JP3586076B2 - 電源システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は二次電池を取り付け充電できる負荷装置と、この負荷装置に電力を供給する充電装置とを備えた電源システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の充電装置は、負荷装置との間の端子は、充電装置の動作状態と負荷装置の動作状態を互いに伝える信号を、制御のオン又はオフ、及び接続が有り又は無しの信号で行うため、6個以上の端子が必要だった。
【0003】
図5は従来の充電装置における同機能を行うための充電装置の構成を示し、負荷装置との接続は6個の端子で行われていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接続端子が多い場合は相互の接続ケーブルが太くなり、負荷装置と充電装置が離れている場合や可搬形の場合不便であった。
【0005】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、負荷が制御できまた二次電池が接続できてその充電が制御できる負荷装置と、この負荷装置に電力を供給する充電装置とを最小の端子数で接続できる電源システムを提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、電源システムを次の(1)〜(3)のとおりに構成する。
【0007】
(1)負荷とこの負荷を制御する負荷制御部を有し二次電池を接続しその充電の制御のできる負荷装置と、この負荷装置に電力を供給する充電装置とを備えた電源システムであって、
前記負荷装置と前記充電装置との接続は多くても3端子で構成され、
前記3端子のうちの2端子における前記負荷装置からの帰還電圧と帰還電流に応じて、
定電圧の電源出力に対して電流値に制限を加える、あるいは制限を外す制御を充電装置側の充電制御部が行う電源システム。
【0008】
(2)充電装置は少なくとも1個の二次電池を接続できその充電の制御を行うことができるものである前記(1)記載の電源システム。
【0009】
(3)負荷装置側の二次電池および充電装置側の二次電池を制御するために、別々の電流検出用の抵抗器を設けた前記(2)記載の電源システム。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を“電源システム”の実施例により詳しく説明する。
【0011】
【実施例】
図1は実施例である“電源システム”の構成を示すブロック図である。図1において、1は充電装置である。2は負荷装置、3および4は二次電池、5,6および7は充電装置1と負荷装置2の間を接続する端子、8は充電装置1の動作を制御する充電制御部、9は負荷装置2の中で負荷電流を消費したり、二次電池4の充電を制御する負荷制御部、10は電源電圧を発生する電源部、11は二次電池3を充電する充電電流を制限する抵抗器、12は二次電池3への抵抗器11を通した充電電流を制御するトランジスタ、13は二次電池3への大電流の充電電流を制御するトランジスタ、14および15は二次電池3に供給される充電電圧を分割(分圧ともいう)する抵抗器、16は二次電池3を通った充電電流を検出する抵抗器、17は負荷装置2からの帰還電流(充電電流を含む)を検出する抵抗器、18および19は負荷装置2からの帰還電圧を分割する抵抗器、20は充電装置1に二次電池3が取り付けられたことを検知するスイッチ、21は負荷装置2の負荷制御部9に供給される電圧を抵抗器18に供給する抵抗器、22は負荷制御部9に供給される電圧を抵抗器18に供給するため負荷制御部9により制御されるトランジスタ、23は二次電池4からの逆流を防ぐダイオード、24は二次電池4を低電流で充電する抵抗器、25は二次電池4を充電するため負荷制御部9により制御される半導体スイッチ、26は二次電池4の電圧を抵抗器18に供給する抵抗器、27は二次電池4の電圧を抵抗器18に供給するため負荷制御部9により制御されるトランジスタ、28は充電装置1から負荷装置2へ供給する電力を制御し二次電池4からの逆流を防止する半導体スイッチ、29は負荷装置2に二次電池4がとりつけられたことを検知するスイッチである。
【0012】
前述の構成において、充電装置1は、負荷装置2に端子5,6および7の3端子で接続し電力を供給すると共に、負荷制御部9の制御により二次電池4への充電電流、負荷制御部9への負荷電流および二次電池3への充電電流の供給を最適に制御している。
【0013】
充電装置1に二次電池3のみが接続されると、スイッチ20がこれを検知し、充電制御部8はトランジスタ12をオンにし低電流で充電を開始し、抵抗器14および15で分割された電圧を監視しており、前もって設定された基準電圧を越えるとトランジスタ13をオンにする。二次電池3は定電圧で充電するタイプの二次電池で充電が進行すると、充電電流は二次電池の特性で減少する。充電電流は抵抗器16で電圧に変換され充電制御部8に入り、アナログ電圧値からデジタル電圧値に変換され、基準値と比較され、制御に使用される。
【0014】
充電制御部8は電源部10を制御しており、二次電池3の充電中、低電流で充電する時は充電電流値に制限を付け、トランジスタ13がオンになって制限された大きな電流値で充電を始めてから、二次電池3の電圧が前もって設定された基準電圧を越えると二次電池の特性で充電電流が減少し始めるので充電電流の制限を外すように制御する。また、充電電流が前もって設定された電流値以下になった時二次電池3が満充電になったと判断し、充電制御部8はトランジスタ12および13をオフにする。
【0015】
充電装置1に二次電池4の付属しない負荷装置2のみが接続された場合、負荷制御部9はトランジスタ22をオン、トランジスタ27をオフ、半導体スイッチ25および28はオフに設定されている。充電装置1の電源電圧は端子5および端子7の間に加えられており、負荷装置2に入る。電源電圧はトランジスタ22および端子6を通り帰還電圧となり、抵抗器21および18の合成抵抗値と抵抗器19の抵抗値とで分割され充電制御部8に入る。また、負荷装置2を通った帰還電流は端子7を通り抵抗器17で電圧に変換され充電制御部8に入る。充電制御部8は端子6と端子7を通ってきた信号により、電源部10を制御し、電流制限のない定電圧の電源として準備される。負荷電流が大きくなった時負荷制御部9は半導体スイッチ28をオンにして、半導体スイッチ28における電圧低下を防いでいる。
【0016】
次に、負荷装置2に二次電池4が接続された場合、スイッチ29により負荷制御部9は二次電池4が接続されたことを検知する。二次電池4はダイオード23と抵抗器24により低電流で充電される。負荷制御部9が大きな負荷電流のない状態に切り替わり、二次電池4を充電する制御に切り替わる場合、トランジスタ22をオフに、トランジスタ27をオンに切り替える。この時端子6を通る帰還電圧は二次電池4の電圧を示しており、抵抗器26および18の合成抵抗値と抵抗器19の抵抗値とで分割された電圧が充電制御部8に入る。この電圧値が前もって設定された電圧値以下の時、充電制御部8は電源部10の出力電流に制限を加える。負荷制御部9は二次電池を監視しており、電池電圧が前もって設定された基準電圧以上になった時半導体スイッチ25をオンにして、制限のある大きな充電電流で二次電池4を充電する。
【0017】
端子6を通る帰還電圧による充電制御部8の入力電圧が充電制御部8の前もって設定された基準電圧値以上になった場合、二次電池の特性で充電電流が減少し始めるので充電制御部8は電源部10の出力電流の制限を外すように動作する。また、端子7を通る帰還電流は抵抗器17で電圧に変換され、前もって設定された基準値と比較されその値以下になった時二次電池4が満充電になったと充電制御部8は判断する。
【0018】
負荷制御部9は二次電池4の電池電圧が前もって設定された基準電圧以上になった時から前もって設定された時間の後に半導体スイッチ28および25をオフにする。
【0019】
負荷装置9および二次電池4が充電装置1に接続され、更に二次電池3が接続され充電されるのは負荷制御部9が大きな負荷電流を消費せず、更に二次電池4が満充電となっている場合となる。
【0020】
また、二次電池3の充電中に負荷制御部9が大きな負荷電流を必要になった場合、負荷制御部9は前もって設定された時間だけ前もって設定された帰還電流を流し、抵抗器17を通して充電制御部8に信号として伝達することで、充電制御部8は二次電池3の充電を停止させ、電源部10の出力電流の制限を外し、負荷制御部9の大きな負荷電流に対し十分な電源が供給できるように制御する。
【0021】
負荷装置2に二次電池4が取り付けられ充電されている場合で、充電装置1の電源部10にAC入力がない場合、二次電池4に充電されている電力は半導体スイッチ25を通して負荷制御部9に加えられており、負荷制御部9は半導体スイッチ25をオンさせ、負荷制御部9は大きな負荷電流で動作することが可能となる。
【0022】
図2は定電圧で充電するタイプの二次電池を充電する場合の一般的充電特性を示すタイミングチャートである。図において、VaおよびVbは充電制御部8および負荷制御部9に設定されている基準電圧値である。Ibは充電制御部8および負荷制御部9に設定されている基準電流値である。充電電圧Vtは、低電流充電期間ToとTaの間の後、Vb以上になると大電流充電期間TaとTb間、そしてVa以上になると充電電流減少期間TbとTc期間へと進み二次電池は満充電となる。
【0023】
充電電流Iaは制限された電流値であり、基準電流値Ibは充電電流Itが減少し、満充電と判断するための設定値である。
【0024】
この図のタイミングチャートは二次電池3のみ充電装置1に取り付けられ充電を行う場合、および充電装置1に負荷装置2が取り付けられ二次電池4の充電を行う場合の充電の進行を示している。
【0025】
図3(a)は充電制御部8に制御される電源部10の出力の電源電圧と負荷電流に対する特性を示している。この特性で動作するのは負荷装置9が大きな負荷電流を必要としている時で、安定化電圧領域で使用される。
【0026】
図3(b)は充電制御部8に制御される電源部10の出力電源電圧と負荷電流に対する他の特性を示している。この特性で動作するのは二次電池3および二次電池4が充電される時で、通常、充電は低電流領域、定電流領域そして定電圧領域の順で進行する。
【0027】
図4は端子5,6および7の電圧と電流の状態を示したタイミングチャートである。無負荷期間は充電装置1のみが動作している状態で、端子5には電源部10の電源電圧が出ている。端子6および7は負荷装置2が接続されていないので、ゼロを示している。二次電池3充電期間は充電装置1に二次電池3が接続され、充電されていることを示している.負荷制御部9動作期間は充電装置1に負荷装置2が接続され、負荷制御部9が大きな負荷電流を必要とするための前準備のために基準電流Is以上の電流を端子7を通して帰還電流として充電装置1に流す。この帰還電流は抵抗器17で検知され充電制御部8に入る。充電制御部8は帰還電流が基準電流値Is以上であることを判断し電源部10の出力電流の制限を外す。この後負荷制御部9は大きな負荷電流で動作を始めることを示している。二次電池4充電期間は二次電池4が充電されていることを示し、最初二次電池の電池電圧が基準電圧Vb以下のため低電流で充電を始め基準電圧Vb以上になると大きな充電電流で充電する、その後電池電圧がVa以上になると、充電電流が減少し、端子7の帰還電流も減少する。帰還電流が基準電流Ia以下になると、充電制御部8は二次電池4が満充電になったと判断する。二次電池4の満充電後の充電電流の停止は負荷制御部9に入る二次電池4の電池電圧が基準電圧Va以上になってから、前もって設定された時間の後自動で半導体スイッチ25をオフにすることで行われる。
【0028】
このように、本実施例によれば、端子6の帰還電圧,端子7を通る帰還電流に応じて電源部10を制御し、充電装置1を所要の出力特性とすることができる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、負荷が制御できまた二次電池が接続できてその充電の制御ができる負荷装置と、この負荷装置に電力を供給する充電装置とを、3端子以下という最小の端子数で接続し、充電装置を所要の出力特性とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の構成を示す図
【図2】二次電圧を定電圧で充電する場合のタイミングチャート
【図3】電源部の出力特性を示す図
【図4】端子5,6,7の電圧,電流の状態を示すタイミングチャート
【図5】従来例の構成を示す図
【符号の説明】
1 充電装置
2 負荷装置
3,4 二次電池
5,6,7 端子
8 充電制御部
9 負荷制御部
Claims (3)
- 負荷とこの負荷を制御する負荷制御部を有し二次電池を接続しその充電の制御のできる負荷装置と、この負荷装置に電力を供給する充電装置とを備えた電源システムであって、
前記負荷装置と前記充電装置との接続は多くても3端子で構成され、
前記3端子のうちの2端子における前記負荷装置からの帰還電圧と帰還電流に応じて、
定電圧の電源出力に対して電流値に制限を加える、あるいは制限を外す制御を充電装置側の充電制御部が行うことを特徴とする電源システム。 - 充電装置は少なくとも1個の二次電池を接続できその充電の制御を行うことができるものであることを特徴とする請求項1記載の電源システム。
- 負荷装置側の二次電池および充電装置側の二次電池を制御するために、別々の電流検出用の抵抗器を設けたことを特徴とする請求項2記載の電源システム。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP22353497A JP3586076B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | 電源システム |
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JP22353497A JP3586076B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | 電源システム |
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JPH1169653A JPH1169653A (ja) | 1999-03-09 |
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Family Applications (1)
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JP (1) | JP3586076B2 (ja) |
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1997
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