JPS63140630A - 過充電防止機能付き充電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １１上度秤皿立正 本発明は、ニッカド電池や鉛電池等のバッテリーを充電
する過充電防止機能付き充電器に関する。

従来度荻丘 充電器には、バッテリーの過充電を防止する機能が内蔵
されていることが多いが、この過充電の防止は−ΔＶ方
式により行われていた。

バッテリーは、充電が進行するにつれて、その端子電圧
が増大し、そして充電が完了して過充電領域に進行し始
めると、若干端子電圧が低下するという性質がある。−
ΔＶ方式はバッテリーのこの性質を利用して、過充電が
あまり進行しない内に充電を停止するようにしていた。

つまり従来の過充電防止機能付き充電器は、バッテリー
の端子電圧の下降を検出することにより、その充電の完
了をＬＮ　識するようになされていた。

主凱皇解次ムス旦上工Ａ側月立 しかしながら、この方式を採用した過充電防止機能付き
充電器では、充電毎にバッテリーが多少過充電されるこ
とにより、バッテリーの充放電サイクル寿命に悪影響を
及ぼすという問題点があった。

本発明は、上記した問題点を解消するために創案された
ものであって、バッテリーの内部抵抗が充電の進行に伴
い変化することを利用して、充電の完了を検知する過充
電防止機能付き充電器を提供することを目的とする。

。　占　ｉ゛　るための一 本発明に係る過充電防止機能付き充電器は、電源とバッ
テリーとを接続した電源ラインの途中に設けてあり、か
つ電源ラインに流れる充電電流を制御可能に遮断を行う
スイッチと、電源ラインの電圧を検出することにより、
バッテリーの充電準備が完了したことを判定する電圧検
出器と、繰り返しトリガを出力し、かつ前記判定結果に
基づいて、トリガ出力の開始を行うトリガ発生器と、充
電電流を定電流制御し、かつトリガの信号変化に応じて
、ＨレベルとＬレベルの充電電流がそれぞれ流れるよう
に電流制御する電流制御器と、トリガの信号変化に伴う
、電源ラインの電圧変化ΔＶを検出するとともに１、こ
のΔＶと予め設定してあるしきい値とを比較することに
より、バッテリーの充電の完了を検知するへ■検出器と
、カウントの開始を前記判定結果に基づいて行うととも
に、カウントが終了した時にはスイッチを動作させるが
、前記検知結果がバッテリーの充電の完了を示す時には
、予め設定してある設定時間より速くカウントを終了す
べく、カウントを加速させるトータルタイマとから構成
されている。

皿 バッテリーが電源ラインに接続され、充電準備が完了す
ると、電源に負荷が接続されたことになり、電源ライン
の電圧が低下する。電圧検出器は、この電圧の低下を検
出することにより、バッテリーの充電準備が完了したと
判定して、トリガ発生器とトータルタイマとを動作させ
る。

電源ラインに流れる充電電流は、電流制御器において定
電流制御されているので、電源ライン上のΔＶはバッテ
リーの内部抵抗の変化を示している。ΔＶ検出器はこの
ΔＶを検出するとともに、このΔＶと予め求めておいた
バッテリーの充電完了時の内部抵抗を示すしきい値とを
比較してバッテリーの充電の完了を判定している。

一方トータルタイマーは、既にカウント動作を開始して
いるが、ΔＶ発生器がバッテリーの充電の完了を判定し
た時には、残量カウントを加速せしめ、予め設定された
設定時間より速（スイッチを動作させて、充電電流を遮
断するようにしている。

実新■灯 第１図は本発明の過充電防止機能付き充電器の一実施例
の回路構成図、第２図はその主要信号を示すタイミング
チャートである。

充電エネルギーを供給する電源１０とバッテリー３０と
は、電源ライン５０で接続されていて、その途中には、
充電電流の逆流を防止するためにダイオード４０が設け
られている。

電源１０は、直流出力の電源であって、本実施例では、
シリーズ型の電源を採用しているが、スイッチング型の
電源でも構わない。但し電５１０の出力インピーダンス
は無視できる程低い。

本発明に係る過充電防止機能付き充電器２０は、バッテ
リー３０の充電の進行を監視して、その過充電を防止す
るためのものであるが、充電の進行に伴う、バッテリー
３０の内部抵抗の変化を利用して過充電になる前に充電
電流を遮断するようにしてある。

過充電防止ｌ［ｊヒ（すき充電器２０は、電源ライン５
０の途中に設けてあって、充電電流を後述する制御信号
５３に基づいて茗：折するスイッチ２１と、このスイッ
チ２１の（多段の１雀源ライン５０に設けてあり、後述
する電４．・：こＩｊ、ｊ　ｉごＩＩ　（３号５２に基
づいて、充電電流を定電流制御する電流制御器２２と、
バッテリー３０の充電準備が完了したことを判定し、こ
の判定結果を準備完了信号５１として出力する電圧検出
器２３と、繰り返しトリガを電流制御信号５２として出
力するとともに、この出力の開始を準備完了信号５１に
基づいて行うトリガー発生器２４と、トリガの信号変化
に伴う、電源ラインの電圧変化ΔＶを検出するとともに
、このΔＶと予め設定してあるしきい値とを比較して、
その比較結果を判定信号５４として出力するΔＶ検出器
２６と、準備完了信号５１に基づいてカウントを開始し
、カウントが終了した時には制御信号５３を出力するト
ータルタイマー２５とから構成されている。

スイッチ２１は、リレー等の開閉器であり、そのブレー
ク端子に電源ライン５０が接続されていて、制御信号５
３がアクティブ（Ｌレベル）である場合に、充電電流を
遮断するように動作する。

電流制御器２２は、充電電流の定電流制御しており、電
流制御信号５２の信号レベルに応じて、Ｌレベルの充電
電流■１とＨレベルの充電電流Ｉ２が流れるように制御
している。この電流制御器２２は、図示されていないが
、トランジスタとツェナーダイオード等の組み合わせか
ら成る定電流回路である。

電圧検出器２３は、バッテリー３０が図示されていない
バッテリーホルダーに装着されたことに伴う、電源ライ
ン５０の電圧の低下を検出することにより、バッテリー
３０の充電準備が完了していることを判定する比較器で
ある。この電圧検出器２３は、電源ライン５０の電圧が
電源１０の開放電圧■、より下がった時には、アクティ
ブの準備完了信号５１を出力する。

トリガ発生器２４は、時間間隔Ｔ、の繰り返しトリガを
出力する回路であって、準備完了信号５１の立ち上がり
をスタート信号としている。

ΔＶ検出器２６は、バッテリー３０の充電の進行に伴う
内部抵抗の変化を検出して、その充電の完了を判定する
回路である。ところで電流制御器２２で充電電流は、常
に一定化されているので、電圧ラインの電圧変化ΔＶは
、バッテリー３０の内部抵抗の変化に比例した値である
。またバッテリーは過充電完了に近づくと、ガスが内部
発生することにより、その内部抵抗が高くなるという性
質がある。

従ってバッテリーの種類等に関連した充電完了時の内部
抵抗を予め求めておき、これを電圧変換したしきい値と
検出したΔＶとを比較することにより、バッテリー３０
の充電完了を判定することができる。そして充電が完了
したと判定した場合には、アクティブ（Ｈレベル）の判
定信号５４を出力するようにしてある。

トータルタイマ２５は、動作中にカウント値を可変でき
るタイマ回路であって、準備完了信号５１の立ち上がり
信号をスタート信号としてカウント動作を行う。予め設
定されている設定時間はＴ２であるが、判定信号５４の
立ち上がりに同期して、残量カウント値を低減させて、
設定時間Ｔ２より速（カウントを終了するようにしてあ
る。そしてカウントが終了した時には、アクティブ（Ｌ
レベル）の制御信号５３を出力するようにしてある。ま
た本実施例では、カウントを加速させる方法として、カ
ウント値を低減するようにしてあるが、クロック周波数
を増加するようにしても構わない。

このように構成された過充電防止機能付き充電器２０の
動作を第２図を参照して簡単に説明を行う。

図において、電源ライン５０の電圧はＡ点の電圧として
示している。まず電源１０を通電した時間ｔ１において
は、Ａ点には、電源１０の開放電圧■１が印加されてい
る。初期状態であるトータルタイマ２５は、Ｈレベルの
制御信号５３を出力しており、充電電流は零となってい
る。そして時間ｔ２において、バッテリー３０がセット
されると、Ａ点の電圧は■２に低下する。電圧検出器２
３は、この電圧の低下を検出してバッテリー３０の充電
準備が完了したと判定して、トリガ発生器２４及びトー
タルタイマ２５を動作させる。充電がなされている間に
おいて、電流制御信号５２がＬレベルの時には、充電電
流は電流１１、同様にＨレベルの時には電流■２であり
、それぞれ定電流制御されている。

また図に示すように充電が進行するにつれてΔＶは大き
くなっているが、ΔＶ検出器２６はこのΔＶを検出して
、しきい値を超えた時間ｔ３において、充電が完了した
として判定信号５４を立ち上がらせている。しかしこの
信号でスイッチ２１を動作させて充電電流を遮断するの
ではなく、この判定信号５４を時間Ｔ３だけ遅延させた
制御信号５３の立ち上がりでもって行っている。

この制御信号５３は、トータルタイマ２５の残量カウン
トを判定信号５４の立ち上がる（時間ｔ３）で低減させ
てカウントを加速させ、設定時間Ｔ２より速（カウント
動作を終了させることにより形成した信号であって、こ
の制御信号５３が立ち下がった時間Ｌ４において、スイ
ッチ２１を動作させている（この時Ａ点の電圧及び充電
電流は零となっている）。

また何らかの原因で充電の完了を検知出来なかった場合
には、判定信号５４に信号の変化はないが、トータルタ
イマ２５は、最初から設定されている設定時間Ｔ２でカ
ウントが終了する（時間ｔ５）ので、これによりスイッ
チ２１を動作させてこの場合においても安全に充電電流
を遮断するようにしてある。

尚、本実施例においては、トリガ発生部、ΔＶ検出器及
びトータルタイマをハード構成として説明したが、これ
に限定されずソフトにより行っても同様に実施すること
ができる。

免肌塵訣果 本発明に係る過充電防止機能付き充電器は、バッテリー
の内部抵抗の変化をモニターすることにより、その充電
の完了を判定するように構成されているので、バッテリ
ーの過充電を確実に防止することができるに伴い、従来
の方式に比べて、バッテリーの充放電サイクル寿命を伸
ばすことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の過充電防止機能付き充電器の一実施例
の回路構成図、第２図はその主要信号を示すタイミング
チャートである。 １０・・・電源、２０・・・過充電防止機能付き充電器
、２１・・・スイッチ、２２・・・電流制御器、２３・
・・電圧検出器、２４・・・トリガ発生器、２５・・・
トータルタイマ、２６・・・ΔＶ検出器、３０・・・バ
ッテリー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電源とバッテリーとを接続した電源ラインの途中
   に設けてあり、かつ前記電源ラインに流れる充電電流を
   制御可能に遮断を行うスイッチと、前記電源ラインの電
   圧を検出することにより、前記バッテリーの充電準備が
   完了したことを判定する電圧検出器と、繰り返しトリガ
   を出力し、かつ前記判定結果に基づいて、前記トリガ出
   力の開始を行うトリガ発生器と、前記充電電流を定電流
   制御し、かつ前記トリガの信号変化に応じて、Ｈレベル
   とＬレベルの充電電流がそれぞれ流れるように電流制御
   する電流制御器と、前記トリガの信号変化に伴う、前記
   電源ラインの電圧変化ΔＶを検出するとともに、このΔ
   Ｖと予め設定してあるしきい値とを比較することにより
   、前記バッテリーの充電の完了を検知するΔＶ検出器と
   、カウントの開始を前記判定結果に基づいて行うととも
   に、カウントが終了した時には前記スイッチを動作させ
   るが、前記検知結果が前記バッテリーの充電の完了を示
   す時には、予め設定してある設定時間より速くカウント
   を終了すべく、カウントを加速させるトータルタイマと
   を具備していることを特徴とする過充電防止機能付き充
   電器。