JP3805807B2 - Secondary battery charging circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、二次電池の充電回路に係り、特に電池の種類に応じて定電圧充電と定電流充電とを切り替えて充電する充電回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
二次電池の充電方式は種々提案されているが、リチウムイオン電池などの非水溶媒系二次電池あるいは鉛蓄電池については、定電圧充電方式を用いることが多い。この充電方式は、電池電圧が設定値に達するまでは大電流で充電し、設定値に達すると電池電圧を一定にするように電流を下げる方式である。一方、ニッケル水素蓄電池やニッケルカドニウム蓄電池などのアルカリ蓄電池については、一定の電流で充電し、電池温度、電池電圧、充電時間等の検出により、電池が満充電になったことを検出すると、充電電流を遮断したり、あるいは減少させて充電制御を行う定電流充電方式を用いることが多い。
【0003】
ところで、このように最適な充電方式の異なる非水溶媒系二次電池とアルカリ蓄電池を同一の充電器で充電する方法として、例えば特開平6−133466に記載されている方法がある。この方法は、電池をその種類によらず定電圧充電する方法であり、定電圧充電方式で充電を行った場合、非水溶媒系二次電池は満充電になると充電電流は減少するが電池電圧は変化しないのに対して、アルカリ蓄電池は満充電になると電池電圧が所定値低下するか、あるいは充電電流が減少から増加に転じることを利用している。
【0004】
具体的には、電池パックに電池の種類に応じて異なる値の抵抗を接続した電池判別端子を設け、この端子からの出力電圧を充電器側で検出し、その値に応じて充電電圧の上限を選定すると共に、充電時の電池電圧がピーク値から電池電圧がΔV低下したことを検出する電圧検出手段と、充電電流が最小値から所定値ΔIだけ上昇したことを検出する電流検出手段とを設け、これら電圧検出手段または電流検出手段のいずれかの検出出力が発生したことをもって電池が満充電に達したとみなして充電制御(充電電流を遮断または減少させる制御)を行う方法をとっている。
【0005】
さらに、この方法では二次電池をその種類によらず定電圧充電するために、充電電圧を二次電池の種類に応じて切り替えている。例えば、非水溶媒系二次電池がリチウム二次電池の場合に定電圧充電方式で充電するのに必要な充電電圧は、4.2V/セルで2個直列接続した場合は8.4Vである。一方、アルカリ蓄電池の場合は最高1.8V/セルで5個直列接続した場合、定電圧充電方式で充電するのに必要な充電電圧は最高9Vである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述した従来技術では、特にアルカリ蓄電池を定電圧充電した場合には、電池が満充電に達しても電池電圧が低下しなかったり充電電流が減少から増加に転じないことがあるため、電池を過充電してしまうことがあり、また電池の種類に応じて充電電圧を変えなければならないという問題があった。
【0007】
本発明は、最適な充電方式の異なる非水溶媒系二次電池とアルカリ蓄電池を同一の充電器で、しかも充電電圧を変えることなく充電でき、かつ非水溶媒系二次電池のみならずアルカリ蓄電池に対しても過充電することなく確実に満充電まで充電できる二次電池の充電回路を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明によ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、前記二次電池の両端子にそれぞれ接続された入力端子および基準電位端子と出力端子を有する分圧手段と、この分圧手段の出力端子と基準電位端子との間に接続され、前記二次電池が定電圧充電されるべき電池の場合は非導通状態とされることにより前記分圧手段の出力端子から前記二次電池の端子電圧を分圧した電圧を出力させ、前記二次電池が定電流充電されるべき電池の場合は導通状態とされることにより前記分圧手段の出力端子の電圧を前記基準電位端子の電圧と等しくさせるスイッチ手段と、前記充電用電源から前記二次電池に供給される充電電流を検出し該充電電流に対応した電圧を出力する電流検出手段と、前記分圧手段の出力端子の電圧と前記電流検出手段の出力電圧のうち電圧値の大きい方を選択する選択手段と、この選択手段の出力電圧が基準電圧と等しくなるように該選択回路の出力電圧に応じて前記充電電流を制御する電流制御手段とを具備することを特徴とする。
【0010】
【作用】
上記のように構成された本発明の二次電池の充電回路では、二次電池がリチウムイオン電池などの非水溶媒系二次電池のように定電圧充電されるべき電池の場合は、分圧手段の出力端子と基準電位端子との間に接続されたスイッチ手段が非導通状態とされるため、分圧手段の出力に電池電圧を分圧した電圧が現れる。充電が進み電池電圧が上昇すると、分圧手段の出力電圧が電流検出手段の出力電圧より大きくなって最大電圧選択手段により選択され、これに基づいて充電電流が制御されることにより、定電圧充電が行われる。
【0011】
一方、二次電池がニッケル水素蓄電池などのアルカリ蓄電池のように定電流充電されるべき電池の場合は、分圧手段の出力端子と基準電位端子との間がスイッチ手段で短絡されるため、分圧手段の出力電圧はほぼ零となる。従って、今度は電流検出手段の出力電圧が分圧手段の出力電圧より大きくなって最大電圧選択手段により選択され、これに基づいて充電電流が制御されることにより、定電流充電が行われる。
【0012】
このように最適な充電方式の異なる非水溶媒系二次電池とアルカリ蓄電池を同一の充電器で、しかも同じ充電電圧で充電でき、さらに電池の種類に応じて電池電圧を分圧する分圧手段の出力端子と基準電位端子との間をスイッチ手段により導通または非導通状態として、分圧手段の出力電圧と充電電流を検出する電流検出手段の出力電圧のうち電圧値の大きい方を充電制御に用いる方式であるため、いずれの電池に対しても過充電を行うことなく確実に満充電まで充電することが可能となる。
【0013】
すなわち、本発明では非水溶媒系二次電池に対しては定電圧充電方式で充電を行い、アルカリ蓄電池に対しては定電流充電方式で充電を行うため、両者を共に定電圧充電方式で充電する従来技術のように充電電圧を切り替える必要がないばかりでなく、アルカリ蓄電池に対しては定電流充電方式で充電を行うことによって満充電を公知の満充電検知手段により確実に検知することができるので、従来技術のように過充電を行うおそれがない。
【0014】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施例に係る二次電池の充電回路を示す回路図である。この充電回路は大きく分けて充電器と電池パックからなる。電池パック10は、二次電池11(以下、単に電池という)とサーミスタ12を有する。電池11は、例えばリチウム二次電池等の非水溶媒系二次電池や鉛電池などの定電圧充電されるべき電池、あるいはニッケル水素蓄電池のような定電流充電されるべきアルカリ蓄電池である。以下、定電圧充電されるべき電池がリチウムイオン電池で、定電流充電されるべき電池がニッケル水素蓄電池の場合を例にとり説明する。
【0015】
電池パック10の端子+,−およびT,Sは外部接続端子であり、端子+は電池11の正極端子に接続され、端子−は電池11の負極端子に接続され、端子Tはサーミスタ12の一端に接続される。サーミスタ12は電池11に密着して設置されている。端子Sは、電池11がリチウムイオン電池の場合、端子−に接続され、電池11がニッケル水素蓄電池の場合、オープンつまり電位的に浮いた状態とされる。
【0016】
一方、充電器20は、充電用電源21、電流制御回路22、分圧回路23、スイッチ回路24、電流検出回路25、最大電圧検出回路26および温度制御回路27からなる。端子+,−およびT,Sは、充電器20の外部接続端子であり、充電時は電池パック10の対応する端子とそれぞれ接続される。
【0017】
充電用電源21は、例えば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用いられ、その一端は電流制御回路22を介して電池パック10の端子+に接続され、電池パック10の端子−は電流検出回路25を介して充電用電源21の他端に接続されている。
【0018】
電池11の正極端子および負極端子には、端子+,−を介して二つの抵抗R1,R2の直列回路からなる分圧回路23の入力端子(抵抗R1の一端)および基準電位端子(抵抗R2の一端)がそれぞれ接続されている。基準電位端子は、この例では接地電位となっている。抵抗R1とR2の他端は、分圧回路23の出力端子となっている。
【0019】
分圧回路23の出力端子と基準電位端子との間には、スイッチ回路24が接続されている。このスイッチ回路24はNPNトランジスタQ3と抵抗Rb,Rcからなり、トランジスタQ3のコレクタは分圧回路23の出力端子に接続され、エミッタは分圧回路23の基準電位端子に接続され、ベースは抵抗Rbの一端に接続されている。抵抗Rbの他端は抵抗Rcを介して正電源V+に接続されると共に、電池パック10の端子Sに接続されている。
【0020】
ここで、電池11が非水溶媒系電池の場合は、電池パック10の端子Sは端子−に接続されているので、トランジスタQ3は非導通状態である。従って、分圧回路23の抵抗R1,R2の抵抗値を同じ記号R1,R2で表わすと、電池11の端子電圧(以下、電池電圧という)VB は分圧回路23により次式(1)に示すようにV2なる電圧に分圧される。
【0021】
V2={R2/(R1+R2)}×VB …(1)
一方、電池11がアルカリ蓄電池の場合は、電池パック10の端子Sはオープンであるため、トランジスタQ3は導通状態である。従って、分圧回路23の出力電圧V2は約0ボルトとなる。
【0022】
電流検出回路25は、電池パック10内の電池11と直列に接続された比較的低い抵抗値(例えば数mΩ〜数百mΩ)の抵抗R3と、この抵抗R3の両端に発生する電圧を増幅する増幅器A2とからなる。抵抗R3の抵抗値を同じ記号R3で表わし、増幅器A2の増幅度をG、充電電流をIB とすると、電流検出回路25の出力電圧V3は次式(2)に示すようになる。
【0023】
V3=IB ×R3×G …(2)
分圧回路23の出力電圧V2および電流検出回路25の出力電圧V3は、最大電圧選択回路26に入力される。最大電圧選択回路26は、分圧回路23の出力電圧V2と電流検出回路25の出力電圧V3のうち電圧値の高い方を選択して出力する回路であり、電圧比較器A3と二つのアナログスイッチSW1,SW2およびインバータIC1からなる。すなわち、分圧回路23の出力電圧V2および電流検出回路25の出力電圧V3は、電圧比較器A3の非反転入力端子および反転入力端子にそれぞれ入力される。電圧比較器A3の出力は、分圧回路23の出力電圧V2と電流検出回路25の出力電圧V3の大小関係がV2>V3のとき高レベル、V2<V3のとき低レベルとなる。アナログスイッチSW1,SW2の各一端には分圧回路23の出力電圧V2および電流検出回路25の出力電圧V3がそれぞれ与えられる。アナログスイッチSW1,SW2の各他端は最大電圧選択回路26の内部で共通接続され、この共通接続点から最大電圧選択回路26の出力が取り出される。アナログスイッチSW1,SW2は制御信号により導通・非導通が制御されるスイッチであり、制御信号として電圧比較器A3の出力信号およびこれをインバータIC1で反転した信号がそれぞれ与えられ、制御信号が高レベルのとき導通状態、低レベルのとき非導通状態となる。
【0024】
電流制御回路22は、最大電圧選択回路26の出力に応じて充電用電源21から電池11に供給される充電電流を制御する回路であり、充電用電源21の一端にエミッタが接続されコレクタが端子+に接続されたPNPトランジスタである電流制御トランジスタQ1と、この電流制御トランジスタQ1のベースにコレクタが接続され、エミッタが電流制御トランジスタQ1のエミッタに接続されたPNPトランジスタである充電制御トランジスタQ2、および電流制御トランジスタQ1のベースに抵抗Raを介して出力端子が接続された誤差増幅器A1からなるドロッパ型構成となっている。誤差増幅器A1は演算増幅器からなり、その非反転入力端子には最大電圧選択回路26の出力が印加され、反転入力端子には基準電圧発生器Vrefから発生される基準電圧V1が印加される。
【0025】
なお、上記構成においては、電池電圧VB が設定値Va(例えば、電池1個当たり4.2V)に達したときV2=V1となるように分圧回路23を構成する抵抗R1,R2の値が選定され、また充電電流IB が所定の定電流値IaのときV3=V1となるように電流検出回路25における抵抗R3の値と増幅器A2の増幅度Gが設定されているものとする。言い換えれば、分圧回路23および電流検出回路25は、電池電圧VB が設定値Vaのときの分圧回路23の出力電圧V2(=V1)と充電電流IB が所定の定電流値Iaのときの電流検出回路25の出力電圧V3(=V1)とが等しくなるように構成される。
【0026】
電池パック10内のサーミスタ12には温度制御回路27の入力端子が端子Tを介して接続され、温度制御回路27の出力端子は電流制御回路22内の充電制御トランジスタQ2のベースに接続される。温度制御回路27はサーミスタ12からの信号に基づいて電池11の温度を監視し、温度上昇率が所定値(例えば1℃/分)に達すると低レベルの信号を出力する。
【0027】
次に、図1の二次電池の充電回路の動作を図2および図3に示すリチウムイオン電池およびニッケル水素蓄電池の充電時の波形図を参照して説明する。図2および図3において(a)は充電電流IB および電池電圧VB の波形、(b)は分圧回路23の出力電圧V2と電流検出回路25の出力電圧V3の波形、(c)は電圧比較器A3の出力波形、(d)は電池温度の波形、そして(e)は温度制御回路27の出力波形をそれぞれ示している。
【0028】
電池11が非水溶媒系二次電池であるリチウムイオン電池の場合、端子Sは端子−に電池パック10の内部で接続されている。このとき、スイッチ回路24のトランジスタQ3は非導通状態であるため、分圧回路23の出力電圧V2としては式(1)で示されるように端子電圧VB を抵抗R1とR2で分圧した電圧が出力される。
【0029】
充電が開始されると、充電用電源21から電流制御回路22および電流検出回路25を介して電池11に充電電流IB が供給されはじめる。充電初期は、図2(a)に示すように端子電圧VB が設定電圧Vaより低いため、電池11は電流Iaで充電される。すなわち、充電初期は分圧回路23の出力電圧V2と電流検出回路25の出力V3の関係が図2(b)に示すようにV2<V3であるため、電圧比較器A3の出力は図2(c)に示すように低レベルである。これにより、アナログスイッチSW2が導通状態となり、最大電圧選択回路26で電流検出回路25の出力電圧V3が選択され、電流制御回路22の誤差増幅器A1の非反転入力端子に印加される。この誤差増幅器A1の出力によって、
V3=V1 …(3)
となるように電流制御トランジスタQ1のベース電流が制御される。つまり、電流検出回路25によって検出される充電電流IB が基準電圧V1に対応した定電流値Iaを保つように充電電流IB が制御され、定電流充電動作が行われる。このときの充電電流IB の値は、式(2)および(3)から、
IB =V1/(R3×G)
=Ia …(4)
となる。
【0030】
充電が進むと電池電圧VB が上昇し、それに伴い分圧回路23の出力電圧V2が上昇する。そして、t=taの時点でV2>V3となると、図2(c)に示すように最大電圧選択回路26において電圧比較器A3の出力は高レベルとなる。このため、アナログスイッチSW1が導通状態となり、誤差増幅器A1の非反転入力端子には分圧回路23の出力電圧V2が印加される。この誤差増幅器A1の出力によって、
V2=V1 …(5)
となるように、つまり分圧回路23の出力電圧V2、つまり電池電圧VB に対応した電圧が基準電圧V1と等しくなるように電流制御トランジスタQ1のベース電流が制御されるため、電池電圧VB は一定に保たれる。すなわち、充電動作は定電流充電動作から定電圧充電動作へと移行する。
【0031】
なお、一旦スイッチSW1が導通すると、電流制御回路22が上述のように定電圧充電動作を行うことにより充電電流IB が減少し、それに伴って図2(b)に示すように電流検出回路25の出力電圧V3が低下するため、V2>V3の関係は維持される。従って、電流制御回路22が定電流充電動作から定電圧充電動作に移行するときにスイッチSW1とスイッチSW2が交互に導通動作を行ってしまうことはない。
【0032】
充電がさらに進み、充電電流IB が設定値Ib(例えば100mA)まで低下したt=tbの時点で、図示しない公知の電流検出に基づく満充電検出手段により電池3がほぼ満充電まで充電されたと判定される。こうして電池11が満充電に達したと判定されると、充電が停止するか、またはトリクル充電に移行するか、あるいは充電完了の表示が行われる。
【0033】
なお、上記のようにリチウムイオン電池を充電しても図2(d)に示すように電池温度はほとんど変化せず、従って温度制御回路27の出力が低レベルとなることはないので、充電制御トランジスタQ2は導通しない。このため、電流制御トランジスタQ1は誤差増幅器A1の出力によってのみ動作する。
【0034】
次に、電池11がニッケル水素蓄電池の場合、電池パック10の端子Sはオープンとされる。このとき、スイッチ回路24のトランジスタQ3のベースに電源V+から抵抗RcとRbを介して電流が流れてトランジスタQ3が導通状態となるため、分圧回路23の出力電圧V2は概略0ボルトとなる。従って、分圧回路23の出力電圧V2と電流検出回路25の出力V3の関係は図3(b)のようにV2<V3となり、電圧比較器A3の出力は低レベルとなる。これによりアナログスイッチSW2が導通状態となり、最大電圧選択回路26で電流検出回路25の出力電圧V3が選択され、電流制御回路22の誤差増幅器A1の非反転入力端子に印加される。この誤差増幅器A1の出力によって、式(3)と同様にV3=V1となるように電流制御トランジスタQ1のベース電流が制御される結果、図3(a)に示すように電池11がリチウムイオン電池の充電時間が0<t<taの場合と同様に、式(4)で示される充電電流IB で電池11は充電される。
【0035】
ここで、図3(d)に示すように電池11の温度は充電初期及び中期は緩やかに上昇するが、充電末期になると急激に上昇し、t=tdの時点で温度制御回路27は出力は図3(e)に示すように高レベルから低レベルに変化する。すなわち、電池11が満充電になったと判定される。これにより、電流制御回路22内の充電制御トランジスタQ2が導通状態となるため、電流制御トランジスタQ1は遮断状態となり、充電を停止する。
【0036】
本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、次のように種々変形して実施することができる。
(1)実施例では、分圧回路23で二次電池の端子電圧VB を分圧した電圧V2を電圧比較器A3の非反転入力端子とアナログスイッチSW1に入力したが、特殊な場合として抵抗R2の抵抗値を無限大とし、VB そのものをV2として出力しても良い。
【0037】
(2)実施例では、スイッチ回路24を構成するスイッチSW1,SW2がアナログスイッチの例を示したが、電界効果型トランジスタやバイポーラトランジスタなどの他の半導体スイッチでも良く、機械的リレーであっても良い。
【0038】
(3)実施例では、最大電圧選択回路26を電圧比較器A3とアナログスイッチSW1,SW2およびインバータICIで構成したが、図4に示すように分圧回路23の出力電圧V2および電流検出回路25の出力電圧V3を非反転入力端子に入力する2つの演算増幅器A4,A5と、演算増幅器A4,A5の出力端子にアノードが接続されカソードが反転入力端子に接続されると共に最大電圧選択回路26の出力端子に接続された2つのダイオードDi1,Di2、および最大電圧選択回路26の出力端子と接地間に接続された出力抵抗Rdにより構成しても良い。
【0039】
(4)実施例では、ニッケル水素蓄電池などのアルカリ蓄電池の充電制御として、温度上昇率検出制御を例にとり説明したが、温度制御、ΔT制御(充電初期からの電池温度上昇、または電池温度と周囲温度との差が設定値に達したら充電を制御する)、タイマー制御、電圧制御、−ΔV制御、ピーク電圧制御その他の制御法を用いてもよく、またこれらの制御法を適宜組み合わせても良い。これらいずれの制御法を用いても、本発明ではアルカリ蓄電池に対しては定電流充電方式を用いていることから、確実に満充電を検出でき、過充電を起こすことなく電池を満充電まで充電することが可能である。
【0040】
(5)実施例では、リチウムイオン電池などの非水溶媒系電池の充電制御において、定電圧充電で充電電流が所定値まで低下した場合に満充電と検出して充電を停止するようにしたが、タイマー制御や温度制御(電池温度が所定の範囲を外れた場合に充電停止する制御)、電圧制御等と組み合わせても良い。
【0041】
(6)実施例では、電池11が1個の場合について示したが、2個以上の組電池の場合にも本発明を適用することができる。
(7)実施例では、分圧回路23は2個の抵抗R1,R2で説明したが、R1,R2のいずれか一方または両方が2個以上の抵抗器(可変抵抗器を含む)の組み合わせであっても良い。
【0042】
(8)実施例では、電流検出回路25を電池11の負極側の充電路に挿入したが、電池11の正極側の充電路に挿入しても良い。この場合、スイッチ回路24のトランジスタQ3を図1の抵抗R1の両端に接続し、最大電圧選択回路26は電池11の正極端子の電位を基準としてV2とV3のうち絶対値が大きい方を選択して出力するようにすれば良い。
(9)実施例では、電流制御回路をドロップ型で説明したが、スイッチング型でもよく、この方が発熱は少ない。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば二次電池がリチウムイオン電池などの非水溶媒系二次電池のように定電圧充電されるべき電池の場合は、分圧手段の出力端子と基準電位端子との間に接続されたスイッチ手段を非導通状態とし、ニッケル水素蓄電池などのアルカリ蓄電池の場合は導通状態として、分圧手段の出力電圧と充電電流の電流検出手段の出力電圧のうち電圧値の大きい方を用いて充電電流を制御することにより、最適な充電方式の異なる複数種類の二次電池を同一の充電器で充電でき、しかもアルカリ蓄電池に対しても過充電を行うことなく確実に満充電まで充電することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る二次電池の充電回路の構成を示す回路図
【図2】図1の動作を説明するためのリチウムイオン電池の充電時の各部の波形図
【図3】図1の動作を説明するためのニッケル水素蓄電池の充電時の各部の波形図
【図4】本発明で用いる最大電圧選択回路の他の構成例を示す回路図
【符号の説明】
10…電池パック
11…電池
12…サーミスタ
20…充電器
21…充電用電源
22…電流制御回路
23…分圧回路
24…スイッチ回路
25…電流検出回路
26…最大電圧選択回路
27…温度制御回路[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a charging circuit for a secondary battery, and more particularly to a charging circuit that switches between constant voltage charging and constant current charging according to the type of battery.
[0002]
[Prior art]
Various charging methods for secondary batteries have been proposed, but a constant voltage charging method is often used for non-aqueous solvent secondary batteries such as lithium ion batteries or lead-acid batteries. This charging method is a method in which charging is performed with a large current until the battery voltage reaches a set value, and when the battery voltage reaches the set value, the current is decreased so as to keep the battery voltage constant. On the other hand, for alkaline storage batteries such as nickel metal hydride storage batteries and nickel cadmium storage batteries, charging is performed at a constant current, and if the battery temperature, battery voltage, charging time, etc. are detected, the charging current is detected. In many cases, a constant current charging method is used in which charging control is performed by cutting off or reducing charging.
[0003]
By the way, as a method for charging the non-aqueous solvent type secondary battery and the alkaline storage battery having different optimum charging methods with the same charger, there is a method described in, for example, JP-A-6-133466. In this method, the battery is charged at a constant voltage regardless of the type, and when charging is performed by the constant voltage charging method, when the non-aqueous solvent secondary battery is fully charged, the charging current decreases, but the battery voltage is reduced. However, when the alkaline storage battery is fully charged, the battery voltage is decreased by a predetermined value or the charging current is changed from decreasing to increasing.
[0004]
Specifically, the battery pack is provided with a battery discrimination terminal connected with a resistor having a different value depending on the type of battery, the output voltage from this terminal is detected on the charger side, and the upper limit of the charging voltage is determined according to the value. And a voltage detecting means for detecting that the battery voltage has decreased by ΔV from the peak value during charging, and a current detecting means for detecting that the charging current has increased by a predetermined value ΔI from the minimum value. A method of performing charge control (control to cut off or reduce charge current) is performed by assuming that the battery has reached full charge when the detection output of either of these voltage detection means or current detection means is generated. .
[0005]
Furthermore, in this method, the charging voltage is switched according to the type of the secondary battery in order to charge the secondary battery at a constant voltage regardless of the type. For example, when the non-aqueous solvent secondary battery is a lithium secondary battery, the charging voltage required for charging by the constant voltage charging method is 8.4 V when two batteries are connected in series at 4.2 V / cell. . On the other hand, in the case of an alkaline storage battery, when five are connected in series at a maximum of 1.8 V / cell, the charging voltage required for charging by the constant voltage charging method is a maximum of 9 V.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described prior art, particularly when an alkaline storage battery is charged at a constant voltage, even if the battery reaches full charge, the battery voltage may not decrease or the charging current may not increase from decrease to increase. There is a problem that the battery may be overcharged and the charging voltage must be changed according to the type of the battery.
[0007]
The present invention is capable of charging a non-aqueous solvent type secondary battery and an alkaline storage battery having different optimum charging systems with the same charger and without changing the charging voltage, and is not only a non-aqueous solvent type secondary battery but also an alkaline storage battery. It is another object of the present invention to provide a charging circuit for a secondary battery that can reliably charge up to a full charge without overcharging.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a charging circuit for a secondary battery according to the present invention includes a charging power source for charging the secondary battery, an input terminal connected to both terminals of the secondary battery, and a reference potential terminal. minutes and pressure means, connected between the output terminal and the reference potential terminal of the voltage divider, Rukoto the secondary battery is a non-conducting state in the case of the battery to be constant voltage charging with the output terminal the partial pressure by the amount of the terminal voltage of the secondary battery from the output terminal of the pressure means to output the divided voltage, the secondary battery if the battery to be constant current charging to be a conductive state by Switch means for making the voltage at the output terminal of the means equal to the voltage at the reference potential terminal; and current detection for detecting a charging current supplied from the charging power source to the secondary battery and outputting a voltage corresponding to the charging current. Means and said partial pressure Selection means for selecting the larger of the voltage value of the output voltage of the voltage and the current detector stage output terminal, depending on the output voltage of the selection circuit so that the output voltage of the selecting means becomes equal to the reference voltage Current control means for controlling the charging current.
[0010]
[Action]
In the secondary battery charging circuit of the present invention configured as described above, when the secondary battery is a battery to be charged at a constant voltage, such as a non-aqueous solvent secondary battery such as a lithium ion battery, Since the switch means connected between the output terminal of the means and the reference potential terminal is rendered non-conductive, a voltage obtained by dividing the battery voltage appears at the output of the voltage dividing means. When charging progresses and the battery voltage rises, the output voltage of the voltage dividing means becomes larger than the output voltage of the current detecting means and is selected by the maximum voltage selecting means, and the charging current is controlled based on this, whereby constant voltage charging is performed. Is done.
[0011]
On the other hand, when the secondary battery is a battery that should be charged with a constant current, such as an alkaline storage battery such as a nickel hydride storage battery, the output terminal of the voltage dividing means and the reference potential terminal are short-circuited by the switch means. The output voltage of the pressure means is almost zero. Therefore, this time, the output voltage of the current detecting means becomes larger than the output voltage of the voltage dividing means and is selected by the maximum voltage selecting means, and the charging current is controlled based on this, whereby constant current charging is performed.
[0012]
In this way, a non-aqueous solvent type secondary battery and an alkaline storage battery with different optimum charging methods can be charged with the same charger and at the same charging voltage, and further, a voltage dividing means for dividing the battery voltage according to the type of battery. Between the output terminal and the reference potential terminal is made conductive or non-conductive by the switch means, and the larger one of the output voltage of the voltage dividing means and the output voltage of the current detecting means for detecting the charging current is used for the charge control. Since it is a system, it becomes possible to charge to any battery reliably to full charge, without performing overcharge.
[0013]
That is, in the present invention, the non-aqueous solvent type secondary battery is charged by the constant voltage charging method, and the alkaline storage battery is charged by the constant current charging method, so both are charged by the constant voltage charging method. In addition to the need to switch the charging voltage as in the prior art, full charge can be reliably detected by known full charge detection means by charging the alkaline storage battery by a constant current charging method. Therefore, there is no risk of overcharging as in the prior art.
[0014]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a charging circuit for a secondary battery according to an embodiment of the present invention. This charging circuit is roughly divided into a charger and a battery pack. The
[0015]
Terminals +, − and T, S of the
[0016]
On the other hand, the
[0017]
As the charging power source 21, for example, a power source that rectifies the output of the AC power source to obtain a direct current or other relatively large capacity battery is used, and one end thereof is connected to the terminal + of the
[0018]
The positive terminal and the negative terminal of the battery 11 are connected to the input terminal (one end of the resistor R1) and the reference potential terminal (resistor R2) of the
[0019]
A
[0020]
Here, when the battery 11 is a non-aqueous solvent battery, since the terminal S of the
[0021]
V2 = {R2 / (R1 + R2)} × VB (1)
On the other hand, when the battery 11 is an alkaline storage battery, since the terminal S of the
[0022]
The
[0023]
V3 = IB * R3 * G (2)
The output voltage V2 of the
[0024]
The
[0025]
In the above configuration, when the battery voltage VB reaches a set value Va (for example, 4.2 V per battery), the values of the resistors R1 and R2 constituting the
[0026]
The input terminal of the
[0027]
Next, the operation of the charging circuit for the secondary battery in FIG. 1 will be described with reference to waveform diagrams during charging of the lithium ion battery and the nickel hydride storage battery shown in FIGS. 2 and 3, (a) shows the waveforms of the charging current IB and the battery voltage VB, (b) shows the waveforms of the output voltage V2 of the
[0028]
When the battery 11 is a lithium ion battery that is a nonaqueous solvent secondary battery, the terminal S is connected to the terminal − inside the
[0029]
When charging is started, the charging current IB starts to be supplied from the charging power source 21 to the battery 11 via the
V3 = V1 (3)
Thus, the base current of the current control transistor Q1 is controlled. That is, the charging current IB is controlled so that the charging current IB detected by the
IB = V1 / (R3 × G)
= Ia (4)
It becomes.
[0030]
As the charging proceeds, the battery voltage VB increases, and the output voltage V2 of the
V2 = V1 (5)
In other words, the base voltage of the current control transistor Q1 is controlled so that the output voltage V2 of the
[0031]
Note that once the switch SW1 is turned on, the
[0032]
When charging further proceeds and the charging current IB is reduced to a set value Ib (for example, 100 mA) at t = tb, it is determined that the battery 3 is almost fully charged by a full charging detection means based on known current detection (not shown). Is done. When it is determined that the battery 11 has reached full charge in this manner, the charging is stopped, the trickle charging is performed, or the charging completion is displayed.
[0033]
Even if the lithium ion battery is charged as described above, the battery temperature hardly changes as shown in FIG. 2 (d), and therefore the output of the
[0034]
Next, when the battery 11 is a nickel metal hydride storage battery, the terminal S of the
[0035]
Here, as shown in FIG. 3 (d), the temperature of the battery 11 rises gently at the beginning and middle of charging, but rises rapidly at the end of charging, and the output of the
[0036]
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications as follows.
(1) In the embodiment, the voltage V2 obtained by dividing the terminal voltage VB of the secondary battery by the
[0037]
(2) In the embodiment, the switches SW1 and SW2 constituting the
[0038]
(3) In the embodiment, the maximum
[0039]
(4) In the embodiment, the temperature increase rate detection control is described as an example of charge control of an alkaline storage battery such as a nickel metal hydride storage battery. However, temperature control, ΔT control (battery temperature increase from the initial charge, or battery temperature and ambient temperature) When the difference from the temperature reaches a set value, charging is controlled), timer control, voltage control, -ΔV control, peak voltage control, and other control methods may be used, or these control methods may be combined as appropriate. . Regardless of which control method is used, the present invention uses a constant current charging method for alkaline storage batteries, so that full charge can be reliably detected and the battery is fully charged without causing overcharge. Is possible.
[0040]
(5) In the embodiment, in charging control of a non-aqueous solvent battery such as a lithium ion battery, when charging current is reduced to a predetermined value by constant voltage charging, charging is detected by detecting full charging. , Timer control, temperature control (control for stopping charging when the battery temperature is out of a predetermined range), voltage control, and the like may be combined.
[0041]
(6) In the embodiment, the case where the number of the batteries 11 is one has been described. However, the present invention can be applied to the case of two or more assembled batteries.
(7) In the embodiment, the
[0042]
(8) In the embodiment, the
(9) Although the current control circuit has been described as a drop type in the embodiments, a switching type may be used, and this generates less heat.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the secondary battery is a battery to be charged at a constant voltage, such as a nonaqueous solvent secondary battery such as a lithium ion battery, the output terminal of the voltage dividing means and the reference potential The switch means connected between the terminals is in a non-conductive state, and in the case of an alkaline storage battery such as a nickel metal hydride storage battery, it is in a conductive state, and the voltage value of the output voltage of the voltage dividing means and the output voltage of the current detection means of the charging current By controlling the charging current using the larger one, it is possible to charge multiple types of secondary batteries with different optimal charging methods with the same charger and reliably without overcharging even alkaline storage batteries It becomes possible to charge to full charge.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a charging circuit for a secondary battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a waveform diagram of each part during charging of a lithium ion battery for explaining the operation of FIG. 3 is a waveform diagram of each part during charging of the nickel metal hydride storage battery for explaining the operation of FIG. 1. FIG. 4 is a circuit diagram showing another configuration example of the maximum voltage selection circuit used in the present invention.
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記二次電池の両端子にそれぞれ接続された入力端子および基準電位端子と出力端子を有する分圧手段と、
この分圧手段の出力端子と基準電位端子との間に接続され、前記二次電池が定電圧充電されるべき電池の場合は非導通状態とされることにより前記分圧手段の出力端子から前記二次電池の端子電圧を分圧した電圧を出力させ、前記二次電池が定電流充電されるべき電池の場合は導通状態とされることにより前記分圧手段の出力端子の電圧を前記基準電位端子の電圧と等しくさせるスイッチ手段と、
前記充電用電源から前記二次電池に供給される充電電流を検出し該充電電流に対応した電圧を出力する電流検出手段と、
前記分圧手段の出力端子の電圧と前記電流検出手段の出力電圧のうち電圧値の大きい方を選択する選択手段と、
この選択手段の出力電圧が基準電圧と等しくなるように該選択回路の出力電圧に応じて前記充電電流を制御する電流制御手段とを具備することを特徴とする二次電池の充電回路。A charging power source for charging the secondary battery;
A voltage dividing means having an input terminal connected to both terminals of the secondary battery, a reference potential terminal and an output terminal ;
This is connected between the output terminal and a reference potential terminal of the voltage divider, the output terminal of the voltage divider when the secondary battery of the battery to be constant voltage charge by Rukoto is nonconductive A voltage obtained by dividing the terminal voltage of the secondary battery is output, and when the secondary battery is a battery to be charged with a constant current , the voltage at the output terminal of the voltage dividing means is set to the reference potential by being turned on. Switch means for equalizing the terminal voltage ;
Current detection means for detecting a charging current supplied to the secondary battery from the charging power supply and outputting a voltage corresponding to the charging current;
A selection means for selecting the larger voltage value of the voltage at the output terminal of the voltage dividing means and the output voltage of the current detection means;
A charging circuit for a secondary battery, comprising: current control means for controlling the charging current according to the output voltage of the selection circuit so that the output voltage of the selection means becomes equal to a reference voltage.
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