專利名稱：用于對電池進行充電的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對電池進行充電的系統(tǒng)和方法，且更確切地說，涉及一種對可再充電電池進行充電和監(jiān)視的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
電池可向負載(例如引擎、照明器或收音機)供應(yīng)相當(dāng)長時間的電流。只要其端子之間的電位差保持接近標(biāo)稱值且產(chǎn)生充足的電流，電流就將流向負載。隨著電流流動，電池驅(qū)動負載的能力減弱且可最終變得耗盡。
為了補充此損耗，可將電池連接到電源，其向電池的電極提供正電荷和負電荷兩者。這些電荷建立了驅(qū)動負載所需的電位差和電流。電荷在與端子的偏壓相對的方向上從一個端子傳送到另一端子。實現(xiàn)此傳送的一種器件是汽車電池充電器。
已知汽車電池充電器通過電源變壓器、橋式整流器和濾波器來將120伏、60Hz AC線路轉(zhuǎn)換成12伏DC輸出。所述電源變壓器由磁性地彼此耦合的兩個分離繞組組成。第一繞組連接到120伏AC線路，且第二繞組連接到所述橋式整流器。通過選擇適當(dāng)?shù)脑褦?shù)比率，將AC線路電壓逐步降低到12伏AC線路輸出。橋式整流器將此逐降低的AC線路輸出轉(zhuǎn)換成經(jīng)整流的輸出，所述經(jīng)整流的輸出并非總是適用于對電池進行充電。通過用濾波器來排除經(jīng)整流的輸出隨著時間而改變量值，來使電池充電器的輸出穩(wěn)定且適用于對電池進行充電。
從概念上講，所描述的電池充電器相對簡單且可便宜地制得。很多電池充電器中所需的大尺寸的電源變壓器可能使得電池充電器非常沉重。其它電池充電器可能無法提供可靠充電或可靠充電終止。對電池進行過度充電可減少電池的壽命并導(dǎo)致危險的腐蝕性物質(zhì)散發(fā)。如果電池端子通過硫酸鹽來絕緣，那么一些電池充電器不會供應(yīng)充足的電流來對電池進行充電。在此情況下，電池變成開電路。

發(fā)明內(nèi)容
通過所附權(quán)利要求來界定本發(fā)明。此描述概括了本發(fā)明實施例的一些方面且不應(yīng)用于限制權(quán)利要求書。
一種高頻電池充電器包含轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動邏輯電路和控制邏輯電路。所述轉(zhuǎn)換器將DC電壓變換成高頻AC電壓。所述驅(qū)動邏輯電路通過產(chǎn)生一列脈沖來控制高頻AC電壓的轉(zhuǎn)換。所述控制邏輯電路調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換器的輸出以將電池的充電循環(huán)最大化。
將AC輸入變換成用于對可再充電電池進行充電的直流輸出的方法包含將AC線路輸入變換成第一DC輸出；將第一DC輸出變換成高頻AC輸出；將高頻AC輸出變換成第二DC輸出；和在負載正確地連接到充電連接器的輸出時，將充電電流傳遞到負載。
下文結(jié)合本實施例來描述本發(fā)明的其他方面和優(yōu)勢。


圖1是耦合到電池的示范性高頻電池充電器的方框圖。
圖2是耦合到電池的第二示范性高頻電池充電器的方框圖。
圖3是第三示范性高頻電池充電器的方框圖。
圖4是圖3的示范性轉(zhuǎn)換器的示意圖。
圖5是圖3的示范性第一傳感器和驅(qū)動邏輯電路的示意圖。
圖6是圖3的示范性同步轉(zhuǎn)換器的示意圖。
圖7是圖3的示范性輸出的示意圖。
圖8是圖3的示范性調(diào)整器的示意圖。
圖9是圖3的示范性第二傳感器的部分示意圖。
圖10是耦合到處理器的圖3的示范性第二傳感器和延時器的第二部分示意圖。
圖11是圖3的示范性隔離器的示意圖。
圖12是圖3的示范性顯示驅(qū)動器和視覺輸出的示意圖。
圖13是示范性高頻電池充電器的狀態(tài)的部分示范性流程圖。
圖14是示范性高頻電池充電器的狀態(tài)的部分示范性流程圖。
圖15是示范性高頻電池充電器的狀態(tài)的部分示范性流程圖。
圖16是示范性高頻電池充電器的示范性狀態(tài)圖。
圖17是圖3的第二示范性同步轉(zhuǎn)換器。
圖18說明圖3的第三示范性同步轉(zhuǎn)換器。
圖19說明圖3的第二示范性輸出。
圖20說明圖3的部分第二示范性驅(qū)動電路。
具體實施例方式
本系統(tǒng)和方法提供一種高效充電技術(shù)，其將電池的充電電平保持在所要的范圍內(nèi)。所述系統(tǒng)和方法可提供高頻多級充電以確保電池達到并保持其全電荷水平(full chargelevel)。取決于電池類型或用戶的選擇，所述系統(tǒng)和方法的充電循環(huán)可基于對電池電壓、電壓變化比時間、溫度變化比時間、溫度變化、以全充電電壓汲取的閾電流、充電時間或任何其它度量或度量的組合的監(jiān)視而自動終止。
在一些系統(tǒng)和方法中，傳感器防止充電技術(shù)對電池過度充電或在電池的端子以反向極性的方式通電或短路到一起時傳遞充電電流。即使在電池端子不正確地通電時，充電技術(shù)也可提供火花電阻。在一些系統(tǒng)和方法中，充電技術(shù)提供脈沖電荷，其可解散可能堆積在電池的電極上的污染物、化學(xué)物或硫酸鹽層。
圖1說明示范性高頻電池充電器100。在此說明中，連續(xù)地或周期性地監(jiān)視電池電壓，且電傳感器102連續(xù)地或周期性地感應(yīng)充電電流。電流源106為充電電流提供來源，所述充電電流在控制邏輯電路104的控制下對電池110進行充電和補充。溫度傳感器108監(jiān)視電池110溫度和/或電路溫度。
在示范性高頻電池充電器100中，可調(diào)節(jié)充電電壓或電流以將電池110的充電電平最大化。示范性高頻電池充電器100可提供大電流充電，其中將最大安全安培來源提供給電池110。在大電流模式中，示范性高頻電池充電器100可增加其充電電壓，直到電池電壓達到預(yù)定或幾乎全充電電平為止。當(dāng)電池電壓達到所要的電平時，電流源106可為維持相對較高固定電壓的吸收或接收充電提供來源，直到充電電流逐漸減少到預(yù)定閾值為止。浮動或涓流充電減少了施加到電池110的恒定電流以在不汽化電解液的情況下提供維持。均衡充電提供連續(xù)的高電壓或一連串快速上升脈沖電荷，其可均衡單電池單元(battery cell)之間的平衡。均衡充電可逆轉(zhuǎn)一些污染物的堆積，例如可能堆積在電池電極上的硫化物。
因為充電過程中最難的部分之一可能是正確地判定充電的終止，所以示范性高頻電池充電器100可使用一個或一個以上系統(tǒng)或方法來終止充電循環(huán)或維持均衡充電。取決于自動或手動選擇，電池充電可基于對電池電壓、電壓變化比時間、溫度變化比時間、溫度變化、以預(yù)定或全充電電壓汲取的閾電流、充電時間或任何其它度量或度量的組合的監(jiān)視，來自動終止充電循環(huán)。舉例來說，在電池達到所要的閾電壓或絕對溫度時、當(dāng)電池電壓達到峰值或在達到所述峰值后屬于一電壓范圍時、當(dāng)電池的溫度相對于時間的變化超過可編程閾值時或當(dāng)時間消逝時，可發(fā)生終止。另外，還可用次級終止過程來支持初級終止過程。次級終止可包含包括上文所述的那些的任何度量或度量的組合。
圖2說明第二示范性高頻電池充電器200。第二示范性高頻電池充電器200提供可編程電流控制器106、一個或一個以上開關(guān)210、接口204、顯示器206和計量表208。開關(guān)210可用于啟動示范性高頻電池充電器200或選擇充電模式，例如大電流充電、吸收充電、浮動充電、均衡充電或能夠供應(yīng)充足的充電電流以起動車輛的起動充電。當(dāng)耦合到通信應(yīng)用時，開關(guān)210可包括電子或機電器件，其通過并聯(lián)或串聯(lián)總線212來控制信號的路由選擇。在此示范性高頻電池充電器200中，總線212允許在器件之間轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。一個或一個以上開關(guān)210還可控制診斷、顯示模式的選擇、預(yù)定充電電流的選擇(例如，2安培、10安培或另一安培數(shù))和/或電池類型的選擇。
例如軟件的計算機可讀媒體可提供對控制器104和其存儲器的訪問，從而允許用戶或器件從遠程位置接收或轉(zhuǎn)移信息。接口204可允許用戶或遠程或本地器件請求服務(wù)、啟動診斷、對充電時間間隔或循環(huán)進行編程、接收與電池或充電過程有關(guān)的信息或處理請求以顯示結(jié)果。展示為與總線212互連的計量表208優(yōu)選指示和/或?qū)㈦姵鼗虺潆娺^程的特征存儲在耦合到或位于控制器104中的存儲器中?？刂破?04可記錄超時流經(jīng)電池110的電流、充電電壓、電池110的溫度、周圍溫度或任何其它可記錄特征。此信息可與可連接總線212的任何器件(包括車輛接口或通信鏈路或打印機)交換或共享。
因為圖2的可編程電流控制器106、電傳感器102和控制邏輯電路104(例如，控制電路)在時間和溫度方面穩(wěn)定且可預(yù)測，所以圖2中所示的溫度傳感器108可測量電池110的溫度、周圍溫度和/或控制電路的溫度。溫度參數(shù)可用于調(diào)節(jié)示范性高頻電池充電器200的操作，包括選擇充電電流或電壓電平以維持電路穩(wěn)定性和/或?qū)㈦姵?10的充電電平最大化。
圖3說明第三示范性高頻電池充電器300。第三示范性高頻電池充電器300將來自交流(AC)電源302的電功率轉(zhuǎn)換成直流(DC)。轉(zhuǎn)換器304將按時改變的均勻周期性輸入變換成類塊狀波形，其在正向狀態(tài)與負向狀態(tài)之間按時改變。驅(qū)動邏輯電路310控制類塊狀波形的狀態(tài)。來自驅(qū)動邏輯電路310的高輸出產(chǎn)生正向脈沖；接著由將轉(zhuǎn)換器304的輸出鏈接到同步轉(zhuǎn)換器306的變壓器逐步降低的脈沖。
互連到電源302和驅(qū)動邏輯電路310的第一電流傳感器308感應(yīng)高電流情況。當(dāng)超過高閾電流電平時，驅(qū)動邏輯電路斷開且充電停止。
在正常操作期間，變壓器使高頻類塊狀波形逐步降低到預(yù)定義的振幅。通過使用一對開關(guān)，同步轉(zhuǎn)換器306將類塊狀波形變換成所要的DC電壓和充電電流電平。
第二傳感器326在輸出312處感應(yīng)所要的DC電壓或電流流動。對輸出連接器316處的電壓或電流的測量允許控制邏輯電路328監(jiān)視并控制充電過程且確保電池不會充電不足或過度充電。
如果有缺陷的電池連接到輸出控制器316，那么控制邏輯電路328可借助通過第二傳感器326監(jiān)視電池連接器316處的輸出來檢測有缺陷的電池。如果檢測到有缺陷的電池，那么一些示范性高頻電池充電器禁止輸出電流流動以使傷害的風(fēng)險最小化。其它示范性高頻電池充電器選擇修改過的浮動或涓流充電，其僅將安全充電電流傳遞預(yù)定的時間周期。如果低電池電壓持續(xù)，那么電池為/可能被認為有缺陷，且充電循環(huán)被/可能被終止。在一些示范性高頻電池充電器中，在檢測到有缺陷的電池時，控制邏輯電路328可發(fā)出聽覺或視覺警報。
通過第三傳感器338來提供防止反向通電或短路輸出的火花電阻保護。當(dāng)電池充電端子以反向極性的方式通電或短路到一起時，第三傳感器328感應(yīng)所述情況并通知控制邏輯電路328。一旦被通知，控制邏輯電路328就可切斷輸出312，這阻止或防止發(fā)生火花。
示范性高頻電池充電器300不可傳遞充電電流，直到調(diào)整器314的輸出超過電壓閾值且控制邏輯電路328感應(yīng)到正確的極性和閾電池電壓為止。當(dāng)滿足這些條件時，可通過延時邏輯電路330來啟動軟起動延時器。一旦延時消逝，來自隔離器332的信號就可通過喚醒驅(qū)動邏輯電路310來啟動充電過程。
接口334提供控制邏輯電路與任何其它實體、任何其它器件(例如遠程或本地計算機，或遠程或本地終端，或車輛控制模塊或計算機)或遠程用戶之間的連接點。視覺輸出336以視覺形式提供數(shù)據(jù)或信息。出口338向一個或一個以上外負載提供輔助功率源。
圖4說明示范性轉(zhuǎn)換器。示范性轉(zhuǎn)換器404使用兩級功率轉(zhuǎn)換拓撲以將120V(rms)、60Hz AC線路定標(biāo)成更高電壓方波。通過熔斷器、瞬變抑制器和LC線路濾波器來饋送AC線路。瞬變抑制器減少電壓尖峰。LC線路濾波器阻抑干擾。
全波二極管整流器將輸入AC線路電壓轉(zhuǎn)換成經(jīng)整流的輸出。通過電容器C1來減少經(jīng)整流的輸出中的變化。穿過電容器C1的DC電壓變換成高頻方波。高頻方波由驅(qū)動邏輯電路410來產(chǎn)生并定標(biāo)，所述驅(qū)動邏輯電路410完成到第一變壓器T1的選定初級繞組的電流路徑。
如圖5中所示，分別連接到節(jié)點B和C的一對開關(guān)Q1和Q2在脈沖寬度調(diào)制器U1的控制下提供電流路徑。脈沖寬度調(diào)制器改變控制開關(guān)Q1和Q2的一列脈沖的持續(xù)時間。
如圖5和6中所示，由第二變壓器T2、一對開關(guān)Q5和Q6以及脈沖寬度調(diào)制器U1組成的高電流傳感器在感應(yīng)到高電流情況時切斷開關(guān)Q1和Q2。通過選擇適當(dāng)?shù)脑褦?shù)比率(N1/N2)，經(jīng)整流的電壓與脈沖寬度調(diào)制器U1電隔離，且逐步降低到偏壓開關(guān)Q6。當(dāng)達到充足的偏壓時，開關(guān)Q5和Q6打開，將脈沖寬度調(diào)制器U1的空載時間控制(DTC)輸入拉高。這斷開了示范性高頻電池充電器300的輸出。
在正常充電操作期間，第一變壓器T1將高頻方波逐步降低到選定的振幅?？缃訄D4和6的第一變壓器T1在圖4和5中所示的高電壓電路與圖5-12中所示的低電壓電路之間提供電隔離。
圖6中所示的一對開關(guān)Q101和Q102將逐步降低的方波變換成所要的充電電流和DC電壓電平。連接到節(jié)點G的線路濾波器L101阻抑線路干擾。抽頭，即節(jié)點P向5伏調(diào)整器U3(圖8)供應(yīng)功率，5伏調(diào)整器U3在需要時向數(shù)字電路和其它外負載供應(yīng)功率。
如果電池或負載正確地連接到示范性高頻電池充電器300，那么充電電流將通過圖7中所示的開關(guān)Q103和Q104流到所述電池或所述負載。可由處理器組成的第二傳感器在電池端子Bat+和Bat-處感應(yīng)電池的輸出電壓或流到電池中的電流。可包括芯片上模擬一到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(on-chip analog-to-digital converter)的處理器監(jiān)視并控制充電電流和電壓，以確保電池不會充電不足或過度充電。在一些示范性電池充電器中，處理器包含微處理器或信號處理器，在其它示范性電池充電器中，處理器包含控制高速數(shù)據(jù)操縱的器件。
如果車輛的交流發(fā)電機對電池進行充電，那么處理器可禁止通過開關(guān)Q103和Q104的電流流動，并監(jiān)視由交流發(fā)電機產(chǎn)生的充電電壓和/或電流。如果檢測到低電流或低電壓情況，那么處理器可發(fā)出聽覺或視覺警報，其可存儲在存儲器中。所述存儲器可耦合到所述處理器或耦合到位于車輛中的控制器。
如果有缺陷的電池連接到示范性高頻電池充電器300，那么處理器可在電池連接器Bat+和Bat-處監(jiān)視充電循環(huán)。圖10中所示的差動放大器U4A將通過節(jié)點H獲得的經(jīng)定標(biāo)的充電電壓與通過節(jié)點J獲得的經(jīng)定標(biāo)的電池電壓相比較。如果經(jīng)定標(biāo)的充電電壓超過經(jīng)定標(biāo)的電池電壓，那么可檢測到潛在有缺陷的電池。一些示范性高頻電池充電器在檢測到有缺陷的電池時禁止輸出電流流動，以使傷害用戶的風(fēng)險最小化。其它示范性高頻電池充電器選擇修改過的浮動或涓流充電模式，其僅將安全充電電流傳遞預(yù)定的時間周期。如果低電壓在電池連接器Bat+和Bat-處持續(xù)，那么可認為負載有缺陷，且處理器可終止充電循環(huán)。
當(dāng)檢測到低或高電壓負載時、電纜以反向極性方式連接時、充電循環(huán)完成后、依據(jù)用戶的命令和在很多其它情況下，可產(chǎn)生終止信號。當(dāng)在節(jié)點M處接收到低態(tài)有效終止信號時，充電循環(huán)終止。終止信號關(guān)閉開關(guān)Q105、Q107、Q103和Q104，這禁止充電電壓和電流。
圖9中所示的一對開關(guān)Q106和Q109以及圖10中所示的處理器提供防止反向極性連接的火花電阻保護。當(dāng)電池端子以反向極性的方式通電時，負偏壓將開關(guān)Q106關(guān)閉且正偏壓將開關(guān)Q109打開。負電池感應(yīng)由其到負電池端子的直接連接拉高。當(dāng)負電池感應(yīng)被拉高時，終止信號打開開關(guān)Q105并關(guān)閉圖7的開關(guān)Q103和Q104，斷開示范性高頻電池充電器300。同樣，電池連接器Bat+和Bat-處的短路禁止充電電流并防止發(fā)生火花。
示范性高頻電池充電器300可不傳遞充電電流，直到調(diào)整器314的輸出超過低電壓閾值且處理器感應(yīng)到正確的極性和閾電池電壓為止。當(dāng)滿足這些條件時，來自圖11中所示的光隔離器U2的信號通過向圖5中所示的脈沖寬度調(diào)制器U1提供參考電壓來啟動充電過程。所述參考電壓可控制并調(diào)整脈沖寬度調(diào)制器U1，包括驅(qū)動開關(guān)Q1和Q2的輸出的脈沖寬度和頻率的持續(xù)時間。由圖12中所示的驅(qū)動器U1-U4和發(fā)光二極管D1-D15所說明的視覺顯示器將來自示范性電池充電器的數(shù)據(jù)或信息變換成視覺格式。所述顯示器可展示圖像、圖表、圖標(biāo)、菜單和對話框，其可通過用戶的觸摸或本地或遠程位置處的相對或絕對定點器件來選擇。
如圖13-16中所示，可通過一序列來說明示范性電池充電方法，所述序列可譯成計算機可讀或可存儲媒體(例如存儲器)；在例如一個或一個以上的集成電路的器件內(nèi)編程；或由控制器、計算機、服務(wù)器或服務(wù)器群集來處理。如果所述方法由代碼或軟件來執(zhí)行，那么所述代碼或軟件可位于一位于或連接到圖3的控制邏輯電路328的存儲器、通信接口、或連接或位于高頻電池充電器的任何其它類型的非易失性或易失性存儲器中。所述存儲器可包括用于執(zhí)行邏輯功能的可執(zhí)行指令的有序列表。可通過數(shù)字電路、通過源代碼或通過模擬電路來執(zhí)行邏輯功能。所述代碼或軟件可在任何計算機可讀或含有信號的媒體中實施，以便由或連同指令可執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或器件使用。此類系統(tǒng)可包括基于計算機的系統(tǒng)、含有處理器的系統(tǒng)或另一系統(tǒng)，其可選擇性地從也可執(zhí)行指令的指令可執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或器件中取得指令。
“計算機可讀媒體”、“機器可讀媒體”、“傳播信號”媒體和/或“含有信號的媒體”可包含含有、存儲、通信、傳播或傳送代碼或軟件以便由或連同指令可執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或器件使用的任何構(gòu)件。機器可讀媒體可選擇性地為(但不限于)電子、磁、光、電磁、紅外線或半導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置、器件或傳播媒體。機器可讀媒體的實例的非詳盡無遺的列表會包括具有一個或一個以上電線的電連接、便攜式磁或光碟、易失性存儲器(例如隨機存取存儲器“RAM”、只讀存儲器“ROM”、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM或閃存))或光纖(光)。機器可讀媒體還可包括上面打印有代碼或軟件的有形媒體，因為所述代碼或軟件可譯成高級語言，其可通過掃描儀來編譯和/或翻譯或以其它方式處理。接著，經(jīng)處理的媒體可存儲在計算機和/或機器存儲器中。
計算機可讀媒體可對器件進行編程以執(zhí)行多級充電、火花電阻、使堆積在電極上的污染物或化學(xué)物解散、執(zhí)行診斷且執(zhí)行故障檢測。與上文所述的示范性高頻電池充電器類似，本電池充電方法可用于深循環(huán)、鉛酸、鈣鉛和汽車用或船用電池，包括凝膠電解質(zhì)電池(gel electrolyte battery)。
在動作1302處，通過檢測開關(guān)的狀態(tài)，示范性電池充電方法開始。在示范性電池充電方法中，開關(guān)是用于控制示范性電池充電方法的執(zhí)行的控制器件或自動化系統(tǒng)。在圖13-16中，所述開關(guān)控制診斷(開關(guān)0)、顯示模式的選擇(開關(guān)1)、充電電流的選擇(例如，2安培、10安培或引擎起動條件；開關(guān)2)和電池類型的識別(開關(guān)3)。
在動作1304處，測試診斷開始。位于存儲器(其在控制邏輯電路內(nèi)或耦合到控制邏輯電路)的測試自動化軟件執(zhí)行各種硬件和軟件測試。如果發(fā)現(xiàn)問題，那么軟件可通過聽覺或視覺警報來警告用戶，所述警報通常伴有診斷消息。
在動作1308處，示范性方法判定計時器是否產(chǎn)生中斷信號。如果接收到中斷信號，那么示范性方法暫停其當(dāng)前操作并將控制轉(zhuǎn)移到中斷處理器，所述中斷處理器將示范性方法指向動作1310。
在動作1310處，在返回到動作1306前，產(chǎn)生連續(xù)脈沖列的系統(tǒng)重設(shè)。
在動作1312處，示范性方法判定是否產(chǎn)生回避且優(yōu)先于由軟件和其它此類器件產(chǎn)生的中斷請求的中斷。如果產(chǎn)生不可屏蔽中斷，那么示范性方法暫停其當(dāng)前操作并將控制器轉(zhuǎn)移到中斷處理器，其將示范性方法指向動作1314。
在動作1314和1316處，示范性方法測量電池電壓并將其寫到存儲器中，且重設(shè)充電時間。
在動作1318處，自動輪詢過程判定第一開關(guān)的狀態(tài)。如果第一開關(guān)被啟動，那么用戶可在動作1320處將顯示器或接口定制到他們個人或所要的規(guī)格。
在動作1322處，自動輪詢過程判定第二開關(guān)的狀態(tài)。如果第二開關(guān)被啟動，那么用戶可在動作1324處選擇最大充電率或?qū)Τ潆娦蛄羞M行編程，所述充電序列可包括大電流充電、吸收充電、浮動充電、均衡充電或起動充電模式。在動作1326處，示范性方法將狀態(tài)變量設(shè)為0。
在動作1328處，自動輪詢過程判定第三開關(guān)的狀態(tài)。如果第三開關(guān)被啟動，那么用戶可識別電池類型。在動作1332處，示范性方法將狀態(tài)變量設(shè)為0。
在動作1334處，示范性方法判定電池電壓是否超過預(yù)定閾值。在此示范性方法中，如果電池電壓小于約1伏，那么示范性方法返回到動作1306。
在動作1336處，示范性方法判定是否已經(jīng)設(shè)定一狀態(tài)。如果已經(jīng)設(shè)定一狀態(tài)，那么示范性方法在動作1402處判定電池的狀態(tài)。
在動作1402處，示范性方法判定電池電壓是否位于預(yù)定閾值內(nèi)。在此示范性方法中，處理器判定電池的電壓是否大于約1伏但小于約17伏。如果電池電壓位于所述閾值內(nèi)，那么示范性方法在動作1404處禁止充電電流；在動作1406處清除狀態(tài)變量；且示范性方法返回到動作1306。
在動作1408處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為0。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為0，那么示范性方法在動作1410處判定耦合到電池的引擎是否已經(jīng)起動。如果引擎已經(jīng)起動，那么在動作1412處，示范性方法在動作1412處將狀態(tài)變量設(shè)為16，且示范性方法返回到動作1306。如果引擎還未起動，那么示范性方法在動作1414處設(shè)定充電率變量；在動作1416處將狀態(tài)變量設(shè)為1；且返回到動作1306。
在動作1418處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為1。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為1，那么示范性方法在動作1420處初始化斜坡充電值(ramp charging value)；在動作1422處將狀態(tài)設(shè)為2且返回到動作1306。
在動作1424處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為2。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為2，那么示范性方法在動作1426處將充電電流傳遞到電池；在動作1428處將狀態(tài)變量設(shè)為3且返回到動作1306。
在動作1430處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為3。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為3，那么示范性方法判定電池電壓是否已經(jīng)超過預(yù)定閾值。在動作1432處，所述預(yù)定閾值為約9伏。
如果已經(jīng)超過預(yù)定閾值，那么在動作1434處，示范性方法將狀態(tài)變量設(shè)為4，且示范性方法返回到動作1306。如果還未超過預(yù)定閾值，那么示范性方法在動作1436處判定充電時間是否已經(jīng)超過預(yù)定充電時間間隔。
在動作1436處，預(yù)定計時時間間隔為約5分鐘。如果已經(jīng)超過預(yù)定充電時間間隔，那么示范性方法在動作1438處將狀態(tài)變量設(shè)為8并返回到動作1306。如果還未超過預(yù)定充電時間間隔，那么示范性方法返回到動作1306。
在動作1440處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為4。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為4，那么示范性方法判定電池電壓是否已經(jīng)超過預(yù)定閾值。在動作1442處，預(yù)定閾值為約12伏。
如果已經(jīng)超過預(yù)定閾值，那么在動作1444處，示范性方法將狀態(tài)變量設(shè)為5且示范性方法返回到動作1306。如果還未超過預(yù)定閾值，那么示范性方法在動作1436處判定時間是否已經(jīng)超過預(yù)定充電時間間隔。
在動作1436處，預(yù)定計時時間間隔為約4小時。如果已經(jīng)超過預(yù)定充電時間間隔，那么示范性方法在動作1448處將狀態(tài)變量設(shè)為8并返回到動作1306。如果還未超過預(yù)定充電時間間隔，那么示范性方法返回到動作1306。
在動作1502處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為5。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為5，那么示范性方法在動作1504處判定充電時間是否已經(jīng)超過預(yù)定充電時間間隔。
在動作1504處，預(yù)定計時時間間隔為約5分鐘。如果已經(jīng)超過預(yù)定充電時間間隔，那么示范性方法在動作1506處判定初始充電電壓是否已經(jīng)超過預(yù)定閾值。在動作1506處，預(yù)定閾值為約12.2伏。
在動作1508處，示范性方法判定電池電壓是否已經(jīng)超過預(yù)定閾值。在動作1508處，預(yù)定閾值為約14.2伏。如果電池電壓已經(jīng)超過約14.2伏，那么狀態(tài)變量設(shè)為9且示范性方法返回到動作1306。如果在動作1508處，電池電壓未超過約14.2伏，那么示范性方法返回到動作1306。
如果在動作1504處充電時間還未超過5分鐘，或在動作1512處初始充電電壓還未超過約12.2伏，那么示范性方法在動作1512處判定充電電壓是否超過預(yù)定閾值。在動作1512處，預(yù)定閾值為約14.2伏。如果電池電壓已經(jīng)超過約14.2伏，那么狀態(tài)變量設(shè)為14且示范性方法返回到動作1306。如果電池電壓還未超過約14.2伏，那么狀態(tài)變量設(shè)為11且示范性方法返回到動作1306。
在動作1518處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為8。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為8，那么示范性方法在動作1520處中止充電方法；在動作1520處顯示消息；在動作1524處清除狀態(tài)變量；且返回到動作1306。
在動作1526處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為9。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為9，那么示范性方法在動作1528處啟動脫硫方法。
在動作1528處，示范性方法判定充電時間是否超過預(yù)定充電時間間隔。在動作1528處，預(yù)定計時時間間隔為約5分鐘。
如果已經(jīng)超過預(yù)定充電時間間隔，那么示范性方法判定電池電壓是否已經(jīng)超過預(yù)定閾值。在動作1532處，預(yù)定閾值為約14.2伏。如果電池電壓已經(jīng)超過約14.2伏，那么將狀態(tài)變量設(shè)為0且示范性方法返回到動作1306。如果在動作1532處，電池電壓還未超過約14.2伏，那么示范性方法判定充電時間是否超過預(yù)定充電時間間隔。在動作1536處，預(yù)定計時時間間隔為約10小時。
如果在動作1536處，充電時間超過約10小時，那么在動作1538處，將狀態(tài)變量設(shè)為8且示范性方法返回到動作1306。如果在動作1536處，充電時間沒有超過約10小時，那么示范性方法返回到動作1306。
在動作1540處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為11。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為11，那么示范性方法在動作1542處監(jiān)視電池的電壓隨著時間的變化率。
在動作1544處，示范性方法判定充電時間是否超過最大充電時間間隔。如果在動作1554處，預(yù)定充電時間間隔已經(jīng)超過最大閾值，那么示范性方法將狀態(tài)變量設(shè)為8且返回到動作1306。
在動作1548處，示范性方法判定電池電壓是否超過最大閾值。如果電池電壓沒有超過最大閾值，那么示范性方法將狀態(tài)變量設(shè)為12，且示范性方法返回到動作1306。如果電池電壓超過最大閾值，那么示范性方法在動作1550處判定電池是否維持恒定電壓。如果在動作1550處，電池維持恒定電壓，那么示范性方法返回到動作1306。如果電池沒有維持恒定電壓，那么將狀態(tài)變量設(shè)為12，且示范性方法返回到動作1306。
在動作1554處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為12。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為12，那么示范性方法在動作1556處監(jiān)視電池的電流隨著時間的變化率。
在動作1558處，示范性方法判定電池是否可驅(qū)動恒定電流或最小電流。如果在動作1558處，電池可驅(qū)動恒定或最小電流，那么示范性方法在動作1546處將狀態(tài)變量設(shè)為13并返回到動作1306。
在動作1562處，示范性方法判定最大充電時間是否已經(jīng)超過預(yù)定最大充電時間。如果最大充電時間已經(jīng)消逝且示范性方法還未預(yù)先執(zhí)行此分支指令，那么示范性方法在動作1564和1562處將充電電壓降低并將預(yù)定的最大充電時間增加預(yù)定時間周期。如果在動作1564處，示范性方法預(yù)先執(zhí)行了分支指令，那么示范性方法將狀態(tài)變量設(shè)為13并返回到動作1306。
如果在動作1562處，最大充電時間還未超過預(yù)定最大充電時間，那么示范性方法返回到動作1306。
在動作1566處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為13。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為13，那么示范性方法在動作1568處啟動充電方法的結(jié)束。
在動作1570處，示范性方法判定充電時間是否超過被稱為充電時間的終點的預(yù)定充電時間間隔。如果充電時間已經(jīng)超過充電時間的終點，那么示范性方法在動作1572處將狀態(tài)變量設(shè)為14并返回到動作1306。如果在動作1570處，充電時間還未超過充電時間的終點，那么示范性方法返回到動作1306。
在動作1574處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為14。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為14，那么示范性方法在動作1576處維持其充電狀態(tài)并返回到動作1306。
在動作1578處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為16。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為16，那么示范性方法在動作1580處初始化引擎起動例行程序。在動作1582處，示范性方法初始化充電。在動作1584處，示范性方法初始化所述充電。在動作1584處，示范性方法傳遞足以起動車輛的高電流輸出。在動作1586處，示范性方法將狀態(tài)變量設(shè)為17并返回到動作1306。
在動作1590處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為17。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為17，那么示范性方法在動作1592處判定充電時間是否已經(jīng)超過預(yù)定充電時間間隔。在動作1592處，預(yù)定充電時間間隔為約15分鐘。如果預(yù)定充電時間間隔已經(jīng)超過約15分鐘，那么示范性方法在動作1594處停止充電；將狀態(tài)變量設(shè)為0并返回到動作1306。
如果預(yù)定充電時間間隔已經(jīng)超過約15分鐘，那么示范性方法在動作1598處判定在充電停止時電池是否下降預(yù)定閾值。在動作1598處，閾值為約1伏。如果電池下降約1伏，那么示范性方法將狀態(tài)變量設(shè)為19并返回到動作1306。如果電池電壓沒有下降約1伏，那么示范性方法返回到動作1306。
在動作1602處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為19。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為19，那么示范性方法在動作1604處判定充電時間是否已經(jīng)超過預(yù)定充電時間間隔。在動作1604處，預(yù)定充電時間間隔為約8秒。如果預(yù)定充電時間間隔小于約8秒，那么示范性方法將充電脈沖的正向狀態(tài)設(shè)為約8秒并接著返回到動作1306。如果預(yù)定充電時間間隔小于約8秒，那么示范性方法將狀態(tài)變量設(shè)為20并返回到動作1306。
在動作1610處，示范性方法判定狀態(tài)變量是否已經(jīng)設(shè)為20。如果狀態(tài)變量已經(jīng)設(shè)為20，那么示范性方法在動作1612處判定充電時間是否已經(jīng)超過預(yù)定充電時間間隔。在動作1612處，預(yù)定充電時間間隔為約240秒。如果預(yù)定充電時間間隔小于約240秒，那么示范性方法將充電脈沖的正向狀態(tài)設(shè)為約240秒，并接著返回到動作1306。如果預(yù)定充電時間間隔小于約240秒，那么示范性方法將狀態(tài)變量設(shè)為16并返回到動作1306。
圖17說明可與上文所述的示范性系統(tǒng)和方法一起使用的第二示范性同步轉(zhuǎn)換器。在此替代中，Q101和Q102越過變壓器T1的次級繞組而連接且參考到接地。當(dāng)控制信號供應(yīng)到所述次級繞組時(例如當(dāng)Q101的柵極較高且Q102的柵極較低時)電流流經(jīng)R102、R104和R106，將Q104打開，同時Q102關(guān)閉。由于Q101打開，電流流經(jīng)Q101、L101、中心抽頭和L101到達節(jié)點G。同樣，當(dāng)將Q102的柵極驅(qū)動到高時，將Q101的柵極驅(qū)動到低且電流流經(jīng)Q102、L103、中心抽頭和L101到達節(jié)點G。與上文所述的實施例類似，節(jié)點P將功率供應(yīng)到5伏調(diào)整器U3(圖8)，其可在需要時將功率供應(yīng)到數(shù)字電路和其它外負載。
圖18說明可與上文所述的示范性系統(tǒng)和方法一起使用的第三示范性同步轉(zhuǎn)換器。在此示范性替代中，同步轉(zhuǎn)換器可感應(yīng)AC電源何時從所述高頻電池充電器斷開。
如圖所示，節(jié)點X通過光隔離來監(jiān)視AC線路。當(dāng)AC電源出現(xiàn)時，對Q17和Q18加偏壓以使其打開，允許同步整流器晶體管Q12-Q15對逐步下降的電壓進行整流。如果AC電源被中斷，那么對Q17和Q18加偏壓以使其關(guān)閉，這不管次級偏壓如何而關(guān)閉同步整流器晶體管Q12-Q15。在圖18中，使用多個同步整流器晶體管，這允許高頻電池充電器向外負載供應(yīng)更高電流。在此配置中，在替代實施例中還可使用兩個或兩個以上平行同步整流器開關(guān)以供應(yīng)更多或更少電流。
圖19說明可與上文所述的示范性系統(tǒng)和方法一起使用的替代示范性輸出。在此替代中，晶體管Q51平行耦合到高電流輸出開關(guān)，所述輸出開關(guān)可為繼電器。所述繼電器允許相對較低的功率信號在節(jié)點M處被接收，以將高電流發(fā)送到例如電池的外負載。借助通過節(jié)點X將晶體管Q51的基極連接到脈沖寬度調(diào)制的源極來達到高分辨率輸出。驅(qū)動晶體管Q51的脈沖的頻率和/或持續(xù)時間可提供對外負載供應(yīng)的充電電流的電平進行的大或無限控制。盡管此類控制可用于吸收充電、絕對充電、浮動充電或均衡充電模式(如圖所示)，但當(dāng)Q51的發(fā)射器耦合到分離或次級充電電源時，高分辨率控制還可用于大電流充電或起動充電模式。
在一個示范性實施例中，處理器和/或脈沖寬度調(diào)制器驅(qū)動Q51和Q5的基極。在此實施例中，節(jié)點Y可連接到變壓器T1的次級繞組的負輸出，且節(jié)點G可連接到變壓器T1的次級繞組的正輸出。
圖20說明可與上文所述的示范性系統(tǒng)和方法一起使用的部分代替示范性驅(qū)動電路。在一個示范性實施例中，圖20可替換圖5的U1、C6、C107、C108、R121、R122、R30、R31、C11、Q5和Q6，節(jié)點Z耦合到控制電路或處理器，且節(jié)點W耦合到R123。
在此部分替代驅(qū)動電路中，開關(guān)Q5通過將電容器C11切換到電路中或從電路中切出來控制驅(qū)動邏輯電路的回應(yīng)時間。當(dāng)需要高頻電池充電器快速回應(yīng)電流瞬變或連續(xù)高電流情況時，對Q60加偏壓以使其關(guān)閉。當(dāng)Q60關(guān)閉時，C11從電路中移除，這降低了與脈沖寬度調(diào)制器U1的空載時間控制(DTC)輸入相關(guān)聯(lián)的時間常數(shù)。當(dāng)對電流尖峰的保護結(jié)束時，需要要求快速反應(yīng)的瞬變和/或其它情況，可對空載時間控制進行設(shè)定或編程以提供從0％到約100％的空載時間。
在正常操作情況下，對Q60加偏壓以使其打開，將C11帶進電路。有了C11在電路中，通過將C11連接到R26，空載時間控制單元提供小空載時間。在示范性實施例中，當(dāng)示范性高頻電池充電器向外負載供應(yīng)或驅(qū)動小充電電流時，對Q60加偏壓以使其打開。電容器的添加使得驅(qū)動邏輯電路對電流瞬變更穩(wěn)定。在低電流充電模式中，火花可能不會對用戶造成危險，因為高頻電池充電器可能不會供應(yīng)連續(xù)或短暫高電流。因此，可能不需要阻抑或關(guān)閉高頻電池充電器的輸出。
然而，當(dāng)高頻電池充電器供應(yīng)高電流(例如大電流或起動電流)時，示范性驅(qū)動電路可能需要反應(yīng)更迅速的空載時間控制，以改進脈沖寬度調(diào)制器U1和高頻電池充電器的頻率回應(yīng)。在高電流供應(yīng)情況下，可能需要通過斷開示范性高頻電池充電器的輸出來更快地對電流變化和電流尖峰作出回應(yīng)。
示范性系統(tǒng)和方法將AC線路電壓轉(zhuǎn)換成高頻方波，接著通過單個高頻變壓器將所述高頻方波變換成所要的DC電壓電平。在一些替代示范性電池充電器中，可使用兩個或兩個以上高頻變壓器。在一些示范性高頻電池充電器中，多個高頻變壓器同時操作以產(chǎn)生充電電流。在其它示范性高頻電池充電器中，分離的高頻變壓器專門地操作以根據(jù)選定的充電模式產(chǎn)生不同的充電電流。
很多其它代替也可包含在實施例內(nèi)。這些實施例可在不同電池類型之間選擇，在判定何時啟動引擎起動模式時檢測壓降；在測試或充電模式期間判定并顯示電池的充電電平或百分率充電電平；在充電循環(huán)中判定并顯示剩余充電時間；計算并顯示流到電池的電流或電荷的量(例如，通過數(shù)字電流值)；具有可在功率被中斷時啟動的自動起動和停止充電能力；具有自動電壓(例如6或12伏)或電池類型檢測，具有可變超時故障檢測；比較在不同時間間隔中測量的電池電壓以檢測電池故障，且具有電流斜坡功能以對電池進行快速充電。另外，上文所述的實施例中的每一者均可包括具有限制射頻信號的傳輸?shù)慕刂诡l率或通頻帶的接地和輸出濾波器或噪聲濾波器。
上文所述的高頻電池充電器描述很多特征和功能。在上文所述的示范性電池充電器的任何一者中，特征和功能的任何組合可包括在附圖中所說明的或上文所述的示范性高頻電池充電器或方法的任何一者內(nèi)。此外，雖然已經(jīng)在汽車用和船用應(yīng)用中描述了示范性高頻電池充電器，但本發(fā)明可用于任何其它應(yīng)用。每個應(yīng)用可使用分離的監(jiān)視電纜來監(jiān)視傳遞到負載的充電電流和電壓，或如圖7中所示，將監(jiān)視電纜與各個充電輸出相連接。
上文所述的電池充電器可連接很多網(wǎng)絡(luò)，例如公眾可訪問(例如，互聯(lián)網(wǎng))或私人可訪問網(wǎng)絡(luò)(例如，WAN、LAN)。電池充電器還可連接一個或一個以上車內(nèi)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。此類網(wǎng)絡(luò)可包括多個總成線數(shù)據(jù)鏈路(ALDL)總線、娛樂和舒適總線(E&C)、控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)或任何車內(nèi)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的組合。當(dāng)連接到車內(nèi)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時，上文所述的電池充電器可接收和/或發(fā)出命令；監(jiān)視車輛或電池充電器功能；且啟用車輛和充電器功能性。此外，與均衡充電類似，大電流充電模式、吸收或接收充電模式和浮動或涓流充電模式可在一些示范性高頻電池充電器中提供連續(xù)或模擬充電或具有恒定或不定振幅的一連串脈沖充電。此類充電可逆轉(zhuǎn)可能堆積在電池的電極上的污染物堆積。
上文所述的系統(tǒng)和方法提供高效高頻電池充電器，其將電池的充電電平維持在所要的范圍內(nèi)。所述系統(tǒng)和方法提供高頻多級充電以確保電池達到并保持其全電荷水平。取決于電池類型或用戶的選擇，所述系統(tǒng)和方法的充電循環(huán)可自動終止。保護高頻充電器的輸出使其免受短路、高度放電電池和有缺陷電池的損害。高頻電池充電器提供脈沖充電，其可解散可能堆積在電池電極上的污染物、化學(xué)物或硫酸鹽層。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的一些實施例，但應(yīng)明了，可能有更多實施例和實施且其屬于本發(fā)明的范疇內(nèi)。希望以上詳細描述被認為是說明性的而不是限制性的，且應(yīng)了解，所附權(quán)利要求書包括所有均等物意欲界定本發(fā)明的精神和范疇。
權(quán)利要求
1.一種高頻電池充電器，其包含一轉(zhuǎn)換器，其將一DC電壓變換成一高頻AC電壓；一驅(qū)動邏輯電路，其通過產(chǎn)生一列脈沖來控制所述高頻AC電壓的一轉(zhuǎn)換；和控制邏輯電路，其調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)換器的一輸出以將一電池的一充電循環(huán)最大化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻電池充電器，其中所述轉(zhuǎn)換器包含一高頻變壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻變壓器，其進一步包括一用于將一電源耦合到所述轉(zhuǎn)換器的開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高頻變壓器，其進一步包含一第二開關(guān)和一第三開關(guān)，所述第二開關(guān)和所述第三開關(guān)向一初級繞組提供一電流路徑，所述第二開關(guān)和所述第三開關(guān)直接連接到所述初級繞組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻電池充電器，其中所述控制邏輯電路經(jīng)編程以提供一大電流充電、一吸收充電、一維護充電、一浮動模式監(jiān)視和一脫硫充電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高頻電池充電器，其中所述脫硫充電包含一連串脈沖電荷，其逆轉(zhuǎn)一負載的電極上的一污染物堆積。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高頻電池充電器，其中所述脫硫充電包含一連串脈沖電荷或一高充電電壓，其逆轉(zhuǎn)一負載的電極上的一污染物堆積。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻電池充電器，其中所述高頻充電器包括一傳感器，所述傳感器在一反向極性連接中提供火花電阻保護。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻電池充電器，其進一步包含一耦合到所述控制邏輯電路的開關(guān)，用于僅在一負載正確地連接到輸出充電連接器時將一充電電流傳遞到所述負載。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻電池充電器，其進一步包括一計量表，所述計量表測量一充電電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻電池充電器，其中所述轉(zhuǎn)換器和驅(qū)動器與所述控制邏輯電路光隔離。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻電池充電器，其進一步包含一第二轉(zhuǎn)換器，所述第二轉(zhuǎn)換器將所述高頻AC電壓變換成一第二DC電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的高頻電池充電器，其中所述第二轉(zhuǎn)換器包含一橋式整流器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻電池充電器，其進一步包含一耦合到所述控制邏輯電路的顯示器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻電池充電器，其進一步包含一傳感器，所述傳感器通過監(jiān)視一流經(jīng)一高頻變壓器的電流來控制所述驅(qū)動邏輯電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的高頻電池充電器，其中所述傳感器通過監(jiān)視流經(jīng)所述高頻變壓器的一初級繞組的所述電流來控制所述驅(qū)動邏輯電路。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的高頻電池充電器，其進一步包含一同步轉(zhuǎn)換器，所述同步轉(zhuǎn)換器將所述高頻AC電壓變換成一低頻直流電。
18.一種用于對一電池進行充電的高頻充電器，其包含一第一轉(zhuǎn)換器，其將一交流電變換成一低頻直流電，且接著變換成一高頻交流輸出電流；一同步轉(zhuǎn)換器，其將所述高頻交流輸出電流變換成一第二低頻直流電；一驅(qū)動邏輯電路，其控制高頻交流輸出電流到一第二低頻直流電信號的一變換；和一處理器，其調(diào)節(jié)傳遞到一負載上的所述同步轉(zhuǎn)換器的充電電流的一電平。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的高頻電池充電器，其中所述第一轉(zhuǎn)換器包含一高頻變壓器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的高頻變壓器，其進一步包括一用于將所述交流電耦合到所述第一轉(zhuǎn)換器的開關(guān)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的高頻變壓器，其進一步包含一第二開關(guān)和一第三開關(guān)，所述第二開關(guān)和所述第三開關(guān)向所述高頻變壓器的一初級繞組提供一電流路徑，所述第二開關(guān)和所述第三開關(guān)直接連接到所述初級繞組。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的高頻電池充電器，其中所述處理器經(jīng)編程以提供一大電流充電、一吸收充電。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的高頻電池充電器，其中所述均衡充電包含一連串脈沖電荷，其逆轉(zhuǎn)一負載的電極上的一污染物堆積。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的高頻電池充電器，其中所述高頻充電器包括一傳感器，其在所述負載的一反向極性連接中提供一火花電阻保護。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的高頻電池充電器，其進一步包含一耦合到所述處理器的開關(guān)，用于僅在所述負載正確地連接到輸出充電連接器時將一充電電流傳遞到所述負載。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的高頻電池充電器，其進一步包括一耦合到所述處理器的計量表。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的高頻電池充電器，其中所述第一轉(zhuǎn)換器和所述驅(qū)動邏輯電路與所述處理器光隔離。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的高頻電池充電器，其中所述第一轉(zhuǎn)換器包含一橋式整流器。
29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的高頻電池充電器，其進一步包含一耦合到所述處理器的顯示器。
30.根據(jù)權(quán)利要求18所述的高頻電池充電器，其進一步包含一傳感器，所述傳感器通過監(jiān)視一流經(jīng)一高頻變壓器的電流來控制所述驅(qū)動邏輯電路。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的高頻電池充電器，其中所述傳感器通過監(jiān)視流經(jīng)所述高頻變壓器的一初級繞組的所述電流來控制所述驅(qū)動邏輯電路。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的高頻電池充電器，其中所述充電電流為一脈動電流。
33.根據(jù)權(quán)利要求18所述的高頻電池充電器，其進一步包含一耦合到所述處理器的溫度傳感器，所述溫度傳感器的一輸出用于調(diào)節(jié)傳遞到所述負載的充電電流的所述電平。
34.根據(jù)權(quán)利要求18所述的高頻電池充電器，其進一步包含一媒體，所述媒體可由所述處理器讀取以檢測一有缺陷的電池。
35.一種用于將一AC輸入變換成一用于對一可再充電電池進行充電的直流輸出的方法，其包含將一AC輸入變換成一第一DC輸出；將所述第一DC輸出變換成一高頻AC輸出；將所述高頻AC輸出變換成一第二DC輸出；和僅在一負載正確地連接到一充電連接器的一輸出時，將一充電電流傳遞到所述負載。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述將所述第一DC輸入變換成一高頻AC輸出的動作包含啟動耦合到一高頻變壓器的一初級繞組的復(fù)數(shù)個開關(guān)。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其進一步包含所述用一處理器來監(jiān)視所述充電電流的動作。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其進一步包含所述在一負載以一反向極性連接時提供一火花電阻的動作。
39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述傳遞所述充電電流的動作包含僅在所述充電電流低于一預(yù)定閾值時才將所述充電電流傳遞到一電池上。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述充電電流包含一脈動電流。
41.一種響應(yīng)于一開關(guān)的啟動的高頻電池充電器，其包含一開關(guān)邏輯電路，其經(jīng)配置以顯示一開關(guān)的啟動；和一處理器，其經(jīng)配置以與所述開關(guān)的所述啟動同時處理數(shù)據(jù)，其中所述處理器經(jīng)配置以隨所述開關(guān)的每次啟動來啟用一單個狀態(tài)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的高頻充電器，其進一步包含一耦合到所述處理器的電池，其中所述處理器在檢測到一斷開電池情況時，將在一第一預(yù)定時間周期期間測量到的一第一平均電池電壓與在一第二預(yù)定時間周期期間測量到的一第二平均電池電壓相比較。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的高頻電池充電器，其中所述第一預(yù)定時間周期包含約2秒，且所述第二預(yù)定時間周期包含約四分之一秒。
全文摘要
一種高頻電池充電器包括一轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動邏輯電路和控制邏輯電路。所述轉(zhuǎn)換器將一DC電壓變換成一高頻AC電壓。所述驅(qū)動邏輯電路通過一列脈沖來控制所述高頻AC電壓的一轉(zhuǎn)換。所述控制邏輯電路調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)換器的輸出以將電池的一充電循環(huán)最大化。將一AC輸入變換成一用于對一可再充電電池進行充電的直流輸出的方法包括將一AC輸入變換成一第一DC輸出；將所述第一DC輸出變換成一高頻AC輸出；將所述高頻AC輸出變換成一第二DC輸出；和在一外負載正確地連接到一輸出時，將一充電電流傳遞到所述負載。
文檔編號H02J7/00GK1950998SQ200480038570
公開日2007年4月18日 申請日期2004年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月23日
發(fā)明者戴維·R·帕喬洛克, 托馬斯·菲尼斯·約翰遜, 陳曉平 申請人:舒馬克電器公司