JPH06197464A - 充放電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は充放電装置に関し、発熱を抑え、電
力を効率良く利用することを目的とする。 【構成】 ニッカド電池５ａ（５ｂ，５ｃ）を一度完全
放電した後に充電する場合、ニッカド電池５ａ（５ｂ，
５ｃ）に残存する電力を一旦放電用バッテリ１２に蓄
え、ニッカド電池５ａ（５ｂ，５ｃ）の充電時に、この
蓄えた電力を利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、Ｎｉ−Ｃｄ
（ニッケル−カドミウム：以下、単にニッカドと略す）
電池等の二次電池における充放電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉛蓄電池は過放電により電池の寿命が縮
むため、電池容量の５０％を放電したとき充電するのが
望ましいが、ニッカド電池を充電する場合、過放電ある
いは長期間放置しても充電による復帰特性が優れるた
め、鉛蓄電池のように充電期間を選ぶ必要はなく、十分
に放電されていない状態で充電を行っていると徐々に充
電容量が小さくなるというメモリ効果を持つ。

【０００３】このため、ニッカド電池を充電する場合
は、メモリ効果を防止するために最初に十分な放電を行
ってから充電する必要がある。

【０００４】図１１は従来のバッテリ充放電器の概略構
成を示すブロック図である。図１１において、バッテリ
充放電器１は、大別して、充放電制御部２、電源３、放
電用負荷４から構成されている。なお、図１１中、５は
充放電対象となるニッカド電池である。

【０００５】充放電制御部２は、図１２に示すように、
ＣＰＵ６、バッテリ端子電圧検出部７、充電電流制御部
８、充放電切換スイッチ９から構成されている。

【０００６】図１２は図１１の要部構成を示すブロック
図である。図１２において、ＣＰＵ６は、バッテリ端子
電圧検出部７、充電電流制御部８、充放電切換スイッチ
９の各ブロックに対して制御信号を出力し、充放電制御
部２の全体を制御するものである。

【０００７】バッテリ端子電圧検出部７は、ニッカド電
池５の端子間電圧を検出するものであり、充放電対象と
なるニッカド電池５の放電電圧下降及び充電電圧上昇を
検出するものである。

【０００８】充電電流制御部８は、ニッカド電池５を充
電する際に電源３から供給される電源電流を制御するも
のであり、バッテリ端子電圧検出部７による検出電圧に
基づいて放電時の放電終止電圧及び充電時の満充電電圧
を検出する機能も備えている。

【０００９】充放電切換スイッチ９は、ＣＰＵ６からの
制御信号に基づいて充電動作または放電動作の切り換え
を行うものである。

【００１０】また、電源３は、充電時にニッカド電池５
に充電する電流を供給するものであり、放電用負荷４
は、例えば、高負荷抵抗等により構成され、放電時にニ
ッカド電池５から電流を取り出し、熱として放出するも
のである。

【００１１】以下、放電動作と充電動作とに分けてその
動作例を説明する。

【００１２】（放電動作）まず、ＣＰＵ６からの制御信
号に基づいて充放電切換スイッチ９が放電側に切り換え
られ、ニッカド電池５が放電用負荷４に接続されて放電
が開始される。

【００１３】放電中は、バッテリ端子電圧検出部７によ
り降下電圧が監視し続けられ、ニッカド電池５の端子電
圧が放電終止電圧に達した時点で放電完了となる。

【００１４】（充電動作）放電が完了したら、ＣＰＵ６
からの制御信号に基づいて充放電切換スイッチ９が充電
側に切り換えられ、ニッカド電池５が充電電流制御部８
を介して電源３に接続されて、充電電流制御部８により
ニッカド電池５の充電に適した電流にて充電が開始され
る。

【００１５】充電中は、バッテリ端子電圧検出部７によ
り充電電圧が監視し続けられ、ニッカド電池５の端子電
圧が充電終止電圧に達した時点で充電完了となる。

【００１６】すなわち、ニッカド電池５に残存する電気
は充放電制御部２の制御によって放電用負荷４に放電さ
れ、放電が十分に行われてニッカド電池５の端子電圧が
下がると充放電制御部２の制御によって放電が終了し、
電源３からの電気がニッカド電池５に充電されることに
より、一連の充放電のプロセスが完了する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の充放電装置にあっては、メモリ効果を防止す
るため、ニッカド電池５に残存する電気を放電用負荷４
によって放電するという構成となっていたため、以下に
述べるような問題点があった。

【００１８】すなわち、放電用負荷４によって放電を行
うと、ニッカド電池５に残存する電気は全て熱として外
部に放出されるため、かなりの発熱となり、特に、複数
台をまとめて放電を行うと、空調設備の再検討が必要と
なる場合も生じる。

【００１９】さらに、ニッカド電池５に残存する電気エ
ネルギー（電力）を無駄にしてしまうという問題点があ
った。

【００２０】本発明の課題は、発熱を抑え、電力を効率
良く利用する充放電装置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の手段は次の通り
である。

【００２２】請求項１記載の発明は、二次電池の充放電
装置において、放電すべき二次電池から電流を取り出す
手段と、この手段により取り出した電流を別の二次電池
に充電し、上記放電すべき二次電池を放電させる手段
と、を具備したことを特徴としている。

【００２３】また、請求項２記載の発明は、二次電池の
充放電装置において、充電すべき二次電池に、予め別の
二次電池に蓄積した所定量の電流を充電する手段と、こ
の手段の充電電流により上記充電すべき二次電池の充電
を制御する手段と、を具備したことを特徴としている。

【００２４】

【作用】本発明の手段の作用は次の通りである。

【００２５】請求項１記載の発明によれば、放電すべき
二次電池の放電時の電流が、外部に熱として放出されず
に別の二次電池に蓄積されることにより、発熱が抑えら
れるとともに、外部に放出されていた電力が蓄えられ
る。

【００２６】請求項２記載の発明のよれば、別の二次電
池に蓄積された電流に基づいて充電すべき二次電池が充
電されることにより、別の二次電池に蓄積された電流分
の電力が有効に利用される。

【００２７】すなわち、発熱が抑えられるとともに、効
率良く電力が利用される。

【００２８】

【実施例】以下、図１〜図１０を参照して実施例を説明
する。

【００２９】図１，図２は本発明に係る充放電装置の一
実施例を示す図である。

【００３０】まず、構成を説明する。図１は、本実施例
の概略構成を示すブロック図である。図１において、充
放電装置であるバッテリ充放電器１は、充放電制御部２
ａ，２ｂ，２ｃ、電源３、放電用負荷４ａ，４ｂ，４
ｃ、総合制御部１０、放電用バッテリ充放電制御部１
１、放電用バッテリ１２から構成されている。なお、図
１中、５ａ，５ｂ，５ｃは充放電対象となるニッカド電
池である。

【００３１】充放電制御部２ａ（２ｂ，２ｃ）は、図２
に示すように、ＣＰＵ６、バッテリ端子電圧検出部７、
充電電流制御部８、充放電切換スイッチ９ａ，９ｂから
構成されている。

【００３２】図２は図１の要部構成を示すブロック図で
ある。図２において、ＣＰＵ６は、バッテリ端子電圧検
出部７、充電電流制御部８、充放電切換スイッチ９ａ，
９ｂの各ブロックに対して制御信号を出力し、充放電制
御部２ａ（２ｂ，２ｃ）内の処理全体を制御するもので
ある。

【００３３】バッテリ端子電圧検出部７は、ニッカド電
池５の端子間電圧を検出するものであり、ニッカド電池
５ａ（５ｂ，５ｃ）の放電電圧下降及び充電電圧上昇を
検出するものである。

【００３４】充電電流制御部８は、ニッカド電池５ａ
（５ｂ，５ｃ）を充電する際に電源３から供給される電
源電流を制御するものであり、バッテリ端子電圧検出部
７による検出電圧に基づいて放電時の放電終止電圧及び
充電時の満充電電圧を検出の機能も備えている。

【００３５】充放電切換スイッチ９ａ，９ｂは、ＣＰＵ
６からの制御信号に基づいて充電動作または放電動作の
切り換えを行うものであり、充放電切換スイッチ９ａ
は、放電動作時に端子ａまたは端子ｂを選択し、充電動
作時に端子ｃを選択して切り換え、一方、充放電切換ス
イッチ９ｂは、充電動作時に端子ｄまたは端子ｅを選択
して切り換えるものである。

【００３６】電源３は、充電時にニッカド電池５ａ（５
ｂ，５ｃ）に充電する電流を供給するものであり、放電
用負荷４ａ（４ｂ，４ｃ）は、放電時に充放電切換スイ
ッチ９ａによって端子ａら選択肢、ニッカド電池５から
電流を熱として外部に放出するものである。

【００３７】総合制御部１０は、充放電制御部２ａ，２
ｂ，２ｃ、放電用バッテリ充放電制御部１１の各ＣＰＵ
６、１３に対して制御信号を出力することにより全体の
制御を行うものである。

【００３８】放電用バッテリ充放電制御部１１は、図２
に示すように、ＣＰＵ１３、放電用バッテリ端子電圧検
出部１４、放電用バッテリ充電電流制御部１５、昇圧回
路１６、昇圧回路切換スイッチ１７から構成されてい
る。

【００３９】図２において、ＣＰＵ１３は、放電用バッ
テリ端子電圧検出部１４、放電用バッテリ充電電流制御
部１５、昇圧回路１６、昇圧回路切換スイッチ１７に対
して制御信号を出力し、放電用バッテリ充放電制御部１
１内の処理全体を制御するものである。

【００４０】放電用バッテリ端子電圧検出部１４は、放
電用バッテリ１２の端子間電圧を検出するものであり、
放電用バッテリ１２の放電電圧下降及び充電電圧上昇を
検出するものである。

【００４１】放電用バッテリ充電電流制御部１５は、放
電用バッテリ１２を充電する際に電源３から供給される
電源電流を制御するものであり、放電用バッテリ端子電
圧検出部１４による検出電圧に基づいて放電時の放電終
止電圧及び充電時の満充電電圧を検出するものである。

【００４２】昇圧回路１６は、入力端子ＩＮから入力さ
れた電圧を昇圧して出力端子ＯＵＴから出力するもので
あり、昇圧回路切換スイッチ１７は、ＣＰＵ１３からの
制御信号に基づいて昇圧回路１６の入力端子ＩＮ及び出
力端子ＯＵＴを端子ｆ，ｆ’側、または、端子ｇ，ｇ’
側に連動して切り換えるものである。

【００４３】また、放電用バッテリ１２は、各ニッカド
電池５ａ，５ｂ，５ｃの放電時の電力を蓄積し、充電時
の電力に加えるものである。

【００４４】以下、放電動作と充電動作とに分けて本実
施例での動作例を説明する。

【００４５】（放電動作）放電時に放電用バッテリ１２
が満充電状態の場合、充放電切換スイッチ９ａを端子ａ
側に切り換えてニッカド電池５ａ（５ｂ，５ｃ）を放電
用負荷４ａ（４ｂ，４ｃ）に接続して放電し、また、放
電時に放電用バッテリ１２が満充電状態でない場合、充
放電切換スイッチ９ａを端子ｂ側に切り換えてニッカド
電池５ａ（５ｂ，５ｃ）の放電電力を放電用バッテリ１
２に供給する。この時、放電用バッテリ充放電制御部１
１における昇圧回路切換スイッチ１７は放電時には端子
ｆ，ｆ’側に切り換える。なお、放電時のニッカド電池
５ａ（５ｂ，５ｃ）から供給される電圧は低く、そのま
までは放電用バッテリ１２を充電できないため、昇圧回
路１６によって昇圧された電力を放電用バッテリ充放電
制御部１１に供給し、放電用バッテリ１２に適した電流
として充電される。

【００４６】そして、放電用バッテリ１２に対して充電
している最中は、放電用バッテリ端子電圧検出部１４が
電圧を監視し続け、放電用バッテリ１２が充電終止電圧
になった時点で前述した放電用バッテリ１２が満充電状
態の場合の動作に切り替わる。

【００４７】ちなみに、放電中のニッカド電池５ａ（５
ｂ，５ｃ）の電圧は、バッテリ端子電圧検出部７により
監視し続けられ、ニッカド電池５ａ（５ｂ，５ｃ）が放
電終止電圧になったら放電を終了する。

【００４８】（充電動作）充電時に放電用バッテリ１２
が空状態の場合、充放電切換スイッチ９ａを端子ｃ側に
切り換えるとともに、充放電切換スイッチ９ｂを端子ｅ
側に切り換えてニッカド電池５ａ（５ｂ，５ｃ）を充電
電流制御部８を介して電源３に接続し、ニッカド電池５
ａ（５ｂ，５ｃ）の充電に適した電流にて充電する。ま
た、充電時に放電用バッテリ１２が空状態でない場合、
充放電切換スイッチ９ａを端子ｃ側に切り換えるととも
に、充放電切換スイッチ９ｂを端子ｄ側に切り換え、か
つ、昇圧回路切換スイッチ１７を端子ｇ，ｇ’側に切り
換える。なお、放電用バッテリ１２から供給される電圧
は低く、そのままではニッカド電池５ａ（５ｂ，５ｃ）
を充電できないため、昇圧回路１６によって昇圧された
電力を充放電制御部２ａ（２ｂ，２ｃ）に供給し、ニッ
カド電池５ａ（５ｂ，５ｃ）に適した電流として充電さ
れる。

【００４９】そして、ニッカド電池５ａ（５ｂ，５ｃ）
に対して充電している最中は、放電用バッテリ電圧検出
部１４が電圧を監視し続け、放電用バッテリ１２が放電
終止電圧になった時点で前述した放電用バッテリ１２が
空状態の場合の動作に切り替わる。

【００５０】ちなみに、充電中のニッカド電池５ａ（５
ｂ，５ｃ）の電圧は、バッテリ端子電圧検出部７により
監視し続けられ、ニッカド電池５ａ（５ｂ，５ｃ）が充
電終止電圧になったら充電を終了する。

【００５１】次に、本実施例の動作を説明する。

【００５２】まず、図２に示すバッテリ充放電器１にお
けるニッカド電池５ａ（５ｂ，５ｃ）の充電について図
３〜図１０を参照して説明する。

【００５３】図３〜図１０は本実施例の動作例を説明す
るための模式図である。なお、以下の説明では、ニッカ
ド電池５ａ，５ｂ，５ｃの各残量は、容量に対してそれ
ぞれ７５％、１００％、０％であるものとし、放電用バ
ッテリ１２の容量はニッカド電池の容量と等しいものと
する。また、ニッカド電池の充電は、通常、容量の１５
０％程度の電気量を必要とするが、説明の便宜上ここで
は１００％で行われるものとし、エネルギーの伝達効率
は１００％であるとする。

【００５４】まず、ニッカド電池５ａの放電が開始さ
れ、放電された電流が放電用バッテリ１２に充電される
（図３参照）。

【００５５】ニッカド電池５ａの放電が終了すると、放
電用バッテリ１２は容量に対して７５％の充電状態とな
る。次にニッカド電池５ｂの放電が開始され、ニッカド
電池５ｂにより放電された電気も放電用バッテリ１２に
充電されるが、ニッカド電池５ｂの放電終了前、すなわ
ち、ニッカド電池５ｂから２５％の放電が行われた時点
で放電用バッテリ１２が満充電状態となる（図４参
照）。

【００５６】放電用バッテリ１２が満充電状態となる
と、放電用バッテリ１２に充電された電流がニッカド電
池５ａに供給され、ニッカド電池５ａの充電が行われる
（図５参照）。

【００５７】ニッカド電池５ａの充電が完了すると、放
電用バッテリ１２が空状態となったため、ニッカド電池
５ｂの放電が再開され、放電された電流が放電用バッテ
リ１２に充電される（図６参照）。

【００５８】ニッカド電池５ｂの放電が終了すると、放
電用バッテリ１２は容量に対して７５％の充電状態とな
る。ここで、放電用バッテリ１２は満充電状態ではない
が、ニッカド電池５ｂ，５ｃが共に空状態であるため、
最初に、放電用バッテリ１２に充電された電流がニッカ
ド電池５ｂに供給されてニッカド電池５ｂの充電が行わ
れる（図７参照）。

【００５９】ここで、放電用バッテリ１２によるニッカ
ド電池５ｂの充電は、ニッカド電池５ｂの容量に対して
７５％の充電状態までであるため、放電用バッテリ１２
が空状態となったら、残りの２５％の不足分に対しては
電源３からニッカド電池５ｂに供給される電流によって
充電される（図８参照）。

【００６０】ニッカド電池５ｂの充電が完了すると、放
電用バッテリ１２は空状態であり、また、ニッカド電池
５ｃは残量が０％であるため、電源３からニッカド電池
５ｃに電気が供給されて充電が開始される（図９参
照）。

【００６１】以上の手順によって各ニッカド電池５ａ，
５ｂ，５ｃの充放電が完了する（図１０参照）。

【００６２】以上説明したように、本実施例では、ニッ
カド電池５ａ（５ｂ，５ｃ）を一度完全放電した後に充
電する場合、ニッカド電池５ａ（５ｂ，５ｃ）に残存す
る電力を一旦放電用バッテリ１２に蓄えることにより、
放電用負荷４ａ（４ｂ，４ｃ）によって発生する熱を抑
えることができ、この蓄えた電力を充電時に使用でき
る。

【００６３】したがって、ニッカド電池５ａ（５ｂ，５
ｃ）の放電電力を再利用することにより、発熱量が少な
く、かつ、電気のムダがないバッテリ充放電器１を提供
できる。

【００６４】

【発明の効果】発明によれば、放電すべき二次電池の放
電時の電流を、外部に熱として放出することなく別の二
次電池に蓄積できるので、発熱を抑えつつ、外部に放出
されていた電力を蓄えることができる。

【００６５】また、別の二次電池に蓄積された電流に基
づいて充電すべき二次電池を充電することで、別の二次
電池に蓄積された電力を有効に利用することができる。

【００６６】したがって、発熱を抑えつつ、効率良く電
力を利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例における充放電装置の概略構成を示す
ブロック図。

【図２】図１の要部構成を示すブロック図。

【図３】本実施例の動作例を説明するための模式図。

【図４】図３に続く本実施例の動作例を説明するための
模式図。

【図５】図４に続く本実施例の動作例を説明するための
模式図。

【図６】図５に続く本実施例の動作例を説明するための
模式図。

【図７】図６に続く本実施例の動作例を説明するための
模式図。

【図８】図７に続く本実施例の動作例を説明するための
模式図。

【図９】図８に続く本実施例の動作例を説明するための
模式図。

【図１０】図９に続く本実施例の動作例を説明するため
の模式図。

【図１１】従来のバッテリ充放電器の概略構成を示すブ
ロック図。

【図１２】図１１の要部構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１ バッテリ充放電器 ２ 充放電制御部 ３ 電源 ４ 放電用負荷 ５ ニッカド電池 ６ ＣＰＵ ７ バッテリ端子電圧検出部 ８ 充電電流制御部 ９ 充放電切換スイッチ ２ａ，２ｂ，２ｃ 充放電制御部 ４ａ，４ｂ，４ｃ 放電用負荷 ５ａ，５ｂ，５ｃ ニッカド電池 ９ａ，９ｂ 充放電切換スイッチ １０ 総合制御部 １１ 放電用バッテリ充放電制御部 １２ 放電用バッテリ １３ ＣＰＵ １４ 放電用バッテリ端子電圧検出部 １５ 放電用バッテリ充電電流制御部 １６ 昇圧回路 １７ 昇圧回路切換スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二次電池の充放電装置において、 放電すべき二次電池から電流を取り出す手段と、 この手段により取り出した電流を別の二次電池に充電
   し、上記放電すべき二次電池を放電させる手段と、 を具備したことを特徴とする充放電装置。
2. 【請求項２】二次電池の充放電装置において、 充電すべき二次電池に、予め別の二次電池に蓄積した所
   定量の電流を充電する手段と、 この手段の充電電流により上記充電すべき二次電池の充
   電を制御する手段と、 を具備したことを特徴とする充放電装置。