JPH04344134A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は充電バッテリーに対して
充電バッテリーの満充電が保たれるように自動的に動作
する充電回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば図５のような車載用のセルラ電話
機１等においてコードレスのハンドセット１ａには例え
ばニッカド蓄電池等の充電式のバッテリー（以下、充電
バッテリーという）が内蔵され、例えばこのハンドセッ
ト１ａをクレードル１ｂに装着しているときにはハンド
セット１ａ内の充電バッテリーに対して例えばカーバッ
テリー２から充電電流が供給されて充電がなされるよう
にされているものがある。

【０００３】このような例の場合は充電回路が例えばハ
ンドセット１内に装備されており、その充電回路として
は、電池電圧検出方式、−ΔＶ検出方式、タイマー充電
方式等があるが、充電バッテリーの電圧が所定値に達し
たことを検出して充電動作を終了する電池電圧検出方式
では、電池電圧は周囲温度や充電電流等の条件により変
化し、さらに満充電前の電圧で終了するため微少電流に
よる補充電動作が必要という難点があり、またタイマー
により所定時間だけ充電を行なうタイマー方式では過充
電となり易く充電バッテリーの寿命を縮め易いという難
点があるため、充電末期のピーク電圧を検出し充電動作
を終了させる−ΔＶ検出方式が好適である。

【０００４】例えばハンドセット１ａに搭載される−Δ
Ｖ検出方式の充電回路の一例を図６に示す。クレードル
１ｂにはカーバッテリー２からの電源をハンドセット１
ａに対して供給する電源供給端子Ｔ１　が設けられてハ
ンドセット１ａに対する給電装置として機能しており、
すなわちハンドセット１ａをクレードル１ｂに装着する
ことによってハンドセット１ａに設けられた端子Ｔ２　
がクレードル１ｂの端子Ｔ１　と接合され、カーバッテ
リー２からの電源供給がなされるようになる。またＢＴ
　はハンドセット１ａ内の充電バッテリーを示し、ハン
ドセット１ａ内において充電バッテリーＢＴ　によって
電源供給がなされる回路系を負荷２０で示してある。

【０００４】１１は定電流源回路、１２は定電流源回路
１１からの電流供給を断接するスイッチング回路、１３
はＤＣ−ＤＣコンバータ、１４は切換回路であり、切換
回路１４はハンドセット１ａがクレードル１ｂに装着さ
れ端子Ｔ１と端子Ｔ２　が接合されるとこれに連動して
ｂ接点に切り換わるようになされており、端子Ｔ１　と
端子Ｔ２　が離れるとａ接点に復帰する。

【０００５】すなわち、ハンドセット１ａを使用して通
話をしている時或はハンドセット１ａをクレードル１ｂ
から離したまま使用していないスタンバイ時（呼出し待
機時）には充電バッテリーＢＴ　から電源電圧が切換回
路１４のａ接点を介して負荷（各動作回路部）２０に対
して供給されているが、ハンドセット１ａをクレードル
１ｂに装着した時点で負荷２０に対してはカーバッテリ
ー２からの電源電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ１３を介し
て供給され通話スタンバイ状態とされる。そしてこのと
き充電バッテリーＢＴ　に対しては定電流源回路１１か
ら充電電流が供給され充電動作が開始される。

【０００６】例えばｔ０　時点から図７（ａ）のように
定電流が充電バッテリーＢＴ　に供給されて充電が開始
されると、充電バッテリーＢＴ　の端子電圧は図７（ｂ
）に示すように上昇していき、ｔ１　時点でピーク値を
形成し、そしてその後例えばｔ２　時点でΔＶだけ電圧
が降下する。この端子電圧の降下が−ΔＶ検出回路１５
で検出される。すなわち、−ΔＶ検出回路１５はピーク
検出／保持回路１５ａで得られたピーク電圧値と現在の
電圧値を比較回路１５ｂに入力して比較し、ピーク電圧
値に対して現在の電圧値が−ΔＶとなった時点（ｔ２　
）でピーク値に達したことを検知し、充電終了制御信号
をスイッチング回路１２に出力し、充電バッテリーＢＴ
　に対する充電電流の供給を停止させるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な充電回路では、複雑で高価な定電流源回路及び−ΔＶ
検出回路が必要であり、回路の複雑化やコストアップを
招く点で好ましくない。

【０００８】また、周囲の温度によってはピーク値検出
が困難になる場合があり、この場合ピーク値からの−Δ
Ｖ時点の検出ができずに充電が続行され、過充電を引き
起こすという問題もある。このため、特に自動車内のよ
うに非常に高温になる可能性のある場所に設置される機
器への搭載には適しているとはいえない。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点に鑑みてなされたもので、充電バッテリーに対しての
充電電流の供給と遮断の切換をすることができるスイッ
チング回路と、このスイッチング回路の切換制御を行な
うためにマイクロコンピュータによって構成された制御
手段を備え、この制御手段は、所定間隔毎に充電バッテ
リーの端子電圧をデジタル信号で検出するバッテリー電
圧検出手段と、検出された充電バッテリーの端子電圧値
の演算処理により充電バッテリーの満充電状態を例えば
−ΔＶ検出により検出する満充電検出手段と、タイマー
手段と、スイッチング回路にスイッチング制御信号を出
力するスイッチング制御信号出力手段とを有し、充電バ
ッテリーの端子電圧の検出値に基づいて所定のパルス幅
のスイッチング制御信号をスイッチング回路に対して出
力することにより充電バッテリーへの充電電流の供給を
実行させ、また、充電バッテリーの満充電が検出された
時点又はタイマー設定された所定期間が経過した時点で
スイッチング回路に対するスイッチング制御信号の出力
を停止し充電バッテリーへの充電電流の供給を停止させ
るように充電回路を構成するものである。

【００１０】

【作用】充電動作の制御をマイクロコンピュータによる
ソフトウエア手段によって行なうことにより充電バッテ
リーの電圧検出のための複雑な回路構成は不要となり、
また効率的な充電を行なうために細かい制御が可能とな
る。さらに、タイマー手段を併用して充電動作の停止制
御を行なうことにより過充電は防止される。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の充電回路の一実施例を示すも
のであり、前記図５と同様にカーバッテリー２から電源
供給されているクレードル１ｂに装着されて充電動作が
行なわれるコードレスのハンドセット１ａに搭載される
例によるものである。

【００１２】１３、１４、２０は図６と同様にＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ、切換回路、及び負荷を示し、ハンドセッ
ト１ａがクレードル１ｂに装着されていないときは充電
バッテリーＢＴ　から切換回路１４のａ接点を介して負
荷２０に電源電圧が供給されているが、ハンドセット１
ａをクレードル１ｂに装着することにより切換回路１４
がｂ接点に切り換わり、負荷２０に対してはカーバッテ
リー２からＤＣ−ＤＣコンバータ１３を介して電源供給
がなされ、一方充電バッテリーＢＴ　は充電可能状態と
されるものである。

【００１３】３０はマイクロコンピュータによって構成
される制御部（以下、ＣＰＵという）であり、３１はＣ
ＰＵ３０の動作電圧を供給する定電圧電源（レギュレー
タ）である。ＣＰＵ３０はハンドセット１ａがクレード
ル１ｂに装着されたときに内蔵の電源リセット回路によ
り立ち上がる。そして、充電バッテリーＢＴ　の端子電
圧ＶＢ　が入力されており、立ち上げ後は所定のタイミ
ング毎に常時端子電圧ＶＢをＡ／Ｄ変換してデジタル値
で検出することができるようになされている。

【００１４】そしてＣＰＵ３０のＰ０　ポート（オープ
ンドレイン）からはトランジスタＴＲのベースに信号を
出力できるようになされており、すなわち、Ｐ０　ポー
トのＨレベル出力によりトランジスタＴＲ　を導通状態
に制御し、充電電流が充電バッテリーＢＴ　に供給され
るように制御される。また、Ｐ０　ポートの出力パルス
幅を制御し、トランジスタＴＲ　のオン／オフを細かく
制御すれば、充電バッテリーＢＴ　への充電電流供給も
細かく効率的に制御することが可能となるものである。

【００１５】ＣＰＵ３０においては、このトランジスタ
ＴＲ　の制御パルスとしてＰ０　ポートから出力される
スイッチング制御信号ＳＳ　を生成するために図２に示
すような機能ブロックがハードウエア及びソフトウエア
により構成されている。

【００１６】充電バッテリーＢＴ　の端子電圧ＶＢ　は
ＣＰＵ３０においてＡ／Ｄ変換部３２に入力されてデジ
タルデータに変換され、バッテリー電圧検出手段３３に
よって検出される。検出された端子電圧ＶＢ　は後述す
るようにデータ保持手段３４及び３５に所定タイミング
で供給されて保持され、比較手段３６ではこのデータ保
持手段３４及び３５に保持されたデータ１、データ２、
デジタル値として供給されている充電動作開始のための
リファレンス電圧値Ｖ０　、スイッチング制御信号ＳＳ
を高周波パルス化するためのリファレンス電圧値Ｖ１　
及びピーク検出のために−ΔＶ検出を行なうための電圧
値ΔＶを用いて各種比較演算処理を行なう。すなわち比
較手段３６は後述するように供給されている各データの
比較演算により充電開始判断や充電バッテリーの端子電
圧のピーク値（満充電状態）検出動作を行なうものであ
る。

【００１７】また、３７は所定のタイミングでタイムカ
ウントを開始するタイマー手段、３８は比較手段３６及
びタイマー手段３７の出力に基づいて所定のパルス幅の
スイッチング制御信号ＳＳ　を発生し、Ｐ０　ポート３
９から出力するスイッチング制御信号発生手段である。

【００１８】このような機能手段が設けられることによ
り、ＣＰＵ３０は図３のフローチャートに示す動作を行
なうことになる。まず、ハンドセット１ａがクレードル
１ｂに装着され、ＣＰＵ３０が立ち上げられると、所定
タイミング毎に充電バッテリーＢＴ　の端子電圧ＶＢ　
をＡ／Ｄ変換部３２でデジタルデータとしてバッテリー
電圧検出手段３３において検出する動作が開始される。

【００１９】デジタルデータとされた充電バッテリーＢ
Ｔ　の端子電圧ＶＢ　がバッテリー電圧検出手段３３に
供給されると、バッテリー電圧検出手段３３はそのたび
に、これをデータ保持手段３４に対してデータ１として
供給し保持させる（Ｆ１００）。そしてこのデータ１は
比較手段３６に入力され、充電開始のリファレンス電圧
として設定されているデジタル電圧値Ｖ０　と比較され
る（Ｆ１０１）。ここでデータ１がリファレンス電圧値
Ｖ０　より大きければまだ充電の必要はないとしてスイ
ッチング制御信号ＳＳ　の出力を行なわないが、データ
１がリファレンス電圧値Ｖ０　より低ければ充電制御動
作を開始する。

【００２０】例えば、ｔ０　時点でリファレンス電圧値
Ｖ０　より低いデータ１が得られた時は図４（ｃ）に示
すようにスイッチング制御信号ＳＳ　（Ｈレベルパルス
）をスイッチング制御信号発生手段３８から発生させ、
トランジスタＴＲ　をオン状態とし、カーバッテリー２
からの充電電流を充電バッテリーＢＴ　に供給させる（
Ｆ１０２）。そして、データ保持手段３４に保持されて
いるデータ１の数値はそのままデータ２としてデータ保
持手段３５に供給されて保持される一方、次のタイミン
グで新たにＡ／Ｄ変換されバッテリー電圧検出手段３３
に検出された充電バッテリーＢＴの端子電圧ＶＢ　の値
は、データ１としてデータ保持手段３４に供給されるこ
とになる（Ｆ１０３，Ｆ１０４）　。つまり、データ１
は最新の端子電圧値、データ２は前回の端子電圧値とし
て保持される。

【００２１】次に、データ保持手段３４，３５に保持さ
れたデータ１、データ２は比較手段３６において比較さ
れ、すなわち、充電バッテリーＢＴ　の端子電圧ＶＢ　
が上昇しているか下降しているかを判別する（Ｆ１０５
）。時間軸上でより新しい値であるデータ１の方が大き
い場合は端子電圧ＶＢ　は上昇中であることになるため
、スイッチング制御信号ＳＳとしてはそのまま継続した
Ｈレベルの信号としてＰ０　ポートから出力されており
、トランジスタＴＲ　は導通状態を継続している。ただ
し、充電電流としては定電流回路を持たず、定電圧充電
動作のため、図４（ａ）のように充電バッテリーの端子
電圧ＶＢ　の上昇に伴って充電電流は小さくなっていく
。

【００２２】端子電圧ＶＢ　が上昇していると判断され
た間は、さらに最新の端子電圧値であるデータ１と所定
の電圧値に設定されたＶ１　とが比較され（Ｆ１０６）
、データ１すなわち現在の端子電圧値が電圧Ｖ１　に達
していない間はそのまま継続したＨレベルのスイッチン
グ制御信号ＳＳ　により充電動作が継続され、ステップ
Ｆ１０３→Ｆ１０４→Ｆ１０５→Ｆ１０６→Ｆ１０３の
ループを繰り返すことになる。

【００２３】その後、例えばｔ１　時点で最新の端子電
圧値であるデータ１が電圧Ｖ１　に達したことが検出さ
れた以降は、スイッチング制御信号発生手段３８におい
てはスイッチング制御信号ＳＳ　を図４（ｃ）に示すよ
うに高周波パルス信号に切り換え、トランジスタＴＲ　
のオン／オフを細かく制御するようにし、この高周波パ
ルス状のスイッチング制御信号ＳＳ　により断続的な充
電動作を継続することになる　（Ｆ１０６→Ｆ１０７）
　。

【００２４】その後ｔ３　時点で充電バッテリーＢＴ　
の端子電圧ＶＢ　がピークに達すると以後わずかに下降
するか、或は同値を保つことになるため、最新の端子電
圧値であるデータ１は前回の端子電圧値であるデータ２
より小さく或は等しくなる。ここで、−ΔＶ検出による
ピーク検出動作が開始される　（Ｆ１０５→Ｆ１０８）
　。端子電圧ＶＢの下降が検出された最初の時点、つま
り初めてステップＦ１０８に進んだ場合は、ステップＦ
１０９に進んでタイマー手段３７をリセットし、タイム
カウントを開始する。

【００２５】そして、比較手段３６においてデータ１と
データ２の電圧値の差を算出し、差がΔＶ以上あるかど
うかを検出し、データ２がピーク値であったか否かを判
別する（Ｆ１１０）。なお、ここでデータ２は端子電圧
ＶＢ　が降下する直前の値（ｔ２　時点の値）である。

【００２６】電圧値の差がΔＶ以内であり、さらにタイ
マー手段によるタイムカウントが所定時間に達していな
い場合は、まだｔ２　時点がピーク値であったとは判断
せず従ってステップＦ１０４に戻り、Ｆ１０５，Ｆ１０
８，Ｆ１１０のループを繰り返す。なお、この−ΔＶ検
出動作が開始された以降はデータ２をｔ３　時点の値に
固定するため、ステップＦ１０３には戻らない。

【００２７】その後、ｔ３　時点で電圧差がΔＶ以上と
なり、すなわち−ΔＶ検出がなされた時点でｔ２　時点
の電圧値がピーク値であったとして、現在は満充電状態
となっているとみなし、スイッチング制御信号発生手段
３８はスイッチング制御信号ＳＳの出力（Ｈレベル出力
）を終了する（Ｆ１１０→Ｆ１１２）　。また、もしｔ
２　時点以降端子電圧ＶＢ　の値が−ΔＶだけ降下せず
ほぼ同値或は微小範囲内の電圧変動で推移した場合、す
なわちピーク検出ができない時は、そのまま充電動作が
継続されて過充電になるおそれがあるが、タイマー手段
３７によるタイムカウントにより一定時間（例えば数分
〜１０数分程度に設定）でタイムアップとされ、スイッ
チング制御信号発生手段３８によるスイッチング制御信
号ＳＳ　の発生は強制的に終了させることになり　（Ｆ
１１１→Ｆ１１２）　過充電は防止されることになる。 特に自動車内等で高温となる可能性が高い場所に設置さ
れる機器においては、充電バッテリーのピーク検出が困
難になる場合があるため、このようなタイマー手段３７
の時間管理により過充電を防止することは非常に有効と
なる。

【００２８】ＣＰＵ３０による以上の動作により、トラ
ンジスタＴＲ　のオン／オフ、すなわち充電バッテリー
ＢＴ　に対する充電電流の供給及び供給停止が制御され
ることにより、充電動作の開始及び終了が正確にコント
ロールされることになり、また充電電流量も高周波パル
ス幅でトランジスタＴＲ　のオン／オフを制御すること
により精密に制御されるため充電電流の定電流源回路も
不要となる。さらに−ΔＶ検出によるピーク検出もＣＰ
Ｕ３０における演算処理によって正確に検出できるため
複雑なピーク検出回路は不要となる。

【００２９】なお、スイッチング制御信号ＳＳ　のパル
ス状の制御はさらに段階的に高周波数パルスに制御する
ようにしてもよい。特にパルス信号でトランジスタＴＲ
　のオン／オフを細かく制御することでより効率的な充
電動作が実現されるという利点がある。

【００３０】このようなＣＰＵ３０としては１チップマ
イクロコンピュータでＡ／Ｄ変換入力、電源リセット回
路内蔵で、さらに高耐圧オープンドレイン出力ポートを
備える安価なもので実現可能であり、また、充電回路専
用に設けなくても例えばハンドセット１ａ内の他の回路
系の制御部として搭載されているマイクロコンピュータ
を兼用して構成することも可能である。

【００３１】なお、本実施例は車載用セルラー電話機の
ハンドセットにおいて搭載されるものとして示したが、
さらに各種機器における充電回路として有用であること
はいうまでもない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の充電回路は
、充電バッテリーに対する充電電流の供給をマイクロコ
ンピュータの充電バッテリー端子電圧値に基づく演算処
理によって制御するようにしたため、定電流源回路やピ
ーク検出回路等の複雑な回路構成を必要とせず非常に安
価にしかも精密な充電電流制御を行なうことが可能にな
るという効果がある。さらに、タイマー手段によって所
定時間経過後は強制的に充電動作を停止させるようにし
ているため、たとえ周囲の温度条件等により充電バッテ
リーの端子電圧のピーク検出が正確にできなくても過充
電になるおそれはないという効果もある

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の充電回路の一実施例を示すブロック図
である。

【図２】本実施例の充電回路のＣＰＵ内に構成される機
能ブロック図である。

【図３】本実施例の充電回路のＣＰＵの動作を示すフロ
ーチャートである。

【図４】本実施例の充電動作の説明図である。

【図５】車載用セルラー電話機の説明図である。

【図６】従来の充電回路のブロック図である。

【図７】従来の充電回路の充電動作の説明図である。

【符号の説明】

３０　　ＣＰＵ ３２　　Ａ／Ｄ変換部 ３３　　バッテリー電圧検出手段 ３４，３５　　データ保持手段 ３６　　比較手段 ３７　　タイマー手段 ３８　　スイッチング制御信号発生手段３９　　Ｐ０　
ポート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　充電バッテリーに対しての充電電流の
   供給と遮断の切換をすることができるスイッチング回路
   と、このスイッチング回路の切換制御を行なうマイクロ
   コンピュータによる制御手段を備え、前記制御手段は、
   所定間隔毎に前記充電バッテリーの端子電圧を検出する
   バッテリー電圧検出手段と、検出された前記充電バッテ
   リーの端子電圧値に基づく演算処理で前記充電バッテリ
   ーの満充電状態を検出する満充電検出手段と、タイマー
   手段と、前記スイッチング回路にスイッチング制御信号
   を出力するスイッチング制御信号出力手段とを有し、前
   記充電バッテリーの端子電圧の検出値に基づいてスイッ
   チング制御信号を前記スイッチング回路に対して出力す
   ることにより前記充電バッテリーへの充電電流の供給を
   実行させ、また、前記充電バッテリーの満充電が検出さ
   れた時点又はタイマー設定された所定期間が経過した時
   点で前記スイッチング回路に対するスイッチング制御信
   号の出力を停止し前記充電バッテリーへの充電電流の供
   給を停止させるように構成されていることを特徴とする
   充電回路。