JP3389714B2 - バッテリーチャージャー - Google Patents

バッテリーチャージャー

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JP3389714B2 JP30740494A JP30740494A JP3389714B2 JP 3389714 B2 JP3389714 B2 JP 3389714B2 JP 30740494 A JP30740494 A JP 30740494A JP 30740494 A JP30740494 A JP 30740494A JP 3389714 B2 JP3389714 B2 JP 3389714B2
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卓也 西出
俊幸 谷口
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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、バッテリーの充電を精
度良く、無駄なく、かつ安全に行なうバッテリーチャー
ジャーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、小型のパソコンや家庭用ビデオカ
メラ等は小型化が進みバッテリーを電源とすることによ
り、どこへでも持ち運びが可能となり普及しつつある。
【0003】今後、益々バッテリー駆動の機器が増え、
そして経済的にも、省資源の面からも有利な充電可能バ
ッテリーが使われるようになってきた。
【0004】しかし、充電可能なバッテリーはその寿命
を長くするためと、十分な充電を行ないそのバッテリー
能力容量を引き出すためにはバッテリーチャージャーに
最適充電機能が要求される。その機能は、次のようなも
のである。
【0005】a.短時間で完全充電ができる。 b.十分な放電量が取り出せる。
【0006】c.広範囲の温度で完全充電ができる。 d.安全に充電ができる。
【0007】以下図面を参照しながら、従来のバッテリ
ーチャージャーの一例について説明する。図2は、従来
のバッテリーチャージャーの回路図である。
【0008】入力電源端子1,2から電源の供給を受
け、抵抗3,11,5,4,25とトランジスタ6,
8,9から構成される過電圧検出回路40とトランジス
タ6を通り、トランジスタ7をマイクロコンピュータ2
0でオン/オフ制御することにより充電端子16を介し
てバッテリー18に充電電流を供給する。そして充電端
子17を介して回路のグランドとし、電流検出抵抗15
を通して入力電源端子2に接続する。バッテリーの充電
に必要な電流は電流検出抵抗15の端子電圧を増幅器1
2で増幅し、マイクロコンピュータ20に内蔵されたA
/Dコンバータ19に入力し、そのデーター値により判
定する。その結果を制御線22を介してトランジスタ7
を制御する。
【0009】具体的には、入力電源端子1,2から抵抗
3と11で分割した電圧とマイクロコンピュータ20に
供給する基準電源10とをトランジスタ9で電圧比較
し、抵抗3と11で分割設定した電圧が基準電源10+
トランジスタ9のVbeより高くなるとトランジスタ9が
導通し抵抗4と5の電圧降下でトランジスタ8が導通
し、トランジスタ6のVbeの電圧を0Vにするためトラ
ンジスタ6の出力はオフとなり過電圧保護を行なう。し
かし過電圧検出回路が動作したため、バッテリーへの充
電電流がなくなり入力電源が正常な電圧内に復帰し、再
度充電を再開することを繰り返す。
【0010】また、定常状態ではトランジスタ6のベー
スに付けられた抵抗25の電流によりトランジスタ6は
ドライブされ充分な充電電流が流れる。
【0011】次に、トランジスタ6の出力にトランジス
タ7を接続し、前記トランジスタ7のベースをマイクロ
コンピュータでオン/オフ制御するかD/Aコンバータ
による電流制御回路により充電電流を変化させ端子16
を介してバッテリー18に充電電流を供給する。そして
充電端子17を介して回路のグランドとし、電流検出抵
抗15を通して入力電源端子2に接続する。バッテリー
18の充電に必要な電流は電流検出抵抗15の端子電圧
を増幅器12で増幅し、マイクロコンピュータ20に内
蔵されたA/Dコンバータ19に入力し、そのデータ値
により判定する。その結果を上記で説明したように制御
線22を介してトランジスタ7を制御する。
【0012】しかし、電流検出抵抗15の端子電圧を増
幅器12で増幅する際、増幅器12の入力オフセットが
無視できない。そこで入力オフセットをキャンセルする
ためトランジスタ6の出力から抵抗13を介してトラン
ジスタ14でスイッチし電流検出抵抗15に予め電流を
流しておく。
【0013】そこで、図3に出力電流(IL)に対する
A/D出力データの関係のグラフを用いて説明する。ま
ず、負荷が接続されていない状態(IL=0)の時、電
流検出抵抗15に流れる電流IはI=Ioとなり、図3
の横軸(負荷電流:IL)上でA点とすると、図2の増
幅器12を経てA/Dコンバータ19から出力されるA
/D出力データは図3の縦軸の“DATA1”となる。
この“DATA1”は増幅器12のオフセットのバラツ
キ(MAX,TYP,MIN値)とマイクロコンピュー
タ20とトランジスタ7に流れる電流Ioとを含ませる
ことができる。次に、負荷としてバッテリー18を接続
し、バッテリー18に充電する充電電流を1000mA
とするとA/Dコンバータ19の出力データは“DAT
A3”となる。これは充電電流を1000mA流した時
に“DATA1”と“DATA3”の差になるように電
流検出抵抗15と増幅器12の増幅率の値を決めれば一
義的に決まる。
【0014】そして、充電が完了したバッテリー18は
より完全充電するためと自己放電の補充として100m
A程充電電流を流しておく必要がある。しかしその時の
電流検出抵抗15の端子電圧Vrは電流検出抵抗15の
抵抗値が0.05Ωとすると5mVとなり上記増幅器1
2の増幅器で増幅する際増幅器の入力オフセットのバラ
ツキが同等以上あり無視できない。そこで図3で負荷電
流100mAの値はA/Dコンバータ19の出力データ
“DATA2”で“DATA1”の差として出力され
る。その結果、従来ボリュームで上記オペアンプの入力
オフセットをキャンセルしていたのをマイクロコンピュ
ータ20内の論理演算ユニット(以後ALUと云う)に
よってA/Dコンバータ19の出力データから“DAT
A1”を引くことにより上記オペアンプの入力オフセッ
トをキャンセルすることができる。
【0015】ところが、上記回路構成では基準電源10
の電流やトランジスタ6のドライブ電流や増幅器12の
入力オフセットを補正する電流等、バッテリー18に充
電する電流以外に多くの電流を必要としている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来はバ
ッテリー18を精度良く充電するために、基準電源10
の電流やトランジスタ6のドライブ電流や増幅器12の
入力オフセットを補正する電流等に多くの電流を必要と
していた。その結果、回路の発熱が多く電力を消費し、
さらに小型化が困難であった。又、入力電源の過電圧検
出による誤動作という課題を有していた。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明のバッテリーチャ
ージャーは、少なくとも直流入力電源の電圧を抵抗で分
圧した電圧と基準電源とを電圧比較する過電圧検出回路
と、過電圧検出回路の出力により入力電源と一方のバッ
テリー端子間に接続された第1のトランジスタを制御す
る回路と、この第1のトランジスタのベースから抵抗を
介して第2のトランジスタをバッテリーの他方の端子に
接続すると共に、この第2のトランジスタのベースと接
続され、この第2のトランジスタを制御するマイクロコ
ンピュータで構成されている。
【0018】又、本発明のバッテリーチャージャーは、
少なくとも直流入力電源と一方のバッテリー端子間に接
続された第1のトランジスタと、前記直流入力電源の電
圧を抵抗で分圧した電圧を変換するA/Dコンバータ
と、このA/Dコンバータのデータで過電圧を判定し記
憶するマイクロコンピュータと、第1のトランジスタの
ベースとエミッタ間に第5のトランジスタのコレクタと
エミッタを接続し、第5のトランジスタのベースをマイ
クロコンピュータによって駆動するように構成されてい
る。
【0019】
【作用】本発明は上記の構成によって、入力電源の過電
圧を保護するトランジスタのドライブ電流を基準電源と
増幅器の入力オフセットを補正する抵抗とで行なうこと
により回路の消費電力を削減し、発熱が減り小型化が可
能となると共にバッテリーを充電しない時は入力オフセ
ットを補正する抵抗に電流を流さないことにより更に消
費電流を削減することが可能となる。又、入力電源の過
電圧検出による誤動作をなくすことを可能とするもので
ある。
【0020】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面に基づ
いて説明する。
【0021】図1は本発明の一実施例におけるバッテリ
ーチャージャーの回路図である。同図において、基本回
路の構成は図2に示したものと同一であり、ここでは特
徴とするドライブ回路部について説明していく。
【0022】41は、入力電源端子1,2から抵抗3と
11で分割した電圧とマイクロコンピュータ20に供給
する基準電源10とを第4のトランジスタ9で電圧比較
し抵抗3と11で分割設定した電圧が基準電源10+第
4のトランジスタ9のVbeより高くなると第4のトラン
ジスタ9が導通し、抵抗4と5の電圧降下で第5のトラ
ンジスタ8が導通し、第1のトランジスタ6のVbeの電
圧を0Vにするため、第1のトランジスタ6の出力はオ
フとなり過電圧保護を行なう過電圧検出回路である。
【0023】なお、定常状態では第1のトランジスタ6
のベースに付けられた基準電源10の電流により第1の
トランジスタ6はドライブされる。
【0024】次に7は、第1のトランジスタ6の出力に
接続された第3のトランジスタであり、この第3のトラ
ンジスタ7のベースをマイクロコンピュータでオン/オ
フ制御するかD/Aコンバータによる電流制御回路によ
り充電電流を変化させ端子16を介してバッテリー18
に充電電流を供給する。
【0025】そして充電端子17を介して回路のグラン
ドとし、電流検出抵抗15を通して入力電源端子2に接
続している。バッテリー18の充電に必要な電流は電流
検出抵抗15の端子電圧を増幅器12で増幅し、マイク
ロコンピュータ20に内蔵されたA/Dコンバータ19
に入力し、そのデータ値により判定する。その結果に基
づいて、上記で説明したように制御線22を介して第3
のトランジスタ7を制御する。
【0026】しかし、電流検出抵抗15の端子電圧を増
幅器12で増幅する際、増幅器12の入力オフセットが
無視できない。そこで入力オフセットをキャンセルする
ため、第1のトランジスタ6のベースから抵抗13を介
して第2のトランジスタ14でスイッチし、電流検出抵
抗15に予め電流を流しておく。即ち、マイクロコンピ
ュータ20の制御線24をハイ・レベルにして第2のト
ランジスタ14をオンさせ抵抗13に電流を流し増幅器
12の入力オフセットをキャンセルする処理を従来例と
同様に行なうとともに第1のトランジスタ6のベース電
流として流すため第1のトランジスタ6を充分ドライブ
し、バッテリー18を充電する電流を流すことができ
る。又、バッテリー18を充電しないときは、マイクロ
コンピュータ20からの制御線24をロウ・レベルにし
て第2のトランジスタ14をオフにすれば第1のトラン
ジスタ6のドライブ電流も消費されない。
【0027】次に、バッテリーチャージャーの入力電源
端子1から抵抗3、抵抗4、抵抗11と抵抗30で分圧
した電圧を検出線31を介しA/Dコンバータ19で変
換しマイクロコンピュータ20により過電圧を検出・判
定する。マイクロコンピュータ20が入力電源端子1か
らの過電圧を判定したら制御線32をロウ・レベルにす
ることにより抵抗4と抵抗5に電流が流れ、第5のトラ
ンジスタ8を駆動し、第1のトランジスタ6のベースと
エミッタを短絡することにより、第1のトランジスタ6
のコレクタに出力が出ず以後の回路とバッテリー18に
異常な充電を行なうことを防止する。
【0028】そして、マイクロコンピュータ20は入力
電源端子1からの過電圧が一度でもあるとその状態を記
憶しておくことにより入力電源端子1からの電圧が正常
に戻っても充電保護を行なうことができる。その結果、
充電電流がなくなり入力電源が正常な電圧内に復帰し、
再度充電を再開し、又、入力電源異常になれば入力過電
圧検出を行なうことを繰り返す誤動作をなくすことが可
能となる。
【0029】以上のように、上記実施例は、(1)直流
入力電源の電圧を抵抗3,11で分圧した電圧と基準電
源10とを電圧比較する過電圧検出回路41と、過電圧
検出回路41の出力により入力電源に接続した第1のト
ランジスタ6を制御する回路と、この第1のトランジス
タ6のベースから抵抗13を介して第2のトランジスタ
14をバッテリーのマイナス端子に接続すると共に、こ
の第2のトランジスタ14のベースと接続して制御する
マイクロコンピュータ20によって構成したので、バッ
テリーの非充電時には第1のトランジスタ6において無
駄なドライブ電流の消費を防止することができる。ま
た、(2)直流入力電源の電圧を抵抗3,11,30で
分圧した電圧をA/Dコンバータ19で変換し、マイク
ロコンピュータ20により過電圧を判定し記憶させるこ
とで、第5のトランジスタ8を駆動して第1のトランジ
スタ6のベースとエミッタを短絡して過電圧の充電を繰
り返す事なく、前記コンピュータ20の記憶によって過
電圧の充電を防止できる。という2つの特徴を有するも
のであるが、上記実施例のごとく一つ回路として構成す
る必要はなく、使用時に上記(1)または(2)の構成
のみを選択してもよく、それらについても本発明の範疇
のものであることはいうまでもないことである。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、バッテリ
ーの非充電時には第1のトランジスタにおいて無駄なド
ライブ電流の消費を防止することができる。また、過電
圧の充電を繰り返す事なく、マイクロコンピュータの記
憶によって過電圧の充電を防止でき、無駄な電流の消費
をも防止することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のバッテリーチャージャーの
回路図
【図2】従来のバッテリーチャージャーの回路図
【図3】従来の出力電流(IL)に対するA/D出力デ
ータの関係を示すグラフ
【符号の説明】
1,2 入力電源端子 3,4,5,11,13 抵抗 6 第1のトランジスタ 7 第3のトランジスタ 8 第5のトランジスタ 9 第4のトランジスタ 10 基準電源 12 増幅器 14 第2のトランジスタ 15 電流検出抵抗 16,17 充電端子 18 バッテリー 19 A/Dコンバータ 20 マイクロコンピュータ 21 マイクロコンピュータ用電源 22,24 制御線 23 増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−244233(JP,A) 実開 平2−104740(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも直流入力電源の電圧を抵抗で
    分圧した電圧と基準電源とを電圧比較する過電圧検出回
    路と、過電圧検出回路の出力により入力電源と一方のバ
    ッテリー端子間に接続された第1のトランジスタを制御
    する回路と、この第1のトランジスタのベースから抵抗
    を介して第2のトランジスタをバッテリーの他方の端子
    に接続すると共に、この第2のトランジスタのベースと
    接続され、この第2のトランジスタを制御するマイクロ
    コンピュータで構成したバッテリーチャージャー。
  2. 【請求項2】 少なくとも直流入力電源と一方のバッテ
    リー端子間に接続された第1のトランジスタと、前記直
    流入力電源の電圧を抵抗で分圧した電圧を変換するA/
    Dコンバータと、このA/Dコンバータのデータで過電
    圧を判定し記憶するマイクロコンピュータと、第1の
    ランジスタのベースとエミッタ間に第5のトランジスタ
    のコレクタとエミッタを接続し、第5のトランジスタの
    ベースをマイクロコンピュータによって駆動するバッテ
    リーチャージャー。
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