JPS63140629A - 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、ポータプルビデオやハノ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や鉛シー
ル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ビークを検出
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な従来の充電電
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により検出が不
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２１．２２．２３
により充電器の電源部をなす。

２４．２５はスイッチの役割を果たすトランジスタ、２
６，２７．２８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追憶する回路をなす
。３３はコンデンサ３２の電荷を放電するだめのスイッ
チ、３４は充電される二次電池である。以上第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３４を第４図に示すように接続
し、スイッチ３３によりコンデンサ３２の電荷を放電後
、スイッチ３３を開き、トランス２１の１次側を交流電
源に接続する。電池３４に残った電荷は、抵抗３０、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“Ｈ″を出力する。

電源投入時は、演算増幅器２９は抵抗２８　、２７を通
じてトランジスタ２５をバイアスし、トランジスタ２５
および抵抗２ｅ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、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２
２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３４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は頭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出力はハ
イレベル°゛Ｈ”を出力している。

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３４
の電圧より高くなり、コンデンサ３２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２つ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”を出
力し、トランジスタ２５および２４はバイアスされなく
なり、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備えた充電制御
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な構成では、充電電圧のピーク
から設定値以上の電圧降下によって制御を行うことがで
きるが、設定値が一定であるので定格電圧が異なる電池
を充電した場合、電池電圧が大きくなるほど充電不足に
なり、小さくなるほど過充電状態となって電池の劣化を
促進する。この現象に対応するには、回路の定数を変更
していかなければならず、制御回路としての汎用性に欠
ける。

本発明は上記の欠点に鑑み、充電制御の設定値を電池の
定格電圧に適応した値に可変する機能を有し汎用性を具
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、電
池電圧によってコンデンサを充電する手段と、コンデン
サの電圧が基準電圧よりも高くなった時に、ローレベル
を出力する比較器と、比較器が反転するまでの時間をカ
ウントする手段と、カウント値の最小値を記憶する記憶
手段と、電池電圧に対応して設定値を可変する可変手段
と、カウント値と記憶値を比較する比較手段と、カウン
ト値が記憶値よりも設定値以上増加した時、充電電流を
段階的に下げる手段から構成されている。

作用 この構成により、定格電圧の異なる電池を充電した場合
、充電制御の設定値を電池電圧に適応した値に可変する
ことによりその電池に適した充電を行うことができ、過
充電による電池の劣化防止と充電効率の向上を有するこ
ととなる。

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。第１図は電池を充電した場合、その電池電圧を
検出する手段と、充電制御の設定値を検出された電圧に
適応した値に変更調整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は充電回路で充電される被充電電池
である。２は電池１の電圧によってコンデンサ３を充電
するだめの手段である。３は電池１の電圧によって充電
されるコンデンサである。

４はコンデンサ３をリセットするためのリセット回路、
５は比較器６の非反転入力に接続された基準電圧発生回
路である。６は基準電圧発生回路５による基準電圧とコ
ンデンサ３の電圧を比較するための比較器、７はコンデ
ンサ３の充電開始から比較器６０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及びカウントに
よって電池電圧を検出する手段である。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た
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による現在のカ
ウント値とを比較する比較手段及び電池電圧に適応して
設定値を可変する手段である。１Ｑ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
最小値より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１
２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トータルタイマ、１２は電池１の
電圧がピーク値から設定電圧以上降下しなかった場合、
充電を終了する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。まず放電済の二次電池１１を第１図
に示すように接続し直流安定化回路によシミ池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
タートさせ、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１圧
が基準電圧回路６の電圧より高くなると比較器６の出力
は反転出力と々る。ここでカウント手段７は電池電圧を
検出し、その後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ば、その値を記憶手段８に
記憶し、同時にピークタイマ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。このピーク点で比較手段９により充電制御
の設定値をカウント手段７より検出された電圧に適応し
た値に可変する。電池電圧が上昇している期間はカウン
ト手段７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１ｏ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り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
したものであり、本実施例においては第１図め了、８，
９，１０゜１１．１２の各要素はマイクロコンピュータ
によって実現した。

発明の効果 以上のように本発明は、定格電圧の異なる電池を充電す
る場合には充電制御の設定値を電池電圧に適応した値に
変更することにより電池に適した充電を行える機能を具
備し、充電器としての汎用性に富み、その実用効果は犬
なるものがある。

【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
ト値の特性を示す図、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、５・・・・・・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、１０・・・・・・充電電流制御回路、１
１・・・・・・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 □−ｍｅ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電池両端に接続された電池電圧検出部と、充電中に電池
   電圧がピーク値から設定値以上降下した時に、充電を完
   了する充電制御手段と、電池の定格電圧によって上記設
   定値を可変する可変手段とを有した二次電池充電制御回
   路。