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JP3282888B2 - 充電装置 - Google Patents

充電装置

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JP3282888B2
JP3282888B2 JP18668693A JP18668693A JP3282888B2 JP 3282888 B2 JP3282888 B2 JP 3282888B2 JP 18668693 A JP18668693 A JP 18668693A JP 18668693 A JP18668693 A JP 18668693A JP 3282888 B2 JP3282888 B2 JP 3282888B2
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JP
Japan
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circuit
charging
secondary battery
voltage
current
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敏之 真水
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Tamura Corp
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Tamura Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は二次電池を定電流充電す
る充電装置に関し、特に二次電池の開放電圧を良好に測
定できる充電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】第1の従来技術では、充電器の出力に半
導体スイッチを接続し、半導体スイッチをON/OFF
することで二次電池に定電流充電を行っていた。電池電
圧を検出する時は、半導体スイッチをOFFにして行
う。第2の従来技術では、トランスの1次側の直流電圧
をスイッチングする素子を制御することで二次電池に定
電流充電を行っていた。電池電圧を検出する時は、制御
部の動作を停止させる信号、もしくは出力パルスを閉じ
る信号により、1次側から2次側への電力の伝送を止め
て行う。しかしながら、第1の従来技術では、二次電池
の充電電流が数Aになる場合(急速充電等)には半導体
スイッチとして大電流スイッチが必要となる。さらに、
数Aの充電電流を遮断するため、スイッチには大きな損
失が発生する。これらにより、スイッチのコストアップ
及び信頼性が問題となっていた。また、第2の従来技術
では、1次側から2次側への電力供給を止めたとき、二
次電池電圧測定回路への電源電圧の供給ができないた
め、二次電池電圧測定回路への電源電圧供給回路を改め
て設けなければならないので、コストアップ及び充電装
置の形状の大型化につながるという課題があった。そこ
で本出願人は、特願平4−100573号によってこれ
らの課題の解決策を提案している。
【0003】図3及び図4に基づいて特願平4−100
573号の技術の概要を説明する。通常は、誤差増幅器
4の出力信号によりリセット電流供給回路6から可飽和
リアクトル3に供給するリセット電流を制御し、可飽和
リアクトル3は充電電流を制御して二次電池2を定電流
充電する。二次電池2の開放電圧を測定する場合は、二
次電池電圧測定回路5の出力信号によりリセット電流供
給回路6から可飽和リアクトル3に供給するリセット電
流を最大にして可飽和リアクトル3を不飽和状態にす
る。充電電流を遮断した状態(開放状態)で二次電池2
の開放電圧を測定する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示すように、充電回路の制御を2次側で行っているた
め、1次側から2次側に伝送されるエネルギーは二次電
池2を充電するために必要なエネルギーより大きくな
り、不要なエネルギーは可飽和リアクトル3の損失にな
ってしまい、可飽和リアクトル3の発熱が大きくなって
しまう問題点がある。すなわち、図におけるV1はトラ
ンスT1の印加電圧であり、V2はトランスT1の出力
電圧であり、V3は二次電池2の充電に必要な電圧であ
り、VSRは二次電池2の充電には不必要な可飽和タアク
タンス3に掛かる電圧である。
【0005】図4は図3の回路図の各部波形を表した図
である。(イ)におけるV1は、AC電源を整流器D1
で整流した電圧Viをスイッチング素子SW1でスイッ
チングした電圧であり、トランスT1の印加電圧であ
る。(ロ)におけるV2は、トランスT1の出力電圧で
あり、トランスT1の巻線比N1:N2に比例した電圧
N2/N1・V1である。(ハ)における斜線部のV3
は、トランスT1の出力電圧V2のうち、充電に必要な
エネルギー部である。(ニ)における斜線部VSRは、ト
ランスT1の出力電圧V2から充電に必要なエネルギー
部を差し引いた充電に不必要なエネルギー部である。
【0006】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、トランスの2次側のエネルギーを有効に二次
電池の充電に使用できる充電装置を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の充電装置は、二次電池を定電流充電する充電
装置において、トランスの2次側を整流して定電流充電
を行う充電回路と、充電電流を遮断する可飽和リアクト
ルと、可飽和リアクトルにリセット電流を供給するリセ
ット電流供給回路と、充電電流を検出してその誤差を増
幅する誤差増幅回路と、1次側直流電圧をスイッチング
するスイッチング素子と、スイッチング素子を制御する
制御ICと、二次電池の開放電圧を測定する二次電池電
圧測定回路とを備え、通常は、誤差増幅回路の出力信号
により制御ICを介してスイッチング素子を制御するこ
とによってトランスの2次側出力を制御して二次電池を
定電流充電するようにし、二次電池の開放電圧を測定す
る場合は、二次電池電圧測定回路の指令に基づき、リセ
ット電流供給回路からリセット電流を供給して可飽和リ
アクトルを不飽和状態にすることによって充電電流を流
さないようにしたことに特徴を有している。
【0008】また、上記課題を解決するために本発明の
他の充電装置は、前記充電装置において、制御ICとス
イッチング素子から構成される第1の定電流制御回路
と、リセット電流供給回路と可飽和リアクトルから構成
される第2の定電流制御回路とを切換える制御回路切換
用のスイッチを設け、充電電圧に応じて出される二次電
池電圧測定回路からの指令に基づいて第2の定電流制御
回路に切換えた場合には、可飽和リアクトルは充電電流
の遮断と制御を行うと共に、二次電池電圧測定回路の電
源を確保することに特徴を有している。
【0009】
【作用】通常は、充電電流を検出してその誤差を増幅す
る誤差増幅回路からの出力信号により制御ICを制御す
る。制御ICは1次側直流電圧をスイッチングするスイ
ッチング素子を制御することによってトランスの2次側
出力を制御して二次電池を定電流充電するようにしてい
る。二次電池の開放電圧を測定する場合は、二次電池電
圧測定回路の指令に基づき、リセット電流供給回路から
リセット電流を可飽和リアクトルに供給する。最大のリ
セット電流により、可飽和リアクトルを不飽和状態にす
ることによって充電電流を流さないようにし、二次電池
の開放電圧を測定する。また、低い充電電圧の場合は、
可飽和リアクトルが二次側出力パルスをPWM制御して
二次電池を定電流充電するので、二次電池電圧測定回路
の電源電圧を確保することができる。
【0010】
【実施例】本発明の第1実施例を図1に基づいて説明す
る。図において、3は可飽和リアクトルであり、後述す
るリセット電流供給回路6からのリセット電流によって
2次側出力を遮断する。リセット電流供給回路6はリセ
ット電流を可飽和リアクトル3に供給する回路であり、
トランジスタQ1、抵抗R2,R3、R4ダイオードD
6から構成されている。トランジスタQ1のベース電流
により、制御されたリセット電流はトランジスタQ1の
エミッタ→コレクター→ダイオードD6→可飽和リアク
トルの順に流れる。誤差増幅回路は検出用抵抗R1、基
準電圧E、誤差増幅器4から構成されており、フォトカ
プラ8を介して出力信号を制御IC7に出力し、制御I
C7は1次側電圧をスイッチングするスイッチング素子
SW1を制御して2次側出力を制御している。二次電池
電圧測定回路5はトランスT1の三次巻線側の整流ダイ
オードD4、平滑コンデンサC3により直流化された直
流電圧Vccで動作する。二次電池2の電圧測定個所は図
の記号a点である。
【0011】AC電源1からの交流を整流ダイオードD
1、平滑コンデンサC1により直流化する。直流化され
た電圧は、制御IC7により設定された周波数及びパル
ス幅でスイッチング素子SW1によりパルス化され、ト
ランスT1を介して二次側へ伝送される。二次側ではこ
の波形を整流ダイオードD2、転流ダイオードD3、チ
ョークCH、平滑コンデンサC2により直流化し、二次
電池2を充電する。この充電電流を検出用抵抗R1で検
出し、基準電圧Eとの誤差を誤差増幅器4により増幅
し、この出力信号をフォトカプラ8により制御IC7に
フィードバックし、制御IC7は1次側電圧をスイッチ
ングするスイッチング素子SW1を制御して2次側出力
を制御している。この時、スイッチSW2をOFFの状
態にしておくことで、可飽和リアクトル3にリセット電
流を流さない。よって、可飽和リアクトル3は飽和状態
になっている。すなわち回路構成は、フォワードコンバ
ータと同じ状態になっており、1次側から2次側へは必
要なエネルギーしか伝送されないことになる。
【0012】次に、二次電池2の開放電圧測定は二次電
池電圧測定回路5により決まった周期でトランジスタQ
1のベースに接続された抵抗R3とアース間のスイッチ
SW2をON/OFFすることで行われる。スイッチS
W2をONすることで可飽和リアクトル3に最大のリセ
ット電流が流れ、可飽和リアクトル3は不飽和状態とな
り、充電電流を遮断する。このスイッチSW2のONの
タイミングにあわせて二次電池電圧測定回路5により二
次電池2の開放電圧を読み込む。二次電池2の開放電圧
の読み込みが終了したら再び二次電池電圧測定回路5に
よりスイッチSW2をOFFし、二次電池2の充電を行
う。従って、二次電池電圧測定回路5の供給電圧Vccは
変動することなく安定している。
【0013】次に、本発明の第2実施例を図2に基づい
て説明する。第1実施例の回路に定電流制御回路を切り
換える制御回路切換用のスイッチSW3を追加すること
で、低い充電電圧すなわち、1次側オンデューティが非
常に小さくなる場合でも、二次電池電圧測定回路5に安
定した電源電圧Vccを供給することが可能となる。これ
により、ショートした二次電池2が充電器に接続された
場合でも、二次電池電圧測定回路5を動作させることが
できるので、充電器の制御が可能になる。
【0014】動作を説明すると、充電電圧に応じて定電
流制御回路を切り換える。充電電圧が大きい場合(オン
デューティが二次電池電圧測定回路に安定した電源電圧
を供給できる幅の場合)は、1次側でのPWM制御する
ように制御回路切換用のスイッチSW3をONさせる。
この時の回路構成は図1と同じになる。次に、充電電圧
が小さい場合(オンデューティが二次電池電圧測定回路
に安定した電源電圧が供給できない幅の場合)は、可飽
和リアクトル3による2次側PWM制御を行うよに制御
回路切換用のスイッチSW3をONさせる。これによ
り、二次電池電圧測定回路5を動作さけるだけの電源電
圧Vccを確保することが可能となる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明の充電装置
は、トランスの2次側を整流して定電流充電を行う充電
回路と、充電電流を遮断する可飽和リアクトルと、可飽
和リアクトルにリセット電流を供給するリセット電流供
給回路と、充電電流を検出してその誤差を増幅する誤差
増幅回路と、1次側直流電圧をスイッチングするスイッ
チング素子と、スイッチング素子を制御する制御IC
と、二次電池の開放電圧を測定する二次電池電圧測定回
路とを備え、通常は、誤差増幅回路の出力信号により制
御ICを介してスイッチング素子を制御することによっ
てトランスの2次側出力を制御して二次電池を定電流充
電するようにし、二次電池の開放電圧を測定する場合
は、二次電池電圧測定回路の指令に基づき、リセット電
流供給回路からリセット電流を供給して可飽和リアクト
ルを不飽和状態にすることによって充電電流を流さない
ようにしたので、また、上記課題を解決するために本発
明の充電装置は、前記充電装置において、制御ICとス
イッチング素子から構成される第1の定電流制御回路
と、リセット電流供給回路と可飽和リアクトルから構成
される第2の定電流制御回路とを切換える制御回路切換
用のスイッチを設け、充電電圧に応じて出される二次電
池電圧測定回路からの指令に基づいて第2の定電流制御
回路に切換えた場合には、可飽和リアクトルは充電電流
の遮断と制御を行うと共に、二次電池電圧測定回路の電
源を確保するので、充電電流の遮断は可飽和リアクトル
を用いて行い、定電流充電を1次側で制御することで、
2次側に不要なエネルギーを送らないようにしている。
これにより、不要なエネルギーが可飽和リアクトルの損
失となることをなくすことができる。また、充電電圧が
小さい場合は、可飽和リアクトルによる2次側PWM制
御を行い、これにより、二次電池電圧測定回路を動作さ
けるだけの電源電圧を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第1実施例における充電装置の回
路図である。
【図2】本発明による第2実施例における充電装置の回
路図である。
【図3】従来例における充電装置の回路図である。
【図4】図3の回路図の各部波形を表した図である。
【符号の説明】
C1〜C3 コンデンサ CH 出力チョーク D1〜D6 ダイオード E 基準電圧 Q1 トランジスタ R1〜R4 抵抗 SW1〜SW3 スイッチ T1 トランス V1 T1印加電圧 V2 T1出力電圧 V3 充電に必要なエネルギー VSR 充電に不要なエネルギー(可飽和リアクトル両端
波形) Vcc 二次電池電圧測定回路の電源 1 AC電源 2 二次電池 3 可飽和リアクトル 4 誤差増幅器 5 二次電池電圧測定回路 6 リセット電流供給回路 7 制御IC 8 フォトカプラ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二次電池を定電流充電する充電装置にお
    いて、 トランスの2次側を整流して定電流充電を行う充電回路
    と、 充電電流を遮断する可飽和リアクトルと、 可飽和リアクトルにリセット電流を供給するリセット電
    流供給回路と、 充電電流を検出してその誤差を増幅する誤差増幅回路
    と、 1次側直流電圧をスイッチングするスイッチング素子
    と、 スイッチング素子を制御する制御ICと、 二次電池の開放電圧を測定する二次電池電圧測定回路と
    を備え、 通常は、誤差増幅回路の出力信号により制御ICを介し
    てスイッチング素子を制御することによってトランスの
    2次側出力を制御して二次電池を定電流充電するように
    し、 二次電池の開放電圧を測定する場合は、二次電池電圧測
    定回路の指令に基づき、リセット電流供給回路からリセ
    ット電流を供給して可飽和リアクトルを不飽和状態にす
    ることによって充電電流を流さないようにしたことを特
    徴とする充電装置。
  2. 【請求項2】 前記制御ICと前記スイッチング素子か
    ら構成される第1の定電流制御回路と、前記リセット電
    流供給回路と前記可飽和リアクトルから構成される第2
    の定電流制御回路とを切換える制御回路切換用のスイッ
    チを設け、 充電電圧に応じて出される二次電池電圧測定回路からの
    指令に基づいて第2の定電流制御回路に切換えた場合に
    は、前記可飽和リアクトルは充電電流の遮断と制御を行
    うと共に、二次電池電圧測定回路の電源を確保すること
    を特徴とする請求第1項記載の充電装置。
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