專(zhuān)利名稱(chēng)：蓄電池充電器的制作方法
現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及到一種蓄電池充電器，例如象從專(zhuān)業(yè)雜志“ELVjournal”98年第4期81-83頁(yè)中所知道的那樣。該在先公開(kāi)的蓄電池充電器具有一個(gè)用于預(yù)定各種不同充電程序和用于輸入蓄電池?cái)?shù)據(jù)、例如象額定容量或者額定電壓的鍵盤(pán)。借助于輸入的額定容量選擇出充電電流。除了鎳-鎘蓄電池充電之外，該在先公開(kāi)的充電器也適用于鉛-酸蓄電池充電，這種蓄電池按照穩(wěn)壓方法采用限流充電。在這里，允許的最大蓄電池電壓限制在預(yù)先給定的值上并且借助于輸入的蓄電池?cái)?shù)據(jù)確定充電電流。一直到達(dá)到允許的最大充電電壓為止，根據(jù)確定的值調(diào)節(jié)或者控制充電電流。相反，在達(dá)到允許的最大充電電壓時(shí)，根據(jù)允許的最大充電電壓控制或者調(diào)節(jié)，在這里，充電電流被減小。
本發(fā)明的任務(wù)是說(shuō)明一種可以大大避免蓄電池過(guò)量充電的蓄電池充電器。
這個(gè)任務(wù)通過(guò)在獨(dú)立權(quán)利要求中說(shuō)明的特征來(lái)解決。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)按照本發(fā)明的蓄電池充電器的優(yōu)點(diǎn)是，充電過(guò)程最晚在已進(jìn)行的充電相當(dāng)于待充電蓄電池的輸入的額定容量時(shí)結(jié)束。如果待充電的蓄電池在充電過(guò)程期間沒(méi)有達(dá)到所期待的充電電壓和充電電壓被用作為降低充電電流的評(píng)判準(zhǔn)則的話，則似乎不能按照規(guī)定結(jié)束充電過(guò)程。在這些情況下，盡管蓄電池具有一個(gè)或者多個(gè)有缺陷電池，按照本發(fā)明的蓄電池充電器還是能結(jié)束充電過(guò)程。
允許的最大充電電壓取決于多個(gè)影響參數(shù)，比如象溫度和蓄電池以前的情況，這樣，確定的允許最大充電電壓只能是一個(gè)估算值。按照本發(fā)明的蓄電池充電器可以確定比較而言高的允許最大充電電壓，因?yàn)樵谌魏吻闆r下充電過(guò)程在達(dá)到相當(dāng)于額定容量的充電量之后結(jié)束。
由從屬權(quán)利要求中可以得出按照本發(fā)明的蓄電池充電器的有利構(gòu)造和進(jìn)一步改進(jìn)。
第一個(gè)有利構(gòu)造預(yù)先規(guī)定根據(jù)輸入容量確定充電電流。采用這個(gè)措施可以保證充電電流與蓄電池大小相匹配。允許的充電電流由蓄電池制造廠家說(shuō)明并且可以被相應(yīng)地選擇。
另一個(gè)有利構(gòu)造預(yù)先規(guī)定根據(jù)預(yù)先給定的充電程序確定充電電流。例如采用這個(gè)措施可以通過(guò)相應(yīng)確定充電電流預(yù)先給定正常充電、加速充電或者快速充電。特別有利的是，充電程序與輸入的額定容量相結(jié)合，以便始終保持在允許的充電電流之內(nèi)。
按照本發(fā)明的蓄電池充電器的另一個(gè)構(gòu)造中預(yù)先給定允許的最大充電電壓。采用這個(gè)措施可以保護(hù)蓄電池。對(duì)于鉛蓄電池或者鉻酸鉛蓄電池，通過(guò)預(yù)先給定允許的最大充電電壓可以避免在蓄電池內(nèi)有氣體或者至少使氣體保持在無(wú)害范圍內(nèi)。
在預(yù)先規(guī)定最大允許充電電壓范圍內(nèi)的另一個(gè)特別有利構(gòu)造預(yù)先規(guī)定，根據(jù)預(yù)先給定的充電程序確定允許的最大電壓。在預(yù)先給定快速充電時(shí)，可以提高允許的最大充電電壓，以便可以流動(dòng)更高的充電電流。
按照本發(fā)明的充電器的另一個(gè)有利構(gòu)造設(shè)置了一個(gè)用于測(cè)定充電電壓的測(cè)定裝置。只要預(yù)定限制在預(yù)先給定的允許最大充電電壓內(nèi)，這個(gè)限制可以至少短時(shí)間取消，以便可以測(cè)量在預(yù)先給定的充電電流情況下出現(xiàn)的充電電壓。比較器將充電電壓與預(yù)先給定的極限電壓進(jìn)行比較并且在必要時(shí)產(chǎn)生一個(gè)同樣結(jié)束充電過(guò)程的關(guān)閉信號(hào)。
由其它從屬權(quán)利要求和下面的說(shuō)明中得出了按照本發(fā)明的蓄電池充電器的其他有利構(gòu)造和改進(jìn)。附圖
在附圖中示出了按照本發(fā)明的蓄電池充電器的方框圖。
能源10通過(guò)一個(gè)充電調(diào)節(jié)器11與要充電的蓄電池12連接。充電調(diào)節(jié)器根據(jù)充電電流額定值ISoll確定充電電流和根據(jù)允許最大充電電壓Umax確定電壓。充電電流額定值ISoll和允許的最大充電電壓Umax由一個(gè)充電控制裝置13提供。充電控制裝置13從程序預(yù)定器P和容量預(yù)定器C中得到信號(hào)。充電測(cè)定裝置14由數(shù)字式充電電流實(shí)際值ILD求出在充電過(guò)程期間存入蓄電池12內(nèi)的充電量Ah并且將它傳送給充電比較器15，充電比較器將充電量Ah與通過(guò)容量預(yù)定器C預(yù)先給定的蓄電池12的額定容量進(jìn)行比較。充電比較器15向充電控制裝置13給出一個(gè)第一關(guān)閉信號(hào)A。
除此之外，向充電控制裝置13輸入一個(gè)數(shù)字式充電電壓實(shí)際值ULD，除了數(shù)字式充電電流實(shí)際值ILD之外，這個(gè)數(shù)字式充電電壓實(shí)際值是一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器16提供的。除了提供給充電測(cè)定裝置之外，數(shù)字式充電電流實(shí)際值ILD還供充電調(diào)節(jié)器11使用。A/D轉(zhuǎn)換器16根據(jù)(模擬)充電電壓實(shí)際值UL或者根據(jù)(模擬)充電電流實(shí)際值IL求出數(shù)字式充電電壓實(shí)際值ULD以及數(shù)字式充電電流實(shí)際值ILD。
充電電流實(shí)際值IL作為在一個(gè)分流電阻器17上出現(xiàn)的電壓降采集。分流電阻器17與一個(gè)多路輸出選擇器(Demultiplexer)18連接，多路輸出選擇器或者將充電電流實(shí)際值IL或者將充電電壓實(shí)際值UL繼續(xù)傳送給A/D轉(zhuǎn)換器16。充電電壓實(shí)際值UL由一個(gè)分壓器19降低并且通過(guò)多路輸出選擇器18提供給A/D轉(zhuǎn)換器。
按照本發(fā)明的蓄電池充電器工作如下首先通過(guò)容量預(yù)定器C輸入要充電蓄電池12的額定容量。在示出的實(shí)施例中假設(shè)，蓄電池12是一個(gè)鉛-酸蓄電池。在充電調(diào)節(jié)器11中預(yù)先給定的合適充電方法預(yù)定，蓄電池12首先用預(yù)先給定的電流Isoll充電，一直達(dá)到允許的最大充電電壓Umax，采用穩(wěn)壓工作方式進(jìn)行，在這種工作方式中預(yù)先給定低于或者最高等于所允許的最大充電電壓Umax的電壓。充電控制裝置13根據(jù)輸入的蓄電池12額定容量確定充電調(diào)節(jié)器11應(yīng)調(diào)節(jié)的充電電流額定值ISoll。在采用已知的蓄電池12額定電壓、例如12V時(shí)，與充電電流額定值Isoll相協(xié)調(diào)，充電控制裝置13同樣預(yù)先給定允許的最大充電電壓Umax。由于不可避免的線路電阻和由于在蓄電池12內(nèi)阻上的較高電壓降，在充電電流額定值ISoll較高時(shí)，確定的允許最大充電電壓Umax可以比在充電電流額定值Isoll較低時(shí)的高。
有利的是，設(shè)置了程序預(yù)定器P，它使得可以選擇充電程序。除了在這里沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明的放電程序和蓄電池保養(yǎng)程序之外，特別是可以影響充電時(shí)間。例如，可以在正常充電、加速充電或者快速充電范圍內(nèi)預(yù)先給定一個(gè)充電程序。充電控制裝置13另外根據(jù)程序預(yù)定器P確定充電電流額定值ISoll并且在必要情況下相應(yīng)改變?cè)试S的最大充電電壓Umax。
特別是，按照本發(fā)明的蓄電池充電器設(shè)置了充電電流實(shí)際值IL的采集，在示出的實(shí)施例中，該充電電流實(shí)際值作為分流電阻器17上的電壓降采集?？紤]到高效率，應(yīng)該注意，分流電阻器17只具有小電阻，這樣，電壓降同樣只是很小的。分壓器19降低了充電電壓實(shí)際值UL，以便至少近似地到相同的數(shù)量級(jí)，如在分流電阻器17上的電壓降那樣。這個(gè)措施的主要優(yōu)點(diǎn)是，可以使用于兩個(gè)輸入?yún)?shù)的A/D轉(zhuǎn)換器適應(yīng)相同的轉(zhuǎn)換范圍。多路輸出選擇器18用于使得在可預(yù)先給定的時(shí)間順序內(nèi)在A/D轉(zhuǎn)換器16上或是施加充電電流實(shí)際值IL或是充電電壓實(shí)際值UL。
A/D轉(zhuǎn)換器16提供數(shù)字式充電電流實(shí)際值ILD，它一方面作為用于可能設(shè)置的電流調(diào)節(jié)的實(shí)際值傳送給充電調(diào)節(jié)器11，另一方面?zhèn)魉徒o充電測(cè)定裝置14。充電測(cè)定裝置14在時(shí)間上進(jìn)行積分并且作為輸出信號(hào)提供用于在充電過(guò)程期間存儲(chǔ)在蓄電池12內(nèi)的充電量的一個(gè)量度Ah。根據(jù)存在的數(shù)字式充電電流實(shí)際值ILD，充電測(cè)定裝置14采用簡(jiǎn)單的方式借助于一個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
求出的充電量Ah在充電比較器15內(nèi)與由容量預(yù)定器C輸入的蓄電池12額定容量進(jìn)行比較。如果存入的充電量Ah達(dá)到了額定容量，充電比較器15向充電控制裝置13發(fā)送結(jié)束充電過(guò)程的第一關(guān)閉信號(hào)A。采用這個(gè)措施可以保證，充電過(guò)程最晚在達(dá)到相當(dāng)于輸入的蓄電池12額定容量的充電量Ah時(shí)結(jié)束。第一關(guān)閉信號(hào)A使充電過(guò)程結(jié)束，不受充電控制裝置13預(yù)先給充電調(diào)節(jié)器11的充電電流額定值ISoll或者允許的最大充電電壓Umax的影響。例如，以往若在一個(gè)其中對(duì)于至少一個(gè)電池電壓(Zellenspannung)低于通常值的蓄電池12中，所允許的最大充電電壓沒(méi)有被達(dá)到，結(jié)果是，充電過(guò)程以完全的充電電流任意長(zhǎng)時(shí)間地繼續(xù)，后果是，蓄電池12的正常的電池可能被大大地過(guò)充電。
第一關(guān)閉信號(hào)A在這樣的情況下也結(jié)束充電過(guò)程，其中所允許的最大充電電壓Umax被達(dá)到并且因此充電電流IL被降低到取決于與充電調(diào)節(jié)器11連接的蓄電池電路內(nèi)阻的值上。在這個(gè)工作狀態(tài)下，不能再維持充電電流額定值，因?yàn)殡娏鞑辉倌茏⑷?。充電繼續(xù)這么長(zhǎng)時(shí)間，一直到在充電電流IL降低時(shí)第一關(guān)閉信號(hào)A在達(dá)到相當(dāng)于額定容量的充電量Ah時(shí)結(jié)束充電過(guò)程。
要補(bǔ)充的是，可以設(shè)置在例如可信度方面的充電電壓實(shí)際值UL的監(jiān)測(cè)。為了這個(gè)目的，充電控制裝置13例如根據(jù)充電時(shí)間評(píng)價(jià)供使用的數(shù)字式充電電壓實(shí)際值ULD。例如，如果不久之后出現(xiàn)相當(dāng)于允許的最大充電電壓Umax的電壓，這表明或是成為高阻的或是已經(jīng)完全充完電的蓄電池12。另外，充電控制裝置13可以為了試驗(yàn)?zāi)康淖詈脤㈩A(yù)先給定的允許最大充電電壓Umax短時(shí)間提高到不能達(dá)到的值，以便采集在預(yù)先給定的充電電流額定值ISoll時(shí)在蓄電池12上出現(xiàn)的充電電壓實(shí)際值UL并且與一個(gè)極限值比較。在超過(guò)預(yù)先給定的極限值時(shí)，在充電控制裝置13中出現(xiàn)第二關(guān)閉信號(hào)，根據(jù)電壓準(zhǔn)則，這個(gè)信號(hào)同樣結(jié)束充電過(guò)程。
在按照本發(fā)明的蓄電池充電器的另一個(gè)構(gòu)造中，例如可以設(shè)置一個(gè)顯示單元，用于顯示所說(shuō)明的參數(shù)。
按照本發(fā)明的蓄電池充電器特別適用于鉛酸蓄電池充電。借助于相應(yīng)地匹配由充電控制裝置13提供的參數(shù)、充電電壓和充電電流，也可以用于其他類(lèi)型蓄電池、例如鎳-鎘蓄電池的充電。必要情況下，除了第一關(guān)閉信號(hào)A之外，需設(shè)置另一個(gè)關(guān)閉信號(hào)，這個(gè)信號(hào)根據(jù)其他信號(hào)評(píng)價(jià)被獲得。例如可以設(shè)置通過(guò)求出對(duì)時(shí)間的一階和/或高階導(dǎo)數(shù)而對(duì)充電電壓UL時(shí)間變化的評(píng)價(jià)。
權(quán)利要求
1.蓄電池充電器，具有一個(gè)用于輸入待充電蓄電池(12)額定容量的容量輸入器(C)，具有一個(gè)用于求出在充電期間已充入的充電量(Ah)的充電測(cè)定裝置(14)和具有一個(gè)充電比較器(15)，它將求出的充電量(Ah)與輸入的容量進(jìn)行比較，在一致時(shí)產(chǎn)生結(jié)束充電過(guò)程的第一關(guān)閉信號(hào)(A)。
2.按照權(quán)利要求1所述的蓄電池充電器，在這種充電器中，根據(jù)輸入的容量確定充電電流額定值(Isoll)。
3.按照權(quán)利要求1或者2所述的蓄電池充電器，在這種充電器中，根據(jù)預(yù)先給定的充電程序(P)確定充電電流額定值(Isoll)。
4.按照前面權(quán)利要求之一所述的蓄電池充電器，在這種充電器中，蓄電池(12)的充電電壓實(shí)際值(UL)限制在一個(gè)最大允許的充電電壓(Umax)上。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的蓄電池充電器，在這種充電器中，所述允許的最大充電電壓(Umax)取決于充電程序(P)。
6.按照前面權(quán)利要求之一所述的蓄電池充電器，具有一個(gè)比較器，它將充電電壓實(shí)際值(UL)與一個(gè)預(yù)先給定的極限電壓進(jìn)行比較，并且在充電電壓實(shí)際值(UL)達(dá)到極限值時(shí)產(chǎn)生結(jié)束充電過(guò)程的第二關(guān)閉信號(hào)。
7.按照前面權(quán)利要求之一所述的蓄電池充電器，在這種充電器中，充電電流實(shí)際值(IL)是作為一個(gè)分流電阻器(17)上的電壓降被采集的。
8.按照前面權(quán)利要求之一所述的蓄電池充電器，其特征為，充電電壓實(shí)際值(UL)和充電電流實(shí)際值(IL)通過(guò)一個(gè)多路輸出選擇器(18)按照時(shí)間順序施加到一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器(16)的一個(gè)唯一的輸入端上。
9.按照前面權(quán)利要求之一所述的蓄電池充電器，在這種充電器中，充電電壓實(shí)際值(UL)被采用一個(gè)分壓器(19)在A/D轉(zhuǎn)換之前降低。
全文摘要
建議一種蓄電池充電器，它具有一個(gè)用于輸入待充電蓄電池(12)額定容量的容量輸入器(C)。一個(gè)充電測(cè)定裝置(14)求出在充電期間已充入的充電量(Ah)。當(dāng)充電量(Ah)與輸入的容量相一致時(shí)，一個(gè)充電比較器(15)產(chǎn)生結(jié)束充電過(guò)程的一個(gè)關(guān)閉信號(hào)(A)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK1411624SQ0081726
公開(kāi)日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2000年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月17日
發(fā)明者弗里德里希·曹訥 申請(qǐng)人:羅伯特·博施有限公司