JP2013233007A - Battery charger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリ充電装置に関するものである。 The present invention relates to a battery charging device.
複数個の素電池を直列に接続し、これら素電池の出力電圧を入力とし、各素電池を充電する方向に出力を接続したON/OFF方式のコンバータ回路を備え、負荷電流Ioの大きさに応じて一次側電流を増減させる電流制御回路を設けたパック電池が知られている(特許文献1)。 A plurality of unit cells are connected in series, the output voltage of these unit cells is used as an input, and an ON / OFF type converter circuit is connected in which the output is connected in the direction of charging each unit cell. There is known a battery pack provided with a current control circuit that increases or decreases the primary current accordingly (Patent Document 1).
しかしながら、複数個の素電池からの電流が、負荷電流と、素電池を充電するための一次側電流に分岐するため、分岐された一次側電流が大きい場合には、負荷電流が大きく減ずるという問題があった。 However, since the current from a plurality of unit cells branches to the load current and the primary side current for charging the unit cells, the load current is greatly reduced when the branched primary side current is large. was there.
本発明が解決しようとする課題は、負荷への供給電流の減少を抑制するバッテリ充電装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a battery charger that suppresses a decrease in current supplied to a load.
本発明は、給電母線で発生した交流ノイズを抽出するノイズ抽出手段と、交流ノイズにより前記バッテリを充電する充電手段と備えることによって上記課題を解決する。 The present invention solves the above problem by including noise extraction means for extracting AC noise generated on the power supply bus and charging means for charging the battery with AC noise.
本発明は、不要な交流ノイズをバッテリの充電に利用するため、バッテリの充電の際に、バッテリから負荷への電流の減少を防ぐことができる。 According to the present invention, unnecessary AC noise is used for charging the battery, so that a decrease in current from the battery to the load can be prevented when the battery is charged.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
《第1実施形態》
図1は、発明の実施形態に係るバッテリ充電装置の回路図である。本発明のバッテリ充電装置は、例えば電気自動車等の車両に搭載され、車両の電力源であるバッテリを充電するための制御装置である。また、バッテリ充電装置10は、バッテリ30と、バッテリ30の電力により駆動する負荷20との間に接続されている。なお、以下、バッテリ充電装置を車両に搭載した場合について説明するが、本例のバッテリ充電装置は、必ずしも車両に限らず、車両以外の他の装置であり、例えば家庭用の蓄電装置等に搭載されてもよい。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a circuit diagram of a battery charger according to an embodiment of the invention. The battery charging device of the present invention is a control device that is mounted on a vehicle such as an electric vehicle, for example, and charges a battery that is a power source of the vehicle. Further, the
本例のバッテリ充電装置10は、バッテリ30を充電する充電装置であり、負荷20とバッテリ30との間に電気的に接続されている。負荷20は、インバータなどの、スイッチング素子を含むスイッチング負荷である。負荷20にはバッテリ30から電力が供給される。負荷20に含まれるインバータは、図示しないコントローラからの制御信号によりスイッチング素子をオン及びオフに切り替えて、バッテリ30からの電力を変換し、図示しない負荷に電力を供給する。また、スイッチング素子のオン、オフを切り替えると、交流ノイズが発生する。そのため負荷20は交流ノイズの発生源にもなっている。
The
バッテリ30は、リチウムイオン電池等の複数の二次電池を直列または並列に接続することで構成された充放電可能な電池である。バッテリ30は車両を駆動させるための電力源である。
The
バッテリ充電装置10は、給電母線11と、コンデンサ12と、充電回路13とを備えている。給電母線11はバッテリ30の両極に接続される一対の電源線である。給電母線11は、バッテリ30から負荷20へ電力を供給するために、負荷20及びバッテリ30に接続され、負荷20で発生した交流ノイズは給電母線11を流れる。コンデンサ12は、負荷20と充電回路13との間で、給電母線11に接続されている。また、コンデンサ12は、負荷20で発生し給電母線11を流れる交流ノイズを抽出するために、負荷20に対して直列に接続されている。負荷20で発生する交流ノイズの周波数は、負荷20のスイッチング素子の駆動周波数等により予め決まっている。そして、コンデンサ12により交流ノイズを抽出するために、コンデンサ12のキャパシタンスは、交流ノイズの周波数の交流成分を通過させるように設定されている。
The
充電回路13は、負荷20で発生した交流ノイズの電力でバッテリ30を充電するための充電回路であり、ダイオードブリッジ131と、平滑回路132とを有している。ダイオードブリッジ131は、4個のダイオードをブリッジ上に接続したブリッジ回路であり、4個のダイオードの各接続点に給電母線11が接続されている。ダイオードブリッジ131は、充電回路13内で負荷20側に接続されている。ダイオードブリッジ131は交流ノイズを直流に変換する変換回路である。
The
平滑回路132は、ダイオードブリッジ131で変換された直流を整流するフィルタ回路であり、コイル132aとコンデンサ132bとを有している。コイル132aは給電母線11のうち正極側の電源線に接続され、コンデンサ132bは、給電母線11である一対の電源線の間に接続されている。平滑回路132は、充電回路13内でバッテリ30側に接続されている。ダイオードブリッジ131及び平滑回路132は、コンデンサ12で抽出された交流ノイズを、バッテリ30の充電に適した直流電力に変換するよう回路設計されている。
The
次に、図1のバッテリ充電装置10による充電制御について説明する。まず負荷20に含まれるスイッチング素子のスイッチング動作により交流ノイズが発生すると、交流ノイズは給電母線11を流れ、コンデンサ12により抽出される。抽出された交流ノイズは、ダイオードブリッジ131でバッテリ30を充電する直流電力に変換される。ダイオードブリッジ131で変換された直流電力は平滑回路132で平滑されてバッテリ30に供給される。これにより、バッテリ30は充電される。
Next, charging control by the
上記のように、本例は、負荷20により発生し、給電母線11を流れる交流ノイズを抽出するコンデンサ12と、交流ノイズによりバッテリを充電する充電回路13とを備えている。これにより、他の電子機器等に影響を及ぼす恐れがあるとして不要なものであった交流ノイズを、バッテリ30の充電に利用することができる。その結果として、バッテリ30から負荷20へ供給される電流の減少を抑制しつつ、バッテリ30を充電することができる。
As described above, this example includes the
また、本例は、負荷20と充電回路13との間にコンデンサ12を接続する。これにより、コンデンサ12のキャパシタンスを、交流ノイズを抽出するよう設定することで、負荷20で使用される、交流ノイズ以外の電力が不足することを防ぎつつ、交流ノイズによりバッテリ30を充電することができる。
In this example, the
また、本例において、充電回路13は、交流ノイズをバッテリ30の充電電力に変換するダイオードブリッジ131と、当該充電電力を平滑する平滑回路132とを有している。これにより、交流ノイズを、バッテリ30の充電に適した電力に変換することができる。
In this example, the
なお、本例は、交流ノイズを抽出するためにコンデンサ12を用いたが、コンデンサ12以外の回路素子を、負荷20と充電回路13との間で、給電母線11に接続して、交流ノイズを抽出してもよい。また本例は、交流ノイズをバッテリ30の充電電力に変換するためにダイオードブリッジ131を用いたが、ダイオードブリッジ131以外のAC−DC変換回路を用いてもよい。
In this example, the
上記のコンデンサ11が本発明の「ノイズ抽出手段」または「第1コンデンサ」に相当し、充電回路30が本発明の「充電手段」に、ダイオードブリッジ131が「電力変換回路」に相当する。
The
《第2実施形態》
図2は発明の他の実施形態に係るバッテリ充電装置の回路図である。本例では上述した第1実施形態に対して、トランス14を設けている点が異なる。これ以外の構成は上述した第1実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。
<< Second Embodiment >>
FIG. 2 is a circuit diagram of a battery charger according to another embodiment of the invention. This example differs from the first embodiment described above in that a
図2に示すように、バッテリ充電装置10は、給電母線11と、コンデンサ12と、充電回路13と、トランス14を備えている。トランス14は、交流ノイズを増幅するための増幅回路であり、コンデンサ12と、充電回路13との間に接続されている。トランス14の一次側トランス141は、負荷20側に接続され、給電母線11の一対の電源の間に接続されている。トランス14の二次側トランス142はバッテリ30側に接続され、給電母線11の一対の電源の間に接続されている。トランス14の巻線比は、交流ノイズを増幅させてバッテリ30の充電に適した電力になる増幅率に応じて設定されている。
As shown in FIG. 2, the
上記のように、本発明は、コンデンサ12と充電回路13との間に交流ノイズを増幅させるトランス14を接続している。これにより、本発明はトランス14の巻線比に応じて、交流ノイズを増幅させることができるため、バッテリ30の充電電力を大きくすることができる。
As described above, in the present invention, the
なお、本例は、交流ノイズを増幅させるためにトランス14を用いたが、トランス以外の増幅回路を用いてもよい。
In this example, the
上記のトランス14が本発明の「増幅手段」に相当する。
The
《第3実施形態》
図3は発明の他の実施形態に係るバッテリ充電装置の回路図である。本例では上述した第1実施形態に対して、スイッチ部15を設けている点が主に異なる。これ以外の構成は上述した第1実施形態と同じであり、第1又は第2実施形態の記載を適宜、援用する。
<< Third Embodiment >>
FIG. 3 is a circuit diagram of a battery charger according to another embodiment of the invention. This example is mainly different from the first embodiment described above in that the
バッテリ30は、n個(n=1以上の自然数)の二次電池(BA)を直列に接続した複数の電池により構成されている。なお、図3では、説明を容易にするために、各二次電池(BA)がそれぞれ接続されてないように図示されているが、実際のバッテリ30において、各二次電池(BA)はそれぞれ接続されている。またバッテリ30を構成する複数の二次電池(BA)に対応するように、n個の充電回路13及びn個のトランス14が設けられている。そしてn個のトランス14の二次側トランス142には、一対の電源線である給電母線11及び充電回路13がそれぞれ接続され、各一対の電源線の間に、n個の二次電池(BA)がそれぞれ接続されている。
The
またn個のトランス14の1次側には、1段目の1次側トランス141と2段目の1次側のトランス141が接続され、2段目の1次側のトランス141と3段目の1次側トランス141が接続され、n−1段目の1次側トランス141とn段目の1次側トランス141が順に接続されている。そして、1段目の1次側トランス141の高電位側の端子は、コンデンサ12を介して負荷20に接続され、n段目の1次側トランス141の低電位側の端子は負荷20に接続されている。
The primary side of the n number of
スイッチ部15は、バッテリ充電装置による充電回路の一部であり、一対のスイッチ(SW)を2n個有している。スイッチ部15を構成する各スイッチ(SW)は、各トランス14の2次側トランス142と各充電回路13のダイオードブリッジ131との間にそれぞれ接続されている。また、スイッチ部15のうち、一段目のスイッチ(SW1、SW2)は1段目の給電母線11の一対の電源線にそれぞれ接続され、二段目のスイッチ(SW3、SW4)は2段目の給電母線11の一対の電源線にそれぞれ接続され、n段目のスイッチ(SW2n−1)、SW(2n))はn段目の給電母線11にそれぞれ接続されている。
The
すなわち、1段目のスイッチ(SW1、SW2)は1段目の二次電池(BA1)に対応するよう接続され、2段目のスイッチ(SW3、SW4)は2段目の二次電池(BA2)に接続され、n段目のスイッチ(SW(2n−1)、SW(2n))はn段目の二次電池(BAn)に接続されている。これにより、スイッチ部15を構成する各スイッチ(SW)は、バッテリ30の各二次電池(BA)に対応するように接続されている。そして、各充電回路13及びトランス14も同様に、各二次電池(BA)に対応するように接続されている。
That is, the first stage switches (SW1, SW2) are connected to correspond to the first stage secondary battery (BA1), and the second stage switches (SW3, SW4) are connected to the second stage secondary battery (BA2). ) And the n-th stage switches (SW (2n−1), SW (2n)) are connected to the n-th stage secondary battery (BAn). Thereby, each switch (SW) constituting the
コントローラ19は、バッテリ30の各電池に接続されているセンサ(図示しない)により、バッテリ30の充電状態を管理しつつ、バッテリ30の充電を制御する制御部である。またコントローラ19は、スイッチ部15の各スイッチ(SW1、SW2、・・・、SW(2n−1)、SW(2n))のオン及びオフを切り替えることで、バッテリ30の各二次電池(BA)の充電を制御する。
The
バッテリ30の各二次電池(BA)のうち、n段目の二次電池(BAn)を、交流ノイズにより充電する場合には、スイッチ部15の各スイッチ(SW)のうち、n段目の二次電池(BAn)に対応して接続されたスイッチ(SW(2n−1)、SW(2n))をオンに、それ以外のスイッチ(SW1、SW2、・・・、SW(2n−3)、SW(2n−2))をオフにする。また、n―2段目の二次電池(BA(n−2))及びn段目の二次電池(BAn)を、交流ノイズにより充電する場合には、スイッチ部15の各スイッチ(SW)のうち、n−2段目の二次電池(BA(n−2))に対応して接続されたスイッチ(SW(2n−5)、SW(2n−4))をオンに、n段目の二次電池(BAn)に対応して接続されたスイッチ(SW(2n−1)、SW(2n))をオンに、それ以外のスイッチ(SW1、SW2、・・・、SW(2n−7)、SW(2n−6)、SW(2n−3)、SW(2n−2))をオフにする。
When the secondary battery (BAn) of the nth stage among the secondary batteries (BA) of the
これにより、コントローラ19は、バッテリ30の各二次電池(BA)のうち、充電対象となった二次電池(BA)に対応するスイッチ(SW)をオンに、それ以外のスイッチ(SW)をオフにすることで、充電対象になっている二次電池(BA)と、充電対象の二次電池(BA)と対応する充電回路13及び二次側トランス142とを導通させ、充電対象となっていない二次電池(BA)と、充電対象ではない二次電池(BA)と対応する充電回路13及び二次側トランス142とを遮断する。
Thus, the
バッテリ30の使用に伴い、各二次電池の容量にはバラツキが生じる。コントローラ19は、複数の二次電池のうち最も容量の小さい二次電池を特定し、当該二次電池を充電対象にして、対応するスイッチ(SW)をオンに、対応しないスイッチ(SW)をオフにして、最も容量の小さい二次電池を充電する。これにより、各二次電池の容量のバラツキが解消される。
As the
次に、コントローラ19によるバッテリ30の容量調整の制御について説明する。コントローラ19は、各二次電池(BA)に接続された電圧センサ(図示しない)から、各二次電池(BA)の充電状態(SOC)を検出する。コントローラ19は、各二次電池(BA)の充電状態を比較して、二次電池(BA)の中で最もSOCが高い二次電池を特定し、最もSOCが高い二次電池(BA)と、他の二次電池とのSOCの差を算出する。
Next, control of capacity adjustment of the
コントローラ19は、算出されたSOCの差を、予め設定されている判定閾値とを比較する。判定閾値はSOCで規定されている閾値であって、各二次電池のバラツキを判定するために予め設定されている。そして、コントローラ19は、SOCが判定閾値より高い二次電池を、バラツキの大きい電池として特定し、容量調整の対象電池とする。
The
容量調整の対象となる二次電池が特定されると、コントローラ19は、容量調整の対象となる二次電池(BA)と対応して接続されたスイッチ(SW)をオンにして、交流ノイズにより、調整対象の二次電池を充電する。コントローラ19は、容量調整中(充電制御中)、調整対象の二次電池のSOCを管理している。調整対象の二次電池のSOCが、各二次電池(BA)の中で最も高いSOCに達すると、コントローラ19は、オン状態であるスイッチ(SW)をオフにして、容量調整を終了する。また、他に容量調整の対象電池がある場合には、他の二次電池についても、上記と同じ要領で二次電池(BA)を交流ノイズで充電し、容量調整を行う。これにより、本例は、交流ノイズを利用して、バッテリ30に含まれる二次電池(BA)の容量調整を行い、二次電池(BA)間のバラツキを抑制する。
When the secondary battery subject to capacity adjustment is identified, the
上記のように、本例は、複数の二次電池(BA)にそれぞれ対応して接続された複数のスイッチ(SW)を有する。これにより、スイッチのオン、オフを制御することで、複数の二次電池(BA)の中で、特定の二次電池(BA)に対して交流ノイズによる充電電力を供給し、他の二次電池(BA)に対して交流ノイズによる充電電力を供給しないように制御することができるため、交流ノイズを利用した容量調整を行うことができる。 As described above, this example includes a plurality of switches (SW) connected to a plurality of secondary batteries (BA), respectively. Thus, by controlling on / off of the switch, charging power due to AC noise is supplied to a specific secondary battery (BA) among a plurality of secondary batteries (BA), and other secondary batteries (BA) Since it is possible to control the battery (BA) so as not to supply charging power due to AC noise, capacity adjustment using AC noise can be performed.
また本例は、充電対象の二次電池(BA)と対応するスイッチ(SW)をオンに、対応しないスイッチ(SW)をオフにして、当該二次電池(BA)を充電し、容量調整を行う。これにより、電圧の高い二次電池を放電せずに容量調整を行うことができるため、容量調整中のバッテリ30からの発熱を抑制することができる。
In this example, the switch (SW) corresponding to the secondary battery (BA) to be charged is turned on, the switch (SW) not corresponding is turned off, the secondary battery (BA) is charged, and the capacity adjustment is performed. Do. Thereby, since capacity adjustment can be performed without discharging a secondary battery having a high voltage, heat generation from the
なお、本例の容量調整の制御方法は上記に限らず、他の方法であってもよい。 Note that the capacity adjustment control method of this example is not limited to the above, and other methods may be used.
上記の充電回路13及びスイッチ部15が本発明の「充電手段」に相当する。
The charging
《第4実施形態》
図4は発明の他の実施形態に係るバッテリ充電装置の回路図である。本例では上述した第3実施形態に対して、トランス14及び充電回路13を一つにし、スイッチ部15の代わりにスイッチ部16を設けている点が異なる。これ以外の構成は上述した第3実施形態と同じであり、第1〜第3実施形態の記載を適宜、援用する。
<< 4th Embodiment >>
FIG. 4 is a circuit diagram of a battery charger according to another embodiment of the invention. This example is different from the third embodiment described above in that the
バッテリ充電装置10は、給電母線11、コンデンサ12、充電回路13、トランス14及びコントローラ19の他に、スイッチ部16を備えている。給電母線11は、バッテリ11の両極に接続される一対の電源線を備えている。そして、一対の電源のうち、正極側の電源線は複数の配線に分岐されて、各二次電池の正極側に接続されている。また、一対の電源のうち、負極側の電源線は複数の配線に分岐されて、各二次電池の負極側に接続されている。スイッチ部16は、バッテリ充電装置による充電回路の一部であり、一対のスイッチ(SW)を2n個有している。スイッチ部16を構成する各スイッチ(SW)は、充電回路13と、バッテリ30を構成する各二次電池(BA)との間に、それぞれ接続されている。
The
すなわち、1段目のスイッチ(SW1、SW2)は1段目の二次電池(BA1)に対応するよう接続され、2段目のスイッチ(SW3、SW4)は2段目の二次電池(BA2)に接続され、n段目のスイッチ(SW(2n−1)、SW(2n))はn段目の二次電池(BAn)に接続されている。これにより、スイッチ部15を構成する各スイッチ(SW)は、バッテリ30の各二次電池(BA)に対応するように接続されている。
That is, the first stage switches (SW1, SW2) are connected to correspond to the first stage secondary battery (BA1), and the second stage switches (SW3, SW4) are connected to the second stage secondary battery (BA2). ) And the n-th stage switches (SW (2n−1), SW (2n)) are connected to the n-th stage secondary battery (BAn). Thereby, each switch (SW) constituting the
各組となっているスイッチ(格段のスイッチ)のうち、上段のスイッチ(SW1、SW3、SW5・・・・SW2n−1)は、正極側の給電母線11と各二次電池の正極側の端子との間にそれぞれ接続され、下段のスイッチ(SW2、SW4、SW6・・・・SW2n)は、負極側の給電母線11と各二次電池の負極側の端子との間にそれぞれ接続されている。
Of the switches (extraordinary switches) in each set, the upper switches (SW1, SW3, SW5,... SW2n-1) are the positive-side
コントローラ19は、スイッチ部15の各スイッチ(SW1、SW2、・・・、SW(2n−1)、SW(2n))のオン及びオフを切り替えることで、バッテリ30の各二次電池(BA)の充電を制御する。
The
上記のように、本例は、複数の二次電池(BA)にそれぞれ対応して接続された複数のスイッチ(SW)を有する。これにより、スイッチのオン、オフを制御することで、複数の二次電池(BA)の中で、特定の二次電池(BA)に対して交流ノイズによる充電電力を供給し、他の二次電池(BA)に対して交流ノイズによる充電電力を供給しないように制御することができるため、交流ノイズを利用した容量調整を行うことができる。 As described above, this example includes a plurality of switches (SW) connected to a plurality of secondary batteries (BA), respectively. Thus, by controlling on / off of the switch, charging power due to AC noise is supplied to a specific secondary battery (BA) among a plurality of secondary batteries (BA), and other secondary batteries (BA) Since it is possible to control the battery (BA) so as not to supply charging power due to AC noise, capacity adjustment using AC noise can be performed.
また、本例は、充電回路13の出力側から、給電母線11をバッテリ30の各二次電池(BA)に分岐して接続し、分岐された各配線にスイッチ(SW)を接続することで、各スイッチ(SW)を複数の二次電池に対応して接続する。これにより、充電回路13及びトランス14の数を減らすことができる。
Further, in this example, from the output side of the charging
なお、本例のバッテリ充電装置10は、図5に示す回路により構成されてもよい。図5は本発明の変形例に係るバッテリ充電装置の回路図である。変形例に示すバッテリ充電装置では、第3実施形態に係るバッテリ充電装置に対して、各トランス14と充電回路13との間にスイッチ部15を接続し、各充電回路13と各二次電池(BA)との間にスイッチ部16の各スイッチ(SW)を接続している。これにより、スイッチ部15、16の各スイッチ(SW)を複数の二次電池(BA)にそれぞれ対応して接続する。
In addition, the
上記の充電回路13、スイッチ部15、16が本発明の「充電手段」に相当する。
The charging
《第5実施形態》
図6は発明の他の実施形態に係るバッテリ充電装置の回路図である。本例では上述した第3実施形態に対して、平滑回路132を省き、スイッチ部17及びコンデンサ18を設ける点及びスイッチ部15の接続位置が異なる。これ以外の構成は上述した第3実施形態と同じであり、第1〜第4実施形態の記載を適宜、援用する。
<< 5th Embodiment >>
FIG. 6 is a circuit diagram of a battery charger according to another embodiment of the invention. In the present example, the smoothing
コンデンサ18は、バッテリ30の各二次電池(BA)に対応に対応するよう、複数設けられている。複数のコンデンサ18は、各二次電池(BA)に接続された給電母線11の一対の電源線の間に、それぞれ接続されている。言い換えると、コンデンサ18の両端のうち、一端を一対の電源線の一方の配線に、他端を一対の電源線の他方の配線に接続されている。
A plurality of
スイッチ部15は、バッテリ充電装置による充電回路の一部であり、一対のスイッチ(SW)を2n個有している。スイッチ部15を構成する各スイッチ(SW)は、各充電回路13のダイオードブリッジ131とコンデンサ18との間にそれぞれ接続されている。また、スイッチ部15のうち、一段目のスイッチ(SW1、SW2)は1段目の給電母線11の一対の電源線にそれぞれ接続され、二段目のスイッチ(SW5、SW6)は2段目の給電母線11の一対の電源線にそれぞれ接続され、n段目のスイッチ(SW(4n−3)、SW(4n−2))はn段目の給電母線11にそれぞれ接続されている。
The
スイッチ部17は、バッテリ充電装置による充電回路の一部であり、一対のスイッチ(SW)を2n個有している。スイッチ部17を構成する各スイッチ(SW)は、各コンデンサ18と各二次電池(BA)とのの間にそれぞれ接続されている。また、スイッチ部17のうち、一段目のスイッチ(SW3、SW4)は1段目の給電母線11の一対の電源線にそれぞれ接続され、二段目のスイッチ(SW7、SW8)は2段目の給電母線11の一対の電源線にそれぞれ接続され、n段目のスイッチ(SW(4n−1)、SW(4n))はn段目の給電母線11にそれぞれ接続されている。
The
すなわち、1段目のスイッチ(SW1〜SW4)及びコンデンサ18は1段目の二次電池(BA1)に対応するよう接続され、2段目のスイッチ(SW5〜8)及びコンデンサ18は2段目の二次電池(BA2)に接続され、n段目のスイッチ(SW4n−3〜SW4n)及びコンデンサ18はn段目の二次電池(BAn)に接続されている。これにより、コンデンサ及びスイッチ部15、17を構成する各スイッチ(SW)は、バッテリ30の各二次電池(BA)に対応するように接続されている。
That is, the first-stage switch (SW1 to SW4) and the
コントローラ19は、バッテリ30の各二次電池に接続されているセンサ(図示しない)により、バッテリ30の充電状態を管理しつつ、スイッチ部15、17の各スイッチ(SW1、SW2、・・・、SW(4n−1)、SW(4n))のオン及びオフを切り替えることで、バッテリ30の各二次電池(BA)の充電を制御する。
The
バッテリ30の各二次電池(BA)のうち、n段目の二次電池(BAn)を、交流ノイズにより充電する場合には、コントローラ19は、スイッチ部15の各スイッチ(SW)のうち、n段目の二次電池(BAn)に対応して接続されたスイッチ(SW(4n−3)、SW(4n−2))をオンにし、スイッチ部17の各スイッチ(SW)のうち、n段目の二次電池(BAn)に対応して接続されたスイッチ(SW(4n−1)、SW(4n))をオフにする。またコントローラ100は、二次電池(BAn)と対応して接続されていないスイッチはオフにする。
In the case where the secondary battery (BAn) of the n-th stage among the secondary batteries (BA) of the
コンデンサ12で抽出された交流ノイズは、n段目のトランスで増幅され、ダイオードブリッジ131で直流電力に変換されて、スイッチ部15のn段目のスイッチ(SW4n−3、SW4n−2)を介して、コンデンサ18に供給される。これにより、コンデンサ18は、交流ノイズから変換された電力により充電される。
The AC noise extracted by the
コントローラ19は、コンデンサ18に接続されたセンサ(図示しない)により、コンデンサ18の電圧を管理している。コントローラ19は、当該センサの検出電圧から、コンデンサ18が充電されたと判断すると、スイッチ(SW(4n−3)、SW(4n−2))をオフにし、スイッチ(SW(4n−1)、SW(4n))をオンにする。そして、コンデンサ18に蓄積されていた電荷が、スイッチ(SW(4n−1)、SW(4n))を介して、充電対象になっている二次電池(BAn)に供給される。これにより、交流ノイズによる電力を、一旦、コンデンサ18に充電し、コンデンサ18を充電した後に、充電対象の二次電池(BAn)を充電する。
The
上記のように、本例は、ダイオードブリッジ131とコンデンサ18との間に接続されたスイッチ部15をオンに、コンデンサ18とバッテリ30との間に接続されたスイッチ部17をオフにして、交流ノイズから変換された電力でコンデンサ18を充電し、コンデンサ18の充電後に、スイッチ部15をオフにスイッチ部17をオンにして、バッテリ30を充電する。これにより、フィルタ(平滑回路132)を省略することができるため、バッテリ充電装置の小型化を図ることができる。
As described above, in this example, the
上記の充電回路13、スイッチ部15、17が本発明の「充電手段」に相当し、スイッチ部15が本発明の「第1スイッチ部」に、スイッチ部17が本発明の「第2スイッチ部」に相当する。
The charging
10…バッテリ充電装置
11…給電母線
12…コンデンサ
13…充電回路
131…ダイオードブリッジ
132…平滑回路
132a…コイル
132b…コンデンサ
14…トランス
141…一次側トランス
142…二次側トランス
15、16、17…スイッチ部
SW…スイッチ
18…コンデンサ
19…コントローラ
20…負荷
30…バッテリ
BA…二次電池
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記負荷で発生し、前記給電母線を流れる交流ノイズを抽出するノイズ抽出手段と、
前記交流ノイズにより前記バッテリを充電する充電手段とを備える
ことを特徴とするバッテリ充電装置。 A power supply bus connected between the load and the battery;
Noise extraction means for extracting AC noise generated at the load and flowing through the power supply bus;
A battery charging device comprising: charging means for charging the battery with the AC noise.
前記負荷と前記充電手段との間に接続された第1コンデンサを有する
ことを特徴とする請求項1記載のバッテリ充電装置。 The noise extraction means includes
The battery charging device according to claim 1, further comprising a first capacitor connected between the load and the charging unit.
前記交流ノイズを電力変換する電力変換回路と、
前記電力変換回路により変換された電力を平滑する平滑回路とを有する
ことを特徴とする請求項1または2記載のバッテリ充電装置。 The charging means includes
A power conversion circuit for converting the AC noise into power,
The battery charging device according to claim 1, further comprising a smoothing circuit that smoothes the electric power converted by the power conversion circuit.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のバッテリ充電装置。 The battery charging apparatus according to claim 1, further comprising an amplifying unit that amplifies the AC noise between the noise extracting unit and the charging unit.
前記給電母線は前記複数の二次電池の両極にそれぞれ接続され、
前記充電手段は、
前記給電母線に接続され、かつ、前記複数の二次電池にそれぞれ対応して接続された複数のスイッチを有する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のバッテリ充電装置。 The battery has a plurality of secondary batteries,
The feeding bus is connected to both electrodes of the plurality of secondary batteries,
The charging means includes
5. The battery charging device according to claim 1, further comprising a plurality of switches connected to the power supply bus and respectively connected to the plurality of secondary batteries.
前記給電母線は前記バッテリの両極に接続された一対の電源線であり、
前記充電手段は、
前記交流ノイズを電力変換する電力変換回路と、
前記電力変換回路と前記バッテリとの間で、前記一対の電源線の間に接続された第2コンデンサと、
前記電力変換回路と前記第2コンデンサとの間に接続された第1スイッチ部と、
前記第2コンデンサと前記バッテリとの間に接続された第2スイッチ部とを有し、
前記制御手段は、
前記第1スイッチ部をオンに前記第2スイッチ部をオフにして、前記電力変換回路で変換された電力で前記第2コンデンサを充電し、
前記第2コンデンサの充電の後、前記第1スイッチ部をオフに前記第2スイッチ部をオンにして、前記バッテリを充電する
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のバッテリ充電装置。 A control means for controlling charging of the battery;
The feeding bus is a pair of power lines connected to both electrodes of the battery,
The charging means includes
A power conversion circuit for converting the AC noise into power,
A second capacitor connected between the pair of power supply lines between the power conversion circuit and the battery;
A first switch connected between the power conversion circuit and the second capacitor;
A second switch unit connected between the second capacitor and the battery;
The control means includes
Turning on the first switch unit and turning off the second switch unit to charge the second capacitor with the power converted by the power conversion circuit;
6. The battery according to claim 1, wherein after charging the second capacitor, the first switch unit is turned off and the second switch unit is turned on to charge the battery. 6. Battery charger.
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