JP4646929B2 - Charger - Google Patents

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Description

本発明は、電池の充電器に関し、とくに電池を装着しない状態における消費電力を減少する充電器に関する。   The present invention relates to a battery charger, and more particularly to a charger that reduces power consumption when a battery is not attached.

充電器は、電池をセットしない状態での消費電力をいかに小さくできるかが大切である。この状態における消費電力が全く有効に利用されないからである。電池をセットしない状態で充電器の無駄な電力消費を削減するには、電池のセットを物理的に検出するスイッチを設けて実現できる。(特許文献1参照)   It is important for the charger to be able to reduce the power consumption when no battery is set. This is because the power consumption in this state is not used effectively. In order to reduce useless power consumption of the charger without setting the battery, a switch that physically detects the battery set can be provided. (See Patent Document 1)

特許文献1の充電器は、電池がセットされて、スイッチのプランジャーが押される状態で充電電圧を出力し、スイッチのプランジャーが電池に押されない状態、いいかえると電池がセットされない状態では、電源スイッチをオフに切り換えて、電池を充電しない状態での電力消費を0にできる。ただ、このことを実現する充電器は、電池のセットを物理的に検出するスイッチを設ける必要があって、部品コストが高くなる。また、物理的な可動部分のあるスイッチは電子回路に比較して寿命が短く、スイッチが故障すると、電池を正常に充電できない状態となり、あるいは電池がセットされて正常に充電できない等の弊害がある。   The charger of Patent Document 1 outputs a charging voltage in a state where the battery is set and the plunger of the switch is pushed, and in a state where the plunger of the switch is not pushed by the battery, in other words, in a state where the battery is not set, By switching the switch off, power consumption can be reduced to zero when the battery is not charged. However, a charger that realizes this requires the provision of a switch that physically detects the battery set, resulting in high component costs. Also, a switch with a physically moving part has a short life compared to an electronic circuit, and if the switch fails, the battery cannot be charged normally, or the battery is set and cannot be charged normally. .

この欠点を解消するために、電池が接続されていない無負荷状態を電気的に検出して、無負荷状態においてスイッチング電源の出力電圧を大幅に下げて、消費電力を下げる充電器が開発されている。(特許文献2参照)   In order to eliminate this drawback, a charger has been developed that electrically detects a no-load condition with no battery connected and significantly lowers the output voltage of the switching power supply in the no-load condition to reduce power consumption. Yes. (See Patent Document 2)

特許文献2の充電器は、無負荷状態でスイッチング電源の出力電圧を大幅に低下させるので、電池が装着されたことを検出するために、電池側に専用の回路を設ける必要がある。特許文献2の充電器は、電池の正負端子に加えて抵抗を介して電池の負極側に接続する検出端子を設けている。この検出端子と電池の負極端子との電気抵抗の変化から無負荷状態と電池が装着された状態を判別している。したがって、この充電器は、電池側に専用の回路を設ける必要があって回路構成が複雑になる。また、専用の端子が接触不良を起こすと電池の装着状態を判別できなくなって、電池を正常に充電できなくなる欠点がある。
特開2002−199612号公報 特開2006−20437号公報
Since the charger of Patent Document 2 significantly reduces the output voltage of the switching power supply in a no-load state, it is necessary to provide a dedicated circuit on the battery side in order to detect that the battery is installed. The charger of patent document 2 is provided with the detection terminal connected to the negative electrode side of a battery via resistance in addition to the positive / negative terminal of a battery. From the change in electrical resistance between the detection terminal and the negative electrode terminal of the battery, a no-load state and a state where the battery is mounted are discriminated. Therefore, this charger needs to provide a dedicated circuit on the battery side, and the circuit configuration becomes complicated. In addition, when a dedicated terminal causes poor contact, it is impossible to determine the battery mounting state, and the battery cannot be charged normally.
JP 2002-199612 A JP 2006-20437 A

本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、全体の回路構成を簡単にしながら電池の装着を電気的に検出でき、さらに電池を装着しない無負荷状態における無駄な電力消費を著しく少なくできる充電器を提供することにある。   The present invention has been developed for the purpose of solving this drawback. An important object of the present invention is to provide a charger that can electrically detect battery mounting while simplifying the overall circuit configuration, and can significantly reduce wasteful power consumption in a no-load state in which no battery is mounted. is there.

本発明の充電器は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
充電器は、入力電力を、電池10を充電する直流電圧に変換するスイッチング電源1と、このスイッチング電源1の出力電圧を制御する電圧調整回路2と、スイッチング電源1の出力側に接続されて、スイッチング電源1の出力電圧を、電池10を検出するパルス電圧に変換するスイッチング素子3と、このスイッチング素子3から出力されるパルス電圧を電池10の接続端子8に供給して、電池10の有無を検出すると共に、電池10を充電しない無負荷状態においては、電圧調整回路2を介してパルス電圧の”Low”のタイミングに同期して、スイッチング電源1の出力電圧を低電圧状態とし、電池10の充電状態においてはスイッチング電源1の出力電圧を高電圧状態に保持する制御回路4を備える。
The charger of the present invention has the following configuration in order to achieve the above-described object.
The charger is connected to a switching power source 1 that converts input power into a DC voltage for charging the battery 10, a voltage adjusting circuit 2 that controls the output voltage of the switching power source 1, and an output side of the switching power source 1. The switching element 3 that converts the output voltage of the switching power source 1 into a pulse voltage for detecting the battery 10, and the pulse voltage output from the switching element 3 is supplied to the connection terminal 8 of the battery 10 to determine whether the battery 10 is present. In a no-load state in which the battery 10 is not charged while being detected, the output voltage of the switching power supply 1 is set to a low voltage state in synchronization with the “Low” timing of the pulse voltage via the voltage adjustment circuit 2. A control circuit 4 is provided that holds the output voltage of the switching power supply 1 in a high voltage state in the charged state.

本発明の請求項2の充電器は、請求項1の構成に加えて、スイッチング電源1から制御回路4に電源電力を供給しており、スイッチング電源1の低電圧状態を、制御回路4を動作させる電圧としている。   The charger according to claim 2 of the present invention supplies power to the control circuit 4 from the switching power supply 1 in addition to the configuration of claim 1, and operates the control circuit 4 under the low voltage state of the switching power supply 1. The voltage to be used.

本発明の請求項3の充電器は、請求項1の構成に加えて、スイッチング電源1の出力側に、電池10を充電する電圧と電流のいずれか又は両方を制御する充電制御回路5を接続している。さらに、この充電器は、スイッチング電源1が低電圧状態において、この充電制御回路5の電力供給を遮断する電源スイッチ回路6を備える。   According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, a charger control circuit 5 for controlling either or both of the voltage and current for charging the battery 10 is connected to the output side of the switching power supply 1. is doing. The charger further includes a power switch circuit 6 that cuts off the power supply of the charging control circuit 5 when the switching power supply 1 is in a low voltage state.

本発明の請求項4の充電器は、請求項3の構成に加えて、リチウムイオン二次電池10Aの充電器としており、充電制御回路5を定電圧・定電流回路としている。   The charger of claim 4 of the present invention is the charger of the lithium ion secondary battery 10A in addition to the configuration of claim 3, and the charge control circuit 5 is a constant voltage / constant current circuit.

本発明の請求項5の充電器は、請求項1の構成に加えて、スイッチング素子3を、電池10の充電を制御する充電スイッチ7に併用している。   The charger of claim 5 of the present invention uses the switching element 3 in combination with the charge switch 7 that controls the charging of the battery 10 in addition to the configuration of claim 1.

さらに、本発明の請求項6の充電器は、請求項1の構成に加えて、パルス電圧の”High”の時間幅を高電圧状態の時間幅よりも短く設定している。   Furthermore, in the charger of claim 6 of the present invention, in addition to the configuration of claim 1, the time width of the pulse voltage “High” is set shorter than the time width of the high voltage state.

本発明の充電器は、全体の回路構成を簡単にして電池が装着されたかどうかを電気的に判定できる。それは、電池の接続端子にパルス電圧を出力して、電池が装着されたかどうかを判定するからである。パルス電圧は、電池が装着されない無負荷状態にあっては、パルス電圧の”High”と”Low”の電圧となり、電池が装着されると”High”の電圧が低下し、あるいは”Low”の電圧が電池電圧まで上昇する。したがって、出力されるパルス電圧”のHigh”と”Low”の電圧変化を検出して電池が装着されたことを電気的に検出できる。電池の装着を電気的に検出するので、電池の装着を物理的に検出するスイッチなどを設ける必要がなく、部品コストを低減できる。また、電池の装着を電気的に検出するので、スイッチ等に比較して信頼性が高く、電池の装着を確実に検出できる。また、電池が装着されない無負荷状態においては、パルス電圧の”Low”に同期してスイッチング電源の出力電圧を低電圧状態とするので、この状態における無駄な電力消費を削減できる。ちなみに、本発明の技術を利用することで、電池を装着しない状態での充電器の無駄な消費電力を800mWから280mWと半分以下に減少できる。   The charger according to the present invention can electrically determine whether or not a battery is mounted by simplifying the entire circuit configuration. This is because a pulse voltage is output to the connection terminal of the battery to determine whether or not the battery is installed. The pulse voltage is “High” and “Low” when the battery is not loaded, and the “High” voltage is lowered or “Low” when the battery is loaded. The voltage rises to the battery voltage. Accordingly, it is possible to electrically detect that the battery is mounted by detecting a change in voltage of “High” and “Low” of the output pulse voltage “High”. Since the mounting of the battery is electrically detected, it is not necessary to provide a switch for physically detecting the mounting of the battery, and the component cost can be reduced. Further, since the battery mounting is electrically detected, the reliability is higher than that of a switch or the like, and the battery mounting can be reliably detected. Further, in a no-load state where no battery is attached, the output voltage of the switching power supply is set to a low voltage state in synchronization with the pulse voltage “Low”, so that wasteful power consumption in this state can be reduced. By the way, by using the technology of the present invention, it is possible to reduce the wasteful power consumption of the charger without mounting the battery from 800 mW to 280 mW or less.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための充電器を例示するものであって、本発明は充電器を以下のものに特定しない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a charger for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the charger as follows.

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。   Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.

図1のブロック図に示す充電器は、入力電力である商用電源9を電池10の充電に適した直流電圧に変換するスイッチング電源1と、このスイッチング電源1の出力電圧を制御する電圧調整回路2と、スイッチング電源1の出力側に接続されて、スイッチング電源1の出力電圧を、電池10を検出するパルス電圧に変換するスイッチング素子3と、このスイッチング素子3から出力されるパルス電圧を電池10の接続端子8に供給して、電池10の有無を検出すると共に、電池10を充電しない無負荷状態においては、電圧調整回路2を介してパルス電圧のオフタイミングに同期して、スイッチング電源1の出力電圧を低電圧状態とし、電池10の充電状態においては、スイッチング電源1の出力電圧を高電圧状態に保持する制御回路4を備える。   The charger shown in the block diagram of FIG. 1 includes a switching power supply 1 that converts a commercial power supply 9 as input power into a DC voltage suitable for charging a battery 10, and a voltage adjustment circuit 2 that controls the output voltage of the switching power supply 1. A switching element 3 connected to the output side of the switching power supply 1 to convert the output voltage of the switching power supply 1 into a pulse voltage for detecting the battery 10, and a pulse voltage output from the switching element 3 to the battery 10 In the no-load state in which the battery 10 is detected by supplying to the connection terminal 8 and the battery 10 is not charged, the output of the switching power supply 1 is synchronized with the OFF timing of the pulse voltage via the voltage adjustment circuit 2. A control circuit 4 is provided that maintains the output voltage of the switching power supply 1 in a high voltage state when the voltage is set to a low voltage state and the battery 10 is charged. That.

スイッチング電源1は、商用電源9の交流(日本においては100Vの交流)を電池10の出力電圧の直流に変換する。スイッチング電源1は、図示しないが、交流をダイオードブリッジと平滑回路で直流に変換し、この直流を半導体スイッチを介してスイッチングトランスの一次側に供給する。スイッチングトランスは、二次側に電池10を充電する交流電圧又は脈流を出力する。交流電圧又は脈流は、ダイオードと電解コンデンサからなる平滑回路で直流に変換されて直流出力となる。スイッチング電源1は、半導体スイッチを所定の周期でオンオフに切り換えるが、オフに対するオン時間、いいかえると半導体スイッチをスイッチングするデューティーを変更して、スイッチングトランスの二次側の出力電圧を調整できる。図1の充電器は、フォトカップラー等の絶縁型信号伝送器11を介して、スイッチング電源1の出力電圧を電圧調整回路2で制御している。スイッチング電源1は、電圧調整回路2から入力される制御信号で、出力電圧を低電圧状態と高電圧状態に切り換える。充電器に電池10がセットされて電池10を充電するとき、スイッチング電源1の出力電圧は高電圧状態に保持される。充電器に電池10がセットされず、スイッチング電源1が無負荷状態となるとき、スイッチング電源1は、電圧調整回路2から入力される制御信号で出力電圧を高電圧状態と低電圧状態に切り換える。   The switching power supply 1 converts the alternating current of the commercial power supply 9 (100 V alternating current in Japan) into direct current of the output voltage of the battery 10. Although not shown, the switching power supply 1 converts alternating current into direct current using a diode bridge and a smoothing circuit, and supplies this direct current to the primary side of the switching transformer via a semiconductor switch. The switching transformer outputs an alternating voltage or a pulsating current that charges the battery 10 on the secondary side. The alternating voltage or pulsating current is converted into direct current by a smoothing circuit composed of a diode and an electrolytic capacitor, and becomes a direct current output. Although the switching power supply 1 switches the semiconductor switch on and off at a predetermined cycle, it can adjust the output voltage on the secondary side of the switching transformer by changing the on-time for turning off, in other words, the duty for switching the semiconductor switch. The charger of FIG. 1 controls the output voltage of the switching power supply 1 with a voltage adjustment circuit 2 via an insulating signal transmitter 11 such as a photocoupler. The switching power supply 1 switches the output voltage between a low voltage state and a high voltage state by a control signal input from the voltage adjustment circuit 2. When the battery 10 is set in the charger and the battery 10 is charged, the output voltage of the switching power supply 1 is maintained in a high voltage state. When the battery 10 is not set in the charger and the switching power supply 1 is in a no-load state, the switching power supply 1 switches the output voltage between a high voltage state and a low voltage state by a control signal input from the voltage adjustment circuit 2.

図の充電器は、3個のリチウムイオン二次電池10Aを直列に接続しているパック電池を充電する。この充電器は、スイッチング電源1の高電圧状態の出力電圧を15V、低電圧状態の出力電圧を約3〜10V(制御回路4であれば、約3.3Vで駆動できるが、他の周辺回路(図示せず)がある場合は、約3.3V以上の電圧とすることもできる。)とする。低電圧状態の出力電圧は、定電圧IC17にて安定化され、制御回路4を動作できる最低電圧に決定している。低電圧状態の出力電圧を低くして、電池10を装着しない状態での無駄な消費電力を少なくできるが、この状態にあっても電池10が装着されたかどうかを判定する必要がある。したがって、電池10の装着を検出する制御回路4をスイッチング電源1の出力で動作させる充電器にあっては、スイッチング電源1の低電圧状態の電圧を、制御回路4を動作できる電圧とする。ただし、制御回路4は、必ずしもスイッチング電源1の出力で動作させる必要はなく、たとえば、スイッチング電源とは別に専用の電源回路を設けて、この電源回路から制御回路に動作電圧を供給することもできる。この充電器にあっては、スイッチング電源の低電圧状態における出力電圧を0Vまで、あるいは0V近くまで低くできる。   The charger shown in the figure charges a battery pack in which three lithium ion secondary batteries 10A are connected in series. This charger can drive the switching power supply 1 with a high voltage output voltage of 15 V and a low voltage output voltage of about 3 to 10 V (the control circuit 4 can be driven with about 3.3 V, but other peripheral circuits (If not shown), the voltage may be about 3.3 V or higher.) The output voltage in the low voltage state is stabilized by the constant voltage IC 17 and determined to be the lowest voltage at which the control circuit 4 can operate. Although the output voltage in the low voltage state can be lowered to reduce wasteful power consumption when the battery 10 is not attached, it is necessary to determine whether or not the battery 10 is attached even in this state. Therefore, in the charger that operates the control circuit 4 that detects the mounting of the battery 10 with the output of the switching power supply 1, the voltage in the low voltage state of the switching power supply 1 is a voltage that allows the control circuit 4 to operate. However, the control circuit 4 is not necessarily operated by the output of the switching power supply 1. For example, a dedicated power supply circuit can be provided separately from the switching power supply, and an operating voltage can be supplied from the power supply circuit to the control circuit. . In this charger, the output voltage in the low voltage state of the switching power supply can be lowered to 0V or close to 0V.

電圧調整回路2は、制御回路4から入力される信号で、スイッチング電源1の出力電圧を制御する制御信号をスイッチング電源1に出力する。図2の電圧調整回路2は、コンパレータ12を備え、このコンパレータ12の出力側に絶縁型信号伝送器11であるフォトカップラーを接続している。コンパレータ12は、一方の入力側に第1の分圧抵抗13を介してスイッチング電源1の出力電圧を分圧して入力し、他方の入力側には基準電圧を入力している。この電圧調整回路2は、基準電圧を変更して、スイッチング電源1の電圧を変更する。基準電圧は、定電圧IC17から出力される電圧を、第2の分圧抵抗14で分圧して入力している。第2の分圧抵抗14は、アース側抵抗14Aと並列に、電圧低下抵抗15に制御スイッチ16を直列に接続している直列回路を並列に接続している。制御スイッチ16は、制御回路4でオンオフに切り換えられて、コンパレータ12に入力される基準電圧を変更する。制御回路4が制御スイッチ16をオンにすると、電圧低下抵抗15は第2の分圧抵抗14のアース側抵抗14Aと並列に接続される。この状態になると、第2の分圧抵抗14は、分圧比を大きくして、定電圧IC17から出力される電圧をより低くして、コンパレータ12に入力する基準電圧を低下させる。制御スイッチ16がオフになると、電圧低下抵抗15は第2の分圧抵抗14のアース側抵抗14Aと並列に接続されず、コンパレータ12の基準電圧は高くなる。電圧調整回路2は、スイッチング電源1の出力電圧がコンパレータ12の基準電圧に対応する電圧となるように、絶縁型信号伝送器11を介して、制御信号をスイッチング電源1に出力する。コンパレータ12の基準電圧が高くなると、スイッチング電源1の出力電圧は高電圧状態となり、コンパレータ12の基準電圧が低くなると、スイッチング電源1の出力電圧は低電圧状態となる。   The voltage adjustment circuit 2 is a signal input from the control circuit 4 and outputs a control signal for controlling the output voltage of the switching power supply 1 to the switching power supply 1. The voltage adjustment circuit 2 in FIG. 2 includes a comparator 12, and a photocoupler that is an insulating signal transmitter 11 is connected to the output side of the comparator 12. The comparator 12 divides and inputs the output voltage of the switching power supply 1 via the first voltage dividing resistor 13 on one input side, and inputs the reference voltage on the other input side. The voltage adjustment circuit 2 changes the voltage of the switching power supply 1 by changing the reference voltage. As the reference voltage, the voltage output from the constant voltage IC 17 is divided by the second voltage dividing resistor 14 and input. The second voltage dividing resistor 14 is connected in parallel with a ground circuit 14A in parallel with a series circuit in which a control switch 16 is connected in series with a voltage drop resistor 15. The control switch 16 is switched on and off by the control circuit 4 to change the reference voltage input to the comparator 12. When the control circuit 4 turns on the control switch 16, the voltage drop resistor 15 is connected in parallel with the ground-side resistor 14 </ b> A of the second voltage dividing resistor 14. In this state, the second voltage dividing resistor 14 increases the voltage dividing ratio, lowers the voltage output from the constant voltage IC 17, and decreases the reference voltage input to the comparator 12. When the control switch 16 is turned off, the voltage drop resistor 15 is not connected in parallel with the ground-side resistor 14A of the second voltage dividing resistor 14, and the reference voltage of the comparator 12 becomes high. The voltage adjustment circuit 2 outputs a control signal to the switching power supply 1 via the insulated signal transmitter 11 so that the output voltage of the switching power supply 1 becomes a voltage corresponding to the reference voltage of the comparator 12. When the reference voltage of the comparator 12 increases, the output voltage of the switching power supply 1 enters a high voltage state, and when the reference voltage of the comparator 12 decreases, the output voltage of the switching power supply 1 enters a low voltage state.

スイッチング素子3は、制御回路4に制御されて所定の周期でオンオフに切り換えられて、スイッチング電源1の直流出力をパルス電圧とする。パルス電圧は、スイッチング素子3をオンとする状態で”High”、スイッチング素子3をオフとする状態で”Low”となる。図1の充電器は、スイッチング素子3を、電池10の充電を制御する充電スイッチ7に併用する。このスイッチング素子3は、電池10を充電するときにオン、電池10が満充電されるとオフに切り換えられて、電池10の充電を停止する。   The switching element 3 is controlled by the control circuit 4 and switched on and off at a predetermined cycle, and the DC output of the switching power supply 1 is used as a pulse voltage. The pulse voltage is “High” when the switching element 3 is turned on, and “Low” when the switching element 3 is turned off. The charger in FIG. 1 uses the switching element 3 together with a charge switch 7 that controls the charging of the battery 10. The switching element 3 is turned on when the battery 10 is charged, and turned off when the battery 10 is fully charged to stop charging the battery 10.

制御回路4は、接続端子8に出力されるパルス電圧でもって、電池10が装着されたかどうかを判別する。接続端子8に電池10が接続されると、パルス電圧が”High”(約12.6V)の状態では、パルス電圧の”High”は電池電圧まで低下し、パルス電圧が”Low”(約0V)の状態では、パルス電圧の”Low”は電池電圧まで上昇する。接続端子に接続される電池が、保護回路を内蔵するパック電池であって、この放電回路のスイッチがオフに切り換えられる状態にあることがある。たとえば、電池の残容量が少なく過放電される状態にあるパック電池は、放電スイッチ(FET)をオフに切り換えている。この電池が接続端子に接続されると、放電はできないが充電(充電用FETスイッチはオン状態)は可能であるから、パルス電圧が”High”の状態では、パルス電圧の”High”が電池電圧まで低下し、パルス電圧が”Low”の状態では、放電できないことからパルス電圧の”Low”の状態に保持される。したがって、制御回路4は、パルス電圧の”High”が電池電圧まで低下したことを検出して、電池10が装着されたと判定する。また、電池が満充電されて充電スイッチ(充電用FETスイッチ)をオフとするパック電池が接続端子に接続されると、パルス電圧が”High”の状態では、パルス電圧の”High”は電圧が変化せず、パルス電圧が”Low”の状態では、パルス電圧の”Low”は電池電圧まで上昇する。したがって、制御回路4は、パルス電圧の”Low”が電圧上昇したことを検出して電池10の装着を判別する。制御回路4は、電池10が装着されたことを検出すると、スイッチング電源1の出力電圧を高電圧状態とし、さらにスイッチング素子3をオンに保持して、電池10を充電する。制御回路4は、電池10が装着されないことを検出すると、スイッチング素子3をオンオフに切り換えてパルス電圧を出力する状態とし、さらに電圧調整回路2を介してスイッチング電源1を制御して、スイッチング電源1の出力電圧をパルス電圧に同期して、高電圧状態と低電圧状態に切り換える(図3参照)。   The control circuit 4 determines whether or not the battery 10 is attached with the pulse voltage output to the connection terminal 8. When the battery 10 is connected to the connection terminal 8, when the pulse voltage is “High” (about 12.6V), the pulse voltage “High” decreases to the battery voltage, and the pulse voltage is “Low” (about 0V). ), The pulse voltage “Low” rises to the battery voltage. The battery connected to the connection terminal may be a battery pack with a built-in protection circuit, and the switch of the discharge circuit may be turned off. For example, a battery pack with a low remaining battery capacity and overdischarged has its discharge switch (FET) turned off. When this battery is connected to the connection terminal, it cannot be discharged but can be charged (the charging FET switch is in the ON state). Therefore, when the pulse voltage is “High”, the pulse voltage “High” is the battery voltage. When the pulse voltage is in the “Low” state, the discharge cannot be performed and the pulse voltage is kept in the “Low” state. Therefore, the control circuit 4 detects that the pulse voltage “High” has dropped to the battery voltage, and determines that the battery 10 is attached. In addition, when a battery pack is fully charged and a battery pack that turns off the charging switch (charging FET switch) is connected to the connection terminal, the pulse voltage “High” is the voltage when the pulse voltage is “High”. When the pulse voltage is “Low” without changing, the pulse voltage “Low” rises to the battery voltage. Therefore, the control circuit 4 determines that the battery 10 is mounted by detecting that the voltage “Low” of the pulse voltage has increased. When the control circuit 4 detects that the battery 10 is mounted, the control circuit 4 sets the output voltage of the switching power supply 1 to a high voltage state, and further holds the switching element 3 on to charge the battery 10. When the control circuit 4 detects that the battery 10 is not attached, it switches the switching element 3 on and off to output a pulse voltage, and further controls the switching power supply 1 via the voltage adjustment circuit 2 to switch the switching power supply 1. The output voltage is switched between a high voltage state and a low voltage state in synchronization with the pulse voltage (see FIG. 3).

制御回路4は、スイッチング電源1の低電圧状態にあっても動作状態に保持される。図1の充電器は、スイッチング電源1の出力に定電圧IC17を接続し、この定電圧IC17から制御回路4に電源電力を供給している。定電圧IC17の出力電圧は、制御回路4を動作できる最適電圧に設定している。たとえば、3個のリチウムイオン二次電池を直流に接続するパック電池の充電器にあっては、スイッチング電源1の高電圧状態を15V、低電圧状態の出力電圧を約3〜10Vとして、低電圧状態においても、定電圧IC17から制御回路4を動作できる電圧を供給する。この定電圧IC17は、電圧調整回路2のコンパレータ12に、電源電力と基準電圧を供給している。   The control circuit 4 is held in an operating state even when the switching power supply 1 is in a low voltage state. The charger in FIG. 1 connects a constant voltage IC 17 to the output of the switching power supply 1 and supplies power to the control circuit 4 from the constant voltage IC 17. The output voltage of the constant voltage IC 17 is set to an optimum voltage that allows the control circuit 4 to operate. For example, in a battery pack charger that connects three lithium ion secondary batteries to a direct current, the switching power supply 1 has a high voltage state of 15 V, a low voltage output voltage of about 3 to 10 V, and a low voltage Even in the state, a voltage capable of operating the control circuit 4 is supplied from the constant voltage IC 17. The constant voltage IC 17 supplies power supply power and a reference voltage to the comparator 12 of the voltage adjustment circuit 2.

さらに、図1の充電器は、スイッチング電源1の出力側に、充電制御回路5を接続している。充電制御回路5は、リチウムイオン二次電池を充電する充電器にあっては、定電圧・定電流回路である。ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池を充電する充電器にあっては、定電流回路である。したがって、この充電制御回路5は、充電する電池によって、電池を充電する電圧と電流のいずれか又は両方を制御する回路となる。充電制御回路5は、無負荷状態での無駄な消費電力を阻止するために、スイッチング回路1が低電圧状態において、この充電制御回路5の電力供給を遮断する電源スイッチ回路6を備える。電源スイッチ回路6は、制御回路4でオンオフに制御される。電源スイッチ回路6は、電池10が装着されない状態で、スイッチング電源1の出力を低電圧状態とするタイミングでオフに切り換えられる。このタイミングで充電制御回路5は動作する必要がなく、無駄な電力消費を皆無にできる。図1の充電制御回路5は、制御IC18と、この制御IC18で制御される充電スイッチ7である制御FET19を備える。制御IC18の電源回路は、電源スイッチ回路6を介してスイッチング電源1の出力に接続される。電源スイッチ回路6がオフになると、制御IC18は動作しない。電源スイッチ回路6がオンになると、制御IC18は動作して、制御FET19を制御できる状態とする。   Further, the charger of FIG. 1 has a charge control circuit 5 connected to the output side of the switching power supply 1. The charge control circuit 5 is a constant voltage / constant current circuit in a charger for charging a lithium ion secondary battery. In a charger for charging a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery, it is a constant current circuit. Therefore, the charge control circuit 5 is a circuit that controls either or both of the voltage and current for charging the battery depending on the battery to be charged. The charge control circuit 5 includes a power switch circuit 6 that cuts off the power supply of the charge control circuit 5 when the switching circuit 1 is in a low voltage state in order to prevent useless power consumption in a no-load state. The power switch circuit 6 is controlled on and off by the control circuit 4. The power switch circuit 6 is switched off at the timing when the output of the switching power supply 1 is set to a low voltage state in a state where the battery 10 is not attached. At this timing, the charging control circuit 5 does not need to operate, and wasteful power consumption can be eliminated. The charge control circuit 5 of FIG. 1 includes a control IC 18 and a control FET 19 that is a charge switch 7 controlled by the control IC 18. The power supply circuit of the control IC 18 is connected to the output of the switching power supply 1 through the power supply switch circuit 6. When the power switch circuit 6 is turned off, the control IC 18 does not operate. When the power switch circuit 6 is turned on, the control IC 18 operates so that the control FET 19 can be controlled.

図1の充電器は、以下の動作をして電池10を充電し、電池10が装着されない状態では無駄な電力を消費しない状態にコントロールされる。
[電池が装着される状態]
電池10が装着されると、制御回路4が接続端子8の電圧を検出して電池10が装着されたことを検出する。電池10が装着されると、接続端子8の電圧が電池電圧となるので、制御回路4は、接続端子8の電圧から電池10が装着されたことを検出する。放電電流を遮断する保護回路を備えるパック電池がセットされると、接続端子に電圧を供給する状態で電池電圧が検出されるので、この電池電圧を検出して電池が装着されたことを判定できる。また、充電電流を遮断する保護回路を備えるパック電池がセットされると、接続端子に電圧を供給しない状態で電池電圧が検出されるので、この電池電圧を検出して電池の装着を検出できる。ただ、充電電流を遮断する保護回路を備えるパック電池は、さらに充電すると過充電するので、電池の装着が検出されて充電を開始しても、充電制御回路5が充電電流を遮断し、あるいは制御回路4が電池10の満充電を検出して充電スイッチ7をオフとして電池10を充電しない。
The charger of FIG. 1 is controlled to a state in which useless power is not consumed when the battery 10 is not attached by performing the following operation.
[Battery installed]
When the battery 10 is attached, the control circuit 4 detects the voltage of the connection terminal 8 to detect that the battery 10 is attached. When the battery 10 is attached, the voltage at the connection terminal 8 becomes the battery voltage, so the control circuit 4 detects that the battery 10 is attached from the voltage at the connection terminal 8. When a battery pack with a protection circuit that cuts off the discharge current is set, the battery voltage is detected in a state in which the voltage is supplied to the connection terminal. Therefore, the battery voltage can be detected to determine that the battery has been installed. . Further, when a battery pack provided with a protection circuit that cuts off the charging current is set, the battery voltage is detected in a state where no voltage is supplied to the connection terminal. Therefore, it is possible to detect battery attachment by detecting this battery voltage. However, since the battery pack provided with a protection circuit that cuts off the charging current is overcharged when it is further charged, the charging control circuit 5 cuts off the charging current or controls even if the battery installation is detected and charging starts. The circuit 4 detects the full charge of the battery 10 and turns off the charge switch 7 so that the battery 10 is not charged.

[電池が装着されない状態]
制御回路4が、接続端子8の電圧から電池10が装着されない、無負荷状態を検出する。この状態を検出した制御回路4は、スイッチング素子3を所定の周期でオンオフに切り換えて、接続端子8に供給する電圧をパルス電圧とする。さらに、制御回路4は、電圧調整回路2を介してスイッチング電源1を制御して、パルス電圧の”Low”のタイミングに同期して、スイッチング電源1の出力電圧を低電圧状態とする。図3は、電池10が装着されない状態で、接続端子8に供給されるパルス電圧と、スイッチング電源1を高電圧状態と低電圧状態とに切り換えるタイミングを示している。この図は、スイッチング電源1が出力電圧を高電圧状態とする時間を約50msec(約30〜150msecで可能)とし、出力電圧を低電圧状態とする時間を約450msec(約300〜1000msecで可能)として、高電圧状態と低電圧状態を約500msecの周期で切り換える状態を示している。この図に示すように、本発明の充電器は、スイッチング電源1の出力電圧を高電圧状態と低電圧状態とに切り換えることで、電池が装着されない無負荷状態における無駄な電力消費を削減できる。さらに、充電器は、スイッチング電源1を高電圧状態と低電圧状態とに切り換えるデューティーを調整して、電池が装着されない無負荷状態における充電器の消費電力を最適値に調整できる。
[Battery not installed]
The control circuit 4 detects a no-load state in which the battery 10 is not mounted from the voltage at the connection terminal 8. The control circuit 4 that has detected this state switches the switching element 3 on and off at a predetermined cycle, and uses the voltage supplied to the connection terminal 8 as a pulse voltage. Further, the control circuit 4 controls the switching power supply 1 via the voltage adjustment circuit 2 to bring the output voltage of the switching power supply 1 into a low voltage state in synchronization with the “Low” timing of the pulse voltage. FIG. 3 shows the pulse voltage supplied to the connection terminal 8 and the timing for switching the switching power supply 1 between the high voltage state and the low voltage state when the battery 10 is not attached. In this figure, the switching power supply 1 takes about 50 msec (possible at about 30 to 150 msec) for the output voltage to be in a high voltage state, and about 450 msec (possible at about 300 to 1000 msec) for the output voltage to be in a low voltage state. As shown, the high voltage state and the low voltage state are switched at a cycle of about 500 msec. As shown in this figure, the charger of the present invention can reduce wasteful power consumption in a no-load state in which no battery is mounted by switching the output voltage of the switching power supply 1 between a high voltage state and a low voltage state. Furthermore, the charger can adjust the duty for switching the switching power supply 1 between the high voltage state and the low voltage state to adjust the power consumption of the charger in the no-load state where no battery is attached to an optimum value.

さらに、図3に示すタイミングで制御する充電器は、パルス電圧の”High”の時間幅を、スイッチング電源1の出力電圧を高電圧状態とする時間幅よりも短く設定している。パルス電圧とスイッチング電源1の出力電圧をこのタイミングで制御するには、電池10が装着されない状態で、制御回路4がスイッチング素子3をオフに切り換えた後、所定の時間経過して、スイッチング電源1の出力電圧を低電圧状態とするように制御して実現できる。この図に示すように、本発明の充電器は、パルス電圧を”High”と”Low”に切り換えるタイミングと、スイッチング電源1を高電圧状態と低電圧状態に切り換えるタイミングを必ずしも完全に一致させる必要はない。パルス電圧の”Low”の時間帯の全体あるいは一部の時間帯に、スイッチング電源1の出力電圧を低電圧状態として電力消費を少なくできるからである。   Further, in the charger controlled at the timing shown in FIG. 3, the time width of the pulse voltage “High” is set shorter than the time width in which the output voltage of the switching power supply 1 is in the high voltage state. In order to control the pulse voltage and the output voltage of the switching power supply 1 at this timing, the control circuit 4 switches off the switching element 3 in a state where the battery 10 is not mounted, and a predetermined time elapses. The output voltage can be controlled to be in a low voltage state. As shown in this figure, the charger of the present invention needs to completely match the timing for switching the pulse voltage between “High” and “Low” with the timing for switching the switching power supply 1 between the high voltage state and the low voltage state. There is no. This is because the power consumption can be reduced by setting the output voltage of the switching power supply 1 to a low voltage state during the whole or a part of the time period of the pulse voltage “Low”.

本発明の一実施例にかかる充電器のブロック図である。It is a block diagram of the charger concerning one Example of this invention. 電圧調整回路の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a voltage adjustment circuit. 接続端子に供給されるパルス電圧とスイッチング電源の出力電圧を切り換えるタイミングを示す図である。It is a figure which shows the timing which switches the pulse voltage supplied to a connection terminal, and the output voltage of switching power supply.

符号の説明Explanation of symbols

1…スイッチング電源
2…電圧調整回路
3…スイッチング素子
4…制御回路
5…充電制御回路
6…電源スイッチ回路
7…充電スイッチ
8…接続端子
9…商用電源
10…電池 10A…リチウムイオン二次電池
11…絶縁型信号伝送器
12…コンパレータ
13…第1の分圧抵抗
14…第2の分圧抵抗 14A…アース側抵抗
15…電圧低下抵抗
16…制御スイッチ
17…定電圧IC
18…制御IC
19…制御FET
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Switching power supply 2 ... Voltage adjustment circuit 3 ... Switching element 4 ... Control circuit 5 ... Charge control circuit 6 ... Power supply switch circuit 7 ... Charge switch 8 ... Connection terminal 9 ... Commercial power supply 10 ... Battery 10A ... Lithium ion secondary battery 11 ... Insulation type signal transmitter 12 ... Comparator 13 ... First voltage dividing resistor 14 ... Second voltage dividing resistor 14A ... Earth side resistance 15 ... Voltage drop resistance 16 ... Control switch 17 ... Constant voltage IC
18 ... Control IC
19 ... Control FET

Claims (6)

入力電力を電池(10)を充電する直流電圧に変換するスイッチング電源(1)と、このスイッチング電源(1)の出力電圧を制御する電圧調整回路(2)と、前記スイッチング電源(1)の出力側に接続されて、スイッチング電源(1)の出力電圧を、電池(10)を検出するパルス電圧に変換するスイッチング素子(3)と、このスイッチング素子(3)から出力されるパルス電圧を電池(10)の接続端子(8)に供給して、電池(10)の有無を検出すると共に、電池(10)を充電しない無負荷状態においては、電圧調整回路(2)を介してパルス電圧の”Low”のタイミングに同期して、スイッチング電源(1)の出力電圧を低電圧状態とし、電池(10)の充電状態においてはスイッチング電源(1)の出力電圧を高電圧状態に保持する制御回路(4)を備える充電器。   A switching power supply (1) that converts input power into a DC voltage that charges the battery (10), a voltage adjustment circuit (2) that controls the output voltage of the switching power supply (1), and an output of the switching power supply (1) Connected to the switching element (3) for converting the output voltage of the switching power supply (1) into a pulse voltage for detecting the battery (10), and the pulse voltage output from the switching element (3) to the battery ( 10) is supplied to the connection terminal (8) to detect the presence of the battery (10), and in the no-load state where the battery (10) is not charged, the voltage voltage is adjusted via the voltage adjustment circuit (2). In synchronization with the “Low” timing, the output voltage of the switching power supply (1) is set to a low voltage state, and the output voltage of the switching power supply (1) is held in a high voltage state when the battery (10) is charged ( 4) Charger with. スイッチング電源(1)が制御回路(4)に電源電力を供給しており、さらにスイッチング電源(1)の低電圧状態が制御回路(4)を動作させる電圧である請求項1に記載される充電器。   The charging according to claim 1, wherein the switching power supply (1) supplies power to the control circuit (4), and the low voltage state of the switching power supply (1) is a voltage for operating the control circuit (4). vessel. スイッチング電源(1)の出力側に電池(10)を充電する電圧と電流のいずれか又は両方を制御する充電制御回路(5)を接続しており、スイッチング回路(1)が低電圧状態において、この充電制御回路(5)の電力供給を遮断する電源スイッチ回路(6)を備える請求項1に記載される充電器。   Connected to the output side of the switching power supply (1) is a charge control circuit (5) for controlling either or both of the voltage and current for charging the battery (10), and when the switching circuit (1) is in a low voltage state, The charger according to claim 1, further comprising a power switch circuit (6) for cutting off the power supply of the charge control circuit (5). リチウムイオン二次電池(10A)の充電器であって、充電制御回路(5)が定電圧・定電流回路である請求項3に記載される充電器。   The charger according to claim 3, wherein the charger is a lithium ion secondary battery (10A), and the charge control circuit (5) is a constant voltage / constant current circuit. スイッチング素子(3)が電池(10)の充電を制御する充電スイッチ(7)に併用される請求項1に記載される充電器。   The charger according to claim 1, wherein the switching element (3) is used in combination with a charge switch (7) for controlling charging of the battery (10). パルス電圧の”High”の時間幅を高電圧状態の時間幅よりも短く設定している請求項1に記載される充電器。   The charger according to claim 1, wherein the time width of “High” of the pulse voltage is set shorter than the time width of the high voltage state.
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