專利名稱：充電裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種對多個電池同時進行充電的充電裝置，例如涉及對多并聯電池組合進行充電的充電裝置。
背景技術：
作為對由多個電池組構成的多并聯電池組合進行充電的充電裝置，以往一般是在任ー個電池組充滿電的時間點，而不管其它電池組是否充滿電，都使充電結束。這是因為，由于通常開始充電時的多個電池組的剩余容量不同，因此在任ー個電池組充滿電之后仍然繼續充電直到其它電池組全都充滿電為止的情況下，可能會使得先達到充滿電的電池組成為過充電從而導致電池組的劣化。因此利用以往的充電裝置進行充電的多并聯電池組合中，很可能會產生充滿電的電池組和未充滿電而電池容量還有多余的電池組混合存在的狀 態，即各電池組的電池容量會發生不平衡，作為整體來說可能會無法確保原本的電池容量。另外，作為對由多個電池組構成的多并聯電池組合進行充電的現有技術，例如已知有如下充電方法對于由多個電池組構成的多并聯電池組合,重復對各電池組的每個組逐一以足夠低的充電電流在短時間內進行充電(參照日本專利特開2008 — 259260號公報)。若例如按每ー電池組檢測出充滿電從而分別使充電結束，則能解決上述那樣的多并聯電池組合的各電池組的電池容量的不平衡。然而，為了按每ー電池組檢測出充滿電從而分別使充電結束，由于需要按每ー電池組進行充電控制，因此可能會使控制步序變得復雜。而且在按每ー電池組檢測出充滿電從而分別使充電結束的情況下，由于充電過程中的各電池組的狀態是不平衡的，因此可能會使得各電池組的發熱彼此相互影響從而無法準確地檢測出各電池組充滿電。另外在日本專利特開2008 — 259260號公報所披露的現有技術中，只要在開始充電時各電池組的剰余容量不相同，則仍然無法消除各電池組的電池容量的不平衡。而且在日本專利特開2008 — 259260號公報所披露的現有技術中，由于基本上不會充電到充滿電為止，因此仍然可能會無法確保多并聯電池組合的原本的電池容量。

發明內容
本發明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于，以低成本實現如下充電裝置，該充電裝置可使多個電池組全都充滿電而不會發生過充電。為了達到上述目的，本發明所涉及的充電裝置是包括恒壓恒流直流電源、和對多個電池的電壓分別進行檢測的電池電壓檢測電路的充電裝置，其特征在于，包括多個充電電路，該多個充電電路包含限流電阻、將所述恒壓恒流直流電源輸出的直流電經由所述限流電阻提供給電池的第一充電路徑、將所述恒壓恒流直流電源輸出的直流電不經由所述限流電阻提供給電池的第二充電路徑、及可選擇性地切換所述第一充電路徑和所述第二充電路徑的充電路徑切換電路，該多個充電電路與多個電池分別對應設置，所述限流電阻的電阻值相同；以及控制裝置，該控制裝置控制所述充電電路，使得在多個電池的電壓有電壓差的狀態下通過所述第一充電路徑對所有電池進行充電，在多個電池的電壓沒有電壓差的狀態下通過所述第二充電路徑對所有電池進行充電。多個充電電路的限流電阻是相同電阻值的電阻。而且，在多個電池的電壓有電壓差的狀態下，通過與各電池分別對應設置的經由限流電阻的充電路徑(第一充電路徑)對所有電池分別進行充電。此時，對于電壓相對較高的電池(剰余容量較多的電池)，由于對應的限流電阻中產生的電位差(恒壓恒流直流電源輸出的直流電的電壓與電池的電壓之間的電位差)相對較小，因此充電電流相對較少，因而相對緩慢地進行充電。另ー方面，對于電壓相對較低的電池(剰余容量較少的電池)，由于對應的限流電阻中產生的電位差相對較大，因此充電電流相對較多，因而相對迅速地進行充電。其結果是，隨著對各電池進行充電，電壓相對較高的電池與電壓較低的電池之間的電壓差逐漸變小，不久成為所有電池的電壓沒有電壓差的狀態。即，成為所有電池的剰余容量相同的狀態。
然后在所有電池的電壓沒有電壓差的狀態下，由于通過不經由限流電阻的充電路徑(第二充電路徑)對所有電池進行恒流充電，因此各電池的充電電流變得相等。因而能夠使所有電池同時充滿電，并且所有電池在最短時間內達到充滿電。即能夠使多個電池組全都在最短時間內充滿電而不會發生過充電。另外作為充電控制，根據多個電池有無電壓差都一律只是切換充電路徑。因而既不需要復雜的充電控制步序，而且充電電路也可采用極為簡單的結構，因此能以低成本來實現。由此利用本發明，可獲得能以低成本實現如下充電裝置的作用效果，該充電裝置可使多個電池組全都充滿電而不會發生過充電。另外本發明的其它形態的特征在于，所述充電路徑切換電路進ー步包含可使所述第一充電路徑導通/斷開的第一開關、和可使所述第二充電路徑導通/斷開的第二開關。利用上述特征，充電路徑切換電路除了可選擇性地切換第一充電路徑和第二充電路徑，還可通過使第一開關和第二開關都斷開，從而切斷流向電池的充電電流以停止充電。


通過下述的詳細說明以及僅由圖面方式給出的附圖將會更全面地理解本發明，因而上述說明和附圖并非對本發明的限定，其中圖I是充電裝置的整體結構圖；圖2是示出控制裝置所執行的充電控制的流程圖；以及圖3是示出電池組的電壓及對電池組的充電電流的變化的時序圖。
具體實施例方式下面，參照附圖，說明本發明的實施方式。〈充電裝置的結構〉參照圖1，說明本發明所涉及的充電裝置10的結構。圖I是充電裝置10的整體結構圖。
充電裝置10包括電源裝置11、第一充電電路12、第二充電電路13、第三充電電路
14、電池電壓檢測電路15及控制裝置16。另外，由充電裝置10進行充電的多并聯電池組合20包含三個電池組21 23。電池組21 23例如為鎳氫充電電池等充電電池。本發明中成為充電對象的多并聯電池組合20的電池組的數量只要為兩個以上即可，并不特別局限
于三個。作為“恒壓恒流直流電源”的電源裝置11是接受直流電并輸出恒壓恒流的直流電的公知的電源。電源裝置11輸出的直流電經由第一充電電路12、第二充電電路13及第三充電電路14提供給多并聯電池組合20的電池組21 23。作為“充電電路”的第一充電電路12與多并聯電池組合20的電池組21對應。第一充電電路12包含限流電阻Rl及構成“充電路徑切換電路”的兩個場效應晶體管(FieldEffect Transistor :FET) Trl、Tr2。作為“第一開關”的場效應晶體管Trl及作為“第二開關”的場效應晶體管Tr2的漏極端子與電源裝置11的輸出端子連接。場效應晶體管Trl的 源極端子與限流電阻Rl的一端側連接。場效應晶體管Tr2的源極端子與限流電阻Rl的另一端側連接。場效應晶體管Trl及場效應晶體管Tr2的柵極端子與后述的控制裝置16連接。場效應晶體管Tr2的源極端子與限流電阻Rl的另一端側之間的連接點成為第一充電電路12的輸出端子，并與多并聯電池組合20的電池組21的正極連接。作為“充電電路”的第二充電電路13與多并聯電池組合20的電池組22對應。第ニ充電電路13包含限流電阻R2及構成“充電路徑切換電路”的兩個場效應晶體管Tr3、Tr4。作為“第一開關”的場效應晶體管Tr3及作為“第二開關”的場效應晶體管Tr4的漏極端子與電源裝置11的輸出端子連接。場效應晶體管Tr3的源極端子與限流電阻R2的一端側連接。場效應晶體管Tr4的源極端子與限流電阻R2的另一端側連接。場效應晶體管Tr3及場效應晶體管Tr4的柵極端子與后述的控制裝置16連接。場效應晶體管Tr4的源極端子與限流電阻R2的另一端側之間的連接點成為第二充電電路13的輸出端子，并與多并聯電池組合20的電池組22的正極連接。作為“充電電路”的第三充電電路14與多并聯電池組合20的電池組23對應。第三充電電路14包含限流電阻R3及構成“充電路徑切換電路”的兩個場效應晶體管Tr5、Tr6。作為“第一開關”的場效應晶體管Tr5及作為“第二開關”的場效應晶體管Tr6的漏極端子與電源裝置11的輸出端子連接。場效應晶體管Tr5的源極端子與限流電阻R3的一端側連接。場效應晶體管Tr6的源極端子與限流電阻R3的另一端側連接。場效應晶體管Tr5及場效應晶體管Tr6的柵極端子與后述的控制裝置16連接。場效應晶體管Tr6的源極端子與限流電阻R3的另一端側之間的連接點成為第三充電電路14的輸出端子，并與多并聯電池組合20的電池組23的正極連接。此外，“第一開關”及“第二開關”當然不特別局限于場效應晶體管，例如還可使用電磁繼電器、固態繼電器、雙極型晶體管、絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate BipolarTransistor IGBT)等。上述結構的第一充電電路12中，電源裝置11輸出的直流電在場效應晶體管Trl導通、場效應晶體管Tr2斷開的狀態下，經由限流電阻Rl提供給電池組21 (第一充電路徑)。另ー方面，第一充電電路12中，電源裝置11輸出的直流電在場效應晶體管Trl斷開、場效應晶體管Tr2導通的狀態下，不經由限流電阻Rl提供給電池組21 (第二充電路徑)。即，第一充電電路12通過使場效應晶體管Trl、Tr2排他性地導通/斷開，從而能夠選擇性地切換經由限流電阻Rl的充電路徑(第一充電路徑)和不經由限流電阻Rl的充電路徑(第二充電路徑)。同樣地，第二充電電路13通過使場效應晶體管Tr3、Tr4排他性地導通/斷開，從而能夠選擇性地切換經由限流電阻R2的充電路徑(第一充電路徑)和不經由限流電阻R2的充電路徑(第二充電路徑)。第三充電電路14通過使場效應晶體管Tr5、Tr6排他性地導通/斷開，從而能夠選擇性地切換經由限流電阻R3的充電路徑(第一充電路徑)和不經由限流電阻R3的充電路徑(第二充電路徑)。第一充電電路12的限流電阻R1、第二充電電路13的限流電阻R2、第三充電電路14的限流電阻R3是相同電阻值的電阻器。電池電壓檢測電路15是對多并聯電池組合20的電池組21 23的電壓分別進行檢測的電路，包含六個分壓電阻Rll R16及三個A/D轉換器151 153。A/D轉換器 151 153是公知的模擬數字轉換器，將電池組21 23的電壓從模擬電信號轉換成數字電信號并進行輸出。分壓電阻Rll的一端側與多并聯電池組合20的電池組21的正極連接。分壓電阻Rll的另一端側與分壓電阻R12的一端側連接。分壓電阻R12的另一端側與GND連接。分壓電阻Rll與分壓電阻R12的連接點與A/D轉換器151的輸入端子連接。即，電池組21的電壓通過由分壓電阻Rll和分壓電阻R12構成的分壓電路進行分壓，并輸入到A/D轉換器151的輸入端子。A/D轉換器151的輸出端子與后述的控制裝置16連接。分壓電阻R13的一端側與多并聯電池組合20的電池組22的正極連接。分壓電阻R13的另一端側與分壓電阻R14的一端側連接。分壓電阻R14的另一端側與GND連接。分壓電阻R13與分壓電阻R14的連接點與A/D轉換器152的輸入端子連接。即，電池組22的電壓通過由分壓電阻R13和分壓電阻R14構成的分壓電路進行分壓，并輸入到A/D轉換器152的輸入端子。A/D轉換器152的輸出端子與后述的控制裝置16連接。分壓電阻R15的一端側與多并聯電池組合20的電池組23的正極連接。分壓電阻R15的另一端側與分壓電阻R16的一端側連接。分壓電阻R16的另一端側與GND連接。分壓電阻R15與分壓電阻R16的連接點與A/D轉換器153的輸入端子連接。即，電池組23的電壓通過由分壓電阻R15和分壓電阻R16構成的分壓電路進行分壓，并輸入到A/D轉換器153的輸入端子。A/D轉換器153的輸出端子與后述的控制裝置16連接。控制裝置16包含公知的微機控制電路，根據由A/D轉換器151 153檢測出的多并聯電池組合20的電池組21 23的電壓，執行場效應晶體管Trl Tr6的導通/斷開控制。<充電裝置10的充電控制>參照圖2及圖3，對充電裝置10中控制裝置16執行的充電控制進行說明。圖2是示出控制裝置16所執行的充電控制的流程圖。圖3是以時間序列示出控制裝置16所執行的充電控制中的電池組21 23的電壓及對電池組21 23的充電電流的變化的時序圖。若開始對多并聯電池組合20進行充電控制，則控制裝置16首先判定三個電池組21 23的電壓差AV是否大于閾值電壓Vx(圖2 :步驟SI)。這里電壓差A V表示三個電池組21 23的電壓的偏差。更具體而言，是三個電池組21 23的各電壓中最高電壓與最低電壓之差。閾值電壓Vx優選為0V。在這種情況下，在步驟SI中，判定電壓差AV是否為0V，即判定是否有電壓差A V。另外，例如考慮到電池組21 23的電壓檢測的誤差等，在實質上可判定是否有電壓差AV的范圍內，或者在充滿電時的電池組21 23的電壓的偏差處于容許范圍的范圍內，閾值電壓Vx還可設為任意的電壓。在三個電池組21 23的電壓差AV大于閾值電壓Vx的情況下(圖2 :步驟SI中為是)，控制裝置16執行平衡充電(圖2 :步驟S2)。該平衡充電是指將場效應晶體管Trl、Tr3、Tr5控制成導通，并且將場 效應晶體管Tr2、Tr4、Tr6控制成斷開，在該狀態下，對所有電池組21 23進行充電。即，平衡充電是指通過將電源裝置11輸出的直流電經由限流電阻Rl R3提供給電池組21 23的充電路徑(第一充電路徑)進行充電。下面，將電池組21的電壓設為\，將電池組22的電壓設為VB，將電池組23的電壓設為\，將電池組21的充電電流設為IA，將電池組22的充電電流設為IB，將電池組23的充電電流設為I。，這樣來進行說明。在平衡充電中，對于電池組21 23中電壓相對較高的電池組，由于對應的限流電阻中產生的電位差相對較小，因此充電電流相對較少，因而相對緩慢地進行充電。另一方面，對于電壓相對較低的電池組，由于對應的限流電阻中產生的電位差相對較大，因此充電電流相對較多，因而相對迅速地進行充電。例如在充電開始時(圖3 :時刻Tl)，設電池組21的電壓\最高，電池組23的電壓V。最低，電池組22的電壓Vb為這兩者的大約中間的電壓值。在這種情況下，相對而言電池組23的充電電流I。最多，相對而言電池組21的充電電流Ia最少，電池組22的充電電流Ib成為這兩者的大約中間的電流。因而相對而言對電池組23最迅速地進行充電，相對而言對電池組21最緩慢地進行充電，對電池組22以這兩者的大約中間的速度進行充電。其結果是，電池組21 23的電壓差A V隨著對電池組21 23進行充電而逐漸變小。然后在電池組21 23的電壓差A V成為閾值電壓Vx以下的時間點(圖2 :步驟SI中為否，圖3 :時刻T2)，即在電池組21 23的剩余容量成為大約相同的狀態的時間點，控制裝置16執行普通充電(圖2 :步驟S3)。該普通充電是指將場效應晶體管Trl、Tr3、Tr5控制成斷開，并且將場效應晶體管Tr2、Tr4、Tr6控制成導通，在該狀態下，對所有電池組21 23進行充電。即，普通充電是指通過將電源裝置11輸出的直流電不經由限流電阻Rl R3提供給電池組21 23的充電路徑(第二充電路徑)進行充電。普通充電中，由于通過不經由限流電阻Rl R3的充電路徑(第二充電路徑)以恒定電流Id對電池組21 23進行充電，因此電池組21 23的充電電流變得相等。因而能夠使電池組21 23大約同時充滿電，并且電池組21 23的電壓Va V。在最短時間內達到充滿電電壓Vd (圖3 :時刻T3)。即能夠使電池組21 23全都在最短時間內充滿電而不會發生過充電。更具體而言，控制裝置16判定電池組21 23的Va V。中的任一個是否達到充滿電電壓Vd(圖2 :步驟S4)。在電池組21 23的Va V。中的任一個都沒有達到充滿電電壓Vd的情況下(圖2 :步驟S4中為否)，照原樣繼續普通充電，在電池組21 23的Va Vc中的任一個達到充滿電電壓Vd的時間點(圖2 :步驟S4中為是)，將場效應晶體管Trl Tr6全都控制成斷開，停止向電池組21 23進行充電。如上所述，本發明所涉及的充電裝置10能夠使多并聯電池組合20的電池組21 23全都充滿電而不會發生過充電。另外作為充電控制，根據電池組21 23有無電壓差A V都一律只是切換充電路徑。因而，既不需要復雜的充電控制步序，而且第一充電電路12、第二充電電路13及第三充電電路14也可采用極為簡單的結構，因此能夠以低成本來實現。
這樣利用本發明，能夠以低成本來實現充電裝置10，該充電裝置10可使多個電池組21 23全都充滿電而不會發生過充電。
權利要求
1.一種充電裝置(10)，該充電裝置(10)包括恒壓恒流直流電源(11)、和對多個電池(21.22.23)的電壓分別進行檢測的電池電壓檢測電路(15)，其特征在于，包括多個充電電路(12，13，14)，該多個充電電路(12，13，14)包含限流電阻(Rl，R2，R3)、將所述恒壓恒流直流電源(11)輸出的直流電經由所述限流電阻(Rl，R2，R3)提供給電池(21.22.23)的第一充電路徑、將所述恒壓恒流直流電源(11)輸出的直流電不經由所述限流電阻(R1，R2，R3)提供給電池(21，22，23)的第二充電路徑、及可選擇性地切換所述第一充電路徑和所述第二充電路徑的充電路徑切換電路(Trl，Tr2，Tr3，Tr4，Tr5，Tr6)，該多個充電電路(12，13，14)與多個電池(21，22，23)分別對應設置，所述限流電阻(R1，R2，R3)的電阻值相同；以及 控制裝置(16)，該控制裝置(16)控制所述充電電路(12，13，14)，使得在多個電池(21，22，23)的電壓有電壓差的狀態下通過所述第一充電路徑對所有電池(21，22，23)進行充電，在多個電池(21，22，23)的電壓沒有電壓差的狀態下通過所述第二充電路徑對所有電池(21，22，23)進行充電。
2.如權利要求I所述的充電裝置(10)，其特征在干， 所述充電路徑切換電路(Trl，Tr2，Tr3，Tr4，Tr5，Tr6)包含可使所述第一充電路徑導通/斷開的第一開關(Trl，Tr3, Tr5)、和可使所述第二充電路徑導通/斷開的第二開關(Tr2, Tr4, Tr6)。
全文摘要
本發明提供一種充電裝置(10)，包括第一～第三充電電路(12～14)，該第一～第三充電電路包含經由限流電阻R1～R3對電池組(21～23)進行充電的第一充電路徑、不經由限流電阻R1～R3對電池組進行充電的第二充電路徑、及可選擇性地切換第一充電路徑和第二充電路徑的電路，且與各個電池組分別對應設置，限流電阻的電阻值相同；對電池組的電壓進行檢測的電池電壓檢測電路(15)；以及控制裝置(16)，該控制裝置控制第一～第三充電電路(12～14)，使得在電池組有電壓差的狀態下通過第一充電路徑對電池組進行充電，在電池組沒有電壓差的狀態下通過第二充電路徑對電池組進行充電。
文檔編號H02J7/00GK102780242SQ20121014751
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月11日 優先權日2011年5月12日
發明者本間　壽則, 椛澤　孝 申請人:Fdktwicell株式會社