JPH1070848A - バッテリ充電装置 - Google Patents

バッテリ充電装置

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JPH1070848A
JPH1070848A JP9167777A JP16777797A JPH1070848A JP H1070848 A JPH1070848 A JP H1070848A JP 9167777 A JP9167777 A JP 9167777A JP 16777797 A JP16777797 A JP 16777797A JP H1070848 A JPH1070848 A JP H1070848A
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battery
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control signal
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    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要に応じて定電流充電と定電圧充電を自動
切り換え可能で、バッテリの着脱時のサージ電圧などの
影響を排除した充電装置を提供する。 【解決手段】 端子ＦＢの制御信号に応答して電源Ｖin
を調整し、充電電流を出力するスイッチングレギュレー
ター１０と、これによる充電電流を検出して端子ＦＢへ
制御信号を出力する定電流充電制御部２０と、バッテリ
４０の充電電圧を検知するバッテリ監視部３０と、バッ
テリ監視部の出力に従い充電モード選択信号を出力する
と共に充電速度制御信号を出力するコントローラ９０
と、充電速度制御信号に従い定電流充電制御部２０によ
る制御信号の電圧を変える急速充電制御部５０と、充電
モード選択信号に従い充電電圧を伝達する保護部７０
と、該保護部を介し伝えられる充電電圧を検出して制御
信号を出力する定電圧充電制御部８０と、充電モード選
択信号に従って、定電圧充電制御部８０から出力される
制御信号を端子ＦＢへ伝えるモード選択部６０と、を含
む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッカド電池など
充電可能なバッテリの充電装置に関するもので、特に、
定電圧充電及び定電流充電が可能なモード変換形バッテ
リ充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】充電可能なバッテリの価格が乾電池の３
〜５倍程度にまで下がってきたことから、最近では、３
００回以上再利用可能なニッケル・カドミウムバッテリ
の使用が非常に増えている。一般に充電可能なバッテリ
は２次バッテリと呼ばれ、充電できない１次バッテリと
比較して低い内部抵抗をもっているので、瞬間的大電流
供給に向いており、放電特性も良好で放電終止電圧に至
るまで安定した電圧を維持する長所をもつ。特に、バッ
テリ交換を頻繁に行うものには充電式バッテリが経済的
であり、また良好な放電特性のために大電流を必要とす
る模型やポータブル器機で幅広く使用されいる。最近で
はその種類も、５００ｍＡｈから数Ａｈ容量のものまで
多種市販されている。
【０００３】このような２次バッテリの充電方式には、
定電圧充電方式と定電流充電方式の２つがある。定電圧
充電方式は、バッテリの使用電圧よりも高い定電圧を加
えて充電する方法で、大量の放電があまり起きないよう
な非常電源の充電方式として適している。また、定電流
充電方式は、常時一定な電流を流して充電する方式で、
充電開始初期や急速充電に向いている。
【０００４】このような２次バッテリの充電装置におい
て重要なのが充電終了時点を検出することであり、電気
的に検出できる方法としては、端子電圧の変化を検出す
る手法が知られている（電解液を使う大容量の２次バッ
テリでは電解液の比重による方法がある）。
【０００５】特に、定電流充電による急速充電において
は充電終了時点を探すことがバッテリ保護からも重要で
あるが、完全放電したバッテリと半分ほどしか放電して
いないバッテリとでは当然ながら充電時間が異なるた
め、バッテリの放電状態に従って充電時間を決めなけれ
ばならない。そこで、例えばヘッドホンステレオの充電
装置では、充電開始時にまず一定電流を放電してこの際
の端子電圧降下を検査し、これに従い急速充電時間をプ
ログラムにより決定する方法を使用している。
【０００６】しかし、この方法も、バッテリの経時変化
までは予定していないので、使用年数が経つにつれて新
品時同様に充電することはできなくなってくる。また、
バッテリ交換で純正品以外のバッテリへ交換されたりす
ると、同様の充電を行えなくなる。このように、充電に
よる端子電圧の推移はバッテリそれぞれの状態や経時変
化によって変わるので、実質的に完璧な充電装置を得る
ことは非常に難しく、バッテリの保護及び事故防止、迅
速な充電、十分な充電という３つの要件を加味した折衝
点で妥協するしかない。
【０００７】定電圧充電方式は、上述のようにバッテリ
の使用電圧よりも高い定電圧電源を用いて充電する方式
であり、バッテリ保護のための時限構造を必要としない
という長所がある。但し、充電初期に大電流が流れてバ
ッテリや電源に無理がかかるおそれがあるので、これを
防止するために電流制限抵抗を入れて初期電流を抑制し
なければならない。また、充電が進んでバッテリ電圧が
上昇してくると充電電流が減少していくので、充電時間
が長くなり、完全に満杯まで充電をすることが難しい。
【０００８】現状では、低コスト及び安全性の理由から
定電圧充電方式が多用されている。例えば電話機のハン
ドセットにおける充電装置では、バッテリ保護、充電時
間短縮、十分な充電の３要素を考慮して約２０時間充電
率の電流をほぼ継続してながすような充電電圧を用いた
定電圧充電方式が使われる。
【０００９】定電流充電方式は、充電によるバッテリ電
圧の上昇に関せず一定電流を供給し続けて充電する方式
であり、充電時間が短くてすみ、十分な充電をすること
ができる長所がある。反面、バッテリを必要以上につな
ぎっぱなしにしておいたときの過充電が定電圧方式の場
合に比べて致命的で、充電終了時点を探して自動的に充
電を終える時限充電を行わなければならないという欠点
がある。
【００１０】これらを解決するためにモード変換形充電
装置が提案されている。この充電装置は定電流充電と定
電圧充電を切り換えられるようにしたもので、バッテリ
がかなり放電している状態では定電流充電を行なって急
速充電し、そして、ある程度まで充電されると定電圧充
電モードに自動的に切り替わるようにしてある。つま
り、急速充電を可能にすると共に、充電装置にバッテリ
をつなぎっぱなしにしておいても無理がかからないよう
にして安全性をもたせたものである。
【００１１】図１Ａに示したように、定電流充電だけを
行う場合には急速充電が可能であるが、充電が進むにつ
れて電圧が降下する。これに対し、図１Ｂに示したよう
に、定電流充電を所定の期間で実行した後に定電圧充電
を実行すると、無理をかけることなく、ほぼ完全に満杯
の状態まで充電が実行される。
【００１２】このモード変換形充電装置では、充電する
バッテリを装着したときに装置の定電圧下でバッテリに
流入する充電電流が例えば１０時間充電率の電流（５０
０ｍＡｈのバッテリである場合５０ｍＡ）以上であれ
ば、バッテリ消耗が激しいとみなして定電流充電モード
を実行し、急速充電（例えば１時間充電率）を行う。そ
して、定電流充電によりバッテリの充電終了電圧に近づ
くと、定電圧充電モードへ転換して継続充電を行うよう
にしてある。即ち、満杯近くまで定電流充電した後は定
電圧充電に転換し、定電圧充電では１０時間充電率の電
流以下になるので、バッテリを充電装置につないだまま
でもよい水準の電流で余分充電（クリクル充電）をする
ようになっている。例えば電話機のハンドセット（子
機）であれば、短時間通話でハンドセットを使用した程
度では充電装置へ戻したときに定電圧充電を行い、ハン
ドセットを充電装置から長時間外したままにしてバッテ
リが放電してしまったようなときは、充電装置へ戻すと
定電流充電を行ってから定電圧充電へ転換するようにし
てある。
【００１３】また、２次バッテリの種類に応じても充電
方式を切り換える必要がある。例えば、定電流充電方式
だけが可能な充電装置では、定電流充電と定電圧充電の
両方を必要とするＬｉ−ｌｏｎ（リチュウムイオン）バ
ッテリを充電することができない。そこで、図２に示す
ような充電装置が提案されている。このバッテリ充電装
置は、電源部１、スイッチングレギュレーター２、定電
流充電制御部３、そして定電圧充電制御部４からなり、
バッテリ５を充電する。
【００１４】電源部１は、バッテリ５の個数に相応する
電源を供給するためのトランス(transformer) と充電主
電源回路、定電圧用基準電圧回路及び論理回路用の電源
として５ボルトレギュレーターと、演算増幅器のＶｅｅ
及び定電流用基準電圧のための付加電源とをもち、ＡＣ
電源を整流したＤＣ電源を提供する。なお、この電源部
１にスイッチングレギュレーター２を入れることもでき
る。
【００１５】定電流制御部３は、スイッチングレギュレ
ーター２を通じてバッテリ５へつながる充電電源供給ラ
インに設置され、充電電流を電圧変換するための電流検
出抵抗３ａと、この電流検出抵抗３ａに最大電流が流れ
たときの電圧降下が所定範囲内で発生するかどうかを検
出してレギュレーター２を制御する演算増幅器３ｂと、
から構成されている。また、定電圧充電制御回路４は、
充電電源供給ラインに提供される電圧を分圧する分圧抵
抗４ａ，４ｂと、基準電圧を発生する基準電圧発生器４
ｃと、前記分圧電圧と基準電圧とを比較してレギュレー
ター２を制御する演算増幅器４ｄと、から構成されてい
る。
【００１６】このモード変換形充電装置は、手動選択で
定電流充電／定電圧充電を切り換え制御しバッテリ５を
充電するもので、バッテリの種類を自動的に感知して必
要なときだけに定電圧充電を行える構成は持ち合わせて
いない。従って、切り換えを忘れたりすると満足な充電
を行えないという短所がある。また、バッテリパック(b
attery pack)の着脱時に静電気、ノイズ、サージに起因
した定電圧充電制御部４の破損防止が不完全であるとい
う解決課題もある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来技術
に着目して本発明の目的は、定電流充電モードから定電
圧充電モードへの切り換え時点を、より正確に自動決定
することができるようなモード変換形バッテリ充電装置
を提供することにある。また、本発明の他の目的は、バ
ッテリの種類に応じて自動的に定電圧充電モードと定電
流充電モードを選択実行するモード変換形充電装置を提
供することにある。加えて、本発明の他の目的は、バッ
テリ着脱時のサージ、静電気、ノイズに強い構造のモー
ド変換形バッテリ充電装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】これら目的のために本発
明では、フィードバック端子に印加される制御信号に応
答してＤＣ電源を調整し、充電電流を出力するスイッチ
ングレギュレーターと、該スイッチングレギュレーター
による充電電流を検出して前記フィードバック端子へ制
御信号を出力する定電流充電制御部と、充電対象のバッ
テリへ提供される充電電圧を検知するバッテリ監視部
と、該バッテリ監視部の出力に従い充電モード選択信号
を出力すると共に充電速度制御信号を出力するコントロ
ーラと、前記充電速度制御信号に従い前記定電流充電制
御部から前記フィードバック端子へ提供される制御信号
の電圧を変える急速充電制御部と、前記充電モード選択
信号に従い前記スイッチングレギュレーターによる充電
電圧を伝達する保護部と、該保護部を介し伝えられる充
電電圧を検出して制御信号を出力する定電圧充電制御部
と、前記充電モード選択信号に従って、前記定電圧充電
制御部から出力される制御信号を前記フィードバック端
子へ伝えるモード選択部と、を含むことを特徴としたバ
ッテリ充電装置を提供する。
【００１９】或いは、フィードバック端子に印加される
制御信号に応答してＤＣ電源を調整し、充電電流を出力
するスイッチングレギュレーターと、該スイッチングレ
ギュレーターによる充電電流を検出して前記フィードバ
ック端子へ制御信号を出力する定電流充電制御部と、充
電対象のバッテリへ提供される充電電圧を検知するバッ
テリ監視部と、該バッテリ監視部の出力に従い充電モー
ド選択信号を出力すると共に充電速度制御信号を出力す
るコントローラと、前記充電速度制御信号に従い前記定
電流充電制御部から前記フィードバック端子へ提供され
る制御信号の電圧を変える急速充電制御部と、前記スイ
ッチングレギュレーターによる充電電圧を検出して制御
信号を出力する定電圧充電制御部と、前記充電モード選
択信号に従って、前記定電圧充電制御部から出力される
制御信号を前記フィードバック端子へ伝えるモード選択
部と、を含むことを特徴としたバッテリ充電装置を提供
する。
【００２０】或いはまた、フィードバック端子に印加さ
れる制御信号に応答してＤＣ電源を調整し、充電電流を
出力するスイッチングレギュレーターと、該スイッチン
グレギュレーターによる充電電流を検出して前記フィー
ドバック端子へ制御信号を出力する定電流充電制御部
と、充電対象のバッテリへ提供される充電電圧を検知す
るバッテリ監視部と、該バッテリ監視部の出力に従い充
電モード選択信号を出力すると共に充電速度制御信号を
出力するコントローラと、前記充電速度制御信号に従い
前記定電流充電制御部から前記フィードバック端子へ提
供される制御信号の電圧を変える急速充電制御部と、前
記充電モード選択信号に従い前記スイッチングレギュレ
ーターによる充電電圧を伝達する保護部と、該保護部を
介し伝えられる充電電圧を検出して制御信号を前記フィ
ードバック端子へ出力する定電圧充電制御部と、を含む
ことを特徴としたバッテリ充電装置を提供する。
【００２１】上記のようなバッテリ充電装置において
は、充電中のバッテリ温度を検知する温度検知手段を更
に含み、コントローラが該温度検知手段の出力にも従い
充電モード選択信号を出力するようにしておくとよい。
【００２２】スイッチングレギュレーターは、定電流充
電制御部による制御信号に従いパルス幅変調方式でＤＣ
電源を調整するものとすることができる。
【００２３】定電流充電制御部は、充電電源供給ライン
中に設けた電流検出用抵抗と、この電流検出用抵抗によ
る降下電圧を増幅して出力する演算増幅器と、を備える
ものとすることができる。
【００２４】急速充電制御部は、充電速度制御信号に従
い定電流充電制御部の出力を接地させる構成をもつもの
とすることができ、この場合、充電速度制御信号に応答
するスイッチング素子により定電流充電制御部の出力を
接地させるようにしておくとよい。このスイッチング素
子は充電速度制御信号のハイレベルで定電流充電制御部
の出力を接地させるトランジスタとすることができる。
【００２５】定電圧充電制御部は、充電電圧を分圧する
分圧手段と、基準電圧を発生する基準電圧手段と、これ
ら分圧電圧及び基準電圧を比較する比較器と、該比較器
の出力に従いスイッチングして前記充電電圧を制御信号
として出力するスイッチング素子と、を備えるものとす
ることができる。その比較器は演算増幅器を用いればよ
く、分圧手段は、充電電圧から接地へ直列接続した２つ
の抵抗からなるものとすればよい。また、分圧手段に並
列接続されたツェナーダイオードをもつようにしておく
と好ましい。基準電圧発生手段は、充電電圧から接地へ
直列接続した２つの抵抗と、これら抵抗どうしの接続点
から接地の間に設けたツェナーダイオードと、を有する
ものとすることができる。
【００２６】保護部は、定電流充電モードのときには定
電圧充電制御部への充電電圧伝達を遮断するようにして
あるとよく、この場合、充電モード選択信号に従いオン
オフする第１のトランジスタと、該第１のトランジスタ
に従いオンオフして充電電圧を定電圧充電制御部へ伝達
する第２のトランジスタと、を備える構成としておくこ
とができる。
【００２７】充電モード選択部は、充電モード選択信号
に従いオンオフし、定電圧充電制御部の出力をフィード
バック端子へ伝えるスイッチング素子を備えるものとす
るこができ、また、定電流充電制御部の出力が定電圧充
電制御部へ逆流しないようにダイオードを備えるように
しておくとよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】図３に示すように、この例のバッ
テリ充電装置は、電源部から提供されるＤＣ電源Ｖinを
フィードバック端子ＦＢの制御信号に従い調整するスイ
ッチングレギュレーター１０と、このスイッチングレギ
ュレーター１０から提供される充電電流を電圧変換して
検出し、フィードバック端子ＦＢに定電流充電時の制御
信号を出力する定電流充電制御部２０と、ダイオードＤ
１を経てバッテリパック４０へ提供される充電電圧を感
知するバッテリ監視部３０と、充電速度制御信号（Ｆ＿
Ｑ）に従い急速充電の切り換えを行う急速充電制御部５
０と、定電圧充電時の制御信号をフィードバック端子Ｆ
Ｂに出力する定電圧充電制御部８０と、充電モード選択
信号（ＣＨＧ＿ＭＯＤ）に従い動作し、バッテリパック
４０の着脱時に静電気、ノイズ、サージに起因した定電
圧充電制御部８０の破損を防止する保護部７０と、充電
モード選択信号（ＣＨＧ＿ＭＯＤ）に従い、定電流充電
モードと定電圧充電モードの転換制御を行うために定電
圧充電制御部８０の出力を制御するモード選択部６０
と、を備えている。
【００２９】定電流充電制御部２０は、スイッチングレ
ギュレーター１０の出力電流を検出してフィードバック
し、入力電圧Ｖinのパルス幅変調＝ＰＷＭ(pulse width
modulation)方式の出力制御を行うために提供されてい
る。この定電流充電制御部２０において、充電電源供給
ライン中に設けた電流検出用抵抗Ｒ２１による降下電圧
として電流が検出され、演算増幅器ＯＰ２１で増幅され
る。この演算増幅器ＯＰ２１は、分圧用抵抗Ｒ２２，Ｒ
２３により電流検出用抵抗Ｒ２１の前端にかかる電圧を
分圧した分圧電圧を非反転端子＋に受け、そして、電流
検出用抵抗Ｒ２１の後端に出る電圧を抵抗Ｒ２４を介し
反転端子−に受けて比較する。
【００３０】急速充電制御部５０は、その詳細を図４に
示してある。即ち、充電速度制御信号（Ｆ＿Ｑ）を抵抗
Ｒ５２，Ｒ５４を介在させて受けるベース、接地された
エミッタ、抵抗Ｒ５１，Ｒ５３を介在させてフィードバ
ック端子ＦＢへつながる定電流充電制御部２０の出力を
受けるコレクタをもつトランジスタＱ５１で構成されて
いる。この急速充電制御部５０は、充電速度制御信号
（Ｆ＿Ｑ）に応答して定電流充電制御部２０の出力を接
地させ、スイッチングレギュレーター１０のフィードバ
ック端子ＦＢへの制御信号印加を抑制する。
【００３１】本構成の急速充電制御部５０では、充電速
度制御信号（Ｆ＿Ｑ）がロウレベルであるときにトラン
ジスタＱ５１はオフになり、定電流充電制御部２０の出
力電圧に従いスイッチングレギュレーター１０の急速充
電（＝定電流充電）が実施される。即ち、本実施形態で
はスイッチングレギュレーター１０のフィードバック端
子ＦＢが１．２４ボルトの基準電圧設定となっており、
従って、定電流充電制御部２０の出力電圧が１．２４ボ
ルトになるまでスイッチングレギュレーター１０内のス
イッチングＦＥＴ（電界効果トランジスタ）がオンさ
れ、また定電流充電制御部２０の出力電圧が１．２４ボ
ルトを越えるとスイッチングＦＥＴがオフされる。この
ように、スイッチングＦＥＴのオンオフ反復による充電
電流の制御、つまりＰＷＭ方式の充電電流制御が実施さ
れ、定充電電流がバッテリパック４０へ提供されて急速
充電が実行される。
【００３２】一方、急速充電制御部５０で充電速度制御
信号（Ｆ＿Ｑ）がハイレベルになるとトランジスタＱ５
１がオンになり、フィードバック端子ＦＢへ提供される
定電流充電制御部２０の出力電圧は、抵抗Ｒ５３，Ｒ５
１の抵抗値によるものとなる。従って、トランジスタＱ
５１がオフのときとは異なる動作状況になる。
【００３３】トランジスタＱ５１がオンしたときのフィ
ードバック端子ＦＢへの印加電圧Ｆｂｆは次式１によっ
て得られる。なお、Ｖａは定電流充電制御部２０の演算
増幅器ＯＰ２１の出力電圧である。
【数１】
【００３４】一方、トランジスタＱ５１がオフしたとき
のフィードバック端子ＦＢへの印加電圧Ｆｂｑは次式２
によって得られる。
【数２】
【００３５】これら式１及び式２かわ分かるように、ト
ランジスタＱ５１のオンオフでフィードバック端子ＦＢ
への印加電圧レベルを調節することができるので、急速
充電中でもその速さを更に変える（ファスト／クイッ
ク）ことが可能である。
【００３６】定電圧充電制御部８０は、図５に詳細を示
してある。図示のように、比較器として機能する演算増
幅器ＯＰ８１を備え、この演算増幅器ＯＰ８１の非反転
端子＋に、保護部７０を経由して提供される充電電圧が
分圧抵抗Ｒ８１，Ｒ８２で分圧されて印加され、そして
反転端子−に、保護部７０を経由して提供される充電電
圧が分圧抵抗Ｒ８３，Ｒ８４で分圧されて印加される。
また、分圧抵抗Ｒ８１，Ｒ８２に並列に接続したツェナ
ーダイオードＤ８１は、静電気、ノイズ、サージ電圧の
影響を排除するために提供されている。
【００３７】分圧抵抗Ｒ８３，Ｒ８４中の抵抗Ｒ８４に
並列接続したツェナーダイオードＤ８２は、反転端子−
の基準電圧を設定するものである。即ち、分圧抵抗Ｒ８
１，Ｒ８２による分圧電圧がツェナーダイオードＤ８２
によって維持される基準電圧よりも低くなると、演算増
幅器ＯＰ８１はロウレベルを出力し、これに従いトラン
ジスタＱ８１がオフになる。これは、バッテリパック４
０の充電電圧が一定電圧（例えばリチウムイオンバッテ
リの場合、４．１Ｖ／ｃｅｌｌ或いは４．２Ｖ／ｃｅｌ
ｌ）に到達していないことを示している。一方、バッテ
リ４０の充電電圧が一定電圧を越えると演算増幅器ＯＰ
８１はハイレベルを出力し、トランジスタＱ８１をオン
させる。このトランジスタＱ８１の出力がモード選択部
６０を経て定電圧充電モードのときにフィードバック端
子ＦＢへ提供される。
【００３８】保護部７０は、漏洩電流、バッテリの着脱
時に発生されるサージ電圧、ノイズ、静電気などに起因
した回路の損傷を防止するために提供されている。この
保護部７０では、図６に示してあるように、充電モード
選択信号（ＣＨＧ＿ＭＯＤ）がロウレベルにあるとき、
つまり定電圧充電モードのときに、抵抗Ｒ７３を通じて
ロウレベルをベースに受けるトランジスタＱ７１がオフ
し、これに応じて定電圧充電制御部８０へ充電電圧を提
供するためのトランジスタＱ７２がオンする。このトラ
ンジスタＱ７２のベースとエミッタ間には抵抗Ｒ７４が
接続され、トランジスタＱ７２のベースへつながるトラ
ンジスタＱ７１のコレクタには、ダイオードＤ１のアノ
ード電圧が抵抗Ｒ７２を通じて印加されている。
【００３９】マイコン９０の出力ポートから出力される
充電モード選択信号（ＣＨＧ＿ＭＯＤ）は、最初、セッ
トされたバッテリパック４０がＬｉ−ｌｏｎ、Ｎｉ−Ｍ
Ｈ、Ｎｉ−Ｃｄバッテリのいずれであってもハイレベル
を維持する。そして、例えば充電中のバッテリパック４
０がＬｉ−ｌｏｎバッテリであれば、そのバッテリパッ
ク４０の温度及び電圧が所定の条件に達したときに充電
モード選択信号（ＣＨＧ＿ＭＯＤ）をロウに遷移させ
る。
【００４０】この例において、充電速度制御信号（Ｆ＿
Ｑ）、充電モード選択信号（ＣＨＧ＿ＭＯＤ）、スイッ
チングレギュレーター１０をエネーブル制御する充電エ
ネーブル信号（ＣＨＧ＿ＥＮ）は、バッテリ充電装置に
内臓されているマイコン９０から出力される。即ち、マ
イコン９０は、定電流充電中のバッテリパック４０の充
電電圧をバッテリ監視部３０による監視信号Ｖ ＢＡＴ
Ｔから検知し、また、バッテリパック４０の温度を温度
感知手段４２による監視信号Ｔ ＢＡＴＴから検知し
て、所定の電圧や温度に到達すると定電流充電モードか
ら定電圧充電モードへ転換させる充電モード選択信号
（ＣＨＧ＿ＭＯＤ）を出力し、更に、電源回路（図示
略）のアダプタから電源印加を示す信号（Ａ＿ｌＮ）を
受けてスイッチングレギュレーター１０を動作させる充
電エネーブル信号（ＣＨＧ＿ＥＮ）を出力し、そして、
バッテリパック４０の急速充電速度を決める充電速度制
御信号（Ｆ＿Ｑ）を出力する。
【００４１】この例では、充電モード選択信号（ＣＨＧ
＿ＭＯＤ）のロウレベルで定電圧充電制御部８０が動作
し、定電圧モードに切り換わるようになっている。バッ
テリパック４０を入れるときなどには充電モード選択信
号（ＣＨＧ＿ＭＯＤ）がハイレベルにあるので、定電圧
充電制御部８０は動作しない。この充電モード選択信号
（ＣＨＧ＿ＭＯＤ）に応答して定電流充電モードか定電
圧充電モードを選択するために、充電モード選択部６０
が提供されている。図７に詳細を示してあるように、充
電モード選択部６０は、充電モード選択信号（ＣＨＧ＿
ＭＯＤ）のハイレベルでトランジスタＱ６１がオンし、
ダイオードＤ６１の入力側がトランジスタＱ６１に通じ
て接地されるので、定電圧充電制御部８０の出力が遮断
される。従ってこのときには、定電流充電制御部２０の
出力に影響しない。これに対し、充電モード選択信号
（ＣＨＧ＿ＭＯＤ）のロウレベルではトランジスタＱ６
１がオフし、定電圧充電制御部８０の出力がダイオード
Ｄ６１を通じてフィードバック端子ＦＢへ提供されてス
イッチングレギュレーター１０に影響を与え、これによ
り定電圧充電が制御される。
【００４２】以上の実施形態によれば、保護部７０によ
り、バッテリパック４０着脱時の静電気、ノイズ、サー
ジに起因した定電圧充電制御部８０の破損を防止するこ
とができる。また、バッテリ監視部３０及び温度感知手
段４２による監視信号Ｖ ＢＡＴＴ，Ｔ ＢＡＴＴを入
力するマイコン９０の判断で、バッテリパック４０の定
電流充電モードと定電圧充電モードとを自動切り換え
し、充電対象のバッテリに適した充電を常に行うことが
可能である。
【００４３】次に、別の例を説明する。図８に示す例
は、図３の実施形態における保護部７０だけを省いた構
成である。従って、定電流充電モード及び定電圧充電モ
ードでの動作は図３の例と同様である。即ち、必要なと
きに定電圧充電モードへ自動的に切り換わるモード変換
機能を達成した例である。
【００４４】図９に示す例では、図３の実施形態におけ
る充電モード選択部６０を省いた例である。このように
モード選択部６０を省いたとしても、保護部７０が充電
モード選択信号（ＣＨＧ＿ＭＯＤ）に従い定電圧充電制
御部８０へ充電電圧を提供するようになっているので、
保護部７０のトランジスタＱ７２がオフしていれば定電
圧充電制御部８０の出力は一定しており、定電流充電制
御部２０の出力に影響することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】分図Ａは、定電流充電の場合の充電時間による
電圧、電流変動のグラフ、分図Ｂは、所定期間の定電流
充電後に定電圧充電を行う場合の充電時間による電圧、
電流変動のグラフ。
【図２】従来のモード変換形バッテリ充電装置の回路
図。
【図３】本発明によるバッテリ充電装置の一例を示した
回路図。
【図４】図３中の急速充電制御部の詳細を示した回路
図。
【図５】図３中の定電圧充電制御部の詳細を示した回路
図。
【図６】図３中の保護部の詳細を示した回路図。
【図７】図３中のモード選択部の詳細を示した回路図。
【図８】本発明によるバッテリ充電装置の他の例を示し
た回路図。
【図９】本発明によるバッテリ充電装置の更に他の例を
示した回路図。
【符号の説明】
１０ スイッチングレギュレーター ２０ 定電流充電制御部 ３０ バッテリ監視部 ４０ バッテリパック ５０ 急速充電制御部 ６０ モード選択部 ７０ 保護部 ８０ 定電圧充電制御部 ９０ マイコン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｑ

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フィードバック端子に印加される制御信
    号に応答してＤＣ電源を調整し、充電電流を出力するス
    イッチングレギュレーターと、該スイッチングレギュレ
    ーターによる充電電流を検出して前記フィードバック端
    子へ制御信号を出力する定電流充電制御部と、充電対象
    のバッテリへ提供される充電電圧を検知するバッテリ監
    視部と、該バッテリ監視部の出力に従い充電モード選択
    信号を出力すると共に充電速度制御信号を出力するコン
    トローラと、前記充電速度制御信号に従い前記定電流充
    電制御部から前記フィードバック端子へ提供される制御
    信号の電圧を変える急速充電制御部と、前記充電モード
    選択信号に従い前記スイッチングレギュレーターによる
    充電電圧を伝達する保護部と、該保護部を介し伝えられ
    る充電電圧を検出して制御信号を出力する定電圧充電制
    御部と、前記充電モード選択信号に従って、前記定電圧
    充電制御部から出力される制御信号を前記フィードバッ
    ク端子へ伝えるモード選択部と、を含むことを特徴とす
    るバッテリ充電装置。
  2. 【請求項２】 充電中のバッテリ温度を検知する温度検
    知手段を更に含み、コントローラが該温度検知手段の出
    力にも従い充電モード選択信号を出力する請求項１記載
    のバッテリ充電装置。
  3. 【請求項３】 スイッチングレギュレーターは、定電流
    充電制御部による制御信号に従いパルス幅変調方式でＤ
    Ｃ電源を調整する請求項１又は請求項２記載のバッテリ
    充電装置。
  4. 【請求項４】 定電流充電制御部は、充電電源供給ライ
    ン中に設けた電流検出用抵抗と、この電流検出用抵抗に
    よる降下電圧を増幅して出力する演算増幅器と、を備え
    る請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッテリ充電装
    置。
  5. 【請求項５】 急速充電制御部は、充電速度制御信号に
    従い定電流充電制御部の出力を接地させる構成をもつ請
    求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリ充電装置。
  6. 【請求項６】 急速充電制御部は、充電速度制御信号に
    応答するスイッチング素子により定電流充電制御部の出
    力を接地させる請求項５記載のバッテリ充電装置。
  7. 【請求項７】 スイッチング素子が充電速度制御信号の
    ハイレベルで定電流充電制御部の出力を接地させるトラ
    ンジスタである請求項６記載のバッテリ充電装置。
  8. 【請求項８】 コントローラがマイコンである請求項１
    〜７のいずれか１項に記載のバッテリ充電装置。
  9. 【請求項９】 定電圧充電制御部は、充電電圧を分圧す
    る分圧手段と、基準電圧を発生する基準電圧手段と、こ
    れら分圧電圧及び基準電圧を比較する比較器と、該比較
    器の出力に従いスイッチングして前記充電電圧を制御信
    号として出力するスイッチング素子と、を備える請求項
    １〜８のいずれか１項に記載のバッテリ充電装置。
  10. 【請求項１０】 比較器が演算増幅器である請求項９記
    載のバッテリ充電装置。
  11. 【請求項１１】 分圧手段は、充電電圧から接地へ直列
    接続した２つの抵抗からなる請求項９又は請求項１０記
    載のバッテリ充電装置。
  12. 【請求項１２】 分圧手段に並列接続されたツェナーダ
    イオードをもつ請求項９〜１１のいずれか１項に記載の
    バッテリ充電装置。
  13. 【請求項１３】 基準電圧発生手段は、充電電圧から接
    地へ直列接続した２つの抵抗と、これら抵抗どうしの接
    続点から接地の間に設けたツェナーダイオードと、を有
    する請求項９〜１２のいずれか１項に記載のバッテリ充
    電装置。
  14. 【請求項１４】 保護部は、定電流充電モードのときに
    は定電圧充電制御部への充電電圧伝達を遮断するように
    してある請求項１〜１３のいずれか１項に記載のバッテ
    リ充電装置。
  15. 【請求項１５】 保護部は、充電モード選択信号に従い
    オンオフする第１のトランジスタと、該第１のトランジ
    スタに従いオンオフして充電電圧を定電圧充電制御部へ
    伝達する第２のトランジスタと、を備える請求項１４記
    載のバッテリ充電装置。
  16. 【請求項１６】 充電モード選択部は、充電モード選択
    信号に従いオンオフし、定電圧充電制御部の出力をフィ
    ードバック端子へ伝えるスイッチング素子を備える請求
    項１〜１５のいずれか１項に記載のバッテリ充電装置。
  17. 【請求項１７】 充電モード選択部は、定電流充電制御
    部の出力が定電圧充電制御部へ逆流しないようにダイオ
    ードを備える請求項１６記載のバッテリ充電装置。
  18. 【請求項１８】 フィードバック端子に印加される制御
    信号に応答してＤＣ電源を調整し、充電電流を出力する
    スイッチングレギュレーターと、該スイッチングレギュ
    レーターによる充電電流を検出して前記フィードバック
    端子へ制御信号を出力する定電流充電制御部と、充電対
    象のバッテリへ提供される充電電圧を検知するバッテリ
    監視部と、該バッテリ監視部の出力に従い充電モード選
    択信号を出力すると共に充電速度制御信号を出力するコ
    ントローラと、前記充電速度制御信号に従い前記定電流
    充電制御部から前記フィードバック端子へ提供される制
    御信号の電圧を変える急速充電制御部と、前記スイッチ
    ングレギュレーターによる充電電圧を検出して制御信号
    を出力する定電圧充電制御部と、前記充電モード選択信
    号に従って、前記定電圧充電制御部から出力される制御
    信号を前記フィードバック端子へ伝えるモード選択部
    と、を含むことを特徴とするバッテリ充電装置。
  19. 【請求項１９】 充電中のバッテリ温度を検知する温度
    検知手段を更に含み、コントローラが該温度検知手段の
    出力にも従い充電モード選択信号を出力する請求項１８
    記載のバッテリ充電装置。
  20. 【請求項２０】 定電流充電制御部は、充電電源供給ラ
    イン中に設けた電流検出用抵抗と、この電流検出用抵抗
    による降下電圧を増幅して出力する演算増幅器と、を備
    える請求項１８又は請求項１９記載のバッテリ充電装
    置。
  21. 【請求項２１】 急速充電制御部は、充電速度制御信号
    に応答するスイッチング素子により定電流充電制御部の
    出力を接地させる請求項１８〜２０のいずれか１項に記
    載のバッテリ充電装置。
  22. 【請求項２２】 スイッチング素子が充電速度制御信号
    のハイレベルで定電流充電制御部の出力を接地させるト
    ランジスタである請求項２１記載のバッテリ充電装置。
  23. 【請求項２３】 定電圧充電制御部は、充電電圧を分圧
    する分圧手段と、基準電圧を発生する基準電圧手段と、
    これら分圧電圧及び基準電圧を比較する比較器と、該比
    較器の出力に従いスイッチングして前記充電電圧を制御
    信号として出力するスイッチング素子と、を備える請求
    項１８〜２２のいずれか１項に記載のバッテリ充電装
    置。
  24. 【請求項２４】 分圧手段は充電電圧から接地へ直列接
    続した２つの抵抗からなり、また基準電圧発生手段は、
    充電電圧から接地へ直列接続した２つの抵抗と、これら
    抵抗どうしの接続点から接地の間に設けたツェナーダイ
    オードと、を有する請求項２３記載のバッテリ充電装
    置。
  25. 【請求項２５】 分圧手段に並列接続されたツェナーダ
    イオードをもつ請求項２３又は請求項２４記載のバッテ
    リ充電装置。
  26. 【請求項２６】 充電モード選択部は、充電モード選択
    信号に従いオンオフし、定電圧充電制御部の出力をフィ
    ードバック端子へ伝えるスイッチング素子を備える請求
    項１８〜２５のいずれか１項に記載のバッテリ充電装
    置。
  27. 【請求項２７】 充電モード選択部は、定電流充電制御
    部の出力が定電圧充電制御部へ逆流しないようにダイオ
    ードを備える請求項２６記載のバッテリ充電装置。
  28. 【請求項２８】 フィードバック端子に印加される制御
    信号に応答してＤＣ電源を調整し、充電電流を出力する
    スイッチングレギュレーターと、該スイッチングレギュ
    レーターによる充電電流を検出して前記フィードバック
    端子へ制御信号を出力する定電流充電制御部と、充電対
    象のバッテリへ提供される充電電圧を検知するバッテリ
    監視部と、該バッテリ監視部の出力に従い充電モード選
    択信号を出力すると共に充電速度制御信号を出力するコ
    ントローラと、前記充電速度制御信号に従い前記定電流
    充電制御部から前記フィードバック端子へ提供される制
    御信号の電圧を変える急速充電制御部と、前記充電モー
    ド選択信号に従い前記スイッチングレギュレーターによ
    る充電電圧を伝達する保護部と、該保護部を介し伝えら
    れる充電電圧を検出して制御信号を前記フィードバック
    端子へ出力する定電圧充電制御部と、を含むことを特徴
    とするバッテリ充電装置。
  29. 【請求項２９】 充電中のバッテリ温度を検知する温度
    検知手段を更に含み、コントローラが該温度検知手段の
    出力にも従い充電モード選択信号を出力する請求項２８
    記載のバッテリ充電装置。
  30. 【請求項３０】 定電流充電制御部は、充電電源供給ラ
    イン中に設けた電流検出用抵抗と、この電流検出用抵抗
    による降下電圧を増幅して出力する演算増幅器と、を備
    える請求項２８又は請求項２９記載のバッテリ充電装
    置。
  31. 【請求項３１】 急速充電制御部は、充電速度制御信号
    に従い定電流充電制御部の出力を接地させる構成をもつ
    請求項２８〜３０のいずれか１項に記載のバッテリ充電
    装置。
  32. 【請求項３２】 急速充電制御部は、充電速度制御信号
    に応答するスイッチング素子により定電流充電制御部の
    出力を接地させる請求項３１記載のバッテリ充電装置。
  33. 【請求項３３】 スイッチング素子が充電速度制御信号
    のハイレベルで定電流充電制御部の出力を接地させるト
    ランジスタである請求項３２記載のバッテリ充電装置。
  34. 【請求項３４】 定電圧充電制御部は、充電電圧を分圧
    する分圧手段と、基準電圧を発生する基準電圧手段と、
    これら分圧電圧及び基準電圧を比較する比較器と、該比
    較器の出力に従いスイッチングして前記充電電圧を制御
    信号として出力するスイッチング素子と、を備える請求
    項２８〜３４のいずれか１項に記載のバッテリ充電装
    置。
  35. 【請求項３５】 分圧手段は充電電圧から接地へ直列接
    続した２つの抵抗からなり、そして基準電圧発生手段
    は、充電電圧から接地へ直列接続した２つの抵抗と、こ
    れら抵抗どうしの接続点から接地の間に設けたツェナー
    ダイオードと、を有する請求項３４記載のバッテリ充電
    装置。
  36. 【請求項３６】 分圧手段に並列接続されたツェナーダ
    イオードをもつ請求項３５記載のバッテリ充電装置。
  37. 【請求項３７】 保護部は、定電流充電モードのときに
    は定電圧充電制御部への充電電圧伝達を遮断するように
    してある請求項２８〜３６のいずれか１項に記載のバッ
    テリ充電装置。
  38. 【請求項３８】 保護部は、充電モード選択信号に従い
    オンオフする第１のトランジスタと、該第１のトランジ
    スタに従いオンオフして充電電圧を定電圧充電制御部へ
    伝達する第２のトランジスタと、を備える請求項３７記
    載のバッテリ充電装置。
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