[發明專利]能夠用于電池的并聯充電和串聯放電的充電觸點列陣

有效

• 申請號: 201080061522.2
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102714421A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 伯克利·C·巴德格
• 申請（專利權）人: 伯克利·C·巴德格
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01R11/01;B60L11/18
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 賈媛媛;王漪

相關申請

本申請涉及申請序列號12/657,553，標題為“帶有手動布置的充電頭的電池組充電系統”，提交日期2010年1月22日，并且通過引用將其整體包含在此。

發明領域

本發明涉及電池充電裝置并且，更具體地，涉及一個用于切換電池連接安排，以便能夠在并聯連接狀態下在一個充電電壓下進行充電并且在串聯連接狀態下在一個放電電壓下重連接這些電池用于放電。

發明背景

電驅動的機動車輛典型地攜帶多個車載電池用于提供工作電力。這些電池必須周期性地充電。充電能夠通過幾種方式完成。該車輛可以是純電動車輛，使得操作完全依賴于這些電池中剩余的電量。這些車輛中的這些電池必須從一個外部電源充電，例如，交流市電。

可替代地，該車輛也可以是混合動力車，具有一個車載內燃發動機。該內燃發動機可以單獨地或者與該車輛的電動機相結合地提供一部分的牽引能量。在現有的大多數的混合動力車輛中，該內燃發動機是唯一地作為用于保持該車輛的車載電池有電。

新一代的混合動力車輛，即所謂的“插電式”混合動力車也可以被裝備成用于從一個外部電源比如交流市電進行電池再充電。

許多電動車輛，無論是混合動力還是純電池動力車輛，都可能具有一個再生制動功能，其中制動作用使一個動態制動器工作，該動態制動器也具有作為一個用于將這些電池再充電的發電機的功能。

無論車輛的類型以及特定的工作方案如何，在市售的純電動類型和混合動力型的電動車輛中，可能需要或希望這些電池在途中充電。用于傳統客運車輛的供電的合適類型的電池的再充電顯示了多個矛盾的需求。一方面，希望最小化該車輛被充電的時間間隔。但是，由于安全性和其他方面的考慮，也希望限制在充電期間呈現的極限電壓。多數電動車輛使用并聯連接的若干單獨的電池以達到一個高的工作電壓來給其電動機供電。一種普及的、市售的混合動力車使用210伏電壓作為工作電壓。

有可能在一個被限制的電壓下對這些單獨的電池進行再充電。這種再充電的方法之一是以一個相對地較低的電壓給這些并聯的電池充電，并且然后重連這些電池到一個串聯構型中以便在一個較高的電壓下給車輛供電。然而，可用的充電時間和必須提供到這些單個電池的電流之間是一個反比關系。換言之，可用的充電時間越短，要求充到這些單獨的、并聯連接的電池上的電流就越大。

已經開發了多種電感耦合以方便準備電池的再充電。然而，電感耦合造成了低效率，值得注意的是引入了來自電感的熱損失。優選的，在多個充電導體和通向被充電的電池的那些導體之間提供直接的機械連接，以避免電感損失。

多個電池能夠被長時間充電（例如，涓流充電）例如在操作者的居住地整晚充電或者在操作者的辦公地點整個白天充電。然而，就電池相關的車輛的實際的行程范圍而言，即使是當前容量最大的電池也是有限的。對于相對較短的“往返”行程，比如到工作地點的通勤，一個晚上的涓流充電可能是足夠給車輛供電的。但是，對于較長的行程，該操作者在一個出發點到一個目的地之間的這段時間內，很可能許多電動車輛不得不進行再充電。

高電流再充電需要相對大的觸點用于接收電荷電流，大開關用于在并聯和串聯電池連接之間形成轉換，以及相對大的電導體用于這些觸點和開關。要求這樣大型的結構來運載所要求的充電電流而同時最小化電阻損耗。

客運車輛是消費品。這就是說，它們典型地由非專業人員或者沒有受過客運車輛的機械和電氣系統方面培訓的人員來操作。因此，用于對電動車輛的這些電池進行再充電的任何系統必須是操作簡單的并且包括固有的安全特性以便消費者能夠安全地對他們的車輛充電。

存在一種需要：在商用的前提下，對于電動車輛的操作者而言，以一種實用的方式來安排相對迅速、相對安全的再充電。

發明概述

根據本發明提供了一種系統，該系統結合有相對較大的接收電荷的觸點列陣，用于為機動車輛再充電，同時地并且自動地保證用于提供工作電力的這些電池的通常的串聯連接被斷開。這使得這些電動車輛的電池可以在相對較低的充電電壓下進行再充電同時消除高電勢，當這些電池串聯地連接以用于車輛工作時典型地存在這些高電勢。該新穎的系統在充電完成后也自動地重建串聯連接，以便提供在一個充電構型和一個工作構型之間的無縫轉換。這種自動操作允許多種電動車輛的非專業操作人員可以在很大程度上無需了解并且不必掌握并執行該電池的串聯/并聯構型和重新配置程序。