JP3071488B2 - バッテリ充電装置 - Google Patents

バッテリ充電装置

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JP3071488B2 JP3112273A JP11227391A JP3071488B2 JP 3071488 B2 JP3071488 B2 JP 3071488B2 JP 3112273 A JP3112273 A JP 3112273A JP 11227391 A JP11227391 A JP 11227391A JP 3071488 B2 JP3071488 B2 JP 3071488B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はバッテリ充電装置、特に
複数個のセルの直列接続からなるバッテリにおける各セ
ルの充電電圧のばらつきの解消に関するものである。
【0002】
【従来の技術】複数個のセルを直列接続して所要の電圧
を得るバッテリ、例えばニッケル−亜鉛(Ni−Zn)
バッテリの充電装置として、従来以下に説明する半導体
スイッチングレギュレータによる定電流充電装置が広く
用いられている。この装置は図3に示すように、ダイオ
ードD1 ,D2 ,D3 ,D4 からなる全波整流回路Dと
平滑用コンデンサC1 により、交流電源ACの出力を整
流平滑して得られた直流出力を、トランスTの1次巻線
1 とスイッチング素子Q1 、例えばFETの直列回路
に加える。そしてPWM制御回路CO1 からの信号によ
りQ1 をオンオフ制御することにより、トランスT1
2次巻線N2 に出力を生じさせる。そしてこれをダイオ
ードD5 ,D6 コンデンサC2 により整流平滑してバッ
テリBの充電に必要な電圧レベルの直流に変換して充電
する。一方複数個のセルS1 〜SN からなるバッテリB
の充電回路に電流検出器例えばシャントR1 を設け、そ
の検出電流によりPWM制御回路CO1 を介してFET
1 のスイッチング幅を制御し、これにより充電電流を
一定に制御してバッテリを一括充電する装置である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記のように複
数個のセルS1 〜SN を直列接続して形成されたバッテ
リの場合、各セルの容量が完全に一致するように製作す
ることは困難であり、また充放電を繰り返すうちに、各
セルの容量に相違を生じたりするのを避けることができ
ない。このため定電流充電では、各セル毎の充電電圧の
ばらつきを生じて均等充電ができない等の解決すべき課
題がある。このような課題を解決するためには、例えば
定電流の多出力をもつ定電流充電回路を用い、その各出
力により各セルをそれぞれ独立に充電する手段をとるこ
とも一案である。しかしこの方式では定電流充電回路の
電流容量を大きくしなければならないため、それだけ充
電装置が大型高価になる。
【0004】
【課題を解決するための本発明の手段】本発明は図1に
示す回路図のように、バッテリBを一括して定電流充電
する半導体スイッチングレギュレータによる定電流充電
回路CIのほかに、バッテリBの全セル数、または全セ
ル数より少ないセル数に対応した出力電圧値VB の直流
多出力をもつ半導体スイッチングレギュレータによる定
電圧充電回路CVを設けて、全セルSの定電流による一
括主充電と同時に、定電圧による各セルの補助充電を行
うようにしたことを特徴とするものである。以上のよう
にすれば、図1のようにバッテリBに定電流充電回路C
Iによる、一括充電電流ia の他に、これにもとづく各
セルSの電圧のばらつきに対応してこれを補正する大き
さの充電電流ib ,ic ……iN を定電圧充電回路CV
が各セルSに流すので、均等充電を行うことができる。
しかもこれに加えて本発明の定電圧充電回路CVは、定
電流充電により生じた各セルSの電圧のばらつきを補正
できる程度の電流容量をもたせればよいので、各セルを
別個に充電する多出力定電流充電回路による場合のよう
に大電流電源を使用することなく充電を行いうるので経
済的である。次に本発明の一実施例について説明する。
【0004】
【実施例】図2は本発明の一実施例回路図である。図に
おいてREは整流電源回路であって、全波整流回路Dを
形成するダイオードD1 〜D4 と、平滑用コンデンサC
1 とからなり、交流電源ACを整流平滑して直流に変換
する。CIは半導体スイッチングレギュレータによる定
電流充電回路であって、次の各部から形成される。T1
はトランス、N1 はその1次巻線、N2 は2次巻線、Q
1 はFET、CO1 はPWM制御回路、R1 は充電電流
検出用のシャントである。Bはバッテリ、S1 〜SN
直列接続された複数個のセルで、、以上の回路は次のよ
うに動作する。図3において説明したと同様に、交流電
源ACを整流電源部REにおいて整流平滑して得た直流
電圧を、トランスT1 ,FETトランジスタQ1 ,PW
M制御回路CO1 などにより、バッテリBの充電に必要
なレベルの直流電圧に変換してバッテリBを充電する。
一方バッテリBの充電回路に接続された分流器R1 によ
り検出された電流により、FETQ1 のスイッチング幅
をPWM制御して、バッテリBの充電電流を一定として
充電する。
【0005】次にCVは半導体スイッチングレギュレー
タによる多出力定電圧充電回路で、次の各部から形成さ
れる。T2 はトランス、Na はその1次巻線、Nb ,N
c ,……NN は2〜N次巻線で、バッテリBを形成する
セルSの数に対応して設けられる。Q2 はFET、CO
2 はPWM制御回路、D11〜D1N,D21〜D2Nはそれぞ
れダイオード、C11〜C1Nはコンデンサ、R3 ,R4
全セルのバッテリ電圧検出抵抗、R2 ,R5 はN番目の
セルSNの電圧検出抵抗、IC1 は誤差増幅器で、その
出力はPWM制御回路CO2 に加えられ、各セルS1
N への印加電圧を制御する。CSは充電停止回路であ
って、次の各部から形成される。R6 ,R7 はバッテリ
Bの充電電圧検出抵抗、IC2 は誤差増幅器、VSは充
電電圧設定用の基準電圧であって、IC2 の出力はPW
M制御回路CO1 とCO2 に充電停止信号として加えら
れる。そして以上の定電圧充電回路CVと充電停止回路
CSは次のように動作する。定電圧充電回路CVのPW
M制御回路CO2 によるFETQ2 のオンオフにより、
トランスT2 の2〜N次巻線Nb 〜NN に生じた出力
は、ダイオードD11〜D1N,D21〜D2Nおよびコンデン
サC11〜C1Nにより平滑され、その直流出力は各セルS
1 〜SN に加えられる。一方抵抗R3 とR4 はバッテリ
Bの充電電圧VBAT を検出し、抵抗R2 ,R5はセルS
N の充電電圧VB を検出する。誤差増幅器IC1 は両者
の差を検出して、PWM制御回路CO2 に制御信号とし
て入力し、1個のセルへの印加電圧が、全セルの印加電
圧VBAT に見合ったレベルの電圧VB 、即ちVB =(全
セルの所定充電電圧VBAT )/(セル数N)になるよう
に、FETQ2 のスイッチング幅をPWM制御して、各
セルS1 〜SN を同一定電圧でそれぞれ充電する。そし
て抵抗R6 とR7 の検出電圧によりバッテリBの充電電
圧が所定の方法となって基準電圧VS を越えると、誤差
増幅器IC2 はPWM制御回路CO1 とCO2 に信号を
送って、定電流および定電圧充電回路のFETQ1 とQ
2 をオフとして充電の停止を行う。なお本発明は以上の
実施例のみでなく、全セル数より少ないセル数(例えば
2〜3セル)毎に充電することによっても同様の効果を
得ることができる。
【0006】
【発明の効果】以上のように本発明においては、バッテ
リの一括充電により生ずるセルの充電容量のばらつき
を、従来のように定電流で多出力の大電流定電流充電装
置を用いることなく大幅に解消しうる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の説明用回路図である。
【図2】本発明の一実施例回路図である。
【図3】従来の定電流充電装置の回路図である。
【符号の説明】
D 全波整流回路 D1 〜D4 ダイオード C1 コンデンサ Q1 FET CO1 PWM制御回路 T1 トランス N1 1次巻線 N2 2次巻線 D5 ,D6 ダイオード B バッテリ S1 〜SN セル C2 コンデンサ RE 整流電源回路 CI 定電流充電回路 CV 定電圧充電回路 T2 トランス Na 1次巻線 Nb 〜NN 2〜N次巻線 Q2 FETトランジスタ CO2 PWM制御回路 D11〜D1N ダイオード D21〜D2N ダイオード C11〜C1N コンデンサ R3 ,R4 バッテリ電圧検出抵抗 R2 ,R5 セル電圧検出抵抗 IC1 誤差増幅器 VS 充電停止回路 R6 ,R7 バッテリ充電電圧検出抵抗 IC2 誤差増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中沢 祥吉 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社 本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭53−15539(JP,A) 特開 平5−64377(JP,A) 特開 平4−299032(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/02 - 7/10 H01M 10/44

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個のセルの直列接続からなるバッテ
    リの両端に接続され、該バッテリの充電電圧に適合した
    直流出力電圧を送出して該バッテリの充電電流を一定
    して定電流充電するための直流電源に接続された第1の
    スイッチングレギュレータと、前記バッテリを構成する
    前記複数個の各セルに対応した多出力を有すると共に、
    該各セルに対して所要の直流出力電圧を送出して該各セ
    ルをそれぞれ定電圧充電するための直流電源に接続され
    た第2のスイッチングレギュレータとを備え、前記第1
    のスイッチングレギュレータによる前記直列接続からな
    るバッテリに対する定電流充電と、前記第2のスイッチ
    ングレギュレータによる前記複数個の各セルに対する定
    電圧充電とを同時に行わしめるようにしたバッテリ充電
    装置。
  2. 【請求項2】 前記第2のスイッチングレギュレータの
    直流出力電圧の出力数を前記複数個のセルの数より少な
    い複数の出力として、前記複数個のセル中の1個又は複
    数個に対して定電圧充電を行わしめるようにした請求項
    1に記載のバッテリ充電装置。
  3. 【請求項3】 前記第1のスイッチングレギュレータに
    よる前記直列接続からなるバッテリに対する定電流充電
    時の直流出力電圧と、前記第2のスイッチングレギュレ
    ータによる前記複数個のセル中の1個に対する充電電圧
    とを検出し、該複数個のセル中の1個に対する充電電圧
    が前記バッテリに対する定電流充電時の直流出力電圧を
    前記複数個のセル数で除算した電圧値に等しい充電電圧
    になるように前記第2のスイッチングレギュレータを制
    御する制御回路が設けられた請求項1又は2に記載のバ
    ッテリ充電装置。
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JP5285322B2 (ja) * 2008-04-16 2013-09-11 パナソニック株式会社 電圧均等化装置並びに充電装置、組蓄電装置、充電システム
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