JP2823167B2 - 充電装置 - Google Patents

充電装置

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JP2823167B2
JP2823167B2 JP63039265A JP3926588A JP2823167B2 JP 2823167 B2 JP2823167 B2 JP 2823167B2 JP 63039265 A JP63039265 A JP 63039265A JP 3926588 A JP3926588 A JP 3926588A JP 2823167 B2 JP2823167 B2 JP 2823167B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はニッケル・カドミウム(Ni−cd)電池等の二
次電池の充電装置に関する。
〔発明の概要〕
本発明はNi−cd電池等の二次電池の充電装置に関する
もので、整流回路からの電流を第1の抵抗と第1のトラ
ンジスタを介して、二次電池に供給、充電を行なうと共
に二次電池の急速充電終了時の微少変化の電圧を検出す
る様に成された充電装置に於いて、整流回路の出力端に
接続されたツェーナダイオードと第2の抵抗の直列回路
と、ツェーナダイオードと並列接続された第3及び第4
の直列接続した分圧抵抗と、分圧抵抗の電圧を基準電圧
とし、充電電圧と比較する比較器と、比較器の比較出力
で上記第1のトランジスタを制御して急速充電を行なう
と共に上記第3の抵抗に並列接続した第2のトランジス
タを微少変化電圧で制御して、第3の抵抗を短絡させて
比較器の基準電圧を小さくして補充電を行う様にするこ
とで大形の抵抗器を必要とせず発熱の生じない様にした
ものである。
〔従来の技術〕
従来、複数のセルより成る二次電池、例えばNi−cdバ
ッテリを急速充電するのに使用される充電装置として、
第4図に示す如きものが提案されている。即ち、第4図
に於て、(1)は例えば商用の交流電源を整流し、急速
充電に必要な一定直流電流Ioを出力する定電流回路構成
の直流電源を示し、この直流電源(1)の正極端子(1
a)をスイッチ(2)を介して充電しようとする例えば
5セルより成る二次電池(3)の正極端子に、負極端子
(1b)を二次電池(3)の負極端子に接続すると共に、
このスイッチ(2)に並列に例えば25Ω程度の電流制限
用抵抗器RとダイオードDの直列回路を接続する。更に
二次電池(3)の正極端子を急速充電終了時の−ΔVを
検出する−ΔV検出回路(4)を接続する。この−ΔV
検出回路(4)は、例えば特公昭59−37654号公報等に
開示されている様に完全充電終了の直前に最高電圧より
所定電圧ΔVだけ下がる現象を検出し、この−ΔV検出
回路(4)にて二次電池(3)の正極端子の電圧が最高
電圧より所定電圧ΔV下がったことを検出し、この検出
電圧をリレーRLに供給し、リレー出力でこのスイッチ
(2)をオフする如くしている。この様にすると抵抗器
RとダイオードDに充電電流が流れるが、このときの充
電電流はスイッチ(2)を“オン”したときこのスイッ
チ(2)に流れる電流Ioの1/10となる様な充電を行な
う。この様に1C〔ここで、100%二次電池を充電したも
のの放電容量が例えば4Ahであったとすれば4Aの電流で
充電することを1Cと言う。〕での急速充電終了後に0.1C
で第7図に示す様に充電し、過充電することなく二次電
池(3)の各セルを完全充電する所謂補充電(追い込み
充電或はトリクル充電とも言われている。)を行ってい
る。
第5図は第4図と略同様の従来構成であるが、スイッ
チ(2)をトランジスタTr又はサイリスタに変え、−Δ
V検出回路(4)の出力をリレーRLに供給せずトランジ
スタTrのベース或はサイリスタのゲートに直接供給して
トランジスタTr或はサイリスタをスイッチングする様に
構成させたものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
斯る従来の充電装置に於いては急速充電終了後補充電
を行なうときには抵抗器Rを介して第7図の様に1Cの電
流値を0.1Cにするので通常0.1〜0.2A程度の補充電電流
が流れ、抵抗器Rの値は25Ω〜30Ωと形状の大きな抵抗
器を必要とする。第6図の様に直流電源(1)の正負極
端子(1a),(1b)間に10Vの電圧を供給して抵抗器R
とダイオードDを介し定格が6V、100mAhの二次電池
(3)を補充電すると通常の抵抗器RとダイオードDの
直列回路両端間の電圧降下は3V、二次電池の正負極端子
間は7V程度で抵抗器Rの損失は0.3W程度となり、二次電
池の正負極端子間が短絡された場合には3Wにも達する。
このため抵抗器Rからの発熱も多く、抵抗器も25Ωとな
るとかなり大きくなる。更にリレーRLやトランジスタTr
は容量の大きいものが必要となって充電装置が体積的に
大きくなり、発熱に対する処理も必要となる。
この様な大きな電流制限用抵抗器Rが充電装置に入ら
ないために抵抗器に抵抗値を大きくして補充電電流を小
さくすることで熱損失を少くしようとすると二次電池の
性能を100%利用出来なくなる問題があった。
本発明は斯る点に鑑み電流制限用形状の大きい抵抗器
を必要としないだけでなく、この抵抗器によって発生す
る発熱も防げる小型の充電装置によって補充電を行う様
にしたものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の充電装置は、その例が第2図に示されている
様に整流回路(10)からの電流を第1の抵抗R4と第1の
トランジスタTr2を介して、二次電池(3)に供給、充
電を行なうと共に二次電池(3)の急速充電終了時の微
少変化電圧を検出する様に成された充電装置に於いて、
整流回路(10)の出力端(11a),(11b)に接続された
ツェーナダイオードZDと第2の抵抗R1の直列回路と、ツ
ェーナダイオードZDと並列接続された第3及び第4の直
列接続した分圧抵抗R2及びR3と、分圧抵抗R2及びR3の電
圧を基準電圧とし、充電電圧と比較する比較器COMと、
比較器COMの比較出力で第1のトランジスタTr2を制御し
て急速充電を行なうと共に第3の抵抗R2に並列接続した
第2のトランジスタTr1を微少変化電圧で制御して、第
3の抵抗R2を短絡させて、比較器COMの基準電圧を小さ
くして補充電を行なう様に成したものである。
〔作用〕
本発明に依れば定電流回路(5)によって充電される
二次電池(3)の急速充電終了時を検知し定電流回路
(5)の電流制御を行なって補充電を行うのであるか
ら、電流制限抵抗器Rや電流制限抵抗器に代る回路を設
けることなく小型な充電装置が得られる。
〔実施例〕
以下、第1図を参照して本発明の充電装置の一実施例
を説明する。第1図で第3図及び第4図に対応する部分
には同一符号を付して示す。
第1図例では商用電源に接続されたトランス(9)を
介して整流回路(10)で整流された直流電圧を正負極端
子(11a),(11b)に供給する。この整流回路(10)の
正極端子(11a)は定電流回路(5)に接続されると共
にこの整流回路(10)の負極端子(11b)は接地されて
いる。定電流回路(5)の出力は逆流防止用のダイオー
ドDを介して充電しようとする二次電池(3)の正極端
子に接続し、この二次電池(3)の負極端子を接地す
る。
又、この二次電池(3)の正極端子の端子電圧を検出
するために正極端子を−ΔV検出回路(4)に接続し−
ΔV検出を行なう、この−ΔV検出で急速充電終了を検
出し、この−ΔV検出回路(4)の検出出力信号を定電
流回路(5)に供給して定電流回路(5)を制御し、定
電流回路(5)の充電電流出力を1Cまたは0.1Cとする。
第2図は第1図に示した定電流回路(5)の一実施例
を示すものである。第2図でトランス(9)及び整流回
路(10)を介して正負極端子(11a),(11b)間には直
流電圧が供給される。正負極端子(11a),(11b)間に
はツエナーダイオードZDと抵抗器R1とから成る直列回路
が接続されている。このツエナーダイオードZDと並列に
抵抗器R2と可変抵抗器R3からなる直列回路が接続されて
いる。可変抵抗器R3の摺動子は比較器CoMの反転入力に
接続され、又、抵抗器R4の1端が正極端子(11a)に接
続されている。抵抗器R4の他端は比較器CoMの非反転入
力端子に接続されると共にトランジスタTr2のコレクタ
に接続され、このトランジスタTr2のベースは比較器CoM
の出力側に接続され、そのエミッタはダイオードDを介
して二次電池(3)の正極端子に接続されている。二次
電池(3)の負極は直流電源(9)の負極端子(11b)
に接続されている。この様な構成の定電流回路(5)並
に−ΔV検出回路(4)としてピークホールド方式を用
いる場合の構成は充電時に充電電流が変化すると、それ
に伴なって二次電池の充電電圧が大きく変化するので充
電電圧の微小変化を検出するピークホールド方式、或は
急速充電を行なう充電装置では定電流回路(5)が広く
用いられている。
本発明では充電制御回路(6)として、この様な従来
の定電流回路(5)にトランジスタTr1を1個追加する
ことで定電流回路(5)の充電電流を1Cから0.1Cに制御
させることが出来る。第2図の場合は例えば、トランジ
スタTr1のコレクタ、エミッタを抵抗器R2と並列に接続
し、そのベースを制御端子(13)に接続し、この制御端
子(13)を−ΔV検出回路(4)の検出出力で制御する
様にすればよい。
以下、第2図の定電流回路(5)の動作を説明する。
第2図で整流回路(10)から直流電圧Viが正負極端子
(11a),(11b)に供給されるとツエーナダイオードZD
の両端に所定電圧が印加され、この所定電圧は抵抗器R2
と可変抵抗器R3によって分圧されて可変抵抗器R3の摺動
子を通して比較器CoMの反転入力端子に基準電圧として
供給される。この基準電圧は可変可能である。比較器Co
Mの非反転入力端子には抵抗器R4での抵抗値に依存した
電圧が供給されているがこの抵抗器R4を流れる電流は定
電流化されている。今、第3図に示す充電状態説明図で
急速充電を行なっているとすればトランジスタTr1のベ
ースには−ΔV検出回路(4)からの検出電圧がバイア
ス電圧として供給されないために“オフ”状態であり、
比較器CoMの反転入力端子には抵抗器R2と可変抵抗器R3
でツエーナダイオード両端の電圧を分圧した所定電圧が
基準電圧として供給され、非反転入力端子には抵抗器R4
の抵抗値に依存した電圧が供給され、その差出力電圧が
トランジスタTr2のベースに供給されるのでトランジス
タTr2のエミッタから二次電池(3)に供給される充電
電流が例えば1Cとなる様に基準電圧や抵抗器R4の抵抗値
を選択する。
次に、第3図に示す様に−ΔV検出回路(4)が−Δ
V電圧を検出すると(この検出電圧がデジタル的に取り
出される場合にはこの電圧でS−R型フリップフロップ
回路等をたたいて得たラッチ出力を用いることが出来
る。)この検出電圧はトランジスタTr1のベースに供給
され、トランジスタTr1を“オン”状態とするため、抵
抗器R2はトランジスタTr2で短絡され、ツエーナダイオ
ードZD両端の所定電圧はトランジスタTr1のコレクタ、
エミッタ間の内部抵抗と可変抵抗器R3の直列回路で分圧
されて抵抗器R3の電圧降下分だけ基準電圧は大きくなる
ので比較器CoMの差出力は大きくなる。このためトラン
ジスタTr2に供給されるベース電圧は小さくなるのでト
ランジスタTr2のエミッタ電流を減少させる様になる。
この時の充電電流を例えば0.1Cになる様にトランジスタ
Tr1と抵抗器R4の値を選択すればよい。
本例は叙上の如く構成されているので従来から一般に
急速充電時に広く用いられている定電流回路(5)に1
個のトランジスタを追加するだけで従来から補充電時に
必要なリレーRL,スイッチ(2)及び形状の大きな抵抗
器R或は大容量のスイッチング用トランジスタTrを必要
としない充電装置が得られる。
尚、上記実施例では補充電について説明したが長時間
充電(8時間)等にも本発明の充電装置が利用可能であ
り、必要に応じて本願発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の変更が可能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば補充電時の電流制限用の形状の大きな
抵抗器やリレーを必要としないので充電装置の効率がア
ップすると共に発熱が少くなり小型化が出来る効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の充電装置の一実施例を示す系統図、第
2図は第1図に示す定電流回路の回路図、第3図は本発
明の動作説明に供する充電状態説明用線図、第4図及び
第5図は従来の充電装置の系統図、第6図は補充電の制
限抵抗器損失説明用等価回路図、第7図は従来の充電電
流特性図である。 (1)は直流電源、(2)はスイッチ、(3)は二次電
池、(4)は−ΔV検出回路、(5)は定電流回路であ
る。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】整流回路からの電流を第1の抵抗と第1の
    トランジスタを介して、二次電池に供給、充電を行なう
    と共に二次電池の急速充電終了時の微少変化電圧を検出
    する様に成された充電装置に於いて 上記整流回路の出力端に接続されたツェナーダイオード
    と第2の抵抗の直列回路と、 上記ツェナーダイオードと並列接続された第3及び第4
    の直列接続した分圧抵抗と、 上記分圧抵抗の電圧を基準電圧とし、充電電圧と比較す
    る比較器と、 上記比較器の比較出力で上記第1のトランジスタを制御
    して急速充電を行なうと共に上記第3の抵抗に並列接続
    した第2のトランジスタを上記微少変化電圧で制御し
    て、該第3の抵抗を短絡させて上記比較器の基準電圧を
    小さくして補充電を行なう様に成したことを特徴とする
    充電装置。
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