專利名稱：充電器及充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)車輛搭載的二次電池(電池)進(jìn)行充電的充電器，以及，具備多個(gè)該充電器的充電裝置，尤其涉及實(shí)現(xiàn)急速充電的充電器及充電裝置。
背景技術(shù)：
電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車等車輛，搭載用于動(dòng)力或用于輔機(jī)的電池。該電池多使用將多個(gè)蓄電池串聯(lián)連接的被稱為組電池的電池。此外，有裝備了用于對(duì)電池進(jìn)行充電的充電器的車輛。充電器將100V或200V的商用電源轉(zhuǎn)換成既定的電壓，將此向電池供給而進(jìn)行充電。使用該充電器對(duì)組電池進(jìn)行充電時(shí)，如圖9所示，對(duì)該組電池200的整體施加既定 的電壓進(jìn)行充電(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。具體地說，例如，對(duì)將10個(gè)14V的蓄電池BTT聯(lián)結(jié)而成的組電池200，連接用于140V的充電器110進(jìn)行充電。然而，使用此種結(jié)構(gòu)對(duì)組電池進(jìn)行充電時(shí)，到完成為止需要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間。例如，如圖10所示，將充電電壓以幾乎固定量持續(xù)供給時(shí)，充電時(shí)間竟耗費(fèi)了大約8個(gè)小時(shí)。這樣的話，到下次行車為止竟需要等待8個(gè)小時(shí)，不實(shí)用。因此，縮短充電時(shí)間的技術(shù)被提案建議。例如，被提案建議有間歇性地控制充電電流的供給和停止，使其脈沖狀流動(dòng)的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。如果像該技術(shù)一樣進(jìn)行脈沖充電，和將充電電壓以固定量供給時(shí)相比，能夠縮短充電時(shí)間。專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)I :日本特開2007-274846號(hào)公報(bào)(圖3)；
專利文獻(xiàn)2 :日本特開平07-111165號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，上述專利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)中，有如下的問題。同技術(shù)在充電電流的供給進(jìn)行一定時(shí)間時(shí)，接著將該供給完全地停止，之后重新開始充電電流的供給。就是說，供給時(shí)流動(dòng)I [A]的充電電流，停止時(shí)不流動(dòng)充電電流使其為0[A]，重復(fù)此動(dòng)作。如此，重新開始供給時(shí)，充電電流從0[A]急劇增加到I [A]，并且，該急劇增加在每個(gè)既定時(shí)間(例如每10秒)發(fā)生，到充電完成為止重復(fù)多次，因而存在電池的電極板承受負(fù)擔(dān)，成為耐壓的下降及機(jī)械性劣化的原因的問題。此外，在專利文獻(xiàn)I中，在聯(lián)結(jié)多個(gè)蓄電池而成的組電池的整體施加電壓而充電。此時(shí)，來自充電器的充電電壓，采用將I個(gè)蓄電池的額定端子電壓乘以蓄電池的個(gè)數(shù)，再擴(kuò)大既定倍數(shù)后的值，非常大。例如，在圖9所示的例子中，聯(lián)結(jié)了 10個(gè)額定端子電壓14V的蓄電池，所以使用用于140V的充電器。于是，充電電壓為140VX1.4=196V(參照?qǐng)D10)。此夕卜，當(dāng)電源使用商用電源時(shí)，例如從IOOV升壓到196V，充電電流變少。如此，即是對(duì)于I個(gè)蓄電池使用低電流進(jìn)行充電，這是充電時(shí)間變長(zhǎng)的原因。本發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于提供抑制電池(二次電池)的電極板的耐壓的下降、機(jī)械性劣化，并且能夠大幅地縮短充電時(shí)間的充電器及充電裝置。為達(dá)成該目的，本發(fā)明的充電器為對(duì)二次電池進(jìn)行充電的充電器，其結(jié)構(gòu)具備第一輸出部，輸出第一電壓；第二輸出部，輸出具有和第一電壓不同的既定的電壓值的第二電壓；充電控制部，輸入第一電壓和第二電壓并交互輸出，將此作為充電電壓向二次電池供給；充電量檢測(cè)部，測(cè)量二次電池的充電量；輸出控制部，以隨著充電量的增加，使充電控制部中的第一電壓和/或第二電壓的輸出時(shí)間變長(zhǎng)的方式進(jìn)行控制。此外，本發(fā)明的充電裝置是對(duì)多個(gè)二次電池進(jìn)行充電的充電裝置，成具備多個(gè)上述的充電器，各充電器和二次電池一對(duì)一連接的結(jié)構(gòu)。發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明的充電器及充電裝置，將具有既定的電壓值的第一電壓，和具有和該第一電壓不同的既定的電壓值的第二電壓交互供給，所以沒有從OV開始的急劇的供給，從而能夠抑制電池的電極板耐壓的下降、機(jī)械性劣化。此外，因?yàn)槌删邆涠鄠€(gè)充電器，多個(gè)電池和各充電器一對(duì)一連接的結(jié)構(gòu)，所以能夠降低充電電壓，增大充電電流。由此，能夠大幅縮短充電時(shí)間。


圖I是示出本發(fā)明的實(shí)施方式中充電裝置的結(jié)構(gòu)的框 圖2是示出充電器的結(jié)構(gòu)的框 圖3是示出切換器的結(jié)構(gòu)的框 圖4是示出中繼器的結(jié)構(gòu)的正面外觀 圖5是示出切換控制單元的結(jié)構(gòu)的框 圖6是示出充電電壓、電池充電量、充電電流的變化的圖表；
圖7是示出蓄電池的充電量和切換時(shí)間的對(duì)應(yīng)的圖表；
圖8是示出具備充電器和切換器各一個(gè)的充電裝置的結(jié)構(gòu)的框 圖9是示出現(xiàn)有的充電裝置的結(jié)構(gòu)的框 圖10是示出在現(xiàn)有的充電裝置中充電電壓、電池充電量的變化的圖表。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明涉及的充電器及充電裝置的優(yōu)選實(shí)施方式。[充電器及充電裝置的結(jié)構(gòu)]
首先，參照?qǐng)DI說明本發(fā)明的充電器及充電裝置的結(jié)構(gòu)。同圖為示出本實(shí)施方式的充電裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。如同圖所示，充電裝置I具備多個(gè)充電器10 (10-1 10-10)、切換器20(20-1 20-10)、以及切換控制單元30。在此，設(shè)置有多個(gè)充電器10。特別地，能夠設(shè)置和成為充電對(duì)象的電池相同數(shù)目或其以上的數(shù)目的充電器10。例如，將聯(lián)結(jié)多個(gè)(在同圖中為10個(gè))蓄電池BTT而成的組電池200作為充電對(duì)象時(shí)，能夠設(shè)置和該蓄電池BTT相同數(shù)目(同圖中為10個(gè))或其以上的數(shù)目的充電器10。此外，在本實(shí)施方式中，假定使用充電器10或充電裝置I充電的對(duì)象為蓄電池BTT或組電池200，但是充電對(duì)象不局限于蓄電池BTT、組電池200，能夠是所有二次電池。此外，在本實(shí)施方式中，所謂“電池”，指的是二次電池中能夠搭載于車輛的電池。就是說，“電池”包含蓄電池BTTJi電池200。進(jìn)而，車輛包含汽車(包括四輪、三輪、兩輪。此外，也包括高爾夫推車、救援車等)、航空機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。各充電器10，如圖2所示，具有逆變器電源11、整流器12、電流混合部13 (13-1,13-2)、充電量檢測(cè)部14、定時(shí)發(fā)生器15、以及充電控制部16。逆變器電源11從外部輸入電源電壓。該輸入的電壓，能夠使用例如100V或200V的商用交流電源。 此外，逆變器電源11，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為具有既定的電壓值的第一電壓(涓流電壓)而輸出，并且將輸入電壓轉(zhuǎn)換為具有和第一電壓不同的既定的電壓值的第二電壓(快速電壓)而輸出。涓流電壓是充電電壓中構(gòu)成低電壓的電壓。該涓流電壓能夠設(shè)為蓄電池BTT的額定端子電壓的I. 4倍水平。具體地說，例如，如圖I所示，蓄電池BTT的額定端子電壓為14V時(shí)，涓流電壓能夠設(shè)為18. 8V (14V的約I. 34倍)?？焖匐妷菏浅潆婋妷褐袠?gòu)成高電壓的電壓。就是說，快速電壓，是具有比涓流電壓更高的電壓值的電壓。該快速電壓能夠設(shè)為蓄電池BTT的額定端子電壓的2. 3倍水平。具體地說，例如，如圖I所示，蓄電池BTT的額定端子電壓為14V時(shí)，快速電壓能夠設(shè)為32. OV(14V 的約 2. 29 倍)。像這樣，涓流電壓和快速電壓，是非OV的、各自具有既定的電壓值的交流電壓。此外，逆變器電源11通過輸出第一電壓(涓流電壓)，具有作為“第一輸出部”的功能。此外，逆變器電源11，通過輸出第二電壓(快速電壓)，具有作為“第二輸出部”的功能。整流器12，將從逆變器電源11輸出的交流電壓(涓流電壓和快速電壓分另Ij)整流而轉(zhuǎn)換為直流。該整流器12，有用于涓流電壓的整流器(第一整流器)12_11，和用于快速電壓的整流器(第二整流器)12-12。第一整流器12-11，和逆變器電源11之間用多個(gè)輸入端布線12-21 (在圖2中為4根)連接，將來自逆變器電源11的輸出電流從各輸入端布線12-21分別輸入。而且，通過和各輸入端布線12-21連接的整流電路12-31，將涓流電壓整流而轉(zhuǎn)換為直流電壓。第二整流器12-12，和逆變器電源11之間用多個(gè)輸入端布線12_22 (在圖2中為4根)連接，將來自逆變器電源11的輸出電流從各輸入端布線12-22分別輸入。而且，通過和各輸入端布線12-22連接的整流電路12-32，將快速電壓整流而轉(zhuǎn)換為直流電壓。將逆變器電源11和各整流器12-11、12-12之間用多個(gè)輸入端布線12_21、12_22連接，是為了確保大電流。本實(shí)施方式的充電器10中，設(shè)想對(duì)14V的蓄電池BTT充電的充電電流最大為80A。如果設(shè)耐壓為該值的2. 5倍，則整流器12能耐200A的設(shè)計(jì)為最理想。在此，例如使用額定電流為50A的整流元件(二極管)時(shí)，通過4個(gè)并聯(lián)，能夠使整體流過200A的電流。像這樣，通過將逆變器電源11的輸出電流分流到多個(gè)輸入端布線12-21、12-22，將這些分流的電流通過整流電路12-31、12-32整流，能夠在使用50A的整流元件的同時(shí)，確保200A的大電流(充電電流)。此外，在圖2中，成為在用于涓流電壓的整流器12-11和用于快速電壓的整流器12-12分別配置整流電路12-31、12-32各4個(gè)，在這些整流電路12-31、12-32分別連接輸入端布線12-21、12-22的結(jié)構(gòu)，但是整流電路12-31、12-32、輸入端布線12-21、12-22并不局限于各4個(gè)，能夠設(shè)置任意的數(shù)目。此外，能夠使用具有能夠容許從逆變器電源11輸出的涓流電壓或快速電壓的電流的額定電流的整流元件時(shí)，能夠在用于涓流電壓的整流器12-11和用于快速電壓的整流器12-12分別設(shè)置僅I個(gè)具有該整流元件的整流電路12-3，在該整流電路12-3連接輸入端布線12-2。
電流混合部13 (13-1、13-2)，將從整流器12輸出的多個(gè)電流混合。該電流混合部13，有用于涓流電壓的電流混合部(第一電流混合部)13-1，和用于快速電壓的電流混合部(第二電流混合部)13-2。第一電流混合部13-1，和第一整流器12-11之間用多個(gè)(和整流電路12_31相同數(shù)目)輸出端布線12-41 (在圖2中為四根)連接，將第一整流器12-11的輸出電流從各輸出端布線12-41輸入,混合它們并輸出。第二電流混合部13-2，和第二整流器12-12之間用多個(gè)(和整流電路12_32相同數(shù)目)輸出端布線12-42 (在圖2中為四根)連接，將第二整流器12-12的輸出電流從各輸出端布線12-42輸入,混合它們并輸出。此外，在各整流器12-11、12-12中設(shè)置各I個(gè)整流電路12_3時(shí)，各整流器12_11、12-12的輸入端布線12-2和輸出端布線12-4分別為I根(單線圖時(shí))。此時(shí)，來自逆變器電源11的輸出電流不被分流，所以沒有必要混合該輸出電流。因此，此時(shí)能夠省略電流混合部13。充電量檢測(cè)部14檢測(cè)蓄電池BTT的充電量。將該檢測(cè)出的充電量傳送至定時(shí)發(fā)生器15。此外，充電量檢測(cè)部14將充電量和閾值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)出充電量達(dá)到閾值時(shí)，將充電停止信號(hào)向切換控制單元30的停止信號(hào)送出部32 (后述)傳送。定時(shí)發(fā)生器(輸出控制部)15,基于從充電量檢測(cè)部14傳送來的充電量,決定充電周期，輸出切換信號(hào)。關(guān)于該切換信號(hào)的輸出定時(shí)，在后述的“充電電壓的輸出控制”中詳述。充電控制部16，從第一電流混合部13-1輸入涓流電壓(第一電壓)，并且從第二混合部13-2輸入快速電壓(第二電壓),且,從定時(shí)發(fā)生器15輸入切換信號(hào)。而且，充電控制部16,對(duì)應(yīng)切換信號(hào)的輸入定時(shí),交互輸出涓流電壓和快速電壓，將此作為充電電壓施加于蓄電池BTT。此外，充電控制部16，在從安裝于蓄電池BTT (組電池200)的溫度傳感器輸入測(cè)量溫度時(shí)(參照?qǐng)D2)，將該測(cè)量溫度和閾值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)出測(cè)定溫度達(dá)到閾值時(shí)，將充電停止信號(hào)向切換控制單元30的停止信號(hào)送出部32 (后述)傳送。另外，逆變器電源11、定時(shí)發(fā)生器15、充電控制部16能夠通過基板動(dòng)作電源而動(dòng)作。切換器20，如圖I所示，和充電器10相同數(shù)目而設(shè)置。此外，切換器20能夠設(shè)置為和成為充電對(duì)象的蓄電池BTT相同數(shù)目或其以上的數(shù)目。例如，將聯(lián)結(jié)10個(gè)14V的蓄電池BTT而成的組電池200作為充電對(duì)象時(shí)，能夠設(shè)置10個(gè)或其以上的數(shù)目的切換器20。此外，多個(gè)切換器20，相對(duì)多個(gè)充電器10—對(duì)一連接。進(jìn)而，多個(gè)切換器20，相對(duì)多個(gè)蓄電池BTT —對(duì)一連接。因此，I個(gè)充電器10，經(jīng)由I個(gè)切換器20對(duì)I個(gè)蓄電池BTT進(jìn)行充電。此切換器20如圖3所示，具有負(fù)極中繼器21-1 (21_lf 21_ln)，和正極中繼器21-2 (21-2Γ21-2η)0此外，η表示設(shè)置于充電裝置I的切換器20的數(shù)目。負(fù)極中繼器21-1為和充電器10、蓄電池BTT的負(fù)極端連接的中繼器(繼電器)，具有接點(diǎn)Α、接點(diǎn)B、接點(diǎn)C。
接點(diǎn)A和充電器10的負(fù)極端連接。接點(diǎn)B為公用端子，與蓄電池BTT的負(fù)極端連接。接點(diǎn)C和在與行車電源的負(fù)極端鄰接的切換器20設(shè)置的正極中繼器21-2的接點(diǎn)C連接。此外，沒有和行車電源的負(fù)極端鄰接的切換器20時(shí)，接點(diǎn)C和搭載該充電裝置I的車輛的電路中的行車電源的負(fù)極端子連接。正極中繼器21-2為和充電器10、蓄電池BTT的正極端連接的中繼器(繼電器)，具有接點(diǎn)Α、接點(diǎn)B、接點(diǎn)C。接點(diǎn)A和充電器10的正極端連接。接點(diǎn)B為公用端子，與蓄電池BTT的正極端連接。接點(diǎn)C和在與行車電源的正極端鄰接的切換器20設(shè)置的負(fù)極中繼器21-1的接點(diǎn)C連接。此外，沒有和行車電源的正極端鄰接的切換器20時(shí)，接點(diǎn)C和搭載該充電裝置I的車輛的電路中的行車電源的正極端子連接。在此，各中繼器21 (21-1、21_2)切換到接點(diǎn)A時(shí)，充電器10和蓄電池BTT連接，形成蓄電池BTT各個(gè)之間被切斷的路徑(第一路徑)。具體地說，形成經(jīng)過以下的路徑充電器10的正極端一正極中繼器21-2的接點(diǎn)A —正極中繼器21-2的接點(diǎn)B —蓄電池BTT的正極端一蓄電池BTT的負(fù)極端一負(fù)極中繼器21-1的接點(diǎn)B—負(fù)極中繼器21-1的接點(diǎn)A —充電器10的負(fù)極端。另一方面，各中繼器21切換到接點(diǎn)C時(shí)，充電器10和蓄電池BTT被切斷，形成蓄電池BTT各個(gè)之間被連接的路徑(第二路徑)。具體地說，形成經(jīng)過以下的路徑行車電源的負(fù)極端一負(fù)極中繼器21-1的接點(diǎn)C—負(fù)極中繼器21-1的接點(diǎn)B—蓄電池BTT的負(fù)極端一蓄電池BTT的正極端一正極中繼器21-2的接點(diǎn)B —正極中繼器21-2的接點(diǎn)C —鄰接的切換器20的負(fù)極中繼器21-1的接點(diǎn)C —負(fù)極中繼器21-1的接點(diǎn)B —蓄電池BTT的負(fù)極端—蓄電池BTT的正極端一正極中繼器21-2的接點(diǎn)B —正極中繼器21-2的接點(diǎn)C —鄰接的
切換器20的負(fù)極中繼器21-1的接點(diǎn)C —......—負(fù)極中繼器21-2的接點(diǎn)C —行車電源的正極。像這樣，中繼器21 (以及具有它的切換器20)，能夠切換第一路徑和第二路徑。此外，各中繼器21的接點(diǎn)A和第一路徑連接，所以具有作為“第一接點(diǎn)”的功能。此外，接點(diǎn)C和第二路徑連接，所以具有作為“第二接點(diǎn)”的功能。
中繼器21，能夠使用例如方向限位型的鼓形開關(guān)。具體地說，中繼器21如圖4所示，能夠成使用蝸輪W的結(jié)構(gòu)。蝸輪W具有在圓柱形狀的構(gòu)件表面螺旋狀形成齒的蝸桿部211，和在圓板狀的構(gòu)件的邊緣形成齒的齒輪部(齒輪鼓)212。而且，將蝸桿部211和齒輪部212的各齒嚙合配置，使蝸桿部211的軸方向和齒輪部212的軸方向正交。由此，通過旋轉(zhuǎn)蝸桿部211，齒輪部212轉(zhuǎn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。蝸桿部211和電動(dòng)機(jī)213的軸部214結(jié)合，隨著軸部214的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)213，通過切換控制單元30的控制而驅(qū)動(dòng)，使軸部214旋轉(zhuǎn)。此外，電動(dòng)機(jī)213通過切換控制單元30的制動(dòng)控制而停止驅(qū)動(dòng)，停止軸部214的旋轉(zhuǎn)。
通過這些，蝸桿部211具有將電動(dòng)機(jī)213的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力向齒輪部212傳達(dá)的作用。而且，通過控制電動(dòng)機(jī)213的旋轉(zhuǎn)，能夠控制齒輪部212的旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪部212的圓形面的近旁，平行配置有形成為平板狀的接點(diǎn)A215、接點(diǎn)B216、接點(diǎn) C217。其中，接點(diǎn)B216的端部216-1，穿有孔216-2，和在齒輪部212的中心穿有的孔(未圖示)連通。這些接點(diǎn)B216的孔216-2和齒輪部212的孔中，穿過旋轉(zhuǎn)軸218。齒輪部212，以該旋轉(zhuǎn)軸218為中心旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪部212的圓形面(和接點(diǎn)A215等相向的面)，隔著絕緣物(未圖示)安裝有旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)(連接構(gòu)件)219。旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219的一端在齒輪212的中心附近和接點(diǎn)B216接觸。該旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219，不管齒輪部212旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)而位于哪個(gè)角度，都總是和接點(diǎn)B216接觸。由此，接點(diǎn)B216發(fā)揮作為公用的作用。旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219的另一端，達(dá)到齒輪部212的邊緣附近，因此，當(dāng)齒輪部212旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219的另一端，在以旋轉(zhuǎn)軸218為中心的圓上移動(dòng)。該旋轉(zhuǎn)點(diǎn)219，隨著齒輪部212的旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)，和接點(diǎn)A215或接點(diǎn)C217接觸。例如，如圖4所示，接點(diǎn)A215的端部215-1和接點(diǎn)B216的端部216-1以及接點(diǎn)C217的端部217-1并列配置，接點(diǎn)A215的端部215-1和接點(diǎn)C217的端部217-1位于齒輪部212的邊緣附近時(shí)，若旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219的另一端接近接點(diǎn)A215的端部215-1，則在旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219的另一端形成的凸部(未圖示)和接點(diǎn)A215的端部215-1的背面接觸。由此，經(jīng)由旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219，接點(diǎn)B216和接點(diǎn)C215連接而電導(dǎo)通。此外，齒輪部212旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)，若旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219的另一端接近接點(diǎn)C217的端部217-1，則在旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219的另一端形成的凸部(未圖示)和接點(diǎn)C217的端部217-1的背面接觸。由此，經(jīng)由旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219，接點(diǎn)B216和接點(diǎn)C217連接而電導(dǎo)通。這樣，旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219和2個(gè)接點(diǎn)(接點(diǎn)B216和接點(diǎn)A215，或者，接點(diǎn)B216和接點(diǎn)C217)連接。此外，旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219和接點(diǎn)A215接觸時(shí)，不和接點(diǎn)C217接觸。另一方面，旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219和接點(diǎn)C217接觸時(shí)，不和接點(diǎn)A215接觸。以此防止電路的短路。此外，能夠在接點(diǎn)A215、接點(diǎn)C217的各端部215_1、217_1的背面形成用于和旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219接觸的凸部(未圖示)。進(jìn)而，齒輪部212的旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)方向，也可以是向右轉(zhuǎn)(順時(shí)針)，也可以是向左轉(zhuǎn)(逆時(shí)針)。切換控制單元30，對(duì)于各切換器20的中繼器21，指示在接點(diǎn)A215和接點(diǎn)C217之間的切換。就是說，切換控制單元30通過使多個(gè)切換器20 —起動(dòng)作，具有一起切換從各充電器10-f 10-10到蓄電池BTT-fBTT-ΙΟ的充電的開始及停止的功能。該切換控制單元30，如圖5所示，具有開關(guān)部31、停止信號(hào)送出部32、齒輪動(dòng)作檢測(cè)部33、和電動(dòng)機(jī)控制部34。開關(guān)部31具有能夠在輸入商用電源的時(shí)間點(diǎn)切換的遙控功能。由此能夠防止忘記手動(dòng)切換。此外，開關(guān)部31能夠作為用戶手動(dòng)進(jìn)行切換操作的導(dǎo)通-斷開(ON-OFF)開關(guān)。若將該開關(guān)部31設(shè)為ON端，則充電裝置I開始充電。另一方面，若將該開關(guān)部31設(shè)為OFF端，則充電停止。
此外，當(dāng)蓄電池BTT充滿電時(shí)，充電自身自動(dòng)停止。但是，開關(guān)部31依然是被切換至ON端的狀態(tài)，所以用戶手動(dòng)切換至OFF端。停止信號(hào)送出部32，當(dāng)從充電量檢測(cè)部14接收充電停止信號(hào)時(shí)，向電動(dòng)機(jī)控制部34傳送停止信號(hào)。此外，停止信號(hào)送出部32，當(dāng)從充電控制部16接收充電停止信號(hào)時(shí)，向電動(dòng)機(jī)控制部34傳送停止信號(hào)。齒輪動(dòng)作檢測(cè)部33，當(dāng)檢測(cè)出齒輪部212發(fā)生旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將檢測(cè)信號(hào)向電動(dòng)機(jī)控制部34傳送。在此，本實(shí)施方式的中繼器21，采用限位型的鼓形開關(guān)，通過像雨刷的電動(dòng)機(jī)一樣在同一位置切換接點(diǎn)，能夠通過返回伺服(return servo)電路自由控制。此外,作為齒輪部212的動(dòng)作，在從接點(diǎn)A到接點(diǎn)C為止約180°之間往返即可，所以只要設(shè)置至少一處檢測(cè)齒輪部212旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，就能夠重復(fù)相同的動(dòng)作。例如，檢測(cè)該齒輪部212的旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠使用限位開關(guān)、光電耦合器等檢測(cè)單元。具體地說，在齒輪部212的背面立設(shè)而形成突起部，在齒輪部212旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)途中能夠檢測(cè)出突起部的位置設(shè)置檢測(cè)單元。然后，檢測(cè)單元當(dāng)檢測(cè)到突起部時(shí)，將檢測(cè)信號(hào)向齒輪動(dòng)作檢測(cè)部33傳送。齒輪動(dòng)作檢測(cè)部33，當(dāng)接收到檢測(cè)信號(hào)時(shí)，將檢測(cè)信號(hào)向電動(dòng)機(jī)控制部34傳送。此外，檢測(cè)單元除上述之外，能夠使用例如增量式編碼器、絕對(duì)編碼器等。電動(dòng)機(jī)控制部34，當(dāng)檢測(cè)出開關(guān)部31切換至ON端時(shí)(或者，輸入商用電源時(shí))，驅(qū)動(dòng)各切換器20的電動(dòng)機(jī)213，以使接點(diǎn)B216和接點(diǎn)A215連接。通過該電動(dòng)機(jī)213的驅(qū)動(dòng)，蝸桿部211旋轉(zhuǎn)而齒輪部212旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)經(jīng)由旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219，接點(diǎn)B216和接點(diǎn)A215連接時(shí)，充電器10開始對(duì)蓄電池BTT充電。此外，電動(dòng)機(jī)控制部34，當(dāng)檢測(cè)出開關(guān)切換至OFF端時(shí)，驅(qū)動(dòng)各切換器20的電動(dòng)機(jī)213，以使接點(diǎn)B216和接點(diǎn)C217連接。通過該電動(dòng)機(jī)213的驅(qū)動(dòng)，蝸桿部211旋轉(zhuǎn)而齒輪部212旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219和接點(diǎn)A215的連接脫落時(shí)，由充電器10進(jìn)行的蓄電池BTT的充電停止。而且，經(jīng)由旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219，接點(diǎn)B216和接點(diǎn)C217連接時(shí)，由蓄電池BTT進(jìn)行的向車內(nèi)的電路(未圖示)的電力供給開始。進(jìn)而，電動(dòng)機(jī)控制部34，當(dāng)接收從停止信號(hào)送出部32傳送來的停止信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)各切換器20的電動(dòng)機(jī)213，以使接點(diǎn)B216和接點(diǎn)C217連接。由此，齒輪部212旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)219和接點(diǎn)A215的連接脫落時(shí)，由充電器10進(jìn)行的蓄電池BTT的充電停止。因此，電池充滿電時(shí)，能夠自動(dòng)地停止充電。此外，能夠防止充滿電后的過充電。進(jìn)而，當(dāng)蓄電池BTT的溫度異常發(fā)生時(shí)，能夠立即停止充電。(充電電壓的輸出控制)
接下來，參照?qǐng)D6、圖7說明充電控制部中的充電電壓的輸出控制。圖6是示出充電電壓、充電電流、電池充電量的變化的圖表。圖7是將蓄電池BTT的充電量和第一電壓或第二電壓的施加時(shí)間(切換時(shí)間)建立對(duì)應(yīng)關(guān)系的充電量-切換時(shí)間對(duì)應(yīng)表。
開關(guān)部31切換至ON端(或者，輸入商用電源時(shí))而充電開始時(shí)，充電量檢測(cè)部14檢測(cè)出蓄電池BTT的充電量，向定時(shí)發(fā)生器15傳送。定時(shí)發(fā)生器15參照充電量-切換時(shí)間對(duì)應(yīng)表,基于從充電量檢測(cè)部14傳送來的充電量，決定切換信號(hào)的輸出定時(shí)(切換時(shí)間)。例如充電量在ll[Ah]附近時(shí)，能夠?qū)⑶袚Q時(shí)間設(shè)為例如5 [sec]。充電控制部16從用于涓流電壓的電流混合部13-1輸入涓流電壓，并且從用于快速電壓的電流混合部13-2輸入快速電壓。而且，起初時(shí)，將涓流電壓向蓄電池BTT供給而開始充電(圖6 (a))。定時(shí)發(fā)生器15，當(dāng)距充電開始經(jīng)過5[sec]時(shí)，將切換信號(hào)向充電控制部16傳送。充電控制部16，當(dāng)接收切換信號(hào)時(shí)，停止涓流電壓的供給，接著，將快速電壓向蓄電池BTT供給(圖6 (b))。定時(shí)發(fā)生器15，當(dāng)輸出切換信號(hào)時(shí)，從充電量檢測(cè)部14接收充電量，并且參照充電量-切換時(shí)間對(duì)應(yīng)表，基于該充電量決定切換時(shí)間。例如，當(dāng)充電量在22[Ah]附近時(shí)，能夠?qū)⑶袚Q時(shí)間設(shè)為例如6 [sec]。定時(shí)發(fā)生器15,當(dāng)距上次的切換信號(hào)的輸出經(jīng)過6[sec]時(shí),將切換信號(hào)向充電控制部16傳送。充電控制部16，當(dāng)接收切換信號(hào)時(shí)，停止快速電壓的供給，接著，將涓流電壓向蓄電池BTT供給(圖6 (C))。在此，蓄電池BTT為鋰電池時(shí)，例如市場(chǎng)上販賣的IOOAh容量的制品。當(dāng)對(duì)該鋰電池進(jìn)行充電時(shí)，隨著充電開始，充電量急劇上升，約10分鐘左右充電電壓恢復(fù)到約80%。然后，呈剩下的約20%的恢復(fù)到滿電需要時(shí)間的傾向。距充電開始約10分鐘后，定時(shí)發(fā)生器15，當(dāng)從充電量檢測(cè)部14接收表示83[Ah]的充電量時(shí)，參照充電量-切換時(shí)間對(duì)應(yīng)表，基于該充電量將切換時(shí)間決定為9[sec]。定時(shí)發(fā)生器15，當(dāng)距上次的切換信號(hào)的輸出經(jīng)過9[sec]時(shí)，將切換信號(hào)向充電控制部16傳送。充電控制部16，當(dāng)接收切換信號(hào)時(shí)，停止快速電壓(或涓流電壓)的供給，接著，將涓流電壓(或快速電壓)向蓄電池BTT供給。這樣，定時(shí)發(fā)生器15，基于蓄電池BTT的充電量，決定切換時(shí)間，S卩，涓流電壓或快速電壓的供給時(shí)間。然后，充電控制部16遵從該被決定的切換時(shí)間，將涓流電壓和快速電壓交互地向蓄電池BTT供給。
此外，定時(shí)發(fā)生器15，通過隨著二次電池(蓄電池BTT或組電池200)的充電量的增力口，以使充電控制部16中的第一電壓(涓流電壓)及(或)第二電壓(快速電壓)的輸出時(shí)間變長(zhǎng)的方式進(jìn)行控制，具有作為“輸出控制部”的功能。通過進(jìn)行這樣的動(dòng)作，充電裝置1，能夠?qū)⒕哂屑榷ǖ碾妷褐档匿噶麟妷?，和具有和該涓流電壓不同的既定的電壓值的快速電壓交互地輸出，以一定的電壓值以上的電壓值?duì)蓄電池BTT進(jìn)行充電。此外，如圖7所示，能夠隨著蓄電池BTT的充電量的增加，使切換時(shí)間變長(zhǎng)。就是說，隨著蓄電池BTT的充電量的增加，定時(shí)發(fā)生器15，以使充電控制部16中的涓流電壓和快速電壓各自的輸出時(shí)間逐漸變長(zhǎng)的方式控制。由此，充電電壓的電壓波動(dòng)周期(參照?qǐng)D6)逐漸變長(zhǎng)。因此，充電電流變大，所以能夠縮短充電時(shí)間。例如，如圖6所示的情況下，14V的蓄電池BTT的有效電壓范圍，是從IlV到16. 8V的補(bǔ)充時(shí)間(充電)的范圍，估計(jì)約35分鐘完成充電。在圖6中，為方便，也示出了從OV到IlV之間，但是只要不是極端的場(chǎng)合下，汽車等中蓄電池BTT的電壓變?yōu)镺的情況不可能發(fā) 生，所以可以看成不需要包含在充電時(shí)間內(nèi)。另外，圖7所示的“切換時(shí)間”，設(shè)為涓流電壓和快速電壓的共同的切換時(shí)間，但是并不局限于此，能夠?qū)噶麟妷旱那袚Q時(shí)間和快速電壓的切換時(shí)間個(gè)別地設(shè)定。例如，在同樣的“蓄電池BTT的充電量”中，能夠?qū)噶麟妷旱那袚Q時(shí)間，設(shè)定為比快速電壓的切換時(shí)間更長(zhǎng)，或者設(shè)定為更短。此外，圖7所示的“蓄電池BTT的充電量”和“切換時(shí)間”的各值，是為方便說明本實(shí)施方式的“充電電壓的輸出控制”而設(shè)定的值。因此，這些“蓄電池BTT的充電量”和“切換時(shí)間”的各值，并不局限于圖7所示的值，能夠?qū)?yīng)成為充電對(duì)象的電池的性能等任意地設(shè)定。進(jìn)而，圖7所示的“切換時(shí)間”，設(shè)為涓流電壓和快速電壓的共同的切換時(shí)間，但是并不局限于此，作為對(duì)涓流電壓或快速電壓中的一個(gè)適用的時(shí)間，另一個(gè)能夠設(shè)定為即使蓄電池BTT的充電量增加也不會(huì)變長(zhǎng)(和蓄電池BTT的充電量沒有關(guān)系，每次的輸出時(shí)間為相同時(shí)間)。但是，對(duì)快速電壓適用同圖所示的“切換時(shí)間”最理想。這是因?yàn)殡S著蓄電池BTT的充電量的增加，將充電電流變大的情況最理想。進(jìn)而，定時(shí)發(fā)生器15，通過以隨著蓄電池BTT的充電量的增加，使充電控制部16中的第一電壓(涓流電壓)和第二電壓(快速電壓)的輸出時(shí)間(供給時(shí)間)變長(zhǎng)的方式進(jìn)行控制，具有作為“輸出控制部”的功能。此外，在圖6中，快速電壓的施加為4次，涓流電壓的施加為5次，但是快速電壓和涓流電壓的切換控制，遵從圖7所示的切換時(shí)間而進(jìn)行，所以這些快速電壓和涓流電壓的施加次數(shù)，在充電時(shí)間(圖6中為35分鐘前后)之間進(jìn)行相當(dāng)多的次數(shù)。如以上說明，根據(jù)本實(shí)施方式的充電器及充電裝置，因?yàn)閷⒕哂屑榷ǖ碾妷褐档匿噶麟妷汉途哂泻驮撲噶麟妷翰煌募榷ǖ碾妷褐档目焖匐妷航换サ剌敵龆M(jìn)行電池的充電，所以充電電壓不是從OV急劇地供給，而是供給作為從既定的電壓值上升的電壓。由此，能夠減輕電池的電極板的負(fù)擔(dān)，能夠抑制電極板絕緣體的耐壓的低下、機(jī)械性劣化。此外，因?yàn)槌删邆涠鄠€(gè)充電器，多個(gè)電池(蓄電池)分別連接專用的充電器而充電的結(jié)構(gòu)，所以能降低充電電壓，增大充電電流。因此，能夠縮短各個(gè)電池的充電時(shí)間，能夠大幅縮短組電池整體的充電時(shí)間。以上，說明了本發(fā)明的充電器及充電裝置的優(yōu)選實(shí)施方式，但顯然本發(fā)明涉及的充電器及充電裝置并不只局限于上述實(shí)施方式，在本發(fā)明的范圍內(nèi)能夠?qū)嵭懈鞣N變更。例如，在上述實(shí)施方式中，展示了充電裝置具備多個(gè)充電器的結(jié)構(gòu)，但是并不局限于具備多個(gè)充電器的結(jié)構(gòu)，例如，如圖8所示，能夠使充電裝置分別具備充電器和切換器各一個(gè)。此時(shí)，使充電器為如圖2所示的結(jié)構(gòu)，通過以圖6所示的推移控制充電電壓、充電電流，能夠縮短充電時(shí)間。此外，切換器通過成如圖3所示的結(jié)構(gòu)，能夠切換向電池充電的ON-OFF。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
本發(fā)明為涉及向電池充電的發(fā)明，所以能夠使用于進(jìn)行充電的設(shè)備、裝置。
符號(hào)說明
I充電裝置；10充電器；11逆變器電源(第一輸出部、第二輸出部)；14充電量檢測(cè)部；15定時(shí)發(fā)生器(輸出控制部)；16充電控制部；20切換器；21中繼器(繼電器);211蝸桿部；212齒輪部；215接點(diǎn)A (第一接點(diǎn));217接點(diǎn)C (第二接點(diǎn));219旋轉(zhuǎn)接點(diǎn)(連接構(gòu)件);30切換控制單元；BTT蓄電池。
權(quán)利要求
1.一種充電器，對(duì)二次電池進(jìn)行充電，其特征在于，具備 第一輸出部，輸出第一電壓； 第二輸出部，輸出具有和所述第一電壓不同的既定的電壓值的第二電壓； 充電控制部，輸入所述第一電壓和所述第二電壓并交互輸出，將此作為充電電壓向所述二次電池供給； 充電量檢測(cè)部，測(cè)量所述二次電池的充電量； 輸出控制部，以隨著所述充電量的增加，使所述充電控制部中的所述第一電壓和/或第二電壓的輸出時(shí)間變長(zhǎng)的方式進(jìn)行控制。
2.一種充電裝置，對(duì)多個(gè)二次電池進(jìn)行充電，其特征在于 具備多個(gè)根據(jù)所述權(quán)利要求I所述的充電器， 各充電器和所述二次電池一對(duì)一連接。
3.如權(quán)利要求2所述的充電裝置，其特征在于 在所述二次電池和所述充電器之間具備切換器， 該切換器切換第一路徑和第二路徑，所述第一路徑斷開所述多個(gè)二次電池各個(gè)之間而連接所述充電器和所述二次電池，所述第二路徑斷開所述充電器和所述二次電池而聯(lián)結(jié)所述多個(gè)二次電池各個(gè)之間。
4.如權(quán)利要求3所述的充電裝置，其特征在于 所述切換器具備切換所述第一路徑和所述第二路徑的繼電器， 該繼電器具有 第一接點(diǎn)，和所述第一路徑連接； 第二接點(diǎn)，和所述第二路徑連接； 連接構(gòu)件，和該第一接點(diǎn)或第二接點(diǎn)的任意一個(gè)連接； 齒輪部，通過旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)來移動(dòng)所述連接構(gòu)件； 蝸桿部，使該齒輪部旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
抑制二次電池的電極板的耐壓下降、機(jī)械性劣化，并且縮短充電時(shí)間。對(duì)二次電池進(jìn)行充電的充電器(10)，具備第一輸出部，輸出第一電壓；第二輸出部，輸出具有和第一電壓不同的既定的電壓值的第二電壓；充電控制部(16)，輸入第一電壓和第二電壓并交互輸出，將此作為充電電壓向二次電池供給；充電量檢測(cè)部(14)，測(cè)量二次電池的充電量；輸出控制部(15)，以隨著充電量的增加，使充電控制部(16)中的第一電壓和/或第二電壓的輸出時(shí)間變長(zhǎng)的方式進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)H02J7/10GK102884706SQ20118001108
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者高橋幸男, 布田一男 申請(qǐng)人:高橋幸男, 布田一男