JP2744059B2 - 充電器の充電制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、二次電池を充電する充電器に係り、特に電
池電圧を検知して充電制御を行う充電制御回路に関す
る。

〔従来の技術〕

第４図は、従来の充電制御を説明する回路図である。
図において、商用電源１からの交流電流はダイオードブ
リッジ２及びコンデンサ３で整流平滑されて、スイッチ
ング素子４、発振用トランス５及び所定周期のパルスを
送出するとともに、そのパルスデューティを変更制御す
る駆動回路６とから構成されるインバータ部７に導かれ
る。該インバータ部７で所定周波数の交流に変換された
後、整流用ダイオード8,9、更にはチョークコイル10、
コンデンサ11で平滑されて二次電池12に供給される。

充電電流は抵抗13の両端の電圧として検出される。そ
して、この検出電圧が充電電流検出回路14に送入され、
この充電電流値に応じて駆動回路６が出力パルスのパル
スデューティを変更制御し、これにより適切な充電電流
による充電が行われる。電池電圧は電圧検出回路15で検
出され、所定電圧に達すると満充電と見做して充電電流
を微小電流に切換え、あるいは停止するようになされて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

長期放置電池は、一般に空の電池でも内部抵抗が高い
ことが知られている。従って、このような長期放置電池
を充電しようとする場合、その充電特性は第２図（ｄ）
に示されるように、充電当初電池電圧が高くなる傾向に
ある。このため、電圧検出回路が充電開始後、直ちに動
作して充電制御することになり、適正な充電を行うこと
が出来ない。

本発明は、通常の電池、既に満充電状態にある電池及
び長期放置電池の如何に拘らず満充電制御が可能な充電
制御回路を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、充電電流I₁を供給して二次電池の充電を行
う充電器において、充電電流I₁の供給開始から第１の時
間内に電池電圧が所定レベルに達したことを検知する第
１の検知手段と、該第１の検知手段出力により第２の時
間だけ電流I₁を電流I₂（＜I₁）に切換える第１の電流切
換手段と、上記第２の時間経過後に電池電圧が所定レベ
ルに達したことを検知する第２の検知手段と、該第２の
検知手段出力により電流I₁を電流I₂に切換える第２の電
流切換手段とを備えたものである。

〔作用〕

本発明によれば、第１、第２の検知手段から出力が送
出されないときは充電電流I₁の供給が満充電まで継続さ
れる。一方、充電電流の供給開始から第１の時間内に電
池電圧が所定レベルに達したときは、充電電流I₁は第２
の時間だけ微小電流I₂に切換えられる。そして、第２の
時間経過後再び電流がI₁に戻されるとともに電池電圧が
所定レベルに達したかどうかの判断が行われ、所定レベ
ルに達していると電流I₁は以後微小電流I₂に切換えられ
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。

なお、第４図と同一番号が付されたものは同一物を示
す。

同図において、１は商用電源等の交流電源、２は交流
電源１からの交流電流を整流するダイオードブリッジ、
３は整流された電流を平滑する平滑用コンデンサであ
る。

４は、例えばトランジスタ等のスイッチング素子、５
はスイッチング素子４をオン、オフさせるべく予め定め
た周波数でパルスを送出する駆動回路で、後述する充電
電流出力回路14からの出力信号に基づいてオンデューテ
ィを変更するようになされている。６は発振トランス
で、スイッチング素子４がオンの期間、１次コイルL1に
電流が流れ、この１次電流のオン、オフにより２次側コ
イルL2に交番する電圧が誘起されて交流２次電流が流れ
るようになされている。このスイッチング素子４、発振
トランス５及び駆動回路６は直流を交流に変換するイン
バータ部７を構成する。８、９は上記インバータ部７か
らの所定周波数の交流電流を全波整流する整流用ダイオ
ード、10、11は整流電流を平滑して二次電池12への充電
電流を生成するチョークコイル及び平滑用コンデンサで
ある。13は二次電池に直列に接続され、その端子間電圧
を検出する充電電流検出用抵抗である。

14は充電電流検出用抵抗13からの検出電圧と不図示の
基準電圧とを比較し、この比較結果に応じた出力信号を
検出する充電電流検出回路、15は二次電池12の端子間電
圧を検出し、予め定めた電圧レベルに達すると充電電流
検出回路14に信号を出力する電圧検出回路である。この
充電電流検出回路14と電圧検出回路15はマイクロコンピ
ュータ16で構成されている。

また、上記充電電流検出回路14と駆動回路６とはフィ
ードバック系を構成し、充電電流が増加するとオンデュ
ーティを小さくしてインバータ部７からの出力電流を減
少させ、一方充電電流が減少するとオンデューティを大
きくしてインバータ部７からの出力電流を増大させ、こ
れにより所定の充電電流が二次電池12に安定して供給さ
れるようになされている。電圧検出回路15は二次電池電
圧が予め定めた電圧レベルに達すると充電電流検出回路
14に作用して、駆動回路６のパルス出力のオンデューテ
ィを、例えば最少にして、二次電池12への充電電流を微
小電流に切換制御し、あるいは充電電流の供給を停止さ
せるようになされている。

なお、17は抵抗とコンデンサの並列回路からなり、ス
パイクノイズ等を吸収するスナバ回路、18はダイオード
である。

上記回路構成において、次に動作について第２図の各
波形図及び第３図のフローチャートを用いて説明する。

なお、第２図において、図（ａ）は通常の空の電池の
場合、図（ｂ）は既に満充電あるいはそれに近い状態に
ある電池の場合、図（ｃ）は長期間放置電池の場合をそ
れぞれ示し、図（ｄ）は長期間放置電池の充電特性を示
すものである。

第２図（ａ）について 充電開始、すなわちダイオードブリッジ２が交流電源
１に接続されると、先ず所定の充電電流I₁が二次電池12
に供給される（ステップS₁）。充電開始から予め定めた
時間t₁までは二次電池電圧が所定の検知電圧レベルに達
したどうかの検出が継続される（ステップS₂）。通常の
空の電池の場合は充電開始時の電池電圧は比較的低く、
t₁時間経過した時点でも電池電圧は検知電圧レベルに達
しないので（ステップS₂でNO）、引続いて充電電流I₁が
供給される（ステップS₃）。そして、フローチャートに
は示されていないが、その後検知電圧レベルに達すると
満充電と判断して電流がI₁から微小電流I₂に切換えられ
て自己放電分を補充しつつ満充電状態を維持する。この
ように、通常の空の電池の場合は満充電に至るまで充電
電流I₁が継続して供給される。

なお、この充電電流I₁は充電電流検出回路14、あるい
は詳細な説明は省略するが、電池電圧の上昇に応じて適
切な充電電流が供給されるように適宜変更制御してもよ
い。

第２図（ｂ）について 前述同様、先ず所定の充電電流I₁が二次電池12に供給
される（ステップS1）。充電開始から予め定めた時間t₁
までは電池電圧が検知電圧レベルに達したかどうかの検
出が継続される（ステップS₂）。電池12は既に満充電の
状態にあるので、充電開始時の電池電圧は検知電圧レベ
ル以上にある（ステップS₂でYES）。従って、充電電流I
₁は微小電流I₂に切換えられる（ステップS₄）。この第
１回目の電池電圧の検知は遅くともt₁時点まで継続され
る。例えば、既に充電状態にある場合は充電開始直後で
検知され、充電状態に近い場合はt₁時点終了間際に検知
されるようになる。

この微小電流I₂は予め定められたt₂時間だけ持続さ
れ、その後再び充電電流I₁に切換えられる（ステップ
S₅）と同時に、電池電圧が検知電圧レベルに達している
かどうかの検出が行われる（ステップS₆）。二次電池12
は同じく満充電状態にあるため（ステップS₆でYES）、
ステップS₅で、一旦充電電流I₁に切換えられた電流は再
び微小電流I₂に切換えられ（ステップS₇）、自己放電分
を補充しつつ満充電状態を維持する。このように、既に
満充電状態にある電池の場合は電池電圧の検知のために
一時的に電流がI₁に切換えられるものの、充電開始当初
から微小電流I₂が継続して供給されることになる。

第２図（ｃ）について 長期放置電池は第２図（ｄ）に示すように、その充電
特性は充電直後に高電圧となり、その後比較的短時間で
通常の電池の充電特性に復帰する。

先ず、前述同様、充電電流I₁が二次電池12に供給され
る（ステップS₁）。充電開始から予め定めた時間t₁まで
は電池電圧が検知電圧レベルに達したかどうかの検出が
継続される（ステップS₂）。長期放置電池12は当初高電
圧を示すために、充電開始時の電池電圧は検知電圧レベ
ル以上となる（ステップS₂でYES）。従って、充電電流I
₁は微小電流I₂に切換えられる（ステップS₄）。この微
小電流I₂は予め定められたt₂時間だけ持続され、この後
再び充電電流I₁に切換えられる（ステップS₅）と同時
に、電池電圧が検知電圧レベルに達しているかどうかの
検出が再度行われる（ステップS₆）。この時点では、電
池電圧は通常の空の電池と同様の充電特性に復帰してお
り、電池電圧は比較的低くなっているので、電池電圧は
検知電圧レベルに達せず（ステップS₆でNO）、このため
ステップS₅に引き続いて充電電流I₁が供給される。その
後、検知電圧レベルに達すると満充電と判断して電流が
I₁から微小電流I₂に切換えられて自己放電分を補充しつ
つ満充電状態を維持する。

このように、長期放置電池の場合は充電当初、満充電
状態の電池と同様に扱われるため、t₂時間後に再度検知
を行うようにして満充電状態の電池でないことを確認出
来るようにしている。これにより、長期放置電池につい
ても適切な充電制御が可能となる。

以上のように、本発明では、電池電圧の検知を充電電
流I₁にして行うようにしているので、検知電圧レベルが
１通りで済む。

なお、本実施例では、電池電圧が検知電圧レベルに達
したかどうかで充電制御を行ったが、いわゆる−▽Ｖ制
御方式で行ってもよい。すなわち、マイクロコンピュー
タ16により電池電圧を継続的に検出し、一旦ピークが得
られた後に該ピークレベルより▽Ｖだけ電圧が降下した
時点で、充電制御を行うようにしてもよい。

また、上記実施例では、t₂時間を１回目の検知時点か
ら開始させているが、充電開始時から計測するようにし
てもよい。なお、この時間t₂は長期放置電池が通常の電
池と同様な充電特性に復帰するに要する時間を考慮して
設定されている。

更に、I₂は微小電流として説明したが、少なくともI₁
に比して比較的小さいものであればよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、充電開始直後と、その一定時間後の
２回で電池電圧の検知をして充電制御を行うようにした
ので、長期放置電池と満充填状態にある電池とを識別可
能とし、これにより電池の如何に拘らず適正な充電制御
が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は各波
形図で、図（ａ）は通常の空の電池の場合、図（ｂ）は
既に満充電あるいはそれに近い状態にある電池の場合、
図（ｃ）は長期間放置電池の場合及び図（ｄ）は長期間
放置電池の充電特性、第３図は本発明の動作を説明する
フローチャート、第４図は従来の充電器の回路図であ
る。 １……交流電源、２……ダイオードブリッジ、４……ス
イッチング素子、５……発振トランス、６……駆動回
路、７……インバータ部、12……二次電池、13……充電
電流検出用抵抗、14……充電電流検出回路、15……電圧
検出回路、16……マイクロコンピュータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】充電電流I₁を供給して二次電池の充電を行
   う充電器において、充電電流I₁の供給開始から第１の時
   間内に電池電圧が所定レベルに達したことを検知する第
   １の検知手段と、該第１の検知手段出力により第２の時
   間だけ電流I₁を電流I₂（＜I₁）に切換える第１の電流切
   換手段と、上記第２の時間経過後に電池電圧が所定レベ
   ルに達したことを検知する第２の検知手段と、該第２の
   検知手段出力により電流I₁を電流I₂に切換える第２の電
   流切換手段とを備えたことを特徴とする充電器の充電制
   御回路。