JPH02168820A - 蓄電池の充放電切換装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は放電回路を具備した蓄電池の充電装置に関する
ものである。

（ロ）従来の技術 電気機器、例えばカメラ一体型ビデオの電源として用い
られるＮｉ−Ｃｄ電池のバッテリパックの場合、電池の
放電が進みその出力電圧がモータ等の負荷駆動闇値電圧
（１セル当り１．１５〜１．１８■）以下に低下すると
電池消耗の状態となり、電池を充電する必要が生しる。

ところで負荷駆動のための閾値電圧は通常電池の放電終
止電圧よりも高めに設定されており、電池の充電時には
絶えず少量の残存容量が残っていることになる。

第４図に示すように放電終止電圧まで放電させた電池（
Ｂ、）を−置溝充電まで充電し、再び放電させるとき、
この操作を何度繰返してもその放電特性に大きな変化は
見られない。一方上述の如く残存容量のある電池（Ｂ２
）を満充電まで充電し再び残存容量が存在する程度まで
放電させるという充放電サイクルを繰返した場合にはそ
の放電特性において放電終止電圧まで放電させた電池（
Ｂ、）に比へてその端子電圧のレベルが下がる（図中破
線て示される）という現象が生じる。この現象は電池の
メモリ効果と呼ばれるものであり、端子電圧の変化によ
って電池の満充電を検出する場合において、残存容量の
ある電池の場合、予め設定された満充電状態になった以
後も更に充電が続くという問題点があった。

また斯かる電池のメモリー効果は残存容量のある電池を
一回放電終止電圧まで強制的に放電せしめ、満充電まて
充電した後もう一回同しことを繰り返せば除去されるこ
とが経験上よく知られている。

尚蓄電池の充電を始める前に一旦蓄電池を放電させて全
ての蓄電池の初期容量を同じくし、均一な充電を行なう
（特公昭６０−３１１７５号公報参照）ものがあるが、
−回の放電では電池のメモリー効果は除去されないので
、電池の端子電圧検出型の充電制御方式ては正確な満充
電検出を行うことができないという問題点かあった。

第５図に従来の放電回路付充電回路の一例を示ず。同図
において、＋ＩＣ，＋＋は蓄電池（Ｂ）の満充電時の電
圧を検出して成るマイクロコンピユーと り（以下マイコンｊ称す）　、　（Ｒ１）（Ｒ１□）は
該マイコン（Ｉｃｅ）の−出力端子（Ｐｌ）とアース間
に介挿される分圧抵抗、（Ｑｌ）は該分圧抵抗（Ｒｔ）
（Ｒ，＋□）の分圧点にベースを接続し、コレクタ側を
抵抗（Ｒ２）を介して電圧源（ｖｌｌ）に接続したエミ
ッタ接地のＰＮＰ型第１　？−ランジスタ、（Ｒ４ｔ（
Ｒｔ３）は前記マイコン（ｉ、ｃ、）の他の出力端子（
Ｒ２）とアース間に介挿される分圧抵抗、（Ｑ２）は該
分圧抵抗ｆＲ４ｉ　（Ｒｔ３）の分圧点にベースを接続
し、コレクタ側をリレコイル（Ｒｙｊを介して前記第１
　ｔ−ランジスタ（Ｑ、）のコレクタ抵抗（Ｒ２）に接
続したエミッタ接地のＰＮＰ型第２トランジスタ、（Ｑ
３）はそのベースをベース抵抗（Ｒ３）を介して前記第
１トランジスタ（Ｑｌ）のコレクタ端子に接続し、エミ
ッタ端子を充電電源Ｎ型第３トランジスタ、（Ｄ）は該
第３トランジスタ（Ｑ３）のエミッターコレクタ間に抵
抗（Ｒ６）と前記リレーコイル（１’ｌｙ）の励磁によ
り閉じる常閉型第１リレースイツチ（Ｃ５）とを介して
接続される逆流防止用ダイオード、（＋ｔ、＋ｏＨｎ＋
＋）は前記電池（Ｂ）と並列に且つ前記リレーコイル（
Ｒｙ）の励磁により閉じる常開型第２リレースイツチ（
Ｃ２）を介して接続されその分圧点に該電池（Ｂ）の端
子電圧に対応した電圧を発生させる分圧抵抗、（Ｒ９）
は該分圧抵抗（ＲｔｏＪ　（Ｒｚ）に並列に接続される
抵抗、（Ｒ７）　（Ｒ８）は前記ダイオード（Ｄ）のア
ノード端子とアース間に接続され高抵抗値を有し電池（
Ｂ）の端子電圧に対応した電圧を分圧点に発生する抵抗
、（ＩＣ２）はその入力端子（■、）を前記分圧抵抗（
Ｒ３０）ｆＲｌｌ）間に接続し、入力端子（１２）を前
記分圧抵抗（Ｒ７）　（８８）間に接続した電圧検出用
集積回路、（Ｓ）は前記マイコン（ＩＣ，＋）の入力端
子（Ｐ、）に該入力端子（１１３ｉに電池が流れて前記
電池（Ｂ）の放電がスタートする。

この例において、電池（Ｂ）を回路にセット／１ し、電源ｔｖ、、、）　＋ＶＢ）をオンすルトマイコン
（Ｉｃｅ）の出力端子Ｐ、は「Ｈ」　（急速充電モード
）をとり、第１トランジスタ（Ｑｌ）及び第３トランジ
スタ（Ｑ３）が導通して電池（Ｂ）に電源（ＶＡ）より
トランジスタ（Ｑ、）の主電流路を通った大電流及び抵
抗（Ｒ６）、ダイオード（Ｄ）を通った小電流が同時に
供給される。充電中の電池（Ｂ）の端子電圧は分圧抵抗
（Ｒ７）　（Ｒｅ）で検出して集積回路（ＩＣ２）の入
力端子（１□）に入力する。電池（Ｂ）の端子電圧が満
充電時の電圧に達するとマイコン（Ｉｃｅ）で集積回路
（ＩＣ２）の入力を演算し、出力端子（Ｐｌ）の出力を
「Ｌ」にする。このことにより第１、第３トランジスタ
（Ｑ＋）　（（ｈｉはともに非導通となる。よって電池
（Ｂ）の充電は前記抵抗（Ｒ６）、ダイオード（Ｄ＞を
通路る電流によるＩリクル充電に切換わる。次にスイッ
チ（Ｓ＞を閉成するとマイコン（Ｉｃｅ）の出力端子（
Ｐｌ）はＦＬ」のまま出力端子（Ｐコイル（Ｒｙ’ｒが
閉成してリレースイッチ（Ｃ１）を開成し、リレースイ
ッチ（Ｃ２）を閉成する。この状態において電池（Ｂ）
は放電を開始し、抵抗（Ｒ７）及び（Ｒｈｏ）　（Ｒ１
１）に放電電流が流れる。この放電電流は抵抗（Ｒｈｏ
）　（Ｒ＋　＋）の分圧点電圧として集積回路（ＩＣ２
）の入力端子（Ｉ、）に取り込まれ、該電圧と放電完了
（１セル当つ１．ＯＶに達するまでの）時間との積をマ
イコン（ＩＣｅ）で演算して放電電流量を算出し電池（
Ｂ）の劣化を判定する。

しかし乍ら上記の如く充電と放電の切換えをリレーを用
いて行なうものはトランジスタ回路で組む場合に比べて
プリント基板の寸法で５倍の大きさとなり、また製造コ
ストも約１０倍ともなる問題点があった。

（ハ）　発明が解決しようとする課題 本発明が解決しようとする課題は電池のメモリー効果を
取り除く為、充電装置に放電回路を設けたものにおいて
、充電と放電の切換えをトランジスタ回路で組み、充電
器としての外形寸法を縮小し、且つ製造コストの低減を
図ることである。

（ニ）課題を解決するための手段 マイクロコンピュータの一出力端子にベースを接続され
電池の充電時に導通ずる第１トランジスタと、前記マイ
クロコンピュータの他の出力端子にベースを接続され該
第１トランジスタの主電流路に直列接続される蓄電池と
、前記第３トランジスタのコレフタルエミッタ間に抵抗
を介して接続される逆流防止用ダイオードと、ベースを
前記第２トランジスタに接続され該第２トランジスタの
導通時に導通ずる第４トランジスタとより成る。

（ホ）作用 電池の充電は第１トランジスタの導通による第３トラン
ジスタの導通によりこの第３トランジスタの主電流路を
流れる電流によって行なわれるとともに同時に第３トラ
ンジスタのコレフタルエミッタ間の抵抗及びダイオード
を介しても行なわれる。

電池の放電時には第２トランジスタの導通による第４　
ｈランジスタの導通により、この第４トランジスタの主
電流路を流れる電流によって行なわれる。

マイコンは充電時の電池の端子電圧によって満充電を判
定し、放電時の放電電圧によって放電終了時の算出をす
る。

（へ）実施例 第１図に本発明充放電切換装置の一実施例を示す。第５
図に示した従来のものと異なる点は第２トランジスタ（
Ｃ２）のコレクタ端子は第３トランジスタ（Ｑ、）のコ
レクタ端子に主電流路を接続してなるコレクタ接地のＮ
ＰＮ型第４トランジスタ（Ｃ４）のベースに抵抗（Ｒ５
）を介して接続されるとともに、該第４トランジスタ（
Ｃ４）のコレクタ端子に抵抗（Ｒ９）及び（ＲＩＯＩ　
（Ｒ１１＋を接続した点であり、その他の構成は第１図
のものと同じである。

第２図に第１図の要部抜粋図を示す。同図において電池
（Ｂ）の最初の急速充電時（時間Ｔ　＋　）はマイコン
（Ｉｃｅ）の出力端子（Ｐ、）が「Ｈ」レベルで第１、
第３トランジスタ（Ｑｌ）　（Ｃ３）が導通し、第３ト
ランジスタ（ｑｌ）を通る大電流（ｊｃ＋）と抵抗（Ｒ
６）及びダイオード（Ｄ＞を通る小電流（ｊＣ２）の和
の急速充電電流ｊ　Ｑ　（−ｊｃ＋＋ｊＣｚ）が電池（
Ｂ）に流れる。満充電時の電池電圧は抵抗（Ｒ７）（Ｒ
８）の分圧点を介して集積回路（ＩＣ２）に取り込まれ
、マイコンＣＩＣＩ）はこれによって第１．３トランジ
スタ（ｑｉ）　（ｌｈｉを共に非導通にして前記小電流
ｆｊｃ２）のみの補充電電流ｊ　Ｔ　（−ｊＣ２）を電
池に供給する。

時刻ｔ、でスイッチ（Ｓ）を閉成して上記の過程で満充
電になった電池を放電する。即ちマイコン（Ｉ＋Ｃ＋）
の出力端子（Ｒ２）の出力がｒＨ」となって第２．４ト
ランジスタ（Ｃ２１（０４）か導通する。

よって電池（Ｂ）の放電電流は第４トランジスタ（Ｃ４
）のベース電流（ｊ　Ｂ）、抵抗（Ｒ９）を通る電流（
ｊＲ）との和からダイオード（Ｄ＞を通る電流（ｊＣ２
）を引いたものとなる。抵抗（Ｒ１゜）及び（Ｒ＋＋）
は高抵抗であり、電圧ＶＤ２のみその分圧点に生じるた
けで流れる電流は無視できるほど小さい。これは充電時
において抵抗（Ｒ７）（Ｒ８）を流れる電流の場合も同
じでその分圧点に電圧ＶＤ、のみ生じる。そしてダイオ
ード＜Ｄ＞を流れる電流（ｊＣｚ）と第４トランジスタ
（Ｃ４）のベース電流（ｊ［ｌ）とは殆ど同じと考えて
良いから前記放電電流は略ｊＲの大きさに等しい。従っ
て時間Ｔ　２　（ｔ　＋〜ｔ２の間）の間電池（Ｂ）は
ｊＲの電流で放電し、これは電池（Ｂ）の端子電圧が１
セル当たり１．○Ｖになるまで続けられることになる。

前記マイコン（ｌｃ＋）は抵抗（Ｒ＋ｏ）ｉｎ＋＋）の
分圧点電圧ＶＤ２と放電時間（ｔｚ　　ｔ＋）より放電
容量を計算しその値が６０％（公称容量に対して）以上
なら電池（Ｂ）はメモリー効果が生じていないものと判
断し、再度満充電になるまで（時刻ｔ３）電池（Ｂ）を
充電する。

もし６０％未満なら再度満充電にした後、もう−度先程
と同様に放電させてメモリー効果を除去した後再々充電
を行って最終的に電池（Ｂ）を満充電の状態とする。

（ト）　発明の効果 本発明は以上の説明の如く、マイクロコンピュータの一
出力端子にベースを接続され電池の充電時に導通ずる第
１トランジスタと、前記マイクロコンピュータの他の出
力端子にベースを接続され電池の放電時に導通ずる第２
トランジスタと、前記第１トランジスタの主電流路にベ
ースを接続され該第１トランジスタの導通によって導通
ずる第３トランジスタと、該第３トランジスタの主電流
路に直列接続される蓄電池と、前記第３１−ランシスタ
のコレクタ〜エミンタ間に抵抗を介して接続される逆流
防雨用ダイオードと、ベースを前記第２１〜ランジスタ
に接続され該第２トランジスタの導通時に導通ずる第４
１−ランジスタとより成り、蓄電池の充電と放電とを切
り換えることのできる充放電装置を提供てきてメモリー
効果が生じた電池からメモリー効果を除去することがで
き、満充電時の電池の使用時間を均一化することがてき
るどともに、トランジスタで絹んた充放電切換回路は、
プリンＩ・基板が小型化できるので充電装置自身を小型
化できるとともに、製造コスＩ・をも低減すること力１
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明げ蓄電池の充放電装置を示す回路図、第
２図は電流の流れを示す第１図の部分回路図、第３図は
蓄電池の充放電時の端子電圧を示す時間特性図、第４図
はメモリー効果の有無による放電特性の違いを示す図、
第５図は第１図に相当する従来の回路図である。 ＋ＩＣ＋＋・・マイクロコンピュータ、（Ｑｌ）・・第
１１・　ランジスタ、（Ｂ）・・電池、（Ｑ２）・・第
２トランジスタ、（ｑ、）・第３トランジスタ、（Ｒ６
）・・・抵抗、（Ｄ＞・・ダイオード、（Ｑ４）・・・
第４７−ランシスタウ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロコンピュータのー出力端子にベースを接
   続され蓄電池の充電時に導通する第１トランジスタと、
   前記マイクロコンピュータの他の出力端子にベースを接
   続され電池の放電時に導通する第２トランジスタと、前
   記第１トランジスタの主電流路にベースを接続され該第
   １トランジスタの導通によって導通する第３トランジス
   タと、該第３トランジスタの主電流路に直列接続される
   前記蓄電池と、前記第３トランジスタのコレクタ〜エミ
   ッタ間に抵抗を介して接続される逆流防止用ダイオード
   と、ベースを前記第２トランジスタに接続され該第２ト
   ランジスタの導通時に導通する第４トランジスタとより
   成る蓄電池の充放電切換装置。