JPH06233472A - ２次電池用充電アダプター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｎｉ−Ｃｄ電池用充電器によるＮｉ−水素電
池の充電が可能で、かつ、Ｎｉ−水素電池の異常昇温阻
止用回路を備えたアダプターを提供する。 【構成】 Ｎｉ−Ｃｄ電池用充電器１からの充電電流
を、充電用アダプター３を介してＮｉ−水素電池２２へ
供給する。該電池２２内のサーミスタから得られる温度
に対応した信号をアダプター内の温度検出回路７へ供給
し、充電完了以前であっても電池の温度が限界値を越え
たときは、制御回路が−ΔＶ発生回路４を作動させて、
端子１２の電圧を正常な充電完了時の電圧低下と同等の
ΔＶだけ低下させる。充電器１は、この電圧低下を検知
して充電完了と判断し、充電器１内の充電電流遮断回路
を作動して充電動作を停止し、電池の昇温が阻止され
る。この昇温阻止機能が不良のときは、電池の温度が、
より高い第２の限界温度に達した時点でアダプター内の
スイッチ回路５が作動され、充電電流を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１つの充電器を種類の
異なる複数の２次電池に対して適用可能とするための充
電アダプターに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＮｉ−Ｃｄ電池等の２次電池を充
電する場合の特性について、図１を参照して説明する。
一般に充電器によりＮｉ−Ｃｄ電池を充電した場合の電
池の電圧特性は、図における（イ）のような特性で表さ
れる。即ち、充電が進むにつれて電圧は増大するが、一
定のピーク値を示した後は次第に減少する傾向を有し、
このピーク値からおよそ１００ｍＶだけ低下した時点で
必要な充電が完了する（以下、この電圧低下分をΔＶと
書く）。

【０００３】そこで、従来のＮｉ−Ｃｄ電池用充電器
は、図２に示されるように、充電電圧がピーク値からΔ
Ｖだけ低下したことを検出する−ΔＶ検出器と充電電流
遮断回路とを内部に備えており、充電動作中に充電電圧
がピーク値からΔＶだけ低下したことを−ΔＶ検出器に
より検出すると、その検出出力によって充電電流遮断回
路を動作させ自動的に充電動作を終了するようにしてい
る。

【０００４】又、Ｎｉ−水素電池を充電する場合の電池
の電圧特性も、同様に図の（イ）のような特性になる
が、この電池の場合は、この外に、充電が進むにつれて
温度が上昇するという顕著な特性が現れる。この温度上
昇の程度は、外気温等の条件によりバラツキはあるが、
例えば、図の（ロ）に示されるような温度特性となって
現れる。この（ロ）の特性では、温度上昇の程度が大き
いために、充電電圧がピーク値に到達した後ΔＶ低下し
て充電を完了する以前に、ユーザーが一般に許容しうる
温度の上限値、例えば、７０°Ｃを越えて電池温度が上
昇してしまう様子を表している。

【０００５】そして、このような高温状態となることを
回避するために、従来のＮｉ−水素電池には、その内部
に温度検出用の素子、例えば、サーミスタが設けられる
と共に、外部にこのサーミスタからの検出信号をＮｉ−
水素用充電器へ出力するための出力端子が設けられてお
り、又、Ｎｉ−水素電池用充電器には、前記のＮｉ−Ｃ
ｄ電池に設けられている−ΔＶ検出器と充電電流遮断回
路の外に、更に、Ｎｉ−水素電池内部のサーミスタから
の検出信号を受け入れる端子と、充電電流を遮断するた
めの手段とが設けられている。

【０００６】そして、この受け入れた検出信号の値が許
容しうる温度以上の高い温度に対応した値になったとき
には、充電がまだ完了していない状態であっても、該遮
断手段によって充電電流を強制的に遮断することによ
り、電池の温度上昇を阻止するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
Ｎｉ−水素電池用充電器は、Ｎｉ−Ｃｄ電池と異なり、
電池の温度が許容値を越えて高くなったときに充電動作
を停止するための特別の構造を必要とするため、従来の
Ｎｉ−Ｃｄ電池用充電器を、そのままＮｉ−水素用充電
器として兼用することはできないという問題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来のＮｉ−
Ｃｄ電池用充電器を、Ｎｉ−水素電池の充電にも用いる
ことができるようにするための充電用アダプターを提供
することにより、前記の問題点を解決するものであり、
該アダプターは、Ｎｉ−Ｃｄ電池用充電器からの充電電
流を入力するための電流入力端子と、Ｎｉ−水素電池へ
充電電流を供給するための電流供給端子と、Ｎｉ−水素
電池の充電動作時における該電池の最大電圧と充電完了
時における該電池の電圧との差電圧ΔＶ以上の電圧低下
を強制的に前記電流入力端子に発生せしめる−ΔＶ発生
回路と、Ｎｉ−水素電池の温度に対応した検出信号を該
電池から入力するための検出信号入力端子とを備え、該
検出信号の値が所定範囲外のものとなったとき、−ΔＶ
発生回路が作動して電流入力端子に前記電圧低下を発生
せしめる点に特徴を有している。

【０００９】更に、本発明のじな用アダプター内の電流
入力端子から電流供給端子へ到る充電電流路にスイッチ
回路を設け、前記検出信号に基づいて該スイッチ回路を
オンオフ制御することにより、充電用アダプター内にお
いても充電電流を遮断可能としてもよい。

【００１０】

【作用】上記のように、Ｎｉ−水素電池から入力される
温度に対応した検出信号により−ΔＶ発生回路を制御す
るようにしているので、Ｎｉ−水素電池が許容範囲以上
の高温になったとき該検出信号により−ΔＶ発生回路を
作動させて前記電流入力たんし電圧低下を発生せしめ、
この発生した電圧低下を、Ｎｉ−Ｃｄ電池用充電器に内
蔵されている−ΔＶ検出器が検出することにより該充電
器内の電流遮断回路を働かせ、Ｎｉ−水素電池に対する
充電動作を停止させることができる。

【００１１】なお、電池の温度が許容範囲以上の高温に
なっても、何らかの理由により−ΔＶ発生回路あるいは
電流遮断回路が良好に作動せず、充電動作が停止されな
い場合が起きることも考えられるので、前記検出信号の
値が、−ΔＶ発生回路を作動させる温度よりも更に高い
温度に対応した特定の値になったとき、この検出信号に
基づいて前記のスイッチ回路が作動するような構成とし
てもよい。このようにすれば、前記の許容範囲の温度を
越えても充電動作が停止せず温度が上昇し続けていると
きには、極高温時には、該スイッチ回路の作動によりア
ダプター内で電流供給端子へ供給される充電電流を遮断
させることができ、高い安全性が得られる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図３は本発明の実施例の基本構
成を示すブロック図である。本発明の充電用アダプター
２は、この図においてブロック２で表され、入出力端子
１２〜１６と、−ΔＶ発生回路と、スイッチ回路５と、
制御回路６と、温度検出回路７とから構成される。この
アダプター内の信号の流れを説明すると、Ｎｉ−Ｃｄ電
池用充電器１からの充電電流が＋極端子１０、１２を介
して入力され、これが−ΔＶ発生回路４、スイッチ回路
５、＋極端子１４、１７を介してＮｉ−水素電池３へ供
給される。

【００１３】また、Ｎｉ−水素電池３の内部には温度検
出のためのサーミスタ９が設けられており、このサーミ
スタから得られる温度に対応した信号が、Ｔ端子１９、
１６を介してアダプター内の温度検出回路７へ供給され
る。温度検出回路７では、Ｔ端子から供給された信号に
基づいてＮｉ−水素電池３の温度を検出し、この温度検
出出力は制御回路６へ供給される。制御回路６は、入力
された温度検出出力に基づいて−ΔＶ発生回路４を制御
するための制御信号２０及びスイッチ回路５を制御する
ための制御信号２１を生成し、充電動作の制御が行われ
ることになる。

【００１４】この充電動作の制御は、具体的には次のよ
うに行われる。まず、Ｎｉ−水素電池３の温度が通常の
許容しうる範囲内にあるときは、−ΔＶ発生回路４及び
スイッチ回路５は作動せず、＋極端子１２から入力され
た充電電流は、そのまま＋極端子１４からＮｉ−水素電
池３へ供給されて充電動作が実行される。

【００１５】これに対し、Ｎｉ−水素電池３の温度が通
常の許容しうる限界温度、例えば、７０°Ｃまで上昇す
ると、これが温度検出回路７において検出され、この温
度検出出力に基づいて制御回路６が制御信号２０を生成
する。この制御信号２０により−ΔＶ発生回路が作動し
て＋極端子１２がΔＶ以上の電圧低下、即ち、充電動作
が正常に実行された時における該電池の最大電圧と充電
完了時における該電池の電圧との差電圧ΔＶ以上の電圧
低下を生ずる。この結果、Ｎｉ−Ｃｄ電池用充電器内に
設けられている前述の−ΔＶ検出器は、この電圧低下を
検出して充電は完了したものと判断し該充電器内の電流
遮断回路を作動させるので充電電流が遮断され、前記限
界温度以上に温度が上昇するのが阻止される。

【００１６】なお、電池の温度が前記の限界温度になっ
ても、何らかの原因によって、以上に説明したような−
ΔＶ発生回路の作動に基づく充電電流遮断動作が開始さ
れず、充電動作の続行により温度が限界温度を越えて更
に上昇し続けた場合には、温度が前記の限界温度よりも
更に高い第２の限界温度に到達した時点で、制御回路６
が温度検出回路７の検出出力に基づいて制御信号２１を
発生し、この信号によってスイッチ回路５が作動するよ
うに構成されている。そして、このスイッチ回路５の作
動によりこの回路内を流れる充電電流が絶たれるため、
これ以上の温度上昇が阻止される。

【００１７】次に、以上に述べた充電用アダプターの具
体的回路構成の１例を、図４を用いて説明する。図に示
される本発明の充電アダプター３において、ブロック
４、５、６、及び７が、それぞれ図３に示した−ΔＶ発
生回路、スイッチ回路、制御回路、温度検出回路に対応
している。また、ブロック８は、スイッチ回路５の動作
を表示するための表示回路である。

【００１８】以上のように構成される充電アダプターの
回路動作を、図５に示される信号波形を参照して説明す
ると、次の１〜１４のようになる。 １． ＤＣ−ＩＮ端子（１２、１３）にＮｉ−Ｃｄ電池
用充電器の充電出力端子からのＤＣ出力（１２ボルト／
１．２アンペアｍａｘ）を接続し、ＤＣ−ＯＵＴ端子
（１４、１５）及びＴ端子１６に、これから充電しよう
とするＮｉ−水素電池の対応する端子を接続する。

【００１９】２． 当初はＮｉ−水素電池の温度が低
く、該電池内のサーミスタの抵抗値も大きいため、抵抗
Ｒ３とサーミスタによって分割されるＴ端子の電位
（図５の図参照）も充分高くなっており、コンパレー
タＣＰ１及びＣＰ２のいずれも非反転入力端子（＋端子
Ａ、Ｅ）が反転入力端子（−端子Ｂ、Ｆ）よりも高いの
で、これらのコンパレータの出力側及びの電位（図
５の、図）はＨｉｇｈに保たれる。

【００２０】３． このためＣＰ１の出力はＤ１を経由
してＱ６をＯＮさせるので、−ΔＶ発生回路のＱ１もＯ
Ｎする。一方、ＣＰ２の出力はＱ７をＯＮさせ、スイッ
チ回路（６）のＱ２もＯＮする。よって、ＤＣ−ＩＮ端
子に入力された充電電流は、Ｑ１、Ｑ２を経由してＤＣ
−ＯＵＴ端子からＮｉ−水素電池へ供給される。 ４． 充電動作が進んで電池が発熱すると、これに密着
したサーミスタの抵抗値が小さくなる。気温が通常の場
合や、電池が正常のときは、発熱も正常範囲にとどま
り、サーミスタの抵抗値も正常範囲以下にはならない
が、気温が異常に上昇したり、電池に異常が発生する
と、結果として、サーミスタの抵抗値の減少につなが
り、Ｔ端子の電位が正常範囲の下限値（図５の図のＶ
Ｔ１）よりも低くなる。

【００２１】５． ＣＰ１の反転入力端子（−端子２）
レベルは、ＶＴ１に設定されているため、温度上昇によ
り非反転入力端子（＋端子３）のレベルがこれより下が
ると、出力は、ＨｉｇｈからＬｏｗへ反転する。（図
の時刻ｔ１における電位変化参照） ６． この出力レベルの反転信号は、Ｃ３を通じてＱ
３、Ｑ４で構成される単安定マルチバイブレータのトリ
ガー入力として供給され、定常状態でＯＮしていたＱ４
を負のトリガーパルスによってＯＦＦさせ、Ｒ１２を通
じてＱ３をＯＮさせることにより、Ｃ５に充電されてい
た電荷がＣ５、Ｒ１１の時定数で放電し、その後、Ｒ１
１を通してＣ５が逆充電されるようになる。

【００２２】７． Ｃ５の逆充電によりＱ４のベース電
位が上昇し、やがてＱ４がＯＮすると同時にＱ３がＯＦ
Ｆして元の状態に戻る、という一連の単安定マルチバイ
ブレータ回路としての動作を行う。 ８． Ｑ４の出力は、Ｑ５により反転されてＤ２を経由
し、Ｑ６へ供給される。（、図） ９． 前記の５．でＣＰ１の出力レベルがＬｏｗに反転
すると、結果としてＱ４がＯＦＦし、Ｑ５がＯＮするた
め、Ｑ６のベース入力レベルはＬｏｗとなり、Ｑ６がＯ
ＦＦすることになる。（図）

【００２３】１０．Ｑ６のＯＦＦによりＱ１もＯＦＦし
て、電池への充電電流がＲ１を経由することになるた
め、ＤＣ−ＩＮ端子の電位は充電電流とＲ１の積だけ上
昇する。（図の時刻ｔ１でのＶＣ１からＶＣ２への変
化） １１．前記の７．でＱ４がＯＮして元に戻ると、Ｑ５が
ＯＦＦして出力がＨｉｇｈレベルになるのでＱ６が再び
ＯＮし、Ｑ１を導通させる。 １２．Ｑ１がＯＮすると、ＤＣ−ＩＮ端子の電位が前記
１０．と逆のレベルだけ降下する。（図の時刻ｔ２で
のＶＣ２からＶＣ１への変化）これにより、擬似的に−
ΔＶがＤＣ−ＩＮ端子で発生したことになる。なお、−
ΔＶのレベルは、Ｒ１の値で可変できる。

【００２４】１３．この−ΔＶを充電器側が検知して充
電完了とみなし、充電動作を停止することにより、所期
の目的が達成される。 １４．万一、充電器側が充電動作を停止しない場合、流
れ続ける充電電流によって電池の温度上昇が更に大きく
なり、Ｔ端子の電位が第２のレベル（図のＶＴ２）に
達すると、ＣＰ２が反転してＱ７がＯＦＦ、Ｑ２もＯＦ
Ｆとなる。これにより、ＤＣ−ＯＵＴへの充電電流の供
給は強制的に遮断される。表示回路（１）の発光ダイオ
ードＤ４は、この場合のアラームランプとして点灯す
る。

【００２５】なお、これらの回路を構成している素子の
具体的数値を例示すれば、次のようである。Ｒ２、Ｒ
７、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１８、Ｒ２
０：５．１ＫΩ Ｒ１：０．３Ω， Ｒ３及びＲ４：３．１ＫΩ， Ｒ
５：６．２ＫΩ，Ｒ６：１Ｋ Ω， Ｒ８：１０ＫΩ，
Ｒ９：３００Ω， Ｒ１０：１０ＫΩ Ｒ１１：５１ＫΩ， Ｒ１４：１ＫΩ， Ｒ１７及びＲ
１９：１２０Ω，Ｒ２１：６０Ω， Ｃ１：２．２μ
Ｆ， Ｃ２：２２μＦ，Ｃ３：４．７μＦ， Ｃ４：１
００μＦ， Ｃ５；３３０μＦ，Ｃ６：１００ｐＦ，こ
の場合、Ｃ５、Ｒ１１により形成される放電時定数は、
約１７秒となる。

【００２６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
充電アダプターを用いることにより、従来のＮｉ−Ｃｄ
電池用充電器であってもＮｉ−水素電池を充電すること
ができるから、ユーザーが、使用する電池をＮｉ−Ｃｄ
電池からＮｉ−水素電池へ切り換えた場合に、新たにＮ
ｉ−水素電池用充電器を求める必要が無く、経済的効果
が大きい。また、Ｎｉ−水素電池の温度の異常上昇に対
してもこれを阻止するための回路が２重に設けられてお
り、安全性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】２次電池の充電特性を示す図である。

【図２】Ｎｉ−Ｃｄ電池と、その充電器を示す図であ
る。

【図３】本発明の実施例を示す図である。

【図４】同実施例における具体的回路構成を示す図であ
る。

【図５】充電動作時の図４の回路上の各ポイント〜
の電圧変化を示す図である。

【符号の説明】

１…Ｎｉ−Ｃｄ用充電器、 ３…Ｎｉ−水素電池用充電
アダプター、４…−ΔＶ発生回路、 ５…スイッチ回
路、 ６…制御回路、７…温度検出回路、 ８…表示回
路、 ９…サーミスタ、１０〜１９及び２６〜２７…入
出力端子、 ２０及び２１…制御信号、２２…Ｎｉ−水
素電池、 ＣＰ１及びＣＰ２…コンパレータ、

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）充電器からの充電電流が入力され
   る電流入力端子と、 （ｂ）２次電池へ充電電流を供給するための電流供給端
   子と、 （ｃ）２次電池の充電動作時における該電池の最大電圧
   と充電完了時における該電池の電圧との差電圧ΔＶ以上
   の電圧低下を強制的に前記電流入力端子に発生せしめる
   −ΔＶ発生回路と、 （ｄ）前記電池からの検出信号が入力される検出信号入
   力端子とを備えた２次電池用充電アダプターであって、 前記−ΔＶ発生回路は、前記検出信号の値が所定範囲外
   のものとなったとき前記電圧低下を前記電流入力端子に
   発生せしめるものであることを特徴とする２次電池用充
   電アダプター。
2. 【請求項２】 検出信号が、２次電池内の温度に対応し
   た値を有するものであることを特徴とする請求項１記載
   の２次電池用充電アダプター。
3. 【請求項３】 電流入力端子へ入力される充電電流は、
   Ｎｉ−Ｃｄ電池用充電器から入力される充電電流であ
   り、かつ、電流供給端子から供給する充電電流によって
   Ｎｉ−水素電池を充電することを特徴とする請求項１又
   は２記載の２次電池用充電アダプター。
4. 【請求項４】 請求項１〜３記載の２次電池用充電アダ
   プターにおいて、更にスイッチ回路を備え、前記検出信
   号の値が第１の所定範囲外のものとなったとき−ΔＶ発
   生回路によって前記電圧降下を発生せしめ、前記検出信
   号の値が第２の所定範囲外のものとなったとき前記スイ
   ッチ回路を動作させることによって前記電流供給端子へ
   供給される充電電流を遮断するようにしたことを特徴と
   する２次電池用充電アダプター。