JPH0681427B2 - 充電器の制御回路 - Google Patents
充電器の制御回路Info
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- JPH0681427B2 JPH0681427B2 JP61035623A JP3562386A JPH0681427B2 JP H0681427 B2 JPH0681427 B2 JP H0681427B2 JP 61035623 A JP61035623 A JP 61035623A JP 3562386 A JP3562386 A JP 3562386A JP H0681427 B2 JPH0681427 B2 JP H0681427B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- temperature
- battery
- output
- sample
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/90—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/971—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
- H02J7/975—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
- H02J7/977—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S320/00—Electricity: battery or capacitor charging or discharging
- Y10S320/13—Fault detection
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、Ni-Cd電池のような２次電池を充電し、その
電池の温度上昇率を測定して充電制御を行なう充電器の
制御回路に関するものである。
電池の温度上昇率を測定して充電制御を行なう充電器の
制御回路に関するものである。
［背景技術］ 電池への充電は、電源からトランス等によって降圧され
た電圧は直流に整流され平滑化し、定電流回路によって
定電流化され、更にこの定電流化された電流はNi-Cd電
池のような２次電池にサイリスタ、トランジスタ等の充
電電流制御素子を通して充電されるものである。
た電圧は直流に整流され平滑化し、定電流回路によって
定電流化され、更にこの定電流化された電流はNi-Cd電
池のような２次電池にサイリスタ、トランジスタ等の充
電電流制御素子を通して充電されるものである。
急速充電では外部制御方式として電圧検出方式（電圧制
御充電方式、−ΔＶ制御充電方式、Ｖテーパ制御充電方
式）、温度検出方式等があるが、100％充電を達成する
ためには一般的に温度検出方式が良いとされている。
御充電方式、−ΔＶ制御充電方式、Ｖテーパ制御充電方
式）、温度検出方式等があるが、100％充電を達成する
ためには一般的に温度検出方式が良いとされている。
温度検出方式には絶対温度検出方式があり、周囲温度如
何にかかわらずある一定値で温度制御されるため、例え
ば、低温（０℃）から充電され、60℃で充電制御される
場合と、高温（40℃）から充電され、60℃で充電制御さ
れる場合とでは、温度差が０℃の場合60degであるのに
対し、40℃では20degである。この結果、０℃の場合電
池ストレスは大きく、充電時間が通常の倍近くかかるだ
けでなく、内圧が上昇してガス発生の危険が十分考えら
れる。
何にかかわらずある一定値で温度制御されるため、例え
ば、低温（０℃）から充電され、60℃で充電制御される
場合と、高温（40℃）から充電され、60℃で充電制御さ
れる場合とでは、温度差が０℃の場合60degであるのに
対し、40℃では20degである。この結果、０℃の場合電
池ストレスは大きく、充電時間が通常の倍近くかかるだ
けでなく、内圧が上昇してガス発生の危険が十分考えら
れる。
そこで、特公昭50-22213号公報に見られるような発明が
考えられている。この発明では、電池の温度と周囲の温
度の２種類の温度を検知して、この温度差によって制御
するため、絶対温度検出方式のように、周囲温度に関係
なく一定温度で制御されないため、例えば、低温の０℃
から20deg上がった時点あるいは40℃の高温でも20deg上
がった時点という具合に制御される。このため、低温時
のガス発生の心配はなくなる。しかし、この方式にも、
また絶対温度検出方式にも欠点がある。それは、電池が
大電流放電された場合に温度が上がっていてそのまま充
電を開始すると、一定温度以上に達している場合にも制
御してしまうことが考えられる。このような方式では、
一旦制御してしまうと出力はラッチされてしまうため、
温度が下がっても自動的に再スタートできないことが多
い。従って、ユーザーにはこのことがわからないため、
充電不足のクレームが発生することも考えられる。
考えられている。この発明では、電池の温度と周囲の温
度の２種類の温度を検知して、この温度差によって制御
するため、絶対温度検出方式のように、周囲温度に関係
なく一定温度で制御されないため、例えば、低温の０℃
から20deg上がった時点あるいは40℃の高温でも20deg上
がった時点という具合に制御される。このため、低温時
のガス発生の心配はなくなる。しかし、この方式にも、
また絶対温度検出方式にも欠点がある。それは、電池が
大電流放電された場合に温度が上がっていてそのまま充
電を開始すると、一定温度以上に達している場合にも制
御してしまうことが考えられる。このような方式では、
一旦制御してしまうと出力はラッチされてしまうため、
温度が下がっても自動的に再スタートできないことが多
い。従って、ユーザーにはこのことがわからないため、
充電不足のクレームが発生することも考えられる。
［発明の目的］ そこで電池の充電量を温度上昇の微分値でとらえ、周囲
温度や電池温度に関係なく電池を100％充電できるよう
にした充電器の制御回路がある。
温度や電池温度に関係なく電池を100％充電できるよう
にした充電器の制御回路がある。
この充電器の制御回路を図面により説明する。第２図は
充電回路全体のブロック図を示すものであり、電源１か
らの電圧はトランス等からなる降圧回路２により降圧さ
れ、さらに降圧された電圧は整流回路３により直流に整
流されて平滑回路４により平滑される。平滑された電圧
は定電流回路５を介して定電流化され、サイリスタ、ト
ランジスタ等の充電電流制御素子６を通してNi-Cd電池
のような２次電池８を充電する。この電池８を充電する
際に、ΔＴ制御回路７により電池８の充電量を温度上昇
の微分値でとらえ、周囲温度や電池温度に関係なく電池
８を100％充電できるようにしている。このΔＴ制御回
路７が本回路の主要部分であり、以下に詳述する。
充電回路全体のブロック図を示すものであり、電源１か
らの電圧はトランス等からなる降圧回路２により降圧さ
れ、さらに降圧された電圧は整流回路３により直流に整
流されて平滑回路４により平滑される。平滑された電圧
は定電流回路５を介して定電流化され、サイリスタ、ト
ランジスタ等の充電電流制御素子６を通してNi-Cd電池
のような２次電池８を充電する。この電池８を充電する
際に、ΔＴ制御回路７により電池８の充電量を温度上昇
の微分値でとらえ、周囲温度や電池温度に関係なく電池
８を100％充電できるようにしている。このΔＴ制御回
路７が本回路の主要部分であり、以下に詳述する。
ところで、第３図はΔＴ制御回路７により制御するΔ制
御方式の制御状態のグラフを示すものであり、横軸に時
間ｔ及び充電電気量％をとり、縦軸に電池電圧及び電池
温度をとっている。第３図からわかるように、充電開始
直後から100％充電電気量まではほとんど電池８の温度
上昇は見られないが、100％を過ぎると温度上昇は急激
に増加する。これを単位時間当たりの増加量を、ΔＴ＝
T/（Δｔ）として、ΔＴをある値に設定することによっ
て充電電流を制御する。このΔＴ制御方式のΔＴ制御回
路７のブロック図を第１図に示す。
御方式の制御状態のグラフを示すものであり、横軸に時
間ｔ及び充電電気量％をとり、縦軸に電池電圧及び電池
温度をとっている。第３図からわかるように、充電開始
直後から100％充電電気量まではほとんど電池８の温度
上昇は見られないが、100％を過ぎると温度上昇は急激
に増加する。これを単位時間当たりの増加量を、ΔＴ＝
T/（Δｔ）として、ΔＴをある値に設定することによっ
て充電電流を制御する。このΔＴ制御方式のΔＴ制御回
路７のブロック図を第１図に示す。
第１図はΔＴ制御方式のΔＴ制御回路７のブロック図を
示し、電池８の温度を温度センサーにより検出し、この
検出した温度に対応して電圧を出力する温度検出回路９
と、この温度検出回路９の出力をサンプル・ホールドす
るサンプル・ホールド回路10と、サンプル・ホールド回
路10と温度検出回路９からの出力を減算する減算増幅回
路11と、基準電圧発生回路13からの基準電圧と減算増幅
回路11の出力とを比較する比較回路12等から構成されて
いるものである。
示し、電池８の温度を温度センサーにより検出し、この
検出した温度に対応して電圧を出力する温度検出回路９
と、この温度検出回路９の出力をサンプル・ホールドす
るサンプル・ホールド回路10と、サンプル・ホールド回
路10と温度検出回路９からの出力を減算する減算増幅回
路11と、基準電圧発生回路13からの基準電圧と減算増幅
回路11の出力とを比較する比較回路12等から構成されて
いるものである。
第５図はΔＴ制御回路７の具体回路図を示し、温度検出
回路９は、ダイオードで構成した温度センサーDs、オペ
アンプＯP1、抵抗RS1〜RS3、ボリュームＶR1等から構成
されている。サンプル・ホールド回路10は、トランジス
タQ1、オペアンプＯP2、コンデンサCH1等から構成され
ている。また、サンプル・ホールド回路10にクロックパ
ルスを出力するクロック発生回路14は、クロック発生用
集積回路IC、外付け用の抵抗RT，RV、コンデンサCT，CV
等から構成してある。サンプル・ホールド回路10の出力
と温度検出回路９の出力が入力される減算増幅回路11
は、オペアンプＯP4，抵抗RM1〜RM4等から構成され、減
算増幅回路11の出力を積分する積分回路16は抵抗RDとコ
ンデンサCDから構成いされている。基準電圧発生回路13
は抵抗Rref、ボリュームＶR2、ツエナーダイオードDZ1
から構成され、また、比較回路12はコンパレータCOP1か
ら構成してある。比較回路12の出力をラッチするラッチ
回路15はナンドゲートＩC2,IC3、抵抗RLA、トランジス
タQ7等から構成されているものである。
回路９は、ダイオードで構成した温度センサーDs、オペ
アンプＯP1、抵抗RS1〜RS3、ボリュームＶR1等から構成
されている。サンプル・ホールド回路10は、トランジス
タQ1、オペアンプＯP2、コンデンサCH1等から構成され
ている。また、サンプル・ホールド回路10にクロックパ
ルスを出力するクロック発生回路14は、クロック発生用
集積回路IC、外付け用の抵抗RT，RV、コンデンサCT，CV
等から構成してある。サンプル・ホールド回路10の出力
と温度検出回路９の出力が入力される減算増幅回路11
は、オペアンプＯP4，抵抗RM1〜RM4等から構成され、減
算増幅回路11の出力を積分する積分回路16は抵抗RDとコ
ンデンサCDから構成いされている。基準電圧発生回路13
は抵抗Rref、ボリュームＶR2、ツエナーダイオードDZ1
から構成され、また、比較回路12はコンパレータCOP1か
ら構成してある。比較回路12の出力をラッチするラッチ
回路15はナンドゲートＩC2,IC3、抵抗RLA、トランジス
タQ7等から構成されているものである。
第４図はΔＴ制御回路７のタイムチャートを示し、同図
（ａ）は充電電気量を、同図（ｂ）は電池表面温度を、
同図（ｃ）は電池内圧を、同図（ｄ）はクロック出力
を、同図（ｅ）は第１図におけるＡ点の出力を、同図
（ｆ）は第１図におけるＢ点の出力を夫々示すものであ
る。
（ａ）は充電電気量を、同図（ｂ）は電池表面温度を、
同図（ｃ）は電池内圧を、同図（ｄ）はクロック出力
を、同図（ｅ）は第１図におけるＡ点の出力を、同図
（ｆ）は第１図におけるＢ点の出力を夫々示すものであ
る。
次に動作を説明する。電池８が第４図（ａ）に示すよう
に充電されていき、充電電気量が100％近くまでは電池
８の表面温度は上述したようにあまり上昇しない。一
方、温度検出回路９の温度センサーDSにより電池８の温
度を検出し、検出した温度は温度検出回路９により電圧
に変換される。この電圧はサンプル・ホールド回路10に
よってサンプル・ホールドされ、減算増幅回路11に入力
される。減算増幅回路11のもう一方の入力に温度検出回
路９の出力電圧が直接入力される。従って、サンプル・
ホールド回路10のホールド時すなわちt1時の電圧をVT1
とすると、t1間はこの電圧VT1のままとなり変化しな
い。一方、電池８は温度上昇しているため、温度検出回
路９の出力電圧はt1時間の間も変化する。t1時間後の電
圧をVT2とすると、減算増幅回路11の出力はΔVT＝VT2−
VT1となる。すなわち、クロック発生回路14からは、第
４図（ｄ）に示すようにサンプル・ホールド回路10にク
ロックパルスが出力され、サンプル・ホールド回路10で
はクロックパルス毎にサンプリングとホールドを繰り返
し、電池８の温度上昇率が少ない時は第４図（ｅ）に示
すように減算増幅回路11より大きな出力は出ない。従っ
て、この場合は、第４図（ｅ）の一点鎖線に示す基準電
圧Vrefつまり基準電圧発生回路13により形成される基準
電圧Vrefより減算増幅回路11より出力は生じない。この
時の比較回路12の出力は第４図（ｆ）に示すようにＨレ
ベルの信号が出力され、ラッチ回路15を介して電池８を
充電するように制御している。ここで、電池８の充電電
気量が100％近くになると、電池８の温度が急激に上昇
し、サンプル・ホールド回路10でホールドしている時の
電圧VT1より、温度検出回路９からの電圧VT2の方が大き
くなり、つまりΔVTの電圧が大きくなり、第４図（ｅ）
に示すように減算増幅回路11の出力電圧が基準電圧発生
回路13の基準電圧Vrefより大きくなるため（Vref＜Δ
VT）、第４図（ｆ）に示すように比較回路12の出力が反
転し、充電電流制御素子６を制御して電池８への充電を
停止することになる。このように、電池８の温度上昇を
微分値でとらえるために、周囲温度や電池温度に関係な
く電池８を安全に又確実に100％の充電電気量を確保す
ることができるものである。
に充電されていき、充電電気量が100％近くまでは電池
８の表面温度は上述したようにあまり上昇しない。一
方、温度検出回路９の温度センサーDSにより電池８の温
度を検出し、検出した温度は温度検出回路９により電圧
に変換される。この電圧はサンプル・ホールド回路10に
よってサンプル・ホールドされ、減算増幅回路11に入力
される。減算増幅回路11のもう一方の入力に温度検出回
路９の出力電圧が直接入力される。従って、サンプル・
ホールド回路10のホールド時すなわちt1時の電圧をVT1
とすると、t1間はこの電圧VT1のままとなり変化しな
い。一方、電池８は温度上昇しているため、温度検出回
路９の出力電圧はt1時間の間も変化する。t1時間後の電
圧をVT2とすると、減算増幅回路11の出力はΔVT＝VT2−
VT1となる。すなわち、クロック発生回路14からは、第
４図（ｄ）に示すようにサンプル・ホールド回路10にク
ロックパルスが出力され、サンプル・ホールド回路10で
はクロックパルス毎にサンプリングとホールドを繰り返
し、電池８の温度上昇率が少ない時は第４図（ｅ）に示
すように減算増幅回路11より大きな出力は出ない。従っ
て、この場合は、第４図（ｅ）の一点鎖線に示す基準電
圧Vrefつまり基準電圧発生回路13により形成される基準
電圧Vrefより減算増幅回路11より出力は生じない。この
時の比較回路12の出力は第４図（ｆ）に示すようにＨレ
ベルの信号が出力され、ラッチ回路15を介して電池８を
充電するように制御している。ここで、電池８の充電電
気量が100％近くになると、電池８の温度が急激に上昇
し、サンプル・ホールド回路10でホールドしている時の
電圧VT1より、温度検出回路９からの電圧VT2の方が大き
くなり、つまりΔVTの電圧が大きくなり、第４図（ｅ）
に示すように減算増幅回路11の出力電圧が基準電圧発生
回路13の基準電圧Vrefより大きくなるため（Vref＜Δ
VT）、第４図（ｆ）に示すように比較回路12の出力が反
転し、充電電流制御素子６を制御して電池８への充電を
停止することになる。このように、電池８の温度上昇を
微分値でとらえるために、周囲温度や電池温度に関係な
く電池８を安全に又確実に100％の充電電気量を確保す
ることができるものである。
ところで上記の充電器の制御回路では電池の充電量を温
度上昇の微分地でとらえ、周囲温度や電池温度に関係な
く電池を100％充電できるという特徴があるが、一つの
サンプル・ホールド回路10を設けているに過ぎないた
め、サンプルホールド値の更新が瞬時に行えず、連続し
た温度勾配値が得られず、充電制御不能期間が存在する
という問題がある。
度上昇の微分地でとらえ、周囲温度や電池温度に関係な
く電池を100％充電できるという特徴があるが、一つの
サンプル・ホールド回路10を設けているに過ぎないた
め、サンプルホールド値の更新が瞬時に行えず、連続し
た温度勾配値が得られず、充電制御不能期間が存在する
という問題がある。
本発明は、上述の点に鑑みて為されたもので、その目的
とするところは、サンプルホールド値の更新が瞬時に行
えて連続した温度勾配値が得られ、充電制御不能期間を
無くすことができる充電器の制御回路を提供するにあ
る。
とするところは、サンプルホールド値の更新が瞬時に行
えて連続した温度勾配値が得られ、充電制御不能期間を
無くすことができる充電器の制御回路を提供するにあ
る。
（構成） 本発明は、被充電用の２次電池の温度を計測して該温度
に対応した電圧を出力する温度検出回路と、温度検出回
路の出力をクロック発生回路のクロックパルスによりサ
ンプル・ホールドするサンプル・ホールド回路と、サン
プル・ホールド回路の出力より単位時間当たりの温度上
昇値に対応した信号を発生する減算増幅回路と、この減
算増幅回路の出力と予め設定した基準電圧とを比較して
減算増幅回路出力が大のときに出力信号を出す比較回路
とを備え、上記比較回路からの出力により上記２次電池
への充電を制御するようにした充電器の制御回路におい
て、サンプル・ホールド回路を２個で構成し、交互にサ
ンプリング状態にすることを特徴とするものである。
に対応した電圧を出力する温度検出回路と、温度検出回
路の出力をクロック発生回路のクロックパルスによりサ
ンプル・ホールドするサンプル・ホールド回路と、サン
プル・ホールド回路の出力より単位時間当たりの温度上
昇値に対応した信号を発生する減算増幅回路と、この減
算増幅回路の出力と予め設定した基準電圧とを比較して
減算増幅回路出力が大のときに出力信号を出す比較回路
とを備え、上記比較回路からの出力により上記２次電池
への充電を制御するようにした充電器の制御回路におい
て、サンプル・ホールド回路を２個で構成し、交互にサ
ンプリング状態にすることを特徴とするものである。
（実施例１） 本実施例は基本的には上述の充電器の制御回路に準ずる
構成を持つものであるが、図６に示すようにΔＴ制御回
路７において、サンプル・ホールド回路10a,10bを２つ
設け、また、減算増幅回路11と積分回路16との間に絶対
値回路17を設け、更に、電池温度保護回路18等を設けた
ものである。第７図は具体回路図を示すものであり、サ
ンプル・ホールド回路10aは上記実施例と同様に構成さ
れ、他方のサンプル・ホールド回路10bも同様に構成さ
れ、記号のみを異ならしめている。絶対値回路17は、オ
ペアンプＯP5,OP6、抵抗RA1〜RA5、ダイオードDA1，DA2
等から構成されている。電池温度保護回路18は基準電圧
発生回路19と比較回路20とから構成され、基準電圧発生
回路19は、ボリュームＶR3等からなり、比較回路20は、
コンパレータCOP2抵抗RC2、トランジスタQ5等から構成
してある。リセット回路21は、抵抗Ｒf2、コンデンサCf
等から構成してある。
構成を持つものであるが、図６に示すようにΔＴ制御回
路７において、サンプル・ホールド回路10a,10bを２つ
設け、また、減算増幅回路11と積分回路16との間に絶対
値回路17を設け、更に、電池温度保護回路18等を設けた
ものである。第７図は具体回路図を示すものであり、サ
ンプル・ホールド回路10aは上記実施例と同様に構成さ
れ、他方のサンプル・ホールド回路10bも同様に構成さ
れ、記号のみを異ならしめている。絶対値回路17は、オ
ペアンプＯP5,OP6、抵抗RA1〜RA5、ダイオードDA1，DA2
等から構成されている。電池温度保護回路18は基準電圧
発生回路19と比較回路20とから構成され、基準電圧発生
回路19は、ボリュームＶR3等からなり、比較回路20は、
コンパレータCOP2抵抗RC2、トランジスタQ5等から構成
してある。リセット回路21は、抵抗Ｒf2、コンデンサCf
等から構成してある。
第８図は本実施例のタイムチャートを示し、同図（ａ）
は電池８の充電電気量を、同図（ｂ）は電池表面温度
を、同図（ｃ）は電池内圧を、同図（ｄ）はクロック
の出力を、同図（ｅ）はクロック出力を、同図（ｆ）
は第６図のＣ点の波形を、同図（ｇ）は第６図のＤ点の
波形を夫々示すものである。
は電池８の充電電気量を、同図（ｂ）は電池表面温度
を、同図（ｃ）は電池内圧を、同図（ｄ）はクロック
の出力を、同図（ｅ）はクロック出力を、同図（ｆ）
は第６図のＣ点の波形を、同図（ｇ）は第６図のＤ点の
波形を夫々示すものである。
しかして、電池８の温度を温度センサーDSにて検出する
とともに、温度検出回路９により温度に対応した電圧に
変換して出力する。この出力電圧はサンプル・ホールド
回路10a,10bに第８図（ｄ）（ｅ）に示すようにクロッ
クパルスに同期して交互に入力される。すなわち、
t1時間はサンプル・ホールド回路10aがホールドし、他
方のサンプル・ホールド回路10bはサンプリングする。t
2時間ではこの逆でサンプル・ホールド回路10aはサンプ
リング、サンプル・ホールド回路10bはホールドする。
この２つの出力は減算増幅回路11に入り、上述のように
ΔVTを発生する。t1時間の状態を式に表すと、サンプル
・ホールド回路10aの出力をVT1とし、t1後のサンプル・
ホールド回路10bの出力をVT2とすると、減算増幅回路11
の出は、 ΔVT＝VT1−VT2 となる。t2ではこの逆で、ΔVT＝VT2−VT1となる。従っ
て、減算増幅回路11の出力はt1とt2時とでは、極性が反
転するため、絶対値回路17を通して整流するようにして
いる。この絶対値回路17の出力を積分回路16を介して比
較回路12に入力し、第８図（ｆ）に示すように、基準電
圧VrefとΔVTの関係が、Vref＜ΔVTとなれば、第８図
（ｇ）に示すように比較回路12は出力し、充電電流制御
素子６をオフせしめ、電池８への充電をスットプする。
従って、第１実施例のように、サンプリング時に休止期
間はないため、特に超急速充電時に連続で制御が可能と
なる。つまり、超急速充電時、休止期間に電池８が過充
電されず、劣化防止ができるものである。
とともに、温度検出回路９により温度に対応した電圧に
変換して出力する。この出力電圧はサンプル・ホールド
回路10a,10bに第８図（ｄ）（ｅ）に示すようにクロッ
クパルスに同期して交互に入力される。すなわち、
t1時間はサンプル・ホールド回路10aがホールドし、他
方のサンプル・ホールド回路10bはサンプリングする。t
2時間ではこの逆でサンプル・ホールド回路10aはサンプ
リング、サンプル・ホールド回路10bはホールドする。
この２つの出力は減算増幅回路11に入り、上述のように
ΔVTを発生する。t1時間の状態を式に表すと、サンプル
・ホールド回路10aの出力をVT1とし、t1後のサンプル・
ホールド回路10bの出力をVT2とすると、減算増幅回路11
の出は、 ΔVT＝VT1−VT2 となる。t2ではこの逆で、ΔVT＝VT2−VT1となる。従っ
て、減算増幅回路11の出力はt1とt2時とでは、極性が反
転するため、絶対値回路17を通して整流するようにして
いる。この絶対値回路17の出力を積分回路16を介して比
較回路12に入力し、第８図（ｆ）に示すように、基準電
圧VrefとΔVTの関係が、Vref＜ΔVTとなれば、第８図
（ｇ）に示すように比較回路12は出力し、充電電流制御
素子６をオフせしめ、電池８への充電をスットプする。
従って、第１実施例のように、サンプリング時に休止期
間はないため、特に超急速充電時に連続で制御が可能と
なる。つまり、超急速充電時、休止期間に電池８が過充
電されず、劣化防止ができるものである。
尚、温度センサーDsはダイオードで構成しているが、サ
ーミスタや熱電対のようなものを用いてもよい。サンプ
ル・ホールド回路10a,10bは２つで構成しているが、３
つ以上でサンプル・ホールド回路を構成して、順次サン
プリング状態にするようにしても良い。
ーミスタや熱電対のようなものを用いてもよい。サンプ
ル・ホールド回路10a,10bは２つで構成しているが、３
つ以上でサンプル・ホールド回路を構成して、順次サン
プリング状態にするようにしても良い。
次に、リセット回路21について説明する。このリセット
回路21がないと、電源投入時等、サンプル・ホールド回
路10a,10bのオフセット等で比較回路12が動作してしま
うことがある。この問題をリセット回路21により解決し
ようとするものである。集積回路ＩC1はクロック発生用
であるが、ΔＴ制御回路７の電源Vccが投入されると、
抵抗RV、コンデンサCVの微分回路によってクロック発生
回路14がトリガされて動作を開始する。抵抗RTとコンデ
ンサCTは時定数発生用である。電源投入時、集積回路Ｉ
C1のピンの出力はＬレベルのため、トランジスタQ4は
オフしている。従って、トランジスタQ2，Q3をオンとす
る。すなわち、t1の期間である。この時、抵抗Rf2、コ
ンデンサCfのリセット回路（ディレイ回路）を設置する
ことにより、トランジスタQ3はすぐにはオフしない。こ
の間トランジスタQ1はオフしているので、サンプル・ホ
ールド回路10aはサンプリングし、以後、ディレイ回路
が動作してトランジスタQ3がオンすると、ホールド状態
に移行する。この動作を行なうことにより、電源投入時
に減算増幅回路11の差は適正に保持され、比較回路12は
動作しない。このように、リセット回路21により電源投
入時に２対のサンプル・ホールド回路10a,10bを同時に
オンさせサンプル・ホールドするため、オフセット等に
よる出力の誤動作を防止できるものである。
回路21がないと、電源投入時等、サンプル・ホールド回
路10a,10bのオフセット等で比較回路12が動作してしま
うことがある。この問題をリセット回路21により解決し
ようとするものである。集積回路ＩC1はクロック発生用
であるが、ΔＴ制御回路７の電源Vccが投入されると、
抵抗RV、コンデンサCVの微分回路によってクロック発生
回路14がトリガされて動作を開始する。抵抗RTとコンデ
ンサCTは時定数発生用である。電源投入時、集積回路Ｉ
C1のピンの出力はＬレベルのため、トランジスタQ4は
オフしている。従って、トランジスタQ2，Q3をオンとす
る。すなわち、t1の期間である。この時、抵抗Rf2、コ
ンデンサCfのリセット回路（ディレイ回路）を設置する
ことにより、トランジスタQ3はすぐにはオフしない。こ
の間トランジスタQ1はオフしているので、サンプル・ホ
ールド回路10aはサンプリングし、以後、ディレイ回路
が動作してトランジスタQ3がオンすると、ホールド状態
に移行する。この動作を行なうことにより、電源投入時
に減算増幅回路11の差は適正に保持され、比較回路12は
動作しない。このように、リセット回路21により電源投
入時に２対のサンプル・ホールド回路10a,10bを同時に
オンさせサンプル・ホールドするため、オフセット等に
よる出力の誤動作を防止できるものである。
次に、電池温度保護回路18について説明する。第９図に
示すように、電池８を放電した直後に充電を開始した場
合、電池８内部のセパレータが高い温度になっている
と、その時点から充電をスタートすると充電中電池８が
自然冷却する前に充電電気量が満杯になり、温度上昇を
起こす可能性がある。この時、電池８内部のセパレータ
が例えば70℃という値を超えるとセパレータが破壊する
恐れがある。このため、ある温度に自然冷却するまで、
充電をストップしておき、その後、自動的に充電をスタ
ートさせようとするものである。すなわち、ボリューム
ＶR3により適宣に設定される基準電圧と、温度検出回路
９の出力とを比較するコンパレータCOP2を設け、電池８
の温度が設定した値に下がるまで、トランジスタQ5をオ
ンして電池８への充電をスットプし、そして、電池８の
温度が下がると、コンパレータCOP2の出力がＬレベルと
なってトランジスタQ5をオフせしめ、充電をスタートさ
せるものである。このように、電池８が高温のまま充電
を行なうと電池８内部のセパレータが破損する恐れがあ
るが、電池温度保護回路18により安全温度まで待つこと
によって、劣化を防止することができるものである。ま
た、絶対温度検知方式のように高温となっている電池８
をそのまま充電すると、ラッチがかかったままで温度が
下がっても再充電しないという状態にはならず、ユーザ
ーが電源を抜いて再投入する必要はないものである。
示すように、電池８を放電した直後に充電を開始した場
合、電池８内部のセパレータが高い温度になっている
と、その時点から充電をスタートすると充電中電池８が
自然冷却する前に充電電気量が満杯になり、温度上昇を
起こす可能性がある。この時、電池８内部のセパレータ
が例えば70℃という値を超えるとセパレータが破壊する
恐れがある。このため、ある温度に自然冷却するまで、
充電をストップしておき、その後、自動的に充電をスタ
ートさせようとするものである。すなわち、ボリューム
ＶR3により適宣に設定される基準電圧と、温度検出回路
９の出力とを比較するコンパレータCOP2を設け、電池８
の温度が設定した値に下がるまで、トランジスタQ5をオ
ンして電池８への充電をスットプし、そして、電池８の
温度が下がると、コンパレータCOP2の出力がＬレベルと
なってトランジスタQ5をオフせしめ、充電をスタートさ
せるものである。このように、電池８が高温のまま充電
を行なうと電池８内部のセパレータが破損する恐れがあ
るが、電池温度保護回路18により安全温度まで待つこと
によって、劣化を防止することができるものである。ま
た、絶対温度検知方式のように高温となっている電池８
をそのまま充電すると、ラッチがかかったままで温度が
下がっても再充電しないという状態にはならず、ユーザ
ーが電源を抜いて再投入する必要はないものである。
（実施例２） 第10図は本実施例を示し、本実施例の電池温度保護回路
18の特徴はダイオードD6を室温センサとして室温を測定
することにより、オペアンプＯP7でRR2の倍率を持たせ
て比較回路20のコンパレータCOP2に基準電圧とし、他の
入力を電池８の温度としているため、室温との差を一定
に保つことができるため、第７図の絶対温度検知のよう
に環境温度と電池温度の差が非常に大きい場合、自然冷
却カーブの単位時間当たりの−ΔＴが充電時の＋ΔＴと
同じになってしまい、制御できない状態になるのを防止
することができるものである。尚、コンパレータCOP2の
動作は上記実施例と同じである。また、他の構成は第７
図と同じである。尚、ダイオードD6、コンパレータCOP2
等で第２の温度検出回路22が構成され、コンパレータCO
P2、抵抗RR2，RR3等で倍率発生回路23が構成される。こ
のように、電池８が高温のまま充電を行なうと電池８内
部のセパレータが破損する恐れがあるが、電池温度保護
回路18により安全温度まで待つことによって、劣化を防
止することができるものである。また、絶対温度検知方
式のように高温となっている電池８をそのまま充電する
と、ラッチがかかったままで温度が下がっても再充電し
ないという状態にはならず、ユーザーが電源を抜いて再
投入する必要はないものである。また、充電再スタート
までの温度幅を環境温度に応じて一定にすることによ
り、高温電池を自然冷却させて再充電するまで、−ΔＴ
とΔＴとが同じ値になって制御できない状態を防止する
ことができるものである。
18の特徴はダイオードD6を室温センサとして室温を測定
することにより、オペアンプＯP7でRR2の倍率を持たせ
て比較回路20のコンパレータCOP2に基準電圧とし、他の
入力を電池８の温度としているため、室温との差を一定
に保つことができるため、第７図の絶対温度検知のよう
に環境温度と電池温度の差が非常に大きい場合、自然冷
却カーブの単位時間当たりの−ΔＴが充電時の＋ΔＴと
同じになってしまい、制御できない状態になるのを防止
することができるものである。尚、コンパレータCOP2の
動作は上記実施例と同じである。また、他の構成は第７
図と同じである。尚、ダイオードD6、コンパレータCOP2
等で第２の温度検出回路22が構成され、コンパレータCO
P2、抵抗RR2，RR3等で倍率発生回路23が構成される。こ
のように、電池８が高温のまま充電を行なうと電池８内
部のセパレータが破損する恐れがあるが、電池温度保護
回路18により安全温度まで待つことによって、劣化を防
止することができるものである。また、絶対温度検知方
式のように高温となっている電池８をそのまま充電する
と、ラッチがかかったままで温度が下がっても再充電し
ないという状態にはならず、ユーザーが電源を抜いて再
投入する必要はないものである。また、充電再スタート
までの温度幅を環境温度に応じて一定にすることによ
り、高温電池を自然冷却させて再充電するまで、−ΔＴ
とΔＴとが同じ値になって制御できない状態を防止する
ことができるものである。
（実施例３） 第11図は電池温度保護回路18の更に他の実施例を示すも
のであり、電池温度保護回路18の動作時を表示する表示
手段である表示回路24を設けたことを特徴とするもので
ある。第７図の場合と比べて、表示回路24を付設したも
のであり、この表示回路24は、トランジスタQ6、発光ダ
イオードDL、抵抗RQ6等から構成されるものである。比
較回路20のコンパレータCOP2の出力から抵抗RQ6を介し
てトランジスタQ6のベースに接続し、トランジスタQ6の
コレクタに抵抗RLと発光ダイオードDLを接続している。
コンパレータCOP2が動作すると、トランジスタQ6もオン
して発光ダイオードDLが点灯するものである。すなわ
ち、電池温度保護回路18の動作中に警告灯として発光ダ
イオードDLが点灯するものである。従って、電池温度保
護回路18の動作時の表示を行なうことによってユーザー
に対して電池温度使用の警告を与え、また、充電表示と
の区別が明確に行えるものである。
のであり、電池温度保護回路18の動作時を表示する表示
手段である表示回路24を設けたことを特徴とするもので
ある。第７図の場合と比べて、表示回路24を付設したも
のであり、この表示回路24は、トランジスタQ6、発光ダ
イオードDL、抵抗RQ6等から構成されるものである。比
較回路20のコンパレータCOP2の出力から抵抗RQ6を介し
てトランジスタQ6のベースに接続し、トランジスタQ6の
コレクタに抵抗RLと発光ダイオードDLを接続している。
コンパレータCOP2が動作すると、トランジスタQ6もオン
して発光ダイオードDLが点灯するものである。すなわ
ち、電池温度保護回路18の動作中に警告灯として発光ダ
イオードDLが点灯するものである。従って、電池温度保
護回路18の動作時の表示を行なうことによってユーザー
に対して電池温度使用の警告を与え、また、充電表示と
の区別が明確に行えるものである。
［発明の効果］ 本発明は上述のように、被充電用の２次電池の温度を計
測して該温度に対応した電圧を出力する温度検出回路
と、温度検出回路の出力をクロック発生回路のクロック
パルスによりサンプル・ホールドするサンプル・ホール
ド回路と、サンプル・ホールド回路の出力より単位時間
当たりの温度上昇値に対応した信号を発生する減算増幅
回路と、この減算増幅回路の出力と予め設定した基準電
圧とを比較して減算増幅回路出が大のときに出力信号を
出す比較回路とを備え、上記比較回路からの出力により
上記２次電池への充電を制御するようにしたものである
から、サンプル・ホールド回路出力を減算増幅回路によ
り単位時間当たりの温度上昇値に対応した信号を発生さ
せることで、電池の温度上昇を微分値でとらえるため、
周囲温度や電池温度に関係なく電池を安全に又確実に10
0％の充電電気量を確保することができるものであり、
しかもサンプル・ホールド回路を２個で構成し、交互に
サンプリング状態にするので、サンプルホールド値の更
新が瞬時に行えることになって、連続した温度勾配値が
得られ、そのため充電制御不能期間を無くすことがで
き、超急速充電における過充電を確実に防止できるとい
う効果を奏するものである。
測して該温度に対応した電圧を出力する温度検出回路
と、温度検出回路の出力をクロック発生回路のクロック
パルスによりサンプル・ホールドするサンプル・ホール
ド回路と、サンプル・ホールド回路の出力より単位時間
当たりの温度上昇値に対応した信号を発生する減算増幅
回路と、この減算増幅回路の出力と予め設定した基準電
圧とを比較して減算増幅回路出が大のときに出力信号を
出す比較回路とを備え、上記比較回路からの出力により
上記２次電池への充電を制御するようにしたものである
から、サンプル・ホールド回路出力を減算増幅回路によ
り単位時間当たりの温度上昇値に対応した信号を発生さ
せることで、電池の温度上昇を微分値でとらえるため、
周囲温度や電池温度に関係なく電池を安全に又確実に10
0％の充電電気量を確保することができるものであり、
しかもサンプル・ホールド回路を２個で構成し、交互に
サンプリング状態にするので、サンプルホールド値の更
新が瞬時に行えることになって、連続した温度勾配値が
得られ、そのため充電制御不能期間を無くすことがで
き、超急速充電における過充電を確実に防止できるとい
う効果を奏するものである。
第１図は本発明の基本となる充電器の制御回路に用いる
ΔＴ制御回路のブロック図、第２図は同上の充電器全体
のブロック図、第３図は同上の説明用の特性図、第４図
は同上のΔＴ制御回路のタイムチャート、第５図は同上
のΔＴ制御回路の具体回路図、第６図は同上の実施例１
のΔＴ制御回路のブロック図、第７図は同上の具体回路
図、第８図は同上のタイムチャート、第９図は同上の説
明用の特性図、第10図は同上の電池温度保護回路の他の
実施例を示す具体回路図、第11図は同上の電池温度保護
回路の更に他の実施例の具体回路図である。 ８は電池、９は温度検出回路、10はサンプル・ホールド
回路、11は減算増幅回路、12は比較回路、18は電池温度
保護回路、21はリセット回路、22は第２の温度検出回
路、23は倍率発生回路を示す。
ΔＴ制御回路のブロック図、第２図は同上の充電器全体
のブロック図、第３図は同上の説明用の特性図、第４図
は同上のΔＴ制御回路のタイムチャート、第５図は同上
のΔＴ制御回路の具体回路図、第６図は同上の実施例１
のΔＴ制御回路のブロック図、第７図は同上の具体回路
図、第８図は同上のタイムチャート、第９図は同上の説
明用の特性図、第10図は同上の電池温度保護回路の他の
実施例を示す具体回路図、第11図は同上の電池温度保護
回路の更に他の実施例の具体回路図である。 ８は電池、９は温度検出回路、10はサンプル・ホールド
回路、11は減算増幅回路、12は比較回路、18は電池温度
保護回路、21はリセット回路、22は第２の温度検出回
路、23は倍率発生回路を示す。
Claims (5)
- 【請求項１】被充電用の２次電池の温度を計測して該温
度に対応した電圧を出力する温度検出回路と、温度検出
回路の出力をクロック発生回路のクロックパルスにより
サンプル・ホールドするサンプル・ホールド回路と、サ
ンプル・ホールド回路の出力より単位時間当たりの温度
上昇値に対応した信号を発生する減算増幅回路と、この
減算増幅回路の出力と予め設定した基準電圧とを比較し
て減算増幅回路出力が大のときに出力信号を出す比較回
路とを備え、上記比較回路からの出力により上記２次電
池への充電を制御するようにした充電器の制御回路にお
いて、サンプル・ホールド回路を２個で構成し、交互に
サンプリング状態にすることを特徴とする充電器の制御
回路。 - 【請求項２】電源投入時に２個のサンプル・ホールド回
路のスイッチ素子をすべてオンさせ、サンプリングした
後は一方は即ホールド状態に移り、他方はサンプリング
を継続するリセット回路を備えたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の充電器の制御回路。 - 【請求項３】温度検出回路の出力と基準電圧とを第２の
比較回路に入力し、電池高温時に電池への充電を停止す
るように基準電圧を設定して、安全温度に下がった後に
自動的に充電をスタートさせる電池温度保護回路を備え
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の充電器
の制御回路。 - 【請求項４】室温を検出して該温度に対応した電圧を出
力する第２の温度検出回路と、第２の温度検出回路出力
を増幅する倍率発生回路とを備え、この倍率発生回路の
出力を基準電圧として与えて電池温度と比較し、環境温
度と電池温度との差を一定内に保ち、電池温度がこの一
定幅外の時に第２の比較回路を動作させて充電を停止す
ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の充電器
の制御回路。 - 【請求項５】上記電池温度保護回路の動作時を表示する
表示手段を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第２
項記載の充電器の制御回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61035623A JPH0681427B2 (ja) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | 充電器の制御回路 |
| US07/014,334 US4755735A (en) | 1986-02-20 | 1987-02-13 | Charge control circuit for a battery charger |
| DE19873705222 DE3705222A1 (de) | 1986-02-20 | 1987-02-19 | Ladekontroll-schaltkreis fuer ein batterie-ladegeraet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61035623A JPH0681427B2 (ja) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | 充電器の制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62193518A JPS62193518A (ja) | 1987-08-25 |
| JPH0681427B2 true JPH0681427B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=12446988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61035623A Expired - Lifetime JPH0681427B2 (ja) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | 充電器の制御回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4755735A (ja) |
| JP (1) | JPH0681427B2 (ja) |
| DE (1) | DE3705222A1 (ja) |
Families Citing this family (59)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE3815001A1 (de) * | 1988-05-03 | 1989-11-16 | Ullmann Ulo Werk | Einrichtung zum laden von akkumulatoren |
| DE3832841C2 (de) * | 1988-09-28 | 1999-07-01 | Ind Automation Mikroelektronik | Verfahren zum Laden von wiederaufladbaren Batterien |
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| DE3937158A1 (de) * | 1989-11-08 | 1991-05-16 | Bosch Gmbh Robert | Kontrolleinrichtung fuer batteriegeraet |
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