專利名稱：雙變壓器高頻電池充電器的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及電池充電器或升壓器，尤其涉及高頻充電器。
背景技術(shù)：
目前存在雙重模式電池充電器。當(dāng)在第一模式下工作時(shí)，電池充電器提供短持續(xù)時(shí)間的高電流輸出。這種短持續(xù)時(shí)間的高電流可用于發(fā)動(dòng)具有失效電池的車輛。在第二模式下，電池充電器提供低電流輸出，此低電流輸出用于將電池充電至其完全充滿。現(xiàn)有的雙重模式電池充電器典型采用單個(gè)大型變壓器以實(shí)現(xiàn)雙重模式性能。單個(gè)變壓器通常是線性變壓器。改變變壓器的初級(jí)繞組的抽頭，以便達(dá)到線性變壓器的雙重性能。當(dāng)變壓器抽頭改變時(shí)，變壓器的輸出電壓變化，因而根據(jù)歐姆定律，變壓器的輸出電流變化，實(shí)現(xiàn)雙重模式性能。采用兩種操作模式的單個(gè)變壓器具有的優(yōu)點(diǎn)在于，非常高的成本效率且非常有效。
然而，這種方法也具有幾個(gè)缺點(diǎn)。一個(gè)缺點(diǎn)在于，單個(gè)變壓器電池充電器非常大且笨重。標(biāo)準(zhǔn)線性變壓器需要采用鐵芯，增加了電池充電器的重量。它們還需要比做高頻充電器更多的線圈，這再一次增加了電池充電器的重量。
此外，雖然線性變壓器能夠提供高電流輸出，但是高電流輸出僅能在非常短的時(shí)間內(nèi)提供。當(dāng)變壓器在高電流模式下工作時(shí)，它產(chǎn)生過(guò)多的熱量。實(shí)際上，可能產(chǎn)生使變壓器熔化的相當(dāng)大的熱量。如果發(fā)生熔化，那么變壓器無(wú)論在高電流模式下還是在低電流模式下都不能工作。線性變壓器在磁性損耗和渦流損耗方面都由非常大的損失，造成低效率。
此外，液態(tài)電解質(zhì)型電池、尤其是在車輛中采用的鉛酸電池的特點(diǎn)在于，化合物沉積物緩慢形成在極板上，從而局部或完全地覆蓋并取代正常極板表面。低電流充電的缺陷在于，它同樣不能充分地去除這種沉積物，隨著時(shí)間的推移，這種沉積物結(jié)晶并阻塞電池極板，干擾電解液移動(dòng)。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，電池仍可以進(jìn)行充電，甚至電解液檢查為正常，但是電池不能保持充電，因?yàn)闃O板有效短路。采用其它電解質(zhì)的電池還面臨需要連續(xù)進(jìn)行的回收、維護(hù)和充電問(wèn)題。
因此，需要一種排除在極板表面上形成的沉積物的方法，其中沉積物可以被還原成溶液，或者被分解。還需要一種簡(jiǎn)單的、重量輕的雙模式電池充電器。電池充電器應(yīng)當(dāng)能夠提供足以發(fā)動(dòng)具有失效電池的汽車或其它車輛的高電流輸出，而且易于構(gòu)成并且操作安全。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種包括充電電路和升壓電路的高頻充電器。在優(yōu)選實(shí)施例中，充電電路包括第一高頻變壓器。一開(kāi)關(guān)以預(yù)定頻率轉(zhuǎn)換此第一高頻變壓器。升壓電路包括與在充電電路中的第一高頻變壓器分離的第二高頻變壓器。第一和第二高頻變壓器以類似方式工作。然而，升壓電路適于提供可用于起動(dòng)具有耗盡電池的車輛的大電流。在優(yōu)選實(shí)施例中，PWM控制器向開(kāi)關(guān)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得充電電路的變壓器被切換以輸出脈沖。充電電路的脈沖輸出可用于調(diào)整電池。
如上所述，在充電電路中的變壓器和在升壓電路中的變壓器優(yōu)選彼此分離，也就是說(shuō)，具有兩個(gè)變壓器和相關(guān)的電路。因此，電池充電器并不依賴于同一變壓器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)充電和升壓。例如，如果在常規(guī)充電器中的變壓器燒壞，同時(shí)執(zhí)行升壓功能，由于一個(gè)變壓器用作兩種功能，充電器的所有功能可能會(huì)喪失。然而，在本實(shí)施例中，即使一個(gè)變壓器由于某些原因失效，另一個(gè)變壓器仍舊可以工作。
還提供用于高頻充電器的控制電路。在典型實(shí)施例中，控制電路包括脈寬調(diào)制(PWM)控制器，它具有參考電壓輸出端、控制輸出端和控制信號(hào)的輸出端。一個(gè)開(kāi)關(guān)接收控制信號(hào)并根據(jù)控制信號(hào)斷開(kāi)、接通。分壓器網(wǎng)絡(luò)對(duì)施加于參考電壓輸入端和控制輸入端的電壓進(jìn)行分壓。從PWM控制器輸出的控制信號(hào)的工作循環(huán)根據(jù)施加于控制器的參考電壓的百分比而變化。
在另一實(shí)施例中，分壓器網(wǎng)絡(luò)包括具有連接到參考電壓輸入端的第一端子和連接到控制輸入端的第二端子的第一電阻器。多個(gè)第二電阻器的每一個(gè)具有連接到第一電阻器的第二端子的第一端子和第二端子。還設(shè)置有多個(gè)晶體管，各晶體管具有連接到第二電阻器之一的第二端子的第一電極、接地的第二電極和接收起動(dòng)信號(hào)的第三電極。起動(dòng)信號(hào)使晶體管導(dǎo)通和截止，選擇地使第二電阻器之一接地。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種計(jì)算機(jī)可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)，與用于控制高頻充電器的計(jì)算機(jī)一起使用，該高頻充電器包括具有第一高頻變壓器的充電電路；第一開(kāi)關(guān)，在第一工作模式下以預(yù)定頻率切換第一高頻變壓器以產(chǎn)生充電信號(hào)；該充電電路以脈沖模式和充電模式中的至少一種進(jìn)行工作；和用于選擇充電模式和脈沖模式之一的選擇器，計(jì)算機(jī)可讀的信息存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可讀的程序編碼，該程序編碼用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟檢測(cè)所選擇的充電器的工作模式；和當(dāng)選擇脈沖模式時(shí)，a)在第一時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生用于第一開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；b)在第二時(shí)間段內(nèi)停用第一開(kāi)關(guān)；和c)返回至步驟a)。
當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行下述詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的上述和其它特點(diǎn)、連同伴隨的益處和優(yōu)點(diǎn)將更為顯而易見(jiàn)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種雙高頻充電器的框圖。
圖2是由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制電路產(chǎn)生的波形的示意圖。
圖3是以局部框圖形式表示圖1所示的脈沖啟動(dòng)電路和脈寬調(diào)制控制器的實(shí)施例的電路原理圖。
發(fā)明詳述現(xiàn)在參見(jiàn)圖1，其中示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的高頻充電器，它包括高頻變壓器部分8。高頻變壓器部分8一般接收DC信號(hào)作為其輸入。DC信號(hào)可由電池或由AC輸入提供。在所示的實(shí)施例中，AC輸入2可由典型的壁上插座提供，它耦合到濾波器4，例如pi濾波器或LC濾波器。濾波器4用于平滑和清除AC輸入。從濾波器4輸出的AC信號(hào)提供給用于對(duì)AC信號(hào)進(jìn)行整流的常規(guī)整流器和濾波電容器6。整流器優(yōu)選是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知類型的全波整流器，提供例如約為150伏特DC的DC輸出。從整流器6輸出的全波整流和濾波的DC輸出被提供給電池充電器的高頻變壓器部分8。高頻變壓器部分8包括充電電路12和升壓電路16。升壓電路16用于提供可用于啟動(dòng)具有失效電池的車輛的高電流升壓。充電電路12用于電池的正常充電。升壓電路16和充電電路12的操作可按照任意順序連續(xù)發(fā)生，或同時(shí)發(fā)生。充電電路12和升壓電路16的每一個(gè)分別包括高頻變壓器14、18。向高頻變壓器14、18的每一個(gè)提供來(lái)自整流器和濾波電容器6的DC輸出。變壓器通常接收AC輸入并提供AC輸出。例如，插入常用壁上插座的變壓器被提供了120伏特的AC輸入，并輸出AC信號(hào)，此AC信號(hào)取決于變壓器的次級(jí)繞組。因此，需要控制高頻變壓器14、18的運(yùn)轉(zhuǎn)，使得來(lái)自整流器6的DC信號(hào)看上去像AC輸入。這種控制的完成是通過(guò)切換來(lái)自整流器6經(jīng)由高頻變壓器的DC輸出。變壓器以例如約20kHz和以上的高頻斷開(kāi)和閉合。這種切換使得變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)而好像它們的輸入是AC。這種切換可采用基本上任意類型的開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如，場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)或其它電子開(kāi)關(guān)。所示實(shí)施例的高頻變壓器14、18分別通過(guò)與其耦合的開(kāi)關(guān)22、24進(jìn)行切換。開(kāi)關(guān)22、24依次由PWM控制器23、25進(jìn)行控制。PWM控制器例如可以是TL494摩托羅拉型控制器或離散控制器。PWM控制器產(chǎn)生用于使開(kāi)關(guān)斷開(kāi)及閉合的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
充電電路12能夠以兩種模式進(jìn)行操作，即充電模式和脈沖模式。在充電模式中，充電電路12工作以對(duì)電池充電。在脈沖模式中，充電電路12工作以調(diào)整電池或?qū)﹄姵孛摿?。用戶可借助選擇器30在這兩種模式之間選擇一種。選擇器30將用戶的選擇提供給脈沖啟動(dòng)電路28。脈沖啟動(dòng)電路28根據(jù)是否為充電電路12選擇操作的充電模式或脈沖模式，控制PWM控制器23。
當(dāng)選擇脈沖模式時(shí)，脈沖啟動(dòng)電路28控制PWM控制器23，以交替地成為激活狀態(tài)并向開(kāi)關(guān)22輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)、成為待用狀態(tài)及不驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)22。在PWM控制器23的控制下，重復(fù)進(jìn)行啟動(dòng)/停止開(kāi)關(guān)22的切換的循環(huán)。圖2描述了脈沖啟動(dòng)電路28和PWM控制器23的示例輸出波形。在脈沖模式中，激活脈沖啟動(dòng)電路28，使得其輸出信號(hào)W1在圖2所示的低和高狀態(tài)之間變化。根據(jù)脈沖啟動(dòng)電路28的輸出信號(hào)W1激活PWM控制器23。在第一時(shí)間段t1，脈沖啟動(dòng)電路28的輸出W1高，PWM控制器23被激活以產(chǎn)生PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)W2，如圖2所示。PWM控制器23的驅(qū)動(dòng)信號(hào)W2被提供給開(kāi)關(guān)22，例如提供給包括開(kāi)關(guān)22的FET的柵極，以使其斷開(kāi)和閉合。例如，來(lái)自PWM控制器23的驅(qū)動(dòng)信號(hào)可具有低于15％的工作周期，使得FET導(dǎo)通非常短的時(shí)間段，向電池輸出電流，然后成為失效狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)制FET。在第二時(shí)間段t2，脈沖啟動(dòng)電路28的輸出W1低，PWM控制器被去激活。沒(méi)有驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給FET，F(xiàn)ET保持截止。高頻變壓器以此方式的脈動(dòng)對(duì)其輸出斬波，以調(diào)整電池。
在脈沖模式期間，由電池充電器產(chǎn)生一連串的輸出電流脈沖，并將這些電流脈沖提供給被放電的電池21。電流脈沖可具有約1個(gè)脈沖/秒的頻率和約100伏特/微秒或更低的上升時(shí)間。
電池充電器對(duì)電池施加脈沖以執(zhí)行這種調(diào)整。控制FET開(kāi)關(guān)22的切換以產(chǎn)生調(diào)整脈沖。例如，微處理器可啟動(dòng)PWM控制器23，從而在約50微秒的時(shí)間周期內(nèi)使FET導(dǎo)通和截止。然后PWM控制器23被斷開(kāi)，停用FET開(kāi)關(guān)22。當(dāng)PWM控制器23斷開(kāi)時(shí)，F(xiàn)ET不被切換。PWM控制器23可保持約1秒的斷開(kāi)。然后重復(fù)此過(guò)程直至電池調(diào)整操作進(jìn)行24小時(shí)，在此時(shí)間電池調(diào)整過(guò)程完成。
當(dāng)借助選擇器30選擇充電模式時(shí)，PWM控制器23優(yōu)選一直被激活。PWM控制器23的操作可部分由來(lái)自處于充電狀態(tài)的電池21的反饋來(lái)控制。由PWM控制器23產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的工作周期根據(jù)電池的充電狀態(tài)而變化。從處于充電狀態(tài)的電池21到PWM控制器23的反饋信號(hào)提供有關(guān)電池充電狀態(tài)的信息。電池需要的功率越大，工作周期越高；電池需要的功率越小，工作周期越低。開(kāi)關(guān)22根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)切換變壓器14以對(duì)電池21充電。
再參見(jiàn)圖1，現(xiàn)在描述升壓電路16。升壓電路16提供可用于啟動(dòng)具有失效電池的車輛的高電流脈沖。升壓電路16借助用戶可操縱的標(biāo)準(zhǔn)/升壓模式選擇器26啟動(dòng)。當(dāng)被操縱選擇升壓模式時(shí)，選擇器26啟動(dòng)PWM控制器25以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)24的信號(hào)，在典型實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)24包括FET。在高功率升壓電路16中FET 24的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率可與在充電電路12中開(kāi)關(guān)22的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率(例如約20kHz)相同或不同，或甚至更高。當(dāng)采用相同的頻率時(shí)，與充電電路12相關(guān)聯(lián)的PWM控制器23的時(shí)鐘頻率由用于高功率升壓電路16的PWM控制器25共享。
高功率升壓電路16從整流器6接收DC輸入。DC輸入提供至在高功率升壓電路16中的高頻變壓器18。作為優(yōu)選，在高功率升壓電路16中的高頻變壓器18與在充電電路12中的高頻變壓器14分離。在高功率升壓電路16中的高頻變壓器18輸出相對(duì)于充電電路12的輸出比較高的電流。例如，和用于充電電路12的約2至25安培相比，升壓電路16輸出的電流可在從約30安培至約500安培的范圍內(nèi)。此外，升壓電路16的輸出一般僅在較短的時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生，例如約3至40秒。因此，在高功率升壓電路16中的高頻變壓器18優(yōu)選略大于在充電電路12中的高頻變壓器14。
高頻變壓器18具有的工作周期使得它可以一半時(shí)間接通，一半時(shí)間斷開(kāi)，即使可總有來(lái)自變壓器的輸出，該輸出被整流、濾波并用于對(duì)電池再充電。PWM控制器25一般斷開(kāi)約60-90％的時(shí)間，接通約10-40％的時(shí)間，然后它重新再被斷開(kāi)以實(shí)現(xiàn)高頻充電器的工作周期。在該10-40％的時(shí)間內(nèi)，PWM控制器25接通，開(kāi)關(guān)24切換高頻變壓器。這樣通過(guò)整流器19向?qū)⒁潆姷碾姵靥峁┝藖?lái)自高頻變壓器的高電流脈沖。
在充電電路12中的變壓器14和在升壓電路16中的變壓器18輸出AC信號(hào)，該AC信號(hào)需要轉(zhuǎn)換為DC以便供電池使用。因此，在充電電路中的高頻充電器的輸出經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)整流器和濾波電容器19、20，以提供DC輸出。在充電電路12中的高頻變壓器14優(yōu)選是能夠傳送優(yōu)選在約2-30安培之間的比較小的電流的比較小的變壓器，無(wú)論電池有任何需要，相應(yīng)的電壓例如約為14.2伏特。通過(guò)開(kāi)關(guān)24在高功率升壓電路16中對(duì)于高頻變壓器18的切換操作優(yōu)選以與針對(duì)充電電路12在上面所描述的方式類似的方式進(jìn)行，但由于其不同的結(jié)構(gòu)，使得從升壓電路輸出的電流在約30安培至約500安培的范圍內(nèi)。
現(xiàn)在來(lái)看圖3，描述可包括脈沖啟動(dòng)電路28的電路的例子。在所描述的實(shí)施例中，脈沖啟動(dòng)電路28結(jié)合PWM控制器23的手動(dòng)控制。用戶可由此控制電池的充電。PWM控制器23具有用于施加參考電壓的輸入端31和失效時(shí)間控制輸入端32。失效時(shí)間控制輸入端32根據(jù)施加到失效時(shí)間控制輸入端32的參考電壓的百分比控制來(lái)自PWM控制器23的輸出端34的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的工作周期。例如，當(dāng)全部參考電壓施加于失效時(shí)間控制輸入端32時(shí)，PWM控制器23的輸出信號(hào)的工作周期設(shè)定為零，開(kāi)關(guān)22(圖1)斷開(kāi)，沒(méi)有電壓施加于正在充電的電池。當(dāng)沒(méi)有電壓施加于失效時(shí)間控制輸入端32時(shí)，PWM控制器23的輸出信號(hào)的工作周期設(shè)定為它的最大值，最大電流施加于電池。來(lái)自PWM控制器23的輸出端34的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的工作周期根據(jù)施加于失效時(shí)間控制輸入端32的參考電壓的百分比在這兩個(gè)極值之間變化。
在圖3所示的實(shí)施例中，計(jì)數(shù)器電路36和多個(gè)晶體管38-41的組合用于控制施加于失效時(shí)間控制輸入端32的參考電壓的百分比。計(jì)數(shù)器36優(yōu)選是具有若干個(gè)二極管的低活性器件或者高輸出活性十進(jìn)計(jì)數(shù)器，例如4017B CMOS IC。當(dāng)然，在本發(fā)明范圍內(nèi)的其它設(shè)置也是可行的。計(jì)數(shù)器36的輸出端各連接到晶體管。用于計(jì)數(shù)器36的四個(gè)輸出端的四個(gè)晶體管38-41示于圖3中。輸出端和對(duì)應(yīng)晶體管的數(shù)量可根據(jù)所采用的計(jì)數(shù)器的類型變化。各晶體管可以是BJT或FEI型。各晶體管38-41的控制電極通過(guò)相應(yīng)的電阻器42-45連接到計(jì)數(shù)器36的獨(dú)立輸出端。在各晶體管38-41的主電流路徑中的第一電極接地。在各晶體管38-41的主電流路徑中的第二電極分別連接到電阻器46-49。各晶體管46-49連接到PWM控制器23的失效時(shí)間控制輸入端32。各晶體管46-49還連接到電阻器51，電阻器51又連接到PWM控制器23的參考電壓輸入端30。
電阻器46-49、相關(guān)聯(lián)的晶體管38-41和電阻器51形成分壓器。由電阻器46-49的值控制在參考電壓輸入端30和失效時(shí)間控制輸入端32之間的電壓差。例如，可選擇電阻器46-49的每一個(gè)以具備不同的電阻。在電阻器46-49兩端的電壓降將相應(yīng)變化。因此，施加于失效時(shí)間控制輸入端32的參考電壓的百分比根據(jù)晶體管38-41的導(dǎo)通以及它們相關(guān)聯(lián)的電阻器46-49的值而發(fā)生變化。
例如，當(dāng)計(jì)數(shù)器36以時(shí)鐘控制時(shí)，計(jì)數(shù)器36的輸出端之一變?yōu)榛钚缘?，并使連接到此輸出端的相應(yīng)晶體管38-41導(dǎo)通。在任何一次僅有晶體管38-41中的一個(gè)可以導(dǎo)通。導(dǎo)通的晶體管38-41提供從失效時(shí)間控制輸入端32通過(guò)它的相應(yīng)電阻器46-49接地的電流路徑，由此相對(duì)于在參考電壓輸入端30的電壓來(lái)改變?cè)谑r(shí)間控制輸入端32的電壓。作為選擇，晶體管38-41中多于一個(gè)的晶體管被接通。
開(kāi)關(guān)53(例如按鈕開(kāi)關(guān))可連接到時(shí)鐘輸入端37并用于對(duì)計(jì)數(shù)器36進(jìn)行時(shí)鐘控制。例如，操縱該開(kāi)關(guān)一次，時(shí)鐘控制計(jì)數(shù)器36從零輸出到第一輸出，第二次操縱該開(kāi)關(guān)，時(shí)鐘控制計(jì)數(shù)器36到第二輸出，等等。當(dāng)計(jì)數(shù)器36的每個(gè)輸出端都激活時(shí)，與此輸出端相連的晶體管接通，改變?cè)谑r(shí)間控制輸入端32的電壓。因此，來(lái)自PWM控制器23的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的工作周期可通過(guò)各種電平進(jìn)行手動(dòng)步進(jìn)。
在一個(gè)選擇性實(shí)施例中，可設(shè)置微處理器以取代PWM控制器23、25和脈沖啟動(dòng)電路28。對(duì)微處理器進(jìn)行編程以對(duì)如上所述的這些元件執(zhí)行控制功能。
因此，提供了高頻充電器和控制高頻充電器的方法。高頻變壓器的采用具備幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，只要切換頻率足夠高，就不需要鐵作為變壓器的芯?？梢圆捎梅浅］p的物質(zhì)例如鐵氧體，大幅度減輕了現(xiàn)有器件的重量和不方便性。另外，變壓器的次級(jí)繞組具有較少數(shù)量的繞線，例如，少至四匝繞線。相比之下，常規(guī)變壓器需要超過(guò)100匝的繞線。頻率越高，需要的繞線越少，進(jìn)一步降低了制造器件所需成本。
在此說(shuō)明書(shū)中描述和討論的實(shí)施例僅用以教示本領(lǐng)域的技術(shù)人員本發(fā)明人知道的制造和使用本發(fā)明的最佳方式。不應(yīng)認(rèn)為說(shuō)明書(shū)中的內(nèi)容是用于限定本發(fā)明的范圍。鑒于上述教導(dǎo)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易理解，可以對(duì)本發(fā)明的上述實(shí)施例進(jìn)行修改和變化，可增加或省略元件，而不脫離本發(fā)明的范圍。因此應(yīng)理解，在權(quán)利要求和其等效內(nèi)容的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以以不同于上述具體描述的方式實(shí)施。例如，能夠以不同于上面描述的順序執(zhí)行上述過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一種高頻充電器，包括充電電路，包括第一高頻變壓器；第一開(kāi)關(guān)，以第一頻率切換第一高頻變壓器，以便產(chǎn)生對(duì)耗盡電池進(jìn)行充電的充電電流；升壓電路，包括與第一高頻變壓器分離的第二高頻變壓器；和第二開(kāi)關(guān)，以第二頻率切換第二高頻變壓器，以便產(chǎn)生比用于發(fā)動(dòng)車輛的充電電流更高的升壓電流；和選擇器開(kāi)關(guān)，用于選擇性地激活該充電電路和該升壓電路中的至少一個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的充電器，還包括耦合到第一和第二高頻變壓器的濾波器，用于使DC電壓信號(hào)通過(guò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的充電器，其中，該充電電路具有充電模式和脈沖模式，并進(jìn)一步包括用于選擇性地激活充電模式和脈沖模式之一的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的充電器，進(jìn)一步包括耦合到第一開(kāi)關(guān)、用于交替地使第一開(kāi)關(guān)能夠以在第一頻率切換第一變壓器、和使第一開(kāi)關(guān)不能切換第一變壓器的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的充電器，進(jìn)一步包括向第一開(kāi)關(guān)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第一控制器；和向第二開(kāi)關(guān)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第二控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的充電器，其中該選擇器開(kāi)關(guān)耦合到第一和第二控制器，用于選擇性地激活第一和第二控制器中的至少一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的充電器，其中，該充電電路具有充電模式和脈沖模式，并進(jìn)一步包括耦合到第一控制器、用于在充電模式和脈沖模式之間進(jìn)行選擇的選擇器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的充電器，進(jìn)一步包括耦合到該選擇器的啟動(dòng)電路，當(dāng)選擇脈沖模式時(shí)該啟動(dòng)電路以預(yù)定速率選擇性地啟動(dòng)和停用第一控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的充電器，進(jìn)一步包括連接在耗盡電池和第一控制器之間的反饋電路，用于根據(jù)耗盡電池的充電參數(shù)調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)的工作周期。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的充電器，其中，從第二高頻變壓器輸出的DC信號(hào)具有約25-300amps的電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的充電器，其中，從第二高頻變壓器輸出的DC信號(hào)具有約3-35秒的持續(xù)時(shí)間。
12.根據(jù)權(quán)利要求3的充電器，其中，在脈沖模式下，充電電路的DC輸出信號(hào)是一連串脈沖。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的充電器，其中，該一連串脈沖具有低于100伏特/微秒的上升時(shí)間。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的充電器，其中，該一連串脈沖具有約1個(gè)脈沖/秒的頻率。
15.根據(jù)權(quán)利要求2的充電器，進(jìn)一步包括耦合到該濾波器并適于連接一電池的一對(duì)連接器；耦合在該對(duì)連接器之一和該濾波器之間的一個(gè)開(kāi)關(guān)；耦合到該對(duì)連接器的一個(gè)極性檢測(cè)電路，用于確定該對(duì)連接器之間的極性，并提供表示該極性的極性信號(hào)；和一個(gè)微處理器，接收該極性信號(hào)并產(chǎn)生用于根據(jù)該極性信號(hào)斷開(kāi)或閉合該開(kāi)關(guān)的信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的充電器，其中，該極性檢測(cè)電路包括光隔離器。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的充電器，其中，該開(kāi)關(guān)包括一個(gè)晶體管。
18.根據(jù)權(quán)利要求2的充電器，進(jìn)一步包括用于檢測(cè)所述連接器與電池的斷開(kāi)、并在檢測(cè)到斷開(kāi)時(shí)切斷該開(kāi)關(guān)的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求5的充電器，進(jìn)一步包括耦合到第一控制器的控制電路，用于設(shè)定第一控制器的輸出信號(hào)的工作周期。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的充電器，其中設(shè)定工作周期的控制電路包括一個(gè)集成電路；和至少兩個(gè)參考電壓電路，產(chǎn)生一個(gè)參考電壓并耦合在該集成電路和第一控制器之間，其中該集成電路選擇性地啟動(dòng)至少一個(gè)參考電壓電路。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的充電器，其中該集成電路包括計(jì)數(shù)器。
22.根據(jù)權(quán)利要去20的充電器，其中，每個(gè)參考電壓電路包括一個(gè)開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)可根據(jù)該計(jì)數(shù)器的輸出斷開(kāi)和閉合。
23.根據(jù)權(quán)利要求19的充電器，其中設(shè)定工作周期的控制電路包括對(duì)施加于第一控制器的參考電壓輸入端和第一控制器的控制輸入端的電壓進(jìn)行分壓的分壓網(wǎng)絡(luò)，其中工作周期根據(jù)施加于控制輸入端的參考電壓的百分比而變化。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的充電器，進(jìn)一步包括用于控制第一和第二開(kāi)關(guān)的操作的計(jì)算機(jī)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的充電器，進(jìn)一步包括耦合到計(jì)算機(jī)的顯示器，用于顯示計(jì)算機(jī)的輸出；和耦合到計(jì)算機(jī)的輸入裝置，用于允許用戶選擇模式操作。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的充電器，進(jìn)一步包括用于檢測(cè)在充電器與將被充電的電池的接口處的電壓和電流中的至少一個(gè)的裝置；和用于向該計(jì)算機(jī)提供被檢測(cè)的電壓或電流的反饋電路。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的充電器，其中該用于檢測(cè)的裝置包括用于產(chǎn)生一電壓的光隔離器，該電壓表示該耗盡的電池在它被充電電路的電流進(jìn)行充電時(shí)的電壓。
28.一種用于高頻充電器的控制電路，包括一個(gè)脈寬調(diào)制控制器，具有參考電壓輸入端、控制輸入端和用于輸出控制信號(hào)的輸出端；一個(gè)開(kāi)關(guān)，接收該控制信號(hào)并根據(jù)該控制信號(hào)斷開(kāi)和閉合，該開(kāi)關(guān)適于連接到一個(gè)變壓器，以便切換該變壓器；一個(gè)分壓器網(wǎng)絡(luò)，對(duì)施加于參考電壓輸入端和控制輸入端的電壓進(jìn)行分壓，從而使該脈寬調(diào)制控制器輸出的控制信號(hào)的工作周期根據(jù)施加于該控制輸入端的參考電壓的百分比而變化。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的控制電路，進(jìn)一步包括一個(gè)變壓器，連接到該開(kāi)關(guān)、并通過(guò)該開(kāi)關(guān)而被接通或切斷。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的控制電路，其中該分壓器網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)第一電阻器，具有連接到該參考電壓輸入端的第一端子和連接到該控制輸入端的第二端子；和一個(gè)第二電阻器，具有連接到第一電阻器之第二端子的第一端子和接地的第二端子。
31.根據(jù)權(quán)利要求28的控制電路，其中該分壓器網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)第一電阻器，具有連接到該參考電壓輸入端的第一端子和連接到該控制輸入端的第二端子；和多個(gè)第二電阻器，每個(gè)第二電阻器具有連接到第一電阻器之第二端子的第一端子和選擇性接地的第二端子，其中在任意時(shí)間僅一個(gè)第二電阻器選擇性接地。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的控制電路，進(jìn)一步包括用于選擇性地使這些第二電阻器接地的一個(gè)開(kāi)關(guān)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的控制電路，其中該開(kāi)關(guān)包括用于每個(gè)第二電阻器的分離的晶體管，當(dāng)該晶體管導(dǎo)通時(shí)提供接地的電流路徑。
34.根據(jù)權(quán)利要求28的控制電路，其中該分壓器網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)第一電阻器，具有連接到該參考電壓輸入端的第一端子和連接到該控制輸入端的第二端子；和多個(gè)第二電阻器，每個(gè)第二電阻器具有連接到第一電阻器之第二端子的第一端子和第二端子；進(jìn)一步包括多個(gè)晶體管，每個(gè)晶體管具有連接到一個(gè)第二電阻器的第二端子的第一電極、接地的第二電極和接收啟動(dòng)信號(hào)的第三電極。
35.根據(jù)權(quán)利要求28的控制電路，進(jìn)一步包括一個(gè)集成電路，具有若干個(gè)輸出端，每個(gè)輸出端連接到一個(gè)第三電極并向其提供啟動(dòng)信號(hào)，在任何時(shí)間僅一個(gè)輸出端是激活的。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的控制電路，其中該集成電路包括一個(gè)計(jì)數(shù)器。
37.根據(jù)權(quán)利要求24的充電器，其中，該充電電路具有充電模式和脈沖模式，進(jìn)一步包括用于選擇性地激活充電模式和脈沖模式之一的裝置；計(jì)算機(jī)可讀信息存儲(chǔ)介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀信息存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟的計(jì)算機(jī)可讀程序編碼檢測(cè)所選擇的工作模式；和當(dāng)選擇脈沖模式時(shí)，a)在第一時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生用于第一開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；b)在第二時(shí)間段內(nèi)停用第一開(kāi)關(guān)；和c)返回至步驟a)。
全文摘要
一種高頻充電器，包括用于對(duì)耗盡電池(21)充電的充電電路(12)和用于發(fā)動(dòng)車輛的升壓電路(16)。為充電電路和升壓電路提供兩個(gè)獨(dú)立的高頻變壓器(14，18)，選擇器(30)開(kāi)關(guān)選擇性地激活充電電路和升壓電路中的至少一個(gè)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK1669200SQ03806939
公開(kāi)日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2003年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月25日
發(fā)明者邁克爾·克里格, 布魯斯·倫道夫 申請(qǐng)人:維克特產(chǎn)品股份有限公司