JP3476347B2 - バッテリ充電装置 - Google Patents
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- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/0071—Regulation of charging or discharging current or voltage with a programmable schedule
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- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00711—Regulation of charging or discharging current or voltage with introduction of pulses during the charging process
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明はバッテリを充電する
バッテリ充電装置に関する。
バッテリ充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的にバッテリは、一回しか使用でき
ない１次電池とは異なり、使用後充電することにより再
び使用可能となる。電池交換が頻繁な機器には充電可能
なバッテリが経済的であり、特に良好な放電特性と、大
電流を必要とする模型機器や携帯型機器に幅広く利用さ
れる。近年、その種類は５００ｍＡｈから数Ａｈの電気
量を持つ多様なバッテリが商品化されている反面、充電
装置はあまり多様化されていない。
ない１次電池とは異なり、使用後充電することにより再
び使用可能となる。電池交換が頻繁な機器には充電可能
なバッテリが経済的であり、特に良好な放電特性と、大
電流を必要とする模型機器や携帯型機器に幅広く利用さ
れる。近年、その種類は５００ｍＡｈから数Ａｈの電気
量を持つ多様なバッテリが商品化されている反面、充電
装置はあまり多様化されていない。
【０００３】バッテリは他の電池と比べて内部抵抗が非
常に低く、瞬時に大電流を供給することも可能で、放電
特性も良く放電終止電圧まで安定に電源供給できる。こ
こで、放電終止電圧は、電池の試験において放電を終了
する限度を示す電圧を言う。このようなバッテリの充電
には適量の電流をバッテリに印加する。電流が大きいほ
ど充電は短時間で完了するが、過充電が発生する危険性
があり、もし過充電になると内部でガスが発生し、ガス
の量が増えるとバッテリは破裂する。車輌や非常用電源
に広く使われるＰｂ電池は安価であるが過充放電に弱
く、Ｎｉ−Ｃｄ電池は充放電特性、維持管理面で優れて
いるが、容積エネルギー密度Ｗｈ／Ｉが低く、汚染物質
を使用しているために使われなくなってきている。バッ
テリの自動充電装置を設計する際に一番大きな問題は、
充電完了時間（満充電時点）の検出であるが、電気的に
検出する方法は、バッテリ端子電圧の上昇を検出するの
が唯一の方法である。しかし充電による端子電圧の変動
はバッテリの状態や経年変化により変わるので、完全な
自動充電装置を作ることは難しく、バッテリの保護、迅
速な充電、満充電という３つの要件で、折衷点を探すし
かないのが実情である（参考に、電解液を使う大容量の
バッテリで充電完了時間を探す一番確実な方法は電解液
の比重を測定することである）。
常に低く、瞬時に大電流を供給することも可能で、放電
特性も良く放電終止電圧まで安定に電源供給できる。こ
こで、放電終止電圧は、電池の試験において放電を終了
する限度を示す電圧を言う。このようなバッテリの充電
には適量の電流をバッテリに印加する。電流が大きいほ
ど充電は短時間で完了するが、過充電が発生する危険性
があり、もし過充電になると内部でガスが発生し、ガス
の量が増えるとバッテリは破裂する。車輌や非常用電源
に広く使われるＰｂ電池は安価であるが過充放電に弱
く、Ｎｉ−Ｃｄ電池は充放電特性、維持管理面で優れて
いるが、容積エネルギー密度Ｗｈ／Ｉが低く、汚染物質
を使用しているために使われなくなってきている。バッ
テリの自動充電装置を設計する際に一番大きな問題は、
充電完了時間（満充電時点）の検出であるが、電気的に
検出する方法は、バッテリ端子電圧の上昇を検出するの
が唯一の方法である。しかし充電による端子電圧の変動
はバッテリの状態や経年変化により変わるので、完全な
自動充電装置を作ることは難しく、バッテリの保護、迅
速な充電、満充電という３つの要件で、折衷点を探すし
かないのが実情である（参考に、電解液を使う大容量の
バッテリで充電完了時間を探す一番確実な方法は電解液
の比重を測定することである）。
【０００４】バッテリの充電は、定電圧充電法又は定電
流充電法で行われる。定電圧充電法は、バッテリの放電
電圧より高い一定電圧を印加して充電を行う。この方法
は、完全には充放電が起らない非常用電源の充電法とし
て広く使用され、充電電源に比べて負荷が大きい時のみ
放電し、その他の時は充電が行われているので不動充電
法と呼ばれる。また、バッテリ保護のための時限装置が
不要であるという長所を持っているが、充電初期に大電
流が流れ、バッテリや電源に負担がかかるという短所を
持つ。このような短所に対し、電流制限抵抗を入れて初
期電流を制限すると、充電が進行して電圧が上昇した時
に充電電流が減少して充電時間が長くなり、充分な充電
が難しくなる。構成が簡単なためにこの方法が広く使用
されているが、電話機ハンドセットの充電装置を例にす
ると、初期電流の制限、不完全充電、充電時間の短縮の
ため充電電圧を不動充電電圧の規定値より高くしておい
て一定電圧を約２０時間供給して充電が行われている。
電話機ハンドセットにおいてこの方法を使用すること
は、電源と抵抗だけで簡単に構成できるからであるが、
最大の理由はＮｉ−Ｃｄ電池の過充電に対して耐性があ
るからである。
流充電法で行われる。定電圧充電法は、バッテリの放電
電圧より高い一定電圧を印加して充電を行う。この方法
は、完全には充放電が起らない非常用電源の充電法とし
て広く使用され、充電電源に比べて負荷が大きい時のみ
放電し、その他の時は充電が行われているので不動充電
法と呼ばれる。また、バッテリ保護のための時限装置が
不要であるという長所を持っているが、充電初期に大電
流が流れ、バッテリや電源に負担がかかるという短所を
持つ。このような短所に対し、電流制限抵抗を入れて初
期電流を制限すると、充電が進行して電圧が上昇した時
に充電電流が減少して充電時間が長くなり、充分な充電
が難しくなる。構成が簡単なためにこの方法が広く使用
されているが、電話機ハンドセットの充電装置を例にす
ると、初期電流の制限、不完全充電、充電時間の短縮の
ため充電電圧を不動充電電圧の規定値より高くしておい
て一定電圧を約２０時間供給して充電が行われている。
電話機ハンドセットにおいてこの方法を使用すること
は、電源と抵抗だけで簡単に構成できるからであるが、
最大の理由はＮｉ−Ｃｄ電池の過充電に対して耐性があ
るからである。
【０００５】一方定電流充電法は、図１Ａに示すよう
に、充電により上昇するバッテリの端子電圧と無関係に
常に充電装置から一定電流をバッテリに供給して充電す
る方法で、初期充電及び高速充電に使用される。この方
法で充電する場合には、時限充電を行わないと過充電が
起き、それによりバッテリ寿命が短くなる。この方法
は、常に一定電流で充電するので短時間で充分な充電が
できる反面、バッテリが過充電になると、定電圧による
過充電に比べ、バッテリの損傷は大きい。定電流充電に
よる迅速な充電においては、完全放電したバッテリと、
５０％放電したバッテリでは、充電時間が同じでないた
めにバッテリを完全放電後に充電しなくては、充電時間
で充電完了時点を決定するのは難しい。
に、充電により上昇するバッテリの端子電圧と無関係に
常に充電装置から一定電流をバッテリに供給して充電す
る方法で、初期充電及び高速充電に使用される。この方
法で充電する場合には、時限充電を行わないと過充電が
起き、それによりバッテリ寿命が短くなる。この方法
は、常に一定電流で充電するので短時間で充分な充電が
できる反面、バッテリが過充電になると、定電圧による
過充電に比べ、バッテリの損傷は大きい。定電流充電に
よる迅速な充電においては、完全放電したバッテリと、
５０％放電したバッテリでは、充電時間が同じでないた
めにバッテリを完全放電後に充電しなくては、充電時間
で充電完了時点を決定するのは難しい。
【０００６】ある種の高速充電装置では、バッテリを充
電装置にセットした時、すぐ充電しないで一定電流を放
電し、この時の端子電圧降下の推移を検出して高速充電
する時間を決定する方法を採っているが、この方法もバ
ッテリの経年変化に対する予測まで含むのは難しく、い
つも同じ充電量にすることは難しい。また、該当モデル
のバッテリ以外の物への適用は困難である。
電装置にセットした時、すぐ充電しないで一定電流を放
電し、この時の端子電圧降下の推移を検出して高速充電
する時間を決定する方法を採っているが、この方法もバ
ッテリの経年変化に対する予測まで含むのは難しく、い
つも同じ充電量にすることは難しい。また、該当モデル
のバッテリ以外の物への適用は困難である。
【０００７】図１Ａに示すように定電流充電だけを行う
場合には、高速充電が可能であるが、一定時間経過後
は、バッテリ電圧が落ちる。しかし、図１Ｂに示すよう
に、定電流充電を一定時間実行した後、定電圧充電を実
行すると、充電がほぼ完全に行われる。
場合には、高速充電が可能であるが、一定時間経過後
は、バッテリ電圧が落ちる。しかし、図１Ｂに示すよう
に、定電流充電を一定時間実行した後、定電圧充電を実
行すると、充電がほぼ完全に行われる。
【０００８】近年、高電圧、高エネルギー密度、長い寿
命、高い安定性を持つリイウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）
電池が開発され使用されている。このバッテリは上述し
た定電圧及び定電流充電の両方を必要とする。従って、
定電流あるいは定電圧充電のいずれかの方法だけで動作
する充電装置はこのバッテリを充電することができな
い。
命、高い安定性を持つリイウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）
電池が開発され使用されている。このバッテリは上述し
た定電圧及び定電流充電の両方を必要とする。従って、
定電流あるいは定電圧充電のいずれかの方法だけで動作
する充電装置はこのバッテリを充電することができな
い。
【０００９】このようなことからモード変換型充電装置
が開発された。この充電装置は、バッテリがある程度放
電した状態では定電流充電を遂行することにより、図１
Ｂに示すように高速充電を行い、一定量以上充電する
と、定電圧充電を行う。定電流充電後、定電圧に転換し
た時の定電圧下では、１０時間で完全に充電する程度の
電流以下になる。定電圧充電は、バッテリを充電装置に
接続しておいてもよい水準の値でトリクル充電（tricle
charging）をするようになる。例えば、この充電装置を
電話機ハンドセットに使用する場合、ハンドセットを短
時間使用後は定電圧充電を行い、長時間使用後は定電流
充電により迅速に充電を行う。
が開発された。この充電装置は、バッテリがある程度放
電した状態では定電流充電を遂行することにより、図１
Ｂに示すように高速充電を行い、一定量以上充電する
と、定電圧充電を行う。定電流充電後、定電圧に転換し
た時の定電圧下では、１０時間で完全に充電する程度の
電流以下になる。定電圧充電は、バッテリを充電装置に
接続しておいてもよい水準の値でトリクル充電（tricle
charging）をするようになる。例えば、この充電装置を
電話機ハンドセットに使用する場合、ハンドセットを短
時間使用後は定電圧充電を行い、長時間使用後は定電流
充電により迅速に充電を行う。
【００１０】図２は従来のモード変換型バッテリ充電装
置の回路図である。このバッテリ充電装置はバッテリ５
の充電のために電源部１、スイッチングレギュレータ
２、電流検出部３、そして定電圧制御部４で構成されて
いる。
置の回路図である。このバッテリ充電装置はバッテリ５
の充電のために電源部１、スイッチングレギュレータ
２、電流検出部３、そして定電圧制御部４で構成されて
いる。
【００１１】電源部１は、バッテリ数に相応する電源を
供給するためのトランスと、充電主電源回路、定電圧基
準電圧及び論理回路の電源のための５ボルトレギュレー
タ、オペアンプのＶＥＥ及び定電流基準電圧のための負
電圧で構成され、交流電源からＤＣ電源を作り提供す
る。また、電源部１はスイッチングレギュレータ２を含
んでも良い。スイッチングレギュレータ２を通じてバッ
テリ５に流れる充電電流の供給通路上には、電流検出部
３が設置される。この電流検出部３は、バッテリ５に供
給される電流を電圧に変換するための電流検出抵抗３ａ
と、この電流検出抵抗３ａによる降下電圧を増幅してレ
ギュレータ２のフィードバック端子に入力するオペアン
プ３ｂから構成される。定電圧制御部４は、電流経路を
通じてバッテリに供給される充電電圧を、所定の比率に
分圧する分圧抵抗４ａ、４ｂと、基準電圧を発生する基
準電圧発生器４ｃ、及び分圧電圧と基準電圧を比較して
定電圧充電制御信号を発生するオペアンプ４ｄから構成
される。
供給するためのトランスと、充電主電源回路、定電圧基
準電圧及び論理回路の電源のための５ボルトレギュレー
タ、オペアンプのＶＥＥ及び定電流基準電圧のための負
電圧で構成され、交流電源からＤＣ電源を作り提供す
る。また、電源部１はスイッチングレギュレータ２を含
んでも良い。スイッチングレギュレータ２を通じてバッ
テリ５に流れる充電電流の供給通路上には、電流検出部
３が設置される。この電流検出部３は、バッテリ５に供
給される電流を電圧に変換するための電流検出抵抗３ａ
と、この電流検出抵抗３ａによる降下電圧を増幅してレ
ギュレータ２のフィードバック端子に入力するオペアン
プ３ｂから構成される。定電圧制御部４は、電流経路を
通じてバッテリに供給される充電電圧を、所定の比率に
分圧する分圧抵抗４ａ、４ｂと、基準電圧を発生する基
準電圧発生器４ｃ、及び分圧電圧と基準電圧を比較して
定電圧充電制御信号を発生するオペアンプ４ｄから構成
される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このようなモード変換
型バッテリ充電装置を使用すると、定電流／定電圧充電
制御をしながら、バッテリ５を充電できる。しかし、バ
ッテリの種類を感知したり、必要時に定電圧充電ができ
なかったり、バッテリパックの着脱時に、静電気、ノイ
ズ又はサージ等に起因した定電圧制御部４の破損を防止
することができない等の問題により、信頼性が低下す
る。
型バッテリ充電装置を使用すると、定電流／定電圧充電
制御をしながら、バッテリ５を充電できる。しかし、バ
ッテリの種類を感知したり、必要時に定電圧充電ができ
なかったり、バッテリパックの着脱時に、静電気、ノイ
ズ又はサージ等に起因した定電圧制御部４の破損を防止
することができない等の問題により、信頼性が低下す
る。
【００１３】定電流充電モードから定電圧充電モードへ
推移するモード変換型バッテリ充電装置で、バッテリ充
電完了時間は定電流充電モード実行時間や定電圧充電モ
ード実行時間により算定されるが、この装置はバッテリ
の実際の充電量とは無関係に、充電を強制的に終了する
ようになる。これは、定電圧充電モード時に充電電流量
が検出されないので、充電終了時点の正確な検出が不可
能であるためでる。特に、Ｌｉ−ｉｏｎ電池の場合、定
電流充電モードではバッテリの端子電圧が漸進的に増加
するため、定電流充電モードの間は充電状態を検出する
ことができるが、定電圧充電モードに変わると、バッテ
リの端子電圧の変化が小さいので、充電状態を判別する
ことができない。すなわち、バッテリの充電状態を正確
に認識できず、バッテリ電圧が残っているバッテリを充
電させる場合には、そのバッテリが満充電されても、充
電動作は引き続き行われ、バッテリの過充電が発生し
た。定電流充電モード時にも、段階別電流調節だけが可
能であり、各段階で規定された範囲外の充電電流の検出
が不可能であるので、過充電のためバッテリパックが損
傷したり、完全充電されないでバッテリの使用時間が短
くなる問題がある。
推移するモード変換型バッテリ充電装置で、バッテリ充
電完了時間は定電流充電モード実行時間や定電圧充電モ
ード実行時間により算定されるが、この装置はバッテリ
の実際の充電量とは無関係に、充電を強制的に終了する
ようになる。これは、定電圧充電モード時に充電電流量
が検出されないので、充電終了時点の正確な検出が不可
能であるためでる。特に、Ｌｉ−ｉｏｎ電池の場合、定
電流充電モードではバッテリの端子電圧が漸進的に増加
するため、定電流充電モードの間は充電状態を検出する
ことができるが、定電圧充電モードに変わると、バッテ
リの端子電圧の変化が小さいので、充電状態を判別する
ことができない。すなわち、バッテリの充電状態を正確
に認識できず、バッテリ電圧が残っているバッテリを充
電させる場合には、そのバッテリが満充電されても、充
電動作は引き続き行われ、バッテリの過充電が発生し
た。定電流充電モード時にも、段階別電流調節だけが可
能であり、各段階で規定された範囲外の充電電流の検出
が不可能であるので、過充電のためバッテリパックが損
傷したり、完全充電されないでバッテリの使用時間が短
くなる問題がある。
【００１４】以上のような問題から本発明は、バッテリ
（あるいはバッテリパック）の完全充電状態を正確に検
出することができ、また、バッテリ着脱時に発生するサ
ージ、静電気、あるいはノイズ等による定電圧充電制御
回路の破損を防止することができ、更に、バッテリパッ
クの種類を検出してバッテリパックの種類に適合する充
電モードを選択的に実行することができるバッテリ充電
装置を提供する。
（あるいはバッテリパック）の完全充電状態を正確に検
出することができ、また、バッテリ着脱時に発生するサ
ージ、静電気、あるいはノイズ等による定電圧充電制御
回路の破損を防止することができ、更に、バッテリパッ
クの種類を検出してバッテリパックの種類に適合する充
電モードを選択的に実行することができるバッテリ充電
装置を提供する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】以上のような問題を解決
するために本発明のバッテリ充電装置は、外部ＤＣ電圧
が入力される入力端子と、バッテリパックに充電電流を
供給する出力端子と、これら入力端子と出力端子の間に
設けられ、制御端子の信号に従い充電電流量を制御する
充電電流制御手段と、充電電流を検出した結果の電流検
出信号を前記制御端子に入力する充電電流検出手段と、
この充電電流検出手段の出力を分圧する分圧手段と、前
記出力端子の電圧を検出し、充電電圧を所定のレベルに
維持するためにその検出結果に応じた定電圧制御信号を
出力する定電圧制御手段と、バッテリパックの温度を検
出した結果のバッテリ温度信号を発生するバッテリ温度
検出手段と、バッテリパックから提供されるバッテリセ
ル種類情報により、バッテリパックの種類を検出してバ
ッテリ種類信号を発生するバッテリ種類検出手段と、バ
ッテリパックの端子電圧を検出した結果のバッテリ電圧
信号を出力するバッテリ電圧検出手段と、前記バッテリ
温度信号、バッテリ種類信号、バッテリ電圧信号及び分
圧手段の出力から前記充電電流制御手段に充電イネーブ
ル信号を出力し、そして、バッテリパックの充電速度を
制御するための充電制御信号、バッテリパックの種類に
より前記充電電流制御手段を定電流充電モードと定電圧
充電モードのいずれかで動作させるモード制御信号、及
び充電電流量を基準電流量と一致させる充電電流補償信
号を出力する充電制御手段と、前記充電制御信号に応答
して前記制御端子の信号を調整することにより充電速度
を制御する充電速度制御手段と、前記モード制御信号に
応答して前記制御端子に前記定電圧制御信号を選択的に
出力させる充電モード選択手段と、前記充電電流補償信
号に応答して前記制御端子の信号を調整することにより
充電電流を補償する充電電流補償手段と、から構成され
ることを特徴とする。外部電圧を検出し、検出した電圧
が基準電圧以下の場合は、充電電流制御手段をディスエ
ーブルする外部電圧検出手段を更に備える。バッテリパ
ックに充電された電圧が、充電電流経路から放電するこ
とを防止する放電防止手段を更に備える。充電電流制御
手段から発生する電気エネルギーを蓄積するエネルギー
蓄積手段を更に備える。分圧手段の出力に従い充電制御
手段から出力される充電状態情報によりバッテリパック
の充電状態を表示する手段を更に備える。充電電流制御
手段は、入力端子と出力端子との間に接続され、制御端
子の電圧に従い前記入力端子から前記出力端子へ流れる
電流量を制御するスイッチングレギュレータとされる。
充電電流制御手段は、入力端子と出力端子との間に接続
されたスイッチング手段と、充電イネーブル信号により
動作し、制御端子の電圧に対応するデューティを持つパ
ルス信号を出力して前記スイッチング手段の動作時間を
制御するスイッチング制御手段と、を含む。充電電流検
出手段は、充電電流経路中に接続した抵抗と、該抵抗に
より降下した電圧を増幅し制御端子に出力する増幅手段
と、から構成される。充電モード選択手段は、モード制
御信号に応答して定電流充電モードで定電圧制御信号を
接地に流すスイッチング素子から構成される。充電電流
補償手段は、抵抗とスイッチング素子からなる電流補償
回路を２個以上持ち、その電流補償回路は充電電流制御
部の制御端子に対し並列接続され、それぞれに入力され
る充電電流補償信号に応答して前記制御端子の電圧を制
御する。
するために本発明のバッテリ充電装置は、外部ＤＣ電圧
が入力される入力端子と、バッテリパックに充電電流を
供給する出力端子と、これら入力端子と出力端子の間に
設けられ、制御端子の信号に従い充電電流量を制御する
充電電流制御手段と、充電電流を検出した結果の電流検
出信号を前記制御端子に入力する充電電流検出手段と、
この充電電流検出手段の出力を分圧する分圧手段と、前
記出力端子の電圧を検出し、充電電圧を所定のレベルに
維持するためにその検出結果に応じた定電圧制御信号を
出力する定電圧制御手段と、バッテリパックの温度を検
出した結果のバッテリ温度信号を発生するバッテリ温度
検出手段と、バッテリパックから提供されるバッテリセ
ル種類情報により、バッテリパックの種類を検出してバ
ッテリ種類信号を発生するバッテリ種類検出手段と、バ
ッテリパックの端子電圧を検出した結果のバッテリ電圧
信号を出力するバッテリ電圧検出手段と、前記バッテリ
温度信号、バッテリ種類信号、バッテリ電圧信号及び分
圧手段の出力から前記充電電流制御手段に充電イネーブ
ル信号を出力し、そして、バッテリパックの充電速度を
制御するための充電制御信号、バッテリパックの種類に
より前記充電電流制御手段を定電流充電モードと定電圧
充電モードのいずれかで動作させるモード制御信号、及
び充電電流量を基準電流量と一致させる充電電流補償信
号を出力する充電制御手段と、前記充電制御信号に応答
して前記制御端子の信号を調整することにより充電速度
を制御する充電速度制御手段と、前記モード制御信号に
応答して前記制御端子に前記定電圧制御信号を選択的に
出力させる充電モード選択手段と、前記充電電流補償信
号に応答して前記制御端子の信号を調整することにより
充電電流を補償する充電電流補償手段と、から構成され
ることを特徴とする。外部電圧を検出し、検出した電圧
が基準電圧以下の場合は、充電電流制御手段をディスエ
ーブルする外部電圧検出手段を更に備える。バッテリパ
ックに充電された電圧が、充電電流経路から放電するこ
とを防止する放電防止手段を更に備える。充電電流制御
手段から発生する電気エネルギーを蓄積するエネルギー
蓄積手段を更に備える。分圧手段の出力に従い充電制御
手段から出力される充電状態情報によりバッテリパック
の充電状態を表示する手段を更に備える。充電電流制御
手段は、入力端子と出力端子との間に接続され、制御端
子の電圧に従い前記入力端子から前記出力端子へ流れる
電流量を制御するスイッチングレギュレータとされる。
充電電流制御手段は、入力端子と出力端子との間に接続
されたスイッチング手段と、充電イネーブル信号により
動作し、制御端子の電圧に対応するデューティを持つパ
ルス信号を出力して前記スイッチング手段の動作時間を
制御するスイッチング制御手段と、を含む。充電電流検
出手段は、充電電流経路中に接続した抵抗と、該抵抗に
より降下した電圧を増幅し制御端子に出力する増幅手段
と、から構成される。充電モード選択手段は、モード制
御信号に応答して定電流充電モードで定電圧制御信号を
接地に流すスイッチング素子から構成される。充電電流
補償手段は、抵抗とスイッチング素子からなる電流補償
回路を２個以上持ち、その電流補償回路は充電電流制御
部の制御端子に対し並列接続され、それぞれに入力され
る充電電流補償信号に応答して前記制御端子の電圧を制
御する。
【００１６】また、充電電流供給のための電流経路と制
御端子を備え、その制御端子の入力信号に対応する充電
電流を前記電流経路を通じてバッテリパックに供給する
充電源と、充電電流を検出した結果により前記制御端子
の電圧を調整する充電電流検出手段と、バッテリパック
に印加する充電電圧を検出し、充電電圧を所定レベルに
維持するためにその検出結果により前記制御端子の電圧
を調整する定電圧制御手段と、バッテリパックの温度を
検出した結果のバッテリ温度信号を発生するバッテリ温
度検出手段と、バッテリパックから提供されるバッテリ
セル種類情報により、バッテリパックの種類を検出して
バッテリ種類信号を発生するバッテリ種類検出手段と、
バッテリパックに充電した電圧を検出した結果のバッテ
リ電圧信号を出力するバッテリ電圧検出手段と、前記バ
ッテリ温度信号、バッテリ種類信号及びバッテリ電圧信
号から、前記充電源の動作を制御する充電イネーブル信
号、バッテリパックの充電速度を制御する充電制御信
号、バッテリパックの種類に応じて前記充電源を定電流
充電モード又は定電圧充電モードのいずれかで動作させ
るためのモード制御信号、及び充電電流量を基準電流量
と一致させる充電電流補償信号を出力する充電制御手段
と、前記充電制御信号に応答して前記制御端子の電圧を
調整し充電速度を制御する充電速度制御手段と、前記モ
ード制御信号に応答して前記定電圧制御手段の出力を制
御する充電モード選択手段と、前記充電電流補償信号に
応答して前記制御端子の電圧を調整し充電電流を補償す
る充電電流補償手段と、前記充電源による充電電流量に
対する情報を前記充電制御手段に入力する充電電流情報
発生手段と、から構成され、前記充電制御手段は前記充
電電流情報発生手段による充電電流量の情報に従って、
バッテリパックの充電状態を表示するための充電状態情
報を出力することを特徴とする。充電源は、外部ＤＣ電
圧が入力される入力端子とバッテリパックに充電電流を
供給する出力端子との間に接続されたスイッチング手段
と、充電イネーブル信号により動作し、制御端子の電圧
に対応するデューティを持つパルス信号を出力して前記
スイッチング手段の動作時間を制御するスイッチング制
御手段と、から構成される。外部ＤＣ電圧を検出した結
果が基準値以下の場合は、充電源をディスエーブルする
外部電圧検出手段を更に備える。バッテリパックに充電
された電圧が、電流経路を通じて放電することを防止す
る放電防止手段を更に備える。充電制御手段から出力さ
れる充電状態情報により、バッテリパックの充電状態を
表示する手段を持つ。充電電流検出手段は、電流経路を
流れる充電電流を検出するための抵抗と、該抵抗により
降下した電圧を増幅して充電源の制御端子に出力する増
幅手段と、から構成される。充電モード選択手段は、モ
ード制御信号に応答して定電流充電モードで定電圧制御
手段の出力を接地に流すスイッチング素子から構成され
る。充電電流補償手段は、抵抗とスイッチング手段から
なる電流補償回路を２個以上持ち、その電流補償回路は
充電源の制御端子に対し並列に接続され、それぞれに入
力される充電電流補償信号に応答して前記制御端子電圧
を制御する。充電電流情報発生手段は、充電電流検出手
段の出力電圧を所定の比率に分圧する分圧手段から構成
される。充電電流情報発生手段は、サージ電流及び電圧
から充電制御手段を保護する保護手段から構成される。
保護手段は、充電電流検出手段の出力端子と接地電圧の
間に接続されるツェナーダイオードで構成される。
御端子を備え、その制御端子の入力信号に対応する充電
電流を前記電流経路を通じてバッテリパックに供給する
充電源と、充電電流を検出した結果により前記制御端子
の電圧を調整する充電電流検出手段と、バッテリパック
に印加する充電電圧を検出し、充電電圧を所定レベルに
維持するためにその検出結果により前記制御端子の電圧
を調整する定電圧制御手段と、バッテリパックの温度を
検出した結果のバッテリ温度信号を発生するバッテリ温
度検出手段と、バッテリパックから提供されるバッテリ
セル種類情報により、バッテリパックの種類を検出して
バッテリ種類信号を発生するバッテリ種類検出手段と、
バッテリパックに充電した電圧を検出した結果のバッテ
リ電圧信号を出力するバッテリ電圧検出手段と、前記バ
ッテリ温度信号、バッテリ種類信号及びバッテリ電圧信
号から、前記充電源の動作を制御する充電イネーブル信
号、バッテリパックの充電速度を制御する充電制御信
号、バッテリパックの種類に応じて前記充電源を定電流
充電モード又は定電圧充電モードのいずれかで動作させ
るためのモード制御信号、及び充電電流量を基準電流量
と一致させる充電電流補償信号を出力する充電制御手段
と、前記充電制御信号に応答して前記制御端子の電圧を
調整し充電速度を制御する充電速度制御手段と、前記モ
ード制御信号に応答して前記定電圧制御手段の出力を制
御する充電モード選択手段と、前記充電電流補償信号に
応答して前記制御端子の電圧を調整し充電電流を補償す
る充電電流補償手段と、前記充電源による充電電流量に
対する情報を前記充電制御手段に入力する充電電流情報
発生手段と、から構成され、前記充電制御手段は前記充
電電流情報発生手段による充電電流量の情報に従って、
バッテリパックの充電状態を表示するための充電状態情
報を出力することを特徴とする。充電源は、外部ＤＣ電
圧が入力される入力端子とバッテリパックに充電電流を
供給する出力端子との間に接続されたスイッチング手段
と、充電イネーブル信号により動作し、制御端子の電圧
に対応するデューティを持つパルス信号を出力して前記
スイッチング手段の動作時間を制御するスイッチング制
御手段と、から構成される。外部ＤＣ電圧を検出した結
果が基準値以下の場合は、充電源をディスエーブルする
外部電圧検出手段を更に備える。バッテリパックに充電
された電圧が、電流経路を通じて放電することを防止す
る放電防止手段を更に備える。充電制御手段から出力さ
れる充電状態情報により、バッテリパックの充電状態を
表示する手段を持つ。充電電流検出手段は、電流経路を
流れる充電電流を検出するための抵抗と、該抵抗により
降下した電圧を増幅して充電源の制御端子に出力する増
幅手段と、から構成される。充電モード選択手段は、モ
ード制御信号に応答して定電流充電モードで定電圧制御
手段の出力を接地に流すスイッチング素子から構成され
る。充電電流補償手段は、抵抗とスイッチング手段から
なる電流補償回路を２個以上持ち、その電流補償回路は
充電源の制御端子に対し並列に接続され、それぞれに入
力される充電電流補償信号に応答して前記制御端子電圧
を制御する。充電電流情報発生手段は、充電電流検出手
段の出力電圧を所定の比率に分圧する分圧手段から構成
される。充電電流情報発生手段は、サージ電流及び電圧
から充電制御手段を保護する保護手段から構成される。
保護手段は、充電電流検出手段の出力端子と接地電圧の
間に接続されるツェナーダイオードで構成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】添付図面により、本発明の実施形
態を詳細に説明する。
態を詳細に説明する。
【００１８】図３によると、バッテリパック１００は、
バッテリセルの種類を表示するためのスイッチＳＷ１、
ＳＷ２を備えている。Ｎｉ−ＣｄやＮｉ−ＭＨでセルが
構成される場合、スイッチＳＷ１がオンし、スイッチＳ
Ｗ２はオフする。Ｌｉ−ｉｏｎで構成される場合は、ス
イッチＳＷ１がオフし、スイッチＳＷ２がオンする。そ
の他に、バッテリセル１０１、陽極端子１０２、陰極端
子１０３、バッテリセル１０１の温度を感知するための
サーミスタ１０４、温度端子１０５及び、バッテリ種類
情報の出力のための端子１０６、１０７から構成され
る。バッテリパック１００が充電装置に装着されると、
端子はそれぞれ充電装置側の対応する端子１０２ａ、１
０３ａ、１０５ａ、１０６ａ、１０７ａと接続される。
バッテリセルの種類を表示するためのスイッチＳＷ１、
ＳＷ２を備えている。Ｎｉ−ＣｄやＮｉ−ＭＨでセルが
構成される場合、スイッチＳＷ１がオンし、スイッチＳ
Ｗ２はオフする。Ｌｉ−ｉｏｎで構成される場合は、ス
イッチＳＷ１がオフし、スイッチＳＷ２がオンする。そ
の他に、バッテリセル１０１、陽極端子１０２、陰極端
子１０３、バッテリセル１０１の温度を感知するための
サーミスタ１０４、温度端子１０５及び、バッテリ種類
情報の出力のための端子１０６、１０７から構成され
る。バッテリパック１００が充電装置に装着されると、
端子はそれぞれ充電装置側の対応する端子１０２ａ、１
０３ａ、１０５ａ、１０６ａ、１０７ａと接続される。
【００１９】充電装置は、バッテリパック１００の全般
的な充電動作を制御するマイクロコンピュータ（あるい
はマイクロプロセッサ）３００を備えている。このマイ
クロコンピュータ３００はレギュレータ回路２９０、キ
ャパシタＣ１０、Ｃ１１、抵抗Ｒ２３から電源ＶＤＤを
供給され、水晶発振子Ｘ１、抵抗Ｒ２０、キャパシタＣ
６、Ｃ７からなる発振回路と接続されている。
的な充電動作を制御するマイクロコンピュータ（あるい
はマイクロプロセッサ）３００を備えている。このマイ
クロコンピュータ３００はレギュレータ回路２９０、キ
ャパシタＣ１０、Ｃ１１、抵抗Ｒ２３から電源ＶＤＤを
供給され、水晶発振子Ｘ１、抵抗Ｒ２０、キャパシタＣ
６、Ｃ７からなる発振回路と接続されている。
【００２０】ＡＣアダプタ等からＤＣ電圧Ｖｉｎが印加
される入力端子１１と、バッテリパック１００に充電電
流Ｉｏｕｔを供給するための出力端子１０２ａの間に
は、充電電流供給のための電源として機能する充電電流
制御部２１０が接続される。この充電電流制御部２１０
はスイッチングレギュレータで構成されており、スイッ
チングレギュレータは充電電流供給のための電流経路上
に位置するスイッチング部２１１とパルス幅変調回路
（pulse width modulation integrated circuit ；以
下、’ＰＷＭＩＣ’）２１２を備える。スイッチング部
２１１は抵抗Ｒ３、Ｒ４とダイオードＤ１及びトランジ
スタＱ１、Ｑ２で構成される。ＰＷＭＩＣ２１２は、制
御端子２１３の電圧レベルに対応するデューティを持つ
パルス信号を出力してスイッチング部２１１内のトラン
ジスタＱ２を制御して、電流経路を流れる充電電流Ｉｏ
ｕｔを制御する。
される入力端子１１と、バッテリパック１００に充電電
流Ｉｏｕｔを供給するための出力端子１０２ａの間に
は、充電電流供給のための電源として機能する充電電流
制御部２１０が接続される。この充電電流制御部２１０
はスイッチングレギュレータで構成されており、スイッ
チングレギュレータは充電電流供給のための電流経路上
に位置するスイッチング部２１１とパルス幅変調回路
（pulse width modulation integrated circuit ；以
下、’ＰＷＭＩＣ’）２１２を備える。スイッチング部
２１１は抵抗Ｒ３、Ｒ４とダイオードＤ１及びトランジ
スタＱ１、Ｑ２で構成される。ＰＷＭＩＣ２１２は、制
御端子２１３の電圧レベルに対応するデューティを持つ
パルス信号を出力してスイッチング部２１１内のトラン
ジスタＱ２を制御して、電流経路を流れる充電電流Ｉｏ
ｕｔを制御する。
【００２１】インダクタンスＬ１とダイオードＤ２及び
キャパシタＣ３１で構成されるエネルギー蓄積部２２０
は、充電電流制御部２１０からの電気的エネルギーを蓄
積する。エネルギー蓄積部２２０に接続される充電電流
検出部２３０は、抵抗Ｒ５〜Ｒ９とオペアンプ２３１で
構成される。この検出部２３０は、充電電流検出用抵抗
Ｒ５の両端の電圧により電流経路を流れる充電電流を検
出し、検出された電流に対応する大きさの電流検出信号
をＰＷＭＩＣ２１２の制御端子２１３に出力する。
キャパシタＣ３１で構成されるエネルギー蓄積部２２０
は、充電電流制御部２１０からの電気的エネルギーを蓄
積する。エネルギー蓄積部２２０に接続される充電電流
検出部２３０は、抵抗Ｒ５〜Ｒ９とオペアンプ２３１で
構成される。この検出部２３０は、充電電流検出用抵抗
Ｒ５の両端の電圧により電流経路を流れる充電電流を検
出し、検出された電流に対応する大きさの電流検出信号
をＰＷＭＩＣ２１２の制御端子２１３に出力する。
【００２２】充電電流検出部２３０の出力を所定比率に
分圧する分圧部２４０は、抵抗Ｒ１０、Ｒ１１とダイオ
ードＤ４及びキャパシタＣ４で構成される。充電電流検
出部２３０の出力電圧は、抵抗Ｒ１０、Ｒ１１により分
圧され、分圧電圧はダイオードＤ４とキャパシタＣ４で
安定なＤＣレベルに変換された後、マイクロコンピュー
タ３００に入力される。マイクロコンピュータ３００は
定電圧充電モード時に、分圧部２４０により充電電流の
量を認識するようになる。例えば、充電電流検出用抵抗
Ｒ５の値が０．１Ω、オペアンプ２３１の増幅率が２８
ｄＢ（２５倍）、Ｒ１０：Ｒ１１＝１：４、電流経路を
流れる充電電流を２Ａとすると、抵抗Ｒ５両端の電位差
は０．２Ｖで、オペアンプの出力電圧は５．０Ｖとな
り、マイクロコンピュータ３００の端子ＣＣには４．０
Ｖの電圧が印加される。同一条件で、０．５Ａの充電電
流が流れる場合には、マイクロコンピュータ３００の端
子ＣＣには１．０Ｖの電圧が印加される。
分圧する分圧部２４０は、抵抗Ｒ１０、Ｒ１１とダイオ
ードＤ４及びキャパシタＣ４で構成される。充電電流検
出部２３０の出力電圧は、抵抗Ｒ１０、Ｒ１１により分
圧され、分圧電圧はダイオードＤ４とキャパシタＣ４で
安定なＤＣレベルに変換された後、マイクロコンピュー
タ３００に入力される。マイクロコンピュータ３００は
定電圧充電モード時に、分圧部２４０により充電電流の
量を認識するようになる。例えば、充電電流検出用抵抗
Ｒ５の値が０．１Ω、オペアンプ２３１の増幅率が２８
ｄＢ（２５倍）、Ｒ１０：Ｒ１１＝１：４、電流経路を
流れる充電電流を２Ａとすると、抵抗Ｒ５両端の電位差
は０．２Ｖで、オペアンプの出力電圧は５．０Ｖとな
り、マイクロコンピュータ３００の端子ＣＣには４．０
Ｖの電圧が印加される。同一条件で、０．５Ａの充電電
流が流れる場合には、マイクロコンピュータ３００の端
子ＣＣには１．０Ｖの電圧が印加される。
【００２３】図４には、定電流充電モードと定電圧充電
モードが順次遂行される場合の分圧部２４０の出力電圧
の推移を示している。定電流充電モードでは分圧部２４
０の出力が一定なレベルを維持するのに対し、定電圧充
電モードでは分圧部２４０の出力が時間と共に減少す
る。このように分圧部２４０は、電流経路を通じて流れ
る充電電流の量に対する情報をマイクロコンピュータ３
００に提供する充電電流情報回路として機能する。
モードが順次遂行される場合の分圧部２４０の出力電圧
の推移を示している。定電流充電モードでは分圧部２４
０の出力が一定なレベルを維持するのに対し、定電圧充
電モードでは分圧部２４０の出力が時間と共に減少す
る。このように分圧部２４０は、電流経路を通じて流れ
る充電電流の量に対する情報をマイクロコンピュータ３
００に提供する充電電流情報回路として機能する。
【００２４】このような分圧部２４０の代わりに図５に
示すような、オペアンプ２３１の出力端子にカソード
が、接地電圧にアノードが接続されるツェナーダイオー
ドＺＤ１と、抵抗Ｒ２４、ダイオードＤ６及びキャパシ
タＣ１２で構成される回路を使用することもできる。こ
の回路では、ツェナーダイオードＺＤ１がサージ電流等
により、マイクロコンピュータ３００に耐圧以上の電圧
が印加されることを防ぎ、マイクロコンピュータ３００
の破壊や異常動作が防げる。
示すような、オペアンプ２３１の出力端子にカソード
が、接地電圧にアノードが接続されるツェナーダイオー
ドＺＤ１と、抵抗Ｒ２４、ダイオードＤ６及びキャパシ
タＣ１２で構成される回路を使用することもできる。こ
の回路では、ツェナーダイオードＺＤ１がサージ電流等
により、マイクロコンピュータ３００に耐圧以上の電圧
が印加されることを防ぎ、マイクロコンピュータ３００
の破壊や異常動作が防げる。
【００２５】再び図３を参照すると、定電圧制御部２５
０は出力端子１０２ａの充電電圧Ｖｏｕｔを検出し、こ
の充電電圧Ｖｏｕｔのレベルを維持するために、検出さ
れた電圧に従ってＰＷＭＩＣ２１２を制御するために制
御端子２１３へ定電圧制御信号を出力する。
０は出力端子１０２ａの充電電圧Ｖｏｕｔを検出し、こ
の充電電圧Ｖｏｕｔのレベルを維持するために、検出さ
れた電圧に従ってＰＷＭＩＣ２１２を制御するために制
御端子２１３へ定電圧制御信号を出力する。
【００２６】バッテリ種類検出部２６０は、バッテリパ
ック１００のバッテリセル種類情報から、バッテリパッ
クの種類を検出し、検出した種類に対応するバッテリ種
類信号をマイクロコンピュータ３００に入力する。例え
ば、バッテリパック１００のスイッチＳＷ１がオンする
と、バッテリ種類検出部２６０の端子１０６ａに接地電
圧が印加され、マイクロコンピュータ３００は充電のた
めにＮｉ−ＣｄあるいはＮｉＭＨバッテリが接続された
と判断する。この場合、マイクロコンピュータ３００は
定電流充電法だけでバッテリパック１００の充電を行
う。逆にバッテリパック１００のスイッチＳＷ２がオン
すると、バッテリ種類検出部２６０の端子１０７ａに接
地電圧が印加されるので、マイクロコンピュータ３００
は充電のためにＬｉ−ｉｏｎ電池が接続されたと判断す
る。この場合、マイクロコンピュータ３００は定電流及
び定電圧充電により、バッテリパック１００の充電を行
う。
ック１００のバッテリセル種類情報から、バッテリパッ
クの種類を検出し、検出した種類に対応するバッテリ種
類信号をマイクロコンピュータ３００に入力する。例え
ば、バッテリパック１００のスイッチＳＷ１がオンする
と、バッテリ種類検出部２６０の端子１０６ａに接地電
圧が印加され、マイクロコンピュータ３００は充電のた
めにＮｉ−ＣｄあるいはＮｉＭＨバッテリが接続された
と判断する。この場合、マイクロコンピュータ３００は
定電流充電法だけでバッテリパック１００の充電を行
う。逆にバッテリパック１００のスイッチＳＷ２がオン
すると、バッテリ種類検出部２６０の端子１０７ａに接
地電圧が印加されるので、マイクロコンピュータ３００
は充電のためにＬｉ−ｉｏｎ電池が接続されたと判断す
る。この場合、マイクロコンピュータ３００は定電流及
び定電圧充電により、バッテリパック１００の充電を行
う。
【００２７】バッテリ温度検出部２７０は抵抗Ｒ２１と
キャパシタＣ８で構成され、サーミスタ１０４からバッ
テリパック１００の温度を検出し、検出された温度に対
応するバッテリ温度信号をマイクロコンピュータ３００
に提供する。バッテリ電圧検出部２８０は抵抗Ｒ２２と
キャパシタＣ９で構成され、バッテリパック１００の端
子１０２あるいは１０２ａの電圧を検出し、検出された
電圧に対応するバッテリ電圧信号ＢＶをマイクロコンピ
ュータ３００に入力する。
キャパシタＣ８で構成され、サーミスタ１０４からバッ
テリパック１００の温度を検出し、検出された温度に対
応するバッテリ温度信号をマイクロコンピュータ３００
に提供する。バッテリ電圧検出部２８０は抵抗Ｒ２２と
キャパシタＣ９で構成され、バッテリパック１００の端
子１０２あるいは１０２ａの電圧を検出し、検出された
電圧に対応するバッテリ電圧信号ＢＶをマイクロコンピ
ュータ３００に入力する。
【００２８】マイクロコンピュータ３００は、入力信号
に依拠し、充電電流制御部２１０の充電動作を制御する
充電イネーブル信号ＣＥと、バッテリパック１００の充
電速度を制御する充電制御信号ＦＱ、バッテリパック１
００の種類より、充電電流制御部２１０の定電流充電モ
ードと定電圧充電モードのいずれかを選択するモード制
御信号ＣＭ、及び充電電流量を基準電流量と一致させる
充電電流補償信号ＬＣ、ＨＣを出力する。
に依拠し、充電電流制御部２１０の充電動作を制御する
充電イネーブル信号ＣＥと、バッテリパック１００の充
電速度を制御する充電制御信号ＦＱ、バッテリパック１
００の種類より、充電電流制御部２１０の定電流充電モ
ードと定電圧充電モードのいずれかを選択するモード制
御信号ＣＭ、及び充電電流量を基準電流量と一致させる
充電電流補償信号ＬＣ、ＨＣを出力する。
【００２９】高速充電制御部３１０は、マイクロコンピ
ュータ３００からの充電制御信号ＦＱの制御によりＰＷ
ＭＩＣ２１２の制御端子２１３の電圧を変化させ、充電
速度を制御する。定電流充電モード時に、充電制御信号
ＦＱが”ハイ”であると、高速充電制御部３１０は制御
端子２１３の電圧を低くし、スイッチング部２１１を流
れる充電電流量が図６に示すように増加する。これによ
り、高速充電が行われる。充電制御信号ＦＱが”ロー”
であると、高速充電制御部３１０は制御端子２１３の電
圧を上昇させ、スイッチング部２１１を流れる充電電流
の量が図７に示されるように減少する。これで充電が行
われる。
ュータ３００からの充電制御信号ＦＱの制御によりＰＷ
ＭＩＣ２１２の制御端子２１３の電圧を変化させ、充電
速度を制御する。定電流充電モード時に、充電制御信号
ＦＱが”ハイ”であると、高速充電制御部３１０は制御
端子２１３の電圧を低くし、スイッチング部２１１を流
れる充電電流量が図６に示すように増加する。これによ
り、高速充電が行われる。充電制御信号ＦＱが”ロー”
であると、高速充電制御部３１０は制御端子２１３の電
圧を上昇させ、スイッチング部２１１を流れる充電電流
の量が図７に示されるように減少する。これで充電が行
われる。
【００３０】充電モード選択部３２０は、ダイオードＤ
５と、キャパシタＣ５、抵抗Ｒ１６、Ｒ１７及びトラン
ジスタＱ５で構成される。この充電モード選択部３２０
はマイクロコンピュータ３００からのモード制御信号Ｃ
Ｍにより、制御端子２１３に定電圧制御部２５０の出力
信号を選択的に出力する。モード制御信号ＣＭが”ハ
イ”でトランジスタＱ５がオンすると、定電圧制御部２
５０の出力は制御端子２１３に入力されず、定電流充電
モードで充電するようになる。モード制御信号ＣＭが”
ロー”であると、トランジスタＱ５がオフになり、定電
圧制御部２５０の出力が制御端子２１３に入力される。
その結果、定電圧充電モードで充電される。
５と、キャパシタＣ５、抵抗Ｒ１６、Ｒ１７及びトラン
ジスタＱ５で構成される。この充電モード選択部３２０
はマイクロコンピュータ３００からのモード制御信号Ｃ
Ｍにより、制御端子２１３に定電圧制御部２５０の出力
信号を選択的に出力する。モード制御信号ＣＭが”ハ
イ”でトランジスタＱ５がオンすると、定電圧制御部２
５０の出力は制御端子２１３に入力されず、定電流充電
モードで充電するようになる。モード制御信号ＣＭが”
ロー”であると、トランジスタＱ５がオフになり、定電
圧制御部２５０の出力が制御端子２１３に入力される。
その結果、定電圧充電モードで充電される。
【００３１】充電電流補償部３３０は、抵抗Ｒ１２〜Ｒ
１５とトランジスタＱ３、Ｑ４で構成される。この充電
電流補償部３３０は、充電電流補償信号ＬＣ、ＨＣに応
答して電流経路を流れる充電電流を一定に保つ。マイク
ロコンピュータ３００は、分圧部２４０からの電流検出
信号ＣＣを分析し、正常な充電が行われていないと判断
すると、”ロー”の充電電流補償信号ＬＣと”ハイ”の
充電電流補償信号ＨＣを出力し、定められた量より少な
い充電電流しか流れていないと判断すると、”ハイ”の
充電電流補償信号ＬＣと”ハイ”の充電電流補償信号Ｈ
Ｃを出力し、定められた量より多い充電電流が流れてい
ると判断すると、”ロー”の充電電流補償信号ＬＣと”
ロー”の充電電流補償信号ＨＣを出力する。このよう
に、充電電流量により制御端子２１３の電圧を変化させ
ることにより、電流経路の充電電流が一定に保たれる。
この充電電流補償部３３０は、それぞれのコレクタに抵
抗を接続した３個以上のトランジスタで構成すると、よ
り精密に制御可能である。
１５とトランジスタＱ３、Ｑ４で構成される。この充電
電流補償部３３０は、充電電流補償信号ＬＣ、ＨＣに応
答して電流経路を流れる充電電流を一定に保つ。マイク
ロコンピュータ３００は、分圧部２４０からの電流検出
信号ＣＣを分析し、正常な充電が行われていないと判断
すると、”ロー”の充電電流補償信号ＬＣと”ハイ”の
充電電流補償信号ＨＣを出力し、定められた量より少な
い充電電流しか流れていないと判断すると、”ハイ”の
充電電流補償信号ＬＣと”ハイ”の充電電流補償信号Ｈ
Ｃを出力し、定められた量より多い充電電流が流れてい
ると判断すると、”ロー”の充電電流補償信号ＬＣと”
ロー”の充電電流補償信号ＨＣを出力する。このよう
に、充電電流量により制御端子２１３の電圧を変化させ
ることにより、電流経路の充電電流が一定に保たれる。
この充電電流補償部３３０は、それぞれのコレクタに抵
抗を接続した３個以上のトランジスタで構成すると、よ
り精密に制御可能である。
【００３２】マイクロコンピュータ３００は、分圧部２
４０の出力によりバッテリパック１００の充電状態表示
のための情報を出力する。この充電状態情報により、使
用者は定電圧充電モードでもバッテリパック１００の充
電状態を知ることができる。Ｌｉ−ｉｏｎ電池のように
定電圧充電を必要とするバッテリの充電状態は、図８に
示すように区分される。バッテリパック１００に供給さ
れる充電電流一定でバッテリパック１００の充電電圧が
急激に上昇する定電流充電モードでは、マイクロコンピ
ュータ３００はバッテリパック１００の電圧変化によ
り、Ａ〜Ｄに区分される充電状態情報を出力する。充電
電圧一定で、充電電流が減少する定電圧充電モードで
は、マイクロコンピュータ３００は充電電流の減少率、
すなわち、分圧部２４０の出力減少率によりＥ〜Ｋで区
分される充電状態情報を出力する。
４０の出力によりバッテリパック１００の充電状態表示
のための情報を出力する。この充電状態情報により、使
用者は定電圧充電モードでもバッテリパック１００の充
電状態を知ることができる。Ｌｉ−ｉｏｎ電池のように
定電圧充電を必要とするバッテリの充電状態は、図８に
示すように区分される。バッテリパック１００に供給さ
れる充電電流一定でバッテリパック１００の充電電圧が
急激に上昇する定電流充電モードでは、マイクロコンピ
ュータ３００はバッテリパック１００の電圧変化によ
り、Ａ〜Ｄに区分される充電状態情報を出力する。充電
電圧一定で、充電電流が減少する定電圧充電モードで
は、マイクロコンピュータ３００は充電電流の減少率、
すなわち、分圧部２４０の出力減少率によりＥ〜Ｋで区
分される充電状態情報を出力する。
【００３３】外部電圧検出部３４０は、抵抗Ｒ１、Ｒ２
と、キャパシタＣ１で構成され、外部ＤＣ電圧Ｖｉｎを
検出し、検出された電圧に対応する信号を出力するが、
この検出部３４０により検出された電圧が所定の基準電
圧以下である時、マイクロコンピュータ３００は充電電
流制御部２１０をディスエーブルし、充電を中断する。
出力端子１０２ａに接続されたダイオードＤ３はバッテ
リパック１００に充電された電圧が、電流経路を通じて
放電されることを防止するための放電防止手段として作
用する。
と、キャパシタＣ１で構成され、外部ＤＣ電圧Ｖｉｎを
検出し、検出された電圧に対応する信号を出力するが、
この検出部３４０により検出された電圧が所定の基準電
圧以下である時、マイクロコンピュータ３００は充電電
流制御部２１０をディスエーブルし、充電を中断する。
出力端子１０２ａに接続されたダイオードＤ３はバッテ
リパック１００に充電された電圧が、電流経路を通じて
放電されることを防止するための放電防止手段として作
用する。
【００３４】
【発明の効果】以上のような本発明によると、残バッテ
リ量がどのような状態で、また、どの種類のバッテリに
充電を行っても、完全に充電されないと充電が終了しな
い。また、使用者はバッテリパックの充電状態を確認で
きるので、バッテリパックの過充電による寿命の短縮
や、破損が防止でき、バッテリの信頼度が高くなる。自
動充電制御の限界を外す場合、充電動作がまったく遂行
されないようにしてから、過電流等によりバッテリが損
傷されるのを防止することができる。
リ量がどのような状態で、また、どの種類のバッテリに
充電を行っても、完全に充電されないと充電が終了しな
い。また、使用者はバッテリパックの充電状態を確認で
きるので、バッテリパックの過充電による寿命の短縮
や、破損が防止でき、バッテリの信頼度が高くなる。自
動充電制御の限界を外す場合、充電動作がまったく遂行
されないようにしてから、過電流等によりバッテリが損
傷されるのを防止することができる。
【図１】分図Ａは定電流充電法モードの充電電流と電圧
の時間遷移グラフ。分図Ｂは、定電流充電モードから定
電圧充電モードに推移させた時の充電電流と電圧の時間
遷移グラフ。
の時間遷移グラフ。分図Ｂは、定電流充電モードから定
電圧充電モードに推移させた時の充電電流と電圧の時間
遷移グラフ。
【図２】従来のモード変換型バッテリ充電装置。
【図３】本発明の実施形態のモード変換型バッテリ充電
装置。
装置。
【図４】図３の分圧部の出力電圧の遷移グラフ。
【図５】分圧部の別の実施回路。
【図６】高速充電時の電流及び電圧特性の遷移グラフ。
【図７】充電時の電流及び電圧特性の遷移グラフ。
【図８】充電容量の表示方法の説明図。
１００ バッテリパック
２１０ 充電電流制御部
２２０ エネルギー蓄積部
２３０ 充電電流検出部
２４０ 分圧部
２５０ 低電圧制御部
２６０ バッテリ種類検出部
２７０ バッテリ温度検出部
２８０ バッテリ電圧検出部
２９０ レギュレータ
３００ マイクロコンピュータ
３１０ 高速充電制御部
３２０ 充電モード選択部
３３０ 充電電流補償部
３４０ 外部電圧検出部
Claims (21)
- 【請求項１】 外部ＤＣ電圧が入力される入力端子と、
バッテリパックに充電電流を供給する出力端子と、これ
ら入力端子と出力端子の間に設けられ、制御端子の信号
に従い充電電流量を制御する充電電流制御手段と、充電
電流を検出した結果の電流検出信号を前記制御端子に入
力する充電電流検出手段と、この充電電流検出手段の出
力を分圧する分圧手段と、前記出力端子の電圧を検出
し、充電電圧を所定のレベルに維持するためにその検出
結果に応じた定電圧制御信号を出力する定電圧制御手段
と、バッテリパックの温度を検出した結果のバッテリ温
度信号を発生するバッテリ温度検出手段と、バッテリパ
ックから提供されるバッテリセル種類情報により、バッ
テリパックの種類を検出してバッテリ種類信号を発生す
るバッテリ種類検出手段と、バッテリパックの端子電圧
を検出した結果のバッテリ電圧信号を出力するバッテリ
電圧検出手段と、前記バッテリ温度信号、バッテリ種類
信号、バッテリ電圧信号及び分圧手段の出力から前記充
電電流制御手段に充電イネーブル信号を出力し、そし
て、バッテリパックの充電速度を制御するための充電制
御信号、バッテリパックの種類により前記充電電流制御
手段を定電流充電モードと定電圧充電モードのいずれか
で動作させるモード制御信号、及び充電電流量を基準電
流量と一致させる充電電流補償信号を出力する充電制御
手段と、前記充電制御信号に応答して前記制御端子の信
号を調整することにより充電速度を制御する充電速度制
御手段と、前記モード制御信号に応答して前記制御端子
に前記定電圧制御信号を選択的に出力させる充電モード
選択手段と、前記充電電流補償信号に応答して前記制御
端子の信号を調整することにより充電電流を補償する充
電電流補償手段と、から構成されることを特徴とするバ
ッテリ充電装置。 - 【請求項２】 外部電圧を検出し、検出した電圧が基準
電圧以下の場合は、充電電流制御手段をディスエーブル
する外部電圧検出手段を更に備える請求項１記載のバッ
テリ充電装置。 - 【請求項３】 バッテリパックに充電された電圧が、充
電電流経路から放電することを防止する放電防止手段を
更に備える請求項１又は請求項２に記載のバッテリ充電
装置。 - 【請求項４】 充電電流制御手段から発生する電気エネ
ルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段を更に備える請求
項１〜３のいずれか１項に記載のバッテリ充電装置。 - 【請求項５】 分圧手段の出力に従い充電制御手段から
出力される充電状態情報によりバッテリパックの充電状
態を表示する手段を更に備える請求項１〜４のいずれか
１項に記載のバッテリ充電装置。 - 【請求項６】 充電電流制御手段は、入力端子と出力端
子との間に接続され、制御端子の電圧に従い前記入力端
子から前記出力端子へ流れる電流量を制御するスイッチ
ングレギュレータとされる請求項１〜５のいずれかの１
項に記載のバッテリ充電装置。 - 【請求項７】 充電電流制御手段は、入力端子と出力端
子との間に接続されたスイッチング手段と、充電イネー
ブル信号により動作し、制御端子の電圧に対応するデュ
ーティを持つパルス信号を出力して前記スイッチング手
段の動作時間を制御するスイッチング制御手段と、を含
む請求項６に記載のバッテリ充電装置。 - 【請求項８】 充電電流検出手段は、充電電流経路中に
接続した抵抗と、該抵抗により降下した電圧を増幅し制
御端子に出力する増幅手段と、から構成される請求項１
〜７のいずれか１項に記載のバッテリ充電装置。 - 【請求項９】 充電モード選択手段は、モード制御信号
に応答して定電流充電モードで定電圧制御信号を接地に
流すスイッチング素子から構成される請求項１〜８のい
ずれか１項に記載のバッテリ充電装置。 - 【請求項１０】 充電電流補償手段は、抵抗とスイッチ
ング素子からなる電流補償回路を２個以上持ち、その電
流補償回路は充電電流制御部の制御端子に対し並列接続
され、それぞれに入力される充電電流補償信号に応答し
て前記制御端子の電圧を制御する請求項１〜９のいずれ
か１項に記載のバッテリ充電装置。 - 【請求項１１】 充電電流供給のための電流経路と制御
端子を備え、その制御端子の入力信号に対応する充電電
流を前記電流経路を通じてバッテリパックに供給する充
電源と、充電電流を検出した結果により前記制御端子の
電圧を調整する充電電流検出手段と、バッテリパックに
印加する充電電圧を検出し、充電電圧を所定レベルに維
持するためにその検出結果により前記制御端子の電圧を
調整する定電圧制御手段と、バッテリパックの温度を検
出した結果のバッテリ温度信号を発生するバッテリ温度
検出手段と、バッテリパックから提供されるバッテリセ
ル種類情報により、バッテリパックの種類を検出してバ
ッテリ種類信号を発生するバッテリ種類検出手段と、バ
ッテリパックに充電した電圧を検出した結果のバッテリ
電圧信号を出力するバッテリ電圧検出手段と、前記バッ
テリ温度信号、バッテリ種類信号及びバッテリ電圧信号
から、前記充電源の動作を制御する充電イネーブル信
号、バッテリパックの充電速度を制御する充電制御信
号、バッテリパックの種類に応じて前記充電源を定電流
充電モード又は定電圧充電モードのいずれかで動作させ
るためのモード制御信号、及び充電電流量を基準電流量
と一致させる充電電流補償信号を出力する充電制御手段
と、前記充電制御信号に応答して前記制御端子の電圧を
調整し充電速度を制御する充電速度制御手段と、前記モ
ード制御信号に応答して前記定電圧制御手段の出力を制
御する充電モード選択手段と、前記充電電流補償信号に
応答して前記制御端子の電圧を調整し充電電流を補償す
る充電電流補償手段と、前記充電源による充電電流量に
対する情報を前記充電制御手段に入力する充電電流情報
発生手段と、から構成され、前記充電制御手段は前記充
電電流情報発生手段による充電電流量の情報に従って、
バッテリパックの充電状態を表示するための充電状態情
報を出力することを特徴とするバッテリ充電装置。 - 【請求項１２】 充電源は、外部ＤＣ電圧が入力される
入力端子とバッテリパックに充電電流を供給する出力端
子との間に接続されたスイッチング手段と、充電イネー
ブル信号により動作し、制御端子の電圧に対応するデュ
ーティを持つパルス信号を出力して前記スイッチング手
段の動作時間を制御するスイッチング制御手段と、から
構成される請求項１１に記載のバッテリ充電装置。 - 【請求項１３】 外部ＤＣ電圧を検出した結果が基準値
以下の場合は、充電源をディスエーブルする外部電圧検
出手段を更に備える請求項１１又は請求項１２に記載の
バッテリ充電装置。 - 【請求項１４】 バッテリパックに充電された電圧が、
電流経路を通じて放電することを防止する放電防止手段
を更に備える請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の
バッテリ充電装置。 - 【請求項１５】 充電制御手段から出力される充電状態
情報により、バッテリパックの充電状態を表示する手段
を持つ請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のバッテ
リ充電装置。 - 【請求項１６】 充電電流検出手段は、電流経路を流れ
る充電電流を検出するための抵抗と、該抵抗により降下
した電圧を増幅して充電源の制御端子に出力する増幅手
段と、から構成される請求項１１〜１５のいずれか１項
に記載のバッテリ充電装置。 - 【請求項１７】 充電モード選択手段は、モード制御信
号に応答して定電流充電モードで定電圧制御手段の出力
を接地に流すスイッチング素子から構成される請求項１
１〜１６のいずれか１項に記載のバッテリ充電装置。 - 【請求項１８】 充電電流補償手段は、抵抗とスイッチ
ング手段からなる電流補償回路を２個以上持ち、その電
流補償回路は充電源の制御端子に対し並列に接続され、
それぞれに入力される充電電流補償信号に応答して前記
制御端子電圧を制御する請求項１１〜１７のいずれか１
項に記載のバッテリ充電装置。 - 【請求項１９】 充電電流情報発生手段は、充電電流検
出手段の出力電圧を所定の比率に分圧する分圧手段から
構成される請求項１１〜１８のいずれか１項に記載のバ
ッテリ充電装置。 - 【請求項２０】 充電電流情報発生手段は、サージ電流
及び電圧から充電制御手段を保護する保護手段から構成
される請求項１１〜１８のいずれか１項に記載のバッテ
リ充電装置。 - 【請求項２１】 保護手段は、充電電流検出手段の出力
端子と接地電圧の間に接続されるツェナーダイオードで
構成される請求項２０に記載のバッテリ充電装置。
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|---|---|---|---|
| KR1996P46038 | 1996-10-15 | ||
| KR1019960046038A KR100265709B1 (ko) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 2차 배터리 충전 장치 |
Publications (2)
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28157297A Expired - Fee Related JP3476347B2 (ja) | 1996-10-15 | 1997-10-15 | バッテリ充電装置 |
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|---|---|
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