JP2552328B2 - Battery charging circuit - Google Patents

Battery charging circuit

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JP2552328B2
JP2552328B2 JP63096725A JP9672588A JP2552328B2 JP 2552328 B2 JP2552328 B2 JP 2552328B2 JP 63096725 A JP63096725 A JP 63096725A JP 9672588 A JP9672588 A JP 9672588A JP 2552328 B2 JP2552328 B2 JP 2552328B2
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は蓄電池の充電回路に係り、特に充電末期に
蓄電池の端子電圧波形に現われる微小電圧変動を検出し
て充電を制御する充電回路に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charging circuit for a storage battery, and more particularly to a charging circuit that detects minute voltage fluctuations appearing in the terminal voltage waveform of the storage battery at the end of charging and controls charging.

(従来の技術) 蓄電池の充電方式は種々のものが知られているが、特
に本発明に類似したものとしては、例えば特公昭61−53
39号公報に記載された充電回路がある。
(Prior Art) Various charging methods for storage batteries are known, and as a method particularly similar to the present invention, for example, Japanese Patent Publication No. 61-53.
There is a charging circuit described in Japanese Patent No. 39.

この公知例においては、蓄電池の充電量に対応した端
子電圧の変化に応答する微分回路を蓄電池に並列に接続
し、この微分回路の出力、つまり蓄電池の充電量に対応
して変化する蓄電池の端子電圧の微分値が設定値まで低
下したことを検出して、蓄電池の充電を停止させてい
る。
In this known example, a differentiation circuit that responds to a change in the terminal voltage corresponding to the charge amount of the storage battery is connected in parallel to the storage battery, and the output of this differentiation circuit, that is, the terminal of the storage battery that changes corresponding to the charge amount of the storage battery. Detecting that the differential value of the voltage has dropped to the set value, the charging of the storage battery is stopped.

すなわち、蓄電池の端子電圧は一般には充電末期に急
速に上昇してピークを示した後低下し、それに伴ない微
分回路の出力も低下するので、この微分回路の出力が設
定値まで低下したことを検出したとき充電を停止させれ
ば、適切な充電ができる。
That is, the terminal voltage of the storage battery generally rises rapidly at the end of charging, shows a peak, and then decreases, and the output of the differentiating circuit also decreases accordingly. If charging is stopped when it is detected, proper charging can be performed.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、蓄電池の充電電圧特性は蓄電池の種類
や充電電流および周囲温度等によって異なり、例えば充
電量が蓄電池の電気容量にほぼ達する充電末期に至って
も端子電圧がピークを示さないことがある。このような
場合、上記公知例においては微分回路の出力が設定値ま
で低下しないので、充電を停止させることができず、過
充電状態となる。
(Problems to be solved by the invention) However, the charging voltage characteristics of the storage battery differ depending on the type of the storage battery, the charging current and the ambient temperature, and the terminal voltage peaks even at the end of charging when the charge amount almost reaches the electric capacity of the storage battery. May not be indicated. In such a case, in the above-mentioned known example, the output of the differentiating circuit does not decrease to the set value, so charging cannot be stopped, and an overcharge state occurs.

また、一度充電完了した蓄電池を誤って再充電した場
合は、蓄電池の端子電圧が低下しないため、微分回路の
出力はやはり設定値まで低下せず、充電を停止させるこ
とができないので、同様に過充電となってしまう。乾電
池を誤って接続した場合も、端子電圧にピークが生じな
いために誤充電してしまい、破裂や漏液等を引起こし、
機器を破損することがある。
Also, if the storage battery that has been fully charged is accidentally recharged, the terminal voltage of the storage battery does not drop, so the output of the differentiation circuit does not drop to the set value, and charging cannot be stopped. It will be charged. Even if you accidentally connect a dry battery, the terminal voltage will not peak and will cause incorrect charging, resulting in rupture or liquid leakage.
This may damage the equipment.

さらに、蓄電池を複数本直列接続して充電する場合、
設定値を蓄電池の直列本数に応じて変更する必要があ
る。また、個々の蓄電池の充電電圧特性が揃っていない
と、合成された充電電圧の特性が平坦となるため、充電
が完了しても微分回路がそれを検知できず、過充電状態
となる。従って、蓄電池を複数本直列にして充電する場
合は、充電電圧特性の揃った蓄電池を選別しなければな
らず、しかも充放電サイクルの繰返しにより特性が次第
に不揃いとなることも考慮しなければならない。
Furthermore, when charging multiple storage batteries in series,
It is necessary to change the set value according to the number of series storage batteries. Further, if the charging voltage characteristics of the individual storage batteries are not uniform, the characteristics of the combined charging voltage become flat, so that even if charging is completed, the differentiating circuit cannot detect it, resulting in an overcharged state. Therefore, in the case of charging a plurality of storage batteries in series, it is necessary to select storage batteries having uniform charging voltage characteristics, and it must also be taken into consideration that the characteristics become gradually uneven due to repeated charge / discharge cycles.

本発明はこのような従来の問題点を解決するためにな
されたもので、蓄電池の種類や充電電流および周囲温度
等によらず充電を適切に制御でき、また充電完了状態の
蓄電池や乾電池に誤って充電した場合でも過充電を起こ
すことがなく、さらに蓄電池を複数本直列接続して同時
に充電を行なう場合、蓄電池の直列接続本数が変化した
り、充電電圧特性が不揃いであっても過充電を起こさな
い蓄電池の充電回路を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve such conventional problems, and can appropriately control charging regardless of the type of storage battery, charging current, ambient temperature, etc. Does not cause overcharging even when the battery is charged, and when multiple batteries are connected in series for simultaneous charging, overcharging may occur even if the number of batteries connected in series changes or the charging voltage characteristics are not uniform. An object of the present invention is to provide a charging circuit for a storage battery that does not wake up.

(課題を解決するための手段) 本発明は、蓄電池の充電末期において端子電圧波形中
に、充電量に対応した端子電圧変化より周波数の十分高
い微小電圧変動が生じることに着目し、この微小電圧変
動を抽出するハイパスフィルタを設け、このハイパスフ
ィルタの出力が設定値に達したことを検出して、蓄電池
の充電を制御するようにしたことを特徴とするものであ
る。
(Means for Solving the Problem) The present invention focuses on the fact that a minute voltage fluctuation having a frequency sufficiently higher than the terminal voltage change corresponding to the charge amount occurs in the terminal voltage waveform at the end of charging of the storage battery. A high-pass filter for extracting fluctuations is provided, and when the output of the high-pass filter reaches a set value, the charging of the storage battery is controlled.

(作 用) 密閉形ニッケルカドミウム蓄電池をはじめとする蓄電
池では、充電末期に至ると充電初期や中期では見られな
かった微小電圧変動が端子電圧波形に現われる。この現
象が発生する理由は、充電末期に至ると陽極から酸素ガ
スが発生し、その酸素ガスがセパレータを透過して陰極
側へ拡散し、陰極と反応して吸収される際の蓄電池内の
物理的変化が内部抵抗等の特性変化を引起こすことによ
るものと考えられる。密閉形ニッケルカドミウム蓄電池
に限らず、充電末期のガスが発生する系の蓄電池には同
様の現象が共通に見られる。
(Operation) In the storage batteries such as the sealed nickel-cadmium storage battery, the terminal voltage waveform shows minute voltage fluctuations that were not seen in the early or middle stages of charging until the end of charging. The reason why this phenomenon occurs is that oxygen gas is generated from the anode at the end of charging, the oxygen gas permeates the separator, diffuses toward the cathode side, and reacts with the cathode to absorb the physical gas inside the storage battery. It is considered that the dynamic changes cause changes in characteristics such as internal resistance. The same phenomenon is commonly found not only in the sealed nickel-cadmium storage battery but also in the storage battery of the system in which gas is generated at the end of charging.

このような蓄電池の充電末期の端子電圧の微小変動
は、蓄電池の種類,充電電流,および周囲温度等により
充電電圧特性が変化しても常に現われるので、この微小
電圧変動をハイパスフィルタにより抽出し、そのハイパ
スフィルタの出力が設定値まで低下したことを検出して
充電を制御すれば、確実に充電末期に充電を制御できる
ことになり、過充電が防止される。
Such a minute fluctuation of the terminal voltage at the end of charging of the storage battery always appears even if the charging voltage characteristic changes depending on the type of the storage battery, the charging current, the ambient temperature, etc. Therefore, this minute voltage fluctuation is extracted by the high-pass filter, If the output of the high-pass filter is detected to have decreased to the set value and the charging is controlled, the charging can be surely controlled at the final stage of charging, and overcharging is prevented.

また、充電完了済みの蓄電池を再充電する場合でも、
再充電開始後若干の時間遅れでガスが発生することによ
り微小電圧変動が生じるため、同様に過充電が未然に防
止される。また、本来充電できない乾電池を誤って接続
した場合でも、乾電池内部でガスが発生することにより
微小電圧変動が端子電圧波形に現れるので、直ちに充電
制御がなされ、誤充電は起こらない。
Also, when recharging a charged battery,
Since a slight voltage fluctuation occurs due to the generation of gas with a slight time delay after the start of recharging, overcharging is similarly prevented. Further, even if a dry battery that cannot be originally charged is mistakenly connected, a minute voltage fluctuation appears in the terminal voltage waveform due to the generation of gas inside the dry battery, so that charging control is immediately performed and erroneous charging does not occur.

さらに、蓄電池を複数(n)本直列接続して充電する
場合、過充電時には蓄電池のn本の端子電圧の合成電圧
波形に個々の蓄電池の端子電圧波形上の微小電圧変動の
合成が重畳されるが、その際には最も電気容量の小さい
蓄電池の微小電圧変動が最初に現われる。このため蓄電
池1本の充電を行なう場合と同じ充電回路を用いて、電
気容量の最も小さい蓄電池が充電末期に達した時点で充
電が制御されることになり、過充電は起こらない。
Furthermore, when a plurality (n) of storage batteries are connected in series and charged, during overcharging, a composite of small voltage fluctuations on the terminal voltage waveforms of the individual storage batteries is superimposed on the composite voltage waveform of the n terminal voltages of the storage batteries. However, in that case, a minute voltage fluctuation of the storage battery having the smallest electric capacity first appears. Therefore, using the same charging circuit as in the case of charging one storage battery, charging is controlled when the storage battery having the smallest electric capacity reaches the end of charging, and overcharging does not occur.

(実施例) 第1図は本発明の一実施例に係る蓄電池の充電回路を
示したものである。蓄電池1は充電制御回路2を介して
充電用電源3に接続されている。充電制御回路2は充電
電流を制御するスイッチング回路により構成される。充
電用電源3は交流電源を整流して直流を得る直流電源
か、または他の比較的大容量の電池が使用される。
(Embodiment) FIG. 1 shows a charging circuit for a storage battery according to an embodiment of the present invention. The storage battery 1 is connected to a charging power supply 3 via a charging control circuit 2. The charging control circuit 2 includes a switching circuit that controls a charging current. As the charging power source 3, a direct current power source that rectifies an alternating current power source to obtain a direct current, or another relatively large capacity battery is used.

蓄電池1にはさらにハイパスフィルタ4が接続されて
いる。ハイパスフィルタ4は一端が入力端子aを介して
蓄電池1の陽極に接続されたコンデンサCと、このコン
デンサCの他端に反転入力端子が接続され、非反転入力
端子が接地され、出力端子がハイパスフィルタ4の出力
端子bに接続された演算増幅器5と、この演算増幅器5
の反転入力端子と出力端子との間に接続された抵抗Rと
からなるアクティブフィルタにより構成されている。
A high-pass filter 4 is further connected to the storage battery 1. The high-pass filter 4 has a capacitor C whose one end is connected to the anode of the storage battery 1 through the input terminal a, an inverting input terminal connected to the other end of the capacitor C, a non-inverting input terminal grounded, and an output terminal high-passed. An operational amplifier 5 connected to the output terminal b of the filter 4, and the operational amplifier 5
The active filter is composed of a resistor R connected between the inverting input terminal and the output terminal.

ここで、ハイパスフィルタ4の低域遮断周波数f1(=
1/2πCR)は、蓄電池1の充電末期に現われる端子電圧V
Bの微小電圧変動を抽出し得るように、充電末期におけ
る蓄電池1の端子電圧変化の上昇率が最大となる時点の
端子電圧変化に対応する出力が、上記微小電圧変動分に
対応する出力より小さくなる関係に選定されている。よ
り具体的には、充電末期における蓄電池1の端子電圧VB
の上昇率が最大となる時点から、蓄電池1の端子電圧VB
が最大となる時点までの時間をtとしたとき、f1が1/4t
1より大となるようにCRを選定している。
Here, the low cutoff frequency f1 (=
1 / 2πCR) is the terminal voltage V that appears at the end of charging of storage battery 1.
In order to extract the minute voltage fluctuation of B , the output corresponding to the terminal voltage change at the time when the increase rate of the terminal voltage change of the storage battery 1 at the end of charging becomes maximum is smaller than the output corresponding to the minute voltage fluctuation. Have been selected for the relationship. More specifically, the terminal voltage V B of the storage battery 1 at the end of charging
From the time when the increase rate of the maximum, the battery 1 terminal voltage V B
F1 is 1 / 4t, where t is the time until the maximum
CR is selected to be greater than 1.

ハイパスフィルタ4の出力端子bは、検出回路6の入
力端子cに接続されている。検出回路6はこの例では電
圧比較器7により構成され、電圧比較器7の反転入力端
子は検出回路6の入力端子cに、出力端子は検出回路6
の出力端子dにそれぞれ接続されている。また、電圧比
較器7の非反転入力端子には基準電圧Vthが印加されて
いる。
The output terminal b of the high pass filter 4 is connected to the input terminal c of the detection circuit 6. The detection circuit 6 is composed of a voltage comparator 7 in this example. The inverting input terminal of the voltage comparator 7 is the input terminal c of the detection circuit 6, and the output terminal is the detection circuit 6.
Are respectively connected to the output terminals d of. The reference voltage Vth is applied to the non-inverting input terminal of the voltage comparator 7.

検出回路6の出力端子dはフリップフロップ8のリセ
ット端子Rに接続されている。フリップフロップ8のセ
ット端子Sには、電源投入時やスイッチ等の動作に連動
して発生するスタートパルスが印加される。フリップフ
ロップ8の出力端子Qは、充電制御回路2の制御端子に
接続されている。充電制御回路2はフリップフロップ8
の出力端子Qが高レベルのとき急速充電状態となり、低
レベルのとき充電制御状態となる。充電制御状態では蓄
電池1の充電を完全に停止させるか、または充電電流を
減少させる。
The output terminal d of the detection circuit 6 is connected to the reset terminal R of the flip-flop 8. To the set terminal S of the flip-flop 8, a start pulse that is generated when the power is turned on or in association with the operation of a switch or the like is applied. The output terminal Q of the flip-flop 8 is connected to the control terminal of the charging control circuit 2. The charge control circuit 2 is a flip-flop 8
When the output terminal Q of is at a high level, it is in a rapid charge state, and when it is at a low level, it is in a charge control state. In the charge control state, the charging of the storage battery 1 is completely stopped or the charging current is reduced.

次に、第1図の充電回路の動作を第2図の電圧波形図
を参照して説明する。
Next, the operation of the charging circuit of FIG. 1 will be described with reference to the voltage waveform diagram of FIG.

充電回路の電源投入時またはスイッチ動作等に連動し
て発生するスタートパルスがフリップフロップ8のセッ
ト端子Sに加わると、フリップフロップ8の出力端子Q
は高レベルとなり、急速充電状態となる。この状態では
充電用電源3から蓄電池1に大電流が供給され、急速充
電が開始される。この充電過程において、蓄電池1の端
子電圧VBは第2図に(a)に示すように充電初期は電圧
の上昇が急激であり、充電中期には電圧の上昇が緩やか
となり、充電末期は再び急激な電圧上昇を示してピーク
に達した後、下降し始める。
When a start pulse generated at power-on of the charging circuit or in conjunction with a switch operation is applied to the set terminal S of the flip-flop 8, the output terminal Q of the flip-flop 8
Becomes a high level, and the battery is in a rapid charge state. In this state, a large current is supplied from the charging power supply 3 to the storage battery 1, and rapid charging is started. In this charging process, the terminal voltage V B of the storage battery 1 shows a sharp increase in voltage at the initial stage of charging, as shown in FIG. It shows a rapid voltage rise, peaks and then begins to fall.

充電末期に達すると、蓄電池1の陽極から酸素ガスが
発生することにより、密閉形の蓄電池の場合は第2図
(a)に破線で示すように内圧Pが上昇する。ここで、
充電末期において酸素ガスが発生している時点での蓄電
池1の端子電圧VBの波形には、第2図(a)中に○で囲
んだ拡大図に示されるような微小電圧変動が断続的に現
われる。この微小電圧変動の周波数成分は、蓄電池1の
充電量の変化に対応する端子電圧VBのマクロ的な変化の
周波数成分より十分に高い。また、この微小電圧変動の
レベルは変動の出現当初は小さいが、充電がさらに進ん
で酸素ガスの発生量が多くなると、微小電圧変動のレベ
ルも大きくなる。
At the end of charging, oxygen gas is generated from the anode of the storage battery 1, so that in the case of a sealed storage battery, the internal pressure P increases as shown by the broken line in FIG. 2 (a). here,
In the waveform of the terminal voltage V B of the storage battery 1 at the time when oxygen gas is generated at the end of charging, minute voltage fluctuations as shown in the enlarged view circled in FIG. 2 (a) are intermittent. Appears in. The frequency component of this minute voltage fluctuation is sufficiently higher than the frequency component of the macroscopic change of the terminal voltage V B corresponding to the change of the charge amount of the storage battery 1. The level of the minute voltage fluctuation is small at the beginning of the fluctuation, but the level of the minute voltage fluctuation increases as the charging proceeds further and the amount of generated oxygen gas increases.

今、第3図(a)において充電末期における端子電圧
VBの上昇率が最大となる時刻t aから、端子電圧VBが最
大値Vpとなる時刻t bまでの時間をt1(sec)とすると、
充電末期における端子電圧VBのマクロ的な変化の周波数
成分の最大値f2(Hz)は、破線で示すように周期が約4t
1であるから、概略次式(1)で表わされる。
Now, in FIG. 3 (a), the terminal voltage at the end of charging
From the time ta to increase rate is the maximum of V B, when the time until the time tb when the terminal voltage V B is the maximum value Vp and t1 (sec),
The maximum value f2 (Hz) of the frequency component of the macroscopic change of the terminal voltage V B at the end of charging has a period of about 4t as shown by the broken line.
Since it is 1, it is roughly expressed by the following equation (1).

f2=1/4t1 …(1) また、蓄電池1の端子電圧VBの時間変化に対する微分
値dVB/d tの上昇率が最大となる時刻からdVB/d tが最大
となる時点までの時刻をt2とすると、充電末期における
端子電圧VBのマクロ的な変化の周波数成分の最大値f3
(Hz)は、概略次式(2)で表わされる。
f2 = 1 / 4t1 (1) In addition, the time from the time when the rate of increase of the differential value dV B / dt with respect to the time change of the terminal voltage V B of the storage battery 1 becomes maximum to the time when dV B / dt becomes the maximum, Let t2 be the maximum value f3 of the frequency component of the macroscopic change of the terminal voltage V B at the end of charging.
(Hz) is roughly expressed by the following equation (2).

f3=1/4t2 …(2) ところで、一般に歪波の周波数成分は三角関数で表示
されるが、三角関数は微分してもその周波数は変化しな
いことから、式(1)と(2)は通常ほぼ同一となる。
蓄電池1の端子電圧VBのマクロ的変化の最高周波数成分
は算出の容易な式(1)で求めればよいが、蓄電池1の
種類や周囲温度および充放電の履歴によっては、第3図
(b)のように充電末期において蓄電池1の端子電圧VB
がピークを示さないことがあり、このような場合は、式
(2)で求めればよい。
f3 = 1 / 4t2 (2) By the way, the frequency component of the distorted wave is generally displayed by a trigonometric function, but since the frequency does not change even if the trigonometric function is differentiated, the formulas (1) and (2) are It is usually almost the same.
The maximum frequency component of the macroscopic change in the terminal voltage V B of the storage battery 1 may be obtained by the equation (1) that is easy to calculate, but depending on the type of the storage battery 1, the ambient temperature and the history of charging / discharging, FIG. ), The terminal voltage V B of the storage battery 1 at the end of charging
Sometimes does not show a peak, and in such a case, it can be obtained by the equation (2).

従って、ハイパスフィルタ4の低域遮断周波数f1を、
式(1)または(2)に示す周波数f2,f3より高く選定
すれば、ハイパスフィルタ4の出力においては、蓄電池
1の端子電圧VBの上昇率が最大となる時点のマクロ的な
変化に対応した出力よりも、微小電圧変動の周波数成分
に対応した出力の方が大きくなる。すなわち、ハイパス
フィルタ4によって後者の微小電圧変動の周波数成分を
抽出することができる。
Therefore, the low cutoff frequency f1 of the high pass filter 4 is
If it is selected higher than the frequencies f2 and f3 shown in the formula (1) or (2), the output of the high-pass filter 4 corresponds to a macroscopic change at the time when the rising rate of the terminal voltage V B of the storage battery 1 becomes maximum. The output corresponding to the frequency component of the minute voltage fluctuation is larger than the output. That is, the high-pass filter 4 can extract the latter frequency component of the minute voltage fluctuation.

なお、蓄電池1の端子電圧VBのマクロ的変化の周波数
成分の最大値f2,f3および微小電圧変動の周波数成分
は、蓄電池1の種類や周囲温度、充電電流および充放電
の履歴等によって変化するが、f2,f3はほぼ0.001Hz以下
であり、微小電圧変動の周波数成分はほぼ0.01〜10Hzの
範囲内で約1桁以上の差がある。両者の幾何平均値に近
い値をハイパスフィルタ4の低域遮断周波数f1に設定す
れば、f2,f3および微小電圧変動の周波数成分が多少変
動しても、微小電圧変動の周波数成分を抽出できる。
The maximum values f2, f3 of the frequency component of the macroscopic change of the terminal voltage V B of the storage battery 1 and the frequency component of the minute voltage fluctuation change depending on the type of the storage battery 1, the ambient temperature, the charging current, the charge / discharge history, and the like. However, f2 and f3 are approximately 0.001 Hz or less, and the frequency components of minute voltage fluctuations have a difference of approximately one digit or more within the range of approximately 0.01 to 10 Hz. By setting the value close to the geometric mean value of both to the low cutoff frequency f1 of the high-pass filter 4, even if the frequency components of f2, f3 and the minute voltage fluctuation fluctuate to some extent, the frequency component of the minute voltage fluctuation can be extracted.

このようにハイパスフィルタ4の出力端子bには、第
2図(b)に示すように蓄電池1の端子電圧VBの微小電
圧変動に対応した出力が現れる。このハイパスフィルタ
4の出力は検出回路6に入力され、電圧比較器7で基準
電圧Vthと比較される。電圧比較器7の出力は第2図
(c)に示すようにハイパスフィルタ4の出力がVthを
越えたとき低レベルとなり、フリップフロップ8をリセ
ット状態とする。フリップフロップ8の出力端子Qはリ
セット状態において低レベルとなるから、充電制御回路
2は充電制御状態となり、蓄電池1の充電を停止させる
か、または充電電流を減少させる。
This output terminal b of the high-pass filter 4 so that the output appears corresponding to the minute voltage variation of FIG. 2 (b) the terminal voltage of the battery 1 as shown in V B. The output of the high pass filter 4 is input to the detection circuit 6 and compared with the reference voltage Vth by the voltage comparator 7. The output of the voltage comparator 7 becomes low level when the output of the high-pass filter 4 exceeds Vth as shown in FIG. 2 (c), and the flip-flop 8 is reset. Since the output terminal Q of the flip-flop 8 is at a low level in the reset state, the charge control circuit 2 is in the charge control state and either stops charging the storage battery 1 or reduces the charging current.

このようにして蓄電池1の充電末期に端子電圧波形に
現われる微小電圧変動をハイパスフィルタ4により検出
し、このハイパスフィルタ4の出力が基準電圧Vthで与
えられる設定値に達したとき充電を制御することによっ
て、蓄電池1を過充電を起こすことなく常に適切な量ま
で充電することができる。すなわち、充電電圧特性が蓄
電池の種類や充電電流および周囲温度等によって種々異
なるのに対して、上記のような微小電圧変動は充電末期
に必ず現われる現象であるため、これを利用して充電末
期を検出することで充電を制御すれば、過充電となるこ
とはない。
In this way, the minute voltage fluctuation appearing in the terminal voltage waveform at the end of charging of the storage battery 1 is detected by the high-pass filter 4, and the charging is controlled when the output of the high-pass filter 4 reaches the set value given by the reference voltage Vth. Thus, the storage battery 1 can always be charged to an appropriate amount without overcharging. That is, while the charging voltage characteristics vary depending on the type of storage battery, charging current, ambient temperature, etc., the minute voltage fluctuations described above are a phenomenon that always appears at the end of charging. If charging is controlled by detecting it, overcharging will not occur.

また、充電の終わった蓄電池を誤って再充電しようと
した場合でも、充電末期と同様に酸素ガスが発生して微
小電圧変動が生じ、充電制御を行なうことができるの
で、過充電を防止することが可能である。
In addition, even if an attempt is made to recharge a charged storage battery by mistake, oxygen gas is generated as in the last stage of charging, and a slight voltage fluctuation occurs, and charge control can be performed. Is possible.

同様に乾電池を接続して充電しようとした場合でも、
同様にガスが発生して微小電圧変動が生じ、充電制御を
行なうことができるので、誤充電を防止することができ
る。
Similarly, even if you try to charge by connecting dry batteries,
Similarly, since gas is generated and a minute voltage fluctuation occurs, charge control can be performed, and thus erroneous charge can be prevented.

さらに、蓄電池を複数本直列接続して充電する場合に
は、充電末期において最も電気容量の小さい蓄電池の微
小電圧変動が最初に現われ、その時点で全ての蓄電池の
充電が制御されるので、電気容量の小さい蓄電池が過充
電状態となるようなことはない。このため蓄電池を複数
本直列にして同時に充電する場合、従来のように充電電
圧特性の揃った蓄電池を選別するという手間を省くこと
ができる。
Furthermore, when multiple storage batteries are connected in series and charged, a minute voltage fluctuation of the storage battery with the smallest electric capacity appears first at the end of charging, and the charging of all storage batteries is controlled at that time, so the electric capacity A storage battery with a small charge will not be overcharged. Therefore, when a plurality of storage batteries are connected in series and charged simultaneously, it is possible to save the trouble of selecting storage batteries having uniform charging voltage characteristics as in the related art.

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例え
ば第1図ではハイパスフィルタ4を抵抗とコンデンサと
演算増幅器とからなるアクティブフィルタにより構成し
たが、他の方式のアクティブフィルタでもよく、演算増
幅器を用いないパッシブフィルタでもよく、またディジ
タルフィルタでもよい。更に、交流電源の周波数等によ
る誤動作を防ぎ動作を安定させるために、ローパスフイ
ルタの機能をハイパスフィルタに付加したバンドパスフ
ィルタを用いてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in FIG. 1, the high-pass filter 4 is composed of an active filter composed of a resistor, a capacitor and an operational amplifier, but other types of active filters may be used. It may be a passive filter that does not use a filter or a digital filter. Further, a bandpass filter in which a lowpass filter function is added to a highpass filter may be used in order to prevent erroneous operation due to the frequency of the AC power supply and stabilize the operation.

また、第1図では検出回路6を電圧比較器7のみで構
成したが、第4図〜第10図に示すように構成してもよ
い。第4図は電圧比較器7の反転入力端子の前に整流回
路11を挿入した例である。整流回路11は図では1個のダ
イオードを用いた半波整流回路を示したが、全波整流回
路でもよく、またダイオードと演算増幅器とを組合わせ
た理想ダイオード回路でもよいし、絶対値回路であって
もよい。
Further, although the detection circuit 6 is composed of only the voltage comparator 7 in FIG. 1, it may be structured as shown in FIGS. 4 to 10. FIG. 4 shows an example in which the rectifier circuit 11 is inserted before the inverting input terminal of the voltage comparator 7. Although the rectifier circuit 11 shows a half-wave rectifier circuit using one diode in the figure, it may be a full-wave rectifier circuit, an ideal diode circuit combining a diode and an operational amplifier, or an absolute value circuit. It may be.

第5図は電圧比較器7の反転入力端子の前に、ハイバ
スフィルタ4の出力の最大値と最小値との差を出力する
ピーク・ツー・ピーク検出回路12を挿入したものであ
る。このようにすると電圧比較器7の入力レベルが2倍
となり、検出精度が向上する。
In FIG. 5, a peak-to-peak detection circuit 12 for outputting the difference between the maximum value and the minimum value of the output of the high-pass filter 4 is inserted before the inverting input terminal of the voltage comparator 7. In this way, the input level of the voltage comparator 7 is doubled and the detection accuracy is improved.

第6図は整流回路11と電圧比較器7との間に積分回路
13を挿入した例であり、第7図はピーク・ツー・ピーク
検出回路12と電圧比較器7との間に積分回路13を挿入し
た例である。第6図および第7図のように構成すると、
ノイズによる誤動作、あるいは蓄電池の端子に充電回路
の給電端子を接触接続して電流を供給する場合の振動・
衝撃による接触抵抗の変化が引起こすハイパスフィルタ
4の出力変化に起因する誤動作を防止することができ
る。
FIG. 6 shows an integrating circuit between the rectifier circuit 11 and the voltage comparator 7.
This is an example in which 13 is inserted, and FIG. 7 is an example in which an integrating circuit 13 is inserted between the peak-to-peak detection circuit 12 and the voltage comparator 7. When configured as shown in FIGS. 6 and 7,
Malfunction due to noise or vibration when supplying current by contacting the power supply terminal of the charging circuit to the terminal of the storage battery
It is possible to prevent malfunction caused by a change in output of the high-pass filter 4 caused by a change in contact resistance due to impact.

第8図は電圧比較器7の反転入力端子の前に、ハイパ
スフィルタ4の出力のピークを検出して保持するピーク
検出回路14を挿入したものである。このピーク検出回路
14を設けると、ハイパスフィルタ4の出力のピーク値の
変化だけが電圧比較器7に入力されるので、ハイパスフ
ィルタ4の出力が基準電圧Vthを越えたことを電圧比較
器7でより容易に検出できる。この場合、ハイパスフィ
ルタ4の出力が一旦基準電圧Vthを越えると、電圧比較
器7の出力が低レベル状態を維持するので、第1図にお
けるフリップフロップ8を省略することもできる。
In FIG. 8, a peak detection circuit 14 for detecting and holding the peak of the output of the high pass filter 4 is inserted in front of the inverting input terminal of the voltage comparator 7. This peak detection circuit
By providing 14, since only the change in the peak value of the output of the high pass filter 4 is input to the voltage comparator 7, it is easier for the voltage comparator 7 to detect that the output of the high pass filter 4 exceeds the reference voltage Vth. it can. In this case, once the output of the high-pass filter 4 exceeds the reference voltage Vth, the output of the voltage comparator 7 maintains the low level state, so the flip-flop 8 in FIG. 1 can be omitted.

第9図は第8図と第4図を組合わせてピーク検出回路
14の前段に整流回路11を挿入したものであり、また第10
図は第8図と第5図とを組合わせてピーク検出回路14の
前にピーク・ツー・ピーク検出回路12を挿入したもので
ある。
FIG. 9 is a peak detection circuit combining FIG. 8 and FIG.
A rectifier circuit 11 is inserted in front of 14, and
The figure shows a combination of FIG. 8 and FIG. 5 in which the peak-to-peak detection circuit 12 is inserted before the peak detection circuit 14.

なお、蓄電池1の端子から第8図と第10図におけるピ
ーク検出回路12までの間に、ノイズや振動・衝撃による
誤動作を防止するためのフィルタを挿入すれば、信頼性
がより向上する。
If a filter for preventing malfunction due to noise, vibration, or shock is inserted between the terminal of the storage battery 1 and the peak detection circuit 12 in FIGS. 8 and 10, reliability is further improved.

さらに、第1図ではハイパスフィルタ4と検出回路6
とを直接接続したが、両回路の間に増幅器を挿入して検
出感度の向上を図ることも可能である。
Further, in FIG. 1, the high-pass filter 4 and the detection circuit 6
Although and were directly connected, it is also possible to improve the detection sensitivity by inserting an amplifier between both circuits.

また、本発明に基づく充電制御は例えばタイマー制
御,電圧制御,温度制御等の従来の充電制御法と組合わ
せて実施することも可能である。
Further, the charging control according to the present invention can be carried out in combination with a conventional charging control method such as timer control, voltage control, temperature control or the like.

(発明の効果) 本発明によれば、蓄電池の充電末期において端子電圧
波形中に現れる,充電量に対応した端子電圧変化より高
い周波数成分である微小電圧変動分をハイパスフィルタ
により検出し、このハイパスフィルタの出力が設定値に
達したことを検出して蓄電池の充電を制御する構成とし
たことにより、蓄電池の種類や充電電流および周囲温度
等による充電電圧特性の変化によらず確実に充電末期を
検出して充電を制御でき、過充電による蓄電池の寿命低
下を防止することが可能となる。
(Effect of the Invention) According to the present invention, a minute voltage fluctuation component, which is a frequency component higher than the terminal voltage change corresponding to the charge amount, which appears in the terminal voltage waveform at the end of charging of the storage battery is detected by the high pass filter, and this high pass filter The configuration that controls the charging of the storage battery by detecting when the output of the filter has reached the set value ensures the end of charging regardless of changes in the charging voltage characteristics due to the type of storage battery, charging current, ambient temperature, etc. It is possible to detect and control charging, and it is possible to prevent the life of the storage battery from being shortened due to overcharging.

また、充電完了後の蓄電池を誤って充電した場合、速
やかに充電制御状態になるので、過充電が防止され、乾
電池を誤って充電しようとした場合でも、直ちに充電制
御状態となり、誤充電が防止される。
Also, if the storage battery after charging is mistakenly charged, it goes into the charge control state immediately, so overcharging is prevented, and even if you try to charge the dry cell by mistake, it immediately goes into the charge control state and prevents incorrect charging. To be done.

さらに、蓄電池を複数本直列接続して充電する場合に
は、充電末期において電気容量の小さい蓄電池の微小電
圧変動が現れた時点で全ての蓄電池の充電が制御される
ので、電気容量の小さい蓄電池が過充電状態となること
がなく、充電電圧特性の揃った蓄電池を選別する必要が
ない。
Furthermore, when a plurality of storage batteries are connected in series and charged, the charging of all storage batteries is controlled at the time when a minute voltage fluctuation of the storage batteries with a small electric capacity appears at the end of charging, so that a storage battery with a small electric capacity is used. There is no need to select a storage battery having a uniform charging voltage characteristic without being overcharged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係る蓄電池の充電回路の構
成を示す図、第2図および第3図は同実施例の動作を説
明するための電圧波形図、第4図〜第10図は本発明にお
ける検出回路の他の構成例を示す図である。 1……蓄電池、2……充電制御回路、3……充電用電
源、4……ハイパスフィルタ、5……検出回路。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a charging circuit for a storage battery according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are voltage waveform diagrams for explaining the operation of the embodiment, and FIGS. The figure is a diagram showing another configuration example of the detection circuit in the present invention. 1 ... Storage battery, 2 ... Charging control circuit, 3 ... Charging power source, 4 ... High-pass filter, 5 ... Detection circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】蓄電池の充電末期における端子電圧波形中
に現われる、充電量に対応した端子電圧変化より高い周
波数成分からなる微小電圧変動を抽出するハイパスフイ
ルタと、 このハイパスフィルタの出力が設定値に達したことを検
出する検出手段と、 この検出手段の出力により前記蓄電池の充電を制御する
充電制御手段とを備えたことを特徴とする蓄電池の充電
回路。
1. A high-pass filter for extracting a minute voltage fluctuation that appears in a terminal voltage waveform at the end of charging of a storage battery and has a frequency component higher than the terminal voltage change corresponding to the charge amount, and the output of this high-pass filter is set to a set value. A storage battery charging circuit comprising: a detection unit that detects that the storage battery has reached and a charging control unit that controls the charging of the storage battery by the output of the detection unit.
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