WO2014075849A1 - Ladegerät und verfahren zum laden eines akkumulators - Google Patents

Ladegerät und verfahren zum laden eines akkumulators Download PDF

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WO2014075849A1
WO2014075849A1 PCT/EP2013/070939 EP2013070939W WO2014075849A1 WO 2014075849 A1 WO2014075849 A1 WO 2014075849A1 EP 2013070939 W EP2013070939 W EP 2013070939W WO 2014075849 A1 WO2014075849 A1 WO 2014075849A1
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accumulator
charging
status display
charger
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Alexander HOLZLEITNER
Manfred IGELSBÖCK
Alexander SCHNETZER
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Fronius International Gmbh
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the subject invention relates to a charger for charging an accumulator with a first status display for displaying the state of charge of the accumulator and an associated method for charging.
  • Chargers for charging accumulators usually have different displays.
  • status displays e.g. in the form of bulbs, to indicate the condition of the charger or the battery to be charged.
  • Such a charger is e.g. from DE 203 10 318 U1, which is a charger for charging and / or discharging a battery with a large-scale signaling unit for displaying operating state variables of the battery, such. State of charge, voltage, current or temperature, shows. Different colors can be used to display the status of the operating state variable. Red means e.g. Accumulator not ready, green Accumulator ready for use and yellow Accumulator charged.
  • a charged accumulator is always ready for operation. However, the accumulator heats up during charging, especially at high charging currents, and can reach high temperatures. The use of a newly charged accumulator, which still has a high temperature, but is detrimental to the life and the life of the accumulator. In particular, in large charging stations, in which a large number of accumulators are charged in parallel and simultaneously, many accumulators are usually in the charged state. The selection of a charged accumulator is then arbitrary, without taking into account the advantageous cooling of the accumulator.
  • This object is achieved in that after charging the accumulator, the temperature of the accumulator is detected and the drop in temperature below a predetermined temperature threshold is displayed on a status display.
  • This additional information not only signals the complete charging of the accumulator, but also the time from which the accumulator should be used. This makes it easier for a user to know the right time to use the battery or to select the right one for use from a variety of charged batteries. Accordingly, so to speak, a "low-cost battery change management" realized.
  • the temperature can be detected directly or indirectly.
  • the temperature may be provided to measure the temperature directly or to derive it from the measured values of other physical quantities of the accumulator, or to record the time elapsed after the charging process and to derive the temperature indirectly therefrom. If the temperature is determined as a physical value, falling below a temperature threshold can be determined more accurately. In the time recording, the temperature is detected only indirectly via the cooling of the accumulator, which is inaccurate in itself, since the cooling of the accumulator is also dependent on the environmental conditions of the accumulator.
  • a separate second status display is provided for the temperature display.
  • the readiness indication after loading can be separated from the rest of the status display.
  • the charger can be used more flexibly if the first status indicator and / or the second status indicator is located separately from the charger. In this way, the status display can be arranged in a locally favorable location.
  • FIG. 2 shows an input / output device with a status display
  • an accumulator 2 is charged by a charger 1.
  • the accumulator 2 is connected in a conventional manner by means of a charging cable 3 to the charger 1.
  • the charger 1 is provided with a status display 4 indicating the state of charge of the battery 2, e.g. by different colors, e.g. will be explained in more detail with reference to FIG 2.
  • An input / output device 1 1 here includes, for example, a display 5, various control buttons 6 and a status display 4, here for example in the form of three bulbs 7.
  • the uppermost light source 7 is eg a green light for displaying the state of charge "loaded”
  • the middle Illuminant 7 is, for example, a yellow illuminant for indicating the state of charge
  • the lower illuminant 7 is, for example, a red illuminant for indicating the state of charge "not ready for operation.”
  • a single illuminant 7 could also be used instead of individual illuminants 7 in the simplest case eg a multicolored light source.
  • a further status display 8 is provided on the EirWAusgabe réelle 1 1, for example, a blue light emitting device, which indicates the decrease in the temperature of the accumulator 2 below a predetermined temperature threshold after charging the accumulator 2.
  • a detection unit 9 such as a temperature sensor 9, arranged on the accumulator 2, which detects the temperature of the accumulator 2 as a parameter and the temperature value T via a separate measuring line 10, wirelessly (eg by radio or infrared link, see Figure 3) or via a power line method via the charging cable 3 to the charger 1 delivers.
  • the temperature T can be measured directly or indirectly, or calculated or derived from other measured physical quantities, such as current, voltage, resistances, time, etc.
  • the temperature value T is tested in the charger 1, for example in the control unit of the charger 1, to the undershooting of a predetermined temperature threshold. If, after charging the accumulator 2, the temperature threshold is undershot, the accumulator 2 is ready for use, which is indicated on the further status display 8, for example by its own color or by a specific light pattern - ie the status display 8 is activated.
  • the detection unit 9 can also be arranged in the charger 1, in particular when the temperature T is not measured directly, but either from other quantities, e.g. be measured by sensors on the accumulator 2 and transmitted to the charger 1 (e.g., current, voltage, resistance), are derived, or determined directly in the charger 1.
  • the detection unit 9 can also be integrated in the control unit of the charger 1.
  • the temperature T can also be determined by measuring the time in the detection unit 9, during which the accumulator 2 cools as a function of the ambient temperature. After a defined period of time, it is assumed that the accumulator 2 falls below a certain temperature threshold.
  • the activation of the status display 8 can therefore also take place after a defined period of time after the charging process, which corresponds to the decrease in the temperature T below a temperature threshold.
  • the temperature T is therefore detected indirectly over the time during which the accumulator 2 cools down.
  • the time from when the period starts to run or the length of the period can be set individually, e.g. also by manual input via the control buttons 6, or according to certain criteria, such. Electricity, state of charge, etc., are defined.
  • the further status display 8 and the status display 4 could also be combined in a single status display.
  • the state "accumulator ready for use" for example, by its own color or by a specific light pattern are displayed.
  • the temperature threshold can for example also be specified by the user via the control buttons 6 and the display 5.
  • a temperature threshold be undershot, but also a temperature value can be indicated on the second status display 8. For example, If the temperature falls below the temperature threshold, a deep blue may be displayed, which turns into an ever brighter blue as the temperature drops further. Alternatively, this could also be indicated by a pulse pattern with increasingly shorter pauses or times of illumination.
  • this can make it easier to select a rechargeable battery for use.
  • the status display 4 and / or the second status display 8 are arranged locally separate from the charger 1.
  • the connection between charger 1 and status display 4, 8 can be wired or wireless, e.g. via radio, optical, etc., done.
  • the status indicator 4 and / or the second status indicator 8 could e.g. are also arranged on the accumulator 2, as indicated in Figure 3.
  • any suitable lighting means such as e.g. LED or LED strip, RGB LED, power LED, glow lamp, incandescent lamp, etc., in question. Preference is given to large-scale or bright bulbs are used to recognize the state of charge from further away.

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Abstract

Um einen geladenen Akkumulator nicht zu früh nach dem Laden einzusetzen, wird eine Erfassungseinheit (9) vorgeschlagen, die die Temperatur T des Akkumulators (2) erfasst, wobei das Ladegerät (1) konfiguriert ist, das Absinken der Temperatur T unter einer vorgegebenen Temperaturschwelle an einer Zustandsanzeige (4) anzuzeigen.

Description

Ladegerät und Verfahren zum Laden eines Akkumulators
Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Ladegerät zum Laden eines Akkumulators mit einer ersten Zustandsanzeige zum Anzeigen des Ladezustandes des Akkumulators und ein zugehöriges Verfahren zum Laden. Ladegeräte zum Laden von Akkumulatoren weisen in der Regel verschiedene Anzeigen auf. Neben herkömmlichen Displays kommen oftmals auch Statusanzeigen, z.B. in Form von Leuchtmitteln, zum Anzeigen des Zustande des Ladegeräts oder der zu ladenden Batterie. Ein solches Ladegerät ist z.B. aus der DE 203 10 318 U1 bekannt, die ein Ladegerät zur Auf- und/oder Entladung eines Akkumulators mit einer großflächigen Signalisierungseinheit zur Anzeige von Betriebszustandsgrößen des Akkumulators, wie z.B. Ladezustand, Spannung, Strom oder Temperatur, zeigt. Durch unterschiedliche Farben kann der Zustand der Be- triebszustandsgröße angezeigt werden. Rot bedeutet z.B. Akkumulator nicht betriebsbereit, grün Akkumulator betriebsbereit und gelb Akkumulator geladen.
Ein geladener Akkumulator ist grundsätzlich betriebsbereit. Allerdings erwärmt sich der Ak- kumulator während des Ladens, insbesondere bei hohen Ladeströmen, und kann hohe Temperaturen erreichen. Die Verwendung eines eben geladenen Akkumulators, der noch eine hohe Temperatur aufweist, ist aber nachteilig für die Standzeit und die Lebensdauer des Akkumulators. Insbesondere in großen Ladestationen, in denen sehr viele Akkumulatoren parallel und gleichzeitig geladen werden, sind in der Regel auch viele Akkumulatoren im ge- ladenen Zustand. Die Auswahl eines geladenen Akkumulators erfolgt dann willkürlich, ohne das vorteilhafte Abkühlen des Akkumulators zu berücksichtigen.
Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, ein Ladegerät für einen Akkumulator und ein Verfahren zum Laden eins Akkumulators anzugeben, das den oben angeführten Nachteil bekannter Ladegeräte behebt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, indem nach dem Laden des Akkumulators die Temperatur des Akkumulators erfasst wird und das Absinken der Temperatur unter einer vorgegebenen Temperaturschwelle an einer Zustandsanzeige angezeigt wird. Durch diese Zusatzinformation wird nicht nur das vollständige Laden des Akkumulators signalisiert, sondern auch der Zeitpunkt, ab dem der Akkumulator eingesetzt werden sollte. Damit wird es für einen Benutzer vereinfacht, den richtigen Zeitpunkt für den Einsatz des Akkumulators zu erkennen oder aus einer Vielzahl von geladenen Akkumulatoren den richtigen für den Einsatz auszuwählen. Demnach wird sozusagen ein„Low Cost Batterie Wechsel Management" realisiert. Die Temperatur kann dabei direkt oder indirekt erfasst werden. Dazu kann vorgesehen sein, die Temperatur direkt zu messen oder aus den Messewerten anderer physikalischer Größen des Akkumulators abzuleiten, oder die nach dem Ladevorgang verstrichene Zeit zu erfassen und daraus die Temperatur indirekt abzuleiten. Wenn die Temperatur als physikalischer Wert ermittelt wird, kann das Unterschreiten einer Temperaturschwelle genauer festgestellt werden. Bei der Zeiterfassung wird an sich die Temperatur nur indirekt über die Abkühlung des Akkumulators erfasst, was an sich ungenauer ist, da das Abkühlen des Akkumulators auch von den Umgebungsbedingungen des Akkumulators abhängig ist.
Ganz besonders bevorzugt wird für die Temperaturanzeige eine eigene, zweite Zustandsan- zeige vorgesehen. Damit kann die Anzeige der Einsatzbereitschaft nach dem Laden von der übrigen Zustandsanzeige getrennt werden.
Das Ladegerät kann flexibler eingesetzt werden, wenn die erste Zustandsanzeige und/oder die zweite Zustandsanzeige örtlich getrennt vom Ladegerät angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Zustandsanzeige an einer örtlich günstigen Stelle angeordnet werden. Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt
Fig.1 ein erfindungsgemäßes Ladegerät mit Akkumulator,
Fig.2 ein Ein-/Ausgabegerät mit einer Zustandsanzeige und
Fig.3 mögliche Anordnungen der Zustandsanzeige.
In Fig.1 wird ein Akkumulator 2 durch ein Ladegerät 1 geladen. Dazu ist der Akkumulator 2 in herkömmlicher Weise mittels eines Ladekabels 3 mit dem Ladegerät 1 verbunden. Am Ladegerät 1 ist eine Zustandsanzeige 4 vorgesehen, an der der Ladezustand des Akkumulators 2 angezeigt wird, z.B. durch unterschiedliche Farben, wie z.B. nachfolgend anhand der Fig.2 näher erläutert wird.
Ein Ein-/Ausgabegerät 1 1 umfasst hier z.B. ein Display 5, verschiedene Steuertasten 6 und eine Zustandsanzeige 4, hier z.B. in Form von drei Leuchtmittel 7. Das oberste Leuchtmittel 7 ist z.B. ein grünes Leuchtmittel zur Anzeige des Ladezustandes„geladen", das mittlere Leuchtmittel 7 ist z.B. ein gelbes Leuchtmittel zur Anzeige des Ladezustandes„laden" und das untere Leuchtmittel 7 ist z.B. ein rotes Leuchtmittel zur Anzeige des Ladezustandes „nicht betriebsbereit". Selbstverständlich könnte anstelle einzelner Leuchtmittel 7 im einfachsten Fall auch ein einziges Leuchtmittel 7 verwendet, wie z.B. ein mehrfarbiges Leuchtmittel. Am EirWAusgabegerät 1 1 ist eine weitere Zustandsanzeige 8 vorgesehen, z.B. ein blaues Leuchtmittel, das das Absinken der Temperatur des Akkumulators 2 unter einer vorgegebenen Temperaturschwelle nach dem Laden des Akkumulators 2 anzeigt. Dazu ist am Akkumulator 2 eine Erfassungseinheit 9, wie z.B. ein Temperatursensor 9, angeordnet, die die Temperatur des Akkumulators 2 als Parameter erfasst und den Temperaturwert T über eine eigene Messleitung 10, drahtlos (z.B. per Funk oder Infrarotlink siehe Fig.3) oder über ein Powerlineverfahren über das Ladekabel 3 an das Ladegerät 1 liefert. Dazu gibt es eine Fülle von bekannten Methoden und Einrichtungen zur Erfassung der Temperatur T eines Akkumulators 2, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen wird. Grundsätzlich kann die Tempe- ratur T direkt oder indirekt gemessen werden oder aus anderen gemessenen physikalischen Größen, wie z.B. Strom, Spannung, Widerständen, Zeit, etc., berechnet oder abgeleitet werden. Der Temperaturwert T wird im Ladegerät 1 , z.B. in der Steuereinheit des Ladegeräts 1 , auf die Unterschreitung einer vorgegebenen Temperaturschwelle untersucht. Wird nach dem Laden des Akkumulators 2 die Temperaturschwelle unterschritten, ist der Akkumulator 2 einsatzbereit, was an der weiteren Zustandsanzeige 8, z.B. durch eine eigene Farbe oder durch ein bestimmtes Leuchtmuster, angezeigt wird - also die Zustandsanzeige 8 aktiviert wird.
Die Erfassungseinheit 9 kann auch im Ladegerät 1 angeordnet sein, insbesondere wenn die Temperatur T nicht direkt gemessen wird, sondern entweder aus anderen Größen, die z.B. mittels Sensoren am Akkumulator 2 gemessen und an das Ladegerät 1 übermittelt werden (z.B. Strom, Spannung, Widerstand), abgeleitet werden, oder direkt im Ladegerät 1 bestimmt wird. Die Erfassungseinheit 9 kann dabei auch in der Steuereinheit des Ladegeräts 1 integriert sein. Z.B. kann die Temperatur T auch durch Messen der Zeit in der Erfassungseinheit 9 bestimmt werden, während der der Akkumulator 2 in Abhängigkeit der Umgebungstempe- ratur abkühlt. Nach einer definierten Zeitdauer wird angenommen, dass der Akkumulator 2 eine bestimmte Temperaturschwelle unterschreitet.
Das Aktivieren der Zustandsanzeige 8 kann daher auch nach einer definierten Zeitdauer nach dem Ladevorgang, was dem Absinken der Temperatur T unter einer Temperaturschwelle entspricht, erfolgen. Die Temperatur T wird hier also indirekt über die Zeit erfasst, während der der Akkumulator 2 abkühlt. Der Zeitpunkt, ab wann die Zeitdauer zu laufen beginnt oder die Länge der Zeitdauer, kann dabei individuell festgelegt werden, z.B. auch durch manuelle Eingabe über die Steuertasten 6, bzw. nach bestimmten Kriterien, wie z.B. Strom, Ladezustand, etc., definiert werden.
Selbstverständlich könnte die weitere Zustandsanzeige 8 und die Zustandsanzeige 4 auch in einer einzigen Zustandsanzeige zusammengeführt sein. Dabei könnte der Zustand„Akkumulator einsatzbereit" z.B. durch eine eigene Farbe oder durch ein bestimmtes Leuchtmuster angezeigt werden. Die Temperaturschwelle kann z.B. auch über die Steuertasten 6 und das Display 5 von einem Benutzer vorgegeben werden.
Es könnte nicht nur das Unterschreiten einer Temperaturschwelle angezeigt werden, sondern zusätzlich an der zweiten Zustandsanzeige 8 auch noch ein Temperaturwert angedeu- tet werden. Z.B. könnte bei Unterschreiten der Temperaturschwelle ein tiefes blau angezeigt werden, das sich bei weiterem Absinken der Temperatur in ein immer helleres blau wandelt. Alternativ könnte das auch durch ein Pulsmuster mit immer kürzeren Pausen oder Leuchtzeiten angezeigt werden.
Vor allem in großen Ladestationen kann das die Auswahl eines Akkumulators für den Ein- satz erleichtern.
In Fig. 3 ist die Zustandsanzeige 4 und/oder die zweite Zustandsanzeige 8 örtlich getrennt vom Ladegerät 1 angeordnet. Die Verbindung zwischen Ladegerät 1 und Zustandsanzeige 4, 8 kann dabei drahtgebunden oder drahtlos, z.B. über Funk, optisch, etc., erfolgen. Die Zustandsanzeige 4 und/oder die zweite Zustandsanzeige 8 könnte z.B. auch am Akkumula- tor 2 angeordnet werden, wie in Fig.3 angedeutet.
Als Leuchtmittel für die Zustandsanzeigen 4, 8 kommt jedes geeignete Leuchtmittel, wie z.B. LED oder LED-Streifen, RGB-LED, Power-LED, Glimmlampe, Glühlampe, etc., in Frage. Bevorzugt werden dazu großflächige oder leuchtstarke Leuchtmittel eingesetzt, um den Ladezustand auch von weiter weg erkennen zu können.

Claims

Patentansprüche
1 . Ladegerät zum Laden eines Akkumulators (2) mit einer ersten Zustandsanzeige (4) zum Anzeigen des Ladezustandes des Akkumulators (2), dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassungseinheit (9) vorgesehen ist, die nach dem Laden des Akkumulators (2) die Temperatur (T) des Akkumulators (2) erfasst und das Ladegerät (1 ) konfiguriert ist, die Zustandsanzeige (4) zu aktivieren, wenn die Temperatur (T) unter eine vorgegebene Temperaturschwelle absinkt und der Akkumulator (2) damit einsatzbereit ist.
2. Ladegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (9) die Temperatur (T) als Messwert erfasst oder aus anderen Messwerten physikalischer Größen des Akkumulators (2) ableitet.
3. Ladegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (9) nach dem Laden die verstrichene Zeit erfasst und daraus die Temperatur (T) indirekt ableitet.
4. Ladegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Temperaturanzeige eine eigene, zweite Zustandsanzeige (8) vorgesehen ist.
5. Ladegerät nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zustandsanzeige (4) und/oder die zweite Zustandsanzeige (8) örtlich getrennt vom Ladegerät (1 ) angeordnet ist.
6. Verfahren zum Laden eines Akkumulators (2) mit einer ersten Zustandsanzeige (4) zum Anzeigen des Ladezustandes des Akkumulators (2), dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Laden des Akkumulators (2) die Temperatur (T) des Akkumulators (2) erfasst wird und das Absinken der Temperatur (T) unter einer vorgegebenen Temperaturschwelle an der Zustandsanzeige (4) angezeigt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) direkt gemessen wird oder aus den Messewerten anderer physikalischer Größen des Akkumulators (2) abgeleitet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nach dem Ladevorgang verstrichene Zeit erfasst wird und daraus die Temperatur (T) indirekt abgeleitet wird,
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Absinken der Temperatur (T) unter einer vorgegebenen Temperaturschwelle an einer eigenen zweiten Zustandsanzeige (8) angezeigt wird.
PCT/EP2013/070939 2012-11-16 2013-10-08 Ladegerät und verfahren zum laden eines akkumulators WO2014075849A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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