JP2590853B2 - 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、二次電池の充電に用いられる二次電池充電
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ハンドヘールドコンピュー
タ用電源として、密閉形ニッケルカドミウム電池（ニカ
ド電池）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挙げられる。

以下、図面を参照しながら上述した従来の充電電圧の
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図は従来の充電完了を検知する回路として、第２
図Ａに示す電池銃電電圧特性のうち、ピーク点Ｐを検出
する回路を備え充電状態を表示するLED回路を具備した
充電制御回路である。

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
の電源部を構成する。24,25はスイッチの役割を果たす
トランジスタ、26,27,28は抵抗、29は充電状態を表示す
るLED、30は電圧比較を行う演算増幅器、31は抵抗、32
はダイオード、33はコンデンサで電池35の充電電圧特性
のピーク点を記憶する回路である。34はコンデンサ33の
電荷を放電するスイッチ、35は充電される二次電池であ
る。

以上、第４図のように構成された充電完了を検知する
回路として、電池の充電電圧特性のピーク点を検出する
回路を備え、充電時にLEDの点灯によって充電状態を表
示する回路を具備する充電制御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35を、第４図に示すように接
続し、スイッチ34によりコンデンサ33の充電電荷を放電
後、スイッチ34を開き、トランス21の１次側を交流電源
に接続する。電池35の電荷は、抵抗31、ダイオード32を
通じてコンデンサ33を充電する。この場合、演算増幅器
30は非反転入力の方が反転入力に比較してダイオード32
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。この時、LED29は点灯し、充
電中を表示する。電源投入時は演算増幅器30は抵抗27を
通じてトランジスタ25をバイアスし、トランジスタ25お
よび抵抗26を介してそれに接続されたトランジスタ24も
バイアスし、ON状態とする。ON状態となったトランジス
タ24はトランス21、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、電池35を接続し充電
を行う。充電中の電池電圧は第２図Ａ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。コンデンサ
33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31、ダイオード32を通じてコンデンサ33
を充電しているのでダイオード32は順方向にバイアスさ
れ、演算増幅器30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33の電圧の方が電池35
の電圧より高くなり、コンデンサ33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30は反転入力
の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状態となって充電を終了し、LED29は
消灯して充電終了を表示する。

以上のように、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を備え、充電
時にLEDの点灯によって充電状態を表示する回路であっ
た。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような回路構成では、充電済の電
池を再充電した場合、その時の充電電圧特性は第２図Ｂ
に示す様に電池に対して過充電となり、電池のサイクル
寿命の低下の原因となる。

本発明は、上記欠点に鑑み充電中に電池電圧がピーク
値から設定値以上、降下した時に充電を完了させる手段
の中の設定値を充電開始からの時間により変化させるこ
とによって、過充電時にはより速く充電を完了させる手
段を備え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 この目的を達成するために本発明の充電制御回路は、
充電の完了を検出する回路と、充電時間をカウントする
タイマーと、そのタイマーからの信号により、充電制御
の設定値を可変する回路とから構成されている。

作用 この構成により、充電回路によって、充電初期の時は
充電制御の設定値を本来の設定値よりも小さくすること
により、満充電状態にある二次電池に対して充電を行う
時間の短縮、すなわち満充電状態の検出を速やかに行う
ことで、過充電に起因する電池の劣化をより少なくする
機能を有することとなる。

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図は充電中に電池電圧がピーク値から設定値以
上、降下した時に充電を完了する充電制御手段と充電開
始からの時間によって、上記設定値を可変する手段を有
した二次電池充電制御回路の構成を示すものである。

第１図において、１は充電回路が充電する二次電池で
ある。２は二次電池１の電圧によってコンデンサ３を充
電するための手段である。３は電池１の電圧によって充
電されるコンデンサである。４はコンデンサ３をリセッ
トするためのリセット回路である。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である。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る。８はカウント手段７
でカウントされたカウント値の最小値を記憶するための
記憶手段でる。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による現在のカウント
値とを比較する比較手段である。10はカウント手段７に
よるカウント値が記憶手段によって記憶されたカウント
最小値よりも設置値以上増加、すなわち二次電池の電圧
が設定値降下したことを比較手段９が判断した時に充電
電流を制御し、充電を完了する手段を有する充電電流制
御回路である。11は充電開始からの時間をカウントする
タイマー回路、12は電池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、以下
その動作を充電制御のフローを示す第２図を参照して説
明する。まず、放電済の二次電池１を第１図に示すよう
に接続し、充電電流制御回路をスタートさせ、電池１の
充電を開始する。充電電流制御回路10に設定される設定
値をＰとする。次に、リセット回路４をOFFにして解除
すると同時にカウント手段７のカウントをスタートさせ
る。

この場合、コンデンサ３は電池電圧によってこれを充
電する手段２を通じて充電され、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。

タイマー回路によってカウントされる充電開始からの
経過時間が15分を経過する充電電流制御回路10に設定さ
れている設定値を2Pに変更する。

次に比較手段９により記憶手段８に記憶されているカ
ウント値と、現在のカウント値とを比較し、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に記憶する。これを繰り返して二次電池１
に充電を続けると、充電中の電池電圧は第２図Ａに示す
ようにピーク値まで上昇し続け、その後は降下する。こ
れに対応し、カウント手段７によってカウントした値
は、電池１のピーク点で最小となり、その後増加する。
電池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によって記憶されてい
る値よりも常に小さく、充電電流制御手段によって電池
１に充電を続ける。

やがて充電が完了に近づき、電池電圧がピーク点に達
し、降下を始めると記憶手段８によって記憶されている
値の方がカウント手段によってカウントされた値よりも
小さくなり、これが連続的に続くことを比較手段９によ
って認識し、充電電流制御手段10によって充電電流が可
変される。

又、第２図Ｂに示されるように二次電池の再充電時の
充電初期の電池電圧の降下によって充電を完了する場合
に対して、充電開始時には設定値をＰとし、15分後にタ
イマー回路11からの信号により、比較手段９で設定値を
2Pとし、充電初期の方が電池電圧の小さい降下で充電を
ストップさせることとなり、電流への過充電をより少な
くしている。第３図はこの充電制御を示すフローチャー
トであり、本実施例においては第１図の7,8,9,10,11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、充電開始からの時間によって
充電制御手段の設定値を変えることによって、満充電電
池の再充電時には充電初期の充電制御をより速く完了さ
せることにより、過充電とそれにともなう発熱等を抑
え、電池の劣化を防ぐことが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の二次電池充電制御回路の一実施例を示
す回路図、第２図A,Bは二次電池の充電電圧の特性図と
相対的カウント値との特性図、及び再充電時の電池電圧
の特性図、第３図は本発明の二次電池充電制御回路での
充電制御を説明したフローチャート、第４図は従来の二
次電池充電回路の一実施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……タイマー回路、12……直流安
定化電源。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二次電池の両端に接続された電池電圧検出
   部と、充電中に電池電圧がピーク値から設定値以上降下
   した時に充電を完了する充電制御手段と、充電開始から
   の時間によって上記設定値を可変する手段とを有した二
   次電池充電制御回路。
2. 【請求項２】設置値の可変手段が充電開始から一定時間
   までは設定値をＰとし、上記一定時間後は設定値をα・
   Ｐ（α＞１）とする手段である特許請求の範囲第１項記
   載の二次電池充電制御回路。