用于对电池进行充电的系统和方法_2

文档序号:8446958阅读:来源:国知局
池或充电过程的特征存储在耦合到或位于控制器104中的存储器中。控制器104可记录超时流经电池110的电流、充电电压、电池110的温度、周围温度或任何其它可记录特征。此信息可与可连接总线212的任何器件(包括车辆接口或通信链路或打印机)交换或共享。
[0040]因为图2的可编程电流控制器106、电传感器102和控制逻辑电路104(例如,控制电路)在时间和温度方面稳定且可预测,所以图2中所示的温度传感器108可测量电池110的温度、周围温度和/或控制电路的温度。温度参数可用于调节示范性高频电池充电器200的操作,包括选择充电电流或电压电平以维持电路稳定性和/或将电池110的充电电平最大化。
[0041]图3说明第三示范性高频电池充电器300。第三示范性高频电池充电器300将来自交流(AC)电源302的电功率转换成直流(DC)。转换器304将按时改变的均匀周期性输入变换成类块状波形,其在正向状态与负向状态之间按时改变。驱动逻辑电路310控制类块状波形的状态。来自驱动逻辑电路310的高输出产生正向脉冲;接着由将转换器304的输出链接到同步转换器306的变压器逐步降低的脉冲。
[0042]互连到电源302和驱动逻辑电路310的第一电流传感器308感应高电流情况。当超过高阈电流电平时,驱动逻辑电路断开且充电停止。
[0043]在正常操作期间,变压器使高频类块状波形逐步降低到预定义的振幅。通过使用一对开关,同步转换器306将类块状波形变换成所要的DC电压和充电电流电平。
[0044]第二传感器326在输出312处感应所要的DC电压或电流流动。对输出连接器316处的电压或电流的测量允许控制逻辑电路328监视并控制充电过程且确保电池不会充电不足或过度充电。
[0045]如果有缺陷的电池连接到输出控制器316,那么控制逻辑电路328可借助通过第二传感器326监视电池连接器316处的输出来检测有缺陷的电池。如果检测到有缺陷的电池,那么一些示范性高频电池充电器禁止输出电流流动以使伤害的风险最小化。其它示范性高频电池充电器选择修改过的浮动或涓流充电,其仅将安全充电电流传递预定的时间周期。如果低电池电压持续,那么电池为/可能被认为有缺陷,且充电循环被/可能被终止。在一些示范性高频电池充电器中,在检测到有缺陷的电池时,控制逻辑电路328可发出听觉或视觉警报。
[0046]通过第三传感器338来提供防止反向通电或短路输出的火花电阻保护。当电池充电端子以反向极性的方式通电或短路到一起时,第三传感器328感应所述情况并通知控制逻辑电路328。一旦被通知,控制逻辑电路328就可切断输出312,这阻止或防止发生火花。
[0047]示范性高频电池充电器300不可传递充电电流,直到调整器314的输出超过电压阈值且控制逻辑电路328感应到正确的极性和阈电池电压为止。当满足这些条件时,可通过延时逻辑电路330来启动软起动延时器。一旦延时消逝,来自隔离器332的信号就可通过唤醒驱动逻辑电路310来启动充电过程。
[0048]接口 334提供控制逻辑电路与任何其它实体、任何其它器件(例如远程或本地计算机,或远程或本地终端,或车辆控制模块或计算机)或远程用户之间的连接点。视觉输出336以视觉形式提供数据或信息。出口 338向一个或一个以上外负载提供辅助功率源。
[0049]图4说明示范性转换器。示范性转换器404使用两级功率转换拓扑以将120V(rms),60Hz AC线路定标成更高电压方波。通过熔断器、瞬变抑制器和LC线路滤波器来馈送AC线路。瞬变抑制器减少电压尖峰。LC线路滤波器阻抑干扰。
[0050]全波二极管整流器将输入AC线路电压转换成经整流的输出。通过电容器Cl来减少经整流的输出中的变化。穿过电容器Cl的DC电压变换成高频方波。高频方波由驱动逻辑电路410来产生并定标,所述驱动逻辑电路410完成到第一变压器Tl的选定初级绕组的电流路径。
[0051]如图5中所示,分别连接到节点B和C的一对开关Ql和Q2在脉冲宽度调制器Ul的控制下提供电流路径。脉冲宽度调制器改变控制开关Ql和Q2的一列脉冲的持续时间。
[0052]如图5和6中所示,由第二变压器T2、一对开关Q5和Q6以及脉冲宽度调制器Ul组成的高电流传感器在感应到高电流情况时切断开关Ql和Q2。通过选择适当的匝数比率(N1/N2),经整流的电压与脉冲宽度调制器Ul电隔离,且逐步降低到偏压开关Q6。当达到充足的偏压时,开关Q5和Q6打开,将脉冲宽度调制器Ul的空载时间控制(DTC)输入拉高。这断开了示范性高频电池充电器300的输出。
[0053]在正常充电操作期间,第一变压器Tl将高频方波逐步降低到选定的振幅。跨接图4和6的第一变压器Tl在图4和5中所示的高电压电路与图5-12中所示的低电压电路之间提供电隔离。
[0054]图6中所示的一对开关QlOl和Q102将逐步降低的方波变换成所要的充电电流和DC电压电平。连接到节点G的线路滤波器LlOl阻抑线路干扰。抽头,即节点P向5伏调整器U3(图8)供应功率,5伏调整器U3在需要时向数字电路和其它外负载供应功率。
[0055]如果电池或负载正确地连接到示范性高频电池充电器300,那么充电电流将通过图7中所示的开关Q103和Q104流到所述电池或所述负载。可由处理器组成的第二传感器在电池端子Bat+和Bat-处感应电池的输出电压或流到电池中的电流。可包括芯片上模拟-到数字转换器(on-chip analog-to-digital converter)的处理器监视并控制充电电流和电压,以确保电池不会充电不足或过度充电。在一些示范性电池充电器中,处理器包含微处理器或信号处理器,在其它示范性电池充电器中,处理器包含控制高速数据操纵的器件。
[0056]如果车辆的交流发电机对电池进行充电,那么处理器可禁止通过开关Q103和Q104的电流流动,并监视由交流发电机产生的充电电压和/或电流。如果检测到低电流或低电压情况,那么处理器可发出听觉或视觉警报,其可存储在存储器中。所述存储器可耦合到所述处理器或耦合到位于车辆中的控制器。
[0057]如果有缺陷的电池连接到示范性高频电池充电器300,那么处理器可在电池连接器Bat+和Bat-处监视充电循环。图10中所示的差动放大器U4A将通过节点H获得的经定标的充电电压与通过节点J获得的经定标的电池电压相比较。如果经定标的充电电压超过经定标的电池电压,那么可检测到潜在有缺陷的电池。一些示范性高频电池充电器在检测到有缺陷的电池时禁止输出电流流动,以使伤害用户的风险最小化。其它示范性高频电池充电器选择修改过的浮动或涓流充电模式,其仅将安全充电电流传递预定的时间周期。如果低电压在电池连接器Bat+和Bat-处持续,那么可认为负载有缺陷,且处理器可终止充电循环。
[0058]当检测到低或高电压负载时、电缆以反向极性方式连接时、充电循环完成后、依据用户的命令和在很多其它情况下,可产生终止信号。当在节点M处接收到低态有效终止信号时,充电循环终止。终止信号关闭开关Q105、Q107、Q103和Q104,这禁止充电电压和电流。
[0059]图9中所示的一对开关Q106和Q109以及图10中所示的处理器提供防止反向极性连接的火花电阻保护。当电池端子以反向极性的方式通电时,负偏压将开关Q106关闭且正偏压将开关Q109打开。负电池感应由其到负电池端子的直接连接拉高。当负电池感应被拉高时,终止信号打开开关Q105并关闭图7的开关Q103和Q104,断开示范性高频电池充电器300。同样,电池连接器Bat+和Bat-处的短路禁止充电电流并防止发生火花。
[0060]示范性高频电池充电器300可不传递充电电流,直到调整器314的输出超过低电压阈值且处理器感应到正确的极性和阈电池电压为止。当满足这些条件时,来自图11中所示的光隔离器U2的信号通过向图5中所示的脉冲宽度调制器Ul提供参考电压来启动充电过程。所述参考电压可控制并调整脉冲宽度调制器U1,包括驱动开关Ql和Q2的输出的脉冲宽度和频率的持续时间。由图12中所示的驱动器U1-U4和发光二极管D1-D15所说明的视觉显示器将来自示范性电池充电器的数据或信息变换成视觉格式。所述显示器可展示图像、图表、图标、菜单和对话框,其可通过用户的触摸或本地或远程位置处的相对或绝对定点器件来选择。
[0061]如图13-16中所示,可通过一序列来说明示范性电池充电方法,所述序列可译成计算机可读或可存储媒体(例如存储器);在例如一个或一个以上的集成电路的器件内编程;或由控制器、计算机、服务器或服务
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