使用超电容的电池充电装置的制作方法

文档序号:13705373阅读:435来源:国知局
技术领域本发明涉及电池充电装置的相关内容,特别涉及使用超电容的电池进行充电的装置相关内容。

背景技术:
由于化石燃料的枯竭,利用电池的电气汽车的开发并正式常用化。但是和利用化石燃料(汽油,柴油等的一般车辆不同,电气汽车存在着将电池进行充电所需的时间非常长的问题。电池使用一般充电方式时需要4~10个小时,通过急速充电方式也至少需要30分钟以上。特别,电池进行急速充电的话,电池的化学特性上,其寿命会急剧地缩短。前面的电动式也可以适用于叉车用充电器,电动式叉车用充电器一般同时具有一般充电和急速充电方式。在此,一般充电方式是指电池的充电的电压达到任意的电压的用一定电流进行充电的恒电流充电模式,包含了电池充电的电流缩小至任意电流的一定电压进行充电的恒电压充电模式及用小电流一定时间充电的均等充电模式。并且,急速充电方式包含了在任意设定的充电时间以内,一定的电流(大电流)对电池进行充电的大电流充电模式。上述的急速充电的情况,可能发生各种各样的问题。第一,连续地急速充电的情况,降低了电池的性能并缩短了其寿命。第二,电池在完全充电的状态中进行急速充电的话,电池会发生过电压,电池发生破损。第三,完全放电的状态中急速充电时,完全充电不可能性很高,第四,急速充电完成后,直接进行急速充电时,电池会过热并破损。为了解决上述问题,公开特许2012-0072788号中的电动式叉车用充电器充电方法中,外部的3相交流输入手段通过连接器连接的高-电压的3相交流电源包含了用低-电压的3相交流电源进行1次变换的变压器和交流电源变换为直流电源的3相整流二极管的电池充电装置;交换电池充电装置的电源,从电池充电装置中供给接收充电电压和电流。包含了充电的电池和超电容的充电器;及控制从电池充电装置中在充电器内充电的电压和电流的充电器中,为了促使充电的电压和电流向叉车的各种电装负荷的电源进行供给,包含了具有变换电压的DC/DC转换器的控制装置,急速充电方式动作时通过计算,限制连续的急速充电次数的第1阶段;电池的急速充电中电池的充电电压超过基准电压时,转换成一般充电方式的第2阶段;及电池的急速充电完成后,无法完全充电时,转换为一般充电方式的第3阶段。计算价比任意的基准次数小时,进行大电流充电模式,计算价比任意基准次数大时,按一般充电方式进行。但是,这种充电方式使用急速充电在所定次数以上连续进行的话,会强制性进行一般充电方式而进行控制,不适合于充电需迅速完成并移动的情况。现有专利文献(特许文献0001)公开特许2012-0072788号电动式叉车用充电器充电方法

技术实现要素:
解决的技术问题本发明提供了即使急速充电,也可以达到电池的长寿命化的使用超电容的电池充电装置。并且,本发明提供了利用最大化电池的寿命,也可防止性能低下的电流控制方式的使用超电容的电池充电装置。并且,本发明提供了多个超电容同时进行充电,按顺次进行放电,从而利用了可以将车辆充电所待机时间最小化的超电容的电池充电装置。并且,本发明提供了利用中间丝锥方式,使用可以将升压部的升压能力最大化的超电容的电池充电装置。技术方案本发明所涉及的使用超电容的电池充电装置包含了,进行急速充电的急速充电开关部;急速充电开关部并列结合的超电容;超电容并列结合的缓速充电开关部;及缓速充电开关部并列结合的缓速充电部。理想上,还包含了:认可接收的3相常用电压升压至所定电压的升压部;及从升压部中输出的交流电压整流所定水平的直流电压的整流部。理想上,还包含了:与急速充电开关部同时或者按顺次开关的多个急速充电开关。理想上,超电容的充电完成时多个急速充电开关全部关闭。理想上,缓速充电开关部包含了多个缓速充电开关,多个的缓速充电开关和多个急速充电开关的个数相同,多个缓速充电开关进行选择性交换。理想上,充电电流控制部包含了:和缓速充电部并列连接的缓速充电电压检出部;在缓速充电开关部和缓速充电部之间配置的交换素子;将缓速充电电压检出部所认可的电池充电电压和所定义的基准电压进行比较的比较器;及根据比较器的输出进行交换的控制用交换素子。交换素子由控制用交换素子的输出所控制。理想上,交换素子是IGBT,FET,或者BJT中的某一个或者并列连接的IGBT,并列连接的FET,或者并列连接的BJT中的某一个。理想上,缓速充电电压检出部包含了静稳度计数素子。发明效果本发明具有以下效果:即使进行急速充电,也可达成电池的长寿命化,电池的寿命最大化也可防止性能低下,多个超电容可同时进行充电,按顺次进行放电,从而可最小化车辆在充电所的待机时间,利用中间丝锥方式,可最大化升压部的升压能力。这时充电时间不超过几秒(3~15秒),所需时间最短化。即在最短时间进行充电的超电容向电池使用电压及电流调整电路,可进行缓速充电。附图说明图1是本发明的第1实施列的电池充电装置的全体电路图。图2是本发明的第2实施列的电池充电装置中电流控制部的具体电路图。图3是本发明的第3实施列的电池充电装置中电流控制部的具体电路图。主要附图标记说明:110:升压部,120:整流部,130:急速充电开关部,140:急速充电部,150:缓速充电开关部,160:充电电流控制部,170:缓速充电部。具体实施方式参照以下附图,可详细的说明本发明的理想实施列。之前,本说明书及权利要求范围中所使用的用语或生词不可限制通常的或者字典中的意思进行解释,发明者为了用更好的方法说明其发明,立足可恰当定义用语的概念的原则,用符合本发明的技术思想的意思和概念进行解释。从而,如本说明书中所记载的实施列中所图示的构成只是限制于本分明的最理想的一实施列中,并不能全部代替本发明的技术思想,本申请时点可存在这些可代替的多样均等物和变形列应被理解。图1是本发明的第1实施列中的电池充电装置的全体电路图,其中包含了:升压部110,整流部120,急速充电开关部130,急速充电部140,缓速充电开关部150,充电电流控制部160,缓速充电部170。升压部110将认可接收的3相常用电压升压到所定的电压。比如认可接收的,220伏特升压至800伏特。整流部120用滞留电压以中央丝锥为中心升压至各自800伏特的交流电压进行整流。急速充电开关部130包含了多个机器急速充电开关131,132,...,同时进行关闭或者打开。即,多个机器急速充电开关同时或者按顺次关闭,后端的超电容进行充电,超电容的充电完成后,多个机器急速充电开关同时或者按顺次打开。急速充电部140包含在各自机器急速充电开关的后端上并列结合的超电容。超电容具有通常的电容器和不同数法拉(F)单位的用量。缓速充电开关部150与急速充电部140的后端并列结合,选择性进行关闭或者打开。急速充电开关部130在打开的状态中,缓速充电开关部150进行选择性关闭,后端的缓速充电部170进行充电。充电电流控制部160包含了:将电池充电电压检出部(可变电阻R2)所认可的电池充电电压在反转端子上输入接收,和齐纳二极管VZD1,VZD2所认可的齐纳电压在非反转端子上输入接收进行比较的比较器(Comp.),根据比较器的输出进行交换的控制用交换素子TR1,还有,急速充电部140和缓速充电部170的路径上配置的,根据控制用交换素子TR1的输出进行控制的交换素子TR2,IGBT。这里,调整可变电阻R2,可调节通过交换素子TR2的电流的大小。一边,根据本发明的其他实施列,交换素子TR2可用IGBT代替FET,或者用BJT进行代替。并且,根据本发明的实施列,可提高通过交换素子TR2的电流的大小,从而可用并列连接的IGBT,并列连接的FET,并列连接的BJT进行代替。缓速充电部170的电池可使用锂离子电池,碳酸锂电池,镍氢电池,或者镍镉电池。本发明的第1实施列所涉及的电池充电装置的动作相关的说明如下。首先,缓速充电开关部160在全部打开的状态中急速充电开关部130内所有的开关进行同时或者按顺次关闭,急速充电部140的超电容可在几秒乃至几十秒内进行充电。超电容的充电完成后,急速充电开关部130内所有的开关同时或者按顺次打开,缓速充电开关部150内多个的缓速充电开关在中至小中选择某一个进行,缓速充电部170的电池可在几十分钟乃至几个小时期间进行缓速充电。比如,关闭第1缓速充电开关151,从第1超电容UC1中向电池170缓速充电完成后,打开第1缓速充电开关151,关闭第2缓速充电开关152,从第2超电容UC2中向电池170进行缓速充电。一边,本发明的一实施列的电池充电装置可搭载在利用电气能源的车辆的内部。并且,本发明的实施列所涉及的电池充电装置包含了处充电部和整流部以外的其他构成,可搭载在利用电气能源的车辆的内部。据此,一边充电时间可大幅度减少,可防止电池因急速充电而导致电池寿命降低。即,汽车的运行中驱动马达为停止状态,进行从超电容向电池进行缓速充电。图2是本发明的第2实施列的电池充电装置中电流控制部的具体电路图,大部分的构成与图1相同,但是,电池充电电压检出部包含了静稳度计数素子PTC。静稳度计数素子的特性上气温降低。因电阻价缩小,串联连接的电阻R23和静稳度计数素子的合成电阻价也缩小,同时,比较器的反转端子认可的基准电压也会缩小。一边,外部温度缩小时,电池会形成自体放电活跃的现象。从而,比较器的反转端子认可的基准电压缩小,交换素子IGBT两端电压进行同一,通过交换素子IGBT,有必要控制大电流流动。图3是本发明的第3实施列的电池充电装置中电流控制部的具体电路图,大部分的构成和图2相同,但是,控制用交换素子TR1,TR2多个使用时,可更加细致的控制缓速充电。如上所述,本发明的各实施列中,说明的技术思想可各自独立的实施,也可互相组合实施。并且,本发明虽然可以由限定的实施列和图面进行说明,本发明并不因此而被限定。本发明在所属的技术领域内,可由本领域技术人员在本发明的权利要求范围的均等范围内进行多样的修改及改变。
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