JPH0779531B2 - 二次電池充電制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、二次電池の充電に用いられる二次電池充電制
御回路に関するものである。

従来の技術 近年、ポータブルビデオやハンドヘルドコンピュータ用
電源として、密閉形ニッケルカドミウム電池や鉛シール
電池等の二次電池が多く使用されている。これらの二次
電池の充電の終了を検出する回路として、充電電圧の上
限を検出する方法や、充電電圧のピーク点を検出する方
法が代表例として上げられる。

以下、図面を参照しながら上述したような従来の充電電
圧のピークを検出することにより、二次電池の充電の終
了を検出する充電制御回路について説明する。

第４図は従来の充電の完了を検知する回路として、第２
図に示す電池充電電圧特性のうちピーク点ｐを検出する
回路を具備する。第４図において、21は直流安定化電
源、22は充電電流制御回路、23は比較器、24はダイオー
ド、25はコンデンサで電池の充電電圧特性のピーク点を
記憶する回路、26はコンデンサ25の電荷を放電するスイ
ッチ、27は充電される二次電池、28は抵抗である。

以上第４図のように構成された充電の完了を検出する回
路として電池の充電電圧特性のピーク点を検出する回路
を具備する充電制御回路について、以下その動作につい
て説明する。

まず、放電済みの二次電池27を第４図に示すように接続
し、スイッチ26によりコンデンサ25の電荷を放電後、ス
イッチ26を開き、直流安定化電源21より充電電流を供給
する。電池27の電荷は、抵抗28、ダイオード24を通して
コンデンサ25を充電する。この場合、比較器23は、非反
転入力側が反転入力に比較してダイオード23の順方向電
圧分だけ高くバイアスされるため、出力はハイレベルを
出力し、充電電流制御回路22はアクティブ状態となり充
電を行う。充電中の電池電圧は、第２図に示すようにピ
ーク点ｐまでは上昇し続け、その後は降下する。コンデ
ンサ25の電圧は電池電圧に追従して上昇し続け、やがて
ピーク点ｐに達しその値を保持する。電池電圧が上昇し
ている期間は、抵抗28、ダイオード24を通じてコンデン
サ24を充電しているので、ダイオード24は順方向にバイ
アスされ、比較器23も非反転入力側が反転入力より高く
バイアスされ、出力はハイレベルを出力し充電電流制御
回路によって電池27を充電する。やがて、充電が完了に
近づき、電池電圧がピーク点ｐより降下を始めると、コ
ンデンサ25の電圧の方が電池27の電圧より高くなり、コ
ンデンサ25の電荷はダイオード24を逆バイアスする。従
って比較器23は反転入力側が非反転入力側より高電位バ
イアスされ、出力はローレベルを出力し、充電電流制御
回路によって充電を終了する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、第２図における電
池電圧の電圧ピーク点ｐからの降下電圧ΔＶが雰囲気温
度の変化や充電の完了を検知する回路の特性により、バ
ラツキを生じたり、充電が再びスタートするという欠点
を有していた。

これらの原因を第４図により説明する。まず第１にダイ
オード24の順方向電圧の温度特性ある。これは電池のピ
ーク検出手段をダイオード24の順方向バイアスから逆法
王バイアスへの切り換わりによって検出しているため、
ダイオード24の順方向電圧のバラツキによって降下電圧
ΔＶの値もバラツキを生じる。第２に、ダイオード24と
コンデンサ25の漏れ電流がある。これは、電池27のピー
ク電圧検出後は、ダイオード24を逆バイアスして比較器
23の出力をローレベルとするが、その後、長時間放置す
るとコンデンサ25の電圧はダイオード24と自己の漏れ電
流により電圧が下がり、やがて電池27の電圧より降下す
るとダイオード24を順バイアスして比較器23の出力を再
びハイレベルとして再度充電状態とすることにある。特
に上記の現象は異なる容量の電池を１台の充電器で行な
う場合、充電制限時間は最も容量の大きい電池に合わせ
て決定されているため、小容量の電池を充電した場合に
最も多く発生している。

本発明は上記欠点に鑑み、充電終了検出手段である電池
27の電圧ピーク点ｐからの電圧降下ΔＶを正確に検出す
る手段を具備する充電制御回路を提供するものである。

問題点を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明の充電制御回路は電
池電圧によってコンデンサを充電する手段と、コンデン
サの電圧が基準電圧よりも高くなった時に、ローレベル
を出力する比較器と、比較器が反転するまでの時間をカ
ウントする手段と、カウント値の最小値を記憶する記憶
手段と、カウント値と記憶値とを比較する比較手段と、
カウント値が記憶値よりも設定値以上に増加した時に充
電電流を制御し充電を完了する手段とから構成されてい
る。

作用 この構成により、電池電圧に対応してコンデンサを充電
し、コンデンサを充電すまでの時間をカウントする手段
によって、現在の電池電圧を相対的に算出し、カウント
値の最小値から連続的に増加した時に充電完了とするこ
とにより、従来の充電回路のように電池電圧のピーク値
をコンデンサに記憶させておく必要がなく、電子部品性
能や周囲環境に影響を受けずに正確に充電終了を検出す
る機能を有することとなる。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。第１図は、充電の完了を検出する回路として
電池の充電電圧をカウント時間より算出し、電池の充電
電圧のピークを検出することにより、充電の完了を検知
する回路を具備した充電制御回路の構成を示すのであ
る。第１図において11は充電回路により充電される二次
電池である。８は電池11の電圧によってコンデンサ９を
充電するための手段、９は電池11の電圧によって充電さ
れるコンデンサである。10はコンデンサ９をリセットす
るためのリセット回路である。７は比較器６の非反転入
力に接続された基準電圧発生回路である。６は基準電圧
発生回路７による基準電圧とコンデンサ９の電圧を比較
するための比較器である。５はコンデンサ９の充電開始
から比較器６の反転出力が出力されるまでの時間をカウ
ントするカウント手段である。４はカウント手段５でカ
ウントされたカウント値の最小値を記憶するための記憶
手段であり、３は記憶手段４によって記憶されているカ
ウント最小値とカウント手段５による現在のカウント値
とを比較する比較手段である。２はカウント手段５によ
るカウント値が記憶手段によって記憶されたカウント最
小値よりも設定値以上に増加したことを比較手段３が判
断した時に充電電流を制御し充電を完了する手段であ
り、１は電池11を充電するための直流安定化電源であ
る。

以上のように構成された充電制御回路について、以下そ
の動作を説明する。

まず放電済の二次電池11を第１図に示すように接続し、
直流安定化電源１により電池11の充電を開始し、リセッ
ト回路10をOFFにして解除すると同時にカウント手段５
のカウントをスタートさせる。この場合、コンデンサ９
は電池電圧によってこれを充電する手段８を通して充電
され、このコンデンサ９の電圧が基準電圧発生回路７の
電圧より高くなると、比較器６の出力は反転出力とな
る。ここで、カウント手段５はカウントを停止すると同
時にリセット回路10に信号を出し、コンデンサ９を放電
させる。次に比較手段３により記憶手段４に記憶されて
いるカウント値と、現在のカウント値とを比較し、カウ
ント手段によってカウントされた値の方が小さければそ
の値を記憶手段４に記憶する。これを繰り返し電池11に
充電を続けると、充電中の電池電圧は第２図に示すよう
にピーク値まで上昇し続け、その後は降下する。これに
対応しカウント手段５によってカウントした値は、電池
11のピーク点で最小となり、その後増加する。電池電圧
が上昇している期間は、カウント手段５によってカウン
トされた値が、記憶手段４によって記憶されている値よ
りも常に小さく、充電電流制御手段によって電池11に充
電を続ける。やがて充電が完了に近づき電池電圧がピー
ク点ｐよりも降下を始めると、記憶手段４によって記憶
されている値の方がカウント手段によってカウントされ
た値よりも小さくなり、これが設定値以上に増加するこ
とを比較手段３によって認識し、充電電流制御手段によ
って充電を終了する。第３図はこの制御をフローチャー
トによって示すものであり、本実施例においては第１図
の2,3,4,5の各手段はマイクロコンピュータによって実
現した。

以上のように本実施例によれば、電池電圧を相対的にカ
ウント時間に変換する手段と、記憶手段によるカウント
最小値と、カウント手段によるカウント値を比較する手
段とを備え、カウント値が連続的に増加した時に充電を
終了とすることにより、これまでのように電池電圧のピ
ーク値をダイオードとコンデンサで長時間保持しておく
必要がなく、部品性能にたよらずに正確に充電終了の検
出が良好に行え、再び充電に突入することを防止する機
能を具備することができる。

発明の効果 以上のように、本発明は充電しようとする二次電池自体
の電圧によりこの電池の両端に接続されたコンデンサが
充電されるまでの時間をカウントする手段と、カウント
最小値を記憶する手段と、カウント最小値と現在のカウ
ント値とを比較し、カウント値の連続的な増加により、
充電電流を制御する手段を備えることにより、充電終了
検出を周囲環境及び回路性能に依存することなく、正確
に検出することができ、充電終了後再び充電に突入する
ことを防止する機能を具備することが可能なものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の二次電池充電制御回路の一実施例を示
す回路図、第２図は二次電池の充電電圧の特性図と本発
明における相対的カウント値を示す特性図、第３図は本
発明の二次電池充電制御を説明したフローチャート、第
４図は従来の充電制御回路を示す回路図である。 １……直流安定化電源、２……充電電流制御回路、３…
…比較手段、４……カウント値記憶手段、５……カウン
ト手段、６……比較器、７……基準電圧発生回路、８…
…電池電圧によってコンデンサ９を充電する手段、９…
…コンデンサ、10……リセット回路、11……二次電池。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二次電池の両端に接続され、この電池電圧
   に対応して充電されるコンデンサと、コンデンサのリセ
   ット回路と、コンデンサ電圧を入力とする比較器と、比
   較の基準となる基準電圧発生回路と、比較器の出力と接
   続された時間を計測するカウント手段と、前記カウント
   手段のカウント値の最小値を記憶する記憶手段と、カウ
   ント値と記憶値とを比較する比較手段と、この比較手段
   により前記記憶値と比較して前記カウント値が連続的に
   増加したときの出力信号により充電電流を制御し充電を
   完了する手段とから構成されていることを特徴とする二
   次電池充電制御回路。