JP2641328B2 - Ni-Cd battery charge / discharge control circuit - Google Patents

Ni-Cd battery charge / discharge control circuit

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JP2641328B2
JP2641328B2 JP3007114A JP711491A JP2641328B2 JP 2641328 B2 JP2641328 B2 JP 2641328B2 JP 3007114 A JP3007114 A JP 3007114A JP 711491 A JP711491 A JP 711491A JP 2641328 B2 JP2641328 B2 JP 2641328B2
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battery
charging
control circuit
discharge control
capacity
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、小型の電子機器などに
使用されるNi−Cd電池の充放電制御回路に関し、特
に長期間保存されたNi−Cd電池に対する充放電制御
回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge / discharge control circuit for a Ni-Cd battery used for a small electronic device, and more particularly to a charge / discharge control circuit for a Ni-Cd battery stored for a long time.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は従来のNi−Cd電池充放電制御
回路の概念図を示している。Ni−Cd電池に対する充
電制御方法には、−ΔV制御が一般的によく使用されて
いる。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a conceptual diagram of a conventional Ni-Cd battery charge / discharge control circuit. As a charge control method for a Ni-Cd battery,-[Delta] V control is generally and often used.

【0003】Ni−Cd電池は充電に従い端子電圧が上
昇し、充電完了後さらに充電を続けると逆に電圧が下が
る。−ΔV制御はこの電圧降下を検出して充電を制御す
る方法である。
[0003] The terminal voltage of a Ni-Cd battery rises as it is charged, and the voltage drops when charging is continued after the completion of charging. The -ΔV control is a method of detecting this voltage drop to control charging.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】一般に、Ni−Cd電
池は自己放電が大きく、充電後の長期間の保存により多
くが放電される。例えば、45℃にて一ヵ月間の保存に
より容量保存率は100%から約30%に減衰し、20
℃においても五ヵ月間で約半分となることが知られてい
る。Ni−Cd電池は、このように長期間保存された後
においては数回の充放電を繰り返さなければ元の容量ま
で回復しない場合がある。例えば、20℃にて13年間
保存後1回の充電で約70%の容量までしか充電されな
いが、放電、充電を繰り返し行い、7回充電で略100
%近くまで回復する。しかしこの場合でも温度が高けれ
ば充電される容量は減少する。例えば、42℃では約8
0%の容量比率としかならない。また、長期間保存され
たNi−Cd電池に対して浅い充放電を繰り返すと、そ
の後に重い負荷による深い放電を行った時にメモリ効果
減少と呼ばれる症状が発生することがある。つまり、通
常のNi−Cd電池では使用期間中比較的安定した電圧
を維持し、残容量がなくなりかけると電圧が降下すると
いう特性を示すが、このメモリ効果現象では、残容量が
充分にあるうちに一度電圧が降下し、さらに残容量が無
くなりかけると今一度電圧が降下してしまう。多くのN
i−Cd電池を用いた電子機器では電圧監視をしている
ために、このメモリ効果現象があると残容量が充分にあ
るにも係わらず容量がないと判断しアラームの発生や動
作の停止などの処理をしてしまう問題がある。
In general, Ni-Cd batteries have a large self-discharge, and many of them are discharged by long-term storage after charging. For example, storage at 45 ° C. for one month reduces the capacity storage rate from 100% to about 30%,
It is known that even at 5 ° C., it becomes about half in five months. After being stored for such a long time, the Ni-Cd battery may not recover to its original capacity unless it is charged and discharged several times. For example, after storage at 20 ° C. for 13 years, a single charge can only charge up to about 70% of the capacity.
Recovers to nearly%. However, even in this case, if the temperature is high, the charged capacity decreases. For example, at 42 ° C., about 8
It can only be 0% capacity ratio. Further, if shallow charging / discharging is repeated for a Ni-Cd battery stored for a long period of time, when a deep discharge is performed with a heavy load, a phenomenon called a memory effect reduction may occur. In other words, a normal Ni-Cd battery has a characteristic that a relatively stable voltage is maintained during the use period, and the voltage drops when the remaining capacity is almost exhausted. The voltage drops once, and when the remaining capacity is almost exhausted, the voltage drops again. Many N
Since voltage is monitored in an electronic device using an i-Cd battery, if this memory effect phenomenon occurs, it is determined that there is no capacity even though the remaining capacity is sufficient, and an alarm is generated or operation stops. Problem.

【0005】すなわち、充電中にNi−Cd電池の周囲
の温度が高かったり、または充放電を繰り返している間
にNi−Cd電池の温度が高いと充分な容量回復を行う
ことができず、さらにはメモリ効果現象を引き起こすと
いう問題があった。
[0005] That is, if the temperature around the Ni-Cd battery is high during charging, or if the temperature of the Ni-Cd battery is high during repeated charging and discharging, sufficient capacity recovery cannot be performed. Has a problem of causing a memory effect phenomenon.

【0006】本発明の目的は、温度制御によって充放電
を繰り返すことにより上記の問題を解決し、Ni−Cd
電池の持つ容量を最大限に回復させることのできる充放
電制御回路を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem by repeating charge and discharge by controlling temperature.
An object of the present invention is to provide a charge / discharge control circuit capable of restoring the capacity of a battery to the maximum.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明は、Ni−Cd
電池に対する定電流充電回路および放電制御回路と、N
i−Cd電池の表面に近接して設けられる冷却素子と、
Ni−Cd電池の表面に近接して設けられる温度センサ
と、Ni−Cd電池への充放電を繰り返す手段と、Ni
−Cd電池への充電中前記温度センサ出力が略一定とな
るように前記冷却素子を制御する手段と、備えてなるこ
とを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides Ni-Cd
A constant current charging circuit and a discharging control circuit for the battery;
a cooling element provided close to the surface of the i-Cd battery;
A temperature sensor provided in close proximity to the surface of the Ni-Cd battery, means for repeating charging and discharging of the Ni-Cd battery,
Means for controlling the cooling element such that the output of the temperature sensor becomes substantially constant during charging of the Cd battery.

【0008】[0008]

【作用】Ni−Cd電池の充電サイクルに入るとその表
面温度が検出されるとともに所定の温度になるよう冷却
素子が駆動される。これによって、充電に最適な温度で
充放電を繰り返し行うことができる。
When the charging cycle of the Ni-Cd battery is started, its surface temperature is detected and the cooling element is driven to a predetermined temperature. Thereby, charging and discharging can be repeatedly performed at a temperature optimal for charging.

【0009】[0009]

【実施例】図1は、本発明の実施例のNi−Cd電池充
放電制御回路のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a Ni-Cd battery charge / discharge control circuit according to an embodiment of the present invention.

【0010】Ni−Cd電池1は図外の電池収納部にセ
ットされる。この電池収納部の周囲にはセットされたN
i−Cd電池の表面に接触するように温度センサ2と冷
却素子であるペルチエ素子3が設けられている。Ni−
Cd電池1には定電流充電制御回路4と放電制御回路5
と電池出力をディジタル化するA/Dコンバータ6とが
接続されている。定電流充電制御回路4,放電制御回路
5はCPU7によって制御され、A/Dコンバータ6の
出力はCPU7に入力する。前記温度センサ2の出力は
アンプ8で所定のレベルに増幅され、その出力信号はA
/Dコンバータ9でディジタル化されてCPU7に入力
する。またCPU7には、充電後に計算された容量を表
示する表示部10およびNi−Cd電池の規定電圧や規
定容量を入力するための入力装置11が接続されてい
る。
The Ni-Cd battery 1 is set in a battery housing (not shown). N set around the battery storage
A temperature sensor 2 and a Peltier element 3 as a cooling element are provided so as to be in contact with the surface of the i-Cd battery. Ni-
The Cd battery 1 has a constant current charge control circuit 4 and a discharge control circuit 5
And an A / D converter 6 for digitizing the battery output. The constant current charge control circuit 4 and the discharge control circuit 5 are controlled by the CPU 7, and the output of the A / D converter 6 is input to the CPU 7. The output of the temperature sensor 2 is amplified to a predetermined level by an amplifier 8, and the output signal is A
It is digitized by the / D converter 9 and input to the CPU 7. The CPU 7 is connected to a display unit 10 for displaying the capacity calculated after charging and an input device 11 for inputting a specified voltage and a specified capacity of the Ni-Cd battery.

【0011】なお、前記放電制御回路5は放電電流を切
り替える複数のスイッチ素子(トランジスタ)を備え、
CPU7によって何れかのスイッチを選択する。
The discharge control circuit 5 includes a plurality of switch elements (transistors) for switching a discharge current.
One of the switches is selected by the CPU 7.

【0012】次に上記の制御回路の動作を図2のフロー
チャートを参照して説明する。
Next, the operation of the above control circuit will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0013】図2は、CPU7の概略の動作を示してい
る。
FIG. 2 shows a schematic operation of the CPU 7.

【0014】電池収納部に、長期間保存されたNi−C
d電池1が収納されると、動作が開始される。先ず、オ
ペレータによって入力装置11からNi−Cd電池の規
定電圧および規定容量が入力される。CPU7は、入力
されたデータをメモリに記憶し、さらに、入力された規
定容量まで充電するに必要な充電時間まで割り出す。
The Ni-C stored for a long time in the battery housing
When the battery 1 is stored, the operation is started. First, a specified voltage and a specified capacity of the Ni-Cd battery are input from the input device 11 by the operator. The CPU 7 stores the input data in a memory, and further determines a charging time required for charging the input specified capacity.

【0015】Ni−Cd電池1は容量の能力が初期状態
において不明であるために、まず放電を行う(n2)。
このときのスイッチの選択はn1で入力されたデータか
ら判定される。
Since the capacity of the Ni-Cd battery 1 is unknown in the initial state, the Ni-Cd battery 1 is first discharged (n2).
The selection of the switch at this time is determined from the data input at n1.

【0016】続いて、n3で温度制御を開始する。温度
制御の方法は、温度センサ2からの出力を受けて、Ni
−Cd電池1の表面温度が20〜30℃程度に保たれる
ようにスイッチング手段12を介してペルチエ素子3を
駆動する。
Subsequently, temperature control is started at n3. The temperature control method is as follows.
The Peltier element 3 is driven via the switching means 12 so that the surface temperature of the Cd battery 1 is maintained at about 20 to 30 ° C.

【0017】n4で充放電中の充電回数をカウントする
カウンタNを0にセットし、充電を開始する(n5)。
充電は−ΔV制御によって行われる。つまり、A/Dコ
ンバータ6の出力から−ΔVを単位時間毎に監視し、そ
の大きさが一定値K1以下になったときに充電終了点と
判定しn7に抜けて充電を停止する。そして、そのとき
の充電時間をtN としてメモリに記憶する。その後放電
を行う(n9)。
At n4, a counter N for counting the number of times of charging during charging / discharging is set to 0, and charging is started (n5).
Charging is performed by -ΔV control. That is, −ΔV is monitored at every unit time from the output of the A / D converter 6, and when the magnitude becomes equal to or less than the fixed value K1, it is determined to be the charging end point, and the process goes to n7 to stop charging. Then, the charging time at that time is stored in the memory as t N. Thereafter, discharge is performed (n9).

【0018】次にn10において前回の充電時間と今回
の充電時間の差が一定値K2以下かどうかの判定を行
う。規定容量を得るための充電時間は、予めn1で規定
容量が入力されたときに計算されているために、充電時
間がその計算された充電時間にごく近くなったときに充
分な容量回復が行われたと判断することができる。ここ
では、その判断を充電時間の差を監視することによって
行うようにしている。つまり、充電時間の差が一定値以
下になったときにn11に抜け、そのときの容量を計算
して表示部10に表示して終了する。一方、n10で充
電時間の差が一定値より大きければn5に戻って再び充
放電サイクルを実行する。このようにして温度制御を行
いながら充放電サイクルを一定回数繰り返していく。
Next, at n10, it is determined whether or not the difference between the previous charging time and the current charging time is equal to or less than a fixed value K2. Since the charging time for obtaining the specified capacity is calculated in advance when the specified capacity is input in n1, sufficient capacity recovery is performed when the charging time is very close to the calculated charging time. You can judge that it was done. Here, the determination is made by monitoring the difference in charging time. That is, when the difference between the charging times becomes equal to or less than the predetermined value, the process goes to n11, the capacity at that time is calculated and displayed on the display unit 10, and the processing is ended. On the other hand, if the difference between the charging times is larger than the predetermined value at n10, the process returns to n5 and the charge / discharge cycle is executed again. The charge / discharge cycle is repeated a certain number of times while controlling the temperature in this manner.

【0019】[0019]

【発明の効果】充放電中はNi−Cd電池の温度が略一
定値に保たれているために充分深い充放電サイクルを繰
り返すことができる。このため、長期間保存されたNi
−Cd電池であってもその本来持つ容量を最大限に回復
させることができる。
During charging and discharging, the temperature of the Ni-Cd battery is maintained at a substantially constant value, so that a sufficiently deep charging and discharging cycle can be repeated. For this reason, Ni
Even with a -Cd battery, its original capacity can be recovered to the maximum.

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

【図1】本発明の実施例のNi−Cd電池充放電制御回
路のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a Ni-Cd battery charge / discharge control circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】同充放電制御回路内のCPUの動作を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing an operation of a CPU in the charge / discharge control circuit.

【図3】従来のNi−Cd電池充放電制御回路の外観図
である。
FIG. 3 is an external view of a conventional Ni-Cd battery charge / discharge control circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−Ni−Cd電池 2−温度センサ 3−ペルチエ素子 4−定電流充電制御回路 5−放電制御回路 1-Ni-Cd battery 2-temperature sensor 3-Peltier element 4-constant current charge control circuit 5-discharge control circuit

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 Ni−Cd電池に対する定電流充電回路
および放電制御回路と、Ni−Cd電池の表面に近接し
て設けられる冷却素子と、Ni−Cd電池の表面に近接
して設けられる温度センサと、Ni−Cd電池への充放
電を繰り返す手段と、Ni−Cd電池への充電中前記温
度センサ出力が略一定となるように前記冷却素子を制御
する手段とを、備えてなるNi−Cd電池充放電制御回
1. A constant current charging circuit and a discharging control circuit for a Ni-Cd battery, a cooling element provided near a surface of the Ni-Cd battery, and a temperature sensor provided near a surface of the Ni-Cd battery. Means for repeating charging and discharging of the Ni-Cd battery; and means for controlling the cooling element such that the temperature sensor output becomes substantially constant during charging of the Ni-Cd battery. Battery charge / discharge control circuit
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