专利名称：具有功率部件的充电装置的制作方法
技术领域：
本发明一种具有功率部件的充电装置，所述功率部件用于由输入电压源提供的输入电压产生充电电压以对蓄电池组充电，其中，所述功率部件和输入电压源能够通过可由控制单元控制的断路装置导电地相互连接并且所述断路装置被构造用于在相应的接通模式中建立所述功率部件和输入电压源之间的导电连接以及在相应的断路模式中切断所述导电连接。
背景技术：
DE 101 00 767 Al描述了一种充电装置，其中功率部件在相应的就绪模式中、即在待机运行中工作时通过打开机械开关从输入侧的电压供电网断开。在充电装置和待充电的蓄电池组之间建立导电连接时，配设给充电装置的电流或电压检测器检测蓄电池组并且以蓄电池的剩余电压激活控制单元，以便闭合机械开关并且由此引起充电装置过渡到相应的充电运行中以对蓄电池组充电。现有技术的缺点是，尤其对深度放电的蓄电池组的检测是苛刻的并且可能有错误。蓄电池组的现有剩余电压可能不足以激活控制单元，从而不能在所有情况下都保证对蓄电池组的安全和可靠的充电。
发明内容
因此本发明的任务是，提供一种用于对蓄电池组充电的新的充电装置，通过该充电装置能够保证对蓄电池组的安全和可靠的充电。该问题通过具有功率部件的充电装置解决，该功率部件用于由输入电压源提供的输入电压产生充电电压以对蓄电池组充电。所述功率部件和输入电压源能够通过可由控制单元控制的断路装置导电地相互连接。所述断路装置被构造用于在相应的接通模式中建立所述功率部件和输入电压源之间的导电连接以及在相应的断路模式中切断所述导电连接。 所述控制单元至少为了待机-电流供给与相应的能量存储器连接并且被构造用于在从所述充电装置的充电运行过渡到待机运行时控制所述断路装置，以便使所述断路装置从接通模式转换到断路模式中。本发明由此能够提供一种充电装置，在该充电装置中在待机运行中完全阻止了从输入电压源接收功率。控制单元优选被构造用于在从所述充电装置的待机运行过渡到充电运行时控制所述断路装置，以使所述断路装置从断路模式转换到接通模式。由此能够保证在过渡到充电运行时简单且快速地激活充电装置。控制单元优选被构造用于检测所述充电装置的充电运行和待机运行并且在充电运行中控制所述功率部件以产生充电电压。由此能够实现对充电装置的安全和可靠的控制。 控制单元优选被构造用于对于所述蓄电池组与所述充电装置导电连接且要被充电的情况检测所述充电装置的充电运行。由此能够简单且精确地确定从充电装置的待机运行到充电运行的过渡。根据一种实施方式，控制单元被构造用于检测与所述能量存储器相应的充电状态。由此本发明能够实现对能量存储器的待机-电流供给的连续监控。控制单元优选被构造用于一旦所述充电状态低于预给定的阈值就触发警报。由此能够以简单方式和方法指出能量存储器的不足的充电状态。根据一种实施方式，能量存储器是电池，所述电池能够通过相应的电池槽插入到所述充电装置中。由此本发明能够实现能量存储器的简单且快速的更换，如果该能量存储器具有不足的充电状态的话。根据一种实施方式，能量存储器是蓄电池，其中，所述控制单元被构造用于一旦所述蓄电池的充电状态低于预给定的阈值就控制所述断路装置以从断路模式转换到接通模式，以便能够实现所述充电装置从待机运行到充电运行的过渡以产生用于对所述蓄电池充电的充电电压。由此本发明能够实现以简单且成本低廉的方式和方法连续地保证能量存储器具有足够的充电状态用于控制单元的待机运行。优选地，设有能够由所述控制单元控制的显示器以显示所述充电状态和/或输出可视警报。由此能够实现能量存储器的当前的充电状态的可视化。断路装置优选是机械式继电器。由此能够实现简单且成本低廉的断路装置。断路装置优选具有至少一个半导体开关。由此能够实现安全且可靠的断路装置。开头提到的问题也通过用于功率部件的控制电路解决，该功率部件用于由输入电压源提供的输入电压产生充电电压。所述功率部件和输入电压源能够通过可由控制单元控制的断路装置导电地相互连接。所述断路装置被构造用于在相应的接通模式中建立所述功率部件和输入电压源之间的导电连接以及在相应的断路模式中切断所述导电连接。所述控制单元至少为了待机-电流供给与相应的能量存储器连接并且被构造用于在从所述控制电路的常规运行过渡到待机运行时控制所述断路装置，以使所述断路装置从接通模式转换到断路模式。
借助在附图中所示的实施例在以下说明中详细地阐述本发明。其示出图1具有按照一种实施方式的充电装置的布局的简化的电路原理图。
具体实施例方式图1示意地示出具有用于对蓄电池组190充电的充电装置150的布局100。该充电装置150例如具有壳体152，在该壳体中布置有功率部件153，该功率部件由输入电压UIN产生输出电压UL。按照一种实施方式给充电装置150配设优选同样布置在壳体152中的控制电路130以控制输送给功率部件153的电能。要指出的是，对控制电路130在充电装置150中的应用的描述仅仅具有举例的特征并且不用于限制本发明。控制电路130可以例如用在任何类型的电源装置或电源部件中，在所述电源装置或电源部件中使用功率部件产生输出电压来驱动耗电器。例如，控制电路130可以用在便携式计算机的电源部件中，在便携式计算机中，对于计算机被关机并且配设给计算机的蓄电池组已被充电的情况，电源部件能够转换到待机运行中。按照一种实施方式，充电装置150为了电压供给能够与输入电压源110连接，如通过箭头117、119所示那样。输入电压源110例如被构造为交流电压源，其例如配设给交流电压供电网并且提供输入交流电压UAC。然而同样可能的是，充电装置150在直流电压源上工作，为此可能需要对在图1中绘出的充电装置150进行简单的、输入侧的改型，该改型对于技术人员是常用的。输入交流电压UAC优选被转换为直流电压，例如通过在输入侧设置在充电装置150上的桥式整流器，该直流电压在图1中作为输入电压UIN表征。因为这样的措施对于技术人员是常用的，所以在图1中为了视图的简化取消了适合的桥式整流器的绘图。输入电压源110与功率部件153并且与断路装置151连接。功率部件153图示与相应的控制单元155、能量存储器157及接触单元159连接。断路装置151与功率部件153 及控制单元155连接。控制单元与能量存储器157、接触单元159及显示器158连接。接触单元159、能量存储器157、断路装置151和控制单元155构成控制电路130。按照一种实施方式，功率部件153被构造为叠片式变压器或者开关电源部件。然而要指出的是，这种变压器或开关电源部件的使用仅仅具有举例的特征并且不应理解为对本发明的限制。为了实现该功率部件153可以使用适合用于由输入电压UIN产生输出电压 UL的所有类型的功率部件。接触单元159举例地被构造用于实现蓄电池组190在充电装置150上的电接触， 如通过箭头195所示，以便由此建立蓄电池组190和功率部件153之间的导电连接。接触单元159图示地被构造为设置在充电装置150的壳体152上的用于蓄电池组190的充电舱或充电槽(Ladeschacht)0能量存储器157举例地被构造至少用于控制单元155的待机电流供给，即用于在充电装置150的待机运行中给控制单元155提供电流。在充电装置150的常规运行或充电运行中，控制单元155的电流供给优选通过功率部件153实现。按照一种实施方式，能量存储器157是能够通过设置在壳体152上的电池槽156 插入到充电装置150中的电池。变换地，能量存储器157可以是蓄电池，例如NiCd、NiMH、 Li-Ion或其它蓄电池或超级电容器(Supercap)，其能够通过在充电装置150的常规或充电运行中由功率部件153产生的充电电压ULE充电。按照一种实施方式，断路装置151能够在相应的接通模式和相应的断路模式中运行。断路装置151在接通模式中建立功率部件153和输入电压源110之间的导电连接并且在断路模式中切断该导电连接。在接通模式和断路模式之间的转换例如通过控制单元155 的适当控制来实现。断路装置151能够举例地通过机械式继电器、例如接触器或脉冲继电器实现。同样可行的是，断路装置151通过半导体开关或半导体电路实现，其例如具有一个或多个三端双向可控硅开关、可控硅元件和/或晶体管。此外同样可行的是，断路装置151通过机械式继电器和相应的半导体元件、尤其是半导体开关实现。但是也可行的是，断路装置151通过任意其它的元件实现，只要能保证上述功能即可。控制单元155举例地被构造为充电控制器或充电电子装置。其优选被构造用于检测充电装置150的充电运行和待机运行并且控制功率部件153在充电运行中产生输出电压 UL0尤其地，充电电子装置155被构造用于识别与要充电的蓄电池组190相应的蓄电池类型以及充电装置150的运行状态，例如在空载中运行，带有或没有连接蓄电池组190以及带有充好电的蓄电池190，并且根据分别识别的蓄电池类型或运行状态控制断路装置151和/ 或功率部件153。在此，断路装置151例如电势分开地通过配设给充电电子装置155的光电耦合器和/或转换器控制。因为合适的充电电子装置的工作方式及实现方式对于技术人员是充分公知的，所以在此取消了对充电电子装置155的深入描述。此外，充电电子装置155能够被构造用于确定配设给能量存储器157的充电状态， 以及用于一旦该充电状态低于预给定的阈值就触发相应的警报。该阈值优选被这样地选择，即在低于该阈值时警报的输出仍是可实现的，但是仅对于短的预给定的时间间隔能够保证充电电子装置155的足够的待机电流供给。确定的充电状态的显示和/或可视警报的输出可以例如在显示器158上实现，该显示器为此能被充电电子装置155控制。但是要指出的是，可视警报的输出仅仅是举例的并且不被描述为对本发明的限制。也可以使用其它类型的警报类型，例如输出听觉警报。在充电装置150的运行中，充电电子装置155确定蓄电池组190是否导电地与接触单元159连接或者被放入充电槽159中并且要被充电。如果要执行相应的充电过程，则充电电子装置1 初始化一个常规或充电运行，在常规或充电运行中断路装置151在接通模式中运行并且充电电子装置155的电流供给通过功率部件153实现。然后充电电子装置155例如确定与蓄电池组190相应的蓄电池类型并且根据所确定的蓄电池类型控制功率部件153以产生合适的输出电压UL，该输出电压作为充电电压UL 被输送给接触单元159并且由此被输送给蓄电池组190以充电。该输出电压举例地可以位于IOV至42V的范围中。变换地，充电电子装置155能够控制功率部件153也产生合适的输出或充电电流。此外，对于能量存储器157是蓄电池的情况，充电电子装置155这样地控制功率部件153，使得功率部件153产生充电电压ULE，以便由此引起对蓄电池充电。如果不要执行充电过程，或者在充电运行之后，充电装置150过渡到就绪模式或待机运行中。为此，充电电子装置155控制断路装置151，以使断路装置151从接通模式转换到断路模式中。由此切断功率部件153和输入电压源110之间的导电连接，使得功率部件153在待机运行中的功率接收下降到0W。充电电子装置155的电流供给现在由能量存储器157保证，其中，充电电子装置155在能量需求最小的模式中运行，在该模式中仍引起充电电子装置155的完全的工作能力。该完全的工作能力尤其包括至少重复地、优选定期地和优选连续地确定能量存储器157的充电状态。如果能量存储器157的充电状态低于相应的阈值，则充电电子装置155触发一个相应的警报。该警报和/或充电状态能够在显示器158上显示。此外，充电状态也能够连续地显示在显示器158上。
对于能量存储器157是电池且电池的充电状态在充电装置150的充电或待机运行中低于相应阈值的情况，该电池能够通过电池槽156被更换。对于能量存储器157是蓄电池的情况，该蓄电池如上所述在充电装置150的充电运行中被充电。如果蓄电池的充电状态在充电装置150的待机运行中低于相应的阈值时，充电电子装置155根据一种实施方式控制断路装置151以从断路模式转换到接通模式中。因此，如果充电装置150连接到输入电压源110上，则功率部件153和输入电压源110之间的导电连接被建立，使得充电装置150 从待机运行过渡到常规或充电运行中，从而功率部件153产生用于对蓄电池充电的充电电压ULE。充电电压ULE优选仅对于比较短的时间间隔产生，例如一至三小时，以便保证对蓄电池充分充电。然而要指出的是，在具有比较大的电容量和非常小的自动放电的蓄电池的相应构型中，这样的充电应当平均仅需要大约每年一次。如果在充电装置150的待机运行中充好电的蓄电池组190由充电槽159被取出， 则待机运行继续。如果随后蓄电池组190例如在放完电后为了充电重新被插入到充电槽 159中，则充电电子装置155如上所述识别蓄电池组190并且通过控制断路装置151初始化从充电装置150的待机运行到其常规或充电运行的过渡，以使断路装置从断路模式转换到接通模式中。然后实现重新的、如上所述的充电过程。
权利要求
1.具有功率部件(153)的充电装置(150)，所述功率部件用于由输入电压源(110)提供的输入电压(UIN)产生充电电压(UL)以对蓄电池组(190)充电，其中，所述功率部件 (153)和输入电压源(110)能够通过可由控制单元(155)控制的断路装置(151)导电地相互连接并且所述断路装置(151)被构造用于在相应的接通模式中建立所述功率部件(153) 和输入电压源(110)之间的导电连接以及在相应的断路模式中切断所述导电连接，其特征在于，所述控制单元(155)至少为了待机-电流供给与相应的能量存储器(157)连接并且被构造用于在从所述充电装置(150)的充电运行过渡到待机运行时控制所述断路装置 (151)，以使所述断路装置从接通模式转换到断路模式。
2.根据权利要求1的充电装置，其特征在于，所述控制单元(155)被构造用于在从所述充电装置(150)的待机运行过渡到充电运行时控制所述断路装置(151)，以使所述断路装置从断路模式转换到接通模式。
3.根据权利要求1或2的充电装置，其特征在于，所述控制单元(155)被构造用于检测所述充电装置(150)的充电运行和待机运行并且在充电运行中控制所述功率部件(153) 以产生充电电压(UL)。
4.根据权利要求3的充电装置，其特征在于，所述控制单元(155)被构造用于对于所述蓄电池组(190)与所述充电装置(150)导电连接且要被充电的情况检测所述充电装置(150)的充电运行。
5.根据以上权利要求中任一项的充电装置，其特征在于，所述控制单元(155)被构造用于检测与所述能量存储器(157)相应的充电状态。
6.根据权利要求5的充电装置，其特征在于，所述控制单元(155)被构造用于一旦所述充电状态低于预给定的阈值就触发警报。
7.根据权利要求5或6的充电装置，其特征在于，所述能量存储器(157)是能够通过相应的电池槽(156)插入到所述充电装置(150)中的电池。
8.根据权利要求5或6的充电装置，其特征在于，所述能量存储器(157)是蓄电池，其中，所述控制单元(155)被构造用于一旦所述蓄电池的充电状态低于预给定的阈值就控制所述断路装置(151)从断路模式转换到接通模式，以便能够实现所述充电装置(150)从待机运行到充电运行的过渡以产生用于对所述蓄电池充电的充电电压(ULE)。
9.根据权利要求5至8中任一项的充电装置，其特征在于，设有能够由所述控制单元 (155)控制的显示器(158)以显示所述充电状态和/或输出可视警报。
10.根据以上权利要求中任一项的充电装置，其特征在于，所述断路装置(151)具有机械式继电器。
11.根据以上权利要求中任一项的充电装置，其特征在于，所述断路装置(151)具有至少一个半导体开关。
12.用于功率部件(153)的控制电路(130)，所述功率部件用于由输入电压源(110)提供的输入电压(UIN)产生充电电压(UL)，其中，所述功率部件(153)和输入电压源(110) 能够通过可由控制单元(15 控制的断路装置(151)导电地相互连接并且所述断路装置(151)被构造用于在相应的接通模式中建立所述功率部件(153)和输入电压源(110)之间的导电连接以及在相应的断路模式中切断所述导电连接，其特征在于，所述控制单元(1 ) 至少为了待机-电流供给与相应的能量存储器(157)连接并且被构造用于在从所述控制电路(130)的常规运行过渡到待机运行时控制所述断路装置(151)，以使所述断路装置从接通模式转换到断路模式。
全文摘要
本发明涉及一种具有功率部件(153)的充电装置(150)，所述功率部件用于由输入电压源(110)提供的输入电压(UIN)产生充电电压(UL)以对蓄电池组(190)充电，其中，所述功率部件(153)和输入电压源(110)能够通过可由控制单元(155)控制的断路装置(151)导电地相互连接并且所述断路装置(151)被构造用于在相应的接通模式中建立所述功率部件(153)和输入电压源(110)之间的导电连接以及在相应的断路模式中切断所述导电连接，其中，所述控制单元(155)至少为了待机-电流供给与相应的能量存储器(157)连接并且被构造用于在从所述充电装置(150)的充电运行过渡到待机运行时控制所述断路装置(151)，以使所述断路装置从接通模式转换到断路模式。
文档编号H02J7/00GK102474113SQ201080034647
公开日2012年5月23日 申请日期2010年6月7日 优先权日2009年8月6日
发明者A·奥斯瓦尔德 申请人:罗伯特·博世有限公司