JP2009060683A - Charger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、またはリチウムイオン電池等の二次電池を充電するための充電装置に関し、特に、充電装置の入力直流電源として、ACアダプタおよびカーバッテリー等の複数種の電源が適用可能な充電装置に関する。 The present invention relates to a charging device for charging a secondary battery such as a nickel cadmium battery, a nickel metal hydride battery, or a lithium ion battery, and in particular, as an input DC power source of the charging device, a plurality of types such as an AC adapter and a car battery are provided. The present invention relates to a charging device to which a power supply can be applied.
一般に、コードレス電動工具等の携帯用機器の電源としてニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、またはリチウムイオン電池等の二次電池が使用されている。これらの二次電池を充電する充電装置には、屋外で使用できるものがあり、例えば工事現場へ向かう車中においてカーバッテリーを入力直流電源として充電させることが可能なものがある。また、この種の充電装置では、外付けのACアダプタを接続し、屋内の商用電源をカーバッテリーの直流電圧に近い電圧に変換して、入力直流電源として使用できるように構成されている。すなわち、交流直流両用等の複数種の入力電源が適用可能な充電装置が周知である。 Generally, a secondary battery such as a nickel cadmium battery, a nickel metal hydride battery, or a lithium ion battery is used as a power source for portable equipment such as a cordless electric tool. Some charging devices for charging these secondary batteries can be used outdoors. For example, there are devices that can charge a car battery as an input DC power source in a vehicle heading to a construction site. In addition, this type of charging apparatus is configured so that an external AC adapter is connected to convert an indoor commercial power source into a voltage close to the DC voltage of the car battery and can be used as an input DC power source. That is, a charging device to which a plurality of types of input power sources such as alternating current and direct current can be applied is well known.
下記特許文献1に開示されているように、従来、自動車に搭載された蓄電池(カーバッテリー)を専用入力電源として二次電池を充電する充電装置において、充電装置の入力電源回路に電圧検出回路を設けることによって、カーバッテリーの電池電圧が所定値以下に低下した場合、カーバッテリーが自動車本来の電気回路を駆動させることが不可能とならないように、該カーバッテリーによる二次電池の充電動作を中断させる充電動作遮断手段を設けるという技術が周知である。 As disclosed in Patent Document 1 below, in a conventional charging device for charging a secondary battery using a storage battery (car battery) mounted on an automobile as a dedicated input power source, a voltage detection circuit is provided in the input power circuit of the charging device. If the battery voltage of the car battery drops below a predetermined value, the charging operation of the secondary battery by the car battery is interrupted so that the car battery can no longer drive the original electric circuit of the car. A technique of providing a charging operation blocking means is known.
特許文献1に開示された充電装置では、直流電源としてのカーバッテリーの出力電圧が所定値以下の低い電圧である場合、充電回路遮断手段がカーバッテリーの過放電を防止するという保護機能を持つ。 In the charging device disclosed in Patent Document 1, when the output voltage of the car battery as a DC power source is a low voltage equal to or lower than a predetermined value, the charging circuit cutoff means has a protection function of preventing the car battery from being overdischarged.
しかしながら、カーバッテリーからの供給電圧は、その充電状態によって出力電圧が変化するので、充電装置が正常に動作できる入力電圧範囲から異常に大きく外れた場合、充電装置は、故障または異常充電を起こす可能性がある。同様に、充電装置の入力直流電源として電源トランス、整流回路、平滑回路のみで構成された、フィードバック制御による出力定電圧回路を付加しない、安価なACアダプタを使用して充電を行う場合も、商用電源の電源電圧変動、すなわち電源環境によってACアダプタの出力電圧が許容入力範囲より高く、または低く変化してしまい、充電装置の故障または異常充電を起こすという問題があった。特に、カーバッテリーまたはACアダプタ等の複数種の電源が適用可能な充電装置においては、許容入力範囲外の電圧を有する直流電源が誤って接続され易いという問題がある。 However, since the output voltage of the supply voltage from the car battery changes depending on the state of charge, if the charging device deviates abnormally from the input voltage range in which the charging device can operate normally, the charging device can cause failure or abnormal charging. There is sex. Similarly, when charging is performed using an inexpensive AC adapter that includes only a power transformer, a rectifier circuit, and a smoothing circuit as an input DC power supply of the charging apparatus, and does not include an output constant voltage circuit by feedback control, There has been a problem in that the output voltage of the AC adapter changes higher or lower than the allowable input range depending on the power supply voltage fluctuation of the power supply, that is, the power supply environment, causing a failure or abnormal charging of the charging device. In particular, in a charging device to which a plurality of types of power sources such as a car battery or an AC adapter can be applied, there is a problem that a DC power source having a voltage outside the allowable input range is easily connected by mistake.
また、特許文献1に示された技術は、充電装置では電圧が下限値以下になると充電を停止し、電圧が復帰すると充電を再開するものである。従って、上記したような安価なACアダプタを使用する場合は、その出力電圧が許容入力範囲より高くまたは低く変化し、また許容入力範囲内に戻るような電圧変化を繰り返すことになるので、その電圧変化に伴って、充電動作が短い周期で停止および開始を繰り返すことになり、安定した充電ができないという問題が生ずる。 The technique disclosed in Patent Document 1 stops charging when the voltage is lower than the lower limit in the charging device, and restarts charging when the voltage is restored. Therefore, when using an inexpensive AC adapter as described above, the output voltage changes higher or lower than the allowable input range, and the voltage change that returns to the allowable input range is repeated. Along with the change, the charging operation is repeatedly stopped and started in a short cycle, which causes a problem that stable charging cannot be performed.
従って、本発明の目的は,上記した問題点を解消し、接続される直流電源が許容入力範囲外の低電圧または高電圧の場合は、充電電源回路の充電動作を遮断する充電装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a charging device that cuts off the charging operation of the charging power supply circuit when the connected DC power supply is a low voltage or a high voltage outside the allowable input range. There is.
本発明の他の目的は、ACアダプタおよびカーバッテリー等の、複数種の入力直流電源が適用可能な充電装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a charging apparatus to which a plurality of types of input DC power supplies can be applied, such as an AC adapter and a car battery.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、以下のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be described as follows.
本発明の一つの特徴によれば、入力端子および出力端子を有し、かつ前記入力端子に接続される直流電源の入力電圧に基づいて、前記出力端子に接続される二次電池に、所定の充電電流または所定の充電電圧を給電できるように動作する充電電源回路を有する充電装置であって、前記入力端子に供給される前記直流電源の前記入力電圧が、前記充電電源回路が正常に動作可能な許容電圧範囲に対して、下限値より低い電圧または上限値より高い電圧であることを検出する供給電圧検出手段を有し、前記供給電圧検出手段の検出信号に基づいて前記充電電源回路の充電動作を停止させる電源遮断手段をさらに具備し、前記供給電圧検出手段が前記直流電源の前記入力電圧が前記下限値より低い電圧または前記上限値より高い電圧であることを検出した場合、前記電源遮断手段は前記充電電源回路の充電動作を停止させるように構成する。 According to one aspect of the present invention, the secondary battery connected to the output terminal has a predetermined voltage based on an input voltage of a DC power source having an input terminal and an output terminal and connected to the input terminal. A charging device having a charging power supply circuit that operates so that a charging current or a predetermined charging voltage can be fed, wherein the input voltage of the DC power supplied to the input terminal can operate the charging power supply circuit normally. Supply voltage detecting means for detecting that the voltage is lower than the lower limit value or higher than the upper limit value with respect to the allowable voltage range, and charging the charging power supply circuit based on the detection signal of the supply voltage detection means A power shut-off means for stopping operation; and the supply voltage detecting means detects that the input voltage of the DC power supply is lower than the lower limit value or higher than the upper limit value. If it, the power supply breaker is configured to stop the charging operation of the charging power supply circuit.
本発明の他の特徴によれば、前記充電装置の前記入力端子に接続される前記直流電源は、商用電源からの交流電圧を直流電圧に変換する変換器、または自動車に搭載された蓄電池である。 According to another aspect of the present invention, the DC power source connected to the input terminal of the charging device is a converter that converts an AC voltage from a commercial power source into a DC voltage, or a storage battery mounted on an automobile. .
本発明のさらに他の特徴によれば、前記電源遮断手段は、前記供給電圧検出手段が前記直流電源の前記入力電圧が前記下限値より低い電圧または前記上限値より高い電圧であることを検出した場合、その検出信号を保持するラッチ手段を有し、該ラッチ手段により前記充電電源回路の充電動作を停止状態に保持する。 According to still another feature of the present invention, the power shut-off means detects that the supply voltage detecting means is that the input voltage of the DC power supply is lower than the lower limit value or higher than the upper limit value. In this case, latching means for holding the detection signal is provided, and the charging operation of the charging power supply circuit is held in a stopped state by the latching means.
本発明のさらに他の特徴によれば、前記充電電源回路は、前記直流電源の入力電圧をスイッチングさせて出力電圧を調整するスイッチング素子、および該スイッチング素子をスイッチング制御させるスイッチング制御手段から成るスイッチング電源回路を具備し、前記電源遮断手段は、前記供給電圧検出手段の検出信号に基づいて、前記スイッチング制御回路の駆動電源を遮断することにより前記スイッチング電源回路の充電動作を停止させる。 According to still another aspect of the present invention, the charging power supply circuit includes a switching element that adjusts an output voltage by switching an input voltage of the DC power supply, and a switching power supply that includes switching control means that controls the switching element. The power supply cutoff means includes a circuit, and stops the charging operation of the switching power supply circuit by cutting off the drive power supply of the switching control circuit based on the detection signal of the supply voltage detection means.
本発明のさらに他の特徴によれば、前記供給電圧検出手段は、前記入力電圧が前記下限値の電圧以上の場合に導通する第1の電圧検出素子を含む第1の供給電圧検出回路と、前記入力電圧が前記上限値の電圧を超える場合に導通する第2の電圧検出素子を含む第2の供給電圧検出回路とから構成されている。 According to still another aspect of the present invention, the supply voltage detection unit includes a first supply voltage detection circuit including a first voltage detection element that is turned on when the input voltage is equal to or higher than the lower limit voltage; And a second supply voltage detection circuit including a second voltage detection element that conducts when the input voltage exceeds the upper limit voltage.
本発明のさらに他の特徴によれば、入力端子および出力端子を有し、かつ前記入力端子に接続される直流電源の入力電圧に基づいて、前記出力端子に接続される二次電池に、所定の充電電流または所定の充電電圧を給電できるように動作する充電電源回路を有する充電装置であって、前記入力端子に供給される前記直流電源の前記入力電圧が前記充電電源回路が正常に動作可能である許容電圧範囲の下限値より低い電圧であることを検出する供給電圧検出手段を有し、前記供給電圧検出手段の検出信号に基づいて前記充電電源回路の充電動作を停止させる電源遮断手段をさらに具備し、前記電源遮断手段は、前記供給電圧検出手段が前記直流電源の前記入力電圧が前記下限値より低い電圧であることを検出した場合、その検出信号を保持するラッチ手段を有し、該ラッチ手段により前記充電電源回路の充電動作を停止状態に保持する。 According to still another feature of the present invention, a secondary battery having an input terminal and an output terminal and connected to the output terminal based on an input voltage of a DC power supply connected to the input terminal is provided with a predetermined value. A charging device having a charging power supply circuit that operates so as to supply a charging current or a predetermined charging voltage, wherein the input voltage of the DC power supplied to the input terminal can operate the charging power supply circuit normally. Power supply cutoff means for detecting that the voltage is lower than the lower limit value of the allowable voltage range, and for stopping the charging operation of the charging power supply circuit based on a detection signal of the supply voltage detection means. The power shut-off means holds the detection signal when the supply voltage detection means detects that the input voltage of the DC power supply is lower than the lower limit value. Has a pitch means, for holding the charge operation of the charging power supply circuit to the stopped state by said latch means.
上記本発明によれば、直流電源より許容電圧範囲外の直流電圧が充電装置に供給された場合、電源遮断手段により充電電源回路の動作を遮断するので、充電装置本体の故障および異常充電、ならびに入力直流電源または被充電二次電池の損傷等を防止できる。また、入力電圧としてカーバッテリーを用いる場合には、カーバッテリーの過放電を防止できるとともに、高い電圧が入力されたときに充電装置の部品の発熱を防止することができる。 According to the present invention, when a DC voltage outside the allowable voltage range is supplied from the DC power supply to the charging device, the operation of the charging power supply circuit is shut off by the power shut-off means. Damage to the input DC power supply or the charged secondary battery can be prevented. In addition, when a car battery is used as the input voltage, overdischarge of the car battery can be prevented, and heat generation of components of the charging device can be prevented when a high voltage is input.
上記本発明によれば、電源遮断手段にラッチ回路が付加されているので、入力直流電源に高周波ノイズが重畳されても、ラッチ回路の動作により高周波ノイズの侵入を遮断するので、ノイズによる充電電源回路部の過充電等の誤動作を防止できる。 According to the present invention, since the latch circuit is added to the power shut-off means, even if high-frequency noise is superimposed on the input DC power supply, the intrusion of the high-frequency noise is shut off by the operation of the latch circuit. It is possible to prevent malfunction such as overcharge of the circuit portion.
上記本発明によれば、商用電源環境が悪くACアダプタによる入力電圧が変動する場合、一旦充電装置への入力電圧が下限値以下になったら、ラッチ手段により充電動作を停止するとともに停止状態を維持するので、安価なアダプタで充電動作の開始、停止を繰り返すことなく安定した充電を行うことができる。 According to the present invention, when the commercial power supply environment is bad and the input voltage of the AC adapter fluctuates, once the input voltage to the charging device becomes lower than the lower limit value, the charging operation is stopped by the latch means and the stopped state is maintained. Therefore, stable charging can be performed without repeating the start and stop of the charging operation with an inexpensive adapter.
本発明の上記および他の目的、ならびに本発明の上記および他の新規な特徴は、以下の本明細書の記述及び添付図面より更に明らかにされる。 The above and other objects of the present invention, and the above and other novel features of the present invention will become more apparent from the following description of the present specification and the accompanying drawings.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付して繰返しの説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in all the drawings for explaining the embodiments, members having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description is omitted.
図1は本発明の実施形態に係る充電装置の構成図、図2は図1に示す充電装置の回路図を示す。図1において、充電装置101は、電源遮断回路部141と充電電源回路部146とを具備し、入力端子(コネクタ)131には、複数種の直流電源200が接続可能である。本実施形態では、特に、商用交流電源から直流電圧に変換するACアダプタ(変換器)201、または自動車のカーバッテリーから直流電圧を供給するためのシガーライターソケット202が直流電源200として適用可能な場合を示している。ACアダプタ201は、図示されていないが、商用交流電源に電気的接続される降圧電源トランス、整流回路および平滑回路を含み、降圧電源トランスと比較的簡単な整流、平滑回路の組合せによる交流−直流変換器によって構成されている。すなわち、ACアダプタ201は、その出力電圧を所定の値に制御する定電圧制御回路を有していないものであり、商用交流電源の変動が直接出力電圧として現れる安価なタイプのアダプタである。一方、シガーライターソケット202は、過電流に対して溶断するヒューズを内蔵する比較的簡単な構造を持つ。充電装置101は、直流電源200からの入力直流電圧Vinが、例えば8〜22Vの許容電圧範囲のとき、正常な充電動作を行い、該許容電圧範囲外の直流電圧が入力された場合は、充電動作を停止するものである。
FIG. 1 is a configuration diagram of a charging device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of the charging device shown in FIG. In FIG. 1, the
出力端子147には、充電するための電池パック(二次電池)102が電気的接続される。電池パック102は、単数の素電池または複数の素電池を直列接続した電池組より構成され、例えば、公称電圧3.6Vのリチウムイオン二次電池の素電池を4Vの充電電圧で充電できる。
A battery pack (secondary battery) 102 for charging is electrically connected to the output terminal 147. The
図2は、図1に示した充電装置101の回路ブロック図を示す。充電電源回路部146は、入力コンデンサ121、スイッチングトランジスタ(PNPトランジスタ)122、整流用ダイオード124、チョークコイル123、および平滑用コンデンサ125から構成されたスイッチング電源回路(降圧形DC/DCコンバータ)148を具備し、さらに、スイッチング制御回路126と、定電圧制御回路127と、定電流制御回路128と、充電電流検出回路129と、終止電流検出回路130とを具備する。
FIG. 2 shows a circuit block diagram of the
スイッチング電源回路148は、入力線路149に供給された許容電圧範囲の入力直流電圧を降圧して二次電池102の充電に必要な出力電圧に変換する降圧形DC/DCコンバータにより構成される。
The switching
スイッチング制御回路126は、スイッチングトランジスタ122のベースに電気的接続され、トランジスタ122の駆動パルス幅を制御してスイッチング電源回路148の出力電圧または出力電流を調整し、かつ充電の開始および停止を制御する。
The switching control circuit 126 is electrically connected to the base of the switching
定電圧制御回路127は、二次電池102の電池電圧を検出し、所定の電圧値に対応する基準電圧と比較して、演算を行い、その結果をスイッチング制御回路126に出力する。この定電圧制御回路127は、例えば、演算増幅器(OPアンプ)を多段接続して構成される。
The constant
定電流制御回路128は、二次電池102の充電電流を検出する充電電流検出回路129からの検出結果(検出電圧)と、所定の基準電流値に対応する基準電圧とを比較、演算を行い、その結果をスイッチング制御回路126に出力する。定電流制御回路128は、例えば、演算増幅器(OPアンプ)を多段接続して構成される。
The constant
終止電流検出回路130は、満充電時に、充電電流が一定の定電流値より短時間に降下した時点での所定の充電電流(終止電流)を検出する回路で、終止電流を検出したときに満充電と判断し、スイッチング制御回路126へ充電停止信号を出力する。
The termination
電源遮断回路部141は、低入力電圧検出回路142、高入力電圧検出回路143、および遮断回路144を具備する。
The power
低入力電圧検出回路(第1の供給電圧検出手段)142は、ツェナーダイオード103、デジタルトランジスタ(抵抗内蔵トランジスタ)104、抵抗器105、ダイオード106、および電解コンデンサ108によって構成される。低入力電圧検出回路142は、直流電源200の許容入力電圧範囲の下限値をツェナーダイオード103のツェナー電圧で設定する。すなわち、直流電源200の入力電圧Vinがツェナーダイオード103のツェナー電圧以上のとき、NPN型デジタルトランジスタ104がONするため、低入力電圧検出回路142は、遮断回路144に信号を伝達しないが、入力電圧Vinがツェナーダイオード103のツェナー電圧より低い電圧(許容入力電圧範囲の下限値より低い電圧)になると、デジタルトランジスタ104がOFFし,抵抗器105からダイオード106を通して遮断回路144に遮断信号を入力する。遮断回路144は、検出遮断信号に基づいて充電電源回路部146の動作を停止または遮断させる。
The low input voltage detection circuit (first supply voltage detection means) 142 includes a
高入力電圧検出回路(第2の供給電圧検出手段)143は、ツェナーダイオード114およびダイオード115で構成される。供給線路149の入力電圧Vinの許容電圧範囲の上限値をツェナーダイオード114のツェナー電圧で設定する。供給線路149の入力電圧Vinが、ツェナーダイオード114のツェナー電圧以上(許容入力電圧範囲の上限値を超える電圧)になったとき、ダイオード115を通って遮断回路144に遮断信号を入力する。
The high input voltage detection circuit (second supply voltage detection means) 143 includes a Zener diode 114 and a diode 115. The upper limit value of the allowable voltage range of the input voltage Vin of the
遮断回路144は、PNP型デジタルトランジスタ109と、NPN型デジタルトランジスタ120と、Nチャンネル型FET107および113と、Pチャネル型FET118と、抵抗器110、112、116、117および119と、コンデンサ111とから構成される。遮断回路144は、低入力電圧検出回路142のダイオード106、もしくは高入力電圧検出回路143のダイオード115から、許容入力電圧範囲の下限または上限から外れた異常検出信号をFET107のゲートに受信すると、FET107はONし、これによりデジタルトランジスタ109がONし、またFET113もONする。結果的に、抵抗器110および112を通してFET107,113のゲートにON信号が再び入力されるために、FET107および113は、一旦、ONになると、そのON状態を維持し続ける。すなわち、Nチャンネル型FET107およびPNP型デジタルトランジスタ109は、ラッチ回路を構成し、ダイオード106またはダイオード115を介して入力される検出信号により共にON状態を保持する。FET113がONすることによって、デジタルトランジスタ120はOFFとなる。そのために、スイッチング制御回路126に駆動電源を供給しているPチャネル型FET118は、OFF状態となり、線路149からスイッチング制御回路126への電源供給線路を遮断し、スイッチング制御回路126の動作を遮断する。スイッチング制御回路126の動作が停止すると、PNPトランジスタ122を含むスイッチング電源回路148の充電動作は停止する。なお、ラッチ状態に保持されたFET107およびトランジスタ109をOFF状態に復帰させるためには、直流電源200となるACアダプタ201またはシガーライターソケット202を、充電装置101の入力端子131から一旦切り離すことが必要となる。
The
ここで、遮断回路144に、Nチャンネル型FET107およびPNP型デジタルトランジスタ109から成るラッチ回路を組み入れることにより、直流電源200より線路149に許容入力電圧範囲の上限値より大きい電圧の高周波ノイズ(例えば、MHzオーダーのノイズ)が重畳しても、FET107およびトランジスタ109が、瞬時に、ラッチ状態となるため、ラッチにより異常検出信号を検出して充電電源回路部146の充電動作を停止させることが可能となり、これによって、スイッチング制御回路146のノイズによる誤動作やスイッチング電源回路148の過充電等の誤動作を防止できる。また、一度ラッチ状態となれば、入力電圧の変動に伴う充電動作の開始および停止が繰り返されることがなくなる。
Here, by incorporating a latch circuit composed of the N-
また、本発明によれば、安価なACアダプタ201を使用することにより、安価な充電装置を提供することができる。すなわち、ACアダプタ201として、上記したようにその出力電圧を所定電圧に制御するための定電圧制御回路を持たないものを使用し、トランス、整流回路、および平滑回路により比較的簡単な回路構成とした安価なアダプタを使用することができる。
Further, according to the present invention, an inexpensive charging device can be provided by using an
安価なACアダプタを使用する場合、商用交流電源の変動が直接出力電圧に現れるが、商用交流電源が動作可能な許容電圧範囲の下限値付近となった状態で、さらに充電装置101で二次電池102を充電しようとする場合、二次電池102に充電電流が流れることによって、ACアダプタ201の出力電圧が更に低下することになる。その結果、充電装置101への入力電圧が充電動作可能な入力電圧範囲の下限値以下に低下した場合、本発明によれば、ラッチ手段が設けられているため、一旦充電を停止すると停止状態を維持できるので、ACアダプタによる不安定な充電が防止できる。これに対して、上述したような従来の充電装置においては、入力電圧が充電動作可能な入力電圧範囲の下限値以下に低下し、充電が停止されると充電電流が流れなくなるため、入力電圧が許容電圧範囲内に復帰する。電圧が復帰すると二次電池は充電可能になるため再び充電が開始されるが、その後入力電圧の低下により再び充電を停止する。結果的に、短い周期で二次電池の充電の開始または停止が繰り返される場合があるので、安定した充電ができない場合がある。
When an inexpensive AC adapter is used, fluctuations in the commercial AC power supply appear directly in the output voltage, but in the state where the commercial AC power supply is near the lower limit of the allowable voltage range in which the commercial AC power supply can operate, the charging
以上の構成により、直流電源200による入力電圧Vinが、許容入力電圧範囲より低い直流電圧または高い直流電圧を出力する場合、電源遮断回路部141が、充電電源回路部146の充電動作を停止または遮断することができる。そして、許容入力電圧範囲(例えば、8〜22Vの許容電圧範囲)の電圧を持つ直流電源200が入力端子131に接続された場合は、充電電源回路部146によって二次電池(例えば、リチウムイオン電池)102を所定の電池電圧(例えば、4V)に充電することができる。この場合、許容入力電圧範囲を超える高周波ノイズが重畳されても、上記ラッチ回路が動作するので、スイッチンング電源回路148により構成された充電電源回路部146の誤動作を防止することができる。さらに、一旦入力電圧Vinが許容入力電圧の下限値以下になると充電を停止し、その状態を維持するため安定した充電ができる。
With the above configuration, when the input voltage Vin from the
次に、充電装置101の動作について、図3に示す制御フローチャートを参照して説明する。
Next, the operation of the charging
充電装置101は、直流電源200(図1参照)としてACアダプタ201もしくはシガーライターソケット202から直流電圧を給電されると、最初に、線路149の入力電圧Vinが許容入力電圧範囲の下限値(最低入力電圧)以下であるか否かについて、低入力電圧検出回路142によって検出を行う(ステップ301)。
When the
ステップ301おいて低入力電圧検出回路142による検出結果が下限値である最低入力電圧以下である場合(YESの場合)、FET118をOFFさせ(ステップ310)、遮断回路144は、入力線路149からスイッチング制御回路126への駆動電源供給を遮断する(ステップ311)。
When the detection result by the low input
ステップ301おいて低入力電圧検出回路142による検出結果が下限値である最低入力電圧以上の場合(NOの場合)、高入力電圧検出回路143によって、入力電圧Vinが許容入力電圧範囲の上限値である最高入力電圧を超えているか否かを検出する(ステップ302)。ステップ302において許容入力電圧範囲の上限値である最高入力電圧を超えている場合(YESの場合)、入力電圧Vinがツェナーダイオード114のツェナー電圧以上になるので、ダイオード115を通って遮断回路144に遮断信号が入力される。これにより、ステップ301の場合と同様に、FET118をOFFさせ(ステップ310)、スイッチング制御回路126への電源供給を遮断する(ステップ311)。
In
ステップ302で入力電圧Vinが許容入力電圧範囲である場合(NOの場合)、二次電池(電池組)102が充電装置101に接続(挿入)されたか否かをチェックする。言い換えれば、二次電池102が充電装置101に挿入されるのを待つ(ステップ303)。
If the input voltage Vin is in the allowable input voltage range in step 302 (NO), it is checked whether or not the secondary battery (battery set) 102 is connected (inserted) to the
ステップ303で二次電池102が接続されると,トランジスタ122を含むスイッチング電源回路148によって充電が開始される(ステップ304)。
When the
このステップ304において、スイッチング電源回路148は、ACアダプタ201もしくはシガーライターソケット202からの直流電圧Vinを所定の充電電圧Voに変換し、二次電池102を充電する。充電制御は、最初に定電流制御回路128およびスイッチング制御回路126によって予め設定された一定電流値になるように充電を行う。すなわち、定電流充電を行う。その後、二次電池102の電圧が予め設定された電圧値に達すると、今度は、定電圧制御回路127およびスイッチング制御回路126によって予め設定された一定電圧値によって充電を行う。すなわち、定電圧充電を行う。
In
一方、充電中も待機時と同様に、低入力電圧検出回路142および高入力電圧検出回路143によって、ACアダプタ201もしくはシガーライターソケット202からの入力電圧Vinの検出を常に行い(ステップ305およびステップ306)、入力電圧Vinが許容電圧範囲外であった場合は、遮断回路144に遮断信号を入力し、スイッチング制御回路126の電源を遮断し、スイッチング電源回路148の動作を停止させる。
On the other hand, during charging, the input voltage Vin from the
充電開始後、充電電流が終止電流検出回路130で設定された終止電流に達すると、満充電と判別し(ステップ307)、スイッチング制御回路126に停止信号を入力して充電を停止する(ステップ308)。
When the charge current reaches the end current set by the end
次いで、二次電池(電池組)102が充電装置101から取り出されたか否かを判別する(ステップ309)。ステップ309において、二次電池102が取り出されたことを判別したならば、ステップ301に戻る。
Next, it is determined whether or not the secondary battery (battery set) 102 has been removed from the charging device 101 (step 309). If it is determined in
以上の本発明に係る実施態様の説明から明らかなように、本発明によれば、許容入力電圧範囲外の電圧を持つ直流電源が充電装置に入力された場合、電源遮断手段により充電電源回路の動作を遮断するので、充電装置本体の故障および異常充電、ならびに入力直流電源または被充電二次電池の損傷等を防止できる。また、上記本発明によれば、ラッチ回路が付加されるので、入力直流電源に高周波ノイズが重畳されても、充電電源回路部の充電動作を停止させるので、ノイズによる充電電源回路部の過充電等の誤動作を防止できる。さらに、比較的安価なACアダプタの使用環境に基づく充電の開始または停止を短い周期で繰り返すような不安定な充電動作を防止できる。 As is apparent from the above description of the embodiment of the present invention, according to the present invention, when a DC power supply having a voltage outside the allowable input voltage range is input to the charging device, the power supply shut-off means Since the operation is cut off, it is possible to prevent the charging apparatus main body from being broken or abnormally charged, and the input DC power source or the secondary battery to be charged is damaged. In addition, according to the present invention, since the latch circuit is added, the charging operation of the charging power supply circuit unit is stopped even if high frequency noise is superimposed on the input DC power supply. Etc. can be prevented from malfunctioning. Furthermore, it is possible to prevent an unstable charging operation in which charging is started or stopped in a short cycle based on a relatively inexpensive AC adapter usage environment.
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。上記実施態様では、遮断回路144がスイッチング制御回路126への駆動直流電源の供給を遮断し、スイッチング電源回路148の動作を停止させる場合について述べたが、遮断回路144は、供給電圧検出手段142および143によって、スイッチング電源回路148への入力直流電圧Vinの給電線路149を遮断するように構成してもよい。
As mentioned above, although the invention made | formed by this inventor was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible within the range which does not deviate from the summary. In the above embodiment, the case where the
101:充電装置 102:電池パック(二次電池)
103:ツェナーダイオード(低入力電圧検出用)
104:デジタルトランジスタ(NPN型トランジスタ) 105:抵抗器
106:ダイオード 107:Nチャンネル型FET 108:電解コンデンサ
109:デジタルトランジスタ(PNP型トランジスタ) 110:抵抗器
111:コンデンサ 112:抵抗器 113:Nチャンネル型FET
114:ツェナーダイオード(高入力電圧検出用) 115:ダイオード
116、117:抵抗器 118:Pチャンネル型FET 119:抵抗器
120:デジタルトランジスタ(NPN型トランジスタ) 121:電解コンデンサ
122:パワートランジスタ(PNP型トランジスタ) 123:チョークコイル
124:ダイオード 125:電解コンデンサ 126:スイッチング制御回路
127:定電圧制御回路 128:定電流制御回路 129:充電電流検出回路
130:終止電流検出回路 131:入力端子(コネクタ)
141:電源遮断回路部 142:低入力電圧検出回路(第1の供給電圧検出手段)
143:高入力電圧検出回路(第2の供給電圧検出手段) 144:遮断回路
146:充電電源回路部 147:出力端子
148:スイッチング電源回路(降圧形DC/DCコンバータ) 149:給電線路
200:直流電源 201:ACアダプタ 202:シガーライターソケット
101: Charging device 102: Battery pack (secondary battery)
103: Zener diode (for low input voltage detection)
104: Digital transistor (NPN type transistor) 105: Resistor 106: Diode 107: N channel type FET 108: Electrolytic capacitor 109: Digital transistor (PNP type transistor) 110: Resistor 111: Capacitor 112: Resistor 113: N channel Type FET
114: Zener diode (for high input voltage detection) 115:
141: Power cut-off circuit unit 142: Low input voltage detection circuit (first supply voltage detection means)
143: High input voltage detection circuit (second supply voltage detection means) 144: Cut-off circuit 146: Charging power supply circuit unit 147: Output terminal 148: Switching power supply circuit (step-down DC / DC converter) 149: Feed line 200: DC Power supply 201: AC adapter 202: Cigarette lighter socket
Claims (6)
前記入力端子に供給される前記直流電源の前記入力電圧が、前記充電電源回路が正常に動作可能な許容電圧範囲に対して、下限値より低い電圧または上限値より高い電圧であることを検出する供給電圧検出手段を有し、前記供給電圧検出手段の検出信号に基づいて前記充電電源回路の充電動作を停止させる電源遮断手段をさらに具備し、
前記供給電圧検出手段が前記直流電源の前記入力電圧が前記下限値より低い電圧または前記上限値より高い電圧であることを検出した場合、前記電源遮断手段は前記充電電源回路の充電動作を停止させるように構成したことを特徴とする充電装置。 A predetermined charging current or a predetermined charging voltage can be supplied to a secondary battery connected to the output terminal based on an input voltage of a DC power source having an input terminal and an output terminal and connected to the input terminal A charging device having a charging power supply circuit that operates as follows:
Detecting that the input voltage of the DC power source supplied to the input terminal is lower than a lower limit value or higher than an upper limit value with respect to an allowable voltage range in which the charging power supply circuit can normally operate. Further comprising power supply cutoff means for stopping supply operation of the charging power supply circuit based on a detection signal of the supply voltage detection means, comprising supply voltage detection means;
When the supply voltage detecting means detects that the input voltage of the DC power supply is lower than the lower limit value or higher than the upper limit value, the power shutoff means stops the charging operation of the charging power supply circuit. A charging device characterized by being configured as described above.
前記電源遮断手段は、前記供給電圧検出手段の検出信号に基づいて、前記スイッチング制御回路の駆動電源を遮断することにより前記スイッチング電源回路の充電動作を停止させることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一つに記載された充電装置。 The charging power supply circuit comprises a switching power supply circuit comprising a switching element that adjusts an output voltage by switching an input voltage of the DC power supply, and a switching control means that controls the switching of the switching element,
The power supply cutoff means stops charging operation of the switching power supply circuit by shutting off a driving power supply of the switching control circuit based on a detection signal of the supply voltage detection means. Item 4. The charging device according to any one of Items 3.
前記入力端子に供給される前記直流電源の前記入力電圧が、前記充電電源回路が正常に動作可能な許容電圧範囲の下限値より低い電圧を検出する供給電圧検出手段を有し、前記供給電圧検出手段の検出信号に基づいて前記充電電源回路の充電動作を停止させる電源遮断手段をさらに具備し、
前記電源遮断手段は、前記供給電圧検出手段が前記直流電源の前記入力電圧が前記下限値より低い電圧であることを検出した場合、その検出信号を保持するラッチ手段を有し、該ラッチ手段により前記充電電源回路の充電動作を停止状態に保持することを特徴とする充電装置。 A predetermined charging current or a predetermined charging voltage can be supplied to a secondary battery connected to the output terminal based on an input voltage of a DC power source having an input terminal and an output terminal and connected to the input terminal A charging device having a charging power supply circuit that operates as follows:
Supply voltage detection means for detecting a voltage at which the input voltage of the DC power supply supplied to the input terminal is lower than a lower limit value of an allowable voltage range in which the charging power supply circuit can normally operate; Further comprising a power cutoff means for stopping the charging operation of the charging power supply circuit based on a detection signal of the means,
The power shut-off means has latch means for holding a detection signal when the supply voltage detection means detects that the input voltage of the DC power supply is lower than the lower limit value, and the latch means A charging device that holds a charging operation of the charging power supply circuit in a stopped state.
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