JPS6013252Y2 - 充電装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はＮｉ −Ｃｄ電池の充電装置に係り、特に、Ｎ
ｉ−Ｃｄ電池に定電流を供給するための定電流回路に温
度特性を持たせるようにした充電装置に関する。

一般にＮｉ−Ｃｄ電池等の蓄電池を充電するのに比較的
大電流で急速充電をしたときは、この充電が１００％以
上充電され易く、この蓄電池が破壊する危険があるので
、従来はこの蓄電池を充電するのに７０％〜８０％充電
まで急速充電し、その後小電流で長時間充電して１００
％充電することが行われている。

斯る従来の充電方法では蓄電池を１００％充電するのに
７〜８時間の長時間掛かる欠点があった。

このような欠点に鑑みて以下に述べるようないわゆるピ
ークホールド方式の充電装置が既に提案されている。

一般にＮｉ−Ｃｄ電池を定電流で充電する場合にはＮｉ
−Ｃｄ電池の端子間電圧が第１図に示す如く略々８０％
充電時点Ｔ□までは徐々にわずかずつ増大し、この略々
８０％充電時点Ｔ１より略々１００％充電時点Ｔ２まで
は比較的勾配が急に増大し、この略々１００％充電時点
Ｔ２以後はこの端子間電圧が低下することが知られてい
る。

特にこの第１図に示す如き現象は１／２Ｃ（ここで蓄電
池（１００％充電したもの）の放電容量が例えば仏の電
流を流して１時間であるとき、この蓄電池を４Ａの電流
で充電することをＩＣという。

〕以下の電流で充電したとき顕著である。

上記ピークホールド式充電装置は、上述のような特性を
積極的に利用して、蓄電池にスイッチを介して定電流を
供給し充電するようにした充電装置に於いて、上記蓄電
池の端子電圧を所定の周期でサンプリングすると共に該
サンプリングされた端子電圧を保持回路で保持し、該保
持回路の出力電圧と上記蓄電池の端子電圧とを比較腰上
記端子電圧が上記保持回路の出力電圧より低くなったこ
とを検出し、上記スイッチをオフするようにして充電を
終了するようにしたものである。

このようなピークホールド方式の充電装置によれば、充
電中に蓄電池の端子間電圧が予め決められた設定値に達
した時に充電を完了するようにした電圧検出方式に比べ
て、１００％充電時をより確実に判別することができる
。

従って１００％充電時まで比較的大電流で急速充電する
ことができ、これによって充電時間の大巾な短縮が可能
となる。

ところで、充電時に充電電流が変化すると、それに伴な
って蓄電池の迷電電圧が大きく変化するので、充電電圧
の微小変化分を検出するようなピークホールド方式にお
いては充電電流を定電流とする必要がある。

この充電電流は、特に、特性劣化や極端な場合には破壊
の原因ともなる充電終期における発生ガスに対する安全
性を考慮して決定される。

即ち、電池単体でガス吸引能力は充電時の環境温度が高
い程よく、温度が低くなるにつれて低下するので、低温
時においても上述の発生ガスによって特性劣化を生じな
いように、充電電流を比較的少な目に抑えて発生ガスが
少くなるようにしていた。

このため高温時においてはガス吸収能力が高くなってい
るにも拘られず、小電流充電しか行われないので充電時
間が長くなっていたものである。

さらにまた定電流でＮｉ−Ｃｄ電池を充電する場合には
、第１図に示すように充電電圧特性は温度依存性を有し
、温度が高くなると充電電圧特性がゆるやかなカーブに
なるので、ピーク点の検出が適確に行なわれない恐れも
ある。

本考案は上述の如き実情に鑑みて考案されたものであっ
て、冒頭に述べた充電装置において、前記定電流回路に
温度依存性を有する感温素子を設け、温度上昇に伴なっ
て充電電流を増加せしめるようにしたことを特徴とする
充電装置に係るものである。

このように構成することによって、温度に応じて充電電
流を蓄電池に供給することができるので、如何なる温度
条件においても常にその温度に応じた急速充電を行なう
ことが可能となる。

次に本実施例を適用した充電装置に付き第２図〜第４図
を参照して説明する。

第２図において、１は商用電源が供給される商用電源入
力端子を示し、この商用電源入力端子１に供給される商
用電源を整流回路３を介して充電電流供給回路５に供給
し、この充電電流供給回路５の出力側に例えば２７３Ｃ
程度の電流例えばめの定電流が得られる如くし、この充
電電流供給回路５の出力側に得られる所定の電流をスイ
ッチ回路７を介して充電しようとするＮｉ−Ｃｄ電池９
の充電端子に供給するようにしている。

ここで充電電流供給回路５について説明すると、この充
電電流供給回路５は定電流回路６及びサーミスタ１５か
ら構成されている。

この定電流回路６において、電源ラインｌｌａ、ｌｌｂ
間にツェナーダイオードＤ□と抵抗Ｒ□とから成る直列
回路が接続され、このツェナーダイオードＤ、と並列に
可変抵抗Ｂ２及び抵抗Ｒ３から成る直列回路が接続され
ている。

そして可変抵抗Ｒ２の可動端子が比較器１３のｅ端子に
接続されている。

また低損Ｂ４及びサーミスタ１５から戒る並列回路１７
の一端が入力端子１１ａに接続され、そしてその他端が
比較器１３の■端子に接続されるとともに、トランジス
タＴｒ１のコレクタ端子に接続されている。

そしてこのトランジスタＴｒ□のベース端子は比較器１
３の出力側に接続され、このエミッタ端子は充電すべき
Ｎｉ−Ｃｄ電池９の■端子側に接続されている。

なおこのＮｉ−Ｃｄ電池９の○端子側及び比較器１３の
アース端子は電源ライン１１ｂにそれぞれ接続されてい
る。

次に第２図の充電電流供給回路５の回路動作に付き述べ
る。

先ず直流電源電圧Ｖｉが整流回路３から充電電流供給回
路５に供給されると、ツェナーダイオードＤ□の両端間
に所定電圧が印加され、この所定電圧が低損Ｂ２及びＲ
３によって分圧されて比較器１３のｅ端子に基準電圧と
して供給される。

なおこの基準電圧は可変抵抗Ｒ２の値を変化させること
によって種々に変更可能である。

一方、比較器１３の■端子には上述の基準電圧と比較さ
れるべき電圧が抵抗Ｒ４とサーミスタ５とから戊る並列
回路１７を介して供給される。

この比較器１３の■端子に供給される電圧は並列回路１
７の合成抵抗値に依存し、またこの合成抵抗値は温度依
存性を有するサーミスタ１５の抵抗値Ｒｘの変化に伴な
って変化する。

即ち、温度が上昇するとサーミスタ１５の抵抗値３Ｘが
小さくなり、並列回路１７の合成抵抗値が小さくなる。

またこれとは逆に温度が下降すると、サーミスタ１５の
抵抗値Ｒｘが大きくなり、並列回路１７の合成抵抗値が
大きくなる。

従って比較器１３の■端子に供給される電圧は温度が上
昇するにつれて高くなり、逆に温度が下降するにつれて
低くなる。

故に比較器１３からの出力電圧は温度に依存した電圧と
なり、温度の上昇とともに増大′する。

そして比較器１３からの出力電圧がトランジスタＴｒ□
のベース端子に供給され、これによってこのトランジス
タ１゛ｒ□のエミッタ端子からＮｉ−Ｃｄ電池９へ供給
される電流量が制御される。

即ち、温度が上昇するとトランジスタＴｒ１のベース電
圧が高くなるのでこのエミッタ電流が増大し、また温度
が下降するとトランジスタＴｒ１のベース電圧が低くな
るのでこのエミッタ電流は減少する。

従ってＮｉ−Ｃｄ電池９には充電時における温度に依存
した電流が充電電流供給回路５から供給される。

また２０はアステーブルマルチバイブレータに依り構成
した例えば２〜１紛に１個のパルスを発生するサンプリ
ングパルス発生器を示す。

このサンプリングパルス発生器２０から発生するパルス
間隔はＮｉ−Ｃｄ電池９を充電時充電端子間電圧の変化
が検出できる時間とする。

このサンプリングパルス発生器２０の出力側に得られる
サンプリングパルスをＡＮＤ回路２２及び２４の夫々の
一方の入力端子に供給し、このＡＮＤ回路２２の出力側
に得られるサンプリングパルスをサンプリングホールド
回路２６のサンプリングパルス入力端子に供給し、また
ＡＮＤ回路２４の出力側に得られる信号をオフ信号とし
てスイッチ回路７に供給する。

またＮｉ −ＣｄｌＩ池９の端子電圧をこのサンプリン
グホールド回路２６に供給すると共に比較回路２８の一
方の入力端子に供給する。

このサンプリングホールド回路２６においてはサンプリ
ングパルス入力端子にサンプリングパルスが存在する毎
にそのときのＮｉ −Ｃｄ電池９の端子電圧を保持する
ようになされたものである。

このサンプリングホールド回路２６の出力信号を比較回
路２８の他方の入力端子に供給する。

この比較回路２８はホールド回路２６の出力信号とＮｉ
−Ｃｄ電池９の端子電圧とを比較し、この端子電圧がホ
ールド回路２６の出力信号の電圧より高いときはその出
力側にハイ信号６４Ｈ９を例えば正の電圧を得、この端
子電圧がホールド回路２６の出力信号の電圧より低いと
きはその出力側にロー信号゛Ｌｔｔ例えば負の電圧を得
る如くなしたものである。

この比較回路２８の出力側に得られる信号をＡＮＤ回路
２２の他方の入力端子に供給すると共にこの比較回路２
８の出力信号をインバータ回路４１を介してＡＮＤ回路
２４の他方の入力端子に供給する。

第２図は上述の如く構成されているので、Ｎｉ−Ｃｄ電
池９を充電する場合はスイッチ回路７をオンとして充電
電流供給回路５よりの電流をこのＮｉ−Ｃｄ電池９の充
電端子に供給する。

このときサンプリングパルス発生器２ｏの出力側に第３
図Ａに示す如き例えば５分毎に１個のパルス３６ａが存
するサンプリングパルス信号が得られたとする。

充電開始時はＮ １−Ｃｄ［池９の端子電圧は第３図Ｂ
の曲線３５ａに示す如く徐々に増大しているので、サン
プリングホールド回路２６の出力信号３９ａより高く、
このとき比較回路２８の出力側には第３図Ｃに示す如く
ハイ信号４＆Ｈ′となり、ＡＮＤ回路２２は導通となり
ＡＮＤ回路２２の出力側に第３図りに示す如きサンプリ
ングパルス信号３７ａが得られ、このＡＮＤ回路２２の
出力側に得られるサンプリングパルス信号３７ａをサン
プリングホールド回路２６に供給し、このサンプリング
パルスに依りＮｉ−Ｃｄ電池９の端子電圧を順次サンプ
リングし、このサンプリングホールド回路２６の出力側
には第３図Ｂの曲線３９ａに示す如き階段状電圧が得ら
れる。

このＮｉ −Ｃｄ電池９の端子間電圧が増大している間
即ち略々ｌＯＯ％充電時点Ｔ２までは上述動作を順次に
行う。

このときはインバータ回路４１の出力側即ちＡＮＤ回路
２４の他方の入力端子はロー信号４４ Ｌ ？？である
のでこのＡＮＤ回路２４は非導通である。

次にこのＮｉ −Ｃｄ電池９が１００％充電された後は
、このＮｉ−Ｃｄ［池９の端子間電圧３５ａがサンプリ
ングホールド回路２６の出力電圧３９ａより低くなるの
で、比較回路２８の出力側はロー信号゛ＬＳ？となり、
ＡＮＤ回路２２の他方の入力端子はロー信号６６ Ｌ
ｔｔとなり、このに損回路２２は非導通となり、サンプ
リングホールド回路２６はサンプリングパルスが供給さ
れず前の状態を保持する。

又このときはインバータ回路４１の出力側即ちＡＮＤ回
路２４の他方の入力端子はハイ信号“Ｈｔｔとなり、こ
のＡＮＤ回路２４が導通となりこのＡＮＤ回路２４の出
力側に第３図Ｅに示す如きオフ信号３８ａが得られ、こ
のオフ信号３８ａに依りスイッチ回路７をオフとし、Ｎ
ｉ−Ｃｄ電池９の充電を停止し、このＮｉ−Ｃｄ電池９
の充電を終了する。

このように構成した充電装置によれば、充電電流供給回
路５に温度依存性を具備せしめたので、充電時における
温度に応じた充電電流をＮｉ −Ｃｄ電池９に供給する
ことができる。

即ち高温時には充電電流が大きくなるので、その分充電
時間を短縮することができる。

なおこの場合、充電時における温度が高くなるにつれて
供給電流を増加しても、これに伴なってガス吸収能力が
上がるので発生ガスによる悪影響が現われる恐れがない
。

さらに、温度上昇とともにＮｉ −Ｃｄ電池の充電電圧
特性はゆるやかなカーブになるのでそのピーク点を検出
することがむずかしくなるが、本実施例の充電電流供給
回路によって温度による補正を行なうと上述の特性カー
ブにおけるピーク点付近の勾配がより急峻になるので、
充電終了時を適確に検出することができる利点がある。

第４図は本考案による充電装置における充電電流供給回
路の他の実施例を示すものであって、第２図と共通する
部分には共通の符号を符して説明を省略する。

第４図において、トランジスタＴｒ２のエミッタ端子と
アースラインＣとの間に抵抗ｒとツェナーダイオードＤ
２とから威る直列回路及びＮｉ−Ｃｄ電池９とダイオー
ドＤ３とから成る直列回路がそれぞれ接続されている。

そしてこのツェナーダイオードＤ２のカソード側が比較
器１３の■端子に接続され、ダイオードＤ３のアノード
側が比較器１３の○端子に接続されている。

またこの比較器１３の出力側がトランジスタＴｒ２のベ
ース端子に接続されている。

従って本実施例においては、比較器１３の■端子にツェ
ナーダイオードＤ２の両端間電圧が基準電圧として供給
され、比較器１３の○端子にはダイオードＤ３の両端間
電圧が供給されるようになっている。

なおこのダイオードＤ３の順方向抵抗Ｒｄは第２図のサ
ーミスタ１５と同様に温度依存性を有しており、温度の
上昇とともに抵抗が小さくな・す、逆に温度の下降とと
もに抵抗が大きくなる。

従って温度が上昇すると、低損Ｂｄが小さくなって比較
器１３のｅ端子に供給される電圧が低くなり、また温度
が下降すると抵ｐｄが大きくなって比較器１３の■端子
に供給される電圧が高くなる。

故に第２図の場合と同様に、温度に依存した出力電圧が
比較器１３の出力側に得られ、この出力電圧がトランジ
スタＴｒ１のベース電圧に供給されてエミッタ電流が制
御される。

以上本考案を実施例に基いて説明したが、本考案はこれ
らの実施例によって限定されるものではなく、本考案の
技術的思想に基いて各種変更が可能である。

例えば、第１及び第２の実施例においてはサーミスタ及
びトランジスタをそれぞれ用いたが、いわゆる熱−電気
量変換用トランスデユーサであれば何であってもよく、
クリテジスタ、ポジスタ等を用いて充電電流供給回路を
構成してよい。

本考案は上述の如く、定電流回路に温度依存性を有する
感温素子（例えば、サーミスタやダイオード等）を設け
、温度上昇に伴なって充電電流を増加せしめるようにし
たので、何なる温度のもとであっても常にその温度に応
じた急速充電を行なうことができる。

また充電電流を温度補正することによってＮｉ−Ｃｄ電
池の充電電圧特性のカーブが特にそのピーク点付近にお
いてその勾配がより急峻となるので、充電終了時を適確
に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＮｉ−Ｃｄ電池の充電電圧特性を示す線図、第
２図は本考案を適用した充電装置の第１の実施例を示す
回路図、第３図は第２図の充電電流供給回路の動作を説
明するためのタイムチャート、第４図は充電電流供給回
路の他の実施例を示す回路図である。 なお図面に用いられている符号において、５・・・・・
・充電電流供給回路、１３・・・・・・比較器、１５・
・・・・・サーミスタ、Ｄ３・・・・・・ダイオードで
ある。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. Ｎｉ−Ｃｄ電池の端子電圧を所定の周期でサンプリング
   すると共に、このサンプリングされた端子電圧を保持回
   路で保持し、前記端子電圧と前記保持回路の出力電圧と
   を比較することによって充電電圧のピーク点を検出し、
   この検出に基づいて定電流回路からの供給電流を遮断す
   ることにより充電を停止させるようにした充電装置にお
   いて、前記定電流回路に温度依存性を有する感温素子を
   設け、温度上昇に伴って充電電流を増加せしめ、高温時
   における上記ピーク点検出の感度を上げるようにしたこ
   とを特徴とする充電装置。