JPH05115132A

JPH05115132A - インバータ式充電回路

Info

Publication number: JPH05115132A
Application number: JP27405591A
Authority: JP
Inventors: Hideki Tamura; 秀樹田村; Toyokatsu Okamoto; 豊勝岡本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1991-10-22
Filing date: 1991-10-22
Publication date: 1993-05-07

Abstract

(57)【要約】【目的】満充電後も、２次側の各回路に所要の電源供
給を行ないうるインバータ式充電回路を提供する。【構成】接続された電源ＡＣからの入力をインバータ
回路を介して電池Ｖ_Bが接続される出力部に出力する電
源回路と、電池Ｖ_Bの満充電を検出して充電電流を制御
する充電制御回路１０と、前記電源回路の出力の一部を
用いて補助電源を形成する補助電源回路９とを有するイ
ンバータ式充電回路において、前記出力部と前記補助電
源回路９との間に介設されたスイッチＱ１と、該スイッ
チＱ１を通常充電時にはオフにさせ、満充電後はオンに
させるスイッチ切換手段１０とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｎｉ−Ｃｄ電池等の充
電可能な電池用のインバータ式充電回路に係り、特に２
次側回路部のための補助電源の制御に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のインバータ式充電回路を示
す回路ブロック図である。交流電源は、入力回路２１を
介して整流平滑回路２２に入力され、整流、平滑されて
トランス２４の１次巻線Ｎ１１に入力される。そして、
スイッチング回路２３のオン、オフにより１次巻線Ｎ１
１に流入する電流がスイッチングされ、これにより２次
巻線Ｎ１２，２次補助巻線Ｎ１３に電圧が誘起される。
前記スイッチング回路２３は、起動補助電源回路２７か
ら電源が供給されるＰＷＭ制御回路２６によりオン、オ
フデューティが変化されることにより、充電電流が制御
される。

【０００３】２次巻線Ｎ１２に誘起された電圧は、２次
側整流平滑回路２５により整流、平滑されて、電池Ｖ_B
を充電する。また、２次補助巻線Ｎ１３に誘起された電
圧は、２次側電源回路２９により整流、平滑され、かつ
安定化されて、２次側の各回路に電源を供給する。

【０００４】充電電流は、電流センサＲ１１により電圧
に変換されて定電流フィードバック回路２８に入力され
ることにより、ＰＷＭ制御回路２６から出力されるスイ
ッチングパルスのパルス幅及びスイッチング周波数が制
御されて、定電流を維持するようになっている。

【０００５】そして、電池Ｖ_Bに接触ないしは近接して
配設された温度センサ回路３２からの信号に基づいて充
電制御回路３０により満充電が検出されると、充電制御
回路３０により定電流フィードバック回路２８を介して
ＰＷＭ制御回路２６が制御されて、トリクル充電に移行
するとともに、表示回路３１に充電完了等の表示を行な
う。

【０００６】図３は上記インバータ式充電回路の２次側
電源回路２９におけるスイッチングパルスのオン時間
（Ｔon）及びその周期（Ｔ）と、Ｖ₀点，Ｖ₁点（図４）
の電圧波形とを示す図で、（ａ）は通常充電時、（ｂ）
は満充電後である。

【０００７】以上のように従来のインバータ式充電回路
では、まず所定の定電流で充電を行ない、満充電になる
と、満充電制御に移行する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、満充電制御に
移行すると、図３に示すように、パワーＭＯＳＦＥＴ２
３ａのオン時間が短くなり、かつスイッチング周波数が
低くなるため、２次側電源回路２９に供給されるエネル
ギーは小さくなる。

【０００９】このため、電流が多く取られると、パワー
ＭＯＳＦＥＴ２３ａのオフ時間に電圧レベルが降下し、
充電制御回路３０にリセットがかかってしまい、再度充
電動作を開始する等の問題が起こってくる。

【００１０】ところが満充電になると、電池の短絡、開
放などの故障表示や充放電回数等の寿命表示等、表示す
ることが多くなり、２次側各回路の消費電流が大きくな
ってくる。従って、満充電後も電流を充分供給できるた
めに、トランス２４の２次側補助巻線Ｎ１３の巻数を上
げる方法が考えられる。

【００１１】しかしながら、その場合には、トランジス
タＱ１２のコレクタ電圧が高くなるために、損失が増大
する。また、通常の充電時にはパワーＭＯＳＦＥＴ２３
ａのスイッチング周波数は高く、オン時間が長いことか
ら、トランジスタＱ１２での損失は、なおさら大きくな
り、発熱が大きくなるので、該トランジスタＱ１２の定
格を大きくしたり、放熱板が必要になるなど、部品面積
が大きくなるとともに、コストも高くなってくる。

【００１２】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、満充電後も、２次側の各回路に所要の電源供給を行
ないうるインバータ式充電回路を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のインバータ式充電回路は、接続された電源か
らの入力をインバータ回路を介して電池が接続される出
力部に出力する電源回路と、電池の満充電を検出して充
電電流を制御する充電制御回路と、前記電源回路の出力
の一部を用いて補助電源を形成する補助電源回路とを有
するインバータ式充電回路において、前記出力部と前記
補助電源回路との間に介設されたスイッチと、該スイッ
チを通常充電時にはオフにさせ、満充電後はオンにさせ
るスイッチ切換手段とを備えた構成である（請求項
１）。

【００１４】また、請求項１記載のインバータ式充電回
路において、前記電源の接続の有無を検知する検知手段
と、前記電源が抜かれたときは前記スイッチをオフにさ
せるスイッチオフ手段とを備えた構成である（請求項
２）。

【００１５】

【作用】上記した構成により本発明は、出力部と補助電
源回路との間に配設されたスイッチがスイッチ切換手段
により満充電後にオンにされ、前記出力部から前記補助
電源回路に電流が供給される。

【００１６】また、請求項２記載の発明によれば、電源
が抜かれたことを検知手段が検知すると、スイッチオフ
手段により前記スイッチがオフにされ前記出力部から補
助電源回路への電源供給が停止される。

【００１７】

【実施例】図１は本発明に係るインバータ式充電回路の
一実施例を示す回路ブロック図である。入力回路１はコ
ンデンサ及びコイルからなるノイズフィルタとヒューズ
で構成され、交流電源ＡＣの電源に重畳したノイズ等を
除去するものである。整流平滑回路２はブリッジダイオ
ード及びコンデンサからなり、入力回路１からの入力電
圧を整流、平滑してトランス４の１次巻線Ｎ１に出力す
るものである。

【００１８】トランス４は１次巻線Ｎ１，１次側補助巻
線Ｎ４，２次巻線Ｎ２，２次側補助巻線Ｎ３からなり、
主スイッチング回路３のパワーＭＯＳＦＥＴ３ａのオ
ン、オフにより１次巻線Ｎ１に流入する電流がスイッチ
ングされ、これにより２次巻線Ｎ２，２次側補助巻線Ｎ
３に電圧が誘起されるようになっている。

【００１９】ＰＷＭ制御回路６は主スイッチング回路３
をオン、オフ（数１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度）する
パルス電圧を出力するもので、該パルス電圧の周波数及
び幅を変化させることによって主スイッチング回路３の
オン、オフデューティが変化し、充電電流が制御され
る。

【００２０】起動補助電源回路７はインバータの起動時
に整流平滑回路２から得られる電力をＰＷＭ制御回路６
に供給するものである。なお、起動後のＰＷＭ制御回路
６の電源は、１次側補助巻線Ｎ４からダイオードＤ５を
介して得られる電源を使用するようになされている。

【００２１】前記２次巻線Ｎ２には２次側整流平滑回路
５が接続されている。該２次側整流平滑回路５はダイオ
ードＤ１，Ｄ２，チョークコイルＬ１及びコンデンサＣ
１からなり、前記２次巻線Ｎ２に誘起された電力を整
流、平滑して端子１３，１４に接続された電池Ｖ_Bに供
給して充電するようになされている。

【００２２】前記２次側整流平滑回路５と電池Ｖ_Bの負
極側との間に、電流検出センサＲｓが直列に接続されて
いる。該電流センサＲｓの端子１４側は、オペアンプＯ
Ｐ１等で構成された定電流フィードバック回路８のオペ
アンプＯＰ１の非反転入力端子に接続されている。該オ
ペアンプＯＰ１の反転入力端子は、抵抗Ｒ４を介してグ
ランドに、抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ２のコレク
タに接続されるとともに、帰還抵抗Ｒ５を介して出力端
子に接続され、正帰還増幅回路を構成している。該出力
端子は抵抗Ｒ６，フォトカプラＰＣ１を介してＰＷＭ制
御回路６にフィードバックされ、定電流充電回路を形成
している。また、前記トランジスタＱ２のエミッタはグ
ランドに接続され、ベースは抵抗Ｒ２を介して後述する
充電制御回路１０に接続されており、該充電制御回路１
０により、前記定電流フィードバック回路８が制御され
るようになっている。

【００２３】前記２次側補助巻線Ｎ３には２次側電源回
路９が接続されている。該２次側電源回路９は、ダイオ
ードＤ３，Ｄ４，チョークコイルＬ２及びコンデンサＣ
２により前記２次側補助巻線Ｎ３に誘起された電力を整
流、平滑し、抵抗Ｒ７，トランジスタＱ３，ツェナーダ
イオードＺＤ１及びコンデンサＣ３により安定化して、
２次側の各回路に電源を供給するようになされている。

【００２４】温度センサ回路１２は電池Ｖ_Bに接触ない
しは近接して配設された温度センサＴ１，Ｔ２及び抵抗
Ｒ８等からなり、電池Ｖ_Bの温度を検出するもので、該
温度に対応した電圧を充電制御回路１０に出力するよう
になされている。

【００２５】トランジスタＱ１は、２次側整流平滑回路
５と２次側電源回路９との導通を制御するスイッチとし
て働くもので、エミッタは該２次側整流平滑回路５の正
極側に、コレクタはトランジスタＱ３のコレクタに、ベ
ースは充電制御回路１０に、それぞれ接続され、エミッ
タとベースは抵抗Ｒ１を介して接続されている。

【００２６】充電制御回路１０は本インバータ式充電回
路の動作を制御するものでマイクロコンピュータ等によ
り構成されており、以下の機能を有している。まず、電
流センサＲｓからの入力電圧信号を受けてトランジスタ
Ｑ２のオン、オフを制御することにより、定電流フィー
ドバック回路９を介してＰＷＭ制御回路６のスイッチン
グパルスを制御して、充電電流値が一定になるようにし
ている。

【００２７】また、温度センサ回路１２からのデータに
基づいて電池Ｖ_Bの温度上昇率（ΔＴ）を演算し、この
値から電池Ｖ_Bが満充電されたかどうかを検出してい
る。

【００２８】また、表示回路１１を制御して、充電中は
充電表示を、満充電検出後は充電完了表示を行なうよう
にしている。

【００２９】さらに、トランジスタＱ１を、通常の充電
中はオンし、トリクル充電中はオフに切り換えることに
より、２次側整流平滑回路５と２次側電源回路９との導
通、非導通を制御するようにしている。

【００３０】次に、上記のように構成したインバータ式
充電回路の動作について説明する。主スイッチング回路
３のパワーＭＯＳＦＥＴ３ａがオンしている間、２次側
整流平滑回路５のダイオードＤ１に電流が流れる。この
とき、電池Ｖ_Bを充電するとともに、チョークコイルＬ
１にもエネルギーが蓄積され、パワーＭＯＳＦＥＴ３ａ
がオフの間に、チョークコイルＬ１のエネルギーはダイ
オードＤ２，電池Ｖ_Bを通して放出され、電池Ｖ_Bが充電
される。

【００３１】充電電流は、電流センサＲｓにより電圧に
変換され、定電流フィードバック回路９のオペアンプＯ
Ｐ１の非反転入力端子に入力されて、フォトカプラＰＣ
１を介してＰＷＭ制御回路６に入力され、パルス幅を、
電流が小さいときは増大させ、大きいときは減少させる
ことにより、定電流充電を行なっている。このとき、充
電制御回路１０により、トランジスタＱ１をオフにして
いる。

【００３２】そして、充電制御回路１０により、温度セ
ンサ回路１２からの電圧信号を所定時間毎に検出するこ
とにより単位時間当たりの電圧上昇値ΔＴを求め、予め
設定した基準電圧値より大きくなると、電池Ｖ_Bが満充
電と判断して、定電流フィードバック回路９のトランジ
スタＱ２をオンさせる。このとき、定電流フィードバッ
ク回路９の抵抗Ｒ３とＲ４とが並列接続になることによ
り、オペアンプＯＰ１のゲインが増加し、出力が増大す
るため、フォトカプラＰＣ１のフィードバック量が減少
してＰＷＭ制御回路６によりパルス幅が減少され、かつ
スイッチング周波数が低くなることにより、充電電流が
減少して、トリクル充電に移行する。

【００３３】トリクル充電時には、充電制御回路１０に
より、トランジスタＱ１をオンにして、２次側整流平滑
回路５の出力を２次側電源回路９のトランジスタＱ３の
コレクタに供給することにより、トリクル充電中にも２
次側電源回路９の電流が多くとれることとなる。ここ
で、電池Ｖ_Bの電圧は２次側の電源電圧より高いものと
する。

【００３４】なお、トリクル充電中はスイッチング周波
数が低く、オン時間が短いため、トランジスタＱ１での
損失は大きくならないので、問題とはならない。

【００３５】次に、インバータ式充電回路の他の動作に
ついて、図２を用いて説明する。図２は、トリクル充電
中の動作を示すフローチャートである。

【００３６】通常の充電中は、充電制御回路１０により
トランジスタＱ１はオフにされているが、満充電を検出
して、トリクル充電に移行したときに（ステップＳ１で
ＹＥＳ）、充電制御回路１０により電流センサＲｓの出
力の有無を検出して、交流電源ＡＣが接続されているか
どうかを判別する（ステップＳ２）。接続されていると
きは、充電制御回路１０によりトランジスタＱ１をオン
させ（ステップＳ３）、２次側整流平滑回路５の出力を
２次側電源回路９のトランジスタＱ３のコレクタに供給
する。これにより、前述同様、トリクル充電中にも２次
側電源回路９の電流が充分とれることとなる。

【００３７】一方、交流電源ＡＣが接続されていないと
きは（ステップＳ２でＮＯ）、トランジスタＱ１をオフ
する（ステップＳ４）。これにより、交流電源ＡＣが接
続されていないときにトランジスタＱ１をオフにして、
電池Ｖ_Bから２次側電源回路９への放電が防止される。
トランジスタＱ１をオフした後は、充電制御回路１０は
電源が供給されないので動作を停止してリセット状態と
なるため、トランジスタＱ１のオフ状態は継続する。

【００３８】なお、本実施例では２次側整流平滑回路５
の出力側の端子１３とトランジスタＱ１のエミッタを接
続したが、トランス４の２次巻線Ｎ２からダイオードＤ
６を介してトランジスタＱ１のエミッタに接続してもよ
い。

【００３９】

【発明の効果】以上、本発明によれば、接続された電源
からの入力をインバータ回路を介して電池が接続される
出力部に出力する電源回路と、電池の満充電を検出して
充電電流を制御する充電制御回路と、前記電源回路の出
力の一部を用いて補助電源を形成する補助電源回路とを
有するインバータ式充電回路において、前記出力部と前
記補助電源回路との間に介設されたスイッチと、該スイ
ッチを通常充電時にはオフにさせ、満充電後はオンにさ
せるスイッチ切換手段とを備えたので、満充電後は電源
回路の出力部からの電流が補助電源回路に供給されるこ
とにより、充分な電源供給を行なうことができる。

【００４０】また、前記電源の接続の有無を検知する検
知手段と、前記電源が抜かれたときは前記スイッチをオ
フにさせるスイッチオフ手段とを備えたので、満充電に
なった電池から前記補助電源回路への放電を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインバータ式充電回路を示す回路
ブロック図である。

【図２】本発明に係るインバータ式充電回路のトリクル
充電時の動作を示すフローチャートである。

【図３】スイッチングパルスのオン時間（Ｔon）及びそ
の周期（Ｔ）とＶ₀点，Ｖ₁点（図４）の電圧波形を示す
図で、（ａ）は通常充電時、（ｂ）はトリクル充電時で
ある。

【図４】従来のインバータ式充電回路を示す回路ブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１入力回路２整流平滑回路３主スイッチング回路３ａパワーＭＯＳＦＥＴ４トランス５２次側整流平滑回路６ＰＷＭ制御回路７起動補助電源回路８定電流フィードバック回路９２次側電源回路１０充電制御回路１１表示回路１２温度センサ回路１３，１４端子ＡＣ交流電源Ｃ１〜Ｃ３コンデンサＤ１〜Ｄ６ダイオードＮ１１次巻線Ｎ２２次巻線Ｎ３２次側補助巻線Ｎ４１次側補助巻線ＰＣ１フォトカプラＱ１〜Ｑ３トランジスタＲ１〜Ｒ８抵抗Ｒｓ電流センサＴ１，Ｔ２温度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接続された電源からの入力をインバータ
回路を介して電池が接続される出力部に出力する電源回
路と、電池の満充電を検出して充電電流を制御する充電
制御回路と、前記電源回路の出力の一部を用いて補助電
源を形成する補助電源回路とを有するインバータ式充電
回路において、前記出力部と前記補助電源回路との間に
介設されたスイッチと、該スイッチを通常充電時にはオ
フにさせ、満充電後はオンにさせるスイッチ切換手段と
を備えたことを特徴とするインバータ式充電回路。
【請求項２】請求項１記載のインバータ式充電回路に
おいて、前記電源の接続の有無を検知する検知手段と、
前記電源が抜かれたときは前記スイッチをオフにさせる
スイッチオフ手段とを備えたことを特徴とするインバー
タ式充電回路。