JP2739133B2 - ニッケル−カドミウム電池の高速充電装置及びその高速充電方法 - Google Patents

ニッケル−カドミウム電池の高速充電装置及びその高速充電方法

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JP2739133B2 JP5516416A JP51641693A JP2739133B2 JP 2739133 B2 JP2739133 B2 JP 2739133B2 JP 5516416 A JP5516416 A JP 5516416A JP 51641693 A JP51641693 A JP 51641693A JP 2739133 B2 JP2739133 B2 JP 2739133B2
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JITSUPU CHAAJI KK
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本出願は、二次電池の急速な再充電に関するものであ
り、更に詳しくは、ニッケル−カドミウム電池の高速充
電装置及びニッケル−カドミウム電池の高速充電方法に
関するものである。
そして、本発明に於いては、ニッケル−カドミウム電
池に関する特に電池の温度及び電圧は、再充電操作の間
監視されており、この再充電作業は、監視されているパ
ラメータの温度或いは温度と電圧が、特異な状況を示し
た時点で終結される様に構成されたものである。
背景技術 ニッケル−カドミウム蓄電池といった二次電池（セコ
ンダリ・セル）は、その耐用期間全体を通して何度も再
充電されうる。この再充電作業は、当業者には周知のも
のである蓄電池に対する有害な影響を最小限におさえる
べく入念に制御されなくてはならない（例えば「蓄電池
の充電：寿命延長能力」、Bob Williams,Cellular Bu
siness,1989年４月、p44〜49を参照のこと）。二次電池
再充電技術の初期において、再充電作業は数時間もの時
間を要していた。二次電池により給電を受けている消費
者向け装置が増々一般化していくにつれて、時間単位で
はなく分単位で二次電池を再充電できるシステムに対す
る要求が生じてきた。二次電池を「急速に充電するこ
と」は可能であるものの、これには、蓄電池に対する不
可逆的な損傷を防ぐための蓄電池再充電プロセスのより
一層入念な監視及び制御が必要となる（例えば「ニッケ
ルカドミウム蓄電池の最新情報」1990年９月カドミウム
協会ブリュッセルセミナー報告書、1990年11月英国ロン
ドン、を参照のこと）。
先行技術は、二次電池を急速に再充電することのでき
るさまざまな二次電池再充電システムを開発してきた。
これらのシステムには、標準的に、再充電されつつある
蓄電池の電圧及び／又は温度を監視し、その温度又は電
圧が予め定められたレベルに達した時点で蓄電池に対す
る充電電流の印加を中断及び／又は変化させるような電
気回路が関与している。米国特許第4,006,397 Catotti
他は、先行技術の代表的なものである。
又、特公昭62−23528号及び特公昭62−23529号各公報
には、ニッケル−カドミウム電池等の二次電池の再充電
方法に於いて、再充電操作中に、電池の電圧波形の変化
に注目し、係る電圧波形に現れる複数個の変曲点を予め
記憶させておき、記憶された複数個の変曲点が、所定の
順序で発生した場合に、充電操作を中断する様な方法が
開示されているが、係る方法では、各種の電池のそれぞ
れに付いて、個別に充電操作中における電圧波形の変化
を予め記録しておき、再充電を行う必要のある電池の種
類に応じて、当該充電操作を実行する以前に記憶内容を
当該電池に対応するものに書換える操作が必要であり、
操作が煩雑となると共に、充電操作の環境、電池の履歴
等によって、必ずしも、当該電池の電圧出力波形が、記
憶された通りの順序や大きさ示さない場合があるので、
正確な充電操作、再充電操作を行う事ができず、従っ
て、電池の性能を劣化さぜずに高速充電操作を実行する
事が困難で有った。
つまり、従来の二次電池、特にニッケル−カドミウム
電池の再充電操作に於いては、通常では、６時間から長
いものでは16時間をかけて充電操作を実行しており、高
速充電と称して比較的短時間で再充電する方法でも１乃
至２時間が必要とされている。
処で、従来に於いては、係る再充電可能な電池、蓄電
池、バッテリと称されるものを再充電して所定の目的に
使用する場合、出来るだけ充電時間は、少ない方が良い
事は判っているが、かかる二次電池の内部の化学反応原
理に基づく温度の上昇、内部圧力の上昇と言った問題が
ネックとなっているので、大量の電流を短時間に電池に
流して充電する事は、セルの破壊に繋がるのみでなく、
当該セルの電池特性、即ち出力特性、充電特性等を劣化
させる事になる事から、採用されていなかった。
然しながら、近年、かかる二次電池の需要が、各産業
界の多方面で増大され、特に、工作機械の使用現場、病
院等の医療機器類、移動電話等を含めた通信事業等に於
いては、電源が途中で切れる事を極力嫌うと同時に高
速、望ましくは瞬時の再充電可能な二次電池に対する要
望が強くなって来ている。
従って、本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を
改良し、約数分乃至20分以内と言う極めて短時間での二
次電池、特にニッケル−カドミウム電池の再充電を容易
にするものである。この非常に高い速度での再充電は、
比較的低速の先行技術の再充電システムにおいてさほど
有意でない、いくつかのパラメータの意義を増大させ
る。しかしながら、これらのパラメータは、蓄電池に有
害な副作用を与えることなく安全で急速な再充電システ
ムを生み出すように有効に処理できることがわかった。
発明の開示 本発明は上記した目的を達成するため、以下に記載さ
れたような技術構成を採用するものである。即ち、充電
を必要とする電池のセルに充電電流を供給する電流供給
手段、該セルの温度を測定する温度測定手段、該セル温
度を測定してその情報を記憶しておくかその情報を後述
の演算手段に出力するサンプリング手段、該サンプリン
グ手段により得られた該セルの温度情報を演算処理し、
当該充電操作を停止すべき時期を示す制御信号を出力す
る演算手段、及び該演算手段の出力に応答して、当該電
流供給手段から該セルに対する電流の供給を停止させる
スイッチ手段及び該各手段を制御する制御手段とから構
成されている、ニッケル−カドミウム電池の充電装置で
有って、該充電装置に於ける該電流供給手段は、少なく
とも2Cの電流を当該充電操作中に該セルに供給するもの
であり、且つ該演算手段は、該サンプリング手段により
温度測定手段を介して得られた該セルの温度情報から、
当該セルの温度の上昇割合を算出する第１の演算機能
と、第１の時期における該セルの温度の上昇割合とそれ
に続く第２の時期に於ける該セルの温度の上昇割合とを
比較してその変化率を算出する第２の演算機能と該第２
の時期における該セルの温度の上昇割合が、該第１の時
期に於ける該セルの温度の上昇割合とを比較して、該第
２の時期における該セルの温度の上昇割合が、該第１の
時期に於ける該セルの温度の上昇割合の２倍を越えるか
否かを判断し、当該判断結果の基づいて、該セルに対す
る充電電流の供給を停止させる信号を出力する第３の機
能とを有しているニッケル−カドミウム電池の高速充電
装置である。
又、本発明に係る他の態様に於いては、前記した充電
装置は、更に該セルの出力電圧を測定する電圧測定手
段、該セル電圧を測定してその情報を記憶しておくかそ
の情報を後述の演算手段に出力するサンプリング手段、
該サンプリング手段により得られた該セルの電圧情報を
演算処理する演算手段とが設けられており、該演算手段
は、更に該サンプリング手段により電圧測定手段を介し
て得られた該セルの電圧情報から、当該セルの電圧の上
昇割合を算出する第４の演算機能と、該電圧の上昇割合
が所定の期間連続して増加した後の最初の該上昇割合の
減少を検出する第５の機能とを有するもので有って、該
演算手段は、前記第３の機能に基づいて、該第２の時期
における該セルの温度の上昇割合が、該第１の時期に於
ける該セルの温度の上昇割合の２倍を越えたと言う情報
と該第５の機能に基づいて該電圧の上昇割合の最初の減
少を検出したと言う情報とに基づいて、該セルに対する
充電電流の供給を停止させる信号を出力するニッケル−
カドミウム電池の高速充電装置である。
好ましい実施態様に従うと、本発明は、該二次電池、
例えばニッケル−カドミウム電池の温度が監視されてい
る一方で、充電電流が電池に印加されるような二次電池
の再充電方法を提供するものである。
この充電電流の印加は、少なくとも該二次電池である
蓄電池に関して測定されている当該二次電池、即ちニッ
ケル−カドミウム電池の温度の少なくとも１時期、つま
り第１の時期に於ける上昇割合が、他のの時期、即ち第
１の時期に続いて発生する第２の時期に於ける上昇割合
とを比較して、該第２の時期における該セルの温度の上
昇割合が、該第１の時期に於ける該セルの温度の上昇割
合の２倍を越えたと言う時点で中断される。
本発明は、上記の様に充電される二次電池のセル温度
を検出して、該セル温度が、上記した様に、当該セルの
充電率が100％近傍となると、急激にその上昇割合増加
する事を利用して、当該充電操作を中止する様にしたも
ので、これにより、高い電流を使用して、高速に再充電
を行う事が出来る様になったので有るが、本発明の目的
を更に効率的に且つ正確に実行する為に、該セル温度の
検出により得られる温度特性の識別に加えて、当該二次
電池のセルの充電操作中における出力電圧を検出して、
その電圧が、当該セルの充電率が100％近傍となると、
それまで一様に増加してきた電圧の上昇割合の値が反転
して負の増加、つまり上昇割合が初めて減少すると言う
特性を示す事を利用して、その両者の特性が同時に発生
した時点を持って、当該セルに対する再充電用の電流の
供給を停止する用にしたもので有る。
即ち、本発明に於いては、二次電池に関する規格とし
て一般化されている電流の大きさを定めるＣレート（Ｃ
−rate）を用いて表される、高電流を意味する2C以上の
電流を使用して、再充電操作を実行するに際して、当該
セルが該高速、大電流での充電操作中に示すセルの温度
特性を、正確にチエックして、所定の温度特性を示した
時点で、再充電操作を中止する事によって、従来問題と
なっていた、温度の上昇、内部圧力の上昇と言った問題
を完全に回避出来、高速での充電が可能となったもので
ある。
更に本発明に於いては、係る温度測定に加えて、セル
の出力電圧も同時に測定する事によって、より正確にセ
ルに対する充電操作の中止時点を把握出来、安全で、正
確な再充電操作を行う事が出来、それにより、二次電池
の出力特性、充電特性を劣化する事がなく、該二次電池
の寿命も増大させる事が可能となる。
即ち、本発明に於いては、セルの温度と併用して、セ
ルの出力電圧が監視されている一方で電池に対して充電
電流を印加するような二次電池の再充電方法を提供す
る。充電電流の印加は、電圧増加割合が連続的に上昇し
た期間の直後の蓄電池の電圧増加率の低下の検出時点で
中断される。
尚、本発明に於ける充電電流の印加は、少なくとも蓄
電池の温度の上昇割合の倍増、及び電圧増加割合が連続
的に上昇した期間の直後の蓄電池の電圧増加率の低下を
同時に検出した時点で中断される。
本発明はさらに、二次電池を再充電するための装置を
も提供する。この装置は、電池に対し充電電流を印加す
るための電源、電池の温度を検知しそれを表わす出力信
号を生成するための温度センサ、出力信号を監視しその
予め定められた増加率の検出時点でカットオフ信号を生
成する信号プロセッサ及び、電源から電池を遮断するた
めのカットオフ信号に対する応答性をもつスイッチを内
蔵している。温度センサは、電池を横断して並列に接続
されたサーミスタ分圧器であってよい。
本発明は、代替的に、電池に充電電流を印加するため
の電源、電池の出力電圧を検知しそれを表わす出力信号
を生成するための電圧センサー、出力信号を監視しその
予め定められた増加率の検知時点でカットオフ信号を生
成するための信号プロセッサ及び電源から電池を遮断す
るためカットオフ信号に対する応答性を有するスイッチ
を有する二次電池再充電用装置を提供する。
本発明はさらに、電池に充電電流を印加するための電
源、電池の温度を検知しそれを表わす温度出力信号を生
成するための温度センサ、電池の出力電圧を検知しそれ
を表わす電圧出力信号を生成するための電圧センサ、出
力信号を監視しそれらの予め定められた関係を検出した
時点でカットオフ信号を生成するための信号プロセッ
サ、及び電源から電池を遮断するためカットオフ信号に
対する応答性をもつスイッチを有する二次電池再充電装
置を提供する。
図面の簡単な説明 図１は、0.1Cの率での蓄電池の充電及び放電のための
等価電気回路である。
図２は、4Cの率での蓄電池充電のための等価電気回路
である。
図３は、放電中の蓄電池用の等価電気回路である。
図４は、過充電を受ける蓄電池用の等価電気回路であ
る。
図５は、図２の蓄電池充電等価回路について、秒単位
の時間との関係において摂氏単位の蓄電池温度（下の曲
線）と電圧（上の曲線）をプロットしたグラフである。
図６は、図５に類似しているが、再充電前の初期蓄電
池温度が図５に示されているケースで用いられている蓄
電池の初期温度よりも高いケースを例示している。
図７は、図５及び図６の温度曲線の拡大図である。
図８は、図５及び図６のデータを重ねたものである。
図９は、本発明に従って二次電池を急速に再充電でき
る蓄電池充電器の電子回路概要図である。
図10は、本発明に於いて使用される電池の表皮温度を
測定する為の測定装置の一例を示す概略図である。
図11は、本発明に於いて使用される電池の温度を電池
の出力端子電圧を測定する事により測定する測定装置の
一例を示す概略図である。
図12は、本発明に於ける充電装置の演算手段６の構成
の一例を説明するブロックダイアグラムである。
図13〜図16は、本発明に係る充電装置を用いてニッケ
ル−カドミウム電池を充電操作しながらその温度と電圧
を測定したグラフをそれぞれ示すものである。
図17と図18は、従来に於ける充電方法によりニッケル
−カドミウム電池を充電した場合の温度と電圧の変化を
示すグラフである。
図19は、図17と図18に示された測定データから、温度
上昇割合と電圧上昇割合を演算処理しその結果を示した
グラフである。
図20と図21は、図13〜図16に示された測定データか
ら、温度上昇割合と電圧上昇割合を演算処理しその結果
を示したグラフである。
図22は、本発明に係る充電方法の手順の例を示すフロ
ーチャートである。
図23は、本発明に係る充電装置の回路構成例を示すブ
ロックダイアグラムである。
図24は、本発明に係る充電装置の電源部分の回路構成
例を示すブロックダイアグラムである。
図25は、本発明に係る充電装置の温度測定回路とその
演算処理回路の回路構成例を示すブロックダイアグラム
である。
図26は、本発明に係る充電装置の電圧測定回路とその
演算処理回路の回路構成例を示すブロックダイアグラム
である。
図27〜図43は、本発明に係る充電方法を実施する為の
他の操作手順を示すフローチャートである。
本発明の最良の実施態様 以下に、本発明に係るニッケル−カドミウム電池の基
本的な特性と本発明に係るニッケル−カドミウム電池の
高速充電装置及びその高速充電法の原理に付いて説明す
る。
ニッケルカドミウム蓄電池は、水酸化ニッケルで作ら
れた陽極とカドミウム化合物でできた陰極を有する。電
解（蓄電池）液としては水酸化カリウムが用いられる。
充電中、以下の反応が起こる： 2Ni（OH）２＋Cd（OH）２→2NiOOH＋Cd ＋2H2O （１） 陽極では、水酸化ニッケルは、酸水酸化ニッケル（Ni
OOH）に変換される。陰極では、水酸化カドミウムがカ
ドミウムに変換される。これにより以下のような全体的
電位差（起電力）が生み出される： （＋0.52ボルト）−（−0.80ボルト）＝＋1.32ボルト 放電中、以下の反応が起こる： 2NiOOH＋Cd＋2H2O→2Ni（OH）２＋ Cd（OH）２ （２） 従って、放電中、化学的反応は充電中に起こるものと
は反対である。放電中に起こる起電力も同様に、充電中
に起こるものとは反対である。
蓄電池が最大負荷に達するにつれて電解液内に含まれ
ている水が電解を受け、陽極で酸素ガスが又陰極で水素
ガスが生成されるということも良く知られている。この
結果、電解液中で水の減少が起こる。さらに、生成され
たガスは、蓄電池のケーシング内で内部圧力を打ち立て
る。潜在的な爆発を避けるため、ケーシングには、生成
されたガスが安全レベルを越えて蓄積した場合にそれを
放出できるようにする圧力放出排気口が備わっている。
現在の蓄電池製造技術は、蓄電池の陽極よりも陰極によ
り誘引力の強い材料（active material）を提供するこ
とによって蓄電池内のガスの生成を最小限におさえよう
としている。これにより陽極は陰極が最大限まで充電さ
れた状態になるよりもはるかに前に最大限まで充電され
状態となることができる。このとき酸素ガスのみが、以
下の要領で生成される： 40H→2H2O＋O2＋4e （３） 酸素は負極へと移動し、ここで、カドミウムと再度結
びついて水酸化カドミウムを生成する（すなわち、酸素
ガスの生成無しに）。水酸化カドミウムはもともと陰極
の放電生成物である。陰極における充電反応速度が酸素
再結合反応速度と一致するほどまでに上昇した場合、平
衡が達成される。従って、陰極はつねに最大限を下回る
充電を受けるが、水素ガスは生成されない。蓄電池は上
述の一致が達成された時点で最大限に充電されたとみな
される。それ以上の充電は「過充電」と呼ばれる。
上述のことは、過充電電流がほぼ0.3Cの率〔すなわち
1000ミリアンペア−時（「mAh」）の電池に印加された3
00ミリアンペア（「mA」）と等価の充電電流〕に制限さ
れている場合にのみ言える。この充電率では、蓄電池の
内部圧力は１気圧に維持されることになる。しかし、過
充電電流が1Cの率（すなわち1000mAhの蓄電池に印加さ
れた1000mAと等価の充電電流）まで増大した場合、蓄電
池の内部圧力は10気圧にまで上昇することになる。1Cの
過充電率を超える充電率は、蓄電池の内部圧力はさらに
大きいものとなる。従って、高い充電率で充電している
間蓄電池の過充電を防ぐことが重要である。
本発明は、発明人は、本発明を理解する上で当業者の
助けとなる以下の論理的論述を提示する者である。
蓄電池というのは、電力を貯えることを目的とする電
気化学的装置である。蓄電池の中で起こるさまざまな条
件を立証するため、等価電気回路を用いることができ
る。蓄電池内の化学反応が起こるときにはいつでも異な
る等価回路を用いなくてはならないということに留意さ
れたい。
図１は、0.1Cの率で充電及び放電しているときの蓄電
池のための等価電気回路であり、これは最も一般的に用
いられている電気モデルである。蓄電池の内部抵抗、Ri
nternalは、蓄電池内のエネルギーレベルに反比例する
抵抗値をもつ可変抵抗器として表わされている。蓄電池
が充電するにつれて、Rinternalは当初高いが、蓄電池
が充電状態になるにつれて減少する。キルヒホッフの電
圧の法則を適用すると、Rinternalが高い場合、印加さ
れた充電電圧の大部分はRinternalを横切って下降し、
蓄電池を横切って下降する電圧はきわめて少ないという
ことがわかる。Rinternalが減少するにつれて、印加さ
れた充電電圧の大部分は蓄電池を横切って降下し、Rint
ernalを横切って降下する電圧はきわめて少ない。蓄電
池が放電するにつれて、Rinternalは当初低いが、蓄電
池のエネルギーレベルが減損するにつれて増大する。従
って、Rinternalを横切っての初期電圧降下はほとんど
無いが、この電圧降下は蓄電池のエネルギーレベルが減
少するにつれて増大する。
蓄電池の中のワット損の効果を分析することは可能で
ある。Rinternalは、蓄電池の充電及び放電の両方の間
に電力を散逸させる。ワット損の結果として予想される
のは熱であるが、吸熱化学反応は、仮に真の熱が生成さ
れとしてもその量は非常にわずかなものであるが故に、
Rinternal内のワット損の加熱効果と相殺する。過充電
の間でさえ、蓄電池は、有害な効果無しに最高0.3Cの率
まで過剰エネルギーを収容することができる。
しかしながら、充電／過充電率が0.3Cを超える場合、
蓄電池内の化学反応の固有平衡に影響を与えるその他の
要因を考慮しなくてはならない。
図２は、高電流条件である4Cの率での蓄電池充電のた
めの等価電気回路である。この図は並列の２つの内部抵
抗器を示している。すなわち固定抵抗Rint1と可変抵抗
器Rint2である。Rint2は、Rint2の抵抗値が蓄電池のエ
ネルギーレベルと反比例するという点で図１のRinterna
lに相応する。同様に、Rint2内のワット損によりひき起
こされる加熱は、化学反応の吸熱効果によって相殺され
る。Rint1は、Rint1の抵抗値が固定され蓄電池内で起こ
る化学反応のいずれとも無関係であるという点で、Rint
2から分離した残留抵抗成分を表わしている。Rint1の抵
抗値は比較的小さく、そのため充電中にそれが有する効
果は全て蓄電池の全体的温度を全くとまでは言わないも
のの最小限にしか上昇させない。蓄電池が最大限に充電
された状態になるにつれて、Rint2の抵抗はRint1の値よ
り低い値まで減少し、Rint1の効果が支配的になる。こ
の時点で、Rint1により大量の熱が生成され、蓄電池の
全体的温度を大幅に上昇させることになる。
図３は、蓄電池の放電中のRint1とRint2の関係を示し
ている。当初Rint1の抵抗値は支配的であり（すなわちR
int2の抵抗値を大幅に上まわる）、そのため全ての内部
加熱又は端子電圧減少はまず最初にRint1によりひき起
こされる。蓄電池のエネルギーレベルが減少するにつれ
て、Rint2は増加する。場合によっては、Rint2の抵抗値
は非常に高くなりそのための蓄電池の電圧の全てがRint
1及びRint2を横切って降下し、蓄電池を横切って降下す
るものが全くなくなる（すなわち蓄電池の端子を横切っ
てゼロの出力電圧が現われる）。
図４は、過充電を受けている蓄電池の電気的等価回路
である。蓄電池が最大限に充電された場合、Rint2の抵
抗値は実際にゼロオームである。従って、蓄電池内に残
る唯一の抵抗はRint1で現わされるものである。Rint1に
よりひき起こされる加熱は、最高0.3Cまでの充電率にお
いて最小限であることがわかっている。0.3C以上の充電
率では、Rint1内のワット損により生成される熱は充電
率の増大に正比例して増大する。さらに、高い充電率で
は過剰の量の酸素が生成される。酸素は陰極でカドミウ
ムと再結合し、電池の電圧を減少させる。このことは逆
にRint1により散逸させられる電力を増大させ、こうし
てさらに熱が増加し、熱的暴走条件がひき起こされる。
従って、上述のように高い充電率で充電しながら蓄電池
の過充電を防ぐことが重要である。
図５から図８までは、4Cの率で充電されつつあるニッ
ケル−カドミウム電池に対する温度及び電圧の効果を示
している。図５及び６は、さまざまな初期蓄電池温度に
ついての蓄電池の端子電圧及びその表面温度の関係を表
わしている。さらに限定的に言うと、図５は、4Cの率で
充電し38.8℃の初期温度をもつ蓄電池についての秒単位
の時間と摂氏で表わした蓄電池温度（「TEMP1」と印の
ついた下の曲線）及び電圧（「VOLT1」と印のついた上
の曲線）の関係をプロットしたものである。図６は、そ
れぞれの蓄電池温度及び電圧の曲線が「TEMP2」及び「V
OLT2」と印づけされており又、蓄電池の初期温度が23.3
℃であることを除いて、類似の図である。図７は、図５
及び図６の温度曲線の拡大図を提供している。
充電中の蓄電池電圧を分析すると、充電サイクルの完
了に向けて、電圧増加率の急激な増大及びそれに続く減
少が見られる。図５及び６を参照すると、蓄電池の電圧
増加率が最初の９分間（０秒から540秒まで）の１秒あ
たり約１ミリボルトから次の90秒の間（600秒から690秒
まで）の１秒あたり約４ミリボルトまで、そして次の90
秒の間（690秒から780秒まで）の１秒あたり約８ミリボ
ルトまで上昇していることがわかる。その後、蓄電池の
電圧は増加し続けるが、その増加率は場合によって830
秒の時点で１秒あたり約２ミリボルトまで減少する。4C
の率で印加された約830秒の充電後、蓄電池はもはやエ
ネルギーを受入れることができず、最大限に充電された
とみなすことができる。
図5,6及び７の蓄電池温度曲線を分析すると、充電サ
イクルの終結時点を除いて曲線が全く類似性をもたない
ことがわかる。０秒から660秒までは、「TEMP1」曲線は
１秒あたり0.0097℃の温度の増加を示し、一方「TEMP
2」の曲線は実際一秒あたり0.0057℃の温度低下を示し
ている。660秒から830秒までは、温度上昇率はそれぞれ
１秒あたり0.038℃（TEMP1曲線）及び１秒あたり0.01℃
（TEMP2曲線）まで上昇している。これは、蓄電池がほ
ぼ最大限に充電された時点での温度上昇率の少なくとも
２倍の増加（つまり倍増）を立証している。
処で、本発明の目的の一つである急速な高い率での充
電には、非常に急速に起こり蓄電池に不可逆的な損傷を
引起しうる有害な条件を避けるため充電量を精確に制御
することが必要である。最高1Cの率で蓄電池に充電を行
なうことのできる従来形の充電技術は、1C以上の充電率
で使用された場合欠点を有する。特に、過剰充電が起こ
り、これが今度は、上述のとおり突電池内の過度の熱生
成をひきおこす。これは、容量の減少、サイクル寿命の
短縮及び電池ガス抜きの可能性をひきおこしうる。1Cの
率を上回る充電率での必要とされている精確な制御は、
蓄電池の電圧、蓄電池の温度又はその両方を入念に監視
することにより達成できる。
蓄電池電圧は、蓄電池が95％から100％充電された時
点でのみ起こる独特の特性を示す。この特性は、蓄電池
の電圧増加率が連続的に上昇していた一期間の直後の蓄
電池の電圧増加率の低下である。高い充電率は、この低
下が検出された場合、蓄電池が過充電されるのを防ぐよ
うに中断されなくてはならない。
蓄電池の温度も又、蓄電池が95％から100％充電され
た時点でのみ起こる独特の特性を示す。この特性は、蓄
電池の温度上昇率の少なくとも２倍の急激な増大であ
る。この急激な増加は、蓄電池がほぼ最大限に充電され
ていること、及び高い充電率を中断すべきであることを
意味する。
上述の電圧又は温度の条件のうち一方が検出された時
点で高い率での充電を中断する代りに、代替的に、これ
らの両方の条件を同時に検出した時点で高い率での充電
を中断することもできる。
上述のように高い率での蓄電池の充電を精確に制御す
ることにより、蓄電池を望ましくない過充電の効果にさ
らすことなく、その容量の約95％から100％以内まで急
速に充電することができる。
以下に本発明に係るニッケル−カドミウム電池の高速
充電装置の具体例を図面を参照しながら詳細に説明す
る。
図９は、本発明に係るニッケル−カドミウム電池の高
速充電装置１の第１の態様に於ける一具体例の構成を説
明するブロックダイアグラムであり、図中、充電を必要
とする電池のセル２に充電電流を供給する電流供給手段
３、該セル２の温度を測定する温度測定手段４、該セル
温度を測定してその情報を記憶しておくかその情報を後
述の演算手段に出力するサンプリング手段５、該サンプ
リング手段５により得られた該セルの温度情報を演算処
理し、当該充電操作を停止すべき時期を示す制御信号を
出力する演算手段６、及び該演算手段６の出力に応答し
て、当該電流供給手段３から該セル２に対する電流の供
給を停止させるスイッチ手段７及び該各手段を制御する
制御手段８とから構成されている、ニッケル−カドミウ
ム電池の充電装置で有って、該充電装置１に於ける該電
流供給手段３は、少なくとも2Cの電流を当該充電操作中
に該セルに供給するものであり、且つ該演算手段６は、
該サンプリング手段５により温度測定手段４を介して得
られた該セルの温度情報から、当該セルの温度の上昇割
合を算出する第１の演算機能と、第１の時期における該
セルの温度の上昇割合とそれに続く第２の時期に於ける
該セルの温度の上昇割合とを比較してその変化率を算出
する第２の演算機能と該第２の時期における該セルの温
度の上昇割合が、該第１の時期に於ける該セルの温度の
上昇割合とを比較して、該第２の時期における該セルの
温度の上昇割合が、該第１の時期に於ける該セルの温度
の上昇割合の２倍を越えるか否かを判断し、当該判断結
果の基づいて、該セルに対する充電電流の供給を停止さ
せる信号を出力する第３の機能とを有しているニッケル
−カドミウム電池の高速充電装置である。
更に本発明に係るニッケル−カドミウム電池の高速充
電装置１に於いては、図９に示す基本的な構成例に加え
て、更に該セル２の出力電圧を測定する電圧測定手段4
1、該セル電圧を測定してその情報を記憶しておくかそ
の情報を後述の演算手段に出力するサンプリング手段5
1、該サンプリング手段51により得られた該セル２の電
圧情報を演算処理する演算手段が、前記の演算手段６と
共通に設けられており、該演算手段６は、更に該サンプ
リング手段51により電圧測定手段41を介して得られた該
セルの電圧情報から、当該セルの電圧の上昇割合を算出
する第４の演算機能と、該電圧の上昇割合が所定の期間
連続して増加した後の最初の該上昇割合の減少を検出す
る第５の機能とを有するもので有って、該演算手段６
は、前記第３の機能に基づいて、該第２の時期における
該セルの温度の上昇割合が、該第１の時期に於ける該セ
ルの温度の上昇割合の２倍を越えたと言う情報と、該第
５の機能に基づいて該電圧の上昇割合の最初の減少を検
出したと言う情報とに基づいて、該セルに対する充電電
流の供給を停止させる信号を出力する様に構成されてい
るものである。
本発明に係る該ニッケル−カドミウム電池の高速充電
装置に於いては、高電流を供給しながら所定の二次電池
即ちニッケル−カドミウム電池を充電するもので有っ
て、従来に於ける充電操作に於ける電流に関する条件と
は、全く異なり、少なくとも2Cレート以上の高電流を該
ニッケル−カドミウム電池の供給させる事が望ましい。
具体的には、それぞれのニッケル−カドミウム電池の
定格電流に対して、2C若しくはそれ以上の電流、即ち3
C,4C或いは5C等の電流を供給するものである。
従って、本発明に於いては、充電操作が要求されてい
るニッケル−カドミウム電池の構成、出力電圧、出力電
流等うを含めた電池の定格、各種特性、更には、残留容
量、充放電履歴等によって、充電操作時に該セルに供給
すべき電流の量を最適な値に調整する必要があり、その
為に、本発明に係るニッケル−カドミウム電池の高速充
電装置に於いては、更に電流の量（Ｃレート）を変更す
る電流量変更手段９が設けられている事が好ましい。
又、本発明に於ける、該高電流を供給しながら該ニッ
ケル−カドミウム電池のセル温度を適宜の温度センサか
ら構成される温度測定手段４を用いて測定するものであ
るが、測定される温度は、当該セルの表面温度（表皮温
度）、内部温度及びセル端子部の温度のいずれの温度で
有っても良く、必要に応じて、適宜の態様が選択され、
測定される。
当該セルの温度測定に使用される温度測定手段４に於
ける温度センサの構成は特に限定されるものでは無い
が、例えば、図10に示す様に、セル２の本体部分表面に
例えばNPNトランジスタ或いはサーミスタ等から構成さ
れる温度センサ45を例えば粘着テープ46等を用いて該セ
ル３の本体部分表面部の当接させたもので有っても良
い。
本発明に係る充電装置に当該セル２を挿入して充電操
作を実行する場合には、図10に示す様に、セルの一方の
端子に正の電極、他方の端子に負の電極が接続される様
に構成されるものである。
又図11には、本発明に係る該ニッケル−カドミウム電
池の高速充電装置に使用されるセルの温度測定手段の他
の例を説明する図であり、本具体例に於いては、充電操
作を受けるセル２の端子温度を測定する方法として、該
セルの出力端子の温度を測定する様にした例を示してい
るので有って、図中、該セル２のプラス側端子31に充電
用の例えば、スプリングを内蔵している接続端子43が接
続され、充電操作中に充電電流が供給され、該マイナス
側端子32には、金属からなる例えば、スプリングを内蔵
している充電端子42が接続されて、該充電端子42から、
接地に向けて該マイナス側端子32から電流が導出される
場合に於いて、該マイナス側端子32に接続される充電端
子42の一部に上記した構成と同じ機能を有する温度セン
サ４を取り付け、該セルの出力端子の温度を測定するも
のである。
該測定温度データは、適宜の電圧値に変換されて、後
述する適宜の演算処理手段に供給される。
一方、本発明に於ける該演算手段６に於ける前記した
第５の機能に基づく充電電流の供給停止信号は、該第５
の機能が、セル２の電圧上昇割合の最初の低下を検出し
た後、少なくとも複数回連続して、該セルの電圧上昇割
合の低下が検出された場合にのみ出力される様に構成さ
れている事が好ましい。
つまり、本発明に於いては、該セル２の電圧上昇割合
が、図５及び図６に示される様に、セル２に対する充電
操作度が開始されてから、充電操作が完了する近傍ま
で、該セルの電圧の上昇割合は、一貫して上昇傾向を示
すもので有って、従って、該セルの電圧レベルの変化を
微分した値である変化の程度は、正の値となっているも
のであり、これを更に微分した変化の割合は、０又は正
を示すが、更に、当該セルに対する充電が進行して、略
充電率が100％近辺となった場合に、当該電圧は、急激
に反転して減少に向かうので、該電圧の上昇割合は、一
転して負の値となる。
つまり、本発明に於ける該セルの電圧を測定する場合
には、該電圧の変化が所定の期間連続して上昇を示した
場合で、その連続する電圧の上昇期間の最初に来る該電
圧の上昇割合の低下を検出して、該セルの充電状態が10
0％になったか或いは、近接したと判断して、充電操作
を中止させる制御信号を該制御手段８に送り、該スイッ
チ手段７を差動させて該電流供給手段３から、所定の充
電電流が該セルに流れない様に制御するものである。
処で、係る電圧レベルの変化は、特に該セルの充電率
が100％に接近した場合には、微妙な状態にあるので、
安全性を考慮して、最初に該電圧の上昇割合に負に変化
した場合でも、直ちに、充電操作を中止させる制御信号
を発生させずに、もう１〜２回サンプリングを実行し
て、その上昇割合を確認した上で、当該充電操作を中止
させる制御信号を発生させる様に構成する事が好まし
い。
例えば、当該電圧の上昇割合が負に変換してから、３
回連続して、電圧の低下が見られた場に、当該充電操作
を中止させる制御信号を発生させる様にする事が好まし
い。
次に、本発明に於いて使用されている、該演算手段の
構成例を図面を参照しながら説明する。
図12は、本発明に係るサンプリング手段４又は41に於
ける記憶回路と演算手段６の機能及び回路構成の一例を
説明する図であり、特にセルの温度を測定しその結果を
演算処理する装置の例を説明するブロックダイアグラム
であって、該セル２の温度を測定する温度測定手段４に
より所定の時間間隔でサンプリングした当該セルの温度
情報を記憶しておく第１の記憶手段61、該第１の記憶手
段61に記憶された所定時間間隔に於ける少なくとも２個
の温度情報から当該所定時間内に於けるセル温度の平均
値を算出する第１の演算手段62と第１の演算手段62によ
り算出されたセル温度の平均値を記憶する第２の記憶手
段63、該第２の記憶手段63に記憶されたセル温度の平均
値情報から、隣接する所定期間内に於ける該セル温度の
上昇若しくは下降に関する変化の程度、即ち例えば５秒
間における変化の割合を演算する為に、該第２の記憶手
段63に記憶されている情報から、該充電操作の経過時間
に於けるある適当な時期である、第１の時期（例えば５
秒間）における該セルの温度の上昇割合を演算する第２
の演算手段64、該第１の時期に続く第２の時期（例えば
５秒間）に於ける該セルの温度の上昇割合を演算する第
３の演算手段65、該第３の演算手段65で得られた第２の
時期に於ける該セルの温度の上昇割合が該第２の演算手
段64で得られた第１の時期における該セルの温度の上昇
割合に対して、少なくとも２倍を越えているか否かを判
断する第４の演算手段66とから構成されているニッケル
−カドミウム電池の高速充電装置である。
尚、本発明に於ける該充電装置に於いては、上記第２
と第３の演算手段64、65は、共通に設けられているもの
で有っても良い。
次に、本発明に於ける測定情報の演算処理の手順に付
いてその例を具体的に説明する。
先ず、本発明に於いて、該セルの温度を測定して充電
操作を制御する方法の例を説明する。
中央制御手段８から所定の間隔で発振されるクロック
信号に応答して、温度測定手段４が、該セルの例えば表
皮温度を測定し、その情報を第１の記憶手段61に一旦記
憶させる。
該セルの温度は、上記した様な適宜のセンサを用い
て、当該セルの温度を電圧に変換するものである。
本発明に於いては、該クロック信号毎に温度測定情報
が得られるので、所定期間に複数個の温度情報が当該第
１の記憶手段61に記憶される。
本発明に於ける該クロック信号の周期は、サンプリン
グ周期に相当するものであり、その周期は特に限定され
るものではないが、例えば、１秒間に10〜50個のデータ
をサンプリングする様に構成するもので有っても良い。
該第１の記憶手段61は、所定の大きさの記憶容量を有
しており、例えば、少なくとも、５秒間250個のデータ
が記憶される様に構成されている事が好ましい。
次いで、本発明に於いては、該第１の記憶手段61に記
憶された複数個の温度情報から、第１の演算手段62に於
いて、所定時間間隔に於ける該温度情報の平均値を算出
するものである。
係る平均値としては、例えば、連続して得られたサン
プリング値である少なくとも２個の温度情報からセル温
度の平均値（TAV1、TAV2・・・TVn）を算出する様にし
たもので有っても良く、又10〜50個のデータからそれに
相当する所定時間内、例えば５秒間内での平均値を算出
する様にしたもので有っても良い。
係る記憶手段としては、例えば、FIFO（first−in−f
irst−out）型の記憶装置を使用する事が可能である。
該第１の演算手段62により算出されたセル温度ほ平均
値（TAV1、TAV2・・・TVn）は、例えば、適宜の第２の
記憶手段63に一旦記憶される。
該第２の記憶手段63に記憶されたセル温度の平均値情
報（TAV1、TAV2・・・TVn）から、隣接する所定期間内
例えば５秒間内に於ける該セル温度の上昇若しくは下降
に関する変化の程度、即ち割合を次に演算する。
即ち、例えば、第１の期間、つまり有る選定された時
期における、最初５秒間に於ける平均値TAV1と第２の期
間、つまり第１の期間に続く５秒間に於ける平均値TAV2
及び第３の期間、つまり第２の期間に続く５秒間に於け
る平均値TAV3に付いて、その期間における温度の平均値
の変化の割合（VT1、VT2）を第２の演算回路64と第３の
演算回路65に於いてそれぞれ下記の様に演算する。
TAV2−TAV1＝VT1 TAV3−TAV2＝VT2 以下同様にして、充電操作期間中のそれぞれ所定の期
間毎に温度の平均値の変化の量（VT1、VT2）を演算処理
するものである。
尚、上記の各値は、そのままで、５秒間に於ける温度
の変化の割合を示すものであるから、係るデータをその
まま当該割合として使用出来るが、単位時間当たりの変
化割合を正確に表すとすれば、例えば１秒間の当該温度
変化の割合としてを以下の様に演算してもよい。
VT1/5＝RVT1 VT2/5＝RVT2 次いで、本発明に於いては、第４の演算手段66に於い
て、該第２の演算手段65で得られた第２の時期に於ける
該セルの温度の上昇割合RVT2が該第２の演算手段64で得
られた第１の時期における該セルの温度の上昇割合VT1
若しくはRVT1に対して、如何なる比率関係に有るかを第
４の演算回路66に於いて演算して判断するものである。
つまり、本発明に於いては、前記した様に、充電操作
中にニッケル−カドミウム電池のセルの温度は、充電率
が100％に接近すると急激に上昇する事が実験上からも
確認されているので、係る状況をいち速く検出して充電
操作を中止しないと、セルを破壊させたりセルの性能を
劣化させる事になるので、本発明では、上記の様に、セ
ル温度の上昇割合の変化をモニターして、今回の測定時
の当該セル温度の上昇割合が前回の測定時の当該セル温
度の上昇割合の２倍を越える変化が検出された場合に
は、当該セルの充電率が100％若しくはその近傍に達し
たものと判断して、充電操作を中止する制御信号を発生
させる様にしたものである。
従って、具体的には、第２の時期に於ける該セルの温
度の上昇割合VT2若しくはRVT2が第１の時期における該
セルの温度の上昇割合VT1若しくはRVT1に対して少なく
とも２倍を越えているか否か、即ち 2VT1＜VT2 を第４の演算手段66に於いて判断させるもので有る。
又、本発明に於いては、上記の演算処理に加えて、高
速充電操作中のセルの電圧を測定して、電圧の上昇割合
との組み合わせで、当該充電操作を中止させる方法を第
２の態様として採用しているものであるので、当該セル
の電圧の測定に関する演算手段６の構成と手順を以下に
説明する。
尚、上記した様に、本発明に於いてセルの電圧を測定
して、その電圧情報を演算する演算処理手段は、上記し
た演算手段６と大部分に共通に使用するものであるの
で、かかる共通処理手段に付いての具体的説明は、省略
して、電圧情報に特に関連する部分のみを説明する。
当該ニッケル−カドミウム電池のセル２に於ける端子
に出力電圧測定手段である適宜の電圧測定センサを取り
付け、温度測定の場合と同様に、中央制御手段８から所
定の間隔で発振されるクロック信号に応答して、電圧測
定手段41が、該セルの電圧を測定して、その情報を第１
の記憶手段61に一旦記憶させる。
以下第３の演算手段65に至る情報処理手順は、上記し
た温度情報の演算処理手順と同一である。
即ち、電圧情報からセル電圧の平均値（TAV1、TAV2・
・・VVn）を算出し、第１の期間と第２の期間における
電圧の平均値の変化の量（VV1、VV2）を以下の様に演算
する。
VAV2−VAV1＝VV1 VAV3−VAV2＝VV2 次いで、上記の各情報から、必要であれば、例えば１
秒間の当該温度変化の割合としてを以下の様に演算す
る。
VV1/5＝RVV1 VV2/5＝RVV2 次いで、本発明に於いては、第４の演算手段66に於い
て、該第３の演算手段65で得られた第２の時期に於ける
該セルの電圧の上昇割合VV2若しくはRVV2が該第２の演
算手段64で得られた第１の時期における該セルの電圧の
上昇割合VV1若しくはRVV1に対して、如何なる関係に有
るかを判断するものである。
つまり、本発明に於いては、前記した様に、充電操作
中にニッケル−カドミウム電池のセルの電圧は、充電操
作の当初は、充電処理時間の増加に従って緩やかに増加
するが、充電率が100％に接近すると急激に電圧が上昇
し、充電率が100％に達するか、或いは充電率が100％に
極めて接近すると該電圧が急に低下する事が実験上から
も確認されているので、係る状況をいち速く検出して充
電操作を中止する必要がある。
その為、本発明では、上記の様に、セル電圧の上昇割
合の変化をモニターして、充電操作の所定期間に渡っ
て、該電圧の上昇割合が連続して増加若しくは上昇割合
が変化していない状態に続いて最初に該電圧の低下が発
生した場合に、つまり該電圧の上昇割合が負の状態を示
した時点で当該セルの充電率が100％若しくはその近傍
に達したものと判断して、充電操作を中止する制御信号
を発生させる様にしたものである。
従って、具体的には、第２の時期に於ける該セルの電
圧の上昇割合VV2若しくはRVV2が第１の時期における該
セルの電圧の上昇割合VV1若しくはRVV1に対して以下の
関係にあるか否かを判断するものである。
VV2−VV1＜０ 又、本発明に於いては、上記の演算処理の結果、から
直ちに当該充電操作を中止する制御信号を出力しても良
いが、更に連続する複数回の前記演算処理時期に於ける
当該電圧情報をモニターして、該電圧の低下が継続され
ている事を確認した後に該充電操作を中止する制御信号
を出力する様にしても良い。
本発明に於ける充電操作を行った場合のニッケル−カ
ドミウム電池の温度と電圧の変化と従来に於ける充電操
作を行った場合との比較を図13〜図18に示す。
図13は、本発明に従って3Cレートで高電流高速充電処
理を行った場合のニッケル−カドミウム電池のセル温度
の変化を示す波形であり、図14は、その電圧の変化を示
す波形である。
又図15は、本発明に従って5Cレートで高電流高速充電
処理を行った場合の係る図から判る様に、従来の充電操
作に於いては、完全放電に戻る迄に、少なくとも40分掛
かっており、又当該セルの温度及び電圧の変化は、該ニ
ッケル−カドミウム電池の充電率が100％に接近して場
合でも、それらの変化の割合は比較的小さく、従って、
充電率が100％になり充電操作を中止する時点を正確に
且つ迅速に判断する事が不可能であった。
更に、係る従来の充電操作に於いては、例えば本発明
に於いて目標とする当該セルの充電率を100％とする時
間を20分以内、好ましくは10分以内としているが、その
時点に於いては当該波形には何らの顕著な変化が見られ
ないので、充電操作の継続或いは中止を判断する根拠が
全く無いのである。
此れに対し、本発明に於いては、20分以内、特に4C、
5Cレートに於いては14分以内で充電率が100％とする事
が可能である。
次に、本発明に係る充電操作において、上記図13〜図
18に示される波形の基になる基礎データである、充電さ
れるセルの温度を電圧の実際の測定例を第１表〜第３表
に示しておく。
第１表は、従来の高速充電方法である1.5Cのレートを
用いてサンヨー電気（株）製KR−1200AEのニッケル−カ
ドミウム電池を充電操作して、温度と電圧のデータを、
サンプリング周期を１秒に50個として測定し、５秒毎に
その間に得られた該サンプリングデータを平均値として
表示したものである。
又第２表と第３表は、第１表と同じ測定データである
が、それぞれ3Cレートと5Cレートで松下電工（株）製Ｐ
−60AARMを用いて充電操作した場合の例を示したもので
ある。
又図19〜図21は、上記第１〜３表の各データに関し
て、前記した定義に基づいて温度及び電圧の上昇割合を
算出してグラフ化したものである。
図19は、第１表のデータに関して温度及び電圧の上昇
割合を算出してグラフ化したもので有って、充電操作時
間が40分を越える迄、温度と電圧の上昇割合は、殆ど変
化せず、略同じ上昇割合で上昇を続け、40分に近づくと
温度は、その上昇割合が僅かに大きくなっており、又電
圧も、充電操作時間が40分を越える迄、電圧の上昇割合
は、殆ど変化せず、略同じ上昇割合で上昇を続け、40分
に近づくと電圧の上昇割合突然急激に低下する事を示し
ている。
此れに対して、図20は本発明にかかるもので有って、
前記第２表に対応する温度及び電圧の上昇割合を算出し
てグラフ化したものであり、又図21は前記第３表に対応
する温度及び電圧の上昇割合を算出してグラフ化したも
のであり、いずれも20分以内において、温度の上昇割合
が急激に著しく大きくなっており、又電圧も、充電率が
100％に近づくに連れて、電圧の上昇割合は、顕著に大
きくなる様に変化し続け、充電率が100％に近付いた時
にその電圧の上昇割合は低下して電圧は急激に低下する
事を示している。
次に、本発明に係る上記の充電操作に於ける演算処理
方法の手順の例を図22に示すフローチャートを用いて説
明する。
先ず、スタート後、ステップ（１）に於いて、当該ニ
ッケル−カドミウム電池の特性をチェックすると同時
に、該ニッケル−カドミウム電池を充電する環境をを設
定する。
つまり、本発明に於いては、該ニッケル−カドミウム
電池を充電する場合その充電操作は、−10度から＋45度
の範囲で実行される事が望ましいので、係る温度環境に
有るか否かを先ず測定して、充電操作が正常に実行され
る為の環境設定を行うものである。
その後、ステップ（２）に於いて、当該充電操作に適
した環境が設定されたか否かを判断し、NOであれば、ス
テップ（１）に戻り、YESであれば、ステップ（３）に
進んで、該ニッケル−カドミウム電池の温度のみ、或い
は温度と電圧の双方を測定する為のサンプリング周期が
設定されているか否かを判断して、NOであればステップ
（１）に戻り、上記の操作を繰り返し、YESであれば、
ステップ（４）に進んで、当該ニッケル−カドミウム電
池の温度及び／又は電圧をそれぞれ該サンプリング周期
に同期して出力されるクロック信号に同期して測定す
る。
該測定された各温度及び電圧に関するデータは、例え
ば該サンプリング手段に設けられている記憶手段、或い
は該演算手段６に設けられた記憶手段に一旦記憶され
る。
次いで、ステップ（５）に於いて、所定の充電操作時
間、例えば５秒間が経過したか否かが判断され、NOであ
ればステップ（４）に戻り、YESであれば、ステップ
（６）に進んで、該５秒間に於いて測定された該温度及
び電圧データの平均値を算出する。
即ち、５秒間の、セル温度の平均値（TAV1、TAV2・・
・TVn）とセル電圧の平均値（VAV1、VAV2・・・VVn）が
算出され第２の記憶手段63に記憶される。
次いで、ステップ（７）に進み、ステップ（６）に於
いて算出された、各平均値から、隣接する時期間の当該
温度及び電圧の平均値の変化を算出する。
即ち、温度に関しては、例えば、第１の期間、つまり
最初５秒間に於ける平均値TAV1と第１の期間に続く５秒
間である第２の期間に於ける平均値TAV2及び第３の期
間、つまり第２の期間に続く５秒間に於ける平均値TAV3
に付いて、その期間における温度の平均値の変化の量
（VT1、VT2）が以下の様に演算され、その結果が第３の
記憶手段65に記憶される。
TAV2−TAV1＝VT1 TAV3−TAV2＝VT2 又、電圧に関しては、例えば、第１の期間、に於ける
平均値VAV1と第２の期間に於ける平均値VAV2及び第３の
期間に於ける平均値VAV3に付いて、その期間における温
度の平均値の変化の量（VV1、VV2）が以下の様に演算さ
れ、その結果が同様に、第３の記憶手段65に記憶され
る。
VAV2−VAV1＝VV1 VAV3−VAV2＝VV2 次いで、本発明に於いては、ステップ（８）に進み、
当該演算データが温度に関するものであるか否かを判断
し、YESであればステップ（９）に進んで、該温度の上
昇割合が増加しているか否かが判断され、NOであればス
テップ（８）に戻り、YESであればステップ（10）に進
んで、当該セル温度の上昇割合が前回の測定時の当該セ
ル温度の上昇割合の２倍を越える変化が検出されたか否
かが判断され、YESであればステップ（11）に進んで、
充電操作の中止を指示する制御信号を発生し、ステップ
（16）に於いて、実際の充電操作を中止させるが、NOで
あれば、ステップ（９）に戻って、前記の各操作を繰り
返す。
一方、ステップ（８）に於いてNOであれば、ステップ
（13）に進み、該電圧上昇割合が、所定の期間連続して
増加した後の最初の減少を示しているか否かが判断さ
れ、NOであればステップ（８）に戻り、YESであれば、
ステップ（14）に進んで、当該電圧上昇割合の減少が、
３回続いたか否かが判断され、NOであれば、ステップ
（13）に戻り上記の各工程を繰り返し、YESであれば、
ステップ（15）に進んで充電操作の中止を指示する制御
信号を発生し、ステップ（12）に進む。
ステップ（12）は、前記温度に関する上昇割合の変化
を判断するステップ（11）からの出力信号がオプション
で入力され、該電圧変化を判断するステップ（15）から
の信号とをAND論理を適用して、当該充電操作を中止さ
せる制御信号を出力する様に構成されたものである。
次に、本発明に使用される該充電装置の回路構設の具
体例を説明する。
図23は、本発明にかかる該充電装置の回路構成の一具
体例を説明図であり、図23は、本発明に従って、2C以上
の高電流率で二次電池を急速に再充電することのできる
蓄電池充電器の電気回路概要図である。この回路は、蓄
電池電圧及び／又は温度を検知し、いくつかの予め定め
られたパラメータに従って蓄電池に対する充電電流の印
加を制御すると同時に、蓄電池の電圧及び温度の実時間
表示を提供する。
この回路は、以下のように機能する。BT1は、抵抗器R
1を通して電力MOSFETQ1（MOS電界効果トランジスタ）に
より供給された充電電流を介し再充電されるべき蓄電池
（図９に於ける２）を示している。蓄電池のケーシング
に連結された温度検知サーミスタRT1である温度測定手
段４が、蓄電池２の温度を表わす温度出力信号Tsenseを
生成する。Tsenseは、アナログ増幅器U1により増幅され
る。RT1は抵抗器R2と組合さって、分圧器網を形成し、
ここではRT1の抵抗値は蓄電池の温度の変化に比例して
変化する。10チャンネル式アナログ−デジタル変換器U2
の第１のチャンネル（AD0）は、蓄電池２の電圧を表わ
す電気入力信号＋BATTを受けとる。第２のチャンネル
（AD1）はアナログ増幅器U1により出力された増幅され
た温度を表わす信号を受けとる。アナログ−デジタル変
換器U2のその他のチャンネルは使用されない。
アナログ−デジタル変換器U2はその入力信号をアナロ
グ形から、搭載RAM,ROM及びI/Oポートをもつ本発明にお
ける演算手段６及び中央制御手段８に相当する集積回路
マイクロコントローラU3への入力に適したデジタル形へ
と変換する。マイクロコントローラU3はアナログ−デジ
タル変換器U2からのデジタルデータ信号を読みとり、こ
のデータを処理し、以下に説明するようにMOSFETQ1を制
御するように予めプログラミングされている。
尚、本具体例に於いては、図６或いは図12等で説明し
た各種の記憶手段は、いずれも該演算手段である集積回
路マイクロコントローラU3内に設けられているものであ
る。
マイクロコントローラU3は同様に、例えば、２×28文
字の液晶表示装置100に蓄電池の電圧及び温度の実時間
データをデジタル表示を行なうための適当な信号も出力
する。
固定電圧調整器U4は、回路に給電すべく調整された電
圧信号Vccを供給する。PNPトランジスタQ2は、蓄電池BT
1が存在するとき端子＋Vin及びGNDを横切って供給され
た入力電力を電圧調整器U4に結合するスイッチとして作
用し、蓄電池が全く存在しない場合、U4から入力電力の
結合を解除する。
以下の表は、図23内に描かれ本書で説明されている回
路コンポーネントについての電子部品仕様を提供してい
る： 次に、本発明に係るニッケル−カドミウム電池の高速
充電装置に回路構成の他の例を図24から図26により説明
する。
図24は、本発明に係る該充電装置のバッテリ接続部、
電源供給部、及びクロック発生部の回路構成例を示すブ
ロックダイアグラムである。
即ち、図24に於ける122は、充電されるニッケル−カ
ドミウム電池（二次バッテリ）120の電圧入力端子であ
り、又121は接地端子である。
又、123は、当該電池の温度測定手段４の正電位端子1
27が接続される端子であり125は該温度測定手段の負電
位端子で、該GNDに接続されている低電位電源端子133と
接続している、該電池の接地端子121に接続されてい
る。
更に、該電池の正負の電圧入力端子部122と121には、
それぞれ該電池の出力電圧を測定する電圧測定手段41の
正負端子124と126がそれぞれ接続されている。
又、該電池の正電圧（高電位電源）入力端子122に
は、所定の高電位電源132に接続された電源制御回路103
の出力が接続されている。
該電源制御回路103は、２個のトランジスタQ2とQ3、
及び抵抗R3からR6で構成されたものであり、該トランジ
スタQ2とQ3は、後述する、前記電池の温度測定情報、及
び電圧測定情報にもとづいて、該電池に供給される充電
電流を停止させるスイッチング機能を有するものであ
る。
一方、101は、クロック発生回路であって、例えば、N
E555の集積回路チップを用い、出力端子126から、所定
のデューティ比を持ったクロックを発生させるものであ
る。
該クロック発生回路101から出力されるクロック信号
の例としては、例えば0.5秒間のNO状態となるパルス幅
を有するパルスを５秒間に一発発生させるか、或いは例
えば、0.2Hzの周期で、そのONデューティー比が５％
（５％/95％）のパルスを出力する様にしたもので有っ
ても良い。
次に、図25は、温度測定と前記した演算処理を実行す
る為の演算処理回路の一具体例を示すブロックダイアグ
ラムである。
図25に於いて、前記バッテリ120に接続された温度測
定手段４の端子127と125からの電圧情報は差動増幅器U9
とU1で構設された電圧バッファ手段140で所定の電圧に
調整された後、本発明で使用される、サンプリングされ
た温度若しくは電圧情報を記憶しておく第１の記憶手段
61、該第１の記憶手段61に記憶された温度若しくは電圧
情報から、所定の期間、例えば５秒間の間に於ける当該
各情報の平均値を演算する演算処理手段62及び、当該演
算処理手段62により演算された所定期間毎の平均値を記
憶しておく第２の記憶手段62から構成される情報処理回
路150に入力される。
一方、図24のクロック信号発生手段101から出力され
る例えば、前記した様なクロック信号が端子126に入力
され、リレーK1で構成された切替え回路160に入力され
ると同時に前記した第２の記憶手段63にも入力される。
尚、該リレーK1で構成された切替え回路160は、ノー
マリオフの構成を取るものであり、パルスが入力されな
い場合には、OFFの状態にある。
当該５秒間に一回のパルスを発生するクロック信号が
入力されると、該第２の記憶手段63から、例えば既に演
算処理されて記憶されている各５秒間に於ける温度若し
くは電圧の平均値に於ける最初の平均値データTAV1が、
該クロック信号と同期して出力され、差動増幅器U4で構
成されている本発明で言う第２の演算手段64を構成する
演算回路151に入力されると同時に、係る時点では、該
切替え回路160がONと成っているので、該平均値データT
AV1は、該切替え回路160を通過して、差動増幅器U2と差
動増幅器U3及び容量C1とで構成された一時記憶回路152
に格納される。
該一時記憶回路152の出力は、前記した演算回路を構
成する差動増幅器U4の一方の非反転入力端子に入力さ
れ、反転端子に入力されている該第２の記憶手段63から
の出力との差分が演算処理される。
前記クロック信号のパルスがOFFとなると該切替え回
路160はOFFとなるので、該最初に出力された温度データ
TAV1は、該一時記憶回路152に記憶された状態となる。
つぎに、第２番目のクロック信号パルスが入力される
と、該第２の記憶手段63から２番目の平均値TAV2が該第
２の演算回路151に入力され、前記一時記憶回路152に記
憶された温度データTAV1との間でTAV2−TAV1の差分値が
演算され、第１の時期に於ける温度変化の割合が決定さ
れる。
同時に該一時記憶回路152に記憶されている前回の温
度データは、今回の平均値TAV2と置き換えられる。
又、次のクロック信号パルスが入力されると同様にし
て、該第２の記憶手段63から３番目の平均値TAV3が該第
２の演算回路151に入力され、前記一時記憶回路152に記
憶された温度データTAV2との間でTAV3−TAV2の差分値が
演算され、第２の時期に於ける温度変化の割合が決定さ
れる。
即ち、本具体例に於いては、前記した第２の演算手段
64と第３の演算手段65とは共通の回路151で演算処理を
行う例を示しているものである。
該第２の演算回路151の出力（TAV2−TAV1）は差動増
幅器U5で構成されるバッファ153と差動増幅器U8で構成
される本発明に於ける第４の演算手段66を構成する演算
回路155とに入力される。
該バッファ153に入力された該第２の演算回路151の出
力（TAV2−TAV1）は、該切替え回路160がONの状態の時
に該切替え回路160を通過して、差動増幅器U6と差動増
幅器U7及び容量C2とで構成された別の一時記憶回路154
に格納される。
尚、該バッファ153の利得を２と設定しておく事によ
り、該バッファ153から出力される温度データは２（T
AV2−TAV1）となるので、該別の一時記憶回路154に格納
される第１の時期に於ける温度変化割合に関するデータ
は２（TAV2−TAV1）となっている。
又その出力は、前記の演算回路155の反転入力端子に
入力され前記第２の演算回路151からの出力される次の
時期、即ち第２の時期に於ける温度変化割合との差分が
演算処理される。
つまり、該演算回路155に於いては、 （TAV3−TAV2）−２（TAV2−TAV1）＞０ の演算処理が実行される。
つまり、該第４の演算処理手段66から、第２の時期に
於ける温度変化割合が、その５秒前にサンプリングして
得た第１の時期における温度変化割合の２倍を越えて大
きく上昇した場合に、正の電圧が出力され、該ニッケル
−カドミウム電池の充電率が略100％に到達したものと
判断して、該充電操作を中止するものである。
つまり、上記状態に於いて、該第４の演算手段処理66
の出力が出力端子156から図24に於ける電源制御回路103
の入力端子131に入力され、該電源制御回路103を構成す
るトランジスタQ2をOFFさせる事によって、該電源132か
ら該ニッケル−カドミウム電池120に供給されている電
流を遮断することになる。
又図26は、本発明に於いて、温度測定手段と併用して
使用される該ニッケル−カドミウム電池の高速充電操作
中に於ける出力電圧を測定する場合の演算処理回路の構
成を説明するブロックダイアグラムである。
図26に於ける該電圧測定手段の回路構成は、基本的に
は、前記した温度測定手段と同様である。
即ち、図26に於いて、前記バッテリ120に接続された
電圧測定手段41の端子124と126からの電圧情報は差動増
幅器U1で構成された電圧バッファ手段141で所定の電圧
に調整された後、本発明で使用される、サンプリングさ
れた電圧情報を記憶しておく第１の記憶手段61、該第１
の記憶手段61に記憶された電圧情報から、所定の期間、
例えば５秒間の間に於ける当該各情報の平均値を演算す
る演算処理手段62及び、当該演算処理手段62により演算
された所定期間毎の平均値を記憶しておく第２の記憶手
段62から構成される情報処理回路150に入力される。
一方、図24のクロック信号発生手段101から出力され
る例えば、前記した様なクロック信号が端子126に入力
され、リレーK1で構成された切替え回路160に入力され
ると同時に前記した第２の記憶手段63にも入力される。
尚、該リレーK1で構成された切替え回路160は、ノー
マリオフの構成を取るものであり、パルスが入力されな
い場合には、OFFの状態にある。
当該５秒間に一回のパルスを発生するクロック信号が
入力されると、該第２の記憶手段63から、例えば既に演
算処理されて記憶されている各５秒間に於ける電圧電圧
の平均値に於ける最初の平均値データVAV1が、該クロッ
ク信号と同期して出力され、差動増幅器U4で構成されて
いる本発明で言う第２の演算手段64を構成する演算回路
151に入力されると同時に、係る時点では、該切替え回
路160がONと成っているので、該平均値データVAV1は、
該切替え回路160を通過して、差動増幅器U2と差動増幅
器U3及び容量C1とで構成された一時記憶回路152に格納
される。
該一時記憶回路152の出力は、前記した演算回路を構
成する差動増幅器U4の一方の非反転入力端子に入力さ
れ、反転端子に入力されている該第２の記憶手段63から
の出力との差分が演算処理される。
前記クロック信号のパルスがOFFとなると該切替え回
路160はOFFとなるので、該最初に出力された電圧データ
VAV1は、該一時記憶回路152に記憶された状態となる。
つぎに、第２番目のクロック信号パルスが入力される
と、該第２の記憶手段63から２番目の平均値VAV2が該第
２の演算回路151に入力され、前記一時記憶回路152に記
憶された電圧データVAV1との間でVAV2−VAV1の差分値が
演算され、第１の時期に於ける電圧変化の割合が決定さ
れる。
同時に該一時記憶回路152に記憶されている前回の電
圧データは、今回の平均値VAV2と置き換えらえる。
又次のクロック信号パルスが入力されると同様にし
て、該第２の記憶手段63から３番目の平均値VAV3が該第
２の演算回路151に入力され、前記一時記憶回路152に記
憶された電圧データVAV2との間でVAV3−VAV2の差分値が
演算され、第２の時期に於ける電圧変化の割合が決定さ
れる。
該第２の演算回路151の出力（VAV2−VAV1）は差動増
幅器U5で構成されるバッファ153に入力されると同時に
差動増幅器U8で構成される、本発明で言う第４の演算手
段66に相当する演算回路155に入力される。
又該バッファ153に入力された該第２の演算回路151の
出力（VAV2−VAV1）は、該切替え回路160がONの状態の
時に該切替え回路160を通過して、差動増幅器U6と差動
増幅器U7及び容量C2とで構成された別の一時記憶回路15
4に格納される。
又その出力は、前記の演算回路155の反転入力端子に
入力され前記演算回路153からの出力される次の時期、
即ち第２の時期に於ける電圧変化割合との差分が演算処
理される。
つまり、該演算回路155に於いては、 （VAV3−VAV2）−（VAV2−VAV1）＜０ の演算処理が実行される。
つまり、該第４の演算処理手段66から、第２の時期に
於ける電圧変化割合が、その５秒前にサンプリングして
得た第１の時期における電圧変化割合より低下して電圧
変化割合そのものが負の状態を示す場合に正の電圧が出
力され、該ニッケル−カドミウム電池の充電率が略100
％に到達したものと判断して、前記温度測定手段からの
情報とAND論理を取って、両者が共にONの状態と成った
場合に、該充電操作を中止するものである。
つまり、上記状態に於いて、該第４の演算処理手段66
の出力が出力端157から図24に於ける電源制御回路103の
入力端子130に入力され、該電源制御回路103を構成する
トランジスタQ2をOFFさせる事によって、該電源132から
該ニッケル−カドミウム電池120に供給されている電流
を遮断することになる。
その為には、図24に示す様に、該温度測定出力端子15
6が接続される該電源制御回路103の入力端子131を適宜
のモード選択回路162を介して該電源制御回路103のトラ
ンジスタQ2に接続させると共に、該温度測定出力端子15
6が接続される該電源制御回路103の入力端子131と該電
圧測定出力端子157が接続される該電源制御回路103の入
力端子130とをAND回路161に入力させると同時に該モー
ド選択回路162を介して該電源制御回路103のトランジス
タQ2に接続させる様に構成する事が望ましい。
上記した図24〜図26の回路に於ける各部品の具体例を
以下に例示する。
図24の回路構成図に於いて C1 10μＦ C2 0.1μＦ Q1 NPNトランジスタ Q2 2N4403トランジスタ Q3 2N3055トランジスタ R1 576Kオーム R2 72Kオーム R3、R4 470オーム R5 1Kオーム R6 2RO 25W U1 NE555 図25の回路構成に於いては、 C1、C2 1.0μＦ K1 リレー DPDT R1 50オーム R2,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R12,R13 10Kオーム R3,R11,R15,R17,R18 100Kオーム R14 110Kオーム R16 2.7Kオーム U1,U2,U3,U4,U5,U6,U7,U8,U9 741 図26の回路構成に於いては、 C1、C2 1.0μＦ K1 リレー DPDT R1,R2,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R12,R13 10Kオーム R3,R11, 100Kオー
ム U1,U2,U3,U4,U5,U6,U7,U8, 741 尚、本発明に係る該ニッケル−カドミニウム電池の高
速充電方法を実行する為の他の演算処理操作に関するフ
ローチヤートを以下に簡単に説明すると共に、図27〜図
50に掲載しておく。
つまり、図23のマイクロコントローラU3は、当業者に
は既知の方法で以下の機能を果たすべくプログラミング
されている；（１）USからの蓄電池の電圧及び温度を表
わすデジタル式にコード化された電圧信号を読みとるこ
と；（２）蓄電池温度の上昇率の２倍の増加又は、蓄電
池の電圧増加率が連続的に上昇した期間の直後の蓄電池
の電圧増加率の低下、又はその両方を検知するため、入
力信号の連続するサンプルを連続的に監視すること；
（３）上述の条件のいずれか又は両方の検出時点で、又
は蓄電池の温度又は電圧の仕様を上回った場合に、蓄電
池の高速充電を中断するためQ1をオフに切り替えるこ
と；（４）蓄電池の実時間電圧及び／又は温度のデジタ
ル表示を行なうこと。
図27から図43までは、マイクロコントローラU3が実行
すべくプログラムされている一連のオペレーションをさ
らに詳しく示すソフトウェア流れ図である。図27は、ソ
フトウェアが後に使用するようさまざまなワーキング・
レジスタが設定されるような初期設定シーケンスを示し
ている。図28は、データテーブル、ポインタなどが設定
されるもう１つの初期設定シーケンスを描いている。
図29（ａ）及び（ｂ）は、２進データがバッファヘの
装荷のためAsciiフォーマットに変換される表示サブル
ーチンを含む。図30は、液晶表示出力装置上にバッファ
の中身を表示するサブルーチンである。
図31は、本発明に従って蓄電池に充電するのには必要
な合計時間を計算するために用いられる計算器サブルー
チンである。図32,33及び34は、アナログ−デジタル変
換器から得られた平均値が、本発明の充電基準を満たし
ているか否かを見極めるために検査されるサブルーチン
である。
図35は、液晶表示装置上に表示される値をゼロにする
ことにより液晶表示装置を初期設定するサブルーチンで
ある。図36は、表示装置に対して前述のバッファの中身
を書込むことにより表示装置を連続的に更新するサブル
ーチンである。
図37は、表示を目的としてデータを適切にフォーマッ
ト化するため、データの平均出し、スケーリング及び範
囲調整を行なうサブルーチンである。
図38は、マイクロプロセッサの割込み及びタイマーを
初期設定するサブルーチンである。
図39は、アナログ−デジタル変換器により利用される
サンプル時間幅を設定するサブルーチンである。
図40は、蓄電池充電プロセス中に達成された充電レベ
ルを示しユーザーに本発明の実行の視覚的表示を与える
ため一緒に１つの順次「棒グラフ」を形成する発光ダイ
オードのオプションの線形アレイ（図示せず）を用いる
ためのサブルーチンである。
図41は、本発明に従って主蓄電池充電機能を実行する
サブルーチンである。
図42は、最大及び最小の温度及び電圧の値を設定する
サブルーチンである。図43は、それぞれアナログ−デジ
タル変換器及び表示を目的とするフォーマットクロック
データを初期設定する一対のサブルーチンである。
以上の開示に照らし合わせて当業者には明白であるよ
うに、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、本
発明の実施において数多くの変更及び修正を加えること
が可能である。従って、本発明の範囲は、以下のクレー
ムに規定されている内容に従って解釈されるべきもので
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−193518（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−134868（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−22931（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許5391974（ＵＳ，Ａ) 米国特許5403093（ＵＳ，Ａ)

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】充電を必要とする電池のセルに充電電流を
    供給する電流供給手段、該セルの温度を測定する温度測
    定手段、該セル温度を測定してその情報を記憶しておく
    かその情報を後述の演算手段に出力するサンプリング手
    段、該サンプリング手段により得られた該セルの温度情
    報を演算処理し、当該充電操作を停止すべき時期を示す
    制御信号を出力する演算手段、及び該演算手段の出力に
    応答して、当該電流供給手段から該セルに対する電流の
    供給を停止させるスイッチ手段及び該各手段を制御する
    制御手段とから構成されている、ニッケル−カドミウム
    電池の充電装置で有って、該充電装置に於ける該電流供
    給手段は、少なくとも2Cの電流を当該充電操作中に該セ
    ルに供給するものであり、且つ該演算手段は、該サンプ
    リング手段により温度測定手段を介して得られた該セル
    の温度情報から、当該セルの温度の上昇割合を算出する
    第１の演算機能と、第１の時期における該セルの温度の
    上昇割合とそれに続く第２の時期に於ける該セルの温度
    の上昇割合とを比較してその変化率を算出する第２の演
    算機能と該第２の時期における該セルの温度の上昇割合
    が、該第１の時期に於ける該セルの温度の上昇割合とを
    比較して、該第２の時期における該セルの温度の上昇割
    合が、該第１の時期に於ける該セルの温度の上昇割合の
    ２倍を越えるか否かを判断し、当該判断結果の基づい
    て、該セルに対する充電電流の供給を停止させる信号を
    出力する第３の機能とを有している事を特徴とするニッ
    ケル−カドミウム電池の高速充電装置。
  2. 【請求項２】該充電装置は、更に該セルの出力電圧を測
    定する電圧測定手段、該セル電圧を測定してその情報を
    記憶しておくかその情報を後述の演算手段に出力するサ
    ンプリング手段、該サンプリング手段により得られた該
    セルの電圧情報を演算処理する演算手段とが設けられて
    おり、該演算手段は、更に該サンプリング手段により電
    圧測定手段を介して得られた該セルの電圧情報から、当
    該セルの電圧の上昇割合を算出する第４の演算機能と、
    該電圧の上昇割合が所定の期間連続して増加した後の最
    初の該上昇割合の減少を検出する第５の機能とを有する
    もので有って、該演算手段は、前記第３の機能に基づい
    て、該第２の時期における該セルの温度の上昇割合が、
    該第１の時期に於ける該セルの温度の上昇割合の２倍を
    越えたと言う情報と該第５の機能に基づいて該電圧の上
    昇割合の最初の減少を検出したと言う情報とに基づい
    て、該セルに対する充電電流の供給を停止させる信号を
    出力する事を特徴とする請求の範囲１記載のニッケル−
    カドミウム電池の高速充電装置。
  3. 【請求項３】該電流供給手段は、更に電流の量（Ｃレー
    ト）を変更する電流量変更手段が設けられている事を特
    徴とする請求の範囲１乃至２記載のニッケル−カドミウ
    ム電池の高速充電装置。
  4. 【請求項４】該セルの温度は、適宜の温度センサを用い
    て、当該セルの表面温度（皮膚温度）、内部温度及びセ
    ル端子部の温度の中から選択された一つを測定するもの
    である事を特徴とする請求の範囲１乃至３の何れかに記
    載のニッケル−カドミウム電池の高速充電装置。
  5. 【請求項５】該演算手段に於ける第５の機能に基づく充
    電電流の供給停止信号は、該第５の機能が、セルの電圧
    上昇割合の最初の低下を検出した後、少なくとも複数回
    連続して、該セルの電圧上昇割合の低下が検出された場
    合に出力される様に構成されている事を特徴とする請求
    の範囲２記載のニッケル−カドミウム電池の高速充電装
    置。
  6. 【請求項６】該演算手段は、該セルの温度を測定する温
    度測定手段により所定の時間間隔でサンプリングした当
    該セルの温度情報を記憶しておく第１の記憶手段、該第
    １の記憶手段に記憶された所定時間間隔に於ける少なく
    とも２個の温度情報から当該所定時間内に於けるセル温
    度の平均値を算出する第１の演算手段と第１の演算手段
    により算出されたセル温度の平均値を記憶する第２の記
    憶手段、該第２の記憶手段に記憶されたセル温度の平均
    値情報から、隣接する所定期間内に於ける該セル温度の
    上昇若しくは下降に関する変化の割合を演算する為、該
    第２の記憶手段に記憶されている情報から、該充電操作
    の経過時間に於ける第１の時期における該セルの温度の
    上昇割合を演算する第２の演算手段、該第１の時期に続
    く第２の時期に於ける該セルの温度の上昇割合を演算す
    る第３の演算手段、該第３の演算手段で得られた第２の
    時期に於ける該セルの温度の上昇割合が該第２の演算手
    段で得られた第１の時期における該セルの温度の上昇割
    合に対して、少なくとも２倍を越えているか否かを判断
    する第４の演算手段とから構成されている事を特徴とす
    る請求の範囲１記載のニッケル−カドミウム電池の高速
    充電装置。
  7. 【請求項７】該演算手段は、該セルの電圧を測定する電
    圧測定手段により所定の時間間隔でサンプリングした当
    該セルの電圧情報を記憶しておく第３の記憶手段、該第
    ３の記憶手段に記憶された所定時間間隔に於ける少なく
    とも２個の電圧情報から当該所定時間内に於けるセル電
    圧の平均値を算出する第５の演算手段と第５の演算手段
    により算出されたセル電圧の平均値を記憶する第４の記
    憶手段、該第４の記憶手段に記憶されたセル電圧の平均
    値情報から、隣接する所定期間内に於ける該セル電圧の
    上昇若しくは下降に関する変化の割合を算出する為、該
    第３の記憶手段に記憶されている情報から、該充電操作
    の経過時間に於ける第１の時期における該セルの電圧の
    上昇割合を演算する第６の演算手段、該第１の時期に続
    く第２の時期に於ける該セルの電圧の上昇割合を演算す
    る第７の演算手段、当該セルの電圧の上昇割合が所定の
    期間連続して増加した後の最初の該上昇割合の減少を検
    出する第８の演算手段とから構成されている事を特徴と
    する請求の範囲２記載のニッケル−カドミウム電池の高
    速充電装置。
  8. 【請求項８】二次電池（セコンダリ・セル）の温度を監
    視する一方でこの電池に対し充電電流を印加することに
    より二次電池を再充電する方法において、少なくとも該
    セルの温度情報から、第１の時期における該セルの温度
    の上昇割合とそれに続く第２の時期に於ける該セルの温
    度の上昇割合とを比較して、該第２の時期における該セ
    ルの温度の上昇割合が、該第１の時期に於ける該セルの
    温度の上昇割合の２倍を越えた事を検出した時点で前記
    充電電流の印加を中断することを特徴とするニッケル−
    カドミウム電池の高速充電方法。
  9. 【請求項９】二次電池の出力電圧を監視する一方でこの
    電池に対し充電電流を印加することにより二次電池を再
    充電する方法において、少なくとも該セルの温度情報か
    ら、第１の時期における該セルの温度の上昇割合とそれ
    に続く第２の時期に於ける該セルの温度の上昇割合とを
    比較して、該第２の時期における該セルの温度の上昇割
    合が、該第１の時期に於ける該セルの温度の上昇割合の
    ２倍を越えた事を検出した時点と、該電圧増加率が連続
    的に上昇した期間の直後にこの蓄電池の電圧増加率の低
    下した時点とが同時に検出された場合に、前記充電電流
    の印加を中断することを特徴とするニッケル−カドミウ
    ム電池の高速充電方法。
  10. 【請求項１０】ニッケル−カドミウム電池に充電電流を
    印加するための電源手段及びこの電池の温度を検知しそ
    れを表わす温度出力信号を生成するための温度検知手段
    （RT1,U2）を有する、二次電池を再充電する装置におい
    て、 （ａ）前記出力信号を監視し少なくとも該セルの温度情
    報から、第１の時期における該セルの温度の上昇割合と
    それに続く第２の時期に於ける該セルの温度の上昇割合
    とを比較して、該第２の時期における該セルの温度の上
    昇割合が、該第１の時期に於ける該セルの温度の上昇割
    合の２倍を越えた事を検出した時点でカットオフ信号を
    生成するための信号処理手段（U3），及び （ｂ）前記電源手段から前記電池を遮断するための前記
    カットオフ信号に対する応答性をもつスイッチ手段
    （Q2）、 を特徴とする装置。
  11. 【請求項１１】ニッケル−カドミウム電池に対し充電電
    流を印加するための電源手段、この電池の温度を検知し
    それを表わす温度出力信号を生成するための温度検知手
    段（RT1,U2）及びこの電池により出力された電圧を検知
    しそれを表わす電圧出力信号を生成するための電圧検知
    手段（U2）を含む、二次電池（BT1）を再充電する装置
    において、 （ａ）前記出力信号を監視し、 （ｉ）少なくとも該セルの温度情報から、第１の時期に
    おける該セルの温度の上昇割合とそれに続く第２の時期
    に於ける該セルの温度の上昇割合とを比較して、該第２
    の時期における該セルの温度の上昇割合が、該第１の時
    期に於ける該セルの温度の上昇割合の２倍を越えた事を
    検出した時点及び、 （ii）前記電圧増加率が連続的に上昇した期間の直後の
    前記蓄電池の電圧増加率の低下を検出した時点 でカットオフ信号を生成するための信号処理手段（U
    3）；及び （ｂ）前記電源手段から前記電池を遮断するため前記カ
    ットオフ信号に対する応答性をもつスイッチ手段（Q1） を特徴とする装置。
  12. 【請求項１２】前記温度測定手段には前記電池を横切っ
    て並列に接続されたサーミスタ分圧器（RT1,R2）が含ま
    れている、請求の範囲第１項に記載の装置。
  13. 【請求項１３】当該セルの充電操作中に於いて、該セル
    の温度及び該セルの電圧の少なくとも一方の情報を外部
    に報知する為、適宜の表示手段が設けられている事を特
    徴とする請求の範囲１乃至７記載のニッケル−カドミウ
    ム電池の高速充電装置。
  14. 【請求項１４】充電を必要とする電池のセルに充電電流
    を供給する電流供給手段、該セルの温度を測定する温度
    測定手段、該セル温度を測定してその情報を記憶してお
    くかその情報を後述の演算手段に出力するサンプリング
    手段、該サンプリング手段により得られた該セルの温度
    情報を演算処理し、当該充電操作を停止すべき時期を示
    す制御信号を出力する演算手段、及び該演算手段の出力
    に応答して、当該電流供給手段から該セルに対する電流
    の供給を停止させるスイッチ手段及び該各手段を制御す
    る制御手段とから構成されている、ニッケル−カドミウ
    ム電池の充電方法で有って、該充電装置に於ける該電流
    供給手段、少なくとも2Cの電流を当該充電操作中に該セ
    ルに供給すると共に、該演算手段は、該サンプリング手
    段により温度測定手段を介して得られた該セルの温度情
    報から、当該セルの温度の上昇割合を算出する第１の工
    程、第１の時期における該セルの温度の上昇割合とそれ
    に続く第２の時期に於ける該セルの温度の上昇割合とを
    比較してその変化率を算出する第２の工程、該第２の時
    期における該セルの温度の上昇割合が、該第１の時期に
    於ける該セルの温度の上昇割合とを比較して、該第２の
    時期における該セルの温度の上昇割合が、該第１の時期
    に於ける該セルの温度の上昇割合の２倍を越えるか否か
    を判断し、当該判断結果の基づいて、該セルに対する充
    電電流の供給を停止させる信号を出力する第３の行程と
    を有している事を特徴とするニッケル−カドミウム電池
    の高速充電方法。
  15. 【請求項１５】該充電装置には、更に該セルの出力電圧
    を測定する電圧測定手段、該セル電圧を測定してその情
    報を記憶しておくかその情報を後述の演算手段に出力す
    るサンプリング手段、該サンプリング手段により得られ
    た該セルの電圧情報を演算処理する演算手段とが設けら
    れているニッケル−カドミウム電池の高速充電方法に於
    いて、該演算手段は、更に該サンプリング手段により電
    圧測定手段を介して得られた該セルの電圧情報から、当
    該セルの電圧の上昇割合を算出する第４の演算行程、該
    電圧の上昇割合が所定の期間連続して増加した後の最初
    の該上昇割合の減少を検出する第５の行程とを有するも
    ので有って、該演算手段は、前記第３の行程に基づい
    て、該第２の時期における該セルの温度の上昇割合が、
    該第１の時期に於ける該セルの温度の上昇割合の２倍を
    越えたと言う情報と該第５の行程に基づいて該電圧の上
    昇割合の最初の減少を検出したと言う情報とに基づい
    て、 該セルに対する充電電流の供給を停止させる信号を出力
    する事を特徴とする請求の範囲14記載のニッケル−カド
    ミウム電池の高速充電方法。
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