JP4021360B2 - 充電方法及び電源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電源装置の技術にかかり、特に、電源装置が有する昇降圧型の蓄電池によって蓄電池を充電する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３の符号１１０は、従来技術の電源装置を示している。
この電源装置１１０は整流回路１２１を有しており、商用電源１１３が出力する交流電圧を整流回路１２１で整流平滑し、直流電圧を負荷１１４に供給するように構成されている。
【０００３】
また、電源装置１１０内には、蓄電池１２５と充電回路１２３とが設けられている。充電回路１２３は、整流回路１２１の出力電圧を電圧変換し、蓄電池１２５を充電するように構成されている。
【０００４】
ここで整流回路１２１が出力する直流電圧の電圧値が蓄電池１２５の充電電圧の電圧値よりも高い場合、充電回路１２３は降圧動作によって直流電圧を降圧して蓄電池１２５に印加する。逆に蓄電池１２５の充電電圧が直流電圧の電圧値よりも高い場合、充電回路１２３は昇圧動作によって直流電圧を昇圧して蓄電池１２５に印加する。
【０００５】
従って、蓄電池１２５が未充電、若しくは放電した状態から充電が開始されると、充電回路１２３は先ず降圧動作によって蓄電池１２５を充電した後、昇圧動作に切り替わり、満充電まで蓄電池１２５を充電する。
【０００６】
そして、停電等の異常事態があり、整流回路１２１から出力される直流電圧の電圧値が最小許容電圧よりも低下すると、放電回路１２４が動作を開始し、蓄電池１２５に蓄積されたエネルギーが放電回路１２４によって取り出され、整流回路１２１に換わり、蓄電池１２５と放電回路１２４が負荷１１４に定電圧を供給する。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−４２５５０号公報
【特許文献２】
特開平５−３２８７１２号公報
【特許文献３】
実開平６−７０４８６号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蓄電池１２５の充電電圧が上昇し、整流回路１２１が出力する直流電圧に近接した場合、充電回路１２３の降圧動作と昇圧動作の切り替えに不都合が生じる。例えば、昇圧動作と降圧動作が同時に行われたり、充電回路１２３の動作が間欠的に停止するなどの問題が生じる。
【０００８】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、蓄電池を安定に充電できる充電方法と、その充電方法に従って動作できる電源装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、整流回路によって交流電圧を整流平滑して直流電圧を生成し、前記直流電圧を負荷に供給すると共に、前記直流電圧を充電回路によって変圧し、蓄電池に印加して前記蓄電池を充電する蓄電池の充電方法であって、予め、基準電圧を設定しておき、前記蓄電池の充電電圧が、前記基準電圧と前記接地電位の間の大きさである間は、前記整流回路は前記基準電圧よりも大きな値の前記直流電圧を出力すると共に前記充電回路の降圧動作によって前記直流電圧を降圧させて前記蓄電池に印加し、前記蓄電池の充電が進み、前記充電電圧が前記基準電圧を超えると、前記整流回路は前記基準電圧と前記接地電位の間の大きさの前記直流電圧を出力すると共に、前記充電回路の昇圧動作によって前記直流電圧を昇圧させて前記蓄電池に印加する蓄電池の充電方法である。
請求項２記載の発明は、交流電圧を整流平滑し、負荷に供給する整流回路と、前記直流電圧を変圧し、蓄電池に印加して前記蓄電池を充電する充電回路と、前記整流回路と前記充電回路を制御する制御回路とを有し、前記制御回路には、予め基準電圧が設定され、前記制御回路は、前記蓄電池の充電電圧を検出し、前記蓄電池の充電電圧が、前記基準電圧と前記接地電位の間の大きさである間は、前記整流回路から前記基準電圧よりも大きな値の前記直流電圧を出力させると共に、前記充電回路を降圧動作させ、前記直流電圧を降圧させて前記蓄電池に印加させ、前記蓄電池の充電が進み、前記充電電圧が前記基準電圧を超えると、前記整流回路から前記基準電圧と前記接地電位の間の大きさの前記直流電圧を出力させると共に、前記充電回路を昇圧動作させ、前記直流電圧を昇圧させて前記蓄電池に印加するように構成された電源装置である。
【００１０】
本発明は上記のように構成されており、先ず、充電回路が直流電圧を降圧して蓄電池を充電し、蓄電池の充電電圧を上昇させているため、充電電圧が直流電圧に近づくと、充電回路の降圧動作ができなくなるため、直流電圧よりも接地電位に近い基準電圧に達すると直流電圧の電圧値を変更し、充電電圧よりも接地電位に近い電圧値にしており、充電回路は降圧動作から昇圧動作に切り替わることで、蓄電池への充電を継続することが可能となる。
【００１１】
直流電圧の変更は、充電電圧が、充電回路の降圧動作が正常に行える大きさの間に行われ、且つ、変更後の直流電圧の電圧値は、充電回路が昇圧動作を正常に行えるように設定される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１の符号１０は本発明の一例の電源装置を示している。以下、接地電位をゼロＶとし、電圧値は接地電位を基準とする。
【００１３】
この電源装置１０は整流回路２１を有しており、該整流回路２１は、交流電圧源１３から入力される交流電圧を整流平滑し、直流電圧ＥDに変換して負荷１４に供給するように構成されている。
【００１４】
また、電源装置１０は、蓄電池２５と、充電回路２３と、放電回路２４と、制御回路２２とを有している。
【００１５】
充電回路２３は、整流回路２１が出力する直流電圧ＥDを降圧又は昇圧して蓄電池２５に印加し、蓄電池２５を充電するように構成されており、他方、放電回路２４は、蓄電池２５の充電電圧ＥCを電圧変換し、負荷１４に供給するように構成されている。
【００１６】
整流回路２１が出力する直流電圧ＥDと蓄電池２５の充電電圧ＥCの電圧値は、制御回路２２に入力されている。また、制御回路２２には予め基準電圧Ｖrefが設定されている。
【００１７】
制御回路２２は、直流電圧ＥDの電圧値と、充電電圧ＥCの電圧値と、基準電圧Ｖrefとの大小関係から、整流回路２１と充電回路２３と放電回路２４とを制御し、蓄電池２５への充放電を行う。
【００１８】
具体的には、整流回路２１の直流電圧ＥDが正常値である場合、制御回路２２は放電回路２４は動作させず、他方、蓄電池２５の充電電圧ＥCが満充電状態にある場合、充電回路２３は動作させない。
【００１９】
次に、直流電圧ＥDが正常値であり、且つ、蓄電池２５の充電電圧ＥCが基準電圧Ｖrefよりも低い場合は、制御回路２２は整流回路２１を制御し、直流電圧ＥDを基準電圧Ｖrefよりも大きい第一の電圧値Ｖout1に設定すると共に、充電回路２３を降圧動作させ、直流電圧ＥDを電圧降下させて蓄電池２５の充電端子に印加する。
【００２０】
出力電圧ＥD＝第一の電圧値Ｖout1であり、電源回路１０が正電圧出力の場合、Ｖout1＞Ｖrefである。以下、電源回路１０は正電圧出力であるとして大小関係の符号を付す。
【００２１】
充電回路２３は定電流出力に設定されており、蓄電池２５の充電端子に印加される電圧は、蓄電池２５に供給される電流が定電流になるように自動的に制御される。
【００２２】
図２は、未充電の蓄電池２５を充電する場合の充電曲線を示すグラフであり、充電回路２３は、時刻ｔ＝０で充電を開始したものとすると、充電電圧ＥCは、時間ｔ＝０のときの初期値Ｖ0(Ｖ0＜Ｖref)から定電流充電され、略直線的に増加する。
【００２３】
充電が進行し、時刻ｔ1において充電電圧ＥCが基準電圧Ｖrefを超えたものとすると(Ｖref＜ＥC)、制御回路２２は、時刻ｔ1において、整流回路２１の直流電圧ＥDを、基準電圧Ｖrefよりも小さい第二の電圧値(Ｖout2＜Ｖref＜Ｖout1)に変更すると共に、充電回路２３の動作を降圧動作から昇圧動作に変更する。
【００２４】
直流電圧ＥDの電圧値は第一の電圧値Ｖout1から第二の電圧値Ｖout2に低下し、そのため、充電電圧ＥCの電圧値(ＥD＝Ｖref)は、直流電圧ＥDの電圧値(ＥD＝第二の電圧値Ｖout2)よりも高くなっているため、充電回路２３は正常に昇圧動作ができ、整流回路２１の直流電圧ＥDは昇圧されて蓄電池２５の充電端子に印加される。
【００２５】
ここでも充電回路２３は定電流出力で動作し、蓄電池２５の充電端子に印加される電圧は、蓄電池２５に一定電流が供給されるように自動的に変化する。
【００２６】
以上のように蓄電池２５が充電され、所定の電圧値になると充電作業は終了し、蓄電池２５は満充電の状態になる。
【００２７】
図２の符号ＶmaxとＶminは、負荷１４に許容される最大許容電圧と最小許容電圧を示している(０＜Ｖmin＜Ｖout2＜Ｖref＜Ｖout1＜Ｖmax)。
【００２８】
蓄電池２５が満充電された状態から、交流電圧源１３の電圧低下などにより、整流回路２１が出力する直流電圧ＥDが規定値、例えば最小許容電圧Ｖminを下回ると制御回路２２は整流回路２１を負荷１４から切り離すと共に放電回路２４の動作を開始させ、蓄電池２５を放電回路２４を介して負荷１４に接続する。
【００２９】
放電回路２４は、充電電圧ＥCを電圧降下させ、最小許容電圧Ｖminと最大許容電圧Ｖmaxの中間の一定電圧を生成して負荷１４に印加すると、負荷１４には、整流回路２１に代わって蓄電池２５から電力が供給される。
【００３０】
なお、蓄電池２５を充電する際に直流電圧ＥDの電圧値を第一の電圧値Ｖout1から第二の電圧値Ｖout2に低下させた後、蓄電池２５の充電が進行すると、充電電圧ＥCは第一の電圧値Ｖout1を超えるので、その状態になったら、直流電圧ＥDの電圧値を第二の電圧値Ｖout2から第一の電圧値Ｖout1に復帰させるようにしてもよい。
【００３１】
また、上記実施例の電源装置１０は、負荷１４に正電圧を供給する電源であったが、負電圧を供給する電源装置も本発明に含まれる。この場合、各電圧値は、
０＞Ｖmin＞Ｖout2＞Ｖref＞Ｖout1＞Ｖmax
の関係にある。
【００３２】
【発明の効果】
充電動作が安定な電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電源装置の一例のブロック図
【図２】本発明の充電方法を説明するためのグラフ
【図３】従来技術の電源装置
【符号の説明】
１０……電源装置
２１……整流回路
２２……制御回路
２３……充電回路
２４……放電回路
２５……蓄電池
Ｖref……基準電圧
Claims (2)
- 整流回路によって交流電圧を整流平滑して直流電圧を生成し、前記直流電圧を負荷に供給すると共に、前記直流電圧を充電回路によって変圧し、蓄電池に印加して前記蓄電池を充電する蓄電池の充電方法であって、
予め、基準電圧を設定しておき、
前記蓄電池の充電電圧が、前記基準電圧と前記接地電位の間の大きさである間は、前記整流回路は前記基準電圧よりも大きな値の前記直流電圧を出力すると共に前記充電回路の降圧動作によって前記直流電圧を降圧させて前記蓄電池に印加し、
前記蓄電池の充電が進み、前記充電電圧が前記基準電圧を超えると、前記整流回路は前記基準電圧と前記接地電位の間の大きさの前記直流電圧を出力すると共に、前記充電回路の昇圧動作によって前記直流電圧を昇圧させて前記蓄電池に印加する蓄電池の充電方法。 - 交流電圧を整流平滑し、負荷に供給する整流回路と、
前記直流電圧を変圧し、蓄電池に印加して前記蓄電池を充電する充電回路と、
前記整流回路と前記充電回路を制御する制御回路とを有し、
前記制御回路には、予め基準電圧が設定され、
前記制御回路は、前記蓄電池の充電電圧を検出し、前記蓄電池の充電電圧が、前記基準電圧と前記接地電位の間の大きさである間は、前記整流回路から前記基準電圧よりも大きな値の前記直流電圧を出力させると共に、前記充電回路を降圧動作させ、前記直流電圧を降圧させて前記蓄電池に印加させ、
前記蓄電池の充電が進み、前記充電電圧が前記基準電圧を超えると、前記整流回路から前記基準電圧と前記接地電位の間の大きさの前記直流電圧を出力させると共に、前記充電回路を昇圧動作させ、前記直流電圧を昇圧させて前記蓄電池に印加するように構成された電源装置。
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