JPH0236732A - 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、蓄電池への充電電流を制御する充電制御回路
に関するものである。

〔従来の技術〕

蓄電池を定電流で充電する場合の蓄電池の端子電圧は、
第２図に示すように、満充電、すなわち充ｌｉ量がほぼ
１００％に達すると、蓄電池の内部発熱により、しだい
に低下する。

上記特性に着目して、実開昭５６−１７８５３号公報に
は、コンデンサを用いて最大電圧を保持させ、この保持
電圧とその後の端子電圧とをコンパレータ等を用いて比
較し、その差が所定電圧になったときを満充電とみなし
て充電電流を遮断するようにした充電制御回路が提案さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記充電制御回路にあっては、コンデンサ自
体、あるいはコンパレータ回路等の入力段に漏れ電流（
リーク電流）が流れるため、上記コンデンサに保持され
た電圧はしだいに低下する。

さらに、この漏れ電流は温度特性を有し、高温になるほ
ど漏れ電流は大きくなり、コンデンサに保持された電圧
はますます低下する。このため、上記所定電圧差が生じ
るまでに必要以上の時間がかかり、蓄電池が過充電され
てしまうか、あるいはいつまで経っても所定電圧差が得
られないために充電制御が働かず、蓄電池が破壊されて
しまうといつた問題がある。

本発明は、上記問題を解決するもので、蓄電池の端子電
圧が最大電圧に対して所定電圧だけ低下したことを−正
確に検出し、精度の高い充電制御が行える充電制御回路
を提供すること・を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明では、蓄電池に充′
Ｒ電流を供給する充電電流出力部と、上記蓄電池の電圧
をデジタル値に変換するＡ−Ｄ変換部と、上記デジタル
値の最大値を記憶する記憶部と、上記最大値より上記デ
ジタル値が所定値低下したときに上記充電電流を抑制す
る制御部とからなるものである。

〔作用〕

上記構成の充電制御回路によれば、蓄電池は充電電流を
供給されて充電され、その蓄電池の端子電圧はデジタル
値に変換される。そして、このデジタル値の中の最大値
は記憶され、該記憶値に対しノで上記デジタル値が所定
値だけ低下したことを検出して充電電流を抑制する。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る充電制御回路の一実施例を示すも
のである。

充電制御回路１は充１！Ｎ流出力部２、制御手段３、電
池電圧検知手段４、電池検出手段５、制卸手段３および
電池検出手段５の１！源部６からなる。

上記充電電流出力部２は、商用電源７がら供給された交
流電圧を整流して、ニッケル・カドニウム電池等の蓄電
池８に充電電流を供給するとともに、Ｉ！源郡部６給電
するものである。

制御手段３はＡ−Ｄ変換部３１と、上記充電電流出力部
２を制御する制御部３２と、記憶部３３とからなる。上
記Ａ−Ｄ変換部３１は入力電圧（アナログ値）を所定時
間ごとにデジタル値に変換して制御部３２に出力するも
のである。制御部３２は、入力されたデジタル値の中か
ら最大値を記憶部３３に記憶させるとともに、この最大
値と上記デジタル値との差が所定値ΔＶより大きくなっ
たときに、上記充電電流出力部２に充電抑制信号を出力
するものである。記憶部３３は、上記最大値を記憶する
とともに、所定値ΔＶを予め記憶しておくものである。

この所定値ΔＶは蓄電池８の種類、あるいは直列接続し
た。ときの蓄電池８の個数（セル数という）によって決
まるもので、蓄電池８の端子電圧が最大電圧より所定値
Δ■だけ低下したときに満充電になるように設定されて
いる。

電池電圧検知手段４は、ツェナーダイオード等の定電圧
素子Ｄ１、定電圧素子０１と同等の温度係数を持つダイ
オード等の温度補正素子Ｄ２、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２およ
びノイズの影響を防止するためのコンデンサＣ１からな
り、蓄電池８の端子電圧に対応した電圧をＡ−Ｄ変換部
３１に出力するものである。電池検出手段５は、ツェナ
ーダイオード等の定電圧素子Ｄ３、抵抗Ｒ３、Ｒ４Ｂよ
びトランジスタＱ１からなり、蓄電池８の接続の有無を
検出するものである。

次に、上記制御手段３の制御ｉＩｌ動作について、第３
図のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１で、蓄電池８の端子電圧に対応した電圧が
Ａ−Ｄ変換部３１によりデジタル値に変換（サンプリン
グ）される。なお、このサンプリングは一定周期ごとに
行なわれるようになされている。次いで、ステップＳ２
で上記サンプリング値Ｖｎと、前回のサンプリングで得
られた記憶値Ｖ　ｎ−１とが比較され、今回得られたサ
ンプリング値Ｖｎが記憶値Ｖ　ｎ−１よりも大きければ
、ステップＳ３でサンプリング値Ｖｎを新たに記憶し、
そののちステップＳ１に戻る。

そして、今回のサンプリング１ＩＶｎが記憶ｍｖｎ−１
よりも等しいかあるいは小さくなるまで、ステップＳ１
乃至ステップ＄３の処理が繰り返され、等しいかあるい
は小さくなればステップｓ４に移行し、記憶値Ｖ　ｎ−
１を記憶値Ｖ　ＨＡＸとして記憶する。このようにして
、蓄電池８の端子電圧の最大電圧に対応するデジタル値
が記憶値Ｖ　ＨＡＸとして記憶される。

次いで、ステップＳ５で、引き続き蓄電池８の端子電圧
がサンプリングされる。ステップ＄６で上記記憶値Ｖ　
ＨＡＸと今回のサンプリング値Ｖｎとの差が所定値Δ■
（例えば、５０ｍＶ）と比較され、この差が所定値ΔＶ
よりも大きくなければ、ステップＳ５に戻る。

そして、上記の差が所定値Δ■よりも大きくなるまで、
ステップ８５　、Ｓｓの処理が繰り返され、大きくなれ
ばステップＳ７に移行し、充電電流出力部２に充電抑制
信号が出力される。この結果、充電電流出力部２から蓄
電池８に供給される充電電流が遮断あるいは減少される
。なお、ステップＳ２で、記憶値Ｖ　ｎ−１とサンプリ
ング値Ｖｎとの比較は連続する２回分の値で蓄電池８の
端子電圧の最大電圧を求めているが、３回分以上の連続
する値を比較して最大電圧を求めることもできる。

次に、上記電池電圧検知手段４の作用について説明する
。

まず、Ａ−Ｄ変換部３１に入力可能な電圧を電子素子の
耐圧を考慮して５■とし、記憶部３３に予め記憶された
所定値ΔＶを５０ｍＶとする。

このような充電制御回路１に、１セル当たりの所定値Δ
■が５０ｍＶの蓄電池８を１セル接続する場合、この１
セルの充電中の電池電圧は１．６Ｖ〜１．７ｖ程度であ
るので、Ａ−Ｄ変換部３１が破壊されることはない。と
ころが、４セルあるいは８セル等と多数のセルが充電制
御回路１に直列接続できるものでは、Ａ−Ｄ変換部３１
への入力電圧が耐圧の５ｖを越えて破壊されることにな
る。ざらに、セル数に対応した所定値Δ■を設定する必
要がある。

そこで、蓄電池８に分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を並列接続し、
蓄電池８の端子電圧を４セルでは、“１／４”、８セル
では、′１／８″に分圧してＡ−り変換部３１に入力す
るようにする。すなわち、セル数に応じて分圧抵抗Ｒ１
，Ｒ２の抵抗値を適宜に設定することで、多数のセルを
接続してもＡ−Ｄ変換部３１への入力電圧を５Ｖ以下に
してＡ−Ｄ変換部３１の破壊を防ぎ、かつ所定値Δ■と
して５０＋＋Ｖのみを記憶させておくだけで各セル数に
対応した充電制御ができる。

一方、上述したように所定値Δ■は蓄電池８の種類によ
って異なり、この蓄電池８の種類に対応する手段として
、例えば、記憶部３３に予め複数の所定値Δ■を記憶さ
せ、外部に設けたスイッチ、ポート等によって所定値Δ
Ｖを切り換えることが考えられる。。ところが、この手
段では、スイッチ、ボート等を配設するためのコストが
かかるとともに、操作の手間が必要になる。

また、例えば８セルの所定値ΔＶが１００ｍＶになるよ
うな種類の蓄電池８を、所定値ΔＶとして５０ｍＶのみ
を記憶させた充電制御回路１に接続する場合は、この所
定値Δ■に合せるために分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の分圧比を
１／２”にする必要があるが、８セルの電池電圧は１２
Ｖ〜１４Ｖ程度になるので、Ａ−Ｄ変換部３１に入力さ
れる電圧は５■を越え、Ａ−Ｄ変換部３１を破壊するこ
とになる。

そこで、定電圧ＶＤ１の定電圧素子Ｄ１を分圧抵抗Ｒ１
，Ｒ２に直列接続して分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２に印加される
電圧を小さくすると、Ａ−Ｄ変換部３１の破壊を防ぐこ
とができる。例えば、上記の８セルの場合では、定電圧
ＶＤ１を９■にすると、分圧抵抗Ｒ１，−Ｒ２の分圧比
は“１／２″なので、Ａ−Ｄ変換部３１に入力される電
圧は１．５Ｖ〜２．５ｖ程度になる。

また、蓄電池８の長期間の使用等によって蓄電池８が不
活性になると、内部抵抗が大きくなり充電中の端子電圧
が通常の場合より上昇する。例えば、係る蓄電池８を８
セル充電中したときは端子電圧として１７Ｖ以上が発生
することがある。

さらに、最近では、蓄電池８として、ニッケル・カドニ
ウム電池より安価な鉛・硫酸電池を用いる場合がある。

この鉛・［！電池を５セル直列接続して充電すると、そ
の端子電圧の最大電圧は１４■〜１５ｖ程度になる。さ
らに、上記５セルの所定値Δ■は１００ａ＋Ｖであり、
所定値Δ■として５Ｃ）ｍＶのみを記憶させた充電制御
回路１に接続するには、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の分圧比を
“１／２°′にする。

ところが、上記鉛・硫酸電池は不活性になると、充電中
の端子電圧が２０Ｖ以上になるものがあり、この場合、
定電圧ＶＤ１を９■にすると、Ａ−Ｄ変換部３１の入力
に５．５ｖ以上が印加される。そこで、この鉛・硫酸電
池に対応杢せるために、上記定電圧ＭＤＩを１３Ｖにす
ることで、充電中の端予電圧が２１Ｖまで充電すること
ができる。

一方、定電圧素子Ｄ１が正の温度係数をもっていると、
充電中の充電電流出力部２等の発熱により定電圧素子Ｄ
１の温度が急激に上昇したとき、定電圧素子Ｄ１の定電
圧Ｖ［１１も急激に大きくなる。

このため、蓄電池８の端子電圧がほとんど変化していな
いにもかかわらずＡ−Ｄ変換部３１に入力される電圧が
低下する。その結果、最大電圧よりも所定値Δ■低下し
たと誤判定されることがある。

そこで、温度補正素子Ｄ２を定電圧素子Ｄ１に直列接続
し、温度の上昇にともなう定電圧■Ｄ１の上昇を打ち消
すようにする。これにより、Ａ−Ｄ変換部３１に入力さ
れる電圧は、発熱による温度上昇の影響を受けない。

このように、蓄電池８の種類、あるいは直列接続したと
きの蓄電池８のセル数に対応させて定電圧素子Ｄ１およ
び分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を適正に設定することにより、Ａ
−Ｄ変換部３１の破壊を防止するとともに、１個の所定
値ΔＶを記憶しておくだけで、上記蓄電池８の種類、セ
ル数に対応させるごとができる。

また、温度補正素子Ｄ２を接続することで、定電圧素子
Ｄ１の温度特性を補正することができる。

次に、上記電池検出手段５の作用について説明する。

上記蓄電池８として、充電制御回路１に対して＠脱自在
なケースに収容された電池バックで構成され、満充電に
なったときに上記充電制御回路１から取り外され、例え
ばビデオカメラ等の装置に組み込まれるものがある。と
ころが、この電池バックを充電中に充電制御回路１から
取り外すと、充電電流出力部２の出力電圧が上昇し、Ａ
−Ｄ変換部３１および充電電流出力部２が破壊されるこ
とがある。

この対策として、Ａ−Ｄ変換部３１に４■以上の電圧が
入力されたときに蓄電池８が取り外されたと判定して、
充電電流出力部２の充電を遮断するように構成すること
で、上記の破壊を防ぐことができる。

すなわち、例えば、蓄電池８を８セル直列接続するため
に・分圧抵抗Ｒ＋　、Ｒ２の分圧比を“１／８′′にし
た場合、この蓄電池８が充電中に取り外され、充電電流
出力部２の出力電圧が３２Ｖ（４Ｖ×８）を越えたとき
には、充電電流出力部２の充電が遮断される。

ところが、上記充電電流出力部２の出力電圧が３２Ｖで
充電を遮断するのでは、充電電流出力部２の破壊を十分
には防ぐことはできない。そこで、蓄電池８に定電圧素
子Ｄ３、抵抗Ｒ３およびトランジスタＱ１のベース・エ
ミッタを並列接続するとともに、電源抵抗Ｒ４が接続さ
れたトランジスタＱ１のコレクタを制御部３２に接続し
、この制御部３２への入力電圧がハイからローになった
ときに充電電流出力部２の充電を遮断するようにする。

すなわち、定電圧素子Ｄ３の定電圧ＶＤ３を１７■に設
定すると、蓄電池８の端子電圧が１７Ｖを越えたときに
トランジスタＱ１がオンし、制御部３２への入力電圧が
ローになり、上記充電が遮断される。

したがって、蓄電池８の接続の有無を検出する電圧を適
宜に設定できるので、セル数が増えて分圧抵抗Ｒ＋　、
Ｒ２の分圧比が大きくなっても、充電′１１′ＦＩＬ出
力部２の出力電圧が大きくなりすぎる前に充電電流出力
部２の充電を遮断できるとともに、Ａ−Ｄ変換部３１お
よび充電電流出力部２の双方の破壊を防ぐことができる
。

〔発明の効果〕

本発明は、充電中の蓄電池の最大電圧をデジタル値に変
換して記憶するようにしたので、その値が変動すること
はなく、したがって所定値の低下が正確に検出でき、過
充電を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す充電制御回路の構成図
、第２図は定電流で充電する場合の蓄電池の端子電圧と
充電量との関係を示す図、第３図は本発明に係る制御手
段の制御動作を示すフローチャートである。 １・・・充電制御回路、２用充電電流出力部、３・・・
制御手段、３１・・・Ａ−Ｄ変換部、３２・・・制御部
、３３・・・記憶部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、蓄電池に充電電流を供給する充電電流出力部と、上
   記蓄電池の電圧をデジタル値に変換するＡ−Ｄ変換部と
   、上記デジタル値の最大値を記憶する記憶部と、上記最
   大値より上記デジタル値が所定値低下したときに上記充
   電電流を抑制する制御部とからなる充電制御回路。