CN101416367B

CN101416367B - 电池充电器

Info

Publication number: CN101416367B
Application number: CN2007800122261A
Authority: CN
Inventors: 荒馆卓央; 渡部伸二; 船桥一彦; 塙浩之
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2027-03-08
Also published as: BRPI0710201A2; AU2007231975B2; WO2007114016A1; CN101416367A; JP5029862B2; US8035350B2; RU2448402C2; MX2008012445A; US20090102428A1; JP2007274813A; AU2007231975A1; RU2008138164A; EP2016660A1

Abstract

设定电流切换电路(120)包括比较器(127)。对应于电池温度检测单元(8)所检测到的电池温度的电池温度信号被输入到所述比较器的一个输入端(-)，对应于参考温度的参考信号被输入到所述比较器的另一输入端(+)，从而针对所述比较器的输出来相应地改变充电电流设定单元(80)的充电电流设定值和完全充电电流设定单元(90)的完全充电电流设定值。

Description

电池充电器

技术领域

本发明涉及一种二次电池的电池充电器，更具体地涉及一种优选地适于对诸如锂电池(包括锂离子电池)之类的需要恒流/恒压控制系统的电池组进行充电的电池充电器。

背景技术

作为驱动无绳电动工具的电源，所采用的是诸如镍氢电池或NiCd电池之类的容量相对较大的二次电池。作为容量更大且重量更轻的二次电池，实际上已经逐渐采用的是锂电池(包括锂离子电池)。

锂电池具有如下特征：其单元电池的标称电压大约是在实际中广泛采用的镍氢电池或NiCd电池的三倍，而且锂电池体积小、重量轻。另外，锂电池具有良好放电效率的特征，该电池甚至能在温度相对较低的环境中放电，并且该电池能在宽温度范围内获得稳定的电压。

锂电池(电池组)通常是在恒流/恒压控制下进行充电的。然而，通常已知的是从电池寿命特性考虑，不希望在恒流/恒压控制下对电池进行过充电。因此，例如，在JP-A-2-192670中，提出了一种方法，即，当电池在恒压下进行充电时，检测充电电源电路的充电电流，当充电电流值降低到不高于规定值时，判定该电池被完全充电，从而产生充电停止信号、中断充电电源电路的充电路径并结束充电操作。

而且，当以相对较大的电流对电池进行正常充电时，能在很短的时间内将电池充电。然而，如果电池充电时的电池温度低，则该电池的循环寿命将变短。因此，提出了一种电池充电器，其中在充电操作开始阶段，用相对较小的电流对电池进行充电，当在充电操作期间当电池温度升高到规定值时，充电电流被逐步增大，从而在较短的时间内将电池充电。例如，在JP-A-4-340330中公布了这种技术。

发明内容

然而，为了根据电池温度的上升来逐步增大充电电流，由于需要监测电池温度和充电电流，因此可考虑一种采用诸如微型计算机之类的相对昂贵的电路装置的方法，然而，这就产生了一个问题，即从成本角度考虑，该方法是不利的。

而且，在对诸如锂电池之类的电池进行充电的电池充电器中，其中在恒流/恒压控制下检测终止电流以完成充电操作，不仅充电电流需要根据电池温度的上升而增大，而且需要同时改变终止电流来缩短充电时间。

因此，本发明的一个目的是提供一种电池充电器，这种电池充电器能用相对简单的电路来形成，并且能够针对电池的温度相应地选择适当的充电电流。

本发明的另一目的是提供一种低成本的电池充电器，这种电池充电器能针对电池充电器中的电池温度相应地改变完全充电的电流设定值，其中该电池充电器用于在恒流/恒压控制系统控制下对诸如锂电池之类的二次电池(电池组)进行充电。

以下将描述被公布来解决上述问题的本发明的典型特征。

根据本发明的一个特征，电池充电器包括：充电电流控制电路，该充电电流控制电路通过充电电流设定单元来设定充电电流值，以将充电电流控制为设定充电电流值；完全充电检测电路，该完全充电检测电路通过完全充电电流设定单元来设定与完全充电状态期间的电流值相对应的完全充电电流值，从而当充电电流不大于完全充电电流设定值时产生充电停止信号；以及电池温度检测单元，该单元用于检测被充电的二次电池的电池温度。该电池充电器包括：具有比较器的设定电流切换电路，该设定电流切换电路将与电池温度检测单元所检测到的电池温度对应的电池温度信号输入到比较器的一个输入端，将与参考温度对应的参考信号输入到比较器的另一输入端，从而针对比较器的输出来相应地改变充电电流设定单元的充电电流设定值和完全充电电流设定单元的完全充电电流设定值。

根据本发明的另一特征，电池温度检测单元对结合到要充电的二次电池中的温度感测元件的电阻变化进行检测。

根据本发明的另一特征，充电电流设定单元和完全充电电流设定单元包括分压电阻电路，并且依据分压值调节电阻是否与分压电阻并联来切换充电电流设定值和完全充电电流设定值，所述分压电阻根据所述设定电流切换电路的输出构成分压电阻电路。

根据本发明的另一特征，电池温度是在规定的温度范围内的低温，设定电流切换电路将充电电流设定值和完全充电电流设定值设定为小于高温时的充电电流设定值和完全充电电流设定值的值。

根据本发明的另一特征，充电电流设定值、完全充电电流设定值、电池温度信号和参考信号代表了分别对应于充电电流设定值、完全充电电流设定值、电池温度和参考温度的电压值。

根据本发明的另一特征，要被充电的二次电池是在恒流/恒压控制下充电的锂电池。

根据本发明的另一方面，充电电流控制电路具有第二比较器，响应于充电电流的充电信号被输入到第二比较器的一个输入端，而与根据设定电流切换电路的输出设定的充电电流设定值相对应的充电设定信号被输入到第二比较器的另一输入端，以及完全充电检测电路具有第三比较器，响应于充电电流的充电信号被输入到第三比较器的一个输入端，而与根据设定电流切换电路的输出的设定的完全充电电流设定值相对应的完全充电设定信号被输入到第三比较器的另一输入端，并且设定电流切换电路相对于温度来改变充电电流设定值和完全充电电流设定值。

根据本发明，由于采用了比较器，从而能针对电池温度相应地将要充电的二次电池的充电电流和完全充电的设定电流选择为适当的电流值，所以可提供一种能用相对简单的电路形成的电池充电器。而且，由于完全充电的设定电流值能针对电池温度相应地变化，所以该电池充电器优选地适于在恒流/恒压控制系统控制下对诸如锂电池之类的二次电池(电池组)进行充电的电池充电器。

附图说明

从以下说明书和附图的描述，本发明的上述目的和其他目的，上述特征和其他特征以及优点将变得更加明显。

图1是根据本发明的一个实施例的电池充电器的电路图。

图2是图1所示的电池充电器中的电池温度为不高于0℃时的充电特性图。

图3是图1所示的电池充电器中的充电操作开始期间的不高于0℃的电池温度变为充电操作期间的不低于0℃时的充电特性图。

图4示出了图1所示的电池充电器中的电池温度为不低于0℃时的充电特性图。

具体实施方式

现参照图1至4详细地描述本发明的一个实施例。

图1示出了根据本发明的一个实施例的电池充电器300的电路图。在图1中，电池充电器300要充电的电池组(二次电池)2包括可充电的单个(例如)锂电池或多个串联连接的(例如)锂电池2a，以及起温度检测传感器作用的诸如热敏电阻之类的温度感测元件2b，该温度感测元件2b放置于接触或邻近电池2a的位置。例如，在这个实施例的电池组2中，电池2a是由一个锂离子电池(标称电压为3.6V)构成的。采用了热敏电阻作为温度感测元件2b。

用于将充电电力提供到电池组2的充电电源电路200是由包括一次侧整流平滑电路10的开关电源电路、包括高频变压器21的开关电路20、和二次侧整流平滑电路30形成的。

一次侧整流平滑电路10包括全波整流电路11和平滑电容器12，其对诸如商用交流电源之类的交流电源1进行全波整流。

开关电路20包括高频变压器21、与变压器21的一次绕组21a串联的MOSFET(开关元件)22和用于调制施加到MOSFET22的栅极上的驱动脉冲信号脉宽的PWMIC(开关控制IC)23。

PWMIC23的驱动电源是由形成于变压器21的二次绕组21b中的恒压电路24提供的。恒压电路24包括整流二极管24a、三端稳压器24d、与三端稳压器24d的输入侧连接的电容器24c、和与三端稳压器24d的输出侧连接的电容器24b。充电电压控制信号和充电电流控制信号通过由光耦合器构成的充电反馈信号传输单元5被反馈到PWMIC23。而且，开关停止控制信号通过形成下述的开关停止电路6的光耦合器6a被反馈到PWMIC23。PWMIC23通过来自光耦合器6a的开关停止控制信号来控制MOSFET22的充电操作的开始和停止，并且通过来自光耦合器5的充电电流控制信号来改变提供到MOSFET22的栅极上的驱动脉宽，从而控制MOSFET22的接通时间以及调节二次侧整流平滑电路30的输出电压和电池组2的充电电流。一次侧整流平滑电路10的输出电压在起动期间通过起动电阻25被提供到PWMIC23。而且，上拉电阻26与PWMI C23连接，PWMI C23被提供有来自光耦合器6a的开关停止控制信号。在以下所述的开关停止电路6的开关晶体管6e断开的操作状态下，上拉电阻26向PWMI C23施加操作电位。

二次侧整流平滑电路30包括与变压器21的三次绕组21c连接的二极管31、平滑电容器32和放电电阻33。

在变压器21的四次绕组21d中，形成了用于将电源Vcc供应给以下所述的各种控制电路的用于控制电路的恒压电源110。用于控制电路的恒压电源110包括整流二极管111、三端稳压器114、与三端稳压器114的输入侧连接的电容器112和与三端稳压器114的输出侧连接的电容器113，从而输出恒压Vcc。

一次侧整流平滑电路10、开关电路20和二次侧整流平滑电路30形成了充电电源电路200。在充电电源电路200的输出侧和电池组2之间，电连接有用于控制充电路径开关(接通和断开)的开关单元4。开关单元4例如是用继电器形成的，其包括继电器开关4a和控制线圈4b。控制线圈4b是由继电器控制电路7控制的。

继电器控制电路7包括由以下所述的电池温度检测电路8的输出控制其接通和断开的晶体管7h、其基极与晶体管7h的集电极侧连接的晶体管7i、和由以下所述的完全充电检测电路90的输出控制其接通和断开并且与晶体管7h串联的晶体管7j，以及具有与晶体管7h、7i和7j一起提供的电阻7a至7g。

充电电流控制电路70包括具有运算放大器76和77、运算放大器76和77的输入电阻71和73、运算放大器76和77的反馈电阻72和74的运算放大电路，还包括具有二极管78和限流电阻75的输出电路。充电电流设定电路80与运算放大器77的一个输入端(+)连接。

虽然被特别地进行了限制，但是充电电流设定电路80还是包括了具有分压电阻81和82的基本分压电阻电路。而且，分压值调节电阻83和晶体管86与分压电阻82是串联的。晶体管86的基极通过电阻84和电阻85与以下所述的设定电流切换电路(充电电流/终止电流切换电路)120连接。向分压电阻81和82提供用于控制电路的恒压电源110的输出电压Vcc。充电电流设定电路80根据以下所述的电池温度检测电路8所检测到的电池温度来接通或断开晶体管86，从而依据分压值调节电阻83是否与分压电阻82并联，来改变与输入到运算放大器77的(+)输入端的充电电流设定值对应的电压设定值(充电设定信号)。例如，如果电池温度变为高于参考温度的温度，则晶体管86断开，电阻83不与电阻82并联，从而不能将通过电阻81和82进行分压所获得的设定电压直接设定为电压设定值(充电设定信号)。相反，当电池温度变为低于参考温度的温度时，晶体管86接通，电阻83与电阻82并联，从而电阻82和电阻83的合成并联电阻值降低，则通过电阻81和合成电阻进行的分压所获得的电压设定值是低的。因此，在低温时将充电电流设定为低电平，在高温时将充电电流设定为高电平。

充电电流控制电路70的输入侧与用于检测电池组2的充电电流的充电电流检测电阻3连接。而且，充电电流控制电路70的输出侧通过如上所述的由光耦合器构成的充电反馈信号传输单元5来控制PWMIC23。

在充电电流控制电路70中，电阻71和72以及运算放大器76对基于提供到充电电流检测电阻3的充电电流的电压降进行反转和放大，以便运算放大器77对运算放大器76的输出电压和由充电电流设定电路80所设定的电压设定值(充电设定信号)之间的差值进行放大，将该放大的电压通过充电反馈信号传输单元5反馈到PWMI C23并且控制MOSFET22的开关操作。也就是说，当被提供给充电电流检测电阻3的充电电流大于规定的充电电流时，MOSFET22将脉宽变窄的输出脉冲施加给高频变压器21。相反，当充电电流小于规定的充电电流时，MOSFET22将脉宽变宽的脉冲施加给高频变压器21。因此，二次侧整流平滑电路30对与规定的充电电流对应的直流电压进行平滑，从而将电池组2的充电电流保持为由充电电流设定电路80所设定的规定电流。换句话说，电流检测电阻3、充电电流控制电路单元70、充电反馈信号传输单元5、开关电路20和二次侧整流平滑电路30对提供到电池组2的充电电流进行控制，以便使该充电电流具有充电电流设定电路80所设定的充电电流设定值。

输出电压控制电路50包括运算放大器55、反向输入端(-)侧的输入电阻51、反馈电阻53、正向输入端(+)侧的输入电阻52和具有二极管56和限流电阻54的输出电路。输出电压控制电路50的反向输入端(-)侧与包括电阻41和电阻42的充电电源的输出电压检测电路40连接，并且在此连接点处输入用于反馈充电电源电路200的输出电压的检测出的电压。另一方面，正向输入端(+)侧与输出电压设定电路60连接，输出电压设定电路60具有用于对电源电压Vcc进行分压的分压电阻61和62，从而设定了用于恒压充电操作的规定电压。在这个实施例中，由于电池组2是由一个锂离子电池构成的，所以输出电压例如可被设定为4.2V。类似于充电电流控制电路70的输出侧，输出电压控制电路50的输出侧也通过由光耦合器构成的充电反馈信号传输单元5与PWMI C23连接。在这种结构中，来自输出电压检测电路40的检测出的输出电压和来自输出电压设定电路60的设定参考电压之间的差值被放大，将放大的电压通过充电反馈信号传输单元5反馈到PWMIC23，从而将该输出电压控制为规定值。因此，PWMIC23受控于充电电流控制电路70或输出电压控制电路50的输出信号(反馈信号)。

电池温度检测电路8是仅当电池组2的温度处于规定的温度范围(例如，-10℃至50℃)内时对电池充电器300进行操作的电池温度检测单元，其包括采用或门的窗口比较器(电压比较器)。具体地讲，电池温度检测电路8包括第一电压比较器和第二电压比较器，第一电压比较器具有运算放大器8k、反馈电阻8i和输入电阻8c，而第二电压比较器包括运算放大器81、反馈电阻8j和输入电阻8f。向形成第一比较器的运算放大器8k的参考输入端(-)施加了通过分压电阻8a和8b对电源电压Vcc进行分压所获得的对应于温度下限(-10℃)的参考电压(参考信号下限)。向形成第二电压比较器的运算放大器81的参考输入端(+)施加了通过分压电阻8d和8e对电源电压Vcc进行分压所获得的对应于温度上限(50℃)的参考电压(参考信号上限)。而且，通过具有电源电压Vcc以及电阻8g和8h的分压电路，向运算放大器8k的信号输入端(+)和运算放大器81的信号输入端(-)输入相对于温度的基于温度感测元件2b的电阻值变化的电压变化。将运算放大器8k和81的输出信号都输入到或门8m。将或门8m的或输出通过电阻7b输入到继电器控制电路7的晶体管7h的基极。电池温度检测电路8能在允许电池组2充电的温度范围内(-10℃至50℃)对继电器控制电路7的操作进行控制。

LED(发光二极管)显示电路9是监视电路，该电路使用户能识别充电操作的开始或结束，其包括显示LED9d、驱动晶体管9e和电阻9a至9c。例如，在充电操作期间控制显示LED9d接通，而在结束充电操作期间控制显示LED9d断开。

过电压检测电路100包括起电压比较器作用的运算放大器103，以及与运算放大器103的一个输入端(-)连接以设定与过电压对应的电压的分压电阻101和102。将通过输出电压检测电路40的电阻41和42对二次侧整流平滑电路30的输出电压进行分压所获得的分压输入到运算放大器103的另一输入端(+)。过压检测电路100的输出端与开关停止电路6连接。

提供开关停止电路6，从而响应于来自过电压检测电路100的信号来停止PWMI C23的操作，开关停止电路6包括光耦合器6a、电阻6b至6d和开关晶体管6e。

完全充电检测电路90包括起电压比较器作用的运算放大器98。通过运算放大器76和电阻91，将与提供到充电电流检测电阻3上的充电电流对应的电压输入到运算放大器98的一个输入端(-)。形成分压电阻电路的串联电阻92和93的中间点与运算放大器98的另一输入端(+)连接。晶体管99的集电极通过分压值调节电阻94与分压电阻93连接。以下所述的设定电流切换电路120通过电阻95和电阻96与晶体管99的基极连接。完全充电检测电路90根据以下所述的电池温度检测电路8所检测到的电池温度来接通或断开晶体管99，从而依据分压值调节电阻94是否与分压电阻93并联来改变输入到运算放大器98的输入端(+)的完全充电电流设定值(完全充电设定信号)。例如，如果电池温度变为高于参考温度的温度，则晶体管99断开，电阻94不与电阻93并联，通过电阻92和93进行分压所获得的参考电压值对应于完全充电电流设定值。相反，当电池温度变为低于参考温度的温度时，晶体管99接通，从而电阻94与电阻93并联，电阻93和电阻94的合成并联电阻值降低，以及通过电阻92和合成电阻进行的分压所获得的电压设定值为低。因此，在低温时可将对应的完全充电电流设定值设定为低电压值，在高温时将对应的完全充电电流设定值设定为高电压值。

将完全充电检测电路90的输出(电压比较器98的输出)施加到继电器控制电路7的晶体管7j的基极，作为充电开始信号或充电停止信号来控制晶体管7j接通和断开。在通常充电时的操作过程中，当通过将充电电流转化为施加到运算放大器98的另一输入端(-)的电压所获得的值(充电信号)小于通过将完全充电电流设定值转化为输入到运算放大器98的一个输入端(+)的电压所获得的值(完全充电设定信号)时，晶体管7j接通，从而晶体管7i断开，继电器控制电路7中断继电器4。相反，当充电电流高时，晶体管7j断开来使晶体管7i接通，从而继电器4受控导电。即，由于电池组2的锂离子电池具有在恒压控制下的充电操作期间充电电流被降低(被减小)的特征，所以完全充电检测电路90通过比较器98来对充电电流和示出了完全充电状态的参考电流进行比较，并且将充电电流被减小到不高于参考电流的值时的状态判断为完全充电状态，从而控制继电器4被比较器98的输出中断并且停止充电操作。在这种情况下，根据本发明，可根据上述的电池温度来改变充电电流的设定值和完全充电电流的设定值。

在此，应该注意的是，当充电电流不大于规定的充电电流值(电流设定值)时，完全充电检测电路90具有控制继电器4被中断的功能。因此，即使当作为要被充电的电池的电池组2仅仅被插入(连接)到电池充电器300中来对该电池组进行充电时，如果不提供不低于电流设定值的充电电流，则继电器4也仍然保持着中断状态，以便将充电电源电路200的输出电压不能被馈送到电池组2。也就是说，完全充电检测电路90不能起动继电器控制电路7。为了解决这个问题，根据本发明，被施加了响应于比较器98的充电电流的信号的一个输入端(-)被连接至起动电压施加单元97，用于在从充电操作开始直到经过规定时间之前的过渡状态期间，通过电阻92和93，将不低于与所设定的充电电流的设定值对应的设定电压的电压施加到另一输入端(+)。起动电压施加单元97的一个示例是用连接在比较器98的一个输入端(-)和继电器控制电路7的晶体管7h的集电极之间的电容器97形成的。当电池温度检测电路8检测到要被充电的电池组2与电池充电器300连接时，由于继电器控制电路7的晶体管7h接通，所以在从充电操作开始直到经过规定时间的过渡状态期间，电容器97能将电源电压Vcc输入到比较器98的一个输入端(-)作为起动信号。结果是，完全充电检测电路90的比较器98使继电器电路7的晶体管7j断开，以便能接通晶体管7i，从而控制继电器4导电(继电器接通)。因此，能使充电操作开始。

设定电流切换电路120用作切换驱动电路，来改变充电设定电流和完全充电设定电流(终止电流)，其包括运算放大器127、晶体管128和电阻121至126及129。运算放大器127用作电压比较器。运算放大器127的一个输入端(-)被施加了一个电压，该电压响应于结合到到电池组2的温度感测元件2b的相对于温度的电阻变化。运算放大器127的另一输入端(+)通过电阻123与形成分压电阻电路的串联电阻121和122的中点连接。运算放大器127的输出与晶体管128连接。晶体管128的集电极输出被输入到完全充电检测电路90的晶体管99的基极和充电电流设定电路80的晶体管86的基极。当被输入到运算放大器127的输入端(-)的来自电池温度检测电路8的电压值(在低温时)高于被输入到运算放大器127的输入端(+)的作为分压电阻121和122所分的电压值的参考值时，运算放大器127的输出使晶体管128断开。因此，充电电流设定电路80和完全充电检测电路90中的晶体管86个99接通，以便将充电设定电流和完全充电设定电流(终止电流)设定为如上所述的低电平。

从以上描述中显然可以看到，设定电流切换电路120连同充电电流设定电路80及完全充电检测电路90一起形成了设定电流变化单元。

然后，以下将描述充电期间的电池充电器300的操作。

当作为要充电的二次电池的电池组2被插入或连接至电池充电器300时，用具有响应于电池温度的电阻值的热敏电阻2b、电阻8h和电阻8g的合成电阻来对恒压Vcc进行分压所获得的值被输入到运算放大器8k的输入端(+)和运算放大器81的输入端(-)。运算放大器8k将分压电阻8a和8b对恒压Vcc进行分压所获得的值设置为参考值，并且当电池温度不高于低温侧的规定温度时输出高电平，而当电池温度不低于规定温度时输出低电平。例如，将规定温度设定为-10℃。相反，运算放大器81将分压电阻8d和8e对恒压Vcc进行分压所获得的值设置为参考值，并且当电池温度不高于高温度侧的规定温度时输出低电平，而当电池温度不低于高温度侧的规定温度时输出高电平。例如，高温度侧的规定温度被设定为50℃。

如上所述，当将作为电压比较器操作的一对运算放大器8k和81的参考输入端侧的电压值被设定为规定值时，如果电池组2的电池温度范围处于-10℃至50℃的范围内，则或门8m的两个输入电平为低。因此，或门8m的输出电平为低。当电池组2的电池温度不高于-10℃或不低于50℃时，或门8m的两个输入中的至少一个输入电平为高。因此，或门8m的输出电平为高。

或门8m的输出被输入到晶体管7h的基极。因此，当低电平输出被输入到晶体管7h的基极时，换句话说，仅当电池温度处于-10℃至50℃温度范围内时，晶体管7h接通。晶体管7h接通，从而电压Vcc通过如上所述的电容器97被暂时地施加到用作电压比较器的运算放大器98的充电信号输入端(-)作为充电开始信号。将起动信号Vi暂时地施加一段时间，该段时间与电容器97的静电容量对应。

此时，由于在电池组2与电池充电器300连接后直到经过了一段规定时间，电源电压Vcc通过电容器97被暂时地输入到运算放大器98的充电信号输入端(-)，所以该电压足以高于被输入到运算放大器98的设定信号输入端(+)的设定电压Vr(完全充电设定信号)。因此，运算放大器98的输出电平为低电平输出(充电开始信号)。

在电池温度处于-10℃至50℃的范围内的电池组2被插入电池充电器300之前，由于未向运算放大器98的充电信号输入端(-)施加电压，所以输入到运算放大器98的充电信号输入端(-)的电压Vi是0V。因此，电压Vi低于输入到运算放大器98的设定信号输入端(+)的设定电压Vr，运算放大器98的输出电平为高电平。因此，当电池温度处于-10℃至50℃范围内的电池组2被插入电池充电器300时，晶体管7j的基极输入从高电平状态变为低电平状态，从而使晶体管7j从接通变为断开。因此，晶体管7i的基极从低电平输入变为高电平输入，从而使晶体管7i接通并且将电压Vcc施加到继电器4的控制线圈4b上。因此，继电器开关4a接通。

在过渡状态下，当电容器97将充电开始信号输入到运算放大器98的充电信号输入端(-)以接通继电器4时，同时开始提供充电电流。充电电流检测电阻3中的电压降被输入到由运算放大器76和电阻71、72形成的反相放大电路。此时，反相放大电路(运算放大器76)的输出(通过将充电电流转换为电压所获得的值)被输入到运算放大器98的充电信号输入端(-)作为电压Vi。此时，当运算放大器98的充电信号输入端(-)的输入电压Vi(对应于检测到的充电电流值的电压)不低于输入到运算放大器98的设定信号输入端(+)的设定电压Vr(对应于完全充电状态的终止电流)时，甚至在完全施加瞬态电压Vcc之后，输入电压Vi仍然保持为不低于设定值Vr。因此，运算放大器98的输出电平连续地保持为低电平，从而使继电器4持续接通，以及持续执行充电操作。

当电池组2被持续充电并且其电池电压达到恒压值(例如，4.2V)时，该控制变为恒压控制，充电电流下降。然后，当运算放大器98的充电信号输入端(-)的输入电压Vi(对应于当前充电电流值)不高于按照分压电阻92与93的比(或电阻92与电阻93和94的合成并联电阻的比)对电压Vcc进行分压所获得的被输入到运算放大器98的设定信号输入端(+)的设定值Vr(对应于用于检测完全充电状态的终止电流)时，运算放大器98的输出电平变为高。因此，晶体管7j接通，从而将低电平输出输入到晶体管7i的基极。因此，继电器4断开，从而结束充电操作。

在上述的结构中，由于诸如热敏电阻之类的温度感测元件2b的电阻一般具有负温度系数，所以当电池组2的电池温度上升时温度感测元件2b的电阻值变小。因此，当对(作为设定电流切换电路120的运算放大器127的参考值的)电阻121和电阻122的分压值进行设定而使电池温度例如对应于0℃时，如果充电操作期间的电池温度不高于0℃，则由于输入到设定电流切换电路120的运算放大器127的输入端(-)的输入电压值高于参考值，所以运算放大器127的输出为低电平。因此，设定电流切换电路120的晶体管128断开，从而充电电流设定电路80和完全充电检测电路90中的晶体管86和99分别接通。

因此，对于通过充电电流设定电路80的电阻81与82的电源电压Vcc的分压比，由于晶体管86接通，从而电阻83与电阻82并联，所以电阻81与电阻83和电阻82的合成并联电阻的分压比低于电阻81与电阻82的分压比。因此，与输入到运算放大器77的输入端(+)的充电电流设定值对应的电压设定值是低的。因此，充电电流控制电路70将电池温度低时的充电电流提供给电池组2。类似地，对于电阻92与电阻93所进行的电源电压Vcc的分压比，由于晶体管99接通，从而电阻94与电阻93并联，所以电阻92与电阻93和电阻94的合成并联电阻的分压比低于电阻92与电阻93的分压比，因此与输入到运算放大器98的输入端(+)的完全充电电流设定值相对应的电压设定值是低的。因此，当电池温度低时完全充电检测电路90给出完全充电电流值(终止电流值)。

相反，当充电操作期间的电池组2的电池温度不低于0℃时，由于输入到设定电流切换电路120的运算放大器127的输入值低于参考值，所以运算放大器127的输出为高电平。因此，晶体管128接通，从而充电电流设定电路80和完全充电检测电路90的晶体管86和99分别保持着断开状态。因此，按照电阻81与电阻82的分压比和电阻92与电阻93的分压比所获得的电压值被设定为充电电流值和终止电流值的参考值。在此，电阻82和电阻83的合成并联电阻值小于电阻82。而且，电阻93和电阻94的合成并联电阻值小于电阻93。即，假设当电池温度不高于0℃时的充电电流为i1，完全充电设定电流(终止电流)为i2，以及当电池温度不低于0℃时的充电电流为i3，完全充电设定电流(终止电流)为i4，确立了关系i1<i3及i2<i4，并且能依据电池组2的电池温度选择适当的电流值来执行充电操作。

在图2至图4中示出了根据本发明的电池充电器300的充电特征图的示例。图2示出了当不高于0℃的电池组充电时的充电特征图。图3示出了充电操作开始期间的不高于0℃的电池组变为充电操作期间的不低于0℃的电池组时的充电特征图。图4示出了不低于0℃的电池组充电时的充电特征图。

图2所示的充电特征图显示了一个示例，其中电池组2的电池温度在充电操作开始期间为-10℃，充电电流i1为1A，电池温度在结束充电操作时为-2℃至-3℃，以及充电电流的终止电流(完全充电电流)i2为0.5A。

图3所示的充电特征图显示了一个示例，其中电池组2的电池温度在充电操作开始期间为-2℃至3℃，充电电流i1为1A，电池温度在结束充电操作时为17℃至18℃，以及充电电流的终止电流(完全充电电流)i4为1A。在这种情况下，由于电池温度在充电操作期间超过了0℃，所以充电电流从i1＝1A切换为i3＝3A，终止电流从i2＝0.5A切换为i4＝1A。相较于图2所示，能更显著地缩短充电时间。

图4所示的充电特征图示出了一个示例，其中电池组2的电池温度在充电操作开始期间为10℃，充电电流i3为3A，电池温度在结束充电操作时为17℃至18℃，以及充电电流的终止电流(完全充电电流)i4为1A。在这种情况下，相较于图3所示，能更显著地缩短充电时间。如图2至4所示，在该实施例中，通过考虑电池组的寿命，在低温时执行低电流充电操作。而且，由于当电池温度上升时充电电流增大，所以考虑了电池组的寿命，并且能同时降低充电时间。

在上述的实施例中，作为一个示例，在设定电流切换电路120中采用了一个比较器127来改变充电电流设定值和完全充电电流设定值。然而，可采用多个比较器，以便能对充电电流设定值和完全充电电流设定值进行精细地切换。

从上述实施例中显然的是，根据本发明的电池充电器，由于采用了运算放大器或电压比较器，以响应于电池温度来调节提供到要被充电的二次电池的充电电流的电平和完全充电电流(终止电流)的电平，所以未采用昂贵微型计算机的便宜的控制电路也能在恒流/恒压控制下识别对应于电池温度的完全充电状态。

基于实施例具体地描述了发明者所提出的本发明，然而，本发明不限于上述的实施例，在不脱离本发明观点情况下的范围内可以进行各种变化。

Claims

1.一种电池充电器，其包括：

充电电流控制电路，其用于将充电电流控制为充电电流设定值；

完全充电检测电路，当充电电流不大于完全充电电流设定值时产生充电停止信号；以及

电池温度检测单元，其用于检测要被充电的二次电池的电池温度，所述电池充电器包括：

具有比较器的设定电流切换电路，所述设定电流切换电路输入与所述电池温度检测单元所检测到的电池温度相对应的电池温度信号和与参考温度相对应的参考信号，以针对所述比较器的输出来相应地改变所述充电电流设定值和所述完全充电电流设定值；

设定充电电流信号的充电电流设定单元；以及

设定完全充电电流值的完全充电电流设定单元，

其中所述充电电流设定单元和所述完全充电电流设定单元包括分压电阻电路，并且依据分压值调节电阻是否根据所述设定电流切换电路的输出与构成所述分压电阻电路的分压电阻并联来切换所述充电电流设定值和所述完全充电电流设定值。

2.根据权利要求1所述的电池充电器，其中所述电池温度检测单元对结合到要被充电的二次电池中的温度感测元件的电阻变化进行检测。

3.根据权利要求1所述的电池充电器，其中所述电池温度是规定温度范围内的低温，所述设定电流切换电路将所述充电电流设定值和所述完全充电电流设定值设定为低于高温时的充电电流设定值和完全充电电流设定值的值。

4.根据权利要求1所述的电池充电器，其中充电电流设定值、完全充电电流设定值、电池温度信号和参考信号代表了分别对应于所述充电电流设定值、所述完全充电电流设定值、所述电池温度和所述参考温度的电压值。

5.根据权利要求1所述的电池充电器，其中所述要被充电的二次电池是在恒流/恒压控制下充电的锂电池。

6.根据权利要求1所述的电池充电器，其中所述充电电流控制电路具有第二比较器，响应于所述充电电流的充电信号被输入到所述第二比较器的一个输入端，并且与根据所述设定电流切换电路的输出设定的充电电流设定值对应的充电设定信号被输入到所述第二比较器的另一输入端，以及所述完全充电检测电路具有第三比较器，响应于所述充电电流的充电信号被输入到所述第三比较器的一个输入端，并且与根据所述设定电流切换电路的输出设定的完全充电电流设定值对应的完全充电设定信号被输入到所述第三比较器的另一输入端，以及所述设定电流切换电路根据温度来改变所述充电电流设定值和完全充电电流设定值。