JPH01194828A - バッテリー・チャージャー - Google Patents
バッテリー・チャージャーInfo
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- JPH01194828A JPH01194828A JP63255736A JP25573688A JPH01194828A JP H01194828 A JPH01194828 A JP H01194828A JP 63255736 A JP63255736 A JP 63255736A JP 25573688 A JP25573688 A JP 25573688A JP H01194828 A JPH01194828 A JP H01194828A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
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- H02J7/007186—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage obtained with the battery disconnected from the charge or discharge circuit
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Disintegrating Or Milling (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
［発明の分野］
この発明は、バッテリー・チャージャーに係１、特にバ
ッテリーの内部抵抗自由電気化学的電位からのフィード
バック信号に応じて迅速にバッテリーを充電するバッテ
リー・チャージャーに関する。
ッテリーの内部抵抗自由電気化学的電位からのフィード
バック信号に応じて迅速にバッテリーを充電するバッテ
リー・チャージャーに関する。
［発明の背景］
今日の科学において、再充電可能なバッテリーは広い範
囲で使用されている。再充電可能な自動車用バッテリー
は従来より自動車に用いられ、−方ニッケル・カドミウ
ム・バッテリーの如きシールドバッテリー又はセルも広
く用いられている。
囲で使用されている。再充電可能な自動車用バッテリー
は従来より自動車に用いられ、−方ニッケル・カドミウ
ム・バッテリーの如きシールドバッテリー又はセルも広
く用いられている。
上記バッテリーを再充電するために、これまで幾種類も
のチャージャーが提案され利用されて来た。このような
チャージャーはシンプルチャージャー又はフィードバッ
クチャージャーとして広く分類されている。シンプルチ
ャージャーは基本的にフィードバック無しに、即ちバッ
テリーの状態を監視したりそれに応じて充電電流を調整
したりすること無しに機能する。
のチャージャーが提案され利用されて来た。このような
チャージャーはシンプルチャージャー又はフィードバッ
クチャージャーとして広く分類されている。シンプルチ
ャージャーは基本的にフィードバック無しに、即ちバッ
テリーの状態を監視したりそれに応じて充電電流を調整
したりすること無しに機能する。
再充電可能なバッテリーは、バッテリーの破裂可能な過
剰充電時に内部でガスを発生し、また過剰充電時にオー
バーヒート及びダメージを起こす傾向にあるため、今日
のセル構造により過剰充電率が低レベルに保持される長
時間の過剰充電にさえも耐久可能となる如く、このシン
プルチャージャーは伝統的に低レベル充電をするように
ｉｔされる。
剰充電時に内部でガスを発生し、また過剰充電時にオー
バーヒート及びダメージを起こす傾向にあるため、今日
のセル構造により過剰充電率が低レベルに保持される長
時間の過剰充電にさえも耐久可能となる如く、このシン
プルチャージャーは伝統的に低レベル充電をするように
ｉｔされる。
従って、シンプルチャージャーは。
（ａ）過剰充電によるバッテリーへのダメージを防止す
るために一定の低電流（時々１弱電流充電と言う）を供
給し、又は、 （ｂ）インターバル充電をする ように構成される。
るために一定の低電流（時々１弱電流充電と言う）を供
給し、又は、 （ｂ）インターバル充電をする ように構成される。
更に、シンプルチャージャーは定電圧充電を行うように
構成されているため、充電電流はゼロ又はトリクルに低
減されるがバッテリー電圧は上昇する。更に、シンプル
チャージャーは内部充電抵抗を増加して「テーパ」特性
を有するよう修正されて来ているので、充ｆｌＬ電流は
次第に低下するがバッテリー電圧は上昇する。
構成されているため、充電電流はゼロ又はトリクルに低
減されるがバッテリー電圧は上昇する。更に、シンプル
チャージャーは内部充電抵抗を増加して「テーパ」特性
を有するよう修正されて来ているので、充ｆｌＬ電流は
次第に低下するがバッテリー電圧は上昇する。
しかるに、このシンプルチャージャーは非最適充電プロ
ファイルを伴ったバッテリーを具備し、これにより長い
充電時間に起因する控え目な充電率を有する。
ファイルを伴ったバッテリーを具備し、これにより長い
充電時間に起因する控え目な充電率を有する。
もっと洗練されたチャージャーは一般に。
（、）充電サイクルの最初の部分の間高い充電電流を供
給するため、及び （ｂ）フルチャージに到達した時に充電を低減し、つい
には停止するために バッテリーの充電状態を監視する或手段を採用している
フィードバック・チャージャー又は閉ループチャージャ
ーと呼ばれる。
給するため、及び （ｂ）フルチャージに到達した時に充電を低減し、つい
には停止するために バッテリーの充電状態を監視する或手段を採用している
フィードバック・チャージャー又は閉ループチャージャ
ーと呼ばれる。
充電されるバッテリーのタイプ及びサイズ、洗練塵及び
他の要因に従って、このチャージャーの設計が変更され
る。このチャージャーは、フィードバックループ構造に
おける充電電流の制御に作用するセル電圧、セル温度、
充電時間又は、温度上昇又は電圧上昇率の如き特定の特
徴のような種々の監視されるバッテリーパラメータを用
いる。
他の要因に従って、このチャージャーの設計が変更され
る。このチャージャーは、フィードバックループ構造に
おける充電電流の制御に作用するセル電圧、セル温度、
充電時間又は、温度上昇又は電圧上昇率の如き特定の特
徴のような種々の監視されるバッテリーパラメータを用
いる。
例えば、米国特許番号第３，５３１，７０６号には、バ
ッテリーのセル温度及びセル電圧に応じて弱充ｉ１Ｒ流
によってフォローされる初期の迅速な充電率をバッテリ
ーに与えるチャージャーが開示されている。
ッテリーのセル温度及びセル電圧に応じて弱充ｉ１Ｒ流
によってフォローされる初期の迅速な充電率をバッテリ
ーに与えるチャージャーが開示されている。
過去に用いられたフィードバック・チャージャーは。
（ａ）オープルセル電位。
（ｂ）過剰電圧の電気化学的要素、及び（ｃ）過剰電圧
の抵抗要素 の合計よりなる全セル電圧を監視していた。
の抵抗要素 の合計よりなる全セル電圧を監視していた。
バッテリーの経年履歴、即ちバッテリーが放電、再充電
、過剰充電、過剰放電又は損傷されて来た回数又は時間
の長さと共にこの電圧が変化する如く、セル過剰電圧の
抵抗要素又はオープンセル電位を含むバッテリーの全電
圧を監視するフィードバック・チャージャーは信頼出来
ない結果を引き起こす。
、過剰充電、過剰放電又は損傷されて来た回数又は時間
の長さと共にこの電圧が変化する如く、セル過剰電圧の
抵抗要素又はオープンセル電位を含むバッテリーの全電
圧を監視するフィードバック・チャージャーは信頼出来
ない結果を引き起こす。
テストされる燃料セル及びバッテリーにおける内部抵抗
自由方法がＪ、ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍＳｏｃ、 Ｖ
ｏｌ、１０７の４８０頁〜８３頁（１９６０）に記載さ
れたに、Ｋｏｒｄｅｃｈ及びＡ、Ｍａｒｋｏによる「バ
ッテリー用正弦波パルステスター」を含む種々の文献に
記載されている。セル内部抵抗に起因するセル過剰電圧
の抵抗要素を無くすというこの方法によ１、上記した如
くオープルセル電位及び過剰電圧の電気化学要素の合計
である電気化学セル電位の計測が可能となる。セルの化
学的タイプに関連し、そのエレメントの電流及び電気化
学的動作をパスするがコンダクタ、電極及び電解液の抵
抗には作用されないセルの内部状態の良い徴候がこの電
気化学セル電位にはある。
自由方法がＪ、ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍＳｏｃ、 Ｖ
ｏｌ、１０７の４８０頁〜８３頁（１９６０）に記載さ
れたに、Ｋｏｒｄｅｃｈ及びＡ、Ｍａｒｋｏによる「バ
ッテリー用正弦波パルステスター」を含む種々の文献に
記載されている。セル内部抵抗に起因するセル過剰電圧
の抵抗要素を無くすというこの方法によ１、上記した如
くオープルセル電位及び過剰電圧の電気化学要素の合計
である電気化学セル電位の計測が可能となる。セルの化
学的タイプに関連し、そのエレメントの電流及び電気化
学的動作をパスするがコンダクタ、電極及び電解液の抵
抗には作用されないセルの内部状態の良い徴候がこの電
気化学セル電位にはある。
信頼出来る内部抵抗自由電位の読みを得るためには、以
下のパラグラフに特徴付られるように、或予備措置がと
られる。
下のパラグラフに特徴付られるように、或予備措置がと
られる。
電流パルスの突然の終了後、或期間の経過後セル電圧は
オープン回路電圧となる。このＭ雑な過渡現象は、８ｉ
々の時定数により特徴付られる。最初で比較的速い過渡
現象は、コンダクタ、電極及び電解液の電気抵抗、キャ
パシタンス及びインダクタンスに関連する電気的過渡現
象である。この時定数は、数マイクロセカンドから数百
マイクロセカンドの範囲にある。電気化学的分極（２１
３度分極、輸送現象、ガス化等）に関連する第２の過渡
現象は、１００〜１０００ミリセカンド又はもつと長い
範囲の時定数を伴って、大変遅いものである。内部抵抗
（ＩＲ）自由電位の適切で簡易な検出のためには、電気
化学的過渡現象が安全に無くなった後で、かつ電気化学
プロセスの平衡状態が変化する時間を持つ前に読みを取
ることが重要である。我々の経験から、適切な遅れは０
．５から１０ｍ５の範囲にあ１、一方最小の「せん光」
セルにとって最適値は約１〜３ ｍ ｓである。
オープン回路電圧となる。このＭ雑な過渡現象は、８ｉ
々の時定数により特徴付られる。最初で比較的速い過渡
現象は、コンダクタ、電極及び電解液の電気抵抗、キャ
パシタンス及びインダクタンスに関連する電気的過渡現
象である。この時定数は、数マイクロセカンドから数百
マイクロセカンドの範囲にある。電気化学的分極（２１
３度分極、輸送現象、ガス化等）に関連する第２の過渡
現象は、１００〜１０００ミリセカンド又はもつと長い
範囲の時定数を伴って、大変遅いものである。内部抵抗
（ＩＲ）自由電位の適切で簡易な検出のためには、電気
化学的過渡現象が安全に無くなった後で、かつ電気化学
プロセスの平衡状態が変化する時間を持つ前に読みを取
ることが重要である。我々の経験から、適切な遅れは０
．５から１０ｍ５の範囲にあ１、一方最小の「せん光」
セルにとって最適値は約１〜３ ｍ ｓである。
突然の遮所後のこの所定の実時間におけるセル電位値を
抽出するがこの実時間の前後におけるセル電位は無視す
る技術によ１、信頼出来る内部自由電位の読みが与えら
れる。
抽出するがこの実時間の前後におけるセル電位は無視す
る技術によ１、信頼出来る内部自由電位の読みが与えら
れる。
この発明の目的は、従来用いられたものより効率的、安
全かつ信顆性のあるフィードバック・チャージャーを製
造することにある。
全かつ信顆性のあるフィードバック・チャージャーを製
造することにある。
この発明の更なる目的は、バッテリーの内部抵抗自由電
気化学的電位からのフィードバックによって制御される
電気特性を伴ったフィードバック・チャージャーを製造
することにある。
気化学的電位からのフィードバックによって制御される
電気特性を伴ったフィードバック・チャージャーを製造
することにある。
［発明の特徴］
電気充ｆｌｉｔ力を再充電可能なバッテリーに供給して
該再充電可能バッテリーを迅速に充電する電気回路、所
定の時間間隔の間繰り返し該再充電可能バッテリーへの
電力充電を遮断することにより該電力充電の該遮断の間
該バッテリーの内部抵抗自由電圧の検出を可能とする電
気回路、内部抵抗自由電圧と所定の基準電圧とを比較す
るコンパレータ回路、及び該内部抵抗自由電圧が鵡所定
の基準電圧を超えた時に該再充電可能パンテリーへの電
力充電を低減して該再充電可能バッテリーの充電率を低
減し、かつ該内部抵抗自由電圧を該所定の基準電圧に保
持する制御回路を含む再充電可能バッテリー充電用チャ
ージャーを提供することがこの発明の一面である。
該再充電可能バッテリーを迅速に充電する電気回路、所
定の時間間隔の間繰り返し該再充電可能バッテリーへの
電力充電を遮断することにより該電力充電の該遮断の間
該バッテリーの内部抵抗自由電圧の検出を可能とする電
気回路、内部抵抗自由電圧と所定の基準電圧とを比較す
るコンパレータ回路、及び該内部抵抗自由電圧が鵡所定
の基準電圧を超えた時に該再充電可能パンテリーへの電
力充電を低減して該再充電可能バッテリーの充電率を低
減し、かつ該内部抵抗自由電圧を該所定の基準電圧に保
持する制御回路を含む再充電可能バッテリー充電用チャ
ージャーを提供することがこの発明の一面である。
所定レベルの直流電流を生成して第１の迅速充電インタ
ーバルの間再充電可能バッテリーを迅速に充電する変圧
整流器、所定の時間間隔の間諜再充電可能バッテリーへ
の該電流供給を遮断することにより該電流の該遮断の間
及び電気過渡減衰後の該バッテリーの内部抵抗自由電圧
の検出を可能とする電気遮断回路、所定基準電圧を発生
する電気回路、該内部抵抗自由電圧と該所定基壁電圧と
を比較する電気的コンパレータ回路、該電気的コンパレ
ータ回路により作動せしめられて該内部抵抗自由電圧が
該所定基準電圧と等しいか又は超えた時にｆｉ２の低減
電力充電インターバルの間該電流を低減して該再充電可
能バッテリーの充電率を低減し、かつ該内部抵抗自由電
圧を該所定基準電圧に保持する電気的＄制御回路を含む
再充電可能バッテリー充電用チャージャーを提供するこ
とがこの発明の他の面である。
ーバルの間再充電可能バッテリーを迅速に充電する変圧
整流器、所定の時間間隔の間諜再充電可能バッテリーへ
の該電流供給を遮断することにより該電流の該遮断の間
及び電気過渡減衰後の該バッテリーの内部抵抗自由電圧
の検出を可能とする電気遮断回路、所定基準電圧を発生
する電気回路、該内部抵抗自由電圧と該所定基壁電圧と
を比較する電気的コンパレータ回路、該電気的コンパレ
ータ回路により作動せしめられて該内部抵抗自由電圧が
該所定基準電圧と等しいか又は超えた時にｆｉ２の低減
電力充電インターバルの間該電流を低減して該再充電可
能バッテリーの充電率を低減し、かつ該内部抵抗自由電
圧を該所定基準電圧に保持する電気的＄制御回路を含む
再充電可能バッテリー充電用チャージャーを提供するこ
とがこの発明の他の面である。
この発明の他の面は、再充電可能バッテリー充ｉｌｔ
ｆｆｉ力を供給して該再充電可能バッテリーを迅速に充
電し、所定時間インターバルの間該再充電可能バッテリ
ーへの充電電力の供給を繰り返し遮断することにより該
充電電力の該遮断の皿内部抵抗自由電圧の検出を可能と
し、該バッテリーの内部抵抗自由電圧と該所定基準電圧
とを比較し、該バッテリーの内部抵抗自由電圧が該所定
基準電圧を埒えた時に該充電電力を低減して該再充電可
能バッテリーの充電率を低減し、かつ該内部抵抗自由電
圧を該所定基準電圧に保持するというステップを含む再
充電可能バッテリー充電方法にある。
ｆｆｉ力を供給して該再充電可能バッテリーを迅速に充
電し、所定時間インターバルの間該再充電可能バッテリ
ーへの充電電力の供給を繰り返し遮断することにより該
充電電力の該遮断の皿内部抵抗自由電圧の検出を可能と
し、該バッテリーの内部抵抗自由電圧と該所定基準電圧
とを比較し、該バッテリーの内部抵抗自由電圧が該所定
基準電圧を埒えた時に該充電電力を低減して該再充電可
能バッテリーの充電率を低減し、かつ該内部抵抗自由電
圧を該所定基準電圧に保持するというステップを含む再
充電可能バッテリー充電方法にある。
この発明の更に他の面は、所定レベルの直流電流を生成
して第１の迅速充電インターバルの間再充電可能バッテ
リーを迅速に充電し、所定の時間間隔の間該再充電可能
バッテリーへの該電流供給を遮断することにより該電流
の該遮断の間該バッテリーの内部抵抗自由電圧の検出を
可能とし、所定基準電圧を発生し、該内部抵抗自由電圧
と該所定基準電圧とを比較し、該内部抵抗自由電圧が該
所定基準電圧を超えた時に第２の充電インターバルの間
該電流を低減して該再充電可能バッテリーの充電率を低
減し、かつ該内部抵抗自由電圧を該所定基準電圧に保持
するというステップを含む再充電可能バッテリー充電方
法にある。
して第１の迅速充電インターバルの間再充電可能バッテ
リーを迅速に充電し、所定の時間間隔の間該再充電可能
バッテリーへの該電流供給を遮断することにより該電流
の該遮断の間該バッテリーの内部抵抗自由電圧の検出を
可能とし、所定基準電圧を発生し、該内部抵抗自由電圧
と該所定基準電圧とを比較し、該内部抵抗自由電圧が該
所定基準電圧を超えた時に第２の充電インターバルの間
該電流を低減して該再充電可能バッテリーの充電率を低
減し、かつ該内部抵抗自由電圧を該所定基準電圧に保持
するというステップを含む再充電可能バッテリー充電方
法にある。
［発明の説明コ
第１図は、バッテリー又はセルが接続される直流電流源
（ＤＣ）を具備するシンプルチャージャーを示す。交流
電流（ＡＣ）が度々電力源として使用されるので、変圧
整流器配置が度々シンプルチャージャー用に利用される
。
（ＤＣ）を具備するシンプルチャージャーを示す。交流
電流（ＡＣ）が度々電力源として使用されるので、変圧
整流器配置が度々シンプルチャージャー用に利用される
。
第２図は、シンプルチャージャーの電圧電流特性を示す
グラフである。例えば、チャージャーの定電流特性がラ
イン１で示され、チャージャーの定電圧特性がライン２
で示され、電流制限特性を伴った定電圧がライン３で示
され、内部抵抗を伴ったテーパチャージャーがライン４
で示される。
グラフである。例えば、チャージャーの定電流特性がラ
イン１で示され、チャージャーの定電圧特性がライン２
で示され、電流制限特性を伴った定電圧がライン３で示
され、内部抵抗を伴ったテーパチャージャーがライン４
で示される。
第３図は、電圧、温度、又は充電時間を監視する従来技
術のフィードバック制御チャージャーを示す。
術のフィードバック制御チャージャーを示す。
第４図は、この発明に従って製造される高速チャージャ
ーを示し、特にそのフィードバックループにおける内部
抵抗自由電気化学的セル電位を利用するフィードバック
・チャージャー２を開示する。このチャージャー２は、
実質的に個々のセルの内部抵抗の変化に左右されずに高
充電率を得ることが出来、そしてフルチャージへの充電
進行状態として充電電流の簡易な低減を行う。
ーを示し、特にそのフィードバックループにおける内部
抵抗自由電気化学的セル電位を利用するフィードバック
・チャージャー２を開示する。このチャージャー２は、
実質的に個々のセルの内部抵抗の変化に左右されずに高
充電率を得ることが出来、そしてフルチャージへの充電
進行状態として充電電流の簡易な低減を行う。
第４図に示されるチャージャー２は、変圧整流器４及び
遮断器６を含む。
遮断器６を含む。
遮断器６は、変圧器４からの電流ｉを定期的に遮断する
。例えば、遮断器６は毎秒１から１２０の周波数におい
て、何分の１ミリセカンドから数ミリセカンドの間の短
期間に電流ｉを遮断する。
。例えば、遮断器６は毎秒１から１２０の周波数におい
て、何分の１ミリセカンドから数ミリセカンドの間の短
期間に電流ｉを遮断する。
この短い遮断の最後で、特に電気的過渡現象が減衰した
後に、セル又はバッテリーの内部抵抗自由（ＩＲ自由）
電位が、適切な値に予め選択される基準電圧８と比較さ
れる。
後に、セル又はバッテリーの内部抵抗自由（ＩＲ自由）
電位が、適切な値に予め選択される基準電圧８と比較さ
れる。
基準電圧８の値は、再充電用に選択されたバッテリーの
タイプに従う。例えば、ニッケル・カドミウムチャージ
ャーの基準電圧はセル当たり１゜４０から１．５０ボル
トに設定され、再充電可能アルカリバッテリーはセル当
たり１．６５から１゜７５ボルト、鉛蓄電池はセル当た
り２．３５から２．５０ボルトである。内部抵抗自由セ
ル電位が電圧基準８の規定値以下である限１、充電はフ
ルレートで続く、内部抵抗自由セル電位が電圧基準８の
規定値に到達すると、閉ループ制御１０及び電流スイッ
チ又はレギュレータ１２の動作を通して、充電電流が徐
々に弱電流に低減され、一方向部抵抗自由セル電位が一
定レベルに保持される。
タイプに従う。例えば、ニッケル・カドミウムチャージ
ャーの基準電圧はセル当たり１゜４０から１．５０ボル
トに設定され、再充電可能アルカリバッテリーはセル当
たり１．６５から１゜７５ボルト、鉛蓄電池はセル当た
り２．３５から２．５０ボルトである。内部抵抗自由セ
ル電位が電圧基準８の規定値以下である限１、充電はフ
ルレートで続く、内部抵抗自由セル電位が電圧基準８の
規定値に到達すると、閉ループ制御１０及び電流スイッ
チ又はレギュレータ１２の動作を通して、充電電流が徐
々に弱電流に低減され、一方向部抵抗自由セル電位が一
定レベルに保持される。
電流スイッチ（即ち、負荷率、パルス幅、パルス率、点
弧角、活性／非活性パルス）によるパルス変調、又は電
流又は電圧レギュレータによるリニア制御を含む種々の
公知の方法の内の一つにより電流制御が達成される。非
常な簡易さがあり。
弧角、活性／非活性パルス）によるパルス変調、又は電
流又は電圧レギュレータによるリニア制御を含む種々の
公知の方法の内の一つにより電流制御が達成される。非
常な簡易さがあり。
かつ全熱損失が低いので、パルス制御は好ましい。
内部バッテリー抵抗による熱消失（バッテリー警告）が
最小になる瞬間にのみ、リニア制御が好ましい。
最小になる瞬間にのみ、リニア制御が好ましい。
電流遮断の短期間の間のみに、内部抵抗自由電位が決定
出来る。連続してフィードバック入力として利用される
ためには、ここでもっと詳しく説明されるホールディン
グ・コンデンサ又はサンプルホールド回路の如き適切な
アナログメモリ装置にＩＲ自由電位は記憶されねばなら
ない、しかるに、充電電流のパルス変調又はリニア制御
による比例！！御の論理的方法が利用され、ここで論理
的決定が内部抵抗自由電位と基準電圧との瞬間的比較に
基づくものである時、このようなアナログメモリ装置は
省略されるであろう。これにより２回路構成は簡素にな
る。従って、内部抵抗自由回路に習慣上使用されるアナ
ログサンプルホールド回路は必要ではなく、上記瞬間的
比較による信号論理値又は信号ビットはフリップフロッ
プ又はラッチのようなメモリに保持される。
出来る。連続してフィードバック入力として利用される
ためには、ここでもっと詳しく説明されるホールディン
グ・コンデンサ又はサンプルホールド回路の如き適切な
アナログメモリ装置にＩＲ自由電位は記憶されねばなら
ない、しかるに、充電電流のパルス変調又はリニア制御
による比例！！御の論理的方法が利用され、ここで論理
的決定が内部抵抗自由電位と基準電圧との瞬間的比較に
基づくものである時、このようなアナログメモリ装置は
省略されるであろう。これにより２回路構成は簡素にな
る。従って、内部抵抗自由回路に習慣上使用されるアナ
ログサンプルホールド回路は必要ではなく、上記瞬間的
比較による信号論理値又は信号ビットはフリップフロッ
プ又はラッチのようなメモリに保持される。
内部抵抗自由電位の決定に必要な電流遮断器６の機能は
、毎秒１２０回の遮断が６０Ｈｚメインの非平滑デュア
ル整流の場合に利用される整流器から生じ、又部品数及
び筏用を最小とする電流スイッチ又はレギュレータ１２
によって行われる。
、毎秒１２０回の遮断が６０Ｈｚメインの非平滑デュア
ル整流の場合に利用される整流器から生じ、又部品数及
び筏用を最小とする電流スイッチ又はレギュレータ１２
によって行われる。
フィルタ電力源又は他のバッテリー（例えば、１２ｖ車
用バツテリーにより動作するせん光セル用チャージャー
）からの直流充電の場合、ｉｆｔ流遮断の時間計測のた
めに空走タイマー回路が利用される。
用バツテリーにより動作するせん光セル用チャージャー
）からの直流充電の場合、ｉｆｔ流遮断の時間計測のた
めに空走タイマー回路が利用される。
種々の装置が電流遮断及び又は電流制御を行うために使
用され、ここでこれらの装置は電力ダーリントン、電力
ＦＥＴ、１１整可能積分電圧レギュレータ、シリコン制
御整流器（ＳＣＲ）及びトライアックを含んでいる。
用され、ここでこれらの装置は電力ダーリントン、電力
ＦＥＴ、１１整可能積分電圧レギュレータ、シリコン制
御整流器（ＳＣＲ）及びトライアックを含んでいる。
ＳＣＲを利用する場合、ＳＣＲ制御の複雑さのために実
際には節約にはならないが、整流も同一の装置によって
行われ、これによりゼロ電流スイッチング又はエツジ（
点弧角）制御によって行われる。
際には節約にはならないが、整流も同一の装置によって
行われ、これによりゼロ電流スイッチング又はエツジ（
点弧角）制御によって行われる。
（特に第４図に関連するが、９５図と関連してもっと詳
しく説明される）ビジュアル・インジケータが利用され
る。このビジュアル・インジケータは発光ダイオード（
ＬＥＤ）の形を有し、回路に含まれる。充電の初期期間
の間、このインジケータは完全にオンするが、カットオ
フ点に達するとせん光が可視ギャップで分離されるため
、結局発光はまれとなる。このように、バッテリーがチ
ャージャーから分離される時に表示が行われる。
しく説明される）ビジュアル・インジケータが利用され
る。このビジュアル・インジケータは発光ダイオード（
ＬＥＤ）の形を有し、回路に含まれる。充電の初期期間
の間、このインジケータは完全にオンするが、カットオ
フ点に達するとせん光が可視ギャップで分離されるため
、結局発光はまれとなる。このように、バッテリーがチ
ャージャーから分離される時に表示が行われる。
発明の種々の実施例を示す第５図から第１１図にて詳胴
な例が示される。
な例が示される。
第５図は発明の一実施例を示す。ＡＣ電力が変圧器ＴＲ
Ｉにより低電圧に変圧され、ブリッジ整流ＤＢＲＩによ
り整流され、コンデンサＣＦにより低リツプル値に平滑
される。並列の１から４個のセルは、直列の抵抗Ｒ３及
びＦＥＴスイッチＦ］を介して接続される。直列抵抗Ｒ
５はチャージャー２の内部抵抗を僅かに増加してテーパ
チャージャータイプ特性を達成する。この配列の便利な
効果は、高充電率を受け入れることが出来る大きなセル
又は低内部抵抗のセルがより高い電流で充電されること
にある（例えば、４個のＣ又はＤサイズのニッケル・カ
ドミニウムセルは］、 ２ Ａの電流を流し、単一のＡ
Ａセルは４Ａを流す）。
Ｉにより低電圧に変圧され、ブリッジ整流ＤＢＲＩによ
り整流され、コンデンサＣＦにより低リツプル値に平滑
される。並列の１から４個のセルは、直列の抵抗Ｒ３及
びＦＥＴスイッチＦ］を介して接続される。直列抵抗Ｒ
５はチャージャー２の内部抵抗を僅かに増加してテーパ
チャージャータイプ特性を達成する。この配列の便利な
効果は、高充電率を受け入れることが出来る大きなセル
又は低内部抵抗のセルがより高い電流で充電されること
にある（例えば、４個のＣ又はＤサイズのニッケル・カ
ドミニウムセルは］、 ２ Ａの電流を流し、単一のＡ
Ａセルは４Ａを流す）。
コンデンサＣ１、電圧レギュレータＶＲＩ及びコンデン
サＣ２にブオローされるＴＲＩの第２の巻線及び整流器
Ｄ］は、制御回路に電力を供給する。
サＣ２にブオローされるＴＲＩの第２の巻線及び整流器
Ｄ］は、制御回路に電力を供給する。
充電の初期期間の間、スイッチＦ１は完全にオンし、短
い遮断の間ＩＲ自由電位の読みを可能とする。タイマー
ＴＭにより供給される（例えば。
い遮断の間ＩＲ自由電位の読みを可能とする。タイマー
ＴＭにより供給される（例えば。
５ミリセカンド毎の）クロックパルスは（例えば。
０．５ミリセカンドの間）電流をｇ所する。遮断層間中
、コンパレータＣＯＭＰＩによりセル内部抵抗ＩＲ自由
電圧ＶＣＦは基準電圧ＶＲＥＦと比較され、この期間の
最後のクロックパルスの立上がりエツジにおいてフリッ
プフロップＦＦＩに供給される。
、コンパレータＣＯＭＰＩによりセル内部抵抗ＩＲ自由
電圧ＶＣＦは基準電圧ＶＲＥＦと比較され、この期間の
最後のクロックパルスの立上がりエツジにおいてフリッ
プフロップＦＦＩに供給される。
電圧Ｖ ｃＦｉｆｉＶ ＲＥＦより少ない限りＦＦＩは
ハイに保た九、スイッチＦｌはりａツク期間毎に作動せ
しめられる。
ハイに保た九、スイッチＦｌはりａツク期間毎に作動せ
しめられる。
ＶｃｐがＶＲＥＦレベルに到達すると、ＧＯＭＰｌがス
トローブ時間で低くな１、第５図に示すようにＦＦＬが
低くなって次のクロック期間の開電流を阻止する。各ク
ロック号イクルにおけるＣＯＭＰｌの動作によ１、正確
な数の活性電流パルスが供給されてＩＲ自由セル電位が
基準値と等しく保持される。フル電流の初期期間におい
てフル充電の８０〜９０％が行われる間、充電は定電圧
ＶＣＦにおいて徐々に減少する電流によりなされる。充
電進行インジケータの初期ソリッドライトが徐々に減少
する負荷率と共に点滅して、バッテリーがチャージャー
からの分離準備が出来ていることが示される。
トローブ時間で低くな１、第５図に示すようにＦＦＬが
低くなって次のクロック期間の開電流を阻止する。各ク
ロック号イクルにおけるＣＯＭＰｌの動作によ１、正確
な数の活性電流パルスが供給されてＩＲ自由セル電位が
基準値と等しく保持される。フル電流の初期期間におい
てフル充電の８０〜９０％が行われる間、充電は定電圧
ＶＣＦにおいて徐々に減少する電流によりなされる。充
電進行インジケータの初期ソリッドライトが徐々に減少
する負荷率と共に点滅して、バッテリーがチャージャー
からの分離準備が出来ていることが示される。
この発明によるチャージャー２の主効果の一つは、セル
が充電可能状態である限り非常に高いレートでバッテリ
ー（セル）を充電し、フルチャージが達成されると充電
が弱められて停止し、これによりガス発生及び発熱の危
険を伴った過剰充電が防止さ九る。電気化学的電位が（
その主要素である）セルの化学構造により決定されるの
で、同一タイプで製造方法が異なるセルは電気化学的セ
ル電位が若干異なるだけだが、充電下又は負荷下のその
端子電圧及びその充電許容能力は異なる内部構造、サイ
ズ、前の寿命、使用又は乱用により大きく異なることが
解る。通常以下の２つの状態がセル又はチャージャーに
とって潜在的に危険であることが拡充テストを通じて決
定される。
が充電可能状態である限り非常に高いレートでバッテリ
ー（セル）を充電し、フルチャージが達成されると充電
が弱められて停止し、これによりガス発生及び発熱の危
険を伴った過剰充電が防止さ九る。電気化学的電位が（
その主要素である）セルの化学構造により決定されるの
で、同一タイプで製造方法が異なるセルは電気化学的セ
ル電位が若干異なるだけだが、充電下又は負荷下のその
端子電圧及びその充電許容能力は異なる内部構造、サイ
ズ、前の寿命、使用又は乱用により大きく異なることが
解る。通常以下の２つの状態がセル又はチャージャーに
とって潜在的に危険であることが拡充テストを通じて決
定される。
（ａ）異なるＮ類のセル用に設計されたチャージャーに
セル（バッテリー）を設置し、又は（ｂ）セルが内的に
短く、又は （ｅ）セルが突発的に反対にチャージャーに設計される
。
セル（バッテリー）を設置し、又は（ｂ）セルが内的に
短く、又は （ｅ）セルが突発的に反対にチャージャーに設計される
。
しばしば異なるタイプのセルは異なる物理的サイズであ
１、簡単に間違うことは出来ないので、上記状１１（ａ
）は製品に良いラベルを施すことにより防止される。状
Ｗｓ（ｂ）はニッケル・カドミニウムセルにおいて比較
的頻繁にある。このため、第５図に示すように安全回路
、短セル検出器が付加される。この回路は、ある状況で
は状ＷＡ（ａ）も検出出来る。
１、簡単に間違うことは出来ないので、上記状１１（ａ
）は製品に良いラベルを施すことにより防止される。状
Ｗｓ（ｂ）はニッケル・カドミニウムセルにおいて比較
的頻繁にある。このため、第５図に示すように安全回路
、短セル検出器が付加される。この回路は、ある状況で
は状ＷＡ（ａ）も検出出来る。
「短セル」又は「低電位」検出器は、カットオフ値の６
０から８０％の間でＩＲ自由電位とプリセット値とを比
較して、セル電位が低い時にＬ ＥＤの如き警告インジ
ケータ又はサウンドアラームをオンする。電位差が十分
大きく、セルが反対である場合、この警告回路は不正確
なバッテリータイブをも検出する。
０から８０％の間でＩＲ自由電位とプリセット値とを比
較して、セル電位が低い時にＬ ＥＤの如き警告インジ
ケータ又はサウンドアラームをオンする。電位差が十分
大きく、セルが反対である場合、この警告回路は不正確
なバッテリータイブをも検出する。
この回路は、バッテリー又は種々のセルにおける短セル
も検出出来る。放電セル電位及び完全充電セル電位間の
広がりを考慮すると、実際には３から４個のセルの直列
接続が限度である。このため５選好がチャージャー設計
に与えられて、全てのセルが並列に充電されるか、又は
２個のセルを直列とした直列−並列接続で充電される。
も検出出来る。放電セル電位及び完全充電セル電位間の
広がりを考慮すると、実際には３から４個のセルの直列
接続が限度である。このため５選好がチャージャー設計
に与えられて、全てのセルが並列に充電されるか、又は
２個のセルを直列とした直列−並列接続で充電される。
第５図のコンパレータＣＯＭＰ２及びフリッププロップ
ＦＦ２が警告回路を構成する。セルはチャージャー上に
一個づつ設置されるので、どのセルが赤の故障セル警告
インジケータを光らせるのか容易に見れる。この回路は
第６図及び第７図には繰り返して示されていないが、勿
論、種々の変形例にも含まれる。
ＦＦ２が警告回路を構成する。セルはチャージャー上に
一個づつ設置されるので、どのセルが赤の故障セル警告
インジケータを光らせるのか容易に見れる。この回路は
第６図及び第７図には繰り返して示されていないが、勿
論、種々の変形例にも含まれる。
あるセル（例えば、ニッケル・カドミニウム又は鉛電池
）長時間の過剰充電に抵抗するよう設計される。この状
態において、それらは初めに低電位表示を行う。しかる
に、セルが健全であれば、警告ライトは充電の最初の１
分間オフされる。この発明によるチャージャーの迅速充
電は通常充電の最初の１分間ニッケル・カドミニウムセ
ルにおけるインターバル・ショートを直す（除く）。も
し低電位状態が最初の１分間を越えて持続すると、その
セルは危険なオーバーヒートをする前にチャージャーか
ら取り除かれるべきである。
）長時間の過剰充電に抵抗するよう設計される。この状
態において、それらは初めに低電位表示を行う。しかる
に、セルが健全であれば、警告ライトは充電の最初の１
分間オフされる。この発明によるチャージャーの迅速充
電は通常充電の最初の１分間ニッケル・カドミニウムセ
ルにおけるインターバル・ショートを直す（除く）。も
し低電位状態が最初の１分間を越えて持続すると、その
セルは危険なオーバーヒートをする前にチャージャーか
ら取り除かれるべきである。
第６図は発明の他の実施例を示す。この場合、ＡＣ電流
はシリコン制御整流器５ＣＲＩ及び５ＣＲ２によって整
流されて、充電されるセルへ平滑されずに供給される。
はシリコン制御整流器５ＣＲＩ及び５ＣＲ２によって整
流されて、充電されるセルへ平滑されずに供給される。
制御回路は第５図に記載するように動作する。
電流パルス間において変圧器ＴＲＩ出力電圧がゼロであ
る時、ＣＯＭＰｌの出力をフリップフロップＦＦＩヘス
トロープするゼロクロス検出器ｃＯＭＰ２によって、回
路が主周波数と同期する。フリップフロップＦＦＩは、
ＳＣＲスイッチ及び充電進行インジケータを制御する。
る時、ＣＯＭＰｌの出力をフリップフロップＦＦＩヘス
トロープするゼロクロス検出器ｃＯＭＰ２によって、回
路が主周波数と同期する。フリップフロップＦＦＩは、
ＳＣＲスイッチ及び充電進行インジケータを制御する。
第５図に記載された前の実施例と同様に、シリコン制御
整流器５ＣＲＩ及び５ＣＲ２は、主周波数の各サイクル
で点弧される。カットオフ電圧に到達すると、ＦＦｌの
出力の減ψ負荷率に従って５ＣＲＩ及び５ｃＲ２の点弧
角は進行的に低減され、充電進行インジケータは点滅す
る。
整流器５ＣＲＩ及び５ＣＲ２は、主周波数の各サイクル
で点弧される。カットオフ電圧に到達すると、ＦＦｌの
出力の減ψ負荷率に従って５ＣＲＩ及び５ｃＲ２の点弧
角は進行的に低減され、充電進行インジケータは点滅す
る。
第６図もデュアルレート充電構成の使用を示す。
特に、整流器Ｄ２及び弱電流充電抵抗ＲＴよりなる弱電
流充電回路は主充電回路と並列に配置される。小セル（
ＡＡからＤ）に約５０〜１００ｍＡの電流を供給出来る
この回路は、より早くフルチャージに到達するための充
電の最終フェーズを援助して、パルス制御のみによって
達成さ九るよりもよりシャープな（低合計弱電流値への
）カットオフを実現する。
流充電回路は主充電回路と並列に配置される。小セル（
ＡＡからＤ）に約５０〜１００ｍＡの電流を供給出来る
この回路は、より早くフルチャージに到達するための充
電の最終フェーズを援助して、パルス制御のみによって
達成さ九るよりもよりシャープな（低合計弱電流値への
）カットオフを実現する。
発明の他の実施例が第７図に示される。この実施例はパ
ルス変調よりも充電電流のリニア制御を採用している。
ルス変調よりも充電電流のリニア制御を採用している。
この場合、エラー機能の論理形態であるフリップフロッ
プＦＦＩの出力はコントローラＡＭＰＩの入力として供
給される。初期フル電流充電の間、フリップフロップＦ
ＦＩは高く、調部アンプＡＭＰｌの出方は完全にオンし
ているダーリントン・トランジスタペアＤＴを駆動する
。
プＦＦＩの出力はコントローラＡＭＰＩの入力として供
給される。初期フル電流充電の間、フリップフロップＦ
ＦＩは高く、調部アンプＡＭＰｌの出方は完全にオンし
ているダーリントン・トランジスタペアＤＴを駆動する
。
ＶＣＦがＶ ＲＥＦと等しく又は超えるように増加する
時、フリップフロップＦＦＩはパルスをミスし始めて、
ＡＭＰＩはＤＴのベースドライブを低下して比例的に充
１を電流を低減し、かつＶＲＥＦと等しいＶＣＦの平衡
を保持する。内部抵抗ＩＲ自由の読みを可能とする定期
的な短い遮断は、ダーリントンＤＴによっても行われる
。クロック波形の低フェースにおいて、ＤＴのベースは
ダイオードＤ２を介して引き下げられ、電流が遮断され
る。高フェースにおいて、Ｄ２はＤＴのベースからクロ
ックラインを分離し、アナログベース・ドライブは非作
動状懲となる。
時、フリップフロップＦＦＩはパルスをミスし始めて、
ＡＭＰＩはＤＴのベースドライブを低下して比例的に充
１を電流を低減し、かつＶＲＥＦと等しいＶＣＦの平衡
を保持する。内部抵抗ＩＲ自由の読みを可能とする定期
的な短い遮断は、ダーリントンＤＴによっても行われる
。クロック波形の低フェースにおいて、ＤＴのベースは
ダイオードＤ２を介して引き下げられ、電流が遮断され
る。高フェースにおいて、Ｄ２はＤＴのベースからクロ
ックラインを分離し、アナログベース・ドライブは非作
動状懲となる。
１８図は発明の他の実施例を示す。更に詳細な第８図は
、軍用シガレットライターに接続するせん光セル（ＡＡ
、Ｃ又はＤ）用チャージャーを示す。スイッチングトラ
ンジスタＴｌ高速ダイオードＤ１及びインダクタＬ１は
カーバッテリー供給ラインから所望のチャージ電流を引
き出す効率的スイッチング・ステップダウン・コンバー
タの主要エレメントである。２０ｋＨｚで走るタイプＴ
Ｌ４９４のパルス幅変調（ＰＷＭ）コントローラは、Ｔ
１のベースに駆動パルスを供給する。電流感知抵抗ＲＳ
は充電さ九たバッテリーのリターンレッドに配置される
。電流感知は、４個の発光ダイオード（Ｌ Ｅ Ｄ ）
からなるライトバーを伴ったビジュアル・インジケータ
を駆動するのに用いられる。電流降下出力を伴った４個
のＣＯＭＰ３〜ＣＯＭＰ６は０．１．０．３及び３Ａで
順次ＬＥ Ｄをオンするため、Ｏ，ＬＡではＬＥＤはオ
ンせず、３Ａで４個のＬＥＤが全てオンする。更に、電
流感知ラインがコントローラＴＬ４９４に接続されて、
最大充電電流が略６Ａに制限される。前の例の如く、電
圧感知ラインがコンパレータＣＯＭ Ｐ ｌ及びＣ：Ｏ
ＭＰ２に接続される。基Ｓ電圧ＶＲＥＦ及び電流制限設
定ｖ＋ｔは、コントローラＴＬ４９４より供給される＋
５■の基準電圧から発生される。前の実施例で述べたよ
うに、コンパレータＣＯＭＰＩ及びフリップフロップＦ
ＦＩは制御機能を備えている。ＦＦＩの出力パルスはフ
ィルタ回路ＲＦ−ＣＦにより平滑され、Ｔ Ｌ ４９４
エラーアンプ入力に接続される。タイプ５５５のタイマ
ーＴＭは、ＴＬ４９４エラーアンプにも接続されるｏｄ
ダイオードＤ２によって３３ミリセカンド毎に３ミリセ
カンドの′ｊ！！断を行う。各電流遮断の最後に、タイ
マー波形の立上りエツジはＣＯＭＰｌ及びＣ：ＯＭＰ２
の出力を７リツプフロツプＦＦ１及びＦＦ２にストロー
ブする。前の実施例で説明した如く、ＣＯＭＰ２及びＦ
Ｆ２には故障セル又は低電圧警告が含まれる。
、軍用シガレットライターに接続するせん光セル（ＡＡ
、Ｃ又はＤ）用チャージャーを示す。スイッチングトラ
ンジスタＴｌ高速ダイオードＤ１及びインダクタＬ１は
カーバッテリー供給ラインから所望のチャージ電流を引
き出す効率的スイッチング・ステップダウン・コンバー
タの主要エレメントである。２０ｋＨｚで走るタイプＴ
Ｌ４９４のパルス幅変調（ＰＷＭ）コントローラは、Ｔ
１のベースに駆動パルスを供給する。電流感知抵抗ＲＳ
は充電さ九たバッテリーのリターンレッドに配置される
。電流感知は、４個の発光ダイオード（Ｌ Ｅ Ｄ ）
からなるライトバーを伴ったビジュアル・インジケータ
を駆動するのに用いられる。電流降下出力を伴った４個
のＣＯＭＰ３〜ＣＯＭＰ６は０．１．０．３及び３Ａで
順次ＬＥ Ｄをオンするため、Ｏ，ＬＡではＬＥＤはオ
ンせず、３Ａで４個のＬＥＤが全てオンする。更に、電
流感知ラインがコントローラＴＬ４９４に接続されて、
最大充電電流が略６Ａに制限される。前の例の如く、電
圧感知ラインがコンパレータＣＯＭ Ｐ ｌ及びＣ：Ｏ
ＭＰ２に接続される。基Ｓ電圧ＶＲＥＦ及び電流制限設
定ｖ＋ｔは、コントローラＴＬ４９４より供給される＋
５■の基準電圧から発生される。前の実施例で述べたよ
うに、コンパレータＣＯＭＰＩ及びフリップフロップＦ
ＦＩは制御機能を備えている。ＦＦＩの出力パルスはフ
ィルタ回路ＲＦ−ＣＦにより平滑され、Ｔ Ｌ ４９４
エラーアンプ入力に接続される。タイプ５５５のタイマ
ーＴＭは、ＴＬ４９４エラーアンプにも接続されるｏｄ
ダイオードＤ２によって３３ミリセカンド毎に３ミリセ
カンドの′ｊ！！断を行う。各電流遮断の最後に、タイ
マー波形の立上りエツジはＣＯＭＰｌ及びＣ：ＯＭＰ２
の出力を７リツプフロツプＦＦ１及びＦＦ２にストロー
ブする。前の実施例で説明した如く、ＣＯＭＰ２及びＦ
Ｆ２には故障セル又は低電圧警告が含まれる。
１９図は、特に以下に説明する如く一種の熱暴走防止回
路を含むＮｉ−Ｃｄセルを充電するのに適した発明の他
の実施例である。
路を含むＮｉ−Ｃｄセルを充電するのに適した発明の他
の実施例である。
セル電圧のネガティブ温度効率によるニッケル・カドミ
ニウムバッテリーは、一定電圧で充電された時に「熱暴
走」状態を示すことで知られている。この状篤は、高い
バッテリー温度で連続的、かつ危険に高充電電流が完全
に充電されたバフテリーに流れ込むことに特徴付られる
。
ニウムバッテリーは、一定電圧で充電された時に「熱暴
走」状態を示すことで知られている。この状篤は、高い
バッテリー温度で連続的、かつ危険に高充電電流が完全
に充電されたバフテリーに流れ込むことに特徴付られる
。
この事態を防止するオプショナル回路が３つの形態で設
計及びテストされている。
計及びテストされている。
（ａ）遮断タイマー回路。最も簡易には、統合バイナリ
−カウンター（周波数デバイダ−）が。
−カウンター（周波数デバイダ−）が。
例えば３０分オンして３０分オフするように充電サイク
ルを遮断するのに用いられる。ライン周波数（Ａ Ｃ′
ｊｒＬ力の場合）又はインターナルクロック（ＤＣｉｔ
力の場合）デバイダ−の入力に供給される。充電を開始
するために、周波数デバイダ−はパワーアップ又はスタ
ートボタンによってリセットされる。充電は通常最初の
オン期間中に達成されるが、発生された熱がオフサイク
ル中に消散するようにバッテリーは不定に（即ち、ユー
ザーが忘れた時に）チャージャーに残され、続くオンサ
イクルではチャージャーは弱電流充電をするのみである
。その代わ１、チャージャーは最初のオンサイクルの完
了後オフ状態を保つよう構成される。
ルを遮断するのに用いられる。ライン周波数（Ａ Ｃ′
ｊｒＬ力の場合）又はインターナルクロック（ＤＣｉｔ
力の場合）デバイダ−の入力に供給される。充電を開始
するために、周波数デバイダ−はパワーアップ又はスタ
ートボタンによってリセットされる。充電は通常最初の
オン期間中に達成されるが、発生された熱がオフサイク
ル中に消散するようにバッテリーは不定に（即ち、ユー
ザーが忘れた時に）チャージャーに残され、続くオンサ
イクルではチャージャーは弱電流充電をするのみである
。その代わ１、チャージャーは最初のオンサイクルの完
了後オフ状態を保つよう構成される。
（ｂ）ワンウェイ・コントローラ。充電サイクルの間、
充電が進むにつれてフル値から静電流へ充電電流は徐々
に減少する。バッテリー温度の上昇の結果低下する電気
化学的電位に応じてコントローラが充電電流を増加させ
ると、熱暴走が起こる。もしコントローラが充電電流を
減少させるのみで、増加させることが出来ないならば、
これは防止出来る。このコントローラは多くの方面に利
用され、その内の一つがここに記載される。長時間（即
ち、数時間、数日）の量制御電圧は一定に保たれなけれ
ばならないので、積分回路、即ちカウンタ及びデジタル
−アナログ変換器、はまたこの機能用に用いられる。前
記実施例で記載されたフリップフロップＦＦＩはロウと
なる（これは充電電流の減少を意味する）時、充電電流
が十分に低減されるまでＦＦＩはカウンタを次のクロッ
クパルスに進ませることが出来る。フル充電電流を設定
するために、カウンタはパワーアップ又はスタートボタ
ンによりクリアされる。部分的又は完全に充電されたバ
ッテリーの場合、コントローラは必要な限り敏速に１１
流を低減するので、繰り返しスタートボタンを押すこと
には危険は無い。
充電が進むにつれてフル値から静電流へ充電電流は徐々
に減少する。バッテリー温度の上昇の結果低下する電気
化学的電位に応じてコントローラが充電電流を増加させ
ると、熱暴走が起こる。もしコントローラが充電電流を
減少させるのみで、増加させることが出来ないならば、
これは防止出来る。このコントローラは多くの方面に利
用され、その内の一つがここに記載される。長時間（即
ち、数時間、数日）の量制御電圧は一定に保たれなけれ
ばならないので、積分回路、即ちカウンタ及びデジタル
−アナログ変換器、はまたこの機能用に用いられる。前
記実施例で記載されたフリップフロップＦＦＩはロウと
なる（これは充電電流の減少を意味する）時、充電電流
が十分に低減されるまでＦＦＩはカウンタを次のクロッ
クパルスに進ませることが出来る。フル充電電流を設定
するために、カウンタはパワーアップ又はスタートボタ
ンによりクリアされる。部分的又は完全に充電されたバ
ッテリーの場合、コントローラは必要な限り敏速に１１
流を低減するので、繰り返しスタートボタンを押すこと
には危険は無い。
（ｃ）可変Ｖ ＲＥ Ｆａ高速充電に使用されるＶＲＥ
Ｆ値は、バッテリーに、０．２から０．５Ｃ（ここで、
アンペア時間のバッテリー容量に等しいアンペアの電流
としてＩＣ充電率が定義される）の高最終充電電流を引
き起こし、これにより熱の発生及び熱暴走を引き起こす
。通常、最終充電電流は０、ＩＣレートより低い弱電流
に低減される。従って、約１００の充電率を設定開始す
る高ＶＲＥＦの充電容量を持つ回路が設置される。電流
が１から２Ｃ以下に降下する時、ＶＲＥＦ値は徐々に又
は段々に低減されて、最終充電電流が０．０５Ｃ以下と
なるよう設定されるこの低いＶＲＥＦで残りの充電が行
われる。
Ｆ値は、バッテリーに、０．２から０．５Ｃ（ここで、
アンペア時間のバッテリー容量に等しいアンペアの電流
としてＩＣ充電率が定義される）の高最終充電電流を引
き起こし、これにより熱の発生及び熱暴走を引き起こす
。通常、最終充電電流は０、ＩＣレートより低い弱電流
に低減される。従って、約１００の充電率を設定開始す
る高ＶＲＥＦの充電容量を持つ回路が設置される。電流
が１から２Ｃ以下に降下する時、ＶＲＥＦ値は徐々に又
は段々に低減されて、最終充電電流が０．０５Ｃ以下と
なるよう設定されるこの低いＶＲＥＦで残りの充電が行
われる。
第９図による高速充電では、２次スプリットを伴った変
圧器ＴＲＩ、シリコン制御回路５ＣＲＩ及び５ＣＲ２、
チョークＬ１及びコンデンサＣＨを伴ったラジオ雑音防
止回路、ビジュアル電流インジケータＡ１、及びＡＡ、
Ｃ又はＤサイズの２個から４個のセルを充電するレセプ
タクルによって、１１７ＶＡＣメインから充１ｔｔｆｃ
流が発生する。
圧器ＴＲＩ、シリコン制御回路５ＣＲＩ及び５ＣＲ２、
チョークＬ１及びコンデンサＣＨを伴ったラジオ雑音防
止回路、ビジュアル電流インジケータＡ１、及びＡＡ、
Ｃ又はＤサイズの２個から４個のセルを充電するレセプ
タクルによって、１１７ＶＡＣメインから充１ｔｔｆｃ
流が発生する。
変圧器、整流器、チョーク及びアンペアメータの内部抵
抗により充電電流がフル点弧角で約５Ａとなるよう部品
は選択される。コンデンサＣＤ、ダイオードＤ１．Ｄ３
及び補助フィルタコンデンサよりなる電圧ダブラ−によ
り補助されるタイプ７８Ｌ１２の電圧レギュレータは、
積分回路及び電圧基準ＶＲＥＦへ調整された＋１２ＶＤ
Ｃを供給する。
抗により充電電流がフル点弧角で約５Ａとなるよう部品
は選択される。コンデンサＣＤ、ダイオードＤ１．Ｄ３
及び補助フィルタコンデンサよりなる電圧ダブラ−によ
り補助されるタイプ７８Ｌ１２の電圧レギュレータは、
積分回路及び電圧基準ＶＲＥＦへ調整された＋１２ＶＤ
Ｃを供給する。
電圧感知ラインがコンパレータＣＯＭＰＩ及びＣＯＭＰ
２に接続される。この発明の前の実施例で説明したよう
に、Ｃ：ＯＭＰｌ及びＦＦＩは充電制御機能を果たす。
２に接続される。この発明の前の実施例で説明したよう
に、Ｃ：ＯＭＰｌ及びＦＦＩは充電制御機能を果たす。
ＦＦＩの出力はフィルタＲＦ−ＣＦによって平滑（平均
化）される。この結果生じる電圧は、トランジスタＴ１
．Ｔ２及びその付属部品によってＳＣＲ１及び５ＣＲ２
の点弧角を比例制御する。
化）される。この結果生じる電圧は、トランジスタＴ１
．Ｔ２及びその付属部品によってＳＣＲ１及び５ＣＲ２
の点弧角を比例制御する。
ゼロクロス検出器ＣＯＭＰ３は、メイン正弦波と同期す
る６０Ｈｚ方形波を供給する。ＦＦＩ及びＦＦ’２のク
ロック入力に供給されるこの方形波の立上りエツジは、
６第２の充電パルス終了後充電パルス、数１．５ｍｓ間
ストローブ機能を果たす。
る６０Ｈｚ方形波を供給する。ＦＦＩ及びＦＦ’２のク
ロック入力に供給されるこの方形波の立上りエツジは、
６第２の充電パルス終了後充電パルス、数１．５ｍｓ間
ストローブ機能を果たす。
故障セル警告回路ＧＯＭＰ２−ＦＦ２は、前記と同一で
ある。ＣＯＭＰ３の６０Ｈｚ出力は、タイマータイプの
熱暴走防止回路を構成する１８段バイナリカウンターの
クロック入力にも供給される。スタート後３６分間、出
力Ｑ１８はハイとな１、第一に５ＣＲＩ及び５ＣＲ２を
完全にオフするロー状態でフリッププロップＦＦＩをリ
セット及びホールドし、第二にダイオードＤ４を介して
カウンターＣＮの入力を禁止してこれにより高速充電サ
イクルを終了させるという２つの効果が得られる。充電
サイクルは、（チャージャーをグリッドに接続する）パ
ワーアップによりカウンターＣＮをリセットするか、又
はスタート・ブツシュボタンを押すことにより初期化さ
れる。高速充電の終了後、バッテリーがチャージャーか
ら分離されるまで、５０ｍＡのメンテナンス弱電流充電
がダイオードＤ２及び抵抗ＲＴを介して行われる。
ある。ＣＯＭＰ３の６０Ｈｚ出力は、タイマータイプの
熱暴走防止回路を構成する１８段バイナリカウンターの
クロック入力にも供給される。スタート後３６分間、出
力Ｑ１８はハイとな１、第一に５ＣＲＩ及び５ＣＲ２を
完全にオフするロー状態でフリッププロップＦＦＩをリ
セット及びホールドし、第二にダイオードＤ４を介して
カウンターＣＮの入力を禁止してこれにより高速充電サ
イクルを終了させるという２つの効果が得られる。充電
サイクルは、（チャージャーをグリッドに接続する）パ
ワーアップによりカウンターＣＮをリセットするか、又
はスタート・ブツシュボタンを押すことにより初期化さ
れる。高速充電の終了後、バッテリーがチャージャーか
ら分離されるまで、５０ｍＡのメンテナンス弱電流充電
がダイオードＤ２及び抵抗ＲＴを介して行われる。
このチャージャーには、繰り返しスタートボタンを押す
ことによる危険は無い。充電されたバッテリーに新たな
高速充電サイクルが始まる時に、電流率はＩＲ自由電位
制御回路の動作により高速に弱電流に降下して、サイク
ルは感知出来る熱が発生する前に３６分間で再度終了す
る。
ことによる危険は無い。充電されたバッテリーに新たな
高速充電サイクルが始まる時に、電流率はＩＲ自由電位
制御回路の動作により高速に弱電流に降下して、サイク
ルは感知出来る熱が発生する前に３６分間で再度終了す
る。
一方、ダイオードＤ４の削除によ１、チャージャーは３
６分間の中断を挟む３６分間の充電サイクルを繰り返す
。このことも効率的に熱暴走を防止し１次のサイクルで
チャージャーに残されたバッテリーの充電を終了するの
で、弱電流充電回路Ｄ２−ＲＴち削除される。
６分間の中断を挟む３６分間の充電サイクルを繰り返す
。このことも効率的に熱暴走を防止し１次のサイクルで
チャージャーに残されたバッテリーの充電を終了するの
で、弱電流充電回路Ｄ２−ＲＴち削除される。
４個のＣ又はＤセルを充電するのに必要な最長充電期間
さえも含むように、３６分期間が任意に選択されて来た
。ここでは、バッテリーをチャージャーに残す必要は無
い。電流インジケータが充電電流の重要な減衰を示すと
すぐにそれらは取り除くことが出来１部分的充電が望ま
れるまたはそれで十分な場合は、それらは更に早く取り
除くことが出来る。
さえも含むように、３６分期間が任意に選択されて来た
。ここでは、バッテリーをチャージャーに残す必要は無
い。電流インジケータが充電電流の重要な減衰を示すと
すぐにそれらは取り除くことが出来１部分的充電が望ま
れるまたはそれで十分な場合は、それらは更に早く取り
除くことが出来る。
第１０図は、以前にワンウェイ・コントローラとして記
載された熱暴走防止回路の他の実施例を示す、この場合
、ＩＲ自由電位制御機能はアナログ・サンプルホールド
回路Ｓ／Ｈ及びコンパレータＣＯＭＰによって行われる
。Ｓ／Ｈ回路のサンプリングは、例えば第７図又は第８
図に示されるタイマーからのストローブパルスによって
制御される。Ｓ／Ｈ回路は、ストローブが高く充電電流
がオンする時にホールドモードとな１、電流が遮断され
る時にサンプルモードとなる。過渡現象を避ける・最良
の結果として、充電電流が遮断さ九た後にストローブは
約１ｍｓ低レベルとな１、電流遮断が終わる時にハイレ
ベルとなる。ＩＲ自由電位はＳ ／ Ｈの出力で連続的
に得られ、ＣＯＭＰ入力に供給される。他のＣＯＭＰ入
力はＶＲＥＦに接続される。初期には、チャージャーは
フル電流で作動する。バイナリカウンタＣＮの全出力は
ハイレベルで、（簡易な７ビツトのデジタル−アナログ
コンバータを示す）カウンタに接続される抵抗ネットワ
ークのＤ／Ａ出力はその高値にある。この電圧がエラー
アンプＡＭＰに供給される。充電電流制御をリニアにす
るために、電流感知フィードバックがＡＭＰの他の入力
として用いられ、その出力が電力段を駆動する。ＩＲ自
由電位がＶＲＥＦを超える時、ＣＯＭＰはハイレベルと
なりＣＮのクロックイネーブル入力ＣＥＩを上げる。ク
ロツクパルスは、Ｄ／Ａ出力電圧、従って充電電流を低
下することによ１、ＶＲＥＦと等しいＩＲ自由電位を維
持するのに必要な度合までカウンタを進める。
載された熱暴走防止回路の他の実施例を示す、この場合
、ＩＲ自由電位制御機能はアナログ・サンプルホールド
回路Ｓ／Ｈ及びコンパレータＣＯＭＰによって行われる
。Ｓ／Ｈ回路のサンプリングは、例えば第７図又は第８
図に示されるタイマーからのストローブパルスによって
制御される。Ｓ／Ｈ回路は、ストローブが高く充電電流
がオンする時にホールドモードとな１、電流が遮断され
る時にサンプルモードとなる。過渡現象を避ける・最良
の結果として、充電電流が遮断さ九た後にストローブは
約１ｍｓ低レベルとな１、電流遮断が終わる時にハイレ
ベルとなる。ＩＲ自由電位はＳ ／ Ｈの出力で連続的
に得られ、ＣＯＭＰ入力に供給される。他のＣＯＭＰ入
力はＶＲＥＦに接続される。初期には、チャージャーは
フル電流で作動する。バイナリカウンタＣＮの全出力は
ハイレベルで、（簡易な７ビツトのデジタル−アナログ
コンバータを示す）カウンタに接続される抵抗ネットワ
ークのＤ／Ａ出力はその高値にある。この電圧がエラー
アンプＡＭＰに供給される。充電電流制御をリニアにす
るために、電流感知フィードバックがＡＭＰの他の入力
として用いられ、その出力が電力段を駆動する。ＩＲ自
由電位がＶＲＥＦを超える時、ＣＯＭＰはハイレベルと
なりＣＮのクロックイネーブル入力ＣＥＩを上げる。ク
ロツクパルスは、Ｄ／Ａ出力電圧、従って充電電流を低
下することによ１、ＶＲＥＦと等しいＩＲ自由電位を維
持するのに必要な度合までカウンタを進める。
自動フィードバック動作による充ｆｔｔ流の増加用メカ
ニズムは無く、充電電流が弱電流まで低減される時Ｄ／
Ａコンバータはドリフト自由安定出力を維持し、これに
より起こり得る熱暴走を防止する。どのような理由であ
れカウンタは最後まで作動しなければならないので、イ
ンターロックが具備される。この場合、出力／Ｑ１．４
はローレベルとな１、ダイオードＤ２の手段により充電
電流を完全に禁止し、カウンタ・イネーブル入力ＣＥ２
を引き下げる。パワーアップ又はスタートボタンを押す
ことによりリセットされるカウンタにより充電サイクル
が初期化さ九る。
ニズムは無く、充電電流が弱電流まで低減される時Ｄ／
Ａコンバータはドリフト自由安定出力を維持し、これに
より起こり得る熱暴走を防止する。どのような理由であ
れカウンタは最後まで作動しなければならないので、イ
ンターロックが具備される。この場合、出力／Ｑ１．４
はローレベルとな１、ダイオードＤ２の手段により充電
電流を完全に禁止し、カウンタ・イネーブル入力ＣＥ２
を引き下げる。パワーアップ又はスタートボタンを押す
ことによりリセットされるカウンタにより充電サイクル
が初期化さ九る。
ここで示される全ての実施例において、最後の例に示す
如く、コンパレータ及びフリッププロップ（ｃＯＭＰＩ
及びＦＦＩ）の組合せ又はサンプルホールド回路及びコ
ンパレータ（Ｓ／Ｈ及びＣＯＭＰ）の組合せのどちらか
によってＩＲ自由な位制御機能が行われる。ハードウェ
アに左右されない非常に正確なサンプリング及び制御が
得られ、かつＳ ／ Ｈ回路に比べて低価格の部品でも
信頼し得る従来に無いコンパレータ及びフリッププロッ
プの組合せを選ぶ。
如く、コンパレータ及びフリッププロップ（ｃＯＭＰＩ
及びＦＦＩ）の組合せ又はサンプルホールド回路及びコ
ンパレータ（Ｓ／Ｈ及びＣＯＭＰ）の組合せのどちらか
によってＩＲ自由な位制御機能が行われる。ハードウェ
アに左右されない非常に正確なサンプリング及び制御が
得られ、かつＳ ／ Ｈ回路に比べて低価格の部品でも
信頼し得る従来に無いコンパレータ及びフリッププロッ
プの組合せを選ぶ。
第１１図は、前記に関連する第３の方法によるＮｊ−Ｃ
ｄセル用の熱暴走防止回路を示す。この実施例において
、Ｖ ＲｃＦは、抵抗Ｒ１，Ｒ３及びポテンショメータ
Ｒ２によってＶｃから発生される。
ｄセル用の熱暴走防止回路を示す。この実施例において
、Ｖ ＲｃＦは、抵抗Ｒ１，Ｒ３及びポテンショメータ
Ｒ２によってＶｃから発生される。
抵抗Ｒ３は、接地電位及びＶｃ間を略振動出来るアンプ
ＡＭＰの出力に接続されてお１、抵抗値は。
ＡＭＰの出力に接続されてお１、抵抗値は。
ＶＲＥＦの高値からＡＭＰの高出力骨られるよう例えば
１．４５及び１．５Ｖ／セル間とされ、例えば０．０５
から０．ＩＶ／セル低下されるＶＲＥＦの値からＡＭＰ
の低出力得ら九るように選択される。
１．４５及び１．５Ｖ／セル間とされ、例えば０．０５
から０．ＩＶ／セル低下されるＶＲＥＦの値からＡＭＰ
の低出力得ら九るように選択される。
抵抗（Ｉｆｆ Ｒ４、Ｒ５は、アンプＡＭＰの入力が充
電時バッテリーのＩＣ充電率通りで平衡となるように選
択される。実質的に放電されたセルがチャージャーに設
置される時、充電電流は、ＶＩＩＥＦが低く設定されて
いても素早＜ＩＣレートを超える。これによ１、ｖ５ε
Ｆが高値に上げられ、５〜１５Ｇでの高速充電が行われ
る。バッテリーが略フルに充電されて、充電電流が略Ｉ
Ｃのプリセットリミットから降下する時、ｖｌｌ［：Ｆ
は低値に徐々に低減されるため、０．０１〜０．０５Ｃ
の充電終了電流には熱暴走の危険が無い。
電時バッテリーのＩＣ充電率通りで平衡となるように選
択される。実質的に放電されたセルがチャージャーに設
置される時、充電電流は、ＶＩＩＥＦが低く設定されて
いても素早＜ＩＣレートを超える。これによ１、ｖ５ε
Ｆが高値に上げられ、５〜１５Ｇでの高速充電が行われ
る。バッテリーが略フルに充電されて、充電電流が略Ｉ
Ｃのプリセットリミットから降下する時、ｖｌｌ［：Ｆ
は低値に徐々に低減されるため、０．０１〜０．０５Ｃ
の充電終了電流には熱暴走の危険が無い。
一方、ステップにおけるＶＲＥＦの過渡現象を引き起こ
すアンプＡＭＰの代わりにコンパレータ（又は、一連の
コンパレータ）を採用しても良い。
すアンプＡＭＰの代わりにコンパレータ（又は、一連の
コンパレータ）を採用しても良い。
第１２図は、従来技術のチャージャーとこのチャージャ
ーとの充電プロセスを比較してここに記載された発明の
理解を助けるグラフである。
ーとの充電プロセスを比較してここに記載された発明の
理解を助けるグラフである。
完全放電バッテリー（充電のＯ％状態がグラフの左サイ
ドに示される）は、高レートでの充電を容認出来る。充
電が進むにつれて、以前放電状態にあるチャージキャリ
アは枯渇され、バッテリーにおけるその濃度は低減され
、更なる充電を容認するバッテリー能力も低減される。
ドに示される）は、高レートでの充電を容認出来る。充
電が進むにつれて、以前放電状態にあるチャージキャリ
アは枯渇され、バッテリーにおけるその濃度は低減され
、更なる充電を容認するバッテリー能力も低減される。
この結果、全てのキャリアは充電状態とされ、フルチャ
ージ（充電の１００％状態がグラフの右サイドに示され
る）に到達する。（部分的に実線と重なっている）点線
は理想最高充電率を示し、バッテリーは与えられた充電
状態を容認できる。
ージ（充電の１００％状態がグラフの右サイドに示され
る）に到達する。（部分的に実線と重なっている）点線
は理想最高充電率を示し、バッテリーは与えられた充電
状態を容認できる。
完全に充電されたバッテリーは更なる充電を受けること
が出来ず、充電電流が連続して（過剰充電）バッテリー
を通過するためには、更に充電状態を改善することが出
来ない。過剰充電は内部ガス化及びバッテリーの熱発生
を引き起こし、これによりバッテリーはダメージを被っ
たり破壊されたりする。しかるに、過剰充電状態に対し
てはバッテリーは完全に充電する必要は無い。通過電流
がバッテリーの許容電流を超える時はいつでも。
が出来ず、充電電流が連続して（過剰充電）バッテリー
を通過するためには、更に充電状態を改善することが出
来ない。過剰充電は内部ガス化及びバッテリーの熱発生
を引き起こし、これによりバッテリーはダメージを被っ
たり破壊されたりする。しかるに、過剰充電状態に対し
てはバッテリーは完全に充電する必要は無い。通過電流
がバッテリーの許容電流を超える時はいつでも。
バッテリーは過剰充電される。このため、上部エリア及
び点線及び実線カーブの右側は過剰充電区域である。同
様に、バッテリーが許容出来るよりも少ない電流の区域
を、点線及び実線カーブの下側に示される充電不足区域
と呼ぶ。
び点線及び実線カーブの右側は過剰充電区域である。同
様に、バッテリーが許容出来るよりも少ない電流の区域
を、点線及び実線カーブの下側に示される充電不足区域
と呼ぶ。
従来技術チャージャーは共通して一つの特性を有する。
即ち、それらは初期にはバッテリーを充電不足とするが
、最後には過剰充電とする。その結果は、バッテリーの
寿命に影習を及ぼす最適充電状態よりも少なく、長い充
電時間となる。
、最後には過剰充電とする。その結果は、バッテリーの
寿命に影習を及ぼす最適充電状態よりも少なく、長い充
電時間となる。
連続低電流チャージャーにおいて、充電率は、バッテリ
ーが何日もチャージャーに忘れられない限りバッテリー
を破壊したり非常に損傷したり出来ないＣ／１０−Ｃ／
１６（「オーバーナイト」チャージャー）の値に通常設
定される。
ーが何日もチャージャーに忘れられない限りバッテリー
を破壊したり非常に損傷したり出来ないＣ／１０−Ｃ／
１６（「オーバーナイト」チャージャー）の値に通常設
定される。
定電圧チャージャー及び「テーパ」チャージャーは、高
初期充電率を伴い、弱電流充電に終えるプロファイルを
達成する。両者のバッテリーの電機化学的及び内部抵抗
分極によりその結果は異なる。
初期充電率を伴い、弱電流充電に終えるプロファイルを
達成する。両者のバッテリーの電機化学的及び内部抵抗
分極によりその結果は異なる。
時間チャージャーにおいて、高いレート（１〜２Ｃ）で
の定電流充電が利用され、タイマーはチャージャーを終
了させ、これにより延長過剰充電を防止する。バッテリ
ーは、部分的又は完全に充電されて終わる。バッテリー
は十分に高速の充電を許容出来るものではなく、過剰電
流は熱及びガスを発生する乱用状態を示すので、過剰充
電の期間でさえもフルチャージを保証するものではない
ことは興味深い。他の時間サイクルを通して充電された
バッテリーを設置することは危険である。
の定電流充電が利用され、タイマーはチャージャーを終
了させ、これにより延長過剰充電を防止する。バッテリ
ーは、部分的又は完全に充電されて終わる。バッテリー
は十分に高速の充電を許容出来るものではなく、過剰電
流は熱及びガスを発生する乱用状態を示すので、過剰充
電の期間でさえもフルチャージを保証するものではない
ことは興味深い。他の時間サイクルを通して充電された
バッテリーを設置することは危険である。
電圧ピーク又はデルタ−Ｖ方法（Ｎｉ−Ｃｄバッテリー
のみ）チャージャーは、１〜３Ｃレートで定電流充電を
再度利用する。充電電流がバッテリーの充電許容能力を
飽和する時（第１２図において、カーブの交差部分で示
される）、バッテリー１圧は上昇する。その後、ｆ＠Ｌ
、い過剰充電が始まると、セル電圧のネガティブ温度効
率によりバッテリーはウオームアツプし、セル電圧は再
び降下する。このピークが検出される時、充電は終了す
る。繰り返し実質的に過剰充電領域に入ること及び上昇
した温度のため、この方法はバッテリーにとって若干乱
用である。充電されたセル、又は異なった充電状態又は
異なった質のセルの組合せによりこれらのチャージャー
のいくつかは暴走状態となる。
のみ）チャージャーは、１〜３Ｃレートで定電流充電を
再度利用する。充電電流がバッテリーの充電許容能力を
飽和する時（第１２図において、カーブの交差部分で示
される）、バッテリー１圧は上昇する。その後、ｆ＠Ｌ
、い過剰充電が始まると、セル電圧のネガティブ温度効
率によりバッテリーはウオームアツプし、セル電圧は再
び降下する。このピークが検出される時、充電は終了す
る。繰り返し実質的に過剰充電領域に入ること及び上昇
した温度のため、この方法はバッテリーにとって若干乱
用である。充電されたセル、又は異なった充電状態又は
異なった質のセルの組合せによりこれらのチャージャー
のいくつかは暴走状態となる。
米国特許第３，５３１，７０６号及び米国特許第３，５
７６．４８７号に開示された従来技術のパルス技術は、
迅速ではあるが特定されていないレートでの定電流充電
技術を使用し、かつ充電パルス間のセル電圧を感知する
パルス技術を使用することによ１、定電流充電カーブと
第１２図に示されたカーブとの交差部分の近辺を決定す
る。米国特許第３，５３１，７０６号及び第３，５７６
゜４８７号に記載された従来技術装置は５両者とも交差
部分の近辺が感知される時に迅速充電を終了して電流を
トリクルにカットする。両方法は、部分的な充電状態で
の迅速充電をカットオフし、弱電流による充電に長時間
かかる。
７６．４８７号に開示された従来技術のパルス技術は、
迅速ではあるが特定されていないレートでの定電流充電
技術を使用し、かつ充電パルス間のセル電圧を感知する
パルス技術を使用することによ１、定電流充電カーブと
第１２図に示されたカーブとの交差部分の近辺を決定す
る。米国特許第３，５３１，７０６号及び第３，５７６
゜４８７号に記載された従来技術装置は５両者とも交差
部分の近辺が感知される時に迅速充電を終了して電流を
トリクルにカットする。両方法は、部分的な充電状態で
の迅速充電をカットオフし、弱電流による充電に長時間
かかる。
理想的な仮想チャージャーは第１２図において実線と部
分的に重なる点線カーブによって設定されるプロファイ
ルを正確にフォローシ、電流をバッテリーの充電許容能
力と一致するよう調整し。
分的に重なる点線カーブによって設定されるプロファイ
ルを正確にフォローシ、電流をバッテリーの充電許容能
力と一致するよう調整し。
充電の１００％状態が達成される時正確にゼロ電流で充
電を終了する。これによ１、可能＆可充電時間、最小消
散熱量（内部抵抗損失のみで、過剰充電による熱が無い
）及び最高効率が達成される。
電を終了する。これによ１、可能＆可充電時間、最小消
散熱量（内部抵抗損失のみで、過剰充電による熱が無い
）及び最高効率が達成される。
ここで記載されたチャージャーは非常に理想と近似して
お１、５〜ＩＯＣの高レートで定電流充電が開始される
。点線カーブが充電の最初の３〜１０分に入る時までに
、５０〜７０％の充電が行わ九る。この瞬間、チャージ
ャーは理想カーブを大変近くフォローし、バッテリーの
充電許容能力と一致するよう充電率を下げて調整し、弱
電流充電により終えるものであ１、これは理想的な仮想
チャージャーから余り離れていないものである。
お１、５〜ＩＯＣの高レートで定電流充電が開始される
。点線カーブが充電の最初の３〜１０分に入る時までに
、５０〜７０％の充電が行わ九る。この瞬間、チャージ
ャーは理想カーブを大変近くフォローし、バッテリーの
充電許容能力と一致するよう充電率を下げて調整し、弱
電流充電により終えるものであ１、これは理想的な仮想
チャージャーから余り離れていないものである。
理想チャージャーの結果として、従来技術の方法では得
ら九ない低内部抵抗、高速充電、低消散熱、及び大変高
い効率の良品質のバッテリーが得られる。
ら九ない低内部抵抗、高速充電、低消散熱、及び大変高
い効率の良品質のバッテリーが得られる。
この出願によるチャージャーは、鉛蓄電池及びＮｉ−Ｃ
ｄセルのような低内部抵抗で高速充電／放電用に設計さ
れたバッテリーに特に適している。
ｄセルのような低内部抵抗で高速充電／放電用に設計さ
れたバッテリーに特に適している。
（熱基走を防止する）Ｎｉ−Ｃｄセルの安全な充電を特
徴とする特別の回路が他のタイプのセルには不必要であ
る。種々の他の再充電可能バッテリーは、その充電許容
能力に従って、この方法により安全に充電される。
徴とする特別の回路が他のタイプのセルには不必要であ
る。種々の他の再充電可能バッテリーは、その充電許容
能力に従って、この方法により安全に充電される。
ここで記載されたチャージャーを使用することによ１、
非常に短い時間でＮｉ−Ｃｄセルを安全に充？Ｕ出来る
ことが解る。例えば、５０％以上の充電が最初の５分以
内で達成され、フルチャージが１０〜３０分で実質的に
完了することが解る。
非常に短い時間でＮｉ−Ｃｄセルを安全に充？Ｕ出来る
ことが解る。例えば、５０％以上の充電が最初の５分以
内で達成され、フルチャージが１０〜３０分で実質的に
完了することが解る。
好適な実施例の、その動作及び使用が図面に関連して詳
しく説明されているが、発明の精神から造膜することな
く当業者により好適な実施例の変形が酒単になされるこ
とも解る。従って１発明は、図面に開示された正確な形
態に限定されないことが解る。
しく説明されているが、発明の精神から造膜することな
く当業者により好適な実施例の変形が酒単になされるこ
とも解る。従って１発明は、図面に開示された正確な形
態に限定されないことが解る。
第１図はシンプルチャージャーの概略図、第２図はシン
プルチャージャー特性を示すグラフ、 第３図はフィードバック・チャージャーの概略図、 ＠４図はフィードバック・チャージャーに基づく内部抵
抗自由電位の代表的図面、 １５図はろ波された直流電流及びパルス制御を伴ったチ
ャージャーの図面、 第６図は末ろ波パルス直流電流及びパルス制御を伴った
チャージャーの代表的図面。 第７図はろ波された直流電流及び比例制御を伴ったチャ
ージャーの図面。 第８図はカーシガレット・ライターソケットに接続する
チャージャーの発明の他の実施例を示す、第９図は熱旦
走を防止するための割り込みタイマー回路を伴った発明
の他の実施例を示す、第１０図はワンウェイ・コントロ
ーラ熱暴走防止回路を示す、 第１１図は可変基準電圧熱暴走防止回路を示す、第１２
図は従来技術チャージャーとここに開示されたチャージ
ャーとを比較するグラフを示す。 ２ ・・・・・・ フィードバック・チャージャー、４
・−・・・・変圧整流器、６ ・−・・・・遮断器、８
、ＶＲεＦ・・・・・・基壁電圧、１２ ・・・・・・
レギュレータ、ＶＣＦ・・・・・・内部抵抗ＩＲ自由
電圧、ＧＯＭＰＩ、ＣＯＭＰ２ ・・・・・・ コン
パレータ、ＦＦＩ、ＦＦ２ ・・・・・・フリップフ
ロップ・ 電圧 く つ− 特許庁長官 吉 １）文 毅 殿 １．事件の表示 昭和６３年特許願第２５５７３６
号２、発明の名称 バッテリー・チャージャー３、
補正をする者 事件との関係 出願人 名 称 ノーヴイク インコーホレーテッド４、代理
人 ５、補正命令の日付 平成元年１月３１日（円径に×
史はし）
プルチャージャー特性を示すグラフ、 第３図はフィードバック・チャージャーの概略図、 ＠４図はフィードバック・チャージャーに基づく内部抵
抗自由電位の代表的図面、 １５図はろ波された直流電流及びパルス制御を伴ったチ
ャージャーの図面、 第６図は末ろ波パルス直流電流及びパルス制御を伴った
チャージャーの代表的図面。 第７図はろ波された直流電流及び比例制御を伴ったチャ
ージャーの図面。 第８図はカーシガレット・ライターソケットに接続する
チャージャーの発明の他の実施例を示す、第９図は熱旦
走を防止するための割り込みタイマー回路を伴った発明
の他の実施例を示す、第１０図はワンウェイ・コントロ
ーラ熱暴走防止回路を示す、 第１１図は可変基準電圧熱暴走防止回路を示す、第１２
図は従来技術チャージャーとここに開示されたチャージ
ャーとを比較するグラフを示す。 ２ ・・・・・・ フィードバック・チャージャー、４
・−・・・・変圧整流器、６ ・−・・・・遮断器、８
、ＶＲεＦ・・・・・・基壁電圧、１２ ・・・・・・
レギュレータ、ＶＣＦ・・・・・・内部抵抗ＩＲ自由
電圧、ＧＯＭＰＩ、ＣＯＭＰ２ ・・・・・・ コン
パレータ、ＦＦＩ、ＦＦ２ ・・・・・・フリップフ
ロップ・ 電圧 く つ− 特許庁長官 吉 １）文 毅 殿 １．事件の表示 昭和６３年特許願第２５５７３６
号２、発明の名称 バッテリー・チャージャー３、
補正をする者 事件との関係 出願人 名 称 ノーヴイク インコーホレーテッド４、代理
人 ５、補正命令の日付 平成元年１月３１日（円径に×
史はし）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、（ａ）電気的充電電力を再充電可能バッテリーに供
給して該再充電可能バッテリーを迅速に充電する手段と
、 （ｂ）所定時間インターバルの間該充電電力の再充電可
能バッテリーへの供給を繰り返し遮断することにより該
充電電圧の該遮断の間該バッテリーの内部抵抗自由電圧
の検出を可能とする手段と、 （ｃ）該バッテリーの該内部抵抗自由電圧と所定基準電
圧とを比較する手段と、 （ｄ）該バッテリーの該内部抵抗自由電圧が該所定基準
電圧を超える時に該充電電力を低減して該再充電可能バ
ッテリーの充電率を低減して該内部抵抗自由電圧を該所
定基準電圧に保持する手段とを 含む再充電可能バッテリー充電用チャージャー。 ２、該電流の該遮断の間及び電気的過渡減衰後該バッテ
リーの該内部抵抗自由電圧を検出する請求項１記載のチ
ャージャー。 ３、該バッテリーの該内部抵抗自由電圧は該電流の該遮
断の最後に決まる請求項２記 載のチャージャー。 ４、該低減手段は、該バッテリーの該内部抵抗自由電圧
が該所定基準電圧を超える時に該充電電力を徐々に低減
して該再充電可能バッテリーの充電率を低減し、かつ該
内部抵抗自由電圧を該所定基準電圧に保持する請求項２
記載のチ ャージャー。 ５、該低減手段は、該内部抵抗自由電圧が該所定基準電
圧と等しいか又は超える時に該充電電力を徐々に低減す
る請求項４記載のチャ ージャー。 ６、該充電電力は直流電流よりなり、該遮断手段は所定
時間インターバルの間所定周波数で該直流電流を繰り返
し遮断して該電流の該遮断の間該バッテリーの該内部抵
抗自由電圧を決定する請求項１記載のチャージャー。 ７、該遮断手段はスイッチ手段よりなる請求項２記載の
チャージャー。 ８、パルス直流電流を発生する整流手段を含む請求項１
記載のチャージャー。 ９、（ａ）所定レベルの直流電流を発生して第１の迅速
充電インターバルの間再充電可能バッテリーを迅速に充
電する手段と、 （ｂ）所定時間インターバルの間該電流の該再充電可能
バッテリーへの供給を遮断することにより該電流の該遮
断の間及び電気的過渡減衰後該バッテリーの内部抵抗自
由電圧の検出を可能とする手段と、 （ｃ）所定基準電圧を電気的に発生する手段と、 （ｄ）該バッテリーの該内部抵抗自由電圧と該所定基準
電圧とを比較する比較手段と、 （ｅ）該比較手段により作動せしめられ、該内部抵抗自
由電圧が該所定基準電圧を超える時に第２の低減電力充
電インターバルの間該電流を低減して該再充電可能バッ
テリーの充電率を低減し、かつ該内部抵抗自由電圧を該
所定基準電圧に保持する手段とを 含む再充電可能バッテリー充電用チャージャー。 １０、パルス直流電流を発生する変圧整流手段を含む請
求項９記載のチャージャー。 １１、該遮断の周波数は該パルス直流電流によつて制御
される請求項１０記載のチャ ージャー。 １２、電気的過渡減衰の間の瞬間該内部抵抗自由電圧値
を受け取り、該電流遮断のインターバルの間該バッテリ
ーの該内部抵抗自由電圧値を保持するアナログメモリ手
段を含む請求項９ 記載のチャージャー。 １３、該アナログメモリ手段はホールディング・コンデ
ンサである請求項１２記載の チャージャー。 １４、該アナログメモリ手段はサンプルホールド回路手
段である請求項１２記載のチ ャージャー。 １５、該コンパレータ手段は、該アナログメモリ手段に
記憶された該バッテリーの該内部抵抗自由電圧から該所
定基準電圧値を差し引くものである請求項１２記載のチ
ャージャー。 １６、該コンパレータ手段は該所定基準電圧とセル電圧
とを連続的に比較し、セル電圧が内部抵抗自由電位の量
に到達する瞬間に該コンパレータ手段の出力端における
論理誤差信号が論理メモリ手段に入力される請求項９記
載のチャ ージャー。 １７、該論理メモリ手段によって該電流遮断のインター
バルの間該論理誤差信号が保持される請求項１６記載の
チャージャー。 １８、該論理メモリ手段はラッチ手段である請求項１７
記載のチャージャー。 １９、該制御手段はリニア制御アンプとして構成される
請求項９、１２、又は １６記載のチャージャー。 ２０、該制御手段はパルス変調回路として構成される請
求項９、１２、又は １ ６記載のチャージャー。 ２１、該電流制御手段及び該電流遮断手段は同一のデバ
イスによって行われる請求項９ 記載のチャージャー。 ２２、ソリッドライトにより充電がフルレートで進行し
ていること及びフラッシングライトにより低減レート充
電が進行していることを示す該制御手段に接続された充
電進行インジケータ手段を含む請求項９記載のチャージ
ャー。 ２３、故障セル警告回路手段を含む請求項 ９記載のチャージャー。 ２４、該直流電流と平行に該再充電可能バッテリーを迅
速に充電し、フル充電状態に早く到達するトリクル充電
回路手段を含み、該内部抵抗自由電圧が該所定基準電圧
を超える時に該トリクル充電回路手段が該再充電可能バ
ッテリーを弱電流充電するようにした請求項９記載のチ
ャージャー。 ２５、（ａ）充電電力を該再充電可能バッテリーに供給
して該再充電可能バッテリーを迅速に充電し、 （ｂ）所定時間インターバルの間所定周波数において該
再充電可能バッテリーへの該充電電力の供給を遮断する
ことにより該充電電力の該遮断の間該バッテリーの内部
抵抗自由電圧の検出を可能とし、 （ｃ）該バッテリーの該内部抵抗自由電圧と所定基準電
圧とを比較し、 （ｄ）該バッテリーの該内部抵抗自由電圧が該所定基準
電圧を超える時に該充電電力を低減して該再充電可能バ
ッテリーの充電率を低減して該内部抵抗自由電圧を該所
定基準電圧に保持するというステップを含む再充電可能
バッテリー充電方法。 ２６、（ａ）所定レベルの直流電流を発生して第１の迅
速充電インターバルの間迅速に該再充電可能バッテリー
を充電し、 （ｂ）所定時間インターバルの間所定周波数において該
再充電可能バッテリーへの該電流の供給を遮断すること
により該電流の該遮断の間該バッテリーの内部抵抗自由
電圧の検出を可能とし、（ｃ）所定基準電圧を発生し、 （ｄ）該バッテリーの該内部抵抗自由電圧と該所定基準
電圧とを比較し、 （ｅ）該バッテリーの該内部抵抗自由電圧が該所定基準
電圧を超える時第２の低減電力充電インターバルの間に
該電流を低減することにより該再充電可能バッテリーの
充電率を低減して該内部抵抗自由電圧を該所定基準電圧
に保持する というステップを含む再充電可能バッテリー充電方法。 ２７、熱暴走防止回路手段を更に含む請求項１記載のチ
ャージャー。 ２８、該熱暴走防止回路手段は割り込みタイマー回路手
段である請求項２７記載のチ ャージャー。 ２９、該熱暴走防止回路手段はワンウェイ・コントロー
ラ手段である請求項２７記載 のチャージャー。 ３０、該熱暴走防止回路手段は該基準電圧手段を可変す
る手段である請求項２７記載 のチャージャー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA000549011A CA1330828C (en) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | Battery charger |
| CA549011 | 1987-10-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01194828A true JPH01194828A (ja) | 1989-08-04 |
| JPH0720349B2 JPH0720349B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=4136622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63255736A Expired - Lifetime JPH0720349B2 (ja) | 1987-10-09 | 1988-10-11 | バッテリー・チャージャー |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5179335A (ja) |
| EP (1) | EP0311460B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0720349B2 (ja) |
| AT (1) | ATE123184T1 (ja) |
| CA (1) | CA1330828C (ja) |
| DE (1) | DE3853864T2 (ja) |
| ES (1) | ES2074997T3 (ja) |
| GR (1) | GR3017191T3 (ja) |
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