JPH0475436A - 二次電池の充電回路 - 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回路に係り、特に充電時の二次
電池の温度を検出して充電を制御する充電回路に関する
。

（従来の技術） 二次電池の充電方式には種々のものがあるが、特に二次
電池の温度を検出して充電制御を行うことにより過充電
を防止する方式としては、例えば特開昭８３−２７７４
３１号公報に記載された充電回路かある。

この公知の充電回路においては、充電器への二次電池の
脱着に応じて機械的接点を０Ｎ−ＯＦＦする機構によっ
て、温度判別回路をリセットするようにしている。具体
的には、例えば二次電池を充電器に装着したときに接点
がＯＦＦとなって温度判別回路がリセットされ、新たに
装着された電池の充電終了を温度判別回路で判別できる
ようにしている。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来の充電回路は機械的接点を
用いるため、機構部品か多くなり高価となるばかりでな
く、信頼性か低く動作か不確実になり易い。

例えば従来の充電回路では、二次電池を充電器に装着し
たときに接点がＯＦＦとなるようにしているか、電池を
装着しても接点か正常に作動せずにＯＮのままたと、温
度判別回路かりセットされないため、温度か上昇しても
温度判別回路は働かず、充電が停止しないことになって
しまう。このような場合、二次電池は過充電となって異
常温度上昇を生じ、電池自身の破損やそれを使用する機
器の破損を引き起こすことがある。

本発明は、このような従来の問題点を解決するためにな
されたもので、二次電池の温度を検圧して充電制御を行
うことにより過充電を防止する充電回路において、二次
電池の破損や機器の破損を引き起こすことかなく、信頼
性および安全性に優れ、しかも低コストの充電回路を提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するため、本発明の充電回路は二次電
池に直列に接続されたスイッチング回路および該スイッ
チング回路と並列に接続された抵抗からなる充電制御回
路と、二次電池の温度を検出し、その温度に対応した信
号を発生する温度センサと、この温度センサからの信号
により二次電池の温度が設定値に達したことを検出し、
検出出力を発生する温度検出回路と、この温度検出手段
の検出出力を保持してスイッチング回路をオフ状態にす
る保持回路と、充電制御手段の二次電池側の端子電圧を
検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路の出力変化
によりパルスを発生して保持回路をリセットするパルス
発生回路とを具備することを特徴とじている。

（作　用） ニッケル水素電池をはじめとする二次電池では、充電末
期になると電池内部から熱が発生し５、発熱と放熱かバ
ランスするまで表面温度が上昇する。この温度上昇を検
出し、設定値に達した時点で充電を制御することにより
、過充電が防止される。この場合、充電を停止した後に
温度が低下しても再度充電しないように、−度充電制御
状態になると、その状態が温度検出回路の検出出力を保
持する保持回路によって保持される。

充電か完了して二次電池を取り外すと、充電制御回路の
二次電池側の端子電圧が高くなる。

そして次に充電しようとする新たな二次電池を装着する
と、この端子電圧は低下する。本発明では、この二次電
池の脱着時の端子電圧変化が検出され、それに基づいて
保持回路がリセットされることにより、新たな二次電池
の充電が開始される。

このように機械的接点を用いることなく、新たな二次電
池が装着されたことか判別され、それに基づいて保持回
路かりセットされることにより、充電が可能な状態とな
る。従って、機械的接点を用いた場合のような接点不良
による問題がなく、信頼性および安全性が向上し、同時
に機構部品の減少によりコストの低下も図られることに
なる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る充電回路の構成を示す
ブロック図である。同図において、充電用電源１には充
電制御回路２およびダイオード５を介して二次電池であ
るニッケル水素電池（以下、単に電池という）６に接続
されている。充電用電源１は交流電源の出力を整流して
直流を得る電源や、他の比較的大容量の電池が使用され
る。

充電制御回路２は、電池６に直列に接続されたスイッチ
ング回路３と、このスイッチング回路３と並列に接続さ
れた抵抗４とて構成され、後述するように充電時にはス
イッチング回路３はＯＮとなり、充電終了時にはスイッ
チング回路３はＯＦＦとなって、充電制御状態となる。

なお、ダイオード５は電池６から充電用電源１側への逆
流防止用であり、用途によっては必ずしも必要ではない
。

温度センサ７は、電池６に内蔵されるか、または電池６
に近接して設置されている。この温度センサ７は電池６
の温度を検出し、その温度に対応した電圧の電気信号を
発生する。温度センサ７からの信号は、温度検出回路８
に入力される。温度検出回路８は、温度センサ７からの
信号により電池６の温度が設定値に達したことを検出す
る回路であり、具体的には例えば温度センサ７の出力電
圧と温度設定値に対応した基準電圧とを比較する電圧比
較器によって構成される。この場合、温度検出回路８の
電圧比較器は温度センサ７の出力電圧が基準電圧を越え
ると出力が反転し、電池６の温度が設定値に達したこと
を示す検出出力を発生する。

温度検出回路８の出力端子は、保持回路９のセット入力
端子Ｓに接続されている。この保持回路９は温度検出回
路８の検出出力を保持する回路であり、その出力端子Ｑ
は充電制御回路２におけるスイッチング回路３の制御端
子に接続されている。

一方、充電制御回路２の電池６側（ダイオード５側）の
端子Ａ点には、電圧検出回路１０が接続されている。こ
の電圧検出回路１０は電圧比較器１１と、Ａ点の端子電
圧を分圧するための抵抗１２．１３によって構成されて
いる。すなわち、電圧比較器１１の非反転入力端子には
基準電圧Ｖ　ｒｅｆが印加され、反転入力端子は抵抗１
２．１３の中点に接続されている。

電圧検出回路１０の圧力は、パルス発生回路１４に入力
される。パルス発生回路１４は、電池６の脱着時の電圧
検出回路１０の出力変化反転）を検出してパルスを発生
する回路であり、その出力は保持回路９のリセット入力
端子Ｒに入力される。

次に、この充電回路の動作を説明する。

急速充電が開始されると、充電用電源１から充電制御回
路２内のスイッチング回路３およびダイオード５を介し
て電池６に急速充電電流が供給される。充電が進み、充
電末期になると、電池６の温度が上昇し始める。電池６
の温度は温度センサ７により温度に対応した電圧値の電
気信号に変換され、この温度センサ７の出力信号が温度
検出回路８に入力される。温度検出回路８は、温度セン
サ７の出力電圧が予め設定した温度（例えば５０℃〜６
０℃）に相当する電圧（基準電圧）に達すると、検出出
力を発生する。

この温度検出回路８の検出出力は保持回路９により保持
され、保持回路９の出力が反転する。

この保持回路９の出力により充電制御回路２はスイッチ
ング回路３がＯＦＦ状態となって充電制御状態となり、
充電電流を通常より小さくする。この状態では、電池６
はほぼ満充電状態となる。

この後、電池６を取り外すとＡ点の端子電圧Ｖａは上昇
し、次に新たな電池を装着すると、Ｖａは下降する。こ
こで、電圧検出回路１０内の分圧用抵抗１２．１３の抵
抗値Ｒ２，Ｒ３は、電池６を取り外した時、 となり、また電池６を装着した時、 となるように選定されている。

従って、新たな電池を装着すると、電圧検出回路１０に
おいては電圧比較器１１の出力がそれまでの低レベルか
ら高レベルへと反転する。

この電圧検出回路１０の出力変化に従って、パルス発生
回路１４からパルスが発生され、保持回路９がリセット
される。これにより保持回路９の出力端子Ｑのレベルが
反転し、充電制御回路２のスイッチング回路３が再びＯ
Ｎ状態となリ、急速充電が再開される。

なお、（１）電池６を充電回路に装着してから充電用電
源１や各回路の電源を投入した場合や、逆に（２）充電
用電源１や各回路の電源を投入してから電池６を装着し
た場合のいずれにおいても急速充電は開始され、上述し
た動作が行われる。すなわち、（１）の場合は電源を投
入した時点で電圧検出回路１０の出力は高レベルとなり
、直ちにパルス発生回路１４がパルスを発生して保持回
路９をリセットするため、電源の投入に同期して急速充
電が開始される。また、（２）の場合は上述した新たな
電池を装着した場合と同様にして急速充電が開始される
。

第２図は、第１図における保持回路９とパルス発生回路
１４をより具体的に示す図である。

保持回路９はサイリスタ２３を保持素子として用いたも
ので、セット入力端子Ｓであるサイリスタ２３のゲート
に抵抗２１．２２からなる分圧回路を介して温度検出回
路８の出力か入力される。サイリスタ２３のアノードは
抵抗２４を介して正極性の電源Ｖ゛および出力端子Ｑに
接続され、カソードは接地されている。なお、二ノ例で
は保持回路９のリセット入力端子Ｒと出力端子Ｑは内部
で接続されている。

一方、パルス発生回路］４はコンデンサ２５と抵抗２６
の直列回路からなる時定数回路と、トランジスタ２７に
より構成され、トランジスタ２７のベースは時定数回路
を介して電圧検出回路１０における電圧比較器１１の出
力端子に接続されている。また、トランジスタ２７のエ
ミッタは接地され、コレクタは保持回路９の出力端子Ｑ
兼リセット入力端子Ｒ（サイリスタ２３のアノード）に
接続されている。

この第２図の構成によれば、急速充電中は温度検出回路
８の出力、つまり保持回路９のセ、。

ト入力端子Ｓは低レベルであるため、サイリスタ２３は
ＯＦＦ状態である。従って、保持回路９の出力端子Ｑは
高レベル（はぼＶ゛の電位）を維持し、充電制御回路２
のスイ・ンチング回路３はＯＮ状態となっている。

充電末期になると、電池６の温度か上昇し、温度検出回
路８の出力（保持回路９のセット入力端子Ｓ）が高レベ
ルとなるため、サイリスク２３はＯＮ状態となる。この
ため、保持回路９の出力端子Ｑは低レベルとなり、スイ
ッチング回路３はＯＦＦ状態となって、急速充電は停止
される。

次に、電池６を一旦取り外して新たな電池６を装着する
と、Ａ点の電圧Ｖａが低下し、電圧検出回路１０の電圧
比較器１１の圧力か低レベルから高レベルに変化する。

これにより、パルス発生回路１４においてコンデンサ２
５と抵抗２６との時定数で決まる時間だけトランジスタ
２７がＯＮとなって正電位から接地電位に向かう負のパ
ルスが発生され、保持回路９のサイリスタ２３のアノー
ド・カソード間を短絡するため、サイリスタ２３は保持
電流が流れなくなり、ＯＦＦ状態となる。すなわち、保
持回路９はリセットされ、その出力端子Ｑが高レベルと
なるため、スイッチング回路３がＯＮとなり、急速充電
が開始される。

第３図は、保持回路９およびパルス発生回路１４の他の
具体例を示している。この例では保持回路９は二つのＮ
ＯＲ（ノア）回路３１゜３２からなるフリップフロップ
によって構成される。また、パルス発生回路１４はコン
デンサ３３と抵抗３４からなる微分回路によって構成さ
れる。

急速充電時に電池６の温度か上昇して設定温度に達し、
温度検出回路８の出力、つまり保持回路９のセット入力
端子Ｓが高レベルになると、保持回路９のフリップフロ
ップか反転して出力端子Ｑが低レベルとなり、急速充電
が停止される。

次に、電池６を取り外して新たな電池６を装着すると、
Ａ点の電圧Ｖａが低下して電圧検出回路１０の電圧比較
器１１の出力が低レベルから高レベルに変化し、パルス
発生回路１４においてコンデンサ３３と抵抗３４との時
定数で決まる時間だけ正のパルスが発生され、これか保
持回路９のリセット入力端子Ｒに入力されることにより
、保持回路９のフリップフロップはリセットされ、出力
端子Ｑが高レベルとなる。これによってスイッチング回
路３がＯＮとなり、急速充電が開始される。

本発明は上記の実施例に限定されるもので−はなく、例
えば第１図では二次電池としてニッケル水素電池を用い
たが、他の二次電池、例えばニッケルカドミウム電池や
鉛蓄電池などを用いた場合でも、本発明の充電回路を適
用することか可能である。

また、本発明は単に二次電池を充電するのみてなく、二
次電池に並列に負荷を接続し、充電をしながら負荷への
電力供給を行うフローティング充電回路にも適用が可能
である。

さらに、本発明の充電回路は例えば電圧充電制御、タイ
マー充電制御、−Δ充電制御など公知の他の充電制御方
式と組合わせて実施することも可能である。

その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することかできる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば二次電池の温度を
検出して過充電を防止する方式の充電回路において、充
電制御回路の二次電池側の端子電圧の変化から二次電池
の脱着を判定し、温度検出回路の検出出力を保持して充
電制御回路のスイッチング回路をオフ状態にする保持回
路を、機械的接点を使用せずにリセットして急速充電を
開始することにより、過充電やそれによる異常温度上昇
を防止し、信頼性および安全性を向上させることができ
る。

また、機械的接点のような機構部品が減少することによ
り、コストも低減されるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る二次電池の充電回路の
構成を示すブロック図、第２図は第１図における保持回
路およびパルス発生回路の一具体例を示す図、第３図は
同じく保持回路およびパルス発生回路の他の具体例を示
す図である。 １　・・・充電用電源 ２　・・・充電制御回路 ３　・・・スイッチング回路 ４　・・・抵抗 ６　・・・ニッケル水素電池（二次電池）７　・・・温
度センサ ８　・・・温度検出回路 ９　・・・保持回路 １０・・・電圧検出回路 １４・・・パルス発生回路 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 二次電池に直列に接続されたスイッチング回路および該
   スイッチング回路と並列に接続された抵抗からなる充電
   制御回路と、 前記二次電池の温度を検出し、その温度に対応した信号
   を発生する温度センサと、 この温度センサからの信号により前記二次電池の温度が
   設定値に達したことを検出し、検出出力を発生する温度
   検出回路と、 この温度検出手段の前記検出出力を保持して前記スイッ
   チング回路をオフ状態にする保持回路と、 前記充電制御手段の前記二次電池側の端子電圧を検出す
   る電圧検出回路と、 この電圧検出回路の出力変化によりパルスを発生し、前
   記保持回路をリセットするパルス発生回路と を具備することを特徴とする二次電池の充電回路。