JPH08308142A - 充電回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定した蓄電池の端子電圧に対応して充電モ
ードを変えることにより蓄電池を短時間で充電する。 【構成】 制御部４０は、リレーＲＬ２をメイクして蓄
電池ＢＴの端子電圧ＶＢを測定手段４１により測定す
る。測定手段４１により測定された端子電圧ＶＢが境界
電圧に到達するまでは、リレーＲＬ１をメイクして急速
充電モードで蓄電池ＢＴを充電し、測定手段４１により
測定された端子電圧ＶＢが境界電圧に到達すると、リレ
ーＲＬ１をブレークしてトリクル充電モードで蓄電池Ｂ
Ｔを充電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッテリーバックアッ
プに供される蓄電池を充電する充電回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、電子機器においては、常用電
源がオフされたとき、例えば、停電等が発生したり、あ
るいは通常業務の終了に伴って運転を停止したりしたと
きには、ＲＡＭ等の揮発性記憶素子の記憶内容を保持し
たり、ＣＰＵの計時動作を実行させたりしておく必要が
ある。このため、常用電源がオフした際には、蓄電池の
電圧を負荷側に供給する、いわゆるバッテリーバックア
ップ動作を行うようにしている。

【０００３】バッテリーバックアップ用の蓄電池を充電
する方法としては、一般的にトリクル充電が用いられ
る。図３は、トリクル充電により充電を行う充電回路を
示す回路図である。この方法では、常用電源１０の出力
電圧Ｖｃｃと、蓄電池（例えばニッカドバッテリー等）
ＢＴの端子との間に、常用電源１０へ電流が逆流するこ
とを防止するための逆流防止用ダイオードＤと、充電電
流を制御する抵抗Ｒとを直列に接続して充電回路２０を
構成している。

【０００４】すなわち、常用電源１０がオンしている場
合に、バックアップすべき負荷回路３０には、常用電源
の電圧Ｖｃｃが供給されるとともに、蓄電池ＢＴには、
上記充電回路２０を介して流入する充電電流ｉ１によっ
て充電される。一方、常用電源１０がオフになった場合
には、充電されている蓄電池ＢＴの端子電圧ＶＢが負荷
回路３０に供給される。この端子電圧ＶＢは、上記負荷
回路を構成するＩＣ等の最低動作保証値以上である必要
がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したト
リクル充電は、常用電源１０がオンされている期間、蓄
電池ＢＴを不断に充電する充電方式であり、蓄電池が過
充電とならない程度に、蓄電池の自己放電量を僅かに上
回る程度の微少電流で蓄電池を充電し続けている。した
がって、蓄電池ＢＴの端子電圧ＶＢが上記負荷回路の最
低動作保証値程度に到達するまでの充電時間は、長時
間、例えば３０時間以上も要することが多い。

【０００６】電子機器に具備されている、蓄電池ＢＴを
搭載した基板が故障した際には、代替基板と交換する
が、代替基板の蓄電池は当然充電されていない。このた
め、交換した代替基板の蓄電池ＢＴの端子電圧ＶＢをバ
ックアップ可能な電圧にまで充電するには、上述したよ
うな長時間を要する。したがって、上記充電時間以内
に、電子機器が通常業務の終了により電源オフされる場
合には、交換した代替基板の蓄電池をバックアップ可能
な電圧にまで充電することができないので、負荷回路を
バックアップできないという問題が生じる。

【０００７】このため、従来の充電回路は、蓄電池を充
電する際、充電初期には大電流で充電を行うとともに、
充電末期には蓄電池の劣化や破損をきたさないように、
充電電流を制御する周知の充電方式（例えばパルス充電
方式）に基づいたものが使用されている。ところが、こ
のような充電回路においては、充電電流をパルス制御し
たり、蓄電池の温度やその端子電圧をきめ細かく検知し
たりする必要がある。このため、充電回路の構成が複雑
となる欠点があった。本発明は、このような事情に基づ
いてなされたもので、その目的は、簡素な回路構成で、
測定した蓄電池の端子電圧に対応して充電モードを変え
ることにより蓄電池を短時間で充電できる充電回路を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、常用電源が切
断された際にバックアップ電圧を負荷側に供給する蓄電
池を充電するための充電回路において、前記蓄電池に対
する充電モードを急速充電モード又はトリクル充電モー
ドに切替て充電する充電手段と、前記蓄電池の端子電圧
を測定する測定手段と、前記測定手段が測定した前記端
子電圧が所定の境界電圧に到達するまでは、前記充電手
段の充電モードを前記急速充電モードに設定し、前記測
定手段が測定した前記端子電圧が所定の境界電圧を超過
した後は、前記充電手段の充電モードを前記トリクル充
電モードに設定する充電モード設定手段とを有すること
を特徴としている。

【０００９】

【作用】測定された蓄電池の端子電圧が所定の境界電圧
に到達するまでは、急速充電モードで蓄電池を充電し、
測定された蓄電池の端子電圧が所定の境界電圧を超過し
た後は、トリクル充電モードで蓄電池を充電する。

【００１０】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は、本発明の充電回路の一実施例を示す回路図
であり、図２は、同実施例の動作を説明するタイムチャ
ートである。なお、図１において、従来例を示す図３と
同一又は相当する部材には同一の符号を付し、その説明
を省略する。

【００１１】充電回路２０Ａは、ＣＰＵ、Ｉ／Ｏポー
ト、Ａ／Ｄ変換器、及び動作制御プログラムを格納する
メモリ等を含むマイクロコンピュータによって構成され
る制御部４０を備えている。制御部４０は、充電回路の
充電モードを急速充電モード及びトリクル充電モードに
切替えるためのモード設定信号Ｓ１と、蓄電池ＢＴの端
子の接続を負荷回路側と、制御部４０側とに切り換える
ための端子切替信号Ｓ２とを出力する。また、制御部４
０は、蓄電池ＢＴの端子電圧ＶＢを入力して電圧を測定
する測定手段４１を備えている。この測定手段４１は、
Ａ／Ｄ変換器等を含む周知の電圧計測回路によって構成
されるものであるため説明は省略する。

【００１２】上記モード設定信号Ｓ１及び端子切替信号
Ｓ２は、それぞれドライバＤｒ１，Ｄｒ２に入力されて
おり、両ドライバを介してリレーＲＬ１，ＲＬ２のコイ
ルに励磁電流を流して動作させている。なお、両ドライ
バの入力端は、プルアップ抵抗Ｒｐを介して電圧Ｖｃｃ
に接続されている。

【００１３】抵抗Ｒ１，Ｒ２には、逆流防止用のダイオ
ードＤｒを介して電圧Ｖｃｃが供給されており、充電電
流を蓄電池ＢＴに供給する回路を構成している。

【００１４】したがって、リレーＲＬ１のブレーク時に
は、リレー接点が開放されているので、抵抗Ｒ１のみを
介してトリクル充電に相当する充電電流が蓄電池ＢＴに
供給される。

【００１５】一方、リレーＲＬ１のメイク時には、リレ
ー接点が閉成することにより形成される抵抗Ｒ１，Ｒ２
の並列回路を介して急速充電に相当する充電電流が蓄電
池ＢＴに供給される。

【００１６】ここで、抵抗Ｒ１，Ｒ２は、上記２種類の
接続状態に対応して、トリクル充電及び急速充電に相当
する充電電流を蓄電池ＢＴに供給し得る値にそれぞれ設
定されている。

【００１７】リレーＲＬ２は、ブレーク時及びメイク時
に、蓄電池ＢＴの端子の接続を、上記抵抗Ｒ１，Ｒ２側
と、制御部４０の測定手段４１側とにそれぞれ切替え
る。なお、リレーＲＬ１，ＲＬ２のコイル側端子間に
は、サージ吸収用のダイオードＤｓが接続されている。

【００１８】次に、図１及び図２を参照して充電回路２
０Ａの充電動作について説明する。制御部４０は、図２
に示すように、所定周期Ｔ毎に所定の測定時間だけ端子
切替信号Ｓ２を“Ｌ”に保持している。上記測定時間
は、次述するように、制御部４０が蓄電池ＢＴの端子電
圧ＶＢを測定するために必要な時間に相当する。まず、
時点ｔ１において、端子切替信号Ｓ２が測定時間だけ
“Ｌ”に保持されることにより、リレーＲＬ２がメイク
される。これにより、蓄電池ＢＴの端子は、負荷回路か
ら切り離されるとともに、リレーＲＬ２のメイク接点を
介して制御部４０の測定手段４１に接続される。制御部
４０は、測定手段４１に供給される端子電圧ＶＢを測定
するとともに、端子電圧ＶＢが所定の境界電圧Ｖ１に到
達しているか否かを判定する。なお、上記境界電圧Ｖ１
は、蓄電池ＢＴの満充電時の電圧よりも若干下回る所定
電圧に設定されている。この境界電圧は、バックアップ
すべき負荷回路を構成するＩＣ等の最低動作保証値以上
に設定すればよい。

【００１９】ここで、制御部４０は、測定された端子電
圧ＶＢが境界電圧Ｖ１以下であるため、時点ｔ１０でモ
ード設定信号Ｓ１を“Ｌ”に切り替えてリレーＲＬ１を
メイクするるとともに、端子切替信号Ｓ２を“Ｈ”に復
帰させてリレーＲＬ２をブレークする。その結果、抵抗
Ｒ１，Ｒ２により構成される並列回路と、リレーＲＬ２
のリレー接点とを介して急速充電に相当する充電電流が
蓄電池ＢＴに供給される。すなわち、充電回路２０Ａの
充電モードは「急速充電モード」に設定される。

【００２０】制御部４０は、所定周期Ｔが経過した時点
ｔ２で、端子切替信号Ｓ２を所定の測定時間、“Ｌ”に
保持して、蓄電池ＢＴの端子電圧ＶＢを測定する。図２
に示すように、制御部４０は、この時点で測定した端子
電圧ＶＢが境界電圧Ｖ１以下であるため、モード設定信
号Ｓ１を“Ｌ”のまま保持する。すなわち、充電回路２
０Ａの充電モードは「急速充電モード」に設定された状
態が継続する。

【００２１】さらに、制御部４０、所定周期Ｔが経過し
た時点ｔ３で、端子切替信号Ｓ２を所定時間、“Ｌ”に
して、蓄電池ＢＴの端子電圧ＶＢを測定する。制御部４
０は、この時点で測定した端子電圧ＶＢが境界電圧Ｖ１
に到達しているので、モード設定信号Ｓ１を“Ｈ”に切
り替える。これにより、リレーＲＬ１がブレークするた
め、抵抗Ｒ１のみを介してトリクル充電に相当する充電
電流が蓄電池ＢＴに供給される。すなわち、充電回路２
０Ａの充電モードは「トリクル充電モード」に設定され
る。

【００２２】これ以降、充電回路２０Ａの充電モード
は、蓄電池ＢＴの端子電圧ＶＢが境界電圧Ｖ１を上回っ
ていれば、トリクル充電モードが設定され続け、蓄電池
ＢＴの端子電圧ＶＢが境界電圧Ｖ１を下回れば、急速充
電モードに設定される。

【００２３】上述したように、本実施例の充電回路２０
Ａによれば、測定した蓄電池ＢＴの端子電圧ＶＢが所定
の境界電圧Ｖ１に到達するまでは、充電モードを急速充
電モードに設定し、測定した端子電圧ＶＢが境界電圧Ｖ
１を超過した後は、充電モードをトリクル充電モードに
設定するので、蓄電池の充電時間を短縮することができ
る。

【００２４】なお、上述の実施例では、充電モードが急
速充電モードからトリクル充電モードに切り替えられる
までに、制御部４０によって端子電圧ＶＢが３回測定さ
れる例を示したが、端子電圧ＶＢの測定頻度は、測定周
期Ｔを任意に設定して変更することができる。また、充
電モードをトリクル充電モード及び急速充電モードに切
り替える境界電圧Ｖ１も任意に設定することができる。

【００２５】本実施例では、充電電流の値を設定する抵
抗Ｒ１，Ｒ２の回路を切り替える手段、及び蓄電池ＢＴ
の端子の接続を切り替える手段として、リレーＲＬ１，
ＲＬ２を使用しているが、これに代えてトランジスタ、
ＦＥＴ、及び半導体リレー等を使用してもよい。

【００２６】ここで、実施例と請求項との対応を説明し
ておくと、リレーＲＬ１、及び抵抗Ｒ１，Ｒ２は、蓄電
池に対する充電モードを急速充電モード又はトリクル充
電モードに切替えて充電する「充電手段」に相当してい
る。測定手段４１は、蓄電池の端子電圧を測定する「測
定手段」に相当している。制御部４０及びリレーＲＬ２
は、上記測定手段が測定した端子電圧が所定の境界電圧
に到達するまでは、充電手段の充電モードを急速充電モ
ードに設定し、測定手段が測定した端子電圧が所定の境
界電圧を超過した後は、充電手段の充電モードをトリク
ル充電モードに設定する「充電モード設定手段」に相当
している。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の充電回路
によれば、測定された蓄電池の端子電圧が所定の境界電
圧に到達するまでは、急速充電モードで蓄電池を充電
し、測定された蓄電池の端子電圧が所定の境界電圧を超
過した後は、トリクル充電モードで蓄電池を充電する。
したがって、簡素な回路構成で、測定した蓄電池の端子
電圧に対応して充電モードを変えることにより蓄電池を
短時間で充電することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の充電回路の一実施例を示す回路図であ
る。

【図２】同実施例の動作を説明するタイムチャートであ
る。

【図３】従来回路の回路図である。

【符号の説明】

２０Ａ 充電回路 ４０ 制御部 ４１ 測定手段 Ｒ１，Ｒ２ 抵抗 ＲＬ１，ＲＬ２ リレー ＢＴ 蓄電池 ＶＢ 端子電圧 Ｓ１ モード設定信号 Ｓ２ 端子切替信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】常用電源が切断された際にバックアップ電
   圧を負荷側に供給する蓄電池を充電するための充電回路
   において、 前記蓄電池に対する充電モードを急速充電モード又はト
   リクル充電モードに切替えて充電する充電手段と、 前記蓄電池の端子電圧を測定する測定手段と、 前記測定手段が測定した前記端子電圧が所定の境界電圧
   に到達するまでは、前記充電手段の充電モードを前記急
   速充電モードに設定し、前記測定手段が測定した前記端
   子電圧が所定の境界電圧を超過した後は、前記充電手段
   の充電モードを前記トリクル充電モードに設定する充電
   モード設定手段とを有すること、 を特徴とする充電回路。