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JP4192797B2 - Secondary battery charging method and charging device - Google Patents
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Description

この発明は、二次電池の充電方法および充電装置に関し、特に、二次電池の満充電後に電源回路の動作を停止させ、待機電力を削減する充電方法および充電装置に関する。   The present invention relates to a charging method and a charging device for a secondary battery, and more particularly, to a charging method and a charging device that reduce the standby power by stopping the operation of a power supply circuit after the secondary battery is fully charged.

現在、二次電池を電源として内蔵した機器が多くの分野で用いられている。また、機器の多機能化、携帯化とともに使用頻度も増し、二次電池の需要が大きくなっている。   Currently, devices incorporating a secondary battery as a power source are used in many fields. In addition, the frequency of use is increasing with the increase in functionality and portability of devices, and the demand for secondary batteries is increasing.

これら二次電池の充電装置は、機器の置き台と兼用になっているものが多く、不使用時には機器を充電装置の上に置き、充電することが多い。また、機器の充電時以外でも、家庭用電源コンセントに差し込まれたままであることが多い。   Many of these secondary battery charging devices are also used as a stand for equipment, and when not in use, the equipment is often placed on the charging device for charging. Also, it is often left plugged into a household power outlet even when the device is not being charged.

ところが、家庭用商用電源から電力を取り込み動作する家電機器は、電源ケーブルを家庭用電源コンセントに差し込んでいる限り、機器の主電源がONの状態でなくても、機器の電源回路内では電力を消費している。主電源がON状態になった際にONしたことを検知し、瞬時に機器内部の回路に電力を供給する必要がある為、主電源のON/OFFを検知する電源回路は動作させておく必要があり、電力消費に繋がっている。   However, household electrical appliances that operate by taking in power from a commercial power source for household use do not generate power in the power circuit of the equipment, even if the main power of the equipment is not on, as long as the power cable is plugged into a household power outlet. Consuming. Since it is necessary to detect when the main power supply is turned on and to supply power to the circuit inside the device instantly, it is necessary to operate the power supply circuit that detects ON / OFF of the main power supply. And it leads to power consumption.

近年、環境問題が取り沙汰され、家電機器の消費電力や待機電力削減の要求が高まっている。昨今普及が著しい二次電池の充電装置においても、常に家庭用商用電源につないだままであるという状況から鑑みて、待機電力を削減することが重要な課題となっている。下記の特許文献1には、電池内の温度の過度の上昇を防止する充電装置が記載されている。   In recent years, environmental problems have been addressed, and demands for reducing the power consumption and standby power consumption of home appliances are increasing. Even in the rechargeable battery chargers that have been popular recently, it is an important issue to reduce standby power in view of the situation that the commercial battery is always connected to a household commercial power source. Patent Document 1 below describes a charging device that prevents an excessive increase in temperature in a battery.

特開平9−331636号公報JP-A-9-331636

従来の二次電池充電装置は、特許文献1に記載されているように、家庭用商用電源から交流電流を取り込み、充電装置内電源回路部で直流電流に変換し、これにより電池を充電する。他の家電機器同様、電池が装着されていない状態もしくは電池充電が終了した後は、定格充電電流は出力されないものの、電源回路部は動作し続けており電力が消費されている。   As described in Patent Document 1, a conventional secondary battery charging device takes in an alternating current from a commercial power source for home use, converts it into a direct current in a power supply circuit section in the charging device, and thereby charges the battery. As with other home appliances, the rated charging current is not output after the battery is not attached or after the battery charging is finished, but the power supply circuit unit continues to operate and consumes power.

これまで、待機電力を削減するという目的の下で、低消費電力電源用IC(Integrated Circuit)などが商品化されている。例えば、必要な時にだけ電源をONさせる回路(間欠制御回路)などを搭載することでACアダプタの待機時の消費電力を削減するものである。この回路は、出力電圧を検出回路でモニターし、設定電圧以下になった時にスイッチング信号を出力してトランスを動作させ、設定電圧以上になった時にはトランスを停止させる制御を繰り返す機能を持っている。低待機電力化は徐々に進歩してきているが、市場要求はまだまだ高く、更に低待機電力化対応の専用ICを開発する必要がある。   So far, low power consumption power ICs (Integrated Circuits) and the like have been commercialized for the purpose of reducing standby power. For example, by mounting a circuit (intermittent control circuit) that turns on the power supply only when necessary, the power consumption during standby of the AC adapter is reduced. This circuit has a function to monitor the output voltage with a detection circuit and to output a switching signal when the voltage drops below the set voltage to operate the transformer, and to repeat the control to stop the transformer when the voltage exceeds the set voltage . Although low standby power has been gradually improved, market demand is still high, and it is necessary to develop a dedicated IC that can support low standby power.

しかしながら、ICの開発には莫大なコストと時間がかかることから、これ以外の待機電力削減策が求められていた。   However, since development of an IC requires enormous costs and time, other standby power reduction measures have been demanded.

したがって、この発明の目的は、二次電池の充電装置において、新たに開発したICを使用せずに待機電力を削減する二次電池の充電方法および充電装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a secondary battery charging method and a charging apparatus that reduce standby power without using a newly developed IC in a secondary battery charging apparatus.

上述した課題を解決するために、この発明の第1の態様は、電源回路の出力で二次電池を充電する充電方法において、二次電池の電池電圧又は電池温度を検出することにより、二次電池が満充電に達したか否かを判別するステップと、満充電に達したことが検出された時点で、充電表示を継続するとともに充電電流を停止するステップと、満充電が検出されると、予め時間を設定した充電終了タイマーを起動させ、設定時間が経過した後にスイッチング素子のON/OFF動作を完全に停止することによって、充電表示を停止するステップとからなる充電方法である。
上述の充電方法においては、充電終了タイマーの設定時間内に二次電池の抜差しの有無を判別するステップを設け、充電終了タイマーの設定時間内に二次電池の抜差しがないと判別された場合には、設定時間の終了後に電源回路の動作および充電表示を停止させるようにすることが好ましい。
In order to solve the above-described problem, a first aspect of the present invention is a charging method in which a secondary battery is charged with an output of a power supply circuit, by detecting a battery voltage or a battery temperature of the secondary battery. a step of determining whether the battery has reached full charge, at the time when it has reached the fully charged is detected, while continuing the charging display, the step of stopping the charging current, the charging is detected fully And a step of stopping the charge display by starting a charge end timer with a preset time and completely stopping the ON / OFF operation of the switching element after the set time has elapsed.
In the above charging method, a step is provided for determining whether or not the secondary battery is inserted or removed within the set time of the charge end timer, and when it is determined that the secondary battery is not inserted or removed within the set time of the charge end timer. It is preferable to stop the operation of the power supply circuit and the charging display after the set time is over.

また、この発明の第2の態様は、電源回路の出力で二次電池を充電する充電装置において、二次電池の電池電圧又は電池温度を検出することにより、二次電池が満充電に達したか否かを判別する判別手段と、充電中であることを表示する表示手段と、判別手段が二次電池が満充電に達したことが検出されることによって、充電電流を停止させ、表示手段の充電表示を継続させ、満充電が検出されると、充電終了タイマーを起動させ、設定時間が経過した後にスイッチング素子のON/OFF動作を完全に停止させ、表示手段における充電表示を停止させる制御手段とを有する充電装置である。
上述の充電装置では、充電終了タイマーの設定時間内に二次電池の抜差しの有無を判別する第2の判別手段を有し、制御手段が、第2の判別手段により充電終了タイマーの設定時間内に二次電池の抜差しがないと判別された場合、充電終了タイマー期間の設定時間終了後に電源回路の動作および充電表示を停止させるようにすることが好ましい。
Further, according to a second aspect of the present invention, in the charging device for charging the secondary battery with the output of the power supply circuit, the secondary battery has reached full charge by detecting the battery voltage or the battery temperature of the secondary battery. discriminating means for discriminating whether or not a display means for displaying that it is being charged, the Rukoto is detected that the discriminating means secondary battery reaches the fully charged, to stop the charging current, the display means to continue charging display, the full charge is detected, activates the charge termination timer, completely stopping the oN / OFF operation of the switching element after a lapse of a set time, stops the charging display of the display unit And a control device.
The above-described charging device has second determination means for determining whether or not the secondary battery is inserted / removed within the set time of the charge end timer, and the control means uses the second determination means within the set time of the charge end timer. When it is determined that the secondary battery is not inserted or removed, it is preferable to stop the operation of the power supply circuit and the charging display after the end of the set time of the charging end timer period.

この発明によれば、電池が満充電になり充電が必要なくなった後電源の回路動作を停止する為に、電源の消費電力は限りなくゼロに近い消費電力とすることができる。例えば、従来0.5W消費していた電力を0.001W以下の消費電力(待機時電力)にすることが可能となる。また、電池が満充電になり充電が必要なくなった後、所定時間二次電池の充電は行わないものの、充電表示を継続する為に、使用者が満充電状態で温度が上昇した二次電池に触れるのを防止することができる。 According to the present invention, since the circuit operation of the power supply is stopped after the battery is fully charged and no longer needs to be charged, the power consumption of the power supply can be made as close to zero as possible. For example, it is possible to reduce power consumption (standby power) to 0.001 W or less from the power consumed conventionally by 0.5 W. In addition, after the battery is fully charged and no longer needs to be charged, the secondary battery will not be charged for a certain period of time. Touching can be prevented.

また、この発明に用いた電源制御の機能は、一般的な電源制御用ICに付与されている機能である。したがって、従来の電源制御用ICを用いることが可能であり、新たなIC開発等のためのコストが生じないことから、短期間で達成することができる。   The power control function used in the present invention is a function given to a general power control IC. Therefore, it is possible to use a conventional power supply control IC, and there is no cost for developing a new IC, so that it can be achieved in a short period of time.

以下、この発明に係る二次電池の充電装置の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment of a charging device for a secondary battery according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、この発明が適用された二次電池の充電装置の回路例である。この回路は、電源回路部1と、スイッチ8と、充電制御回路13と、電池9とから構成されている。   FIG. 1 is a circuit example of a secondary battery charging device to which the present invention is applied. This circuit includes a power supply circuit unit 1, a switch 8, a charge control circuit 13, and a battery 9.

電源回路部1は、例えばスイッチング電源回路であり、家庭用交流電源等の外部電源から交流電圧を供給させるコンセント等の電源供給端子に接続される入力フィルタ回路2と、入力フィルタ回路2に接続される整流平滑回路3と、整流平滑回路3より供給された交流電流を昇圧/降圧させるPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)コンバータ4と、PWMコンバータ4より電池9に供給される直流電流の出力電圧を検出する出力検出回路12と、出力検出回路12が検出した情報に基づいてPWMコンバータ4を制御する制御回路6とを備えている。   The power supply circuit unit 1 is a switching power supply circuit, for example, and is connected to an input filter circuit 2 connected to a power supply terminal such as an outlet for supplying an AC voltage from an external power supply such as a household AC power supply, and to the input filter circuit 2. Rectifying / smoothing circuit 3, a PWM (Pulse Width Modulation) converter 4 for stepping up / stepping down the alternating current supplied from the rectifying / smoothing circuit 3, and an output of direct current supplied from the PWM converter 4 to the battery 9. An output detection circuit 12 that detects a voltage and a control circuit 6 that controls the PWM converter 4 based on information detected by the output detection circuit 12 are provided.

入力フィルタ回路2は、電源供給端子等から入力された所定の周波数帯域の交流電流を除去し、必要な周波数帯域のパルス波形の交流電流だけを透過させる。整流平滑回路3は、例えば入力フィルタ回路2によって必要な周波数帯域だけにされた交流電流を、所定の直流電流に変換し、安定した電圧を有するパルス波形の直流電流を発生させる。   The input filter circuit 2 removes an alternating current in a predetermined frequency band input from a power supply terminal or the like, and transmits only an alternating current having a pulse waveform in a necessary frequency band. The rectifying / smoothing circuit 3 converts, for example, an alternating current only in a necessary frequency band by the input filter circuit 2 into a predetermined direct current, and generates a direct current of a pulse waveform having a stable voltage.

PWMコンバータ4は、一対のコイル5a、5bを有するトランス5と、トランス5に接続されて制御回路6からの電気信号によりON/OFFすることでPWMコンバータ4に供給される直流電流を制御するスイッチング素子14とを備えている。トランス5は、整流平滑回路3が電気的に接続されている一次コイル5aと、電池9がスイッチ8を介して電気的に接続されている二次コイル5bとからなり、一次コイル5aに電流が供給されることで二次コイル5bが電圧を誘起して、整流平滑回路7にパルス波形の電流を供給する。整流平滑回路7は、例えば二次コイル5bから電池9に供給される充電電流の電圧を整流平滑する。   The PWM converter 4 is a switching unit that controls a direct current supplied to the PWM converter 4 by being connected to the transformer 5 and turned on / off by an electric signal from the control circuit 6. And an element 14. The transformer 5 includes a primary coil 5a to which the rectifying / smoothing circuit 3 is electrically connected and a secondary coil 5b to which the battery 9 is electrically connected via the switch 8, and current is supplied to the primary coil 5a. By being supplied, the secondary coil 5 b induces a voltage and supplies a current having a pulse waveform to the rectifying and smoothing circuit 7. The rectifying / smoothing circuit 7 rectifies and smoothes the voltage of the charging current supplied from the secondary coil 5b to the battery 9, for example.

スイッチング素子14は、例えばトランジスタ等であり、一次コイル5aと制御回路6との間に配置され、制御回路6から供給されるパルス信号に基づいてON/OFFを切り換える。スイッチング素子14がONの状態ではトランス5に電流が供給され、OFFの状態ではトランス5に直流電流が流れない。   The switching element 14 is, for example, a transistor or the like, is disposed between the primary coil 5 a and the control circuit 6, and switches ON / OFF based on a pulse signal supplied from the control circuit 6. When the switching element 14 is ON, a current is supplied to the transformer 5, and when the switching element 14 is OFF, no direct current flows through the transformer 5.

なお、PWMコンバータ4においては、トランス5やスイッチング素子14の他に、整流平滑回路7や、異常電池等が装着された場合に、充電電流を流さないように回路を遮断するスイッチ8を、二次コイル5bと電池保持部15との間に備えている。   In the PWM converter 4, in addition to the transformer 5 and the switching element 14, when a rectifying / smoothing circuit 7, an abnormal battery or the like is attached, a switch 8 that cuts off the circuit so as not to flow a charging current is provided. It is provided between the secondary coil 5 b and the battery holding part 15.

このような構成のPWMコンバータ4は、制御回路6からの電気信号によりスイッチング素子14がONになると、外部電源等から供給された交流電圧を入力フィルタ回路2、整流平滑回路3を介して直流電流に変換し、直流電流をトランス5の一次コイル5aに供給する。そして、PWMコンバータ4は、一次コイル5aに直流電圧の電流が供給されることにより、二次コイル5bで電圧が誘起されて二次コイル5bに直流電圧の電流が発生し、整流平滑回路7により平滑化された直流電圧の充電電流を電池9に供給する。   When the switching element 14 is turned on by an electrical signal from the control circuit 6, the PWM converter 4 having such a configuration converts an AC voltage supplied from an external power source or the like through the input filter circuit 2 and the rectifying / smoothing circuit 3. And direct current is supplied to the primary coil 5a of the transformer 5. The PWM converter 4 is supplied with a DC voltage current to the primary coil 5 a, so that a voltage is induced in the secondary coil 5 b and a DC voltage current is generated in the secondary coil 5 b. A smoothed DC voltage charging current is supplied to the battery 9.

また、PWMコンバータ4は、制御回路6からの電気信号によりスイッチング素子14がOFFになると、トランス5の一次コイル5aに対する直流電流の供給が停止されることになり、電池9に供給される充電電流を抑制する。電池9に対する充電電流は、スイッチング素子14をON/OFFする信号のデューティ比に応じたものとなる。   In addition, when the switching element 14 is turned off by the electrical signal from the control circuit 6, the PWM converter 4 stops the supply of direct current to the primary coil 5 a of the transformer 5, and the charging current supplied to the battery 9. Suppress. The charging current for the battery 9 depends on the duty ratio of the signal for turning on / off the switching element 14.

出力検出回路12は、発光素子10aおよび受光素子10bを備えるフォトカプラ10と、PWMコンバータ4から電池9に供給されるパルス波形の充電電流の電圧を検出する差動増幅回路16とを備えている。   The output detection circuit 12 includes a photocoupler 10 including a light emitting element 10a and a light receiving element 10b, and a differential amplifier circuit 16 that detects a voltage of a charging current having a pulse waveform supplied from the PWM converter 4 to the battery 9. .

フォトカプラ10は、PWMコンバータ4と電池9との間の電圧を検出するように接続される、発光ダイオードからなる発光素子10aと、発光素子10aからの光信号を受光し、受光した光信号を電気信号に変換して制御回路6に供給する、フォトトランジスタ等からなる受光素子10bとを備えている。そして、フォトカプラ10は、発光素子10aがPWMコンバータ4と電池9との間に流れる充電電流の電圧に対応した明暗レベルの電気信号を制御回路6に対して出力する。   The photocoupler 10 is connected so as to detect a voltage between the PWM converter 4 and the battery 9, receives a light emitting element 10 a made of a light emitting diode, an optical signal from the light emitting element 10 a, and receives the received optical signal. And a light receiving element 10b made of a phototransistor or the like, which is converted into an electric signal and supplied to the control circuit 6. The photocoupler 10 outputs to the control circuit 6 an electric signal having a light / dark level corresponding to the voltage of the charging current that the light emitting element 10 a flows between the PWM converter 4 and the battery 9.

差動増幅回路16は、フォトカプラ10の発光素子10aに電気的に接続され、発光素子10aに供給される電流を制御する。具体的に、差動増幅回路16は、所定の電圧を有する基準電圧源16aを備え、充電電圧と基準電圧源16aの電圧との差により、フォトカプラ10の発光素子10aに供給される電流値を制御する。フォトカプラ10において、差動増幅回路16によって制御された電圧レベルに則った明暗レベルの光を発光素子10aが発光する。   The differential amplifier circuit 16 is electrically connected to the light emitting element 10a of the photocoupler 10 and controls the current supplied to the light emitting element 10a. Specifically, the differential amplifier circuit 16 includes a reference voltage source 16a having a predetermined voltage, and a current value supplied to the light emitting element 10a of the photocoupler 10 due to a difference between the charging voltage and the voltage of the reference voltage source 16a. To control. In the photocoupler 10, the light emitting element 10 a emits light at a light / dark level according to the voltage level controlled by the differential amplifier circuit 16.

このような構成の出力検出回路12は、電池9に供給されるパルス波形の充電電流の電圧に対応して制御された電圧レベルの電気信号を制御回路6に出力する。すなわち、出力検出回路12は、電池9に供給される充電電流の出力状態を検出し、この検出した情報に基づいた電気信号を制御回路6に出力する。制御回路6は、出力検出回路12から供給される電気信号の電圧レベルに対応してデューティ比が制御されたパルス信号を、PWMコンバータ4のスイッチング素子14に出力する。   The output detection circuit 12 having such a configuration outputs an electric signal having a voltage level controlled in accordance with the voltage of the charging current having a pulse waveform supplied to the battery 9 to the control circuit 6. That is, the output detection circuit 12 detects the output state of the charging current supplied to the battery 9 and outputs an electrical signal based on the detected information to the control circuit 6. The control circuit 6 outputs a pulse signal whose duty ratio is controlled corresponding to the voltage level of the electrical signal supplied from the output detection circuit 12 to the switching element 14 of the PWM converter 4.

以上のような構成の電源回路部1は、電源供給端子から交流電圧が入力フィルタ回路2、整流平滑回路3等を介して直流電圧にされた状態でPWMコンバータ4におけるトランス5の一次コイル5aに供給されると、二次コイル5bが誘起されて直流電圧のパルス波形を有する充電電流が生じ、この充電電流を電池9に供給する。そして、電源回路部1は、PWMコンバータ4から供給される充電電流の出力状態を出力検出回路12が検出し、その検出した情報に基づいた電圧レベルの電気信号をフォトカプラ10が制御回路6に出力する。そして、電源回路部1は、制御回路6が出力検出回路12からの電気信号の電圧レベルに対応したパルス幅のパルス信号をPWMコンバータ4のスイッチング素子14に出力し、パルス信号のデューティ比に応じてスイッチング素子14のON/OFFが制御されて、トランス5の一次コイル5aに供給される電流を制御する。   The power supply circuit unit 1 configured as described above is applied to the primary coil 5a of the transformer 5 in the PWM converter 4 in a state in which an AC voltage is changed to a DC voltage from the power supply terminal via the input filter circuit 2, the rectifying and smoothing circuit 3, and the like. When supplied, the secondary coil 5 b is induced to generate a charging current having a DC voltage pulse waveform, and this charging current is supplied to the battery 9. In the power supply circuit unit 1, the output detection circuit 12 detects the output state of the charging current supplied from the PWM converter 4, and the photocoupler 10 sends an electric signal of a voltage level based on the detected information to the control circuit 6. Output. In the power supply circuit unit 1, the control circuit 6 outputs a pulse signal having a pulse width corresponding to the voltage level of the electric signal from the output detection circuit 12 to the switching element 14 of the PWM converter 4, and according to the duty ratio of the pulse signal. Thus, ON / OFF of the switching element 14 is controlled to control the current supplied to the primary coil 5a of the transformer 5.

そして、電源回路部1は、一次コイル5aに供給される、制御された状態の電流に対応した状態の充電電流を二次コイル5bから電池保持部15を介して電池9に供給する。このように、電源回路部1は、充電電流の出力状態を確認しながら、整流平滑回路7で整流されたパルス波形を有する充電電流を安定した状態で電池9に供給する。   Then, the power supply circuit unit 1 supplies a charging current in a state corresponding to the controlled current supplied to the primary coil 5 a from the secondary coil 5 b to the battery 9 via the battery holding unit 15. As described above, the power supply circuit unit 1 supplies the charging current having the pulse waveform rectified by the rectifying and smoothing circuit 7 to the battery 9 in a stable state while confirming the output state of the charging current.

充電制御回路13は、電池保持部15に電気的に接続された充電制御スイッチ8と、発光素子11aおよび受光素子11bからなるフォトカプラ11とを備えている。   The charge control circuit 13 includes a charge control switch 8 electrically connected to the battery holding unit 15, and a photocoupler 11 including a light emitting element 11a and a light receiving element 11b.

フォトカプラ11は、PWMコンバータ4からの出力に接続される発光ダイオード等からなる発光素子11aと、受光した光信号を電気信号に変換して制御回路6に供給するフォトトランジスタ等からなる受光素子11bとを備えている。そして、フォトカプラ11において発光素子11aは、充電制御回路13から出力される信号に基づく明暗レベルの光を発光し、発光素子11aからの光を受光した受光素子11bが、受光した光信号の明暗レベルに対応した電圧レベルの電気信号を制御回路6に対して出力する。   The photocoupler 11 includes a light emitting element 11 a composed of a light emitting diode or the like connected to an output from the PWM converter 4, and a light receiving element 11 b composed of a phototransistor or the like that converts a received optical signal into an electric signal and supplies the electric signal to the control circuit 6. And. In the photocoupler 11, the light emitting element 11 a emits light at a light / dark level based on the signal output from the charge control circuit 13, and the light receiving element 11 b that receives the light from the light emitting element 11 a receives the light / dark of the received light signal. An electric signal having a voltage level corresponding to the level is output to the control circuit 6.

このような構成の充電制御回路13は、電池保持部15から検出する電池電圧の変化により満充電検出を行う。この発明においては、電池の満充電検出方法については特に制限はなく、種々の方法が使用可能である。   The charge control circuit 13 having such a configuration performs full charge detection based on a change in battery voltage detected from the battery holding unit 15. In the present invention, the battery full charge detection method is not particularly limited, and various methods can be used.

ここで、電圧に基づいた満充電検出方法の一例としては、Ni−MH(ニッケル水素)電池やNi−cd(ニッカド)電池特有の満充電時の電圧降下を検出する−ΔV/Δt(一定時間内に電圧変化が負になる点を検出する)方法が挙げられる。電池電圧は、図3において実線で示されるとおり、2つの上昇カーブを有している。すなわち、充電の初期で比較的急に電池電圧が上昇し、次に、電池電圧がほとんど変化しない期間を迎える。その後、再び電池電圧が上昇し、ピークを迎えた後で少し降下する。   Here, as an example of the full charge detection method based on the voltage, a voltage drop at the time of full charge specific to a Ni-MH (nickel metal hydride) battery or a Ni-cd (nickel) battery is detected. And a method of detecting a point at which the voltage change becomes negative. The battery voltage has two rising curves as shown by the solid line in FIG. That is, the battery voltage rises relatively abruptly at the beginning of charging, and then comes a period in which the battery voltage hardly changes. After that, the battery voltage rises again and drops slightly after reaching a peak.

ここでは、最初の電圧上昇カーブが緩やかになるポイントを「初期終息」と称し、再度電圧上昇カーブが一定係数以上上向きになるポイントを「末期上昇」と称する。また、末期上昇後に電圧上昇カーブが緩やかになるポイント(電圧のピークポイントの手前)を「末期終息」と称する。このように、Ni−MH電池やNi−cd電池といった二次電池の充電においては、電池電圧が一定のパターンで変化することが知られている。この変化から、末期上昇期または末期終息期であることを検知し、充電終了の判断を行う。   Here, the point at which the initial voltage rise curve becomes gentle is referred to as “initial termination”, and the point at which the voltage rise curve again rises above a certain coefficient is referred to as “late rise”. Also, the point at which the voltage rise curve becomes gentle after the end-stage rise (before the voltage peak point) is referred to as “end-of-term end”. As described above, in charging a secondary battery such as a Ni-MH battery or a Ni-cd battery, it is known that the battery voltage changes in a constant pattern. From this change, it is detected that it is the end-of-term rising period or end-of-term termination period, and the end of charging is determined.

また、電池温度の上昇を観察し、温度が急上昇する現象を検知し、満充電と判別する方法もある。図3において破線で示すように電池が満充電を迎えると急速に温度が上昇し始める。この時、電池温度について、ΔT/Δt(一定時間内の温度上昇が規定値以上変化する点を検出する)方式を用い、満充電を検知して充電終了の判断を行うものである。   There is also a method of observing a rise in battery temperature, detecting a phenomenon in which the temperature suddenly rises, and determining full charge. As shown by the broken line in FIG. 3, when the battery reaches full charge, the temperature starts to rise rapidly. At this time, with respect to the battery temperature, ΔT / Δt (detects a point at which the temperature rise within a predetermined time changes more than a specified value) is used to detect full charge and determine the end of charge.

充電制御回路13が電池電圧または電池温度の変化から、電池が満充電になったと判別すると、フォトカプラ11への出力を反転させ、フォトカプラ11の発光素子11aを発光させる。発光素子11aからの光を受光した受光素子11bは、受光した光信号のレベルに対応した電気信号を制御回路6に出力する。制御回路6は、フォトカプラ11の受光素子11bからの電気信号を受けると、PWMコンバータ4を停止させる信号を出力する。   When the charge control circuit 13 determines that the battery is fully charged from the change in battery voltage or battery temperature, the output to the photocoupler 11 is inverted and the light emitting element 11a of the photocoupler 11 is caused to emit light. The light receiving element 11b that has received the light from the light emitting element 11a outputs an electrical signal corresponding to the level of the received optical signal to the control circuit 6. When receiving the electrical signal from the light receiving element 11b of the photocoupler 11, the control circuit 6 outputs a signal for stopping the PWM converter 4.

PWMコンバータ4は、制御回路6からの信号に基づき、スイッチング素子14のON/OFF動作を完全に停止する機能を備えている(ラッチ機能)。すなわち、電池の充電中はフォトカプラ11の受光素子11bからの電気信号がないので、前述のPWMコンバータ制御を行い、発生電流が電池9に供給される。そして、電池が満充電になったことが検出されると、充電制御回路13がフォトカプラ11を介して電気信号を制御回路6に供給することにより、制御回路6がPWMコンバータ4に信号を送りスイッチング素子14をOFFにし、OFF状態を継続させる。その結果、電流の流れが皆無となり、電源回路部1全体が無動作状態となる。電池が満充電に達し、その後充電電流を出力する必要がなくなった電源回路部1は完全に動作を停止し、待機電力を0にすることができる。   The PWM converter 4 has a function of completely stopping the ON / OFF operation of the switching element 14 based on a signal from the control circuit 6 (latch function). That is, since there is no electric signal from the light receiving element 11b of the photocoupler 11 during charging of the battery, the PWM converter control described above is performed, and the generated current is supplied to the battery 9. When it is detected that the battery is fully charged, the charge control circuit 13 supplies an electric signal to the control circuit 6 via the photocoupler 11, so that the control circuit 6 sends a signal to the PWM converter 4. The switching element 14 is turned OFF and the OFF state is continued. As a result, there is no current flow, and the entire power supply circuit unit 1 becomes non-operating. The power supply circuit unit 1 that has no longer required to output a charging current after the battery reaches full charge can completely stop its operation and reduce standby power to zero.

PWMコンバータ4のラッチ機能は、家庭用交流電源等の外部電源から交流電圧を供給させるコンセント等の電源供給端子を抜き、再度接続することで解除される機能である。この機能は、従来の電源制御ICに付与されている。したがって、この発明を実施するに当たっては、新たなコスト発生も生じず、また短期間で達成し得る内容である。   The latch function of the PWM converter 4 is a function that is released by disconnecting and reconnecting a power supply terminal such as an outlet for supplying an AC voltage from an external power source such as a home AC power source. This function is given to the conventional power supply control IC. Therefore, when implementing the present invention, no new cost is generated, and the contents can be achieved in a short period of time.

また、充電制御回路13が、電池が満充電になったと判別した後、上述した構成で即時に電源回路の動作を停止させる方法以外に、予め時間設定しておいた充電終了タイマーを起動させ、タイマー時間内に電池の取り外しがなかったことを判別した後に、電源回路の動作を停止させるようにしてもよい。なお、電池を取り外した場合は即時に充電終了となる。充電中の電池は充電の進行と共に電池温度が上昇し、満充電になった時点で最も高い温度に至る。電池カバー付きの充電装置が一部商品化されているが、使用者が高温状態の電池になるべく触らないよう配慮しているがゆえの工夫である。   In addition to the method of immediately stopping the operation of the power supply circuit with the above-described configuration after the charge control circuit 13 determines that the battery is fully charged, the charge end timer that has been set in advance is started, The operation of the power supply circuit may be stopped after determining that the battery has not been removed within the timer time. When the battery is removed, charging is immediately terminated. The battery temperature during charging increases as the charging progresses, and reaches the highest temperature when the battery is fully charged. Some charging devices with a battery cover have been commercialized, but this is because the user is careful not to touch the battery in a high temperature state as much as possible.

充電終了タイマーも、使用者が満充電に達した電池をすぐ触らないように考慮したものである。この充電終了タイマーは、電池が満充電に至った後、ある一定期間、充電電流は流さないが充電表示は続けるものである。使用者はまだ充電が継続されているものと判断し、電池には触ろうとしないため、安全性の観点で有効な手段である。電池カバーのないものなど、一部の充電装置で採用して有効である。   The end-of-charge timer is also considered so that the user does not touch the fully charged battery immediately. This charge end timer does not supply a charging current for a certain period after the battery is fully charged, but continues the charge display. This is an effective means from the viewpoint of safety because the user determines that charging is still continued and does not try to touch the battery. It is effective for some chargers, such as those without a battery cover.

なお、この発明においては、満充電検出方法は上述したものに限定されず、また、電池に関しても、例えばコイン型、ボタン型、ガム型等、様々な二次電池に対して適用可能である。   In the present invention, the full charge detection method is not limited to that described above, and the battery can be applied to various secondary batteries such as a coin type, a button type, and a gum type.

次に、上述した一実施例の形態における充電方法について、図2のフローチャートを参照にしながら説明する。   Next, a charging method in the embodiment described above will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS1において、使用者が、例えば家庭用交流電源等にコンセント等の電源供給端子を接続させることにより、ステップS2において電源回路部1、充電制御回路13が起動し、電池9が充電可能な状態となる。   In step S1, when the user connects a power supply terminal such as an outlet to a household AC power source or the like, for example, the power supply circuit unit 1 and the charge control circuit 13 are activated in step S2, and the battery 9 can be charged. It becomes.

次に使用者は、ステップS3において、電池9を電池保持部15に装着する。この際、電池電圧を検出している充電制御回路13が、その電圧変化により電池9が装着されたと判別し、スイッチ8をオンする信号を出力する。ステップS4において、充電電流が電池9に流れ始め、充電が開始され、これに伴って、充電中であることを示すランプ等が点灯する。   Next, the user attaches the battery 9 to the battery holding unit 15 in step S3. At this time, the charging control circuit 13 that detects the battery voltage determines that the battery 9 is mounted due to the voltage change, and outputs a signal for turning on the switch 8. In step S4, a charging current starts to flow through the battery 9, charging is started, and a lamp indicating that charging is in progress is turned on accordingly.

次に、充電制御回路13が常時電池9の電圧または温度を検出し、ステップS5において満充電に至ったか否かを判別する。電池9が満充電に至ったと判別されると、ステップS6において充電終了タイマー有無確認を行う。充電終了タイマーのない充電装置においては、ステップS9に処理が進み、充電終了タイマーを内蔵する充電装置においては、処理がステップS7に進む。ステップS7において、充電終了タイマーが開始する。   Next, the charging control circuit 13 always detects the voltage or temperature of the battery 9, and determines whether or not the battery 9 is fully charged in step S5. If it is determined that the battery 9 has been fully charged, a charge completion timer is checked in step S6. In a charging device without a charging end timer, the process proceeds to step S9, and in a charging device incorporating a charging end timer, the process proceeds to step S7. In step S7, a charge end timer starts.

ステップS8において、充電終了タイマーが既定の時間を経過したと判別されるか、ステップS6で充電終了タイマーは内蔵していない充電装置であると判断された場合は、ステップS9において、電源回路の動作を停止させる信号を充電制御回路13が出力する。この信号がフォトカプラ11を介して制御回路6に供給され、制御回路6がPWMコンバータ4のスイッチング素子14のON/OFF動作を停止させる信号を発生し、電源回路の動作が停止する。電源回路の動作が完全に停止することにより、充電が終了する(ステップ10)。したがって、充電終了後の消費電力は限りなくゼロに近い低消費電力充電装置が達成できる。なお、この時ランプ等が消灯し、充電が終了したことが表示される。   If it is determined in step S8 that the charging end timer has passed the predetermined time or it is determined in step S6 that the charging end timer is not a built-in charging device, the operation of the power supply circuit is performed in step S9. The charging control circuit 13 outputs a signal for stopping the charging. This signal is supplied to the control circuit 6 via the photocoupler 11, and the control circuit 6 generates a signal for stopping the ON / OFF operation of the switching element 14 of the PWM converter 4, and the operation of the power supply circuit is stopped. Charging is completed when the operation of the power supply circuit is completely stopped (step 10). Therefore, it is possible to achieve a low power consumption charging device that consumes as much power as possible after the end of charging. At this time, the lamp and the like are turned off, and it is displayed that the charging is finished.

以上、この発明について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。   Although the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.

この発明による二次電池充電装置の一実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the secondary battery charging device by this invention. この発明による二次電池充電装置の一実施形態において、充電停止までの動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating an example of an operation until charging is stopped in the embodiment of the secondary battery charging device according to the present invention. 充電時における充電特性を示す図である。It is a figure which shows the charge characteristic at the time of charge.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・電源回路部
2・・・入力フィルタ回路
3,7・・・整流平滑回路
4・・・PWMコンバータ
5・・・トランス
5a,5b・・・コイル
6・・・制御回路
8・・・スイッチ
9・・・二次電池
10,11・・・フォトカプラ
10a,11a・・・発光素子
10b,11b・・・受光素子
12・・・出力検出回路
13・・・充電制御回路
14・・・スイッチング素子
15・・・電池保持部
16・・・差動増幅回路
16a・・・基準電圧源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power supply circuit part 2 ... Input filter circuit 3, 7 ... Rectification smoothing circuit 4 ... PWM converter 5 ... Transformer 5a, 5b ... Coil 6 ... Control circuit 8 ... Switch 9 ... Secondary battery 10, 11 ... Photocoupler 10a, 11a ... Light emitting element 10b, 11b ... Light receiving element 12 ... Output detection circuit 13 ... Charge control circuit 14 ... Switching element 15 ... Battery holding part 16 ... Differential amplifier circuit 16a ... Reference voltage source

Claims (4)

電源回路の出力で二次電池を充電する充電方法において、
上記二次電池の電池電圧又は電池温度を検出することにより、上記二次電池が満充電に達したか否かを判別するステップと、
満充電に達したことが検出された時点で、充電表示を継続するとともに、上記充電電流を停止するステップと、
満充電が検出されると、予め時間を設定した充電終了タイマーを起動させ、設定時間が経過した後にスイッチング素子のON/OFF動作を完全に停止することによって、上記充電表示を停止するステップと
からなる充電方法。
In the charging method of charging the secondary battery with the output of the power circuit,
Determining whether the secondary battery has reached full charge by detecting battery voltage or battery temperature of the secondary battery; and
When the can fully reached the charging is detected, while continuing the charging display, the step of stopping the upper Symbol charging current,
When fully charged is detected, it activates the advance time charge termination timer is set to, by completely stopping the ON / OFF operation of the switching element after a set time has elapsed, and a step of stopping the charging display Charging method.
請求項1において、
上記充電終了タイマーの上記設定時間内に上記二次電池の抜差しの有無を判別するステップと、
上記充電終了タイマーの上記設定時間内に上記二次電池の抜差しがないと判別された場合、上記設定時間の終了後に上記電源回路の動作および充電表示を停止させるステップと
を有する充電方法。
In claim 1,
Determining whether the secondary battery is inserted or removed within the set time of the charge end timer;
And a step of stopping the operation of the power supply circuit and the charge display after the end of the set time when it is determined that the secondary battery is not inserted or removed within the set time of the charge end timer.
電源回路の出力で二次電池を充電する充電装置において、
上記二次電池の電池電圧又は電池温度を検出することにより、上記二次電池が満充電に達したか否かを判別する判別手段と、
充電中であることを表示する表示手段と、
上記判別手段が上記二次電池が満充電に達したことが検出されることによって、充電電流を停止させ、上記表示手段の充電表示を継続させ、満充電が検出されると、充電終了タイマーを起動させ、設定時間が経過した後にスイッチング素子のON/OFF動作を完全に停止させ、上記表示手段における充電表示を停止させる制御手段と
を有する充電装置。
In the charging device that charges the secondary battery with the output of the power circuit,
Discriminating means for discriminating whether or not the secondary battery has reached full charge by detecting the battery voltage or battery temperature of the secondary battery;
Display means for displaying that charging is in progress;
By Rukoto said discrimination means detects that the secondary battery reaches the fully charged, the charging current is stopped, to continue the charging display of the display unit, when the full charge is detected, charge termination timer And a control means for completely stopping the ON / OFF operation of the switching element after a set time has elapsed and stopping the charging display on the display means .
請求項3において、
上記充電終了タイマーの上記設定時間内に上記二次電池の抜差しの有無を判別する第2の判別手段を有し、
上記制御手段が、上記第2の判別手段により上記充電終了タイマーの上記設定時間内に上記二次電池の抜差しがないと判別された場合、上記充電終了タイマー期間の上記設定時間終了後に電源回路の動作および充電表示を停止させる
ことを特徴とする充電装置。
In claim 3,
A second determining means for determining whether or not the secondary battery is inserted / removed within the set time of the charge end timer;
When it is determined by the second determination means that the secondary battery has not been removed or inserted within the set time of the charge end timer, the control means is configured to turn off the power supply circuit after the set time of the charge end timer period ends. A charging device characterized by stopping operation and charging display.
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