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JPH09331637A - 充電装置 - Google Patents

充電装置

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Publication number
JPH09331637A
JPH09331637A JP8170762A JP17076296A JPH09331637A JP H09331637 A JPH09331637 A JP H09331637A JP 8170762 A JP8170762 A JP 8170762A JP 17076296 A JP17076296 A JP 17076296A JP H09331637 A JPH09331637 A JP H09331637A
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JP
Japan
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charging
voltage
input voltage
secondary battery
current
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Application number
JP8170762A
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English (en)
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JP3428820B2 (ja
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Isao Hayashi
勇生 林
Takashi Narasawa
隆 奈良沢
Tsutomu Nishikawa
勉 西川
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源が不安定で、入力電圧が完全に遮断され
た場合でもそれまでの充電履歴を保存して、入力電圧回
復後適切な充電を行なう。 【解決手段】 非安定電源を電力源として二次電池の充
電を行なうために、前記二次電池の充電初期状態を検出
して総充電積算量を確定し、充電電流の積分値と比較す
ることで満充電検出を行なう制御手段と、該制御のため
に検出または算出されたデータを記憶する記憶手段とを
有する充電装置において、前記二次電池から該記憶手段
にバックアップ電力を供給する手段を設けて前記電力源
の出力が遮断ないし不安定になったとき、それ以前まで
に蓄積された充電履歴データを前記二次電池から供給さ
れる電力によってバックアップする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池等の出力
が変動する電力源を用いた充電装置において、二次電池
の最適な満充電検知を行なうことを可能とする充電装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】太陽電池等のように出力が、遮断も含め
て安定しない変動する電力源を用いた充電装置では、定
電圧/電流リミッタ方式の充電を行なう二次電池の場合
(Ni−cd電池、リチウムイオン電池、鉛電池等)、
本発明者らが特願平として先に出願した『太陽電池を使
用した充電装置』のように、充電を行なう二次電池の充
電初期状態を検出して総充電積算量を確定し、充電電流
の積分値と比較することで満充電検出を行なっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
の出願に係る装置では、夜間等、入力電圧が完全に遮断
されたとき、それまで算出および更新してきた充電積算
量がリセットされてしまうため、入力条件が回復した時
点で再度、充電初期状態を検出し、総充電積算量の確定
を行なう必要があった。このため、朝日のように段々と
日照が増加して行く場合、充電初期状態の検出が困難な
状況が発生し、適切に充電を行なえない状態が生じてい
た。
【0004】本発明の目的は、入力電圧(太陽電池等の
出力電圧)が完全に遮断された場合でもそれまでの充電
履歴を保存して、常に適切な充電を行なうようにするこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
め、本発明では、充電装置の制御部に充電を行なう二次
電池から電力の供給を受けるルートを設け、充電制御部
のバックアップを行なう。
【0006】
【作用】この構成により、充電装置の入力条件が回復し
た時点で再度二次電池の充電初期状態の検出、総充電積
算量の確定を行なう必要がなくなり、この確定が行なえ
ない入力条件下においても適切な充電を行なうことがで
きる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施の形態に係
る充電システムのブロック図である。同図において、1
は入力である太陽電池、2は本発明を特徴とする充電装
置である。また、3は入力電圧Vinが所定の閾値V2
(図3参照)より低下したとき充電を停止するため等の
信号を発生する電圧比較部、4は充電に必要な充電電圧
Voutを安定化し電流を制御する安定化電源部、5は
充電の開始および終了を制御する充電制御部、6は充電
電流を制限する抵抗器、7は充電電流をON/OFFす
るためのスイッチ、8は充電電流Ioutを測定するた
めの抵抗器、9は二次電池からの逆流を防止するための
ダイオード、10は定電圧充電される二次電池、11は
本発明の特徴とする入力が遮断されたときに充電履歴の
バックアップを行なうための電力供給手段としてのダイ
オードである。
【0008】充電装置2に太陽電池1が装着されると充
電装置2に電力が供給される。二次電池10が接続され
た状態で、充電装置2に入力電圧Vinが加わると、そ
れが安定化電源部4で安定化され、電流制限抵抗6とス
イッチ7、逆流防止ダイオード9を通り定電圧充電を行
なう二次電池10を充電する。
【0009】電圧比較部3は、充電装置2の入力電圧V
inを所定の基準電圧V1,V2(図3)と比較して、
その比較結果を示す信号を充電制御部5に送る。充電制
御部5は、この信号を受けてスイッチ7のON/OFF
を行なう。
【0010】充電制御部5にあるマイクロコンピュータ
は、電圧比較部3からの信号により入力電圧Vinがど
の範囲にあるか検出する。また、二次電池10に供給し
ている充電電圧Voutを検出し、抵抗器8の両端に発
生する電位差により充電電流Ioutを検出する。さら
に、出力電流Ioutの変動を時間で積分することによ
り充電電流の積算量を算出する。算出した積算量が二次
電池10に必要な充電容量(総充電積算量)に達したと
き充電完了判断を行なう。
【0011】さらに、充電開始時の二次電池の充電状態
に応じて総充電積算量の変更を行なう。方法として、充
電開始時の入力電圧Vinと出力電圧Voutおよび充
電電流Ioutの関係を総合的に判断し、二次電池の初
期状態を判定することで対応する。判定は出力電圧Vo
utに対して入力電圧Vinが十分に大きい(図3にお
いて、Vin>V1)場合に行なわれる。定電圧充電を
行なう二次電池はリチウムイオン電池、鉛電池等があ
る。
【0012】充電方式としては、リチウムイオン電池に
代表されるように定電圧/電流リミッタ方式が採用され
る。充電カーブは図4のように、充電を開始すると、先
ず電流リミッタ方式による定電流充電が行なわれ、充電
電圧22は徐々に上昇して一定の電圧値Vmaxに達
し、さらに充電を続けると、電池の特性により電流を受
け付けなくなり、充電状態に応じて充電電流23が安定
に減少する特性を示す。したがって、以上の特性を利用
して、充電装置においては、出力電圧Voutが上限値
Vmaxに達していない場合は充電開始状態を出力電圧
値Voutにより判断し、出力電圧Voutが上限値V
maxに達している場合は充電開始状態を充電電流が減
少し始めた後の出力電流値Ioutにより判断する。
【0013】次に、充電制御部5にあるマイコンで行な
う充電電流の検出および積算の具体的な制御手段につい
て述べる。
【0014】バッテリーパック10が接続され充電電流
Ioutが流れると、充電電流検出抵抗8の両端に充電
電流に比例した電位差が生じるが、この電位差を充電制
御部5のマイコンに入力する。定電圧充電を行なってい
るため、日照状態の悪化による入力の電力の低下に対し
ては充電電流が低下、若しくは遮断する方向で動作する
(図6参照)。この充電電流の変化を時間で積分した値
が充電電流量となる。
【0015】以下に、出力電流の積分値の一般的な求め
方を図4を用いて示す。図4において、充電経過時間を
X軸、充電出力電圧および充電出力電流をY軸にとって
いる。充電開始時刻をT1、充電終了時刻をT2とし、
出力電流値が充電時間に対してY=f(X)の曲線を描
くとすれば、充電電流積分値Sは、
【0016】
【数1】 で表わされる。
【0017】充電初期状態の検出によって決定された総
充電積算量をSaとすれば、Sa=SとなるT2に達し
た時、充電を終了する。
【0018】次に、図2を用いて図1の充電制御部5に
よる充電制御方法について述べる。ステップ13で二次
電池の接続が行なわれると、ステップ14で充電が開始
され、ステップ15で二次電池の充電初期状態の検出が
行なわれる。検出された状態に応じて、ステップ16で
総充電積算量の決定が行なわれる。
【0019】ステップ17では充電電流の検出が行なわ
れる。検出された充電電流のデータをもとに、ステップ
18で充電電流量の積算が行なわれ、ステップ19で総
充電積算量と充電電流の積分値との比較が行なわれる。
総充電積算量に対して充電電流の積分値が等しくなるま
で充電は継続され、 総充電積算量=充電電流積分値 となった時にステップ20で充電を終了する。
【0020】本実施の形態では、ステップ17からステ
ップ19までの間に日照条件の悪化(夜間等)が生じて
入力電圧がV2以下に低下した場合に充電を停止し、充
電制御部5のバックアップ経路11により充電履歴を保
存することで、入力電圧が復帰した場合に充電の続きを
行なうことを可能にしている。
【0021】
【実施例】図4および図6は、充電中の太陽電池出力が
日射がそれぞれ図3および図5のように変動した場合の
図1の充電装置における充電出力の様子を示す。次に、
図3から図6を用いて入力電圧と充電出力の関係につい
て示す。図3において、21は充電に影響を及ぼさない
入力電圧の変動を示す。21の入力電圧の変動に対して
は図4のように出力電圧(充電電圧)22は充電時間に
対して一様に上昇し、且つ出力電流(充電電流)23も
安定している。
【0022】図5において、24は充電に影響がある入
力電圧の変動を示す。24の入力電圧の変動に対しては
図6のように出力電圧(充電電圧)25は出力電流(充
電電流)26の状態に応じて増減している。
【0023】入力電圧Vinが基準電圧V2以上V1以
下の時(出力電圧Vmaxより低い場合)、安定化電源
部4は充電電圧Voutのみを安定化し、充電電流Io
utは小さい電流で自由に流れるように動作する。
【0024】入力電圧Vinが基準電圧V1より高い
時、安定化電源部4は充電電圧Voutと充電電流Io
utの両方を安定化するように動作する(充電電圧Vo
utはVmaxになるように、充電電流Ioutは所定
の最大電流を越えないように制御する)。入力電圧Vi
nがV2以下の時、充電制御部5はスイッチ7を開放し
充電を停止する。
【0025】本実施例では、充電途中で入力電圧Vin
がV2以下になってスイッチ7を開放したとき、充電制
御部5にあるマイクロコンピュータをバックアップする
ために、二次電池を電力源として充電制御部5に電力を
供給するための経路(ダイオード11)を設けている。
【0026】このことにより、充電中に満充電検知を行
なうための蓄積された充電履歴データがリセットされる
ことがなくなり、再度入力電圧Vinが復帰した場合で
も継続して充電を行なうことが可能になる。
【0027】なお、本実施例で設けたバックアップ用ダ
イオード11は、充電制御部5からの経路で充電を行な
わないためであり、逆流しない部品であればトランジス
タ等の部品でも良い。また、電流制限を行なう抵抗器6
は必要に応じて使用する。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
太陽電池等の出力が安定しない電力源を用いて充電を行
なう場合や、夜間等の入力が全く供給されない場合で
も、充電を行なう二次電池を電力源として充電履歴デー
タのバックアップを行なうことで効率的に充電を行なう
ことが可能になる。本発明は、Ni−cdバッテリーの
ように、充電がある程度以上進むとそれ以後は端子電
圧、すなわち充電装置の出力電圧がほぼ一定となり、端
子電圧では充電開始状態がわからない二次電池の場合に
特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態に係る充電装置のブロ
ック図である。
【図2】 図1の装置の動作説明のためのフローチャー
トである。
【図3】 充電に影響を及ぼさない入力電圧の変動例を
示すグラフである。
【図4】 図3の入力電圧に対する充電出力の変動を示
すグラフである。
【図5】 充電に影響がある入力電圧の変動例を示すグ
ラフである。
【図6】 図5の入力電圧に対する充電出力の変動を示
すグラフである。
【符号の説明】
1:太陽電池、2:充電装置、3:電圧比較部、4:安
定化電源部、5:充電制御部、6:充電電流制限抵抗、
7:充電ON/OFFを行なうスイッチ、8:充電電流
検出抵抗、9:充電逆流防止ダイオード、10:定電圧
充電を行なう二次電池、11:バックアップ用ダイオー
ド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02N 6/00 H02N 6/00

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非安定電源を電力源として二次電池の充
    電を行なう充電装置において、 前記二次電池の充電初期状態を検出して総充電積算量を
    確定し、充電電流の積分値と比較することで満充電検出
    を行なう制御手段と、該制御のために検出または算出さ
    れたデータを記憶する記憶手段と、前記二次電池から該
    記憶手段にバックアップ電力を供給する手段とを具備
    し、前記電力源の出力が遮断ないし不安定になったと
    き、それ以前までに蓄積された充電履歴データのバック
    アップを前記二次電池によって行なうことを特徴とする
    充電装置。
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CN101980038A (zh) * 2010-11-11 2011-02-23 苏州合欣美电子科技有限公司 一种太阳能路灯的蓄电池电压检测及充电电路

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