JP2013153577A - Dc constant voltage power supply device and charging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流定電圧電源装置及び充電装置に関するものである。 The present invention relates to a DC constant voltage power supply device and a charging device.
直流定電圧電源装置にスイッチング電源装置を用いることは周知技術である。又、高周波トランスとフォトカプラーを用いて1次側と2次側とを絶縁分離し2次側の直流電圧を一定に保つことは周知技術である(特許文献1を参照)。さらに、1次側を商用交流電源に接続できるように1次側に整流回路を備えることも周知技術である。 It is a well-known technique to use a switching power supply for a DC constant voltage power supply. In addition, it is a well-known technique to keep the DC voltage on the secondary side constant by insulating and separating the primary side and the secondary side using a high-frequency transformer and a photocoupler (see Patent Document 1). Furthermore, it is also a well-known technique to provide a rectifier circuit on the primary side so that the primary side can be connected to a commercial AC power supply.
又、バッテリーの劣化を検出する装置として種々のものが提案されている。特許文献2には、疑似負荷発生回路による電圧変動値に基づきバックアップ用バッテリーの寿命を検出することが記載されている。又、特許文献3には、バッテリーが放電/充電されるに際して、一定時間毎にバッテリー端子間電圧が測定され、その端子間電圧が該当許容範囲内にないと判定されたことを以てバッテリー劣化として検出表示されることが記載されている。又、特許文献4には、携帯無線端末において電圧モニター部で求めた単位時間当たりの電圧低下量と予め取得されているバッテリー特性データとを比較してバッテリーの劣化を検出することが記載されている。
Various devices for detecting battery deterioration have been proposed.
又、バッテリーを充電する装置として種々のものが提案されている。例えば、特許文献5には、推奨充電電圧よりも高いバッテリー電圧が電圧検知回路によって検出されるまで電源からバッテリーへ電流を供給するとともに、推奨充電電圧よりも高いバッテリー電圧が電圧検知回路によって検出された後に、バッテリーへの印加電圧を推奨充電電圧に近づく方へ制御されたレートで低減させることが記載されている。
Various devices for charging a battery have been proposed. For example, in
近年においては、バッテリーの種類も多岐に渡っている。そして、バッテリーの種類毎に劣化の特性も異なる。このような種々のバッテリーにおいて、ある時点における電圧を検出するだけでは、正確な劣化が検出できない事態が生じている。又、バッテリーを動力源として走行する電気自動車に用いるバッテリーに関しては、その劣化を正確に検出できなければ予想外の電力不足に陥り安全な運転を確保できない事態も生じる。又、電気自動車のバッテリーを家庭内において直流定電圧電源装置を用いた充電装置によって簡便に充電する技術が要望されている。又、このような電気自動車のバッテリーの劣化の検出をバッテリーの充電装置においておこなうことができれば劣化を早期に発見できて極めて好都合である。この点は、バッテリーを用いるハイブリッド自動車においても同様である。また、電池を内蔵し、停電時でもしばらくの間コンピュータ等に電力を供給するUPS(Uninterruptible Power Supply)においても、バッテリーの劣化の検出をバッテリーの充電装置においておこなうことが望ましい。 In recent years, there are various types of batteries. And the characteristic of deterioration differs for every kind of battery. In such various batteries, there is a situation where accurate deterioration cannot be detected only by detecting a voltage at a certain point in time. In addition, regarding batteries used in electric vehicles that run on a battery as a power source, if the deterioration cannot be accurately detected, an unexpected power shortage may occur and safe operation may not be ensured. In addition, there is a demand for a technique for simply charging a battery of an electric vehicle with a charging device using a DC constant voltage power supply device at home. In addition, if such battery deterioration detection of an electric vehicle can be detected in the battery charger, it is very convenient that the deterioration can be detected at an early stage. This also applies to a hybrid vehicle using a battery. In addition, it is desirable to detect battery deterioration in a battery charger even in a UPS (Uninterruptible Power Supply) that has a built-in battery and supplies power to a computer or the like for a while even during a power failure.
発明が解決しようとする課題は、バッテリーの充電に用いるのに好適な直流定電圧電源装置を提供し、このような直流定電圧電源装置を用いる充電装置を提供するものである。 The problem to be solved by the invention is to provide a DC constant voltage power supply device suitable for use in charging a battery, and to provide a charging device using such a DC constant voltage power supply device.
本発明の充電装置は、1次側巻線と2次側巻線とを有するトランスと、前記1次側巻線と1次側の直流電源との間に接続され前記1次側巻線に交流電力を供給するスイッチング素子と、前記1次側巻線に流れる1次側電流を検出する1次側電流検出器と、前記直流電源から供給される1次側電圧を検出する1次側電圧検出器と、前記スイッチング素子をオンとするパルス幅が変化するパルス信号を発生する制御部と、前記2次側巻線に接続され2次側直流電圧を発生する2次側整流平滑回路とを備え、前記制御部は、充電時においては、前記1次側電流を制御することによって前記2次側に着装されるバッテリーに充電し、充電完了後において、前記1次側電流と前記1次側電圧と前記パルス幅との組み合わせを3種類検出し、3元連立方程式から、前記パルス幅= k0 + k1 × 前記1次側電流+ k2 × 前記1次側電圧、を満たす、k0 、k1 、k2 、の3つの定数を求め、前記定数k0 、前記定数k1 、前記定数k2 、の各々が、すべて、予め定める範囲内であるときに前記バッテリーを良品であると判定し、前記定数k0 、前記定数k1 、前記定数k2 、の各々のうち1個でも予め定める範囲内にないときに前記バッテリーを劣化した不良品であると判定する。 The charging device of the present invention is connected between a transformer having a primary side winding and a secondary side winding, and the primary side winding and the primary side DC power source. A switching element for supplying AC power, a primary current detector for detecting a primary current flowing in the primary winding, and a primary voltage for detecting a primary voltage supplied from the DC power supply A detector, a control unit that generates a pulse signal whose pulse width changes to turn on the switching element, and a secondary-side rectifying and smoothing circuit that is connected to the secondary-side winding and generates a secondary-side DC voltage The control unit charges the battery mounted on the secondary side by controlling the primary side current during charging, and after the charging is completed, the primary side current and the primary side are charged. Three types of combinations of voltage and pulse width are detected, and about three ternary cubics From the pulse width = k 0 + k 1 × the primary current + k 2 × the primary voltage, satisfy, seek k 0, k 1, k 2 , 3 of constants of the constant k 0 When the constant k 1 and the constant k 2 are all within a predetermined range, the battery is determined to be non-defective, and the constant k 0 , the constant k 1 , the constant k 2 , When at least one of each is not within a predetermined range, the battery is determined to be a defective product.
本発明の別の充電装置は、入力側に直流電源を接続し、出力側にバッテリーを接続する充電装置であって、前記直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換するスイッチング素子と、前記スイッチング素子をオンとするパルス幅が変化するパルス信号を発生する制御部と、を備え、前記制御部は、充電時においては、前記直流電源から供給される直流電流を制御することによって前記バッテリーに充電し、充電完了後において、前記直流電源から供給される前記直流電流と前記直流電源から供給される直流電圧と前記パルス幅との組み合わせを3種類検出し、3元連立方程式から、前記パルス幅= k0 + k1 ×前記直流電源から供給される直流電流+ k2 ×前記直流電源から供給される直流電圧、を満たす、k0 、k1 、k2 、の3つの定数を求め、前記定数k0 、前記定数k1 、前記定数k2 、の各々が、すべて、予め定める範囲内であるときに前記バッテリーを良品であると判定し、前記定数k0 、前記定数k1 、前記定数k2 、の各々のうち1個でも予め定める範囲内にないときに前記バッテリーを劣化した不良品であると判定する。 Another charging device of the present invention is a charging device in which a DC power source is connected to the input side and a battery is connected to the output side, the switching element for converting DC power supplied from the DC power source into AC power, A control unit that generates a pulse signal that changes a pulse width for turning on the switching element, and the control unit controls a direct current supplied from the direct current power source during charging. After charging is completed, three types of combinations of the DC current supplied from the DC power supply, the DC voltage supplied from the DC power supply, and the pulse width are detected, and the pulse is calculated from a ternary simultaneous equation. Three constants k 0 , k 1 , and k 2 satisfying width = k 0 + k 1 × DC current supplied from the DC power source + k 2 × DC voltage supplied from the DC power source are obtained. When the constant k 0 , the constant k 1 , and the constant k 2 are all within a predetermined range, the battery is determined to be non-defective, and the constant k 0 , the constant k 1 , When at least one of the constants k 2 is not within a predetermined range, the battery is determined to be a defective product.
本発明の直流定電圧電源装置は、1次側巻線と2次側巻線とを有するトランスと、前記1次側巻線と1次側の直流電源との間に接続され前記1次側巻線に交流電力を供給するスイッチング素子と、前記1次側巻線に流れる1次側電流を検出する1次側電流検出器と、前記直流電源から供給される1次側電圧を検出する1次側電圧検出器と、前記スイッチング素子をオンとするパルス幅が変化するパルス信号を発生する制御部と、前記2次側巻線に接続され2次側直流電圧を発生する2次側整流平滑回路とを備え、前記制御部は、k0 、k1 、k2 、の3つの予め求めた定数を用い、パルス幅= k0 + k1 × 前記1次側電流+ k2 × 前記1次側電圧、によって表される前記パルス信号を発生し、前記2次側直流電圧を一定電圧に制御する。 The DC constant voltage power supply apparatus according to the present invention is connected between a transformer having a primary side winding and a secondary side winding, and the primary side winding and the primary side DC power source. A switching element that supplies AC power to the winding, a primary current detector that detects a primary current that flows through the primary winding, and a primary voltage that is supplied from the DC power source 1 A secondary side voltage detector; a control unit that generates a pulse signal whose pulse width changes to turn on the switching element; and a secondary side rectifying and smoothing that is connected to the secondary side winding and generates a secondary side DC voltage. The control unit uses three predetermined constants k 0 , k 1 , k 2 , and pulse width = k 0 + k 1 × primary side current + k 2 × primary The pulse signal represented by the side voltage is generated, and the secondary side DC voltage is controlled to a constant voltage.
本発明の別の直流定電圧電源装置は、入力側に直流電源を接続し、出力側に接続する負荷に直流電力を供給する直流定電圧電源装置であって、前記直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換するスイッチング素子と、前記スイッチング素子をオンとするパルス幅が変化するパルス信号を発生する制御部と、を備え、前記制御部は、k0 、k1 、k2 、の3つの予め求めた定数を用い、パルス幅= k0 + k1 ×前記直流電源から供給される直流電流+ k2 ×前記直流電源から供給される直流電圧、によって表されるパルス信号を発生し、前記負荷に供給する直流電圧を一定電圧に制御する。 Another DC constant voltage power supply apparatus according to the present invention is a DC constant voltage power supply apparatus that connects a DC power supply to the input side and supplies DC power to a load connected to the output side, and is supplied from the DC power supply. A switching element that converts electric power into alternating current power, and a control unit that generates a pulse signal that changes a pulse width for turning on the switching element, and the control unit includes k 0 , k 1 , k 2 , Using three predetermined constants, a pulse signal represented by pulse width = k 0 + k 1 × DC current supplied from the DC power source + k 2 × DC voltage supplied from the DC power source is generated. The DC voltage supplied to the load is controlled to a constant voltage.
本発明の直流定電圧電源装置によれば、3個の定数を有する1次方程式に基づき直流電圧を制御できる。又、本発明の充電装置によれば、バッテリーに固有の3個の定数を求めてバッテリーが劣化したか否かを検出できる。 According to the DC constant voltage power supply apparatus of the present invention, the DC voltage can be controlled based on a linear equation having three constants. Further, according to the charging device of the present invention, it is possible to detect whether or not the battery has deteriorated by obtaining three constants specific to the battery.
本発明を実施するための形態(以下実施形態と省略する)の直流定電圧電源装置は、1次側巻線と2次側巻線とを有するトランスと、1次側巻線と1次側の直流電源との間に接続され前記1次側巻線に交流電力を供給するスイッチング素子と、1次側巻線に流れる1次側電流を検出する1次側電流検出器と、直流電源から供給される1次側電圧を検出する1次側電圧検出器と、スイッチング素子をオンとするパルス幅が変化するパルス信号を発生する制御部と、2次側巻線に接続され2次側直流電圧を発生する2次側整流平滑回路とを備え、制御部は、k0 、k1 、k2 、の3つの予め求めた定数を用い、パルス幅= k0 + k1 ×1次側電流+ k2 ×1次側電圧、によって表されるパルス信号を発生し、2次側直流電圧を一定電圧に制御する。 A DC constant voltage power supply device of a mode for carrying out the present invention (hereinafter abbreviated as an embodiment) includes a transformer having a primary side winding and a secondary side winding, a primary side winding, and a primary side A switching element that is connected to a DC power source for supplying AC power to the primary side winding, a primary side current detector that detects a primary side current flowing in the primary side winding, and a DC power source A primary side voltage detector for detecting the supplied primary side voltage, a control unit for generating a pulse signal whose pulse width changes to turn on the switching element, and a secondary side DC connected to the secondary side winding And a secondary side rectifying / smoothing circuit for generating a voltage, and the control unit uses three predetermined constants k 0 , k 1 , k 2 , and pulse width = k 0 + k 1 × primary side current A pulse signal represented by + k 2 × primary side voltage is generated, and the secondary side DC voltage is controlled to a constant voltage.
本発明を実施するための別の形態の直流定電圧電源装置は、入力側に直流電源を接続し、出力側に接続する負荷に直流電力を供給する直流定電圧電源装置であって、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換するスイッチング素子と、スイッチング素子をオンとするパルス幅が変化するパルス信号を発生する制御部と、を備え、制御部は、k0 、k1 、k2 、の3つの予め求めた定数を用い、パルス幅= k0 + k1 ×直流電源から供給される直流電流+ k2 ×直流電源から供給される直流電圧、によって表されるパルス信号を発生し、負荷に供給する直流電圧を一定電圧に制御する。 Another embodiment of a DC constant voltage power supply apparatus for carrying out the present invention is a DC constant voltage power supply apparatus in which a DC power supply is connected to an input side and DC power is supplied to a load connected to an output side. A switching element that converts the DC power supplied from the AC power into AC power, and a control unit that generates a pulse signal that changes a pulse width to turn on the switching element, and the control unit includes k 0 , k 1 , k 2 Using the three previously determined constants, a pulse signal represented by: pulse width = k 0 + k 1 × DC current supplied from DC power source + k 2 × DC voltage supplied from DC power source is generated The DC voltage supplied to the load is controlled to a constant voltage.
本発明を実施するための形態の充電装置は、1次側巻線と2次側巻線とを有するトランスと、1次側巻線と1次側の直流電源との間に接続され前記1次側巻線に交流電力を供給するスイッチング素子と、1次側巻線に流れる1次側電流を検出する1次側電流検出器と、直流電源から供給される1次側電圧を検出する1次側電圧検出器と、スイッチング素子をオンとするパルス幅が変化するパルス信号を発生する制御部と、2次側巻線に接続され2次側直流電圧を発生する2次側整流平滑回路とを備え、制御部は、充電時においては、1次側電流を制御することによって2次側に着装されるバッテリーに充電し、充電完了後において、1次側電流と1次側電圧とパルス幅との組み合わせを3種類検出し、3元連立方程式から、パルス幅= k0 + k1 ×1次側電流+ k2 ×1次側電圧、を満たす、k0 、k1 、k2 、の3つの定数を求め、定数k0 、定数k1 、定数k2 、の各々が、すべて、予め定める範囲内であるときにバッテリーを良品であると判定し、定数k0 、定数k1 、定数k2 、の各々のうち1個でも予め定める範囲内にないときにバッテリーを劣化した不良品であると判定する。 A charging apparatus according to an embodiment for carrying out the present invention is connected between a transformer having a primary side winding and a secondary side winding, a primary side winding, and a primary side DC power source. A switching element that supplies AC power to the secondary winding, a primary current detector that detects a primary current that flows through the primary winding, and a primary voltage that is supplied from a DC power source 1 A secondary-side voltage detector; a control unit that generates a pulse signal whose pulse width changes to turn on the switching element; a secondary-side rectifying and smoothing circuit that is connected to the secondary-side winding and generates a secondary-side DC voltage; And the control unit charges the battery mounted on the secondary side by controlling the primary side current during charging, and after the charging is completed, the primary side current, the primary side voltage, and the pulse width combining the three detection with, ternary simultaneous equations, the pulse width = k 0 + k 1 Primary current + k 2 × primary voltage, satisfy, k 0, k 1, k 2, we obtain the three constants, constant k 0, the constant k 1, the constant k 2, each of all, A defective product that determines that the battery is a non-defective product when it is within a predetermined range, and has deteriorated the battery when at least one of constant k 0 , constant k 1 , or constant k 2 is not within the predetermined range. It is determined that
本発明を実施するための別の形態の充電装置は、入力側に直流電源を接続し、出力側にバッテリーを接続する充電装置であって、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換するスイッチング素子と、スイッチング素子をオンとするパルス幅が変化するパルス信号を発生する制御部と、を備え、制御部は、充電時においては、直流電源から供給される直流電流を制御することによってバッテリーに充電し、充電完了後において、直流電源から供給される直流電流、直流電源から供給される直流電圧、パルス幅の組み合わせを3種類検出し、3元連立方程式から、パルス幅= k0 + k1 ×直流電源から供給される直流電流+ k2 ×直流電源から供給される直流電圧、を満たす、k0 、k1 、k2 、の3つの定数を求め、定数k0 、定数k1 、定数k2 、の各々が、すべて、予め定める範囲内であるときにバッテリーを良品であると判定し、定数k0 、定数k1 、定数k2 、の各々のうち1個でも予め定める範囲内にないときにバッテリーを劣化した不良品であると判定する。 Another embodiment of a charging device for carrying out the present invention is a charging device in which a DC power source is connected to an input side and a battery is connected to an output side, and the DC power supplied from the DC power source is converted into AC power. And a control unit that generates a pulse signal whose pulse width changes to turn on the switching element, and the control unit controls a DC current supplied from a DC power source during charging. When the battery is charged and the charging is completed, three types of combinations of the DC current supplied from the DC power supply, the DC voltage supplied from the DC power supply, and the pulse width are detected, and the pulse width = k 0 + Three constants k 0 , k 1 , k 2 satisfying k 1 × DC current supplied from DC power supply + k 2 × DC voltage supplied from DC power supply are obtained, and constant k 0 and constant k 1 are obtained. , Constant k 2 , The battery is determined to be a non-defective product when each of them is within a predetermined range, and when any one of constant k 0 , constant k 1 , and constant k 2 is not within the predetermined range. Is determined to be a defective product.
(実施形態の直流定電圧電源装置)
図1は、実施形態の直流定電圧電源装置を示す図である。実施形態の直流定電圧電源装置の原理について図1を参照して説明をする。
(DC constant voltage power supply device of embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a DC constant voltage power supply device according to an embodiment. The principle of the DC constant voltage power supply device of the embodiment will be described with reference to FIG.
図1に示す直流定電圧電源装置1は、DC-DC(ディーシー・ディーシー)コンバータ部(直流・直流変換器部)10と制御部20とを有している。
A DC constant voltage
DC-DCコンバータ部10の1次側(入力側)には、1次側ターミナルTp1、1次側ターミナルTp2を介して直流電源30が接続可能とされている。2次側(出力側)には、2次側ターミナルTs1、2次側ターミナルTs2を介して負荷40が接続可能とされている。1次側と2次側とはトランス101で絶縁されている。トランス101は1次側巻線102と2次側巻線103とを有し、1次側巻線102と2次側巻線103とは同一のコア104に巻回されている。1次側巻線102は巻数がNpとされ、2次側巻線103は巻数がNsとされている。1次側巻線102は励磁インダクタLpを有している。
A
DC-DCコンバータ部10の1次側には、1次側巻線102に対して直列に抵抗105とスイッチング素子106とが接続されている。1次側巻線102の一端は1次側ターミナルTp1に接続され、1次側巻線102の他端、抵抗105及びスイッチング素子106からなる直列回路は1次側ターミナルTp2に接続されている。
A
抵抗105は、直流電源30からDC-DCコンバータ部10の1次側に流れ込む電流Ipを検出するための抵抗である。DC-DCコンバータ部10が伝送する電力に比べて抵抗105で消費される電力が無視できるほど小さくなるように抵抗105の抵抗の値は小さく設定されている。
The
スイッチング素子106は、制御部20からのスイッチング素子駆動信号Sdに応じてON/OFF(オン/オフ:導通/切断)する半導体素子である。スイッチング素子駆動信号Sdは、スイッチング素子106をオンとするパルス幅が変化するパルス信号である。実施形態ではスイッチング素子106は、MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)で形成されている。
The switching
DC-DCコンバータ部10の2次側の2次側巻線103には、ダイオード108とコンデンサ109とを有する2次側整流平滑回路が接続されている。コンデンサ109の両端は2次側ターミナルTs1、2次側ターミナルTs2の各々に接続されている。2次側ターミナルTs1、2次側ターミナルTs2には負荷40が接続され、DC-DCコンバータ部10の2次側から負荷40に対して電圧Eoが供給され電流Ioが流れる。
A secondary side rectifying and smoothing circuit having a
制御部20は、CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)201、第1のA/Dコンバータ(エーディ・コンバータ)202、第2のA/Dコンバータ(エーディ・コンバータ)203、PWM変調器(ピー・ダブリュウ・エム・コンバータ)204及びスイッチング素子ドライバ205を有して形成されている。A/Dコンバータ202は1次側ターミナルTp1に接続され、A/Dコンバータ203は抵抗105に接続されている。ここで、DC-DCコンバータ部10のグランドGNDと制御部20のグランドGNDとは図1に図示するように1次側ターミナルTp2と共通グランドとされている。
The
1次側電圧検出器として機能するA/Dコンバータ202に直流電源30の発生する電圧Edが入力される。A/Dコンバータ202の耐電圧に応じて、電圧Edを分圧して入力するようにしても良い。又、1次側電流検出器として機能するA/Dコンバータ203に抵抗105の両端に発生する電圧Vs(電流Ipに応じた電圧)が入力される。電圧VsはDC-DCコンバータ部10の1次側に流れる電流Ipに比例した電圧であり、抵抗105の値を予め既知の値に設定しているのでA/Dコンバータ203は電流Ipを検出することができる。
The voltage Ed generated by the
CPU201は、DC-DCコンバータ部10を制御する中心となる部分である。CPU201は、その内部に、いずれも図示しない、プログラムを格納するROM(ロム)、一時的な記憶のためのメモリであるRAM(ラム)を有している。CPU201と、A/Dコンバータ202と、A/Dコンバータ203と、PWM変調器204とはバスラインを介して接続されている。
The
A/Dコンバータ202は、直流電源30からDC-DCコンバータ部10の1次側に供給される電圧のアナログ値である電圧Edをデジタル値DEdに変換し、CPU201の求めに応じてデジタル値DEdをCPU201に送出する。A/Dコンバータ203は、直流電源30からDC-DCコンバータ部10の1次側に供給される電流Ipに応じたアナログ値である電圧Vsをデジタル値DVsに変換し、CPU201の求めに応じてデジタル値DVsをCPU201に送出する。
The A /
PWM変調器204は、CPU201でおこなわれる制御演算結果のデジタル値Doに応じてPWM信号(Pulse Width Modulation信号:パルス幅変調信号)Opwmを発生させる。PWM信号Opwmはパルス幅のデユーティ・ファクタがTon/Tsで表される信号である。時間Tonはスイッチング素子106をONとする信号を発生する時間である。又、時間Tsは1周期の時間である。ここで、スイッチング素子106をOFFとする信号を発生する時間を時間Toffとして、時間Ts=時間Ton + 時間Toffである。PWM信号Opwmは時間Tsを1周期として、繰り返して発生する。
The PWM modulator 204 generates a PWM signal (Pulse Width Modulation signal: Pulse width modulation signal) Opwm in accordance with the digital value Do of the control calculation result performed by the
スイッチング素子ドライバ205は、スイッチング素子106を駆動する信号であるスイッチング素子駆動信号Sdを発生する。スイッチング素子ドライバ205が遅れることなく動作する場合には、スイッチング素子駆動信号Sdのデユーティ・ファクタDfの値と、PWM信号Opwmのデユーティ・ファクタTon/Tsとは一致する。さらに、PWM信号Opwmのデユーティ・ファクタTon/Tsは、CPU201から出力されるデジタル値Doに対応する。PWM変調器204における変換誤差がない場合には、デジタル値Doが表わすデユーティ・ファクタとPWM信号Opwmのデユーティ・ファクタとは一致する。
The switching element driver 205 generates a switching element drive signal Sd that is a signal for driving the
図1に示す直流定電圧電源装置1は、制御部20が1次側にのみ接続されており、2次側と制御部20とは接続されていない点を特徴とする。
The DC constant voltage
以下、数式を参照して、図1に示す直流定電圧電源装置1の動作について説明をする。以下の数式において、Ipは1次側の電流Ip、Edは1次側の電圧Ed、Lpは1次側巻線102によって形成される励磁インダクタLpのインダクタンス、Tonは時間Ton、Tsは時間Ts、Npは1次側巻線102の巻数、Nsは2次側巻線103の巻数、Ioは2次側の電流Ioを各々表すものである(図1を参照)。
Hereinafter, the operation of the DC constant voltage
電流Ipは数式1で表される。第1項は励磁電流を表し、第2項は負荷40に流れる電流を1次側に換算した電流を表す。
The current Ip is expressed by
Ip = Ed/Lp × Ton/Ts + Ns/Np × Io・・・・数式1
Ip = Ed / Lp × Ton / Ts + Ns / Np × Io
抵抗105の両端の電圧Vsは数式2で表される。
The voltage Vs across the
Vs = Rs × Ip ・・・・数式2
Vs = Rs × Ip ・ ・ ・ ・
数式1と数式2とから数式3が得られる。
Equation 3 is obtained from
Io = Np/Ns × (Vs /Rs - Ed /Lp × Ton/Ts)・・・・数式3
Io = Np / Ns x (Vs / Rs-Ed / Lp x Ton / Ts)
数式1ないし数式3は、図1に示す直流定電圧電源装置1が無損失であるとして導いてきた。直流定電圧電源装置1に損失がある場合には、これ以上の数式の展開は簡単ではない。しかしながら、EoとEdとVsとTon/Tsとの間には、以下の数式4に示す関係があることに本願の願書に記載の発明者ら(以下、発明者ら、と記載を省略する)は注目をして、これから先の理論展開を図った。以下において、デユーティ・ファクタDf=Ton/Tsとして説明をする。
Eo = f(Ed, Vs, Df)・・・・数式4
Eo = f (Ed, Vs, Df) ... Formula 4
数式4の意味するところは以下である。DC-DCコンバータ部10の2次側ターミナルTs1、2次側ターミナルTs2を介して接続された負荷40に供給される電圧Eoは、電圧Edと電圧Vs(電流Ip)とデユーティ・ファクタDfとの関数となっているということである。
The meaning of Equation 4 is as follows. The voltage Eo supplied to the
そして、数式4に示す関数が特定できれば、電圧Eoの値は、電圧Ed、電圧Vs、デユーティ・ファクタDfによって特定できることになる。ここで、電圧Edは直流電源30の性能、状態によって定まるものであるので制御部20では電圧Edの値それ自体は制御をすることができない。しかしながら、図1に示す構成によって、CPU201は電圧Edの値を検出することができる。又、デユーティ・ファクタDfは制御部20が自ら決定することができるものである。よって、制御部20では、電圧Edの値、電圧Vsの値をCPU201に入力して、デユーティ・ファクタDfを制御演算結果のデジタル値Doとして出力する演算をおこなって電圧Eoの値を定められることとなる。
If the function shown in Equation 4 can be specified, the value of the voltage Eo can be specified by the voltage Ed, the voltage Vs, and the duty factor Df. Here, since the voltage Ed is determined by the performance and state of the
さらに、数式4は、図1に示された直流定電圧電源装置1に図示しないハードウエアで構成された実際の直流定電圧電源装置に内在するすべての付随成分を含んでいる。すべての付随成分とは、例えば、図1に表わされた励磁インダクタLp以外の損失成分と負荷の特性に応じて生じる図1に示す回路図には図示しない成分である。
Furthermore, Formula 4 includes all the incidental components inherent in the actual DC constant voltage power supply apparatus configured by hardware (not shown) in the DC constant voltage
数式4に含まれる図1に示す回路図には図示しない損失成分の代表的なものは、配線及びトランス101の銅損(1次側巻線102と2次側巻線103の銅損)、トランス101のコア104の鉄損、コンデンサ109の誘電体損、スイッチング素子106の順方向損失及びスイッチング損失、ダイオード108の順方向損失及びスイッチング損失である。これらの直流定電圧電源装置の損失成分は、数式1ないし数式3には表されていないが、数式4はこれらの影響をすべて含んでいる。
Typical loss components not shown in the circuit diagram shown in FIG. 1 included in Equation 4 are copper loss of wiring and transformer 101 (copper loss of primary winding 102 and secondary winding 103), The iron loss of the
数式4は、負荷40の特性を暗黙(implicit)に含んでいる。ここで、負荷40の特性が、抵抗負荷であるか、誘導性負荷であるか、容量性負荷であるかにかかわらず、負荷の状態は数式4に含まれる。又、負荷40が線形特性を有しない場合も負荷の状態は数式4に含まれる。現実の直流定電圧電源装置においては、負荷40の特性に応じて直流定電圧電源装置の動作が影響を受ける。例えば、負荷40が抵抗負荷であるか、誘導性負荷であるか、容量性負荷であるかに応じて、電流Ipの波形に異なりが生じ、直流定電圧電源装置の損失成分の大きさにも異なりを生じる。これらは、数式1ないし数式3には表されていないが、数式4はこれらの影響をすべて含んでいる。
Equation 4 implicitly includes the characteristics of the
数式4は、数式化が困難である損失成分を含み、又、数式化が困難である負荷の特性を含んでいる点で本実施形態においては重要な数式である。しかしながら、厳密式として数式4を特定することは困難である。例えば、負荷40がバッテリーである場合には、化学変化が介在するので、現実問題として、厳密式として数式4を特定することは困難である。
Formula 4 is an important formula in the present embodiment in that it includes a loss component that is difficult to formulate and also includes a load characteristic that is difficult to formulate. However, it is difficult to specify Formula 4 as an exact formula. For example, when the
そこで、発明者らは、図1に回路図で示された直流定電圧電源装置1を現実に製造して、現実の負荷を接続し、実験結果を得て、この実験結果によって得られた実験データに基づいて数式4を用いることを考え付くに至った。
Therefore, the inventors actually manufactured the DC constant voltage
発明者らが現実に製造した図1に回路図で示された直流定電圧電源装置を直流定電圧電源装置1Rと表記する。又、発明者らが現実に用いた負荷を負荷40Rと表記する。又、発明者らが現実に用いた直流電源を直流電源30Rと表記して以下に説明をする。 The DC constant voltage power supply device shown in the circuit diagram of FIG. 1 actually manufactured by the inventors is denoted as a DC constant voltage power supply device 1R. Further, the load actually used by the inventors is expressed as a load 40R. Further, the DC power supply actually used by the inventors will be described as a DC power supply 30R and will be described below.
直流定電圧電源装置1Rは上述したように、図1に示す直流定電圧電源装置1に損失等の付随成分が付加された現実の直流定電圧電源装置である。又、負荷40Rは、可変抵抗器である。直流電源30Rは、安定化直流電源であり、図1に示す理想電源(出力インピーダンスはゼロ、電圧変動はゼロ)である直流電源30と略同じである。
As described above, the DC constant voltage power supply 1R is an actual DC constant voltage power supply in which an accompanying component such as a loss is added to the DC constant
直流定電圧電源装置1Rは、以下のようにして製造された。装置を構成する主要部品である、トランス101、スイッチング素子106、抵抗105、ダイオード108、コンデンサ109としては同一製造者の同一型番の部品を使った。そして、これらの部品を同一のプリント基板(図示せず)に配置して、配線パターン、部品相互の位置関係が同一となるようにした。このような製造方法は一般の市販装置においておこなわれる通常の方法である。
The DC constant voltage power supply device 1R was manufactured as follows. Parts of the same manufacturer and the same model number were used as the
このようにして製造された複数個の直流定電圧電源装置1Rの個体間の特性のばらつきはほとんどなかった。ここで、特性のばらつきの検査は、上述したように、負荷40Rとして可変抵抗器を用い、直流電源30Rとしては電圧可変の安定化直流電源を用いておこなった。 There was almost no variation in characteristics among the individual DC constant voltage power supply devices 1R manufactured in this way. Here, as described above, the inspection of the variation in characteristics was performed using a variable resistor as the load 40R and a stabilized DC power source with variable voltage as the DC power source 30R.
具体的には、特性のばらつきの検査は以下のようにおこなった。まず、1個の直流定電圧電源装置1Rについて以下のようにしてデータを収集した。 Specifically, the characteristic variation was inspected as follows. First, data was collected for one DC constant voltage power supply apparatus 1R as follows.
直流電源30Rの電圧Edの値をEd1と一定にし、負荷40Rの抵抗の値を順次低減させながら、負荷40Rの両端の電圧Eoを電圧計で検出して電圧Eoの値をEoと一定するようにCPU201から出力されるデジタル値DoをDo設定端子(図1を参照)に接続されたホストコンピュータ(図示しない)によって設定した。
The value of the voltage Ed of the DC power source 30R is fixed with Ed 1, while sequentially reducing the value of resistance of the load 40R, a certain and Eo values of the voltage Eo by detecting the voltage Eo across the load 40R voltmeter As described above, the digital value Do output from the
このときに、電圧Vs(電流Ipに対応する)の値がΔVs(ΔIs)ずつ増加するようにし、予め定めた値であるVs1、Vs2、・・・・Vs(n-1)、Vsnとなるように負荷40Rの抵抗の値を変化させた。ΔVs(ΔIs)は予め定めた所定値である。そして、このときの、スイッチング素子駆動信号Sdのデユーティ・ファクタDfの値であるDf11、Df12、・・・・Df1(n-1)、Df1nをオシロスコープから読み取った。電圧Vsの値がVs1のときのデユーティ・ファクタDfの値がDf11であり、デジタル値Doの値がDo11である。ここで、Df11の最初の添え字は直流電源30Rの電圧Edの値をEd1にすることを意味し、Df11の2番目の添え字は電圧Vs1に対応することを意味する。
At this time, the value of the voltage Vs (corresponding to the current Ip) is increased by ΔVs (ΔIs), and Vs 1 , Vs 2 ,... Vs (n−1) , Vs which are predetermined values. The resistance value of the load 40R was changed so as to be n . ΔVs (ΔIs) is a predetermined value. Then, Df 11 , Df 12 ,... Df 1 (n−1) , Df 1n which are values of the duty factor Df of the switching element drive signal Sd at this time were read from the oscilloscope. The value of the duty factor Df when the value of the voltage Vs is Vs 1 is Df 11 , and the value of the digital value Do is Do 11 . Here, the first subscript of Df 11 means that the value of the voltage Ed of the DC power source 30R in
同様に、電圧Vsの値がVsnのときのデユーティ・ファクタDfの値がDf1nであり、デジタル値Doの値がDo1nである。なお、A/Dコンバータ202に入力されるアナログの電圧Edの値がEd1V(ボルト)の場合には、A/Dコンバータ202からデジタル値DEd1が出力される。又、負荷40Rの抵抗の値は、電圧Vsの値がVs1のときにR11、電圧Vsの値がVs2のときにR12、・・・・電圧Vsの値がVs(n-1)のときにR1(n-1)、電圧Vsの値がVsnのときにR1nであった。
Similarly, a value of duty factor Df when the value Vs n voltage Vs Df 1n, the value of the digital value Do is Do 1n. When the value of the analog voltage Ed input to the A /
さらに、同様にして、複数個の直流定電圧電源装置1Rについて、予め定めた値であるVs1、Vs2、・・・・Vs(n-1)、Vsnに対する複数個の直流定電圧電源装置1Rの各々について、Df11、Df12、・・・・Df1(n-1)、Df1nの値と、Do11、Do12、・・・・Do1(n-1)、Do1nの値と、このときのR11、R12、・・・・R1(n-1)、R1nのデータを収集した。ここで、Do11の最初の添え字は直流電源30Rの電圧Edの値をEd1にすることを意味し、Do11の2番目の添え字は電圧Vs1に対応することを意味する。
Further, in the same manner, a plurality of DC constant voltage power supplies for a plurality of DC constant voltage power supply devices 1R with respect to Vs 1 , Vs 2 ,... Vs (n−1) , Vs n which are predetermined values. For each of the devices 1R, the values of Df 11 , Df 12 ,... Df 1 (n-1) , Df 1n and Do 11 , Do 12 , ... Do 1 (n-1) , Do 1n And data of R 11 , R 12 ,..., R 1 (n−1) , R 1n at this time were collected. Here, the first subscript Do 11 means that the value of the voltage Ed of the DC power source 30R in
そして、発明者らは、複数個の直流定電圧電源装置1Rの相互間における、予め定めた値であるVs1、Vs2、・・・・Vs(n-1)、Vsnに対するDf11、Df12、・・・・Df1(n-1)、Df1nの値と、Do11、Do12、・・・・Do1(n-1)、Do1nの値と、このときのR11、R12、・・・・R1(n-1)、R1nの値のデータの内容がほとんど誤差なく一致していることを確かめた。そして、直流定電圧電源装置1R間の特性のばらつきはほとんどないことを確かめた。 Then, the inventors set Vs 1 , Vs 2 ,... Vs (n−1) , Df 11 with respect to Vs n , which are predetermined values between the plurality of DC constant voltage power supply devices 1R. Df 12 , ... Df 1 (n-1) , Df 1n and Do 11 , Do 12 , ... Do 1 (n-1) , Do 1n and R 11 at this time , R 12 ,..., R 1 (n-1) , R 1n values were confirmed to match with almost no error. And it confirmed that there was almost no dispersion | variation in the characteristic between DC constant voltage power supply devices 1R.
さらに、発明者らは、直流電源30Rの電圧Edの値をEd1からEd2に変化させて電圧Eoの値を一定にするようにした。このときに、同様にして、複数個の直流定電圧電源装置1Rについて、予め定めた値であるVs1、Vs2、・・・・Vs(n-1)、Vsnに対する複数個の直流定電圧電源装置1Rの各々について、Df21、Df22、・・・・Df2(n-1)、Df2nの値と、Do21、Do22、・・・・Do2(n-1)、Do2nの値と、このときのR21、R22、・・・・R2(n-1)、R2nのデータを収集した。そして、直流定電圧電源装置1R間の特性のばらつきはほとんどないことを確かめた。なお、A/Dコンバータ202に入力されるアナログの電圧Edの値がEd2V(ボルト)の場合には、A/Dコンバータ202からデジタル値DEd2が出力される。
Furthermore, the inventors changed the value of the voltage Ed of the DC power supply 30R from Ed 1 to Ed 2 so as to make the value of the voltage Eo constant. At this time, in the same manner, a plurality of DC constant voltage power supply devices 1R with respect to Vs 1 , Vs 2 ,... Vs (n−1) , Vs n which are predetermined values. For each of the voltage power supply devices 1R, Df 21 , Df 22 ,... Df 2 (n-1) , Df 2n and Do 21 , Do 22 , ... Do 2 (n-1) , Data of Do 2n and R 21 , R 22 ,..., R 2 (n-1) , R 2n at this time were collected. And it confirmed that there was almost no dispersion | variation in the characteristic between DC constant voltage power supply devices 1R. Note that when the value of the analog voltage Ed input to the A /
さらに、発明者らは、直流電源30Rの電圧Edの値をEdmに変化させて電圧Eoの値を一定にするようにした。このときに、同様にして、複数個の直流定電圧電源装置1Rについて、予め定めた値であるVs1、Vs2、・・・・Vs(n-1)、Vsnに対する複数個の直流定電圧電源装置1Rの各々について、Dfm1、Dfm2、・・・・Dfm(n-1)、Dfmnの値と、Dom1、Dom2、・・・・Dom(n-1)、Domnの値と、Rm1、Rm2、・・・・Rm(n-1)、Rmnのデータを収集した。そして、直流定電圧電源装置1R間の特性のばらつきはほとんどないことを確かめた。 Furthermore, the inventors changed the value of the voltage Ed of the DC power supply 30R to Ed m so as to make the value of the voltage Eo constant. At this time, in the same manner, a plurality of DC constant voltage power supply devices 1R with respect to Vs 1 , Vs 2 ,... Vs (n−1) , Vs n which are predetermined values. for each of the voltage power supply 1R, Df m1, Df m2, ···· Df m (n-1), the value of Df mn, Do m1, Do m2 , ···· Do m (n-1), The value of Do mn and the data of R m1 , R m2 ,... R m (n-1) , R mn were collected. And it confirmed that there was almost no dispersion | variation in the characteristic between DC constant voltage power supply devices 1R.
スイッチング素子ドライバ205が遅れることなく動作し、PWM変調器204に誤差がない場合には、スイッチング素子駆動信号Sdのデユーティ・ファクタDf11、Df12、・・・・Df1(n-1)、Df1nの値と、PWM信号Opwmのデユーティ・ファクタ(Ton/Ts)11、(Ton/Ts)12、・・・・(Ton/Ts)1(n-1)、(Ton/Ts)1nの値と、CPU201が出力するDo11、Do12、・・・・Do1(n-1)、Do1nの値が示すデユーティ・ファクタの値とは一致する。よって、CPU201が出力するDo11、Do12、・・・・Do1(n-1)、Do1nの値に基づき制御をおこなつても、直流定電圧電源装置1R間の特性のばらつきはほとんど生じない。
When the switching element driver 205 operates without delay and the
以上の結果に基づき発明者らは、以下の知見を得た。すなわち、1次側から得られる情報である、直流電源30Rの電圧Edの値、抵抗105の両端から検出する電圧Vs(電流Ip)の値から、直流定電圧電源装置1Rについて、予め検出しておいたデユーティ・ファクタに対応するデジタル値Doを参照して電圧Eoの値を一定に保つことができるとの知見を得た。
Based on the above results, the inventors have obtained the following findings. That is, the DC constant voltage power supply device 1R is detected in advance from the value of the voltage Ed of the DC power supply 30R and the value of the voltage Vs (current Ip) detected from both ends of the
直流定電圧電源装置1Rの制御に際して、負荷40Rの特性の情報はなんら用いていないので、このような制御をおこなう場合において負荷の性格(例えば、抵抗性、誘導性、容量性等)は何ら特定されるものでない。例えば、化学変化を伴う素子であるバッテリーが負荷40Rである場合においても、本実施形態の直流定電圧電源装置1Rにおいては、負荷の性格になんら考慮を払うことなく制御が可能である。 No information on the characteristics of the load 40R is used when controlling the DC constant voltage power supply device 1R. Therefore, when such control is performed, the characteristics of the load (for example, resistance, inductivity, capacitance, etc.) are not specified. It is not what is done. For example, even when the battery that is an element accompanied by a chemical change is the load 40R, the DC constant voltage power supply apparatus 1R of the present embodiment can be controlled without paying any attention to the nature of the load.
(実施例)
表1を参照して実施例について説明をする。実施例は図1に示す直流定電圧電源装置1を実際に製造した直流定電圧電源装置1Rについてのデータを示すものである。電圧Eoは5V(ボルト)一定となるように設定し、電圧Edを9Vから12.57Vまで変化させ、電流Ioを1A(アンペア)から5Aまで変化させた。
(Example)
Examples will be described with reference to Table 1. The embodiment shows data on a DC constant voltage power supply device 1R that actually manufactured the DC constant voltage
表1はデジタル値DEdとデジタル値DVsとに対する、デジタル値Doの値を表にしたものである。 Table 1 shows the values of the digital value Do with respect to the digital value DEd and the digital value DVs.
表1の左側のデジタル値DEdについて説明をする。1行目の数値1618は直流電源30Rから出力されるアナログの電圧Edが9Vにおけるデジタル値DEd1である。2行目の数値1699は直流電源30Rから出力されるアナログの電圧Edが9.451Vにおけるデジタル値DEd2である。3行目の数値1778は直流電源30Rから出力されるアナログの電圧Edが9.890Vにおけるデジタル値DEd3である。4行目の数値1860は直流電源30Rから出力されるアナログの電圧Edが10.35Vにおけるデジタル値DEd4である。5行目の数値1940は直流電源30Rから出力されるアナログの電圧Edが10.79Vにおけるデジタル値DEd5である。6行目の数値2021は直流電源30Rから出力されるアナログの電圧Edが11.24Vにおけるデジタル値DEd6である。7行目の数値2101は直流電源30Rから出力されるアナログの電圧Edが11.69Vにおけるデジタル値DEd7である。8行目の数値2180は直流電源30Rから出力されるアナログの電圧Edが12.13Vにおけるデジタル値DEd8である。9行目の数値2260は直流電源30Rから出力されるアナログの電圧Edが12.57Vにおけるデジタル値DEd9である。 The digital value DEd on the left side of Table 1 will be described. The numerical value 1618 in the first row is the digital value DEd 1 when the analog voltage Ed output from the DC power supply 30R is 9V. The numerical value 1699 in the second row is the digital value DEd 2 when the analog voltage Ed output from the DC power supply 30R is 9.451V. The numerical value 1778 in the third row is the digital value DEd 3 when the analog voltage Ed output from the DC power supply 30R is 9.890V. The numerical value 1860 in the fourth row is the digital value DEd 4 when the analog voltage Ed output from the DC power supply 30R is 10.35V. The numerical value 1940 in the fifth row is the digital value DEd 5 when the analog voltage Ed output from the DC power supply 30R is 10.79V. The numerical value 2021 in the sixth row is the digital value DEd 6 when the analog voltage Ed output from the DC power supply 30R is 11.24V. The numerical value 2101 in the seventh row is the digital value DEd 7 when the analog voltage Ed output from the DC power supply 30R is 11.69V. The numerical value 2180 in the eighth row is the digital value DEd 8 when the analog voltage Ed output from the DC power supply 30R is 12.13V. The numerical value 2260 in the ninth row is the digital value DEd 9 when the analog voltage Ed output from the DC power supply 30R is 12.57V.
表1の上側のデジタル値DVsについて説明をする。1列目の数値74は抵抗105から得られるアナログの電圧Vs1に対応するデジタル値DVs1である。2列目の数値139は抵抗105から得られるアナログの電圧Vs2に対応するデジタル値DVs2である。3列目の数値209は抵抗105から得られるアナログの電圧Vs3に対応するデジタル値DVs3である。4列目の数値285は抵抗105から得られるアナログの電圧Vs4に対応するデジタル値DVs4である。5列目の数値369は抵抗105から得られるアナログの電圧Vs5に対応するデジタル値DVs5である。6列目の数値466は抵抗105から得られるアナログの電圧Vs6に対応するデジタル値DVs6である。
The upper digital value DVs in Table 1 will be described. A numerical value 74 in the first column is a digital value DVs 1 corresponding to the analog voltage Vs 1 obtained from the
表1のDoは、デジタル値DEd1とデジタル値DVs1とに対応するCPU201が出力するデジタル値Do11の値(左上隅の数値886)からデジタル値DEd9とデジタル値DVs6とに対応するCPU201が出力するデジタル値Do96の値(右下隅の数値874)までを表わしたものである。すなわち、表1のDoは、電圧Eoを5V一定とするためにCPU201が出力するデジタル値である。
Do in Table 1 corresponds to the digital value DEd 9 and the digital value DVs 6 from the value of the digital value Do 11 (number 886 in the upper left corner) output by the
(第1の制御方法の実施例)
制御部20のCPU201は、制御部20のRAM又はROMに書き込まれた表1に示すデータを参照して、デジタル値Doを出力する。例えば、直流電源30Rから出力されるアナログの電圧Edが9V(デジタル値DEd1の数値は1618)であり、抵抗105から得られるアナログの電圧Vs(DVs1の数値は74)であることを検出した場合には、デジタル値DoとしてDo11(デジタル値Do11の数値は886)を出力する。
(Example of the first control method)
The
又、制御部20のCPU201は、例えば、直流電源30Rから出力されるアナログの電圧Edが9.890V(デジタル値DEd3の数値は1778)であり、抵抗105から得られるアナログの電圧Vs1に対応するデジタル値DVs1の数値が74であることを検出した場合には、デジタル値DoとしてDo31(デジタル値Do31の数値は809)を出力する。
The
又、制御部20のCPU201は、例えば、直流電源30Rから出力されるアナログの電圧Edが12.57V(デジタル値DEd9の数値は2260)であり、抵抗105から得られるアナログの電圧Vs2に対応するデジタル値DVs2の数値が139であることを検出した場合には、デジタル値DoとしてDo92(デジタル値Do92の数値は663)を出力する。
Further, the
又、制御部20のCPU201は、例えば、直流電源30Rから出力されるアナログの電圧Edが11.24V(デジタル値DEd6の数値は2021)であり、抵抗105から得られるアナログの電圧Vs4に対応するデジタル値DVs4の数値が285であることを検出した場合には、デジタル値DoとしてDo64(デジタル値Do64の数値は868)を出力する。
Further, the
同様にして、制御部20のCPU201は、直流電源30Rから出力されるアナログの電圧Edに対応するデジタル値DEdの値を検出し、抵抗105から得られるアナログの電圧Vsに対応するデジタル値DVsを検出して、表1を参照することによって得られるデジタル値Doを出力する。表1にないデジタル値DEdの値を検出し、表1にないデジタル値DVsを検出した場合には、切下げ、切上げ、四捨五入のいずれかの演算をおこない、表1を参照して、対応するデジタル値Doを出力する。
Similarly, the
(第2の制御方法の実施例)
上述した、第1の制御方法の実施例では、制御部20のCPU201は、制御部20のRAM又はROMに書き込まれた表1に示すデジタル値Doの54個のデータ(デジタル値Do11・・・Do96)を参照して制御をおこなう。しかしながら、表1に示すデータの数は少なく、切下げ、切上げ、四捨五入のいずれかの演算をおこなう場合には制御の精度が悪くなる。一方、データの数をより増やす場合には、制御の精度は良くなるが、RAM又はROMの容量をより大きくする必要がある。さらに、デジタル値Doのデータの数を多数、手間のかかる実験によって収集する必要がある。第2の制御方法の実施例では以下のようにして、これらの課題を解決している。
(Example of the second control method)
In the embodiment of the first control method described above, the
数式7〜数式9は、表1に示したデータに基づいた3元連立方程式である。ここで、k0、k1、k2は定数である。数式7〜数式9の各々は、デジタル値Doを求めるための1次近似式である。 Equations 7 to 9 are ternary simultaneous equations based on the data shown in Table 1. Here, k 0 , k 1 , and k 2 are constants. Each of Expressions 7 to 9 is a first-order approximation expression for obtaining the digital value Do.
809(デジタル値Do31)
= k0 + k1 × 74(デジタル値DVs1) + k2 × 1778(デジタル値DEd3)・・・数式7
663(デジタル値Do92)
= k0 + k1 × 139(デジタル値DVs2) + k2 × 2260(デジタル値DEd9)・・・数式8
868(デジタル値Do64)
= k0 + k1 × 285(デジタル値DVs4) + k2 × 2021(デジタル値DEd6)・・・数式9
809 (digital value Do 31 )
= k 0 + k 1 × 74 (digital value DVs 1 ) + k 2 × 1778 (digital value DEd 3 ) Equation 7
663 (digital value Do 92 )
= k 0 + k 1 × 139 (digital value DVs 2 ) + k 2 × 2260 (digital value DEd 9 ) Equation 8
868 (digital value Do 64 )
= k 0 + k 1 × 285 (digital value DVs 4 ) + k 2 × 2021 (digital value DEd 6 ) Equation 9
デジタル値Doとデジタル値DVとデジタル値DEdとの三者の関係式は一般式として数式10で表される。デジタル値Doとスイッチング素子106を制御するパルス信号(スイッチング素子駆動信号Sd)のパルス幅とは1対1に対応している。
A relational expression between the three values of the digital value Do, the digital value DV, and the digital value DEd is expressed as a general formula (10). The digital value Do and the pulse width of the pulse signal (switching element drive signal Sd) for controlling the
デジタル値Do= k0 + k1 × デジタル値DVs + k2 × デジタル値DEd・・・数式10
Digital value Do = k 0 + k 1 × digital value DVs + k 2 × digital
一般式である数式10のk0 、k1 、k2 、の3つの未定の定数を数式7ないし数式9の3元連立方程式から決定すると、数式11に示す式が得られる。
When the three undetermined constants k 0 , k 1 , and k 2 of the
デジタル値Do
= 1471 + 0.744 ×(デジタル値DVs) - 0.403 ×(デジタル値DEd)・・・数式11
Digital value Do
= 1471 + 0.744 x (digital value DVs)-0.403 x (digital value DEd) ... Formula 11
すなわち、k0 = 1471 、k1 = 0.744 、k2= -0.403 である。 That is, k 0 = 1471, k 1 = 0.744, k 2 = -0.403.
デジタル値DVsとデジタル値DEdとをCPU201に取り込み、CPU201において、数式10に基づく演算をおこなう。そして、CPU201から演算結果であるデジタル値Doを出力することによってDC-DCコンバータ部10を制御して、電圧Eoの値を5Vの一定値に保つことができる。ここで、数式10(現実の直流定電圧電源装置1Rにおいては数式11)は、1次近似式である。しかしながら、連続量である電圧Edと電圧VsとをA/Dコンバータ202とA/Dコンバータ203とでデジタル値に変換した値を直接に用いるので、第1の制御方法の実施例におけるよりも精度良く、パルス幅と1対1に対応するデジタル値Doを演算して出力することができる。その結果として、直流定電圧電源装置の定電圧特性を向上させることができる。
The digital value DVs and the digital value DEd are taken into the
要するに、本実施形態の直流定電圧電源装置は、装置毎にk0 、k1 、k2 、の3つの固有の定数である、初期値k0 、1次側電流(抵抗105の両端の電圧Vs、電流Ip)に対する比例係数k1 、1次側電圧(電圧Ed)に対する比例係数k2 、を求める。そして、1次近似式として、デジタル値Do= k0 + k1 × デジタル値DVs + k2 × デジタル値DEd(数式10を参照)によってスイッチング素子のパルス幅をデジタル値Doに応じて制御するものである。直流定電圧電源装置の回路構成の異なり、回路動作の異なり、さらには、負荷の特性の異なりは、すべて、k0 、k1 、k2 、の3つの固有の定数に反映されるので、これらの種々の異なりによらず実施が可能となる。
In short, the DC constant voltage power supply device of the present embodiment has an initial value k 0 , a primary side current (voltage across the resistor 105), which is three inherent constants k 0 , k 1 , k 2 for each device. Vs, the proportionality factor k 2, for
又、要するに、本実施形態の別の直流定電圧電源装置は、m個の1次側電流及びn個の1次側電圧に対応するm×n個のパルス幅をRAM、又はROMに予め記憶しておく。1次側電流及び1次側電圧を検出する毎にRAM又はROMを参照して該当するパルス幅のパルス信号(スイッチング素子駆動信号Sd)を出力することによって、2次側から出力する直流電圧を一定値に保つことができる。直流定電圧電源装置の回路構成の異なり、回路動作の異なり、さらには、負荷の特性の異なりは、すべて、RAM、又はROMに予め記憶されるm×n個のパルス幅に反映されるので、これらの種々の異なりによらず実施が可能となる。 In short, another DC constant voltage power supply device according to this embodiment stores m × n pulse widths corresponding to m primary currents and n primary voltages in RAM or ROM in advance. Keep it. Each time the primary side current and the primary side voltage are detected, the RAM or ROM is referred to and a pulse signal (switching element drive signal Sd) having a corresponding pulse width is output, so that the DC voltage output from the secondary side is obtained. It can be kept constant. Since the difference in the circuit configuration of the DC constant voltage power supply device, the difference in circuit operation, and the difference in the characteristics of the load are all reflected in m × n pulse widths stored in advance in the RAM or ROM, Implementation is possible regardless of these various differences.
以上述べたように、本実施形態の直流定電圧電源装置は、トランスを用いるコンバータにおいては、1次側に流れる電流及び1次側に印加される電圧を検出することによって、商用電力が供給される1次側のみを制御しトランスによって1次側と分離された2次側の直流電圧を一定の電圧にするという効果がある。そして、1次側と2次側との絶縁分離は、トランスによってなされる。制御系に入力される信号について、1次側と2次側を絶縁するためのフォトカプラー等の部品は不要である。よって、1次側の電圧と2次側の電圧とが大きく異なる場合においても、トランス以外の1次側と2次側とを分離するための高絶縁耐圧を要する部品は不要であり、1次側と2次側との間の絶縁分離を容易にすることができる。 As described above, in the DC constant voltage power supply apparatus according to the present embodiment, in a converter using a transformer, commercial power is supplied by detecting a current flowing in the primary side and a voltage applied to the primary side. There is an effect that the DC voltage on the secondary side separated from the primary side by the transformer is made constant by controlling only the primary side. Insulation separation between the primary side and the secondary side is performed by a transformer. For a signal input to the control system, a part such as a photocoupler for insulating the primary side and the secondary side is unnecessary. Therefore, even when the primary side voltage and the secondary side voltage are greatly different, there is no need for a component that requires a high withstand voltage for separating the primary side and the secondary side other than the transformer. Insulation separation between the side and the secondary side can be facilitated.
上述した第1の制御方法、上述した第2の制御方法は、どのような直流定電圧電源装置においても実施可能である。例えば、上述したようなオン・オン型のフォワードコンバータについて実施可能であるのみならず、オン・オフ型のフライバックコンバータについても同様に実施可能である。又、シングルスイッチング素子コンバータ、ハーフブリッジコンバータ、フルブリッジコンバータ等の種々のトランスを用いた回路を採用する場合においても実施可能である。さらに、トランスを用いない、バックコンバータ、ブーストコンバータ、SEPIC、Zeta、Cukの各種コンバータにおいても実施可能である。すなわち、入力側に直流電源を接続し、出力側に負荷を接続し直流電力を供給する、すべてのDC-DCコンバータ(直流・直流変換器)において実施が可能である。また、入力側に接続される直流電源は、商用交流電源からの交流電力を直流電力に変換することによって得られるものであってもよい。 The first control method and the second control method described above can be implemented in any DC constant voltage power supply device. For example, the present invention can be implemented not only for the on / on type forward converter as described above but also for the on / off type flyback converter. The present invention can also be implemented when a circuit using various transformers such as a single switching element converter, a half bridge converter, and a full bridge converter is employed. Furthermore, it can be implemented in various converters such as buck converters, boost converters, SEPIC, Zeta, and Cuk that do not use a transformer. That is, it can be implemented in all DC-DC converters (DC / DC converters) that connect a DC power supply to the input side and connect a load to the output side to supply DC power. The DC power source connected to the input side may be obtained by converting AC power from a commercial AC power source into DC power.
(バッテリーの劣化検出機能付き充電装置)
図1に示す実施形態の直流定電圧電源装置は、制御部20における制御方法を直流定電圧電源装置1と異ならせることによって、充電装置としても機能させることができる。図2は実施形態のバッテリーの充電装置2を示す図である。
(Battery charger with battery deterioration detection function)
The DC constant voltage power supply device of the embodiment shown in FIG. 1 can also function as a charging device by making the control method in the
図2に示す充電装置2は、負荷40としてバッテリーを用いるので、以下の説明においては、バッテリー40と符号を付して説明をする。
Since the
図2に示す充電装置2の各構成部分において、図1と同様の構成部には同一の符号を付して説明を省略する。直流電源30は、例えば、太陽電池とバッテリーの組み合わせ(図示せず)、商用交流電源からの交流電力を直流電力に変換し、この直流電力によって充電されるバッテリー(図示せず)、風力発電装置とバッテリーの組み合わせ(図示せず)等の種々の直流電源が用いられる。
In each component of the
図3は別の実施形態の充電装置3を示す図である。図3に示すバッテリーの劣化検出機能付き充電装置3は、図1に示す直流定電圧電源装置1の各部に加え、さらに、商用交流電源からの交流電力を直流電力に整流する整流平滑部50を備えている。
FIG. 3 is a diagram illustrating a charging device 3 according to another embodiment. The battery charger 3 with a battery deterioration detection function shown in FIG. 3 includes a rectifying / smoothing
整流平滑部50は、商用交流電源(図示せず)と接続するためのプラグ501を有している。又、ブリッジ接続されるダイオードブリッジ502を有している。又、コンデンサ503を有している。商用交流電源は、単相100V(実効値)、又は、200V(実効値)の50Hz、又は、60Hzの交流電力を出力する。ダイオードブリッジ502は、交流電力を整流し脈流電力に変換する。コンデンサ503は脈流電力を平滑し、コンデンサ503の両端から直流電力を得る。商用交流電源の実効値が100Vの場合には、コンデンサ503の両端から得られる直流電圧の値は、141V付近である。商用交流電源の実効値が200Vの場合には、コンデンサ503の両端から得られる直流電圧の値は、282V付近である。
The rectifying / smoothing
なお、商用交流電源が3相200V (実効値)の50Hz、又は、60Hzの交流電力を出力する場合には3相の整流回路(図示せず)を設けることによって対応が可能となる。 When the commercial AC power source outputs 3-phase 200 V (effective value) 50 Hz or 60 Hz AC power, it can be handled by providing a 3-phase rectifier circuit (not shown).
図4は、さらに別の実施形態のバッテリーの充電装置4を示す図である。図4に示すバッテリーの充電装置4は力率改善部60を備える。力率改善部60を設ける場合においては、整流平滑部50のコンデンサ503の容量を小さくするか又はコンデンサ503を設けないようにして平滑されない全波整流波形が力率改善部60に入力されるようにする。
FIG. 4 is a diagram showing a battery charging device 4 according to still another embodiment. The battery charger 4 shown in FIG. 4 includes a power
コンバータ部10に接続される力率改善部60は、任意の定電圧の電圧Edをコンバータ部10に対して出力する。このような、力率を改善するとともに任意の定電圧を出力する力率改善部60は周知技術である。力率改善部60を有する構成を採用する場合には、力率を改善し、さらに、コンバータ部10に供給される電圧Edの値を任意の一定電圧とすることができる。電圧Edの値は、力率改善部を周知技術である昇圧コンバータとして構成する場合には、商用交流電源から得られる最大電圧よりも高圧となる。力率改善部60を備える充電装置4は、力率改善部60を備える分、高価なものとなる。一方、力率改善部60を備えない充電装置3はより低価格で供給できる。
The power
充電装置2、1次側整流回路を備える充電装置3、又は力率改善部60を備える充電装置4において、コンバータ部10の構成は、図1に示すものと同様であるが、例えば、1次側の電圧が141V以上である。又、例えば、2次側の電圧が400V程度であるとする場合においては、トランス101、スイッチング素子106は、これに対応するものとなる。トランス101の1次側巻線102、2次側巻線103は、各々、1次側電圧、2次側電圧に対応したものとなり、スイッチング素子106の耐圧もこれに対応したものとなる。
In the
バッテリーの劣化検出機能付き充電装置2、バッテリーの劣化検出機能付き充電装置3、バッテリーの劣化検出機能付き充電装置4においては、バッテリー40は、例えば、400Vの電圧を発生する自動車用のバッテリーである。バッテリー40とコンバータ部10とは着脱可能とされる専用のコンセント(図示せず)によって接続又は切断ができるようにされている。
In the
制御部20の構成は、図1に示すものと同様であるが、電圧Edは分圧されA/Dコンバータ202に入力される。又、制御部20のCPU201は、バッテリー40の充電の演算処理と劣化の検出(劣化検出)の演算処理とをおこなう。又、スイッチング素子ドライバ205は、スイッチング素子106をドライブするに十分な電圧を発生する。
The configuration of the
劣化していない、充電済みの良品のバッテリー40を用い、電圧Edを予め定める所定範囲で変化させ、電圧Vsを予め定める所定範囲で変化させて、数式10で表すk0 、k1 、k2 、の3つの未定の定数を予め求める。ここで、上述した直流定電圧電源装置におけるk0 、k1 、k2 、の定数の値と、本実施形態の充電装置におけるk0 、k1 、k2 、の定数の値自体は異なるものである。本実施形態の充電装置においては、k0 、k1 、k2 、の3つの固有の定数によってバッテリー40が良品か否か、すなわち、劣化しているか否かを検出できる。
Using a non-degraded charged
ここで、電圧Edを予め定める所定範囲で変化させるとは、商用交流電源の実効値電圧が、例えば、90Vから110Vの範囲で変化できる場合には、電圧Edを126Vから155Vの範囲で変化させることを意味する。又、例えば、バッテリー40の電圧が400Vであり、1次側の電流Ipの値が100A(アンペア)から10Aの場合であり、抵抗105の値が0.05Ω(オーム)である場合には、電圧Vsを予め定める所定範囲で変化せるとは、0.05×100=5(V)から0.05×10=0.5(V)の範囲で変化させることを意味する。
Here, changing the voltage Ed within a predetermined range means that when the effective voltage of the commercial AC power supply can be changed in the range of 90V to 110V, for example, the voltage Ed is changed in the range of 126V to 155V. Means that. For example, when the voltage of the
図4に示す充電装置4に充電が完了した良品のバッテリー40を接続して、良品のバッテリー40に対するk0 、k1 、k2 、の値を求める。具体的には、数式10のk0 、k1 、k2 、の3つの未定の定数の求め方は以下のようにする。
A
例えば、電圧Edが126Vの場合におけるデジタル値をデジタル値DEd1とし、電圧Edが140Vの場合におけるデジタル値DEdをデジタル値DEd2とし、電圧Edが155Vの場合におけるデジタル値DEdをデジタル値DEd3とする。この電圧Edとデジタル値DEdとの対応関係はA/Dコンバータ202の特性によって予め定まるものである。ここで、上述した直流定電圧電源装置における電圧Ed1ないし電圧Ed3及びデジタル値DEd1ないしデジタル値DEd3の値と、本実施形態の充電装置における電圧Ed1ないし電圧Ed3及びデジタル値DEd1ないしデジタル値DEd3の値自体は異なるものである。
For example, when the voltage Ed is 126V, the digital value is the digital value DEd 1 , when the voltage Ed is 140V, the digital value DEd is the digital value DEd 2, and when the voltage Ed is 155V, the digital value DEd is the digital value DEd 3 And The correspondence between the voltage Ed and the digital value DEd is determined in advance by the characteristics of the A /
又、電圧Vsが0.5Vの場合におけるデジタル値DVsをデジタル値DVs1とし、電圧Vsが2.75Vの場合におけるデジタル値DVsをデジタル値DVs2とし、電圧Vsが5Vの場合におけるデジタル値DVsをデジタル値DVs3とする。この電圧Vsとデジタル値DVsとの対応関係はA/Dコンバータ203の特性によって予め定まるものである。ここで、上述した直流定電圧電源装置における電圧Vs1ないし電圧Vs3及びデジタル値DVs1ないしデジタル値DVs3の値と、本実施形態の充電装置における電圧Vs1ないし電圧Vs3及びデジタル値DVs1ないしデジタル値DVs3の値自体は異なるものである。
When the voltage Vs is 0.5V, the digital value DVs is the digital value DVs 1. When the voltage Vs is 2.75V, the digital value DVs is the digital value DVs 2. When the voltage Vs is 5V, the digital value DVs is digital. the value DVs 3. The correspondence between the voltage Vs and the digital value DVs is determined in advance by the characteristics of the A /
そして、例えば、以下のようにしてk0 、k1 、k2 、の3つの未定の定数を求める。 Then, for example, three undetermined constants k 0 , k 1 , and k 2 are obtained as follows.
電圧Edが126V(デジタル値DEd1)、電圧Vsが0.5V(デジタル値DVs1)の場合におけるデユーティ・ファクタDf1に対応するデジタル値Do1をバッテリー40を接続した状態において求め、数式12を得る。又、電圧Edが140V(デジタル値DEd2)、電圧Vsが2.75V(デジタル値DVs2)の場合におけるデユーティ・ファクタDf2に対応するデジタル値Do2をバッテリー40を接続した状態において求め、数式13を得る。又、電圧Edが155V(デジタル値DEd3)、電圧Vsが5V(デジタル値DVs3の場合におけるデユーティ・ファクタDf3対応するデジタル値Do3をバッテリー40を接続した状態において求め、数式14を得る。ここで、上述した直流定電圧電源装置におけるデジタル値Do1ないしデジタル値Do3の値と、本実施形態の充電装置におけるデジタル値Do1ないしデジタル値Do3の値自体は異なるものである。
When the voltage Ed is 126 V (digital value DEd 1 ) and the voltage Vs is 0.5 V (digital value DVs 1 ), a digital value Do 1 corresponding to the duty factor Df 1 is obtained in a state where the
デジタル値Do1= k0 + k1 × デジタル値DVs1 + k2 × デジタル値DEd1・・数式12
デジタル値Do2= k0 + k1 × デジタル値DVs2 + k2 × デジタル値DEd2・・数式13
デジタル値Do3= k0 + k1 × デジタル値DVs3 + k2 × デジタル値DEd3・・数式14
Digital value Do 1 = k 0 + k 1 × digital value DVs 1 + k 2 × digital value DEd 1
Digital value Do 2 = k 0 + k 1 × digital value DVs 2 + k 2 × digital value DEd 2 ··· Equation 13
Digital value Do 3 = k 0 + k 1 × digital value DVs 3 + k 2 × digital value DEd 3 ··· Equation 14
そして、数式12ないし数式14の3元連立方程式から数式10に示す、k0 、k1 、k2 、の3つの未定の定数を求める。このk0 、k1 、k2 、の値は、基準となる良品のバッテリー40についての3つの定数のセットである。よって、kREFB0=k0 、kREFB1=k1 、kREFB2=k2 とそれらの各々を置き換える。
Then, three undetermined constants k 0 , k 1 , and k 2 shown in
ここで、上述したように、電圧Edを126Vから電圧Edを155Vの範囲で変化させて、kREFB0 、kREFB1 、kREFB2を求める場合には、充電装置が電圧Edを変化させることができるための構成を有していなければならない。例えば、上述した、力率改善部を有する充電装置を使用しなければならない。力率改善部を有する充電装置を使用する場合には電圧Edを変化させて、kREFB0 、kREFB1 、kREFB2を求めることができる。 Here, as described above, when k REFB0 , k REFB1 , and k REFB2 are obtained by changing the voltage Ed from 126V to 155V , the charging device can change the voltage Ed. It must have the configuration of For example, the above-described charging device having a power factor improving unit must be used. In the case of using a charging device having a power factor improving unit, k REFB0 , k REFB1 , and k REFB2 can be obtained by changing the voltage Ed.
しかしながら、一般の家庭で、バッテリー40が良品である場合の基準となるkREFB0 、kREFB1 、kREFB2を特定することは困難である。又、数式18〜数式20に後述する、バッテリー40が良品である範囲を示す、Δk0、Δk1、Δk2、を求める必要がある。Δk0、Δk1、Δk2、を求めるには、複数の良品のバッテリー40について、kREFB0 、kREFB1 、kREFB2を求め、統計処理をしなければならにので、さらに、一般の家庭でkREFB0 、kREFB1 、kREFB2、を求めることは困難である。
However, it is difficult to specify k REFB0 , k REFB1 , and k REFB2 that are standards in the case where the
このような理由から、kREFB0 、kREFB1 、kREFB2、Δk0、Δk1、Δk2、の数値はバッテリー40の製造所から、提供されることが望ましい。例えば、製造所において、一般のユーザに販売するバッテリー40に、kREFB0 、kREFB1 、kREFB2、Δk0、Δk1、Δk2、の数値が見易い位置に印刷されている。
For these reasons, it is desirable that the values of k REFB0 , k REFB1 , k REFB2 , Δk 0 , Δk 1 , Δk 2 are provided from the
(制御部の充電の処理)
充電の処理においては、充電装置2、充電装置3、充電装置4の制御部20は、いずれも同様な処理をおこなう。制御部20は、時間経過に対する1次側の電流Ipが予め定めた充電電流プロフィールとなるようにデジタル値Doを出力する。例えば、制御部20は充電開始からの経過時間に比例して電流Ipが減少するようにデジタル値Doを出力してスイッチング素子106を制御する。例えば、9時間経過後に電流Ipを100Aから10Aまで制御する場合には、10A/hourのレートで100Aから順次充電電流を減少させる。ここで、1次側における充電電流を電圧Vsの値に換算すると、0.5V/hourのレートで5Vから順次、電圧Vsの値を減少させることになる。
(Control unit charging process)
In the charging process, the charging
具体的には、以下のようにする。例えば、10秒ごとにCPU201が、予め定めた1次側の電流Ipのプロフィール(充電電流プロフィール)を、RAM又はROMから読み出し、あるいは演算式によって求める。電圧Vs(電流Ip)に対応するデジタル値DVsを検出する。そして、CPU201は、その時間における目標とすべき電流Ipのプロフィールに対して、充電装置3が供給している電圧Vs(電流Ip)が小さい場合には、電圧Vs(電流Ip)を増加させるためにデジタル値Doを増加してスイッチング素子106をオンとするパルス幅を広げる。一方、CPU201は、その時間における目標とすべき電流Ipのプロフィールに対して、充電装置3が供給している電圧Vs(電流Ip)が大きい場合には、電圧Vs(電流Ip)を減少させるためにデジタル値Doを減少してスイッチング素子106をオンとするパルス幅を狭くする。
Specifically, it is as follows. For example, every 10 seconds, the
CPU201は、このようにして、予め定めた充電電流プロフィールでバッテリー40を充電するように制御する。そして、上述したように、充電電流が10Aの9時間後に充電は完了する。この処理は、充電装置2、充電装置3、又は力率改善部60を備える充電装置4のいずれにおいても同様におこなわれる。
In this way, the
(制御部のバッテリーの劣化検出の処理)
制御部20は、時間が9時間経過し最終の充電電流が10Aに落着いて充電の操作を完了した後以下のバッテリー40の劣化検出の処理をおこなう。バッテリー40の劣化検出の処理は、力率改善部60を備える充電装置4と力率改善部60を備えない充電装置2、充電装置3とでは異なる。まず、充電装置4におけるバッテリーの劣化検出の処理を制御部20がどのようにおこなうかについて説明をする。
(Control unit battery deterioration detection process)
The
制御部20のCPU201と力率改善部60のCPU(図示せず)は、連携して以下の手順を実行する。ここで、充電の処理をおこなう場合には、制御部20のCPU201が力率改善部60のCPUを制御する。力率改善の処理をおこなう場合には、力率改善部60のCPUは独立して力率改善の処理をおこなう。
The
kREFB0 、kREFB1 、kREFB2を検出したと同様の手順で、充電が完了したバッテリー40について、k0 、k1 、k2 、の3つの未定の定数を求める。この当該バッテリー40についてのk0 、k1 、k2 、の3つの定数をkA0 、kA1 、kA2と以下表記する。
Three unknown constants k 0 , k 1 , and k 2 are obtained for the
kREFB0 、kREFB1 、kREFB2を検出したと同様の手順とは以下である。電圧Edが126V(デジタル値DEd1)、電圧Vsが0.5V(デジタル値DVs1)の場合におけるデユーティ・ファクタDf1に対応するデジタル値Do1を実際の回路で求め、数式15を得る。又、電圧Edが140V(デジタル値DEd2)、電圧Vsが2.75V(デジタル値DVs2)の場合におけるデユーティ・ファクタDf2に対応するデジタル値Do2を実際の回路で求め、数式16を得る。又、電圧Edが155V(デジタル値DEd3)、電圧Vsが5V(デジタル値DVs3の場合におけるデユーティ・ファクタDf3対応するデジタル値Do3を実際の回路で求め、数式17を得る。 The procedure similar to that for detecting k REFB0 , k REFB1 , and k REFB2 is as follows. The digital value Do 1 corresponding to the duty factor Df 1 when the voltage Ed is 126 V (digital value DEd 1 ) and the voltage Vs is 0.5 V (digital value DVs 1 ) is obtained by an actual circuit, and Equation 15 is obtained. Further, when the voltage Ed is 140 V (digital value DEd 2 ) and the voltage Vs is 2.75 V (digital value DVs 2 ), the digital value Do 2 corresponding to the duty factor Df 2 is obtained by an actual circuit, and Expression 16 is obtained. . Further, the voltage Ed 155 V (digital value DED 3), the voltage Vs determined by actual circuit the duty factor Df 3 corresponding digital value Do 3 in the case of a 5V (digital value DVs 3, to obtain a formula 17.
デジタル値Do1= kA0 + kA1 × デジタル値DVs1 + kA2 × デジタル値DEd1・・数式15
デジタル値Do2= kA0 + kA1 × デジタル値DVs2 + kA2 × デジタル値DEd2・・数式16
デジタル値Do3= kA0 + kA1 × デジタル値DVs3 + kA2 × デジタル値DEd3・・数式17
Digital value Do 1 = k A0 + k A1 × digital value DVs 1 + k A2 × digital value DEd 1 ··· Formula 15
Digital value Do 2 = k A0 + k A1 × digital value DVs 2 + k A2 × digital value DEd 2
Digital value Do 3 = k A0 + k A1 × digital value DVs 3 + k A2 × digital value DEd 3 ··· Equation 17
数式15ないし数式17から、kA0 、kA1 、kA2を得る。 K A0 , k A1 , and k A2 are obtained from Expressions 15 to 17.
以下の数式18ないし数式20の演算をおこなう。 The following formulas 18 to 20 are calculated.
Δk0= |kREFB0 - kA0|・・数式18
Δk1= |kREFB1- kA1|・・数式19
Δk2= |kREFB2- kA2|・・数式20
Δk 0 = | k REFB0 -k A0 |
Δk 1 = | k REFB1 -k A1 |
Δk 2 = | k REFB2 -k A2 |
次に、数式21ないし数式23の判定演算をおこなう。 Next, judgment operations of Formula 21 to Formula 23 are performed.
Δk0≦ΔkREF0・・数式21
Δk1≦ΔkREF1・・数式22
Δk2≦ΔkREF2・・数式23
Δk 0 ≦ Δk REF0 .. Formula 21
Δk 1 ≦ Δk REF1 .. Formula 22
Δk 2 ≦ Δk REF2
ここで、ΔkREF0、ΔkREF1ΔkREF2の各々は、バッテリー40が、同一仕様のバッテリー(狭くは、同一製造所で製造した同一型番のバッテリー)である場合の良品のばらつきの範囲の限界である。ΔkREF0、ΔkREF1ΔkREF2の各々は、良品である多くの同一仕様のバッテリー(狭くは、同一製造所で製造した同一型番のバッテリー)について、上述した手続によって、複数個の良品のバッテリーについて各々のkA0 、kA1 、kA2を得た後に最大の許容できるばらつきの範囲を実験により求めたものである。
Here, each of Δk REF0 and Δk REF1 Δk REF2 is a limit of a range of non-defective product variations when the
すなわち、数式21、数式22、数式23のすべてが成立する場合にバッテリー40は良品であると判断する。一方、数式21、数式22、数式23の一つでも成立しない場合にはバッテリー40は劣化が生じている不良品であると判断する。
That is, when all of Equation 21, Equation 22, and Equation 23 hold, the
力率改善部60を備えない充電装置3、充電装置2におけるバッテリーの劣化検出の処理を制御部20がどのようにおこなうかについて説明をする。
A description will be given of how the
充電が完了したバッテリー40について、k0 、k1 、k2 、の3つの未定の定数を求める。この当該バッテリー40についてのk0 、k1 、k2 、の3つの定数をkA0 、kA1 、kA2と以下表記する。
Three uncertain constants k 0 , k 1 , k 2 are obtained for the
電圧Edが電圧Ed1(デジタル値DEd1)、電圧Vsが0.5V(デジタル値DVs1)の場合におけるデユーティ・ファクタDf1に対応するデジタル値Do1を実際の回路で求め、上述した数式15を得る。又、電圧Edが電圧Ed2(デジタル値DEd2)、電圧Vsが2.75V(デジタル値DVs2)の場合におけるデユーティ・ファクタDf2に対応するデジタル値Do2を実際の回路で求め、上述した数式16を得る。又、電圧Edが電圧Ed3(デジタル値DEd3)、電圧Vsが5V(デジタル値DVs3の場合におけるデユーティ・ファクタDf3対応するデジタル値Do3を実際の回路で求め、上述した数式17を得る。 When the voltage Ed is the voltage Ed 1 (digital value DEd 1 ) and the voltage Vs is 0.5 V (digital value DVs 1 ), the digital value Do 1 corresponding to the duty factor Df 1 is obtained by an actual circuit, and the above-described equation 15 Get. In addition, when the voltage Ed is the voltage Ed 2 (digital value DEd 2 ) and the voltage Vs is 2.75 V (digital value DVs 2 ), the digital value Do 2 corresponding to the duty factor Df 2 is obtained by an actual circuit and described above. Equation 16 is obtained. The voltage Ed voltage Ed 3 (digital value DED 3), determined in real circuit the duty factor Df 3 corresponding digital value Do 3 when the voltage Vs of 5V (digital value DVs 3, Equation 17 described above obtain.
数式15ないし数式17から、kA0 、kA1 、kA2を得る。 K A0 , k A1 , and k A2 are obtained from Expressions 15 to 17.
上述した数式18ないし数式20の演算をおこなう。 The above-described equations 18 to 20 are calculated.
次に、上述した数式21ないし数式23の判定演算をおこなう。 Next, the determination calculation of the above-described equations 21 to 23 is performed.
そして、数式21、数式22、数式23のすべてが成立する場合にバッテリー40は良品であると判断する。一方、数式21、数式22、数式23の一つでも成立しない場合にはバッテリー40は劣化が生じている不良品であると判断する。
When all of Equation 21, Equation 22, and Equation 23 hold, it is determined that the
力率改善部60を備える充電装置4を用いる場合の劣化判定は、製造所でおこなった劣化判定とまったく同じ手順でおこなうので精度が高い。又、広範囲な電圧Edの範囲で劣化検出をおこなう点においても劣化検出の精度が高い。一方、力率改善部60を備えない充電装置2、充電装置3を用いる場合の劣化判定は、製造所でおこなった劣化判定と異なる手順でおこなうので精度が多少劣る。又、狭い範囲の電圧Edの範囲で劣化検出をおこなう点においても劣化検出の精度が多少劣る。
The deterioration determination in the case of using the charging device 4 provided with the power
要するに、本実施形態の充電装置は、充電に際しては、バッテリー毎に指定された充電電流プロファイルとなるように、電圧Vsを所定時間毎(例えば、10秒)に検出してデジタル値Doを制御してスイッチング素子106のオンの時間(パルス幅)を制御する。
In short, the charging device of this embodiment controls the digital value Do by detecting the voltage Vs at predetermined time intervals (for example, 10 seconds) so that a charging current profile specified for each battery is obtained during charging. Thus, the ON time (pulse width) of the
本実施形態においては、充電が終了した状態において、良品の、同一仕様のバッテリー、又は、狭くは、同一製造所で製造した同一型番のバッテリーについて、予め、係数であるkREFB0 、kREFB1 、kREFB2と、係数であるΔkREF0、ΔkREF1ΔkREF2とを求めておく。kREFB0 、kREFB1 、kREFB2、ΔkREF0、ΔkREF1ΔkREF2は、バッテリーの製造業者から提供されるのが望ましい。 In this embodiment, in a state where charging is completed, a good product, a battery of the same specification, or narrowly, a battery of the same model number manufactured at the same factory , k REFB0 , k REFB1 , k REFB2 and coefficients Δk REF0 and Δk REF1 Δk REF2 are obtained in advance . k REFB0 , k REFB1 , k REFB2 , Δk REF0 , Δk REF1 Δk REF2 are preferably provided by the battery manufacturer.
要するに、本実施形態の充電装置は、バッテリーの劣化検出に際しては、現在使用中のバッテリーの充電が完了した後において、1次側電流(抵抗105の両端の電圧Vs、電流Ip)、1次側電圧(電圧Ed)、パルス幅の組み合わせを3種類検出し、3元連立方程式から、パルス幅= k0 + k1 ×1次側電流(電流Ip)+ k2 ×1次側電圧(電圧Ed)、を満たす、k0 、k1 、k2 、の3つの定数を求める。
In short, the charging device of the present embodiment, when detecting the deterioration of the battery, after the charging of the currently used battery is completed, the primary side current (the voltage Vs across the
そして、Δk0= |kREFB0 - kA0|、Δk1= |kREFB1- kA1|、Δk2= |kREFB2- kA2|の演算をする。その結果、Δk0≦ΔkREF0、Δk1≦ΔkREF1、Δk2≦ΔkREF2、のすべてが成立する場合、すなわち、定数k0 、定数k1 、前記定数k2 、の各々が、すべて、予め定める範囲内であるときにバッテリーを良品であると判定する。一方、Δk0≦ΔkREF0、Δk1≦ΔkREF1、Δk2≦ΔkREF2、のうちの1個でも成立しない場合、すなわち、定数k0 、定数k1 、定数k2 、の各々のうち1個でも予め定める範囲内にないときにバッテリーを劣化した不良品であると判定する。 Then, Δk 0 = | k REFB0 −k A0 |, Δk 1 = | k REFB1 −k A1 |, Δk 2 = | k REFB2 −k A2 | As a result, when all of Δk 0 ≦ Δk REF0 , Δk 1 ≦ Δk REF1 , Δk 2 ≦ Δk REF2 are satisfied, that is, each of the constant k 0 , the constant k 1 , and the constant k 2 is The battery is determined to be non-defective when it is within the specified range. On the other hand, if any one of Δk 0 ≦ Δk REF0 , Δk 1 ≦ Δk REF1 , Δk 2 ≦ Δk REF2 does not hold, that is, one of each of constant k 0 , constant k 1 , and constant k 2 . However, if the battery is not within the predetermined range, it is determined that the battery is a defective product.
制御部20は、充電装置2、充電装置3におけるように1次側電圧(電圧Ed)を自由に制御できない場合には、3元連立方程式から、パルス幅= k0 + k1 ×1次側電流+ k2 ×1次側電圧、を満たす、k0 、k1 、k2 、の3つの定数を求めるに際して、1次側電流(電流Ip)のみを所定の範囲(例えば、1次側電流に換算して10Aから100Aのようにバッテリーに許容された充電電流の範囲)で変化させるようにしてもよい。
When the primary side voltage (voltage Ed) cannot be freely controlled as in the
制御部20は、充電装置4におけるように1次側電圧(電圧Ed)を自由に制御できる場合には、3元連立方程式から、パルス幅= k0 + k1 ×1次側電流+ k2 ×1次側電圧、を満たす、k0 、k1 、k2 、の3つの定数を求めるに際して、1次側電圧(電圧Ed)を所定の範囲(例えば、126Vから155Vの範囲)で変化させるようにしてもよい。また、1次側電流(電流Ip)を所定の範囲で変化させるとともに、1次側電圧(電圧Ed)を所定の範囲で変化させるようにしてもよい。
When the primary side voltage (voltage Ed) can be freely controlled as in the charging device 4, the
以上述べたように、本実施形態の直流定電圧電源装置は、トランスを用いるコンバータにおいては、1次側に流れる電流及び1次側に印加される電圧を検出することによって、2次側の直流電圧を一定の電圧にするという効果がある。そして、1次側と2次側との絶縁分離は、トランスによって可能であり、制御系に入力される信号について、1次側と2次側を絶縁するためのフォトカプラー等の部品は不要である。よって、1次側の電圧と2次側の電圧が大きく異なる場合においても、1次側と2次側との絶縁分離を容易にすることができる。 As described above, in the converter using a transformer, the DC constant voltage power supply device according to the present embodiment detects the current flowing on the primary side and the voltage applied to the primary side, thereby detecting the DC on the secondary side. There is an effect of making the voltage constant. The primary side and the secondary side can be isolated from each other by a transformer, and there is no need for components such as a photocoupler to insulate the primary side from the secondary side for signals input to the control system. is there. Therefore, even when the voltage on the primary side and the voltage on the secondary side are greatly different, the insulation separation between the primary side and the secondary side can be facilitated.
以上述べたように、本実施形態の充電装置は、バッテリーの劣化検出機能を有している。バッテリーの劣化検出に際しては、3つのパラメータを用いるバッテリーの劣化検出法を採用することによって、劣化検出の精度が向上する。 As described above, the charging device of this embodiment has a battery deterioration detection function. When the battery deterioration is detected, the deterioration detection accuracy is improved by adopting a battery deterioration detection method using three parameters.
(実施形態の直流定電圧電源装置及び実施形態の充電装置の変形例)
本実施形態の直流定電圧電源装置は、トランスを用いる直流定電圧電源装置に限定されるものではないことは既に述べた。また、本実施形態の充電装置は、トランスを用いる充電装置に限定されるものではないことは既に述べた。以下に、トランスを用いない直流定電圧電源装置及びトランスを用いない充電装置の1つの実施形態について説明をする。
(Modification of DC Constant Voltage Power Supply Device of Embodiment and Charging Device of Embodiment)
It has already been described that the DC constant voltage power supply device of the present embodiment is not limited to the DC constant voltage power supply device using a transformer. Further, it has already been described that the charging device of the present embodiment is not limited to the charging device using a transformer. An embodiment of a DC constant voltage power supply device that does not use a transformer and a charging device that does not use a transformer will be described below.
図5は、別の実施形態の直流定電圧電源装置を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating a DC constant voltage power supply device according to another embodiment.
図5に示す直流定電圧電源装置5は、インダクタ107を用いる昇圧型のDC-DCコンバータ(直流・直流変換器)部10Aを有する。直流定電圧電源装置5は直流定電圧電源装置1におけるトランス101に替えインダクタ107を用いる。インダクタ107は、1次側ターミナルTp1とダイオード108の間に接続される。直流定電圧電源装置5において、直流定電圧電源装置1におけると同一の構成部分には同一の符合が付されている。
The DC constant voltage
直流定電圧電源装置5においては、上述した直流定電圧電源装置1における上述した第1の制御方法、上述した第2の制御方法を実施することができる。また、直流定電圧電源装置5において、直流電源30に替えて図3に示す整流平滑部50を用いるようにしてもよく、さらに、図4に示す力率改善部60を用いるようにしてもよい。
In the DC constant voltage
図6は、さらに、また、別の実施形態のバッテリーの充電装置を示す図である。図6に示す充電装置6は、直流定電圧電源装置5と同一の構成を有している。負荷40はバッテリーである。充電装置6は、上述した充電装置2と同様の手順で充電をおこない、充電装置2と同様の手順でバッテリーが良品であるか劣化した不良品であるかを判定する。また、充電装置6において、直流電源30に替えて図3に示す整流平滑部50を用いるようにしてもよく、さらに、図4に示す力率改善部60を用いるようにしてもよい。
FIG. 6 is a diagram showing a battery charging apparatus according to another embodiment. The charging device 6 shown in FIG. 6 has the same configuration as the DC constant voltage
本実施形態の直流定電圧電源装置は、入力側に直流電源(直流電源30、整流平滑部50、整流平滑部50及び力率改善部60を含む)を接続し、出力側に接続する負荷40に直流電力を供給する直流定電圧電源装置であって、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換するスイッチング素子106と、スイッチング素子をオンとするパルス幅が変化するパルス信号(スイッチング素子駆動信号Sd)を発生する制御部20と、を備え、制御部は、k0 、k1 、k2 、の3つの予め求めた定数を用い、パルス幅= k0 + k1 ×直流電源から供給される直流電流+ k2 ×直流電源から供給される直流電圧、によって表されるパルス信号を発生し、負荷に供給する直流電圧を一定電圧に制御するものである。
In the DC constant voltage power supply device of this embodiment, a DC power supply (including a
本実施形態の充電装置は、入力側に直流電源(直流電源30、整流平滑部50、整流平滑部50及び力率改善部60を含む)を接続し、出力側にバッテリー40を接続する充電装置であって、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換するスイッチング素子106と、スイッチング素子をオンとするパルス幅が変化するパルス信号(スイッチング素子駆動信号Sd)を発生する制御部20と、を備え、制御部20は、充電時においては、直流電源から供給される直流電流(抵抗105の両端の電流Ipに応じた電圧Vs、電流Ip)を制御することによってバッテリーに充電する。そして、充電完了後において、直流電源から供給される直流電流、直流電源から供給される直流電圧、パルス幅の組み合わせを3種類検出し、3元連立方程式から、パルス幅= k0 + k1 ×直流電源から供給される直流電流+ k2 ×直流電源から供給される直流電圧、を満たす、k0 、k1 、k2 、の3つの定数を求め、定数k0 、定数k1 、定数k2 、の各々が、すべて、予め定める範囲内であるときにバッテリーを良品であると判定し、定数k0 、定数k1 、定数k2 、の各々のうち1個でも予め定める範囲内にないときにバッテリーを劣化した不良品であると判定するものである。
The charging device according to the present embodiment connects a DC power source (including a
ここで、予め定める範囲内であるか否かは、Δk0= |kREFB0 - kA0|、Δk1= |kREFB1- kA1|、Δk2= |kREFB2- kA2|の演算をする。その結果、Δk0≦ΔkREF0、Δk1≦ΔkREF1、Δk2≦ΔkREF2、のすべてが成立する場合、すなわち、定数k0 、定数k1 、定数k2 、の各々が、すべて、予め定める範囲内であるときにバッテリーを良品であると判定する。一方、Δk0≦ΔkREF0、Δk1≦ΔkREF1、Δk2≦ΔkREF2、のうちの1個でも成立しない場合、すなわち、定数k0 、定数k1 、定数k2 、の各々のうち1個でも予め定める範囲内にないときにバッテリーを劣化した不良品であると判定するものである。ここで、予め良品であることが分かっている基準となるバッテリーについての、k0がkREFB0であり、k1がkREFB1であり、k2がkREFB2である。また、良品であるか否かの判定の対象となるバッテリーの、k0がkA0であり、k1がkA1であり、k2がkA2である。 Here, whether or not it is within the predetermined range is calculated by Δk 0 = | k REFB0 -k A0 |, Δk 1 = | k REFB1 -k A1 |, Δk 2 = | k REFB2 -k A2 | . As a result, when all of Δk 0 ≦ Δk REF0 , Δk 1 ≦ Δk REF1 , Δk 2 ≦ Δk REF2 are satisfied, that is, each of the constant k 0 , the constant k 1 , and the constant k 2 is predetermined. When it is within the range, the battery is determined to be good. On the other hand, if any one of Δk 0 ≦ Δk REF0 , Δk 1 ≦ Δk REF1 , Δk 2 ≦ Δk REF2 does not hold, that is, one of each of constant k 0 , constant k 1 , and constant k 2 . However, it is determined that the battery has deteriorated when it is not within the predetermined range. Here, k 0 is k REFB 0 , k 1 is k REFB 1 , and k 2 is k REFB 2 for a reference battery that is known to be a good product in advance. In addition, k 0 is k A0 , k 1 is k A1 , and k 2 is k A2 of a battery that is a target for determining whether or not it is a non-defective product.
上述した種々の実施形態の各部分を組み合わせて新たな実施形態として実施することができる。また、本発明は、上述した実施形態、上述した実施形態の各部分を組み合わせた新たな実施形態に限るものでないことは当然である。 The various embodiments described above can be combined to implement a new embodiment. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment and a new embodiment in which each part of the above-described embodiment is combined.
1、5 直流定電圧電源装置、 2、3、4、6 充電装置、 10、10A コンバータ部、 20 制御部、 30 直流電源、 4 負荷(バッテリー)、 50 整流平滑部、 60 力率改善部、 101 トランス、 102 1次側巻線、 103 2次側巻線、 104 コア、 105 抵抗、 106 スイッチング素子、 107 インダクタ、 108 ダイオード、 109 コンデンサ、 202、203 A/Dコンバータ、 204 PWM変調器、 205 スイッチング素子ドライバ、 501 プラグ、 502 ダイオードブリッジ、 503 コンデンサ、 Ed 電圧(1次側電圧)、 Eo 電圧(2次側直流電圧)、 GND グランド、 Io 電流(2次側電流)、 Ip 電流(1次側電流)、 Opwm 信号(PWM信号)、 Sd スイッチング素子駆動信号(パルス信号)、 Tp1、Tp2 1次側ターミナル、 Ts1、Ts2 2次側ターミナル、 Vs 電圧(抵抗105の両端の電流Ipに応じた電圧) 1, 5 DC constant voltage power supply device, 2, 3, 4, 6 charging device, 10, 10A converter unit, 20 control unit, 30 DC power source, 4 load (battery), 50 rectification smoothing unit, 60 power factor improvement unit, 101 transformer, 102 primary winding, 103 secondary winding, 104 core, 105 resistance, 106 switching element, 107 inductor, 108 diode, 109 capacitor, 202, 203 A / D converter, 204 PWM modulator, 205 Switching element driver, 501 plug, 502 diode bridge, 503 capacitor, Ed voltage (primary side voltage), Eo voltage (secondary side DC voltage), GND ground, Io current (secondary side current), Ip current (primary) side current), Opwm signal (PWM signal), Sd switching element driving signal (pulse signal), Tp 1, Tp 2 1 primary terminator Le, Ts 1, Ts 2 2 primary terminal, Vs voltage (voltage corresponding to the current Ip at both ends of the resistor 105)
Claims (6)
前記1次側巻線と1次側の直流電源との間に接続され前記1次側巻線に交流電力を供給するスイッチング素子と、
前記1次側巻線に流れる1次側電流を検出する1次側電流検出器と、
前記直流電源から供給される1次側電圧を検出する1次側電圧検出器と、
前記スイッチング素子をオンとするパルス幅が変化するパルス信号を発生する制御部と、
前記2次側巻線に接続され2次側直流電圧を発生する2次側整流平滑回路とを備え、
前記制御部は、
充電時においては、
前記1次側電流を制御することによって前記2次側に着装されるバッテリーに充電し、
充電完了後において、
前記1次側電流と前記1次側電圧と前記パルス幅との組み合わせを3個検出し、3元連立方程式から、
前記パルス幅= k0 + k1 × 前記1次側電流+ k2 × 前記1次側電圧、を満たす、k0 、k1 、k2 、の3つの定数を求め、
前記定数k0 、前記定数k1 、前記定数k2 、の各々が、すべて、予め定める範囲内であるときに前記バッテリーを良品であると判定し、
前記定数k0 、前記定数k1 、前記定数k2 、の各々のうち1個でも予め定める範囲内にないときに前記バッテリーを劣化した不良品であると判定する充電装置。 A transformer having a primary winding and a secondary winding;
A switching element connected between the primary side winding and a primary side DC power supply for supplying AC power to the primary side winding;
A primary current detector for detecting a primary current flowing in the primary winding;
A primary voltage detector for detecting a primary voltage supplied from the DC power supply;
A control unit that generates a pulse signal that changes a pulse width to turn on the switching element;
A secondary side rectifying and smoothing circuit connected to the secondary side winding and generating a secondary side DC voltage;
The controller is
When charging,
Charging the battery worn on the secondary side by controlling the primary side current;
After charging is complete,
Three combinations of the primary side current, the primary side voltage, and the pulse width are detected.
Find three constants k 0 , k 1 , k 2 that satisfy the pulse width = k 0 + k 1 × the primary current + k 2 × the primary voltage,
When each of the constant k 0 , the constant k 1 , and the constant k 2 is all within a predetermined range, the battery is determined to be non-defective,
A charging device that determines that the battery is a defective product that has deteriorated when at least one of the constant k 0 , the constant k 1 , and the constant k 2 is not within a predetermined range.
前記1次側電流と前記1次側電圧と前記パルス幅との組み合わせを3種類検出し、3元連立方程式から、
前記パルス幅= k0 + k1 × 前記1次側電流+ k2 × 前記1次側電圧、を満たす、k0 、k1 、k2 、の3つの定数を求めるに際して、前記1次側電流を所定の範囲で変化させる請求項1に記載の充電装置。 The controller is
Three types of combinations of the primary side current, the primary side voltage and the pulse width are detected.
When obtaining three constants k 0 , k 1 , and k 2 that satisfy the pulse width = k 0 + k 1 × the primary current + k 2 × the primary voltage, the primary current The charging device according to claim 1, wherein is changed within a predetermined range.
商用交流電源に接続される力率改善部を具備し、
前記制御部は、
前記力率改善部を制御して、
前記1次側電流と前記1次側電圧と前記パルス幅との組み合わせを3種類検出し、3元連立方程式から、
前記パルス幅= k0 + k1 × 前記1次側電流+ k2 × 前記1次側電圧、を満たす、k0 、k1 、k2 、の3つの定数を求めるに際して、前記1次側電圧を所定の範囲で変化させる請求項1又は請求項2に記載の充電装置。 The DC power supply is
It has a power factor improvement unit connected to a commercial AC power source,
The controller is
Controlling the power factor improving unit,
Three types of combinations of the primary side current, the primary side voltage and the pulse width are detected.
When obtaining three constants k 0 , k 1 , and k 2 that satisfy the pulse width = k 0 + k 1 × the primary current + k 2 × the primary voltage, the primary voltage The charging device according to claim 1, wherein the charging device is changed within a predetermined range.
前記1次側巻線と1次側の直流電源との間に接続され前記1次側巻線に交流電力を供給するスイッチング素子と、
前記1次側巻線に流れる1次側電流を検出する1次側電流検出器と、
前記直流電源から供給される1次側電圧を検出する1次側電圧検出器と、
前記スイッチング素子をオンとするパルス幅が変化するパルス信号を発生する制御部と、
前記2次側巻線に接続され2次側直流電圧を発生する2次側整流平滑回路とを備え、
前記制御部は、
k0 、k1 、k2 、の3つの予め求めた定数を用い、
パルス幅= k0 + k1 × 前記1次側電流+ k2 × 前記1次側電圧、によって表される前記パルス信号を発生し、
前記2次側直流電圧を一定電圧に制御する直流定電圧電源装置。 A transformer having a primary winding and a secondary winding;
A switching element connected between the primary side winding and a primary side DC power supply for supplying AC power to the primary side winding;
A primary current detector for detecting a primary current flowing in the primary winding;
A primary voltage detector for detecting a primary voltage supplied from the DC power supply;
A control unit that generates a pulse signal that changes a pulse width to turn on the switching element;
A secondary side rectifying and smoothing circuit connected to the secondary side winding and generating a secondary side DC voltage;
The controller is
Using three previously determined constants k 0 , k 1 , k 2 ,
Generating the pulse signal represented by: pulse width = k 0 + k 1 × the primary current + k 2 × the primary voltage;
A DC constant voltage power supply device for controlling the secondary side DC voltage to a constant voltage.
前記直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子をオンとするパルス幅が変化するパルス信号を発生する制御部と、を備え、
前記制御部は、
充電時においては、
前記直流電源から供給される直流電流を制御することによって前記バッテリーに充電し、
充電完了後において、
前記直流電源から供給される前記直流電流と前記直流電源から供給される直流電圧と前記パルス幅との組み合わせを3種類検出し、3元連立方程式から、
前記パルス幅= k0 + k1 ×前記直流電源から供給される直流電流+ k2 ×前記直流電源から供給される直流電圧、を満たす、k0 、k1 、k2 、の3つの定数を求め、
前記定数k0 、前記定数k1 、前記定数k2 、の各々が、すべて、予め定める範囲内であるときに前記バッテリーを良品であると判定し、
前記定数k0 、前記定数k1 、前記定数k2 、の各々のうち1個でも予め定める範囲内にないときに前記バッテリーを劣化した不良品であると判定する充電装置。 A charging device that connects a DC power source to the input side and a battery to the output side,
A switching element that converts DC power supplied from the DC power source into AC power;
A control unit that generates a pulse signal that changes a pulse width to turn on the switching element,
The controller is
When charging,
Charging the battery by controlling the direct current supplied from the direct current power source;
After charging is complete,
Three types of combinations of the DC current supplied from the DC power supply, the DC voltage supplied from the DC power supply, and the pulse width are detected, and from the three simultaneous equations,
Three constants k 0 , k 1 , and k 2 satisfying the pulse width = k 0 + k 1 × DC current supplied from the DC power source + k 2 × DC voltage supplied from the DC power source. Seeking
When each of the constant k 0 , the constant k 1 , and the constant k 2 is all within a predetermined range, the battery is determined to be non-defective,
A charging device that determines that the battery is a defective product that has deteriorated when at least one of the constant k 0 , the constant k 1 , and the constant k 2 is not within a predetermined range.
前記直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子をオンとするパルス幅が変化するパルス信号を発生する制御部と、を備え、
前記制御部は、
k0 、k1 、k2 、の3つの予め求めた定数を用い、
パルス幅= k0 + k1 ×前記直流電源から供給される直流電流+ k2 ×前記直流電源から供給される直流電圧、によって表されるパルス信号を発生し、
前記負荷に供給する直流電圧を一定電圧に制御する直流定電圧電源装置。 A DC constant voltage power supply device that connects a DC power supply to the input side and supplies DC power to a load connected to the output side,
A switching element that converts DC power supplied from the DC power source into AC power;
A control unit that generates a pulse signal that changes a pulse width to turn on the switching element,
The controller is
Using three previously determined constants k 0 , k 1 , k 2 ,
Pulse width = k 0 + k 1 × DC current supplied from the DC power source + k 2 × DC voltage supplied from the DC power source
A DC constant voltage power supply device that controls a DC voltage supplied to the load to a constant voltage.
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- 2012-01-25 JP JP2012012539A patent/JP5804476B2/en active Active
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