JPS6039325A - ニッケル−カドミウム電池の満充電検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、ニッケルーカドミウム電池の満充電検出方法
に関する。

（ロ）従来技術 一般に、ニッケルーカドミウム電池の充電電圧特性は、
第１図に示す様な特性を有し、満充電近くにピーク電圧
が発生する。これは、満充電になると、ニッケルーカド
ミウム電池の陽極に酸素が発生し、その酸素が陰極上で
再結合反応するために、充電電圧が低下すると考えられ
ている。

従来、ニッケルーカドミウム電池の充電を行う場合、電
池の端子電圧、即ち、充電電圧が所定値圧なったことを
検出して充電を停止する方法が採用されている。この場
合、検出電圧が、第１図に示されたピーク電圧に近いほ
ど充電量が増すのであるが、ニッケルーカドミウム電池
のばらつきにより、充電電圧のピーク値は必ずしも一定
ではなく、検出電圧を高く設定しすぎると、ピーク電圧
が検出電圧以下となる電池に於いては、検出不能となっ
てしまう。従って、検出電圧は、ピーク電圧よりある程
度低く設定し、確実に検出できる様にしなければならな
い。ところが、この場合には、満充電となる前に充電が
停止されてしまう欠点がある。

（ハ）発明の目的 本発明は、上述した点に鑑みて為されたものであり、ニ
ッケルーカドミウム電池のバラツキに対しても、満充電
を確実に検出することを目的とする。

に）発明の構成 本発明は、ニッケルーカドミウム電池の端子電圧、及び
、ニッケルーカドミウム電池の表面温度を検出する温度
検出器の出力をデジタル値に変換するＡ−Ｄ変換手段と
、Ａ−Ｄ変換手段からのデータにより満充電を検出する
制御手段とを備え、充電開始してから所定時間経過後に
所定周期でニッケルーカドミウムの端子電圧及び表面温
度を検出する動作を行い、端子電圧が最高値より所定値
減少し、且つ、表面温度がその初期温度より所定値上昇
したことを検出する構成とすることにより、満充電を検
出し充電を停止させるものである。

（ホ）実施例 ニッケルーカドミウム電池の充電は、第１図に示される
特性を有するが、過放電状態で長期間放置された電池は
、電極が不活性となっており、この電池を充電すると、
第２図の破線の如く、充電開始直後に一つのピークが生
じる。また、前述した如く、満充電近（になると陽極に
発生した酸素が陰極上で再結合反応するため、その反応
熱が生じる。更に、電池内部の固有抵抗による発熱のた
め、第２図に示す如く、電池の表面温度が上昇する。一
方、使用直後の電池は、その放電電流のために表面温度
が高く、この電流を充電する場合の温度特性は、第２図
の破線の如く、充電開始直後は減少している。そこで、
本発明では、誤った検出を防止するために、充電開始か
ら所定時間１゜は検出動作を行わず、所定時間ｔ、経過
後から、周期ｔ２で検出動作を行っている。

第３図は、本発明の実施例を示す回路図である。

ニッケルーカドミウム電池（１）の陰極は接地され、陽
極は電流制御装置（２）を介して充電用電源■。に接続
される。電流制御装置（２）は、制御手段（３）の制御
出力Ｂによって制御され、光電開始時導通状態となり、
一定の充電電流を電池（１１に供給し、充電停止時には
充電′電流を遮断する。ニッケルーカドミウム電池（１
）の近傍には、例えば、サーミスタ等の温度検出器（４
）が設けられ、温度検出器（４）には、電源Ｖ、から抵
抗ＩＲ，ｆｉ介して電圧が供給さｎる。

Ａ−Ｄ変換手段（５）は、２個のコンパレータ（６）（
力と抵抗Ｒ，，、ＲＩｌ、　Ｒ４，Ｒ，、Ｒ６とから成
り、各コンパレータ（６）（力の一方の入力には、抵抗
Ｒ２を介して電源電圧ＶＤ＋、が供給され、各コンパレ
ータ（６）（７）の一方の入力と抵抗Ｒ２の接続点と制
御手段（３）の４個の出力端子ＡＩ　、　Ａ２　、　Ａ
３　、Ａ４　との間に抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒｓ　、　Ｒａ
　が接続される。この抵抗Ｒ，，Ｒ，、Ｒ，、Ｒ６は、
周知の如く、重み付けされており、出力端子Ａ、、、Ａ
２、Ａ、、Ａ４　にパイナリーコードヶ出力することに
より、コンパレータ（６）（７）の一方の入力電圧が階
段状に変化する。また、コンパレータ（６）の他方の入
力には、ニックルーカドミウム電池（１）の端子電圧、
即ち、充電電圧が印加され、一方、コンパレータ（７）
の他方の入力には、温度検出器（４）の端子電圧が印加
され、各コンパレータ（６）（７）　ノ出カＣＯＭ−Ｖ
及びＣＯＭ−Ｔは制御手段（３）に印加される。即ち、
Ａ−Ｄ変換は、４ビツトの計数手段に１“を加算する毎
に、その計数内容を出方端子Ａ１〜Ａ４に出力し、その
ときのコンパレータ（６）（７）の出力を判定すること
によって為され、充電電圧及び温度がデジタル値に変換
できる。

制御手段（３）は、充電開始信号Ｏｆｆ？が印加された
とき、制御出力Ｂにより、電流制御装置（２）を導通さ
せ充電を開始させるが、それから所定時間ｔ１の期間は
、検出動作を行わず、所定時間ｔ１経過後所定周期ｔ、
毎に検出動作を行うものであり、この制御手段（３）は
例えば、マイクロコンビーータで構成される。

上述した制御手段（３）の動作を第４図のフロー図を用
いて説明する。充電開始信号ｃ、？が印加されると制御
手段（３）は信号Ｂを出力して電流制御装置（２）を導
通させ充電を開始させる。次に、制御手段（３）内部に
１０分タイマーを設定し、この１０分タイマーがカウン
トアツプするまで検出動作を行わない。即ち、このタイ
マーに設定された時間が第２図に示された時間ｔ１　で
ある。タイマーのカウントアツプが検出されると、温度
のＡ−Ｄ変換を行う。Ａ−Ｄ変換は、制御手段（３）の
内部に例えば４ビツトのカウンタを設定し、このカウン
タに１”を加算あるいは減算する毎に、カウンタの内容
を出力端子Ａ１〜Ａ４に出力し、そのときのコンパレー
タ（７）の出力ＣＯＭ−Ｔを判定することにより、一致
したときのカウンタのデータを変換値とする。この最初
のＡ−Ｄ変換によって得られた温度データＴ、は、ニッ
ケルーカドミウム電池（１）の初期温度であり、以後、
比較の基準温度として制御手段（３）の内部メモリに記
憶される。

そして、以下の検出動作を所定周期ｔ、毎に繰り返元す
。最初に、前述と同様の動作によって充電電圧のＡ−Ｄ
変換を行い、変換された電圧データＶｎが所定値より大
きいか否か判定する。これは、充電電圧Ｖｎが異常に上
昇したことを検出するものであり、所定値は、例えば２
．０■に設定され、充電電圧Ｖｎが２．０■以上になる
と、信号ＢをＯＦＦとして充電を停止させると共に、警
告信号ＡＬＭを出力し、例えば音響によって警告を発し
て、動作を停止する。充電電圧Ｖｎが設定値より小さく
、異常が検出されなかった場合には、そのときの充電電
圧Ｖｎが、それまでの検出動作で検出された充電電圧の
最高値■αより大きいか否か判定し、大きい場合には、
それまでの最高値Ｖαをそのときの充電電圧Ｖｎに書き
換える。最高値Ｖαより小さい場合には、最高値Ｖαが
満充電近傍に生じるピーク値であると判断し、Ｖα−Ｖ
ｎが所定の電圧差６７以上であるか否か判定する。電圧
差△■は、第２図に示す如く、ピーク値から減少する電
圧差であり、例えば０．０２Ｖに設定される。そこで、
■α−Ｖｎが電圧差６７以上である場合には、制御手段
（３）内のメモリのうち、満充電フラグ（ＦＬＧ）をセ
ントし、電圧差ΔＶより小さい場合には、満充電フラグ
（ＦＬＧ）をセットしない。以上の動作により充電電圧
の検出が終了し、続いて、表面温度の検出動作を行う。

表面温度の検出動作では、先ず、前述と同様により、温
度のＡ−Ｄ変換を行い、変換されたそのときの温度Ｔｎ
が所定値より犬ぎいか否かを判定する。これは、表面温
度Ｔｎが異常に上昇したことを検出するものであり、所
定値は、例えば５０℃に設定され、表面温度Ｔｎが５０
℃以上になると、信号ＢをＯＦＦとして充電を停止させ
ると共に、警告信号ＡＬＭを出力し、例えば音響によっ
て警告を発して、動作を停止する。表面温度Ｔｎが設定
値より小さく異常が検出されなかった場合には、先に検
出した初期温度Ｔ、とそのときの温度Ｔｎとの差、即ち
、Ｔｎ−Ｔ、が温度差６７以上であるか否か判定する。

温度差ΔＴは、第２図に示す特性図より、満充電が検出
されるべき点に於ける温度上昇であり、例えば、６℃に
設定される。ここで、Ｔｎ−Ｔ、が△Ｔ以上であれば、
満充電の条件であり、このとき、満充電ＦＬＧがセット
されているか否か判定し、ＦＬＧがセットされている場
合には、温度と電圧の条件が共に満充電を示しているの
で、信号ＢをＯＦＦとして充電を停止し動作を終了する
。一方、Ｔｎ−Ｔ、がΔＴより小さい場合、あるいは、
満充電ＦＬＧがセット、されてない場合には、１分タイ
マーをセットし、タイマが１分を計時するまで動作を休
止し、１分後に也び、上述した電圧検出及び温度検出を
行う。即ち、周期ｔ２は、１分タイマーによって形成さ
れているのである。

この様に制御手段（３）が動作することにより、充電電
圧のピークの検出及び表面温度の検出を行い、各々が満
充電の条件を満したときに充電を停止するのである。

尚、本実施例の説明では、通常の充電（満充電設定値を
適宜変更することにより、本発明を実施できるものであ
る。

（へ）発明の効果 上述の如（、本発明によれば、ニッケルーカドミウム電
池の残存容量や特性にバラツキがあっても、各々の電池
に於ける満充電を確実に検出できると共に、充電時の異
常も検出できるので、充電効率が向上する利点を有し、
特に、ＣＰＵ等を用いた電子機器に充電機能を伺加する
際には、外付部品数が少なくて済む利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、ニッケルーカドミウム電池の充電
特性図、第３図は本発明の実施例を示す回路図、第４図
は第３図に示された実施例の動作を示すフロー図である
。 （１）・・・ニッケルーカドミウム電池、　（２）・・
・電流制御装置、　（３）・・・制御手段、　（４）・
・・温度検出器、＠ｉ図 ０”ｉｆ：＃Ｉ’Ｊ］　（ｈ） 第２［４ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　ニッケルーカドミウム電池へ充電電流の供給を制
   御する電流制御装置と、前記ニッケルーカドミウム電池
   の表面近傍に配置され、七の表面温度を検出する温度検
   出器と、前記ニッケルーカドミウム電池の端子電圧及び
   前記温度検出器の端子電圧を入力し、それぞれの値をデ
   ジタル値に変換するＡ−Ｄ変換手段と、該Ａ−Ｄ変換手
   段からのデータにより満充電を検出するための制御手段
   とを備え、該制御手段は、充電開始してから所定時間経
   過後動作し、所定周期で前記ニッケルーカドミウム電池
   の端子電圧及び表面温度を検出し、前記ニッケルーカド
   ミウム電池の端子電圧が最高値より所定値減少し、且つ
   、前記表面温度が初期値から所定値上昇したことを検出
   したとき、前記電流制御装置を遮断して充電を停止せし
   めることを特徴とするニッケルーカドミウム電池の満充
   電検出方法。