JP3242985B2 - 二次電池の充電回路 - Google Patents
二次電池の充電回路Info
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Description
り、特に二次電池の最大端子電圧を規定して充電を行う
充電回路に関する。
があるが、特に二次電池の最大端子電圧を所定範囲に規
定して充電を行う方法が例えば特開平2−60073号
公報に記載されている。この従来の充電方法では、電池
の端子電圧が最大電圧に達するまでは定電流で充電を行
い、その後は端子電圧が最大電圧を維持するように充電
電流を連続的に低下させる、いわゆる定電圧充電を行っ
ている。
た従来の充電方法では定電圧充電状態の時、電気的ノイ
ズが制御系に混入すると、電池の端子電圧を誤検出する
結果、過大な充電電流が流れる可能性があり、電池寿命
を短くすることがあった。
するためになされたもので、電気的ノイズの影響で電池
寿命を損うことのない二次電池の充電回路を提供するこ
とを目的とする。
ため、本発明に係る二次電池の充電回路は、二次電池を
充電するための充電用電源と、前記二次電池と前記充電
用電源との間に接続され、前記二次電池に供給する充電
電流を制御する電流制御素子と、前記二次電池と前記電
流制御素子との間に接続された抵抗と、前記二次電池の
端子電圧と基準電圧とを比較して該端子電圧が該基準電
圧に達する毎にパルスを発生する第1の電圧比較器と、
前記第1の電圧比較器から発生されるパルスをカウント
するカウンタと、前記カウンタの出力ディジタル値に対
応するアナログ電圧の出力を発生するD/Aコンバータ
と、前記抵抗の両端電圧を増幅する演算増幅器と、前記
D/Aコンバータの出力と前記演算増幅器の出力とを比
較し、該D/Aコンバータ及び演算増幅器の出力が等し
くなるように前記電流制御素子の抵抗値を制御する第2
の電圧比較器とを備え、充電開始後前記二次電池の端子
電圧が前記基準電圧未満の期間は前記充電電流を一定電
流とし、以後前記二次電池の端子電圧が前記基準電圧に
達する毎に前記充電電流を漸次段階的に低下させること
を特徴とする。
設定値未満の期間は定電流充電を行い、設定値に達した
後は端子電圧に関係なく段階的に充電電流を減少させる
制御を行うため、電気的ノイズが制御系に混入しても、
従来の定電圧充電時のように過大な充電電流が流れるよ
うなことはない。
明する。図1は、本発明の一実施例に係る二次電池の充
電回路の回路図である。同図において、充電用電源1の
一端は制御回路2の入力端子INに接続され、他端は接
地されている。制御回路2の出力端子OUTおよび制御
端子Cは、二次電池(例えばリチウム二次電池、以下、
単に電池という)3の正側端子に接続され、電池3の負
側端子は接地されている。なお、充電用電源1には、交
流電源の出力を整流して直流を得る電源や、他の比較的
大容量の電池が使用される。
池3の端子電圧が基準電圧Vrefより低い場合は、予
め設定された比較的大きな一定の電流I1で電池3の充
電を行い、電池3の端子電圧が上昇して基準電圧Vre
fに達すると、I1より小さい電流I2で充電を行う。
この後、再び電池3の端子電圧が上昇して、基準電圧V
refに達すると、I2よりさらに小さい電流で充電を
行い、以後同様の動作を繰り返す。すなわち、制御回路
2は充電開始後、電池3の端子電圧が基準電圧Vref
に達するまでは定電流充電を行うが、以後電池3の端子
電圧が基準電圧Vrefに達する毎に漸次充電電流を段
階的に減少させる。
されている。まず、制御回路2の制御端子Cは第1の電
圧比較器4の非反転入力端子に接続されている。この電
圧比較器4の反転入力端子には、基準電圧Vrefが印
加されている。電圧比較器4の出力端子は、ダウンカウ
ンタ5のクロック端子CKに接続されている。ダウンカ
ウンタ5は例えば2ビットの出力を持ち、スタートパル
スがリセット端子Rに入力されると最大ディジタル値を
出力し、以後は電圧比較器4からクロック端子CKにパ
ルスが入力される毎に出力のディジタル値は減少する。
但し、ダウンカウンタ5は出力ディジタル値が0になる
と、それ以降はスタートパルスがリセット端子Rに加わ
らない限り状態は変化しないものとする。
ータ6に入力される。D/Aコンバータ6は、ダウンカ
ウンタ5の出力ディジタル値に対応するアナログ電圧の
出力VA を発生する。このD/Aコンバータ6の出力V
A は、第2の電圧比較器7の反転入力端子に接続されて
いる。この電圧比較器7の出力端子は、抵抗R1介して
電流制御素子であるトランジスタQ1のベースに接続さ
れている。トランジスタQ1のエミッタは制御回路2の
入力端子INに接続され、コレクタは抵抗R2を介して
制御回路2の出力端子OUTに接続されている。抵抗R
2の両端には抵抗R3,R5の一端がそれぞれ接続さ
れ、抵抗R3,R5の他端は演算増幅器8の非反転入力
端子および反転入力端子にそれぞれ接続されている。演
算増幅器8の非反転入力端子はさらに抵抗R4を介して
接地され、また反転入力端子はさらに抵抗R6を介して
出力端子に接続されている。そして、演算増幅器8の出
力端子は第2の電圧比較器7の非反転入力端子に接続さ
れている。
6の抵抗値をそれぞれr2,r3,r4,r5,r6と
し、抵抗R2の両端間の電圧をVr、電池3を流れる充
電電流をI、演算増幅器8の出力電圧をVB とすると、 I=Vr/r2 (1) VB =Vr×r4/r3 (2) である。この場合、トランジスタQ1、抵抗R1〜R
6、演算増幅器8および電圧比較器7で構成されるフィ
ードバック制御系の働きによって、VB =VA 、すなわ
ち演算増幅器8の出力電圧VB がD/Aコンバータ6の
出力電圧VA に等しくなるように、電圧比較器7の出力
によってトランジスタQ1の抵抗値が制御される。この
結果、充電電流Iは
VA に比例する。ダウンカウンタ5の出力が2ビットで
あるから、VA の値は4段階に変化する。
性を示す図2の波形図を参照して説明する。図2におい
て、(a)は電池3の端子電圧V1、(b)は充電電流
I、(c)はD/Aコンバータ6の出力VA 、(e)は
スタートパルスをそれぞれ示す。
れるスタートパルスが制御回路2のダウンカウンタ5の
リセット端子Rに入力されると、ダウンカウンタ5の出
力ディジタル値は最大となるので、D/Aコンバータ6
の出力VA は最大電圧VA1となり、充電電流IはVA1に
対応する最大電流I1となって、この電流I1で定電流
充電が行われる。ここで、I1は通常、1CmA程度に
設定される。
の端子電圧V1が上昇し、基準電圧Vref(例えばV
ref=4.1V)に達すると、電圧比較器4の出力に
1個目のパルスが発生する。これにより、ダウンカウン
タ5の出力ディジタル値は1段階減少して、D/Aコン
バータ6の出力VA はVA2となり、充電電流IはVA2に
対応した、I1より1段階小さい電流IA2となる。従っ
て、電池3の端子電圧V1は一時的に低下する。
子電圧V1が上昇に転じ、再び基準電圧Vrefに達す
ると、電圧比較器4の出力に2個目のパルスが発生す
る。これにより、ダウンカウンタ5の出力ディジタル値
はもう1段階減少して、D/Aコンバータ6の出力VA
はVA3となり、充電電流IはVA3に対応した、I2より
さらに1段階小さい電流IA3となる。従って、電池3の
電圧V1は再び一時的に低下するが、その後再び上昇に
転じる。
基準電圧Vrefに達する毎に充電電流を段階的に減少
させる動作を繰り返すことにより、最終的に充電電流は
0となって、充電動作は終了する。
基準電圧Vrefに達した後は、単純に充電電流を段階
的に減少させるため、例えば制御回路2の検出系に電気
的ノイズが混入しても、過大な充電電流が流れることは
なく、電池3の寿命を延ばすことができる。本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、次のように種々変
形して実施することができる。
含めて4段階に変化させるようにしたが、3段階以下、
または5段階以上であってもよい。段階数を少なくすれ
ば充電回路を安価にでき、段階数を多くすればより短時
間で充電ができる。
減少率は、等比級数的でも等差級数的でもよく、他の方
法でもよい。等比級数的にすると、ダウンカウンタやD
/Aコンバータを比較的安価にできる。
場合について示したが、複数(n)個の電池を直列に接
続して、それらの電池を同時に充電することも可能であ
る。その場合、基準電圧Vrefをn倍にすれば同様の
制御ができる。また、n個の電池個々の端子電圧を測定
して、その最大電圧を制御回路2の制御端子Cに入力し
てもよい。前者の場合、基準電圧Vrefの設定を変え
るだけでよいので、充電回路を安価にすることができ、
また後者の場合、n個の電池の端子電圧を測定する回路
が必要となるが、電池の寿命を損なうことがなくなる。
を制御する際、トランジスタQ1の抵抗値を可変して余
分な電力を熱に変換しているが、スイッチング制御方式
で平均的な充電電流を制御してもよい。このようにする
とトランジスタでのコレクタ損失が減少し、発熱を少な
くすることができる。
基づいて充電制御を行ったが、タイマー制御を組み合わ
せたり、充電可能な温度範囲を検出する温度制御を組み
合わせてもよい。
ム二次電池を用いたが、本発明の充電回路は他の二次電
池、例えば鉛蓄電池などを用いた場合にも適用すること
が可能である。
ドウェアで構成したが、例えばダウンカウンタ5、D/
Aコンバータ6および電圧比較器4,7に相当する部分
の一部または全部をマイクロコンピュータ等を用いてプ
ログラムで処理し、ソフトウェアで実現してもよい。
としたが、最小値を0とせずに、ある微小電流を流すよ
うにしてもよい。このようにすると、よりフル充電に近
い状態まで充電を行うことができ、また自己放電による
容量の減少もなくなる。
直接ダウンカウンタ5に入力しているが、波形整形器を
介して入力してもよい。このようにすると、動作がより
確実となる。その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することが可能である。
次電池の端子電圧が設定値未満のときは比較的大電流で
定電流充電を行い、以後は端子電圧が設定値に達する毎
に充電電流を漸次段階的に減少させることにより、電気
的ノイズの影響によって過大な充電電流が流れることを
防止して、電池寿命を延ばすことができる。
回路図
バータ 7…電圧比較器 8…演算増幅器
Claims (1)
- 【請求項1】二次電池を充電するための充電用電源と、 前記二次電池と前記充電用電源との間に接続され、前記
二次電池に供給する充電電流を制御する電流制御素子
と、前記二次電池と前記電流制御素子との間に接続された抵
抗と、 前記二次電池の端子電圧と基準電圧とを比較して該端子
電圧が該基準電圧に達する毎にパルスを発生する第1の
電圧比較器と、 前記第1の電圧比較器から発生されるパルスをカウント
するカウンタと、 前記カウンタの出力ディジタル値に対応するアナログ電
圧の出力を発生するD/Aコンバータと、 前記抵抗の両端電圧を増幅する演算増幅器と、 前記D/Aコンバータの出力と前記演算増幅器の出力と
を比較し、該D/Aコンバータ及び演算増幅器の出力が
等しくなるように前記電流制御素子の抵抗値を制御する
第2の電圧比較器とを備え、 充電開始後前記二次電池の端子電圧が前記基準電圧未満
の期間は前記充電電流を一定電流とし、以後前記二次電
池の端子電圧が前記基準電圧に達する毎に前記充電電流
を漸次段階的に低下させる ことを特徴とする二次電池の
充電回路。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP13711392A JP3242985B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 二次電池の充電回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13711392A JP3242985B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 二次電池の充電回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05336679A JPH05336679A (ja) | 1993-12-17 |
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Family
ID=15191142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13711392A Expired - Lifetime JP3242985B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 二次電池の充電回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3242985B2 (ja) |
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EP4195445A4 (en) * | 2020-12-23 | 2024-04-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | ELECTRONIC DEVICE FOR CHARGING A BATTERY BASED ON THE VOLTAGE OF AN INTERFACE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME |
-
1992
- 1992-05-28 JP JP13711392A patent/JP3242985B2/ja not_active Expired - Lifetime
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