充电装置制造方法
【专利摘要】一种充电装置，其特征在于：具有由电源电压对二次电池进行充电的主电源装置；及与该主电源装置并联的、并由所述电源电压对所述二次电池进行充电的副电源装置。其中，所述主电源装置在所述二次电池的电压为预先设定的第1设定电压以下时以定电流控制方式进行充电，在变为大于所述第1设定电压时以定电压控制方式进行充电；所述副电源装置在所述二次电池的电压变为大于第2设定电压时停止进行充电，该第2设定电压低于所述第1设定电压。
【专利说明】充电装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种例如对二次电池进行充电的充电装置。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，具有主(master)充电器和与该主充电器并联的从(slave)充电器的充电装置是周知的(参照专利文献I)。
[0003]在上述充电装置中，主充电器将交流电流变换至直流电流并作为主输出电流进行输出进而对电池进行充电，另外，从充电器也将交流电流变换至直流电流并作为从输出电流进行输出进而对电池进行充电。
[0004]由上述充电装置可知，在充电使电池电压到达预定电压时，进行从定电流控制至定电压控制的切换，以降低主充电器及从充电器所输出的主输出电流及从输出电流。最后，仅由主充电器对电池进行充电，据此，使电池达到满充电状态。
[0005][现有技术文献]
[0006][专利文献]
[0007][专利文献I](日本)特开2011— 176959号公报
【发明内容】
[0008][发明要解决的课题]
[0009]然而，就上述充电装置而言，因为主充电器基于输出电流对从充电器进行控制，所以，存在着需要使用复杂的控制器的问题。
[0010]本发明的目的在于，提供一种以简单的结构可进行高精度充电的充电装置。
[0011][用于解决课题的手段]
[0012]根据本发明的一方面，提供一种充电装置，其具备:由电源电压对二次电池进行充电的主电源装置；及与该主电源装置并联的、并由所述电源电压对所述二次电池进行充电的副电源装置。所述充电装置的特征在于:
[0013]所述主电源装置在所述二次电池的电压为预先设定的第I设定电压以下时以定电流控制的方式进行充电，在变为大于所述第I设定电压时以定电压控制的方式进行充电，
[0014]所述副电源装置在所述二次电池的电压变为大于预先设定的第2设定电压大时停止充电，该第2设定电压小于所述第I设定电压。
[0015][发明的效果]
[0016]根据本发明，能够以简单的结构进行高精度的充电。
[0017]附图概述
[0018][图1]对本发明的充电装置的结构进行表示的框图。
[0019][图2]对构成了图1所示的充电装置的各电源装置的结构进行表示的框图。
[0020][图3]对电池监视电路的结构进行具体表示的电路图。
[0021][图4]对充电装置的动作进行表示的流程图。
[0022][图5]对各电源装置的设定电压、各电源装置的电流、及二次电池的电压的关系进行表示的图。
[0023][图6]对第2实施例的电池监视电路的结构进行表示的电路图。
[0024][符号的说明]
[0025]10充电装置
[0026]20主电源装置
[0027]21电压控制电路
[0028]22电流控制电路
[0029]23电池监视电路
[0030]30第I副电源装置
[0031]31电压控制电路
[0032]32电流控制电路
[0033]33电池监视电路
[0034]35闩锁电路(振动防止单元)
[0035]40第2副电源装置
[0036]41电压控制电路
[0037]42电流控制电路
[0038]43电池监视电路
[0039]45闩锁电路(振动防止单元)
[0040]50第3副电源装置
[0041]51电压控制电路
[0042]52电流控制电路
[0043]53电池监视电路
[0044]55闩锁电路(振动防止单元)
[0045]本发明的实施方式
[0046]以下根据附图对作为本发明的充电装置的实施方式的实施例进行说明。
[0047][实施例]
[0048][第I实施例]
[0049]图1中示出了充电装置10的结构。在该充电装置10中，例如，由对交流电压进行整流和平滑的输入部11所输出的整流平滑电压(直流电源电压)对二次电池12进行充电。输入部11是整流平滑电路，然而，也可以是将交流电压变换至预定直流电压的适配器等。二次电池12是可进行充电的电池或电容器。
[0050]充电装置10具备主电源装置20及与主电源装置20并联的多个第1、第2、第3副电源装置30、40、50。
[0051][主电源装置]
[0052]主电源装置20如图2所示，具有:对二次电池12以一定电压进行充电的电压控制电路21 ;对二次电池以一定电流进行充电的电流控制电路22 ;对二次电池12的电压进行检测的电池监视电路23 ;根据该电池监视电路23所检测的电压，对电压控制电路21及电流控制电路22的动作进行控制的控制器24 ;及闩锁电路(振动防止单元)25。
[0053][电池监视电路23]
[0054]电池监视电路23如图3所示，具有:串联的电阻Rl、R2;与该电阻R2串联的电阻群23 R ;及比较器27等。电阻R I的一个端子接地，电阻R 2的另一个端子与电阻群23R的一个端子连接。另外，电阻群23 R的另一个端子被施加图中未示的直流电源的直流电压 V c c。
[0055]电阻R I和电阻R 2的连接点A与比较器27的反转输入端子连接，比较器27的非反转输入端子被输入二次电池12的电压。
[0056]电阻R I和电阻R 2的连接点A的电压作为基准电压(设定电压)输入比较器27的反转输入端子，比较器27通过将该基准电压与二次电池12的电压进行比较，在二次电池12的电压为基准电压以上时,输出H电平(高电平)信号,在小于基准电压时,输出L电平(低电平)信号。
[0057]电阻群23 R具有:串联的多个电阻R η I?R η 4 ;及与各电阻R η I?R η 4并联的保险丝f I?f 4。通过对其中的任意的保险丝f I?f 4由激光进行切断，可对基准电压的值任意地进行设定。这里，设定电压(第I设定电压)V b被设定为基准电压。
[0058]另外，电池监视电路23具有用于对设定电压V a OVb )进行设定的与上述同样的电路，该电路在二次电池12的电压变为基准电压V a以上时输出H电平信号。
[0059][控制器24]
[0060]控制器24在电池监视电路23所检测的检测电压小于预先设定的设定电压V b时使电流控制电路22工作(动作)，在为设定电压V b以上时使电流控制电路22的工作停止并使电压控制电路21工作。另外，控制器24在电池监视电路23所检测的检测电压为预先设定的设定电压V a OVb)以上时使电压控制电路21的工作停止。
[0061][闩锁电路25]
[0062]闩锁电路25用于在控制器24使电流控制电路22的工作停止并使电压控制电路21工作时，将电流控制电路22的工作的停止和电压控制电路21的进行工作的状态保持预定的时间。即，闩锁电路25在工作(动作)从电流控制电路22切换至电压控制电路21时，将从比较器27所输出的H电平信号保持预定的时间，据此，可防止在该预定时间内再次发生工作从电压控制电路21切换至电流控制电路22。
[0063][第I副电源装置]
[0064]第I副电源装置30具有:对二次电池12以一定电压进行充电的电压控制电路31 ；对二次电池12以一定电流进行充电的电流控制电路32 ;对二次电池12的电压进行检测的电池监视电路33 ;根据该电池监视电路33所检测的电压，对电压控制电路31及电流控制电路32的动作进行控制的控制器(副控制器)34 ;及闩锁电路(振动防止单元)35。
[0065]在本实施例中，尽管仅使电流控制电路32动作(工作)，然而，也可以仅使电压控制电路31工作，另外，还可设定为使其中的任意一个进行工作。再有，第2、第3副电源装置40,50也是同样的，所以，对其说明进行了省略。
[0066][电池监视电路33]
[0067]电池监视电路33由与图3同样的电路所构成的，为了使比较器27的反转输入端子输入作为基准电压的设定电压(充电停止电压)V c (<V b)，对相应的保险丝f I?f4进行了切断。
[0068]电池监视电路33在二次电池12的电压小于设定电压(第2设定电压)V c时输出L电平信号,在变为设定电压V c以上时输出H电平信号。
[0069][控制器34]
[0070]控制器34在电池监视电路33所检测的检测电压小于预先设定的设定电压V c?V b)时使电流控制电路32工作，在为设定电压V c以上时使电流控制电路32的工作停止。即，控制器34在从电池监视电路33输出L电平信号时使电流控制电路32工作，在输出H电平信号时使电流控制电路32的工作停止。
[0071][闩锁电路35]
[0072]闩锁电路35在电池监视电路33输出H电平信号时，将该H电平信号保持预定的时间，据此，可使电流控制电路32的工作的停止维持预定的时间。
[0073][第2副电源装置]
[0074]第2副电源装置40具有:对二次电池12以一定电压进行充电的电压控制电路41 ；对二次电池12以一定电流进行充电的电流控制电路42 ;对二次电池12的电压进行检测的电池监视电路43 ;根据该电池监视电路43所检测的电压，对电压控制电路41及电流控制电路42的动作进行控制的控制器(副控制器)44 ;及闩锁电路(振动防止单元)45。
[0075][电池监视电路43]
[0076]电池监视电路43在二次电池12的电压小于设定电压(第2设定电压)V d (< Vc )时输出L电平信号,在变为设定电压V d以上时输出H电平信号。电池监视电路43与电池监视电路33具有同样的结构，所以，其详细说明被省略了。
[0077][控制器44]
[0078]控制器44在电池监视电路43所检测的检测电压小于预先设定的设定电压V d时使电流控制电路42工作，在变为设定电压V d以上时使电流控制电路42的动作停止。即，控制器44在从电池监视电路43输出L电平信号时使电流控制电路42工作，输出H电平信号时使电流控制电路42的动作停止。
[0079][闩锁电路45]
[0080]闩锁电路45在电池监视电路43输出H电平信号时将该H电平信号保持预定的时间，据此，可将电流控制电路42的工作的停止维持预定的时间。
[0081][第3副电源装置]
[0082]第3副电源装置50具有:对二次电池12以一定电压进行充电的电压控制电路51 ；对二次电池12以一定电流进行充电的电流控制电路52 ;对二次电池12的电压进行检测的电池监视电路53 ;根据该电池监视电路53所检测的电压，对电压控制电路51及电流控制电路52的动作进行控制的控制器(副控制器)54 ;及闩锁电路(振动防止单元)55。
[0083][电池监视电路53]
[0084]电池监视电路53在二次电池12的电压小于设定电压(充电停止电压)V e (< Vd )时输出L电平信号,在变为设定电压(第2设定电压)V e以上时输出H电平信号。电池监视电路53具有与电池监视电路33同样的结构，所似，其详细说明被省略了。
[0085][控制器54]
[0086]控制器54在电池监视电路53所检测的检测电压小于预先设定的设定电压V e时使电流控制电路52工作，在变为设定电压V e以上时使电流控制电路52的动作停止。SP，控制器54在从电池监视电路53输出L电平信号时使电流控制电路52动作，输出H电平信号时使电流控制电路52的动作停止。
[0087][闩锁电路55]
[0088]闩锁电路55在电池监视电路53输出H电平信号时将该H电平信号保持预定的时间，据此，可将电流控制电路52的动作的停止维持预定的时间。
[0089][动作]
[0090]接下来，对如上所述所构成的充电装置10的动作参照图4所示的流程图进行说明。这里需要说明的是，以下是在二次电池12放电至电池残量仅为一点点时的二次电池12的电压为V O ?V e)的情况下进行说明的。
[0091]在步骤I中，由充电装置10的主电源装置20和第1、第2、第3副电源装置30、40、50进行二次电池12的充电。即，主电源装置20的电流控制电路22进行工作以一定电流对二次电池12进行充电，并且，第1、第2、第3副电源装置30、40、50的电流控制电路32、42、52进行工作以一定电流对二次电池12进行充电。换言之，如图5的图所示，在时点t 1，由4个电源装置20~50开始对二次电池12进行充电。因为是由4个电源装置20~50对二次电池12进行充电的，所以可进行高速充电。藉由该充电，二次电池12的电压随着时间的经过而逐步上升。
[0092]在步骤2，对充电中的二次电池12的电压是否到达了设定电压V e进行判断。如果是“否”，则返回步骤2 ;至二次电池12的电压到达V e为止，反复执行步骤2的处理。二次电池12的电压变为V e后，从第3副电源装置50的电池监视电路53输出H电平信号；如果步骤2中判断为是“是”，则进入步骤3。
[0093]在步骤3中，控制器54根据电池监视电路53所输出的H电平信号使电流控制电路52的动作停止，以使第3副电源装置50的充电停止(图5的时点t 2)。另外，闩锁电路55可将电池监视电路53所输出的H电平信号保持预定的时间。
[0094]藉由电流控制电路52的动作的停止，向二次电池12进行充电的电流减少，其结果为，二次电池12的电压存在着内部电阻导致其暂时低于设定电压V e的可能性。但是，因为闩锁电路55可将H电平信号保持预定的时间，所以控制器54不会使电流控制电路52进行动作。据此，可防止第3副电源装置50出现反复交互地进行充电停止和充电开始的振动状态。即，第3副电源装置50可为稳定状态。
[0095]在步骤4中，通过主电源装置20和第1、第2副电源装置30、40继续对二次电池12进行充电。
[0096]在步骤5中，对充电中的二次电池12的电压是否到达了设定电压V d进行判断。如果是“否”，则返回步骤5 ;至二次电池12的电压变为V d为止，反复执行步骤5的处理。二次电池12的电压变为V d后，从第2副电源装置40的电池监视电路43输出H电平信号；如果在步骤5中判断为是“是”，则进入步骤6。
[0097]在步骤6中，控制器44根据电池监视电路43所输出的H电平信号使电流控制电路42的动作停止，以使第2副电源装置40的充电停止(图5的时点t 3)。另外，闩锁电路45可将电池监视电路43所输出的H电平信号保持预定的时间。
[0098]藉由电流控制电路42的动作的停止，向二次电池12进行充电的电流减少，与上述同样地，二次电池12的电压存在着内部电阻导致其暂时低于设定电压V d可能性。但是，因为闩锁电路45可将H电平信号保持预定的时间，所以控制器44不会使电流控制电路42进行动作(工作)。据此，可防止第2副电源装置40出现反复交互地进行充电停止和充电开始的振动状态。即，第2副电源装置40可为稳定状态。
[0099]在步骤7中，由主电源装置20和第I副电源装置30继续对二次电池12进行充电。
[0100]在步骤8中，对充电中的二次电池12的电压是否到达了设定电压V c进行判断。如果是“否”，则返回步骤8 ;至二次电池12的电压变为V c为止，反复执行步骤8的处理。二次电池12的电压变为V c后，从第I副电源装置30的电池监视电路33输出H电平信号；在步骤8中如果判断为是“是”，则进入步骤9。
[0101]在步骤9中，控制器34根据电池监视电路33所输出的H电平信号使电流控制电路32的动作停止，以使第I副电源装置30的充电停止(图5的时点t 4)。另外，闩锁电路35可将电池监视电路33所输出的H电平信号保持预定的时间。
[0102]藉由电流控制电路32的动作的停止，向二次电池12进行充电的电流减少，与上述同样地，二次电池12的电压存在着内部电阻导致其暂时低于设定电压V c的可能性。但是，因为闩锁电路35可将H电平信号保持预定的时间，所以控制器34不会使电流控制电路32进行工作(动作)。据此，可防止第I副电源装置30出现反复交互地进行充电停止和充电开始的振动状态。S卩，第I副电源装置3可为稳定状态。
[0103]在步骤10中，仅由主电源装置20继续对二次电池12进行充电。
[0104]在步骤11中，对充电中的二次电池12的电压是否到达了设定电压V b进行判断。如果为“否”，则返回步骤11 ;至二次电池12的电压变为V b为止，反复执行步骤11的处理。二次电池12的电压变为V b后，从主电源装置20的电池监视电路23输出H电平信号；在步骤11中如果判断为是“是”，则进入步骤12。
[0105]在步骤12中，控制器24使电流控制电路22的动作停止，同时使电压控制电路21的动作开始(图5的时点t 5)。
[0106]另外，主电源装置20的闩锁电路25在动作从电流控制电路22切换至电压控制电路21时，可将从比较器27输出的H电平信号保持预定的时间，据此，可防止在该预定时间期间内动作再次从电压控制电路21切换至电流控制电路22。这样，电压控制电路21及电流控制电路22可为稳定状态。
[0107]在步骤13中，对充电中的二次电池12的电压是否到达了设定电压V a进行判断。如果为“否”，则返回步骤13 ;至二次电池12的电压变为V a为止，反复执行步骤13的处理。在进行该步骤13的处理动作时，可使基于电压控制电路21的二次电池12的充电电流如图5的图G I所示进行减少，这样，就可以对二次电池12进行高精度的充电，以使其到达满充电状态。另外，因为副电源装置30?50仅用于设定比主电源装置20的设定电压V b低的设定电压V c?V e，所以，副电源装置30?50即充电装置10的结构较为简单。
[0108]在充电使二次电池12的电压变为设定电压V a后，在步骤13中判断为是“是”，控制器24使电压控制电路21的动作停止。
[0109]这样，通过在各时点t 2?t 5使各电源装置50?20的电流控制电路52?22的动作停止，可防止各电源装置50?20出现振动状态，进而可防止出现相互干涉导致各电源装置50?20出现不稳定的情形。另外，因为是由主电源装置20和多个第I?第3副电源装置30~50对二次电池12进行充电的，所以可进行高速充电；再有，因为可降低各电源装置20~50的容量，所以，能够提供一种不仅廉价而且还可以实现小型、轻量化的充电装置。
[0110][第2实施例]
[0111]图6示出了第I副电源装置30的电池监视电路33的第2实施例。在该第2实施例的电池监视电路133中，电阻R 2 a上串联了电阻R 3，并且，与该电阻R 3并联地连接了开关元件Q I。通过电阻R I a、R2 a和电阻R 3等，可进行基准电压(充电停止电压)Vc的设定；当二次电池12的电压超过了 V c时，控制器24可使开关元件Q I仅导通预定的时间，以使基准电压V c降低至基准电压V c ' ?V C)。这样，该基准电压V c和基准电压(充电开始电压)V c '之间就出现了滞后。
[0112]据此，可防止出现电流控制电路32的充电动作停止后电流控制电路32再次进行动作(工作)的情形。也就是说，电阻R 3和开关元件Q I构成了振动防止单元。
[0113]这样，在第2实施例的第I副电源装置30中，可以不需要使用闩锁电路35。
[0114]同样，通过在第2、第3副电源装置40、50的电池监视电路43、53中设置如上所述的电阻R 3和开关元件Q 1，在第2、第3副电源装置40、50中也不需要使用闩锁电路35~55。
[0115]同样，通过在主电源装置20的电池监视电路23中设置如上所述的电阻R 3和开关元件Q I，也不需要使用闩锁电路25。
[0116]在上述实施例中，尽管设置了 3个副电源装置30~50，但是也可以设置I个，还可以将其数量设定为任意的数量。另外，在副电源装置30~50中，尽管设计为由电流控制电路32~52进行充电，然而，也可以设计为由电压控制电路31~51进行充电。
[0117]另外，尽管3个副电源装置30~50的动作被设计为是阶段性停止的，但是，如果比主电源装置20提前结束动作，则通过将设定电压设计为相同，也可以同时使副电源装置30~50的动作停止。
[0118] 本发明并不限定于上述实施例，只要不脱离权利要求书所记载的技术范围，可以进行各种各样的变更或追加等。
【权利要求】
1.一种充电装置，其特征在于: 具有由电源电压对二次电池进行充电的主电源装置；及与该主电源装置并联的、并由所述电源电压对所述二次电池进行充电的副电源装置， 其中， 所述主电源装置在所述二次电池的电压为预先设定的第I设定电压以下时以定电流控制方式进行充电，在变为大于所述第I设定电压时以定电压控制方式进行充电， 所述副电源装置在所述二次电池的电压变为大于第2设定电压时停止进行充电，该第2设定电压低于所述第I设定电压。
2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于: 所述副电源装置具有多个，各副电源装置的所述第2设定电压各不相同。
3.根据权利要求1或2所述的充电装置，其特征在于: 所述主电源装置具有对所述二次电池以定电压控制方式进行充电的电压控制电路；对所述二次电池以定电流控制方式进行充电的电流控制电路；对所述二次电池的电压进行检测的监视电路；及根据该监视电路所检测的电压，使所述电压控制电路和所述电流控制电路中的一个进行动作的控制器， 其中， 所述控制器在所述监视电路所检测的所述电压为所述第I设定电压以下时使所述电流控制电路动作，在变为大于所述第I设定电压时使所述电压控制电路动作。
4.根据权利要求3所述的充电装置，其特征在于: 所述副电源装置具有对所述二次电池以定电流控制方式进行充电的电流控制电路；及根据所述二次电池的电压，使所述电流控制电路进行动作或使该动作停止的副控制器， 其中， 所述副控制器在所述二次电池的电压为预先设定的所述第2设定电压以下时使所述电流控制电路进行所述动作，在变为大于所述第2设定电压时使所述电流控制电路的所述动作停止
5.根据权利要求4所述的充电装置，其特征在于: 所述各副电源装置具有对所述二次电池以定电压方式进行充电的电压控制电路；对所述二次电池的电压进行检测的监视电路；及在基于所述副电源装置的充电停止时，将其停止状态保持预定时间的闩锁电路， 其中， 可任意地设定使所述电流控制电路和所述电压控制电路的哪一个进行动作， 所述副控制器在所述监视电路所检测的所述电压大于所述第2设定电压时使所述电流控制电路或所述电压控制电路的动作停止。
【文档编号】H02J7/02GK104079026SQ201410113789
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2013年3月29日
【发明者】山本周史, 中村晃 申请人:株式会社理光