JPH11187587A - 充電制御回路 - Google Patents
充電制御回路Info
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- JPH11187587A JPH11187587A JP9354428A JP35442897A JPH11187587A JP H11187587 A JPH11187587 A JP H11187587A JP 9354428 A JP9354428 A JP 9354428A JP 35442897 A JP35442897 A JP 35442897A JP H11187587 A JPH11187587 A JP H11187587A
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Abstract
の充電制御回路で充電でき、部品点数の少ない、ACア
ダプタで電子機器が動作中も効率よく充電できる小型で
安価な効率のよい充電制御回路を提供する。 【解決手段】 オペアンプ16とトランジスタ4からな
る電流制御回路と、電池種類設定手段24と、ACアダ
プタからの入力電流を検出する抵抗27とオペアンプ2
8からなる入力電流検出回路と、抵抗2とオペアンプ3
からなる充電電流検出回路と、抵抗17と18からなる
電池電圧検出回路と、電池種類設定手段と充電電流検出
回路と前記電池電圧検出回路と入力電流検出回路の各出
力に応じて、前記電流制御回路の出力電流を制御するマ
イクロコントローラ14とで構成することにより、小型
で安価な効率のよい充電制御回路を提供できる。
Description
池の充電制御回路に関する。
されている。こうした電子機器の電池に充電可能な二次
電池が使用されている場合が多い。現在、ノート型パソ
コンや携帯電話等の電子機器に使用されている二次電池
には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池がある
が、充電方式は、次に説明するように、異なる。
本回路と特性を概説する。リチウムイオン電池の充電方
式は、充電初期は定電流で充電を行い、電池の電圧が、
所定値の4.2V(電池によっては4.1V)に達した
後は一定電圧で充電を行うCC/CV充電(定電流定電
圧充電)であり、一定電圧で充電する定電圧充電モード
(CV充電)で充電電流が、所定値を下回った時を充電
終了(満充電)条件としている。
路の説明図、図5(a)はリチウムイオン電池の充電時
間に対する充電電流の変化を示すグラフ、図5(b)
は、リチウムイオン電池の充電時間に対する電池電圧の
変化を示すグラフである。
池、32は充電電流を検出する抵抗、33は抵抗32の
両端の電圧を増幅するオペアンプで充電電流制御信号を
出力する。34は充電電流制御信号に応じて充電電流を
制御するトランジスタである。
ウムイオン電池31と並列に接続されて、抵抗35と3
6の接続点に生じる電池31の分圧電圧を電池電圧検出
信号として出力する。オペアンプ38は、電池電圧検出
信号と基準電圧源37の電圧と比較し、トランジスタ3
4のベースを制御して充電電圧を一定に維持する。
うに、充電初期段階では、電流検出抵抗32で検出され
た充電電流値が一定になるように、オペアンプ33から
の充電電流制御信号がトランジスタ34のベースを制御
して定電流充電(CC充電)する。そして、定電流充電
によって、電池31が一定の電圧(電池1セル当たり
4.2Vまたは4.1V)に達した後は、抵抗35と抵
抗36によって分圧された電圧(電池電圧検出信号)と
基準電圧源37の電圧が一致するようにオペアンプ38
の出力がトランジスタ34のベースを制御して定電圧充
電(CV充電)する。
回路と特性を概説する。ニッケル水素電池の充電方式
は、定電流充電(CC充電)であり、充電終了条件に
は、満充電時の電圧降下を検出する−ΔV検出や温度上
昇を検出するΔT検出、温度上昇カーブの変化を検出す
るdT/dt検出等がある。
の説明図、図7(a)はニッケル水素電池の充電時間に
対する充電電流の変化を示すグラフ、図7(b)はニッ
ケル水素電池の充電時間に対する電池電圧の変化を示す
グラフ、図7(c)はニッケル水素電池の充電時間に対
する電池温度の変化を示すグラフである。
の切り替え回路を示し、電流検出抵抗42と40によっ
て検出される電流値が一定になるようにオペアンプ43
の出力がトランジスタ44のベースを制御する定電流回
路として動作して、充電を終了する。
降下を検出する−ΔV検出や温度上昇を検出するΔT検
出、温度上昇カーブの変化を検出するdT/dt検出等
の制御回路は省略してある。
が異なるため、使用する電池種類ごとに異なった充電制
御回路が必要である。
流を切り替える場合がある。また、ニッケル水素電池の
場合、数Aの急速充電後に数百mAのトリクル充電を行
うといったような充電方式もある。この場合、充電電流
の切り替えが必要となる。
する。通常の急速充電時にはトランジスタ49のベース
に与えられた制御信号によってトランジスタ49をON
して抵抗40を短絡することにより電流検出抵抗として
抵抗42のみを働かせ、充電やトリクル充電時にはトラ
ンジスタ49をOFFして抵抗40も電流検出抵抗とし
て働かせることによって電流検出抵抗値を上げ電流値を
切り替えて所望の電流を流すように制御する。この構成
では、充電電流をきめ細かく切り替えて充電時間短縮や
電池寿命の延命を行うには、抵抗40やトランジスタ4
9を多数必要になる。部品点数が増加するとともに制御
信号も増加し、制御が複雑になる。
ート型パソコンなどの携帯型情報機器は、小型化軽量化
が強く要求されているために充電回路の部品数は最少に
したい。また、電子機器の製造者としては各種の二次電
池の充電制御回路を一つの充電制御回路で構成すればコ
ストダウンになる。
の電池を使えれば便利である。さらに、充電または電子
機器動作の一方のみに電力供給可能な許容電流容量の小
さい小型ACアダプタで電子機器の動作中に充電できれ
ば、使用者の求める電池動作時間の延長ができる。
次電池を単一の充電制御回路で充電でき、電流切り替え
回路の省略など部品点数を削減し、小型ACアダプタで
電子機器使用中にも二次電池を充電できる小型で便利で
安価な充電制御回路を提供するものである。
に本発明の充電制御回路は、二次電池に充電電流を供給
する電流制御回路と、電池の種類を設定する電池種類設
定手段と、二次電池の充電電流を検出する充電電流検出
回路と、二次電池の電圧を検出する電池電圧検出回路
と、電池種類設定手段からの電池種類検出信号と充電電
流検出回路からの充電電流検出信号と電池電圧検出回路
からの電池電圧検出信号とを入力として、電流制御回路
の出力電流を制御する充電電流制御信号を出力する制御
手段を備え、制御手段により電流制御回路の出力電流を
多段階的に切り替え制御するように構成する。
節電技術の発展により、低速動作状態で十分なキー入力
動作などでは節電し、多量のデータ伝送など高速動作が
必要な動作状態では消費電力を増加して高速動作をさせ
ている。従って、ACアダプタから電子機器に供給する
電力が電子機器の動作状態によって大きく増減する。し
かし、ACアダプタの最大供給許容電力容量は、電子機
器動作状態の最大消費電力と同等以上に設計しているた
め、電子機器の動作状態によって、ACアダプタの電流
容量の余裕が大きく増減する。
変化する電力とACアダプタの最大供給電力との差を充
電電力に利用するように、ACアダプタから供給される
電流を検出する入力電流検出回路と、前記入力電流検出
回路からの入力電流検出信号に応じて制御手段が電流制
御回路を制御するように構成する。
は、充電方式の異なる二次電池を単一の充電回路で充電
でき、充電または電子機器動作の一方のみ電力供給可能
な小型ACアダプタで電子機器使用中にも充電できる小
型で便利で安価な二次電池充電制御回路を提供できる。
は、二次電池に充電電流を供給する電流制御回路と、電
池の種類を設定する電池種類設定手段と、前記二次電池
の充電電流を検出する充電電流検出回路と、前記二次電
池の電圧を検出する電池電圧検出回路と、前記電池種類
設定手段の出力と前記充電電流検出回路の出力と前記電
池電圧検出回路の出力とに応じて、前記電流制御回路の
出力電流を制御する制御手段を備えた充電制御回路で、
単一の充電回路で異なった種類の二次電池の充電が可能
という作用を得られる。
に充電電流を供給する電流制御回路と、ACアダプタか
らの入力電流を検出する入力電流検出回路と、前記二次
電池の充電電流を検出する充電電流検出回路と、前記二
次電池の電圧を検出する電池電圧検出回路と、前記入力
電流検出回路の出力と前記充電電流検出回路の出力と前
記電池電圧検出回路の出力とに応じて、前記電流制御回
路の出力電流を制御する制御手段を備えた充電制御回路
で、ACアダプタの供給可能電力と電子機器の動作状態
により変化する消費電力との差で電子機器動作中も二次
電池を充電して二次電池での電子機器動作時間を延長で
きるという作用が得られる。
1、図2、図3を参照しながら説明する。
御回路の実施の形態1の回路図、図2(a)は本発明の
充電制御回路の実施の形態1のリチウム電池充電時間に
対する充電電流の変化を示すグラフ、図2(b)は本発
明の充電制御回路の実施の形態1のリチウム電池の充電
時間に対する電池電圧の変化を示す。
電流を供給する電流制御回路と、電池の種類を設定する
電池種類設定手段と、ACアダプタからの入力電流を検
出する入力電流検出回路と、二次電池の充電電流を検出
する充電電流検出回路と、二次電池の電圧を検出する電
池電圧検出回路と、電池種類設定手段の出力と充電電流
検出回路の出力と前記電池電圧検出回路の出力と入力電
流検出回路の出力に応じて、前記電流制御回路の出力電
流を制御する制御手段とで構成される。
プ16と電池1の充電電流路に直列に接続されて充電電
流を制御するトランジスタ4とトランジスタ4の出力を
平滑するためのコイル12およびコンデンサ13とから
なる。
接続された電流検出抵抗2と電流検出抵抗2の両端電圧
を増幅して充電電流検出信号20を出力するオペアンプ
3とで構成される。充電電流検出信号20をオペアンプ
16を介してトランジスタ4のベース電流を制御するこ
とにより、定電流回路が構成され、さらにオペアンプ1
6に充電制御信号を入力するすることにより、一定の出
力電流を多段階に出力できる。
された抵抗17と抵抗18の直列接続からなり、抵抗1
7と抵抗18の接続点に生ずる電池1の分圧電圧を電池
電圧検出信号19として出力する。電池電圧検出回路の
出力で、定電流回路をオペアンプ16に充電制御信号を
入力することにより、電流制御回路の出力電流を制御し
て一定の所定電圧を二次電池に与えることができる。
された温度検出素子21(サーミスタなど)で構成さ
れ、抵抗22と温度検出素子21の接続点の電圧を電池
温度検出信号23として出力する。なお、温度検出素子
21は電池1に密接または近傍に配置される。
ウムイオン電池やニッケル水素電池など充電方式の違う
電池の種類を設定して、電池種類検出信号25、26を
出力する。
入力端と電池充電および電子機器回路(図示を省略)へ
電力を供給する接続点との間に直列接続された入力電流
検出抵抗27と、入力電流検出抵抗27の両端の電圧を
増幅するオペアンプ28とで構成され、入力電流検出信
号29を出力する。
路の出力電流を制御する制御手段である。充電電流検出
信号20と、電池電圧検出信号19と、電池温度検出信
号23と、電池種類検出信号25、26と、入力電流検
出信号29を入力して、充電電流制御信号15をオペア
ンプ16に出力する。充電電流検出信号20と、電池電
圧検出信号19と、電池温度検出信号23、入力電流検
出信号29は、アナログ信号であるから、マイクロコン
トローラ14のアナログ/デジタル(A/D)変換する
入力端子に接続される。また、電池種類検出信号25、
26は、2ビットのデジタル信号としてマイクロコンピ
ュータに入力される。充電電流制御信号15は、マイク
ロコントローラ14内でデジタル/アナログ(D/A)
変換後、アナログ信号としてオペアンプ16に出力され
る。なお、A/D変換、D/A変換を内蔵していないマ
イクロコントローラを使用する場合、各信号入出力端に
A/D変換回路,D/A変換回路を設ければよい。
池種類設定手段は、一つの筐体に収納して、充電制御回
路とコネクタで接続する電池パック30に構成すると、
便利である。メーカーで電池パック側のコネクタのピン
接続や配線で電池種類検出信号を設定できる。
である電池種類検出信号25、26から、マイクロコン
トローラ14が電池1の種類を識別するための符号の割
り当て表を示す。
5がハイベル(論理値=1)かつ電池種類検出信号26
がローレベル(論理値=0)の場合、電池1はニッケル
水素電池であり、電池種類検出信号25がローレベル
(0)かつ電池種類検出信号26がハイレベル(1)の
場合、電池1はリチムイオン電池であるとマイクロコン
トローラ14は電池1の種類を識別する。
手段の具体例を示す。図3(b)、図3(c)におい
て、充電制御回路側のコネクタC1と電池パック側のコ
ネクタC2またはC3が接続される。
号25、26の伝送線が、電池パック側でグランド(G
ND)に接続するか否かよりなる。なお、電池種類検出
信号25、26は充電制御回路側でプルアップされてい
るものとする。
NDに接続されてローレベル(0)であり、電池種類検
出信号26がGNDに接続されていないハイレベル
(1)であるから、図3(a)の表を参照すると、リチ
ウムイオン電池が設定されている例である。
NDに接続されていないハイレベル(1)であり、電池
種類検出信号26がGNDに接続されてローレベル
(0)であるから、図3(a)の表を参照すると、ニッ
ケル水素電池が設定されている例である。
の充電制御動作を説明する。電池パック30の内部に設
けられた電池種類設定手段24は、リチウムイオン電池
に予め設定されている。電池種類設定手段24からの電
池種類検出信号25、26に応じて、マイクロコントロ
ーラ14は、充電すべき二次電池1としてリチウムイオ
ン電池であることを識別すると、充電電流制御信号15
を一定の所定値に設定してオペアンプ16に入力して、
電流制御回路からの出力電流を所定値に一定することに
よって定電流充電(CC充電)を行うように制御する。
この場合の所定充電電流値は充電される電池の充電条件
や充電状態などの特性によってマイクロコントローラ1
4の制御プログラム内に予め設定してある。
けるリチウムイオン電池の充電時間と充電電流の変化を
示すグラフ、図2(b)に、本発明の充電制御回路にお
けるリチウムイオン電池の充電時間と電池電圧の変化を
示すグラフを示した。CC充電の後は充電電流を多段階
に切り替えることにより、効率よく充電を終了している
ことを示した。
タ4を制御してCC充電中、電池電圧検出信号19と充
電電流検出信号20をモニタし、電池電圧がある一定値
(例えば4.2V/セル)に達したらその一定電圧値を
維持しながら充電電流制御信号15を多段階に切り替え
制御してトランジスタ4の出力である充電電流を図2の
グラフに示したように段階的に減少させていく(CV充
電)。そして、充電電流がある電流値以下になった時、
満充電と判断して、充電電流制御信号15により、オペ
アンプ16を介してトランジスタ4をOFFして充電電
流をゼロにして、充電を終了する。
充電制御動作を説明する。電池パック30内部の電池種
類設定手段24は、ニッケル水素電池に予め設定されて
いる。マイクロコントローラ14は、電池種類検出信号
25、26により二次電池1としてニッケル水素電池で
あることを識別すると、まず、充電電流制御信号15を
所定の一定値に設定することによってトランジスタ4の
出力電流を一定に維持して急速充電(1C程度の定電流
充電)を行うように制御する。この場合の所定充電電流
値は、充電される電池の充電条件や充電状態などの特性
によってマイクロコントローラ14の制御プログラム内
に予め設定する。
た充電時間に対する充電電流や電池電圧および電池温度
変化を示すグラフのように、CC充電中、電池電圧検出
信号19と電池温度検出信号23をモニタして、従来技
術での−ΔV、ΔT、dT/dt 等の満充電検出条件を
満たした時、充電電流制御信号15を制御することによ
って、オペアンプ16を介してトランジスタ4をOFF
して充電電流をゼロにして、充電を終了するように制御
する。
コントローラ14は、さらに、トリクル充電に移行する
場合は、マイクロコントローラ14は、充電電流制御信
号15を切り替えて充電電流値を低下させてトリクル充
電(0.1C程度の定電流充電)を行うように制御す
る。
る充電電流制御動作を説明する。マイクロコントローラ
14は、ACアダプタからの入力電流値を示す入力電流
検出信号29に応じて、次式が成立するように計算し
て、充電電流制御信号15を出力する。
機器の動作電流)+(充電電流) ACアダプタの許容電流容量が電子機器動作時の電流と
急速充電用の電流の両方を満たすに十分でない場合、電
子機器動作時において、マイクロコントローラ14は、
上式を満足するように、入力電流検出信号29に応じ
て、充電電流を減らす充電電流制御信号15を出力す
る。
などの高速動作時と、キーボードからの入力操作時の低
速動作時で、大幅に増減する。この大幅な電流値の変動
を入力電流検出回路が検出してマイクロコントローラ1
4に入力電流検出信号29を与え、マイクロコントロー
ラ14は、上式を満足し、かつ、充電電流が最大になる
ように充電電流制御信号15を出力する。
1に2ビットの符号で電池種類検出信号25、26を出
力する例を説明したが、2ビットに限定されない。電池
パックからのアナログ電圧をA/D変換して電池種類を
識別してもよい。また、電子機器用の充電制御回路を実
施の形態1で説明したが、本発明の充電制御回路を充電
器として製品にしてもよい。
段階的に充電電流を切り替える電流制御回路によって、
単一の充電制御回路で異なった種類の二次電池の充電が
可能となるため、電池の種類に応じて個別に充電器を備
える必要がなく、ユーザは一個の充電器で多種類の電池
を充電できる。あるいは、一台の電子機器に多種類の電
池を使用することが可能となる。
個別に充電制御回路を設計する必要がないために開発コ
ストを削減できる。
は、多数の部品で構成し、充電電流を複数段階切り替え
ていたが、本発明によれば、この切り替え回路が不要
で、部品点数を削減できて、電子機器の小型化、軽量化
に有利であるという効果が得られる。
の動作状態や二次電池の充電状態に応じた充電制御も単
一の充電制御回路による充電電流の多段階的な切り替え
によりACアダプタの許容容量オーバーによるACアダ
プタの加熱を防止できるとともに、ACアダプタの許容
容量を最大限に使用することによって、本体動作状態に
おいても充電が可能で、電池動作時間の延長となるとい
う効果が得られる。
チウムイオン電池での充電時間に対する充電電流の変化
を示すグラフ (b)本発明の充電制御回路の実施形態1のリチウムイ
オン電池での充電時間に対する電池電圧の変化を示すグ
ラフ
電池種類検出信号と電池種類の割り当て表を示す図 (b)本発明の充電制御回路の実施形態1での電池種類
検出信号と電池種類の設定回路図 (c)本発明の充電制御回路の実施形態1での電池種類
検出信号と電池種類の設定回路図
明図
充電電流の変化を示すグラフ (b)リチウムイオン電池の充電時間に対する電池電圧
の変化を示すグラフ
図
電電流の変化を示すグラフ (b)ニッケル水素電池の充電時間に対する電池電圧の
変化を示すグラフ (c)ニッケル水素電池の充電時間に対する電池温度の
変化を示すグラフ
Claims (2)
- 【請求項1】二次電池に充電電流を供給する電流制御回
路と、電池の種類を設定する電池種類設定手段と、前記
二次電池の充電電流を検出する充電電流検出回路と、前
記二次電池の電圧を検出する電池電圧検出回路と、前記
電池種類設定手段の出力と前記充電電流検出回路の出力
と前記電池電圧検出回路の出力とに応じて、前記電流制
御回路の出力電流を制御する制御手段を備えた充電制御
回路。 - 【請求項2】二次電池に充電電流を供給する電流制御回
路と、ACアダプタからの入力電流を検出する入力電流
検出回路と、前記二次電池の充電電流を検出する充電電
流検出回路と、前記二次電池の電圧を検出する電池電圧
検出回路と、前記入力電流検出回路の出力と前記充電電
流検出回路の出力と前記電池電圧検出回路の出力とに応
じて、前記電流制御回路の出力電流を制御する制御手段
を備えた充電制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9354428A JPH11187587A (ja) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | 充電制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9354428A JPH11187587A (ja) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | 充電制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11187587A true JPH11187587A (ja) | 1999-07-09 |
Family
ID=18437501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9354428A Pending JPH11187587A (ja) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | 充電制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH11187587A (ja) |
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