JPH0154944B2 - - Google Patents
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- JPH0154944B2 JPH0154944B2 JP57022268A JP2226882A JPH0154944B2 JP H0154944 B2 JPH0154944 B2 JP H0154944B2 JP 57022268 A JP57022268 A JP 57022268A JP 2226882 A JP2226882 A JP 2226882A JP H0154944 B2 JPH0154944 B2 JP H0154944B2
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- charging
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- 238000007600 charging Methods 0.000 claims description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 229910005580 NiCd Inorganic materials 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00711—Regulation of charging or discharging current or voltage with introduction of pulses during the charging process
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
- H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
- H02J7/007186—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage obtained with the battery disconnected from the charge or discharge circuit
-
- 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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、バツテリーの急速充電を可能にした
定電圧充電回路に関するものである。
定電圧充電回路に関するものである。
従来、バツテリーの充電方法に定電流充電法と
定電圧充電法があることが知らされている。定電
流充電法は、比較的小さなほぼ一定の電流で充電
する方法で、充電完了後に充電を続けても過充電
によつてバツテリーが損傷することは余りなく安
全な方法である。しかし、充電完了までに、例え
ば15時間というように長時間を要する欠点があ
る。これに対し、定電圧充電法は、ほぼ一定の電
圧で充電する方法で、理論的には比較的高い電圧
を用いることにより例えば１時間以下という短時
間の充電が可能である。しかし、充電完了後なお
も充電を続けると、過充電によりバツテリーが発
熱して破損する危険があるため、一般的には実施
されていない。
定電圧充電法があることが知らされている。定電
流充電法は、比較的小さなほぼ一定の電流で充電
する方法で、充電完了後に充電を続けても過充電
によつてバツテリーが損傷することは余りなく安
全な方法である。しかし、充電完了までに、例え
ば15時間というように長時間を要する欠点があ
る。これに対し、定電圧充電法は、ほぼ一定の電
圧で充電する方法で、理論的には比較的高い電圧
を用いることにより例えば１時間以下という短時
間の充電が可能である。しかし、充電完了後なお
も充電を続けると、過充電によりバツテリーが発
熱して破損する危険があるため、一般的には実施
されていない。
本発明は、上述の現状に鑑み、充電完了を検知
する手段を設けることにより過充電を防止し、定
電圧充電法による急速なバツテリー充電を可能に
しよとするものである。以下、図面を用いて本発
明を具体的に説明する。
する手段を設けることにより過充電を防止し、定
電圧充電法による急速なバツテリー充電を可能に
しよとするものである。以下、図面を用いて本発
明を具体的に説明する。
第１図は、本発明の実施例を示す回路図であ
る。図において、ACは交流電源、Ｆは交流より
充電用直流電圧＋Voを発生する整流器、Q1は充
電用トランジスタ、Thはサイリスタ、TMはタ
イマー、Q2はバツテリー短絡用トランジスタ、
Ｐは電圧比較器、R0，R1，R2は抵抗、Rpは積分
用抵抗、Cpは積分用コンデンサ、D1，D2はダイ
オード、DZ1，DZ2は定電圧ダイオード、Ｂは被
充電バツテリーである。また、１，２，３及び４
は、後述する同番号の電圧が現われる位置を示
す。
る。図において、ACは交流電源、Ｆは交流より
充電用直流電圧＋Voを発生する整流器、Q1は充
電用トランジスタ、Thはサイリスタ、TMはタ
イマー、Q2はバツテリー短絡用トランジスタ、
Ｐは電圧比較器、R0，R1，R2は抵抗、Rpは積分
用抵抗、Cpは積分用コンデンサ、D1，D2はダイ
オード、DZ1，DZ2は定電圧ダイオード、Ｂは被
充電バツテリーである。また、１，２，３及び４
は、後述する同番号の電圧が現われる位置を示
す。
第２図は、第１図のタイマーTMの出力電圧を
示す波形図である。タイマーTMは、電圧＋Vo
によつて動作し２つの出力電圧１及び２を生じ
る。１及び２の出力電圧はパルス状の電圧であ
り、両者は互いに逆相関係にある。すなわち、１
の出力パルス継続期間Ｔの間２の出力電圧は０で
あり、２の出力パルス継続期間τの間１の出力電
圧は０である。タイマーTMの出力１がトランジ
スタQ1のベースに印加されると、トランジスタ
Q1はオンとなつて充電々圧VoがバツテリーＢに
加えられ、バツテリーＢの充電が始まる。その
間、２の出力電圧は０であるから、トランジスタ
Q2はそのベースに加わる電圧が０でオフとなる。
１の出力パルス継続期間Ｔは、実際には３〜５分
に選定される。次に、２の出力パルスがトランジ
スタQ2のベースに印加されるとトランジスタQ2
はオンとなり、同時にトランジスタQ1のベース
に加わる電圧がＯとなるのでトランジスタQ1は
オフとなり、充電は中断される。トランジスタ
Q2のオンにより、バツテリーＢの両端は短絡状
態に近くなる（以下単に「短絡」という。）。この
とき、バツテリーＢの放電々流は定電圧ダイオー
ドDZ1と抵抗R2により所望の一定電流となしう
る。２の出力パルスは、図示しないが電圧比較器
Ｐに動作電圧として印加されこれを動作させる。
２の出力パルス継続期間τは１〜1.5秒が適当で
ある。
示す波形図である。タイマーTMは、電圧＋Vo
によつて動作し２つの出力電圧１及び２を生じ
る。１及び２の出力電圧はパルス状の電圧であ
り、両者は互いに逆相関係にある。すなわち、１
の出力パルス継続期間Ｔの間２の出力電圧は０で
あり、２の出力パルス継続期間τの間１の出力電
圧は０である。タイマーTMの出力１がトランジ
スタQ1のベースに印加されると、トランジスタ
Q1はオンとなつて充電々圧VoがバツテリーＢに
加えられ、バツテリーＢの充電が始まる。その
間、２の出力電圧は０であるから、トランジスタ
Q2はそのベースに加わる電圧が０でオフとなる。
１の出力パルス継続期間Ｔは、実際には３〜５分
に選定される。次に、２の出力パルスがトランジ
スタQ2のベースに印加されるとトランジスタQ2
はオンとなり、同時にトランジスタQ1のベース
に加わる電圧がＯとなるのでトランジスタQ1は
オフとなり、充電は中断される。トランジスタ
Q2のオンにより、バツテリーＢの両端は短絡状
態に近くなる（以下単に「短絡」という。）。この
とき、バツテリーＢの放電々流は定電圧ダイオー
ドDZ1と抵抗R2により所望の一定電流となしう
る。２の出力パルスは、図示しないが電圧比較器
Ｐに動作電圧として印加されこれを動作させる。
２の出力パルス継続期間τは１〜1.5秒が適当で
ある。
電圧比較器ＰにはバツテリーＢの両端電圧が入
力電圧４として加えられているが、その動作期間
中は短絡されたバツテリーＢの両端電圧が加えら
れることになり、電圧比較器Ｐは、この短絡時両
端電圧と定電圧ダイオードDZ2による基準電圧
（後述）とを比較し、入力電圧４と基準電圧の差
に応じた電圧を出力する。この比較出力は、抵抗
Rp及びコンデンサCpによつて積分された制御電
圧３としてサイリスタThの制御電極に加えられ
る。したがつて、入力電圧４と基準電圧の差が小
さい間はサイリスタThはオフであり、タイマー
TMから１の出力パルスが加えられる間トランジ
スタQ1はオンしてバツテリーＢへの充電が行な
われる。こうして、制御電圧３がサイリスタTh
をオンさせるに足る電圧値に達するまで、トラン
ジスタQ1及びQ2はタイマーTMの出力電圧によ
つて交互にオン・オフを繰返し、Ｔ時間バツテリ
ーＢの充電が行なわれてτ時間バツテリーＢの充
電が中断されて短絡が行なわれ、これが繰返され
る。すなわち、バツテリーＢは、Ｔ時間毎に短時
間短絡されその短絡時両端電圧が基準電圧Vsと
比較される。
力電圧４として加えられているが、その動作期間
中は短絡されたバツテリーＢの両端電圧が加えら
れることになり、電圧比較器Ｐは、この短絡時両
端電圧と定電圧ダイオードDZ2による基準電圧
（後述）とを比較し、入力電圧４と基準電圧の差
に応じた電圧を出力する。この比較出力は、抵抗
Rp及びコンデンサCpによつて積分された制御電
圧３としてサイリスタThの制御電極に加えられ
る。したがつて、入力電圧４と基準電圧の差が小
さい間はサイリスタThはオフであり、タイマー
TMから１の出力パルスが加えられる間トランジ
スタQ1はオンしてバツテリーＢへの充電が行な
われる。こうして、制御電圧３がサイリスタTh
をオンさせるに足る電圧値に達するまで、トラン
ジスタQ1及びQ2はタイマーTMの出力電圧によ
つて交互にオン・オフを繰返し、Ｔ時間バツテリ
ーＢの充電が行なわれてτ時間バツテリーＢの充
電が中断されて短絡が行なわれ、これが繰返され
る。すなわち、バツテリーＢは、Ｔ時間毎に短時
間短絡されその短絡時両端電圧が基準電圧Vsと
比較される。
第３図は、本発明による充電完了検知方法の説
明図である。第３図Ａは電圧比較器Ｐの入力電圧
４の波形図であり、第３図Ｂは電圧比較器Ｐの動
作電圧印加のタイミングを示す図である。第３図
Ｂのパルス波形は２の出力パルスを拡大したもの
で、２の出力パルスの立上がり点ｔでバツテリー
Ｂの短絡電圧と定電圧ダイオードDZ2の基準電圧
Vsの比較動作が開始され、２の出力パルスの立
上り点（ｔ＋τ）でバツテリーＢの短絡電圧と定
電圧ダイオードDZ2の基準電圧Vsの比較動作が
停止され再び充電が行なわれる。入力電圧４は、
バツテリーＢが短絡された時点で充電電圧Voか
ら次第に低下し始めるが、その低下の程度はバツ
テリーの充電状態によつて異なり、充電未完了時
と充電完了時とでは図示のようにその差が著し
い。バツテリーＢの短絡が停止されると、入力電
圧４は再び充電々圧Voに復帰し始める。
明図である。第３図Ａは電圧比較器Ｐの入力電圧
４の波形図であり、第３図Ｂは電圧比較器Ｐの動
作電圧印加のタイミングを示す図である。第３図
Ｂのパルス波形は２の出力パルスを拡大したもの
で、２の出力パルスの立上がり点ｔでバツテリー
Ｂの短絡電圧と定電圧ダイオードDZ2の基準電圧
Vsの比較動作が開始され、２の出力パルスの立
上り点（ｔ＋τ）でバツテリーＢの短絡電圧と定
電圧ダイオードDZ2の基準電圧Vsの比較動作が
停止され再び充電が行なわれる。入力電圧４は、
バツテリーＢが短絡された時点で充電電圧Voか
ら次第に低下し始めるが、その低下の程度はバツ
テリーの充電状態によつて異なり、充電未完了時
と充電完了時とでは図示のようにその差が著し
い。バツテリーＢの短絡が停止されると、入力電
圧４は再び充電々圧Voに復帰し始める。
本発明は、このような充電状態による短絡時バ
ツテリー両端電圧の差を利用して充電の完了を検
知するもので、そのため、電圧比較器Ｐの基準電
圧Vsを、入力電圧４が第３図Ａの充電完了時の
曲線の最低値になつた時、制御電圧３がサイリス
タThをオンさせる電圧値になるように設定する。
そうすると、前述のように、サイリスタThは充
電未完了の間はオフであり充電が続けられるが、
充電完了時には電圧比較器Ｐの出力によつてサイ
リスタThがオンとなりトランジスタQ1のベース
を接地してしまう。ゆえに、もはやトランジスタ
Q1は１の出力が印加されてもオンとならず、充
電は停止される。同時に、トランジスタQ2のベ
ース電位はダイオードD1とサイリスタThの小さ
な順方向電圧まで低下し、トランジスタQ2はオ
フとなる。よつて、過充電が防止される。
ツテリー両端電圧の差を利用して充電の完了を検
知するもので、そのため、電圧比較器Ｐの基準電
圧Vsを、入力電圧４が第３図Ａの充電完了時の
曲線の最低値になつた時、制御電圧３がサイリス
タThをオンさせる電圧値になるように設定する。
そうすると、前述のように、サイリスタThは充
電未完了の間はオフであり充電が続けられるが、
充電完了時には電圧比較器Ｐの出力によつてサイ
リスタThがオンとなりトランジスタQ1のベース
を接地してしまう。ゆえに、もはやトランジスタ
Q1は１の出力が印加されてもオンとならず、充
電は停止される。同時に、トランジスタQ2のベ
ース電位はダイオードD1とサイリスタThの小さ
な順方向電圧まで低下し、トランジスタQ2はオ
フとなる。よつて、過充電が防止される。
定格が1.20V×0.35Ah、放電定格が1C＝3.5Aの
NiCd電池（単１型）について実側したところ、
10A負荷（ほぼ短絡）後１〜1.5秒のτ時間の終
わりの電池両端電圧は、充電完了時において
1.30Vとなつた。一般に電池の開放端子電圧は電
池温度に依存するものであるが、上記のような負
荷を与えて測定すると、電池端子電圧の温度依存
性は殆ど無視できる程度に小さくなる。したがつ
て、充電完了時の端子電圧（上記の例では
1.30V）は温度に余り左右されず、この点は本発
明の大きな特長である。また、80％を放電した電
池の充電に本発明を適用して1.7V定電圧充電を
行なつたところ、充電完了に要する時間は45〜50
分であつた。
NiCd電池（単１型）について実側したところ、
10A負荷（ほぼ短絡）後１〜1.5秒のτ時間の終
わりの電池両端電圧は、充電完了時において
1.30Vとなつた。一般に電池の開放端子電圧は電
池温度に依存するものであるが、上記のような負
荷を与えて測定すると、電池端子電圧の温度依存
性は殆ど無視できる程度に小さくなる。したがつ
て、充電完了時の端子電圧（上記の例では
1.30V）は温度に余り左右されず、この点は本発
明の大きな特長である。また、80％を放電した電
池の充電に本発明を適用して1.7V定電圧充電を
行なつたところ、充電完了に要する時間は45〜50
分であつた。
以上説明したところから明らかなように、本発
明によれば、充電完了を検知して直ちに充電を停
止うるので、過充電によるバツテリー破損の虞れ
がなく定電圧充電法によるバツテリーの急速充電
が可能となり、バツテリーの利用率が著しく向上
する。また、上述の実施例においては、バツテリ
ーを逆に接続したときも充電を停止し事故を防止
する効果がある。すなわち、バツテリーを逆接続
すると抵抗Roに過電流が流れ、抵抗Roに生じる
電圧によつてサイリスタThがオンとなり、トラ
ンジスタQ1が動作不可能となる。
明によれば、充電完了を検知して直ちに充電を停
止うるので、過充電によるバツテリー破損の虞れ
がなく定電圧充電法によるバツテリーの急速充電
が可能となり、バツテリーの利用率が著しく向上
する。また、上述の実施例においては、バツテリ
ーを逆に接続したときも充電を停止し事故を防止
する効果がある。すなわち、バツテリーを逆接続
すると抵抗Roに過電流が流れ、抵抗Roに生じる
電圧によつてサイリスタThがオンとなり、トラ
ンジスタQ1が動作不可能となる。
なお、本発明は特許請求の範囲に記載した発明
の要旨を逸脱しない範囲内において、上述の実施
例に限らず種々の変形・変更しうるものである。
の要旨を逸脱しない範囲内において、上述の実施
例に限らず種々の変形・変更しうるものである。
第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図
は第１図のタイマーの出力電圧を示す波形図、第
３図は本発明による充電完了検知方法の説明図で
ある。 AC，Ｆ……定電圧源、Ｂ……バツテリー、
TM，Q1……充電手段、TM，Q2……短絡手段、
Ｐ……電圧比較手段、Th……充電停止手段。
は第１図のタイマーの出力電圧を示す波形図、第
３図は本発明による充電完了検知方法の説明図で
ある。 AC，Ｆ……定電圧源、Ｂ……バツテリー、
TM，Q1……充電手段、TM，Q2……短絡手段、
Ｐ……電圧比較手段、Th……充電停止手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 定電圧でバツテリーを充電する回路におい
て、 充電及び充電を一時中断するための互いに逆相
関係にある制御電圧パルスを連続的に発生するタ
イマ手段と、 上記タイマ手段の一方の制御電圧パルスにより
上記バツテリーを短時間ほぼ短絡した時の該バツ
テリーの両端の電圧と基準電圧とを比較する比較
手段と、 上記比較手段の制御出力によつて充電を停止す
る充電停止手段を具備し、 上記比較手段の基準電圧より短絡時の上記バツ
テリー両端電圧が高くなつたとき上記充電停止手
段を停止させて過充電を防止したことを特徴とす
るバツテリー急速充電回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57022268A JPS58139651A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | バツテリ−急速充電回路 |
| US06/447,472 US4499415A (en) | 1982-02-15 | 1982-12-06 | Battery rapid charging circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57022268A JPS58139651A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | バツテリ−急速充電回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58139651A JPS58139651A (ja) | 1983-08-19 |
| JPH0154944B2 true JPH0154944B2 (ja) | 1989-11-21 |
Family
ID=12078017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57022268A Granted JPS58139651A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | バツテリ−急速充電回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4499415A (ja) |
| JP (1) | JPS58139651A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE51476T1 (de) * | 1985-04-24 | 1990-04-15 | Hanspeter Glur | Verfahren zum laden eines ni-cd oder ni-fe akkumulators und ladegeraet zur durchfuehrung des verfahrens. |
| US4956597A (en) * | 1987-02-04 | 1990-09-11 | American Monarch Corporation | Method and apparatus for charging batteries |
| GB8911925D0 (en) * | 1989-05-24 | 1989-07-12 | Sb Electronic Systems Limited | Apparatus and method for charging a nickel-cadmium cell or battery |
| JPH04121351U (ja) * | 1991-04-12 | 1992-10-29 | ヤン タイ−ハー | 閉回路充電操作制御装置 |
| US5497067A (en) * | 1994-02-18 | 1996-03-05 | Shaw; Donald E. | Battery charger with timer-controlled charging, shut-off and reset operations |
| US5661393A (en) * | 1995-04-03 | 1997-08-26 | Rayovac Corporation | Circuit and method for detecting and indicating the state of charge of a cell or battery |
| DE102008053407A1 (de) * | 2008-10-27 | 2010-04-29 | Imp Gmbh | Verfahren zum Konditionieren von Ionen-Zellen und mit diesem Verfahren konditionierte Ionen-Zellen in einer Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie |
| US20110163700A1 (en) * | 2010-01-06 | 2011-07-07 | Putting Around, Inc. | Methods and systems related to desulfation of a battery |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3597673A (en) * | 1969-06-26 | 1971-08-03 | Mcculloch Corp | Rapid charging of batteries |
| US3732481A (en) * | 1970-05-07 | 1973-05-08 | J Mas | Method and apparatus for charging batteries |
| US4134056A (en) * | 1976-06-16 | 1979-01-09 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Apparatus for charging rechargeable battery |
| US4140958A (en) * | 1977-03-28 | 1979-02-20 | Resource Engineering, Inc. | Battery charging apparatus |
-
1982
- 1982-02-15 JP JP57022268A patent/JPS58139651A/ja active Granted
- 1982-12-06 US US06/447,472 patent/US4499415A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4499415A (en) | 1985-02-12 |
| JPS58139651A (ja) | 1983-08-19 |
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