用于为电池充电的装置及方法与流程

在现有技术中，能够识别所连接的电池的类型并且向其应用适合这种类型的电池的充电过程的电池充电装置是已知的。

尽管如此，已知的用于为电池充电的装置无法运行适合在任何情况下优化电池的寿命的电池充电周期，尤其是它们无法自动地识别电池是否需要允许遇到硫化现象和在电池长时间失活的情况下保持电池电荷，同时保持连接到由电池为其供电的电路，就像在可能长时间未使用的机动车辆的电池的情况下。

本发明提供了一种用于为电池充电的装置和方法，使得能够运行电池充电周期以便最大化电池的寿命并在尤其是在电池失活期间自动地将电池保持在最优充电条件下。本装置和方法必须对非技术人员的使用者简单易用。

本发明的目的是通过根据权利要求1所述的用于为电池充电的装置和/或通过根据权利要求8所述的用于为电池充电的方法实现的。

由于本发明，它可以运行电池充电周期，为电池运行最合适的充电周期，同样解决了电池可能硫化的问题并且能够甚至在长时间失活期间保持最佳电池充电水平。

以下参照附图公开了一种实施本发明的方式，在附图中：

图1是根据本发明的装置的立体图；

图2是图1的装置的仰视立体图；

图3是简图，示出了可以用根据本发明的装置实现的电池充电和电荷保持周期；

图4是流程图，示出了根据本发明的装置的操作；

图5是根据本发明的装置的框图；

图6是根据本发明的装置的一个版本的框图；

图7是流程图，示出了在图6中示出的根据本发明的装置的版本的操作。

根据本发明的用于为电池充电的装置包括本体1，该本体内部容纳有为电池2充电以及控制充电过程的电力和电子组件(图5和图6)。

在本体1的顶面3上设置有LED 4，该LED指示根据本发明的装置所连接的电池的状态以及电池充电过程的状态。

LED 4是RGB LED，即，可以发射不同颜色的光的LED，诸如例如红色、黄色和绿色，以便指示电池2和充电过程的各种状态，如以下将详细描述的。单个RGB LED的使用可以使得电池状态和充电过程的指示对于使用者来说非常简单清楚。

在本体1的底面5上形成有开口6，通过该开口可以进入一空间7。该空间7适合容纳根据本发明的装置的电力线(未示出)和用于直接或间接将本装置连接到电池的线缆。开口6的中心区域具有缩窄部8，该缩窄部8的维度被选择为可以防止容纳在空间7中的电力线和连接线缆从其中意外脱出，并且当有必要将本装置连接到电源9时不会阻碍将电力线和连接线缆从空间7抽出(图5和图6)。

在空间7的边缘22上形成有至少一个槽口20，该槽口20在其开放端处设置有一对弹性片21。优选地在边缘22上形成两个槽口20，这两个槽口例如被设置为彼此相对。但是，也可以形成沿着边缘22扩展的甚至三个或更多个槽口。槽口20用于固定电力线和/或连接线缆以便与缩窄部8配合从而防止所述线缆可能从所述空间7中脱出。弹性片21用于在所述线缆已经被插入槽口20之后锁定所述线缆。将所述线缆固定到槽口20中还可以防止这些线缆滑动到空间2的边缘22下方，这种情况会造成当根据本发明的装置在以其边缘22驻靠在一放置平面上时该装置的不稳定。

根据本发明的装置包括控制设备10，通过该控制设备调整在充电或电荷保持过程期间为电池2供应的电压和电流。

控制设备10经由保险丝11连接到电源9。

控制设备10由处理器14驱动并且经由绝缘变压器12和整流器13供应根据本发明的装置的功率输出19。

功率输出19旨在直接或间接连接到电池2以便在充电或电荷保持过程期间为电池2供电。

处理器14由绝缘变压器12供电并且通过光绝缘器15连接到控制设备10，该光绝缘器用于防止处理器14不受通过控制设备10来自电源9的可能过电压影响。

处理器14进一步直接或间接连接到电池2以便能够在充电或电荷保持过程期间读取电池2的电压。

根据本发明的装置进一步设置有：电流传感器16，其操作性地连接到处理器14和整流器13；热传感器18，其操作性地连接到处理器14；以及插设在整流器13和该装置的功率输出之间的中继器17。该电流传感器检测发送到电池2的充电电流的值并且将其通信到处理器14。该热传感器用于检测该装置的任何过热以及将这种过热通知给处理器14。最后，中继器17用于中断或允许将电流供应给电池2。

除了RGB LED 4之外，处理器14还操作性地连接到旨在用于发射用于用信号通知根据本发明的装置或电池2的异常情况的声响信号发射设备23。

用根据本发明的装置为电池2充电的过程包括以下步骤：

-检查连接到根据本发明的装置的电池2的初始步骤，用于检查该电池是否是适合由根据本发明的装置进行充电的电池2的类型以及电池2是否未受到损坏。在将根据本发明的装置连接到电网之后，处理器14检查该装置是否正在工作。如果检查结果为肯定，处理器14命令LED 4从而使得其发出闪烁的红光，这向使用者指示该装置就绪以便被使用。如果检查结果为否定，例如，如果保险丝11熔断，则处理器14控制LED 4从而使得其发出发光报警信号，例如，固定的红光，并且激活发出声响报警信号的声响信号发射设备23，其与发光报警信号相结合以向使用者指示该装置不可使用。利用声响报警信号与发光报警信号相结合具有这样的优点，即，即使出于任何原因而致使发光信号发射设备失灵或者不可见或者基本上不可见，它也可确保使用者收到根据本发明的装置或者如以下详细描述的电池2发生故障的警告。

通过测量到端子的电压来检查连接到根据本发明的装置的电池2的类型，检查其是否兼容根据本发明的装置旨在用于其的电池2的类型的电压，例如，在铅酸电池的情况下，到端子的电压不大于约14.5V。此外，如果在电池2的端子处测量的电压小于约8.5V，则认为电池2被不可修复地损坏。在这两种情况下，即，到端子的电压高于14.5V或者低于8.5V，处理器14不启动充电过程，并且激活警告使用者不可继续为电池2充电的上述发光报警信号和声响报警信号，因为该电池2不具有适合用根据本发明的装置充电的类型或者已被损坏。

-第一称为“软启动”的步骤，在该步骤中，根据本发明的装置发出方波波形的电流脉冲，强度为约2A，即，低于电池2的正常最大充电电流。该最大充电电流例如在铅酸电池的情况下为约3.6A。电流脉冲的时长不是预先确定的而是取决于电池2的状态。事实上，电池2的电荷越大，电流脉冲的下降前波越不陡峭。当电池2吸收的电流的值下降到约100mA时，生成新的电流脉冲。因此，脉冲的频率还取决于电池2的充电状态，其随着电池2的电荷增加而降低。

这个第一“软启动”步骤持续约30分钟，在该步骤结束时，如果电池尚未到达端子处的约10.5V的电压，则处理器14中断充电过程，并认为电池损坏，并且激活前述报警信号。

这个第一步骤用于将电池2置于为电池2充电并且消除电池2的可能硫化的最佳情况下，使已经随着时间在电池的单独单元的端子上形成的并且妨碍电池再充电的可能硫化铅晶体碎裂，这会阻止其随着时间的完整再充电。

-在第一“软启动”步骤结束时开始的第二步骤，即，在充电过程开始30分钟之后，在该第二步骤中，根据本发明的装置为电池2供应恒定电流，在铅酸电池的情况下，这个恒定电流为约3.6A。在该步骤期间，电池的端子处的电压逐渐增大，直至其到达恒流充电步骤在其处停止的最大电压值。对于铅酸电池，考虑每个单元的端部处的最大电压可以在大约2.37V与2.4V之间变化的事实，对于具有六个元件的电池，恒流充电步骤在其处停止所到达的最大电压可以被设定为约14.2V。

-第三步骤，当电池2的端子处的电压已经到达前述预设最大值时，该第三步骤受到处理器14的控制而启动。在该第三步骤中，根据本发明的装置为电池2供应等于前述预设最大值的恒定电压。在该步骤期间，电池的充电电流逐渐地减小，直至到达预设最小值，在该最小值处，处理器14结束电池的充电。这个预设最小值取决于电池的容量。例如，在电池具有20Ah容量的情况下，前述最小值可以被固定在大约200mA。

当前述三个为电池2充电的步骤正在运行时，LED 4发出为使用者示出根据本发明的装置正在运行电池的充电过程的固定的黄光。

在充电过程结束时，根据本发明的装置可以保持连接到电池2以便运行电荷保持过程，其目的是随着时间将电池2的电荷保持在最佳水平，或者在电池2在使用中时并且电池2未在使用中时，即，在电池2失活期间。保持电池2的最佳充电水平使得电池2的性能被优化并且电池2的寿命被最大化。

电荷保持过程包括通过处理器14连续地监控电池2的端子处的电压。当处理器14检测到端子处的电压已经到达预设最小值时，命令在端子处的电压到达预设最大值时结束的简短的恒压充电周期开始。

可以参照在铅酸电池的情况下可以固定在13.6V的值的平均保持电压值来计算所述最大和最小值。所述最大和最小值可以例如对应于从所述平均值偏离±0.5V，即，分别对应于14.1V和13.1V。

保持步骤的运行由LED 4发出固定的绿光指示。

在图3的简图中并且在图4和图7的流程图中示出了根据本发明的装置的各个操作步骤，该图3示出了由本装置在不同的步骤中供应的电流的趋势，该流程图4和7示出了根据本发明的装置的操作逻辑。

根据本发明的装置设置有针对可能损坏该装置的组件的可能的过温的保护系统，过温会降低组件的效率或者不可修复地损坏组件。

该保护系统由处理器14经由热传感器18管理，该热传感器测量根据本发明的装置内部的温度。

如果处理器14检测到热传感器18所测量的温度超过第一预设阈值，例如60℃，则会命令减小根据本发明的装置所供应的电流的最大值。这种减小可以例如等于所述最大值的25％。这种减小的目的是使得该装置的温度降低。

如果尽管最大供应电流降低但温度仍继续增加，当其到达第二预设阈值，例如70℃时，处理器14命令进一步减小所供应的电流的最大值，例如，等于50％，以便避免进一步的温度增加。

如果根据本发明的装置的温度仍继续增加，则处理器14关闭该装置并且激活报警信号。

另一方面，如果温度降低，则处理器14在温度下降到第二阈值以下时将供应电流的值返回到最大值的75％并且在温度下降到第一阈值以下时将其返回到最大值的100％。

这些阈值是根据该装置的组件的特征选择的，即，基于它们可以承受的而不受到损坏或影响其性能的最大操作温度。

前述保护系统使得根据本发明的装置总能够在最佳条件下运行，而不管该装置被安排在其中操作的环境条件如何以及该装置是否被保护不受过热导致的可能损坏影响。

在本说明书中是以对铅酸电池进行充电为参考的。但是应该清楚的是，所公开的装置和方法也可应用于为其他类型的电池充电。

在实际实施例中，材料、维度和构造细节有可能与以上描述的不相同，而是与其在技术上是等同的。但它们都不会脱离本发明的范围之外。