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)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001385425A JP2003189497A (en) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | Charging circuit |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001385425A JP2003189497A (en) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | Charging circuit |
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|---|---|
| JP2003189497A true JP2003189497A (en) | 2003-07-04 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2003189497A (en) |
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
Cited By (6)
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| 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 |
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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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