CN101836344A - 电池充电 - Google Patents

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Abstract

一种设备，包括：可再充电电池组，其安装在电动车辆中的，该可再充电电池组耦合到电源，电源可操作用来提供用于对电池组执行充电操作的充电电压；加热元件，其用于加热将要流动通过可再充电电池组的流体；比较器电路，其用于将可再充电电池组的电池电压与线路源电压进行比较，该比较器电路可操作用来将电池电压与线路源电压进行比较并且当电池电压小于线路电压偏移值时提供输出信号；以及控制电路，其被耦合用来接收比较器的输出信号，并且将线路源电压耦合到电源，并且如果比较器没有正在提供输出信号，则旁路加热元件。

Description

电池充电
背景技术
电动车辆(electric vehicle)一般包括这样的车辆，其具有存储能量并且可操作用于向所使用的一个或多个系统提供电功率以至少部分地驱动电动车辆或使电动车辆加速或者用于提供车辆的某些运动所需的能量的某种装置(通常为电池)。因为所存储的能量通过电动车辆中的使用或者通过其它形式的能量耗散而被消耗，所以所存储的能量的源需要再充电以补充所存储的能量的电平。
附图说明
图1示出根据本主题的多种实施例的车辆系统；
图2A示出根据本主题的多种实施例的用于电池组252的充电系统200的功能框图；
图2B示出根据本主题的多种实施例的充电电路；
图2C示出根据本主题的多种实施例的充电电路；
图3示出根据本主题的多种实施例的充电座(charging station)；
图4A示出根据本主题的多种实施例的包括电压波形的曲线图；
图4B示出根据本主题的多种实施例的在充电操作期间用于电池组的电压电平的曲线图450；
图5示出用于根据本主题的多种实施例的一种或多种方法的流程图；
图6A示出根据本主题的多种实施例的电压电平的示图；
图6B示出根据本主题的多种实施例的电压电平的示图。
具体实施方式
在下面的描述中，参考了形成本申请的一部分的附图，在附图中，通过图示示出了可以实施的具体实施例。以充足的细节描述了这些实施例，以使得本领域技术人员能够实施本发明，并且应当理解，可以利用其它实施例，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可做出结构改变、逻辑改变和有关电的改变。因此，下面对示例实施例的描述将不被认为具有限制意义，而是本发明的范围由所附权利要求来定义。
电动车辆(EV)包括这样的车辆，其具有被设计用于向车辆提供电能的一个或多个存储能量源，其中，电能至少部分用于提供驱动车辆的运动所使用的某些能量。电动车辆可以包括被设计用于载客、用于运货或用于提供专业工作能力的车辆。例如，电动车辆包括客车、货车以及诸如小舟之类的供消遣的水上船只。另外，电动车辆包括诸如用于提升和移动货物的叉车之类的专业车辆、结合有用于移动对象的传送带的车辆、诸如用于装载和卸载货物(诸如来自飞机的行李箱)的移动传送带车辆以及在诸如地下采矿操作之类的、其中来自通常的以汽油、柴油或者丙烷提供动力的装备的废气可能对人造成危害的领域中所使用的专业装备。在各种实例中，电动车辆被设计为并且意在像包括小汽车和货车在内的得到许可的机动车那样在公路上运行。
一般而言，电动车辆包括能够存储能量并且可操作用于向车辆提供电功率的某些形式的装置或多种装置。此电功率可以至少可以部分用于提供用于驱动车辆的运动的能量。在某些实例中，此电功率用于提供车辆的所有运动(包括驱动车辆)所需的能量。在许多实例中，存储能量的源是可再充电电池组。在多种实施例中，可再充电电池组包括多个单个的可再充电电池单元，这些可再充电电池单元被电耦合来提供可再充电电池组。
图1示出根据本主题的多种实施例的车辆系统100。在多种实施例中，车辆102是电动车辆并且包括车辆推进电池104以及至少一个用于将电池能量转变成机械运动(诸如旋转运动)的推进马达106。本主题包括车辆推进电池104是能量存储系统(“ESS”)的子组件的示例。ESS包括与向和从车辆推进电池传送能量相关联的多种组件，在多种示例中，包括安全组件、冷却组件、加热组件、整流器，等等。发明人已经预想到若干ESS的示例，并且本主题不应当被解释为局限于在此公开的配置，因为其他车辆推进电池的配置和辅助组件也是可以的。
在多种示例中，电池包括锂离子电池。在某些示例中，电池包括并联和/或串联耦合的多个锂离子电池。某些示例包括圆柱形锂离子电池。在某些示例中，ESS包括一个或多个兼容18650电池标准的电池，但是本主题不局限于此。某些示例包括互联的约2981个电池。在某些示例中，车辆推进电池104提供约390伏特。
还示出了能量转换器108。能量转换器108是系统的一部分，其将来自车辆推进电池104的能量转换成可供至少一个驱动马达106使用的能量。在某些实例中，能量流从至少一个推进马达106到车辆推进电池104。如此，在某些示例中，车辆推进电池104将能量传送给能量转换器108，能量转换器108将能量转换成可供至少一个推进马达106用于来驱动电动车辆的能量。在另外的示例中，至少一个推进马达106生成被传送给能量转换器108的能量。在这些示例中，能量转换器108将能量转换成可以存储在车辆推进电池104中的能量。在某些示例中，能量转换器108包括晶体管。某些示例包括一个或多个场效应晶体管。某些示例包括金属氧化物半导体场效应晶体管。某些示例包括一个或多个绝缘栅双极型晶体管。如此，在多种示例中，能量转换器108包括被配置用于接收来自车辆推进电池104的直流(“DC”)功率并输出三相交流(“AC”)以给车辆推进马达106提供动力的转换触排(switch bank)。在某些示例中，能量转换器108被配置用于将来自车辆推进马达106的三相输出转换成要被存储在车辆推进电池104中的DC功率。能量转换器108的某些示例将来自车辆推进电池104的能量转换成可供车辆推进马达106以外的电负载使用的能量。这些示例中的某些示例将来自约390伏特的能量转换成14伏特。
在多种示例中，推进马达106是三相交流(“AC”)马达。某些示例包括多个这样的马达。在某些示例中，本主题可以可选地包括传送器110。虽然某些示例包括双速传送器，但是可预想到其它示例。可预想到手动离合传送器，如利用水、电或水电离合器致动的那些传送器。某些示例采用双离合器系统，该双离合器系统在轮换期间，从耦合到第一传动装置(gear)的一个离合器变到耦合到第二传动装置的另一离合器。在多种示例中，旋转运动从传送器110经由一个或多个轴112被传送到车轮113。
车辆管理系统114可选择地被提供，其提供对一个或多个车辆推进电池104和能量转换器108的控制。在某些示例中，车辆管理系统耦合到监控安全的车辆系统(诸如碰撞传感器)。在某些示例中，车辆管理系统耦合到一个或多个驱动器输入(诸如速度调节器，用通俗的术语来说是减速器(throttle)，虽然本主题不局限于具有实际减速器的示例)。在多种实施例中，车辆系统被配置为对到一个或多个车辆推进电池104和能量转换器108的功率进行控制。
在多种示例中，充电座118被提供用于针对车辆推进电池104传送能量。在某些示例中，充电座将来自单相110V的AC功率源的功率转换成可由车辆推进电池104存储的功率。在另外的示例中，充电座将来自220V的AC功率源的功率转变成可由车辆推进电池104存储的功率。本主题不局限于用于将来自外部源的能量转换成可由车辆102使用的能量的转换器位于车辆102外部的示例，并且可预想到其它示例。
在多种实施例中，车辆系统100包括挡风玻璃130和客室132。客室132包括一个或多个乘客座位134。在多种实施例中，在车辆系统100中包括加热器/通风/气体调节(HVAC)系统120，用于为客室132内的乘客(在图1中未示出)提供安全和舒适特征。在多种实施例中，HVAC系统120包括可操作用于使加热或冷却的气体流动进入客室132的排气管124和风扇122。在多种实施例中，HVAC系统120包括可操作用于当电功率被提供给加热元件126时加热HVAC系统120中的气体的电阻抗加热元件。加热的气体可以通过风扇122流动，以便在客室132中提供热量，并且以便提供诸如对挡风玻璃130除霜或除雾之类的安全功能。
在多种实施例中，车辆系统100包括车辆显示系统(VDS)140。VDS 140可操作用于显示有关车辆系统100的可视信息，包括有关推进电池104的状态(包括电池充电)的信息。在多种实施例中，VDS 140允许向车辆系统100进行一个或多个输入。输入可以通过与VDS 140相关联的可操作用于允许向VDS进行输入的任何设备(包括按钮)做出。在多种实施例中，耦合到VDS 140的显示屏是允许向VDS 140进行输入的触摸屏。在多种实施例中，VDS 140允许用于对用于在车辆系统100中包括的推进电池104的、与即将到来的对推进电池104的一个或多个充电操作有关的或者用于在当前正进行的充电操作的充电电平进行选择的输入。
在多种实施例中，当电功率被提供给一排(bank)或多排电抗式加热元件136时，这些排加热元件136为乘客提供加热的座位。在多种实施例中，如在此进一步描述的，当对车辆推进电池104执行充电操作时，加热元件126或加热元件136或者二者作为分压器被用作充电电路的一部分。
图2A示出根据本主题的多种实施例的用于电池组252的充电系统200的功能框图。在多种实施例中，充电系统200包括耦合到充电座210的电动车辆250。电动车辆250不局限于任何特定类型的电动车辆。在多种实施例中，电动车辆205包括如针对图1描述的车辆102。充电座210不局限于任何特定类型的充电座。在多种实施例中，充电座210是如针对图3描述的充电座300。
再参考图2A，充电座210包括充电器216，充电器216通过连接214被耦合到线路源212并且通过连接220耦合到电动车辆250。电动车辆250包括电动车辆管理(EVM)系统260，EVM系统260耦合到电池组252和加热/冷却系统270。如在此进一步所描述的，加热/冷却系统270机械地耦合到电池组252以便提供对电池组252的加热和冷却。如在此进一步所描述的，加热/冷却系统270电耦合到EVM系统260。
在多种实施例中，EVM系统260包括马达控制电路280，马达控制电路280耦合到驱动马达286。在多种实施例中，马达控制电路280可操作用于利用由电池组252提供的功率来调节和控制被提供给驱动马达286的电功率。在多种实施例中，驱动马达286可操作用于驱动电动车辆250。在多种实施例中，马达控制电路280和驱动马达286仅在电动车辆250被从充电座210物理地断开时才可操作。
在多种实施例中，充电座210通过连接220可拆卸地耦合到电动车辆250。可拆卸地耦合是指连接220可操作用于被物理地连接和断开，并且因此可操作用于使充电座210连接到电动车辆和从电动车辆断开。当物理地连接到电动车辆250时，充电座210可操作用于通过一个或多个互连230到一个或多个互连240向电动车辆250提供电功率，其中，互连240是电动车辆250的一部分。在多种实施例中，连接220包括接地连接234，接地连接234耦合到电动车辆250中的接地连接244。在多种实施例中，连接220包括信号互连232，信号互连232耦合到互连242，并且耦合到充电座210中的充电器控制电路226。信号互连232和互连242可操作用于允许通信和控制信号在充电座210和电动车辆250之间的来回传送。互连230、240、232、242、234和244不局限于特定类型的连接，并且在多种实施例中包括物理导体、多导体线缆、总线线路、传送线路和无线连接的任何组合，可操作用于允许通信和控制信号在充电座210和电动车辆250之间在任一方向或者双方向上传送。在多种实施例中，连接220包括机动车标准总线，诸如CAN总线，将充电器控制电路226与电动车辆250相耦合。
连接220不局限于任何特定类型的连接。在多种实施例中，连接220包括作为充电座210的一部分的连接器236，以及作为电动车辆250的一部分的连接器246。连接器236和246可以可拆卸地连接，以允许在互连230和240之间，以及在互连232和242之间，以及在互连234和244之间进行连接，因为这些连接提供在连接220中。在多种实施例中，连接器236和246是被设计为符合某种已知标准连接器类型的标准插头和套管(pin and sleeve)连接器。
在多种实施例中，连接器236是定制设计的可操作用于耦合连接器246的连接器，其中，连接器246是定制的并且唯一设计的意在允许仅与具有设计匹配连接器236的连接器耦合。
在多种实施例中，连接220可操作用于耦合充电座210和电动车辆250以允许对电池组252充电，并且可操作用于允许将充电座210从电动车辆250物理地断开以允许电动车辆250移动到远离充电座210的区域，并且解除与充电座210的任何物理连接。
在多种实施例中，充电器216包括一个或多个应力传感器217，应力传感器217耦合到充电器控制电路226。在多种实施例中，应力传感器217可操作用于检测连接220上的应变(诸如连接220上的推力)的水平以及可操作用于向充电器控制电路226提供在连接220上存在应力的信号(或者在某些实施例中，可操作用于停止提供指示在连接220中没有应力存在的信号)。在多种实施例中，充电器控制电路236可操作用于响应于来自应力传感器217的信号来去除来自连接220的功率，或者在多种实施例中，响应于没有接收到对于应力传感器217的信号来去除功率-如在故障-安全操作模式中。在多种实施例中，充电器216包括多个指示器227A-227N，指示器227A-227N可操作用于可视地指示与充电系统200相关联的多种状态，包括但不局限于连接220已经接收到导致线缆应力故障状态的过量应力的可视指示。
在多种实施例中，连接器236和246包括机械的、电的或者电/机械的检测构件235，如果功率存在并且通过互连230和240被施加到连接220，构件235可操作用于防止连接器236和246物理地断开。
在多种实施例中，线路源212耦合到充电器216并且可操作用于向充电器216提供用于包括对电池组252的充电操作在内的操作的电功率。线路源212不局限于提供任何特定电压或特定类型的电功率。在多种实施例中，线路源212提供单相电功率。在多种实施例中，线路源212提供包括但不局限于3相电功率的多相电功率，包括但不局限于“wye”和“delta”布置。在多种实施例中，线路源212提供以地电平为参考的电功率。线路源212不局限于特定电压电平。在多种实施例中，线路源212以如由电力公司提供的商用电功率供应电压电平中的至少一种来提供电压电平。在多种实施例中，线路源212提供单相、220伏特交流(AC)电功率源。线路源212、连接214、充电器216和连接220具有适当大小的被构建用于承载在充电座210和电动车辆250的操作(包括涉及通过充电座210从线路源212对电池组252再充电的操作)中使用的电压和电流电平的导体。
充电器216的多种实施例包括用于对从线路源212通过充电器216递送给电动车辆250的电功率进行控制的一个或多个装置218。在多种实施例中，装置218包括用于限制从充电器216向连接220提供的最大电流的一个或多个装置221。在多种实施例中，装置221是保险丝。在多种实施例中，装置221包括断路器。在多种实施例中，设备221包括结合断路器的接地故障中断电路，其中，接地故障终端电路可操作用于在检测到接地故障时断开断路器。
在多种实施例中，充电器216包括开关电路219。开关电路219可操作用于将从线路源212提供的电功率连接到电动车辆250和从电动车辆250断开。在多种实施例中，开关电路219包括机械继电器。在多种实施例中，开关电路219包括固态继电器或者其它固态开关装置。在多种实施例中，充电器控制电路226耦合到开关电路219，并且可操作用于控制开关电路219的断开和闭合。在多种实施例中，充电器控制电路226提供使得开关电路219将线路源212耦合到连接220的信号，并且当该信号不存在时，开关电路219可操作用于将线路源212从连接220断开。在多种实施例中，当应力传感器217的状态指示连接220上的应力水平在某一给定水平之上时，或者当在充电控制电路226处没有接收到来自应力传感器217的指示关于连接220上的应力的安全状态的信号时，充电器控制电路226将使得开关电路219把线路源212从连接220断开。
在多种实施例中，充电器216包括手动开关224。在多种实施例中，手动开关224耦合到开关电路219并且可操作用于允许通过对手动开关224的致动来将线路源212与连接220连接和从连接220断开。在多种实施例中，将手动开关224的致动到“关”位置将使线路源212从连接220断开，不管来自充电器控制电路226的任何信号。在多种实施例中，为了使线路源212电耦合到连接220，手动开关224必须被致动到“开(ON)”位置。在多种实施例中，为了使线路源212电耦合到连接220，手动开关224必须处于“开”位置，并且来自充电器控制电路226的控制信号也必须提供。在多种实施例中，手动开关224包括“关(OFF)”位置，该“关”位置允许利用锁定装置(在图2A中未示出，诸如但不局限于挂锁)将手动开关224锁定在“关”位置。
连接220可操作用于将来自线路源212的电功率耦合到EVM系统260。EVM系统260可操作用于将通过连接220接收到的电功率耦合到电池组252，以对电池组252执行充电操作。在多种实施例中，EVM系统260从线路源212接收电功率，并且利用充电控制电路262操控电源261将可操作用在对电池组252再充电的电压源提供作为来自电源261的输出。通过充电控制电路262对来自线路源212的电功率的操控不局限于任何特定类型或多种类型的操控，并且可以包括对电压电平的操控、提供电流控制、改变相数、对AC电功率的整流、对电功率的滤波以及对从线路源212通过连接220提供给电源261的任何功率的相位之间的相位关系的改变。充电控制电路不局限于任何特定充电器拓扑。充电控制电路262可以包括可操作用于执行在此描述的充电操作的任何充电器拓扑，包括但不局限于(Boost)升压型、(Buck)降压型以及反激型(flyback)充电器拓扑。
在多种实施例中，电源261可操作用于为对电池组252的充电操作提供电压源，并且可操作用于提供供电动车辆250中需要电功率的其它功能使用的处于一个或多个不同电压的一个或多个其它电功率源。在多种实施例中，电源261提供用于为诸如传感器251和276之类的传感器供电的电功率，以及为包括诸如控件275和泵274(如图2A中所示)之类的控制电路和装置在内的一个或多个装置供电的电功率。
在多种实施例中，电池组252包括多个电池单元255。在多种实施例中，电池单元255的子群组被电耦合在一起形成电池单元块(brick)，并且一个或多个块被电耦合在一起以形成电池单元板(sheet)。在多种实施例中，电池组252包括多个板。在电池组252内，多个电池单元被耦合以使得每个电池单元255的各自的第一端子电耦合到电池组252的第一输出端子253，并且每个电池单元255的各自的第二端子电耦合到电池组252的第二输出端子254。单个的电池单元255可以在电池组252内以串联和并联连接的多种组合被耦合，这依赖于电池组252的所希望的输出电压和所希望的电流要求。
在多种实施例中，电池组252机械地耦合到加热/冷却系统270。在多种实施例中，加热/冷却系统270可操作用于加热和冷却流动通过电池组252的流体，以控制电池组252内的温度。在多种实施例中，电池组252包括管道299的网络，管道299与多个电池单元255中的一个或多个热接触。在多种实施例中，管道299与电池组252内的多个电池单元255中的每一个热接触。管道299由诸如金属之类的允许在电池单元255和管道299之间的热传送的材料形成。当流体流动通过管道299时，流体可操作用于向多个电池单元255导热或者从多个电池单元255导热，这依赖于管道299中流动的流体的温度。流体不局限于任何特定类型的流体，并且可以包括可操作用于流动通过管道299并且向电池单元255传送热以及使热远离电池单元255的任何类型的流体。在多种实施例中，流体具有低凝固温度，其中，由水和乙二醇混合物构成的流体类似于在通常的机动车散热器中使用的防冻液。
在多种实施例中，加热/冷却系统270包括用于保存大量流体的贮液器273，贮液器273通过管子271和272耦合到电池组252内的管道299的一个或多个网络。在多种实施例中，加热/冷却系统270包括可操作用于加热通过泵274流动通过管子271、272和管道299的流体的加热器277。加热器277不局限于任何特定类型的加热器。在多种实施例中，加热器277是可操作用于在电能量通过电连接295和296被提供给加热器277时产生热的阻抗型加热元件。加热器277不局限于位于任何特定位置。加热器277可以位于允许加热器277对加热/冷却系统270中的流动通过管道299的流体进行加热的任何位置。在多种实施例中，加热器277位于贮液器273中。在多种实施例中，加热器277位于管子271、272和管道299中的一个中的线路中。
在多种实施例中，加热/冷却系统270包括用于冷却贮液器273中的流体的温度并且使流体流动通过管道299的冷却系统278。冷却系统278不局限于任何特定类型的冷却系统，并且在某些实施例中包括用于冷却流体的压缩机和分离的制冷系统。
在多种实施例中，加热/冷却系统包括传感器276。传感器276可操作用于感测与加热/冷却系统270相关联的一个或多个参数，包括贮液器273中的流体的温度，或者流体流向电池组252或从电池组252流出时的温度，以及流体流动通过电池组252时的流速和流量。在多种实施例中，一个或多个传感器276可操作用于感测加热器277的温度。在某些实施例中，传感器可操作用于向EVM系统260提供指示加热器277的温度的输出信号。在加热器277的温度被提供EVM系统260的多种实施例中，如果加热器277的温度超过给定温度，EVM系统260可操作用于使电功率从加热器277断开。
在多种实施例中，对电池组252充电仅在电池组252在给定温度范围内时才被使能。在多种实施例中，当电池组252没有在被指定作为用于对电池组252的充电操作的允许温度的温度范围内时，充电控制电路262可操作用于利用控制信号提供控制275以使加热/冷却系统270使加热的或冷却的流体流动通过电池组252内的管道299，以将电池组252的温度调节到用于发起或继续对电池组252充电操作可接受的温度。在多种实施例中，电池组252内的传感器251被用于确定电池组252内的温度。
在多种实施例中，传感器251可操作用于感测电池组252内的其他状态，如判断对电池组252是否可发起充电操作或者如果充电操作已经在进行中的话判断此充电操作可否继续。在多种实施例中，传感器251确定电池组252内的湿度水平，以及电池组252中或周围的环境空气的露点。在多种实施例中，在发起充电操作之前或者在充电操作期间，基于感测的温度、湿度和露点，进行判断以操作加热/冷却系统270来改变电池组252内的温度(在某些实例中改变湿度)。在某些实例中，电池单元255中对充电操作的热响应(可能导致电池组252内结露)在充电操作之前或期间或者既在充电操作之前又在充电操作期间触发加热/冷却系统270进行电池组252内的温度调节。
在多种实施例中，传感器251包括可操作用于检测电池组252内烟雾存在的烟雾检测器。在多种实施例中，对电池组252内烟雾的检测产生了提供给充电控制电路262的、可操作用于使得充电控制电路262通过断开从线路源212向电池组252提供充电电压的任何电压源来终止对电池组252的充电操作。在多种实施例中，来自传感器251或276的一个或多个信号，或者来自这些传感器的信号的组合被用于设定故障条件，或者提供用于系统200中的各种指示的状态。通过图示说明，来自传感器251的指示烟雾检测的信号可以传送到充电座310，并且引起可视地指示烟雾检测故障的指示符227A-227N中的一个。在多种实施例中，此状态信号通过连接220的互连242和242被提供。
在多种实施例中，充电控制电路262可操作用于确定通过连接220从线路源212提供的电压电平。所确定的电压电平是从线路源212提供电功率的、具有正弦电压波形的峰-峰电压。在多种实施例中，所确定的电压电平是从线路源212提供电功率的、具有正弦电压波形的峰电压。通过图示说明，对于具有约220伏特的额定电压的包括单相交流的线路源，功率源将具有约311伏特的峰-峰电压，以及是峰-峰电压的一半或者约155伏特的峰电压。基于所确定的从线路源212提供的电压电平，比较器电路确定线路电压偏移值。线路电压偏移值可以高于或低于通过向所确定的来自线路源的电压电平添加偏移值而确定的从线路源212提供的电压电平。偏移值可以是负值、正值或零。在偏移值为负的实例中，向所确定的来自线路源电压电平添加偏移值使得线路电压偏移值小于所确定的来自线路源的电压电平。在偏移值为正的实例中，向所确定的来自线路源的电压电平添加偏移值使得线路电压偏移值大于所确定的来自线路源的电压电平。在偏移值为零的实例中，向所确定的来自线路源的电压电平添加偏移值使得线路电压偏移值与所确定来自线路源的电压电平相同。
图6A示出示图750、751和752。示图750、751和752中的每一个图示出所确定的来自线路源704的电压电平与线路电压偏移值706的比较。在示图750中，偏移值708为负，并且当添加到电压电平704将产生比所确定的来自线路源704的电压电平小的线路电压偏移值706。在示图751中，偏移值708为正，并且当添加到电压电平704将产生比所确定的来自线路源704的电压电平大的线路电压偏移值706。在示图752中，偏移值708为零，并且当添加到电压电平704将产生与所确定的来自线路源704的电压电平相同的线路电压偏移值706。
在多种实施例中，充电控制电路262可操作用于确定由电池组252内的电池单元255提供的、在电池组252的第一端子253和第二端子254之间存在的电压电平。在多种实施例中，充电控制电路262包括比较器电路263。比较器电路263可操作用于对所确定的来自线路源212的电压电平和在电池组252的端子253和254两端提供的电压电平进行比较并且如果在端子253和254处的电压电平小于所计算出的线路电压偏移值的值时提供输出信号。在参考图6A，在示图750、751和752中的每个中，箭头710表示在端子253和254两端的、比所计算出的线路电压偏移值706小的电压电平的值，并且箭头712表示在端子253和254两端的、等于或大于所计算出的线路电压偏移值706的电压电平的值。当发起对电池组252的充电操作时，对于端子253和254两端的、落在由箭头710表示的范围内的任何电压电平，比较器电路263可操作用于提供指示在充电被发起时加热元件将被包括在充电电路中的输出信号。在多种实施例中，如在此所描述的，加热元件将一直保留在充电电路中，直到比较器电路263确定加热元件将要在充电电路中被旁路时为止。
在多种实施例中，在加热元件被包括在充电电路中的充电操作期间，比较器电路263可操作用于对所确定的来自线路源212的电压电平和在电池组252的端子253和254两端提供的电压电平进行比较，并且如果端子253和254处的电压电平小于计算出的旁路阈值电压偏移值的值，则提供输出信号。
图6B示出示图760、761和762。示图760、761和762中的每一个图示出所确定的来自线路源704的电压电平与线路电压偏移值706以及计算出的表示旁路阈值的电压电平806的比较。在示图760中，偏移值708为负，并且当添加到电压电平704将产生比所确定的来自线路源704的电压电平小的线路电压偏移值706。旁路阈值806是通过向线路电压偏移值706添加值808而计算出的。在示图761中，偏移值708为正，并且当添加到电压电平704将产生比所确定的来自线路源704的电压电平大的线路电压偏移值706。旁路阈值806是通过向线路电压偏移值706添加值808而计算出的。在示图762中，偏移值708为零，并且当添加到电压电平704将产生等于所确定的来自线路源704的电压电平的线路电压偏移值706。旁路阈值806是通过向线路电压偏移值706添加值808而计算出的。
再参考图6B，在示图760、761和762中的每个中，箭头810表示在端子253和254两端的比旁路阈值806小的电压电平的值，并且箭头812表示在端子253和254两端的等于或大于旁路阈值806的电压电平的值。在包括加热元件的充电操作期间，当监控到的端子253和254两端的电压电平保持在对于箭头810的值的范围中时，加热元件将保留在充电电路中。对于由箭头820表示的端子253和254两端的任何电压电平，加热元件将在充电电路中被旁路。在加热元件包括在充电电路中并且端子253和254两端的电压电平从由箭头810表示的范围增加到旁路阈值806时，充电控制电路262可操作来旁路加热元件，并且在加热元件被旁路的情况下继续对电池组252充电，如由箭头812表示，并且如在此进一步描述的。
通过以当电池组电压小于线路电压偏移值并且加热元件被包括在充电电路中时的第一电压电平提供线路电压偏移值，并且通过以来自线路电压偏移值的第二并且更高的电压电平提供旁路阈值(旁路阈值是从充电电路去除加热元件时的电平)，充电电路包括滞后带，以控制在发起充电操作时何时使用充电电路中包括的加热元件以及何时将加热元件从充电电路去除。
当发起对电池组252的充电操作时，对于落入由箭头810表示的范围内的端子253和254两端的任何电压电平，比较器电路263可操作用于提供指示在充电被发起时加热元件将被包括在充电电路中的输出信号。在多种实施例中，如在此所描述的加热元件将一直保留在充电电路中，直到比较器电路263确定加热元件将要在充电电路中被旁路时为止。
在示图760、761和762中的每个中，旁路阈值比线路电压偏移值高了值范围808。值范围808表示滞后带。
在操作中，充电控制电路262接收来自比较器电路263的输出信号，并且可操作用于将开关电路264配置为使得包括加热元件，作为在对电池组252的充电操作中使用的充电电路中的分压器。在充电电路中具有串联的加热元件提供了分压电路，该分压电路通过降低提供给提供充电电压的电源的输入的线路电压或者通过降低由电源跨过加热元件提供给电池组的充电电压来降低施加到电池组252的电压。当在所确定的线路源212的电压电平和在电池组252处存在的端电压电平之间的差超过预定的差阈值电压电平时，此分压电路，包括加热元件，允许充电控制电路262适当地控制提供给电池组252的充电电流。
在多种实施例中，在充电电路中使用的加热元件是加热器277。在多种实施例中，加热元件是可操作用于在充电操作中的分压电路中的任何电阻抗导电路径。在多种实施例中，加热元件是用于加热在电动车辆250的客室中流动的气流的加热元件。在多种实施例中，加热元件利用了用于提供热以对电动车辆250的挡风玻璃除霜的阻抗元件。在多种实施例中，当在充电操作中阻抗加热元件被用在串联电路中时，电风扇用于使通过加热元件的气体流动。在多种实施例中，所使用的加热元件是用于加热电动车辆250的乘客座位的阻抗加热元件中的一个或多个。
在多种实施例中，开关电路264可操作用于向端子253和254提供电压源，其中加热器277被包括与端子253和254串联耦合并且耦合在由充电控制电路262提供的电压源两端。开关电路264还可操作用于旁路加热器277，以及在不包括加热器277的情况下将由充电控制电路262提供的电压源耦合到端子253和254。当加热器277被包括与电池组252的端子串联时，加热器277提供对电池组252的分压电路，其中，由电压源提供的电压的一部分落在加热器277两端，并且由电压源提供的电压的其余电压施加在端子253和254的两端以对电池组252中的电池单元255充电。当加热器277被旁路时，全部电压(扣除连接292、293中的任何损失)被施加到端子253和254，以在对电池组252内的电池单元255充电中使用。
图2B示出根据本主题的多种实施例的充电电路290。相同的标号在图2B中用于描述与图2A中所描述的元件相应的元件。图2B包括开关电路264、电源261和电池组252。电源261的第一输出通过连接292耦合到电池组252的端子253，并且电源261的第二输出通过连接293耦合到电池组252的端子254。电源261可操作用于在其第一和第二输出提供供在对电池组252充电中使用的电压源。电源261通过连接240C和240D接收电功率，并且可操作用于利用接收到的电功率来提供用于对电池组252充电的电压源。连接240C和240D通过开关电路264分别耦合到连接240A和240B。
在多种实施例中，连接240A和240B耦合到连接220的互连240，并且将来自线路源212(如图2A中所示)的电功率提供给开关电路264。开关电路264可操作用于连接或断开在连接240A和240B处向电源261提供的电功率，并且可在连接240A、240B和电源261之间的耦合中包括或者不包括加热器277。如图2B所示，连接24A耦合到开关265A，并且连接240B耦合到开关265B。开关265B直接耦合到连接240D，并且当开关265B闭合时，连接240B电耦合到连接240D。开关265A耦合到节点268，节点268耦合到开关266A和开关267二者。开关267耦合到节点269，节点269耦合到开关266B和连接240C。当闭合时，开关267将开关265A电耦合到连接240C。
开关266A耦合到连接295，并且开关266B耦合到连接296。加热器277通过连接295、通过开关297以及加热器277的一端处的连接298和加热器277的第二端处的连接296而被耦合到开关电路264。在图2B中的加热元件不局限于图2A中的加热器277，并且可以包括可操作用来在充电电路290中提供分压器的任何加热元件。充电控制电路262耦合到开关电路264，并且可操作用来控制在开关电路264中包括的开关265A、265B、266A、266B和267中的每一个。
充电控制电路262可操作用来控制开关265A和265B是断开还是闭合。在多种实施例中，充电控制电路262一起操作开关265A和265B使其连接或者断开在连接240A和240B上向电源261提供的电功率。另外，充电控制电路262可操作用来在多种实施例中在不同时间控制开关266A、266B和267是断开还是闭合，以便将加热器277包括在充电电路290中，或者旁路加热器277并且在不包括加热器277的情况中将连接240A和240B耦合到电源261。
在多种实施例中，当加热器277被包括在充电电路中时，充电控制电路262将进行操作以闭合开关266A和266B二者并且断开开关267。在这些条件下，节点268将通过开关266A耦合到连接295，并且节点269将通过开关266B耦合到连接296。在此配置中，当开关265A和265B被闭合时，加热器277将针对在连接240A和240B处提供的电功率与电源261串联耦合，形成对于提供给电源261的输入的电功率的分压器电路。
当在充电电路中加热元件被旁路的情况中要发生对电池组252的充电时，充电控制电路262将进行操作以断开开关266A和266B并且闭合开关267。在这些条件下，节点268将不通过开关266A耦合到连接295，并且节点269将不通过开关266B耦合到连接296。而是，节点268将通过开关267耦合到节点269。在此配置中，当开关265A和265B被闭合时，加热器277将被旁路，并且连接240A将直接通过开关265A被耦合到连接240C。在加热元件被旁路的此配置中，并且当开关265A和265B被闭合时，电源261将被提供给了大致与被提供给连接240A和240B的电压相同的电压。
在多种实施例中，当在包括耦合到充电电路中的加热器277的情况中充电操作在进行中并且确定要旁路加热器277时，开关265A和265B首先被激励以断开这些开关，以便使电源261从电池组252断开，然后，开关266A和266B和开关267被配置为通过断开开关266A和266B并闭合开关267来旁路加热器277。一旦开关266A和266B和开关267被设置为旁路了加热器277，开关265A和265B然后被闭合以在加热器277现在在充电电路中被旁路的情况下重新将电源261连接到电池组252。
如在此所描述的，充电控制电路262可操作用来基于由比较器电路263提供的输出信号而在充电电路中包括或旁路加热器277。通过提供与被提供给电源261的线路电压串联的加热器277，被施加到电源261的输入的输入电压电平比连接240A和240B上存在的电压电平降低了，并且因此使得电源261能够为电池组252的充电维持适当的电流调节。在多种实施例中，随着电池组252的电压电平通过充电过程而增大，则不再需要由加热器277提供的分压器，并且加热器277被旁路以使得在连接240A和240B上存在的电压电平被提供给电源261的输入。在多种实施例中，比较器电路263可操作用来通过控制流过加热器277的电流来调节加热器277两端的电压。在多种实施例中，加热器277两端的电压降大约是被提供给电源261的线路源电压的一半。在多种实施例中，当交流功率从线路源功率提供并且加热器被包括在充电电路中时，充电器控制电路可操作用来在交流功率的一个或多个周期中给充电电路提供能量并且在交流功率的一个或多个周期中将交流功率从充电控制电路262断开，重复此模式多次以调节加热器277的温度。在直流功率被提供作为线路源功率并且加热器277包括在充电电路中的实施例中，充电器控制电路262可操作用来将直流功率接通或切断以调节加热器277的温度。
在多种实施例中，加热器277通过开关297、通过传感器256或者开关297和传感器256的组合而被保护以避免过热状态。在多种实施例中，开关297是依赖于开关的温度而被断开和闭合的开关，诸如但不局限于双金属型开关。在多种实施例中，开关297可操作用来在加热器277低于一定温度时保持闭合并因此将加热器277耦合到连接295和296，并且在加热器277处的给定温度被超过时被断开。断开开关297使得任何电功率断开通过加热器277的路径，并因此可操作来防止加热器277处的过热状态。在多种实施例中，传感器256可操作来感测加热器277处的温度，并且通过连接257向充电控制电路262提供有关加热器277的温度的温度信号。在多种实施例中，充电控制电路262可操作来基于来自传感器256的温度信号断开开关297，并因此使得任何电功率断开通过加热器277的电路径。在多种实施例中，当在充电操作中开关297被断开时，充电控制电路262可操作来检测出电流没有正通过连接240C和240D被提供给电源261，并且生成故障状态信号。
在图2B中所描述的开关的配置并不意在进行限制，而是意在示出在开关电路264中可使用的与在此所描述的开关功能相一致的一种可能的开关布置。应当理解，其它开关布置(包括具有与图2B中所示出的不同数量的开关的布置)可用于执行在此描述的开关功能。开关265A、265B、266A、266B和267或者在开关电路264中包括的用于执行在此描述的开关功能的任何开关不局限于任何特定类型或多种类型的开关。任何类型的开关(包括但不局限于机械继电器、固态继电器以及诸如开关晶体管之类的固态装置)可以用在提供在此描述的开关功能的多种实施例和任何组合中。
图2C示出根据本主题的多种实施例的充电电路290A。相同的标号在图2C中用于描述与图2A中所描述的元件相应的元件。图2C包括电源261，电源261通过开关电路264耦合到电池组252。除了开关电路264和加热器277被耦合形成分压器电路(其输出电压被提供作为来自电源261的输出)以外，充电电路290A的多种实施例如上面针对图2B描述那样来操作开关电路264。在图2C中，当加热器277电耦合到充电电路290A中时，来自电源261的输出电压在加热器277和电池组252之间被分割。当加热器277在充电电路290A中被旁路时，从电源261输出的电压被施加给电池组252。
参考图2A和图2B，当正在对电池组252执行充电操作时，使加热器277被包括与电池组252串联将产生基于加热器277两端的电压量和通过加热器277的电流量的某些热。在多种实施例中，加热/冷却系统270将用于控制和防止加热器277和电池组252的过热。在多种实施例中，传感器276将监控加热器277的温度或者在加热/冷却系统中流动的流体的温度，或者这两种温度，并且将判断是否需要应用冷却。在多种实施例中，当加热器277被包括在充电电路中时，控件275将接通流体流动。如果加热器277的温度或者在加热/冷却系统270中的流体的温度超过预定电平，则加热/冷却系统270可操作来冷却流体以防止过热。在多种实施例中，控件275可操作来通过连接294向充电控制电路262提供用于指示加热器277的温度或者在加热/冷却系统中流动流体的温度不能维持在被认为对于电池再充电可接受的电平以下的信号，并且从充电电路去除加热器277。在这样的实例中，如果在没有由加热器277提供的电压降的情况下不能执行对电池组252的充电，则充电操作将被终止，直到在电池组252处的温度改变允许发起充电操作时为止。
在多种实施例中，电池组252中的传感器251监控电池组252中的一种或多种状态，并且通过连接291将输出信号提供给EVM系统260。在多种实施例中，一个或多个传感器251提供表示电池组252内的一个或多个温度的信号。在多种实施例中，EVM系统260确定电池组252的一个或多个部分内的温度超过被认为适合用于充电操作的电平。在这样的情形中，如果加热器277被包括在用于对电池组充电的电路中，则加热器277将被从充电电路去除。充电操作将仅在如果充电控制电路确定可以在充电电路中不包括加热器277的情况下执行对电池组252的充电操作时才对电池组继续进行。在多种实施例中，可以使用替代的加热元件，其中，加热器277可以从充电电路去除，并且与在此描述不同的加热元件(诸如与HVAC系统相关联的加热系统)被耦合在充电电路中，以便在不另外对电池组252加热的情况下继续再充电操作。
在多种实施例中，EVM系统260包括一个或多个电流控制构件，以向充电电路290以及第一端子253和第二端子254的两端提供处于所控制的电流电平的电压，以便利用受控制的电流对电池组252执行充电。
图3示出根据本主题的多种实施例的充电座300。充电座300不局限于特定类型的充电座。在多种实施例中，充电座300是如图2A中所示的充电座210。充电座300包括外壳302，外壳302通过连接310耦合到线路源301。在多种实施例中，连接310包括用于电导体的导管，并且电导体用于将来自线路源301的电功率耦合进外壳302中。在多种实施例中，外壳302可操作来被安装在建筑物结构的墙壁或其它表面上，并且通过外壳302背侧的开口312被耦合到连接310。
在多种实施例中，充电座300包括外壳302内的供电和控制电路304，以及包括从外壳302伸出并在连接器353中终止的线缆352的连接。充电座300可操作来将线路源301接收的进来的电功率通过供电和控制电路304耦合到线缆352，以使得电功率可以耦合到在连接器353中包括的多个端子355。供电和控制电路304可操作来连接和断开从线路源301接收的去往以及来自线缆352和连接器353的电功率。在多种实施例中，外壳302包括表面320，表面320包括有ON/OFF开关308。ON/OFF开关308可操作来控制从线路源301到线缆352的电功率的耦合。在多种实施例中，当ON/OFF开关308处于“OFF”位置时，从线路源301到线缆352的电功率的路径被物理地断开。在多种实施例中，当ON/OFF开关308处于“ON”位置时，电功率将从线路源301被耦合到线缆352，只要充电座300中的所有其它连接允许这样的耦合。
在多种实施例中，外壳302包括安装在表面320上的诸如断路器306之类的保护装置。断路器306可操作来在断路器306处于“OFF”位置时断开线路源301和线缆352之间的电路径，并且在断路器处于“ON”位置时重新连接线路源301和线缆352之间的电路径。
在多种实施例中，除了耦合到端子355并且用于承载电功率的一个或多个导体之外，线缆352还包括一个或多个单独的用于承载通过线缆352去往和来自供电和控制电路304的通信和控制信号的连接器。在多种实施例中，另外的导体承载在供电和控制电路304处接收的和从供电和控制电路304提供的通信和控制信号。在多种实施例中，通信和控制信号用于确定在表面320上包括的一个或多个指示器322、324、326、328和330的状态。在多种实施例中，指示器322、324、326、328和330是可视指示器，诸如但不局限于指示灯或发光二极管。由指示器322、324、326、328和330指示的信息的类型不局限于任何特定类型的信息，并且在多种实施例中，包括“待命(READY)”、“接地故障(GROUND FAULT)”、“检测到烟雾(SMOKE DETECTED)”、“线缆应力(CABLESTRAIN)”和“充电故障(CHARGING FAULT)”指示中的一个或多个。在多种实施例中，充电座300包括音频输出装置332，音频输出装置332诸如但不局限于扬声器或呼叫器，可操作来提供针对指示信息的一个或多个音频输出。在多种实施例中，在表面320上包括有复位开关340。在多种实施例中，复位开关340是接地故障中断电路，其可操作用于例如通过将复位开关激励到故障位置来提供发生接地故障的指示，以及允许通过激励复位开关340来复位接地故障。在多种实施例中，复位开关340向供电和控制电路304提供故障输入，以生成从线缆352去除从线路源301提供的任何电功率的故障状态。
在多种实施例中，充电座300包括可操作来保持连接器353的套子(holster)357，以便在充电操作期间当线缆352和线缆353没有物理地耦合到充电座被设计耦合的电动车辆时提供物理地把持连接器353的地方。
在多种实施例中，线缆352通过诸如线夹(cord grip)之类的装置350伸出外壳302，其中装置350保护线缆352免遭来自外壳302的任何边缘的割断或者刺破的损坏，并且针对施加到线缆352的拉力或扭力为线缆352提供应力释放。在多种实施例中，紧线器(wire grip)351被包括在线缆352上方并且附接到装置350。紧线器351可操作来提供对线缆352的物理保护并针对施加到线缆352上的拉力和扭力提供进一步的保护。在多种实施例中，在外壳302中包括传感器356。传感器356可操作来感测施加给线缆352的物理应力的水平，以及向供电和控制电路304提供信号，此信号包括有关线缆352上的应力的水平的信息。在多种实施例中，基于所感测到的施于线缆352上的物理应力，供电和控制电路304可操作来断开耦合线路源301和线缆352的电路径。此特征是有助于防止在线缆352可能因物理应力被损坏之后电功率被施加到线缆352的安全特征。
在多种实施例中，连接器353包括一个或多个耦合构件354。耦合构件354提供用于将连接器353机械地锁入连接器353要耦合的任何配套连接器(在图3中未示出)构件。在多种实施例中，耦合构件354防止仅仅通过对线缆352的拉动就使连接器353从配套连接器物理断开，并且为了从配套连接器去除连接器353，需要对耦合构件354执行某些类型的激励。在多种实施例中，如果电功率被提供到端子355，则耦合构件354不能被激励，并且为了激励耦合构件354和从配套连接器断开连接器353，要求至少从端子355去除电功率。
图4A示出根据本主题的多种实施例的包括电压波形410和电压波形430的曲线图。在多种实施例中，电压波形410是从诸如在图2中的线路源212之类的线路源或者从在图3中的线路源301接收的电功率的电压波形。在多种实施例中，电压波形410是当加热器没有包括在充电电路中时被提供给在充电操作中使用的诸如电源261之类的电源的电压波形，并且电压波形430是当加热器包括在充电电路中时被提供给在充电操作中使用的电源的电压波形。在多种实施例中，波形430是在充电操作期间通过将电压波形410施加到利用加热元件形成的分压器电路和用于提供充电电压的电源而从电压波形410导出的。
参考图4A，曲线图400包括表示电压的垂直轴402和表示时间的水平轴。电压波形410表示电压随时间的变化。电压波形430表示不同的电压随时间的变化。在多种实施例中，电压波形410是具有周期418的正弦波形。周期是指正弦波形完成一个循环(360度)的时间段。在多种实施例中，周期418等于在商用电功率源中所提供的的电压波形的频率的倒数。在多种实施例中，周期418是表示具有60赫兹的频率的电压波形的时间周期。在多种实施例中，对于波形410的任何特定部分，周期418基于由提供电压波形410从其中导出的商用电功率的实体所应用的功率因子校正(PFC)而变化。
在多种实施例中，电压波形410包括峰-峰电压电平412。在多种实施例中，波形410包括与由线420表示的给定电压电平有关的电压电平。在多种实施例中，线420表示与地有关的零伏特的电压电平，并且波形410在由线420表示的电压电平上下振荡。由电压414表示的电压被称为波形210的峰电压。在多种实施例中，线422表示由波形410表示的正弦电压的等效直流(DC)值，通常被表达为峰电压414的均方根(RMS)值。线422处的电压的值有时称为电压波形的额定电压电平。电压电平414被确定为在线422处的电压电平和波形410的峰电压电平之间的差的值。在线422处的电压的值通过将电压电平414的值除以2的平方根来确定。在多种实施例中，峰-峰电压412、峰电压414和线422处的额定电压中的任何一个可以用做所确定的提供给比较器电路的线路源电压电平，以确定是否应在充电期间在所使用的充电电路中包括加热元件。在多种实施例中，对于给定波形410，用于与电池组电压比较的预定的差阈值的不同值依赖于峰-峰电压电平、峰电压电平或额定电压电平中的哪一个被用作所确定的用于线路源的电压电平。
在多种实施例中，波形430具有与波形410相同的周期418、相同的相位，并且参考了与波形410相同的电压线422，但是其具有较小的振幅，其中，电压波形430的峰-峰电压432小于波形410的峰-峰电压412，并且其中，电压波形430的峰电压434小于电压波形410的峰电压414。在多种实施例中，电压波形430是通过将电压波形410提供到在充电电路的电路径中包括加热器的充电电路中生成的，其中，加热器用作分压器，以在在对电池组充电中使用的电源的输入处提供波形430。在多种实施例中，电压波形410和电压波形430表示用于在各自的时间提供给用于对电池组再充电的输入电功率的电压波形。电压波形410表示在加热器在充电电路中被旁路时提供给电源的电功率的电压波形，并且电压波形430表示在加热器被电耦合在充电电路中时被提供给电源的电功率的电压波形。
如在此所描述的，通过将减小振幅的电压波形提供给电源，电源能够在电池组电压电平低并且电池组电压和在充电电路中使用的线路源的峰-峰电压之间的差超过预定值(诸如线路电压偏移值)时适当地控制用于对电池组充电的电流。
图4B示出根据本主题的多种实施例的在充电操作期间用于电池组的电压电平的曲线图450。曲线图450包括表示可再充电电池组的电压电平的垂直轴452，以及表示时间的水平轴454。在多种实施例中，在曲线图450中描述的电压电平是图1的电池组104的电压电平。在多种实施例中，在曲线图450中描述的电压电平是图2A中的电池组252的电压电平。
再次参考图4B，在时间段460期间，在电池组上存在电压电平480。在时刻470，对电池组的充电操作被发起。在时刻470，电压电平480被与由线498表示的线路电压偏移值相比较，并且电压电平480表示所确定的要被在对电池组充电中使用的电功率的线路源电压电平。因为电压480小于线路电压偏移值，所以在时刻470将发起对电池组的充电，以包括利用与线路源和在充电操作中生成充电电压的电源的一组功率输入串联的加热元件。
在时间段462期间，充电操作包括将加热元件与线路源串联耦合，并且在电池组处存在的电压电平从电压电平480增加到电压电平481，如由向上的斜坡482示出。在时刻472，在电池组处存在的电压已经达到电压电平481，电压电平481是基于线498的线路电压偏移值而计算出的旁路阈值。
在时刻472和时刻474之间的时间段464期间，对电池组的充电被改变为使得加热元件被旁路，并且在加热元件不与线路源串联的情况下，线路源直接耦合到电源的功率输入。
旁路加热元件发生在在时刻472开始并在时刻474结束的时间段464期间。在时刻474，在加热元件在充电电路中被旁路的情况下对电池组的充电继续。时间段466包括这样的时间段，其中，在加热元件被旁路的情况下对电池组继续充电，在时刻478将电池组充电到最终的充电电压488，如由斜坡486表示。充电操作在时刻478处终止。对于在时刻478以后的某个时刻，电池组保持在电压电平488。
滞后带492包括以表示计算出的线路电压偏移值的电压电平498开始延伸到表示基于电压偏移值计算出的旁路阈值的电压电平481的电压范围。滞后带492表示用于在充电电路中包括加热器的情况中发起充电操作的电压电平与在充电操作被改变为在加热器被旁路的情况下进行充电的充电操作的电压电平之间的差。
在曲线图450中示出的时间段不一定成比例，并且不一定按照相同的比例。时间段460表示在发起充电操作之前的任何时间段。时间段462不局限于任何特定的时间段。在多种实施例中，时间段462是在2小时和3小时之间的时间段。时间段464不局限于任何特定的时间段。在多种实施例中，时间段464是小于1秒的时间段。在某些实施例中，时间段464小于150毫秒。
时间段466不局限于任何特定的时间段。在多种实施例中，时间段466是在2小时和4小时之间。在某些实施例中，时间段466小于4小时。在某些实施例中，时间段466小于2小时。
时间段466在当在电池组处出现电压电平488时的时刻478处结束。电压电平488不局限于任何特定的电压电平。在多种实施例中，此电压电平488是与特定充电电平相关联的预定电压电平。在多种实施例中，电压电平488表示当电池组被充电到大约80％的充电电平时在电池组处出现的电池电压电平。在多种实施例中，80％的充电电平表示由大约450伏特的DC电池组提供的、出现在电池组上的电池电压。
在多种实施例中，电压电平488表示当电池组被充电到大约100％的充电电平时在电池组处出现的电池电压电平。在多种实施例中，100％的充电电平表示由大约电压波形410-420伏特的DC电池组提供的、出现在电池组上的电池电压。
在多种实施例中，充电操作将电池组充电到的最终的电压电平小于在不在充电电路中利用加热元件的情况中的充电操作期间电池组可被充电到的电压电平。通过图示说明，当电池组正在被存储，或者当安装电池组的车辆在某延长的时间段没有运行时，对电池组的低电平充电作为用于电池组的最终的充电电压可能是理想的。在这样的实例中，在充电操作结束时用于电池组的目标电压电平可以是低电压电平，例如表示用于电池组的电压电平的50％的电压电平。此低充电电平可以称为存储充电电平。
在多种实施例中，存储充电电平可以是比任何伏特的电平低的电压电平，其中，所确定的用于线路源电压的电压和用于正在充电到存储充电电平的电池组的最终的充电电平之间差将总大于预定的差电压电平。在这样的实例中，将通过使加热元件包括在充电电路中来完成把电池组升高到存储充电电压电平的任何充电。这在曲线图450中被示为时刻470和479之间的时间段，其中，在时刻470处在加热元件被包括在充电电路的情况下发起充电操作。在时刻479处，电池组处的电压电平已经达到存储充电电压电平，但是此电压电平尚未达到电压电平481。当将电池组充电到曲线图450中所示的存储充电电压电平时，充电操作在时刻479处终止，其中，已经在加热元件被包括在充电电路中并且不经历开关操作来旁路加热元件的情况下执行了整个充电操作，如时间段464所示。
图5示出根据本主题的多种实施例的一种或多种方法的流程图500。
在块510处，方法500包括确定要对可再充电电池组执行充电操作。在多种实施例中，确定要对可再充电电池组执行充电操作包括确定将可再充电电池组充电到多个预定电池充电电平中的一个电平。
在块520处，方法500包括将供给电压与可再充电电池组的电池电压进行比较，以确定差信号的值。在多种实施例中，将供给电压和电池电压进行比较包括如果被比较的供给电压和电池电压之间的差超过预定的差阈值则提供输出信号。
在块530处，方法500包括从供给电压生成充电电压。在多种实施例中，从供给电压生成充电电压包括供给电压是具有正弦电压波形的交流功率源。
在块540处，方法500包括通过将充电电压耦合到可再充电电池组来发起对可再充电电池组的充电。在多种实施例中，如果被比较的供给电压和电池电压之间的差超过预定的电压电平，则块540包括550，并且如果被比较的供给电压和电池电压之间的差不超过预定的电压电平，则块540包括块560。在多种实施例中，对可再充电电池组发起充电和充电包括在加热元件被耦合在电压源和可再充电电池组之间时以及当加热元件被旁路时控制在充电期间提供的电流。
在块550处，方法500包括当差信号超过预定电压电平时，在将加热元件耦合在充电电压和可再充电电池组之间的情况下，将充电电压耦合到可再充电电池组。
在块560处，方法500包括在对可再充电电池组充电并且使得加热元件在充电电压和可再充电电池组之间的同时将供给电压与电池电压进行比较以确定差信号，并且当差信号小于预定旁路阈值电平时，旁路加热元件并且继续充电。
在块570处，方法500包括当差信号的值不超过预定电压值时旁路加热元件，所述加热元件可操作来加热流动通过可再充电电池组的流体。
在块580处，方法500包括在加热元件耦合在充电电压和可再充电电池之间的同时，在充电期间使得流体流动通过可再充电电池组。在多种实施例中，块570还包括监控可再充电电池的温度以及当所监控的温度超过预定的温度水平时，冷却流动通过可再充电电池组的流体。
在块590处，方法500包括当电池组的电压达到预定电压充电电平时，终止对可再充电电池组的充电。在多种实施例中，在充电时发生达到预定电压充电电平并终止充电包括在加热元件被耦合在充电电压和可再充电电池组之间的情况下进行充电。在多种实施例中，在充电时发生达到预定电压充电电平并终止充电包括在加热元件被旁路的情况下对可再充电电池组充电。
在此已经描述了用于电池充电器的系统、方法和设备的实施例。多种实施例包括一种设备，该设备包括：可再充电电池组，其安装在电动车辆中，该可再充电电池组耦合到电源，所述电源可操作来提供用于对电池组执行充电操作的充电电压；加热元件，用于加热将要流动通过可再充电电池组的流体，所述流体热耦合到可再充电电池内的电池单元；比较器电路，用于将可再充电电池组的电池电压与耦合到电源的输入的线路源电压进行比较，该比较器电路可操作来将电池电压与线路源电压进行比较并且当电池电压小于线路电压偏移值时提供输出信号，所述线路电压偏移值是基于添加到被确定用于线路源电压的电压电平的值而计算出的；以及控制电路，其耦合用来接收比较器的输出信号，并且当对可再充电电池组的充电操作被发起时，控制电路可操作用来将线路源电压耦合到电源，其中，当比较器电路正在提供指示电池电压小于线路电压偏移值的输出信号时，控制电路将把加热元件串联耦合在线路源电压和电源之间，并且如果比较器没有正在提供指示电池电压小于线路电压偏移值的输出信号时则旁路加热元件。
多种实施例包括一种方法，该方法包括：确定要对可再充电电池组执行充电操作；将供给电压与可再充电电池组的电池电压相比较，以确定线路电压偏移值；从供给电压生成充电电压；以及通过将充电电压耦合到可再充电电池组来发起对可再充电电池的充电，其中，将充电电压耦合到可再充电电池组包括：当电池电压小于线路电压偏移值时，将加热元件耦合在供给电压和对可再充电电池组提供充电电压的电源的一组功率输入之间，并且当电池电压不小于线路电压偏移值时，旁路加热元件。
多种实施例包括一种系统，该系统包括：车辆，其包括可再充电电池组，该可再充电电池组用于提供用于驱动车辆的功率的至少一部分；加热元件，其用于加热将要流动通过可再充电电池组的流体，所述流体热耦合到可再充电电池组内的电池单元；充电器，其可操作用来耦合到电功率的线路源并且拆卸地耦合到车辆，该充电器用于从线路源提供用于对可再充电电池组执行充电操作的电功率；比较器电路，其用于将可再充电电池组的电池电压和耦合到电源的输入的线路源电压相比较，该比较器电路可操作用来将电池电压与线路源电压相比较，并且当电池电压小于线路电压偏移值时提供输出信号，所述线路电压偏移值是基于被添加到所确定的用于线路源电压的电压电平中的值而计算出的；以及控制电路，其被耦合用于接收比较器的输出信号，并且当对可再充电电池组的充电操作要被发起时，该控制电路可操作用来将线路源电压耦合到电源，其中，当比较器电路正在提供指示电池电压小于线路电压偏移值的输出信号时，控制电路将加热元件串联耦合在线路源电压和电源之间，并且如果比较器没有正在提供指示电池电压小于线路电压偏移值的输出信号则旁路加热元件。
摘要被提供以符合37CF.R.$1.72(b)，以使得读者能够迅速确知本技术公开的本质和要点。摘要被提交，但是应当明白其将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。

Claims (20)

1.一种设备，包括：
可再充电电池组，其安装在电动车辆中，所述可再充电电池组耦合到电源，所述电源可操作用来提供用于对所述电池组执行充电操作的充电电压；
加热元件，其用于加热将要流动通过所述可再充电电池组的流体，所述流体热耦合到所述可再充电电池组内的电池单元；
比较器电路，其用于将所述可再充电电池组的电池电压与耦合到所述电源的输入的线路源电压进行比较，所述比较器电路可操作用来将所述电池电压与所述线路源电压进行比较并且当所述电池电压小于线路电压偏移值时提供输出信号，所述线路电压偏移值是基于被添加到所确定的所述线路源电压的电压电平的值而计算出的；以及
控制电路，其被耦合用于接收所述比较器的输出信号，并且当对所述可再充电电池组的充电操作将被发起时，所述控制电路可操作用来将所述线路源电压耦合到所述电源，其中，当所述比较器电路正在提供指示所述电池电压小于所述线路电压偏移值的输出信号时，所述控制电路将所述加热元件串联耦合在所述线路源电压和所述电源之间，并且如果所述比较器没有正在提供指示所述电池电压小于所述线路电压偏移值的输出信号，则旁路所述加热元件。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述比较器电路可操作用来监控再充电操作期间当所述可再充电电池组被耦合到所述加热元件和电压源时的电池电压，并且当所述电池电压超过旁路阈值时提供旁路信号，其中，所述旁路阈值电平是基于所述线路电压偏移值计算出的；并且
其中，所述控制电路被耦合来接收所述旁路信号并且旁路所述加热元件并继续充电操作。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制电路可操作用来将所述可再充电电池组充电到多个预定电池充电电平中的一个电平。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述加热元件在被耦合在所述电压源和所述可再充电电池组之间时，与所述可再充电电池组串联耦合，以形成针对从所述电压源提供的电压的分压器。
5.根据权利要求1所述的设备，还包括：
温度传感器，其耦合到所述控制电路，所述温度传感器可操作用来监控所述可再充电电池组的温度并提供所述可再充电电池组的温度值；以及
冷却系统，当所述加热元件被耦合在所述电压源和所述可再充电电池组之间并且正在加热所述流体时，如果所述温度值超过阈值温度，则所述冷却系统可操作用来冷却所述流体。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制电路可操作用来在所述加热元件被耦合在所述电压源和所述可再充电电池组之间时以及在所述加热元件被旁路时，控制由所述电压源提供给所述可再充电电池组的电流。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述加热元件包括金属导线。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述加热元件位于管道网络内，所述管道网络可操作用来在所述流体流动通过所述可再充电电池组时包含所述流体。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电池单元是多个18650形成因子锂离子单元。
10.一种方法，包括：
确定要对可再充电电池组执行充电操作；
将供给电压与所述可再充电电池组的电池电压进行比较，以确定线路电压偏移值；
从所述供给电压生成充电电压；以及
通过将所述充电电压耦合到所述可再充电电池组来发起对所述可再充电电池组的充电，其中将所述充电电压耦合到所述可再充电电池组包括：当所述电池电压小于线路电压偏移值时，将加热元件耦合在所述供给电压和向所述可再充电电池组提供所述充电电压的电源的一组功率输入之间，并且当所述电池电压不小于所述线路电压偏移值时，旁路所述加热元件。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在所述加热元件被耦合在所述供给电压和所述电源的一组功率输入之间时，在充电期间使所述流体流动通过所述可再充电电池组。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
监控所述可再充电电池组的温度，并且
当监控的温度超过预定温度水平时，冷却流动通过所述可再充电电池组的所述流体。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在对所述可再充电电池组充电并且使得所述加热元件在所述供给电压和所述电源的一组功率输入之间的同时，将所述供给电压与所述电池电压进行比较，以判断所述电池电压是否超过旁路阈值，其中所述旁路阈值电平是基于所述线路电压偏移值计算出的；并且当所述电池电压超过旁路阈值时，旁路所述加热元件并且继续充电。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，确定要对可再充电电池组执行充电操作包括确定要将所述可再充电电池组充电到多个预定电池充电电平中的一个电平。
15.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在所述加热元件被耦合在所述供给电压和一组功率输入之间时以及在所述加热元件被旁路时，控制在所述充电操作期间提供的电流。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，从所述供给电压生成充电电压包括所述供给电压是具有正弦电压波形的交流功率源。
17.一种系统，包括：
车辆，其包括可再充电电池组，所述可再充电电池组用于提供用于驱动所述车辆的功率的至少一部分；
加热元件，其用于加热将要流动通过所述可再充电电池组的流体，所述流体热耦合到所述可再充电电池组内的电池单元；
充电器，其可操作用来耦合到电功率的线路源以及可拆卸地耦合到所述车辆，所述充电器用于从所述线路源提供用于对所述可再充电电池组执行充电操作的电功率；
比较器电路，其用于将所述可再充电电池组的电池电压和耦合到所述电源的输入的线路源电压进行比较，所述比较器电路可操作用来将所述电池电压与所述线路源电压进行比较，并且当所述电池电压小于线路电压偏移值时提供输出信号，所述线路电压偏移值是基于被添加到所确定的所述线路源电压的电压电平中的值而计算出的；以及
控制电路，其被耦合用来接收所述比较器的输出信号，并且当对所述可再充电电池组的充电操作被发起时，所述控制电路可操作用来将所述线路源电压耦合到所述电源，其中当所述比较器电路正在提供指示所述电池电压小于所述线路电压偏移值的输出信号时，所述控制电路将所述加热元件串联耦合在所述线路源电压和所述电源之间，并且如果所述比较器没有正在提供指示所述电池电压小于所述线路电压偏移值的输出信号，则旁路所述加热元件。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述比较器电路可操作用来监控再充电操作期间当所述可再充电电池组被耦合到所述加热元件和电压源时的电池电压，并且当所述电池电压超过旁路阈值时提供旁路信号，其中，所述旁路阈值电平是基于所述线路电压偏移值计算出的；并且
其中，所述控制电路被耦合来接收所述旁路信号并且旁路所述加热元件并继续充电操作。
19.根据权利要求17所述的系统，其中，所述控制电路可操作用来将所述可再充电电池组充电到多个预定电池充电电平中的一个电平。
20.根据权利要求17所述的系统，其中，所述加热元件在被耦合在所述电压源和所述可再充电电池组之间时，与所述可再充电电池组串联耦合，以形成针对从所述电压源提供的电压的分压器。
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