WO2017164023A1 - 充電制御回路 - Google Patents

充電制御回路 Download PDF

Info

Publication number
WO2017164023A1
WO2017164023A1 PCT/JP2017/010309 JP2017010309W WO2017164023A1 WO 2017164023 A1 WO2017164023 A1 WO 2017164023A1 JP 2017010309 W JP2017010309 W JP 2017010309W WO 2017164023 A1 WO2017164023 A1 WO 2017164023A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
potential
signal
power supply
voltage
supply line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/010309
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
羽田 正二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Publication of WO2017164023A1 publication Critical patent/WO2017164023A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from AC mains by converters
    • H02J7/04Regulation of charging current or voltage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a charge control circuit for controlling charging of a rechargeable battery (battery).
  • trickle charging is for charging a rechargeable battery with a smaller charging current than that for rapid charging.
  • Trickle charging reduces the amount of current supplied to the rechargeable battery, or charges a pulse current that has a constant ratio between the current supply period and the current supply pause period, and the current value during the current supply period is constant. The average amount of current is reduced by setting the current.
  • Patent Document 1 discloses a charging circuit that performs trickle charging.
  • the amount of spontaneous discharge of the rechargeable battery varies depending on the remaining capacity of the rechargeable battery.
  • the amount of spontaneous discharge is greatest when the rechargeable battery is fully charged, and gradually decreases as the remaining amount decreases. Therefore, the charging circuit described in Patent Document 1 performs trickle charging with a current that is smaller than the amount of spontaneous discharge in the fully charged state of the rechargeable battery and larger than the amount of spontaneous discharge that is the smallest in the rechargeable battery.
  • the charging circuit described in Patent Document 1 measures the temperature when the rechargeable battery is used, and performs trickle charging with a charging current corresponding to the temperature.
  • An object of the present invention is to provide a charge control circuit capable of trickle charging with simple control.
  • the charge control circuit of the present invention comprises: A charge control circuit for controlling a charging current for charging a rechargeable battery, A first power line connected to one terminal of the rechargeable battery and applied with a first potential; A second power supply line to which a second potential is applied; An intermediate line connected to the other terminal of the rechargeable battery and having an intermediate potential by the rechargeable battery; When a voltage that is a potential difference between the first potential of the first power supply line and the intermediate potential of the intermediate line rises and reaches a predetermined upper limit voltage during the output of the charging signal, the charging signal is changed to a cutoff signal.
  • a controller for switching to the charging signal It is disposed between the intermediate line and the second power supply line, and flows the charging current when the charging signal is input, and stops the charging current when the cutoff signal is input.
  • the upper limit voltage is higher by a predetermined voltage than the full charge voltage output from the rechargeable battery when the rechargeable battery is in a fully charged state
  • the lower limit voltage is lower than the full charge voltage by a predetermined voltage, It is characterized by that.
  • the charge control circuit according to the present invention includes: A third power line;
  • the third power supply line is operated by a first potential supplied from the first power supply line and an intermediate potential supplied from the intermediate line, and a third potential having a constant potential difference from the intermediate potential is set to the third power supply line.
  • a constant voltage generator to output to With The control unit is A comparison potential generator connected to the first power supply line and the intermediate line, generating a comparison potential based on the first potential and the intermediate potential, and outputting the comparison potential;
  • a reference potential generator connected to the third power line and the intermediate line, generating a reference potential based on the third potential and the intermediate potential, and outputting the reference potential; It operates with the third potential supplied from the third power supply line and the intermediate potential supplied from the intermediate line, and has a level corresponding to the charge signal based on the comparison between the comparison potential and the reference potential.
  • a comparator that outputs a potential or a potential at a level corresponding to the cutoff signal; One end and the other end are connected to the output terminal and the non-inverting input terminal of the comparator, respectively, and a hysteresis is given to a potential at a level corresponding to the charge signal output from the comparator and a potential at a level corresponding to the cutoff signal.
  • a resistor for hysteresis, Comprising It is characterized by that.
  • the charge control circuit includes:
  • the switch part is A potential converter that outputs a charging potential when a potential at a level corresponding to the charging signal is input, and outputs a blocking potential when a potential at a level corresponding to the blocking signal is input;
  • a resistor having one end connected to the intermediate line; One end of a current path is connected to the second power supply line, the other end of the current path is connected to the other end of the resistor, a control end is connected to an output end of the potential converter, and the control end
  • a semiconductor element that conducts the current path when the charging potential is input to the semiconductor device and interrupts the current path when the cutoff potential is input to the control terminal; Comprising It is characterized by that.
  • the charge control circuit according to the present invention includes: A first potential applied to the first power supply line is higher than a second potential applied to the second power supply line;
  • the semiconductor element is an NMOS transistor;
  • the reference potential and the comparison potential are input to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the comparator, respectively. It is characterized by that.
  • trickle charging can be performed with simple control.
  • FIG. 2A shows an example of a change in voltage of the rechargeable battery.
  • FIG. 2B shows an example of change in current of the rechargeable battery.
  • FIG. 1 shows an example of the configuration of a charge control circuit 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the charging control circuit 10 causes the charging current to flow to or stops from the rechargeable battery BAT.
  • the charging control circuit 10 includes a power supply line L1 that is a first power supply line, a power supply line L2 that is a second power supply line, a power supply line L3 that is a third power supply line, an intermediate line Lm, and a smoothing capacitor.
  • C constant voltage generation unit 20, control unit 30, and switch unit 40.
  • the power line L1 is connected to the terminals T1 and T3.
  • the power supply line L2 is connected to the terminal T2.
  • the intermediate line Lm is connected to the terminal T4.
  • An external DC power supply is connected to the terminals T1 and T2.
  • a potential V1 which is a first potential, is applied to the terminal T1.
  • the potential V1 and the potential V2 are, for example, 380V and 0V, respectively.
  • the potential V1 and the potential V2 may be, for example, 190V and -190V, respectively.
  • the potential V1 and the potential V2 may be 30 V and 0 V, respectively, for example.
  • One terminal (for example, a plus terminal) and the other terminal (for example, a minus terminal) of the rechargeable battery BAT are connected to the terminals T3 and T4, respectively.
  • the charge control circuit 10 can charge the rechargeable battery BAT having a full charge voltage of 300 V, for example.
  • the charge control circuit 10 can charge the rechargeable battery BAT having a full charge voltage of 24V, for example.
  • the full charge voltage means a voltage output from the rechargeable battery BAT when the rechargeable battery BAT is in a fully charged state.
  • the potential of the intermediate line Lm becomes an intermediate potential Vm that is lower than the potential V1 of the power supply line L1 by the voltage output from the rechargeable battery BAT.
  • the constant voltage generator 20 operates by a voltage (potential difference between the potential V1 and the intermediate potential Vm) supplied from the power supply line L1 and the intermediate line Lm, and outputs a potential V3 that is a third potential to the power supply line L3.
  • the output of the constant voltage generator 20, that is, the potential difference between the potential V3 and the intermediate potential Vm is constant and stable.
  • the potential difference between the potential V3 and the intermediate potential Vm is 20V. Since the configuration of the constant voltage generation unit 20 is well known and outside the scope of the present invention, the description thereof is omitted.
  • the control unit 30 outputs a charge signal and a cutoff signal.
  • a switch section 40 is disposed between the intermediate line Lm and the power supply line L2. The switch unit 40 allows a charging current to flow when a charging signal is input, and stops the charging current when a cutoff signal is input.
  • the rechargeable battery BAT is charged when the charging current is flowing, and the rechargeable battery BAT is spontaneously discharged when the charging current is not flowing.
  • FIG. 2 shows an example of changes in the voltage and charging current of the rechargeable battery BAT.
  • the potential difference between the potential V1 of the power supply line L1 and the intermediate potential Vm of the intermediate line Lm is a voltage (hereinafter referred to as a rechargeable battery BAT) between one terminal (for example, a positive terminal) and the other terminal (for example, a negative terminal) of the rechargeable battery BAT. Is called the voltage.).
  • a rechargeable battery BAT a voltage between one terminal (for example, a positive terminal) and the other terminal (for example, a negative terminal) of the rechargeable battery BAT. Is called the voltage.).
  • the control unit 30 switches from the charge signal to the cutoff signal.
  • the control unit 30 switches from the cutoff signal to the charge signal.
  • the rechargeable battery BAT when the rechargeable battery BAT is in a fully charged state, it outputs a fully charged voltage.
  • the upper limit voltage is set higher than the full charge voltage by a predetermined voltage
  • the lower limit voltage is set lower than the full charge voltage by a predetermined voltage.
  • the upper limit voltage is 2.25 V per cell
  • the lower limit voltage is 2.20 V per cell.
  • the upper limit voltage may be set lower than the full charge voltage.
  • the switch unit 40 allows a charging current to flow when a charging signal is input.
  • the rechargeable battery BAT is charged by this charging current.
  • the switch unit 40 generates a voltage corresponding to the potential difference between the intermediate potential Vm of the intermediate line and the potential V2 of the power supply line L2.
  • the switch unit 40 electrically disconnects the intermediate line Lm and the power supply line L2 and stops the charging current when the cutoff signal is input.
  • the rechargeable battery BAT is spontaneously discharged.
  • the control unit 30 includes a comparison potential generation unit 31, a reference potential generation unit 32, a comparator 33, and a hysteresis resistor R34.
  • the comparison potential generator 31 is connected to the power supply line L1 and the intermediate line Lm.
  • the comparison potential generation unit 31 includes a resistor R30 and a resistor R31.
  • the resistor R30 has one end connected to the intermediate line Lm and the other end connected to one end of the resistor R31. The other end of the resistor R31 is connected to the power supply line L1.
  • the comparison potential generator 31 divides the potential difference (voltage) between the potential V1 and the intermediate potential Vm by the resistor R30 and the resistor R31, and compares them in the range of the potential difference between the potential V3 and the intermediate potential Vm (for example, a range of 0V to 20V). Generate a potential and output it.
  • the reference potential generation unit 32 is connected to the power supply line L3 and the intermediate line Lm.
  • the reference potential generation unit 32 includes a resistor R32 and a resistor R33.
  • the resistor R32 has one end connected to the intermediate line Lm and the other end connected to one end of the resistor R33.
  • the other end of the resistor R33 is connected to the power supply line L3.
  • the reference potential generation unit 32 divides the potential difference between the potential V3 and the intermediate potential Vm by the resistors R32 and R33, generates a reference potential, and outputs it.
  • the output of the reference potential generator 32 that is, the potential difference between the reference potential and the intermediate potential Vm is constant and stable.
  • the comparator 33 operates by a voltage (potential difference between the potential V3 and the intermediate potential Vm, for example, 20 V) supplied from the power supply line V3 and the intermediate line Lm.
  • a comparison potential that is an output of the comparison potential generation unit 31 is input to the inverting input terminal of the comparator 33.
  • a reference potential that is an output of the reference potential generation unit 32 is input to the non-inverting input terminal of the comparator 33.
  • One terminal and the other terminal of the hysteresis resistor R34 are connected to the output terminal and the non-inverting input terminal of the comparator 33, respectively.
  • the comparator 33 outputs a potential at a level corresponding to the charge signal or a potential at a level corresponding to the cutoff signal based on the comparison between the comparison potential and the reference potential.
  • the hysteresis resistor R34 imparts hysteresis to these potentials.
  • the comparator 33 gradually increases the comparison potential that is lower than the reference potential and increases by a predetermined potential from the reference potential (that is, the rechargeable battery voltage gradually increases and reaches the upper limit potential).
  • the output is changed from a potential at a level corresponding to the charge signal to a potential at a level corresponding to the cutoff signal.
  • the comparator 33 gradually decreases the comparison potential that is higher than the reference potential, and lowers by a predetermined potential from the reference potential (that is, the rechargeable battery voltage gradually decreases and reaches the lower limit potential).
  • the output is changed from a potential at a level corresponding to the cutoff signal to a potential at a level corresponding to the charge signal.
  • the switch unit 40 includes a potential conversion unit 41, an NMOS transistor 42, and a resistor R40.
  • the potential converter 41 outputs a charging potential when a potential at a level corresponding to the charging signal is input, and outputs a blocking potential when a potential at a level corresponding to the blocking signal is input.
  • the potential conversion unit 41 includes a PNP transistor Q40, a resistor R41, a resistor R42, a resistor R43, and a Zener diode Z40.
  • the PNP transistor Q40 is turned on when the comparator 33 outputs a potential at a level corresponding to the charge signal, and the output of the potential converter 41 is set to the charge potential.
  • the resistors R41 and R42 limit the current flowing from the emitter to the collector of the PNP transistor Q40.
  • the Zener diode Z40 prevents an overvoltage from being applied to the gate of the NMOS transistor 42.
  • the PNP transistor Q40 is turned off when the comparator 33 outputs a potential at a level corresponding to the cutoff signal.
  • the resistor R43 clamps the output of the potential converter 41 to the potential V2 of the power supply line L2, and sets the output of the potential converter 41 to a cut-off potential.
  • the resistor R40 has one end connected to the intermediate line Lm and the other end connected to the drain of the NMOS transistor 42.
  • the NMOS transistor 42 has a source connected to the power supply line L ⁇ b> 2 and a gate connected to the output terminal of the potential converter 41.
  • the NMOS transistor 42 conducts a current path between the source and the drain when a charging potential is input to the gate. At this time, a charging current flows through the rechargeable battery BAT, and the rechargeable battery BAT is charged.
  • the resistor R40 suppresses the inrush current when the charging current starts to flow.
  • the resistor R40 and the resistance between the source and drain of the NMOS transistor 42 generate a voltage corresponding to the potential difference between the intermediate potential Vm of the intermediate line Lm and the potential V2 of the power supply line L2 when a charging current flows.
  • the NMOS transistor 42 cuts off the current path between the source and drain when a cut-off potential is input to the gate, and electrically disconnects the power supply line L2 and the intermediate line Lm.
  • the NMOS transistor 42, the resistor R40, and the intermediate line Lm are connected to the power supply line L2
  • the power supply line L2 is the first power supply line of the present invention
  • the power supply line L1 is the second power supply line of the present invention.
  • control unit 30 is configured by the comparator 33 and a plurality of resistors.
  • the potential difference between the potential V1 of the power supply line L1 and the intermediate potential Vm of the intermediate line Lm (the voltage of the rechargeable battery BAT). ) Can be converted into a digital signal by A / D conversion, and the control unit 30 can be realized by a DSP (Digital Signal Processor) and its control program.
  • DSP Digital Signal Processor
  • trickle charging can be performed with simple control.
  • the rechargeable battery BAT since the voltage of the rechargeable battery BAT is always between the lower limit voltage and the upper limit voltage, the rechargeable battery BAT will not be overcharged or insufficiently charged.
  • it is not necessary to measure the current supply period and the current supply suspension period.
  • a period in which the rechargeable battery BAT is charged and its voltage rises from the lower limit voltage to the upper limit voltage is a current supply period
  • a period in which the rechargeable battery BAT spontaneously discharges and its voltage falls from the upper limit voltage to the lower limit voltage is a current stop period.
  • the present invention it is not necessary to set the average current value for trickle charging according to the temperature when the rechargeable battery is used. Furthermore, according to the present invention, the voltage of the rechargeable battery BAT does not drop below the lower limit voltage. For this reason, even if the current value necessary for trickle charging changes due to secular change or the like, a state where rapid charging is required is not reached.
  • SYMBOLS 10 Charge control circuit, 20 ... Constant voltage production

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

【課題】簡易な制御でトリクル充電する。 【解決手段】制御部30は、充電信号と遮断信号を出力する。中間ラインLmと電源ラインL2の間には、スイッチ部40が配設されている。スイッチ部40は、充電信号が入力されているときに充電電流を流し、遮断信号が入力されているときに充電電流を止める。充電電流が流れているときに充電池BATは充電され、充電電流が流れていないときに充電池BATは自然放電する。制御部30は、充電信号の出力中に充電池BATの電圧が上昇して所定の上限電圧に達したとき、充電信号から遮断信号に切り換える。一方、制御部30は、遮断信号の出力中に充電池BATの電圧が下降して所定の下限電圧に達したとき、遮断信号から充電信号に切り換える。スイッチ部40は、充電電流が流れているときに中間ラインの中間電位Vmと電源ラインL2の電位V2との電位差に相当する電圧を生じる。

Description

充電制御回路
 本発明は、充電池(バッテリー)の充電を制御する充電制御回路に関する。
 充電池は、満充電状態となるまで充電された場合であっても、その後、自然放電によってその残量が徐々に減少していく。そこで、充電池では、充電池が満充電状態になるまで行われる急速充電の他に、充電池が満充電状態であるときに自然放電による充電池の残量の減少を補うためにトリクル充電が行われる。
 ここで、トリクル充電は、急速充電に比べて少ない充電電流で充電池を充電するものである。トリクル充電は、充電池に供給する電流量そのものを少なくしたり、電流供給期間と電流供給休止期間を所定の比率で有するパルス電流であって電流供給期間の電流値が一定であるパルス電流を充電電流とすることにより平均の電流量を少なくしたりする。
 特許文献1は、トリクル充電を行う充電回路を開示する。
 充電池の自然放電量は充電池の残量によって変動する。その自然放電量は、充電池が満充電状態のとき最も多く、残量が少なくなるにつれて徐々に減少していく。
 そこで、特許文献1に記載の充電回路は、充電池の満充電状態における自然放電量よりも少なく、かつ、充電池において最も少なくなる自然放電量よりも多い電流でトリクル充電を行う。
 また、充電池の自然放電量は、使用時の温度によって異なり、温度が高くなるほどその自然放電量は多くなる。
 そこで、特許文献1に記載の充電回路は、充電池の使用時の温度を測定し、その温度に応じた充電電流でトリクル充電を行う。
 更に、充電池は、経年変化によってその自然放電量が変化する。
 そこで、特許文献1に記載の充電回路は、充電池の電圧が満充電状態における電圧の90%以下である場合、または充電地の残量が満充電状態における残量の95%以下である場合はその充電池を急速充電する。
特開2007-259633号公報
 特許文献1に記載の充電回路では、パルス電流をトリクル充電の充電電流とする場合、タイマ等により電流供給期間と電流供給休止期間を計測し、電流供給期間にのみ電流を流さなければならない。
 また、その充電回路では、充電池の使用時の温度を測定し、その温度に応じてトリクル充電の充電電流を設定しなければならない。
 更に、その充電回路では、経年変化等のために設定した充電電流によるトリクル充電では充電地を満充電状態に戻せなくなった場合、急速充電を行わなければならない、
 本発明の目的は、簡易な制御でトリクル充電することができる充電制御回路を提供することである。
 上記目的を達成するために、本発明の充電制御回路は、
 充電池を充電する充電電流を制御する充電制御回路であって、
 前記充電池の一方の端子に接続され、第1の電位が印加される第1の電源ラインと、
 第2の電位が印加される第2の電源ラインと、
 前記充電池の他方の端子に接続され、前記充電池により中間電位となる中間ラインと、
 充電信号の出力中に前記第1の電源ラインの第1の電位と前記中間ラインの中間電位との電位差である電圧が上昇して所定の上限電圧に達したときに当該充電信号から遮断信号に切り換え、当該遮断信号の出力中に前記第1の電源ラインの第1の電位と前記中間ラインの中間電位との電位差である電圧が下降して所定の下限電圧に達したときに当該遮断信号から前記充電信号に切り換える制御部と、
 前記中間ラインと前記第2の電源ラインの間に配設されており、前記充電信号が入力されているときに前記充電電流を流し、前記遮断信号が入力されているときに前記充電電流を止めるスイッチ部と、
 を備えることを特徴とする。
 好ましくは、
 前記上限電圧は、前記充電池が満充電状態であるときに当該充電池から出力される満充電電圧より所定の電圧だけ高く、
 前記下限電圧は、前記満充電電圧より所定の電圧だけ低い、
 ことを特徴とする。
 好ましくは、本発明の充電制御回路は、
 第3の電源ラインと、
 前記第1の電源ラインから供給される第1の電位と前記中間ラインから供給される中間電位とによって動作し、前記中間電位との電位差が一定である第3の電位を前記第3の電源ラインに出力する定電圧生成部と、
 を備え、
 前記制御部が、
 前記第1の電源ラインと前記中間ラインに接続され、前記第1の電位と前記中間電位に基づいて比較電位を生成し、当該比較電位を出力する比較電位生成部と、
 前記第3の電源ラインと前記中間ラインに接続され、前記第3の電位と前記中間電位に基づいて基準電位を生成し、当該基準電位を出力する基準電位生成部と、
 前記第3の電源ラインから供給される第3の電位と前記中間ラインから供給される中間電位とによって動作し、前記比較電位と前記基準電位との比較に基づいて前記充電信号に相当するレベルの電位または前記遮断信号に相当するレベルの電位を出力するコンパレータと、
 一端と他端がそれぞれ前記コンパレータの出力端と非反転入力端に接続され、前記コンパレータから出力される前記充電信号に相当するレベルの電位および前記遮断信号に相当するレベルの電位にヒステリシスを付与するヒステリシス用抵抗と、
 を備える、
 ことを特徴とする。
 好ましくは、本発明の充電制御回路は、
 前記スイッチ部が、
 前記充電信号に相当するレベルの電位が入力するとき充電電位を出力し、前記遮断信号に相当するレベルの電位が入力するとき遮断電位を出力する電位変換部と、
 一端が前記中間ラインに接続された抵抗と、
 電流路の一端が前記第2の電源ラインに接続され、当該電流路の他端が前記抵抗の他端に接続され、制御端が前記電位変換部の出力端に接続されており、当該制御端に前記充電電位が入力されるときに当該電流路を導通させ、当該制御端に前記遮断電位が入力されるときに当該電流路を遮断する半導体素子と、
 を備える、
 ことを特徴とする。
 好ましくは、本発明の充電制御回路は、
 前記第1の電源ラインに印加される第1の電位が、前記第2の電源ラインに印加される第2の電位よりも高く、
 前記半導体素子が、NMOSトランジスタであり、
 前記コンパレータの非反転入力端と反転入力端とにそれぞれ前記基準電位と前記比較電位が入力される、
 ことを特徴とする。
 本発明によれば、簡易な制御でトリクル充電することができる。
本発明の実施形態に係る充電制御回路の構成の一例を示す図である。 充電池の電圧と充電電流の変化の一例を示す図である。図2(A)は、充電池の電圧の変化の一例を示す。図2(B)は、充電池の電流の変化の一例を示す。
 以下、本発明の実施形態に係る充電制御回路について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態を説明する全図において、共通の構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
 図1は、本発明の実施形態に係る充電制御回路10の構成の一例を示す。
 充電制御回路10は、充電電流を充電池BATに流したり、止めたりする。充電制御回路10は、第1の電源ラインである電源ラインL1と、第2の電源ラインである電源ラインL2と、第3の電源ラインである電源ラインL3と、中間ラインLmと、平滑用コンデンサC10と、定電圧生成部20と、制御部30と、スイッチ部40とを有する。
 電源ラインL1は、端子T1と端子T3に接続されている。電源ラインL2は、端子T2に接続されている。中間ラインLmは、端子T4に接続されている。
 端子T1と端子T2には、外部の直流電源が接続される。端子T1には、第1の電位である電位V1が印加される。端子T2には、第2の電位である電位V2が印加される。電位V1と電位V2は例えばそれぞれ380Vと0Vである。電位V1と電位V2は例えばそれぞれ190Vと-190Vであってもよい。または、電位V1と電位V2は例えばそれぞれ30Vと0Vであってもよい。
 端子T3と端子T4には、それぞれ充電池BATの一方の端子(例えばプラス端子)と他方の端子(例えばマイナス端子)が接続される。電位V1と電位V2が例えばそれぞれ380Vと0Vである場合や190Vと-190Vである場合、充電制御回路10は例えば満充電電圧が300Vである充電池BATを充電することができる。また、電位V1と電位V2が例えばそれぞれ30Vと0Vである場合、充電制御回路10は例えば満充電電圧が24Vである充電池BATを充電することができる。なお、満充電電圧とは、充電池BATが満充電状態であるときに充電池BATから出力される電圧をいう。
 中間ラインLmの電位は、電源ラインL1の電位V1よりも充電池BATの出力する電圧だけ低い中間電位Vmとなる。
 平滑用コンデンサC10の一方の端子と他方の端子は、電源ラインL1と中間ラインLmにそれぞれ接続されている。平滑用コンデンサC10は、充電池BATに印加される電圧の変動を平滑化する。
 定電圧生成部20は、電源ラインL1と中間ラインLmから供給される電圧(電位V1と中間電位Vmの電位差)によって動作し、第3の電位である電位V3を電源ラインL3に出力する。定電圧生成部20の出力、すなわち電位V3と中間電位Vmとの電位差は、一定であって安定している。一例として、外部直流電源から端子T1と端子T2に供給される電圧が30Vであり、充電池BATの満充電電圧が24Vであるとき、電位V3と中間電位Vmとの電位差は20Vである。定電圧生成部20の構成は周知であって本発明の範囲外であるため、その説明は省略する。
 制御部30は、充電信号と遮断信号を出力する。
 中間ラインLmと電源ラインL2の間には、スイッチ部40が配設されている。スイッチ部40は、充電信号が入力されているときに充電電流を流し、遮断信号が入力されているときに充電電流を止める。充電電流が流れているときに充電池BATは充電され、充電電流が流れていないときに充電池BATは自然放電する。
 図2は、充電池BATの電圧と充電電流の変化の一例を示す。
 電源ラインL1の電位V1と中間ラインLmの中間電位Vmとの電位差は、充電池BATの一方の端子(例えばプラス端子)と他方の端子(例えばマイナス端子)の間の電圧(以下、充電池BATの電圧という。)である。
 図2(A)に示すように、制御部30は、充電信号の出力中に充電池BATの電圧が上昇して所定の上限電圧に達したとき、充電信号から遮断信号に切り換える。一方、制御部30は、遮断信号の出力中に充電池BATの電圧が下降して所定の下限電圧に達したとき、遮断信号から充電信号に切り換える。
 ここで、充電池BATは満充電状態であるとき、満充電電圧を出力する。充電池BATを満充電する場合、上限電圧は満充電電圧より所定の電圧だけ高く、下限電圧は満充電電圧より所定の電圧だけ低く設定される。この場合、例えば、充電池BATが複数のセルが直列に接続された鉛蓄電池であるとき、上限電圧はセル1個当たり2.25Vであり、下限電圧はセル1個当たり2.20Vである。
 ただし、充電池BATを満充電する必要がない場合には、上限電圧を満充電電圧より低く設定してもよい。
 図2(B)に示すように、スイッチ部40は、充電信号が入力されているときに充電電流を流す。充電池BATはこの充電電流により充電される。このとき、スイッチ部40は、中間ラインの中間電位Vmと電源ラインL2の電位V2との電位差に相当する電圧を生じる。
 一方、スイッチ部40は、遮断信号が入力されているときに中間ラインLmと電源ラインL2を電気的に切り離して充電電流を止める。このとき、充電池BATは自然放電する。
 図1に示すように、制御部30は、比較電位生成部31と、基準電位生成部32と、コンパレータ33と、ヒステリシス用抵抗R34とを有する。
 比較電位生成部31は、電源ラインL1と中間ラインLmに接続される。比較電位生成部31は、抵抗R30と抵抗R31を有する。抵抗R30は、一端が中間ラインLmに接続されており、他端が抵抗R31の一端に接続されている。抵抗R31の他端は電源ラインL1に接続されている。比較電位生成部31は、抵抗R30と抵抗R31により電位V1と中間電位Vmとの電位差(電圧)を分圧して電位V3と中間電位Vmの電位差の範囲(例えば、0V~20Vの範囲)で比較電位を生成し、それを出力する。
 基準電位生成部32は、電源ラインL3と中間ラインLmとに接続される。基準電位生成部32は、抵抗R32と抵抗R33を有する。抵抗R32は、一端が中間ラインLmに接続されており、他端が抵抗R33の一端に接続されている。抵抗R33の他端は電源ラインL3に接続されている。基準電位生成部32は、抵抗R32と抵抗R33により電位V3と中間電位Vmの電位差を分圧して基準電位を生成し、それを出力する。基準電位生成部32の出力、すなわち基準電位と中間電位Vmとの電位差は、一定であって安定している。
 コンパレータ33は、電源ラインV3と中間ラインLmから供給される電圧(電位V3と中間電位Vmの電位差、例えば20V)によって動作する。コンパレータ33の反転入力端には比較電位生成部31の出力である比較電位が入力される。コンパレータ33の非反転入力端には基準電位生成部32の出力である基準電位が入力される。コンパレータ33の出力端と非反転入力端には、ヒステリシス用抵抗R34の一方の端子と他方の端子がそれぞれ接続されている。
 コンパレータ33は、比較電位と基準電位との比較に基づいて充電信号に相当するレベルの電位または遮断信号に相当するレベルの電位を出力する。このとき、ヒステリシス用抵抗R34は、これらの電位にヒステリシスを付与する。
 このため、コンパレータ33は、基準電位より低かった比較電位が徐々に上がっていき、基準電位より所定の電位だけ高くなったとき(すなわち、充電池の電圧が徐々に上がっていき、上限電位に達したとき)に、その出力を充電信号に相当するレベルの電位から遮断信号に相当するレベルの電位に変える。また、コンパレータ33は、基準電位より高かった比較電位が徐々に下がっていき、基準電位より所定の電位だけ低くなったとき(すなわち、充電池の電圧が徐々に下がっていき、下限電位に達したとき)に、その出力を遮断信号に相当するレベルの電位から充電信号に相当するレベルの電位に変える。
 スイッチ部40は、電位変換部41と、NMOSトランジスタ42と、抵抗R40とを有する。
 電位変換部41は、充電信号に相当するレベルの電位が入力するとき充電電位を出力し、遮断信号に相当するレベルの電位が入力するとき遮断電位を出力する。電位変換部41は、PNPトランジスタQ40と,抵抗R41と、抵抗R42と、抵抗R43と、チェナーダイオードZ40とを有する。
 PNPトランジスタQ40は、コンパレータ33が充電信号に相当するレベルの電位を出力するときにオンし、電位変換部41の出力を充電電位にする。このとき、抵抗R41と抵抗R42はPNPトランジスタQ40のエミッタからコレクタに流れる電流を制限する。そして、チェナーダイオードZ40は、NMOSトランジスタ42のゲートに過電圧がかかることを防止する。
 一方、PNPトランジスタQ40は、コンパレータ33が遮断信号に相当するレベルの電位を出力するときにオフする。このとき、抵抗R43は、電位変換部41の出力を電源ラインL2の電位V2にクランプし、電位変換部41の出力を遮断電位にする。
 抵抗R40は、一端が中間ラインLmに接続されており、他端がNMOSトランジスタ42のドレインに接続されている。NMOSトランジスタ42は、ソースが電源ラインL2に接続され、ゲートが電位変換部41の出力端に接続されている。NMOSトランジスタ42は、ゲートに充電電位が入力されるときにソース-ドレイン間の電流路を導通させる。このとき、充電池BATに充電電流が流れ、充電池BATは充電される。抵抗R40は充電電流が流れ始めるときの突入電流を抑制する。また、抵抗R40とNMOSトランジスタ42のソース-ドレイン間抵抗とは、充電電流が流れることにより、中間ラインLmの中間電位Vmと電源ラインL2の電位V2との電位差に相当する電圧を生じる。一方、NMOSトランジスタ42は、ゲートに遮断電位が入力されるときにソース-ドレイン間の電流路を遮断し、電源ラインL2と中間ラインLmとを電気的に切り離す。
 なお、上述した実施形態では、電源ラインL2にNMOSトランジスタ42と抵抗R40と中間ラインLmを接続する例を示したが、電源ラインL1にPMOSトランジスタと抵抗R40と中間ラインLmを接続する構成としてもよい。
 ただし、この場合には、PMOSトランジスタの電流路(ソースードレイン間)を導通させるときには例えばゲートに電源ラインL1の電位より所定の電圧だけ低い電位を入力し、電流路を遮断するときにはゲートに電源ラインL1の電位と同一の電位を入力する。
 また、この場合には、電源ラインL2が本発明の第1の電源ラインであり、電源ラインL1が本発明の第2の電源ラインである。
 また、上述した実施形態では、制御部30をコンパレータ33と複数の抵抗で構成する例を示したが、電源ラインL1の電位V1と中間ラインLmの中間電位Vmとの電位差(充電池BATの電圧)をA/D変換してディジタル信号に変換し、制御部30をDSP(Digital Signal Processor)とその制御プログラムで実現することもできる。
 以上説明したように、本発明によれば、簡易な制御でトリクル充電することができる。本発明によれば、充電池BATの電圧は常に下限電圧と上限電圧の間にあるため、充電池BATが過充電や充電不足になることはない。
 また、本発明によれば、電流供給期間と電流供給休止期間の計測は不要である。充電池BATが充電されてその電圧が下限電圧から上限電圧まで上昇する期間が電流供給期間となり、充電池BATが自然放電してその電圧が上限電圧から下限電圧まで下降する期間が電流停止期間となる。
 また、本発明によれば、充電池の使用時の温度に応じてトリクル充電の平均電流値を設定することは不要である。
 更に、本発明によれば、充電池BATの電圧は下限電圧より下に低下することはない。このため、経年変化等のためにトリクル充電に必要な電流値が変化しても急速充電が必要な状態に至ることはない。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、設計上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、請求項に記載されている発明や発明の実施形態に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれる。
10…充電制御回路、20…定電圧生成部、30…制御部、31…比較電位生成部、32…基準電位生成部、33…コンパレータ、R30,R31,R32,R33…抵抗、R34…ヒステリシス用抵抗、40…スイッチ部、41…電位変換部、42…NMOSトランジスタ、Q40…PNPトランジスタ、R40,R41,R42,R43…抵抗、Z40…チェナーダイオード、L1,L2,L3…電源ライン、Lm…中間ライン、C10…平滑用コンデンサ、BAT…充電池

Claims (5)

  1.  充電池を充電する充電電流を制御する充電制御回路であって、
     前記充電池の一方の端子に接続され、第1の電位が印加される第1の電源ラインと、
     第2の電位が印加される第2の電源ラインと、
     前記充電池の他方の端子に接続され、前記充電池により中間電位となる中間ラインと、
     充電信号の出力中に前記第1の電源ラインの第1の電位と前記中間ラインの中間電位との電位差である電圧が上昇して所定の上限電圧に達したときに当該充電信号から遮断信号に切り換え、当該遮断信号の出力中に前記第1の電源ラインの第1の電位と前記中間ラインの中間電位との電位差である電圧が下降して所定の下限電圧に達したときに当該遮断信号から前記充電信号に切り換える制御部と、
     前記中間ラインと前記第2の電源ラインの間に配設されており、前記充電信号が入力されているときに前記充電電流を流し、前記遮断信号が入力されているときに前記充電電流を止めるスイッチ部と、
     を備えることを特徴とする充電制御回路。
  2.  前記上限電圧は、前記充電池が満充電状態であるときに当該充電池から出力される満充電電圧より所定の電圧だけ高く、
     前記下限電圧は、前記満充電電圧より所定の電圧だけ低い、
     ことを特徴とする請求項1に記載の充電制御回路。
  3.  第3の電源ラインと、
     前記第1の電源ラインから供給される第1の電位と前記中間ラインから供給される中間電位とによって動作し、前記中間電位との電位差が一定である第3の電位を前記第3の電源ラインに出力する定電圧生成部と、
     を備え、
     前記制御部が、
     前記第1の電源ラインと前記中間ラインに接続され、前記第1の電位と前記中間電位に基づいて比較電位を生成し、当該比較電位を出力する比較電位生成部と、
     前記第3の電源ラインと前記中間ラインに接続され、前記第3の電位と前記中間電位に基づいて基準電位を生成し、当該基準電位を出力する基準電位生成部と、
     前記第3の電源ラインから供給される第3の電位と前記中間ラインから供給される中間電位とによって動作し、前記比較電位と前記基準電位との比較に基づいて前記充電信号に相当するレベルの電位または前記遮断信号に相当するレベルの電位を出力するコンパレータと、
     一端と他端がそれぞれ前記コンパレータの出力端と非反転入力端に接続され、前記コンパレータから出力される前記充電信号に相当するレベルの電位および前記遮断信号に相当するレベルの電位にヒステリシスを付与するヒステリシス用抵抗と、
     を備える、
     ことを特徴とする請求項1または2に記載の充電制御回路。
  4.  前記スイッチ部が、
     前記充電信号に相当するレベルの電位が入力するとき充電電位を出力し、前記遮断信号に相当するレベルの電位が入力するとき遮断電位を出力する電位変換部と、
     一端が前記中間ラインに接続された抵抗と、
     電流路の一端が前記第2の電源ラインに接続され、当該電流路の他端が前記抵抗の他端に接続され、制御端が前記電位変換部の出力端に接続されており、当該制御端に前記充電電位が入力されるときに当該電流路を導通させ、当該制御端に前記遮断電位が入力されるときに当該電流路を遮断する半導体素子と、
     を備える、
     ことを特徴とする請求項3に記載の充電制御回路。
  5.  前記第1の電源ラインに印加される第1の電位が、前記第2の電源ラインに印加される第2の電位よりも高く、
     前記半導体素子が、NMOSトランジスタであり、
     前記コンパレータの非反転入力端と反転入力端とにそれぞれ前記基準電位と前記比較電位が入力される、
     ことを特徴とする請求項4に記載の充電制御回路。
PCT/JP2017/010309 2016-03-22 2017-03-15 充電制御回路 Ceased WO2017164023A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016056447A JP6675243B2 (ja) 2016-03-22 2016-03-22 充電制御回路
JP2016-056447 2016-03-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017164023A1 true WO2017164023A1 (ja) 2017-09-28

Family

ID=59900278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/010309 Ceased WO2017164023A1 (ja) 2016-03-22 2017-03-15 充電制御回路

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6675243B2 (ja)
WO (1) WO2017164023A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112106272A (zh) * 2018-06-01 2020-12-18 德州仪器公司 电池充电器
CN113824171A (zh) * 2020-06-18 2021-12-21 Fdk株式会社 充电电池的充电装置
JPWO2022049455A1 (ja) * 2020-09-07 2022-03-10

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230067630A (ko) 2020-09-22 2023-05-16 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 제어 회로 및 전자 기기

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008228492A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Sanyo Electric Co Ltd リチウムイオン二次電池の充電方法
JP2009043554A (ja) * 2007-08-08 2009-02-26 Panasonic Corp 電池パック、充電装置、及び充電システム
JP2009106147A (ja) * 2007-10-05 2009-05-14 Panasonic Corp 二次電池の充電制御方法、及び充電制御回路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008228492A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Sanyo Electric Co Ltd リチウムイオン二次電池の充電方法
JP2009043554A (ja) * 2007-08-08 2009-02-26 Panasonic Corp 電池パック、充電装置、及び充電システム
JP2009106147A (ja) * 2007-10-05 2009-05-14 Panasonic Corp 二次電池の充電制御方法、及び充電制御回路

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112106272A (zh) * 2018-06-01 2020-12-18 德州仪器公司 电池充电器
US11996714B2 (en) 2018-06-01 2024-05-28 Texas Instruments Incorporated Battery charger
CN112106272B (zh) * 2018-06-01 2024-06-04 德州仪器公司 电池充电器及用于对电池充电的系统和方法
CN113824171A (zh) * 2020-06-18 2021-12-21 Fdk株式会社 充电电池的充电装置
CN113824171B (zh) * 2020-06-18 2023-08-15 Fdk株式会社 充电电池的充电装置
JPWO2022049455A1 (ja) * 2020-09-07 2022-03-10
WO2022049455A1 (ja) * 2020-09-07 2022-03-10 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池の制御回路および電子機器
JP7726896B2 (ja) 2020-09-07 2025-08-20 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池の制御回路および電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
JP6675243B2 (ja) 2020-04-01
JP2017175688A (ja) 2017-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9509162B2 (en) Single-stage AC-to-DC switching converter that directly charges a battery requiring a multi-state charging profile
US8143863B2 (en) Circuits and methods for controlling a current flowing through a battery
US8957658B2 (en) Switching power-supply device
CN104660046B (zh) 电源转换器的定电流控制电路及其定电流控制方法
US20120212188A1 (en) System and method for battery charging
JP6203020B2 (ja) 充放電スイッチ回路を有する電池パック
EP2919344B1 (en) Overvoltage protection device and method
US9608521B2 (en) DC/DC converter activation stability control
WO2017164023A1 (ja) 充電制御回路
US20170160347A1 (en) Arrangement for measuring a single cell in a rechargeable battery pack and rechargeable battery pack comprising such an arrangement
JP6719332B2 (ja) 充電装置
US9374007B2 (en) DC/DC converter
JP6476061B2 (ja) バッテリ装置及びバッテリ装置の製造方法
US9374077B2 (en) Switch circuit, semiconductor device, and battery device
US9503076B2 (en) Gate potential control circuit
JP6751679B2 (ja) 充電装置
JP5014699B2 (ja) 昇圧手段を含む電源回路を備えた電子引外し装置およびそのような引外し装置を含む回路遮断器
US10018678B2 (en) Method and device for measuring a battery cell current
US10411461B2 (en) Protection circuit for brushless DC motor, and control device
TWI395515B (zh) 具電壓偵測之開關控制電路與相關閃光燈充電器
JP6852590B2 (ja) Dc−dcコンバータ
US8643338B2 (en) Power supply circuit using rechargeable battery
JP2020096222A (ja) ゲート駆動回路
CN108123591A (zh) 电源转换电路和电源转换器
CN114726062A (zh) 电池充电均衡控制电路及电子产品

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17770066

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17770066

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1