JP3197426B2 - 充電装置 - Google Patents
充電装置Info
- Publication number
- JP3197426B2 JP3197426B2 JP06947694A JP6947694A JP3197426B2 JP 3197426 B2 JP3197426 B2 JP 3197426B2 JP 06947694 A JP06947694 A JP 06947694A JP 6947694 A JP6947694 A JP 6947694A JP 3197426 B2 JP3197426 B2 JP 3197426B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- battery
- charging
- transistor
- characteristic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- 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
- H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
- H02J7/007184—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage in response to battery voltage gradient
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電池を充電する充電装置
に関するものであり、特に、充電中の電池の電圧を検出
する回路を備えており、検出された電池電圧を利用して
充電電流の通電を停止させるといった制御を実行する充
電装置に関する。
に関するものであり、特に、充電中の電池の電圧を検出
する回路を備えており、検出された電池電圧を利用して
充電電流の通電を停止させるといった制御を実行する充
電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】充電中の電池の電池電圧は、通常図5に
示すように、充電の進行とともに上昇し(ライン80参
照)、満充電に達したときに最大電圧となり(ポイント
81参照)、さらに充電が続行されると電池電圧は低下
する(ライン82参照)。この性質を利用して満充電に
達したときに充電電流の通電を停止させる方法、いわゆ
る−ΔV方式がよく知られている。−ΔV方式では充電
中の電池の電池電圧を検出し、それがピーク値となった
あと−ΔVだけ電池電圧が低下したタイミングを検出
し、そのタイミングで充電を停止する。この方式が正確
に作動するためには電池電圧を正確に検出する必要があ
る。
示すように、充電の進行とともに上昇し(ライン80参
照)、満充電に達したときに最大電圧となり(ポイント
81参照)、さらに充電が続行されると電池電圧は低下
する(ライン82参照)。この性質を利用して満充電に
達したときに充電電流の通電を停止させる方法、いわゆ
る−ΔV方式がよく知られている。−ΔV方式では充電
中の電池の電池電圧を検出し、それがピーク値となった
あと−ΔVだけ電池電圧が低下したタイミングを検出
し、そのタイミングで充電を停止する。この方式が正確
に作動するためには電池電圧を正確に検出する必要があ
る。
【0003】電池電圧VDを検出する最も通常の方法は
図6(A) の方式であり、電池電圧VDを一対の分圧用抵
抗RE,RCで分圧し、分圧された電圧VCによって電
池電圧を検出する。この方式では図6(C) のラインAに
示すように、電池電圧VDと分圧電圧VCが比例する。
なおダイオードD1と定電圧VBを利用して、分圧電圧
VCが定電圧VB以上に上昇しないようにしている。図
5に示したように、電池電圧VDがゼロとなることはな
く、再充電を必要とする電池でもある値以上の電圧を有
しており、充電中はその電圧値を出発点としてさらに上
昇してゆく。図5中ライン80は定格電圧の高い電池の
場合を示し、電池電圧はVHB〜VHPの範囲で変動す
る。ライン84は定格電圧が中間の電池の場合を示し、
電池電圧はVMB〜VMPの範囲で変動する。ライン8
6は定格電圧が低い電池の場合を示し、電池電圧はVL
B〜VLPの範囲で変動する。すなわち電池電圧VDは
VB〜VPの範囲内で変動する。ここで充電電池の定格
電圧に対応してVBはVHB,VMB,VLBのいずれ
かを示し、VPはVHP,VMP,VLPのいずれかを
示している。検出用の分圧電圧VCは電池電圧がVB〜
VPの範囲内で変動するのに対応して大きく変動するこ
とが好ましい。すなわち図6(C) のラインDに示す特性
となることが好ましい。
図6(A) の方式であり、電池電圧VDを一対の分圧用抵
抗RE,RCで分圧し、分圧された電圧VCによって電
池電圧を検出する。この方式では図6(C) のラインAに
示すように、電池電圧VDと分圧電圧VCが比例する。
なおダイオードD1と定電圧VBを利用して、分圧電圧
VCが定電圧VB以上に上昇しないようにしている。図
5に示したように、電池電圧VDがゼロとなることはな
く、再充電を必要とする電池でもある値以上の電圧を有
しており、充電中はその電圧値を出発点としてさらに上
昇してゆく。図5中ライン80は定格電圧の高い電池の
場合を示し、電池電圧はVHB〜VHPの範囲で変動す
る。ライン84は定格電圧が中間の電池の場合を示し、
電池電圧はVMB〜VMPの範囲で変動する。ライン8
6は定格電圧が低い電池の場合を示し、電池電圧はVL
B〜VLPの範囲で変動する。すなわち電池電圧VDは
VB〜VPの範囲内で変動する。ここで充電電池の定格
電圧に対応してVBはVHB,VMB,VLBのいずれ
かを示し、VPはVHP,VMP,VLPのいずれかを
示している。検出用の分圧電圧VCは電池電圧がVB〜
VPの範囲内で変動するのに対応して大きく変動するこ
とが好ましい。すなわち図6(C) のラインDに示す特性
となることが好ましい。
【0004】さて図6(C) のラインAの特性をラインD
に近づけるために、図6(B) に示す方式、すなわち降伏
電圧をVBとするツェナーダイオードVZを利用して、
電池電圧VDがVB以下の間は分圧電圧VCがゼロとな
り、電池電圧VDがVB以上となると抵抗RCに電流が
流れて分圧電圧VCが上昇し始めるようにする工夫が知
られている。
に近づけるために、図6(B) に示す方式、すなわち降伏
電圧をVBとするツェナーダイオードVZを利用して、
電池電圧VDがVB以下の間は分圧電圧VCがゼロとな
り、電池電圧VDがVB以上となると抵抗RCに電流が
流れて分圧電圧VCが上昇し始めるようにする工夫が知
られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかるにこの方式によ
ると、電池電圧VDが降伏電圧VB以下の場合でも、実
際にはツェナーダイオードVZに電流が流れてしまい、
電池電圧VDと分圧電圧VCの関係は図6(C) のライン
Bに示すものとなる。このために電池電圧がVB〜VP
の範囲内で変動するのに対応して分圧電圧VCが大きく
変動するという要請に充分に応えることができない。特
に、電池セルが直列に接続されて電池が構成されている
場合に、1つのセルが短絡したような場合、正常な電池
ならVB〜VPの範囲内にあるべきところ、1つのセル
が短絡したために電池電圧がVB以下となることがあ
る。この場合、仮にラインDの特性が得られていると分
圧電圧VCはゼロとなり、セル短絡が生じていることが
検出し易いのに対し、ラインBの特性では分圧電圧VC
がゼロとならず、セル短絡の検出が難しくなる。すなわ
ちラインBの特性はラインAの特性に比して検出感度を
向上するのに相当程度改良されているものの、なお不充
分である。本発明は、極力ラインDに近い特性が得られ
るようにして、従来技術の問題点を克服しようとするも
のである。
ると、電池電圧VDが降伏電圧VB以下の場合でも、実
際にはツェナーダイオードVZに電流が流れてしまい、
電池電圧VDと分圧電圧VCの関係は図6(C) のライン
Bに示すものとなる。このために電池電圧がVB〜VP
の範囲内で変動するのに対応して分圧電圧VCが大きく
変動するという要請に充分に応えることができない。特
に、電池セルが直列に接続されて電池が構成されている
場合に、1つのセルが短絡したような場合、正常な電池
ならVB〜VPの範囲内にあるべきところ、1つのセル
が短絡したために電池電圧がVB以下となることがあ
る。この場合、仮にラインDの特性が得られていると分
圧電圧VCはゼロとなり、セル短絡が生じていることが
検出し易いのに対し、ラインBの特性では分圧電圧VC
がゼロとならず、セル短絡の検出が難しくなる。すなわ
ちラインBの特性はラインAの特性に比して検出感度を
向上するのに相当程度改良されているものの、なお不充
分である。本発明は、極力ラインDに近い特性が得られ
るようにして、従来技術の問題点を克服しようとするも
のである。
【0006】
【課題を解決するための手段】このために、本発明で
は、充電中の電池の電圧を検出する電池電圧検出回路を
備えた充電装置において、電池電圧の分圧用の一対の抵
抗間に所定の値の電圧がベースに印加されたトランジス
タを挿入し、その一対の抵抗で分圧された電圧によって
電池電圧を検出する。
は、充電中の電池の電圧を検出する電池電圧検出回路を
備えた充電装置において、電池電圧の分圧用の一対の抵
抗間に所定の値の電圧がベースに印加されたトランジス
タを挿入し、その一対の抵抗で分圧された電圧によって
電池電圧を検出する。
【0007】
【作用】この場合、トランジスタのベースに所定の値の
電圧VBが印加されているために、電池電圧VDがベー
ス電圧VB以下の間はトランジスタのエミッタ・コレク
タ間に電流が流れず、分圧電圧VCはゼロとなる。すな
わち図6(C) においてD1に示す関係が得られる。電池
電圧VDがベース電圧VB以上になると、トランジスタ
のエミッタ・コレクタ間に電流が流れ始め、しかもその
ときの電流値は電池電圧VDとベース電圧VBの差に比
例する。この結果図6(C) においてD2に示す特性が得
られる。この結果、電池電圧VDがベース電圧VB以下
では分圧電圧VCがゼロであるという特性D1と、電池
電圧がVB〜VPの範囲で変動するのに対応して分圧電
圧VCが大きく変動するという特性D2が得られること
になる。
電圧VBが印加されているために、電池電圧VDがベー
ス電圧VB以下の間はトランジスタのエミッタ・コレク
タ間に電流が流れず、分圧電圧VCはゼロとなる。すな
わち図6(C) においてD1に示す関係が得られる。電池
電圧VDがベース電圧VB以上になると、トランジスタ
のエミッタ・コレクタ間に電流が流れ始め、しかもその
ときの電流値は電池電圧VDとベース電圧VBの差に比
例する。この結果図6(C) においてD2に示す特性が得
られる。この結果、電池電圧VDがベース電圧VB以下
では分圧電圧VCがゼロであるという特性D1と、電池
電圧がVB〜VPの範囲で変動するのに対応して分圧電
圧VCが大きく変動するという特性D2が得られること
になる。
【0008】
【課題を解決するための好ましい手段と作用】上記の構
成において、前記トランジスタと一方の分圧用抵抗の接
続点と接地線間に前記トランジスタと他方の分圧用抵抗
をバイパスするバイパス用抵抗を付加することが好まし
い。この構成によると、分圧電圧VCが上昇し始める電
池電圧VDの値をバイパス抵抗の抵抗値を調整すること
で調整することが可能となり、電池特性に適応した特性
を実現し易くなる。またこのときのバイパス用抵抗が並
列に複数個用意されており、各バイパス用抵抗と接地線
間にスイッチが付加されていることが好ましい。このよ
うにすると、スイッチの制御によって有効なバイパス抵
抗が選択され、電池電圧VDと分圧電圧VCの関係が選
択可能となる。さらにまた前記トランジスタと接地線間
に接続されている他方の分圧用抵抗が並列に複数個用意
されており、各分圧用抵抗と接地線間にスイッチが付加
されていることが好ましい。このようにすると、スイッ
チの制御によって他方の分圧用抵抗が選択され、電池電
圧VDと分圧電圧VCの関係を選択することができる。
成において、前記トランジスタと一方の分圧用抵抗の接
続点と接地線間に前記トランジスタと他方の分圧用抵抗
をバイパスするバイパス用抵抗を付加することが好まし
い。この構成によると、分圧電圧VCが上昇し始める電
池電圧VDの値をバイパス抵抗の抵抗値を調整すること
で調整することが可能となり、電池特性に適応した特性
を実現し易くなる。またこのときのバイパス用抵抗が並
列に複数個用意されており、各バイパス用抵抗と接地線
間にスイッチが付加されていることが好ましい。このよ
うにすると、スイッチの制御によって有効なバイパス抵
抗が選択され、電池電圧VDと分圧電圧VCの関係が選
択可能となる。さらにまた前記トランジスタと接地線間
に接続されている他方の分圧用抵抗が並列に複数個用意
されており、各分圧用抵抗と接地線間にスイッチが付加
されていることが好ましい。このようにすると、スイッ
チの制御によって他方の分圧用抵抗が選択され、電池電
圧VDと分圧電圧VCの関係を選択することができる。
【0009】
【実施例】図1は本発明を組込んだ充電装置の一例を示
しており、この実施例は3種類の定格電圧を持つ電池の
充電が可能とされている。図中2は100ボルトの商用
交流電源であり、それがトランス4で降圧され、ダイオ
ード6,8とサイリスタ14,16からなるブリッジ1
5で整流される。ブリッジ15で整流され、かつサイリ
スタ14,16で点弧角が調整された充電電流Iが充電
用電池BPに通電されて電池BPが充電される。充電電
流Iの大きさはシャント抵抗60で検出され、電圧VI
に変換された充電電流Iはオペアンプ72を主体として
構成されている電圧増幅回路70で増幅され、ワンチッ
プマイコン40に入力される。サイリスタ14,16の
点弧角は充電電流の大小によってマイコン40で制御さ
れ、充電中の充電電流Iの値が一定に保たれる。
しており、この実施例は3種類の定格電圧を持つ電池の
充電が可能とされている。図中2は100ボルトの商用
交流電源であり、それがトランス4で降圧され、ダイオ
ード6,8とサイリスタ14,16からなるブリッジ1
5で整流される。ブリッジ15で整流され、かつサイリ
スタ14,16で点弧角が調整された充電電流Iが充電
用電池BPに通電されて電池BPが充電される。充電電
流Iの大きさはシャント抵抗60で検出され、電圧VI
に変換された充電電流Iはオペアンプ72を主体として
構成されている電圧増幅回路70で増幅され、ワンチッ
プマイコン40に入力される。サイリスタ14,16の
点弧角は充電電流の大小によってマイコン40で制御さ
れ、充電中の充電電流Iの値が一定に保たれる。
【0010】図中10と12はダイオードであり、ダイ
オード6,8とともにブリッジを構成し、制御用の電圧
を取出す。ダイオード6,8,10,12のブリッジで
整流された電圧はコンデンサ22,26とボルテッジレ
ギュレータ24からなる定電圧回路20で一定電圧Vcc
とされる。この一定電圧Vccは後述のトランジスタ32
とトランジスタQとマイコン40とオペアンプ72の電
源電圧とされる。
オード6,8とともにブリッジを構成し、制御用の電圧
を取出す。ダイオード6,8,10,12のブリッジで
整流された電圧はコンデンサ22,26とボルテッジレ
ギュレータ24からなる定電圧回路20で一定電圧Vcc
とされる。この一定電圧Vccは後述のトランジスタ32
とトランジスタQとマイコン40とオペアンプ72の電
源電圧とされる。
【0011】図中40は、CPUとROMとRAMと入
力ポートと出力ポートとA/D変換器がワンチップ化さ
れたワンチップマイコンであり、入力ポートPIADに
電池BPの電池電圧VDに対応する電圧VCが入力され
る。また前記したように、入力ポートPI1に電圧に変
換された充電電流Iの値が入力される。図中76はダイ
オード6,8,10,12のブリッジで整流された電圧
がゼロとなったときにオンする電圧ゼロタイミング検出
回路であり、このタイミング信号が入力ポートPI2に
入力される。マイコン40の出力ポートPO5はトラン
ジスタ32を主体とする点弧信号回路30に接続されて
いる。出力ポートPO5はトランジスタ32のベースに
接続されており、トランジスタ32のエミッタは定電圧
Vccに接続され、トランジスタ32のコレクタはコンデ
ンサ36を介してサイリスタ14,16のゲートに接続
されている。出力ポートPO5は通常ハイを出力してお
り、サイリスタ14,16を点弧させるときに短時間ロ
ーに切換えられる。
力ポートと出力ポートとA/D変換器がワンチップ化さ
れたワンチップマイコンであり、入力ポートPIADに
電池BPの電池電圧VDに対応する電圧VCが入力され
る。また前記したように、入力ポートPI1に電圧に変
換された充電電流Iの値が入力される。図中76はダイ
オード6,8,10,12のブリッジで整流された電圧
がゼロとなったときにオンする電圧ゼロタイミング検出
回路であり、このタイミング信号が入力ポートPI2に
入力される。マイコン40の出力ポートPO5はトラン
ジスタ32を主体とする点弧信号回路30に接続されて
いる。出力ポートPO5はトランジスタ32のベースに
接続されており、トランジスタ32のエミッタは定電圧
Vccに接続され、トランジスタ32のコレクタはコンデ
ンサ36を介してサイリスタ14,16のゲートに接続
されている。出力ポートPO5は通常ハイを出力してお
り、サイリスタ14,16を点弧させるときに短時間ロ
ーに切換えられる。
【0012】マイコン40には充電電流Iの調整プログ
ラムが記憶されており、このプログラムに従って次の処
理を実行する。 (1) 入力ポートPI1から充電電流Iを入力する。 (2) 入力ポートPI2からゼロタイミングを検出す
る。 (3) 入力された充電電流が所定値より大きければ、入
力されたゼロタイミングから出力ポートPO5を一瞬ロ
ーに切換えるまでの時間を長くし、逆に入力された充電
電流が所定値より小さければ、入力されたゼロタイミン
グから出力ポートPO5を一瞬ローに切換えるまでの時
間を短くする。
ラムが記憶されており、このプログラムに従って次の処
理を実行する。 (1) 入力ポートPI1から充電電流Iを入力する。 (2) 入力ポートPI2からゼロタイミングを検出す
る。 (3) 入力された充電電流が所定値より大きければ、入
力されたゼロタイミングから出力ポートPO5を一瞬ロ
ーに切換えるまでの時間を長くし、逆に入力された充電
電流が所定値より小さければ、入力されたゼロタイミン
グから出力ポートPO5を一瞬ローに切換えるまでの時
間を短くする。
【0013】出力ポートPO5がハイの間、トランジス
タ32はオフとなり、サイリスタ14,16は点弧しな
い。出力ポートPO5がローに切換えられると、トラン
ジスタ32はオンしてサイリスタ14,16が点弧され
る。この結果充電電流が大きすぎれば点弧タイミングが
遅らされて充電電流は抑えられ、充電電流が小さすぎれ
ば点弧タイミングが早められて充電電流は増大される。
このようにして充電中の充電電流Iが一定の値に維持さ
れる。
タ32はオフとなり、サイリスタ14,16は点弧しな
い。出力ポートPO5がローに切換えられると、トラン
ジスタ32はオンしてサイリスタ14,16が点弧され
る。この結果充電電流が大きすぎれば点弧タイミングが
遅らされて充電電流は抑えられ、充電電流が小さすぎれ
ば点弧タイミングが早められて充電電流は増大される。
このようにして充電中の充電電流Iが一定の値に維持さ
れる。
【0014】図中50は電池電圧VDを分圧電圧VCに
変換する電池電圧検出回路であり、一方の分圧用抵抗R
Eが1種類であり、他方の分圧用抵抗がRC1,RC
2,RC3の3種用意されている。一方の分圧用抵抗R
Eと他方の分圧用抵抗RC1〜3の間にはトランジスタ
Qが挿入されており、そのベースには一定の電圧Vccが
印加されている。トランジスタQと一方の分圧用抵抗R
Eの接続点51と接地線53,55間にはこの場合3種
類のバイパス用抵抗RA1,RA2,RA3が並列に用
意されている。一つの分圧用抵抗RC2は出力ポートP
O1に、もう一つの分圧用抵抗RC3は出力ポートPO
2に、一つのバイパス用抵抗RA2は出力ポートPO3
に、もう一つのバイパス用抵抗RA3は出力ポートPO
4に接続されている。出力ポートPO1〜PO4は、通
常ポートと接地線55間がオフされており、マイコン4
0の処理によって各ポートと接地線55間が導通する。
すなわち出力ポートPO1〜PO4はポートと接地線5
5間のスイッチであり、そのスイッチがオフの間は分圧
用抵抗RC2,RC3の分圧作用ないしバイパス用抵抗
RA2,RA3のバイパス作用が禁止され、オンされる
と各作用が得られることになる。
変換する電池電圧検出回路であり、一方の分圧用抵抗R
Eが1種類であり、他方の分圧用抵抗がRC1,RC
2,RC3の3種用意されている。一方の分圧用抵抗R
Eと他方の分圧用抵抗RC1〜3の間にはトランジスタ
Qが挿入されており、そのベースには一定の電圧Vccが
印加されている。トランジスタQと一方の分圧用抵抗R
Eの接続点51と接地線53,55間にはこの場合3種
類のバイパス用抵抗RA1,RA2,RA3が並列に用
意されている。一つの分圧用抵抗RC2は出力ポートP
O1に、もう一つの分圧用抵抗RC3は出力ポートPO
2に、一つのバイパス用抵抗RA2は出力ポートPO3
に、もう一つのバイパス用抵抗RA3は出力ポートPO
4に接続されている。出力ポートPO1〜PO4は、通
常ポートと接地線55間がオフされており、マイコン4
0の処理によって各ポートと接地線55間が導通する。
すなわち出力ポートPO1〜PO4はポートと接地線5
5間のスイッチであり、そのスイッチがオフの間は分圧
用抵抗RC2,RC3の分圧作用ないしバイパス用抵抗
RA2,RA3のバイパス作用が禁止され、オンされる
と各作用が得られることになる。
【0015】なお他方の分圧用抵抗がRC1〜RC3の
3種用意されており、バイパス用抵抗がRA1〜RA3
の3種用意されているのは、この充電装置で3種類の定
格電圧を持つ電池BPを充電可能としているためであ
る。
3種用意されており、バイパス用抵抗がRA1〜RA3
の3種用意されているのは、この充電装置で3種類の定
格電圧を持つ電池BPを充電可能としているためであ
る。
【0016】さてこの充電装置が1種類の定格電圧を持
つ電池に充電するものである場合、電池電圧検出回路5
0を図2(A) に示す回路50aとすることができる。こ
の回路は他方の分圧用抵抗がRCの一種のみであり、バ
イパス用抵抗が全く用いられていない。
つ電池に充電するものである場合、電池電圧検出回路5
0を図2(A) に示す回路50aとすることができる。こ
の回路は他方の分圧用抵抗がRCの一種のみであり、バ
イパス用抵抗が全く用いられていない。
【0017】さてこの回路の場合、トランジスタのベー
ス電圧VBは所定の電圧Vccであり、電池電圧VDがベ
ース電圧VBよりも低い間、正確にはベース電圧VBに
ベース・エシッタ間の電圧降下圧VBEを加えた値より
も低い間は、トランジスタQのエミッタ・コレクタ間に
電流が流れず、分圧電圧VCはゼロとなる。この結果図
2(B) のD3の特性が得られる。
ス電圧VBは所定の電圧Vccであり、電池電圧VDがベ
ース電圧VBよりも低い間、正確にはベース電圧VBに
ベース・エシッタ間の電圧降下圧VBEを加えた値より
も低い間は、トランジスタQのエミッタ・コレクタ間に
電流が流れず、分圧電圧VCはゼロとなる。この結果図
2(B) のD3の特性が得られる。
【0018】電池電圧VDがベース電圧VBにベース・
エミッタ間の電圧降下圧VBEを加えた値よりも高くな
ると、トランジスタQのエミッタ・コレクタ間に電流が
流れる。このときエミッタ・ベース間にも電流が流れる
が、その電流値はエミッタ・コレクタ間電流の1/10
0程度であり、実質上無視できる。このため電池電圧V
Dは1対の分圧用抵抗REとRCで分圧され、分圧電圧
VCは電池電圧VDからベース電圧VB(正確にはベー
ス電圧VBにベース・エミッタ間の電圧降下圧VBEを
加えた値)を減じた値に比例する。すなわち図2(B) の
D4の特性が得られる。なお分圧電圧VCの電池電圧V
Dに対する変動率、すなわちラインD4の傾きは、一対
の分圧用抵抗RCとREの比率で調整することができ
る。すなわちRCが小さいほどその傾きを小さくするこ
とができる。
エミッタ間の電圧降下圧VBEを加えた値よりも高くな
ると、トランジスタQのエミッタ・コレクタ間に電流が
流れる。このときエミッタ・ベース間にも電流が流れる
が、その電流値はエミッタ・コレクタ間電流の1/10
0程度であり、実質上無視できる。このため電池電圧V
Dは1対の分圧用抵抗REとRCで分圧され、分圧電圧
VCは電池電圧VDからベース電圧VB(正確にはベー
ス電圧VBにベース・エミッタ間の電圧降下圧VBEを
加えた値)を減じた値に比例する。すなわち図2(B) の
D4の特性が得られる。なお分圧電圧VCの電池電圧V
Dに対する変動率、すなわちラインD4の傾きは、一対
の分圧用抵抗RCとREの比率で調整することができ
る。すなわちRCが小さいほどその傾きを小さくするこ
とができる。
【0019】さてこの場合、ラインD3からラインD4
に切り代わるときの電池電圧を、図5に示した高電圧電
池の場合にはVHBとし、低電圧電池の場合にはVLB
としておけば、必要な範囲で分圧電圧VCが得られるよ
うにできる。
に切り代わるときの電池電圧を、図5に示した高電圧電
池の場合にはVHBとし、低電圧電池の場合にはVLB
としておけば、必要な範囲で分圧電圧VCが得られるよ
うにできる。
【0020】さて図2(B) のラインD5に示すように、
分圧電圧VCはむやみと大きくならない。すなわち分圧
電圧VCがベース電圧VBよりも大きくなることはな
い。正確には、ベース電圧VBにベース・エミッタ間の
電圧降下圧VBEと飽和時のエレクタ・エミッタ間の電
圧降下圧VCE(sat) の差を加えた値以上となることは
ない。
分圧電圧VCはむやみと大きくならない。すなわち分圧
電圧VCがベース電圧VBよりも大きくなることはな
い。正確には、ベース電圧VBにベース・エミッタ間の
電圧降下圧VBEと飽和時のエレクタ・エミッタ間の電
圧降下圧VCE(sat) の差を加えた値以上となることは
ない。
【0021】分圧電圧VCが飽和する電池電圧を、図5
の高電圧電池に対してはVHP、低電圧電池に対しては
VLPとしておけば、それぞれの定格電圧を持つ電池に
対して必要な電池電圧の範囲で分圧電圧VCが大きく変
動することになる。なお1つの充電装置で複数種類の電
池を充電するときには、あり得る最低電圧VLBと最大
電圧VHPの範囲で分圧電圧VCがゼロから最大値まで
の間で変動するようにすればよい。
の高電圧電池に対してはVHP、低電圧電池に対しては
VLPとしておけば、それぞれの定格電圧を持つ電池に
対して必要な電池電圧の範囲で分圧電圧VCが大きく変
動することになる。なお1つの充電装置で複数種類の電
池を充電するときには、あり得る最低電圧VLBと最大
電圧VHPの範囲で分圧電圧VCがゼロから最大値まで
の間で変動するようにすればよい。
【0022】さて図2の方式でもほぼ良好な結果を得る
ことができるものの、特性D3から特性D4に切替わる
ときの電池電圧はほぼベース電圧VBに等しくなり、こ
れを切換えることができない。図3の方式はこれを改良
するためのものであり、この場合トランジスタQと一方
の分圧用抵抗REの接続点51と接地線53間にトラン
ジスタQと他方の分圧用抵抗RCをバイパスするバイパ
ス用抵抗RAが付加されている。
ことができるものの、特性D3から特性D4に切替わる
ときの電池電圧はほぼベース電圧VBに等しくなり、こ
れを切換えることができない。図3の方式はこれを改良
するためのものであり、この場合トランジスタQと一方
の分圧用抵抗REの接続点51と接地線53間にトラン
ジスタQと他方の分圧用抵抗RCをバイパスするバイパ
ス用抵抗RAが付加されている。
【0023】このようにすると、分圧電圧VCがゼロで
なくなるときの電池電圧を図2の方式の場合に比して1
+RE/RA倍にすることができる。このため、バイパ
ス抵抗RAの値を切換えることで、電池電圧VDと分圧
電圧VC間の特性を切換えることができる。図1の実施
例は、他方の分圧用抵抗が3種類(RC1,RC2,R
C3)用意されており、バイパス用抵抗も3種類(RA
1,RA2,RA3)用意されている。そしてこれの抵
抗を切換えて用いることで図4のA,B,Cに示す3種
の特性が切換可能となっている。
なくなるときの電池電圧を図2の方式の場合に比して1
+RE/RA倍にすることができる。このため、バイパ
ス抵抗RAの値を切換えることで、電池電圧VDと分圧
電圧VC間の特性を切換えることができる。図1の実施
例は、他方の分圧用抵抗が3種類(RC1,RC2,R
C3)用意されており、バイパス用抵抗も3種類(RA
1,RA2,RA3)用意されている。そしてこれの抵
抗を切換えて用いることで図4のA,B,Cに示す3種
の特性が切換可能となっている。
【0024】図4のAの特性は、出力ポートPO1〜P
O4の全部がオフであるときに実現される特性であり、
分圧電圧VCがゼロでなくなるときの電池電圧(ポイン
トA1の電池電圧)は、ベース電圧VBにベース・エミ
ッタ間の電圧降下圧VBEを加えた値に(1+RE/R
A1)倍した値である。またその傾きはRC1/REと
なっている。図4のBの特性はポートPO1とPO3を
オンとし、ポートPO2とPO4をオフとしたときの特
性を示しており、他方の分圧用抵抗はRC1とRC2を
並列に接続した抵抗の合成抵抗となる。この合成抵抗は
RC1より低くなり、傾きがゆるやかになっている。ま
たバイパス用抵抗はRA1とRA2を並列に接続した抵
抗の合成抵抗となり、RA1よりも小さくなっている。
これに対応して分圧電圧VCがゼロでなくなる電池電圧
(ポイントB1の電池電圧)はAの場合よりも大きくな
っている。
O4の全部がオフであるときに実現される特性であり、
分圧電圧VCがゼロでなくなるときの電池電圧(ポイン
トA1の電池電圧)は、ベース電圧VBにベース・エミ
ッタ間の電圧降下圧VBEを加えた値に(1+RE/R
A1)倍した値である。またその傾きはRC1/REと
なっている。図4のBの特性はポートPO1とPO3を
オンとし、ポートPO2とPO4をオフとしたときの特
性を示しており、他方の分圧用抵抗はRC1とRC2を
並列に接続した抵抗の合成抵抗となる。この合成抵抗は
RC1より低くなり、傾きがゆるやかになっている。ま
たバイパス用抵抗はRA1とRA2を並列に接続した抵
抗の合成抵抗となり、RA1よりも小さくなっている。
これに対応して分圧電圧VCがゼロでなくなる電池電圧
(ポイントB1の電池電圧)はAの場合よりも大きくな
っている。
【0025】図4のCの特性は、ポートPO1とPO3
がオフで、ポートPO2とPO4がオンであるときの特
性を示しており、分圧用抵抗がRC1とRC3の並列と
なり、バイパス用抵抗がRA1とRA3の並列となる結
果、図4(C) の特性が得られる。なおこの場合、ポート
PO1〜PO4の全部をオンすることによって、第4の
特性を実現することもできる。
がオフで、ポートPO2とPO4がオンであるときの特
性を示しており、分圧用抵抗がRC1とRC3の並列と
なり、バイパス用抵抗がRA1とRA3の並列となる結
果、図4(C) の特性が得られる。なおこの場合、ポート
PO1〜PO4の全部をオンすることによって、第4の
特性を実現することもできる。
【0026】さて図4において、特性AのポイントA1
は図5のVLB、ポイントA2は図5のVLPに調整さ
れている。また特性BのポイントB1は図5のVMB、
ポイントB2は図5のVMPに調整されている。さらに
特性CのポイントC1は図5のVHB、ポイントC2は
図5のVHPに調整されている。すなわち特性Aは定格
電圧の低い電池に適した特性であり、特性Bは定格電圧
が中間の電池に適した特性であり、特性Cは定格電圧が
高い電池に適した特性とされている。さらに、ポイント
B1はポイントA1とA2の平均値、ポイントC1はポ
イントB1とB2の平均値に設定されている。
は図5のVLB、ポイントA2は図5のVLPに調整さ
れている。また特性BのポイントB1は図5のVMB、
ポイントB2は図5のVMPに調整されている。さらに
特性CのポイントC1は図5のVHB、ポイントC2は
図5のVHPに調整されている。すなわち特性Aは定格
電圧の低い電池に適した特性であり、特性Bは定格電圧
が中間の電池に適した特性であり、特性Cは定格電圧が
高い電池に適した特性とされている。さらに、ポイント
B1はポイントA1とA2の平均値、ポイントC1はポ
イントB1とB2の平均値に設定されている。
【0027】ワンチップマイコン40には次の処理を実
行するプログラムが記憶されている。 (1) まず充電の開始時、出力ポートPO1,PO2,P
O3,PO4の全部をオフとする。 (2) 充電中は前述した充電電流制御処理を実行し、充電
電流Iの値をほぼ一定に保つ。 (3) 充電開始後所定時間経過したときに、入力ポートP
IADから電池電圧VDに関する信号を入力する。 (4) この場合、(1) で出力ポートPO1〜PO4がオフ
されているために、図4のAの特性で変換された分圧電
圧VCが検出される。 (5) 検出された分圧電圧VCが図4のVBの1/2以下
であれば、出力ポートPO1〜PO4をオフにしたまま
充電を続け、特性Aを利用して電池電圧をモニタする。
これは定格電圧の低い電池が充電されている場合に相当
する。 (6) 一方(4) で検出された分圧電圧VCが図4のVBの
1/2以上であれば、出力ポートPO1とPO3をオン
にし、PO2とPO4をオフとする。この結果図4のB
の特性に切換えられる。 (7) 特性Bに切換えたあとに検出される分圧電圧VCが
図4のVBの1/2以下であれば、特性Bを選択した状
態で充電を続け、電池電圧をモニタする。これは定格電
圧が中間の電池が充電されている場合に相当する。 (8) 前記の(6) で特性Bに切換えられたときに検出され
る分圧電圧VCが図4のVBの1/2以上であれば、ポ
ートPO1とPO3をオフとし、ポートPO2とPO4
をオンとして図4のCの特性に切換える。これは定格電
圧の高い電圧が充電されている場合に相当する。 (9) この場合充電中特性Cに従って電池電圧をモニタす
る。 (10)前記の(5),(7),(9) でモニタされる電池電圧がピー
クとなったあと、−ΔVだけ変化したタイミングを検出
し、これ以後サイリスタ14,16の点弧処理を中止す
る。これによって充電は停止される。
行するプログラムが記憶されている。 (1) まず充電の開始時、出力ポートPO1,PO2,P
O3,PO4の全部をオフとする。 (2) 充電中は前述した充電電流制御処理を実行し、充電
電流Iの値をほぼ一定に保つ。 (3) 充電開始後所定時間経過したときに、入力ポートP
IADから電池電圧VDに関する信号を入力する。 (4) この場合、(1) で出力ポートPO1〜PO4がオフ
されているために、図4のAの特性で変換された分圧電
圧VCが検出される。 (5) 検出された分圧電圧VCが図4のVBの1/2以下
であれば、出力ポートPO1〜PO4をオフにしたまま
充電を続け、特性Aを利用して電池電圧をモニタする。
これは定格電圧の低い電池が充電されている場合に相当
する。 (6) 一方(4) で検出された分圧電圧VCが図4のVBの
1/2以上であれば、出力ポートPO1とPO3をオン
にし、PO2とPO4をオフとする。この結果図4のB
の特性に切換えられる。 (7) 特性Bに切換えたあとに検出される分圧電圧VCが
図4のVBの1/2以下であれば、特性Bを選択した状
態で充電を続け、電池電圧をモニタする。これは定格電
圧が中間の電池が充電されている場合に相当する。 (8) 前記の(6) で特性Bに切換えられたときに検出され
る分圧電圧VCが図4のVBの1/2以上であれば、ポ
ートPO1とPO3をオフとし、ポートPO2とPO4
をオンとして図4のCの特性に切換える。これは定格電
圧の高い電圧が充電されている場合に相当する。 (9) この場合充電中特性Cに従って電池電圧をモニタす
る。 (10)前記の(5),(7),(9) でモニタされる電池電圧がピー
クとなったあと、−ΔVだけ変化したタイミングを検出
し、これ以後サイリスタ14,16の点弧処理を中止す
る。これによって充電は停止される。
【0028】前記(5),(7),(9) において、定格電圧の低
い電池は特性Aで、定格電圧の中間の電池は特性Bで、
定格電圧の高い電池は特性Cでモニタされるために、検
出される分圧電圧VCの値は定格電圧の高低にかかわら
ず、ほぼ同一の値となり、−ΔVの値を一定の値とする
ことができる。このようにすると、定格電圧の高低にか
かわらず、満充電直後のタイミングが検出される。
い電池は特性Aで、定格電圧の中間の電池は特性Bで、
定格電圧の高い電池は特性Cでモニタされるために、検
出される分圧電圧VCの値は定格電圧の高低にかかわら
ず、ほぼ同一の値となり、−ΔVの値を一定の値とする
ことができる。このようにすると、定格電圧の高低にか
かわらず、満充電直後のタイミングが検出される。
【0029】またこのマイコン40には、充電用電池B
Pがセットされているにもかかわらず、分圧電圧VCが
ゼロになっていることを判別するプログラムが用意され
ている。この場合、特性A,B,Cのいずれの場合で
も、セル短絡の生じた電池を充電する場合には分圧電圧
VCがゼロとなり、セル短絡している電池への充電を禁
止することができる。
Pがセットされているにもかかわらず、分圧電圧VCが
ゼロになっていることを判別するプログラムが用意され
ている。この場合、特性A,B,Cのいずれの場合で
も、セル短絡の生じた電池を充電する場合には分圧電圧
VCがゼロとなり、セル短絡している電池への充電を禁
止することができる。
【0030】
【発明の効果】本発明によると、分圧用抵抗間に所定電
圧がベースに印加されているトランジスタが挿入されて
いるために、電池電圧が所定電圧以下では分圧電圧がゼ
ロとなり、電池電圧が所定電圧以上となると分圧電圧が
大きく変動する特性が得られることになり、セル短絡し
た異常電池等を容易に検出することができる他、電池電
圧の検出感度を増大させることができる。このため満充
電タイミングを正確に検出することが可能となり、充電
不足や過充電を防止でき、電池寿命を長期化することに
優れた効果が得られる。
圧がベースに印加されているトランジスタが挿入されて
いるために、電池電圧が所定電圧以下では分圧電圧がゼ
ロとなり、電池電圧が所定電圧以上となると分圧電圧が
大きく変動する特性が得られることになり、セル短絡し
た異常電池等を容易に検出することができる他、電池電
圧の検出感度を増大させることができる。このため満充
電タイミングを正確に検出することが可能となり、充電
不足や過充電を防止でき、電池寿命を長期化することに
優れた効果が得られる。
【図1】実施例の回路図
【図2】電池電圧検出回路の変形例とその特性図
【図3】電池電圧検出回路の他の変形例とその特性図
【図4】図1の回路の特性図
【図5】充電中の電池電圧の変動の様子を示す図
【図6】従来技術とその特性を示す図
RE 一方の分圧用抵抗 RC 他方の分圧用抵抗 RC1,RC2,RC3 並列に用意された複数の他方
の分圧用抵抗 RA バイパス用抵抗 RA1,RA2,RA3 並列に用意された複数のバイ
パス用抵抗 PO1,PO2,PO3,PO4 スイッチ Q トランジスタ
の分圧用抵抗 RA バイパス用抵抗 RA1,RA2,RA3 並列に用意された複数のバイ
パス用抵抗 PO1,PO2,PO3,PO4 スイッチ Q トランジスタ
Claims (4)
- 【請求項1】 充電中の電池の電圧を検出する電池電圧
検出回路を備えた充電装置において、電池電圧の分圧用
の一対の抵抗間に所定の値の電圧がベースに印加された
トランジスタを挿入し、その一対の抵抗で分圧された電
圧によって電池電圧を検出することを特徴とする充電装
置。 - 【請求項2】 前記トランジスタと一方の分圧用抵抗の
接続点と接地線間に前記トランジスタと他方の分圧用抵
抗をバイパスするバイパス用抵抗を付加したことを特徴
とする請求項1に記載の充電装置。 - 【請求項3】 前記バイパス用抵抗が並列に複数個用意
されており、各バイパス用抵抗と接地線間にスイッチが
付加されていることを特徴とする請求項2に記載の充電
装置。 - 【請求項4】 前記トランジスタと接地線間に接続され
ている他方の分圧用抵抗が並列に複数個用意されてお
り、各分圧用抵抗と接地線間にスイッチが付加されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の充電装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06947694A JP3197426B2 (ja) | 1994-04-07 | 1994-04-07 | 充電装置 |
DE69506608T DE69506608T2 (de) | 1994-04-07 | 1995-04-07 | Batterieladegerät mit hoher Empfindlichkeit |
US08/418,425 US5453677A (en) | 1994-04-07 | 1995-04-07 | Battery charger with high sensitivity |
EP95105242A EP0676847B1 (en) | 1994-04-07 | 1995-04-07 | Battery charger with high sensitivity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06947694A JP3197426B2 (ja) | 1994-04-07 | 1994-04-07 | 充電装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07284234A JPH07284234A (ja) | 1995-10-27 |
JP3197426B2 true JP3197426B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=13403785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06947694A Expired - Fee Related JP3197426B2 (ja) | 1994-04-07 | 1994-04-07 | 充電装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5453677A (ja) |
EP (1) | EP0676847B1 (ja) |
JP (1) | JP3197426B2 (ja) |
DE (1) | DE69506608T2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3197428B2 (ja) * | 1994-04-13 | 2001-08-13 | 株式会社マキタ | 充電装置 |
CN2762964Y (zh) | 2005-01-10 | 2006-03-08 | 南京德朔实业有限公司 | 用电池供电的电动工具 |
DE102007049528B4 (de) * | 2007-10-15 | 2009-06-25 | Panasonic Electronic Devices Europe Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Zellenspannungen in einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen |
US8400110B2 (en) * | 2008-12-23 | 2013-03-19 | James F. Bennett, Jr. | Energy efficient power adapter |
EP2571150A3 (en) | 2011-09-16 | 2018-02-28 | Braun GmbH | Power-supply circuit for an electrical appliance having a battery and a dc-to-dc converter |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1470376A (en) * | 1973-07-09 | 1977-04-14 | Electric Power Storage Ltd | Automatic electric battery charging apparatus |
US4006396A (en) * | 1974-01-18 | 1977-02-01 | Motorola, Inc. | Universal battery charging apparatus |
US3921051A (en) * | 1975-01-30 | 1975-11-18 | Gray C Ballman | Battery chargers |
JPH088748B2 (ja) * | 1988-11-11 | 1996-01-29 | 三洋電機株式会社 | 満充電検出回路 |
US5264777A (en) * | 1991-07-24 | 1993-11-23 | Ample Power Company | System for isolating commonly charged batteries |
US5321347A (en) * | 1992-04-09 | 1994-06-14 | Chien Chih Chien | Battery charger device and method |
US5420493A (en) * | 1992-06-30 | 1995-05-30 | Apple Computer, Inc. | Power supply and battery charger |
-
1994
- 1994-04-07 JP JP06947694A patent/JP3197426B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-04-07 EP EP95105242A patent/EP0676847B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-04-07 US US08/418,425 patent/US5453677A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-04-07 DE DE69506608T patent/DE69506608T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69506608D1 (de) | 1999-01-28 |
US5453677A (en) | 1995-09-26 |
DE69506608T2 (de) | 1999-08-26 |
JPH07284234A (ja) | 1995-10-27 |
EP0676847B1 (en) | 1998-12-16 |
EP0676847A1 (en) | 1995-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2007119683A1 (ja) | 充電方法ならびに電池パックおよびその充電器 | |
JPH07336905A (ja) | 組電池の充電装置 | |
EP1122852B1 (en) | Electrical storage capacitor system having initializing function | |
JPH031901B2 (ja) | ||
US4977364A (en) | Method and a taper charger for the resistance free charging of a rechargeable battery | |
US5705913A (en) | Overdischarge detection device and overdischarge prevention device for a chargeable electric cell, operable with a variable threshold voltage to prohibit discharge in accordance with relative weight of a load | |
US4290002A (en) | Method and apparatus for controlling battery recharging | |
JP3197426B2 (ja) | 充電装置 | |
JP2000324712A (ja) | 電気二重層コンデンサ装置とその電圧制御方法 | |
US6906498B2 (en) | Device and method for the detection of a charging voltage | |
JP3403309B2 (ja) | 充電装置 | |
JP3696101B2 (ja) | 充電方法と充電器 | |
JPH08149712A (ja) | 充電方法および装置 | |
JP3197428B2 (ja) | 充電装置 | |
US5635819A (en) | Method of charging a battery | |
JP3483399B2 (ja) | 充電装置 | |
JP3033591B2 (ja) | 充電コントローラ | |
JP2995142B2 (ja) | 直列電池の充電装置 | |
JPH09238430A (ja) | 2次電池の充電制御装置 | |
JPH11289684A (ja) | 充電制御回路 | |
JPS58148633A (ja) | 自動充電装置 | |
JP2741139B2 (ja) | 蓄電池充電回路 | |
JPH0721067Y2 (ja) | 鉛蓄電池の充電制御回路 | |
JP2004274871A (ja) | 充電回路 | |
JPH03284131A (ja) | 急速充電回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |