JPH079569Y2 - ニツケルカドミウム電池の充電装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は充電完了に従って内部温度を急激に上昇させる
ニッケルカドミウム電池（以後、ニッカド電池と称す
る）の急速充電装置における特に二重安全の過充電防止
器に関するものである。

（従来の技術） 従来、ニッカド電池の急速充電装置としては、充電電源
にニッカド電池と、該電池に内蔵されて充電完了時の内
部温度上昇によってオフになる温度センサとしてのサー
マルスイッチと、スイッチング素子としてのシリコン制
御整流素子とのそれぞれを直列に接続し、シリコン制御
整流素子のターンオンによって充電を開始するととも
に、充電完了時におけるサーマルスイッチのオフによっ
てシリコン制御整流素子をターンオフさせて充電を完了
させるものがあった。

（考案が解決しようとする問題点） この場合、充電完了をニッカド電池の内部温度上昇によ
るサーマルスイッチのオフで検出しているにも拘らず、
シリコン制御整流素子とサーマルスイッチには急速充電
に対応してニッカド電池に流れる数Ａの比較的大きい充
電電流が流れるため、この充電電流によってシリコン制
御整流素子とサーマルスイッチ自体が発熱して不完全充
電状態でサーマルスイッチがオフする場合がある他、サ
ーマルスイッチで充電電流を遮断するため、この遮断時
にサーマルスイッチからアークが発生し易く、しかも、
サーマルスイッチオフの動作点が該スイッチの自己発熱
量の変化によってずれて、ニッカド電池の充電状態が一
定しないと言う欠点があった。

この欠点を解消するためには、発熱源のシリコン制御整
流素子及びサーマルスイッチの容量を大きくしなければ
ならず、これが原因で充電装置が高価になるばかりか、
外形形状、重量ともに大きくなって携帯に不便になり、
特に、ニッカド電池の容量が例えば2.5AH・1H充電のよ
うに大きくなると充電装置の重量が2Kgにもなって一層
携帯に不便になると言う欠点があった。

そこで本考案はニッカド電池に内蔵の温度センサに充電
電流を流すことなく該温度センサでスイッチング素子を
オフ制御し、万一、スイッチング素子がオフできない場
合には充電路を遮断することができるニッカド電池の充
電装置を提供することにある。

（問題を解決するための手段） 本考案は第１図に示すように、充電電源に充電完了に従
って内部温度を急激に上昇させるニッカド電池１と直列
に接続された状態で充電電源２に接続されるスイッチン
グ素子３と、ニッカド電池１に内蔵されてニッカド電池
１の温度が充電完了に対応した温度に達したときに充電
完了信号を発生させる温度センサ４と、ニッカド電池１
の温度が過充電により予め設定した温度に達したとき前
記ニッカド電池１の電極を介した熱によりオフ、例えば
溶断する温度ヒューズ等の過充電防止器５と、温度セン
サ４からの充電完了信号によってスイッチング素子３を
オフにして充電を完了させる充電オフ制御回路６とのそ
れぞれを備えたニッカド電池の充電装置７にある。

（作用） このように構成されたニッカド電池１の充電装置７の場
合、充電完了に従ってニッカド電池１の内部温度が急激
に上昇して温度センサ４から充電完了信号が発生し、ス
イッチング素子３がオフして充電が完了するが、この場
合において、温度センサ４にはニッカド電池１の充電電
流は流れていないため、充電完了信号発生時に温度セン
サ４からアークが発生する等の問題がなく、温度センサ
４を確実に作動させることができ、しかも、万一、温度
センサ４から充電完了信号が発生したにも拘らずスイッ
チング素子３がオフしなかった場合、充電がそのまま続
けられてニッカド電池１の内部温度が更に増大するもの
の、この温度が過充電防止に対応して予め設定した温度
に達したとき、ニッカド電池１と直列に接続された過充
電防止器５がオフして、ニッカド電池１の過充電は確実
に防止される。

（実施例） 次に、本考案の一実施例の構成を第２図〜第９図によっ
て説明する。

コード10を介してAC100Vの商用電源に接続される急速充
電装置11には、第２図に示すようにガイド溝12と引抜用
取手片13とを一体形成したケース本体14にサーマルスイ
ッチ15を内蔵しかつ第２図に点線で示すように配線され
た電極P1A,P2A,P3Aを取付けたニッカド電池16を垂直に
挿入する挿入孔17が形成され、該挿入孔17の側面にはガ
イド溝12と対のガイド突起18が形成され、かつ、挿入孔
17の下部側面には前記電極P1A,P2A,P3Aと対の電極P1B,P
2B,P3Bが、電気回路を取付け配線した基板19に形成した
爪孔20に爪片21を挿入・折曲げかつ背面をケース本体14
から基板19を貫いて突設した背面片22に当接させた状態
で取付けられている他、ニッカド電池16の挿入・接続を
確認する接続確認センサとしてのマイクロスイッチ23が
各対の電極P1A,P2A,P3A,P1B,P2B,P3Bの接続後オンにな
るように、マイクロスイッチ23のアクチュエータ24を第
３図にＳで示す距離隔てて取付けられ、かつ、前記電極
P2Bの近傍には前記基板19の高熱伝導体である銅箔30を
介してニッカド電池16の異常発熱時にニッカド電池16の
温度を検出して作動する温度ヒューズ29が過充電防止器
として取付けられ、更に、急速充電装置11には降圧用電
源トランスT1が取付けられている。

次に、第８図は本実施例の電気回路図であって、ヒュー
ズF1を介して電源AC100vに接続される電源トランスT1の
２次側にはラインL4をコモンラインとして、雑音防止用
コンデンサCsと、ダイオードD1,D2、コンデンサC1、抵
抗R1からなる直流電源を介して＋VAの電圧を発生させる
ラインL1と、ダイオードD3,D4、コンデンサC2、抵抗R2
からなる直流電源を介して＋VBの電圧を発生させるライ
ンL2と、該ラインL2の直流電源にツェナーダイオードZD
1、コンデンサC3、抵抗R3,R4からなる電流制限・定電圧
回路を介して＋VCの電圧を発生させるラインL3とのそれ
ぞれが接続されている。

このように形成された＋VBのラインL2には抵抗R5,R6ダ
イオードD5、充電中点灯のLED発光素子のLED1、リレーX
1、トランジスタQ1からなるリレー回路25が接続され、
＋VAのラインL1にはリレーX1の常開接点X1aを介してニ
ッカド電池16が接続され、＋VCのラインL3には、マイク
ロスイッチ23、抵抗R7,R8、コンデンサC4、ダイオードD
6からなり、マイクロスイッチ23のオン時点に負のパル
スを発生させてニッカド電池16の挿入・接続を確認する
挿入・接続確認回路26と、抵抗R9、コンデンサC5、ダイ
オードD7からなり、電源投入時点に負のパルスを発生さ
せて電源投入を検出する電源投入検出回路27とが接続さ
れ、両回路26、27からの負パルスは抵抗R10、ダイオー
ドD8,D9からなる論理回路28を介してシュミットタイプ
のナンドゲートで形成されたフリップフロップ回路FF1
のＱ出力を「Ｈ」にし、抵抗R11を介して前記リレー回
路25のトランジスタQ1をオンにし、＋VCのラインL3に抵
抗R12を介して接続された前記サーマルスイッチ15がオ
フになったときにオア回路OR1を介して前記フリップフ
ロップ回路FF1のＱ出力を「Ｌ」にして前記トランジス
タQ1をオフにする。

なお、OVの電圧となるラインL4には温度ヒューズ29が直
列に挿入されている。

次に、本実施例の作用を第９図の動作線図によって説明
する。

ニッカド電池16を急速充電装置11の挿入孔17に挿入する
前に電源を投入すると、第９図に示すように、電源投入
で＋VA,＋VB,＋VCが発生して各点の電圧EA,EB,EC,ED,EE
が「Ｈ」レベルで、電圧EFは「Ｌ」レベル、従って、フ
リップフロップ回路FF1のＱ出力は「Ｌ」レベルでトラ
ンジスタQ1とともにリレーX1もオフで充電電圧＋VDは発
生しない。

次に、この状態で急速充電装置11の挿入孔17にニッカド
電池16を挿入すると、電圧EEが「Ｌ」レベルで電圧EFが
「Ｈ」レベルになるとともに、マイクロスイッチ23が若
干遅れてオンになることにより電圧EA,EB,EDが「Ｌ」レ
ベルで、フリップフロップ回路FF1のＱ出力が「Ｈ」レ
ベルになって、トランジスタQ1とともにリレーX1がオン
して充電電圧＋VDが発生し、ニッカド電池16の充電が開
始される。

次に、充電が完了してサーマルスイッチ15がオフする
と、電圧EEが「Ｈ」レベルで電圧EFが「Ｌ」レベルにな
るとともに、フリップフロップ回路FF1のＱ出力が
「Ｌ」レベルに反転してトランジスタQ1とともにリレー
X1がオフして充電電圧＋VDが0Vになり、ニッカド電池16
の充電は終了し、この状態でニッカド電池16の温度が常
温に戻ってサーマルスイッチ15がオンに復帰してもフリ
ップフロップ回路FF1のＱ出力が「Ｌ」レベルのままの
ため、ニッカド電池16の充電終了状態はそのまま保持さ
れるとともに、ニッカド電池16を引抜いた後、次のニッ
カド電池16をセットすることによって、再び前記同様の
動作が繰返される。

なお、万一充電が完了して前記サーマルスイッチ15がオ
フしても、前記フリップフロップ回路FF1或は前記トラ
ンジスタQ1が短絡等して前記リレーX1がオフしない異常
状態が起きた場合には、前記ニッカド電池16が過充電状
態となり、該ニッカド電池16が異常発熱するが、この場
合、該ニッカド電池16の熱は前記電極P2Aを介して前記
基板19に取付けられた前記電極P2Bに伝わり、更に、該
電極P2Bの近傍に取付けられた温度ヒューズ29に前記基
板19の銅箔30を介して伝わる。

なお、温度ヒューズ29はニッカド電池16の樹脂製ケース
本体14又は急速充電装置11の挿入孔17の近傍に設けるよ
りも、熱伝導の良い金属性の電極P2A,P2B及び銅箔30を
介してニッカド電池16の熱を検出しているので、ニッカ
ド電池16の異常発熱を容易に検出することができ、又、
本実施例では温度ヒューズ29は約70℃の温度に達すると
溶断するように設定してあり、ニッカド電池16の温度が
100℃に達する前に溶断している。

（考案の効果） 本考案はニッカド電池と直列に接続したスイッチング素
子の例えばリレー接点を、ニッカド電池に内蔵した温度
センサの例えばサーマルスイッチに充電電流を流すこと
なく該サーマルスイッチでオフ制御することによって、
温度センサとしての例えばサーマルスイッチの容量を小
さくしてもニッカド電池の充電特性を安定させるととも
に、充電装置を充電容量の割に小形、軽量化することが
できる効果がある他、万一、ニッカド電池が充電完了し
た後に充電の停止ができなくなった場合でも、過充電防
止器としての例えば温度ヒューズの溶断で充電を停止さ
せ、これによって、ニッカド電池充電の安全性を一層向
上させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のブロック図、第２図は本考案の一実施
例のサーマルスイッチ15を内蔵したニッカド電池16の正
面図、第３図はその急速充電装置11の破断正面図、第４
図は第３図の平面図、第５図はその基板19の電極P1B,P2
B,P3B取付け位置を示す配置図、第６図はこの基板19に
対する電極P1B,P2B,P3B取付け状態を示す取付け図、第
７図はその電極P1B,P2B,P3Bの正面図、第８図は園電気
回路図、第９図はその動作状態を示す波形図である。 １…ニッカド電池、２…充電電源 ３…スイッチング素子、４…温度センサ ５…過充電防止器、６…充電オフ制御回路 ７…充電装置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ニッケルカドミウム電池の電極に高熱伝導
   体を介して接続され、前記ニッケルカドミウム電池の温
   度が過充電により予め設定した温度に達したときに前記
   ニッケルカドミウム電池の電極を介した熱によりオフす
   る過充電防止器と、 充電電源と前記過充電防止器との間に接続されるスイッ
   チング素子と、 前記ニッケルカドミウム電池に内蔵されてニッケルカド
   ミウム電池の温度が充電完了に対応した温度に達したと
   きに充電完了信号を発生させる温度センサと、 該温度センサからの充電完了信号によって前記スイッチ
   ング素子をオフにして充電を完了させる充電オフ制御回
   路とを備えることを特徴とするニッケルカドミウム電池
   の充電装置。