專利名稱：充電用電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向2次電池的充電器供給電源的充電用電源裝置。
背景技術(shù)：
在鋰離子電池或鎳氫電池等2次電池中， 一般在預(yù)定期間進(jìn)行恒流充電。 使恒流充電的電流值增大到規(guī)定量的5倍或IO倍來(lái)進(jìn)行急速充電的技術(shù)也得 以實(shí)用化。
另外，現(xiàn)在例如在便攜式電話等利用2次電池的小型電子設(shè)備中， 一般在 充電用的電源裝置(例如AC適配器)中安裝了恒流和恒壓的控制電路，另一 方面，在內(nèi)置2次電池的電子設(shè)備側(cè)的充電電路中設(shè)有接通/斷開電流的輸入 的開關(guān)、和恒壓充電用的調(diào)節(jié)器電路來(lái)進(jìn)行2次電池的充電。在這樣的系統(tǒng)中， 在恒流充電期間，將充電電路的電流開關(guān)接通，通過(guò)電源裝置的電流控制進(jìn)行 恒流充電，并且在恒壓充電期間，通過(guò)充電電路的調(diào)節(jié)器電路將電源裝置的恒 壓輸出降低到預(yù)定電壓來(lái)進(jìn)行恒壓充電。
另外，關(guān)于與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)有如下公開的內(nèi)容。即，在專利文獻(xiàn)1 中公開了設(shè)置兩個(gè)充電用的電源，在充電初期的期間和除此以外的期間切換使
急速充電的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1:特開平10-28338號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:特開平11-191934號(hào)7>才艮

發(fā)明內(nèi)容
在通過(guò)電源裝置的電流控制進(jìn)行恒流模式的充電的系統(tǒng)中，通過(guò)將電源裝 置的恒流輸出增大到2倍、5倍、IO倍，可以進(jìn)行2次電池的急速充電。
但是，當(dāng)電池電壓是與其適應(yīng)的電壓時(shí)急速充電效果好，但當(dāng)電池電壓在 較高的范圍、或者電池電壓極低時(shí)，當(dāng)增大充電電流時(shí)會(huì)增加對(duì)2次電池的負(fù) 擔(dān)，因此不理想。另外，當(dāng)電池電壓增高，從恒流模式轉(zhuǎn)移到恒壓模式的期間，充電電流保 持較大時(shí)，在調(diào)節(jié)器電路的晶體管進(jìn)行電阻動(dòng)作處流過(guò)較大電流，產(chǎn)生晶體管 的發(fā)熱量過(guò)大的問(wèn)題。
該發(fā)明的目的在于，提供可以不對(duì)2次電池或充電電路增加負(fù)擔(dān)地、在必 要的范圍內(nèi)進(jìn)行急速充電的充電用電源裝置。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明是具有當(dāng)負(fù)載電阻小時(shí)限制輸出電流的大小的 輸出特性的充電用電源裝置，其特征在于，具備以所述輸出電流的受限制的大 小不同的多個(gè)輸出特性而分別進(jìn)行動(dòng)作的多個(gè)控制模式、和檢測(cè)在輸出端子間 出現(xiàn)的電壓的檢測(cè)電路，根據(jù)該檢測(cè)電路的檢測(cè)結(jié)果，選擇所述多個(gè)控制模式 之一來(lái)進(jìn)行輸出動(dòng)作
通過(guò)這種手段，可以根據(jù)電池電壓將充電用的電流切換到適當(dāng)大小來(lái)進(jìn)行 供給。由此，可以在不對(duì)2次電池或充電電路增加負(fù)擔(dān)的范圍內(nèi)進(jìn)行急速充電。
具體而言，可以具有第l控制模式和第2控制模式，所述第l控制模式是， 當(dāng)負(fù)載電阻大時(shí)，將輸出電壓維持在比2次電池的滿充電電壓高的電壓，當(dāng)負(fù) 載電阻小時(shí)，將輸出電流限制為第1限制電流；所述第2控制模式是，當(dāng)負(fù)載 電阻大時(shí)，將輸出電壓維持在與2次電池的滿充電電壓相等或比其低的電壓， 當(dāng)負(fù)載電阻小時(shí)，將輸出電流限制為比所述第1限制電流大的第2限制電流。
進(jìn)一步具體來(lái)說(shuō)，所述第i限制電流的大小是作為充電對(duì)象的2次電池
0.5C 1.5C，更理想的是0.8C 1.2C,所述第2限制電流的大小是作為充電對(duì) 象的2次電池的2C以上(例如2C ~ 20C )，更理想的是5C以上(例如5C ~ 20C )。
并且可以構(gòu)成為，以比2次電池的滿充電電壓低的預(yù)定電壓作為閾值電 壓，當(dāng)在輸出端子間出現(xiàn)的電壓超過(guò)所述閾值電壓時(shí)，從所述第2控制模式切 換到所述第l控制模式。
通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，可以不對(duì)2次電池或充電電路增加負(fù)擔(dān)地，僅在充電率低、 希望急速充電的范圍內(nèi)執(zhí)行急速充電。
更理想的是構(gòu)成為，當(dāng)從電流輸出為零的狀態(tài)開始電流輸出時(shí)，以所述第 1控制模式或者以限制電流比該第1控制模式小的控制模式開始輸出動(dòng)作。
通過(guò)這種手段，當(dāng)從輸出為零的狀態(tài)開始電流輸出時(shí)，不會(huì)突然流過(guò)大電流，因此可以避免錯(cuò)誤地向輸出目標(biāo)增加很大負(fù)擔(dān)。另外，有時(shí)由于錯(cuò)誤地在 電源裝置上連接其它電路或者將電源裝置的輸出端子短路等誤連接而開始電 流輸出，因此，通過(guò)從輸出電流小的控制模式開始，誤連接時(shí)的問(wèn)題也可以減
少。 、
另外，理想的是構(gòu)成為，具有使電流輸出暫時(shí)停止的輸出停止電路，根據(jù) 通過(guò)該輸出停止電路使電流輸出停止的狀態(tài)下的所述檢測(cè)電路的檢測(cè)結(jié)果，進(jìn) 行所述多個(gè)控制模式的切換控制。
通過(guò)這種手段，可以進(jìn)行基于2次電池的電池電壓的正確的控制模式的切
換。由于到達(dá)2次電池的電流路徑上的電阻成分，充電電壓的值表現(xiàn)得較高， 無(wú)法準(zhǔn)確地表現(xiàn)2次電池的狀態(tài)(充電率等)。因此，通過(guò)根據(jù)停止了充電時(shí) 的電池電壓進(jìn)行控制模式的切換，可以進(jìn)行與2次電池的狀態(tài)對(duì)應(yīng)的正確的切 換控制。但是，在使用該手段的情況下，限于使用在停止了充電時(shí)向充電電路 側(cè)的輸入端子輸出2次電池的電壓的形式的充電電路的情況。
進(jìn)一步理想的是構(gòu)成為，具有將輸出電流限制為作為充電對(duì)象的2次電池 的0.3C以下的第3限制電流的第3控制模式，當(dāng)從電流輸出為零的狀態(tài)開始 電流輸出時(shí)，以所述第3控制模式開始輸出動(dòng)作。
通過(guò)這種手段，在輸出開始時(shí)首先進(jìn)行小電流輸出，然后切換到適當(dāng)?shù)目?制模式，因此，例如可以避免在不適合急速充電的電壓范圍內(nèi)輸出較大的電流。 另外，通過(guò)第3控制模式，也可以進(jìn)行2次電池的預(yù)充電。
另外，理想的是構(gòu)成為，具有在輸出端子上連接/解除高阻抗電路的開關(guān) 電路，當(dāng)從電流輸出為零的狀態(tài)開始電流輸出時(shí)，在連接了所述高阻抗電路的 狀態(tài)下開始輸出動(dòng)作。
通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，在輸出端子短路、或者與不對(duì)應(yīng)的其它電路連接等誤連接 時(shí)，可以使問(wèn)題最小。
進(jìn)一步理想的是，具有檢測(cè)輸出電壓或輸出電流的第2檢測(cè)電路；以及
當(dāng)通過(guò)該第2檢測(cè)電路檢測(cè)出異常的輸出電壓或異常的輸出電流時(shí)，使輸出動(dòng) 作停止的停止電路。'
由此，可以在發(fā)生規(guī)定外的動(dòng)作時(shí)停止輸出，避免有故障的狀態(tài)長(zhǎng)時(shí)間持 續(xù)的問(wèn)題。
6另外，為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明作為在負(fù)載電阻小時(shí)進(jìn)行限制輸出電流 的大小的電流控制的充電用電源裝置，具有所述受限制的電流值的大小根據(jù)輸 出電壓階段性地變化的電壓電流特性。
具體而言，構(gòu)成為具有以下電壓電流特性當(dāng)輸出電壓達(dá)到與2次電池的
滿充電電壓相等或比其低的第1電壓時(shí)，在比該第1電壓高的范圍內(nèi)，將輸出 電流限制為第1限制電流，在比該第1電壓低的范圍內(nèi)，將輸出電流限制為比
所述第1電流大的第2限制電流。
即使是這種結(jié)構(gòu)，也可以才艮據(jù)電池電壓，將2次電池的充電電流切換為適 當(dāng)?shù)碾娏髦祦?lái)進(jìn)行供給，可以不對(duì)2次電池或充電電路增加負(fù)擔(dān)的進(jìn)行急速充 電。
按照本發(fā)明，可以^^艮據(jù)電池電壓等，將2次電池的充電電流切換為適當(dāng)?shù)?電流值來(lái)進(jìn)行供給，由此，具有可以在不對(duì)2次電池或充電電路增加負(fù)擔(dān)的范 圍內(nèi)，流過(guò)急速充電用的大充電電流的效果。
另外，構(gòu)成為在充電用電源裝置上連接了充電電路的輸出開始時(shí)，不突然 進(jìn)行大電流輸出，因此可以避免在不適合急速充電的電壓范圍內(nèi)輸出大電流， 或者即使輸出端子短路或連接了與充電用電源裝置不對(duì)應(yīng)的其它電路等誤連 接時(shí)，也具有可以使問(wèn)題最小化的效果。


圖l是表示將本發(fā)明的第1實(shí)施方式的充電用電源裝置連接在充電電路上 的系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是表示圖1的充電用電源裝置和充電電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
圖3是表示圖1的充電用電源裝置的輸出特性的曲線圖。
圖4是表示圖1的充電用電源裝置的2次電池的充電特性的曲線圖。
圖5是說(shuō)明圖1的充電用電源裝置的動(dòng)作的流程的流程圖。
圖6是表示可以應(yīng)用于充電用電源裝置的輸出特性的其它例子的曲線圖。
圖7是表示可以應(yīng)用于充電用電源裝置的輸出特性的其它例子的曲線圖。
圖8是表示第2實(shí)施方式的充電用電源裝置的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9是表示第2實(shí)施方式的充電用電源裝置的2次電池的充電特性的曲線圖。圖IO是表示第3實(shí)施方式的充電用電源裝置的概略結(jié)構(gòu)的框圖。 圖11是表示第3實(shí)施方式的充電用電源裝置的輸出特性的曲線圖。
圖12是說(shuō)明在第3實(shí)施方式的充電用電源裝置中從預(yù)充電模式轉(zhuǎn)移到急 速充電模式時(shí)的動(dòng)作的輸出曲線圖。
圖13是表示第4實(shí)施方式的充電用電源裝置和與其連接的充電電路的結(jié) 構(gòu)的框圖。
圖14是說(shuō)明第4實(shí)施方式的充電用電源裝置的充電動(dòng)作的流程的流程圖。 圖15是表示第5實(shí)施方式的充電用電源裝置和與其連接的充電電路的結(jié) 構(gòu)的框圖。
圖16是說(shuō)明第5實(shí)施方.式的充電用電源裝置的充電動(dòng)作的流程的流程圖。 圖17是表示第6實(shí)施方式的充電用電源裝置的概略結(jié)構(gòu)的框圖。 圖18是表示第6實(shí)施方式的充電用電源裝置中的充電動(dòng)作中的輸出特性 的曲線圖。 符號(hào)說(shuō)明
10、 10A-10E:充電用電源裝置；11: SW轉(zhuǎn)換器電路；12:電壓纟全測(cè)電 路；13:切換控制電路；14:充電停止電路；15:定時(shí)器；16:定時(shí)器；17: 信號(hào)檢測(cè)電路；R10:高阻抗元件；18:開關(guān)電路；20:充電電路；31:電壓 電流壽金測(cè)電3各；32:停止控制電^各；33: LED閃爍電^各；E2: 2次電池。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的充電用電源裝置IO和與其連接的充 電電路20的概略結(jié)構(gòu)的框圖，圖2是表示了它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
該實(shí)施方式的充電用電源裝置10是與例如鋰離子電池等2次電池E2的充 電電路20相連來(lái)進(jìn)行電源供給的充電專用的電源裝置。
在鋰離子電池中， 一般在達(dá)到滿充電電壓(例如4.2V)之前，以例如1C 左右的電流進(jìn)行恒流充電，在達(dá)到滿充電電壓后，以該電壓進(jìn)行恒壓充電，然 后，在充電電流變得非常小時(shí)，設(shè)為充電完成。在此，所謂1C表示以1小時(shí) 使2次電池的全部容量放電的電流值。另外，將恒定電流充電時(shí)稱為恒流模式，
8將恒定電壓充電時(shí)稱為恒壓模式。
如圖l或圖2所示，在充電電路20中具備直接輸入來(lái)自電源裝置10的 電流的開關(guān)；切斷輸入的過(guò)電流保護(hù)功能；以及在恒壓模式時(shí)降低電源電壓來(lái) 進(jìn)行恒壓輸出的調(diào)節(jié)器功能。
即，如圖2所示，通過(guò)電壓檢測(cè)電路21b檢測(cè)充電電壓，在恒壓控制電路 23b中將該檢測(cè)電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。然后，在充電電壓達(dá)到滿充電電壓 前，使晶體管Ql成為導(dǎo)通狀態(tài)。由此，電源裝置10的輸出電流直接流入2 次電池E2，實(shí)現(xiàn)恒流模式的充電。另外，若達(dá)到滿充電電壓，則對(duì)串聯(lián)調(diào)節(jié) 器用的晶體管Ql進(jìn)行線性控制來(lái)降低輸入電壓，將充電電壓保持固定來(lái)進(jìn)行 恒壓模式的充電。另外，作為過(guò)電流保護(hù)功能，通過(guò)過(guò)電流保護(hù)電路23a監(jiān)視 電流檢測(cè)電路21a的纟企測(cè)電壓，若達(dá)到一定值以上，則向調(diào)節(jié)器22的控制電 路22a輸出停止信號(hào)，使晶體管Q1截止。
充電用電源裝置IO如圖1所示，由以下各部構(gòu)成進(jìn)行電流控制或電壓 控制，以規(guī)定的輸出特性進(jìn)行輸出動(dòng)作的開關(guān)轉(zhuǎn)換器電路11;檢測(cè)在輸出端 子上產(chǎn)生的電壓的電壓檢測(cè)電路12;根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，切換開關(guān)轉(zhuǎn)換器電路 11的輸出模式的切換控制電路13等。在開關(guān)轉(zhuǎn)換器電路11中設(shè)定兩種輸出 特性，以由切換控制電路13切換的輸出特性進(jìn)行輸出動(dòng)作。
如圖2所示，具體而言，開關(guān)轉(zhuǎn)換器電路11為了進(jìn)行輸出電流或輸出電 壓的控制而具備雙系統(tǒng)的電流以及電壓的檢測(cè)電路llla、 lllb、 112a、 112b， 通過(guò)切換電路113切換它們的檢測(cè)信號(hào)，然后提供給SW轉(zhuǎn)換器控制電路lla， 由此可以實(shí)現(xiàn)兩種輸出特性。
在圖3中表示該充電用電源裝置10的輸出特性圖，在圖4中表示該充電 用電源裝置10的2次電池的充電特性圖。
開關(guān)轉(zhuǎn)換器電路11具有圖3所示的兩種輸出特性。 一種是通常充電模式 的輸出特性，另一種是急速充電模式的輸出特性。
通常充電模式的輸出特性具有以下輸出特性當(dāng)與輸出端子連接的負(fù)載電 阻小時(shí)(即2次電池的充電率低、充電電壓低時(shí))，將輸出電流限制為1C左 右(例如0.8 1.2C)的電流值，若2次電池的充電率升高、輸出電壓升高， 則成為規(guī)定的恒壓輸出。為了能夠以滿充電電壓進(jìn)行恒壓充電，而將恒壓輸出的電壓設(shè)定為超過(guò)滿充電電壓4.2V的電壓。
急速充電模式的輸出特性具有下特性當(dāng)負(fù)載電阻小時(shí)，將輸出電流限制 為2C左右(或2C 20C)的電流值，若輸出電壓升高，則以低于滿充電電壓 4.2V的電壓進(jìn)行恒壓輸出。
并且，切換控制電路13,當(dāng)輸出電壓達(dá)到切換基準(zhǔn)電壓A以上時(shí)，從急 速充電模式切換到通常充電模式的輸出特性，當(dāng)輸出電壓達(dá)到切換基準(zhǔn)電壓B 以下時(shí)，從通常充電模式切換到急速充電模式的輸出特性。在此，將切換基準(zhǔn) 電壓A設(shè)定得稍低于急速充電模式的輸出特性的恒壓模式下的輸出電壓值。
另外，作為啟動(dòng)(startup)特性，當(dāng)輸出電流為0時(shí)，以通常電源模式的 控制動(dòng)作將SW轉(zhuǎn)換器電路11待機(jī)。
接著，對(duì)使用上述結(jié)構(gòu)的充電用電源裝置IO的充電動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
在圖5中表示說(shuō)明充電用電源裝置IO的動(dòng)作的流程的流程圖。
當(dāng)在電源裝置10上連接充電電路20來(lái)開始輸出時(shí)，首先以通常充電模式 的輸出特性開始輸出(步驟S1)。在輸出開始時(shí)，不管2次電池E2的充電率， 都以通常充電模式進(jìn)行動(dòng)作，因此可以避免突然流過(guò)大電流而對(duì)2次電池E2 或充電電路20增加過(guò)度的負(fù)擔(dān)的問(wèn)題。
然后，通過(guò)電壓檢測(cè)電路12檢測(cè)輸出電壓，若檢測(cè)出在切換基準(zhǔn)電壓B 以下，則向急速充電模式切換(步驟S3、 S4)。由此，如圖4的期間T1所示， 當(dāng)2次電池E2的充電率低時(shí)，以急速用的電流進(jìn)行充電。
在急速充電模式的動(dòng)作中，進(jìn)一步進(jìn)行輸出電壓的檢測(cè)(步驟S5)，進(jìn)行 與切換基準(zhǔn)電壓A或切換基準(zhǔn)電壓B的比較(步驟S6)。然后，若超過(guò)切換 基準(zhǔn)電壓A，則向通常充電模式切換(步驟S7)。由此，如圖4的期間T2那 樣，在2次電池E2的充電率升高的范圍內(nèi)以通常的充電電流進(jìn)行充電。
然后，若充電電壓達(dá)到滿充電電壓，則通過(guò)充電電路20進(jìn)行恒壓控制， 充電電流降低。與之相伴，電源裝置10的輸出電壓上升，轉(zhuǎn)移到滿充電電壓 以上的恒壓模式(圖4的期間T3)。然后，當(dāng)充電電流減小時(shí)結(jié)束充電。
如上所述，通過(guò)該實(shí)施方式的充電用電源裝置10，可以根據(jù)電池電壓適 當(dāng)切換2次電池E2的充電電流來(lái)進(jìn)行供給。由此可以進(jìn)行如下控制僅在2 次電池E2的充電率低、希望急速充電的范圍內(nèi)進(jìn)行急速充電，在進(jìn)行急速充電時(shí)對(duì)2次電池E2或充電電路20增加過(guò)度的負(fù)擔(dān)的充電率高的范圍內(nèi)，進(jìn)
行通常的充電。
另外，將急速充電模式下的恒壓輸出的電壓值設(shè)定得低于2次電池E2的 滿充電電壓，因此具有如下效果即使在由于某種異常而不進(jìn)行輸出模式的切 換、持續(xù)急速充電^t式的動(dòng)作的情況下，也可以防止2次電池E2的過(guò)充電。 圖6表示可以應(yīng)用于充電用電源裝置IO的輸出特性的其它例子。 在上述實(shí)施方式中，表示了在充電用電源裝置10中預(yù)先設(shè)置兩種輸出特 性，對(duì)其進(jìn)行切換來(lái)使用的例子，但如圖6的輸出特性圖所示，也可以具有輸 出電流的大小4艮據(jù)輸出電壓而階段性變化的電壓電流特性。在這種情況下，在 比2次電池E2的滿充電電壓低的閾值電壓的前后，以切換到急速充電用的電 流值(例如2C 10C)和通常充電用的電流值(0.8-1.2C)的方式進(jìn)行設(shè)定 即可。
作為這樣的輸出特性，也得到充電電流根據(jù)電池電壓而2階段地變化，可 以不對(duì)2次電池E2或充電電路20增加負(fù)擔(dān)地進(jìn)行充電動(dòng)作的效果。
此外，在該輸出特性中，關(guān)于從急速充電用的輸出遷移到通常充電用的輸 出的特性線L1的部分，可以使其具有隨著輸出電流減小，輸出電壓上升的微 小的傾斜度。
圖7中表示可以應(yīng)用于充電用電源裝置10的輸出特性的其它例子。 另外，如圖7所示，設(shè)置了 3個(gè)或3個(gè)以上的充電用電源裝置10的輸出 特性，可以根據(jù)電池電壓適當(dāng)切換它們來(lái)使用。在這種情況下，各輸出特性以 相互間輸出電流的上限高的、輸出電壓的上限降低的方式來(lái)設(shè)定電流值和電壓 值的限制值即可。
作為這種輸出特性，也可以根據(jù)電池電壓多階段地切換充電電流，來(lái)實(shí)現(xiàn) 與電池電壓對(duì)應(yīng)的適當(dāng)?shù)某潆妱?dòng)作。 [第2實(shí)施方式]
圖8是表示第2實(shí)施方式的充電用電源裝置IOA的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
第2實(shí)施方式的充電用電源裝置10A,不像第1實(shí)施方式那樣將為了切換
輸出模式而檢測(cè)的電壓設(shè)為充電用電源裝置IOA的輸出電壓、而是作為使充
電停止的狀態(tài)的2次電池E2的電池電壓。
ii因此，在該充電用電源裝置IOA中，除了第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)以外還設(shè)
有切斷SW轉(zhuǎn)換器電路11的輸出，使輸出端子成為浮動(dòng)狀態(tài)的充電停止電 路14;使該充電停止電路14的停止動(dòng)作和電壓檢測(cè)電路12的檢測(cè)動(dòng)作同步， 使其在每個(gè)預(yù)定周期中執(zhí)行的定時(shí)器(timer) 15。
另外，在該實(shí)施方式中，將充電器電路20限制為，當(dāng)停止輸入電壓時(shí)在 輸入端子上輸出2次電池E2的電壓的形式。
圖9表示充電用電源裝置10A的2次電池的充電特性曲線圖。
如該特性曲線圖所示，停止充電后的2次電池E2的電池電壓(圖9中虛 線表示)和充電用電源裝置10A的輸出電壓(圖9中實(shí)線表示)發(fā)生偏移。 因此，直接檢測(cè)2次電池E2的電池電壓來(lái)進(jìn)行與之匹配的輸出特性的切換， 可以進(jìn)行與2次電池E2的實(shí)際狀態(tài)對(duì)應(yīng)的充電動(dòng)作的切換。
圖IO是表示第3實(shí)施方式的充電用電源裝置10B的概略結(jié)構(gòu)的框圖，圖 11是表示該充電用電源裝置10B的輸出特性的曲線圖。
第3實(shí)施方式的充電用電源裝置10B,除了第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)以外，在 SW轉(zhuǎn)換器電路11B上附加使輸出電流非常小的小功率輸出特性，在開始充電 的啟動(dòng)(startup)時(shí)，初次進(jìn)行小功率輸出特性的輸出，確認(rèn)是否是可以急速 充電的電池電壓。另外，使用上述小功率輸出特性，當(dāng)2次電池E2的電池電 壓非常低時(shí)進(jìn)行預(yù)充電。
小功率輸出特性如圖11所示，將大體成為恒流輸出的電流值設(shè)定為預(yù)充 電用的電流值0.1C (或0.02C-0.2C),將成為恒壓輸出的電壓值設(shè)定為滿充 電電壓以上的電壓。
切換控制電路13除了將檢測(cè)電壓與切換基準(zhǔn)電壓A、 B進(jìn)行比較來(lái)切換 急速充電模式和通常充電模式的控制動(dòng)作以外，還如圖12所示，進(jìn)行將檢測(cè) 電壓與切換基準(zhǔn)電壓C比較來(lái)切換小功率輸出模式和急速充電模式的控制動(dòng) 作。
另外，在電源裝置10上連接了充電器電路20的充電開始時(shí)，SW轉(zhuǎn)換器 電路11B的開始模式被固定為小功率輸出模式，并且在從此開始一定時(shí)間內(nèi) 進(jìn)行電池電壓的檢測(cè)，進(jìn)行與電池電壓對(duì)應(yīng)的輸出模式的選擇。為了這樣的控制動(dòng)作，例如在電壓檢測(cè)電路12中設(shè)置了檢測(cè)充電開始時(shí) 來(lái)輸出開始信號(hào)的功能，并且將該開始信號(hào)輸入定時(shí)器16,從充電開始時(shí)起 一定時(shí)間后，向切換控制電路13輸出解除小功率輸出模式固定狀態(tài)的信號(hào)。
圖12是說(shuō)明在充電用電源裝置10B中從預(yù)充電模式轉(zhuǎn)移到急速充電模式 時(shí)的動(dòng)作的輸出曲線圖。
通過(guò)這種充電用電源裝置IOB，當(dāng)2次電池E2的電池電壓非常低時(shí)，最 初通過(guò)小功率輸出模式進(jìn)行預(yù)充電，當(dāng)電池電壓恢復(fù)到可以急速充電的電壓 時(shí)，轉(zhuǎn)移到急速充電。
另外，已經(jīng)從2次電池E2的充電率高的狀態(tài)開始充電時(shí)，僅在一定時(shí)間 內(nèi)以小功率輸出模式向2次電池流過(guò)電流，并且在該期間進(jìn)行電池電壓的檢 測(cè)，然后以選擇性地切換到與該電池電壓對(duì)應(yīng)的輸出模式的方式進(jìn)行控制。
通過(guò)這種實(shí)施方式的充電用電源裝置IOB，可以在電池電壓非常低時(shí)進(jìn)行 預(yù)充電，來(lái)使2次電池E2恢復(fù)到可以進(jìn)行急速充電的電壓。另外，在充電開 始時(shí)，以預(yù)充電的電流值進(jìn)行電壓檢測(cè)，切換到適當(dāng)?shù)妮敵瞿Ｊ?，因此得到?以避免突然流過(guò)急速電流對(duì)2次電池E2或充電電^各20增加負(fù)擔(dān)的問(wèn)題的效 果。
圖13表示第4實(shí)施方式的充電用電源裝置10C和充電電路20C的框圖。
第4實(shí)施方式的充電用電源裝置IOC如第3實(shí)施方式那樣附加了小功率輸 出模式的輸出特性，并且在充電動(dòng)作的開始時(shí)，作為初始狀態(tài)而進(jìn)行小功率輸 出模式的輸出，并且在確認(rèn)了充電電路20C的連接后進(jìn)行與電池電壓對(duì)應(yīng)的 輸出模式的切換，然后開始充電動(dòng)作。
因此，在該充電用電源裝置10C中，決定SW轉(zhuǎn)換器llb的輸出特性的切 換電路113的選擇狀態(tài)，在充電開始時(shí)被固定為小功率輸出模式，持續(xù)該選擇 狀態(tài)直到輸入小功率解除信號(hào)為止。
另夕卜，在該充電用電源裝置10C中設(shè)置有^r測(cè).確認(rèn)已連接充電電路20C 的信號(hào)檢測(cè)電路17，該信號(hào)檢測(cè)電路17在確認(rèn)了充電電路20C的連接時(shí)，向 切換電路113輸出小功率解除信號(hào)，由此，切換電路113接收來(lái)自切換控制電 路13的控制信號(hào)。作為通過(guò)信號(hào)檢測(cè)電路17檢測(cè).確認(rèn)充電電路20C的連接的結(jié)構(gòu)，例如 可以應(yīng)用如下結(jié)構(gòu)。
首先，作為充電電路20C的結(jié)構(gòu)，在輸入端子間設(shè)置有并聯(lián)連接型的恒壓 電路24,當(dāng)其動(dòng)作時(shí)，使開關(guān)電路27接通，向2次電池E2流過(guò)充電電流， 并且在開關(guān)電路27接通時(shí)，使并聯(lián)恒壓電路24停止來(lái)轉(zhuǎn)移到通常的充電動(dòng)作。 并聯(lián)恒壓電路24的停止，可以檢測(cè)開關(guān)電路27的接通動(dòng)作，由此使其停止， 或者從控制電路26提供使開關(guān)電路27進(jìn)行接通動(dòng)作時(shí)的信號(hào)，由此使其停止。
另一方面，電源裝置10C的信號(hào)檢測(cè)電路17構(gòu)成為，將表示上述充電電 路20C的并聯(lián)恒壓電路24的動(dòng)作的電壓變化或電流變化與預(yù)定模式進(jìn)行對(duì) 照，可以檢測(cè)并聯(lián)恒壓電路24的動(dòng)作。
接著， 一邊參照?qǐng)D14的流程圖， 一邊說(shuō)明該充電用電源裝置IOC的啟動(dòng) 時(shí)的動(dòng)作。圖14是說(shuō)明充電用電源裝置IOC的啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)作的流程的流程圖。
該充電用電源裝置10C,在輸出端子上連接了某物時(shí)，首先以小功率輸出 模式開始電流輸出(步驟Sll)。當(dāng)所連接的是既定的充電電路20C時(shí)，充電 電路20C的并聯(lián)恒壓電路24動(dòng)作，將動(dòng)作信號(hào)傳送到電源裝置IOC側(cè)。
并且，在電源裝置10C中通過(guò)信號(hào)檢測(cè)電路17檢測(cè)該信號(hào)(步驟S13 )。 與此同時(shí)，將充電電路20C的開關(guān)電路27接通(步驟S14),將并聯(lián)恒壓電路 24停止(步驟S15)。
而且，電源裝置IOC中，通過(guò)信號(hào)檢測(cè)來(lái)解除小功率輸出模式，進(jìn)行與輸 出電壓對(duì)應(yīng)的輸出模式下的電流供給(步驟S16),在充電電路20C中接收該 電流供給，進(jìn)行充電動(dòng)作(步驟S17)。
如此，通過(guò)第4實(shí)施方式的充電用電源裝置10C,在連接開始時(shí)進(jìn)行小功 率輸出模式的電流輸出，在確認(rèn)為充電電路20C的連接后，切換到適當(dāng)?shù)妮?出模式的電流輸出，因此，具有在將輸出端子短路或者與其它無(wú)關(guān)的電路連接 時(shí)，可以防止流過(guò)大電流的效果。
在圖15中表示第5實(shí)施方式的充電用電源裝置10D和充電電路20D的框圖。
第5實(shí)施方式的充電用電源裝置10D,是如第4實(shí)施方式那樣在確認(rèn)了充電電路20D的連接后開始充電動(dòng)作的結(jié)構(gòu)，但在第4實(shí)施方式中，當(dāng)進(jìn)行連 接確認(rèn)時(shí)成為了小功率輸出模式，而在該實(shí)施方式中，當(dāng)進(jìn)行連接確認(rèn)時(shí)，使
電源裝置IOD的輸出成為高阻抗?fàn)顟B(tài)。
因此，在該充電用電源裝置10D中設(shè)置有使輸出端子成為高阻抗?fàn)顟B(tài) 的例如電阻元件等高阻抗元件Rl0;為了使高阻抗元件Rl0對(duì)輸出端子作用或 者將其解除，而與該元件10并聯(lián)連接的開關(guān)電路18。
并且，在取下電源裝置10D的輸出端子的連接、或者拔下電源裝置10D 的插座而使電源輸入消失時(shí)，將開關(guān)電路18斷開，使輸出端子成為高阻抗?fàn)?態(tài)。
另外，當(dāng)信號(hào)檢測(cè)電路17檢測(cè)出充電電路20D的連接時(shí)的信號(hào)時(shí)，經(jīng)由 切換電路113向開關(guān)電路18輸出開關(guān)接通信號(hào)，解除輸出端子的高阻抗?fàn)顟B(tài)。
然后，參照?qǐng)D16的流程圖來(lái)說(shuō)明該充電用電源裝置IOD的啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)作。 圖16是說(shuō)明充電用電源裝置IOD的啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)作的流程的流程圖。
該充電用電源裝置10D，在復(fù)位后的初始狀態(tài)下，SW轉(zhuǎn)換器llb以與輸 出電壓對(duì)應(yīng)的輸出模式進(jìn)行輸出動(dòng)作(步驟S21)，另外，斷開開關(guān)電路18來(lái) 使輸出端子成為高阻抗?fàn)顟B(tài)(步驟S22)。在此，當(dāng)連接既定的充電電路20D 時(shí)，首先，充電電路20D的并聯(lián)恒壓電路24動(dòng)作，將該動(dòng)作信號(hào)傳送到電源 裝置IOD側(cè)。
然后，在電源裝置10D中通過(guò)信號(hào)檢測(cè)電路17檢測(cè)該信號(hào)(步驟S24)， 與此同時(shí)，將充電電路20D的開關(guān)電路27接通(步驟S25),停止并聯(lián)恒壓電 路24 (步驟S26 )。
然后，電源裝置10D中，通過(guò)上述信號(hào)檢測(cè)將開關(guān)電路18接通來(lái)解除高 阻抗?fàn)顟B(tài)，進(jìn)行與輸出模式對(duì)應(yīng)的電流供給(步驟S27)。然后，在充電電路 20D中接收該電流供給來(lái)進(jìn)行充電動(dòng)作(步驟S28 )。
如上所述，通過(guò)該實(shí)施方式的充電用電源裝置IOD，在輸出端子上進(jìn)行了 某種連接時(shí)，在使輸出端子維持高阻抗的情況下確認(rèn)充電電路20D的連接， 在對(duì)其進(jìn)行確認(rèn)后解除高阻抗?fàn)顟B(tài)，以適當(dāng)?shù)妮敵瞿Ｊ竭M(jìn)行電流輸出，因此具 有在將輸出端子短路、或者與其它無(wú)關(guān)的電路連接時(shí)可以防止流過(guò)大電流的效 果。此外，在該實(shí)施方式中，當(dāng)通過(guò)信號(hào)檢測(cè)電路17確認(rèn)了充電電路20D的 連接時(shí)解除高阻抗?fàn)顟B(tài)，^f旦在輸出端子上連接了某物來(lái)開始流過(guò)輸出電流后， 通過(guò)定時(shí)器等進(jìn)行預(yù)定期間的計(jì)時(shí)，在經(jīng)過(guò)預(yù)定期間后可以自動(dòng)地解除高阻抗 狀態(tài)。
即使如此構(gòu)成，也具有當(dāng)輸出端子的臨時(shí)的短路或具有 一次誤連接時(shí)可以 防止流過(guò)大電流的效果。
圖17是表示第6實(shí)施方式的充電用電源裝置IOE的概略結(jié)構(gòu)的框圖，圖 18是表示該充電用電源裝置10E中的充電動(dòng)作中的輸出特性的曲線圖。
第6實(shí)施方式的充電用,電源裝置IOE，在第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)以外還附加 了當(dāng)輸出電壓或輸出電流達(dá)到異常值時(shí)使輸出動(dòng)作停止的保護(hù)功能。
即，在該充電用電源裝置10E中，除了圖1所示的充電用電源電路(SW 轉(zhuǎn)換器電路ll、電壓4全測(cè)電路12、切換控制電路13)以外，還設(shè)置了進(jìn)行 異常的輸出電流或輸出電壓的檢測(cè)的電壓電流檢測(cè)電路31;和當(dāng)該檢測(cè)電壓 或檢測(cè)電流超過(guò)異常值時(shí)，使充電用電源電路的動(dòng)作停止的停止控制電路32。
另外，設(shè)置LED等顯示器或使該顯示器閃爍的電路33等，當(dāng)通過(guò)停止控 制電路32的控制停止了輸出動(dòng)作時(shí)，可以根據(jù)來(lái)自停止控制電路32的信號(hào)使 LED等閃爍顯示。
異常電壓或異常電流的檢測(cè)如圖18所示，可以構(gòu)成為設(shè)定在通常的充 電動(dòng)作中不會(huì)出現(xiàn)的異常電壓的閾值或異常電流的閾值，當(dāng)超過(guò)該閾值時(shí)設(shè)為 檢測(cè)出異常。
此外，在圖18的例子中，即使輸出模式不同也使異常電壓或異常電流的 閾值固定，但也可以針對(duì)每個(gè)輸出模式來(lái)變更該閾值。在這種情況下如下構(gòu)成 即可從切換控制電路13向停止控制電路32通知輸出模式的切換狀態(tài)，與之 對(duì)應(yīng)地變更閾值的設(shè)定。
通過(guò)該實(shí)施方式的充電用電源裝置IOE，當(dāng)產(chǎn)生某種異常，輸出電壓或輸 出電流表示異常值時(shí)，通過(guò)保護(hù)功能停止輸出動(dòng)作，因此可以確保高安全性。
以上說(shuō)明了實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選方式，但本發(fā)明不限于上述第1實(shí)施方式 第6實(shí)施方式，可以進(jìn)行各種變更。例如，在上述實(shí)施方式中，作為鋰離子電
16池的充電用的電源裝置而進(jìn)行了說(shuō)明，但對(duì)于鎳氫電池或其它2次電池也可以 同樣地應(yīng)用。另外，關(guān)于各輸出特性的電流值或電壓值，實(shí)施方式中所示的是 其一例，應(yīng)該根據(jù)2次電池的種類或其容量、充電電路的結(jié)構(gòu)等進(jìn)行適當(dāng)選擇。
此外，實(shí)施方式中具體表示的電路結(jié)構(gòu)或動(dòng)作方式，在不脫離發(fā)明主旨的 范圍內(nèi)可以適當(dāng)變更。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明可以用于向2次電池的充電器供給電源的充電用電源裝置。
權(quán)利要求
1.一種充電用電源裝置，具有當(dāng)負(fù)載電阻小時(shí)限制輸出電流的大小的輸出特性，其特征在于，具備以所述輸出電流的受限制的大小不同的多個(gè)輸出特性而分別進(jìn)行動(dòng)作的多個(gè)控制模式，根據(jù)作為充電對(duì)象的2次電池的充電狀態(tài)，選擇所述多個(gè)控制模式之一來(lái)進(jìn)行輸出動(dòng)作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電用電源裝置，其特征在于， 具有檢測(cè)在輸出端子間出現(xiàn)的電壓的檢測(cè)電路，根據(jù)所述檢測(cè)電路的檢測(cè)結(jié)果，選擇所述多個(gè)控制模式之一來(lái)進(jìn)行輸出動(dòng)作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的充電用電源裝置，其特征在于， 具有第1控制模式和第2控制模式，所述第l控制模式是，當(dāng)負(fù)載電阻大時(shí)，將輸出電壓維持在比2次電池的 滿充電電壓高的電壓，當(dāng)負(fù)載電阻小時(shí)，將輸出電流限制為第1限制電流；所述第2控制模式是，當(dāng)負(fù)載電阻大時(shí)，將輸出電壓維持在與2次電池的 滿充電電壓相等或比其低的電壓，當(dāng)負(fù)載電阻小時(shí)，將輸出電流限制為比所述 第1限制電流大的第2限制電流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的充電用電源裝置，其特征在于，所述第1限制電流的大小是作為充電對(duì)象的2次電池的0.8C~ 1.2C, 所述第2限制電流的大小是作為充電對(duì)象的2次電池的2C以上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的充電用電源裝置，其特征在于， 以比2次電池的滿充電電壓低的預(yù)定電壓作為閾值電壓，當(dāng)在輸出端子間出現(xiàn)的電壓超過(guò)所述閾值電壓時(shí)，從所述第2控制模式切 換到所述第l控制模式。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3 5中任意一項(xiàng)所述的充電用電源裝置，其特征在于， 當(dāng)從電流輸出為零的狀態(tài)開始電流輸出時(shí)，以所述第1控制模式或者以限制電流比該第1控制模式小的控制模式開始輸出動(dòng)作。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~6中任意一項(xiàng)所述的充電用電源裝置，其特征在于， 具有使電流輸出暫時(shí)停止的輸出停止電路，根據(jù)通過(guò)該輸出停止電路使電流輸出停止的狀態(tài)下的所述檢測(cè)電路的檢 測(cè)結(jié)果，進(jìn)行所述多個(gè)控制模式的切換控制。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 7中任意一項(xiàng)所述的充電用電源裝置，其特征在于， 具有第3控制模式，該第3控制模式是將輸出電流限制為作為充電對(duì)象的2次電池的0.3C以下的第3限制電流，當(dāng)從電流輸出為零的狀態(tài)開始電流輸出時(shí)，以所述第3控制模式開始輸出 動(dòng)作。
9. 才艮據(jù)權(quán)利要求1 8中任意一項(xiàng)所述的充電用電源裝置，其特征在于， 具有在輸出端子上連接/解除高阻抗電路的開關(guān)電路，當(dāng)從電流輸出為零的狀態(tài)開始電流輸出時(shí)，在連接了所述高阻抗電路的狀 態(tài)下開始輸出動(dòng)作。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l-9中任意一項(xiàng)所述的充電用電源裝置，其特征在于， 具有檢測(cè)輸出電壓或輸出電流的第2檢測(cè)電路；以及當(dāng)通過(guò)該第2才全測(cè)電路才全測(cè)出異常的輸出電壓或異常的輸出電流時(shí)，使輸 出動(dòng)作停止的停止電路。
11. 一種充電用電源裝置，在負(fù)載電阻小時(shí)進(jìn)行限制輸出電流的大小的電 流控制，其特征在于，具有所述受限制的電流值的大小根據(jù)輸出電壓階段性地變化的電壓電流 特性。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的充電用電源裝置，其特征在于， 當(dāng)輸出電壓達(dá)到與2^電池的滿充電電壓相等或比其低的第1電壓時(shí)， 在比該第1電壓高的范圍內(nèi)，將輸出電流限制為第1限制電流， 在比該第1電壓低的范圍內(nèi)，將輸出電流限制為比所述第1電流大的第2限制電流。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的充電用電源裝置，其特征在于， 所述第1限制電流的大小是作為充電對(duì)象的2次電池的0.8C~ 1.2C, 所述第2限制電流的大小是作為充電對(duì)象的2次電池的2C以上。
全文摘要
本發(fā)明提供可以不對(duì)2次電池或充電電路增加負(fù)擔(dān)地在必要范圍內(nèi)進(jìn)行急速充電的充電用電源裝置。該充電用電源裝置具有當(dāng)負(fù)載電阻小時(shí)，限制輸出電流的大小的輸出特性。并且，具備以輸出電流的受限制的大小不同的多個(gè)輸出特性分別動(dòng)作的多個(gè)控制模式(例如通常充電模式和急速充電模式)、以及檢測(cè)在輸出端子間出現(xiàn)的電壓的檢測(cè)電路，根據(jù)該檢測(cè)電路的檢測(cè)結(jié)果選擇所述多個(gè)控制模式之一來(lái)進(jìn)行輸出動(dòng)作。
文檔編號(hào)H02J7/10GK101496256SQ20078002834
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2007年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月31日
發(fā)明者寺田幸弘, 山崎和夫, 村上幸司, 永井民次 申請(qǐng)人:三美電機(jī)株式會(huì)社