SE525604C2 - Metod för laddning av ett batteri, datorläsbart medium samt batteriladdare - Google Patents

Metod för laddning av ett batteri, datorläsbart medium samt batteriladdare

Info

Publication number
SE525604C2
SE525604C2 SE0301252A SE0301252A SE525604C2 SE 525604 C2 SE525604 C2 SE 525604C2 SE 0301252 A SE0301252 A SE 0301252A SE 0301252 A SE0301252 A SE 0301252A SE 525604 C2 SE525604 C2 SE 525604C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
battery
voltage
pulse
charging
applying
Prior art date
Application number
SE0301252A
Other languages
English (en)
Other versions
SE525604E5 (sv
SE0301252L (sv
Inventor
Bjoern Maleus
Original Assignee
Creator Teknisk Utveckling Ab
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=20291160&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=SE525604(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Creator Teknisk Utveckling Ab filed Critical Creator Teknisk Utveckling Ab
Priority to SE0301252A priority Critical patent/SE525604E5/sv
Priority to EP04730146A priority patent/EP1618643B2/en
Priority to EP06120525A priority patent/EP1744432B1/en
Priority to DE602004006109T priority patent/DE602004006109D1/de
Priority to AT04730146T priority patent/ATE360910T1/de
Priority to AT06120525T priority patent/ATE539477T1/de
Priority to PCT/SE2004/000641 priority patent/WO2004098021A1/en
Priority to US10/554,910 priority patent/US7541778B2/en
Priority to ES04730146T priority patent/ES2286632T5/es
Priority to ES06120525T priority patent/ES2380043T3/es
Publication of SE0301252L publication Critical patent/SE0301252L/sv
Publication of SE525604C2 publication Critical patent/SE525604C2/sv
Publication of SE525604E5 publication Critical patent/SE525604E5/sv

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • 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
    • H02J7/0069Charging or discharging for charge maintenance, battery initiation or rejuvenation
    • 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
    • H02J7/00711Regulation of charging or discharging current or voltage with introduction of pulses during the charging process
    • 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
    • H02J7/0086
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)

Description

l0 15 20 25 30 metoder hos laddare som försöker lösa detta problem genom att leverera en mycket låg laddningsström och därigenom undvika den snabba ökningen av laddningsspänning. Denna lösning är emellertid förknippad med nackdelen att 'laddningsperioden ofrånltomligen blir mycket lång på grund av den låga strömmen. Å andra sidan har laddare och metoder för laddare utvecklats som tillåter en hög spänning över batteriet, i vissa tillämpningar till och med över 20 V. Denna lösning har istället nackdelen att batteriet måste kopplas bort fordonet eller apparaten under laddningsperioden eftersom sådana höga laddningsspänningar t.ex. kan skada elektroniken som finns inuti fordonet eller apparaten.
Ett sätt att förhindra ett batteri från att laddas ur under långtidsförvaring till den grad att uppladdning av lnatteriet blir svår eller omöjlig är att sätta batteriet i undcrhållsladdníng under förvaringstiden. Vanligtvis utförs en underhållsprocedur i enlighet med två olika metoder, float-laddning och puls- eller hysteresis-laddniiig.
Enligt den första metoden, float-laddning, sätts spänningen över batteriet till en låg iiivå, typiskt l3,2-l3,9 V, och batteriet hålls vid en laddningsnivå på approximativt 100 %. Denna metod lider emellertid av en förhöjd vattensegregation, vilken påverkar batteriets livslängd på ett negativt sätt.
Vidare kan blysulfat innehållet, i ett reglerat batteri, öka vid den negativa elektroden, vilket kan öka blysulfatbeläggningen på elektroden och därigenom öka den interna resistansen hos batteriet. l enlighet med den andra metoden, övervakas spänningen over batteriet och om spänningen faller under en förutbestämd tröskelnivå, typiskt l2,6-13 V, tillförs en spänningspuls. Normalt kommer ett batteri som behandlas med en sådan underhållsladdningsmetod att ha en laddningsnivå under lOO %, d.v.s. batteriet är inte fullständigt laddat.
Det är således svårt att hitta en metod för en laddare som tillhandahåller en snabb, tillförlitlig och säker laddning av ett urladdat batteri, oberoende av 10 l5 20 25 30 nivåerna på det aktiva materialet i batteriet, dvs. oberoende av den interna resistansen hos batteriet.
Vidare är det ett problem med att hitta en metod och en laddare som tillhandahåller en underhållsladdning av ett batteri vid en liapacitetsnivå på lOO % samtidigt som förhöjningen av vattensegregationen förhindras och blysulfatinnehållet hålls vid en låg nivå.
KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en metod för laddning av batterier på ett snabbt, tillförlitligt och säkert sätt, oberoende av nivåerna av aktivt material hos batteriet.
Ett annat syfte med föreliggande uppfinning år att tillhandahålla en förbättrad metod för underhållsladcliiing av ett batteri, i synnerhet under långtidsförvaring av batteriet.
Dessa och andra syften uppnås enligt föreliggande uppfinning genom att tillhandahålla metoder och laddare som har de särdrag som definieras i de oberoende kraven. F öredragna utföringsformer definieras i de beroende kraven.
Enligt en första aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls en metod för laddning av ett batteri via en batteriladdare innefattande anslutningsorgan för anslutning till kontakterna hos batteriet som skall laddas, organ för detektering av en spänning över kontakterna hos ett anslutet batteri samt styrorgan. Metoden kännetecknas av stegen: initiering av en pulscykel, varvid ett flertal på varandra följ ande spånningspulser tillförs ett anslutet batteri som skall laddas, där varje puls tillför en laddningsmängd till batteriet och därigenom successivt minskar den interna resistansen hos batteriet; och initiering av en laddningscykel för att ladda det anslutna batteriet när nämnda pulscykel har avslutats. 10 20 25 30 r- n :j ,.f n - --»- \J a. ' 4 \4 Enligt en andra aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls en metod för underhållsladdning av ett batteri vid en batteriladdare som innefattar anslutningsorgan för anslutning till kontakterna hos batteriet som skall laddas, organ för detektering av en spänning över ett anslutet batteri samt styrorgan. Metoden enligt den andra aspekten kännetecknas av stegen: detektering av en spänning över det anslutna batteriet; upprätthållande av spänningen vid en förutbestämd nivå under en förutbestäm tidsperiod; övervakning av en batterikapacitetspararneter när den förutbestämda tidsperioden har löpt ut; samt anbringade av åtminstone en spänningspuls om parametern faller under en föirutbestänid tröskelnivä.
Enligt en tredje aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls det ett datorläsbart medium innefattande instruktioner för att bringa en dator att utföra en metod enligt den första eller den andra aspekten.
Enligt ytterligare en aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålls det en batteriladdare son innefattar anslutningsorgan för anslutning till kontakterna hos batteriet som skall laddas, organ för detekteríng av en spänning över ett anslutet batteri samt styrorgan. Laddaren kännetecknas av att styrorganet är anslutet till organet för detektering och att den anordnad att utföra metoderna enligt den första eller den andra aspekten.
Lösningen enligt den första aspekten av föreliggande uppfinnig har ett flertal fördelar jämfört med de existerande lösningarna. Denna metod för laddning av i ett batteri, i enlighet med föreliggande uppfinning, som har en hög intern resistans orsakad av sulfatering under urladdning av batteriet är ä ena sidan snabbare jämfört med lägströmsladdningsmetoden och å andra sidan mer användarvänlig än högspänningsladdningsmetoden. I jämförelse med lägströmsladdningsmetoden är metoden enligt föreliggande uppfinning avsevärt snabbare eftersom den använder den konventionella strömstyrkan och utnyttjar stigtiden hos spänningen över batteriet för att successivt ladda öka laddningen hos batteriet till dess att batteriet är mottagligt för en normal lO 15 20 25 f .fx ./~ laddningscylrel. Följaktligen används varje kort intervall mellan anslutning och frånkoppling av spänningen för att omvandla en liten mängd material. N är man använder högspänningsladdningsmetoden måste batteriet kopplas bort från fordonet eller apparaten på grund av risken att elektroniken skadas. I jämförelse med högspänningsladdningsmetoden är metoden enligt föreliggande uppfinning således mer användarvänlig eftersom batteriet inte behöver kopplas ur fordonet eller apparaten under laddningen då en måttlig spänning används för laddningen, företrädesvis 14,4-l4,9 V.
Den andra aspekten av föreliggande uppfinning är således baserad på insikten att kombinera float-laddning och hysteres-laddning under Linderhållsladdning av ett batteri. Genom. att anbringa float-laddning endast under en initial, rioggrarit utvald period och genom att initiera liysteres-laddriing efter den förutbestämda perioden med float-laddning kan lnatteriet vara placerat i underliållslacldning under mycket lång tid, dvs. flera rnånader, med en mycket låg vattensegregation och vid en rnycket hög kapacitetsiiivå.
Följaktligen tillhandahåller lösningen enligt den andra aspekten av föreliggande uppfinning flera fördelar i järnförelse med de existerande lösningarna. En fördel är att batteriet hålls vid en nivå iiära den maximala laddningsnivån, d.v.s. nästan vid lOO % av den maximala laddningsnivån hos batteriet, och kan under underhållsladdning användas för applikationer där full kapacitet erfordras. En annan fördel är att batteriets livslängd förlängs eftersom vattensegregationen, vilken negativt påverkar batteriets livslängd, minimeras .
Ytterligare en fördel är att risken för ett förhöjt bl *sulfatiniieliåll vid den negativa elektroden, vilket kan öka blysulfatbeläggningen av elektroden, reduceras avsevärt när man använder metoden för underhållsladdning av ett batteri enligt föreliggande uppfinning.
Såsom inses av fackmannen inom området är metoderna enligt föreliggande uppfinning, såväl som utföringsformer av dessa, lämpliga att realisera som lO 15 20 25 ena-_ (nn v* _. *J 1-- ~.~ datorprogram eller som datorläsbara medium, företrädesvis inuti en batteriladdare.
Dessa och andra fördelar med och aspekter hos föreliggande uppfinning kommer att framgå tydligt från följande detaljerade beskrivning och från de bifogade ritningarna.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA l följande beskrivning av en utföringsform av uppfinningen kommer hänvisningar att göras till de bifogade ritningarna på vilka: Fig. 1 visar schematiskt utformningen av en utföriiigsform av en batteriladdare som lämplig för 'användning med föreliggande uppfinning; Fig. 2a visar ett schematiskt diagram över spänning/ ström kontra tid och laddning kontra tid under en normal laddningscykel för ett batteri; Fíg. 2b laddning kontra tid under en normal laddningscykel för ett batteri som har en visar ett schematiskt diagram över spänning/ ström kontra tid och förhöjd intern resistans; Fig. 2a laddning kontra tid under en normal laddningscykel för ett batteri som har en visar ett schematiskt diagrain över spänning/ ström kontra tid och förhöjd intern resistans vid användning av metoden för laddning av ett batteri i enlighet med föreliggande uppfinning; Fig. 3. visar schematiskt en utföringsform av metoden för laddning av ett batteri som har en förhöjd intern resistans; Fig. 4 visar ett schematiskt diagram över spänning/ ström kontra tid under underhållsladdning av ett batteri i enlighet med föreliggande uppfinning; och Fig. 5 underhållsladdning av ett batteri i enlighet med föreliggande uppfinning. visar schematiskt en utföringsform av en metod för DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN I det följande kommer föredragna utföringsformer av metoderna enligt föreliggande uppfinning att beskrivas. 10 20 25 30 FOI" ffWA 7 v' .... i-) -- Med hänvisning först till Fig. 1 kommer en schematisk figur av en utföringsform av en batteriladdare som är lämplig för användning med föreliggande uppfinning att visas, såsom kommer att diskuteras nedan kan uppfinningen användas med många olika utföringsformer. Eftersom användningen och konstruktionen av en batteriladdare välkända för fackmannen inom området kommer endast de delar och komponenter som är relevanta för uppfinningen att beskrivas i detalj.
Batteriladdaren som visas i Fig. l är en primär-svvitchatl laddare som på ett känt innefattar en DC-strömkrets 8 som kan anslutas till lcraftnätet. DC- strönikretsen 8 innefattar i sin tur en diodbrygga (som inte visas) och en utjärniiiiigskoiidensator (som inte visas). Vidare innefattar laddaren en högfrekvenstransformator 14 som har en primär lindning l4a som är ansluten till DC-strömkretsen 8 och en sekundär lindning 14b.
Utjämningskondensatorn lagrar energi som en hög DC-spänning.
Transformatorn omvandlar den höga spänningen till en laddningsspänning.
En styrenhet lö innefattar bl.a. en elektronisk omkopplare (som inte visas), som tex. en fälteffektstransistor FET, anordnad vid DC-strömkretsen och transformatorn och kapabel att dela upp DC-strömmen från DC-strömkretsen i pulser och att styra och modulera signalen. Vidare innefattar styrenheten 16 en moduleringskrets (som inte visas) som är anordnad att modulera signalen.
På utsidan hos högfrekvenstransformatorn 14 är två ledningar, en positiv 18 och en negativ 20, försedda med organ för anslutning till ett batteri 2 l. Ett likriktande element (som inte visas) såsom en diod, är anordnad mellan den positiva och den negativa ledningen.
Styrorgan 29, vilket kommer att beskrivas mer detaljerat nedan, för styrning av laddningsprocessen och underhållsprocessen av batteriladdaren är anslutet till styrenheten 16 och till en mätnings- och förstärkningskrets 30 för mätning, detektering och återkoppling av spänning/ ström. 10 15 20 25 30 rnij (m4 \..._..J |-_» Vidare är mätnings- och förstärkningskretsen 30 för mätning, detektering och återkoppling av spänning/ström ansluten till den positiva ledningen 18 och den negativa ledningen 20. En återkopplingsledning 32 är kopplad från mätnings- och förstärkningskretsen 30 till en moduleringskrets inkluderad i styr-enheten 16 för modulering. Detaljerna hos moduleringskretsen kommer inte att beskrivas i detalj här eftersom den inte utgör en del av föreliggande uppfinning och dess funktion och konstruktion är välkända för fackmannen inom området. Företrädesvis moduleras signalen genom användning av pulsbreddsmodulering (”pulse width modulation”, PWM). Givetvis kan föreliggande uppfinning användas med ett antal andra moduleringsmetoder som t.ex. pulspossitionsmodulering (”pulse-position modulation”,PPM) eller pulsfrekvensmodulering (”pulse frequency modulation”, PFM). l sådana fall kan nödvändiga modifieringar av kretsarna i den aktuella anordningen enligt föreliggande uppfinning med syfte att anpassa. den aktuella kretsen till den rriodtileringsmetocl som används lätt utföras av fackmannen inom området och beskrivs därför inte häri. lvlätniiigs- och förstärkningskretsen 30 är också ansluten till styrorgan för överföring av information avseende tex. spänningen vid batteriets anslutningar.
Som ett val innefattar styrorganet 29 organ för att inhäinta spänningsinformatiori om batteriet och /eller strömmen som levereras till batteriet som är anslutet till mätnings» och förstärkningslkretsen 30 för mätning, detektering och återkoppling av spänning/ ström. Som ett alternativ kan styrorganet 29 inhämta spänningsinformationen om batteriet och/eller strömmen direkt från mätnings- och förstärkningskretsen 30 för mätning, detektering och återkoppling av spänning/ ström. Vidare kan styrorganet 29 vara anordnad att bringa styrenheten lö att reagera på eller svara på styrkommandon baserat på den inhämtade informationen samt rninnesorgan (som inte visas): Nämnda minnesorgan kan innefatta ett icke-flyktigt minneschip (tex. ett minneschip av typen EEPROM eller F LASH] som kan lagra data. Detaljerna hos nämnda styrorgan kommer inte att beskrivas i större detalj här eftersom funktionerna och dess konstruktion är välkända för fackmannen inom området. lO 20 25 30 f' n f fw n 9 \f'....*., _» ,- .
Givetvis finns det ett antal tänkbara konstruktioner av nämnda styrorgan t.ex. kan det realiseras med en processor innefattande bl.a. programmerbara instruktioner för exekverande av metoderna enligt föreliggande uppfinning.
Ovan har en primär-switchad laddare beskrivits men metoderna enligt föreliggande uppfinning kan lätt implementeras i andra batteriladdare såsom linjära laddare.
Med hänvisning till F ig. 2a kommer diagram över spänning/ ström kontra tid respektive laddning kontra tid under en ”normal” laddningscykel för ett batteri att visas. Linjerna 50 och 51 indikerar spänningen respektive strömmen under en laddningscykel för ett batteri som har en ”normal” intern resistans och. linjen 52 indikerar laddningsuppbyggnaden eller- ökningen, dvs. omvandlingen av aktivt material, under samma laddningscykel. Såsom kan ses stiger spänningen 50 jämt och strömmen 51 är nästan konstant när laddningen initieras and laddnmgcii byggs på motsvarande sätt upp på ett jämnt sätt. Även om linjen 51 indikerar att strömmen är nästan konstant eller i själva verket något stigande, kan strömmen falla under denna initiala tidsperiod tl i vissa fall. Den första tidsperioden betecknas som bulkperioden och under denna period denna period stiger laddningsspänningen till laddníngsnivån, vilken normalt är approximativt l4,0-l4,9 V, och laddningen som finns i batteriet byggs successivt upp. Därefter när strömmen har stigit till laddningsnivån initieras absorptionsnivän, indikerad med t2, under vilken spänningen hålls vid denna nivå. Under denna period fortsätter uppbyggnaden av laddningen. Med syfte att bringa laddningen till lOO %, eller i nästan 100 %, av den teoretiska batterikapaciteten, kan en spänningshöjning anbringas, såsom indikeras med t3, under vilken spänningen ökas till t.ex. approximativt 16 V. Därefter är batteriet nästan fulladdat och underhållsperioden initieras, vilken är indikerad med t4. Företrädesvis har perioden t1 en längd inom ett område frän omkring lh till omkring 20 h, perioden t2 en längd inom ett område från omkring lh till omkring 40h, perioden t3 en längd inom ett område från omkring 15 minuter till omkring 6h och perioden t4 är obegränsad. lO l5 20 25 30 FÛTT /ÛIF 10 -nu _. a Som en jämförelse visas i Fig. 2b digram över spänning/ström kontra tid respektive laddning kontra tid under en laddningscykel för ett batteri som har cn ökad eller förhöjd intern resistans. Linjerna 53 och 54 indikerar spänningen respektive strömmen under laddningscykeln och linjen 55 indikerar laddningsuppbyggnaden eller - ökningen, d.v.s. omvandlingen av aktivt material, under samma laddningscykel. Såsom kan ses spänningens stigtid, vilken indikeras med linjen 53, mycket kort när laddningsspänningen tillförs ett batteri som har en ökad intern resistans. I själva verket kommer stigtiden att vara av storleksordningen några få hundradelar av en inikrosektiiid. Följaktligen stiger spänningen 53 snabbt till batteriets maximala nivå och på motsvarande sätt faller strömmen 52 snabbt, vilket inclikeras med linjen 55. Såsom kan ses i Fig. 2b gör denna snabba process som. orsakas av den höga interna resistansen det svårt eller t.o.m. omöjligt att ladda batteriet genom användning av en konventionell batteriladdare.
Med hänvisning nu till F ig. 2c kommer diagram över spänning/ ström kontra tid respektive laddning kontra tid under laddning av ett batteri som har en ökad intern resistans genom användning av en metod i enlighet med föreliggande uppfinning att visas. Linjerna 56 och 57 indikerar spänningen respektive strömmen under laddningscykeln och linjen 58 indikerar laddningsuppbyggnaden under laddningscykeln. I enlighet med metoden för laddning av ett batteri med hög intern resistans på grund av sulfatering under urladdning av batteriet enligt föreliggande uppfinning tillförs ett antal på varandra följande spänningspulser 56a som har en löptid på t5, t6 respektive i t7 batteriet. l Fig. 20 tillförs endast tre pulser men det skall endast ses som exemplifierande och i en praktisk tilläunpning kan det vara nödvändigt att tillföra ett stort antal pulser 56a med syfte att göra batteriet mottagligt för en normal laddningsprocedur. Såsom kan ses i Fig. 2c stiget laddningen, vilken indikeras med linjen 58, hos batteriet successivt med varje tillförd puls och till slut har laddningen hos batteriet blivit så stor att en normalladdningscykel kan användas, vilket indikeras med tidsperioden t8. Samtidigt med minskningen av den interna resistansen hos batteriet minskar även pulsernas 10 15 20 25 30 rnf" /rw-a ll V *r '*' t' stigticl och pulsernas löptid blir successivt längre. Således är t5 kortare än t6, vilken i sin tur är kortare än t7. Var och en av perioderna t5-t7 har en längd inom ett området från omkring 50 mS upp till flera sekunder. Vidare kan en tidsförskjutning (”offset period”) införas mellan på varandra följande spänningspulser, d,v.s. en intervallperiod mellan två på varandra följ ande spänningspulser. Som ett alternativ kan intervallperioderna successivt bli längre eller kortare. Det bör noteras att figurerna 2a-2c endast är schematiska och följaktligen är de inte skalenliga.
Med hänvisning till Fig. 3 kommer en utföringsform av en metod för laddning av ett batteri som har en hög intern resistans att beskrivas. Vid steg 60 ansluts ett batteri till en batteriladdare, till exempel laddaren som visas i Fig. l. Sedan, vid steg 62, inítieras laddningscykeln på grund av att en hög intern resistans hos elektrodplattorna hos laatteriet ökar spänningen över batteriet snabbt, vilket avkänns av styrorganet 29 med hjälp av mätnings- och detekteríngskretsen 30. Detta triggar styrorganet 29 att aktivera en pulscykelperiod, eller med an dra ord en sekvens med på varandra följande spänningspulser, vid steg 64 såsom indikeras med linjen 56a i Fig. 2c. I själva verket är varje puls en start på en ”normal” laddningscykel följt av en urkoppling av spänningen när strömmen har fallit under en förutbestäm nivå.
Företrädestfis är denna förutbestänida nivå approximativt 0,5 A. Därigenom levereras en liten mängd laddni.ng åt batteriet, d.v.s. en liten mängd aktivt material omvandlas. Följaktligen växer mängden omvandlat material successivt. Därefter avkänns det vid steg 68 att mängden omvandlat material har växt till en omfattning att en normal laddningscykel kan anbringas och styrorganet 29 initierar en ”normal” laddningscykel. Detta indikeras av det faktum att strömmen in e faller under den förutbestämda nivån följande på anbringandet av laddningsspänningen.
Med hänvisning nu till Fíg. 4 kommer ett diagram över spänning/ ström kontra tid under underhållsladdning av ett batteri genom användning av metoden för underhållsladdning av ett batteri i enlighet med föreliggande uppfinning att visas. Linjerna 80 och 82 indikerar spänningen respektive strömmen under 10 15 20 25 30 underhållsladdning av ett batteri i enlighet med föreliggande uppfinning.
Under den första perioden t9, när batteriets sätts i underhållsladdning efter det att en normal laddningsperiod har avslutats, hålls spänningen över batteriet vid en förutbestämd spänningsnivå, företrädesvis kring l3,2-l3,9 V.
Vidare är spänningsnivån approximativt vid 100 % under denna period, omkring 97-98%. Denna spänningsnivå bibehålls under en förutbestämd tidsperiod t9 och om batteriet inte används under denna period kommer puls- eller hysterestillståiidet att initieras. Detta innebär att om spänningen faller under ett förutbestämt tröskelvärde för en eller en nivå hos en batterikapacitetsparaineter, vilken parameter företrädesvis är spänningen inclikerad med v0 i F ig. 4, kommer en eller flera spänningspulser att anbringas eller levereras till batteriet med syfta att höja spänningen över denna förutbestämda tröskelnivå V0, vilket indikeras med en puls som har en löptid inå tl l. Längden på tll beror tex. på laddarens storlek, batterityp och batteriets tillstånd. Vanligtvis är perioden tll omkring 2-15 minuter och spänningsnivän företrädesvis 12,643 V. Strömmen och spänningen under perioden tll i princip lika med de under en ”normal” laddningscykel, d.v.s. först en konstant eller iiästan konstant ström med en stigande spänning och därefter en konstant spänning med fallande ström. Delen med konstant ström är antingen kort eller nästan obefintlig. I en alternativ utföringsform, se Fig. 2a, initieras en normal laddningscykel om spänningen faller under en förutbestämd tröskelnivå för batterikapacitetsparametern_ Dessutom kan en funktion implementeras som fastslår att strömmen inte får stiga över ett förutbestämt värde, typiskt 200 mA vid ett batteri på 100 Ah.
Denna funktion är användbar bl.a. i ett back-up-system. I detta fall kan laddaren stanna kvar i float-tillståndet eftersom en ström ovanför denna tröskel indikerar att anordningen eller applikationen som är ansluten till batteriet konstant drar ström ur batteriet.
Med hänvisning till Fig. 5 kommer en utföringsform av en metod för underhållsladdning i enlighet med föreliggande uppfinning att beskrivas. Vid steg 90 initieras underhållsladdningen av nämnda styrorgan 29 och lO l5 20 25 30 far-gi r ris/v 13 spänningen över batteriet detekteras och läses till eller hålles vid företrädesvis l3,2-l3,9 V. Detta kan initieras antingen manuellt av en användare av batteriladdaren eller autornatiskt. Denna underhàllsladdningsperiod eller float sätts eller förutbestäms till t.ex. lO dagar. Under denna float-period hålls laddningen hos batteriet vid approximativt lO0 % av kapacitetsnivån och batteriet kan användas i tillämpningar där maximal kapacitet erfordras. Om batteriet inte används under denna float-period, kommer fönsterladdning att initieras, d.v.s. en puls- eller hysteresperiod, vid steg 92. Om batteriet används under denna period återgår laddaren till float-tillståndet. Därefter' vid steg 94, övervakas eller detekteras spänningen över batteriet och när eller om spänningen faller under en förutbestämd tröskelnivå eller ett förutbestämt tröskelvärde för en batterikapacitets in dikerande parameter, vilken paranieter i denna utföriiigsform är spänningen, levereras en eller flera spänningspulser vid steg 96 med syfte att höja spänningen över den förutbestämda nivån för batterikapaeiLetspaiarrieterii. Såsom har diskuterats ovan beror pulscrnas längd bla. på laddarens storlek, battoritypen och batteriets tillstånd.
Vanligtvis en period omkring 2- 15 minuter och spänningsnivån företrädesvis 12,643 V. Som ett alternativ kan pulserna tillföras under en förutbestämd tidsperiod. Denna fönsterladdningsperiod pågår till dess att batteriet används eller att den slås av manuellt av en användare av batteriladdaren. Fackmannen inom området inser att det finns ett antal tänkbara alternativ till den ovan beskrivna metoden för underhällsladdning av ett batteri. Till exempel kan strömmen utgöra batterikapacitetspararnetern istället för spänningen. De modifiering som erfordras av kretsarna med syfte att anpassa dem till strömövervakning kan lätt utföras av fackniannen inom området. Vidare kan en normal laddningscykel, se Fig. 2a, initieras när batterikapacitetsparanieterns nivå faller under den förutbestäinda tröskelnivän istället för fönsterladdning. Även om specifika utföringsformer har visats och beskrivits häri i illustrativa och exemplifierande syften ínses det av fackmannen inom området att de specifika utföringsformerna som har visats och beskrivits kan ersättas med ett stort antal alternativa och/ eller ekvivalenta implementeringar utan att gå lO 25 30 /Öifli 14,._.\J E/v- ' utanför denna uppfinnings omfång. Fackmannen inom området inser att föreliggande uppfinning kan implementeras i en stor mängd iitföringsforiner innefattande hårdvaru- och mjukvaruimplementationer eller kombinationer av dessa. Som ett exempel kan många av de ovan beskrivna funktionerna åstadkommas och utföras av lämplig mjukvara i ett mikrochip eller liknande databärare. Denna ansökan är avsedd att täcka saintliga anpassningar och variationer av uppfinningen som har diskuterats häri. Följaktligen definieras föreliggande uppfinning genom de bifogade kravens ordalydelse och dess ekvivalenter.

Claims (9)

' 15 f "I 1 D (_11 \ x J NYA PATENTKRAV
1. l. Metod för att laddning av ett batteri via en batteriladdare innefattande 10 15 20 25 30 35 anslutningsorgan för anslutning till kontakterna hos batteriet som skall laddas, organ för detektering av en spänning över kontakterna hos ett anslutet batteri samt styrorgan för att initiera en pulscykel, k ä n n e t e c k n a d av att metoden innefattar stegen: tillförande av en spänning åt ett anslutet batteri; detektering av spänningen över det anslutna batteriet för att avkänna en spänningsökning över nämnda batteri med syfte att identifiera huruvida batteriets interna resistans är förhöjd jämfört med ett normalt tillstånd; initiering av en pulscykel om närnnda interna resistans identifieras som förhöjd, van/id ett flertal på varandra följande spänningspulser tillförs ett anslutet batteri som skall laddas, med en pulslängd åtminstone av storleksordningen mS, varvid varje puls tillför en laddningsmängd till batteriet och därigenom successivt minskar den interna resistansen hos batteriet; och initiering av en laddningscykel för att ladda det anslutna batteriet när nämnda pulscykel har avslutats.
2. . Metod enligt krav l, varvid varje puls har en längd inom ett området från omkring 50 mS upp till flera sekunder.
3. . Metod enligt krav 1 eller 2, varvid steget att initiera en pulscykel vidare innefattar stegen: tillförande av en spänningspuls åt batteriet när nämnda spänning över batteriet har nått en första förutbestämd nivå; urkoppling av nämnda spänningspuls när nämnda spänning över batteriet har nått en andra förutbestärnd nivå; och tillförande återigen av nämnda spänningspuls när nämnda spänning över batteriet har nått den första förutbestämda nivån.
4. . Metod enligt något av föregående krav, varvid steget att initiera en pulscykel innefattar steget: tillförande av nämnda spänningspulser med en förutbestämd 10 15 20 25 30 35 16 tidsförskjutning mellan på varandra följande pulser.
5. Metod för underhållsladdning av ett batteri via en batteriladdare innefattande anslutningsorgan för anslutning till kontakterna hos batteriet som skall laddas, organ för detektering av en spänning över kontakterna hos ett anslutet batteri samt styrorgan, k ä n n e t e c k n a d av stegen: detektering av en spänning över det anslutna batteriet; upprätthållande av spänningen över batteriet vid en förutbestämd nivå under en förutbestämd tidsperiod; övervakning av en batterikapacitetsparameter när nämnda förutbestämda tidsperiod har löpt ut; och anbringande av åtminstone en spänningspuls om nämnda parameter faller under en förutbestämd tröskelnivå.
6. Metod enligt krav 5, varvid nämnda förutbestämda kapacitetsparameter är spänningen over det anslutna batteriet.
7. Metod enligt krav 6 eller 7, varvid steget att anbringa innefattar steget anbringande av spänningspulser till dess att spänningen över batteriet har nått åtminstone nämnda förutbestämda nivå.
8. Metod enligt krav 5-7, varvid steget att anbringa åtminstone en späriningspuls innefattar steget anbringande av spänningspulser under en förutbestämd tidsperiod.
9. Datorläsbart medium innefattande instruktioner för att bringa en dator att utföra en metod enligt något av föregående krav. lO.Batteriladdare innefattande anslutningsorgan för anslutning till kontakterna hos batteriet som skall laddas, organ för detektering av en spänning över kontakterna hos ett anslutet batteri samt styrorgan för att initiera en pulscykel, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda styrorgan är anslutet till nämnda organ för detektering och är anordnat att utföra metoderna enligt något av kraven 1-8.
SE0301252A 2003-04-30 2003-04-30 Metod för laddning av ett batteri, datorläsbart medium samt batteriladdare SE525604E5 (sv)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0301252A SE525604E5 (sv) 2003-04-30 2003-04-30 Metod för laddning av ett batteri, datorläsbart medium samt batteriladdare
ES06120525T ES2380043T3 (es) 2003-04-30 2004-04-28 Métodos en un cargador de batería
AT04730146T ATE360910T1 (de) 2003-04-30 2004-04-28 Verfahren in einem batterieladegerät
EP06120525A EP1744432B1 (en) 2003-04-30 2004-04-28 Battery charging methods
DE602004006109T DE602004006109D1 (de) 2003-04-30 2004-04-28 Verfahren in einem batterieladegerät
EP04730146A EP1618643B2 (en) 2003-04-30 2004-04-28 Methods at a battery charger
AT06120525T ATE539477T1 (de) 2003-04-30 2004-04-28 Batterielademethoden
PCT/SE2004/000641 WO2004098021A1 (en) 2003-04-30 2004-04-28 Methods at a battery charger
US10/554,910 US7541778B2 (en) 2003-04-30 2004-04-28 Method and apparatus for detecting whether a lead acid battery is sulphated and for charging same
ES04730146T ES2286632T5 (es) 2003-04-30 2004-04-28 Métodos en un cargador de baterías

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0301252A SE525604E5 (sv) 2003-04-30 2003-04-30 Metod för laddning av ett batteri, datorläsbart medium samt batteriladdare

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0301252L SE0301252L (sv) 2004-10-31
SE525604C2 true SE525604C2 (sv) 2005-03-22
SE525604E5 SE525604E5 (sv) 2013-10-22

Family

ID=20291160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0301252A SE525604E5 (sv) 2003-04-30 2003-04-30 Metod för laddning av ett batteri, datorläsbart medium samt batteriladdare

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7541778B2 (sv)
EP (2) EP1618643B2 (sv)
AT (2) ATE539477T1 (sv)
DE (1) DE602004006109D1 (sv)
ES (2) ES2286632T5 (sv)
SE (1) SE525604E5 (sv)
WO (1) WO2004098021A1 (sv)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080007216A1 (en) * 2006-07-10 2008-01-10 Greatbatch Ltd. Method To Reduce Resistance For Lithium/Silver Vanadium Oxide Electrochemical Cells
US8269465B2 (en) * 2007-09-27 2012-09-18 Pulsetech Products Corporation Battery charging circuit generating an oscillating triangular waveform to remove sulphate from battery plates
US20100164437A1 (en) * 2008-10-24 2010-07-01 Mckinley Joseph P Battery formation and charging system and method
EP2299556B1 (en) 2009-09-18 2019-07-03 CTEK Sweden AB Battery charging and electrical energy delivery system and battery operated system
US9753093B2 (en) * 2010-03-11 2017-09-05 Ford Global Technologies, Llc Vehicle and method of diagnosing battery condition of same
US8947050B2 (en) * 2010-03-11 2015-02-03 Ford Global Technologies, Llc Charging of vehicle battery based on indicators of impedance and health
KR20130025668A (ko) * 2011-09-02 2013-03-12 삼성전기주식회사 패드형 전극 접점 충전 장치
US9991730B2 (en) 2011-09-07 2018-06-05 Johnson Controls Technology Company Battery charging devices and systems
EP2764601A4 (en) * 2011-10-03 2015-05-06 Megapulse Australia Pty Ltd IMPROVED BATTERY DEVICE
DE102011087496A1 (de) * 2011-11-30 2013-06-27 H-Tech Ag Verfahren und Vorrichtung zum Laden von wiederaufladbaren Zellen
CN103579704A (zh) * 2012-08-06 2014-02-12 腾讯科技(深圳)有限公司 一种充电管理方法及装置
US9331364B2 (en) 2014-02-04 2016-05-03 Nissan North America, Inc. Lithium sulfur battery pulse charging method and pulse waveform
US9379417B2 (en) 2014-02-04 2016-06-28 Nissan North America, Inc. Lithium sulfur battery cathode electrode surface treatment during discharge
JP2017511108A (ja) * 2014-03-25 2017-04-13 テック、グローバル、ソシエタ、レスポンサビリタ、リミタータTek Global S.R.L. バッテリを充電するための装置及び方法
CN111600366B (zh) * 2019-02-20 2023-06-16 联合汽车电子有限公司 车辆充电机软启动方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5063341A (en) * 1990-10-16 1991-11-05 Gali Carl E Lead acid battery rejuvenator and charger
DE4308538A1 (de) * 1993-03-17 1994-09-22 Rotermund Ulli Verfahren und Vorrichtung zum Regenerieren von Spannungsquellen in Form galvanischer Elemente, insbesondere von Primärelementen
DE69409863T2 (de) * 1993-05-05 1998-10-08 Sgs Thomson Microelectronics Batterieladegerät
EP0623987B1 (en) * 1993-05-05 1999-07-07 STMicroelectronics Pte Ltd. Battery charger
US5592068A (en) * 1993-05-28 1997-01-07 William E. Gregory Lead acid battery rejuvenator
JPH0888026A (ja) * 1994-09-16 1996-04-02 Canon Inc 充電装置
US5648714A (en) * 1994-11-30 1997-07-15 3266991 Manitoba Ltd. Method and device for charging and conditioning batteries
US5998968A (en) * 1997-01-07 1999-12-07 Ion Control Solutions, Llc Method and apparatus for rapidly charging and reconditioning a battery
KR20000006763A (ko) 1999-01-21 2000-02-07 장영진 배터리(납축전지)의 효율적 사용을 위한 수명연장 장치
US6252373B1 (en) * 1999-04-26 2001-06-26 Ion Control Solutions Apparatus for rapidly charging and reconditioning a battery
US6127804A (en) * 1999-09-10 2000-10-03 Oglesbee; John Wendell Lithium ion charging means and method using ionic relaxation control
US6586913B2 (en) * 2000-06-30 2003-07-01 Associated Equipment Corporation Automatic battery charger with voltage controlled charging and ripple voltage test
EP1269272B1 (en) * 2000-08-11 2006-09-27 Seiko Epson Corporation Electronic apparatus and method of controlling the electronic apparatus
US6362601B1 (en) * 2000-11-17 2002-03-26 Curtis Instruments, Inc. Method of battery charge restoration based on estimated battery plate deterioration and/or based on battery state of health
US6867568B1 (en) * 2001-08-13 2005-03-15 John Olson Battery finish charge device
US7345450B2 (en) * 2002-02-19 2008-03-18 V Ector Products, Inc. Microprocessor controlled booster apparatus with polarity protection
US6707272B1 (en) * 2002-11-22 2004-03-16 Motorola, Inc. Pulse charging circuit and method

Also Published As

Publication number Publication date
ES2286632T3 (es) 2007-12-01
EP1618643A1 (en) 2006-01-25
ES2286632T5 (es) 2013-07-24
DE602004006109D1 (de) 2007-06-06
SE525604E5 (sv) 2013-10-22
SE0301252L (sv) 2004-10-31
WO2004098021A1 (en) 2004-11-11
US20060132096A1 (en) 2006-06-22
EP1618643B1 (en) 2007-04-25
ATE539477T1 (de) 2012-01-15
EP1744432A2 (en) 2007-01-17
US7541778B2 (en) 2009-06-02
ATE360910T1 (de) 2007-05-15
ES2380043T3 (es) 2012-05-08
EP1618643B2 (en) 2013-03-20
EP1744432A3 (en) 2008-07-09
EP1744432B1 (en) 2011-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6707272B1 (en) Pulse charging circuit and method
KR100902522B1 (ko) 스위칭 배터리 충전 시스템 및 방법
SE525604C2 (sv) Metod för laddning av ett batteri, datorläsbart medium samt batteriladdare
US7528574B1 (en) Systems and methods of programming voltage and current in a battery charger
KR100902527B1 (ko) 스위칭 조정기를 사용하여 배터리를 충전하는 시스템 및방법
US7071668B2 (en) Power circuit and method for controlling same
US6320354B1 (en) Method and apparatus for battery charging
TWI762522B (zh) 控制裝置、平衡校正裝置及蓄電系統
US7786698B2 (en) Charging a secondary battery
TW200534561A (en) Circuits capable of trickle precharge and/or trickle discharge
JP2014523731A (ja) Liイオン電池の充電
JPH0627207A (ja) 電池の放電状態を監視する方法
JP2005269708A (ja) バッテリ装置及びバッテリ装置の放電制御方法
JP4966822B2 (ja) 充電システム、及び電池パック
JP2022513955A (ja) バッテリーコントローラ、無線バッテリー制御システム、バッテリーパック及びバッテリーバランシング方法
JP2013526257A (ja) バイポーラ過電圧バッテリパルサー及び方法
JP2023062164A (ja) 電池管理
JP2007068264A (ja) 充電装置
JP2004342580A (ja) 組電池及び電池パック
US9413188B2 (en) Collapsing adaptor battery charger
CN113922437B (zh) 可远程控制的锂电池无环流管理方法、装置及电子设备
US20030042871A1 (en) Method and apparatus for using pulse current to extend the functionality of a battery
CN114051684B (zh) 电池管理系统、电池组、电动车辆及电池管理方法
JP2003346918A (ja) 充電式バッテリの管理方法
Sagar et al. Series battery equalization using sequential difference algorithm

Legal Events

Date Code Title Description
RSE3 Patent has been limited

Effective date: 20130917

NUG Patent has lapsed