JPH10248174A - 充電装置 - Google Patents

充電装置

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JPH10248174A
JPH10248174A JP9048044A JP4804497A JPH10248174A JP H10248174 A JPH10248174 A JP H10248174A JP 9048044 A JP9048044 A JP 9048044A JP 4804497 A JP4804497 A JP 4804497A JP H10248174 A JPH10248174 A JP H10248174A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次電池側に電圧読取端子等を追加すること
なく、二次電池が装着されない状態における充電誤動作
を防止する充電装置を提供する。 【解決手段】 入力端子(Vin)5、DC/DCコン
バータ6、電圧/電流制限回路の他、電圧入力Vi、電
圧出力Vo、コントロール端子Vc、緑LED10や赤
LED11が接続されたLED駆動回路を備えた充電制
御IC7、充電端子(Vout)8、二次電池の接続を
検出するスイッチ素子9、駆動トランジスタTr1を介
して接続された充電開始回路12、充電開始回路12の
出力が接続された充電停止回路13、および充電端子
(Vout)8の+Bに接続されて充電電圧を検出する
充電検出回路14により構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば携帯電話や
カメラ一体型VTRなどに用いられるリチウムイオン二
次電池の充電装置に関し、更に詳しくは、リチウムイオ
ン二次電池が装着されない状態における充電誤動作を防
止する充電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子技術の発達やユーザニーズの
高まりにより、電子機器の小型・軽量化が進んでいる。
この傾向は電池を動力源としたポータブル電子機器で顕
著である。これら小型で携帯性の高いポータブル電子機
器では電源の供給方法として二次電池が用いられてい
る。中でも、小型・軽量・高出力の基本性能を有するリ
チウムイオン二次電池が二次電池の主流を成すようにな
ってきた。
【0003】一方、リチウムイオン二次電池には、過電
流による電池劣化および損傷・発熱を防ぐため、図3に
示すようなFET(電界効果トランジスタ)3などによ
る過放電防止スイッチ2が内蔵されている。すなわち、
直列接続されたリチウムイオン二次電池1には過放電防
止スイッチ2が組み込まれており、例えばリチウムイオ
ン二次電池1の電圧が5V以上では過放電防止スイッチ
2が“オフ”(FET3が接続状態)して充放電が可能
となり、5V以下では過放電防止スイッチ2が“オン”
(FET3が遮断状態:但しダイオード4の働きにより
充電は可能)して二次電池の過放電を防ぐようになって
いる。
【0004】このようなリチウムイオン二次電池1は、
一例として図4に示すような充電装置によって充電され
る。図4は従来の充電装置の一例を示す回路図である。
【0005】この充電装置は、入力端子(図では、単に
「Vin」と記す)5、DC/DCコンバータ6、リチ
ウムイオン二次電池用に開発された充電制御IC(Integ
rated Circuit)7、充電端子(図では、単に「Vou
t」と記す)8、および二次電池の接続を検出するスイ
ッチ素子9により大略構成される。充電制御IC7に
は、図示を省略した電圧/電流制限回路の他、電圧入力
Vi、電圧出力Vo、コントロール端子Vc、緑LED
(発光ダイオード)10や赤LED11が接続されたL
ED駆動回路を備えている。
【0006】この充電装置における充電制御IC7の主
要動作を説明するならば、 電圧出力Vo →8.4±0.1Vの電圧出力。 コントロール端子Vc→略1.1V以上で充電制御IC
(充電)“オン”、オープンまたはグランド(GND)
にて“オフ”。 LED駆動回路 →充電電流Ioが65mA以上で
赤LED点灯、充電電流Ioが65mA以下で緑LED
点灯。などと制御する。
【0007】この充電装置には押下すると“オフ”する
ようなスイッチ素子9が備えられており、二次電池が装
着されてスイッチ素子9が押下されると帰還抵抗Rを介
してコントロールVcに1.1V以上の電圧が掛かり、
電圧出力Voから充電電流Ioが流れて二次電池を充電
するようになっている。なお、帰還抵抗Rは電池電圧が
略2.5V以上で充電制御IC7が“オン”するように
設定される。
【0008】しかしながら、このような従来の充電装置
における充電モニタは、一定の充電電流以上で赤LED
11を点灯し、以下で緑LED10を点灯するLED表
示のみであるため、例えば指などで充電ピン(スイッチ
素子9に相当)が押下されると二次電池が装着されてな
い状態にもかかわらず充電動作が開始されてしまうとい
う問題がある。
【0009】本来、リチウムイオン二次電池には、前述
のように過放電防止スイッチ2(図3参照)が内蔵され
ており、5V以下では過放電防止スイッチ2が“オン”
(FET3が遮断状態)するためリチウムイオン二次電
池1の端子電圧を検出することは不可能である。従っ
て、充電装置に二次電池が装着されている状態を検出す
るためには、新たに二次電池側に電圧読取端子を追加し
たり、過放電防止スイッチ2に抵抗を接続して端子電圧
を読み取らなければならず、二次電池側への部品追加が
必要となり経済的に無駄が多く、好ましくない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる問題点
に鑑みてなされたもので、その課題は、新たに二次電池
側に電圧読取端子等を追加することなく、二次電池が装
着されない状態で充電動作が開始されてしまう充電誤動
作を防止する充電装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明の充電装置は、充電端子に接続されたリチウ
ムイオン等の二次電池に対する電圧・電流を制限すると
ともに、出力の“オン・オフ”を制御するコントロール
端子を備えた充電制御手段と、充電端子およびコントロ
ール端子間に接続された帰還抵抗と、充電端子に対する
二次電池の接続状態を検出するスイッチ手段とを備えた
充電装置であって、第1の基準電圧(例えば6V)を設
定する第1基準電圧設定手段と、充電端子の充電電圧を
検出する充電検出手段と、スイッチ手段によって充電端
子に対する二次電池の接続が検出されたとき、充電制御
手段を所定時間“オン”する充電開始手段と、充電検出
手段の結果が第1基準電圧設定手段の設定電圧以上のと
き、充電制御手段を所定時間“オフ”して充電端子をリ
セットする充電停止手段とを備えた。そして、充電端子
に二次電池が装着されているとき、帰還抵抗を介して充
電制御手段を“オン”するとともに、充電装置に二次電
池が装着されていないとき、帰還抵抗を介することなく
“オフ”したままの充電制御手段により二次電池非装着
時の充電誤動作を防止する。
【0012】この充電装置は、充電検出手段の結果が第
1基準電圧設定手段の設定電圧以下のとき、再充電を開
始するようになされている。
【0013】また、この充電装置は、第2の基準電圧
(例えば2.5V)を設定する第2基準電圧設定手段を
有していて、第2基準電圧設定手段によって設定された
第2の基準電圧以下のとき、充電を停止するようになさ
れている。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態につき添付図面を参照して説明する。
【0015】先ず、図1を参照して本発明の充電装置の
構成を説明する。図1は本発明の充電装置の一例を示す
回路図である。なお、従来技術で記載した事項と共通す
る部分には同一の参照符号を付すものとし、本発明に係
わりのない回路部分の詳細な説明を省略する。
【0016】本発明の充電装置は、入力端子(Vin)
5、DC/DCコンバータ6、電圧/電流制限回路(図
示省略)の他、電圧入力Vi、電圧出力Vo、コントロ
ール端子Vc、緑LED10や赤LED11が接続され
たLED駆動回路を備えた充電制御IC7、充電端子
(Vout)8、および二次電池の接続を検出するスイ
ッチ素子9により構成される。
【0017】かかる構成の充電装置には、本発明の特徴
事項として、スイッチ素子9に駆動トランジスタTr1
を介して接続された充電開始回路12、充電開始回路1
2の出力が接続された充電停止回路13、および充電端
子(Vout)8の+Bに接続されて充電電圧を検出す
る充電検出回路14が接続されている。
【0018】充電開始回路12の細部構成は、抵抗R
a、容量Caにより立下がり微分を形成するNAND回
路aなどにより構成される。充電停止回路13は、充電
開始回路12の出力および駆動トランジスタTr2に一
端が接続され、他端に充電検出回路14の出力が接続さ
れるとともに、抵抗Rb、容量Cbにより立上がり微分
を形成するNAND回路b、OPアンプb、駆動トラン
ジスタTr3、Tr4により構成される。充電検出回路
14は、充電電圧を検出するOPアンプc、および出力
が充電停止回路13のNAND回路bに接続される駆動
トランジスタTr5により構成される。
【0019】次に、図1および図2を参照して本発明の
充電装置の動作を説明する。図2は本発明の充電装置の
動作を説明するタイミングチャート図である。
【0020】充電制御IC7は次のように動作する。す
なわち、 電圧出力Vo →8.4±0.1Vの電圧出力。 コントロール端子Vc→略1.1V以上で充電制御IC
(充電)“オン”、オープンまたはグランド(GND)
にて“オフ”。 LED駆動回路 →充電電流Ioが65mA以上で
赤LED点灯、充電電流Ioが65mA以下で緑LED
点灯。
【0021】本発明の充電装置における帰還抵抗Rは、
充電端子(Vout)8の電圧が略2.5V以上で充電
制御IC7が“オン”するように設定される。また、本
発明の充電装置には、押下されると“オフ”するような
スイッチ素子9が備えられており、二次電池が装着され
るとスイッチ素子9が“オフ”する(図2のスイッチ素
子動作参照)。
【0022】このオフ信号を充電開始回路12に入力
し、充電開始回路12のNAND回路aによりT1時
間、一例として200mSec一旦充電を“オン”する
(図2NAND回路a参照)。すなわち、NAND回路
a出力により駆動トランジスタTr2を駆動し、駆動ト
ランジスタTr2により図2のNAND回路a波形を反
転した充電オン信号T1′によりコントロール端子Vc
を“オン”して充電電流Ioを流して一旦充電を“オ
ン”する。
【0023】充電検出回路14では充電端子(Vou
t)8の+B電圧を検出し、充電停止回路13のNAN
D回路bに入力する。充電端子に二次電池(電圧の5V
以上)が装着されていれば、充電端子(Vout)8の
+Bは電池電圧の5V以上となり、二次電池が装着され
ていなければ、電圧出力Voの最大電圧8.4±0.1
Vとなる筈である。
【0024】充電停止回路13では、充電端子(Vou
t)8の+B電圧が充電検出回路14により設定された
6V以上(仮設定)であれば、NAND回路bによりT
2時間、一例として200mSec充電を“オフ”(図
2NAND回路b参照)し、それと共に容量Coの放電
を行う。すなわち、NAND回路b出力により駆動トラ
ンジスタTr3を駆動して容量Coの放電を行うと共
に、駆動トランジスタTr4による充電オフ信号T2′
によりコントロール端子Vcを“オフ”して充電をT2
時間停止する。
【0025】ここで、本発明の充電装置に二次電池が装
着されていれば、電池電圧により帰還抵抗Rを介してコ
ントロール端子Vcが“オン”され充電制御IC7が
“オン”状態となる。本発明の充電装置に二次電池が装
着されていなければ、電池電圧はなくコントロール端子
Vcは“オフ”のままとなり、充電制御IC7は“オ
フ”状態のままとなる。これにより、緑LEDも点灯す
ることなく、また、専用電池以外の物品や人体、例えば
指などで充電端子を押下しても充電動作は開始されるこ
となく、充電装置の誤動作を防止できる。
【0026】本発明の充電装置に装着された二次電池が
6V以下の場合には、充電停止回路13のNAND回路
b(微分回路)の動作を停止して充電を継続する。ま
た、この充電端子(Vout)8の+B電圧が帰還抵抗
Rによって設定された2.5V以下(仮設定)の場合は
帰還抵抗Rを介して充電制御IC7を“オフ”して充電
動作を停止させる。これにより、リチウムイオン二次電
池特有の単セルあたりの1V以下の過放電を防ぎ、二次
電池の性能劣化を防止することができる。
【0027】すなわち、リチウムイオン二次電池には、
過放電防止スイッチが内蔵されており、例えば5V以下
では過放電防止スイッチが“オン”(FETが遮断)し
てリチウムイオン二次電池の端子電圧を検出することが
できない。従って、この間は充電装置に二次電池が装着
されている状態を検出できない筈である。本発明のポイ
ントは、このような状況においても二次電池の装着状態
を正確に検出して二次電池が装着されない状態における
充電誤動作を防止するものである。
【0028】本発明は前記実施の形態例に限定されず、
種々の実施形態を採ることができる。例えば、前記実施
の形態例ではリチウムイオン二次電池を例示したが、こ
れに類する如何なる非水電解液二次電池にも応用が可能
である。また、本発明の充電装置における回路構成は、
例示したアナログ処理回路以外にもマイクロコンピュー
タなどによりディジタル的に処理しても実現可能であ
る。更に、本発明は以上示した一実施形態にとらわれず
様々な形態に発展できることは言うまでもない。
【0029】
【発明の効果】以上説明した本発明の充電装置によれ
ば、スイッチ素子により二次電池の装着を検知し、充電
開始手段により所定時間充電を“オン”する。そして、
充電端子の電圧が仮設定された基準電圧(例えば6V)
以上であれば、充電停止手段により所定時間充電を“オ
フ”して充電端子のリセットを行う。これにより、本発
明の充電装置に二次電池が装着されていれば、電池電圧
により帰還抵抗を介して充電制御手段が“オン”状態と
なり、装着されていなければ、電池電圧はなく充電制御
手段は“オフ”状態のままとなる。従って、専用電池以
外の物品や人体、例えば指などで充電端子を押下しても
充電動作は開始されず、二次電池が装着されない状態に
おける充電誤動作を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の充電装置の一例を示す回路図であ
る。
【図2】 本発明の充電装置の動作を説明するタイミン
グチャート図である。
【図3】 本発明に係わるリチウムイオン二次電池の内
部構成を示す回路図である。
【図4】 従来の充電装置の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
1…リチウムイオン二次電池、2…過放電防止スイッ
チ、3…FET(電界効果トランジスタ)、4…ダイオ
ード、5…入力端子(Vin)、6…DC/DCコンバ
ータ、7…充電制御IC、8…充電端子(Vout)、
9…スイッチ素子、10…緑LED、11…赤LED、
12…充電開始回路、13…充電停止回路、14…充電
検出回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充電端子に接続された二次電池に対する
    電圧・電流を制限するとともに、出力のオン・オフを制
    御するコントロール端子を備えた充電制御手段と、 前記充電端子および前記コントロール端子間に接続され
    た帰還抵抗と、 前記充電端子に対する二次電池の接続状態を検出するス
    イッチ手段とを備えた充電装置であって、 第1の基準電圧を設定する第1基準電圧設定手段と、 前記充電端子の充電電圧を検出する充電検出手段と、 前記スイッチ手段によって二次電池の接続が検出された
    とき、前記充電制御手段を所定時間オンする充電開始手
    段と、 前記充電検出手段の結果が前記第1基準電圧設定手段の
    設定電圧以上のとき、前記充電制御手段を所定時間オフ
    して前記充電端子をリセットする充電停止手段とを具備
    し、 前記充電端子に二次電池が装着されているとき、前記帰
    還抵抗を介して前記充電制御手段をオンするとともに、 前記充電装置に二次電池が装着されていないとき、前記
    帰還抵抗を介することなく前記充電制御手段をオフして
    二次電池非装着時の充電誤動作を防止することを特徴と
    する充電装置。
  2. 【請求項2】 前記充電装置は、前記充電検出手段の結
    果が前記第1基準電圧設定手段の設定電圧以下のとき、
    再充電を開始することを特徴とする請求項1に記載の充
    電装置。
  3. 【請求項3】 前記充電装置は、第2の基準電圧を設定
    する第2基準電圧設定手段を有し、 前記第2基準電圧設定手段によって設定された第2の基
    準電圧以下のとき、充電を停止することを特徴とする請
    求項1に記載の充電装置。
  4. 【請求項4】 前記二次電池は、リチウムイオン二次電
    池であることを特徴とする請求項1ないし請求項3の何
    れか1項に記載の充電装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003109673A (ja) * 2001-09-28 2003-04-11 Nec Mobile Energy Kk 警告機能付き電池パック
JP2008283786A (ja) * 2007-05-10 2008-11-20 Toshiba Corp 二次電池充電システム

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JP2008283786A (ja) * 2007-05-10 2008-11-20 Toshiba Corp 二次電池充電システム

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