專利名稱：充放電電路以及內(nèi)置控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種向被要求在停電時(shí)也要做到能繼續(xù)動(dòng)作的電子設(shè)備供應(yīng)直流電力的備用電源，尤其是涉及一種具有多個(gè)蓄電池模塊的充放電電路以及具有該充放電電路的內(nèi)置控制器的技術(shù)。
背景技術(shù)：
被要求在停電時(shí)也要保證系統(tǒng)繼續(xù)工作的電子設(shè)備大多都具有通過備用蓄電池進(jìn)行動(dòng)作的功能。在上述電子設(shè)備中具有蓄電池和充放電電路，并且根據(jù)所設(shè)定的停電時(shí)的系統(tǒng)動(dòng)作的保證范圍來決定蓄電池電壓和容量。此外，為了實(shí)現(xiàn)與所連接的蓄電池相適應(yīng)的充放電電路，在對(duì)輸入電源的規(guī)格和有無電壓變換功能等進(jìn)行研究后采用最適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)通過備用蓄電池進(jìn)行動(dòng)作這一功能，需要設(shè)置蓄電池的充放電電路，并且需要對(duì)充電時(shí)和放電時(shí)的各電壓的關(guān)系作出考慮。具有通過備用蓄電池進(jìn)行動(dòng)作這一功能的電子設(shè)備的主要的電源電壓由通電時(shí)供給的輸入電源電壓、來自停電時(shí)的供電電源即蓄電池的電壓、以及實(shí)際實(shí)現(xiàn)功能時(shí)所需的系統(tǒng)電壓這三個(gè)部分組成。在通電時(shí)，蓄電池處于充電狀態(tài)，為了進(jìn)行充電，需要向蓄電池提供高于蓄電池電壓的高電壓。而在放電時(shí)，需要僅依靠蓄電池電壓向系統(tǒng)提供電源。由于上述關(guān)系，如果想要利用輸入電源電壓直接對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，則必須將蓄電池電壓設(shè)定為低于輸入電源電壓的低電壓。另外，在系統(tǒng)電壓方面，在需要通過蓄電池來保證設(shè)備的所有功能時(shí)，需要做到相對(duì)于輸入電源電壓和低于該輸入電源電壓的蓄電池電壓這兩種輸入電源具有相同的工作條件，因此必須具有電壓變換功能，使得在使用兩種輸入電壓時(shí)能夠輸出相同的電壓。其結(jié)果，電源結(jié)構(gòu)需要滿足輸入電源電壓>蓄電池電壓>系統(tǒng)電壓這一關(guān)系。在具有上述電源結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備中，用于生成系統(tǒng)電壓的電壓變換功能通常使用半導(dǎo)體IC(Integrated Circuit，集成電路)來實(shí)現(xiàn)。可是，在系統(tǒng)電源的電壓高并且消耗電力大時(shí)，能夠滿足需要的半導(dǎo)體IC很少，能夠使用的器件也受到限制。此外，隨著系統(tǒng)電源的電壓升高，需要相應(yīng)地提高蓄電池電壓，從而導(dǎo)致蓄電池單元的連接臺(tái)數(shù)增加，蓄電池模塊的體積變得非常巨大。除此以外，還存在蓄電池內(nèi)部發(fā)熱的問題，使得對(duì)蓄電池的可靠性和使用壽命帶來不利的影響。因此，需要將輸入電源電壓和蓄電池電壓以及系統(tǒng)電壓之間的關(guān)系設(shè)定成不易受到系統(tǒng)電源的電壓和使用電力的大小影響。并且，為了提高蓄電池模塊的可靠性，還需要使蓄電池電壓實(shí)現(xiàn)低電壓化。作為與上述課題有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，在專利文獻(xiàn)1中公開了一種技術(shù)，其具有N個(gè)蓄電池模塊、用于將這些蓄電池模塊串聯(lián)連接的(N-I)個(gè)串聯(lián)連接用開關(guān)、以及將這些蓄電池模塊并聯(lián)連接的N個(gè)并聯(lián)連接用開關(guān)，并且將充放電時(shí)的蓄電池模塊的連接在串聯(lián)連接和并聯(lián)連接之間進(jìn)行切換。此外，在專利文獻(xiàn)2中也公開了一種技術(shù)，其具有N個(gè)蓄電池模塊、和用于將蓄電池模塊的正極側(cè)端子和負(fù)極側(cè)端子的連接切換成并聯(lián)連接或者串聯(lián)連接的2X (N-I)個(gè)c觸點(diǎn)開關(guān)，并且在充電時(shí)切換為并聯(lián)連接，在放電時(shí)切換為串聯(lián)連接。專利文獻(xiàn)1 日本國專利特開2007-53838號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本國專利特開平8-340641號(hào)公報(bào)可是，在上述兩種現(xiàn)有技術(shù)中，都需要設(shè)置相當(dāng)于所具有的蓄電池模塊的數(shù)量的大約2倍的觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)(開關(guān))，因此，存在為了提高設(shè)備的可靠性，需要進(jìn)一步減少故障率普遍高于半導(dǎo)體元件的觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)的使用數(shù)量的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在上述背景下提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種適合于使用低電壓的蓄電池模塊向系統(tǒng)電源提供備用的工作電力的充放電電路以及具有該充放電電路的內(nèi)置控制器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的充放電電路中，在用外部電源供給的電力對(duì)多個(gè)蓄電池模塊進(jìn)行充電時(shí)，使所述多個(gè)蓄電池模塊相對(duì)于所述外部電源進(jìn)行并聯(lián)連接，在使充入的電力放電而對(duì)負(fù)荷進(jìn)行供電時(shí)，使所述多個(gè)蓄電池模塊相對(duì)于所述負(fù)荷進(jìn)行串聯(lián)連接，由此來進(jìn)行充放電，所述充放電電路的特征在于，在放電時(shí)進(jìn)行串聯(lián)連接的所述蓄電池模塊的各個(gè)正極側(cè)端子與負(fù)極側(cè)端子之間分別具有C觸點(diǎn)開關(guān)，所述c觸點(diǎn)開關(guān)的共用觸點(diǎn)與所述負(fù)極側(cè)端子連接，在從所述外部電源進(jìn)行通電的期間處于閉合狀態(tài)的所述c觸點(diǎn)開關(guān)的常開觸點(diǎn)與接地端子連接，在所述外部電源停電期間處于閉合狀態(tài)的所述c觸點(diǎn)開關(guān)的常閉觸點(diǎn)與通過整流二極管接受外部電源供電的所述正極側(cè)端子連接。由此，在本發(fā)明的充放電電路中，通過串聯(lián)連接多個(gè)輸出電壓低的蓄電池模塊來生成供應(yīng)給負(fù)荷的系統(tǒng)電源電壓，而在充電時(shí)通過并聯(lián)連接上述多個(gè)蓄電池模塊來高效率地進(jìn)行充電。此外，由于能夠?qū)⒂|點(diǎn)機(jī)構(gòu)的使用數(shù)量與現(xiàn)有的相當(dāng)于所具有的蓄電池模塊的數(shù)量的大約2倍的數(shù)量相比減少大約一半，所以能夠提高具有該充放電電路的內(nèi)置控制器的可靠性。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種適合于使用低電壓的蓄電池模塊向系統(tǒng)電源提供備用的工作電力的充放電電路以及具有該充放電電路的內(nèi)置控制器。


圖1是表示具有二個(gè)蓄電池模塊的備用電源中的充放電電路的結(jié)構(gòu)例的硬件框圖。圖2是表示具有三個(gè)蓄電池模塊的備用電源中的充放電電路的結(jié)構(gòu)例的硬件框圖。圖3是表示內(nèi)置控制器的電源電路部分的結(jié)構(gòu)例的硬件框圖。圖4是表示內(nèi)置控制器的充電時(shí)的處理流程的流程圖。圖5是表示內(nèi)置控制器的放電時(shí)的處理流程的流程圖。圖6是表示應(yīng)用在考勤管理系統(tǒng)上時(shí)的應(yīng)用例的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。符號(hào)說明1AC/DC 電源2系統(tǒng)電源(負(fù)荷)
3內(nèi)置控制器4a、4b3c蓄電池模塊6考勤管理系統(tǒng)11、12、13 整流二極管14電壓監(jiān)視IC (電壓監(jiān)視裝置)15并串聯(lián)切換用繼電器(C觸點(diǎn)開關(guān))16,37 晶體管20增設(shè)單元3ICPU32蓄電池充電IC (充電停止裝置)33FET (充電停止裝置)34 電阻35電壓監(jiān)視IC (放電停止裝置)36放電控制繼電器(放電停止裝置)38內(nèi)部電源用電壓變換IC39控制對(duì)象設(shè)備60控制對(duì)象設(shè)備組61 客戶 PC62服務(wù)器63HUB64讀卡器65電子鎖66傳感器
具體實(shí)施例方式以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。在各圖和各個(gè)實(shí)施例中，相同或者相似的結(jié)構(gòu)部分采用相同的符號(hào)表示，并且省略重復(fù)的說明。第一實(shí)施方式首先，作為本發(fā)明的第一實(shí)施方式，對(duì)構(gòu)成具有二個(gè)蓄電池模塊的備用電源時(shí)的最小結(jié)構(gòu)的充放電電路進(jìn)行說明。圖1是表示第一實(shí)施方式所涉及的充放電電路的結(jié)構(gòu)例的硬件框圖。本充放電電路的通電時(shí)的輸入電源是將從外部供給的交流電壓變換為直流電壓后輸出的AC/DC電源1，將其(直流)輸出電壓設(shè)為Vin。輸出到系統(tǒng)電源2的(直流)輸出電壓Vs是AC/DC電源1的輸出電壓Vin減去由整流二極管11引起的電壓下降量之后的值。此外，在停電時(shí)，通過將并串聯(lián)切換用繼電器15的連接從a觸點(diǎn)側(cè)切換到b觸點(diǎn)側(cè)，并且使放電時(shí)的直流輸出電壓即放電電壓分別大約為Vin/2的二個(gè)蓄電池模塊^、4b串聯(lián)連接，從而生成該直流輸出電壓的二倍即與Vin大致相同的輸出電壓，并使得減去由整流二極管13引起的電壓下降量之后的值與通電時(shí)的輸出電壓Vs大致相同，以此向系統(tǒng)電源2 {共 ο
由此，由于能夠?qū)⑼姇r(shí)和停電時(shí)的輸出到系統(tǒng)電源2的輸出電壓保持為大致相同，所以不需要使系統(tǒng)電源2側(cè)具有電壓變換功能，可以不必使用電壓變換用的半導(dǎo)體IC， 所以能夠提高對(duì)使用電力(電壓和電流)大的負(fù)荷的適應(yīng)性。 此外，檢測停電用的電壓監(jiān)視IC14始終對(duì)AC/DC電源1的輸出電壓Vin進(jìn)行監(jiān)視， 在Vin的值超過了用于使充電動(dòng)作開始的第一規(guī)定值的期間，判斷為正在進(jìn)行通電而向晶體管16輸出“H” (高電平信號(hào))，使晶體管16處于導(dǎo)通狀態(tài)。由此，電流流過具有c觸點(diǎn)開關(guān)的并串聯(lián)切換用繼電器15的線圈而使其勵(lì)磁，并串聯(lián)切換用繼電器15的連接被切換到常開觸點(diǎn)即a觸點(diǎn)側(cè)(圖1粗實(shí)線所示的連接狀態(tài))。為此，二個(gè)蓄電池模塊如、仙與 AC/DC電源1的輸出形成并聯(lián)連接。其結(jié)果，在蓄電池模塊如、仙的各正極側(cè)端子施加比其自身的放電電壓高的電壓Vbin，以對(duì)蓄電池模塊4a、4b進(jìn)行充電。此外，在圖1中，具有c 觸點(diǎn)開關(guān)的并串聯(lián)切換用繼電器15設(shè)置在放電時(shí)串聯(lián)連接的蓄電池模塊如、仙的各正極側(cè)端子與負(fù)極側(cè)端子之間。此外，c觸點(diǎn)開關(guān)的共用觸點(diǎn)(c)與負(fù)極側(cè)端子連接，在外部電源(AC/DC電源1)通電期間處于閉合狀態(tài)的c觸點(diǎn)開關(guān)的常開觸點(diǎn)(a)與接地端子連接， 在外部電源停電期間處于閉合狀態(tài)的c觸點(diǎn)開關(guān)的常閉觸點(diǎn)(b)與通過整流二極管12接受外部電源供電的正極側(cè)端子連接。另一方面，在停電時(shí)，如果Vin的值低于用于使放電動(dòng)作開始的第二規(guī)定值，則所述電壓監(jiān)視IC14判斷為處于停電中，并向晶體管16輸出“L” (低電平信號(hào))，使晶體管16 處于截止?fàn)顟B(tài)。由此，電流不流過并串聯(lián)切換用繼電器15的線圈，并串聯(lián)切換用繼電器15 的連接被切換到常閉觸點(diǎn)即b觸點(diǎn)側(cè)(圖1的虛線所示的連接狀態(tài))。為此，二個(gè)蓄電池模塊^、4b相對(duì)于作為負(fù)荷的系統(tǒng)電源2形成串聯(lián)連接。其結(jié)果，從二個(gè)蓄電池模塊^、4b 釋放出的電力通過整流二極管13被供應(yīng)到系統(tǒng)電源2中。如此，通過使用檢測停電用的電壓監(jiān)視IC14來控制并串聯(lián)切換用繼電器15的開關(guān)動(dòng)作，能夠做到在不依賴并串聯(lián)切換用繼電器15的動(dòng)作特性的情況下縮小停電時(shí)和供電恢復(fù)時(shí)輸出到系統(tǒng)電源的輸出電壓的波動(dòng)。此外，在并串聯(lián)切換用繼電器15的動(dòng)作特性對(duì)系統(tǒng)沒有什么影響的情況下，也可以不設(shè)置所述電壓監(jiān)視IC14。如上所述，根據(jù)第一實(shí)施方式的充放電電路，能夠通過一個(gè)c觸點(diǎn)開關(guān)來實(shí)現(xiàn)通電時(shí)和停電時(shí)的二個(gè)蓄電池模塊之間的串聯(lián)連接和并聯(lián)連接的切換。第二實(shí)施方式以下，作為本發(fā)明的第二實(shí)施方式，對(duì)構(gòu)成具有三個(gè)以上的蓄電池模塊的備用電源時(shí)的充放電電路進(jìn)行說明。圖2是表示第二實(shí)施方式所涉及的具有三個(gè)蓄電池模塊的備用電源中的充放電電路的結(jié)構(gòu)例的硬件框圖。本充放電電路與第一實(shí)施方式所涉及的具有二個(gè)蓄電池模塊的備用電源中的充放電電路(圖1)的主要區(qū)別在于增加了圖2虛線框所示的增設(shè)單元20。此外，在圖1的充放電電路中，在二個(gè)蓄電池模塊如和4b之間進(jìn)行并聯(lián)連接和串聯(lián)連接的切換，而在圖2所示的第二實(shí)施方式的充放電電路中，在三個(gè)蓄電池模塊如、仙、如之間進(jìn)行串聯(lián)連接和并聯(lián)連接的切換。本充放電電路中的三個(gè)蓄電池模塊^、4b、k各自的放電電壓被設(shè)定為相對(duì)于 AC/DC電源1的通電時(shí)的輸出電壓Vin大致為Vin/3。由此，在圖2所示的停電時(shí)的狀態(tài)下， 通過將二個(gè)并串聯(lián)切換用繼電器15的連接均從a觸點(diǎn)側(cè)切換到b觸點(diǎn)側(cè)，從而使放電電壓大致為Vin/3的三個(gè)蓄電池模塊^、4b、k串聯(lián)連接，在蓄電池模塊4b的正極側(cè)端子生成等于放電電壓的三倍即與Vin大致相同的輸出電壓Vb3，并使得減去由整流二極管13引起的電壓下降量之后的電壓與通電時(shí)的輸出電壓Vs大致相同，以此向系統(tǒng)電源2供電。此外，在本充放電電路中，通過將檢測停電用的電壓監(jiān)視IC14的輸出同時(shí)供應(yīng)給二個(gè)并串聯(lián)切換用繼電器15，使該二個(gè)并串聯(lián)切換用繼電器15的開關(guān)動(dòng)作同步。其它動(dòng)作由于與所述第一實(shí)施方式的動(dòng)作相同，所以在此省略其重復(fù)說明。在圖2例示的充放電電路的結(jié)構(gòu)中，可以根據(jù)所需的蓄電池模塊的安裝數(shù)量來增設(shè)所需數(shù)量的由虛線框所示的增設(shè)單元20，由此能夠方便地?cái)U(kuò)大容量。具體來說是，在安裝 N個(gè)(N為3以上)蓄電池模塊時(shí)，只需在圖1所示的充放電電路中增設(shè)N-2個(gè)增設(shè)單元20 即可。因此，根據(jù)第二實(shí)施方式的充放電電路，能夠通過N-I個(gè)c觸點(diǎn)開關(guān)來實(shí)現(xiàn)通電時(shí)和停電時(shí)的N個(gè)蓄電池模塊之間的并聯(lián)連接和串聯(lián)連接的切換。由此，即使所需的系統(tǒng)電源的電壓很高，也可以通過增設(shè)蓄電池模塊的安裝數(shù)量將各個(gè)蓄電池模塊的放電電壓設(shè)定得較低，所以能夠防止蓄電池模塊的體積變得非常巨大，并且還能夠防止因內(nèi)部發(fā)熱而給蓄電池單元的可靠性和使用壽命帶來不利的影響。此外，即使因系統(tǒng)不同從而所需的系統(tǒng)電源電壓不同的情況下，也可以通過調(diào)整整流二極管的特性和蓄電池模塊的設(shè)置數(shù)量來實(shí)現(xiàn)低電壓的單一品種的蓄電池模塊的通用化。第三實(shí)施方式以下，作為本發(fā)明的第三實(shí)施方式，對(duì)具有本發(fā)明的充放電電路的內(nèi)置控制器進(jìn)行說明。圖3是表示第三實(shí)施方式所涉及的內(nèi)置控制器的電源電路部分的結(jié)構(gòu)例的硬件框圖。如圖3所示，除了圖1所示的充放電電路以外，內(nèi)置控制器3還設(shè)置有 CPU (Central Processing Unit,中央處理單元)31，該 CPU31 通過執(zhí)行存儲(chǔ)在 ROM (Read Only Memory，只讀存儲(chǔ)器)等未圖示的存儲(chǔ)裝置中的控制程序來具體實(shí)現(xiàn)內(nèi)置控制器3的各種功能。在此，由接受AC/DC電源1和蓄電池模塊^、4b這二個(gè)電源供電的內(nèi)部電源用電壓變換IC38向包括CPU31的內(nèi)部電路提供例如5V等的基準(zhǔn)電壓的電力，所以即使在停電時(shí)CPU31也能夠繼續(xù)動(dòng)作。CPU31通過未圖示的通信裝置對(duì)控制對(duì)象設(shè)備39進(jìn)行控制，并且通過在進(jìn)行充電控制的蓄電池充電IC32、監(jiān)視停電用的電壓監(jiān)視IC14和監(jiān)視過放電用的電壓監(jiān)視IC35之間進(jìn)行規(guī)定信號(hào)的收發(fā)來進(jìn)行充放電動(dòng)作的控制。在通電時(shí)，由AC/DC電源1(輸出電壓為Vin)經(jīng)由整流二極管11向控制對(duì)象設(shè)備39供應(yīng)輸出電壓為Vs的直流電力。此外，對(duì)蓄電池模塊4a、4b進(jìn)行充電用的電力經(jīng)由通過蓄電池充電IC32進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制的FET(field Effect Transistor，場效應(yīng)晶體管)33、監(jiān)視電流用的電阻34以及整流二極管12進(jìn)行供應(yīng)。由CPU31來檢測是否處于通電狀態(tài)，具體來說是由CPU31獲取通過監(jiān)視停電用的電壓監(jiān)視IC14測量的AC/DC電源1的輸出電壓Vin的值，并且與檢測通電用的規(guī)定值進(jìn)行比較，由此來檢測是否處于通電狀態(tài)。在檢測為處于通電狀態(tài)后，CPU31分別向監(jiān)視停電用的電壓監(jiān)視IC14和二個(gè)蓄電池充電IC32輸出指示開始充電的信號(hào)，并且向監(jiān)視過放電用的電壓監(jiān)視IC35輸出指示停止放電的信號(hào)。
由此，在電壓監(jiān)視IC14使晶體管16處于導(dǎo)通狀態(tài)后，并串聯(lián)切換用繼電器15的線圈被勵(lì)磁，并串聯(lián)切換用繼電器15的觸點(diǎn)被切換到常開觸點(diǎn)即a觸點(diǎn)側(cè)(由圖3的粗實(shí)線所表示的狀態(tài))。與此同時(shí)，蓄電池充電IC32使FET33處于接通狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))，其結(jié)果，蓄電池模塊如和4b與AC/DC電源1并聯(lián)連接，從而進(jìn)行充電。此外，在電壓監(jiān)視IC35 使晶體管37處于截止?fàn)顟B(tài)后，放電控制繼電器36的線圈的勵(lì)磁被解除，放電控制繼電器36 的觸點(diǎn)被切換為開放狀態(tài)(非導(dǎo)通狀態(tài))。另外，CPU31從蓄電池充電IC32獲取根據(jù)電阻34的兩端的電壓差檢測到的電流值，并將該電流值與規(guī)定的基準(zhǔn)電流進(jìn)行比較，由此判斷蓄電池模塊^、4b是否處于充滿電的狀態(tài)，在判斷為處于充滿電的狀態(tài)時(shí)，指示蓄電池充電IC32使FET33保持在截止?fàn)顟B(tài) (非導(dǎo)通狀態(tài))，由此停止向蓄電池模塊^、4b供電，以停止充電。不過，有些種類的蓄電池在成為充滿電的狀態(tài)下也無法檢測到充電電流的下降，所以在使用本功能時(shí)，在選擇蓄電池時(shí)要加以注意。另一方面，在停電時(shí)，從通過并串聯(lián)切換用繼電器15而串聯(lián)連接的蓄電池模塊 ^、4b經(jīng)由放電控制繼電器36以及整流二極管13向控制對(duì)象設(shè)備39供應(yīng)電壓與通電時(shí)的輸出電壓Vs大致相同的直流電力。由CPU31來檢測是否處于停電狀態(tài)，具體來說是由CPU31獲取通過監(jiān)視停電用的電壓監(jiān)視IC14測量的AC/DC電源1的輸出電壓Vin的值，并且與檢測停電用的規(guī)定值進(jìn)行比較，由此來檢測是否處于停電狀態(tài)。在檢測為處于停電狀態(tài)后，CPU31分別向監(jiān)視停電用的電壓監(jiān)視IC14和二個(gè)蓄電池充電IC32輸出指示停止充電的信號(hào)，并且向監(jiān)視過放電用的電壓監(jiān)視IC35輸出指示放電開始的信號(hào)。由此，在電壓監(jiān)視IC14使晶體管16處于截止?fàn)顟B(tài)后，并串聯(lián)切換用繼電器15的線圈的勵(lì)磁被解除，并串聯(lián)切換用繼電器15的觸點(diǎn)被切換到常閉觸點(diǎn)即b觸點(diǎn)側(cè)(由圖 3的虛線所表示的狀態(tài))。與此同時(shí)，蓄電池充電IC32使FET33處于截止?fàn)顟B(tài)(非導(dǎo)通狀態(tài))。此外，在電壓監(jiān)視IC35使晶體管37處于導(dǎo)通狀態(tài)后，放電控制繼電器36的線圈被勵(lì)磁，放電控制繼電器36的觸點(diǎn)被切換為閉合狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))。其結(jié)果，蓄電池模塊如和4b與作為負(fù)荷的控制對(duì)象設(shè)備39串聯(lián)連接，充入到蓄電池模塊如和4b中的電力被供應(yīng)到控制對(duì)象設(shè)備39。這樣，在停電時(shí)，通過使充入到蓄電池模塊如和仙中的電荷放電來向控制對(duì)象設(shè)備39供電，但蓄電池在過放電的狀態(tài)下使用時(shí)，會(huì)使得蓄電池的性能和使用壽命顯著下降。蓄電池的過放電狀態(tài)一般是指蓄電池的放電電壓大幅度下降的狀態(tài)。因此，通過CPU31 在放電時(shí)監(jiān)視由過放電監(jiān)視用的電壓監(jiān)視IC35測得的蓄電池模塊4b的正極側(cè)端子的電壓，在該電壓下降到小于判斷過放電用的基準(zhǔn)電壓時(shí)，向電壓監(jiān)視IC35輸出指示放電停止的信號(hào)，從而將晶體管37切換為截止?fàn)顟B(tài)。由此，通過將放電控制繼電器36的觸點(diǎn)保持在開放狀態(tài)(非導(dǎo)通狀態(tài))來切斷放電電路，以此抑制蓄電池的過放電。另外，如果系統(tǒng)不需要設(shè)置防止過放電用的電路，則也可以不設(shè)置該防止過放電用的電路，此時(shí)，可以不設(shè)置電壓監(jiān)視IC35、放電控制繼電器36和晶體管37。圖4是表示內(nèi)置控制器3的通電時(shí)的充電控制處理流程的流程圖。以下參照該流程圖對(duì)充電控制處理進(jìn)行詳細(xì)的說明。首先，在步驟S41中，CPU31獲取由監(jiān)視停電用的電壓監(jiān)視IC14測量到的AC/DC電源1的輸出電壓Yin的值，并將該值與檢測停電用的規(guī)定值進(jìn)行比較，由此判斷輸入電源的狀態(tài)是處于通電狀態(tài)還是停電狀態(tài)。其結(jié)果，在被判斷為處于通電狀態(tài)時(shí)，進(jìn)入到步驟S42 的處理，在被判斷為處于停電狀態(tài)時(shí)，進(jìn)入到圖5的(A)所示的步驟S51的處理。在步驟S42中，CPU31分別向監(jiān)視停電用的電壓監(jiān)視IC14和二個(gè)蓄電池充電IC32 輸出指示開始充電的信號(hào)，并向監(jiān)視過放電用的電壓監(jiān)視IC35輸出指示停止放電的信號(hào)， 由此開始向蓄電池模塊如、4b充電。然后，在步驟S43中，CPU31判斷從蓄電池充電IC32獲取的充電電流的值是否在用于檢測充滿電的基準(zhǔn)電流以上。其結(jié)果，如果在用于檢測充滿電的基準(zhǔn)電流以上則被判斷為還沒有充滿電時(shí)，進(jìn)入到步驟S44的處理，在小于用于檢測充滿電的基準(zhǔn)電流而被判斷為已經(jīng)充滿電時(shí)，進(jìn)入到步驟S46的處理。在步驟S54中，CPU31使規(guī)定時(shí)間(例如5秒)的監(jiān)視用計(jì)時(shí)器起動(dòng)，在經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間后，在步驟S45中再次判斷輸入電源的狀態(tài)。其結(jié)果，如果被判斷為處于通電狀態(tài)， 則返回到步驟S43的處理，在充電電流變得小于基準(zhǔn)電路之前，也就是在充滿電之前，反復(fù)執(zhí)行上述處理，如果被判斷為處于停電狀態(tài)，則進(jìn)入到步驟S48的處理。在步驟48中，CPU31分別向監(jiān)視停電用的電壓監(jiān)視IC14和二個(gè)蓄電池充電IC32 輸出指示停止充電的信號(hào)，由此停止向蓄電池模塊4a、4b充電。此外，在步驟46中，CPU31分別向監(jiān)視停電用的電壓監(jiān)視IC14和二個(gè)蓄電池充電 IC32輸出指示停止充電的信號(hào)，由此停止向蓄電池模塊如、仙充電。此后，在步驟S47中， 使規(guī)定時(shí)間(例如5秒)的監(jiān)視用計(jì)時(shí)器起動(dòng)，在經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間后，返回到步驟S41的處理，再次判斷輸入電源的狀態(tài)，并反復(fù)執(zhí)行上述處理。圖5是表示內(nèi)置控制器3的放電時(shí)的放電控制處理流程的流程圖。以下參照該流程圖對(duì)放電控制處理進(jìn)行詳細(xì)說明。在步驟S51中，CPU31從監(jiān)視過放電用的電壓監(jiān)視IC35獲取與蓄電池模塊如串聯(lián)連接的蓄電池模塊4b的正極側(cè)端子的電壓即放電電壓的值，判斷該放電電壓值是否低于用于檢測過放電的基準(zhǔn)電壓。其結(jié)果，在該放電電壓值在基準(zhǔn)電壓以上從而被判斷為沒有過放電的情況下，進(jìn)入到步驟S52的處理，在該放電電壓值低于基準(zhǔn)電壓從而被判斷為存在過放電的情況下，進(jìn)入到步驟S57的處理。在步驟S52中，CPU31向電壓監(jiān)視IC35輸出指示開始放電的信號(hào)，由此將放電停止繼電器36的觸點(diǎn)切換為閉合狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))，開始向控制對(duì)象設(shè)備39供應(yīng)電力。然后，在步驟S53中，CPU31使規(guī)定時(shí)間(例如5秒)的監(jiān)視用計(jì)時(shí)器起動(dòng)，在經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間后，在步驟SM中再次對(duì)放電電壓進(jìn)行判斷。其結(jié)果，在該放電電壓值在基準(zhǔn)電壓以上從而被判斷為沒有過放電的情況下，進(jìn)入到步驟S55的處理，在該放電電壓值低于基準(zhǔn)電壓從而被判斷為存在過放電的情況下，進(jìn)入到步驟S58的處理。在步驟S55中，CPU31判斷輸入電源的狀態(tài)是處于通電狀態(tài)還是處于停電狀態(tài)。其結(jié)果，在被判斷為處于通電狀態(tài)時(shí)，進(jìn)入到步驟S56的處理，在被判斷為處于停電狀態(tài)時(shí)， 返回到步驟S53的處理，到輸入電源恢復(fù)供電而成為通電狀態(tài)為止，反復(fù)執(zhí)行上述處理。在步驟S56中，CPU31向電壓監(jiān)視IC35輸出指示停止放電的信號(hào)，由此將放電停止繼電器36的觸點(diǎn)切換為開放狀態(tài)(非導(dǎo)通狀態(tài))，以停止向控制對(duì)象設(shè)備39供電，之后返回到圖4的(B)處的步驟S42的處理，再次開始充電。
在步驟S58中，與步驟S56同樣，CPU31向電壓監(jiān)視IC35輸出指示停止放電的信號(hào)，由此將放電停止繼電器36的觸點(diǎn)切換為開放狀態(tài)(非導(dǎo)通狀態(tài))，以停止向控制對(duì)象設(shè)備39供電，之后在步驟S59中再次判斷輸入電源的狀態(tài)。其結(jié)果，在判斷為處于通電狀態(tài)時(shí)，返回到圖4的(B)處的步驟S42的處理以再次開始充電，在判斷為處于停電狀態(tài)時(shí)，進(jìn)入到步驟S60的處理，使規(guī)定時(shí)間的監(jiān)視用計(jì)時(shí)器起動(dòng)，在經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間后，返回到步驟 S59的處理，到輸入電源恢復(fù)供電而成為通電狀態(tài)為止，反復(fù)執(zhí)行上述的處理。此外，在步驟S57中，CPU31使規(guī)定時(shí)間的監(jiān)視用計(jì)時(shí)器起動(dòng)，在經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間后，進(jìn)入到步驟S59的處理，到輸入電源恢復(fù)供電為止，反復(fù)執(zhí)行上述的處理。 以上對(duì)內(nèi)置控制器3的充電控制處理和放電控制處理進(jìn)行了說明，而這些處理也可以設(shè)置成不是由CPU來執(zhí)行，而是由具有同等功能的硬件電路來實(shí)現(xiàn)上述處理中的一部分或者全部。另外，由于設(shè)置成只有在并聯(lián)連接的狀態(tài)下才能夠進(jìn)行向蓄電池的充電動(dòng)作，所以優(yōu)選設(shè)置監(jiān)視蓄電池模塊的連接狀態(tài)的裝置，并且通過FET等來進(jìn)行充電電力的接通/ 斷開控制。并且，為了防止因過電壓和過電流而使得蓄電池單元發(fā)生故障或者導(dǎo)致性能下降，優(yōu)選在檢測到過電壓和過電流時(shí)停止充電。第四實(shí)施方式最后，作為本發(fā)明的第四實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明所涉及的內(nèi)置控制器的適用例進(jìn)行說明。圖6是表示具有本發(fā)明所涉及的內(nèi)置控制器的考勤管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，考勤管理系統(tǒng)6通過用由HUB63等構(gòu)成的通信網(wǎng)絡(luò)連接客戶 PC (Personal Computer，個(gè)人電腦)61和服務(wù)器62以及對(duì)控制對(duì)象設(shè)備組60進(jìn)行控制的內(nèi)置控制器3而構(gòu)成。本發(fā)明所涉及的內(nèi)置控制器3設(shè)置在AC/DC電源1與構(gòu)成控制對(duì)象設(shè)備組60的讀卡器64、電子鎖65和傳感器66之間，用于向這些設(shè)備供電以及進(jìn)行各種控制信號(hào)的收發(fā)。如上所述，內(nèi)置控制器3在通電時(shí)從AC/DC電源1接受供電并向控制對(duì)象設(shè)備組 60供電，同時(shí)對(duì)自身所擁有的蓄電池充電，在停電時(shí)，從其自身所擁有的蓄電池放電而向控制對(duì)象設(shè)備組60供電，由此，在停電時(shí)也能使各個(gè)設(shè)備繼續(xù)進(jìn)行動(dòng)作。此外，在停電時(shí)，對(duì)客戶PC61和服務(wù)器62以及HUB63等其它裝置的供電由 UPS (Uninterruptible Power Supply，不間斷電源)等未圖示的其它備用電源進(jìn)行。以上對(duì)實(shí)施方式作了說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不僅限于上述實(shí)施方式，本發(fā)明在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種各樣的變更。例如，并聯(lián)連接和串聯(lián)連接的單位可以不是一臺(tái)蓄電池模塊，而可以是由多臺(tái)蓄電池模塊組合而成的蓄電池模塊組。 開關(guān)裝置也不限于電磁繼電器，而可以使用具有相同功能的半導(dǎo)體繼電器。此外，外部電源并不僅限于AC電源，也可以是DC電源等。
權(quán)利要求
1.一種充放電電路，在用外部電源供給的電力對(duì)多個(gè)蓄電池模塊進(jìn)行充電時(shí)，使所述多個(gè)蓄電池模塊相對(duì)于所述外部電源進(jìn)行并聯(lián)連接，在使充入的電力放電而對(duì)負(fù)荷進(jìn)行供電時(shí)，使所述多個(gè)蓄電池模塊相對(duì)于所述負(fù)荷進(jìn)行串聯(lián)連接，由此來進(jìn)行充放電，所述充放電電路的特征在于，在放電時(shí)進(jìn)行串聯(lián)連接的所述蓄電池模塊的各正極側(cè)端子與負(fù)極側(cè)端子之間分別具有C觸點(diǎn)開關(guān)，所述c觸點(diǎn)開關(guān)的共用觸點(diǎn)與所述負(fù)極側(cè)端子連接，在從所述外部電源進(jìn)行通電的期間處于閉合狀態(tài)的所述c觸點(diǎn)開關(guān)的常開觸點(diǎn)與接地端子連接，在所述外部電源停電期間處于閉合狀態(tài)的所述c觸點(diǎn)開關(guān)的常閉觸點(diǎn)與經(jīng)由整流二極管接受外部電源供電的所述正極側(cè)端子連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充放電電路，其特征在于，還具有電壓監(jiān)視裝置，該電壓監(jiān)視裝置測量從接受所述外部電源供電的AC/DC電源輸出的直流電壓的值，當(dāng)所述測量到的直流電壓的值超過了用于使充電動(dòng)作開始的第一規(guī)定值時(shí)，使所述c觸點(diǎn)開關(guān)的共用觸點(diǎn)與常開觸點(diǎn)連接，當(dāng)所述測量到的直流電壓值低于用于使放電動(dòng)作開始的第二規(guī)定值時(shí)，使所述c觸點(diǎn)開關(guān)的共用觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的充放電電路，其特征在于，當(dāng)所述蓄電池模塊的個(gè)數(shù)N為3以上時(shí)，設(shè)置N-2個(gè)具有所述c觸點(diǎn)開關(guān)的相同結(jié)構(gòu)的增設(shè)電路。
4.一種內(nèi)置控制器，在停電時(shí)，從所擁有的蓄電池向控制對(duì)象設(shè)備供電以繼續(xù)進(jìn)行所述控制對(duì)象設(shè)備的控制，所述內(nèi)置控制器的特征在于，具有權(quán)利要求1所述的充放電電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)置控制器，其特征在于，還具有電流測量裝置，在從所述外部電源進(jìn)行通電的期間，測量流入所述蓄電池模塊的充電電流的值；和充電停止裝置，當(dāng)由所述電流測量裝置測量到的所述充電電流的值低于用于檢測充滿電的規(guī)定值時(shí)，斷開所述充電電流從而停止充電。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的內(nèi)置控制器，其特征在于，還具有放電停止裝置，在從所述蓄電池模塊向所述負(fù)荷供電的期間，該放電停止裝置測量所述蓄電池模塊輸出的直流電壓的值，在測量到的所述直流電壓的值低于用于檢測過放電的規(guī)定值時(shí)，斷開從所述蓄電池模塊向所述負(fù)荷的供電從而停止放電。
全文摘要
提供一種適合于使用低電壓的蓄電池模塊向系統(tǒng)電源提供備用的工作電力的充放電電路以及具有該充放電電路的內(nèi)置控制器。在用外部電源供給的電力對(duì)多個(gè)蓄電池模塊進(jìn)行充電時(shí)，使多個(gè)蓄電池模塊相對(duì)于外部電源進(jìn)行并聯(lián)連接，在使用充入的電力對(duì)負(fù)荷進(jìn)行供電時(shí)，使多個(gè)蓄電池模塊相對(duì)于負(fù)荷進(jìn)行串聯(lián)連接，由此來進(jìn)行充放電，在該充放電電路中，在放電時(shí)進(jìn)行串聯(lián)連接的蓄電池模塊的各個(gè)正極側(cè)端子與負(fù)極側(cè)端子之間分別具有一個(gè)c觸點(diǎn)開關(guān)，該c觸點(diǎn)開關(guān)的共用觸點(diǎn)與所述負(fù)極側(cè)端子連接，該c觸點(diǎn)開關(guān)的常開觸點(diǎn)與接地端子連接，該c觸點(diǎn)開關(guān)的常閉觸點(diǎn)與通過整流二極管接受外部電源供電的所述正極側(cè)端子連接。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102280911SQ20111015527
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月14日
發(fā)明者德永素克 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所