[发明专利]蓄电池充电器

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄电池充电器。

背景技术

蓄电池充电器可包括功率因数校正(PFC)电流，其产生规则的输出电流，用于给蓄电池充电，同时从AC电源汲取正弦输入电流。

发明内容

本发明提供了一种蓄电池充电器，包括输入端子，用于连接到供应交变输入电压的AC电源；输出端子，用于连接到要被充电的蓄电池；以及PFC电路，连接在输入端子和输出端子之间，其中蓄电池充电器监测蓄电池的电压，当蓄电池的电压低于一阈值时，蓄电池充电器以第一模式操作，且当蓄电池的电压超过该阈值时，蓄电池充电器切换到第二模式，PFC电路调整从AC电源汲取的输入电流，使得当在第一模式操作时输入电流具有第一波形，且当在第二模式操作时输入电流具有第二波形，且第一波形与第二波形不同。

通过在不同的蓄电池电压下使用不同的波形，可以实现对输入电流的峰值输入功率、峰值输入电流和/或总谐波失真的更好控制。例如，当蓄电池电压相对较低时，可以为输入电流选择波形，其寻求在损失总谐波失真的情况下降低峰值输入功率和/或峰值输入电流。随着蓄电池电压升高，平均输入电流必须升高以便于实现相同的充电速率。如果平均输入电流升高而没有波形的任何改变，输入电流的总谐波失真，其表示为绝对值，将增加且可能超过规定极限。因此，当蓄电池电压相对较高时，不同的波形可以被选择用于输入电流，其寻求在损失峰值输入功率和/或峰值输入电流的情况下减小总谐波失真。

第一波形的总谐波失真可小于第二波形的总谐波失真。这于是具有益处在于当蓄电池电压低于该阈值时，较高的充电速率可以被实现，而不会超过规定赋予的谐波限制。当蓄电池电压随后超过所述阈值时，通过减小输入电流的平均值，较慢的充电速率可以被使用。由于输入电流的平均值被减小，具有较高总谐波失真的波形可以被使用，其仍然继续满足规定限制。通过使用具有较高总谐波失真的波形，较低峰值输入电流可以被实现，由此导致较低的I²R损失。

当在第二模式操作时，峰值输入电流对平均输入功率的比值可以低于当在第一模式操作时的比值。这具有至少两个潜在益处。首先，随着蓄电池电压增大，保持相同充电速率所需的输入功率增大。在不改变输入电流的波形的情况下，输入电流的峰值可能在较高蓄电池电压处变得过高。通过使用峰值输入电流对平均输入功率的比值较低的不同波形，过高的电流可以被避免，且由此蓄电池充电器的部件可以额定为较低电流。第二，如前所述，通过降低平均输入电流，较慢的充电速率可以在较高蓄电池电压处被使用。由于平均输入电流被减小，具有较高总谐波失真的波形可以被使用，其仍然继续满足规定限制。因此，可以使用峰值输入电流对平均输入功率的比值较低的波形。这于是具有益处在于降低峰值输入电流，且由此降低I²R损失。

第一波形的每个半周期和第二波形的每个半周期可包括单个脉冲。这于是具有益处在于减少输入电流的谐波成分，特别是高阶谐波的幅度。

第二波形的每个半周期可包括单个矩形脉冲。除了上述益处，矩形脉冲的使用具有益处在于最小化峰值输入电流且由此I²R损失。

当在充电期间测量蓄电池电压时，由于蓄电池的内部阻抗，在测量电压和实际电压之间存在差异。除此之外，PFC电路的切换也会引入小波纹到电压信号上。在测量电压和实际电压之间的差异在较低蓄电池电压处可以是不重要的。然而，当蓄电池接近完全充满时，该差异可具有不利的后果。因此，第二波形的每个半周期可以包括一个或多个关闭时段，在此期间输入电流的幅度为零。蓄电池充电器于是在关闭时段期间测量蓄电池电压。结果，更精确的蓄电池电压的测量值可以被获得。

第二波形的每个半周期可包括定位在两个关闭时段之间的单个脉冲。结果，输入电流可以保持与输入电压同相，由此改善蓄电池充电器的功率因数。该脉冲可以是矩形的，其具有益处在于最小化峰值输入电流和由此I2R损失。

当在第二模式操作时，蓄电池充电器可在蓄电池电压超过完全充电阈值时停止汲取输入电流，且然后当蓄电池电压随后掉到充电阈值之下时恢复汲取输入电流。这于是具有益处在于当电压抵达完全充电阈值时，蓄电池停止充电。然而，在蓄电池随后经受电压驰豫的情况下，充电被恢复，使得蓄电池的电压被充到完全充电阈值。

蓄电池充电器可与输入电压的过零点同步地停止和恢复汲取输入电流。这于是避免从AC电源突然汲取高输入电流。此外，输入电流的谐波成分被减少，且蓄电池充电器的功率因数被增大。