JP2521234Y2

JP2521234Y2 - 充電制御回路

Info

Publication number: JP2521234Y2
Application number: JP1989046524U
Authority: JP
Inventors: 達森岡
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1989-04-19
Filing date: 1989-04-19
Publication date: 1996-12-25
Anticipated expiration: 2004-04-19
Also published as: JPH02136444U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は蓄電池を急速充電する充電制御回路に関する
ものである。

〔従来の技術〕

蓄電池を急速充電した場合、充電時間の経過とともに
電池電圧が次第に上昇し、満充電状態になったときに電
池電圧が最大値に達する。そしてそれ以上に充電時間が
経過すると僅かに電池電圧が低下する。

従来の充電制御回路は、電池電圧を検出する電圧検出
部と、電池電圧のピーク値を検出して保持するピーク値
検出部とを備えていて、検出した電池電圧のピーク値と
電池電圧との差を求めて充電の終了時点を定めている。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来の充電制御回路は、アナログ回路であり、それに
関連する回路部品を使用しているからコンパクトに構成
できないという問題がある。

また充電制御回路は、アナログ回路で構成されている
ため複数の比較器及び抵抗、コンデンサ等の多数の回路
部品を使用しているので大形化する。

本考案は斯かる問題に鑑み、デジタル回路によって構
成することにより極めてコンパクトにでき、しかもノイ
ズによる電圧変化の影響をうけず、適正に充電を終了で
きる充電制御回路を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に斯る充電制御回路は、蓄電池を充電する充電
制御回路において、前記蓄電池の電圧を、該電圧に関連
する周波数のパルスに変換する電圧／周波数変換部と、
前記パルスを所定時間カウントするカウンタと、該カウ
ンタがカウントした最大カウント値を常時記憶するレジ
スタと、前記カウンタのカウント値と前記レジスタに記
憶されている最大カウント値とを比較する比較器と、前
記カウンタのカウント値が前記レジスタに記憶されてい
る最大カウント値より大きい場合の前記比較器の出力回
数を計数し、所定数になると所定出力を発して前記レジ
スタに記憶されている最大カウント値を前記カウンタの
カウント値に更新させる第１の比較器用カウンタと、前
記カウンタのカウント値が前記レジスタに記憶されてい
る最大カウント値より小さい場合の前記比較器の出力回
数を計数し、所定数になると所定出力を発する第２の比
較器用カウンタとを備え、該第２の比較器用カウンタの
出力により蓄電池の充電を終了すべく構成してあること
を特徴とする。

［作用］本考案においては、蓄電池の電圧を電圧／周波数変換
部に入力する。電圧／周波数変換部は蓄電池の電圧に相
応する周波数のパルスに変換して出力する。カウンタ
は、変換して得たパルスを所定時間カウントする。比較
器はカウンタのカウント値とレジスタに記憶されている
最大カウント値とを比較する。第１の比較器用カウンタ
は、カウンタのカウント値がレジスタに記憶されている
最大カウント値より大きい場合の比較器の出力回数を計
数し、所定数になると所定出力を発して、レジスタに記
憶されている最大カウント値をカウンタのカウント値に
更新させることにより、レジスタが常時最大カウント値
を記憶するようにする。第２の比較器用カウンタは、カ
ウンタのカウント値がレジスタに記憶されている最大カ
ウント値より小さい場合の比較器の出力回数を計数し、
所定数になると所定出力を発する。そして、第２の比較
器用カウンタの出力により蓄電池の充電を終了させる。

これにより、ノイズによる瞬時的な電圧変化の影響が
なく、蓄電池の端子電圧が最大値に達して下降した場合
に充電動作が終わる。

〔実施例〕

以下本考案をその実施例を示す図面によって詳述す
る。第１図は本考案に係る充電制御回路を用いた充電装
置の回路図である。電源端子t₁，t₂間に交流電源１が接
続される。電源端子t₁，t₂は整流ブリッジD1の交流入力
端子と接続される。整流ブリッジD1の正側直流出力端子
＋と負側直流出力端子−との間には、アノードを正側直
流出力端子＋と接続しているダイオードD2と平滑コンデ
ンサC1との直列回路が介装される。平滑コンデンサC1に
は、高周波変圧器Ｔの第１の１次巻線T₁及びコンデンサ
C2の並列回路と、トランジスタQ1と、抵抗R2との直列回
路が並列接続され、また抵抗R7と、高周波変圧器Ｔの第
２の１次巻線T₂と、抵抗R3及びコンデンサC4の並列回路
との直列回路が並列接続される。前記トランジスタQ1の
ベースは、抵抗R7と第２の１次巻線T₂との接続点及びト
ランジスタQ2のコレクタに接続される。前記第1,第２の
１次巻線T₁，T₂は同一の巻回数となっている。トランジ
スタQ2のエミッタは前記負側直流出力端子−と接続さ
れ、そのベースは抵抗R6を介して充電制御回路２の出力
端子T_outと接続される。

高周波変圧器Ｔの２次巻線T₃の両端子間にはアノード
を２次巻線T₃側としているダイオードD3と、充電すべき
例えばNi−Cd電池である蓄電池Ｂの直列回路が接続され
る。蓄電池Ｂの正極は抵抗R5を介して充電制御回路２の
入力端子V_inと接続され、負極は充電制御回路２の接地
端子G_ndと接続される。

また前記整流ブリッジD1の正側出力端子＋は抵抗R1を
介して充電制御回路２の電源端子V_ccと、負側出力端子
−は抵抗R4とコンデンサC5との並列回路を介して前記接
地端子G_ndと接続される。電源端子V_ccと接地端子G_ndと
の間には、コンデンサC3とツェナーダイオードZD1との
並列回路が介装される。このコンデンサC3及びツェナー
ダイオードZD1は充電制御回路２の電源端子V_ccに定電圧
を与える。

次にこの充電装置の動作を説明する。交流電源１の交
流電圧が整流ブリッジD1により整流され、その直流電圧
により平滑コンデンサC1が充電され、また充電制御回路
２の電源端子V_ccに電圧が与えられる。そして平滑コン
デンサC1の電圧により抵抗R7を通って第２の１次巻線T₂
に電流が流れてコンデンサC4が充電されて、トランジス
タQ1のベース電圧が上昇する。ベース電圧が所定値に達
するとトランジスタQ1がオンして、第１の１次巻線T₁及
び抵抗R2を通って電流が流れ、第２の１次巻線T₂の電流
が遮断される。トランジスタQ1をオンさせたことにより
コンデンサC4の電圧が低下してトランジスタQ1のベース
電圧が低下してトランジスタQ1はオフすることになる。
そのようにして抵抗R7,R2及びコンデンサC4により定ま
る時定数によってトランジスタQ1がオン，オフ動作を反
復し、第1,第２の１次巻線T₁，T₂に交互に電流が流れ
る。それにより２次巻線T₃に交流電圧を誘起する。誘起
した交流電圧はダイオードD3で整流され、その直流電圧
により蓄電池Ｂが充電される。この蓄電池Ｂの端子電圧
が充電制御回路２の入力端子V_inに与えられて、充電制
御回路２は蓄電池Ｂの端子電圧を監視する。そして蓄電
池Ｂが充電されてその端子電圧が上昇し充電終了時点の
電圧に達すると、つまり充電が完了したことを検知する
と出力端子T_outから「Ｈ」レベルの充電終了信号を出力
する。それによりトランジスタQ2がオンして、トランジ
スタQ1のベース及びそれと接続されたコンデンサC4の端
子は整流ブリッジD1の負側出力端子−と接続される。そ
のためトランジスタQ1のオン，オフ動作が停止して、２
次巻線T₃には電圧が誘起されず蓄電池Ｂへの充電電流を
遮断して充電動作が終了する。

第２図は本考案に係る充電制御回路２のブロック図で
ある。充電すべき蓄電池Ｂの端子電圧が入力端子V_inに
入力される。入力端子V_inに入力された端子電圧はその
電圧に関連する周波数のパルスに変換する電圧／周波数
変換部2aへ入力される。変換されたパルスは第１のゲー
ト回路2bへ入力される。このゲート回路2bにはタイミン
グ回路2cからのゲート信号が与えられており、そのゲー
ト信号によりゲート回路2bは第４図に示すように周期T₁
で時間T₂だけゲートを開くようになっている。ゲートが
開く時間T₂は蓄電池の端子電圧を十分チェックできる時
間幅とし、例えば１時間急速充電の場合には５〜10秒に
設定する。ゲート回路2bが出力するパルスはカウンタ2d
へ入力され、カウンタ2dは入力されたパルスをカウント
する。カウントしたカウンタ2dのカウント値は比較器2e
及び第２のゲート回路2fへ入力される。比較器2eには最
大カウント値に更新して格納するレジスタ2gの内容が与
えられる。比較器2eは、カウンタ2dから入力されたカウ
ント値がレジスタ2gから入力された内容より大きい場合
に発する出力を、第１の比較器用カウンタ2h及び第２の
リセット回路2iへ入力する。また比較器2eはカウンタ2d
から入力されたカウント値がレジスタ2gから入力された
内容より小さい場合に発する出力を第１のリセット回路
2j及び第２の比較器用カウンタ2kへ入力する。リセット
回路2jが出力するリセット信号は前記比較器用カウンタ
2hのリセット端子へ入力される。比較器用カウンタ2hは
プリセットカウンタの如くカウント値が所定値に達する
と出力をゲート信号として前記ゲート回路2fへ入力させ
るものである。ゲート回路2fが出力するカウンタ2dのカ
ウント値は前記レジスタ2gへ入力され、ここに格納され
る。前記リセット回路2iが出力するリセット信号は前記
比較器用カウンタ2kへ入力される。比較器用カウンタ2k
はプリセットカウンタの如くカウント値が所定数に達す
ると出力を発して出力制御部2mへ入力させるものであ
る。出力制御部2mが出力する充電終了信号は出力端子T
_outへ出力される。

直流電源の電圧は電源端子V_ccに与えられ、カウンタ2
d、レジスタ2g、比較器用カウンタ2h,2k等をクリアする
クリア回路2n及びスタート回路2qへ与えられる。スター
ト回路2qの出力はスタートタイマ2r及びストップタイマ
2sへ与えられ、スタートタイマ2rの限時出力は前記電圧
／周波数変換部2aへ与えられる。ストップタイマ2sの限
時出力は前記出力制御部2mへ与えられる。

クリア回路2nの出力はカウンタ2d、レジスタ2g、比較
器用カウンタ2h,2k、出力制御部2m、スタートタイマ2r
及びストップタイマ2sに夫々与えられる。

次にこのように構成した充電制御回路２の動作を第３
図及び第４図とともに説明する。第３図は充電時間に対
する蓄電池の端子電圧及びカウンタのカウント値の関係
を示すグラフであり、第４図はパルスのサンプリング状
態の説明図である。

第１図に示すように充電装置に充電すべき蓄電池Ｂを
接続して、交流電源１の交流電圧を電源端子t₁，t₂間に
与えると、充電制御回路２の電源端子V_ccには整流ブリ
ッジの出力電圧である直流電圧が与えられ、その入力端
子V_inには蓄電池Ｂの端子電圧が与えられて、充電装置
は蓄電池Ｂの充電が開始できる状態になる。

ここで第２図に示すように充電制御回路２の電源端子
V_ccに直流電圧が与えられたことによりクリア回路2nは
クリア信号をカウンタ2d、レジスタ2g、比較器用カウン
タ2h,2k、出力制御部2m、スタートタイマ2r及びストッ
プタイマ2sの夫々に与えてそれが保持していたデータを
クリアする。続いてスタート回路2qが出力を発してスタ
ートタイマ2r及びストップタイマ2sが計時動作を開始す
る。スタートタイマ2rは極く短い時間を計時し、その計
時期間中は出力を発して電圧／周波数変換部2aに与え、
その周波数変換動作を一時的に停止させる。これは充電
すべき蓄電池が長時間にわたり放電していて不活性状態
にあると、蓄電池によってはその内部抵抗が著しく高く
なることがあり、その場合には充電開始時に端子電圧が
一時的に上昇して充電が進行すると内部抵抗が正常値に
戻って端子電圧が低下することになる。そのために、充
電初期では蓄電池の内部抵抗が低下するまでの期間は、
電圧／周波数変換部2aの動作を一時的に停止させて出力
制御部2mから充電終了信号が誤出力しないようにして、
充電初期における充電動作の停止を防止する。

そして蓄電池Ｂが充電されることにより、その端子電
圧は第３図にＶで示すように上昇していく。一方、スト
ップタイマ2sはそれに適正として定めている蓄電池の充
電時間を経過するまで計時動作を継続する。

さて、スタートタイマ2sによる計時動作が終了してそ
の出力が消滅すると電圧／周波数変換部2aは電圧を周波
数に変換する動作を開始し、入力された電圧に相応する
周波数のパルスをゲート回路2bへ入力する。

ゲート回路2bは、タイミング回路2cから与えられるゲ
ート信号により第４図に示す如く周期T₁で時間幅T₂だけ
ゲートを開く。それにより時間T₂内におけるパルスをカ
ウンタ2dがカウントする。そしてカウンタ2dのカウント
値はゲート回路2f及び比較器2eへ入力される。ここで比
較器2eはレジスタ2gの最大カウント値（初期値は０）と
カウンタ2dのカウント値とを比較する。比較する都度、
カウンタ2dのカウント値がレジスタ2gから与えられた最
大カウント値以上にある場合は、比較器2eの出力を比較
器用カウンタ2hへ入力する。比較器用カウンタ2hは比較
器2eからの出力回数が所定回連続すると出力を発してゲ
ート回路2fへ入力する。それによりゲート回路2fのゲー
トが開いて、カウンタ2dのカウント値がレジスタ2gへ入
力され、レジスタ2gの最大カウント値が更新される。即
ち第３図のX₁時点で蓄電池Ｂの端子電圧の上昇を検出し
たことになる。そして更新された最大カウント値が比較
器2eへ入力されて、再び前記同様にして比較器2eはカウ
ンタ2dのカウント値と最大カウント値とを比較して蓄電
池Ｂの端子電圧Ｖが上昇過程にある場合はレジスタ2gの
最大カウント値を再度更新する。

そのような動作を蓄電池Ｂの充電期間中継続し蓄電池
Ｂの端子電圧の上昇を追跡することになる。

なお、充電中に交流電源１の電圧がノイズ等により瞬
時的に急減してカウンタ2dのカウント値が最大カウント
値以下になった場合は、比較器2eの出力がリセット回路
2jへ入力されて、比較器用カウンタ2hのカウント値がリ
セットされる。そのため、蓄電池Ｂの端子電圧の異常変
化に関連して最大カウント値が更新されることがなく、
ノイズ等の影響をうけずに蓄電池Ｂの端子電圧Ｖを正確
に検出することになる。

ところで、蓄電池Ｂの充電が完了すると第３図に示す
如く端子電圧Ｖが降下に転じるようになるから、カウン
タ2dのカウント値は低下する。そして、比較器2eがカウ
ンタ2dのカウント値と最大カウント値とを比較して、カ
ウント値が最大カウント値以下である場合の比較器2eの
出力は比較器用カウンタ2kへ入力される。

そしてレジスタ2gの最大カウント値が更新されなくな
り、比較器2eから比較器用カウンタ2kへ入力された比較
器2eの出力回数が所定回、例えば３〜10回程度連続した
場合には比較器用カウンタ2kは出力を発して出力制御部
2mへ与える。なお、蓄電池Ｂの端子電圧の異常変化によ
り比較器2eに入力されたカウント値が瞬時的に最大カウ
ント値以上になった場合は、それに関連する出力がリセ
ット回路2iへ入力されて比較器用カウンタ2kがリセット
される。そのため比較器用カウンタ2kは蓄電池Ｂの端子
電圧が最大値に達した後（第３図に示すＰ点）、比較器
用カウンタ2kへ入力される比較器2eの出力回数が連続し
て所定回に達した場合のみ出力を発することになり、比
較器用カウンタ2kの出力が蓄電池の端子電圧の異常変化
によって誤って出力されることがない。

そして、この比較器用カウンタ2kの出力が出力制御部
2mへ入力されると、出力制御部2mは充電終了信号を出力
端子T_outへ出力する。その充電終了信号は前述したよう
にトランジスタQ2のベース（第１図参照）へ与えられ
て、高周波変圧器Ｔの入力電流が遮断されて蓄電池Ｂの
充電動作が第３図に示すＳ時点で終了する。

一方、蓄電池Ｂの充電時間が充電動作の不調等により
適正時間以上に長引いた場合は、前述したストップタイ
マ2sが計時動作を終了し限時出力を発して出力制御部2m
へ入力する。それによりこの場合も出力制御部2mは充電
終了信号を出力端子T_outへ出力して充電動作が終了し蓄
電池Ｂの過充電を防止することになる。

このようにして蓄電池の端子電圧をその電圧に関連す
る周波数のパルスに変換して、そのパルスを周期的にカ
ウントして、最大カウント値と比較することにより、蓄
電池の充電状態を正確に検出し得、適正な充電終了時点
を求めることができる。またこのような周波数への変
換、カウント及び比較等はICを用いて達成できるから充
電制御回路の小型化が容易に実現できることになる。ま
た比較器用カウンタの機能によりノイズにより瞬時的に
蓄電池の端子電圧が変化しても充電終了時点を誤る虞れ
は全くない。

〔考案の効果〕

以上詳述したように、本考案はカウンタのカウント値
がレジスタに記憶されている最大カウント値より大きい
場合の比較器の出力回数を計数し、所定数になると所定
出力を発して、レジスタに記憶されている最大カウント
値をカウンタのカウント値に更新させることにより、レ
ジスタは常時最大カウント値を記憶し、そして、比較器
が常に、カウンタのカウント値と最大カウント値とを比
較するようにしたので、蓄電池の電池電圧が多少ふらつ
いても、蓄電池を過充電することなく、蓄電池の満充電
を確実に検出して充電を終了させることができる。

また、ノイズにより蓄電池の充電電圧が瞬時的に急変
してもその影響をうけずに充電状態を継続して、充電終
了時点を誤ることがない。したがって本考案によれば小
型で信頼性が高い充電制御回路を提供できる優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る充電制御回路を適用した充電装置
の回路図、第２図は充電制御回路のブロック図、第３図
は充電時間と蓄電池の端子電圧、カウンタのカウント値
との関係を示すグラフ、第４図は変換した周波数のパル
スをサンプリングする状態を示す説明図である。１……交流電源、２……充電制御回路、2a……電圧／周
波数変換部、2d……カウンタ、2e……比較器、2g……レ
ジスタ、2h……第１の比較器用カウンタ、2k……第２の
比較器用カウンタ、2m……出力制御部、2r……スタート
回路、2s……ストップタイマ、Ｂ……蓄電池、Ｔ……高
周波変圧器

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】蓄電池を充電する充電制御回路において、
前記蓄電池の電圧を、該電圧に関連する周波数のパルス
に変換する電圧／周波数変換部と、前記パルスを所定時
間カウントするカウンタと、該カウンタがカウントした
最大カウント値を常時記憶するレジスタと、前記カウン
タのカウント値と前記レジスタに記憶されている最大カ
ウント値とを比較する比較器と、前記カウンタのカウン
ト値が前記レジスタに記憶されている最大カウント値よ
り大きい場合の前記比較器の出力回数を計数し、所定数
になると所定出力を発して前記レジスタに記憶されてい
る最大カウント値を前記カウンタのカウント値に更新さ
せる第１の比較器用カウンタと、前記カウンタのカウン
ト値が前記レジスタに記憶されている最大カウント値よ
り小さい場合の前記比較器の出力回数を計数し、所定数
になると所定出力を発する第２の比較器用カウンタとを
備え、該第２の比較器用カウンタの出力により蓄電池の
充電を終了すべく構成してあることを特徴とする充電制
御回路。