JP2576148B2

JP2576148B2 - 電池充電装置

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Publication number: JP2576148B2
Application number: JP25442387A
Authority: JP
Inventors: 敏則鈴木; 好貞岡安
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-10-08
Filing date: 1987-10-08
Publication date: 1997-01-29
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: JPH0197142A

Description

【発明の詳細な説明】本発明電池充電装置を以下の項目に従って説明する。

A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.従来技術 D.発明が解決しようとする問題点 E.問題点を解決するための手段 F.実施例Ｆ−1.第１の実施例［第１図］ a.回路［第１図］ b.動作Ｆ−2.第２の実施例 a.回路［第３図］ b.動作 G.発明の効果（A.産業上の利用分野）本発明は新規な電池充電装置に関する。詳しくは、充
電対象が密閉型ニッケル・カドミウム蓄電池に限られ
ず、また、充電電流のセル容量に対する比率、電池の特
性等の相違にも対応でき、二次電池の定格電圧に達した
ときに充電を終了することができるようにした新規な電
池充電装置を提供しようとするものである。

（B.発明の概要）本発明電池充電装置は、二次電池の端子電圧の時間変
化率を求め、該端子電圧の時間変化率をコード化し、ま
た、充電条件を決定する設定値をコード化し、両コード
を比較し、該比較結果に応じ、二次電池への充電電流を
制御するようにしたので、充電条件を適宜設定でき、充
電対象が密閉型ニッケル・カドミウム電池に限定される
ことはなく、また、充電電流のセル容量に対する比率、
電池の特性等の相違にも対応した適切な充電を遂行する
ことができるようにしたものである。

（C.従来技術）従来、ニッケル・カドミウム蓄電池を急速充電する場
合において、充電の終末を検知する方法として、充電の
初期及び中期において電池の充電に費やされた電気エネ
ルギーが充電末期においては電解液の電解に消費され、
電池内部の温度を高めるように作用するために電池の端
子電圧がその最高値から一定電圧だけ低下することを利
用して充電の終期を検出する方法が知られている。

第２図において実線で示す充電曲線ａが上記した方式
により二次電池を充電した場合のものである。

尚、図中、縦軸は二次電池の端子電圧を示し、横軸は
時間を示すグラフである。

このような方式により二次電池を充電する場合には、
充電曲線ａで示すように時刻t_i（分）で端子電圧の最大
値E_m（Ｖ）を示した後徐々に低下し、時刻t_i+1（分）の
端子電圧はE_i+1（Ｖ）になる。

そして、このときの端子電圧E_i+1（Ｖ）と最大値E
_m（Ｖ）との差−ΔＶ＝E_i+1−E_mが所定電圧値となる時
を検知して充電を終了させ、過充電を防止するようにな
っている。

（D.発明が解決しようとする問題点）しかしながら、前述した電池充電装置にあっては、充
電対象が密閉型ニッケル・カドミウム蓄電池に限られ、
また、充電電流のセル容量に対する比率、電池の特性等
の相違に対処することができず、従って、汎用性に乏し
いものとなってしまっていた。

このような場合、タイマー等により予め充電終了の時
間を設定して充電を行なう方法も考えられるが、ある程
度充電された電池、使用により古くなったり、劣化しか
けた電池等ではタイマーの設定時間が区々となり、従っ
て、設定が極めて困難で実用性に乏しく、また、時間設
定を誤ると過充電をしてしまうという問題もあった。

（E.問題点を解決するための手段）そこで、本発明電池充電装置は、上記した問題点を解
決するために、充電条件を決定する設定部と、該設定部
による設定地をコード化するテーブルと、二次電池の端
子電圧を検出し該端子電圧の時間変化率を求める微係数
検出回路と、端子電圧の時間変化率をコード化するディ
ジタルエンコーダと、前記テーブルとディジタルエンコ
ーダのデータを比較するコンパレータと、その比較結果
に応じて二次電池への給電を制御するスイッチング手段
とを有するものである。

従って、本発明電池充電装置は、充電条件を適宜設定
することができるため、充電対象が密閉型ニッケル・カ
ドミウム電池に限定されることはなく、また、充電電流
のセル容量に対する比率、電池の特性等の相違に対応し
た適切な充電を行なうことができるものである。

（F.実施例）以下に、本発明電池充電装置の詳細を添附図面に示し
た各実施例に従って説明する。

（Ｆ−1.第１の実施例）［第１図］第１図は本発明電池充電装置の第１の実施例を示すも
のである。

（a.回路）［第１図］１は回路である。

２は充電用の電源ラインであり、切換スイッチ３及び
ダイオード４を介して二次電池５の正極側に接続され
る。

６は制御部であり、微係数検出回路７とディジタルエ
ンコーダ８とコンパレータ９と変換テーブル10とから成
り、例えば、マイクロコンピュータによるソフトウェア
処理により容易に構成することが可能である。

微係数検出回路７は、入力端子がダイオード４と二次
電池５との間に接続されており、二次電池５の端子電圧
の時間変化率（微分値）を検出するためのものであり、
例えば、２つのサンプルホールド回路と比較器とからな
り、位相の少しずれたゲートパルスを各々のサンプルホ
ールド回路に夫々送出し、その２つの出力を比較器によ
り差出力として取り出すことにより検出することができ
る。

ディジタルエンコーダ８はその入力端子が微係数検出
回路７の出力端子に接続されており、微係数検出回路７
からの出力値（微分値）をA/D変換し、ディジタル信号
にすると共に、該ディジタル信号を所定のバイナリーコ
ードに変換する手段を備えている。

９はコンパレータであり、その入力端子はディジタル
エンコーダ８及び変換テーブル10の出力端子に夫々接続
され、また、その出力端子は前記切換スイッチ３に接続
されている。そして、ディジタルエンコーダ８と変換テ
ーブル10とから夫々送出されるバイナリーコードを比較
演算して、その結果に応じて切換スイッチ３のスイッチ
ング動作を制御するようにされている。

11は可変抵抗器12から成る設定部であり、該設定部11
は、その入力端子が制御回路用電源ライン13に接続さ
れ、また、その出力端子は前記変換テーブル10に接続さ
れている。そして、変換テーブル10は、可変抵抗器12に
より設定された所定の電圧値をA/D変換しディジタル信
号にすると共に、そのディジタル信号を所定のバイナリ
ーコードに変換するようになっている。

尚、可変抵抗器12による設定電圧を調整することによ
り、各種の特性を有する二次電池への適用が可能とな
る。

（b.動作）以下、本発明電池充電装置の第１の実施例１の回路動
作を第１図及び以下に示す表１により説明する。

尚、表１は可変抵抗器12による設定電圧V_R（Ｖ）と、
バイナリーコードと、微係数検出回路７の出力電圧ΔV/
Δｔ（^mv/_min）との対応関係を示す表である。そして、
可変抵抗器12による設定電圧V_R（Ｖ）と、バイナリーコ
ードとの対応関係は変換テーブル10内に予め記憶されて
おり、また、微係数検出回路７の出力電圧ΔV/Δｔ（^mv
/_min）と、バイナリーコードとの対応関係はディジタル
エンコーダ８内におけるディジタル信号からバイナリー
コードへの変換処理時に用いられる。

しかして、可変抵抗器12の設定電圧V_Rを１（Ｖ）に設
定した場合の回路動作は以下のようになる。

充電が開始されるとまずコンパレータ９からの信号が
切換スイッチ３に送出され、切換スイッチ３が閉じら
れ、二次電池５に充電電圧が印加される。

そして、二次電池５の端子電圧の上昇に伴ない、端子
電圧の時間変化率（微分値）が微係数検出回路７からデ
ィジタルエンコーダ８を介してバイナリーコードとして
コンパレータ９に送られる。

ディジタルエンコーダ８から出力されたバイナリーコ
ードは変換テーブル10におけるV_R＝１（Ｖ）に対応する
バイナリーコード010と比較され、一致しない場合には
コンパレータ９から切換スイッチ３を「閉」状態にする
信号が送出され、二次電池５への給電はそのまま継続さ
れる。

そして、上記した両バイナリーコードが一致する場
合、即ち、微分値ΔV/Δｔ＝−10（^mv/_min）となり、バ
イナリーコードが010になったとき（第２図における充
電曲線ａのＢ点（時刻t_i+1）、コンパレータ９から切換
スイッチ３を「開」状態にする信号が送出され、二次電
池５への給電が停止され、充電が終了することとなる。

尚、充電特性を異にする二次電池、例えば、第２図に
破線で示すような充電曲線14を有する二次電池はＡ点
（時刻ｔ）において最大電圧E_mを示し、その後は一定の
電圧値を示し、電圧変化率は０（^mv/_min）であり、この
ような二次電池を充電する場合には設定電圧V_R＝２
（Ｖ）と設定すれば電圧変化がなくなった時点で充電を
終了させることが可能となる。

また、２点鎖線で示すような充電特性を有する二次電
池を充電する場合には、充電曲線15の勾配が急となるＣ
点（微分値ΔV/Δｔ＝−20（^mv/_min））において充電を
終了させる必要があり、V_R＝４（Ｖ）に設定すれば良
い。

このように設定電圧V_Rと二次電池の端子電圧の変化率
ΔV/Δｔと対応付ける手段を設けることにより種々の充
電特性を有する二次電池への適用が可能となる。

（Ｆ−2.第２の実施例）第３図は本発明電池充電装置の第２の実施例1Aを示す
ものである。

尚、この第２の実施例に示す電池充電装置1Aが前記第
１の実施例に示した電池充電装置１と相違するところ
は、充電される電池の種類を判別することにより設定電
圧V_Rを自動的に設定するようにした点であり、従って相
違する部分についてのみ説明し、相違しない部分につい
てはその各部に第１の実施例における同様の部分に使用
した符号と同じ符号を付することによって説明を省略す
る。

（a.回路）［第３図］ 16は電池検出部であり、電池の挿入時においてその形
状、大きさ等の特徴を検出するための手段が設けられて
いる。

制御部6Aは、前記第１の実施例１の制御部６に加え、
種類判別回路17を備えており、該種類判別回路17はその
入力端子が上記した電池検出部16の出力端子に接続さ
れ、充電すべき二次電池の種類を判別するようになって
いる。

18は設定電圧切換スイッチ19から成る設定部であり、
設定電圧切換スイッチ19は一の固定接点と複数の切換接
点と両接点を接続する可動子とを有し、切換接点はタッ
プ抵抗器20の各部に夫々接続されており、可動子は固定
接点と切換接点の一とを選択的に接続するようになって
いる。そして、設定部18は電池種類判別回路17と変換テ
ーブル10とに接続され、設定部18の設定電圧切換スイッ
チ19は電池種類判別回路17の指令信号によりその可動子
が動作し、一の切換接点と接触し、固定接点との接続を
行なうとともに、その接続された一の切換接点に応じた
設定電圧が変換テーブル10に入力されるようになってい
る。

（b.動作）しかして、本発明電池充電装置の第２の実施例1Aにあ
っては、電池検出部16からの信号が種類判別回路17に入
力されることにより電池の種類が特定され、それに応じ
て設定電圧切換スイッチ19の可動子の切換が行なわれ、
電池の充電特性に応じた充電が行なわれることになる。

（G.発明の効果）以上に記載したところから明らかなように、本発明電
池充電装置は、充電条件を決定する設定部と、該設定部
による設定値をコード化するテーブルと、二次電池の端
子電圧を検出し、該端子電圧の時間変化率を求める微係
数検出回路と、端子電圧の時間変化率をコード化するデ
ィジタルエンコーダと、前記テーブルとディジタルエン
コーダのデータを比較するコンパレータと、その比較結
果に応じて二次電池への給電を制御するスイッチング手
段とを有することを特徴とする。

従って、本発明電池充電装置によれば、充電条件を充
電対象に応じて設定できるため、充電対象は密閉型ニッ
ケル・カドミウム電池に限られず、また、充電電流のセ
ル容量に対する比率、電池の特性等の相違にも対応した
充電を行なうことができ、二次電池の過充電を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電池充電装置の第１の実施例を示す回路
図、第２図は二次電池の充電特性を示すグラフで充電曲
線図、第３図は本発明電池充電装置の第２の実施例を示
す回路図である。符号の説明１……電池充電装置、３……スイッチング手段、５……
二次電池、７……微係数検出回路、８……ディジタルエ
ンコーダ、９……コンパレータ、10……テーブル、11…
…設定部、1A……電池充電装置、18……設定部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】充電条件を決定する設定部と、該設定部による設定値をコード化するテーブルと、二次電池の端子電圧を検出し、該端子電圧の時間変化率
を求める微係数検出回路と、端子電圧の時間変化率をコード化するディジタルエンコ
ーダと、前記テーブルとディジタルエンコーダのデータを比較す
るコンパレータと、その比較結果に応じて二次電池への給電を制御するスイ
ッチング手段とを有することを特徴とする電池充電装置