JP2744066B2

JP2744066B2 - 充電制御回路

Info

Publication number: JP2744066B2
Application number: JP13323889A
Authority: JP
Inventors: 篤井坂; 幹弘山下
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1989-05-26
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1998-04-28
Anticipated expiration: 2013-04-28
Also published as: JPH02311131A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、蓄電池を充電する充電制御回路に係り、特
に、マイクロコンピュータを用いて蓄電池への充電を制
御する充電制御回路に関する。

〔従来の技術〕

従来、実開昭62−64141号公報に示されるように、マ
イクロコンピュータ（以下、マイコンという）を用いて
蓄電池の充電状態を検出して充電制御する充電制御回路
が提案されている。

第５図はこの従来の充電制御回路を示すものである。

すなわち、上記充電制御回路では、放電容量測定記憶
回路53で検出される蓄電池Ｂへの流入電流と温度センサ
54からの温度データとからマイコン51により充放電量が
演算され、上記演算結果により蓄電池Ｂが満充電になっ
たと判断されると、回復制御信号を整流回路52に送出し
て蓄電池Ｂへの充電を停止させるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、従来の充電制御回路にあっては、マイコン
51の動作異常を判断する手段がなく、マイコン51が正常
に動作しているかどうかの確認をすることができなかっ
た。したがって、マイコン51が暴走したような場合、回
復制御信号がいつまでも送出されず、蓄電池Ｂが過充電
されて破損する虞れがあった。

また、たとえマイコンの暴走を検知する手段を備えた
としても、一般にマイコンの暴走が検知されるとそのマ
イコンはリセットされるため、上記従来の充電制御回路
のように、蓄電池の充放電量から残容量を算出すること
によって満充電を検知するマイコンを備えた充電制御回
路にあっては、マイコンがリセットされると記憶してい
た残容量値もリセットされるため、リセットにより充電
が再開されると、充電の再開直前に残容量を有していた
場合でも、残容量が０として充電が行われるために、蓄
電池が過充電されるという虞れがあった。

本発明は上記問題を解消するもので、蓄電池の充放電
量から残容量を算出し、この残容量により満充電を検知
して充電制御を行うマイクロコンピュータを備えたもの
において、マイクロコンピュータが暴走して記憶した残
容量がリセットされた場合でも、過充電を防止して蓄電
池への充電を好適に制御し得る充電制御回路を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、マイクロコン
ピュータで充電を検知して蓄電池への充電制御を行う第
１制御手段と、該第１制御手段の動作が異常であること
を検出する異常検出手段と、他の検知手段により充電を
検知して上記蓄電池への充電制御を行う第２制御手段
と、上記異常検出手段の出力により上記第１制御手段に
代えて上記第２制御手段で充電制御を行わせる切換手段
とを備えたものである。

〔作用〕

上記構成の充電制御回路によれば、マイクロコンピュ
ータが正常動作中は第１制御手段により蓄電池への充電
が制御される。

そして、マイクロコンピュータが暴走して第１制御手
段の動作の異常が検出されると、第２制御手段に切り換
えて蓄電池への充電が引き続き制御される。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る充電制御回路の一実施例を示す
ブロック図である。

本充電制御回路は充電回路１、暴走検出回路２、リセ
ット回路３、アナログスイッチ４、第２制御回路５、容
量記憶回路６、表示回路７、マイコン８および入出力回
路９からなる。

充電回路１は、例えば商用電源10からの交流電流を整
流して蓄電池Ｂやモータ等の負荷11へ電流を供給するも
のである。また、充電回路１は蓄電池Ｂへの電流供給時
には、マイコン８に充電信号を送出するとともに、マイ
コン８からの充電制御信号が入力されると、充電を停止
するようにしている。

暴走検出回路２はマイコン８からの暴走検出パルスを
検出してマイコン８の動作が正常か否かを判定するもの
である。

暴走検出パルスはマイコン８の動作が正常か否かを検
出するためのもので、マイコン８が正常に動作している
間は所定周期のパルスが送出されるようにしている（第
４図（Ａ）の（ａ）参照）。

そして、暴走検出回路２はマイコン８が暴走して、暴
走検出パルスが検出されなくなると、リセット回路３に
暴走検出信号を送出するようにしている。

リセット回路３は暴走検出信号が入力されると、マイ
コン８の動作をリセットするとともに、表示回路７の表
示をラッチあるいはクリアするようにしている。また、
リセット回路３はマイコン８が暴走すると、アナログス
イッチ４をオフにし、マイコン８からの誤った充電制御
信号が充電回路１に入力されないようにしている。

第２制御回路５はタイマ制御手段、温度差制御手段あ
るいは電圧制御手段を有し、蓄電池Ｂが満充電になった
ときに、充電回路１に充電制御信号を送出するととも
に、マイコン８に充電完了信号を送出するようにしてい
る。

なお、上記タイマ制御手段は充電開始から所定時間経
過すると、蓄電池Ｂが満充電になったと判断するもので
ある。温度差制御手段は温度センサにより所定温度上昇
したことが検出されると、満充電になったと判断するも
のである。電圧制御手段は蓄電池Ｂの端子間電圧を検出
するように構成され、検出電圧が所定電圧になると、満
充電になったと判断するものである。また、第２制御回
路５は、例えば充電電流を検出するようにして満充電の
判断を行うものであってもよい。

容量記憶回路６はマイコン８からの信号に基づいて蓄
電池Ｂの残容量を記憶するものである。また、容量記憶
回路６はマイコン８が暴走したときには、マイコン８が
リセットされるまで、上記記憶内容をラッチするように
なされている。

表示回路７はマイコン８からの信号に基づいて蓄電池
Ｂの残容量、あるいは充電完了等を表示するものであ
る。

マイコン８は、例えば蓄電池Ｂに並列接続されて電源
を供給されるものである。このマイコン８は充電回路１
から上記充電信号が入力されると、充電状態と判断し、
負荷11へ電流を供給するスイッチSW₁がオンされると、
放電状態と判断して蓄電池Ｂの残容量を演算するように
している。

また、マイコン８は上記演算結果により蓄電池Ｂが満
充電になったと判断すると、充電回路１へ充電制御信号
を送出し、更にマイコン８によって上記満充電と判断さ
れる前に第２制御回路５からの充電完了信号が入力され
ると、充電回路１へ充電制御信号を送出し、蓄電池Ｂへ
の充電を停止するようにしている。

さらに、マイコン８は正常に動作しているときには、
上述したように暴走検出回路２に所定周期の暴走検出パ
ルス列を送出するとともに、表示回路７に蓄電池Ｂの残
容量等を示す信号を送出する。

入出力回路９は充電回路１からの充電信号を抵抗R₁、
トランジスタQ₁を介してマイコン８に送入し、第２制御
回路５からの充電完了信号を抵抗R₂、トランジスタQ₂を
介してマイコン８に送入するものである。また、この入
出力回路９は上記充電信号が送入されているときに、上
記充電制御信号が送入されると、この充電制御信号を抵
抗R₄、トランジスタQ₃を介してアナログスイッチ４に送
入するようにしている。

入出力回路９のスイッチSW₂は本充電制御回路の長時
間の不使用中にオフにしてマイコン８を介して入出力回
路９に供給される蓄電池Ｂからの消費電流を最小限に抑
えるものである。

なお、入出力回路９は上記スイッチSW₂を設けない場
合でも入出力回路９を構成する各素子による電力消費を
最小限に抑えるべく、回路が構成されている。

第２図は本発明に係る充電制御回路の他の実施例を示
す図である。なお、図中、第１図と同一符号が付された
ものは同一物を示す。

この実施例における充電制御回路では、第２制御回路
５、容量記憶回路６に代えて暴走時制御回路12を備えた
ものである。

すなわち、暴走時制御回路12はマイコン８の暴走が検
出されると、暴走検出時における蓄電池Ｂの残容量に対
応する時間を、例えば内蔵されたタイマにセットすると
ともに、タイマを作動させるものである。そして、タイ
マがタイムアップすることにより、暴走時制御回路12は
充電回路１へ充電制御信号を出力して蓄電池Ｂへの充電
を停止するようにしている。

このように本実施例では、マイコン８の暴走時には、
暴走時制御回路12により蓄電池Ｂの残容量に対応する時
間だけ充電するので、過充電をより確実に防ぐことがで
き、蓄電池Ｂの劣化防止が図れる。

第３図は上記充電制御回路の動作を説明するフローチ
ャートである。

充電回路１に商用電源10が投入されてマイコン８が動
作を開始すると、ステップS₁でマイコン８のカウンタ、
タイマ等が初期設定される。

ステップS₂では、充電回路１およびスイッチSW₁から
の信号に基づいて充電状態、放電状態、ACドライブ状態
あるいは放置状態のいずれの状態かの判定が行われる。

すなわち、充電回路１は商用電源10が投入されて電流
が出力されると、充電信号を送出する。このとき、スイ
ッチSW₁がオフにされていると、マイコン８は充電状態
と判定し、逆にオンにされていると負荷11への電流供給
がされているACドライブ状態と判定する。

一方、商用電源10が投入されず、充電回路１から充電
信号が送出されていない状態で、スイッチSW₁がオンに
されていると、マイコン８は放電状態と判定し、逆にオ
フにされていると、放置状態と判定する。

そして、充電状態と判定されるとステップS₃に、放電
状態と判定されるとステップS₁₄に、ACドライブ状態と
判定されるとステップS₁₈に、放置状態と判定されると
ステップS₂₃にそれぞれ分岐する。

上述において、充電状態と判定されてステップS₃に移
行すると、蓄電池Ｂに容量が残っているかどうかの判定
が行われる。すなわち、蓄電池Ｂの残容量を示すカウン
ト値が“0"であるかどうかの判定が行われ、蓄電池Ｂの
残容量がなくカウント値が“0"であれば、ステップS₄乃
至ステップS₆の処理を行わずにステップS₇に移行する。

また、ステップS₃でカウント値が“0"でなければ、ス
テップS₄で誤差修正のための分岐が行われる。すなわ
ち、蓄電池Ｂが途中まで放電された後、容量の残ってい
る状態から蓄電池Ｂの充電が開始された場合、充電制御
回路の量産に伴う製品のわずかなばらつき等に起因して
生じるマイコン８による蓄電池Ｂの残容量の演算誤差を
修正する必要がある。例えば、実際には蓄電池Ｂに容量
が残っていないにもかかわらず表示回路７に残容量が表
示される場合や、逆に蓄電池Ｂに容量が残っているにも
かかわらず残容量がないと表示される場合がある。

このため、組立時にマイコン８の演算誤差が測定さ
れ、誤差修正をプラス側またはマイナス側に行うか、あ
るいは誤差修正の必要がないかが設定される。

そして、プラス側に修正されている場合はステップS₅
で蓄電池Ｂの満充電を示す満カウント値が、例えば、所
定値からN₁だけダウンされ、マイナス側に修正されてい
る場合はステップS₆で満カウント値が、例えば、所定値
からN₂だけアップされ、誤差修正をしていない場合は上
記所定値が満カウント値とされて、ステップS₇に移行す
る。

ステップS₇では暴走検出回路２によりマイコン８から
の暴走検出パルスの有無が検出され、マイコン８の動作
が正常か否かの検出が行われる。

そして、マイコン８の動作が正常であれば、ステップ
S₈以降の処理を続け、異常であれば、後述する充電制御
が行われる。

ステップS₈では、充電効率のデータが図示しない温度
センサからの温度データ等に応じて補正され、ステップ
S₉でこの充電効率に基づいてカウント値がアップされ
る。

ステップS₁₀では再び充電状態、放電状態、ACドライ
ブ状態あるいは放置状態のいずれの状態かの判定が行わ
れる。そして、充電状態と判定されるとステップS
₁₁に、放電状態と判定されるとステップS₁₄に、ACドラ
イブ状態と判定されるとステップS₁₈に、放置状態と判
定されるとステップS₂₃にそれぞれ分岐する。

引き続き充電状態と判定されてステップS₁₁に移行し
た場合にはステップS₉でアップされたカウント値が満カ
ウント値に達したかどうかが判定される。満カウント値
に達してなければ、ステップS₉に戻り、満カウント値に
達していると、ステップS₁₂でマイコン８から充電制御
信号が送出され、充電回路１が制御されて蓄電池Ｂへの
充電が停止される。また、同時にステップS₁₃で表示回
路７に蓄電池Ｂの充電完了が表示される。こののち、ス
テップS₂に戻る。

一方、ステップS₂あるいはステップS₁₀で放電状態と
判定されてステップS₁₄に移行すると、暴走検出回路２
によりマイコン８の動作が正常か否かの検出が行われ
る。

そして、マイコン８の動作が正常であれば、ステップ
S₁₅以降の処理を実行し、異常であれば、後述する充電
制御が行われる。

ステップS₁₅では、放電効率のデータが温度データ等
に応じて補正され、ステップS₁₆でこの放電効率に基づ
いてカウント値がダウンされる。そして、ステップS₁₇
で蓄電池Ｂの残容量である上記ダウンされたカウント値
が更新的に表示された後、ステップS₂に戻る。

また、ステップS₂あるいはステップS₁₀でACドライブ
状態と判定されてステップS₁₈に移行すると、暴走検出
回路２によりマイコン８の動作が正常か否かの検出が行
われ、マイコン８の動作が正常であれば、ステップS₁₉
以降の処理を実行し、異常であれば、後述する充電制御
が行われる。

ステップS₁₉では、カウント値をアップするか、ダウ
ンするか、あるいはアップダウンしないかが判定され
る。すなわち、上述したように量産時のわずかな製品の
ばらつきに対応させる必要から、製品毎にACドラインブ
時に充電回路１からの電流が蓄電池Ｂと負荷11の双方へ
流れるか、負荷11のみに流れるか、あるいは充電回路１
と蓄電池Ｂの双方からの電流が負荷11へ流れるかが測定
される。

そして、電流が蓄電池Ｂ、負荷11双方へ流れて蓄電池
Ｂが充電される場合はカウント値をアップするように、
負荷11のみに流れる場合はカウント値をアップダウンし
ないように、充電回路１、蓄電池Ｂ双方から負荷11へ電
流が流れて蓄電池Ｂが放電される場合はカウント値をダ
ウンするように設定される。

上記において、カウント値をアップするように設定さ
れている場合はステップS₂₀でACドライブ用の充電効率
のデータが温度データ等に応じて補正され、この充電効
率に基づいてカウント値がアップされた後、ステップS
₂₂へ移行する。

また、カウント値をダウンするように設定されている
場合はステップS₂₁でACドライブ用の放電効率のデータ
が温度データ等に応じて補正され、この放電効率に基づ
いてカウント値がダウンされた後、ステップS₂₂へ移行
する。一方、カウント値をアップダウンしないように設
定されている場合はそのままステップS₂₂に移行して蓄
電池Ｂの残容量を更新的に表示した後、ステップS₂に戻
る。

ステップS₂あるいはステップS₁₀で放置状態と判定さ
れてステップS₂₃に移行すると、暴走検出回路２により
マイコン８の動作が正常か否かの検出が行われ、マイコ
ン８の動作が正常であれば、ステップS₂₄以降の処理を
実行し、異常であれば、後述する充電制御が行われる。

ステップS₂₄では、蓄電池Ｂの種類別による自己放電
率の設定のための判定が行われる。

すなわち、例えば、蓄電池Ｂの種類として蓄電池Ａが
装着されていると、ステップS₂₅で蓄電池Ａに対応する
自己放電率のデータに補正される。そして、放置時間と
上記補正後の自己放電率とが乗算されて自己放電量が求
められ、この自己放電量に基づいてカウント値がダウン
される。

そののち、ステップS₂₇で充電制御回路自体の回路電
流消費分に基づいてカウント値がダウンされ、ステップ
S₂₈で蓄電池Ｂの残容量が更新的に表示された後、ステ
ップS₂に戻る。

一方、ステップS₂₄で蓄電池Ｂの種類が蓄電池Ｂに設
定されているとステップS₂₆で蓄電池Ｂに対応する自己
放電率のデータに補正される。そして、放置時間と上記
自己放電率が乗算されて自己放電量が求められ、この自
己放電量に基づいてカウント値がダウンされる。

そののち、ステップS₂₇で回路電流消費分に基づいて
カウント値がダウンされ、ステップS₂₈で蓄電池Ｂの残
容量が更新的に表示された後、ステップS₂に戻る。

次に、上述のステップS₇，S₁₄，S₁₈，S₂₃の暴走検出
回路２によるマイコン８の暴走時における充電制御につ
いて、第１図、第４図（Ａ）〜（Ｃ）の構成に基づいて
説明する。

すなわち、第４図（Ａ）はマイコン８の暴走時におけ
る動作の第１実施例を示す。同図において、例えばt₀時
点で商用電源10が投入されると、マイコン８に供給され
る電源電圧（ｃ）は一定電圧に向けて上昇する。そし
て、t₁時点で上記電源電圧（ｃ）が一定電圧に上昇する
と、マイコン８は動作を開始し、暴走検出回路２に所定
周期の暴走検出パルス（ａ）を送出する。

暴走検出回路２はこの暴走検出パルス（ａ）を検出す
ることにより、マイコン８が正常動作を行っていると判
断する。このため、リセット回路３からのリセット電圧
（ｂ）はハイを維持し、マイコン８および表示回路７は
リセットされない。この結果、マイコン８は動作を継続
し、表示回路７はマイコン８からの信号に基づいて蓄電
池Ｂの残容量を表示する。

一方、例えばt₂時点でマイコン８が暴走すると、暴走
検出パルス（ａ）がマイコン８から送出されなくなり、
暴走検出回路２にはハイまたはローのままの一定レベル
が入力される。暴走検出回路２はこの一定レベルを検出
すると、マイコン８が暴走していると判断し、リセット
回路３に暴走検出信号を送出する。

このため、リセット回路３はリセット電圧（ｂ）をロ
ーに反転してマイコン８および表示回路７をリセットさ
せる。すなわち、マイコン８はカウント動作を中止する
とともに、表示回路７は表示を消す。

その後、第２制御回路５により蓄電池Ｂの充電制御が
行われる。例えば、t₃時点で第２制御回路５が蓄電池Ｂ
の満充電になったと判断して、充電制御信号を送出する
とともに、マイコン８に充電完了信号（ｄ）を送出す
る。

この充電完了信号（ｄ）によりマイコン８はカウント
動作を再スタートするとともに、表示回路７は蓄電池Ｂ
の充電完了を表示する。

このように、マイコン８の暴走時にリセットしてマイ
コン８の動作を再スタートさせて正常動作に戻するとと
もに、表示回路７の表示を消灯することでマイコン８の
暴走を知らせることができる。また、暴走時は第２制御
回路５を用いて蓄電池Ｂの充電制御を行うので、蓄電池
Ｂの充電を安全に行うことができる。なお、第２図の実
施例においても、暴走時に暴走時制御回路12を用いて蓄
電池Ｂの充電制御を行わせて、蓄電池Ｂの充電を安全に
行うようにすることができる。

次に、マイコン８の暴走時における動作の第２実施例
について第４図（Ｂ）を用いて説明する。

この実施例も、例えばt₂時点でマイコン８が暴走して
いると判断されるまでは、第１実施例と同様の動作が行
われる。

そして、暴走検出パルス（ｇ）が一定レベルになって
暴走していると判断されると、リセット回路３のリセッ
ト電圧（ｈ）はハイのままで、マイコン８の動作を継続
させ、表示回路７もそのまま表示させる。また、リセッ
ト回路３はアナログスイッチ４をオフにして、充電回路
１へ誤った充電制御信号が送られないようにする。

t₃時点で第２制御回路５により蓄電池Ｂが満充電にな
ったと判断されることにより、充電制御信号の送出とと
もに、マイコン８に充電完了信号（ｊ）が送出される。

この充電完了信号（ｊ）はマイコン８を介してリセッ
ト回路３に送られる。リセット回路３は充電完了信号
（ｊ）の立ち上がりを微分して微小幅のリセットパルス
H₁を送出する。マイコン８はこのリセットパルスH₁でリ
セットされた後、リセットパルスH₁の後縁でカウント動
作を再スタートする。また、表示回路７は表示が消され
た後、蓄電池Ｂの充電完了を表示する。

なお、表示回路７は暴走していると判断されたときに
リセット回路３からのリセットパルスH₁で表示をラッチ
して表示が変わらないようにしてもよい。

このように、本実施例では、リセット回路３の構成を
簡単にすることができる。すなわち、第１実施例では、
リセット回路３にリセット出力をローにラッチするラッ
チ機能が必要になるのに比べ、本実施例では、充電完了
信号の立ち上がりを微分したりセットパルスH₁でリセッ
トするので、抵抗、コンデンサで微分してリセット回路
３の構成を簡略することができる。なお、第２図の実施
例においても、本実施例の動作を行わすことができる。

次に、マイコン８の暴走時における動作の第３実施例
について第４図（Ｃ）を用いて説明する。

そして、t₂時点でリセット回路３から微小幅のリセッ
トパルスN₁を送出する。マイコン８はこのリセットパル
スN₁でリセットされた後、リセットパルスN₁の後縁でカ
ウント動作を再スタートする。

すなわち、マイコン８の暴走直前の蓄電池Ｂの残容量
は容量記憶回路６に記憶されているので、再スタート時
にマイコン８はこの記憶されている蓄電池Ｂの残容量を
基準にしてカウント値をセットし、こののち、カウント
動作を開始する。一方、表示回路７は上記記憶されてい
る蓄電池Ｂの残容量を表示する。

このように、本実施例では、マイコン８が暴走する
と、リセットされた後、容量記憶回路６に記憶されてい
る蓄電池Ｂの残容量を基準にしてカウント動作を開始す
るので、マイコン８のリセット後、直ちにマイコン８を
復帰させて蓄電池Ｂの充電制御を行うことが可能にな
る。

なお、マイコン８が満充電になったと判定する前に第
２制御回路５から充電完了信号が送出されたときには、
蓄電池Ｂへの充電を停止させることができるので、より
安全に蓄電池Ｂの充電制御を行うことができる。

〔発明の効果〕

本発明は、マイクロコンピュータの動作の異常が検出
されると、第２制御手段に切り換えられて蓄電池の充電
制御を行うようにしたので、マイクロコンピュータが暴
走しても、蓄電池の過充電を防止することができ、蓄電
池を安全に充電することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る充電制御回路の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は本発明の充電制御回路の他の実施例
を示すブロック図、第３図は本発明の充電制御回路の動
作を説明するフローチャート、第４図（Ａ）〜（Ｃ）は
本発明の充電制御回路の動作を説明するタイミングチャ
ート、第５図は従来の充電制御回路を示す図である。１…充電回路、２…暴走検出回路、３…リセット回路、
５…第２制御回路、６…容量記憶回路、８…マイコン
（第１制御手段）、12…暴走時制御回路、Ｂ…蓄電池。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロコンピュータからなり、蓄電池の
充放電量から蓄電池の残容量を算出し、この算出結果に
より満充電を検知して蓄電池への充電制御を行う第１制
御手段と、該第１制御手段の動作が異常であることを検
出する異常検出手段と、他の検知手段により充電を検知
して上記蓄電池への充電制御を行う第２制御手段と、上
記異常検出手段の出力により上記第１制御手段に代えて
上記第２制御手段で充電制御を行わせる切換手段とを備
えたことを特徴とする充電制御回路。