JP2003189497A - Charging circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は比較的大容量のバッ
テリの充電に適した充電回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charging circuit suitable for charging a battery having a relatively large capacity.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、小容量のバッテリに対して定電
流、定電圧充電を行う時には図5(a)のような充電回
路が用いられている。図5(a)において、この充電回
路は図示しない充電用電源に接続される定電流制御部5
1と定電圧制御部52とを含む。2. Description of the Related Art Generally, when charging a battery having a small capacity with constant current and constant voltage, a charging circuit as shown in FIG. 5A is used. In FIG. 5A, this charging circuit includes a constant current controller 5 connected to a charging power source (not shown).
1 and a constant voltage controller 52.
【0003】この充電回路の特性は図5(b)のように
なる。The characteristic of this charging circuit is as shown in FIG.
【0004】初期の定電流充電時の充電電流I1は、定
電流制御部51のトランジスタTr51のベース−エミ
ッタ間電圧VBE特性と抵抗R51の抵抗値で決まり、バ
ッテリの充電電圧が定電圧制御部52で設定された電圧
に達すると定電圧制御が優先され過充電を防ぐ。つま
り、定電圧制御部52は、充電電圧を検出するための電
圧検出部52−1、基準電圧部52−2、電圧検出部5
2−1で検出された充電電圧と基準電圧部52−2から
の基準電圧とを比較するコンパレータ52−3を含み、
コンパレータ52−3はバッテリの充電電圧が設定電圧
に達したかどうかを検出する。The charging current I1 at the initial constant current charging is determined by the base-emitter voltage V BE characteristic of the transistor Tr51 of the constant current control unit 51 and the resistance value of the resistor R51, and the charging voltage of the battery is the constant voltage control unit. When the voltage set at 52 is reached, constant voltage control is prioritized to prevent overcharging. That is, the constant voltage control unit 52 includes the voltage detection unit 52-1 for detecting the charging voltage, the reference voltage unit 52-2, and the voltage detection unit 5.
2-1 includes a comparator 52-3 that compares the charging voltage detected in 2-1 with the reference voltage from the reference voltage unit 52-2,
The comparator 52-3 detects whether the charging voltage of the battery has reached the set voltage.
【0005】この充電回路はリニア制御のため大電流の
制御には向かない。また、定電流制御特性はトランジス
タTr51のVBE特性と抵抗R51の抵抗値によって決
まるため外部からの制御が難しく、いわゆる急速充電で
要求される複雑なパターンの電流、電圧制御ができな
い。つまり、充電回路には、比較的長い時間をかけて充
電を行う通常充電用のものと、短い時間で充電を行う急
速充電用のものとがある。Since this charging circuit is linearly controlled, it is not suitable for controlling a large current. Further, the constant current control characteristic is determined by the V BE characteristic of the transistor Tr51 and the resistance value of the resistor R51, so that it is difficult to control from the outside, and it is impossible to control the current and voltage in a complicated pattern required for so-called rapid charging. That is, there are two types of charging circuits, one for normal charging, which charges for a relatively long time, and one for quick charging, which charges for a short time.
【0006】比較的大容量のバッテリに対する急速充電
は下記の手順で制御が行われる。図6に充電パターンの
一例を示す。Rapid charging for a battery having a relatively large capacity is controlled by the following procedure. FIG. 6 shows an example of the charging pattern.
【0007】1.充電の初期では充電電流I1にて定電
流充電を行う。1. At the beginning of charging, constant current charging is performed with the charging current I1.
【0008】2.バッテリ電圧がV1まで上昇した後、
バッテリ内の極板状態が均質になるまで電圧値V1で定
電圧充電を行う。これは、急速充電ではバッテリの極板
が場所によって未充電状態で残ることがあるからであ
る。2. After the battery voltage rises to V1,
Constant voltage charging is performed at the voltage value V1 until the state of the electrode plate in the battery becomes uniform. This is because the battery electrode plate may remain uncharged depending on the location in the rapid charging.
【0009】3.充電電流が徐々に減少し、追充電電流
I2に達した時点でバッテリはほぼ満充電に近い状態と
なっている。この後、バッテリが満充電に達するまで再
度充電電流I2で定電流充電を行う。3. When the charging current gradually decreases and reaches the additional charging current I2, the battery is in a state of being almost fully charged. After that, constant current charging is performed again with the charging current I2 until the battery reaches full charge.
【0010】図6のような充電パターンを実現するため
に、図7のような充電回路が提供されている。図7にお
いて、この充電回路も定電圧制御部71と定電流制御部
72及びこれらを切り替えるための切替回路73を含
む。定電圧制御部71は、バッテリ70に並列に接続さ
れた電圧検出部71−1、電圧検出部71−1で検出さ
れた電圧値と電圧指令部71−2からの電圧指令値V1
とを比較する比較器71−3、その比較結果を増幅する
電圧偏差アンプ71−4を含む。定電流制御部72は、
バッテリ70に直列に接続された電流検出部72−1、
電流検出部72−1で検出された電流値と電流指令部7
2−2からの電流指令値I1あるいはI2とを比較する
比較器72−3、その比較結果を増幅する電流偏差アン
プ72−4を含む。電流指令部72−2は電流指令値I
1、I2を切替えるための切替スイッチS71を有す
る。電圧偏差アンプ71−4、電流偏差アンプ72−4
の出力側には切替スイッチS72が接続され、その出力
側にはPWM(Pulse Width Modula
tion)制御部74が接続されている。PWM制御部
74の出力は、充電用トランジスタTr71のベースに
接続されている。図示しない充電用電源からのバッテリ
70の充電は、充電用トランジスタTr71のコレクタ
−エミッタ、電流検出部72−1を介して行われる。In order to realize the charging pattern as shown in FIG. 6, a charging circuit as shown in FIG. 7 is provided. In FIG. 7, this charging circuit also includes a constant voltage control unit 71, a constant current control unit 72, and a switching circuit 73 for switching these. The constant voltage control unit 71 includes a voltage detection unit 71-1 connected in parallel to the battery 70, a voltage value detected by the voltage detection unit 71-1 and a voltage command value V1 from the voltage command unit 71-2.
And a voltage deviation amplifier 71-4 for amplifying the comparison result. The constant current control unit 72
A current detection unit 72-1 connected in series to the battery 70,
The current value detected by the current detection unit 72-1 and the current command unit 7
The comparator 72-3 includes a comparator 72-3 for comparing the current command value I1 or I2 from the controller 2-2 and a current deviation amplifier 72-4 for amplifying the comparison result. The current command unit 72-2 has a current command value I
It has a changeover switch S71 for changing over between 1 and I2. Voltage deviation amplifier 71-4, current deviation amplifier 72-4
A changeover switch S72 is connected to the output side of the PWM, and a PWM (Pulse Width Module) is connected to the output side thereof.
control unit 74 is connected. The output of the PWM control unit 74 is connected to the base of the charging transistor Tr71. Charging of the battery 70 from a charging power source (not shown) is performed via the collector-emitter of the charging transistor Tr71 and the current detection unit 72-1.
【0011】切替回路73は、電圧検出部71−1で検
出された電圧値と電流検出部72−1で検出された電流
値とを入力とし、これらの値に応じて図6に示された充
電パターンとなるように切替スイッチS71と切替スイ
ッチS72とを切替える。The switching circuit 73 receives the voltage value detected by the voltage detection unit 71-1 and the current value detected by the current detection unit 72-1 as inputs, and is shown in FIG. 6 according to these values. The changeover switch S71 and the changeover switch S72 are changed over so as to form the charging pattern.
【0012】つまり、充電初期には切替回路73によ
り、切替スイッチS71は電流指令値I1を出力するよ
うに切替えられ、切替スイッチS72は定電流制御部7
2側に切り替えられて定電流制御が行われる。充電電圧
がV1まで上昇すると、切替回路73により切替スイッ
チS72が定電圧制御部71側に切替えられて定電圧制
御が行われる。続いて、充電電流がI2まで低下する
と、切替回路73により切替スイッチS71が電流指令
値I2を出力するように切替えられると共に、切替スイ
ッチS72は定電流制御部72側に切り替えられて定電
流制御が行われる。That is, at the initial stage of charging, the changeover circuit 73 changes the changeover switch S71 to output the current command value I1, and the changeover switch S72 changes the constant current control unit 7.
It is switched to the 2 side and constant current control is performed. When the charging voltage rises to V1, the changeover circuit 73 switches the changeover switch S72 to the constant voltage control section 71 side to perform constant voltage control. Then, when the charging current decreases to I2, the changeover circuit 73 switches the changeover switch S71 to output the current command value I2, and the changeover switch S72 is changed over to the constant current control unit 72 side to perform constant current control. Done.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】図7の充電回路では、
切替回路73による切替スイッチS72の切替え動作に
より、定電流制御用のサーボループと定電圧制御用のサ
ーボループとの切替えを行うようにしているために、切
替時にサーボループの制御状態が不安定になるという問
題点がある。In the charging circuit of FIG. 7,
By the switching operation of the changeover switch S72 by the switching circuit 73, the servo loop for constant current control and the servo loop for constant voltage control are switched, so that the control state of the servo loop becomes unstable at the time of switching. There is a problem that
【0014】そこで、本発明の課題は、簡単かつ安価な
回路の追加で定電流制御と定電圧制御との切替えを連続
的に行うことのできる充電回路を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a charging circuit capable of continuously switching between constant current control and constant voltage control by adding a simple and inexpensive circuit.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明による充電回路
は、電流指令値と充電電流との差に応じた信号を出力す
る電流偏差アンプを含んで定電流制御による充電を行う
ための定電流制御部と、電圧指令値と充電電圧との差に
応じた信号を出力する電圧偏差アンプを含んで定電圧制
御による充電を行うための定電圧制御部と、前記定電流
制御部の出力と前記定電圧制御部の出力の切替えを行う
ための切替え部と、該切替え部で切替えられた出力でバ
ッテリを充電する制御部とを備えた充電回路において、
前記切替え部として、前記電流偏差アンプと前記電圧偏
差アンプの出力側に設けられてこれらの値の小さい方を
選択する選択回路を備えたことを特徴とする。A charging circuit according to the present invention includes a current deviation amplifier that outputs a signal according to a difference between a current command value and a charging current, and a constant current control for performing charging by constant current control. Unit, a constant voltage control unit for performing charging by constant voltage control including a voltage deviation amplifier that outputs a signal according to the difference between the voltage command value and the charging voltage, the output of the constant current control unit and the constant voltage control unit. In a charging circuit including a switching unit for switching the output of the voltage control unit, and a control unit for charging the battery with the output switched by the switching unit,
As the switching unit, a selection circuit is provided which is provided on the output side of the current deviation amplifier and the voltage deviation amplifier and which selects the smaller one of these values.
【0016】本充電回路においては、前記選択回路は、
カソードを前記電圧偏差アンプの出力に接続し、アノー
ドを前記制御部に接続した第1のダイオードと、カソー
ドを前記電流偏差アンプの出力に接続し、アノードを前
記制御部に接続した第2のダイオードと、前記第1、第
2のダイオードのアノード側と充電用電源の正側との間
に接続された抵抗とを含む。In this charging circuit, the selection circuit is
A first diode having a cathode connected to the output of the voltage deviation amplifier and an anode connected to the controller, and a second diode having a cathode connected to the output of the current deviation amplifier and an anode connected to the controller. And a resistor connected between the anode side of the first and second diodes and the positive side of the charging power source.
【0017】本充電回路においてはまた、前記定電流制
御部は、第1の切替スイッチを含んで第1の電流指令値
I1、第2の電流指令値I2(但し、I1>I2)の一
方を出力するための電流指令部と、充電電流を検出する
ための電流検出部と、前記電流指令部からの前記第1あ
るいは第2の電流指令値と前記電流検出部で検出された
充電電流とを比較するための第1の比較器と、該第1の
比較器の出力を増幅するための前記電流偏差アンプとを
含み、前記定電圧制御部は、第2の切替スイッチを含ん
で第1の電圧指令値V1、第2の電圧指令値V2(但
し、V1<V2)の一方を出力するための電圧指令部
と、充電電圧を検出するための電圧検出部と、前記電圧
指令部からの前記第1あるいは第2の電圧指令値と前記
電圧検出部で検出された充電電圧とを比較するための第
2の比較器と、該第2の比較器の出力を増幅するための
前記電圧偏差アンプとを含み、充電開始時には前記電流
指令部、前記電圧指令部はそれぞれ、前記第1の電流指
令値、前記第1の電圧指令値を出力しており、充電開始
から充電電圧が前記第1の電圧指令値に上昇するまでは
前記選択回路は前記電流偏差アンプの出力を選択して定
電流制御による充電が行われ、充電電圧が前記第1の電
圧指令値に達すると前記選択回路は前記電圧偏差アンプ
の出力を選択して定電圧制御による充電が行われる。In the charging circuit of the present invention, the constant current control section includes the first changeover switch to set one of the first current command value I1 and the second current command value I2 (where I1> I2). A current command section for outputting, a current detection section for detecting a charging current, the first or second current command value from the current command section, and the charging current detected by the current detection section. The first voltage comparator includes a first comparator for comparison and the current deviation amplifier for amplifying an output of the first comparator, and the constant voltage control unit includes a first changeover switch. A voltage command unit for outputting one of the voltage command value V1 and the second voltage command value V2 (where V1 <V2), a voltage detection unit for detecting a charging voltage, and the voltage command unit from the voltage command unit. The first or second voltage command value is detected by the voltage detection unit. It includes a second comparator for comparing the charging voltage and the voltage deviation amplifier for amplifying the output of the second comparator, and at the start of charging, the current command unit and the voltage command unit respectively , The first current command value and the first voltage command value are output, and the selection circuit outputs the current deviation amplifier from the start of charging until the charging voltage rises to the first voltage command value. Is selected and charging is performed by constant current control, and when the charging voltage reaches the first voltage command value, the selection circuit selects the output of the voltage deviation amplifier and charging is performed by constant voltage control.
【0018】本充電回路においては更に、前記電流指令
部からの前記第2の電流指令値と前記電流検出部で検出
された充電電流とを入力して、前記定電圧制御による充
電を開始してから、前記電流検出部で検出された充電電
流が前記第2の電流指令値まで低下すると、前記第1、
第2の切替スイッチをそれぞれ、前記第2の電圧指令
値、前記第2の電流指令値を出力するように切替えるた
めの第1のコンパレータが備えれても良い。In this charging circuit, the second current command value from the current command unit and the charging current detected by the current detection unit are further input to start charging by the constant voltage control. Therefore, when the charging current detected by the current detector decreases to the second current command value, the first,
A first comparator may be provided for switching the second changeover switch so as to output the second voltage command value and the second current command value, respectively.
【0019】本充電回路においては更に、あらかじめ定
められた時間をカウントするためのタイマと、前記電流
偏差アンプの出力と前記電圧偏差アンプの出力とを入力
して、前記定電流制御による充電を開始してから、前記
電圧偏差アンプの出力が前記電流偏差アンプの出力より
も小さくなると前記タイマのカウントをスタートさせる
第2のコンパレータと、前記タイマのカウントアップに
より前記制御部の出力をオフとする開閉手段とを備えて
も良い。In the charging circuit, a timer for counting a predetermined time, an output of the current deviation amplifier and an output of the voltage deviation amplifier are input to start charging by the constant current control. Then, a second comparator that starts counting of the timer when the output of the voltage deviation amplifier becomes smaller than the output of the current deviation amplifier, and an opening / closing circuit that turns off the output of the control unit by counting up the timer Means may be provided.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】図1〜図4を参照して、本発明に
よる充電回路の好ましい実施の形態を、急速充電用の充
電回路の場合について説明する。本発明による充電回路
の特徴は、定電流制御と定電圧制御のシームレス切替え
を最小値回路により実現した点にある。1 to 4, a preferred embodiment of a charging circuit according to the present invention will be described in the case of a charging circuit for quick charging. A feature of the charging circuit according to the present invention is that seamless switching between constant current control and constant voltage control is realized by a minimum value circuit.
【0021】以下に、充電回路の構成を詳しく説明す
る。図1において、充電回路は、定電圧制御部11と定
電流制御部12とを含む。定電圧制御部11は、バッテ
リ10に並列に接続された電圧検出部11−1、電圧検
出部11−1で検出された電圧値と電圧指令部11−2
からの第1の電圧指令値V1あるいは第2の電圧指令値
V2とを比較する比較器11−3(第2の比較器)、そ
の比較結果を増幅する電圧偏差アンプ11−4を含む。
電圧指令部11−2は第1、第2の電圧指令値V1、V
2を切替えるための切替スイッチS11(第2の切替ス
イッチ)を有する。The structure of the charging circuit will be described in detail below. In FIG. 1, the charging circuit includes a constant voltage control unit 11 and a constant current control unit 12. The constant voltage control unit 11 includes a voltage detection unit 11-1 connected in parallel to the battery 10, a voltage value detected by the voltage detection unit 11-1, and a voltage command unit 11-2.
Comparator 11-3 (second comparator) for comparing the first voltage command value V1 or the second voltage command value V2 from the above, and a voltage deviation amplifier 11-4 for amplifying the comparison result.
The voltage command unit 11-2 has the first and second voltage command values V1 and V.
A changeover switch S11 (second changeover switch) for changing over 2 is included.
【0022】定電流制御部12は、バッテリ10に直列
に接続された電流検出部12−1、電流検出部12−1
で検出された電流値と電流指令部12−2からの第1の
電流指令値I1あるいは第2の電流指令値I2とを比較
する比較器12−3(第1の比較器)、その比較結果を
増幅する電流偏差アンプ12−4を含む。電流指令部1
2−2は第1、第2の電流指令値I1、I2を切替える
ための切替スイッチS12(第1の切替スイッチ)を有
する。The constant current controller 12 includes a current detector 12-1 and a current detector 12-1 which are connected to the battery 10 in series.
Comparator 12-3 (first comparator) that compares the current value detected in step S1 with the first current command value I1 or the second current command value I2 from the current command unit 12-2, and the comparison result. The current deviation amplifier 12-4 for amplifying is included. Current command unit 1
Reference numeral 2-2 has a changeover switch S12 (first changeover switch) for changing over the first and second current command values I1 and I2.
【0023】電圧偏差アンプ11−4、電流偏差アンプ
12−4の出力側には最小値回路13(選択回路)が接
続され、その出力側にはPWM制御部14が接続されて
いる。PWM制御部14の出力は、開閉接点C1を介し
て、充電用トランジスタTr1のベースに接続されてい
る。充電用トランジスタTr1のエミッタには電流検出
部12−1を介してバッテリ10の正側が接続されてい
る。図示しない充電用電源からのバッテリ10の充電
は、充電用トランジスタTr1のコレクタ−エミッタ、
電流検出部12−1を介して行われる。The minimum value circuit 13 (selection circuit) is connected to the output side of the voltage deviation amplifier 11-4 and the current deviation amplifier 12-4, and the PWM control section 14 is connected to the output side thereof. The output of the PWM control unit 14 is connected to the base of the charging transistor Tr1 via the opening / closing contact C1. The positive side of the battery 10 is connected to the emitter of the charging transistor Tr1 via the current detector 12-1. The charging of the battery 10 from a charging power source (not shown) is performed by charging the collector-emitter of the charging transistor Tr1.
This is performed via the current detection unit 12-1.
【0024】本形態はまた、切替スイッチS11、S1
2の切替系15を有する。切替系15は電流検出部12
−1で検出された電流値と第2の電流指令値I2とを入
力とするコンパレータ15−1(第1のコンパレータ)
と、その出力をラッチするためのラッチ回路15−2と
を有する。切替系15では、コンパレータ15−1にお
いて充電電流が第2の電流指令値I2まで低下したこと
を検出して定電圧制御から定電流制御への切替わりを検
出し、これと同時に切替スイッチS11、S12を切替
えて電流指令値を第1の電流指令値I1から第2の電流
指令値I2(I2<I1)へ、電圧指令値を第1の電圧
指令値V1から第2の電圧指令値V2(V1<V2)へ
それぞれ切替える。This embodiment also includes changeover switches S11 and S1.
It has two switching systems 15. The switching system 15 is the current detection unit 12
Comparator 15-1 (first comparator) having the current value detected at -1 and the second current command value I2 as inputs
And a latch circuit 15-2 for latching its output. In the switching system 15, the comparator 15-1 detects that the charging current has dropped to the second current command value I2 and detects the switching from the constant voltage control to the constant current control. At the same time, the changeover switch S11, By switching S12, the current command value is changed from the first current command value I1 to the second current command value I2 (I2 <I1), and the voltage command value is changed from the first voltage command value V1 to the second voltage command value V2 ( Switch to V1 <V2) respectively.
【0025】本形態は更に、開閉接点C1を開として充
電を強制的に遮断するための強制遮断系16を有する。
強制遮断系16は、電圧偏差アンプ11−4、電流偏差
アンプ12−4の出力を入力とするコンパレータ16−
1(第2のコンパレータ)と、その出力をラッチするた
めのラッチ回路16−2と、ラッチ回路16−2の出力
でカウントを開始し、タイムアップ、つまり所定時間が
経過すると開閉接点C1を開とするタイマ16−3とを
有する。強制遮断系16では、コンパレータ16−1に
おいて電圧偏差アンプ11−4の出力が電流偏差アンプ
12−4の出力より小さくなったことを検出して定電流
制御から定電圧制御への切替わりを検出し、これと同時
にタイマ16−3のカウントをスタートさせる。The present embodiment further includes a forced shutoff system 16 for forcibly shutting off charging by opening the switching contact C1.
The forced shutoff system 16 has a comparator 16- that receives the outputs of the voltage deviation amplifier 11-4 and the current deviation amplifier 12-4.
1 (second comparator), the latch circuit 16-2 for latching the output thereof, and the output of the latch circuit 16-2 start counting, and when the time is up, that is, a predetermined time elapses, the opening / closing contact C1 is opened. And a timer 16-3. In the forced cutoff system 16, the comparator 16-1 detects that the output of the voltage deviation amplifier 11-4 is smaller than the output of the current deviation amplifier 12-4, and detects the switching from the constant current control to the constant voltage control. At the same time, the timer 16-3 starts counting.
【0026】図2は、最小値回路13の構成を示した図
であり、本例では2つのダイオードD1、D2と抵抗R
1だけで実現される。ダイオードD1のカソードは電圧
偏差アンプ11−4の出力に接続され、アノードはPW
M制御部14に接続されている。ダイオードD2のカソ
ードは電流偏差アンプ12−4の出力に接続され、アノ
ードはPWM制御部14に接続されている。抵抗R1は
ダイオードD1、D2のアノード側と正側の電源端子と
の間に接続されている。この最小値回路13は、電圧偏
差アンプ11−4、電流偏差アンプ12−4の出力のう
ち、常に最小の方を選択して出力する。特に、電圧偏差
アンプ11−4、電流偏差アンプ12−4の出力側であ
ってPWM制御部14の入力側に最小値回路13を置く
ことで大きな電圧部分で動作することになり、その結果
ダイオードと抵抗のみの簡単な回路の付加で必要な性能
を得ることができる。また、電圧偏差アンプ11−4、
電流偏差アンプ12−4の出力を比較することで、制御
に使用されていない側の偏差アンプ出力は大きくプラス
側にずれるため、最小値回路をコンパレータで実現した
場合と比較してコンパレータのオフセットに影響されな
い確実な切替を行うことができる。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the minimum value circuit 13, and in this example, two diodes D1 and D2 and a resistor R.
It is realized only by 1. The cathode of the diode D1 is connected to the output of the voltage deviation amplifier 11-4, and the anode is PW.
It is connected to the M control unit 14. The cathode of the diode D2 is connected to the output of the current deviation amplifier 12-4, and the anode is connected to the PWM control unit 14. The resistor R1 is connected between the anode side of the diodes D1 and D2 and the positive power supply terminal. The minimum value circuit 13 always selects and outputs the minimum one of the outputs of the voltage deviation amplifier 11-4 and the current deviation amplifier 12-4. In particular, by placing the minimum value circuit 13 on the output side of the voltage deviation amplifier 11-4 and the current deviation amplifier 12-4 and on the input side of the PWM control section 14, it operates in a large voltage portion, and as a result, the diode The required performance can be obtained by adding a simple circuit consisting of a resistor and a resistor. In addition, the voltage deviation amplifier 11-4,
By comparing the output of the current deviation amplifier 12-4, the deviation amplifier output on the side that is not used for control largely deviates to the positive side. Therefore, the offset of the comparator is compared to the case where the minimum value circuit is realized by the comparator. It is possible to perform reliable switching that is not affected.
【0027】PWM制御部14は、内蔵の三角波発振器
と最小値回路13の出力に基づいてパルス状の信号を出
力し充電用トランジスタTr1の導通を制御する。The PWM control section 14 outputs a pulsed signal based on the output of the built-in triangular wave oscillator and the minimum value circuit 13 to control the conduction of the charging transistor Tr1.
【0028】以下に、図3をも参照して本充電回路の動
作について説明する。The operation of the charging circuit will be described below with reference to FIG.
【0029】[充電開始]充電開始直後t1では、切替
スイッチS11は第1の電圧指令値V1を、切替スイッ
チS12は第1の電流指令値I1をそれぞれ出力する状
態にある。この状態では、充電電流が大きいにもかかわ
らず、バッテリ電圧は第1の電圧指令値V1より十分に
低い。このため電圧偏差アンプ11−4の出力は電流偏
差アンプ12−4の出力より大きく、最小値回路13で
は電流偏差アンプ12−4の出力を採用する。その結
果、第1の電流指令値I1に基づいて定電流制御による
充電が行われる。[Charging Start] Immediately after the start of charging t1, the changeover switch S11 outputs the first voltage command value V1 and the changeover switch S12 outputs the first current command value I1. In this state, the battery voltage is sufficiently lower than the first voltage command value V1 despite the large charging current. Therefore, the output of the voltage deviation amplifier 11-4 is larger than the output of the current deviation amplifier 12-4, and the minimum value circuit 13 adopts the output of the current deviation amplifier 12-4. As a result, charging is performed by constant current control based on the first current command value I1.
【0030】[定電圧充電]時間の経過と共にバッテリ
電圧が上昇すると、電圧偏差アンプ11−4の出力は徐
々に減少する。時刻t2においてバッテリ電圧が第1の
電圧指令値V1に達すると、電圧偏差アンプ11−4の
出力はほぼ0になるので、電流偏差アンプ12−4の出
力より小さくなり、最小値回路13では電圧偏差アンプ
11−4の出力を採用する。その結果、第1の電圧指令
値V1に基づいて定電圧制御による充電が行われる。When the battery voltage rises with the lapse of [constant voltage charging] time, the output of the voltage deviation amplifier 11-4 gradually decreases. When the battery voltage reaches the first voltage command value V1 at time t2, the output of the voltage deviation amplifier 11-4 becomes almost 0, which is smaller than the output of the current deviation amplifier 12-4. The output of the deviation amplifier 11-4 is adopted. As a result, charging is performed by constant voltage control based on the first voltage command value V1.
【0031】この時、コンパレータ16−1では、電圧
偏差アンプ11−4、電流偏差アンプ12−4の出力の
大小関係の逆転を検出することにより定電圧充電モード
に入ったことを検出し、強制遮断系16のタイマ16−
3を起動する。At this time, the comparator 16-1 detects that the output of the voltage deviation amplifier 11-4 and the current deviation amplifier 12-4 is reversed in magnitude, thereby detecting that the constant voltage charging mode has been entered and forcibly. Shutdown system 16 timer 16-
Start 3.
【0032】充電が進むにつれて充電電流は徐々に低下
するが、追充電電流値である充電電流指令値I2に達す
るまで定電圧充電モードが継続される。これによりバッ
テリは満充電に近い状態になる。Although the charging current gradually decreases as the charging progresses, the constant voltage charging mode is continued until the charging current command value I2 which is the additional charging current value is reached. As a result, the battery is in a state close to full charge.
【0033】[追充電]時刻t3において充電電流が追
充電電流値である充電電流指令値I2まで低下すると、
今度は電流偏差アンプ12−4の出力がほぼ0になるの
で、電圧偏差アンプ11−4の出力より小さくなり、最
小値回路13では電圧偏差アンプ11−4の出力を採用
する。この時、コンパレータ15−1は、ラッチ回路1
5−1を介して切替スイッチS11、S12をそれぞ
れ、第2の電圧指令値V2、第2の電流指令値I2側に
切替える。その結果、電流指令値はバッテリの自己放電
量より若干大きいレベルに下げ、電圧指令値は満充電状
態より若干高いレベルにすることにより定電流制御によ
る追充電モードに移行する。一方、コンパレータ16−
1も切替わりを検出するが、ラッチ回路16−2による
ラッチが行われているのでタイマ16−3はそのままカ
ウント動作を継続する。[Additional charge] At time t3, when the charging current decreases to the charging current command value I2 which is the additional charging current value,
This time, the output of the current deviation amplifier 12-4 becomes almost 0, which is smaller than the output of the voltage deviation amplifier 11-4, and the minimum value circuit 13 adopts the output of the voltage deviation amplifier 11-4. At this time, the comparator 15-1 has the latch circuit 1
The changeover switches S11 and S12 are switched to the second voltage command value V2 and the second current command value I2 side via 5-1. As a result, the current command value is lowered to a level slightly larger than the self-discharge amount of the battery, and the voltage command value is set to a level slightly higher than the fully charged state, whereby the additional charge mode by the constant current control is entered. On the other hand, the comparator 16-
Although 1 also detects the switching, the timer 16-3 continues the counting operation as it is because the latch circuit 16-2 is latching.
【0034】以後、追充電が継続され、時刻t4におい
てタイマ16−3のタイムアップにより開閉接点C1が
開にされ、充電動作が停止する。After that, the additional charging is continued, and at time t4, the open / close contact C1 is opened by the time up of the timer 16-3, and the charging operation is stopped.
【0035】図4は、上記の充電動作における充電モー
ドと、電圧指令値、電流指令値との関係を示す。FIG. 4 shows the relationship between the charging mode in the above charging operation and the voltage command value and the current command value.
【0036】なお、図2に示した最小値回路は選択回路
の一例であり、図2の回路に限定されるものでないこと
は言うまでもない。Needless to say, the minimum value circuit shown in FIG. 2 is an example of the selection circuit and is not limited to the circuit of FIG.
【0037】[0037]
【発明の効果】本発明の充電回路によれば、最小値回路
による選択回路を使用したことにより定電圧制御と定電
流制御の2つのモードが同時に動作したままで制御が受
け渡されるため安定状態のまま制御モードを切り替える
ことができる。しかも、最小値回路の場合は、例えば2
つのダイオードと抵抗により簡単かつ安価で提供でき
る。According to the charging circuit of the present invention, the use of the selection circuit having the minimum value circuit allows the control to be passed while the two modes of the constant voltage control and the constant current control are operating at the same time. The control mode can be switched as it is. Moreover, in the case of the minimum value circuit, for example, 2
It can be provided easily and cheaply with two diodes and resistors.
【図1】本発明による充電回路の好ましい実施の形態を
示した回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a preferred embodiment of a charging circuit according to the present invention.
【図2】図1に示された最小値回路の一例を示した回路
図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a minimum value circuit shown in FIG.
【図3】本発明による充電回路の動作の流れを説明する
ための信号波形図である。FIG. 3 is a signal waveform diagram for explaining the operation flow of the charging circuit according to the present invention.
【図4】本発明による充電回路の動作における充電モー
ドと、電圧指令値、電流指令値との関係を示した図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a charge mode and a voltage command value and a current command value in the operation of the charging circuit according to the present invention.
【図5】比較的小容量のバッテリ充電に使用されている
従来の充電回路及びその充電パターンの一例を示した図
である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional charging circuit used for charging a battery having a relatively small capacity and a charging pattern thereof.
【図6】比較的大容量のバッテリ充電における充電パタ
ーンの一例を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a charging pattern in charging a battery having a relatively large capacity.
【図7】図6の充電パターンを実現するために用いられ
ている従来の充電回路の一例を示した回路図である。7 is a circuit diagram showing an example of a conventional charging circuit used to realize the charging pattern of FIG.
S11、S12 切替スイッチ 11 定電圧制御部 11−2 電圧指令部 12 定電流制御部 12−2 電流指令部 11−3、12−3 比較器 11−4 電圧偏差アンプ 12−4 電流偏差アンプ 14 PWM制御部 15−1、16−1 コンパレータ S11, S12 changeover switch 11 Constant voltage controller 11-2 Voltage command section 12 Constant current controller 12-2 Current command section 11-3, 12-3 Comparator 11-4 Voltage deviation amplifier 12-4 Current deviation amplifier 14 PWM control unit 15-1, 16-1 Comparator
Claims (5)
号を出力する電流偏差アンプを含んで定電流制御による
充電を行うための定電流制御部と、電圧指令値と充電電
圧との差に応じた信号を出力する電圧偏差アンプを含ん
で定電圧制御による充電を行うための定電圧制御部と、
前記定電流制御部の出力と前記定電圧制御部の出力の切
替えを行うための切替え部と、該切替え部で切替えられ
た出力でバッテリを充電する制御部とを備えた充電回路
において、 前記切替え部として、前記電流偏差アンプと前記電圧偏
差アンプの出力側に設けられてこれらの値の小さい方を
選択する選択回路を備えたことを特徴とする充電回路。1. A constant current control unit for performing charging by constant current control including a current deviation amplifier that outputs a signal according to a difference between a current command value and a charging current, and a voltage command value and a charging voltage. A constant voltage control unit for performing charging by constant voltage control, including a voltage deviation amplifier that outputs a signal according to the difference,
A charging circuit comprising a switching unit for switching between the output of the constant current control unit and the output of the constant voltage control unit, and a control unit for charging a battery with the output switched by the switching unit, wherein the switching The charging circuit is provided with, as a unit, a selection circuit provided on the output side of the current deviation amplifier and the voltage deviation amplifier and selecting a smaller one of these values.
に接続し、アノードを前記制御部に接続した第1のダイ
オードと、カソードを前記電流偏差アンプの出力に接続
し、アノードを前記制御部に接続した第2のダイオード
と、前記第1、第2のダイオードのアノード側と充電用
電源の正側との間に接続された抵抗とを含むことを特徴
とする充電回路。2. The charging circuit according to claim 1, wherein the selection circuit has a cathode connected to the output of the voltage deviation amplifier and an anode connected to the control unit, and a cathode connected to the current deviation. A second diode connected to the output of the amplifier and having an anode connected to the control unit; and a resistor connected between the anode side of the first and second diodes and the positive side of the charging power source. Charging circuit characterized by that.
の電流指令値I1、第2の電流指令値I2(但し、I1
>I2)の一方を出力するための電流指令部と、充電電
流を検出するための電流検出部と、前記電流指令部から
の前記第1あるいは第2の電流指令値と前記電流検出部
で検出された充電電流とを比較するための第1の比較器
と、該第1の比較器の出力を増幅するための前記電流偏
差アンプとを含み、 前記定電圧制御部は、第2の切替スイッチを含んで第1
の電圧指令値V1、第2の電圧指令値V2(但し、V1
<V2)の一方を出力するための電圧指令部と、充電電
圧を検出するための電圧検出部と、前記電圧指令部から
の前記第1あるいは第2の電圧指令値と前記電圧検出部
で検出された充電電圧とを比較するための第2の比較器
と、該第2の比較器の出力を増幅するための前記電圧偏
差アンプとを含み、 充電開始時には前記電流指令部、前記電圧指令部はそれ
ぞれ、前記第1の電流指令値、前記第1の電圧指令値を
出力しており、 充電開始から充電電圧が前記第1の電圧指令値に上昇す
るまでは前記選択回路は前記電流偏差アンプの出力を選
択して定電流制御による充電が行われ、充電電圧が前記
第1の電圧指令値に達すると前記選択回路は前記電圧偏
差アンプの出力を選択して定電圧制御による充電が行わ
れることを特徴とする充電回路。3. The charging circuit according to claim 2, wherein the constant current control unit includes a first changeover switch and a first changeover switch.
Current command value I1 and second current command value I2 (however, I1
> I2) a current command unit for outputting one of the above, a current detection unit for detecting a charging current, and the first or second current command value from the current command unit and the current detection unit for detection. And a current deviation amplifier for amplifying the output of the first comparator, wherein the constant voltage control unit includes a second changeover switch. Including 1st
Voltage command value V1 and second voltage command value V2 (however, V1
A voltage command unit for outputting one of <V2), a voltage detection unit for detecting a charging voltage, the first or second voltage command value from the voltage command unit, and detection by the voltage detection unit. A second comparator for comparing the charged charging voltage and the voltage deviation amplifier for amplifying the output of the second comparator, and at the start of charging, the current command unit and the voltage command unit Output the first current command value and the first voltage command value, respectively. From the start of charging until the charging voltage rises to the first voltage command value, the selection circuit causes the current deviation amplifier to operate. Output is selected to perform charging by constant current control, and when the charging voltage reaches the first voltage command value, the selection circuit selects the output of the voltage deviation amplifier to perform charging by constant voltage control. Charging circuit characterized by that.
流指令値と前記電流検出部で検出された充電電流とを入
力して、前記定電圧制御による充電を開始してから、前
記電流検出部で検出された充電電流が前記第2の電流指
令値まで低下すると、前記第1、第2の切替スイッチを
それぞれ、前記第2の電圧指令値、前記第2の電流指令
値を出力するように切替えるための第1のコンパレータ
を備えたことを特徴とする充電回路。4. The charging circuit according to claim 3, wherein the charging circuit further inputs the second current command value from the current command unit and a charging current detected by the current detection unit, After the charging by the constant voltage control is started, when the charging current detected by the current detector decreases to the second current command value, the first and second changeover switches are respectively changed to the second changeover switch. A charging circuit comprising a first comparator for switching to output a voltage command value and the second current command value.
いて、 該充電回路は更に、あらかじめ定められた時間をカウン
トするためのタイマと、前記電流偏差アンプの出力と前
記電圧偏差アンプの出力とを入力して、前記定電流制御
による充電を開始してから、前記電圧偏差アンプの出力
が前記電流偏差アンプの出力よりも小さくなると前記タ
イマのカウントをスタートさせる第2のコンパレータ
と、前記タイマのカウントアップにより前記制御部の出
力をオフとする開閉手段とを備えたことを特徴とする充
電回路。5. The charging circuit according to claim 3 or 4, wherein the charging circuit further comprises a timer for counting a predetermined time, an output of the current deviation amplifier and an output of the voltage deviation amplifier. A second comparator that starts counting by the timer when the output of the voltage deviation amplifier becomes smaller than the output of the current deviation amplifier after inputting and charging by the constant current control, and the count of the timer A charging circuit comprising: an opening / closing means for turning off the output of the control section when the charging circuit is up.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001385425A JP2003189497A (en) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | Charging circuit |
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---|---|---|---|
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100405692C (en) * | 2004-11-29 | 2008-07-23 | 联发科技股份有限公司 | Charger for preventing charging currents from overshooting during mode transition |
JP2016165190A (en) * | 2015-03-06 | 2016-09-08 | ニチコン株式会社 | Charge control device and charger |
JP2017017890A (en) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | Tdk株式会社 | Controller and control method of power supply unit |
WO2021057241A1 (en) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 上海类比半导体技术有限公司 | Minimum output selection circuit and battery charging and discharging circuit |
CN114158158A (en) * | 2021-11-02 | 2022-03-08 | 深圳市晟碟半导体有限公司 | Self-adaptive constant current control method and self-adaptive constant current circuit |
-
2001
- 2001-12-19 JP JP2001385425A patent/JP2003189497A/en not_active Withdrawn
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CN114158158B (en) * | 2021-11-02 | 2023-11-21 | 深圳市晟碟半导体有限公司 | Self-adaptive constant current control method and self-adaptive constant current circuit |
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