JPH06121467A - Charging control circuit - Google Patents

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、Ｎｉ−Ｃｄ電池等の充
電を行う充電制御回路に係り、特に大電流での急速充電
が可能な充電制御回路の改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge control circuit for charging a Ni-Cd battery or the like, and more particularly to improvement of a charge control circuit capable of quick charging with a large current.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図４は電池を大電流で急速充電したとき
の電圧、電流の推移を示す図で、（ａ）は電池電圧、
（ｂ）は充電電流を示す。通常のＮｉ−Ｃｄ電池等を充
電すると、電池電圧は徐々に上昇し、満充電に近付くと
最大になり、さらに充電を継続すると電池電圧が降下し
始める（図４（ａ）の実線）。そこで、従来、この電圧
降下が−ΔＶになると、満充電と判断して充電電流を急
速充電電流からトリクル充電電流に切り換える−ΔＶ制
御（図４（ｂ）の実線）を行う−ΔＶ充電制御回路が知
られている。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a diagram showing changes in voltage and current when a battery is rapidly charged with a large current.
(B) shows a charging current. When a normal Ni-Cd battery or the like is charged, the battery voltage gradually rises, reaches a maximum when approaching full charge, and when the charging is continued, the battery voltage begins to drop (solid line in FIG. 4A). Therefore, conventionally, when this voltage drop becomes −ΔV, it is determined that the battery is fully charged, and the charging current is switched from the quick charging current to the trickle charging current. −ΔV control (solid line in FIG. 4B) is performed. It has been known.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の充電制御回路では、電池電圧のピークを検出した後
は、−ΔＶ電圧降下を検出するまでの時間だけ過充電さ
れることとなる。従って、近年の大電流による急速充電
に、−ΔＶ制御を適用すると、その過充電量も多大とな
り、この結果電池の劣化を招いて、容量低下を生じるこ
ととなる。However, in the above-mentioned conventional charge control circuit, after the peak of the battery voltage is detected, the charge control circuit is overcharged only for the time until the -ΔV voltage drop is detected. Therefore, if the -ΔV control is applied to the rapid charging with a large current in recent years, the overcharge amount also becomes large, resulting in deterioration of the battery and a decrease in capacity.

【０００４】一方、−ΔＶの電圧幅を極力小さくすれ
ば、上記過充電量を低減できるが、ノイズ等により−Δ
Ｖ電圧降下を誤検知してしまう虞れがあるため、−ΔＶ
の電圧幅を必要以上に小さくすることはできない。On the other hand, if the voltage width of -ΔV is made as small as possible, the above-mentioned overcharge amount can be reduced.
Since there is a possibility that the V voltage drop may be erroneously detected, -ΔV
It is not possible to reduce the voltage range of the voltage unnecessarily.

【０００５】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、急速充電を行いつつ過充電による悪影響を防止する
充電制御回路を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a charge control circuit that prevents adverse effects due to overcharge while performing quick charge.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電流Ｉ₁，Ｉ₂（＜Ｉ₁）を切り換えて電
池を充電可能な充電手段と、充電開始からの時間を計時
するタイマと、充電開始時は電流Ｉ₁で上記電池を充電
し、所定時間経過すると電流Ｉ₁を電流Ｉ₂に切り換える
電流切換手段と、電流Ｉ₂での充電開始から電池電圧を
検出し、最大電圧値より所定レベルだけ電圧降下したこ
とを検出して満充電制御を行う充電制御手段とを備えた
構成である（請求項１）。In order to achieve the above object, the present invention provides a charging means capable of charging a battery by switching between currents I ₁ and I ₂ (<I ₁ ) and a time from the start of charging. a timer for measuring, at the start of charging to charge the battery with a current I _1, to detect when a predetermined time elapses and a current switching means for switching the current I ₁ to the current I _2, the battery voltage from the start of charging at a current I ₂ And a charge control means for performing full charge control by detecting a voltage drop of a predetermined level from the maximum voltage value (claim 1).

【０００７】また、請求項１記載の充電制御回路におい
て、上記電池の残容量を検出する残容量検出手段と、検
出された上記残容量と基準残容量とを比較する比較手段
とを備え、上記残容量が上記基準残容量以上のときは、
電流Ｉ₂で上記電池の充電を開始するようになされてい
る（請求項２）。The charge control circuit according to claim 1, further comprising: a remaining capacity detecting means for detecting a remaining capacity of the battery; and a comparing means for comparing the detected remaining capacity with a reference remaining capacity. When the remaining capacity is more than the above standard remaining capacity,
The charging of the battery is started by the current I ₂ (claim 2).

【０００８】また、前記充電制御手段は、電流Ｉ₂での
充電開始から一定時間はその動作を停止している（請求
項３）。Further, the charge control means stops its operation for a certain time from the start of charging with the current I ₂ (claim 3).

【０００９】[0009]

【作用】本発明によれば、充電開始から所定時間内は電
流Ｉ₁で電池が充電され、所定時間の経過後は電流Ｉ₂に
切り換えられるとともに、電池電圧が検出され、最大電
圧値より所定レベルだけ電圧降下すると満充電制御が行
われる。According to the present invention, the battery is charged with the current I ₁ within a predetermined time from the start of charging, and is switched to the current I ₂ after the lapse of the predetermined time, the battery voltage is detected, and the predetermined voltage is determined from the maximum voltage value. When the voltage drops by the level, full charge control is performed.

【００１０】また、請求項２記載の発明によれば、電池
の残容量が基準残容量以上のときは、電流Ｉ₂で電池の
充電が開始されるとともに、電池電圧が検出される。そ
して、この検出電圧から求められる最大電圧値より所定
レベルだけ電圧降下すると満充電制御が行われる。一
方、電池の残容量が基準残容量に達しないときは、請求
項１記載の発明と同一の作用をする。According to the second aspect of the invention, when the remaining capacity of the battery is equal to or greater than the reference remaining capacity, charging of the battery is started with the current I ₂ and the battery voltage is detected. When the voltage drops by a predetermined level from the maximum voltage value obtained from the detected voltage, full charge control is performed. On the other hand, when the remaining capacity of the battery does not reach the reference remaining capacity, the same operation as the invention according to claim 1 is performed.

【００１１】また、請求項３記載の発明によれば、電流
Ｉ₂での充電開始から一定時間が経過するまでは、充電
制御手段の動作が停止している。そして、この一定時間
の経過後に、充電制御手段の動作が開始されることとな
る。Further, according to the third aspect of the invention, the operation of the charge control means is stopped until a fixed time elapses from the start of charging with the current I ₂ . Then, after the elapse of this fixed time, the operation of the charge control means is started.

【００１２】[0012]

【実施例】図１は本発明に係る充電制御回路の一実施例
を示す回路ブロック図である。入力端子１ａ，１ｂは、
交流電源等が接続可能になっている。電源回路４は、入
力端子１ａ，１ｂ間に接続された交流電源を降圧、整流
し、出力端子２ａ，２ｂ間に接続された１又は所定セル
数の電池３を充電すべく所定レベルの充電電流を供給す
るもので、後述する制御回路６から入力される信号によ
り、電流Ｉ₁及び電流Ｉ₂（＜Ｉ₁）の各充電電流及びト
リクル充電電流が供給可能になっている。1 is a circuit block diagram showing an embodiment of a charge control circuit according to the present invention. The input terminals 1a and 1b are
AC power supply etc. can be connected. The power supply circuit 4 steps down and rectifies an AC power supply connected between the input terminals 1a and 1b, and charges a predetermined level of charging current to charge one or a predetermined number of cells 3 connected between the output terminals 2a and 2b. The charging current of each of the current I ₁ and the current I ₂ (<I ₁ ) and the trickle charging current can be supplied by a signal input from the control circuit 6 described later.

【００１３】放電回路５は、制御回路６から入力される
信号により、電池３を放電させるものである。The discharge circuit 5 discharges the battery 3 in response to a signal input from the control circuit 6.

【００１４】制御回路６は、マイクロコンピュータ等で
構成され、この充電制御回路全体の動作を制御するもの
で、そのためのプログラム及び予め設定された後述の各
時間データを記憶しているとともに、内蔵タイマで上記
各時間の計時を行う。The control circuit 6 is composed of a microcomputer or the like, and controls the operation of the entire charging control circuit. The control circuit 6 stores a program therefor and preset time data described later, and a built-in timer. The above time is measured.

【００１５】また、制御回路６は、放電回路５を動作さ
せて電池３の電圧を検出することにより、電池３の残容
量を検出するもので、電池３の残容量、すなわち検出さ
れた電圧レベルに応じて充電電流レベルを切り換え制御
するもので、電圧レベルが基準残容量より低いときは、
電流Ｉ₁で所定時間充電し、続いて電流Ｉ₂で充電させ、
一方、電圧レベルが基準残容量より高いときは、最初か
ら電流Ｉ₂で充電させるものである。なお、この基準残
容量は、電池３の容量に比して小さい値、例えば、電圧
換算で１個当り１．１Ｖに設定されている。The control circuit 6 detects the remaining capacity of the battery 3 by operating the discharge circuit 5 to detect the voltage of the battery 3, and the remaining capacity of the battery 3, that is, the detected voltage level. The charging current level is switched according to the control, and when the voltage level is lower than the reference remaining capacity,
Charging with current I ₁ for a predetermined time, followed by charging with current I ₂ ,
On the other hand, when the voltage level is higher than the reference remaining capacity, the battery is charged with the current I ₂ from the beginning. The reference remaining capacity is set to a value smaller than the capacity of the battery 3, for example, 1.1 V per unit in voltage conversion.

【００１６】さらに、制御回路６は、電流Ｉ₂による充
電が開始されると、その経過時間を計時し、所定のキャ
ンセル時間が経過すると、電池３の電圧をサンプリング
時間毎に検出し、前回と今回の検出電圧を比較してピー
ク電圧を求めるとともに、求めたピーク電圧と検出電圧
との差を求めることにより−ΔＶ電圧降下を検出するも
のである。そして、所定幅の−ΔＶ電圧降下を検出した
ときは、電源回路４を制御して、充電電流をトリクル充
電電流に切り換えさせるようになっている。Further, when the charging by the current I ₂ is started, the control circuit 6 measures the elapsed time, and when a predetermined cancel time has elapsed, detects the voltage of the battery 3 at each sampling time, and compares it with the previous time. The -ΔV voltage drop is detected by comparing the detected voltage this time to obtain the peak voltage and by obtaining the difference between the obtained peak voltage and the detected voltage. Then, when the -ΔV voltage drop of a predetermined width is detected, the power supply circuit 4 is controlled to switch the charging current to the trickle charging current.

【００１７】ここで、上記キャンセル時間は、充電電流
が電流Ｉ₁から電流Ｉ₂に切り換えられると電池電圧は一
旦降下する（後述の図３参照）ので、このときに−ΔＶ
制御が動作しないように設けられている。Here, in the above cancel time, the battery voltage once drops when the charging current is switched from the current I ₁ to the current I ₂ (see FIG. 3, which will be described later).
The control is provided so as not to operate.

【００１８】なお、長期間放置された、あるいは過放電
された電池を急速充電すると、充電開始直後に電圧のピ
ーク（初期ピーク）を示して降下した後、充電の進行と
ともに上昇し、以後は通常と同様の推移を示す（図４の
（ａ）破線）。従って、初期ピークからの電圧が−ΔＶ
以上降下すると、−ΔＶ制御が動作して（図４の（ｂ）
破線）充電不足を生じてしまうこととなる。When a battery that has been left for a long period of time or over-discharged is rapidly charged, a peak (initial peak) of the voltage is shown immediately after the start of charging, the voltage drops, and then it rises as the charging progresses. Shows the same transition as in (dashed line in FIG. Therefore, the voltage from the initial peak is -ΔV
When it drops more than this, -ΔV control operates ((b) in FIG. 4).
(Dashed line) Insufficient charging will occur.

【００１９】このため、充電開始から所定の初期キャン
セル時間TC₁は−ΔＶ制御が動作しないようにし、初期
キャンセル時間TC₁が経過すると−ΔＶ制御を開始する
ようになされている。Therefore, the −ΔV control is prevented from operating for a predetermined initial cancel time TC ₁ from the start of charging, and the −ΔV control is started when the initial cancel time TC ₁ has elapsed.

【００２０】次に、動作について図２，図３を用いて説
明する。図２は本発明に係る充電制御回路の動作を示す
フローチャートである。図３は残容量が基準残容量以下
の電池を充電したときの電圧、電流の推移を示すタイム
チャートで、（ａ）は電池電圧、（ｂ）は充電電流を示
す。Next, the operation will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the charging control circuit according to the present invention. FIG. 3 is a time chart showing changes in voltage and current when a battery having a remaining capacity equal to or less than the reference remaining capacity is charged. (A) shows the battery voltage and (b) shows the charging current.

【００２１】まず、電源が投入されると、放電回路５に
より所定時間、例えば１５秒間だけ電池３を放電させ
（ステップＳ１）、この間に電池３の電池電圧Ｖ_Bを検
出し、基準値Ｖ₁（例えば、電池３が１個のときはＶ₁＝
1.1Ｖ）と比較して残容量の大小を判別し（ステップＳ
２）、Ｖ_B≦Ｖ₁でなければ、ステップＳ１０に進む。First, when the power is turned on, the discharge circuit 5 discharges the battery 3 for a predetermined time, for example, 15 seconds (step S1), during which the battery voltage V _B of the battery 3 is detected and the reference value V ₁ (For example, when the number of batteries 3 is 1, V ₁ =
1.1V) to determine the size of the remaining capacity (step S
2) If not V _B ≦ V ₁ , proceed to step S10.

【００２２】一方、Ｖ_B≦Ｖ₁であれば、残容量が少ない
ので上記放電が終了すると電流Ｉ₁で充電を開始し（ス
テップＳ３）、所定時間Ｔ_Iが経過すると（ステップＳ
４）、充電電流を電流Ｉ₂に切り換える（ステップＳ
５）。On the other hand, if V _B ≦ V ₁ , the remaining capacity is small, so when the discharge is completed, charging is started with the current I ₁ (step S3), and when a predetermined time T _I has elapsed (step S3).
4) Switch the charging current to the current I ₂ (step S
5).

【００２３】同時に、所定のキャンセル時間TC₂の計時
を行い（ステップＳ６）、キャンセル時間TC₂が経過す
ると電池電圧Ｖ_Bの検出を開始してピーク電圧を検出す
るまでさらに充電を継続する（ステップＳ７）。そし
て、ピーク電圧を検出すると、電圧降下（−ΔＶ）の検
出を開始し（ステップＳ８）、−ΔＶ≦Ｋになるまで
は、充電時間Ｔが所定時間Ｔ₁にならない限り（ステッ
プＳ９でＮＯ）、充電を継続し、−ΔＶ≦Ｋになるか
（ステップＳ８でＹＥＳ）、またはＴ≧Ｔ₁になれば
（ステップＳ９でＹＥＳ）、満充電とみなしてトリクル
充電電流に移行する。At the same time, a predetermined cancel time TC ₂ is measured (step S6), and when the cancel time TC ₂ has elapsed, detection of the battery voltage V _B is started and charging is further continued until the peak voltage is detected (step S6). S7). Then, when the peak voltage is detected, the detection of the voltage drop (−ΔV) is started (step S8), and the charging time T does not reach the predetermined time T ₁ until −ΔV ≦ K (NO in step S9). , And continues charging, if −ΔV ≦ K (YES in step S8) or T ≧ T ₁ (YES in step S9), it is regarded as full charge, and the trickle charging current is entered.

【００２４】ステップＳ２において、Ｖ_B≦Ｖ₁でなけれ
ば、電流Ｉ₂で充電を開始し（ステップＳ１０）、所定
の初期キャンセル時間TC₁の計時を行う（ステップＳ１
１）。If V _B ≤V _{1 is} not satisfied in step S2, charging is started with the current I ₂ (step S10), and a predetermined initial cancel time TC ₁ is measured (step S1).
1).

【００２５】ステップＳ１１〜ステップＳ１４は、ステ
ップＳ６〜ステップＳ９と同一である。ただし、充電時
間の上限はＴ₂（＞Ｔ₁）としている（ステップＳ１
４）。Steps S11 to S14 are the same as steps S6 to S9. However, the upper limit of the charging time is T ₂ (> T ₁ ) (step S1).
4).

【００２６】このように、残容量が基準残容量未満の電
池であれば、急速充電を所定時間Ｔ_Iだけ行った後に、
電流レベルを電流Ｉ₁から電流Ｉ₂に低下させて−ΔＶ電
圧降下を検出し、残容量が基準残容量以上ならば、最初
から電流Ｉ₂で充電して−ΔＶ電圧降下を検出するよう
にしたので、急速充電を行いつつ、過充電による悪影響
を防止することができる。As described above, if the battery has a remaining capacity less than the reference remaining capacity, after performing rapid charging for a predetermined time T _I ,
The current level is reduced from the current I ₁ to the current I ₂ to detect the −ΔV voltage drop. If the remaining capacity is equal to or higher than the reference remaining capacity, the current I ₂ is charged from the beginning to detect the −ΔV voltage drop. Therefore, it is possible to prevent an adverse effect due to overcharge while performing quick charge.

【００２７】なお、所定時間Ｔ_Iは、電流Ｉ₂によるキャ
ンセル時間TC₂と−ΔＶ制御のための時間が確保でき
る、好適な時間に設定しておくことが望ましい。[0027] It should be noted that the predetermined time T _I, the time can be secured for the cancellation time TC ₂ and -ΔV control with current I _2, it is desirable to set a suitable time.

【００２８】また、この所定時間Ｔ_Iは、本回路が複数
種類の電池の充電を可能にするタイプのものであるとき
は、充電される電池の中で最小容量のものに対して満充
電を越えないように設定しておけば良い。この場合、複
数の電池の種類（容量）を検知して、Ｔ_Iが自動的に適
切な時間に変更されるようにすることもできる。When the present circuit is of a type capable of charging a plurality of types of batteries, the predetermined time T _I is fully charged for the smallest capacity of the batteries to be charged. You should set it so that it does not exceed. In this case, it is possible to detect a plurality of battery types (capacities) and automatically change T _I to an appropriate time.

【００２９】また、所定時間Ｔ₁は、−ΔＶ電圧降下が
万一検出されないときに、電池３が保護されるように、
時間Ｔ_Iを考慮して設定すれば良い。Further, the predetermined time T ₁ is set so that the battery 3 is protected when the −ΔV voltage drop is not detected.
It may be set in consideration of the time T _I.

【００３０】また、所定時間Ｔ₂は、電池３の残容量が
基準残容量を越えるときに電流Ｉ₂で充電して満充電に
なる時間より若干長く設定することにより、電池３が保
護されるように設定しておけばよい。Further, the predetermined time T ₂ is set to be slightly longer than the time for the battery 3 to be fully charged by being charged with the current I ₂ when the remaining capacity of the battery 3 exceeds the reference remaining capacity, so that the battery 3 is protected. You can set it as follows.

【００３１】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、充電開
始から所定時間内は電流Ｉ₁で電池を充電し、所定時間
の経過後は電流Ｉ₂に切り換えるとともに、電池電圧を
検出し、最大電圧値より所定レベルだけ電圧降下すると
満充電制御を行うようにしたので、急速充電を行いつ
つ、過充電による電池の劣化等を防止することができ
る。As described above, according to the present invention, the battery is charged with the current I ₁ within a predetermined time from the start of charging and is switched to the current I ₂ after the lapse of the predetermined time, and the battery voltage is detected. Since the full charge control is performed when the voltage drops from the maximum voltage value by a predetermined level, it is possible to prevent the deterioration of the battery due to the overcharge while performing the quick charge.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明に係る充電制御回路の実施例を示す回路
ブロック図である。FIG. 1 is a circuit block diagram showing an embodiment of a charge control circuit according to the present invention.

【図２】本発明に係る充電制御回路の動作を示すフロー
チャートである。FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the charge control circuit according to the present invention.

【図３】残容量が基準残容量以下の電池を充電したとき
の電圧、電流の推移を示すタイムチャートで、（ａ）は
電池電圧、（ｂ）は充電電流を示す。FIG. 3 is a time chart showing changes in voltage and current when a battery whose remaining capacity is equal to or less than the reference remaining capacity is charged, (a) shows battery voltage, and (b) shows charging current.

【図４】電池を大電流で急速充電したときの電圧、電流
の推移を示す図で、（ａ）は電池電圧、（ｂ）は充電電
流を示す。FIG. 4 is a diagram showing changes in voltage and current when a battery is rapidly charged with a large current, where (a) shows the battery voltage and (b) shows the charging current.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ａ，１ｂ 入力端子 ２ａ，２ｂ 出力端子 ３ 電池 ４ 電源回路 ５ 放電回路 ６ 制御回路 1a, 1b input terminal 2a, 2b output terminal 3 battery 4 power supply circuit 5 discharge circuit 6 control circuit