JP2011062022A - Charging circuit and method - Google Patents
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Abstract
【課題】比較的エネルギー損失が少なく、かつ、実用上十分な精度で充電電流の大きさを測定できる充電回路を提供する。
【解決手段】電力供給源が出力する電力を蓄電装置に供給する電力供給線として、第1の回路要素を備える第1電力供給線17と、第1の回路要素よりも大きな抵抗値を持つ第2の回路要素を備える第2電力供給線18を備え、第1の回路要素の両端の電位差を測定することにより、第1電力供給線17を流れる電流を測定し、第2の回路要素の両端の電位差を測定することにより、第2電力供給線18を流れる電流を測定し、当該測定される電流に基づいて、蓄電装置への電力供給を制御し、第1電力供給線17を流れる電流の測定値に応じて、蓄電装置への電力供給に用いる電力供給線を第1電力供給線17から第2電力供給線18に切り替える充電回路である。
【選択図】図1Provided is a charging circuit that can measure the magnitude of a charging current with a relatively small amount of energy loss and practically sufficient accuracy.
As a power supply line for supplying power output from a power supply source to a power storage device, a first power supply line having a first circuit element and a first resistance value larger than that of the first circuit element. A second power supply line 18 having two circuit elements, and by measuring a potential difference between both ends of the first circuit element, a current flowing through the first power supply line 17 is measured, and both ends of the second circuit element are measured. Is measured, the current flowing through the second power supply line 18 is measured, the power supply to the power storage device is controlled based on the measured current, and the current flowing through the first power supply line 17 is measured. The charging circuit switches the power supply line used for power supply to the power storage device from the first power supply line 17 to the second power supply line 18 in accordance with the measured value.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、蓄電装置を充電する充電回路及び充電方法に関する。 The present invention relates to a charging circuit and a charging method for charging a power storage device.
充電可能な二次電池等の蓄電装置を充電する際には、一般に、蓄電装置に入力される電流(充電電流)の値を監視し、充電電流が一定になるように保ったり、充電電流が予め定められた値になったタイミングで充電を終了したりする制御が行われる(例えば特許文献1参照)。そのため、蓄電装置を充電する充電回路においては、精度よく充電電流を測定することが求められる。充電電流を測定するためには、充電電流が流れる電力供給線上に配置されている回路要素(例えば電界効果トランジスタや抵抗器などの回路素子)の両端の電位差を測定する。この回路要素の抵抗値や電圧−電流特性が予め分かっていれば、測定された電圧値を用いて、回路要素を流れる電流(すなわち、充電電流)の大きさを測定することができる。 When charging a power storage device such as a rechargeable secondary battery, generally, the value of the current (charging current) input to the power storage device is monitored, and the charging current is kept constant, Control is performed such that charging is terminated at a timing when a predetermined value is reached (see, for example, Patent Document 1). Therefore, in a charging circuit that charges the power storage device, it is required to accurately measure the charging current. In order to measure the charging current, a potential difference between both ends of a circuit element (for example, a circuit element such as a field effect transistor or a resistor) arranged on the power supply line through which the charging current flows is measured. If the resistance value and voltage-current characteristics of this circuit element are known in advance, the magnitude of the current flowing through the circuit element (that is, the charging current) can be measured using the measured voltage value.
上述したように、充電回路では充電電流を精度よく測定する必要がある。そのためには、充電電流の測定に用いる回路要素の抵抗値をある程度大きくすることが要請される。抵抗値が小さいと、特に充電電流が小さい時には回路要素の両端の電位差が小さくなり、高い精度での測定が難しくなるためである。しかしながら、充電電流が流れる電力供給線上に配置される回路要素の抵抗値を大きくすることは、ジュール熱の発生によるエネルギーの損失につながる。すなわち、充電電流の測定精度向上と、充電回路中におけるエネルギー損失低減とは、両立させることが困難な関係にある。 As described above, it is necessary to accurately measure the charging current in the charging circuit. For this purpose, it is required to increase the resistance value of the circuit element used for measuring the charging current to some extent. This is because, when the resistance value is small, the potential difference between both ends of the circuit element is small, particularly when the charging current is small, and measurement with high accuracy becomes difficult. However, increasing the resistance value of the circuit element arranged on the power supply line through which the charging current flows leads to energy loss due to generation of Joule heat. That is, there is a difficult relationship between improving the measurement accuracy of the charging current and reducing the energy loss in the charging circuit.
本発明は上記実情を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、比較的エネルギー損失が少なく、かつ、実用上十分な精度で充電電流の大きさを測定できる充電回路及び充電方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and one of its purposes is a charging circuit and a charging circuit that can measure the magnitude of the charging current with relatively little energy loss and sufficient practical accuracy. It is to provide a method.
本発明に係る充電回路は、電力供給源が出力する電力を蓄電装置に供給する第1及び第2の電力供給線と、前記第1及び第2の電力供給線それぞれを流れる電流を測定する電流測定手段と、前記測定される電流に基づいて、前記蓄電装置への電力供給を制御する制御手段と、を含み、前記第1の電力供給線は、第1の回路要素を備え、前記第2の電力供給線は、前記第1の回路要素よりも大きな抵抗値を持つ第2の回路要素を備え、前記電流測定手段は、前記第1の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第1の電力供給線を流れる電流を測定し、前記第2の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第第2の電力供給線を流れる電流を測定し、前記制御手段は、前記測定される前記第1の電力供給線を流れる電流の値に応じて、前記蓄電装置への電力供給に用いる電力供給線を前記第1の電力供給線から前記第2の電力供給線に切り替えることを特徴とする。 The charging circuit according to the present invention includes first and second power supply lines that supply power output from a power supply source to a power storage device, and currents that measure currents flowing through the first and second power supply lines, respectively. Measuring means and control means for controlling power supply to the power storage device based on the measured current, the first power supply line comprising a first circuit element, and the second power supply line. The power supply line includes a second circuit element having a resistance value larger than that of the first circuit element, and the current measuring unit measures the potential difference between both ends of the first circuit element, thereby The current flowing through the first power supply line is measured, and the current flowing through the second power supply line is measured by measuring the potential difference between both ends of the second circuit element. Of the current flowing through the first power supply line to be measured Depending on, and switches on the second power supply line to power supply line used for power supply to the power storage device from the first power supply line.
また、本発明に係る充電方法は、電力供給源が出力する電力を蓄電装置に供給する電力供給線として、第1の回路要素を備える第1の電力供給線と、前記第1の回路要素よりも大きな抵抗値を持つ第2の回路要素を備える第2の電力供給線と、を含む充電回路を用いた充電方法であって、前記第1の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第1の電力供給線を流れる電流を測定するステップと、前記測定される前記第1の電力供給線を流れる電流に基づいて、前記蓄電装置への電力供給を制御するステップと、前記測定される前記第1の電力供給線を流れる電流の値に応じて、前記蓄電装置への電力供給に用いる電力供給線を前記第1の電力供給線から前記第2の電力供給線に切り替えるステップと、前記第2の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第2の電力供給線を流れる電流を測定するステップと、前記測定される前記第2の電力供給線を流れる電流に基づいて、前記蓄電装置への電力供給を制御するステップと、を含むことを特徴とする。 In addition, the charging method according to the present invention includes a first power supply line including a first circuit element as a power supply line for supplying power output from the power supply source to the power storage device, and the first circuit element. A charging method using a charging circuit including a second power supply line including a second circuit element having a large resistance value by measuring a potential difference between both ends of the first circuit element, Measuring the current flowing through the first power supply line; controlling the power supply to the power storage device based on the measured current flowing through the first power supply line; Switching the power supply line used for power supply to the power storage device from the first power supply line to the second power supply line according to the value of the current flowing through the first power supply line. Both ends of the second circuit element By measuring the potential difference, the step of measuring the current flowing through the second power supply line and controlling the power supply to the power storage device based on the measured current flowing through the second power supply line And a step of performing.
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る充電回路1を備える電子機器の、概略の回路構成を示す構成図である。本実施形態に係る充電回路1は、充電用IC11と、インダクタ12と、コンデンサ13と、抵抗器14と、を含んで構成される。さらに、充電用IC11は、スイッチング素子として機能する電界効果トランジスタ(FET)15a、15b、15c、及び15dと、制御部16と、を含んで構成されている。また、充電回路1には電源2、負荷3及び二次電池4が接続されている。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic circuit configuration of an electronic apparatus including a charging circuit 1 according to an embodiment of the present invention. The charging circuit 1 according to the present embodiment includes a
本実施形態に係る充電回路1は、電源2が出力する電力を負荷3及び二次電池4の一方又は両方に対して供給することによって、負荷3を駆動させたり、二次電池4を充電したりする。また、充電回路1は、必要に応じて、二次電池4に蓄積された電力を負荷3に供給してもよい。ここで、電源2は直流電力を供給する電力供給源であって、例えば商用の交流電源から供給される電力を直流電力に変換する電源回路であってもよいし、外部のUSBホスト機器からUSBケーブルを介して供給される直流電力を受け入れて出力するUSB電源回路であってもよい。また、負荷3は、例えば電子機器のシステム回路等、電力供給を必要とする各種のデバイスであってよい。二次電池4は、リチウムイオン二次電池等の繰り返し充放電が可能な電池であって、本実施形態において蓄電装置として機能する。
The charging circuit 1 according to this embodiment drives the load 3 or charges the secondary battery 4 by supplying the power output from the
充電用IC11は、外部との接続端子として、接続端子T1〜T8を備えている。そして、接続端子T1には電源2の出力が接続されている。充電用IC11の内部において、接続端子T1と接続端子T2との間にはFET15aが接続されており、FET15aの接続端子T2側の一端にはFET15bの一端が接続されている。また、FET15bの他端は接地されている。一方、充電用IC11の外部で、接続端子T2と接続端子T3との間にはインダクタ12が接続されている。接続端子T3にはさらにコンデンサ13の一端が接続されており、コンデンサ13の他端は接地されている。
The charging
FET15a、FET15b、インダクタ12、コンデンサ13及び制御部16は、全体としてDC/DCコンバータを構成している。すなわち、制御部16がFET15a及び15bのオン/オフを周期的に切り替える制御を実行し、インダクタ12及びコンデンサ13が充電用IC11の接続端子T2から出力される電圧を平滑化することによって、電源2から入力される電圧が目標電圧に変換される。ここで、目標電圧はDC/DCコンバータの出力電圧の目標値であって、二次電池4の充電状態等に応じて制御部16によって決定される。
The FET 15a, FET 15b, the
充電用IC11の内部で接続端子T3は接続端子T4と接続されており、充電用IC11外部において接続端子T4には負荷3が接続されている。これにより、DC/DCコンバータによって目標電圧に変換された電源電圧は、接続端子T3から再び充電用IC11内に入力され、接続端子T4経由で負荷3に供給される。
The connection terminal T3 is connected to the connection terminal T4 inside the charging
さらに、充電用IC11内において、接続端子T3及び接続端子T4には、第1電力供給線17及び第2電力供給線18それぞれの一端が接続されている。また、第1電力供給線17及び第2電力供給線18それぞれの他端は、二次電池4の一端に接続されている。すなわち、第1電力供給線17と第2電力供給線18とは、DC/DCコンバータと二次電池4との間で互いに並列に接続されている。電源2が出力し、DC/DCコンバータによって目標電圧に変換された電力は、接続端子T3から充電用IC11内に再び入力され、第1電力供給線17及び第2電力供給線18のいずれかを経由して、二次電池4に供給される。
Further, in the
具体的に、第1電力供給線17は、FET15cを含んで構成されている。充電用IC11内においてFET15cの一端は接続端子T3及びT4に、他端は接続端子T8に、それぞれ接続されおり、接続端子T8には充電用IC11の外部において二次電池4の一端が接続されている。また、二次電池4の他端は接地されている。本実施形態では、FET15cが第1の回路要素として機能する。なお、以下ではFET15cの抵抗値をR1とする。このR1の値は、例えば約20mΩであってよい。
Specifically, the first
また、第2電力供給線18は、互いに直列に接続されたFET15d及び抵抗器14を含んで構成されている。充電用IC11内においてFET15dの一端が接続端子T3及びT4に、他端が接続端子T5に、それぞれ接続されている。また、充電用IC11の外部において抵抗器14の一端は接続端子T5及びT6に、抵抗器14の他端は接続端子T7及びT8に、それぞれ接続されている。さらに、抵抗器14の他端は、二次電池4の一端にも接続されている。本実施形態では、抵抗器14が第2の回路要素として機能する。なお、以下ではFET15dの抵抗値をR2とし、抵抗器14の抵抗値をR3とする。R2の値は、例えば約100mΩであってよい。また、R3の値は、第1電力供給線17上に配置されたFET15cの抵抗値R1よりも大きくなっており、例えば100mΩ(±1%)であってよい。
The second
制御部16は、本実施形態に係る充電回路1全体の制御を行う。充電用IC11内において、制御部16は接続端子T2,T3,T6,及びT7のそれぞれと接続されており、これらの各端子における電圧(以下、それぞれVt2,Vt3,Vt6及びVt7と表記する)を測定可能になっている。また、制御部16は、FET15cの両端とも接続されており、FET15c両端それぞれの電圧(以下、Vf1及びVf2と表記する)を測定可能になっている。なお、接続端子T7の電圧Vt7は、二次電池4の電圧Vbに相当する。また、制御部16はFET15a〜15dのゲート電極と接続されており、各FETのオン/オフを切り替え可能になっている。これにより、制御部16は、測定した各端子の電圧に応じて各FETの切り替え制御を行うことで、二次電池4への電力供給を制御する。
The
具体的に制御部16は、二次電池4の充電を行う際には、FET15c及び15dのオン/オフを切り替えることによって、第1電力供給線17及び第2電力供給線18のいずれか一方を選択的に導通させ、他方を切断する。これにより、第1電力供給線17及び第2電力供給線18のいずれかを経由して、二次電池4の充電が行われる。さらに制御部16は、第1電力供給線17及び第2電力供給線18のそれぞれを流れる電流を測定し、当該測定される電流の大きさに基づいてDC/DCコンバータの目標電圧を調整することにより、二次電池4への電力供給を制御する。一例として、本実施形態に係る充電回路1は、充電開始時には充電電流Ibが予め定められた目標電流値Ioに維持されるように定電流充電を実行し、二次電池4の電圧Vbが予め定められた満充電電圧Vmに到達した後は、充電電流Ibの大きさが予め定められた終了判定値Imに低下するまでの間、定電圧充電を行う。
Specifically, when charging the secondary battery 4, the
ここで、制御部16が第1電力供給線17及び第2電力供給線18それぞれを流れる電流の大きさを測定する方法について、説明する。制御部16は、第1電力供給線17及び第2電力供給線18のそれぞれが備える回路要素の両端の電位差を測定することによって、第1電力供給線17及び第2電力供給線18それぞれを流れる電流を測定する。
Here, a method in which the
具体的に、制御部16は、FET15c両端それぞれの電圧Vf1及びVf2を測定することによって、第1の回路要素であるFET15cの両端の電位差(Vf1−Vf2)を算出する。FET15cの両端の電位差(Vf1−Vf2)が分かれば、制御部16は、予めその内部に格納されたFET15cの電圧−電流特性に関する情報を利用して、当該電位差を生じさせるような電流値を算出できる。この電流値が、第1電力供給線17を流れて二次電池4に入力される充電電流Ib1の大きさとなる。
Specifically, the
また、制御部16は、接続端子T6及びT7それぞれの電圧Vt6及びVt7を測定することによって、第2の回路要素である抵抗器14の両端の電位差(Vt6−Vt7)を算出する。抵抗器14の両端の電位差(Vt6−Vt7)が分かれば、制御部16は、予めその内部に格納された抵抗器14の抵抗値R3を用いて、オームの法則により当該電位差を生じさせる電流値を(Vt6−Vt7)/R3と算出できる。この電流値が、第2電力供給線18を流れて二次電池4に入力される充電電流Ib2の大きさとなる。
In addition, the
以下、本実施形態において制御部16が実行する充電制御の具体例について、図2のフロー図を用いて説明する。
Hereinafter, a specific example of the charging control executed by the
まず、充電開始時には、制御部16はFET15cをオンにし、FET15dをオフにすることによって、充電経路を第1電力供給線17に切り替える(S1)。これにより、第1電力供給線17経由で二次電池4の充電が開始される。この状態において、制御部16は、第1電力供給線17を流れる充電電流Ib1の測定を継続的に繰り返して、充電電流Ib1の監視を行う。さらに制御部16は、当該測定される充電電流Ib1の値が予め定められた目標電流値Ioに一致するようにDC/DCコンバータを制御して、定電流充電を行う(S2)。その後、二次電池4の電圧Vbが満充電電圧Vmに到達すると(S3)、制御部16はDC/DCコンバータを制御して定電圧充電を行う(S4)。この段階では、二次電池4の充電が進行するにつれて、二次電池4に流れる充電電流Ib1は低下していくことになる。
First, at the start of charging, the
その後、制御部16は、測定される充電電流Ib1の値に応じて、二次電池4の充電に用いる電力供給線を第1電力供給線17から第2電力供給線18に切り替える。具体的に、測定される充電電流Ib1の値が予め定められた閾値Ith(例えば200mA)を下回ると(S5)、制御部16はFET15cをオフに、FET15dをオンに、それぞれ切り替えることによって、第1電力供給線17を切断し、第2電力供給線18を導通させる。これにより、充電経路が第2電力供給線18に切り替えられ(S6)、以降は第2電力供給線18経由で二次電池4の定電圧充電が行われる(S7)。
Thereafter, the
この状態で、制御部16は第2電力供給線18を流れる充電電流Ib2の測定を繰り返して、充電電流Ib2の監視を行う。そして、測定される充電電流Ib2の値が終了判定値Imに到達すると(S8)、制御部16は二次電池4が満充電になったと判定する。二次電池4が満充電になったと判定されると、制御部16は、FET15c及び15dの両方をオフに切り替えて、二次電池4に対する電力の供給を停止する(S9)。これにより、二次電池4の充電は終了する。
In this state, the
このような制御によれば、充電電流Ibの値が大きい間は、経路上の抵抗値が比較的小さな第1電力供給線17を経由して充電が行われるため、抵抗値が大きな充電経路を経由して充電を行う場合と比較して、充電経路上でのエネルギー損失を低く抑えることができる。一方、充電電流Ibの値が閾値Ithを下回ると、経路上の抵抗値が比較的大きな第2電力供給線18を経由して充電が行われることになるが、このときは既に充電電流Ibの値が十分小さくなっているので、抵抗値が大きいにも関わらず、熱の発生によって生じるエネルギー損失は比較的大きくならない。
According to such control, while the value of the charging current Ib is large, charging is performed via the first
さらに、本実施形態に係る充電回路1によれば、第2電力供給線18経由で充電を行っている間は、FET15aと比較して抵抗値の大きな抵抗器14の両端の電位差を測定することによって、充電電流Ib2の測定が行われる。一般に、充電電流Ibの絶対値が大きい間は、抵抗値が比較的小さな回路要素であっても、その両端の電位差はある程度大きくなるので、十分な精度で充電電流Ibを測定できる。ところが、充電電流Ibの絶対値が小さくなると、抵抗値の小さな回路要素の両端の電位差は小さくなってしまうため、このような回路要素を用いて精度よく充電電流Ibを測定することは困難になる。だが、本実施形態では、充電電流Ibの絶対値が比較的小さくなったときには、抵抗値が比較的大きな回路要素(すなわち、抵抗器14)を備えた第2電力供給線18に充電経路を切り替え、抵抗器14の両端の電位差を用いて充電電流Ibを測定する。そのため、充電開始から終了までの全期間にわたって、実用上十分な精度で充電電流Ibを測定することができる。
Furthermore, according to the charging circuit 1 according to the present embodiment, while charging is performed via the second
なお、二次電池4が満充電になったか否かは、充電電流Ibが終了判定値Imまで低下したか否かで判定される。そのため、特に終了判定値Im付近では、精度よく充電電流Ibを測定する必要がある。そこで本実施形態において、制御部16は、必ず第2電力供給線18への充電経路切り替えを行って、測定された充電電流Ib2の値が終了判定値Imになったと判定された場合に、充電を終了することとしてもよい。すなわち、仮に第1電力供給線17経由で充電を行っている間に、急激に充電電流Ib1が低下して、その値が終了判定値Imまで下がったとしても、その時点で充電を終了するのではなく、第2電力供給線18への充電経路切り替えを行って、抵抗器14の両端の電位差を用いて充電電流Ib2の値を測定する。そして、測定された充電電流Ib2の値が終了判定値Imまで低下していることを確認してから、充電を終了する。こうすれば、高い精度で充電終了の判定を行うことができる。
Whether or not the secondary battery 4 is fully charged is determined by whether or not the charging current Ib has decreased to the end determination value Im. Therefore, it is necessary to measure the charging current Ib with high accuracy, particularly in the vicinity of the end determination value Im. Therefore, in the present embodiment, the
図3は、以上説明したような充電制御が行われる場合の、二次電池4に流れる充電電流Ib、二次電池4の電圧Vb、及び充電経路上における単位時間あたりのエネルギー損失Pの時間変化を示すグラフである。なお、この図においては、実線が本実施形態に係る充電回路1における充電電流Ib(単位:A)、二次電池4の電圧Vb(単位:V)及びエネルギー損失P1(単位:W)の時間変化をそれぞれ示している。また、グラフ中の破線は、比較例として、LDO(Low Drop Out)レギュレータを用いた充電回路のエネルギー損失P2の時間変化を示している。この比較例の充電回路は、本実施形態に係る充電回路1に対して、第2電力供給線18が存在せず、かつ、FET15cと対応する位置にLDO(Low Drop Out)レギュレータとして用いられるFETを配置した充電回路である。また、図3のグラフにおいて時刻t0は充電開始のタイミングを、時刻t1は定電圧充電が開始されて充電電流Ibが低下し始めるタイミングを、時刻t2は充電電流Ibが閾値Ithまで低下して第1電力供給線17から第2電力供給線18への充電経路切り替えが実行されるタイミングを、時刻t3は充電電流Ibが終了判定値Imまで低下して充電が終了するタイミングを、それぞれ示している。この図に示されるように、本実施形態に係る充電回路1を用いた場合のエネルギー損失は、比較例に対して一貫して小さくなっている。
FIG. 3 shows the time change of the charging current Ib flowing through the secondary battery 4, the voltage Vb of the secondary battery 4, and the energy loss P per unit time on the charging path when the charging control as described above is performed. It is a graph which shows. In this figure, the solid lines indicate the charging current Ib (unit: A), the voltage Vb (unit: V) of the secondary battery 4 and the energy loss P1 (unit: W) in the charging circuit 1 according to this embodiment. Each change is shown. Moreover, the broken line in a graph has shown the time change of the energy loss P2 of the charging circuit using a LDO (Low Drop Out) regulator as a comparative example. The charging circuit of this comparative example is different from the charging circuit 1 according to the present embodiment in that the second
具体例として、LDOレギュレータを用いた充電回路において、充電電流Ib=1000mA、入出力電位差VLDO=250mVの場合、エネルギー損失は
P=Ib・VLDO=1000mA×250mV=250mW
と算出される。一方、本実施形態に係る充電回路1において、充電電流Ib1=1000mAで第1電力供給線17経由の充電を行っている場合、FET15cの抵抗値R1=20mΩとすると、エネルギー損失は
P=I2・R1=1000mA×1000mA×20mΩ=20mW
と算出される。また、充電電流Ib1が閾値Ithまで低下すると、第1電力供給線17より抵抗値の大きな回路要素を含む第2電力供給線18へ充電経路が切り替えられるが、このときのエネルギー損失もLDOレギュレータを用いた充電回路におけるエネルギー損失よりも小さくなる。すなわち、FET15dの抵抗値R2=100mΩ、抵抗器14の抵抗値R3=100mΩとすると、第2電力供給線18経由で充電を行う際のエネルギー損失は、充電電流Ib2=200mAのときでも、
P=Ib22・(R2+R3)=200mA×200mA×200mΩ=8mW
となる。
As a specific example, in a charging circuit using an LDO regulator, when charging current Ib = 1000 mA and input / output potential difference V LDO = 250 mV, the energy loss is P = Ib · V LDO = 1000 mA × 250 mV = 250 mW.
Is calculated. On the other hand, in the charging circuit 1 according to the present embodiment, when charging is performed via the first
Is calculated. Further, when the charging current Ib1 decreases to the threshold value Ith, the charging path is switched to the second
P = Ib2 2 (R2 + R3) = 200 mA × 200 mA × 200 mΩ = 8 mW
It becomes.
なお、図2のフロー図においては、充電開始時から充電終了時までの間に、一度だけ第1電力供給線17から第2電力供給線18への充電経路切り替えが実行されることとしたが、本実施形態における充電制御方法はこのようなものに限られない。例えば、第1電力供給線17上での充電電流Ib1の測定精度が十分でなく、実際には充電電流Ibが閾値Ithを下回っていないにも関わらず、充電電流Ib1の測定値が閾値Ith以下と判定されてしまった場合を考える。このような場合、第2電力供給線18への切り替えが行われた後に、充電電流Ib2を測定すると、その測定値が閾値Ithを超えることがある。そこで、制御部16は、充電電流Ib2の測定値が閾値Ithを超えている場合には、第2電力供給線18から第1電力供給線17への充電経路切り替えを行ってもよい。また、このような充電経路切り替えが頻発することを避けるため、第2電力供給線18から第1電力供給線17への切り替えを行うと判断する基準となる充電電流Ib2の閾値Ith2は、第1電力供給線17から第2電力供給線18への切り替えを行うと判断する基準となる充電電流Ib1の閾値Ithと同じ値ではなく、これより大きな値としてもよい。
In the flow chart of FIG. 2, the charging path switching from the first
また、定電流充電を行う際における目標電流値Ioが、閾値Ithを下回る場合には、上述したような電力供給線の切り替え制御を行わずともよい。すなわち、充電対象となる二次電池4の種類等によっては、目標電流値Ioが閾値Ithを下回ることもある。このような場合には、充電開始時に、FET15cをオフ、FET15dをオンにして、最初から最後まで第2電力供給線18経由で二次電池4の充電を行うこととしてもよい。
Further, when the target current value Io when performing constant current charging is lower than the threshold value Ith, the power supply line switching control as described above may not be performed. That is, the target current value Io may fall below the threshold value Ith depending on the type of the secondary battery 4 to be charged. In such a case, at the start of charging, the
また、本実施形態に係る充電回路1は、二次電池4から負荷3への電力供給を行ってもよい。具体的に、負荷3が要求する電流が電源2から供給される電流を上回ったときには、FET15cをオンにすることで、第1電力供給線17を導通させる。これにより、第2電力供給線18と比較して経路上の抵抗値が小さい第1電力供給線17を経由して、二次電池4から負荷3へ電流が流れる。このとき負荷3は、電源2及び二次電池4の双方から流れる電流により駆動することになる。
In addition, the charging circuit 1 according to the present embodiment may supply power from the secondary battery 4 to the load 3. Specifically, when the current required by the load 3 exceeds the current supplied from the
また、この状態において負荷3が要求する電流が電源2から供給される電流以下となった場合には、第1電力供給線17上を流れる電流の向きが反転して、再び第1電力供給線17を介して二次電池4の充電が行われる。この場合、二次電池4の充電状態や負荷3の動作状況によっては、第1電力供給線17を経由して流れる充電電流Ib1の値が閾値Ithより小さくなる場合も考えられる。このような場合には、制御部16は、図2のフローにおけるS6の制御と同様にして、第2電力供給線18への充電経路切り替えを行えばよい。なお、二次電池4の充電が再開された時点における充電電流Ib1の値が終了判定値Imより小さな場合であっても、既に述べたように、制御部16は、直ちに二次電池4の充電を終了するのではなく、第2電力供給線18への充電経路切り替えを行った上で、充電電流Ib2の値を測定して充電の終了判定を行うこととしてよい。
In this state, when the current required by the load 3 is equal to or less than the current supplied from the
なお、本発明の実施の形態は、以上説明したものに限られない。例えば、以上の説明においては、第1の回路要素としてFET15cを、第2の回路要素として抵抗器14を、それぞれ用いることとしたが、各電力供給線を流れる充電電流Ibの大きさを測定するために用いる回路要素は、これ以外の各種の回路素子や、複数の回路素子を組み合わせてなる回路要素であってもよい。また、本発明の実施の形態に係る充電回路1は、第2の回路要素として、抵抗器14に代えて、第2電力供給線18の導通/切断を切り替えるためのFET15dそのものを用いてもよい。この場合、第2電力供給線18上に抵抗器14は存在せずともよく、制御部16はFET15dの両端の電位差を測定することにより、第2電力供給線18を流れる充電電流Ib2の大きさを測定する。ただし、抵抗器は、一般的に、抵抗値の定格値に対するばらつきがFETより小さい。そのため、第2の回路要素として抵抗器14を用いることで、FET15cを用いる場合と比較して、より精度よく充電電流Ib2を測定することができる。
The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in the above description, the
1 充電回路、2 電源、3 負荷、4 二次電池、11 充電用IC、12 インダクタ、13 コンデンサ、14 抵抗器、15a〜15d FET、16 制御部、17 第1電力供給線、18 第2電力供給線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charging circuit, 2 Power supply, 3 Load, 4 Secondary battery, 11 Charging IC, 12 Inductor, 13 Capacitor, 14 Resistor, 15a-15d FET, 16 Control part, 17 1st power supply line, 18 2nd power Supply line.
Claims (6)
前記第1及び第2の電力供給線それぞれを流れる電流を測定する電流測定手段と、
前記測定される電流に基づいて、前記蓄電装置への電力供給を制御する制御手段と、
を含み、
前記第1の電力供給線は、第1の回路要素を備え、
前記第2の電力供給線は、前記第1の回路要素よりも大きな抵抗値を持つ第2の回路要素を備え、
前記電流測定手段は、前記第1の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第1の電力供給線を流れる電流を測定し、前記第2の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第第2の電力供給線を流れる電流を測定し、
前記制御手段は、前記測定される前記第1の電力供給線を流れる電流の値に応じて、前記蓄電装置への電力供給に用いる電力供給線を前記第1の電力供給線から前記第2の電力供給線に切り替える
ことを特徴とする充電回路。 First and second power supply lines that supply power output from the power supply source to the power storage device;
Current measuring means for measuring a current flowing through each of the first and second power supply lines;
Control means for controlling power supply to the power storage device based on the measured current;
Including
The first power supply line includes a first circuit element;
The second power supply line includes a second circuit element having a larger resistance value than the first circuit element,
The current measuring means measures a current flowing through the first power supply line by measuring a potential difference between both ends of the first circuit element, and measures a potential difference between both ends of the second circuit element. To measure the current flowing through the second power supply line,
The control means determines a power supply line used for power supply to the power storage device from the first power supply line to the second power supply according to the measured value of the current flowing through the first power supply line. A charging circuit characterized by switching to a power supply line.
前記制御手段は、
前記第2の電力供給線を用いて前記蓄電装置に電力を供給している間に、前記測定される前記第2の電力供給線を流れる電流の値が予め定められた終了判定値を下回った場合には、前記蓄電装置への電力供給を停止し、
前記第1の電力供給線を用いて前記蓄電装置に電力を供給している間に、前記測定される前記第1の電力供給線を流れる電流の値が前記終了判定値を下回った場合には、前記第2の電力供給線への切り替えを行う
ことを特徴とする充電回路。 The charging circuit according to claim 1,
The control means includes
While supplying power to the power storage device using the second power supply line, the value of the current flowing through the second power supply line to be measured falls below a predetermined end determination value. In the case, the power supply to the power storage device is stopped,
When the measured value of the current flowing through the first power supply line falls below the end determination value while supplying power to the power storage device using the first power supply line The charging circuit is characterized by switching to the second power supply line.
前記制御手段は、前記測定される前記第1の電力供給線を流れる電流の値が予め定められた閾値を下回る場合に、前記第1の電力供給線から前記第2の電力供給線への切り替えを行う
ことを特徴とする充電回路。 The charging circuit according to claim 1 or 2,
The control means switches from the first power supply line to the second power supply line when the value of the current flowing through the first power supply line to be measured is lower than a predetermined threshold value. The charging circuit characterized by performing.
前記制御手段は、前記測定される前記第2の電力供給線を流れる電流の値が、前記閾値より大きな第2の閾値を上回る場合に、前記蓄電装置への電力供給に用いる電力供給線を前記第2の電力供給線から前記第1の電力供給線に切り替える
ことを特徴とする充電回路。 The charging circuit according to claim 3, wherein
When the value of the current flowing through the second power supply line to be measured exceeds a second threshold value that is larger than the threshold value, the control means uses the power supply line used for power supply to the power storage device. A charging circuit, wherein the second power supply line is switched to the first power supply line.
前記第2の回路要素は、抵抗器であって、
前記第2の電力供給線は、当該第2の電力供給線の導通及び切断を切り替えるためのスイッチング素子をさらに含む
ことを特徴とする充電回路。 The charging circuit according to any one of claims 1 to 4,
The second circuit element is a resistor,
The charging circuit, wherein the second power supply line further includes a switching element for switching between conduction and disconnection of the second power supply line.
第1の回路要素を備える第1の電力供給線と、
前記第1の回路要素よりも大きな抵抗値を持つ第2の回路要素を備える第2の電力供給線と、
を含む充電回路を用いた充電方法であって、
前記第1の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第1の電力供給線を流れる電流を測定するステップと、
前記測定される前記第1の電力供給線を流れる電流に基づいて、前記蓄電装置への電力供給を制御するステップと、
前記測定される前記第1の電力供給線を流れる電流の値に応じて、前記蓄電装置への電力供給に用いる電力供給線を前記第1の電力供給線から前記第2の電力供給線に切り替えるステップと、
前記第2の回路要素の両端の電位差を測定することにより、前記第2の電力供給線を流れる電流を測定するステップと、
前記測定される前記第2の電力供給線を流れる電流に基づいて、前記蓄電装置への電力供給を制御するステップと、
を含むことを特徴とする充電方法。 As a power supply line that supplies power output from the power supply source to the power storage device,
A first power supply line comprising a first circuit element;
A second power supply line comprising a second circuit element having a greater resistance value than the first circuit element;
A charging method using a charging circuit including:
Measuring a current flowing through the first power supply line by measuring a potential difference across the first circuit element;
Controlling power supply to the power storage device based on the measured current flowing through the first power supply line;
A power supply line used for power supply to the power storage device is switched from the first power supply line to the second power supply line in accordance with the value of the current flowing through the first power supply line to be measured. Steps,
Measuring a current flowing through the second power supply line by measuring a potential difference across the second circuit element;
Controlling power supply to the power storage device based on the measured current flowing through the second power supply line;
The charging method characterized by including.
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|---|---|---|---|---|
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2010
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