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JPS6336219B2 - - Google Patents
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JPS6336219B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6336219B2
JPS6336219B2 JP56120308A JP12030881A JPS6336219B2 JP S6336219 B2 JPS6336219 B2 JP S6336219B2 JP 56120308 A JP56120308 A JP 56120308A JP 12030881 A JP12030881 A JP 12030881A JP S6336219 B2 JPS6336219 B2 JP S6336219B2
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JP
Japan
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voltage
circuit
battery
charging
time
Prior art date
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Expired
Application number
JP56120308A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5822545A (en
Inventor
Kanji Kubo
Mitsunobu Furumoto
Yoshiro Tsuchama
Sachiko Kanetani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP56120308A priority Critical patent/JPS5822545A/en
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Publication of JPS6336219B2 publication Critical patent/JPS6336219B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は充電可能な二次電池(バツテリー)の
充電器に関するものであり、特に、定電流充電方
式を用いた短時間急速充電器における、過充電防
止手段に特徴を有するものである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a charger for a rechargeable secondary battery (battery), and is particularly characterized by overcharging prevention means in a short-time quick charger using a constant current charging method. It is something that you have.

二次電池の需要は可搬形のポータブル機器の増
加に伴つてふえ、特に、比較的大電流を必要とす
るポータブルのビデオテープレコーダ(以下
VTRと称す)の電源は、その殆んどが二次電池
を使用している。ポータブルVTRに使用される
二次電池は、過去の使用実績から、密閉形鉛蓄電
池(Pb電池)が一般的であるが、Pb電池は重量、
体積の点から小形、軽量化を目ざすポータブル機
器には不利である。これに対し、密閉形ニツケル
カドミウム蓄電池(NiCd電池)は、内部抵抗が
非常に小さいため大電流での放電特性にすぐれて
いること、比較的広い温度範囲で安定した特性が
得られること、他の電池に比べて急速充電が容易
にできること、充放電サイクル寿命が300〜500回
以上であることなどの特徴があり、最近のポータ
ブル機器の多くがNiCd電池を採用する傾向にあ
る。
The demand for secondary batteries has increased with the increase in portable devices, especially portable video tape recorders (hereinafter referred to as "portable video tape recorders") that require relatively large currents.
Most of the power supplies for VTRs (referred to as VTRs) use secondary batteries. The secondary batteries used in portable VTRs are generally sealed lead-acid batteries (Pb batteries) based on past usage results.
This is disadvantageous for portable devices that aim to be smaller and lighter in terms of volume. On the other hand, sealed nickel-cadmium storage batteries (NiCd batteries) have very low internal resistance, so they have excellent discharge characteristics at large currents, stable characteristics over a relatively wide temperature range, and other advantages. Compared to batteries, NiCd batteries are easier to charge quickly and have a charge/discharge cycle life of 300 to 500 times or more, and many recent portable devices tend to use NiCd batteries.

NiCd電池の急速充電方法には、大別して定電
圧充電方式と定電流充電方式とがある。
Rapid charging methods for NiCd batteries can be roughly divided into constant voltage charging methods and constant current charging methods.

定電圧充電方式の代表的なものは、ジヨグル充
電方式であり、バツテリーの端子電圧が所定の値
になるまでは大電流で充電し、所定値以上になれ
ば断続したパルス状の充電電流を流し、バツテリ
ー端子電圧の微小な電圧増加に応じて充電電流を
減少させる方式である。この方式は効率の良い急
速充電ができること、過充電が防止できることな
どの長所をもつが、反面、高感度電圧スイツチや
高周波コンバータを必要とするため回路が複雑に
なること、パルス状の充電電流を用いるため空中
に飛ぶノイズをシールドする必要があること、電
源ラインに重畳するノイズを防止するためライン
フイルターを必要とすること、などの欠点を有す
る。
A typical constant voltage charging method is the joggle charging method, which charges the battery with a large current until the battery terminal voltage reaches a predetermined value, and then flows an intermittent pulsed charging current when the voltage exceeds the predetermined value. This is a method in which the charging current is reduced in response to a small voltage increase in the battery terminal voltage. This method has the advantages of efficient rapid charging and the ability to prevent overcharging, but on the other hand, it requires a highly sensitive voltage switch and a high frequency converter, making the circuit complex, and it requires a pulsed charging current. It has drawbacks such as the need to shield noise from airborne noise and the need for a line filter to prevent noise from being superimposed on the power supply line.

これに対し定電流充電方式は、近年、半導体技
術の進歩に伴つて、高性能のトランジスタや演算
増幅器等が安価に手に入るようになつたため、簡
単な回路構成で定電流回路が構成できること、連
続した電流を扱うためジヨグル充電方式で問題と
なるノイズ対策を必要としないことなどの利点に
より、この充電方式が見直されている。
On the other hand, with the constant current charging method, with the advancement of semiconductor technology in recent years, high performance transistors, operational amplifiers, etc. have become available at low cost, so a constant current circuit can be configured with a simple circuit configuration. This charging method is being reconsidered because it handles continuous current, so it does not require noise countermeasures, which is a problem with the joggle charging method.

定電流充電方式の代表的なものは、通称Vテー
パー方式と呼ばれる方法である。この方法はバツ
テリー端子電圧が所定の値になるまでは、ほぼ一
定の大電流で充電し、端子電圧が所定値以上にな
ると大電流の充電をやめ、コンデンサと抵抗で構
成されるCR放電カーブに沿つて充電電流を減少
させる効率の良い急速充電方法である。
A typical constant current charging method is a method commonly called a V-taper method. In this method, the battery is charged with a nearly constant large current until the terminal voltage reaches a predetermined value, and when the terminal voltage exceeds the predetermined value, charging with the large current is stopped, and the CR discharge curve consisting of a capacitor and a resistor is used. This is an efficient rapid charging method that reduces the charging current.

本発明の詳細を説明する前に、まずVテーパー
方式の充電方法について説明する。
Before explaining the details of the present invention, first, a V-taper type charging method will be explained.

第1図にはVテーパー方式による充電パターン
を、第2図には第1図の充電特性を得るための具
体回路例を示してある。
FIG. 1 shows a charging pattern using the V taper method, and FIG. 2 shows a specific circuit example for obtaining the charging characteristics shown in FIG. 1.

第1図において横軸には充電時間を、縦軸には
バツテリーの端子電圧と充電電流とを示してあ
る。充分に放電されたバツテリーをVテーパー方
式で充電した場合、充電電流は第1図にiで示す
変化を示し、バツテリーの端子電圧はυで示す変
化を示す。
In FIG. 1, the horizontal axis shows charging time, and the vertical axis shows battery terminal voltage and charging current. When a sufficiently discharged battery is charged using the V taper method, the charging current shows a change shown by i in FIG. 1, and the terminal voltage of the battery shows a change shown by υ.

充電初期の時間t0〜t1の期間は、バツテリー容
量1Cに相当する比較的大きな電流で定電流充電
される。この時バツテリーの端子電圧は充電が進
むにつれて徐々に上昇し、充電容量が0.7C近傍に
達すると端子電圧は急激に増加する。この状態で
引続き1C前後の大電流で充電を継続させた場合、
ガスの発生による電池内部の圧力及び電池温度の
急激な増加をきたす。密閉形NiCd電池には通常
安全弁が装着されているため、万一内圧が異常に
上昇しても破裂することはない。しかし、一度安
全弁が作動してガスを放出した場合、電池の容量
は劣化する。また、大電流による連続過充電は異
常な温度上昇、水素ガスの引火などによる破裂も
あり得るため、無理な使用方法は絶対に避ける必
要がある。
During the period from time t 0 to t 1 at the initial stage of charging, constant current charging is performed with a relatively large current corresponding to the battery capacity of 1C. At this time, the terminal voltage of the battery gradually increases as charging progresses, and when the charging capacity reaches around 0.7C, the terminal voltage increases rapidly. If you continue charging with a large current of around 1C in this state,
Gas generation causes a sudden increase in the pressure and temperature inside the battery. Sealed NiCd batteries are usually equipped with a safety valve, so they will not explode even if the internal pressure rises abnormally. However, once the safety valve is activated and releases gas, the battery's capacity deteriorates. In addition, continuous overcharging due to large currents can cause abnormal temperature rises and explosions due to ignition of hydrogen gas, so it is absolutely necessary to avoid using the battery in an unreasonable manner.

電池の充電完了を検出する因子としては電圧、
温度、内圧の3つに限定される。内圧の検出には
圧力の検出素子が必要になり、安価に検出する方
式はまだ実現されていない。一般に広く用いられ
ている方式は電圧検出方式であり、この方式に加
えて温度検出方式が併用される。この時の温度検
出の目的は、周囲温度の変化に応じて電圧の検出
レベルを変化させるためである。温度検出方式は
本発明の主旨とは異なるため、ここでは詳細な説
明は省略する。
The factors that detect the completion of battery charging are voltage,
It is limited to three things: temperature and internal pressure. Detection of internal pressure requires a pressure detection element, and an inexpensive detection method has not yet been realized. A generally widely used method is a voltage detection method, and in addition to this method, a temperature detection method is also used. The purpose of temperature detection at this time is to change the voltage detection level in accordance with changes in ambient temperature. Since the temperature detection method is different from the gist of the present invention, detailed explanation will be omitted here.

第1図において、バツテリーの端子電圧が制御
開始電圧υcに達した点、すなわち時間t1の時点以
後、時間t2までの間は充電電流をCR放電曲線に
沿つた形で徐々に減少させる。制御開始電圧υc
は電池の内部圧力及び電池の温度が異常に上昇し
ない安全な電圧からさらに多少の余裕をもつた電
圧に設定する。CR放電曲線は、急峻にすると満
充電になるまでに多くの時間がかかり、あまり緩
慢にすると、t1以降の充電電流によつてバツテリ
ーの端子電圧が制御開始電圧以上に上昇すること
になる。従つて、CR放電曲線はt1以降のバツテ
リー端子電圧が制御開始電圧以下になり、且つ、
できるだけ緩慢な曲線になるように設定される。
In FIG. 1, from the point at which the terminal voltage of the battery reaches the control start voltage υc, that is, from time t1 until time t2 , the charging current is gradually decreased along the CR discharge curve. Control start voltage υc
is set to a voltage that has some margin from a safe voltage that does not cause the internal pressure of the battery or the temperature of the battery to rise abnormally. If the CR discharge curve is made steep, it will take a long time to reach full charge, and if it is made too slow, the terminal voltage of the battery will rise above the control start voltage due to the charging current after t1 . Therefore, the CR discharge curve shows that the battery terminal voltage after t 1 is below the control start voltage, and
The curve is set to be as slow as possible.

時間t2以降の充電電流は、長時間の連続充電を
行なつても電池に異常をきたさない0.1C以下の電
流値に説明する。
The charging current after time t2 is set to a current value of 0.1C or less, which will not cause any abnormality to the battery even if it is continuously charged for a long time.

以上の説明のごとく充電電流を設定すれば、比
較的短時間に、且つ安全に急速充電が可能であ
る。次に第2図を用いて、第1図の充電パターン
を実現する具体回路例について説明する。
If the charging current is set as explained above, rapid charging can be performed in a relatively short time and safely. Next, a specific circuit example for realizing the charging pattern shown in FIG. 1 will be explained using FIG. 2.

第2図において、1は充電されるべきバツテリ
ーを示し、例えば10個のバツテリーが直列に接続
されている。2は定電流充電回路であり、第1図
に示した時間t0〜t1の間バツテリーを定電流で充
電する。定電流充電回路2は例えば演算増幅器で
構成される周知の回路であり、バツテリー1に流
れる電流を、比較的低い値(例えば1Ω)をもつ
抵抗R7の電圧降下として検出し、b点の電圧値
とc点の基準電圧値とが等しくなるように充電電
流を制御する。トランジスタQ1は充電初期t0〜t1
の期間はOFF状態である。従つて、c点の基準
電圧は抵抗R2とR3との分割比で決定されたd点
の電位からダイオードD1の電圧降下を引いた値
となる。
In FIG. 2, 1 indicates a battery to be charged; for example, 10 batteries are connected in series. 2 is a constant current charging circuit, which charges the battery with a constant current during the time t0 to t1 shown in FIG. The constant current charging circuit 2 is a well-known circuit composed of, for example, an operational amplifier, and detects the current flowing through the battery 1 as a voltage drop across a resistor R7 having a relatively low value (for example, 1Ω), and detects the voltage at point b. The charging current is controlled so that the value and the reference voltage value at point c become equal. Transistor Q 1 is charged initially from t 0 to t 1
It is in the OFF state during the period. Therefore, the reference voltage at point c is a value obtained by subtracting the voltage drop across diode D1 from the potential at point d determined by the division ratio between resistors R2 and R3 .

第1の電圧検出回路3はバツテリーの端子電圧
を検出する回路であり、出力eには第1図に示し
た電圧特性υが出力される。第2の電圧検出回路
4はヒステリシス特性をもつたシユミツト回路で
あり、この回路4の出力fは時間t0〜t1の期間
Low電圧を出力する。従つて、トランジスタQ1
はOFF状態である。バツテリーの端子電圧eが
制御開始電圧υcに達した時、電圧検出回路2の
出力fはHigh電圧になり、トランジスタQ1
ON状態になる。この時、トランジスタQ1のコレ
クタ−エミツタ間の飽和電圧を零と仮定すれば、
d点の電位は抵抗R3とR4との並列抵抗値と、抵
抗R2との分割比で決定される。この時のd点の
電位は、定電流充電回路2の出力電流が0.1C程度
になるように設定される。すなわち、時間t2以降
の充電電流値を決定する。トランジスタQ1がON
した時間t1からt2までの間、d点の電位はc点の
電位より低くなる。なぜならば、d点の電位はト
ランジスタQ1がON状態になつた時、すぐに降下
するが、c点の電位はコンデンサC1に蓄積され
た電荷の量によつて決定され、すぐには降下しな
い。定電流充電回路2の入力インピーダンスをほ
ぼ無限大と仮定すれば、コンデンサC1に蓄積さ
れた電荷は抵抗R1を通じてのみ放電される。バ
ツテリーへの充電電流はc点の電位で決定される
ため、時間t1〜t2の間の充電電流はC1,R1の放電
特性に沿つた形で徐々に減少する。c点の電位が
d点の電位からダイオードD1の電圧降下分だけ
下がつた電位に達すれば、以後c点の電位は一定
となり、時間t2以降の電流値を設定することにな
る。
The first voltage detection circuit 3 is a circuit that detects the terminal voltage of the battery, and outputs the voltage characteristic υ shown in FIG. 1 as an output e. The second voltage detection circuit 4 is a Schmitt circuit with hysteresis characteristics, and the output f of this circuit 4 is generated during the period t0 to t1 .
Outputs low voltage. Therefore, transistor Q 1
is in the OFF state. When the terminal voltage e of the battery reaches the control start voltage υc, the output f of the voltage detection circuit 2 becomes High voltage, and the transistor Q1
It becomes ON state. At this time, assuming that the saturation voltage between the collector and emitter of transistor Q1 is zero,
The potential at point d is determined by the parallel resistance value of resistors R 3 and R 4 and the division ratio of resistor R 2 . The potential at point d at this time is set so that the output current of constant current charging circuit 2 is approximately 0.1C. That is, the charging current value after time t2 is determined. Transistor Q 1 is ON
During the period from time t 1 to t 2 , the potential at point d becomes lower than the potential at point c. This is because the potential at point d drops immediately when transistor Q 1 turns on, but the potential at point c is determined by the amount of charge accumulated in capacitor C 1 and does not drop immediately. do not. Assuming that the input impedance of the constant current charging circuit 2 is almost infinite, the charge accumulated in the capacitor C1 is discharged only through the resistor R1 . Since the charging current to the battery is determined by the potential at point c, the charging current between time t 1 and t 2 gradually decreases in accordance with the discharge characteristics of C 1 and R 1 . When the potential at point c reaches a potential lower than the potential at point d by the voltage drop of the diode D1 , the potential at point c becomes constant from then on, and the current value after time t2 is set.

なお、時間t1以降のバツテリーの端子電圧は、
制御開始電圧υcから一定量下がつた電位で安定
する。この時、第2電圧検出回路4の出力fが再
びLow電位にならないよう、この回路4にはヒ
ステリシス特性をもたせてあり、出力fがLow
電位になるための入力のスレツシユレベルは、例
えば、第1図に示すυhの電位に設定してある。
Note that the battery terminal voltage after time t1 is
It stabilizes at a potential that is a certain amount lower than the control start voltage υc. At this time, this circuit 4 is provided with a hysteresis characteristic so that the output f of the second voltage detection circuit 4 does not become Low again.
The input threshold level for reaching the potential is set, for example, to the potential υh shown in FIG.

以上がVテーパー方式の充電パターン、及び具
体回路例である。この方式は比較的簡単な回路構
成で連続した充電電流を扱うことができること、
CR放電特性を利用して効果的に充電時間を短縮
できることなどの利点をもつが、現回路方式では
電池の再充電の点において不備であつた。
The above is the charging pattern and specific circuit example of the V taper method. This method can handle continuous charging current with a relatively simple circuit configuration.
Although it has the advantage of being able to effectively shorten charging time by utilizing the CR discharge characteristics, the current circuit method is inadequate in terms of recharging the battery.

第1図に示したCR放電曲線は、既に説明した
ように、急峻にすると満充電になるまでに多くの
時間がかかり、あまり緩慢にするとt1以降のバツ
テリーの端子電圧が制御開始電圧以上に上昇する
ことになるため、t1以降のバツテリーの端子電圧
が制御開始電圧以下になり、且つ、できるだけ緩
慢な曲線になるように設定されている。しかし、
t1以降の充電電流とバツテリーの端子電圧との関
係は、それまでのバツテリーの充電履歴に関連し
て変化する。例えば1セル当り1.0V程度までに
十分放電させたバツテリーを再充電する場合に
は、第1図に示したような充電パターンをとる
が、少量の放電しか行なつていないもの、もしく
は満充電状態のバツテリーを強制的に再充電させ
た場合には、第3図に実線で示す充電パターンと
なる。
As already explained, if the CR discharge curve shown in Figure 1 is made steep, it will take a long time to reach full charge, and if it is made too slow, the terminal voltage of the battery after t1 will exceed the control start voltage. Therefore, the terminal voltage of the battery after t1 is set to be less than the control start voltage, and the curve is set to be as gradual as possible. but,
The relationship between the charging current and the terminal voltage of the battery after t 1 changes in relation to the charging history of the battery up to that point. For example, when recharging a battery that has been fully discharged to about 1.0V per cell, the charging pattern shown in Figure 1 is used, but if the battery has only a small amount of discharge or is in a fully charged state. When the battery is forcibly recharged, the charging pattern shown by the solid line in FIG. 3 is obtained.

第3図において、時間t0において強制的に再充
電が開始されたバツテリーの端子電圧は急激に上
昇し、短時間にて制御開始電圧υcに達する。こ
の時点で前述の第2の電圧検出回路4が作動し、
充電電流は実線i1で示すCR放電曲線に沿つて減
少する。しかし、満充電に近いバツテリーを再充
電させた場合、十分に放電されたバツテリーを効
率良く充電するCR放電曲線i1は緩慢すぎるため、
バツテリー端子電圧はすぐには下降せず、実線
で示すように変化する。この時、バツテリー端
子電圧は安全電圧を越えて上昇し、電池の内部圧
力も増加する。その結果安全弁が作動し、電池容
量を劣化させることになる。満充電に近いバツテ
リーを再充電させる場合には、破線i2で示す急峻
なCR放電曲線を用いれば良く、この時の端子電
圧の変化は破線 となり、制御開始電圧を越え
ない特性を得ることができる。
In FIG. 3, the terminal voltage of the battery forcibly started to be recharged at time t 0 rises rapidly and reaches the control start voltage υc in a short time. At this point, the aforementioned second voltage detection circuit 4 is activated,
The charging current decreases along the CR discharge curve shown by the solid line i1 . However, when recharging a battery that is nearly fully charged, the CR discharge curve i 1 , which efficiently charges a fully discharged battery, is too slow.
The battery terminal voltage does not drop immediately, and the solid line
It changes as shown in 1 . At this time, the battery terminal voltage increases beyond the safe voltage, and the internal pressure of the battery also increases. As a result, the safety valve will operate and the battery capacity will deteriorate. When recharging a battery that is close to fully charged, it is sufficient to use the steep CR discharge curve shown by the broken line i2 , and the change in terminal voltage at this time will be as shown by the broken line, making it possible to obtain characteristics that do not exceed the control start voltage. can.

しかし、充電の履歴によつてCR放電曲線を変
えることは容易ではない。このため、従来の充電
回路は、前述したごとく、電圧検出回路2にヒス
テリシス特性をもたせ、満充電に近いバツテリー
に対しては、大電流で再充電を行なわない構成を
とつていたが、この方法は実際にバツテリーを使
用する側にとつては不便であつた。なぜならば、
実際に機器を操作する場合、バツテリーが十分放
電しきるまで機器を操作する場合もあるが、適当
な時間機器を操作した後、次の操作に備えてバツ
テリーを再充電しておく必要性も頻繁に生じるか
らである。
However, it is not easy to change the CR discharge curve depending on the charging history. For this reason, as mentioned above, conventional charging circuits have a configuration in which the voltage detection circuit 2 has a hysteresis characteristic, and a battery that is nearly fully charged is not recharged with a large current. This method was inconvenient for those who actually use batteries. because,
When actually operating equipment, there are times when the equipment is operated until the battery is fully discharged, but after operating the equipment for a suitable period of time, it is often necessary to recharge the battery in preparation for the next operation. This is because it occurs.

本発明は簡単な回路を付加することによつて、
過去の放電量に関係なく再充電が可能なこと、過
充電防止回路を兼用できること、制御開始電圧を
検出後、充電残量に応じて自動的に充電電流を減
少させ、以後CR放電曲線に沿つて効率の良い充
電を行なうことができること、などの特徴を有す
る。
By adding a simple circuit, the present invention
It can be recharged regardless of the past discharge amount, it can also be used as an overcharge prevention circuit, and after detecting the control start voltage, it automatically reduces the charging current according to the remaining charge amount, and then follows the CR discharge curve. It has characteristics such as being able to perform charging with high efficiency.

以下、本発明の具体例について説明する。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.

第4図には本発明の具体回路例を示す。第4図
に示す回路は、第2図に示した回路に新たに波線
で囲む回路ブロツク6、すなわち、第3の電圧検
出回路5とトランジスタQ2の部分を付加したも
のである。図中第2図と同一記号のものは同一の
機能を有する。
FIG. 4 shows a specific circuit example of the present invention. The circuit shown in FIG. 4 is the circuit shown in FIG. 2 with the addition of a circuit block 6 surrounded by a dotted line, that is, a third voltage detection circuit 5 and a transistor Q2 . Components with the same symbols as in FIG. 2 have the same functions.

第3の電圧検出回路5はヒステリシス特性をも
たない電圧検出回路であり、電圧検出回路3の出
力電圧が一定の設定電圧値以上のレベルであれば
High電圧を、以下であればLow電圧を出力する。
この設定電圧値は前述の制御開始電圧よりもわず
かに高く、且つ、電池の内部圧力が異常に上昇す
ることのない安全電圧に設定する。バツテリーの
端子電圧が安全電圧以下の時、第3の電圧検出回
路5の出力gはLow電圧を発生しトランジスタ
Q2はOFF状態である。端子電圧が安全電圧を越
える時には、出力gはHigh電圧となりトランジ
スタQ2はON状態になる。
The third voltage detection circuit 5 is a voltage detection circuit without hysteresis characteristics, and if the output voltage of the voltage detection circuit 3 is at a level equal to or higher than a certain set voltage value,
Outputs High voltage, and if it is below, outputs Low voltage.
This set voltage value is set to a safe voltage that is slightly higher than the above-mentioned control start voltage and does not cause the internal pressure of the battery to rise abnormally. When the terminal voltage of the battery is below the safe voltage, the output g of the third voltage detection circuit 5 generates a low voltage and the transistor
Q 2 is in the OFF state. When the terminal voltage exceeds the safe voltage, the output g becomes a high voltage and the transistor Q2 is turned on.

以上の動作を行なう回路ブロツク6を付加した
時の充電パターンについて説明する。
A charging pattern when the circuit block 6 that performs the above operation is added will be explained.

第5図は満充電に近いバツテリーを強制的に再
充電状態にした時の充電パターンである。強制的
に再充電させる方法は、第2の電圧検出回路4の
ヒステリシス特性を解除させる方法をとれば良
い。この方法はバツテリーを充電器にセツトした
時自動的に行なつても良く、手動の再充電スイツ
チを設けても良い(図示せず)。第5図において、
時間t0から再充電を行なつた場合、バツテリーは
定格容量1C近傍の大きな充電電流i3で充電され
る。この間バツテリーの端子電圧は急激に増大
し、時間t1において制御開始電圧υcに達する。こ
の時、第4図に示す第2の電圧検出回路4が作動
し、t1〜t3の間CR放電特性に沿つて減少する。時
間t3はバツテリー端子電圧が前述の安全電圧υsに
達した時の時間である。本発明による第3の電圧
検出回路5が付加されていない場合には、時間t3
以降もCR放電曲線に沿つた比較的大きな充電電
流が流れるため、バツテリーの端子電圧は第5図
に破線で示すように上昇する。
FIG. 5 shows a charging pattern when a nearly fully charged battery is forced into a recharging state. A method for forcibly recharging may be a method of canceling the hysteresis characteristic of the second voltage detection circuit 4. This method may be performed automatically when the battery is placed in the charger, or a manual recharging switch may be provided (not shown). In Figure 5,
When recharging is performed from time t0 , the battery is charged with a large charging current i3 near the rated capacity of 1C. During this period, the terminal voltage of the battery increases rapidly and reaches the control start voltage υc at time t1 . At this time, the second voltage detection circuit 4 shown in FIG. 4 is activated, and the voltage decreases in accordance with the CR discharge characteristics between t1 and t3 . Time t3 is the time when the battery terminal voltage reaches the aforementioned safe voltage υs. If the third voltage detection circuit 5 according to the invention is not added, the time t 3
Since a relatively large charging current continues to flow along the CR discharge curve, the terminal voltage of the battery increases as shown by the broken line in FIG. 5.

しかし、本発明によれば、バツテリーの端子電
圧が安全電圧υsに達した時点で第3の電圧検出回
路5が作動し、トランジスタQ2がON状態とな
る。このため、コンデンサC1に蓄積された電荷
は抵抗R1に比べて比較的小さな抵抗R10、トラン
ジスタQ2を経て放電し、バツテリーへの充電電
流は第5図にi5で示す電流値まで減少する。充電
電流が減少してバツテリー端子電圧が安全電圧υs
より下がると、トランジスタQ2がOFFとなり、
充電電流はもとのC1,R1の放電曲線に従つて減
少する。電流値i5はバツテリーの端子電圧が安全
電圧υs以上にならない状態での最大の電流値であ
り、再充電前のバツテリーの充電残量に応じて異
なる。本発明によれば、第4図に示す回路ブロツ
ク6を付加することにより、この電流値i5の値を
自動的に決定することができる。なぜならば、回
路ブロツク6内のトランジスタQ2は、バツテリ
ーの端子電圧が安全電圧vsに達した時点でON状
態になり、コンデンサC1に蓄積された電荷を放
電する。トランジスタQ2のオン抵抗を無視すれ
ば、この時の放電曲線は抵抗R10とコンデンサC1
とで決まる放電曲線である。この放電曲線を、第
5図では時間t3上の直線の電流変化として示して
あるが、実際には所定の短い時間を有する。コン
デンサC1に蓄積された電荷を抵抗R10を介して放
電することにより、充電電流は時間と共に急激に
減少する。そして充電電流の減少に伴なつて、バ
ツテリーの端子電圧も変化する。もし充電電流
が、バツテリーの端子電圧が安全電圧vs以上にな
らない最大の電流値i5の値よりも大きければ、バ
ツテリーの端子電圧は安全電圧vsよりもさらに高
くなるため、トランジスタQ2はオン状態のまま
であり、電流値はさらに減少する。電流値がi5
示す値まで減少すればトランジスタQ2はOFF状
態になり、以降充電電流はi6で示すようにC1,R1
で決まる放電曲線に沿つて変化する。i5の値は再
充電前のバツテリーの充電残量に応じて異なる。
なぜならば、充電する電流値が一定の時、バツテ
リーの端子電圧の変化はバツテリーの充電残量に
応じて変化する。つまり充電残量が多ければ端子
電圧は急激に上昇し、少なければ端子電圧は緩慢
な変化を示す。端子電圧が急激に上昇する時に、
C1,R10で決定される放電曲線に沿つて充電電流
値を減少させても、端子電圧はごく微小の値だけ
安全電圧vsの値よりも大きくなる。このため、端
子電圧がvsの値以下になるまでには所定の時間を
要し、この時間は緩慢な端子電圧変化を示すバツ
テリーが同様の動作にて必要とする時間よりも長
い。そしてこの時間はトランジスタQ2をON状態
に保つ時間すなわち、コンデンサC1を放電する
時間に相当するため、結果的に電流i5の値として
現われる。従つて、本発明で示す回路ブロツク6
を付加することにより、電流値i5は残留充電量に
応じて自動的に設定されることになる。
However, according to the present invention, when the terminal voltage of the battery reaches the safe voltage υs, the third voltage detection circuit 5 is activated and the transistor Q2 is turned on. Therefore, the charge accumulated in the capacitor C1 is discharged through the resistor R10 , which is relatively small compared to the resistor R1 , and the transistor Q2 , and the charging current to the battery reaches the current value shown by i5 in Figure 5. Decrease. The charging current decreases and the battery terminal voltage drops to the safe voltage υs.
When the voltage drops below this level, transistor Q 2 turns OFF,
The charging current decreases according to the original discharge curve of C 1 and R 1 . The current value i5 is the maximum current value in a state where the terminal voltage of the battery does not exceed the safe voltage υs, and varies depending on the remaining charge level of the battery before recharging. According to the present invention, by adding the circuit block 6 shown in FIG. 4, the value of this current value i5 can be automatically determined. This is because the transistor Q2 in the circuit block 6 turns on when the terminal voltage of the battery reaches the safe voltage vs , discharging the charge accumulated in the capacitor C1 . If we ignore the on-resistance of transistor Q 2 , the discharge curve in this case is the resistance R 10 and capacitor C 1
The discharge curve is determined by Although this discharge curve is shown as a linear current change over time t3 in FIG. 5, it actually has a predetermined short time. By discharging the charge accumulated in the capacitor C 1 through the resistor R 10 , the charging current decreases rapidly over time. As the charging current decreases, the terminal voltage of the battery also changes. If the charging current is larger than the maximum current value i 5 at which the battery terminal voltage does not exceed the safe voltage v s , the battery terminal voltage will be even higher than the safe voltage v s , so the transistor Q 2 will It remains on and the current value further decreases. When the current value decreases to the value shown by i 5 , transistor Q 2 becomes OFF, and from then on the charging current changes to C 1 , R 1 as shown by i 6 .
It changes along the discharge curve determined by . The value of i5 varies depending on the remaining charge in the battery before recharging.
This is because when the charging current value is constant, the terminal voltage of the battery changes depending on the remaining charge level of the battery. In other words, if there is a large amount of remaining charge, the terminal voltage will rise rapidly, and if there is little, the terminal voltage will change slowly. When the terminal voltage rises suddenly,
Even if the charging current value is decreased along the discharge curve determined by C 1 and R 10 , the terminal voltage becomes larger than the safe voltage vs by a very small value. Therefore, it takes a predetermined time for the terminal voltage to become equal to or less than the value of VS , and this time is longer than the time required for a similar operation by a battery that exhibits a slow terminal voltage change. Since this time corresponds to the time to keep the transistor Q2 in the ON state, that is, the time to discharge the capacitor C1 , it appears as the value of the current i5 . Therefore, the circuit block 6 shown in the present invention
By adding , the current value i 5 is automatically set according to the remaining charge amount.

時間t3以降はバツテリーの端子電圧は次第に減
少する。第3の電圧検出回路5はヒステリシス特
性をもたないため、バツテリー端子電圧が安全電
圧υsより下がれば、その出力gはLow電圧とな
り、トランジスタQ2はOFF状態となる。すなわ
ち回路ブロツク6は付加されていない状態と等価
である。
After time t3 , the battery terminal voltage gradually decreases. Since the third voltage detection circuit 5 does not have hysteresis characteristics, if the battery terminal voltage falls below the safe voltage υs, its output g becomes a Low voltage and the transistor Q 2 becomes OFF. In other words, this is equivalent to the state in which the circuit block 6 is not added.

このため、t3〜t2の間の充電電流はC1,R1で決
定される放電曲線に従つて次第に減少する。この
ことは、バツテリーの端子電圧が安全電圧υsを越
えた時、充電電流を零にする方法や極減させる方
法に比べて、効率良く充電を持続させることがで
きることを示している。時間t2以後は、前述のご
とく0.1C以下の定電流で充電が行なわれる。
Therefore, the charging current between t3 and t2 gradually decreases according to the discharge curve determined by C1 and R1 . This shows that when the terminal voltage of the battery exceeds the safe voltage υs, charging can be sustained more efficiently than when the charging current is reduced to zero or extremely reduced. After time t2 , charging is performed at a constant current of 0.1C or less, as described above.

第6図は充電残量の異なるバツテリーを、本発
明による回路を付加した充電器で再充電した時の
t3近傍の充電パターンを示してある。十分に放電
されたバツテリーを再充電した場合には、バツテ
リーの端子電圧は制御開始電圧υc以後、破線で
示すυ8のごとく減少し、この時の充電電流はi8
示すようにCR放電曲線に沿つて減少する。満充
電に近いバツテリーを再充電した場合には、バツ
テリーの端子電圧は安全電圧υsまで上昇し、再充
電前の充電残量に応じてi9、もしくはi10で示すよ
うな充電電流の特性を得ることになる。
Figure 6 shows when batteries with different remaining charge levels are recharged using a charger equipped with the circuit according to the present invention.
The charging pattern near t 3 is shown. When a sufficiently discharged battery is recharged, the terminal voltage of the battery decreases as shown by the broken line υ 8 after the control start voltage υc, and the charging current at this time follows the CR discharge curve as shown by i 8 . decreases along. When a battery that is nearly fully charged is recharged, the terminal voltage of the battery rises to the safe voltage υs, and the charging current characteristic is expressed as i 9 or i 10 depending on the remaining charge before recharging. You will get it.

以上の説明で明らかなように、本発明によれば
バツテリー端子電圧が安全電圧に達した時、充電
電流を決定するコンデンサに蓄積された電荷を放
電させる構成をとるため、バツテリーの過充電の
防止ができること、バツテリーの端子電圧が安全
電圧に達した時、再充電前の充電残量に応じて自
動的に充電電流を減少させることができるため、
放電量に関係なく再充電が可能なこと、安全電圧
を検出し、充電電流を一度減少させた後の充電電
流はCR放電曲線に従つて減少するため、再充電
時にも効率の良い充電ができること、などの利点
を有する。
As is clear from the above explanation, according to the present invention, when the battery terminal voltage reaches a safe voltage, the charge accumulated in the capacitor that determines the charging current is discharged, thereby preventing overcharging of the battery. When the battery terminal voltage reaches a safe voltage, the charging current can be automatically reduced according to the remaining charge before recharging.
Recharging is possible regardless of the amount of discharge, and after detecting a safe voltage and once reducing the charging current, the charging current decreases according to the CR discharge curve, so efficient charging is possible even when recharging. , and other advantages.

なお、ここではバツテリーの温度補償について
の説明は省略したが、温度により抵抗値の変化す
るサーミスタ等の素子を用いてバツテリーの温度
上昇を検出し、電圧検出回路4及び5のスレツシ
ユレベル、すなわち、制御開始電圧や安全電圧の
レベルを変化させることは、従来の電圧検出法と
同様に適宜行なわれても良く、本発明の主旨に反
するものではない。
Although an explanation of temperature compensation for the battery has been omitted here, the temperature rise of the battery is detected using an element such as a thermistor whose resistance value changes depending on the temperature, and the threshold level of the voltage detection circuits 4 and 5, i.e. Changing the level of the control start voltage or the safety voltage may be performed as appropriate in the same manner as in the conventional voltage detection method, and does not go against the spirit of the present invention.

また、これまでの説明では、コンデンサに蓄積
された電荷を放電させる時定数回路を用いた具体
回路例について説明してきたが、コンデンサに電
荷を蓄積させる時定数回路を用いても、同様の結
果が得られることは明らかであろう。
In addition, in the explanation so far, we have explained a specific example of a circuit using a time constant circuit that discharges the charge accumulated in a capacitor, but the same result can be obtained even if a time constant circuit that causes charge to accumulate in a capacitor is used. It's obvious what you'll get.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はVテーパ方式による充電パターンを示
す図、第2図は従来のVテーパ方式を実現するた
めの具体回路図、第3図は再充電時におけるバツ
テリー端子電圧と充電電流との関係を示す図、第
4図は本発明による充電回路の一実施例を示す
図、第5図は本発明による充電回路を用いた時の
充電パターン図、第6図は充電残量の異なるバツ
テリーを再充電した時の各充電電流特性図であ
る。 1……バツテリー、2……定電流充電回路、
3,4,5……電圧検出回路。
Figure 1 shows a charging pattern using the V taper method, Figure 2 is a specific circuit diagram for realizing the conventional V taper method, and Figure 3 shows the relationship between battery terminal voltage and charging current during recharging. FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the charging circuit according to the present invention, FIG. 5 is a charging pattern diagram when using the charging circuit according to the present invention, and FIG. It is each charging current characteristic diagram when charging. 1...Battery, 2...Constant current charging circuit,
3, 4, 5... Voltage detection circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 定電圧回路と時定数回路とで構成された電圧
設定回路と、該電圧設定回路の出力電圧に応じた
充電電流を供給する充電回路と、電池電圧検出回
路及び前記時定数回路の時定数切換え回路とで構
成された二次電池充電器であつて、充電初期には
前記定電圧回路で設定された比較的大きな一定電
流で二次電池を充電し、該二次電池の電圧が第1
の設定電圧に達した時に、前記充電回路に入力す
る電圧を定電圧回路から時定数回路に切換えると
共に、前記時定数回路の出力電圧を第1の放電曲
線に沿つて減少させ、前記二次電池の電圧が前記
第1の設定電圧よりは高い第2の設定電圧以上で
ある時にのみ、前記時定数回路の時定数をより短
い時定数に切換え、前記時定数回路の出力電圧を
第2の放電曲線に沿つて減少させることを特徴と
した二次電池充電器。
1. A voltage setting circuit composed of a constant voltage circuit and a time constant circuit, a charging circuit that supplies a charging current according to the output voltage of the voltage setting circuit, a battery voltage detection circuit, and a time constant switching of the time constant circuit. A secondary battery charger is a secondary battery charger configured with a circuit, and in the initial stage of charging, the secondary battery is charged with a relatively large constant current set by the constant voltage circuit, and the voltage of the secondary battery is
When the set voltage of the secondary battery is reached, the voltage input to the charging circuit is switched from the constant voltage circuit to the time constant circuit, and the output voltage of the time constant circuit is decreased along the first discharge curve. The time constant of the time constant circuit is switched to a shorter time constant, and the output voltage of the time constant circuit is changed to a second discharge voltage only when the voltage of A secondary battery charger characterized by decreasing power along a curve.
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