JP2553531B2 - 二次電池充電制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、二次電池の充電器を構成する二次電池充電
制御回路に関するものである。

従来の技術 近年、ポータブルビデオやパーソナルコンピュータ用
電源として、密閉形ニッケルカドミウム電池や鉛シール
電池等の二次電池が多く使用されている。

これらの二次電池の充電の終了を検出する回路として
充電電圧の上限を検出する方法や充電電圧のピークを検
出する方法が代表例として上げられる。

以下、図面を参照しながら上記従来の充電電圧のピー
クを検出することにより、二次電池の充電の終了を検出
する充電制御回路について説明する。

第４図は従来の充電の完了を検知する回路として、第
２図に示す電池充電圧特性のうち、ピーク点Ｐを検出す
る回路を備え、充電の完了を検知する回路により検出が
不可能な場合に電池を保護するために充電時間を制限す
る充電制御タイマを備えた充電制御回路である。

この第４図において、21は電源トランス、22は整流ス
タック、23は平滑コンデンサでこれら21、22、23により
充電器の電源部をなす。24、25はスイッチの役割を果た
すトランジスタ、26、27および28は抵抗、29は電圧比較
を行う演算増幅器、30は抵抗、31はダイオード、32はコ
ンデンサで電池の充電電圧特性のピーク点を追憶する回
路をなす。33はコンデンサ32の電荷を放電するためのス
イッチ、34は充電される二次電池である。以上のように
構成された充電の完了を検知する回路として電池の充電
電圧特性のピーク点を検出する回路について、以下その
動作について説明する。

まず、放電済の二次電池34を第４図に示すように接続
し、スイッチ33によりコンデンサ32の電荷を放電した
後、スイッチ33を開き、トランス21の１次側を交流電源
に接続する。２次電池34に残った電荷は、抵抗30、ダイ
オード31を通じてコンデンサ32を充電する。この場合、
演算増幅器29は非反転入力の方が反転入力に比較してダ
イオード31の順方向電圧分だけ高くバイアスされるた
め、出力はハイレベル“H"を出力する。電源投入時に
は、演算増幅器29は抵抗28、27を通じてトランジスタ25
をバイアスする。トランジスタ25および抵抗26を介し
て、トランジスタ25に接続されたトランジスタ24もバイ
アスされ、ON状態となる。ON状態となったトランジスタ
24は、トランス21および整流スタック22および平滑コン
デンサ23から構成された直流電源部と、二次電池34とを
接続し、充電を行う。

充電中の電池電圧は第２図に示す様にピーク点Ｐまで
は上昇し続け、その後は降下する。ンサ32の電圧は電池
電圧に追従して上昇し続け、やがてピーク点Ｐに達しそ
の値を保持する。電池電圧が上昇している期間は抵抗3
0、ダイオード31を通じてコンデンサ32を充電している
ので、ダイオード31は順方向にバイアスされ、演算増幅
器29も非反転入力側の方が反転入力より高くバイアスさ
れ出力はハイレベル“H"を出力している。

やがて充電が完了に近づき、電池電圧がピーク点Ｐよ
り降下を始めると、コンデンサ32の電圧の方が電池34の
電圧より高くなり、コンデンサ32の電荷はダイオード31
を逆バイアスする。従って、演算増幅器29は反転入力の
方が非反転入力より高電位にバイアスされ、出力はロー
レベル“L"を出力し、トランジスタ25および24はバイア
スされなくなり、OFF状態となり充電を終了する。

充電の完了を検知する回路として、電池の充電電圧特
性のピーク点を検出する回路構成を有する充電制御回路
は、以上のようにして動作する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記従来の構成を有する充電制御回路で
は、充電電圧のピーク値から設定値以上の電圧降下が生
じた際に、充電制御が行われる。しかし、この設定値は
回路の定数として設定され、ピーク電圧の値に関係なく
一定である。このため、定格電圧が異なる電池を充電し
た場合、電池の電圧が大きくなるほど充電不足に陥る傾
向があり、逆に電圧が小さくなるほど過充電状態とな
り、電池の劣化が促進される。このような現象に対応す
るには、電池の定格電圧に応じて回路の定数を変更しな
ければならず、充電制御回路としての汎用性に欠いてし
まうという問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、充電制御の設定値を電池
の定格電圧に適した値に可変する機能を有し、汎用性を
具備した充電制御回路を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の充電制御回路は、
被充電電池の電圧によってコンデンサを充電する手段
と、このコンデンサの電圧が基準電圧よりも高くなった
際に、ローレベルを出力する比較器と、比較器が反転す
るまでの時間をカウントする手段と、このカウント値の
最小値を記憶する記憶手段と、カウント値が記憶値より
も設定値以上増加した時に充電電流を段階的に下げる充
電制御回路とを有する充電制御回路であり、カウント値
の最小値から検出された被充電電池の電圧を基にして算
出された値に応じて前記設定値を可変する可変手段を備
えたものである。

作用 この構成により、定格電圧の異なる電池を充電した場
合、充電制御の設定値を電池電圧に適応した値に可変す
ることにより、被充電電池に適した充電を行うことが可
能となり、過充電による電池の劣化防止に加え、充電効
率が向上することとなる。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。

第１図は二次電池を充電する際、この二次電池の電圧
を検出する手段と、充電制御の設定値を検出された電圧
に適応した値に可変させる手段を具備した充電制御回路
の構成を示すものである。

この第１図において、１は被充電電池である二次電
池、３は二次電池１の電圧によって充電されるコンデン
サである。２はこの二次電池１の電圧によりコンデンサ
３を充電するための手段である。４はコンデンサ３をリ
セットするためのリセット回路、５は比較器６の非反転
入力に接続された基準電圧発生回路である。６は基準電
圧発生回路５による基準電圧とコンデンサ３の電圧を比
較するための比較器、７はコンデンサ３の充電開始から
比較器６の反転出力が出力されるまでの時間をカウント
するカウント手段であり、このカウントされた値をもと
に電池電圧を検出する。８はカウント手段７でカウント
された値の最小値を記憶するための記憶手段である。９
は記憶手段８によって記憶されているカウント最小値
と、カウント手段７による計測された現在のカウント値
とを比較する比較手段である。本実施例では、この比較
手段７に被充電電池の定格電圧に対応した設定値を演算
し、これを可変する可変手段を内蔵する構成とした。10
は充電電流制御回路であり、カウント手段７によるカウ
ント値が、記憶されたカウント値の最小値から、設定値
以上増加したことを比較手段９が判断した時、あるいは
トータルタイマ11、ピークタイマ12からの信号入力があ
った時に、充電電流を制御し、充電を完了させる。11は
充電開始から充電時間を制御する充電時間制御トータル
タイマ、12は二次電池１の電圧がピーク値から設定電圧
以上降下しなかった場合、充電を終了するピークタイマ
である。13は二次電池１を充電するための直流安定化電
源である。

以上のように構成された充電制御回路について、第３
図に示す本発明の二次電池充電回路の制御フローチャー
トを参照しながら、その動作を説明する。

最初に、放電された状態にある二次電池１を第１図に
示すように接続し、直流安定化回路により二次電池１の
充電を開始する。この時、トータルタイマ11とピークタ
イマ12をスタートさせ、リセット回路４をOFFにして解
除する。また同時にカウント手段７のカウントもスター
トさせる。この際、コンデンサ３は、被充電電池である
二次電池１の電圧によって、これを充電する手段２を通
じて充電される。このコンデンサ３の電圧が基準電圧発
生回路５の電圧より高くなると、比較器６の出力は反転
出力となる。

ここでカウント手段７はカウントされた値から二次電
池１の電圧を検出する。カウント手段７は、カウントを
停止すると同時に、リセット回路４に信号を出し、コン
デンサ３を放電させる。次に、比較手段９は、記憶手段
８に記憶されているカウント値と、カウント手段７によ
りカウントされた現在のカウント値を比較する。この
時、カウント手段によってカウントされた値の方が小さ
ければ、その値を記憶手段８に記憶し、同時にピークタ
イマをリセットとし、スタートさせる。このような手順
を繰り返し、二次電池１に充電を続けると、充電中の電
池電圧は、第２図に示すようにピーク値まで上昇し続け
る。

二次電池１の電圧がピーク値に達すると、暫時降下を
始める。この電池電圧の降下に対応して、カウント手段
７によってカウントされた値は二次電池１がピーク値に
達した点で最小となり、その後増加する様になる。

このピーク値に達した点において、比較手段９に内蔵
された可変手段は、充電制御に用いられる設定値を、カ
ウント手段７により検出された電圧に適応した値に可変
する。

二次電池１の電圧が上昇している期間、カウント手段
７によってカウントされた値は、記憶手段８に記憶され
ている値よりも常に小さい。この期間中、二次電池１
は、充電電流制御手段により充電され続ける。

充電が完了に近づき、二次電池１の電圧がピーク点Ｐ
に達し、この電圧が降下を開始する。記憶手段８に記憶
された値は、カウント手段によるカウント値に比べて小
さくなる。比較手段９が、この二次電池１の電圧降下が
継続し、電圧降下の幅が設定値以上に達すると、充電電
流制御手段10を制御し、充電を終了させる。

充電時における雰囲気温度の変化、電池の劣化状態な
どの要因により、二次電池１の電圧がピーク値から設定
値以上降下しないことがある。二次電池の充電電圧の変
化を掌握し、電圧特性のピークを検出することによっ
て、充電の完了を検知する回路では、充電完了時を検出
することが不可能となる。このため、通常の状態にて上
記検出手段を用いて充電した場合に、これに要する時間
より少し長い時間に設定したトータルタイマ11によっ
て、充電を制御する。

しかし、この現象が充電初期段階に発生した場合、ト
ータルタイマ11のみによる制御では、二次電池１に対し
て過充電状態となる。このため、ピークタイマ12によっ
て充電を制御する必要が生じる。本実施例においては第
１図の７、８、９、10、11、12の各要素はマイクロコン
ピュータによって実現した。

発明の効果 以上のように本発明は、定格電圧の異なる電池を充電
する場合には充電制御の設定値を被充電電池の電圧に適
応した値に変更することにより、電池に適した充電を行
える。このため充電器としての汎用性に富み、その実用
効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の二次電池充電回路の一実施例を示す回
路図、第２図は二次電池の充電電圧特性と相対的カウン
ト値の特性を示す図、第３図は本発明の二次電池充電制
御回路の一実施例の充電制御を説明したフローチャー
ト、第４図は従来例を示す回路図である。 １……二次電池、２……電池電圧によってコンデンサ３
を充電する手段、３……コンデンサ、４……リセット回
路、５……基準電圧発生回路、６……比較器、７……カ
ウント手段、８……記憶手段、９……比較手段、10……
充電電流制御回路、11……トータルタイマ、12……ピー
クタイマ、13……直流安定化電源。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被充電電池の電圧によってコンデンサを充
   電する手段と、このコンデンサの電圧が予め定められた
   基準電圧よりも高くなった際に、ローレベルを出力する
   比較器を有する比較手段と、比較器が反転するまでの時
   間を時間をカウントするカウント手段と、前記コンデン
   サを放電するリセット回路と、カウントされた値の最小
   値を記憶する記憶手段と、前記カウントされた値が記憶
   値よりも設定値以上増加した時、充電電流を段階的に下
   げる充電電源制御回路と、前記設定値を可変する可変手
   段とを備え、 前記可変手段が、カウントされた値の最小値から検出さ
   れた被充電電池の電圧に応じて前記設定値を可変するこ
   とを特徴とする二次電池充電制御回路。