JPH0614472A

JPH0614472A - 充電器

Info

Publication number: JPH0614472A
Application number: JP16632092A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Kuniga; 俊治國賀
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1992-06-24
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、種々の特性の２次電池の全
てに対して、簡単に最適な充電を行うことができ、汎用
性に富んだ充電器を提供することである。【構成】本発明は、マイクロコンピュータを用いて２
次電池の充電を行う充電器において、上記２次電池の充
電条件の複数のモードを予め記憶する手段と、この記憶
手段に記憶された充電条件のモードを選択する手段とを
備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２次電池の充電器に関
し、特に、マイコンを用いた汎用性のある充電器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】２次電池は、充電を行うことにより繰り
返し使用できるものであり、放電した２次電池は、直流
電源を用いて急速充電電流による急速充電を行い、その
後、トリクル電流によるトリクル充電を行うことによっ
て、満充電状態とすることができる。

【０００３】斯る充電時にあっては、急速充電期間、ト
リクル充電期間、電池電圧の検出時間に関する遅延タイ
マ時間、保護タイマ時間等、種々の充電条件を適宜に制
御し、異常充電がなされないようにすることが肝要であ
り、そのために、マイコンを用いて充電制御を行うこと
がなされている（例えば、特開平３−１８０７８２号公
報等、参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、２次電池に
は、ニッケルカドミウム電池（以下、Ｎｉ−Ｃｄ電池と
記す）やニッケル水素電池（以下、Ｎｉ−ＭＨ電池と記
す）等、性質の異なる電池が存在する。また、同じＮｉ
−Ｃｄ電池であっても、種々の特性のものがあり、ま
た、同一電池であっても、使用状態によりその特性が変
化する。こうした性質、特性の異なる電池を適宜に充電
するためには、当然、充電条件も変更する必要がある。

【０００５】しかしながら、従来の充電器は、ある条件
に一定に設定された充電条件を用いて充電を行ってお
り、種々の２次電池の全てを最適に充電できるものとは
言えない。言い換えれば、従来の充電器は、種々の２次
電池に固有の機器であり、汎用性に欠けたものであっ
た。そこで、本発明は、種々の特性の２次電池の全てに
対して、簡単に最適な充電を行うことができ、汎用性に
富んだ充電器を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロコン
ピュータを用いて２次電池の充電を行う充電器におい
て、上記２次電池の充電条件の複数のモードを予め記憶
する手段と、この記憶手段に記憶された充電条件のモー
ドを選択する手段とを備えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の充電器によれば、予め記憶されている
充電条件の複数のモードの中から、１つを選択すること
により、２次電池の性質、特性に応じた急速充電期間、
トリクル充電期間、電池電圧の検出時間に関する遅延タ
イマ時間、保護タイマ時間等の充電条件を簡単に、かつ
最適に選択設定することができる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の充電器に用いられる充電制御
部１を示している。充電制御部１は、充電制御プログラ
ム、充電する電池の充電条件等を記憶するＲＯＭ、マイ
クロコンピュータ及びその他の素子をハイブリッド化し
たハイブリッドＩＣから構成され、２１個の入出力端子
を備えている。

【０００９】具体的には、Ｐ１は充電制御部１の電源入
力を入力する電源端子、Ｐ２は接地（ＧＮＤ）端子、Ｐ
３は急速充電を行うためのコントロール信号を出力する
急速充電コントロール端子、Ｐ４はトリクル充電を行う
ためのコントロール信号を出力するトリクル充電コント
ロール端子、Ｐ５は充電されている電池の電圧を分圧に
よって読み込む電池電圧読み込み端子、Ｐ６は後述する
周辺回路の駆動用の基準電圧（具体的には５Ｖの基準電
圧）を出力する５Ｖ電圧出力端子、Ｐ７は充電されてい
る電池の温度を分圧によって読み込む電池温度読み込み
端子、Ｐ８及びＰ９は充電されている電池の急速充電停
止温度及び復帰温度の設定値を入力するカット温度設定
端子及び復帰温度設定端子、Ｐ１０、Ｐ１１は電池の充
電（または放電）中であることを表示するＬＥＤ等の表
示体を駆動するための信号を出力する充電表示端子、Ｐ
１２、Ｐ１３は充電（または放電）の表示ＬＥＤの表示
パターンを設定する充電表示設定端子、Ｐ１４、Ｐ１５
は電池の急速充電を強制的に停止する時間を設定するた
めの信号を入力する保護タイマ設定端子、Ｐ１６、Ｐ１
７は充電する電池の用途に応じた、言い換えれば電池の
特性に応じた充電条件を設定するための信号を入力する
用途設定端子、Ｐ１８は充電モードと放電モードとの切
り替え信号を入力する放電／充電切替端子、Ｐ１９は充
電器を負荷装置の電源として用いるとき（即ち、アダプ
タとして用いるとき）の信号を入力するアダプタ切替端
子、Ｐ２０は放電を行うための放電コントロール信号を
出力する放電コントロール端子、Ｐ２１は充電する電池
の種類を示す信号（具体的には、Ｎｉ−Ｃｄ電池である
かＮｉ−ＭＨ電池であるかを示す信号）を入力する電池
種類読込端子である。

【００１０】図２は上述の充電制御部１を用いた本発明
の一実施例の充電器を示すブロック図である。２は商用
電源（図示していない）からの交流を受け、所要の直流
を供給するスイッチング電源またはトランス電源等の電
源回路、ＢはＮｉ−Ｃｄ電池、Ｎｉ−ＭＨ電池等の充電
される電池であり、複数個を直列接続可能である。３は
電源回路２からの直流を受け、充電制御部１からの急速
充電コントロール信号に応答して、急速充電電流により
電池Ｂを急速充電する急速充電回路、４は電源回路２か
らの直流を受け、充電制御部１からのトリクル充電コン
トロール信号に応答して、トリクル電流により電池Ｂを
トリクル充電するトリクル充電回路、５は充電中の電池
Ｂの電圧を分圧により検出し、検出電圧を充電制御部１
に入力する電池電圧検出回路、６は充電中の電池Ｂの温
度を分圧によって検出し、検出温度を充電制御部１に入
力する電池温度検出回路、７は急速充電を一時停止する
急速充電停止温度、及び急速充電を再開する復帰温度を
夫々設定し、それら温度を充電制御部１に入力する温度
設定回路、８は充電制御部１からの放電コントロール信
号に応答して電池Ｂを強制放電する放電回路である。

【００１１】更に、９は充電制御部１からの表示パター
ン信号に応答して、電池Ｂの充電時及び放電時にＬＥＤ
を発光駆動するＬＥＤ駆動回路であり、斯る表示パター
ンは、充電制御部１の端子Ｐ１２及びＰ１３を用いて任
意に設定できるようになっている。例えば、充電制御部
１内に記憶された図３に示す３種類のモード１〜３の中
から選択して予め設定することができる。

【００１２】図４は本発明の充電器の充電動作を示すフ
ローチャートである。この充電動作は、端子Ｐ１８にお
いて、充電モードが設定された場合に行われる。まず、
ステップＳ１において、充電制御部１内の初期設定等の
初期化が行われる。この時点で、温度設定回路７による
急速充電停止温度及び急速充電再開温度の設定と、ＬＥ
Ｄ駆動回路９によるＬＥＤの表示パターンの設定とが、
行われている。

【００１３】続いて、ステップＳ２において、充電する
電池Ｂの用途、種類に応じた充電条件が設定される。斯
る設定は、充電制御部１の端子Ｐ１６及びＰ１７の設定
により、充電制御部１内に記憶されている図５の充電条
件テーブルから自動的に選択されて行われる。具体的に
は、充電する電池Ｂの用途、種類に応じて、予備充電の
有無、遅延タイマ、保護タイマ、及びセンサ感度の各充
電条件が、モードＡ〜Ｄのいずれかで自動的に設定され
る。例えば、モードＡは、電動工具、ラジコン等に使用
するなど、電池Ｂを早急に充電したい場合に最適な充電
条件を設定できるモードであり、また、モードＣはＮｉ
−Ｃｄ電池よりもデリケートなＮｉ−ＭＨ電池の充電に
最適な充電条件を設定できるモードである。

【００１４】なお、図５において遅延タイマとは、電池
Ｂの充電初期での電池電圧検出回路５による電池電圧の
非検出時間を表し、保護タイマとは、急速充電回路３に
よる急速充電の強制停止時間を表している。また、セン
サ感度とは、電池電圧検出回路５による電池Ｂの電圧検
出に基づく満充電検出方式を表しており、モードＡ、
Ｂ、Ｃの場合は、所謂ピーク電圧検出方式を示し、モー
ドＤの場合は、所謂−ΔＶ方式を示している。

【００１５】ステップＳ３において、各モードに設定さ
れている４種類の保護タイマの時間の中から、電池Ｂの
特性に応じた適宜のタイマ時間が選択設定される。この
設定は、充電制御部１のＰ１４端子及びＰ１５端子を設
定することにより、充電制御部１内に記憶された図６の
保護タイマテーブルから選択設定される。以上のステッ
プＳ２及びＳ３により、充電する電池Ｂの用途、種類、
特性等に応じて、最適な充電条件が設定されることとな
る。斯る設定において、本発明では、図５に示すよう
に、１回の条件設定操作によって電池Ｂの用途、種類に
最適な複数の充電条件が設定できる。即ち、本発明で
は、充電する電池Ｂの充電条件を最適に設定できるにも
係わらず、その設定操作が簡単に行えるようになってい
る。

【００１６】次に、ステップＳ４において、電池Ｂの装
着の有無検出がなされる。この有無検出は電池電圧検出
回路５の検出電圧により行われる。また、斯る検出は、
内部抵抗の大きくなった（即ち、オープン状態の）電池
Ｂが装着された場合にも同様に検出されることとなる。
そして、電池Ｂの無しが検出されると、電池Ｂの充電動
作は行われない。

【００１７】ステップＳ４で電池Ｂの装着が検出される
と、ステップＳ５において、トリクル充電回路４を駆動
することにより、０．０５Ｃ程度のトリクル電流による
通電が開始される。斯る通電が開始すると、充電制御部
１はＬＥＤ駆動回路９を駆動し、予め設定されている表
示パターンで充電開始の表示を行う。

【００１８】ステップＳ６において、電池Ｂのショート
電池検出が行われる。ここで、電池Ｂへの通電開始後、
所定時間（本実施例では２１分間）を経過しても、電池
Ｂの電圧が規定の電圧（１．１Ｖ／セル）に達しないこ
とが電池電圧検出回路５にて検出されると、装着された
電池Ｂがショート電池であると判断する。その場合、充
電制御部１は、ステップＳ７において、電池Ｂへの通電
を停止し、更に、ステップＳ８において、ＬＥＤ駆動回
路９を駆動し、異常表示を行う。

【００１９】一方、ステップＳ６でショート電池でない
ことが検出された場合、ステップＳ９において、約３分
間の予備充電に移行する。この予備充電は、上記のトリ
クル電流を用いて、電池Ｂの活性化を行うものである。
尚、ステップＳ２において、モードＡが選択設定されて
いる場合には、斯る予備充電は行われず、次のステップ
１０に移行する。

【００２０】ステップＳ１０において、急速充電回路３
が付勢され、電池Ｂに０．３Ｃ〜１３Ｃの充電電流が印
加され、急速充電が行われる。急速充電電流の値は、ス
テップＳ２及びＳ３で設定された充電条件及び保護タイ
マ時間に基いて自動的に設定される。この急速充電が開
始されると、以後、電池電圧検出回路５及び電池温度検
出回路６が適宜に働き、最適に電池Ｂを満充電するよう
に制御される。

【００２１】ここで、図７は電池Ｂの充電電圧特性を示
しており、電池Ｂの電圧は、充電初期、中期において、
なだらかに上昇する。その後、充電末期が近づくと、電
池Ｂの電圧は急激に上昇してピークに達する。このピー
ク時点が満充電状態であり、その後の過充電領域に入る
と、電圧は下降し始める。電池電圧検出回路５の検出電
圧に基づき、充電制御部１は上記ピーク時点を検知し、
急速充電を終了するものである。

【００２２】ところで、長期間放置した後などの電池に
あっては、充電初期に、電圧ピークと同じ状態（図中の
破線で示す状態）を示す場合がある。そこで、充電制御
部１は、電池電圧検出回路５が、急速充電開始直後か
ら、遅延タイマ時間の間、電池Ｂの電圧を検出しないよ
うにする。これにより、充電器初期のピーク状態を満充
電状態と誤って検出し、急速充電が終了されてしまうこ
とを防止している。

【００２３】また、充電制御部１は、万一、電池電圧検
出回路５の電池電圧の検出により満充電の検知ができな
かった場合、強制的に急速充電を停止する。斯る強制停
止は、急速充電の開始時点から、ステップＳ３にて設定
された保護タイマ時間に達した時点にあっても未だ満充
電が検出されなかったときに行われる。更に、充電制御
部１は、電池温度検出回路６にて検出される電池Ｂの温
度に基づき、急速充電の一時停止及び再開を制御してい
る。即ち、充電開始に先だち、温度設定回路７におい
て、電池Ｂの急速充電停止温度及び復帰温度が設定さ
れ、斯る温度が充電制御部１に入力されている。従っ
て、急速充電中に電池Ｂの温度が上記停止温度（例えば
６０℃）に達した（またはこれを越えた）場合、急速充
電は一旦停止する。その後、電池Ｂの温度が復帰温度
（例えば４５℃）にまで低下すると、再び急速充電を開
始する。斯る温度制御により、高温状態での電池Ｂの急
速充電を禁止し、電池Ｂの寿命に悪影響を与えないよう
にしている。

【００２４】以上により、電池Ｂは異常充電されること
なく、最適に満充電されることとなる。再び図４におい
て、ステップＳ１０での急速充電が終了すると、ステッ
プＳ１１において、トリクル充電回路４が付勢され、電
池Ｂにトリクル電流が印加され、トリクル充電が行われ
る。このトリクル充電の方法は、端子Ｐ２１に設定され
た電池Ｂの種類に応じて選択される。

【００２５】図７（Ａ）は、電池ＢがＮｉ−Ｃｄ電池で
ある場合のトリクル充電のパターンを示しており、急速
充電終了後、８時間トリクル充電を行うものである。一
方、同図（Ｂ）は、電池ＢがＮｉ−ＭＨ電池である場合
のトリクル充電のパターンを示しており、急速充電終了
後、２４時間の間に２時間づつトリクル充電を行うもの
である。

【００２６】こうして、トリクル充電が終了すると、ス
テップ１２において、充電動作が終了する。ところで、
電池Ｂは、浅いサイクルの充放電を繰り返した場合、メ
モリ効果と呼ばれる一時的な電圧の低下が生じる。そこ
で、本発明においては、端子Ｐ１８において放電モード
を設定すると、充電制御部１は、放電回路８を付勢して
所定の電圧（例えば、１．０Ｖ／セル）まで電池Ｂの放
電を行い、その後、上述の充電モードへ移行する制御を
行う。これにより、電池Ｂにメモリ効果を生じさせるこ
とがなく、最適に電池Ｂの充電、放電を行うことができ
る。

【００２７】更に、図９〜図１２は、図２の要部の具体
的回路の実施例を示し、図９は急速充電回路３の回路図
である。トランジスタＴ１が、電源回路２と電池Ｂとの
間に接続され、充電制御部１の端子Ｐ３からの急速充電
コントロール信号によりオン／オフ制御されるトランジ
スタＴ２が、トランジスタＴ１のベースに接続されてい
る。従って、端子Ｐ３から急速充電コントロール信号が
出力されると、トランジスタＴ２及びＴ１が共にオンと
なり、電源回路２から電池Ｂに急速充電電流が供給され
る。

【００２８】図１０はトリクル充電回路４の回路図であ
る。トランジスタＴ３及び限流抵抗Ｒ１が、電源回路２
と電池Ｂとの間に接続され、充電制御部１の端子Ｐ４か
らの急速充電コントロール信号によりオン／オフ制御さ
れるトランジスタＴ４が、トランジスタＴ３のベースに
接続されている。従って、端子Ｐ４からトリクル充電コ
ントロール信号が出力されると、トランジスタＴ４及び
Ｔ３が共にオンとなり、電源回路２から電池Ｂにトリク
ル電流が供給される。

【００２９】図１１は電池温度検出回路６及び温度設定
回路７の回路図である。電池温度検出回路６は、端子Ｐ
６と端子Ｐ２との間で直列接続された抵抗Ｒ２とサーミ
スタＴｈとからなり、これらの分圧が、充電制御部１の
端子Ｐ７に入力されている。一方、温度設定回路７は、
急速充電の停止温度を設定するべく、端子Ｐ６と端子Ｐ
２との間に直列接続された抵抗Ｒ３、Ｒ４と、急速充電
の復帰温度を設定するべく、端子Ｐ６と端子Ｐ２との間
に直列接続された抵抗Ｒ５、Ｒ６とからなり、抵抗Ｒ
３、Ｒ４の分圧及び抵抗Ｒ５、Ｒ６の分圧が、各々、端
子Ｐ８及びＰ９に入力される。そして、抵抗Ｒ３、Ｒ５
は、抵抗Ｒ２と同一抵抗値であり、また抵抗Ｒ４は、設
定したい急速充電停止温度時におけるサーミスタＴｈの
抵抗値を有し、抵抗Ｒ６は、設定したい急速充電復帰温
度時におけるサーミスタＴｈの抵抗値を有する。

【００３０】以上の回路により、電池Ｂの温度が抵抗Ｒ
２とサーミスタＴｈとの分圧により検出され、急速充電
停止温度及び急速充電復帰温度も同様に、抵抗Ｒ３、Ｒ
４及び抵抗Ｒ５、Ｒ６の分圧により設定される。図１２
は放電回路８の回路図である。電池Ｂと並列に、トラン
ジスタＴ５及び放電抵抗Ｒ７が接続され、充電制御部１
の端子Ｐ２０からの放電コントロール信号によりオン／
オフ制御されるトランジスタＴ６が、トランジスタＴ５
のベースに接続されている。また、電池Ｂの陽極側に
は、逆流防止ダイオードＤが接続されている。従って、
端子Ｐ２０から放電コントロール信号が出力されると、
トランジスタＴ５及びＴ６が共にオンとなり、電池Ｂは
放電抵抗Ｒ７により放電される。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、２次電池の特性に応じ
て、急速充電電流値、トリクル充電電流値、電池電圧の
検出時間に関する遅延タイマ時間、保護タイマ時間等の
種々の充電条件を、簡単な操作で任意にかつ最適に設定
することができ、非常に汎用性の高い充電器を提供する
ことができる。

【００３２】更に、本発明によれば、全動作がマイコン
により制御されるので、簡単かつ最適に電池の充電を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における充電制御部を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図３】本発明における表示パターン例を示すテーブル
である。

【図４】本発明の動作を示すフローチャートである。

【図５】本発明における充電条件例を示すテーブルであ
る。

【図６】本発明における充電強制停止時間の一例を示す
テーブルである。

【図７】電池の充電電圧特性を示すグラフである。

【図８】本発明におけるトリクル充電のパターン例を示
す波形図である。

【図９】急速充電回路の一実施例を示す回路図である。

【図１０】トリクル充電回路の一実施例を示す回路図で
ある。

【図１１】電池温度検出回路及び温度設定回路の一実施
例を示す回路図である。

【図１２】放電回路の一実施例を示す回路図である。

【符号の説明】

１充電制御部２電源回路３急速充電回路４トリクル充電回路５電池電圧検出回路６電池温度検出回路７温度設定回路８放電回路９ＬＥＤ駆動回路Ｂ電池

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロコンピュータを用いて２次電池
の充電を行う充電器において、上記２次電池の充電条件
の複数のモードを予め記憶する手段と、この記憶手段に
記憶された充電条件のモードを選択する手段とを備えた
ことを特徴とする充電器。
【請求項２】上記充電条件の１つのモードは、予備電
流の有無、充電動作に関する遅延タイマ時間及び急速充
電を強制停止する保護タイマ時間とを含むことを特徴と
する請求項１の充電器。