用于电池脉冲式充电的电路装置和方法制造方法及图纸

用于电池脉冲式充电的电路布局，它包含：一个有预先确定的电感值的交流电源；一对桥路分支，每个包含并联的一个电容和一个半导体开关元件（最好是二极管或硅可控整流器），这些分支连到电源的各自端子，使得两个分支中的半导体元件以及其相似电极连到相应的一个端子；以及整流器，以其交流端子连到桥路分支的自由端，并以其直流端子连到被充电的电池。还提供了一种使用交流电源对电池进行脉冲式冲电的方法，其特征在于如下步骤：通过增加电抗元件中存储的能量来修整充电脉冲的增大部分，从而以相对于所述电源增大率更大的程度增大这些部分，并修整其减小部分，使其相对于电源减小率更迅速地减小。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及实际可以用于各类电池的脉冲式充电的电路布局和方法。通常为人们接受的经验是，如果不使其中一个或多个其他参数变坏的话，上面列举的单个性质便不能得到改善。当充电时间缩短时，通常循环寿命会增大，可靠性降低，而且电池的容量也不能被利用了。在传统的电池充电器电路中，产生充电电流的电路部分很相似，它们包含一个连到外线变压器的次级绕组的全波整流器，而整流器的直流部分连到电池端子。在这种充电器中使用的电子线路的主要任务是在充电过程中监视电池的参数，以此为基础确定充电结束时刻。在以波动直流充电的情况中，如果供电电源的内部电阻很低，就可能发生问题，因为在这种情况中几乎是常数的电池电压与充电电压峰值之差可能造成很高的充电电流峰值，电池可能耐受不了，或者很难调节充电电流的最佳值。在充电过程中电池电压增大而充电参数不能被相应地调整，这一事实使问题变得更加困难。这一问题几乎是看不出来的，因为在每日的实践中所用的电源具有的内电阻值比所需要的高得多，而高的内电阻防止形成高充电电流峰值。从压制上述问题的角度看这一性质是有利的，但与此同时它又是不好的，因为电池将不能以得到理想充电所需要的电流和电压值进行充电。这一问题将表现为较长的充电时间、出现记忆效应和降低寿命时间，从而表现为电池参数值与电池设计时理论上确定的值相比不那么好。在美国专利4878007中已提议一种用于镍—镉电池的脉冲充电，其中在相继的充电脉冲之间插入了各自短放电部分。这一充电方法造成电池内部化学过程的活动增强，结果降低了记忆效应，再有，先前已降低容量的电池能被再生。在实践中，该建议的充电方式尚未被证明比已有的充电方法好得多，因为使用陡的充电脉冲降低了电池的寿命时间，再有，它难于实现所需要的充电—放电循环。如果希望得到与传统方法相比在电池充电方面实质性的改进，如果这个目的确实能达到的话，则应该更仔细地研究电池中发生的过程，因为在这种研究的基础上才能得出结论以显示出得到更好参数的途径。在Imre Hevesi博士的题为“Elektromossagta”(“电学理论”)的书中描述了电解质中的离子运动(该书由Nemzeti Tankonvkiado出版，布达佩斯，1998，第428-429页)。书中说离子有有限的位移速度，在已加上电压之后该速度达到稳定，而且该速度与所建立的场强成正比。该速度还依赖于离子的电荷和起阻止离子运动作用的磨擦系数α。为达到这一目的，根据上文引述的文献，假定在来自其他电极的离子尚未到达该电极而且这些离子的存在不能干扰这一电极区域内所发生的过程的这一时间段内，在紧邻电极处的化学反应将发生得最好。这一条件在建立电场的初始阶段占优势，以及短时间内禁止在电极区域形成离子平衡状态的时候。为这一目的并基于这一假定，提供了一种电路布局，它包含—有预先确定的电感值的交流电源；—一对桥路分支，每个包含并联的一个电容和一个半导体开关元件，该开关元件最好是二极管或硅可控整流器，这两个分支连到电源的各自端子，使得两个分支中的半导体元件以其相似电极连到相应的一个端子；以及—整流器，以其交流端子连到桥路分支的自由端，并以其直流端子连到被充电的电池。这样的电路布局设计很简单，然而它能提供所需要的充电条件。在一个最佳实施例中，该整流器是由一个全波整流器构成的。在该电路布局中，交流电源是通过变压器耦合到桥路分支的，而电感是由变压器的次级绕组构成的。为了修整输出脉冲，该电路布局可以进一步包含安排成滤波器电路的LC元件。另一个优选实施例为了调整充电功率而包含了一个受控功率控制器，它与交流电源串联而且只允许交变电流每个全周期的部分范围通过，这一部分范围的大小当以角单位表示时是流出角(flowing angle)，该电源控制器用于改变这个流出角，从而使电池的充电功率处在预先确定的限度内。根据控制充电功率的另一种方式，该电路布局包含至少又一个电容器和开关，从而使这又一个电容器能与所述桥路分支之一中的电容器并联。如果在两个桥路分支中电容器的电容值彼此相差不大于200％则最好。在使用变压器的情况中，如果该变压器有一个绕组带有多个抽头点，其中可由开关至少选择一个，这时功率也能被调整。根据调节充电功率的又一种方式，该电路布局包含多对桥路分支，其大小基本上形成相同的电压，这些分支对可以并联。根据本专利技术的又一方面，已提供了一种方法使用交流电源对电池进行脉冲充电，该方法的特征在于如下步骤通过增加电抗元件中存储的能量来修整充电脉冲的增大部分，从而以相对于电源增大率更大的程度增大这些部分，并修整其减小部分，使脉冲的减小部分相对于电源减小率更迅速地减小。在这种情况中变化的陡度将修改成至少达到这样的程度，即所产生的周期性重复的充电电流的导数(differential quotient)在每个所述周期中有两次取值为零或接近于零，在此之后它改变其符号并有一个显著的和陡峭的跳跃。为了确定最佳充电参数，最好是在实际充电之前检验给定的电池类型，并确定那些仍不会对电池造成损害的充电电压和电流极限值，在实际充电过程中使实际电流和电压保持在这些极限范围内。根据本专利技术的解决方案通过简单的电路，只要根据具体电池类型的性质调节充电参数便能显著改善当前使用的各类电池的参数。在实际使用时，附图说明图1的基本电路由图1b中所示整流器实现并带有电压为UB的电池B。在变压器Tr的次级绕组处，正弦交变电压的有效电压US可能会等于电压UB或者能稍高一些(大约高20％-30％)，所以交变电压峰值将至少高40％。如果检验初始状态，此时电路不储有能量，那么电容器C1和C2不储有电荷。如果在电压穿过零值时接通，则在开始时将没有电流流过，这一状态将保持到电压UO的瞬时值达到阈值UO＝UB+3UD为此，这里UD代表通常二极管的前向电压，在硅型二极管的情况中为6V。电流将流过整流器Gr的两个二极管，并穿过二极管D1和D2中的一个，这个二极管的向前方向等于电流的瞬时方向。让我们假定初始时这个二极管是二极管D2。在满足上述条件后，交变电流将对电容器C1进行充电，并且它的充电电流对电池B充电。考虑到电容器C1的高电容以及电池B的电压为常数而且它有很低的内电阻这一事实，加之电容器C1两臂之间的电压差增大，电流将开始流动并陡速增大，而电容器C1将被充电。当交变电压达到其峰值时，在电容器C1上的电压将等于峰值和上述阈值之差。现在，电流开始减小，但不会停止流动，因为由于高电流效应使次级绕组的电感被加能到I2L值，这一能量进一步增大了电容器C1的电压。在交变电压降低过程中，将达到UO+UC1之和，在此时电流将停止，而电容器C1保持其电压。随后交变电压改变其符号，但由于全波整流的作用，流经电池B的电流将保持其充电方向，尽管在电路的交流(AC)一侧已发生了逆转。现在各种关系将更为复杂，因为电容器C2也将被充电，而且在计算阈值电压时还得考虑电压UC2。在少量周期之后，将达到平衡状态，两个电容器的电压将周其性地和陡速地改变，电流IB将在两个“半周期”中却突然增大，其后它的增速放缓并渐近地达到一个最大值，在此最大值之后它将突然下降，随后减速放缓并达到零值。当从下向上看时，增大部分是凸状的，而下降部分是凹状的，如在图2的时间图上看到的那样，这里图a、b、c、d和e分本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于电池脉冲式充电的电路布局，包含： 有一预定电感值和一对输出端子的交流电源； 一对桥路分支，每个包含并联的一个电容和一个半导体开关元件，所述分支连到各自的所述端子，使得两个分支中的所述半导体元件以相似电极连到相关的一个端子；以及 整流器，以其交流端子连到桥路分支的自由端，并以其直流端子连到被充电的电池。

【技术特征摘要】
HU 1999-7-15 P99023831.用于电池脉冲式充电的电路布局，包含有一预定电感值和一对输出端子的交流电源；一对桥路分支，每个包含并联的一个电容和一个半导体开关元件，所述分支连到各自的所述端子，使得两个分支中的所述半导体元件以相似电极连到相关的一个端子；以及整流器，以其交流端子连到桥路分支的自由端，并以其直流端子连到被充电的电池。2.如权利要求1中所述的电路布局，其中所述整流器是全波整流器。3.如权利要求1中所述的电路布局，其中所述交流电源包含一个变压器并通过该变压器与桥路分支相连，其中所述电感主要由变压器的次级绕组构成。4.如权利要求1中所述的电路布局，进一步包含LC元件构成滤波器电路。5.如权利要求1中所述的电路布局，包含一个受控的功率控制器与交变电源串联并只允许交变电流每个全周期的部分范围通过，这一部分范围的大小当以角单位表示时是流出角，该电源控制器用于改变该流出角，从而使电池的充电功率处在预先确定的限度内。6.如权利要求1中所述的电路布局，包含至少是又一个电容器，以及一个开关，从而使所述又一个电容器能与所述桥路分支之一中的电容器并联。7.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德拉斯法扎卡斯，
申请(专利权)人：安德拉斯法扎卡斯，
类型：发明
国别省市：HU[匈牙利]