[发明专利]用于对电池进行充电的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对具有预定充电结束电压的电池特别是铅酸电池进行充电的方法和装置。

背景技术

原则上，这里所关注的发明适合于对各种各样的可充电的一次电池和二次电池进行充电，例如铅酸电池、锂电池、镍金属氢化物(NiMH)电池以及更多的电池。然而，在铅酸电池的情况下，例如用于电动车辆的电池，由于这种电池的内部电阻对电荷状态的高度依赖，因此根据本发明的充电过程和根据本发明的充电装置是特别有利的。

在电动操作的车辆或运输工具的情况下，诸如例如经常在轮班工作中使用的所谓的工业车辆(堆垛机、举高作业车等)，必须在操作或轮班时间之间对电池进行例行充电。通常，不管电池的电荷状态如何都对电池进行充电。由于在电池的电池单元中发生的化学过程，电池特别是铅酸电池的内部电阻在任何情况下都表现出对电荷状态的强烈依赖。特别是，当电池中存在较少的电荷时，内部电阻较高，当具有中间电荷状态时，内部电阻处于最小，并且然后根据电荷状态再次上升。另外，电池的内部电阻还严重依赖于电池的操作温度以及年龄。

常规的电池充电过程都没有考虑到在各种情况下的电池的电荷状态以及当前的内部电阻，这就是电池没有最佳的逐渐充电并且结果使得电池的使用寿命降低的原因。经常使用恒定的充电电流对电池进行充电。例如，EP 2 244 329 A1描述了一种利用不间断电源对电池进行充电的充电过程，其中针对电池的年龄，在温度变化期间中以对应的动态方式调节充电参数。

在以恒定的充电电流进行充电期间，当电池放电时，电池的内部电阻开始较高，这就是为什么电池加热更大的原因，结果导致电池老化。

当在充电过程期间考虑到电池的当前充电电压时能够实现改善。例如，WO 96/16460 A1或DE 10 2009 051 731 A1描述了这种类型的电池充电过程和装置。

具体地说，当对工业车辆的电池进行充电时，通常可有限定的充电时间用来在不同的轮班模式中在各个工作轮换之间对电池进行充电。然而，因为既没有考虑到电池的当前电荷状态，也没有考虑到老化，电池通常都会被过过加热，从而导致老化增加(阿雷尼厄斯定律(Arrhenius Law))。因此，并没有最佳地利用电池中的化学反应。

发明内容

因此，通过本发明解决的问题是创造出一种对电池特别是铅酸电池进行充电的方法和装置，通过所述方法和装置，增加了充电效率并因此增加了性能，并且能够延长电池的使用寿命。具体地说，通过足够的充电时间应该方便对电池进行最佳的充电。应该消除或至少减少已知充电系统的缺点。

根据本发明，根据以上参照的用于对电池进行充电的方法解决所述问题，其中在充电过程之前确定所述电池的电荷状态，并且在所述充电过程期间向所述电池施加充电电流或充电电压，以如下方式控制该充电电流或充电电压，即：在根据所述电池的电荷状态的充电开始电压和所述充电结束电压之间在预定充电时间上增加所述充电电压。因此，在实际充电过程之前确定所述电池的当前电荷状态，并且然后使所述充电电流或充电电压适合于所述电池的该电荷状态以及预设或预定充电时间。不是利用恒定的充电电流对所述电池进行充电而不管所述电池的电荷状态如何，根据本发明的方法考虑到了所述电池的实际电荷状态以及可能的充电时间，并且相应地使充电与这两个参数相适合。因为通过对所述充电电流或所述充电电压的相应控制进行在所述充电时间期间在所述电池的充电开始电压和充电结束电压之间所述充电电压的增加，间接地考虑到了所述电池的内部电阻。因而，逐渐地对电池进行充电，从而可以最佳地使用可用充电时间。因而，电池变热程度最小，因此老化程度也最小，这就是为什么能够增加电池使用寿命的原因。根据本发明的方法意味着能够实现在5％和15％之间的范围内的充电效率的增加。所述方法能够相对容易地实现。具体地说，通过简单的软件更新能够相应地基本转换具有用于控制充电过程和相应的控制精度的集成微处理器的现代电池充电器。在最简单的情况下，所述充电开始电压可以相当于电池的开路电压或者一旦电池进行充电过程之前的过程(例如去极化过程)电池所展现的电压。