CN102870312B - 利用开关排列及充放电的高效充电装置 - Google Patents

利用开关排列及充放电的高效充电装置 Download PDF

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Abstract

本发明包括电源，其为充电的电源；速度指定部，其指定开关速度，并且输出对应得电子自激振荡信号；开关部，其具有根据由速度指定部供给的电子自激振荡信号驱动的多个开关；及电力送出部，根据开关部的多个开关的驱动状态，数次向电源充电然后一次性放电向电源供给，可以提高用于车辆等的铅、镍等的电池的充电效率，可以缩短充电时间。

Description

利用开关排列及充放电的高效充电装置
技术领域
本发明涉及利用开关排列及充放电的高效充电装置(HIGH-EFFICIENCY CHARGING DEVICE USING A SWITCHINGARRANGEMENT AND CHARGING AND DISCHARGING)，尤其涉及利用时差的充电及放电提高充电效率缩短充电时间的利用开关排列及充放电的高效充电装置。
背景技术
通常安装于车辆等的铅、镍电池是不同于随化学性能可以缩短充电时间的锂电池，而需要4-7小时程度的充电时间。这是因为在充电初期由于急剧的过负载供给侧的电位充电得较低，在充电一半以上之后由于反电动势充电率会降低。
安装于车辆上的铅电池是除了价格低廉之外，有重量重、充电效率低下；50％以上放电之后如果不立即充电则降低功能(寿命)的缺点。并且锂电池比铅电池减少充电时间4个小时程度，然而比铅电池同等容量的电池放电力度较弱，因此现在的趋势是避免用于需要较高电力的动力装置上。
如上所述，使用锂电池至少能改善一点充电效率，却有太贵稳定性低的问题。
图1为一般充电方式的车辆等的电池的充电电路，AC电源通过整流装置101供给到电池102使其充电。其中，向电池102供给稍具有比电池的额定电压上升了约1.5％的AC波纹的脉流，企图实现充电效率提高。此时，如果供给到电池102上的电源比额定电压高1.5％以上，则会缩短充电时间，却缩短了电池的寿命。
特别是，已放电的电池在充电初期，如图1所示，DC电源直接与已放电的电池102连接，使供给电源下降至已放电的电池102电位之下，导致瞬间产生过负荷状态，无法完成有效地充电。
并且，向电源充电充到一半以上时，即，在充电初期由于充电液的化学反应可以充电一点，然而，向电源充电至一半以上时，发生同电荷之间相斥的作用，导致充电效率低下，充电时间变长。
即，图1的电池充电电路是随着充电的电荷量增大，不想接收供给到电池上的电荷的排斥力也随之变大，有不能维持如同初期的充电效率的缺点。
发明内容
(一)、需要解决的技术问题
为了解决如上所述的缺陷本发明，其目的在于，提高用于车辆等的铅、镍电源的充电效率，缩短充电时间。
(二)、技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的了利用开关排列及充放电的高效充电装置，其特征在于，包括：电源，其为充电的电源；速度指定部，其指定开关速度，并且输出对应得电子自激振荡信号；开关部，其具有根据由速度指定部供给的电子自激振荡信号驱动的多个开关；及电力送出部，根据开关部的多个开关的驱动状态，数次向电源充电然后一次性放电向电池供给。
并且，其特征在于，本发明的上述构成上述开关部的多个开关根据上述速度指定部的电子自激振荡信号按时差驱动。
并且，其特征在于，本发明上述送出部为控制电源的充放电，包括，第一FET，其形成被通过开关部的第一开关的开关信号驱动，并且将电源向第二电容形成第一次充电的闭环及被通过开关部的第二开关的开关信号与第一电容驱动，并且将电源向第二电容形成第二次充电的闭环；第二FET，其形成被通过开关部的第三开关的开关信号驱动，并且将电源向第二电容形成第三次充电的闭环；及第三FET，其形成被通过开关部的第四开关的开关信号驱动，并且使电源与电池的负极连接，第二电容上产生负荷，与第二电容放电同时完成电池的充电。
并且，其特征在于，本发明的上述开关部的第一至第四开关按时差反复驱动，以此反复进行3次充电与1次放电，使电池上充电源。
并且，其特征在于，本发明的上述第二电容为电解电容。
(三)、有益效果
因此，根据本发明，本发明使在充电初期或者一半以上之后同样也能实现充实的充电，可以缩短充电时间，通过使充放电控制的根据时差的开关作用向电流定量供给电流，有能诱导高效率的充电及充电时间，能减少50％以上的用充电时的负荷对供给侧的损伤。
特别是，本发明是在充供给侧电力的20倍容量的电池时，也能得到相同的效果。
附图说明
图1为一般充电方式的充电电路；
图2为根据本发明的利用开关排列及充放电的高效率充电装置的概率图；
图3为说明电解电容的运行原理的示意图。
图中：10、电源；20、速度指定部；30、开关部；40、电力送出部；50、电源；T1～T3、FET；C1、C2、电容。
具体实施方式
图2为显示根据本发明的利用开关排列及充放电的高效率充电装置的图，其由以下部分组成。电源10，其为充电的电源；速度指定部20，其指定开关速度，并且输出对应得电子自激振荡信号；开关部30，其具有根据由速度指定部20供给的电子自激振荡信号驱动的多个开关S1～S4；及电力送出部40，根据开关部30的多个开关S1～S4的驱动状态，数次向电源10充电然后一次性放电向电池50供给。
其中，构成开关部30的多个开关S1～S4根据速度指定部20的电子自激振荡信号可以根据时差驱动。
并且，电力送出部40由以下部分组成。FET(T1)，其形成被通过开关部30的开关S1的开关信号驱动，并且将电源10向电容C2形成第一次充电的闭环及被通过开关部30的开关S2的开关信号与电容C1驱动，并且将电源10向电容C2形成第二次充电的闭环；FET(T2)，其形成被通过开关部30的开关S3的开关信号驱动，并且将电源10向电容C2形成第三次充电的闭环；及FET(T3)，其形成被通过开关部30的开关S4的开关信号驱动，并且使电源(10)与电池(50)的负极连接，第二电容(C2)上产生负荷，与第二电容(C2)放电同时完成电池(50)的充电。
并且，开关部30的开关S1～S4间隔时差反复驱动，反复完成3次充电和1次放电。上述电容C2使用电解电容。
下面，对本发明的运行即，充电已放电的车辆等的电池50的过程进行说明。
充电已完全放电的车辆等的电池50时，为了使减少降低的电源50的电位的影响、有效实现充电效果，如图2所示，形成利用起开关作用的FET(T2)(T3)连接电源10与电池50的闭环，以此可以抵消负荷力。即，一旦供给电源10，则速度指定部20与开关部30开始运行，以此运行构成电力送出部40的多个FET(T1～T3)，因此机动负荷不会急剧发生。
具体的，供给到电源10的速度指定部20将指定速度的电子自激振荡信号传达到开关部30上。上述开关部30根据由速度指定部20供给到的电子自激振荡信号依次驱动开关S1～S4。
首先，驱动开关部30的开关S1,通过电阻R1，开关信号FET(T1)施加于栅极G上时，电流从FET(T1)的漏极D流向源极S方向，向电容C2充电。
然后，开关部30的开关S1恢复原状，开关S2驱动时，进行如上的运行，此时，为了向电容C2充电，与开关S2连接的电容C1比驱动开关S1时供给更多的波形电源。
其中，细看电容C2即电解电容的运行原理，如图3(a)所示，在没有残余电荷无负荷的状态下注入电压时，会发生急剧的充电带电，损坏供给侧。如图3(b)所示，由残余电荷时，随着残余电荷的量缓解急充电带电，因此缓解对供给侧的电子负荷的损伤。如图3(c)所示，残余电荷较多时，随着残余电荷的增加减少充电损伤。
如上所述的，结合图3说明的，利用一般的电解电容的急充电带电功能，为了缓解最初的急充电时的负荷损伤，如图2所示，通过FET(T3)放电的电容C2留有残留电流，从图3的(b)步骤出发充电至开关S3，则FET(T3)放电开关电容C2的带电电荷，由电容C2与FET(T3)负责电子充电效果，使电力送出在不影响供给电力，电池50的状态不受影响，完成定量充电。
并且，根据通过开关部30的开关的S3开关信号驱动的FET(T2)，也进行上述的接第二步骤的第三步骤的充电作用。此时，根据电容C2的充电吸引力，一部分电流将会通过二极管D充电至电池50上，然而电池50的负极无法维持负荷状态，并且电容C2的带电电流也维持不完全的负荷状态，然后根据通过开关部30的开关S4供给的开关信号驱动FET(T3)的瞬间，电源10与电池50的负极连接，电容C2上产生负荷，与电容C2的放电同时完成电池50的充电。
其中，通过开关S1～S3向电容C2经过3个步骤反复充电电源的是因为，由于由电解物质制造的电解电容即电容C2具有瞬间充电-带电能力与放电能力。并且，为了解决在瞬间充电时损伤供给侧的问题，在驱动FET(T3)时，在放电结束后，即使乘有残余电流到达开关的较小电流也在没有冲击的状态下试图进行第一次充电，以此抵消最初冲击。
因此，根据本发明的充电装置，供给通过根据计数的开关作用的脉冲电流，使最小化与已充至电池的电荷之间的相斥干涉，以此可以得到从充电开始到充电结束为止稳定并且优秀的充电效率。

Claims (4)

1.利用开关排列及充放电的高效充电装置，其特征在于，包括： 
电源(10)，其为充电的电源； 
速度指定部(20)，其指定开关速度，并且输出对应的电子自激振荡信号； 
开关部(30)，其具有根据由速度指定部(20)供给的电子自激振荡信号驱动的多个开关(S1～S4)；及 
电力送出部(40)，根据开关部(30)的多个开关(S1～S4)的驱动状态，数次向电源(10)充电然后一次性放电向电池(50)供给； 
所述电力送出部(40)包括， 
第一FET(T1)，其形成被通过开关部(30)的第一开关(S1)的开关信号驱动，并且将电源(10)向第二电容(C2)形成第一次充电的闭环及被通过开关部(30)的第二开关(S2)的开关信号与第一电容(C1)驱动，并且将电源(10)向第二电容(C2)形成第二次充电的闭环； 
第二FET(T2)，其形成被通过开关部(30)的第三开关(S3)的开关信号驱动，并且将电源(10)向第二电容(C2)形成第三次充电的闭环；及 
第三FET(T3)，其形成被通过开关部(30)的第四开关(S4)的开关信号驱动，并且使电源(10)与电池(50)的负极连接，第二电容(C2)上产生负荷，与第二电容(C2)放电同时完成电池(50)的充电。 
2.根据权利要求1所述的利用开关排列及充放电的高效充电装置，其特征在于，构成所述开关部(30)的多个开关(S1～S4)根据所述速度指定部(20)的电子自激振荡信号按时差驱动。 
3.根据权利要求1所述的利用开关排列及充放电的高效充电装置，其特征在于，所述开关部(30)的第一至第四开关(S1～S4)按时差反复驱动，以此反复进行3次充电与1次放电，使电池(50)上充电源。 
4.根据权利要求1所述的利用开关排列及充放电的高效充电装置，其特征在于，所述第二电容(C2)为电解电容。 
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