专利名称：充电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对输入到二次电池和从二次电池输出的电流进行检测、基于检测出的电流来控制对二次电池的充电的充电装置。
背景技术：
以往，作为这种技术，例如已知下面所示的文献中记载的技术(参照专利文献I)。在该文献I所记载的技术中，在利用运算放大器将插入到二次电池的负极与地线(接地电位)之间的分流电阻的两端所产生的电压放大之后，输入到微计算机，来对输入到二次电池和从二次电池输出的电流进行检测。在将分流电阻连接到二次电池的负极侧的情况下，分流电阻与二次电池的接点的电位根据在二次电池中流动的电流的方向而成为正电位或者负电位。即，在对二次电池充电时为正电位，另一方面，在二次电池放电时为负电位。这样，分流电阻与二次电池的接点的电位、即输入到运算放大器的电位与在二次电池中流动的电流方向相应地成为正负相反的电位，因此为了正确地读取该电位，需要使电位正负反转或偏移的运算放大器。专利文献1:日本特开平10-285826号公报
发明内容
如上所述，在以往的基于连接于二次电池的负极侧的分流电阻的两端的电压来检测在二次电池中流动的电流的技术中，需要运算放大器。因此，不仅电路的结构大型化，而且招致成本上升。因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种简单、小型且低成本的充电装置。本发明的方式是一种充电装置，其用于通过经由安装拆卸自如地连接于该充电装置的充电适配器的来自外部的供电，来对二次电池进行充电。上述充电装置具备开关元件，其接受经由充电适配器的来自外部的供电，该开关元件基于开关信号被接通或断开来向二次电池供给充电电流；分流电阻，其连接在开关元件与二次电池的正极之间，用于检测在二次电池中流动的电流；以及充电控制器，其与开关元件的接通同步地被输入分流电阻的两端的电压，基于所输入的分流电阻的两端的电压来设定开关元件接通的接通时间，控制对二次电池的充电电流。另外，分流电阻的电阻值被设定成大于等于以下值，该值是充电控制器将所输入的模拟电压转换为数字电压时的A/D转换电压的最低分辨率除以能够检测到的二次电池的充电电流的最小值而得到的值。上述充电控制器也可以基于上述开关元件接通之后的上述分流电阻的两端的峰值电压，来设定上述开关元件接通的接通时间。上述充电控制器也可以基于上述开关元件接通之后的上述分流电阻的两端的峰值电压以及产生峰值电压以后且上述开关元件接通之后的规定时间后的上述分流电阻的两端的电压，来设定上述开关元件接通的接通时间。上述充电控制器也可以在上述开关元件接通之后的上述分流电阻的两端的电压之差小于等于预先设定的固定值时断开上述开关元件，来设定上述开关元件接通的接通时间。上述充电控制器也可以计算上述开关元件接通之后的上述分流电阻的两端的电压的累计值，基于所计算出的累计值来设定上述开关元件接通的接通时间。上述充电控制器也可以将上述开关元件接通之后的上述分流电阻的一端的电压与预先设定的上限值和下限值进行比较，在上述分流电阻的一端的电压大于等于上述上限值或者小于等于上述下限值的情况下，断开上述开关元件，停止充电动作。上述充电控制器也可以获取开关信号的规定周期量的、上述开关元件接通之后的上述分流电阻的两端的电压之差，基于获取到的上述分流电阻的两端的电压之差与预先设定的判断值之间的比较结果，来判断上述分流电阻的两端的电压之差的偏差的大小，基于上述分流电阻的两端的电压之差的偏差的大小来判断上述充电适配器的种类。根据本发明，将分流电阻连接于二次电池的正极侧，将分流电阻的电阻值设定成大于等于充电控制器的A/D转换电压的最低分辨率除以能够检测到的二次电池的充电电流的最小值而得到的值。由此，无需对通过分流电阻得到的电压实施放大等处理就能够对充电电流进行检测，能够准确地控制充电动作。其结果，能够提供一种简单、小型且低成本的充电装置。
图1是表示本发明的实施方式I所涉及的充电装置的结构的图。图2是表示本发明的实施方式I所涉及的分流电阻的两端的电压与开关信号的变化的时序图。图3是表示本发明的实施方式2所涉及的分流电阻的两端的电压与开关信号的变化的时序图。图4是表示本发明的实施方式3所涉及的分流电阻的两端的电压与开关信号的变化的时序图。图5是表示本发明的实施方式4所涉及的分流电阻的两端的电压与开关信号的变化的时序图。图6是表示本发明的实施方式5所涉及的分流电阻的两端的电压与开关信号的变化的时序图。图7是表示本发明的实施方式6所涉及的分流电阻的两端的电压与开关信号的变化的时序图。图8是表示本发明的实施方式7所涉及的根据AC适配器的种类而不同的输出电压波形的图。
具体实施例方式下面，使用附图来说明用于实施本发明的实施方式。(实施方式I)
图1是表示本发明的实施方式I所涉及的充电装置的结构的图。图1所示的实施方式I的充电装置构成为具备二次电池11、开关元件12、分流电阻13以及充电控制器14。该充电装置例如能够安装于电动剃须刀、电动推子、脱毛器、电动牙刷等充电式电设备来发挥功能。二次电池11例如由镍氢电池、镍镉电池(nickel-cadmium cell)等电池构成。利用直流电力对二次电池11进行充电，该直流电力是将从100V 240V左右的交流商用电源经由能够安装拆卸自如地连接于适配器连接端子15的AC适配器16而供给的交流电力转换为直流而得到的。开关元件12连接在适配器连接端子15中的一个与分流电阻13之间，例如由晶体管等构成。开关元件12接受经由AC适配器16提供的直流电力，通过基于开关信号对开关元件12进行接通/断开控制来对供给到二次电池11的充电电流进行控制调整。分流电阻13连接在开关元件12和二次电池11的正极(+极)侧之间。基于分流电阻13两端的电压V0、V1来检测在二次电池11中流动的电流、即供给到二次电池11的充电电流或者从二次电池放电的放电电流。分流电阻13例如由数m 数百ι Ω左右的低电阻构成，根据与后述的A/D转换的分辨率之间的关系来设定其电阻值。充电控制器14作为控制本充电装置的动作的控制中枢而发挥功能，利用具备基于程序来控制各种动作处理的计算机所需的CPU、存储装置等硬件资源的例如微计算机等来实现。因而，利用构成充电控制器14的微计算机的CPU来执行处理程序，由此控制对二次电池11的充电动作。充电控制器14与连接二次电池11的负极(_极)的共同的地线(接地电位)相连接。充电控制器14向开关元件12提供开关信号，基于该开关信号来对开关元件12进行接通/断开控制。在该接通/断开控制中，通过对开关信号的占空比、即开关信号的每个周期的接通时间进行可变控制，来对充电电流进行增减控制。由此，充电控制器14例如将与二次电池11的电 池电压相应的期望的充电电流供给到二次电池11，来对二次电池11进行充电控制。充电控制器14被输入在分流电阻13的两端产生的电压V0、VI，决定开关信号的占空比、即开关元件12接通的接通时间。此外，在如输入到充电控制器14的电压V0、V1超过充电控制器14的电源电压这样的情况下，设为例如在通过电阻分压而降压之后输入到充电控制器14。充电控制器14利用这种开关信号对开关元件12进行接通/断开控制来对供给到二次电池11的充电电流进行供给控制，进行充电直到二次电池11达到满充电为止。作为判断二次电池11为满充电的方法，以往已知各种方法。例如可以列举出以下方法等通过计算开关元件12的接通/断开控制中的开关信号的一个周期量的电流并对其进行累计来计算当前的电池容量；基于二次电池11的电池电压的绝对值来进行判断；检测充电时的电池电压是否下降了 - AV来进行判断；或者将上述方法组合后得到的方法。如下那样决定分流电阻13的电阻值。将充电控制器14的电源电压设为VDD(V)，将充电控制器14所具备的将所输入的模拟信号转换为内部处理时的数字信号的A/D转换功能的分辨率例如设为N位。在这种情况下，用下式(I)来表示A/D转换中能够检测到的最小的电压值、即A/D转换电压的最低分辨率(LSB (Least Significant Bit):最低有效位)。
(式I)最低分辨率(LSB)=VDD/2n(V)··· (I)因而，ILSB为 VDD/2n (V)。接着，当将要检测的充电电流的最小值(充电电流的最低分辨率)设定为Imin(A)时，用下式(2)来表示其与分流电阻13的电阻值R之间的关系。(式2) IminXR ^ VDD/2N (2)因而，用下式(3)来表示分流电阻13的电阻值R。(数3)R ^ (VDD/2N)/Imin- (3)这样，分流电阻13的电阻值被设定成大于等于(A/D转换电压的最低分辨率)/(能够检测到的充电电流的最小值)。例如，当设充电控制器14的电源电压VDD为3V左右、A/D转换的分辨率为10位时，A/D转换电压的最低分辨率(LSB)为2.9mV左右。然后，当将能够检测到的充电电流的最小电流值设为IOmA左右时，分流电阻13的电阻值R被设定为290πιΩ左右。这样，在将能够检测到的充电`电流的最小电流值设为固定的情况下，充电控制器14的A/D转换的分辨率越高，能够将分流电阻13的电阻值R设得越小。图2是表示开关元件12接通之后的分流电阻13的两端的电压V0、V1与开关信号的接通时间之间的关系的时序图。如图2所示，当开关元件12接通时，分流电阻13的两端的电压VO、Vl由于AC适配器16的容量成分和分流电阻13所引起的瞬变现象而产生突波电压，之后逐渐转变为固定的电压。针对这种电压变化，将紧接在开关元件12接通之后的分流电阻13的两端的电压V0(t)、Vl(t)输入到充电控制器14。充电控制器14能够利用所输入的电压和分流电阻13的电阻值R来计算二次电池11的充电电流。充电控制器14基于这样检测出的充电电流，如图2所示那样设定开关信号的一个周期内的接通时间(tm)，对供给到二次电池11的充电电流进行调整控制，来控制对二次电池11的充电。分流电阻13的两端的电压V0(t)、Vl (t)与开关信号的接通时间之间的关系例如能够通过用实机进行试验来获取并决定。将这样决定的两者的关系例如作为表数据存储到充电控制器14的存储装置中来预先准备，通过参照该表数据来逐次设定开关信号的接通时间。或者，也能够将上述两者的关系表示为运算式，基于该运算式来计算开关信号的接通时间并进行设定。这样，在上述实施方式I中，采用以下结构将对二次电池11的充电电流或者放电电流进行检测的分流电阻13连接于二次电池11的正极侧，检测分流电阻13的两端的电压V0、V1。通过采用这种结构，不管电流的流向如何，分流电阻13的两端的电压V0、V1都为正电位。因此，不需要用于对分流电阻13处产生的电位的正负进行反转或施加偏移的运算放大器等结构。另外，通过对分流电阻13的两端的电压VO、Vl进行检测，能够排除周围温度的变化所引起的二次电池11的内部电阻、电池电压等的变动的影响。因此，能够高精度地检测在二次电池11中流动的电流。并且，对分流电阻13的电阻值进行设定，使得在检测二次电池11的充电电流时，大于等于A/D转换时的最低分辨率的电压输入到充电控制器14。通过采用这种结构，无需放大分流电阻13处产生的电压就能够将该电压输入到充电控制器14。由此，不需要放大电压的运算放大器等结构。因而，与以往相比，能够使结构简化且小型化，能够实现成本的降低。另外，运算放大器等放大电路彼此偏差大，因此一般要针对每个设备来校正偏差，可能会招致检测精度的下降。但是，在本实施方式I中，不需要运算放大器等放大电路，因此能够高精度地检测在二次电池11中流动的电流。因此，在由于二次电池11的种类、AC适配器16的种类不同而充电电流互不相同的情况下，能够高精度地检测充电电流。因而，即使是多种二次电池
11、AC适配器16，也能够准确地控制对二次电池11的充电动作。(实施方式2)图3是表示本发明的实施方式2所涉及的开关元件12接通之后的分流电阻13的两端的电压VO、Vl与开关信号的接通时间之间的关系的时序图。此外，实施方式2的结构与之前的实施方式I相同。在本实施方式2中，如图3的时序图所示，将开关元件12接通之后的分流电阻13的两端的电压V0、V1的峰值电压V0peak、Vlpeak输入到充电控制器14。充电控制器14能够利用所输入的峰值电压V0peak、Vlpeak以及分流电阻13的电阻值R计算二次电池11的充电电流。充电控制器14基于这样检测出的充电电流，如图3所示那样逐次设定开关信号的一个周期内的接通时间(tm)，对供给到二次电池11的充电电流进行调整控制，来控制对二次电池11的充电。分流电阻13两端的峰值电压VOpeak、Vlpeak与开关信号的接通时间之间的关系例如能够通过用实机进行试验来获取并决定。将这样决定的两者的关系例如作为表数据存储到充电控制器14的存储装置中来预先准备，通过参照该表数据来逐次设定开关信号的接通时间。或者，也能够将上述两者的关系表示为运算式，基于该运算式来计算开关信号的接通时间并进行设定。这样，在上述实施方式2中，能够得到与之前的实施方式I相同的效果。(实施方式3)图3是表示本发明的实施方式3所涉及的开关元件12接通之后的分流电阻13的两端的电压VO、Vl与开关信号的接通时间之间的关系的时序图。此外，实施方式3的结构与之前的实施方式I相同。在本实施方式3中，如图3的时序图所示，充电控制器14被输入开关元件12接通之后的分流电阻13的两端的电压V0、V1的峰值电压VOpeak、Vlpeak。充电控制器14还被输入峰值电压产生以后的、预先设定的规定时间(tl)之后的电压V0(tl)、Vl(tl)。充电控制器14能够利用所输入的峰值电压VOpeak、Vlpeak和电压VO (tl)、Vl (tl)以及分流电阻13的电阻值R来计算二次电池11的充电电流。充电控制器14基于这样检测出的充电电流，如图4所示那样按每个周期设定开关信号的一个周期内的接通时间(tm)，对供给到二次电池11的充电电流进行调整控制，来控制对二次电池11的充电。分流电阻13的两端的峰值电压VOpeak、Vlpeak和电压VO (tl)、Vl (tl)与开关信号的接通时间之间的关系例如能够通过用实机进行试验来获取并决定。将这样决定的两者的关系例如作为表数据存储到充电控制器14的存储装置中来预先准备，通过参照该表数据来设定开关信号的接通时间。或者，也能够将上述两者的关系表示为运算式，基于该运算式来计算开关信号的接通时间并进行设定。这样，在上述实施方式3中，能够得到与之前的实施方式1、2相同的效果。并且除此以外，考虑开关元件12接通之后规定时间(tl)之后的分流电阻13的两端的电压VO (tl)、Vl (tl)来检测充电电流，因此即使AC适配器16种类相同，也能够吸收其偏差，来提高充电电流的检测精度。由此，能够高精度地控制对二次电池11的充电动作。(实施方式4)图5是表示本发明的实施方式4所涉及的开关元件12接通之后的分流电阻13的两端的电压VO、Vl与开关信号的接通时间之间的关系的时序图。此外，实施方式4的结构与之前的实施方式I相同。在本实施方式4中，如图5的时序图所示，对开关元件12接通之后的分流电阻13的两端的电压V0、V1进行连续监视并将其输入到充电控制器14。充电控制器14以在所输入的电压V0、V1的电压之差(Vl(t)-VO(t))小于等于预先设定的第一阈值时将开关信号设为断开的方式设定开关信号的一个周期内的接通时间(tm)。这样，充电控制器14通过按每个周期设定开关信号的接通时间，对供给到二次电池11的充电电流进行调整控制，来控制对二次电池11的充电。此外，第一阈值能够通过用实机进行试验来决定。这样，在上述实施方式4中，能够得到与之前的实施方式I相同的效果。并且，除此以外，通过使分流电阻13的两端的电压小于等于第一阈值来设定开关信号的一个周期内的接通时间，能够提高充电电流的检测精度。由此，能够高精度地控制对二次电池11的充电动作。(实施方式5)图6是表示本发明的实施方式5所涉及的开关元件12接通之后的分流电阻13的两端的电压VO、Vl与开关信号的接通时间之间的关系的时序图。此外，实施方式5的结构与之前的实施方式I相同。在本实施方式5中，如图6的时序图所示，对开关元件12接通之后的分流电阻13的两端的电压V0、V1进行连续监视并将其输入到充电控制器14。充电控制器14能够利用所输入的电压VO、Vl的电压之差(Vl-VO)的累计值以及分流电阻13的电阻值R计算开关元件12接通之后供给到二次电池11的总充电电流量。因而，以在电压之差(Vl-VO)的累计值超过预先设定的第二阈值时将开关信号设为断开的方式逐次设定开关信号的一个周期内的接通时间(tm)。这样，充电控制器14通过逐次设定开关信号的接通时间，对供给到二次电池11的充电电流进行调整控制，来控制对二次电池11的充电。此外，第二阈值能够通过用实机进行试验来决定。这样，在上述实施方式5中，能够得到与之前的实施方式I相同的效果。并且，除此以外，通过基于分流电阻13的两端的电压之差的累计值超过了预先设定的第二阈值的情况来设定开关信号的一个周期内的接通时间，能够提高充电电流的检测精度。由此，能够高精度地控制对二次电池11的充电动作。(实施方式6)图7是表示本发明的实施方式6所涉及的开关元件12接通之后的分流电阻13的一端的电压Vl与开关信号的时序图。此外，实施方式6的结构与之前的实施方式I相同。
在本实施方式6中，如图7的时序图所示，将开关元件12接通之后的分流电阻13的一端的峰值电压Vlpeak输入到充电控制器14。开关兀件12、充电控制器14将所输入的峰值电压Vlpeak与预先设定的上限电压和下限电压进行比较。在比较的结果为峰值电压Vlpeak高于上述上限电压或者低于上述下限电压的情况下，充电控制器14估计为不是支持本充电装置的标准的AC适配器16而是不恰当的AC适配器16连接到适配器连接端子
15。在该情况下，从安全的观点出发，断开开关元件12，停止充电动作。此外，上述上限电压和下限电压能够通过用实机进行试验来获取并决定。这样，本实施方式6能够检测出不恰当的AC适配器16连接于本充电装置的情况。由此，能够防止充电装置的异常发热等引起的燃烧、冒烟，从而确保安全性，避免损坏等。此夕卜，本实施方式6能够与上述实施方式I 5组合来实施。(实施方式7)图8是表示本发明的实施方式7所涉及的基于AC适配器的种类的输出电压波形的图，该图的(a)是电源变压器式的AC适配器的输出电压波形，该图的(b)是开关式的AC适配器的输出电压波形。此外，实施方式7的结构与之前的实施方式I相同。在本实施方式7中，利用充电控制器14观测开关信号的规定周期量(几个周期量)的、紧接在开关元件12接通之后的分流电阻13的两端的电压V0、VI。充电控制器14基于观测的结果来判断AC适配器16的种类、即是电源变压器式还是开关式。在AC适配器16为电源变压器式(全波整流)的情况下，在商用交流电源的电源频率的60Hz或者50Hz的周期时，如图8的(a)所示那样电压变动大。因此，分流电阻13的两端电位之差(Vl-VO)根据开关元件12接通的定时不同而偏差大。与此相对，在AC适配器16为开关式(开关整流)的情况下，如图8的(b)所示那样与电源变压器式相比输出电压稳定。因此，与电源变压器式相比，分流电阻13的两端的电位之差(Vl-VO)的由于开关元件12接通的定时不同而产生的偏差小。利用这种特性，充电控制器14判断AC适配器16的种类。例如预先通过实机获取电源变压器式以及开关式的电位之差(Vl-VO)的偏差，基于获取到的该偏差来设置用于判断偏差大小的判断值。通过将该判断值与分流电阻13的两端的电位之差(Vl-VO)进行比较，能够判断分流电阻13的两端的电位之差(Vl-VO)的偏差。当判别出AC适配器16的种类时，根据判别出的AC适配器的种类来改变开关信号的接通时间。即，准备两种之前的实施方式I 3中使用的表数据、即电源变压器式的表数据和开关式的表数据，根据AC适配器的种类分开使用。另一方面，在之前的实施方式4 6中，准备两种各阈值、即电源变压器式的各阈值和开关式的各阈值，根据AC适配器的种类分开使用。这样，在本实施方式7中，通过根据AC适配器16的种类来改变开关信号的接通时间，能够根据AC适配器16的特性来最佳地控制二次电池11的充电电流。由此，能够高精度地控制对二次电池11的充电动作。此外，本实施方式7能够与上述实施方式I 6组合来实施。在此引用日本特愿2010-210884号(申请日2010年9月21日)的全部内容。以上，按实施例说明了本发明的内容，但是本发明并不限定于这些记载，对本领域技术人员来说，能够进行各种变形和改良是显而易见的。
产业h的可利用件根据本发明，无需对通过分流电阻得到的电压实施放大等处理就能够检测充电电流，能够准确地控制充电动作。其结果，能够提供一种简单、小型且低成本的充电装置。附图标记说明11 :二次电池；12 :开关元件；13 :分流电阻；14 :充电控制器；15 :适配器连接端子；16 AC适配器。
权利要求
1.一种充电装置，用于通过经由安装拆卸自如地连接于该充电装置的充电适配器的来自外部的供电，来对二次电池进行充电，该充电装置的特征在于，具备 开关元件，其接受经由上述充电适配器的来自外部的供电，该开关元件基于开关信号被接通或断开来向上述二次电池供给充电电流； 分流电阻，其连接在上述开关元件与上述二次电池的正极之间，用于检测在上述二次电池中流动的电流；以及 充电控制器，其与上述开关元件的接通同步地被输入上述分流电阻的两端的电压，基于所输入的上述分流电阻的两端的电压来设定上述开关元件接通的接通时间，控制对上述二次电池的充电电流， 其中，上述分流电阻的电阻值被设定成大于等于以下值，该值是上述充电控制器将所输入的模拟电压转换为数字电压时的A/D转换电压的最低分辨率除以能够检测到的上述二次电池的充电电流的最小值而得到的值。
2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于， 上述充电控制器基于上述开关元件接通之后的上述分流电阻的两端的峰值电压，来设定上述开关元件接通的接通时间。
3.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于， 上述充电控制器基于上述开关元件接通之后的上述分流电阻的两端的峰值电压以及产生峰值电压以后且上述开关元件接通之后的规定时间后的上述分流电阻的两端的电压，来设定上述开关元件接通的接通时间。
4.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于， 上述充电控制器在上述开关元件接通之后的上述分流电阻的两端的电压之差小于等于预先设定的固定值时断开上述开关元件，来设定上述开关元件接通的接通时间。
5.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于， 上述充电控制器计算上述开关元件接通之后的上述分流电阻的两端的电压的累计值，基于所计算出的累计值来设定上述开关元件接通的接通时间。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的充电装置，其特征在于， 上述充电控制器将上述开关元件接通之后的上述分流电阻的一端的电压与预先设定的上限值和下限值进行比较，在上述分流电阻的一端的电压大于等于上述上限值或者小于等于上述下限值的情况下，断开上述开关元件，停止充电动作。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的充电装置，其特征在于， 上述充电控制器获取开关信号的规定周期量的、上述开关元件接通之后的上述分流电阻的两端的电压之差，基于获取到的上述分流电阻的两端的电压之差与预先设定的判断值之间的比较结果，来判断上述分流电阻的两端的电压之差的偏差的大小，基于上述分流电阻的两端的电压之差的偏差的大小来判断上述充电适配器的种类。
全文摘要
一种充电装置，具备充电控制器(14)，该充电控制器(14)与开关元件(12)的接通同步地被输入分流电阻(13)的两端的电压，基于所输入的分流电阻(13)的两端的电压来设定开关元件(12)接通的接通时间，控制对二次电池(11)的充电电流。分流电阻(13)的电阻值被设定成大于等于以下值，该值是充电控制器(14)将所输入的模拟电压转换为数字电压时的A/D转换电压的最低分辨率除以能够检测到的二次电池(11)的充电电流的最小值而得到的值。
文档编号H01M10/44GK103069684SQ20118004145
公开日2013年4月24日 申请日期2011年8月10日 优先权日2010年9月21日
发明者高桥笃史, 桂嘉志记 申请人:松下电器产业株式会社