JP3726339B2 - Secondary battery charging device, control circuit thereof, and charging processing method - Google Patents

Secondary battery charging device, control circuit thereof, and charging processing method Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充放電可能な二次電池を充電する二次電池の充電装置およびその制御回路ならびに充電処理方法に係り、たとえば、交流電源から充電用の直流電源に変換して二次電池を充電する二次電池の充電装置およびその制御回路ならびに充電処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子スチルカメラ、ビデオカメラおよびパーソナルコンピュータなどの装置は携帯可能に小型化され、その装置を駆動する電源として一次電池や二次電池が使用される。このような携帯型の装置は、商用電源が確保できない場所にて使用できるように、また、電源ケーブルを用いて商用電源に接続すると使い勝手が悪いために、たとえば、ニッケルカドミウム(Ni-Cd) 電池、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池などの繰り返し充電放電可能な二次電池によって駆動される。このような携帯機器では、これら電池によって長時間駆動することができるように機器側の省電力化が図られている。また、二次電池を充電する充電器も小型化され、携帯機器とともに携行される。
【０００３】
一方、二次電池は、その電池の特性およびその取り扱い方に合致する専用の充電器に装着されて充電され、この充電器は、装着された二次電池に対したとえば商用電源を電圧変換および整流して充電を開始し、電池が所定の容量に達したことを検出すると充電を終了する充電制御を行なう。
【０００４】
最近、二次電池の性能が向上され、たとえばリチウムイオン電池は、充電容量が大きい上に自己放電が他の二次電池と較べて非常に少なく、一旦充電された電池容量を長時間保持することができる。このためリチウムイオン電池の性能を充分引き出すために、充電終止電圧の限度いっぱいまで充電可能なように、たとえ小型であっても精度のよい充電器が構成されることが望まれている。しかし、リチウムイオン電池には過充電は禁物であり、さらに、充電器および電池の性能差等のマージンをとって充電器を構成する必要があるので、このような二次電池を100 パーセント近く満充電させるための研究開発が行なわれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の充電器は、たとえば、充電電圧が二次電池に対し供給されている充電中に、その電圧が二次電池の端子電圧よりも低下すると、充電が進まないだけではなく、充電を行なうスイッチを介して二次電池側から充電回路側へと電流が逆流してしまうという問題があった。これは、たとえば充電中に商用電源の電圧が低下したり、充電器自体が故障した場合などに発生する。また、充電中に、商用電源を供給するコンセントから充電器自体および電源コードが離脱されて、電源供給が得られなくなった場合も同様に二次電池が放電してしまうという問題があった。
【０００６】
このような場合、充電器によって充電された電池容量が無駄になってしまい、たとえ二次電池が満充電となっていたとしても、電池容量が低下してしまって、その電池は機器を所望する時間駆動することができなくなる。また、この状態が長時間継続されると二次電池が過放電となって、その特性および寿命に著しい劣化が生じてしまうという問題があった。
【０００７】
また、様々な二次電池に対する適切な充電電圧、電流および充電時間などの特性が、その電池の種類によって大きく異なるために、個別に対応した充電回路構成がとられ、汎用性のある充電回路を構成することが困難であった。このため、充電装置やこの充電回路を制御する制御回路が複雑なものとなってコストアップとなり、また、その複雑さに応じて充電器自体の信頼性が低下するという問題が発生している。
【０００８】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、二次電池から充電器に対する逆流を防止する二次電池の充電装置およびその制御回路ならびに充電処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、充放電可能な二次電池を充電する二次電池の充電装置において、この装置は、二次電池を充電する第１の直流出力を生成する第１の直流電源に接続され、第１の直流出力を入力する入力手段と、入力手段に入力される第１の直流出力を導通または遮断させて、第１の直流電源の出力を出力または出力断とする第１のスイッチ手段と、第１のスイッチ手段の出力に二次電池を着脱可能に接続する接続手段と、第１の直流電源に接続され、第１の直流出力の電圧が低下することを検出する検出手段と、第１のスイッチ手段の導通および遮断を制御して二次電池に対する充電を制御する制御手段とを有し、制御手段は、検出手段にて検出される第１の直流出力の低下を認識する認識手段を含み、この第１の直流出力の低下を認識すると第１のスイッチ手段が導通状態の充電中であっても、第１のスイッチ手段を遮断状態に制御し、接続手段にて接続されている二次電池と入力手段の第１の直流出力とを遮断することを特徴とする。
【００１０】
この場合、第１の直流電源は、交流電源を整流する第１の整流手段と、この整流された出力を平滑する第１の蓄電手段とを含み、第１の蓄電手段の両端の電圧を二次電池を充電するための充電電圧の第１の直流出力とし、検出手段は、交流電源を整流する第２の整流手段と、第２の整流手段の出力を平滑する第２の蓄電手段と、第２の蓄電手段の電位に応じてオン／オフする第２のスイッチ手段とを含み、認識手段は、第２のスイッチ手段のオン／オフに応じて第１の直流出力の低下を認識するとよい。
【００１１】
この場合さらに、交流電源の電圧が低下すると、第２の蓄電手段の電圧が第１の蓄電手段の電圧よりも早く低下するように、第２の蓄電手段の静電容量が第１の蓄電手段の静電容量よりも小さいとよい。
【００１２】
また、この装置は、第１の直流出力から、制御手段を駆動する第２の直流出力を生成する第２の直流電源を含むとよい。
【００１３】
また、制御手段は、第１の直流出力の電圧を測定する第１の測定手段と、二次電池の端子電圧を測定する第２の測定手段とを含み、第１および第２の測定手段による測定結果に従って、二次電池に対する充電制御としてスイッチ手段を制御するとよい。
【００１４】
また、この装置は、第１の直流電源の第１の直流出力を停止させる出力停止手段を含み、制御手段は、二次電池の端子電圧が所定の値よりも低いことが第２の測定手段にて測定されると、出力停止手段を制御して、第１の直流電源の第１の直流出力を停止させるとよい。
【００１５】
また、第１のスイッチ手段は、二次電池に対する充電経路をオン／オフする充電スイッチと、この充電経路とは逆方向に流れる二次電池の放電を防止する放電防止スイッチとを含むとよい。
【００１６】
また、制御手段は、第１の直流出力の電圧の低下を認識すると、第１のスイッチ手段を遮断状態に制御するとよい。
【００１７】
また、制御手段は、二次電池の端子電圧を測定する際、第１のスイッチ手段を遮断状態に制御するとよい。
【００１８】
また、第１のスイッチ手段は半導体スイッチであるとよい。
【００１９】
また、この装置は、二次電池が接続手段に装着されたことを検出する電池検出手段を含み、制御手段は、この装着された二次電池に対し充電処理開始するとよい。
【００２０】
この場合、二次電池は、この装置への装着に応じてオン／オフする装着検出スイッチを有し、制御回路は、装着検出スイッチの状態に応じて二次電池のこの装置への装着を検出するとよい。
【００２１】
また、制御手段は、二次電池の端子電圧が充電電圧を超えているか否かを判定する判定手段を含み、二次電池が接続手段に装着されて端子電圧が充電電圧を超えている場合には、第１のスイッチ手段を遮断状態に維持するとよい。
【００２２】
また、制御手段は、第１のスイッチ手段の導通状態を所定の時間継続させて二次電池を充電するための時間監視手段を含み、時間監視手段にて監視中の所定の時間内に、第１の直流出力の低下を認識すると第１のスイッチ手段を遮断状態に制御するとよい。
【００２３】
また、本発明は上述の課題を解決するために、充放電可能な二次電池を充電する充電装置を制御する制御回路において、この制御回路は、二次電池を充電する充電経路を導通および遮断する第１のスイッチ手段を制御するスイッチ制御手段と、二次電池への充電電圧が低下することを検出する電圧低下検出手段と、電圧低下手段にて充電電圧の低下が検出されると、第１のスイッチ手段を遮断状態に制御する逆流防止手段とを含むことを特徴とする。
【００２４】
この場合、制御回路は、二次電池を充電する充電電圧を測定するための第１の測定入力手段と、二次電池の端子電圧を測定するための第２の測定入力手段とを含み、スイッチ制御手段は、第１および第２の測定入力手段の入力電圧に応じて、第１のスイッチ手段を導通または遮断状態に制御するとよい。
【００２５】
この場合、制御回路は、第１および第２の測定入力手段にそれぞれ現われる充電電圧および端子電圧をディジタル値に変換する変換手段を含み、スイッチ制御手段はディジタル値に変換された電圧値を比較して、この比較結果に応じて第１のスイッチ手段を導通または遮断状態に制御するとよい。
【００２６】
また、制御回路は、二次電池の端子電圧が充電電圧を超えているか否かを判定する判定手段を含み、二次電池の端子電圧が充電電圧を超えていると、スイッチ制御手段は、充電スイッチを遮断状態に維持するとよい。
【００２７】
また、本発明は上述の課題を解決するために、充放電可能な二次電池を充電する充電処理方法において、この方法は、二次電池を充電するスイッチを遮断状態から導通状態にして、二次電池に対する充電を開始する第１の工程と、二次電池を充電中に充電電圧の低下を監視する第２の工程と、第２の工程における監視結果に応じて、充電電圧が低下することを認識する第３の工程と、第３の工程にて充電電圧の低下が認識されると、スイッチを遮断させる第４の工程とを含むことを特徴とする。
【００２８】
この場合、方法は、第１の工程に先立って、充電電圧が、二次電池を充電する充電圧の範囲内か否かを判定する工程を含み、充電電圧が範囲外と判定されると、スイッチの遮断状態を維持させるとよい。
【００２９】
また、この方法は、第１の工程に先立って、二次電池の端子電圧が、二次電池を充電することができる範囲内であるか否かを判定する工程を含み、端子電圧が範囲外と判定されると、スイッチの遮断状態を維持させるとよい。
【００３０】
また、この方法は、第１の工程に先立って、二次電池の端子電圧が充電電圧を超えているか否かを判定する工程を含み、端子電圧が充電電圧を超えている場合には、スイッチを遮断させるとよい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明による充電装置およびその制御方法の実施例を詳細に説明する。
【００３２】
図１を参照すると同図には、本発明が適用された充電器が示されている。この充電器10は、二次電池12を充電する充電電圧が低下した場合であっても、充電器10に装着された二次電池12に充電されているエネルギーが充電器10の内部にて消費されることを防止することのできる充電装置である。この充電器10は、主に、交流電源から充電用の直流電源を作成するブロック10a と、主に、充電器10に着脱可能に接続される二次電池12を充電する充電制御を行なうブロック10b とを含み、ブロック10a の詳細構成は図２に示されている。なお、以下の説明において本発明に直接関係のない部分は、図示およびその説明を省略し、また、信号の参照符号はその現われる接続線の参照番号で表わす。
【００３３】
まず、図２に示すようにブロック10a は、たとえばAC 100ボルトの電源コンセントに接続される電源プラグ16が接続線200 を介してブリッジ18に接続されている。本実施例では電源プラグ16は充電器10本体が収容される筐体に一体となって形成されている。ブリッジ18は、入力200 に入力される交流電源を整流して出力202 に出力する全波整流回路である。ブリッジ18の正極側の出力202aは、コンデンサ20の一方の端子に、負極（グランド）側の出力202bはコンデンサ20の他方の端子に、それぞれ接続されている。コンデンサ20はブリッジ18の出力を平滑する電解コンデンサである。
【００３４】
接続線202aはさらに、トランス22の第一の巻線P1の一方に接続され、その他方は接続線204 を介してFET24 のドレインに接続されている。また、トランス22の第二の巻線P2の一方は接続線206 を介してダイオード26のアノードに接続され、そのカソード側は接続線208 を介して既知のパルス幅変調(PWM) 回路28の電源端子VDD に接続されるとともに、コンデンサ30を介してグランド202bに接続されている。また、第二の巻線P2の他方とFET24 のソースとPWM 回路28のグランド端子とは、それぞれ接続線202bに接続されている。
【００３５】
FET24 は、ゲートをオン・オフすることにより巻線P1への直流供給をオン／オフし、トランス22の二次側の第三の巻線P3に高周波の矩形波を生成させるスイッチである。その制御はPWM 回路28にて行なわれ、PWM 回路28は、端子F/B に入力されるフォトカプラ38のフォトトランジスタのコレクタ電流に応じて発振制御電圧に変換し、FET24 のゲート電圧をハイまたはロー状態に制御する発振制御信号を生成する。PWM 回路28は、生成した発振制御信号をFET24 のゲートに供給し、FET24 は発振制御信号をそのゲートに受けて、ドレイン−ソース間を任意のパルス幅の期間オンまたはオフする。このパルス幅に応じてトランス22の二次側に発生する電圧が決定される。このようにブロック10a には、交流電源から生成した直流から所望する電圧の直流出力を得るDC-DC コンバータ回路が構成されている。
【００３６】
トランス22の第三の巻線P3の一方は接続線209 を介してダイオード32のアノード側とブロック10b とに接続されている。ダイオード32のカソード側の接続線210 と第三の巻線P3の他方の接続線212 とは、これら２線間の電圧を平滑する大容量のコンデンサ34に接続されるとともにブロック10b に接続されている。本実施例におけるダイオード32は、複数が並列接続されたショットキーバリアダイオードが有利に適用され、このダイオード32は充電器10を駆動するための電流と二次電池12を充電するための電流とを含む大電流に耐えるように、低VF（順方向電圧）の素子で分流できる構造をとる。また、接続線210 と接続線212 との間には、二次電池12を充電するための充電電圧Vregが生成される。
【００３７】
さらに接続線210 と212 とはそれぞれエラーアンプ36に接続され、エラーアンプのエラー出力214 および216 はフォトカプラ38の発光ダイオードに接続されている。エラーアンプ36は、入力210 と212 との電位差を所望の充電電圧に制御する。この電位差が所定の値以下となった際は、PWM 回路28の電源入力VDD が低下するために発振制御動作は間欠的になる。したがって接続線210 と212 とが短絡状態となってその電位差が大きく低下した場合には、電源入力端子VDD は、PWM 回路28の起動開始電圧となり、間欠発振動作を持続し、出力は過電流制限される。この結果、トランス22に二次側への電源出力が停止状態となる。
【００３８】
図１に戻って、ブロック10a にて生成された直流の充電電圧Vregが供給されるブロック10b は、この充電電圧Vregを充電器10の充電端子に接続される二次電池12に供給して充電するとともに、充電電圧Vregが低下した場合であっても、この二次電池12が放電しないように制御するブロックである。このブロック10b は、二次電池12からの逆流電流を遮断する逆流防止スイッチ機能を有するFET50 と、FET50 のドレインとソースとを接続し、逆流電流を防止するとともに充電電流を順方向の二次電池12側に流すダイオード52と、二次電池12に対する充電を制御する制御回路54と、制御回路54を駆動する電源を生成するレギュレータ56とがそれぞれ直流電源の正極側の接続線210 に接続されている。
【００３９】
FET50 は、充電電圧Vregをそのドレイン210 に受けて、ゲートの電位に応じてドレイン210 およびソース102 間を導通または遮断するスイッチである。このFET50 は、充電電圧Vregの値が二次電池の開放時の端子電圧Vbatの値よりも低い場合に遮断され、ソース102 からドレイン210 への逆流電流を阻止し、二次電池12の放電を防止する半導体スイッチである。充電時にはFET50 はオン状態に制御される。また、FET50 のドレイン−ソース間には、ダイオード52のアノード側が接続され、充電時にはこのダイオード52に充電電流が流れる。
【００４０】
また、FET50 のゲートは、抵抗R1を介してトランジスタ60のコレクタに接続され、このコレクタと抵抗R1との接続点100 はプルアップ抵抗R2を介してFET50 のソース102 に接続されている。トランジスタ60は、制御回路54の充電スイッチ端子から供給される充電制御信号のハイまたはロー状態に応じてコレクタ−エミッタ間をオンまたはオフすることによりFET50 のゲート電位を制御するスイッチである。FET50 に充電電圧Vregが印加されるドレインは、制御回路54のAD1 端子に接続され、AD1 端子は充電電圧Vregの値を測定するための入力端子である。
【００４１】
FET50 のソース102 はさらに、FET62 のソースと、ダイオード64のアノード側とに接続されている。FET62 は、そのソース102 およびドレイン104 間をゲートの電位に応じて導通または遮断し、そのソース102 側に現われる充電電圧Vregを二次電池12側に供給する充電制御用の半導体スイッチである。本実施例におけるFET50 とFET62 は、有利にはｐチャネル・エンハンスメント型の電界効果トランジスタが適用され、そのゲート電圧がしきい値電圧よりも低下するとドレイン−ソース間が遮断から導通、つまりオフ状態からオン状態となるスイッチである。逆にゲート電圧がしきい値電圧を超えると、FET50 および62はオン状態からオフ状態となる。
【００４２】
FET62 のゲートは、抵抗R3を介してトランジスタ66のコレクタに接続され、このコレクタと抵抗R3との接続点106 はプルアップ抵抗R4を介してFET62 のソース102 に接続されている。トランジスタ66は、制御回路54の充電スイッチ端子110 から供給される充電制御信号のハイまたはロー状態に応じてコレクタ−エミッタ間をオンまたはオフすることによりFET62 のゲート電位を制御するスイッチである。FET62 のドレイン104 は、二次電池12の正極側端子が接触接続される出力端子108aに接続されるとともに、二次電池12の電池端子電圧の値を測定する制御回路54のAD2 端子に接続されている。
【００４３】
これらトランジスタ60および66のゲートはそれぞれ抵抗R5を介してグランド212 に接続されるとともにそれぞれ抵抗R6を介した接続線110 によって制御回路54の充電スイッチ(SW)端子に接続されている。また、トランジスタ60および66のエミッタはそれぞれグランド212 に接続されている。充電スイッチ端子がハイレベルとなると、トランジスタ60および66がオン状態となってFET50 および62のゲートがローレベルとなり、FET50 および62のドレイン−ソース間が遮断（オフ）される。逆に、充電スイッチ端子がローレベルになると、トランジスタ60および66がオフ状態となり、FET50 および62のゲートがハイレベルとなってドレイン−ソース間が導通（オン）状態となる。また、接続線212 は、二次電池12の負極側端子が接触接続される出力端子108bに接続され、FET50 および62のドレイン−ソース間が導通されると、出力端子108aと出力端子108bとの間に充電電圧Vregが生起される。また、二次電池12がこれら端子108 に接続された状態にてFET50 および62がオフ状態となると出力端子108 には二次電池12の開放端子間電圧の電池端子電圧Vbatが現われる。さらに充電器10は電池検出端子112 を有し、この端子112 は、二次電池12が充電器10に装着されたことを検出するバッテリスイッチ(BSW) 端子に接続されている。
【００４４】
ここで充電出力端子108 および電池検出端子112 に接続される二次電池12について説明すると、本実施例における二次電池12は、たとえば図３に示すように、２組の電池を直列に接続した蓄電池300 と、２つの蓄電池300 の両端に接続され、この電池300 に対する過充電および短絡を保護する保護回路302 と、充電器10への着脱を検出するスイッチ304 と、その二次電池12の着脱に応動して蓄電池300 の正極側と端子306 との接続を閉開する短絡保護スイッチ308 とを含む。
【００４５】
本実施例における蓄電池300 は、直列接続されたリチウムイオン電池にて構成され、これら両端の電極には、たとえば満充電にて8.2Vの直流電圧が生成される。この直流電圧は、保護回路302 およびスイッチ308 を通して、端子306 および310 に接続される負荷側の接続機器に印加される。短絡保護スイッチ308 は、負荷となる側の接続機器および充電器10への着脱を検出するスイッチ304 のオン／オフに連動してその接続を閉開する。スイッチ304 は、充電器10に形成される突起などの部材309 によって二次電池12が充電器10に装着される際に押圧されて、その装着を検出しオン状態となる。なお、スイッチ304 は、たとえば磁気や光などによってオン／オフするスイッチにて構成されてもよい。その場合、充電器10にはスイッチ304 に応じた装着通知部材309 が配置される。また、本実施例では、充電器10と二次電池12とが接続される係合部は、この二次電池12とは異なる規格および特性の他の電池が装着されないように、その形状が定められている。これにより、この充電器10に対応しない電池の接続を防止する。
【００４６】
さらに、スイッチ304 のオン／オフ状態は端子310 および312 を介して充電器10にて検出される。つまり二次電池12が充電器10に対し装着されるとスイッチ304 が閉ループを形成し、これが制御回路54の電池検出端子(BSW) にて検出される。このような構成により、二次電池12が接続機器および充電器12に装着されていないときに、端子306 には電池出力が現われず、端子306 が短絡されることによる蓄電池300 の過放電等が防止される。また、充電器10に二次電池12が装着されるとスイッチ304 がオンとなり、これに連動して端子306 と蓄電池300 とが接続され蓄電池300 に対する充電を行なうことができる。なお、本実施例における蓄電池300 はリチウムイオン二次電池をその一例として示したが、本発明はこれに限定されず、蓄電池300 はたとえば、ニッケルカドミウム(Ni-Cd) 電池やニッケル水素(Ni-H)電池などの他の二次電池でもよい。
【００４７】
図１に戻って、接続線210 および212 はそれぞれ、充電電圧Vregから制御回路54を駆動するための電圧Vcc を生成するレギュレータ56に接続され、このレギュレータ56は、たとえば5Vの安定化直流電源を生成する３端子レギュレータである。レギュレータ56の出力114 は制御回路54のVcc 端子に接続され、さらにこの出力114 は充電異常表示をするための発光ダイオード(LED) 68のアノードに接続されて、そのカソードは接続線116 を介して制御回路54のLED 端子に接続されている。
【００４８】
ブロック10a に続くブロック10b の接続線209 は、トランス22の巻線P3に生成される矩形波の交流成分を整流するダイオード58のアノードに接続され、そのカソードは、接続線118 およびコンデンサ70を介してグランド212 に接続されるとともに、抵抗R7を介してトランジスタ72のベースに接続されている。このトランジスタ72のコレクタは抵抗R8を介してレギュレータ56の出力114 に接続されるとともに、接続線120 を介して制御回路54のDS端子に接続されている。また、このトランジスタ72のベース−エミッタ間は抵抗R9にて接続され、そのエミッタはグランド212 に接続されている。DS端子は、トランジスタ72のベース電圧の高低に応じてオン／オフされることにより、充電電圧Vregによって蓄電されるコンデンサ70の電圧が低下したことを検出する検出端子である。さらに本実施例では、コンデンサ70の静電容量は、コンデンサ34（図２）におけるそれよりも小さいものが適用される。したがって、トランス22の二次側における矩形波電圧が低下した場合には、コンデンサ34の両端の電圧よりもコンデンサ70の両端の電圧が早く低下するので、その充電電圧Vregが低下することをいち早く検出することができる。
【００４９】
また、ダイオード58のカソード側の接続線118 は、トランジスタ74のコレクタに接続され、トランジスタ74は、そのベースに接続された抵抗R10 と接続線122 を介して制御回路54のDS_CNT端子に接続されている。また、トランジスタ74のベース−エミッタ間は抵抗R11 にて接続され、そのエミッタ側はグランド212 に接続されている。さらにグランド212 は制御回路54のGND 端子に接続されている。トランジスタ74は、DS_CNT端子122 のハイ状態またはロー状態に応じて、コレクタ−エミッタ間を導通または遮断するスイッチであり、この端子122 がハイ状態となると導通されて、ダイオード58のアノードとコンデンサ70の正極側をグランド212 に接続する。これにより充電電圧Vregが低下し、二次電池12に対する充電が急速に停止される。
【００５０】
制御回路54は、二次電池12に対する充電を制御する処理装置である。この制御回路54は、充電処理手順およびエラー処理手順や、充電電圧および電池端子電圧の基準値などの、プログラム、データおよびパラメータが記憶されるROM,RAM 等のメモリと、処理手順に従って充電器10の各部を制御する中央演算処理ユニットと、入出力ユニットとを含み、有利には１チップの集積回路(IC)にて構成される。とくに入出力ユニットは、接続線210 および104 を介してそれぞれ端子AD1 および端子AD2 に印加される電圧をディジタル値に変換するアナログ・ディジタル変換回路を含み、制御回路54は、ディジタル値に変換された電圧値を測定して認識する。またこの制御回路54は、レギュレータ56から出力供給される直流電源Vcc によって駆動される。
【００５１】
詳細には制御回路54は、二次電池12に与える充電電圧Vregを断続させるための充電制御信号を充電スイッチ端子に出力して、FET50 およびFET62 のオン／オフを制御する。また、制御回路54は、FET50 および62をオン状態にする際、所定の時間を計測するためのタイマを起動して充電サイクル中の時間監視を行なう。この所定の時間が経過すると制御回路54は、充電電圧Vbatと電池端子電圧Vregとの値の大小を比較し、この比較結果に応じて、充電処理の継続または終了を決定する。
【００５２】
さらに制御回路54は、電池検出端子(BSW) の状態によって二次電池12内のスイッチ304 のオン状態を判別し、二次電池12が充電器10本体に装着または取り外されたことを検出する。二次電池12が充電器10に装着されたことを検出すると制御回路54は、端子AD1 に現われる充電電圧Vregと、端子AD2 に現われる電池端子電圧Vbatとをそれぞれ測定する。制御回路54は、電池端子電圧Vbatを測定する際、FET50 および62のソース−ゲート間が遮断（オフ）状態となるように、充電スイッチ端子110 の電圧をローレベルに制御する。さらに、制御回路54は、充電電圧Vregが二次電池12を充電することが可能な充電電圧の範囲内であるか否かを判定する機能と、二次電池12の電池端子電圧Vbatが充電可能な範囲内の電圧であるか否かを判定する機能とを有する。制御回路54はこれら電圧Vregおよび電圧Vbatの電圧範囲の判定処理をその電圧値に応じて、最大でＮ回（Ｎは自然数）繰り返し、二次電池12の装着時および充電サイクル中に、二次電池12の充電器10本体からの脱落や接続端子108 におけるチャタリングによる誤作動を防止する。
【００５３】
また、制御回路54は、トランジスタ72のオン／オフ状態の変化をDS端子に現われる電圧の変化によって検出し、この検出結果によって充電電圧Vregの低下を認識する。制御回路54は充電電圧Vregが低下することを認識すると、FET50 および62をオフ状態に制御するために充電スイッチ端子をローレベルに制御する。また、制御回路54は、FET50 および62をオフさせて二次電池12の電池端子電圧Vbatを測定し、二次電池12が満充電に対応する電圧であるかどうかを判定する。同様にして制御回路54は、この電池端子電圧Vbatが充電サイクル中に所定の値よりも大きく低下し最低電圧以下となった場合には、トランジスタ74をオンさせて充電電圧Vregの出力を停止させる機能を有する。
【００５４】
以上のような構成で、本実施例における充電器10の動作を図４および図５を参照して説明する。まず、ブロック10a にて電源プラグ16が電源コンセントに接続されると、交流電源がブリッジ18にて整流されてコンデンサ20に蓄電されるとともに、トランス22の巻線P1に供給される。巻線P2に励起される電圧によってPWM 回路28が起動され、FET24 がオン／オフされることによってトランス22の巻線P3の両端にはそのオン・オフ時間に応じた電圧の矩形波が生成される。この交流はダイオード32にて整流されてコンデンサ34に蓄電される。それとともにコンデンサ34の両端の接続線210 および212 間の電圧は充電電圧Vregとしてブロック10b に供給される。また、巻線P3に現われる矩形波の交流成分は、接続線209 を介して接続されたダイオード58にて整流される。制御回路54はレギュレータ56の出力により駆動され、さらに、コンデンサ34および70にはそれぞれの静電容量に応じた電荷が蓄電される。
【００５５】
この初期状態ではトランジスタ72はオン状態となって制御回路54のDS端子にはローレベルの電圧が印加される。また、DS_CNT端子はローレベルとなってトランジスタ74はオフされている。さらに、充電スイッチ端子110 はローレベルとなってトランジスタ60および66はオフ状態となり、この結果、FET50 および62はオフ状態である。したがって、電源投入後の初期状態では、端子108 に充電電圧Vregが出力されていない。
【００５６】
この状態において、端子108a,bおよび端子112 に、二次電池12の端子306,310 および312 がそれぞれ接続され、二次電池12のスイッチ304 および308 がオンとなると、もしくはオンとなっていると、まず、二次電池12が充電器10に装着されたこと、もしくは装着されていることが、BSW 端子がロー状態によって制御回路54にて検出される（ステップ400 ）。次いで、ステップ402 に進み、接続線104 を介してAD2 端子に印加される二次電池12の端子電圧Vbatが測定され、この電圧Vbatが、この二次電池12を充電することができる充電可能電圧（たとえば5.4V〜8.2V）の範囲内であるか否かが判定される。このとき、この範囲外であればステップ404 に進んで判定回数Ｎに１が加算され、この判定回数Ｎが所定の設定回数Ｎ回となったかどうかがステップ406 にて判定される。判定回数Ｎが設定回数Ｎ未満であればステップ402 に戻り、判定回数が設定回数Ｎと等しければステップ408 に進む。
【００５７】
ステップ408 では、FET50 および62がオフ状態とするために、充電スイッチ端子がハイレベル状態となる。この場合、FET50 および62はノーマリーオフ型であるので、ドレイン−ソース間は電源投入前からオフ状態となっている。
【００５８】
ステップ402 にて電池端子電圧Vbatが充電可能な範囲内となっていることが判定されたステップ410 にて、充電電圧Vregが充電可能な電圧となっているか否かがAD1 端子に印加される充電電圧Vregが測定されて判定される。このとき充電電圧Vregが範囲外であればステップ404 に進み、判定回数Ｎに１が加算され、充電可能な電圧の範囲内であればステップ412 に進む。
【００５９】
ステップ412 では、充電電圧Vregの値と電池電圧Vbatの値とが比較され、充電電圧Vregが電池電圧Vbatよりも高いか、もしくは等しい場合にステップ414 に進み、充電電圧Vregが電池電圧Vbatより低い場合にはステップ408 に進む。
【００６０】
ステップ414 では、制御回路54の充電スイッチ端子がローレベルからハイレベルとなってトランジスタ60および66がオン状態に制御される。この結果、FET50 とFET62 のそれぞれのゲート電位はローレベルとなって、FET50 とFET62 のそれぞれのドレイン−ソース間が導通され、充電電圧Vregが二次電池12の端子108 に印加される。さらに制御回路54にてタイマが起動されて所定の時間が計測される。
【００６１】
次いで、ステップ416 に進み、制御回路54のAD1 端子に印加されている充電電圧Vregが、所定の値よりも低下したか否かが判定され、充電電圧Vregが大きく低下している場合には、電池端子108 間が短絡状態かまたはそれに近い可能性があるのでステップ408 に進んでFET50 および62がオフに制御される。これとともにLED68 が点灯され、充電異常を表わす可視表示が行なわれる。また、ステップ416 にて充電電圧の大幅な低下がない場合にはステップ418 に進み、このステップ418 では、電池端子電圧Vbatが最低電圧以下であるか否かが判定される。この判定の際、FET50 および62はその導通状態が一旦オフ状態に制御され、そのとき、端子電圧Vbat、つまり接続線104 と接続線212 との電位差が最低電圧以下である場合には420 に進む。
【００６２】
ステップ420 では、制御回路54のDS端子がハイレベルとなってトランジスタ74がオンとなり、接続線118 がグランド212 に接続され、コンデンサ70および34に蓄電されている電荷がグランド212 に流れる。それとともに接続線210 の電圧が低下してこれが巻線P2の電圧を低下させる。この電圧低下によりPWM 回路28の電源電圧が低下し、PWM 回路28の発振制御信号の出力が間欠発振状態となる。この結果、トランス22の矩形波出力が間欠的になり、最終的には充電電圧Vregが零ボルトとなる（ステップ422 ）。ステップ420 の場合もステップ408 と同様にしてFET50 およびFET62 がオフに制御される。
【００６３】
ステップ418 にて、電池端子電圧Vbatが最低電圧ではない場合には、図５に示すステップ500 に進み、ステップ414 にてタイマ計測が開始されてから一定時間が経過したか否かが制御回路54にて判定される。この場合、一定時間を経過している場合にはステップ502 に進んで、充電電圧Vregが電池端子電圧Vbatと等しい値であるか否かが判定される。この判定の際、FET50 および62はその導通状態が一旦オフ状態に制御される。これら電圧が等しい場合にはステップ504 に進み、等しくない場合にはステップ402 に戻る。等しいと判定するには充電電圧Vregに対して±0.5%（本実施例では8.2Vに対して41mV）程度の精度が電池端子電圧Vbatに要求されるようにしてもよい。
【００６４】
ステップ500 にて一定時間が経過されていない場合には、ステップ506 に進み、充電電圧Vregの値と電池電圧Vbatの値とが比較され、充電電圧Vregが電池電圧Vbatよりも高いか、もしくは等しい場合にステップ508 に進み、充電電圧Vregが電池電圧Vbatより低い場合にはステップ402 に戻る。次いでステップ508 に進むと、ステップ502 と同様にして、充電電圧Vregが電池端子電圧Vbatと等しい値であるか否かが判定される。この判定の際、FET50 および62はその導通状態が一旦オフ状態に制御される。これら電圧が等しい場合にはステップ500 に戻り、等しくない場合にはステップ416 に戻る。等しいと判定するには充電電圧Vregに対して±0.5%（本実施例では8.2Vに対して41mV）程度の精度が電池端子電圧Vbatに要求されるようにしてもよい。
【００６５】
ステップ504 では、制御回路54の充電スイッチ端子がローレベルとなって、FET50 および62がオフ状態に制御され、この二次電池12に対する充電が終了する。次いでステップ510 に進み、一連の充電処理が終了したか否かが、たとえば二次電池12が充電器10から取り外されることによって判定され、充電が完了したことが検出されるとこの充電処理は終了する。
【００６６】
以上のようにして、二次電池12に対する充電処理が完了または強制終了する。とくに本実施例では、充電電圧Vregの値が低下したことを、FET50 および62が導通状態の充電サイクル中（ステップ416 ）にて検出し、このとき二次電池12が放電することが防止される。たとえば、その充電中に電源プラグ16が電源コンセントから抜けて、充電電圧Vregが低下した場合でも、FET50 がその直後に強制的にオフされるので、充電器10のたとえばコンデンサ34や線間容量、さらにはレギュレータ56に対し二次電池12が放電されることが防止できる。このとき、コンデンサ34に残存する電荷によって、レギュレータ56が制御回路54の動作可能電圧を出力している間は制御回路54が駆動される。
【００６７】
コンデンサ70は、コンデンサ34よりもその静電容量が小さいので、交流電源の電圧が低下もしくは停止した際に、コンデンサ70の両端の電圧が、充電電圧Vregよりも早く低下する。このため、充電電圧Vregが低下することがその電圧低下よりも先に検出され、FET50 および62をオフ状態に制御する逆流防止処理を充電電圧Vregが電池端子電圧Vbatより低くなる前に行なうことができる。この結果、一旦、二次電池12に充電されたエネルギが充電器10に逆流して減少することが防止される。
【００６８】
また、レギュレータ56の出力電圧が制御回路54の動作可能電圧よりも低下した場合には制御回路54の動作が停止される。しかしFET50 および62はノーマリーオフ型であるのでオフ状態となる。したがってコンデンサ34の電圧がさらに低下した場合であっても二次電池12から充電器10に対して電流は流れず、二次電池12の充電エネルギの浪費が防止される。
【００６９】
このような制御回路54は、その処理プログラムを二次電池12の種類に応じて用意することで、多種多様の二次電池に対し、この制御回路を適用させることができる。この結果、汎用性があって、信頼性が高い充電制御回路を提供することができる。たとえば、二次電池の端子電圧が充電可能な電圧の範囲内かどうかを判定するための基準電圧や、充電電圧の基準値を示すデータを制御回路のメモリに格納しておくことで、たとえば、端子電圧の異なる二次電池に対する充電装置を構成することができる。
【００７０】
以上説明したように、上記実施例では、充電制御用および放電防止用のスイッチ(FET50および62) がオン状態となっている充電サイクル中に、充電電圧の低下または停止を即座に検出して二次電池12の放電が進むことを防止し、またこのような構成を簡便な回路にて実現することができる。また、これらスイッチのオン／オフを制御回路54におけるプログラムなどの処理手順によって行なうことができ、種々の二次電池に対する充電特性に応じた充電処理手順を制御回路に組み込むことによって充電器を構成することができるので、汎用性および信頼性の高い充電装置が構成される。さらに上記実施例では、充電器10と二次電池12とが装着される係合部は、充電器10の充電特性に応じた二次電池のみが装着されるように構成されているので、対応していない電池が充電器10に装着されることが防止できる。
【００７１】
【発明の効果】
このように本発明によれば、二次電池を充電する第１の直流出力の電圧の低下を検出手段にて検出し、これが認識手段にて認識されると、第１のスイッチ手段が遮断状態に制御され、この結果、二次電池の逆流が阻止され、充電されたエネルギが充電装置内で消費することが防止される。また、第１の直流出力の電圧低下が検出手段にて検出されるので、逆流防止処理を迅速に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された充電装置の二次電池が接続される側の詳細構成を示す回路構成図である。
【図２】図１に示したブロック10a の詳細構成を示す回路構成図である。
【図３】図１に示した二次電池の内部構成の一例を示す図である。
【図４】図１に示した充電装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図５】図１に示した充電装置の処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 充電装置
12 二次電池
34,70 コンデンサ
50,62 FET
54 制御回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a secondary battery charging device that charges a chargeable / dischargeable secondary battery, a control circuit thereof, and a charging processing method. For example, the secondary battery is charged by converting an AC power source to a DC power source for charging. The present invention relates to a secondary battery charging device, a control circuit thereof, and a charging processing method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, devices such as an electronic still camera, a video camera, and a personal computer have been downsized to be portable, and a primary battery or a secondary battery is used as a power source for driving the device. Such a portable device can be used in a place where a commercial power source cannot be secured, and is not convenient when connected to a commercial power source using a power cable. For example, a nickel cadmium (Ni-Cd) battery It is driven by a rechargeable secondary battery such as a nickel metal hydride battery and a lithium ion battery. In such a portable device, power saving on the device side is achieved so that the battery can be driven for a long time. In addition, the charger for charging the secondary battery is also miniaturized and carried with the portable device.
[0003]
On the other hand, the secondary battery is mounted and charged in a dedicated charger that matches the characteristics of the battery and how to handle it, and this charger converts, for example, a commercial power supply into a voltage conversion and rectification for the mounted secondary battery. Then, charging is started, and when it is detected that the battery has reached a predetermined capacity, charging control for terminating charging is performed.
[0004]
Recently, the performance of secondary batteries has been improved. For example, lithium-ion batteries have a large charge capacity and very little self-discharge compared to other secondary batteries, so that once charged battery capacity is maintained for a long time. Can do. For this reason, in order to fully draw out the performance of the lithium ion battery, it is desired that an accurate charger is constructed even if it is small so that it can be charged up to the limit of the end-of-charge voltage. However, overcharging is prohibited for lithium-ion batteries, and it is necessary to configure the charger with a margin such as the difference in performance between the charger and the battery. Research and development for charging is underway.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional charger, for example, not only does not advance when the charging voltage is supplied to the secondary battery but the voltage drops below the terminal voltage of the secondary battery. There has been a problem that the current flows backward from the secondary battery side to the charging circuit side through the switch to be performed. This occurs, for example, when the voltage of the commercial power supply decreases during charging or when the charger itself fails. In addition, when the charger itself and the power cord are disconnected from the outlet for supplying commercial power during charging and power supply cannot be obtained, the secondary battery is similarly discharged.
[0006]
In such a case, the battery capacity charged by the charger is wasted, and even if the secondary battery is fully charged, the battery capacity is reduced, and the battery desires a device. It becomes impossible to drive for hours. Further, if this state is continued for a long time, the secondary battery is over-discharged, and there is a problem that the characteristics and life of the secondary battery are significantly deteriorated.
[0007]
In addition, characteristics such as the appropriate charging voltage, current, and charging time for various secondary batteries vary greatly depending on the type of the battery. It was difficult to configure. For this reason, the charging device and the control circuit for controlling the charging circuit become complicated, resulting in an increase in cost, and the reliability of the charger itself is lowered according to the complexity.
[0008]
An object of the present invention is to provide a secondary battery charging apparatus, a control circuit for the secondary battery, and a charge processing method that eliminate such drawbacks of the prior art and prevent backflow from the secondary battery to the charger.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a secondary battery charging device for charging a chargeable / dischargeable secondary battery, wherein the device generates a first DC output for charging the secondary battery. Connected to the DC power supply, and the first DC output input to the input means is turned on or off, and the output of the first DC power supply is output or disconnected. The first switch means, the connection means for detachably connecting the secondary battery to the output of the first switch means, and the first DC power supply are connected to reduce the voltage of the first DC output. Detection means for detecting, and control means for controlling charging and recharging of the secondary battery by controlling conduction and interruption of the first switch means, the control means being a first DC output detected by the detection means Including a recognition means for recognizing a decrease in Recognizing the decrease in the output, even when the first switch means is in the conductive state of charging, the first switch means is controlled to be in the cut-off state, and the secondary battery connected by the connection means and the first of the input means are connected. 1 DC output is cut off.
[0010]
In this case, the first DC power source includes a first rectifying unit that rectifies the AC power source and a first power storage unit that smoothes the rectified output, and the voltage across the first power storage unit is set to two. The first DC output of the charging voltage for charging the secondary battery, the detection means, a second rectification means for rectifying the AC power supply, a second power storage means for smoothing the output of the second rectification means, And a second switch unit that turns on / off according to the potential of the second power storage unit, and the recognition unit may recognize a decrease in the first DC output according to the on / off state of the second switch unit. .
[0011]
In this case, the capacitance of the second power storage means is further reduced so that the voltage of the second power storage means decreases earlier than the voltage of the first power storage means when the voltage of the AC power supply decreases. It is better that it is smaller than the electrostatic capacity.
[0012]
In addition, the apparatus may include a second DC power source that generates a second DC output for driving the control means from the first DC output.
[0013]
The control means includes first measurement means for measuring the voltage of the first DC output, and second measurement means for measuring the terminal voltage of the secondary battery, and the first and second measurement means. The switch means may be controlled as charge control for the secondary battery according to the measurement result.
[0014]
The apparatus also includes output stopping means for stopping the first direct current output of the first direct current power supply, and the control means includes second measuring means that the terminal voltage of the secondary battery is lower than a predetermined value. Is measured, the output stopping means may be controlled to stop the first DC output of the first DC power supply.
[0015]
The first switch means may include a charging switch that turns on / off a charging path for the secondary battery, and a discharge prevention switch that prevents discharging of the secondary battery that flows in a direction opposite to the charging path.
[0016]
The control means may control the first switch means to be in a cut-off state when recognizing a drop in the voltage of the first DC output.
[0017]
Further, the control means may control the first switch means to be in a cut-off state when measuring the terminal voltage of the secondary battery.
[0018]
The first switch means may be a semiconductor switch.
[0019]
The apparatus may include battery detection means for detecting that the secondary battery is attached to the connection means, and the control means may start a charging process for the attached secondary battery.
[0020]
In this case, the secondary battery has an attachment detection switch that is turned on / off in accordance with the attachment to the device, and the control circuit detects the attachment of the secondary battery to the device in accordance with the state of the attachment detection switch. Good.
[0021]
The control means includes a determination means for determining whether or not the terminal voltage of the secondary battery exceeds the charging voltage, and when the secondary battery is attached to the connection means and the terminal voltage exceeds the charging voltage. May maintain the first switch means in a shut-off state.
[0022]
The control means includes time monitoring means for charging the secondary battery by continuing the conduction state of the first switch means for a predetermined time, and within a predetermined time being monitored by the time monitoring means. When a decrease in the DC output of 1 is recognized, the first switch means may be controlled to a cut-off state.
[0023]
Further, in order to solve the above-described problems, the present invention provides a control circuit for controlling a charging device for charging a chargeable / dischargeable secondary battery. The control circuit conducts and cuts off a charging path for charging the secondary battery. A switch control means for controlling the first switch means, a voltage drop detection means for detecting that the charge voltage to the secondary battery is lowered, and a drop in the charge voltage detected by the voltage drop means, And a backflow prevention means for controlling one switch means to be in a cut-off state.
[0024]
In this case, the control circuit includes a first measurement input means for measuring a charging voltage for charging the secondary battery, and a second measurement input means for measuring the terminal voltage of the secondary battery, and the switch The control means may control the first switch means to be in a conductive state or a cut-off state according to the input voltages of the first and second measurement input means.
[0025]
In this case, the control circuit includes conversion means for converting the charging voltage and the terminal voltage appearing in the first and second measurement input means, respectively, into digital values, and the switch control means compares the voltage values converted into digital values. Thus, the first switch means may be controlled to be in a conductive state or a cut-off state according to the comparison result.
[0026]
The control circuit includes a determination unit that determines whether or not the terminal voltage of the secondary battery exceeds the charging voltage. When the terminal voltage of the secondary battery exceeds the charging voltage, the switch control unit It is recommended to keep the switch in the shut-off state.
[0027]
In order to solve the above-described problem, the present invention provides a charge processing method for charging a chargeable / dischargeable secondary battery, wherein the method changes a switch for charging the secondary battery from a cut-off state to a conductive state. The first step for starting the charging of the secondary battery, the second step for monitoring the lowering of the charging voltage while charging the secondary battery, and the charging voltage lowering according to the monitoring result in the second step And a fourth step of shutting off the switch when a decrease in the charging voltage is recognized in the third step.
[0028]
In this case, prior to the first step, the method includes a step of determining whether the charging voltage is within a range of a charging pressure for charging the secondary battery, and when the charging voltage is determined to be out of the range, It is good to keep the switch off.
[0029]
Further, the method includes a step of determining whether or not the terminal voltage of the secondary battery is within a range in which the secondary battery can be charged prior to the first step, and the terminal voltage is out of range. If it is determined, it is preferable to maintain the cutoff state of the switch.
[0030]
Further, the method includes a step of determining whether or not the terminal voltage of the secondary battery exceeds the charging voltage prior to the first step, and when the terminal voltage exceeds the charging voltage, the switch Should be blocked.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a charging device and a control method thereof according to the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0032]
Referring to FIG. 1, a charger to which the present invention is applied is shown. Even when the charging voltage for charging the secondary battery 12 is reduced, the charger 10 consumes the energy charged in the secondary battery 12 attached to the charger 10 inside the charger 10. It is the charging device which can prevent being done. This charger 10 mainly includes a block 10a for creating a DC power source for charging from an AC power source, and a block 10b for mainly performing charging control for charging a secondary battery 12 detachably connected to the charger 10. The detailed structure of the block 10a is shown in FIG. In the following description, portions that are not directly related to the present invention are not shown and described, and the reference numerals of the signals are represented by the reference numbers of the connecting lines that appear.
[0033]
First, as shown in FIG. 2, in the block 10a, a power plug 16 connected to a power outlet of AC 100 volts, for example, is connected to the bridge 18 via a connection line 200. In the present embodiment, the power plug 16 is formed integrally with a housing in which the main body of the charger 10 is accommodated. The bridge 18 is a full-wave rectifier circuit that rectifies the AC power input to the input 200 and outputs the rectified power to the output 202. An output 202 a on the positive side of the bridge 18 is connected to one terminal of the capacitor 20, and an output 202 b on the negative (ground) side is connected to the other terminal of the capacitor 20. The capacitor 20 is an electrolytic capacitor that smoothes the output of the bridge 18.
[0034]
The connection line 202a is further connected to one of the first windings P1 of the transformer 22, and the other is connected to the drain of the FET 24 via the connection line 204. One end of the second winding P2 of the transformer 22 is connected to the anode of the diode 26 via the connection line 206, and the cathode side thereof is connected to the power source of a known pulse width modulation (PWM) circuit 28 via the connection line 208. In addition to being connected to the terminal VDD, it is connected to the ground 202b through the capacitor 30. The other end of the second winding P2, the source of the FET 24, and the ground terminal of the PWM circuit 28 are connected to the connection line 202b.
[0035]
The FET 24 is a switch that turns on / off the DC supply to the winding P1 by turning on and off the gate, and generates a high-frequency rectangular wave in the third winding P3 on the secondary side of the transformer 22. The control is performed by the PWM circuit 28. The PWM circuit 28 converts the oscillation control voltage into an oscillation control voltage according to the collector current of the phototransistor 38 of the photocoupler 38 input to the terminal F / B, and sets the gate voltage of the FET 24 to high or An oscillation control signal for controlling the low state is generated. The PWM circuit 28 supplies the generated oscillation control signal to the gate of the FET 24. The FET 24 receives the oscillation control signal at its gate and turns on or off between the drain and the source for an arbitrary pulse width. The voltage generated on the secondary side of the transformer 22 is determined according to the pulse width. In this way, the block 10a is configured with a DC-DC converter circuit that obtains a DC output of a desired voltage from a DC generated from an AC power supply.
[0036]
One of the third windings P3 of the transformer 22 is connected to the anode side of the diode 32 and the block 10b via a connection line 209. The connection line 210 on the cathode side of the diode 32 and the other connection line 212 of the third winding P3 are connected to a large-capacitance capacitor 34 for smoothing the voltage between these two lines and to the block 10b. Yes. As the diode 32 in this embodiment, a plurality of Schottky barrier diodes connected in parallel is advantageously applied, and this diode 32 has a current for driving the charger 10 and a current for charging the secondary battery 12. Low V to withstand high currents including F A structure in which a current can be shunted by a (forward voltage) element is adopted. In addition, a charging voltage Vreg for charging the secondary battery 12 is generated between the connection line 210 and the connection line 212.
[0037]
Further, the connection lines 210 and 212 are respectively connected to the error amplifier 36, and the error outputs 214 and 216 of the error amplifier are connected to the light emitting diode of the photocoupler 38. The error amplifier 36 controls the potential difference between the inputs 210 and 212 to a desired charging voltage. When this potential difference becomes a predetermined value or less, the power supply input VDD of the PWM circuit 28 decreases, so that the oscillation control operation becomes intermittent. Therefore, when the connection lines 210 and 212 are short-circuited and the potential difference drops significantly, the power input terminal VDD becomes the start voltage of the PWM circuit 28, intermittent oscillation operation continues, and the output is overcurrent limited. Is done. As a result, the power output to the secondary side of the transformer 22 is stopped.
[0038]
Returning to FIG. 1, the block 10b to which the DC charging voltage Vreg generated in the block 10a is supplied is charged by supplying the charging voltage Vreg to the secondary battery 12 connected to the charging terminal of the charger 10. In addition, the secondary battery 12 is controlled so as not to be discharged even when the charging voltage Vreg is lowered. This block 10b connects the FET 50 having a reverse current prevention switch function that interrupts the reverse current from the secondary battery 12 and the drain and source of the FET 50 to prevent the reverse current and to charge the charging current in the forward direction. A diode 52 that flows to the side 12, a control circuit 54 that controls charging of the secondary battery 12, and a regulator 56 that generates a power source that drives the control circuit 54 are connected to the connection line 210 on the positive side of the DC power source, respectively. Yes.
[0039]
The FET 50 is a switch that receives the charging voltage Vreg at its drain 210 and conducts or cuts off between the drain 210 and the source 102 in accordance with the gate potential. This FET 50 is cut off when the value of the charging voltage Vreg is lower than the value of the terminal voltage Vbat when the secondary battery is opened, prevents the reverse current from the source 102 to the drain 210, and discharges the secondary battery 12. It is a semiconductor switch to prevent. During charging, the FET 50 is controlled to be on. The anode side of the diode 52 is connected between the drain and source of the FET 50, and a charging current flows through the diode 52 during charging.
[0040]
The gate of the FET 50 is connected to the collector of the transistor 60 through the resistor R1, and the connection point 100 between the collector and the resistor R1 is connected to the source 102 of the FET 50 through the pull-up resistor R2. The transistor 60 is a switch that controls the gate potential of the FET 50 by turning on or off between the collector and the emitter in accordance with the high or low state of the charge control signal supplied from the charge switch terminal of the control circuit 54. The drain to which the charging voltage Vreg is applied to the FET 50 is connected to the AD1 terminal of the control circuit 54, and the AD1 terminal is an input terminal for measuring the value of the charging voltage Vreg.
[0041]
The source 102 of the FET 50 is further connected to the source of the FET 62 and the anode side of the diode 64. The FET 62 is a semiconductor switch for charge control that conducts or cuts off between the source 102 and the drain 104 according to the potential of the gate and supplies the charging voltage Vreg appearing on the source 102 side to the secondary battery 12 side. The FET 50 and the FET 62 in this embodiment are preferably p-channel enhancement type field effect transistors. When the gate voltage is lower than the threshold voltage, the drain-source is turned off from conduction, that is, from the OFF state. This switch is turned on. Conversely, when the gate voltage exceeds the threshold voltage, the FETs 50 and 62 change from the on state to the off state.
[0042]
The gate of the FET 62 is connected to the collector of the transistor 66 through the resistor R3, and the connection point 106 between the collector and the resistor R3 is connected to the source 102 of the FET 62 through the pull-up resistor R4. The transistor 66 is a switch that controls the gate potential of the FET 62 by turning on or off between the collector and the emitter in accordance with the high or low state of the charge control signal supplied from the charge switch terminal 110 of the control circuit 54. The drain 104 of the FET 62 is connected to the output terminal 108a to which the positive terminal of the secondary battery 12 is contact-connected, and to the AD2 terminal of the control circuit 54 that measures the value of the battery terminal voltage of the secondary battery 12. ing.
[0043]
The gates of these transistors 60 and 66 are connected to the ground 212 via a resistor R5, and are connected to the charge switch (SW) terminal of the control circuit 54 via a connection line 110 via a resistor R6. The emitters of the transistors 60 and 66 are connected to the ground 212, respectively. When the charge switch terminal becomes high level, the transistors 60 and 66 are turned on, the gates of the FETs 50 and 62 become low level, and the drain and source of the FETs 50 and 62 are cut off (off). On the other hand, when the charge switch terminal becomes low level, the transistors 60 and 66 are turned off, the gates of the FETs 50 and 62 become high level, and the drain-source state becomes conductive (on). The connection line 212 is connected to the output terminal 108b to which the negative electrode side terminal of the secondary battery 12 is contact-connected, and when the drains and the sources of the FETs 50 and 62 are conducted, the connection between the output terminal 108a and the output terminal 108b is established. In the meantime, the charging voltage Vreg is generated. When the FETs 50 and 62 are turned off while the secondary battery 12 is connected to these terminals 108, the battery terminal voltage Vbat, which is the voltage between the open terminals of the secondary battery 12, appears at the output terminal 108. Further, the charger 10 has a battery detection terminal 112, which is connected to a battery switch (BSW) terminal that detects that the secondary battery 12 is attached to the charger 10.
[0044]
Here, the secondary battery 12 connected to the charging output terminal 108 and the battery detection terminal 112 will be described. The secondary battery 12 in the present embodiment has two sets of batteries connected in series as shown in FIG. 3, for example. A storage battery 300, a protection circuit 302 that is connected to both ends of the two storage batteries 300 and protects the battery 300 from overcharge and short circuit; a switch 304 that detects attachment / detachment to / from the charger 10; and attachment / detachment of the secondary battery 12 And a short-circuit protection switch 308 for closing and opening the connection between the positive electrode side of the storage battery 300 and the terminal 306 in response to the above.
[0045]
The storage battery 300 in the present embodiment is configured by a lithium ion battery connected in series, and a DC voltage of 8.2 V is generated at the electrodes at both ends, for example, at full charge. This DC voltage is applied to the load side connected equipment connected to the terminals 306 and 310 through the protection circuit 302 and the switch 308. The short-circuit protection switch 308 closes and opens the connection in conjunction with the on / off of the switch 304 that detects attachment / detachment to / from the connected device on the load side and the charger 10. The switch 304 is pressed by a member 309 such as a protrusion formed on the charger 10 when the secondary battery 12 is attached to the charger 10, and the attachment is detected and turned on. The switch 304 may be configured by a switch that is turned on / off by, for example, magnetism or light. In that case, the charger 10 is provided with a mounting notification member 309 corresponding to the switch 304. Further, in the present embodiment, the shape of the engaging portion to which the charger 10 and the secondary battery 12 are connected is determined so that other batteries having different standards and characteristics from the secondary battery 12 are not mounted. It has been. As a result, connection of a battery that does not correspond to the charger 10 is prevented.
[0046]
Further, the on / off state of the switch 304 is detected by the charger 10 via terminals 310 and 312. That is, when the secondary battery 12 is attached to the charger 10, the switch 304 forms a closed loop, which is detected at the battery detection terminal (BSW) of the control circuit. With such a configuration, when the secondary battery 12 is not attached to the connection device and the charger 12, the battery output does not appear at the terminal 306, and the storage battery 300 is overdischarged by the terminal 306 being short-circuited. Is prevented. When the secondary battery 12 is attached to the charger 10, the switch 304 is turned on, and the terminal 306 and the storage battery 300 are connected in conjunction with this to charge the storage battery 300. Note that the storage battery 300 in this embodiment is a lithium ion secondary battery as an example, but the present invention is not limited to this, and the storage battery 300 is, for example, a nickel cadmium (Ni-Cd) battery or a nickel hydrogen (Ni--) battery. H) Other secondary batteries such as batteries may be used.
[0047]
Returning to FIG. 1, each of the connection lines 210 and 212 is connected to a regulator 56 that generates a voltage Vcc for driving the control circuit 54 from the charging voltage Vreg. The regulator 56 is connected to a regulated DC power source of, for example, 5V. This is a three-terminal regulator to be generated. The output 114 of the regulator 56 is connected to the Vcc terminal of the control circuit 54, and this output 114 is further connected to the anode of a light emitting diode (LED) 68 for displaying a charging abnormality, and its cathode is connected via a connection line 116. It is connected to the LED terminal of the control circuit 54.
[0048]
The connection line 209 of the block 10b following the block 10a is connected to the anode of the diode 58 that rectifies the AC component of the rectangular wave generated in the winding P3 of the transformer 22, and the cathode thereof is connected via the connection line 118 and the capacitor 70. To the ground 212 and to the base of the transistor 72 through the resistor R7. The collector of the transistor 72 is connected to the output 114 of the regulator 56 through the resistor R8, and is connected to the DS terminal of the control circuit 54 through the connection line 120. The base and emitter of the transistor 72 are connected by a resistor R9, and the emitter is connected to the ground 212. The DS terminal is a detection terminal that detects that the voltage of the capacitor 70 stored by the charging voltage Vreg has decreased due to being turned on / off according to the level of the base voltage of the transistor 72. Further, in this embodiment, the capacitance of the capacitor 70 is smaller than that of the capacitor 34 (FIG. 2). Therefore, when the square wave voltage on the secondary side of the transformer 22 decreases, the voltage across the capacitor 70 decreases more quickly than the voltage across the capacitor 34, so that the charging voltage Vreg is quickly detected. can do.
[0049]
The connection line 118 on the cathode side of the diode 58 is connected to the collector of the transistor 74, and the transistor 74 is connected to the DS_CNT terminal of the control circuit 54 via the resistor R10 connected to the base and the connection line 122. Yes. The base and emitter of the transistor 74 are connected by a resistor R11, and the emitter side is connected to the ground 212. Further, the ground 212 is connected to the GND terminal of the control circuit 54. The transistor 74 is a switch that conducts or cuts off between the collector and the emitter depending on the high state or low state of the DS_CNT terminal 122. When the terminal 122 becomes high state, the transistor 74 is turned on, and the anode of the diode 58 and the capacitor 70 Connect the positive side to the ground 212. As a result, the charging voltage Vreg decreases, and the charging of the secondary battery 12 is rapidly stopped.
[0050]
The control circuit 54 is a processing device that controls charging of the secondary battery 12. This control circuit 54 includes a memory such as a ROM, RAM, etc. in which programs, data and parameters such as charging processing procedures and error processing procedures, charging voltage and battery terminal voltage reference values are stored, and the charger 10 according to the processing procedures. The CPU includes a central processing unit for controlling each of the components and an input / output unit, and is preferably constituted by a one-chip integrated circuit (IC). In particular, the input / output unit includes an analog / digital conversion circuit that converts the voltage applied to the terminals AD1 and AD2 via the connection lines 210 and 104, respectively, into a digital value, and the control circuit 54 is converted into a digital value. Recognize by measuring the voltage value. The control circuit 54 is driven by a DC power supply Vcc supplied from the regulator 56.
[0051]
Specifically, the control circuit 54 outputs a charging control signal for intermittently charging the charging voltage Vreg applied to the secondary battery 12 to the charging switch terminal, thereby controlling on / off of the FET 50 and the FET 62. Further, when the FETs 50 and 62 are turned on, the control circuit 54 activates a timer for measuring a predetermined time and monitors the time during the charging cycle. When this predetermined time elapses, the control circuit 54 compares the values of the charging voltage Vbat and the battery terminal voltage Vreg, and determines whether to continue or end the charging process according to the comparison result.
[0052]
Further, the control circuit 54 determines the ON state of the switch 304 in the secondary battery 12 according to the state of the battery detection terminal (BSW), and detects that the secondary battery 12 is attached to or detached from the charger 10 body. When detecting that the secondary battery 12 is attached to the charger 10, the control circuit 54 measures the charging voltage Vreg appearing at the terminal AD1 and the battery terminal voltage Vbat appearing at the terminal AD2, respectively. When measuring the battery terminal voltage Vbat, the control circuit 54 controls the voltage of the charge switch terminal 110 to a low level so that the source and gate of the FETs 50 and 62 are cut off (off). Furthermore, the control circuit 54 can determine whether or not the charging voltage Vreg is within the range of the charging voltage that can charge the secondary battery 12, and the battery terminal voltage Vbat of the secondary battery 12 can be charged. And a function for determining whether the voltage is within a certain range. The control circuit 54 repeats the determination process of the voltage range of the voltage Vreg and the voltage Vbat at most N times (N is a natural number) according to the voltage value, and the secondary circuit 12 is mounted at the time of mounting the secondary battery 12 and during the charging cycle. The malfunction of the battery 12 due to dropping from the main body of the charger 10 or chattering at the connection terminal 108 is prevented.
[0053]
Further, the control circuit 54 detects a change in the on / off state of the transistor 72 based on a change in the voltage appearing at the DS terminal, and recognizes a decrease in the charging voltage Vreg based on the detection result. When recognizing that the charging voltage Vreg decreases, the control circuit 54 controls the charging switch terminal to a low level in order to control the FETs 50 and 62 to be in the OFF state. Further, the control circuit 54 turns off the FETs 50 and 62 to measure the battery terminal voltage Vbat of the secondary battery 12, and determines whether or not the secondary battery 12 has a voltage corresponding to full charge. Similarly, the control circuit 54 turns on the transistor 74 and stops the output of the charging voltage Vreg when the battery terminal voltage Vbat drops below a predetermined value and falls below the minimum voltage during the charging cycle. It has a function.
[0054]
With the configuration as described above, the operation of the charger 10 in this embodiment will be described with reference to FIGS. First, when the power plug 16 is connected to the power outlet in the block 10a, the AC power is rectified by the bridge 18, stored in the capacitor 20, and supplied to the winding P1 of the transformer 22. The PWM circuit 28 is activated by the voltage excited by the winding P2, and the FET 24 is turned on / off, whereby a rectangular wave having a voltage corresponding to the on / off time is generated at both ends of the winding P3 of the transformer 22. The This alternating current is rectified by the diode 32 and stored in the capacitor 34. At the same time, the voltage between the connection lines 210 and 212 at both ends of the capacitor 34 is supplied to the block 10b as the charging voltage Vreg. The rectangular wave AC component appearing in the winding P3 is rectified by the diode 58 connected via the connection line 209. The control circuit 54 is driven by the output of the regulator 56, and the capacitors 34 and 70 are charged with electric charges corresponding to the respective capacitances.
[0055]
In this initial state, the transistor 72 is turned on, and a low level voltage is applied to the DS terminal of the control circuit 54. Further, the DS_CNT terminal becomes low level, and the transistor 74 is turned off. Further, the charge switch terminal 110 becomes low level, and the transistors 60 and 66 are turned off. As a result, the FETs 50 and 62 are turned off. Therefore, the charging voltage Vreg is not output to the terminal 108 in the initial state after the power is turned on.
[0056]
In this state, when the terminals 108a, b and the terminal 112 are connected to the terminals 306, 310 and 312 of the secondary battery 12, respectively, and the switches 304 and 308 of the secondary battery 12 are turned on or turned on, Whether the secondary battery 12 is attached to or attached to the charger 10 is detected by the control circuit 54 when the BSW terminal is in the low state (step 400). Next, the routine proceeds to step 402, where the terminal voltage Vbat of the secondary battery 12 applied to the AD2 terminal via the connection line 104 is measured, and this voltage Vbat is a chargeable voltage that can charge the secondary battery 12. It is determined whether or not it is within a range (for example, 5.4V to 8.2V). At this time, if it is out of this range, the routine proceeds to step 404 where 1 is added to the determination number N, and it is determined at step 406 whether or not this determination number N has reached a predetermined set number N. If the number of determinations N is less than the set number N, the process returns to step 402. If the number of determinations is equal to the set number N, the process proceeds to step 408.
[0057]
In step 408, since the FETs 50 and 62 are turned off, the charge switch terminal is in a high level state. In this case, since the FETs 50 and 62 are normally-off type, the drain-source state is off before the power is turned on.
[0058]
The charge applied to the AD1 terminal is determined whether or not the charge voltage Vreg is a chargeable voltage in step 410, in which it is determined in step 402 that the battery terminal voltage Vbat is within the chargeable range. The voltage Vreg is measured and determined. At this time, if the charging voltage Vreg is out of range, the process proceeds to step 404, 1 is added to the determination number N, and if it is within the range of the chargeable voltage, the process proceeds to step 412.
[0059]
In step 412, the value of the charging voltage Vreg and the value of the battery voltage Vbat are compared, and if the charging voltage Vreg is higher than or equal to the battery voltage Vbat, the process proceeds to step 414, where the charging voltage Vreg is lower than the battery voltage Vbat. If so, go to Step 408.
[0060]
In step 414, the charge switch terminal of the control circuit 54 is changed from the low level to the high level, and the transistors 60 and 66 are controlled to be turned on. As a result, the respective gate potentials of the FET 50 and FET 62 become low level, the respective drains and sources of the FET 50 and FET 62 are conducted, and the charging voltage Vreg is applied to the terminal 108 of the secondary battery 12. Further, the control circuit 54 starts a timer and measures a predetermined time.
[0061]
Next, the routine proceeds to step 416, where it is determined whether or not the charging voltage Vreg applied to the AD1 terminal of the control circuit 54 has decreased below a predetermined value, and if the charging voltage Vreg has greatly decreased, Since there is a possibility that the battery terminals 108 are short-circuited or close to each other, the routine proceeds to step 408, and the FETs 50 and 62 are controlled to be turned off. At the same time, the LED 68 is turned on, and a visual display indicating charging abnormality is performed. On the other hand, if there is no significant decrease in the charging voltage at step 416, the routine proceeds to step 418, where it is determined whether or not the battery terminal voltage Vbat is below the minimum voltage. During this determination, the FETs 50 and 62 are temporarily controlled to be in the off state, and at that time, if the terminal voltage Vbat, that is, the potential difference between the connection line 104 and the connection line 212 is less than the minimum voltage, the process proceeds to 420. .
[0062]
In step 420, the DS terminal of the control circuit 54 becomes high level, the transistor 74 is turned on, the connection line 118 is connected to the ground 212, and the charge stored in the capacitors 70 and 34 flows to the ground 212. At the same time, the voltage of the connection line 210 decreases, and this decreases the voltage of the winding P2. Due to this voltage drop, the power supply voltage of the PWM circuit 28 is lowered, and the output of the oscillation control signal of the PWM circuit 28 is in an intermittent oscillation state. As a result, the rectangular wave output of the transformer 22 becomes intermittent, and finally the charging voltage Vreg becomes zero volts (step 422). In the case of step 420, the FET 50 and FET 62 are controlled to be turned off in the same manner as in step 408.
[0063]
If the battery terminal voltage Vbat is not the lowest voltage in step 418, the process proceeds to step 500 shown in FIG. 5, and whether or not a fixed time has elapsed since the timer measurement was started in step 414 is determined in the control circuit 54. It is determined by. In this case, when the predetermined time has elapsed, the routine proceeds to step 502, where it is determined whether or not the charging voltage Vreg is equal to the battery terminal voltage Vbat. At the time of this determination, the FETs 50 and 62 are temporarily controlled to be turned off. If these voltages are equal, the process proceeds to step 504; otherwise, the process returns to step 402. To determine that they are equal, the battery terminal voltage Vbat may be required to have an accuracy of about ± 0.5% with respect to the charging voltage Vreg (41 mV with respect to 8.2 V in this embodiment).
[0064]
If the predetermined time has not elapsed in step 500, the process proceeds to step 506, where the value of the charging voltage Vreg is compared with the value of the battery voltage Vbat, and the charging voltage Vreg is higher than or equal to the battery voltage Vbat. If the charging voltage Vreg is lower than the battery voltage Vbat, the process returns to step 402. Next, at step 508, similarly to step 502, it is determined whether or not the charging voltage Vreg is equal to the battery terminal voltage Vbat. At the time of this determination, the FETs 50 and 62 are temporarily controlled to be turned off. If these voltages are equal, the process returns to step 500; otherwise, the process returns to step 416. To determine that they are equal, the battery terminal voltage Vbat may be required to have an accuracy of about ± 0.5% with respect to the charging voltage Vreg (41 mV with respect to 8.2 V in this embodiment).
[0065]
In step 504, the charge switch terminal of the control circuit 54 is set to the low level, the FETs 50 and 62 are controlled to be turned off, and charging of the secondary battery 12 is completed. Next, the routine proceeds to step 510, where it is determined whether or not a series of charging processes has been completed, for example, by removing the secondary battery 12 from the charger 10, and the charging process is terminated when it is detected that charging has been completed. To do.
[0066]
As described above, the charging process for the secondary battery 12 is completed or forcibly terminated. In particular, in this embodiment, the decrease in the value of the charging voltage Vreg is detected during the charging cycle in which the FETs 50 and 62 are in a conducting state (step 416), and at this time, the secondary battery 12 is prevented from being discharged. . For example, even if the power plug 16 is disconnected from the power outlet during charging and the charging voltage Vreg drops, the FET 50 is forcibly turned off immediately after that, so that the charger 10 such as the capacitor 34 and the line capacity, Further, the secondary battery 12 can be prevented from being discharged to the regulator 56. At this time, the control circuit 54 is driven by the electric charge remaining in the capacitor 34 while the regulator 56 outputs the operable voltage of the control circuit 54.
[0067]
Since the capacitance of the capacitor 70 is smaller than that of the capacitor 34, when the voltage of the AC power supply is lowered or stopped, the voltage across the capacitor 70 is lowered earlier than the charging voltage Vreg. For this reason, a decrease in the charging voltage Vreg is detected prior to the voltage decrease, and the backflow prevention process for controlling the FETs 50 and 62 to be turned off is performed before the charging voltage Vreg becomes lower than the battery terminal voltage Vbat. it can. As a result, the energy once charged in the secondary battery 12 is prevented from flowing back to the charger 10 and decreasing.
[0068]
When the output voltage of the regulator 56 is lower than the operable voltage of the control circuit 54, the operation of the control circuit 54 is stopped. However, since FETs 50 and 62 are normally off type, they are turned off. Therefore, even when the voltage of the capacitor 34 further decreases, no current flows from the secondary battery 12 to the charger 10, and waste of charging energy of the secondary battery 12 is prevented.
[0069]
Such a control circuit 54 can apply the control circuit to a wide variety of secondary batteries by preparing the processing program according to the type of the secondary battery 12. As a result, a charge control circuit that is versatile and highly reliable can be provided. For example, by storing the reference voltage for determining whether the terminal voltage of the secondary battery is within a chargeable voltage range or data indicating the reference value of the charging voltage in the memory of the control circuit, for example, A charging device for secondary batteries having different terminal voltages can be configured.
[0070]
As described above, in the above embodiment, the charge voltage drop or stop is immediately detected during the charge cycle in which the charge control and discharge prevention switches (FETs 50 and 62) are in the ON state. It is possible to prevent the discharge of the secondary battery 12 from proceeding and to realize such a configuration with a simple circuit. Also, these switches can be turned on / off by a processing procedure such as a program in the control circuit 54, and a charger is configured by incorporating a charging processing procedure corresponding to the charging characteristics of various secondary batteries into the control circuit. Therefore, a highly versatile and reliable charging device is configured. Further, in the above embodiment, the engaging portion where the charger 10 and the secondary battery 12 are mounted is configured so that only the secondary battery according to the charging characteristics of the charger 10 is mounted. It is possible to prevent a battery that has not been attached to the charger 10.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the voltage drop of the first direct current output for charging the secondary battery is detected by the detection means and recognized by the recognition means, the first switch means is in the cut-off state. As a result, the backflow of the secondary battery is prevented, and the charged energy is prevented from being consumed in the charging device. Moreover, since the voltage drop of the first DC output is detected by the detection means, the backflow prevention process can be performed quickly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a detailed configuration on a side to which a secondary battery of a charging device to which the present invention is applied is connected.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing a detailed configuration of a block 10a shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of the secondary battery illustrated in FIG. 1;
4 is a flowchart showing a processing operation of the charging apparatus shown in FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing operation of the charging apparatus shown in FIG.
[Explanation of symbols]
10 Charging device
12 Secondary battery
34,70 capacitors
50,62 FET
54 Control circuit

Claims (21)

充放電可能な二次電池を充電する二次電池の充電装置において、該装置は、
前記二次電池を充電する第１の直流出力を生成する第１の直流電源に接続され、前記第１の直流出力を入力する入力手段と、
該入力手段に入力される前記第１の直流出力を導通または遮断させて、該第１の直流電源の出力を出力または出力断とする第１のスイッチ手段と、
該第１のスイッチ手段の出力に前記二次電池を着脱可能に接続する接続手段と、
前記第１の直流電源に接続され、前記第１の直流出力の電圧が低下することを検出する検出手段と、
前記第１のスイッチ手段の導通および遮断を制御して前記二次電池に対する充電を制御する制御手段とを有し、該制御手段は、前記検出手段にて検出される第１の直流出力の低下を認識する認識手段と、前記第１の直流出力の電圧を測定する第１の測定手段と、前記二次電池の端子電圧を測定する第２の測定手段とを含み、前記第１および第２の測定手段による測定結果に従って前記二次電池に対する充電制御として前記スイッチ手段を制御し、前記第１の直流出力の低下を認識すると前記第１のスイッチ手段が導通状態の充電中であっても、該第１のスイッチ手段を遮断状態に制御し、前記接続手段にて接続されている前記二次電池と前記入力手段の第１の直流出力とを遮断することを特徴とする二次電池の充電装置。In a secondary battery charging device for charging a chargeable / dischargeable secondary battery, the device includes:
Input means connected to a first DC power supply for generating a first DC output for charging the secondary battery, and for inputting the first DC output;
First switch means for conducting or interrupting the first DC output input to the input means and outputting or disconnecting the output of the first DC power supply;
Connection means for detachably connecting the secondary battery to the output of the first switch means;
Detecting means connected to the first DC power supply for detecting a drop in the voltage of the first DC output;
Control means for controlling the conduction and interruption of the first switch means to control charging of the secondary battery, the control means reducing the first DC output detected by the detection means Recognizing means , first measuring means for measuring the voltage of the first DC output, and second measuring means for measuring the terminal voltage of the secondary battery , the first and second In accordance with the measurement result of the measurement means, the switch means is controlled as a charge control for the secondary battery, and when the first DC output is recognized to be reduced, the first switch means is in a conductive charge state, Charging of a secondary battery, wherein the first switch means is controlled to be in a cut-off state, and the secondary battery connected by the connecting means and the first DC output of the input means are cut off. apparatus. 請求項１に記載の二次電池の充電装置において、前記第１の直流電源は、交流電源を整流する第１の整流手段と、該整流された出力を平滑する第１の蓄電手段とを含み、該第１の蓄電手段の両端の電圧を前記二次電池を充電するための充電電圧の第１の直流出力とし、
前記検出手段は、前記交流電源を整流する第２の整流手段と、該第２の整流手段の出力を平滑する第２の蓄電手段と、該第２の蓄電手段の電位に応じてオン／オフする第２のスイッチ手段とを含み、
前記認識手段は、前記第２のスイッチ手段のオン／オフに応じて前記第１の直流出力の低下を認識することを特徴とする二次電池の充電装置。2. The secondary battery charging apparatus according to claim 1, wherein the first DC power source includes a first rectifying unit that rectifies the AC power source, and a first power storage unit that smoothes the rectified output. 3. , The voltage across the first power storage means is the first DC output of the charging voltage for charging the secondary battery,
The detection means is a second rectification means for rectifying the AC power supply, a second power storage means for smoothing the output of the second rectification means, and on / off according to the potential of the second power storage means Second switch means to
The recognizing device recognizes a decrease in the first DC output according to ON / OFF of the second switch device. 請求項２に記載の二次電池の充電装置において、前記交流電源の電圧が低下すると、前記第２の蓄電手段の電圧が前記第１の蓄電手段の電圧よりも早く低下するように、前記第２の蓄電手段の静電容量が前記第１の蓄電手段の静電容量よりも小さいことを特徴とする二次電池の充電装置。3. The charging device for a secondary battery according to claim 2, wherein when the voltage of the AC power supply decreases, the voltage of the second power storage unit decreases faster than the voltage of the first power storage unit . 2. A charging device for a secondary battery, wherein the capacitance of the second power storage means is smaller than the capacitance of the first power storage means . 請求項２に記載の二次電池の充電装置において、該装置は、前記第１の直流出力から、前記制御手段を駆動する第２の直流出力を生成する第２の直流電源を含むことを特徴とする二次電池の充電装置。  3. The secondary battery charging device according to claim 2, wherein the device includes a second DC power source that generates a second DC output for driving the control means from the first DC output. Secondary battery charger. 請求項１に記載の二次電池の充電装置において、前記第１のスイッチ手段は、前記二次電池に対する充電経路をオン／オフする充電スイッチと、該充電経路とは逆方向に流れる前記二次電池の放電を防止する放電防止スイッチとを含むことを特徴とする二次電池の充電装置。  2. The secondary battery charging device according to claim 1, wherein the first switch means includes: a charge switch that turns on / off a charging path for the secondary battery; and the secondary that flows in a direction opposite to the charging path. A charging device for a secondary battery, comprising: a discharge prevention switch for preventing discharge of the battery. 請求項１に記載の二次電池の充電装置において、前記制御手段は、前記第１の直流出力の電圧の低下を認識すると、前記第１のスイッチ手段を遮断状態に制御することを特徴とする二次電池の充電装置。  2. The charging apparatus for a secondary battery according to claim 1, wherein the control unit controls the first switch unit to be in a cut-off state when recognizing a decrease in the voltage of the first DC output. Secondary battery charger. 請求項１に記載の二次電池の充電装置において、前記制御手段は、前記二次電池の端子電圧を測定する際、前記第１のスイッチ手段を遮断状態に制御することを特徴とする二次電池の充電装置。  2. The secondary battery charging device according to claim 1, wherein the control unit controls the first switch unit to a cut-off state when measuring a terminal voltage of the secondary battery. 3. Battery charger. 請求項１に記載の二次電池の充電装置において、前記第１のスイッチ手段は半導体スイッチであることを特徴とする二次電池の充電装置。  2. The secondary battery charging device according to claim 1, wherein the first switch means is a semiconductor switch. 請求項１に記載の二次電池の充電装置において、該装置は、前記二次電池が前記接続手段に装着されたことを検出する電池検出手段を含み、前記制御手段は、該装着された二次電池に対し充電処理開始することを特徴とする二次電池の充電装置。  2. The charging device for a secondary battery according to claim 1, wherein the device includes battery detection means for detecting that the secondary battery is attached to the connection means, and the control means includes the attached secondary battery. A charging device for a secondary battery, wherein a charging process is started for the secondary battery. 請求項９に記載の二次電池の充電装置において、前記二次電池は、該装置への装着に応じてオン／オフする装着検出スイッチを有し、前記制御回路は、前記装着検出スイッチの状態に応じて前記二次電池の該装置への装着を検出することを特徴とする二次電池の充電装置。The secondary battery charging device according to claim 9 , wherein the secondary battery has a mounting detection switch that is turned on / off according to mounting on the device, and the control circuit is in a state of the mounting detection switch. The secondary battery charging device is characterized by detecting attachment of the secondary battery to the device according to the method. 請求項９に記載の二次電池の充電装置において、前記制御手段は、前記二次電池の端子電圧が前記充電電圧を超えているか否かを判定する判定手段を含み、前記二次電池が前記接続手段に装着されて前記端子電圧が前記充電電圧を超えている場合には、前記第１のスイッチ手段を遮断状態に維持することを特徴とする二次電池の充電装置。The secondary battery charging device according to claim 9 , wherein the control unit includes a determination unit that determines whether a terminal voltage of the secondary battery exceeds the charging voltage, and the secondary battery includes the secondary battery. A charging device for a secondary battery, characterized in that the first switch means is maintained in a cut-off state when the terminal voltage exceeds the charging voltage when attached to a connecting means. 請求項１に記載の二次電池の充電装置において、前記制御手段は、前記第１のスイッチ手段の導通状態を所定の時間継続させて前記二次電池を充電するための時間監視手段を含み、該時間監視手段にて監視中の前記所定の時間内に、前記第１の直流出力の低下を認識すると前記第１のスイッチ手段を遮断状態に制御することを特徴とする二次電池の充電装置。  The charging device of the secondary battery according to claim 1, wherein the control means includes time monitoring means for charging the secondary battery by continuing the conduction state of the first switch means for a predetermined time, A charging device for a secondary battery, wherein the first switch means is controlled to be in a cut-off state when a decrease in the first DC output is recognized within the predetermined time being monitored by the time monitoring means. . 充放電可能な二次電池を充電する二次電池の充電装置において、該装置は、In a secondary battery charging device for charging a chargeable / dischargeable secondary battery, the device includes:
前記二次電池を充電する第１の直流出力を生成する第１の直流電源に接続され、前記第１の直流出力を入力する入力手段と、Input means connected to a first DC power supply for generating a first DC output for charging the secondary battery, and for inputting the first DC output;
該入力手段に入力される前記第１の直流出力を導通または遮断させて、該第１の直流電源の出力を出力または出力断とする第１のスイッチ手段と、First switch means for conducting or interrupting the first DC output input to the input means and outputting or disconnecting the output of the first DC power supply;
該第１のスイッチ手段の出力に前記二次電池を着脱可能に接続する接続手段と、Connection means for detachably connecting the secondary battery to the output of the first switch means;
前記第１の直流電源に接続され、前記第１の直流出力の電圧が低下することを検出する検出手段と、Detecting means connected to the first DC power source and detecting that the voltage of the first DC output decreases;
前記第１の直流出力の電圧を測定する第１の測定手段と、First measuring means for measuring a voltage of the first DC output;
前記二次電池の端子電圧を測定する第２の測定手段とを含み、Second measuring means for measuring a terminal voltage of the secondary battery,
前記第１の直流電源は、交流電源を整流する第１の整流手段と、該整流された出力を平滑する第１の蓄電手段を含み、The first DC power source includes a first rectifying unit that rectifies the AC power source, and a first power storage unit that smoothes the rectified output,
前記検出手段は、前記交流電源を整流する第２の整流手段と、該第２の整流手段の出力を平滑する第２の蓄電手段とを含み、該装置は、The detection means includes second rectification means for rectifying the AC power supply, and second power storage means for smoothing the output of the second rectification means,
前記二次電池の端子電圧が所定の値よりも低いことが前記第２の測定手段にて測定されると、前記第１および第２の蓄電手段に蓄電されている電荷をグランドに流し、前記出力停止手段を制御して、前記第１の直流電源の第１の直流出力を停止させる制御手段を含むことを特徴とする二次電池の充電装置。When the second measurement unit measures that the terminal voltage of the secondary battery is lower than a predetermined value, the charge stored in the first and second power storage units is caused to flow to the ground, A charging device for a secondary battery, comprising control means for controlling output stopping means to stop the first DC output of the first DC power supply. 充放電可能な二次電池を充電する充電装置を制御する制御回路において、該制御回路は、
前記二次電池を充電する充電経路を導通および遮断する第１のスイッチ手段を制御するスイッチ制御手段と、
前記二次電池を充電する充電電圧を測定するための第１の測定入力手段と、
前記二次電池の端子電圧を測定するための第２の測定入力手段と、
前記二次電池への充電電圧が低下することを検出する電圧低下検出手段と、
前記電圧低下手段にて前記充電電圧の低下が検出されると、前記第１のスイッチ手段を遮断状態に制御する逆流防止手段とを含み、
前記スイッチ制御手段は、前記第１および第２の測定入力手段の入力電圧に応じて、前記第１のスイッチ手段を導通または遮断状態に制御することを特徴とする制御回路。In a control circuit for controlling a charging device for charging a chargeable / dischargeable secondary battery, the control circuit includes:
Switch control means for controlling first switch means for conducting and blocking a charging path for charging the secondary battery;
First measurement input means for measuring a charging voltage for charging the secondary battery;
Second measurement input means for measuring a terminal voltage of the secondary battery;
Voltage drop detection means for detecting that the charging voltage to the secondary battery is lowered;
When reduction of the charging voltage by the voltage drop means is detected, it is seen including a backflow prevention means for controlling said first switching means into the cutoff state,
The control circuit, wherein the switch control means controls the first switch means to be in a conductive state or a cut-off state in accordance with input voltages of the first and second measurement input means . 請求項１４に記載の制御回路において、該制御回路は、前記第１および第２の測定入力手段にそれぞれ現われる前記充電電圧および前記端子電圧をディジタル値に変換する変換手段を含み、
前記スイッチ制御手段はディジタル値に変換された電圧値を比較して、該比較結果に応じて前記第１のスイッチ手段を導通または遮断状態に制御することを特徴とする制御回路。15. The control circuit according to claim 14 , wherein the control circuit includes conversion means for converting the charging voltage and the terminal voltage appearing in the first and second measurement input means, respectively, into digital values,
The switch control means compares the voltage value converted into a digital value, and controls the first switch means to be in a conductive state or a cut-off state according to the comparison result. 請求項１４に記載の制御回路において、該制御回路は、前記二次電池の端子電圧が前記充電電圧を超えているか否かを判定する判定手段を含み、前記二次電池の端子電圧が前記充電電圧を超えていると、前記スイッチ制御手段は、前記充電スイッチを遮断状態に維持することを特徴とする制御回路。15. The control circuit according to claim 14 , wherein the control circuit includes determination means for determining whether a terminal voltage of the secondary battery exceeds the charging voltage, and the terminal voltage of the secondary battery is the charging voltage. When the voltage is exceeded, the switch control means maintains the charge switch in a cut-off state. 充放電可能な二次電池を充電する充電装置を制御する制御回路において、前記充電装置は、In a control circuit that controls a charging device that charges a rechargeable secondary battery, the charging device includes:
前記二次電池を充電する第１の直流出力を生成する第１の直流電源に接続され、前記第１の直流出力を入力する入力手段と、該入力手段に入力される前記第１の直流出力を導通または遮断させて、該第１の直流電源の出力を出力または出力断とする第１のスイッチ手段と、該第１のスイッチ手段の出力に前記二次電池を着脱可能に接続する接続手段と、前記第１の直流電源に接続され、前記第１の直流出力の電圧が低下することを検出する検出手段と、前記第１の直流出力の電圧を測定する第１の測定手段と、前記二次電池の端子電圧を測定する第２の測定手段とを含み、前記第１の直流電源は、交流電源を整流する第１の整流手段と、該整流された出力を平滑する第１の蓄電手段を含み、前記検出手段は、前記交流電源を整流する第２の整流手段と、該第２の整流手段の出力を平滑する第２の蓄電手段を含み、An input means connected to a first DC power source for generating a first DC output for charging the secondary battery and inputting the first DC output; and the first DC output inputted to the input means Switch means for connecting or disconnecting the output of the first DC power supply or disconnecting the output of the first DC power supply, and connection means for detachably connecting the secondary battery to the output of the first switch means And detecting means connected to the first DC power source for detecting a drop in the voltage of the first DC output; first measuring means for measuring the voltage of the first DC output; Second measuring means for measuring a terminal voltage of the secondary battery, wherein the first DC power source is a first rectifying means for rectifying the AC power source, and a first power storage for smoothing the rectified output. And the detection means includes a second regulator for rectifying the AC power supply. It includes a means, the second storage means for smoothing the output of the rectifier means second,
該制御回路は、前記第１の直流電源の前記第１の直流出力を停止させる出力停止手段を含み、前記二次電池の端子電圧が所定の値よりも低いことが前記第２の測定手段にて測定されると、前記第１および第２の蓄電手段に蓄電されている電荷をグランドに流し、前記出力停止手段を制御して、前記第１の直流電源の第１の直流出力を停止させることを特徴とする制御回路。The control circuit includes output stopping means for stopping the first DC output of the first DC power supply, and the second measuring means indicates that the terminal voltage of the secondary battery is lower than a predetermined value. Measured, the charge stored in the first and second power storage means is caused to flow to ground, and the output stopping means is controlled to stop the first DC output of the first DC power supply. A control circuit characterized by that. 充放電可能な二次電池を充電する充電処理方法において、該方法は、
前記二次電池の端子電圧が前記充電電圧を超えているか否かを判定し、前記端子電圧が前記充電電圧を超えている場合には、前記スイッチを遮断させる第１の工程と、
前記二次電池を充電するスイッチを遮断状態から導通状態にして、該二次電池に対する充電を開始する第２の工程と、
前記二次電池を充電中に前記充電電圧の低下を監視する第３の工程と、
該第３の工程における監視結果に応じて、前記充電電圧が低下することを認識する第４の工程と、
該第４の工程にて前記充電電圧の低下が認識されると、前記スイッチを遮断させる第５の工程とを含むことを特徴とする充電処理方法。In a charging method for charging a chargeable / dischargeable secondary battery, the method includes:
Determining whether or not a terminal voltage of the secondary battery exceeds the charging voltage, and when the terminal voltage exceeds the charging voltage, a first step of cutting off the switch;
In the conducting state the switch to charge the secondary battery from the cutoff state, a second step of starting the charging of the secondary battery,
A third step of monitoring a decrease in the charging voltage while charging the secondary battery;
A fourth step of recognizing that the charging voltage decreases in accordance with a monitoring result in the third step;
And a fifth step of shutting off the switch when a decrease in the charging voltage is recognized in the fourth step. 請求項１８に記載の充電処理方法において、該方法は、
前記第１の工程に先立って、前記充電電圧が、前記二次電池を充電する充電電圧の範囲内か否かを判定する工程を含み、前記充電電圧が範囲外と判定されると、前記スイッチの遮断状態を維持させることを特徴とする充電処理方法。The charge processing method according to claim 18 , wherein the method includes:
Prior to the first step, the charging voltage, the comprises a step of determining whether the range of charging voltage for charging the secondary battery, the charging voltage is determined to range, the A charge processing method characterized by maintaining a cut-off state of a switch. 請求項１８記載の充電処理方法において、該方法は、前記第１の工程に先立って、前記二次電池の端子電圧が、該二次電池を充電することができる範囲内であるか否かを判定する工程を含み、前記端子電圧が範囲外と判定されると、前記スイッチの遮断状態を維持させることを特徴とする充電処理方法。The charging method according to claim 18 , wherein the method determines whether or not the terminal voltage of the secondary battery is within a range in which the secondary battery can be charged prior to the first step. A charge processing method including a step of determining, wherein when the terminal voltage is determined to be out of range, the cut-off state of the switch is maintained. 充放電可能な二次電池を充電する充電処理方法において、該方法は、In a charging method for charging a chargeable / dischargeable secondary battery, the method includes:
前記二次電池の端子電圧が前記充電電圧を超えているか否かを判定し、前記端子電圧が前記充電電圧を超えている場合には、前記スイッチを遮断させる第１の工程と、Determining whether or not a terminal voltage of the secondary battery exceeds the charging voltage, and when the terminal voltage exceeds the charging voltage, a first step of cutting off the switch;
前記二次電池を充電するスイッチを遮断状態から導通状態にして、該二次電池に対する充電を開始する第２の工程と、A second step of starting charging the secondary battery by switching a switch for charging the secondary battery from a cut-off state to a conductive state;
前記二次電池を充電中に前記充電電圧の低下を監視する第３の工程と、A third step of monitoring a decrease in the charging voltage while charging the secondary battery;
該第３の工程における監視結果に応じて、前記充電電圧が低下することを認識する第４の工程と、A fourth step of recognizing that the charging voltage decreases in accordance with a monitoring result in the third step;
該第４の工程にて前記充電電圧の低下が認識されない場合、前記二次電池の端子電圧が所定の値より低下することを認識する第６の工程と、該第６の工程にて前記二次電池の端子電圧が所定の値よりも低いことが認識されると、前記二次電池を充電する直流電源の直流出力を停止させる第７の工程とを含むことを特徴とする充電処理方法。If the decrease in the charging voltage is not recognized in the fourth step, a sixth step for recognizing that the terminal voltage of the secondary battery decreases below a predetermined value; and the second step in the sixth step And a seventh step of stopping the direct current output of the direct current power source for charging the secondary battery when it is recognized that the terminal voltage of the secondary battery is lower than a predetermined value.
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