dat wilzeggen het aantal malen dat de accu praktisch is te herladen, onder uit¬sluiting van het gevaar voor beschadiging van de accu ten gevolge vanoverladen. Echter is men tot nu toe onvoldoende in staat gebleken, aan dehiervoor bedoelde wens te voldoen.There has thus long been a wish, a reliable way of charging a battery, to fully charge the battery in the shortest possible time while maintaining the greatest possible life, that is, the number of times the battery can be recharged practically, excluding the risk of damage to the battery due to overcharging. However, it has hitherto proved insufficiently able to meet the aforementioned wish.

De onderhavige uitvinding stelt een werkwijze en een inrichtingvoor, waarmee in vergelijking met de stand van de techniek aanzienlijkbeter kan worden tegemoet gekomen aan de wens tot het in zo kort mogelij¬ke tijd, dus met zo hoog mogelijke laadstroom, laden van enig type accu,in het bijzonder van het standaardtype, met inachtname van de gebruike¬lijke levensduur en onder uitsluiting van de kans op beschadiging.The present invention proposes a method and an apparatus with which, compared to the prior art, the wish to charge any type of battery in the shortest possible time, i.e. with the highest possible charging current, can be met considerably better, in particular of the standard type, taking into account the usual service life and excluding the risk of damage.

Overeenkomstig de hierbij gevoegde conclusie 1 stelt de uitvindingdaartoe voor, met de zogenaamde schuivende segmentmethode aan de hand vanhet verloop van de accuspanning het moment te bepalen waarop de accuvolledig of in hoofdzaak volledig geladen is, om op dat moment de aange¬legde relatief hoge constante of gepulseerde laadstroom weg te nemen enbijvoorbeeld over te gaan op druppelladen of het bij een aanzienlijklagere laadstroom voortzetten van het laden.In accordance with the appended claim 1, the invention therefore proposes to determine, with the so-called sliding segment method, on the basis of the course of the battery voltage, the moment at which the battery is fully or substantially fully charged, so that the applied relatively high constant or to remove pulsed charging current and, for example, to switch to trickle charging or to continue charging at a considerably lower charging current.

Verrassenderwijs is gebleken dat overeenkomstig de onderhavigeuitvinding bijzonder nauwkeurig en betrouwbaar het moment is te bepalenwaarop de accu volledig geladen is. In het bijzonder de betrouwbaarheidvan de werkwijze overeenkomstig de uitvinding is hier van belang, aange¬zien een accu gemiddeld vele tientallen tot honderden of meer dan duizendmalen wordt herladen en dus voor elke accu even zo vaak de relatief hogelaadstroom op het juiste moment moet worden weggenomen. Door de nauwkeu¬righeid en de betrouwbaarheid is het nu mogelijk, de relatief hoge con- stante of gepulseerde laadstroom zo lang mogelijk aan te houden, zodathet daaropvolgend met een lagere laadstroom naladen voor het bereiken vande maximale beladingsgraad niet of slechts zeer kortstondig noodzakelijkis, waarmee nog een extra bekorting van de laadprocedure wordt bereikt.Surprisingly, it has been found that according to the present invention it is particularly accurate and reliable to determine the moment at which the battery is fully charged. In particular, the reliability of the method according to the invention is important here, since an accumulator is recharged on average many tens to hundreds or more than a thousand times and therefore the relatively high charging current must be removed at the right time for each accumulator as often. Due to the accuracy and reliability, it is now possible to maintain the relatively high constant or pulsed charging current for as long as possible, so that subsequent charging with a lower charging current is not necessary or only necessary for a very short time, so that the maximum degree of loading is achieved, with which an additional shortening of the loading procedure is achieved.

Overeenkomstig de onderhavige uitvinding wordt een constante ofgepulseerde snellaadstroom welke tenminste 3C bedraagt, toegepast. Daar¬mee kan een accu van het zogenaamde penlite-type binnen ongeveer tien atwintig minuten worden geladen. Deze laadstroom kan ook worden gebruiktvoor accu's van het zogenaamde alkaline-type, zoals NiCd-batterijen,welke door de fabrikant slechts worden gegarandeerd bij aanzienlijk lage¬re laadstromen, waardoor de laadtijd tenminste twee a drie uur, gewoon¬lijk ongeveer veertien uur bedraagt.In accordance with the present invention, a constant or pulsed fast charging current of at least 3C is used. This allows a battery of the so-called penlite type to be charged in about ten twenty minutes. This charging current can also be used for batteries of the so-called alkaline type, such as NiCd batteries, which are only guaranteed by the manufacturer at considerably lower charging currents, so that the charging time is at least two to three hours, usually about fourteen hours.

De werkwijze overeenkomstig de onderhavige uitvinding is zowelgeschikt voor het laden met een pulserende laadstroom als met een con¬stante laadstroom. Het met een pulserende laadstroom laden is op zichbekend. In dat verband wordt de accuspanning gemeten op het moment datgeen laadstroompuls heerst. Verschillende onderzoekingen zijn uitgevoerdin een poging de levensduur van een accu te optimaliseren door het kiezenvan een geschikte wijze van het laden met een pulserende laadstroom. Indit verband wordt verwezen naar H. Min, B. Bang, Y. Kim en H. Kang "Agingof nickel electrode in fast charge Ni/Cd cell during cycling", Progressin Batteries & Battery Materials, Vol. 12 (1993), ITE/JEC Press Inc. enIBA Inc., biz. 88 t/m 93.The method according to the present invention is suitable for charging with a pulsating charging current as well as with a constant charging current. Charging with a pulsating charging current is known per se. In this context, the battery voltage is measured at the moment when no charging current pulse prevails. Several studies have been conducted in an effort to optimize battery life by selecting an appropriate mode of charging with a pulsating charging current. In this connection reference is made to H. Min, B. Bang, Y. Kim and H. Kang "Aging of nickel electrode in fast charge Ni / Cd cell during cycling", Progressin Batteries & Battery Materials, Vol. 12 (1993), ITE / JEC Press Inc. and IBA Inc., biz. 88 to 93.

Echter is verrassenderwijs gebleken, dat bij het laden met een inhoofdzaak constante laadstroom de cyclische levensduur van de accu, datwil zeggen het aantal malen dat de accu redelijkerwijs is te laden, invergelijking met het met een pulserende laadstroom laden, (aanzienlijk)is vergroot. Vermoed wordt, dat dit is gelegen in de combinatie van eenconstante laadstroom en de specifieke wijze voor het bepalen van hetmoment van volledige belading van de accu door middel van de schuivendesegmentmethode overeenkomstig de uitvinding.However, it has surprisingly been found that when charging with a substantially constant charging current, the cyclic life of the battery, i.e. the number of times the battery can reasonably be charged, is (considerably) increased compared to charging with a pulsating charging current. This is believed to be due to the combination of a constant charge current and the specific means of determining the moment of full charge of the battery by the sliding segment method according to the invention.

De Europese octrooiaanvrage 0522691 suggereert laden met constantelaadstroom, maar niet met bijzonder hoge laadstroom en geeft niet aan inhoeverre laden met de voorgestelde werkwijze leidt tot een significanteverkorting van de laadtijd met behoud van of verbetering van de cyclischelevensduur.European patent application 0522691 suggests charging with constant charging current, but not with particularly high charging current, and does not indicate to what extent charging with the proposed method leads to a significant reduction in charging time while preserving or improving the cyclic life.

Voorts kan overeenkomstig de uitvinding in een voorkeursuitvoeringnaast het verloop van de accuspanning het temperatuurverloop van de accuworden gevolgd, bijvoorbeeld om beschadiging van de accu te voorkomen door omstandigheden welke niet met het verloop van de accuspanning zijnte traceren. Het in een afschakelcriterium gecombineerd gebruiken van hetverloop van de accuspanning en de accutemperatuur is op zich bekend uitbijvoorbeeld "Ultra-rapid NiCd charger", ELECTRONICS WORLD + WIRELESSWORLD, Juni 1990, bladzijde 532-534.Furthermore, in accordance with the invention, in a preferred embodiment, in addition to the course of the battery voltage, the temperature trend of the battery can be monitored, for example, in order to prevent damage to the battery from circumstances that cannot be traced with the course of the battery voltage. The combined use of the variation of the battery voltage and the battery temperature in a switch-off criterion is known per se from, for example, "Ultra-rapid NiCd charger", ELECTRONICS WORLD + WIRELESSWORLD, June 1990, page 532-534.

Voorts is op de gebruikelijke wijze, voorafgaande aan het ladenovereenkomstig de uitvinding, de accu te ontladen indien deze een restla-ding bezit welke groter is dan een voorafbepaalde toegelaten restlading.Daarmee kan het optreden van het zogenaamde geheugeneffect worden verhin¬derd. In de enige figuur is een schematische voorstelling gegeven van eenultrasnellader 1 voor het gelijktijdig laden van N cellen. Voor elke accu5 is een laad- en ontlaadcircuit 2,3,N gegeven. Deze circuits 2,3,N zijnaangesloten op de verschillende in- en uitgangen van een besturingseen¬heid 4. In elk circuit is opgenomen een diode 6, een weerstand 7, eentemperatuurvoeler 8, een A/D-convertor 9, een door de besturingseenheid 4bediende schakelaar 10 en een voeding 11 met constante laadstroom. Metgetrokken lijnen is weergegeven de stand van de schakelaar 10 bij hetontladen; met stippellijn is weergegeven de stand van de schakelaar 10tijdens het laden. De batterij 5 is op op zich bekende wijze gemakkelijkwegneembaar in het circuit 2,3,N opgenomen. Het zal voor de vakman duide¬lijk zijn, hoe de besturingseenheid 4 is te programmeren zodanig dat doormiddel van de A/D convertor 9 op achtereenvolgende tijdstippen de cel-spanning van de accu 5 kan worden gemeten, om het moment van afschakelenvan de hoge laadstroom te bepalen aan de hand van de volgende formule:Furthermore, prior to charging according to the invention, the battery can be discharged in the usual manner if it has a residual charge which is greater than a predetermined permitted residual charge, so that the occurrence of the so-called memory effect can be prevented. The only figure shows a schematic representation of an ultrafast charger 1 for the simultaneous loading of N cells. A charging and discharging circuit 2,3, N is given for each battery5. These circuits 2, 3, N are connected to the different inputs and outputs of a control unit 4. Each circuit contains a diode 6, a resistor 7, a temperature sensor 8, an A / D converter 9, one by the control unit 4 operated switch 10 and a power supply 11 with constant charging current. Solid lines show the position of switch 10 when discharged; The position of the switch 10 during charging is shown in broken lines. The battery 5 is, in a manner known per se, easily removable in the circuit 2,3, N. It will be clear to the skilled person how the control unit 4 can be programmed such that the cell voltage of the battery 5 can be measured at successive times by means of the A / D converter 9, in order to switch off the high charging current. to be determined by the following formula:

Figure NL9402071AD00051

waarbij Vm de gemeten celspanning is voor een N-punts segment, enwaarbij afschakeling plaatsvindt zodra R onder een voorafbepaalde drem¬pelwaarde komt. De schakeling kan daarbij zodanig zijn uitgevoerd, dat nahet afschakelen van de hoge laadstroom de voeding 11 een aanzienlijklagere laadstroom blijft leveren van bijvoorbeeld 0,1 c, of overgaat opzogenaamd druppelladen.where Vm is the measured cell voltage for an N-point segment, with shutdown occurring as soon as R falls below a predetermined threshold value. The circuit may be designed in such a way that after switching off the high charging current, the power supply 11 continues to supply a considerably lower charging current of, for example, 0.1 ° C, or so-called trickle charging.

In het hiernavolgende wordt de uitvinding nader toegelicht aan dehand van vier voorbeelden.The invention is explained in more detail below by means of four examples.

Voorbeeld 1.Example 1.

Een nikkelcadmium accu, van het formaat AA met een capaciteit van600 mAh, en een gebruikelijke snellaadduur van 4 uur of meer, is geladen met een constante laadstroom gelijk aan 5C, overeenkomend met een laad-stroom van 3,0 A. De laadtijd bedroeg 12 minuten. De laadcapaciteit wasgelijk aan 600 mAh terwijl de ontlaadcapaciteit, bepaald bij ontladen met2C, overeenkomend met 1,2 λ, gelijk was aan 530 mAh. Dit levert eenlaadrendement, d.w.z. de verhouding van de ontlaadcapaciteit en de laad¬capaciteit, van 88%. Tijdens het laden wordt een maximum temperatuur van31°C bereikt, gemeten op de buitenwand van de nikkelcadmium accu. Hier¬door treedt de temperatuurbeveiliging, afgesteld op 40eC, niet in wer¬king.A nickel cadmium battery, size AA with a capacity of 600 mAh, and a usual fast charging time of 4 hours or more, was charged with a constant charging current equal to 5C, corresponding to a charging current of 3.0 A. The charging time was 12 minutes. The charge capacity was equal to 600 mAh while the discharge capacity, determined when discharged with 2C, corresponding to 1.2 λ, was equal to 530 mAh. This provides a loading efficiency, i.e. the ratio of the discharge capacity and the loading capacity, of 88%. During charging, a maximum temperature of 31 ° C is reached, measured on the outer wall of the nickel cadmium battery. As a result, the temperature protection, set at 40eC, will not activate.

Voorbeeld 2.Example 2.

Een nikkelcadmium accu, van het formaat AA met een capaciteit van600 mAh, en een gebruikelijke snellaadduur van 4 uur of meer, is onder¬worpen aan een cyclische levensduurtest waarbij voor elke cyclus werdgeladen met 4C, overeenkomend met een constante laadstroom van 2,4 A, enontladen met 2C, overeenkomend met een ontlaadstroom van 1,2 A. Uit dezetest volgde dat na 466 cycli de ontlaadcapaciteit was gedaald van 602,3naar 594,7 mAh. Dit komt overeen met een afname van 1,3% van de capaci¬teit. De cyclische levensduur, gedefinieerd als het aantal cycli wanneerde ontlaadcapaciteit gelijk is aan 80% van de oorspronkelijke capaciteit,is daarmee beduidend hoger dan bij de gebruikelijke methode van laden meteen lage pulserende stroom van C/10 of minder.A nickel cadmium battery, size AA with a capacity of 600 mAh, and a typical fast charging time of 4 hours or more, has been subjected to a cyclic life test with charging at 4C for each cycle, corresponding to a constant charging current of 2.4 A , and discharge with 2C, corresponding to a discharge current of 1.2 A. From this test it followed that after 466 cycles the discharge capacity had dropped from 602.3 to 594.7 mAh. This is equivalent to a 1.3% decrease in capacity. The cycle life, defined as the number of cycles when discharge capacity is equal to 80% of the original capacity, is therefore significantly higher than with the usual method of charging with a low pulsating current of C / 10 or less.

Voorbeeld 3.Example 3.

Een nikkelcadmium accu, van het formaat AA met een capaciteit van600 mAh, en een gebruikelijke snellaadduur van 4 uur of meer, is onder¬worpen aan een cyclische levensduurtest waarbij voor elke cyclus werdgeladen met 5C, overeenkomend met een constante laadstroom van 3,0A, enontladen met 2C, overeenkomend met een ontlaadstroom van 1,2A (tot eenontlaadspanning van 0,5V (100% Depth of Discharge)). Tijdens het ladenwerd de maximumtemperatuur, gemeten op de buitenwand van de accu, nooitgelijk aan de gestelde temperatuurbeveiliging van 40°C. Uit deze testvolgde dat na 1037 cycli de ontlaadcapaciteit was gedaald van 540 naar432 mAh. De cyclische levensduur is daarmee overeenkomstig het laden metC/10 of minder.A nickel cadmium battery, size AA with a capacity of 600 mAh, and a typical fast charge time of 4 hours or more, has been subjected to a cyclic life test with charging at 5C for each cycle, corresponding to a constant charging current of 3.0A, and discharge with 2C, corresponding to a discharge current of 1.2A (up to a discharge voltage of 0.5V (100% Depth of Discharge)). During charging, the maximum temperature, measured on the outer wall of the battery, never equaled the set temperature protection of 40 ° C. From this test it followed that after 1037 cycles the discharge capacity had dropped from 540 to 432 mAh. The cyclic life is therefore corresponding to loading with C / 10 or less.

Voorbeeld 4.Example 4.

Een nikkelcadmium accu, van het formaat AA met een capaciteit van600 mAh, en een gebruikelijke snellaadduur van 4 uur of meer, is onder¬worpen aan een cyclische levensduurtest waarbij voor elke cyclus werdgeladen met 4C, overeenkomend met een gepulseerde laadstroom van 2,4A(laadpuls 1,4 s afgewisseld met 0,068 s pauze zonder stroom), en ontladen met 2C, overeenkomend met een ontlaadstroom van 1,2A.A nickel cadmium battery, size AA with a capacity of 600 mAh, and a typical fast charging time of 4 hours or more, has been subjected to a cyclic life test with charging at 4C for each cycle, corresponding to a pulsed charging current of 2.4A ( charge pulse 1.4 s alternated with 0.068 s pause without current), and discharge with 2C, corresponding to a discharge current of 1.2A.

Uit deze test volgde dat na 399 cycli de ontlaadcapaciteit wasgedaald van 590 mAh naar 548 mAh. De procentuele daling (gemiddeld) percyclus is daarmee gelijk aan 0,02% hetgeen aanzienlijk hoger is dan deafname van de ontlaadcapaciteit van 0,003% per cyclus volgend uit voor¬beeld 2.It followed from this test that after 399 cycles, the discharge capacity had dropped from 590 mAh to 548 mAh. The percentage decrease (average) per cycle is therefore equal to 0.02%, which is considerably higher than the decrease in the discharge capacity of 0.003% per cycle following Example 2.

Bij de voorbeelden werd de spanningstoename R telkens berekend uitzeven achtereenvolgende accuspanningen welke met gelijke tijdafstandenzijn gemeten. Met de schuivende segmentmethode is de spanningtoename Rals volgt te berekenen: R = -3Vr2V2-V3+V5+2V6+3V7.In the examples, the voltage increase R was calculated each time over successive battery voltages measured with equal time distances. Using the sliding segment method, the voltage increase Rals can be calculated as follows: R = -3Vr2V2-V3 + V5 + 2V6 + 3V7.

Wanneer R een waarde bereikte i. 0, werd het snelladen onmiddellijkbeëindigd en werden de laadtijd en het laadrendement bepaald.When R reached a value i. 0, the fast charging was terminated immediately and the charging time and charging efficiency were determined.

Claims (8)

1. Werkwijze voor het laden van een accu of batterij, waarbij aande accu een relatief hoge laadstroom wordt toegevoerd en de accuspanningwordt gemeten voor het volgen van het verloop van de accuspanning gedu¬rende het laden, en het moment wordt bepaald waarop de accu geheel of inhoofdzaak geladen is, waarop het laden wordt beëindigd of tenminste delaadstroom aanzienlijk wordt verkleind, en waartoe voor het bepalen vanhet moment van beëindigen van het snelleden tijdens het laden, achtereen¬volgens op verschillende tijdstippen de accuspanning wordt gemeten, envan de in de tijd gezien N laatste metingen, waarbij N tenminste 3 be¬draagt, de gegevens worden gebruikt voor het berekenen van de toename ofafname van de accuspanning R in de tijd, met de volgende formule:A method of charging a battery or battery, wherein a relatively high charging current is supplied to the battery and the battery voltage is measured to follow the course of the battery voltage during charging, and the moment at which the battery is fully or is essentially charged, at which the charging is terminated or at least the charging current is considerably reduced, and for which the battery voltage is measured successively at different times to determine the moment of termination of the quick members during charging, and of the N in time last measurements, where N is at least 3, the data is used to calculate the increase or decrease of the battery voltage R over time, using the following formula:
Figure NL9402071AC00081
Figure NL9402071AC00081
waarbij Vm de gemeten celspanning is voor een N-punts segment; totdat R onder een voorafbepaalde drempelwaarde komt, welke hetbedoelde moment bepaalt, waarbij de accuspanning ofwel gemeten wordt bijin hoofdzaak gelijkblijvende laadstroom ofwel bij kortstondig afgescha¬kelde laadstroom.where Vm is the measured cell voltage for an N-point segment; until R falls below a predetermined threshold value, which determines the said moment, the battery voltage being measured either with substantially constant charging current or with briefly switched-off charging current.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij voor R de voorafbepaaldedrempelwaarde ongeveer 0 of negatief is, bij voorkeur kleiner is dan 0,05V, in het bijzonder kleiner dan 0,01 V.The method of claim 1, wherein for R the predetermined threshold value is about 0 or negative, preferably less than 0.05V, especially less than 0.01V. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij N tenminste 5, bijvoorkeur tenminste 7 bedraagt.A method according to claim 1 or 2, wherein N is at least 5, preferably at least 7. 4. Werkwijze volgens conclusie 1,2 of 3 waarbij de temperatuur aande buitenzijde van de accu of batterij wordt gemeten, en het snelladenwordt beëindigd wanneer die temperatuur ongeveer 35°C of meer, bijvoorkeur ongeveer 40°C of meer bedraagt.A method according to claim 1, 2 or 3, wherein the temperature is measured on the outside of the battery or battery, and the fast charging is stopped when that temperature is about 35 ° C or more, preferably about 40 ° C or more. 5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij tege¬lijkertijd verscheidene accu's worden geladen.A method according to any one of the preceding claims, wherein several batteries are charged at the same time. 6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij tenmin¬ste één of alle accu's voorafgaande aan het snelladen, bij voorkeur meteen constante ontlaadstroom, worden ontladen tot een bepaalde minimaleontlaadspanning.6. A method according to any one of the preceding claims, wherein at least one or all of the batteries are discharged to a determined minimum discharge voltage prior to fast charging, preferably with a constant discharge current. 7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij eensnellaadstroom van tenminste 3C, bij voorkeur 4C tot 8C wordt gebruikt.A method according to any one of the preceding claims, wherein a fast charging current of at least 3C, preferably 4C to 8C is used. 8. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze overeenkomstigeen der voorgaande conclusies, voorzien van een tijdbepaalelement, eenaccuspanningmeetorgaan, een schakelinrichting voor het achtereenvolgensop afstand in de tijd bekrachtigen van het accuspanningsmeetorgaan, eengeheugen voor het vastleggen van tenminste de in de tijd gezien N laatsteaccuspanningmetingen, een met het geheugen verbonden rekeneenheid voorhet uit de laatste N gemeten accuspanningen bepalen van de waarde van R,waarbij N tenminste 3 bedraagt, en een schakelelement, verbonden met derekeneenheid, voor het bekrachtigen van het snellaadcircuit in afhanke¬lijkheid van de waarde van R.8. Device for carrying out the method according to any one of the preceding claims, comprising a timing element, a battery voltage measuring device, a switching device for successively energizing the battery voltage measuring device in succession over time, a memory for recording at least the N last battery voltage measurements as seen in time. Memory unit connected to the memory for determining the value of R measured from the last N battery voltages, where N is at least 3, and a switching element, connected to the calculator unit, for energizing the fast-charging circuit depending on the value of R.
NL9402071A 1994-12-08 1994-12-08 Method and apparatus for rapidly charging accumulators or batteries NL9402071A (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9402071A NL9402071A (en) 1994-12-08 1994-12-08 Method and apparatus for rapidly charging accumulators or batteries
NL1000568A NL1000568C2 (en) 1994-12-08 1995-06-14 Method and device for rapid charging of accumulators or batteries.
AU39958/95A AU3995895A (en) 1994-12-08 1995-12-06 Method and installation for fast charging of accumulators or batteries
PCT/NL1995/000412 WO1996018231A1 (en) 1994-12-08 1995-12-06 Method and installation for fast charging of accumulators or batteries
JP8517506A JPH10510416A (en) 1994-12-08 1995-12-06 Method and apparatus for rapidly charging a storage battery or battery
EP95938664A EP0796518A1 (en) 1994-12-08 1995-12-06 Method and installation for fast charging of accumulators or batteries

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9402071 1994-12-08
NL9402071A NL9402071A (en) 1994-12-08 1994-12-08 Method and apparatus for rapidly charging accumulators or batteries

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9402071A true NL9402071A (en) 1996-07-01

Family

ID=19864988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9402071A NL9402071A (en) 1994-12-08 1994-12-08 Method and apparatus for rapidly charging accumulators or batteries

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL9402071A (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0121325A2 (en) * 1983-03-04 1984-10-10 Electronic Designs (I.W.) Limited Improvements in or relating to battery charging
US5177427A (en) * 1991-03-22 1993-01-05 H. M. Electronics, Inc. Battery charging system and method for preventing false switching from fast charge to trickle charge
DE4319861A1 (en) * 1992-06-16 1993-12-23 Hitachi Koki Kk Battery charger with detection of fully charged condition - computes second deriv. of measured battery voltage after expiry of waiting time preceding acceleration of charging by increase in current.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0121325A2 (en) * 1983-03-04 1984-10-10 Electronic Designs (I.W.) Limited Improvements in or relating to battery charging
US5177427A (en) * 1991-03-22 1993-01-05 H. M. Electronics, Inc. Battery charging system and method for preventing false switching from fast charge to trickle charge
DE4319861A1 (en) * 1992-06-16 1993-12-23 Hitachi Koki Kk Battery charger with detection of fully charged condition - computes second deriv. of measured battery voltage after expiry of waiting time preceding acceleration of charging by increase in current.

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101256079B1 (en) Balancing Method and Balancing System of Battery Pack
EP0926799B1 (en) Power supply apparatus
US8350528B2 (en) Battery pack and balancing method of battery cells
US6441584B1 (en) Charge maintenance system for lead-acid battery
JPH0946916A (en) Charging controller
JP2023524645A (en) Battery management device and method
JPH10123225A (en) Discharging device and charging/discharging device for parallel batteries
JP2000270491A (en) Lithium ion battery charging method and lithium ion battery charger
JP4008754B2 (en) Battery charging method
US6094051A (en) Apparatus and method for detecting memory effect in nickel cadmium batteries
NL9402071A (en) Method and apparatus for rapidly charging accumulators or batteries
JP3092394B2 (en) Secondary battery charging method and device
JPH04267078A (en) Combined battery and charging method thereof
JPH10106631A (en) Device for identifying kind of storage means or the like
JPH11318040A (en) Charging device of secondary battery
JPH04274776A (en) Detecting device of lifetime of ni-cd storage battery
US20240022089A1 (en) Storage battery control device, power storage system, and storage battery control method
WO1996018231A1 (en) Method and installation for fast charging of accumulators or batteries
JPH05326026A (en) Battery discharge device
JP2627328B2 (en) Battery charging device
JP3306233B2 (en) Rechargeable battery charging method
JPH0521093A (en) Quick charging method for sealed secondary battery
JP2002010504A (en) Power supply device for electric vehicle
JP2946979B2 (en) Rechargeable battery charge control method
JPH06197464A (en) Charging and discharge apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed