JP3224344U - Intelligent charging device that manages battery charging with maximum AC / DC output - Google Patents
Intelligent charging device that manages battery charging with maximum AC / DC output Download PDFInfo
- Publication number
- JP3224344U JP3224344U JP2019003685U JP2019003685U JP3224344U JP 3224344 U JP3224344 U JP 3224344U JP 2019003685 U JP2019003685 U JP 2019003685U JP 2019003685 U JP2019003685 U JP 2019003685U JP 3224344 U JP3224344 U JP 3224344U
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- battery
- charging
- voltage
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000007600 charging Methods 0.000 title claims abstract description 96
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 7
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 claims description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
【課題】インテリジェント型の交流／直流最大出力でバッテリを充電管理する充電装置を提供する。【解決手段】出力変換ユニットと、出力変換ユニットに電気的に結合される充電制御装置を含み、充電制御装置は、マイクロコントローラと、マイクロコントローラに電気的に接続される電圧検出ユニットと、電流検出ユニットと、温度検出ユニットと、通信ポートを含む。充電制御装置は、バッテリ群を充電可能であり、出力変換ユニットによりバッテリ群を充電管理し、バッテリ群は、通信ポートを通じてバッテリのパラメータを提供し、マイクロコントローラは、電圧検出ユニットにより検出されたバッテリ群の電圧、電流検出ユニットにより検出された充電器の出力電流、及び、温度検出ユニットにより検出された充電器の温度を受信して充電出力を演算し、即座に最大出力を追跡する。【選択図】図２Provided is a charging device that manages charging of a battery with an intelligent AC / DC maximum output. The power conversion unit includes a microcontroller, a voltage detection unit electrically connected to the microcontroller, and a current detection unit. A unit, a temperature detection unit, and a communication port. The charge control device can charge the battery group, manages the charge of the battery group by the output conversion unit, the battery group provides parameters of the battery through the communication port, and the microcontroller controls the battery detected by the voltage detection unit. It receives the group voltage, the output current of the charger detected by the current detection unit, and the temperature of the charger detected by the temperature detection unit, calculates the charging output, and immediately tracks the maximum output. [Selection] Figure 2
Description
本考案はバッテリの充電装置に関し、特に、インテリジェント型の交流／直流最大出力でバッテリを充電管理する充電装置に関する。 The present invention relates to a battery charging device, and more particularly, to a charging device that manages charging of a battery with an intelligent AC / DC maximum output.
電子機器には、例えば、ポータブル式の電話、ノートパソコン、タブレットＰＣ等の電子装置、或いは、電動バイク、電動自転車といったその他の電動機械・装置がある。一般的に、これらの電子装置や電動機械・装置には、内部で再充電可能なバッテリが配置されている。これらのポータブル式電子装置の体積、或いは電動機械・装置に収容可能なバッテリの体積及びこれら装置に配置される電池セルの容量には限界がある。そのため、これらのポータブル式電子装置又は電動機械・装置を繰り返し使用できるよう、充電装置を用いてこれら装置の電池セルを充電する必要がある。 Electronic devices include, for example, electronic devices such as portable phones, notebook computers, tablet PCs, and other electric machines and devices such as electric motorcycles and electric bicycles. Generally, in these electronic devices and electric machines / devices, a rechargeable battery is disposed. There is a limit to the volume of these portable electronic devices, the volume of batteries that can be accommodated in electric machines and devices, and the capacity of battery cells arranged in these devices. Therefore, it is necessary to charge the battery cells of these devices using a charging device so that these portable electronic devices or electric machines / devices can be used repeatedly.
一般的に、適切なバッテリ充電器及び充電方式を選択する際には、各種タイプについて、充電特性の利点や欠点に基づき評価する必要がある。 Generally, when selecting an appropriate battery charger and charging method, it is necessary to evaluate various types based on advantages and disadvantages of charging characteristics.
従来のバッテリ充電器では、直流電流を固定的に出力し、バッテリ電圧が低電圧から高電圧に上昇するプロセスを経る。よって、充電器を十分なワット数となるよう設計しておかなければ、短時間の最大出力に対応することができない。図１は、充電器の充電過程全体における出力電流（Ｉ＿ｏｕｔｐｕｔ）及び出力電圧（Ｖ＿ｏｕｔｐｕｔ）の曲線を示す。点線曲線１０１は充電器の出力電流（Ｉ＿ｏｕｔｐｕｔ）、実線曲線１０３は充電器の出力電圧（Ｖ＿ｏｕｔｐｕｔ）を表している。全体を通じて、充電プログラムには、事前充電モード（Ｐｒｅ−ｃｈａｒｇｅ ｍｏｄｅ）、定電流モード（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｏｄｅ）、定電圧モード（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｍｏｄｅ）及び充電完了モードが含まれる。そのため、開始時の充電出力が低く、電源供給装置の最大能力で全出力することが不可能なことから、充電効率が低下し、充電時間が長くなる。上述した従来の充電方式では、バッテリ充電器が定電流−定電圧という２段階の充電方法を採用している。第１段階では、小さな定電流で事前に短い時間だけ充電したあと、最大電流でバッテリを充電し、所望の電圧に到達させる。次に、第２段階では定電圧で充電する。即ち、バッテリ電圧が調整電圧まで上昇すると充電電流が減少し、過充電を回避すべくバッテリ電圧が調整される。このモードでは、バッテリの充電が完了し、且つバッテリのインピーダンスが低下すると、電流が徐々に減少する。そして、電流が予め定めた程度まで低下すると充電が停止される。 In a conventional battery charger, a direct current is output in a fixed manner, and the battery voltage is increased from a low voltage to a high voltage. Therefore, unless the charger is designed to have a sufficient wattage, the maximum output for a short time cannot be handled. FIG. 1 shows curves of output current (I_output) and output voltage (V_output) during the entire charging process of the charger. A dotted line curve 101 represents the output current (I_output) of the charger, and a solid line curve 103 represents the output voltage (V_output) of the charger. Throughout, the charging program includes a pre-charge mode, a constant current mode, a constant voltage mode, and a charging completion mode. For this reason, the charging output at the start is low, and it is impossible to fully output with the maximum capacity of the power supply device, so that the charging efficiency is lowered and the charging time is lengthened. In the conventional charging method described above, the battery charger employs a two-stage charging method of constant current-constant voltage. In the first stage, after charging for a short time in advance with a small constant current, the battery is charged with the maximum current to reach a desired voltage. Next, in the second stage, charging is performed at a constant voltage. That is, when the battery voltage rises to the adjustment voltage, the charging current decreases, and the battery voltage is adjusted to avoid overcharging. In this mode, the current gradually decreases as the battery is fully charged and the battery impedance decreases. When the current is reduced to a predetermined level, charging is stopped.
そのため、従来の充電方式では最大電流を固定してバッテリを充電するしかなく、出力パワーがバッテリ電圧の高さに応じて変化するため、最大出力を維持することができない。 For this reason, in the conventional charging method, the battery must be charged with the maximum current fixed, and the output power varies depending on the battery voltage level, so the maximum output cannot be maintained.
上記に鑑みて、本考案は、バッテリ電圧、充電電流及び充電温度を検出してバッテリを充電するための充電プログラムを決定することで、バッテリを高速充電し、使用者の待ち時間を短縮して、使用者の業務効率を向上させるとの目的を達成する充電装置を提供する。具体的な方式としては、マイクロコントローラの演算により充電出力を調整及び追跡し、充電器及びバッテリの状態に基づいて充電条件を変更する。 In view of the above, the present invention detects a battery voltage, a charging current, and a charging temperature and determines a charging program for charging the battery, thereby charging the battery at a high speed and reducing the waiting time of the user. To provide a charging device that achieves the purpose of improving the operational efficiency of a user. As a specific method, the charging output is adjusted and tracked by the calculation of the microcontroller, and the charging condition is changed based on the state of the charger and the battery.
本考案は、インテリジェント型の交流／直流最大出力でバッテリを充電管理する充電装置を提供することを目的とする。前記充電装置は、マイクロコントローラの演算により充電出力を調整し、充電器及びバッテリの状態に基づいて充電条件を変更する。 An object of the present invention is to provide a charging device that manages charging of a battery with an intelligent AC / DC maximum output. The charging device adjusts the charging output by the operation of the microcontroller, and changes the charging condition based on the state of the charger and the battery.
上記の目的を実現すべく、本考案は、インテリジェント型の交流／直流最大出力でバッテリを充電管理する充電装置を提供する。当該装置は、出力変換ユニットと、前記出力変換ユニットに電気的に結合される充電制御装置を含み、前記充電制御装置は、マイクロコントローラと、前記マイクロコントローラに電気的に接続される電圧検出ユニットと、前記マイクロコントローラに電気的に接続される電流検出ユニットと、前記マイクロコントローラに電気的に接続される温度検出ユニットと、前記マイクロコントローラに電気的に接続される通信ポートを含み、前記充電制御装置は、前記充電制御装置に電気的に接続されるバッテリ群を充電可能であり、前記充電制御装置は前記出力変換ユニットによって前記バッテリ群を充電管理し、前記バッテリ群は、前記通信ポートを通じてバッテリのパラメータを提供し、前記マイクロコントローラは、前記電圧検出ユニットによって検出された前記バッテリ群の電圧、前記電流検出ユニットによって検出された充電器の出力電流、及び、前記温度検出ユニットによって検出された前記充電器の温度を受信して充電出力を演算することで、即座に最大出力を追跡可能である In order to achieve the above object, the present invention provides a charging device that manages charging of a battery with an intelligent AC / DC maximum output. The apparatus includes an output conversion unit and a charge control device electrically coupled to the output conversion unit, the charge control device including a microcontroller and a voltage detection unit electrically connected to the microcontroller. A current detection unit electrically connected to the microcontroller; a temperature detection unit electrically connected to the microcontroller; and a communication port electrically connected to the microcontroller; Can charge a battery group electrically connected to the charge control device, the charge control device manages the charge of the battery group by the output conversion unit, and the battery group is connected to the battery through the communication port. Providing a parameter, wherein the microcontroller is configured with the voltage detection unit By receiving the detected voltage of the battery group, the output current of the charger detected by the current detection unit, and the temperature of the charger detected by the temperature detection unit, the charging output is calculated. The maximum output can be tracked instantly
上記の即座に最大出力を追跡する際には、前記バッテリ群の電圧を検出したあと、マイクロプロセッサの論理ユニットにフィードバックして演算し、且つ、前記バッテリ群の瞬時出力電流を検出するとともに、前記充電器の温度変化を検出し、上記のパラメータをマイクロプロセッサの論理ユニットにより演算することで最大出力を追跡し、且つ、前記出力変換ユニットに対し制御信号を出力することで、直流の出力を調整する。 When the maximum output is tracked immediately, the voltage of the battery group is detected and then fed back to the logic unit of the microprocessor for calculation, and the instantaneous output current of the battery group is detected. The temperature output of the charger is detected, the above parameters are calculated by the logic unit of the microprocessor, the maximum output is tracked, and the control signal is output to the output conversion unit to adjust the DC output. To do.
上記の充電制御装置は、更に、前記出力変換ユニットの出力端と前記バッテリ群を電気的に接続し、前記バッテリ群と前記充電制御装置との充電及び切断モードを切り替えるための出力スイッチを含む。 The charge control device further includes an output switch for electrically connecting the output terminal of the output conversion unit and the battery group and switching between charging and disconnection modes of the battery group and the charge control device.
前記出力変換ユニットに出力する制御信号は、前記出力変換ユニットと前記充電制御装置とを結合するフォトカプラにより伝送される。 The control signal output to the output conversion unit is transmitted by a photocoupler that couples the output conversion unit and the charge control device.
前記充電プログラムはバッテリ群との通信により決定可能であり、前記充電プログラムは、事前充電モード、最大出力充電モード、定電圧充電モード及び充電完了モードを順に含む。 The charging program can be determined by communication with a battery group, and the charging program includes a pre-charging mode, a maximum output charging mode, a constant voltage charging mode, and a charging completion mode in order.
前記充電プログラムは、最大出力充電モードの段階において、前記充電器の温度に基づいて負荷を１回低下させるか、連続的且つ段階的に複数回低下させても負荷低下後に最大出力の電流の大きさに回復可能である。 In the stage of the maximum output charging mode, the charging program may reduce the load once based on the temperature of the charger, or may decrease the maximum output current after the load decreases even if the load is decreased continuously and stepwise multiple times. It can be recovered.
ここで、本考案では、考案の具体的実施例及び観点について詳細に記載する。これらの記載は本考案の構造又はステップ、フローを解釈するためのものであり、説明のためであって、本実用新案登録請求の範囲を制限するものではない。そのため、明細書の具体的実施例及び好ましい実施例以外にも、本考案はその他の異なる実施例において幅広く実行可能である。以下では、特定の具体的実施例を挙げて本考案の実施形態につき説明する。なお、当該技術を熟知する者であれば、本明細書に開示の内容から本考案の効果及び利点を容易に理解可能である。また、本考案はその他の具体的実施例によっても運用及び実施可能である。本明細書で詳述する各詳細事項はニーズの違いに応じて応用すればよく、且つ、本考案の精神を逸脱しなければ各種の補足又は変更が可能である。 Here, in the present invention, specific embodiments and aspects of the invention will be described in detail. These descriptions are for the purpose of interpreting the structure, steps, and flow of the present invention, are for explanation, and do not limit the scope of the utility model registration request. Therefore, besides the specific and preferred embodiments of the specification, the present invention can be widely implemented in other different embodiments. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with specific specific examples. Note that those skilled in the art can easily understand the effects and advantages of the present invention from the contents disclosed in this specification. In addition, the present invention can be operated and implemented by other specific embodiments. Each detail described in detail in this specification may be applied according to a difference in needs, and various supplements or changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
上述したように、本考案は充電式バッテリについて、インテリジェント型の交流／直流最大出力でバッテリを充電管理する充電装置を提供する。当該装置は、充電式バッテリの電圧及び充電器自体の温度を測定することで、最大出力を決定可能である。これにより、充電器の効果を完全活用し、充電効率を向上させることで、バッテリを高速充電し、使用者の待ち時間を短縮するとの効果を達成することが期待される。具体的な方式としては、マイクロプロセッサの演算により充電出力を調整及び追跡し、充電器及びバッテリの状態に基づいて充電条件を変更する。 As described above, the present invention provides a charging device that manages charging of a rechargeable battery with an intelligent AC / DC maximum output. The device can determine the maximum output by measuring the voltage of the rechargeable battery and the temperature of the charger itself. Thereby, it is expected that the effect of charging the battery at high speed and shortening the waiting time of the user can be achieved by fully utilizing the effect of the charger and improving the charging efficiency. As a specific method, the charging output is adjusted and tracked by the calculation of the microprocessor, and the charging condition is changed based on the state of the charger and the battery.
充電効率を向上し、充電時間を短縮するために、本考案で採用する充電器配置は図２に示すように、直流／交流（ＡＣ／ＤＣ）コンバータ２０１、マイクロプロセッサ２０３、電圧検出ユニット２０５、電流検出ユニット２０７及び温度検出ユニット２０９を含む。電圧検出ユニット２０５及び電流検出ユニット２０７がバッテリ２１１と通信し、マイクロプロセッサ２０３が、バッテリ２１１との通信によりフィードバックされた電圧・電流パラメータ、及び温度検出ユニット２０９により検出された充電器の温度に基づいて、演算により充電出力を調整及び追跡することで、充電プログラムを決定する。直流／交流（ＡＣ／ＤＣ）コンバータ２０１、マイクロプロセッサ２０３、電圧検出ユニット２０５、電流検出ユニット２０７及び温度検出ユニット２０９は充電器として統合され、バッテリ２１１を充電する。充電器の充電プログラムは、事前充電モード、最大出力モード、定電圧モード及び充電完了モードを順に含む。詳細な回路の動作及び操作については、後述の図４及び図６で詳細に説明する。 In order to improve the charging efficiency and shorten the charging time, the charger arrangement adopted in the present invention is a direct current / alternating current (AC / DC) converter 201, a microprocessor 203, a voltage detection unit 205, as shown in FIG. A current detection unit 207 and a temperature detection unit 209 are included. The voltage detection unit 205 and the current detection unit 207 communicate with the battery 211, and the microprocessor 203 is based on the voltage / current parameters fed back through the communication with the battery 211 and the temperature of the charger detected by the temperature detection unit 209. Then, the charging program is determined by adjusting and tracking the charging output by calculation. A direct current / alternating current (AC / DC) converter 201, a microprocessor 203, a voltage detection unit 205, a current detection unit 207 and a temperature detection unit 209 are integrated as a charger to charge the battery 211. The charging program of the charger includes a precharge mode, a maximum output mode, a constant voltage mode, and a charge completion mode in order. Detailed operation and operation of the circuit will be described in detail with reference to FIGS.
本考案で採用する充電方法は、好ましい実施例において、図３（Ａ）に示すように、バッテリ電圧（実線曲線）３０１が低いときに、図中の最大出力モード時の充電電流曲線のように充電電流（点線曲線）３０３を上昇させることで、出力の最大値を維持可能とする。そして、予め定められた電圧値に達すると（従来の充電方式と類似）、定電圧モード及び充電完了モードで充填プログラム全体を完了させる。 In the preferred embodiment, the charging method employed in the present invention is as shown in the charging current curve in the maximum output mode in the figure when the battery voltage (solid curve) 301 is low as shown in FIG. By increasing the charging current (dotted curve) 303, the maximum output value can be maintained. When a predetermined voltage value is reached (similar to the conventional charging method), the entire filling program is completed in the constant voltage mode and the charging completion mode.
他の好ましい実施例では、図３（Ｂ）に示すように、前記最大出力追跡モードにおいて、バッテリの充填状態に関するパラメータ（温度、電圧、電流等）に基づいて負荷を１回低下させる（或いは、連続的且つ段階的に複数回低下させても、負荷低下後に最大出力の電流の大きさに回復可能な）充電曲線３２０を用いる。そして、予め定められた電圧値に達すると（従来の充電方式と類似）、定電圧モード及び充電完了モードで充填プログラム全体を完了させる。 In another preferred embodiment, as shown in FIG. 3B, in the maximum output tracking mode, the load is reduced once based on parameters (temperature, voltage, current, etc.) relating to the state of charge of the battery (or A charging curve 320 is used that can be restored to the maximum output current magnitude after a load drop, even if it is dropped several times in a continuous and stepwise manner. When a predetermined voltage value is reached (similar to the conventional charging method), the entire filling program is completed in the constant voltage mode and the charging completion mode.
充電器の回路配置は、図４に示すように、バッテリ群４１１を充電するための出力変換ユニット４０１及び最大出力制御装置４０３を含む。出力変換ユニット４０１の機能としては、台湾電力社の電力系統からの交流電流（ＡＣ）を安全な直流電流（ＤＣ）に変換し、バッテリを充電するための電源を提供するとともに、例えば最大出力制御装置４０３といった周辺回路に対し電源を提供する。最大出力の制御にあたっては、最大出力制御装置４０３の内部におけるバッテリ電圧センサ４０５がバッテリ群４１１の電圧Ｖｂを検出する。また、電流センサ４０７によってバッテリ４１１ａの出力電流Ｉｏを検出するとともに、温度センサ４０９によって充電器の温度を検出する。そして、マイクロプロセッサ４０３ａにより演算を行い、デジタル信号Ｖ＿ＰＷＭ及びＣ＿ＰＷＭを出力し、これらをそれぞれローパスフィルタ（ＬＰＦ）４１３，４１３ａに通過させてアナログ信号Ｖ＿ＲＥＦ及びＣ＿ＲＥＦに変換することで、対応する電圧回路フィードバック補償オペアンプ４１５及び電流回路フィードバック補償オペアンプ４１５ａの入力基準信号とする。この基準入力を実際の出力と減算することで誤差信号が得られる。実際のバッテリ電圧（バッテリ電流）の出力は、ＤＣ出力電圧センサ４１７（電流センサ４０７）により検出される。次に、負のフィードバック制御によりＣＰレベルを調整し、出力変換ユニット４０１がＣＰレベルの大きさに基づいて、充電出力の規格を満たすようＤＣ ｏｕｔｐｕｔの値を調整する。ここで、前記デジタル信号Ｖ＿ＰＷＭの大きさにより出力電圧の大きさが決定されるが、バッテリ電圧Ｖｂが過放電状況（電圧がやや低い）の場合、充電器は事前充電モードにおける開始時の充電電圧を高く設定しすぎないほうがよい。これにより、出力切替スイッチ４５０両側の電圧差によって突入電流（ｉｎｒｕｓｈ ｃｕｒｒｅｎｔ）が発生し、部品が破損するとの事態が回避される。また、充電器の温度を検出するのは、高温と判断したときに室温下における充電電圧よりもやや低い出力電圧を設定するためである。この信号（Ｖ＿ＰＷＭ）は、マイクロプロセッサによる演算で生成する。前記デジタル信号Ｃ＿ＰＷＭの大きさは、バッテリ電圧Ｖｂ及び充電器の現時点における温度により決定される。この信号（Ｃ＿ＰＷＭ）は、マイクロプロセッサによる演算で生成する。出力切替スイッチ４５０は出力スイッチに等しく、特定の条件下でバッテリと充電器との接続を切断することで、逆方向電流による損傷を回避可能とする。バッテリが通信ポート４６０に連結及び接続されると、通信によりバッテリと充電器との主従関係を構築可能となる。バッテリが主、充電器が従となる場合には、例えばバッテリ電圧、バッテリ電流及び温度といったパラメータをバッテリから送出することで、充電器のパラメータを調整可能である。反対に、充電器が主、バッテリが従の場合には、バッテリ電圧Ｖｂ及び充電器の温度から充電プログラムを判断する。図面の点線矢印は系統における出力の流れを示しており、実線矢印は系統における信号の流れを示している。 The circuit arrangement of the charger includes an output conversion unit 401 and a maximum output control device 403 for charging the battery group 411 as shown in FIG. The function of the output conversion unit 401 is to convert an alternating current (AC) from a power system of Taiwan Electric Power Company into a safe direct current (DC) and provide a power source for charging the battery, for example, maximum output control Power is supplied to peripheral circuits such as device 403. In controlling the maximum output, the battery voltage sensor 405 in the maximum output control device 403 detects the voltage Vb of the battery group 411. The current sensor 407 detects the output current Io of the battery 411a, and the temperature sensor 409 detects the temperature of the charger. Then, calculation is performed by the microprocessor 403a to output digital signals V_PWM and C_PWM, which are passed through low-pass filters (LPF) 413 and 413a, respectively, and converted into analog signals V_REF and C_REF, thereby corresponding voltage circuit feedback. The reference signal is input to the compensation operational amplifier 415 and the current circuit feedback compensation operational amplifier 415a. By subtracting this reference input from the actual output, an error signal is obtained. The actual output of the battery voltage (battery current) is detected by the DC output voltage sensor 417 (current sensor 407). Next, the CP level is adjusted by negative feedback control, and the output conversion unit 401 adjusts the value of DC output based on the magnitude of the CP level so as to satisfy the charging output standard. Here, the magnitude of the output voltage is determined by the magnitude of the digital signal V_PWM. When the battery voltage Vb is in an overdischarged state (the voltage is slightly low), the charger is charged at the start of the precharge mode. Should not be set too high. As a result, an inrush current is generated due to a voltage difference between both sides of the output changeover switch 450, and a situation where a component is damaged is avoided. The temperature of the charger is detected in order to set an output voltage slightly lower than the charging voltage at room temperature when it is determined that the temperature is high. This signal (V_PWM) is generated by calculation by a microprocessor. The magnitude of the digital signal C_PWM is determined by the battery voltage Vb and the current temperature of the charger. This signal (C_PWM) is generated by calculation by a microprocessor. The output changeover switch 450 is equivalent to the output switch, and it is possible to avoid damage due to reverse current by disconnecting the battery and the charger under a specific condition. When the battery is connected and connected to the communication port 460, a master-slave relationship between the battery and the charger can be established by communication. When the battery is the main and the charger is the slave, the parameters of the charger can be adjusted by sending parameters such as battery voltage, battery current, and temperature from the battery. On the contrary, when the charger is the main and the battery is the subordinate, the charging program is determined from the battery voltage Vb and the temperature of the charger. The dotted arrows in the drawing indicate the output flow in the system, and the solid arrows indicate the signal flow in the system.
図５は、最大出力追跡ソフトの制御操作方法を示している。上記の最大出力の追跡では、バッテリ電圧（Ｖｂ）を検出（５０１）したあと、マイクロプロセッサの論理ユニットにフィードバックして演算する（５０３）。また、バッテリの瞬時出力電流（Ｉｏ）を検出するとともに、充電器の温度変化を検出し（５０５）、上記のパラメータをマイクロプロセッサの論理ユニットにより演算することで（５０３）最大出力を追跡する。且つ、前記交流／直流コンバータに対し出力制御信号（Ｃ＿ＰＷＭ、Ｖ＿ＰＷＭ）を出力することで（５０７）、直流の出力を調整する。 FIG. 5 shows a control operation method of the maximum output tracking software. In the tracking of the maximum output, the battery voltage (Vb) is detected (501) and then fed back to the logic unit of the microprocessor for calculation (503). In addition to detecting the instantaneous output current (Io) of the battery, the temperature change of the charger is detected (505), and the above parameters are calculated by the logic unit of the microprocessor (503) to track the maximum output. In addition, by outputting output control signals (C_PWM, V_PWM) to the AC / DC converter (507), the DC output is adjusted.
図６は、本考案における最も好ましい実施例の系統ブロック図を示している。前記系統は、バッテリ群６１１を充電するための出力変換ユニット６０１及び最大出力制御装置６０３を含む。出力変換ユニット６０１は、ＥＭＩ濾波整流器６０５、力率改善回路（ＰＦＣ）６０７、直流／直流コンバータ６０９、電源供給制御装置６１３、変圧器６１５及び整流器６１７を含む。ＡＣ入力電圧はＥＭＩ濾波整流器６０５を経由して濾波及び整流され、直流（ＤＣ）電圧となる。直流電圧は力率改善回路（ＰＦＣ）６０７を経由して位相が調整されたあと、直流／直流コンバータ６０９を経由して変圧器６１５における一次側の入力端に出力される。また、電源供給制御装置６１３によって、エネルギーを蓄積するよう制御する。変圧器６１５の二次側に接続される整流器６１７によって、直流出力（ＤＣ ｏｕｔｐｕｔ）は最大出力制御装置６０３を経由してバッテリ群６１１を充電するよう制御される。最大出力の制御にあたっては、最大出力制御装置６０３の内部におけるバッテリ電圧センサ６１９がバッテリ群６１１の電圧Ｖｂを検出する。また、電流センサ６２１によってバッテリ６１１ａの出力電流Ｉｏを検出するとともに、温度センサ６２３によって充電器の温度を検出する。そして、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）６０３ａにより演算を行い、デジタル信号Ｖ＿ＰＷＭ及びＣ＿ＰＷＭを出力し、これらをそれぞれローパスフィルタ（ＬＰＦ）６２５，６２５ａに通過させてアナログ信号Ｖ＿ＲＥＦ及びＣ＿ＲＥＦに変換することで、対応する電圧回路フィードバック補償オペアンプ６２７及び電流回路フィードバック補償オペアンプ６２７ａの入力基準信号とする。この基準入力を実際の出力と減算することで誤差信号が得られる。実際の電圧（電流）の出力は、直流出力電圧センサ６３９（電流センサ６２１）により検出される。次に、負のフィードバック制御によりＣＰレベルを調整したあと、フォトカプラ６２９によってこのフィードバック信号ＣＰを出力変換ユニット６０１内部の電源供給制御装置６１３におけるフィードバック制御ポートにフィードバックする。これにより、出力変換ユニット６０１はＣＰレベルに基づいて、充電出力の規格を満たすようＤＣ ｏｕｔｐｕｔ値を調整可能となる。ここで、前記デジタル信号Ｖ＿ＰＷＭの大きさにより出力電圧の大きさが決定されるが、バッテリ電圧Ｖｂが過放電状況（電圧がやや低い）の場合、充電器は事前充電モードにおける開始時の充電電圧を高く設定しすぎないほうがよい。これにより、出力切替スイッチ６５０両側の電圧差によって突入電流（ｉｎｒｕｓｈ ｃｕｒｒｅｎｔ）が発生し、部品が破損するとの事態が回避される。また、充電器の温度を検出するのは、高温と判断したときに室温下における充電電圧よりもやや低い出力電圧を設定するためである。この信号（Ｖ＿ＰＷＭ）は、マイクロコントローラによる演算で生成する。前記デジタル信号Ｃ＿ＰＷＭの大きさは、バッテリ電圧Ｖｂ及び充電器の現時点における温度により決定される。この信号（Ｃ＿ＰＷＭ）は、マイクロコントローラによる演算で生成する。出力切替スイッチ６５０は出力スイッチに等しく、特定の条件下でバッテリと充電器との接続を切断することで、逆方向電流による損傷を回避可能とする。バッテリが通信ポート６６０に連結及び接続されると、通信によりバッテリと充電器との主従関係を構築可能となる。バッテリが主、充電器が従となる場合には、例えばバッテリ電圧、バッテリ電流及び温度といったパラメータをバッテリから送出することで、充電器のパラメータを調整可能である。反対に、充電器が主、バッテリが従の場合には、バッテリ電圧Ｖｂ及び充電器の温度から充電プログラムを判断する。図面の点線矢印は系統における出力の流れを示しており、実線矢印は系統における信号の流れを示している。 FIG. 6 shows a system block diagram of the most preferred embodiment of the present invention. The system includes an output conversion unit 601 and a maximum output control device 603 for charging the battery group 611. The output conversion unit 601 includes an EMI filtering rectifier 605, a power factor correction circuit (PFC) 607, a DC / DC converter 609, a power supply controller 613, a transformer 615 and a rectifier 617. The AC input voltage is filtered and rectified via the EMI filtering rectifier 605 to become a direct current (DC) voltage. The phase of the DC voltage is adjusted via the power factor correction circuit (PFC) 607 and then output to the primary side input terminal of the transformer 615 via the DC / DC converter 609. Further, the power supply control device 613 controls to store energy. A rectifier 617 connected to the secondary side of the transformer 615 controls the direct current output (DC output) to charge the battery group 611 via the maximum output control device 603. In controlling the maximum output, the battery voltage sensor 619 inside the maximum output control device 603 detects the voltage Vb of the battery group 611. The current sensor 621 detects the output current Io of the battery 611a, and the temperature sensor 623 detects the temperature of the charger. Then, calculation is performed by the microcontroller (MCU) 603a, digital signals V_PWM and C_PWM are output, and these signals are passed through low-pass filters (LPF) 625 and 625a, respectively, and converted into analog signals V_REF and C_REF. The input reference signals of the voltage circuit feedback compensation operational amplifier 627 and the current circuit feedback compensation operational amplifier 627a are used. By subtracting this reference input from the actual output, an error signal is obtained. The actual voltage (current) output is detected by a DC output voltage sensor 639 (current sensor 621). Next, after adjusting the CP level by negative feedback control, the feedback signal CP is fed back to the feedback control port in the power supply control device 613 inside the output conversion unit 601 by the photocoupler 629. As a result, the output conversion unit 601 can adjust the DC output value so as to satisfy the charging output standard based on the CP level. Here, the magnitude of the output voltage is determined by the magnitude of the digital signal V_PWM. When the battery voltage Vb is in an overdischarged state (the voltage is slightly low), the charger is charged at the start of the precharge mode. Should not be set too high. As a result, an inrush current is generated due to a voltage difference between both sides of the output changeover switch 650, and a situation where the parts are damaged is avoided. The temperature of the charger is detected in order to set an output voltage slightly lower than the charging voltage at room temperature when it is determined that the temperature is high. This signal (V_PWM) is generated by calculation by a microcontroller. The magnitude of the digital signal C_PWM is determined by the battery voltage Vb and the current temperature of the charger. This signal (C_PWM) is generated by calculation by a microcontroller. The output changeover switch 650 is equivalent to the output switch, and it is possible to avoid damage due to reverse current by disconnecting the battery and the charger under specific conditions. When the battery is connected and connected to the communication port 660, a master-slave relationship between the battery and the charger can be established by communication. When the battery is the main and the charger is the slave, the parameters of the charger can be adjusted by sending parameters such as battery voltage, battery current, and temperature from the battery. On the contrary, when the charger is the main and the battery is the subordinate, the charging program is determined from the battery voltage Vb and the temperature of the charger. The dotted arrows in the drawing indicate the output flow in the system, and the solid arrows indicate the signal flow in the system.
上述したように、本考案は、インテリジェント型の交流／直流最大出力でバッテリを充電管理する充電装置を提供する。当該装置は、バッテリ電圧、充電電流及び充電温度を検出し、マイクロコントローラの演算により充電出力を調整及び追跡するとともに、充電器とバッテリの状態に基づいて充電条件を変更する。そして、バッテリを充電するための充電プログラムを決定することで、バッテリを高速充電し、使用者の待ち時間を短縮して、使用者の業務効率を向上させるとの目的を達成する。 As described above, the present invention provides a charging device that manages charging of a battery with an intelligent AC / DC maximum output. The apparatus detects battery voltage, charging current, and charging temperature, adjusts and tracks the charging output by the operation of the microcontroller, and changes the charging condition based on the state of the charger and the battery. Then, by determining a charging program for charging the battery, the object of charging the battery at high speed, reducing the waiting time of the user, and improving the user's work efficiency is achieved.
本文の範囲を逸脱しないことを前提に、前記インテリジェント型の交流／直流最大出力でバッテリを充電管理する充電装置は変形が可能である。よって、上記の記載に含まれ、且つ図面に示した内容は説明のためのものであって、限定を意図するものではないと解釈すべきである。また、以下の実用新案登録請求の範囲は、本文で記した全ての一般的特徴と特定の特徴、及び、本考案におけるインテリジェント型の交流／直流最大出力でバッテリを充電管理する充電装置の範囲の全ての記載を含み、表現上はこれらの間に位置するといえる。 On the premise that the scope of the present invention is not deviated, the charging device that manages charging of the battery with the intelligent AC / DC maximum output can be modified. Accordingly, the contents contained in the above description and shown in the drawings are for illustrative purposes and should not be construed as limiting. The scope of the utility model registration request below includes all the general features and specific features described in the text, and the range of the charging device that manages the charging of the battery with the intelligent AC / DC maximum output in the present invention. It includes all the descriptions and can be said to be located between them in terms of expression.
１０１ 点線曲線
１０３ 実線曲線
２０１ 直流／交流（ＡＣ／ＤＣ）コンバータ
２０３ マイクロプロセッサ
２０５ 電圧検出ユニット
２０７ 電流検出ユニット
２０９ 温度検出ユニット
２１１ バッテリ
３０１ バッテリ電圧（実線曲線）
３０３ 充電電流（点線曲線）
３２０ 負荷低下電流曲線
４０１ 出力変換ユニット
４０３ 最大出力制御装置
４１１ バッテリ群
４０７ 電流センサ
４０９ 温度センサ
４０３ａ マイクロプロセッサ
４１３，４１３ａ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
４１５ 電圧回路フィードバック補償オペアンプ
４１５ａ 電流回路フィードバック補償オペアンプ
４１７ ＤＣ出力電圧センサ
４５０ 出力切替スイッチ
４６０ 通信ポート
５０１ バッテリ電圧（Ｖｂ）の検出
５０３ マイクロプロセッサの論理ユニットにフィードバックして演算
５０５ バッテリの瞬時出力電流（Ｉｏ）を検出するとともに、充電器の温度変化を検出
５０５ 前記パラメータをマイクロプロセッサの論理ユニットにより演算
５０７ 出力制御信号（Ｃ＿ＰＷＭ、Ｖ＿ＰＷＭ）を出力
６０１ 出力変換ユニット
６０３ 最大出力制御装置
６１１ バッテリ群
６０５ ＥＭＩ濾波整流器
６０７ 力率改善回路（ＰＦＣ）
６０９ 直流／直流コンバータ
６１３ 電源供給制御装置
６１５ 変圧器
６１７ 整流器
６１９ 電圧センサ
６２１ 電流センサ
６１１ａ バッテリ
６２３ 温度センサ
６０３ａ マイクロコントローラ（ＭＣＵ）
６２５，６２５ａ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
６２７ 電圧回路フィードバック補償オペアンプ
６２７ａ 電流回路フィードバック補償オペアンプ
６２９ フォトカプラ
６３９ 直流出力電圧センサ
６５０ 出力切替スイッチ
６６０ 通信ポート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Dotted curve 103 Solid line curve 201 Direct current / alternating current (AC / DC) converter 203 Microprocessor 205 Voltage detection unit 207 Current detection unit 209 Temperature detection unit 211 Battery 301 Battery voltage (solid line curve)
303 Charging current (dotted curve)
320 Load reduction current curve 401 Output conversion unit 403 Maximum output control device 411 Battery group 407 Current sensor 409 Temperature sensor 403a Microprocessor 413, 413a Low-pass filter (LPF)
415 Voltage circuit feedback compensation operational amplifier 415a Current circuit feedback compensation operational amplifier 417 DC output voltage sensor 450 Output changeover switch 460 Communication port 501 Detection of battery voltage (Vb) 503 Operation by feedback to microprocessor logic unit 505 Instantaneous output current of battery ( Io) is detected and temperature change of the charger is detected 505 The above parameters are calculated by the logic unit of the microprocessor 507 Output control signals (C_PWM, V_PWM) are output 601 Output conversion unit 603 Maximum output controller 611 Battery group 605 EMI Filter rectifier 607 Power factor correction circuit (PFC)
609 DC / DC converter 613 Power supply control device 615 Transformer 617 Rectifier 619 Voltage sensor 621 Current sensor 611a Battery 623 Temperature sensor 603a Microcontroller (MCU)
625,625a Low pass filter (LPF)
627 Voltage circuit feedback compensation operational amplifier 627a Current circuit feedback compensation operational amplifier 629 Photocoupler 639 DC output voltage sensor 650 Output changeover switch 660 Communication port
Claims (5)
出力変換ユニットと、
前記出力変換ユニットに電気的に結合される充電制御装置、を含み、
前記充電制御装置は、
マイクロコントローラと、
前記マイクロコントローラに電気的に接続される電圧検出ユニットと、
前記マイクロコントローラに電気的に接続される電流検出ユニットと、
前記マイクロコントローラに電気的に接続される温度検出ユニットと、
前記マイクロコントローラに電気的に接続される通信ポート、を含み、
前記充電制御装置は、前記充電制御装置に電気的に接続されるバッテリ群を充電可能であり、前記充電制御装置は前記出力変換ユニットによって前記バッテリ群を充電管理し、前記バッテリ群は、前記通信ポートを通じて前記マイクロコントローラにバッテリのパラメータを提供し、
前記マイクロコントローラは、前記電圧検出ユニットによって検出された前記バッテリ群の電圧、前記電流検出ユニットによって検出された充電器の出力電流、及び、前記温度検出ユニットによって検出された前記充電器の温度を受信して充電出力を演算することで、即座に最大出力を追跡可能である装置。 An intelligent charging device that manages and charges a battery with AC / DC maximum output,
An output conversion unit;
A charge control device electrically coupled to the output conversion unit;
The charge control device includes:
A microcontroller,
A voltage detection unit electrically connected to the microcontroller;
A current detection unit electrically connected to the microcontroller;
A temperature detection unit electrically connected to the microcontroller;
A communication port electrically connected to the microcontroller,
The charge control device can charge a battery group electrically connected to the charge control device, the charge control device manages the charge of the battery group by the output conversion unit, and the battery group Providing battery parameters to the microcontroller through a port;
The microcontroller receives the voltage of the battery group detected by the voltage detection unit, the output current of the charger detected by the current detection unit, and the temperature of the charger detected by the temperature detection unit. The device that can immediately track the maximum output by calculating the charge output.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW108209020 | 2019-07-10 | ||
| TW108209020U TWM590327U (en) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | Battery charging device with intelligence AC to DC maximum power charging management |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3224344U true JP3224344U (en) | 2019-12-12 |
Family
ID=68835948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019003685U Active JP3224344U (en) | 2019-07-10 | 2019-09-30 | Intelligent charging device that manages battery charging with maximum AC / DC output |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3224344U (en) |
| TW (1) | TWM590327U (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114132203A (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-04 | 南京国电南思科技发展股份有限公司 | Fill electric pile control system based on humiture intelligent regulation |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI779442B (en) * | 2020-12-28 | 2022-10-01 | 飛宏科技股份有限公司 | Intelligent charging system and method |
| TWI770888B (en) * | 2021-03-22 | 2022-07-11 | 飛宏科技股份有限公司 | Intelligent securely charging system and method |
| TWI773522B (en) * | 2021-09-09 | 2022-08-01 | 立錡科技股份有限公司 | Charger circuit and charging control method |
-
2019
- 2019-07-10 TW TW108209020U patent/TWM590327U/en unknown
- 2019-09-30 JP JP2019003685U patent/JP3224344U/en active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114132203A (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-04 | 南京国电南思科技发展股份有限公司 | Fill electric pile control system based on humiture intelligent regulation |
| CN114132203B (en) * | 2020-09-04 | 2023-11-14 | 南京国电南思科技发展股份有限公司 | Charging pile control system based on intelligent temperature and humidity adjustment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWM590327U (en) | 2020-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3224344U (en) | Intelligent charging device that manages battery charging with maximum AC / DC output | |
| JP7104012B2 (en) | How to manage battery charge with intelligent AC / DC maximum output | |
| US11038374B2 (en) | Flexible bridge amplifier for wireless power | |
| US10044217B2 (en) | Mobile terminal, DC-charging power source adaptor, and rapid charging method | |
| TWI373900B (en) | High efficiency charging circuit and power supplying system | |
| TWI481154B (en) | Voltage management device for a stacked battery | |
| CN111725865B (en) | Wide-voltage inverse control all-in-one machine and control method thereof | |
| CN211508661U (en) | Portable power supply equipment | |
| WO2021012219A1 (en) | Charging and discharging circuit, vehicle-mounted charging and discharging system, and charging and discharging method | |
| WO2017000573A1 (en) | Adapter and charging method therewith | |
| WO2017128619A1 (en) | Device, apparatus, and method supporting multi-battery quick-charging | |
| JP5989478B2 (en) | Power storage device and DC system | |
| US20110025255A1 (en) | Solar Power System For Charging Battery Pack | |
| JP2004112954A (en) | Power storage device | |
| WO2022242347A1 (en) | Wireless charging method and apparatus, and storage medium | |
| CN105302220A (en) | AC voltage stabilizer | |
| CN201656537U (en) | Accumulator charger | |
| CN109980757B (en) | Constant-current constant-voltage wireless charging system based on topology switching | |
| CN108263240B (en) | Vehicle-mounted charging device of electric automobile and charging method thereof | |
| WO2021114296A1 (en) | Adapter and charging method | |
| EP2738910A1 (en) | Current compensation module, charging apparatus, and charging apparatus controlling method | |
| CN205121406U (en) | AC voltage stabilizer | |
| TW202030968A (en) | Uninterruptible power supply with dc output | |
| US20220302734A1 (en) | Parallel charger circuit with battery feedback control | |
| TWI762372B (en) | Energy storage device and method thereof for supplying power |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3224344 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R323113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R323113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |