充电设备

摘要

控制器（130）从存储装置（120）读出与由温度测量器（110）所测量的电池（200）的环境温度相关的电压值，使得充电器（140）在由所述控制器（130）读出的电压值下对电池（200）充电。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对电池充电的充电设备、一种充电方法和一种程序。

背景技术

近年来，关于各种领域中的环境问题的担忧已经在增长。

在电源领域中，尤其是借助于例如PV（光伏）发电以及利用电动车辆（EV：电动车辆）或者混合电动车辆（HEV：混合EV）中使用的二次电池的电源已经变成了关注焦点。作为这样的二次电池，锂离子二次电池被认为是有前途的。随着电池在未来变得普及，期待二次电池替代铅蓄电池等。

另一方面，锂二次电池的使用寿命取决于其充电时的环境温度。

因而，正在进行的研究是通过使用peltiert元件（例如，参见专利文献1）控制电池的环境温度来延长电池寿命的技术。

引文列表

专利文献

专利文献1: JP2006-196296A。

发明内容

技术问题

然而，诸如专利文献1中所描述的技术的使用造成了控制环境温度所需的资金量相当可观的问题。另一个问题是这样的冷却需要大量的能量。

本发明的目的在于提供一种充电设备、一种充电方法和一种程序，其中解决了上述问题并且其能够延长电池寿命。

问题解决方案

本发明的用于对电池充电的充电设备包括：

测量电池的环境温度的温度测量器；

预先使环境温度与电压值相关并存储所述相关性的存储装置；

从所述存储装置读出与由所述温度测量器所测量的温度相关的电压值的控制器；以及

在由所述控制器读出的电压值下对所述电池充电的充电器。

本发明的用于对电池充电的充电方法包括：

测量电池的环境温度的测量步骤；以及

在与所测量的温度相关的电压值下对电池充电的充电步骤。

本发明的由充电设备执行的用于对电池充电的程序允许所述充电设备执行：

测量电池的环境温度的测量过程；以及

在与所测量的温度相关的电压值下对电池充电的充电过程。

有益效果

如上所述，在本发明中，有可能容易地延长电池寿命。

附图说明

图1是示出了作为实验结果的相对于三个温度值下的充电电压值的劣化程度的一个例子的表格。

图2是图示出了本发明的充电设备的第一示范性实施例的附图。

图3是图示出了图2中所图示的存储装置中存储的温度和电压值之间的相关性的一个例子的附图。

图4是用于描述图2中所图示的第一示范性实施例中的充电方法的流程图。

图5是图示出了图2所图示的存储装置中存储的温度和SOC之间的相关性的一个例子的附图。

图6是用于描述在使用其中存储了图5中所示的相关性的存储装置时所述第一示范性实施例中的充电方法的流程图。

图7是图示出了本发明的充电设备的第二示范性实施例的附图。

图8是图示出了图7中所图示的存储装置中存储的月份和电压值之间的相关性的一个例子的附图。

图9是用于描述图7中所图示的第二示范性实施例中的充电方法的流程图。

图10是图示出了图7所图示的存储装置中存储的月份和SOC之间的相关性的一个例子的附图。

图11是用于描述在使用其中存储了图10中所示的相关性的存储装置时第二示范性实施例中的充电方法的流程图。

具体实施方式

已经获得一种实验结果，其中在对电池充电时二次电池的环境温度以及在那时的充电电压值与电池劣化程度相关。

具体而言，已经获得一种实验结果，其中，在电池的环境温度较低时，处于一般被看作高电平的充电电压值的条件下的劣化程度是微小的，而在电池的环境温度较高时，由于充电电压值较低而使劣化加速。

图1是示出了作为实验结果的相对于三个温度值下的充电电压值的劣化程度的一个例子的表格。

图1中所图示的表格示出了在充电电压值为3.9V、4.1V和4.2V时，在25℃、35℃和45℃的电池环境温度下的劣化程度。这里，通过“A”、“B”、“C”表示劣化程度。劣化程度“A”指示电池劣化程度较低。劣化程度“B”指示电池劣化程度中等。劣化程度“C”指示电池劣化程度较高。

例如，如果充电电压值为3.9V，并且电池的环境温度为25℃，那么劣化程度为“B”。这表明，如果在电池的环境温度为25℃时，在3.9V的充电电压值下对电池充电，那么被充电的电池的劣化程度为“B”。同样地，如果充电电压值为3.9V，并且电池的环境温度为35℃，那么劣化程度为“C”。这表明，如果在电池的环境温度为35℃时，在3.9V的充电电压值下对电池充电，那么被充电的电池的劣化程度为“C”。仍同样地，如果充电电压值为3.9V，并且电池的环境温度为45℃，那么劣化程度为“C”。这表明，如果在电池的环境温度为45℃时，在3.9V的充电电压值下对电池充电，那么被充电的电池的劣化程度为“C”。

如果充电电压值为4.1V，并且电池的环境温度为25℃，那么劣化程度为“A”。这表明，如果在电池的环境温度为25℃时，在4.1V的充电电压值下对电池充电，那么被充电的电池的劣化程度为“A”。同样地，如果充电电压值为4.1V，并且电池的环境温度为35℃，那么劣化程度为“B”。这表明，如果在电池的环境温度为35℃时，在4.1V的充电电压值下对电池充电，那么被充电的电池的劣化程度为“B”。仍同样地，如果充电电压值为4.1V，并且电池的环境温度为45℃，那么劣化程度为“B”。这表明，如果在电池的环境温度为45℃时，在4.1V的充电电压值下对电池充电，那么被充电的电池的劣化程度为“B”。

如果充电电压值为4.2V，并且电池的环境温度为25℃，那么劣化程度为“A”。这表明，如果在电池的环境温度为25℃时，在4.2V的充电电压值下对电池充电，那么被充电的电池的劣化程度为“A”。同样地，如果充电电压值为4.2V，并且电池的环境温度为35℃，那么劣化程度为“A”。这表明，如果在电池的环境温度为35℃时，在4.2V的充电电压值下对电池充电，那么被充电的电池的劣化程度为“A”。仍同样地，如果充电电压值为4.2V，并且电池的环境温度为45℃，那么劣化程度为“B”。这表明，如果在电池的环境温度为45℃时，在4.2V的充电电压值下对电池充电，那么被充电的电池的劣化程度为“B”。

这一结果很好地吻合了最新的理论，在该理论中，在充电电压值较低时，正电极劣化在升高的温度下加速。

尽管在温度正常或者温度较低时发生正电极劣化，但是正电极中的劣化程度对应于电解质已经劣化的程度。相应地，通过将电压值设为较低来防止电解质劣化。另一方面，如果在温度较高时将电压值设为较低，那么正电极劣化变得显著。

因而，将通过本发明来实现延长电池寿命。

在下文中，将参考附图说明本发明的示范性实施例。

（第一示范性实施例）

图2是图示出了本发明的充电设备的第一示范性实施例的附图。

如图2中所图示的，本示范性实施例的充电设备100具备温度测量器110、存储装置120、控制器130和充电器140。此外，将充电设备100连接至可充电电池200。

温度测量器110是用于测量电池200的环境温度的温度计。温度测量器110将测量的温度通知到控制器130。

存储装置120使温度值与用于对电池200充电的电压值相关，以存储所述相关性。预先从外部将这一相关性写入到存储装置120中。注意，存储装置120使更高的电压值与更高的温度值相关，并存储所述相关性。

图3是图示出了图2中所图示的存储装置中存储的温度和电压值之间的相关性的一个例子的附图。这里，将通过引用电压值为浮动充电电压值的例子来进行描述。

如图3中所图示的，使多个温度范围与浮动充电电压值相关，并将所述相关性存储在图2中所图示的存储装置120中。

例如，使低于30℃的温度范围与3.9V的浮动充电电压值相关，并存储所述相关性。同样地，使从30℃到低于40℃的温度范围与4.1V的浮动充电电压值相关，并存储所述相关性。仍同样地，使40℃和更高的温度范围与4.2V的浮动充电电压值相关，并存储所述相关性。根据这些相关性，由控制器130根据温度值读出浮动充电电压值。

控制器130从存储装置120中读出对应于从温度测量器110通知的温度值的电压值（图3中所示的例子中的浮动充电电压值）。

例如，如果从温度测量器110通知的温度值为25℃，那么由于温度值25℃属于存储装置120中的低于30℃的温度范围，因而读出与低于30℃的温度范围相关的3.9V的浮动充电电压值。同样地，如果从温度测量器110通知的温度值为35℃，那么由于温度值25属于存储装置120中的从30℃到低于40℃的温度范围，因而读出与从30℃到低于40℃的温度范围相关的4.1V的浮动充电电压值。仍同样地，如果从温度测量器110通知的温度值为45℃，那么由于温度值45属于存储装置120中的40℃和更高的温度范围，因而读出与40℃和更高的温度范围相关的4.2V的浮动充电电压值。

控制器130将从存储装置120读出的电压值通知到充电器140。

充电器140在从控制器130通知的电压值下对电池200充电。

在下文中，将对第一示范性实施例中的充电方法进行描述。

图4是用于描述图2所图示的第一示范性实施例中的充电方法的流程图。

在由充电设备100对电池200充电时，在步骤1中由温度测量器110测量电池200的环境温度。

之后，将测量的温度从温度测量器110通知到控制器130。因而，在步骤2中由控制器130从存储装置120中读出对应于该温度的电压值（图3中所示的例子中的浮动充电电压值）。

由控制器130将从存储装置120读出的电压值从控制器130通知到充电器140。因而，在步骤3中，由充电器140在所述电压值下开始对电池200的充电。如果这时已经预设了任何电压值，那么将所述预设电压值改变为从控制器130通知的电压值（充电值）。因而，在改变的电压值下开始对电池200的充电。

温度可以与SOC（充电状态）相关，以将相关性存储在图2中所图示的存储装置120中。这些SOC中的每个示出了电池200的充电（放电）状态，并且起着指导的作用以了解电池200的剩余容量和充电容量。在一些情况下可以将SOC表示为与电池200的容许充电电压值（能够执行充电的最大电压值）的比率（%）。

图5是图示出了图2中所图示的存储装置120中存储的温度和SOC之间的相关性的一个例子的附图。

在这种情况下，如图5中所示，使多个温度范围与SOC相关，以将相关性存储在图2中所图示的存储装置120中。

例如，使低于30℃的温度范围与93%的SOC相关，以存储所述相关性。同样地，使从30℃到低于40℃的温度范围与98%的SOC相关，并存储所述相关性。仍同样地，使40℃和更高的温度范围与100%的SOC相关，并存储所述相关性。根据这些相关性，由控制器130根据温度值读出SOC。

在这种情况下，使用由控制器130读出的SOC进行计算。稍后将描述有关这一计算的细节。

在下文中，将在使用其中存储了图5中所示的相关性的存储装置120的情况下对第一示范性实施例中的充电方法进行描述。

图6是用于描述在使用其中存储了图5中所示的相关性的存储装置120时所述第一示范性实施例中的充电方法的流程图。

在由充电设备100对电池200充电时，在步骤11中由温度测量器110测量电池200的环境温度。

之后，将测量的温度从温度测量器110通知到控制器130。因而，在步骤12中由控制器130从存储装置120读出对应于所述温度的SOC。

接下来，将由控制器130从存储装置120读出的SOC乘以电池200的容许充电电压值。也就是说，在步骤13中计算由控制器130从存储装置120中读出的SOC与电池200的容许充电电压值的乘积作为电压值。

在下文中，将引用具体的例子来描述计算这一电压值的方法。注意，这里将通过引用容许充电电压值为4.2V的例子进行描述。

例如，如果从温度测量器110通知的温度值为25℃，那么由于温度值25℃属于存储装置120中的低于30℃的温度范围，因而由控制器130从存储装置120中读出与低于30℃的温度范围相关的93%的SOC。之后，由控制器130计算读出的SOC和容许充电电压值的乘积（93% ×4.2V=3.9V）作为电压值。同样地，如果从温度测量器通知的温度值为35℃，那么由于温度值35℃属于存储装置120中的从30℃到低于40℃的温度范围，因而由控制器130从存储装置120中读出与从30℃到低于40℃的温度范围相关的98%的SOC。之后，由控制器130计算读出的SOC和容许充电电压值的乘积（98% ×4.2V=4.1V）作为电压值。仍同样地，如果从温度测量器110通知的温度值为45℃，那么由于温度值45℃属于存储装置120中的40℃和更高的温度范围，因而由控制器130读出与40℃和更高的温度范围相关的100%的SOC。之后，由控制器130计算读出的SOC和容许充电电压值的乘积（100% ×4.2V=4.2V）作为电压值。

将由控制器130计算的电压值从控制器130通知到充电器140。

之后，由充电器140在从控制器130通知的电压值下开始对电池200的充电。如果此时已经预设了电压值，那么将预设电压值改变为从控制器130通知的电压值（充电值）。因而，在改变的电压值下开始对电池200的充电。

通过根据电池200的环境温度以这种方式改变电池200的充电电压值，尤其是通过根据更高的环境电池温度在更高的充电电压值下对电池200充电，能够延长电池寿命。

（第二示范性实施例）

图7是图示出了本发明的充电设备的第二示范性实施例的附图。

如图7中所图示的，本示范性实施例的充电设备101具备时钟150、存储装置121、控制器131和充电器140。此外，将充电设备101连接至可充电电池200。

时钟150指示当前月份（1月到12月）。注意，时钟150可以是用于测量时间的常用时钟，但是其本质上具备指示月份的功能。

存储装置121使月份（1月到12月）与对电池充电的电压值相关，以存储所述相关性。预先从外部将这一相关性写入到存储装置121中。注意，一般而言，存储装置121使高电压值与炎热的夏季月份相关，以存储所述相关性。相反，存储装置121通常使低电压值与寒冷的冬季月份相关并存储所述相关性。

图8是图示出了图7中所图示的存储装置中存储的月份和电压值之间的相关性的一个例子的附图。这里，将通过引用电压值为浮动充电电压值的例子进行描述。

如图8中所图示的，使由多个月份的群组与浮动充电电压值相关，以将所述相关性存储在图7中所图示的存储装置121中。

例如，使12月、1月、2月和3月与3.9V的浮动充电电压值相关，并存储所述相关性。同样地，使4月、5月、10月和11月与4.1V的浮动充电电压值相关，并存储所述相关性。仍同样地，使6月、7月、8月和9月与4.2V的浮动充电电压值相关，并存储所述相关性。根据这些相关性，由控制器130根据月份读出浮动充电电压值。

控制器131从存储装置120读出对应于由时钟150指示的当前月份的电压值（图8中所示的例子中的浮动充电电压值）。

例如，如果由时钟150指示的当前月份为1月，那么读出与1月相关的3.9V的浮动充电电压值。同样地，如果由时钟150指示的当前月份为2月，那么读出与2月相关的3.9V的浮动充电电压值。还同样地，如果由时钟150指示的当前月份为3月，那么读出与3月相关的3.9V的浮动充电电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为4月，那么读出与4月相关的4.1V的浮动充电电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为5月，那么读出与5月相关的4.1V的浮动充电电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为6月，那么读出与6月相关的4.2V的浮动充电电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为7月，那么读出与7月相关的4.2V的浮动充电电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为8月，那么读出与8月相关的4.2V的浮动充电电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为9月，那么读出与9月相关的4.2V的浮动充电电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为10月，那么读出与10月相关的4.1V的浮动充电电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为11月，那么读出与11月相关的4.1V的浮动充电电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为12月，那么读出与12月相关的3.9V的浮动充电电压值。

控制器131将从存储装置121读出的电压值通知到充电器140。

充电器140在从控制器131通知的电压值下对电池200充电。

在下文中，将对第二示范性实施例中的充电方法进行描述。

图9是用于描述图7中所图示的第二示范性实施例中充电方法的流程图。

在步骤21中，由时钟150恒定地指示当前月份。

在由充电设备101对电池200充电时，在步骤22中，由控制器131从存储装置121中读出对应于由时钟150指示的当前月份的电压值（图8中所示的例子中的浮动充电电压值）。

将由控制器131从存储装置121读出的电压值从控制器131通知到充电器140。因而，在步骤23中，由充电器140在所述电压值下开始对电池200的充电。如果此时已经预设了电压值，那么将预设电压值改变为从控制器131通知的电压值（充电值）。因而，在改变的电压值下开始对电池200的充电。

可以使月份与SOC（充电状态）相关，并将所述相关性存储在图7中所图示的存储装置121中。这些SOC就是在第一示范性实施例中描述的那些。

图10是图示出了图7中所图示的存储装置121中存储的月份和SOC之间的相关性的一个例子的附图。

在这种情况下，如图10中所示，使月份与SOC相关，并将所述相关性存储在图7中所图示的存储装置121中。

例如，使12月、1月、2月和3月与93%的SOC相关，并存储所述相关性。同样地，使4月、5月、10月和11月与98%的SOC相关，并存储所述相关性。还同样地，使6月、7月、8月和9月与100%的SOC相关，并存储所述相关性。根据这些相关性，由控制器131根据月份读出SOC。

在这种情况下，使用由控制器131读出的SOC进行计算。稍后将描述有关这一计算的细节。

在下文中，将在使用其中存储了图10中所示的相关性的存储装置121的情况下对第二示范性实施例中的充电方法进行描述。

图11是用于描述在使用其中存储了图10中所示的相关性的存储装置121时第二示范性实施例中的充电方法的流程图。

在步骤31中，由时钟150恒定地指示当前月份。

在由充电设备101对电池200充电时，在步骤32中，由控制器131从存储装置121中读出对应于由时钟150指示的当前月份的SOC。

接下来，将由控制器131从存储装置120读出的SOC乘以电池200的容许充电电压值。也就是说，在步骤33中计算由控制器131从存储装置121中读出的SOC与电池200的容许充电电压值的乘积作为电压值。

在下文中，将通过引用具体的例子来描述计算这一电压值的方法。注意，这里将通过引用容许充电电压值为4.2V的例子进行描述。

例如，如果由时钟150指示的当前月份为1月，由控制器131从存储装置121读出与1月相关的93%的SOC。之后，由控制器131计算读出的SOC和容许充电电压值的乘积（93% ×4.2V=3.9V）作为电压值。同样地，如果由时钟150指示的当前月份为2月，那么由控制器131从存储装置121读出与2月相关的93%的SOC。之后，由控制器131计算读出的SOC和容许充电电压值的乘积（93% ×4.2V=3.9V）作为电压值。还同样地，如果由时钟150指示的当前月份为3月，那么由控制器131从存储装置121读出与3月相关的93%的SOC。之后，由控制器131计算读出的SOC和容许充电电压值的乘积（93% ×4.2V=3.9V）作为电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为4月，那么由控制器131从存储装置121读出与4月相关的98%的SOC。之后，由控制器131计算读出的SOC和容许充电电压值的乘积（98% ×4.2V=4.1V）作为电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为5月，那么由控制器131从存储装置121读出与5月相关的98%的SOC。之后，由控制器131计算读出的SOC和容许充电电压值的乘积（98% ×4.2V=4.1V）作为电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为6月，那么由控制器131从存储装置121读出与6月相关的100%的SOC。之后，由控制器131计算读出的SOC和容许充电电压值的乘积（100%×4.2V=4.2V）作为电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为7月，那么由控制器131从存储装置121读出与7月相关的100%的SOC。之后，由控制器131计算读出的SOC和容许充电电压值的乘积（100%×4.2V=4.2V）作为电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为8月，那么由控制器131从存储装置121读出与8月相关的100%的SOC。之后，由控制器131计算读出的SOC和容许充电电压值的乘积（100%×4.2V=4.2V）作为电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为9月，那么由控制器131从存储装置121读出与9月相关的100%的SOC。之后，由控制器131计算读出的SOC和容许充电电压值的乘积（100%×4.2V=4.2V）作为电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为10月，那么由控制器131从存储装置121读出与10月相关的98%的SOC。之后，由控制器131计算读出的SOC和容许充电电压值的乘积（98%×4.2V=4.1V）作为电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为11月，那么由控制器131从存储装置121读出与11月相关的98%的SOC。之后，由控制器131计算读出的SOC和容许充电电压值的乘积（98%×4.2V=4.1V）作为电压值。仍同样地，如果由时钟150指示的当前月份为12月，那么由控制器131从存储装置121读出与12月相关的93%的SOC。之后，由控制器131计算读出的SOC和容许充电电压值的乘积（93%×4.2V=3.9V）作为电压值。

将由控制器131计算的电压值从控制器131通知到充电器140。

之后，在步骤34中由充电器140在从控制器131通知的电压值下开始对电池200的充电。如果此时已经预设了电压值，那么将预设电压值改变为从控制器131通知的电压值（充电值）。因而，在改变的电压值下开始对电池200的充电。

注意，可以使用根据时隙的电压值而不是根据月份的电压值。

能够通过根据温度（气温）互不相同的四个季节以这种方式利用当前月份改变电池200的充电电压值，具体而言，通过根据月份（季节）的更高气温在更高充电电压值下对电池200充电，来延长电池寿命。

注意，在第一和第二示范性实施例中，已经通过引用包括一个电池200的例子进行了描述。然而，替代地，所述第一和第二示范性实施例中可以是这样的，使得多个电池被串联连接。在这种情况下，不用说的是，充电器140在对应于“一个浮动充电电压值×电池数量”的电压下对电池充电。

能够通过根据温度条件控制浮动充电电压值和持续/待机电压值来延长电池寿命。

如上所述，能够将系统配置为通过监测劣化所取决的温度和电压，继而监测操作温度环境来降低劣化，其中的关注点在于正电极的最新近的劣化。还有可能防止成本和体积的增加。

在使用电压在初始阶段和最后阶段之间变化的技术时每单位存储容量的电池价格将更加不利。相反，可以在保持高容量的初始阶段中考虑更为有效的能量管理，并且能够通过考虑由四季以及一年当中日间和夜间的温度变化所产生影响而持续保持平均容量，来预期较早地实现能量成本恢复。

由上文所述的充电设备100和101中提供的相应部件所执行的过程也可以替代地使用根据其目的创建的逻辑电路来执行。另外替代地，可以通过将描述处理内容的程序记录在对于充电设备100和101可读取的记录介质上，并允许由充电设备100和101读取并执行这一记录介质上记录的程序，来执行所述过程。对于充电设备100和101可读取的记录介质除了指诸如软（注册商标）盘、磁光盘、DVD或者CD的可转移记录介质之外，还指构建到充电设备100和101的每个中的诸如ROM或RAM或者HDD的存储器。通过由充电设备100和101的每个当中提供的CPU（未图示出）读取这一记录介质上记录的程序。因而，在CPU的控制下执行与上文描述的相同的过程。这里，CPU作为计算机进行操作，其用于执行从其上记录了所述程序的记录介质读取的所述程序。

因而，已经参考本发明的示范性实施例描述了本发明，但是本发明不限于上述示范性实施例。替代地，在本发明的范围内，可以对本发明的构成和细节做出能够为本领域技术人员所理解的各种修改。

本申请要求以2010年10月12日提交的日本专利申请No. 2010-229691为基础的优先权，在此通过引用将该文献全文并入本文。