JPH02266835A - 充電装置 - Google Patents

充電装置

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JPH02266835A
JPH02266835A JP8535289A JP8535289A JPH02266835A JP H02266835 A JPH02266835 A JP H02266835A JP 8535289 A JP8535289 A JP 8535289A JP 8535289 A JP8535289 A JP 8535289A JP H02266835 A JPH02266835 A JP H02266835A
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JP
Japan
Prior art keywords
charging
voltage
battery
storage battery
charging operation
Prior art date
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Pending
Application number
JP8535289A
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English (en)
Inventor
Shigeo Takagi
成夫 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は例えばニッケル・カドミウム蓄電池の充電装置
に関する。
(従来の技術) 近年、オフィスオートメーション(OA)。
ファクトリ−オートメーション(FA)の発展に伴い、
自動化機器、ポータプル機器の電源として電池の使用が
急増している。
こうしたなかで、ニッケル・カドミウム蓄電池は再使用
が可能なことや、使用上の特性が非常に安定しているこ
とから広く用いられている。
ところで、ニッケル・カドミウム蓄電池の充電特性、と
りわけ数時間の急速充電には第6図に示すような特性を
有している。すなわち、充電完了近くになると電池の端
子電圧が上昇し始め、やがて電圧の曲線に小さな山がで
きる。また、受電完了時には温度の上昇が目立ってくる
したがって、従来の充電装置においては、充電完了末期
に電池温度が上昇する特性を利用し、電池の中に温度セ
ンサを取付け、この温度センサの動作信号により充電を
完了させる方法が広く知られている(例えば、“ユーザ
のための電池読本。
の138頁〜159頁1社団法人 電子情報通信学会 
1988年発行)。
第7図はこのニッケル・カドミウム蓄電池の充電装置の
構成例を示す回路図ある。第7図において、A部は電源
回路部であり、外部の交流電源ACからトランスTを介
して入力される交流を直流に変換する整流回路SIおよ
びトランジスタQ1.Q2等から定電流充電回路が構成
されている。B部は充電の開始シーケンス回路部であり
、押釦スイッチPBの操作によりスタートリレーRYI
を働かせ、その出力接点RY 1 a 1によりA部の
トランジスタQ2.Q1をオンさせて充電回路を起動す
ると共に保護タイマTにカウントを開始させ、予定時間
経過するとサイリスタSCRを点弧してフォトカブラP
Cの発光部を発光させるようになっている。なお、Dは
ダイオード、R1は抵抗である。また、0部は充電終了
シーケンス回路部であり、蓄電池BATT内に設けられ
た温度センサThからの信号又はB部の発光部からの光
信号を受光するフォトカブラPCの受光部の検出信号に
よりトランジスタQ3をオンにしてストップリレーRY
2を働かせ、その出力接点RY2 aによりA部のトラ
ンジスタQ2.Q1をオフにして充電回路に停止がかけ
られるようになっている。なお、Nl、N2.N3はノ
ット回路、ORはオア回路、R2は抵抗である。
また、最近では他の方法で充電を完了させる充電装置と
して充電完了末期の電圧の曲線の変化をとらえ、充電完
了のタイミングを見つける。いわゆるーΔV方式も使用
されてきている(“日経メカニカル″No、284の2
2頁〜34頁1日経BP社、1988年発行)。
(発明が解決するための手段) しかし、前者のように温度の上昇を検出して充電の完了
を判定する第7図に示す充電装置は、比較的簡単な回路
で良い反面、充電対象の電池を高温にさらしてしまう恐
れがあった。
ニッケル・カドミウム蓄電池は、40″〜45”C以上
の温度に連続してさらされると、劣化速度が著しく大き
くなり、寿命を短くしてしまうという問題点があった。
また、後者のようにいわゆるーΔV方式の充電装置は充
電対象の電池温度を上昇させることはないが、電池が組
電池となり、複数個の電池が直列になった場合、電池の
特性のバラツキにより電圧の曲線の変化が捕えにくくな
り、誤ったタイミングで充電完了を検出してしまうとい
う問題点があった。
本発明は充電対象となる電池を高温にさらすことなく、
しかも確実に充電を行なわせることができる充電装置を
提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は上記の目的を達成するため、直流電源により蓄
電池を充電する充電装置において、前記蓄電池の充電電
圧を検出する検出手段と、この検出手段により検出され
た充電電圧値を時系列データとして記憶する記憶手段と
、この記憶手段に記憶された時系列データをもとに一定
時間毎の充m電圧の変化量を求める演算手段と、この演
算手段で求められた充電電圧の変化量と充電電圧の上昇
値が前記蓄電池の充電特性における充電完了末期の電圧
変化状態の特異性と基準電圧をもとに充電完了であるか
否かを判定する判定手段とを具備する構成としたもので
ある。
(作用) このような構成の充電装置にあっては、充電対象電池の
充電電圧が検出、されてその充電電圧値が時系列データ
として記憶されると、この記憶データをもとに一定時間
毎に充電電圧の変化量が求められるので、この変化量お
よび充電電圧そのものの上昇値が蓄電池の充電特性にお
ける充電完了末期の電圧変化状態の特異性および基準値
をもとに充電完了時点の判断を行なうことが可能となり
、これにより充電対象の電池の温度を上昇させずに確実
に充電を行なうことができる。
(実施例) 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図は従来から用いられているニッケル・カドミウム
電池の充電装置に本発明を適用した構成例を示す回路図
であり、第7図と同一部分には同一符号を付して示し、
ここでは異なる点についてのみ述べる。
本実施例では第1図に示すようにA部、B部および0部
からなる従来の充電装置に充電完了検出回路部りを設け
る構成としたものである。この充電完了検出回路部りは
電池BATTの両端子間型圧をスタートリレーRYIの
常開接点RY1a2を介して取込むと共に分圧抵抗R5
,R6により適当な電圧値に分圧してA/D変換器C0
NVに入力し、このA/D変換器C0NVでディジタル
変換された電圧データをバスBUSを通してメモリME
Mに時系列データとして記憶させる。そして、このメモ
リMEMに記憶されたデータをバスBUSを通して演算
器CPUに取込んで充電電圧の単位時間に対する変化量
を演算し、この変化量と充電電圧そのものの上昇値とか
ら一ΔVを検出して充電完了の判断を行ない、この演算
器CPUで充電完了との判断がなされるとその充電完了
信号をバスBUSを通して入出力部I10よりシーケン
ス回路部Cに出力するようにしている。この場合、入出
力部I10よりシーケンス回路部Cに充電完了信号を出
力するに際しては、充電完了信号によりトランジスタQ
4をオンし、その出力信号をノット回路N4を通してシ
ーケンス回路部Cのオア回路ORに加え、このオア回路
ORの出力によりトランジスタQ3をオンさせてストッ
プリレーRY2を働かせるようにしである。なお、R4
は抵抗である。
次にこのように構成された充電装置の作用について説明
する。
いま、充電開始シーケンス回路部Bの押釦スイッチPB
が押し操作されるとスタートリレーRYIが動作し、そ
の常開接点RY 1 a 1の閉路により電源回路部A
のトランジスタQ2がオンし、続いてトランジスタQ1
がオンして充電電流が蓄電池BATTに流れ始める。さ
らに、トランジスタQ2がオンすると同時に保護タイマ
Tのカウント動作が開始される。
一方、蓄電池BATTの充電が開始されると蓄電池BA
TTの充電電圧がスタートリレーRYIの常開接点RY
1a2を通し、分圧抵抗R5゜R6により適当な電圧値
に分圧されて充電完了検出回路部に取込まれる。
以下第2図および第3図(a)〜(c)を参照して充電
完了検出回路部りの動作を説明する。
分圧抵抗R5,R6により適当な電圧値に分圧された充
電電圧はA/D変換器C0NVに入力され、ここでディ
ジタル量に変換される。このA/D変換器C0NVより
出力される電圧データは演算器CPUにより、ある一定
周期毎の時系列データ(vO*  ”1 * ・・・・
・・VN)としてメモリMEM内のデータテーブルに記
憶される。さらに、演算器CPUはデータテーブルに記
憶された電圧データをもとに過去の数サンプリング周期
における充電電圧の変化量を演算する。
例えば現サンプリング時刻をN1チエツクするサンプリ
ング周期を3とすると、 ■N−vN 1−ΔvN vN−1vN−2−ΔVN−1 vN−2vN−3°ΔvN−2 となり、これらΔvN、ΔvN−1.ΔvN−2は過去
3サンプリング周期における充電電圧の変化量となる。
次にこの変化量をもとに充電の完了判定が行なわれる。
すなわち、第6図に示したようなニッケル・カドニウム
蓄電池の特性における充電完了末期の−ΔVの検出を確
実に行なうため、数サンプリング周期の充電電圧の変化
量が全て負になっているかどうかをチエツクする。また
、併せて現サンプリング時刻の充電電圧vNが基準の電
圧VAを越えているかどうかをチエツクする。
これにより第3図(a)、(b)に示されるような電池
の特性のバラツキに起因すると思われる一過性の電圧変
化の影響を除去することができる。
つまり、第3図(a)において、ΔvN−2く0゜VN
>vAであるが、ΔvN−1〉0.ΔvN〉0であるた
め−ΔVの検出は行なわれない。まtニー第3 図(b
 ) l:l:オイテハ、AVN 2 <o。
ΔvN−1く0.ΔvNく0であるが、vNくvAであ
るため一ΔVの検出は行なわれない。
充電完了の判断は、第3図(c)に示すようにΔV H
−2< 0 + ΔV N  I <0 * ΔV H
< Oテあるが、VN>VAでなされる。
このようにして充電完了の判断がなされると、演算器C
PUは入出力部I10に充電完了信号を出力する。する
と、この入出力部I10からの充電完了信号によりトラ
ンジスタQ4がオンし、その出力信号がノット回路N4
を通して充電終了シーケンス回路部Cのオア回路ORに
入力されることにより、トランジスタQ3がオンする。
このトランジスタQ3がオンすると、ストップリレーR
Y2が動作し、その常開接点RY2aが閉路すると電源
回路部AのトランジスタQ2のベース電圧が降下するこ
とによりオフとなり、続いてトランジスタQ1がオフと
なる。
したがって、蓄電池BATTは定電流充電回路から切離
されて充電が終了する。
以上は充電完了検出回路部りで充電完了を検出した場合
であるが、もし万一充電完了検出ができない場合でも、
充電が進行して蓄電池内の温度センサThが動作すると
その出力信号によりトランジスタQ3がオンとなり、ス
トップリレーRY2が動作するので、前述同様に蓄電池
BATTは定電流充電回路から切離されて充電が終了す
る。
さらに、一定時間以内に充電が完了しない場合には、保
護タイマTがカウントアツプし、サイリスタSCRがオ
ンするとフォトカブラPCを介して得られる信号により
、トランジスタQ3がオンしてストップリレーRY2が
動作するので、前述同様に蓄電池BATTは定電流充電
回路から切離されて充電が終了する。
以上は充電完了検出時の動作についてであるが、蓄電池
BATTに異常等がある場合には第2図に示すように充
電完了時の電圧vNが基準電圧V8を越えているかどう
かを判断することにより、蓄電池BATTの異常検出を
併せて行なうことができる。
ここで、基準電圧vA、vOはニッケル・カドミウム蓄
電池の充電到達電圧から定められる値である。例えば電
池1セル当り、端子電圧162v/セルとすると、充電
到達電圧は1.47V/セル程度であり、20セルを組
合わせた組電池では、VA−29,4V (1,47X
20)Va =27.9V (1,47X19゜1セル
以上の異常を想定) のように決めておくことができる。
第4図および第5図は本発明による充電装置と従来の温
度上昇検出による充電装置の実験データをそれぞれ示す
ものである。
本発明によれば、第4図に示すように室温25’Cで充
電させた場合、2〜3°Cの温度上昇で充電を完了させ
ることができた。
これに対して従来の装置では、第5図に示すように同条
件で10°C以上の電池温度の上昇があった。
このような実験データからも明らかなように、本発明に
よる充電装置は充電開始から充電完了までの温度上昇が
2〜3°C程度なので、ニッケル・カドミウム蓄電池を
40’C〜45°C以上の温度(室温を含む)に連続し
てさらされることがなくなり、電池の長寿命化が図れる
ことが分る。
なお、上記実施例ではニッケル・カドミウム蓄電池を充
電対象電池として述べたが、蓄電池の充電特性において
、充電完了末期の電圧変化状態の特異性を見出せるもの
であれば、他の蓄電池を充電対象電池としても同様に実
施することができる。
また本発明は上記し且つ図面に示す実施例のみに限定さ
れるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で種々
変形して実施できることは勿論である。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、充電対象となる電池
を高温にさらすことなく、しかも確実に充電を行なわせ
ることができる充電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明による充電装置の一実施例を示す回路構
成図、第2図は同実施例の充電完了検出部を詳細に示す
ブロック図、第3図は同実施例において充電完了検出時
の作用説明図、第4図および第5図は本発明装置と従来
装置による実験データをそれぞれ示す図、第6図はニッ
ケル・カドミウム蓄電池の充電特性図、第7図は従来の
温度上昇検出による充電装置の構成例を示す回路図であ
る。 A・・・電源回路部、B・・・充電開始シーケンス回路
部、C・・・充電終了シーケンス回路部、D・・・充電
完了検出回路部、BATT・・・ニッケル・カドミウム
蓄電池、C0NV・・・A/D変換器、MEM・・・メ
モリ、CPU・・・演算器、Ilo・・・・・・入出力
部。 ′f五 (a) (b) 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 直流電源により蓄電池を充電する充電装置において、前
    記蓄電池の充電電圧を検出する検出手段と、この検出手
    段により検出された充電電圧値を時系列データとして記
    憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された時系列デ
    ータをもとに一定時間毎の充電電圧の変化量を求める演
    算手段と、この演算手段で求められた充電電圧の変化量
    と充電電圧の上昇値が前記蓄電池の充電特性における充
    電完了末期の電圧変化状態の特異性と基準電圧をもとに
    充電完了時点であるか否かを判定する判定手段とを具備
    し、この判定手段により充電完了時点であることが判定
    されると前記蓄電池を前記直流電源から切離すようにし
    たことを特徴とする充電装置。
JP8535289A 1989-04-04 1989-04-04 充電装置 Pending JPH02266835A (ja)

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JP8535289A JPH02266835A (ja) 1989-04-04 1989-04-04 充電装置

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JP8535289A JPH02266835A (ja) 1989-04-04 1989-04-04 充電装置

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ID=13856294

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JP8535289A Pending JPH02266835A (ja) 1989-04-04 1989-04-04 充電装置

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JP (1) JPH02266835A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0646534A (ja) * 1992-03-27 1994-02-18 Hitachi Koki Co Ltd 電池の充電装置
JPH07250435A (ja) * 1993-05-05 1995-09-26 Sgs Thomsom Microelectron Pte Ltd 電池充電器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0646534A (ja) * 1992-03-27 1994-02-18 Hitachi Koki Co Ltd 電池の充電装置
JPH07250435A (ja) * 1993-05-05 1995-09-26 Sgs Thomsom Microelectron Pte Ltd 電池充電器
US6208148B1 (en) 1993-05-05 2001-03-27 Sgs-Thomson Microelectronics Pte Ltd Battery charger

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