[发明专利]蓄能器的充电设备和用于使这种充电设备工作的方法

说明书

本发明涉及具有独立权利要求的前序部分的特征的用于电化学的和/或静电的蓄能器的充电设备、用于使得这种充电设备工作的方法和带有这种充电设备的电动汽车。

现代的电动汽车，例如仅靠电能驱动的汽车，但也可以是具有与内燃机或燃料电池的组合的混合动力汽车，配备有一个或多个电化学的蓄能器，有时还配备有静电的蓄能器。在这里且在下面，无论电动汽车还是混合动力汽车都称为电动汽车。

电化学的蓄能器例如可以是铅酸蓄电池、镍金属氢化物蓄电池、镍锌蓄电池、锂离子蓄电池，或者也可以是这些蓄电池的组合。也可以与双层电容器组合使用。

为了给这种蓄能器充上能量，需要利用充电设备进行充电过程。在电动汽车的情况下，这种充电设备可以是静止的或者集成在电动汽车中的充电设备，所谓的车载充电器。

任何蓄能器由于其机械和化学结构都要经历老化过程。这种老化过程的速度取决于各种不同的因素，特别是充电状态、温度、充电与放电电流以及在蓄能器工作时的充电与放电过程。

这些因素对蓄能器老化过程的影响程度取决于蓄能器的工作状态。特别是在电动汽车的情况下，行驶工作状态（循环老化）和停车工作状态（日历老化）一定要相互分开地予以考察。

在电动汽车中的锂离子蓄电池情况下，例如在停车工作状态下，特别是充电状态与温度是蓄能器老化过程速度的决定性因素。更特别地，高出全满充电状态的60％的较高充电状态在同时高温的情况下对这种蓄能器的寿命有不利影响。而这种状况会频繁地发生，因为停车平均占汽车（对于PKW）的总寿命的95％。

因而如果在停车状态期间过高的充电状态特别是在高温情况下对这种蓄能器的较长寿命不利，则对可在任何时间调用大功率或大能量例如在电动汽车情况下形式为较长行驶距离的要求与此相矛盾。

这包括如下情况，即，计划从蓄能器获得将来若干天或者更长时间的功率会有问题，这特别是因为温度变化曲线直到那时仍是未知的。这使得难以判定如何才能产生蓄能器的最佳充电状态，以保证蓄能器的尽可能长的寿命。

此外，并非始终都能以令人满意的精确度预见充电过程的持续时间，因为供电网的电网负载在将来可能不同于目前的电网负载。因此提出了优化充电过程开始时刻的问题，该开始时刻此外还应取决于计划的能量获取，以便尽可能延缓蓄能器的老化。

在这里且在下面，把供电方用来提供电能的电网普遍地称为供电网。这里的电网普遍地系指家用电网，但尤其也可以是专用的适合于特别大的功率消耗的大功率电网，比如在电动汽车中的蓄能器充电过程期间就会产生这种功率消耗。

充电设备还应降低蓄能器使用中的运行成本，在这种情况下实现尽可能高的使用舒适性，同时蓄电池的寿命尽可能长。另外，蓄能器的寿命延长也考虑到了对环境保护的要求。因为原则上应尽可能地满足这种日益重要的要求，以便也能在将来考虑到提高的要求，充电设备在此应有助于便于使用可再生能源，这种能源已由不同的供电方馈入到供电网中。

此外将来要考虑到，为了环保政治目的，最好对电动汽车用电予以征税，或者给电动汽车提供比其它负载便宜的用电费率。现代的充电设备还应实现能让使用者选择特别便宜的用电费率或者享受税收优惠。此外，在供电网的高峰负载时间，充电过程期间的大充电电流特别是导致附加的供电网负载。特别地，在这种高峰负载时间，往往要考虑到高昂的用电价格。

现代的充电设备通常有可编程的计算单元，借此比如能对充电过程的接通或切断时间间隔进行编程，以便例如便于利用廉价的夜间用电。这种编程多数情况下通过手动或者通过PC来进行，这往往很繁琐，或者甚至不可行，如果无PC可用。与蓄能器连接的可编程的设备有同样的情况。

本发明的目的因而在于，提出一种充电设备，其解决了或者至少减小了上述问题。也就是说，利用这种充电设备能以尽可能对操作友好的方式控制蓄能器的充电状态，从而尽可能地延缓蓄能器的老化过程。此外在可调用的功率和能量方面将有利地实现在时间上尽可能大的灵活性，其中将考虑尽可能全部的对时间要求严格的因素。此外在尽可能便宜的且与环境和谐的能量消耗方面，也将简化充电设备的可操作性。特别是充电设备的编程操作也得到了简化，尤其是在充电设备的固件更新方面得到简化。

根据本发明，该目的通过具有独立权利要求的特征的一种充电设备、一种用于使得这种充电设备工作的方法和一种包括这种充电设备的电动汽车得以实现。改进方案和有利的设计方案可由从属权利要求得到。