JP2737445B2 - 二次電池充電制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二次電池充電制御回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ポータブルビデオやハンドヘルド
コンピュータなどの携帯機器用電源として、密閉形ニッ
ケルカドミウム電池（以下ニカド電池という）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、充電電圧のピーク電圧を検出す
る方法が代表例として挙げられる。また、携帯機器と一
体の場合、電池の充電中も携帯機器の動作を可能にする
ため、充電用電源にアダプター電源を組み合わせた構成
となっているものが多い。

【０００３】以下、図面を参考にしながら上述したよう
な従来の充電電圧のピーク電圧を検出する充電制御回路
と、アダプター電源からなる回路について説明する。図
５において、２１はアダプター用直流安定化電源、２２
は充電用直流安定化電源、２３はアダプター電流を検出
する手段、２４は充電電流制御回路、２５は比較器、２
６は抵抗、２７はダイオード、２８はコンデンサ、２９
はコンデンサ２８の電荷の放電スイッチ、３０は電池の
切り換えスイッチ、３１は充電される二次電池、３２は
アダプター回路、３３は充電制御回路、３４は電池パッ
ク、３５は携帯機器である。

【０００４】以下この電池の充電電圧のピーク点を検出
する回路と、アダプター回路を具備する充電制御回路に
ついて、その動作を説明する。

【０００５】今、携帯機器３５を電池パック３４にて動
作させている時は、切り換えスイッチ３０はオンし、二
次電池３１から電力を供給する。しかし、充電の際に
は、切り換えスイッチ３０はオフとなり、携帯機器３５
はアダプター回路３２からのみ電力を供給することとな
る。この状態において二次電池３１を充電する際、放電
スイッチ２９によりコンデンサ２８の電荷を放電後、放
電スイッチ２９を開き、直流安定化電源２２より充電電
流を供給する。

【０００６】二次電池３１の電荷は抵抗２６，ダイオー
ド２７を通じてコンデンサ２８を充電する。この場合、
比較器２５は非反転入力の方が反転入力に対してダイオ
ード２７の順方向電圧分だけ高くバイアスされるため、
ハイレベルを出力し、充電電流制御回路２４はアクティ
ブ状態となり充電を行う。

【０００７】充電中の電池電圧は、図２に示すようにピ
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２８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２６，ダイオード２７を通じてコ
ンデンサ２８を充電しているのでダイオード２７は順方
向にバイアスされ、比較器２５も非反転入力の方が反転
入力より高くバイアスされ、ハイレベルを出力し充電電
流制御回路２４によって二次電池３１を充電する。

【０００８】やがて所定の定電流による充電が終了に近
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２８の電圧の方が二次電池３１の電圧より高くなり
コンデンサ２８の電荷はダイオード２７を逆バイアスす
る。従って、比較器２５の反転入力の方が非反転入力よ
り高くバイアスされ、出力はローレベルとなり、充電電
流制御回路２４によって所定の定電流による充電を終了
する。また、充電中において携帯機器３５の動作によっ
てアダプター電流が流れた場合、電流を検出する手段２
３によって、携帯機器３５の動作を検出し、所定の定電
流による充電を一時ストップさせる。その後アダプター
電流が流れなくなると再び所定の定電流による充電を開
始することにより制御を行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような充電電流制御回路２４においては、アダプター用
直流安定化電源２１と充電用直流安定化電源２２の二つ
の直流安定化電源が必要で、電池パック３４内において
も切り換えスイッチ３０が必要であり、このため充電
器，電池パック３４は携帯機器３５に対応した小形軽量
化が困難であった。

【００１０】本発明は、このような従来の問題点を解決
するものであり、電池を急速充電しながら電池に接続さ
れた負荷の変動に対して誤動作を起こさず、─ΔＶ制御
によりフローティング充電を行うことにより、アダプタ
ー電源と電池パック内の切り換えスイッチを削除し、小
形軽量の二次電池充電制御回路を実現することを目的と
する。

【００１１】

【課題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、電池電圧を検出する手段
と電池電圧を記憶する手段と、電池に接続された負荷が
変動したとき、電池電圧の変化から負荷の変動を検出す
る手段と、電池の充電ピーク電圧を記憶する手段と、記
憶された充電ピーク電圧をリセットする手段と、検出さ
れた電池電圧と記憶された充電ピーク電圧を比較する手
段とから構成されている。

【００１２】

【作用】この構成により、本発明の二次電池充電制御回
路は、電池電圧の降下があった際に、トリクル充電に切
り換えることにより、電池に接続された負荷の変動によ
る電池電圧の降下と、所定の定電流による充電時の正規
の電圧降下との判別を行い、負荷の変動による誤動作を
防ぎ、フローティング充電を可能にすることによりアダ
プター電源や電池パック内の切り換えスイッチ等の回路
を削減することができ、大幅な回路の縮小を可能にする
ものである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例の二次電池の充電制
御回路について図面を参照しながら説明する。図１にお
いて、１６は電池電圧の絶対値を検出する電池電圧検出
回路、１５は携帯機器、１４は二次電池、１３はコンデ
ンサ、１２は電池電圧によってコンデンサを充電する手
段、１１はコンデンサを放電する回路、１０は基準電圧
発生回路、９は比較器、８は比較器９のハイレベルとな
っている出力電圧を相対的なカウント時間（カウント
値）に変換するカウント手段、７はカウント手段８の前
回のカウント値記憶手段、６はカウント手段８によるカ
ウント値とカウント手段８の前回のカウント値とのカウ
ント値比較手段、５はカウント値の最小値のリセット手
段、４はカウント値の最小値記憶手段、３はカウント値
の最小値とカウント値の最小値比較手段、２は充電電流
制御回路、１は直流安定化電源である。

【００１４】以上のように構成された充電電流制御回路
の動作を以下に説明する。まず放電済みの二次電池１４
と携帯機器１５を図１のように接続し、直流安定化電源
１により二次電池１４の充電を開始し、コンデンサを放
電する回路１１をオフにして解除すると同時にカウント
手段８をスタートさせる。この場合、コンデンサ１３は
電池電圧によってコンデンサを充電する手段１２を通じ
て充電され、このコンデンサ１３の電圧が基準電圧発生
回路１０の電圧より高くなると、比較器９の出力は反転
出力となる。ここで、カウント手段８はカウントを停止
すると同時に、コンデンサを放電する回路１１に信号を
出力して、コンデンサ１３を放電させる。次に、カウン
ト値比較手段６によりカウント値記憶手段７に記憶され
ているカウント手段８の前回カウント値と、カウント手
段８の現在のカウント値とを比較し、その差が基準値以
下の場合は携帯機器１５の負荷の変化しない状態と判断
し、最小値比較手段３により最小値記憶手段４に記憶さ
れている最小カウント値とカウント手段８の現在のカウ
ント値とを比較し、カウント手段８によってカウントさ
れた現在のカウント値のほうが小さければその値を最小
値記憶手段４に記憶する。この状態が繰り返されたと
き、充電中の電池電圧は図２に示すようにピーク点Ｐ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８によってカウントされる値は電池電圧のピー
ク点Ｐで最小となり、その後増加する。電池電圧が上昇
している期間はカウント手段８によってカウントされた
値が、最小値記憶手段４によって記憶されている値より
も常に小さくなっている。やがて所定の定電流による充
電が終了に近づき、電池電圧がピーク点Ｐよりも降下を
始めると、最小値記憶手段４によって記憶されている値
の方がカウント手段８によってカウントされた値よりも
小さくなり、その差が設定値以上になると、充電電流制
御回路２によって充電電流を減少させ、電池電圧検出回
路１６により電池電圧を検出し、その値が基準値以下で
あれば、カウント手段８によってカウントされた値を最
小値記憶手段４に記憶し、所定の定電流による充電を再
スタートさせ、基準値をこえていれば、所定の定電流に
よる充電を終了する。図４は、この動作を充電状態に応
じて示した詳細図である。フローティング充電において
電池電圧が電圧降下を行うのは、正規の充電末期と充電
途中にて携帯機器の負荷の増加による時の２通りに分け
られる。今、電池の充電末期において通常の電池電圧カ
ーブにより─ΔＶ動作を検出した時、充電電流をトリク
ル電流まで減少させると、電池電圧は図４（ａ）の充電
末期電圧カーブをえがき、電圧判定時の電池電圧は基準
値をこえて所定の定電流による充電は終了となる。しか
し、充電途中に携帯機器の負荷による電圧降下を検出し
た時、充電電流をトリクル電流まで減少させると、電池
電圧は図４（ｂ）の充電途中の電圧カーブとなり、電圧
判定時の電池電圧は基準値以下となって、所定の定電流
による充電を再スタートさせる。これにより携帯機器１
５の負荷急変時の誤動作をなくすことができる。

【００１５】図３はこの制御をフローチャートによって
示すものであり、本実施例においては図１の比較手段
３，６、記憶手段４，７、リセット手段５、カウント手
段８、比較器９、基準電圧発生回路１０、コンデンサを
放電する回路１１、電池電圧検出回路１６の各手段をマ
イクロコンピュータによって実現した。

【００１６】以上のように、本実施例によれば電池電圧
を相対的なカウント時間（カウント値）に変換するカウ
ント手段と、カウント値の変化を検出する手段と、記憶
手段によるカウント最小値とカウント手段によるカウン
ト値の比較手段と、電池電圧の絶対値を検出する手段を
備え、カウント値が少量変化によって増加し、その増加
量が設定値以上になったとき電池電圧が基準値をこえて
いる時所定の定電流による充電を終了することにより携
帯機器などの負荷接続によるフローティング充電を行
え、電圧降下を検出した時には、充電電流をトリクル電
流まで減少させることにより負荷急変時の誤動作をなく
す機能を備えることができる。

【００１７】

【発明の効果】以上の実施例の説明により明らかなよう
に、本発明の二次電池充電制御回路によれば、携帯機器
などの負荷接続によるフローティング充電を行え、電圧
降下を検出した時には、充電電流をトリクル電流まで減
少させることにより負荷急変時の誤動作をなくす機能を
備え、また充電用直流安定化電源およびアダプター用直
流安定化電源よりなる２電源回路を１電源回路とし、ア
ダプター用直流安定化電源や電池パック内の切り換えス
イッチなどの電子回路を削減することによって、充電器
自身の小形・軽量化はもとよりコストダウンに対しても
大幅な効果を上げることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の二次電池充電制御回路の構
成を示す回路図

【図２】二次電池の充電電圧の特性と本発明の一実施例
の二次電池充電制御回路における相対的カウント値を示
すグラフ

【図３】同本発明の一実施例の二次電池充電制御回路の
二次電池の充電制御を説明したフローチャート

【図４】同（ａ）は同充電末期における正規の電圧降下
と、（ｂ）は充電途中の携帯機器の負荷の増加による電
圧降下との比較を示したグラフ

【図５】従来の充電制御回路の構成を示す回路図

【符号の説明】

１ 直流安定化電源 ２ 充電電流制御回路 ３ 最小値比較手段 ４ 最小値記憶手段 ５ リセット手段 ６ カウント値比較手段 ７ カウント値記憶手段 ８ カウント手段 ９ 比較器 １０ 基準電圧発生回路 １１ コンデンサを放電する手段 １２ コンデンサを充電する手段 １３ コンデンサ １４ 二次電池 １５ 携帯機器 １６ 電池電圧検出回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池電圧が記憶された充電ピーク電圧に
   達してから、設定値以上降下したときの電池電圧を、予
   め設定された値と比較することにより、所定の定電流に
   よる充電電流を制御して前記所定の定電流による充電を
   終了するか、または前記所定の定電流による充電を継続
   するかを判別する二次電池の充電制御回路であって、電
   池と、前記電池の電圧を検出する電池電圧検出回路と、
   電圧をカウント値に変換するカウント手段と、前記カウ
   ント手段の前回のカウント値を記憶するカウント値記憶
   手段と、前記カウント手段からの出力と前記カウント値
   記憶手段からの出力を入力とするカウント値比較手段
   と、前記カウント値比較手段の出力であるカウント値の
   最小値を記憶する最小値記憶手段と、前記カウント手段
   の出力と前記最小値記憶手段の出力を入力とする最小値
   比較手段と、前記電池電圧検出回路と前記最小値比較手
   段からの出力を入力とし充電電流制御を行う充電電流制
   御回路とを備え、 前記電池電圧検出回路により前記電池の電圧降下を検出
   した際に、前記充電電流制御回路により充電電流をトリ
   クル電流まで減少させることを特徴とする 二次電池充電
   制御回路。