JP6733512B2 - Charger - Google Patents

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Description

本発明は、充電器に関する。 The present invention relates to a charger.

二次電池を充電する際に、電池パックから送信される充電電流指令値を用いずに、定電流定電圧制御を実行する充電器がある。こうした充電器では、例えば、制御IC(Integrated Circuit)は、DC/DC(Direct Current/Direct Current)コンバータ部からの出力電流に対応する電圧が所定の基準電圧に一致するように定電流制御を実行する。そして、充電器からの出力電圧が満充電電圧に達すると、制御ICは、DC/DCコンバータ部からの出力電圧が所定の基準電圧に一致するように定電圧制御を実行する。 There is a charger that performs constant current/constant voltage control without using a charging current command value transmitted from a battery pack when charging a secondary battery. In such a charger, for example, a control IC (Integrated Circuit) executes constant current control so that a voltage corresponding to an output current from a DC/DC (Direct Current/Direct Current) converter unit matches a predetermined reference voltage. To do. Then, when the output voltage from the charger reaches the full-charge voltage, the control IC executes constant voltage control so that the output voltage from the DC/DC converter unit matches a predetermined reference voltage.

なお、関連する技術として、特許文献1及び2に記載の技術が知られている。 Note that as related techniques, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 are known.

特開平10−136578号公報JP, 10-136578, A 特許第3213401号明細書Japanese Patent No. 3213401

しかしながら、定電流充電から定電圧充電へ切り替えられる瞬間、基準電圧と比較される電圧がDC/DCコンバータ部から制御ICに入力されなくなると、制御ICの制御が不安定になる。この結果、制御ICからDC/DCコンバータ部へ出力されるPWM(Pulse Width Modulation)信号のデューティ比が大きくなって、充電器から電池パックに過電圧が出力される虞がある。 However, when the voltage compared with the reference voltage is not input to the control IC from the DC/DC converter unit at the moment when the constant current charging is switched to the constant voltage charging, the control of the control IC becomes unstable. As a result, the duty ratio of the PWM (Pulse Width Modulation) signal output from the control IC to the DC/DC converter unit increases, and there is a risk that an overvoltage may be output from the charger to the battery pack.

本発明の一側面に係る目的は、充電器において定電流充電から定電圧充電へ切り替える際に充電器から電池パックに過電圧が出力されることを防止する充電器を提供することである。 An object of one aspect of the present invention is to provide a charger that prevents an overvoltage from being output from the charger to the battery pack when switching from constant current charging to constant voltage charging in the charger.

本発明に係る一つの形態である充電器は、制御回路、DC/DCコンバータ部、電流検出部、フィードバック抵抗、切り替え器、及び充電制御部を含む。制御回路は、基準電圧とフィードバック電圧との差分に従ってPWM信号を生成する。DC/DCコンバータ部は、PWM信号に従って所定の出力電圧を出力する。電流検出部は、DC/DCコンバータ部からの出力電流に対応する第1の電圧を出力する。フィードバック抵抗は、DC/DCコンバータ部からの出力電圧を分圧する。切り替え器は、制御回路に入力するフィードバック電圧を第1の電圧又はフィードバック抵抗で分圧された第2の電圧に切り替える。充電制御部は、基準電圧とフィードバック電圧とを制御する。 A charger, which is one mode of the present invention, includes a control circuit, a DC/DC converter unit, a current detection unit, a feedback resistor, a switcher, and a charging control unit. The control circuit generates the PWM signal according to the difference between the reference voltage and the feedback voltage. The DC/DC converter unit outputs a predetermined output voltage according to the PWM signal. The current detection unit outputs the first voltage corresponding to the output current from the DC/DC converter unit. The feedback resistor divides the output voltage from the DC/DC converter unit. The switcher switches the feedback voltage input to the control circuit to the first voltage or the second voltage divided by the feedback resistor. The charge control unit controls the reference voltage and the feedback voltage.

充電制御部は、定電流充電を実行する場合に、DC/DCコンバータ部からの出力電流を所定の一定電流に一致させる第1の基準電圧に基準電圧を制御し、フィードバック電圧として第1の電圧が制御回路に入力するように切り替え器を制御する。また、充電制御部は、出力電圧が所定の一定電圧に達すると、制御回路の動作が停止する動作停止電圧以下に基準電圧を下げ、フィードバック電圧として第2の電圧が制御回路に入力するように切り替え器を制御する。さらに、充電制御部は、基準電圧を動作停止電圧から、出力電圧を一定電圧に一致させる第2の基準電圧まで徐々に上げた後、定電圧充電を実行する。 The charging control unit controls the reference voltage to a first reference voltage that matches the output current from the DC/DC converter unit with a predetermined constant current when performing the constant current charging, and uses the first voltage as the feedback voltage. Controls the switch to input to the control circuit. Further, the charging control unit lowers the reference voltage to an operation stop voltage or less at which the operation of the control circuit stops when the output voltage reaches a predetermined constant voltage, and the second voltage is input to the control circuit as a feedback voltage. Control the switch. Further, the charge control unit gradually raises the reference voltage from the operation stop voltage to the second reference voltage that matches the output voltage with the constant voltage, and then performs the constant voltage charging.

一実施形態に従った充電器によれば、充電器において定電流充電から定電圧充電へ切り替える際に充電器から電池パックに過電圧が出力されることを防止することができる。 According to the charger according to the embodiment, it is possible to prevent the charger from outputting an overvoltage to the battery pack when switching from constant current charging to constant voltage charging.

実施形態に従った充電器全体の概略的な構成例を示す図である。It is a figure which shows the schematic structural example of the whole charger according to embodiment. 実施形態に従った充電器の一部の詳細な構成例を示す図である。It is a figure which shows the detailed structural example of some chargers according to embodiment. 実施形態に従った充電器が実行する充電制御の例示的なフロー図である。FIG. 7 is an exemplary flow diagram of charging control performed by a charger according to an embodiment.

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図1は、実施形態に従った充電器全体の概略的な構成例を示す図である。図1に示す構成例では、実施形態に従った充電器の一例である充電器1は、4つの電源ユニット11と、充電器制御ユニット12とを含む。
Embodiments will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration example of the entire charger according to the embodiment. In the configuration example illustrated in FIG. 1, the charger 1, which is an example of the charger according to the embodiment, includes four power supply units 11 and a charger control unit 12.

各電源ユニット11は、電源2から入力した交流電力(例えば、3相交流電力)を所定の直流電力に変換し、該直流電力を電池パック3の二次電池31へ出力する。二次電池31は、例えば、1つ以上のリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、又は電気二重層コンデンサにより構成される。なお、図1に示した構成例では、4つの電源ユニット11が充電器1に含まれるが、実施形態に従った充電器には任意の数の電源ユニットが含まれてもよい。 Each power supply unit 11 converts AC power (for example, three-phase AC power) input from the power supply 2 into predetermined DC power, and outputs the DC power to the secondary battery 31 of the battery pack 3. The secondary battery 31 is composed of, for example, one or more lithium ion batteries, nickel hydrogen batteries, or electric double layer capacitors. Note that, in the configuration example shown in FIG. 1, the four power supply units 11 are included in the charger 1, but the charger according to the embodiment may include any number of power supply units.

各電源ユニット11は、3つの直流変換部111、電源ユニット制御部112、及びAC/DC(Alternating Current/Direct Current)コンバータ113を含む。
3つの直流変換部111は、電源2から電源ユニット11に入力する3相交流電力の内の対応する1相の交流電力を所定の直流電力に夫々変換する。なお、図1に示した構成例では、3つの直流変換部111が含まれるが、実施形態に従った充電器には、電源2の送電形式等に応じて任意の数の直流変換部が含まれてよい。
Each power supply unit 11 includes three DC conversion units 111, a power supply unit control unit 112, and an AC/DC (Alternating Current/Direct Current) converter 113.
The three DC converters 111 respectively convert corresponding one-phase AC power of the three-phase AC power input from the power supply 2 to the power supply unit 11 into predetermined DC power. Note that the configuration example shown in FIG. 1 includes three DC converters 111, but the charger according to the embodiment includes an arbitrary number of DC converters according to the power transmission format of the power supply 2, and the like. You can

各直流変換部111は、PFC(Power Factor Correction)回路1111、DC/DCコンバータ1112、及び基準電圧出力回路1113を含む。
PFC回路1111は、入力した交流電流の高調波成分を除去すると共に、入力した交流電圧を直流電圧に変換する。DC/DCコンバータ1112は、基準電圧出力回路1113から入力した基準電圧に一致する直流電圧を、PFC回路1111から入力した直流電圧から生成して出力する。DC/DCコンバータ1112に入力する基準電圧は、基準電圧出力回路1113を介して電源ユニット制御部112により制御される。
Each DC converter 111 includes a PFC (Power Factor Correction) circuit 1111, a DC/DC converter 1112, and a reference voltage output circuit 1113.
The PFC circuit 1111 removes a harmonic component of the input AC current and converts the input AC voltage into a DC voltage. The DC/DC converter 1112 generates a DC voltage matching the reference voltage input from the reference voltage output circuit 1113 from the DC voltage input from the PFC circuit 1111 and outputs the DC voltage. The reference voltage input to the DC/DC converter 1112 is controlled by the power supply unit controller 112 via the reference voltage output circuit 1113.

電源ユニット制御部112は、実施形態に従った充電制御部の一例である。電源ユニット制御部112は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、マルチコアCPU、又はプログラマブルディバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)やPLD(Programmable Logic Device)等)により構成される。電源ユニット制御部112は、電源ユニット11に含まれる各部の動作を制御する。例えば、電源ユニット制御部112は、充電器制御ユニット12と通信し、DC/DCコンバータ1112からの出力を定電流定電圧制御する。 The power supply unit controller 112 is an example of a charging controller according to the embodiment. The power supply unit controller 112 is configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit), a multi-core CPU, or a programmable device (FPGA (Field Programmable Gate Array), PLD (Programmable Logic Device), or the like). The power supply unit control unit 112 controls the operation of each unit included in the power supply unit 11. For example, the power supply unit control unit 112 communicates with the charger control unit 12 and controls the output from the DC/DC converter 1112 by constant current and constant voltage.

電源ユニット制御部112は、AC/DCコンバータ113から供給された直流電力によって動作する。AC/DCコンバータ113は、電源2から入力した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を電源ユニット制御部112へ出力する。 The power supply unit controller 112 operates by the DC power supplied from the AC/DC converter 113. The AC/DC converter 113 converts AC power input from the power supply 2 into DC power and outputs the DC power to the power supply unit controller 112.

充電器制御ユニット12は、AC/DCコンバータ121及び充電器制御部122を含む。
充電器制御部122は、例えば、CPU、マルチコアCPU、又はプログラマブルディバイス(FPGAやPLD等)により構成される。充電器制御部122は、電源ユニット制御部112及び電池パック3の電池制御ユニット32と通信し、充電器1に含まれる各部の動作を制御する。
The charger control unit 12 includes an AC/DC converter 121 and a charger control unit 122.
The charger control unit 122 is composed of, for example, a CPU, a multi-core CPU, or a programmable device (FPGA, PLD, or the like). The charger control unit 122 communicates with the power supply unit control unit 112 and the battery control unit 32 of the battery pack 3 to control the operation of each unit included in the charger 1.

充電器制御部122は、AC/DCコンバータ121から供給された直流電力によって動作する。AC/DCコンバータ121は、電源2から入力した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を充電器制御部122へ出力する。 The charger control unit 122 operates with the DC power supplied from the AC/DC converter 121. The AC/DC converter 121 converts the AC power input from the power source 2 into DC power and outputs the DC power to the charger control unit 122.

実施形態に従った充電器により実行される充電制御の具体例を図2及び図3を参照しながら更に説明する。
図2は、実施形態に従った充電器の一部の詳細な構成例を示す図である。図2には、図1に示した充電器1に含まれる構成要素の一部のみが示されている。例えば、図2には、任意の1つの電源ユニット11に含まれる任意の1つの直流変換部111の構成要素と電源ユニット制御部112とが示されている。また、充電器制御部122が示されている。図2に示す構成例では、各直流変換部111には、PFC回路1111、DC/DCコンバータ1112、及び基準電圧出力回路1113が含まれる。
A specific example of the charging control executed by the charger according to the embodiment will be further described with reference to FIGS. 2 and 3.
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration example of a part of the charger according to the embodiment. FIG. 2 shows only some of the components included in the charger 1 shown in FIG. For example, FIG. 2 shows the components of any one DC converter 111 included in any one power supply unit 11 and the power supply unit controller 112. Also, the charger controller 122 is shown. In the configuration example shown in FIG. 2, each DC converter 111 includes a PFC circuit 1111, a DC/DC converter 1112, and a reference voltage output circuit 1113.

DC/DCコンバータ1112は、第1のスイッチング素子S1、制御回路Ccv、DC/DCコンバータ部CONV、電流検出部SNSR、第1のフィードバック抵抗Rf1、第2のフィードバック抵抗Rf2、ヒューズF、及びダイオードDを含む。また、DC/DCコンバータ部CONVは、第2のスイッチング素子S2、第3のスイッチング素子S3、インダクタL、及び第1のコンデンサC1を含む。 The DC/DC converter 1112 includes a first switching element S1, a control circuit Ccv, a DC/DC converter unit CONV, a current detection unit SNSR, a first feedback resistor Rf1, a second feedback resistor Rf2, a fuse F, and a diode D. including. In addition, the DC/DC converter unit CONV includes a second switching element S2, a third switching element S3, an inductor L, and a first capacitor C1.

第1のスイッチング素子S1は実施形態に従った切り替え器の一例である。第1のスイッチング素子S1は、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等の半導体スイッチや電磁式リレー等により構成される。 The first switching element S1 is an example of a switch according to the embodiment. The first switching element S1 is composed of, for example, a semiconductor switch such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or an electromagnetic relay.

制御回路Ccvには基準電圧とフィードバック電圧とが入力する。制御回路Ccvは、フィードバック電圧が基準電圧に一致するように、基準電圧とフィードバック電圧との差分に従って、DC/DCコンバータ部CONVへ出力されるPWM信号を生成する。 The reference voltage and the feedback voltage are input to the control circuit Ccv. The control circuit Ccv generates a PWM signal output to the DC/DC converter unit CONV according to the difference between the reference voltage and the feedback voltage so that the feedback voltage matches the reference voltage.

制御回路Ccvに入力する基準電圧は、電源ユニット制御部112の制御に従って基準電圧出力回路1113により生成される。例えば、定電流充電中、基準電圧は、DC/DCコンバータ部CONVからの出力電流を所定の一定電流に一致させる第1の基準電圧に制御される。また、定電圧充電中、基準電圧は、DC/DCコンバータ部CONVからの出力電圧を所定の一定電圧に一致させる第2の基準電圧に制御される。 The reference voltage input to the control circuit Ccv is generated by the reference voltage output circuit 1113 under the control of the power supply unit controller 112. For example, during constant current charging, the reference voltage is controlled to the first reference voltage that matches the output current from the DC/DC converter unit CONV with a predetermined constant current. Further, during constant voltage charging, the reference voltage is controlled to the second reference voltage that matches the output voltage from the DC/DC converter unit CONV with a predetermined constant voltage.

また、制御回路Ccvに入力するフィードバック電圧は、電源ユニット制御部112の制御に従って第1のスイッチング素子S1により第1の電圧又は第2の電圧に切り替えられる。第1の電圧は、DC/DCコンバータ部CONVからの出力電流に対応する電圧であり、電流検出部SNSRにより検出されて出力される。電流検出部SNSRは、例えば、ホール素子やシャント抵抗により構成される。第2の電圧は、DC/DCコンバータ部CONVからの出力電圧が第1のフィードバック抵抗Rf1及び第2のRf2により分圧された電圧である。図2に示すように、第1の電圧及び第2の電圧は電源ユニット制御部112にも出力される。 The feedback voltage input to the control circuit Ccv is switched to the first voltage or the second voltage by the first switching element S1 according to the control of the power supply unit controller 112. The first voltage is a voltage corresponding to the output current from the DC/DC converter unit CONV, and is detected and output by the current detection unit SNSR. The current detection unit SNSR is composed of, for example, a Hall element or a shunt resistor. The second voltage is a voltage obtained by dividing the output voltage from the DC/DC converter unit CONV by the first feedback resistor Rf1 and the second Rf2. As shown in FIG. 2, the first voltage and the second voltage are also output to the power supply unit controller 112.

第2のスイッチング素子S2及び第3のスイッチング素子S3は、例えば、MOSFET等の半導体スイッチ等により構成される。DC/DCコンバータ部CONVにおいて、第2のスイッチング素子S2及び第3のスイッチング素子S3は、制御回路Ccvから入力したPWM信号に従って夫々オン又はオフし、PFC回路1111から入力した直流電圧を時分割する。インダクタL及び第1のコンデンサC1は、時分割された直流電圧を平滑化し、所望の直流電圧/電流を電池パック3内の二次電池31へ出力する。ヒューズFは、DC/DCコンバータ1112から過電流が出力されることを防止するために設けられ、インダクタL及び第1のコンデンサC1を介した出力電流が過電流になると切断される。ダイオードDは、バッテリ31からDC/DCコンバータ1112へ逆流することによるDC /DCコンバータ部の故障を防止する。 The second switching element S2 and the third switching element S3 are composed of, for example, semiconductor switches such as MOSFETs. In the DC/DC converter unit CONV, the second switching element S2 and the third switching element S3 are respectively turned on or off according to the PWM signal input from the control circuit Ccv, and the DC voltage input from the PFC circuit 1111 is time-divided. .. The inductor L and the first capacitor C1 smooth the time-divided DC voltage and output a desired DC voltage/current to the secondary battery 31 in the battery pack 3. The fuse F is provided to prevent an overcurrent from being output from the DC/DC converter 1112, and is blown when the output current via the inductor L and the first capacitor C1 becomes an overcurrent. The diode D prevents a failure of the DC/DC converter unit due to backflow from the battery 31 to the DC/DC converter 1112.

基準電圧出力回路1113は、基準電圧生成回路Cvr、第2のコンデンサC2、抵抗R、及び第4のスイッチング素子S4を含む。
基準電圧生成回路Cvrは、所定の電圧源Vsから基準電圧を生成する。第4のスイッチング素子S4は、電源ユニット制御部112から出力されたパルス信号に従ってオン又はオフする。所定の抵抗Rは第4のスイッチング素子S4と直列接続され、第2のコンデンサC2は第4のスイッチング素子S4及び抵抗Rと並列接続される。第2のコンデンサC2は、基準電圧生成回路Cvrから出力された基準電圧を、第4のスイッチング素子S4のオン又はオフに従って充放電する。この結果、基準電圧生成回路Cvrから出力された基準電圧は、電源ユニット制御部112によって所定の基準電圧に制御され、所定の基準電圧が制御回路Ccvへ出力される。
The reference voltage output circuit 1113 includes a reference voltage generation circuit Cvr, a second capacitor C2, a resistor R, and a fourth switching element S4.
The reference voltage generation circuit Cvr generates a reference voltage from a predetermined voltage source Vs. The fourth switching element S4 is turned on or off according to the pulse signal output from the power supply unit controller 112. The predetermined resistor R is connected in series with the fourth switching element S4, and the second capacitor C2 is connected in parallel with the fourth switching element S4 and the resistor R. The second capacitor C2 charges and discharges the reference voltage output from the reference voltage generation circuit Cvr according to whether the fourth switching element S4 is on or off. As a result, the reference voltage output from the reference voltage generation circuit Cvr is controlled to the predetermined reference voltage by the power supply unit controller 112, and the predetermined reference voltage is output to the control circuit Ccv.

図3は、実施形態に従った充電器が実行する充電制御の例示的なフロー図である。
電池パック3が充電器1に接続された後、充電器制御部122は、二次電池31の現在の電圧と二次電池31の満充電電圧とを電池制御ユニット32から受信する(ステップS101)。充電器制御部122は二次電池31の現在の電圧と満充電電圧とを比較する。二次電池31の現在の電圧が満充電電圧である場合(ステップS102で“NO”)、一連の処理はステップS110に進む。二次電池31の現在の電圧が満充電電圧未満である場合(ステップS102で“YES”)、一連の処理はステップS103に進む。
FIG. 3 is an exemplary flow diagram of charging control performed by a charger according to an embodiment.
After the battery pack 3 is connected to the charger 1, the charger control unit 122 receives the current voltage of the secondary battery 31 and the full charge voltage of the secondary battery 31 from the battery control unit 32 (step S101). .. The charger control unit 122 compares the current voltage of the secondary battery 31 with the full charge voltage. When the current voltage of the secondary battery 31 is the full charge voltage (“NO” in step S102), the series of processes proceeds to step S110. When the current voltage of the secondary battery 31 is less than the full charge voltage (“YES” in step S102), the series of processes proceeds to step S103.

ステップS103において、充電器制御部122は電源ユニット制御部112に定電流充電を指示する。電源ユニット制御部112はDC/DCコンバータ1112を定電流制御する。具体的には、電源ユニット制御部112は、フィードバック電圧として第1の電圧が制御回路Ccvに入力するように第1のスイッチング素子S1を制御する。また、電源ユニット制御部112は、第4のスイッチング素子S4へ出力するパルス信号のデューティ比を制御することで、基準電圧出力回路1113から制御回路Ccvに入力する基準電圧を第1の基準電圧に制御する。 In step S103, the charger control unit 122 instructs the power supply unit control unit 112 to perform constant current charging. The power supply unit controller 112 controls the DC/DC converter 1112 with a constant current. Specifically, the power supply unit controller 112 controls the first switching element S1 so that the first voltage as the feedback voltage is input to the control circuit Ccv. In addition, the power supply unit control unit 112 controls the duty ratio of the pulse signal output to the fourth switching element S4 to set the reference voltage input from the reference voltage output circuit 1113 to the control circuit Ccv to the first reference voltage. Control.

定電流充電の実行中、電源ユニット制御部112は、第1の電圧から算出されるDC/DCコンバータ1112からの出力電流値と、第2の電圧から算出されるDC/DCコンバータ1112からの出力電圧値とを充電器制御部122へ出力する。充電器制御部122は、各電源ユニット制御部112から入力した出力電流値と出力電圧値とを乗算することで、各DC/DCコンバータ1112からの出力電力を計算する。充電器制御部122は、計算した出力電力の値を合算することで、充電器1の現在の出力電力を計算する。 During execution of the constant current charging, the power supply unit controller 112 outputs the output current value from the DC/DC converter 1112 calculated from the first voltage and the output current from the DC/DC converter 1112 calculated from the second voltage. The voltage value is output to the charger control unit 122. The charger control unit 122 calculates the output power from each DC/DC converter 1112 by multiplying the output current value and the output voltage value input from each power supply unit control unit 112. The charger control unit 122 calculates the current output power of the charger 1 by summing the calculated output power values.

充電器1の現在の出力電力が充電器1の定格電力未満である場合(ステップS104で“NO”)、一連の処理はステップS106に進む。充電器1の現在の出力電力が充電器1の定格電力に到達した場合(ステップS104で“YES”)、一連の処理はステップS105に進む。 If the current output power of charger 1 is less than the rated power of charger 1 (“NO” in step S104), the series of processes proceeds to step S106. When the current output power of the charger 1 reaches the rated power of the charger 1 (“YES” in step S104), the series of processes proceeds to step S105.

ステップS105において、充電器制御部122は電源ユニット制御部112に定電力充電を指示する。電源ユニット制御部112はDC/DCコンバータ1112を定電力制御する。具体的には、電源ユニット制御部112は、第4のスイッチング素子S4へ出力するパルス信号のデューティ比を制御することで、DC/DCコンバータ1112からの出力電圧の増加に応じて第1の基準電圧を下げる。このように、定電流充電中に定電力充電を実行することで、充電器1からの出力電圧を所定電圧(例えば、満充電電圧)まで上げることができ、二次電池31を満充電電圧まで充電することができる。 In step S105, the charger control unit 122 instructs the power supply unit control unit 112 to perform constant power charging. The power supply unit controller 112 controls the DC/DC converter 1112 at a constant power. Specifically, the power supply unit control unit 112 controls the duty ratio of the pulse signal output to the fourth switching element S4, so that the first reference value increases in accordance with the increase in the output voltage from the DC/DC converter 1112. Lower the voltage. As described above, by performing the constant power charging during the constant current charging, the output voltage from the charger 1 can be increased to a predetermined voltage (for example, the full charging voltage), and the secondary battery 31 can be charged to the full charging voltage. Can be charged.

充電器制御部122は、各電源ユニット制御部112から入力した出力電圧値を合算することで、充電器1の現在の出力電圧を計算する。充電器1の現在の出力電圧が満充電電圧未満である場合(ステップS106で“NO”)、一連の処理はステップS103に戻る。 The charger control unit 122 calculates the current output voltage of the charger 1 by summing the output voltage values input from the power supply unit control units 112. When the current output voltage of the charger 1 is less than the full charge voltage (“NO” in step S106), the series of processes returns to step S103.

充電器1の現在の出力電圧が満充電電圧に到達した場合(ステップS106で“YES”)、電源ユニット制御部112は、定電流充電から定電圧充電への切り替えを電源ユニット制御部112に指示する。電源ユニット制御部112は、第4のスイッチング素子S4へ出力されるパルス信号のデューティ比を制御することで、制御回路Ccvの動作が停止する所定の動作停止電圧以下に基準電圧を下げる(ステップS107)。この結果、制御回路Ccvの動作は停止する。 When the current output voltage of the charger 1 reaches the full charge voltage (“YES” in step S106), the power supply unit control unit 112 instructs the power supply unit control unit 112 to switch from constant current charging to constant voltage charging. To do. The power supply unit control unit 112 controls the duty ratio of the pulse signal output to the fourth switching element S4 to lower the reference voltage below a predetermined operation stop voltage at which the operation of the control circuit Ccv stops (step S107). ). As a result, the operation of the control circuit Ccv stops.

電源ユニット制御部112は、フィードバック電圧として第2の電圧が制御回路Ccvに入力するように第1のスイッチング素子S1を制御する(ステップS108)。そして、電源ユニット制御部112は、第4のスイッチング素子S4へ出力するパルス信号のデューティ比を制御することで、動作停止電圧から第2の基準電圧まで基準電圧を徐々に上げる(ステップS109)。 The power supply unit controller 112 controls the first switching element S1 so that the second voltage as the feedback voltage is input to the control circuit Ccv (step S108). Then, the power supply unit control unit 112 gradually increases the reference voltage from the operation stop voltage to the second reference voltage by controlling the duty ratio of the pulse signal output to the fourth switching element S4 (step S109).

ステップS109での処理が実行された後、電源ユニット制御部112は、充電器1からの出力電流が所定電流以上である間(ステップS111で“NO”)、DC/DCコンバータ1112を定電圧制御する(ステップS110)。充電器1からの出力電流が所定電流未満になると(ステップS111で“YES”)、一連の処理は終了する。 After the processing in step S109 is executed, the power supply unit control unit 112 controls the DC/DC converter 1112 at a constant voltage while the output current from the charger 1 is equal to or higher than a predetermined current (“NO” in step S111). (Step S110). When the output current from the charger 1 becomes less than the predetermined current (“YES” in step S111), the series of processes ends.

このように、制御回路Ccvの動作が停止した後に(ステップS107)、制御回路Ccvに入力するフィードバック電圧が切り替えられる(ステップS108)。このため、定電流充電から定電圧充電へ切り替えられる時に、基準電圧と比較されるフィードバック電圧がDC/DCコンバータ部CONVから制御回路Ccvに入力されずに、制御回路Ccvの制御が不安定になることはない。したがって、実施形態に従った充電器よれば、定電流充電から定電圧充電へ切り替えられる瞬間に充電器から二次電池に過電圧が印加されることを防止できる。 In this way, after the operation of the control circuit Ccv is stopped (step S107), the feedback voltage input to the control circuit Ccv is switched (step S108). Therefore, when the constant current charging is switched to the constant voltage charging, the feedback voltage compared with the reference voltage is not input from the DC/DC converter unit CONV to the control circuit Ccv, and the control of the control circuit Ccv becomes unstable. There is no such thing. Therefore, according to the charger according to the embodiment, it is possible to prevent the overvoltage from being applied from the charger to the secondary battery at the moment when the constant current charging is switched to the constant voltage charging.

また、制御回路Ccvに入力するフィードバック電圧が切り替えられた後(ステップS108)、動作停止電圧から第2の基準電圧へ基準電圧がソフトスタートさせられる(ステップS109)。このため、定電流充電から定電圧充電へ切り替えられる時に、充電器1からの出力電圧は、ソフトスタートさせられた基準電圧に応じて徐々に増加する。したがって、実施形態に従った充電器によれば、定電流充電から定電圧充電へ切り替えられる瞬間に充電器から二次電池に過電圧が印加されることを防止できる。 After the feedback voltage input to the control circuit Ccv is switched (step S108), the reference voltage is soft-started from the operation stop voltage to the second reference voltage (step S109). Therefore, when the constant current charging is switched to the constant voltage charging, the output voltage from the charger 1 gradually increases in accordance with the soft-started reference voltage. Therefore, according to the charger according to the embodiment, it is possible to prevent the overvoltage from being applied from the charger to the secondary battery at the moment when the constant current charging is switched to the constant voltage charging.

本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
例えば、定電流充電から定電圧充電への切り替え中(ステップS109での基準電圧のソフトスタート中)に充電器1の現在の出力電力が充電器1の定格電力に到達した場合、電源ユニット制御部112は定電力制御を実行するように構成してもよい。定電流充電から定電圧充電への切り替え中とは、電源ユニット制御部112が動作停止電圧から第2の基準電圧まで基準電圧を徐々に上げる間である。こうした構成によれば、定電流充電から定電圧充電への切り替え後に、充電器1からの出力電流を定電流充電時の所定の一定電流に戻し、充電器1からの出力電圧を定電流充電後の所定の一定電圧(例えば、満充電電圧)に戻すことができる。このため、定電流充電された後の二次電池を適切に定電圧充電することができる。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and changes can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, when the current output power of the charger 1 reaches the rated power of the charger 1 during the switching from the constant current charging to the constant voltage charging (during the soft start of the reference voltage in step S109), the power supply unit controller 112 may be configured to perform constant power control. The switching from the constant current charging to the constant voltage charging means that the power supply unit controller 112 gradually increases the reference voltage from the operation stop voltage to the second reference voltage. According to such a configuration, after switching from the constant current charging to the constant voltage charging, the output current from the charger 1 is returned to the predetermined constant current at the constant current charging, and the output voltage from the charger 1 is charged after the constant current charging. Can be returned to a predetermined constant voltage (for example, full charge voltage). Therefore, the secondary battery after being charged with the constant current can be appropriately charged with the constant voltage.

1 充電器
2 電源
3 電池パック
11 電源ユニット
12 充電器制御ユニット
31 二次電池
32 電池制御ユニット
111 直流変換部
112 電源ユニット制御部
113 AC/DCコンバータ
121 AC/DCコンバータ
122 充電器制御部
1111 PFC回路
1112 DC/DCコンバータ
1113 基準電圧出力回路
C1 第1のコンデンサ
C2 第2のコンデンサ
Ccv 制御回路
CONV DC/DCコンバータ部
Cvr 基準電圧生成回路
D ダイオード
F ヒューズ
L インダクタ
R 抵抗
Rf1 第1のフィードバック抵抗
Rf2 第2のフィードバック抵抗
S1 第1のスイッチング素子
S2 第2のスイッチング素子
S3 第3のスイッチング素子
S4 第4のスイッチング素子
SNSR 電流検出部
Vs 電圧源
1 Charger 2 Power Supply 3 Battery Pack 11 Power Supply Unit 12 Charger Control Unit 31 Secondary Battery 32 Battery Control Unit 111 DC Converter 112 Power Supply Unit Controller 113 AC/DC Converter 121 AC/DC Converter 122 Charger Controller 1111 PFC Circuit 1112 DC/DC converter 1113 Reference voltage output circuit C1 First capacitor C2 Second capacitor Ccv Control circuit CONV DC/DC converter unit Cvr Reference voltage generation circuit D Diode F Fuse L Inductor R Resistance Rf1 First feedback resistance Rf2 Second feedback resistor S1 First switching element S2 Second switching element S3 Third switching element S4 Fourth switching element SNSR Current detector Vs Voltage source

Claims (3)

基準電圧とフィードバック電圧との差分に従ってPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成する制御回路と、
前記PWM信号に従って所定の出力電圧を出力するDC/DC(Direct Current/Direct Current)コンバータ部と、
前記DC/DCコンバータ部からの出力電流に対応する第1の電圧を出力する電流検出部と、
前記DC/DCコンバータ部からの出力電圧を分圧するフィードバック抵抗と、
前記制御回路に入力する前記フィードバック電圧を前記第1の電圧又は前記フィードバック抵抗で分圧された第2の電圧に切り替える切り替え器と、
前記基準電圧と前記フィードバック電圧とを制御する充電制御部と
を含み、
前記充電制御部は、
定電流充電を実行する場合に、前記出力電流を所定の一定電流に一致させる第1の基準電圧に前記基準電圧を制御し、前記フィードバック電圧として前記第1の電圧が前記制御回路に入力するように前記切り替え器を制御し、
前記出力電圧が所定の一定電圧に達すると、前記制御回路の動作が停止する動作停止電圧以下に前記基準電圧を下げ、前記フィードバック電圧として前記第2の電圧が前記制御回路に入力するように前記切り替え器を制御し、
前記基準電圧を前記動作停止電圧から、前記出力電圧を前記一定電圧に一致させる第2の基準電圧まで徐々に上げた後、定電圧充電を実行する
充電器。
A control circuit for generating a PWM (Pulse Width Modulation) signal according to the difference between the reference voltage and the feedback voltage;
A DC/DC (Direct Current/Direct Current) converter unit that outputs a predetermined output voltage according to the PWM signal;
A current detector that outputs a first voltage corresponding to the output current from the DC/DC converter,
A feedback resistor for dividing the output voltage from the DC/DC converter unit;
A switch for switching the feedback voltage input to the control circuit to the first voltage or a second voltage divided by the feedback resistor;
Including a charge control unit for controlling the reference voltage and the feedback voltage,
The charging control unit,
When performing constant current charging, the reference voltage is controlled to a first reference voltage that matches the output current with a predetermined constant current, and the first voltage is input to the control circuit as the feedback voltage. To control the switch,
When the output voltage reaches a predetermined constant voltage, the reference voltage is lowered below an operation stop voltage at which the operation of the control circuit stops, and the second voltage is input to the control circuit as the feedback voltage. Control the switch,
A charger that performs constant voltage charging after gradually increasing the reference voltage from the operation stop voltage to a second reference voltage that matches the output voltage with the constant voltage.
請求項1に記載の充電器であって、
前記充電制御部は、前記定電流充電の実行中に前記出力電流と前記出力電圧とから算出された前記充電器の出力電力が所定電力に達すると定電力制御を実行する
充電器。
The charger according to claim 1, wherein
The charger is configured to perform constant power control when the output power of the charger calculated from the output current and the output voltage reaches a predetermined power during the constant current charging.
請求項1又は2に記載の充電器であって、
前記充電制御部は、前記基準電圧を前記動作停止電圧から前記第2の基準電圧まで徐々に上げる間に前記出力電流と前記出力電圧とから算出された前記充電器の出力電力が所定電力に達すると定電力制御を実行する
充電器。
The charger according to claim 1 or 2, wherein
The charging control unit gradually increases the reference voltage from the operation stop voltage to the second reference voltage, and the output power of the charger calculated from the output current and the output voltage reaches a predetermined power. Then a charger that executes constant power control.
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