JPH0353849B2

JPH0353849B2 -

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Publication number: JPH0353849B2
Application number: JP2664982A
Authority: JP
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1991-08-16
Also published as: JPS58144545A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はNi−Cd電池のような二次電池の充電
回路に関し、その目的とするところは、電池電圧
のピークを検出して充電電流を制御する電池充電
回路において、雑音や電池の接触抵抗の変化によ
る誤動作を防止し、かつピーク検出後も所定時間
充電を続けることにより電池を満量に近く充電し
うる充電回路を提供することにある。

密封型の電池、たとえばニツケルカドミウム電
池を充電すると、第１図に示す如く充電時間の進
行により電池の充電電圧特性Ｉが上昇し、ピーク
点ｉを呈した後低下する。この低下領域において
充電量特性が満量（満充電）となる。そこで電
池の充電状態の検出法として、充電電圧検出法が
用いられている。

充電電圧検出法は、電池電圧を直接検出するも
のが広く一般に用いられているが、充電電圧の微
分値を検出する微分値検出法もある。これはある
時点の電池電圧を検出記憶すると共にその後の微
小時間後の電池電圧を検出して記憶電圧と比較
し、その差電圧が所定値になる時点を検出するも
のである。さらにその外に電池の充電最大電圧よ
り高い直流電圧が印加される抵抗及びコンデンサ
の積分回路と、前記コンデンサの充電電荷を一時
的に放電する放電回路と、該放電回路により前記
コンデンサの積分電圧を前記電池の充電電圧以下
に一旦低下し、再び上昇する前記積分電圧が前記
充電電圧より小さい間、出力を生ずる比較回路と
を備え、前記出力の期間の長さにより、前記電池
の充電状態を検出するようにしたものもある。こ
れはある時点の電池電圧をいわゆる増巾して検出
するものであり、充電電圧特性の傾斜勾配が小さ
いときにも、電圧検出が可能になるものである。

従来の充電回路は、上記のように電池の充電状
態を検出し、ピーク点ｉの後に充電を停止するよ
う構成されているが、検出が精密になるほど雑音
や電池の接触状態の変化による電池の端子電圧の
急変を検出してピーク点と誤認しやすくなる傾向
がある。

本発明はかかる点に鑑み発明されたものにし
て、ある時間インターバル毎に電池電圧を検出
し、その電圧が複数回連続して低下した場合にピ
ーク点が検知されたものとして充電を制御するよ
うに改良したものである。

以下、図に示す実施例に基いてこの発明を詳説
する。ただし、これによりこの発明が限定される
ものではない。

第２図に示す１００は、この発明の電池充電回
路の一実施例である。１は充電電源にして、充電
端子１ａ、該端子の電圧より高い電圧を供給する
高圧端子１ｂ及びアース端子１ｃを有する。その
充電端子１ａ及びアース端子１ｃ間には、減流抵
抗２，３を介して被充電電池４が接続される。減
流抵抗３の両端間には、第１トランジスタ５のエ
ミツタ、コレクタが接続され、該第１トランジス
タ５は急速充電路を形成し、減流抵抗３はトリク
ル充電路を形成する。第１トランジスタ５のベー
スは、抵抗６及び第２トランジスタ７のコレク
タ、エミツタを介してアース端子１ｃに接続され
る。電池４の両端には、抵抗８，９からなる分圧
回路が設けられ、その分圧点１０に電池の充電電
圧に対応した電圧V_Bが表われる。

高圧端子１ｂとアース端子１ｃ間には、抵抗１
１及びコンデンサ１２の積分回路１３が設けら
れ、コンデンサ１２の両端間には、抵抗１４及び
第３トランジスタ１５のコレクタ、エミツタを直
列接続した放電回路１６が設けられる。

１７は比較回路にして、その負端子にはコンデ
ンサ１２の積分電圧V_Cが印加され、又その正端
子には分圧点１０の電池対応電圧V_Bが印加され、
前記積分電圧が電池対応電圧より低い間、比較出
力がハイレベルとなる。コンデンサ１２の充電電
荷は放電回路１６により一時的に放電して、その
積分電圧が電池対応電圧以下に低下し、再び高圧
端子１ｂからの充電により電池対応電圧以上に上
昇する。

１８はマイクロコンピユータのごとき制御回路
にして、その第１端子ａは第２トランジスタ７の
ベースに、第２端子ｂは比較回路１７の出力端
に、第３端子ｃは第３トランジスタ１５のベース
に夫々接続される。

上記電池充電回路１００の作動を説明する前
に、コンデンサ１２の積分電圧と比較回路１７の
出力との関係を説明する。第３図イはコンデンサ
１２の充放電特性図であり、同図ロ，ハは異なる
電池対応電圧に対する比較回路１７の出力波形図
である。これらの図面において、高圧端子１ｂの
電圧V₁まで充電されているコンデンサ１２の積
分電圧V_Cは、時点t₁′からt₄′までの間、放電回路
１６により放電され、その時点t₄′から再び充電
される。即ち第３トランジスタ１５の導通によ
り、コンデンサ１２と抵抗１４の時定数により、
コンデンサ１２の充電電荷が放電し、時点t₄′か
らは、コンデンサ１２と抵抗１１の時定数で電圧
V₁に向つて充電される。

さて、電池対応電圧がV_B1であると、比較回路
１７の出力は第３図ロとなり、電池対応電圧V_B2
の場合には比較回路出力は同図ハとなる。

このように電池電圧V_Oは、その対応電圧V_Bを
介し、比較回路１７の出力期間の長さとして取り
出される。

次に制御回路１８の動作を中心にして、電池４
が充電される迄の動作を第５図に示す制御フロー
チヤートに基いて説明する。まず電池４の充電電
圧特性は第４図の特性’であるとする。

さて第５図において“開始”動作２０で充電電
源１を作動させる。そこで“初期設定“２１がな
される。この設定は制御回路１８のカウンタ
CN1、カウンタメモリCM及び回数メモリCN2を
夫々クリヤすると同時に回数設定Ｎをたとえば５
とし、また制御ｇにより第１及び第３端子ａ，ｃ
の出力を“ロー”にしトランジスタ５，７，１５
をOFFにするものである。かかる初期設定２１
が完了すると、その完了時点t₀で制御ｈにより第
１端子ａの出力が“ハイ”となり、“トランジス
タ５の導通”動作２２を行い、第２及び第１トラ
ンジスタ７，５が導通して、電池４の充電が開始
される。充電開始後の電池電圧特性は電池により
異なり、特に放電完了したまま長期放置された電
池では、第４図中一点鎖線で示す如く充電初期の
み比較的電圧が高い特性″を示す。かかる電池
においても充電により、正常電池の電圧まで低下
し、以後は正常電池と同様の電圧特性を呈する。
そこで特性″が′と一致する時点t₁迄の間、た
とえば３分間、カウンタCN1等が作動しないよ
うに制御回路１８内のタイマーTMが“タイマー
”作動２３する。その後、制御回路１８の指令
ｌにより、“トランジスタ５の遮断”動作２４と
“放電”動作２５を行う。この放電動作２５は、
第３端子ｃの出力を“ハイ”にすることによりト
ランジスタ１５をONにして行われ、第３図イに
示す如くT₁秒間であり、その終了時点t₄′から高
圧端子１ｂの電圧V₁に向けて抵抗１１との時定
数でコンデンサ１２が充電される。コンデンサ電
圧V_Cが電池電圧V_B以下に放電され再び充電によ
り等しくなる時点たとえば第３図のt₃′からt₅′迄、
比較回路１７の出力は“ハイ”レベルであり、
“比較”動作２６でＨに分岐し、その期間T₃の
長さが制御回路１８内のカウンタCN₁の計数とし
て測定〔“カウンタインクリメント”作動２７〕
される。即ちたとえば10マイクロ秒毎に生ずるパ
ルスが期間T₃の間に何個あるかを計数すること
により、その期間T₃の長さが測定される。時点
t₅′後比較回路１７の出力が“ロー”レベルとな
り、“比較”動作２６でＬに分岐し、“トランジ
スタ５の導通”動作２８を経て、カウンタCN1
の計数値がカウンタメモリCMの記憶値に“比較
”動作２９にて比較される。初めはカウンタメ
モリCMの記憶値が零であるため、その記憶値よ
りカウンタCN1の計数値が大きい。このため
“比較”動作２９で“NO”側に分岐し、その
計数値がカウンタメモリCMに“記憶”３０され
る。そして“回数メモリCN2クリア”動作３１
及び“カウンタCN1クリア”動作３２を経て、
タイマーTM′による“タイマー”動作３３が
生ずる。そのタイマー時間Ｔはたとえば10秒で
あり、その時間経過後に再び“トランジスタ５の
遮断”動作２４に戻る。この動作２４から“比較
”動作２９の“NO”側に分岐する帰還ループ
は、カウンタCN1の計数値がカウンタメモリCM
の記憶値より小さくなる迄、即ち第４図に示すピ
ーク点i′に達する迄の間繰返す。ピーク時点t₂後、
“比較”動作２９は、カウンタCN1の計数値が
カウンタメモリCMの記憶値より小さくなるの
で、“YES”側に分岐する。この分岐は何回の分
岐かを“回数メモリCN2インクリメント”動作
３４にて回数記憶される。そしてその回数が設定
値Ｎたとえば５回であれば、その回数になる迄、
“比較”動作３５で“NO”側に分岐し、“カウ
ンタCN1クリア”動作３２および“タイマー”
動作３３を経て“トランジスタ５の遮断”動作２
４に戻る。この“NO”側への分岐の繰返し数が
連続４回行なわれ、その後の“回数インクリメン
ト”動作３４が５回を計数すると、“比較”動
作３５で“YES”側に分岐し、電池４の所望充
電状態を検出したことにより、“トランジスタ５
の遮断”動作３６を経て、電池の充電動作が“終
了”３７する。

さて上記電池充電装置１００によれば、電池電
圧の低下がほぼタイマー時間ＴのＮ倍たとえば
10秒の５倍すなわち50秒間連続して行われないと
ピーク点を検知したとみなさず充電を停止しな
い。従つて、第４図′に示すように何らかの異
常で見かけ上のピーク点i″が短時間発生したとし
てもこれにより誤動作することがない。また実際
のピーク点i′よりもほぼタイマー時間ＴのＮ倍
遅延して充電が停止されることになるので、タイ
マー時間Ｔおよび回数Ｎを適切に選び、遅延時
間を第１図T′に近くとれば、満量に近い充電が
できることになる。実際上は、まず遅延時間を
T′により決め、次にタイマー時間Ｔを適切な
測定タイミングにより決め、最後に回数Ｎを、Ｎ＝遅延時間／Ｔ（ただし、Ｎ＞１）により決めるのがよい。

変形実施例としては、制御回路１８に新たにカ
ウンタCN3を設けて、遅延時間中に雑音等が入
る毎に回数メモリCN2を０設定する事を防止し
たものが挙げられる。このときの動作としては、
“初期設定動作２１にて、前述の動作以外に、
CN3を０設定する動作と、許容回数ｎを２以上
Ｎ未満の適切な値たとえば２に設定する動作とが
追加される。また、第６図に示すような動作３８
〜４０が追加される。これによつて、第４図′
に示すような遅延時間中の雑音等に起因する電圧
急変により回数メモリCN2がクリアされて遅延
時間が長くなる事が防止される。

第６図は積分回路１３の変形を示すものであ
り、抵抗１９と定電圧素子４１による定電圧回路
を加えたものである。この変形例によれば、コン
デンサ電圧の変動が電池対応電圧V_Bの変動範囲
に近ずくため比較回路１７の出力期間の長さの測
定が第２図による実施例の場合に比し短かくな
り、分解能を大きくできる。

以上の説明から理解されるように、本発明の電
池充電回路は、急速充電開始後所定時間毎に電池
電圧を測定する電池電圧手段、測定した電池電圧
を所定の比較電圧に比較して大小を判定する比較
判定手段、その判定が大なるとき電池電圧で比較
電圧を更新する更新手段、前記比較判定手段での
判定が小なるときにその回数をカウントする回数
カウンタ手段、および比較電圧が途中で更新され
ることなく回数カウンタ手段が連続して所定回数
カウントされたときに急速充電を停止させる充電
停止手段を具備してなるものなので、ピークの検
出が確実で誤動作が防止されると共に、遅延時間
を設ける事ができ、充電量を充分に確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電池の充電特性図、第２図は本発明に
よる装置の一実施例を示す電気回路図、第３図イ
はコンデンサの充放電特性図、ロ及びハは比較回
路の出力波形図、第４図は電池の充電電圧特性
図、第５図は制御回路の制御フローチヤート、第
６図は制御回路の変形実施例を示すフローチヤー
ト、第７図は積分回路の他の例を示す電気回路図
である。１００…電池充電回路、４…電池、１８…制御
回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１急速充電開始後所定時間毎に電池電圧を測定
する電池電圧測定手段、測定した電池電圧を所定
の比較電圧に比較して大小を判定する比較判定手
段、その判定が大なるとき電池電圧で比較電圧を
更新する更新手段、前記比較判定手段での判定が
小なるときにその回数をカウントする回数カウン
タ手段、および比較電圧が途中で更新されること
なく回数カウンタ手段が連続して所定回数カウン
トされたときに急速充電を停止させる充電停止手
段を具備してなる電池充電回路。