JP2011103746A - Charging method of battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の電池ユニットを、定電流特性を有するDC/DCコンバータの出力側に順番に切り換えて充電する充電方法に関する。 The present invention relates to a charging method for charging a plurality of battery units by sequentially switching to the output side of a DC / DC converter having constant current characteristics.
複数の電池ユニットを順番に切り換えて充電する充電方法は開発されている。(特許文献1参照)
特許文献1に記載される充電方法は、電源にスイッチング素子を介して複数の電池を接続している。スイッチング素子は制御回路にコントロールされる。制御回路は、順番にひとつのスイッチング素子をオンに切り換えて電池を充電する。電池は、オン状態のスイッチング素子を介して電源に接続されて充電される。この充電方法は、図1に示すように、所定のタイミングで順番に電池を充電する。
A charging method for switching a plurality of battery units in order and charging them has been developed. (See Patent Document 1)
In the charging method described in
図1に示す充電方法は、スイッチング素子をオンオフに切り換えるタイミングで、電源の負荷が一時的に不安定となって電池にピーク電流が流れる弊害が発生する。この弊害は、出力電流を一定に制御する定電流特性を有する電源を使用しても解消できない。それは、スイッチング素子をオンオフに切り換えるタイミングで電源の負荷が急激に変化して、この変化に定電流特性が応答できなくなるからである。とくに、スイッチング素子がオンに切り換えられた瞬間に電源に接続される電池は、電圧が低く、また、インピーダンスも低いことから、電源から一時的にピーク電流が流れる欠点がある。このピーク電流は、たとえば、電池を1A以下の定電流で充電する電源において、3Aと極めて大きくなる。ピーク電流は電池に弊害を与えるばかりでなく、電源も一時的に過負荷な状態となって、種々の弊害の原因となる。 The charging method shown in FIG. 1 has a problem that the load of the power source becomes temporarily unstable and the peak current flows through the battery at the timing of switching the switching element on and off. This problem cannot be solved even if a power supply having a constant current characteristic for controlling the output current to be constant is used. This is because the load of the power supply changes abruptly at the timing of switching the switching element on and off, and the constant current characteristic cannot respond to this change. In particular, a battery connected to a power source at the moment when the switching element is turned on has a drawback that a peak current temporarily flows from the power source because the voltage is low and the impedance is also low. For example, this peak current is as extremely large as 3 A in a power source that charges a battery with a constant current of 1 A or less. The peak current not only harms the battery, but the power supply is also temporarily overloaded, causing various harmful effects.
本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、複数の電池を順番に切り換えて充電することで、小出力の電源で多数の電池を充電できることに加えて、電池を電源に接続するタイミングで発生するピーク電流を制限しながら安定して充電できる充電方法を提供することにある。 The present invention has been developed for the purpose of solving the above drawbacks. An important object of the present invention is that a plurality of batteries can be charged by switching a plurality of batteries in order, and in addition to charging a large number of batteries with a small output power supply, the peak current generated at the timing of connecting the batteries to the power supply is limited An object of the present invention is to provide a charging method that can be stably charged.
本発明の電池の充電方法は、電力の供給状態にある定電流特性を有するDC/DCコンバータ3の出力側に複数の電池ユニット2を時分割に順番に切り換えて充電する。電池の充電方法は、出力供給状態にあるDC/DCコンバータ3の出力側に少なくともひとつの電池ユニット2を接続する状態に保持しながら、充電を停止する電池ユニット2をDC/DCコンバータ3の出力側から切り離して、複数の電池ユニット2を順番に切り換えて充電する。
According to the battery charging method of the present invention, a plurality of
以上の充電方法は、複数の電池を順番に切り換えて充電して、小出力の電源で多数の電池を充電でき、しかも、各々の電池を電源に接続するタイミングで発生するピーク電流を制限しながら安定して充電できる特徴がある。それは、電源に接続する電池を切り換えるタイミングにおいて、いずれかの電池を接続する状態に保持して切り換えるので、電源を常に無負荷とすることなく、電池を切り換えできるからである。 With the above charging method, multiple batteries can be switched in order and charged, and a large number of batteries can be charged with a small output power source, while limiting the peak current generated at the timing of connecting each battery to the power source. There is a feature that can be charged stably. This is because at the timing of switching the battery to be connected to the power supply, the battery is switched while being held in a state in which any battery is connected, so that the battery can be switched without always making the power supply unloaded.
本発明の電池の充電方法は、特定の電池ユニット2を充電状態に保持しながら、特定の電池ユニット2の前に充電を開始した電池ユニット2の充電を停止して、特定の電池ユニット2の次に充電する電池ユニット2の充電を開始するように充電する電池ユニット2を切り換えて複数の電池ユニット2を順番に充電することができる。
The method for charging a battery according to the present invention stops the charging of the
本発明の電池の充電方法は、いずれかの電池ユニット2をDC/DCコンバータ3の出力側に接続して充電を開始した後、DC/DCコンバータ3の出力側に接続して充電していた電池ユニット2をDC/DCコンバータ3の出力側から切り離して充電を停止する動作を繰り返して、複数の電池ユニット2を順番に充電することができる。
In the battery charging method of the present invention, one of the
本発明の電池の充電方法は、ひとつの電池ユニット2を充電する時間を、1secないし5secとすることができる。
In the battery charging method of the present invention, the time for charging one
本発明の電池の充電方法は、DC/DCコンバータ3で充電される複数の電池ユニット2を、DC/DCコンバータ3から切り離す状態で、互いに並列に接続して残容量を均一化することができる。
In the battery charging method of the present invention, a plurality of
本発明の電池の充電方法は、定電流特性を有するDC/DCコンバータ3を、定電圧・定電流特性を有するDC/DCコンバータ3とすることができる。
In the battery charging method of the present invention, the DC /
本発明の電池の充電方法は、電池ユニット2を、複数の二次電池20を直列に接続してなる電池とすることができる。
In the battery charging method of the present invention, the
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池の充電方法を例示するものであって、本発明は充電方法を以下の方法に特定しない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the examples described below exemplify battery charging methods for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the following charging methods.
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
図2は、本発明の充電方法に使用する電源回路を示す。この電源回路は、サーバー8の無停電電源装置の電源として使用される。この電源回路は、入力される商用電源9をサーバー8に供給する電圧に変換するパワーコントロール回路1と、このパワーコントロール回路1の出力電圧を電池ユニット2の充電電圧に変換する充電用のDC/DCコンバータ3と、このDC/DCコンバータ3で充電される複数の電池ユニット2と、各々の電池ユニット2とDC/DCコンバータ3との間に接続されて、各々の電池ユニット2をDC/DCコンバータ3の出力側に接続するスイッチング素子4と、このスイッチング素子4をオンオフに制御する制御回路5と、商用電源9が停電した時に電池ユニット2を並列に接続して電池ユニット2からサーバー8に供給する出力用のDC/DCコンバータ6とを備えている。
FIG. 2 shows a power supply circuit used in the charging method of the present invention. This power supply circuit is used as a power supply for the uninterruptible power supply of the server 8. The power supply circuit includes a
パワーコントロール回路1は、200ボルトの商用電源9である交流を整流する整流回路10と、整流回路10の出力側に接続している昇圧回路13とを備えている。
The
整流回路10は、ブリッジダイオード11で商用電源9の交流を整流して脈流とし、この脈流を電解コンデンサ12で平滑化している。昇圧回路13は、コイル15とスイッチング素子16との直列回路からなるスイッチング回路14と、このスイッチング回路14で昇圧される交流を整流するダイオード17と、このダイオード17で整流される脈流を平滑化する平滑回路の電解コンデンサ18とを備えている。
The
スイッチング回路14は、スイッチング素子16を所定の周期でオンオフに切り換えて、コイル15に蓄えるエネルギーで入力される直流を昇圧する。すなわち、スイッチング素子16がオンに切り換えられる状態でコイル15に通電し、スイッチング素子16をオフに切り換えた状態で、コイル15に蓄える電流のエネルギーでコイル15の両端に電圧が誘導される。コイル15に蓄えられる電流のエネルギーは、コイル15のインダクタンスと電流の二乗の積に比例して大きくなる。スイッチング素子16をオフに切り換えた状態で、コイル15に蓄えられるエネルギーは、コイル15の両端に高電圧を誘導する。
The
コイル15に誘導される電圧は、ダイオード17で整流して脈流として出力される。出力される脈流は、電解コンデンサ18で平滑化されて、サーバー8に供給される。スイッチング回路14は、出力電圧を一定の電圧に安定化させる安定化回路19を内蔵している。この安定化回路19は、出力電圧をフィードバックしてスイッチング素子16をオンに切り換えるデューティーを制御する。前述したように、コイル15に蓄えられるエネルギーは、電流の二乗に比例して大きくなるので、スイッチング素子16をオフ時間に対するオン時間の割合、すなわちデューティーでコイル15のエネルギーを制御して出力をコントロールできる。すなわち、スイッチング素子16のオン時間を長くすると、コイル15の電流が大きくなってエネルギーが大きくなり、出力電圧を高くできる。したがって、出力電圧でスイッチング素子16のデューティーを制御して、出力電圧を安定化できる。図のパワーコントロール回路1は、出力電圧を360V〜380Vに制御している。ただし、パワーコントロール回路1の出力電圧は、サーバー8に供給する最適な電圧に設定される。商用電源9が停電しない状態において、パワーコントロール回路1は、サーバー8の電源に動作電力を供給する。
The voltage induced in the
充電用のDC/DCコンバータ3は、パワーコントロール回路1の出力電圧を電池ユニット2を充電する電圧に変換する。このDC/DCコンバータ3は、たとえば、36個のニッケル水素電池を直列に接続して定格電圧を48Vとする電池ユニット2を充電する。DC/DCコンバータ3は、出力電圧を56Vとしている。DC/DCコンバータ3は、電池ユニット2を充電するので、電池ユニット2の定格電圧よりも高い電圧を出力する。
The charging DC /
図2のDC/DCコンバータ3は、パワーコントロール回路1の電圧を降圧するトランス31と、このトランス31の1次側の供給電流をコントロールするスイッチング素子32と、トランス31の2次側に出力される交流を整流するダイオード33と、ダイオード33から出力される脈流を平滑化する平滑回路である電解コンデンサ34とを備える。スイッチング素子32は、所定の周期、たとえば、30kHzないし500kHzの周波数でオンオフに切り換えられて、トランス31の1次側に交流を入力する。
The DC /
スイッチング素子32は、フィードバック回路35でオンオフに切り換えられるデューティーを制御して、出力電圧と出力電流を安定化させている。フィードバック回路35は、出力電圧と出力電流を検出し、出力電圧と出力電流が一定になるように、スイッチング素子32をオンオフに切り換えるデューティーを制御する。したがって、このDC/DCコンバータ3は、定電圧・定電流特性を有し、定電圧特性の電圧は、電池ユニット2を充電する電圧に、定電流特性の電流は、電池ユニット2を充電する電流に制御される。
The switching
充電用のDC/DCコンバータ3は、電池ユニット2を順番に充電する時間帯において、スイッチング素子32を所定の周期でオンオフに切り換えて、常に出力を供給する状態に保持される。全ての電池ユニット2の充電が終了すると、スイッチング素子32がオフ状態に保持されて、DC/DCコンバータ3は、出力を供給しない状態に保持される。
The DC /
電池ユニット2は、複数の二次電池20を直列に接続して、出力電圧を高くしている。たとえば、無停電電源装置に使用される電池ユニット2は、定格電圧を48Vに設定している。ただし、電池ユニットは、必ずしも定格電圧をこの電圧に設定する必要はなく、たとえば12Vないし60Vとすることができる。電池ユニット2の電圧を60Vよりも低くすることで、充電用のDC/DCコンバータ3と、出力用のDC/DCコンバータ6に使用する半導体素子に高耐圧のものを使用する必要がなく、部品コストを低減しながら半導体素子の電圧降下を小さくして電力効率を高くできる。ただ、電池ユニットの電圧が低すぎると、出力に対する電流が大きくなるので、好ましくは電池ユニットの電圧を12Vよりも高くして、出力電流を小さくする。ただし、電池ユニットは、出力からその電圧が設定されるので、出力電力の小さい用途にあっては、12Vよりも低くすることもできる。
The
電池ユニット2は、直列に設定する二次電池20の個数で出力電圧を調整する。48Vの電池ユニット2は、36個のニッケル水素電池を直列に接続している。要求される出力の小さい用途にあっては、必ずしも複数の二次電池を直列に接続する必要はなく、たとえば、1個の二次電池で電池ユニットを構成することもできる。
The
さらに、図2の電源回路は、第1ないし第5からなる5組の電池ユニット2を設けている。電池ユニット2の個数も要求される出力から特定される。したがって、より大きな出力が要求される用途にあっては、6組以上の電池ユニットを使用し、要求される出力が少ない用途にあっては、2組ないし4組の電池ユニットを使用することもできる。
Further, the power supply circuit of FIG. 2 is provided with five sets of
電池ユニット2を構成する二次電池20は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの充電できる全ての電池を使用できる。ニッケル水素電池は、低コストで寿命が長く、また、鉛バッテリに比較して軽くて充電容量を大きくできる。また、リチウムイオン電池は、さらに軽くて充電容量を大きくできる。
As the
各々の電池ユニット2は、スイッチング素子4を介して、出力供給状態にある充電用のDC/DCコンバータ3の出力側に接続される。スイッチング素子4は、トランジスタやFETなどの半導体スイッチング素子である。図2の電源回路は、各々の電池ユニット2を充電用のダイオード41とスイッチング素子4を介して充電用のDC/DCコンバータ3に接続し、さらに、出力用のダイオード42を介して出力用のDC/DCコンバータ6に接続している。充電用のダイオード41と出力用のダイオード42は直列に接続されて、充電用のDC/DCコンバータ3から、出力用のDC/DCコンバータ6に電流を流す方向に接続している。充電用のダイオード41と出力用のダイオード42との接続点にスイッチング素子4を介して電池ユニット2を接続している。この回路構成によると、各々の電池ユニット2が安定して出力用のDC/DCコンバータ6に電流を出力できる。また、電池ユニット2から充電用のDC/DCコンバータ3への逆流を防止できる。
Each
スイッチング素子4は、制御回路5でオンオフに制御される。制御回路5は、順番に電池ユニット2を充電するように、すなわち、第1ないし第5の電池ユニット2を順番に充電用のDC/DCコンバータ3の出力側に接続する。電池ユニット2が順番に充電用のDC/DCコンバータ3に接続されるとき、DC/DCコンバータ3はスイッチング素子4を所定の周期でオンオフに切り換えて、出力を供給できる状態、すなわち出力供給状態に保持される。
The switching
制御回路5がスイッチング素子4をオンオフに制御して、電池ユニット2を順番に充電する方法を図3と図4に示している。これ等の図に示すように、制御回路5は、常にひとつのスイッチング素子4をオン状態として、少なくともひとつの電池ユニット2を充電用のDC/DCコンバータ3の出力側に接続する状態として、出力供給状態にある充電用のDC/DCコンバータ3の出力を無負荷な状態とすることなく充電する電池ユニット2を順番に切り換える。
3 and 4 show a method in which the
図3の充電方法は、特定の電池ユニット2を充電状態に保持しながら、特定の電池ユニット2の前に充電を開始した電池ユニット2の充電を停止して、特定の電池ユニット2の次に充電する電池ユニット2の充電を開始するように充電する電池ユニット2を切り換えて複数の電池ユニット2を順番に充電する。すなわち、この図において、(1)のタイミングにおいては、第2の電池ユニット2Bを充電状態に保持して、第2の電池ユニット2Bよりも先に充電を開始した第1の電池ユニット2Aの充電を停止して、第2の電池ユニット2Bの次に充電を開始する第3の電池ユニット2Cの充電を開始し、さらに、(2)のタイミングにあっては、第3の電池ユニット2Cを充電状態に保持して、第2の電池ユニット2Bの充電を停止して、第4の電池ユニット2Dの充電を開始する。さらに、(3)のタイミングにあっては、第4の電池ユニット2Dを充電状態に保持して、第3の電池ユニット2Cの充電を停止して、第5の電池ユニット2Eの充電を開始する。さらにまた、(4)のタイミングにあっては、第5の電池ユニット2Eを充電状態に保持して、第4の電池ユニット2Dの充電を停止して、第1の電池ユニット2Aの充電を開始する。電池ユニット2は、接続しているスイッチング素子4をオンに切り換えて充電され、スイッチング素子4をオフに切り換えて充電されない状態となる。
The charging method of FIG. 3 stops the charging of the
図3の充電方法において、各々の電池ユニット2を充電する時間、すなわち(1)と(3)、(2)と(4)、(3)と(5)の時間間隔を2secに設定し、スイッチング素子4を切り換えるタイミングである(1)と(2)、(2)と(3)、(3)と(4)、(4)と(5)の時間間隔を、充電する時間の1/2の1secに設定している。ただし、各々の電池ユニット2を充電する時間間隔を特定するものではなく、たとえば、0.1secないし1分、好ましくは0.5secないし30sec、さらに好ましくは1secないし10secとすることもできる。
In the charging method of FIG. 3, the time for charging each
以上の充電方法は、充電用のDC/DCコンバータ3の出力側に2組の電池ユニット2を接続して、2組の電池ユニット2を並列に接続して一緒に充電できる。したがって、電池ユニット2をより短時間に満充電できる特徴がある。
In the above charging method, two sets of
図4の充電方法は、特定の電池ユニット2を充電用のDC/DCコンバータ3の出力側に接続して充電を開始した後、DC/DCコンバータ3に接続して充電していた別の電池ユニット2をDC/DCコンバータ3の出力側から切り離して充電を停止する動作を繰り返して、複数の電池ユニット2を順番に充電する。この図においては、(1)の所定の時間幅のあるタイミングにおいては、第2の電池ユニット2Bの充電を開始した後、第1の電池ユニット2Aの充電を停止し、(2)のタイミングにおいては、第3の電池ユニット2Cの充電を開始して、第2の電池ユニット2Bの充電を停止し、さらに、(3)のタイミングにあっては、第4の電池ユニット2Dの充電を開始して、第3の電池ユニット2Cの充電を停止する。さらに、(4)のタイミングにおいては、第5の電池ユニット2Eの充電を開始して、第4の電池ユニット2Dの充電を停止し、さらに、(5)のタイミングにあっては、第1の電池ユニット2Aの充電を開始して、第5の電池ユニット2Eの充電を停止する。
In the charging method of FIG. 4, after a
図4の充電方法においては、各々の電池ユニット2を充電する時間を2secに設定し、(1)ないし(5)のタイミングにおいて、充電を開始する電池ユニット2のスイッチング素子4をオンに切り換えてから、充電を停止する電池ユニット2のスイッチング素子4をオフに切り換えるまでの時間間隔(t)を1msec〜100msecに設定している。この時間間隔(t)は、一方のスイッチング素子4をオン、他方のスイッチング素子4をオフに切り換えて、DC/DCコンバータ3の負荷が急激に変化して、充電を開始する電池ユニット2にピーク電流が流れない間隔に設定される。
In the charging method of FIG. 4, the time for charging each
図4の充電方法は、ほとんどの時間帯において、充電用のDC/DCコンバータ3は、1組の電池ユニット2を充電する。したがって、この充電用のDC/DCコンバータ3は、出力電流を1組の電池ユニット2を充電する電流に設定して、出力電流を小さくして電池ユニット2を順番に充電できる。ただ、短時間ではあるが、2個のスイッチング素子4が同時にオンに切り換えられるタイミングがある。この状態は、充電する電池ユニット2を切り換えるときにのみ発生する。このタイミングにおいて、充電用のDC/DCコンバータ3は、定電流特性で出力電流を制限しているので、2組の電池ユニット2を充電するときに電池ユニット2の充電電流が小さくなる。ただ、この時間は短く、電池ユニット2を充電する時間をほとんど遅くすることはない。
In the charging method of FIG. 4, the charging DC /
制御回路5は、順番にスイッチング素子4をオンに切り換えて第1ないし第5の電池ユニット2を充電するが、いずれかの電池ユニット2が満充電されると、満充電された電池ユニット2に接続しているスイッチング素子4をオフ状態に保持して充電を停止する。いずれかの電池ユニット2が満充電されると、この電池ユニット2を除く他の電池ユニット2に接続しているスイッチング素子4を、図3または図4に示すように順番にオンに切り換えて、全ての電池ユニット2を満充電する。
The
図3と図4の充電方法は、各々の電池ユニット2を一定の時間(図にあっては2sec)間充電するが、電池ユニット2の充電時間を電池の残容量で変更することもできる。たとえば、残容量が小さい電池ユニットの充電時間を、残容量が大きい電池ユニットの充電時間よりも長くして、電池ユニットの残容量を均等化しながら充電することもできる。各々の電池ユニット2の残容量は、充電を停止するときの電池ユニット2の電圧である開放電圧で検出する。
3 and FIG. 4, each
制御回路5は、充電している電池ユニット2の満充電を検出する。ニッケル水素電池からなる電池ユニットは、満充電されると電池の電圧がピーク電圧まで上昇し、さらに充電すると、ピーク電圧からΔV低下し、または、電池温度の上昇が発生する。したがって、ニッケル水素電池からなる電池ユニットの充電を制御する制御回路は、電池ユニットのピーク電圧を検出し、あるいはピーク電圧からのΔV低下を検出し、あるいはまた、電池温度の上昇を検出して、電池ユニットの満充電を検出できる。また、リチウムイオン電池からなる電池ユニットは、満充電されると、一定の電圧で充電して充電電流が減少する。したがって、リチウムイオン電池からなる電池ユニットの充電を制御する制御回路は、電池ユニットの電圧と電流から満充電を検出できる。
The
ところで、複数の電池ユニット2を順番に充電する電源回路は、つねに全ての電池ユニット2を均一な条件で満充電できないことがある。たとえば、電池ユニット2に温度差が発生し、あるいは劣化度が変化するなどして電気特性がアンバランスになると、全ての電池ユニット2の残容量を均一に制御できなくなる。とくに、無停電電源装置に使用される電池ユニット2は、放電されるタイミングが極めて少なく、満充電に近い状態で長い時間保持されることから、自己放電によっても残容量はアンバランスとなる。
By the way, the power supply circuit that sequentially charges the plurality of
また、電源回路の電源として、商用電源に代わって、太陽電池を利用することもできる。この電源回路は、図示しないが、DC/DCコンバータの1次側に太陽電池の出力を接続し、太陽電池から供給される電力でもって複数の電池ユニットを順番に充電する。太陽電池出力は、天候等の自然条件に左右されて出力が不安定となり、短時間充放電が繰り返されるため充電される電池ユニットの残容量はアンバランスとなりやすくなる。 In addition, a solar cell can be used as a power source of the power circuit instead of the commercial power source. Although not shown, this power supply circuit connects the output of the solar cell to the primary side of the DC / DC converter, and sequentially charges a plurality of battery units with electric power supplied from the solar cell. The output of the solar cell is affected by natural conditions such as the weather, and the output becomes unstable. Since the charging and discharging are repeated for a short time, the remaining capacity of the charged battery unit tends to be unbalanced.
図5の電源回路は、制御回路5でスイッチング素子4を制御して、電池ユニット2のアンバランスを解消する。アンバランスを解消するとき、充電用のDC/DCコンバータ3のスイッチング素子32をオフ状態に保持して、DC/DCコンバータ3は出力を供給しない状態とする。この電源回路は、電池ユニット2と直列に接続しているスイッチング素子4を介して、複数の電池ユニット2を並列に接続できる回路構成としている。制御回路5が、複数のスイッチング素子4を同時にオンに切り換えると、スイッチング素子4を介して複数組の電池ユニット2が並列に接続される。並列に接続される電池ユニット2は、高電圧の電池ユニット2から低電圧の電池ユニット2に充電電流が流れて電圧が均一になって残容量が揃えられる。この電源回路は、全てのスイッチング素子4をオンに切り換えて、電池ユニット2の残容量を均一にできる。制御回路5は、スイッチング素子4を、パルス状にオンオフに切り換え、電池ユニット2間の電流をコントロールしながら、電池ユニット2の電圧と残容量を均一化することもできる。
The power supply circuit of FIG. 5 controls the switching
図5の電源回路は、充電用のDC/DCコンバータ3の出力側に充電用のダイオード41を接続しており、充電用のDC/DCコンバータ3の出力を、充電用のダイオード41を介して複数組の電池ユニット2に供給している。さらに、図の電源回路は、出力用のDC/DCコンバータ6の入力側に出力用のダイオード42を接続しており、複数組の電池ユニット2から出力を、出力用のダイオード42を介して出力用のDC/DCコンバータ6に供給している。この回路構成によると、全てのスイッチング素子4をオンに切り換える状態で、複数組の電池ユニット2を互いに並列に接続しながら、電池ユニット2から充電用のDC/DCコンバータ3への逆流を防止できる。
In the power supply circuit of FIG. 5, a charging
さらに、制御回路5は、パワーコントロール回路1に電力を供給する商用電源9が停電するとき、全ての電池ユニット2と直列に接続しているスイッチング素子4をオンに切り換えて、各々の電池ユニット2から出力用のDC/DCコンバータ6に電力を供給する。したがって、制御回路5は、商用電源9の停電を検出する回路(図示せず)を備えている。
Furthermore, when the commercial power supply 9 that supplies power to the
出力用のDC/DCコンバータ6も、商用電源9の停電を検出する回路(図示せず)を備えている。停電を検出する回路が停電を検出すると、出力用のDC/DCコンバータ6は動作状態に切り換えられる。停電時に動作状態となる出力用のDC/DCコンバータ6は、電池ユニット2の電圧をパワーコントロール回路1の出力電圧に昇圧してサーバー8に供給する。
The output DC / DC converter 6 also includes a circuit (not shown) for detecting a power failure of the commercial power source 9. When the power failure detection circuit detects a power failure, the output DC / DC converter 6 is switched to an operating state. The output DC / DC converter 6 that is in an operating state at the time of a power failure boosts the voltage of the
出力用のDC/DCコンバータ6は、電池ユニット2の電圧を昇圧するトランス61と、このトランス61の1次側の電流をコントロールするスイッチング素子62と、トランス61の2次側に出力される交流を整流するダイオード63と、ダイオード63から出力される脈流を平滑化する平滑回路である電解コンデンサ64とを備える。スイッチング素子62は、所定の周期、たとえば、30KHzないし500KHzの周波数でオンオフに切り換えられて、トランス61の1次側に交流を入力する。
The output DC / DC converter 6 includes a
スイッチング素子62は、フィードバック回路65でオンオフに切り換えられるデューティーを制御して、出力電圧と出力電流を安定化させている。フィードバック回路65は、出力電圧と出力電流を検出し、出力電圧と出力電流が一定になるように、スイッチング素子62をオンオフに切り換えるデューティーを制御する。したがって、このDC/DCコンバータ3は、定電圧・定電流特性を有し、定電圧特性の電圧は、サーバー8に電力を供給する電圧である360V〜380Vに、定電流特性はサーバー8を動作できる電流であって電池ユニット2の放電を許容する電流に制御される。
The switching
1…パワーコントロール回路
2…電池ユニット 2A…第1の電池ユニット
2B…第2の電池ユニット
2C…第3の電池ユニット
2D…第4の電池ユニット
2E…第5の電池ユニット
3…DC/DCコンバータ
4…スイッチング素子
5…制御回路
6…出力用のDC/DCコンバータ
8…サーバー
9…商用電源
10…整流回路
11…ブリッジダイオード
12…電解コンデンサ
13…昇圧回路
14…スイッチング回路
15…コイル
16…スイッチング素子
17…ダイオード
18…電解コンデンサ
19…安定化回路
20…二次電池
31…トランス
32…スイッチング素子
33…ダイオード
34…電解コンデンサ
35…フィードバック回路
41…充電用のダイオード
42…出力用のダイオード
61…トランス
62…スイッチング素子
63…ダイオード
64…電解コンデンサ
65…フィードバック回路
DESCRIPTION OF
2B ... Second battery unit
2C ... Third battery unit
2D ... Fourth battery unit
2E ...
Claims (7)
出力供給状態にある前記DC/DCコンバータ(3)の出力側に少なくともひとつの電池ユニット(2)を接続する状態に保持しながら、充電を停止する電池ユニット(2)を前記DC/DCコンバータ(3)の出力側から切り離して、複数の電池ユニット(2)を順番に切り換えて充電することを特徴とする電池の充電方法。 A battery charging method for charging by switching a plurality of battery units (2) in order of time division on the output side of a DC / DC converter (3) having a constant current characteristic in a power supply state,
While maintaining the state where at least one battery unit (2) is connected to the output side of the DC / DC converter (3) in the output supply state, the battery unit (2) for stopping charging is connected to the DC / DC converter ( A method for charging a battery, characterized in that the battery unit (2) is switched in order and charged by being disconnected from the output side of 3).
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