JPH07336907A - ニッケル・カドミウム電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】増幅器７およびＡ／Ｄコンバータ８により電位
差は増幅，デジタルデータに変換され、マイクロ・プロ
セッサ１０に入力される。マイクロ・プロセッサ１０は
電位差のデータから、電池部１が充電中か、放電中かを
判定し、充電に必要な時間、あるいは放電可能な時間を
算出してメモリ１１に記憶する。操作者が誤ったタイミ
ングで充・放電を行おうとした場合、マイクロプロセッ
サ１０は警告灯１４，１５を点灯して警告し、スイッチ
回路１３を遮断して充・放電を停止する。 【効果】放電可能な状態での充電開始、および充電が完
了していない状態での放電開始を防止することが可能な
ため、浅い充・放電を繰り返すことが無く、そのためメ
モリ効果の発生を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯用電気機器などの
電源として用いる、ニッケル・カドミウム電池に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のニッケル・カドミウム電池では、
その特性上「電池活用ハンドブック」（トランジスタ技
術編集部・編）に記載のように、浅い充・放電を繰り返
すと放電中の電圧値が低下するメモリ効果が生じる問題
点があった。そのため充電が完了しないうちに放電を始
めたり、あるいは逆に放電しきらないうちに充電を行っ
たりすると、放電の途中で電圧が降下してしまうため、
結果として使用時間が短縮してしまうことになる。この
現象を避けようとする場合、従来のニッケル・カドミウ
ム電池では完全に放電しきるまでは充電せず、さらに充
電を始めた場合、途中では放電を行わないようにする必
要がある。ニッケル・カドミウム電池は放電中の電圧変
動が小さく、そのため電圧で残存容量を検出することが
できないため、従来はニッケル・カドミウム電池を電源
とする装置の側で充・放電の履歴を記憶し、電池の管理
を行う方法がとられてきた。しかし、この方法では電池
を交換してしまうと装置側に記憶されている履歴と電池
の履歴が一致しない問題があり、ニッケル・カドミウム
電池の使い勝手を向上する上での障害となっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
ニッケル・カドミウム電池ではその使用経過により充
電、あるいは放電が制限される場合があるため、装置の
側で電池の使用経過を把握し、それに応じて充・放電を
管理する必要があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、電池に充
電、および放電の状態を検知するための電流量検知回路
と、その履歴を記憶するための記憶素子、およびマイク
ロ・プロセッサを組み込むことにより、その電池が充電
中であるか、あるいは放電中であるかを判別し、さらに
放電し切らない内に使用者が充電操作を行おうとした場
合、充電回路を遮断して使用者に警告するか、もしくは
電池に内蔵した抵抗回路により急速放電を行い、放電し
切った状態にしてから充電を行うようにする。

【０００５】

【作用】ニッケル・カドミウム電池のメモリ効果はその
電池の容量に対して不十分な電流量の放電、あるいは充
電を行うことにより発生することから、放電、および充
電中の電流量の検知を行う回路とマイクロプロセッサと
記憶素子をニッケル・カドミウム電池内部に設け、電流
検知回路で検知した電流値からマイクロプロセッサが現
在の電池の容量、および完全に充・放電を行うに必要な
時間を計算し、この計算結果から電池のマイクロプロセ
ッサが現在充電、あるいは放電が可能か否かを判断して
電池と装置を接続、あるいは遮断し、メモリ効果の発生
を防止する。

【０００６】

【実施例】図１により、本発明の第１の実施例について
説明する。図１は本発明の構成を示したものであり、以
下、図に従って動作の説明を行う。図１で１は正極活物
質を水酸化ニッケル、負極活物質をカドミウムとするニ
ッケル・カドミウム電池の電池部であり、２は内部正電
極、３は内部負電極である。なお、以下では、図１に示
した装置全体を電池ユニットと称して、電池部１と区別
する。充電されたニッケル・カドミウム電池では正電極
と負電極の間で電位差が発生するが、この時、外部正電
極端子４と外部負電極端子５の間に負荷となる装置が接
続されている場合に電流検知用抵抗器６に電流が流れ、
その両端に電流値に比例した電位差が発生する。電位差
は増幅器７でＡ／Ｄコンバータ８でデジタルデータに変
換され、データバス９を介してマイクロ・プロセッサ１
０に入力される。マイクロ・プロセッサ１０は入力した
電位差の値の時間変化を電池部の放電電流のデータとし
てメモリ１１に記憶させる。さらに、マイクロ・プロセ
ッサ１０はメモリ１１に記憶された放電電流の時間変化
を積分することにより、完全に充電された状態から現在
までの放電された電流量と、その時点から以降に放電可
能な電流量を計算し、やはりメモリ１１に記憶させる。
また、放電中に電極端子４と５の間に充電のための電圧
が印加された場合、マイクロ・プロセッサは抵抗６の電
位差が反転することによりこの電圧の印加を検知し、メ
モリ１１に記憶されている放電可能な電流量の値から、
さらに放電が可能である場合にはスイッチ回路１３を遮
断することにより充電が行われないようにし、さらに警
告灯１４を点灯することにより操作者に充電操作が不可
能であり、完全に放電した後に充電を行うよう知らせ
る。これに対して、充電操作が行われた時点で放電可能
な電流量の値が０である場合には、スイッチ回路１３は
短絡されたままにして充電を行う。

【０００７】次に完全に放電した後に充電を行う際、や
はり抵抗６に放電の時と逆方向に電流が流れ、この時発
生する電位差から計算した充電電流の値と、その時点か
ら以降に完全に充電を行うために必要な電流量の値をマ
イクロ・プロセッサ１０がメモリ１１に記憶させる。ま
た、充電中に正電極４と負電極５の間に負荷装置（本実
施例に示すニッケル・カドミウム電池を電源とする電気
機器、以下同様）が接続された場合、マイクロ・プロセ
ッサは抵抗６の電位差が反転することによりこれを検知
し、メモリ１１に記憶されている充電に必要な電流量の
値から、充電が完了していない場合にはスイッチ制御用
インターフェース回路１２を介してスイッチ回路１３を
遮断することにより放電が行われないようにし、さらに
警告灯１５を点灯することにより、操作者に対して完全
に充電した後に放電を行うように知らせる。この場合操
作者は、充電操作を行う前に負荷装置による放電を継続
するか、もしくは電池ユニットを負荷装置からはずして
外部の放電回路に接続して電池が破損しない程度に放電
を行う。これに対して負荷装置の接続が検知された時点
で電池部の容量が残っていない場合、スイッチ回路１３
は短絡状態のままにして放電を行う。本実施例によれ
ば、完全に放電しきっていない状態で充電を行おうとし
た場合、および充電を終了していない時点で放電開始し
ようとした場合に回路を遮断し、さらに警告灯を点灯す
ることで、浅い充放電によるニッケル・カドミウム電池
のメモリ効果の発生を防止する。

【０００８】次に図２により、本発明の第２の実施例に
ついて説明する。本実施例では、第１の実施例に対して
正電極２と負電極３の間にスイッチ制御用インターフェ
ース回路１６とスイッチ回路１７を備えることとする。
本実施例に示すニッケル・カドミウム電池において、さ
らに放電が可能である状態で正電極４と負電極５の間に
充電のための電圧が印加された場合、スイッチ回路１３
を遮断してスイッチ回路１７を短絡することにより、自
己放電用抵抗回路１８に電流を流して電池部１の容量が
無くなる状態まで放電を行い、その後にスイッチ回路１
３を短絡しスイッチ回路１７を遮断し充電を行う。ま
た、充電中に、完全に充電がなされない状態で電極端子
４と５の間に負荷装置が接続された場合には、第１の実
施例と同じくスイッチ回路１３を遮断して放電が行われ
ないようにし、さらに警告灯１５を点灯してまだ充電が
完了していないことを操作者に対して知らせる。本実施
例によれば、電池部１が放電しきっていない状態でも短
時間に完全に放電を行い、その上で充電を開始するた
め、完全放電のために負荷装置との接続を継続したり、
あるいは電池を負荷装置からはずして、外部の放電回路
に接続する必要がない。

【０００９】次に図３により、本発明の第３の実施例に
ついて説明する。本実施例では、第１の実施例に対し
て、データバス９に負荷装置とのデータのやりとりを行
うためのデータ入出力端子１９を備え、これによりメモ
リ１１に記憶されている電池部１の状態に関する情報を
負荷装置側で知ることを可能としている。まず、さらに
放電が可能な状態で正電極４と負電極５の間に充電のた
めの電圧が印加された場合、スイッチ回路１３を遮断
し、さらにデータ入出力端子に対して充電が不可能であ
るとの信号を出力する。負荷装置は前記信号を検出した
時点で電極４と５に対する充電電圧の印加を停止し、操
作者に対して電池が完全に放電していないため充電でき
ないことを警告する。また、完全に充電が行われない状
態で充電が停止された場合、やはりスイッチ回路１３を
遮断し、さらにデータ入出力端子に対して放電が不可能
であるとの信号を出力する。負荷装置は放電不可能の信
号を受信した時点で、電池との接続を遮断し、操作者に
対して充電を継続するか、充電済みの電池と交換するよ
う表示する。充電、もしくは放電中はマイクロ・プロセ
ッサ１０はメモリ１１のデータに基づいて、充電中なら
現在の電池部１の充電完了に必要とする時間、放電中で
あれば放電を継続することが可能な時間のデータをデー
タ入出力端子に対して出力する。本実施例によれば、負
荷装置側で電池部１の状態を把握することが可能であ
り、これにより電池の状態に応じた負荷装置の動作をさ
せることが可能になる。

【００１０】図４に本発明の実施例の斜視図を示す。図
４において２０は、実施例の電池部１、および内部電極
２，３を格納する電源ユニットであり、２１はそれ以外
の回路部分を格納する回路ユニットである。また、４と
５はそれぞれ外部生電極端子、外部負電極端子を示す。
本発明では２０および２１により１個の電池が構成され
る。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、ニッケル・カドミウム
電池において、充電が完了しないうちに放電を行った
り、また放電しきっていない状態で充電を行ったりする
操作を検知して自動的に停止させることが可能なため、
ニッケル・カドミウム電池に特有の浅い充・放電を繰り
返すことにより発生するメモリ効果を防止することがで
きる。また、自己放電のための抵抗回路を備えること
で、放電し切っていないニッケル・カドミウム電池の放
電を電池を負荷装置に組み込んだ状態で、短時間に完了
できる効果を有する。また、電池の充・放電状態に関す
るデータを負荷装置に伝達する機能を持つことから、負
荷装置側で電池の状態に応じた動作を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のブロック図。

【図２】本発明の第２の実施例のブロック図。

【図３】本発明の第３の実施例のブロック図。

【図４】本発明の第４の実施例の斜視図。

【符号の説明】

１…電池部、２…内部正電極、３…内部負電極、４…外
部正電極端子、５…外部負電極端子、６…電流検知用抵
抗器、７…増幅器、８…Ａ／Ｄコンバータ、９…データ
バス、１０…マイクロ・プロセッサ、１１…メモリ、１
２…スイッチ制御用インターフェース回路、１３…スイ
ッチ回路、１４，１５…警告灯。。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】正極活物質が水酸化ニッケル、負極活物質
   がカドミウム、電解液が水酸化カリウムからなるニッケ
   ル・カドミウム電池において、充電、および放電の状態
   を検知するための電流量検知回路と、その履歴を記憶す
   るための記憶素子、前記電流量検知回路の遮断，短絡を
   行うためのスイッチ回路を備え、さらにこれらを制御す
   るためのマイクロ・プロセッサを備えたことを特徴とす
   るニッケル・カドミウム電池。
2. 【請求項２】請求項１において、自己放電のための抵抗
   回路と、前記抵抗回路との遮断，短絡を行うためのスイ
   ッチ回路を備えたニッケル・カドミウム電池。
3. 【請求項３】請求項１または２において、電池内部のマ
   イクロプロセッサと、電池が装着されている装置との間
   のデータの入出力を行うためのデータ入出力端子を備え
   たニッケル・カドミウム電池。