JP2012005268A - Charger - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive and safe charger by constituting the charger so as to stop charging using the same comparison means at high temperature and in overvoltage of a battery.SOLUTION: In the charger with a power supply means and a power supply stop means 160, a battery voltage signal line shows an overvoltage state when even one of a plurality of cells of a battery pack reaches predetermined voltage. The power supply stop means 160 determines that the battery pack is at a high temperature state or an overvoltage state to stop supply of power from the power supply means to the battery pack when voltage of the battery temperature signal line reaches first threshold voltage equivalent to first temperature exceeding an allowable temperature range of the battery pack, or when voltage of the battery voltage signal line reaches second threshold voltage equivalent to first voltage exceeding an allowable voltage range of the battery pack.

Description

本発明は、２次電池からなる電池パックを充電する充電装置に関するものである。   The present invention relates to a charging device for charging a battery pack made of a secondary battery.

電動工具において、コードレス電動工具の駆動源となる電池として更なる高容量化、軽量化が要望されている。この要望に対して、出力密度が高いリチウムイオン電池が用いられ始めている。   In electric tools, there is a demand for further increase in capacity and weight as a battery serving as a drive source for a cordless electric tool. In response to this demand, lithium ion batteries having a high output density have begun to be used.

リチウムイオン電池においては、過電圧・過放電を行うと、電池の劣化・発火の可能性があり、一般的には電池パック内において、専用の保護ＩＣや、マイコンを設け、過放電・過電圧を監視し、電池電圧が所定電圧値以下又は以上の場合には、前記専用の保護ＩＣやマイコンから信号を出力し、この信号に基づき充放電経路を遮断してしまうといった安全性に対する対策が行われている（例えば特許文献１参照）。また、過電圧等の理由で電池温度が異常に上昇してしまった場合においても、充電が停止するような構成になっているのが一般的である。   Lithium-ion batteries may be subject to deterioration or ignition if overvoltage or overdischarge occurs. Generally, a dedicated protection IC or microcomputer is installed in the battery pack to monitor overdischarge and overvoltage. However, when the battery voltage is less than or equal to the predetermined voltage value, a countermeasure is taken against safety such that a signal is output from the dedicated protection IC or microcomputer and the charge / discharge path is cut off based on this signal. (For example, refer to Patent Document 1). Moreover, even when the battery temperature rises abnormally due to an overvoltage or the like, the charging is generally stopped.

特開平６−１４１４７９号公報JP-A-6-141479

ところで、前述したようなリチウムイオン電池を充電するための充電装置においては、過電圧信号又は温度信号を検出し、この検出値を各検出値（信号）にそれぞれ対応するある所定値と比較する等の手段を用いて、信号値（検出値）が所定値以上又は所定値以下であるか否かを判別し、充電を停止する。しかし、充電を停止するということでは、高温時も、過電圧時も同じであるが、それぞれの所定値が違うため、場合によっては個々に二つの比較手段が必要になり、設置面積やコストの点で不利である。   By the way, in the charging device for charging the lithium ion battery as described above, an overvoltage signal or a temperature signal is detected, and the detected value is compared with a predetermined value corresponding to each detected value (signal). Using the means, it is determined whether or not the signal value (detected value) is greater than or equal to a predetermined value or less, and charging is stopped. However, stopping charging is the same at high temperature and overvoltage, but each of the specified values is different, so depending on the case, two comparison means are required individually. It is disadvantageous.

そこで、本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、電池の高温時と過電圧時とで同じ比較手段を用いて充電を停止できるように構成することによって、安価で安全な充電装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an inexpensive and safe charging device that eliminates the drawbacks of the above-described conventional technology and is configured so that charging can be stopped using the same comparison means at high temperature and overvoltage of the battery. Is to provide.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

すなわち、上記目的を達成するため、本発明は、複数のセルから成る電池パックを充電するための電力供給手段と、電池パックの温度情報を有する電池温度信号ラインと、電池パックの電圧情報を有する電池電圧信号ラインとに接続される電力供給停止手段とを有する充電装置に適用され、以下のような特徴を有するものである。   That is, in order to achieve the above object, the present invention has power supply means for charging a battery pack composed of a plurality of cells, a battery temperature signal line having temperature information of the battery pack, and voltage information of the battery pack. The present invention is applied to a charging device having power supply stopping means connected to a battery voltage signal line, and has the following characteristics.

本発明の充電装置において、電池電圧信号ラインは、電池パックの複数のセルの中の１つでも所定の電圧に達した場合に過電圧状態を示すものである。電力供給停止手段は、電池温度信号ラインの電圧が第１の温度に達した場合、又は、電池電圧信号ラインの電圧が第１の電圧に達した場合に、電池パックが高温状態又は過電圧状態であるとして、電力供給手段からの電池パックへの電力の供給を停止するように構成されていることを特徴とする。   In the charging device of the present invention, the battery voltage signal line indicates an overvoltage state when one of the cells of the battery pack reaches a predetermined voltage. When the voltage of the battery temperature signal line reaches the first temperature, or when the voltage of the battery voltage signal line reaches the first voltage, the power supply stop means is in a high temperature state or an overvoltage state. As a feature, the power supply unit is configured to stop the supply of power to the battery pack.

さらに好ましくは、電池温度信号ラインと電池電圧信号ラインとに接続され、電池温度信号ラインの電圧が第２の温度に達した場合、又は、電池電圧信号ラインの電圧が第２の電圧に達した場合に、電池パックが高温状態又は過電圧状態であるとして、電力供給手段からの電池パックへの電力の供給を停止するように構成されているマイコンを有することを特徴とする。   More preferably, the battery temperature signal line is connected to the battery voltage signal line, and the voltage of the battery temperature signal line reaches the second temperature, or the voltage of the battery voltage signal line reaches the second voltage. In this case, it is characterized by having a microcomputer configured to stop the supply of power from the power supply means to the battery pack, assuming that the battery pack is in a high temperature state or an overvoltage state.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

すなわち、本発明によれば、電池の高温時と過電圧時とで同じ比較手段である電力供給停止手段を用いて充電を停止できるので、安価で安全な充電装置を提供することが可能となる。また、電力供給停止手段とマイコンとを併用して双方で充電を停止できるので、より一層、信頼性の高い充電装置を提供することが可能となる。   In other words, according to the present invention, charging can be stopped using the same power supply stopping means, which is the same comparing means when the battery is at a high temperature and overvoltage, so that it is possible to provide an inexpensive and safe charging device. Moreover, since it is possible to stop charging by using both the power supply stopping means and the microcomputer, it is possible to provide a more reliable charging device.

本発明の前提として検討した充電装置の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the charging device examined as a premise of this invention. 本発明の一実施形態である充電装置の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the charging device which is one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態である充電装置において、電力供給停止手段におけるオペアンプの入出力の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the input / output relationship of the operational amplifier in a power supply stop means in the charging device which is one Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

また、以下においては、本発明の特徴を分かり易くする為に、本発明の前提として検討した充電装置と比較して、本発明の一実施形態である充電装置を説明する。   In the following, in order to make the features of the present invention easier to understand, a charging device that is an embodiment of the present invention will be described in comparison with the charging device studied as a premise of the present invention.

＜本発明の前提として検討した充電装置＞
まず、図１を用いて、本発明の前提として検討した充電装置について説明する。図１は、本発明の前提として検討した充電装置の一例を示す回路図であり、電池の高温時と過電圧時とで個々に別々の手段で充電を停止するように構成した場合の一例である。 <Charging device studied as a premise of the present invention>
First, the charging device examined as a premise of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a charging device studied as a premise of the present invention, which is an example of a case in which charging is stopped by separate means at high temperature and overvoltage of a battery. .

本発明の前提として検討した充電装置は、交流電源１から電力が供給されており、出力側に接続された電池パック２を充電する装置である。この充電装置は、電流検出手段３、充電制御信号伝達手段４、充電電流信号伝達手段５、整流平滑回路６、電力供給制御手段７、電力供給制御信号経路８、電池種判別回路９、整流平滑回路１０、スイッチング回路２０、整流平滑回路３０、定電圧電源回路４０、マイコン５０、充電電流制御回路６０、充電電流設定手段７０、電池温度検出手段８０、電池電圧検出手段９０、充電電圧制御手段１００、表示手段１３０、電池温度高温時電力供給停止手段１４０、過電圧時電力供給停止手段１５０等から構成される。   The charging device studied as a premise of the present invention is a device that is supplied with power from the AC power source 1 and charges the battery pack 2 connected to the output side. This charging device includes a current detection unit 3, a charge control signal transmission unit 4, a charge current signal transmission unit 5, a rectification smoothing circuit 6, a power supply control unit 7, a power supply control signal path 8, a battery type discrimination circuit 9, a rectification smoothing. Circuit 10, switching circuit 20, rectifying / smoothing circuit 30, constant voltage power supply circuit 40, microcomputer 50, charging current control circuit 60, charging current setting means 70, battery temperature detecting means 80, battery voltage detecting means 90, charging voltage control means 100 , Display means 130, battery temperature high temperature power supply stop means 140, overvoltage power supply stop means 150, and the like.

交流電源１は、例えば商用電源等の外部電源である。電池パック２は、直列に接続された電池セル２ａ、抵抗等の電池種判別手段２ｂ、サーミスタ等の感温素子２ｃ、電池セル２ａの電圧を監視し、複数のセルの中の一つでも電圧が所定値以上に達した場合は、所定の信号を出力する保護ＩＣ２ｄから構成される。電池種判別手段２ｂは、電池種判別抵抗であり、電池種判別回路９の抵抗と基準値である電圧Ｖｃｃの値を分圧する。分圧された値は、マイコン５０のＡ／Ｄ入力ポート５２に入力され、マイコン５０はＦＥＴ１０８，１０９，１１０をオンオフすることによりセル数に対応した充電電圧を設定する。   The AC power source 1 is an external power source such as a commercial power source. The battery pack 2 monitors the voltage of the battery cell 2a connected in series, the battery type discriminating means 2b such as a resistor, the temperature sensitive element 2c such as a thermistor, the battery cell 2a, and the voltage of one of the plurality of cells Is formed from the protection IC 2d that outputs a predetermined signal. The battery type discriminating means 2b is a battery type discriminating resistor and divides the resistance of the battery type discriminating circuit 9 and the value of the voltage Vcc which is a reference value. The divided value is input to the A / D input port 52 of the microcomputer 50, and the microcomputer 50 sets the charging voltage corresponding to the number of cells by turning on and off the FETs 108, 109, and 110.

電流検出手段３は、整流平滑回路３０と充電電圧制御手段１００との間に接続され、電池パック２に流れる充電電流を検出する抵抗からなる。充電制御信号伝達手段４は、スイッチング回路２０とマイコン５０等に接続され、ＰＷＭ制御ＩＣ２３のオンオフを制御する信号を伝達するホトカプラ等からなる。充電電流信号伝達手段５は、スイッチング回路２０と充電電圧制御手段１００と充電電流制御回路６０等に接続され、充電電流の信号をＰＷＭ制御ＩＣ２３に帰還するホトカプラ等からなる。整流平滑回路６は、定電圧電源回路４０とスイッチング回路２０等に接続され、ＰＷＭ制御ＩＣ２３の電源となる整流平滑回路であり、トランス６ａ、整流ダイオード６ｂ、平滑コンデンサ６ｃから構成される。   The current detection unit 3 is connected between the rectifying / smoothing circuit 30 and the charging voltage control unit 100 and includes a resistor that detects a charging current flowing through the battery pack 2. The charging control signal transmission means 4 is connected to the switching circuit 20 and the microcomputer 50, and includes a photocoupler that transmits a signal for controlling on / off of the PWM control IC 23. The charging current signal transmission means 5 is connected to the switching circuit 20, the charging voltage control means 100, the charging current control circuit 60, and the like, and includes a photocoupler that feeds back a charging current signal to the PWM control IC 23. The rectifying / smoothing circuit 6 is a rectifying / smoothing circuit that is connected to the constant voltage power supply circuit 40, the switching circuit 20 and the like and serves as a power source for the PWM control IC 23, and includes a transformer 6a, a rectifying diode 6b, and a smoothing capacitor 6c.

電力供給制御手段７は、充電電圧制御手段１００と電力供給制御信号経路８等に接続され、電池パック２への電力の供給をオンオフ制御する回路であり、リレー等のスイッチで構成される電力供給開閉手段７ａ、電力供給開閉手段７ａを制御するＦＥＴ７ｂ、抵抗７ｃで構成される。ＦＥＴ７ｂのゲートにはマイコン５０の出力ポート５１ｂからの信号が電力供給制御信号経路８のダイオード８ａを介して入力される。このマイコン５０からの信号によって電力供給開閉手段７ａが制御される。ここでは、マイコン５０からハイ信号が出力され、ＦＥＴ７ｂのゲートに前記ハイ信号が入力された場合に、前記電力供給開閉手段７ａは電力供給状態になるものとする。   The power supply control means 7 is a circuit that is connected to the charging voltage control means 100 and the power supply control signal path 8 and controls on / off of the power supply to the battery pack 2, and is configured by a switch such as a relay. It comprises an opening / closing means 7a, an FET 7b for controlling the power supply opening / closing means 7a, and a resistor 7c. A signal from the output port 51 b of the microcomputer 50 is input to the gate of the FET 7 b via the diode 8 a of the power supply control signal path 8. The power supply switching means 7a is controlled by a signal from the microcomputer 50. Here, when the high signal is output from the microcomputer 50 and the high signal is input to the gate of the FET 7b, the power supply switching means 7a is in the power supply state.

電力供給制御信号経路８は、電力供給制御手段７とマイコン５０と電池温度高温時電力供給停止手段１４０と過電圧時電力供給停止手段１５０等に接続され、電力供給制御手段７への制御信号の経路を決めるための回路であり、ダイオード８ａ，８ｂ，８ｃから構成される。電池種判別回路９は、電池パック２の電池種判別手段２ｂからマイコン５０に繋がる信号ライン上に接続され、電池種を判別する抵抗からなる。   The power supply control signal path 8 is connected to the power supply control means 7, the microcomputer 50, the battery temperature high temperature power supply stop means 140, the overvoltage power supply stop means 150, and the like, and the control signal path to the power supply control means 7. Is a circuit for determining the above-mentioned diodes 8a, 8b and 8c. The battery type discriminating circuit 9 is connected to a signal line connected to the microcomputer 50 from the battery type discriminating means 2b of the battery pack 2, and includes a resistor for discriminating the battery type.

整流平滑回路１０は、交流電源１に接続され、交流電源１を全波整流及び平滑して出力する回路であり、全波整流回路１１と平滑用コンデンサ１２から構成される。スイッチング回路２０は、整流平滑回路１０に接続され、整流平滑回路１０の出力を切り替えるタイミングを調整する回路であり、高周波トランス２１、ＭＯＳＦＥＴ２２とＰＷＭ制御ＩＣ２３から構成される。ＰＷＭ制御ＩＣ２３は、ＭＯＳＦＥＴ２２の駆動パルス幅を変えて整流平滑回路３０の出力電圧を調整するスイッチング電源ＩＣである。整流平滑回路３０は、スイッチング回路２０に接続され、スイッチング回路２０の出力を整流及び平滑して出力する回路であり、ダイオード３１、平滑コンデンサ３２、放電用抵抗３３から構成される。   The rectifying / smoothing circuit 10 is a circuit that is connected to the AC power supply 1 and outputs the AC power supply 1 after full-wave rectification and smoothing, and includes a full-wave rectification circuit 11 and a smoothing capacitor 12. The switching circuit 20 is connected to the rectifying / smoothing circuit 10 and adjusts the timing for switching the output of the rectifying / smoothing circuit 10, and includes a high-frequency transformer 21, a MOSFET 22, and a PWM control IC 23. The PWM control IC 23 is a switching power supply IC that adjusts the output voltage of the rectifying and smoothing circuit 30 by changing the drive pulse width of the MOSFET 22. The rectifying / smoothing circuit 30 is a circuit that is connected to the switching circuit 20 and rectifies and smoothes the output of the switching circuit 20 and includes a diode 31, a smoothing capacitor 32, and a discharging resistor 33.

定電圧電源回路４０は、整流平滑回路１０とスイッチング回路２０等に接続され、マイコン５０やオペアンプ６１，６５等の各種回路へ安定化した電圧Ｖｃｃを供給するための回路であり、トランス４１ａ〜４１ｃ、スイッチング素子４２、制御素子４３、整流ダイオード４４、コンデンサ４５，４７、レギュレータ４６、リセットＩＣ４８から構成される。リセットＩＣ４８は、充電装置に交流電源１が投入された時にリセット信号を出力するＩＣである。   The constant voltage power supply circuit 40 is connected to the rectifying / smoothing circuit 10, the switching circuit 20, and the like, and is a circuit for supplying a stabilized voltage Vcc to various circuits such as the microcomputer 50 and the operational amplifiers 61 and 65, and the transformers 41a to 41c. , Switching element 42, control element 43, rectifier diode 44, capacitors 45 and 47, regulator 46, and reset IC 48. The reset IC 48 is an IC that outputs a reset signal when the AC power supply 1 is turned on to the charging device.

マイコン５０は、充電制御信号伝達手段４と表示手段１３０に繋がる出力ポート５１ａ、電力供給制御信号経路８と充電電圧制御手段１００に繋がる出力ポート５１ｂ、電池パック２からの信号ラインや充電電流制御回路６０と電池温度検出手段８０と電池電圧検出手段９０と電池温度高温時電力供給停止手段１４０と過電圧時電力供給停止手段１５０等が繋がるＡ／Ｄ入力ポート５２、定電圧電源回路４０が繋がるリセットポート５３、電池温度や電池電圧等に基づいて電池温度高温や過電圧等の判定処理等を行うＣＰＵ５４等から構成される。このマイコン５０は、Ａ／Ｄ入力ポート５２に入力される各種信号を処理し、その結果に基づく各種信号を出力ポート５１ａ，５１ｂから出力して、充電装置の動作を制御している。   The microcomputer 50 includes an output port 51a connected to the charging control signal transmission means 4 and the display means 130, an output port 51b connected to the power supply control signal path 8 and the charging voltage control means 100, a signal line from the battery pack 2 and a charging current control circuit. 60, battery temperature detection means 80, battery voltage detection means 90, battery temperature high temperature power supply stop means 140, overvoltage power supply stop means 150 etc. are connected, and reset port where constant voltage power supply circuit 40 is connected. 53, a CPU 54, etc., which performs determination processing such as battery temperature high temperature and overvoltage based on the battery temperature, battery voltage, and the like. The microcomputer 50 processes various signals input to the A / D input port 52 and outputs various signals based on the results from the output ports 51a and 51b to control the operation of the charging device.

充電電流制御回路６０は、充電電流設定手段７０とマイコン５０等に接続され、充電電流設定手段７０による設定に基づき充電電流を制御するための回路であり、オペアンプ６１，６５、抵抗６２，６３，６４，６６，６７、ダイオード６８から構成される。充電電流設定手段７０は、充電電流制御回路６０に接続され、充電電流を所定の電流値に設定してオペアンプ６５の入力とするための回路であり、抵抗７１，７２から構成される。基準電圧Ｖｃｃが抵抗７１，７２によって分圧された値が充電電流を設定する際の基準値となる。   The charging current control circuit 60 is connected to the charging current setting means 70 and the microcomputer 50, etc., and is a circuit for controlling the charging current based on the setting by the charging current setting means 70. The operational amplifiers 61 and 65, the resistors 62 and 63, 64, 66, 67 and diode 68. The charging current setting means 70 is connected to the charging current control circuit 60, and is a circuit for setting the charging current to a predetermined current value to be input to the operational amplifier 65. The charging current setting means 70 includes resistors 71 and 72. A value obtained by dividing the reference voltage Vcc by the resistors 71 and 72 is a reference value for setting the charging current.

電池温度検出手段８０は、電池パック２の感温素子２ｃからマイコン５０に繋がる信号ライン上に接続される回路であり、抵抗８１，８２から構成される。基準電圧Ｖｃｃは感温素子２ｃと抵抗８２の並列抵抗と、抵抗８１により分圧され、その値がマイコン５０のＡ／Ｄ入力ポート５２に電池温度情報として入力される。電池電圧検出手段９０は、電力供給制御手段７の出力とマイコン５０との間に接続される回路であり、抵抗９１，９２から構成される。電池パック２に供給する電圧すなわち電池パック２の電圧は抵抗９１，９２によって分圧され、その値がマイコン５０のＡ／Ｄ入力ポート５２に電池電圧情報として入力される。   The battery temperature detection means 80 is a circuit connected on a signal line connected to the microcomputer 50 from the temperature sensing element 2 c of the battery pack 2, and includes resistors 81 and 82. The reference voltage Vcc is divided by the parallel resistance of the temperature sensing element 2c and the resistor 82 and the resistor 81, and the value is input to the A / D input port 52 of the microcomputer 50 as battery temperature information. The battery voltage detection means 90 is a circuit connected between the output of the power supply control means 7 and the microcomputer 50, and includes resistors 91 and 92. The voltage supplied to the battery pack 2, that is, the voltage of the battery pack 2 is divided by the resistors 91 and 92, and the value is input to the A / D input port 52 of the microcomputer 50 as battery voltage information.

充電電圧制御手段１００は、整流平滑回路３０と電力供給制御手段７とマイコン５０等に接続され、充電電圧を制御するための回路であり、抵抗１０１，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７、ポテンショメータ１０２、ＦＥＴ１０８，１０９，１１０、コンデンサ１１８、シャントレギュレータ１１９、整流ダイオード１２０から構成される。充電電圧は、マイコン５０の出力ポート５１ｂからの信号により、抵抗１０１、ポテンショメータ１０２の直列抵抗と、抵抗１０４及び抵抗１０５及び抵抗１０６及び抵抗１０７との分圧値がシャントレギュレータ１１９の基準値となるように定められる。例えば、抵抗１０１、ポテンショメータ１０２の直列抵抗と、抵抗１０４とで定められる値は２セルのリチウムイオン電池を充電するための値、抵抗１０４と抵抗１０５の並列抵抗（ＦＥＴ１０８をオンさせることによる並列抵抗）とで定められる値は３セルのリチウムイオン電池を充電するための値、抵抗１０４と抵抗１０６の並列抵抗（ＦＥＴ１０９をオンさせることによる並列抵抗）とで定められる値は４セルのリチウムイオン電池を充電するための値、抵抗１０４と抵抗１０７の並列抵抗（ＦＥＴ１１０をオンさせることによる並列抵抗）とで定められる値は５セルのリチウムイオン電池を充電するための値と定める。   The charging voltage control means 100 is a circuit for controlling the charging voltage connected to the rectifying / smoothing circuit 30, the power supply control means 7, the microcomputer 50, etc., and the resistors 101, 103, 104, 105, 106, 107, 111. 112, 113, 114, 115, 116, 117, potentiometer 102, FETs 108, 109, 110, capacitor 118, shunt regulator 119, and rectifier diode 120. The charging voltage is based on the signal from the output port 51 b of the microcomputer 50, and the divided value of the series resistance of the resistor 101 and the potentiometer 102 and the resistors 104, 105, 106, and 107 becomes the reference value of the shunt regulator 119. It is determined as follows. For example, the value determined by the series resistance of the resistor 101 and the potentiometer 102 and the resistor 104 is a value for charging a two-cell lithium ion battery, a parallel resistance of the resistor 104 and the resistor 105 (a parallel resistance by turning on the FET 108) ) Is a value for charging a 3-cell lithium ion battery, and a value defined by the parallel resistance of the resistor 104 and the resistor 106 (parallel resistance by turning on the FET 109) is a 4-cell lithium ion battery. , A value determined by the parallel resistance of the resistor 104 and the resistor 107 (parallel resistance by turning on the FET 110) is determined as a value for charging a 5-cell lithium ion battery.

表示手段１３０は、マイコン５０に接続され、充電の状態を表示するための回路であり、ＬＥＤ１３１、抵抗１３２，１３３から構成される。抵抗１３２のマイコン５０の出力ポート５１ａに連なるポートからハイ信号を出力すると、ＬＥＤ１３１は赤点灯し、抵抗１３３のマイコン５０の出力ポート５１ａに連なるポートからハイ信号を出力すると、ＬＥＤ１３１は緑点灯し、両方のポートからハイ信号を出力するとＬＥＤ１３１は橙に点灯する。   The display unit 130 is connected to the microcomputer 50 and is a circuit for displaying the state of charge, and includes an LED 131 and resistors 132 and 133. When a high signal is output from the port connected to the output port 51a of the microcomputer 50 of the resistor 132, the LED 131 lights red, and when a high signal is output from the port connected to the output port 51a of the microcomputer 50 of the resistor 133, the LED 131 lights green. When a high signal is output from both ports, the LED 131 is lit in orange.

電池温度高温時電力供給停止手段１４０は、電池パック２の感温素子２ｃから電池温度検出手段８０を介してマイコン５０に繋がる信号ライン上に接続される回路であり、オペアンプ１４１、抵抗１４２，１４３から構成される。ここでは、感温素子２ｃはＮＴＣサーミスタ（温度上昇と共に抵抗値が低下する）であるものとし、電池温度検出手段８０における電池温度と対応する電圧値は温度上昇と共に低下する。電池温度が上昇し電池温度検出手段８０において検出される値が、電圧Ｖｃｃを抵抗１４２，１４３で分圧した基準値以下にあるとオペアンプ１４１の出力はハイ信号からロー信号となる。この時、電力供給制御手段７において電池セル２ａに電力を供給すべくマイコン５０の出力ポート５１ｂからダイオード８ａを介して供給されるハイ信号は、ダイオード８ｂを介してローレベルに落ちるため、電力供給制御手段７において電力を供給できない状態になる。すなわち、電池セル２ａが所定値以上の高温に達した場合には、マイコン５０からの信号の有無に関わらず（例えばマイコン５０が故障してマイコン５０からハイ信号が出力され続けたとしても）充電が停止される。   The battery temperature high temperature power supply stopping unit 140 is a circuit connected to a signal line connected to the microcomputer 50 from the temperature sensing element 2c of the battery pack 2 via the battery temperature detecting unit 80, and includes an operational amplifier 141 and resistors 142 and 143. Consists of Here, it is assumed that the temperature sensitive element 2c is an NTC thermistor (the resistance value decreases with increasing temperature), and the voltage value corresponding to the battery temperature in the battery temperature detecting means 80 decreases with increasing temperature. When the battery temperature rises and the value detected by the battery temperature detection means 80 is below the reference value obtained by dividing the voltage Vcc by the resistors 142 and 143, the output of the operational amplifier 141 changes from a high signal to a low signal. At this time, a high signal supplied from the output port 51b of the microcomputer 50 via the diode 8a to supply power to the battery cell 2a in the power supply control means 7 falls to a low level via the diode 8b. The control means 7 is in a state where it cannot supply power. That is, when the battery cell 2a reaches a high temperature of a predetermined value or more, it is charged regardless of the presence or absence of a signal from the microcomputer 50 (for example, even if the microcomputer 50 fails and the microcomputer 50 continues to output a high signal). Is stopped.

過電圧時電力供給停止手段１５０は、電池パック２の保護ＩＣ２ｄからの信号ラインとマイコン５０との間に接続される回路であり、ＦＥＴ１５１、抵抗１５２，１５３から構成される。ここでは、通常時には過電圧時電力供給停止手段１５０のラインにロー信号が入力され、逆に複数ある電池セル２ａの中の１つでも電圧が所定値以上に達した場合は、過電圧時電力供給停止手段１５０のラインに何らの信号も出力されないものとする。通常時においては、過電圧時電力供給停止手段１５０のラインにはロー信号が入力されているため、ＦＥＴ１５１はオフ状態となり、ＦＥＴ１５１のドレインは抵抗１５２を介してＶｃｃの電位になっている。一方、複数ある電池セル２ａの中の１つでも電圧が所定値以上に達した場合は、過電圧時電力供給停止手段１５０のラインに何らの信号も出力されないので、ＦＥＴ１５１には抵抗１５３を介してＶｃｃの電位が入力されオン状態となる。すると、ＦＥＴ１５１のドレインの電位はローレベルとなる。この時、電力供給制御手段７において電池セル２ａに電力を供給すべくマイコン５０の出力ポート５１ｂからダイオード８ａを介して供給されるハイ信号は、ダイオード８ｃを介してローレベルに落ちるため、電力供給制御手段７において電力を供給できない状態になる。すなわち、電池セル２ａが過電圧状態になった場合には、マイコン５０からの信号の有無に関わらず（例えばマイコン５０が故障してマイコン５０からハイ信号が出力され続けたとしても）充電が停止される。   The overvoltage power supply stopping means 150 is a circuit connected between the signal line from the protection IC 2 d of the battery pack 2 and the microcomputer 50, and includes an FET 151 and resistors 152 and 153. In this case, when a low signal is input to the line of the overvoltage power supply stop means 150 in a normal state and one of the plurality of battery cells 2a reaches a predetermined value or more, conversely, the overvoltage power supply is stopped. It is assumed that no signal is output to the line of the means 150. Under normal conditions, since a low signal is input to the line of the overvoltage power supply stopping means 150, the FET 151 is turned off, and the drain of the FET 151 is at a potential of Vcc via the resistor 152. On the other hand, if even one of the plurality of battery cells 2a reaches a predetermined value or higher, no signal is output to the line of the overvoltage power supply stop means 150, so the FET 151 is connected via the resistor 153. The potential of Vcc is input to turn on. Then, the drain potential of the FET 151 becomes a low level. At this time, a high signal supplied from the output port 51b of the microcomputer 50 via the diode 8a to supply power to the battery cell 2a in the power supply control means 7 falls to a low level via the diode 8c. The control means 7 is in a state where it cannot supply power. That is, when the battery cell 2a is in an overvoltage state, charging is stopped regardless of the presence or absence of a signal from the microcomputer 50 (even if the microcomputer 50 fails and the microcomputer 50 continues to output a high signal). The

以上のように、本発明の前提として検討した充電装置においては、電池温度高温時電力供給停止手段１４０と、過電圧時電力供給停止手段１５０という２つの停止手段を有して、電池セル２ａが高温に達した場合には電池温度高温時電力供給停止手段１４０により充電を停止させ、又、電池セル２ａが過電圧状態になった場合には過電圧時電力供給停止手段１５０により充電を停止させていた。このため、電池セル２ａの高温時と過電圧時とで個々に別々の手段が必要になり、設置面積やコストの点で不利であった。これを改善したのが本発明の一実施形態である充電装置であり、以下において説明する。   As described above, the charging device studied as the premise of the present invention has two stop means, that is, a battery temperature high temperature power supply stop means 140 and an overvoltage power supply stop means 150, and the battery cell 2a has a high temperature. When the battery temperature is high, the charging is stopped by the power supply stopping means 140 when the battery temperature is high, and when the battery cell 2a is in an overvoltage state, the charging is stopped by the overvoltage power supply stopping means 150. For this reason, separate means are required for the high temperature and overvoltage of the battery cell 2a, which is disadvantageous in terms of installation area and cost. What improved this is the charging device which is one Embodiment of this invention, It demonstrates below.

＜本発明の一実施形態である充電装置＞
図２を用いて、本発明の一実施形態である充電装置について説明する。図２は、本発明の一実施形態である充電装置の一例を示す回路図であり、電池の高温時と過電圧時とで１つの手段で充電を停止するように構成した場合の一例である。 <Charging device according to an embodiment of the present invention>
A charging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a charging apparatus according to an embodiment of the present invention, which is an example of a case where charging is stopped by one means when the battery is at a high temperature and when it is overvoltage.

図２に示す本発明の一実施形態である充電装置は、図１における電池温度高温時電力供給停止手段１４０と、過電圧時電力供給停止手段１５０という２つの停止手段を、電力供給停止手段１６０として１つにしたものである。これに伴い、電力供給制御信号経路８はダイオード８ａ，８ｄからなる構成となっている。   The charging apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 includes two stopping means, that is, a battery temperature high temperature power supply stopping means 140 and an overvoltage power supply stopping means 150 in FIG. It is one. Accordingly, the power supply control signal path 8 is configured by diodes 8a and 8d.

本発明の一実施形態である充電装置は、交流電源１から電力が供給されており、出力側に接続された電池パック２を充電する装置である。この充電装置は、電流検出手段３、充電制御信号伝達手段４、充電電流信号伝達手段５、整流平滑回路６、電力供給制御手段７、電力供給制御信号経路８、電池種判別回路９、整流平滑回路１０、スイッチング回路２０、整流平滑回路３０、定電圧電源回路４０、マイコン５０、充電電流制御回路６０、充電電流設定手段７０、電池温度検出手段８０、電池電圧検出手段９０、充電電圧制御手段１００、表示手段１３０、電力供給停止手段１６０等から構成される。   A charging device according to an embodiment of the present invention is a device that is supplied with electric power from an AC power supply 1 and charges a battery pack 2 connected to an output side. This charging device includes a current detection unit 3, a charge control signal transmission unit 4, a charge current signal transmission unit 5, a rectification smoothing circuit 6, a power supply control unit 7, a power supply control signal path 8, a battery type discrimination circuit 9, a rectification smoothing. Circuit 10, switching circuit 20, rectifying / smoothing circuit 30, constant voltage power supply circuit 40, microcomputer 50, charging current control circuit 60, charging current setting means 70, battery temperature detecting means 80, battery voltage detecting means 90, charging voltage control means 100 , Display means 130, power supply stop means 160, and the like.

この本発明の一実施形態である充電装置において、整流平滑回路１０とスイッチング回路２０と整流平滑回路３０と充電電圧制御手段１００等は、電池パック２の複数の電池セル２ａから成るリチウムイオン電池を充電するための電力供給手段として機能する。   In the charging device according to the embodiment of the present invention, the rectifying / smoothing circuit 10, the switching circuit 20, the rectifying / smoothing circuit 30, the charging voltage control means 100, and the like are lithium ion batteries including a plurality of battery cells 2 a of the battery pack 2. It functions as a power supply means for charging.

また、充電装置を構成する電力供給停止手段１６０は、複数の電池セル２ａから成るリチウムイオン電池の温度情報を有する電池温度信号ラインである感温素子２ｃからのラインと、複数の電池セル２ａから成るリチウムイオン電池の電圧情報を有する電池電圧信号ラインである保護ＩＣ２ｄからのラインとに接続されている。この電力供給停止手段１６０は、詳細は後述するが、感温素子２ｃからのラインの電圧がリチウムイオン電池の許容温度範囲を超える温度に相当する電圧（しきい値電圧）、例えば６５℃に相当する電圧に達した場合、又は、保護ＩＣ２ｄからのラインの電圧がリチウムイオン電池の許容電圧範囲を超える電圧に相当する電圧（しきい値電圧）、例えば１セル当たり４．２５Ｖに達した場合に、リチウムイオン電池が高温状態又は過電圧状態であるとして、電力供給手段からのリチウムイオン電池への電力の供給を停止するように構成されている。   Further, the power supply stopping means 160 constituting the charging device includes a line from the temperature sensing element 2c which is a battery temperature signal line having temperature information of a lithium ion battery including a plurality of battery cells 2a, and a plurality of battery cells 2a. It is connected to a line from the protection IC 2d which is a battery voltage signal line having voltage information of the lithium ion battery. As will be described in detail later, this power supply stopping means 160 corresponds to a voltage (threshold voltage) corresponding to a temperature at which the line voltage from the temperature sensing element 2c exceeds the allowable temperature range of the lithium ion battery, for example, 65 ° C. When the voltage of the line from the protection IC 2d reaches a voltage (threshold voltage) corresponding to a voltage exceeding the allowable voltage range of the lithium ion battery, for example, 4.25V per cell. Assuming that the lithium ion battery is in a high temperature state or an overvoltage state, the supply of power from the power supply means to the lithium ion battery is stopped.

この電力供給停止手段１６０からの出力信号を用いて、電力供給制御手段７は、感温素子２ｃからのラインの電圧がリチウムイオン電池の許容温度範囲を超える温度に相当する電圧に達した場合、又は、保護ＩＣ２ｄからのラインの電圧がリチウムイオン電池の許容電圧範囲を超える電圧に相当する電圧に達した場合に、リチウムイオン電池への電力の供給をオフするように構成されている。   Using the output signal from the power supply stop means 160, the power supply control means 7 can be used when the voltage of the line from the temperature sensing element 2c reaches a voltage corresponding to a temperature exceeding the allowable temperature range of the lithium ion battery. Alternatively, when the voltage of the line from the protection IC 2d reaches a voltage corresponding to a voltage exceeding the allowable voltage range of the lithium ion battery, the supply of power to the lithium ion battery is turned off.

以下において、電力供給停止手段１６０について詳細に説明する。他の構成要素については、図１と同様であるので、ここでの説明は省略する。   Hereinafter, the power supply stopping unit 160 will be described in detail. The other components are the same as those in FIG. 1 and will not be described here.

電力供給停止手段１６０は、電池パック２の感温素子２ｃから電池温度検出手段８０を介した信号ライン、及び電池パック２の保護ＩＣ２ｄからの信号ラインと、マイコン５０の出力ポート５１ｂとの間に接続される回路であり、比較器であるオペアンプ１６１、抵抗１６２，１６３，１６４から構成されている。オペアンプ１６１の反転入力端子（−）には、電圧Ｖｃｃとグランド間に直列接続された抵抗１６２と抵抗１６３との接続点が接続され、この接続点は抵抗１６４を介して電池パック２の保護ＩＣ２ｄからの信号ラインに接続されると共に、マイコン５０のＡ／Ｄ入力ポート５２に接続されている。また、オペアンプ１６１の非反転入力端子（＋）には、電池温度検出手段８０の電圧Ｖｃｃとグランド間に直列接続された抵抗８１と抵抗８２との接続点が接続され、この接続点は電池パック２の感温素子２ｃからの信号ラインに接続されると共に、マイコン５０のＡ／Ｄ入力ポート５２に接続されている。そして、オペアンプ１６１の出力端子は、電力供給制御信号経路８のダイオード８ｄのカソード側に接続され、アノード側はマイコン５０の出力ポート５１ｂに接続されると共に、ダイオード８ａを介して電力供給制御手段７のＦＥＴ７ｂのゲートに接続されている。   The power supply stopping means 160 is provided between the signal line from the temperature sensing element 2c of the battery pack 2 through the battery temperature detection means 80, the signal line from the protection IC 2d of the battery pack 2, and the output port 51b of the microcomputer 50. This is a circuit to be connected, and includes an operational amplifier 161 and resistors 162, 163, and 164, which are comparators. A connection point of a resistor 162 and a resistor 163 connected in series between the voltage Vcc and the ground is connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 161. This connection point is connected to the protection IC 2d of the battery pack 2 via the resistor 164. Are connected to the signal line from and to the A / D input port 52 of the microcomputer 50. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 161 is connected to a connection point of a resistor 81 and a resistor 82 connected in series between the voltage Vcc of the battery temperature detecting means 80 and the ground, and this connection point is a battery pack. In addition to being connected to the signal line from the second temperature sensing element 2 c, it is connected to the A / D input port 52 of the microcomputer 50. The output terminal of the operational amplifier 161 is connected to the cathode side of the diode 8d of the power supply control signal path 8, the anode side is connected to the output port 51b of the microcomputer 50, and the power supply control means 7 is connected via the diode 8a. Connected to the gate of the FET 7b.

このような電力供給停止手段１６０の構成により、電池セル２ａが、通常状態である場合、高温状態である場合、過電圧状態である場合には、以下のような動作となる。   With such a configuration of the power supply stop unit 160, the following operation is performed when the battery cell 2a is in a normal state, in a high temperature state, or in an overvoltage state.

電池セル２ａのセル電圧が通常状態である場合は、抵抗１６４に連なるラインにはロー信号が入力されている。このため、オペアンプ１６１の反転入力端子（−）には電圧Ｖｃｃを抵抗１６２及び抵抗１６３と抵抗１６４との並列抵抗とで分圧した値が入力されている。図１において前述したように、本実施形態においても、感温素子２ｃはＮＴＣサーミスタ（温度上昇と共に抵抗値が低下する）であるものとし、電池温度検出手段８０における電池温度と対応する電圧値は温度上昇と共に低下する。電池温度が上昇し電池温度検出手段８０において検出される値が、電圧Ｖｃｃを抵抗１６２及び抵抗１６３と抵抗１６４との並列抵抗とで分圧した基準値以下にあるとオペアンプ１６１の出力はハイ信号からロー信号となる。この時、電力供給制御手段７において電池セル２ａに電力を供給すべくマイコン５０の出力ポート５１ｂからダイオード８ａを介して供給されるハイ信号は、ダイオード８ｄを介してローレベルに落ちるため、電力供給制御手段７において電力を供給できない状態になる。すなわち、電池セル２ａが所定値以上の高温に達した場合には、マイコン５０からの信号の有無に関わらず（例えばマイコン５０が故障してマイコン５０からハイ信号が出力され続けたとしても）充電が停止される。このような制御を行うには、電圧Ｖｃｃを抵抗１６２及び抵抗１６３と抵抗１６４との並列抵抗とで分圧した値が、所望の充電を停止したい電池温度に相当する値になるように抵抗１６２，１６３，１６４を決定すればよい。   When the cell voltage of the battery cell 2a is in a normal state, a low signal is input to the line connected to the resistor 164. Therefore, a value obtained by dividing the voltage Vcc by the resistor 162 and the parallel resistor of the resistor 163 and the resistor 164 is input to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 161. As described above with reference to FIG. 1, also in this embodiment, the temperature sensitive element 2c is assumed to be an NTC thermistor (the resistance value decreases with increasing temperature), and the voltage value corresponding to the battery temperature in the battery temperature detecting means 80 is Decreases with increasing temperature. When the battery temperature rises and the value detected by the battery temperature detection means 80 is below the reference value obtained by dividing the voltage Vcc by the resistor 162 and the parallel resistance of the resistor 163 and the resistor 164, the output of the operational amplifier 161 is a high signal. Becomes a low signal. At this time, a high signal supplied from the output port 51b of the microcomputer 50 via the diode 8a to supply power to the battery cell 2a in the power supply control means 7 falls to a low level via the diode 8d. The control means 7 is in a state where it cannot supply power. That is, when the battery cell 2a reaches a high temperature of a predetermined value or more, it is charged regardless of the presence or absence of a signal from the microcomputer 50 (for example, even if the microcomputer 50 fails and the microcomputer 50 continues to output a high signal). Is stopped. In order to perform such control, the resistor 162 is set such that the value obtained by dividing the voltage Vcc by the resistor 162 and the parallel resistor of the resistor 163 and the resistor 164 corresponds to the battery temperature at which desired charging is to be stopped. , 163, 164 may be determined.

また、図１において前述したように、本実施形態においても、通常時には電力供給停止手段１６０の抵抗１６４に連なるラインにロー信号が入力され、逆に複数ある電池セル２ａの中の１つでも電圧が所定値以上に達した場合は、何らの信号も入力されないものとする。複数ある電池セル２ａの中の１つでも電圧が所定値以上に達した場合は、電力供給停止手段１６０の抵抗１６４に連なるラインに何らの信号も出力されないので、このため、オペアンプ１６１の反転入力端子（−）には電圧Ｖｃｃを抵抗１６２及び抵抗１６３とで分圧した値が入力される。一方、オペアンプ１６１の非反転入力端子（＋）には電池温度検出手段８０における電圧Ｖｃｃを抵抗８１と抵抗８２で分圧した値以下の値が電池温度（感温素子２ｃの値）に対応して入力される。この時、電圧Ｖｃｃを抵抗８１及び抵抗８２と感温素子２ｃとの並列抵抗とで分圧した値よりも、電圧Ｖｃｃを抵抗１６２と抵抗１６３で分圧した値の方が大きくなるように抵抗１６２，１６３を設定しておけば、電池温度に関係なく過電圧時においては、オペアンプ１６１の出力がハイ信号からロー信号となる。この時、電力供給制御手段７において電池セル２ａに電力を供給すべくマイコン５０の出力ポート５１ｂからダイオード８ａを介して供給されるハイ信号は、ダイオード８ｄを介してローレベルに落ちるため、電力供給制御手段７において電力を供給できない状態になる。すなわち、電池セル２ａが過電圧状態になった場合には、マイコン５０からの信号の有無に関わらず（例えばマイコン５０が故障してマイコン５０からハイ信号が出力され続けたとしても）充電が停止される。   In addition, as described above with reference to FIG. 1, in this embodiment as well, a low signal is input to the line connected to the resistor 164 of the power supply stopping unit 160 in the normal state, and conversely, even one of the battery cells 2a has a voltage. When the signal reaches a predetermined value or more, no signal is input. If even one of the plurality of battery cells 2a reaches a predetermined value or higher, no signal is output to the line connected to the resistor 164 of the power supply stop means 160. Therefore, the inverting input of the operational amplifier 161 A value obtained by dividing the voltage Vcc by the resistor 162 and the resistor 163 is input to the terminal (−). On the other hand, at the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 161, a value equal to or lower than the value obtained by dividing the voltage Vcc in the battery temperature detecting means 80 by the resistors 81 and 82 corresponds to the battery temperature (value of the temperature sensing element 2c). Is input. At this time, the resistance is set such that the value obtained by dividing the voltage Vcc by the resistor 162 and the resistor 163 is larger than the value obtained by dividing the voltage Vcc by the resistor 81 and the parallel resistor of the resistor 82 and the temperature sensing element 2c. If 162 and 163 are set, the output of the operational amplifier 161 changes from a high signal to a low signal at an overvoltage regardless of the battery temperature. At this time, a high signal supplied from the output port 51b of the microcomputer 50 via the diode 8a to supply power to the battery cell 2a in the power supply control means 7 falls to a low level via the diode 8d. The control means 7 is in a state where it cannot supply power. That is, when the battery cell 2a is in an overvoltage state, charging is stopped regardless of the presence or absence of a signal from the microcomputer 50 (even if the microcomputer 50 fails and the microcomputer 50 continues to output a high signal). The

以上説明した本実施形態である充電装置について、通常時、高温時、過電圧時のオペアンプ１６１の入力と出力の関係を示すと図３のようになる。図３は、電力供給停止手段１６０におけるオペアンプ１６１の入出力の関係の一例を示す図である。   FIG. 3 shows the relationship between the input and output of the operational amplifier 161 at the normal time, high temperature, and overvoltage in the charging device according to the present embodiment described above. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the input / output relationship of the operational amplifier 161 in the power supply stopping unit 160.

通常時には、オペアンプ１６１の非反転入力端子に電圧Ｖｃｃを抵抗８１及び抵抗８２と感温素子２ｃとの並列抵抗とで分圧した値が入力され、反転入力端子に電圧Ｖｃｃを抵抗１６２及び抵抗１６３と抵抗１６４との並列抵抗とで分圧した値が入力される。この通常時は、抵抗８１及び抵抗８２の抵抗値と感温素子２ｃからのラインとの合成抵抗で入力される電圧値と、抵抗１６２及び抵抗１６３の抵抗値と抵抗１６４の抵抗値との合成抵抗で入力される電圧値とが比較され、非反転入力端子に入力される電圧が大きいので、オペアンプ１６１の出力はハイレベルであり、充電が維持される。   Normally, a value obtained by dividing the voltage Vcc by the resistor 81 and the parallel resistor of the resistor 82 and the temperature sensing element 2c is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 161, and the voltage Vcc is input to the inverting input terminal of the resistor 162 and the resistor 163. And a value divided by the parallel resistance of the resistor 164 is input. In this normal time, a voltage value input by a combined resistance of the resistance values of the resistors 81 and 82 and the line from the temperature sensing element 2c, and a combined value of the resistance values of the resistors 162 and 163 and the resistance 164 are combined. The voltage value input by the resistor is compared, and the voltage input to the non-inverting input terminal is large. Therefore, the output of the operational amplifier 161 is at a high level, and charging is maintained.

高温時には、オペアンプ１６１の非反転入力端子に電圧Ｖｃｃを抵抗８１及び抵抗８２と感温素子２ｃとの並列抵抗とで分圧した値が入力され、反転入力端子に電圧Ｖｃｃを抵抗１６２及び抵抗１６３と抵抗１６４との並列抵抗とで分圧した値が入力される。この高温時は、抵抗８１及び抵抗８２の抵抗値と感温素子２ｃからのラインとの合成抵抗で入力される電圧値と、抵抗１６２及び抵抗１６３の抵抗値と抵抗１６４の抵抗値との合成抵抗で入力される電圧値とが比較され、通常時と逆に反転入力端子に入力される電圧が大きくなるので、オペアンプ１６１の出力はローレベルとなり、充電が停止される。   At a high temperature, a value obtained by dividing the voltage Vcc by the resistor 81 and the parallel resistor of the resistor 82 and the temperature sensing element 2c is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 161, and the voltage Vcc is input to the inverting input terminal. And a value divided by the parallel resistance of the resistor 164 is input. At this high temperature, the voltage value input by the combined resistance of the resistance values of the resistors 81 and 82 and the line from the temperature sensing element 2c, and the combined value of the resistance values of the resistors 162 and 163 and the resistance 164 are combined. The voltage value input by the resistor is compared, and the voltage input to the inverting input terminal is increased contrary to the normal time. Therefore, the output of the operational amplifier 161 becomes low level, and charging is stopped.

過電圧時には、オペアンプ１６１の非反転入力端子に電圧Ｖｃｃを抵抗８１及び抵抗８２と感温素子２ｃとの並列抵抗とで分圧した値が入力され、反転入力端子に電圧Ｖｃｃを抵抗１６２及び抵抗１６３で分圧した値が入力される。この過電圧時は、抵抗８１及び抵抗８２の抵抗値と感温素子２ｃからのラインとの合成抵抗で入力される電圧値と、抵抗１６２及び抵抗１６３の抵抗値の合成抵抗で入力される電圧値とが比較され、通常時と逆に反転入力端子に入力される電圧が大きくなるので、高温時と同様に、オペアンプ１６１の出力はローレベルとなり、充電が停止される。   At the time of overvoltage, a value obtained by dividing the voltage Vcc by the resistor 81, the parallel resistance of the resistor 82 and the temperature sensing element 2c is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 161, and the voltage Vcc is input to the inverting input terminal. The value divided by is input. At the time of this overvoltage, the voltage value input by the combined resistance of the resistance values of the resistors 81 and 82 and the line from the temperature sensing element 2c, and the voltage value input by the combined resistance of the resistance values of the resistors 162 and 163 Since the voltage input to the inverting input terminal is increased contrary to the normal time, the output of the operational amplifier 161 is at a low level and charging is stopped as in the case of high temperature.

以上のように、本発明の一実施形態である充電装置においては、１つの電力供給停止手段１６０を有して、電池セル２ａが高温に達した場合、又、電池セル２ａが過電圧状態になった場合には、電力供給停止手段１６０により電力供給制御手段７を制御して充電を停止させることができる。このため、電池セル２ａの高温時と過電圧時とで同じ電力供給停止手段１６０を用いて充電を停止できるので、安価で安全な充電装置を提供することが可能となる。   As described above, the charging device according to the embodiment of the present invention has one power supply stopping unit 160, and when the battery cell 2a reaches a high temperature, the battery cell 2a is in an overvoltage state. In such a case, the power supply control unit 7 can be controlled by the power supply stop unit 160 to stop the charging. For this reason, since charging can be stopped using the same power supply stopping means 160 at the time of high temperature and overvoltage of the battery cell 2a, it is possible to provide an inexpensive and safe charging device.

また、電力供給停止手段１６０の他に、マイコン５０にも、電池パック２の感温素子２ｃから電池温度検出手段８０を介した信号ライン、及び電池パック２の保護ＩＣ２ｄから抵抗１６４を介した信号ラインが接続されているので、マイコン５０においても、電池セル２ａが高温に達した場合、又、電池セル２ａが過電圧状態になった場合には、電力供給制御手段７を制御して充電を停止させることができる。このため、電力供給停止手段１６０とマイコン５０とを併用して双方で充電を停止できるので、より一層、信頼性の高い充電装置を提供することが可能となる。   In addition to the power supply stop unit 160, the microcomputer 50 also includes a signal line from the temperature sensing element 2c of the battery pack 2 through the battery temperature detection unit 80, and a signal from the protection IC 2d of the battery pack 2 through the resistor 164. Since the line is connected, the microcomputer 50 also controls the power supply control means 7 to stop charging when the battery cell 2a reaches a high temperature or when the battery cell 2a is in an overvoltage state. Can be made. For this reason, since the power supply stopping unit 160 and the microcomputer 50 can be used together to stop charging, it is possible to provide a more reliable charging device.

この電力供給停止手段１６０とマイコン５０との双方で充電を停止させる場合には、これに限られるものではないが、例えばマイコン５０では電池セル２ａの許容温度範囲を超えた５５℃の温度、電力供給停止手段１６０ではそれより高い６５℃の温度で充電を停止させる例が考えられる。また、電池セル２ａの許容電圧範囲を超えた電圧で充電を停止させる場合にも、マイコン５０で充電を停止させる電圧よりも電力供給停止手段１６０で充電を停止させる電圧の方を高く設定する例が考えられる。このような設定にする理由は、例えばマイコン５０が故障してマイコン５０から充電信号が出力され続けたとしても、電力供給停止手段１６０で確実に充電を停止できるようにするためである。   In the case where both the power supply stopping means 160 and the microcomputer 50 stop charging, the present invention is not limited to this. For example, in the microcomputer 50, the temperature and power at 55 ° C. exceeding the allowable temperature range of the battery cell 2a. In the supply stop means 160, an example in which charging is stopped at a higher temperature of 65 ° C. can be considered. In addition, when charging is stopped at a voltage exceeding the allowable voltage range of the battery cell 2a, an example in which the voltage at which the power supply stopping unit 160 stops charging is set higher than the voltage at which the microcomputer 50 stops charging. Can be considered. The reason for this setting is to allow the power supply stopping means 160 to reliably stop charging even if, for example, the microcomputer 50 fails and a charging signal is continuously output from the microcomputer 50.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、本実施の形態ではリチウムイオン２次電池について説明したが、ニッケルカドミウム２次電池や、ニッケル水素２次電池であっても良い。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, although a lithium ion secondary battery has been described in the present embodiment, a nickel cadmium secondary battery or a nickel hydrogen secondary battery may be used.

本発明の充電装置は、リチウムイオン２次電池等の２次電池を充電する充電装置に利用可能である。   The charging device of the present invention can be used for a charging device that charges a secondary battery such as a lithium ion secondary battery.

１…交流電源、
２…電池パック、２ａ…電池セル、２ｂ…電池種判別手段、２ｃ…感温素子、２ｄ…保護ＩＣ、
３…電流検出手段、
４…充電制御信号伝達手段、
５…充電電流信号伝達手段、
６…整流平滑回路、６ａ…トランス、６ｂ…整流ダイオード、６ｃ…平滑コンデンサ、
７…電力供給制御手段、７ａ…電力供給開閉手段、７ｂ…ＦＥＴ、７ｃ…抵抗、
８…電力供給制御信号経路、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ…ダイオード、
９…電池種判別回路、
１０…整流平滑回路、１１…全波整流回路、１２…平滑用コンデンサ、
２０…スイッチング回路、２１…高周波トランス、２２…ＭＯＳＦＥＴ、２３…ＰＷＭ制御ＩＣ、
３０…整流平滑回路、３１…ダイオード、３２…平滑コンデンサ、３３…放電用抵抗、
４０…定電圧電源回路、４１ａ〜４１ｃ…トランス、４２…スイッチング素子、４３…制御素子、４４…整流ダイオード、４５，４７…コンデンサ、４６…レギュレータ、４８…リセットＩＣ、
５０…マイコン、５１ａ，５１ｂ…出力ポート、５２…Ａ／Ｄ入力ポート、５３…リセットポート、５４…ＣＰＵ、
６０…充電電流制御回路、６１，６５…オペアンプ、６２，６３，６４，６６，６７…抵抗、６８…ダイオード、
７０…充電電流設定手段、７１，７２…抵抗、
８０…電池温度検出手段、８１，８２…抵抗、
９０…電池電圧検出手段、９１，９２…抵抗、
１００…充電電圧制御手段、１０１，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７…抵抗、１０２…ポテンショメータ、１０８，１０９，１１０…ＦＥＴ、１１８…コンデンサ、１１９…シャントレギュレータ、１２０…整流ダイオード、
１３０…表示手段、１３１…ＬＥＤ、１３２，１３３…抵抗、
１４０…電池温度高温時電力供給停止手段、１４１…オペアンプ、１４２，１４３…抵抗、
１５０…過電圧時電力供給停止手段、１５１…ＦＥＴ、１５２，１５３…抵抗、
１６０…電力供給停止手段、１６１…オペアンプ、１６２，１６３，１６４…抵抗。


1 ... AC power supply,
2 ... battery pack, 2a ... battery cell, 2b ... battery type discrimination means, 2c ... temperature sensing element, 2d ... protection IC,
3 ... current detection means,
4 ... charging control signal transmission means,
5: Charging current signal transmission means,
6 ... rectifying / smoothing circuit, 6a ... transformer, 6b ... rectifying diode, 6c ... smoothing capacitor,
7 ... Power supply control means, 7a ... Power supply opening / closing means, 7b ... FET, 7c ... Resistance,
8 ... Power supply control signal path, 8a, 8b, 8c, 8d ... Diode,
9: Battery type discrimination circuit,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Rectification smoothing circuit, 11 ... Full wave rectification circuit, 12 ... Smoothing capacitor,
20 ... switching circuit, 21 ... high frequency transformer, 22 ... MOSFET, 23 ... PWM control IC,
30 ... Rectification smoothing circuit, 31 ... Diode, 32 ... Smoothing capacitor, 33 ... Discharging resistor,
40 ... constant voltage power supply circuit, 41a to 41c ... transformer, 42 ... switching element, 43 ... control element, 44 ... rectifier diode, 45, 47 ... capacitor, 46 ... regulator, 48 ... reset IC,
50 ... Microcomputer, 51a, 51b ... Output port, 52 ... A / D input port, 53 ... Reset port, 54 ... CPU,
60 ... charging current control circuit, 61, 65 ... operational amplifier, 62, 63, 64, 66, 67 ... resistor, 68 ... diode,
70 ... charging current setting means, 71, 72 ... resistance,
80 ... battery temperature detection means, 81, 82 ... resistance,
90 ... battery voltage detection means, 91, 92 ... resistance,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Charge voltage control means, 101, 103, 104, 105, 106, 107, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 ... Resistance, 102 ... Potentiometer, 108, 109, 110 ... FET, 118 ... Capacitor 119 ... Shunt regulator, 120 ... Rectifier diode,
130 ... display means, 131 ... LED, 132,133 ... resistance,
140: Battery temperature high temperature power supply stopping means, 141: operational amplifier, 142, 143 ... resistance,
150: Overvoltage power supply stop means, 151: FET, 152, 153 ... Resistance,
160: power supply stopping means, 161: operational amplifier, 162, 163, 164: resistance.

Claims (6)

複数のセルから成る電池パックを充電するための電力供給手段と、
前記電池パックの温度情報を有する電池温度信号ラインと、前記電池パックの電圧情報を有する電池電圧信号ラインとに接続される電力供給停止手段とを有し、
前記電池電圧信号ラインは、前記電池パックの複数のセルの中の１つでも所定の電圧に達した場合に過電圧状態を示すものであり、
前記電力供給停止手段は、前記電池温度信号ラインの電圧が第１の温度に達した場合、又は、前記電池電圧信号ラインの電圧が第１の電圧に達した場合に、前記電池パックが高温状態又は過電圧状態であるとして、前記電力供給手段からの前記電池パックへの電力の供給を停止するように構成されていることを特徴とする充電装置。 Power supply means for charging a battery pack comprising a plurality of cells;
A battery temperature signal line having temperature information of the battery pack, and a power supply stopping means connected to the battery voltage signal line having voltage information of the battery pack;
The battery voltage signal line indicates an overvoltage state when one of the cells of the battery pack reaches a predetermined voltage,
When the voltage of the battery temperature signal line reaches a first temperature or when the voltage of the battery voltage signal line reaches a first voltage, the power supply stop means is in a high temperature state. Or it is comprised so that it may be in an overvoltage state, and supply of the electric power to the said battery pack from the said electric power supply means is stopped, The charging device characterized by the above-mentioned. 請求項１記載の充電装置において、
前記電力供給停止手段は、
比較器と、第１、第２及び第３の抵抗とを有し、
前記比較器の一方の入力端子には、前記電池温度信号ラインの電圧が入力され、他方の入力端子には、所定の電圧を前記第１及び第２の抵抗により分圧した分圧電圧と、前記第３の抵抗を介して前記電池電圧信号ラインの電圧とが入力され、
さらに、前記比較器の一方の入力端子には、所定の電圧を第４及び第５の抵抗により分圧した分圧電圧が入力されており、
前記電池温度信号ラインの電圧が第１の温度に達した場合は、前記電池温度信号ラインと前記第４及び第５の抵抗の抵抗値との合成抵抗で入力される電圧値と、前記第１及び第２の抵抗の抵抗値と前記第３の抵抗の抵抗値との合成抵抗で入力される電圧値との比較により、前記比較器の出力が反転して前記高温状態となり、
前記電池電圧信号ラインの電圧が第１の電圧に達した場合は、前記電池温度信号ラインと前記第４及び第５の抵抗の抵抗値との合成抵抗で入力される電圧値と、前記第１及び第２の抵抗の抵抗値の合成抵抗で入力される電圧値との比較により、前記比較器の出力が反転して前記過電圧状態となるように構成されていることを特徴とする充電装置。 The charging device according to claim 1,
The power supply stopping means is
A comparator and first, second and third resistors;
A voltage of the battery temperature signal line is input to one input terminal of the comparator, and a divided voltage obtained by dividing a predetermined voltage by the first and second resistors is input to the other input terminal; The voltage of the battery voltage signal line is input through the third resistor,
Furthermore, a divided voltage obtained by dividing a predetermined voltage by the fourth and fifth resistors is input to one input terminal of the comparator,
When the voltage of the battery temperature signal line reaches a first temperature, a voltage value input by a combined resistance of the battery temperature signal line and the resistance values of the fourth and fifth resistors, and the first And comparing the voltage value input by the combined resistance of the resistance value of the second resistor and the resistance value of the third resistor, the output of the comparator is inverted to the high temperature state,
When the voltage of the battery voltage signal line reaches the first voltage, a voltage value input by a combined resistance of the battery temperature signal line and the resistance values of the fourth and fifth resistors, and the first voltage And a voltage value input by a combined resistance of the resistance value of the second resistor and the output of the comparator is inverted to be in the overvoltage state. 請求項２記載の充電装置において、
さらに、前記電力供給手段から前記電池パックに供給する電力のオンオフを制御する電力供給制御手段を有し、
前記電力供給制御手段は、前記電池温度信号ラインの電圧が第１の温度に達した場合、又は、前記電池電圧信号ラインの電圧が第１の電圧に達した場合で、前記比較器の出力が反転した場合に、前記反転した出力信号を用いて前記電池パックへの電力の供給をオフするように構成されていることを特徴とする充電装置。 The charging device according to claim 2, wherein
Furthermore, it has power supply control means for controlling on / off of power supplied from the power supply means to the battery pack,
When the voltage of the battery temperature signal line reaches a first temperature or when the voltage of the battery voltage signal line reaches a first voltage, the power supply control means A charging device configured to turn off the supply of power to the battery pack using the inverted output signal when inverted. 請求項３記載の充電装置において、
さらに、前記電池温度信号ラインと前記電池電圧信号ラインとに接続され、前記電池温度信号ラインの電圧が第２の温度に達した場合、又は、前記電池電圧信号ラインの電圧が第２の電圧に達した場合に、前記電池パックが高温状態又は過電圧状態であるとして、前記電力供給手段からの前記電池パックへの電力の供給を停止するように構成されているマイコンを有し、
前記電力供給制御手段は、前記マイコンからの出力により、前記電池温度信号ラインの電圧が第２の温度に達した場合、又は、前記電池電圧信号ラインの電圧が第２の電圧に達した場合に、前記電池パックへの電力の供給をオフするように構成されていることを特徴とする充電装置。 The charging device according to claim 3, wherein
Further, the battery temperature signal line is connected to the battery voltage signal line, and when the voltage of the battery temperature signal line reaches a second temperature, or the voltage of the battery voltage signal line becomes the second voltage. A microcomputer configured to stop power supply from the power supply means to the battery pack as the battery pack is in a high temperature state or an overvoltage state when reached
When the voltage of the battery temperature signal line reaches the second temperature or when the voltage of the battery voltage signal line reaches the second voltage by the output from the microcomputer, the power supply control means The charging device is configured to turn off the supply of power to the battery pack. 請求項４記載の充電装置において、
前記第１の温度と前記第２の温度との関係は、前記第１の温度が前記第２の温度より高く設定され、
前記第１の電圧と前記第２の電圧との関係は、前記第１の電圧が前記第２の電圧より高く設定されていることを特徴とする充電装置。 The charging device according to claim 4, wherein
The relationship between the first temperature and the second temperature is such that the first temperature is set higher than the second temperature,
The charging device according to claim 1, wherein the first voltage and the second voltage are set such that the first voltage is higher than the second voltage. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の充電装置において、
前記セルは、リチウムイオン電池からなることを特徴とする充電装置。 The charging device according to any one of claims 1 to 5,
The charging device, wherein the cell is made of a lithium ion battery.

Images