JP2846800B2 - 充電装置 - Google Patents
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- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
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Description
で充電する充電装置に関する。
は、鉛蓄電池やニッケルカドミウム電池等が知られてい
るが、近年、携帯用通信機、ノート型パソコン、ビデオ
カメラ等の電子機器の小型化、軽量化に伴い、小型で高
容量のリチウムイオン二次電池が脚光を浴びている。斯
るリチウムイオン二次電池は、定電流充電されるニッケ
ルカドミウム電池と異なり、特開平5−111184号
公報に見られるように、充電電流を所定の電流値に制限
した定電圧にて充電される。
しており、この充電回路は、二次電池Bの過充電、過放
電を防止する保護回路Sを内蔵したパック電池P内の二
次電池Bの充電を行うものである。
二次電池Bの充電電流を制御する定電流制御回路2と、
二次電池Bの電池電圧が所定値を越えないように充電電
圧を制御する定電圧制御回路3とを備えている。
TR1、TR2と、2個の抵抗R1、R2とで構成され
ている。二次電池Bの充電電流が増加すると、抵抗R1
の電圧降下が大きくなり、トランジスタTR2のベース
電流を増加させる。これにより、トランジスタTR2の
コレクタ・エミッタ間の抵抗が減少し、トランジスタT
R1のベース電流が低下する。よって、トランジスタT
R1のコレクタ・エミッタ間の抵抗が増加し、二次電池
Bの充電電流は減少する。
と、トランジスタTR1のコレクタ・エミッタ間の抵抗
が減少し、二次電池Bの充電電流は増加する。こうし
て、定電流制御回路2は、二次電池Bの充電電流を一定
値(例えば、1C)に制御する。
構成するトランジスタTR1及び抵抗R2と、パック電
池P内の二次電池Bの電池電圧を検出するべく、A−B
端子間に接続された電圧検出回路4と、オペアンプ5
と、4.2Vの基準電圧素子6と、ダイオード7とから
なる。オペアンプ5は、−入力端子に電圧検出回路4の
分圧を、+入力端子に基準電圧素子6を夫々接続し、出
力端子をダイオード7を介してトランジスタTR1のベ
ースに接続している。
間の電圧が基準電圧素子6の設定電圧(4.2V)以下
であると、オペアンプ5の出力は+となる。従って、ダ
イオード7は逆バイアスされ、トランジスタTR1のベ
ース電流を引き込まない。従って、定電流制御回路2は
定電圧制御回路3の影響を受けることなく、二次電池B
を充電する。
6の設定電圧に達すると、オペアンプ5の出力電圧が0
Vとなる。これにより、トランジスタTR1のベース電
流がオペアンプ5に引き込まれてベース電流が減少する
ため、トランジスタTR1のコレクタとエミッタ間の抵
抗が増加して、充電電流が減少する。その結果、定電 圧
制御回路3は、電圧検出回路4により検出されるA−B
端子間の電圧が基準電圧素子6の設定電圧に達すると、
以後、A−B端子間の電圧が基準電圧素子6の設定電圧
を越えないように制御して、基準電圧素子6の設定電圧
による定電圧充電を行う。
回路2及び定電圧制御回路3の制御の下に、図2(A)
に示す電圧−電流特性に示すように定電流、定電圧充電
される。
合、二次電池Bの電池電圧は、A−B端子間の電圧を検
出する電圧検出回路4により検出しているが、このA−
B端子間には、二次電池Bの他に、保護回路Sを構成す
るスイッチング素子及び接続線が抵抗成分として存在す
るため、この抵抗成分による電圧降下分がA−B端子間
の電圧に含まれる。斯る電圧降下分は充電電流の大きさ
に依存するため、二次電池Bの実際の端子間電圧(即
ち、図1中のC−D端子間電圧)は、図2(B)に示す
ように、定電圧とならず、充電電流が大きい程低くな
る。
は、電池電圧V、充電電流I及び充電容量C)は、図3
に実線で示すようになり、その結果、図2(A)の電圧
−電流特性による充電特性(破線で示す)の場合と比較
して、充電時間が長くなってしまう。
圧降下を補正し、二次電池の充電時間を短縮化するもの
である。
定の電流値に制限して二次電池の充電を行った後、前記
二次電池の電池電圧が所定値を超えないように前記二次
電池の充電を行う充電装置において、前記二次電池を含
む充電経路の端子間電圧を検出する電圧検出回路及びこ
の電圧検出回路の検出電圧と基準電圧とを比較する電圧
比較回路を有し、前記二次電池の充電電圧が所定電圧を
超えないように充電電圧を制御する定電圧制御回路と、
前記充電経路に流れる充電電流に略比例する補償電圧を
発生する補償回路とを備え、前記電圧検出回路の検出電
圧と前記補償電圧に対応して変化する基準電圧とを前記
電圧比較回路にて比較することにより、前記定電圧制御
回路により制御される充電電圧を、前記電圧検出回路の
検出電圧に対し、前記充電経路における二次電池以外の
抵抗成分による電圧降下分を少なくとも補償するように
したことを特徴とする。
電圧を検出する電圧検出回路にて検出された検出電圧に
対し、前記充電経路における二次電池以外の抵抗成分に
よる電圧降下分を少なくとも補償して、電圧制御回路の
出力特性を充電電流が大きくなると出力電圧が高くなる
ような特性とする。これにより、二次電池に印加される
電圧は、充電電流の大きさに関係なく略一定値となる。
り、基準電圧素子6の−端子側に、補償回路を構成する
補償抵抗Rが接続されている。この補償抵抗Rの抵抗値
は、A−B端子間における二次電池Bの端子間(C−D
端子間)の抵抗成分を除く部分、即ち、保護回路Sのス
イッチング素子、接続線に基づく抵抗成分およびパック
電池Pと充電回路との接触抵抗成分等の合計値と等しい
値に設定されている。また、電圧検出回路4として、増
幅率を1とした作動増幅アンプを用いている。その他の
部分は、図1の回路と同じであるため、同一符号を付し
て説明を割愛する。
抗Rの抵抗値をrとすると、オペアンプ5の+入力端子
の電圧は、基準電圧素子6の設定電圧である4.2Vに
補償抵抗Rにて発生する電圧Irを加算した[4.2+
Ir](V)となる。定電圧制御回路3は、電圧検出回
路4により検出されるA−B端子間電圧が、[4.2+
Ir](V)を越えないように制御を行う。従って、A
−B端子間の電圧は、図5(A)に示すように、[4.
2+Ir](V)の値(即ち、オペアンプ5の+入力端
子の電圧)が充電電流Iに比例して増加するにつれて直
線的に大きくなるように制御される。その結果、二次電
池BのC−D端子間の電圧は、同図(B)に示すように
定電圧となり、二次電池Bの充電特性は、図3に破線で
示すようになり、二次電池Bの充電時間は長くならな
い。
回路Sのスイッチング素子、接続線に基づく抵抗成分及
びパック電池Pと充電回路との接触抵抗成分等の合計値
より大きい値とすると、C−D端子間の電圧特性は、例
えば、図6に示すように、充電電流が大きい部分での充
電電圧を、設定電圧である4.2Vより大きい電圧、例
えば、4.3Vとすることができる。これにより、図7
に示すように、二次電池Bのより一層の急速充電を行う
ことが可能となる。
圧(即ち4.2V)を越えて充電されることとなり、二
次電池Bが過充電劣化する恐れがある。そこで、パック
電池Pと並列に、放電抵抗とスイッチとの直列回路を接
続し、二次電池Bの充電時のみ、スイッチをオン状態と
して二次電池Bの過充電劣化を防止するようにするのが
好ましい。
Sのスイッチング素子、接続線に基づく抵抗成分及びパ
ック電池Pと充電回路との接触抵抗成分等による電圧降
下分の補正を、補償抵抗Rにより行っているが、これに
限らず、ダイオードを用いてもよい。その場合、C−D
端子間の電圧特性は、図8に示すように、曲線的に変化
する。また、抵抗及びダイオードを適宜組み合わせても
よい。
回路図である。この実施例では、基準電圧素子6及び補
償抵抗Rに代えてD/A変換器10を用いている。そし
て、D/A変換器10の出力電圧Vxは、充電電流を検
出する電流検出回路11の検出結果に基づいて、演算回
路12により制御されるようになっており、これらD/
A変換器10、電流検出回路11及び演算回路12によ
って補償回路が構成されている。ここで、演算回路12
は、C−D端子間の電圧−電流特性において、充電電流
が減少するに従って電圧が減少する特性となるように、
D/A変換器10の出力電圧VxをVx=f(I)の関
数にて制御する。この関数は、2次関数でも3次関数で
もよく、また階段状でも良い。
次電池Bを急速充電することができる。
値に制限して二次電池の充電を行った後、前記二次電池
の電池電圧が所定値を超えないように前記二次電池の充
電を行う充電装置において、前記二次電池を含む充電経
路の端子間電圧を検出する電圧検出回路及びこの電圧検
出回路の検出電圧と基準電圧とを比較する電圧比較回路
を有し、前記二次電池の充電電圧が所定電圧を超えない
ように充電電圧を制御する定電圧制御回路と、前記充電
経路に流れる充電電流に略比例する補償電圧を発生する
補償回路とを備え、前記電圧検出回路の検出電圧と前記
補償電圧に対応して変化する基準電圧とを前記電圧比較
回路にて比較することにより、前記定電圧制御回路によ
り制御される充電電圧を、前記電圧検出回路の検出電圧
に対し、前記充電経路における二次電池以外の抵抗成分
による電圧降下分を少なくとも補償するようにしたの
で、保護回路等の前記充電経路における二次電池以外の
抵抗成分による電圧降下を補償して二次電池に印加され
る電圧値を適正な値とすることができる。即ち、充電電
流が大きく、二次電池以外の抵抗成分による電圧効果が
大きくても、二次電池に印可される充電電圧は、常に適
正な値となる。従って、二次電池を急速充電することが
できる。
グラフである。
る。
すグラフである。
示すグラフである。
ある。
性を示すグラフである。
図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 充電電流を所定の電流値に制限して二次
電池の充電を行った後、前記二次電池の電池電圧が所定
値を超えないように前記二次電池の充電を行う充電装置
において、前記二次電池を含む充電経路の端子間電圧を
検出する電圧検出回路及びこの電圧検出回路の検出電圧
と基準電圧とを比較する電圧比較回路を有し、前記二次
電池の充電電圧が所定電圧を超えないように充電電圧を
制御する定電圧制御回路と、前記充電経路に流れる充電
電流に略比例する補償電圧を発生する補償回路とを備
え、前記電圧検出回路の検出電圧と前記補償電圧に対応
して変化する基準電圧とを前記電圧比較回路にて比較す
ることにより、前記定電圧制御回路により制御される充
電電圧を、前記電圧検出回路の検出電圧に対し、前記充
電経路における二次電池以外の抵抗成分による電圧降下
分を少なくとも補償することを特徴とする充電装置。
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