JPH07274410A - 信号対雑音比に反応する下降電圧勾配充電終了を用いた電池再充電方式 - Google Patents
信号対雑音比に反応する下降電圧勾配充電終了を用いた電池再充電方式Info
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- JPH07274410A JPH07274410A JP7029550A JP2955095A JPH07274410A JP H07274410 A JPH07274410 A JP H07274410A JP 7029550 A JP7029550 A JP 7029550A JP 2955095 A JP2955095 A JP 2955095A JP H07274410 A JPH07274410 A JP H07274410A
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- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
- H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
- H02J7/007184—Regulation 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)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は再充電可能な電池および再充電可能
な電池を充電するための電子回路に関し、充電時の充電
終了を決定する電圧対時間特性における電圧値のサンプ
リングレートを自動的に変化することにより雑音による
問題を解決することを目的とする。 【構成】 信号対雑音比が比較的高い充電サイクルの間
隔において下降電圧勾配充電終了手順が行われる。下降
電圧勾配充電終了技術は、信号対雑音比が比較的低い時
には、自動的に無能力にされるかまたは雑音に対して感
度が低くされる。この方法においては、充電の間、別な
方法では電圧の雑音によって誘導される誤りなしで、正
確な充電終了が達成される。雑音の影響を打消す信号の
平均化が最小にされるかまたは除去することができるか
ら、この充電終了技術は充電された電池の徴候に速やか
に反応する。
な電池を充電するための電子回路に関し、充電時の充電
終了を決定する電圧対時間特性における電圧値のサンプ
リングレートを自動的に変化することにより雑音による
問題を解決することを目的とする。 【構成】 信号対雑音比が比較的高い充電サイクルの間
隔において下降電圧勾配充電終了手順が行われる。下降
電圧勾配充電終了技術は、信号対雑音比が比較的低い時
には、自動的に無能力にされるかまたは雑音に対して感
度が低くされる。この方法においては、充電の間、別な
方法では電圧の雑音によって誘導される誤りなしで、正
確な充電終了が達成される。雑音の影響を打消す信号の
平均化が最小にされるかまたは除去することができるか
ら、この充電終了技術は充電された電池の徴候に速やか
に反応する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的には再充電可能な
電池および再充電可能な電池を充電するための電子回路
に関するものである。
電池および再充電可能な電池を充電するための電子回路
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】再充電可能な電池は、電子装置、動力工
具、可搬型コンピュータ、コードレス電話、子供用玩
具、などに用いられて全く一般的になってきている。実
際には、再充電可能な電池のすべてのユーザは、できる
だけ速く再充電する能力を望んでいる。さらに、ユーザ
のなかには、十分に充電された電池がいつでも利用でき
るように、常に充電器に再充電可能な電池を装着してお
くことができる便利さを好んでいるものもいる。前に述
べた要求に適応するために、多くの急速充電電池充電器
が存在する。後者に適応するためには、多くのトリクル
充電用電池充電器がある。
具、可搬型コンピュータ、コードレス電話、子供用玩
具、などに用いられて全く一般的になってきている。実
際には、再充電可能な電池のすべてのユーザは、できる
だけ速く再充電する能力を望んでいる。さらに、ユーザ
のなかには、十分に充電された電池がいつでも利用でき
るように、常に充電器に再充電可能な電池を装着してお
くことができる便利さを好んでいるものもいる。前に述
べた要求に適応するために、多くの急速充電電池充電器
が存在する。後者に適応するためには、多くのトリクル
充電用電池充電器がある。
【０００３】電池充電器が急速充電器として設計されて
いようと、またはトリクル充電器として設計されていよ
うと、過充電を避けることは極めて望ましいことであ
る。過充電は、電池のセルを物理的および化学的に変質
し、電荷を保持する電池の容量を低下させる不必要な加
熱と高圧力を発生する。この問題は特に、急速充電用電
池充電器が用いられる時、影響が大きい。急速充電用電
池充電器は典型的に高充電電流を配送する。そして、こ
の充電電流は、ひとたび十分充電された条件に達したと
き、終了されるか大幅に減少しなければ、電池を急速に
加熱する。
いようと、またはトリクル充電器として設計されていよ
うと、過充電を避けることは極めて望ましいことであ
る。過充電は、電池のセルを物理的および化学的に変質
し、電荷を保持する電池の容量を低下させる不必要な加
熱と高圧力を発生する。この問題は特に、急速充電用電
池充電器が用いられる時、影響が大きい。急速充電用電
池充電器は典型的に高充電電流を配送する。そして、こ
の充電電流は、ひとたび十分充電された条件に達したと
き、終了されるか大幅に減少しなければ、電池を急速に
加熱する。
【０００４】前記高充電電流を終了する時の正確な決定
は十分充電されたレベルに電池電圧が到達した時を感知
する単純なものではない。多くの電池では、充電電流が
印加された時、電圧は非直線状に上昇する。そして、十
分充電された電圧に到達した時、正確な感知または予測
をすることは、しばしば困難である。
は十分充電されたレベルに電池電圧が到達した時を感知
する単純なものではない。多くの電池では、充電電流が
印加された時、電圧は非直線状に上昇する。そして、十
分充電された電圧に到達した時、正確な感知または予測
をすることは、しばしば困難である。
【０００５】この出願人の譲受人は、充電電流が印加さ
れた時、再充電可能な電池の電圧特性を解析するのに顕
著な努力を行っていた。それで現在、充電電流が印加さ
れた時に充電電圧が時間と共に増加し、電圧対時間の曲
線は種々の屈曲点を示すということが知られている。こ
の屈曲点においては、時間と共に起こる電圧変化の一次
導関数の勾配が実際に正から負へまたは負から正へと変
化する。本発明の譲受人に譲渡されたSaar他の特許番号
第４，３８８，５８２号および第４，３９２，１０１号
は、再充電可能な電池に対する高速充電システムに関連
して、これらの屈曲点を記載している。
れた時、再充電可能な電池の電圧特性を解析するのに顕
著な努力を行っていた。それで現在、充電電流が印加さ
れた時に充電電圧が時間と共に増加し、電圧対時間の曲
線は種々の屈曲点を示すということが知られている。こ
の屈曲点においては、時間と共に起こる電圧変化の一次
導関数の勾配が実際に正から負へまたは負から正へと変
化する。本発明の譲受人に譲渡されたSaar他の特許番号
第４，３８８，５８２号および第４，３９２，１０１号
は、再充電可能な電池に対する高速充電システムに関連
して、これらの屈曲点を記載している。
【０００６】Saar他の特許に記載された屈曲点解析技術
は広く成功しているけれども、これ以上の改良に一層の
興味がある。今日のSaar他の技術はマイクロプロセッサ
またはマイクロコントローラ回路を用いてたびたび実現
されており、前記回路は、充電の間電池電圧を周期的に
サンプルし、そのサンプルされたデータを屈曲点解析を
行うように用いるものである。アナログ対ディジタル変
換器は電池電圧データをサンプルし、マイクロプロセッ
サが処理するディジタル値へとそのデータを変換するの
に用いられる。譲受人の現在の技術はこの目的のために
対数のアナログ対ディジタル変換器を用いている。
は広く成功しているけれども、これ以上の改良に一層の
興味がある。今日のSaar他の技術はマイクロプロセッサ
またはマイクロコントローラ回路を用いてたびたび実現
されており、前記回路は、充電の間電池電圧を周期的に
サンプルし、そのサンプルされたデータを屈曲点解析を
行うように用いるものである。アナログ対ディジタル変
換器は電池電圧データをサンプルし、マイクロプロセッ
サが処理するディジタル値へとそのデータを変換するの
に用いられる。譲受人の現在の技術はこの目的のために
対数のアナログ対ディジタル変換器を用いている。
【０００７】サンプルされた電圧データがすでに、Saar
の屈曲点解析技術による使用のため得られている限りに
おいては、そのデータはまた他の充電終了技術を実行す
べく使用することができる。１つのこのような技術は、
電圧対時間の曲線の勾配が負になる時、充電電流を終了
しようとする負勾配技術である。この下降勾配技術はSa
ar屈曲点技術にに代って用いられ得るかまたは、Saar技
術を増加するため用いられる。下降する電圧または負勾
配技術に伴う１つの問題は、それが全く雑音に対して敏
感であるということである。雑音による電圧の瞬間的な
下降は電圧の下降または負の勾配として誤解され得るか
ら、雑音は、電圧対時間の曲線の平坦部分において特に
面倒なものである。
の屈曲点解析技術による使用のため得られている限りに
おいては、そのデータはまた他の充電終了技術を実行す
べく使用することができる。１つのこのような技術は、
電圧対時間の曲線の勾配が負になる時、充電電流を終了
しようとする負勾配技術である。この下降勾配技術はSa
ar屈曲点技術にに代って用いられ得るかまたは、Saar技
術を増加するため用いられる。下降する電圧または負勾
配技術に伴う１つの問題は、それが全く雑音に対して敏
感であるということである。雑音による電圧の瞬間的な
下降は電圧の下降または負の勾配として誤解され得るか
ら、雑音は、電圧対時間の曲線の平坦部分において特に
面倒なものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、一層大きい
雑音から逃れられるように電圧対時間曲線の平坦部分の
間、実効的なサンプリングレートを自動的に変化するこ
とにより、雑音の問題を解決する。そして、曲線の浅い
部分に到達した時、電圧対時間曲線の勾配を感知し、自
動的にサンプリングレートを減少することによって、雑
音免除を改善するためのサンプリングレートの調整が行
われる。
雑音から逃れられるように電圧対時間曲線の平坦部分の
間、実効的なサンプリングレートを自動的に変化するこ
とにより、雑音の問題を解決する。そして、曲線の浅い
部分に到達した時、電圧対時間曲線の勾配を感知し、自
動的にサンプリングレートを減少することによって、雑
音免除を改善するためのサンプリングレートの調整が行
われる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの形態にお
いては、電圧対時間の曲線の平坦部分に対応するあらか
じめ決定された充電時間間隔において、下降電圧勾配終
了技術を切り替えることによって、サンプリングレート
が実効的に減少される。この様式における充電終了課程
の停止は、曲線の平坦部分より長い時間までサンプリン
グ間隔を増加する効果を有する。このようにして、この
時間間隔の間の雑音誘起下降電圧変動は無視される。
いては、電圧対時間の曲線の平坦部分に対応するあらか
じめ決定された充電時間間隔において、下降電圧勾配終
了技術を切り替えることによって、サンプリングレート
が実効的に減少される。この様式における充電終了課程
の停止は、曲線の平坦部分より長い時間までサンプリン
グ間隔を増加する効果を有する。このようにして、この
時間間隔の間の雑音誘起下降電圧変動は無視される。
【００１０】本発明の他の１つの形態においては、曲線
の平坦部分の間のサンプリングレートは、マイクロプロ
セッサメモリスタックに蓄積された電圧の記録の適当な
取り扱いによって減少される。この技術を用いて、電池
電圧のサンプルはあらかじめ決定された間隔で引続いて
獲得され、かつ、スタックに蓄積される。一層おそいサ
ンプリングレートは曲線の平坦部分の間、すべての他の
蓄積された値、すべての第３の蓄積された値、すべての
第４の蓄積された値、等を用いて、所望のサンプリング
レート調整を達成する。もし所望であれば、隣接するス
タック値が平均され、それによりさらに雑音の影響を緩
和する。
の平坦部分の間のサンプリングレートは、マイクロプロ
セッサメモリスタックに蓄積された電圧の記録の適当な
取り扱いによって減少される。この技術を用いて、電池
電圧のサンプルはあらかじめ決定された間隔で引続いて
獲得され、かつ、スタックに蓄積される。一層おそいサ
ンプリングレートは曲線の平坦部分の間、すべての他の
蓄積された値、すべての第３の蓄積された値、すべての
第４の蓄積された値、等を用いて、所望のサンプリング
レート調整を達成する。もし所望であれば、隣接するス
タック値が平均され、それによりさらに雑音の影響を緩
和する。
【００１１】
【作用】従って、最も単純な形態においては、信号対雑
音比が不十分であっても（すなわち、電圧対時間の曲線
が比較的平坦であっても）、本発明は、下降電圧勾配終
了技術に関する前述の問題を、自動的にその技術を無能
力にすることによって解決する。平常時においては、電
池が十分に充電され電圧は下降し始める時、下降電圧勾
配技術が、電池の充電の終了を可能にする。このように
して、下降電圧勾配技術は、Saar屈曲点技術と関連し
て、またはそれに代るものとして用いられる。
音比が不十分であっても（すなわち、電圧対時間の曲線
が比較的平坦であっても）、本発明は、下降電圧勾配終
了技術に関する前述の問題を、自動的にその技術を無能
力にすることによって解決する。平常時においては、電
池が十分に充電され電圧は下降し始める時、下降電圧勾
配技術が、電池の充電の終了を可能にする。このように
して、下降電圧勾配技術は、Saar屈曲点技術と関連し
て、またはそれに代るものとして用いられる。
【００１２】
【実施例および発明の効果】本発明、その目的および利
点の完全な理解のため、下記の明細書および添付の図面
が参照される。以下の高速電池充電に関する好適実施例
の記載は現実における単に典型的なものであり、決して
発明またはその応用または使用目的を限定しようとする
ものではない。
点の完全な理解のため、下記の明細書および添付の図面
が参照される。以下の高速電池充電に関する好適実施例
の記載は現実における単に典型的なものであり、決して
発明またはその応用または使用目的を限定しようとする
ものではない。
【００１３】Saar他の特許に開示されたように、ニッケ
ルカドミウム（ＮｉＣａｄ）電池の充電順序の典型的な
電圧対時間曲線は図７に示される。ここにおける討論は
単一の電池を充電することに向けられるということは注
目されるけれども、電池パックに見出されるような直列
接続された電池に等しく適用可能である。電池が充電さ
れると、電圧は、所望の最大充電点に達するまで、その
曲線によって示されるように連続的に上昇する。その曲
線の特定の値は電池によって異なるかもしれないが、そ
の曲線の一般的な形状は、すべてのニッケルカドミウム
電池に対して典型的である。その上、その技術において
知られた再充電可能な電池のそれぞれの他の型のもの
は、その型を示す典型的な電圧対時間曲線を有し、この
ように、下記に討論する過程はこれらの他の型の任意の
ものに対して適用可能である。
ルカドミウム（ＮｉＣａｄ）電池の充電順序の典型的な
電圧対時間曲線は図７に示される。ここにおける討論は
単一の電池を充電することに向けられるということは注
目されるけれども、電池パックに見出されるような直列
接続された電池に等しく適用可能である。電池が充電さ
れると、電圧は、所望の最大充電点に達するまで、その
曲線によって示されるように連続的に上昇する。その曲
線の特定の値は電池によって異なるかもしれないが、そ
の曲線の一般的な形状は、すべてのニッケルカドミウム
電池に対して典型的である。その上、その技術において
知られた再充電可能な電池のそれぞれの他の型のもの
は、その型を示す典型的な電圧対時間曲線を有し、この
ように、下記に討論する過程はこれらの他の型の任意の
ものに対して適用可能である。
【００１４】図示のように、電圧対時間曲線は少なくと
も４つの別個の部分に区切られている。部分Ｉは、電池
が最初に充電器に取り付けられた直後の充電過程の開始
を表し、充電が始まる。この部分は、この部分における
電圧特性が幾分信頼できないことのため破線によって表
され、充電および放電された履歴、および放電の現在の
状態に従って電池によって変る可能性がある。なお、こ
の部分は、一般的に、充電過程の開始後比較的短時間内
（通常３０から１２０秒）に通過されるから、この部分
は充電過程においてあまり重要でない。
も４つの別個の部分に区切られている。部分Ｉは、電池
が最初に充電器に取り付けられた直後の充電過程の開始
を表し、充電が始まる。この部分は、この部分における
電圧特性が幾分信頼できないことのため破線によって表
され、充電および放電された履歴、および放電の現在の
状態に従って電池によって変る可能性がある。なお、こ
の部分は、一般的に、充電過程の開始後比較的短時間内
（通常３０から１２０秒）に通過されるから、この部分
は充電過程においてあまり重要でない。
【００１５】充電過程が部分Ｉを通過した後、充電曲線
はより安定した部分IIにはいる。部分IIは一般に充電過
程の最も長い部分であり、電池自身の内部における内部
化学変換の大部分で特徴づけられる。このため、電池の
電圧は部分IIの間実質的には増加しない。そして、この
部分は充電曲線において、台状部分を表している。部分
IIの終端は曲線における屈曲点Ａである。屈曲点Ａは部
分IIから部分III への推移を表し、曲線の勾配が減少レ
ートから増加レートへ変化する点として注目される。
はより安定した部分IIにはいる。部分IIは一般に充電過
程の最も長い部分であり、電池自身の内部における内部
化学変換の大部分で特徴づけられる。このため、電池の
電圧は部分IIの間実質的には増加しない。そして、この
部分は充電曲線において、台状部分を表している。部分
IIの終端は曲線における屈曲点Ａである。屈曲点Ａは部
分IIから部分III への推移を表し、曲線の勾配が減少レ
ートから増加レートへ変化する点として注目される。
【００１６】部分III は、電池電圧が時間に関して急速
に増加し始める部分であり、従って急速な電圧の上昇の
部分を示す。電池電圧が部分III を通って増加し十分な
充電条件へと達する時、電池の内部圧力および温度もま
た増加する。電池の内部の温度および圧力の効果が始ま
ると、電池電圧の増加は次第に終了する。この次第に終
了する効果は屈曲点Ｂとして注目され、また電圧導関数
曲線ｄＶ／ｄｔにおける鋭い下降によって特徴づけられ
る。
に増加し始める部分であり、従って急速な電圧の上昇の
部分を示す。電池電圧が部分III を通って増加し十分な
充電条件へと達する時、電池の内部圧力および温度もま
た増加する。電池の内部の温度および圧力の効果が始ま
ると、電池電圧の増加は次第に終了する。この次第に終
了する効果は屈曲点Ｂとして注目され、また電圧導関数
曲線ｄＶ／ｄｔにおける鋭い下降によって特徴づけられ
る。
【００１７】部分IVは屈曲点Ｂと点Ｃによって表される
充電終了目標を含む間の十分充電された部分を表す。充
電電圧は、非常に短い時間の間、点Ｃで安定するのみで
ある。従って、もし充電が続くと、電池内部の追加の加
熱が電池の電圧を減少させるであろう。そして、さら
に、電池を損傷させるかもしれない。
充電終了目標を含む間の十分充電された部分を表す。充
電電圧は、非常に短い時間の間、点Ｃで安定するのみで
ある。従って、もし充電が続くと、電池内部の追加の加
熱が電池の電圧を減少させるであろう。そして、さら
に、電池を損傷させるかもしれない。
【００１８】Saar他の特許は、高速充電処理を終了する
ための適当な時間を決定するために、曲線の屈曲点を検
出することにより電池電圧対時間充電曲線を解析する方
法を開示する。あらかじめ決定されたサンプリングレー
トにおける充電曲線の勾配を測定することによって、ま
ず屈曲点Ａを決定し、次いで屈曲点Ｂを探し始めること
が可能である。サンプリング期間は一定であるから、勾
配の計算は、前の電圧サンプルから最も最近の電圧サン
プルの単なる減算である。しかしながら、一旦屈曲点Ｂ
の発生が検出されると、電池電圧は実際に屈曲点Ｂを越
えている。このようにして、第２の屈曲点Ｂの検出で充
電を終了することによって、電池電圧は実際に、充電が
中断された時、曲線の点Ｃによって近似された点であ
る。従って、この充電制御手順は曲線の部分IVへの電池
過充電を避けるということを認められるであろう。
ための適当な時間を決定するために、曲線の屈曲点を検
出することにより電池電圧対時間充電曲線を解析する方
法を開示する。あらかじめ決定されたサンプリングレー
トにおける充電曲線の勾配を測定することによって、ま
ず屈曲点Ａを決定し、次いで屈曲点Ｂを探し始めること
が可能である。サンプリング期間は一定であるから、勾
配の計算は、前の電圧サンプルから最も最近の電圧サン
プルの単なる減算である。しかしながら、一旦屈曲点Ｂ
の発生が検出されると、電池電圧は実際に屈曲点Ｂを越
えている。このようにして、第２の屈曲点Ｂの検出で充
電を終了することによって、電池電圧は実際に、充電が
中断された時、曲線の点Ｃによって近似された点であ
る。従って、この充電制御手順は曲線の部分IVへの電池
過充電を避けるということを認められるであろう。
【００１９】高速電池充電器の屈曲解析に用いられるこ
とのできる基本的な回路の構成要素がまず検討される。
これらの構成要素は、他の回路の形と配列が等しく適用
可能なように、限定しない例示の方法で図解されている
ことを注目すること。図８においては、半分のブリッジ
型の電源供給回路１０がブロック回路図で示される。回
路１０は、回路１０のいくつかの構成要素に高電圧を供
給するための高電圧入力回路１２と、回路１０の他の構
成要素に低電圧源を供給する低電圧源回路１４と、高電
圧回路１２の制御入力として用いられる高周波出力を発
生するパルス幅変調発振器回路１６と、充電される電池
２２へ定電流源を供給する定電流源回路１８と、電池２
２の充電流率を監視し、高電圧回路１２へ供給される制
御信号を所望により変更するようパルス幅変調回路１６
にフィードバック信号を供給する充電電流監視回路２０
と、を含む。
とのできる基本的な回路の構成要素がまず検討される。
これらの構成要素は、他の回路の形と配列が等しく適用
可能なように、限定しない例示の方法で図解されている
ことを注目すること。図８においては、半分のブリッジ
型の電源供給回路１０がブロック回路図で示される。回
路１０は、回路１０のいくつかの構成要素に高電圧を供
給するための高電圧入力回路１２と、回路１０の他の構
成要素に低電圧源を供給する低電圧源回路１４と、高電
圧回路１２の制御入力として用いられる高周波出力を発
生するパルス幅変調発振器回路１６と、充電される電池
２２へ定電流源を供給する定電流源回路１８と、電池２
２の充電流率を監視し、高電圧回路１２へ供給される制
御信号を所望により変更するようパルス幅変調回路１６
にフィードバック信号を供給する充電電流監視回路２０
と、を含む。
【００２０】マイクロコンピュータ２４は充電計画を制
御するため備えられている。回路１０の他の回路構成要
素は、電池２２の温度を監視する任意の温度照合回路２
６と、充電過程の種々のパラメータをオペレータに示す
ディジタル表示回路３０を含む。なお、アナログ−ディ
ジタル変換器２８は、電池２２からのアナログ電池電圧
信号をマイクロコンピュータ２４によって処理するのに
適したディジタル信号に変換するため設けられる。
御するため備えられている。回路１０の他の回路構成要
素は、電池２２の温度を監視する任意の温度照合回路２
６と、充電過程の種々のパラメータをオペレータに示す
ディジタル表示回路３０を含む。なお、アナログ−ディ
ジタル変換器２８は、電池２２からのアナログ電池電圧
信号をマイクロコンピュータ２４によって処理するのに
適したディジタル信号に変換するため設けられる。
【００２１】高電圧回路１２は、通常標準アウトレット
から１２０ボルトの交流電流（ＡＣ）を受ける。交番入
力信号は整流されろ波されて約１５０ボルトのなめらか
なＤＣ電圧を作成する。ＡＣ入力信号は、また変圧器
（図示せず）を介して線１３に沿って低電圧源回路１４
へ印加される。低電圧源回路１４はＡＣ信号を整流し、
電圧安定回路（図示せず）へ印加し、その他の回路構成
要素のために安定化された５ボルトおよび１５ボルトの
出力を供給する。その回路のその他の回路構成要素への
種々の５ボルトおよび１５ボルト供給線は明瞭化のため
除かれた。
から１２０ボルトの交流電流（ＡＣ）を受ける。交番入
力信号は整流されろ波されて約１５０ボルトのなめらか
なＤＣ電圧を作成する。ＡＣ入力信号は、また変圧器
（図示せず）を介して線１３に沿って低電圧源回路１４
へ印加される。低電圧源回路１４はＡＣ信号を整流し、
電圧安定回路（図示せず）へ印加し、その他の回路構成
要素のために安定化された５ボルトおよび１５ボルトの
出力を供給する。その回路のその他の回路構成要素への
種々の５ボルトおよび１５ボルト供給線は明瞭化のため
除かれた。
【００２２】パルス幅変調（ＰＷＭ）発振器回路１６
は、低電圧源回路１４から線１５に沿って１５ボルト信
号を受け、パルス信号を、通常長方形波として線１７に
沿って高電圧回路１２へ供給する。発振器回路１６から
の長方形波信号はカップリング変圧器（図示せず）を介
して、１対の電力スイッチングトランジスタ（図示せ
ず）へ供給される。この電力スイッチングトランジスタ
は、従来方式の位相制御技術を介して、ＡＣ波形の各半
サイクルのための主降圧変圧器の一次コイルに供給され
た電流を安定化する。降圧変圧器は一次コイルの高電圧
信号を、その第二コイルにおいて低電圧高電流信号に変
換し、この信号を定電流源回路１８へ線１９に沿って印
加する。発振器回路１６からのパルス幅変調信号のデュ
ーティサイクルは、電池２２に印加された充電電流のレ
ベルをこのように制御する。パルス幅変調方式は、電流
供給回路１８へ必要な高電流を供給するために要求され
る降圧変圧器の大きさを最小にする。ＰＷＭ発振器回路
１６は、また、充電手順が開始される時、ＰＷＭ発振器
回路１６のデューティサイクルを徐々に上昇するための
ソフト起動回路（図示せず）を含む。
は、低電圧源回路１４から線１５に沿って１５ボルト信
号を受け、パルス信号を、通常長方形波として線１７に
沿って高電圧回路１２へ供給する。発振器回路１６から
の長方形波信号はカップリング変圧器（図示せず）を介
して、１対の電力スイッチングトランジスタ（図示せ
ず）へ供給される。この電力スイッチングトランジスタ
は、従来方式の位相制御技術を介して、ＡＣ波形の各半
サイクルのための主降圧変圧器の一次コイルに供給され
た電流を安定化する。降圧変圧器は一次コイルの高電圧
信号を、その第二コイルにおいて低電圧高電流信号に変
換し、この信号を定電流源回路１８へ線１９に沿って印
加する。発振器回路１６からのパルス幅変調信号のデュ
ーティサイクルは、電池２２に印加された充電電流のレ
ベルをこのように制御する。パルス幅変調方式は、電流
供給回路１８へ必要な高電流を供給するために要求され
る降圧変圧器の大きさを最小にする。ＰＷＭ発振器回路
１６は、また、充電手順が開始される時、ＰＷＭ発振器
回路１６のデューティサイクルを徐々に上昇するための
ソフト起動回路（図示せず）を含む。
【００２３】マイクロコンピュータ２４が、電流源回路
１８へ線２３を用いて信号を印加することによって、充
電手順を開始する時、充電電流は、線２１に沿って低電
圧定電流源回路１８を介して、電池２２へ印加される。
電流源回路１８は、電池２２が反対方向に挿入された場
合に損傷から回路１０を保護する逆極性検出回路を含む
ことが好ましい。電池の電流は、充電電流監視回路２０
によって、線２５を介して感知される。もし充電電流が
あらかじめ決定されたレベルから変るときは、充電電流
監視回路２０はＰＷＭ発振器回路１６へと線２７へ出力
を供給する。それから、ＰＷＭ発振器回路１６は、現在
の充電電流を適切に変えるため、高電圧回路１２に対す
る長方形波信号のデューティサイクルを変更する。同様
に高電流充電手順の終りにおいても、マイクロコンピュ
ータ２４は、トリクル充電モードに切り替えるように、
充電／トリクル線２９へ出力信号を発生する。
１８へ線２３を用いて信号を印加することによって、充
電手順を開始する時、充電電流は、線２１に沿って低電
圧定電流源回路１８を介して、電池２２へ印加される。
電流源回路１８は、電池２２が反対方向に挿入された場
合に損傷から回路１０を保護する逆極性検出回路を含む
ことが好ましい。電池の電流は、充電電流監視回路２０
によって、線２５を介して感知される。もし充電電流が
あらかじめ決定されたレベルから変るときは、充電電流
監視回路２０はＰＷＭ発振器回路１６へと線２７へ出力
を供給する。それから、ＰＷＭ発振器回路１６は、現在
の充電電流を適切に変えるため、高電圧回路１２に対す
る長方形波信号のデューティサイクルを変更する。同様
に高電流充電手順の終りにおいても、マイクロコンピュ
ータ２４は、トリクル充電モードに切り替えるように、
充電／トリクル線２９へ出力信号を発生する。
【００２４】温度照合回路２６は電池の温度を監視する
ための回路を備えている。温度照合回路２６からの破線
３１は、電池２２の温度を感知するため充電器へプラグ
を差し込んだ時、電池２２の位置に物理的に隣接して配
置されたサーミスタのような熱感知装置を表わしてい
る。温度照合回路２６は、電池の温度があらかじめ決定
されたしきい値を越える時、信号を線３３を介してマイ
クロコンピュータ２４に送ることを決定する。それか
ら、マイクロコンピュータ２４は線２３を介して信号を
送り、充電処理を中止する。
ための回路を備えている。温度照合回路２６からの破線
３１は、電池２２の温度を感知するため充電器へプラグ
を差し込んだ時、電池２２の位置に物理的に隣接して配
置されたサーミスタのような熱感知装置を表わしてい
る。温度照合回路２６は、電池の温度があらかじめ決定
されたしきい値を越える時、信号を線３３を介してマイ
クロコンピュータ２４に送ることを決定する。それか
ら、マイクロコンピュータ２４は線２３を介して信号を
送り、充電処理を中止する。
【００２５】図７の充電曲線における屈曲点を決定する
ため充電過程を監視するようにマイクロコンピュータ２
４をさせるためには、電池電圧のアナログ信号をディジ
タル信号に変換することが必要である。従って、アナロ
グ−ディジタル変換器２８が組み込まれている。アナロ
グ−ディジタル変換器２８は線３９を介してアナログ電
池電圧を受け、マイクロコンピュータ２４が電池電圧値
を決定するため用いるディジタル信号を線３７へ作り出
す。もし希望するならば、ディジタル信号は、電圧を表
すディジタル計数値を生ずるようクロックパルスが生産
され計数されるタイミング信号の形式であってよい。
ため充電過程を監視するようにマイクロコンピュータ２
４をさせるためには、電池電圧のアナログ信号をディジ
タル信号に変換することが必要である。従って、アナロ
グ−ディジタル変換器２８が組み込まれている。アナロ
グ−ディジタル変換器２８は線３９を介してアナログ電
池電圧を受け、マイクロコンピュータ２４が電池電圧値
を決定するため用いるディジタル信号を線３７へ作り出
す。もし希望するならば、ディジタル信号は、電圧を表
すディジタル計数値を生ずるようクロックパルスが生産
され計数されるタイミング信号の形式であってよい。
【００２６】充電曲線における屈曲点は、その勾配が最
小値または最大値に達した時、すなわち、勾配の変化率
が負の値から正の値へまたは正の値から負の値へと変化
する時を検出するよう曲線の勾配（第１次の導関数また
は曲線の変化の時間レート）を監視することによって決
定される。実際には、これは一連の電圧読み取りの間の
差をとることよっておよび差が最小または最大値に達し
た時を決定することによって達成される。
小値または最大値に達した時、すなわち、勾配の変化率
が負の値から正の値へまたは正の値から負の値へと変化
する時を検出するよう曲線の勾配（第１次の導関数また
は曲線の変化の時間レート）を監視することによって決
定される。実際には、これは一連の電圧読み取りの間の
差をとることよっておよび差が最小または最大値に達し
た時を決定することによって達成される。
【００２７】図７を参照すると、電圧の導関数曲線ｄＶ
／ｄｔは増加から減少へ第２の屈曲点Ｂにおいて変化す
ることがわかる。従って、もし電池充電動作が、電池電
圧が領域Ｉにある時始まると、電池電圧は屈曲点ＡとＢ
の両方を通過する。反対に、もし電池が部分的に充電さ
れていて、電池充電動作が領域III で始まるとすると、
Ａ屈曲点には決して到達しない。しかしながら、いずれ
の場合においても、電池充電動作は、これが十分に充電
された条件を表すとして、Ｂ屈曲点が検出されて後終了
させられるべきである。実際の充電の終了点Ｃに達する
とすぐ電池電圧は実際に降下または落下し始めることに
注意すること。この領域は、温度超過および高圧力条件
が現われ始める領域であるから、避けられるべきであ
る。
／ｄｔは増加から減少へ第２の屈曲点Ｂにおいて変化す
ることがわかる。従って、もし電池充電動作が、電池電
圧が領域Ｉにある時始まると、電池電圧は屈曲点ＡとＢ
の両方を通過する。反対に、もし電池が部分的に充電さ
れていて、電池充電動作が領域III で始まるとすると、
Ａ屈曲点には決して到達しない。しかしながら、いずれ
の場合においても、電池充電動作は、これが十分に充電
された条件を表すとして、Ｂ屈曲点が検出されて後終了
させられるべきである。実際の充電の終了点Ｃに達する
とすぐ電池電圧は実際に降下または落下し始めることに
注意すること。この領域は、温度超過および高圧力条件
が現われ始める領域であるから、避けられるべきであ
る。
【００２８】本発明は平坦な勾配または負の勾配の充電
終了システムを信頼性をもって履行することができる。
平坦な勾配または負の勾配のシステムは、「勾配検出」
として参照されるように、Saarの二重屈曲点解析または
それに代るものと関連して用いられる。勾配検出技術
は、金属ニッケル水素化合物バッテリを特に良好に動作
するように発見された。
終了システムを信頼性をもって履行することができる。
平坦な勾配または負の勾配のシステムは、「勾配検出」
として参照されるように、Saarの二重屈曲点解析または
それに代るものと関連して用いられる。勾配検出技術
は、金属ニッケル水素化合物バッテリを特に良好に動作
するように発見された。
【００２９】本質的には、勾配検出技術は、勾配が零
（平坦勾配）であるかまたは負である時の電圧対時間の
曲線における点を探す。図７を参照すると、参照文字Ｐ
で一般的に示されるピーク電圧において勾配ｄＶ／ｄｔ
は零になることがわかる。点Ｐは点Ｃに近いがしかし一
致する必要はないということに注意すること。点Ｃは、
Saarの二重屈曲点解析が実際に充電電流を終了する点で
あることを思い出すこと。実際に、正確なSaarの終了点
Ｃはシステムの応答時間と使用されているディジタルフ
ィルターの程度に依存する。言いかえると、点Ｃは時と
して屈曲点Ｂが発生した後に起こり、システムはその発
生に応答する時間を有していた。従って、実際には、平
坦勾配または零勾配技術によって検出される点ＰとSaar
の技術で用いられる点Ｃとは一致する。すなわち、いず
れかの点は他の点のわずか前に起こるかもしれない。こ
のようにして、平坦勾配または負勾配検出機構は、Saar
システムが与えられた電池に対して充分速く応答しない
時に、良好なバックアップシステムとして役立つことが
できる。
（平坦勾配）であるかまたは負である時の電圧対時間の
曲線における点を探す。図７を参照すると、参照文字Ｐ
で一般的に示されるピーク電圧において勾配ｄＶ／ｄｔ
は零になることがわかる。点Ｐは点Ｃに近いがしかし一
致する必要はないということに注意すること。点Ｃは、
Saarの二重屈曲点解析が実際に充電電流を終了する点で
あることを思い出すこと。実際に、正確なSaarの終了点
Ｃはシステムの応答時間と使用されているディジタルフ
ィルターの程度に依存する。言いかえると、点Ｃは時と
して屈曲点Ｂが発生した後に起こり、システムはその発
生に応答する時間を有していた。従って、実際には、平
坦勾配または零勾配技術によって検出される点ＰとSaar
の技術で用いられる点Ｃとは一致する。すなわち、いず
れかの点は他の点のわずか前に起こるかもしれない。こ
のようにして、平坦勾配または負勾配検出機構は、Saar
システムが与えられた電池に対して充分速く応答しない
時に、良好なバックアップシステムとして役立つことが
できる。
【００３０】平坦な勾配または下降勾配技術に伴なう１
つの困難は、図７における領域IIによって一般に示され
る曲線の平坦領域において遭遇される。金属ニッケル水
素化合物バッテリーは、この領域において困難の傾向は
少ない。その理由は、このようなバッテリの電圧対時間
曲線は図解されたニッケルカドミウム電池の曲線より一
層急勾配で上昇するからである。一方、実際に、電圧対
時間の曲線の勾配は、正の第一次導関数ｄＶ／ｄｔによ
って証明されるように、領域IIにおいて上昇している
が、電圧は非常に急速には上昇しない。従って、この領
域において、擬似の雑音変動が不正のトリガを発生する
可能性がある。図７においては、発生可能な雑音変動の
型を示すＸにおいて一般に指示されたわずかな動揺が存
在することに注意すること。もし、これら動揺の１つが
零勾配または下降勾配（ｄＶ／ｄｔ≦０）として現われ
たとすると、平坦勾配または下降勾配終了技術は電池充
電電流の早まった終了を引き起こすであろう。
つの困難は、図７における領域IIによって一般に示され
る曲線の平坦領域において遭遇される。金属ニッケル水
素化合物バッテリーは、この領域において困難の傾向は
少ない。その理由は、このようなバッテリの電圧対時間
曲線は図解されたニッケルカドミウム電池の曲線より一
層急勾配で上昇するからである。一方、実際に、電圧対
時間の曲線の勾配は、正の第一次導関数ｄＶ／ｄｔによ
って証明されるように、領域IIにおいて上昇している
が、電圧は非常に急速には上昇しない。従って、この領
域において、擬似の雑音変動が不正のトリガを発生する
可能性がある。図７においては、発生可能な雑音変動の
型を示すＸにおいて一般に指示されたわずかな動揺が存
在することに注意すること。もし、これら動揺の１つが
零勾配または下降勾配（ｄＶ／ｄｔ≦０）として現われ
たとすると、平坦勾配または下降勾配終了技術は電池充
電電流の早まった終了を引き起こすであろう。
【００３１】この問題を解決するため、本発明は、曲線
の平坦部分の間の読み取りは誤ったトリガを生じないこ
とを確実にするサンプリングレートの変調技術または勾
配検出無能力化技術を使用する。これらの技術は、両方
共曲線の平坦部分の間に行われた読み取りが誤ったきっ
かけを発生させないことを確実にする。これらの技術は
異なった方法で履行され得る。これらのうちのいくつか
は、ここに図解される。
の平坦部分の間の読み取りは誤ったトリガを生じないこ
とを確実にするサンプリングレートの変調技術または勾
配検出無能力化技術を使用する。これらの技術は、両方
共曲線の平坦部分の間に行われた読み取りが誤ったきっ
かけを発生させないことを確実にする。これらの技術は
異なった方法で履行され得る。これらのうちのいくつか
は、ここに図解される。
【００３２】サンプリングレート調整を処理する１つの
技術はスタック処理によってディジタル的に調整を行う
ことにある。スタック処理技術は、Saarの技術を実行す
るための今日の充電終了手順はディジタル的にサンプル
された読み出し電圧を記憶し、平均し、処理するスタッ
ク状のデータ構成を用いるという事実を利用している。
図２から図４を参照すると、スタック状のデータ構成は
１００で説明される。現在の好適実施例は、アナログ−
ディジタル変換器２８によって供給された８個のディジ
タル値を記憶できるデータ構成を使用する。各サンプル
がアナログ−ディジタル変換器によって得られると、対
応するディジタル値はスタック１００に押し込まれ、場
所ＡＤ0 を占有する。この動作により、以前に存在した
ＡＤ0 は場所ＡＤ1 へ押し下げられ、ＡＤ1 はＡＤ2 へ
押し下げられ、そして以下同様である。データ構成の反
対側の端部に、終端値ＡＤ7 は、ビットバケット１０２
によって図解されるように簡単に捨てられる。このデー
タ構成はSaarの技術を実行するために用いられる。この
同様なデータ構成はまた、平坦勾配または負勾配検出技
術を実行するために用いられる。このことについては、
Saarの技術および勾配検出技術の両方共が、電圧対時間
曲線の勾配を反映する値を引き出す。
技術はスタック処理によってディジタル的に調整を行う
ことにある。スタック処理技術は、Saarの技術を実行す
るための今日の充電終了手順はディジタル的にサンプル
された読み出し電圧を記憶し、平均し、処理するスタッ
ク状のデータ構成を用いるという事実を利用している。
図２から図４を参照すると、スタック状のデータ構成は
１００で説明される。現在の好適実施例は、アナログ−
ディジタル変換器２８によって供給された８個のディジ
タル値を記憶できるデータ構成を使用する。各サンプル
がアナログ−ディジタル変換器によって得られると、対
応するディジタル値はスタック１００に押し込まれ、場
所ＡＤ0 を占有する。この動作により、以前に存在した
ＡＤ0 は場所ＡＤ1 へ押し下げられ、ＡＤ1 はＡＤ2 へ
押し下げられ、そして以下同様である。データ構成の反
対側の端部に、終端値ＡＤ7 は、ビットバケット１０２
によって図解されるように簡単に捨てられる。このデー
タ構成はSaarの技術を実行するために用いられる。この
同様なデータ構成はまた、平坦勾配または負勾配検出技
術を実行するために用いられる。このことについては、
Saarの技術および勾配検出技術の両方共が、電圧対時間
曲線の勾配を反映する値を引き出す。
【００３３】図解として、どのようにしてスタック１０
０に記憶されたすべての８個の値が処理され勾配読み出
しのため用いられることができるかを図解する図２を参
照すること。図解のように、最も新しいスタック上の４
つの値は合計され、同様に最も前の４つの値は一緒に加
算される。合計結果のＭとＮはそれぞれ勾配を示す値Ｎ
−Ｍを求めるよう引き算される。このことに関しては、
勾配は、電圧の変化の時間レート（ｄＶ／ｄｔ）として
理解される。サンプリングレートが知られているから、
そしてこの場合一定であるから、結果としての差Ｎ−Ｍ
は勾配を示す。
０に記憶されたすべての８個の値が処理され勾配読み出
しのため用いられることができるかを図解する図２を参
照すること。図解のように、最も新しいスタック上の４
つの値は合計され、同様に最も前の４つの値は一緒に加
算される。合計結果のＭとＮはそれぞれ勾配を示す値Ｎ
−Ｍを求めるよう引き算される。このことに関しては、
勾配は、電圧の変化の時間レート（ｄＶ／ｄｔ）として
理解される。サンプリングレートが知られているから、
そしてこの場合一定であるから、結果としての差Ｎ−Ｍ
は勾配を示す。
【００３４】勾配検出終了技術は勾配値Ｎ−Ｍを監視す
る。その値が零になる時または負になる時、充電電流の
終了が開始される。
る。その値が零になる時または負になる時、充電電流の
終了が開始される。
【００３５】８個のサンプルの累積する効果に対する勾
配検出技術を基本にして、過充電を防止することは実際
的に十分速くないかもしれない。現在の好適実施例は電
圧サンプルを１６秒ごとに行う。このようにして、４つ
の減算グループによって、検出計画は４×１６すなわち
６４秒遅らせる。この時間遅れは過充電を避けるために
は長すぎるかもしれない。図３は、この６４秒の時間遅
れを半分にすることができるスタック操作技術を図解す
る。図３には、ディジタル値の対が一緒に加算され、そ
れから図解のように減算される。図３においては、値Ａ
Ｄ0 とＡＤ1 が、中間の値Ｍとして加算され、値ＡＤ2
とＡＤ3 が中間の値Ｎとして加算される。中間値は前の
とおり減算され、勾配読み取りに到達する。２つの読み
出しグループは４つのグループに代って用いられるか
ら、時間遅れは２×１６すなわち３２秒に減少される。
配検出技術を基本にして、過充電を防止することは実際
的に十分速くないかもしれない。現在の好適実施例は電
圧サンプルを１６秒ごとに行う。このようにして、４つ
の減算グループによって、検出計画は４×１６すなわち
６４秒遅らせる。この時間遅れは過充電を避けるために
は長すぎるかもしれない。図３は、この６４秒の時間遅
れを半分にすることができるスタック操作技術を図解す
る。図３には、ディジタル値の対が一緒に加算され、そ
れから図解のように減算される。図３においては、値Ａ
Ｄ0 とＡＤ1 が、中間の値Ｍとして加算され、値ＡＤ2
とＡＤ3 が中間の値Ｎとして加算される。中間値は前の
とおり減算され、勾配読み取りに到達する。２つの読み
出しグループは４つのグループに代って用いられるか
ら、時間遅れは２×１６すなわち３２秒に減少される。
【００３６】より一層速い応答時間のために、図２から
図４は直接勾配読み取りを処理するため用いられる２つ
の個々の読み出し値ＡＤ0 とＡＤ1 を説明する。この場
合、個々の読みは直接用いられるから、勾配値は単に１
６秒遅れるのみである。
図４は直接勾配読み取りを処理するため用いられる２つ
の個々の読み出し値ＡＤ0 とＡＤ1 を説明する。この場
合、個々の読みは直接用いられるから、勾配値は単に１
６秒遅れるのみである。
【００３７】前述の内容を思い出して、いかにして、擬
似の電圧読み出しが不正の終了を生みだすかをよりよく
評価される。図２に図解された信号処理が用いられる
時、１つの誤った低級な読み出しは結果に影響しない。
これは単一の読み出しは事実上異なった時点で取得され
た３つの他の読みと平均されているからである。このよ
うにして、図２に図解された処理の平均効果は不正の終
了が起こりそうになくさせる。
似の電圧読み出しが不正の終了を生みだすかをよりよく
評価される。図２に図解された信号処理が用いられる
時、１つの誤った低級な読み出しは結果に影響しない。
これは単一の読み出しは事実上異なった時点で取得され
た３つの他の読みと平均されているからである。このよ
うにして、図２に図解された処理の平均効果は不正の終
了が起こりそうになくさせる。
【００３８】これと反対に、図４に図解された処理によ
れば、２つの個々の読み出しが勾配値を求めるよう用い
られる。従って、誤った読み込みは勾配が零または負に
なった誤り表示をする。
れば、２つの個々の読み出しが勾配値を求めるよう用い
られる。従って、誤った読み込みは勾配が零または負に
なった誤り表示をする。
【００３９】本発明は自動的に効果的なサンプリングレ
ートを調節し、信号対雑音比が高い時は速い応答速度を
生じ、信号対雑音比が低い時は平均をとるかまたは局部
電圧の動揺を無視する。これを達成するための１つの実
施例は図１において説明される。図１において、１つの
試験がステップ１５０で実行され、図７の領域IIによっ
て表示された電圧対時間の曲線の平坦部分において充電
器が動作しているかどうか決定する。もしそうであれ
ば、ステップ１５２において効果的なサンプリングレー
トが、高度に平均化され、図２の比較的低速の応答サン
プリング技術を使用するよう調節される。他方、もし充
電器が曲線の平坦領域で動作していなければ、制御はス
テップ１５４に進み、そのステップでは、図４の技術
（または選択的に図３の技術）のような高速動作、より
少なく平均化されたサンプリング技術が用いられる。
ートを調節し、信号対雑音比が高い時は速い応答速度を
生じ、信号対雑音比が低い時は平均をとるかまたは局部
電圧の動揺を無視する。これを達成するための１つの実
施例は図１において説明される。図１において、１つの
試験がステップ１５０で実行され、図７の領域IIによっ
て表示された電圧対時間の曲線の平坦部分において充電
器が動作しているかどうか決定する。もしそうであれ
ば、ステップ１５２において効果的なサンプリングレー
トが、高度に平均化され、図２の比較的低速の応答サン
プリング技術を使用するよう調節される。他方、もし充
電器が曲線の平坦領域で動作していなければ、制御はス
テップ１５４に進み、そのステップでは、図４の技術
（または選択的に図３の技術）のような高速動作、より
少なく平均化されたサンプリング技術が用いられる。
【００４０】次に、ステップ１５６および１５８におい
て、２つの連続的な読みＭおよびＮが行われる。それか
ら、ステップ１６０で、もしＮ−Ｍが零より小さいか等
しければ、充電はステップ１６２で終了する。そうでな
ければ、制御は図解したように分岐してステップ１５０
へ戻る。
て、２つの連続的な読みＭおよびＮが行われる。それか
ら、ステップ１６０で、もしＮ−Ｍが零より小さいか等
しければ、充電はステップ１６２で終了する。そうでな
ければ、制御は図解したように分岐してステップ１５０
へ戻る。
【００４１】電池の充電器が曲線の平坦な部分において
動作するか否か決定するいくつかの方法がある。１つの
方法は個々の電圧の読みを監視することにある。もし個
々の読みがしきい値以下であれば、充電器は曲線の平坦
部分で動作していると仮定することができる。他の１つ
の技術は、電池の充電器が動作した経過時間を単純に測
定する。多くの場合、電池の充電曲線は十分に安定であ
り、充電器が十分な充電サイクルの約１５％の経過後の
曲線の平坦部にあることが憶測できる。
動作するか否か決定するいくつかの方法がある。１つの
方法は個々の電圧の読みを監視することにある。もし個
々の読みがしきい値以下であれば、充電器は曲線の平坦
部分で動作していると仮定することができる。他の１つ
の技術は、電池の充電器が動作した経過時間を単純に測
定する。多くの場合、電池の充電曲線は十分に安定であ
り、充電器が十分な充電サイクルの約１５％の経過後の
曲線の平坦部にあることが憶測できる。
【００４２】本発明の他の実施例が図５に図解される。
図からわかるように、この実施例においては、勾配検出
技術は、充電器が曲線の平坦部分において動作している
時無能である。図５を参照すると、アナログ対ディジタ
ル変換器の読み出しはステップ２００と２０２で使用さ
れ、それぞれ電圧対時間曲線に沿った異なる点における
電池電圧を示す、連続した読みＮおよびＭを得る。次
に、ステップ２０４において、これらの値は減算Ｎ−Ｍ
と比較され、曲線の勾配が零（平坦）に達したかまたは
負に達したかを決定する。もしそうでなければ、その手
順は、上記処理が繰り返されるステップ２００に単に枝
分かれして戻る。他方では、もし勾配が零に達するかま
たは負に達すると、制御は、充電器が現在曲線の平坦部
分にあるか否かを決定するステップ２０６へ進む。この
ことは、図１に関連して上記された技術のいずれかを用
いてなされ得る。もし、充電器が曲線の平坦部分にあれ
ば、制御は、上記ステップが再び繰り返されるステップ
２００に単純に枝分かれして戻る。言いかえれば、曲線
の平坦部分においては、負の勾配または零勾配は単に無
視される。他方では、もしステップ２０６で充電器が曲
線の平坦部分に存在しなかった時は、制御は、勾配が以
前に下降したか否かを決定するためフラグが試験される
ステップ２０７へ進む。もし、そうであれば、充電はス
テップ２０８で終了する。もしそうでなければ、ステッ
プ２０９がフラグを設定するため実行され、その結果、
次の平坦勾配または下降勾配条件は充電を終了する。こ
のようにして、図１の手順は、充電終了が行われる前に
平坦な勾配または下降勾配の２つの検出を要求すること
によって、追加のろ過を提供する。もちろん、このろ過
技術は拡張され、望むならば２つ以上の勾配の検出を要
求する。このろ過技術は上述のその他の実施例において
もまた用いることができる。
図からわかるように、この実施例においては、勾配検出
技術は、充電器が曲線の平坦部分において動作している
時無能である。図５を参照すると、アナログ対ディジタ
ル変換器の読み出しはステップ２００と２０２で使用さ
れ、それぞれ電圧対時間曲線に沿った異なる点における
電池電圧を示す、連続した読みＮおよびＭを得る。次
に、ステップ２０４において、これらの値は減算Ｎ−Ｍ
と比較され、曲線の勾配が零（平坦）に達したかまたは
負に達したかを決定する。もしそうでなければ、その手
順は、上記処理が繰り返されるステップ２００に単に枝
分かれして戻る。他方では、もし勾配が零に達するかま
たは負に達すると、制御は、充電器が現在曲線の平坦部
分にあるか否かを決定するステップ２０６へ進む。この
ことは、図１に関連して上記された技術のいずれかを用
いてなされ得る。もし、充電器が曲線の平坦部分にあれ
ば、制御は、上記ステップが再び繰り返されるステップ
２００に単純に枝分かれして戻る。言いかえれば、曲線
の平坦部分においては、負の勾配または零勾配は単に無
視される。他方では、もしステップ２０６で充電器が曲
線の平坦部分に存在しなかった時は、制御は、勾配が以
前に下降したか否かを決定するためフラグが試験される
ステップ２０７へ進む。もし、そうであれば、充電はス
テップ２０８で終了する。もしそうでなければ、ステッ
プ２０９がフラグを設定するため実行され、その結果、
次の平坦勾配または下降勾配条件は充電を終了する。こ
のようにして、図１の手順は、充電終了が行われる前に
平坦な勾配または下降勾配の２つの検出を要求すること
によって、追加のろ過を提供する。もちろん、このろ過
技術は拡張され、望むならば２つ以上の勾配の検出を要
求する。このろ過技術は上述のその他の実施例において
もまた用いることができる。
【００４３】よく考えてみると、ステップ２０６で無視
されるようにステップ２０４の結果をさせることは、曲
線の領域II（図７）の期間よりも長い期間にサンプルレ
ートを減少させる効果を有するということがわかるであ
ろう。別に述べたように、曲線の領域IIの間に得られた
データの結果はサンプリングレートを延ばすことによっ
て効果的に無視されることができ、その結果領域IIの期
間の間、サンプルは作成されない。
されるようにステップ２０４の結果をさせることは、曲
線の領域II（図７）の期間よりも長い期間にサンプルレ
ートを減少させる効果を有するということがわかるであ
ろう。別に述べたように、曲線の領域IIの間に得られた
データの結果はサンプリングレートを延ばすことによっ
て効果的に無視されることができ、その結果領域IIの期
間の間、サンプルは作成されない。
【００４４】曲線の平坦部分における雑音の影響を妨げ
るためサンプリングレートを調節する上述の技術は、曲
線の平坦領域に達した時、あらかじめ決定されたサンプ
リングレート調節技術が自動的に使用されている静的技
術である。もし望むならば、サンプリングレート調節の
程度が感知された信号対雑音比に基づいて活発に選択さ
れる調節技術もまた動的に使用され得る。このような動
的技術の１つの実施例は図６に図解されている。図６に
は、電池の電圧が、ステップ２５０，２５２、および２
５４において、いくつかのあらかじめ決定されたレベル
に対して比較される。この比較に基づいて、適当なサン
プリングレートがそれぞれステップ２５６，２５８およ
び２６０において選択される。これらの異なるサンプリ
ングレートは図２から図４に図解されたスタック操作技
術を用いてもたらされる。例えば、低電圧に対しては図
２の技術がサンプリングレート＃１として用いられる。
中間の電圧に対しては図３のサンプリングレート技術が
サンプリングレート＃２として用いられる。高電圧に対
しては、図４のサンプリング技術がサンプリングレート
＃３として用いられる。
るためサンプリングレートを調節する上述の技術は、曲
線の平坦領域に達した時、あらかじめ決定されたサンプ
リングレート調節技術が自動的に使用されている静的技
術である。もし望むならば、サンプリングレート調節の
程度が感知された信号対雑音比に基づいて活発に選択さ
れる調節技術もまた動的に使用され得る。このような動
的技術の１つの実施例は図６に図解されている。図６に
は、電池の電圧が、ステップ２５０，２５２、および２
５４において、いくつかのあらかじめ決定されたレベル
に対して比較される。この比較に基づいて、適当なサン
プリングレートがそれぞれステップ２５６，２５８およ
び２６０において選択される。これらの異なるサンプリ
ングレートは図２から図４に図解されたスタック操作技
術を用いてもたらされる。例えば、低電圧に対しては図
２の技術がサンプリングレート＃１として用いられる。
中間の電圧に対しては図３のサンプリングレート技術が
サンプリングレート＃２として用いられる。高電圧に対
しては、図４のサンプリング技術がサンプリングレート
＃３として用いられる。
【００４５】適切なサンプリングレートが選択された
後、適切な読みはステップ２６２および２６４で行われ
値ＭおよびＮが得られる。図２から図４に図解されたス
タック状データ構成を用いて、これらのＭおよびＮ値
は、スタックからの適切な数を選択することによって簡
単に得られる。一旦得られると、ＭとＮ値はステップ２
６６で比較される。ここにおいて、充電終了は、もし勾
配（Ｎ−Ｍ）が零または負であると、ステップ２６８で
始められる。さもなければ、制御の分岐枝は、開始点に
戻り、上記手順は繰り返される。
後、適切な読みはステップ２６２および２６４で行われ
値ＭおよびＮが得られる。図２から図４に図解されたス
タック状データ構成を用いて、これらのＭおよびＮ値
は、スタックからの適切な数を選択することによって簡
単に得られる。一旦得られると、ＭとＮ値はステップ２
６６で比較される。ここにおいて、充電終了は、もし勾
配（Ｎ−Ｍ）が零または負であると、ステップ２６８で
始められる。さもなければ、制御の分岐枝は、開始点に
戻り、上記手順は繰り返される。
【００４６】図６の実施例はこのようにして、実際の測
定された条件に基づいて適切なサンプリングレートを動
的に選択する。簡単な電圧測定はステップ２５０，２５
２、および２５４で用いられているが、他の適した技術
もまた使用できる。
定された条件に基づいて適切なサンプリングレートを動
的に選択する。簡単な電圧測定はステップ２５０，２５
２、および２５４で用いられているが、他の適した技術
もまた使用できる。
【００４７】前述の説明から、本発明は、個々にまたは
Saarの技術のような他の技術と関連して使用される勾配
検出技術を可能にする機構を提供するということが理解
されるであろう。この発明は、電圧対時間曲線の平坦領
域における雑音による不正なトリガの問題を解決する。
従って、この発明は、相対的に平坦勾配の部分を示すニ
ッケルカドミウム電池のような電池と共に用いられる
時、もっとも利点がある。
Saarの技術のような他の技術と関連して使用される勾配
検出技術を可能にする機構を提供するということが理解
されるであろう。この発明は、電圧対時間曲線の平坦領
域における雑音による不正なトリガの問題を解決する。
従って、この発明は、相対的に平坦勾配の部分を示すニ
ッケルカドミウム電池のような電池と共に用いられる
時、もっとも利点がある。
【００４８】この発明は、現在の好適実施例に関連して
記述されているけれども、添付された特許請求の範囲に
示された発明の精神から逸脱しない範囲で、説明された
実施例に種々の変形をすることが可能であると理解され
る。
記述されているけれども、添付された特許請求の範囲に
示された発明の精神から逸脱しない範囲で、説明された
実施例に種々の変形をすることが可能であると理解され
る。
【図１】本発明の現在好適な充電終了手順を図解する流
れ図である。
れ図である。
【図２】本発明の一実施例のスタックデータ構成を説明
する図である。
する図である。
【図３】本発明の一実施例のスタックデータ構成を説明
する図である。
する図である。
【図４】本発明の一実施例のスタックデータ構成を説明
する図である。
する図である。
【図５】本発明の他の充電終了手順を図解する流れ図で
ある。
ある。
【図６】本発明の適応可能な実施例の図である。
【図７】ＡおよびＢにおける典型的な屈曲点を示すニッ
ケルカドミウム電池の典型的な電圧対時間充電曲線であ
る。
ケルカドミウム電池の典型的な電圧対時間充電曲線であ
る。
【図８】高速電池充電システムの主な演算および制御回
路を示す概略ブロック図である。
路を示す概略ブロック図である。
１０…電源供給回路 １２…高電圧入力回路 １４…低電圧源回路 １６…パルス幅変調発振器回路 １８…定電流源回路 ２０…充電電流監視回路 ２２…電池 ２４…マイクロコンピュータ ２６…温度照合回路 ２８…アナログ−ディジタル変換器 ３０…ディジタル表示回路
Claims (13)
- 【請求項１】 電池を充電する方法であって、次のステ
ップすなわち、 電池に充電電流を印加するステップと、 時間の関数として電池の電圧のデータを得るよう電池を
第１の時間間隔の間試験し、前記電圧の変化の時間レー
トが前記第１の時間間隔の間正でないかどうかを決定す
る前記データを評価するステップと、 もし前記変化の時間レートが前記第１の時間間隔の間正
でない時、電池に対する充電電流の印加を終了するステ
ップと、 前記第１の時間間隔の完了後、第２の時間間隔の間待機
するステップと、 前記第２の時間間隔完了後、時間の関数として電池の電
圧のデータを得るため電池を試験し、前記第２の時間間
隔の後、任意の時間に前記電圧の変化の時間レートが正
でないかどうかを決定するため前記データを評価するス
テップと、 前記第２の時間間隔後任意の時間に前記変化の時間レー
トが正でない時、電池に対して充電電流の印加を終了す
るステップと、 を具備する電池を充電する方法。 - 【請求項２】 前記方法は、さらに、十分に放電された
電池を十分に充電するため要求される概略の時間を示す
あらかじめ決定された充電時間を設定するステップを具
備し、前記第１の時間間隔は前記充電時間のあらかじめ
決定された百分率で示される請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記あらかじめ決定された百分率は約１
５パーセントである請求項２の方法。 - 【請求項４】 前記第１のあらかじめ決定された時間は
電池電圧の前記データに基づいて適応するように設定さ
れている請求項１の方法。 - 【請求項５】 前記第２のあらかじめ決定された時間は
電池電圧の前記データに基づいて適応するように設定さ
れている請求項１の方法。 - 【請求項６】 前記方法は、前記電池電圧が前記１つの
あらかじめ決定された電圧である時、前記第２の時間間
隔を終了するステップをさらに具備する請求項１の方
法。 - 【請求項７】 電池を充電する方法であって、次のステ
ップすなわち、 電池に充電電流を印加するステップと、 時間の関数として電池の電圧のデータを得るよう第１の
あらかじめ決定されたサンプリングレートで電池の電圧
のサンプルを第１の時間間隔の間獲得するステップと、 前記第１の時間間隔の完了後、第２の時間間隔の間、時
間の関数として、電池電圧のデータを得るように前記第
１のレートより長い第２のあらかじめ決定されたサンプ
リングレートで、電池電圧のサンプルを獲得するステッ
プと、 前記第２の時間間隔の完了後、前記第２のサンプリング
レートより短い第３のあらかじめ決定されたサンプリン
グレートで電池電圧のサンプルを獲得するステップと、 前記第１の時間間隔の間に、前記電圧の変化の時間レー
トが正でないかどうかを決定するよう前記データを評価
するステップと、 前記第１の時間間隔の間に、もし変化の前記時間レート
が正でない時に、電池に対して充電電流の印加を終了す
るステップとを、 具備する電池を充電する方法。 - 【請求項８】 前記第１および第３のあらかじめ決定さ
れたサンプリングレートは実質的に等しい請求項７の方
法。 - 【請求項９】 前記方法は、十分に放電された電池を十
分に充電する迄に要求されるおよその時間を示すあらか
じめ決定された充電時間を設定するステップをさらに具
備し、前記第１の時間間隔は前記充電時間のあらかじめ
決定された百分率である請求項７の方法。 - 【請求項１０】 前記あらかじめ決定された百分率は約
１５パーセントである請求項７の方法。 - 【請求項１１】 前記方法は電池電圧の前記データをデ
ータ組織へ蓄積するステップをさらに具備し、前記第２
のあらかじめ決定されたサンプリングレートは、前記デ
ータ組織へ蓄積されたデータの選択的な操作によって、
前記第１のあらかじめ決定されたサンプリングレートよ
りも長くされている請求項７の方法。 - 【請求項１２】 前記第１のあらかじめ決定された時間
は、電池電圧の前記データに基づいて適応するように設
定されている請求項７の方法。 - 【請求項１３】 前記第２のあらかじめ決定された時間
は、電池電圧の前記データに基づいて適応するように設
定されている請求項７の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/203,117 US5557190A (en) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | Battery recharging system with signal-to-noise responsive falling voltage slope charge termination |
| US203117 | 1994-02-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07274410A true JPH07274410A (ja) | 1995-10-20 |
Family
ID=22752582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7029550A Pending JPH07274410A (ja) | 1994-02-28 | 1995-02-17 | 信号対雑音比に反応する下降電圧勾配充電終了を用いた電池再充電方式 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5557190A (ja) |
| EP (1) | EP0669692B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07274410A (ja) |
| KR (1) | KR100354636B1 (ja) |
| DE (1) | DE69519953T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009031297A (ja) * | 2008-08-22 | 2009-02-12 | Advantest Corp | 半導体試験システム |
| JP2009063567A (ja) * | 2008-08-22 | 2009-03-26 | Advantest Corp | 半導体試験システム |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5553675A (en) | 1994-06-10 | 1996-09-10 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Orthopedic surgical device |
| US5774733A (en) * | 1995-10-03 | 1998-06-30 | Microchip Technology Incorporated | Microcontroller with analog front-end for providing intelligent battery management |
| US5770938A (en) * | 1996-12-09 | 1998-06-23 | Industrial Technology Research Institute | Real time charging control of a fast battery charger |
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| US7253585B2 (en) | 2002-11-22 | 2007-08-07 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Battery pack |
| US7714538B2 (en) | 2002-11-22 | 2010-05-11 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Battery pack |
| US7157882B2 (en) | 2002-11-22 | 2007-01-02 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Method and system for battery protection employing a selectively-actuated switch |
| US7425816B2 (en) | 2002-11-22 | 2008-09-16 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Method and system for pulse charging of a lithium-based battery |
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| US7176654B2 (en) | 2002-11-22 | 2007-02-13 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Method and system of charging multi-cell lithium-based batteries |
| CN100492750C (zh) * | 2003-11-24 | 2009-05-27 | 密尔沃基电动工具公司 | 用于电池保护的方法和系统 |
| CN102623765B (zh) * | 2003-11-24 | 2016-08-03 | 密尔沃基电动工具公司 | 含有电池组的运行和运行电池组的方法及电动工具电池组 |
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| CN2762964Y (zh) | 2005-01-10 | 2006-03-08 | 南京德朔实业有限公司 | 用电池供电的电动工具 |
| DE102006004737A1 (de) * | 2005-10-28 | 2007-05-10 | Temic Automotive Electric Motors Gmbh | Verfahren zum Laden eines Energiespeichers |
| CN101425678B (zh) * | 2007-10-30 | 2011-11-23 | 比亚迪股份有限公司 | 电池保护方法和系统 |
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| CN103367823B (zh) * | 2012-04-09 | 2017-02-22 | 华为终端有限公司 | 一种电池的充电方法和移动终端 |
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| JP7370834B2 (ja) * | 2019-11-29 | 2023-10-30 | キヤノン株式会社 | 電子機器および制御方法 |
| CN112731155B (zh) * | 2020-12-08 | 2022-02-22 | 浙江南都电源动力股份有限公司 | 一种磷酸铁锂电池的充放电状态的判断方法 |
| CN114384426A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-04-22 | 东莞新能安科技有限公司 | 析锂检测方法、电子设备及电池系统 |
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1994
- 1994-02-28 US US08/203,117 patent/US5557190A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-02-17 JP JP7029550A patent/JPH07274410A/ja active Pending
- 1995-02-27 DE DE69519953T patent/DE69519953T2/de not_active Revoked
- 1995-02-27 EP EP95301237A patent/EP0669692B1/en not_active Revoked
- 1995-02-28 KR KR1019950004350A patent/KR100354636B1/ko not_active IP Right Cessation
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Also Published As
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|---|---|
| DE69519953T2 (de) | 2001-08-16 |
| EP0669692B1 (en) | 2001-01-24 |
| KR950034975A (ko) | 1995-12-28 |
| US5557190A (en) | 1996-09-17 |
| DE69519953D1 (de) | 2001-03-01 |
| EP0669692A1 (en) | 1995-08-30 |
| KR100354636B1 (ko) | 2002-12-16 |
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