JPH0332327A - 充電制御回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、蓄電池を充電する充電制御回路に係り、特に
、蓄電池の残容量に応じて充電する充電制御回路に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、蓄電池を急速充電する充電側′６１１回路として
、充電中の蓄電池の端子間電圧を検出して満充電を検知
するものが知られている。この充電制御回路では、蓄電
池の過充電を防止するために満充電が検知されると、充
電電流を微小電流に切り換えたり、遮断したりづる。

ところが、上記充電制御回路にあっては、蓄電池電圧の
ばらつきを考慮して電圧検出レベルが多少低く設定され
ているため、実際には満充電に達する前に充電電流が微
小電流に切り換わったり、遮断される。この結果、蓄電
池は満充電に充電されないことになる。

この対策として、特開昭６１−１２２９号公報に示すよ
うに、蓄電池の端子間電圧が電圧検出レベルに達すると
、更に一定時間充電してから充電電流を遮断するものが
提案されている。

また、過充電を防止するとともに、満充電に充電するも
のとして、特開昭６２−１２３９２９号公報に示すよう
に、蓄電池に接続した抵抗の端子間電圧から蓄電池の残
容量を検知し、この残容量に基づいて充電電流や充電時
間を設定するようにしたものが提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、特開昭６’ｌ−１２２９号公報の充電制御回
路では、例えば、すでに満充電にされている蓄電池が接
続された場合、蓄電池の端子間電圧は直ぐに電圧検出レ
ベルに達するが、更に一定時間充電されるので、蓄電池
が過充電される。この結果、蓄電池が劣化することにな
る。

また、特開昭６２−１２３９２９号公報の充電制御回路
では、例えば、蓄電池として最も一般に使われているＮ
ｉ−Ｃｄ電池のように端子間電圧と容量とが比例関係に
ない蓄電池が接続された場合、容量が正確に検出されな
い。すなわち、Ｎ１−Ｃｄ電池は機器に接続されたり、
あるいは自己放電した場合、蓄電池の容量は放電分減少
するが、蓄電池の端子間電圧はこれに対応して低下せず
、容量がＯに近づくと、急激に低下する。

このため、この充電制御回路でも、蓄電池の満充電を正
確に行うことはできない。

本発明は、上記問題を解消するもので、急速充電であり
ながら、蓄電池の残容量に関係なく蓄電池を正確に満充
電にできる充電制御回路を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、蓄電池を充電す
る充電制御回路において、上記蓄電池の電圧が設定電圧
に達したことを検出する電圧検出手段と、充電開始から
上記設定電圧に達するまでの時間を計る計時手段と、上
記設定電圧に達するまでの時間に応じて上記蓄電池への
充電量を設定する充電量設定手段と、上記設定電圧に達
した後、上記設定された充電量を上記蓄電池に充電する
充電手段とを備えたものである。

〔作用］ 上記構成の充電制御回路によれば、充電が開始されてか
ら蓄電池の電圧が設定電圧に達するまでの時間に応じた
充電量が設定され、蓄電池の電圧が設定電圧に達した後
、上記設定された充電量が蓄電池に充電される。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る充電制御回路の一実施例を示す回
路図である。

充電制御回路１の整流部２は商用電源７からの交流電圧
を整流するものである。コンデンサＣ。

は整流部２で整流された電圧を平滑するものである。ト
ランスＴは一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２とから
なり、上記コンデンサＣｏの電圧が一次側コイルＬ１と
ＦＥＴＣｈ　とに印加されるようになされている。ＦＥ
ＴＱｌは駆動回路３によリオン、オフ切換制御されるも
のである。該ＦＥＴＱｌがオン、オフされることにより
上記二次側コイルＬ２に二次電圧が誘起される。

ダイオードＤ１は上記二次電圧の誘起により発生する交
流電流を整流するものである。コンデンサＣ１はダイオ
ードＤ１で整流された電流を平滑するものである。そし
て、この整流、平滑された電流が充電電流として蓄電池
Ｂに供給され、蓄電池Ｂが充電される。

抵抗Ｒ１は蓄電池Ｂへの充電電流を検知するためのもの
で、定電流制御回路４は上記抵抗Ｒ１の端子間電圧から
蓄電池Ｂへの充電電流を検知する。

そして、定電流制御回路４は上記検知電圧に応じた制御
信号をフォトカプラＰＣを介して駆動回路３に送出して
蓄電池Ｂへの充電電流が所定電流になるようにする。駆
動回路３は上記制御信号に応じてＦＥＴＱ＋をオン、オ
フ切換制御するものである。

マイクロコンピュータ５は電圧検出手段５１、計時手段
５２、充電ｍ設定手段５３および安全タイマ５４を有す
る。上記電圧検出手段５１は蓄電池Ｂの端子間電圧を検
出し、この端子間電圧が設定電圧に達すると、検知信号
を計時手段５２に送出するようになされている。計時手
段５２は充電開始からの時間をカウントし、上記検知信
号が入力されると、カウントを停止してその時間を示す
信号を充電量設定手段５３に送出するようになされてい
る。充電量設定手段５３は上記計時手段５２からの信号
に応じて蓄電池Ｂへの充電量を設定し、充電制御信号と
して出力するようになされている。すなわち、充電＠設
定手段５３は上記設定電圧に達した後に蓄電池Ｂへ供給
づる充電電流Ｉ３よび充電時間を設定づる。なお、Ｌ記
設定電圧（よ蓄電池８の容量のばらつきや、温麿特性を
考慮して蓄電池Ｂの満充電時の電圧よりも多少低く設定
されている。

安全タイマ５４は、例えば蓄電池［３の接続端子間が短
絡して充電制御回路１が酸１員りることを防止するため
のもので、充電開始から所定時間経過しでも蓄電池Ｂの
端子間電圧が上記設定電圧に達しないときに蓄電池８へ
の充電の停止等が行われるようになされている。

また、マイクロ−〕ンピー１−夕５ば蓄電池（３への充
電単を示す一信号を表示部（３に送出づるようになされ
ている。

表示部６は、例えばり、、　Ｅ　Ｄからなり、蓄電池Ｂ
への充電電流に対応して点滅、点灯、あるいは消灯した
りづるようになされている。

次に、上記構成の動作の第１実施例について第２図のフ
ローヂ１７−トを用いて説明−づ−る１３なＩ３、後述
づる電流１＋　、Ｉ２．１３のそれぞれの大小関係は、
１１＞１２　＞１３とする。また、設定時間ｔ２は設定
時間ｔ３よりも長くなるように設定されている。

ステップＳ１で充電が開始されると、比較的大電流であ
る１１で蓄電池Ｂへの充電が開始されるとともに、安全
タイマ５４および計時手段５２がリセッ１〜され、安全
タイマ５４および計時手段５２のタイマ動作が開始され
る（ステップ８２　）。

続いて、ステップＳ３では、蓄電池Ｂの端子間電圧が設
定電圧に達したかどうか判定され、設定電圧に達してい
なければ、ステップＳ４で安全タイマ５４のチエツクル
ーチンの処理が行われる。

すなわち、このチエツクルーチンでは、安全タイマ５４
がカウントアツプしたかどうか判定される。そして、カ
ラン１〜アツプしているど、異常と判断して蓄電池Ｂへ
の充電が停止され、カウントアツプしていなければ、ス
テップＳ２に戻るようにしている。

一方、上記ステップＳ３で、設定電圧に達１゛ると、ス
テップＳ５で計時手段５２のカウント結果から到達時間
ｔａが演幹され、更に、この到達時間ｔａと予め定めら
れた所定時間１−１　とが比較される。そして、上記到
達時間ｔａが所定時間ｔｌよりも短いと（ステップＳ５
でＹＥＳ＞、ステップＳ６でａ電池Ｂは電流１１から電
流Ｉ２に切り換えられた後、設定時間Ｉ３の期間充電さ
れる。

ここで、上記ステップＳ５で充電前の蓄電池Ｂの容量が
７０％の場合を第３図を用いて説明づ゛る。

なお、所定時間Ｉ１は上記容量が７０％の場合に蓄電池
Ｂの端子間電圧が設定電圧Ｖｌに達づる到達時間ｔａよ
りも長くなるように設定さている（ステップＳ５でＹＥ
Ｓ）。また、蓄電池Ｂの容量は到達時間ｔａでほぼ９０
％になり、この到達時間ｔａ経過後に充電電流Ｉ２で時
間ｔ３の期間充電すると、蓄電池８が満充電になるよう
に電流Ｉ２および時間ｔ３が設定されている。

ずなわち、第３図（ａ）に示すように、到達峙間ｔａで
蓄電池Ｂの容量はほぼ９０％になる。ここて、電流Ｉ２
に切り換えられて更に蓄電池Ｂを充電する。このため、
蓄電池Ｂの容量は９０％から更に増え、時間ｔ３でほぼ
１００％になる。こののち蓄電池Ｂには１ヘリタル電流
Ｉ３が供給され、蓄電池８の容量は１００％に維持され
る。

一方、上記ステップＳ５で到達時間ｔ　ａが所定時間ｔ
ｌよりも長いとくステップＳ５でＮｏ）、ステップＳ８
で蓄電池Ｂは電流１１から電流Ｉ２に切り換えられた後
、設定時間ｔ２の期間充電される。

ここで、上記ステップＳ５で充電前の蓄電池Ｂの容量が
０％の場合を例にして説明づる。なお、この場合、所定
時間ｔｌは上記容量が０％の場合の到達時間ｔａよりも
短くなる（ステップＳ５でＮｏ）。また、蓄電池Ｂの容
量は到達時間ｔａでほぼ６０％になり、この到達時間１
［ａ経過後に充電電流Ｉ２で時間ｔ２の期間充電すると
、蓄電池Ｂが満充電になるように時間ｔ２が設定されて
いる。

すなわち、第３図（ｂ）に示すように、到達時間ｔａで
蓄電池Ｂへの蓄電池Ｂの容量はほぼ６０％になる。この
のち、電流１２に切り換えられて０ 更に蓄電池Ｂを充電する。このため、蓄電池Ｂの容量は
６０％から更に増え、時間ｔ２でほぼ１００％になり、
こののち蓄電池Ｂにはトリクル電流Ｉ３が供給され、蓄
電池Ｂの容量は１００％に維持される。

次に、マイクロコンピュータ５からの充電制御信号につ
いて第４図を用いて説明する。

すなわち、到達時間ｔａまではマイクロコンピュータ５
はローを出力する。このため、定電流制御回路４からの
制御信号がフォトカプラＰＣを介して駆動回路３に送ら
れ、蓄電池Ｂに大電流■１で充電されるようにＦＥＴＱ
ｌがオン、オフ切換制御される。

また、到達時間ｔａ経過後は、マイクロコンピュータ５
はパルスを出力するように切り換えられる。そして、こ
の切り換えにより、定電流制御回路４からの制御信号が
間欠的、すなわちロー期間だけ駆動回路３に送られ、こ
の結果、トランスＴからの電流は所定間隔で送出される
。このため、蓄電池Ｂへの充電電流はコンデンサＣ１に
より第１ ４図の破線Ａに示す電流１２に平滑される。

さらに、電流■２で所定時間（時間ｔ２あるいは時間ｔ
３）充電された後、マイクロコンピュータ５の出力パル
スはデユーティ比が変更され、ローの期間が短くなる。

したがって、定電流制御回路４からの制御信号の送出期
間が短くなり、このため、トランスＴからの電流の送出
期間も短くなる。この結果、蓄電池Ｂへの充ＮＭ流はコ
ンデンサＣ１により第４図の破ｒＡＣに示す電流■３に
平滑される。

このように、定電流制御回路４からの制御信号の送出期
間をマイクロコンピュータ５の出力で制御して電流Ｉ＋
　、１２．１３を切り換えているので、定電流制御回路
４からの制御信号用フォトカプラと充電電流切換用フォ
トカプラとをそれぞれ別個に設ける必要がなく、フォト
カプラＰＣを１個にでき、したがって、構成を簡単にす
ることができる。

次に、表示部６の表示動作例について第５図を用いて説
明する。

２ すなわち、蓄電池Ｂが大電流１１で充電されているとき
は、表示部６のＬＥＤを点滅させる。次に、電流Ｉ２で
充電されているときは、上記ＬＥＤを点灯させる。そし
て、電流■３のときには、上記ＬＥＤを消灯させる。

このように設定することにより、ＬＥＤが点灯している
ときは、蓄電池Ｂの容量は少なくとも６０％以上に充電
されていることが確認できる。

次に、本充電制御回路の動作の第２実施例について第６
図を用いて説明する。なお、電流１２１は電流１２２よ
りも大きく設定されている。また、容量が例えば０％の
蓄電池Ｂを到達時間ｔａ経過後に電流Ｉ　２１で一定時
間ｔ４充電すると満充電になるように電流１２１および
時間ｔ４が設定され、更に容量が例えば７０％の蓄電池
Ｂを到達時間ｔａ経過後に電流１２２で一定時間ｔ４充
電すると満充電になるように電流１２２および時間ｔ４
が設定されている。

すなわち、第６図（ａ）に示すように、蓄電池Ｂの端子
間電圧が設定電圧■１に達する到達時間３ ｔａが所定時間ｔｌよりも長い場合（例えば、充電前の
蓄電池Ｂの容量が０％の場合〉、充電量設定手段５３に
より到達時間ｔａ経過後の蓄電池Ｂへの充電電流が所定
電流１２＋に設定される。

そして、到達時間ｔａｌｌ過後、蓄電池Ｂは所定電流１
２＋で充電され、一定時間ｔ４が経過すると、トリフル
ミ電流Ｉ３で満充電状態が維持される。

一方、第６図（ｂ）に示すように、例えば、充電前の蓄
電池Ｂの容量が７０％の場合のように到達時間ｔａが所
定時間ｔｌよりも短い場合、充電量設定手段５３により
到達時間ｔａ経過後の蓄電池Ｂへの充電電流が所定電流
Ｉ　２２に設定され、蓄電池Ｂは所定電流１２２で充電
される。

そして、一定時間ｔ４が経過すると、トリクル電流Ｉ３
で満充電状態が維持される。

このように、到達時間ｔａと所定時間ｔｌとの関係によ
り、到達時間ｔａ経過後の蓄電池Ｂへの充電電流を設定
し、この設定電流で一定時間ｔ４充電するので、蓄電池
Ｂの残容量に関係なく、はぼ一定時間で蓄電池Ｂを満充
電にすることができ４ る。

次に、本充電制御回路の動作の第３実施例について第７
図のフローチャー１〜を用いて説明づる。

なお、電流１＋　　　Ｉ２．１３のそれぞれの大小関係
は、１１＞１２＞１３となる。また、時間ｔ　３１は時
間ｔ　３２よりも長く設定されでいる。

ステップＳ１１で充電が開始されると、蓄電池１３が電
流１１で充電される。

次に、ステップＳ　１２で蓄電池Ｂの端子間電圧が所定
時間４１以内に設定電圧Ｖｌに達したがどうか判定され
る。そして、設定電圧Ｖｌに達していなければ、ステッ
プＳ１３で第２図のステップＳ４の安全タイマ５４のチ
ェックルーヂンと同様の処理が行われる。すなわち、安
全タイマ５４がカウントアツプしていると、異常ど判断
して蓄電池Ｂへの充電が停止され、カラン１〜アツプし
てぃな（ブれば、充電電流Ｉ２で時間ｔ２の期間充電さ
れる。

一方、ステップＳ　１２で蓄電池Ｂの端子間電圧が所定
時間ｔｉＪス内に設定電圧Ｖｌに達すると、ステップＳ
　１４で蓄電池Ｂへの充電電流が電流Ｉ２に５ 切り換えられた後、蓄電池Ｂは所定時間ｔ２１で充電さ
れる。そして、上記所定時間ｔ　２１が経過するど、ス
テップＳｂで再び蓄電池Ｂが電流１１で充電される。

ステップＳ１６では、蓄電池Ｂの端子間電圧が設定電圧
Ｖｌに達したかどうか判定され、設定電圧Ｖｌに達して
なければ、ステップＳ　１５に移行する。

一方、設定電圧Ｖｌに達すると、ステップ８１７で蓄電
池Ｂへの充電電流が電流Ｉ２に切り換えられるとともに
、設定電圧Ｖｌに達するまでの時間に応じて所定時間（
時間ｔ　３１あるいは時間Ｉ３２）充電される。そして
、この所定時間が経過すると、トリクル電流Ｉ２に切り
換えられ、蓄電池Ｂの満充電状態が維持される。

次に、上記第３実施例において、例えば長期間放置され
ていた蓄電池Ｂを充電する場合について第８図を用いて
説明する。

長期間放置されていた蓄電池Ｂは容量が小さくても、充
電開始後しばらくの間は蓄電池Ｂの内部抵抗が高いため
、第８図＜ａ）に示すように、蓄６ 電池Ｂの端子間電圧は高いままになる。すなわち、例え
ば上述した第２図のフローチャートの処理では、蓄電池
Ｂの端子間電圧が所定時間４１以内に設定電圧ｖｌに達
するので、充電前の蓄電池Ｂの容量は大きいと誤判定さ
れる。そこで、第８図（ｂ）に示すように、蓄電池Ｂの
端子間電圧が所定時間４１以内に設定電圧ｖｌに達する
ど、充電電流を一旦、電流Ｉ２に切り換え、蓄電池Ｂの
内部抵抗を下げてから再び電流１１で充電するようにす
る。そして、蓄電池Ｂの端子間電圧が再び設定電圧Ｖｌ
に達すると、電ＰＭ、Ｉ　２に切り換えて時間ｔ　３１
の期間充電する。

この結果、長期間放置されていた蓄電池Ｂでも容量を誤
判定されることなく、確実に満充電にすることができる
。

また、第３実施例において、すでに満充電に近い蓄電池
Ｂを充電すると、第８図（Ｃ）に示すように、蓄電池Ｂ
の端子間電圧は長期間放置されていた蓄電池Ｂと同様に
所定時間ｔ＋Ｊｙ、内に設定電圧Ｖｌに達する。この場
合にも、充電電流を電流７ Ｉ２に切り換えた後、再び電流１１で充電する。

ところが、再び設定電圧Ｖｌに達するまでの時間は第８
図（ｂ）に比べ遥かに短い。このため、設定電圧Ｖｌに
達するまでの時間が短いときには、再び電流１１から電
流Ｉ２に切り換えたときに時間ｔ　３１より短時間ｔ　
３２で充電するようにする。

この結果、すてに満充電に近い蓄電池Ｂでも、過充電す
ることなく満充電にすることができる。

（発明の効果） 本発明は、蓄電池に充電が開始されてから、蓄電池の電
圧が設定電圧に達するまでの時間に応じた充電量が設定
され、蓄電池の電圧が設定電圧に達した後、上記充電量
が蓄電池に充電されるので、充電開始時の蓄電池の容量
に関係なく確実に満充電にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る充電制御回路の一実施例を示す図
、第２図は本充電制御回路の動作の第１実施例を示すフ
ローチャー１〜、第３図（ａ）。 （ｂ）は本充電制御回路の動作の第１実施゛例を説８ 明するためのタイミングチャート、第４図はマイクロコ
ンピュータからの充電制御信号と蓄電池への充電電流と
を説明するためのタイミングチャート、第５図は表示部
の表示動作を説明するためのタイミングチャート、第６
図（ａ）、（ｂ）は本充電制御回路の動作の第２実施例
を示すタイミングチャート、第７図は本充電制御回路の
動作の第３実施例を示すフローチャート、第８図（ａ）
。 （ｂ）、（ｃ）は本充電制御回路の動作の第３実施例を
説明するためのタイミングチャートである。 １・・・充電制御回路、３・・・駆動回路、４・・・定
電流制御回路、５・・・マイクロコンピュータ、５１・
・・電圧検出手段、５２・・・計時手段、５３・・・充
電量設定手段、Ｂ・・・蓄電池。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、蓄電池を充電する充電制御回路において、上記蓄電
   池の電圧が設定電圧に達したことを検出する電圧検出手
   段と、充電開始から上記設定電圧に達するまでの時間を
   計る計時手段と、上記設定電圧に達するまでの時間に応
   じて上記蓄電池への充電量を設定する充電量設定手段と
   、上記設定電圧に達した後、上記設定された充電量を上
   記蓄電池に充電する充電手段とを備えたことを特徴とす
   る充電制御回路。