JP2636885B2

JP2636885B2 - 充電回路

Info

Publication number: JP2636885B2
Application number: JP11753888A
Authority: JP
Inventors: 元治北村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1988-05-14
Filing date: 1988-05-14
Publication date: 1997-07-30
Anticipated expiration: 2012-07-30
Also published as: JPH01291639A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はNi−Cdのような２次電池の充電回路に関する
ものである。

（従来の技術）従来マイクロコンピュータを充電コントローラに用い
た充電回路では充電コントローラの駆動のための電源を
充電電源部の一部出力が使用されているのが通例であっ
た。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら充電中の瞬時停電で、充電コントローラ
の電源電圧が所定値5.5〜4.5V以下になり、マイクロコ
ンピュータに記憶されていたそれまでの充電の経過デー
タが失われ、そのため停電復帰時に充電が初期状態から
再開されて過充電になる可能性があった。

その対策として充電コントローラの電源を被充電電池
から供給させる方法も考えられるが、この方法では充電
回路に被充電電池を装着したままで商用電源を切った場
合（長時間の停電や、被充電電池を充電回路に装着した
ままで、電源コンセントから充電回路のプラグを引き抜
いて放置した場合）、被充電電池の放電を伴い、満充電
まで充電された被充電電池の充電容量が減少するという
問題があり、その対策が必要となる。

また充電コントローラの電源を単に被充電電池から供
給させるだけでは、過放電電池を充電しょうとすると
き、充電コントローラに供給できるパワーが小さくて所
定の電圧値（4.5V〜5.5V）にならないため、急速充電回
路として初期スタートできないという問題があった。

本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、その
目的とするところはマイクロコンピュータからなる充電
コントローラの電力供給を充電電源の一部出力と被充電
電池の出力との双方から行って、瞬時停電時には被充電
電池の電力で充電コントローラの動作をバックアップ
し、且つ過放電状態の被充電電池が接続されている状態
では充電電源部の出力で充電コントローラに電源供給を
行なって確実に充電制御動作を開始できる充電回路を提
供するにある。

（課題を解決するための手段）本発明は商用電源から充電のための電力を得て充電電
流を被充電電池へ供給する充電電源部と、充電中の被充
電電池の電池電圧をデジタル量に変換してその値が所定
の条件を満たした時に被充電電池への充電電流を制御し
て急速充電からトリクル充電に切り変えるマイクロコン
ピュータからなる充電コントローラとを備えた充電回路
において、被充電電池を充電する充電電源部の一部出力
と被充電電池の出力をいずれからも電源として充電コン
トローラに供給可能な電源供給回路を備えるとともに、
被充電電池が充電電源部に接続されていることと商用電
源が接続通電されていることが共に検知されている状態
で充電コントローラのリセットを解除して充電コントロ
ーラの動作を開始させ、且つ商用電源の非通電状態の現
出時から一定時間商用電源の接続検知状態を維持するリ
セット制御手段を備えたものである。

（作用）本発明の充電回路では商用電源が接続通電され、且つ
被充電電池が接続されている条件では充電コントローラ
は被充電電池の充電状態のいかんに拘わらず、充電電源
部の出力で動作するための電源を得るため、充電制御動
作の開始が確実にでき、また商用電源が停電等で切断さ
れた場合には被充電電池の出力で充電コントローラを動
作させ、しかも商用電源の非接続状態が一定時間以上継
続されると充電コントローラをリセットするため、被充
電電池の放電を抑制できるのである。

（実施例）実施例１の構成図を示しており、接続される商用電源
２はヒューズ３と、外部へ雑音が漏れるのを遮断する雑
音遮断回路４とを通じて入力整流平滑回路５で整流平滑
されて、充電電源部１の入力電源となる。

充電電源部１は入力整流平滑回路５で整流平滑して得
られた直流をスイッチング回路６のスイッチングにより
間歇させて、高周波トランスＴの１次側に作用させ、２
次側巻線n₂₁から高周波電力を得、この高周波数電力を
整流器D₁,D₂で全波整流し、更に出力平滑回路８で平滑
して被充電電池Ｂに充電電流を供給するのである。また
別の巻線n₂₂から発生させる２次出力の一部を整流器D₃
で整流して２次側制御部電源回路11の電源を得、この２
次側制御部電源回路11の出力を上記充電電流を一定電流
に制御する出力定電流制御回路12の動作電源とするとと
もに、後述のマイクロコンピュータからなる充電コント
ローラ13の電源とする。

スイッチング回路６はスイッチング制御回路９により
制御されるもので、起動時には入力整流平滑回路５の出
力から得られる補助電源７で動作するスイッチング制御
回路９の制御の下でスイッチングを開始し、定常状態で
はスイッチング回路６を通じた間歇電力により得られる
１次側制御部電源回路10の出力で動作するスイッチング
制御回路９の制御の下でスイッチングを継続する。

スイッチング制御回路９は出力定電流制御回路12の電
流検知信号を１次２次絶縁回路14を通じて取り込み所定
の充電モードに応じた充電電流となるようにスイッチン
グ回路６のスイッチング動作を制御するもので、充電モ
ードの切換えは充電コントローラ13の信号により行い、
急速充電と、トリクル充電とに切り換える。

而して充電電源部１はスイッチング回路６、補助電源
７、スイッチング制御回路９、１次側制御部電源回路1
0、高周波トランスＴ、出力平滑回路８、２次側制御部
電源回路11、１次２次絶縁回路14及び、逆起電力吸収用
のスナバ回路15とから構成される。尚第１図中の破線で
示す経路は電源供給回路を示す。

被充電電池Ｂは充電回路に対してコネクタ16により着
脱自在に接続されるもので、充電電源部１からの充電出
力端に接続されて充電されるとともに、充電コントロー
ラ13の電源入力端にダイオードD₄と、トランジスタQ₁、
抵抗R₁、コンデンサC₁、ツエナーダイオードZD₁からな
る安定化電源回路17とを通じて電源を供給するようにな
っている。

また安定化電源回路17は２次側制御部電源回路11の出
力もダイオードD₅を通じて入力しており、上記被充電電
池Ｂの出力及び２次側制御部電源回路11の出力を一定の
電圧に設定して充電コントローラ13に電源供給を行って
いる。

ダイオードD₄,D₅は被充電電池Ｂと２次側制御部電源
回路11とが互いに干渉しないように逆流防止を図るため
のものであり、過放電状態の被充電電池Ｂが接続されて
いる場合でも２次側制御部電源回路11の出力で充電コン
トローラ13に電力が供給できるようになっている。

被充電電池Ｂのコネクタ16に対する装着を検知するの
が電池装着検知回路18で、この電池装着検知回路16の検
知出力と、２次側制御部電源回路11の出力、つまり商用
電源２が接続されたことを検知した検知出力とはアンド
回路19に入って一致検出が為される。コンデンサC₂は商
用電源２の検知出力が商用電源２の停電等の非接続状態
の開始時から入力しなくなっても一定時間継続してアン
ド回路19へ検知状態と同様に検知信号を与えるようにす
るためのものである。ダイオードD₆は放電防止用のダイ
オードである。

充電コントローラ13はマイクロコンピュータからな
り、被充電電池Ｂの電圧を取り込んでA/D変換を行うA/D
変換機能と、データの取り込みタイミングを決定するタ
イミング決定機能と、充電制御動作プログラム及び充電
制御のための比較データを書き込んだ記憶機能と、取り
込んだ電池電圧データと比較データとの比較を行う比較
機能と、比較結果をカウントするカウント機能と、上記
データ取り込みタイミングを設定するタイマ機能と、各
機能をリセットするリセット機能と、各機能に基準クロ
ックを与えるクロック発生機能等からなり、第２図に示
す充電制御動作プログラムにより動作を行う。

次に本実施例の動作を説明する。

まず商用電源２が接続されて充電電源部１が動作を開
始するか、或いは残留電気量がある被充電電池Ｂが接続
されると、定電圧化電源回路17を通じて充電コントロー
ラ13に定電圧化された直流電源が供給される。

しかしこのとき被充電電池Ｂの接続と、商用電源２の
接続との双方が揃わない状態ではアンド回路19より一致
検出出力が発生せず、そのため充電コントローラ13のリ
セット機能がリセットを解除しない。

今被充電電池Ｂの接続と、商用電源２の接続通電とが
行なわれているとすると、アンド回路19より一致検出出
力が発生し、充電コントローラ13はリセットを解除す
る。リセットが解除されると充電コントローラ13は第２
図のフローチャートに示した充電制御動作プログラムに
て動作を開始し、カウンタ機能のカント値を初期化する
とともに電池電圧の最大値V_pをリセットする。

そして定期的に被充電電池Ｂの電池電圧V_Bを取り込
み、Ｖ（ｎ）として電池電圧の最大値V_pと比較する。こ
の比較結果がV_p＞Ｖ（ｎ）でなければＶ（ｎ）の電池電
圧の最大値V_pとするがV_p＞Ｖ（ｎ）であれば電池電圧の
最大値V_pを不変とする。

この最大値V_pから微少電圧値Δ_Ｖ（例えば10mV）を引
いた値と、Ｖ（ｎ）とを比較してV_p−Δ_Ｖ＞Ｖ（ｎ）で
なければアント値Ｃを０のままとする。

V_p−Δ_Ｖ＞Ｖ（ｎ）であればカウンタ機能のカント値
Ｃに１を加える。このようにして定期的に被充電電池Ｂ
の電圧V_Bを取り込んで上述の比較を繰り返し、カント値
ＣがＫ（正数、例えば10）を超えると満充電であると判
定して急速充電からトリクル充電に切り換える信号（ic
h↓）を１次２次絶縁回路14を通じてスイッチング制御
回路９に送RI、スイッチング回路６のスイッチング動作
を充電電流がトリクル充電に対応する値になるように制
御する。

このようにして充電コントローラ13は被充電電池Ｂ及
び２側制御部電源回路11の電力で動作する。

そして充電中に瞬時の停電があっても、コンデンサＣ
そ２の両端電圧が所定電圧以下に下がるまで、アンド回
路19からは一致検出信号が出力される続け、その一定時
間内においては充電コントローラ13はリセットされず、
被充電電池Ｂから安定化電源回路17を通じて供給される
電力にて動作を継続する。

そして上記コンデンサC₂の電荷が放電されてアンド回
路19の出力が反転すると、充電コントローラ13のリセッ
ト機能が働き、充電コントローラ13はリセットされる。
このリセットされるまでの間の停電期間であれば停電が
回復すると従前の状態から被充電電池Ｂの充電を再開で
き、過充電等のトラブルが生じない。

ところで充電開始時において被充電電池Ｂの状態が過
放電状態であっても、充電コントローラ13には２次側制
御部電源回路11から電源が供給されるので、充電を開始
することができ、そして被充電電池Ｂが過放電状態から
脱すると、上述のようの瞬時停電が起きても被充電電池
Ｂにより充電コントローラ13をバックアップすることが
できるのである。

実施例２本実施例は第３図に示すように被充電電池Ｂとダイオ
ードD₄との間にトランジスタQ₂を挿入し、このトランジ
スタQ₂のベースにアンド回路19の出力をインバータINV
を介して接続してある点で実施例１と相違するものであ
る。

この実施例でアンド回路19から一致検出信号が出てい
る間トランジスタQ₂がオンして、被充電電池Ｂからの電
力がトランジスタQ₂と、ダイオードD₄と、安定化電源回
路17とを通じて充電コントローラ13へ供給される。

そして停電が一定時間以上経過して充電コントローラ
３がリセットされた後にはトランジスタQ₂がオフするた
め被充電電池Ｂを安定化電源回路17から切り離して、被
充電電池Ｂの不要な放電を防止するのである。

尚瞬時停電時においての動作及び過放電状態の被充電
電池Ｂが接続された場合の動作はトランジスタQ₂の動作
が加わる以外は実施例１と同じである。

実施例３本実施例は安定化電源回路17のトランジスタQ₁を被充
電電池Ｂから充電コントローラ13への電力供給の制御用
のトランジスタと兼用させ且つ商用電源２の接続検知状
態を維持するためのコンデンサとして安定化電源回路17
のコンデンサC₁を兼用させたものであり、第４図はその
回路を示す。

しかして本実施例では商用電源２が接続されて２次側
制御部電源回路回路11から出力が発生すると、ダイオー
ドD₆を通じてコンデンサC₁が充電され、また同時に抵抗
R₁を通じてトランジスタQ₁のベースをツエナーダイオー
ドZD₁のツエナー電圧レベルに順バイアスして所定の安
定化電圧をトランジスタQ₁のエミッタ側に生じせしめ、
充電コントローラ13に電力を供給する。

一方アンド回路19は２次側制御部電源回路11の出力に
よる商用電源接続検知出力としてコンデンサC₁の電圧を
入力しており、この入力と電池装着検知回路18の検知出
力との一致検出を行っている。

従って被充電電池Ｂが接続され、且つ商用電源２が接
続されている状態では上記実施例1,2と同様に充電コン
トローラ13はアンド回路19の一致検出出力でリセットが
解除されて充電制御動作プログラムによる動作を行い、
停電が起きた場合には、コンデンサC₁の電圧が一定電圧
以下に低下するまでアンド回路19からの一致検出出力を
発生を継続させ且つ安定化電源回路17のトランジスタQ₁
を能動状態にして被充電電池Ｂの電圧を安定化し、充電
コントローラ13に電力供給を行う。

そして停電が一定時間以上継続した場合にはコンデン
サC₁の電荷が放電され、トランジスタQ₁が能動状態でな
くなって遮断状態となるため、被充電電池Ｂから充電コ
ントローラ13への電力供給が停止し、またアンド回路19
からの一致検出出力発生がなくなって充電コントローラ
13は動作を停止するのである。

而してこの実施例３にあっても実施例２と同様に停電
状態が一定時間以上継続すると被充電電池Ｂの放電を停
止させることができるのである。

また過放電状態の被充電電池Ｂが接続されている場合
には、ダイオードD₄が逆バイアスされて２次側制御部電
源回路11の出力のみが被充電電池Ｂの影響を受けること
なく安定化電源回路17に作用して充電コントローラ13に
電力を供給する。同時に被充電電池Ｂが接続されている
ため、アンド回路19の一致検出出力により充電コントロ
ーラ13がリセット解除されて充電制御動作を行うのであ
る。

（発明の効果）本発明は上述のように構成した充電回路において、被
充電電池を充電する充電電源部の一部出力と被充電電池
の出力のいずれからも電源として充電コントローラに供
給可能な電源供給回路を備えるとともに、被充電電池が
充電電源部に接続されていることと商用電源が接続通電
されていることが共に検知されている状態で充電コント
ローラのリセットを解除して充電コントローラの動作を
開始させ、且つ商用電源の非通電状態の現出時から一定
時間商用電源の接続検知状態を維持するリセット制御手
段を備えたものであるから、商用電源が接続通電され、
非充電電池が接続されている条件では充電コントローラ
は被充電電池の充電状態のいかんに拘わらず、充電電源
部の出力で動作するための電力を得るため、充電制御動
作の開始が確実にでき、また商用電源が停電等で切断さ
れた場合には被充電電池の出力で充電コントローラを動
作させ、しかも商用電源の非通電状態が一定時間以上継
続されると充電コントローラをリセットするため、被充
電電池の放電を抑制できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の回路構成図、第２図は同上の
動作説明用のフローチャート、第３図は本発明の実施例
２の回路構成図、第４図は本発明の実施例３の回路構成
図である。１は充電電源部、２は商用電源、13は充電コントロー
ラ、17は安定化電源回路、18は電池装着検知回路、19は
アンド回路、Ｂは被充電電池、C₄はコンデンサである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源から充電のための電力を得て充電
電流を被充電電池へ供給する充電電源部と、充電中の被
充電電池の電池電圧をデジタル量に変換してその値が所
定の条件を満たした時に被充電電池への充電電流を制御
して急速充電からトリクル充電に切り換えるマイクロコ
ンピュータからなる充電コントローラとを備えた充電回
路において、被充電電池を充電する充電電源部の一部出
力と被充電電池の出力をいずれからも電源として充電コ
ントローラに供給可能な電源供給回路を備えるととも
に、被充電電池が充電電源部に接続されていることと商
用電源が接続通電されていることが共に検知されている
状態で充電コントローラのリセットを解除して充電コン
トローラの動作を開始させ、且つ商用電源の非通電状態
の現出時から一定時間商用電源の接続検知状態を維持す
るリセット制御手段を備えたことを特徴とする充電回
路。