JP2919814B2 - 多種バッテリ共通充電装置 - Google Patents

多種バッテリ共通充電装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は２次電池の充電装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在では、バッテリ技術の発達に伴って
１次電池、２次電池、燃料電池、物理電池など多様なバ
ッテリが生産され、セル或いはパック(pack)の形態で広
く用いられている。このようにバッテリは多様化してい
るため、同系列の充電式バッテリであっても充電電圧が
種類によって異なる結果を生んでいる。例えば、現在通
信機器で広く用いられているリチウムイオン(lithium−
ion)バッテリの場合は３種類に大別されるが、その充電
電圧は、黒鉛シリーズ(graphite series) とカーボン(n
on-graphitizable carbon)シリーズで最大充電電圧８．
４Ｖ、コークス(coke)シリーズで８．２Ｖと、同じリチ
ウムイオンバッテリでも内部密度や内部物質の構成成分
によって充電電圧が異なる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】現在のようにバッテリ
の充電電圧及び容量が種類によって異なると、その種類
ごとに専用の充電装置が必要となる。即ち、バッテリの
充電電圧及び容量にそれぞれ合った充電装置を持たなけ
ればならないので、費用もかかるし、間違ったバッテリ
を充電しないようにするなど管理も大変である。
【０００４】そこで本発明の目的は、充電電圧及び容量
の異なるバッテリを共通充電できる充電装置を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的のために本発明
では、充電電圧及び容量を感知可能な感知抵抗を有する
バッテリパックの充電装置において、前記感知抵抗から
バッテリの充電電圧を検出する充電電圧検出部と、前記
感知抵抗からバッテリの充電容量を検出する容量検出部
と、これら充電電圧検出部及び容量検出部によるバッテ
リ判別値に従い充電のための出力電圧の分圧値を切換え
て所定の基準電圧と比較し、その結果に基づいて制御信
号を出力する出力電圧調整部と、この出力電圧調整部に
よる制御信号に従いオンオフして充電電源を供給するス
イッチ部と、を備えることを特徴とする。
【０００６】出力電圧調整部は、出力電圧から接地へ直
列接続されて該出力電圧を分圧する分圧抵抗と、スイッ
チ手段のオンオフにより前記分圧抵抗と並列に接続して
前記分圧抵抗の分圧値を変える切換抵抗と、前記分圧抵
抗による分圧電圧及び基準電圧を比較する比較器と、を
備えてなるものとすることができる。そしてこの場合、
充電電圧検出部及び容量検出部によるバッテリ判別値に
従いオンオフして出力電圧調整部のスイッチ手段を制御
する切換スイッチ手段を有してなる充電切換制御部を備
える、或いは、充電電圧検出部及び容量検出部によるバ
ッテリ判別値をディジタル変換して受け、これに従い充
電電圧及び容量を判断してバッテリ種類判断信号を出力
電圧調整部のスイッチ手段へ提供して制御するＣＰＵを
備えることが可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき添
付図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】図１に、本発明の多種バッテリ共通充電装
置の第１実施形態を示している。
【０００９】図示のように、充電式バッテリ４５０と２
つの感知抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を含めたバッテリパック４
００を充電装置の接続部３００につないである。この接
続部３００は、電圧フィードバック端子ＶＦ、( ＋) 充
電端子ＶＢＴ、電流フィードバック端子ＣＦ、及び接地
端子ＧＮＤを備えており、バッテリパック４００を接続
すると、電圧フィードバック端子ＶＦと電流フィードバ
ック端子ＣＦが感知抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の一端子にそれ
ぞれ接続される。なお、２つの感知抵抗Ｒ１１，Ｒ１２
の他端子は接地される。
【００１０】電源入力部１００が交流プラグを通して提
供される交流電源ＡＣを直流電源ＤＣに変換し、そして
整流部２１１が、その直流電源ＤＣを受けて所定の電流
を流す。スイッチ部２１２は、制御信号ＦＢに応じて整
流部２１１による充電電源の電流を電流雑音を除去する
フィルタ２１３へ流す。出力電圧調整部２１４は、接続
部３００の( ＋) 充電端子ＶＢＴに接続され、バッテリ
４５０への出力電圧が当該バッテリ４５０の適正な充電
電圧より高いか低いかをチェックし、もし高ければ制御
信号ＦＢを発生してスイッチ部２１２をオフさせ、整流
部２１１とフィルタ２１３との間を遮断する。
【００１１】充電電圧検出部２１５は、接続部３００の
電圧フィードバック端子ＶＦを通してバッテリパック４
００に内蔵された感知抵抗Ｒ１１と接続されたときに、
感知抵抗Ｒ１１により示される電圧或いは電流を検出す
る。即ち、バッテリ４５０の種類によって感知抵抗Ｒ１
１の値は異なるので、これを充電電圧検出部２１５で検
出することによりバッテリ４５０の種類を判断すること
ができる。
【００１２】容量検出部２８０は、接続部３００の電流
フィードバック端子ＣＦを通してバッテリパック４００
に内蔵された感知抵抗Ｒ１２と接続されたときに、感知
抵抗Ｒ２により示される電圧或いは電流を検出する。即
ち、バッテリ４５０の種類によって感知抵抗Ｒ１２の値
は異なるので、これを容量検出部２１６で検出すことに
よりバッテリ４５０の種類を判断することができる。下
記表１に、バッテリ４５０の充電容量と感知抵抗Ｒ１２
の値の関係を例示してある。
【表１】
【００１３】主制御部２５０は、入出力ポート２５１、
ＣＰＵ２５２、アナログ／ディジタル変換器２５３、及
びメモリ２５４からなり、バッテリ４５０の装着、容
量、充電電流、安全等に関連した全般的動作を総括制御
する。メモリ２５４は、予め設定された電圧及び容量の
基準値を貯蔵している。アナログ／ディジタル変換器２
５３は、充電電圧検出部２１５と容量検出部２１６から
検出されるアナログ形態のバッテリ判別値をディジタル
変換してＣＰＵ２５２へ伝達する。
【００１４】表示部２１７は、入出力ポート２５１を通
じてＣＰＵ２５２から伝達される制御信号、データに応
じて状態表示をするためのものであり、本実施形態例で
は、充電状態及び充電可否を肉眼で確認し得るように発
光ダイオードＬＥＤを使用してある。
【００１５】図２に、出力電圧調整部２１４の詳細回路
を示している。図示の例は充電電圧の異なる２種類のバ
ッテリ４５０を充電可能にした例で、その充電電圧は
８．２Ｖと８．４Ｖである。
【００１６】出力電圧調整部２１４を構成する比較器Ｃ
ＯＭの非反転端子（基準電圧端子）には、基準電圧Ｖｒ
ｅｆが設定されており、反転端子（分圧電圧端子）に
は、抵抗Ｒ２と可変抵抗ＶＲからなる分圧抵抗で充電用
の出力電圧（ＶＢＴ）を分圧調整した分圧電圧が提供さ
れ、これにより、出力電圧が８．２Ｖになるまでは比較
器ＣＯＭの出力がハイ状態を保持するようにされてい
る。つまり比較器ＣＯＭは、充電のための出力電圧が
８．２Ｖより低いうちはハイ出力でトランジスタＱ１を
オフとし、８．２Ｖ以上になるとロウ出力でトランジス
タＱ１をオンさせる。トランジスタＱ１がターンオン状
態となるとフォトカプラーＰＣの発光ダイオードが発光
して受光トランジスタが動作し、制御信号ＦＢがロウ状
態となるためスイッチ部２１２はオフになる。比較器Ｃ
ＯＭは、一度ロウ出力となると、フォトカプラーＰＣの
オンでチャージされたキャパシタＣ１の放電が終わるま
ではロウ出力を維持し、安全策が図られている。
【００１７】また出力電圧調整部２１４では、８．２Ｖ
から８．４Ｖへ充電を切換えられるように、ＣＰＵ２５
２から提供されるバッテリ種類判断信号に応じて、抵抗
Ｒ２に対し並列にした切換抵抗Ｒ３を介する電流路がオ
ンするようにしてある。即ち、ＣＰＵ２５２が充電電圧
検出部２１５及び容量検出部２１６による判断で８．４
Ｖ充電であることを認知するとバッテリ種類判断信号が
ロウ状態になり、これによりスイッチ手段のトランジス
タＱ２がオンして抵抗Ｒ２に対し切換抵抗Ｒ３が並列接
続され、このときの分圧値が８．４Ｖに対応するように
なっている。
【００１８】図３は、多種バッテリ共通充電装置の第２
実施形態を示した回路図である。本例は、図１の実施形
態のようにＣＰＵ２５２による制御を行うのではなく、
充電切換制御部２２０によるハード制御で充電用出力電
圧の切換えを実行するようにしてある。図４に、図３の
出力電圧調整部２１４と充電切換制御部２２０の詳細を
示している。
【００１９】出力電圧調整部２１４の基本構成は第１実
施形態のときと同じである。但し、ＣＰＵ２５２からバ
ッテリ種類判断信号をもらうのではなく、充電電圧検出
部２１５及び容量検出部２１６からのバッテリ判別値を
充電切換制御部２２０の切換スイッチ手段であるトラン
ジスタＱ３のベースに受けることで該トランジスタＱ３
がオンオフし、これによりトランジスタＱ２の制御を行
うようになっている。直列抵抗Ｒ８，Ｒ９は調整用であ
る。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、１つの充電装置を充電
電圧及び容量の異なる多様な種類のバッテリへ共用する
ことが可能になり、経済的に有利且つ便利で、バッテリ
の選択幅も広がるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多種バッテリ共通充電装置の第１
実施形態を示したブロック図。
【図２】図１中の出力電圧調整部の詳細を示す回路図。
【図３】本発明による多種バッテリ共通充電装置の第２
実施形態を示したブロック図。
【図４】図３中の出力電圧調整部及び充電切換制御部の
詳細を示す回路図。
【符号の説明】
２１２ スイッチ部 ２１４ 出力電圧調整部 ２１５ 充電電圧検出部 ２１６ 容量検出部 ２１７ 表示部 ２２０ 充電切換制御部 ２５０ 主制御部 ２５２ ＣＰＵ( 中央処理装置） Ｒ１１，Ｒ１２ 感知抵抗
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−299428（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−219658（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−124731（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−65864（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−233919（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−304518（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−9519（ＪＰ，Ａ) 特表 平９−500520（ＪＰ，Ａ) 米国特許4549127（ＵＳ，Ａ) 米国特許5111128（ＵＳ，Ａ) 米国特許5184059（ＵＳ，Ａ) 米国特許5283511（ＵＳ，Ａ) 米国特許5355073（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01R 31/32 - 31/36 H01M 10/42 - 10/48 H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 ＰＣＩ（ＤＩＡＬＯＧ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 充電電圧及び容量を感知可能な感知抵抗
    を有するバッテリパックの充電装置において、 前記感知抵抗からバッテリの充電電圧を検出する充電電
    圧検出部と、前記感知抵抗からバッテリの充電容量を検
    出する容量検出部と、充電のための出力電圧から接地へ
    直列接続されて該出力電圧を分圧する分圧抵抗、前記充
    電電圧検出部及び容量検出部からのバッテリ判別値に従
    うスイッチ手段のオンオフにより前記分圧抵抗と並列に
    接続して前記分圧抵抗の分圧値を変える切換抵抗、及
    び、前記分圧抵抗による分圧電圧及び基準電圧を比較す
    る比較器からなり、その比較結果に基づいて制御信号を
    出力する出力電圧調整部と、この出力電圧調整部による
    制御信号に従いオンオフして充電電源を供給するスイッ
    チ部と、を備えることを特徴とする充電装置。
  2. 【請求項２】 出力電圧調整部は、比較器による比較結
    果に応じフォトカプラーを動作させて制御信号を出力す
    る請求項１記載の充電装置。
  3. 【請求項３】 出力電圧調整部は、フォトカプラーのオ
    ンでチャージされるキャパシタを比較器の分圧電圧入力
    端子に接続してある請求項２記載の充電装置。
  4. 【請求項４】 充電電圧検出部及び容量検出部からのバ
    ッテリ判別値に従いオンオフして出力電圧調整部のスイ
    ッチ手段を制御する切換スイッチ手段を有してなる充電
    切換制御部を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載
    の充電装置。
  5. 【請求項５】 充電電圧検出部及び容量検出部からのバ
    ッテリ判別値をディジタル変換して受け、これに従い充
    電電圧及び容量を判断してバッテリ種類判断信号を出力
    電圧調整部のスイッチ手段へ提供して制御するＣＰＵを
    備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の充電装置。
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