JP3601032B2

JP3601032B2 - Charge control device, charger, and battery pack

Info

Publication number: JP3601032B2
Application number: JP32646093A
Authority: JP
Inventors: 安仁江口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: JPH07183051A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば鉛・リチウムイオン系などの２次電池を充電する場合に用いて好適な充電制御装置、充電器、並びにバッテリパックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＮｉＣｄ（ニッケルカドミウム）系の２次電池を充電する場合においては、図２１に示すように、その満充電電圧付近で、２次電池の電圧が所定の電圧−△Ｖだけ減少するので、この−△Ｖを検出し、その後所定の時間経過後に充電を終了するようになされている。
【０００３】
一方、このような−△Ｖを検出することができない、例えば鉛・リチウムイオン系などの２次電池は、例えば次のようにして充電が行われる。即ち、まず定電流により充電が行われ、２次電池の電圧が、満充電電圧に等しくなると、定電圧により充電が行われる。これにより、図２２に示すように、２次電池の電圧Ｖが満充電電圧を超えないように、そこに流れる電流Ｉが徐々に抑制される。そして、その電流Ｉが、所定値以下になったとき、充電が終了される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、２次電池は、実際には、理想的な電池と内部抵抗ｒから構成されるため、２次電池の充電中においては、その電圧Ｖは、図２２に実線で示すようになるが、充電を止めると、図２２に点線で示すように、内部抵抗ｒのドロップ電圧（内部抵抗値ｒと電流との積）だけ低下する課題があった。さらにその後、２次電池の電圧は、その電極の分極により徐々に低下する課題があった。
【０００５】
そこで、定電圧での充電時間を長くし、ドロップ電圧や分極による充電電圧の低下を低減する方法がある。
【０００６】
しかしながら、この方法では、充電時間が長くなる課題があった。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、短い時間で十分な充電を行うことができるようにするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の充電制御装置は、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂと、第１または第２の設定電圧Ｖ_１またはＶ_２それぞれとを比較し、２次電池１の充電を行っている場合に、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが、第１の設定電圧Ｖ_１以上になったときには、所定の時間ｔ_１経過後に、２次電池１の充電を停止し、２次電池１の充電を停止している場合に、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが、第２の設定電圧Ｖ_２以下になったときには、即座に、２次電池１の充電を開始することを繰り返す方法により充電を制御する充電制御装置であって、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが、第１の設定電圧Ｖ_１以上であるかまたは第２の設定電圧Ｖ_２以下であるかを検出する検出手段としてのコンパレータ３と、コンパレータ３により２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが、第１の設定電圧Ｖ_１以上であることが検出されたことに対応して、所定の時間ｔ_１を計時する計時手段としての遅延回路４と、遅延回路４の計時結果に対応して、２次電池１への電流Ｉの供給を停止するとともに、コンパレータ３により２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが、第２の設定電圧Ｖ_２以下であることが検出されたことに対応して、２次電池１への電流の供給を開始する制御を行う電流供給制御手段としてのドライバ５とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の充電制御装置は、２次電池１の電圧Ｅ_Bと、第１または第２の設定電圧Ｖ₁またはＶ₂それぞれとを比較し、２次電池１の充電を行っている場合に、２次電池１の電圧Ｅ_Bが、第１の設定電圧Ｖ₁以上になったときには、即座に、２次電池１の充電を停止し、２次電池１の充電を停止している場合に、２次電池１の電圧Ｅ_Bが、第２の設定電圧Ｖ₂以下になったときには、２次電池１の充電を開始し、所定の時間ｔ₁が経過するまでは、２次電池１の電圧Ｅ_Bに関わらず充電を行うことを繰り返す方法により充電を制御する充電制御装置であって、２次電池１の電圧Ｅ_Bが、第１の設定電圧Ｖ₁以上になったかまたは第２の設定電圧Ｖ₂以下になったかを検出する、検出レベルと検出解除レベルに差がある検出手段としてのヒステリシスコンパレータ３１と、コンパレータ３１の検出結果に対応して、２次電池１への電流Ｉの供給を制御する電流供給制御手段としてのドライバ５と、コンパレータ３１の検出結果に対応して、所定の時間ｔ₁を計時する計時手段としての遅延回路３２と、遅延回路３２により所定の時間ｔ ₁ が計時された後、コンパレータ３１の検出レベルおよび検出解除レベルを変更するレベル変更手段としての抵抗Ｒ₁，Ｒ₂、およびトランジスタＴｒとを備え、抵抗Ｒ₁，Ｒ₂、およびトランジスタＴｒは、検出解除レベルを第２の設定電圧Ｖ ₂ に等しくなるように所定レベルだけ変更し、第１の設定電圧Ｖ ₁ に等しい検出レベルも所定レベルと同一レベルだけ変更することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の充電制御装置は、第１および第２の設定電圧Ｖ_１およびＶ_２が等しいことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の充電制御装置は、第１の設定電圧Ｖ_１が、第２の設定電圧Ｖ_２より小であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の充電制御装置は、第１の設定電圧Ｖ_１が、第２の設定電圧Ｖ_２より大であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の充電制御装置は、第２の設定電圧Ｖ_２が、２次電池１の満充電電圧の誤差の範囲である充電終了領域内の値であり、第１の設定電圧が、２次電池１の過充電電圧を含む範囲である過充電領域内の値であることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の充電制御装置は、第１または第２の設定電圧Ｖ_１またはＶ_２それぞれが、２次電池１の満充電電圧の誤差の範囲である充電終了領域内の値であることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の充電制御装置は、レベル変更手段が、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂを分圧する抵抗素子としての抵抗Ｒ_１およびＲ_２と、抵抗Ｒ_１およびＲ_２による２次電池１の電圧の分圧をＯＮ／ＯＦＦする半導体スイッチング素子としてのトランジスタＴｒとからなることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の充電制御装置は、第１または第２の設定電圧Ｖ_１またはＶ_２を変更する設定電圧変更手段としてのスイッチＳＷ、抵抗Ｒ_Ａ、およびＲ_Ｂ、またはスイッチＳＷおよび可変基準電源７をさらに備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に記載の充電制御装置は、２次電池１の電圧Ｅ_Bと、第１または第２の設定電圧Ｖ₁またはＶ₂それぞれとを比較し、２次電池１の充電を行っている場合に、２次電池１の電圧Ｅ_Bが、第１の設定電圧Ｖ₁以上になったときには、２次電池１の充電を停止し、２次電池１の充電を停止している場合に、２次電池１の電圧Ｅ_Bが、第２の設定電圧Ｖ₂以下になったときには、２次電池１の充電を開始することを繰り返す方法により充電を制御する充電制御装置であって、２次電池１の充電が所定の基準時間Ｔ以上停止したことを検出し、出力する検出手段としての電流検出部１２およびＯＦＦ時間検出回路１３とを備え、電流検出部１２およびＯＦＦ時間検出回路１３の出力により充電を終了することを特徴とする。
【００１９】
請求項１１に記載の充電制御装置は、電流検出部１２が、２次電池１に流れる電流Ｉを検出することにより、２次電池１の充電の停止を検出することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２に記載の充電制御装置は、ドライバ５により制御される２次電池１への電流Ｉの供給に基づいて、２次電池の充電が停止したことを検出し、２次電池１の充電が所定所基準時間Ｔ以上停止したことが検出されてから、充電を終了することを特徴とする。
【００２１】
請求項１３に記載の充電器は、請求項１，２、または１０のいずれかに記載の充電制御装置を備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項１４に記載のバッテリパックは、請求項１，２、または９のいずれかに記載の充電制御装置と、２次電池１とを備えることを特徴とする。
【００２３】
【作用】
請求項１に記載の充電制御装置においては、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが、第１の設定電圧Ｖ_１以上であるかまたは第２の設定電圧Ｖ_２以下であるかが、コンパレータ３によって検出される。そして、２次電池１の充電を行っている場合に、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが、第１の設定電圧Ｖ_１以上になったときには、所定の時間ｔ_１経過後に、２次電池１の充電を停止し、２次電池１の充電を停止している場合に、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが、第２の設定電圧Ｖ_２以下になったときには、即座に、２次電池１の充電を開始することを繰り返す。従って、短時間で充分な充電を行うことができる。
【００２４】
請求項２に記載の充電制御装置においては、コンパレータ３１の検出レベルおよび検出解除レベルが変更されることによって、検出解除レベルが、第２の設定電圧Ｖ ₂ に等しくなるように所定レベルだけ変更され、第１の設定電圧Ｖ ₁ に等しい検出レベルも所定レベルと同一レベルだけ変更され、２次電池１の電圧が、第１の設定電圧Ｖ₁以上であるかまたは第２の設定電圧Ｖ₂以下であるかが、コンパレータ３１によって検出される。そして、２次電池１の充電を行っている場合に、２次電池１の電圧Ｅ_Bが、第１の設定電圧Ｖ₁以上になったときには、即座に、２次電池１の充電を停止し、２次電池１の充電を停止している場合に、２次電池１の電圧Ｅ_Bが、第２の設定電圧Ｖ₂以下になったときには、２次電池１の充電を開始し、所定の時間ｔ₁が経過するまでは、２次電池１の電圧Ｅ_Bに関わらず充電を行うことを繰り返す。従って、短時間で充分な充電を行うことができる。
【００２５】
請求項１０に記載の充電制御装置においては、２次電池１の充電が所定の基準時間Ｔ以上停止したことが検出され、出力されると、充電が終了される。従って、２次電池１の充電を充分行うことができる。
【００２６】
請求項１３に記載の充電器においては、請求項１，２、または１０のいずれかに記載の充電制御装置を備えるので、短時間で充分な充電を行うことができる。
【００２７】
請求項１４に記載のバッテリパックにおいては、請求項１，２、または９のいずれかに記載の充電制御装置と、２次電池１とを備えるので、２次電池１を短時間で充分に充電することができる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明するが、その前段階の準備として、本発明の原理について説明する。まず図１乃至図３は、本発明の第１の原理を示している。
【００２９】
図１は、設定電圧Ｖ_１とＶ_２とが等しくされ、例えば鉛・リチウムイオン系などの−△Ｖを検出することができない２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧Ｅ_Ｂとそこに流れる電流（充電電流）Ｉとを示している。
【００３０】
ここで、第１の原理においては、設定電圧Ｖ_１およびＶ_２は、次のように定義されるものである。即ち、第１の原理に基づく充電では、２次電池に充電電流Ｉが流れている場合に、２次電池の電圧Ｅ_Ｂが上昇して、ある電圧になると、その後所定の時間ｔ_１経過後に、充電電流ＩがＯＦＦされるようになされており、この場合のある電圧が、設定電圧Ｖ_１である。
【００３１】
さらに、第１の原理に基づく充電では、充電電流ＩがＯＦＦされている場合に、２次電池の電圧Ｅ_Ｂが、前述した内部抵抗ｒや分極によって低下し、ある電圧になると、即座に充電電流ＩがＯＮされるようになされており、この場合のある電圧が、設定電圧Ｖ_２である。
【００３２】
図１においては、２次電池が定電流（充電電流）Ｉで充電されることにより、その電圧Ｅ_Ｂが上昇して、設定電圧Ｖ_１となり、その後、さらに充電が続けられ、電圧Ｅ_Ｂが上昇している。そして、２次電池の電圧Ｅ_Ｂが設定電圧Ｖ_１に等しくなってから、所定の時間ｔ_１（例えば、数十ｍｓ乃至数分の範囲の値）が経過すると、充電電流ＩがＯＦＦされる。この場合、２次電池の電圧Ｅ_Ｂは、その内部抵抗ｒによる電圧降下によって、設定電圧Ｖ_２以下に瞬時に下がるため、即座に充電電流ＩはＯＮにされる。
【００３３】
ここで、この場合、２次電池の電圧Ｅ_Ｂの低下は、ほとんどその内部抵抗ｒによるものであるから、２次電池の電圧Ｅ_Ｂは、充電電流ＩがＯＮされることによって即座に、それがＯＦＦされる前の電圧になる。
【００３４】
従って、充電電流ＩがＯＮされると、２次電池の電圧Ｅ_Ｂは、即座に設定電圧Ｖ_１を超えるので、それから所定の時間ｔ_１経過後、充電電流Ｉは、再びＯＦＦされる。
【００３５】
以上の繰り返しにより、２次電池に対するエネルギ（充電電流Ｉの時間積分値）の供給、即ち充電がほぼ充分に行われると、充電電流ＩをＯＦＦした場合における、２次電池の内部抵抗ｒによる電圧降下は即座に生じるが、分極による電圧降下は時間がかかるようになり、これにより２次電池の電圧Ｅ_Ｂが、設定電圧Ｖ_２以下に低下するまでに時間がかかるようになる。即ち、２次電池の充電がほぼ充分に行われた場合には、充電電流ＩのＯＦＦ時間が長くなる。
【００３６】
従って、充電電流Ｉが長時間流れなくなった場合、例えばタイマなどを動作させるなどして、所定の時間Ｔ（例えば、０または数分乃至数時間の範囲の値）を計時後、充電を終了することによって、２次電池の充電を充分行うことができる。
【００３７】
図２または図３は、それぞれＶ_１＞Ｖ_２またはＶ_１＜Ｖ_２として、第１の原理による充電を行った場合の２次電池の電圧Ｅ_Ｂと充電電流Ｉを示しており、図１乃至図３のいずれの場合も、最終的な２次電池の電圧Ｅ_Ｂは、設定電圧Ｖ_２に等しくなる。
【００３８】
次に、図４乃至図６を参照して、本発明の第２の原理について説明する。図４は、設定電圧Ｖ_１とＶ_２とが等しくされ、上述した第１の原理における場合と同様に、例えば鉛・リチウムイオン系などの−△Ｖを検出することができない２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧Ｅ_Ｂとそこに流れる電流（充電電流）Ｉとを示している。
【００３９】
ここで、第２の原理においては、設定電圧Ｖ_１およびＶ_２は、次のように定義されるものである。即ち、第２の原理に基づく充電では、２次電池に充電電流Ｉが流れている場合に、２次電池の電圧Ｅ_Ｂが上昇して、ある電圧になると、即座に、充電電流ＩがＯＦＦされるようになされており、この場合のある電圧が、設定電圧Ｖ_１である。
【００４０】
さらに、第２の原理に基づく充電では、充電電流ＩがＯＦＦされている場合に、２次電池の電圧Ｅ_Ｂが、前述した内部抵抗ｒや分極によって低下し、ある電圧になると、即座に充電電流ＩがＯＮされ、その後所定の時間ｔ_１が経過するまでは、２次電池の電圧Ｅ_Ｂに関わらず充電電流ＩがＯＮのままにされるようになされており、この場合のある電圧が、設定電圧Ｖ_２である。
【００４１】
図４においては、２次電池が定電流（充電電流）Ｉで充電されることにより、その電圧Ｅ_Ｂが上昇し、設定電圧Ｖ_１に等しくなると、充電電流Ｉが即座にＯＦＦされている。この場合、２次電池の電圧Ｅ_Ｂは、その内部抵抗ｒによる電圧降下によって、設定電圧Ｖ_２以下に瞬時に下がるため、即座に充電電流はＯＮにされる。この場合においては、上述した第１の原理における場合と同様に、２次電池の電圧Ｅ_Ｂは、充電電流ＩがＯＮされることによって即座に、それがＯＦＦされる前の電圧に戻る。
【００４２】
従って、充電電流ＩがＯＮされると、２次電池の電圧Ｅ_Ｂは、即座に設定電圧Ｖ_１を超えるが、充電電流ＩがＯＦＦしている場合に、２次電池の電圧Ｅ_Ｂが低下して設定電圧Ｖ_２に等しくなり、充電電流ＩがＯＮされたときには、それから所定の時間ｔ_１が経過するまでは、２次電池の電圧Ｅ_Ｂに関わらず、充電電流ＩはＯＮされたままとなる。
【００４３】
よって、２次電池の電圧Ｅ_Ｂは、設定電圧Ｖ_１を超え、さらに上昇する。そして、所定の時間ｔ_１が経過すると、２次電池の電圧Ｅ_Ｂは、設定電圧Ｖ_１を超えているから、充電電流Ｉは、再び即座にＯＦＦされる。
【００４４】
以上の繰り返しにより、２次電池の充電がほぼ充分に行われると、上述した第１の原理における場合と同様に、２次電池の電圧Ｅ_Ｂが、設定電圧Ｖ_２以下に低下するまでに時間がかかるようになり、その結果、充電電流ＩのＯＦＦ時間が長くなる。
【００４５】
従って、第２の原理による場合においても、充電電流Ｉが長時間流れなくなったとき、例えばタイマなどを動作させるなどして、所定の時間を計時後、充電を終了することによって、２次電池の充電を充分行うことができる。
【００４６】
図５または図６は、それぞれＶ_１＞Ｖ_２またはＶ_１＜Ｖ_２として、第２の原理による充電を行った場合の２次電池の電圧Ｅ_Ｂと充電電流Ｉを示しており、図４乃至図６のいずれの場合も、最終的な２次電池の電圧Ｅ_Ｂは、上述した図１乃至図３における場合と同様に、設定電圧Ｖ_２に等しくなる。
【００４７】
従って、図１乃至図６のいずれの場合においても、充電終了電圧は設定電圧Ｖ_２となるので、設定電圧Ｖ_２を変更することにより、例えば２次電池の使用目的（使用条件）などにあわせて、自由に充電終了電圧を決めることができる。
【００４８】
例えば、２次電池は、一般に、高い電圧まで充電して使用すると、その寿命（サイクル寿命）は短くなる一方、容量は増加し、またあまり高い電圧まで充電せずに使用すると、その寿命は長くなるという性質を有する。さらに、２次電池は、常に、高い電圧で充電していると、いわゆるフローティング充電劣化により、その寿命は短くなる。
【００４９】
そこで、例えば携帯用のカセットテープレコーダやテレビジョン受像機などのような、通常、２次電池を充電状態にせず、そのため２次電池の使用可能時間が長時間である方が望まれるもので２次電池を使用する場合は、設定電圧Ｖ_２を、高い値に設定するようにする。
【００５０】
また、例えばコードレス電話機や、ポータブルコンピュータ、コンピュータのバックアップ用などのような、通常、２次電池を充電状態にしておくようなもので２次電池を使用する場合は、設定電圧Ｖ_２を、低い値に設定するようにする。
【００５１】
以上のように、例えば２次電池の使用目的（使用条件）などにあわせて、設定電圧Ｖ_２を決めることで、２次電池を、種々の装置に最適な形で使用することができる。
【００５２】
なお、第１および第２の原理における、Ｖ_１＞Ｖ_２の場合（図２および図５）においては、充電電流Ｉが小さいと、内部抵抗ｒにより降下する電圧と分極による降下する電圧との和が、Ｖ_１−Ｖ_２より小さくなり、２次電池の電圧Ｅ_Ｂが設定電圧Ｖ_２まで降下せず、設定電圧Ｖ_１になってしまうときがある。従って、この場合には、少なくとも充電終了間際の充電電流Ｉがある程度大きくなければならない。この電流Ｉの大きさは、２次電池の内部抵抗値ｒに依存する。
【００５３】
また、Ｖ_１＞Ｖ_２とする場合、その差は、あまり大きくない方が好ましく、例えば、１本の２次電池で考えた場合、０．１Ｖ程度以下とすることが好ましい。
【００５４】
さらに、第１および第２の原理における所定の時間ｔ_１とＴ、設定電圧Ｖ_１とＶ_２、およびその電圧差Ｖ_１−Ｖ_２は、２次電池の仕様（条件）や使用目的、充電器の回路設計条件などに基づいて、適宜決定される。但し、設定電圧Ｖ_１とＶ_２に関しては、ともに、２次電池の満充電電圧（例えば、４．２Ｖなど）の誤差の範囲（以下、充電終了領域という）（例えば、４．２±０．０５Ｖなど）内に設定するか、あるいは設定電圧Ｖ_２を充電終了領域内に設定し、設定電圧Ｖ_１を、２次電池の電圧のいわゆる保護領域（２次電池の安全性が保証される電圧（過充電電圧）の誤差の範囲）（例えば、４．２５±０．０５Ｖなど）内に設定することが好ましい。
【００５５】
ここで、図１乃至図６を参照して説明したことから、第１および第２の原理における設定電圧Ｖ_１は、２次電池の過充電を防止する（安全性を保証する）ための、いわばカットオフ電圧ということができ、また第１および第２の原理における設定電圧Ｖ_２は、２次電池の満充電電圧ということができる。
【００５６】
従来の２次電池においては、充電中の２次電池の電圧が、設定電圧Ｖ_１に対応するカットオフ電圧を超えると、安全性を確保するために、充電を終了するようになされている。２次電池のカットオフ電圧および満充電電圧は、通常、誤差を有するので、カットオフ電圧が本来の値より低く、満充電電圧が本来の値より高くなっていた場合に、カットオフ電圧が、満充電電圧より低くなってしまったときには、充電が充分行われる前に終了されることになる。
【００５７】
従来は、これを防止するために、充電終了領域と保護領域とが重複しないように、満充電電圧およびカットオフ電圧が設定されていた。このため、保護領域の最小値でさえ、充電終了領域の最大値より大きな値となり、従って安全性が充分確保されているとは、必ずしも言えなかった。
【００５８】
本発明によれば、カットオフ電圧である設定電圧Ｖ_１は、満充電電圧である設定電圧Ｖ_２に関わらず設定し、２次電池の充分な充電を行うことができる。即ち、カットオフ電圧を下げても、充電終了後の２次電池の電圧が満充電電圧になるように、充電を行うことができる。
【００５９】
よって、保護領域を、従来より低い電圧の範囲とすることができるので、充分な安全性を確保することができる。
【００６０】
さらに、本発明によれば、充電中の２次電池の電圧がカットオフ電圧である設定電圧Ｖ_１以上となっても、充電が終了されないので、２次電池に、高い電圧を印加することができ、従って短時間で充分な充電を行うことができる。
【００６１】
また、２次電池に印加する電圧は、特に制限されないので、充電器の出力電圧の自由度を増加することができる。さらに、２次電池を充電する充電器の出力電圧は、ある程度の誤差を有するもので良く、充電器を簡単に構成することができる。
【００６２】
次に、図７は、上述した第１の原理により充電が行われるバッテリパックの第１実施例の構成を示している。なお、この実施例においては、設定電圧Ｖ_１とＶ_２とは等しい値に設定されている。即ち、この実施例では、図１で説明したようにして充電が行われるようになされている。
【００６３】
バッテリパックは、例えば鉛・リチウムイオン系などの−△Ｖを検出することができない２次電池１の他、基準電圧電源２、コンパレータ３、遅延回路４、ドライバ５、およびスイッチ素子６から構成され、その＋および−端子を介して充電器１０より充電電流Ｉが供給されるようになされている。
【００６４】
２次電池１は、その＋端子が、バッテリパックの＋端子に、その−端子が、スイッチ素子６を介してバッテリパックの−端子に、それぞれ接続されている。スイッチング素子６は、例えばＦＥＴ（電解効果トランジスタ）などでなり、ドライバ５によりゲートがＯＮ／ＯＦＦされ、これによりドレインとソースとの間に流れる電流、即ち２次電池１に流れる充電電流ＩをＯＮ／ＯＦＦする。なお、実際には、バッテリパックは、充電電流ＩをＯＮ／ＯＦＦする、充電保護用のスイッチング素子６の他、２次電池１が放電するときに流れる放電電流をＯＮ／ＯＦＦする、放電保護用のスイッチング素子を有するが、本願は充電に関するものなので、その記載は省略してある。
【００６５】
コンパレータ３は、その非反転入力端子（＋端子）が、２次電池１の＋端子とバッテリパックの＋端子との接続点に接続され、その反転入力端子（−端子）が、基準電圧電源２を介して、２次電池１の−端子とバッテリパックの−端子との接続点に接続されている。なお、基準電圧電源２は、その＋端子が、コンパレータ３に、その−端子が２次電池１の−端子に、それぞれ接続されており、所定の基準電圧（図７においては、設定電圧Ｖ_１＝Ｖ_２に等しい電圧）を、コンパレータ３の−端子に印加している。
【００６６】
コンパレータ３は、その非反転入力端子に印加される電圧が、その反転入力端子に印加される電圧以上のとき、Ｈレベルを出力し、その非反転入力端子に印加される電圧が、その反転入力端子に印加される電圧未満のとき、Ｌレベルを出力するようになされている。
【００６７】
遅延回路４は、コンパレータ３の出力を所定の時間ｔ_１だけ遅延して、ドライバ５に出力するようになされている。ドライバ５は、遅延回路４の出力に対応して、スイッチング素子６をＯＮ／ＯＦＦ（ドレインとソースとの間に流れる電流（充電電流Ｉ）をＯＮ／ＯＦＦ）させる。なお、ドライバ５は、スイッチング素子６のソースの電圧をグランドレベルにシフトし、これによりスイッチング素子６を、確実にＯＮ／ＯＦＦさせることができるようになされている。
【００６８】
次に、図８を参照して、その動作について説明する。まず充電器１０より充電電流Ｉが、２次電池１に供給されることにより充電が行われる。これにより、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが上昇し（図１）、その電圧Ｅ_Ｂが、コンパレータ３の−端子に印加されている基準電圧、即ち、この場合においては、設定電圧Ｖ_１となると、コンパレータ３の出力が、図８（ａ）に示すように、ＬレベルからＨレベルになる。
【００６９】
遅延回路４は、例えば抵抗とコンデンサのいわゆるＣＲ回路を含み、このＣＲ回路においては、Ｈレベルが印加されると、その出力は、所定の時定数をもって徐々に上昇し、図８（ｂ）に示すように、所定の時間ｔ_１経過後に、閾値Ｓ_１に達するようになされている。なお、このＣＲ回路の出力は、コンパレータ３の出力がＬレベルになると、即座にＬレベルになるようになされている。
【００７０】
遅延回路４では、ＣＲ回路の出力が、閾値Ｓ_１以上（図８（ｂ）において、斜線を付してある部分）になると、Ｈレベルが出力される。従って、コンパレータ３からＨレベルが出力されてから、所定の時間ｔ_１が経過すると、遅延回路３は、ドライバ５にＨレベルを出力する。なお、遅延回路４は、ＣＲ回路の出力が、閾値Ｓ_１未満の場合には、Ｌレベルを出力する。
【００７１】
ドライバ５は、図８（ｃ）に示すように、遅延回路４の出力がＬまたはＨレベルの場合、ＨまたはＬレベルを、スイッチング素子６のゲートにそれぞれ印加し、これによりスイッチング素子６をＯＮまたはＯＦＦにするようになされている。よって、いまの場合、スイッチング素子６は、ＯＦＦにされる。
【００７２】
従って、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが上昇し（図１）、設定電圧Ｖ_１となると、それから所定の時間ｔ_１経過後に、スイッチング素子６がＯＦＦにされ、これにより充電電流ＩがＯＦＦされる。
【００７３】
この場合、２次電池の電圧Ｅ_Ｂは、上述したように、その内部抵抗ｒによる電圧降下によって、基準電圧電源２が、コンパレータ３の−端子に印加する基準電圧、即ちこの場合には設定電圧Ｖ_２以下に瞬時に下がる。
【００７４】
すると、コンパレータ３の出力はＨレベルからＬレベルになり（図８（ａ））、これにより遅延回路４の出力もＨレベルからＬレベルになる（図８（ｂ））。従って、ドライバ５の出力は、ＬレベルからＨレベルになり（図８（ｃ））、これによりスイッチング素子６はＯＮにされ、２次電池１に対する充電電流Ｉの供給が、即座に再開されることになる（図１）。
【００７５】
上述したように、この場合においては、２次電池の電圧Ｅ_Ｂの低下は、殆どその内部抵抗ｒによるものであるから、２次電池の電圧Ｅ_Ｂは、充電電流ＩがＯＮされることによって即座に、それがＯＦＦされる前の電圧になる（図１）。
【００７６】
従って、充電電流ＩがＯＮされると、２次電池の電圧Ｅ_Ｂは、即座に基準電圧電源２の基準電圧、即ち設定電圧Ｖ_１を超えるので、コンパレータ３の出力はＬレベルからＨレベルになり（図８（ａ））、それから所定の時間ｔ_１経過後、遅延回路４の出力はＬレベルからＨレベルになる（図８（ｂ））。遅延回路４の出力がＨレベルになると、ドライバ５の出力はＬレベルになり（図８（ｃ））、スイッチング素子６はＯＦＦにされる。従って、充電電流ＩはＯＮにされてから、所定の時間ｔ_１経過後、再びＯＦＦされることになる。
【００７７】
以上の繰り返しにより、２次電池の充電が進むと、上述したように、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが、基準電圧電源２の基準電圧、即ち設定電圧Ｖ_２以下に低下するまでに時間がかかるようになる。
【００７８】
従って、コンパレータ３の出力（図８（ａ））、遅延回路４の出力（図８（ｂ））それぞれはＨレベルの状態が長く続くようになり、ドライバ５の出力（図８（ｃ））は、Ｌレベルの状態が長く続くようになる。これにより、充電電流ＩのＯＦＦ時間も長くなる（図１）。
【００７９】
一方、充電器１０は、充電電流Ｉが長時間流れなくなった場合、例えばタイマなどを動作させるなどして、所定の時間Ｔを計時後、充電を終了するようになされている。
【００８０】
即ち、充電器１０は、図９に示すように、充電電源１１、電流検出部１２、ＯＦＦ時間検出回路１３、および制御回路１４から構成される。充電電源１１は、例えば定電圧定電流電源またはそれに準じた電源で、制御回路１４に制御され、充電電流Ｉを出力する。電流検出部１２は、抵抗ＲおよびアンプＡＭＰから構成されており、そこでは、充電電流Ｉが抵抗Ｒを流れることにより生じる抵抗Ｒの両端の電圧が、アンプＡＭＰで増幅されて出力されるようになされている。従って、電流検出部１２からは、充電電流Ｉが流れている場合には、Ｉ×Ｒに対応する電圧が、充電電流Ｉが流れていない場合には、０Ｖがそれぞれ出力される。
【００８１】
ＯＦＦ時間検出回路１３は、例えば所定の時定数を有する回路を含み、電流検出部１２から供給される電圧が０Ｖになると、その後、その電圧が続けて０Ｖとなっている時間が検出される。そして、電流検出部１２の出力が、所定の基準時間Ｔ_ＯＦＦ（例えば、数十ｍｓ乃至数十分の範囲の値）の間、０Ｖであった場合のみ、検出信号を制御回路１４に出力する。即ち、ＯＦＦ時間検出回路１３では、充電電流Ｉが、所定の基準時間Ｔ_ＯＦＦの間流れていないと、制御回路１４に検出信号が出力される。
【００８２】
制御回路１４は、ＯＦＦ時間検出回路１３からの検出信号を受信すると、内蔵するタイマ回路を動作させ、所定の時間Ｔを計時する。そして、所定の時間Ｔを計時後、充電電源１１をＯＦＦさせる。
【００８３】
従って、バッテリパック（図７）の２次電池１に供給される充電電流ＩのＯＦＦ時間が長くなり、そのＯＦＦ時間が所定の基準時間Ｔ_ＯＦＦになると、それから所定の時間Ｔ経過後、充電電源１１はＯＦＦにされ、これにより、充電が終了する。
【００８４】
なお、制御端子には、充電器１０に、バッテリパック（図７）がセットされると、バッテリパックの図示せぬ回路から、同じく図示せぬ端子を介して制御信号が供給されるようになされており、制御回路１４は、制御端子を介して制御信号を受信すると、充電電源１１をＯＮさせ、充電電流Ｉの出力を開始させるようになされている。また、制御端子には、バッテリパックから制御信号を入力させるようにする他、充電器１０にメカ的または電子的なスイッチを設け、その操作に対応して、制御信号を入力させるようにすることもできる。
【００８５】
さらに、充電器１０は、ＯＦＦ時間検出回路１３を設けず、電流検出部１２の出力を制御回路１４に直接供給するように構成することができる。この場合、制御回路１４では、電流検出部１２から供給される電圧が０Ｖになると、所定の時間Ｔの計時が開始されることになる。
【００８６】
次に、図１０は、第１の原理により充電が行われるバッテリパックの第２実施例の構成を示している。なお、図中、図７における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、図１０のバッテリパックは、抵抗Ｒ_Ａ，Ｒ_Ｂ、およびスイッチＳＷが新たに設けられている以外は、図７のバッテリパックと同様に構成されている。
【００８７】
抵抗Ｒ_Ａは、その一端が、２次電池１の＋端子とバッテリパックの＋端子との接続点と接続されており、他端がコンパレータ３の非反転入力端子に接続されている。抵抗Ｒ_Ｂは、その一端が、抵抗Ｒ_Ａとコンパレータ３との接続点に接続されており、その他端が、スイッチＳＷを介して２次電池１の−端子に接続されている。
【００８８】
従って、コンパレータ３の非反転入力端子には、スイッチＳＷがＯＦＦのときには、抵抗Ｒ_ＡおよびＲ_Ｂに電流が流れないため、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが印加され、スイッチＳＷがＯＮのときには、抵抗Ｒ_ＡおよびＲ_Ｂに電流が流れるため、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂから、抵抗Ｒ_Ａによる電圧降下分を差し引いた電圧（Ｅ_Ｂ×Ｒ_Ｂ／（Ｒ_Ａ＋Ｒ_Ｂ））が印加されることになる。
【００８９】
よって、コンパレータ３の出力がＬレベルからＨレベル、またはＨレベルからＬレベルになるときの、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂ（以下、コンパレータ３の検出レベルという）は、スイッチＳＷのＯＮ／ＯＦＦにより変化する。
【００９０】
即ち、コンパレータ３の検出レベルは、スイッチＳＷがＯＦＦのときに比べ、ＯＮのときの方が高くなる。従って、スイッチをＯＮまたはＯＦＦにすることで、設定電圧Ｖ_１およびＶ_２が、実質的に、高い値または低い値にそれぞれ変更されることになる。
【００９１】
従って、この場合、２次電池の使用目的（使用条件）などにあわせて、設定電圧Ｖ_１およびＶ_２を変更することができる。
【００９２】
なお、スイッチＳＷは、手動でＯＮ／ＯＦＦさせるようにしても良いし、充電器１０に切換信号を出力させるようにして、この切換信号に対応してＯＮ／ＯＦＦさせるようにしても良い。
【００９３】
また、抵抗Ｒ_ＡまたはＲ_Ｂを可変抵抗とすることなどにより、設定電圧Ｖ_１およびＶ_２を、３段階以上に変更するようにすることができる。
【００９４】
図１１は、設定電圧Ｖ_１およびＶ_２を変更することができるようになされたバッテリパックの他の実施例の構成を示している。このバッテリパックは、スイッチＳＷが新たに設けられ、基準電圧電源２に代えて、可変基準電源７が設けられている以外は、図７のバッテリパックと同様に構成されている。
【００９５】
この場合においては、スイッチＳＷをＯＮ／ＯＦＦすることにより、可変基準電源７が、コンパレータ３の反転入力端子に印加する基準電圧が変更されるようになされている。従って、この場合においても、スイッチＳＷをＯＮ／ＯＦＦすることにより、設定電圧Ｖ_１およびＶ_２が、実質的に変更されることになる。
【００９６】
ところで、以上のような設定電圧Ｖ_１およびＶ_２の変更を、２次電池１の満充電後に行うことによって、図２１で説明したＮｉＣｄ系などの２次電池における−△Ｖを疑似的に発生させるようにすることができる。図１２は、−△Ｖを疑似的に発生させるバッテリパックの構成例を示している。なお、図中、図７における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このバッテリパックは、基準電圧電源２が削除され、満充電検出回路８およびＶ１，Ｖ２レベル切換回路９が設けられている他は、図７のバッテリパックと同様に構成されている。また、充電器１００は、例えばＮｉＣｄ系などの２次電池用のもので、−△Ｖを検出すると（充電開始後、バッテリパックの＋端子と−端子との間の電圧が△Ｖだけ降下し、それが所定の時間（例えば、１分以上）続くと）、充電（充電電流Ｉの供給）を終了するようになされている。
【００９７】
満充電検出回路８には、ドライバ５の出力が入力されるようになされており、そこからは、ドライバ５の出力が、所定の時間以上Ｌレベルになっている場合、即ち２次電池１に対する充電が充分行われたために、充電電流Ｉが所定の時間以上流れていない場合、２次電池１が満充電状態になったものとして、レベル切換回路９に満充電検出信号が出力されるようになされている。
【００９８】
レベル切換回路９は、例えば図１０に示した抵抗Ｒ_Ａ，Ｒ_Ｂ、スイッチＳＷ、および基準電圧電源２でなる回路や、図１１に示した可変基準電源７およびスイッチＳＷでなる回路などのように構成され、満充電検出回路８より満充電検出信号を受信すると、コンパレータ３の検出レベル、即ち設定電圧Ｖ_１およびＶ_２を、低い値から高い値に切り換えるようになされている。
【００９９】
従って、２次電池１が、満充電状態になった後、設定電圧Ｖ_１およびＶ_２が、高い値に切り換えられるので、停止していた充電電流Ｉが再び流れ出し、これによりバッテリパックの＋端子と−端子間の電圧が降下する。充電器１００では、この電圧降下が−△Ｖとして検出され、充電が終了される。
【０１００】
以上のように、このバッテリパックは、例えばＮｉＣｄ系などの２次電池用の充電器１００で、充電を行うことができる。
【０１０１】
次に、図１３は、第１の原理により充電が行われるバッテリパックであって、設定電圧Ｖ_１が設定電圧Ｖ_２より大に設定されているバッテリパックの実施例の構成を示している。即ち、この実施例では、図２に示したようにして充電が行われるようになされている。なお、図中、図７における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このバッテリパックは、抵抗Ｒ_１，Ｒ_２、トランジスタ（ＮＰＮトランジスタ）Ｔｒ、およびバッファ２１が新たに設けられている以外は、図７のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１０２】
抵抗Ｒ_１は、その一端が、２次電池１の＋端子とバッテリパックの＋端子との接続点と接続されており、他端がコンパレータ３の非反転入力端子に接続されている。抵抗Ｒ_２は、その一端が、抵抗Ｒ_１とコンパレータ３との接続点に接続されており、その他端が、トランジスタＴｒのコレクタに接続されている。トランジスタＴｒは、そのエミッタが、２次電池１と基準電圧電源２との接続点に接続されている。そして、そのベースには、バッファ２１を介してドライバ５の出力が供給されるようになされている。
【０１０３】
従って、トランジスタＴｒは、ドライバ５の出力がＬレベルのとき、即ち充電電流ＩがＯＦＦのときＯＦＦになり、ドライバ５の出力がＨレベルのとき、即ち充電電流ＩがＯＮのときＯＮになる。
【０１０４】
よって、コンパレータ３の非反転入力端子には、充電電流ＩがＯＦＦのときには、抵抗Ｒ_１およびＲ_２に電流が流れないため、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが印加され、充電電流がＯＮのときには、抵抗Ｒ_１およびＲ_２に電流が流れるため、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂから、抵抗Ｒ_１による電圧降下分を差し引いた電圧（Ｅ_Ｂ×Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２））が印加されることになる。
【０１０５】
これにより、コンパレータ３の検出レベルは、図１４（ｄ）に示すように、充電電流ＩがＯＦＦのとき（ドライバ５の出力がＬレベルのとき（図１４（ｃ）））に比べ、ＯＮのとき（ドライバ５の出力がＨレベルのとき（図１４（ｃ）））の方が高くなる。
【０１０６】
ここで、図７で説明したように、コンパレータ３の出力は、充電電流ＩがＯＮ状態で、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが上昇することにより、その出力レベルがＬレベルからＨレベルになるときに限って、遅延回路４により所定の時間ｔ_１だけ遅延され、充電電流ＩのＯＮ／ＯＦＦを制御するドライバ５に伝達される。また、コンパレータ３の出力は、充電電流ＩがＯＦＦ状態で、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが降下することにより、その出力レベルがＨレベルからＬレベルになるときには、遅延回路４で遅延されず即座に、充電電流ＩのＯＮ／ＯＦＦを制御するドライバ５に伝達される。
【０１０７】
従って、充電電流ＩがＯＮまたはＯＦＦのときのコンパレータ３の検出レベルは、上述した本発明の第１の原理において定義した設定電圧Ｖ_１またはＶ_２にそれぞれ相当することになる。
【０１０８】
よって、図２に示したように２次電池１の充電が行われ、これにより２次電池１は、その電圧Ｅ_Ｂが、充電電流ＩがＯＦＦのときのコンパレータ３の検出レベル、即ち設定電圧Ｖ_２になるまで、充分に充電されることになる。
【０１０９】
ここで、図１４（ａ）乃至図１４（ｃ）それぞれに、コンパレータ３の出力、遅延回路４の出力、またはドライバ５の出力を示す。なお、図１４（ａ）乃至図１４（ｃ）は、図８における場合と同様のものなので、その説明は省略する。
【０１１０】
次に、図１５は、第１の原理により充電が行われるバッテリパックであって、設定電圧Ｖ_１が設定電圧Ｖ_２より小に設定されているバッテリパックの実施例の構成を示している。即ち、この実施例では、図３に示したようにして充電が行われるようになされている。なお、図中、図１３における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このバッテリパックは、バッファ２１に代えて、インバータ２２が設けられている以外は、図１３のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１１１】
従って、この場合、ドライバ５の出力は、インバータ２２で反転され、トランジスタＴｒのベースに印加されるので、トランジスタＴｒは、ドライバ５の出力がＬレベルのとき、即ち充電電流ＩがＯＦＦのときＯＮになり、ドライバ５の出力がＨレベルのとき、即ち充電電流ＩがＯＮのときＯＦＦになるようになる。
【０１１２】
よって、コンパレータ３の検出レベルは、図１６（ｄ）に示すように、充電電流ＩがＯＦＦのとき（ドライバ５の出力がＬレベルのとき（図１６（ｃ）））に比べ、ＯＮのとき（ドライバ５の出力がＨレベルのとき（図１６（ｃ）））の方が低くなる。
【０１１３】
図１３で説明したように、コンパレータ３の検出レベルは、充電電流ＩがＯＮまたはＯＦＦのとき、本発明の第１の原理において定義した設定電圧Ｖ_１またはＶ_２にそれぞれ相当するので、この場合には、図３に示したように２次電池１の充電が行われ、これにより２次電池１は、その電圧Ｅ_Ｂが、充電電流ＩがＯＦＦのときのコンパレータ３の検出レベル、即ち設定電圧Ｖ_２になるまで、充分に充電されることになる。
【０１１４】
ここで、図１６（ａ）乃至図１６（ｃ）それぞれに、コンパレータ３の出力、遅延回路４の出力、またはドライバ５の出力を示す。なお、図１６（ａ）乃至図１６（ｃ）は、図８における場合と同様のものなので、その説明は省略する。
【０１１５】
次に、図１７は、上述した本発明の第２の原理により充電が行われるバッテリパックの一実施例の構成を示している。なお、この実施例においては、設定電圧Ｖ_１とＶ_２とは等しい値に設定されている。即ち、この実施例では、図４で説明したようにして充電が行われるようになされている。また、図中、図１３における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。
【０１１６】
すなわち、このバッテリパックは、バッファ２１が削除され、遅延回路３２が新たに設けられているとともに、コンパレータ３に代えて、コンパレータ（ヒステリシスコンパレータ）３１が設けられている他は、図１３のバッテリパックと同様に構成されており、従って、コンパレータ３１の非反転入力端子には、トランジスタＴｒがＯＦＦのときには、抵抗Ｒ_１およびＲ_２に電流が流れないため、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが印加され、トランジスタＴｒがＯＮのときには、抵抗Ｒ_１およびＲ_２に電流が流れるため、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂから、抵抗Ｒ_１による電圧降下分を差し引いた電圧（Ｅ_Ｂ×Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２））が印加されるようになされている。
【０１１７】
コンパレータ３１は、その検出レベルがヒステリシスを有するものとされている。即ち、コンパレータ３１は、その非反転入力端子に印加される電圧が上昇し、その反転入力端子に印加される電圧に等しくなったとき、Ｈレベルを出力するようになされているが、Ｌレベルは、非反転入力端子に印加される電圧が降下し、その反転入力端子に印加される電圧に等しくなったときではなく、その電圧より幾分低い電圧に等しくなったときに出力されるようになされている。
【０１１８】
即ち、いま基準電圧電源２より供給される電圧をＶ_ＲＥＦとした場合、Ｖ_ＯＦＦ＝Ｖ_ＲＥＦ−ε（但し、εは、コンパレータ３１のヒステリシスに対応する正の電圧）なる電圧Ｖ_ＯＦＦを定義すると、コンパレータ３１の出力は、その非反転入力端子に印加される電圧が上昇し、電圧Ｖ_ＲＥＦに等しくなったとき、ＬレベルからＨレベルになり、非反転入力端子に印加される電圧が降下し、電圧Ｖ_ＯＦＦに等しくなったとき、ＨレベルからＬレベルになるようになされている。ここで、以下、コンパレータ３１の出力が、ＬレベルからＨレベルになるとき、またはＨレベルからＬレベルになるときそれぞれの２次電池１の電圧Ｅ_Ｂを、検出レベルまたは解除（検出解除）レベルという。
【０１１９】
遅延回路３２は、コンパレータ３１の出力が、ＨレベルからＬレベルになったとき、コンパレータ３１が出力していたＨレベルを所定の時間ｔ₁だけ保持するようになされている。
【０１２０】
次に、図１８を参照して、その動作について説明する。まず充電器１０より充電電流Ｉが、２次電池１に供給されることにより充電が行われる。これにより、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが上昇し（図４）、その電圧Ｅ_Ｂが、コンパレータ３１の−端子に印加されている基準電圧、即ちこの場合においては設定電圧Ｖ_１となると、コンパレータ３１の出力が、図１８（ａ）に示すように、ＬレベルからＨレベルになる。
【０１２１】
コンパレータ３１の出力が、Ｈレベルになると、ドライバ５の出力は、図１８（ｃ）に示すように、Ｌレベルになり、スイッチング素子６は、ＯＦＦにされる。従って、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが上昇し（図４）、設定電圧Ｖ_１となると、即座にスイッチング素子６がＯＦＦにされ、これにより充電電流ＩがＯＦＦされる。
【０１２２】
一方、コンパレータ３１の出力は、ドライバ５だけでなく、遅延回路３２にも供給される。遅延回路３２は、例えば抵抗とコンデンサのいわゆるＣＲ回路を含み、このＣＲ回路においては、コンパレータ３１からＨレベルが印加されると、その出力は、図１８（ｂ）に示すように、瞬時に所定の電圧になり、その後、Ｈレベルの印加が停止されると（コンパレータ３１の出力がＨレベルからＬレベルになると）、所定の時定数をもって徐々に降下し、所定の時間ｔ_１経過後に、閾値Ｓ_２になるようになされている。なお、このＣＲ回路の出力は、コンパレータ３１の出力がＨレベルの間は、所定の電圧を保持するようになされている。
【０１２３】
遅延回路３２では、ＣＲ回路の出力が、閾値Ｓ₂より大きい（図１８（ｂ）において、斜線を付してある部分）場合にはＨレベルが出力され、閾値Ｓ₁以下の場合にはＬレベルが出力されるようになされている。従って、遅延回路３２は、コンパレータ３１の出力がＬレベルからＨレベルになると、即座にＨレベルを、トランジスタＴｒに出力し、またコンパレータ３１の出力がＨレベルからＬレベルになると、その後所定の時間ｔ₁が経過してから、Ｌレベルを、トランジスタＴｒに出力する。
【０１２４】
よって、いまの場合、トランジスタＴｒはＯＮになり、抵抗Ｒ_１，Ｒ_２、およびトランジスタＴｒに電流が流れ、図１３における場合と同様に、コンパレータ３１の解除レベル（検出レベル（図１８（ｄ）において実線で示す）も同様）は、図１８（ｄ）において点線で示すように上昇する。ここで、図１７においては、抵抗Ｒ_１により降下する電圧が、コンパレータ３１のヒステリシスに対応する電圧、即ちコンパレータ３１の検出レベルと解除レベルとの差に等しくなるように、抵抗値Ｒ_１およびＲ_２が設定されており、これにより、高くなったときの解除レベルと、元の（抵抗Ｒ_１，Ｒ_２、およびトランジスタＴｒに電流が流れていないときの）検出レベルとが等しくなるようになされている。
【０１２５】
充電電流ＩがＯＦＦになると、２次電池の電圧Ｅ_Ｂは、上述したように、その内部抵抗ｒによる電圧降下によって、高くなった検出解除レベル以下に瞬時に下がる。すると、コンパレータ３１の出力はＨレベルからＬレベルになるので（図１８（ａ））、ドライバ５の出力は、ＬレベルからＨレベルになり（図１８（ｃ））、これによりスイッチング素子６はＯＮにされ、２次電池１に対する充電電流Ｉの供給が、即座に再開されることになる（図４）。
【０１２６】
上述したように、この場合においては、２次電池の電圧Ｅ_Ｂの低下は、殆どその内部抵抗ｒによるものであるから、２次電池の電圧Ｅ_Ｂは、充電電流ＩがＯＮされることによって即座に、それがＯＦＦされる前の電圧になる（図４）。
【０１２７】
一方、遅延回路３２は、コンパレータ３１の出力がＨレベルからＬレベルになってから、所定の時間ｔ_１を経過するまでは、Ｈレベルを出力し、その後Ｌレベルを出力するようになるので、充電電流Ｉの供給が開始されてから、所定の時間ｔ_１を経過するまでは、抵抗Ｒ_１，Ｒ_２、およびトランジスタＴｒに電流が流れており、その後トランジスタＴｒがＯＦＦにされ、電流が停止される。
【０１２８】
従って、充電電流Ｉの供給が開始されてから、所定の時間ｔ_１を経過するまでは、コンパレータ３１の検出レベルは高くなっており、その後、元の値に下がる（図１８（ｄ））。
【０１２９】
よって、充電電流ＩがＯＮされてから、所定の時間ｔ_１を経過するまでは、２次電池の電圧Ｅ_Ｂが、高くなっているコンパレータ３１の検出レベルにはならず、その後、コンパレータ３１の検出レベルが元の値に戻ると（コンパレータ３１の検出レベルが下がると）、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂは、その検出レベル以上となり、コンパレータ３１の出力は、ＬレベルからＨレベルになる（図１８（ａ））。
【０１３０】
すると、ドライバ５の出力はＬレベルになり（図１８（ｃ））、スイッチング素子６はＯＦＦにされるので、この場合、充電電流ＩはＯＮにされてから、所定の時間ｔ_１経過後、再びＯＦＦされる。
【０１３１】
以上の繰り返しにより、２次電池の充電が進むと、上述したように、２次電池１の電圧Ｅ_Ｂが、高くされたコンパレータ３１の解除レベル以下に低下するまでに時間がかかるようになる。
【０１３２】
従って、コンパレータ３１の出力（図１８（ａ））は、Ｈレベルの状態が長く続くようになり、ドライバ５の出力（図１８（ｃ））は、Ｌレベルの状態が長く続くようになる。これにより、充電電流ＩのＯＦＦ時間も長くなる（図４）。
【０１３３】
以上から、コンパレータ３１の元の検出レベルまたは高くされた解除レベルは、本発明の第２の原理において定義した設定電圧Ｖ₁またはＶ₂にそれぞれ相当し、従って、２次電池１は、その電圧Ｅ_Bが、コンパレータ３１の、高くされた解除レベル、即ち設定電圧Ｖ₂になるまで、充分に充電されることになる。
【０１３４】
なお、図１９（ａ）または図１９（ｂ）に示すように、高くされたときのコンパレータ３１の解除レベルを、コンパレータ３１の元の検出レベルより小または大にするように、抵抗値Ｒ_１およびＲ_２を決めることにより、図５または図６にそれぞれ示したように充電を行うようにすることができる。
【０１３５】
即ち、抵抗値Ｒ_１を小さく（または抵抗値Ｒ_２を大きく）することにより、Ｖ_１＞Ｖ_２とするようにすることができる。抵抗値Ｒ_１を大きく（または抵抗値Ｒ_２を小さく）することにより、Ｖ_１＜Ｖ_２とするようにすることができる。
【０１３６】
コンパレータ３１のヒステリシス分（検出レベルと解除レベルとの差）△Ｖｈと、設定電圧Ｖ_１およびＶ_２との関係は、以下のようになる。即ち、まずトランジスタＴｒがＯＮ／ＯＦＦすることによりコンパレータ３１の非反転入力端子に印加される電圧の変化分△Ｖ_Ｒは、次にようになる。
△Ｖ_Ｒ＝Ｅ×Ｒ_１／（Ｒ_１＋Ｒ_２）・・・（１）
但し、Ｅは、２次電池１の充電を終了するときの電圧（設定電圧Ｖ_２）である。
【０１３７】
従って、

とすれば良い。
【０１３８】
次に、図２０は、本発明の第２の原理により充電が行われるバッテリパックであって、２次電池１と、それと同様に構成される２次電池１ａとがシリーズに接続されたものの構成例を示している。なお、図中、図１７における場合と対応する部分については同一の符号を付してある。
【０１３９】
図２０のバッテリパックにおいては、２次電池１、基準電圧電源２、ドライバ５、スイッチング素子６、コンパレータ３１、遅延回路３２、ＯＲ回路４１、抵抗Ｒ_１乃至Ｒ_３、およびトランジスタ（ＦＥＴ）Ｔｒ_１でなる回路（以下、第１の回路という）を考えた場合、図１７における場合と同様に、２次電池１の充電が行われるようになされている。
【０１４０】
即ち、ＯＲゲート４１は、そこに入力されているコンパレータ３１または３１ａの出力がＨレベルになったとき、ドライバ５および遅延回路３２にＨレベルを出力する。従って、ドライバ５では、図１７における場合と同様にして、スイッチング素子６がＯＮ／ＯＦＦされ、これにより、充電電流ＩがＯＮ／ＯＦＦされる。
【０１４１】
また、遅延回路３２においても、図１７における場合と同様にして、トランジスタＴｒ_１がＯＮ／ＯＦＦされ、これにより抵抗Ｒ_１，Ｒ_２、トランジスタＴｒ_１、および抵抗Ｒ_３に流れる電流がＯＮ／ＯＦＦされる。従って、第１の回路においては、図１７における場合と同様にして、コンパレータ３１の検出レベルおよび解除レベルが変更され、２次電池１の充電が行われることになる。
【０１４２】
一方、２次電池１ａ、基準電圧電源２と同様に構成される基準電圧電源２ａ、ドライバ５、スイッチング素子６、コンパレータ３１と同様に構成されるコンパレータ３１ａ、遅延回路３２、ＯＲ回路４１、抵抗Ｒ_１乃至Ｒ_３、およびトランジスタ（ＦＥＴ）Ｔｒ_１でなる回路（以下、第２の回路という）は、コンパレータ３１ａの非反転入力端子に基準電圧電源２の−端子が接続され、コンパレータ３１ａが、２次電池１ａの−端子の電圧を検出するようになされている以外は、第１の回路と同様に構成されている。
【０１４３】
即ち、第２の回路は、コンパレータ３１ａが検出する電圧の極性が、コンパレータ３１が検出する電圧の極性と逆になっている他は、第１の回路と同様に構成されている。
【０１４４】
従って、第２の回路においても、図１７における場合と同様にして、トランジスタＴｒ_１が、ＯＮ／ＯＦＦされ、これにより、抵抗Ｒ_１，Ｒ_２、トランジスタＴｒ_１、および抵抗Ｒ_３に流れる電流が、ＯＮ／ＯＦＦされ、コンパレータ３１ａの検出レベルおよび解除レベルが変更され、２次電池１ａの充電が行われることになる。
【０１４５】
なお、図２０においては、コンパレータ３１と３１ａがあるので、即ち図１７における場合と比較して、ヒステリシス分が２倍あるので、上述した式（１）における△Ｖ_Ｒは、２Ｅ×（Ｒ_１＋Ｒ_３）／（Ｒ_１＋Ｒ_２＋Ｒ_３）とし、また式（２）は、△Ｖｈを、２△Ｖｈに置き換える必要がある。さらに、この場合、Ｒ_１＝Ｒ_３である必要があり、従って△Ｖ_Ｒは、２Ｅ×２Ｒ_１／（２Ｒ_１＋Ｒ_２）となる。
【０１４６】
また、図２０においては、２次電池１および１ａのうちのいずれか一方の充電が、先に終了してしまった場合、他方の充電を充分にすることができなくなる恐れがあるので、先に充電が終了した方は、所定の抵抗値の抵抗に置き換えられるように、図示せぬ回路が構成されており、これにより、２次電池１および１ａのうちのいずれか一方の充電が先に終了しても、他方には、充電電流Ｉが供給され、その充電を充分に行うことができるようになされている。
【０１４７】
以上、−△Ｖを検出することができない２次電池１を充電する場合について説明したが、本発明は、−△Ｖを検出することができるＮｉＣｄ系や鉛系などの２次電池にも適用することができる。但し、本発明は、例えば鉛・リチウムイオン系やリチウムイオン系などの２次電池のように、充電を行えば行うだけ電圧が上昇する２次電池に特に有効である。
【０１４８】
なお、本明細書中において、「以上」、「以下」は、等号を含むように解しても良いし、含まないように解しても良い。
【０１４９】
【発明の効果】
請求項１に記載の充電制御装置によれば、２次電池の電圧が、第１の設定電圧以上であるかまたは第２の設定電圧以下であるかが、検出手段によって検出される。そして、２次電池の充電を行っている場合に、２次電池の電圧が、第１の設定電圧以上になったときには、所定の時間経過後に、２次電池の充電を停止し、２次電池の充電を停止している場合に、２次電池の電圧が、第２の設定電圧以下になったときには、即座に、２次電池の充電を開始することを繰り返す。従って、短時間で充分な充電を行うことができる。
【０１５０】
請求項２に記載の充電制御装置によれば、検出手段の検出レベルおよび検出解除レベルが変更されることによって、検出解除レベルが、第２の設定電圧に等しくなるように所定レベルだけ変更され、第１の設定電圧に等しい検出レベルも所定レベルと同一レベルだけ変更され、２次電池の電圧が、第１の設定電圧以上であるかまたは第２の設定電圧以下であるかが、検出手段によって検出される。そして、２次電池の充電を行っている場合に、２次電池の電圧が、第１の設定電圧以上になったときには、即座に、２次電池の充電を停止し、２次電池の充電を停止している場合に、２次電池の電圧が、第２の設定電圧以下になったときには、２次電池の充電を開始し、所定の時間が経過するまでは、２次電池の電圧に関わらず充電を行うことを繰り返す。従って、短時間で充分な充電を行うことができる。
【０１５１】
請求項１０に記載の充電制御装置によれば、２次電池の充電が所定の基準時間以上停止したことが検出され、出力されると、充電が終了される。従って、２次電池の充電を充分行うことができる。
【０１５２】
請求項１３に記載の充電器によれば、請求項１，２、または１０のいずれかに記載の充電制御装置を備えるので、短時間で充分な充電を行うことができる。
【０１５３】
請求項１４に記載のバッテリパックによれば、請求項１，２、または９のいずれかに記載の充電制御装置と、２次電池とを備えるので、２次電池を短時間で充分に充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の原理に基づいて２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧Ｅ_Ｂとそこに流れる充電電流Ｉを示す波形図である。
【図２】本発明の第１の原理に基づいて２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧Ｅ_Ｂとそこに流れる充電電流Ｉを示す波形図である。
【図３】本発明の第１の原理に基づいて２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧Ｅ_Ｂとそこに流れる充電電流Ｉを示す波形図である。
【図４】本発明の第２の原理に基づいて２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧Ｅ_Ｂとそこに流れる充電電流Ｉを示す波形図である。
【図５】本発明の第２の原理に基づいて２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧Ｅ_Ｂとそこに流れる充電電流Ｉを示す波形図である。
【図６】本発明の第２の原理に基づいて２次電池を充電した場合の、２次電池の電圧Ｅ_Ｂとそこに流れる充電電流Ｉを示す波形図である。
【図７】本発明を適用したバッテリパックの第１実施例の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の実施例の動作を説明する波形図である。
【図９】図７の実施例における充電器１０の詳細構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明を適用したバッテリパックの第２実施例の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明を適用したバッテリパックの第３実施例の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明を適用したバッテリパックの第４実施例の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明を適用したバッテリパックの第５実施例の構成を示すブロック図である。
【図１４】図１３の実施例の動作を説明する波形図である。
【図１５】本発明を適用したバッテリパックの第６実施例の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５の実施例の動作を説明する波形図である。
【図１７】本発明を適用したバッテリパックの第７実施例の構成を示すブロック図である。
【図１８】図１７の実施例の動作を説明する波形図である。
【図１９】図１７の実施例の動作を説明する波形図である。
【図２０】本発明を適用したバッテリパックの第８実施例の構成を示すブロック図である。
【図２１】−△Ｖを説明する図である。
【図２２】従来の充電方法を説明する図である。
【符号の説明】
１，１ａ２次電池
２，２ａ基準電圧電源
３コンパレータ
４遅延回路
５ドライバ
６スイッチング素子（ＦＥＴ）
７可変基準電源
８満充電検出回路
９Ｖ_１，Ｖ_２レベル切換回路
１０充電器
１１充電電源
１２電流検出部
１３ＯＦＦ時間検出回路
１４制御回路
２１バッファ
２２インバータ
３１，３１ａヒステリシスコンパレータ
３２遅延回路
４１ＯＲ回路
１００充電器[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a charge control device, a charger, and a battery pack suitable for charging a secondary battery such as a lead / lithium ion battery.
[0002]
[Prior art]
For example, when charging a NiCd (nickel cadmium) -based secondary battery, as shown in FIG. 21, the voltage of the secondary battery decreases by a predetermined voltage −ΔV near its full charge voltage. −ΔV is detected, and then charging is terminated after a predetermined time has elapsed.
[0003]
On the other hand, a secondary battery, such as a lead / lithium ion battery, which cannot detect such a -ΔV is charged, for example, as follows. That is, first, charging is performed with a constant current, and when the voltage of the secondary battery becomes equal to the full charge voltage, charging is performed with a constant voltage. Thus, as shown in FIG. 22, the current I flowing therethrough is gradually suppressed so that the voltage V of the secondary battery does not exceed the full charge voltage. Then, when the current I becomes equal to or less than the predetermined value, the charging is terminated.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, since the secondary battery is actually composed of an ideal battery and the internal resistance r, the voltage V during charging of the secondary battery is as shown by a solid line in FIG. When charging is stopped, as shown by the dotted line in FIG. 22, there is a problem that the voltage drops by the drop voltage of the internal resistance r (the product of the internal resistance value r and the current). Furthermore, after that, there was a problem that the voltage of the secondary battery gradually decreased due to the polarization of the electrode.
[0005]
Therefore, there is a method of lengthening the charging time at a constant voltage and reducing a decrease in the charging voltage due to a drop voltage or polarization.
[0006]
However, this method has a problem that the charging time is long.
[0007]
The present invention has been made in view of such a situation, and is to enable sufficient charging in a short time.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The charging control device according to claim 1, wherein the voltage E of the secondary battery 1 is_BAnd the first or second set voltage V₁Or V₂When the secondary battery 1 is being charged, the voltage E of the secondary battery 1 is compared._BIs the first set voltage V₁When it becomes the above, the predetermined time t₁After the lapse of time, the charging of the secondary battery 1 is stopped, and the charging of the secondary battery 1 is stopped._BIs the second set voltage V₂A charge control device that controls charging by a method of immediately starting charging of the secondary battery 1 when the voltage becomes below_BIs the first set voltage V₁Or the second set voltage V₂Comparator 3 as detection means for detecting whether or not the voltage is less than or equal to_BIs the first set voltage V₁The predetermined time t₁A delay circuit 4 as time measuring means for measuring the time, and the supply of the current I to the secondary battery 1 is stopped in accordance with the time measurement result of the delay circuit 4, and the voltage E of the secondary battery 1 is_BIs the second set voltage V₂A driver 5 is provided as current supply control means for performing control for starting supply of current to the secondary battery 1 in response to detection of the following.
[0009]
The charging control device according to claim 2, wherein the voltage E of the secondary battery 1 is_BAnd the first or second set voltage V₁Or V_TwoWhen the secondary battery 1 is being charged, the voltage E of the secondary battery 1 is compared._BIs the first set voltage V₁When the above is reached, the charging of the secondary battery 1 is stopped immediately, and when the charging of the secondary battery 1 is stopped, the voltage E of the secondary battery 1 is stopped._BIs the second set voltage V_TwoWhen the battery charge becomes less than or equal to, the charge of the secondary battery 1 is started, and a predetermined time₁Until Elapses, the voltage E of the secondary battery 1_BA charging control device that controls charging by a method of repeating charging regardless of the voltage of the secondary battery 1_BIs the first set voltage V₁Or the second set voltage V_TwoA hysteresis comparator 31 serving as a detection means having a difference between a detection level and a detection release level for detecting whether or not the following has occurred, and controlling the supply of the current I to the secondary battery 1 in accordance with the detection result of the comparator 31. A predetermined time t corresponds to the driver 5 as the current supply control means and the detection result of the comparator 31.₁A delay circuit 32 as a time measuring means for measuringA predetermined time t ₁ After is timed, A resistor R as a level changing means for changing the detection level and the detection release level of the comparator 31₁, R_Two, And a transistor Tr.₁, R_Two, And transistor TrSets the detection release level to the second set voltage V _Two Is changed by a predetermined level so that the first set voltage V ₁ Also changes the detection level equal to the specified level by the same level.It is characterized by the following.
[0010]
The charge control device according to claim 3, wherein the first and second set voltages V₁And V₂Are equal.
[0011]
The charge control device according to claim 4, wherein the first set voltage V₁Is the second set voltage V₂It is characterized by being smaller.
[0012]
The charge control device according to claim 5, wherein the first set voltage V₁Is the second set voltage V₂It is characterized by being larger.
[0013]
The charge control device according to claim 6, wherein the second set voltage V₂ Is the value in the charging end region which is the range of the error of the full charge voltage of the secondary battery 1, and the first set voltage is the value in the overcharge region which is the range including the overcharge voltage of the secondary battery 1. Value.
[0014]
The charge control device according to claim 7, wherein the first or second set voltage V₁Or V₂Each of the values is a value within a charging end region which is a range of an error of a full charge voltage of the secondary battery 1.
[0015]
In the charging control device according to the eighth aspect, the level changing means may be configured to control the voltage E of the secondary battery 1._BR as a resistance element for dividing voltage₁And R₂And the resistance R₁And R₂And a transistor Tr as a semiconductor switching element for turning on / off the voltage division of the voltage of the secondary battery 1.
[0016]
The charge control device according to claim 9, wherein the first or second set voltage V₁Or V₂SW as a setting voltage changing means for changing the resistance, and a resistor R_A, And R_BOr a switch SW and a variable reference power supply 7.
[0017]
The charging control device according to claim 10, wherein the voltage E of the secondary battery 1 is_BAnd the first or second set voltage V₁Or V_TwoWhen the secondary battery 1 is being charged, the voltage E of the secondary battery 1 is compared._BIs the first set voltage V₁At this point, the charging of the secondary battery 1 is stopped, and when the charging of the secondary battery 1 is stopped, the voltage E of the secondary battery 1 is_BIs the second set voltage V_TwoA charge control device that controls charging by repeating the start of charging of the secondary battery 1 when the following conditions are satisfied.At least a predetermined reference time TStop detectedAnd outputA current detection unit 12 and an OFF time detection circuit 13 as detection means for detecting the current.By the output ofThe charging is terminated.
[0019]
Claim11Is characterized in that the current detection unit 12 detects the stop of charging of the secondary battery 1 by detecting the current I flowing through the secondary battery 1.
[0020]
Claim12The charging control device described in 1 above detects that the charging of the secondary battery has stopped based on the supply of the current I to the secondary battery 1 controlled by the driver 5, and determines that the charging of the secondary battery 1 has been stopped.Predetermined time T or moreAfter detecting that it has stopped,chargingIs terminated.
[0021]
ClaimThirteenIs characterized by comprising the charge control device according to any one of

claims

1, 2, and 10.
[0022]
Claim14A battery pack according to any one of the first to ninth aspects of the invention includes the charge control device according to any one of the first, second, and ninth aspects, and a secondary battery 1.
[0023]
[Action]
In the charging control device according to the first aspect, the voltage E of the secondary battery 1 is set._BIs the first set voltage V₁Or the second set voltage V₂The following is detected by the comparator 3. When the secondary battery 1 is being charged, the voltage E of the secondary battery 1 is_BIs the first set voltage V₁When it becomes the above, the predetermined time t₁After the lapse of time, the charging of the secondary battery 1 is stopped, and the charging of the secondary battery 1 is stopped._BIs the second set voltage V₂When the following occurs, the charging of the secondary battery 1 is started immediately. Therefore, sufficient charging can be performed in a short time.
[0024]
In the charging control device according to the second aspect, the detection level and the detection release level of the comparator 31 are changed,When the detection release level is equal to the second set voltage V _Two Is changed by a predetermined level so as to be equal to the first set voltage V ₁ The detection level equal to is also changed by the same level as the predetermined level,When the voltage of the secondary battery 1 is equal to the first set voltage V₁Or the second set voltage V_TwoThe following is detected by the comparator 31. When the secondary battery 1 is being charged, the voltage E of the secondary battery 1 is_BIs the first set voltage V₁When the above is reached, the charging of the secondary battery 1 is stopped immediately, and when the charging of the secondary battery 1 is stopped, the voltage E of the secondary battery 1 is stopped._BIs the second set voltage V_TwoWhen the battery charge becomes less than or equal to, the charge of the secondary battery 1 is started, and a predetermined time₁Until Elapses, the voltage E of the secondary battery 1_BRegardless, charging is repeated. Therefore, sufficient charging can be performed in a short time.
[0025]
In the charging control device according to the tenth aspect, charging of the secondary battery 1 is performed.At least a predetermined reference time TStopping is detected,OutputThen, the charging is terminated. Therefore, the secondary battery 1 can be sufficiently charged.
[0026]
ClaimThirteenIn the charger described in (1), since the charging control device according to any one of

claims

1, 2, and 10 is provided, sufficient charging can be performed in a short time.
[0027]
Claim14Since the battery pack described in (1) includes the charging control device according to any one of claims 1, 2, and 9, and the secondary battery 1, the secondary battery 1 can be sufficiently charged in a short time. it can.
[0028]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, but the principle of the present invention will be described as preparation for the preceding stage. First, FIGS. 1 to 3 show a first principle of the present invention.
[0029]
FIG. 1 shows the setting voltage V₁And V₂And the voltage E of the secondary battery when a secondary battery such as a lead / lithium ion type battery that cannot detect −ΔV is charged is charged._BAnd a current (charging current) I flowing therethrough.
[0030]
Here, according to the first principle, the set voltage V₁And V₂Is defined as follows: That is, in the charging based on the first principle, when the charging current I is flowing through the secondary battery, the voltage E of the secondary battery is_BRises to a certain voltage, and then for a predetermined time t₁After the lapse of time, the charging current I is turned off.₁It is.
[0031]
Further, in the charging based on the first principle, when the charging current I is turned off, the voltage E of the secondary battery is reduced._BIs reduced by the above-described internal resistance r and polarization, and when a certain voltage is reached, the charging current I is immediately turned on. In this case, a certain voltage is set to the set voltage V₂It is.
[0032]
In FIG. 1, when a secondary battery is charged with a constant current (charging current) I, its voltage E is increased._BRises and the set voltage V₁After that, charging is further continued, and the voltage E_BIs rising. And the voltage E of the secondary battery_BIs the set voltage V₁After a predetermined time t₁After a lapse of, for example, several tens of ms to several minutes, the charging current I is turned off. In this case, the voltage E of the secondary battery_BIs the set voltage V due to the voltage drop due to the internal resistance r.₂Since the voltage instantaneously drops below, the charging current I is immediately turned on.
[0033]
Here, in this case, the voltage E of the secondary battery_BIs almost due to the internal resistance r, the voltage E of the secondary battery_BBecomes the voltage immediately before the charging current I is turned off when the charging current I is turned on.
[0034]
Therefore, when the charging current I is turned on, the voltage E of the secondary battery is_BIs the set voltage V₁And then a predetermined time t₁After the elapse, the charging current I is turned off again.
[0035]
By the repetition of the above, supply of energy (time integral value of charging current I) to the secondary battery, that is, when charging is performed substantially sufficiently, the voltage due to the internal resistance r of the secondary battery when the charging current I is turned off Although the voltage drop occurs immediately, the voltage drop due to the polarization takes a long time, so that the voltage E of the secondary battery is reduced._BIs the set voltage V₂It takes time to decrease to below. That is, when the charging of the secondary battery is performed substantially sufficiently, the OFF time of the charging current I becomes longer.
[0036]
Therefore, when the charging current I does not flow for a long time, the charging is terminated after measuring a predetermined time T (for example, 0 or a value in a range from several minutes to several hours) by operating a timer or the like, for example. Thereby, the secondary battery can be sufficiently charged.
[0037]
FIG. 2 or FIG.₁> V₂Or V₁<V₂The voltage E of the secondary battery when charging according to the first principle is performed._BAnd the charging current I. In each of FIGS. 1 to 3, the final secondary battery voltage E_BIs the set voltage V₂Is equal to
[0038]
Next, a second principle of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows the setting voltage V₁And V₂As in the case of the first principle described above, the voltage E of the secondary battery is charged when a secondary battery such as a lead-lithium ion system that cannot detect -ΔV is charged._BAnd a current (charging current) I flowing therethrough.
[0039]
Here, according to the second principle, the setting voltage V₁And V₂Is defined as follows: That is, in the charging based on the second principle, when the charging current I is flowing through the secondary battery, the voltage E of the secondary battery is_BRises and reaches a certain voltage, the charging current I is immediately turned off. In this case, a certain voltage is equal to the set voltage V₁It is.
[0040]
Further, in the charging based on the second principle, when the charging current I is turned off, the voltage E of the secondary battery is reduced._BIs reduced by the above-described internal resistance r and polarization, and when a certain voltage is reached, the charging current I is immediately turned on, and thereafter a predetermined time t₁Until the time elapses, the voltage E of the secondary battery_BIrrespective of the charging current I, the charging current I is kept ON.₂It is.
[0041]
In FIG. 4, when the secondary battery is charged with a constant current (charging current) I, its voltage E_BRises and the set voltage V₁, The charging current I is immediately turned off. In this case, the voltage E of the secondary battery_BIs the set voltage V due to the voltage drop due to the internal resistance r.₂Since the charge instantaneously drops below, the charging current is immediately turned on. In this case, the voltage E of the secondary battery is the same as in the case of the first principle described above._BImmediately returns to the voltage before it was turned off when the charging current I was turned on.
[0042]
Therefore, when the charging current I is turned on, the voltage E of the secondary battery is_BIs the set voltage V₁But when the charging current I is OFF, the voltage E of the secondary battery_BDrops to the set voltage V₂When the charging current I is turned on, a predetermined time t₁Until the time elapses, the voltage E of the secondary battery_BIrrespective of this, the charging current I remains ON.
[0043]
Therefore, the voltage E of the secondary battery_BIs the set voltage V₁And rise further. Then, a predetermined time t₁Elapses, the voltage E of the secondary battery_BIs the set voltage V₁, The charging current I is immediately turned off again.
[0044]
When the rechargeable battery is almost fully charged by the above-described repetition, the voltage E of the rechargeable battery is increased as in the case of the first principle described above._BIs the set voltage V₂It takes a long time until the voltage drops below, and as a result, the OFF time of the charging current I becomes longer.
[0045]
Therefore, even in the case of the second principle, when the charging current I has stopped flowing for a long time, the charging is terminated after measuring a predetermined time, for example, by operating a timer. Charging can be performed sufficiently.
[0046]
FIG. 5 or FIG.₁> V₂Or V₁<V₂The voltage E of the secondary battery when charging according to the second principle is performed._B4 to FIG. 6, the final voltage E of the secondary battery in each of FIGS._BIs similar to the case of FIGS. 1 to 3 described above.₂Is equal to
[0047]
Therefore, in any case of FIGS. 1 to 6, the charging end voltage is the set voltage V₂Therefore, the set voltage V₂, The charge termination voltage can be freely determined according to, for example, the purpose of use (usage conditions) of the secondary battery.
[0048]
For example, when a secondary battery is used after being charged to a high voltage, its life (cycle life) is generally shortened, while its capacity is increased. When it is used without being charged to a too high voltage, its life is prolonged. It has the property of becoming. Furthermore, if the secondary battery is always charged at a high voltage, its life is shortened due to so-called floating charge deterioration.
[0049]
Therefore, for example, such as a portable cassette tape recorder and a television receiver, it is generally desired that the secondary battery is not charged and the usable time of the secondary battery is long. When using the next battery, set voltage V₂Is set to a high value.
[0050]
When a secondary battery is normally used, such as a cordless telephone, a portable computer, or a backup of a computer, and the secondary battery is charged, the set voltage V₂Is set to a low value.
[0051]
As described above, for example, according to the purpose of use (usage conditions) of the secondary battery, the set voltage V₂By determining the above, the secondary battery can be used in a form optimal for various devices.
[0052]
Note that, in the first and second principles, V₁> V₂In the case (FIGS. 2 and 5), when the charging current I is small, the sum of the voltage dropped by the internal resistance r and the voltage dropped by the polarization becomes V₁-V₂Smaller, the voltage E of the secondary battery_BIs the set voltage V₂Set voltage V₁Sometimes it becomes. Therefore, in this case, at least the charging current I immediately before the end of charging must be large to some extent. The magnitude of the current I depends on the internal resistance value r of the secondary battery.
[0053]
Also, V₁> V₂In this case, it is preferable that the difference is not so large. For example, when one secondary battery is considered, the difference is preferably about 0.1 V or less.
[0054]
Further, a predetermined time t in the first and second principles₁And T, set voltage V₁And V₂, And its voltage difference V₁-V₂Is appropriately determined based on the specifications (conditions) and purpose of use of the secondary battery, circuit design conditions of the charger, and the like. However, the set voltage V₁And V₂Are set within an error range of a full charge voltage (for example, 4.2 V or the like) of the secondary battery (hereinafter, referred to as a charge termination region) (for example, 4.2 ± 0.05 V) or Or set voltage V₂Is set in the charging end region, and the set voltage V₁Is set within a so-called protection area of the voltage of the secondary battery (an error range of the voltage (overcharge voltage) at which the safety of the secondary battery is guaranteed) (for example, 4.25 ± 0.05 V). Is preferred.
[0055]
Here, as described with reference to FIGS. 1 to 6, the setting voltage V in the first and second principles₁Can be referred to as a cut-off voltage for preventing overcharge of the secondary battery (guaranteeing safety), and a set voltage V in the first and second principles.₂Can be said to be the full charge voltage of the secondary battery.
[0056]
In the conventional secondary battery, the voltage of the secondary battery being charged is equal to the set voltage V₁When the voltage exceeds the cutoff voltage corresponding to, charging is terminated to ensure safety. Since the cutoff voltage and the full charge voltage of the secondary battery usually have an error, when the cutoff voltage is lower than the original value and the full charge voltage is higher than the original value, the cutoff voltage becomes When the voltage becomes lower than the full charge voltage, the operation is terminated before charging is sufficiently performed.
[0057]
Conventionally, in order to prevent this, the full charge voltage and the cut-off voltage are set so that the charge termination region and the protection region do not overlap. For this reason, even the minimum value of the protection area is larger than the maximum value of the charging end area, and thus it cannot always be said that safety is sufficiently ensured.
[0058]
According to the present invention, the set voltage V, which is the cutoff voltage,₁Is a set voltage V which is a full charge voltage.₂Irrespective of the setting, sufficient charging of the secondary battery can be performed. That is, even if the cutoff voltage is lowered, charging can be performed such that the voltage of the secondary battery after charging is at the full charge voltage.
[0059]
Therefore, the protection region can be set to a voltage range lower than that of the related art, so that sufficient safety can be secured.
[0060]
Further, according to the present invention, the voltage of the secondary battery being charged is the set voltage V which is the cutoff voltage.₁Even in the above case, since charging is not completed, a high voltage can be applied to the secondary battery, and thus sufficient charging can be performed in a short time.
[0061]
In addition, since the voltage applied to the secondary battery is not particularly limited, the degree of freedom of the output voltage of the charger can be increased. Further, the output voltage of the charger for charging the secondary battery may have a certain error, and the charger can be easily configured.
[0062]
Next, FIG. 7 shows a configuration of a first embodiment of a battery pack that is charged according to the first principle described above. In this embodiment, the set voltage V₁And V₂Is set to an equal value. That is, in this embodiment, charging is performed as described with reference to FIG.
[0063]
The battery pack is composed of a reference voltage power supply 2, a comparator 3, a delay circuit 4, a driver 5, and a switch element 6, in addition to a secondary battery 1 such as a lead / lithium ion type battery which cannot detect -ΔV. , A charging current I is supplied from the charger 10 through its + and-terminals.
[0064]
The + terminal of the secondary battery 1 is connected to the + terminal of the battery pack, and the − terminal thereof is connected to the − terminal of the battery pack via the switch element 6. The switching element 6 is, for example, an FET (field effect transistor) or the like, and the gate is turned on / off by the driver 5, whereby the current flowing between the drain and the source, that is, the charging current I flowing through the secondary battery 1 is turned on. / OFF. Actually, the battery pack turns ON / OFF the charging current I, and turns ON / OFF the discharging current flowing when the secondary battery 1 discharges, in addition to the switching element 6 for charging protection, However, since the present application relates to charging, the description thereof is omitted.
[0065]
The comparator 3 has its non-inverting input terminal (+ terminal) connected to the connection point between the + terminal of the secondary battery 1 and the + terminal of the battery pack, and its inverting input terminal (-terminal) connected to the reference voltage power supply 2. Is connected to a connection point between the negative terminal of the secondary battery 1 and the negative terminal of the battery pack. The reference voltage power supply 2 has a positive terminal connected to the comparator 3 and a negative terminal connected to the negative terminal of the secondary battery 1, and has a predetermined reference voltage (the set voltage V in FIG. 7).₁= V₂Is applied to the negative terminal of the comparator 3.
[0066]
Comparator 3 outputs an H level when the voltage applied to its non-inverting input terminal is equal to or higher than the voltage applied to its inverting input terminal, and outputs the voltage applied to its non-inverting input terminal to its inverting input terminal. When the voltage is lower than the voltage applied to the terminal, an L level is output.
[0067]
The delay circuit 4 outputs the output of the comparator 3 for a predetermined time t.₁The output is output to the driver 5 with only a delay. The driver 5 turns on / off the switching element 6 (turns on / off the current (charging current I) flowing between the drain and the source) according to the output of the delay circuit 4. The driver 5 shifts the voltage of the source of the switching element 6 to the ground level, whereby the switching element 6 can be turned ON / OFF reliably.
[0068]
Next, the operation will be described with reference to FIG. First, charging is performed by supplying a charging current I from the charger 10 to the secondary battery 1. Thus, the voltage E of the secondary battery 1_BRises (FIG. 1) and its voltage E_BIs the reference voltage applied to the negative terminal of the comparator 3, ie, in this case, the set voltage V₁Then, the output of the comparator 3 changes from the L level to the H level as shown in FIG.
[0069]
The delay circuit 4 includes, for example, a so-called CR circuit including a resistor and a capacitor. In the CR circuit, when an H level is applied, the output gradually increases with a predetermined time constant, and as shown in FIG. As shown, a predetermined time t₁After the elapse, the threshold S₁Has been made to reach. The output of the CR circuit is set to the L level immediately when the output of the comparator 3 changes to the L level.
[0070]
In the delay circuit 4, the output of the CR circuit is equal to the threshold S₁At this point (the hatched portion in FIG. 8B), the H level is output. Therefore, a predetermined time t after the H level is output from the comparator 3₁Elapses, the delay circuit 3 outputs the H level to the driver 5. It should be noted that the delay circuit 4 determines that the output of the CR circuit₁If it is less than L, an L level is output.
[0071]
When the output of the delay circuit 4 is at the L or H level, the driver 5 applies the H or L level to the gate of the switching element 6, as shown in FIG. 8C, thereby turning on the switching element 6. Alternatively, it is turned off. Therefore, in this case, the switching element 6 is turned off.
[0072]
Therefore, the voltage E of the secondary battery 1_BRises (FIG. 1), and the set voltage V₁, Then a predetermined time t₁After the lapse of time, the switching element 6 is turned off, whereby the charging current I is turned off.
[0073]
In this case, the voltage E of the secondary battery_BAs described above, the reference voltage applied by the reference voltage power supply 2 to the negative terminal of the comparator 3, ie, the set voltage V₂It falls instantly below.
[0074]
Then, the output of the comparator 3 changes from the H level to the L level (FIG. 8A), whereby the output of the delay circuit 4 also changes from the H level to the L level (FIG. 8B). Accordingly, the output of the driver 5 changes from the L level to the H level (FIG. 8C), whereby the switching element 6 is turned ON, and the supply of the charging current I to the secondary battery 1 is immediately restarted. (Figure 1).
[0075]
As described above, in this case, the voltage E of the secondary battery_BIs mostly due to the internal resistance r, the voltage E of the secondary battery_BBecomes the voltage immediately before the charging current I is turned off when the charging current I is turned on (FIG. 1).
[0076]
Therefore, when the charging current I is turned on, the voltage E of the secondary battery is_BIs the reference voltage of the reference voltage power supply 2 immediately, that is, the set voltage V₁Therefore, the output of the comparator 3 changes from the L level to the H level (FIG. 8A), and then the output of the comparator 3 reaches a predetermined time t.₁After the elapse, the output of the delay circuit 4 changes from the L level to the H level (FIG. 8B). When the output of the delay circuit 4 goes high, the output of the driver 5 goes low (FIG. 8C), and the switching element 6 is turned off. Therefore, after the charging current I is turned on, a predetermined time t₁After the elapse, it is turned off again.
[0077]
When the charging of the secondary battery proceeds by repeating the above, the voltage E of the secondary battery 1 is increased as described above._BIs the reference voltage of the reference voltage power supply 2, that is, the set voltage V₂It takes time to decrease to below.
[0078]
Accordingly, the output of the comparator 3 (FIG. 8 (a)) and the output of the delay circuit 4 (FIG. 8 (b)) each continue at the H level for a long time, and the output of the driver 5 (FIG. 8 (c)). , The state of the L level is continued for a long time. Thereby, the OFF time of the charging current I also becomes longer (FIG. 1).
[0079]
On the other hand, when the charging current I has stopped flowing for a long time, the charger 10 ends the charging after measuring a predetermined time T by, for example, operating a timer or the like.
[0080]
That is, the charger 10 includes a charging power supply 11, a current detection unit 12, an OFF time detection circuit 13, and a control circuit 14, as shown in FIG. The charging power supply 11 is, for example, a constant-voltage / constant-current power supply or a power supply equivalent thereto, and is controlled by the control circuit 14 to output a charging current I. The current detection unit 12 includes a resistor R and an amplifier AMP. In this case, the voltage across the resistor R generated by the charging current I flowing through the resistor R is amplified and output by the amplifier AMP. Has been done. Therefore, the voltage corresponding to I × R is output from the current detection unit 12 when the charging current I is flowing, and 0 V is output when the charging current I is not flowing.
[0081]
The OFF time detecting circuit 13 includes, for example, a circuit having a predetermined time constant. When the voltage supplied from the current detecting unit 12 becomes 0 V, a time during which the voltage continues to be 0 V is detected. The output of the current detection unit 12 is set to a predetermined reference time T_OFFThe detection signal is output to the control circuit 14 only when the voltage is 0 V during (for example, a value in the range of several tens of ms to several tens of minutes). That is, in the OFF time detection circuit 13, the charging current I is set to a predetermined reference time T_OFF, A detection signal is output to the control circuit 14.
[0082]
Upon receiving the detection signal from the OFF time detection circuit 13, the control circuit 14 operates a built-in timer circuit to measure a predetermined time T. Then, after measuring a predetermined time T, the charging power supply 11 is turned off.
[0083]
Accordingly, the OFF time of the charging current I supplied to the secondary battery 1 of the battery pack (FIG. 7) becomes longer, and the OFF time becomes longer than the predetermined reference time T._OFFThen, after a lapse of a predetermined time T, the charging power supply 11 is turned off, whereby charging ends.
[0084]
When the battery pack (FIG. 7) is set in the charger 10 at the control terminal, a control signal is supplied from a circuit (not shown) of the battery pack via a terminal (not shown). When the control circuit 14 receives the control signal via the control terminal, the control circuit 14 turns on the charging power supply 11 and starts outputting the charging current I. In addition to inputting a control signal from the battery pack to the control terminal, a mechanical or electronic switch is provided in the charger 10 so that the control signal is input according to the operation. You can also.
[0085]
Further, the charger 10 can be configured so that the output of the current detection unit 12 is directly supplied to the control circuit 14 without providing the OFF time detection circuit 13. In this case, when the voltage supplied from the current detection unit 12 becomes 0 V, the control circuit 14 starts measuring a predetermined time T.
[0086]
Next, FIG. 10 shows a configuration of a second embodiment of the battery pack which is charged according to the first principle. Note that, in the figure, the same reference numerals are given to portions corresponding to the case in FIG. That is, the battery pack of FIG._A, R_B, And a switch SW are newly provided.
[0087]
Resistance R_AHas one end connected to a connection point between the + terminal of the secondary battery 1 and the + terminal of the battery pack, and the other end connected to a non-inverting input terminal of the comparator 3. Resistance R_BHas one end connected to a resistor R_AThe other end is connected to the negative terminal of the secondary battery 1 via the switch SW.
[0088]
Therefore, when the switch SW is OFF, the non-inverting input terminal of the comparator 3 has the resistor R_AAnd R_BDoes not flow through the battery, the voltage E of the secondary battery 1_BIs applied, and when the switch SW is ON, the resistance R_AAnd R_BCurrent flows through the secondary battery 1, the voltage E_BFrom the resistance R_A(E)_B× R_B/ (R_A+ R_B)) Will be applied.
[0089]
Therefore, the voltage E of the secondary battery 1 when the output of the comparator 3 changes from the L level to the H level or from the H level to the L level_B(Hereinafter, referred to as a detection level of the comparator 3) changes depending on ON / OFF of the switch SW.
[0090]
That is, the detection level of the comparator 3 is higher when the switch SW is ON than when the switch SW is OFF. Therefore, by turning the switch ON or OFF, the set voltage V₁And V₂Is substantially changed to a high value or a low value, respectively.
[0091]
Therefore, in this case, the set voltage V is adjusted according to the purpose of use (usage conditions) of the secondary battery.₁And V₂Can be changed.
[0092]
The switch SW may be manually turned on / off, or the charger 10 may output a switching signal, and may be turned on / off in response to the switching signal.
[0093]
The resistance R_AOr R_BIs set as a variable resistor, so that the set voltage V₁And V₂Can be changed in three or more stages.
[0094]
FIG. 11 shows the setting voltage V₁And V₂9 shows the configuration of another embodiment of a battery pack capable of changing the battery pack. This battery pack is configured similarly to the battery pack of FIG. 7 except that a switch SW is newly provided and a variable reference power supply 7 is provided instead of the reference voltage power supply 2.
[0095]
In this case, by turning on / off the switch SW, the reference voltage applied to the inverting input terminal of the comparator 3 by the variable reference power supply 7 is changed. Therefore, also in this case, by turning on / off the switch SW, the set voltage V₁And V₂Will be substantially changed.
[0096]
By the way, the above set voltage V₁And V₂Is performed after the secondary battery 1 is fully charged, -ΔV in the NiCd-based secondary battery or the like described with reference to FIG. 21 can be pseudo-generated. FIG. 12 shows a configuration example of a battery pack that generates -ΔV in a pseudo manner. Note that, in the figure, the same reference numerals are given to portions corresponding to the case in FIG. That is, this battery pack is configured in the same manner as the battery pack of FIG. 7 except that the reference voltage power supply 2 is deleted and a full charge detection circuit 8 and a V1 and V2 level switching circuit 9 are provided. The charger 100 is for a secondary battery such as a NiCd battery, and detects -ΔV (after the start of charging, the voltage between the + and-terminals of the battery pack drops by ΔV. The charging (supply of the charging current I) is terminated when it continues for a predetermined time (for example, one minute or more).
[0097]
The output of the driver 5 is input to the full charge detection circuit 8. From there, when the output of the driver 5 is at the L level for a predetermined time or more, that is, for the secondary battery 1, When the charging current I has not flowed for a predetermined time or more because charging has been sufficiently performed, the full charge detection signal is output to the level switching circuit 9 assuming that the secondary battery 1 is in a fully charged state. Has been done.
[0098]
The level switching circuit 9 includes, for example, the resistor R shown in FIG._A, R_B, A switch SW, and a circuit composed of the reference voltage power supply 2 and a circuit composed of the variable reference power supply 7 and the switch SW shown in FIG. 11, and when a full charge detection signal is received from the full charge detection circuit 8, The detection level of the comparator 3, that is, the set voltage V₁And V₂Is switched from a low value to a high value.
[0099]
Therefore, after the secondary battery 1 is fully charged, the set voltage V₁And V₂Is switched to a higher value, so that the stopped charging current I flows again, thereby lowering the voltage between the + terminal and the-terminal of the battery pack. In charger 100, this voltage drop is detected as -ΔV, and charging is terminated.
[0100]
As described above, this battery pack can be charged by the charger 100 for a secondary battery such as a NiCd-based battery.
[0101]
Next, FIG. 13 shows a battery pack which is charged according to the first principle and has a set voltage V.₁Is the set voltage V₂5 shows a configuration of an embodiment of a battery pack set to a larger value. That is, in this embodiment, charging is performed as shown in FIG. Note that, in the figure, the same reference numerals are given to portions corresponding to the case in FIG. That is, this battery pack has a resistance R₁, R₂, Except that a transistor (NPN transistor) Tr and a buffer 21 are newly provided.
[0102]
Resistance R₁Has one end connected to a connection point between the + terminal of the secondary battery 1 and the + terminal of the battery pack, and the other end connected to a non-inverting input terminal of the comparator 3. Resistance R₂Has one end connected to a resistor R₁The other end is connected to the collector of the transistor Tr. The transistor Tr has its emitter connected to the connection point between the secondary battery 1 and the reference voltage power supply 2. The base is supplied with the output of the driver 5 via the buffer 21.
[0103]
Therefore, the transistor Tr turns off when the output of the driver 5 is at L level, that is, when the charging current I is off, and turns on when the output of the driver 5 is at H level, that is, when the charging current I is on.
[0104]
Therefore, when the charging current I is OFF, the resistance R₁And R₂Does not flow through the battery, the voltage E of the secondary battery 1_BIs applied, and when the charging current is ON, the resistance R₁And R₂Current flows through the secondary battery 1, the voltage E_BFrom the resistance R₁(E)_B× R₂/ (R₁+ R₂)) Will be applied.
[0105]
Thus, as shown in FIG. 14D, the detection level of the comparator 3 is higher than when the charging current I is OFF (when the output of the driver 5 is at the L level (FIG. 14C)). (When the output of the driver 5 is at the H level (FIG. 14C)).
[0106]
Here, as described with reference to FIG. 7, the output of the comparator 3 indicates the voltage E of the secondary battery 1 when the charging current I is in the ON state._BRises, and only when the output level changes from the L level to the H level, the delay circuit 4₁And is transmitted to the driver 5 that controls ON / OFF of the charging current I. The output of the comparator 3 indicates that the charging current I is in the OFF state and the voltage E of the secondary battery 1 is_BWhen the output level changes from the H level to the L level due to a decrease in the current, the current is transmitted to the driver 5 that controls ON / OFF of the charging current I immediately without being delayed by the delay circuit 4.
[0107]
Therefore, the detection level of the comparator 3 when the charging current I is ON or OFF is equal to the set voltage V defined in the above-described first principle of the present invention.₁Or V₂Respectively.
[0108]
Therefore, the charging of the secondary battery 1 is performed as shown in FIG._BIs the detection level of the comparator 3 when the charging current I is OFF, that is, the set voltage V₂Until the battery is fully charged.
[0109]
Here, FIGS. 14A to 14C show the output of the comparator 3, the output of the delay circuit 4, or the output of the driver 5, respectively. 14 (a) to 14 (c) are the same as those in FIG. 8, and a description thereof will be omitted.
[0110]
Next, FIG. 15 shows a battery pack which is charged according to the first principle and has a set voltage V.₁Is the set voltage V₂4 shows a configuration of an embodiment of a battery pack set to be smaller. That is, in this embodiment, charging is performed as shown in FIG. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals. That is, this battery pack is configured similarly to the battery pack of FIG. 13 except that an inverter 22 is provided instead of the buffer 21.
[0111]
Therefore, in this case, the output of the driver 5 is inverted by the inverter 22 and applied to the base of the transistor Tr. Therefore, the transistor Tr is turned on when the output of the driver 5 is at the L level, that is, when the charging current I is off. When the output of the driver 5 is at the H level, that is, when the charging current I is on, the driver 5 is turned off.
[0112]
Therefore, as shown in FIG. 16D, the detection level of the comparator 3 is higher when the charging current I is OFF (when the output of the driver 5 is at the L level (FIG. 16C)). (When the output of the driver 5 is at the H level (FIG. 16C)).
[0113]
As described with reference to FIG. 13, when the charging current I is ON or OFF, the detection level of the comparator 3 is the set voltage V defined in the first principle of the present invention.₁Or V₂In this case, the charging of the secondary battery 1 is performed as shown in FIG._BIs the detection level of the comparator 3 when the charging current I is OFF, that is, the set voltage V₂Until the battery is fully charged.
[0114]
Here, FIGS. 16A to 16C show the output of the comparator 3, the output of the delay circuit 4, or the output of the driver 5, respectively. FIGS. 16A to 16C are the same as those in FIG. 8, and thus description thereof will be omitted.
[0115]
Next, FIG. 17 shows a configuration of an embodiment of a battery pack that is charged according to the above-described second principle of the present invention. In this embodiment, the set voltage V₁And V₂Is set to an equal value. That is, in this embodiment, charging is performed as described with reference to FIG. Also, in the figure, parts corresponding to those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals.
[0116]
That is, the battery pack of FIG. 13 has the same configuration as that of FIG. Therefore, the non-inverting input terminal of the comparator 31 has a resistor R when the transistor Tr is OFF.₁And R₂Does not flow through the battery, the voltage E of the secondary battery 1_BIs applied and when the transistor Tr is ON, the resistance R₁And R₂Current flows through the secondary battery 1, the voltage E_BFrom the resistance R₁(E)_B× R₂/ (R₁+ R₂)) Is applied.
[0117]
The detection level of the comparator 31 has a hysteresis. That is, when the voltage applied to the non-inverting input terminal of the comparator 31 increases and becomes equal to the voltage applied to the inverting input terminal, the comparator 31 outputs an H level. The voltage applied to the non-inverting input terminal drops so that it is output not when it equals the voltage applied to its inverting input terminal, but when it equals a voltage somewhat lower than that voltage. ing.
[0118]
That is, the voltage supplied from the reference voltage power supply 2 is V_REF, Then V_OFF= V_REF-V (where ε is a positive voltage corresponding to the hysteresis of the comparator 31)_OFFIs defined, the output of the comparator 31 increases the voltage applied to its non-inverting input terminal, and the voltage V_REF, The level changes from the L level to the H level, the voltage applied to the non-inverting input terminal drops, and the voltage V_OFF, The level changes from the H level to the L level. Here, hereinafter, when the output of the comparator 31 changes from the L level to the H level or when the output from the H level changes to the L level, the voltage E_BIs referred to as a detection level or a release (detection release) level.
[0119]
The delay circuit 32 includes a comparator31Is output from the H level to the L level, the H level output from the comparator 31 is changed to the H level for a predetermined time t.₁It is only made to hold.
[0120]
Next, the operation will be described with reference to FIG. First, charging is performed by supplying a charging current I from the charger 10 to the secondary battery 1. Thus, the voltage E of the secondary battery 1_BRises (FIG. 4) and its voltage E_BIs the reference voltage applied to the negative terminal of the comparator 31, that is, the set voltage V in this case.₁Then, the output of the comparator 31 changes from the L level to the H level as shown in FIG.
[0121]
When the output of the comparator 31 becomes H level, the output of the driver 5 becomes L level as shown in FIG. 18C, and the switching element 6 is turned off. Therefore, the voltage E of the secondary battery 1_BRises (FIG. 4), and the set voltage V₁Then, the switching element 6 is immediately turned off, whereby the charging current I is turned off.
[0122]
On the other hand, the output of the comparator 31 is supplied not only to the driver 5 but also to the delay circuit 32. The delay circuit 32 includes, for example, a so-called CR circuit including a resistor and a capacitor. In this CR circuit, when an H level is applied from the comparator 31, the output thereof is instantaneously determined as shown in FIG. After that, when the application of the H level is stopped (when the output of the comparator 31 changes from the H level to the L level), the voltage gradually decreases with a predetermined time constant, and a predetermined time t₁After the elapse, the threshold S₂It has been made to become. The output of the CR circuit holds a predetermined voltage while the output of the comparator 31 is at the H level.
[0123]
In the delay circuit 32, the output of the CR circuit is the threshold S_TwoIf it is larger (the hatched portion in FIG. 18B), the H level is output and the threshold S₁In the following cases, the L level is output. Therefore, the delay circuit 3231As soon as the output of the comparator changes from the L level to the H level, the H level is output to the transistor Tr.31Is output from H level to L level, a predetermined time t thereafter₁, The L level is output to the transistor Tr.
[0124]
Therefore, in this case, the transistor Tr is turned on and the resistance R₁, R₂, And a current flows through the transistor Tr, and as in the case of FIG. 13, the release level of the comparator 31 (the detection level (shown by a solid line in FIG. 18D) is also indicated by a dotted line in FIG. 18D). So rise. Here, in FIG.₁Is equal to the voltage corresponding to the hysteresis of the comparator 31, that is, the difference between the detection level of the comparator 31 and the release level.₁And R₂Is set, so that the release level when the voltage becomes high and the original (resistance R₁, R₂, And (when no current flows through the transistor Tr).
[0125]
When the charging current I is turned off, the voltage E of the secondary battery_BIs instantaneously reduced to a level lower than the increased detection cancellation level due to the voltage drop due to the internal resistance r as described above. Then, the output of the comparator 31 changes from the H level to the L level (FIG. 18A), and the output of the driver 5 changes from the L level to the H level (FIG. 18C). It is turned ON, and the supply of the charging current I to the secondary battery 1 is immediately restarted (FIG. 4).
[0126]
As described above, in this case, the voltage E of the secondary battery_BIs mostly due to the internal resistance r, the voltage E of the secondary battery_BBecomes the voltage immediately before the charging current I is turned off by turning on the charging current I (FIG. 4).
[0127]
On the other hand, the delay circuit 32 outputs a predetermined time t after the output of the comparator 31 changes from the H level to the L level.₁Until elapses, the H level is output and then the L level is output. Therefore, after the supply of the charging current I is started, a predetermined time t₁, The resistance R₁, R₂, And the transistor Tr, the transistor Tr is turned off, and the current is stopped.
[0128]
Therefore, after the supply of the charging current I is started, a predetermined time t₁Until elapses, the detection level of the comparator 31 is high, and then decreases to the original value (FIG. 18D).
[0129]
Therefore, a predetermined time t after the charging current I is turned on.₁Until the elapsed time, the voltage E of the secondary battery_BDoes not reach the detection level of the comparator 31 that has become high, and thereafter, when the detection level of the comparator 31 returns to the original value (when the detection level of the comparator 31 decreases), the voltage E of the secondary battery 1_BIs higher than the detection level, and the output of the comparator 31 changes from the L level to the H level (FIG. 18A).
[0130]
Then, the output of the driver 5 becomes L level (FIG. 18 (c)), and the switching element 6 is turned off. In this case, the charging current I is turned on for a predetermined time t.₁After the elapse, it is turned off again.
[0131]
When the charging of the secondary battery proceeds by repeating the above, the voltage E of the secondary battery 1 is increased as described above._BHowever, it takes a long time before the voltage drops below the release level of the comparator 31 that has been raised.
[0132]
Therefore, the comparator31The output (FIG. 18 (a)) of the driver 5 (FIG. 18 (a)) lasts for a long time, and the output of the driver 5 (FIG. 18 (c)) lasts for a long time. As a result, the OFF time of the charging current I becomes longer (FIG. 4).
[0133]
From the above, the original detection level of the comparator 31 or the raised release level is equal to the set voltage V defined in the second principle of the present invention.₁Or V_TwoTherefore, the secondary battery 1 has its voltage E_BIs the comparator31Of the release level, that is, the set voltage V_TwoUntil the battery is fully charged.
[0134]
As shown in FIG. 19A or FIG. 19B, the resistance value R is set so that the release level of the comparator 31 when it is raised is made smaller or larger than the original detection level of the comparator 31.₁And R₂Is determined, charging can be performed as shown in FIG. 5 or FIG.
[0135]
That is, the resistance value R₁Smaller (or the resistance R₂Is increased), so that V₁> V₂And so on. Resistance value R₁(Or the resistance R₂), V₁<V₂And so on.
[0136]
The hysteresis of the comparator 31 (the difference between the detection level and the release level) △ Vh, and the set voltage V₁And V₂Is as follows. That is, first, when the transistor Tr is turned ON / OFF, the change amount ΔV_RBecomes
△ V_R= E × R₁/ (R₁+ R₂…… (1)
Here, E is the voltage at which the charging of the secondary battery 1 ends (the set voltage V₂).
[0137]
Therefore,

It is good.
[0138]
Next, FIG. 20 shows a configuration of a battery pack which is charged according to the second principle of the present invention, in which a secondary battery 1 and a secondary battery 1a similarly configured are connected in series. An example is shown. Note that, in the figure, parts corresponding to those in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals.
[0139]
20, the secondary battery 1, the reference voltage power supply 2, the driver 5, the switching element 6, the comparator 31, the delay circuit 32, the OR circuit 41, and the resistor R₁Or R₃, And transistor (FET) Tr₁(Hereinafter referred to as a first circuit), the secondary battery 1 is charged as in the case of FIG.
[0140]
That is, the OR gate 41 outputs the H level to the driver 5 and the delay circuit 32 when the output of the

comparator

31 or 31a input thereto becomes the H level. Accordingly, in the driver 5, the switching element 6 is turned on / off in the same manner as in FIG. 17, whereby the charging current I is turned on / off.
[0141]
Also in the delay circuit 32, as in the case of FIG.₁Is turned on / off, and the resistance R₁, R₂, Transistor Tr₁And the resistance R₃Is turned ON / OFF. Accordingly, in the first circuit, the detection level and the release level of the comparator 31 are changed and the rechargeable battery 1 is charged as in the case of FIG.
[0142]
On the other hand, a secondary battery 1a, a reference voltage power supply 2a configured similarly to the reference voltage power supply 2, a driver 5, a switching element 6, a comparator 31a configured similar to the comparator 31, a delay circuit 32, an OR circuit 41, and a resistor R₁Or R₃, And transistor (FET) Tr₁(Hereinafter referred to as a second circuit) is configured such that the non-inverting input terminal of the comparator 31a is connected to the negative terminal of the reference voltage power supply 2, and the comparator 31a detects the voltage of the negative terminal of the secondary battery 1a. The configuration is the same as that of the first circuit, except for the following.
[0143]
That is, the second circuit is configured similarly to the first circuit except that the polarity of the voltage detected by the comparator 31a is opposite to the polarity of the voltage detected by the comparator 31.
[0144]
Therefore, also in the second circuit, the transistor Tr₁Is turned on / off, and the resistance R₁, R₂, Transistor Tr₁And the resistance R₃Is turned on / off, the detection level and the release level of the comparator 31a are changed, and the secondary battery 1a is charged.
[0145]
In FIG. 20, since there are

comparators

31 and 31a, that is, the hysteresis is twice as large as that in FIG. 17, ΔV in the above-described equation (1) is used._RIs 2E × (R₁+ R₃) / (R₁+ R₂+ R₃), And equation (2) requires that △ Vh be replaced with 2 △ Vh. Further, in this case, R₁= R₃And therefore ΔV_RIs 2E × 2R₁/ (2R₁+ R₂).
[0146]
In FIG. 20, if the charging of one of the secondary batteries 1 and 1a has been completed first, the charging of the other may not be sufficient. A circuit (not shown) is configured so that the battery whose charging has been completed is replaced with a resistor having a predetermined resistance value, whereby charging of one of the secondary batteries 1 and 1a is completed first. However, the charging current I is supplied to the other, so that the charging can be sufficiently performed.
[0147]
Although the case where the secondary battery 1 that cannot detect -ΔV is charged has been described above, the present invention is also applied to a NiCd-based or lead-based secondary battery that can detect -ΔV. can do. However, the present invention is particularly effective for a secondary battery such as a lead-lithium-ion or lithium-ion-based secondary battery whose voltage increases as much as charging is performed.
[0148]
Note that, in this specification, “over” and “below” may be interpreted so as to include an equal sign or not.
[0149]
【The invention's effect】
According to the charge control device of the first aspect, the detection unit detects whether the voltage of the secondary battery is equal to or higher than the first set voltage or equal to or lower than the second set voltage. When the voltage of the secondary battery becomes equal to or higher than the first set voltage while the secondary battery is being charged, the charging of the secondary battery is stopped after a predetermined time has elapsed, and the secondary battery is charged. When the charging of the secondary battery is stopped and the voltage of the secondary battery falls below the second set voltage, the charging of the secondary battery is immediately started. Therefore, sufficient charging can be performed in a short time.
[0150]
According to the charging control device of the second aspect, by changing the detection level and the detection cancellation level of the detection unit,The detection release level is changed by a predetermined level so as to be equal to the second set voltage, and the detection level equal to the first set voltage is also changed by the same level as the predetermined level;Whether the voltage of the secondary battery is equal to or higher than the first set voltage or equal to or lower than the second set voltage is detected by the detecting unit. When charging the secondary battery and the voltage of the secondary battery becomes equal to or higher than the first set voltage, the charging of the secondary battery is immediately stopped, and the charging of the secondary battery is stopped. When the battery is stopped, when the voltage of the secondary battery falls below the second set voltage, charging of the secondary battery is started, and the charging of the secondary battery is continued until a predetermined time elapses. Repeat charging. Therefore, sufficient charging can be performed in a short time.
[0151]
According to the charge control device of the tenth aspect, charging of the secondary battery is performed.More than a predetermined reference timeStopping is detected,OutputThen, the charging is terminated. Therefore, the secondary battery can be charged sufficiently.
[0152]
ClaimThirteenAccording to the charger described in (1), since the charging control device according to any one of

claims

1, 2, and 10 is provided, sufficient charging can be performed in a short time.
[0153]
Claim14According to the battery pack described in (1), since the charge control device according to any one of claims 1, 2, and 9 and the secondary battery are provided, the secondary battery can be sufficiently charged in a short time. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a voltage E of a secondary battery when the secondary battery is charged based on the first principle of the present invention._BFIG. 3 is a waveform diagram showing a charging current I flowing therethrough.
FIG. 2 shows the voltage E of the secondary battery when the secondary battery is charged based on the first principle of the present invention._BFIG. 3 is a waveform diagram showing a charging current I flowing therethrough.
FIG. 3 shows the voltage E of the secondary battery when the secondary battery is charged based on the first principle of the present invention._BFIG. 3 is a waveform diagram showing a charging current I flowing therethrough.
FIG. 4 shows a voltage E of the secondary battery when the secondary battery is charged based on the second principle of the present invention._BFIG. 3 is a waveform diagram showing a charging current I flowing therethrough.
FIG. 5 shows a voltage E of the secondary battery when the secondary battery is charged based on the second principle of the present invention._BFIG. 3 is a waveform diagram showing a charging current I flowing therethrough.
FIG. 6 shows the voltage E of the secondary battery when the secondary battery is charged based on the second principle of the present invention._BFIG. 3 is a waveform diagram showing a charging current I flowing therethrough.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a battery pack to which the present invention is applied.
FIG. 8 is a waveform chart for explaining the operation of the embodiment in FIG. 7;
FIG. 9 is a block diagram showing a detailed configuration of a charger 10 in the embodiment of FIG.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of a battery pack to which the present invention has been applied.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a third embodiment of a battery pack to which the present invention has been applied.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a fourth embodiment of a battery pack to which the present invention has been applied.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a fifth embodiment of a battery pack to which the present invention has been applied.
FIG. 14 is a waveform chart for explaining the operation of the embodiment in FIG. 13;
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a sixth embodiment of the battery pack to which the present invention is applied.
FIG. 16 is a waveform chart for explaining the operation of the embodiment in FIG.
FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration of a seventh embodiment of a battery pack to which the present invention has been applied.
18 is a waveform chart for explaining the operation of the embodiment in FIG.
FIG. 19 is a waveform chart for explaining the operation of the embodiment in FIG. 17;
FIG. 20 is a block diagram showing a configuration of an eighth embodiment of a battery pack to which the present invention has been applied.
FIG. 21 is a diagram illustrating -ΔV.
FIG. 22 is a diagram illustrating a conventional charging method.
[Explanation of symbols]
1,1a secondary battery
2,2a Reference voltage power supply
3 Comparator
4 Delay circuit
5 Driver
6. Switching element (FET)
7 Variable reference power supply
8 Full charge detection circuit
9 V₁, V₂Level switching circuit
10 Charger
11 Charging power supply
12 Current detector
13 OFF time detection circuit
14 Control circuit
21 Buffer
22 Inverter
31, 31a Hysteresis comparator
32 delay circuit
41 OR circuit
100 charger

Claims

Comparing the voltage of the secondary battery with each of the first and second set voltages,
When charging the secondary battery, when the voltage of the secondary battery is equal to or higher than the first set voltage, after a predetermined time has elapsed, the charging of the secondary battery is stopped,
A method of repeatedly starting charging of the secondary battery immediately when the voltage of the secondary battery falls below the second set voltage while the charging of the secondary battery is stopped. A charge control device that controls charging by
Detecting means for detecting whether the voltage of the secondary battery is equal to or higher than the first set voltage or equal to or lower than the second set voltage;
Timing means for measuring the predetermined time in response to the detection means detecting that the voltage of the secondary battery is equal to or higher than the first set voltage;
The supply of current to the secondary battery is stopped in response to the time measurement result of the time measurement means, and the detection means detects that the voltage of the secondary battery is equal to or less than the second set voltage. And a current supply control means for performing control to start supplying current to the secondary battery in response to the request.

Comparing the voltage of the secondary battery with each of the first and second set voltages,
When charging the secondary battery, when the voltage of the secondary battery becomes equal to or higher than the first set voltage, immediately stop charging the secondary battery;
When the charging of the secondary battery is stopped and the voltage of the secondary battery falls below the second set voltage, charging of the secondary battery is started and a predetermined time elapses. Up to and including a charging control device that controls charging by a method of repeating charging regardless of the voltage of the secondary battery,
Detecting means for detecting whether the voltage of the secondary battery has become equal to or higher than the first set voltage or equal to or lower than the second set voltage, wherein there is a difference between a detection level and a detection release level;
Current supply control means for controlling current supply to the secondary battery in accordance with a detection result of the detection means;
In response to the detection result of the detection means, a clock means for clocking the predetermined time,
After the predetermined time is measured by the timing unit, the level change unit that changes a detection level and a detection release level of the detection unit,
The level changing means changes the detection cancellation level by a predetermined level so as to be equal to the second set voltage, and also changes the detection level equal to the first set voltage by the same level as the predetermined level. A charge control device characterized by the above-mentioned.

3. The charging control device according to claim 1, wherein the first and second set voltages are equal.

The charging control device according to claim 1, wherein the first set voltage is lower than the second set voltage.

The charging control device according to claim 1, wherein the first set voltage is higher than the second set voltage.

The second set voltage is a value within a charge termination region that is a range of an error of a full charge voltage of the secondary battery,
The charging control device according to claim 1, wherein the first set voltage is a value in an overcharge region that is a range including an overcharge voltage of the secondary battery.

3. The charge control device according to claim 1, wherein each of the first and second set voltages is a value within a charge termination region that is an error range of a full charge voltage of the secondary battery. 4. .

The level changing means includes:
A resistance element for dividing the voltage of the secondary battery;
3. The charge control device according to claim 2, further comprising a semiconductor switching element for turning on / off a voltage division of the secondary battery by the resistance element.

The charging control device according to claim 1, further comprising a set voltage changing unit that changes the first or second set voltage.

Comparing the voltage of the secondary battery with each of the first and second set voltages,
When charging the secondary battery, when the voltage of the secondary battery becomes equal to or higher than the first set voltage, the charging of the secondary battery is stopped,
When the charging of the secondary battery is stopped, when the voltage of the secondary battery becomes equal to or lower than the second set voltage, the charging of the secondary battery is started by repeating charging. A charge control device for controlling,
Detecting means for detecting that the charging of the secondary battery has stopped for a predetermined reference time or more , and outputting the detection result;
A charging control device, wherein charging is terminated by an output of the detection means.

The charging control device according to claim 10 , wherein the detecting unit detects a stop of charging of the secondary battery by detecting a current flowing through the secondary battery.

Detecting that charging of the secondary battery has stopped, based on the supply of current to the secondary battery controlled by the current supply control means;
The charging control device according to claim 1, wherein charging is terminated after it is detected that charging of the secondary battery has stopped for a predetermined reference time or longer.

A battery charger comprising the charge control device according to claim 1.

A charge control device according to any one of claims 1, 2, or 9, and
A battery pack comprising a secondary battery.