JPH0677448U

JPH0677448U - 電池の飽和充電検出回路

Info

Publication number: JPH0677448U
Application number: JP026379U
Authority: JP
Inventors: 錫勲陳
Original assignee: 怡利電子工業股▲ひん▼有限公司
Priority date: 1993-04-12
Filing date: 1993-04-12
Publication date: 1994-10-28
Also published as: GB2278022A; DE9307801U1; GB9309829D0

Abstract

(57)【要約】【目的】構造が簡単で、確実に電池の飽和充電状態を
検出し電池の充電を停止する事ができる回路を提供す
る。【構成】比較器の第１入力端で電池電圧を検出し、抵
抗で比較器の第２入力端に分圧し、記憶コンデンサーに
充電をし、固定電圧降下エレメントにより、比較器の第
１、第２入力端の間の電圧差を微小な定値に保持し、電
池の電圧降下発生時に比較器の第１、第２入力端の電圧
も降下するが、第２入力端の電圧降下速度が記憶コンデ
ンサーの保持作用で第１入力端の電圧降下速度より低
く、かつ第１入力端電圧が第２入力端電圧より低いと
き、比較器の出力変化により電源をオフとする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は一種の電池充電器における飽和充電検出回路に関し、特に構造が簡単で、充電電池の電圧降下（−ΔＶ）の特性を利用して正確に電池の充電が飽和したか否かを検出できる検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般の電池充電器の飽和充電検出回路は大きく次の２種類に分けられる。その一つは、固定電圧を設定し、電池の充電がこの固定電圧に達するとき、電源に正常な充電を停止させ、それに代わって微小な電流で補充する。この検出方法では、電流回路の構造は比較的簡単であるが、それぞれの電池が飽和充電するときの電圧は様々である。また同じ電池でも違った状況においてはその飽和電圧が異なる。電池の飽和電圧が充電器の飽和充電検出回路の設定した固定電圧より低い場合は、電池が飽和充電状態になっても飽和充電検出回路は検出できず、電源の充電を停止させることができない。そのため電池は過飽和充電にそり壊れる恐れがある。その反対に、電池の飽和電圧が飽和充電検出回路の設定した固定電圧より高ければ、この電池が飽和充電状態に達する前に、飽和充電検出回路は固定電圧と等しい電池の電圧を検出し、電源を充電停止させる。すなわち電池は飽和充電にならない。このように、従来の、固定電圧を設定し、電池が飽和充電を検出する方法は、電池の過充電、または充電不足を生じる場合がある。

【０００３】従来の電池の飽和充電検出回路のもう一つの方法は、上述の方法より比較的正確に飽和充電状態を検出できる。この第２の方法は、電池が飽和充電状態になったとき電圧は下降するという特性を利用するものである。すなわち、電池が飽和充電状態になって電圧は充電の持続によって上昇することはなく、逆に下降する傾向を利用し、電池の飽和充電状態を検出する方法で、−ΔＶ技術と呼ばれる。 −ΔＶ技術は常に前の時間の電圧を記憶し、次の時間の電圧と比較する。前の時間の電圧が後の時間の電圧より大きいとき、電圧が下降しはじめていると判定し、このとき飽和充電状態となったことを示し、電源の電池充電を停止させる。この−ΔＶ検出方法は、正確に検出でき、電池の過充電や充電不足を起こす心配はない。しかし大抵ＣＰＵおよびそのプログラム、あるいは専用ＩＣを設けることで、１００％の電池の飽和充電と正確な充電停止を行うため、構造が複雑であるばかりか設計や製造にコストがかかり、経済的ではない。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は上述した従来の充電器における電池の飽和充電検出回路を簡単にし、かつ正確に電池の飽和充電を検出でき、製造コストを抑えることのできる電池の充電飽和検出回路を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決する目的で、本考案は、主に、比較器（１０）、第１分圧抵抗Ｒ１、第２分圧抵抗Ｒ２、記憶コンデンサー（３０）、固定電圧降下エレメント（５０）、アース抵抗から構成する電池の飽和充電検出回路を提供する。

【０００６】上記比較器（１０）は電池（２０）の電圧を得られる第１入力端（１１）と、第１入力端（１１）より電圧がやや低い第２入力端（１２）、および電源（４０）のオン／オフを制御する出力端（１３）を有する。

【０００７】上記第１分圧抵抗Ｒ１は比較器（１０）の第１入力端（１１）と第２入力端（１２）の間に設ける。

【０００８】上記第２分圧抵抗Ｒ２は第１分圧抵抗Ｒ１より大きく、比較器（１０）の第２入力端（１２）上に設け、比較器（１０）の第１入力端（１１）上の電圧を分圧して第２入力端（１２）に至り、比較器（１０）の第２入力端（１２）の電圧を第１入力端（１１）の電圧（すなわち電池（２０）の電圧）よりやや低くすることができる。

【０００９】上記記憶コンデンサー（３０）は上記第２分圧抵抗Ｒ２と並列して設け、第２分圧抵抗Ｒ２を経由して充電、放電を行い、その記憶する電圧は電池（２０）の電圧よりやや低い。

【００１０】上記固定電圧降下エレメント（５０）は上記第１分圧抵抗Ｒ１、第２分圧抵抗Ｒ２と並列して設け、比較器（１０）の第１入力端（１１）、第２入力端（１２）の電圧差を微小な一定値に保持する。

【００１１】上記アース抵抗は一端を前述の固定電圧降下エレメント（５０）に接続し、もう一端を直接接地する。

【００１２】さらに、電池の充電端と上記比較器（１０）の第１入力端（１１）の間に、一つの増幅装置（６０）を設け、この増幅装置（６０）には差動増幅器（６１）を設け、その一端を電池の充電端に接続し、もう一端は差動増幅器（６１）の固定電圧降下エレメント（５０）に接続する。

【００１３】

【作用】

本考案は、充電器内部の電池の飽和充電検出回路であり、主に一つの比較器の第１入力端により充電電池の電圧を検出し、さらにこの電圧を抵抗により比較器の第２入力端に分圧し、記憶コンデンサーに充電をする。かつ一つの上記抵抗に並列する固定電圧降下エレメントにより、比較器の第１、第２入力端の間の電圧差を微小な定値に保持する。そのため電池の充電が飽和状態になり、電圧降下が発生するときに比較器の第１、第２入力端の電圧もそれに続いて降下するが、第２入力端の電圧は記憶コンデンサーの保持作用により、その降下速度は第１入力端の電圧降下速度より低く、かつ第１入力端電圧（すなわち電池電圧）が第２入力端電圧（すなわち記憶コンデンサーの電圧）より低いとき、比較器の出力はそれに応じて変化し、電源をオフにして充電を中止させ、電池が充電しすぎて破壊されるのを防ぐ。

【００１４】

【実施例】

実施例については図を参照して説明する。まず図１は本考案の基本的な回路図であり、主に、比較器（１０）の第１入力端（１１）を電池（２０）の充電端に接続し、常時電池の電圧Ｖ１を検出する。並びに第１分圧抵抗Ｒ１、第２分圧抵抗Ｒ２により、電池（２０）の電圧Ｖ１から分圧Ｖ２を取り出し、比較器（１０）の第２入力端（１２）に至り、第２入力端（１２）の記憶コンデンサー（３０）と接続して充電する。比較器（１０）の出力端（１３）は電源（４０）と接続し、電源（４０）をオフにするか否かを制御する。第１分圧抵抗Ｒ１は比較器（１０）の第１入力端（１１）と第２入力端（１２）の間に設け、第２分圧抵抗Ｒ２は記憶コンデンサー（３０）に並列する。かつ第２分圧抵抗Ｒ２は第１分圧抵抗Ｒ１より大きく、比較器（１０）の第１入力端（１１）、第２入力端（１２）の間に微小な電圧差Ｖｄを保持する。また、Ｖｄ＝Ｖ１×｛１−〔Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）〕｝である。

【００１５】このように、電池（２０）を充電するとき、第１分圧抵抗Ｒ１、第２分圧抵抗Ｒ２の分圧により記憶コンデンサー（３０）も充電され、電池（２０）が飽和充電状態になり、その電圧Ｖ１は−ΔＶ現象により下降しはじめる。電圧Ｖ１が下降すると、記憶コンデンサー（３０）の電圧Ｖ２もそれに続いて下降する。

【００１６】記憶コンデンサー（３０）の保持作用によりその電圧Ｖ２の下降速度は電池（２０）の電圧Ｖ１の下降速度より遅く、かつ比較器（１０）の第１入力端（１１）、第２入力端（１２）の間の電圧差Ｖｄが非常に小さいため、電池電圧Ｖ１はコンデンサー電圧Ｖ２より低く下降しやすい。このように電池電圧Ｖ１がコンデンサー電圧Ｖ２より低いとき、比較器（１０）の出力端（１３）の電位はそれに応じて変化し、電源（４０）をオフにし、電池（２０）に対する充電を停止することができる。

【００１７】ただし上述の電池の飽和充電検出回路において電圧差Ｖｄが定値ではなく、電池（２０）の電圧Ｖ１の増加に従って増加するため、電圧差Ｖｄが大きけれげ大きいほど記憶コンデンサー（３０）が記憶して保持する電圧も電池（２０）の電圧に近づかない。そのため、記憶コンデンサー（３０）が最後に記録した電池の飽和電圧は実際の飽和電圧とかなり違い、正確ではない。

【００１８】さらに、電池（２０）が飽和充電状態になると、その電圧Ｖ１の下降速度が非常に遅く、電圧差Ｖｄが大きくなるため、電圧Ｖ１の下降速度は電圧Ｖ２の下降速度に及ばない。すなわち電圧Ｖ１は電圧Ｖ２より低くなることは難しく、そのため比較器（１０）は変化しにくく、電源（４０）の電池（２０）への充電停止を行うことができない。

【００１９】記憶コンデンサー（３０）に正確に電圧を記憶し、電圧Ｖ１を電圧Ｖ２より低くし、比較器（１０）を変化させることが、図１においてはさらなる課題となる。

【００２０】図２は、図１に示される回路を修正したものである。図２の回路では、主に一つの固定電圧降下エレメント（５０）を図１の第１分圧抵抗Ｒ１、第２分圧抵抗Ｒ２と並列し、さらに、一つのアース抵抗を設ける。固定電圧降下エレメント（５０）はダイオードあるいはゼナーダイオード（ＺｅｎｅｒＤｉｏｄｅ）などである。ここではダイオードを採用し、電池の電圧Ｖ１がいくら高くとも（ダイオードの偏圧ＶＤより高ければよい）、固定電圧降下エレメント（５０）両端の電圧差は僅かな変動のみであり、ＶＤ近くに保持する。

【００２１】そのため比較器（１０）の第１入力端（１１）、第２入力端（１２）の間の電圧差Ｖｄは一定値に維持し、〔（Ｖｄ＝Ｖ１−Ｖ２＝（Ｒ１×ＶＤ）÷（Ｒ１＋Ｒ２）〕である。すなわちＲ２がＲ１よりかなり大きいときでも、Ｖｄは定値であり、かつ非常に小さい。−ΔＶ現象が起こるとき、電池（２０）の電圧Ｖ１は簡単に記憶コンデンサー（３０）の電圧Ｖ２より低い状態に下降し、比較器（１０）の出力変化は電源（４０）に電池（２０）への充電を停止させる。

【００２２】同時にＶｄは定値かつ非常に小さいため、記憶コンデンサー（３０）が記憶した電圧は電池（２０）の電圧に近い。そのため記憶の正確さも高くなり、最後に記憶した飽和充電の電圧はほとんど電池の飽和電圧に等しい。

【００２３】図２に示すように、第２分圧抵抗Ｒ２と記憶コンデンサー（３０）の値を適当に制御し、記憶コンデンサー（３０）の電圧Ｖ２の下降速度が電池電圧Ｖ１の下降速度より小さく、第１分圧抵抗Ｒ１が第２分圧抵抗Ｒ２よりずっと小さいとき、正確に電池が飽和充電状態になった時を示し、またすぐに充電停止させることができる。（Ｒ１が数千オーム、Ｒ２数百万オームの範囲を選ぶ）。

【００２４】図２に示される回路も構造は簡単であり、製造コストが低く、経済的であることは図１に示される回路と同じである。図２に示される本考案の回路は以下のものを含む。

【００２５】（イ）比較器（１０）：電池（２０）の電圧の第１入力端（１１）と、第１入力端（１１）より電圧が低い第２入力端（１２）、および電源（４０）に接続して出力端（１３）のオン・オフを制御する。（ロ）第１分圧抵抗Ｒ１：比較器（１０）の第１入力端（１１）と第２入力端（１２）の間に設ける。（ハ）第２分圧抵抗Ｒ２：第１分圧抵抗Ｒ１より大きく、比較器（１０）の第２入力端（１２）上に設け、比較器（１０）の第１入力端（１１）上の電圧を分圧し、第２入力端（１２）に至り、比較器（１０）の第２入力端（１２）の電圧を第１入力端（１１）の電圧（すなわち電池（２０）の電圧）より低くすることができる。（ニ）記憶コンデンサー（３０）：前述の第２分圧抵抗Ｒ２と並列して設け、第２分圧抵抗Ｒ２を経由して充電、放電を行い、その記憶する電圧は電池（２０）の電圧より低い。（ホ）固定電圧降下エレメント（５０）：前述の第１分圧抵抗Ｒ１、第２分圧抵抗Ｒ２と並列して設け、比較器（１０）の第１入力端（１１）、第２入力端（１２）の電圧差を微小な一定値に保持する。（ヘ）アース低抗：一端を前述の固定電圧降下エレメント（５０）に接続し、もう一端を直接接地する。

【００２６】しかしながら、上述の図２に示される電池の飽和充電検出回路では少数の電池が飽和充電となったときは、電圧下降の幅は明らかではなく、飽和充電の検出が難しい。そのため、検出を旨くおこなうために、図３に示されるように、電池の充電端と比較器（１０）の第１入力端（１１）の間に、一つの増幅装置（６０）を設ける。図３に示されるように、電池の飽和充電状態における電圧下降現象を予め増幅した後、比較器（１０）に出力する。すなわち、電圧下降幅が明らかでないときには、比較器（１０）に第１入力端（１１）上の信号をまず増幅することで、他に影響を及ぼすことなく明らかな電圧下降を検出できる。

【００２７】以下例をあげて説明する。増幅装置（６０）の増幅利得をＮとすると、電池が飽和充電状態のとき、電池電圧ＶＢは電圧差Ｖａ下降する。これを比較器（１０）に対していえば、電池電圧ＶＢの下降は：Ｎ・ＶＢ−Ｎ（ＶＢ−Ｖａ）＝ＮＶａで表される。すなわち、Ｎ倍のＶａの電圧差であり、比較的明らかとなる。このため比較器（１０）は電池電圧Ｖ１の下降を検出することができる。

【００２８】上述の増幅装置（６０）は、差動増幅器（６１）の使用電圧の制限をうけるため、その出力電圧の増幅倍率も制限される。このため、ここでは差動増幅器（６１）の入力端上には一つの固定電圧降下エレメント（６２）（ゼナーダイオードを採用）を直列して設ける。これにより電池電圧ＶＢは差動増幅器（６１）に出力する前に、固定電圧Ｖｄを引く。すなわち、電池電圧ＶＢが小さな電圧差Ｖａだけ下降するとき、比較器（１０）に対しては、電池電圧Ｖ１の下降は：Ｎ（ＶＢ−Ｖｂ）−〔（ＶＢ−Ｖａ）−Ｖｂ〕Ｎ＝ＮＶａの式で表される。このように、ＶａのＮ倍の電圧差の下降をするが、増幅装置（６０）に対しては、その出力は差動増幅器（６１）の使用電圧の制限を受けない。

【００２９】

【考案の効果】

以上述べてきたように、本考案は構造が簡単で、製造コストが低く産業上のメリットがあり、ほぼ確実に電池の飽和充電状態を検出し、適時電池の充電を停止する事ができ、実用的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の回路のひな型である。

【図２】本考案の完成した回路図である。

【図３】本考案の実施例の回路図である。

【符号の説明】

（１０）比較器（１１）第１入力端（１
２）第２入力端（１３）出力端（２０）電池（３
０）記憶コンデンサー（４０）電源（５０）固定電圧降下エレメ
ント（６０）増幅装置（６１）差動増幅器（６２）固
定電圧降下エレメント

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】（イ）主に、比較器（１０）、第１分圧
抵抗Ｒ１、第２分圧抵抗Ｒ２、記憶コンデンサー（３
０）、固定電圧降下エレメント（５０）、アース抵抗か
ら構成する電池の飽和充電検出回路である。（ロ）上記より構成する電池の飽和充電検出回路であ
り、上記比較器（１０）は電池（２０）の電圧を得られ
る第１入力端（１１）と、第１入力端（１１）より電圧
がやや低い第２入力端（１２）、および電源（４０）の
オン／オフを制御する出力端（１３）を有する。（ハ）上記第１分圧抵抗Ｒ１は比較器（１０）の第１入
力端（１１）と第２入力端（１２）の間に設ける。（ニ）上記第２分圧抵抗Ｒ２は第１分圧抵抗Ｒ１より大
きく、比較器（１０）の第２入力端（１２）上に設け、
比較器（１０）の第１入力端（１１）上の電圧を分圧し
て第２入力端（１２）に至り、比較器（１０）の第２入
力端（１２）の電圧を第１入力端（１１）の電圧（すな
わち電池（２０）の電圧）より低くすることができる。（ホ）上記記憶コンデンサー（３０）は上記第２分圧抵
抗Ｒ２と並列して設け、第２分圧抵抗Ｒ２を経由して充
電、放電を行い、その記憶する電圧は電池（２０）の電
圧より低い。（ヘ）上記固定電圧降下エレメント（５０）は上記第１
分圧抵抗Ｒ１、第２分圧抵抗Ｒ２と並列して設け、比較
器（１０）の第１入力端（１１）、第２入力端（１２）
の電圧差を一定値に保持する。（ト）上記アース抵抗は一端を前述の固定電圧降下エレ
メント（５０）に接続し、もう一端を直接接地する。（チ）以上の構成よりなる電池の飽和充電検出回路。
【請求項２】請求項１の電池の充電端と比較器（１
０）の第１入力端（１１）の間に、一つの増幅装置（６
０）を設け、予め電圧下降幅を増幅し、電圧下降を明ら
かにし、比較器（１０）に検出させる請求項１に記載の
電池の飽和充電検出回路。
【請求項３】請求項２の増幅装置（６０）には差動増
幅器（６１）を設け、その一端を電池の本電端に接続
し、もう一端は差動増幅器（６１）の固定電圧降下エレ
メント（５０）に接続し、先に電池電圧から一つの固定
電圧を引き、差動増幅器（６１）により増幅して比較器
（１０）に送り、差動増幅器（６１）の出力はその使用
電圧の制限を受けない請求項２に記載の電池の飽和充電
検出回路。
【請求項４】請求項１および請求項２に記載の電池の
飽和充電検出回路において、記憶コンデンサー（３０）
は、比較的ゆっくりした電圧下降を保持し、電池の飽和
充電状態における電圧下降速度を記憶コンデンサー（３
０）の電圧下降速度より早くし、また固定電圧降下エレ
メント（５０）はダイオードまたはゼナーダイオードと
してもよく、比較器（１０）の第１入力端（１１）と第
２入力端（１２）間の電圧差により、電池の飽和充電状
態における電圧を記憶コンデンサー（３０）の電圧より
低くし、第１分圧抵抗Ｒ１は数干オーム、第２分圧抵抗
Ｒ２は数百万オームの範囲がもっとも良く、比較器（１
０）の第１入力端（１１）、第２入力端（１２）間の電
圧差を一定値、かつ非常に小さくする請求項１および請
求項２に記載の電池の飽和充電検出回路。