JPS62268324A - 二次電池充電制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、二次電池の充電に用いられる二次電池充電制
御回路に関するものである。

従来の技術 近年、ボータプルビデオやハンドヘールドコンピュータ
用電源として、密閉形ニッケルカドミウム電池（以下二
カド電池という）や密閉形鉛蓄電池等の二次電池が多く
使用されている。これらの二次電池の充電の終了を検出
する回路として、充電電圧の上限を検出する方法や、充
電電圧のピークを検出する方法が代表例として上げられ
る。

以下、図面を参照しながら上述したよう々従来の充電電
圧のピークを検出することにより、二次電池の充電の終
了を検出する充電制御回路について説明する。

第４図は従来の充電の完了を検知する回路として、第２
図に示す電池充電電圧特性のうち、ピーク点ｐを検出す
る回路を備え、充電の完了を検知する回路では検出が不
可能な場合に電池を保護するために充電時間を制限する
充電制御タイマとを備えた充電制御回路である。

第４図において、２１は電源トランス、２２は整流スタ
ック、２３は平滑コンデンサで、これら２１．２２．２
３により充電器の電源部が構成されている。２４．２５
はスイッチの役割を果たすトランジスタ、２８．２７．
２８は抵抗、２９は電圧比較を行う演算増幅器、３０は
抵抗、３１はダイオード、３２はコンデンサで、電池の
充電電圧特性のピーク点を記憶する回路である。３３は
ダイオード、３４．３５はコンデンサおよび抵抗で充電
時間制限タイマ３６の時限を決定する回路である。３７
はコンデンサ３２の電荷を放電するスイッチ、ａｓｌ充
電される二次電池である。

この第４図のように構成された充電の完了を検知する回
路として、電池の充電電圧特性のピーク点を検出する回
路を備え、充電の完了を検知する回路により検出が不可
能な場合に電池を保護する為に充電時間を制限する充電
時間制限タイマを備えた充電制御回路について、以下そ
の動作について説明する。

まず、放電済の二次電池３８を第４図に示すように接続
し、スイッチ３７を閉じてコンデンサ３２の電荷を放電
後、スイッチ３７を開き、トランス２１０１次１１１１
を交流電源に接続する。電池３８の電荷は、抵抗３ｏ、
ダイオード３１を通じてコンデンサ３２を充電する。こ
の場合、演算増幅器２９は非反転入力の方が反転入力に
比較してダイオード３１の順方向電圧分だけ高くバイア
スされるため、出力はハイレベルＩＩ　Ｈ１１を出力す
る。

電源投入時は、充電時間制限タイマ３６の出力はハイレ
ベル゛Ｈ”となり、ダイオード３３は逆バイアス状態に
ある。従って、演算増幅器２９は抵抗２８，２７を通じ
てトランジスタ２６をバイアスし、トランジスタ２５を
バイアスし、トランジスタ２５および抵抗２６を介して
それに接続されたトランジスタ２４もバイアスし、これ
をＯＮ状態とする。ＯＮ状態となったトランジスタ２４
はトランス２１および整流スタック２２および平滑コン
デンサ２３で構成された直流電源部と電池３８を接続し
、充電を行う。充電中の電池電圧は第２図に示す様にピ
ーク点ｐまでは上昇し続け、その後は降下する。コンデ
ンサ３２の電圧は電池電圧に追従して上昇し続け、やが
てピーク点ｐに達し、その値を保持する。電池電圧が上
昇している期間は抵抗３０、ダイオード３１を通じてコ
ンデンサ３２を充電しているのでダイオード３１は順方
向にバイアスされ、演算増幅器２９も非反転入力側の方
が反転入力より高くバイアスされて出力はハイレベル゛
Ｈ”を保っている。やがて充電が完了に近づき、電池電
圧がピーク点ｐより降下を始めると、コンデンサ３２の
電圧の方が電池３８の電圧より高くなり、コンデンサ３
２の電荷はダイオード３１を逆バイアスする。従って、
演算増幅器２９は反転入力の方が非反転入力より高電位
にバイアスされ、出力はローレベル°°Ｌ″に転じ、ト
ランジスタ２６および２４はバイアスされなくなり、Ｏ
ＦＦ状態となって充電を終了する。

また、充電を行なう雰囲気温度が高くなると、電池の充
電電圧特ｆ１のピーク点ｐがはっきりと現れなくなり、
電池の充電電圧特性のピークを検出する事により充電の
完了を検知する回路では検知が不可能と々る。その際に
通常の雰囲気状態にて上記検知手段を用いて充電した場
合に要する時間より少し長い時間に設定した充電時間制
限タイマ３６にて充電を制御する。以下その際の動作に
ついて説明する。

充電をスタートさせる捷では、前述した通常の状態での
充電と同一である。しかし、高温下では演算増幅器２９
および抵抗３０．ダイオード３１、コンデンサ３２によ
り構成された電池の充電電圧特性のピーク点を検出し、
充電完了を検知する回路では検出が不可能となり、演算
増幅器２９の出力は電池の充電が完了してもハイレベル
°′Ｈ″の状態のま１となる。ところが、やがて充電時
間制限タイマが働き、充電時間制限タイマの出力はロー
レベル°゛Ｌ”′となり、演算増幅器２９の出力電流を
抵抗２８、ダイオード３３を通じてすべて引き込んで、
トランジスタ２６にバイアスを与えなくする。従って、
トランジスタ２５および２４はＯＦＦ状態となり充電を
終了する。

以上のように、充電の完了を検知する回路として電池の
充電電圧特性のピーク点を検出する回路を具備し、充電
の完了を検知する回路により検出が不可能な場合に、電
池を保護する為に充電時間を制限する充電時間制限タイ
マを具備する充電制御回路は動作する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のよう々構成では、完全に充電した電
池を接続した場合は、すぐに充電の完了を検知する回路
により充電完了状態が検出され、充電は終了するが充電
中の電池の雰囲気温度の変化や電池の劣化状態などによ
り、電池電圧がピーク値から設定値以上降下せずに充電
の完了を検知することができず、１だ充電制限時間が固
定されているのでそれ１で充電が続き、電池に対して過
充電状態となｌ池の劣化を促進する。

これらの主な原因は電池の特性によるものであるが、こ
の状態が発生すると電池の劣化を非常に早めることにな
る。

本発明は上記欠点に鑑み、電池電圧がピーク値から一定
時間内に降下しなかった場合、充電を終了させる手段を
具備した充電制御回路を提案するものである。

問題点を解決するだめの手段 この目的を達成するために本発明の充電制御回路は、充
電の完了を検出する回路と、充電時間を制御する充電時
間制御タイマ１と、電池の電圧がピーク値から一定時間
内に設定電圧以上降下しなかった場合、充電を終了とす
るタイマ２と電池電圧上昇中はタイマ２をリセットする
手段から構成されている。

作用 この構成により、充電中の電池の雰囲気温度の変化や電
池の劣化状態などにより、電池電圧がピーク値から設定
値以上降下しなかった場合、第２のタイマであるピーク
タイマによって充電を終了する。

これによって特殊な状態でも充電が続き、電池に対して
過充電状態となり、電池の劣化を促進することなく充電
する機能を有することとなる。

実施例 以下、本発明の１実施例について図面を参照しながら説
明する。第１図は電池の雰囲気温度の変化や電池の劣化
状態などにより、電池電圧がピーク値から設定値以上降
下しなかった場合に充電を終了するピークタイマと、電
池電圧が上昇中はピークタイマをリセットする手段を具
備した充電制御回路の構成を示すものである。第１図に
おいて、１は充電回路により充電される二次電池である
。

２は電池１の電圧によってコンデンサ３を充電するため
の手段、４はコンデンサ３をリセットするためのリセッ
ト回路である。６は比較器６の非反転入力に接続された
基準電圧発生回路であり、６は基準電圧発生回路６によ
る基準電圧とコンデンサ３の電圧を比較するだめの比較
器である。７はコンデンサ３の充電開始から比較器６の
反転出力が出力されるまでの時間をカウントするカウン
ト手段である。８はカウント手段７でカウントされたカ
ウント値の最小値を記憶するだめの記憶手段である。９
は記憶手段８によって記憶されているカウント最小値と
、カウント手段７によりカウントされる現在のカウント
値とを比較する比較手段である。１０はカウント手段６
によるカウント値が記憶手段によって記憶されたカウン
ト最小値よシも設定値以上増加したことを比較手段９が
判断した時、またはトータルタイマ１１、ピークタイマ
１２からの信号入力があった時に充電電流を制御し、充
電を完了する手段である。１１は充電開始から充電時間
を制御する充電時間制御用の第１１゜ のタイマであるトータルタイマ、１２は電池１の電圧が
ピーク値から設定値以上降下しなかった場合に充電を終
了する第２のタイマとしてのピークタイマである。１３
は電池１を充電するための直流安定化電源である。

以上のように構成された充電制御回路について、以下そ
の動作を説明する。

まず放電法の二次電池１を、第１図に示すように接続し
直流安定化回路により電池１の充電を開始し、トータル
タイマ１１とピークタイマ１２をスタートし、リセット
回路４をＯＦＦにして解除すると同時に、カウント手段
７のカウントをスタートさせる。この場合、コンデンサ
３は電池電圧によってこれを充電する手段２を通じて充
電され、このコンデンサ３の電圧が基準電圧回路５の電
圧より高くなると比較器６の出力は反転出力となる。

ここでカウント手段７はカウントを停止すると同時にリ
セット回路４に信号を出し、コンデンサ３を放電させる
。次に比較手段９により記憶手段８に記憶されているカ
ウント値と、現在のカウント値とを比較し、カウント手
段によってカウントされた値の方が小さけれは、その値
を記憶手段８に記憶し、同時にピークタイマ１２をリセ
ットスタートする。これを繰り返し電池１に充電を続け
ると、充電中の電池電圧は第２図に示すようにピーク値
まで上昇し続け、その後は降下する。これに対応しカウ
ント手段７によってカウントした値は、電池１のピーク
点で最小となり、その後増加する。

電池電圧が上昇している期間、カウント手段子によって
カウントされた値は、記憶手段８によって記憶されてい
る値よりも常に小さく、充電電流制御手段によって電池
１に充電を続ける。やがて充電が完了に近づき、電池電
圧がピーク点ｐよりも降下を始めると記憶手段８によっ
て記憶されている値の方がカウント手段によってカウン
トされた値よりも小さくなりこれが連続的に続くことを
比較手段９によって認識し、充電電流制御手段１゜によ
って充電を終了する。また充電を行う雰囲気温度の変化
や、電池の劣化状態などにより電池電圧がピーク値から
設定値以上降下せず、電池の充電電圧特性のピークを検
出することによシ充電の完了を検知する回路では検出が
不可能となるため、通常の状態にて上記検出手段を用い
て充電した場合に要する時間より少し長い時間に設定し
たトータルタイマ１１によって充電を制御する。しかし
、この現象が充電初期段階に発生した場合、トータルタ
イマ１１だけの制御だと電池１に対して過充電となるた
め、ピークタイマ１２によって充電を制御する。第３図
はこの制御をフローチャートによって示すものであり、
本実施例においては第１図の７．８，９，１０，１１．
１２はマイクｏａｒンピュータによって実現した。

以上のように本実施例によれば、充電を行う雰囲気温度
の変化や電池の劣化状態などにより、電池電圧がピーク
値から設定値以上降下せず、電池の充電電圧特性のピー
クを検出することにより、充電の完了を検知することが
不可能となった場合、トータルタイマ捷たはピークタイ
マで充電を制御し、電池の劣化を促進しない機能をもた
せることができる。

発明の効果 以上のように本発明は、充電を行なう雰囲気温度の変化
や電池の劣化状態などにより、電池電圧がピーク値から
設定値以上降下せず、電池の充電電圧特性のピークを検
出することにより充電の完了を検知する回路では検出が
不可能となり、この状態が充電初期の段階に発生した場
合、トータルタイマによって充電の制御を行うのでは電
池に対して過充電となるため、ピークタイマによって電
池電圧がピーク値から設定値以上降下しなかった場合、
充電を制御する機能をもたせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の二次電池充電回路の一実施例を示す回
路図、第２図は二次電池の充電電圧特性と相対的カウン
ト値との関係を示す特性図、第３図は本発明の二次電池
充電制御回路の一実施例の充電制御を説明したフローチ
ャート、第４図は従来例を示す回路図である。 １・・・・・二次電池、２・・・・・電池電圧によって
コンデンサ３を充電する手段、３・・・・・・コンデン
サ、４・・・・・・リセット回路、６・・・・・・基準
電圧発生回路、６・・・・・・比較器、７・・・・・・
カウント手段、８・・・・・・記憶手段、９・・・・・
・比較手段、１ｏ・・・・・・充電電流制御回路、１１
・・・・・・トータルタイマ、１２・・・・・・ピーク
タイマ、１３・・・・・・直流安定化電源。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
２　図 Ｔεｍ６ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 充電される二次電池の両端に接続された電池電圧検出手
   段と、充電時間を制御する第１のタイマと、電池電圧が
   そのピーク値から一定時間後に設定値以上降下しなかっ
   た場合に充電を終了するタイマと、電池電圧が上昇中に
   第２のタイマをリセットする手段を有した二次電池充電
   制御回路。