ES2648976T3

ES2648976T3 - Cargador de batería de alta frecuencia con transformador doble

Info

Publication number: ES2648976T3
Application number: ES03707515.7T
Authority: ES
Inventors: Michael Krieger; Bruce Randolph
Original assignee: Vector Products Inc
Current assignee: Vector Products Inc
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2018-01-09
Anticipated expiration: 2023-01-24
Also published as: CN100511917C; WO2003065537B1; EP1476931B1; EP1476931A4; US20080185996A1; MXPA04007210A; US20060001401A1; WO2003065537A3; CA2485040A1; EP1476930A1; US6822425B2; EP1476930A4; WO2003065537A2; CN1669200A; WO2003065541A1; MXPA04007211A; CA2474632C; US20030141845A1; US7564223B2; EP1476931A2

Abstract

Un cargador de alta frecuencia, que comprende: un circuito de carga (12) que incluye un primer transformador de alta frecuencia (14); un primer conmutador (22) que conmuta el primer transformador de alta frecuencia (14) a una primera frecuencia para la producción de una corriente de carga para cargar una batería (21); caracterizado porque el cargador de alta frecuencia comprende adicionalmente: un circuito de potenciación (16) que incluye un segundo transformador de alta frecuencia (18), separado del primer transformador de alta frecuencia (14); un segundo conmutador (24) que conmuta el segundo transformador de alta frecuencia (18) a una segunda frecuencia para producir una corriente de potenciación relativamente alta en comparación con la corriente de carga para el arranque auxiliar de un vehículo; y un conmutador del selector (26) para activar selectivamente al menos uno del circuito de carga (12) y el circuito de potenciación (16).

Description

DESCRIPCION

Cargador de baterla de alta frecuencia con transformador doble 5 ANTECEDENTES DE LA INVENClON Campo de la invencion

[0001] La presente invencion se refiere a un cargador o potenciador de baterla, y en particular, a un cargador 10 de alta frecuencia.

Antecedentes tecnicos

[0002] Actualmente existen cargadores de baterla con modo doble. Cuando operan en un primer modo, el 15 cargador de baterla proporciona una salida de alta corriente durante un corto periodo de tiempo. En este corto

periodo, la alta corriente puede ser usada para forzar el arranque auxiliar de un vehlculo con la baterla agotada. En un segundo modo, el cargador de baterla proporciona una salida de baja corriente que se usa para recargar la baterla hasta su carga completa. Los cargadores de baterla de modo doble conocidos normalmente usan un unico transformador grande para conseguir la capacidad de modo doble. El transformador unico es normalmente un 20 transformador de tipo lineal. Con objeto de conseguir la funcion doble con el transformador de tipo lineal, se cambia la derivacion de un bobinado primario del transformador. Cuando se cambia la derivacion del transformador, se cambia el voltaje de salida, y por lo tanto, segun la Ley de Ohm, la corriente de salida del transformador, dando como resultado la funcion de modo doble. El uso de un unico transformador para ambos modos de operacion tiene la ventaja de ser muy rentable y muy eficaz.

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[0003] Sin embargo, esta estrategia tambien tiene varios inconvenientes. Uno de los inconvenientes es que los cargadores de baterla con transformador unico son muy grandes y engorrosos. Los transformadores lineales habituales requieren hierro para sus nucleos, anadiendolo al peso del cargador de baterla. Tambien requieren mas ordenes de magnitud de cable para formar sus bobinados que el cargador de altas frecuencias, de nuevo

30 anadiendolo al peso del cargador de baterla. Adicionalmente, aunque el transformador lineal puede proporcionar una salida de alta corriente, la salida de alta corriente solo puede ser proporcionada durante un periodo de tiempo muy corto. Cuando el transformador opera en modo de alta corriente, genera una excesiva cantidad de calor. De hecho, puede generarse tanto calor que el transformador realmente se funde. Si se produce una fusion, el transformador no operara ni en el modo de alta corriente ni en el modo de baja corriente. Los transformadores lineales tambien son 35 muy dados a perdidas en terminos de perdidas magneticas y de perdidas de corrientes parasitas, dando como resultado una ineficacia. Adicionalmente, una caracterlstica de las baterlas de tipo electrolitos llquidos, particularmente de las baterlas de acido y plomo usadas en los vehlculos, es que el compuesto qulmico deposita lentamente residuos en las placas hasta cubrir parcial o completamente y desplazar las superficies normales de las placas. Una recarga a baja corriente es inadecuada ya que, como tal, no puede eliminar suficientemente dichos 40 depositos que, con el paso del tiempo, cristalizan y obturan las placas de baterla al interferir con el movimiento de los electrolitos. Cuando esto ocurre, podrla parecer que una baterla se ha cargado, e incluso podrla comprobarse que el electrolito es correcto, pero la baterla no mantiene la carga porque las placas estan efectivamente cortocircuitadas. Las baterlas que usan otros electrolitos tambien se enfrentan a problemas de recuperacion, mantenimiento y carga, que necesitan ser abordados con exito.

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[0004] Por lo tanto, existe la necesidad de un procedimiento que libere los depositos que se forman en las superficies de la placa, en el que los depositos pueden ser devueltos a la solucion o pueden ser disueltos. Tambien hay una necesidad de un cargador de baterla de modo doble simple y con un peso ligero. El cargador de baterla deberla ser capaz de proporcionar una salida de alta corriente que sea suficiente para arrancar un automovil u otro

50 vehlculo con una baterla agotada, y aun as! sea facil de construir y seguro de manipular.

[0005] El documento US-A1-5.166.595 describla un sistema de carga de baterla en modo de conmutacion que incluye una fuente de alimentacion en modo de conmutacion, que puede conmutar entre un modo de operacion compensado y flotante.

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RESUMEN DE LA INVENClON

[0006] Los aspectos de la invencion se establecen en la reivindicacion independiente, y las caracterlsticas preferidas se establecen en las reivindicaciones dependientes. En el presente documento se describe un cargador

de alta frecuencia que incluye un circuito de carga y un circuito de potenciacion. En una realizacion preferida, el circuito de carga incluye un primer transformador de alta frecuencia. Un conmutador conmuta este primer transformador de alta frecuencia a una frecuencia predeterminada. El circuito de potenciacion incluye un segundo transformador de alta frecuencia que esta separado del primer transformador de alta frecuencia en el circuito de 5 carga. El primer y el segundo transformador de alta frecuencia funcionan de una manera similar. Sin embargo, el circuito de potenciacion esta adaptado para proporcionar una alta corriente que puede ser usada para forzar el arranque auxiliar de un vehlculo con una baterla agotada.

[0007] En una realizacion preferida, un controlador de la PWM proporciona una senal de mando al 10 conmutador de forma que el transformador del circuito de carga se conmute para dar salida a un pulso. La salida del

pulso del circuito de carga puede usarse para acondicionar la baterla.

[0008] Como se ha indicado, el transformador del circuito de carga y el transformador del circuito de potenciacion estan preferentemente separados entre si, es decir, hay dos transformadores y circuitos asociados. Por

15 lo tanto, el cargador de baterla no depende del mismo transformador para la carga habitual y para la potenciacion.

[0009] Por ejemplo, si el transformador de un cargador convencional se agota mientras realiza una funcion de potenciacion, puede perderse toda la funcionalidad del cargador, ya que se usa un unico transformador para ambas funciones. Sin embargo, en la presente realizacion, cualquiera de los transformadores todavla funciona incluso si el

20 otro transformador esta inactivo por alguna razon.

[0010] Tambien se proporciona un circuito de control para un cargador de alta frecuencia. En una realizacion ejemplar, el circuito de control incluye un controlador de la modulacion de la amplitud del pulso (PWM) que tiene una entrada de voltaje de referencia, una entrada de control y una salida de una senal de control. Un conmutador recibe

25 la senal de control y es conmutado a activo e inactivo en respuesta a la senal de control. Una red divisora del voltaje divide el voltaje aplicado a la entrada de voltaje de referencia y a la entrada de control. Un ciclo de trabajo de la salida de senal de control desde el controlador de la PWM varla basandose en el porcentaje del voltaje de referencia que es aplicado al control.

30 [0011] En una realizacion adicional, la red divisora del voltaje comprende una primera resistencia que tiene

un primer terminal conectado a la salida del voltaje de referencia, y un segundo terminal conectado a la entrada de control. Hay una pluralidad de segundas resistencias que tienen, cada una, un primer terminal conectado al segundo terminal de la primera resistencia, y un segundo terminal. Tambien se proporciona una pluralidad de transistores, cada uno de los cuales tiene un primer electrodo conectado al segundo terminal de una de las segundas 35 resistencias, un segundo electrodo que esta unido a tierra, y un tercer electrodo que recibe una senal de habilitacion. La senal de habilitacion activa y desactiva los transistores, conectando selectivamente una de las segundas resistencias a tierra.

[0012] En el presente documento se describe un medio de almacenamiento legible por ordenador para su

40 uso con un ordenador para controlar un cargador de alta frecuencia que incluye un circuito de carga que tiene un primer transformador de alta frecuencia; un primer conmutador que conmuta el primer transformador de alta frecuencia a una frecuencia predeterminada para producir una senal de carga en un primer modo de operacion; el circuito de carga opera en al menos uno de un modo de pulso y un modo de carga; y un selector para seleccionar uno del modo de carga y el modo de pulso, almacenando el medio de almacenamiento legible por ordenador un 45 codigo de programa legible por ordenador para hacer que el ordenador ejecute las etapas de: deteccion de un modo de operacion seleccionado para el cargador; y cuando se selecciona un modo de pulso, a) generar una senal de mando para el primer conmutador durante un primer periodo de tiempo; b) inhabilitar el primer conmutador durante un segundo periodo de tiempo; y c) volver a la etapa a).

50 [0013] La anterior y otras caracterlsticas de la invention, junto con los beneficios y las ventajas que las

acompanan, seran evidentes a partir de la siguiente description detallada cuando se considera junto con los dibujos anexos.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

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[0014]

La Figura 1 es un diagrama en bloque que muestra un cargador de alta frecuencia doble segun una realizacion de la presente invencion.

La Figura 2 es un diagrama de las formas de onda generadas por los circuitos de control segun una realization de la presente invention.

La Figura 3 es un esquema de un circuito en forma de un diagrama de bloques parciales que muestra una realizacion del circuito habilitador de pulsos y el controlador de la modulation de la amplitud del pulso mostrados en 5 la Figura 1.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

[0015] Haciendo referencia ahora a la Figura 1, se muestra un cargador de alta frecuencia, segun una 10 realizacion de la invencion, que incluye una portion del transformador de alta frecuencia 8. La portion del

transformador de alta frecuencia 8 normalmente recibe una senal de CC como entrada. La senal de CC puede ser proporcionada desde una baterla o desde una entrada de CA. En la realizacion ilustrada, se acopla una entrada de CA 2, que puede ser proporcionada por un enchufe de pared tlpico, a un filtro 4, por ejemplo, un filtro pi o un filtro LC. El filtro 4 se usa para suavizar y limpiar la entrada de CA. Se proporciona una salida de la senal de CA desde el 15 filtro 4 hacia unos rectificadores convencionales y condensadores de filtrado 6 para rectificar la senal de CA. El rectificador es preferentemente un rectificador de onda completa de un tipo conocido por la persona experta en la materia, y proporciona una salida de CC de, por ejemplo, aproximadamente 150 voltios de CC.

[0016] La salida de CC con la onda completamente rectificada y filtrada del rectificador 6 es proporcionada a 20 la porcion del transformador de alta frecuencia 8 del cargador de la baterla. La porcion del transformador de alta

frecuencia 8 incluye un circuito de carga 12 y un circuito de potenciacion 16. El circuito de potenciacion 16 se usa para proporcionar una potenciacion de alta corriente que puede ser usada para forzar el arranque auxiliar de un vehlculo con la baterla agotada El circuito de carga 12 se usa para la carga normal de la baterla. La operation del circuito de potenciacion 16 y del circuito de carga 12 pueden tener lugar secuencialmente, en cualquier orden, o 25 simultaneamente. El circuito de carga 12 y el circuito de potenciacion 16 incluyen, cada uno, un transformador de alta frecuencia 14, 18, respectivamente. Se proporciona una salida de CC de los rectificadores y los condensadores de filtrado 6 en cada uno de los transformadores de alta frecuencia 14, 18.

[0017] Los transformadores reciben normalmente una entrada de CA y proporcionan una salida de CA. Por 30 ejemplo, un transformador enchufado en un enchufe de pared ordinario esta provisto con una entrada de CA de 120

voltios, y da salida a una senal de CA que es dependiente del bobinado secundario del transformador. Por lo tanto, los transformadores de alta frecuencia 14, 18 deben ser manipulados para que se comporten de forma que la senal de CC de los rectificadores 6 parezca una entrada de CA. Esta manipulation se consigue mediante la conmutacion de la salida de CC del rectificador 6 a traves de los transformadores de alta frecuencia. Los transformadores se 35 activan y se inactivan a una elevada frecuencia, por ejemplo, de aproximadamente 20 kHz y mayor. Esta conmutacion causa que los transformadores se comporten como si su entrada fuera de CA. Esta conmutacion puede llevarse a cabo mediante el uso de esencialmente cualquier tipo de conmutador, por ejemplo, un transistor con efecto de campo (FET) u otro conmutador electronico. Los transformadores de alta frecuencia 14, 18 de la realizacion ilustrada son conmutados por los conmutadores 22, 24, respectivamente, acoplados a los mismos. Los 40 conmutadores 22, 24 son, a su vez, controlados por los controladores de la PWM 23, 25. El controlador de la PWM puede ser, por ejemplo, un controlador de tipo Motorola TL 494 o un controlador aislado. El controlador de la PWM genera una senal de mando de la PWM para activar y desactivar los conmutadores.

[0018] El circuito de carga 12 es susceptible de operar en dos modos, un modo de carga y un modo de pulso. 45 En el modo de carga, el circuito de carga 12 opera para cargar una baterla. En el modo de pulso, el circuito de carga

12 opera para acondicionar o desulfatar una baterla. Un usuario puede seleccionar entre uno de estos dos modos a traves del selector 30. El selector 30 proporciona la selection del usuario a un circuito de habilitacion del pulso 28. El circuito de habilitacion del pulso 28 controla el controlador de la PWM 23 segun se haya seleccionado el modo de operacion de carga o el modo de pulso para el circuito de carga 12.

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[0019] Cuando se selecciona el modo de pulso, el circuito de habilitacion del pulso 28 controla el controlador de la PWM 23 para alternativamente estar activo y dar salida a una senal de mando hacia el conmutador 22, y estar inactivo y no comandar el conmutador 22. Un ciclo de habilitacion/inhabilitacion de la conmutacion del conmutador 22 se repite bajo el control del controlador de la PWM 23. La Figura 2 ilustra un ejemplo de formas de onda de salida

55 del circuito de habilitacion del pulso 28 y del controlador de la PWM 23. En el modo de pulso, el circuito de habilitacion del pulso 28 es activado de forma que la senal de salida W1 varla entre un estado bajo y alto, segun se muestra en la Figura 2. El controlador de la PWM 23 se activa dependiendo de la senal de salida W1 del circuito de habilitacion del pulso 28. Durante un primer perlodo de tiempo t1, la salida W1 del circuito de habilitacion del pulso 28 es alta y el controlador de la PWM 23 se activa para generar una senal de mando W2 de la PWM, segun se muestra

en la Figura 2. La senal de mando W2 del controlador de la PWM 23 es proporcionada al conmutador 22, por ejemplo, a la puerta de un FET que comprende un conmutador 22, para activarlo y desactivarlo. Por ejemplo, la senal de mando del controlador de la PWM 23 puede tener un ciclo de trabajo menor del 15 %, de forma que el FET se active durante un periodo de tiempo muy corto, de salida de corriente a la baterla, y despues se inactive. La senal 5 de mando modula el FET. Durante un segundo periodo de tiempo t2, la salida Wi del circuito de habilitacion del pulso 28 es baja y el controlador de la PWM esta desactivado. No se proporciona ninguna senal de mando al FET, y el FET permanece inactivo. La pulsacion del transformador de alta frecuencia corta de esta forma su salida para acondicionar la baterla.

10 [0020] Durante el modo de pulso, el cargador de la baterla genera una serie de pulsos de la corriente de

salida y son proporcionados a la bateria descargada 21. Los pulsos de corriente pueden tener una frecuencia de aproximadamente un pulso por segundo y un tiempo de subida de aproximadamente 100 voltios/microsegundo o menos.

15 [0021] El cargador de la bateria pulsa la bateria para realizar el acondicionamiento. La conmutacion del

conmutador FET 22 es controlada para generar los pulsos de acondicionamiento. Por ejemplo, el microprocesador puede habilitar el controlador de la PWM 23 para que conmute el FET a activo e inactivo durante un periodo de tiempo, de aproximadamente 50 microsegundos. Despues, el controlador de la PWM 23 se apaga, deshabilitando el conmutador FET 22. El FET no es conmutado cuando el controlador de la PWM 23 esta inactivo. El controlador de la 20 PWM 23 puede permanecer inactivo durante aproximadamente 1 segundo. Despues el proceso se repite hasta que la operacion de acondicionamiento de la baterla se ha llevado a cabo durante 24 horas, momento en el cual se ha completado el proceso de acondicionamiento de la baterla.

[0022] Cuando se selecciona el modo de carga a traves del selector 30, el controlador de la PWM 23 esta 25 preferentemente siempre activado. La operacion del controlador de la PWM 23 puede ser controlada en parte a

traves de la retroalimentacion de la bateria 21 que se esta cargando. El ciclo de trabajo de la senal de mando generada por el controlador de la PWM 23 varia basandose en el estado de carga de la bateria. Una senal de retroalimentacion de la baterla que se esta cargando 21 hacia el controlador de la PWM 23 proporciona la informacion sobre el estado de carga de la baterla. Cuanta mayor potencia necesite la bateria, mayor sera el ciclo de 30 trabajo; y cuanta menor potencia necesite la bateria, menor sera el ciclo de trabajo. El conmutador 22 conmuta el transformador 14 segun la senal de mando para cargar la baterla 21.

[0023] Haciendo referencia de nuevo a la Figura 1, ahora se describe el circuito de potenciacion 16. El circuito de potenciacion 16 proporciona un pulso de alta corriente que puede usarse para el arranque auxiliar de un

35 vehlculo con una baterla agotada. El circuito de potenciacion 16 es habilitado a traves de un selector de modo normal/potencia 26, que puede manipular un usuario. Cuando se manipula para seleccionar el modo de potenciacion, el selector 26 habilita el controlador de la PWM 25 para generar una senal que comanda el conmutador 24, que, en un ejemplo de realizacion, comprende un FET. La frecuencia de la senal de mando del FET 24 en el circuito de potenciacion de alta potencia 16 puede ser igual o diferente de la frecuencia de la senal de 40 mando para el conmutador 22 del circuito de carga 12, por ejemplo, de aproximadamente 20 kHz, o incluso mayor. Cuando se usa la misma frecuencia, la frecuencia de sincronizacion del controlador de la PWM 23 asociado con el circuito de carga 12 que va a ser compartido por el controlador de la PWM 25 para el circuito de potenciacion de alta potencia 16.

45 [0024] El circuito de potenciacion de alta potencia 16 recibe una entrada de CC del rectificador 6. La entrada

de cC es proporcionada al transformador de alta frecuencia 18 en el circuito de potenciacion de alta potencia 16. Preferiblemente, el transformador de alta frecuencia 18 del circuito de potenciacion de alta potencia 16 esta separado del transformador de alta frecuencia 14 del circuito de carga 12. El transformador de alta frecuencia 18 del circuito de potenciacion de alta potencia 16 da salida a una corriente relativamente alta con respecto a la salida del 50 circuito de carga 12. Por ejemplo, la salida de corriente del circuito de potenciacion 16 puede variar desde aproximadamente 30 amperios hasta aproximadamente 500 amperios, en comparacion con los aproximadamente 225 amperios del circuito de carga 12. Adicionalmente, la salida del circuito de potenciacion 16 normalmente solo es generada durante un corto periodo de tiempo, por ejemplo, de aproximadamente 3-40 segundos. Consecuentemente, el transformador de alta frecuencia 18 del circuito de potenciacion de alta potencia 16 es 55 preferentemente ligeramente mayor que el transformador de alta frecuencia 14 del circuito de carga 12.

[0025] El transformador de alta frecuencia 18 tiene un ciclo de trabajo tal que puede estar activado la mitad

del tiempo y desactivado la mitad del tiempo, a pesar de que puede haber siempre una salida desde el transformador que esta rectificada, filtrada y se usa para recargar la bateria. El controlador de la PWM 25

normalmente se inactiva durante aproximadamente el 60-90 % de tiempo, y se activa durante aproximadamente el 10-40 %, y despues se inactiva de nuevo para conseguir el ciclo de trabajo del cargador de alta frecuencia. Durante el 10-40 % del tiempo que el controlador de la PWM 25 esta activado, el conmutador 24 conmuta el transformador de alta frecuencia. Esto proporciona un pulso de alta corriente de salida del transformador de alta frecuencia a traves 5 del rectificador 19 para que se cargue la baterla.

[0026] Tanto el transformador 14 del circuito de carga 12 como el transformador 18 del circuito de potenciacion 16 dan salida a una senal de CA que requiere ser convertida a CC con objeto de ser usada por la baterla. Por lo tanto, la salida del cargador de alta frecuencia del circuito de carga pasa a traves de los habituales

10 rectificadores y condensadores de filtrado 19, 20 para proporcionar una salida de CC. El transformador de alta frecuencia 14 del circuito de carga 12 es preferentemente un transformador relativamente pequeno capaz de suministrar una corriente relativamente baja, preferentemente de entre aproximadamente 2 y aproximadamente 30 amperios, y un voltaje correspondiente al que necesite la baterla, por ejemplo, de aproximadamente 14,2 voltios. La operacion de conmutacion del transformador de alta frecuencia 18 del circuito de potenciacion de alta potencia 16 15 por parte del conmutador 24 se lleva a cabo preferentemente de una forma similar a la descrita anteriormente con respecto al circuito de carga 12 pero, debido a su diferente construccion, da como resultado una salida de corriente desde el circuito de potenciacion de entre aproximadamente 30 amperios y aproximadamente 500 amperios.

[0027] Volviendo ahora a la Figura 3, se describe un ejemplo de sistema de circuitos que puede comprender 20 el circuito de habilitacion del pulso 28. En la realizacion ilustrada, el circuito de habilitacion del pulso 28 incorpora un

control manual del controlador de la PWM 23. Por lo tanto, un usuario puede controlar la carga de la baterla. El controlador de la PWM 23 tiene una entrada 31 a la cual se aplica un voltaje de referencia, y una entrada de control del tiempo muerto 32. La entrada de control del tiempo muerto 32 controla el ciclo de trabajo de la senal de mando de la salida 34 del controlador de la PWM 23 basandose en el porcentaje del voltaje de referencia que es aplicado a 25 la entrada de control del tiempo muerto 32. Por ejemplo, cuando se aplica el voltaje de referencia completo a la entrada de control del tiempo muerto 32, el ciclo de trabajo de la senal de salida del controlador de la pWm 23 se establece en cero, el conmutador 22 (Fig. 1) esta apagado y no se aplica ningun voltaje a la baterla que se esta cargando. Cuando no se aplica ningun voltaje a la entrada de control del tiempo muerto 32, el ciclo de trabajo de la senal de salida del controlador de la PWM 23 se establece en su maximo, y se aplica un maximo de corriente a la 30 baterla. El ciclo de trabajo de la senal de mando de la salida 34 del controlador de la PWM 23 varla entre estos dos extremos dependiendo de los porcentajes del voltaje de referencia aplicado a la entrada de control del tiempo muerto 32.

[0028] En la realizacion mostrada en la Figura 3, se usa una combinacion de un circuito contador 36 y varios 35 transistores 38-41 para controlar el porcentaje del voltaje de referencia que se aplica a la entrada de control del

tiempo muerto 32. El contador 36 es preferentemente un dispositivo activo bajo con diodos o un contador de decada activo de alta salida, por ejemplo un 4017B CMOS IC. Por supuesto, son posibles otras configuraciones en el ambito de la invencion. Cada una de las salidas del contador 36 esta conectada a los transistores. En la Figura 3 se muestran cuatro transistores 38-41 para cuatro salidas del contador 36. El numero de salidas y los correspondientes 40 transistores pueden variar dependiendo del tipo de contador usado. Cada transistor puede ser del tipo BJT o del tipo FET. Hay un electrodo de control de cada transistor 38-41 conectado a traves de una correspondiente resistencia 42-45 a una salida individual del contador 36. Un primer electrodo de la ruta de corriente principal de cada transistor 38-41 se acopla a tierra. Un segundo electrodo de la ruta de corriente principal de cada transistor 38-41 se acopla a una resistencia 46-49, respectivamente. Cada una de las resistencias 46-49 se acopla a la entrada de control del 45 tiempo muerto 32 del controlador de la PWM 23. Cada una de las resistencias 46-49 tambien esta acoplada a la resistencia 51, que, a su vez, esta acoplada a la entrada del voltaje de referencia 30 del controlador de la PWM 23.

[0029] Las resistencias 46-49, los transistores asociados 38-41 y la resistencia 51 forman un divisor de voltaje. La diferencia de voltaje entre la entrada del voltaje de referencia 30 y la entrada de control del tiempo muerto

50 32 es controlada por los valores de las resistencias 46-49. Por ejemplo, cada una de las resistencias 46-49 puede seleccionarse para que tenga una resistencia diferente. La calda de voltaje a traves de las resistencias 46-49 variara consecuentemente. Por lo tanto, el porcentaje del voltaje de referencia aplicado a la entrada de control del tiempo muerto 32 varla dependiendo de que el transistor 38-41 este de activado y del valor de su resistencia asociada 4649.

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[0030] Por ejemplo, como el contador 36 esta sincronizado, una de las salidas del contador 36 se hace activa y activa el respectivo transistor 38-41 conectado a esa salida. Unicamente uno de los transistores 38-41 puede ser activado en un momento cualquiera. El transistor activado 38-41 proporciona una ruta de corriente desde la entrada de control del tiempo muerto 32, a traves de su respectiva resistencia 46-49, a tierra, alterando as! el voltaje en la

entrada de control del tiempo muerto 32 con respecto al voltaje en la entrada del voltaje de referenda 30. Alternativamente, se activa mas de uno de los transistores 38-41.

[0031] Un conmutador 53, tal como un conmutador de boton de pulsacion, puede estar acoplado a una 5 entrada de sincronizacion 37 y ser usado para sincronizar el contador 36. Por ejemplo, la manipulacion del

conmutador una vez sincroniza el contador 36 desde la salida cero a la primera salida, manipulando el conmutador una segunda vez, sincroniza el contador 36 a la segunda salida, y as! sucesivamente. Segun se hace activa cada salida del contador 36, el transistor asociado con esa salida se activa, alterando el voltaje en la entrada de control del tiempo muerto 32. Por lo tanto, el ciclo de trabajo de la senal de mando del controlador de la PWM 23 puede ser 10 escalonado manualmente a traves de varios niveles.

[0032] En una realizacion alternativa puede proporcionarse un microprocesador para sustituir los controladores de la PWM 23, 25 y el circuito de habilitacion del pulso 28. El microprocesador esta programado para ejecutar las funciones de control de estos elementos, como se ha descrito anteriormente.

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[0033] Consecuentemente, se proporciona un cargador de alta frecuencia y un procedimiento de operation de un cargador de alta frecuencia. El uso de transformadores de alta frecuencia proporciona numerosas ventajas. Por ejemplo, siempre que la frecuencia de conmutacion sea lo suficientemente alta, no es necesario hierro para el nucleo de los transformadores. Puede usarse una sustancia muy ligera, por ejemplo, ferrita, reduciendo en gran

20 medida el peso y la lentitud de los dispositivos conocidos. Adicionalmente, el bobinado secundario de los transformadores puede tener un pequeno numero de bobinados, por ejemplo, tan poco como cuatro vueltas de cable. En comparacion, un transformador convencional puede requerir mas de 100 vueltas de cable. Cuanto mayor sea la frecuencia, menor cable se necesita, reduciendo adicionalmente el coste necesario para la fabrication del dispositivo.

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[0034] Las realizaciones ilustradas y analizadas en esta memoria descriptiva pretenden unicamente ensenar a los expertos en la materia la mejor forma conocida por los inventores para la fabricacion y el uso de la invention. Por lo tanto debe entenderse que, en el ambito de las reivindicaciones, la invencion puede llevarse a la practica de una forma distinta a la especlficamente descrita. Por ejemplo, los procesos descritos anteriormente pueden llevarse

30 a cabo en un orden diferente al descrito anteriormente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un cargador de alta frecuencia, que comprende:

5 un circuito de carga (12) que incluye un primer transformador de alta frecuencia (14);

un primer conmutador (22) que conmuta el primer transformador de alta frecuencia (14) a una primera frecuencia para la produccion de una corriente de carga para cargar una baterla (21); caracterizado porque el cargador de alta frecuencia comprende adicionalmente:

10 un circuito de potenciacion (16) que incluye un segundo transformador de alta frecuencia (18), separado del primer transformador de alta frecuencia (14);

un segundo conmutador (24) que conmuta el segundo transformador de alta frecuencia (18) a una segunda frecuencia para producir una corriente de potenciacion relativamente alta en comparacion con la corriente de carga para el arranque auxiliar de un vehlculo; y

15 un conmutador del selector (26) para activar selectivamente al menos uno del circuito de carga (12) y el circuito de potenciacion (16).
2. El cargador de la reivindicacion 1, que comprende adicionalmente:

20 un filtro (19, 20) acoplado a las salidas del primer (14) y del segundo (18) transformador de alta frecuencia para pasar una senal de voltaje de CC.
3. El cargador de la reivindicacion 1, en el que el circuito de carga (12) tiene un modo de carga y un modo de pulso, y que comprende adicionalmente un medio (30) para activar selectivamente uno del modo de carga

25 y el modo de pulso.
4. El cargador de la reivindicacion 3, que comprende adicionalmente un medio acoplado al primer conmutador (22) para habilitar alternativamente el primer conmutador (22) para conmutar el primer transformador (14) a la primera frecuencia y deshabilitar el primer conmutador (22) para que no conmute el primer transformador

30 (14).
5. El cargador de la reivindicacion 1, que comprende adicionalmente:

un primer controlador (23) que proporciona una senal de mando al primer conmutador (22); y 35 un segundo controlador (25) que proporciona una senal de mando al segundo conmutador (24).
6. El cargador de la reivindicacion 5, en el que el conmutador del selector (26) se acopla al primer (23) y

al segundo (25) controlador para activar selectivamente al menos uno del primer (23) y el segundo (25) controlador.

40 7. El cargador de la reivindicacion 5, que comprende adicionalmente un circuito de retroalimentacion

conectado entre la baterla (21) y el primer controlador (23) para el ajuste de un ciclo de trabajo de la senal de mando proporcionada por el primer controlador (23) basandose en los parametros de carga de la baterla (21).
8. El cargador de la reivindicacion 6, en el que el circuito de carga (12) tiene un modo de carga y un 45 modo de pulso, y que comprende adicionalmente un selector (30) acoplado al primer controlador (23) para

seleccionar entre el modo de carga y el modo de pulso.
9. El cargador de la reivindicacion 7, que comprende adicionalmente un circuito de habilitacion (28) acoplado al selector (30) que habilita y deshabilita selectivamente el primer controlador (23) a una velocidad

50 predeterminada cuando se selecciona el modo de pulso.
10. El cargador de la reivindicacion 2, en el que una salida de la senal de CC del segundo transformador de alta frecuencia (18) tiene una corriente de aproximadamente 25-300 amperios.

55 11. El cargador de la reivindicacion 2, en el que una salida de la senal de CC del segundo transformador

de alta frecuencia (18) tiene una duracion de aproximadamente 3-35 segundos.
12. El cargador de la reivindicacion 3, en el que, en el modo de pulso, una senal de salida de CC del

circuito de carga es una serie de pulsos.
13. El cargador de la reivindicacion 12, en el que la serie de pulsos tiene un tiempo de subida de menos

de 100 voltios por microsegundo.

5 14. El cargador de la reivindicacion 12, en el que la serie de pulsos tiene una frecuencia de

aproximadamente un pulso por segundo.
15. El cargador de la reivindicacion 2, que comprende adicionalmente:

10 un par de conectores acoplado al filtro (19, 20) y adaptado para una conexion con una baterla (21); al menos un conmutador acoplado entre uno de los conectores y el filtro;

un circuito de deteccion de la polaridad acoplado a los conectores para determinar una polaridad entre los conectores y proporcionar una senal de polaridad que representa la polaridad; y

un microprocesador que recibe la senal de polaridad y genera una senal para la apertura o el cierre del conmutador 15 dependiendo de la senal de polaridad.
16. El cargador de la reivindicacion 15, en el que el circuito de deteccion de la polaridad incluye un opto- aislante.

20 17. El cargador de la reivindicacion 15, en el que el al menos un conmutador incluye un transistor.
18. El cargador de la reivindicacion 15, que comprende adicionalmente un medio para la deteccion de la desconexion de los conectores de la baterla (21) y la abertura del al menos un conmutador cuando se detecta la desconexion.

25
19. El cargador de la reivindicacion 5, que comprende adicionalmente un circuito de control acoplado al primer controlador (23) para establecer un ciclo de trabajo de la senal de mando del primer controlador (23).
20. El cargador de la reivindicacion 19, en el que el circuito de control que establece un ciclo de trabajo 30 comprende:

un circuito integrado; y

al menos dos circuitos de voltaje de referencia que desarrollan un voltaje de referencia y estan acoplados entre el circuito integrado y el primer controlador, en el que el circuito integrado habilita selectivamente al menos uno de los 35 circuitos de voltaje de referencia.
21. El cargador de la reivindicacion 20, en el que el circuito integrado comprende un contador (36).
22. El cargador de la reivindicacion 21, en el que cada uno de los circuitos de voltaje de referencia incluye

40 un conmutador que puede ser abierto y cerrado dependiendo de una salida del contador (36).
23. El cargador de la reivindicacion 19, en el que el circuito de control que establece un ciclo de trabajo

comprende una red divisora del voltaje que divide un voltaje aplicado en una entrada de voltaje de referencia del

primer controlador (23) y una entrada de control (32) del primer controlador (23), en el que el ciclo de trabajo varla

45 basandose en el porcentaje del voltaje de referencia aplicado a la entrada de control (32).
24. El cargador de la reivindicacion 1, que comprende adicionalmente un ordenador para controlar la operacion del primer (22) y del segundo (24) conmutador.

50 25. El cargador de la reivindicacion 24, en el que el circuito de carga (12) tiene un modo de carga y un

modo de pulso, y que comprende adicionalmente un medio para activar selectivamente uno del modo de carga y el modo de pulso; y un medio de almacenamiento de informacion legible por ordenador, almacenando el medio de almacenamiento de informacion legible por ordenador un codigo de programa legible por ordenador para ejecutar las etapas de:

55

detectar un modo de operacion seleccionado; y cuando se selecciona un modo de pulso:

a) generar una senal de mando para el primer conmutador (22) durante un primer periodo de tiempo;

b) inhabilitar el primer conmutador (22) durante un segundo periodo de tiempo; y

c) volver a la etapa a).
26. El cargador de alta frecuencia de la reivindicacion 5, que comprende adicionalmente:

5

un circuito de habilitacion (28) que habilita y deshabilita selectivamente el primer controlador (23) a una velocidad predeterminada para la produccion de una serie de pulsos de CC como la senal de salida de CC.
27. El cargador de la reivindicacion 24, que comprende adicionalmente:

10

una pantalla acoplada al ordenador para mostrar los datos de salida del ordenador; y

un medio de entrada acoplado al ordenador para permitir que un usuario seleccione un modo de operacion.
28. El cargador de la reivindicacion 24, que comprende adicionalmente:

15

un medio para la deteccion de al menos uno de un voltaje y una corriente en una interfaz del cargador con una baterla que se va a cargar; y

un circuito de retroalimentacion para proporcionar el voltaje o la corriente detectados al ordenador.

20 29. El cargador de la reivindicacion 28, en el que el medio para la deteccion comprende un opto-aislante

para la produccion de un voltaje que representa el voltaje de la baterla mientras esta siendo cargada por la corriente del circuito de carga.