CN109314398A - 电池充电装置 - Google Patents

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Abstract

在交流整流后不进行平滑化地实施功率因数改善而使用具有纹波的输出来对电池进行充电的充电装置中，通过简单的结构和控制来生成具有纹波的输出。一种电池充电装置，具有：整流部(2)，其被输入交流并对该交流进行整流；功率因数改善部(3)，其设置于所述整流部(2)的下一级，所述电池充电装置生成包含该整流部(2)的整流电压波形引起的纹波的纹波充电输出，构成所述功率因数改善部(3)的开关转换器具有开关元件(Q)、和在电池(6)的充电期间中向该开关元件(Q)的控制端输出PWM控制信号(Vp)的PWM控制IC(4)，所述PWM控制信号(Vp)是具有固定的占空比的脉冲信号。

Description

电池充电装置
技术领域
本发明涉及用于对铅蓄电池及二次电池等充电式电池进行充电的电池充电装置。
背景技术
在现有技术中，作为铅蓄电池、二次电池等充电式电池(以下仅称为“电池”)的充电装置，已知将单相或三相的交流进行整流并通过开关转换器进行电力转换而向电池输出的AC/DC转换器。在这种情况下，交流整流后的波形成为由正弦波的半周期或其一部分组成的周期性的整流波形。该整流波形的周期引起的后级的电压或电流的变动成分称为“纹波”。纹波的频率基本上为整流前的交流的整数倍，但也有被加入非周期的噪声的情况。多年来，电池充电装置的输出的纹波被认为会使充电效率降低，提出了众多的排除纹波的技术(专利文献1等)。
与此相对，在专利文献2、3中，提出了在交流整流后不进行平滑化而直接使用因整流波形引起的周期性的脉动电流来对电池进行充电。这是着眼于使用脉动电流进行电池充电没有障碍，并且如果使用由脉动电流在电池端子间产生的大的纹波电压则能够容易测定电池内部电阻的技术。在专利文献2、3中，通过电池内部电阻的测定而对电池状态进行检测，来控制充电的开始和停止。
在专利文献2、3中公开了几乎直接使用交流整流后的脉动电流作为充电输出的结构，将对交流整流后的脉动电流的电压进行转换的电压转换装置的输出作为充电输出的结构，将作为实施交流整流后的脉动电流的功率因数改善的功率因数改善单元的开关转换器的输出作为充电输出的结构。在专利文献3中，作为功率因数改善单元的一个示例设置了反激式的绝缘型开关转换器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-17136号公报；
专利文献2：日本特开2016-39742号公报；
专利文献3：日本特开2016-63622号公报；
专利文献4：日本特开2005-218224号公报；
专利文献5：日本特开2007-37297号公报。
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献2、3中没有公开实施作为功率因数改善单元的开关转换器的开关控制的控制部的细节。通常，基于开关转换器的功率因数改善单元在驱动其开关元件的PWM控制中进行非常复杂的控制。例如，在专利文献4、5中公开的功率因数改善电路中，检测输入电压和/或输出电压，基于这些来生成脉冲的接通时间和断开时间总是变化的复杂的PWM控制信号。因此，在以往的功率因数改善单元中需要大规模且高成本的控制部。
因此，如果使用包含大纹波的纹波充电输出进行电池充电，容易进行电池内部电阻的测定，但是存在功率因数改善用的开关转换器的控制部成为大规模且高成本的问题。
鉴于以上的问题点，本发明的目的在于在如下电池充电装置中，通过简单的结构和控制来生成纹波充电输出，该电池充电装置在交流整流后不进行平滑化，利用开关转换器进行功率因数改善，将包含大纹波的纹波充电输出向电池输出。
用于解决课题的方案
为了达到上述目的，本发明提供以下的结构。此外，括号内的符号为后述的附图中的符号，是为了参考而附加的。
本发明的方式为一种电池充电装置，具有：整流部(2)，其被输入交流并对该交流进行整流；功率因数改善部(3)，其设置于所述整流部(2)的下一级，所述电池充电装置生成包含基于该整流部(2)的整流电压波形引起的纹波的纹波充电输出，
所述电池充电装置的特征在于，
构成所述功率因数改善部(3)的开关转换器具有开关元件(Q)、和在电池(6)的充电期间中向该开关元件(Q)的控制端输出PWM控制信号(Vp)的PWM控制IC(4)，
所述PWM控制信号(Vp)是具有固定的占空比的脉冲信号。
在上述方式中，其特征在于，具有：充电电压检测部(5)，其对电池(6)的电池充电电压(Vbat)进行检测，所述充电电压检测部(5)在充电电压(Vbat)超过第一电压时对所述PWM控制IC(4)输出使PWM控制信号(Vp)的输出停止的信号，在电池充电电压(Vbat)低于比该第一电压低的第二电压时对该PWM控制IC(4)输出使PWM控制信号(Vp)的输出开始的信号。
在上述方式中，其特征在于，所述功率因数改善部(3)构成为反激式或正激式的绝缘型开关转换器。
发明效果
在本发明中，在交流整流后不进行平滑化地实施基于开关转换器的功率因数改善而将包含大纹波的纹波充电输出向电池输出的电池充电装置中，将对功率因数改善部的开关元件进行控制的PWM控制信号设为在整个电池的充电期间具有固定的占空比的脉冲信号。由此，能够通过简单的结构和控制来生成纹波充电输出。
附图说明
图1为概要性地表示本发明的电池充电装置的一个实施方式的结构例的图。
图2(a)～(h)为示意性表示图1所示的结构的各个地方的电流或电压的随时间变化的图。
图3(a)～(c)是示意性表示在图1的结构中的电池的电池充电电压、与充电电压检测部及PWM控制IC的输出的随时间变化的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对基于本发明的电池充电装置的实施方式进行说明。
(1)电池充电装置的结构
图1为概要性地表示本发明的电池充电装置的一个实施方式的结构例的图。图2(a)至(h)为示意性表示图1所示的结构的各个地方的电流或电压的随时间变化的图。
本发明的充电装置10具有整流部2、包含PWM控制IC4的功率因数改善部3、充电电压检测部5。整流部2从交流电源1被输入交流。功率因数改善部3对电池6供给纹波充电输出。
在此，“纹波充电输出”的含义是指其为电池充电用的输出，并且是伴随着由整流部2生成的整流电压波形引起的变动的电压以及电流的输出。该变动是典型地为与整流电压波形相同周期的变动。将纹波充电输出中的电流称为“纹波输出电流”，电压称为“纹波输出电压”。在图2(f)中示出纹波输出电流Io的示例，在图2(g)中示出纹波输出电压Vo的示例。
交流电源1作为一个示例为100V或200V的50Hz或60Hz的单相交流商用电源。基于交流电源1的交流电压vac具有图2(a)所示的正弦波波形，被输入至电池充电装置的输入端T1、T2。向输入端T1、T2输入的交流被输入到整流部2的交流输入端子。整流部2例如为桥式整流电路，但是不限制于此。此外，优选是全波整流电路，但也可以是半波整流电路。在整流部2的正极输出端与负极输出端之间输出如图2(b)所示的进行了全波整流的整流电压Vrec。虽然图中没示出，但是优选为在整流部2的前级设置噪声去除电路。
如图2(b)所示，整流电压Vrec的波形成为交流正弦波的正极侧的半周期波形连续的波形。在单相交流的全波整流的情况下，整流电压Vrec的频率成为交流电源1的频率的2倍。
在整流部2的正极输出端和负极输出端输出的整流电压Vrec输入到下一级的功率因数改善部3。在本示例中，功率因数改善部3被构成为绝缘型反激式转换器。功率因数改善部3不限于此，也可以是绝缘型正激式转换器，也可以是非绝缘型的升压斩波器或降压斩波器。只要是具有以与输入电压相同的正弦波来输出相同相位的电流的功率因数改善功能的开关转换器，则能够采用任何结构。作为共同的结构，都具有用于开关控制的开关元件Q。
变压器T的初级线圈n1的一端连接到整流部2的正极输出端，另一端连接到开关元件Q(在该示例中为n沟道FET)的一端(漏极)。开关元件Q的另一端(源极)连接到整流部2的负极输出端。变压器T的次级线圈n2的一端连接到电池6的负极端子TB2，另一端连接到输出二极管D的阳极。输出二极管D的阴极连接到电池6的正极端子TB1。在输出二极管D的阴极与变压器T的一端之间连接有电容器C。图1仅表示原理的结构，省略了在绝缘型反激式转换器中通常具有的缓冲电路等。
图2(d)和图2(e)分别表示图1的变压器T的初级线圈的电流In1和次级线圈的电流In2的波形示例。关于这些波形，在后述的工作说明中详细地进行说明。
此外，功率因数改善部3也具有将整流电压Vrec转换为适合于充电对象设备的电压的电压转换功能。电压转换能够通过变压器T的线圈的匝数比而设定。
开关元件Q具有由PWM控制信号Vp驱动的控制端。开关元件Q不限定于n沟道FET，也可以是p沟道FET、IGBT或双极晶体管。
如图2(c)所示的PWM控制信号Vp由PWM控制IC4生成。PWM控制IC4是公知的，有各种市售的产品。作为与通常的PWM控制IC共同的结构，具有被输入控制电压Vcs的控制端cs和输出具有规定的占空比的PWM控制信号的输出端子out。PWM控制IC4构成为从输出端子out输出具有与向控制端子cs输入的控制电压Vcs成比例的占空比的PWM控制信号Vp。
在图1的结构中，由于开关转换器为绝缘型，所以从输出侧的返回路径也有绝缘的必要，PWM控制信号Vp通过光电耦合器PC传送到开关元件Q。
在本发明的电池充电装置10中，控制电压Vcs从充电电压检测部5输出。控制电压Vcs为2值的电压(称为H和L)中的任一个。充电电压检测部5通过被输入与电池6的正极端子TB1和负极端子TB2之间的电压成比例的电压，从而检测出电池6的充电状态。充电电压检测部5构成为在由电池充电装置10进行电池6的充电期间中输出H的控制电压Vcs，在电池6的放电中即不进行充电的期间中输出L的控制电压Vcs。
充电电压检测部5输出的控制电压Vcs为H时，PWM控制IC4如图2(c)所示输出作为脉冲信号的PWM控制信号Vp。PWM控制信号Vp的占空比D是接通期间Ton相对于脉冲信号的周期T的比例，为D＝Ton/T。在本发明的电池充电装置10中，由于控制电压Vcs在整个充电期间为固定，因此PWM控制信号Vp的占空比D总是为固定，没有变化。
尽管没有示出PWM控制IC4的内部结构，但是大体结构如下。为了得到实际需要的占空比而将控制电压Vcs乘以适当的比例系数作为规定的电压，将该规定的电压和高频载波三角波电压输入到比较器，作为比较器的输出信号而生成具有固定的占空比D的脉冲信号即PWM控制信号Vp。
此外，为了容易理解，以放大脉冲宽度的方式表示图2(c)的PWM控制信号Vp。由于开关转换器的开关频率为数kHz～数百Hz，因此实际上为远高于图2(a)所示的交流电源频率的高频。
另一方面，在充电电压检测部5输出的控制电压Vcs为L时，PWM控制IC4不输出PWM控制信号Vp。此时，电池充电装置10为停止状态。
作为一个示例，电池6是将1单元2V的铅蓄电池串联连接6个单元而成的12V的密封式铅蓄电池。在电池6也可以设置用于检测电池的劣化的电池检测器7。电池检测器7对电池6的正极端子TB1与负极端子TB2之间的电压的变动量即作为交流成分的电池端子纹波电压Vrip进行检测。图2(h)表示的电池端子纹波电压Vrip的振幅与电池的内部电阻的成比例，内部电阻的增大表示电池的劣化程度。
(2)电池充电装置的工作
图3(a)～(c)是示意性表示图1的结构中的电池6的电池充电电压、与充电电压检测部5以及PWM控制IC4的输出的随时间变化的图。也参照图1和图2来说明本发明的电池充电装置10的工作。
在电池充电装置10中，仅在来自交流电源1的交流vac输入到整流部2且将PWM控制信号Vp发送到功率因数改善部3时，纹波充电输出Vo、Io被输出。
基于PWM控制IC4的PWM控制信号Vp的生成和停止是通过充电电压检测部5来控制的。充电电压检测部5检测电池充电电压Vbat，基于其来控制PWM控制IC4。
图3(a)例示了在反复进行充电和放电的情况下的电池充电电压Vbat随时间的变化。放电例如通过向电池6连接适当的负载来执行。在12V的铅蓄电池的情况下，例如将完全充电电压V1设为14V，将放电结束电压V2设为12.6V。在图示的示例中，虽然充电时间的长度相同，但是放电时间由于负载状况等而长度变得不同。
图3(b)表示与图3(a)对应的充电电压检测部5的输出即控制电压Vcs随时间的变化。充电电压检测部5构成为具有迟滞的2值输出的比较放大器。电池6的充电期间中的控制电压Vcs为H，电池充电电压Vbat逐渐地上升直到成为完全充电电压V1为止，控制电压Vcs均保持为H。当电池充电电压Vbat超过完全充电电压V1时，控制电压Vcs成为L。由此停止对电池6的充电。在此后的电池6的放电中，电池充电电压Vbat逐渐地下降，但直到成为放电结束电压V2为止，控制电压Vcs保持为L。当电池充电电压Vbat低于放电结束电压V2时，控制电压Vcs成为H。由此开始对电池6的充电。
图3(c)表示与图3(a)(b)对应的作为PWM控制IC4的输出的PWM控制信号Vp随时间的变化。在电池6的充电期间中即充电电压检测部5的控制电压Vcs为H的期间中，持续输出具有固定占空比D的PWM控制信号Vp。在电池6的放电期间中即充电电压检测部5的控制电压Vcs为L的期间中，不输出PWM控制信号Vp。
在充电期间中，功率因数改善部3进行工作。当PWM控制信号Vp的脉冲信号成为接通而开关元件Q导通时，向初级线圈n1施加整流电压Vrec。流过初级线圈n1的电流In1具有由接通时刻的整流电压Vrec的瞬间值和初级线圈n1的电感决定的斜率，并且在导通期间内逐渐地增加。另一方面，由于输出二极管D相对于在次级线圈n2产生的电动势而成为反向偏压，所以电流没有流过次级线圈n2。其结果是，磁能在变压器T中蓄积。
当PWM控制信号Vp的脉冲信号成为断开而开关元件Q1断开时，初级线圈n1的电流In1为0。另一方面，由于输出二极管D相对于在次级线圈n2中产生的逆电动势而成为正向偏压，所以电流In2流过次级线圈n2，磁能量被释放。电流In2从磁能最大的断开时刻的峰值起在断开期间内逐渐地减少。
图2(d)(e)为表示电流In1和电流In2的波形的一个示例。连接在PWM控制信号Vp的一个周期中流过次级线圈n2的电流In2的峰值(或平均值)而获得的波形成为与整流电压Vrec同极性同周期的正弦波。这表示功率因数为1。此外，在图2(d)(e)中，以连续模式表示电流，但在本发明中也包含临界模式或者不连续模式的情况。
纹波输出电流Io和纹波输出电压Vo为图2(f)(g)所示。该纹波输出供给于电池6的正极端子TB1和负极端子TB2之间，电池6被充电。作为一示例，纹波输出电压Vo的平均值与完全充电电压V1为相同程度。
(3)其他的实施方式
在以上，虽然举例说明了本发明的电池充电装置应用于铅蓄电池的充电的情况，但是本发明的电池充电装置不限制于铅蓄电池，也可应用于锂离子电池、镍镉充电电池、镍氢充电电池。
此外，作为本发明的电池充电装置的交流输入是以单相交流商用电源为例进行说明，交流输入也可以是三相交流，也可以是发电机输出。
附图标记说明
1：交流电源；
2：整流部；
3：功率因数改善部；
4：PWM控制IC；
5：充电电压检测部；
6：电池；
7：电池检测器。

Claims (3)

1.一种电池充电装置，具有：
整流部(2)，其被输入交流并对该交流进行整流；
功率因数改善部(3)，其设置于所述整流部(2)的下一级，
所述电池充电装置生成包含该整流部(2)的整流电压波形引起的纹波的纹波充电输出，所述电池充电装置的特征在于，
构成所述功率因数改善部(3)的开关转换器具有开关元件(Q)、和在电池(6)的充电期间中向该开关元件(Q)的控制端输出PWM控制信号(Vp)的PWM控制IC(4)，
所述PWM控制信号(Vp)是具有固定的占空比的脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的电池充电装装置，其特征在于，
具有：充电电压检测部(5)，其对电池(6)的电池充电电压(Vbat)进行检测，
所述充电电压检测部(5)在充电电压(Vbat)超过第一电压时对所述PWM控制IC(4)输出使PWM控制信号(Vp)的输出停止的信号，在电池充电电压(Vbat)低于比该第一电压低的第二电压时对该PWM控制IC(4)输出使PWM控制信号(Vp)的输出开始的信号。
3.根据权利要求1或2所述的电池充电装置，其特征在于，
所述功率因数改善部(3)构成为反激式或正激式的绝缘型开关转换器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110208583A (zh) * 2019-05-06 2019-09-06 福建星云电子股份有限公司 一种基于电芯充放电的涟波电流发生装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3229336B1 (en) 2016-02-05 2020-09-30 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Charging method and adapter
WO2019056303A1 (zh) * 2017-09-22 2019-03-28 Oppo广东移动通信有限公司 电源提供电路、电源提供设备以及控制方法
JP6761434B2 (ja) * 2018-01-11 2020-09-23 株式会社三共 遊技機
KR101840619B1 (ko) * 2018-01-11 2018-03-20 (주)엠에스엔코리아 배터리 실험 장치
KR20220040876A (ko) * 2020-09-24 2022-03-31 (주)그리너지 리플전류를 이용한 수명 특성이 향상된 이차전지 및 수명 특성 향상방법
DE102021214574A1 (de) 2021-12-17 2023-06-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Laden einer Batterie, Batterie und Verwendung einer solchen

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101495934A (zh) * 2006-05-26 2009-07-29 剑桥半导体有限公司 正激功率转换器和控制器
CN101515726A (zh) * 2009-02-24 2009-08-26 苏州工业园区华波电子科技有限公司 高效高功率因素充电器电路
CN101631410A (zh) * 2009-08-24 2010-01-20 英飞特电子（杭州）有限公司 一种高功率因数的ac-dc led驱动电路
CN102440077A (zh) * 2009-03-09 2012-05-02 李东源 有源恒定功率供给装置
CN102638169A (zh) * 2012-05-08 2012-08-15 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种反激式变换器的控制电路、控制方法以及应用其的交流-直流功率变换电路
CN104578797A (zh) * 2014-12-12 2015-04-29 西南交通大学 一种断续模式的高功率因数高效率反激变换器的控制方法及其装置
CN104734488A (zh) * 2015-03-13 2015-06-24 南京理工大学 高效低输出电压纹波的dcm反激pfc变换器
CN104753146A (zh) * 2015-04-22 2015-07-01 青岛大学 一种馈能式变恒流值正负脉冲快速充电装置及方法
CN104779799A (zh) * 2015-04-28 2015-07-15 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 控制电路、控制方法和应用其的反激式变换器
WO2016043099A1 (ja) * 2014-09-18 2016-03-24 Ntn株式会社 充電装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61132071A (ja) * 1984-11-30 1986-06-19 Toshiba Corp 電源装置
JP2013158168A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 Toyota Central R&D Labs Inc 共振型コンバータ
JP5880099B2 (ja) * 2012-02-09 2016-03-08 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
JP6016595B2 (ja) * 2012-12-03 2016-10-26 Ａｓｔｉ株式会社 充電器

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101495934A (zh) * 2006-05-26 2009-07-29 剑桥半导体有限公司 正激功率转换器和控制器
CN101515726A (zh) * 2009-02-24 2009-08-26 苏州工业园区华波电子科技有限公司 高效高功率因素充电器电路
CN102440077A (zh) * 2009-03-09 2012-05-02 李东源 有源恒定功率供给装置
CN101631410A (zh) * 2009-08-24 2010-01-20 英飞特电子（杭州）有限公司 一种高功率因数的ac-dc led驱动电路
CN102638169A (zh) * 2012-05-08 2012-08-15 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种反激式变换器的控制电路、控制方法以及应用其的交流-直流功率变换电路
WO2016043099A1 (ja) * 2014-09-18 2016-03-24 Ntn株式会社 充電装置
CN104578797A (zh) * 2014-12-12 2015-04-29 西南交通大学 一种断续模式的高功率因数高效率反激变换器的控制方法及其装置
CN104734488A (zh) * 2015-03-13 2015-06-24 南京理工大学 高效低输出电压纹波的dcm反激pfc变换器
CN104753146A (zh) * 2015-04-22 2015-07-01 青岛大学 一种馈能式变恒流值正负脉冲快速充电装置及方法
CN104779799A (zh) * 2015-04-28 2015-07-15 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 控制电路、控制方法和应用其的反激式变换器

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JUN ZHANG: "Flyback-Based Single-Stage Power-Factor-Correction Scheme With Time-Multiplexing Control", 《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》 *
史永胜: "单级 PFC 反激式 LED 电源的研究与设计", 《光电子技术》 *
杨静: "双输出单级 PFC 变换器的高亮 LED 驱动研究", 《电工电能技术》 *
王俊: "基于电荷控制方式的CCM反激PFC电路的设计", 《通信电源技术》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110208583A (zh) * 2019-05-06 2019-09-06 福建星云电子股份有限公司 一种基于电芯充放电的涟波电流发生装置
CN110208583B (zh) * 2019-05-06 2022-02-18 福建星云电子股份有限公司 一种基于电芯充放电的涟波电流发生装置

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Publication number Publication date
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JP6660253B2 (ja) 2020-03-11
WO2017208743A1 (ja) 2017-12-07

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