JPS605134B2 - 充電器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電池を当初大きな電流で定電流充電し充電器の
端子電圧が一定圧に達したのちは定電流で充電する充電
器に関する。

電池を短時間で充電するために、電池容量の９０％近く
まで比較的大電流で定電流充電しそのその後定電圧充電
する充電器が知られている。

電池容量の１００％近くまで定電流充電するとガスの発
生、温度上昇により電池を損傷するおそれがあるからで
ある。まずこの種の充電器を図面を参照しながら説明す
る。

第１図は充電器の回路図、第３図Ａはその充電器の動作
を説明するためのグラフである。第１図において、１は
整流平滑器、２は制御トランジスタである。誤差増幅器
４の一方の入力端子は抵抗８、定電圧ダイオード６によ
り形成される基準電圧点に、他方の入力端子は充電電流
に対する露田降下を示す基準抵抗１０の一端に接続され
ている。増幅器４の出力はトランジスタ３のベースに接
続されており、トランジスタ３のェミツ夕は制御トラン
ジスタ２のベース電圧に接続されている。このトランジ
スタ２、抵抗値１０、増幅器４、トランジスタ３、によ
って形成される負帰還回路は定電流供給のための回路を
形成している。

一方の入力端子が抵抗１０と定電圧ダイオード７によっ
て形成される基準電圧点に他方が充電器の出力端子１３
の電圧を分圧する分圧器１２に接続されている誤差増幅
器５の出力端子は制御トランジスタ２のベースに接続さ
れており、トランジスタ２と増幅器５の負帰還系はいわ
ゆる定電圧充電のための回路を形成しており、この回路
系は端子電圧が一定電圧に達する前は働かないように構
成されている。１１は逆流防止用のダイオードである。

このような充電器において電池を充電する場合電器の出
力端子１３の電圧が電池の設定電圧Ｅｏに達したときに
定電流充電から定電圧充電に切替わるように可変抵抗器
１２を設定してある。第３図Ａはそのような場合の充電
特性を示すグラフである。出力端子の電圧が設定電圧Ｅ
ｏに達したときの電池１５の端子電圧はＥｏから後続ケ
ーブル１４の抵抗による電圧降下△ｅ，を引いた値とな
る。

その時点で定電圧充電に切替えると電池の設定電圧Ｅ。
に達するまでの時間がかなり長くなる。第３図Ａにおい
てａの示す期間は定電流充電の期間を示す。それからｂ
の示す期間で定電圧充電され、充電電流が次第にすくな
くなり、電圧は次第に上昇して設定電圧Ｅｏに達して充
電を終了する。この定電圧充電の期間ｂを相当長くしな
いと完全な充電ができない。充電期間を短くするために
理論的には端子１３の電圧由。

十（△ｅ，十ｅ２）に達するまで定電流充電を行なうこ
とにより９０％近辺まで短時間に充電することが考えら
れる。しかし即時、充電を停止しないと、電池は過充電
され、電池を破損するおそれがある理由から一般に用い
られていない。本発明は従釆の定電流定電圧充電器より
も短い時間で１００％充電が可能であり、過充電により
電池を破損したりすることのない充電器を提供すること
を目的とするものである。前記目的を達成するために本
発明よる充電器は、当初は電池を定電流で充電し、ある
時点から定電圧で充電する充電器において、充電器の充
電電流回路に直列に抵抗回路を挿入し、前記抵抗回路の
充電電流による電圧降下から、前記充電器と電池を接続
するケーブルに挿入された既知の抵抗および電池の内部
抵抗よる電圧降下に相当する電圧を検出し、充電器の出
力端子電圧が電池の設定電圧と前記検出電圧の和に達し
たとき定電圧充電に切替えることにより、充電初期に大
きな電流で定電流充電し、その後定電圧充電にして電池
を充電するように構成されている。

このような構成によれば定電流充電の時間を長くし、ま
たひきつづき合理的な定電圧充電を行なうことができる
ので、本発明の目的を完全に達成することができる。

次に本発明を図面等を参照してさらに詳しく説明する。

第２図は本発明による充電器の実施例を示す回路図であ
る。第１図に示した充電器に対応する部分については同
一の符号を付してある。本発明による充電器では、充電
器と電池１５を接続するケーブルの抵抗と電池の内部抵
抗の電圧降下を補償するための抵抗回路、具体的には抵
抗１６および１７、を充電電流回路に接続してある。抵
抗１７は抵抗１６に生ずる電圧降下を調整してケーブル
の抵抗と電池の内部抵抗による電圧降下に対応させて取
り出すための分圧器である。定電圧ダイオード６，７の
一端は抵抗１６に接続されており、充電器のアースレベ
ルよりも抵抗１６による電圧降下分だけ高い電圧から基
準電圧を供給するように構成しかつ定電圧充電のための
誤差増幅器の入力電圧、すなわち分圧器１２の出力も補
償抵抗器の電圧降下の影響下におくようにしてある。

定流充電から定電圧充電に切替える電圧設定は次のよう
にする。

まず分圧器１７の出力電圧を一端零にして、その状態で
出力端子１３の電圧が電池の設定電圧Ｅｏと等しくつた
とき定電圧充電に切替るように分圧器１２を調整する。
このことを第３図Ｂ等を参照してさらに詳細に説明する
。

第３図Ｂの充電電流特性における定電流充電下のケーブ
ルの抵抗による電圧降下△ｅ，と電池の内部抵抗による
電圧降下△ｅ２を測定する。

定電流充電下において、充電器の出力端子１３の電圧Ｅ
，、電池１５の端子電圧Ｅ２、および電池１５の開放電
圧（電流 零）Ｅ３を電圧計にて測定し、△ｅ，＝Ｅ，
一Ｅ２、△ｅ２＝Ｅ２一Ｅ３を求める。

なお、電圧降下△ｅ，、△ｅ２は定電流下のものである
。定電流充電から定電圧充電に切替わる時、充電器の出
力端子１３の電圧をＥｏ＋（△ｅ，十△ｅ２）に、かつ
充電完了（充電電流 零）時、電池１５の端子電圧を設
定電圧Ｅｏになるように設定する。

設定電圧虫。

と、ケ−ブルー ４の抵抗と電池１５の内部抵抗による
電圧降下を補償する電圧（△ｅ，十△ｅ２）を分離する
ため、補償電圧零（可変抵抗を調整することにより分圧
器１７の出力電圧を零にする。）において、出力端子１
３の電圧がＥｏとなるよう分圧器１２を調整する。次に
可変抵抗を調整して分圧器’７の出力電圧を定電圧充電
回路に上乗せし出力端子１３の電圧をＥｏ＋（△ｅ，十
△ｅ２）に設定する。

第３図Ｂは上言己構成の充電器の特性を説明するための
グラフである。

この図は第３図Ａのグラフと対応させてある。出力端子
電圧がＥｏ＋（△ｅ，十△ｅ２）に達するまでのａ′の
示す期間定電流充電が行なわれる。定電流充電により急
激に電池が充電され電池の端子電圧が上昇し端子電圧に
達し定電圧充電に切替えられると、充電電流は次第に下
降する。そのため補償電圧が下降するので、図示のよう
に充電器の出力電圧も下降し、充電電流零すなわち補償
電圧零のときに端子１３の電圧は電池の設定電圧Ｅｏと
なり充電を終了する。第３図Ａと、第３図Ｂの比較から
明らかなように、本発明による充電器では、従来の充電
器よりも長い時間、第３図において期間ｃだけ長時間定
電流充電をすることができる。

また定電圧充電のさし、も端子１３の電圧Ｅｏより内部
抵抗とケーブル抵抗による電圧降下よりも高いが、電池
から見てＥｏ＋△ｅ２を越えないから無理な充電が行な
われることなく１００％充電すると電流が零となり自然
に充電が終了する。

以上の説明から明らかなように本発明による充電器では
従来の充電器より短い時間で１００％充電を行なうこと
ができる。

また過充電による電池の破損を招くようなことはない。
以上詳しく説明した実施例につき、本発明の範囲で種々
の変形を施すことができる。

前記説明は単セルの電池充電について行なったが、多数
セルを直列にした電池の充電にも応用できる。

本発明の範囲はそのような応用、変形を含めて特許請求
の範囲記載のすべてにおよぶものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従釆の充電器を説明するための回路図、第２図
は本発明による充電器の実施例を示す回路図、第３図Ａ
および第３図Ｂはそれぞれ従来の充電器および本発明に
よる充電器の動作を説明するためのグラフである。 １…・・・整流平滑器、２・・・・・・制御トランジス
タ、３・・・・・・トランジスタ、４・・・・・・誤差
増幅器（定電流用）、５…・・・誤差増幅器（定電圧用
）、６，７・・・・・・定電圧ダイオード、１０，１６
・・・・・・抵抗器、１１・・・・・・ダイオード、１
２，１７・・・…分圧器、１３・・・・・・出力端子、
１４……ケーブル、１５・・・・・・電池。 第１図第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 当初は電池を定電流で充電し、ある時点から定電圧
   で充電する充電器において、充電器の充電電流回路に直
   列に抵抗回路を挿入し、前記抵抗回路の充電電流による
   電圧降下から、前記充電器と電池を接続するケーブルに
   挿入された既知の抵抗および電池の内部抵抗よる電圧降
   下に相当する電圧を検出し、充電器の出力端子電圧が電
   池の設定電圧と前記検出電圧の和に達したとき定電圧充
   電に切替えることにより、充電初期に大きな電流で定電
   流充電し、その後定電圧充電にして電池を充電するよう
   に構成したことを特徴とする充電器。