具有保护电路的电池充电器的制作方法

专利名称：具有保护电路的电池充电器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电池充电器，尤其涉及具有保护电路的电池充电器。
背景技术：
用于便携式电力驱动工具、野外工具以及某些厨房和家用设备的电池组可以包括可再充电的电池，例如锂、镍镉、镍金属氢化物以及铅酸电池，这样它们可以再充电，不需要替换掉。由此实现了实质上的成本节约。
某些充电器可以连接到交通工具电池上，例如车用蓄电池。参考图1，车用蓄电池1可通过点火塞5连接到充电器20。充电器20依次给电池组10充电。
两个虚拟电阻器3、4可以存在于车用蓄电池1和充电器20之间。虚拟电阻器3、4表示在点火塞连接之前和之后的固有电阻，它们依次形成了电压降。因此，由充电器20得到的电压VIN不一定必须等于车用蓄电池1的电压。
保险丝2还可以设置在车用蓄电池1和充电器20之间。典型地，这种保险丝2具有大约8安培的额定值。换句话说，如果到达充电器20的电流IIN大于约8安培，保险丝2就会断开。
当充电器20将有效的恒定电流IOUT典型地输送到电池组10时，会出现问题。由于下述等式出现了这种问题(VIN)(IIN)k＝(VPACK)(IOUT)，VIN、IIN和IOUT在上面进行了限定，k是充电器效率常数，以及VPACK是电池组10的电压。
在此等式下，由于VPACK由电池组设定，IOUT由充电器设定，充电器效率常数k相对恒定，因此仅有的两个剩余变量是VIN和IIN。如果VIN降至特定阈值之下，就必须增加IIN以保持该等式。但是，如果IIN增加到特定阈值之外，它将迫使保险丝2断开，由此过早地结束充电。

发明内容
根据本发明，采用改进的电池组充电器。充电器包括控制器；具有至少两个连接到控制器的电力调整装置(power setting)的电池电源；至少一个连接到控制器和电池电源中至少一个的连接端；可连接到外部电源的供电装置，该供电装置接收来自外部电源的电流和电压，以便向控制器和电池电源中至少一个提供电力；以及一个返送电路，用于根据从外部电源接收的电流和电压中至少一个在两个电力调整装置之间进行切换。
根据以下附图和详细描述，本发明的其它特点和优点将是显而易见的。


根据本发明原理的实际应用，附图描述了它的优选实施例，其中图1是电池组和充电器的简化方框图；图2A和图2B描述根据本发明的示例充电器，其中图2A是电池组和充电器的方框图，图2B是充电器的示意图；图3A和图3B是表示根据本发明的方法的流程图；图4是可替换的电池组和充电器的简化方框图；图5是根据本发明的监视电路的示意图；图6是包括图5的监视电路的充电器的示意图；图7是另一个可替换的充电器的简化方框图；以及图8是根据本发明的可替换监视电路的示意图。
具体实施例方式
现在参考附图描述本发明，其中相同的标记代表相同的部件。
参见图1-2，电池组10连接到充电器20。电池组10可包括多个以串联和/或并联形式连接的电池单元11，电池单元表示电池组10的电压和存储容量。电池组10可包括三个电池接点第一电池接点12、第二电池接点13、第三电池接点14和第四电池接点16。电池接点12是电池组10的B+(正)端子。电池接点14是B-或负极/公共端子。电池接点13是S或传感端子。电池接点12和14接收由用于给电池组10充电的充电器20(优选电流源22，如下所述)发出的充电电流。
如图2所示，电池单元11连接在电池接点12和14之间。此外，优选在电池接点13和14之间连接的是温度传感装置传感装置15，例如负温度系数(NTC)电阻器、或热敏电阻，RT。优选温度传感装置传感装置非常接近于单元11以监测电池的温度。本领域的普通技术人员应认识到也可以采用其它组件例如电容器等或电路以提供代表电池温度的信号。
电池组10还可以包括在现有技术中已知的识别器，例如电阻器RID，这样充电器20就可以识别电池组的类型和容量，并据此充电。电阻器RID优选连接在电池接点16和14之间，在此电池接点16是ID端子。
充电器20优选包括控制器21，该控制器依次包括正端子(B+)17和负(B-)端子18，此正、负端子分别经过电池接点12和14连接到电池组10。正端子还可以当作控制器21的输入端，优选为模拟/数字输入，以检测电池组电压。此外，控制器21可以包括另一个输入端TC，优选为模拟/数字输入，它经过第三电池接点13(S)连接到温度传感装置15。这允许控制器21监测电池温度。
控制器21可包括用于控制充电和监测工作状况的微处理器23。控制器21可控制充电电源，以向电池组10提供电力，例如向电池组10提供电流的电流源22。此电流可以是快速充电电流和/或均衡电流。电流源22可集成在控制器21中。
控制器21可具有用于存储数据的存储器25。存储器25可集成在控制器21和/或微处理器23中。
充电器20及其内部的元件，其中包括控制器21、微处理器23、电流源22，接收来自DC主供电装置24的必需电力，DC主供电装置24会最终连接到车用蓄电池1。DC主供电装置24可以将来自车辆电池的能量转化为不同元件所需的必需能量，正如本领域所熟知的那样。DC主供电装置24可包括过滤器，过滤器可依次包括电容器C1、C2、C3、C36和C34以及电感线圈L1、L2、L3，以便从输入电压中滤除不需要的波动。
控制器21还可以控制风扇25。风扇25优选朝着电池组10吹空气，以便冷却电池组10。
为了避免由于高IIN而使保险丝2断开，优选提供返送电路26，该电路26监控几个输入，并降低电流源22的电流输出IOUT。返送电路26可监控电流输出IOUT以及电池组电压VPACK。此外，返送电路26可接收来自控制器26和/或DC主供电装置24关于输入电压VIN的信息。如果返送电路26根据那些输入确定，输入电流IIN将超过特定阈值，例如8安培，返送电路26就会将信号传送到电流源22，降低电流输出IOUT。通过降低电流输出IOUT，输入电流IIN同样会降低，由此防止保险丝2断开。
参考图2B，返送电路26优选以下述方式工作。优选采用由输出B+到二极管D38的连接来检测由二极管D38和/或D16设置的电压电位。当此电压电位超过界限时，优选导通晶体管Q3。当晶体管Q3处于导通状态时，优选通过将栅极拉向源极，确保晶体管Q4处于截止状态。优选采用晶体管Q4作为转换器来改变电流感测放大器U3A的增益。
本领域的技术人员会注意到，微处理器23的插头P21通过测量电压来感测放大器U3A的状态。微处理器23还可以通过插头P13检测输出电压VOUT，通过插头P4检测输入电压VIN。
微处理器23的插头P21通常优选处于高阻抗状态，并优选用作输入端以检测晶体管Q3的功能。当微处理器23需要使输出电流IOUT降低时，优选让插头P21作为输出端并使其处于低状态，由此除去来自晶体管Q4的门驱动，改变电流反馈安培U3A的增益。这种电路的优点在于，它将元件的数量减至最小，并且控制了不需要的振荡。
本领域的技术人员会认识到，返送电路26可以利用电路实施，如图2B所示，或者通过软件算法实施，如图3所示。本领域的技术人员会认识到，以下讨论的各步骤的次序可以调整。
当用户将电池组10插入到充电器20时(ST1)，充电过程开始。然后，充电器20通过将由电流源22发出的充电电流发送到电池组10而开始充电(ST2)。优选地，快速充电电流大约为2安培。
控制器21和/或微处理器23读取输入电压VIN(ST3)。然后优选地，控制器21和/或微处理器23检查输入电压VIN是否大于第一阈值X(ST4)。优选的，第一阈值X表示高的交通工具电池电压，对于额定值为12伏的交通工具电池而言，此高交通工具电池电压可大约为17伏。
如果输入电压VIN不大于第一阈值X，然后优选地，控制器21和/或微处理器23就检查输入电压VIN是否小于第二阈值Y(ST5)。优选地，第二阈值Y表示低的交通工具电池电压，对于额定值为12伏的交通工具电池而言，此低交通工具电池电压可大约为10伏。
如果(a)输入电压VIN不大于第一阈值X并且(b)输入电压VIN不小于第二阈值Y，则持续地给电池组10充电，直至通过移去电池组10或通过终止算法等方式结束充电过程。控制器21和/或微处理器23仍然保持读取输入电压VIN并且将输入电压VIN与第一和第二阈值X、Y进行比较，直至结束。
如果(a)输入电压VIN大于第一阈值X或(b)输入电压VIN小于第二阈值Y，就可以开始错误子程序。优选将计数器设定为特定的预定数值(ST6)，例如30。此外，优选关闭电流源22(例如输出电流IOUT)(ST7)。错误信号还可以通过LCD显示器或LEDs显示。还可以采用声源例如压电元件、警笛等向用户报警该错误状态。
控制器21和/或微处理器23可以再次读取输入电压VIN(ST8)。然后优选地，控制器21和/或微处理器23检查输入电压VIN是否大于第三阈值A(ST9)。优选地，为了防止充电器20在流程中的各状态之间振荡，第三阈值A表示低于第一阈值X的值。因此，对于额定值为12伏的交通工具电池而言第三阈值A可以约为16.8V。如果输入电压VIN大于第三阈值A，那么充电器20就会返回到ST7和/或ST8，直至输入电压VIN等于或小于第三阈值A，或者移去电池组10。
如果输入电压VIN不大于第三阈值A，那么优选地，控制器21和/或微处理器23检查输入电压VIN是否小于第四阈值B(ST10)。为了防止充电器20在流程中的各状态之间振荡，第四阈值B优选是高于第二阈值Y的值。因此，对于额定值为12伏的交通工具电池而言，第四阈值B可以约为10.7伏。如果输入电压VIN小于第四阈值B，充电器20就返回到ST7和/或ST8，直到输入电压VIN等于或小于第三阈值A，或者移去电池组10。
如果(a)输入电压VIN不大于第三阈值A和(b)输入电压VIN不小于第四阈值B，优选打开电流源(例如输出电流IOUT)(ST11)有限数量的时间，例如10毫秒。控制器21和/或微处理器23可再一次读取输入电压VIN(ST12)以有效地检查电池组对输出电流IOUT的反应。在这种读取之后，优选关闭电流源22(例如输出电流IOUT)(ST13)。打开和关闭电流源22允许控制器21在没有传送过多电流的情况下检查电池组的反应，传送过多电流会损坏电池组10。
然后优选地，控制器21和/或微处理器23检查输入电压VIN是否大于第五阈值C(ST14)。优选地，第五阈值C表示高于第四阈值B的值。因此，对于额定值为12伏的交通工具电池而言，第五阈值C可大约为10.2伏。如果输入电压VIN大于第五阈值C，充电器20就返回到ST3，这样就可以继续对电池组10充电。本领域的技术人员会认识到，如果显示错误信号，该信号可以结束或去除。
但是，如果输入电压VIN不大于第五阈值C，计数器可能减小(ST15)。如果计数器是零(ST16)，充电器20就会返回到ST7和/或ST8，直至输入电压VIN等于或小于第三阈值A，或移去电池组10。
如果计数器不是零，控制器21和/或微处理器23就优选检查是否已经设置了反相(phase back)标记(ST17)。如果该标记已经设置，充电器20就返回到ST7和/或ST8，直到输入电压VIN等于或小于第三阈值A，或移去电池组10。
如果还没有设置反相标记，那么优选地，控制器21和/或微处理器23就控制电流源22，以降低或反相输出电流IOUT(ST18。)优选地，对于充电过程的剩余部分而言，输出电流IOUT从约2安培降至约1.3安培。
由于降低的输出电流IOUT，还可以优选清除包含输入电压VIN和/或电池组温度信息的存储元件堆栈(分别为ST18，ST19)，以便于不过早地触发终止算法。
此外，优选设置反相标记(ST21)。在设置该标记之后，充电器20就可以返回到ST7和/或ST8，直至输入电压VIN等于或小于第三阈值A，或移去电池组10。
对于微处理器23而言，如果电池组电压VPACK在特定阈值之上，例如大约34伏，还优选降低输出电流ION(例如，从2.0安培至1.3安培)。象以前一样，优选这样做以避免保险丝2断开。
除了返送电路26之外，充电器20还可以有保护电路。例如，如果输出电流ION处于打开状态并且移去了电池组10，就优选提供用于关闭电流源22的电路。这会在B+和B-端子之间形成大的电压峰值，这会损坏充电器20中的元件。与其依靠微处理器23的模拟/数字输入，不如优选采用在微处理器23中的高速输入，这样如果接收到所需要的信号，微处理器23就会关闭电流源22。本领域的技术人员认识到，这种高速输入是微处理器23的插头P24。此外，本领域的技术人员通过检查图2B可识别经过插头P24由微处理器23接收的信号类型。
还优选提供监视电路27，该电路27监视微处理器23是否受电流源22的控制。在优选实施例中，监视电路27监视由微处理器23以特定的间隔给出的脉冲。如果微处理器23不能以预定间隔提供这种脉冲，监视电路27优选旁路微处理器23，优选使电流源22和/或DC主供电装置24失效。失效的电流源22和/或DC主供电装置24优选一直保持失效状态直到电力从充电器20移去。
监视电路27优选具有两个可重新设置的定时器。这两个定时器用于在监视电路27使电流源22和/或DC主供电装置24失效之前提供误差容限，以防止监视电路27的损害或不希望的切断。典型地，这种误差容限是5的因数。换句话说，在监视电路27使电流源22和/或DC主供电装置24失效之前，微处理器23必须漏过五个脉冲。
参考图2B，晶体管Q1、Q2最终由微处理器23控制以提供脉冲。当出现这些脉冲时，经过电容器C20形成电压，所述电容器C20依次允许C31充电。优选地，微处理器在每一秒的周期内切断电流源22约33毫秒。这允许电容器C20通过电阻器R38放电。由于放大器U3B优选为电压输出器结构，因此电容器C31优选向放大器U3B的插头7放电。
如果微处理器在特定间隔内没有切断电流源22，电容器C31会持续充电直至电压基本上达到二极管D35的齐纳电压VZ。这允许电流流过晶体管Q7的基极，开始打开晶体管Q7。这依次开始晶体管Q8的导通，晶体管Q8的导通依次将更多的电流通过二极管41提供到晶体管Q7的基极，使晶体管Q7传导更多的电流。这种反馈过程一直持续到利用晶体管Q7、Q8基本上饱和地锁住电路4为止，如果是不完全饱和。
当晶体管Q8的集电极上的电压等于或大于二极管D40的齐纳电压VZ的总和时，向二极管D8施加一伏的偏压VF(即，集成电路U2的切断电压)，集成电路U2被迫处于过电流状态，并切断电流源22。这样，监视电路27在此状态下保持闩锁状态，直至电力从充电器20去除。
本领域的技术人员应认识到，监视电路27可具有三个部分第一定时器，第二定时器和闩锁。第一定时器包括电容器C19，电容器C19优选连接漏脉冲，以形成经过电阻器R38、电容器C20和二极管D12的电压。当不存在漏脉冲时，通过电阻器R38和电容器C20的电压衰退形成定时器。二极管D13优选给电容器C19放电。电阻器R37限制流入二极管D12的电流。除了通过电阻器R38之外，二极管23阻止电容器C20的任何放电。二极管D12在此定时器电路中设置最大电压。电阻器R21限制流入放大器U3B的插头5的电流。
第二定时器包括电容器C31、给电容器C31充电的电阻器R66、防止放大器U3:B的插头7给电容器C31充电的二极管D10以及给电容器C31放电的放大器U3B。
闩锁包括电阻器R39，无论经过电容器C31的电压如何，该电阻器R39都允许在晶体管Q7的基极处提高电压；二极管D35，它设置闩锁断路电压；以及电容器C32，它过滤经过二极管D35的噪音。如上所述，闩锁包括晶体管Q7、Q8，它们建立反馈回路；以及电阻器R70，它限制通过晶体管Q8基极的电流；电阻器R63，它设置晶体管Q8的增益；电阻器R71，它限制进入到晶体管Q7基极的电流。此外，闩锁包括电阻器R65，它确保二极管D35处于VZ**；二极管D41，它防止经过电容器C31的电压影响集成电路U2的插头3；二极管D40，它确保在切断之前的闩锁状态；二极管D32，防止集成电路U2的插头3的电压超过界限；以及电阻器R64，它限制通过二极管D32的电流。最后，闩锁包括二极管D8，它防止监视电路在正常充电工作期间影响充电器电路。
参考图2B，在下面列出了根据本发明的示例充电器的不同元件的值。
C11200微法拉/35VC21200微法拉/35VC31200微法拉/35VC40.1微法拉/50VC50.068微法拉/100VC60.1微法拉C710微法拉/25VC8470皮法拉/500VC9470皮法拉/500VC10 47微法拉/250VC11 0.1微法拉C12 2700皮法拉/50V
C13 0.1微法拉C14 0.01微法拉C15 1800皮法拉C16 0.1微法拉C17 5.6毫微法拉C18 0.1微法拉C19 2200皮法拉/500VC20 0.22微法拉C22 1微法拉/25VC23 0.1微法拉C24 0.001微法拉C25 0.1微法拉C26 0.1微法拉C27 0.1微法拉/25VC28 0.01微法拉C29 0.1微法拉C30A 1微法拉/100VC31 47微法拉/50VC32 0.1微法拉C33 0.1微法拉C36 1200微法拉/35VD220v齐纳D3IN4973D4MUR460D5MUR460D610MQ060ND710MQ060ND8IN4148D10 IN4148D12 IN5242
D13 IN4148D16 33V齐纳D17 IN4148D18 LEDD19 IN4148D20 IN4148D21 IN4148D22 IN4148D23 IN4148D24 IN4937D25 IN5231BD26 11DQ06D27 IN4148D28 6.8V齐纳D29 IN4148D32 IN5231BD35 IN5231BD36 10MQ060ND39 P6KE91AD40 6.2V齐纳D41 IN4148D42 36V齐纳D43 51V齐纳L1 轴心L2 轴心L3B扼流圈L4 550微亨Q1 IRF3205Q2 IRF3205
Q3 2N3904Q4 BSH105Q5 2N3904Q6 BSH105Q7 MMBT3904Q8 MMBT3906Q9 ZTX449Q10 ZTX549R1 43千欧R2 1千欧R3 510欧姆R5 100欧姆R7 18欧姆R8 18欧姆R9 2.05千欧R10 150欧姆R13 13.7欧姆R14 392欧姆R15 1千欧R16 1.82千欧R17 1.82千欧R18 1千欧R19 10千欧R20 22.1千欧R21 10千欧R24 1千欧R25 10千欧R26 10千欧R27 80.6千欧R28 9.09千欧
R292千欧R302千欧R3127.4千欧R3215.0千欧R3339千欧R3451千欧R3510千欧R361千欧R37300欧姆R3810千欧R3910千欧R4190.9千欧R4230.9千欧R43390欧姆R44100欧姆R458.25千欧R461千欧R4710千欧R48100欧姆R491千欧R500.12欧姆R511.82千欧R53665欧姆R5410千欧R561千欧R572千欧R58332欧姆R5990.9千欧R60120欧姆R631.5千欧R64330欧姆
R6530千欧R66200千欧R68200千欧R701.2千欧R711.2千欧R72200千欧R73200千欧R7411.8欧姆R7511.8欧姆R76124千欧R7711.5欧姆微处理器23美国齐格洛公司Z86C83U2UC3845U3LM358U45伏，2％VR1 10千欧 电位计X1 3.58兆赫Z115G330K参见图4，示出了选择性充电器和电池组的组合，其中相同的标记表示相同的部件。现有的充电器和本充电器之间的一个主要差别在于，本充电器20以及其中包括控制器21、微处理器23以及电流源22的其它元件接收来自AC主供电装置24’而不是DC主供电装置24的必需电力。
优选提供监视电路27，监视控制器21和/或微处理器23是否受电流源22的控制，和/或电流源22是否响应来自控制器21和/或微处理器23的命令。在优选实施例中，监视电路27监视由微处理器23以特定的间隔给出的脉冲。如果微处理器23无法以预定间隔提供这种脉冲，监视电路27优选旁路微处理器23，优选使电流源22和/或AC主供电装置24’失效。失效后的电流源22和/或AC主供电装置24’优选一直保持失效状态直至电力从充电器20去除。
在图5-6中示出了监视电路27的一个实施例。优选将端子C连接到电流源22和电池组10的输出。此外，端子C可接收振荡电压，该振荡电压优选由二极管D38’和电容器C27’调整和过滤。微处理器23通过使电流源22在预定的时间周期内例如每秒钟为10毫秒失效而基本地把信号叠加在电流源输出上。10ms信号允许电容器C27’放电，限制通过晶体管Q12’的电流。
当晶体管Q12’不能导通时，电流优选流过电阻器R84’、R86’，导致晶体管Q13’导通。当晶体管Q13’导通时，优选电容器C29’放电。10ms信号周期防止经过电容器C29’的电压升高至足以触发由晶体管Q14’、Q15’形成的闩锁电路的电位。
如果一旦在大约2-3秒的周期内没有发生10ms信号脉冲，来自端子A的供应电压就会通过阈值之外的电阻器R85’给电容器C29’充电，激活闩锁电路Q14’、Q15’。当闩锁电路锁住，在端子A、B之间的电压降至1伏特，使电流源22失效。
参见图5-6，以下描述根据本发明的示例充电器的不同元件值。
C1’ 0.22微法拉，10％，400VDCC3’ 100微法拉，250VC5’ 100微法拉，10V，20％C6’ 1000皮法拉，1KV，20％C7’ 1微法拉，35V，20％C8’ 1000皮法拉，1KV，20％C9’ 0.1微法拉，50V，10％C12’1微法拉，35V，20％C13’100皮法拉，50V，10％C14’1000皮法拉，50V，10％C15’22微法拉，35V，20％C16’1微法拉，35V，20％C17’10微法拉，100VC27’0.1微法拉，50V，10％C28’0.01微法拉，50V，10％C29’100微法拉，50V，20％
C30’ 0.1微法拉，50V，10％D1’1N4006D2’1N4006D3’1N4006D4’1N4006D5’1N4006D6’1N4006D8’(LED)REDD9’5.1V，5％，1/2W，SMTD10’ 18V，5PCT，1/2W，SMTD12’ 1N5248BD14’ 1N4937D15’ 1N4148D16’ 4A，600V，UFR(MUR460)D17’ 1N4148D19’ 1N5267BD21’ 75V，SMT(1N4148W)D22’ 1N4006D23’ 51V，5W，LEADED(P6KE51A)D24’ 1N5257BD29’ 75V，SMT(1N4148W)D34’ 1N4937D38’ 1N4937F1’2安培，250VL1’100微亨L2’4.3毫亨LFU1005V03Q1’IRF644Q2’2N3906Q3’2N3904
Q4’2N3906Q5’2N3904Q6’2N5551Q7’2N3904Q12’ 2N3904Q13’ 2N3904Q14’ 2N3906Q15’ 2N3904R1’150千欧R2’7.5千欧R3’7.5千欧R5’1千欧R6’39千欧R7’10欧姆R8’200欧姆R9’2.2千欧R11’ 510欧姆R12’ 100欧姆R13’ 100欧姆R14’ 2.7千欧R15’ 47千欧R16’ 36千欧R17’ 47千欧R18’ 300千欧R19’ 4.02千欧R20’ 620千欧R21’ 0.11欧姆R22’ 100千欧R24’ 47.5千欧R25’ 14千欧
R26’ 80.6千欧R27’ 240千欧R28’ 7.5千欧R31’ 240千欧R34’ 5.1千欧R35’ 33千欧R36’ 8.25千欧R37’ 10千欧R38’ 33千欧R39’ 8.2千欧R40’ 158千欧R42’ 2.4欧姆R47’ 82千欧R48’ 82千欧R49’ 100千欧(NTC热敏电阻)R51’ 1千欧R52’ 33千欧R53’ 360千欧R54’ 120千欧R55’ 240千欧R65’ 100千欧R68’ 10千欧R70’ 100千欧R71’ 270千欧R81’ 24千欧R82’ 10千欧R83’ 10千欧R84’ 10千欧R85’ 51千欧R86’ 5.1千欧R87’ 47欧姆
R88’ 470千欧R89’ 47千欧R90’ 510欧姆R91’ 240欧姆R92’ 100欧姆U1’ 源自微芯片技术的PIC16C717本领域的技术人员应认识到，监视电路27的传感端子即端子C由电线直接连接到电流源22的输出上。但是，不一定要这样。参考图7-8，监视电路27’优选导电连接到电流源22的输出。
优选地，线圈WL用于以磁感应的方式检测由控制器21(或处理器23)叠加在电流源22的输出上的周期信号的存在。所检测的叠加周期信号是由监视电路27’解调的。象以前一样，通过每一秒使电流源22失效10毫秒，微处理器23基本地把信号叠加在电流源输出上。
监视电路27’优选具有形成线圈WL的几圈线。线圈被设置在电流源22的主电感线圈(未示出)的周围或与其邻近。在线圈WL和主电感线圈之间的磁链经过线圈WL施加电压。经过线圈WL的电压依次使电流流过二极管D38’、D39’。通过二极管D38’的电流依次激发由电阻器R92’、R93’和电容器C31’形成的过滤器网络。
当电流流过时，对电容器C31’充电，促使电流流过电阻器R94’并使晶体管Q16’导通。换句话说，通过给电容器C31’充电，10ms信号的检测优选激发过滤器，促使电流流过电阻器R94’，引起晶体管Q16’导通。
当晶体管Q16’导通时，优选限制通过电阻器R95’的电流，由此防止晶体管Q17’导通。当晶体管Q17’不导通时，允许电流通过二极管D39’以采用由电阻器R96’有效设定的时间常数对电容器C32’充电。如果经过电容器C32’的电压升至足够高的电位，就会触发由电阻器R97’、R98’和晶体管Q18’、Q19’形成的闩锁电路。这样闩锁电路就可以用于使电流源22短路(优选使其失效)。
当电流源22失效10ms，没有电压通过线圈WL形成。由于然后没有电流流过二极管D38’、D39’，因此电容器C31’可以放电。电容器C1放电有效限制了通过电阻器R94’和晶体管Q16’的电流，防止晶体管Q16’导通。
当晶体管Q16’不导通，电流流过电阻器R99’、R95’，由此导致晶体管Q17’导通。当晶体管Q17’导通时，电容器C32’优选利用由电阻器R100’有效设定的时间常数进行放电。但是，10ms信号的周期防止了经过电容器C32’的电压升至足以触发由电阻器R97’、R98’，和电阻器Q18’、Q19’形成的闩锁电路。
本领域的技术人员应认识到，监视电路27、27’优选不连接到在充电器中的低参考电压，即不接地。这无需再使用昂贵的高电压部件例如高电压电阻器和转换器以应付120-150伏特。
最后，本领域中的技术人员可认识到，在此公开了对于本装置的其它补充或选择。但是，认为所有这些补充和/或选择等同于本发明。
权利要求
1.一种用于给电池组充电的充电器，该充电器包括电池电源，用于将电力传送到电池组，该电池电源具有连接到控制器的第一和第二电力调整装置；控制器，用于控制电池电源；供电装置，可连接到外部电源，该供电装置接收来自外部电源的电流和电压，以便向控制器和电池电源中的至少一个提供电力；以及返送电路，用于根据从外部电源接收的电流和电压中至少一个在第一和第二电力调整装置之间进行切换。
2.根据权利要求1的充电器，其中外部电源是交通工具电池。
3.根据权利要求1的充电器，其中返送电路监视电池组的电压。
4.根据权利要求1的充电器，其中第一和第二电力调整装置分别为高和低输出电流调整装置。
5.根据权利要求4的充电器，其中在来自外部电源的电流到达特定阈值之前，返送电路在第一和第二电力调整装置之间切换。
6.根据权利要求1的充电器，其中控制器包括至少部分返送电路。
7.一种给电池组充电的方法，包括步骤提供从外部电源接收电力的充电器；将电力传送到电池组；感测外部电源的电压；以及如果外部电源电压低于第一阈值，降低所述传送到电池组的电力。
8.根据权利要求7的方法，其中第一阈值约为10.2伏特。
9.一种用于给电池组充电的充电器，该充电器包括电池电源，用于将电力传送到电池组；以及控制器，用于控制电池电源，该控制器具有用于感测电压升高的高速输入；其中，当控制器通过高速输入感测电压升高时，控制器阻止电池电源把电力传送给电池组。
10.一种用于给电池组充电的充电器，该充电器包括电池电源，用于将能量传送到电池组；控制器，用于控制电池电源，该控制器使电池电源以预定的间隔提供能量脉冲；供电装置，可连接到外部电源，该供电装置接收来自外部电源的电流和电压，以便向控制器和电池电源中至少一个提供电力；以及监视电路，用于监视所述能量脉冲，如果没有接收到所述能量脉冲，该监视电路就会使电池电源和供电装置中至少一个失效。
11.根据权利要求10的充电器，其中监视电路包括两个定时器电路。
12.根据权利要求10的充电器，其中监视电路包括第一定时器电路、第二定时电路和闩锁电路。
13.根据权利要求10的充电器，其中外部电源是交通工具电池。
14.根据权利要求10的充电器，其中监视电路监视经过感应线圈的所述能量脉冲。
15.根据权利要求10的充电器，其中监视电路感应连接到电池电源。
16.根据权利要求10的充电器，其中监视电路不接地。
全文摘要
充电器，包括控制器，具有至少两个连接到控制器的电力调整装置的电池电源，可连接到外部电源的供电装置，该供电装置接收来自外部电源的电流和电压，以便向控制器和电池电源中至少一个提供电力，以及返送电路，用于根据从外部电源接收的电流和电压中至少一个在两个电力调整装置之间进行切换。
文档编号H02J7/00GK1474494SQ03128529
公开日2004年2月11日 申请日期2003年4月3日 优先权日2002年4月3日
发明者杰弗里·S·霍华德, 纳撒内尔·A·麦克利, 维基·J·米德, 布赖恩·C·斯特林, 丹·T·特林, 罗伯特·A·尤塞尔曼, 弗雷德·S·沃茨, 贾内尔·扬, A 尤塞尔曼, C 斯特林, S 沃茨, 扬, J 米德, ぬ亓, 尔 A 麦克利, 杰弗里 S 霍华德 申请人:布莱克和戴克公司