CN101123361B - 电池充电装置 - Google Patents

Abstract

一种电池充电装置，电压检测部(11)检测所输入的三相交流电力的电压值，控制部(13)根据该电压值决定相位控制角，按照相位控制角通过控制交流电力调整部(10)的交流开关元件的导通/截止，调整供给到变压器3的电力。充电中，输入交流电压上升时相位控制角(延迟角)变大，交流开关元件的截止时间变长，电压降低增大相应的量。其结果，供给变压器(3)的电压几乎不变，对电池(20)的充电几乎没有影响。在使用者意想不到交流电源电压变动很大的情况下，对变压器线圈等不会带来损伤，可以继续进行电池充电。

Description

电池充电装置 

技术领域

本发明涉及使用自交流电源供给的交流电力对电池进行充电的电池充电装置。 

背景技术

在以往，为了对搭载在电动叉式升降机、电动式高尔夫车等产业用电动车辆中的电池进行充电，使用电池充电装置，该电池充电装置使用交流电源(一般的，在日本国内为200V三相交流电源)供给的交流电力。 

在电池充电装置1中，自三相交流电源2供给的交流电力经过过电流保护用的热继电器6供给到变压器3的一次侧线圈。通过该变压器3经适当地降压，从二次侧线圈输出的交流电力由三相全波整流电路4进行整流，作为直流电力从输出端5输出，对与输出端5连接的电池20进行充电。 

例如，考虑在高尔夫球场对搭载在高尔夫车中的电池进行充电的情况，从球场设施内的三相交流电源的供给源到实际设置有电池充电装置1的场所有时相距很远。这时，距离三相交流电源的供给源远的场所存在电源电压降低的问题，存在在供给源将电压升高的情况(例如200[V]→220[V]等)，这样做时，在供给源附近的场所，电源电压会过高。为了应对这样的状况，在以往的电池充电装置中，变压器的一次侧线圈设置多抽头，可以根据输入电源电压手动切换连接的抽头(参照专利文献2)。 

通常，在日本国内使用时，考虑由于上述主要原因而输入电源电压存在某种程度的偏差，基本上没有设想充电中输入电源电压大幅度地变动。但是，在海外，由于国家或地域的差异，电力供应者供给的电源电力的电压有时相当的不稳定。因此，例如按照在电力需要多的白天供给的交流电压预先设定变压器的抽头切换时，在电力需要降低的夜间进行电池充电时，输入交流电压大幅度上升，有时热继电器6会动作而不能进行充电。 如果不设置热继电器6可以进行充电，但是存在变压器3的一次线圈流过过大的电流而烧毁线圈的担忧。 

另一方面，专利文献2、3等，公开了按照变压器内的温度上升或输入电源电压等自动地进行变压器的一次线圈的抽头切换的电池充电装置。通过该电池充电装置，即使充电中的电源电压变动也可以避免烧毁线圈或停止充电。但是，一般的，引出多个抽头的变压器在制造中费时，成本变得很高，同时制造上的可靠性时常存在问题。因此，使用这样高价的变压器并且追加自动切换抽头的电路时，不可避免地增加相当多的成本。 

专利文献1：日本特开2000—50514号公报； 

专利文献2：日本特开平6—54460号公报； 

专利文献3：日本特开平7—123601号公报。 

发明内容

本发明是鉴于上述问题做出的，其主要目的在于提供一种低成本，即使输入交流电压意想不到变动时也不会对装置产生损伤且继续对电池充电的电池充电装置。 

为解决上述问题而做出的与本发明相关的电池充电装置的特征在于，包括： 

a)电压检测机构，其检测自交流电源供给的输入交流电力的电压值； 

b)交流电力调整机构，其对于所述输入交流电力通过相位控制而对电力进行调整； 

c)控制机构，其按照所述电压检测机构检测出的电压值决定相位控制角，根据该相位控制角控制所述交流电力调整机构； 

d)变压器，其使经过所述交流电力调整机构的交流电压降压；及 

 e)整流机构，其与该变压器的二次侧线圈连接，为了对电池充电而将交流电力直流化， 

所述交流电力调整机构，利用相位检测部检测出的三相的各个交流电压的相位、即检测出的零交叉点的时刻，以该交流电压的零交叉点为基点到相位控制角为止的期间中切断交流电力，在此之后到下一个零交叉点为止的期间中生成交流开关元件的导通/截止控制信号，以使交流电力导通。 

作为本发明相关的电池充电装置的一个方式，所述控制机构具有信息存储机构，该信息存储机构保持有用于表示相对于电压值或基准电压的电压差与相位控制角之间的对应关系的数据。 

发明效果

在与本发明相关的电池充电装置中，电池充电中例如输入交流电压上升时，电压检测机构检测该上升电压，控制机构按照该电压值或电压上升幅度决定用于交流电力调整的相位控制角。而且，控制机构基于该相位控制角控制交流电力调整机构中的例如交流开关元件的电力导通、切断，使施加于变压器的交流电压下降。输入交流电压的上升幅度越大相位控制所引起的电压下降也越大，施加在变压器的交流电压本身几乎不受输入交流电压的变动影响。 

这样，在本发明的电池充电装置中，电池充电中即使在输入交流电压上升的情况下也能无问题地继续电池充电，另外，可以防止变压器的烧损等损伤。 

进而，不需要变压器一次线圈抽头的切换，本身不需要设置多个抽头。由此，可以大幅度削减制造变压器时的成本，并且使制造工序简单，由此可以提高变压器的可靠性及成品率。另外，在本发明相关的电池充电装置中，代替不需要抽头切换而需要晶闸管等交流开关元件，因为可以廉价地提供这样的半导体元件，所以与使用带多抽头的变压器情况相比可以实现低成本。另外，为了自动切换抽头，需要继电器等开关器，在交流电力调整机构的情况下，因为不需要这样的部件，所以可知总体的成本差。 

附图说明

图1是本发明的一实施例的电池充电装置的概略结构图。 

图2是表示交流电力调整部中的交流电力调整动作的波形图。 

图3是表示交流电力的电压值和相位控制角之间的关系的一例的图。 

图4是现有电池充电装置的概略结构图。 

图中：1—电池充电装置，2—三相交流电源，3—变压器，4—三相全波整流电路，5—输出端，10—交流电力调整部，11—电压检测部，12—相位检测部，13—控制部，14—电压/相位控制角变换表，15—直流电压检测部，20—电池。 

具体实施方式

以下，参照图1～图3，对本发明的一实施例的电池充电装置进行说 明。图1是表示本实施例的电池充电装置的概略构成图。与上述的现有装置相同的构成要素标注相同的符号，省略其说明。 

在本实施例的电池充电装置1中，漏磁变压器(leakage transformer)3的一次线圈的上游侧的各个交流线路连接有交流电力调整部10。在该例子中，交流电力调整部10作为交流开关元件为将两个晶闸管反向并联连接的结构，但是可以使用双向晶闸管(三端双向可控硅开关元件)等适当的元件。比交流电力调整部10更上游侧的交流线路与电压检测部11和相位检测部12连接。电压检测部11检测交流电源电压并输出电压值(电压的有效值)，相位检测部12检测三相的各个交流电压的相位，具体地说检测零交差点的时刻。 

电压检测部11、相位检测部12的输出均被输入到以CPU为中心构成的控制部13，控制部13进行后述的处理，通过输出控制信号调整交流电力，该控制信号使包含在交流电力调整部10中的各个交流开关元件导通/截止。另外，直流电压检测部15检测作为三相全波整流电路4输出的直流电压的电压值，该电压值提供给控制部13。即控制部13根据该直流电压的电压值可以控制交流电力调整部10。 

图2是表示交流电力调整部10中的交流电力调整动作的波形图。对于图2(A)所示的全波交流电压，控制部13决定相位控制角(这里是延迟角)α，以交流电压的零交叉点为基点到相位控制角α为止的期间中，切断交流电力，以后，到下一个零交叉点为止的期间中生成交流开关元件的导通/截止控制信号，以使交流电力导通。由此，交流电力调整部10的输出中的交流电力，如图2(B)所示，变为缺少了相当于相位控制角α的期间的波形。实际上该交流电力的波形还要不平滑，在波形上电压的有效值下降了缺少的面积大小。 

控制部13按照电压检测部11所提供的电压值决定所述相位控制角α，但是，在该实施例中，使用为此预先设定的电压/相位控制角变换表14。即，可以预先计算或实验地求得相位控制角α与在交流电力调整部10中的电压下降量(或电压下降率)之间的关系，因此根据此预先生成用于表示图3所示的电压值V和相位控制角α之间的对应关系的表。在图3中，Vo在这里是假设的最低电压，例如假设输入交流电压的宽度为320～440V 时，Vo是320V即可。另外，在图3中，用直线表示电压值V和相位控制角α之间的关系，但是，这只要表示能用某个函数定义，并不局限于直线。 

接着，对本实施例的电池充电装置1的特征动作进行说明。输出端5与电池20连接而开始充电时，电压检测部11检测自三相交流电流2供给的电源电压，并将该电压值供给到控制部13。另外，相位检测部12检测各相的电流电压波形的零交差点，存在零交叉点时，将脉冲信号发送到控制部13。在控制部13中接收电压值，使用电压/相位控制角变换表14，决定在该时刻最佳相位控制角α。而且，在从相位检测部12提供零交叉点脉冲信号时，生成脉冲信号，该脉冲信号表示自该信号发生时刻开始到经过了相当于相位控制角α的时间为止的期间，根据该脉冲信号将导通/截止控制信号发送到交流电力调整部10，驱动交流开关元件导通/截止。 

例如，假设在充电开始时输入交流电压为380V时，此时控制部13决定相位控制角α1并调整交流电力，途中，输入交流电压上升到10％以上的高电压420V时，检测到该电压的上升的控制部13将相位控制角从α1变为α2(α1<α2)。由此，交流电力调整部10中的交流电压的电压下降变大，在漏磁变压器3的一次侧线圈所施加的交流电压与输入交流电压上升前相比几乎不变。由此，从三相全波整流电路4输出直流电力，可以良好地对电池20进行持续充电。 

另外，控制部13对施加在电池20中的直流电压的电压值也进行监视，例如，在该电压值变得异常高的时候，判断为异常状态，可以进行输入交流电力的切断等控制。由此，连接在漏磁变压器3的输入侧的交流电力调整部10不仅具有按照输入交流电压的变动调整交流电力的功能，而且，在直流电压发生异常或由于其他的原因，欲切断供给漏磁变压器3的电力的情况下也可以使用。 

在上述实施例中，由交流电力调整部10进行导通相位控制，以控制使交流开关元件导通的时刻，但是也可以进行截止相位控制来控制使交流开关元件截止的时刻。 

另外，代替电压/相位控制角变换表14，也可以使用根据电压检测部11中检测出的电压值和基准电压之间的差求得相位控制角的表。另外，也可以使用计算式代替表，根据电压值和电压差按照计算式进行计算求得相 位控制角。 

另外，上述实施例不过是本发明的一例，对上述记载以外的点在本发明主旨范围进行优化、变形、修改、追加也包含在本发明权利要求的范围内。

Claims (2)

1.一种电池充电装置，其特征在于，

包括：

a)电压检测机构，其检测自交流电源供给的输入交流电力的电压值；

b)交流电力调整机构，其对于所述输入交流电力通过相位控制而对电力进行调整；

c)控制机构，其按照所述电压检测机构检测出的电压值决定相位控制角，根据该相位控制角控制所述交流电力调整机构；

d)变压器，其使经过所述交流电力调整机构的交流电压降压；及

e)整流机构，其与该变压器的二次侧线圈连接，为了对电池充电而将交流电力直流化，

所述交流电力调整机构，利用相位检测部检测出的三相的各个交流电压的相位、即检测出的零交叉点的时刻，以该交流电压的零交叉点为基点到相位控制角为止的期间中切断交流电力，在此之后到下一个零交叉点为止的期间中生成交流开关元件的导通/截止控制信号，以使交流电力导通。

2.根据权利要求1所述的电池充电装置，其特征在于，

所述控制机构具有信息存储机构，该信息存储机构保持有用于表示相对于电压值或基准电压的电压差与相位控制角之间的对应关系的数据。

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