JPH09298845A - Charging equipment - Google Patents
Charging equipmentInfo
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- JPH09298845A JPH09298845A JP8130706A JP13070696A JPH09298845A JP H09298845 A JPH09298845 A JP H09298845A JP 8130706 A JP8130706 A JP 8130706A JP 13070696 A JP13070696 A JP 13070696A JP H09298845 A JPH09298845 A JP H09298845A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、２次電池の充電
装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a charging device for a secondary battery.
【０００２】[0002]
【従来の技術】２次電池、例えばリチウムイオン電池や
ニッケルカドミウム電池などを充電する場合、その２次
電池が過放電状態になっていることがあるので、充電装
置によっては、 (1) まず、0.1Ｃ程度の大きさの電流で初期充電を行
う。例えば1000mＡｈの容量の電池であれば、100mＡ程
度の電流で初期充電を行う。 (2) 初期充電につれて電池の端子電圧が上昇していくの
で、端子電圧が規定の電圧まで上昇したら、以後、例え
ば１Ｃの大きさの電流で急速充電（メインの充電）を行
う。 ようにしている。2. Description of the Related Art When charging a secondary battery, such as a lithium-ion battery or a nickel-cadmium battery, the secondary battery may be in an overdischarged state. Initial charging is performed with a current of about 0.1C. For example, if the battery has a capacity of 1000 mAh, the initial charging is performed with a current of about 100 mA. (2) Since the terminal voltage of the battery rises with the initial charging, when the terminal voltage rises to the specified voltage, thereafter, rapid charging (main charging) is performed with a current of 1C, for example. Like that.
【０００３】つまり、このようにすれば、対象となる電
池が過放電状態であっても、過不足なく充電を行うこと
ができる。That is, in this way, even if the target battery is in the over-discharged state, it can be charged without excess or deficiency.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に初期充電を行う場合、初期充電につれて電池の端子電
圧が上昇していくので、定電圧で初期充電を行うと、充
電の進行につれて充電電流が減少してしまう。したがっ
て、初期充電は定電流で行う必要がある。By the way, in the case of performing the initial charging as described above, the terminal voltage of the battery rises as the initial charging is performed. Will decrease. Therefore, the initial charge needs to be performed with a constant current.
【０００５】そして、この初期充電の充電電流を定電流
化する方法として、 (A) オペアンプなどを使用して充電回路にフィードバッ
クループを構成し、充電電流を定電流化する。 (B) 充電電流の電流ラインに大きな値の抵抗器を設け、
この抵抗器により充電電流を定電流化する。 などの方法がある。As a method of making the charging current of the initial charging constant, (A) an operational amplifier is used to form a feedback loop in the charging circuit to make the charging current constant. (B) Provide a large value resistor on the charging current line,
The charging current is made constant by this resistor. And so on.
【０００６】ところが、(A)項の方法の場合には、部品
点数が多くなるとともに、回路構成が複雑になり、コス
トが上昇してしまう。また、(B)項の方法の場合には、
抵抗器として大容量のものが必要になってしまう。しか
も、定電流化に限界があり、初期充電が進行すると、充
電電流が減少してしまう。However, in the case of the method (A), the number of parts increases, the circuit configuration becomes complicated, and the cost rises. Also, in the case of the method of (B),
A large capacity resistor is needed. Moreover, there is a limit to the constant current, and if the initial charging proceeds, the charging current will decrease.
【０００７】この発明は、このような問題点を解決しよ
うとするものである。The present invention is to solve such a problem.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明においては、２
次電池を充電する充電電流の電流ラインに直列に接続さ
れたスイッチ素子と、上記電流ラインに直列に接続され
て電流の大きさを制限する素子とを有し、初期充電時、
上記制限する素子により上記充電電流の大きさを制限す
るとともに、上記スイッチ素子を所定のデューティーレ
シオでオン・オフ制御して上記充電電流の平均値を規定
値に制御するようにした充電装置とするものである。In the present invention, 2
A switching element connected in series to the current line of the charging current for charging the secondary battery, and an element connected in series to the current line to limit the magnitude of the current, at the time of initial charging,
In addition to limiting the magnitude of the charging current by the limiting element, the charging device is configured to control the switching element on / off at a predetermined duty ratio to control the average value of the charging current to a specified value. It is a thing.
【０００９】この結果、上記スイッチ素子および上記制
限する素子が、初期充電の充電回路として作用する。As a result, the switch element and the limiting element act as a charging circuit for initial charging.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】図１において、符号１０は充電式
電池の電池パックを示し、この例においては、２つのリ
チウムイオン電池１１が入出力端子Ｔ11、Ｔ12の間に直
列接続されてパック化されている。したがって、この電
池パック１０の公称出力電圧は7.2Ｖである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In FIG. 1, reference numeral 10 indicates a battery pack of rechargeable batteries, and in this example, two lithium ion batteries 11 are connected in series between input / output terminals T11 and T12 to form a pack. Has been done. Therefore, the nominal output voltage of this battery pack 10 is 7.2V.
【００１１】また、符号２０はこの発明による充電装置
を示し、電源回路２１において、商用交流電圧から例え
ば8.4Ｖの定電圧Ｖ21が取り出される。そして、この電
源回路２１の＋側の出力端が＋側の充電端子Ｔ21に接続
され、その−側の充電電流のライン、すなわち、−側の
出力端と−側の充電端子Ｔ22との間に、充電スイッチ用
のＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｑ21、Ｑ22）のドレイン・ソース間
が直列に接続される。この場合、ＦＥＴ（Ｑ21、Ｑ22）
は、そのドレイン・ソース間の寄生ダイオードの影響を
避けるため互いに逆向きとされている。Reference numeral 20 indicates a charging device according to the present invention, and a constant voltage V21 of, for example, 8.4V is taken out from the commercial AC voltage in the power supply circuit 21. The + side output terminal of the power supply circuit 21 is connected to the + side charging terminal T21, and the − side charging current line, that is, between the − side output terminal and the − side charging terminal T22. , MOS-FETs (Q21, Q22) for charge switches are connected in series between the drain and source. In this case, FET (Q21, Q22)
Are opposite to each other in order to avoid the influence of the parasitic diode between the drain and the source.
【００１２】さらに、充電の制御回路としてマイクロコ
ンピュータ２２が設けられる。この場合、マイクロコン
ピュータ２２は、図示はしないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭなどが１チップＩＣ化されて構成されるとともに、
電池パック１０を充電するための充電ルーチンを有し、
後述するような充電処理を実行するものである。そし
て、このマイクロコンピュータ２２には、電源回路２１
から例えば５Ｖの動作電圧が供給される。Further, a microcomputer 22 is provided as a charging control circuit. In this case, although not shown, the microcomputer 22 includes a CPU, ROM, R
AM and the like are configured as a single-chip IC,
Has a charging routine for charging the battery pack 10,
The charging process as described below is executed. The microcomputer 22 includes a power supply circuit 21.
Is supplied with an operating voltage of, for example, 5V.
【００１３】また、端子Ｔ22が、抵抗器Ｒ24を通じてマ
イクロコンピュータ２２のアナログ入力ポート（Ａ／Ｄ
コンバータ）A/Dに接続される。さらに、マイクロコン
ピュータ２２の出力ポートＰ21、Ｐ22が抵抗器Ｒ21、Ｒ
22を通じてＦＥＴ（Ｑ21）のゲートに接続され、マイク
ロコンピュータ２２の出力ポートＰ23が抵抗器Ｒ23を通
じてＦＥＴ（Ｑ22）のゲートに接続される。The terminal T22 is an analog input port (A / D) of the microcomputer 22 through a resistor R24.
Converter) connected to A / D. Further, the output ports P21 and P22 of the microcomputer 22 are connected to the resistors R21 and R21.
22 is connected to the gate of the FET (Q21), and the output port P23 of the microcomputer 22 is connected to the gate of the FET (Q22) through the resistor R23.
【００１４】この場合、ポートＰ22、Ｐ23は、本来、そ
のレベルが“１”のとき、ＦＥＴ（Ｑ21、Ｑ22）をオン
にして電池１１を急速充電するためのものである。そし
て、この発明による初期充電を実現するために、ポート
Ｐ21が使用されるものである。In this case, the ports P22 and P23 are originally for turning on the FETs (Q21 and Q22) and rapidly charging the battery 11 when the level is "1". The port P21 is used to realize the initial charging according to the present invention.
【００１５】このような構成において、端子Ｔ21、Ｔ22
に電池パック１０の端子Ｔ11、Ｔ12が接続されると、端
子Ｔ22の電位Ｖ22は、 Ｖ22＝電源回路２１の出力電圧Ｖ21−電池パック１０の
電圧Ｖ10 となり、この電圧Ｖ22がマイクロコンピュータ２２のア
ナログ入力ポートA/Dに供給される。したがって、マイ
クロコンピュータ２２は、この電圧Ｖ22により、端子Ｔ
21、Ｔ22に電池パック１０の接続されたことを知ること
ができる。In such a structure, the terminals T21, T22
When the terminals T11 and T12 of the battery pack 10 are connected to, the potential V22 of the terminal T22 becomes: V22 = output voltage V21 of the power supply circuit 21-voltage V10 of the battery pack 10, and this voltage V22 is an analog input of the microcomputer 22. Supplied on port A / D. Therefore, the microcomputer 22 receives the voltage V22 from the terminal T
It is possible to know that the battery pack 10 is connected to T21 and T22.
【００１６】そして、もし、急速充電であれば、ポート
Ｐ23の出力によりＦＥＴ（Ｑ22）がオンとされるととも
に、ポートＰ21、Ｐ22が“１”レベルとされてＦＥＴ
（Ｑ21）もオンとされ、電池１１は急速充電される。If it is a quick charge, the FET (Q22) is turned on by the output of the port P23, and the ports P21 and P22 are set to "1" level so that the FET is turned on.
(Q21) is also turned on, and the battery 11 is rapidly charged.
【００１７】しかし、端子Ｔ21、Ｔ22に電池パック１０
が接続された場合には、上述の(1)項のように、まず、
初期充電が実行されるものであり、この初期充電は、次
のようにして実現される。However, the battery pack 10 is connected to the terminals T21 and T22.
When is connected, first, as in (1) above,
Initial charging is executed, and this initial charging is realized as follows.
【００１８】すなわち、ポートＰ23の出力によりＦＥＴ
（Ｑ22）がオンとされる。また、図２に示すように、ポ
ートＰ21が“０”レベルとされるとともに、ポートＰ22
が所定の周期τで“１”レベルと“０”レベルとに変化
させられる。That is, the FET is output by the output of the port P23.
(Q22) is turned on. Further, as shown in FIG. 2, the port P21 is set to "0" level and the port P22 is
Is changed to a "1" level and a "0" level in a predetermined cycle τ.
【００１９】すると、期間τのうち、Ｐ22＝“１”の期
間には、ポートＰ22とポートＰ21との電位差、つまり、
５Ｖが、抵抗器Ｒ22、Ｒ21により分圧され、その分圧電
圧ＶGがＦＥＴ（Ｑ21）のゲートに供給されるので、Ｆ
ＥＴ（Ｑ21）のドレイン・ソース間は、その分圧電圧Ｖ
Gに対応した抵抗値となる。Then, in a period of P22 = "1" in the period τ, the potential difference between the ports P22 and P21, that is,
5V is divided by the resistors R22 and R21, and the divided voltage VG is supplied to the gate of the FET (Q21).
The divided voltage between the drain and source of ET (Q21) is V
The resistance value corresponds to G.
【００２０】したがって、抵抗器Ｒ21、Ｒ22の分圧比を
あらかじめ設定しておくことにより、Ｐ22＝“１”の期
間には、電池１１は、所定の大きさの電流により充電さ
れることになる。すなわち、電池１１は、ＦＥＴ（Ｑ2
1）のオン抵抗により決まる大きさの電流により充電さ
れることになる。Therefore, by setting the voltage division ratio of the resistors R21 and R22 in advance, the battery 11 is charged with a current of a predetermined magnitude during the period of P22 = "1". That is, the battery 11 has a FET (Q2
It will be charged with a current of a magnitude determined by the on resistance of 1).
【００２１】一方、期間τのうち、Ｐ22＝“０”の期間
には、ポートＰ21も“０”レベルなので、ＶG＝０とな
り、ＦＥＴ（Ｑ21）はオフとなる。したがって、このＰ
22＝“０”の期間には、電池１１は充電されない。On the other hand, during the period τ of P22 = "0", the port P21 is also at "0" level, so that VG = 0 and the FET (Q21) is turned off. Therefore, this P
The battery 11 is not charged during the period of 22 = “0”.
【００２２】したがって、電池１１は、抵抗器Ｒ21、Ｒ
22の値により大きさが制限され、ポートＰ22のレベル変
化のデューティーレシオにより平均値が決まるパルス電
流により充電されることになる。Therefore, the battery 11 has resistors R21, R
The size is limited by the value of 22, and the charging is performed by the pulse current whose average value is determined by the duty ratio of the level change of the port P22.
【００２３】さらに、このような充電が行われていると
き、端子Ｔ22の電圧Ｖ22から電池パック１０の端子電圧
Ｖ10が測定され、この測定値にしたがって、ポートＰ22
のレベル変化のデューティーレシオが変更され、電池１
１の充電電流が例えば0.1Ｃの大きさに保持される。こ
うして、電池パック１０は0.1Ｃの大きさの定電流によ
り充電されていく。Further, during such charging, the terminal voltage V10 of the battery pack 10 is measured from the voltage V22 of the terminal T22, and the port P22 is measured according to the measured value.
The duty ratio of the level change of the
The charging current of 1 is held at a magnitude of 0.1 C, for example. In this way, the battery pack 10 is charged with a constant current of 0.1C.
【００２４】そして、電池パック１０の端子電圧Ｖ10が
規定の電圧、例えば5.5Ｖになると、上記のようにＰ21
＝“１”、Ｐ22＝“１”とされてＦＥＴ（Ｑ21）はオン
とされ、以後、電池１１は急速充電される。なお、電池
１１が満充電の状態まで充電されると、例えば、ＦＥＴ
（Ｑ21、Ｑ22）がオフとされ、充電を終了する。When the terminal voltage V10 of the battery pack 10 reaches a specified voltage, for example 5.5V, P21 is set as described above.
= "1", P22 = "1", the FET (Q21) is turned on, and thereafter the battery 11 is rapidly charged. When the battery 11 is fully charged, for example, FET
(Q21, Q22) is turned off, and charging is completed.
【００２５】こうして、この充電装置２０によれば、充
電スイッチ用のＦＥＴ（Ｑ21）のオン抵抗を利用して初
期充電時の充電電流を制限するようにしているので、
(A)項の方法のようにオペアンプなどを使用する場合に
比べ、抵抗器Ｒ21、Ｒ22を追加するだけであり、コスト
の上昇がきわめて少ない。また、(B)項の方法のよう
に、抵抗器により定電流充電を行う場合に比べ、充電電
流の変動を抑えることができる。In this way, according to the charging device 20, the on-resistance of the FET (Q21) for the charging switch is used to limit the charging current at the initial charging.
Compared to the case of using an operational amplifier or the like as in the method of (A), only resistors R21 and R22 are added, and the increase in cost is extremely small. Further, as in the method of the item (B), it is possible to suppress the fluctuation of the charging current as compared with the case of performing constant current charging with a resistor.
【００２６】図３の充電装置２０においては、ＦＥＴ
（Ｑ21、Ｑ22）のドレイン・ソース間に対して、抵抗器
Ｒ25と、ダイオードＤ21と、トランジスタＱ23のコレク
タ・エミッタ間との直列回路が並列に接続され、マイク
ロコンピュータ２２のポートＰ21の出力が抵抗器Ｒ26を
通じてトランジスタＱ23のベースに供給される。In the charging device 20 of FIG. 3, the FET is
A series circuit of a resistor R25, a diode D21, and a collector and emitter of the transistor Q23 is connected in parallel between the drain and source of (Q21, Q22), and the output of the port P21 of the microcomputer 22 is a resistor. It is supplied to the base of the transistor Q23 through the device R26.
【００２７】そして、初期充電時には、ポートＰ22、Ｐ
23の出力によりＦＥＴ（Ｑ21、Ｑ22）がオフとされる。
また、ポートＰ21の出力によりトランジスタＱ23がオン
・オフ制御されるとともに、そのオン・オフのデューテ
ィーレシオが電圧Ｖ22に対応して制御される。したがっ
て、電池１１には、抵抗器Ｒ25の値により大きさが制限
され、トランジスタＱ23のオン・オフのデューティーレ
シオにより平均値が決まるパルス状の充電電流が供給さ
れ、初期充電が行われる。At the time of initial charging, the ports P22, P
The FET (Q21, Q22) is turned off by the output of 23.
Further, the output of the port P21 controls the on / off of the transistor Q23, and the on / off duty ratio thereof is controlled in accordance with the voltage V22. Therefore, the battery 11 is supplied with a pulse-shaped charging current whose size is limited by the value of the resistor R25 and whose average value is determined by the on / off duty ratio of the transistor Q23, so that the initial charging is performed.
【００２８】また、急速充電時には、ポートＰ21の出力
によりトランジスタＱ23がオフとされるとともに、ポー
トＰ22、Ｐ23の出力によりＦＥＴ（Ｑ21、Ｑ22）がオン
とされ、電池１１は急速充電される。At the time of rapid charging, the output of the port P21 turns off the transistor Q23 and the outputs of the ports P22 and P23 turn on the FETs (Q21, Q22), so that the battery 11 is rapidly charged.
【００２９】図４の充電装置２０においては、充電電流
の電流ラインに小さい値の抵抗器Ｒ27が直列接続され、
これに生じる降下電圧がマイクロコンピュータ２２のア
ナログ入力ポートA/Dに供給されて充電電流の大きさが
検出される。なお、充電電流の制御方法は、図１の場合
と同様である。In the charging device 20 of FIG. 4, a small value resistor R27 is connected in series to the charging current line.
The voltage drop that occurs is supplied to the analog input port A / D of the microcomputer 22 and the magnitude of the charging current is detected. The method of controlling the charging current is the same as in the case of FIG.
【００３０】[0030]
【発明の効果】この発明によれば、２次電池に対して、
所定の大きさの電流で初期充電を行うことができるとと
もに、そのための構成が簡単であり、コストの上昇が少
ない。しかも、初期充電時の充電電流の大きさの変動を
抑えることができる。According to the present invention, as compared with the secondary battery,
Initial charging can be performed with a current of a predetermined magnitude, the configuration for that can be simple, and the increase in cost is small. Moreover, it is possible to suppress fluctuations in the magnitude of the charging current during initial charging.
【図１】この発明の一形態を示す接続図である。FIG. 1 is a connection diagram illustrating one embodiment of the present invention.
【図２】図１の回路の動作を説明するための波形図であ
る。FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the circuit of FIG.
【図３】この発明の他の形態を示す接続図である。FIG. 3 is a connection diagram showing another embodiment of the present invention.
【図４】この発明の他の形態を示す接続図である。FIG. 4 is a connection diagram showing another embodiment of the present invention.
１０＝電池パック、１１＝リチウムイオン電池、２０＝
充電装置、２１＝電源回路、２２＝マイクロコンピュー
タ、Ｑ21およびＱ22＝ＭＯＳ−ＦＥＴ、Ｒ21およびＲ22
＝分圧抵抗器10 = battery pack, 11 = lithium ion battery, 20 =
Charger, 21 = power supply circuit, 22 = microcomputer, Q21 and Q22 = MOS-FET, R21 and R22
= Voltage divider resistor
Claims (3)
に直列に接続されたスイッチ素子と、 上記電流ラインに直列に接続されて電流の大きさを制限
する素子とを有し、 初期充電時、上記制限する素子により上記充電電流の大
きさを制限するとともに、 上記スイッチ素子を所定のデューティーレシオでオン・
オフ制御して上記充電電流の平均値を規定値に制御する
ようにした充電装置。1. An initial charge comprising: a switch element connected in series to a current line of a charging current for charging a secondary battery; and an element connected in series to the current line to limit the magnitude of the current. At this time, the size of the charging current is limited by the limiting element, and the switching element is turned on at a predetermined duty ratio.
A charging device that is off-controlled to control the average value of the charging current to a specified value.
御するようにした充電装置。2. The charging device according to claim 1, wherein the charging amount of the secondary battery is detected, and the duty ratio is controlled according to the detected output.
Ｓ−ＦＥＴとされ、 このＭＯＳ−ＦＥＴのオン抵抗により上記制限する素子
を得るようにした充電装置。3. The charging device according to claim 2, wherein the switch element and the limiting element have a common MO.
A charging device which is an S-FET, and which obtains the limiting element by the ON resistance of the MOS-FET.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8130706A JPH09298845A (en) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | Charging equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8130706A JPH09298845A (en) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | Charging equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09298845A true JPH09298845A (en) | 1997-11-18 |
Family
ID=15040680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8130706A Pending JPH09298845A (en) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | Charging equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09298845A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100954035B1 (en) * | 2006-05-08 | 2010-04-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | Method of charging rechargeable battery and Protection circuit for rechargeable battery |
-
1996
- 1996-04-26 JP JP8130706A patent/JPH09298845A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100954035B1 (en) * | 2006-05-08 | 2010-04-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | Method of charging rechargeable battery and Protection circuit for rechargeable battery |
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