JP2005117871A - Charging device and charging method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン電池などの2次電池の充電装置に関する。 The present invention relates to a charging device for a secondary battery such as a lithium ion battery.
例えば、リチウムイオン電池など充電により繰り返し使用が可能な電池を充電する充電装置がある。
このような充電装置は、例えば、充電対象の電池と並列に設けられた電池有無検出用の抵抗を流れる充電電流によって生じた電圧を基に、充電対象として電池が設置されているか否か並びに電池の充電状態を判断し、その結果を用いて生成したパルス信号を基に、充電電流を電池に間欠的に供給している。
また、上述した充電装置では、充電電流の供給元となる電源と上記電池との間に抵抗およびトランジスタと直列に接続することで、電池が放電状態の場合でも、上記供給元と電池との間に所定の電圧を持たせている。これにより、充電電流の制御回路を上記供給元の電源によって駆動できる。
ところで、上述した充電装置では、電池の充電電位が上記電源の電位に近づくにしたがって、パルス信号のパルス幅の時間間隔を長くし(充電電流を供給する期間の時間間隔を長くし)、単位時間に電池に供給する充電電流を少なくしている。すなわち、充電装置から電池に充電電流を供給しない期間を長くしている。
For example, there is a charging device that charges a battery that can be repeatedly used by charging, such as a lithium ion battery.
Such a charging device is, for example, whether or not a battery is installed as a charging target based on a voltage generated by a charging current flowing through a battery presence / absence detection resistor provided in parallel with the charging target battery and the battery. The charging current is intermittently supplied to the battery based on a pulse signal generated using the result of the determination.
Further, in the above-described charging device, a resistor and a transistor are connected in series between the power source serving as a charging current supply source and the battery, so that even when the battery is in a discharged state, the battery is connected between the supply source and the battery. Has a predetermined voltage. Thus, the charging current control circuit can be driven by the power source of the supply source.
By the way, in the above-described charging device, as the charging potential of the battery approaches the potential of the power source, the time interval of the pulse width of the pulse signal is increased (the time interval of supplying the charging current is increased), and the unit time The charging current supplied to the battery is reduced. That is, the period during which no charging current is supplied from the charging device to the battery is lengthened.
しかしながら、上述した充電装置は、上記電池有無検出用の抵抗に充電電流が流れている期間しか充電対象として電池が設置されているか否かの判断を行えない。
そのため、上述したように充電電流を供給する期間の時間間隔が長くなると、充電対象として電池が設置されているかの判断を行えない期間が長くなり、充電対象から電池が外された後も、充電電流が継続して供給されてしまう場合があるという問題がある。
However, the above-described charging apparatus cannot determine whether or not a battery is installed as a charging target only during a period in which a charging current is flowing through the battery presence / absence detection resistor.
Therefore, if the time interval of the period for supplying the charging current is increased as described above, the period during which it is not possible to determine whether the battery is installed as the charging target becomes longer, and the charging is performed even after the battery is removed from the charging target. There is a problem that current may be continuously supplied.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、充電対象としての電池の有無を常に安定して検出でき、不要な充電電流の供給を抑制できる充電装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this situation, and it aims at providing the charging device which can always detect the presence or absence of the battery as a charging object stably, and can suppress supply of an unnecessary charging current.
上記の目的を達成するため、本発明の充電装置は、充電対象の電池と接続される接続手段と、急速充電期間に、前記接続手段を介して前記電池に間欠的に充電電流を供給する第1の供給手段と、前記急速充電期間以外に、前記接続手段を介して前記電池に間欠的に充電電流を供給し、前記電池に前記充電電流を流す過程で前記充電電流が流れる抵抗を有し、前記第1の供給手段に対して並列に設けられた第2の供給手段と、前記第1の供給手段または前記第2の供給手段が前記電池に前記充電電流の供給を行っている供給期間に前記接続手段の電位を基に前記電池の電圧を判断する指標となる指標値を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した前記指標値を基に前記接続手段に前記電池が接続されていると判断した場合に前記第2の供給手段が前記電池に供給する単位時間当たりの前記充電電流を制御し、前記接続手段に前記電池が接続されていないと判断した場合に前記第2の供給手段による前記電池への充電電流の供給を停止する第1の制御手段と、前記供給期間が一定時間間隔で生じるように前記第2の供給手段を制御する第2の制御手段とを有する。 In order to achieve the above object, a charging device according to the present invention includes a connecting unit connected to a battery to be charged, and a charging current intermittently supplied to the battery via the connecting unit during a quick charging period. 1 supply means, and, in addition to the quick charging period, the battery has a resistance through which the charging current is intermittently supplied to the battery via the connection means and the charging current is supplied to the battery. A second supply means provided in parallel to the first supply means, and a supply period in which the first supply means or the second supply means supplies the charging current to the battery. Detecting means for detecting an index value as an index for judging the voltage of the battery based on the potential of the connecting means, and the battery is connected to the connecting means based on the index value detected by the detecting means. Said second supply when it is determined that When the stage controls the charging current per unit time supplied to the battery and determines that the battery is not connected to the connecting means, the charging current is supplied to the battery by the second supplying means. First control means for stopping, and second control means for controlling the second supply means so that the supply period occurs at regular time intervals.
本発明の充電装置は、好ましくは、前記第1の供給手段は、第1のトランジスタであり、前記第2の供給手段は、第2のトランジスタと、前記抵抗と、前記充電電流が前記電池に供給される向きを順方向とするダイオードとを直列に接続して構成され、前記第1の制御手段および前記第2の制御手段は、前記第2の供給手段の前記第2のトランジスタをオン/オフして前記電池への前記充電電流の供給を制御する。 In the charging device according to the present invention, preferably, the first supply means is a first transistor, and the second supply means is a second transistor, the resistor, and the charging current to the battery. The first control means and the second control means are configured to turn on / off the second transistor of the second supply means. Turn off to control the supply of the charging current to the battery.
本発明の充電装置は、好ましくは、前記検出手段、前記第1の制御手段および前記第2の制御手段は、前記充電電流の供給元の電源によって駆動される。 In the charging device of the present invention, preferably, the detection unit, the first control unit, and the second control unit are driven by a power source that supplies the charging current.
本発明の充電装置は、好ましくは、前記第1の供給手段および前記第2の供給手段は、前記電池に前記充電電流を供給する期間で電流供給側と前記接続手段とを接続状態にし、前記電池への前記充電電流の供給を停止する期間で前記電流供給側と前記接続手段とを非接続状態にするスイッチング手段である。
また、本発明の充電装置は、好ましくは、前記電池は、過充電状態で、放電方向にのみ電流が流れる電池である。
In the charging device of the present invention, preferably, the first supply unit and the second supply unit connect the current supply side and the connection unit during a period of supplying the charging current to the battery, and Switching means for bringing the current supply side and the connection means into a disconnected state during a period in which the supply of the charging current to the battery is stopped.
In the charging device of the present invention, preferably, the battery is an overcharged battery and a current flows only in a discharging direction.
本発明によれば、充電対象としての電池の有無を常に安定して検出でき、不要な充電電流の供給を抑制できる充電装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the presence or absence of the battery as charging object can always be detected stably, and the charging device which can suppress supply of an unnecessary charging current can be provided.
以下、本発明の実施形態に係わる充電装置について説明する。
第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態に係わる充電装置1の構成図である。
図1に示すように、充電装置1は、リチウムイオン電池などの充電により繰り返し使用が可能な電池5の充電を行う。
ここで、充電装置1が本発明の充電装置に対応し、電池5が第2の発明の充電対象としての電池に対応している。
Hereinafter, a charging device according to an embodiment of the present invention will be described.
First Embodiment FIG. 1 is a configuration diagram of a charging device 1 according to a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the charging device 1 charges a battery 5 that can be used repeatedly by charging a lithium ion battery or the like.
Here, the charging device 1 corresponds to the charging device of the present invention, and the battery 5 corresponds to the battery as the charging target of the second invention.
〔電池5〕
図1に示すように、電池5は、例えば、スイッチSW1、ダイオードD1、スイッチSW2、ダイオードD2、電池部VAT、抵抗R5,R6を有する。
スイッチSW1の一端は、電池5が充電対象として充電装置1に設置された状態で、充電装置1内のトランジスタTr1のコレクタCおよびダイオードD5のカソードに接続される。
また、SW1の他端は、スイッチSW2の一端に接続されている。
スイッチSW2の他端は、電池部VATの正電極に接続されている。
電池部VATの負電極は、電池5が充電対象として充電装置1に設置された状態で、充電装置1内の抵抗R5を介して端子T2と接続される。
[Battery 5]
As shown in FIG. 1, the battery 5 includes, for example, a switch SW1, a diode D1, a switch SW2, a diode D2, a battery unit VAT, and resistors R5 and R6.
One end of the switch SW1 is connected to the collector C of the transistor Tr1 and the cathode of the diode D5 in the charging device 1 in a state where the battery 5 is installed in the charging device 1 as a charging target.
The other end of SW1 is connected to one end of switch SW2.
The other end of the switch SW2 is connected to the positive electrode of the battery unit VAT.
The negative electrode of the battery unit VAT is connected to the terminal T2 via the resistor R5 in the charging device 1 in a state where the battery 5 is installed in the charging device 1 as a charging target.
ダイオードD1は、カソードがスイッチSW1の一端と接続され、アノードがスイッチSW1の他端と接続されるように、スイッチSW1に対して並列に接続されている。
ダイオードD2は、アノードがスイッチSW2の一端と接続され、カソードがスイッチSW1の他端と接続されるように、スイッチSW2に対して並列に接続されている。
The diode D1 is connected in parallel to the switch SW1 so that the cathode is connected to one end of the switch SW1 and the anode is connected to the other end of the switch SW1.
The diode D2 is connected in parallel to the switch SW2 so that the anode is connected to one end of the switch SW2 and the cathode is connected to the other end of the switch SW1.
電池部VATには、直列に接続された抵抗R5,R6が並列に接続されている。
スイッチSW1,SW2は、抵抗R5とR6との接合部Aの電位を基に、接続状態および非接続状態の何れか一方の状態になる。
具体的には、接合部Aの電位が、電池部VATの過充電電圧に応じて規定された所定の電位以上になると、スイッチSW1が非接続状態になり、スイッチSW2が接続状態になる。これにより、電池部VATが過充電状態である場合に、ダイオードD1によって充電装置1から電池部VATに充電電流が流れ込むことを回避できる。
一方、接合部Aの電位が、電池部VATの過充電電圧に応じて規定された所定の電位未満の場合には、スイッチSW1が接続状態になり、スイッチSW2が非接続状態になる。これにより、電池部VATが満充電近くではない場合に、ダイオードD2によって電池部VATに充電装置1に放電することを回避できる。
Resistors R5 and R6 connected in series are connected in parallel to the battery unit VAT.
The switches SW1 and SW2 are in one of a connected state and a non-connected state based on the potential at the junction A between the resistors R5 and R6.
Specifically, when the potential of the junction A becomes equal to or higher than a predetermined potential defined according to the overcharge voltage of the battery unit VAT, the switch SW1 is disconnected and the switch SW2 is connected. Thereby, when the battery part VAT is an overcharge state, it can avoid that charging current flows into the battery part VAT from the charging device 1 by the diode D1.
On the other hand, when the potential of the junction A is less than a predetermined potential defined according to the overcharge voltage of the battery unit VAT, the switch SW1 is connected and the switch SW2 is disconnected. Thereby, when the battery part VAT is not near full charge, it can avoid discharging to the charging device 1 to the battery part VAT by the diode D2.
〔充電装置1〕
図1に示すように、充電装置1は、例えば、充電制御回路10、トランジスタTr1、抵抗R1,R2、抵抗R3,R4、抵抗R5、端子T1,T2、トランジスタTr12、抵抗R9およびダイオードD5を有する。
ここで、トランジスタTr1が本発明の供給手段に対応し、トランジスタTr12、抵抗R9およびダイオードD5が本発明の第2の供給手段に対応し、図2に示す充電パルス生成部14の電池検出機能部21が本発明の検出手段に対応し、充電制御機能部23が本発明の第1の制御手段に対応し、電池検出パルス生成部15が本発明の第2の制御手段に対応している。
[Charging device 1]
As shown in FIG. 1, the charging device 1 includes, for example, a
Here, the transistor Tr1 corresponds to the supply unit of the present invention, the transistor Tr12, the resistor R9, and the diode D5 correspond to the second supply unit of the present invention, and the battery detection function unit of the charge
図1に示すように、端子T1とT2との間に、抵抗R1,R2が直列に接続されている。
端子T1とT2との間には、所定の電源(充電電流の供給元となる電源)から所定の電圧が供給されている。
端子T2には、抵抗R5の一端が接続されている。
抵抗R5の他端は、電池5が充電対象として充電装置1に設置された状態で、電池5の電池部VATの負電極に接続される。
As shown in FIG. 1, resistors R1 and R2 are connected in series between terminals T1 and T2.
A predetermined voltage is supplied between the terminals T1 and T2 from a predetermined power source (a power source that supplies the charging current).
One end of a resistor R5 is connected to the terminal T2.
The other end of the resistor R5 is connected to the negative electrode of the battery unit VAT of the battery 5 in a state where the battery 5 is installed in the charging device 1 as a charging target.
端子T1には、PNP型のトランジスタTr1のエミッタが接続されている。
トランジスタTr1のコレクタは、電池5が充電対象として充電装置1に設置された状態で、電池5のスイッチSW1の一方の端子に接続される。
また、トランジスタTr1のコレクタと、抵抗R5の他端との間には、抵抗R3,R4が直列に接続されている。
The emitter of a PNP transistor Tr1 is connected to the terminal T1.
The collector of the transistor Tr1 is connected to one terminal of the switch SW1 of the battery 5 in a state where the battery 5 is installed in the charging device 1 as a charging target.
Resistors R3 and R4 are connected in series between the collector of the transistor Tr1 and the other end of the resistor R5.
また、端子T1には、トランジスタTr12のエミッタが接続されている。
トランジスタTr12は、充電側(端子T1)から電池5への充電電流の供給経路上で、トランジスタTr11に対して並列に設けられている。
トランジスタTr12のベースには、充電パルス生成部14および電池検出パルス生成部15から、それぞれパルス信号S14およびS15が供給される。
本実施形態では、トランジスタT12、抵抗R9およびダイオードD5を直列に接続した回路を、トランジスタTr11と並列して設けることで、抵抗で短絡されたような電池5が充電対象として設置された場合でも、抵抗R9を流れる電流により抵抗R9に生じる電圧により、充電電流の供給元の電源と電池5との間が同電位になることを回避できる。そのため、急速充電部13、充電パルス生成部14および電池検出パルス生成部15への電力供給を、上記充電電流の供給元の電源から行うことができる。
トランジスタTr11のコレクタには、抵抗R9の一端が接続されている。
抵抗R9の他端には、ダイオードD5のアノードが接続されている。
ダイオードD5のカソードは、トランジスタTr11のコレクタに接続されている。
Further, the emitter of the transistor Tr12 is connected to the terminal T1.
The transistor Tr12 is provided in parallel to the transistor Tr11 on the charging current supply path from the charging side (terminal T1) to the battery 5.
Pulse signals S14 and S15 are supplied to the base of the transistor Tr12 from the
In the present embodiment, a circuit in which the transistor T12, the resistor R9, and the diode D5 are connected in series is provided in parallel with the transistor Tr11, so that even when the battery 5 that is short-circuited by the resistor is installed as a charge target, The voltage generated in the resistor R9 due to the current flowing through the resistor R9 can avoid the same potential between the power source that supplies the charging current and the battery 5. Therefore, power can be supplied to the
One end of a resistor R9 is connected to the collector of the transistor Tr11.
The other end of the resistor R9 is connected to the anode of the diode D5.
The cathode of the diode D5 is connected to the collector of the transistor Tr11.
充電制御回路10は、図1に示すように、例えば、電圧制御部11、電流制御部12、急速充電部13、充電パルス生成部14および電池検出パルス生成部15を有する。
電圧制御部11は、抵抗R1とR2との接合部Bを所定の電位に固定する定電圧回路である。
電流制御部12は、所定の定電流を供給する定電流回路である。
As shown in FIG. 1, the
The
The
急速充電部13は、急速充電時に、電池5の電圧が規定電圧に達するまで、トランジスタTr1のエミッタとコレクタとの間を導通状態するための制御信号S13をトランジスタTr1のベースに供給する。これにより、トランジスタTr1が、所定期間継続して定電流の充電電流を電池5のスイッチSW1に供給する。
また、急速充電部13は、電池5の電圧が規定電圧に達した後は、充電パルス生成部14による充電制御に切り換える。
The
Further, after the voltage of the battery 5 reaches the specified voltage, the
図2は、図1に示す充電パルス生成部14の機能ブロック図である。
図2に示すように、充電パルス生成部14は、例えば、電位検出機能部21、電池設置有無検出部22および充電制御機能部23を有する。
FIG. 2 is a functional block diagram of the
As illustrated in FIG. 2, the charge
電位検出機能部21は、抵抗R3とR4との接合部Cの電位(本発明の電池の充電状態を判断する指標となる指標値)を検出し、その検出結果を電池設置有無検出部22に出力する。
電池設置有無検出部22は、電池設置有無検出部22から入力した接合部Cの電位を基に、当該電位が第1の電位以上の場合に、電池5が充電対象として充電装置1に設置されていないと判断し、電位検出機能部21が検出した電位が第1の電位未満の場合に電池5が充電対象として充電装置1に設置されている判断する。
電池設置有無検出部22は、トランジスタTr1あるいはTr12がオン状態のときに、充電電流Ic1,Ic2が抵抗R3,R4を流れるか否かで決まる接合点Cの電位を基に、電池5が充電対象として充電装置1に設置されているか否かを検出する。すなわち、電池設置有無検出部22は、トランジスタTr1あるいはTr12がオン状態のときにのみ、電池5が充電対象として充電装置1に設置されているか否かを適切に検出できる。
The potential
The battery installation presence /
When the transistor Tr1 or Tr12 is in the on state, the battery installation presence /
充電制御機能部23は、電池設置有無検出部22によって電池5が充電対象として充電装置1に設置されていると判断されていることを条件に、電位検出機能部21が検出した接合部Cの電位を基に、トランジスタTr12のエミッタとコレクタとの間を間欠的に導通状態にして単位時間に所定の充電電流が抵抗R9およびダイオードD5を介して電池5のスイッチSW1に供給されるように、トランジスタTr12のベースの電位を制御する。これにより、トランジスタTr12のコレクタから、抵抗R5およびダイオードD5を介して電池5に供給される充電電流はパルス波形となる。
The charge
具体的には、充電制御機能部23は、電位検出機能部21が検出した接合部Cの電位を基に抵抗R9に流れる電流が大きくなるに従って、充電パルス信号S14の負のパルス間隔を長くするように(単位時間に抵抗R9を流れる充電電流が少なくなるように)充電パルス信号S14を生成し、これをトランジスタTr12のベースの電位を制御する。
充電パルス信号S14は、電池5が如何なる充電電圧を有していても、トランジスタTr12のエミッタ・コレクタ間の電圧Vceが十分に飽和するベース電流がトランジスタTr12のベースに流入するように規定される。
充電制御機能部23は、電位検出機能部21が検出した接合部Cの電位を基に、抵抗R9に流れる電流が所定の値である場合に、例えば、図3(A)に示す時間間隔T1の負のパルスを有する充電パルス信号S14を生成する。
これにより、トランジスタTr12のコレクタから抵抗R9およびダイオードD5を介して電池5に、図3(B)に示す時間間隔T1で正のパルスを有するパルス波形の充電電流Icが供給される。
Specifically, the charge
The charge pulse signal S14 is defined so that the base current at which the voltage Vce between the emitter and the collector of the transistor Tr12 is sufficiently saturated flows into the base of the transistor Tr12 regardless of the charging voltage of the battery 5.
When the current flowing through the resistor R9 is a predetermined value based on the potential of the junction C detected by the potential
As a result, a charging current Ic having a pulse waveform having a positive pulse is supplied from the collector of the transistor Tr12 to the battery 5 through the resistor R9 and the diode D5 at the time interval T1 shown in FIG.
また、充電制御機能部23は、電位検出機能部21が検出した接合部Cの電位を基に、抵抗R9に流れる電流が上記図3(A)の場合に比べて大きい場合に、例えば、図3(C)に示すように、図3(A)に示す時間間隔T1より長い時間間隔T2の負のパルスを有する充電パルス信号S14を生成する。
これにより、トランジスタTr12のコレクタから抵抗R9およびダイオードD5を介して電池5に、図3(D)に示す時間間隔T2で正のパルスを有するパルス波形の充電電流Icが供給される。
本実施形態では、このように、抵抗R9を流れる電流が大きくなるに従って、充電電流Icの正のパルスの幅の時間間隔を長くすることで、抵抗R9におけるエネルギー損失が過大になることを回避する。
In addition, the charge
As a result, the charging current Ic having a pulse waveform having a positive pulse is supplied from the collector of the transistor Tr12 to the battery 5 through the resistor R9 and the diode D5 at the time interval T2 shown in FIG.
In the present embodiment, as described above, the time interval of the positive pulse width of the charging current Ic is increased as the current flowing through the resistor R9 increases, thereby avoiding excessive energy loss in the resistor R9. .
電池検出パルス生成部15は、図3(E)に示すように、例えば、一定の時間間隔T1の負のパルスを有する電池検出パルス信号S15を生成し、これをトランジスタTr12のベースに供給する。
電池検出パルス生成部15は、電位検出機能部21が検出した接合部Cの電位とは無関係に常に、図3(C)に示す一定の時間間隔T2の負のパルスを有する電池検出パルス信号S15を生成する。
これにより、トランジスタTr12のコレクタから電池5に、図3(F)に示すパルス波形の充電電流Icが供給される。
すなわち、充電電流Icは、図3(D)の場合には、図3(D)に示す充電電流Icの隣接する正のパルスの間のタイミングに図3(F)に示すパルスP1,P2が生じたものになる。
As shown in FIG. 3E, the battery
The battery
Thereby, the charging current Ic having the pulse waveform shown in FIG. 3F is supplied from the collector of the transistor Tr12 to the battery 5.
That is, in the case of FIG. 3 (D), the charging current Ic has the pulses P1 and P2 shown in FIG. 3 (F) at the timing between the adjacent positive pulses of the charging current Ic shown in FIG. 3 (D). It will happen.
ここで、図3(E)に示す電池検出パルス信号S15の負のパルスの時間間隔T1は、例えば、図3(A)に示す充電パルス信号S14と同じである。
但し、電池検出パルス信号S15は、電池検出パルス信号S15を基にトランジスタTr12が導通状態になることによる充電レートが、充電パルス信号S14を基にトランジスタTr12が導通状態になることによる充電レートに比べて十分に低くなるように、負のパルスのパルス幅が規定されている。
すなわち、電池検出パルス信号S15は、トランジスタTr12の電圧Vceが非飽和状態になり、通常の飽和時に比べて十分低い値のベース電流がトランジスタTr12のベースに流入するように規定される。
本実施形態では、上述したように、充電パルス信号S14とは別に、図3(E)で示す時間間隔T1で負のパルスを常に発生する電池検出パルス信号S15を生成し、これをトランジスタTr12のベースに供給することで、図3(C)に示すように、充電パルス信号S14の負のパルスの時間間隔が長くなった場合でも、それより短い一定の時間間隔T1でトランジスタTr12をエミッタ・コレクタ間を接続状態にできる。これにより、図2に示す電池設置有無検出部22は、電池5の有無を、時間間隔T1で常に検出できる。
Here, the time interval T1 of the negative pulse of the battery detection pulse signal S15 shown in FIG. 3E is the same as the charge pulse signal S14 shown in FIG. 3A, for example.
However, the battery detection pulse signal S15 has a charging rate based on the battery detection pulse signal S15 that causes the transistor Tr12 to become conductive, and a charging rate that results from the transistor Tr12 that becomes conductive based on the charging pulse signal S14. Therefore, the pulse width of the negative pulse is specified so as to be sufficiently low.
That is, the battery detection pulse signal S15 is defined such that the voltage Vce of the transistor Tr12 is in a non-saturated state, and a base current having a sufficiently lower value than the normal saturation flows into the base of the transistor Tr12.
In the present embodiment, as described above, apart from the charge pulse signal S14, a battery detection pulse signal S15 that always generates a negative pulse at the time interval T1 shown in FIG. By supplying to the base, as shown in FIG. 3C, even when the time interval of the negative pulse of the charging pulse signal S14 becomes longer, the transistor Tr12 is connected to the emitter / collector at a constant time interval T1 shorter than that. The connection can be made between the two. Thereby, the battery installation presence /
充電装置1は、例えば、充電パルス生成部14からトランジスタTr12のベースに図4(B)に示す充電パルス信号S14が出力され、電池検出パルス生成部15からトランジスタTr12のベースに図4(C)に示す電池検出パルスS15が出力される。
これにより、図4(E)に示す充電電流Ic1が電池5に供給され、電池5の電圧は図4(A)に示すように上昇する。
また、このとき、急速充電部13からの制御信号S13により、トランジスタTr11は非導通状態になり、図4(D)に示すように、充電電流Ic2は略ゼロになる。
In the charging device 1, for example, the charging pulse signal S14 shown in FIG. 4B is output from the charging
Thereby, the charging current Ic1 shown in FIG. 4 (E) is supplied to the battery 5, and the voltage of the battery 5 rises as shown in FIG. 4 (A).
At this time, the transistor Tr11 is turned off by the control signal S13 from the
〔第1の動作例〕
当該動作例では、急速充電時ではない通常充電時に、電位検出機能部21が検出した接合部Cの電位に応じて、充電パルス生成部14が図3(C)に示す充電パルス信号S14を出力した場合の動作例を説明する。
この場合には、前述したように、充電パルス生成部14が、図3(C)に示すように、時間間隔T2のパルスを有する充電パルス信号S14を生成し、これをトランジスタTr12のベースBに供給する。
これにより、トランジスタTr12が、図3(C)に示す充電パルス信号S14がローレベルLの期間、そのエミッタとコレクタとを導通状態にし、電池5のスイッチSW1に充電電流Icを供給する。
また、トランジスタTr12が、図3(C)に示す充電パルス信号S14がハイレベルHの期間、そのエミッタとコレクタとを非導通状態にする。これにより、充電装置1から電池5に、図3(D)に示すように充電電流Icが間欠的に供給される。
上述した動作と並行して、電池検出パルス生成部15が、図3(E)に示すように、時間間隔T1のパルスを有する電池検出パルス信号S15を生成し、これをトランジスタTr12のベースBに供給する。
これにより、トランジスタTr12が、図3(E)に示す電池検出パルス信号S15がローレベルLの期間、そのエミッタとコレクタとを導通状態にし、電池5のスイッチSW1に充電電流Icを供給する。
また、トランジスタTr12が、図3(E)に示す電池検出パルス信号S15がハイレベルHの期間、そのエミッタとコレクタとを非導通状態にする。これにより、充電装置1から電池5に、図3(F)に示すように充電電流Icが間欠的に供給される。
すなわち、電池検出パルス信号S15により、充電電流Icが時間間隔T1で常に流れ、これにより、図2に示す電池設置有無検出部22が時間間隔T1で電池5の有無を常に検出できる。
[First operation example]
In this operation example, the charging
In this case, as described above, the
Thereby, the transistor Tr12 makes its emitter and collector conductive while the charge pulse signal S14 shown in FIG. 3C is at the low level L, and supplies the charge current Ic to the switch SW1 of the battery 5.
Further, the transistor Tr12 makes its emitter and collector non-conductive while the charge pulse signal S14 shown in FIG. Thereby, the charging current Ic is intermittently supplied from the charging device 1 to the battery 5 as shown in FIG.
In parallel with the above-described operation, the battery
Thereby, the transistor Tr12 makes its emitter and collector conductive while the battery detection pulse signal S15 shown in FIG. 3E is at the low level L, and supplies the charging current Ic to the switch SW1 of the battery 5.
Further, the transistor Tr12 makes its emitter and collector non-conductive while the battery detection pulse signal S15 shown in FIG. As a result, the charging current Ic is intermittently supplied from the charging device 1 to the battery 5 as shown in FIG.
That is, by the battery detection pulse signal S15, the charging current Ic always flows at the time interval T1, and thus the battery installation presence /
〔第2の動作例〕
当該動作例では、充電装置1が急速充電動作を行う場合を説明する。
この場合には、急速充電部13が電池5の電圧が規定電圧に達するまで、ローレベルLの制御信号S13をトランジスタTr11のベースBに供給する。これにより、トランジスタTr11が、所定期間継続して定電流の充電電流を電池5のスイッチSW1に供給する。
また、急速充電部13は、電池5の電圧が規定電圧に達した後は、充電パルス生成部14による充電制御に切り換える。
また、充電パルス生成部14および電池検出パルス生成部15が、それぞれハイレベルHを保持する充電パルス信号S14および電池検出パルス信号S15を生成し、これをトランジスタTr12のベースBに供給する。
これにより、トランジスタTr12のエミッタとコレクタとの間は、非接続状態に保持される。
[Second operation example]
In this operation example, a case where the charging device 1 performs a quick charging operation will be described.
In this case, the
Further, after the voltage of the battery 5 reaches the specified voltage, the
In addition, the charge
As a result, the emitter and collector of the transistor Tr12 are kept in a disconnected state.
以上説明したように、充電装置1によれば、充電パルス信号S14とは別に、図3(E)で示す時間間隔T1で負のパルスを常に発生する電池検出パルス信号S15を生成し、これをトランジスタTr12のベースに供給することで、図3(C)に示すように、充電パルス信号S14の負のパルスの時間間隔が長くなった場合でも、それより短い一定の時間間隔T1でトランジスタTr12をエミッタ・コレクタ間を接続状態にできる。これにより、図2に示す電池設置有無検出部22は、電池5の有無を、時間間隔T1で常に検出できる。
その結果、充電パルス生成部14は、電池設置有無検出部22の判断結果を基に、電池5が取り外された場合に、トランジスタTr12のエミッタとコレクタとの間を即座に非接続状態にして、充電電流Icの供給を停止できる。
As described above, according to the charging device 1, apart from the charging pulse signal S14, the battery detection pulse signal S15 that always generates a negative pulse at the time interval T1 shown in FIG. By supplying to the base of the transistor Tr12, as shown in FIG. 3C, even when the time interval of the negative pulse of the charging pulse signal S14 becomes longer, the transistor Tr12 is turned on at a constant time interval T1 shorter than that. The emitter and collector can be connected. Thereby, the battery installation presence /
As a result, the
また、充電装置1によれば、図1に示すように、トランジスタT12、抵抗R9およびダイオードD5を直列に接続した回路を、トランジスタTr11と並列して設けることで、抵抗で短絡されたような電池5が充電対象として設置された場合でも、抵抗R9を流れる電流により抵抗R9に生じる電圧により、充電電流の供給元の電源と電池5との間が同電位になることを回避できる。そのため、急速充電部13、充電パルス生成部14および電池検出パルス生成部15への電力供給を、上記充電電流の供給元の電源から行うことができる。
Further, according to the charging device 1, as shown in FIG. 1, a battery in which a circuit in which a transistor T12, a resistor R9, and a diode D5 are connected in series is provided in parallel with the transistor Tr11, and is short-circuited by a resistor Even when 5 is installed as a charging target, it is possible to avoid the same potential between the power source that supplies the charging current and the battery 5 due to the voltage generated in the resistor R9 due to the current flowing through the resistor R9. Therefore, power can be supplied to the
また、充電装置1によれば、電池検出パルス信号S15は、電池検出パルス信号S15を基にトランジスタTr12が導通状態になることによる充電レートが、充電パルス信号S14を基にトランジスタTr12が導通状態になることによる充電レートに比べて十分に低くなるようにパルス幅およびパルス電圧が規定されているため、電池検出パルス信号S15により電池5が過充電されることはない。 Further, according to the charging device 1, the battery detection pulse signal S15 has a charging rate that is based on the battery detection pulse signal S15 and the transistor Tr12 is turned on, and the transistor Tr12 is turned on based on the charge pulse signal S14. Since the pulse width and the pulse voltage are defined so as to be sufficiently lower than the charging rate due to this, the battery 5 is not overcharged by the battery detection pulse signal S15.
本発明は、リチウムイオン電池などの2次電池の充電装置に適用可能である。 The present invention is applicable to a charging device for a secondary battery such as a lithium ion battery.
1…充電装置、5…電池、10…充電制御回路、11…電圧制御部、12…電流制御部、13…急速充電部、14…充電パルス生成部、15…電池検出パルス生成部、Tr1,Tr11,Tr12…トランジスタ、SW1,SW2…スイッチ、D1,D2,D5…ダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Charging apparatus, 5 ... Battery, 10 ... Charge control circuit, 11 ... Voltage control part, 12 ... Current control part, 13 ... Quick charge part, 14 ... Charge pulse generation part, 15 ... Battery detection pulse generation part, Tr1, Tr11, Tr12 ... Transistor, SW1, SW2 ... Switch, D1, D2, D5 ... Diode
Claims (5)
急速充電期間に、前記接続手段を介して前記電池に間欠的に充電電流を供給する第1の供給手段と、
前記急速充電期間以外に、前記接続手段を介して前記電池に間欠的に充電電流を供給し、前記電池に前記充電電流を流す過程で前記充電電流が流れる抵抗を有し、前記第1の供給手段に対して並列に設けられた第2の供給手段と、
前記第1の供給手段または前記第2の供給手段が前記電池に前記充電電流の供給を行っている供給期間に前記接続手段の電位を基に前記電池の電圧を判断する指標となる指標値を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記指標値を基に前記接続手段に前記電池が接続されていると判断した場合に前記第2の供給手段が前記電池に供給する単位時間当たりの前記充電電流を制御し、前記接続手段に前記電池が接続されていないと判断した場合に前記第2の供給手段による前記電池への充電電流の供給を停止する第1の制御手段と、
前記供給期間が一定時間間隔で生じるように前記第2の供給手段を制御する第2の制御手段と
を有する充電装置。 A connection means connected to the battery to be charged;
First supply means for intermittently supplying a charging current to the battery via the connection means during a quick charge period;
In addition to the quick charge period, the first supply is provided with a resistor through which the charging current is intermittently supplied to the battery via the connection means, and the charging current flows in the process of supplying the charging current to the battery. Second supply means provided in parallel to the means;
An index value serving as an index for judging the voltage of the battery based on the potential of the connecting means during a supply period in which the first supply means or the second supply means supplies the charging current to the battery. Detecting means for detecting;
The second supply means controls the charging current per unit time supplied to the battery when it is determined that the battery is connected to the connection means based on the index value detected by the detection means. First control means for stopping supply of charging current to the battery by the second supply means when it is determined that the battery is not connected to the connection means;
And a second control unit that controls the second supply unit such that the supply period occurs at a constant time interval.
前記第2の供給手段は、第2のトランジスタと、前記抵抗と、前記充電電流が前記電池に供給される向きを順方向とするダイオードとを直列に接続して構成され、
前記第1の制御手段および前記第2の制御手段は、前記第2の供給手段の前記第2のトランジスタをオン/オフして前記電池への前記充電電流の供給を制御する
請求項1に記載の充電装置。 The first supply means is a first transistor;
The second supply means is configured by connecting in series a second transistor, the resistor, and a diode having a forward direction in which the charging current is supplied to the battery,
The first control means and the second control means control the supply of the charging current to the battery by turning on / off the second transistor of the second supply means. Charging device.
請求項2に記載の充電装置。 The charging device according to claim 2, wherein the detection unit, the first control unit, and the second control unit are driven by a power source that supplies the charging current.
請求項1〜3のいずれかに記載の充電装置。 The first supply means and the second supply means connect the current supply side and the connection means in a period during which the charging current is supplied to the battery, and stop supplying the charging current to the battery. The charging device according to claim 1, wherein the charging device is a switching unit that disconnects the current supply side and the connection unit during a period of time.
請求項1〜4のいずれかに記載の充電装置。
The charging device according to claim 1, wherein the battery is an overcharged battery and a current flows only in a discharging direction.
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