JP2003189497A - 充電回路 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 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。 【解決手段】 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１２−４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１２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１１−４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１１と、定電流制御部の出力と定電圧
制御部の出力の切替えを行うための切替え部と、この切
替え部で切替えられた出力でバッテリを充電するＰＷＭ
制御部１４とを備えた充電回路において、前記切替え部
として、電流偏差アンプと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最小値回路１
３を備えた。
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。 【解決手段】 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１２−４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１２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１１−４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１１と、定電流制御部の出力と定電圧
制御部の出力の切替えを行うための切替え部と、この切
替え部で切替えられた出力でバッテリを充電するＰＷＭ
制御部１４とを備えた充電回路において、前記切替え部
として、電流偏差アンプと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最小値回路１
３を備えた。
Description
【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。
テリの充電に適した充電回路に関する。
【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。
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。
【０００３】この充電回路の特性は図５（ｂ）のように
なる。
なる。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【０００７】１．充電の初期では充電電流Ｉ１にて定電
流充電を行う。
流充電を行う。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
作について説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ドと、電圧指令値、電流指令値との関係を示す。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
示した回路図である。
【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。
図である。
【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。
ための信号波形図である。
【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。
ドと、電圧指令値、電流指令値との関係を示した図であ
る。
【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。
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。
【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。
ーンの一例を示した図である。
【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。
ている従来の充電回路の一例を示した回路図である。
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
Claims (5)
- 【請求項１】 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充電回路。 - 【請求項２】 請求項１記載の充電回路において、 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ことを特徴
とする充電回路。 - 【請求項３】 請求項２記載の充電回路において、 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
れることを特徴とする充電回路。 - 【請求項４】 請求項３記載の充電回路において、 該充電回路は更に、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
を備えたことを特徴とする充電回路。 - 【請求項５】 請求項３あるいは４記載の充電回路にお
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001385425A JP2003189497A (ja) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | 充電回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001385425A JP2003189497A (ja) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | 充電回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003189497A true JP2003189497A (ja) | 2003-07-04 |
Family
ID=27594844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001385425A Withdrawn JP2003189497A (ja) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | 充電回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003189497A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100405692C (zh) * | 2004-11-29 | 2008-07-23 | 联发科技股份有限公司 | 可防止充电电流在模式转换时瞬间超量的充电器 |
| JP2016165190A (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-08 | ニチコン株式会社 | 充電制御装置および充電装置 |
| JP2017017890A (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | Tdk株式会社 | 電源装置の制御装置および制御方法 |
| WO2021057241A1 (zh) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 上海类比半导体技术有限公司 | 一种最小输出选择电路、电池充放电路 |
| CN114158158A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-03-08 | 深圳市晟碟半导体有限公司 | 一种自适应恒流控制方法及自适应恒流电路 |
-
2001
- 2001-12-19 JP JP2001385425A patent/JP2003189497A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100405692C (zh) * | 2004-11-29 | 2008-07-23 | 联发科技股份有限公司 | 可防止充电电流在模式转换时瞬间超量的充电器 |
| JP2016165190A (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-08 | ニチコン株式会社 | 充電制御装置および充電装置 |
| JP2017017890A (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | Tdk株式会社 | 電源装置の制御装置および制御方法 |
| WO2021057241A1 (zh) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 上海类比半导体技术有限公司 | 一种最小输出选择电路、电池充放电路 |
| CN114158158A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-03-08 | 深圳市晟碟半导体有限公司 | 一种自适应恒流控制方法及自适应恒流电路 |
| CN114158158B (zh) * | 2021-11-02 | 2023-11-21 | 深圳市晟碟半导体有限公司 | 一种自适应恒流控制方法及自适应恒流电路 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050301 |