JPH11164492A - 蓄電池充電回路および電池充電装置 - Google Patents

蓄電池充電回路および電池充電装置

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JPH11164492A
JPH11164492A JP9339420A JP33942097A JPH11164492A JP H11164492 A JPH11164492 A JP H11164492A JP 9339420 A JP9339420 A JP 9339420A JP 33942097 A JP33942097 A JP 33942097A JP H11164492 A JPH11164492 A JP H11164492A
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    • H02JELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】製品ごとに検出充電電流のばらつきを抑え、適
正充電ができるリチウム・イオン蓄電池等の蓄電池充電
回路および電池充電装置を提供することにある。 【解決手段】所定の電流を蓄電池3に充電電流値検出用
の抵抗Rを介して供給する充電電流供給回路2と充電電
流の検出回路9とを備えていて、検出回路9が、抵抗R
の充電電流供給回路2側の第1の端子6に電源側の基準
ライン+Vcが接続されて電力供給を受けて動作しかつ
抵抗Rの蓄電池3側の第2の端子7に入力端子が接続さ
れたボルテージフォロアと、基準ライン+Vcとボルテ
ージフォロアの出力との電位差に応じた電流値を受けて
接地側の基準ラインを基準とした電圧信号に変換する抵
抗Rを有する変換回路とからなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、蓄電池充電回路
および電池充電装置に関し、詳しくは、製品ごとの検出
充電電流のばらつきを抑え、適正充電ができるチウム・
イオン蓄電池等の蓄電池充電回路に関する。
【0002】
【従来の技術】リチウム・イオン二次蓄電池等の充電
は、蓄電池が放電後の状態にあものとすれば、例えば3
00mAの定電流での充電が行われ、次にかなり充電さ
れて充電状態が進んだ場合には定電圧での充電形態に切
り換わり、この定電圧充電の下で、充電電流が例えば3
0mA以下となったとき、あるいは充電電圧が所定値以
上になったとき、十分に充電が行われたものとして充電
を終了させる制御により行われる。
【0003】図2に、このような従来の電池充電回路の
例を示す。8は、電池充電装置であって、1はそのマイ
クロコンピュータ等からなるコントロール回路、2はそ
の制御信号に応じて充電動作を開始又は停止する充電電
流供給回路であり、駆動回路2aとMOSFET出力ト
ランジスタ2bとからなる。3は、検出抵抗Rを介して
充電電流供給回路2からの充電電流により充電されるリ
チウム・イオン電池(以下電池)、4は、前記の検出抵
抗Rを有する充電電流検出回路,5は、A/D変換回路
(A/D)であある。なお、Dは、充電電流供給回路2
の出力トランジスタ2bと抵抗Rとの間に設けられた過
充電防止用のダイオードである。この回路の全体的な充
電動作としては、電池3が装填されたことを検出してコ
ントロール回路1が充電開始信号を充電電流供給回路2
に送出してその駆動回路2aを制御し、この供給回路2
を動作させて電池3に充電を行う。この充電過程におい
て充電電流検出回路4により現在の充電電流値を検出
し、これをA/D5によりA/D変換してコントロール
回路1に送出する。コントロール回路1は、現在の充電
電流値を基準値と比較して充電状態を判定し、充電終了
状態になったときに、充電電流供給回路2を停止させ
る。
【0004】ここで、充電電流検出回路4は、検出抵抗
Rの両端の端子電圧を受ける減算回路で構成される。こ
の減算回路は、オペアンプあるいは差動増幅回路4aの
(+)入力と(−)入力にそれぞれ等しい分圧比の分圧
抵抗R1,R2からなる分圧回路と分圧抵抗R3,R4の分
圧回路を設けて検出抵抗Rの両端子6,7の電圧V1と
V2の差の電圧を出力電圧Voとして得る。なお、分圧抵
抗R3,R4のうち抵抗R4が差動増幅回路4aの帰還抵
抗であり、抵抗R3が基準抵抗となっている。このと
き、差動増幅回路4aは、反転動作と非反転動作とを同
時に行う回路であって、その出力側の検出電圧Voは、
次の式で与えられる。 Vo=V1(R3+R4)R2/(R1+R2)R3−V2(R4
/R3) ここで、R1=R2=R3=R4とすれば、Vo=V1−V2
となる。ただし、R1,R2,R3,R4は、抵抗R1,R
2,R3,R4のそれぞれの抵抗値とする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような充
電電流検出回路を用いると、抵抗R1,R2,R3,R4の
4つの抵抗値のばらつきにより、製造される充電装置ご
とに検出電圧VoがV1−V2とはならず、ばらつきが生
じて充電完了を検出する検出電圧がそれぞれに相違して
くる。その結果、検出される充電電流値が充電装置によ
って異なる。この場合、充電完了電流値の検出が小さい
方にばらついた装置は、充電完了手前で電池充電が終了
するために、その充電電池は、完全に充電が行われない
電池使用になり、使用時間が短くなる。一方、充電完了
電流値の検出が大きい方にばらついた装置は、たとえ過
充電防止のダイオードDが設けられていても、多少過充
電となり、電池寿命に影響を与える。この発明の目的
は、このような従来技術の問題点を解決するものであっ
て、製品ごとに検出充電電流のばらつきを抑え、適正充
電ができるチウム・イオン蓄電池等の蓄電池充電回路お
よび電池充電装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明の電池充電回路および充電装置の構成は、所
定の電流を蓄電池に充電電流値検出用の抵抗を介して供
給する充電電流供給回路と充電電流の検出回路とを備え
ていて、検出回路が、抵抗の充電電流供給回路側の第1
の端子に電源側の基準ラインが接続されて電力供給を受
けて動作しかつ抵抗の蓄電池側の第2の端子に入力端子
が接続されたボルテージフォロアと、基準ラインとボル
テージフォロアの出力との電位差に応じた電流値を受け
て接地側の基準ラインを基準とした電圧信号に変換する
抵抗を有する変換回路とからなるものである。
【0007】
【発明の実施形態】このように、この発明にあっては、
ボルテージフォロアを設けることで、このボルテージフ
ォロアの出力電圧として充電電流値の検出抵抗の下流側
の第2の端子と同じ電圧値を得ることができる。さら
に、前記のボルテージフォロアは、検出抵抗の上流側の
第1の端子に電源側の基準ラインが接続され、ここから
電力供給を受けて動作する。そこで、電源側の基準ライ
ンとボルテージフォロアの出力端子との電圧は、検出抵
抗の両端子電圧に等しくなる。この等しい電圧を接地側
を基準とする電圧に変換回路により変換するようにして
いるので、検出抵抗の電圧を実質的にそのままあるいは
所定の比率で検出電圧として得ることができる。しか
も、この場合の抵抗を有する変換回路は、通常、1個
か、多くても2個程度の抵抗を有する回路で済むので、
抵抗のばらつきによる製品ごとの充電電流検出値のばら
つきを抑えることができる。
【0008】
【実施例】図1は、この発明の電池充電回路を適用した
一実施例の充電電流検出回路を中心とする回路図であ
る。なお、図2と同一の構成要素は同一の符号で示して
ある。そこで、それの説明を割愛する。図1の電池充電
装置10は、充電電流検出回路9を有している。その他
の構成は、図2と同様である。充電電流検出回路9は、
差動増幅器11とエミッタフォロア12とで構成され、
さらにエミッタフォロア12の出力を全帰還させること
でこれらにより回路全体としてボルテージフォロアが形
成されている。さらに、このボルテージフォロアの電源
側基準ライン+Vcが検出抵抗Rの上流側の端子6に接
続されて電力供給を充電電流供給回路2側から受ける。
そして、エミッタフォロア12の信号出力の基準ライン
がグランドGNDではなく、電源側基準ライン+Vcに
なっている。
【0009】差動増幅回路11は、NPN型の差動トラ
ンジスタQ4,Q5と、トランジスタQ4,Q5の上流側で
電源側基準ライン+Vcとの間に設けられたカレントミ
ラー接続のアクティブ負荷のPNP型トランジスタQ
6,Q7、トランジスタQ4,Q5の共通エミッタとグラン
ドGND間に設けられた抵抗Raとを有している。その
出力は、トランジスタQ7とトランジスタQ4のコレクタ
の接続点より取り出され、エミッタフォロア12のトラ
ンジスタQ1のベースに送出される。なお、トランジス
タQ4,Q5のコレクタ間を接続するコンデンサCは、ノ
イズキャンセル用のコンデンサである。
【0010】この差動増幅回路11には、さらに、微小
電流増幅回路としてトランジスタQ4の前段にトランジ
スタQ2が設けられていて、トランジスタQ2のベース
は、検出抵抗Rの電池3の充電側端子となる端子7に接
続され、そのコレクタは、電源側基準ライン+Vcに接
続され、そのエミッタは、抵抗Rbを介してグランドG
NDに接続され、さらにこのエミッタがトランジスタQ
4のベースに接続されている。また、このトランジスタ
Q2と対称となるように、トランジスタQ5の前段にトラ
ンジスタQ3が設けられている。トランジスタQ3のベー
スは、エミッタフォロアのトランジスタQ2のエミッタ
側の負荷抵抗R5の出力側に接続され、そのコレクタ
は、電源側基準ライン+Vcに接続され、そのエミッタ
は、抵抗Rcを介してグランドGNDに接続され、さら
にこのエミッタがトランジスタQ5のベースに接続され
ている。なお、以上において、差動増幅回路11のグラ
ンドGND側の抵抗Raをはじめとして、抵抗Rb,R
cは、それぞれ定電流源であってもよい。
【0011】先に説明したように、電源側基準ライン+
Vcは、検出抵抗Rの充電電流供給回路2の出力側に接
続された端子6に接続されている。エミッタフォロア1
2は、そのエミッタが負荷抵抗R5を介して電源側基準
ライン+Vcに接続され、そのコレクタは、抵抗R6を介
してグランドGNDに接続されている。そして、これの
エミッタがトランジスタQ3のベースに接続されること
でエミッタ側出力が差動増幅器11に全帰還されてい
る。これにより、トランジスタQ2のベース電圧と同じ
電圧がトランジスタQ3のベース電圧に発生し、負荷抵
抗R5に発生する出力電圧は、検出抵抗Rの端子7の電
圧に追従してそれに等しくなる。しかも、電源側基準ラ
イン+Vcが端子6に接続されていことから、検出抵抗
Rの両端子6,7の電圧V1とV2と同じ電圧を電源側基
準ライン+Vcと抵抗R5のエミッタ側端子に得ることが
できる。もちろん、この場合に、充電電流検出回路9へ
の電力の供給は、電池3と同様に、充電電流供給回路2
から充電電流検出用抵抗Rの端子6を介して受けること
になる。
【0012】前記の電圧V1とV2と同じ電圧が発生する
抵抗R5の端子電圧は、この抵抗R5に流れる電流により
検出される。したがって、この電流が流れる抵抗R6の
電圧は、前記の電圧V1とV2の差に対応する電圧とな
る。この抵抗R6の端子電圧はグランドGND側が基準
となる電圧値である。すなわち、このときのエミッタフ
ォロア12は、コレクタ側に接続された抵抗R6により
検出電圧をグランドGND側を基準とした電圧値に変換
する。このとき、検出電圧は、抵抗R5と抵抗R6の抵抗
値の比率に応じた電圧値として取り出される。これが充
電電流検出回路9の出力電圧Voになり、A/D変換回
路5に出力される。このとき、この検出電圧のばらつき
は、2つの抵抗値R5,R6のばらつきにより決定され
る。しかも、比率で取り出される関係で、抵抗R5,R6
を同時に集積化すると、結果的には、抵抗R5のばらつ
きに多少加えた程度まで検出電圧のばらつきが抑えら
れ、実質的に1個程度の抵抗値のばらつきまで検出電流
値のばらつきを抑え込むことができる。
【0013】なお、この充電電流検出回路9以外の各回
路は、図2に示す各回路と同一の構成になっているの
で、充電検出の全体的な動作についての説明は割愛す
る。ところで、この実施例でのエミッタフォロアは、全
帰還アンプのボルテージフォロアの出力電圧と電源側基
準ラインの電圧との電位差に応じた電流値を発生する回
路になっている。この電流値をコレクタ側の抵抗により
グランド側を基準とした電圧値に変換している。
【0014】以上説明してきたが、この実施例では、エ
ミッタフォロアの出力段を入力段側に全帰還させて負荷
抵抗を有する変換回路と全帰還アンプとを同時に構成し
てボルテージフォロアと変換回路を形成しているが、こ
の発明は、このような構成に限定されるものではなく、
ボルテージフォロアの出力と電源側基準ラインとの電位
差に応じた電流値をグランド側を基準とする電圧値に変
換する抵抗を有する変換回路であればどのような回路で
あってもよい。
【0015】
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明にあっては、検出抵抗の上流側の第1の端子に電源
側の基準ラインが接続されたボルテージフォロアを設け
ることで、このボルテージフォロアの出力電圧として充
電電流値の検出抵抗の下流側の第2の端子と同じ電圧値
を得て、さらに、検出抵抗の両端子電圧に等しくなる電
圧を得るようにしている。そして、この等しい電圧を接
地側を基準とする電圧に変換回路により変換するように
しているので、検出抵抗の電圧を実質的にそのままある
いは所定の比率で検出電圧として得ることができる。し
かも、この場合の抵抗を有する変換回路は、通常、1個
か、多くても2個程度の抵抗を有する回路で済むので、
抵抗のばらつきによる製品ごとの充電電流検出値のばら
つきを抑えることができる。その結果、製品ごとに検出
充電電流のばらつきを抑えられ、適正充電が確保できる
チウム・イオン蓄電池等の蓄電池充電回路および電池充
電装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の電池充電回路を適用した一
実施例の充電電流検出回路を中心とする回路図である。
【図2】図2に、このような従来の電池充電回路のブロ
ック図である。
【符号の説明】
1…コントロール回路、2…充電電流供給回路、3…蓄
電池、4,9…充電電流検出回路、5…A/D変換回
路、6,7…端子、8,10…電池充電装置、11…差
動増幅回路、12…エミッタフォロア、Q1〜Q7…トラ
ンジスタ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の電流を蓄電池に充電電流値検出用の
    抵抗を介して供給する充電電流供給回路と充電電流の検
    出回路とを備え、前記検出回路は、前記抵抗の前記充電
    電流供給回路側の第1の端子に電源側の基準ラインが接
    続されて電力供給を受けて動作しかつ前記抵抗の前記蓄
    電池側の第2の端子に入力端子が接続されたボルテージ
    フォロアと、前記基準ラインと前記ボルテージフォロア
    の出力との電位差に応じた電流値を受けて接地側の基準
    ラインを基準とした電圧信号に変換する抵抗を有する変
    換回路とからなる蓄電池充電回路。
  2. 【請求項2】前記ボルテージフォロアは、前記第2の端
    子からの電圧信号に応じた信号を一方の入力に受ける差
    動増幅回路とこの差動増幅回路の出力を受けて前記電源
    側の基準ラインを基準として動作するエミッタフォロア
    とを有し、このエミッタフォロアの出力が前記差動増幅
    器の他方の入力に全帰還され、前記変換回路は、このエ
    ミッタフォロアとこれのコレクタ側と前記接地側基準ラ
    インとの間に設けられた前記電圧信号に変換する抵抗に
    より形成される請求項2記載の蓄電池充電回路。
  3. 【請求項3】所定の電流を蓄電池に充電電流値検出用の
    抵抗を介して供給する充電電流供給回路と充電電流の検
    出回路とこの検出回路から出力される検出電圧信号をA
    /D変換するA/D変換回路と、このA/D変換回路に
    よりA/D変換されたデジタル値を受けて前記充電電流
    供給回路を動作を停止させる制御するコントロール回路
    とを備えていて、前記検出回路は、前記抵抗の前記充電
    電流供給回路側の第1の端子に電源側の基準ラインが接
    続されて電力供給を受けて動作しかつ前記抵抗の前記蓄
    電池側の第2の端子に入力端子が接続されたボルテージ
    フォロアと、前記基準ラインと前記ボルテージフォロア
    の出力との電位差に応じた電流値を受けて接地側の基準
    ラインを基準とした電圧信号に変換して前記検出電圧信
    号を発生する抵抗を有する変換回路とからなる電池充電
    装置。
  4. 【請求項4】前記ボルテージフォロアは、前記第2の端
    子からの電圧信号に応じた信号を一方の入力に受ける差
    動増幅回路とこの差動増幅回路の出力を受けて前記電源
    側の基準ラインを基準として動作するエミッタフォロア
    とを有し、このエミッタフォロアの出力が前記差動増幅
    器の他方の入力に全帰還され、前記変換回路は、このエ
    ミッタフォロアとこれのコレクタ側と前記接地側基準ラ
    インとの間に設けられた前記電圧信号に変換する抵抗に
    より形成される請求項3記載の電池充電装置。
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