JP3071491B2 - バッテリ充電装置 - Google Patents

バッテリ充電装置

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正美 河辺
聡 本田
祥浩 中沢
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Honda Motor Co Ltd
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複数個のセルの直列接続
からなるバッテリを均等充電できるようにした充電装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】複数個のセルの直列接続により形成され
たバッテリにおいて、各セルのインピーダンスを同一に
することは困難である。このため従来から広く用いられ
ているバッテリを一括充電する定電流充電装置による充
電では、各セルの内部インピーダンスばらつきにより各
々の印加電圧が異なるため各セルを均等に充電すること
ができにくい。そこでその解決を図るための手段として
図3に示す如き充電装置がある。この装置は半導体スイ
ッチングレギュレータ方式による定電流充電回路CI、
即ち1次,2次巻線N1 とN2 をもつトランスT1 、1
次巻線N1 と直列接続のスイッチング素子例えばFET
1 、そのPWM制御回路CO1 、ダイオードD11,D
12とコンデンサC11からなる平滑回路CH1 、定電流制
御のための電流検出用シャントRなどからなる定電流充
電回路CIと、セル数と同数の同一定電圧出力をもつ定
電圧充電回路CV、即ち1次巻線Na とセル数と同数の
2〜N次巻線Nb 〜NN をもつトランスT2 、1次巻線
a と直列接続のスイッチング素子例えばFETQ2
そのPWM制御回路CO2 、ダイオードD21,D22とコ
ンデンサC21からそれぞれなる平滑回路CH21〜C
2N、定電圧制御回路VCOなどからなる多出力定電圧
充電回路CVとからなる。そして多出力定電圧充電回路
CVの各出力電圧は所定のバッテリBの電圧VBAT をセ
ル数で除した値とし、一方定電流充電回路CIによる充
電電流Ia をバッテリBに流して充電すると同時に、定
電流充電回路CIによる各セルS1 〜SN の分担印加電
圧と、多出力定電圧充電回路CVによる各セルS1 〜S
N への印加電圧との差にもとづき、各セルに電流Ib
c ……IN を流して充電を行うものである。なおFV
は充電完了検出回路でバッテリBが所定の電圧VBAT
達したことを検出して、定電流充電回路CIと定電圧充
電回路CVによる充電動作を終わらせるものである。こ
の充電装置によれば、各セルのばらつきによる充電量の
ばらつきは補正されて均等充電が可能になる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし以上説明した充
電装置では、充電容量のばらつきにより各セルの 充電
時間にばらつきを生じて、セルによっては過充電状態に
なる。
【0004】
【発明の目的】本発明は上記充電装置を用いて充電され
るセルの過充電を少なくすることを目的としてなされた
ものである。
【0005】
【課題を解決するための本発明の手段】本発明は次の手
段をとることにより目的を達成したものであり、図1は
その回路例図である。即ち図3の従来回路の定電圧充電
回路CVの各出力回路に直列に、ホトカプラの発光ダイ
オードPD1 〜PDN を接続する。一方セル数と同数の
同一抵抗値の電流検出抵抗R11〜R1Nを設けて、その各
々と直列に前記ホトカプラのホトトランジスタPT1
PT N を接続し、共通接続抵抗R0 を介して直流電源E
S に接続した回路を形成する。また共通接続抵抗R0
分担電圧を入力とし、各セルの充電電流に見合ってオン
オフするホトトランジスタPT1 〜PTNにより、各電
流検出抵抗R11〜R1Nのすべてに電流が流れているとき
には出力を送出せず、電流の流れる電流検出用抵抗が減
るのに対応して、次第に大きい出力を送出するバッファ
IC3 の出力により、定電流充電回路CIのFETQ1
のスイッチング幅を、PWM制御回路CO1 を介して制
御する充電電流制御回路ICOを設けたものである。
【0006】
【作用】定電流充電回路CIによりバッテリBに定電流
a を流すと同時に、定電圧充電回路CVの各出力電圧
により各セルS1 〜SN に電流Ib 〜IN を流し、発光
ダイオードPD 1 PD N は電流の流れていることを検
出する。このためホトトランジスタPT1 〜PTN はす
べてオンとなって、これに接続された電流検出抵抗R11
〜R1Nは、並列接続状態になり直流電源ES から電流が
流される。従って共通接続抵抗R0 とホトトランジスタ
PT1 〜PTN の接続点の電位VP は、図2(a)に示
すように高い電圧にあり、この間はバッファI3 の出
力によりPWM制御回路CO1 は影響されない。このた
めPWM制御回路CO1 によるFETQ1 のスイッチン
グ幅の制御は、定電流充電回路CIの電流検出抵抗Rの
みによってのみ行われ、図2(b)に示すように図中A
点まで定電流充電回路CIによる充電電流Ia は一定で
ある。次に充電が進行して例えばセルS1 に流れる定電
圧充電回路CVからの電流が減少して、ホトトランジス
タPT1 がオフ状態になると、電流検出抵抗R11の回路
は解放され、これにより共通接続抵抗R0 に直列接続さ
れている電流検出用抵抗R12〜R1Nの並列抵抗値は大に
なる。このため共通接続抵抗R0 とホトトランジスタの
接続点の電位VP は、図2(a)のA点から低下するの
で、バッファI3 はそれに見合った出力を送出し、こ
れにより制御されるPWM制御回路CO1 は、FETQ
1 のスイッチング幅を小となるように制御して、図2
(b)のようにA点から定電流充電回路CIによる充電
電流Ia を減少させる。以下充電の進行により定電圧充
電回路CVからの電流が流れなくなるセルが増して、共
通接続抵抗R0 に直列接続される電流検出抵抗R11〜R
1Nの並列抵抗値が順次大になると、これに伴い、共通接
続抵抗R0 とホトトランジスタの接続点の電位 P は、
図2()のように順次小になる。そしてこれに対応し
て定電流充電回路CIによる充電電流Ia も図2(
のように順次減少し、定電圧充電回路CVのすべての出
力回路に電流が流れなくなると、図2(a)のように共
通接続抵抗R0 とホトトランジスタの接続点の電位 P
は零となり、また図2(b)のように定電流充電回路C
Iによる充電電流Ia も零になって充電を終了する。即
ち本発明では充電を完了したセルの数が増すのに対応し
て、定電流充電回路CIによる充電電流を減少するよう
にしているので、電圧のばらつきをなくして均等充電で
きる。なお定電圧充電回路CVの各出力回路の電流の検
出に当たって、電流検出器を用いるとと共に、その検出
出力により電流検出抵抗R11〜R1Nに直列接続したトラ
ンジスタを制御することも考えられる。しかしこの方法
では定電圧充電回路CVと定電流充電回路CI間を絶縁
するために用いられるインシュレーション回路が高価で
あり、数も多いので、充電装置が高価となる。しかし本
発明では安価なホトカップラを用いているのでそのおそ
れは少ない。また以上においては、バッテリBを形成す
るセル毎に定電圧充電する例について説明したが、全セ
ル数より少ない数例えば2〜3個のセルを一群として定
電圧充電してもよいことは云うまでもない。
【0007】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、バッテリ
を構成するセルの電圧のばらつきをなくして、均等充電
できる充電装置を提供しうるもので、その効果は大き
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例回路図である。
【図2】図1の回路の動作説明図である。
【図3】従来装置の回路例図である。
【符号の説明】
CI 定電流充電装置 T1 トランス N1 1次巻線 N2 2次巻線 Q1 FET CO1 PWM制御回路 CH1 平滑回路 ICO 定電流制御回路 CV 多出力定電圧充電回路 T2 トランス Na 1次巻線 Nb 〜NN 2次〜N次巻線 Q2 FET CO2 PWM制御回路 CH2 平滑回路 VCO 定電圧制御回路 FV 充電完了検出回路 B バッテリ S1 〜SN セル PD1 〜PDN 発光ダイオード PT1 〜PTN ホトトランジスタ R11〜R1N 電流検出抵抗 R0 共通接続抵抗 R 電流検出用ャント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中沢 祥浩 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1−283028(JP,A) 特開 平5−64377(JP,A) 特開 平4−299032(JP,A) 実開 昭63−646(JP,U) 実開 昭62−140851(JP,U) (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に
    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
    装置において、 前記複数個の各セルに対する前記各定電圧充電回路に直
    列にそれぞれホトカプラの発光ダイオードを設けると共
    に、該ホトカプラの各ホトトランジスタをそれぞれ電流
    検出用抵抗を介して並列接続し、該並列接続回路と直列
    接続された共通接続抵抗との接続点の分圧電圧を検出し
    て前記第1のスイッチングレギュレータのPWM制御回
    路に制御信号を供給する充電電流制御回路を設け、前記
    各定電圧充電回路による前記各セルに対する充電状態を
    前記各発光ダイオードを介して前記各ホトトランジスタ
    で検出し、前記第1のスイッチングレギュレータによる
    定電流充電を制御す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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