JPH10112941A - 充電制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フロ−ティング充電を行う充電制御回路にお
いて、携帯機器の負荷急変を正確に検出し、充電状態に
ある二次電池の−△Ｖ検出を確実に行うことを目的とす
る。 【解決手段】 Ａ／Ｄ入力回路、この入力回路から出力
された二次電池の電圧値を記憶する記憶手段および記憶
手段に記憶された前回検出された電圧値と今回検出した
電圧値を比較する比較手段からなる電圧変動検出部位を
複数系統設け、電池電圧を分圧する手段の構成比によ
り、一方のＡ／Ｄ入力回路における誤差発生箇所に他の
Ａ／Ｄ入力回路における誤差発生箇所が重ならないよう
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負荷と並列接続さ
れた充放電可能な二次電池の充電状態を検出する充電制
御回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体通信やポ−タブルＶＴＲ等
の携帯機器の電源として、密閉形ニッケルカドミウム電
池をはじめとして、ニッケル水素電池等の二次電池が数
多く使用されている。これら二次電池の充電には、直流
電源を供給する充電器が用いられ、定電流もしくは定電
圧の条件にて充電が行われる。二次電池の満充電状態の
検出方法としては、電池電圧が予め定めた電圧まで上昇
した点を検出する方法や、充電電圧のピ−ク値から設定
値だけ降下した点を検出する（以下、−ΔＶ制御とす
る）方法が挙げられる。

【０００３】携帯機器に接続され、この機器に内蔵され
た電池の充電を行う充電器の場合、電池の充電中も機器
の動作を可能とし、さらに負荷である機器とこの機器に
外部から電力供給が途絶えたときに瞬時に機器に電流を
供給するために、機器と被充電電池でもある二次電池と
を並列接続し、これら双方に電流を供給する充電方法
（以下、フロ−ティング充電とする）が採用されてい
る。

【０００４】以下、フローティング充電における充電制
御方法について図面を参照して説明する。図３は、従来
から用いられているフローティング充電の充電制御装置
の構成図である。１２は負荷である携帯機器であり、そ
の動作用電力を充電器から得ている。１１は二次電池で
あり、携帯機器１２に対して並列接続されている。９、
１０は電池電圧を分圧する分圧回路、８はＡ／Ｄ入力回
路、７は記憶手段であり、上記二つの分圧回路により分
圧された電池電圧を入力とし、一定期間毎に電池電圧を
測定する。Ａ／Ｄ入力回路８から出力された電圧値は、
記憶手段７に記憶される。Ａ／Ｄ入力回路８は電圧値を
測定する毎に記憶手段７に出力し、この電圧値は順次更
新される。５は第１の比較手段であり、Ａ／Ｄ入力回路
から出力された電圧値と記憶手段７に記憶された前回測
定した電圧値との比較を行う。

【０００５】また、６はピーク電圧記憶手段であり、Ａ
／Ｄ入力回路から出力された電圧のピークの値を記憶す
る。４はリセット手段であり、ピーク電圧記憶手段６に
記憶された電圧値をリセットする。３は第２の比較手段
であり、Ａ／Ｄ入力回路から出力された電圧値と、ピー
ク電圧記憶手段に記憶された電圧値との比較を行う。２
は二次電池及び携帯機器に供給される充電電流を制御す
る充電電流制御回路、１は充電電流を供給する直流安定
化電源である。

【０００６】以上のように構成された二次電池制御回路
の動作について説明する。まず放電済みの二次電池１１
を図３に示すように直流安定化電源１に対して携帯機器
１２と並列接続し、直流安定化電源１により二次電池１
１の充電を開始する。充電中の電池電圧は分圧回路９、
１０により分圧され、Ａ／Ｄ入力回路８に入力される。
まず最初に測定されたＡ／Ｄ入力回路８における電圧値
は、ピ−ク電圧値としてピーク電圧記憶手段６に記憶さ
れる。以降、Ａ／Ｄ入力回路８で測定される電圧値は、
ピーク電圧記憶手段６に記憶されたピ−ク電圧値と比較
され、常にピ−ク電圧値がこの記憶手段６に記憶され
る。

【０００７】図４は、上記充電制御回路のフローティン
グ充電時における充電時間と充電電圧および携帯機器の
消費電流との関係を示したものである。この図から明ら
かなように充電末期に電池電圧がピ−ク電圧値Ｐよりも
設定値だけ降下、すなわち−△Ｖを検出した時を満充電
状態と判断し、充電電流制御回路は充電電流の供給を停
止し、充電を終了させる。

【０００８】Ａ／Ｄ入力回路８での電圧値は常に前回値
として記憶手段７に記憶され、その度に比較手段５によ
り今回の測定値と前回値との比較を行う。この前回値と
の差が基準値を超えた場合には、図４におけるＢ点で示
される様に、携帯機器１２の負荷急変による電圧降下と
判断し、リセット手段４はピーク電圧記憶手段６のピ−
ク電圧値をＡ／Ｄ入力回路８から出力される電圧値に書
き換える。

【０００９】上記構成により、携帯機器１２の負荷急変
による−△Ｖ制御の誤動作をなくし、フロ−ティング充
電による二次電池の充電制御を行うものである。図５は
この充電制御をフロ−チャ−トを用いて示したものであ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】携帯機器の消費電流
は、各構成部品の高集積化や作動電圧の低減等に伴い、
低下しており、フローティング充電時における負荷の変
動幅も同様に小さくなっている。しかしながら上記従来
の構成では、Ａ／Ｄ入力回路による負荷の変動状態の検
出は充電電圧の検出精度に依存してしまう。このため、
機器の消費電流の大きさによっては、負荷変動に起因す
る充電電圧の低下を充電末期における充電電圧低下と判
断し、−△Ｖ制御の誤動作により充電が終了してしまう
ことがある。

【００１１】一方、上記従来の制御回路において各Ａ／
Ｄ入力回路、比較手段および記憶手段はマイクロコンピ
ュ−タを用いることで実現している。上記Ａ／Ｄ入力回
路を構成するＡ／Ｄコンバ−タには種々の方式が提案さ
れているが、充電器関連に用いられるＡ／Ｄコンバータ
としては逐次比較方式が主流となっている。しかしなが
ら、この逐次比較方式は図６に示す様にＡ／Ｄ変換の直
線上に基準の切り替えポイントととなる誤差発生箇所が
存在する。上記従来の構成ではこの誤差発生箇所による
影響を受けてしまい、充電制御回路における負荷変動の
検出精度はＡ／Ｄコンバータの精度に依存されることに
なる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の充電制御回路は複数系統のＡ／Ｄ入力部を設
け、さらに電池電圧を分圧する分圧回路の構成比を変え
ることで、それぞれのＡ／Ｄ入力回路に入力される分圧
回路からの出力電圧値をその特性、すなわち誤差発生箇
所の電圧値を調整し、一方のＡ／Ｄ入力回路における誤
差発生箇所に他の回路における誤差発生箇所に相当しな
いようにすることにより、Ａ／Ｄ入力回路の精度を向上
するものである。これにより、負荷急変の検出精度を向
上すると共に、携帯機器の省電力化に対応したフロ−テ
ィング充電を実現するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本願請求項１に記載された発明
は、充電電圧を分圧する分圧回路およびこの分圧された
電圧をディジタル変換するＡ／Ｄ入力回路が複数系統設
けられ、一定期間毎に二次電池の電圧を検出する電池電
圧検出手段を有し、前記各Ａ／Ｄ入力回路から出力され
た二次電池の電圧値を記憶する記憶手段と、この記憶手
段に記憶された前回検出された電圧値と今回検出した電
圧値を比較する比較手段と、この比較手段から出力され
る電圧値を比較する負荷変動検出比較手段と、電池電圧
のピ−ク値を記憶するピーク電圧記憶手段と、この記憶
されたピーク値をリセットするリセット手段と、上記電
池電圧検出手段によって検出された電池電圧と上記ピ−
ク電圧値との比較を行う充電制御比較手段とから構成さ
れるものである。

【００１４】上記リセット手段は、ピーク電圧記憶手段
を複数個設けられた負荷変動検出比較手段による比較結
果に基づいてピーク電圧記憶手段に記憶されたピーク電
圧のリセット動作を行う。

【００１５】上記構成により、電池電圧が記憶されたピ
−ク電圧値よりも設定値以上降下した時に電池への充電
電流を制御し、二次電池に接続された負荷が変動した時
に記憶手段に記憶されたピ−ク電圧値をリセットし、充
電制御方式に基づく誤動作をなくして、補足充電を完了
するという作用を有するものである。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１７】図１は、本発明の充電制御回路を示したも
のである。この図１において、４０は被充電電池である
二次電池、５０は負荷である携帯機器、２１はこれらに
充電電流を供給する直流安定化電源、２２は供給される
充電電流を制御する充電電流制御手段である。３０は二
次電池４０に付加される充電電圧を検出する電圧検出手
段であり、充電電圧を分圧する分圧回路３１および分圧
された電圧をディジタル変換するＡ／Ｄ入力回路３２を
具備している。２８は検出された電圧値を記憶する記憶
手段、２７はこの記憶手段に記憶された前回検出された
電圧値と今回検出した電圧値とを比較する比較手段、２
５はこの比較手段からの比較結果を基に比較を行う負荷
変動比較手段、２６は二次電池に付加されるピ−ク電圧
値を記憶するピーク電圧記憶手段、２４はこのピーク電
圧記憶手段をリセットするリセット手段である。

【００１８】以上のように構成された本発明の充電制御
回路の動作について、図２に示すフローチャートを参照
して説明する。

【００１９】放電済みの二次電池４０と携帯機器５０と
を並列接続し、直流安定化電源２１から充電電流を供給
することで二次電池４０の充電を開始し、電圧検出手段
３０による充電中の電池電圧の検出を行う。分圧回路３
１によって分圧された電圧は、Ａ／Ｄ入力回路３２へ入
力される。分圧回路３１は、図６において第一のＡ／Ｄ
入力回路３２ａへ入力される電圧値Ａと、第二のＡ／Ｄ
入力回路３２ｂへ入力される電圧値Ｂの電圧差をＡ／Ｄ
コンバ−タの誤差が発生するポイントの区間よりも小さ
くなるように設定される。

【００２０】充電開始後、第一のＡ／Ｄ入力回路３２ａ
における電圧値Ａは、記憶手段２８ａに加え、ピ−ク電
圧値としてピーク電圧記憶手段２６にも記憶される。以
後、Ａ／Ｄ入力回路３２ａにおいて検出される電圧値
は、ピーク電圧記憶手段２６に記憶されたピ−ク電圧値
と比較され、常にピ−ク電圧値が記憶される。

【００２１】充電の進行に伴い充電電圧は徐々に上昇す
る。充電末期において電池電圧がピ−ク電圧値に達し、
ピーク電圧記憶手段に記憶されたピーク値から設定値以
上降下した時を−△Ｖと判断し、充電電流制御回路は充
電電流をストップし充電を終了する。この充電終了後、
二次電池はフローティング充電により、補足充電が係属
される。

【００２２】次に、二次電池の充電期間中に、この電池
と並列接続された機器の負荷状態が変動した場合の動作
について説明する。

【００２３】充電中においてＡ／Ｄ入力回路３２ａに入
力される電圧値Ａは、記憶手段２８ａに記憶される。こ
の記憶手段２８ａは、常にＡ／Ｄ入力回路３２ａから出
力された電圧値を前回値Ａとして記憶する。電圧検出手
段３０によって検出された電圧値Ａが確定する度に、比
較手段２７ａは前回値Ａとの比較を行う。

【００２４】上記第１のＡ／Ｄ入力回路３２ａ、記憶手
段２８ａおよび比較手段２７ａによる電圧検出と並行し
て、第２のＡ／Ｄ入力回路３２ｂ、記憶手段２８ｂおよ
び比較手段２７ｂによる電圧検出を行う。Ａ／Ｄ入力回
路３２ｂから出力される電圧値Ｂも同様に前回値Ｂとし
て記憶手段２８ｂに記憶される。比較手段２７ｂは、Ａ
／Ｄ入力回路３２ｂから出力される電圧値Ｂが確定する
度に、上記と同様に記憶手段２８ｂに記憶された前回値
Ｂとの比較を行う。

【００２５】上記Ａ／Ｄ入力手段３２、記憶手段２８お
よび比較手段２７において検出された電圧変動検出の結
果は、負荷変動検出比較手段２５に入力される。負荷変
動検出手段２５は、比較手段２７ｂによる変動検出結果
（前回値Ｂ−電圧値Ｂ）と、比較手段２７ａにおける変
動検出結果（前回値Ａ−電圧値Ａ）の比較を行い、比較
結果に応じてリセット手段２４を制御する。

【００２６】比較手段２７において、いずれか一方の負
荷変動検出結果が基準値未満の場合には、負荷変動検出
手段はリセット手段２４によるピーク電圧記憶手段２６
のピーク電圧値のリセット動作は行わない。

【００２７】一方、両方の結果が基準値を超えた場合の
み、リセット手段２４は携帯機器３７の負荷急変による
電圧降下と判断し、ピーク電圧記憶手段に記憶されたピ
ーク電圧値の書き換えを行う。これにより、携帯機器３
７の負荷急変による−△Ｖの誤動作をなくしフロ−ティ
ング状態による充電制御を行うものである。

【００２８】図６はこの充電制御をフロ−チャ−トによ
って示すものであり、本実施例において各Ａ／Ｄ入力回
路、記憶手段、比較手段、負荷変動検出比較手段、リセ
ット手段、ピーク電圧記憶手段および充電制御比較手段
の各手段をマイクロコンピュ−タによって実現したもの
である。

【００２９】尚、本実施例では電圧検出手段は、二つの
分圧回路を設け、これら各分圧回路に異なる電圧値が入
力されるように分圧回路の構成比を設定し、さらに、各
Ａ／Ｄ入力回路に対応して記憶手段および比較手段を設
ける構成、すなわち分圧回路、Ａ／Ｄ入力回路、記憶手
段および比較手段からなる電圧変動検出部位を二系統設
ける構成としたが、これらをＮ系統（Ｎ≧２）設け、且
つ分圧回路の構成比を適宜調整し、各電圧変動検出部位
に入力される電圧値を変えることで、より詳細な電圧変
動の検出が可能となる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば電圧変動
検出部位を複数系統設け、電池電圧を分圧する手段の構
成比により、一方のＡ／Ｄ入力回路における誤差発生箇
所に他のＡ／Ｄ入力回路における誤差発生箇所が重なら
ないようにすることにより、負荷急変の検出精度を向上
させ、携帯機器の省電力化に対応するフロ−ティング充
電システムを実現する事を可能にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の充電制御回路の一実施例の構成を示す
回路図

【図２】本発明の充電制御回路における制御を示すフロ
ーチャート図

【図３】従来のフローティング充電を行う充電制御回路
の回路図

【図４】フローティング充電時における充電時間と充電
電圧および電流との関係を示した図

【図５】従来の充電制御回路の構成を示す回路図

【図６】逐次比較方式によるＡ／Ｄコンバ−タの誤差発
生箇所を示す図

【符号の説明】

２１ 直流安定化電源 ２２ 充電電流制御回路 ２３ 充電制御比較手段 ２４ リセット手段 ２５ 負荷変動検出手段 ２６ ピーク電圧記憶手段 ２７ 比較手段 ２８ 記憶手段 ３０ 電圧検出手段 ３１ 分圧手段 ３２ Ａ／Ｄ入力回路 ４０ 携帯機器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定期間毎に二次電池の充電電圧を検出
   する電圧検出手段と、前記電圧のピーク電圧値を記憶す
   るピーク電圧記憶手段と、前記電圧とピ−ク電圧値とを
   比較する充電制御比較手段と、この比較結果を基に充電
   状態の制御を行う充電電流制御手段を有する二次電池の
   充電制御回路であって、 前記電圧検出手段は、前記電圧を分圧する分圧回路およ
   びこの分圧された電圧をディジタル変換する二個のＡ／
   Ｄ入力回路を備えており、 更に充電制御回路は、前記各Ａ／Ｄ入力回路、この入力
   回路から出力された二次電池の電圧値を記憶する記憶手
   段および記憶手段に記憶された前回検出された電圧値と
   今回検出した電圧値を比較する比較手段からなる電圧変
   動検出部位を二組有するとともに、 電圧変動検出部位の各比較手段から出力される電圧値を
   比較する負荷変動検出比較手段と、前記ピーク電圧記憶
   手段に記憶されたピーク値をリセットするリセット手段
   とを備え、 前記リセット手段が、ピーク電圧記憶手段を複数個設け
   られた負荷変動検出比較手段による比較結果に基づいて
   ピーク電圧記憶手段に記憶されたピーク電圧のリセット
   動作を行う充電制御回路。
2. 【請求項２】Ａ／Ｄ入力回路、記憶手段および比較手段
   から構成される電圧変動検出部位をＮ組（Ｎ≧２）有
   し、前記分圧回路は前記電池の充電電圧を分圧し、Ｎ個
   のＡ／Ｄ入力回路に相異なる分圧電圧を入力すると共
   に、前記負荷変動検出比較手段が各比較手段から出力さ
   れたＮ個の比較結果をもとに、リセット手段の制御を行
   うことを特徴とする請求項１記載の二次電池の充電制御
   回路。