JP2009219220A

JP2009219220A - 充電器

Info

Publication number: JP2009219220A
Application number: JP2008058946A
Authority: JP
Inventors: Manabu Yanagisako; 学柳迫; Shogo Sumitomo; 正吾住友; Zenichi Hashimoto; 善一橋本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2009-09-24

Abstract

【課題】充電器では、大きな充電電流を流す場合、マイコンや専用のＩＣが外来のノイズや部品の破壊等でマイコンや専用のＩＣが誤動作を起し、メインラインのスイッチがオフ状態で継続した場合、電池の発熱、漏液を起す可能性があった。
【解決手段】電池に充電電流を供給する定電流回路部および充電電圧を供給する定電圧回路部からなり、これらを制御する演算部で構成される充電制御回路部および充電制御の波形を確認する発振波形確認回路部を有し、前記充電制御回路部と前記発振波形確認回路部の各々の信号をＡＮＤ回路部へ送り、異常時に回路開閉手段をオフさせるように構成した充電器。
【選択図】図１

Description

本発明は、ニッケル水素蓄電池等の二次電池の充電器および充電方法に関するものである。

近年、ポータブルオーディオやデジタルスチルカメラといった携帯可能な電子機器の市場が急速に伸びている。そんな中、携帯型電子機器に電源を供給するための充電型電池は重要な役割を担っている。

ニッケル水素蓄電池等の二次電池もすぐに電池を使いきってしまった場合にすぐに使用できるようにしたいため、短時間で充電をするものが多くなってきた。近年では一般に２〜３時間で充電が終了するような充電器が主流で、６時間充電器でも遅いと感じられるようになってきている。

図７は、一般的なニッケル水素蓄電池用充電器の回路ブロック図である。一定の充電電流を供給する定電流回路部及び充電電圧を供給する定電圧回路部は、充電されるニッケル水素からなる電池２の電流値及び電圧値を一定に制御する。この充電を制御する部分に充電制御部４があり、この充電制御部４は、充電電流オンと充電電流オフを切替える回路開閉手段３を制御し、電池２が満充電になった場合、電流をオフするように制御される。ここで使用される充電制御部４とは主にマイコンや専用のＩＣである。

充電器が充電を行うにあたって、ニッケル水素蓄電池では主に定電流で充電を行い、電池が満充電になると充電を止めるようなスイッチがメインの電流ラインに存在し、そのスイッチをオフすることにより、充電を終了させる構成になっている。また、そのスイッチの制御はマイコンや専用のＩＣが行っている。今回、外来のノイズや部品の破壊等でマイコンや専用のＩＣが誤動作を起こし、メインラインのスイッチがオン状態のまま継続された場合、電池は過充電状態となり、電池が異常発熱し、漏液を起こしていた。近年、急速充電化に基づき、電流がより大きくなってきたことにより、電池の発熱、漏液の危険性が高まっているのが課題である。

従来のニッケル水素蓄電池用の充電器では、１Ｉｔ以上の大きな充電電流を流す場合、マイコンや専用のＩＣが外来のノイズや部品の破壊等でマイコンや専用のＩＣが誤動作を起こし、メインラインのスイッチがＯＮ状態で継続した場合、電池の発熱、漏液を起す可能性がある。これを解決する方法としてマイコンや専用のＩＣから出力波形を２種類使用して、その情報を回路開閉部へ伝え、最適な充電を可能とする。

マイコンで充電を制御する方法として、例えば、特許文献が提案されている。
特開２００４−２７４９６２号公報

しかしながら従来の技術では、安全かつ確実に充電を止めるといった考え方が少なく、またこういった制御のマイコンや専用のＩＣが誤動作することが極めて稀なケースと考え、特に保護回路としては考えていなかった。

本発明は、ニッケル水素蓄電池等の二次電池をマイコンや専用のＩＣを用いてある程度の時間で充電を制御する充電器において、制御のマイコンや専用のＩＣが誤動作した場合に安全に充電を止めることが目的である。

上記目的を達成するために本発明の充電器は、電池に充電電流を供給する定電流回路部および充電電圧を供給する定電圧回路部からなり、これらを制御する演算部で構成される充電制御回路部および充電制御の波形を確認する発振波形確認回路部を有し、前記充電制御回路部と前記発振波形確認回路部の各々の信号をＡＮＤ回路部へ送り、異常時に回路開閉手段を必ずオフさせることを特徴とする。

上記回路開閉手段に温度ヒューズを搭載し、前記温度ヒューズが電池の異常発熱を検出することにより回路を切断し再度充電をできなくするようにしたことを特徴とする。

上記回路開閉手段にトランジスタまたはＦＥＴを用い、電気的に一時的に充電電流を遮断するようにしたことを特徴とする。

上記回路開閉手段の変りに充電電流を供給する定電流回路部の電流値を極端に小さくし、電池になんら影響の出ないようにしたことを特徴とする。

上記回路開閉手段の変りに充電電圧を供給する定電圧回路部の電圧値を極端に小さくし、電池になんら影響の出ないようにしたことを特徴とする。

本発明によると、充電器の充電制御回路部と前記発振波形確認回路部の各々の信号をＡＮＤ回路部へ送り、異常時に回路開閉手段を必ずオフさせることで安全に充電を完了させる効果があり、また回路開閉手段に温度ヒューズを搭載すると、前記温度ヒューズが電池の異常発熱を検出することにより回路を切断し再度充電をできなくすることで安全性を高めることが可能である。

上記回路開閉手段にトランジスタまたはＦＥＴを用い、電気的に一時的に充電電流を遮断することが可能である。また、充電電流を供給する定電流回路部の電流値を極端に小さくすること、および充電電圧を供給する定電圧回路部の電圧値を極端に小さくし、電池に影響のないようにすることが可能である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。尚、各図において同一の構成要素には同一の番号を付している。

図１は、本実施例の回路ブロック図である。一定の充電電流と充電電圧を供給する定電流回路及び定電圧回路１は、充電されるニッケル水素からなる電池２の電流値及電圧値を一定に制御する。この充電を制御する部分に充電制御部４があり、充電電流オンと充電電流オフを切替える回路開閉手段３を制御し、電池２が満充電になった場合、電流をオフするように制御される。また、充電制御部４と同様にマイコンや専用のＩＣ内に波形発生回路５が存在し、ここで発生させた波形により、発振波形確認回路部６により、波形発生回路５から常に波形が発生していることを検知する。発振波形確認回路６が波形有りと判断するとＡＮＤ回路７により、充電制御部４のオン／オフ制御で定電流回路部及び定電圧回路１から供給される定電流及び定電圧は制御される。

図１は、この電池２が異常発熱を起こさないようにマイコンや専用のＩＣがオフもしくはオンの状態になると同時にマイコンや専用のＩＣ内にある波形発生回路５からの波形が発生しなくなり、発振波形確認回路部６が波形無しと判断し、ＡＮＤ回路７が常に回路開閉手段３をオフすることになる。よって、定電流及び定電圧を供給することがなくなるため電池２が過充電とならず、異常発熱を起こさない。

図２は、一定の充電電流を供給する定電流回路部及び充電電圧を供給する定電圧回路部は、充電されるニッケル水素からなる電池２の電流値及び電圧値を一定に制御する。この充電を制御する部分に充電制御部４があり、充電電流オンと充電電流オフを切替える回路開閉手段３を制御し、電池２が満充電になった場合、電流をオフするように制御される。ここで使用される充電制御部４とは主にマイコンや専用のＩＣである。この電池２とシリーズに温度ヒューズ８を設ける。

この構成において、マイコンや専用のＩＣがオフもしくはオンの状態で保持されたと考えることとする。オフ状態で保持された場合は、電流が流れなくなるので不安全になることはないが、オン状態で保持されると常に電流が流れる状態となり、電池２が過充電となり、異常発熱を起こす。この異常発熱を温度ヒューズ８が検出し、電流を遮断して、電池２に定電流及び定電圧を供給しなくする。

図３は、回路開閉手段３をトランジスタ９にした場合の回路ブロックである。一定の充電電流と充電電圧を供給する定電流回路及び定電圧回路１は、充電されるニッケル水素からなる電池２の電流値及電圧値を一定に制御する。この充電を制御する部分に充電制御部４があり、充電電流オンと充電電流オフを切替える回路開閉手段３を制御し、電池２が満充電になった場合、電流をオフするように制御される。また、充電制御部４と同様にマイコンや専用のＩＣ内に波形発生回路５が存在し、ここで発生させた波形により、発振波形確認回路部６により、波形発生回路５から常に波形が発生していることを検知する。発振波形確認回路６が波形有りと判断するとＮＡＮＤ回路１０により、充電制御部４のオン／オフ制御で定電流回路及び定電圧回路１から供給される定電流及び定電圧は制御される。

上記構成において、電池２が異常発熱を起こさないようにマイコンや専用のＩＣがオフもしくはオンの状態になると同時にマイコンや専用のＩＣ内にある波形発生回路５からの波形が発生しなくなり、発振波形確認回路部６が波形無しと判断し、ＮＡＮＤ回路１０が常にトランジスタ９をオフすることになる。よって、定電流及び定電圧を供給することがなくなるため電池２が過充電となり、異常発熱を起こさないようになる。

図４は回路開閉手段３をＦＥＴ１１にした場合の回路ブロックである。一定の充電電流と充電電圧を供給する定電流回路及び定電圧回路１は、充電されるニッケル水素からなる電池２の電流値及電圧値を一定に制御する。この充電を制御する部分に充電制御部４があり、充電電流オンと充電電流オフを切替える回路開閉手段３を制御し、電池２が満充電になった場合、電流をオフするように制御される。また、充電制御部と同様にマイコンや専用のＩＣ内に波形発生回路５が存在し、ここで発生させた波形により、発振波形確認回路部６により、波形発生回路５から常に波形が発生していることを検知する。発振波形確認回路６が波形有りと判断するとＮＡＮＤ回路１０により、充電制御部４のオン／オフ制御で定電流回路及び定電圧回路１から供給される定電流及び定電圧は制御される。

上記構成において、電池２が異常発熱を起こさないようにマイコンや専用のＩＣがオフもしくはオンの状態になると同時にマイコン及び専用のＩＣ内にある波形発生回路５からの波形が発生しなくなり、発振波形確認回路部６が波形無しと判断し、ＮＡＮＤ回路１０が常にＦＥＴ１１をオフすることになる。よって、定電流及び定電圧を供給することがなくなるため電池２が過充電となり、異常発熱を起こさないようになる。

図５は、回路開閉手段３を無くし、充電電流を供給する定電流回路部の電流値を極端に小さくする場合の回路ブロックである。一定の充電電流を供給する定電流回路部は、充電されるニッケル水素からなる電池２の電流値を一定に制御する。この充電を制御する部分に充電制御部４があり、電池２が満充電になった場合、電流をオフするように制御される。

また、充電制御部と同様にマイコンや専用のＩＣ内に波形発生回路５が存在し、ここで発生させた波形により、発振波形確認回路部６により、波形発生回路５から常に波形が発生していることを検知する。発振波形確認回路６が波形有る場合は、通常と同じ充電制御部４のオン／オフ制御で定電流回路部から供給される定電流を制御する。

上記構成において、電池２が異常発熱を起こさないようにマイコンや専用のＩＣがオフもしくはオンの状態になると同時にマイコン及び専用のＩＣ内にある波形発生回路５からの波形が発生しなくなり、発振波形確認回路部６が波形無しと判断し、定電流回路及び定電圧回路１に定電流値を極端に小さくするように信号を送り、充電電流を極端に小さくする。よって、電池２になんら影響の出ないようになり、電池２の異常発熱を起こさないようになる。

図６は回路開閉手段３を無くし、充電電圧を供給する定電圧回路部の電圧値を極端に小さくする場合の回路ブロック図である。一定の充電電圧を供給する定電圧回路部は、充電されるニッケル水素からなる電池２の電圧値を一定に制御する。この充電を制御する部分に充電制御部４があり、充電電流オンと充電電流オフを切替える回路開閉手段３を制御し、電池２が満充電になった場合、電流をオフするように制御される。また、充電制御部４と同様にマイコンや専用のＩＣ内に波形発生回路５が存在し、ここで発生させた波形により、発振波形確認回路部６により、波形発生回路５から常に波形が発生していることを検知する。発振波形確認回路６が波形有る場合は、通常と同じ充電制御部４のオン／オフ制御で定電圧回路部から供給される定電圧を制御する。

上記構成において、電池２が異常発熱を起こさないようにマイコンや専用のＩＣがオフもしくはオンの状態になると同時にマイコン及び専用のＩＣ内にある波形発生回路５からの波形が発生しなくなり、発振波形確認回路部６が波形無しと判断し、定電流回路及び定電圧回路１に定電圧値を極端に小さくするように信号を送り、充電電圧を極端に小さくする。よって、電池２になんら影響の出ないようになり、電池２の異常発熱を起こさないようになる。

本発明の充電器は、ニッケル水素蓄電池等の二次電池の充電器において、急速充電器の設計を簡素化し、安価な部品でマイコンや専用のＩＣの誤動作による電池の過充電や異常発熱による漏液等を安全に止めることができる極めて有用な技術である。

本発明の一実施の形態による回路ブロック図本発明の一実施の形態による回路ブロック図本発明の一実施の形態による回路ブロック図本発明の一実施の形態による回路ブロック図本発明の一実施の形態による回路ブロック図本発明の一実施の形態による回路ブロック図一般的な充電制御の回路ブロック図

符号の説明

１定電流回路及び定電圧回路
２電池
３回路開閉手段
４充電制御部
５波形発振回路
６発振波形確認回路部
７ＡＮＤ回路
８温度ヒューズ
９トランジスタ
１０ＮＡＮＤ回路
１１ＦＥＴ

Claims

電池に充電電流を供給する定電流回路部および充電電圧を供給する定電圧回路部からなり、これらを制御する演算部で構成される充電制御回路部および充電制御の波形を確認する発振波形確認回路部を有し、前記充電制御回路部と前記発振波形確認回路部の各々の信号をＡＮＤ回路部へ送り、異常時に回路開閉手段をオフさせるように構成したことを特徴とする充電器。
上記回路開閉手段に温度ヒューズを搭載し、前記温度ヒューズが電池の異常発熱を検出することにより回路を切断し再度充電をできなくするようにしたことを特徴とする請求項１記載の充電器。
上記回路開閉手段にトランジスタまたはＦＥＴを用い、電気的に一時的に充電電流を遮断するようにしたことを特徴とする請求項１記載の充電器。
上記充電器において、発振波形回路部の波形がないと判断した場合、充電電流を供給する定電流回路部の電流値を小さくし、発熱量を電池になんら影響の出ないようにしたことを特徴とする請求項１記載の充電器。
上記充電器において、発振波形回路部の波形がないと判断した場合、充電電圧を供給する定電圧回路部の電圧値を小さくし、発熱量を電池になんら影響の出ないようにしたことを特徴とする請求項１記載の充電器。