JPH049021B2 - - Google Patents

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JPH049021B2
JPH049021B2 JP61043502A JP4350286A JPH049021B2 JP H049021 B2 JPH049021 B2 JP H049021B2 JP 61043502 A JP61043502 A JP 61043502A JP 4350286 A JP4350286 A JP 4350286A JP H049021 B2 JPH049021 B2 JP H049021B2
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H02J7/007184Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage in response to battery voltage gradient

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  • Power Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は蓄電池の充電制御装置に関するもの
で、さらに詳しく言えば密閉形ニツケル−カドミ
ウム蓄電池の急速充電をはじめとする各種蓄電池
の充電を適正に制御する充電制御装置に関するも
のである。
従来技術とその問題点 密閉形ニツケル−カドミウム蓄電池の急速充電
をはじめとする各種蓄電池の充電を適正に制御す
る充電制御装置は種々のものが知られている。た
とえば特開昭53−28246号公報に記載されたもの
は、蓄電池の端子電圧の最高値を記憶するととも
に前記端子電圧が最高値に対して一定電圧以上低
下した時に充電を制御するものである。この公報
の記載によれば、密閉形ニツケル−カドミウム蓄
電池は、充電末期に端子電圧が最高値から一定値
低下したところで充電を制御することにより満充
電状態が得られるというものである。この一定値
は1C充電の場合約20mVであり、きわめて微妙な
ものであるうえに上述の充電装置では、蓄電池の
端子電圧の最高値を記憶するためのコンデンサな
どが漏れ電流により最高値が時間とともに低下し
てきて充電制御ができなくなるという問題点があ
つた。また蓄電池が過充電、過放電、長期間放置
された場合には、第3図のように充電初期に充電
末期に発生するような端子電圧のピーク値が発生
したり、周囲温度が40℃以上の場合には第4図の
如き充電末期になつても端子電圧がほとんど低下
しなかつたりすることがあり、不足充電、過充電
になるという問題点を有していた。このような問
題点を解消するために、充電初期の一定時間充電
制御を停止させる初期ロツクタイマーを設けた
り、充電が開始されて所定時間経過した時に充電
を停止させる過充電保護タイマーを設けた装置が
知られている。ところがこのようなタイマーを設
けることは回路が複雑になる上に、部分放電した
電池(たとえば容量が50%程度残つている電池)
を周囲温度が40℃以上の条件下で1C充電すると、
30分程度でピーク値が発生するにもかかわらず、
端子電圧がほとんど低下しないために端子電圧が
一定値低下したところが検出されず、このまま過
充電保護タイマーにより設定された時間になるま
で充電が継続されて過充電になる危険性があつ
た。
発明の目的 本発明は上記欠点を解消するもので、いかなる
放電状態にあるどのような種類の蓄電池も適正に
充電できる回路構成の簡単な充電制御装置を提供
することにより、電子機器用などに用いられる密
閉形蓄電池をはじめとする各種の蓄電池、特に部
分放電した蓄電池の過充電、不足充電を防止する
ことを目的とする。
発明の構成 本発明の充電制御装置は、充電用電源からスイ
ツチ回路を介して充電される蓄電池の充電特性の
傾斜の最大値以上の値に対応した傾斜で時間とと
もに上昇させるランプ状の基準電圧と、充電特性
の傾斜の最小値以下の値に対応した傾斜で時間と
ともに上昇させるランプ状の基準電圧とを有し、
電圧検出部で検出される蓄電池の端子電圧に対応
する第1の検出電圧と前記基準電圧とを比較する
第1の比較器の出力により、ランプ状の基準電圧
の傾斜を切り換えるとともに前記電圧検出部で検
出される蓄電池の端子電圧に対応する第2の検出
電圧と前記基準電圧とを比較する第2の比較器の
出力によりスイツチ回路を制御するものである。
実施例 以下実施例により説明する。第1図は本発明の
充電制御装置の原理を説明する図、第2図は本発
明の充電制御装置の回路図である。第2図におい
て、充電用電源12から充電電流を制御するスイ
ツチ回路11を介して充電される蓄電池は10
で、この端子電圧に対応する電圧を検出するため
に電圧検出部1の端子1−1,1−2間に蓄電池
の端子電圧が入力される。端子1−1,1−2間
には定電圧ダイオード1−3と抵抗1−4とが直
列に接続され、前記定電圧ダイオード1−3と並
列に抵抗1−5と抵抗1−6とが直列に接続さ
れ、また前記抵抗1−4と並列にコンデンサ1−
7が並列に接続されている。この電圧検出部1で
検出される第1の検出電圧は、定電圧ダイオード
1−3と抵抗1−4との接続点から得られ、端子
1−8より出力されて第1の比較器2の非反転入
力端子に入力される。また第2の検出電圧は、抵
抗1−5と抵抗1−6との接続点から得られ、端
子1−9より出力されて第2の比較器8の反転入
力端子に入力される。前記第1の比較器2の出力
は、分周回路4内のANDゲート4−1の一方の
入力端子に入力され、他方の入力端子には充電特
性の傾斜の最大値に対応させたランプ状の基準電
圧を得るため、カウンター4−2の4段目出力で
ある16分周出力4−3が入力される。一方、分周
回路4内のカウンター4−2のクロツク入力端子
4−4にはクロツクパルス発振器3から出力され
る一定周波数のクロツクパルスが入力される。さ
らに充電特性の傾斜の最小値に対応させたランプ
状の基準電圧を得るため、カウンター4−2の11
段目出力である2048分周出力4−5がORゲート
4−6の一方の入力端子に入力され、他方の入力
端子には前記ANDゲート4−1の出力が入力さ
れる。前記ORゲート4−6の出力はカウンター
5のクロツク入力端子に入力され、前記カウンタ
ー5の各分周出力は加算機能を有するラダー抵抗
器6、インピーダンス変換機能を有する増幅器7
を介して充電特性の傾斜の最大値または最小値に
対応したランプ状の基準電圧として7−1に出力
される。すなわちカウンター5、、ラダー抵抗器
6、増幅器7によりD→A変換を行つている。こ
の基準電圧は第1の比較器2の反転入力端子と第
2の比較器8の非反転入力端子とに入力され、第
2の比較器8の出力によりスイツチ回路11の動
作が制御される。
上述した本発明の充電制御装置において、第1
図に示した如く蓄電池10が接続されると、クロ
ツクパルス発振器3は一定の周波数のパルスを発
振させ、電圧検出部1の端子1−1,1−2間に
は蓄電池の端子電圧が印加されるとともにコンデ
ンサ9−1、抵抗9−2からなる微分回路9によ
りカウンター5がリセツトされる。このため増幅
器7の出力7−1は0Vとなり、第1の比較器2
の出力はHレベル、第2の比較器8の出力はLレ
ベルとなる。この第2の比較器8の出力がLレベ
ルである時、スイツチ回路11がオンになるよう
に構成され、充電用電源12からスイツチ回路1
1を介して蓄電池10の充電が開始される。一
方、第1の比較器2の出力とカウンター4−2の
4段目出力4−3とが入力されるANDゲート4
−1の出力には、カウンター4−2の4段目出力
4−3と同一周波数のパルスが現われ、この出力
とカウンター4−2の11段目出力とが入力される
ORゲート4−6の出力にもカウンター4−2の
4段目出力4−3と同一周波数のパルスが現われ
る。このため出力7−1にはカウンター5、ラダ
ー抵抗器6、増幅器7を介してカウンター4−2
の4段目出力4−3の周波数に対応した傾斜すな
わち充電特性の傾斜の最大値に対応したランプ状
の基準電圧が得られる。この動作を第1図により
説明すると、充電特性の傾斜の最大値に対応した
ランプ状の基準電圧はl1で、充電が開始されると
同時にこの傾斜で時間とともに上昇し、周囲温度
が20℃の時には時刻to1で、40℃時には時刻to2
充電特性のカーブと一致する。従つてこの時刻
to1,to2に達するまでは第2の比較器8の出力も
Lレベルのままで、第1図の破線の如き充電初期
にピークが発生してもスイツチ回路11がオフす
ることはない。このランプ状の基準電圧l1が充電
特性のカーブと一致すると、第1の比較器2の出
力はLレベルとなり、ANDゲート4−1の出力
もLレベルとなる。従つてORゲート4−6の出
力にはカウンター4−2の11段目出力4−5と同
一周波数のパルスが現われ、出力7−1にはカウ
ンター5、ラダー抵抗器6、増幅器7を介してカ
ウンター4−2の11段目出力4−5の周波数に対
応した傾斜すなわち充電特性の傾斜の最小値に対
応したランプ状の基準電圧が得られる。こうして
充電が進行し、蓄電池の端子電圧の上昇につれて
ランプ状の基準電圧も充電特性の傾斜の最小値に
対応した傾斜で上昇する。充電末期になつてガス
が発生しはじめると、端子電圧は急峻に上昇して
基準電圧の上昇が追い付かなくなつて第1の比較
器2の出力は再びHレベルになり、基準電圧は再
び充電特性の傾斜の最大値に対応した傾斜で上昇
するようになる。満充電に近づき端子電圧にピー
ク値やフラツト部が現われると、基準電圧は再び
充電特性の傾斜の最小値に対応した傾斜で上昇す
るようになり、その後端子電圧が下降しはじめて
も、フラツトのままであつても基準電圧は上昇し
続けているので、周囲温度が20℃の時には時刻t1
で、40℃の時には時刻t2で端子電圧と基準電圧と
の差がΔVとなる。このΔVの値を電圧検出部1
の端子1−8から出力される第1の検出電圧と端
子1−9から出力される第2の検出電圧との差電
圧に一致させるように抵抗1−5,1−6を決め
ておくと、時刻t1,t2で第2の比較器8の出力が
Hレベルとなつてスイツチ回路11がオフして充
電を停止させることができる。
上述した本発明の充電制御装置を用いて一個の
密閉形ニツケル−カドミウム蓄電池を1C充電す
る場合について説明する。この場合端子電圧は
1.3V〜1.6V変化し、約1mV/分の割合で上昇す
るので、定電圧ダイオード1−3を1.0Vとして
端子1−8の出力電圧が0.3V〜0.6V変化するよ
うにする。一方、この場合クロツクパルス発振器
3の発振周波数を107Hzとし、充電特性の傾斜の
最大値に対応したランプ状の基準電圧を得るカウ
ンター4−2の4段目出力は16分周されるため
6.7Hzとなり、充電特性の傾斜の最小値に対応し
たランプ状の基準電圧を得るカウンター4−2の
11段目出力は2048分周されるため0.052Hzとなる。
従つて充電が開始されると、まず6.7Hzのパルス
に対応した傾斜で基準電圧が上昇するため、1パ
ルスカウントされると増幅器7の出力7−1が
0.2mVずつ上昇するようにラダー抵抗器6と増幅
器7のゲインを決めておくと、1秒間に6.7パル
スカウントされるので、基準電圧は80mV/分の
割合で上昇し、充電開始後5分で基準電圧は
0.4Vとなり、端子1−8の出力電圧を越えるこ
とになる。こうして第1の比較器2の出力がLレ
ベルとなると、0.052Hzのパルスに対応した傾斜
で基準電圧が上昇するため、1秒間に0.052パル
スカウントされ、基準電圧は0.63mV/分の割合
で上昇するようになる。さらに満充電を適正に検
出するため、ΔVが20mVになるように抵抗1−
5,1−6を決定しておくと、充電特性がフラツ
トになつてもピーク値経過後32分で充電を停止さ
せることができ、過充電を防止することができ
る。また端子電圧が下降する場合には基準電圧が
上昇する分だけ早く充電が停止されるが、基準電
圧が上昇する傾斜はきわめて小さいため不足充電
になることもない。
なお上記実施例において、クロツクパルス発振
器3の発振周波数を107Hzとし、充電特性の傾斜
の最大値に対応したランプ状の基準電圧を得るた
めにカウンター4−2の4段目出力を用い、充電
特性の傾斜の最小値に対応したランプ状の基準電
圧を得るためにカウンター4−2の11段目出力を
用いたのは、被充電蓄電池を一個の密閉形ニツケ
ル−カドミウム蓄電池としたためで、被充電蓄電
池の充電特性の傾斜の最大値以上の値または最小
値以下の値に対応させたり、個数を何個にするか
により適宜変更しうるものである。また電圧検出
部の第1の検出電圧と第2の検出電圧との差電圧
ΔVについても適宜変更しうるものである。さら
にスイツチ回路11についてもオン,オフ制御を
限流制御に変更しうることは言うまでもない。
発明の効果 実施例において詳述した如く、本発明の充電制
御装置は、充電特性の傾斜の最大値以上の値に対
応したランプ状の基準電圧により、充電初期に端
子電圧にピークが現われても充電が停止されるこ
とはなく、充電特性の傾斜の最小値以下の値に対
応したランプ状の基準電圧により、満充電近くで
充電電圧にピークが現われてその後端子電圧が降
下しはじめても、フラツトのままであつても過充
電、不足充電されることはなく、密閉形ニツケル
−カドミウム蓄電池をはじめとする各種の蓄電
池、特に部分放電した蓄電池に対しても適正な充
電をすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の充電制御装置の原理を説明す
る図、第2図は本発明の充電制御装置の回路図、
第3図、第4図は充電特性の例である。 1……電圧検出部、2……第1の比較器、3…
…クロツクパルス発振器、4……分周回路、5…
…カウンター、6……ラダー抵抗器、7……増幅
器、8……第2の比較器、9……微分回路、10
……蓄電池、11……スイツチ回路、12……充
電用電源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 充電用電源から充電電流を制御するスイツチ
    回路を介して充電される蓄電池の充電制御装置に
    おいて、クロツクパルス発振器と、このクロツク
    パルス発振器から出力されるクロツクパルスが入
    力され、前記蓄電池の充電特性の傾斜の最大値以
    上の値または最小値以下の値に対応させたランプ
    状の基準電圧を得るための分周出力を出力させる
    分周回路と、この分周出力をカウントするカウン
    ターと、このカウンターの各出力を加算して前記
    基準電圧を得る増幅器とからなり、かつ前記蓄電
    池の端子電圧を検出する電圧検出部の第1の検出
    電圧と前記基準電圧とを比較する第1の比較器
    と、前記第1の検出電圧より一定値だけ高い第2
    の検出電圧と前記基準電圧とを比較する第2の比
    較器とを有し、前記第1の比較器の出力を前記分
    周回路に入力し、第1の検出電圧が基準電圧より
    大のとき、充電特性の傾斜の最大値以上の値に対
    応させたランプ状の基準電圧が得られるように、
    第1の検出電圧が基準電圧より小のとき、充電特
    性の傾斜の最小値以下の値に対応させたランプ状
    の基準電圧が得られるように前記分周回路を制御
    するとともに、前記第2の比較器の出力を前記ス
    イツチ回路に入力して充電電流を制御することを
    特徴とする充電制御装置。
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