CN1531163A - 充电控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及充电控制电路，特别涉及对二次电池进行脉冲充电的充电控制电路。本发明提供的充电控制电路能以短时间对二次电池进行脉冲充电。其构成是，错误放大器(22)根据电池电压与基准电压之差产生输出电压。三角波发生电路(23)产生规定周期·规定振幅的三脚波脉冲电压。比较器(24)对错误放大器和三角波发生电路的输出电压进行比较，根据比较结果输出高电平或低电平。连接在恒定电流电路(21)和二次电池(40)之间的开关SW1根据比较器的输出而开/关。若电池电压低就使比较器的高电平期间变长，若电池电压高就使比较器的低电平期间变长，因而能使供给二次电池的充电电流脉冲宽度在电池电压低时变宽，在电池电压高时变窄。

Description

充电控制电路
技术领域
本发明涉及充电控制电路，特别是涉及用于对二次电池进行脉冲充电的充电控制电路。
背景技术
锂离子电池等二次电池的充电一般是以恒定电流·恒定电压来进行的。采用该充电方法，从充电开始直到二次电池的电池电压达到规定值(恒定电压控制电压)进行的是恒定电流充电，电池电压达到规定值以后以恒定电压控制电压进行的是恒定电压充电。
在这样一般的恒定电流·恒定电压方法中，恒定电流充电在比较短的时间(例如，30分钟)内就结束(充电率90％)。然而，恒定电压充电则需要恒定电流充电所需要的时间的很多倍(例如，3个小时；充电率95％以上)。这是因为随着二次电池接近满充电状态、流向二次电池的充电电流就减少，仅为了使充电率上升需要很长的时间。另外，考虑到因二次电池的内部电阻导致的电压降低，通过恒定电压充电的充电时间设定得很长。
因此，在一般的恒定电流·恒定电压方法中，存在的问题是二次电池达到满充电状态需要很长的时间。
为了解决该问题，虽然可以增大在进行恒定电流充电之际的充电电流，然而充电电流一增大会招致二次电池性能的劣化。因此，作为不会招致二次电池性能的劣化且能够以更大的电流进行充电的充电方法已知的有脉冲充电(例如，参照专利文献1-日本特开2001-169474号公报，0002-0003段)。
脉冲充电，如图1实线所示，是将一定大小的充电电流脉冲式地(周期地，在这里以2秒的周期)供给二次电池的充电方法。在脉冲充电中，作为充电电流，由于能够使用超过二次电池相关规定的最大充电电流的大电流，所以能够以短时间对二次电池充电。
另外，在脉冲充电中，电池电压一旦如图1的虚线所示，因充电电流的供给而上升，因停止供给而下降，这样反复来回，逐渐上升。在该充电方法中，在停止充电电流的供给起规定的时间后(在这里，0.5秒后)的电池电压达到满充电电压(在这里为4.2V)以上时，充电就结束。并且，在该充电方法中，由于不需要进行恒定电压充电，所以能够以短时间对二次电池充电。
如上所述，现有的一般的恒定电流·恒定电压充电方法中，具有充电时间长的问题。另外，脉冲充电与一般的恒定电流·恒定电压方法相比，虽能缩短充电时间，然而还希望能进一步缩短。
发明内容
本发明的目的是提供一种能以更短的时间对锂离子电池等二次电池进行脉冲充电的充电控制电路。
采用本发明，能够得到一种充电控制电路，其特征在于：备有，用于向二次电池(40)供给恒定电流的恒定电流电路(21)；用于将该恒定电流电路(21)与上述二次电池(40)之间进行电连接/切断的开关(SW1)；用于反复控制上述开关(SW1)的开/闭而从上述恒定电流电路(21)向上述二次电池(40)供给脉冲电流的开关控制电路(22，23，24)，该开关控制电路(22，23，24)根据上述二次电池(40)的电池电压而使上述脉冲电流的脉冲宽度变化。
具体地说，上述开关控制电路(22，23，24)含有产生规定周期·规定振幅的三角波脉冲电压的三角波发生电路(23)，根据上述三角波脉冲电压和上述电池电压来使上述脉冲电流的脉冲宽度变化。
另外，上述开关控制电路(22，23，24)还备有，产生表示上述电池电压和基准电压之差的输出电压的错误放大器(22)；比较该错误放大器(22)的输出电压和上述电池电压、根据比较结果使上述开关(SW1)开/闭的比较器(24)。
还有，上述括号内的符号是为了易于理解本发明而加的，对本发明并不做任何限定。
附图说明
图1是表示以现有的脉冲充电方式的电池电压及充电电流随时间变化的曲线图。
图2是本发明的一个实施例的充电控制电路的方块图。
图3是图2的充电控制电路的各部分的输出的时间图表。
图4是表示用图2的充电控制电路进行充电时的电池电压及充电电流随时间变化的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图就本发明的实施例进行详细的说明。
图2表示的是本发明的一个实施例的充电控制电路20。该充电控制电路20介于电源30和二次电池(如锂离子电池)40之间，控制二次电池40的充电。
充电控制电路20备有：恒定电流电路21、开关SW1、错误放大器22、三角波发生电路23，比较器24、及电压检测电路25。
恒定电流电路21被连接在电源30上，使由电源30供给的电流成为恒定电流。
开关SW1被连接在恒定电流电路21和二次电池40之间，使它们之间电连接或切断。
错误放大器22由差动放大器和电阻所组成，根据被输入在反转输入端口的二次电池40的电池电压与被输入在非反转输入端口的基准电压之差来产生输出电压。
三角波发生电路23产生规定周期的三角波脉冲电压。另外，产生同周期的同步脉冲。
比较器24其反转输入端口上连接有错误放大器22的输出端口，在非反转输入端口上连接有三角波发生电路23。比较器24比较错误放大器22的输出电压与来自三角波发生电路23的三角波脉冲电压，根据该比较结果产生用于控制开关SW1的开关控制信号。
电压检测电路25被连接在开关SW1的控制端口、二次电池40、及三角波发生电路23上。电压检测电路25与来自三角波发生电路的同步脉冲同步，检测二次电池40的电池电压，在检测出的电压在规定电压(满充电电压，锂离子电池的场合为4.2V)以上时，产生使开关SW1切断的控制信号。
错误放大器22、三角波发生电路23、比较器24及电压检测电路25协同工作而作为开关控制电路发挥作用。
下面，除图2外还参照图3说明电压检测电路25的工作。
错误放大器22输出与二次电池40的电池电压相应的的输出电压。例如，电池电压伴随着充电如图3(a)所示那样变化时，错误放大器22产生如图3(b)中的曲线所示的输出电压。
另一方面，三角波发生电路23产生如图3(b)所示那样的规定周期·规定振幅的三角波脉冲电压。
接收到错误放大器22的输出及三角波发生电路23的输出的比较器24，如图3(c)所示，在错误放大器22的输出电压比三角波脉冲电压更高的场合输出高电平，在错误放大器22的输出电压比等于或低于三角波脉冲电压时输出低电平。从图3可以很容易地理解，比较器24的输出根据三角波脉冲电压的周期而反复输出高电平/低电平。另外，比较器24的输出在电池电压低时使比较器24的高电平期间变长，在电池电压高时使低电平期间变长。该比较器24的输出作为开关控制信号被供给开关SW1的控制端口。
开关SW1在从比较器24的输出为高电平时开启，为低电平时切断。并且，开关SW1的开/关随着三角波脉冲电压的周期而重复。电池电压低时，开的期间变长，电池电压高时，关的期间变长。
恒定电流电路21限制从电源30流往二次电池40的充电电流在规定值以下。结果，仅在开关SW1开启期间向二次电池40供给规定大小的电流脉冲。并且，二次电池40被脉冲充电。
如上所述，比较器24的输出的高电平期间依赖于电池电压。因此，流往二次电池的充电电流也依赖于电池电压，电池电压低时具有高的负载比，电池电压高时具有低的负载比。
假如适当地设定三角波发生电路23产生的三角波脉冲电压的周期·振幅的话，如图4所示，在充电初期几乎能够与恒定电流充电相同地进行充电。与现有的周期一定的脉冲充电相比能够以更短的时间结束充电。
电压检测电路25响应与三角波发生电路23同步的同步脉冲，检测电池电压。并且，电压检测电路25在开关SW1切断的状态检测电池电压。检测出的电池电压比满充电电压更高时，电压检测电路判断充电结束而使开关SW1切断。
以上，虽就本发明的一个实施例进行了说明，但是本发明并不局限于本实施例。例如，在上述实施例中，随着接近满充电状态，虽使充电电流的脉冲宽度变窄，但也可以设置将错误放大器22的输出保持在规定值以上的限幅器，从而使充电电流的脉冲宽度不回到规定宽度以下。
采用本发明，通过使充电电流脉冲的宽度根据电池电压而变化，能够以更短的时间对二次电池进行脉冲充电。
另外，通过利用一定周期的三角波脉冲，不会产生伴随着周期变动的噪音。

Claims (5)

1.一种充电控制电路，其特征在于：备有，用于向二次电池供给恒定电流的恒定电流电路；用于将该恒定电流电路与上述二次电池之间进行电连接/切断的开关；用于反复控制上述开关的开/闭而从上述恒定电流电路向上述二次电池供给脉冲电流的开关控制电路，该开关控制电路根据上述二次电池的电池电压而使上述脉冲电流的脉冲宽度变化。
2.如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于：上述开关控制电路含有产生规定周期·规定振幅的三角波脉冲电压的三角波发生电路，根据上述三角波脉冲电压和上述电池电压而使上述脉冲电流的脉冲宽度变化。
3.如权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于：上述开关控制电路还备有，产生表示上述电池电压和基准电压之差的输出电压的错误放大器；比较该错误放大器的输出电压和上述电池电压、根据比较结果使上述开关开/闭的比较器。
4.如权利要求1、2或3所述的充电控制电路，其特征在于：具有检测出上述电池电压到达规定的电压并使上述开关切断的电压检测电路。
5.一种充电控制电路，其特征在于：上述电压检测电路与来自上述开关控制电路的同步信号同步来检测出电池电压。
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