专利名称：一种电池充电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池充电器，更具体地说，涉及一种应用于机动车辆的电池充电器。
背景技术：
电力电缆是通常与护层保持在一起的两个或更多个导电体的组装件。该组装件可 用于传输电力。可以以例如建筑物内、埋在地下、架布空中或暴露的固定配线方式来安装电 力电缆。柔性的电力电缆可用于便携式设备、移动工具和机器。电缆可包括三个主要部件导体、绝缘体和护套。各种电缆的组成可以根据用途变 化。构造和材料可以由工作电压、载电流容量和环境条件确定。电力电缆可使用绞成股的铜或铝导体。一些电力电缆可使用固体导体。电缆可包 括用于电路中性或接地连接的无绝缘导体。整个组装件可以是圆形的或扁平的。可以将不导电填充缆股添加到组装件以保持 组装件的形状。用于架空或竖直使用的特定用途的电力电缆可具有附加的诸如钢或凯夫拉 (Kevlar)结构支撑物的元件。普通类型的一般用途电缆由国家和/或国际规定来管理。这些规定限定了可组成 电缆的各种合金线、电缆的绝缘类型和包括电缆抵抗化学物质和日光的特性的多种特性。常用的电力电缆可包含用于接地的无绝缘裸线。三脚电源插座和插头线需要地 线。延伸电缆通常具有被绝缘的接地线。R0MEX是一种由带有非金属塑料套的固体铜线和裸接地线制成的电缆，所述非 金属塑料套包含蜡纸，蜡纸包裹内部的至少一对600伏THWN塑料绝缘引入线(service wires)组。从而，普通的R0MEX电缆可具有三条线中性线(着成白色)、向负载提供电力 的线(着成黑色)和裸接地线。另一种普通的R0MEX变体具有白色标示的中性线、两相线(第一导体(黑色)和 第二导体(通常为红色))，以及无绝缘的铜接地线。这种类型一般可用于公共的或共用的 照明布置的多路开关场所，诸如用于位于走廊的任一端处的开关或用于上层和下层的用于 楼梯照明的开关。
发明内容
本发明的示例性实施例提供了一种电池充电器，所述电池充电器能够从包括火线 和回线的配电线路接收电力并将所述电力传输到电池，所述电池充电器包括监控电路，被 构造为在电池充电器处测量配电线路的输出电流和输出电压，并被构造为基于输出电流和 输出电压中的至少一个的变化来确定火线和回线中的至少一个的温度变化。一种用于监控具有火线和回线的配电线路的温度变化的方法包括在电连接到配 电线路的负载的输入处测量配电线路的输出电流和输出电压；基于输出电流和输出电压中 的至少一个的变化来确定火线和回线中的至少一个的温度变化。
一种具有电力存储单元的机动车辆包括能够被电连接在配电线路和电力存储单 元之间的监控电路，所述电力存储单元能够从具有火线和回线的配电线路接收电力。监控 电路被构造为测量配电线路的输出电流和输出电压并基于输出电流和输出电压中的至少 一个的变化来确定火线和回线中的至少一个的温度变化。一种电池充电器包括监控电路，所述电池充电器能够从具有火线和回线配电线路 接收电力，并能够将电力传输到电池。监控电路被构造为在电池充电器处测量配电线路的 输出电流和输出电压，并基于输出电流和输出电压中的至少一个的变化来确定火线和回线 中的至少一个的温度变化。一种用于监控具有火线和回线的配电线路的温度变化的方法包括在电连接到配 电线路的负载的输入处测量配电线路的输出电流或输出电压；测量负载的输入电流和输入 电压；基于输出电流、输出电压、输入电流和输入电压中的至少一个的变化来确定火线和回 线中的至少一条线的温度变化。尽管示出并公开了根据本发明的示例性实施例，但是这样的公开不应被解释为用 来限制本发明。预计在不脱离本发明的范围的情况下，可做出各种修改和选择性的设计。
图1是根据本发明的实施例的机动车辆的示意图。图2是根据本发明的实施例的电池充电器的示意图。
具体实施例方式现在参照图1，机动车辆10的实施例(如，混合动力的、电动的等)包括牵引用电 池12、电机13、电池充电器14和底盘15。如普通技术人员所明白的，牵引用电池12可经电 机13为车辆10提供动力。电池充电器14可包括一对线圈16和18、桥式整流器20、晶体管22、二极管24和 电感器26。如普通技术人员所明白的，晶体管22、二极管24和电感器26形成降压调节器 27 (buck regulator)，并且可用降压调节器27来调节从桥式整流器20到牵引用电池12的 电流。线圈18包括火线端子28和回线端子30。可经电力电缆34将线圈18与电插座 32电连接。图1中的电插座32是120V的墙壁插座。在其它的实施例中，电插座32可以 是240V的墙壁插座、多相墙壁插座等。如本领域公知的，线圈16和线圈18的匝数比可取 决于与电池12和插座32相关的电压。可通过桥式整流器20、晶体管22和电感器26将线圈16与牵引用电池12电连接。 如本领域公知的，桥式整流器20(或二极管电桥)可以是四个二极管以桥式构造布置。这 种布置可对任何极性的输入电压提供相同极性的输出电压。在本实施例中，桥式整流器20 将交流输入转变为直流输出。电力电缆34包括火线(power line) 36、回线(return line) 38和地线 (groundline)40o火线36与火线端子28电连接。回线38与回线端子30电连接。地线40 与底盘15电连接。在图1的实施例中，火线36将来自插座32的电流传送到线圈18，回线 38将来自线圈18的电流传送到插座32。
电池充电器14还可包括微处理器42、电流传感器44、45和电压传感器46、47。微 处理器接收来自电流传感器44、45的电流信息和来自电压传感器46、47的电压信息。在图 1的实施例中，电流传感器44感测通过线圈18和回线端子30的电流，电压传感器46感测 回线端子30和地线40之间的电压。电流传感器45感测牵引用电池12的电流，电压传感 器47感测牵引用电池12的电压。然而，其它的布置也是可能的。作为示例，可将电压传感 器46设置成感测火线端子28和回线端子30之间的电压。作为另一示例，可将电流传感器 44和/或电压传感器46设置成感测桥式整流器20和晶体管22之间的电流和/或电压。 也可考虑其它的构造。微处理器42可基于例如电流传感器44测量的电流和电压传感器46测量的电压 确定火线36和/或回线38的温度变化。具有电阻温度系数a的导线的瞬时电阻R可以 与火线36和/或回线38的温度变化AT具有以下关系R = Ri(l+a AT)(1)或
紅=生(2)
aR
其中，氏为导线的初始电阻。使用电压和电流，式(2)可被改写为
n
AT =
(VV；]N[rh)UJ[VI,\If 1-1—\V,I/V a
(3)
a)
(4)或AT-其中，I和V是分别由传感器44和46测量的瞬时电流和瞬时电压，L和\是分 别由传感器44和46测量的初始电流和初始电压。基于式(4)，微处理器42可基于电流传 感器44测量的电流和电压传感器46测量的电压确定火线36和/或回线38的温度变化。 在其它实施例中，电池充电器14可以以已知的方式控制通过电池充电器14的电流以保持 电流基本恒定。因此，微处理器42可仅基于电压传感器46测量的电压确定火线36和/或 回线38的温度变化。在又一其它实施例中，微处理器42可基于在火线端子28和回线端子 30之间测量的电压确定火线36和/或回线38的温度变化。如普通技术人员明白的(使用上述符号)，R = Vln —Vln ‘(5)
‘ 21和R = Vln — Vln+(6)
21其中，VM是恰好在电流开始通过电池充电器14之前火线端子28和回线端子30 之间的瞬时电压，VLNi+是恰好在电流开始通过电池充电器14之后火线端子28和回线端子 30之间的瞬时电压，VLN+是在电流开始通过电池充电器14之后的任一时刻火线端子28和 回线端子30之间的瞬时电压，VNG-是恰好在电流开始通过电池充电器14之前回线端子30 和地线40之间的瞬时电压，VNM+是恰好在电流开始通过电池充电器14之后回线端子30和
5 因此，基于式(7)，微处理器42可基于在火线端子28和回线端子30之间测量的电 压来确定火线36和/或回线38的温度变化。可选地，可以以任何适合的方式确定火线36和/或回线38的温度或温度变化。 例如，与微处理器42通信并与火线36和/或回线38连接的温度传感器(如惠斯登电桥 (ffheatstone bridge)、二极管结(diode junction)等)可检测火线36和/或回线38的 温度并将所述温度传给微处理器42。微处理器42可接通和断开晶体管22以控制流向牵引用电池12的电流。因此，微 处理器42可经晶体管22来控制通过火线36和/或回线38的电流。输入到线圈18中的功率Pin等于线圈16输出的功率P。ut (假设损耗极小)Pin = P。ut(8)使用电压和电流，式(9)可改写为(IrfflS VrJCos0 = IBAT VBAT(9)其中，IrfflS和V s分别为流至线圈18的均方根电流和线圈18的均方根电压，IBAT 和VBAT是牵引用电池12的电流和牵引用电池12的电压(分别由传感器45、47测量的电流 和电压)，9是1_和1 之间的相角。(如普通技术人员所明白的，在带有整功率因数校 正的系统中Cos 0通常等于1。)假设V s和VBAT基本恒定，根据式(9)，IBAT的变化将导致 IrfflS的变化。即，降低晶体管22的占空比(duty cycle)来减小IBAT将减小I s。(因此，微 处理器42也可基于电流传感器44、45测量的电流和电压传感器47测量的电压确定火线36 和/或回线38的温度变化。例如，可变换式(9)以解得VMS并将式(9)带入式(7)。)为了保持火线36和/或回线38的温度在期望的范围内，当火线36和/或回线38 的温度和/或温度变化开始达到所述范围的上限时，微处理器42可以以已知的方式开始运 行晶体管22。例如，如果火线36和/或回线38的温度超过35°C，则微处理器42可开始运 行晶体管22以减小电流。可选地，如果火线36和/或回线38的温度变化在所述范围的上 限的7°C之内，则微处理器42可开始运行晶体管22以减小电流。通过微处理器42对图2 所示电路的调控可以调节火线36和/或回线38的温度，从而保持火线36和/或回线38 的温度在期望的范围内。然而，可以使用任何合适的控制方案。如所示出的，充电器14与车辆10 —体地形成。然而，在其它实施例中，充电器14 可与车辆10分开。例如，充电器14可以是可插入到电插座32和车辆10的独立的单元。其 它的布置也是可能的。现在参照图2，标号与图1中的元件标号差100的元件的描述与图1中的用标号表 示的元件的描述类似(尽管不是必然相同)。电池充电器114的实施例包括桥式整流器120、升压调节器121、降压调节器127 和微处理器142。桥式整流器120与升压调节器121电连接。升压调节器121与降压调节 器127电连接。微处理器142可控制升压调节器121和降压调节器127。桥式整流器120、
6升压调节器121和降压调节器127的电路可选用任何合适的形式。桥式整流器120可与电力插座电连接并可将交流输入转换为直流输出。如普通技 术人员所明白的，微处理器142可以用已知的方式控制升压调节器121以调节由桥式整流 器120输出的直流从而实现功率因数校正。基于传感器144测量的电流和/或传感器146 测量的电压，微处理器142可使用与上述技术类似的技术控制降压调节器127，从而实现配 电温度管理。当然，其它的布置方式和/或构造也是可能的。尽管已经示出并描述了本发明的实施例，但是不意图这些实施例示出和描述本发 明的所有可能的形式。说明书中使用的词语式描述性的而非限定性的词语，应该理解，在不 脱离本发明的精神和范围的情况下可做出各种修改。
权利要求
一种电池充电器，所述电池充电器能够从包括火线和回线的配电线路接收电力并将所述电力传输到电池，所述电池充电器包括监控电路，被构造为在电池充电器处测量配电线路的输出电流和输出电压，并被构造为基于输出电流和输出电压中的至少一个的变化来确定火线和回线中的至少一个的温度变化。
2.如权利要求1所述的电池充电器，还包括被构造为基于温度变化控制输出电流的控 制器。
3.如权利要求1所述的电池充电器，其中，在火线和回线之间测量输出电压。
4.如权利要求1所述的电池充电器，其中，配电线路还包括地线，并且在地线和回线之 间或者在地线和火线之间测量输出电压。
5.如权利要求1所述的电池充电器，其中，回线包括中性线。
全文摘要
本发明提供了一种电池充电器，所述电池充电器能够从包括火线和回线的配电线路接收电力并将所述电力传输到电池，所述电池充电器包括监控电路，被构造为在电池充电器处测量配电线路的输出电流和输出电压，并被构造为基于输出电流和输出电压中的至少一个的变化来确定火线和回线中的至少一个的温度变化。
文档编号H02J7/00GK101867201SQ20101016375
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月13日 优先权日2009年4月14日
发明者拉里·迪安·埃里, 艾伦·罗伊·盖尔, 迈克尔·W·德格内尔 申请人:福特全球技术公司