JP3317533B2 - 蓄電池の放電器 - Google Patents

蓄電池の放電器

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ニッケルカドミウム電
池等の充放電可能な蓄電池を回復するための放電器に係
り、特に蓄電池自体を電源として動作する放電器に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ニッケルカドミウム電池やニッケ
ル水素電池等の蓄電池では、完全放電されない状態で充
放電を繰り返すと、電池の放電電圧特性が低下して1回
の充電に対する使用可能時間が次第に短縮してくるとい
う現象(メモリ効果)が知られている。このような特性
劣化した電池は、一旦適切な低電圧まで放電させること
により、放電電圧特性を回復させ、使用可能時間を元の
時間まで戻すことができる。
【0003】そこで、従来は、このような蓄電池を放電
させるための放電器が提供されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の放電器は、専用の電源を必要としていたため、専用
の充電器内に放電器を組み込んだもので、大型、かつ高
価なものとなっていた。
【0005】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、専用電源を必要としない簡易な構成で、低価格の蓄
電池の放電器を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、充放電可能な蓄電池を端子間に接続して
その電荷を放電部で放電する放電器において、上記端子
と放電部間に接続されたスイッチング素子と、上記端子
間への蓄電池の接続を検出して上記スイッチング素子を
オンさせる接続検出回路と、上記スイッチング素子のオ
ン状態を保持させる保持回路と、上記蓄電池の電池電圧
を検出する電圧検出手段と、検出された上記電池電圧が
所定レベル以下になると上記保持回路の動作を停止させ
て上記スイッチング素子をオフに切り換える放電停止手
段とを備え、上記スイッチング素子は、上記端子の正極
側と上記放電部間にエミッタ−コレクタが接続されたP
NP型の第1のトランジスタからなり、上記保持回路
は、上記第1のトランジスタのコレクタに接続された第
1の抵抗と、この第1の抵抗と上記端子の負極側間にベ
ース−エミッタが接続されたNPN型の第2のトランジ
スタとで構成され、上記接続検出回路は、上記第1のト
ランジスタのベースと上記端子の負極側間に第2の抵抗
とコンデンサがこの順で直列接続され、この第2の抵抗
とコンデンサの接続点が上記第2のトランジスタのコレ
クタに接続されてなり、上記放電停止手段は、上記第2
のトランジスタのベース電流を遮断させるようにしたも
のである(請求項1)。
【0007】また、本発明は、充放電可能な蓄電池を端
子間に接続してその電荷を放電部で放電する放電器にお
いて、上記端子と放電部間に接続されたスイッチング素
子と、上記端子間への蓄電池の接続を検出して上記スイ
ッチング素子をオンさせる接続検出回路と、上記スイッ
チング素子のオン状態を保持させる保持回路と、上記蓄
電池の電池電圧を検出する電圧検出手段と、検出された
上記電池電圧が所定レベル以下になると上記保持回路の
動作を停止させて上記スイッチング素子をオフに切り換
える放電停止手段とを備え、上記スイッチング素子は、
上記端子の正極側と上記放電部間にエミッタ−コレクタ
が接続されたPNP型の第1のトランジスタからなり、
上記保持回路は、上記第1のトランジスタのコレクタに
接続された第1の抵抗と、この第1の抵抗と上記端子の
負極側間にベース−エミッタが接続されたNPN型の第
2のトランジスタとで構成され、上記接続検出回路は、
上記第1のトランジスタのベー スと上記第2のトラン
ジスタのコレクタ間に接続された第2の抵抗と上記第2
のトランジスタのコレクタ−ベース間に接続されたコン
デンサとで構成され、上記放電停止手段は、上記第2の
トランジスタのベース電流を遮断させるようにしたもの
である(請求項2)。
【0008】また、請求項1記載の蓄電池の放電器にお
いて、上記コンデンサと並列に第3の抵抗を接続してい
る(請求項3)。
【0009】また、請求項1記載の蓄電池の放電器にお
いて、上記第1のトランジスタのエミッタ−ベース間に
第3の抵抗を接続している(請求項4)。
【0010】また、充放電可能な蓄電池を端子間に接続
してその電荷を放電部で放電する放電器において、上記
端子と放電部間に接続されたスイッチング素子と、上記
端子間への蓄電池の接続を検出して上記スイッチング素
子をオンさせる接続検出回路と、上記スイッチング素子
のオン状態を保持させる保持回路と、上記蓄電池の電池
電圧を検出する電圧検出手段と、検出された上記電池電
圧が所定レベル以下になると上記保持回路の動作を停止
させて上記スイッチング素子をオフに切り換える放電停
止手段とを備えた蓄電池の放電器において、検出した電
池電圧が設定レベル以上のときは、上記保持回路の動作
を停止させる保護手段を備えたものである(請求項
5)。
【0011】
【作用】請求項1記載の発明によれば、蓄電池が装着さ
れると、第2の抵抗を介して充電されるコンデンサによ
り、第1のトランジスタがオンし、第1のトランジスタ
のコレクタに電池電圧にほぼ等しい電圧が発生する。こ
の発生電圧により第1の抵抗を介して第2のトランジス
タにベース電流が供給され、第2のトランジスタがオン
する。このオンにより、第1のトランジスタにベース電
流が流れ、第1のトランジスタのオンが継続する。そし
て、蓄電池の電池電圧が所定レベル以下になると、第2
のトランジスタのベース電流が遮断され、第1のトラン
ジスタがオフにされて、放電が停止する。
【0012】また、請求項2記載の発明によれば、蓄電
池が装着されると、第2の抵抗を介して充電されるコン
デンサにより、第1のトランジスタがオンし、第1のト
ランジスタのコレクタに電池電圧にほぼ等しい電圧が発
生する。この発生電圧により第1の抵抗を介して第2の
トランジスタにベース電流が供給され、第2のトランジ
スタがオンする。このオンにより、第1のトランジスタ
にベース電流が流れ、第1のトランジスタのオンが継続
する。そして、蓄電池の電池電圧が所定レベル以下にな
ると、第2のトランジスタのベース電流が遮断され、第
1のトランジスタがオフにされて、放電が停止する。
【0013】また、請求項3記載の発明によれば、放電
停止後、次の蓄電池が接続されるまでにコンデンサに蓄
積された電荷が第3の抵抗により放電される。
【0014】また、請求項4記載の発明によれば、放電
停止後、蓄電池から流出する電流が第3の抵抗により低
減される。
【0015】また、請求項5記載の発明によれば、蓄電
池内の直列接続されたセル数が多いような蓄電池等、接
続された電池電圧が所定レベル以上のときは、保持回路
の動作が停止され、放電が停止される。
【0016】
【実施例】本発明に係る蓄電池の放電器の第1実施例に
ついて、図1,図2を用いて説明する。端子T1,T2
は、蓄電池が接続される正極及び負極端子で、この端子
T1,T2に直列接続されたトランジスタQ1、抵抗R
5からなる放電回路が設けられている。トランジスタQ
1は、PNPトランジスタで、蓄電池が端子T1,T2
間に接続されるとオンして蓄電池の残容量を放電部を構
成する抵抗R5で消費するものである。抵抗R5の抵抗
値は電池電圧と放電電流から設定される。抵抗R1とコ
ンデンサC1は、トランジスタQ1のベースと端子T2
間に直列接続されて微分回路を構成するもので、蓄電池
が端子T1,T2間に接続されると同時に抵抗R1を介
してコンデンサC1に電流が流れ、トランジスタQ1を
一時的に導通状態にし、トランジスタQ1のコレクタに
電池電圧とほぼ等しい電圧を発生させるものである。ト
ランジスタQ2は、NPNトランジスタで、ベースが抵
抗R2を介してトランジスタQ1のコレクタに、コレク
タが抵抗R1とコンデンサC1の接続点に、エミッタが
端子T2にそれぞれ接続され、上記トランジスタQ1の
導通状態を保持するものである。
【0017】IC1は、内部にコンパレータCP1を有
するものである。コンパレータCP1は、蓄電池が所定
の放電停止電圧以下になるのを検出するものである。こ
のIC1は、抵抗R8、シャントレギュレータIC2に
より形成され、抵抗R6を介して入力端子P2に入力さ
れる基準電圧と、分圧抵抗R10,R11により分圧さ
れ、抵抗R7を介して入力端子P3に入力されるこの分
圧電圧とを比較し、分圧電圧が基準電圧以下になると、
電池電圧が上記所定の放電停止電圧まで低下したとして
出力端子P1からローレベルの信号を出力して放電を停
止させるようになっている。この基準電圧は、蓄電池の
放電停止電圧が例えば1V/セル程度になるように設定
されている。
【0018】なお、電流ヒューズFは、この回路を保護
するものである。発光ダイオードLDは、抵抗R9を介
して流れる電流により点灯し、放電中であることを表示
するものである。
【0019】次に、この放電器の動作について、図2の
波形図を用いて説明すると、蓄電池が端子T1,T2間
に接続される(図2(a)のt0時点)と、微分回路に
よりベース電流が流れてトランジスタQ1が一時的に導
通状態になり、図2(b)に示すように、トランジスタ
Q1のコレクタに電池電圧にほぼ等しい電圧が発生す
る。この電圧によって、図2(c)に示すように、抵抗
R2を介してトランジスタQ2にベース電流が供給され
て導通状態になり、図2(a)に示すように、抵抗R
1、トランジスタQ2を介してトランジスタQ1にベー
ス電流が流れ、トランジスタQ1,Q2の導通状態が保
持されて、蓄電池の放電状態が継続する。
【0020】そして、コンパレータCP1は、電池電圧
が放電停止電圧以下になったことを検出すると、出力端
子P1からローレベル信号を出力してトランジスタQ2
へのベース電流の供給を停止させ、トランジスタQ2を
遮断状態にする。これによって、抵抗R1を介してコン
デンサC1が電池電圧まで充電されると、トランジスタ
Q1にベース電流が流れなくなり、トランジスタQ1も
遮断状態になり、放電が停止する。
【0021】この後、放電が停止することにより再び電
池電圧が上昇を開始しても、微分回路を動作させるよう
な急激な電圧上昇ではないために、トランジスタQ1の
コレクタには電池電圧が発生することはない。また、コ
ンデンサC1が電池電圧まで充電されているために、放
電が再開されることはなく放電停止状態を継続する。
【0022】次に、本発明に係る蓄電池の放電器の第2
実施例について図3を用いて説明する。なお、第1実施
例と同一物については同一符号を付し、説明を省略す
る。
【0023】本実施例では、微分回路は、抵抗R1及び
トランジスタQ2のベース−コレクタ間に接続されたコ
ンデンサC11により構成されている。そして、蓄電池
が端子T1,T2間に接続されると、トランジスタQ1
のエミッタからベース、抵抗R1、コンデンサC11を
介して微分された一時的な電流が流れ、この電流がトラ
ンジスタQ2のベースに供給されることにより、トラン
ジスタQ1,Q2が共に導通状態となる。これによっ
て、トランジスタQ1のコレクタに電池電圧にほぼ等し
い電圧が発生し、抵抗R2を介してベース電流を供給す
るようになり、トランジスタQ2の導通状態が保持され
て、放電状態を継続することとなる。
【0024】次に、本発明に係る蓄電池の放電器の第3
実施例について図4を用いて説明する。なお、第1実施
例と同一物については同一符号を付し、説明を省略す
る。
【0025】本実施例では、第1実施例を示す図1の回
路に対し、コンデンサC1と並列に抵抗R3を接続して
いる。これによって、蓄電池がこの放電器から取り外さ
れると、この抵抗R3を介してコンデンサC1の電荷が
放電される。従って、直ぐに別の蓄電池が接続されて
も、微分回路が動作するので、コンデンサC1の自己放
電を待つことなく、連続使用が可能になる。
【0026】なお、抵抗R3の抵抗値は、コンデンサC
1が1μF程度であれば1MΩ程度で充分であり、放電
完了後の蓄電池からの放電電流も小レベルで、放電の再
開もなく、実用上の問題はない。
【0027】次に、本発明に係る蓄電池の放電器の第4
実施例について図5を用いて説明する。なお、第3実施
例と同一物については同一符号を付し、説明を省略す
る。
【0028】本実施例では、第3実施例を示す図4の回
路に対し、トランジスタQ1のエミッタ−ベース間に、
抵抗R4を接続している。ここで、抵抗R4が無い場合
には、放電停止後も蓄電池が接続されていると、トラン
ジスタQ1のエミッタからベース、抵抗R1、抵抗R3
を介して電流が流れる。この僅かに流れるベース電流
に、トランジスタQ1の直流電流増幅率を乗算した電流
が蓄電池から流出して、過放電を生じる。
【0029】そこで、抵抗R4,R1,R3で形成され
る直列回路における抵抗R4に発生する電圧によりトラ
ンジスタQ1が動作しないように、その抵抗値を設定す
ることにより、放電停止後の蓄電池からの電流流出を抑
制することができる。
【0030】次に、本発明に係る蓄電池の放電器の第5
実施例について図6を用いて説明する。なお、第4実施
例と同一物については同一符号を付し、説明を省略す
る。
【0031】コンパレータCP2は、接続される蓄電池
の電池電圧の上限値を検出するもので、抵抗R8、シャ
ントレギュレータIC2により形成され、抵抗R14を
介してIC1の入力端子P5に入力される基準電圧と、
分圧抵抗R12,R13により分圧され、抵抗R15を
介して入力端子P6に入力される分圧電圧とを比較する
ものである。そして、分圧電圧が基準電圧以上になる
と、電池電圧が上限値以上とみなして出力端子P7から
ローレベルの信号を出力して放電を停止させるようにな
っている。コンデンサC2は、分圧抵抗R13に並列に
接続されている。
【0032】ここで、放電停止動作について説明する
と、IC1の出力端子P7からローレベルの信号を出力
し、トランジスタQ2を遮断させると、同時にトランジ
スタQ1も遮断状態に移行しようとする。このため、ト
ランジスタQ1のコレクタ電圧が低下し始め、入力端子
P6の電圧が低下し、出力端子P7のレベルが不安定に
なる。そこで、コンデンサC2により、入力端子P6の
電圧低下をゆるやかにして、出力端子P7のレベルを安
定化させ、放電停止が確実に行えるようにしている。
【0033】このように、本実施例では、上限用のコン
パレータを付加して蓄電池の電圧の上限値を設定し、セ
ル数が所定値より多い電池等の放電を停止させ、過大な
放電電流に対して回路を保護するようにしている。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、蓄電池
を装着するとスイッチング素子をオンさせ、このスイッ
チング素子のオンを継続させて放電部で蓄電池の電荷を
放電させ、電池電圧が所定レベル以下になるとスイッチ
ング素子をオフにし、蓄電池の放電を停止するようにし
たので、専用の電源を必要とせず、簡易な構成の安価な
放電器が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る蓄電池の放電器の第1実施例を示
す回路図である。
【図2】同蓄電池の放電器の動作を示す波形図で、
(a)はトランジスタQ1のベース電流、(b)はトラ
ンジスタQ1のコレクタ電流、(c)はトランジスタQ
2のベース電流である。
【図3】本発明に係る蓄電池の放電器の第2実施例を示
す回路図である。
【図4】本発明に係る蓄電池の放電器の第3実施例を示
す回路図である。
【図5】本発明に係る蓄電池の放電器の第4実施例を示
す回路図である。
【図6】本発明に係る蓄電池の放電器の第5実施例を示
す回路図である。
【符号の説明】
C1,C2 コンデンサ CP1,CP2 コンパレータ IC2 シャントレギュレータ Q1 トランジスタ(第1のトランジスタ) Q2 トランジスタ(第2のトランジスタ) R1 抵抗(第2の抵抗) R2 抵抗(第1の抵抗) R3〜R15 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充放電可能な蓄電池を端子間に接続して
    その電荷を放電部で放電する放電器において、上記端子
    と放電部間に接続されたスイッチング素子と、上記端子
    間への蓄電池の接続を検出して上記スイッチング素子を
    オンさせる接続検出回路と、上記スイッチング素子のオ
    ン状態を保持させる保持回路と、上記蓄電池の電池電圧
    を検出する電圧検出手段と、検出された上記電池電圧が
    所定レベル以下になると上記保持回路の動作を停止させ
    て上記スイッチング素子をオフに切り換える放電停止手
    段とを備えた蓄電池の放電器において、上記スイッチン
    グ素子は、上記端子の正極側と上記放電部間にエミッタ
    −コレクタが接続されたPNP型の第1のトランジスタ
    からなり、上記保持回路は、上記第1のトランジスタの
    コレクタに接続された第1の抵抗と、この第1の抵抗と
    上記端子の負極側間にベース−エミッタが接続されたN
    PN型の第2のトランジスタとで構成され、上記接続検
    出回路は、上記第1のトランジスタのベースと上記端子
    の負極側間に第2の抵抗とコンデンサがこの順で直列接
    続され、この第2の抵抗とコンデンサの接続点が上記第
    2のトランジスタのコレクタに接続されてなり、上記放
    電停止手段は、上記第2のトランジスタのベース電流を
    遮断させるようにしたことを特徴とする蓄電池の放電
    器。
  2. 【請求項2】 充放電可能な蓄電池を端子間に接続して
    その電荷を放電部で放電する放電器において、上記端子
    と放電部間に接続されたスイッチング素子と、上記端子
    間への蓄電池の接続を検出して上記スイッチング素子を
    オンさせる接続検出回路と、上記スイッチング素子のオ
    ン状態を保持させる保持回路と、上記蓄電池の電池電圧
    を検出する電圧検出手段と、検出された上記電池電圧が
    所定レベル以下になると上記保持回路の動作を停止させ
    て上記スイッチング素子をオフに切り換える放電停止手
    段とを備えた蓄電池の放電器において、上記スイッチン
    グ素子は、上記端子の正極側と上記放電部間にエミッタ
    −コレクタが接続されたPNP型の第1のトランジスタ
    からなり、上記保持回路は、上記第1のトランジスタの
    コレクタに接続された第1の抵抗と、この第1の抵抗と
    上記端子の負極側 間にベース−エミッタが接続されたN
    PN型の第2のトランジスタとで構成され、上記接続検
    出回路は、上記第1のトランジスタのベースと上記第2
    のトランジスタのコレクタ間に接続された第2の抵抗と
    上記第2のトランジスタのコレクタ−ベース間に接続さ
    れたコンデンサとで構成され、上記放電停止手段は、上
    記第2のトランジスタのベース電流を遮断させるように
    したことを特徴とする蓄電池の放電器。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の蓄電池の放電器におい
    て、上記コンデンサと並列に第3の抵抗を接続したこと
    を特徴とする蓄電池の放電器。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の蓄電池の放電器におい
    て、上記第1のトランジスタのエミッタ−ベース間に第
    3の抵抗を接続したことを特徴とする蓄電池の放電器。
  5. 【請求項5】 充放電可能な蓄電池を端子間に接続して
    その電荷を放電部で放電する放電器において、上記端子
    と放電部間に接続されたスイッチング素子と、上記端子
    間への蓄電池の接続を検出して上記スイッチング素子を
    オンさせる接続検出回路と、上記スイッチング素子のオ
    ン状態を保持させる保持回路と、上記蓄電池の電池電圧
    を検出する電圧検出手段と、検出された上記電池電圧が
    所定レベル以下になると上記保持回路の動作を停止させ
    て上記スイッチング素子をオフに切り換える放電停止手
    段とを備えた蓄電池の放電器において、検出した電池電
    圧が設定レベル以上のときは、上記保持回路の動作を停
    止させる保護手段を備えたことを特徴とする蓄電池の放
    電器。
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