JP2001086650A - 電池の充放電制御回路 - Google Patents
電池の充放電制御回路Info
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
- G01R31/3865—Arrangements for measuring battery or accumulator variables related to manufacture, e.g. testing after manufacture
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- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
- H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池の充電ができて且つ電池を完全に放電で
きる、制御が簡単容易で高精度の充放電電流の制御が可
能な電池の充放電制御回路を提供する。 【解決手段】 電源供給部(1)、電流調整回路(2)及びフ
ィードバック制御回路(4)を含んで、該電源供給部(1)が
各回路の必要な電源を供給して、電流調整回路(2)が電
池サンプル(3)に電流を出力して充電或いは放電を行
い、電池サンプル(3)の正、負極が電流調整回路(2)と正
常な極性で接続した場合が充電モードで、逆の極性で接
続した場合が放電モードであり、電流調整回路(2)は電
池サンプル(3)へ出力する電流の大小を制御でき、フィ
ードバック制御回路(4)は基準電圧及び基準電流を具え
て、それぞれ電池サンプル(3)と直列及び並列して電池
サンプル(3)を流通する電流及び該電池サンプル(3)の電
圧を取得し、且つそれぞれ基準電流及び基準電圧と比較
した後に、それぞれフィードバック電圧を電流調整回路
(2)へ出力して、電流調整回路(2)がそれと対応して出力
電流の大小を調整し、これにより電池サンプル(3)の充
電電圧及び充放電電流値を制御する。
きる、制御が簡単容易で高精度の充放電電流の制御が可
能な電池の充放電制御回路を提供する。 【解決手段】 電源供給部(1)、電流調整回路(2)及びフ
ィードバック制御回路(4)を含んで、該電源供給部(1)が
各回路の必要な電源を供給して、電流調整回路(2)が電
池サンプル(3)に電流を出力して充電或いは放電を行
い、電池サンプル(3)の正、負極が電流調整回路(2)と正
常な極性で接続した場合が充電モードで、逆の極性で接
続した場合が放電モードであり、電流調整回路(2)は電
池サンプル(3)へ出力する電流の大小を制御でき、フィ
ードバック制御回路(4)は基準電圧及び基準電流を具え
て、それぞれ電池サンプル(3)と直列及び並列して電池
サンプル(3)を流通する電流及び該電池サンプル(3)の電
圧を取得し、且つそれぞれ基準電流及び基準電圧と比較
した後に、それぞれフィードバック電圧を電流調整回路
(2)へ出力して、電流調整回路(2)がそれと対応して出力
電流の大小を調整し、これにより電池サンプル(3)の充
電電圧及び充放電電流値を制御する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電池の充放電制御回
路に関し、特に簡単に電池の充、放電モードを変換でき
て、充放電の電圧及び電流を高精度に制御できる制御回
路に関する。
路に関し、特に簡単に電池の充、放電モードを変換でき
て、充放電の電圧及び電流を高精度に制御できる制御回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】電源は携帯式電器用品の重要な開発課題
であり、特にリチウム電池は現時点の携帯式電源の中で
エネルギーの貯存密度が比較的高く、使用時間が長いこ
とから、数多くのメーカーがだんだんとリチウム電池の
研究開発や生産に参与している。電池の製造過程におい
て、電池の繰返し充放電は電池テスト手法の極めて重要
な一環ではあるが、一般に現時点の電気回路は殆どが電
池の充電設計を重視して、電池の放電については通常ほ
かの電気抵抗やその他電子負荷で電源を消耗させるよう
にしており、電池を繰返し充放電させる過程で充電と放
電の両回路間で切換え操作を反覆しなければならないた
め、不便な上、製造コストの浪費となる。しかも、一般に
電池が放電する際に直列している電子負荷はパワー素子
(BJTまたはMOSFET)であり、それらパワー素子は導通状
態の下ではそれぞれ最小プルアップ電圧を具えて、電池
が放電して電圧が該最小プルアップ電圧より低くなる
と、パワー素子が打ち切られるので電池を完全にゼロ電
圧状態までに放電させることができず、結果として、電
池内の化学物質の特性が変化して、電池の使用寿命に影
響をもたらし、即ち、電池の充電に適用できて且つ電池
を完全に放電できる制御が簡単容易な電気回路の開発が
待たれてきた。
であり、特にリチウム電池は現時点の携帯式電源の中で
エネルギーの貯存密度が比較的高く、使用時間が長いこ
とから、数多くのメーカーがだんだんとリチウム電池の
研究開発や生産に参与している。電池の製造過程におい
て、電池の繰返し充放電は電池テスト手法の極めて重要
な一環ではあるが、一般に現時点の電気回路は殆どが電
池の充電設計を重視して、電池の放電については通常ほ
かの電気抵抗やその他電子負荷で電源を消耗させるよう
にしており、電池を繰返し充放電させる過程で充電と放
電の両回路間で切換え操作を反覆しなければならないた
め、不便な上、製造コストの浪費となる。しかも、一般に
電池が放電する際に直列している電子負荷はパワー素子
(BJTまたはMOSFET)であり、それらパワー素子は導通状
態の下ではそれぞれ最小プルアップ電圧を具えて、電池
が放電して電圧が該最小プルアップ電圧より低くなる
と、パワー素子が打ち切られるので電池を完全にゼロ電
圧状態までに放電させることができず、結果として、電
池内の化学物質の特性が変化して、電池の使用寿命に影
響をもたらし、即ち、電池の充電に適用できて且つ電池
を完全に放電できる制御が簡単容易な電気回路の開発が
待たれてきた。
【発明が解決しようとする課題】上記従来の電池の充放
電制御回路における問題点に鑑み、本発明は、電池の充
電ができて且つ電池を完全に放電できる、制御が簡単容
易で高精度の充放電電流の制御が可能な電池の充放電制
御回路を提供することを目的とする。
電制御回路における問題点に鑑み、本発明は、電池の充
電ができて且つ電池を完全に放電できる、制御が簡単容
易で高精度の充放電電流の制御が可能な電池の充放電制
御回路を提供することを目的とする。
【0003】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、電池サンプルの充、放電に用いられて、
電源供給部、電流調整回路及びフィードバック制御回路
を含み、上記電源供給部は適当な直流電源を上記電流調
整回路及び上記フィードバック制御回路に供給し、上記
電流調整回路は上記電池サンプルと電気接続して、該電
池サンプルに電流を出力して充電或いは放電を行い、該
電池サンプルの正、負極が該電流調整回路と正常な極性
で接続した場合が充電モードで、該電池サンプルの正、
負極が該電流調整回路と逆な極性で接続した場合が放電
モードであり、該電流調整回路は電池サンプルへ出力す
る電流の大小を制御でき、上記フィードバック制御回路
は予め基準電圧及び基準電流を設けられて、該フィード
バック制御回路が該電池サンプルとそれぞれ直列及び並
列して該電池サンプルを流通する電流及び該電池サンプ
ルの電圧をそれぞれ検出し、且つその検出した電流及び
電圧をそれぞれ基準電流及び基準電圧と比較した後に、
それぞれフィードバック電圧を該電流調整回路へ出力し
て、該電流調整回路がそれと対応して出力電流の大小を
調整し、これにより電池サンプルの充電電圧及び充放電
電流値を制御するように構成される。
め、本発明は、電池サンプルの充、放電に用いられて、
電源供給部、電流調整回路及びフィードバック制御回路
を含み、上記電源供給部は適当な直流電源を上記電流調
整回路及び上記フィードバック制御回路に供給し、上記
電流調整回路は上記電池サンプルと電気接続して、該電
池サンプルに電流を出力して充電或いは放電を行い、該
電池サンプルの正、負極が該電流調整回路と正常な極性
で接続した場合が充電モードで、該電池サンプルの正、
負極が該電流調整回路と逆な極性で接続した場合が放電
モードであり、該電流調整回路は電池サンプルへ出力す
る電流の大小を制御でき、上記フィードバック制御回路
は予め基準電圧及び基準電流を設けられて、該フィード
バック制御回路が該電池サンプルとそれぞれ直列及び並
列して該電池サンプルを流通する電流及び該電池サンプ
ルの電圧をそれぞれ検出し、且つその検出した電流及び
電圧をそれぞれ基準電流及び基準電圧と比較した後に、
それぞれフィードバック電圧を該電流調整回路へ出力し
て、該電流調整回路がそれと対応して出力電流の大小を
調整し、これにより電池サンプルの充電電圧及び充放電
電流値を制御するように構成される。
【0004】そして、上記電流調整回路と上記電池サン
プルとの間に充放電切換回路を設けて、該充放電切換回
路により該電流調整回路と接続する電池サンプルの正、
負極接点を切換え、該電池サンプルをリセットする必要
なく容易に充電モード或いは放電モードに切換え得るよ
うにしたり、上記フィードバック制御回路がそれぞれ上
記電流調整回路と電気接続する電圧フィードバック回路
及び電流フィードバック制御回路を含んで、該電圧フィ
ードバック回路が上記電池サンプルと並列して、該電池
サンプルから電圧を取出してその内部に予め設けた基準
電圧と比較し、しかる後にフィードバック電圧を該電流
調整回路に出力して電池サンプルに出力する電流を調整
し、該電流フィードバック回路が上記電池サンプルと直
列して、該電池サンプルから電流を取出してその内部に
予め設けた基準電流と比較し、しかる後にフィードバッ
ク電圧を該電流調整回路に出力して、電池サンプルに出
力する電流を所定電流値に調整するようにしたり、する
と一層好ましい。
プルとの間に充放電切換回路を設けて、該充放電切換回
路により該電流調整回路と接続する電池サンプルの正、
負極接点を切換え、該電池サンプルをリセットする必要
なく容易に充電モード或いは放電モードに切換え得るよ
うにしたり、上記フィードバック制御回路がそれぞれ上
記電流調整回路と電気接続する電圧フィードバック回路
及び電流フィードバック制御回路を含んで、該電圧フィ
ードバック回路が上記電池サンプルと並列して、該電池
サンプルから電圧を取出してその内部に予め設けた基準
電圧と比較し、しかる後にフィードバック電圧を該電流
調整回路に出力して電池サンプルに出力する電流を調整
し、該電流フィードバック回路が上記電池サンプルと直
列して、該電池サンプルから電流を取出してその内部に
予め設けた基準電流と比較し、しかる後にフィードバッ
ク電圧を該電流調整回路に出力して、電池サンプルに出
力する電流を所定電流値に調整するようにしたり、する
と一層好ましい。
【0005】上記のように構成された本発明による回路
は、フィードバック制御回路により電池サンプルを流通
する電流及び該電池サンプルの電圧を検出して、該フィ
ードバック制御回路内に予め設けた基準電流及び基準電
圧と比較させた後に、それぞれフィードバック電圧を電
流調整回路へ出力し、該電流調整回路がそれと対応して
電池サンプルへの出力電流の大小を調整するので、精確
に該電池サンプルの充電電圧及び充放電電流値を制御す
ることができる。また、該電流調整回路と電池サンプル
との間に設けられた充放電切換回路により該電池サンプ
ルの正、負極接点を切換えているので、該電池サンプル
を容易に充電モード或いは放電モードに切換えることが
できる。
は、フィードバック制御回路により電池サンプルを流通
する電流及び該電池サンプルの電圧を検出して、該フィ
ードバック制御回路内に予め設けた基準電流及び基準電
圧と比較させた後に、それぞれフィードバック電圧を電
流調整回路へ出力し、該電流調整回路がそれと対応して
電池サンプルへの出力電流の大小を調整するので、精確
に該電池サンプルの充電電圧及び充放電電流値を制御す
ることができる。また、該電流調整回路と電池サンプル
との間に設けられた充放電切換回路により該電池サンプ
ルの正、負極接点を切換えているので、該電池サンプル
を容易に充電モード或いは放電モードに切換えることが
できる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下の実施例において、本発明は
リチウム電池を主な充放電対象として説明を進めている
が、本発明の充放電回路が単にリチウム電池だけに適用
できると言う意味ではなく、当然、その他の、例えばニッ
ケル水素電池やニッケルカドミウム電池の充放電にも適
用できる。
リチウム電池を主な充放電対象として説明を進めている
が、本発明の充放電回路が単にリチウム電池だけに適用
できると言う意味ではなく、当然、その他の、例えばニッ
ケル水素電池やニッケルカドミウム電池の充放電にも適
用できる。
【0007】先ず、図1及び図2に示すのは、本発明の比
較的好ましい実施例の電気回路ブロック図及び詳細な電
気回路図であり、主に電源供給部1、電流調整回路2、
電池サンプル3及びフィードバック制御回路4を含む。
較的好ましい実施例の電気回路ブロック図及び詳細な電
気回路図であり、主に電源供給部1、電流調整回路2、
電池サンプル3及びフィードバック制御回路4を含む。
【0008】電源供給部1は内部に、図2に示す如く、
直流電圧Vinを生じて電流調整回路2の内部部材に使用さ
せるブリッジ整流回路11、フィードバック制御回路の内
部部材に供給して使用させる±8v直流電源12、基準電
圧Vrefをフィードバック制御回路4に出力する電圧設定
装置13及び基準電流Irefをフィードバック制御回路4に
出力する電流設定装置14を含み、図2に示すように、ブ
リッジ整流回路11は交流市電110Vを約8vの直流電圧Vi
nに変換して、それを電流調整回路2へ連結してその内部
の電子素子のバイアス用に供する。電流調整回路2は直
接直流電源供給器を使用しても良く、何れの直流電源を
使おうとも、電流調整回路2の電気出力量は必ず何れと
も電池サンプル3の充放電に足りなければならない。
直流電圧Vinを生じて電流調整回路2の内部部材に使用さ
せるブリッジ整流回路11、フィードバック制御回路の内
部部材に供給して使用させる±8v直流電源12、基準電
圧Vrefをフィードバック制御回路4に出力する電圧設定
装置13及び基準電流Irefをフィードバック制御回路4に
出力する電流設定装置14を含み、図2に示すように、ブ
リッジ整流回路11は交流市電110Vを約8vの直流電圧Vi
nに変換して、それを電流調整回路2へ連結してその内部
の電子素子のバイアス用に供する。電流調整回路2は直
接直流電源供給器を使用しても良く、何れの直流電源を
使おうとも、電流調整回路2の電気出力量は必ず何れと
も電池サンプル3の充放電に足りなければならない。
【0009】電流調整回路2は、電池サンプル3の正、
負極Vb+、Vb-と互いに連接して、第1のトランジスターQ
1、第2のトランジスターQ2及び第3のトランジスターQ3に
よって組立てられた縦続増幅器21、及び分流用の第4のト
ランジスターQ4を含み、第1、第2及び第3のトランジスタ
ーQ1,Q2,Q3のコレクターcがそれぞれブリッジ整流回路
11の直流電圧Vin(8V)出力端部と連接して、第1のトラ
ンジスターQ1のエミッタeがそれぞれ電池サンプル3の
正、負極Vb+,Vb-と連接し、縦続増幅器21はパワー増幅器
であって、第3のトランジスターQ3のベースbから流入
したパワーを迅速に増幅して、第1のトランジスターQ1
のエミッタeから出力し、充分な充放電電流を電池サン
プル3に出力する。したがって、もしも更に充放電電流
を増加したい時は、単に一個の同様なトランジスターを
該Q1に並列すれば電流を更に増幅でき、該第4のトラン
ジスターQ4のコレクターcは-8v電圧と連接してバイア
ス電圧とされ、そのエミッタeが第3のトランジスターQ3
のベースbと連接して、第4のトランジスタートQ4は第3
のトランジスターQ3のベースbへ流入する電流を分流す
るに用いられる。
負極Vb+、Vb-と互いに連接して、第1のトランジスターQ
1、第2のトランジスターQ2及び第3のトランジスターQ3に
よって組立てられた縦続増幅器21、及び分流用の第4のト
ランジスターQ4を含み、第1、第2及び第3のトランジスタ
ーQ1,Q2,Q3のコレクターcがそれぞれブリッジ整流回路
11の直流電圧Vin(8V)出力端部と連接して、第1のトラ
ンジスターQ1のエミッタeがそれぞれ電池サンプル3の
正、負極Vb+,Vb-と連接し、縦続増幅器21はパワー増幅器
であって、第3のトランジスターQ3のベースbから流入
したパワーを迅速に増幅して、第1のトランジスターQ1
のエミッタeから出力し、充分な充放電電流を電池サン
プル3に出力する。したがって、もしも更に充放電電流
を増加したい時は、単に一個の同様なトランジスターを
該Q1に並列すれば電流を更に増幅でき、該第4のトラン
ジスターQ4のコレクターcは-8v電圧と連接してバイア
ス電圧とされ、そのエミッタeが第3のトランジスターQ3
のベースbと連接して、第4のトランジスタートQ4は第3
のトランジスターQ3のベースbへ流入する電流を分流す
るに用いられる。
【0010】図2に示すように、電池サンプル3と電流
調整回路2が正常な極性で接続した際は、充電モードで
あり、即ち電池サンプル3の正極Vb+が第1のトランジス
ターQ1のエミッタeと連接して、負極Vb-が電気抵抗Rsを
経てアースして充電径路を形成し、電池サンプル3と電
流調整回路2が逆の極性で接続された際は、放電モード
であり、即ち電池サンプル3の負極Vb-が第1のトランジ
スターQ1のエミッタeと連接して、正極Vb+が電気抵抗R
sを経てアースして放電径路を形成し、したがって、単
に電池サンプル3と電流調整回路2を正常な極性で接続
或いは逆な極性で接続すれば、充電モード或いは放電モ
ードにそれぞれ設定することができる。しかし乍ら電池
サンプルの量が大きい時は、このような手操作によって
電池サンプルを正常な極性で接続或いは逆な極性で接続
して充電或いは放電を設定する方式は極めて不経済であ
る。
調整回路2が正常な極性で接続した際は、充電モードで
あり、即ち電池サンプル3の正極Vb+が第1のトランジス
ターQ1のエミッタeと連接して、負極Vb-が電気抵抗Rsを
経てアースして充電径路を形成し、電池サンプル3と電
流調整回路2が逆の極性で接続された際は、放電モード
であり、即ち電池サンプル3の負極Vb-が第1のトランジ
スターQ1のエミッタeと連接して、正極Vb+が電気抵抗R
sを経てアースして放電径路を形成し、したがって、単
に電池サンプル3と電流調整回路2を正常な極性で接続
或いは逆な極性で接続すれば、充電モード或いは放電モ
ードにそれぞれ設定することができる。しかし乍ら電池
サンプルの量が大きい時は、このような手操作によって
電池サンプルを正常な極性で接続或いは逆な極性で接続
して充電或いは放電を設定する方式は極めて不経済であ
る。
【0011】それ故、充放電回路を更に簡単便利に制御
するため、図3に示すように、電流調整回路2と電池サ
ンプル3との間に充放電切換回路5を設ける。充放電切
換回路5は電磁継電器51により接点の調整変換を制御し
て、電流調整回路2と連接した電池サンプル3の正、負
極接点Vb+、Vb-を切換えることができ、該電池サンプル
3を容易く充電モード或いは放電モードの間で切換え
て、新たにリセットする必要がない。
するため、図3に示すように、電流調整回路2と電池サ
ンプル3との間に充放電切換回路5を設ける。充放電切
換回路5は電磁継電器51により接点の調整変換を制御し
て、電流調整回路2と連接した電池サンプル3の正、負
極接点Vb+、Vb-を切換えることができ、該電池サンプル
3を容易く充電モード或いは放電モードの間で切換え
て、新たにリセットする必要がない。
【0012】図3に示す如く、フィードバック制御回路
4は電圧フィードバック回路41及び電流フィードバック
制御回路42を含む。電圧フィードバック回路41は第1の
差動増幅器U1、第1の演算増幅器OP1及び複数の電気抵抗
によって組立てられ、第1の差動増幅器U1の正、負入力端
がそれぞれ電気抵抗R1,R2を介して、電池サンプル3の
正、負極Vb+,Vb-と並列して電池サンプル3の電圧を取出
し、また、差動増幅器U1の出力端は電気抵抗R3を介して
第1の演算増幅器OP1の負入力端と連接し、第1の演算増
幅器OP1の正入力端が電源供給器1の提供する基準電圧V
refと連接して、その出力端が電気抵抗R4を介して第3の
トランジスターQ3のベースbと連接し、第3のトランジ
スターQ3の導通か否かを制御するに用いられる。電流フ
ィードバック回路42は第2の差動増幅器U2、第2の演算増
幅器OP2及び複数の電気抵抗により組立てられて、第2の
差動増幅器U2の負入力端が電気抵抗R5を経由してアース
し、その正入力端が電気抵抗R6を介して該電池サンプル
3の一端と直列連結して、電池サンプルを流通する電流
を取出すに用いられる。その出力端は電気抵抗R7を介し
て第2の演算増幅器OP2の負入力端と連接され、第2の演
算増幅器OP2の正入力端は電気抵抗R8を介して電源供給
器の提供する基準電流Irefと連接し、その出力端が電気
抵抗R9を介して第4のトランジスターQ4のベースbと互
いに連接し、該第4のトランジスタQ4の導通か否かを制
御するに用いられる。尚、上記第1の差動増幅器UI、第1の
演算増幅器OP1、第2の差動増幅器U2及び第2の演算増幅器
OP2の動作電圧は電源供給部1の±8v直流電源13により
提供される。
4は電圧フィードバック回路41及び電流フィードバック
制御回路42を含む。電圧フィードバック回路41は第1の
差動増幅器U1、第1の演算増幅器OP1及び複数の電気抵抗
によって組立てられ、第1の差動増幅器U1の正、負入力端
がそれぞれ電気抵抗R1,R2を介して、電池サンプル3の
正、負極Vb+,Vb-と並列して電池サンプル3の電圧を取出
し、また、差動増幅器U1の出力端は電気抵抗R3を介して
第1の演算増幅器OP1の負入力端と連接し、第1の演算増
幅器OP1の正入力端が電源供給器1の提供する基準電圧V
refと連接して、その出力端が電気抵抗R4を介して第3の
トランジスターQ3のベースbと連接し、第3のトランジ
スターQ3の導通か否かを制御するに用いられる。電流フ
ィードバック回路42は第2の差動増幅器U2、第2の演算増
幅器OP2及び複数の電気抵抗により組立てられて、第2の
差動増幅器U2の負入力端が電気抵抗R5を経由してアース
し、その正入力端が電気抵抗R6を介して該電池サンプル
3の一端と直列連結して、電池サンプルを流通する電流
を取出すに用いられる。その出力端は電気抵抗R7を介し
て第2の演算増幅器OP2の負入力端と連接され、第2の演
算増幅器OP2の正入力端は電気抵抗R8を介して電源供給
器の提供する基準電流Irefと連接し、その出力端が電気
抵抗R9を介して第4のトランジスターQ4のベースbと互
いに連接し、該第4のトランジスタQ4の導通か否かを制
御するに用いられる。尚、上記第1の差動増幅器UI、第1の
演算増幅器OP1、第2の差動増幅器U2及び第2の演算増幅器
OP2の動作電圧は電源供給部1の±8v直流電源13により
提供される。
【0013】以下、本電気回路の電池サンプル3の充電
モード及び放電モードに対するプルアップ回路について
詳細に述べる。
モード及び放電モードに対するプルアップ回路について
詳細に述べる。
【0014】(1) 充電モード 図3及び図4に示す如く、電池サンプル3を充電する時
は、先ず充放電切換回路5を起動して、接点a,cを導通
させ、電池サンプル3の正極接点Vb+と電流調整回路2
の第1のトランジスターQ1のエミッタeを互いに連接し
て、電池サンプル3の負極接点Vb-を電気抵抗Rsと連接さ
せた後にアースさせ、且つ本電気回路は電池サンプル3
自体に尚も電圧が存在するか否かを問わず電池サンプル
3に対して充電を行えるが、ここでは記述の便利を図る
ため、電池サンプル3が既に完全にゼロ電圧状態までに
放電したと仮定する。電池サンプル3を充電開始した時
は、電圧フィードバック回路41において、それぞれ電池
サンプル3の正、負端Vb+,Vb-と並列した第1の差動増幅
器UIの正、負端が電池サンプル3の電圧が0ボルトである
と検出して、その検出した電圧が第1の差動増幅器U1に
入力され、電圧が第1の差動増幅器U1をへて増幅された
後に出力端より0ボルトのフィードバック電圧Vfbを出
力する。フィードバック電圧Vfbは第1の演算増幅器OP1
の負入力端に入力されて第1の演算増幅器OP1の正入力端
に位置した基準電圧Vrefと互いに比較し、基準電圧Vref
は通常電池サンプル3を所定の電圧(例えば5V)に充電で
きるように設定されて、該第1の演算増幅器OP1の負入力
端のフィードバック電圧Vfbが正入力端の基準電圧Vref
よりも小さいことから、該第1の演算増幅器OP1の出力端
が正の飽和電圧7.5Vを出力し、第3のトランジスターQ3
が導通して、第3のトランジスターQ3のベースbへ流入し
た電流が第1、第2及び第3のトランジスターQ1、Q2、Q3によ
って組立てられた縦続増幅器をへて迅速に電流を増幅さ
れ、第1のトランジスターQ1のエミッタeより電池サンプ
ル3を充電するに足りる充電電流を出力して、電圧フィ
ードバック回路41の連続充電、フィードバック、比較をへ
て電池サンプル3の電圧を逐次に高める。
は、先ず充放電切換回路5を起動して、接点a,cを導通
させ、電池サンプル3の正極接点Vb+と電流調整回路2
の第1のトランジスターQ1のエミッタeを互いに連接し
て、電池サンプル3の負極接点Vb-を電気抵抗Rsと連接さ
せた後にアースさせ、且つ本電気回路は電池サンプル3
自体に尚も電圧が存在するか否かを問わず電池サンプル
3に対して充電を行えるが、ここでは記述の便利を図る
ため、電池サンプル3が既に完全にゼロ電圧状態までに
放電したと仮定する。電池サンプル3を充電開始した時
は、電圧フィードバック回路41において、それぞれ電池
サンプル3の正、負端Vb+,Vb-と並列した第1の差動増幅
器UIの正、負端が電池サンプル3の電圧が0ボルトである
と検出して、その検出した電圧が第1の差動増幅器U1に
入力され、電圧が第1の差動増幅器U1をへて増幅された
後に出力端より0ボルトのフィードバック電圧Vfbを出
力する。フィードバック電圧Vfbは第1の演算増幅器OP1
の負入力端に入力されて第1の演算増幅器OP1の正入力端
に位置した基準電圧Vrefと互いに比較し、基準電圧Vref
は通常電池サンプル3を所定の電圧(例えば5V)に充電で
きるように設定されて、該第1の演算増幅器OP1の負入力
端のフィードバック電圧Vfbが正入力端の基準電圧Vref
よりも小さいことから、該第1の演算増幅器OP1の出力端
が正の飽和電圧7.5Vを出力し、第3のトランジスターQ3
が導通して、第3のトランジスターQ3のベースbへ流入し
た電流が第1、第2及び第3のトランジスターQ1、Q2、Q3によ
って組立てられた縦続増幅器をへて迅速に電流を増幅さ
れ、第1のトランジスターQ1のエミッタeより電池サンプ
ル3を充電するに足りる充電電流を出力して、電圧フィ
ードバック回路41の連続充電、フィードバック、比較をへ
て電池サンプル3の電圧を逐次に高める。
【0015】同時に、電流フィードバック回路42におい
て、第2の差動増幅器U2の正入力端が充放電切換回路5
と電池サンプル3の負極Vb-との並列を通じて電池サン
プル3から流出する部分充電電流Isが得られ、充電電流
Isは第2の差動増幅器U2をへて増幅された後、第2の差動
増幅器U2の出力端よりフィードバック電流Ifbを出力す
るフィードバック電流Ifbは続いて第2の演算増幅器OP2
の負入力端に入力されて、第2の演算増幅器OP2の正入力
端に入力された基準電流Irefと互いに比較される。基準
電流Irefの電流値が充電したい所定電流値に相対してい
ることから、電流フィードバック回路42は電流調整回路
2から出力する充電電流を所定電流値に制御するに用い
られる。したがって、第2の演算増幅器OP2の負入力端に
入力したフィードバック電流Ifbが正入力端に入力した
基準電流Irefよりも大きい時は、充電電流が所定電流値
よりも大きいことを表し、この際、第2の演算増幅器OP2
の出力端から負の飽和電圧7.5vを第4のトランジスター
Q4のベースbへ出力して、第4のトランジスターQ4を導
通させ、第4のトランジスターQ4のエミッタeが第2の演
算増幅器OP2の出力端より出力する電流を分流して、相
対的に第3のトランジスターQ3のベースbに流入する電
流が減少し、縦続増幅をへた充電電流が減少して、第2
の差動増幅器U2の取得する部分充電電流Isが減少してフ
ィードバック電流Ifbが低減し、充電電流が電流フィー
ドバック回路42の持続的取出し、フィードバック及び比
較をへて、フィードバック電流Ifbが低減して基準電流I
refに等しくなると、充電電流が所定電流に等しいこと
を表し、第2の演算増幅器OP2の出力端が正の飽和電圧
+7.5vを出力して、第4のトランジスターQ4のエミッタ
ベース電圧Vebが導通電圧(0.7v)より小さくなって遮断
し、第3のトランジスターQ3のベースbの流通電流を分
流しなくなる。そして充電電流が又も所定電流値よりも
大きくなると、第2の演算増幅器OP2が負の飽和電圧-7.5
vを出力して、第4のトランジスターQ4が導通して再び
第3のトランジスターQ3のベースbの流通電流を分流
し、充電電流の電流値を持続的に所定電流値に維持し
て、持続的に電池サンプル3を充電できる所定電源に保
つことができる。
て、第2の差動増幅器U2の正入力端が充放電切換回路5
と電池サンプル3の負極Vb-との並列を通じて電池サン
プル3から流出する部分充電電流Isが得られ、充電電流
Isは第2の差動増幅器U2をへて増幅された後、第2の差動
増幅器U2の出力端よりフィードバック電流Ifbを出力す
るフィードバック電流Ifbは続いて第2の演算増幅器OP2
の負入力端に入力されて、第2の演算増幅器OP2の正入力
端に入力された基準電流Irefと互いに比較される。基準
電流Irefの電流値が充電したい所定電流値に相対してい
ることから、電流フィードバック回路42は電流調整回路
2から出力する充電電流を所定電流値に制御するに用い
られる。したがって、第2の演算増幅器OP2の負入力端に
入力したフィードバック電流Ifbが正入力端に入力した
基準電流Irefよりも大きい時は、充電電流が所定電流値
よりも大きいことを表し、この際、第2の演算増幅器OP2
の出力端から負の飽和電圧7.5vを第4のトランジスター
Q4のベースbへ出力して、第4のトランジスターQ4を導
通させ、第4のトランジスターQ4のエミッタeが第2の演
算増幅器OP2の出力端より出力する電流を分流して、相
対的に第3のトランジスターQ3のベースbに流入する電
流が減少し、縦続増幅をへた充電電流が減少して、第2
の差動増幅器U2の取得する部分充電電流Isが減少してフ
ィードバック電流Ifbが低減し、充電電流が電流フィー
ドバック回路42の持続的取出し、フィードバック及び比
較をへて、フィードバック電流Ifbが低減して基準電流I
refに等しくなると、充電電流が所定電流に等しいこと
を表し、第2の演算増幅器OP2の出力端が正の飽和電圧
+7.5vを出力して、第4のトランジスターQ4のエミッタ
ベース電圧Vebが導通電圧(0.7v)より小さくなって遮断
し、第3のトランジスターQ3のベースbの流通電流を分
流しなくなる。そして充電電流が又も所定電流値よりも
大きくなると、第2の演算増幅器OP2が負の飽和電圧-7.5
vを出力して、第4のトランジスターQ4が導通して再び
第3のトランジスターQ3のベースbの流通電流を分流
し、充電電流の電流値を持続的に所定電流値に維持し
て、持続的に電池サンプル3を充電できる所定電源に保
つことができる。
【0016】第1の差動増幅器U1の正、負端が取得した電
池サンプル3の電圧が生じたフィードバック電圧Vfbが
基準電圧Vrefよりも大きい或いは等しい時は、電池サン
プル3が既に所定電圧に充電されたことを表し、したが
って、第1の演算増幅器OP1の出力端から負の飽和電圧-7.
5vを第3のトランジスタQ3のベースbへ出力して、これ
により第3のトランジスターQ3が遮断して電流調整回路
2が充電電流を電池サンプル3へ供給するのを停止し、
電池サンプル3の充電を完了する。
池サンプル3の電圧が生じたフィードバック電圧Vfbが
基準電圧Vrefよりも大きい或いは等しい時は、電池サン
プル3が既に所定電圧に充電されたことを表し、したが
って、第1の演算増幅器OP1の出力端から負の飽和電圧-7.
5vを第3のトランジスタQ3のベースbへ出力して、これ
により第3のトランジスターQ3が遮断して電流調整回路
2が充電電流を電池サンプル3へ供給するのを停止し、
電池サンプル3の充電を完了する。
【0017】(2) 放電モード 図3及び図5に示す如く、電池サンプル3を放電する必要
が時は、単に充放電切換回路5を利用して接点b、dを導
通させ、電池サンプル3の負極端Vb-を第1のトランジス
ターQ1のエミッタeに転換接続して、電池サンプル3の
正極端Vb+を電気抵抗Rsへ転換接続した後にアースさせ
ると、容易に電池サンプル3を放電モードに変換でき
る。しかる後に電圧フィードバック回路41内の第1の演
算増幅器OP1の正入力端の基準電圧Vrefを最大値に設定
して、第1の演算増幅器OP1の負入力端に位置するフィー
ドバック電圧Vfbを永遠に基準電圧Vrefより小さくし、
第1の演算増幅器OP1の出力端より持続的に正の飽和電圧
+7.5vを出力させて、第3のトランジスターQ3を持続的
に導通させる。第1のトランジスターQ1が持続的に放電
電流を電池サンプル3に出力できて、図4に示すよう
に、該放電電流は第1のトランジスターQ1のエミッタeよ
り流出し、電池サンプル3の負極Vb-、正極Vb+をへて、し
かる後に電気抵抗Rsを経由してアースし、放電径路を形
成する。この放電径路で電池サンプル3の電圧はだんだ
んと電気抵抗Rsで消耗されて放電の目的を達成するので
あり、同時に放電過程において、電流フィードバック回
路42は放電電流を取得並びその大小を検出して放電電流
を所定値に維持でき、したがって、電流フィードバック
回路42内で、電池サンプル3の正極Vb+と連接した第2の
差動増幅器U2の正入力端から電池サンプルを流通する部
分放電電流Isを取得できる。放電電流Isは第2の差動増
幅器U2の出力端でフィードバック電流Ifbを生じ、フィ
ードバック電流Ifbは第2の演算増幅器OP2の負入力端に
入力されて、第2の差動増幅器OP2の正入力端の基準電流I
refと比較され、該フィードバック電流Ifbが基準電流Ir
efよりも大きい時は、第2の演算増幅器OP2の出力端より
負の飽和電圧-7.5vを出力して、第4のトランジスターQ
4が導通し、並びに元来第3のトランジスターQ3のベース
bへ流入した電流を分流して、第3のトランジスターQ3
のベースbへ流入する電流が小さくなって、フィードバ
ック電流Ifbが小さくなる。フィードバック電流Ifbが減
少して基準電流Irefと等しくなると、放電電流値がすで
に所定電流値に等しいことを表し、第2の演算増幅器OP2
の出力端から正の飽和電圧+7.5vを出力して、第4のト
ランジスターQ4を遮断し、第3のトランジスターのベー
スb電流を分流しなくなって、放電電流が所定の電流値
に制御され、持続的に電池サンプルに対して放電を行う
所定電源となる。
が時は、単に充放電切換回路5を利用して接点b、dを導
通させ、電池サンプル3の負極端Vb-を第1のトランジス
ターQ1のエミッタeに転換接続して、電池サンプル3の
正極端Vb+を電気抵抗Rsへ転換接続した後にアースさせ
ると、容易に電池サンプル3を放電モードに変換でき
る。しかる後に電圧フィードバック回路41内の第1の演
算増幅器OP1の正入力端の基準電圧Vrefを最大値に設定
して、第1の演算増幅器OP1の負入力端に位置するフィー
ドバック電圧Vfbを永遠に基準電圧Vrefより小さくし、
第1の演算増幅器OP1の出力端より持続的に正の飽和電圧
+7.5vを出力させて、第3のトランジスターQ3を持続的
に導通させる。第1のトランジスターQ1が持続的に放電
電流を電池サンプル3に出力できて、図4に示すよう
に、該放電電流は第1のトランジスターQ1のエミッタeよ
り流出し、電池サンプル3の負極Vb-、正極Vb+をへて、し
かる後に電気抵抗Rsを経由してアースし、放電径路を形
成する。この放電径路で電池サンプル3の電圧はだんだ
んと電気抵抗Rsで消耗されて放電の目的を達成するので
あり、同時に放電過程において、電流フィードバック回
路42は放電電流を取得並びその大小を検出して放電電流
を所定値に維持でき、したがって、電流フィードバック
回路42内で、電池サンプル3の正極Vb+と連接した第2の
差動増幅器U2の正入力端から電池サンプルを流通する部
分放電電流Isを取得できる。放電電流Isは第2の差動増
幅器U2の出力端でフィードバック電流Ifbを生じ、フィ
ードバック電流Ifbは第2の演算増幅器OP2の負入力端に
入力されて、第2の差動増幅器OP2の正入力端の基準電流I
refと比較され、該フィードバック電流Ifbが基準電流Ir
efよりも大きい時は、第2の演算増幅器OP2の出力端より
負の飽和電圧-7.5vを出力して、第4のトランジスターQ
4が導通し、並びに元来第3のトランジスターQ3のベース
bへ流入した電流を分流して、第3のトランジスターQ3
のベースbへ流入する電流が小さくなって、フィードバ
ック電流Ifbが小さくなる。フィードバック電流Ifbが減
少して基準電流Irefと等しくなると、放電電流値がすで
に所定電流値に等しいことを表し、第2の演算増幅器OP2
の出力端から正の飽和電圧+7.5vを出力して、第4のト
ランジスターQ4を遮断し、第3のトランジスターのベー
スb電流を分流しなくなって、放電電流が所定の電流値
に制御され、持続的に電池サンプルに対して放電を行う
所定電源となる。
【0018】他方、図6に示すように、放電モードにお
いて、ブリッジ整流回路11の出力する直流電圧Vin(8v)
を利用して第1のトランジスターQ1及び電池サンプル3
を一緒に直列し、該直流電圧Vin(8v)と第1のトランジス
ター1のコレクターcを連接して、該コレクターcのバ
イアス電圧とし、したがって電池サンプル3の電圧が5
vである時は、第1のトランジスターQ1に跨るコレクター
エミッタ電圧Vceが13vで、第1のトランジスターQ1が導
通し、放電電流が電池サンプル3を流通して、電池サン
プル3が放電し、電池サンプル3が0vになるまで放電さ
れても、第1のトランジスターQ1のコレクター電圧Vceが
尚も8vを維持して0vより大きいなので、該第1のトラン
ジスターQ1は持続的に導通できて、即ち電池サンプル3
の電圧が0vであってもスムーズに放電でき、従来一般の
電子負荷が0vまでに放電できない欠点を克服することが
できる。
いて、ブリッジ整流回路11の出力する直流電圧Vin(8v)
を利用して第1のトランジスターQ1及び電池サンプル3
を一緒に直列し、該直流電圧Vin(8v)と第1のトランジス
ター1のコレクターcを連接して、該コレクターcのバ
イアス電圧とし、したがって電池サンプル3の電圧が5
vである時は、第1のトランジスターQ1に跨るコレクター
エミッタ電圧Vceが13vで、第1のトランジスターQ1が導
通し、放電電流が電池サンプル3を流通して、電池サン
プル3が放電し、電池サンプル3が0vになるまで放電さ
れても、第1のトランジスターQ1のコレクター電圧Vceが
尚も8vを維持して0vより大きいなので、該第1のトラン
ジスターQ1は持続的に導通できて、即ち電池サンプル3
の電圧が0vであってもスムーズに放電でき、従来一般の
電子負荷が0vまでに放電できない欠点を克服することが
できる。
【0019】
【発明の効果】上記のように本発明は、充放電制御回路
内のフィードバック制御回路を利用して充放電電流を精
確に所定の電流値に制御でき、且つ充電用の電源供給器
及び放電用の電子負荷を一個の充放電制御回路に結合し
て、同一のパワー素子及び一つの電磁継電器で組立てら
れた充放電切換回路を利用するだけで、同時に電池に対
して充電或いは放電を行うことができ、並びに容易く
充、放電モードを切換えできて、コストを節減できると
共に、一般の電子負荷がパワー素子の最小プルアップ電
圧の制限を受ける欠点を解決して、電池をゼロ電圧状態
になるまで完全放電させる効果がある。
内のフィードバック制御回路を利用して充放電電流を精
確に所定の電流値に制御でき、且つ充電用の電源供給器
及び放電用の電子負荷を一個の充放電制御回路に結合し
て、同一のパワー素子及び一つの電磁継電器で組立てら
れた充放電切換回路を利用するだけで、同時に電池に対
して充電或いは放電を行うことができ、並びに容易く
充、放電モードを切換えできて、コストを節減できると
共に、一般の電子負荷がパワー素子の最小プルアップ電
圧の制限を受ける欠点を解決して、電池をゼロ電圧状態
になるまで完全放電させる効果がある。
【図1】本発明における比較的好ましい実施例の電気回
路ブロック図である。
路ブロック図である。
【図2】上記実施例が充放電切換回路を具えていない場
合の電気回路図である。
合の電気回路図である。
【図3】上記実施例が充放電切換回路を具えた場合の電
気回路図である。
気回路図である。
【図4】上記実施例の充電回路図である。
【図5】上記実施例の放電回路図である。
【図6】上記実施例の放電モードにおける電気回路図で
ある。
ある。
1 電源供給部 2 電流調整回路 3 電池サンプル 4 フィードバック制御回路 Vin 直流電圧 11 ブリッジ整流回路 12 ±8v直流電源 Vref 基準電圧 13 電圧設定装置 Iref 基準電流 14 電流設定装置 Vb+ 正極 Vb- 負極 Q1 第1のトランジスター Q2 第2のトランジスター Q3 第3のトランジスター Q4 第4のトランジスター 21 縦続増幅器 C コレクター b ベース e エミッタ Rs 電気抵抗 5 充放電切換回路 51 電磁継電器 41 電圧フィードバック回路 42 電流フィードバック回路 U1 第1の差動増幅器 OP1 第1の演算増幅器 R1,R2,R3,R5,R6,R7,R8,R9 電気抵抗 U2 第2の差動増幅器 OP2 第2の演算増幅器 Ifb フィードバック電流 Vfb フィードバック電圧 Is 部分充(或いは放)電電流
Claims (3)
- 【請求項1】 電池サンプルの充、放電に用いられて、
電源供給部、電流調整回路及びフィードバック制御回路
を含み、上記電源供給部は適当な直流電源を上記電流調
整回路及び上記フィードバック制御回路に供給し、上記
電流調整回路は上記電池サンプルと電気接続して、該電
池サンプルに電流を出力して充電或いは放電を行い、該
電池サンプルの正、負極が該電流調整回路と正常な極性
で接続した場合が充電モードで、該電池サンプルの正、
負極が該電流調整回路と逆な極性で接続した場合が放電
モードであり、該電流調整回路は電池サンプルへ出力す
る電流の大小を制御でき、上記フィードバック制御回路
は予め基準電圧及び基準電流を設けられて、該フィード
バック制御回路が該電池サンプルとそれぞれ直列及び並
列して該電池サンプルを流通する電流及び該電池サンプ
ルの電圧をそれぞれ検出し、且つその検出した電流及び
電圧をそれぞれ基準電流及び基準電圧と比較した後に、
それぞれフィードバック電圧を該電流調整回路へ出力し
て、該電流調整回路がそれと対応して出力電流の大小を
調整し、これにより電池サンプルの充電電圧及び充放電
電流値を制御するようにしてなる電池の充放電制御回
路。 - 【請求項2】 上記電流調整回路と上記電池サンプルと
の間に充放電切換回路を設けて、該充放電切換回路によ
り該電流調整回路と接続する電池サンプルの正、負極接
点を切換え、該電池サンプルをリセットする必要なく容
易に充電モード或いは放電モードに切換え得るようにし
てなる請求項1に記載の電池の充放電制御回路。 - 【請求項3】 上記フィードバック制御回路はそれぞれ
上記電流調整回路と電気接続する電圧フィードバック回
路及び電流フィードバック制御回路を含み、該電圧フィ
ードバック回路が上記電池サンプルと並列して、該電池
サンプルから電圧を取出してその内部に予め設けた基準
電圧と比較し、しかる後にフィードバック電圧を該電流
調整回路に出力して電池サンプルに出力する電流を調整
し、該電流フィードバック回路が上記電池サンプルと直
列して、該電池サンプルから電流を取出してその内部に
予め設けた基準電流と比較し、しかる後にフィードバッ
ク電圧を該電流調整回路に出力して、電池サンプルに出
力する電流を所定電流値に調整するようにしてなる請求
項1に記載の電池の充放電制御回路。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW088214202U TW449185U (en) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | Charge/discharge control circuit for battery |
TW88214202 | 1999-08-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001086650A true JP2001086650A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=21652564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000245731A Pending JP2001086650A (ja) | 1999-08-20 | 2000-08-14 | 電池の充放電制御回路 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6259230B1 (ja) |
JP (1) | JP2001086650A (ja) |
TW (1) | TW449185U (ja) |
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---|---|---|---|---|
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CN104333062A (zh) * | 2014-10-28 | 2015-02-04 | 无锡中星微电子有限公司 | 能够进行充电电流检测的充电电路 |
CN109471033A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-15 | 重庆长安新能源汽车科技有限公司 | 一种动力电池的综合工况测试系统、方法及电池测试系统 |
US11545843B2 (en) | 2014-01-28 | 2023-01-03 | Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. | Battery charging apparatus and battery charging protection control method |
Families Citing this family (168)
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US6924620B2 (en) * | 2002-07-25 | 2005-08-02 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Battery, battery charger, electrical system and method of charging a battery |
US8182501B2 (en) | 2004-02-27 | 2012-05-22 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Ultrasonic surgical shears and method for sealing a blood vessel using same |
BRPI0518171B8 (pt) | 2004-10-08 | 2021-06-22 | Ethicon Endo Surgery Inc | aparelho coagulador de pinça ultra-sônico |
US20070191713A1 (en) | 2005-10-14 | 2007-08-16 | Eichmann Stephen E | Ultrasonic device for cutting and coagulating |
US7621930B2 (en) | 2006-01-20 | 2009-11-24 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Ultrasound medical instrument having a medical ultrasonic blade |
US8142461B2 (en) | 2007-03-22 | 2012-03-27 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Surgical instruments |
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