JPH03253230A - 充電コントローラ - Google Patents

充電コントローラ

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JPH03253230A
JPH03253230A JP2048302A JP4830290A JPH03253230A JP H03253230 A JPH03253230 A JP H03253230A JP 2048302 A JP2048302 A JP 2048302A JP 4830290 A JP4830290 A JP 4830290A JP H03253230 A JPH03253230 A JP H03253230A
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battery
terminal
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battery voltage
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Hajime Kato
肇 加藤
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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】 E産業上の利用分野コ 本発明は、バッテリの充電動作を制御する充電E従来の
技術] 第2図を参照して、従来の技術によるバッテリの充電に
ついて説明する。バッテリの例として以下Ni−Cd2
次電池について主に説明する。
NiCd電池は放電時の電圧安定性かよく、2次電池と
して広く使用されている。
Ni−Cd電池の充電は、たとえは第2図(A>に示す
ような回路で行われる。iiE流電源回路52は充な用
の最大電圧、最大電流の容量を持つ電圧Va端子と、よ
り小を流、定電圧vbの端子を有する。放電したバッテ
リ51はスイッチング回路53を介して直流電源回#I
52のVa端子に##続される。充電コントローラ54
は、直流電源回路52から電圧vbを供給され、バッテ
リ51の端子間電圧を端子56.57から入力する。バ
ッテリ51の端子間電圧VBの所定に現象か生じた時に
充電コントローラ54の判別回f#164は満充電を検
出し、制御信号をスイッチング回路53に送って、充電
回路53を開路させる。このようにして、バッテリ51
の過充電が防止される。
満充電の検出はいくつかの方法があるが、N1−cat
池の場合には、−ΔVの検出によって行うのが適してい
る。
第2図(B)にN1−cd電池の充電特性を示す、充電
を始めると端子間電圧VBは徐々に上昇し、満充電の状
態で最大値を取り、やがて下降する。この電圧降下−Δ
Vは略一定の割合で起こるので、端子間電圧VBが明ら
かに減少した時、満充電を検出すればよい、端子間電圧
VBの絶対値を検出して満充電を判別することも不可能
ではないが、電池によるバラツキ等があり、正確な判断
が難しい、端子間電圧の絶対値による判別に比べ、相対
的な−ΔVの検出は、確実である。このため、N1−C
dt池の急速充電においては、はとんどの場合満充電の
検出は−ΔVの検出によって行われている。
以上説明した従来の技術による充電コントローラは、直
流電源の接地電位、充電すべきバ・yテリの負極、充電
コントローラの接地電位を共通して動作させるものであ
った。
こ発明か解決しようとする課題] 各回路の基準電位(接地電位)を共通として接続する回
路形式は安定性に優れているが、回路構成が複雑になる
傾向がある。これに対して、チョッパ一方式等の簡便な
回路においては、基準電位を随時変更する回路形式かと
られる。
ところが、基準電位をたとえば正極側にとった場合、従
来の充電コントローラは使用することができなかな。
本発明の目的は、基準電位かバッテリの正極側、負極側
いずれにあっても使用することのできる充電コントロー
ラを提供することである。
[課題を解決するための手段] 本発明の充電コントローラは、一対の直流電源入力端子
と、バッテリ電圧検出端子とスイッチング信号出力端子
を有し、バッテリの満充電を検出してスイッチング信号
を出力する満充電検出制御回路と、前記バッテリ電圧検
出端子に正極が接続された定電圧ダイオードと、前記バ
ッテリ電圧検出端子に負極か接続された定電圧ダイオー
ドと、前記バッテリ電圧検出端子に一端が接続された無
極性負荷とを有する。
[作用コ 満充電検出制御回路のバッテリ端子電圧検出端子に、無
極性負荷と共に2つの定電圧ダイオードが逆並列に接続
されているので、2つの形式の電圧分割回路を作成する
ことができる。すなわち、正電圧側に負荷を配置し、負
電圧側に定電圧ダイオードを配した配置と、正電圧側に
定電圧ダイオードを配置し、負電圧側に負荷を配置した
2つの回路配置が可能である。バッテリの正極が基準電
位に接続されるか、負極が基準電位に接続されるかに従
って、バッテリ端子電圧に対する電圧分割回路を選択す
ることにより、1つの充電コントローラによって、2つ
の回路配置に適応させることができる。
[実施例コ 第1図に本発明の実施例による充電コントローラを示す
、第1図(A)は充電コントローラを示す回路図である
。満充電検出制御回F#110は一対の直流電源入力端
子TD、TF、バッテリ電圧検出端子Xとスイッチング
信号出力端子TEを有する。バッテリ電圧検出端子Xに
は、ツェナーダイオードZDIのアノードが接続され、
そのカリードはバッテリ端子電圧入力端子TAに接続さ
れている。同様、バッテリ電圧検出端子Xに、ツェナー
ダイオードZD2のカリードが接続され、そのアノード
はバッテリ端子電圧入力端子TCに接続されている。ま
た、抵抗Rで図示された無極性負荷がバッテリ電圧検出
端子Xとバッテリ端子電圧入力端子TBの間に接続され
ている。バッテリ端子電圧は、その回路形式により端子
T、1.TCのいずれかと端子TBの間に接続される。
このようにして、充電コントローラ1が構成されている
なお、満充電検出制御回路10の構成例を第1図(B)
に示す、バッテリ検出端子Xに、A/D変換器11が接
続され、検出した電圧をデジタル信号に変換する。A/
D変換器11の出力は、マイクロコンピュータシステム
12に供給され、演算処理される。マイクロコンピュー
タシステム12が満充電を判断した時には、その出力が
スイッチング信号実生器13に送られ、充電回路に接続
されたスイッチング回路を開路させる制御信号を発生さ
せる。
マイクロコンピュータシステム12は、所定のプログラ
ムに従って、バッテリ電圧が最大値を過ぎて−Δ■の電
圧降下を示したか否かを検出し、−ΔVを検出した時に
は満充電と判断する。
第3図は、正の−ΔV検出モードの場合の充電コントロ
ーラの使用方法を示す。
第3図(A)は充電コントローラと他の回路要素との結
線状態を示す回路図である。直流の電源回路22は、最
大電圧Vaの端子と、中間電圧Vbの端子と接地端子を
有する。電源回路22の接地端子とVa線端子の間に、
バッテリ21とスイッチング素子23との直列#続が接
続される。スイッチング素子23は、たとえばバイポー
ラトランジスタで構成される。スイッチング素子23と
バッテリ21との##続点の電圧Vcは、充電コントロ
ーラのバッテリ端子電圧入力端子TAに接続される。ま
た、バッテリ端子電圧入力端子TBと、直流電源入力端
子TFは、共に接地電位に接続される。充電コントロー
ラの正の直流電源入力端子であるTDは、電源回路の中
間電圧vbに接続され、スイッチング信号出力端子TE
はスイッチング素子23に接続される。なお、この結線
においてはバッテリ端子電圧入力端子TCは使用しない
このような充電コントローラの結線は、充電回路の回路
形式に従って選択的に行われる。バッテリの両端子に#
続されたバッテリ端子電圧入力端子TA、TBの電位と
、充電コントローラ1内の満充電検出回路であるーΔV
検出回路15の電源電圧との関係を第3図(B)に示す
充電コントローラ1に供給される電源電圧は、接地電位
とvbであり、それらは−ΔV検出回路15に供給され
る。第3図(C)に示すように、バッテリの端子間電圧
Vcは、OからV a tで変化する可能性があり、中
間電圧vbを越えてしまうと、−ΔV検出回115は判
断することができなくなってしまう、このため、バッテ
リ端子間電圧Vcは、ツェナーダイオードZDIと、抵
抗Rの直列回路に供給され、その接続点からV x =
 Vc−VZとして検出される。ツェナー電圧VzはV
cの値によらず一定であるので、Vcが一ΔVを示した
時には、Vxも同様に−ΔVを示す、ツェナー電圧Vz
の値を適当に選択することにより、中間電圧Vxが−Δ
Vを示す時には、その値をO〜vbの範囲におさめるこ
とができる。
第4図は、負の−ΔV検出モードを説明するための図で
あり、第4図(A)は負の一ΔV検出モードの結線状態
を示す、電源回路22は、第3図(A)に示した電源回
路と同様のものである。バッテリ21は、そのカリード
開に接続されたスイッチング素子25を介して電源回路
22に接続されている。このバッテリ21とスイッチン
グ素子25の接続点の電圧Vcか、充電コントローラ1
のバッテリ電圧入力端子TCに接続される。バ・yテリ
端子電圧入力端子TBは、直流¥h源大入力端子Dと共
に、電源回路のVa線端子バッテリ21のアノードに接
続される。また、充電コントローラ1の他の直流電源入
力端子TFは、電源回路22の中間電圧端子vbに接続
される。スイッチング信号出力端子TEは、スイッチン
グ素子25に#続される。
この結線状態の要部を第4図(B)に示す、すなわち、
充電コントローラ1内の一ΔV検出回路15は、電源電
圧としてVaとvbを与えられ、バッテリ端子電圧は、
抵抗負荷RとツェナーダイオードZD2の直列回路の両
端に接続される。抵抗負荷R111の端子TAは、基準
電位Vaに接続されているので、バッテリの端子電圧V
cは、Vaに対して変化する。
端子電圧Vcは、第4図(C)に示すように、充電が進
むに従って次第に下降し、満充電の時最小値を経験し、
その後上昇する。この電圧上昇−ΔV(実際は正方向の
電圧変化であるが、正の−ΔV検出と同様に−ΔVと表
現する〉を検出することによって、満充電を検出するこ
とができる。
バッテリ端子電圧Vcは、電11i @圧vbよりも小
さな値となってしまうので、そのままでは−ΔV検出回
路15で検出することはできない、そのため、抵ttR
とツェナーダイオードZD2の直列回路に端子間電圧が
供給され、Vx=Vc十Vzの値がバッテリ電圧検出端
子Xから一ΔV検出回路15に供給される。このように
して、負の一ΔV検出が行われる。
次に、第3図または第4図のように結線された充電コン
トローラを用いて充電動作を制御する動作を、第5図の
基本動作フローチャートに従って説明する。
第5図(A)は充電動作制御の概略フローチャートであ
る。先ず処理かスタートすると、バ・ンテリの初期電圧
を検出し、その値をVlとして記憶する(ステップS1
)。
続いて、一定時間急速充電を行う(ステ・ンブS2)、
急速光ttIkバッテリの電圧を検出し、その値をV2
として記憶する(ステップS3)、初期電圧v1と充電
後の電圧v2を比較する(ステ・yプS4)。
もし、充電後の電圧V2が初期電圧■1よりも大きけれ
ば、バッテリのアノード側で電圧検出がされているので
、Yの矢印に従って正の一ΔV検出(ステップS5〉を
行う、もしも初期電圧V1の方か充電後の電圧V2より
も大きければ、バ・ンテリのカリード側で電圧検出かさ
れているので、Nの矢印に従って負の一Δ■検出(ステ
ップS6)を行う、このようにして−ΔVを検出した時
には動作を終了させる。
次に、第5図(B)を参照して、正の−ΔV検出の場合
を説明する。充電がスタートした後、定のタイミングで
生じるタロツク信号で起動してバッテリの電圧を検出し
、その値をVnとして記憶する(ステップ5ll)。
この検出電圧Vnと前回の検出電圧Voとを比較する〈
ステップ512)、もし、前回の電圧VOの方が新しい
電圧Vnよりも大きい時には、最大値を過ぎ減少が始ま
ったことを検出したので、Yの矢印に従って、−ΔV検
出の処理を行う、新たに検出した電圧Vnが、前回の電
圧VOよりも大きい時は、バッテリ電圧が上昇を続けて
いるので、Nの矢印に従って新たに検出した電圧Vnを
前回の検出電圧■0として記憶しくステップ513)、
電圧検出を繰り返す。
正の−ΔV検出の場合を説明したが、負の−ΔV検出の
場合には、電圧の変化の向きが逆になるが、変化の関係
としては同様である。従って、新旧検出電圧Vn、Vo
の大小関係比較のブロックにおいて、YとNとを交換す
ればよい。
以上、−ΔV検出によって満充電を検出する場合につい
て説明したが、他の満充電検出を行ってもよい。
以上、突膝例に沿って本発明を説明したが、本発明はこ
れらに制限されるものではない、たとえば、種々の変更
、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であ
ろう。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、同一の充電コン
トローラを結線を選択することにより、バッテリのアノ
ード側を基準電位とする方式でも、カリード關を基準電
位とする方式でも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)、(B)は、本発明の詳細な説明するため
の充電コントローラの回路図と、満充電検出制御回路の
回路図、 第2図(A)、(B)は従来の技術によるバッテリの充
電を説明するための充電回路の回路図および充電特性の
グラフ、 第3図(A)、(B)、(C)は、正の一ΔV検出モー
ドを説明するための、結線状態を示す回路図、その要部
を示す回路図、および電圧変化のグラフ、 第4図(A)、(B)、(C)は、負の一ΔV検出モー
ドを説明するための、結線状態を示す回路図、その要部
を示す回路図、および電圧変化のグラフ、 第5図(A)、(B)は、本発明の実膝例による充電コ
ントローラを用いた充電の基本動作を説明するためのフ
ローチャートであり、第5図(A>は充電動作制御のフ
ローチャート、第5図(B)は正の一ΔV検出のフロー
チャートである。 充電コントローラ 満充電検出制御回路 A/D変換器 マイクロコンピュータシステム スイッチング信号発生器 ΔV検出回路 バッテリ端子電圧入力端子 図において、 0 1 2 3 5 TA、TB、TC II E D 1 2 3 5 1 2 3 4 4 F TfL流電源入力端子 バッテリ電圧検出端子 スイッチング信号出力端子 ツェナーダイオード 抵抗 バッテリ 電源回路 スイッチング素子 スイッチング素子 バッテリ 直流電源回路 スイッチング回路 充電コントローラ 判別回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、一対の直流電源入力端子と、バッテリ電圧検出
    端子とスイッチング信号出力端子を有し、バッテリの満
    充電を検出してスイッチング信号を出力する満充電検出
    制御回路と、 前記バッテリ電圧検出端子に正極が接続された定電圧ダ
    イオードと、 前記バッテリ電圧検出端子に負極が接続された定電圧ダ
    イオードと、 前記バッテリ電圧検出端子に一端が接続された無極性負
    荷と を有する充電コントローラ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7987032B2 (en) * 2006-04-26 2011-07-26 Nissan Motor Co., Ltd. Driver feeling adjusting apparatus
CN111371143A (zh) * 2020-03-24 2020-07-03 北京经纬恒润科技有限公司 一种充放电系统

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CN111371143A (zh) * 2020-03-24 2020-07-03 北京经纬恒润科技有限公司 一种充放电系统

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