JPH10136577A - 充電装置 - Google Patents
充電装置Info
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- JPH10136577A JPH10136577A JP28953796A JP28953796A JPH10136577A JP H10136577 A JPH10136577 A JP H10136577A JP 28953796 A JP28953796 A JP 28953796A JP 28953796 A JP28953796 A JP 28953796A JP H10136577 A JPH10136577 A JP H10136577A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大容量の２次電池を安全・確実に急速充電で
きる充電装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 定電流制御を行うチョッパ回路２と、チ
ョッパ回路２に制御信号を送るコンパレータ６と、コン
パレータ６の基準電圧回路と、コンパレータ６と接続さ
れる基準電圧回路４を切り換える切り換え回路５と、充
電電流検出回路８とを有する。コンパレータ６と接続さ
れる少なくとも２つ以上の基準電圧回路４を切り換える
ことで、充電する電流値の切換及び充電電流のＯＮ／Ｏ
ＦＦを行う。電圧の切換のみで充電電流を切り換えでき
るので、安価な切り換え素子の使用を可能とし、また切
り換え素子における損失は極めて少なくすることができ
る。
きる充電装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 定電流制御を行うチョッパ回路２と、チ
ョッパ回路２に制御信号を送るコンパレータ６と、コン
パレータ６の基準電圧回路と、コンパレータ６と接続さ
れる基準電圧回路４を切り換える切り換え回路５と、充
電電流検出回路８とを有する。コンパレータ６と接続さ
れる少なくとも２つ以上の基準電圧回路４を切り換える
ことで、充電する電流値の切換及び充電電流のＯＮ／Ｏ
ＦＦを行う。電圧の切換のみで充電電流を切り換えでき
るので、安価な切り換え素子の使用を可能とし、また切
り換え素子における損失は極めて少なくすることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池を充電する充
電装置に関するものである。
電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電池を電源とする装置ではマンガ
ン乾電池に代表される充電不可能な１次電池から、次第
にニッケルカドミウム蓄電池や小型鉛シール蓄電池に代
表される、充電して何度も繰り返し使用できる２次電池
が多く使用されるようになってきている。２次電池はど
うしても１次電池よりもエネルギー密度が低いために１
次電池と同じ電池容量を得たいときはより大きな電池を
使う必要があった。そのため２次電池はたゆまなく高容
量化が図られてきた。
ン乾電池に代表される充電不可能な１次電池から、次第
にニッケルカドミウム蓄電池や小型鉛シール蓄電池に代
表される、充電して何度も繰り返し使用できる２次電池
が多く使用されるようになってきている。２次電池はど
うしても１次電池よりもエネルギー密度が低いために１
次電池と同じ電池容量を得たいときはより大きな電池を
使う必要があった。そのため２次電池はたゆまなく高容
量化が図られてきた。
【０００３】その一方で２次電池に対しては短時間で充
電を行う急速充電の要求も大変に強い。急速充電は電池
にとって一般的にサイクル特性と呼ばれる充・放電を繰
り返すことができる回数やその他特性への影響も大き
く、充電電流・電圧を精密に制御する必要がある。２次
電池の高容量化に従って、特に充電電流は次第に大きな
値となることが多くなり、しかも高精度の制御が要求さ
れるようになってきた。以下、従来の充電装置を図面を
使用して説明する。
電を行う急速充電の要求も大変に強い。急速充電は電池
にとって一般的にサイクル特性と呼ばれる充・放電を繰
り返すことができる回数やその他特性への影響も大き
く、充電電流・電圧を精密に制御する必要がある。２次
電池の高容量化に従って、特に充電電流は次第に大きな
値となることが多くなり、しかも高精度の制御が要求さ
れるようになってきた。以下、従来の充電装置を図面を
使用して説明する。
【０００４】図７は従来の充電装置のブロック図であ
る。１は充電装置に電源を供給する電源回路、３は電池
電圧を検出する電池電圧検出回路、７は電池電圧検出回
路３から充電電圧の情報の伝達を受けて、充電電流切換
回路１１及び充電停止回路１３の動作を制御して充電動
作の制御を行う充電制御回路、９は充電される対象であ
る２次電池、１１は充電電流を決める抵抗Ｒ１・Ｒ２を
トランジスタＱ１・Ｑ２によって切り換えることによっ
て充電電流を切り換える充電電流切換回路、１２はトラ
ンジスタＱ３、ダイオードＤ１と充電電流切換回路１１
の一部でもある抵抗Ｒ１又はＲ２から構成されるシリー
ズ型の定電流回路、１３は定電流回路１２の動作を制御
し、充電動作を開始、停止する充電停止回路である。
る。１は充電装置に電源を供給する電源回路、３は電池
電圧を検出する電池電圧検出回路、７は電池電圧検出回
路３から充電電圧の情報の伝達を受けて、充電電流切換
回路１１及び充電停止回路１３の動作を制御して充電動
作の制御を行う充電制御回路、９は充電される対象であ
る２次電池、１１は充電電流を決める抵抗Ｒ１・Ｒ２を
トランジスタＱ１・Ｑ２によって切り換えることによっ
て充電電流を切り換える充電電流切換回路、１２はトラ
ンジスタＱ３、ダイオードＤ１と充電電流切換回路１１
の一部でもある抵抗Ｒ１又はＲ２から構成されるシリー
ズ型の定電流回路、１３は定電流回路１２の動作を制御
し、充電動作を開始、停止する充電停止回路である。
【０００５】図８は２次電池の充電を行った場合の一般
的な電池電圧及び充電電流の時間変化を示したグラフで
あり、グラフ中のｉ１は急速充電を行っている間の電流
値、ｉ２は急速充電終了後に行われる補充電の電流値、
ｔ０は充電が始まる時点、ｔ１は急速充電が終了し、補
充電に移行する時点、ｔ２は充電が終了する時点であ
る。
的な電池電圧及び充電電流の時間変化を示したグラフで
あり、グラフ中のｉ１は急速充電を行っている間の電流
値、ｉ２は急速充電終了後に行われる補充電の電流値、
ｔ０は充電が始まる時点、ｔ１は急速充電が終了し、補
充電に移行する時点、ｔ２は充電が終了する時点であ
る。
【０００６】以下、従来の充電装置の動作を図８・図７
を使用して説明する。この充電装置に２次電池９が接続
されると、充電制御回路７は電池電圧検出回路３からの
電圧値の情報を受けて、急速充電が可能かどうかの判断
を行う。一般的に充電開始時に電池の電圧が高すぎたり
低すぎたりした場合には、２次電池の状態が急速充電に
は不敵と判断されて急速充電は行われない。
を使用して説明する。この充電装置に２次電池９が接続
されると、充電制御回路７は電池電圧検出回路３からの
電圧値の情報を受けて、急速充電が可能かどうかの判断
を行う。一般的に充電開始時に電池の電圧が高すぎたり
低すぎたりした場合には、２次電池の状態が急速充電に
は不敵と判断されて急速充電は行われない。
【０００７】さて、電池電圧が一定の範囲内で急速充電
が可能だと判断されれば、充電制御回路７は充電電流設
定用のトランジスタＱ１及び定電流制御用のトランジス
タＱ３・Ｑ４・Ｑ５をＯＮにするような信号を出力す
る。急速充電用の電流ｉ１は、電源回路１＝＞Ｑ１＝＞
Ｒ１＝＞Ｑ３＝＞２次電池９の経路で流れる。この時の
急速充電の電流値ｉ１は、ｉ１＝（Ｖ１−Ｖｂｅ）／Ｒ
１・・・（１）なる一定値となるように、Ｑ３・Ｄ１・
Ｒ１によって制御される。この急速充電の期間は図８に
おいては、ｔ０〜ｔ１に該当する。この間、電池電圧は
次第に上昇する。一般的にニッケルカドミウム電池・ニ
ッケル水素電池は満充電が近づくと、図８のｔ１付近の
電池電圧カーブのように電池電圧が一旦ピークを示した
後、電圧が漸減する特徴がある。これは−△Ｖ（マイナ
スデルタブイ）と呼ばれている。この−△Ｖ現象を充電
制御回路７が電池電圧検出回路３を通して検出すると、
充電制御回路７は２次電池９がほぼ満充電になったと判
断して、トランジスタＱ１をＯＦＦ、トランジスタＱ２
をＯＮにするような信号を出力して、充電電流を急速時
の値ｉ１から補充電時の電流値ｉ２に変更する。これは
図８において充電時間ｔ１における動作に該当する。こ
の時、補充電の電流値ｉ２は、ｉ２＝（Ｖ１−Ｖｂｅ）
／Ｒ２・・・（２）なる一定値となるように、Ｑ３・Ｄ
１・Ｒ２によって制御される。一般的に補充電の電流値
は急速充電時の電流値の１／１０以下の値が選ばれる。
この補充電の期間は図８においては、ｔ１〜ｔ２に該当
する。十分に補充電が行われた後、充電制御回路７はト
ランジスタＱ２・Ｑ３・Ｑ４・Ｑ５をＯＦＦにする信号
を出力して、充電停止回路１３を制御し、定電流回路１
２の動作を停止して一連の充電動作は終了する。
が可能だと判断されれば、充電制御回路７は充電電流設
定用のトランジスタＱ１及び定電流制御用のトランジス
タＱ３・Ｑ４・Ｑ５をＯＮにするような信号を出力す
る。急速充電用の電流ｉ１は、電源回路１＝＞Ｑ１＝＞
Ｒ１＝＞Ｑ３＝＞２次電池９の経路で流れる。この時の
急速充電の電流値ｉ１は、ｉ１＝（Ｖ１−Ｖｂｅ）／Ｒ
１・・・（１）なる一定値となるように、Ｑ３・Ｄ１・
Ｒ１によって制御される。この急速充電の期間は図８に
おいては、ｔ０〜ｔ１に該当する。この間、電池電圧は
次第に上昇する。一般的にニッケルカドミウム電池・ニ
ッケル水素電池は満充電が近づくと、図８のｔ１付近の
電池電圧カーブのように電池電圧が一旦ピークを示した
後、電圧が漸減する特徴がある。これは−△Ｖ（マイナ
スデルタブイ）と呼ばれている。この−△Ｖ現象を充電
制御回路７が電池電圧検出回路３を通して検出すると、
充電制御回路７は２次電池９がほぼ満充電になったと判
断して、トランジスタＱ１をＯＦＦ、トランジスタＱ２
をＯＮにするような信号を出力して、充電電流を急速時
の値ｉ１から補充電時の電流値ｉ２に変更する。これは
図８において充電時間ｔ１における動作に該当する。こ
の時、補充電の電流値ｉ２は、ｉ２＝（Ｖ１−Ｖｂｅ）
／Ｒ２・・・（２）なる一定値となるように、Ｑ３・Ｄ
１・Ｒ２によって制御される。一般的に補充電の電流値
は急速充電時の電流値の１／１０以下の値が選ばれる。
この補充電の期間は図８においては、ｔ１〜ｔ２に該当
する。十分に補充電が行われた後、充電制御回路７はト
ランジスタＱ２・Ｑ３・Ｑ４・Ｑ５をＯＦＦにする信号
を出力して、充電停止回路１３を制御し、定電流回路１
２の動作を停止して一連の充電動作は終了する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
充電装置ではシリーズ型の定電流回路を使用しているた
めに制御用トランジスタの消費電力が多い。また、大容
量の２次電池を急速充電するためには大電流を精密に制
御する必要があり、大電流用の制御素子に多大なコスト
がかかり、またハイレベルでの制御はどうしても精度が
悪くなりやすいという欠点を有していた。
充電装置ではシリーズ型の定電流回路を使用しているた
めに制御用トランジスタの消費電力が多い。また、大容
量の２次電池を急速充電するためには大電流を精密に制
御する必要があり、大電流用の制御素子に多大なコスト
がかかり、またハイレベルでの制御はどうしても精度が
悪くなりやすいという欠点を有していた。
【０００９】そこで本発明は、大容量の２次電池を安全
・確実に急速充電できる充電装置を提供することを目的
とする。
・確実に急速充電できる充電装置を提供することを目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、充電
装置に電力を提供する電源回路と、電源回路に接続さ
れ、充電電流を制御するチョッパ回路と、チョッパ回路
に制御信号を供給するコンパレータと、コンパレータの
第１の入力に接続される少なくとも２つの異なる基準電
圧を切り換える基準電圧切り換え手段と、基準電圧切り
換え手段と接続される少なくとも２つの異なる基準電圧
生成手段と、コンパレータの第２の入力に接続され、充
電電流を検出してコンパレータに伝達する電流検知手段
と、基準電圧切り換え手段の動作を制御する制御手段
と、制御手段に接続されて、電池電圧を検知し伝達する
電池電圧検知手段とを備え、基準電圧生成手段の切り換
えによって充電状態が変化するようにした。
装置に電力を提供する電源回路と、電源回路に接続さ
れ、充電電流を制御するチョッパ回路と、チョッパ回路
に制御信号を供給するコンパレータと、コンパレータの
第１の入力に接続される少なくとも２つの異なる基準電
圧を切り換える基準電圧切り換え手段と、基準電圧切り
換え手段と接続される少なくとも２つの異なる基準電圧
生成手段と、コンパレータの第２の入力に接続され、充
電電流を検出してコンパレータに伝達する電流検知手段
と、基準電圧切り換え手段の動作を制御する制御手段
と、制御手段に接続されて、電池電圧を検知し伝達する
電池電圧検知手段とを備え、基準電圧生成手段の切り換
えによって充電状態が変化するようにした。
【００１１】請求項２の発明は、充電装置に電力を供給
する電源回路と、電源回路に接続され、充電電流を制御
するチョッパ回路と、チョッパ回路に制御信号を供給す
るコンパレータと、コンパレータの第１の入力に接続さ
れる可変電圧生成手段と、コンパレータの第２の入力に
接続され、充電電流を検出してコンパレータに伝達する
電流検知手段と、可変電圧生成手段の動作を制御する制
御手段と、制御手段に接続されて、電池電圧を伝達する
電池電圧検知手段とを備え、可変電圧生成手段の出力電
圧によって充電状態が変化するようにした。
する電源回路と、電源回路に接続され、充電電流を制御
するチョッパ回路と、チョッパ回路に制御信号を供給す
るコンパレータと、コンパレータの第１の入力に接続さ
れる可変電圧生成手段と、コンパレータの第２の入力に
接続され、充電電流を検出してコンパレータに伝達する
電流検知手段と、可変電圧生成手段の動作を制御する制
御手段と、制御手段に接続されて、電池電圧を伝達する
電池電圧検知手段とを備え、可変電圧生成手段の出力電
圧によって充電状態が変化するようにした。
【００１２】請求項３の発明は、充電装置に電力を供給
する電源回路と、電源回路に接続され、充電電流を制御
するチョッパ回路と、チョッパ回路に制御信号を供給す
るコンパレータと、コンパレータの第１の入力に接続さ
れる少なくとも２つの異なる基準電圧を切り換える基準
電圧切り換え手段と、基準電圧切り換え手段と接続され
る少なくとも２つの異なる基準電圧生成手段と、コンパ
レータの第２の入力に接続され、電池電圧を検出してコ
ンパレータに伝達する電圧検知手段と、基準電圧切り換
え手段の動作を制御する制御手段と、制御手段に接続さ
れて、電池電圧を検知し伝達する電池電圧検知手段と、
充電電流を検出して制御手段に伝達する電流検知手段と
を備え、基準電圧生成手段の切り換えによって充電状態
が変化するようにした。
する電源回路と、電源回路に接続され、充電電流を制御
するチョッパ回路と、チョッパ回路に制御信号を供給す
るコンパレータと、コンパレータの第１の入力に接続さ
れる少なくとも２つの異なる基準電圧を切り換える基準
電圧切り換え手段と、基準電圧切り換え手段と接続され
る少なくとも２つの異なる基準電圧生成手段と、コンパ
レータの第２の入力に接続され、電池電圧を検出してコ
ンパレータに伝達する電圧検知手段と、基準電圧切り換
え手段の動作を制御する制御手段と、制御手段に接続さ
れて、電池電圧を検知し伝達する電池電圧検知手段と、
充電電流を検出して制御手段に伝達する電流検知手段と
を備え、基準電圧生成手段の切り換えによって充電状態
が変化するようにした。
【００１３】請求項４の発明は、充電装置に電力を供給
する電源回路と、電源回路に接続され、充電電流を制御
するチョッパ回路と、チョッパ回路に制御信号を供給す
るコンパレータと、コンパレータの第１の入力に接続さ
れる可変電圧生成手段と、コンパレータの第２の入力に
接続され、電池電圧を検出してコンパレータに伝達する
電圧検知手段と、可変電圧生成手段の動作を制御する制
御手段と、制御手段に接続されて、電池電圧を伝達する
電池電圧検知手段と、充電電流を検出して制御手段に伝
達する電流検知手段とを備え、可変電圧生成手段の出力
電圧によって充電状態が変化するようにした。
する電源回路と、電源回路に接続され、充電電流を制御
するチョッパ回路と、チョッパ回路に制御信号を供給す
るコンパレータと、コンパレータの第１の入力に接続さ
れる可変電圧生成手段と、コンパレータの第２の入力に
接続され、電池電圧を検出してコンパレータに伝達する
電圧検知手段と、可変電圧生成手段の動作を制御する制
御手段と、制御手段に接続されて、電池電圧を伝達する
電池電圧検知手段と、充電電流を検出して制御手段に伝
達する電流検知手段とを備え、可変電圧生成手段の出力
電圧によって充電状態が変化するようにした。
【００１４】
【発明の実施の形態】請求項１の充電装置では、コンパ
レータと接続される少なくとも２つ以上の基準電圧生成
回路を切り換えることで、充電する電流値の切換及び充
電電流のＯＮ／ＯＦＦを行う。電圧の切換のみで充電電
流を切り換えできるので、安価な切り換え素子の使用を
可能とし、また切り換え素子における損失は極めて少な
くすることができる。
レータと接続される少なくとも２つ以上の基準電圧生成
回路を切り換えることで、充電する電流値の切換及び充
電電流のＯＮ／ＯＦＦを行う。電圧の切換のみで充電電
流を切り換えできるので、安価な切り換え素子の使用を
可能とし、また切り換え素子における損失は極めて少な
くすることができる。
【００１５】請求項２の充電装置では、基準電圧を連続
的に可変することで、充電電流の連続的な変更及び充電
のＯＮ／ＯＦＦを行う。基準電圧の可変で充電電流を可
変できるので、精密な制御ができる。
的に可変することで、充電電流の連続的な変更及び充電
のＯＮ／ＯＦＦを行う。基準電圧の可変で充電電流を可
変できるので、精密な制御ができる。
【００１６】請求項３の充電装置では、コンパレータと
接続される少なくとも２つ以上の基準電圧生成回路を切
り換えることで、充電する電圧値の切り換え及び充電電
圧のＯＮ／ＯＦＦを行う。電圧の切換のみで充電電圧を
切り換えできるので、安価な切り換え素子の使用を可能
とし、また切り換え素子における損失は極めて少なくす
ることができる。
接続される少なくとも２つ以上の基準電圧生成回路を切
り換えることで、充電する電圧値の切り換え及び充電電
圧のＯＮ／ＯＦＦを行う。電圧の切換のみで充電電圧を
切り換えできるので、安価な切り換え素子の使用を可能
とし、また切り換え素子における損失は極めて少なくす
ることができる。
【００１７】請求項４の充電装置では、基準電圧を連続
的に可変することで、充電電圧の連続的な変更及び充電
のＯＮ／ＯＦＦを行う。基準電圧の可変で充電電圧を可
変できるので、精密な制御ができる。
的に可変することで、充電電圧の連続的な変更及び充電
のＯＮ／ＯＦＦを行う。基準電圧の可変で充電電圧を可
変できるので、精密な制御ができる。
【００１８】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における充電装置のブロック図、図２は同充電装置
で２次電池を充電した場合の電池の端子電圧・充電電流
の変化を示したグラフである。１は充電装置に電源を供
給する電源回路、２はチョッパ回路、３は電池電圧を検
出する電池電圧検出回路、４は基準電圧回路、５は基準
電圧回路４とコンパレータ６の接続を切り換える切り換
え回路であって、スイッチ位置Ａは基準電圧が０Ｖでコ
ンパレータ６がチョッパ回路２を常にＯＦＦの状態に設
定するスイッチ位置、スイッチ位置Ｂは急速充電時の電
流が２次電池９に流れるような基準電圧をコンパレータ
６に与えるスイッチ位置、スイッチ位置Ｃは補充電時の
電流が２次電池９に流れるような基準電圧をコンパレー
タ６に与えるスイッチ位置、６は基準電圧回路４の出力
電圧と充電電流検出回路４の出力電圧の差を検出してチ
ョッパ回路２の制御信号とするコンパレータ、７は電池
電圧検出回路３の電圧を受けて充電状態を制御する充電
制御回路、８は充電電流を検出して電圧としてコンパレ
ータ６に与える充電電流検出回路、９は充電される対象
である２次電池である。
態１における充電装置のブロック図、図２は同充電装置
で２次電池を充電した場合の電池の端子電圧・充電電流
の変化を示したグラフである。１は充電装置に電源を供
給する電源回路、２はチョッパ回路、３は電池電圧を検
出する電池電圧検出回路、４は基準電圧回路、５は基準
電圧回路４とコンパレータ６の接続を切り換える切り換
え回路であって、スイッチ位置Ａは基準電圧が０Ｖでコ
ンパレータ６がチョッパ回路２を常にＯＦＦの状態に設
定するスイッチ位置、スイッチ位置Ｂは急速充電時の電
流が２次電池９に流れるような基準電圧をコンパレータ
６に与えるスイッチ位置、スイッチ位置Ｃは補充電時の
電流が２次電池９に流れるような基準電圧をコンパレー
タ６に与えるスイッチ位置、６は基準電圧回路４の出力
電圧と充電電流検出回路４の出力電圧の差を検出してチ
ョッパ回路２の制御信号とするコンパレータ、７は電池
電圧検出回路３の電圧を受けて充電状態を制御する充電
制御回路、８は充電電流を検出して電圧としてコンパレ
ータ６に与える充電電流検出回路、９は充電される対象
である２次電池である。
【００１９】次に、この充電装置の動作を図１・図２を
参照して説明する。この充電装置に２次電池９が接続さ
れると、充電制御回路７は電池電圧検出回路３からの電
圧値の情報を受けて、急速充電が可能かどうかの判断を
行う。一般的に充電開始時に電池の電圧が高すぎたり低
すぎたりした場合には、２次電池９の状態が急速充電に
は不敵と判断されて急速充電は行われない。
参照して説明する。この充電装置に２次電池９が接続さ
れると、充電制御回路７は電池電圧検出回路３からの電
圧値の情報を受けて、急速充電が可能かどうかの判断を
行う。一般的に充電開始時に電池の電圧が高すぎたり低
すぎたりした場合には、２次電池９の状態が急速充電に
は不敵と判断されて急速充電は行われない。
【００２０】さて、電池電圧が一定の範囲内で急速充電
が可能だと判断されれば、充電制御回路７は基準電圧切
り換え回路のスイッチをＡからＢの位置に設定変更す
る。コンパレータ６の非反転端子には抵抗Ｒ１・Ｒ２に
よって設定された基準電圧が与えられている。スイッチ
操作直後は未だ充電電流が流れ始めていないので、充電
電流検出回路８の出力電圧は０Ｖである。これはそのま
まコンパレータ６の反転端子に伝達され、当初コンパレ
ータ６・チョッパ回路２はＯＮのままとなる。その結果
充電電流が２次電池９に流れ始め、充電電流検出回路８
の出力電圧も次第に上昇する。この電圧がＲ１・Ｒ２で
コンパレータ６に与えられた電圧と等しくなった瞬間、
コンパレータ６・チョッパ回路２はＯＦＦとなる。この
一連の動作で、チョッパ回路→２次電池→充電電流検出
回路→コンパレータとなるループが形成され、充電電流
は充電電流検出回路８の出力電圧とＲ１・Ｒ２で決まる
電圧が等しくなるような、一定の値（図２においてｉ１
なる値）になるようにコンパレータ６及びチョッパ回路
２がＯＮ／ＯＦＦして制御される。このときチョッパ回
路２のトランジスタ及びダイオードはスイッチング動作
を行っているために、従来の充電装置におけるシリーズ
型の定電流回路におけるトランジスタよりも遙かに低損
失で動作することが可能である。また、充電電流が大き
い場合でもその制御は基準電圧回路４の電圧を基準とし
て行われるために、特にハイレベルの信号での制御が必
要となることもない。この急速充電の期間は図２におい
ては、ｔ０〜ｔ１に該当する。満充電の検出プロセスは
従来の充電装置の説明と同一なので省略する。
が可能だと判断されれば、充電制御回路７は基準電圧切
り換え回路のスイッチをＡからＢの位置に設定変更す
る。コンパレータ６の非反転端子には抵抗Ｒ１・Ｒ２に
よって設定された基準電圧が与えられている。スイッチ
操作直後は未だ充電電流が流れ始めていないので、充電
電流検出回路８の出力電圧は０Ｖである。これはそのま
まコンパレータ６の反転端子に伝達され、当初コンパレ
ータ６・チョッパ回路２はＯＮのままとなる。その結果
充電電流が２次電池９に流れ始め、充電電流検出回路８
の出力電圧も次第に上昇する。この電圧がＲ１・Ｒ２で
コンパレータ６に与えられた電圧と等しくなった瞬間、
コンパレータ６・チョッパ回路２はＯＦＦとなる。この
一連の動作で、チョッパ回路→２次電池→充電電流検出
回路→コンパレータとなるループが形成され、充電電流
は充電電流検出回路８の出力電圧とＲ１・Ｒ２で決まる
電圧が等しくなるような、一定の値（図２においてｉ１
なる値）になるようにコンパレータ６及びチョッパ回路
２がＯＮ／ＯＦＦして制御される。このときチョッパ回
路２のトランジスタ及びダイオードはスイッチング動作
を行っているために、従来の充電装置におけるシリーズ
型の定電流回路におけるトランジスタよりも遙かに低損
失で動作することが可能である。また、充電電流が大き
い場合でもその制御は基準電圧回路４の電圧を基準とし
て行われるために、特にハイレベルの信号での制御が必
要となることもない。この急速充電の期間は図２におい
ては、ｔ０〜ｔ１に該当する。満充電の検出プロセスは
従来の充電装置の説明と同一なので省略する。
【００２１】さて、満充電が検出されると、本実施の形
態の充電装置では、充電制御回路７が基準電圧切り換え
回路のスイッチの設定をＣの位置に変更して補充電に適
した電流（図２においてｉ２なる値）に切り換える。こ
の補充電の期間は図２においては、ｔ１〜ｔ２に該当す
る。十分に補充電が行われた後、充電制御回路７は基準
電圧切り換え回路のスイッチの設定をＡの位置に設定す
る。その結果、コンパレータ６及びチョッパ回路２の動
作が停止され一連の充電動作が終了する。
態の充電装置では、充電制御回路７が基準電圧切り換え
回路のスイッチの設定をＣの位置に変更して補充電に適
した電流（図２においてｉ２なる値）に切り換える。こ
の補充電の期間は図２においては、ｔ１〜ｔ２に該当す
る。十分に補充電が行われた後、充電制御回路７は基準
電圧切り換え回路のスイッチの設定をＡの位置に設定す
る。その結果、コンパレータ６及びチョッパ回路２の動
作が停止され一連の充電動作が終了する。
【００２２】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２における充電装置のブロック図である。１０は可変
抵抗素子ＲＶによって構成されコンパレータ６に与える
基準電圧を任意に変更できる基準電圧回路である。
態２における充電装置のブロック図である。１０は可変
抵抗素子ＲＶによって構成されコンパレータ６に与える
基準電圧を任意に変更できる基準電圧回路である。
【００２３】次に、図２・図３を参照して動作を説明す
る。この充電装置においては、基準電圧回路１０は可変
抵抗素子ＲＶで構成されるため、充電電流値の設定は必
要に応じて０から可変抵抗素子ＲＶの最大値によって定
まる最大電流まで任意に設定することができる。
る。この充電装置においては、基準電圧回路１０は可変
抵抗素子ＲＶで構成されるため、充電電流値の設定は必
要に応じて０から可変抵抗素子ＲＶの最大値によって定
まる最大電流まで任意に設定することができる。
【００２４】この充電装置に２次電池９が接続され、急
速充電が可能だと判断されれば、充電制御回路７は基準
電圧回路１０の可変抵抗素子ＲＶを制御して、チョッパ
回路２による充電電流が急速充電の電流値になるよう設
定する。このときの充電電流が一定値に制御されるプロ
セスは実施の形態１の充電装置と同一である。但し、本
実施の形態２の場合、制御電圧をある程度任意に設定で
きるために、充電する電池の容量・種別等を判別すれば
同一の回路で様々な種類の電池の充電を行うことができ
る。また、補充電時の充電電流も必要に応じて種々の値
を設定することができる。
速充電が可能だと判断されれば、充電制御回路７は基準
電圧回路１０の可変抵抗素子ＲＶを制御して、チョッパ
回路２による充電電流が急速充電の電流値になるよう設
定する。このときの充電電流が一定値に制御されるプロ
セスは実施の形態１の充電装置と同一である。但し、本
実施の形態２の場合、制御電圧をある程度任意に設定で
きるために、充電する電池の容量・種別等を判別すれば
同一の回路で様々な種類の電池の充電を行うことができ
る。また、補充電時の充電電流も必要に応じて種々の値
を設定することができる。
【００２５】以上、実施の形態１，２の充電装置では定
電流充電によって充電が行われ、ニッケルカドミウム電
池やニッケル水素電池等の充電に適している。
電流充電によって充電が行われ、ニッケルカドミウム電
池やニッケル水素電池等の充電に適している。
【００２６】（実施の形態３）図４は本発明の実施の形
態３における充電装置のブロック図、図５は同充電装置
で２次電池を充電した場合の電池の端子電圧・充電電流
の変化を示したグラフである。実施の形態３においては
コンパレータ６の入力として電池電圧検出回路３を使用
する点が実施の形態１，２の充電装置と異なる。この充
電装置に２次電池９が接続され、急速充電が可能だと判
断されれば、充電制御回路７は基準電圧切り換え回路５
のスイッチをＡからＢの位置に設置変更する。充電開始
当初で、電池電圧が基準電圧に到達するまでは、定電流
充電が行われる。この過程は図５においてｔ０〜ｔ１に
該当する。充電が進み、電池電圧が上昇し、電池電圧と
基準電圧が一致するようになると、コンパレータ６は電
池電圧検出回路３とＲ１・Ｒ２による基準電圧が等しく
なるようにチョッパ回路２を制御し、結果として２次電
池９に対しては一定の電圧（図５においてＶ１なる値）
での定電圧充電が行われる。この過程は図５においては
ｔ１〜ｔ２に該当する。この間、充電電流は図５に示す
ように漸減するカーブを示す。
態３における充電装置のブロック図、図５は同充電装置
で２次電池を充電した場合の電池の端子電圧・充電電流
の変化を示したグラフである。実施の形態３においては
コンパレータ６の入力として電池電圧検出回路３を使用
する点が実施の形態１，２の充電装置と異なる。この充
電装置に２次電池９が接続され、急速充電が可能だと判
断されれば、充電制御回路７は基準電圧切り換え回路５
のスイッチをＡからＢの位置に設置変更する。充電開始
当初で、電池電圧が基準電圧に到達するまでは、定電流
充電が行われる。この過程は図５においてｔ０〜ｔ１に
該当する。充電が進み、電池電圧が上昇し、電池電圧と
基準電圧が一致するようになると、コンパレータ６は電
池電圧検出回路３とＲ１・Ｒ２による基準電圧が等しく
なるようにチョッパ回路２を制御し、結果として２次電
池９に対しては一定の電圧（図５においてＶ１なる値）
での定電圧充電が行われる。この過程は図５においては
ｔ１〜ｔ２に該当する。この間、充電電流は図５に示す
ように漸減するカーブを示す。
【００２７】一般に定電圧充電では、充電電流が一定値
以下に減少した時をもって満充電としている。図５にお
いてｔ２の時点で充電が更に進行し、満充電が検出され
ると、本実施の形態３の充電装置では、充電制御回路７
は基準電圧切り換え回路のスイッチの設定をＡの位置に
設定する。その結果、コンパレータ６及びチョッパ回路
２の動作が停止され一連の充電動作が終了する。
以下に減少した時をもって満充電としている。図５にお
いてｔ２の時点で充電が更に進行し、満充電が検出され
ると、本実施の形態３の充電装置では、充電制御回路７
は基準電圧切り換え回路のスイッチの設定をＡの位置に
設定する。その結果、コンパレータ６及びチョッパ回路
２の動作が停止され一連の充電動作が終了する。
【００２８】（実施の形態４）図６の本発明の実施の形
態４における充電装置のブロック図である。
態４における充電装置のブロック図である。
【００２９】なお、実施の形態３の充電装置で２次電池
の充電を行った場合の電池電圧及び充電電流の時間変化
を示したグラフは、実施の形態３の図５と同じものであ
り、図５を参照すると共にグラフに関する説明を省略す
る。
の充電を行った場合の電池電圧及び充電電流の時間変化
を示したグラフは、実施の形態３の図５と同じものであ
り、図５を参照すると共にグラフに関する説明を省略す
る。
【００３０】この実施の形態４においては、基準電圧回
路１０が可変抵抗素子ＲＶで構成されている点が実施の
形態３の充電装置と異なる。
路１０が可変抵抗素子ＲＶで構成されている点が実施の
形態３の充電装置と異なる。
【００３１】この充電装置に２次電池９が接続され、急
速充電が可能だと判断されれば、充電制御回路７は可変
抵抗素子ＲＶで構成されて基準電圧回路１０を急速充電
に適した基準電圧を出力するように設定する。充電開始
当初で、電池電圧が基準電圧に到達するまでは、定電流
充電が行われる。この過程は図５においてｔ０〜ｔ１に
該当する。充電が進み、電池電圧が上昇し、電池電圧と
基準電圧が一致するようになると、２次電池９に対して
は一定の電圧（図５においてＶ１なる値）での定電圧充
電が行われる。この過程は図５においてはｔ１〜ｔ２に
該当する。この間、充電電流は図５に示すように漸減す
るカーブを示す。
速充電が可能だと判断されれば、充電制御回路７は可変
抵抗素子ＲＶで構成されて基準電圧回路１０を急速充電
に適した基準電圧を出力するように設定する。充電開始
当初で、電池電圧が基準電圧に到達するまでは、定電流
充電が行われる。この過程は図５においてｔ０〜ｔ１に
該当する。充電が進み、電池電圧が上昇し、電池電圧と
基準電圧が一致するようになると、２次電池９に対して
は一定の電圧（図５においてＶ１なる値）での定電圧充
電が行われる。この過程は図５においてはｔ１〜ｔ２に
該当する。この間、充電電流は図５に示すように漸減す
るカーブを示す。
【００３２】図５においてｔ２の時点で充電電流が一定
値以下となって満充電が検出されると、充電制御回路７
は基準電圧回路１０の基準電圧を０Ｖに設定して、チョ
ッパ回路２の動作を停止し、一連の充電動作が終了す
る。本実施の形態４の充電装置の場合、定電圧充電時の
充電電圧をある程度任意に設定できるために、充電する
電池の容量・種別等を判別すれば同一の回路で様々な種
類の電池の充電を行うことができる。
値以下となって満充電が検出されると、充電制御回路７
は基準電圧回路１０の基準電圧を０Ｖに設定して、チョ
ッパ回路２の動作を停止し、一連の充電動作が終了す
る。本実施の形態４の充電装置の場合、定電圧充電時の
充電電圧をある程度任意に設定できるために、充電する
電池の容量・種別等を判別すれば同一の回路で様々な種
類の電池の充電を行うことができる。
【００３３】以上の実施の形態３，４の充電装置では定
電流・定電圧充電を行うことから、リチウムイオン電池
・鉛畜電池等を充電するのに適している。なお、実施の
形態２、４の充電装置において、基準電圧回路の構成要
素として可変抵抗素子を使用したが、外部からの制御に
よって出力電圧を可変できる種々の素子、例えば周波数
／電圧変換素子（Ｆ／Ｖコンバータ）、Ｄ／Ａコンバー
タが使用できる。また、充電対象としてニッケルカドミ
ウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛
電値を取り挙げたが、金属リチウム電池、ニッケル亜鉛
電池、非水電解液系電池、固体電解質系電池等の充電に
応用できることは勿論である。
電流・定電圧充電を行うことから、リチウムイオン電池
・鉛畜電池等を充電するのに適している。なお、実施の
形態２、４の充電装置において、基準電圧回路の構成要
素として可変抵抗素子を使用したが、外部からの制御に
よって出力電圧を可変できる種々の素子、例えば周波数
／電圧変換素子（Ｆ／Ｖコンバータ）、Ｄ／Ａコンバー
タが使用できる。また、充電対象としてニッケルカドミ
ウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛
電値を取り挙げたが、金属リチウム電池、ニッケル亜鉛
電池、非水電解液系電池、固体電解質系電池等の充電に
応用できることは勿論である。
【００３４】以上のように、実施の形態１の充電装置で
は、コンパレータと接続される少なくとも２つ以上の基
準電圧生成回路を切り換えることで、充電する電流値の
切換及び充電電流のＯＮ／ＯＦＦを行う。電圧の切換の
みで充電電流を切り換えできるので、安価な切り換え素
子の使用を可能とし、また切り換え素子における損失は
極めて少なくすることができる。
は、コンパレータと接続される少なくとも２つ以上の基
準電圧生成回路を切り換えることで、充電する電流値の
切換及び充電電流のＯＮ／ＯＦＦを行う。電圧の切換の
みで充電電流を切り換えできるので、安価な切り換え素
子の使用を可能とし、また切り換え素子における損失は
極めて少なくすることができる。
【００３５】実施の形態２の充電装置では、基準電圧を
連続的に可変することで、充電電流の連続的な変更及び
充電のＯＮ／ＯＦＦを行う。また、基準電圧の可変で充
電電流を可変できるので、精密な制御が可能となり、種
々の電池の充電を同一の装置で行える。
連続的に可変することで、充電電流の連続的な変更及び
充電のＯＮ／ＯＦＦを行う。また、基準電圧の可変で充
電電流を可変できるので、精密な制御が可能となり、種
々の電池の充電を同一の装置で行える。
【００３６】実施の形態３の充電装置では、コンパレー
タと接続される少なくとも２つ以上の基準電圧生成回路
を切り換えることで、充電電圧値の切り換え及び充電電
圧のＯＮ／ＯＦＦを行う。また、電圧の切換のみで充電
電圧を切り換えできるので、安価な切り換え素子の使用
を可能とし、また切り換え素子における損失は極めて少
なくすることができる。
タと接続される少なくとも２つ以上の基準電圧生成回路
を切り換えることで、充電電圧値の切り換え及び充電電
圧のＯＮ／ＯＦＦを行う。また、電圧の切換のみで充電
電圧を切り換えできるので、安価な切り換え素子の使用
を可能とし、また切り換え素子における損失は極めて少
なくすることができる。
【００３７】実施の形態４の充電装置では基準電圧を連
続的に可変することで、充電電圧の連続的な変更及び充
電のＯＮ／ＯＦＦを行う。基準電圧の可変で充電電圧を
可変できるので、精密な制御が可能となり、種々の電池
の充電を同一の装置で行える。
続的に可変することで、充電電圧の連続的な変更及び充
電のＯＮ／ＯＦＦを行う。基準電圧の可変で充電電圧を
可変できるので、精密な制御が可能となり、種々の電池
の充電を同一の装置で行える。
【００３８】
【発明の効果】請求項１・３の充電装置では、基準電圧
を切り換えることで、請求項２・４の充電装置では、基
準電圧を任意に可変することで大容量の２次電池を充電
する場合においても、充電電流・充電電圧の制御を安価
な素子を使用して容易に実施できる。
を切り換えることで、請求項２・４の充電装置では、基
準電圧を任意に可変することで大容量の２次電池を充電
する場合においても、充電電流・充電電圧の制御を安価
な素子を使用して容易に実施できる。
【図１】本発明の実施の形態１における充電装置のブロ
ック図
ック図
【図２】本発明の実施の形態１における充電装置で２次
電池を充電した場合の電池を端子電圧・充電電流の変化
を示したグラフ
電池を充電した場合の電池を端子電圧・充電電流の変化
を示したグラフ
【図３】本発明の実施の形態２における充電装置のブロ
ック図
ック図
【図４】本発明の実施の形態３における充電装置のブロ
ック図
ック図
【図５】本発明の実施の形態３における充電装置で２次
電池を充電した場合の電池を端子電圧・充電電流の変化
を示したグラフ
電池を充電した場合の電池を端子電圧・充電電流の変化
を示したグラフ
【図６】本発明の実施の形態４における充電装置のブロ
ック図
ック図
【図７】従来の充電装置のブロック図
【図８】一般的な電池電圧及び充電電流の時間変化を示
したグラフ
したグラフ
１ 電源回路 ２ チョッパ回路 ３ 電池電圧検出回路 ４ 基準電圧回路 ５ 切り換え回路 ６ コンパレータ ７ 充電制御回路 ８ 充電電流検出回路 ９ ２次電池 １０ 基準電圧回路
Claims (4)
- 【請求項１】電池を充電する充電装置であって、充電装
置に電力を供給する電源回路と、前記電源回路に接続さ
れ、充電電流を制御するチョッパ回路と、前記チョッパ
回路に制御信号を供給するコンパレータと、前記コンパ
レータの第１の入力に接続される少なくとも２つの異な
る基準電圧を切り換える基準電圧切り換え手段と、前記
基準電圧切り換え手段と接続される少なくとも２つの異
なる基準電圧生成手段と、コンパレータの第２の入力に
接続され、充電電流を検出してコンパレータに伝達する
電流検知手段と、前記基準電圧切り換え手段の動作を制
御する制御手段と、前記制御手段に接続されて、電池電
圧を検知し伝達する電池電圧検知手段とを備え、前記基
準電圧生成手段の切り換えによって充電状態が変化する
ことを特徴とする充電装置。 - 【請求項２】電池を充電する充電装置であって、充電装
置に電力を供給する電源回路と、前記電源回路に接続さ
れ、充電電流を制御するチョッパ回路と、前記チョッパ
回路に制御信号を供給するコンパレータと、前記コンパ
レータの第１の入力に接続される可変電圧生成手段と、
コンパレータの第２の入力に接続され、充電電流を検出
してコンパレータに伝達する電流検知手段と、前記可変
電圧生成手段の動作を制御する制御手段と、前記制御手
段に接続されて、電池電圧を伝達する電池電圧検知手段
とを備え、前記可変電圧生成手段の出力電圧によって充
電状態が変化することを特徴とする充電装置。 - 【請求項３】電池を充電する充電装置であって、充電装
置に電力を供給する電源回路と、前記電源回路に接続さ
れ、充電電流を制御するチョッパ回路と、前記チョッパ
回路に制御信号を供給するコンパレータと、前記コンパ
レータの第１の入力に接続される少なくとも２つの異な
る基準電圧を切り換える基準電圧切り換え手段と、前記
基準電圧切り換え手段と接続される少なくとも２つの異
なる基準電圧生成手段と、コンパレータの第２の入力に
接続され、電池電圧を検出してコンパレータに伝達する
電圧検知手段と、前記基準電圧切り換え手段の動作を制
御する制御手段と、前記制御手段に接続されて、電池電
圧を検知し伝達する電池電圧検知手段と、充電電流を検
出して前記制御手段に伝達する電流検知手段とを備え、
前記基準電圧生成手段の切り換えによって充電状態が変
化することを特徴とする充電装置。 - 【請求項４】電池を充電する充電装置であって、充電装
置に電力を供給する電源回路と、前記電源回路に接続さ
れ、充電電流を制御するチョッパ回路と、前記チョッパ
回路に制御信号を供給するコンパレータと、前記コンパ
レータの第１の入力に接続される可変電圧生成手段と、
コンパレータの第２の入力に接続され、電池電圧を検出
してコンパレータに伝達する電圧検知手段と、前記可変
電圧生成手段の動作を制御する制御手段と、前記制御手
段に接続されて、電池電圧を伝達する電池電圧検知手段
と、充電電流を検出して前記制御手段に伝達する電流検
知手段とを備え、前記可変電圧生成手段の出力電圧によ
って充電状態が変化することを特徴とする充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28953796A JPH10136577A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28953796A JPH10136577A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 充電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10136577A true JPH10136577A (ja) | 1998-05-22 |
Family
ID=17744533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28953796A Pending JPH10136577A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10136577A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007060809A (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Fuji Xerox Co Ltd | 電力補償システム |
| JP2008067420A (ja) * | 2006-09-04 | 2008-03-21 | Toshiba Corp | 携帯機器 |
| JP2008136295A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Nec Saitama Ltd | 充電制御方法、充電装置及び携帯端末 |
| US8274259B2 (en) | 2007-08-23 | 2012-09-25 | Ricoh Company, Ltd. | Method and charge-up circuit capable of adjusting charge-up current |
| JP2013504294A (ja) * | 2009-09-03 | 2013-02-04 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 電流安定機能付き充電回路 |
-
1996
- 1996-10-31 JP JP28953796A patent/JPH10136577A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007060809A (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Fuji Xerox Co Ltd | 電力補償システム |
| JP2008067420A (ja) * | 2006-09-04 | 2008-03-21 | Toshiba Corp | 携帯機器 |
| JP2008136295A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Nec Saitama Ltd | 充電制御方法、充電装置及び携帯端末 |
| JP4609420B2 (ja) * | 2006-11-28 | 2011-01-12 | 日本電気株式会社 | 充電制御方法、充電装置及び携帯端末 |
| US8274259B2 (en) | 2007-08-23 | 2012-09-25 | Ricoh Company, Ltd. | Method and charge-up circuit capable of adjusting charge-up current |
| JP2013504294A (ja) * | 2009-09-03 | 2013-02-04 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 電流安定機能付き充電回路 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040119 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040127 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20040329 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040518 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |