JP2001268815A - Charge circuit - Google Patents

Charge circuit

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JP2001268815A
JP2001268815A JP2000077103A JP2000077103A JP2001268815A JP 2001268815 A JP2001268815 A JP 2001268815A JP 2000077103 A JP2000077103 A JP 2000077103A JP 2000077103 A JP2000077103 A JP 2000077103A JP 2001268815 A JP2001268815 A JP 2001268815A
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JP
Japan
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charging
circuit
secondary battery
battery
secondary batteries
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Application number
JP2000077103A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Sakakibara
一彦 榊原
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make uniform each voltage of secondary batteries that are connected in series, and to obtain a charge circuit for fully charging individually. SOLUTION: This charge circuit is provided with a transformer having a plurality of secondary coils for one primary coil, a switch, a first diode, and a secondary battery that are connected to the secondary coil in a loop, a full- charge detector for detecting the fully charged state of the secondary battery, and a control circuit for controlling the switching operation of the switch by inputting the detection signal of the full-charge detector. According to the configuration, a plurality of secondary batteries that are connected to the plurality of secondary coils are connected in series, and charge control is made individually according to the charged state of the plurality of secondary batteries, thus connecting the plurality of secondary batteries in series for preventing the overcharging of a battery where an output voltage value is increased, and preventing the battery from deteriorating.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池を均等充
電する充電回路に関し、特に、トリクル充電時に直列接
続された複数の各々の二次電池の満充電を検出して過充
電を防止する充電回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charging circuit for uniformly charging a secondary battery, and more particularly to detecting a full charge of a plurality of secondary batteries connected in series during trickle charging to prevent overcharging. It relates to a charging circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、充電回路において、一個の二次電
池では電圧が不足する場合には、二次電池を直列接続し
て昇圧することが一般的である。このような使用方法
は、通信用のバックアップ用途やハイブリッド車のモー
タ駆動用途等に幅広く適用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a charging circuit, when the voltage of one rechargeable battery is insufficient, it is common to connect the rechargeable batteries in series to boost the voltage. Such a usage method is widely applied to a communication backup application, a hybrid vehicle motor drive application, and the like.

【0003】上記のような直列接続された二次電池を充
電する場合には、各々の二次電池が過充電されて劣化し
ないよう防止する必要がある。さらに、満充電まで充電
して、用途に供するバックアップ時に二次電池を最大限
に使用し、利用効率を最大限にすることも考慮する必要
がある。
When charging the above-mentioned series-connected secondary batteries, it is necessary to prevent each secondary battery from being overcharged and deteriorated. In addition, it is necessary to maximize the use efficiency by charging the battery until it is fully charged and using the secondary battery at the time of backup for use.

【0004】図12および図13は、従来のスマート電
池の充電回路の構成例を示す図である。これら図12お
よび図13は、1998年12月11日に公表(“Smart Batte
ry Selector Specification”:著作権はIntel Corporat
ion,Duracell Inc.,三菱、東芝他)された、充・放電
電池を選択する機構(セレクタ)を有する充・放電回路
であり、複数の二次電池を充電する方法として、例え
ば、二個の電池を扱うスマート電池の充・放電システム
が提案されている。なお、スマート電池は、ノートパソ
コンを対象にしており、電力管理機構を備えている。
FIGS. 12 and 13 are diagrams showing a configuration example of a conventional charging circuit for a smart battery. These FIGS. 12 and 13 were published on December 11, 1998 (“Smart Batte
ry Selector Specification ”: Copyright by Intel Corporat
ion, Duracell Inc., Mitsubishi, Toshiba et al.) is a charge / discharge circuit having a mechanism (selector) for selecting a charge / discharge battery. As a method of charging a plurality of secondary batteries, for example, two A battery charging / discharging system for handling batteries has been proposed. The smart battery is intended for a notebook computer and has a power management mechanism.

【0005】図12および図13に示すAC/DCコン
バータは、商用の交流を直流に変換する装置である。ス
マート電池充電器は、AC/DCコンバータの直流電圧
をスマート電池の充電に適した定電流あるいは定電圧に
変換する装置である。スマート電池セレクタは、充・放
電する電池を切り替える装置である。スマート電池A及
びBは、それぞれが識別子を有する二次電池である。パ
ワースイッチは、AC商用給電の停電時にAC/DCコ
ンバータからの給電をスマート電池に切り替える装置で
ある。また、システム電源は、AC/DCコンバータ又
はスマート電池から供給された電圧を負荷で必要な精度
の電圧値に変換する装置であり、システムホストは負荷
に相当する。なお、SMBus(System Management Bus)
は、スマート電池との充電データや識別子のやりとり
や、システムホスト(例えばCPU)等とのデータをや
りとりする機能を有し、電力管理に使用される。
The AC / DC converter shown in FIGS. 12 and 13 is a device for converting a commercial alternating current into a direct current. A smart battery charger is a device that converts a DC voltage of an AC / DC converter into a constant current or a constant voltage suitable for charging a smart battery. The smart battery selector is a device that switches a battery to be charged and discharged. The smart batteries A and B are secondary batteries each having an identifier. A power switch is a device that switches power supply from an AC / DC converter to a smart battery when a power failure occurs in AC commercial power supply. The system power supply is a device that converts a voltage supplied from an AC / DC converter or a smart battery into a voltage value having a required accuracy at a load, and the system host corresponds to the load. In addition, SMBus (System Management Bus)
Has a function of exchanging charging data and an identifier with a smart battery, and exchanging data with a system host (eg, CPU) and the like, and is used for power management.

【0006】図12は、AC商用給電停電以前はスマー
ト電池Aが充電器により充電され、AC停電時にはスマ
ート電池Aが放電によりバックアップを行う構成を示し
ている。図12の場合には、スマート電池Bは充放電に
は全く関与しない。
FIG. 12 shows a configuration in which a smart battery A is charged by a charger before an AC commercial power failure, and a backup is provided by discharging the smart battery A when an AC power failure occurs. In the case of FIG. 12, the smart battery B does not participate in charge / discharge at all.

【0007】一方、図13では、スマート電池AはAC
商用給電停電時のバックアップ動作、スマート電池Bは
AC商用給電停電時前に充電動作を行い、各電池の役割
は分担されている。当然のことではあるが、バックアッ
プ動作を指定する以前にスマート電池セレクタを介し
て、スマート電池充電器によりスマート電池Aを充電す
る必要がある。
[0007] On the other hand, in FIG.
The backup operation at the time of commercial power outage, the smart battery B performs the charging operation before the AC commercial power outage, and the role of each battery is shared. As a matter of course, it is necessary to charge the smart battery A by the smart battery charger via the smart battery selector before designating the backup operation.

【0008】図14および図15は、従来のスマート電
池の動作例を説明するための図である。上に示したよう
に、スマート電池においては、一つの二次電池が充・放
電の両方に使用されるか、一方の電池が充電専用で他方
の電池が放電専用に使用されることを前提として規格化
されている。したがって、スマート電池においては複数
の電池を同時に充放電する構成は示されていない。ま
た、複数の電池を直列接続し同時に充電する構成は示さ
れていない。このことは、図14および図15の動作説
明図を参照すれば明らかであり、スマート電池セレクタ
のスイッチをどのように切り替えてもスマート電池Aと
スマート電池Bは並列の関係にあり、スマート電池を直
列接続する回路構成は全く示されていない。
FIGS. 14 and 15 are diagrams for explaining an operation example of a conventional smart battery. As shown above, smart batteries assume that one secondary battery is used for both charging and discharging, or that one battery is used exclusively for charging and the other battery is used exclusively for discharging. It has been standardized. Therefore, a configuration for charging and discharging a plurality of batteries simultaneously in a smart battery is not shown. Further, a configuration in which a plurality of batteries are connected in series and charged simultaneously is not shown. This is apparent with reference to the operation explanatory diagrams of FIGS. 14 and 15. The smart battery A and the smart battery B are in a parallel relationship regardless of how the switch of the smart battery selector is switched. No circuit configuration for series connection is shown.

【0009】次に、直列に接続された二次電池を均等に
充電するために提案された回路を、図16に示す。この
図16は、従来のフォワードコンバータと多巻き線トラ
ンスを使用した充電回路の構成例を示す図である。この
回路は、学会誌[”ChargeEqualization for Series Co
nnected Battery Strings”,IEEE Transaction onIndu
stry Applications,Vol.31,No.3 pp.562-568,May/Ju
ne1995.]に発表されたものであり、一つの一次巻き線
と複数の二次巻き線を有する多巻き線トランスを介して
二次電池を充電する。なお、本回路では、3個の直列接
続された電池を充電する場合を示しており、トランスの
二次巻き線も同数である。以下に本従来の充電回路の動
作例を説明する。
Next, FIG. 16 shows a circuit proposed to uniformly charge a serially connected secondary battery. FIG. 16 is a diagram showing a configuration example of a charging circuit using a conventional forward converter and a multi-winding transformer. This circuit is based on the journal [“ChargeEqualization for Series Co.”
nnected Battery Strings ”, IEEE Transaction onIndu
stry Applications, Vol.31, No.3 pp.562-568, May / Ju
ne1995.], in which a secondary battery is charged via a multi-winding transformer having one primary winding and a plurality of secondary windings. This circuit shows a case where three series-connected batteries are charged, and the number of secondary windings of the transformer is the same. Hereinafter, an operation example of the conventional charging circuit will be described.

【0010】図16において、多巻き線トランスの一次
巻き線は、スイッチングICを2個用いた二石フォワー
ドコンバータで励振される。二石フォワードコンバータ
は、スイッチングICであるQ1とQ2を同時にオンした
際に、トランスの一次巻き線に電源Vsから二次巻き線
にパワーを伝達し、上記のQ1とQ2のオフ時に漏れイン
ダクタンスLpと励磁インダクタンスLmの電流エネルギー
を、ダイオードD1及びD2を介して電源Vsに回生す
る。つまり上記のQ1、Q2が同時にオンした際には、電
源Vsがトランスの一次巻き線(励磁インダクタンスL
m)の両端に印加され、この電圧がトランスの二次巻き
線側に伝達される。よって、電圧のべクトルは、巻き線
に表示した黒丸方向に一致する。
In FIG. 16, a primary winding of a multi-winding transformer is excited by a twin-pole forward converter using two switching ICs. When the switching ICs Q1 and Q2 are turned on at the same time, the futoshi forward converter transmits power from the power supply Vs to the secondary winding of the transformer when the switching ICs Q1 and Q2 are turned on. And the current energy of the exciting inductance Lm is regenerated to the power supply Vs via the diodes D1 and D2. That is, when the above-mentioned Q1 and Q2 are simultaneously turned on, the power supply Vs is connected to the primary winding of the transformer (excitation inductance L
m), and this voltage is transmitted to the secondary winding side of the transformer. Therefore, the voltage vector coincides with the black circle direction indicated by the winding.

【0011】二次巻き線に伝達された電圧により、ダイ
オードDa〜Dcを通って二次電池は、充電される。イン
ダクタンスL1〜L3は、二次巻き線電圧と二次電池電圧の
差電圧で流れる電流を抑制するためにダイオードDa〜
Dcと直列に接続されている。これらのダイオードDa〜
Dcは、二次電池から二次巻き線に電流が逆流すること
を防止する。なお、上記のQ1〜Q2がオフした後も、イ
ンダクタンスL1〜L3の続流作用によりL1〜L3の電流エネ
ルギーが零になるまで、二次電池を充電し続ける。
The secondary battery is charged through the diodes Da to Dc by the voltage transmitted to the secondary winding. The inductances L1 to L3 are diodes Da to reduce the current flowing due to the difference voltage between the secondary winding voltage and the secondary battery voltage.
It is connected in series with Dc. These diodes Da ~
Dc prevents current from flowing backward from the secondary battery to the secondary winding. Note that even after the above-mentioned Q1 and Q2 are turned off, the secondary battery is continuously charged until the current energy of L1 to L3 becomes zero due to the follow-up action of the inductances L1 to L3.

【0012】このように各々の二次電池は同じ条件で充
電されるので、二次電池の特性が同一であれば、一個の
二次電池が満充電になれば他の二次電池も満充電とな
り、また、二次巻き線の巻き数が同一であれば各々の二
次電池は同じ(均等)電圧に充電されると言う特徴を有
する。しかし、過充電を防止するためには一つの電池が
満充電に至った場合には全ての電池の充電を休止する
か、充電電力を満杯にするには満充電の検出を無視して
充電不足の電池が無くなるまで過充電を続けなければな
らないと言う、ジレンマを生じる問題点を伴う。
As described above, since each secondary battery is charged under the same conditions, if the characteristics of the secondary batteries are the same, if one secondary battery is fully charged, the other secondary batteries are fully charged. Further, if the number of turns of the secondary winding is the same, each secondary battery is characterized in that it is charged to the same (equal) voltage. However, in order to prevent overcharging, when one battery is fully charged, the charging of all batteries is suspended, or in order to make the charging power full, ignoring the detection of full charge and insufficient charging This has the problem of creating a dilemma that overcharging must be continued until the battery is exhausted.

【0013】図17は、従来のフライバックコンバータ
と多巻き線トランスを使用した充電回路の構成例を示す
図である。本図17の回路は、直列に接続された二次電
池を均等に充電するために提案された別の回路例であ
り、国際会議[”Balanced Charging of Series Connect
ed Battery Cells”,Intelc'98,pp.311-315]に発表され
たものであり、一つの一次巻き線と複数の二次巻き線を
有する多巻き線トランスを介して二次電池を充電する。
図16に示すトランスの使い方との差異は、図16のト
ランスが一次巻き線に電圧が印加されると二次巻き線に
充電電流を供給するのに対し、図17のトランスは一次
巻き線に電圧が印加された際には二次巻き線側に電流を
流さず、励磁巻き線に電流エネルギーを蓄える点であ
る。
FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of a conventional charging circuit using a flyback converter and a multi-winding transformer. The circuit of FIG. 17 is another example of a circuit proposed to evenly charge a secondary battery connected in series, and is described in an international conference [“Balanced Charging of Series Connect”.
ed Battery Cells ”, Intelc'98, pp. 311-315], which charges a secondary battery via a multi-winding transformer having one primary winding and multiple secondary windings. .
The difference from the use of the transformer shown in FIG. 16 is that the transformer of FIG. 16 supplies a charging current to the secondary winding when a voltage is applied to the primary winding, whereas the transformer of FIG. When a voltage is applied, current is not supplied to the secondary winding, and current energy is stored in the exciting winding.

【0014】励磁巻き線の電流エネルギーは、一次巻き
線に電圧が印加されていない時期に二次巻き線とMOSFET
Qa〜Qcを介して二次電池を充電する。国際会議の発表
資料には示されていないが、スイッチ(Q1、Qa〜Q
c)は、nチャネルのMOSFETであるため図17に示すよ
うな方向の寄生ダイオードが存在する。なお、本回路で
は3個の直列接続された電池を充電する場合を示してお
り、トランスの二次巻き線も同数である。以下に本回路
の動作例を説明する。
[0014] The current energy of the exciting winding is determined by comparing the secondary winding with the MOSFET during the period when no voltage is applied to the primary winding.
The secondary battery is charged via Qa to Qc. Although not shown in the presentation materials of the international conference, switches (Q1, Qa-Q
Since c) is an n-channel MOSFET, there is a parasitic diode in the direction as shown in FIG. This circuit shows a case where three series-connected batteries are charged, and the number of secondary windings of the transformer is the same. Hereinafter, an operation example of the present circuit will be described.

【0015】多巻き線トランスの一次巻き線は、一石フ
ライバックコンバータで励振される。一石フォワードコ
ンバータは、MOSFETQ1をオンした際にトランスの励磁
インダクタンスLmに電源Vsのエネルギーを電流として
蓄え、MOSFETQ1のオフ時に励磁インダクタンスLmの電
流エネルギーをトランスの二次巻き線側に放出する。つ
まりMOSFETQ1がオンした場合には、電源Vsがトランス
の一次巻き線(励磁インダクタンスLm)の両端に印加さ
れ、この電圧がトランスの二次巻き線側に伝達される。
この場合、電圧のべクトルは、巻き線に表示した黒丸と
方向に一致する。しかし、この電圧は、寄生ダイオード
(Qa〜Qc)を逆バイアスしてこれらのダイオード(Q
a〜Qc)もオフしているため、二次巻き線側にはエネル
ギーは伝達されない。次に、ダイオードQ1がオフする
と、励磁インダクタンスLmに蓄積された電流エネルギー
は、二次巻き線に伝達されて二次電池を充電する。
The primary winding of the multi-winding transformer is excited by a one-wheel flyback converter. The one-stone forward converter stores the energy of the power supply Vs as current in the exciting inductance Lm of the transformer when the MOSFET Q1 is turned on, and discharges the current energy of the exciting inductance Lm to the secondary winding side of the transformer when the MOSFET Q1 is turned off. That is, when the MOSFET Q1 is turned on, the power supply Vs is applied to both ends of the primary winding (excitation inductance Lm) of the transformer, and this voltage is transmitted to the secondary winding of the transformer.
In this case, the voltage vector matches the direction of the black circle displayed on the winding. However, this voltage reverse-biases the parasitic diodes (Qa to Qc) to
Since a to Qc) are also off, energy is not transmitted to the secondary winding side. Next, when the diode Q1 is turned off, the current energy stored in the exciting inductance Lm is transmitted to the secondary winding and charges the secondary battery.

【0016】このように図16の場合と同様に、各々の
二次電池は同じ条件で充電されるので、二次電池の特性
が全く同一であれば一個の二次電池が満充電になれば他
の二次電池も満充電となる。また、二次巻き線の巻き数
が同一であれば、各々の二次電池は同じ(均等)電圧に
充電されると言う特徴を有する。しかし、いずれか一つ
の電池が満充電に至った場合には、全ての電池の充電を
休止するか、満充電の検出を無視して過充電まで充電を
続けなければいけないと言う問題がある。
As described above, as in the case of FIG. 16, each secondary battery is charged under the same conditions. Therefore, if the characteristics of the secondary batteries are completely the same, one secondary battery becomes fully charged. Other secondary batteries are also fully charged. Further, if the number of turns of the secondary winding is the same, each secondary battery is characterized in that it is charged to the same (equal) voltage. However, when one of the batteries is fully charged, there is a problem in that charging of all the batteries must be stopped or charging must be continued until overcharging ignoring detection of full charge.

【0017】図18および図19は、従来のスイッチト
キャパシタを使用した充電回路の構成例を示す図であ
る。図18および図19は、キャパシタCe1、Ce2の接
続をスイッチSw1からSw3を切替ながらキャパシタCe
1、Ce2を充・放電し、この充・放電電荷を二次電池に
供給して二次電池の電圧を均等充電するものである。図
18に基本的な回路構成を示し、図19には、切替スイ
ッチをMOSFETで構成する場合の一例を示している。図1
8の回路は原理図であり、実際にはキャパシタCe1、C
e2と直列に抵抗が接続される必要があり、抵抗がない場
合にはサージ電流でスイッチSw1〜Sw3が破壊される問
題がある。
FIG. 18 and FIG. 19 are diagrams showing a configuration example of a conventional charging circuit using a switched capacitor. FIGS. 18 and 19 show the connection of the capacitors Ce1 and Ce2 while switching the switches Ce1 to Sw3.
1, charging and discharging Ce2, and supplying the charged and discharged electric charges to the secondary battery to uniformly charge the voltage of the secondary battery. FIG. 18 shows a basic circuit configuration, and FIG. 19 shows an example of a case where the changeover switch is constituted by a MOSFET. FIG.
8 is a principle diagram. Actually, the capacitors Ce1 and C1
A resistor must be connected in series with e2, and if there is no resistor, there is a problem that the switches Sw1 to Sw3 are destroyed by a surge current.

【0018】本回路によれば、キャパシタCe1、Ce2の
値が同一であり、二次電池の特性がある程度揃っていれ
ば各二次電池を均等に充電できるという特徴があり、国
際学会誌(”Switched Capacitor system for Automati
c Series Battery Equalization”,Apec’97,pp.848-8
54)、特開平11-103534号公報、特開平11-103535号公報
等にバリエーション回路が示されている。しかし、キャ
パシタ間で電荷を次々と伝達するので、切替スイッチが
多数必要であり、また各二次電池の電圧を均等化するた
めに時間がかかるという問題点がある。
According to the present circuit, if the values of the capacitors Ce1 and Ce2 are the same and the characteristics of the secondary batteries are uniform to some extent, each secondary battery can be charged evenly. Switched Capacitor system for Automati
c Series Battery Equalization ”, Apec'97, pp.848-8
54), JP-A-11-103534, JP-A-11-103535, etc. show variation circuits. However, since electric charges are successively transmitted between the capacitors, a large number of changeover switches are required, and it takes time to equalize the voltage of each secondary battery.

【0019】図20は、従来の放電回路と補助電源を使
用した充電回路の構成例を示す図である。図20に示す
充電回路は、直列接続された複数の二次電池を主充電回
路と主スイッチにより充電するものであり、特開平10-3
13544号公報に示されている。一つの二次電池が過充電
になったり、不足充電に成った場合には二次電池の正極
と負極のそれぞれに設けた1組のスイッチ(Sw1〜Sw
3)を切り替えて、過充電の場合には放電回路に接続し
不足充電の場合には補助電源に接続するものである。本
構成は、個々の二次電池の不足充電及び満充電に対応で
きる。
FIG. 20 is a diagram showing a configuration example of a conventional discharging circuit and a charging circuit using an auxiliary power supply. The charging circuit shown in FIG. 20 charges a plurality of secondary batteries connected in series by a main charging circuit and a main switch.
No. 13544. When one rechargeable battery is overcharged or undercharged, a set of switches (Sw1 to Sw) provided on each of the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery is provided.
3) is switched to connect to a discharge circuit in case of overcharge and to connect to an auxiliary power supply in case of undercharge. This configuration can cope with insufficient charge and full charge of each secondary battery.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、複数の電池が不足充電あるいは過充電に
至った場合には、各SWを通してループ回路が形成され
て過大な電流が流れること、および各二次電池の正極と
負極のそれぞれにスイッチが必要であるのでスイッチ数
が多い等の問題点がある。
However, in the above-mentioned prior art, when a plurality of batteries are undercharged or overcharged, a loop circuit is formed through each SW to cause an excessive current to flow, and Since a switch is required for each of the positive electrode and the negative electrode of each secondary battery, there are problems such as a large number of switches.

【0021】直列接続された複数の二次電池を均等充電
するための従来の充電回路例として、トランスを使用し
た構成、スイッチトキャパシタ方式の構成及び二次電池
個別に補助の充・放電回路を使用する構成の三種類につ
いて動作を説明した。いずれの構成も複数の二次電池が
満充電に至った場合には対処する構成が示されておら
ず、それゆえ上述と同様に、他の二次電池が満充電に至
る前に充電を休止するか、満充電に至った電池を引き続
き過充電するか、と言う問題点が生じる。
As a conventional charging circuit for uniformly charging a plurality of secondary batteries connected in series, a configuration using a transformer, a configuration of a switched capacitor system, and an auxiliary charging / discharging circuit for each secondary battery are used. The operation has been described for the three types of configurations. Neither configuration shows a configuration to cope with a case where a plurality of secondary batteries reach full charge, and therefore, as described above, suspends charging before the other secondary batteries reach full charge. Or the battery that has been fully charged is continuously overcharged.

【0022】本発明は、上述したような従来の充電回路
における欠点に鑑みてなされたものであり、各々の電池
の電圧を均等化し、さらに、直列接続された二次電池を
個別に充電する充電回路を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the conventional charging circuit, and has been made in consideration of the above-described drawbacks. It is intended to provide a circuit.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明の充電回路は、一つの一次巻き線に対する複
数の二次巻き線を有するトランスと、各々が直列に接続
され且つ両端が二次巻き線の端子間へ接続されループ状
に構成されたスイッチ、第1のダイオードおよび二次電
池と、二次電池の満充電状態を検出する満充電検出器
と、この満充電検出器の検出信号を入力してスイッチの
開閉動作を制御する制御回路とを有し、複数の二次巻き
線へ接続された複数の二次電池が直列に接続され、複数
の二次電池の各々の充電状態に応じて個別に充電制御す
ることを特徴としている。
In order to solve the above problems, a charging circuit according to the present invention comprises a transformer having a plurality of secondary windings for one primary winding, each of which is connected in series and both ends are connected. A switch, a first diode, and a secondary battery connected between terminals of the secondary winding and configured in a loop shape; a full charge detector for detecting a full charge state of the secondary battery; A control circuit for inputting a detection signal to control the opening / closing operation of the switch, wherein a plurality of secondary batteries connected to the plurality of secondary windings are connected in series, and each of the plurality of secondary batteries is charged. It is characterized in that charging is individually controlled according to the state.

【0024】また、上記の複数の二次巻き線へ接続され
た二次電池毎に個別に充電動作が制御され、且つ複数の
二次電池が直列に接続されて積層電圧の出力を可能と
し、個別に充電制御がされた複数の二次電池の直列接続
された両端へ主充電回路がさらに接続されて構成され、
この直列に接続されて積層された二次電池への個別の充
電に加え一括充電を可能とするとよい。
In addition, the charging operation is individually controlled for each of the secondary batteries connected to the plurality of secondary windings, and the plurality of secondary batteries are connected in series to enable output of a laminated voltage. A main charging circuit is further connected to both ends of the plurality of rechargeable batteries that have been individually controlled to be connected in series,
It is preferable that batch charging can be performed in addition to individual charging of the secondary batteries connected in series and stacked.

【0025】さらに、上記の満充電検出回路は、二次電
池の温度および電圧測定データを含むデータを入力し、
この二次電池の電圧減衰量(−ΔV)または/および単
位時間あたりの温度上昇値(dT/dt)を検出して二
次電池の充電状態を検出し、制御回路は、PWM信号発
生回路、PFM制御回路、PNM制御回路の何れかを有
して構成され、満充電検出回路からの制御信号に基づき
スイッチの接続動作を制御することにより二次電池の充
電を制御するとよい。
Further, the above-mentioned full charge detection circuit inputs data including temperature and voltage measurement data of the secondary battery,
The charge state of the secondary battery is detected by detecting the voltage decay amount (−ΔV) or / and the temperature rise value per unit time (dT / dt) of the secondary battery, and the control circuit includes a PWM signal generation circuit, It is preferable to control the charge of the secondary battery by controlling the connection operation of the switch based on a control signal from the full charge detection circuit.

【0026】なお、上記の制御回路は、満充電検出回路
から複数の二次電池の個別の満充電状態か否かの信号を
受信し、何れか一個でも満充電信号を受けた場合には主
充電回路を開放し、二次電池を個別に充電制御し、スイ
ッチをMOS FETとするとよい。
The control circuit receives a signal indicating whether or not each of the plurality of rechargeable batteries is in a full charge state from the full charge detection circuit. It is preferable that the charging circuit is opened, the charging of the secondary batteries is individually controlled, and the switch is a MOSFET.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
による充電回路の実施の形態を詳細に説明する。図1〜
図11を参照すると、本発明の充電回路の一実施形態が
示されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of a charging circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Figure 1
Referring to FIG. 11, one embodiment of the charging circuit of the present invention is shown.

【0028】(第1の実施例)図1は、本発明の充電回
路の第一の実施例である多巻き線トランス充電回路図で
ある。図2は、第一の構成例における満充電検出回路と
制御回路のより詳細な構成例を示すブロック図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a diagram of a multi-winding transformer charging circuit which is a first embodiment of the charging circuit of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a more detailed configuration example of the full charge detection circuit and the control circuit in the first configuration example.

【0029】図1に示す充電回路は、直流電源Vsと接
続されたDC/AC変換部10、トランス11、二次電
池1〜二次電池3およびこの二次電池1〜二次電池3を
充電する回路を構成する抵抗器(Ra、Rb、Rc)、
ダイオード(Da1、Db1、Dc1)、スイッチ(S
a1、Sb1、Sc1)、逆流防止用ダイオード(Da
2、Db2、Dc2)、Sa1〜Sc1制御回路12、
満充電検出回路13を有して構成される。
The charging circuit shown in FIG. 1 charges the DC / AC converter 10, the transformer 11, the rechargeable batteries 1 to 3 and the rechargeable batteries 1 to 3 connected to the DC power supply Vs. (Ra, Rb, Rc) configuring a circuit to perform
Diodes (Da1, Db1, Dc1), switches (S
a1, Sb1, Sc1), a backflow prevention diode (Da
2, Db2, Dc2), Sa1 to Sc1 control circuit 12,
It has a full charge detection circuit 13.

【0030】図1の実施例の充電回路において、直流電
源Vsの電圧を、DC/AC変換部10で断続的にトラ
ンス11の一次巻き線に印加する。DC/AC変換部1
0は、一石フォワード型や二石フォワード型が使用可能
であり、トランス11の一次巻き線に電圧が印加されて
いる期間に二次巻き線に電圧が伝達され、トランス11
の一次巻き線に電圧が印加されていない期間にトランス
11はリセットされる。トランス11の二次巻き線に印
加された電圧は、抵抗(Ra〜Rc)と第二のダイオード
(Da1〜Dc1)とスイッチ(Sa1〜Sc1)の並列回路
と、第一のダイオード(Da2〜Dc2)を介して各々の二
次電池1〜二次電池3を充電する。
In the charging circuit of the embodiment shown in FIG. 1, the voltage of the DC power supply Vs is intermittently applied to the primary winding of the transformer 11 by the DC / AC converter 10. DC / AC converter 1
0 indicates that a one-stone forward type or a two-stone forward type can be used, and the voltage is transmitted to the secondary winding while the voltage is applied to the primary winding of the transformer 11, and the transformer 11
The transformer 11 is reset during a period in which no voltage is applied to the primary winding. The voltage applied to the secondary winding of the transformer 11 includes a parallel circuit of a resistor (Ra-Rc), a second diode (Da1-Dc1) and a switch (Sa1-Sc1), and a first diode (Da2-Dc2). ), The secondary batteries 1 to 3 are charged.

【0031】スイッチ(Sa1〜Sc1)は、制御回路12
により動作が制御される。この制御において、各二次電
池の充電状態を監視している満充電検出回路13が満充
電を検出すると、満充電に至った二次電池に接続された
スイッチのオン・オフ比を切り替えて、自己放電電流を
補う程度の平均電流となるようにオン・オフ比を減少す
る。なお、図1ではトランス11の二次巻き線の各々と
二次電池とを一対一に接続しているが、二次巻き線を直
列あるいは並列に使用して、二次巻き線側の電圧を増加
したり、あるいは電流を増加することも可能である。
The switches (Sa1 to Sc1) are connected to the control circuit 12
Controls the operation. In this control, when the full charge detection circuit 13 that monitors the state of charge of each secondary battery detects full charge, the on / off ratio of a switch connected to the fully charged secondary battery is switched, The on / off ratio is reduced so that the average current is sufficient to supplement the self-discharge current. In FIG. 1, each of the secondary windings of the transformer 11 and the secondary battery are connected one-to-one, but the secondary windings are used in series or in parallel to reduce the voltage on the secondary winding side. It is also possible to increase the current or increase the current.

【0032】本実施形態の満充電検出回路13とスイッ
チの制御回路12の構成例を示す図2において、制御回
路12は、各制御ライン毎に絶縁回路、PWM信号発生
回路、差動増幅回路を有して構成される。また、満充電
検出回路13は、各電池の温度、電圧測定データを受け
るための絶縁回路、電池の電圧変動を検出するための−
ΔVまたはdT/dt検出回路、満充電信号発生回路を
有して構成される。満充電検出回路における絶縁回路
は、フォトカップラ、トランス、リレースイッチ等によ
り測定対象をアースから分離し、また、コモンモードノ
イズを低減する目的で使用する回路である。この絶縁回
路は、絶縁された熱電対等のようにアースと接続される
可能性の無い検出系では省くことも可能である。
In FIG. 2 showing a configuration example of the full charge detection circuit 13 and the switch control circuit 12 of the present embodiment, the control circuit 12 includes an insulating circuit, a PWM signal generation circuit, and a differential amplifier circuit for each control line. It is configured to have. Further, the full charge detection circuit 13 includes an insulation circuit for receiving the temperature and voltage measurement data of each battery, and a −
It has a ΔV or dT / dt detection circuit and a full charge signal generation circuit. The insulation circuit in the full charge detection circuit is a circuit used for the purpose of separating the measurement target from the ground by a photocoupler, a transformer, a relay switch, and the like and reducing common mode noise. This insulating circuit can be omitted in a detection system that is unlikely to be connected to the ground, such as an insulated thermocouple.

【0033】温度及び電圧の測定値を使用し、各々の二
次電池電圧のピーク値より電池の電圧が5〜20mV低下し
た時に満充電を検出する方法(−△V検出)、あるいは
二次電池の単位時間あたりの温度上昇値(dT/dt検
出)がある値以上になったときに満充電を検出する方法
により、各二次電池の満充電を検出する。満充電の検出
信号は、直ちに満充電信号発生回路13からスイッチの
制御回路12に送出される。
A method of detecting full charge when the battery voltage drops by 5 to 20 mV from the peak value of each secondary battery voltage using the measured values of temperature and voltage (-ΔV detection), or a secondary battery The full charge of each secondary battery is detected by a method of detecting full charge when the temperature rise value per unit time (dT / dt detection) becomes a certain value or more. The full-charge detection signal is immediately sent from the full-charge signal generation circuit 13 to the switch control circuit 12.

【0034】制御回路12の差動増幅回路は、内部の基
準信号と満充電信号とを比較し、満充電検出信号により
PWM (Pulse-width modulation)信号発生回路(スイッ
チのオン・オフ比を変化させる回路)の発生信号のオン
・オフ比を減少する。PWM信号発生回路の信号は、絶縁
回路を介してスイッチをオン・オフする。PWM信号発生
回路および差動増幅回路は、汎用的なDC/DCコント
ローラIC(例えば「スイッチング電源ハンドブッ
ク」、日刊工業新聞社、PP.501-512,1993)に組み込ま
れているものを使用可能である。また、PWM信号発生回
路の代わりに、PFM(puls-frequency modulation)制御
回路を使用すれば、パルス幅一定のままでパルス間隔を
可変できるので、オン・オフ比を変化させるという同様
の効果を得ることができる。さらに、PWM制御回路の代
わりにPNM (pulse-number modulation)制御回路を使
用し、満充電検出後にはパルス数を減少するように構成
すれば、満充電前後の平均的な充電電流を変えることも
可能になる。
The differential amplifier circuit of the control circuit 12 compares the internal reference signal with the full charge signal, and uses the full charge detection signal to
Decreases the on / off ratio of the signal generated by a PWM (pulse-width modulation) signal generation circuit (a circuit that changes the on / off ratio of a switch). The signal of the PWM signal generation circuit turns on / off the switch via the insulation circuit. As the PWM signal generating circuit and the differential amplifier circuit, those incorporated in a general-purpose DC / DC controller IC (for example, “Switching Power Supply Handbook”, Nikkan Kogyo Shimbun, PP.501-512, 1993) can be used. is there. Also, if a pulse-frequency modulation (PFM) control circuit is used instead of the PWM signal generation circuit, the pulse interval can be varied while keeping the pulse width constant, so that the same effect of changing the on / off ratio is obtained. be able to. Furthermore, if a pulse-number modulation (PNM) control circuit is used instead of the PWM control circuit and the number of pulses is reduced after full charge detection, the average charge current before and after full charge can be changed. Will be possible.

【0035】図3はトランス二次側スイッチのMOSFETを
使用した場合の構成例を示し、図4はMOS FETに
よる置き換えの構成例を示す図である。図1のスイッチ
(Sa1〜Sc1)としてMOSFETを使用する場合には、図4
に示すように、寄生ダイオードが第二のダイオードと同
様の役割を果たす。このため、第二のダイオードを省く
ことができ、回路を簡易化することができる。
FIG. 3 shows an example of a configuration in which a MOSFET for a transformer secondary-side switch is used, and FIG. 4 shows an example of a configuration in which a MOSFET is replaced. When a MOSFET is used as the switches (Sa1 to Sc1) in FIG.
As shown in (1), the parasitic diode plays a role similar to that of the second diode. Therefore, the second diode can be omitted, and the circuit can be simplified.

【0036】図5、図6、図7は、二次電池の供給電流
をパルス幅で制限する方式、いわゆるPWM制御を用い
た場合の動作例を説明するための図である。これら図
5、図6、図7は、PWM制御回路を使用した際のスイッ
チSa1〜Sc1のオン・オフ信号を模式図として示してい
る。図5は三つの二次電池が満充電に達する前の場合で
あり、スイッチSa1〜Sc1には同等のオン・オフ幅の信
号が印加される。この信号により、図1に示すトランス
の二次巻き線を介して、二次電池に充電電流を流してパ
ルス充電を行う。次に図6は、二次電池1が満充電に達
し、二次電池2と二次電池3が末だ満充電に至らない状
態を示す。この場合には、スイッチSa1に自己放電電流
を補う程度の平均電流を流すためのオン幅の狭い信号を
供給する。最後に図7は、二次電池1がすでに満充電で
あり、ついで二次電池2が満充電となった場合のスイッ
チの信号形態を示す。満充電となった二次電池1及び二
次電池2に充電電流を供給するスイッチSa1及びスイッ
チSb1のオン信号幅を絞り、引き続きSc1には満充電に
達するまで大きなオン幅の信号を加える。
FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7 are diagrams for explaining an operation example in the case of using a method of limiting the supply current of the secondary battery by a pulse width, that is, so-called PWM control. FIGS. 5, 6, and 7 schematically show ON / OFF signals of the switches Sa1 to Sc1 when the PWM control circuit is used. FIG. 5 shows a case before the three secondary batteries reach full charge, and signals having the same ON / OFF width are applied to the switches Sa1 to Sc1. With this signal, a charging current is supplied to the secondary battery through the secondary winding of the transformer shown in FIG. 1 to perform pulse charging. Next, FIG. 6 shows a state in which the secondary battery 1 has reached full charge, and the secondary batteries 2 and 3 have not reached full charge. In this case, a signal with a narrow ON width is supplied to the switch Sa1 to supply an average current sufficient to supplement the self-discharge current. Finally, FIG. 7 shows the signal form of the switch when the secondary battery 1 is already fully charged and then the secondary battery 2 is fully charged. The ON signal widths of the switches Sa1 and Sb1 for supplying the charging current to the fully charged secondary batteries 1 and 2 are reduced, and a signal having a large ON width is continuously applied to Sc1 until the battery is fully charged.

【0037】本図には記載しないが、二次電池3もやが
ては満充電に達し、スイッチSa1〜Sc1には狭いパルス
幅のオン信号が印加されるので、各二次電池の充電電流
の平均値は微少な値になる。このように全ての二次電池
が満充電に達した後は、各二次電池は微少な平均電流で
充電される(トリクル充電)ため、過充電の問題は生じ
ない。さらにトリクル充電期間の平均的な充電電流は、
概ね(トランスの二次巻き線の誘導電圧−二次電池の電
圧)を抵抗(Ra〜Rc)で除した値に比例するので、電
圧の低い二次電池には大きな充電電流が供給される。ま
た、電圧の高い二次電池には小さな充電電流が供給され
るので、各二次電池の電圧は徐々に均等になる。
Although not shown in the figure, since the secondary battery 3 eventually reaches full charge and an ON signal having a narrow pulse width is applied to the switches Sa1 to Sc1, the average of the charging current of each secondary battery is obtained. The value becomes a very small value. After all the secondary batteries have reached full charge in this way, each secondary battery is charged with a small average current (trickle charging), so that there is no problem of overcharging. Furthermore, the average charging current during the trickle charging period is
Since it is approximately proportional to (the induction voltage of the secondary winding of the transformer minus the voltage of the secondary battery) divided by the resistances (Ra to Rc), a large charging current is supplied to the low-voltage secondary battery. Further, since a small charging current is supplied to the secondary battery having a high voltage, the voltage of each secondary battery becomes gradually equal.

【0038】図8、図9は、二次電池の供給電流をパル
ス数で制限する方式、いわゆるPNM制御を用いた場合
の動作例を説明するための図である。図8は、満充電検
出回路の動作以前のスイッチSa1〜Sc1のオン・オ
フ信号の形態を表している。また、図9は、スイッチS
a1の満充電検出以後のスイッチSa1〜Sc1のオン
・オフ信号の形態を表している。
FIGS. 8 and 9 are diagrams for explaining an operation example in the case of using a method of limiting the supply current of the secondary battery by the number of pulses, that is, so-called PNM control. FIG. 8 shows the form of the on / off signal of the switches Sa1 to Sc1 before the operation of the full charge detection circuit. FIG. 9 shows a switch S
It shows the form of the on / off signal of the switches Sa1 to Sc1 after the detection of the full charge of a1.

【0039】上記の実施形態による充電回路では、複数
の二次電池を直列に接続し、一つの一次巻き線と複数の
二次巻き線を有するトランスを介して充電動作を行う充
電回路として構成される。本充電回路において、各々の
二次電池の正極と負極の間に、トランスの二次巻き線の
少なくとも一つと、抵抗と、トランスの二次巻き線の誘
導電圧で順方向バイアスされる第一のダイオードと、二
次巻き線の誘導電圧で逆方向バイアスされる第二のダイ
オードとこの第二のダイオードに並列接続される充電用
スイッチの並列接続回路とを直列接続した回路とが接続
される。さらに、各々の二次電池の充電状態監視回路を
備え、この充電状態監視回路は各々の二次電池の満充電
を検出する機能と充電用スイッチを制御する機能とを有
する。
The charging circuit according to the above embodiment is configured as a charging circuit that connects a plurality of secondary batteries in series and performs a charging operation via a transformer having one primary winding and a plurality of secondary windings. You. In the present charging circuit, between the positive electrode and the negative electrode of each secondary battery, at least one of the secondary windings of the transformer, the resistance, and the first that is forward-biased by the induced voltage of the secondary winding of the transformer. A circuit in which a diode, a second diode reverse-biased by the induced voltage of the secondary winding, and a parallel connection circuit of a charging switch connected in parallel to the second diode are connected in series. Furthermore, a charge state monitoring circuit for each secondary battery is provided, and this charge state monitoring circuit has a function of detecting full charge of each secondary battery and a function of controlling a charging switch.

【0040】上記の構成において、第二のダイオードに
並列に接続されるスイッチはMOSFETで良く、第二のダイ
オードはこのMOSFETの寄生ダイオードを用いても良い。
また、主充電回路と主スイッチとを直列に接続したメイ
ン充電回路を有し、このメイン充電回路を直列接続され
た複数の二次電池の両極端に接続し、少なくとも一個の
二次電池の満充電が検出されるまでは充電用スイッチを
オン・オフさせて主スイッチで充電を行わせる機能と、
少なくとも一個の二次電池の満充電が検出された後は主
スイッチをオフさせて充電用スイッチを動作させ、トラ
ンスの二次巻き線を経由してこの二次電池を充電する機
能を設けている。
In the above arrangement, the switch connected in parallel to the second diode may be a MOSFET, and the second diode may be a parasitic diode of this MOSFET.
A main charging circuit in which a main charging circuit and a main switch are connected in series; and the main charging circuit is connected to both ends of a plurality of rechargeable batteries connected in series to fully charge at least one rechargeable battery. A function to turn on / off the charging switch and perform charging with the main switch until is detected,
After the full charge of at least one secondary battery is detected, a function is provided in which the main switch is turned off, the charging switch is operated, and the secondary battery is charged via the secondary winding of the transformer. .

【0041】上記構成の充電回路により、第一のダイオ
ードは二次電池からトランスの二次巻き線に電流が流れ
出すことを防止し、第二のダイオードと並列接続された
スイッチと、第二のダイオードは二次電池の充電電流を
パルス状に変換する作用を行う。抵抗は、第二のダイオ
ードに並列接続されたスイッチのオン時に流れるパルス
電流のピーク値を、概ね(トランスの二次巻き線の誘導
電圧―二次電池の電圧)を抵抗で除した値に保持する。
第二のダイオードに並列接続されたスイッチは、二次電
池の充電状態によってオン・オフする周期が一定でオン
幅を変化するか、オンする幅が一定でオン・オフする周
期を変化することにより二次電池の充電電流を調節す
る。特に、満充電となった二次電池の平均電流は、過充
電を避けるために自己放電を補う程度に保つ。なお、ト
ランスの一次巻き線は、一石フォワード型や二石フォワ
ード型のDC/AC変換部で励振する。
With the charging circuit having the above structure, the first diode prevents current from flowing from the secondary battery to the secondary winding of the transformer, and the switch connected in parallel with the second diode and the second diode Performs the function of converting the charging current of the secondary battery into a pulse. The resistance holds the peak value of the pulse current that flows when the switch connected in parallel to the second diode is turned on, approximately equal to the value (the induction voltage of the secondary winding of the transformer minus the voltage of the secondary battery) divided by the resistance. I do.
The switch connected in parallel to the second diode has a constant ON / OFF cycle depending on the state of charge of the secondary battery and changes the ON width, or a constant ON width and changes the ON / OFF cycle. Adjust the charging current of the secondary battery. In particular, the average current of a fully charged secondary battery is maintained to a level that compensates for self-discharge to avoid overcharging. The primary winding of the transformer is excited by a DC / AC conversion unit of a single-stone forward type or a double-stone forward type.

【0042】(第2の実施例)図10は、本実施形態の
第二の構成例である多巻き線トランス充電回路を示す図
である。本図10においては、主スイッチSsと主充電
回路21から成るメイン充電回路を、図1に示す直列接
続した二次電池1〜3の両端の電極に接続している。メ
イン充電回路は、全ての二次電池1〜3が満充電に至ら
ない状態において急速充電を行い、一つの二次電池でも
満充電を検出した場合には、直ちにスイッチSsをオフ
して、多巻き線トランスの二次巻き線の少なくとも一つ
と、抵抗(Ra、Rb、Rc)と、スイッチ(Sa1、
Sb1、Sc1)と、第一のダイオード(Da2、Db
2、Dc2)とを経由して各二次電池1〜3を充電する
ように切り替える。
(Second Embodiment) FIG. 10 is a diagram showing a multi-winding transformer charging circuit which is a second configuration example of the present embodiment. In FIG. 10, the main charging circuit including the main switch Ss and the main charging circuit 21 is connected to the electrodes at both ends of the series-connected secondary batteries 1 to 3 shown in FIG. The main charging circuit performs rapid charging in a state where all the secondary batteries 1 to 3 have not reached full charge, and when one of the secondary batteries is detected to be fully charged, immediately turns off the switch Ss. At least one of the secondary windings of the winding transformer, resistors (Ra, Rb, Rc), and switches (Sa1,
Sb1, Sc1) and first diodes (Da2, Db)
2, Dc2) to charge each of the secondary batteries 1 to 3.

【0043】図11は、本発明の第二の実施形態におけ
る制御回路22と満充電検出回路23であり、図10に
おけるメイン充電回路側と多巻き線トランス側との充電
回路を切り替える制御回路の構成例を示す。なお、図1
1では、主スイッチSsもパルス制御を行う例を示して
いる。
FIG. 11 shows a control circuit 22 and a full charge detection circuit 23 according to the second embodiment of the present invention. The control circuit switches between the main charging circuit side and the multi-winding transformer side charging circuit in FIG. An example of the configuration is shown. FIG.
FIG. 1 shows an example in which the main switch Ss also performs pulse control.

【0044】本第二の実施形態の満充電検出回路23と
スイッチの制御回路22の構成例を示す図11におい
て、スイッチ(Sa1、Sb1、Sc1)の制御回路2
2は、各制御ライン毎に絶縁回路、論理積回路、PWM
信号発生回路、差動増幅回路と、さらに論理輪回路と主
スイッチ制御用の基準電圧発生回路、PWM信号発生回
路、インバータ回路および論理積回路を有して構成され
る。また、満充電検出回路23は、各電池の温度、電圧
測定データ等を受けるための絶縁回路、電池の電圧変動
を検出するための−ΔVまたはdT/dt検出回路、満
充電信号発生回路を有して構成される。満充電検出回路
における絶縁回路は、第一の実施形態と同様に、フォト
カップラ、トランス、リレースイッチ等により測定対象
をアースから分離し、また、コモンモードノイズを低減
する目的で使用する回路である。
In FIG. 11, which shows a configuration example of the full charge detection circuit 23 and the switch control circuit 22 of the second embodiment, the control circuit 2 for the switches (Sa1, Sb1, Sc1)
2 is an insulating circuit, an AND circuit, and a PWM for each control line.
The circuit includes a signal generation circuit, a differential amplifier circuit, a logic wheel circuit, a reference voltage generation circuit for controlling a main switch, a PWM signal generation circuit, an inverter circuit, and a logical product circuit. The full charge detection circuit 23 has an insulation circuit for receiving temperature and voltage measurement data of each battery, a -ΔV or dT / dt detection circuit for detecting voltage fluctuation of the battery, and a full charge signal generation circuit. It is composed. The insulation circuit in the full charge detection circuit is a circuit used for the purpose of separating the measurement target from the ground by a photocoupler, a transformer, a relay switch, and the like and reducing common mode noise, as in the first embodiment. .

【0045】まず、各二次電池1〜3の全てが満充電に
達していない場合には、各二次電池に対応して設けた満
充電信号発生回路は、全てLowレベルの信号を送出す
る。スイッチの制御回路に設けた論理和回路の入力は全
てLowレべル信号であるため、Lowレべル信号を出力す
る。このため、Sa1〜Sc1に関する論理積回路はPWM信
号発生回路からの信号を出力しない。一方、主スイッチ
Ss側では、論理和回路の信号がインバータ回路でHigh
レベルに変換されるため、PWM信号はSs駆動用に出力
される。
First, when all of the secondary batteries 1 to 3 have not reached full charge, the full charge signal generation circuit provided for each of the secondary batteries sends out all low level signals. . Since the inputs of the OR circuit provided in the switch control circuit are all low level signals, they output low level signals. Therefore, the AND circuit for Sa1 to Sc1 does not output a signal from the PWM signal generation circuit. On the other hand, on the main switch Ss side, the signal of the OR circuit is high by the inverter circuit.
Since the signal is converted to a level, the PWM signal is output for driving Ss.

【0046】次に、一つの二次電池が満充電に達すると
満充電発生回路からHighレべル信号が発生されるため、
論理和回路の出力がHighレベルになる。このため、Sa1
〜Sc1を駆動するPWM信号は論理積回路を通して出力さ
れ、Ssの駆動信号は遮断される。
Next, when one secondary battery reaches full charge, a high level signal is generated from the full charge generation circuit.
The output of the OR circuit becomes High level. Therefore, Sa1
The PWM signal for driving .about.Sc1 is output through the AND circuit, and the driving signal for Ss is cut off.

【0047】第2の実施例によれば、直列接続された二
次電池の急速充電を行うために大容量の充電電源が必要
な場合に、最初は直列接続された電池を大容量の充電電
源で充電し、直列接続した二次電池の一つでも満充電が
検出された場合には、大容量の充電電源を切り離し、二
次電池を個別に充電する。よって、充電の効率化をさら
に高めることができる。
According to the second embodiment, when a large-capacity charging power source is required to rapidly charge a series-connected secondary battery, the series-connected battery is first replaced with a large-capacity charging power source. When full charge is detected even in one of the secondary batteries connected in series, a large-capacity charging power source is disconnected and the secondary batteries are individually charged. Therefore, charging efficiency can be further improved.

【0048】このような構成にすることで、充電状態検
出回路(実際の構成としては、各々の二次電池の満充電
検出回路と第二のダイオードに並列接続されたスイッチ
をオン・オフする制御回路から構成)が、各々の二次電
池の満充電を検出するとスイッチのオン・オフ比を制御
して二次電池の充電電流を個別に変化することが可能に
なる。
With such a configuration, the state-of-charge detection circuit (actually, a full-charge detection circuit for each secondary battery and control for turning on / off a switch connected in parallel to the second diode) Circuit) detects the full charge of each secondary battery, and controls the on / off ratio of the switch to individually change the charge current of the secondary battery.

【0049】また、最初に急速充電を行う際には大容量
のメイン充電回路で行い、少なくとも一個の電池が満充
電となった場合にはメイン充電回路を切り離し、その後
は上記の二次電池の個別充電回路を動作させて補充電を
行うことにより、各々の二次電池が過充電になることを
避けることが可能になる。
In addition, when the rapid charging is first performed, the main charging circuit of a large capacity is used, and when at least one battery is fully charged, the main charging circuit is disconnected. By performing the supplementary charging by operating the individual charging circuit, it is possible to prevent each secondary battery from being overcharged.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
充電回路は、トランスの複数の二次巻き線の夫々にルー
プ状に充電回路が構成され、複数の二次電池は直列に接
続されて二次電池の充電状態に応じて個別に充電制御さ
れる。よって、直列接続した二次電池の一つでも満充電
を検出した場合には、この満充電の電池をトリクル充電
し、既に満充電となっている二次電池に負担を掛けるこ
となく全ての二次電池を満充電状態とすることができ
る。
As is clear from the above description, in the charging circuit of the present invention, a charging circuit is formed in a loop shape on each of a plurality of secondary windings of a transformer, and a plurality of secondary batteries are connected in series. Then, the charge is individually controlled in accordance with the state of charge of the secondary battery. Therefore, when full charge is detected even in one of the secondary batteries connected in series, the fully charged battery is trickle-charged, and all secondary batteries that are already fully charged are not burdened. The secondary battery can be fully charged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の充電回路の実施形態を示し、第一の構
成例である多巻き線トランス充電回路図である。
FIG. 1 shows a charging circuit according to an embodiment of the present invention, and is a multi-winding transformer charging circuit diagram which is a first configuration example.

【図2】第一の構成例における満充電検出回路と制御回
路の構成例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a full charge detection circuit and a control circuit in a first configuration example.

【図3】トランス二次側スイッチのMOSFETを使用した場
合の構成例を示している。
FIG. 3 shows a configuration example when a MOSFET for a transformer secondary-side switch is used.

【図4】MOS FETによる置き換えの構成例を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of replacement by a MOS FET;

【図5】二次電池の供給電流をパルス幅で制限する方式
(PWM制御)の動作例を説明するための第1図であ
る。
FIG. 5 is a first diagram illustrating an operation example of a method (PWM control) of limiting a supply current of a secondary battery by a pulse width.

【図6】二次電池の供給電流をパルス幅で制限する方式
(PWM制御)の動作例を説明するための第2図であ
る。
FIG. 6 is a second diagram illustrating an operation example of a method (PWM control) of limiting a supply current of a secondary battery by a pulse width.

【図7】二次電池の供給電流をパルス幅で制限する方式
(PWM制御)の動作例を説明するための第3図であ
る。
FIG. 7 is a third diagram illustrating an operation example of a method (PWM control) of limiting a supply current of a secondary battery by a pulse width.

【図8】二次電池の供給電流をパルス数で制限する方式
(PNM制御)の動作例を説明するための第1図であ
る。
FIG. 8 is a first diagram illustrating an operation example of a method (PNM control) of limiting the supply current of the secondary battery by the number of pulses.

【図9】二次電池の供給電流をパルス数で制限する方式
(PNM制御)の動作例を説明するための第2図であ
る。
FIG. 9 is a second diagram for describing an operation example of a method (PNM control) of limiting the supply current of the secondary battery by the number of pulses.

【図10】本発明の第二の構成例を示し、多巻き線トラ
ンス充電回路を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a second configuration example of the present invention and showing a multi-winding transformer charging circuit.

【図11】本発明の第一の構成例における満充電検出回
路と制御回路を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a full charge detection circuit and a control circuit in the first configuration example of the present invention.

【図12】従来技術におけるスマート電池Aが充・放電
用に選択されている例を示す。
FIG. 12 shows an example in which a smart battery A in the prior art is selected for charging / discharging.

【図13】従来技術におけるスマート電池Aが放電用、
Bが充電用に選択されている例を示す。
FIG. 13 shows a conventional smart battery A for discharging,
An example in which B is selected for charging is shown.

【図14】従来技術におけるスマート電池Aが充・放電
用に選択された場合の接続図を示す。
FIG. 14 shows a connection diagram when a smart battery A in the prior art is selected for charging / discharging.

【図15】従来技術におけるスマート電池Aが放電用、
Bが充電用に選択された場合の接続図を示す。
FIG. 15 shows a conventional smart battery A for discharging,
FIG. 4 shows a connection diagram when B is selected for charging.

【図16】従来の多巻き線トランスを使用した充電回路
図を示している。
FIG. 16 shows a charging circuit diagram using a conventional multi-winding transformer.

【図17】従来の多巻き線トランスを使用した充電回路
図を示している。
FIG. 17 shows a charging circuit diagram using a conventional multi-winding transformer.

【図18】従来の充電回路の動作原理を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating the operation principle of a conventional charging circuit.

【図19】従来の充電回路へ適用されるスイッチ(SW
1)の具体的構成例を示す図である。
FIG. 19 shows a switch (SW) applied to a conventional charging circuit.
It is a figure which shows the example of 1) specific structure.

【図20】従来の充電回路(放電回路および補助電源)
の構成例を示す図である。
FIG. 20 shows a conventional charging circuit (discharging circuit and auxiliary power supply)
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 DC/AC変換部 11 トランス 12 制御回路 13 満充電検出回路 Da1、Db1、Dc1、Da2、Db2、Dc2 ダ
イオード Ra、Rb、Rc 抵抗器 Sa1、Sb1、Sc1 スイッチ Vs 直流電源
Reference Signs List 10 DC / AC converter 11 Transformer 12 Control circuit 13 Full charge detection circuit Da1, Db1, Dc1, Da2, Db2, Dc2 Diode Ra, Rb, Rc Resistor Sa1, Sb1, Sc1 Switch Vs DC power supply

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一つの一次巻き線に対する複数の二次巻
き線を有するトランスと、 各々が直列に接続され且つ両端が前記二次巻き線の端子
間へ接続されループ状に構成されたスイッチ、第1のダ
イオードおよび二次電池と、 前記二次電池の満充電状態を検出する満充電検出器と、 該満充電検出器の検出信号を入力して前記スイッチの開
閉動作を制御する制御回路とを有し、 前記複数の二次巻き線へ接続された複数の前記二次電池
が直列に接続され、 前記複数の二次電池の各々の充電状態に応じて個別に充
電制御することを特徴とする充電回路。
1. A transformer having a plurality of secondary windings for one primary winding, a switch each connected in series and having both ends connected between terminals of the secondary winding and configured in a loop shape, A first diode and a secondary battery; a full-charge detector for detecting a full charge state of the secondary battery; a control circuit for receiving a detection signal of the full-charge detector and controlling opening and closing operations of the switch; Wherein the plurality of secondary batteries connected to the plurality of secondary windings are connected in series, and charge control is performed individually according to the state of charge of each of the plurality of secondary batteries. Charging circuit.
【請求項2】 前記複数の二次巻き線へ接続された二次
電池毎に個別に充電動作が制御され、且つ前記複数の二
次電池が直列に接続されて積層電圧の出力を可能とした
ことを特徴とする請求項1記載の充電回路。
2. The charging operation is individually controlled for each of the secondary batteries connected to the plurality of secondary windings, and the plurality of secondary batteries are connected in series to enable output of a laminated voltage. The charging circuit according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記個別に充電制御がされた複数の二次
電池の前記直列接続された両端へ主充電回路がさらに接
続されて構成され、該直列に接続されて積層された二次
電池への前記個別の充電に加え一括充電を可能としたこ
とを特徴とする請求項1または2に記載の充電回路。
3. A plurality of secondary batteries, each of which has been individually controlled to be charged, further comprising a main charging circuit connected to both ends of the secondary batteries connected in series, and connected in series to the stacked secondary batteries. The charging circuit according to claim 1, wherein a batch charging is enabled in addition to the individual charging.
【請求項4】 前記満充電検出回路は、前記二次電池の
温度および電圧測定データを含むデータを入力し、該二
次電池の電圧減衰量(−ΔV)または/および単位時間
あたりの温度上昇値(dT/dt)を検出して前記二次
電池の充電状態を検出することを特徴とする請求項1か
ら3の何れかに記載の充電回路。
4. The full charge detection circuit inputs data including temperature and voltage measurement data of the secondary battery, and a voltage attenuation (−ΔV) or / and a temperature rise per unit time of the secondary battery. 4. The charging circuit according to claim 1, wherein the charging state of the secondary battery is detected by detecting a value (dT / dt).
【請求項5】 前記制御回路は、PWM信号発生回路、
PFM制御回路、PNM制御回路の何れかを有して構成
され、前記満充電検出回路からの制御信号に基づき前記
スイッチの接続動作を制御することにより、前記二次電
池の充電を制御することを特徴とする請求項1から4の
何れかに記載の充電回路。
5. The control circuit includes a PWM signal generation circuit,
A PFM control circuit or a PNM control circuit, and controlling the connection operation of the switch based on a control signal from the full charge detection circuit to control charging of the secondary battery. The charging circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein
【請求項6】 前記制御回路は、前記満充電検出回路か
ら前記複数の二次電池の個別の満充電状態か否かの信号
を受信し、何れか一個でも満充電信号を受けた場合には
前記主充電回路を開放し、前記二次電池を個別に充電制
御することを特徴とする請求項3から5の何れかに記載
の充電回路。
6. The control circuit receives a signal indicating whether or not each of the plurality of rechargeable batteries is in a full charge state from the full charge detection circuit, and when any one of the plurality of secondary batteries receives a full charge signal, The charging circuit according to any one of claims 3 to 5, wherein the main charging circuit is opened to control charging of the secondary batteries individually.
【請求項7】 前記スイッチは、MOS FETである
ことを特徴とする請求項1から6の何れかに記載の充電
回路。
7. The charging circuit according to claim 1, wherein the switch is a MOS FET.
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