JPH06150977A - 充電回路 - Google Patents
充電回路Info
- Publication number
- JPH06150977A JPH06150977A JP4299518A JP29951892A JPH06150977A JP H06150977 A JPH06150977 A JP H06150977A JP 4299518 A JP4299518 A JP 4299518A JP 29951892 A JP29951892 A JP 29951892A JP H06150977 A JPH06150977 A JP H06150977A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- lithium secondary
- secondary battery
- charging
- voltage
- Prior art date
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- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 リチウム二次電池の充電完了後に、電池に電
流が流れ続けて電池電圧がその耐電圧限界を超えるまで
上昇することを抑制し、電解液の分解などによる電池の
膨脹、破裂を防止することができる充電回路を提供す
る。 【構成】 交流電源に、過電流防止用抵抗と半波整流用
ダイオードとリチウム二次電池との直列回路を接続した
充電回路で、前記リチウム二次電池とツェナーダイオー
ドを並列に接続したものである。
流が流れ続けて電池電圧がその耐電圧限界を超えるまで
上昇することを抑制し、電解液の分解などによる電池の
膨脹、破裂を防止することができる充電回路を提供す
る。 【構成】 交流電源に、過電流防止用抵抗と半波整流用
ダイオードとリチウム二次電池との直列回路を接続した
充電回路で、前記リチウム二次電池とツェナーダイオー
ドを並列に接続したものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、充電可能なバックアッ
プ電源が用いられる機器、たとえばマイコン搭載機器な
どにおけるバックアップ電源の充電回路に関するもので
ある。
プ電源が用いられる機器、たとえばマイコン搭載機器な
どにおけるバックアップ電源の充電回路に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、マイコンを搭載した電子機器が急
増する傾向にあるが、電源オフ時など、大切なメモリー
が消去しないように種々のメモリーバックアップ電源が
用いられている。
増する傾向にあるが、電源オフ時など、大切なメモリー
が消去しないように種々のメモリーバックアップ電源が
用いられている。
【０００３】このメモリーバックアップ電源として、放
電のみ可能なリチウム一次電池や乾電池、充放電可能な
ニカド電池、リチウム二次電池、キャパシタなどがあ
る。
電のみ可能なリチウム一次電池や乾電池、充放電可能な
ニカド電池、リチウム二次電池、キャパシタなどがあ
る。
【０００４】このうち、リチウム二次電池はニカド電
池、キャパシタに比べて出力電圧が３Ｖ以上と高く、
２．５Ｖ以上の動作電圧が必要なメモリーＩＣであれば
電池１個で対応でき、コストおよびスペースにメリット
が出せる。また、電池として自己放電が小さく長期信頼
性に優れており、最近、メモリーバックアップ用電源と
して注目を浴びている。
池、キャパシタに比べて出力電圧が３Ｖ以上と高く、
２．５Ｖ以上の動作電圧が必要なメモリーＩＣであれば
電池１個で対応でき、コストおよびスペースにメリット
が出せる。また、電池として自己放電が小さく長期信頼
性に優れており、最近、メモリーバックアップ用電源と
して注目を浴びている。
【０００５】ここでニカド電池を交流電源から直接充電
する場合の従来の充電回路を図２に示す。
する場合の従来の充電回路を図２に示す。
【０００６】図２に示したように、従来の充電回路は、
二次電池Ｂと過電流防止用抵抗Ｒと整流用ダイオードＤ
Sを直列に接続した回路である。そして、充電方法をト
リクル充電とし、比較的大きな抵抗を使用して、充電完
了後には電池に流れ込む充電電流を制限している。
二次電池Ｂと過電流防止用抵抗Ｒと整流用ダイオードＤ
Sを直列に接続した回路である。そして、充電方法をト
リクル充電とし、比較的大きな抵抗を使用して、充電完
了後には電池に流れ込む充電電流を制限している。
【０００７】また、この充電回路はニカド電池特有のも
のであり、充電完了後、常に充電電流が流れ続けるにも
かかわらず、電池電圧は一定値以上には上昇しない。
のであり、充電完了後、常に充電電流が流れ続けるにも
かかわらず、電池電圧は一定値以上には上昇しない。
【０００８】これは、電池電圧が充電完了状態で一定値
以上になると、充電電流は、電池内部で正極から発生す
る酸素を負極で吸収する反応に使用されて消費されるた
めである。したがって、充電にともなう電池の劣化は少
なかった。
以上になると、充電電流は、電池内部で正極から発生す
る酸素を負極で吸収する反応に使用されて消費されるた
めである。したがって、充電にともなう電池の劣化は少
なかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リチウ
ム二次電池に対して上記と同様の充電を行った場合、充
電完了後、充電電流を制限しても電池電圧は上昇し続け
る。
ム二次電池に対して上記と同様の充電を行った場合、充
電完了後、充電電流を制限しても電池電圧は上昇し続け
る。
【００１０】そして、電池電圧はリチウム二次電池の耐
電圧限界を超えるまで上昇し、電解液の分解や電池ケー
スの腐食などが生じて電池が劣化していた。
電圧限界を超えるまで上昇し、電解液の分解や電池ケー
スの腐食などが生じて電池が劣化していた。
【００１１】また、交流電源は、通常、１００Ｖあるい
は２００Ｖと電圧が高いため、過電流防止用抵抗が壊れ
た場合には、大電流が充電回路を流れ込んで電池が破裂
することがあった。
は２００Ｖと電圧が高いため、過電流防止用抵抗が壊れ
た場合には、大電流が充電回路を流れ込んで電池が破裂
することがあった。
【００１２】本発明は、このような課題を解決するもの
で、リチウム二次電池を適正な充電電圧により充電する
とともに、充電完了後には電池をその耐電圧を超えて充
電することのない安全性に優れた充電回路を提供するも
のである。
で、リチウム二次電池を適正な充電電圧により充電する
とともに、充電完了後には電池をその耐電圧を超えて充
電することのない安全性に優れた充電回路を提供するも
のである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の充電回路は、交流電源に、過電流防止用
抵抗と半波整流用ダイオードとリチウム二次電池との直
列回路を接続した充電回路において、前記リチウム二次
電池にツェナーダイオードを並列に接続し、ツェナーダ
イオードの降状電圧をリチウム二次電池の最大許容電圧
とほぼ一致するように設定したものである。
めに、本発明の充電回路は、交流電源に、過電流防止用
抵抗と半波整流用ダイオードとリチウム二次電池との直
列回路を接続した充電回路において、前記リチウム二次
電池にツェナーダイオードを並列に接続し、ツェナーダ
イオードの降状電圧をリチウム二次電池の最大許容電圧
とほぼ一致するように設定したものである。
【００１４】
【作用】ツェナーダイオードのｐｎ接合に逆バイアスを
かけた場合の電流電圧特性を図３に示す。図３に示した
ように、ツェナーダイオードには、降伏電圧Ｖ0までは
電流は流れないが電圧Ｖ0あたりから電流が急激に流れ
始める性質がある。
かけた場合の電流電圧特性を図３に示す。図３に示した
ように、ツェナーダイオードには、降伏電圧Ｖ0までは
電流は流れないが電圧Ｖ0あたりから電流が急激に流れ
始める性質がある。
【００１５】そして、ツェナーダイオードとリチウム二
次電池を充電回路において並列に接続し、ツェナーダイ
オードの降伏電圧Ｖ0とリチウム二次電池の最大許容電
圧とをほぼ一致するように組み合わせる。
次電池を充電回路において並列に接続し、ツェナーダイ
オードの降伏電圧Ｖ0とリチウム二次電池の最大許容電
圧とをほぼ一致するように組み合わせる。
【００１６】このように構成した充電回路によってリチ
ウム二次電池を充電した場合、電池が充電される電圧領
域（電圧Ｖ0より低い電圧）では、ツェナーダイオード
には電流が流れないで、リチウム二次電池のみに電流が
流れて、電池は充電される。
ウム二次電池を充電した場合、電池が充電される電圧領
域（電圧Ｖ0より低い電圧）では、ツェナーダイオード
には電流が流れないで、リチウム二次電池のみに電流が
流れて、電池は充電される。
【００１７】そして、リチウム二次電池の充電が完了し
て、電池電圧がＶ0付近まで上昇すると、前記ツェナー
ダイオードに急激に電流が流れ始めて、電池にはほとん
ど電流が流れなくなる。このようにして、充電完了後に
はリチウム二次電池の電圧を最大許容範囲内に制御する
ことができる。
て、電池電圧がＶ0付近まで上昇すると、前記ツェナー
ダイオードに急激に電流が流れ始めて、電池にはほとん
ど電流が流れなくなる。このようにして、充電完了後に
はリチウム二次電池の電圧を最大許容範囲内に制御する
ことができる。
【００１８】したがって、充電完了後にも電池に電流が
流れ続け、電池電圧が耐電圧限界以上に上昇して電解液
の分解等が起こることを防止することができ、リチウム
二次電池を安全に充電することができる。
流れ続け、電池電圧が耐電圧限界以上に上昇して電解液
の分解等が起こることを防止することができ、リチウム
二次電池を安全に充電することができる。
【００１９】また、この回路において充電完了後、電池
に大きな抵抗負荷を与えて放電を行うとツェナーダイオ
ードに漏れ電流が流れて負荷に流れる電流が数１０μＡ
と小さくなる。
に大きな抵抗負荷を与えて放電を行うとツェナーダイオ
ードに漏れ電流が流れて負荷に流れる電流が数１０μＡ
と小さくなる。
【００２０】この負荷電流に対してツェナーダイオード
に流れる漏れ電流が、比較的大きい場合には、リチウム
二次電池とツェナーダイオードの間に逆電流防止用ダイ
オードを接続することにより前記漏れ電流を防止するこ
とができる。
に流れる漏れ電流が、比較的大きい場合には、リチウム
二次電池とツェナーダイオードの間に逆電流防止用ダイ
オードを接続することにより前記漏れ電流を防止するこ
とができる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照にしなが
ら説明する。
ら説明する。
【００２２】（実施例１）図１に本発明の充電回路を示
す。
す。
【００２３】図１（ａ）に示したように、本発明の充電
回路では、交流電源ＡＣに、抵抗Ｒと整流用ダイオード
ＤSとリチウム二次電池Ｂとの直列回路を接続するとと
もに、ツェナーダイオードＺＤを前記リチウム二次電池
Ｂに並列に接続している。
回路では、交流電源ＡＣに、抵抗Ｒと整流用ダイオード
ＤSとリチウム二次電池Ｂとの直列回路を接続するとと
もに、ツェナーダイオードＺＤを前記リチウム二次電池
Ｂに並列に接続している。
【００２４】ここで、交流電源ＡＣは２００Ｖ、抵抗Ｒ
は抵抗値が１５ｋΩ、整流用ダイオードＤSは耐電圧が
２２０Ｖ、ツェナーダイオードＺＤは降伏電圧Ｖ0が約
３．５Ｖである。
は抵抗値が１５ｋΩ、整流用ダイオードＤSは耐電圧が
２２０Ｖ、ツェナーダイオードＺＤは降伏電圧Ｖ0が約
３．５Ｖである。
【００２５】また、リチウム二次電池Ｂは、正極に五酸
化バナジウム、負極にリチウムアルミニウム合金を用い
たバナジウムリチウム二次電池とし、その公称仕様は電
圧３Ｖ、容量２０ｍＡｈとした。
化バナジウム、負極にリチウムアルミニウム合金を用い
たバナジウムリチウム二次電池とし、その公称仕様は電
圧３Ｖ、容量２０ｍＡｈとした。
【００２６】そして、このリチウム二次電池を本発明の
充電回路により充電したときの様子を図４に示す。
充電回路により充電したときの様子を図４に示す。
【００２７】図４に示したように、リチウム二次電池の
充電は主に３Ｖ〜３．３Ｖの間で行われるが、充電完了
後電圧が急激に上昇した。しかし、電圧が３．５Ｖ付近
に達すると前記ツェナーダイオードＺＤに電流が流れる
ようになって、リチウム二次電池Ｂにはほとんど電流が
流れなくなり、電池電圧は３．５Ｖ付近で安定した。
充電は主に３Ｖ〜３．３Ｖの間で行われるが、充電完了
後電圧が急激に上昇した。しかし、電圧が３．５Ｖ付近
に達すると前記ツェナーダイオードＺＤに電流が流れる
ようになって、リチウム二次電池Ｂにはほとんど電流が
流れなくなり、電池電圧は３．５Ｖ付近で安定した。
【００２８】また、充電完了後、交流電源ＡＣをオフ状
態にして、リチウム二次電池Ｂに抵抗値１５ｋΩの抵抗
を接続し、電流２００μＡ程度で放電した場合、電池の
平均放電電圧は約２．８Ｖで容量が２０ｍＡｈとなっ
た。
態にして、リチウム二次電池Ｂに抵抗値１５ｋΩの抵抗
を接続し、電流２００μＡ程度で放電した場合、電池の
平均放電電圧は約２．８Ｖで容量が２０ｍＡｈとなっ
た。
【００２９】このように、充電完了後にリチウム二次電
池の電池電圧が耐電圧限界を越えることなく、適正な充
電を行うことができた。
池の電池電圧が耐電圧限界を越えることなく、適正な充
電を行うことができた。
【００３０】（実施例２）実施例１に示した充電回路に
より、リチウム二次電池Ｂを充電した後、交流電源ＡＣ
をオフ状態にして抵抗値１５０ｋΩの抵抗を接続し、電
流２０μＡ程度で放電した場合、放電容量は１６．４ｍ
Ａｈと低下した。
より、リチウム二次電池Ｂを充電した後、交流電源ＡＣ
をオフ状態にして抵抗値１５０ｋΩの抵抗を接続し、電
流２０μＡ程度で放電した場合、放電容量は１６．４ｍ
Ａｈと低下した。
【００３１】これは、ツェナーダイオードの漏れ電流
が、電圧３Ｖのとき約５μＡ流れたためである。このツ
ェナーダイオードの漏れ電流を防止するために、ツェナ
ーダイオードＺＤとリチウム二次電池Ｂとの間に逆電流
防止用ダイオードＤを接続した。このときの充電回路を
図１（ｂ）に示す。なお、ダイオードＤはショットキー
バリヤー型で、電流数μＡ以下のときの電圧降下が約
０．１Ｖであった。
が、電圧３Ｖのとき約５μＡ流れたためである。このツ
ェナーダイオードの漏れ電流を防止するために、ツェナ
ーダイオードＺＤとリチウム二次電池Ｂとの間に逆電流
防止用ダイオードＤを接続した。このときの充電回路を
図１（ｂ）に示す。なお、ダイオードＤはショットキー
バリヤー型で、電流数μＡ以下のときの電圧降下が約
０．１Ｖであった。
【００３２】この図１（ｂ）で示した充電回路により、
リチウム二次電池Ｂを充電した場合、充電完了後、その
電池電圧は約３．４Ｖで安定した。
そして、この回路において、充電完了後、交流電源Ａ
Ｃをオフ状態にして、リチウム二次電池Ｂに抵抗値１５
０ｋΩの抵抗を接続し、電流２０μＡ程度で放電した場
合、電池の平均放電電圧は約２．８Ｖで容量２０ｍＡｈ
となった。
リチウム二次電池Ｂを充電した場合、充電完了後、その
電池電圧は約３．４Ｖで安定した。
そして、この回路において、充電完了後、交流電源Ａ
Ｃをオフ状態にして、リチウム二次電池Ｂに抵抗値１５
０ｋΩの抵抗を接続し、電流２０μＡ程度で放電した場
合、電池の平均放電電圧は約２．８Ｖで容量２０ｍＡｈ
となった。
【００３３】これにより、ツェナーダイオードに流れる
漏れ電流を防止することができた。 （実施例３）実施例１および２で示した充電回路におい
て、過電流防止用抵抗として抵抗Ｒ 1とＲ2を直接接続し
て用いた回路を図１（ｃ）に示す。なお、抵抗Ｒ1とＲ2
の抵抗値はいずれも７．５ｋΩとした。
漏れ電流を防止することができた。 （実施例３）実施例１および２で示した充電回路におい
て、過電流防止用抵抗として抵抗Ｒ 1とＲ2を直接接続し
て用いた回路を図１（ｃ）に示す。なお、抵抗Ｒ1とＲ2
の抵抗値はいずれも７．５ｋΩとした。
【００３４】このように過電流防止用の抵抗Ｒを２個以
上直列に接続して用いると、仮に１個の抵抗が壊れた場
合でも交流電源から大電流が回路内に流れることを避け
ることができ、電池の破裂などの危険性を防止すること
ができる。
上直列に接続して用いると、仮に１個の抵抗が壊れた場
合でも交流電源から大電流が回路内に流れることを避け
ることができ、電池の破裂などの危険性を防止すること
ができる。
【００３５】（比較例）図２に示したように、交流電源
ＡＣと抵抗Ｒと整流用ダイオードＤSとリチウム二次電
池Ｂとを直列に接続した充電回路により、リチウム二次
電池Ｂを充電した。この場合には、充電完了後電池電圧
が１００Ｖ以上まで上昇し、電解液の分解が起こって、
電池は膨脹したり、破裂した。なお、本実施例ではリチ
ウム二次電池としてバナジウムリチウム二次電池を用い
たが、これ以外のリチウム二次電池、たとえばカーボン
リチウム二次電池、マンガンリチウム二次電池などであ
っても同様の効果が得られる。
ＡＣと抵抗Ｒと整流用ダイオードＤSとリチウム二次電
池Ｂとを直列に接続した充電回路により、リチウム二次
電池Ｂを充電した。この場合には、充電完了後電池電圧
が１００Ｖ以上まで上昇し、電解液の分解が起こって、
電池は膨脹したり、破裂した。なお、本実施例ではリチ
ウム二次電池としてバナジウムリチウム二次電池を用い
たが、これ以外のリチウム二次電池、たとえばカーボン
リチウム二次電池、マンガンリチウム二次電池などであ
っても同様の効果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、本発明の充電回路では、
リチウム二次電池にツェナーダイオードを並列に接続
し、ツェナーダイオードの降伏電圧Ｖ0をリチウム二次
電池の最大許容電圧とほぼ一致するように設定したもの
であるので、リチウム二次電池の充電が完了した後、電
池電圧がＶ0付近まで上昇すると、前記ツェナーダイオ
ードに急激に電流が流れ始めて電池にはほとんど電流が
流れなくなる。
リチウム二次電池にツェナーダイオードを並列に接続
し、ツェナーダイオードの降伏電圧Ｖ0をリチウム二次
電池の最大許容電圧とほぼ一致するように設定したもの
であるので、リチウム二次電池の充電が完了した後、電
池電圧がＶ0付近まで上昇すると、前記ツェナーダイオ
ードに急激に電流が流れ始めて電池にはほとんど電流が
流れなくなる。
【００３７】したがって、充電完了後に電池に電流が流
れ続けても電池電圧が耐電圧限界を超えるまで上昇する
ことはなく、リチウム二次電池の膨脹や破裂を防止する
ことができ、リチウム二次電池に対して適正な充電を行
うことができる。
れ続けても電池電圧が耐電圧限界を超えるまで上昇する
ことはなく、リチウム二次電池の膨脹や破裂を防止する
ことができ、リチウム二次電池に対して適正な充電を行
うことができる。
【図１】（ａ）本発明の充電回路の第１の例を示す図 （ｂ）同充電回路の第２の例を示す図 （ｃ）同充電回路の第３の例を示す図
【図２】従来の充電回路を示す図
【図３】ツェナーダイオードの電流電圧特性を示す図
【図４】本発明の充電回路を用いてリチウム二次電池を
充電した時の充電カーブと電池を放電した時の放電カー
ブを示す図
充電した時の充電カーブと電池を放電した時の放電カー
ブを示す図
【符号の説明】 ＡＣ 交流電源 Ｂ 二次電池 ＤS 整流用ダイオード ＺＤ ツェナーダイオード Ｄ 逆電流防止用ダイオード Ｒ，Ｒ1，Ｒ2 抵抗
Claims (3)
- 【請求項１】過電流防止用抵抗と半波整流用ダイオード
とリチウム二次電池との直列回路を交流電源列に接続す
るとともに、前記リチウム二次電池にはツェナーダイオ
ードを並列に接続した充電回路。 - 【請求項２】前記過電流防止用抵抗は２個以上の抵抗を
直列に接続した請求項１記載の充電回路。 - 【請求項３】前記リチウム二次電池とツェナーダイオー
ドの間に逆電流防止用ダイオードを接続した請求項１記
載の充電回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4299518A JPH06150977A (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | 充電回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4299518A JPH06150977A (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | 充電回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06150977A true JPH06150977A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17873631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4299518A Pending JPH06150977A (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | 充電回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06150977A (ja) |
-
1992
- 1992-11-10 JP JP4299518A patent/JPH06150977A/ja active Pending
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