JP2931927B2 - 電池の充電方式 - Google Patents
電池の充電方式Info
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- JP2931927B2 JP2931927B2 JP2280053A JP28005390A JP2931927B2 JP 2931927 B2 JP2931927 B2 JP 2931927B2 JP 2280053 A JP2280053 A JP 2280053A JP 28005390 A JP28005390 A JP 28005390A JP 2931927 B2 JP2931927 B2 JP 2931927B2
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- battery
- charging
- voltage
- comparator
- input
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はニッケル・カドミウム電池のような二次電池
を自蔵する電子機器、例えば可充電式可搬型無線通信機
において、入信待受け状態とするため常時通電される受
信機を第１の負荷とし、交信時に第２の負荷となる送信
機に上記電池から更に給電する実用状態の許で放電した
自蔵電池をその温度変化率を利用して電池のみか、負荷
を接いだ浮動充電により電池を完全に満充電するための
充電方式に関する。
を自蔵する電子機器、例えば可充電式可搬型無線通信機
において、入信待受け状態とするため常時通電される受
信機を第１の負荷とし、交信時に第２の負荷となる送信
機に上記電池から更に給電する実用状態の許で放電した
自蔵電池をその温度変化率を利用して電池のみか、負荷
を接いだ浮動充電により電池を完全に満充電するための
充電方式に関する。
「従来の技術」 今、第５図に示す従来例においては、電池３をコネク
タによって着脱できる電池パックと例えば無線機のCPU
等を含む受信部を第１の負荷RL1及び送信機を第２の負
荷RL2とする負荷とが、電源用の第１のスイッチK1を介
して充電装置１を主体とする充電スタンドに接続され
て、充電した上記電池を充電しようとする場合、電池の
充電電流の大きさから決まる充電時間Ｈに対する電池電
圧Ｅの変化を示す第６図より判るように、例えばニッケ
ル・カドミウム電池では定電流充電の進行に伴って、電
池の端子電圧が漸時上昇し、充電の末期に端子電圧が急
激に上昇して山状のピーク値が顕われる。
タによって着脱できる電池パックと例えば無線機のCPU
等を含む受信部を第１の負荷RL1及び送信機を第２の負
荷RL2とする負荷とが、電源用の第１のスイッチK1を介
して充電装置１を主体とする充電スタンドに接続され
て、充電した上記電池を充電しようとする場合、電池の
充電電流の大きさから決まる充電時間Ｈに対する電池電
圧Ｅの変化を示す第６図より判るように、例えばニッケ
ル・カドミウム電池では定電流充電の進行に伴って、電
池の端子電圧が漸時上昇し、充電の末期に端子電圧が急
激に上昇して山状のピーク値が顕われる。
上記電池の充電特性において充電時間に対する電池電
圧の変化パターンに合わせるために、上記定電流特性に
よる充電装置の出力電圧のみを一方の入力とし、スイッ
チK0をt1時に入接、t2期間開離してコンデンサC1に電荷
を蓄積するサンプリング・ホールド回路を他方の入力に
もつ比較器２を設けて、充電電圧を検出し、前記ピーク
値に達して立下り領域に入るとき、上記比較器の論理出
力が“H"から“L"に転換する信号によって、上記充電装
置の定電流機能を解除し、単なる直流電源機能に切換え
るようにした充電方式が知られている。
圧の変化パターンに合わせるために、上記定電流特性に
よる充電装置の出力電圧のみを一方の入力とし、スイッ
チK0をt1時に入接、t2期間開離してコンデンサC1に電荷
を蓄積するサンプリング・ホールド回路を他方の入力に
もつ比較器２を設けて、充電電圧を検出し、前記ピーク
値に達して立下り領域に入るとき、上記比較器の論理出
力が“H"から“L"に転換する信号によって、上記充電装
置の定電流機能を解除し、単なる直流電源機能に切換え
るようにした充電方式が知られている。
上記比較器の入，出力側各部の電位は、上記スイッチ
K0をサンプリング周期で断続することによって得られる
充電時間に対する電圧として第６図の，，，の
グラフのように変化し、電池の特性曲線と上記比較器の
±入力の差電圧ΔＶの差を保って推移し、点のステッ
プパターンがピーク値から降下する領域つまり立下りに
入る時点での電位でピークホールドされて、点での電
位より高くなるため、比較器の論理出力が“H"から“L"
に反転して電池が満充電に達したものと認識している。
K0をサンプリング周期で断続することによって得られる
充電時間に対する電圧として第６図の，，，の
グラフのように変化し、電池の特性曲線と上記比較器の
±入力の差電圧ΔＶの差を保って推移し、点のステッ
プパターンがピーク値から降下する領域つまり立下りに
入る時点での電位でピークホールドされて、点での電
位より高くなるため、比較器の論理出力が“H"から“L"
に反転して電池が満充電に達したものと認識している。
しかしながら前記従来の充電方式によると、かような
無線機の実用下で電池を介して微弱電流を常時給電する
第１の負荷と、送信のために給電される第２の負荷とを
充電装置により放電状態にある電池を介して定電流によ
り浮動充電する場合、 電源用 第１のスイッチK1を最初に切離状態で電池の
みに給電中に上記K1を入接した時点、 上記K1の入接状態で第１の負荷と電池とに給電中に、
第２のスイッチK2を入接した（本実施例では送信機に荷
電して動作状態とする）時点が偶々サンプリング・ホー
ルド回路のピーク・ホールド期間に合致すると、上記比
較器の検出電圧即ち点の電位が低下するため、比較器
出力即ち点の論理出力が“H"から“L"に転換して充電
装置の定電流機能を解除してしまう。換言すれば電池が
充電中であって満充電に達していないにも拘わらず充電
の進行を中途で停止してしまうという障害を包蔵してい
る。
無線機の実用下で電池を介して微弱電流を常時給電する
第１の負荷と、送信のために給電される第２の負荷とを
充電装置により放電状態にある電池を介して定電流によ
り浮動充電する場合、 電源用 第１のスイッチK1を最初に切離状態で電池の
みに給電中に上記K1を入接した時点、 上記K1の入接状態で第１の負荷と電池とに給電中に、
第２のスイッチK2を入接した（本実施例では送信機に荷
電して動作状態とする）時点が偶々サンプリング・ホー
ルド回路のピーク・ホールド期間に合致すると、上記比
較器の検出電圧即ち点の電位が低下するため、比較器
出力即ち点の論理出力が“H"から“L"に転換して充電
装置の定電流機能を解除してしまう。換言すれば電池が
充電中であって満充電に達していないにも拘わらず充電
の進行を中途で停止してしまうという障害を包蔵してい
る。
また負荷を切離して電池単体のみの充電においても、
充電特性曲線に沿ってサンプル・ホールドをかけるタイ
ミングでの微分係数が逐次漸減していき、実際の充電特
性曲線と見掛け上の曲線（一点鎖線で示す）との差分が
小さくなって遂にその差分電圧が検出不能に陥るといっ
た欠点がある。
充電特性曲線に沿ってサンプル・ホールドをかけるタイ
ミングでの微分係数が逐次漸減していき、実際の充電特
性曲線と見掛け上の曲線（一点鎖線で示す）との差分が
小さくなって遂にその差分電圧が検出不能に陥るといっ
た欠点がある。
「発明が解決しようとする問題点」 本発明は前記従来の充電方式における障害、欠点を払
拭することによって、かかる障害に基づく電池の充電不
足又は過充電を防止することを目的とする。
拭することによって、かかる障害に基づく電池の充電不
足又は過充電を防止することを目的とする。
「問題点を解決するための手段」 しかして本発明は、充電されるべき電池の充電特性に
おける満充電近辺での内部温度の急上昇を検知し、真の
充電特性曲線から一定の差電圧の幅を保って一定周期の
サンプリングを繰返すことによって充電電圧の変化分を
検出し、充電末期のピークホールド後の立下り時点で充
電装置の定電流給電方式を解除して通常の直流給電機能
に切換える電池の内部温度の変化率を利用しようとする
ものである。
おける満充電近辺での内部温度の急上昇を検知し、真の
充電特性曲線から一定の差電圧の幅を保って一定周期の
サンプリングを繰返すことによって充電電圧の変化分を
検出し、充電末期のピークホールド後の立下り時点で充
電装置の定電流給電方式を解除して通常の直流給電機能
に切換える電池の内部温度の変化率を利用しようとする
ものである。
以下第１図乃至第４図を用いて本発明について詳述す
る。
る。
「実施例」 第１図は本発明の充電方式を実施するための回路構成
図であり、従来装置を示す第５図中の同一相当部分に同
一記号、表記を施してある。
図であり、従来装置を示す第５図中の同一相当部分に同
一記号、表記を施してある。
第２図は電池の充電時間に対する電池内部の温度変化
並びに充電電圧の変化を表わすグラフ、第３図は電池の
内容温度を検出する検温素子の抵抗値及び検温素子の検
出電圧の周囲温度に対する変化を表わすグラフ、第４図
は本発明の充電方式による充電時間に対する電池の端子
電圧の変化つまり充電特性を表わすグラフである。
並びに充電電圧の変化を表わすグラフ、第３図は電池の
内容温度を検出する検温素子の抵抗値及び検温素子の検
出電圧の周囲温度に対する変化を表わすグラフ、第４図
は本発明の充電方式による充電時間に対する電池の端子
電圧の変化つまり充電特性を表わすグラフである。
先づ第１図において、電池と負荷を浮動充電する例を
示し、１は定電流機能を備えた充電装置で例えば直列ト
ランジスタ制御型回路で構成され、出力端に定電圧素子
とスイッチとを並設し、このスイッチを入接して定電圧
素子の両端を短絡するだけで定電流機能を解除して通常
の直流変換器とすることができるものである。５は電池
の内部温度を検出する例えばサーミスタのごとき検温素
子４の端子電圧を１つの入力とし、基準電位を与える他
方の入力とする差動増幅器、Vccは該増幅器、比較器２
に兼用の直流電源、△Ｖは比較器の±入力端子，間
の抵抗器R7,R8によって生起する差電圧、は比較器の
一定レベルを“H"又は“L"論理出力とする比較器出力、
は前記検温素子の検出電圧を加える増幅器の一入力
点、DBは逆流阻止ダイオード、I1は第１の負荷RL1への
流入電流、I2は第２の負荷RL2への流入電流、ICは電池
３への流入電流、ID（＝IC＋I1＋I2）は充電装置の全出
力電流、即ち全負荷電流である。K1,K2は夫々第1,第２
のスイッチで電子機器等に内蔵される負荷側に属し、電
池３は端子部で充電装置及び負荷との間が着脱自在にで
きる電池パックに属し、充電装置１及び増幅器並びに比
較器は充電スタンドに一括してまとめられている。
示し、１は定電流機能を備えた充電装置で例えば直列ト
ランジスタ制御型回路で構成され、出力端に定電圧素子
とスイッチとを並設し、このスイッチを入接して定電圧
素子の両端を短絡するだけで定電流機能を解除して通常
の直流変換器とすることができるものである。５は電池
の内部温度を検出する例えばサーミスタのごとき検温素
子４の端子電圧を１つの入力とし、基準電位を与える他
方の入力とする差動増幅器、Vccは該増幅器、比較器２
に兼用の直流電源、△Ｖは比較器の±入力端子，間
の抵抗器R7,R8によって生起する差電圧、は比較器の
一定レベルを“H"又は“L"論理出力とする比較器出力、
は前記検温素子の検出電圧を加える増幅器の一入力
点、DBは逆流阻止ダイオード、I1は第１の負荷RL1への
流入電流、I2は第２の負荷RL2への流入電流、ICは電池
３への流入電流、ID（＝IC＋I1＋I2）は充電装置の全出
力電流、即ち全負荷電流である。K1,K2は夫々第1,第２
のスイッチで電子機器等に内蔵される負荷側に属し、電
池３は端子部で充電装置及び負荷との間が着脱自在にで
きる電池パックに属し、充電装置１及び増幅器並びに比
較器は充電スタンドに一括してまとめられている。
前記の構成によって、電池の内部温度が検温素子から
増幅器に入力され、上記検温素子の抵抗値に基づく電圧
が増幅器の出力点にV0が現われ、比較器の入力中間点
と接続されて同一抵抗値R7,R8とにより差電圧△Ｖがつ
くられる。この△Ｖは抵抗器R7,R8（＝Ｒ）、抵抗器R6,
R9（＝）と共通電源Vccの電圧との関係が、 △Ｖ＝／＋Ｒ×Vcc＝一定 ……（１） になるように、上記抵抗器の抵抗値を夫々任意に選ばれ
る。
増幅器に入力され、上記検温素子の抵抗値に基づく電圧
が増幅器の出力点にV0が現われ、比較器の入力中間点
と接続されて同一抵抗値R7,R8とにより差電圧△Ｖがつ
くられる。この△Ｖは抵抗器R7,R8（＝Ｒ）、抵抗器R6,
R9（＝）と共通電源Vccの電圧との関係が、 △Ｖ＝／＋Ｒ×Vcc＝一定 ……（１） になるように、上記抵抗器の抵抗値を夫々任意に選ばれ
る。
ここに比較器の＋側入力は、 V0＋（Vcc−V0）／＋Ｒ ……（２） 、一側入力は ×V0/＋Ｒ ……（３） であるから、上式（２），（３）の差が（１）式とな
る。
る。
かくして充電装置から放電した電池を含む第１及び第
２の負荷へ定電流充電を続けると、電池内部の温度が刻
々検知されて増幅器入力として導入されるとともに、比
較器の入力側で、第４図に示すようにt1時点で入接、t2
期間開離のサンプリング条件をスイッチK0の断続によっ
て充電特性曲線に沿った微分係数をチエックし、満充電
に近づいたときに第２図に示すように急激に電池温度の
上昇による検温電圧の上昇が顕われ、比較器の一方の入
力点の電位が急降下し、更に充電の信号に伴ってピー
クホールドされた他方の入力点の電位よりも高くなっ
て、比較器出力点はこれまでのＨレベルからＬレベル
に転換されるので、充電装置の定電流機能が外され、終
局的に満充電に達することとなる。
２の負荷へ定電流充電を続けると、電池内部の温度が刻
々検知されて増幅器入力として導入されるとともに、比
較器の入力側で、第４図に示すようにt1時点で入接、t2
期間開離のサンプリング条件をスイッチK0の断続によっ
て充電特性曲線に沿った微分係数をチエックし、満充電
に近づいたときに第２図に示すように急激に電池温度の
上昇による検温電圧の上昇が顕われ、比較器の一方の入
力点の電位が急降下し、更に充電の信号に伴ってピー
クホールドされた他方の入力点の電位よりも高くなっ
て、比較器出力点はこれまでのＨレベルからＬレベル
に転換されるので、充電装置の定電流機能が外され、終
局的に満充電に達することとなる。
以上の満充電を検出した直後に再充電しようとして
も、電池内容の温度が依然上昇しているため検温電圧が
下らず、充電継続の条件が整わないため充電装置からの
給電は、細流充電状態のまゝであって過充電の懸念は全
くなく、逆に電池の真の充電特性に追従してサンプリン
グ・ホールドをかけるために見掛け上の電池電圧に惑わ
されず、充電不足を来すこともなくなる。
も、電池内容の温度が依然上昇しているため検温電圧が
下らず、充電継続の条件が整わないため充電装置からの
給電は、細流充電状態のまゝであって過充電の懸念は全
くなく、逆に電池の真の充電特性に追従してサンプリン
グ・ホールドをかけるために見掛け上の電池電圧に惑わ
されず、充電不足を来すこともなくなる。
本発明においては、電池内部の温度を検出する検温素
子としてサーミスタを用いており、電池の定電流充電に
よる電池の充電量がその内部温度の変化に対応し、結局
電池の端子電圧を適確に捕捉するのに十分寄与している
ものである。
子としてサーミスタを用いており、電池の定電流充電に
よる電池の充電量がその内部温度の変化に対応し、結局
電池の端子電圧を適確に捕捉するのに十分寄与している
ものである。
また本発明は、電池のみの充電はもとより、負荷を接
いだ浮動充電に対しても適用して好結果を得ることがで
きる。
いだ浮動充電に対しても適用して好結果を得ることがで
きる。
「効 果」 本発明の充電方式によれば、電池の充電進行に伴って
変化する電池の内部温度を検知しつつ、電池の真の充電
特性曲線に沿ってサンプリング・ホールドをかける微分
係数を刻々チエックしているので、電池単体又は負荷と
なる電子機器を電池と一体に、定電流による充電を行な
うことにより、負荷の変動に拘わらず電池の内部温度に
依存して充電管理を行なうので、電池を過不足なく満充
電することができ、突発的に電池切れを起すこともな
く、電池の期待寿命を充分に長く保つことができる等、
実用上簡易且つ確実な高信頼の充電方式とすることがで
きる。
変化する電池の内部温度を検知しつつ、電池の真の充電
特性曲線に沿ってサンプリング・ホールドをかける微分
係数を刻々チエックしているので、電池単体又は負荷と
なる電子機器を電池と一体に、定電流による充電を行な
うことにより、負荷の変動に拘わらず電池の内部温度に
依存して充電管理を行なうので、電池を過不足なく満充
電することができ、突発的に電池切れを起すこともな
く、電池の期待寿命を充分に長く保つことができる等、
実用上簡易且つ確実な高信頼の充電方式とすることがで
きる。
第１図は本発明の充電方式を実施するための回路構成
図、第２図は充電時間Ｈに対する電池の内部温度TC及び
充電電圧Ｅの変化を表わすグラフ、第３図は周囲温度TA
に対する検温素子の抵抗値及びその検出電圧の変化を表
わすグラフ、第４図は充電時間に対する電池電圧特性曲
線に沿った差電圧△Ｖ隔ててサンプリングした特性パタ
ーンを表わすグラフ、第５図は従来の充電方式を実施す
る回路構成図、第６図は第５図の構成による電池の充電
方式の説明グラフである。 1:充電装置、2:比較器、3:電池、4:検温素子、5:増幅
器、K1:第１のスイッチ、K2:第２のスイッチ、RL1:第１
の負荷、RL2:第２の負荷。
図、第２図は充電時間Ｈに対する電池の内部温度TC及び
充電電圧Ｅの変化を表わすグラフ、第３図は周囲温度TA
に対する検温素子の抵抗値及びその検出電圧の変化を表
わすグラフ、第４図は充電時間に対する電池電圧特性曲
線に沿った差電圧△Ｖ隔ててサンプリングした特性パタ
ーンを表わすグラフ、第５図は従来の充電方式を実施す
る回路構成図、第６図は第５図の構成による電池の充電
方式の説明グラフである。 1:充電装置、2:比較器、3:電池、4:検温素子、5:増幅
器、K1:第１のスイッチ、K2:第２のスイッチ、RL1:第１
の負荷、RL2:第２の負荷。
Claims (1)
- 【請求項１】電池内部の温度変化に応じて充電装置を制
御するようにした二次電池の充電方式において、充電さ
れるべき上記電池の両端子間に、上記充電装置を接離す
る電源用第１のスイッチの入接により常時通電状態に維
持される第１の負荷と、第２のスイッチに直列接続した
第２の負荷とを夫々並列に設けるとともに、上記充電装
置から上記電池のみか、該電池及び上記第１と第２の負
荷に対して定電流給電し、上記電池の充電進行に伴なう
内部温度を検出する検温電圧と基準電位とを増幅手段に
入力し、直流電源の分割電圧と、上記電池の充電進行に
伴なう充電電圧の変化分を断続的に連続検出した電圧と
を比較器に入力して時々刻々のピーク値を保持せしめ、
上記増幅手段と上記比較器を縦続接続して上記比較器入
力の差電圧が逆転時に逆転出力されたことにより上記充
電装置の定電流機能を解除して通常の直流給電に切換え
る電池の温度変化率を利用したことを特徴とする電池の
充電方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2280053A JP2931927B2 (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 電池の充電方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2280053A JP2931927B2 (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 電池の充電方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04154053A JPH04154053A (ja) | 1992-05-27 |
| JP2931927B2 true JP2931927B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=17619649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2280053A Expired - Lifetime JP2931927B2 (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 電池の充電方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2931927B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012034425A (ja) * | 2010-07-28 | 2012-02-16 | Panasonic Corp | 二次電池の充放電制御回路、電池パック、及び電池電源システム |
| JP7322817B2 (ja) * | 2020-06-02 | 2023-08-08 | トヨタ自動車株式会社 | バッテリーセル短絡検知装置、方法、プログラム、及び車両 |
-
1990
- 1990-10-17 JP JP2280053A patent/JP2931927B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04154053A (ja) | 1992-05-27 |
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