[发明专利]紧凑的超快电池充电器

说明书

背景技术

可再充电电池通常使用交变电压为例如4.2V的恒定电压/恒定电流 (CV/CC)源来充电。初始时将电池使用恒定电流(即，以CC模式)充电 直到达到交变点(例如，4.2V)，在该点处充电器切换至恒定电压模式以 将可再充电电池的端子处的电压保持在基本上约交变电压。获得90％至 100％容量所需的充电时间通常为2小时至4小时，其中CC阶段在1C充 电速率(即，对应于可在一个小时内将电池充电完毕的充电电流水平的充 电速率)下为约40分钟。一般来讲，在CC阶段完结时，可再充电电池可 获得为电池充电容量的60％至70％的充电水平。充电过程的CV阶段一般 需用1小时至3小时来完成。在此期间，充电电流水平会减小，并且在充 电过程完结时通常会达到对应于0.1C的充电速率的水平。

发明内容

常规电池充电器通常具有介于1W/in³和4W/in³之间的体积输出功率 密度(被定义为由充电器输出的功率和其中设置了充电器电路的外壳的体 积的比率)。此类体积输出功率密度受充电器电路所占据的体积的影响。 促成充电器的总体积的一种因素为在充电器内引入了热监测元件(例如， 温度传感器)和热控制元件(例如，散热器组件)以避免发生过热状况。 促成由充电器电路所占据的总体积的另一种因素为引入了模块诸如功率因 数校正器(PFC)模块以提高充电器的功率效率。

在一个方面，本发明公开了一种充电器装置。该充电器装置包括限定 体积的外壳，所述充电器装置包括：用以提供介于3W至300W之间的输出 功率的功率转换模块；和控制器，所述控制器被配置成确定要引导到一个 或多个可再充电电池上的电流水平，并且使输出功率以基本上等于所确定 的电流水平的充电电流被引导到所述一个或多个可再充电电池上。被引导 到所述一个或多个可再充电电池上的输出功率和体积的比率等于至少 10W/in³。

实施方案可包括下列一个或多个。

该充电器装置可不含下列中的一个或多个：例如，功率因数校正器模 决、输出电容器和/或第二级DC-DC电压转换器模块。

控制器可被配置成确定要引导到所述一个或多个可再充电电池上的电 流水平，使得所述一个或多个电池在15分钟或更短的充电时间段内获得 预定充电量。所述一个或多个电池的预定充电量可为所述一个或多个可再 充电电池的充电容量的至少80％，并且充电时间段可大约介于3至15分 钟之间。所述一个或多个可再充电电池的预定充电量可为所述一个或多个 电池的充电容量的大约80％，并且充电时间段可大约介于3至4分钟之 间。所述一个或多个可再充电电池的预定充电量可为所述一个或多个电池 的充电容量的至少90％至95％，并且充电时间段可为大约5分钟。

控制器还可被配置成在经过了基本上等于特定时间段的充电时间段之 后使充电电流终止。

功率转换模块可包括电压变压器。该装置还可包括反馈控制机构以使 控制器调节由功率转换模块输出的电流。反馈控制机构可被配置成调节电 压变压器的运行。反馈控制机构可被配置成在所述一个或多个可再充电电 池处的电压达到预定上限电压水平之后，将所述一个或多个可再充电电池 的各自端子处的电压保持在预定上限电压。

被配置成确定电流水平的控制器可被配置成确定要引导到一个或多个 基于磷酸铁锂的可再充电电池上的电流水平。

被配置成使输出功率被引导到所述一个或多个可再充电电池上的控制 器可被配置成使输出功率被引导到所述一个或多个可再充电电池上，而不 监测所述一个或多个可再充电电池的温度。

在另一方面，本发明公开了一种用于对一个或多个可再充电电池充电 的方法。该方法包括确定要引导到所述一个或多个可再充电电池上的电流 水平，并且将介于3W至300W之间的输出功率以基本上等于所确定的电流 水平的充电电流引导到所述一个或多个电池上，输出功率由具有限定体积 的外壳的充电器装置提供。输出功率和体积的比率等于至少10W/in³。

该方法的实施方案可包括对应于如上文关于该装置所述的任一部件的 任何部件。例如，充电器装置可不含下列中的一个或多个：例如，功率因 数校正器模块、输出电容器和/或第二级DC-DC电压转换器模块。该方法 还可包括在经过了基本上等于特定时间段的充电时间段之后终止充电电 流。