电池充电装置制造方法及图纸

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。

Battery Charging Device

In a charging device with ripple output to charge batteries without smoothly improving power factor after AC rectification, ripple output is generated by simple structure and control. A battery charging device has a rectifier (2), which is input to AC and rectifies the AC; a power factor improvement unit (3), which is set at the lower level of the rectifier (2), and the battery charging device generates a ripple charging output containing the ripple caused by the rectifier voltage waveform of the rectifier (2), and a switching converter constituting the power factor improvement unit (3) has a switch. The component (Q) and the PWM control IC (4) which outputs the PWM control signal (Vp) to the control end of the switching element (Q) during the charging period of the battery (6), the PWM control signal (Vp) is a pulse signal with a fixed duty cycle.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池充电装置
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
专利技术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，本专利技术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，本专利技术提供以下的结构。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。本专利技术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。专利技术效果在本专利技术中，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为概要性地表示本专利技术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，对基于本专利技术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为概要性地表示本专利技术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。本专利技术的充电装置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。在输本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.02 JP 2016-1112471.一种电池充电装置，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：羽田正二，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP