充电装置的制作方法

专利名称：充电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种串联连接有多个蓄电器单元的蓄电器的充电装置。
技术背景为了环境保护、低噪音化、减少汽油消耗，电动汽车、燃料电池汽车 以及混合动力汽车这样的电动车辆正在实用化，在这些电动车辆中，安装 有驱动行驶用电动机的高压电池。该高压电池是通过串联连接多个普通的 低压电池单元从而形成高压化的电池，通过电池的高压化，减小在行驶用 电动机中流通的电流，与低电压、同输出的行驶用电动机相比，能够降低 电线的重量。但是，串联连接的多个电池单元，当反复充放电时，由于电池单元的 特性偏差，各个电池单元的充电量之间会慢慢产生差异。在某一个电池单 元达到充电量的上限时，即使其他的单元还没有充满电，也必须停止充电 动作，在任一个电池单元达到充电量下限的时点时，必须停止放电动作。 即，因为提前达到串联连接整体的充电上限或充电下限，因此能够使用的 充电容量实际上变少。另外，作为电池故障形态之一，有轻微短路，当该 轻微短路发生时，只是已发生故障的电池单元进行放电。因此，公开有一种适宜进行放电的方法，为了使电池单元的充电量均 等化，而将电阻器和半导体开关的串联电路分别与各电池单元的两端连接(专利文献l、 2、 3)。另外，还公开有一种方法，在每个电池单元上连接 变压器线圈以及开关元件，使得向各电池单元的充电电压均等化(专利文 献4、 5)。在利用电阻器放电的技术中，需要高耐压的半导体开关，附带 电路也复杂。而且，在利用变压器进行绝缘的技术中，变压器在电子部件 中是比较大的部件，难以集成化、小型化。另外，作为这种问题点比较少的技术公开有一种方法，利用电容器(condenser)使各电池单元和交流电源之间绝缘，使交流电源的变动电压
与电容器两端的电压重叠，从而向电池单元进行充电(特许文献6)。专利文献1特开2000-92732号公报 专利文献2特开2001-37077号公报 专利文献3特开2003-70179号公报 专利文献4特开2002-223528号公报 专利文献5特开2001-339865号公报 专利文献6特开平11-32443号公报但是，专利文献6所述的技术，使串联连接的电池单元的两极与交 流电源的两极绝缘，在电池单元和交流电源(周期电源)之间施加共态噪 音(common mode noise)的情况下，可能将噪音电压也一起充电到电池单 元中。另外，专利文献6所述的技术，使用一个交流电源同时向多个电池 单元(蓄电器单元)供给相同电压。发明内容因此，本发明提供一种充电装置，其能够减少产生于蓄电器单元与周 期电源之间的共态噪音的影响，能够对任意一个蓄电器单元进行充电。为了解决上述课题，本发明的第一发明提供一种充电装置，其具备 蓄电器，其串联连接多个蓄电器单元，以任一个所述蓄电器单元的电极作 为基准电位点；单个或多个电容器，其一端的电位经由整流部件被固定于 所述各蓄电器单元的任一个电极和所述多个蓄电器单元的任何另一个电 极的电位；周期电源，其连接于所述多个电容器的任意的另一端和所述蓄 电器的基准电位点之间，生成反复信号，与所述蓄电器的基准电位点连接。 由此，蓄电器单元的各电极与周期电源经由电容器被绝缘，对该电 容器充电相当于各电极的电位与周期电源的输出电压的电位差的电压。因 此，相当于周期电源的振幅的电压经由电容器以及整流部件向各蓄电器单 元充电。在此，在周期电源中包含交流电源以及矩形波电源，在蓄电器中 包含电池以及电容器(capacitor)。另外，优选为周期电源的输出电压的 振幅比各蓄电器单元的任一个电极和多个蓄电器单元的任何另一个电极 的电位差大。另外，由于任一个蓄电器单元的电极和周期电源与基准电源 连接，因此难以受共态噪音的影响。
另外，本发明第二发明的充电装置，在第一发明的充电装置中，所 述周期电源是交替输出高瞬时电压与低瞬时电压的矩形波电源，所述整流 部件在所述矩形波电源的电压高时，将所述电容器的一端的电位固定在所 述一个电极与所述另 一个电极中高的电位上，在所述矩形波电源的电压低 时，将所述电容器的一端的电位固定在所述一个电极与所述另一个电极中 电位低的一侧上。据此，在矩形波电压的瞬时电压高时，经由一个电极与另一个电极 中高的电极，向在该高的一侧的电极和基准电位之间连接的多个蓄电器单 元充电。另外，在矩形波电源的瞬时电压低时，经由一个电极与另一个电 极中低的电极，从在该低的一个电极和基准电位之间连接的单个或多个蓄 电器单元放电。通过该充电以及放电，仅向在一个电极与另一个电极之间 连接的蓄电器单元充电。另外，本发明第三发明的充电装置，在第二方面发明的充电装置中， 所述周期电源由第一周期电源、和相对于该第一周期电源相位反相的第二 周期电源构成，所述电容器由另一端的电位固定于所述第一周期电源的电 压的第一电容器、和另一端的电位固定于所述第二周期电源的电压的第二 电容器构成。据此，由于第一矩形波电源与第二矩形波电源的相位反相，所以任 一侧的电位高，则另一侧的电位低。因此，与电位高的矩形波电源连接的 电容器固定在多个蓄电器单元的各电极与其他电极中高的一侧的电位上。 另外，与电位低的矩形波电源连接的电容器固定在多个蓄电器单元的各电 极和其他电极中低的一侧的电位上。因而，经由与电位高的矩形波电源连 接的电容器、在一个电极与另一个电极之间连接的蓄电器单元、与电位低 的矩形波电源连接的电容器，在电位高的矩形波电源与电位低的矩形波电 源之间电流流动。本发明第四方面的充电装置，其能够对串联连接有多个蓄电器单元 的蓄电器的任意所述蓄电器单元进行充电，其具有充电电路，其在每个 所述蓄电器单元中具备多个副电路，所述副电路相对于一个电容器的一端 连接第一二极管的阳极侧及第二二极管的阴极侧，并且所述第一二极管的 阴极侧与所述各蓄电器单元的阳极连接，所述第二二极管的阳极侧与所述
各蓄电器单元的阴极连接；矩形波电源，其向所述充电电路具备的任意副电路的电容器的另一端施加矩形波。在矩形波电源的瞬时电压高时，经由电容器和第一二极管，向多个 蓄电器单元充电。另一方面，在矩形波电源的输出电压低时，经由电容器 与第二二极管，从与基准电位连接的单个或多个蓄电器单元放电。通过该 充电以及放电，仅对在第一二极管和第二二极管之间连接的蓄电器单元充 电。本发明第五方面的充电装置，其能够对串联连接有多个蓄电器单元的蓄电器(20)的任意所述蓄电器单元进行充电，其具有充电电路，其 在每个所述蓄电器单元中具备多个副电路，所述副电路相对于第一电容器 的一端连接第一二极管的阳极侧及第二二极管的阴极侧，并且所述第一二 极管的阴极侧与所述各蓄电器单元的阳极连接，所述第二二极管的阳极侧 与所述各蓄电器单元的阴极连接，并且，所述副电路相对于第二电容器的 一端连接第三二极管的阳极侧及第四二极管的阴极侧，并且所述第三二极 管的阴极侧与所述各蓄电器单元的阳极连接，所述第四二极管的阳极侧与所述各蓄电器单元的阴极连接；矩形波电源，其向所述充电电路具备的任 意副电路的第一电容器的另一端施加矩形波电压，向第二电容器的另一端 施加将所述矩形波电压反相的反相电压。据此，由于第一矩形波电源与第二矩形波电源的相位反相，所以任 一侧的电位高，则另一侧的电位低。在第一矩形波电源的电位高时，经由 第一电容器、第一二极管、蓄电器单元、第四二极管和第二电容器，使电 流流到第二矩形波电源，对该蓄电器单元进行充电。另一方面，在第二矩 形波电源的电位高时，经由第二电容器、第三二极管、蓄电器单元、第二 二极管和第一电容器，使电流流到第一矩形波电源，对该蓄电器单元进行 充电。g卩，无论第一矩形波电源和第二矩形波电源任一个电源的电位高， 都对蓄电器单元进行充电。本发明第六方面的充电装置，在本发明的第五方面的充电装置中， 所述矩形波电压的中心电压与所述反相电压的中心电压具有一定的电位 差。据此，也可以根据矩形波电压的振幅变化和反相电压的振幅变化对蓄 电器单元进行充电。
本发明第七方面的充电装置，在本发明的第四或第六方面的充电装 置中，任一个所述蓄电器单元的电极与所述矩形波电源的基准电位为相同 电位。据此，降低产生于蓄电器单元和矩形波电源之间的共态噪音的影响。本发明的第八方面的充电装置，在本发明的第四 第七方面中任一 方面所述的充电装置中，在所述蓄电器和所述矩形波电源的通电路径上， 具有电阻器或感应器的至少一种。据此，能够降低过渡电流。根据本发明，能够减少产生于蓄电器单元与周期电源之间的共态噪 音的影响，对任意的蓄电器单元进行充电。


图1是本发明一实施例的充电装置的构成图；图2是用于说明本发明一实施例的充电装置的动作的图；图3是本发明一实施例的充电装置的电路图；图4是表示本发明一实施例的充电装置的电路动作结果的图；图5是本发明其他实施例的充电装置的构成图；图6是用于说明本发明其他实施例的充电装置的动作的图；图7是本发明其他实施例的充电装置的电路图；图8是表示本发明其他实施例的充电装置的电路动作结果的图；图9是表示本发明的充电装置的比较例的图；图IO是用于考察本发明的充电装置的比较例的图；图11是表示本发明的充电装置的变形例的图；图12是表示本发明的充电装置的其他变形例的图。符号说明10、 15充电电路20电池(蓄电器)25单元电压检测电路30、 35脉冲施加电路100、 150充电装置El、 E2、 E3、 E4、 En电池单元(蓄电器单元) Dll、 D12、 D13、 D14、 D21、 D22 二极管
C0、 Cl、 C2、 Cll、 C12电容器 Sl、 S2、 Sll、 S12、 S21、 S22开关 AC1、 AC2交流电源具体实施方式
(第一实施例) 参照

本发明的一实施例的充电装置。在图l所示的构成图中，充电装置100具有n个电池单元(蓄电器 单元)El、 E2…En串联连接成的电池(电池)20;对各电池单元El、 E2… En充电的充电电路10、作为生成驱动充电电路10的矩形波的周期电源(矩 形波电源)的脉冲施加电路30;测定各电池单元E1、 E2…En的电压的单 元电压检测电路25。另外，电池20连接有负荷。另夕卜，脉冲施加电路和 经由绝缘电路与车身接地的车辆控制装置连接。电池20和充电电路10和 脉冲施加电路30的基准电位未与车身接地而被绝缘。电池20是代表性的锂离子电池，其两端电位维持在VO和Vn，各电 池单元E1、 E2…En的连接点的电位维持在VI、 V2…Vn-l。换而言之， 负荷以及电池单元E1、 E2…En的连接点的电位为VO、 VI、 V2…Vn-l、 Vn。单元电压检测电路25由n个检测各电池El、 E2…En的电位差的检 测电路构成。各检测电路具备运算放大器(operational amplifier)电路 0A1、 OA2…OAn;与各运算放大器电路0A1、 OA2…OAn的输入并联连 接的电容器C01、 C02、 .'.C0n;在各电容器C01、 C02、 ...C0n的两端与各电池单 元E1、 E2…En的各连接点之间连接的电阻器r11、 r12、 r21、 r22…ml、 m2。利用该电容器C(H、C。2、…Q)n和电阻器r11、 r12、 r21、 r22…rnl、 rn2 防止常态噪音。并且，该各检测电路为了使各电池单元E1、 E2…En的充 电量均衡化是必需的，在不需要进行均衡化的充电装置中则不需要。另外， 运算放大器电路0A1、 OA2…OAn优选使用隔离放大器(isolation amplifier)。接着，说明作为本实施例的特征构成的充电电路10的构成，由于各 电池单元E1、 E2…En形成有相同的电路，所以对电池单元E1的电路进 行说明。二极管Dll的阴极经由电流限制用电阻器Rll连接着电池单元El的阳极上，二极管D12的阳极经由电阻器R12与电池单元E1的阴极 连接。二极管D11的阳极和二极管D12的阴极与电容器C1的一端极连接， 在电容器C1的另一端输入脉冲施加电路30的输出信号。另外，将电池单 元En的阴极作为充电装置的基准电位。脉冲施加电路30设有多个在充电电路10的各电容器Cl、 C2…Cn的 另一端施加脉冲电压的电路。在此，'为了说明上的方便，对与电容器Cl 的另一端连接的电路进行说明。脉冲施加电路30，其Hi侧的开关Sl和 Lo侧的开关S2的串联电路在与基准电位之间维持在电源电位Vp，开关 Sl和开关S2的连接点与电容器C1的另一端连接。开关S1通过控制电路 的脉冲电压控制，开关S2通过由反相器(inverter) INV使该脉冲电压反 相后的反相信号控制。据此，开关S1从0FF状态变换为0N状态、开关 S2从ON状态变换为OFF状态时，电容器Cl的另一端从基准电位变换为 电源电位Vp。另一方面，开关S1从ON状态变换为OFF状态、开关S2 从OFF状态变换为ON状态时，电容器Cl的另一端从电源电位Vp变换 为基准电位。接着，参照图2说明充电装置100的动作。图2 (a)是用于说明从基准电位变换为电源电位Vp，从电容器进行 单元充电时的动作的图；图2 (b)是用于说明从电源电位Vp变换为基准 电位，电容器再充电时的动作的图。在图2 (a)中，在电容器C1的另一端从基准电位变换为电源电位Vp (图l)时，电容器C1的电位整体仅上升电源电位Vp，因此，电流i+经 由电容器C1、 二极管Dll以及电阻器Rll向电池单元E1、 E2…En流动。 另一方面，由于电池单元E1的阴极电位V1比整体仅上升电源电位Vp的 电容器C1的电位低，所以二极管D12处在OFF状态。由此，Cl的电荷 被放电且与二极管连接侧的电容器端子的电位收敛在V0的电位。另外， 作为矩形波电压的瞬时电压的电源电位Vp比基准电位高。另外，在图2 (b)中，在电容器C1的另一端从电源电位Vp变换为 基准电位时，由于电容器C1的电位整体仅下降电源电位Vp，所以电流i —经由电阻器R12、 二极管D12及电容器Cl从电池单元E2…En放电。另 一方面，电池单元E1的阳极电位V0比整体仅下降电源电位Vp的电容器Cl的电位高，所以二极管Dll成为OFF状态。由此，电荷对C1充电且 与二极管连接侧的电容器端子的电位收敛在V1的电位。在图2 (a)的状态下，电池单元E1、 E2…En被充电，另一方面，在 图2 (b)的状态下，电池单元E2…En的电荷被放电，因此，其结果，只 对电池单元E1充电。图3表示n=3的情况，即只对中段的电池单元E2进行充电时的电路 动作结果。脉冲施加电路30(图1)由在图3中p沟道(channel)MOSFET Mll、 M21、 M31和n沟道MOSFET M12、 M22、 M32的连接电路构成，向p 沟道MOSFET M21和n沟道MOSFET M22的栅极输入脉冲信号Vs。 并且，使MOSFETMll、 M12、 M31、 M32的栅极维持在基准电位。图4 (a)是在电池单元E1中流动的电流波形，图4 (b)是在电池单 元E2中流动的电流波形，图4 (c)是在电池单元E3中流动的电流波形。 在图3的电路中，如图4(a)所示，电池单元E1不进行充放电，如图4 (b)所示，只有经由二极管D21的充电电流在电池单元E2中流动，放电 电流不流过。另夕卜，如图4 (c)所示，在电池单元E3中，经由二极管D21 的充电电流和经由二极管D22的放电电流交替流动，在充电电流与放电电 流处于平衡的稳定状态下，平均电流变为零。如上所述，根据本实施例，电池单元E1、 E2…En以及负荷连接点和 脉冲施加电路30经由电容器C1、 C2…Cn被绝缘，向该电容器充电相当 于各电极的电位和脉冲施加电路30的电位差的电压。另外，脉冲施加电 路30生成的矩形波电压的电压维持在电源电压Vp时，经由电池单元El 的阳极，对在该阳极和基准电位之间连接的多个电池单元El、 E2、 E3… En充电。另外，矩形波电源的电压为相对于基准电位的电压时，经由电 池单元E1和电池单元E2的连接点，从在该连接点和基准电位之间连接的 单个或多个电池单元E2、 E3…En电荷放电。通过该充电以及放电，只对 电池单元E1充电。另外，由于电池20和脉冲施加电路30以共同电位连 接，所以共态噪音难以向电容器C1、 C2…Cn充电。 (第二实施例)上述第一实施例为了进行一个电池单元El的充电，进行了其他的电
池单元E2、 E3…En的充放电，但也可以只对电池单元El进行充电。用 图5的构成图说明本实施例的充电装置。充电装置150具备单元电压检测电路25、电池20、充电电路15、 和脉冲施加电路35。因为单元电压检测电路25和电池20与第一实施例的 构成相同，所以省略其说明，对充电电路15和脉冲施加电路35进行说明。 另外，和第一实施例相同，将电池单元En的阴极作为基准电位连接有脉 冲施加电路35。充电电路15向每个电池单元E1、 E2…En进行充电，由相同的多个电 路构成。例如，对电池单元El进行充电的电路具有二极管Dll、 D12、 D13、 D14和电容器C11、 C12和电阻器R11、 R12。 二极管D11的阴极和 二极管D13的阴极与构成电池20的电池单元El的阳极连接；二极管D12 的阳极和二极管D14的阳极与电池单元El的阴极连接。另外，二极管Dll 的阳极和二极管D12的阳极，经由电容器Cll和电阻器Rll输入脉冲信 号。另外，使脉冲信号反相的反相信号经由电容器C14和电阻器R12输入 二极管D13的阴极和二极管D14的阴极。另夕卜，二极管Dll、 D12、 D13、 D14构成全波整流电路。脉冲施加电路35生成施加在充电电路15的电阻器Rll上的脉冲信号 和该脉冲信号的反相信号。Hi侧的开关Sll和Lo侧的开关S12的串联电 路在与基准电位之间维持在电源电位Vp，开关S21和开关S22的连接点 与电阻器R12连接。另外，由Hi侧的开关S21和Lo侧的开关S22构成 串联电路，串联电路与基准电位之间的电压维持在电源电位Vp，开关S21 和开关S22的连接点与电阻器R12连接。开关Sll通过控制电路的脉冲信号来控制，开关S12通过由反相器 INV1使该脉冲电压反相的反相信号来控制。另外，开关S21通过由反相 器INV3使控制电路的脉冲信号反相的信号来控制，开关S22通过由反相 器INV2使由反相器INV3反相的信号反相的信号来控制。据此，开关Sll 和开关S12连接点的电位相对于开关S21与开关S22的连接点的电位反 相。下面，参照图6对充电装置150的动作进行说明。图6 (a)表示向电阻器Rll施加正脉冲信号、向电阻器R12施加反
相信号的情况；图6 (b)表示向电阻器R12施加正脉冲信号、向电阻器 Rll施加反相信号的情况。图6 (a)中，电流在电阻器Rll、电容器Cll、 二极管Dll、电池单 元E1、 二极管D14、电容器C12、电阻器R12的路径中流动，电池单元 El被充电。还有，在该状态下，二极管D12、 D13成为OFF状态。另外， 在图6 (b)中，电流在电阻器R12、电容器C12、 二极管D13、电池单元 El、 二极管D12、电容器Cll以及电阻器Rll的路径中流动，电池单元 El被充电。而且，在该状态下，二极管Dll、 D14成为OFF状态。接着，对本实施例的电路动作结果进行说明。图7是n=2的情况，即只对电池单元El进行充电时的电路图，图8 是各部的电压以及电流波形。此时，在二极管Dll中流动的电流为电流lA,在二极管D13中流动 的电流为电流lB，在电池单元E1中流动的电流为电流Ic。图8 (a)是脉冲信号Va的波形，图8 (b)是反相信号Vb的波形， 图8 (c)是电流IA的波形，图8 (d)是电流IB的波形，图8 (e)是电流 Ic的波形。这些波形的横轴表示时间T。脉冲信号Va在高相位吋，电流 Ia流幼，反相信号VB在高相位时，电流IB流动。另夕卜，在电池单元E1 中流动的电流Ic是在二极管Dll中流动的电流Ia与在二扱管D13中流动 的电流lB的重合，且流动连续的充电电流。如上所述，据本实施例，因为由开关Sll、 S12构成的矩形波电源与 由开关S21、 S22构成的矩形波电源的相位反相，所以任一方矩形波电源 的电位高，则另一方的电位低。例如，在由Sll、 S12构成的矩形波电源 电位高的情况下，电容器Cll收敛固定在作为电位高的一侧的连接点的电 池单元El的阳极的电位上。另外，电容器C12收敛固定在电池单元El 的阴极的电位上。因而，电流经由电容器Cll、电池单元E1、电容器C12， 在矩形波电源与矩形波电源之间流动。另外，该情况也与第一实施例相同， 由于将电池20的阴极作为脉冲施加电路35的基准电位，所以共态噪音难 以向电容器Cll、 C12充电。(比较例) '参照图9对比较例进行说明。在上述各实施例中，利用脉冲施加电路
30、 35施加矩形波电压，而在本比较例中则利用交流电源进行驱动。在图9 (a)的电路图(参照专利文献6)中，本比较例的充电装置串 联连接有四个电池单元E1、 E2、 E3、 E4， 二极管Dll、 D21、 D31、 D41 的阴极和电容器Cll、 C21、 C31、 C41的一端与各电池单元E1、 E2、 E3、 E4的阳极连接，二极管D12、 D22、 D32、 D42的阳极与各电池单元El、 E2、 E3、 E4的阴极连接，二极管D12、 D22、 D32、 D42的阴极和二极管 Dll、 D21、 D31、 D41的阳极和电容器C12、 C22、 C32、 C42的一端连接， 电容器Cll、 C21、 C31、 C41的另一端经由电阻器Rll、 R21、 R31、 R41 与交流电源AC1的一端连接。另外，电容器C12、 C22、 C32、 C42的另 一端经由电阻器R12、 R22、 R32、 R42与交流电源的另一端连接。另外， 交流电源AC1和电池单元E1、 E2、 E3、 E4不以共同电位连接，仅通过电 容器Cll、 C21、 C31、 C41、 C12、 C22、 C32、 C42被绝缘，因此，受共 态噪音Vn的影响。如图9 (b)、 (c)所示，考虑到连接电池单元E4的阴极和交流电源 AC1的一方回避共态噪音Vn (图9 (a))的影响这一情况。但是，如图9 (b)所示，将电阻器R12和电池单元E4的阴极作为共同电位连接时，仅 交流电流经由电阻器Rll、电容器Cll、电池单元E1、 E2、 E3、 E4流动， 未进行充电。另外，如图9 (c)所示，将电阻器R11和电池单元E4的阴 极作为共同电位连接时，成为在二极管Dll、 D21、 D31、 D41和二极管 D12、 D22、 D32、 D42的连接点施加交流电压的电路，交流电流经由电容 器C12、 C22、 C32、 C42流动，而在电容器Cll、 C21、 C31、 C41中没有 任何方向的电流流动。因此，图9(c)的电路实质上具有与第一实施例(图 1)相同的电路构成。接着，参照图10从另外的视点研究图9 (a)的电路。图10 (a)、 (b) 中设有与基准电位连接的两个交流电源AC1、 AC2，与图9 (b)、 (c)相 同，为了回避共态噪音vn的影响而将电池电源E4的阴极作为基准电位。 另外，只表示与电池电源E1相关的电路，而省略了与其他的电池单元E2、 E3、 E4相关的电路。在图10 (a)中，就交流电源AC1而言，只是交流电流经由龟阻器 Rll以及电容器Cll在电池单元E1、 E2、 E3、 E4中流动，未对电池单元El进行充电。就交流电源AC2而言，在正电压时，正向的电流经由电阻器R12、电容器C12、 二极管Dll在电池单元E1、 E2、 E3、 E4中流动。 另外，在负电压时，负向电流经由二极管D12、电容器C12、电阻器R12 流动，使电池单元E2、 E3、 E4放电。因此，仅电池单元E1充电，而电 池单元E2、 E3、 E4不充电。在图10 (b)中，在电容器Cll以及二极管Dll和电池单元E1的阳 极之间插入有二极管D13。交流电源AC1与交流电源AC2的相位差为180 度，在交流电源AC1为正电位、交流电源AC2为负电位时，电流在电阻 器Rll、电容器Cll、 二极管D13、电池单元E1、 二极管D12、电容器 C12、电阻器R12的路径中流动。另一方面，在交流电源AC1为负电位、 交流电源AC2为正电位时，电流在电阻器R12、电容器C12、 二极管Dll、 电容器Cll、电阻器Rll的路径中流动。因此，仅电池单元E1充电，而 电池单元E2、 E3、 E4不充电。图10 (c)的充电装置将IO (b)的二极管D13置换成电阻器R1、将 二极管D12置换成电阻器R3。在交流电源AC1为正电位、交流电源AC2 为负电位时，充电电流在电阻器Rll、电容器C1、电阻器R1、电池单元 El、电阻器R3、电容器C2、电阻器R12的路径中流向电池单元E1。与 此相对，在交流电源AC1为负电位、交流电源AC2为正电位时，存在两 条电流路径。第一路径是电阻器R12、电容器C2、 二极管Dll、电容器 Cl、电阻器Rll的路径；第二路径是电阻器R12、电容器C2、电阻器R3、 电池单元E1、电阻器R1、电容器C1、电阻器R11的路径。此时，其优点是二极管的个数少，另一方面，第二路径使充电到电池 单元E1的电荷放电。另外，如果交流电源AC1和交流电源AC2的振幅 相等，电容器C1和电容器C2的容量相等，电阻器R1和电阻器R3的电 阻值相等，电阻器R11和电阻器R12的电阻值相等，则不对电池单元E2、 E3、 E4充电。 (变形例)本发明不局限于上述的实施例，例如可以进行如下所述的各种变形。 (1)在上述第二实施例中，将电池单元En的阴极作为脉冲施加电路 35的开关S12、 S22的基准电位，但也可以将其他的电池单元El、 E2…En-,作为基准电位。具体地说，图ll (a)将作为最大电位的电池单元EO 的阳极作为基准电位，图11 (b)将作为中间电位的电池单元E2的阴极即 电池单元E3的阳极作为基准电位。(2) 上述第二实施例将Dll、 D12、 D13、 D14直接与电池单元E1、 E2…En连接，所以如图8 (e)所示，在电池单元E1中流动的电流Ic包 含有脉冲状噪音成分。如图12所示，将电阻器rl、 r2的一端连接于电池 单元E1的两端，将电容器CO连接于rl、 r2的另一端，能够消除噪音成 分。(3) 上述各实施例利用脉冲施加电路30、 35生成的矩形波驱动充电 电路IO，但也可以利用正弦波驱动充电电路IO。(4) 上述各实施例在通电路径的途中插入有用于限制电流量的电阻 器，但代替电阻器插入感应器(inductor)也可以得到同样的效果。另外， 通过将电阻器和感应器串联连接插入，即使使用更低电阻的电阻器也能够 限制电流量，所以能够减少电阻消耗的电能。用于限制电流量的电阻器或 感应器只要在通电路径上，则可配置在任意位置，也可以分成多个。另外， 在包含感应器和电容器的电路的共振频率与矩形波电压的频率近似时，有 时向电池单元El、 E2…En充电的电压比脉冲施加电路30、 35生成的矩形 波电压高。在这种情况下，即使脉冲施加电路30、 35生成的矩形波电压 比电池单元E1、 E2…En的电压低也没关系。(5) 上述各实施例作为蓄电器使用了电池20，但也可以适用于电容 器(capacitor)。
权利要求
1、一种充电装置，其特征在于，具有蓄电器，其串联连接多个蓄电器单元，以任一个所述蓄电器单元的电极作为基准电位点；单个或多个电容器，其一端的电位经由整流部件被固定于所述各蓄电器单元的任一个电极和所述多个蓄电器单元的任何另一个电极的电位；周期电源，其连接于所述多个电容器的任意的另一端和所述蓄电器的基准电位点之间，生成反复信号。
2、 如权利要求项l所述的充电装置，其特征在于， 所述周期电源是交替输出高瞬时电压与低瞬时电压的矩形波电源， 所述整流部件在所述矩形波电源的瞬时电压高时，将所述电容器的一端的电位固定在所述一个电极与所述另一个电极中高的电位上，在所述 矩形波电源的瞬时电压低时，将所述电容器的一端的电位固定在所述一个 电极与所述另一个电极中电位低的一侧上。
3、 如权利要求项2所述的充电器，其特征在于，所述周期电源由第一周期电源、和相对于该第一周期电源相位反相 的第二周期电源构成，所述电容器由另一端的电位固定于所述第一周期电源的电压的第一 电容器和另一端的电位固定于所述第二周期电源的电压的第二电容器构 成。
4、 一种充电装置，其能够对串联连接有多个蓄电器单元的蓄电器的任意所述蓄电器单元进行充电，其特征在于，具有充电电路，其在每个所述蓄电器单元中具备多个副电路，所述副电 路相对于一个电容器的一端连接第一二极管的阳极侧及第二二极管的阴 极侧，并且所述第一二极管的阴极侧与所述各蓄电器单元的阳极连接，所述第二二极管的阳极侧与所述各蓄电器单元的阴极连接；矩形波电源，其向所述充电电路具备的任意副电路的电容器的另一 端施加矩形波。
5、 一种充电装置，其能够对串联连接有多个蓄电器单元的蓄电器的 任意所述蓄电器单元进行充电，其特征在于，具有充电电路，其在每个所述蓄电器单元中具备多个副电路，所述副电 路相对于第一电容器的一端连接第一二极管的阳极侧及第二二极管的阴 极侧，并且所述第一二极管的阴极侧与所述各蓄电器单元的阳极连接，所 述第二二极管的阳极侧与所述各蓄电器单元的阴极连接，并且，所述副电 路相对于第二电容器的一端连接第三二极管的阳极侧及第四二极管的阴 极侧，并且所述第三二极管的阴极侧与所述各蓄电器单元的阳极连接，所 述第四二极管的阳极侧与所述各蓄电器单元的阴极连接；矩形波电源，其向所述充电电路具备的任意副电路的第一电容器的 另一端施加矩形波电压，向第二电容器的另一端施加将所述矩形波电压反 相的反相电压。
6、 如权利要求项5所述的充电装置，其特征在于，所述矩形波电压的中心电压与所述反相电压的中心电压具有一定的电位差。
7、 如权利要求项4或6所述的充电装置，其特征在于，任一个所述 蓄电器单元的电极与所述矩形波电源的基准电位为相同电位。
8、 如权利要求项4 7中任一项所述的充电装置，其特征在于，在 所述蓄电器和所述矩形波电源的通电路径上，具有电阻器或感应器的至少 一种。
全文摘要
本发明提供一种充电装置，其可以减少产生于电池单元与周期电源之间的共态噪音的影响，并可以对任意的电池单元进行充电。该装置具备蓄电器(20)，其串联连接多个蓄电器单元(E1、E2、…En)，并将任一个所述蓄电器单元的电极作为基准电位点；单个或多个电容器(C1)，其一端的电位经由整流部件(D11、D12)固定于所述各蓄电器单元的任一个电极和所述多个蓄电器单元的任何另一个电极的电位；周期电源(30)，其连接在所述各电容器的任意另一端和所述蓄电器的基准电位点之间，生成反复信号，与所述电池的基准电位点连接。
文档编号H02J7/00GK101159384SQ20071016242
公开日2008年4月9日 申请日期2007年9月29日 优先权日2006年10月4日
发明者大贯泰道 申请人:本田技研工业株式会社