JPS62201027A - 充電制御装置 - Google Patents

充電制御装置

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JPS62201027A
JPS62201027A JP61043502A JP4350286A JPS62201027A JP S62201027 A JPS62201027 A JP S62201027A JP 61043502 A JP61043502 A JP 61043502A JP 4350286 A JP4350286 A JP 4350286A JP S62201027 A JPS62201027 A JP S62201027A
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松居 朋樹
木本 英輔
清水 節夫
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Yuasa Battery Corp
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H02J7/007184Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage in response to battery voltage gradient

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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】 産業上の利用分野 本発明は蓄電池の充電制御装置に関するもので、さらに
詳しく言えば密閉形ニッケルーカドミウム蓄電池の急速
充電をはじめとする各種蓄電池の充電を適正に制御する
充電制御装置に閃するものである。
従来技術とその問題点 密閉形ニッケルーカドミウム蓄電池の急速充電をはじめ
とする各種蓄電池の充tを適正に制御する充電制御装置
は種々のものが知られている。たとえば特開昭53−2
8246号公報に記載されたものは、蓄電池の端子電圧
の最高値を記憶するとともに前記端子電圧が最高値に対
して一定電圧以上低下した時に充電を制御するものであ
る。この公報の記載によれば、密閉形ニッケルーカドミ
ウム蓄電池は、充電末期に端子電圧が最高値から一定値
低下したところで充電を制御することにより満充電状態
が得られるというものである。この一定値は10充電の
場合約20mVであり、きわめて微妙なものであるうえ
に上述の充電装置では、蓄電池の端子電圧の最高値を記
憶するためのコンデンサなどが漏れ電流により最高値が
時間とともに低下してきて充電制御ができなくなるとい
う問題点があった。
また蓄電池が過充電、過放電、長期間放置された場合に
は、第5図のように充電初期に充電末期に発生するよう
な端子電圧のピーク値が発生したり、周囲温度が40°
C以上の場合には第4図の如き充電末期になっても端子
電圧がほとんど低下しなかったりすることがあり、不足
充電、過充電になるという問題点を有していた。このよ
うな問題点を解消するために、充電初期の一定時間充電
制御を停止させる初期ロックタイマーを設けたり、充電
が開始されて所定時間経過した時に充電を停止させる過
充電保護タイマーを設けた装置が知られている。ところ
がこのようなタイマーを設けることは回路が複雑になる
上に、部分放電した電池(たとえば容量が50%程度残
っている電池)を周囲温度が40°C以上の条件下で1
0充電すると、30分程度でピーク値が発生するにもか
かわらず、端子電圧がほとんど低下しないために端子電
圧が一定値低下したところが検出されず、このまま過充
電保護タイマーにより設定された時間になるまで充電が
継続されて過充電になる危険性があった。
発明の目的 本発明は上記欠点を解消するもので、いかなる放電状態
にあるどのような種類の′41を池も鴻正に充電できる
回路構成の簡単な充電制御装置を提供することにより、
電子機器用などに用いられる密閉形蓄電池をはじめとす
る各種の蓄電池、特に部分放電した蓄電池の過充電、不
足充電を防止することを目的とする。
発明の構成 本発明の充電制御装置は、充電用電源からスイッチ回路
を介して充電される蓄電池の充電特性の傾斜の最大値以
上の値に対応した傾斜で時間とともに上昇させるランプ
状の基準電圧と、充電特性の傾斜の最小値以下の値に対
応した傾斜で時間とともに上昇させるランプ状の基準電
圧とを有し、電圧検出部で検出される蓄電池の端子電圧
に対応する第1の検出電圧と前記基準電圧とを比較する
第1の比較器の出力により、ランプ状の基準電圧の傾斜
を切り換えるとともに前記電圧検出部で検出される蓄電
池の端子電圧に対応する第2の検出電圧と前記基準電圧
とを比較する第2の比較器の出力によりスイッチ回路を
制御するものである。
実施例 以下実施例により説明する。第1図は本発明の充電制御
装置の原理を説明する図、第2図は本発明の充電制御装
置の回路図である。第2図において、充電用m源12か
ら充1t1!流を制御するスイッチ回路11を介して充
電される蓄電池は10で、この端子電圧に対応する電圧
を検出するために電圧検出部1の端子1−1.1−2間
に蓄電池の端子電圧が入力される。端子1−1.1−2
間には定電圧ダイオード1−3と抵抗1−4とが直列に
接続され、前記定電圧ダイオード1−5と並列に抵抗1
−5と抵抗1−6とが直列に接続され、また前記抵抗1
−4と並列にコンデンサ1−7が並列に接続されている
。この電圧検出部1で検出される第1の検出電圧は、定
電圧ダイオード1−3と抵抗1−4との接続点から得ら
れ、端子1−8より出力されて第1の比較器2の非反転
入力端子に入力される。また第2の検出電圧は、抵抗1
−5と抵抗1−6との接続点から得られ、端子1−9よ
り出力されて第2の比較器8の反転入力端子に入力され
る。前記第1の比較器2の出力は、分周回路4内のAN
Dゲート4−1の一方の入力端子に入力され、他方の入
力端子には充電特性の傾斜の最大値に対応させたランプ
状の基準電圧を得るため、カウンター4−2の4段目出
力である16分周出力4−3が入力される。一方、分周
回路4内のカウンター4−2のクシツク入力端子4−4
にはクロックパルス発振器3から出力される一定周波数
のクロックパルスが入力される。さらに充電特性の傾斜
の最小値に対応させたランプ状の基準電圧を得るため、
カウンター4−2の11段目出力である2048分周出
力4−5がORゲート4−6の一方の入力端子に入力さ
れ、他方の入力端子には前記ANDゲ−)4−1の出力
が入力される。前記ORゲート4−6の出力はカウンタ
ー5のクロック入力端子に入力され、前記カウンター5
の各分周出力は加算機能を有するラダー抵抗器6、イン
ピーダンス変換機能を有する増幅器7を介して充電特性
の傾斜の最大値または最小値に対応したランプ状の基準
電圧として7−1に出力される。
すなわちカウンター5、ラダー抵抗器6、増幅器7によ
りD→ム変換を行っている。この基準電圧は第1の比較
器2の反転入力端子と第2の比較器8の非反転入力端子
とに入力され、第2の比較器8の出力によりスイッチ回
路11の動作が制御される。
上述した本発明の充電制御装置において、第1図に示し
た如く蓄電池10が接続されると、クロックパルス発振
器3は一定の周波数のパルスを発振させ、電圧検出部1
の端子1−1.1−2間には蓄電池の端子電圧が印加さ
れるとともにコンデンサ9−1、抵抗9−2からなる微
分回路9によりカウンター5がリセットされる。
このため増幅器7の出カフ−1はOvとなり、第1の比
較器2の出力はHレベル、第2の比較器2の出力はLレ
ベルとなる。この第2の比較器2の出力がLレベルであ
る時、スイッチ回路11がオンになるように構成され、
充電用md12からスイッチ回路11を介して蓄電池1
0の充電が開始される。一方、第1の比較器2の出力と
カウンター4−2の4段目出力4−3とが入力されるA
NDゲート4−1の出力には、カウンター4−2の4段
目出力4−3と同一周波数のパルスが現われ、この出力
とカウンター4−2の11段目出力とが入力されるOR
ゲート4−6の出力にもカウンター4−2の4段目出力
4−3と同一周波数のパルスが現われる。
このため出カフ−1にはカウンター5、ラダー抵抗器6
、増幅器7を介してカウンター4−2の4段目出力4−
3の周波数に対応した傾斜すなわち充電特性の傾斜の最
大値に対応したランプ状の基準電圧が得られる。この動
作を第1図により説明すると、充電特性の傾斜の最大値
に対応したランプ状の基準電圧は11で、充電が開始さ
れると同時にこの傾斜で時間とともに上昇し、周囲温度
が20°Cの時には時刻to1で、40°C時には時刻
t02で充電特性のカーブと一致する。従ってこの時刻
to1 t t02に達するまでは箪2の比較器8の出
力もLレベルのままで、第1図の破縁の如き充と初期に
ピークが発生してもスイッチ回路11がオフすることは
ない。
このランプ状の基準電圧11が充電特性のカーブと一致
すると、第1の比較器2の出力はLレベルトナリ、AN
Dゲート4−1の出力もLレベルとなる。従ってORゲ
ート4−6の出力にはカウンター4−2の11段目出力
4−5と同一周波数のパルスが現われ、出カフ−1には
カウンター5、ラダー抵抗器6、増幅器7を介してカウ
ンター4−2の11段目出力4−5の周波数に対応した
傾斜すなわち充電特性の傾斜の最小値に対応したランプ
状の基準電圧が得られる。こうして充電が進行し、蓄電
池の端子電圧の上昇につれてランプ状の基準電圧も充電
特性の傾斜の最小値に対応した傾斜で上昇する。充電末
期になってガスが発生しはじめると、端子電圧は急峻に
上昇して基準電圧の上昇が追い付かなくなって第1の比
較器2の出力は再びHレベルになり、基準電圧は再び充
電特性の傾斜の最大値に対応した傾斜で上昇するように
なる。
満充電に近づき端子電圧にピーク値やフラット部が現わ
れると、基準電圧は再び充電特性の傾斜の最小値に対応
した傾斜で上昇するようになり、その後端子電圧が下降
しはじめても、フラットのままであっても基準電圧は上
昇し続けているので、両凹温度が20°Cの時には時刻
t1で、40°Cの時には時刻t2で端子電圧と基準電
圧との差がΔVとなる。このΔVの値を電圧検出部1の
端子1−8から出力される第1の検出電圧と端子1−9
から出力される第2の検出電圧との差電圧に一致させる
ように抵抗1−5゜1−6を決めておくと、時刻t1 
f t2で第2の比較器8の出力がHレベルとなってス
イッチ回路11がオフして充電を停止させることができ
るO 上述した本発明の充電制御装置を用いて一儀の蜜閉形ニ
アケルーカドミウム蓄電池を1C充tする場合について
説明する。この場合端子電圧は1.3v〜1.6v変化
し、約1mV/分の割合で上昇するので、定電圧ダイオ
ードに5を1.OVとして端子1−8の出力電圧が0.
3v〜0.6■変化するようにする。一方、この場合ク
ロックパルス発振器3の発振周波数を107H2とし、
充電特性の傾斜の最大値に対応したランプ状の基準電圧
を得るカウンター4−2の4段目出力は16分周される
ため6.7H2となり、充電特性の傾斜の最小値に対応
したランプ状の基準電圧を得るカウンター4−2の11
段目出力は2048分周されるため0.052H2とな
る。従って充電が開始されると、まず6.7H2のパル
スに対応した傾斜で基準電圧が上昇するため、1パルス
カウントされると増幅器7の出カフ−1がO,2mVず
つ上昇するようにラダー抵抗器6と増幅器7のゲインを
決めておくと、1秒間に6.7パルスカウントされるの
で、基準電圧は80#tV/分の割合で上昇し、充電開
始後5分で基準電圧は0.4Vとなり、端子1−8の出
力電圧を越えることになる。こうして第1の比較器2の
出力がLレベルとなると、0.052H2のパルスに対
応した傾斜で基準電圧が上昇するため、1秒間に0.0
52パルスカウントされ、基準電圧は0.63mV/分
の割合で上昇するようになる。ざらに満充電を適正に検
出するため、ΔVが20mVになるように抵抗1−5.
1−6を決定しておくと、充電特性がフラットになって
もピーク値経過後52分で充電を停止させることができ
、過充電を防止することができる。また端子電圧が下降
する場合には基準電圧が上昇する分だけ早く充電が停止
されるが、基準電圧が上昇する傾斜はきわめて小さいた
め不足充電になることもない。
なお上記実施例において、クロックパルス発振器3の発
振周波数を107Hzとし、充電特性の傾斜の最大値に
対応したランプ状の基準電圧を得るためにカウンター4
−2の4段目出力を用い、充電特性の傾斜の最小値に対
応したランプ状の基準電圧を得るためにカウンター4−
2の11段目出力を用いたのは、被充電蓄電池を−1−
の密閉形ニッケルーカドミウム蓄電池としたためで、被
充電蓄電池の充電特性の傾斜の最大値以上の値または最
小値以下の値に対応させたり、個数を何個にするかによ
り適宜変更しつるものである。また延圧検出部の第1の
検出電圧と第2の検出電圧との差電圧ΔVについても適
宜変更しうるちのである。さらにスイッチ回路11につ
いてもオン、オフ制御を限流制御に変更しうることは言
うまでもない。
発明の効果 実施例において詳述した如く、本発明の充電制御装置は
、充電特性の傾斜の最大値以上の値に対応したランプ状
の基準電圧により、充電初期に端子電圧にピークが現わ
れても充電が停止されることはなく、充電特性の傾斜の
最小値以下の値に対応したランプ状の基準電圧により、
満充電近くで充mm圧にピークが現われてその後端子電
圧が降下しはじめても、フラットのままであっても過充
電、不足充電されることはなく、密閉形ニッケルーカド
ミウム蓄電池をはじめとする各種の蓄電池、特に部分放
電したj′亀池に対しても適正な充電をすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の充電制御装置の原理を説明する図、第
2図は本発明の充電制御装置の回路図、第3図、第4図
は充電特性の例である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)充電用電源から充電電流を制御するスイッチ回路
    を介して充電される蓄電池の充電特性の傾斜の最大値以
    上の値に対応した傾斜で時間とともに上昇させる基準電
    圧と、充電特性の傾斜の最小値以下の値に対応した傾斜
    で時間とともに上昇させる基準電圧とを有し、蓄電池の
    端子電圧を検出する電圧検出部の第1の検出電圧と前記
    基準電圧とを比較する第1の比較器の出力により、前記
    基準電圧の傾斜を切り換えるとともに前記電圧検出部の
    第2の検出電圧と前記基準電圧とを比較する第2の比較
    器の出力により、スイッチ回路が制御されることを特徴
    とする充電制御装置。
  2. (2)電圧検出部の第1の検出電圧が、基準電圧より大
    のとき基準電圧の傾斜は充電特性の傾斜の最大値以上の
    値に対応した傾斜に切り換えられ、基準電圧より小のと
    き基準電圧の傾斜は充電特性の傾斜の最小値以下の値に
    対応した傾斜に切り換えられることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の充電制御装置。
  3. (3)電圧検出部の第1の検出電圧は、第2の検出電圧
    より一定値だけ低くしてあることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の充電制御装置。
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