JP2741139B2 - 蓄電池充電回路 - Google Patents

蓄電池充電回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、蓄電池充電回路に関
し、詳しくは、十分に充電したことを検出して充電を自
動停止する機能を有して、例えばリチウム・イオン蓄電
池等の充電に適する蓄電池充電回路に関する。
【0002】
【従来の技術】リチウム・イオン蓄電池等の充電につい
ては、一般に、先ず蓄電池が放電後の状態の場合には例
えば1Aの定電流での充電が行われ、次にかなり充電さ
れて充電状態が進んだ場合には定電圧での充電に切り換
わる。そして、この定電圧充電の下で、充電電流が例え
ば5mA以下となった場合、あるいは充電電流が例えば
300mA以下であって且つ定電圧充電下で所定の時間
を経過した場合には、十分に充電が行われたものとして
充電が終了する。
【0003】図6に、このような従来の蓄電池充電回路
の例を示す。ここで、1はマイクロコンピュータ等から
なるコントローラ、2はその制御信号Aを受けて充電動
作を開始又は停止するレギュレータ、3はレギュレータ
からの充電電流Bにより充電される蓄電池、4は抵抗R
1からなり充電電流Bの値を電圧信号Cに変換する電流
電圧変換回路、5は電圧信号Cをデジタル信号Dに変換
するアナログ−デジタル変換回路(A/D)である。
【0004】コントローラ1は、充電開始に当たって、
制御信号Aをレギュレータ2へ送出する。そして、レギ
ュレータ2が上述の如き定電流充電や定電圧充電を実行
することにより、充電電流Bが蓄電池3に供給される。
この充電電流Bは、蓄電池3に直列接続された抵抗R1
をも流れることから、この抵抗R1には充電電流に対応
した電圧が発生する。すなわち、抵抗R1は電流電圧変
換回路として働く。さらに、電流電圧変換回路4により
変換された電圧信号Cは、アナログ−デジタル変換回路
5によりデジタル信号Dに変換されてコントローラ1に
入力される。
【0005】そこで、コントローラ1は充電電流Bの大
きさを監視することができる。そして、例えばそれが所
定の値以下になると、制御信号Aの送出を停止する。す
ると、レギュレータ2が充電電流Bの供給を停止する。
これにより、蓄電池に対する充電完了の検出とその後の
充電自動停止の機能が具現される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の蓄電
池充電回路では、充電電流を電流電圧変換してからアナ
ログ−デジタル変換(A/D変換)することにより、充
電電流の大きさが検出される。この充電電流の範囲は上
述の如く通常5mA〜1A程度である。このため、A/
D変換回路は、5mA以内の分解能と1A以上の変換範
囲が必要とされる。これに応じるためには、(log2(1
000/5))以上のビット数が必要である。
【0007】また、最近は、いわゆる高速充電の要求も
高まっており、これに呼応して、現在では1A程度であ
る変換範囲の上限は増大傾向にある。これに対処しよう
とすると、A/D変換のビット数を増やさざるを得ず、
12〜16ビットのA/D変換回路が必要となってしま
う。しかし、ビット数の多い高精度のA/D変換回路は
価格が高くて、コスト制約の厳しい充電回路には採用が
困難であり、このままでは、高速充電の要求やコスト削
減の要求等に応えられないので問題である。この発明の
目的は、このような従来技術の問題点を解決するもので
あって、ビット数の少ないA/D変換回路でも充電電流
の検出が可能な構成の蓄電池充電回路を実現することで
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明の蓄電池充電回路の構成は、充電対象の蓄電
池の充電状態が進むとこれに対応して前記蓄電池への充
電電流を小さくする蓄電池充電回路において、蓄電池に
直列に接続された充電電流検出用の抵抗とこの抵抗に対
して並列に挿入されたダイオードとからなり、このダイ
オードが、充電電流値が所定値以上大きいときにONに
なり、所定値以下の小さいときにOFFになることで
流値を横軸とし電圧値を縦軸としたときに充電電流値が
小さいときには大きな正の傾きを有し充電電流値が大き
いときには小さな正の傾きを有する関数特性に従って充
電電流の値を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、
この電流電圧変換回路からの電圧信号を受けてこれをデ
ジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路と、
このアナログ−デジタル変換回路からのデジタル信号を
受けてその値が所定の基準値と比較された結果に応じて
出力中の充電電流の出力を停止させるコントローラとを
備えるものである。
【0009】
【作用】このような構成のこの発明の蓄電池充電回路で
は、A/D変換に先立って充電電流を電圧信号に変換す
るに際し、充電電流値が小さいときには大きな正の傾き
を有し充電電流値が大きいときには小さな正の傾きを有
する関数特性に従う。そこで、高い精度が必要な小電流
域では高精度の検出が可能であり、しかも、高精度であ
っても小電流域に限定されているのでビット数が少なく
て済む。また、さほど精度を必要としない中・大電流域
では精度を犠牲にすることによって、全体としては少な
いビット数で広い範囲の検出が可能となる。しかも、こ
の発明では、従来の充電電流を検出する抵抗に単に並列
にダイオードを挿入するだけで前記のような特性関数を
実現できるので、従来と同様な精度のA/D変換回路で
済む上に、充電回路が、高速充電の要求やコスト削減の
要求等に応えられる簡単な回路になる。
【0010】
【実施例】以下、この発明の構成の蓄電池充電回路の第
1の実施例について、図1の回路図を参照しながら説明
する。ここで、1はマイクロコンピュータ等からなるコ
ントローラ、2はその制御信号Aを受けて充電動作を開
始又は停止するレギュレータ、3はレギュレータからの
充電電流Bにより充電される蓄電池、40は充電電流B
の値を電圧信号Cに変換する電流電圧変換回路、50は
電圧信号Cをデジタル信号Dに変換するアナログ−デジ
タル変換回路(A/D)である。
【0011】電流電圧変換回路40は、抵抗R2,R3
とツェナーダイオードZ1とが直列接続され、さらにこ
れが抵抗R1と並列接続された回路である。これは、蓄
電池3と接地GND間に挿入接続されて充電電流Bが流
される。そして、抵抗R2と抵抗R3との接続点に発生
した電圧を電圧信号Cとすることにより、充電電流Bの
値を電圧信号Cに変換する。この電圧信号CはA/D変
換回路50に送出される。
【0012】充電電流Bが小さい場合には、発生電圧が
低くてツェナーダイオードZ1が導通しないことから、
電流電圧の変換比率は抵抗R1のみによって決定され
る。これに対し充電電流Bがある程度大きいと、すなわ
ち発生電圧が高いとツェナーダイオードZ1が導通する
ことから、電流電圧の変換比率は、抵抗R1と抵抗R
2,R3側との分流比率や抵抗R2と抵抗R3の分圧比
等によって決定される。分流・分圧されたこの変換比率
は、抵抗R1のみによる場合よりも小さなものとなる
(図2の関数形参照)。
【0013】A/D変換回路50は、8ビットのA/D
変換回路であり、電圧信号Cを256分割して0〜25
5の範囲の値のデジタル信号Dを生成する。具体的な数
値例を挙げると、抵抗R1が6Ω、抵抗R2,R3が3
Ω、ツェナーダイオードZ1の導通開始電圧が2.5V
である。この場合、充電電流0Aに対しては、電圧信号
Cが0Vで、デジタル信号Dは“0”である。充電電流
50mAに対しては、電圧信号Cが0.3Vで、デジタ
ル信号Dは“15”である。充電電流0.42Aに対し
ては、電圧信号Cが2.5Vで、デジタル信号Dは“1
28”である。充電電流1Aに対しては、電圧信号Cが
4Vで、デジタル信号Dは“204”である。
【0014】この場合、小電流域では、約3mAの分解
能を有し、大電流域では約8mAの分解能をすることに
より1.3Aより大きな上限値の範囲に亙って充電電流
Bを検出することが可能である。したがって、従来では
9ビット以上のA/D変換回路を用いて初めて可能であ
った精度と範囲とを、この発明では8ビットのA/D変
換回路を用いて実現することが可能である。
【0015】このような構成の下での充電動作を説明す
ると、先ず、コントローラ1が制御信号Aをレギュレー
タ2へ送出する。そして、これを受けてレギュレータ2
が1Aの定電流充電を実行し、続いて定電圧充電を実行
する。これにより、充電電流Bが蓄電池3に供給され
る。このとき、この充電電流Bは、上述の電流電圧変換
回路40により電圧信号Cとして検出され、さらにA/
D変換回路50を経てデジタル信号Dとしてコントロー
ラ1に入力される。そこで、コントローラ1は充電電流
Bの大きさを監視することができる。
【0016】そして、例えばそれが“2”以下になる
と、すなわち充電電流が約6mA以下になると、充電が
完了したものと判定し、制御信号Aの送出を停止する。
すると、レギュレータ2が充電電流Bの供給を停止す
る。また、それが“217”以上すなわち充電電流が
1.1A以上の場合には、過電流による異常充電と判定
し、レギュレータ2や蓄電池3を異常事態から保護すべ
く、やはり制御信号Aの送出を停止する。
【0017】これにより、蓄電池に対する充電完了の検
出とその後の充電自動停止の機能や、異常検出による緊
急停止の機能等が実行される。なお、図3〜図5に、抵
抗とダイオードを用いる電流電圧変換回路を採用した他
の実施例を示すが、これらの作用効果は、上記の実施例
のそれと同様なので、その説明は割愛する。
【0018】
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明の蓄電池充電回路にあっては、従来の充電電流を検
出する抵抗に単に並列にダイオードを挿入するだけで充
電電流値が小さいときには大きな正の傾きを有し充電電
流値が大きいときには小さな正の傾きを有する特性関数
を実現できるので、従来と同様な精度のA/D変換回路
で済む上に、充電回路が、高速充電の要求やコスト削減
の要求等に応えられる簡単な回路になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の構成の蓄電池充電回路の第
1の実施例の回路図である。
【図2】図2は、その蓄電池充電回路の電流電圧変換回
路の特性図である。
【図3】図3は、この発明の構成の蓄電池充電回路の第
2の実施例の回路図である。
【図4】図4は、この発明の構成の蓄電池充電回路の第
3の実施例の回路図である。
【図5】図5は、この発明の構成の蓄電池充電回路の第
4の実施例の回路図である。
【図6】図6は、従来の蓄電池充電回路の例である。
【符号の説明】
1 コントローラ 2 レギュレータ 3 蓄電池 4 電流電圧変換回路 5 アナログ−デジタル変換回路(A/D) 40,41,42,43 電流電圧変換回路 50 アナログ−デジタル変換回路(A/D)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】充電対象の蓄電池の充電状態が進むとこれ
    に対応して前記蓄電池への充電電流を小さくする蓄電池
    充電回路において、前記蓄電池に直列に接続された充電電流検出用の抵抗と
    この抵抗に対して並列に挿入されたダイオードとからな
    り、このダイオードが、充電電流値が所定値以上大きい
    ときにONになり、所定値以下の小さいときにOFFに
    なることで 電流値を横軸とし電圧値を縦軸としたときに
    前記充電電流値が小さいときには大きな正の傾きを有し
    前記充電電流値が大きいときには小さな正の傾きを有す
    る関数特性に従って前記充電電流の値を電圧信号に変換
    する電流電圧変換回路と、前記電圧信号を受けてこれを
    デジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路
    と、前記デジタル信号を受けてその値が所定の基準値と
    比較された結果に応じて出力中の前記充電電流の出力を
    停止させるコントローラと、を備えることを特徴とする
    蓄電池充電回路。
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