JP2013153578A - Dc constant voltage power supply device and charging device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charging device that has the function of detecting a degradation of a battery.SOLUTION: A charging device 2 includes: a transformer 101 having a primary winding 102 and a secondary winding 103; a switching element 106; a control section 20; a diode 108 and a capacitor 109 for generating a secondary DC voltage; and a storage section for storing a plurality of kinds of combination of a primary current (current Ip, voltage Vs), a primary voltage (voltage Ed) and a reference pulse width. The control section 20 charges a battery, and on completion of charging, detects a plurality of kinds of combination of the primary current, the primary voltage and a pulse width, reads out the reference pulse width stored in the storage section in accordance with the primary current and the primary voltage, and determines that the battery is a non-defective unit if all the plurality of pulse widths detected are within a predetermined range and determines that the battery is a defective unit if any one of the plurality of pulse widths is outside the predetermined range.

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. Patent Document 2 describes that the life of a backup battery is detected based on a voltage fluctuation value by a pseudo load generation circuit. Further, in Patent Document 3, when the battery is discharged / charged, the voltage between the battery terminals is measured at regular intervals, and it is detected that the battery voltage is not within the permissible range because it is determined that the voltage between the terminals is not within the permissible range. It is described that it is displayed. Patent Document 4 describes that a battery deterioration is detected by comparing a voltage drop amount per unit time obtained by a voltage monitor unit with a battery characteristic data acquired in advance in a portable wireless terminal. Yes.

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 Patent Document 5, a current is supplied from a power source to a battery until a battery voltage higher than the recommended charging voltage is detected by the voltage detection circuit, and a battery voltage higher than the recommended charging voltage is detected by the voltage detection circuit. After that, it is described that the voltage applied to the battery is reduced at a controlled rate toward the recommended charging voltage.

特開2009−225649号公報JP 2009-225649 A 特開平10−91538号公報JP 10-91538 A 特開2000−329834号公報JP 2000-329834 A 特開2008−160647号公報JP 2008-160647 A 特開2002−44878号公報JP 2002-44878 A

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、前記1次側電流と前記1次側電圧と基準パルス幅との組み合わせを複数個記憶する記憶部とを備え、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複数個検出し、前記組み合わせの前記1次側電流と前記1次側電圧とに応じて前記記憶部に記憶されている前記基準パルス幅を読み出し、前記検出された前記複数個の前記パルス幅の各々が、前記基準パルス幅によって定める所定範囲内であるか否かを判断し、前記複数個の前記パルス幅のすべてが、前記所定範囲内であるときにバッテリーを良品であると判定し、前記複数個の前記パルス幅のうち1個でも前記所定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。   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, a secondary side rectifying and smoothing circuit that is connected to the secondary side winding and generates a secondary side DC voltage; A storage unit that stores a plurality of combinations of the primary side current, the primary side voltage, and the reference pulse width, and the control unit controls the primary side current during charging by controlling the primary side current; Charge the battery worn on the secondary side, and after charging is complete, A plurality of combinations of primary current, primary voltage and pulse width are detected, and stored in the storage unit according to the primary current and primary voltage of the combination A reference pulse width is read out, and it is determined whether each of the detected plurality of the pulse widths is within a predetermined range defined by the reference pulse width. When it is within the predetermined range, it is determined that the battery is a non-defective product, and when at least one of the plurality of pulse widths is not within the predetermined range, it is determined that the battery is defective.

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、前記直流電源から供給される直流電流と直流電圧と基準パルス幅との組み合わせを複数個記憶する記憶部とを備え、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前記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、前記直流電流と前記直流電圧と前記パルス幅との組み合わせを複数個検出し、前記組み合わせの前記直流電流と前記直流電圧とに応じて前記記憶部に記憶されている前記基準パルス幅を読み出し、前記検出された前記複数個の前記パルス幅の各々が、前記基準パルス幅によって定める所定範囲内であるか否かを判断し、前記複数個の前記パルス幅のすべてが、前記所定範囲内であるときにバッテリーを良品であると判定し、前記複数個の前記パルス幅のうち1個でも前記所定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 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 whose pulse width changes to turn on the switching element; and a storage unit that stores a plurality of combinations of a DC current, a DC voltage, and a reference pulse width supplied from the DC power supply. The control unit charges the battery by controlling the direct current supplied from the direct current power source during charging, and after the completion of charging, the control unit compares the direct current, the direct current voltage, and the pulse width. Detecting a plurality of combinations, reading the reference pulse width stored in the storage unit according to the DC current and the DC voltage of the combination, It is determined whether each of the plurality of detected pulse widths is within a predetermined range determined by the reference pulse width, and all of the plurality of pulse widths are within the predetermined range. Sometimes, it is determined that the battery is a non-defective product, and it is determined that the battery is a defective product that has deteriorated when at least one of the plurality of pulse widths is not within the predetermined range.

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、前記2次側直流電圧を予め定める一定値とする前記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複数個記憶する記憶部とを備え、前記制御部は、前記1次側電流と前記1次側電圧とに応じて前記記憶部に記憶されている前記パルス幅を読み出し、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. A circuit, and a storage unit that stores a plurality of combinations of the primary side current, the primary side voltage, and the pulse width that set the secondary side DC voltage to a predetermined constant value, and the control unit includes: Stored in the storage unit according to the primary current and the primary voltage Reading the serial pulse width, for controlling the secondary-side direct-current voltage 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、前記出力側の直流電圧を予め定める一定値とする前記直流電源から供給される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複数個記憶する記憶部とを備え、前記制御部は、前記組み合わせの前記直流電流と前記直流電圧とに応じて前記記憶部に記憶されている前記パルス幅を読み出し、前記出力側の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. Supplied from a switching element that converts electric power into AC power, a control unit that generates a pulse signal that changes the pulse width for turning on the switching element, and the DC power source that sets the DC voltage on the output side to a predetermined constant value And a storage unit that stores a plurality of combinations of the DC voltage supplied from the DC power source and the pulse width, the control unit according to the combination of the DC current and the DC voltage. The pulse width stored in the storage unit is read out, and the output side DC voltage is controlled to a constant voltage.

本発明の直流定電圧電源装置によれば、記憶部に記憶されたパルス幅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、記憶部に記憶された基準パルス幅と検出されたパルス幅とから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 the pulse width stored in the storage unit. Moreover, according to the charging device of the present invention, it is possible to detect whether or not the battery has deteriorated from the reference pulse width stored in the storage unit and the detected pulse width.

実施形態の直流定電圧電源装置を示す図である。It is a figure which shows the direct-current constant-voltage power supply device of embodiment. 実施形態のバッテリーの充電装置を示す図である。It is a figure which shows the charging device of the battery of embodiment. 別の実施形態のバッテリーの充電装置を示す図である。It is a figure which shows the charging device of the battery of another embodiment. さらに別の実施形態のバッテリーの充電装置を示す図である。It is a figure which shows the charging device of the battery of another embodiment. 別の実施形態の直流定電圧電源装置を示す図である。It is a figure which shows the direct-current constant-voltage power supply device of another embodiment. 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。Furthermore, it is a figure which shows the charging device of the battery of another embodiment.

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、2次側直流電圧を予め定める一定値とする1次側電流と1次側電圧とパルス幅との組み合わせを複数個記憶する記憶部とを備え、制御部は、1次側電流と1次側電圧とに応じて記憶部に記憶されているパルス幅を読み出し、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 connected between the DC power supply and supplying AC power to the primary winding, a primary current detector for detecting a primary current flowing in the primary winding, and a DC power supply Primary side voltage detector for detecting the primary side voltage, a control unit for generating a pulse signal whose pulse width changes to turn on the switching element, and the secondary side DC voltage connected to the secondary side winding A secondary side rectifying / smoothing circuit for generating a secondary side DC voltage, and a storage unit for storing a plurality of combinations of a primary side current, a primary side voltage, and a pulse width with a predetermined constant value of the secondary side DC voltage. Unit determines the pulse width stored in the storage unit according to the primary side current and the primary side voltage. Out look, to control the secondary-side direct-current voltage 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、出力側の直流電圧を予め定める一定値とする直流電源から供給される直流電流と直流電源から供給される直流電圧とパルス幅との組み合わせを複数個記憶する記憶部とを備え、制御部は、直流電流と直流電圧とに応じて記憶部に記憶されているパルス幅を読み出し、出力側の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 converter into AC power, a control unit that generates a pulse signal that changes the pulse width to turn on the switching element, and a DC power source that sets the DC voltage on the output side to a predetermined constant value And a storage unit that stores a plurality of combinations of DC voltage and pulse width supplied from a DC power source, and the control unit is stored in the storage unit according to the DC current and the DC voltage. The pulse width is read and the DC voltage on the output side 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、1次側電流と1次側電圧と基準パルス幅との組み合わせを複数個記憶する記憶部とを備え、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複数個検出し、組み合わせの1次側電流と1次側電圧とに応じて記憶部に記憶されている基準パルス幅を読み出し、検出された複数個のパルス幅の各々が、基準パルス幅によって定める所定範囲内であるか否かを判断し、複数個のパルス幅のすべてが、所定範囲内であるときにバッテリーを良品であると判定し、複数個のパルス幅のうち1個でも所定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 device 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, and a primary side winding and a DC power source on the primary side. A switching element that supplies AC power to the side winding, a primary current detector that detects a primary current flowing in the primary winding, and a primary that detects a primary voltage supplied from a DC power source A 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; A storage unit that stores a plurality of combinations of primary current, primary voltage, and reference pulse width, and the control unit is attached to the secondary side by controlling the primary current during charging. The battery is charged and after charging is complete, the primary current, primary voltage and A plurality of combinations with the pulse width are detected, the reference pulse width stored in the storage unit is read in accordance with the primary current and the primary voltage of the combination, and each of the detected pulse widths is Determining whether the battery is within a predetermined range determined by the reference pulse width, and determining that the battery is non-defective when all of the plurality of pulse widths are within the predetermined range. If even one battery is not within the predetermined range, it is determined that the battery is a defective product.

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、直流電源から供給される直流電流と直流電圧と基準パルス幅との組み合わせを複数個記憶する記憶部とを備え、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、直流電流と直流電圧とパルス幅との組み合わせを複数個検出し、組み合わせの直流電流と直流電圧とに応じて記憶部に記憶されている基準パルス幅を読み出し、検出された複数個のパルス幅の各々が、基準パルス幅によって定める所定範囲内であるか否かを判断し、複数個のパルス幅のすべてが、所定範囲内であるときにバッテリーを良品であると判定し、複数個のパルス幅のうち1個でも所定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. Switching element that turns on, a control part that generates a pulse signal whose pulse width changes to turn on the switching element, and a storage part that stores a plurality of combinations of DC current, DC voltage, and reference pulse width supplied from a DC power supply The control unit charges the battery by controlling the direct current supplied from the direct current power source during charging, and after the completion of charging, the control unit sets a plurality of combinations of direct current, direct current voltage, and pulse width. Detect and read out the reference pulse width stored in the storage unit according to the combination of DC current and DC voltage, and each of the detected pulse widths is the reference It is determined whether or not it is within a predetermined range determined by the pulse width, and when all of the plurality of pulse widths are within the predetermined range, the battery is determined to be non-defective, and one of the plurality of pulse widths is determined. However, when the battery is not within the predetermined range, it is determined that the battery has deteriorated.

(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 power supply device 1 shown in FIG. 1 includes a DC-DC (DC) converter unit (DC / DC converter unit) 10 and a control unit 20.

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 power supply 30 can be connected to the primary side (input side) of the DC-DC converter unit 10 via the primary side terminal Tp 1 and the primary side terminal Tp 2 . A load 40 can be connected to the secondary side (output side) via the secondary side terminal Ts 1 and the secondary side terminal Ts 2 . The primary side and the secondary side are insulated by a transformer 101. The transformer 101 includes a primary side winding 102 and a secondary side winding 103, and the primary side winding 102 and the secondary side winding 103 are wound around the same core 104. The primary winding 102 has Np and the secondary winding 103 has Ns. The primary winding 102 has an exciting inductor Lp.

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 resistor 105 and a switching element 106 are connected to the primary side of the DC-DC converter unit 10 in series with the primary side winding 102. One end of the primary side winding 102 is connected to the primary side terminal Tp 1 , and the series circuit composed of the other end of the primary side winding 102, the resistor 105 and the switching element 106 is connected to the primary side terminal Tp 2. Yes.

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 resistor 105 is a resistor for detecting a current Ip flowing from the DC power supply 30 to the primary side of the DC-DC converter unit 10. The resistance value of the resistor 105 is set to be small so that the power consumed by the resistor 105 is negligibly smaller than the power transmitted by the DC-DC converter unit 10.

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 element 106 is a semiconductor element that is turned ON / OFF (ON / OFF: conduction / disconnection) in response to the switching element drive signal Sd from the control unit 20. The switching element drive signal Sd is a pulse signal whose pulse width changes to turn on the switching element 106. In the embodiment, the switching element 106 is formed of a MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).

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 diode 108 and a capacitor 109 is connected to the secondary side winding 103 of the secondary side of the DC-DC converter unit 10. Both ends of the capacitor 109 are connected to the secondary terminal Ts 1 and the secondary terminal Ts 2 . A load 40 is connected to the secondary side terminal Ts 1 and the secondary side terminal Ts 2, and a voltage Eo is supplied from the secondary side of the DC-DC converter unit 10 to the load 40 and a current Io flows.

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 control unit 20 includes a CPU (Central Processing Unit) 201, a first A / D converter (Aid converter) 202, a second A / D converter (Aid converter) 203, a PWM modulator (Peer). (Double M converter) 204 and a switching element driver 205 are formed. The A / D converter 202 is connected to the primary side terminal Tp 1 , and the A / D converter 203 is connected to the resistor 105. Here, the ground GND of the DC-DC converter unit 10 and the ground GND of the control unit 20 are a common ground with the primary side terminal Tp 2 as shown in FIG.

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 DC power supply 30 is input to the A / D converter 202 functioning as a primary side voltage detector. Depending on the withstand voltage of the A / D converter 202, the voltage Ed may be divided and input. A voltage Vs (a voltage corresponding to the current Ip) generated at both ends of the resistor 105 is input to the A / D converter 203 functioning as a primary side current detector. The voltage Vs is a voltage proportional to the current Ip flowing through the primary side of the DC-DC converter unit 10, and since the value of the resistor 105 is set to a known value in advance, the A / D converter 203 detects the current Ip. be able to.

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 CPU 201 is a central part that controls the DC-DC converter unit 10. The CPU 201 includes therein a ROM (ROM) for storing a program and a RAM (RAM) for temporary storage, both of which are not shown. The CPU 201, the A / D converter 202, the A / D converter 203, and the PWM modulator 204 are connected via a bus line.

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 / D converter 202 converts the voltage Ed, which is an analog value of the voltage supplied from the DC power supply 30 to the primary side of the DC-DC converter unit 10, into a digital value DEd, and the digital value DEd according to the request of the CPU 201. Is sent to the CPU 201. The A / D converter 203 converts the voltage Vs, which is an analog value corresponding to the current Ip supplied from the DC power supply 30 to the primary side of the DC-DC converter unit 10, into a digital value DVs, and in response to a request from the CPU 201. The digital value DVs is sent to the CPU 201.

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 CPU 201. The PWM signal Opwm is a signal whose duty factor of pulse width is represented by Ton / Ts. Time Ton is a time for generating a signal for turning on the switching element 106. The time Ts is one cycle time. Here, the time for generating a signal for turning off the switching element 106 is time Toff, and time Ts = time Ton + time Toff. The PWM signal Opwm is repeatedly generated with the time Ts as one cycle.

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 switching element 106. When the switching element driver 205 operates without delay, the value of the duty factor Df of the switching element drive signal Sd matches the duty factor Ton / Ts of the PWM signal Opwm. Further, the duty factor Ton / Ts of the PWM signal Opwm corresponds to the digital value Do output from the CPU 201. When there is no conversion error in the PWM modulator 204, the duty factor represented by the digital value Do matches the duty factor of the PWM signal Opwm.

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 power supply device 1 shown in FIG. 1 is characterized in that the control unit 20 is connected only to the primary side, and the secondary side and the control unit 20 are not connected.

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 power supply device 1 shown in FIG. 1 will be described with reference to mathematical expressions. In the following equation, Ip is the primary current Ip, Ed is the primary voltage Ed, Lp is the inductance of the exciting inductor Lp formed by the primary winding 102, Ton is the time Ton, and Ts is the time Ts. Np represents the number of turns of the primary winding 102, Ns represents the number of turns of the secondary winding 103, and Io represents the secondary current Io (see FIG. 1).

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 Equation 1. The first term represents the excitation current, and the second term represents the current obtained by converting the current flowing through the load 40 to the primary side.


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 resistor 105 is expressed by Equation 2.


Vs = Rs × Ip ・・・・数式2

Vs = Rs × Ip ・ ・ ・ ・ Formula 2

数式1と数式2とから数式3が得られる。   Equation 3 is obtained from Equation 1 and Equation 2.


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。   Equations 1 to 3 have been derived assuming that the DC constant voltage power supply device 1 shown in FIG. 1 is lossless. When the DC constant voltage power supply 1 has a loss, it is not easy to develop further mathematical formulas. However, the inventors described in the application of the present application (hereinafter abbreviated as the inventors) that Eo, Ed, Vs, and Ton / Ts have the relationship shown in the following formula 4. Paid attention, and planned future theoretical developments. In the following description, the duty factor Df = Ton / Ts will be described.


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 load 40 connected via the secondary terminal Ts 1 and the secondary terminal Ts 2 of the DC-DC converter unit 10 is the voltage Ed, the voltage Vs (current Ip), and the duty factor Df. It is that it is a function.

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 DC power supply 30, the control unit 20 cannot control the value of the voltage Ed itself. However, with the configuration shown in FIG. 1, the CPU 201 can detect the value of the voltage Ed. Further, the duty factor Df can be determined by the control unit 20 itself. Therefore, the control unit 20 can determine the value of the voltage Eo by performing an operation of inputting the value of the voltage Ed and the value of the voltage Vs to the CPU 201 and outputting the duty factor Df as the digital value Do of the control operation result. It becomes.

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 power supply apparatus 1 shown in FIG. All the incidental components are, for example, components not shown in the circuit diagram shown in FIG. 1 generated according to the loss components other than the exciting inductor Lp shown in FIG. 1 and the characteristics of the load.

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 core 104 of the transformer 101, the dielectric loss of the capacitor 109, the forward loss and switching loss of the switching element 106, and the forward loss and switching loss of the diode 108. The loss components of these DC constant voltage power supply devices are not expressed in Equations 1 to 3, but Equation 4 includes all these effects.

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 load 40. Here, regardless of whether the characteristic of the load 40 is a resistive load, an inductive load, or a capacitive load, the state of the load is included in Equation 4. The load state is also included in Equation 4 when the load 40 does not have a linear characteristic. In an actual DC constant voltage power supply device, the operation of the DC constant voltage power supply device is affected according to the characteristics of the load 40. For example, the waveform of the current Ip varies depending on whether the load 40 is a resistive load, an inductive load, or a capacitive load, and the magnitude of the loss component of the DC constant voltage power supply device also varies. Make a difference. These are not represented in Equations 1 through 3, but Equation 4 includes all these effects.

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 load 40 is a battery, chemical change is involved, and as a practical problem, it is difficult to specify the mathematical expression 4 as an exact expression.

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 power supply device 1 shown in the circuit diagram of FIG. 1, connected an actual load, obtained an experimental result, and obtained an experimental result based on the experimental result. Based on the data, I came up with the idea of using Equation 4.

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 voltage power supply 1 shown in FIG. The load 40R is a variable resistor. The DC power supply 30R is a stabilized DC power supply, and is substantially the same as the DC power supply 30 that is an ideal power supply (output impedance is zero and voltage fluctuation is zero) shown in FIG.

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 transformer 101, the switching element 106, the resistor 105, the diode 108, and the capacitor 109, which are the main parts constituting the apparatus. These components are arranged on the same printed circuit board (not shown) so that the positional relationship between the wiring pattern and the components is the same. Such a manufacturing method is a normal method performed in a general commercial apparatus.

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 CPU 201 is set by a host computer (not shown) connected to a Do setting terminal (see FIG. 1).

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 Ed 1, 2 th subscript Df 11 means that corresponds to the voltage Vs 1.

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 / D converter 202 is Ed 1 V (volts), the digital value DEd 1 is output from the A / D converter 202. The resistance value of the load 40R is R 11 when the voltage Vs is Vs 1 , R 12 when the voltage Vs is Vs 2 ,..., The voltage Vs is Vs (n−1). ) R 1 (n−1) , and when the voltage Vs is Vs n , R 1n .

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 Ed 1, 2 th subscript Do 11 means that corresponds to the voltage Vs 1.

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 / D converter 202 is Ed 2 V (volts), the digital value DEd 2 is output from the A / D converter 202.

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 PWM modulator 204 has no error, the duty factor Df 11 , Df 12 ,... Df 1 (n−1) of the switching element drive signal Sd Df 1n value and PWM signal Opwm duty factor (Ton / Ts) 11 , (Ton / Ts) 12 , ... (Ton / Ts) 1 (n-1) , (Ton / Ts) 1n The values coincide with the duty factor values indicated by the values of Do 11 , Do 12 ,... Do 1 (n−1) , Do 1n output by the CPU 201. Therefore, even if control is performed based on the values of Do 11 , Do 12 ,..., Do 1 (n-1) , Do 1n output by the CPU 201, there is almost no variation in characteristics between the DC constant voltage power supply devices 1R. Does not occur.

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 resistor 105, which are information obtained from the primary side. We obtained the knowledge that the value of voltage Eo can be kept constant by referring to the digital value Do corresponding to the duty factor.

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 power supply device 1 shown in FIG. The voltage Eo was set to be constant 5 V (volt), the voltage Ed was changed from 9 V to 12.57 V, and the current Io was changed from 1 A (ampere) to 5 A.

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.

Figure 2013153578
Figure 2013153578

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 resistor 105. A numerical value 139 in the second column is a digital value DVs 2 corresponding to the analog voltage Vs 2 obtained from the resistor 105. A numerical value 209 in the third column is a digital value DVs 3 corresponding to the analog voltage Vs 3 obtained from the resistor 105. A numerical value 285 in the fourth column is a digital value DVs 4 corresponding to the analog voltage Vs 4 obtained from the resistor 105. A numerical value 369 in the fifth column is a digital value DVs 5 corresponding to the analog voltage Vs 5 obtained from the resistor 105. A numerical value 466 in the sixth column is a digital value DVs 6 corresponding to the analog voltage Vs 6 obtained from the resistor 105.

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 CPU 201 corresponding to the digital value DEd 1 and the digital value DVs 1. It represents the value up to the digital value Do 96 output by the CPU 201 (the numerical value 874 in the lower right corner). That is, Do in Table 1 is a digital value output by the CPU 201 in order to keep the voltage Eo constant at 5V.

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。 The CPU 201 of the control unit 20 refers to the data shown in Table 1 written in the RAM or ROM of the control unit 20 and outputs a digital value Do. For example, it is detected that the analog voltage Ed output from the DC power supply 30R is 9 V (the digital value DEd 1 is 1618) and the analog voltage Vs obtained from the resistor 105 (DVs 1 is 74). In this case, Do 11 (digital value Do 11 is 886) is output as the digital value Do.

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 CPU 201 of the control unit 20 corresponds to the analog voltage Vs 1 obtained from the resistor 105, for example, the analog voltage Ed output from the DC power supply 30R is 9.890 V (the digital value DEd 3 is 1778). When it is detected that the value of the digital value DVs 1 to be detected is 74, Do 31 (the value of the digital value Do 31 is 809) is output as the digital value Do.

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 CPU 201 of the control unit 20 has an analog voltage Ed output from the DC power supply 30R of 12.57V (digital value DEd 9 is 2260), and corresponds to the analog voltage Vs 2 obtained from the resistor 105. When it is detected that the numerical value of the digital value DVs 2 to be detected is 139, Do 92 (the numerical value of the digital value Do 92 is 663) is output as the digital value Do.

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 CPU 201 of the control unit 20 corresponds to the analog voltage Vs 4 obtained from the resistor 105, for example, the analog voltage Ed output from the DC power supply 30R is 11.24 V (the digital value DEd 6 is 2021). When it is detected that the value of the digital value DVs 4 to be processed is 285, Do 64 (the value of the digital value Do 64 is 868) is output as the digital value Do.

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 CPU 201 of the control unit 20 detects the value of the digital value DEd corresponding to the analog voltage Ed output from the DC power supply 30R, and uses the digital value DVs corresponding to the analog voltage Vs obtained from the resistor 105. The digital value Do obtained by detecting and referring to Table 1 is output. If a digital value DEd that is not in Table 1 is detected, and a digital value DVs that is not in Table 1 is detected, any one of rounding down, rounding up, and rounding is performed. Outputs the value Do.

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 apparatus according to this embodiment stores m × n pulse widths corresponding to m primary currents and n primary voltages in RAM or ROM in advance. deep. 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.

上述した直流電圧の制御方法は、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 above-described DC voltage control method can be implemented in any DC constant voltage power supply apparatus. 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.

要するに、上述した本実施形態の直流定電圧電源装置は、1次側巻線102と2次側巻線103とを有するトランス101と、1次側巻線102と1次側の直流電源30との間に接続され1次側巻線102に交流電力を供給するスイッチング素子106と、1次側巻線102に流れる1次側電流(電流Ip)を検出する1次側電流検出器(抵抗105、A/Dコンバータ203)と、直流電源から供給される1次側電圧(電圧Ed)を検出する1次側電圧検出器(A/Dコンバータ202)と、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(スイッチング素子駆動信号Sd)を発生する制御部20と、2次側巻線103に接続され2次側直流電圧(電圧Eo)を発生する2次側整流平滑回路(ダイオード108、コンデンサ109)と、2次側直流電圧(電圧Eo)を予め定める一定値とする1次側電流(抵抗105の両端から検出する電圧Vs)と1次側電圧(電圧Ed)とパルス幅との組み合わせを複数個記憶する記憶部(RAM、又は、ROM)とを備える。制御部20は、1次側電流(電流Ip)と1次側電圧(電圧Ed)とに応じて記憶部に記憶されているパルス幅を読み出し、2次側直流電圧(電圧Eo)を一定電圧に制御する。   In short, the DC constant voltage power supply device of the present embodiment described above includes a transformer 101 having a primary winding 102 and a secondary winding 103, a primary winding 102, and a primary DC power supply 30. Are connected between the switching element 106 for supplying AC power to the primary winding 102 and the primary current detector (resistor 105) for detecting the primary current (current Ip) flowing through the primary winding 102. A / D converter 203), a primary voltage detector (A / D converter 202) for detecting a primary voltage (voltage Ed) supplied from a DC power source, and a pulse width for turning on the switching element 106 A control unit 20 that generates a pulse signal (switching element drive signal Sd) that changes, and a secondary side rectifying and smoothing circuit (diode 108) that is connected to the secondary side winding 103 and generates a secondary side DC voltage (voltage Eo). , Capacitor 109), A plurality of combinations of a primary current (voltage Vs detected from both ends of the resistor 105), a primary voltage (voltage Ed), and a pulse width, in which the secondary DC voltage (voltage Eo) is a predetermined constant value, are stored. And a storage unit (RAM or ROM). The control unit 20 reads out the pulse width stored in the storage unit according to the primary side current (current Ip) and the primary side voltage (voltage Ed), and sets the secondary side DC voltage (voltage Eo) to a constant voltage. To control.

以上述べたように、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, a converter using a transformer has an effect of making the DC voltage on the secondary side constant by detecting the current flowing on the primary side and the voltage applied to the primary side. . 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.

(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 control unit 20 different from that of the DC constant voltage power supply device 1. FIG. 2 is a diagram illustrating a battery charging device 2 according to the embodiment.

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 charging device 2 shown in FIG. 2 uses a battery as the load 40, the following description is given with the battery 40 as a reference.

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 charging device 2 shown in FIG. 2, the same components as those in FIG. The DC power source 30 is, for example, a combination of a solar cell and a battery (not shown), a battery (not shown) that converts AC power from a commercial AC power source into DC power, and is charged by this DC power, a wind power generator Various DC power sources such as combinations of batteries and batteries (not shown) are used.

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 unit 50 for rectifying AC power from a commercial AC power source into DC power in addition to the components of the DC constant voltage power source device 1 shown in FIG. I have.

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 unit 50 has a plug 501 for connecting to a commercial AC power supply (not shown). In addition, it has a diode bridge 502 that is bridge-connected. A capacitor 503 is also provided. The commercial AC power supply outputs single-phase 100V (effective value) or 200V (effective value) 50Hz or 60Hz AC power. The diode bridge 502 rectifies AC power and converts it into pulsating power. The capacitor 503 smoothes the pulsating power and obtains DC power from both ends of the capacitor 503. When the effective value of the commercial AC power supply is 100V, the value of the DC voltage obtained from both ends of the capacitor 503 is around 141V. When the effective value of the commercial AC power supply is 200V, the value of the DC voltage obtained from both ends of the capacitor 503 is around 282V.

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 factor improving unit 60. In the case where the power factor improving unit 60 is provided, a full-wave rectified waveform that is not smoothed by reducing the capacitance of the capacitor 503 of the rectifying and smoothing unit 50 or not providing the capacitor 503 is input to the power factor improving unit 60. To.

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 factor improvement unit 60 connected to the converter unit 10 outputs a voltage Ed having an arbitrary constant voltage to the converter unit 10. Such a power factor improvement unit 60 that improves the power factor and outputs an arbitrary constant voltage is a well-known technique. When the configuration having the power factor improving unit 60 is adopted, the power factor can be improved and the value of the voltage Ed supplied to the converter unit 10 can be set to an arbitrary constant voltage. The value of the voltage Ed is higher than the maximum voltage obtained from a commercial AC power supply when the power factor improvement unit is configured as a boost converter that is a well-known technique. The charging device 4 provided with the power factor improvement unit 60 is expensive because it includes the power factor improvement unit 60. On the other hand, the charging device 3 that does not include the power factor improvement unit 60 can be supplied at a lower price.

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 charging device 2, the charging device 3 including the primary side rectifier circuit, or the charging device 4 including the power factor improving unit 60, the configuration of the converter unit 10 is the same as that illustrated in FIG. The side voltage is 141V or higher. For example, when the secondary side voltage is about 400 V, the transformer 101 and the switching element 106 correspond to this. The primary side winding 102 and the secondary side winding 103 of the transformer 101 correspond to the primary side voltage and the secondary side voltage, respectively, and the withstand voltage of the switching element 106 also corresponds to this.

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 charging device 2 with a battery deterioration detection function, the charging device 3 with a battery deterioration detection function, and the charging device 4 with a battery deterioration detection function, the battery 40 is, for example, an automobile battery that generates a voltage of 400V. . The battery 40 and the converter unit 10 can be connected or disconnected by a dedicated outlet (not shown) that can be attached and detached.

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 control unit 20 is the same as that shown in FIG. 1, but the voltage Ed is divided and input to the A / D converter 202. The CPU 201 of the control unit 20 performs calculation processing for charging the battery 40 and calculation processing for detection of deterioration (deterioration detection). The switching element driver 205 generates a voltage sufficient to drive the switching element 106.

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、そのときの、デジタル値Doの値を求める。良品のバッテリー40についてのデジタル値Doの値は、バッテリー40が良品であるか否かを、すなわち、特性が良好な良品のバッテリーであるか、特性が劣化した不良品のバッテリーであるかを判断する基準パルス幅となるものである。よって、同一規格のバッテリーについて、劣化検出時に用いると同一の電圧Edと劣化検出時に用いると同一の電圧Vsとに対する複数個のデジタル値Doを求め、基準パルス幅の最大値と基準パルス幅の最小値、又は、基準パルス幅の平均値とばらつきの範囲を予め求めておく。   Using a non-degraded charged non-defective battery 40, the voltage Ed is changed within a predetermined range and the voltage Vs is changed within a predetermined range, and the value of the digital value Do at that time is obtained. The value of the digital value Do for the non-defective battery 40 determines whether or not the battery 40 is a non-defective product, that is, whether it is a non-defective battery with good characteristics or a defective battery with deteriorated characteristics. This is the reference pulse width. Therefore, for a battery of the same standard, a plurality of digital values Do for the same voltage Ed used when detecting deterioration and the same voltage Vs used when detecting deterioration are obtained, and the maximum reference pulse width and the minimum reference pulse width are obtained. A value or an average value of the reference pulse width and a range of variation are obtained in advance.

表2のDoは、デジタル値DEdとデジタル値DVsとに対応するCPU201が出力するデジタル値Doの値(基準パルス幅)を求めたものである。   Do in Table 2 is the value of the digital value Do (reference pulse width) output by the CPU 201 corresponding to the digital value DEd and the digital value DVs.

Figure 2013153578
Figure 2013153578

表2は以下を示すものである。同一型番の複数個の良品のバッテリー40充電装置の負荷として接続する。そして、バッテリー40を充電した後に、バッテリー40に電流を流し、デジタル値DEdとデジタル値DVsとに対するデジタル値Doの値を測定する。複数個の良品のバッテリー40について統計処理をしたのが表2である。表2において添え字がMAXを付したものは複数個の良品のバッテリー40のうちのデジタル値Doの最大値を示し、添え字がMINを付したものは複数個の良品のバッテリー40のうちのデジタル値Doの最小値を示す。   Table 2 shows the following. Connected as loads of a plurality of non-defective battery 40 charging devices of the same model number. Then, after charging the battery 40, a current is passed through the battery 40, and the value of the digital value Do with respect to the digital value DEd and the digital value DVs is measured. Table 2 shows the statistical processing of a plurality of non-defective batteries 40. In Table 2, the suffix with MAX indicates the maximum digital value Do among the plurality of non-defective batteries 40, and the suffix with MIN indicates that among the non-defective batteries 40. Indicates the minimum digital value Do.

具体的には以下のようにする。デジタル値DEdとデジタル値DVsとに対応するCPU201が出力するデジタル値Doの値、例えば、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の値を求める。同一型番のバッテリーであっても、デジタル値Doの値にはばらつきが生じるので、その複数個のうちの最大のデジタル値Do11の値をDo11MAXとし、その複数個のうちの最小のデジタル値Do11の値をDo11MINとし表2に書き込む。具体的には、制御部20に配されるRAM又はROMに表2の内容をテーブルとして書き込む。 Specifically: The value of the digital value Do output from the CPU 201 corresponding to the digital value DEd and the digital value DVs, for example, the value of the digital value Do 11 output from the CPU 201 corresponding to the digital value DEd 1 and the digital value DVs 1 is obtained. Even for batteries of the same model number, the value of the digital value Do varies, so the maximum digital value Do 11 of the plurality is set to Do 11MAX, and the minimum digital value of the plurality is Write the value of Do 11 in Table 2 as Do 11MIN . Specifically, the contents of Table 2 are written as a table in RAM or ROM arranged in the control unit 20.

デジタル値DEd1とデジタル値DVs1とに対応するCPU201が出力する最大のデジタル値Do11MAXの値、・・・・デジタル値DEd1とデジタル値DVs6とに対応するCPU201が出力する最大のデジタル値Do16MAXの値、・・・・デジタル値DEd4とデジタル値DVs1とに対応するCPU201が出力する最大のデジタル値Do41MAXの値、デジタル値DEd4とデジタル値DVs6とに対応するCPU201が出力する最大のデジタル値Do46MAXの値、・・・・デジタル値DEd9とデジタル値DVs1とに対応するCPU201が出力する最大のデジタル値Do91MAXの値、・・・・デジタル値DEd9とデジタル値DVs6とに対応するCPU201が出力する最大のデジタル値Do96MAXの値が、制御部20のRAM又はROMに書き込まれている。ここで、デジタル値Do11MAX・・・デジタル値Do96MAXの各々は、最大基準パルス幅の1つの実施形態である。 The maximum digital value Do 11MAX output by the CPU 201 corresponding to the digital value DEd 1 and the digital value DVs 1 ... The maximum digital value output by the CPU 201 corresponding to the digital value DEd 1 and the digital value DVs 6 The value Do 16MAX , ... The CPU 201 corresponding to the maximum digital value Do 41MAX , the digital value DEd 4 and the digital value DVs 6 output by the CPU 201 corresponding to the digital value DEd 4 and the digital value DVs 1 maximum value of the digital value Do 46MAX, ... digital value DED 9 and maximum digital value Do 91MAX of values CPU201 corresponding to the digital value DVs 1 outputs, ... digital value DED 9 but to be output The maximum digital value Do 96MAX output by the CPU 201 corresponding to the digital value DVs 6 is written in the RAM or ROM of the control unit 20. Here, each of the digital values Do 11MAX ... Digital value Do 96MAX is one embodiment of the maximum reference pulse width.

また、デジタル値DEd1とデジタル値DVs1とに対応するCPU201が出力する最小のデジタル値Do11MINの値、・・・・デジタル値DEd1とデジタル値DVs6とに対応するCPU201が出力する最小のデジタル値Do16MINの値、・・・・デジタル値DEd4とデジタル値DVs1とに対応するCPU201が出力する最小のデジタル値Do41MINの値、デジタル値DEd4とデジタル値DVs6とに対応するCPU201が出力する最小のデジタル値Do46MINの値、・・・・デジタル値DEd9とデジタル値DVs1とに対応するCPU201が出力する最小のデジタル値Do91MINの値、・・・・デジタル値DEd9とデジタル値DVs6とに対応するCPU201が出力する最小のデジタル値Do96MINの値が、制御部20のRAM又はROMに書き込まれている。ここで、デジタル値Do11MIN・・・デジタル値Do96MINの各々は、最小基準パルス幅の1つの実施形態である。 The minimum of the minimum digital value Do 11 min value output by the CPU201 that corresponds to the digital value DED 1 and the digital value DVs 1, is CPU201 corresponding to the .... digital value DED 1 and the digital value DVs 6 outputs digital value Do 16 min values, ... digital value DED 4 and the digital value DVs 1 and the value of the smallest digital value Do 41MIN output by the CPU201 corresponding, corresponding to the digital value DED 4 and the digital value DVs 6 The minimum digital value Do 46MIN output by the CPU 201 to perform , ... the minimum digital value Do 91MIN output by the CPU 201 corresponding to the digital value DEd 9 and the digital value DVs 1 , ... the digital value The minimum digital value Do 96MIN output by the CPU 201 corresponding to DEd 9 and the digital value DVs 6 is written in the RAM or ROM of the control unit 20. Here, each of the digital values Do 11MIN ... Digital value Do 96MIN is one embodiment of a minimum reference pulse width.

充電が完了した後の、良品であるか不良品であるか不明のバッテリー40を負荷として充電装置2を動作させる。このとき、バッテリー40が良品であれば、例えば、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Doは表2のDo11MAXとDo11MINの範囲にあるものとなる。また、例えば、デジタル値DEd4とデジタル値DVs3とに対応するCPU201が出力するデジタル値Doは表2のDo43MAXとDo43MINの範囲にあるものとなる。また、例えば、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Doは表2のDo96MAXとDo96MINの範囲にあるものとなる。このようにして、バッテリー40が良品であることを検出できる。ここで、デジタル値Doの測定の数がより大きければ、検出の精度はより向上する。 After the charging is completed, the charging device 2 is operated with the battery 40, which is unknown as a non-defective product or a defective product, as a load. At this time, if the battery 40 is a non-defective product, for example, the digital value Do output by the CPU 201 corresponding to the digital value DEd 1 and the digital value DVs 1 is in the range of Do 11MAX and Do 11MIN in Table 2. Further, for example, the digital value Do output by the CPU 201 corresponding to the digital value DEd 4 and the digital value DVs 3 is in the range of Do 43MAX and Do 43MIN in Table 2. Further, for example, the digital value Do output by the CPU 201 corresponding to the digital value DEd 9 and the digital value DVs 6 is in the range of Do 96MAX and Do 96MIN in Table 2. In this way, it can be detected that the battery 40 is non-defective. Here, if the number of measurements of the digital value Do is larger, the detection accuracy is further improved.

一方、例えば、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Doは表2のDo11MAXとDo11MINの範囲にない場合にはバッテリー40を不良品であると判定する。また、例えば、デジタル値DEd4とデジタル値DVs3とに対応するCPU201が出力するデジタル値Doは表2のDo43MAXとDo43MINの範囲にない場合にはバッテリー40を不良品であると判定する。また、例えば、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Doは表2のDo96MAXとDo96MINの範囲にない場合にはバッテリー40を不良品であると判定する。このようにして、複数個の条件でデジタル値Doを検出してそのうちの一つでも最大基準パルス幅と最小基準パルス幅の間、すなわち、所定の範囲、にない場合には、バッテリー40は劣化した不良品であるとして検出できる。ここで、デジタル値Doの測定の数がより大きければ、検出の精度はより向上する。 On the other hand, for example, when the digital value Do output from the CPU 201 corresponding to the digital value DEd 1 and the digital value DVs 1 is not within the range of Do 11MAX and Do 11MIN in Table 2, the battery 40 is determined to be defective. . For example, if the digital value Do output from the CPU 201 corresponding to the digital value DEd 4 and the digital value DVs 3 is not within the range of Do 43MAX and Do 43MIN in Table 2, the battery 40 is determined to be defective. . For example, if the digital value Do output by the CPU 201 corresponding to the digital value DEd 9 and the digital value DVs 6 is not within the range of Do 96MAX and Do 96MIN in Table 2, the battery 40 is determined to be defective. . In this way, when the digital value Do is detected under a plurality of conditions and one of them is not between the maximum reference pulse width and the minimum reference pulse width, that is, within a predetermined range, the battery 40 is deteriorated. It can be detected as a defective product. Here, if the number of measurements of the digital value Do is larger, the detection accuracy is further improved.

図2に示す充電装置2、図3に示す充電装置3、においては、電圧Vsに対応するデジタル値DVsは制御部20のCPU201の制御によって自由に選択が可能である。しかしながら、電圧Edに対応するデジタル値DEdの値は、直流電源30、又は、商用交流電源及び整流平滑部50によって定まるので制御部20は制御をすることができない。そのために、バッテリー40の良否判定に際して、選択できるデジタル値DEdの値の範囲は限られる。この結果、バッテリー40の良否判定の精度向上には限界がある。精度向上に限界が生じる理由の一つは、狭い範囲のデジタル値DEdに関するデジタル値Doしか得られないことである。例えば、デジタル値DEdはデジタル値DEd1と固定され、デジタル値DVsをデジタル値DVs1〜デジタル値DVs6の範囲で変化させてそのときのデジタル値Doを検出できるに過ぎないからである。 In the charging device 2 shown in FIG. 2 and the charging device 3 shown in FIG. 3, the digital value DVs corresponding to the voltage Vs can be freely selected by the control of the CPU 201 of the control unit 20. However, since the value of the digital value DEd corresponding to the voltage Ed is determined by the DC power source 30 or the commercial AC power source and the rectifying and smoothing unit 50, the control unit 20 cannot perform control. Therefore, the range of values of the digital value DEd that can be selected when determining the quality of the battery 40 is limited. As a result, there is a limit to improving the accuracy of battery quality determination. One of the reasons why the accuracy improvement is limited is that only a digital value Do related to a digital value DEd in a narrow range can be obtained. For example, the digital value DED is fixed digital value DED 1, since only a digital value DVs can detect the digital value Do at that time was varied in the range of digital values DVs 1 ~ digital value DVs 6.

精度向上に限界が生じる他の理由は、デジタル値DEdを自由に変化させることができないので、制御部20のRAM又はROMに書き込まれているデジタル値DEdに該当する値がないことがあり得るためである。この場合には、制御部20が検出するデジタル値DEdの値を切下げ、切上げ、四捨五入して、テーブルを適用することになるので精度が低下する。精度の低下を防ぐ目的で制御部20のRAM又はROMに書き込まれているデジタル値DEdの情報量を増加させるためには、より大きな記録容量が必要とされる。また、デジタル値DEdとデジタル値DVsとに対応するデジタル値Doを実験によって求める手間が必要となり、デジタル値DEdの情報量を増加させ、その結果としてデジタル値Doの情報量も増加させるには限界がある。   Another reason that the accuracy improvement is limited is that the digital value DEd cannot be freely changed, and therefore there may be no value corresponding to the digital value DEd written in the RAM or ROM of the control unit 20. It is. In this case, the value of the digital value DEd detected by the control unit 20 is rounded down, rounded up, and rounded, and the table is applied, so the accuracy is lowered. In order to increase the information amount of the digital value DEd written in the RAM or ROM of the control unit 20 for the purpose of preventing a decrease in accuracy, a larger recording capacity is required. In addition, it is necessary to experiment to determine the digital value Do corresponding to the digital value DEd and the digital value DVs, and it is a limit to increase the information amount of the digital value DEd and consequently increase the information amount of the digital value Do. There is.

図4に示す充電装置4においては、制御部20が力率改善部60を制御することによって、デジタル値DEdを任意に調整が可能である。そして、制御部20のRAM又はROMのテーブルに書き込まれているデジタル値DEdと一致させることができるので、デジタル値DEdに関しては、上述した、切下げ、切上げ、四捨五入して、テーブルを適用することがなくなり精度が向上する。さらに、デジタル値DEdの範囲を広げてバッテリー40の良否判定をおこなうことができるので、良否判定の精度はより向上する。   In the charging device 4 shown in FIG. 4, the digital value DEd can be arbitrarily adjusted by the control unit 20 controlling the power factor improvement unit 60. Since the digital value DEd written in the RAM or ROM table of the control unit 20 can be matched, the table can be applied to the digital value DEd by rounding down, rounding up, or rounding. The accuracy is eliminated. Furthermore, since the range of the digital value DEd can be expanded and the quality determination of the battery 40 can be performed, the accuracy of the quality determination is further improved.

(制御部がおこなう充電の処理の手順)
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。
(Charging procedure performed by the control unit)
In the charging process, the charging device 2, the charging device 3, and the control unit 20 of the charging device 4 perform the same processing. The control unit 20 outputs the digital value Do so that the primary-side current Ip with respect to the passage of time has a predetermined charging current profile. For example, the control unit 20 controls the switching element 106 by outputting the digital value Do so that the current Ip decreases in proportion to the elapsed time from the start of charging. For example, when the current Ip is controlled from 100 A to 10 A after 9 hours have elapsed, the charging current is sequentially reduced from 100 A at a rate of 10 A / hour. Here, when the charging current on the primary side is converted into the value of the voltage Vs, the value of the voltage Vs is sequentially decreased from 5 V at a rate of 0.5 V / hour.

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 CPU 201 reads a predetermined primary-side current Ip profile (charging current profile) from the RAM or ROM, or obtains it by an arithmetic expression. A digital value DVs corresponding to the voltage Vs (current Ip) is detected. The CPU 201 increases the voltage Vs (current Ip) when the voltage Vs (current Ip) supplied by the charging device 3 is small with respect to the profile of the current Ip to be targeted at that time. The pulse width for turning on the switching element 106 is increased by increasing the digital value Do. On the other hand, the CPU 201 reduces the voltage Vs (current Ip) when the voltage Vs (current Ip) supplied by the charging device 3 is larger than the target current Ip profile at that time. The pulse width for turning on the switching element 106 is reduced by decreasing the digital value Do.

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 CPU 201 controls to charge the battery 40 with a predetermined charging current profile. As described above, charging is completed after 9 hours when the charging current is 10A. This process is similarly performed in any of the charging device 2, the charging device 3, or the charging device 4 including the power factor improvement unit 60.

(制御部がおこなうバッテリーの劣化検出の処理の手順)
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、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。
(Battery deterioration detection process performed by the controller)
The control unit 20 performs the process of detecting the deterioration of the battery 40 after 9 hours have elapsed and the final charging current has settled to 10 A and the charging operation has been completed. The process of detecting the deterioration of the battery 40 is different between the charging device 4 including the power factor improvement unit 60, the charging device 2 and the charging device 3 that do not include the power factor improvement unit 60. First, how the control unit 20 performs battery deterioration detection processing in the charging device 4 will be described.

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 CPU 201 of the control unit 20 and the CPU (not shown) of the power factor improvement unit 60 cooperate to execute the following procedure. Here, when the charging process is performed, the CPU 201 of the control unit 20 controls the CPU of the power factor improvement unit 60. When performing power factor improvement processing, the CPU of the power factor improvement unit 60 performs power factor improvement processing independently.

充電が完了したバッテリー40について、複数点においてバッテリーが良品であるか不良品であるかの判定をおこなう。判定は以下のようにしておこなう。   With respect to the battery 40 that has been charged, it is determined whether the battery is a non-defective product or a defective product at a plurality of points. The determination is made as follows.

例えば、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Doであるデジタル値Do11を求める。例えば、デジタル値DEd5とデジタル値DVs3とに対応するCPU201が出力するデジタル値Doであるデジタル値Do53を求める。例えば、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Doであるデジタル値Do96を求める。ここで、デジタル値DEd1とデジタル値DEd5とデジタル値DEd9は、制御部20が力率改善部60を制御して任意に設定することができる。バッテリーの良品、不良品の判定精度を向上させるために、デジタル値DEd1とデジタル値DEd5とデジタル値DEd9は、広範囲に広がるように設定することが望ましい。ここで、CPU201は力率改善部60を制御して正確に、デジタル値DEd1に対応する電圧Ed1、デジタル値DEd5に対応する電圧Ed5、デジタル値DEd9に対応する電圧Ed9を出力することができる。また、CPU201は正確に、デジタル値DVs1、デジタル値DVs3、デジタル値DVs6を得るような、デジタル値Do11、デジタル値Do53、デジタル値Do96を自ら設定し、この値を求めることができる。 For example, the digital value Do 11 that is the digital value Do output by the CPU 201 corresponding to the digital value DEd 1 and the digital value DVs 1 is obtained. For example, the digital value Do 53 that is the digital value Do output by the CPU 201 corresponding to the digital value DEd 5 and the digital value DVs 3 is obtained. For example, the digital value Do 96 which is the digital value Do output from the CPU 201 corresponding to the digital value DEd 9 and the digital value DVs 6 is obtained. Here, the digital value DEd 1 , the digital value DEd 5, and the digital value DEd 9 can be arbitrarily set by the control unit 20 controlling the power factor improvement unit 60. In order to improve the accuracy of determining whether a battery is good or defective, it is desirable that the digital value DEd 1 , the digital value DEd 5, and the digital value DEd 9 are set so as to spread over a wide range. Here, the CPU 201 controls the power factor improving unit 60 to accurately calculate the voltage Ed 1 corresponding to the digital value DEd 1 , the voltage Ed 5 corresponding to the digital value DEd 5 , and the voltage Ed 9 corresponding to the digital value DEd 9. Can be output. Further, the CPU 201 accurately sets the digital value Do 11 , the digital value Do 53 , and the digital value Do 96 so as to obtain the digital value DVs 1 , the digital value DVs 3 , and the digital value DVs 6. Can do.

次に、デジタル値Do11がデジタル値Do11MAXとデジタル値Do11MINの所定範囲であるか否か、デジタル値Do53がデジタル値Do53MAXとデジタル値Do53MINの所定範囲であるか否か、デジタル値Do96がデジタル値Do96MAXとデジタル値Do96MINの所定範囲であるか否か、を各々判定する。デジタル値Do11、デジタル値Do53、デジタル値Do96のすべてが所定範囲である場合は、検査対象のバッテリー40は良品であると判定される。一方、デジタル値Do11、デジタル値Do53、デジタル値Do96の1個でも所定範囲でない場合は、検査対象のバッテリー40は劣化した不良品であると判定される。なお、所定範囲にあるかを判断するデジタル値Doの数は3個に限られず、2個以上の複数個であればよく、個数を多くすれば、バッテリーが良品であるか不良品であるかを検出する検出の精度が向上する。 Next, whether the digital value Do 11 is within the predetermined range of the digital value Do 11MAX and the digital value Do 11MIN , whether the digital value Do 53 is within the predetermined range of the digital value Do 53MAX and the digital value Do 53MIN , Whether the value Do 96 is within a predetermined range of the digital value Do 96MAX and the digital value Do 96MIN is determined. When the digital value Do 11 , the digital value Do 53 , and the digital value Do 96 are all within the predetermined ranges, it is determined that the battery 40 to be inspected is a non-defective product. On the other hand, if any one of the digital value Do 11 , the digital value Do 53 , and the digital value Do 96 is not within the predetermined range, it is determined that the battery 40 to be inspected is a deteriorated defective product. It should be noted that the number of digital values Do for determining whether or not the predetermined range is satisfied is not limited to three, but may be two or more, and if the number is increased, whether the battery is good or defective. The accuracy of detection for detecting is improved.

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 control unit 20 performs battery deterioration detection processing in the charging device 3 and the charging device 2 that do not include the power factor improvement unit 60.

制御部20は、充電が完了したバッテリー40について、例えば、デジタル値DVs1に対応するCPU201が出力するデジタル値Doであるデジタル値DoA1を求める。このときのデジタル値DEdAの値をRAMに記憶する。例えば、デジタル値DVs4に対応するCPU201が出力するデジタル値Doであるデジタル値DoB4を求める。このときのデジタル値DEdBの値をRAMに記憶する。例えば、デジタル値DVs6に対応するCPU201が出力するデジタル値Doであるデジタル値DoC6を求める。このときのデジタル値DEdCの値をRAMに記憶する。ここで、CPU201は正確に、デジタル値DVs1、デジタル値DVs3、デジタル値DVs6を得るような、デジタル値DoA1、デジタル値DoB4、デジタル値DoC6を自ら設定し、この値を求めることができる。 For example, the control unit 20 obtains a digital value Do A1 that is a digital value Do output from the CPU 201 corresponding to the digital value DVs 1 for the battery 40 that has been charged. The digital value DEd A at this time is stored in the RAM. For example, a digital value Do B4 that is a digital value Do output by the CPU 201 corresponding to the digital value DVs 4 is obtained. The digital value DEd B at this time is stored in the RAM. For example, a digital value Do C6 that is a digital value Do output by the CPU 201 corresponding to the digital value DVs 6 is obtained. The digital value DEd C at this time is stored in the RAM. Here, the CPU 201 accurately sets the digital value Do A1 , the digital value Do B4 , and the digital value Do C6 so as to obtain the digital value DVs 1 , the digital value DVs 3 , and the digital value DVs 6, and obtains this value. be able to.

制御部20は、デジタル値DEdAの値がRAM又はROMのテーブルに存在する場合には、例えば、デジタル値DEdAがデジタル値DEd1ある場合には直接にテーブルを参照し、デジタル値DoA1が所定範囲であるデジタル値Do11MAXとデジタル値Do11MINの範囲であるか否かを判断する。デジタル値DEdAの値がRAM又はROMのテーブルに存在しない場合には、切下げ、切上げ、四捨五入のいずれかをおこない、デジタル値DoA1が、例えば、デジタル値DEd1とデジタル値DVs1に対応するデジタル値Do11MAXとデジタル値Do11MINの範囲であるか否かを判断する。制御部20は、デジタル値DoB4、デジタル値DoC6についても同様にして、所定の範囲であるか否かを判断する。 When the value of the digital value DEd A is present in the RAM or ROM table, for example, when the digital value DEd A is the digital value DEd 1 , the control unit 20 directly refers to the table and determines the digital value Do A1. Is determined to be within a predetermined range of the digital value Do 11MAX and the digital value Do 11MIN . If the digital value DEd A does not exist in the RAM or ROM table, it is rounded down, rounded up, or rounded off, and the digital value Do A1 corresponds to, for example, the digital value DEd 1 and the digital value DVs 1 It is determined whether or not the range is between the digital value Do 11MAX and the digital value Do 11MIN . Similarly, the control unit 20 determines whether the digital value Do B4 and the digital value Do C6 are within a predetermined range.

制御部20は、デジタル値DoA1、デジタル値DoB4、デジタル値DoC6のすべてが所定の範囲である場合にバッテリー40は良品であると判断する。一方、デジタル値DoA1、デジタル値DoB4、デジタル値DoC6の1個でも所定の範囲でない場合にバッテリー40は劣化した不良品であると判断する。 The control unit 20 determines that the battery 40 is a good product when all of the digital value Do A1 , the digital value Do B4 , and the digital value Do C6 are within a predetermined range. On the other hand, if any one of the digital value Do A1 , the digital value Do B4 , and the digital value Do C6 is not within the predetermined range, it is determined that the battery 40 is a deteriorated defective product.

制御部20は、デジタル値Doが所定範囲であるか否かを検出するに際しては、予め検出した、良品である限界の最大のデジタル値DoMAX(最大基準パルス幅)と良品である限界の最小のデジタル値DoMIN(最小基準パルス幅)とを用いた。しかしながら、複数個の良品のデジタル値の平均値であるデジタル値DoCNT(平均基準パルス幅)を用いて、例えば、デジタル値DoCNTの±10%の範囲を所定範囲とするようにしてもよい。±10%は、1例であり、例えば、±5%、±15%のような異なる値を採用できる。すなわち、デジタル値DoCNTの±10%の範囲を所定範囲とする場合には、最大基準パルス幅=デジタル値DoCNT(平均基準パルス幅)×1.1であり、最小基準パルス幅=デジタル値DoCNT(平均基準パルス幅)×0.9である。 When detecting whether or not the digital value Do is within the predetermined range, the control unit 20 detects the maximum digital value Do MAX (maximum reference pulse width) that is a non-defective product and the minimum limit that is a non-defective product. The digital value of Do MIN (minimum reference pulse width) was used. However, using a digital value Do CNT (average reference pulse width) that is an average value of a plurality of non-defective digital values, for example, a range of ± 10% of the digital value Do CNT may be set as a predetermined range. . ± 10% is an example, and for example, different values such as ± 5% and ± 15% can be adopted. That is, when the range of ± 10% of the digital value Do CNT is set as the predetermined range, the maximum reference pulse width = digital value Do CNT (average reference pulse width) × 1.1, and the minimum reference pulse width = digital value Do CNT (Average reference pulse width) × 0.9.

要するに、本実施形態の充電装置は、1次側巻線102と2次側巻線103とを有するトランス101と、1次側巻線102と1次側の直流電源(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)との間に接続され1次側巻線102に交流電力を供給するスイッチング素子106と、1次側巻線102に流れる1次側電流(電流Ip)を検出する1次側電流検出器(抵抗105、A/Dコンバータ203)と、直流電源から供給される1次側電圧(電圧Ed)を検出する1次側電圧検出器(A/Dコンバータ202)と、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(スイッチング素子駆動信号Sd)を発生する制御部20と、2次側巻線103に接続され2次側直流電圧(電圧Eo)を発生する2次側整流平滑回路(ダイオード108、コンデンサ109)と、1次側電流(抵抗105で検出する電圧Vs、すなわち電流Ip)と1次側電圧(電圧Ed)と基準パルス幅との組み合わせを複数個記憶する記憶部(RAM、又は、ROM)とを備える。   In short, the charging device of the present embodiment includes a transformer 101 having a primary side winding 102 and a secondary side winding 103, a primary side winding 102 and a primary side DC power source (DC power source 30, rectifying and smoothing). A switching element 106 that supplies AC power to the primary side winding 102 and a primary side that flows through the primary side winding 102. A primary side current detector (resistor 105, A / D converter 203) for detecting a current (current Ip) and a primary side voltage detector (voltage Ed) supplied from a DC power source ( A / D converter 202), a control unit 20 for generating a pulse signal (switching element drive signal Sd) whose pulse width changes to turn on the switching element 106, and a secondary side DC connected to the secondary side winding 103 Secondary side rectification that generates voltage (voltage Eo) A memory for storing a plurality of combinations of a smoothing circuit (diode 108, capacitor 109), primary side current (voltage Vs detected by the resistor 105, that is, current Ip), primary side voltage (voltage Ed), and reference pulse width Part (RAM or ROM).

制御部20は、充電時においては、1次側電流(電流Ip)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40に充電し、充電完了後において、1次側電流(電流Ip)と1次側電圧(電圧Ed)とパルス幅との組み合わせを複数個検出し、1次側電流(電流Ip)と1次側電圧(電圧Ed)とに応じて記憶部(RAM、又は、ROM)に記憶されている基準パルス幅を読み出し、検出された複数個のパルス幅の各々が、基準パルス幅によって定める所定範囲内であるか否かを判断し、複数個のパルス幅のすべてが、所定範囲内であるときにバッテリーを良品であると判定し、複数個のパルス幅のうち1個でも所定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。   The control unit 20 charges the battery 40 mounted on the secondary side by controlling the primary side current (current Ip) at the time of charging, and the primary side current (current Ip) after the charging is completed. Multiple combinations of primary side voltage (voltage Ed) and pulse width are detected, and storage unit (RAM or ROM) according to primary side current (current Ip) and primary side voltage (voltage Ed) Is read out, and it is determined whether each of the detected plurality of pulse widths is within a predetermined range determined by the reference pulse width. When it is within the range, it is determined that the battery is a non-defective product, and when at least one of the plurality of pulse widths is not within the predetermined range, it is determined that the battery is defective.

ここで、基準パルス幅は、上述した最大基準パルス幅と上述した最小基準パルス幅とによって、上述した所定範囲が定められるものである。また、基準パルス幅は、上述した平均基準パルス幅の±5%、±10%、±15%を上述した所定範囲としてもよい。   Here, the reference pulse width is determined by the above-mentioned predetermined range by the above-described maximum reference pulse width and the above-described minimum reference pulse width. The reference pulse width may be ± 5%, ± 10%, ± 15% of the above-described average reference pulse width within the predetermined range.

制御部20は、より具体的には、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秒毎)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)を制御しながら充電をおこなう。   More specifically, when charging, the control unit 20 detects the voltage Vs every predetermined time (for example, every 10 seconds) so as to obtain a charging current profile specified for each battery, and calculates the digital value Do. The charging is performed while controlling the ON time (pulse width) of the switching element 106.

そして、充電が終了した状態において、1次側電流(抵抗105で検出する電圧Vs、すなわち電流Ip)と1次側電圧(電圧Ed)とパルス幅(デジタル値Do)との組み合わせを複数個検出する。そして1次側電流(電流Ip)と1次側電圧(電圧Ed)とに応じ記憶部(RAM又はROM)に記憶されている基準パルス幅を読み出し、検出された複数個のパルス幅の各々が、基準パルス幅によって定める所定範囲内であるか否かを判断する。   Then, in a state where charging is completed, a plurality of combinations of the primary side current (voltage Vs detected by the resistor 105, that is, the current Ip), the primary side voltage (voltage Ed), and the pulse width (digital value Do) are detected. To do. Then, the reference pulse width stored in the storage unit (RAM or ROM) is read according to the primary side current (current Ip) and the primary side voltage (voltage Ed), and each of the detected plurality of pulse widths is read. Then, it is determined whether or not it is within a predetermined range determined by the reference pulse width.

(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に代えてインダクタ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 power supply device 5 shown in FIG. 5 includes a step-up DC-DC converter (DC / DC converter) unit 10A using an inductor 107. The DC constant voltage power supply 5 uses an inductor 107 instead of the transformer 101 in the DC constant voltage power supply 1. The inductor 107 is connected between the primary side terminal Tp 1 and the diode 108. In the DC constant voltage power supply device 5, the same components as those in the DC constant voltage power supply device 1 are denoted by the same reference numerals.

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 power supply device 5, the above-described first control method and the above-described second control method in the above-described DC constant voltage power supply device 1 can be implemented. Further, in the DC constant voltage power supply device 5, the rectifying / smoothing unit 50 shown in FIG. 3 may be used instead of the DC power source 30, and the power factor improving unit 60 shown in FIG. 4 may be used. .

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 power supply device 5. The load 40 is a battery. The charging device 6 performs charging in the same procedure as the charging device 2 described above, and determines whether the battery is a good product or a deteriorated defective product in the same procedure as the charging device 2. Further, in the charging device 6, a rectifying / smoothing unit 50 shown in FIG. 3 may be used instead of the DC power source 30, and a power factor improving unit 60 shown in FIG. 4 may be used.

要するに、上述した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、出力側の直流電圧を予め定める一定値とする直流電源から供給される直流電流(抵抗105で検出する電圧Vs、すなわち電流Ip)と直流電源から供給される直流電圧(電圧Ed)とパルス幅との組み合わせを複数個記憶する記憶部(RAM、又は、ROM)とを備える。   In short, the DC constant voltage power supply apparatus of the above-described embodiment is connected to the output side by connecting a DC power source (including the DC power source 30, the rectifying / smoothing unit 50, the rectifying / smoothing unit 50, and the power factor improving unit 60) to the input side. A DC constant voltage power supply apparatus that supplies DC power to a load 40 that performs switching, the switching element 106 that converts DC power supplied from the DC power supply to AC power, and a pulse signal that changes the pulse width for turning on the switching element A direct current (voltage Vs detected by the resistor 105, that is, a current Ip) and a direct current supplied from a control unit 20 that generates the (switching element drive signal Sd) and a direct current power source that sets a direct current voltage on the output side to a predetermined constant value. A storage unit (RAM or ROM) that stores a plurality of combinations of a DC voltage (voltage Ed) supplied from a power supply and a pulse width is provided.

制御部20は、直流電流(抵抗105で検出する電圧Vs、すなわち電流Ip)と直流電圧(電圧Ed)とに応じて記憶部(RAM、又は、ROM)に記憶されているパルス幅を読み出し、出力側の直流電圧(電圧Eo)を一定電圧に制御する。   The control unit 20 reads the pulse width stored in the storage unit (RAM or ROM) according to the direct current (the voltage Vs detected by the resistor 105, that is, the current Ip) and the direct current voltage (voltage Ed), The DC voltage (voltage Eo) on the output side is controlled to a constant voltage.

要するに、上述した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、直流電源から供給される直流電流(抵抗105で検出する電圧Vs、すなわち電流Ip)と直流電圧(電圧Ed)と基準パルス幅との組み合わせを複数個記憶する記憶部(RAM、又は、ROM)とを備える。   In short, the charging device of the above-described embodiment is connected to the DC power source (including the DC power supply 30, the rectifying / smoothing unit 50, the rectifying / smoothing unit 50, and the power factor improving unit 60) on the input side, and the battery 40 is connected to the output side. And a control device that generates a switching element 106 that converts DC power supplied from a DC power source into AC power, and a pulse signal (switching element drive signal Sd) that changes a pulse width for turning on the switching element. Unit 20 and a storage unit (RAM, or RAM) that stores a plurality of combinations of a DC current (voltage Vs detected by resistor 105, that is, current Ip), a DC voltage (voltage Ed), and a reference pulse width supplied from a DC power source. ROM).

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、組み合わせの直流電流(デジタル値DVsが対応する)と直流電圧(デジタル値DEdが対応する)とパルス幅(デジタル値Doが対応する)との組み合わせを複数個検出し、組み合わせの直流電流と直流電圧とに応じて記憶部に記憶されている基準パルス幅(デジタル値DoMAX、デジタル値DoMINが対応する)を読み出し、検出された複数個のパルス幅の各々が、基準パルス幅によって定める所定範囲内(デジタル値DoMAX〜デジタル値DoMINの範囲)であるか否かを判断し、複数個のパルス幅のすべてが、所定範囲内であるときにバッテリーを良品であると判定し、複数個のパルス幅のうち1個でも所定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。 The controller 20 charges the battery by controlling the direct current supplied from the direct current power source during charging, and after the charging is completed, the combined direct current (digital value DVs corresponds) and the direct current voltage (digital A plurality of combinations of a pulse width (corresponding to the digital value Do) and a pulse width (corresponding to the digital value Do) are detected, and a reference pulse width (digital value) stored in the storage unit according to the combined DC current and DC voltage Do MAX and digital value Do MIN correspond), and each of the detected multiple pulse widths is within a predetermined range defined by the reference pulse width (range of digital value Do MAX to digital value Do MIN ) If all of the plurality of pulse widths are within the predetermined range, the battery is determined to be non-defective, and even one of the plurality of pulse widths is not within the predetermined range. It is determined that the battery is a 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で検出する電圧Vs、すなわち電流Ip) 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 detected by the resistor 105 Vs, that is, the current Ip)

Claims (6)

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、
前記1次側電流と前記1次側電圧と基準パルス幅との組み合わせを複数個記憶する記憶部とを備え、
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複数個検出し、
前記組み合わせの前記1次側電流と前記1次側電圧とに応じて前記記憶部に記憶されている前記基準パルス幅を読み出し、
前記検出された前記複数個の前記パルス幅の各々が、前記基準パルス幅によって定める所定範囲内であるか否かを判断し、前記複数個の前記パルス幅のすべてが、前記所定範囲内であるときにバッテリーを良品であると判定し、前記複数個の前記パルス幅のうち1個でも前記所定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 to generate a secondary side DC voltage;
A storage unit that stores a plurality of combinations of the primary side current, the primary side voltage, and a reference pulse width;
The controller is
When charging,
Charging the battery worn on the secondary side by controlling the primary side current;
After charging is complete,
Detecting a plurality of combinations of the primary side current, the primary side voltage, and the pulse width;
Read the reference pulse width stored in the storage unit according to the primary current and the primary voltage of the combination,
It is determined whether each of the detected plurality of pulse widths is within a predetermined range determined by the reference pulse width, and all of the plurality of pulse widths are within the predetermined range. A charging device that sometimes determines that a battery is a non-defective product and determines that the battery is a defective product that has deteriorated when at least one of the plurality of pulse widths is not within the predetermined range.
前記制御部は、
前記組み合わせを前記複数個検出するに際して、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
The charging device according to claim 1, wherein when the plurality of combinations are detected, the primary current is changed within a predetermined range.
前記直流電源は、
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、
前記組み合わせを前記複数個検出するに際して、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,
3. The charging device according to claim 1, wherein when the plurality of combinations are detected, the primary side voltage is changed within a predetermined range.
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、
前記2次側直流電圧を予め定める一定値とする前記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複数個記憶する記憶部とを備え、
前記制御部は、
前記1次側電流と前記1次側電圧とに応じて前記記憶部に記憶されている前記パルス幅を読み出し、
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 to generate a secondary side DC voltage;
A storage unit that stores a plurality of combinations of the primary side current, the primary side voltage, and the pulse width that set the secondary side DC voltage to a predetermined constant value;
The controller is
Read the pulse width stored in the storage unit according to the primary side current and the primary side voltage,
A DC constant voltage power supply device for controlling the secondary side DC voltage to a constant voltage.
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、
前記直流電源から供給される直流電流と直流電圧と基準パルス幅との組み合わせを複数個記憶する記憶部とを備え、
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前記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、
前記直流電流と前記直流電圧と前記パルス幅との組み合わせを複数個検出し、
前記組み合わせの前記直流電流と前記直流電圧とに応じて前記記憶部に記憶されている前記基準パルス幅を読み出し、
前記検出された前記複数個の前記パルス幅の各々が、前記基準パルス幅によって定める所定範囲内であるか否かを判断し、前記複数個の前記パルス幅のすべてが、前記所定範囲内であるときにバッテリーを良品であると判定し、前記複数個の前記パルス幅のうち1個でも前記所定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;
A storage unit that stores a plurality of combinations of DC current, DC voltage, and reference pulse width supplied from the DC power supply;
The controller is
When charging,
Charging the battery by controlling the direct current supplied from the direct current power source;
After charging is complete,
Detecting a plurality of combinations of the DC current, the DC voltage and the pulse width;
Read the reference pulse width stored in the storage unit according to the direct current and the direct current voltage of the combination,
It is determined whether each of the detected plurality of pulse widths is within a predetermined range determined by the reference pulse width, and all of the plurality of pulse widths are within the predetermined range. A charging device that sometimes determines that a battery is a non-defective product and determines that the battery is a defective product that has deteriorated when at least one of the plurality of pulse widths is not within the predetermined range.
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、
前記出力側の直流電圧を予め定める一定値とする前記直流電源から供給される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複数個記憶する記憶部とを備え、
前記制御部は、
前記組み合わせの前記直流電流と前記直流電圧とに応じて前記記憶部に記憶されている前記パルス幅を読み出し、
前記出力側の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;
A storage unit that stores a plurality of combinations of a direct current supplied from the direct current power source, a direct current voltage supplied from the direct current power source, and the pulse width, with the output side direct current voltage being a predetermined constant value;
The controller is
Read the pulse width stored in the storage unit according to the DC current and the DC voltage of the combination,
A DC constant voltage power supply apparatus for controlling the DC voltage on the output side to a constant voltage.
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