JPH03145936A - バッテリ充電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、バッテリの過充電を防止する保護回路を有す
るバッテリ充電器に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕従来よ
り、バッテリ充電器においては、バッテリの過充電を防
止するために、−タイマー等を使用して充電電流を供給
する時間を設定された時間のみに制限する方式、あるい
はバッテリ電圧が所定の電圧に達した時点で充電電流を
遮断する方式等が採用されている。

しかし、従来の方式では、充電時間、あるいは充電を遮
断する電圧は予め設定されているため、画一的な動作し
かできず、それ故に、その設定条件に適合しないバッテ
リを使用した場合には、バッテリの過充電の防止機能は
十分に達成されなかった。このため、種々のバッテリに
適合させる場合には、充電時間、充電電圧等の再設定を
個々に行わなければならなかった。

そこで、本発明では、充電されるバッテリの種類が異な
る場合或いはその特性にバラツキがある場合でも、予め
充電条件を各々個別に設定することなく過充電を有効に
防止できる保護機能をイｆするバッテリ充電器を提供す
ること、をその目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のバッテリ充電器は、所定の充電電流をバッテリ
に供給する供給回路と、バッテリの過充電を防止する保
護回路とを備えており、前記保護回路は、前記バッテリ
の電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、前記バッテ
リ電圧検出手段により検出された検出バッテリ電圧のピ
ーク値を保持するピーク値保持手段と、前記ピーク値保
持手段に保持されたピーク値電圧と前記バッテリ電圧検
出手段の検出バッテリ電圧とを比較する電圧比較手段と
、前記電圧比較手段によって前記検出バッテリ電圧が最
大ピーク値電圧よりも所定量小さくなったときに前記充
電電流を遮断する遮断手段とを有することを特徴とする
。

〔作用〕

バッテリが充電される場合には、第３図に示すようなバ
ッテリの充電時間とバッテリ電圧との関係がある。すな
わち、バッテリに充電器を接続し充電を開始すると、バ
ッテリ電圧は充電時間に略比例して増加して行く、そし
て、バッテリの充電が進み、充電が完了に近づくと、そ
の増加量は少なくなり、充電の完了時にバッテリ電圧は
最大ピーク値に達する。その後、バッテリは過充電状態
になり、この過充電状態ではバッテリ電圧は最大ピーク
値から下降に転じる。

本発明のバッテリ充電器は、バッテリ電圧を検出するバ
ッテリ電圧検出手段と、そのバッテリ電圧のピーク値を
保持するピーク値保持手段と、ピーク値保持手段に保持
されたピーク値電圧と検出された検出バッテリ電圧とを
比較する電圧比較手段とを有している。このため、前述
したバッテリの充電特性が持つ性質、すなわちバッテリ
電圧は充電完了時が最も高い（Ｉｌ！（最大ピーク値）
を示し、過充電状態になるに従って低下する性質に着目
し、バッテリ電圧が最大となる時点の最大ピーク値電圧
を充電完了の電圧値として利用している。本発明のバッ
テリ充電器は、バッテリ電圧が最大ピーク値電圧よりも
所定量だけ小さくなったときに充電電流を遮断する遮断
手段を有するため、検出パンテリ電圧が最大ピーク値電
圧より少し小さくなって充電の完了が確実になった時点
で、充電電流を遮断する。このような制御は、バッテリ
の種類等に関係なく一般のバッテリが持つその充電特性
によって自動的に作動する。なお、遮断手段によって遮
断される充電電流とは、バッテリを実質的に充電するた
めの電流であり、充電された電圧を維持するためのトリ
クル電流等を含まない。

〔実施例〕

本発明に従うバッテリ充電器の一実施例を第１図から第
３図を参照して説明する。第１図は本実施例のバッテリ
充電器の構成を示すブロック図であり、第２図は同じく
本実施例のバッテリ充電器の動作を説明するフローチャ
ートである。

本実施例のバッテリ充電器は、バッテリとしてニラカド
蓄電池が使用され、充電時間が１時間程度であり、第１
図に示すように、交流電源を整流、平滑する直流化回路
ｌと、直流化回路ｌの出力電流を安定化して所定の充電
電流をバッテリ４に供給する供給回路２と、バッテリ４
の過充電を防止する保護回路３とを有している。

保護回路３は、バッテリ４の電圧を検出するバッテリ電
圧検出手段３１と、バッテリ電圧検出手段３１によって
検出したバッテリ電圧のノイズを除去するフィルタ手段
３２と、供給回路２からバッテリ４に供給される充電電
流を検出する充電電流検出手段３３と、充電電流検出手
段３３が充電電流を検出することより始動する第１タイ
マ３４ａ及び第２タイマ３４ｂと、フィルタ手段３２を
経由したバッテリ電圧のピーク値を保持するピーク値保
持手段３５と、ピーク値保持手段３５に保持されたピー
ク値電圧よりも所定最小さな値である電圧比較値を設定
する電圧比較値設定手段３６と、電圧比較値設定手段３
６で設定される電圧比較値とフィルタ手段３２を経由す
る検出バッテリ電圧とを比較する電圧比較手段３７と、
電圧比較手段３７からの信号または第２タイマ３４ｂか
らの信号により遮断信号を生成し、この遮断信号により
供給回路２を非供給状態にしてバッテリ４への充電電流
の供給を遮断する遮断手段３８と、第１タイマ３４ａか
らそのカウントが′Ｆｌに達するまでの間に出力される
作動信号により作動し、ピーク値保持手段３５に保持さ
れている最大ピーク値電圧をリセットするリセット下段
３９と、を有している。

以上のように構成される本実施例のバッテリ充電器は、
第２図のフローチャートに示すように動作する。

まず、スデンブＳ−１００でパンテリ４が接続されると
、直流回路１によって所定の電圧の直流に変換され供給
回路２によって安定化された充電電流がバッテリ４に供
給される。なお、充電電流の遮断、導通等の制御は、従
来のバッテリと同様に供給回路２のトランジスタ（図示
せず）を０Ｎ−ＯＦＦ制御することによって行われる。

バッテリ４の電圧Ｆ、ｖは常時バッテリ電圧検出手段３
１によって検出され、また、バッテリ４に供給される充
電型・流は充電電流検出手段３３によって検知される（
ステップＳ−１０２）。ステップＳ−１０４で充電電流
検出手段３３が充電電流を検出する、すなわち、バッテ
リ４への充電が開始すると、第１タイマ３４１１及び第
２タイマ３４ｂの計時がスタートする。これらのタイマ
には、第１タイマの設定時間′ｒ１及び第２タイマの設
定時間］゛２がそれぞれ設定される。設定時間ＴＩ及び
Ｔ２は充電されるバッテリの標準仕様等に適合するよう
に適宜設定され、本実施例では第１タイマ３４ａの設定
時間ＴＩとして５分程度、第２タイマ３４ｂの設定時間
Ｔ２として１時間充電の２５％増しの１時間１５分程度
としている。この設定時間Ｔ’１は、第３図に示すよう
に、ニラカド蓄電池を充電する際の初期に見られる第１
のピークＰＩが生ずる時間を越える時間に設定され、設
定時間１゛２は充電が完了する第２ピークＰ２が生ずる
時間を越える時間に設定される。ステップＳ−１０６に
おいて、第１タイマ３４ａが設定された時間ＴＩをカウ
ントしたかどうかが判断され、設定された時間ＴＩを計
時すると、ステップＳ−１０８に進み、第１タイマ３４
ａはピーク値保持手段３５を始動させる。なお、第１タ
イマ３４ａはこの時間ＴＩを計時する前にリセット手段
３９を作動させ、ピーク値保持手段３５をリセットする
。バッテリ４の電圧Ｅｖはバッテリ電圧検出手段３１、
検出された電圧からノイズを除去するフィルタ手段３２
を経てピーク値保持手段３５によってその電圧のピーク
値が常に選抜され保持される。

次に、ステップＳ−１１０に移り、検出しているバッテ
リ電圧Ｅｖが、ピーク値保持手段３５に保持されるピー
ク値電圧と比較され、ピークイ１σ電圧からバッテリー
電圧Ｅｖを引いた値が電圧比較値設定手段３６によって
設定される電圧比較値よりも小さな場合は、まだ充電が
完でしていないとしてステップ５−ｉｉｏが繰り返され
る。

なお、この電圧比較値として、充電電流の大小、バッテ
リ４の定格電圧との関連で決定され、本実施例では定格
電圧が７．２■の場合で、電圧比較（直ＥＣば１００＋
ｗＶ程度としている。そして、最大ピーク値電圧Ｅｐと
バッテリ電圧Ｅｖとを比較して、その差が電圧比較値Ｅ
ｃより大きくなると、電圧比較手段３７が信弓を出力し
、ステップ５１１２に移行する。ステップＳ−１１２で
は、電圧比較手段３７からの出力信号に基づいて遮断手
段３８が遮断信号を生威し、かかる遮断信号が供給回路
２に供給される。かくすると、遮断信号により供給回路
２のトランジスタ（図示せず）がＯＴ？　Ｆ制御され、
充電電流の供給が停止される。

なお、充電電流の遮断後において、急速充電のようにト
リクル電流として微小の所定電流をバッテリ４に供給す
ることもできる。

また、ステップＳ−１０４において、第２タイマ３４ｂ
が始動すると、ステップＳ−１１４に進み、ステップＳ
−１１４において、そのカウントが設定された所定の時
間Ｔ２に達したかどうかが判断される。第２タイマ３４
ｂのカウントが設定時間Ｔ２に達すると、ステップＳ−
１１０の判断にかかわらず、ステップＳ−１１２に移行
し上述と同様にして充電電流を遮断する。これは、設定
時間Ｔ２に達しても充電電流が遮断されないときには、
充電電圧の最大ピーク値検出による保護回路が正常に作
動しなかったものとみなし、強制的に充電電流を遮断し
て、バッテリ、充電器等を過充電から確実に保護する安
全策としての機能である。

なお、ステップＳ−１０６にて第１タイマ３４ａのカウ
ントが設定時間Ｔ１を超えたかどうかを判断し、超えた
場合にステップＳ−１０８でピーク値保持手段３５をス
タートさせているが、これは、第３図のニラカド畜電池
の充電特性において、充電初期に見られるバッテリ電圧
のピーク現象によって発生ずる誤動作を回避するためで
ある。このように、第１タイマ３４ａ、第２タイマ３４
ｂの設定値ＴＩ及びＴ２は、充電特性に起因する誤動作
の防止やバックアップとして作動させるための適当イ直
を設定する。

なお、第１タイマ３４ａ、第２タイマ３４ｂによる制御
は上述した方式に限られず、例えば第１タイマ３４ａ及
び第２タイマ３４ｂが共にピーク値保持手段３５の制御
を行う方式でもよい。

このように、本実施例では、本発明に従う基本構成に加
えて誤動作防止やバックアップの機能を備えている。

なお、本実施例は家庭用電源に接続して使用するもので
あるが、カーバッテリ等を電源とすることもでき、上記
に示した実施例に特に限定されるものではない。発明の
基本構成を有するバッテリ充電器であれば、必要に応じ
て所定の機能を付加することも可能であり、当然、この
発明の範囲に含まれる。

また、各手段は、アナログ方式又はディジタル方式のい
ずれでも適用することができ、−船釣にはマイクロコン
ピュータが主な機能を担っている。

〔発明の効果〕

以上の説明により明らかなように、本発明のバッテリ充
電器は、バッテリの充電特性に着目しその性質を利用し
たものであり、バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧
検出手段と、バッテリ電圧のピーク値を検知しそれを保
持するピーク値保持手段と、バッテリ電圧の変化を検出
しその最大ピーク値電圧に関連して充電完了を検知する
電圧比較手段と、充電が完了した後に充電電流を遮断す
る遮断手段とを有する保護回路を有している。

そのため、本発明のバッテリ充電器は、充電されるバッ
テリの充電特性に応じて自動的にその充電完了を検知し
充電電流を遮断することができる。

その結果、バッテリの充電特性の違いに関係なく適確な
過充電防止が可能となり、バッテリ充電器の利便性の大
幅な向上が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる実施例のバッテリ充電器の構成
を表すブロック図であり、第２図は同しくその動作手順
を示すフローチャート図である。 第３図はバッテリの充電特性の一例を示す特性図である
。 ２　・ １ ５ ７ ８ 供給回路　　　３・・・保護回路 バッテリ ・バッテリ電圧検出手段 ・ピーク値保持手段 ・電圧比較手段 ・遮断手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の充電電流をバッテリに供給する供給回路と
   、バッテリへの過充電を防止する保護回路とを備えるバ
   ッテリ充電器において、 前記保護回路は、前記バッテリの電圧を検出するバッテ
   リ電圧検出手段と、前記バッテリ電圧検出手段により検
   出された検出バッテリ電圧のピーク値を保持するピーク
   値保持手段と、前記ピーク値保持手段に保持されたピー
   ク値電圧と前記バッテリ電圧検出手段の検出バッテリ電
   圧とを比較する電圧比較手段と、前記電圧比較手段によ
   って前記検出バッテリ電圧が最大ピーク値電圧よりも所
   定量小さくなったときに前記充電電流を遮断する遮断手
   段とを有することを特徴とするバッテリ充電器。