JPH03235627A - 充電回路 - 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】 〔目　次］ 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 ■、実施例と第１図との対応関係 ■、実施例の構成および動作 発明の効果 〔概　要］ パーソナルコンピュータなどの情報機器のバックアップ
電源として用いられる２次電池の充電回路に関し、 ２次電池を過放電としないことを目的とし、電源供給手
段が動作していないときにメモリなどの負荷に電源電圧
を供給する２次電池を充電する充電回路において、電源
供給手段から電源電圧が導入され、２次電池に所定の電
流を供給する充電手段と、２次電池によって所定の電気
量が放出されたことを検出する放電検出手段と、充電手
段により、所定の電気量が２次電池に供給されたことを
検出する充電検出手段と、放電検出手段の出力に応じて
、電源供給手段と充電手段とを駆動し、充電検出手段の
出力に応じて、ｔｇ供給手段と充電手段との動作を停止
する制御手段とを備えるように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、パーソナルコンピュータなどの情報機器の不
揮発メモリなどのバックアップ電源として用いられる２
次電池の充電回路に関するものである。

（従来の技術〕 パーソナルコンピュータなどにおいては、日イ寸や時刻
などを更新して表示するカレンダー機能や不揮発メモリ
などに常時電源を供給するために、電源バックアップ装
置が備えられている。このような電源バックアップ装置
としては、充電可能なニッケル・カドミウム（ＮｉＣｄ
）電池と充電回路とを組み合わせたものが用いられてい
る。

第３図に、従来の充電回路の構成を示す。

本体装置のｔ源スイッチをオンとして、電源回路部３１
０を動作させているときは、この電源回路部３１０によ
り、直流電圧ＶＣＣがダイオード３２１を介して負荷（
例えばメモリ）３３０に供給されている。また、このと
き、上述したダイオード３２１と抵抗３２２とを流れる
電流により、２次電池３４０が充電される。

本体装置の電源スィッチがオフとされたときには、上述
したようにして充電された２次電池３４０により、ダイ
オード３２３を介して、負荷３３０に電源が供給される
ようになっている。

第３図に示した充電回路においては、抵抗３２２を介し
て２次電池３４０に、自己放電電流に近い微小な電流を
供給して充電する（トリクル充電）ようになっており、
これにより、２次電池３４０が過充電となることを防い
でいる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来方式にあっては、本体装置の使
用頻度に応じて抵抗３２２の抵抗値を決定し、本体装置
の運用中に２次電池３４０に所定の電流を供給して充電
するようになっていた。しかしながら、電源バックアッ
プ装置を設計した際に想定していた使用頻度よりも、実
際の使用頻度が低い場合があり、この場合は、電源バッ
クアップ装置の２次電池３４０が充電されず、過放電と
なってしまうという問題点があった。

また、上述したようなトリクル充電方式では、このよう
に過放電状態となった２次電池を再び充電するために長
時間を要するので、過放電となった２次電池の交換作業
をしなければならず、人手と手間を要していた。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもので
あり、２次電池を過放電としないようにした充電回路を
提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段〕 第１図は、本発明の充電回路の原理ブロック図である。

図において、電源供給手段１０１が動作していないとき
にメモリなどの負荷１０２に電源電圧を供給する２次電
池１１１を充電する充電回路における充電手段１２１は
、電源供給手段１０１から電源電圧が導入され、２次電
池１１１に所定の電流を供給する。

放電検出手段１３１は、２次電池１１１によって所定の
電気量が放出されたことを検出する。

充電検出手段１４１は、充電手段１２１により、所定の
電気量が２次電池１１１に供給されたことを検出する。

制御手段１５１は、放電検出手段１３１の出力に応じて
、電源供給手段１０１と前記充電手段１２１とを駆動し
、充電検出手段１４１の出力に応じて、電源供給手段１
０１と充電手段１２１との動作を停止する。

［作　用］ 電源供給手段１０１の動作が停止すると、２次電池１１
１により負荷１０２に電源電圧が供給される。このとき
、放電検出手段１３１により、この２次電池１１１から
所定の電気量が放出されたことが検出され、この放電検
出手段１３１の出力に応じて、制御手段１５１により、
上述した電源供給手段１０１と充電手段１２１とが駆動
される。

これにより、この充電手段１２１により、２次電池１１
１に所定の電流が供給され、この２次電池１１１が充電
される。また、このとき、充電検出手段１４１により、
所定の電気量が２次電池１１１に供給されたことが検出
され、この充電検出手段１４１の出力に応じて、制御手
段１５１により、電源供給手段１０１と充電手段１２１
との動作が停止される。

本発明にあっては、放電検出手段１３１と充電検出手段
１４１との出力に応じて、制御手段１５１によって、電
源供給手段１０１と充電手段１２１とを駆動および停止
が制御される。これにより、２次電池１１１の充電を自
動的に開始し、自動的に停止して、２次電池が過放電状
態あるいは過充電状態となることを防ぐことが可能とな
る。

〔実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第２図は、本発明の一実施例における充電回路を適用し
た電源バックアップ装置の構成を示す。

の ここで、本発明の実施例と第１図との対応関係を示して
おく。

電源供給手段１０１は、直流電源部２３１，２３２に相
当する。

負荷１０２は、負荷２０１に相当する。

２次電池１１１は、２次電池２１１に相当する。

充電手段１２１は、充電制御回路２２０に相当する。

放電検出手段１３１は、計数回路２４１．制御部２４２
に相当する。

充電検出手段１４１は、計数回路２４１．制御部２４２
に相当する。

制御手段１５１は、制御部２４２に相当する。

以上のような対応関係があるものとして、以下本発明の
実施例について説明する。

ニー」」１１λｌ底 第２図において、電源バックアップ装置は、例えばＮｉ
Ｃｄ電池などの２次電池２１１と、この２次電池２１１
の充電を行なう充電制御回路２２０と、この充電制御回
路２２０と負荷（例えば不揮発メモリ）２０１に電源電
圧（例えば５Ｖ）を供給する電源回路部２３０と、上述
した２次電池２１１の状態を監視する監視回路２４０と
を備えて構成されている。また、図において、２０２゜
２０３．２０４，２２２のそれぞれは、電流の向きを規
制するためのダイオードを示す。

上述した電源回路部２３０は、２つの直流電源部２３１
，２３２と、スイッチ２３３と、リレーコイル２３４と
、このリレーコイル２３４と連動するリレー接点２３５
ａ、２３５ｂと、トランジスタ２３６とから形成されて
いる。

直流電源部２３１，２３２のそれぞれは、リモート端子
Ｒに論理″０°゛が入力されたときに、供給された交流
電源の整流を行ない、直流電圧を出力するように構成さ
れている。これらの直流電源部２３１，２３２のそれぞ
れのリモート端子Ｒには、上述したリレー接点２３５ａ
、２３５ｂのそれぞれの一端が接続されており、これら
のリレー接点２３５ａ、２３５ｂの他端は接地されてい
る。

また、直流電源部２３２のリモート端子Ｒには、トラン
ジスタ２３６のコレクタが接続されており、このトラン
ジスタ２３６のエミッタは上述したリレー接点２３５ｂ
とともに接地されている。また、このトランジスタ２３
６のベースには、監視回路２４０からの直流電源制御信
号Ｓ、が供給されている。

また、上述したスイッチ２３３が閉じられて、リレーコ
イル２３４に電流が流れたときに、リレー接点２３５ａ
、２３５ｂが閉じるようになっており、これに応じて、
直流電源部２３１が動作し、ダイオード２０２を介して
負荷２０１に直流電圧を供給するとともに、例えばパー
ソナルコンピュータなどの本体装置（図示せず）に電源
電圧を供給するようになっている。また、このとき、直
流電源部２３２により、充電制御回路２２０に直流電圧
が供給される。

充電制御回路２２０は、直流電源部２３２から直流電圧
が供給され、所定の電圧で所定の電流を出力する定電圧
定電流回路２２１と、トランジスタ２２３，２２５と、
抵抗２２４とを備えて構成されている。

上述した定電圧定電流回路２２１の出力は、ダイオード
２２２を介してトランジスタ２２３．２２５のそれぞれ
のコレクタに供給されており、これらのトランジスタ２
２３　２２５のそれぞれのベースには、監視回路２４０
により、トリクル充電制御信号Ｓｔ、急速充電制御信号
Ｓ、が供給されている。また、トランジスタ２２５のエ
ミッタは２次電池２１１に接続されており、トランジス
タ２２３のエミッタは抵抗２２４を介して２次電池２１
１に接続されている。この抵抗２２４の抵抗値は、トラ
ンジスタ２２３がオンとなったときに流れる電流が、２
次電池２１１の自己放電電流程度の微小な電流となるよ
うに決定されている。

従って、上述したトリクル充電制御信号ＳＴとして論理
°“１°°が供給された場合は、このトランジスタ２２
３および抵抗２２４を介して流れる微小な電流により、
２次電池２１１が充電（トリクル充電）されるようにな
っている。一方、急速充電制御信号Ｓ３として論理°“
１゛°が供給され、トランジスタ２２５がオンとなった
場合は、このトランジスタ２２５を介して、定電圧定電
流回路２２１から供給される電流が流れ、この電流によ
って２次電池２１１が急速に充電されるようになってい
る。

この２次電池２１１は、ダイオード２０３，２０４を介
して負荷２０１に接続されており、上述した直流電源部
２３１によって直流電圧が出力されていないときに、こ
の２次電池２１１により、負荷２０１に直流電圧が供給
されるようになっている。

また、上述したダイオード２０４と充電制御回路２２０
のトランジスタ２２３，２２５とは並列に接続されてお
り、このダイオード２０４のカソード側とダイオード２
０３のアノード側との接続点に、上述した定電圧定電流
回路２２１の出力が供給されるようになっている。これ
らのダイオード２０３．２０４とトランジスタ２２３，
２２５の両コレクタとの接続点は、監視回路２４０の電
源端子ｖｃｅに接続されており、この監視回路２４０に
直流電圧を供給するようになっている。また、直流電源
部２３２がオフとなっている場合は、この監視回路２４
０は、２次電池２１１により供給される直流電圧によっ
て動作するようになっている。

監視回路２４０は、クロック信号に同期して計数動作を
行なう計数回路２４１と、上述した電源回路部２３０の
動作状態と２次電池２１１の充電状態とに基づいて、直
流電源部２３２と計数回路２４１と充電制御回路２２０
とを制御ＩＩする制御部２４２とを備えて構成されてい
る。

計数回路２４１は、制御部２４２によって計数の初期値
が設定されるようになっており、また１、制御部２４２
からの指示に応じて、計数をｒｌＪずつ減算するように
構成されており、計数が「０１となったときに、オーバ
ーフロー信号Ｓ６ｖを出力するようになっている。

また、制御部２４２の入力端子Ｉ、には、リレ−接点２
４３の一端が接続されており、このリレー接点２４３は
、上述した電源回路部２３０のリレーコイル２３４と連
動して開閉するように構成されている。これにより、こ
のリレー接点２４３が閉じられたときに、上述した入力
端子Ｉ、に論理“０”が供給され、これに応じて、制御
部２４２は、直流電源部２３１．２３２がオンとなって
いると判断するようになっている。

また、この制御部２４２は、上述したオーバーフロー信
号Ｓ。、と２次電池２１１の端子電圧に応じて、トリク
ル充電制御信号Ｓ、と急速充電制御信号Ｓ、と直流電源
制御信号Ｓ、とを生成するように構成されている。

以下、この監視回路２４０の動作を説明する。

まず、完全に充電された２次電池２１１を用いて、最初
に本体装置の運用を開始する場合は、操作者により上述
したスイッチ２３３が操作され、直流電源部２３１，２
３２の動作が開始されるとともに、監視回路２４０の制
御部２４２にリセット信号Ｓえが供給される。このリセ
ット信号ＳＲは、例えば、電源バックアップ装置の操作
パネル（図示せず）に備えられたはねかえり式のスイッ
チを操作することにより、供給するようにすればよい。

この場合は、リレー接点２４３を介して制御部２４２の
入力端子ＩＰに論理゛０°′が入力されているので、制
御部２４２は直流電源部２３１．２３２が動作中である
と判断して、トリクル充電制御信号Ｓ、を論理“１”と
して充電制御回路２２０のトランジスタ２２３のベース
に供給する。これにより、上述したようにして、２次電
池２１１のトリクル充電が行なわれる。

本体装置の運用が終了して、電源回路部２３０のスイッ
チ２３３の接続が切断されると、リレー接点２３５ａ、
２３５ｂの接続が切断され、２次電池２１１により負荷
２０１への直流電圧が供給される。このとき、リレー接
点２４３の接続も切断されるので、制御部２４２は入力
端子■、への入力に応じて直流電源部２３２が動作中で
ないと判断し、計数回路２４１に所定の初期値を設定す
るとともに計数動作の開始を指示する。

この初期値としては、２次電池２１１の放電によって、
２次電池２１１の端子電圧が、所定の電圧（例えば、急
速充電が必要となる電圧）となるまでに要する時間（以
下、放電時間と称する）に対応する値を設定すればよい
。この場合は、計数回路２４１は、上述した放電時間の
経過を検出するタイマとして動作し、この計数回路２４
１によって、２次電池２１１から所定の電気量が放出さ
れたことが検出され、その検出結果としてオーバーフロ
ー信号Ｓ。Ｖが出力される。

制御部２４２は、このオーバーフロー信号Ｓｏｖとして
論理°“１゛が供給されたときに、２次電池２１１の端
子電圧が所定の電圧まで下がったと判断して、直流電源
制御信号Ｓ、として論理“°１”を出力するとともに、
暑、速充電制御信号Ｓ、として論理゛１”を出力し、直
流電源部２３２および充電制御回路２２０のトランジス
タ２２５を駆動する。

このようにして、２次電池２１１が過放電状態となる前
に、制御部２４２により直流電源部２３２と充電制御回
路２２０とが制御され、急速充電が行なわれる。

また、このとき、制御部２４２は上述した計数回路２４
２に別の所定の初期値を設定するとともに計数動作の開
始を指示する。この初期値としては、例えば、上述した
急速充電により、２次電池２１１の端子電圧が飽和電圧
に達するまでに要する時間（以下、充電時間と称する）
に対応する数値を設定すればよい。この場合は、計数回
路２４１は、この充電時間の経過を検出するタイマとし
て動作し、２次電池２１１に所定の電気量が供給された
ことが検出される。

制御部２４２は、この計数回路２４１によって、オーバ
ーフロー信号Ｓ。Ｖとして論理゛１″が出力されたとき
に、制御部２４２は２次電池２１１の急速充電が終了し
たと判断し、直流電源制御信号ＳＰ、急速充電制御信号
Ｓ、として論理“０”を出力する。これに応じて、直流
電源部２３２および上述したトランジスタ２２５はオフ
状態となる。

これにより、本体装置が長時間にわたって運用されない
場合においても、２次電池２１１が過放電状態となる前
に自動的に急速充電動作が行われるので、２次電池２１
１が過放電状態となることはない。また、この急速充電
によって、２次電池２１１が過充電状態となる前に、制
御部２４２により直流電源部２３２と充電制御回路２２
０とが制御されて急速充電動作が自動的に停止されるの
で、２次電池２１１が過充電状態となることはない。

このようにして、２次電池２１１が過放電状態あるいは
過充電状態となることを防止することが可能となり、負
荷２０１に確実に電源を供給することができる。

上述した計数回路２４１により充電時間の経過したこと
を示すオーバーフロー信号Ｓ。Ｖが出力されたときに、
既に、電源回路部２３０のスイッチ２３３が接続され、
直流電源部２３１によって負荷２０１に直流電源が供給
されている場合が考えられる。この場合は、制御部２４
２により、急速充電制御信号Ｓ、として論理“０°゛を
出力して急速充電動作を停止し、トリクル充電制御信号
Ｓ。

として論理“°１”を出力してトリクル充電動作を開始
すればよい。

なお、監視回路２４０の制御部２４２を比較器などを備
えて構成し、２次電池２１１の端子電圧が、過放電状態
の端子電圧に対応する所定の第１闇値と飽和電圧に対応
する所定の第２闇値との間の電圧となっているか否かを
判定するようにしてもよい。この場合は、２次電池２１
１の端子電圧が第１閾値よりも小さい値となったときに
、上述した急速充電動作を行ない、急速充電動作によっ
て、２次電池２１１の端子電圧が第２閾僅に達したとき
に、急速充電動作を停止するようにすればよい。

（発明の効果］ 上述したように、本発明によれば、放電検出手段と充電
検出手段との出力に応じて、制御手段が電源供給手段と
充電手段とを制御することにより、２次電池が過放電状
態あるいは過充電状態となることを防ぐことが可能とな
り、メモリなどの負荷に確実に電源電圧を供給すること
ができるので、実用的には極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の充電回路の原理ブロック図、第２図は
本発明の一実施例による充電回路を適用した電源バック
アップ装置の構成図、 第３図は従来の充電回路の構成図である。 図において、 １０１は電源供給手段、 １０２は負荷、 １１１は２次電池、 １２１は充電手段、 １３１は放電検出手段、 １４１は充電検出手段、 １５１は制御手段、 ２０１．３３０は負荷、 ０２、　２０３．　２０４．　２２２．　３２１．　３
２はダイオード、 １１　３４０は２次電池、 ２０は充電制御回路、 ２１は定電圧定電流回路、 ２３　２２５．２３６はトランジスタ、２４．３２２は
抵抗、 ３０．３１０は電源回路部、 ３１．２３２は直流電源部、 ３３はスイッチ、 ３４はリレーコイル、 ３５．２４３はリレー接点、 ４０は監視回路、 ４１は計数回路、 ４２は制御部である。 本発明の原理ブ ロ ク 図 第 図 従来の充電回路 の構成図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電源供給手段（１０１）が動作していないときに
   メモリなどの負荷（１０２）に電源電圧を供給する２次
   電池（１１１）を充電する充電回路において、 前記電源供給手段（１０１）から電源電圧が導入され、
   前記２次電池（１１１）に所定の電流を供給する充電手
   段（１２１）と、 前記２次電池（１１１）によって所定の電気量が放出さ
   れたことを検出する放電検出手段（１３１）と、 前記充電手段（１２１）により、所定の電気量が前記２
   次電池（１１１）に供給されたことを検出する充電検出
   手段（１４１）と、 前記放電検出手段（１３１）の出力に応じて、前記電源
   供給手段（１０１）と前記充電手段（１２１）とを駆動
   し、前記充電検出手段（１４１）の出力に応じて、前記
   電源供給手段（１０１）と前記充電手段（１２１）の動
   作を停止する制御手段（１５１）と、 を備えるように構成したことを特徴とする充電回路。