JP5285127B2 - 充電電流の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、充電制御技術に関し、特に、充電電流の制御方法に関する。

携帯用の電子機器の充電装置に対し、通常アダプターまたはＵＳＢ電源で電気エネルギーを提供する（すなわち、入力電圧を提供する）ことにより、充電電流を提供し電子機器を充電する。そこで、通常ＵＳＢ電源は、例えば１００ｍＡまたは５００ｍＡの出力電流値に制限される。充電電流がＵＳＢ電源の負担能力より高い場合、入力電圧は急速に降下する。このような過充電電流（ｏｖｅｒ‐ｃｈａｒｇｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ）の場合、従来の充電装置は、入力不足電圧保護（ｉｎｐｕｔ ｕｎｄｅｒ‐ｖｏｌｔａｇｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）により停止される。一旦充電電流が電流制限値より低くなると、入力電圧は正常値に回復し、かつ充電過程は改めて開始される。このような異常の場合は、明らかに充電操作の全体に影響を与えるだけでなく、充電過程が中断されるため、充電効率が比較的に低くなる。

したがって、充電電流が高すぎることで充電過程が中断されるという従来技術の問題を防止することにより、充電効率を上げることは、早急に解決すべき課題の一つである。

充電電流が高すぎることで入力電圧が急速に降下する時、適切に充電電流を減らすことにより入力電圧を前の値に回復し、充電過程が中断されることを防止する。

本発明の目的の一つは、比較的高い充電効率を実現する充電電流の制御方法を提供することにある。

具体的に、本発明の実施例では、入力電圧を受信し充電電流を出力する充電装置に応用する充電電流の制御方法を提供する。本実施例に係る充電電流の制御方法は、充電電流を第１値とする工程と、入力電圧が事前設定した参考電圧より小さいか否かの判断を行う工程と、入力電圧が事前設定した参考電圧より小さい時、入力電圧が事前設定した参考電圧以上に回復するまで、充電電流を第１値から段階的に減らす工程とを含む。

本発明のもう一つの実施例では、入力電圧を受信し充電電流を出力する充電装置に応用する充電電流の制御方法を提供する。本実施例に係る充電電流の制御方法は、充電電流を初期値から段階的に増やす工程と、充電電流が一段階アップ毎に、入力電圧が事前設定した参考電圧より小さいか否かの判断を行う工程とを含み、入力電圧が事前設定した参考電圧より小さい時、充電電流を一段階前の電流値に回復し、また入力電圧が事前設定した参考電圧より小さくない時、充電電流を引き続き段階的に増やす。

本発明のさらにもう一つの実施例では、充電電流の大きさを検出する工程と、検出した充電電流が電流制限値より大きい時、パルス制御信号を発生させ、充電電流を減らすように制御する工程とを含む充電電流の制御方法を提供する。その中、パルス制御信号のパルス幅によって充電電流の減少量が決まる。

本発明の実施例は、充電電流を動的に制御することにより、充電電流が高すぎることで入力電流が急速に降下する時に適切に充電電流を減らして入力電圧を前の値に回復することにより、従来技術の問題である充電過程が中断されることを防止することができるだけでなく、入力電圧を事前設定した参考電圧より小さくないレベルに維持することを前提として、できるだけ充電電流の大きさを増やすことができるため、より高い充電効率を達成することができる。
本発明の上述および他の目的、特徴および利点をより深く理解してもらうため、以下に好適な実施例と共に図面を挙げて以下のように詳しく説明する。

図１は、本発明実施例に係る充電電流の制御方法が適用される充電装置の回路構造を示す概略図である。 図２Ａは、本発明に係る充電電流の制御方法において、充電電流を増やす実施形態を示すフローチャートである。 図２Ｂは、本発明に係る充電電流の制御方法において、充電電流を減らす実施形態を示すフローチャートである。 図３Ａは、本発明に係る充電電流の制御方法の１つの実施形態を示す波形図である。 図３Ｂは、本発明に係る充電電流の制御方法の１つの実施形態を示す波形図である。

図１は、本発明実施例に係る充電電流の制御方法が適用される充電装置の回路構造を示す概略図である。図１に示すように、充電装置１０は、コンパレータＣＭＰと、電流制御器１２と、充電スイッチＣＳとを含み、充電装置１０は、ＵＳＢ電源など電流制限値を持つ外部電源から入力電圧Ｖ_ＩＮを受信して充電電流Ｉ_ＢＡＴを出力し、それで電子機器、例えば携帯電話、カメラなどを充電する。

その中、コンパレータＣＭＰは、マイナス入力端子から入力電圧Ｖ_ＩＮを受信し、プラス入力端子から参考電圧Ｖ_ＲＥＦを受信する。コンパレータＣＭＰは、受信した入力電圧Ｖ_ＩＮと参考電圧Ｖ_ＲＥＦとの相対的な大きさに基づいて、パルス制御信号Ｖ_ＤＰＭを出力する。電流制御器１２は、コンパレータＣＭＰと充電スイッチＣＳの制御端との間に電気的に連結され、充電スイッチＣＳの操作状態を制御することにより、充電電流Ｉ_ＢＡＴの大きさを設定すると共にパルス制御信号Ｖ_ＤＰＭの制御を受け、これにより充電電流Ｉ_ＢＡＴの減少量が決まる。充電スイッチＣＳは、コンパレータＣＭＰに電気的に連結され、入力電圧Ｖ_ＩＮを受信すると共に電流制御器１２の制御を受けることにより、充電電流Ｉ_ＢＡＴを提供し、それで電子機器の再充電可能電池を充電する。図１から分かるように、コンパレータＣＭＰは、入力電圧Ｖ_ＩＮおよび充電電流Ｉ_ＢＡＴを検出するために用いられ、入力電圧Ｖ_ＩＮが参考電圧Ｖ_ＲＥＦより小さく、対応充電電流Ｉ_ＢＡＴが外部電源の電流制限値より大きい時、パルス制御信号Ｖ_ＤＰＭを発生させ（対応コンパレータＣＭＰの出力は高準位であり）、電流制御器１２を制御することにより、充電電流Ｉ_ＢＡＴを減らす。

図１および図２Ａを合わせて参照する。図２Ａは、本発明に係る充電電流の制御方法において、充電電流を増やす実施形態を示すフローチャートである。図２Ａに示すように、まず充電電流Ｉ_ＢＡＴを既定値（例えば、充電開始時の初期値）とし（工程Ｓ１００）、次に充電電流Ｉ_ＢＡＴを段階的に増やし（工程Ｓ１２０）、充電電流Ｉ_ＢＡＴが一段階値増えると、入力電圧Ｖ_ＩＮが参考電圧Ｖ_ＲＥＦより小さいか否かの判断を行い（工程Ｓ１４０）、「はい」と判断される場合、充電電流Ｉ_ＢＡＴが電流制限値を超えていること意味するため、充電電流Ｉ_ＢＡＴを前の値に回復するように制御する（工程Ｓ１６０）。一方、判断結果が「いいえ」である場合は、充電電流Ｉ_ＢＡＴが電流制限値を超えていないことを意味するため、充電電流を引き続き段階的に増やし（工程Ｓ１８０）、工程Ｓ１４０へ戻る。図２Ａから分かるように、充電電流Ｉ_ＢＡＴは、初期値（第２値）から目標値（第１値）まで段階的に増大する。これにより、充電電流Ｉ_ＢＡＴの最大化を実現し、さらに比較的高い充電効率を達成することができる。

図１および図２Ｂを合わせて参照する。図２Ｂは、本発明に係る充電電流の制御方法において、充電電流を減らす実施形態を示すフローチャートである。図２Ｂに示すように、充電電流Ｉ_ＢＡＴを特定値とする（工程Ｓ３００）。ここで、特定値は、例えば図２Ａに示すような流れ工程を行うことにより得た充電電流の目標値または電流制限値を超えている値である。次に、入力電圧Ｖ_ＩＮが参考電圧Ｖ_ＲＥＦより小さいか否かの判断を行い（工程Ｓ３２０）、「はい」と判断される場合は、充電電流Ｉ_ＢＡＴが電流制限値を超えていることを意味するため、充電電流Ｉ_ＢＡＴを段階的に減らすように制御し（工程Ｓ３４０）、工程Ｓ３２０へ戻る。一方、判断結果が「いいえ」である場合は、充電電流Ｉ_ＢＡＴが電流制限値を超えていないことを意味するため、充電電流Ｉ_ＢＡＴをそのまま維持する（工程Ｓ３６０）。図２Ｂから分かるように、充電電流Ｉ_ＢＡＴが電流制限値を超えている時、本発明の実施例では、充電電流Ｉ_ＢＡＴを停止するのではなく、充電電流Ｉ_ＢＡＴを段階的に減らすため、充電効率を向上することが可能である。

図１および図３Ａを合わせて参照する。図３Ａは、本発明に係る充電電流の制御方法の１つの実施形態を示す波形図である。図３Ａにおいて、充電電流Ｉ_ＢＡＴを、図２Ａに示すように段階的に、電流制限値Ｉ_ＬＩＭを超えるまで増やす。図３Ａから分かるように、充電電流Ｉ_ＢＡＴを同じ値の３段階を段階的に増やした後、充電電流Ｉ_ＢＡＴが電流制限値Ｉ_ＬＩＭを超えているため、入力電圧Ｖ_ＩＮは、参考電圧Ｖ_ＲＥＦより小さくなるまで急速に降下し、コンパレータＣＭＰは、パルス制御信号Ｖ_ＤＰＭを発生させ（対応コンパレータＣＭＰの出力は高準位であり）、段階的に充電電流Ｉ_ＢＡＴを１段階値戻すように充電流制御器１２を動作させ、戻した後の充電電流Ｉ_ＢＡＴが電流制限値Ｉ_ＬＩＭを超えていないため、入力電圧Ｖ_ＩＮは、参考電圧Ｖ_ＲＥＦ以上に回復し、コンパレータＣＭＰの出力は、低準位に変わり、パルス制御信号Ｖ_ＤＰＭの出力は停止する。その後、充電電流Ｉ_ＢＡＴを戻した後の値に維持しながら充電操作を行う。理解すべきことは、充電電流Ｉ_ＢＡＴは、上述したように同一の段階値で増やすことに限定されず、異なる段階値で増やしてもよく、例えば、段階値を次第に減らすことも可能である。

図１および図３Ｂを合わせて参照する。図３Ｂは、本発明に係る充電電流の制御方法の１つの実施形態を示す波形図である。図３Ｂにおいて、充電電流Ｉ_ＢＡＴは、電流制限値Ｉ_ＬＩＭを超えるまで、直線的に増やす。図３Ｂから分かるように、充電電流Ｉ_ＢＡＴを、電流制限値Ｉ_ＬＩＭを超えるまでに直線的に増やした後、入力電圧Ｖ_ＩＮは、参考電圧Ｖ_ＲＥＦより小さくなるように急速に降下し、この時、コンパレータＣＭＰは、パルス制御信号Ｖ_ＤＰＭを発生させ（対応コンパレータＣＭＰの出力は高準位であり）、図２Ｂに示すように充電電流Ｉ_ＢＡＴを段階的に減らすように充電流制御器１２を動作させ、充電電流Ｉ_ＢＡＴを同じ値の２段階を段階的に減らし、減らした後の充電電流Ｉ_ＢＡＴが電流制限値Ｉ_ＬＩＭを超えていないため、入力電圧Ｖ_ＩＮは参考電圧Ｖ_ＲＥＦ以上に回復し、コンパレータＣＭＰの出力は低準位に変わり、パルス制御信号Ｖ_ＤＰＭの出力は停止する。その後、充電電流Ｉ_ＢＡＴを減らした後の値に維持しながら充電操作を行う。理解すべきことは、充電電流Ｉ_ＢＡＴは、上述したように同一の段階値で減らすことに限定されず、異なる段階値で減らしてもよく、例えば、段階値を次第に減らすことも可能である。

また、図３Ａと図３Ｂとを比較することにより、以下のことが分かる。すなわち、パルス制御信号Ｖ_ＤＰＭのパルス幅によって、充電電流Ｉ_ＢＡＴの減少量が決まる。例えば、図３Ｂにおけるパルス幅と比べて図３Ａにおけるパルス幅が小さいため、それに対応するように、図３Ａにおいて充電電流Ｉ_ＢＡＴを減らす段階値は、図３Ｂにおいて充電電流Ｉ_ＢＡＴを減らす段階値より小さい。

以上をまとめると、本発明実施例は、充電電流を動的に制御することにより、充電電流が高すぎることで入力電流が急速に降下する時に適切に充電電流を減らして入力電圧を前の値に回復することにより、従来技術の問題である充電過程が中断されることを防止することができるだけでなく、入力電圧を事前設定した参考電圧より小さくないレベルに維持することを前提として、できるだけ充電電流の大きさを増やすことができるため、より高い充電効率を達成することができる。

好適な実施例により本発明を以上のように開示したが、本発明はそれに限定されない。当業者は、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、本発明を変更や修飾することができるため、本発明の保護範囲は、添付されている以下の特許請求の範囲により定義される。

１０ 充電装置
１２ 電流制御器
ＣＭＰ コンパレータ
ＣＳ 充電スイッチ
Ｖ_ＩＮ 入力電圧
Ｖ_ＲＥＦ 参考電圧
Ｖ_ＤＰＭ パルス制御信号
Ｉ_ＢＡＴ 充電電流
Ｓ１００〜Ｓ１８０、Ｓ３００〜Ｓ３６０ 工程
Ｉ_ＬＩＭ 電流制限値

Claims (8)

1. 入力電圧を受信し充電電流を出力する充電装置に応用する充電電流の制御方法であって、
   該充電電流を第１値とする工程と、
   該入力電圧が事前設定した参考電圧より小さいか否かの判断を行う工程と、
   該入力電圧が該事前設定した参考電圧より小さい時、パルス制御信号を発生させ、該入力電圧が該事前設定した参考電圧以上に回復するまで、該充電電流を該第１値から段階的に減らす工程とを含むことを特徴とする充電電流の制御方法。
2. 該入力電圧が該事前設定した参考電圧より小さくない時、該充電電流を該第１値に維持する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の充電電流の制御方法。
3. 該充電電流を第１値とする工程は、
   該充電電流を第２値から直線的に該第１値まで増やすことを含むことを特徴とする請求項１に記載の充電電流の制御方法。
4. 該充電電流を第１値とする工程は、
   該充電電流を第２値から該第１値まで段階的に増やすこと含むことを特徴とする請求項１に記載の充電電流の制御方法。
5. 入力電圧を受信し充電電流を出力する充電装置に応用する充電電流の制御方法であって、
   該充電電流を初期値から段階的に増やす工程と、
   該充電電流が一段階アップ毎に、該入力電圧が事前設定した参考電圧より小さいか否かの判断を行う工程とを含み、
   該入力電圧が該事前設定した参考電圧より小さい時、該充電電流を一段階前の電流値に回復し、また
   該入力電圧が該事前設定した参考電圧より小さくない時、該充電電流を引き続き段階的に増やすことを特徴とする充電電流の制御方法。
6. 該充電電流を段階的に増やす量が同一であることを特徴とする請求項５に記載の充電電流の制御方法。
7. 充電電流の大きさを検出する工程と、
   検出した充電電流が電流制限値より大きい時、パルス制御信号を発生させ、該充電電流を段階的に減らすように制御する工程とを含み、
   該パルス制御信号のパルス幅によって該充電電流の減少量が決まることを特徴とする充電電流の制御方法。
8. 該パルス制御信号のパルス幅によって、該充電電流を減らす段階数が決まるため、該充電電流の減少量が決まることを特徴とする請求項７に記載の充電電流の制御方法。