JPH04118745U - 充電制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リップル含有の大きい電源を用いても、リッ
プル電圧に影響されることのない高精度な満充電検出が
でき、かつ回路の小型化を阻害することのない充電制御
回路を提供する。 【構成】 電圧検出部12に、商用交流の入力周波数また
は前記整流部の出力リップル電圧周波数の整数倍の周波
数で電池電圧をサンプリングするＡ／Ｄ変換回路７と、
Ａ／Ｄ変換回路の出力を入力して電源リップル成分を除
去するデジタルフィルタ９とを備える。デジタルフィル
タ９は入力するデジタル値に含まれるリップル成分の基
本波とその高調波とを減衰除去する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は蓄電池の充電制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、蓄電池の充電電圧を検出するとともに、この検出電圧をもとに電池 の充電状態を判定して充電を制御する充電回路が知られている。このような充電 回路の一例を図４に示す。この回路は、次の回路手段で構成されている。即ち、 商用交流を整流して電池に充電電流を供給する整流部11と、充電中の電池電圧を 検出する電圧検出部12と、電圧検出部の出力を判定して所定の満充電条件を満足 したときに充電を終了させる充電制御部13とよりなっている。

【０００３】 前記整流部11は、商用交流を入力して、これを降圧するトランス１と、トラン ス１の出力を整流する整流ダイオ−ド２と、ダイオ−ド２の出力波形を整形する 平滑コンデンサ３とよりなっている。

【０００４】 前記電圧検出部12は、充電電源のリップル電圧の影響を軽減するロ−パスフィ ルタ６と、ロ−パスフィルタ６を介してＮｉ−Ｃｄ電池10の充電電圧を入力する Ａ／Ｄ変換回路７とよりなっている。

【０００５】 前記充電制御部13は、被充電用のＮｉ−Ｃｄ電池10への充電電源の供給と遮断 とを切り替えるスイッチ手段４と、前記Ａ／Ｄ変換回路７の出力を入力して、所 定の満充電条件が成立した時、前記スイッチ手段４に切り替え信号を出力する満 充電検出部８とよりなっている。

【０００６】 また５は前記Ｎｉ−Ｃｄ電池10への充電電流を制限する限流抵抗である。

【０００７】 前記Ａ／Ｄ変換回路７は、周期的にＮｉ−Ｃｄ電池10の充電電圧を検出して、 これをデジタル値に変換する。満充電検出部８は、連続して入力される２つのデ ジタル値を比較し、今回の値が前回の値より所定値低下したことが認められたと き、Ｎｉ−Ｃｄ電池10が満充電状態にあることを判断する。このとき満充電検出 部８は前記スイッチ手段４をＯＦＦし、その結果、Ｎｉ−Ｃｄ電池10の充電が終 了するようになっている。

【０００８】 ところでこの充電回路は、商用交流の波形整形を前記整流ダイオ−ド２と平滑 コンデンサ３とで行っており、Ｎｉ−Ｃｄ電池10への供給電源が十分に安定化さ れていない。このため供給電源のリップル電圧が大きく、このリップル電圧が電 池電圧に重畳すると、前記Ａ／Ｄ変換回路７は正確な電池電圧が検出できなくな って、前記満充電検出部８が誤動作するという懸念がある。そこで、前記ロ−パ スフィルタ６がＮｉ−Ｃｄ電池10とＡ／Ｄ変換回路７との間に介在し、電源リッ プルの影響を軽減させている。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

このリップル電圧の影響をより一層効果的に抑えるためには、前記ロ−パスフ ィルタの時定数を大きくとらなければならない。従って、コンデンサＣと抵抗Ｒ とで構成されているロ−パスフィルタでは、高抵抗と大容量コンデンサが必要と なる。これは、充電回路の小型化を阻害したり、また経時変化による特性劣化や 高抵抗によるノイズの発生等の諸問題を引き起こす原因となる。

【００１０】 そこで本考案は前述した事情に鑑みてなされたものであり、リップル電圧の影 響を効率的に除去して、充電制御部による満充電の判定精度を高めて誤動作の少 ない充電制御回路を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は、商用交流を整流して電池に充電電流を供給する整流部と、充電中の 電池電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部の出力を判定して所定の満充電条 件を満足したときに充電を終了させる充電制御部とよりなる充電制御回路におい て、前記電圧検出部には、商用交流の入力周波数または前記整流部の出力リップ ル電圧周波数の整数倍の周波数で電池電圧をサンプリングするＡ／Ｄ変換回路と 、Ａ／Ｄ変換回路の出力を順次入力して、前記整流部の出力リップルの基本波と その高調波とを減衰させるデジタルフィルタを備える。

【００１２】

【作用】

本考案によれば、Ａ／Ｄ変換回路が商用交流の入力周波数または前記整流部の 出力リップル電圧周波数の整数倍の周波数で電池電圧をサンプリングすると共に 、デジタルフィルタがデジタル値に含まれるリップル成分の基本波とその高調波 とを減衰除去する。従って充電制御部は、リップル電圧の影響が著しく軽減され た電池電圧のデジタル値が入力される。その結果充電制御部による満充電の判定 精度が高まって、誤動作の少ない充電制御回路を得ることができる。

【００１３】

【実施例】

以下本考案の実施例を図面に基づき詳述する。

【００１４】 図１は本考案のブロック回路例を示し、次の回路構成よりなっている。即ち、 商用交流を整流して電池に充電電流を供給する整流部11と、充電中の電池電圧を 検出する電圧検出部12と、電圧検出部の出力を判定して所定の満充電条件を満足 したときに充電を終了させる充電制御部13とよりなっている。

【００１５】 前記整流部11は、商用交流を入力して、これを降圧するトランス１と、トラン ス１の出力を整流する整流ダイオ−ド２と、ダイオ−ド２の出力波形を整形する 平滑コンデンサ３とよりなっている。

【００１６】 前記電圧検出部12は、充電電源のリップル電圧の影響を軽減するロ−パスフィ ルタ６と、ロ−パスフィルタ６を介してＮｉ−Ｃｄ電池10の充電電圧を入力する Ａ／Ｄ変換回路７と、Ａ／Ｄ変換回路７の出力を入力して電源リップル成分を除 去するデジタルフィルタ９とよりなっている。

【００１７】 前記充電制御部13は、被充電用のＮｉ−Ｃｄ電池10への充電電源の供給と遮断 とを切り替えるスイッチ手段４と、前記デジタルフィルタ９の出力を入力して、 所定の満充電条件が成立した時、前記スイッチ手段４に切り替え信号を出力する 満充電検出部８とよりなっている。

【００１８】 また５は前記Ｎｉ−Ｃｄ電池10への充電電流を制限する限流抵抗である。

【００１９】 前記ローパスフィルタ６は、２４０Ｈｚ以上で−２０ｄｂ程度の減衰が得られ るもので、小型で簡単なＣＲで構成されている。 前記Ａ／Ｄ変換回路７は、前 記整流部11の出力リップル電圧周波数の整数倍の周波数で電池電圧をサンプリン グするようになっている。ここで本実施例では、商用交流を６０Ｈｚとし、Ａ／ Ｄ変換回路７のサンプリング周波数を４８０Ｈｚとしている。従って、Ａ／Ｄ変 換回路７は整流部11の出力リップルの１周期当りに８回デ−タを取り込んでいる 。前記デジタルフィルタ９は、図２で示す演算処理がされている。即ち、このデ ジタルフィルタ９は４８０Ｈｚのサンプリングクロックで駆動され、単位遅延時 間Ｄを有するシフトレジスタで構成されている。Ａ／Ｄ変換回路７より入力した 電池電圧のデジタル値は、各々の遅延時間ごとに定められた係数が掛けられてそ れらを加算したものが出力されるようになっている。なお、図２中のｄ_n〜ｄ_n-8 は電池電圧の入力データ、１／１６と１／８は各々係数値を示している。従って 、デジタルフィルタ９の出力値ｄは次式で与えられる。

【００２０】

【数１】

【００２１】 その結果、デジタルフィルタ９は図３にみられるように、出力リップル周波数 ６０Ｈｚの整数倍の周波数に減衰のピークがある周波数特性となり、出力リップ ルの基本波とその高調波とが減衰除去される。従って満充電検出部８は、リップ ル電圧の影響が著しく軽減された電池電圧のデジタル値が入力されることになる 。この後満充電検出部８は、連続して入力される２つのデジタル値を比較し、今 回の値が前回の値より所定値低下したことが認められたとき、Ｎｉ−Ｃｄ電池10 が満充電状態にあることを判断する。このとき満充電検出部８は前記スイッチ手 段４をＯＦＦし、その結果、Ｎｉ−Ｃｄ電池10の充電が終了するようになってい る。

【００２２】 なお本実施例において、デジタルフィルタ９の構成はハードウェアによるもの を示しているが、マイコン等のソフトウェアによる構成であってもよい。

【００２３】

【考案の効果】

本考案によれば、Ａ／Ｄ変換回路が商用交流の入力周波数または前記整流部の 出力リップル電圧周波数の整数倍の周波数で電池電圧をサンプリングすると共に 、デジタルフィルタがデジタル値に含まれるリップル成分の基本波とその高調波 とを減衰除去する。従って充電制御部はリップル電圧の影響が著しく軽減された 電池電圧のデジタル値が入力され、充電制御部による満充電の判定精度が高まっ て、誤動作の少ない充電制御回路を得ることができる。このため、リップル含有 の大きい電源を用いても、リップル電圧に影響されることのない高精度な満充電 検出ができ、従来のローパスフィルタのように回路の小型化を阻害することはな いので、極めて実用性の高い充電制御回路が得られる。

【提出日】平成４年２月２４日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】

【課題を解決するための手段】 本考案は、商用交流を整流して電池に充電電流を供給する整流部と、充電中の 電池電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部の出力を判定して所定の満充電条 件を満足したときに充電を終了させる充電制御部とよりなる充電制御回路におい て、前記電圧検出部には、商用交流の入力周波数または前記整流部の出力リップ ル電圧周波数の整数倍の周波数で電池電圧をサンプリングするＡ／Ｄ変換回路と 、Ａ／Ｄ変換回路の出力を順次入力して、前記整流部の出力リップルの基本波と その高調波とを減衰させるデジタルフィルタを備える。 また、前記電圧検出部は、２種類の商用交流の入力周波数または前記整流部の 各々２種類の出力リップル電圧周波数の中間の周波数の整数倍の周波数で電池電 圧をサンプリングするＡ／Ｄ変換回路と、Ａ／Ｄ変換回路の出力を順次入力して 、前記整流部の出力リップルの基本波とその高調波とを減衰させるデジタルフィ ルタを備える。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】

【作用】

本考案によれば、Ａ／Ｄ変換回路が商用交流の入力周波数または前記整流部の 出力リップル電圧周波数の整数倍の周波数で電池電圧をサンプリングすると共に 、デジタルフィルタがデジタル値に含まれるリップル成分の基本波とその高調波 とを減衰除去する。従って充電制御部は、リップル電圧の影響が著しく軽減され た電池電圧のデジタル値が入力される。その結果充電制御部による満充電の判定 精度が高まって、誤動作の少ない充電制御回路を得ることができる。 また、２種類の商用交流の入力周波数または前記整流部の各々２種類の出力リ ップル電圧周波数の中間の周波数の整数倍の周波数で電池電圧をサンプリングす るＡ／Ｄ変換回路を備えたので、商用交流の周波数が５０Ｈｚと６０Ｈｚのどち らの場合にも、出力リップルの基本波とその高調波とが減衰除去される。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】 次に、Ａ／Ｄ変換回路７のサンプリング周波数を、２つの商用交流の周波数５ ０Ｈｚと６０Ｈｚの中間である５５Ｈｚの８倍の４４０Ｈｚとする。このとき、 デジタルフィルタ９は図５にみられるように、５５Ｈｚの整数倍の周波数に減衰 のピークがある周波数特性となっている。従って満充電検出部８は、商用交流が ５０Ｈｚの場合でも６０Ｈｚの場合でも、リップル電圧の影響が著しく軽減され た電池電圧のデジタル値が入力される。 なお本実施例において、デジタルフィルタ９の構成はハードウェアによるもの を示しているが、マイコン等のソフトウェアによる構成であってもよい。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】

【考案の効果】

本考案によれば、Ａ／Ｄ変換回路が商用交流の入力周波数または前記整流部の 出力リップル電圧周波数の整数倍の周波数で電池電圧をサンプリングすると共に 、デジタルフィルタがデジタル値に含まれるリップル成分の基本波とその高調波 とを減衰除去する。従って充電制御部はリップル電圧の影響が著しく軽減された 電池電圧のデジタル値が入力され、充電制御部による満充電の判定精度が高まっ て、誤動作の少ない充電制御回路を得ることができる。このため、リップル含有 の大きい電源を用いても、リップル電圧に影響されることのない高精度な満充電 検出ができ、従来のローパスフィルタのように回路の小型化を阻害することはな いので、極めて実用性の高い充電制御回路が得られる。 また、２種類の商用交流の入力周波数または前記整流部の各々２種類の出力リ ップル電圧周波数の中間の周波数の整数倍の周波数で電池電圧をサンプリングす るＡ／Ｄ変換回路を備えたので、商用交流の周波数が５０Ｈｚと６０Ｈｚのどち らの場合にも、出力リップルの基本波とその高調波とが減衰除去される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のブロック回路例である。

【図２】デジタルフィルタの演算を示す概念図である。

【図３】デジタルフィルタの周波数特性である。

【図４】従来のブロック回路例である。

【符号の説明】

４ スイッチ手段 ６ ローパスフィルタ ７ Ａ／Ｄ変換回路 ８ 満充電検出部 ９ デジタルフィルタ 10 Ｎｉ−Ｃｄ電池 11 整流部 12 電圧検出部 13 充電制御部

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【手続補正書】

【提出日】平成４年２月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【実用新案登録請求の範囲】

【提出日】平成４年２月２４日

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のブロック回路例である。

【図２】デジタルフィルタの演算を示す概念図である。

【図３】デジタルフィルタの周波数特性である。

【図４】従来のブロック回路例である。

【図５】他の実施例を示すデジタルフィルタの周波数特
性である。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年２月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】追加

【補正内容】

【図５】

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】商用交流を整流して電池に充電電流を供給
   する整流部と、充電中の電池電圧を検出する電圧検出部
   と、電圧検出部の出力を判定して所定の満充電条件を満
   足したときに充電を終了させる充電制御部とよりなる充
   電制御回路において、前記電圧検出部は、商用交流の入
   力周波数または前記整流部の出力リップル電圧周波数の
   整数倍の周波数で電池電圧をサンプリングするＡ／Ｄ変
   換回路と、Ａ／Ｄ変換回路の出力を順次入力して、前記
   整流部の出力リップルの基本波とその高調波とを減衰さ
   せるデジタルフィルタを備えたことを特徴とする充電制
   御回路。