JPH065344U - バッテリー充電制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えばニッケル・カドミウムバッテリーの充
電動作を制御するときのバッテリーの充電電荷を検出
し、それからバッテリーの充電状態を自動的に検出し、
充電過剰あるいは充電不足の現象を防止し、被充電バッ
テリーの端子電圧が一旦上昇して下降するときにバッテ
リーの充電を遮断する。 【構成】 バッテリーの充電電荷の検出回路と、被充電
バッテリーの端子電圧が一旦上昇して更に下降曲線を呈
したときに、制御信号ＣＯＮを送出して、制御信号ＣＯ
ＮをＤ型フリップ・フロップで受けて充電制御回路を駆
動し、被充電バッテリーへの電流を遮断するとともに、
充電中か停止中かを表示灯の表現で行う。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、一種のバッテリーの充電制御回路であり、特に逓降式パルス幅変調 によって、恒常的な充電電流を送出する充電回路の制御に係り、バッテリーの電 荷検出回路により導出された制御信号を、例えばニッケル・カドミウムバッテリ ーに対して、充電を行うか停止かの状態を決定する電荷の表示装置を具備したバ ッテリー充電制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のこの種の技術において、例えばニッケル・カドミウムバッテリーの充電 特性に対して、最も重要な現象がみられる、すなわち充電の電流が恒常的な値に なったときに、バッテリーの両端電圧は一旦上昇してから更に下降の曲線を辿る 現象を呈する。 つまり、電圧曲線の下降開始を検出した時すなわちバッテリーが充電飽和の時 に、先の特性を利用して、充電機構に充電か停止かの動作を行わせる制御手段と することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、この従来技術では唯バッテリーの充電機構の中で、例え先の現 象を検出し充電電流を制御しても、従来のバッテリーの充電機構は正確にこの電 圧降下の特性を検出すること出来なかった。したがって、従来技術では、充電過 剰の現象によってバッテリーを損なう、若しくは逆に充電電流を遮断して充電不 足となり、バッテリーの使用寿命を減ずるという欠点があった。 ここにおいて、本考案は、先の従来技術の実情に鑑みてなされた考案であり、 一種のバッテリー充電制御回路を設けて恒常的な充電電流の充電機構の制御回路 を提供して、その内蔵する電荷検出回路において導出された制御信号は、バッテ リーに対して充電か停止かの状態を決定し、充電過剰または充電不足の現象を払 拭する解決手段を開示することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

以上の目的を達成するため、本考案は、 バッテリーの充電動作を制御するバッテリー充電制御回路において、 被充電バッテリーの総充電電荷量の検出回路と、 被充電バッテリーの端子電圧が一旦上昇して更に下降曲線を呈する時に制御信 号を送出して被充電バッテリーの充電を停止する充電制御回路と をそれぞれ設けた ことを特徴とするバッテリー充電制御回路であり、さらには 被充電バッテリーの充電の電源となる直流定電圧電源回路と、 直流定電圧電源回路からの電圧をパルス幅変調し逓降し、フィードバック信号 増幅回路からの負帰還信号により被充電バッテリーへ流入する所定の電流値にな るように調整して被充電バッテリーへ出力し、レベル・ラッチ回路からの制御信 号を受けて出力を停止する逓降式パルス幅変調回路と、 直流定電圧電源回路からの電圧を一定低直流電圧に変換して、レベル・ラッチ 回路及び状態指示灯組回路へその一定直流低電圧を与える直流低電圧回路と、 被充電バッテリーへ流入する電流値を検出する電流検出回路と、 電流検出回路からの検出された電流値信号を逓降式パルス幅変調回路へ負帰還 するフィードバック信号増幅回路と、 被充電バッテリーが充電中かまたは飽和状態かを指示する状態指示灯組回路と 、 クロック・パルスの入力端子が制御信号を受けると共に、充電が飽和のとき は充電動作を停止し、緑色の指示灯を点灯し、逆方向の出力端子は動作充電中赤 色の指示灯を点灯すると共に逓降式パルス幅変調回路に送る出力制御を調整し、 バッテリーの充電状態を決定するＤ型フリップ・フロップと をそれぞれえ備える前項に記載のバッテリー充電制御回路である。

【０００５】

【作用】

本考案は、このような構成であるから、バッテリー電荷検出回路によって正確 にバッテリーの充電状態を検出して、バッテリーが充電飽和のときは即時に制御 信号を充電機構に送出して充電電流を遮断するが、この動作には従来技術の充電 過剰か充電不足かの現象をみるようなことはなく、充電と同時にモニター手段に よりバッテリーの電荷を表示して、使用者に常にバッテリーの電荷を告示する。

【０００６】

【実施例】

次に、図面を参照しながら本考案の具体的な実施例について説明する。 図１は、本考案の一実施例における回路構成を示すブロック図である。 このバッテリー充電制御回路は図１に表すように直流定電圧電源回路１と、逓 降式パルス幅変調回路２と、電流検出回路３と、フィードバック信号増幅回路４ と、５ボルト低電圧回路５と、レベル・ラッチ回路６と、状態指示灯組回路７等 を備える。 その内の直流定電圧電源回路１は商用電源からの交流電圧を受入れてさらに直 流電圧に変換して直流定電圧とし、バッテリーの充電電荷として供給するととも に、図示していないが先に列挙した各制御回路２〜７の制御直流電圧としても供 給している。さらに直流定電圧電源回路１は５ボルト低電圧回路５への被変換電 圧として加えられ、５ボルトへ電圧を低下させてレベル・ラッチ回路６与えてい る。

【０００７】 図２は、バッテリー充電電荷の検出回路から、それによるＣＯＮ制御信号発生 回路を示すブロック図である。全ての図面において、同一符号同一もしくは相当 部材を表す。 そして、図４は図２における各ブロック図の内部の電気的結線の詳細図である 。 図２では、積分回路82と、中央処理回路83と、モニータ回路84と、低電圧回路 85と、スタート回路86等が設けられ、被充電バッテリー(B) が充電飽和のときに 、中央処理回路（ＣＰＵ）83より、制御信号ＣＯＮを図１のレベル・ラッチ回路 ６へ送る。この回路は従来の技術の部分に属するために、ここではその詳細な回 路の説明は省略する。

【０００８】 図３は、本考案の要部を形成する詳細な制御回路の構成図である。 その制御回路内の逓降式パルス幅変調回路２が内蔵する要素としては、パルス 幅変調ＩＣ回路11及びこの回路11に相関連するコンデンサーと抵抗等の周辺部材 が含まれる。ダイオードD1、コンデンサーC2、コイルL1等はエネルギー・ストレ ージ回路を構成し、それもまた、パルス幅変調ＩＣ回路11に係る付属の周辺部材 に属し、抵抗R1、コンデンサーC1はダイオードD1を保護するのに使用される。ダ イオードD2はバッテリー(B) が充電飽和後に、逆放電を防止する手段である。

【０００９】 図３における演算増幅器12と、抵抗41,42,43,44 は本考案のフィード・バック 信号増幅回路４を形成する。この演算増幅器12の出力端子はパルス幅変調ＩＣ回 路11に入力し、バッテリー電荷のフィードバックに適用され、このパルス幅変調 ＩＣ回路11の出力電流を制御して電流を平滑にした一定値にさせ、恒常的な電流 のフィードバック信号を構成する。その内の抵抗43は本考案の電流検出回路３の 部材として使われる。

【００１０】 そして、５ボルト低電圧回路５は直流定電圧電源回路(VCC) １の電源電圧を低 減し、一直流低電圧としての５ボルト電圧をレベル・ラッチ回路６及び状態指示 灯組回路７に供給する。状態指示灯組回路７には、１個の緑色指示灯GRE と、１ 個の赤色指示灯RED を備え、これらの両指示灯を駆動する回路はツェナー・ダイ オードZD1 と、抵抗71,72,73,74,75及びトランジスターQ1,Q2 等の部材を具備し ている。 充電しているとき、赤色指示灯RED は点灯し、バッテリー(B) が充電飽和で充 電動作を停止しているときは、緑色指示灯GRE を点灯するようにしているから、 使用者はこれによって充電の状態を知ることができる。

【００１１】 レベル・ラッチ回路６の主要部分は正方向の出力端子を持つ例えばＤ型のフリ ップ・フロップ回路13と、それと逆方向のフリップ・フロップ回路13の出力端子 は抵抗61を介して赤色指示灯RED を制御する。正方向の出力端子は抵抗62を介し て緑色指示灯GRE を制御すると共に、その制御信号はまた抵抗63を経てトランジ スターQ3の動作を制御して、更にそれにより生成される制御信号をパルス幅変調 ＩＣ回路11に送出することで、このパルス幅変調ＩＣ回路11は充電機構として、 バッテリー(B) への充電が完了したか否かを決定する。 フリップ・フロップ回路13のクロック・パルス入力端子は、ＣＯＮ制御信号が 伝送される制御線に接続され、この制御信号伝送制御線を介して送られてくるＣ ＯＮはバッテリー(B) が充電飽和のときに送られて来る信号である。

【００１２】 このような回路構成の下に、図２が示す回路がバッテリー(B) の充電飽和を検 出したときには、必ず制御線のＣＯＮ信号を介してハイレベルの電位をＤ型のフ リップ・フロップ回路13に送り、充電を遮断すると共に、その状態は指示灯の緑 色指示灯GRE あるいは赤色指示灯RED の点灯により、その状態を表示される。

【００１３】 図４は、図２に示されたバッテリー(B) の電荷検出回路の詳細図である。つま り、この図４は本考案の制御信号ＣＯＮを生成する詳細図でもある。 その動作の原理は、電流検出回路81が内蔵する１個の精密な抵抗値を持つ抵抗 Raをバッテリー(B) の両端Ｂ＋，Ｂ−に夫々接続し、流通する電流によって抵抗 Raの両端に電位差V1、V2が発生し、更に各々分圧回路を介して２個の分圧Vx、Vy を生成する。この両者の分圧Vx、Vyはスタート回路86の制御を経て、積分回路82 に送られて積分処理が行われ、積分処理された信号は夫々比較器CMP1、CMP2と低 電圧直流回路85によって提供した参考電圧Vrと比較されて、この信号を中央処理 回路83が読取ることができるデーターに変換され、それによって中央処理回路83 は即時に比較器CMP1、CMP2から送られてきた両信号によって、バッテリー(B) の 電荷を検出し、更にモニター回路84によって表現される。

【００１４】 図４にある回路の各モードの波形図が、図５に示される。縦軸に電圧の変化、 横軸に時間の経過を表している。 信号Ｔ1 は中央処理回路83が送り出す制御信号であり、この信号Ｔ1 を極性を 反転した後に信号Ｔ2,Ｔ2 ′のモード信号を発生し、さらに積分回路82を経由し て積分曲線をなすＴ3,Ｔ3 ′のモード信号を発生する。最後に、比較器CMP1,CMP 2 により夫々Ｔ4,Ｔ4 ′のモード信号を中央処理回路83に送り、信号Ｔ4 と信号 Ｔ4 ′の間の差異は即ち分圧Vxと分圧Vyの差であって、中央処理回路83は即時に バッテリー(B) の充電状態を知り、かつバッテリー(B) が充電飽和のとき、即時 に出力端子よりＣＯＮの制御信号が送出される。

【００１５】

【発明の効果】

このようにして、本考案のバッテリー充電制御回路では、バッテリーの電荷検 出回路を設けることによって、正確にバッテリーの充電状態を検出することがで きると共に、さらにバッテリー充電飽和のときには即時に制御信号を充電機構に 送出して、充電電流を遮断し、従来装置のように充電過剰とか充電不足とかの現 象を生起することがなく、しかも、モニター回路によってバッテリーの電荷を表 示して、使用者にバッテリーの電荷を告示することもできるという、特段の効果 を奏する電荷の表示装置を具備したバッテリー充電制御回路である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の回路構成を示すブロック
図。

【図２】本考案の一実施例におけるバッテリーの電荷の
検出並びに制御信号ＣＯＮの作成に適用するバッテリー
の電荷の検出回路の回路構成を示すブロック図。

【図３】図１の要部をなす充電制御回路の詳細な回路構
成とその接続図。

【図４】図２に示されたバッテリー電荷の検出回路の回
路詳細図。

【図５】図４に表された回路内の各モードの波形図を示
すタイムチャート。

【符号の説明】

１ 直流定電圧電源回路 ２ 逓降式パルス幅変調回路 ３ 電流検出回路 ４ フィードバック信号増幅回路 ５ 直流一定低電圧回路 ６ レベル・ラッチ回路 ７ 状態指示灯組回路 11 パルス幅変調ＩＣ回路 12 演算増幅器 13 フリップ・フロップ回路 41 抵抗 42 抵抗 43 抵抗 44 抵抗 61 抵抗 62 抵抗 63 抵抗 71 抵抗 72 抵抗 73 抵抗 74 抵抗 75 抵抗 81 バッテリー充電電流検出回路 82 積分回路 83 中央処理回路（ＣＰＵ） 84 モニター回路 85 直流一定電圧回路 86 スタート回路 Ｂ 被充電バッテリー Ｂ＋ 被充電バッテリー正端子 Ｂ− 被充電バッテリー負端子 C1 コンデンサー C2 コンデンサー CMP1 比較器 CMP2 比較器 D1 ダイオード D2 ダイオード GRE 緑色指示灯 RED 赤色指示灯 Q1 トランジスター Q2 トランジスター Q3 トランジスター Ｔ1 制御信号 Ｔ2 制御信号 Ｔ2 ′ 制御信号 Ｔ3 制御信号 Ｔ3 ′ 制御信号 Ｔ4 制御信号 Ｔ4 ′ 制御信号 Ｖx 分圧 Ｖy 分圧 Ｖr 参考電圧

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】バッテリーの充電動作を制御するバッテリ
   ー充電制御回路において、 被充電バッテリーの総充電電荷量の検出回路と、 被充電バッテリーの端子電圧が一旦上昇して更に下降曲
   線を呈する時に制御信号（ＣＯＮ）を送出して被充電バ
   ッテリーの充電を停止する充電制御回路とをそれぞれ設
   けたことを特徴とするバッテリー充電制御回路。
2. 【請求項２】被充電バッテリーの充電の電源となる直流
   定電圧電源回路(1) と、 直流定電圧電源回路(1) からの電圧をパルス幅変調し逓
   降し、フィードバック信号増幅回路(4) からの負帰還信
   号により被充電バッテリー(B) へ流入する所定の電流値
   になるように調整して被充電バッテリー(B) へ出力し、
   レベル・ラッチ回路(6) からの制御信号（ＣＯＮ）を受
   けて出力を停止する逓降式パルス幅変調回路(2) と、 直流定電圧電源回路(1) からの電圧を一定直流低電圧に
   変換して、レベル・ラッチ回路(6) 及び状態指示灯組回
   路(7) へその一定直流低電圧を与える低直流電圧回路
   (5) と、 被充電バッテリー(B) へ流入する電流値を検出する電流
   検出回路(3) と、 電流検出回路(3) からの検出された電流値信号を逓降式
   パルス幅変調回路(2)へ負帰還するフィードバック信号
   増幅回路(4) と、 被充電バッテリー(B) が充電中かまたは飽和状態かを指
   示する状態指示灯組回路(7) と、 クロック・パルスの入力端子が制御信号（ＣＯＮ）を受
   けると共に、充電が飽和のときは充電動作を停止し、緑
   色の指示灯を点灯し、逆方向の出力端子は動作充電中赤
   色の指示灯を点灯すると共に逓降式パルス幅変調回路
   (2) に送る出力制御を調整し、バッテリーの充電状態を
   決定するＤ型フリップ・フロップとをそれぞれえ備える
   請求項１記載のバッテリー充電制御回路。