JPH02155442A - 充電検知器 - Google Patents

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、ニッケルカドミウム（ＮｉＣｄ）電池等の充
電完了を電池セルの温度感知によって検出する焦電体を
用いた充電検知器に関するものである。

〔従来の技術〕

ニッケルカドミウム電池等の二次電池の充電完ｒを検出
する手段として、セル電圧モニター法による手段とセル
温度検知法による手段とが一般的に知られている。

前記セル電圧モニター法は、充電時のセル電圧を逐次モ
ニターし、電圧変化を時間で微分することにより、セル
電圧のピークを検出し、このピークが現れた時に充電完
了と判断するものである。

一方、セル温度検知法は、充電時のセル温度をサーミス
タを用いて検知し、この検知温度が一定温度に達した時
に充電完了と判断するものである。

しかしながら、前記セル電圧モニター法は、セル電圧の
検出回路と微分回路とが必要で、回路構成が複雑となり
、装置コストが高くなるという問題があり、さらに、例
えば、充電開始直後にセル電圧にノイズのピーク成分が
加わると、このノイズピーク成分のピークをセル電圧の
ピークと間違って検出してしまい、充電が完了しない前
に誤動作により充電完了と判断してしまうという問題が
ある。

また、前記セル温度検知法は、サーミスタの抵抗値を検
出するものであるため、定電流回路が必要となり、同様
に回路構成が複雑となり、かつ、装置コストが高くなる
という問題がある。その上、周囲温度が電池のセル温度
に近い場合には周囲温度と検出温度との温度差が小さ（
なるために、誤動作により充電が完了する前に充電が完
了したものと誤判断してしまうという問題がある。

前記のように、セル電圧モニター法とセル温度検知法は
共に装置構成が複雑化し、これに伴い装置コストが高く
なり、しかも充電検出の信頼性に問題があった。

近年においては、装置構成が簡易で、かつ、装置コスト
を安くすることができる充電検知器として焦電体を用い
たものが使用されつつある。この焦電体を用いた充電検
知器の一般的な回路構成が第４図に示されている。

同図において、焦電体ｌは図示されていない電池セルの
外壁面に取り付けられ、該電池セルの充電時の温度上昇
を感知し、セル温度に対応する電流１２を出力する。こ
の焦電電流ｉｐは、焦電体の焦電係数をλ、電極面積を
Ａ、焦電体に与えられる温度変化を（ｄＴ／ｄｔ）とす
れば、Ｉｐ　＝λＸＡＸ　（ｄＴ／ｄｔ）として表され
る。そしてこの焦電体ｌから出力される電流はインピー
ダンス変換回路２によって電圧信号に変換される。

このインピーダンス変換回路２は焦電体１の両端間に接
続されるリーク抵抗体３と、電界効果トランジスタ４と
、一端側が電界効果トランジスタ４のソース側に接続さ
れ、他端側は前記リーク抵抗体３と焦電体１とのアース
側接続部に共通接続されているソース抵抗体５とからな
り、電界効果トランジスタ４のゲート側は前記焦電体１
の一端側とリーク抵抗体３の一端側との共通接続部に接
続され、また、同トランジスタ４のドレイン端子６側は
電源に接続されている。そして電界効果トランジスタ４
のソース端子７側は検出電圧の取り出し端となっている
。前記リーク抵抗体３は焦電体１から出力される電流を
電圧に変換し、この変換電圧を入力電圧として電界効果
トランジスタ４のゲートに加える。すなわち、このリー
ク抵抗体３によって加えられる入力端子により電源側か
らドレイン端子６側に加えられるドレイン電流を制御し
、この電流制御により、ソース抵抗体５の抵抗値によっ
て定まる飽和電圧が検出電圧としてソース端子７から取
り出されるのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この種の焦電体ｌを用いた充電検知器は
、周知のように、焦電体ｌが圧電体によって構成される
ものであるため、振動や衝撃を受けると誤動作をしてし
まい、検出の信頼性が得られないという問題がある。ま
た、焦電体ｌの周囲の温度が変化すると、この温度変化
を電池セルの温度変化として誤って感知してしまうとい
う問題があり、焦電体ｌを検出素子とすることで装置構
成の簡易、化と装置コストの低減化を図れるという優れ
た利点を備えながら、前記信頼性の点で不安があり、そ
の信頼性の改善がユーザの間から強く望まれていた。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的
は、焦電体の周囲の温度変化や振動衝撃に起因する誤動
作を防止し、信頼性の高い充電検出を行うことができる
充電検知器を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、次のように構成
されている。すなわち、本発明は、充電に伴う電池セル
の温度上昇を感知する温度検出用焦電体を備え、この温
度検出用焦電体からの出力信号に基づいて電池の充電を
検出する充電検知器において、前記温度検出用焦電体に
対し補償用焦電体が熱的に離れた位置に配置され、該補
償用焦電体と前記温度検出用焦電体とは互いに分極状態
を逆極性にして直列又は並列に接続されていることを特
徴として構成されている。

〔作用〕

上記のように構成されている本発明において、充電によ
る電池セルの温度上昇は温度検出用焦電体によって感知
され、この温度検出用焦電体から出力される焦電電流に
基づき電池の充電完了が検出される。この充電検出に際
し、周囲の温度が変化したり振動や衝撃が加わった場合
には、この周囲温度の変化による影響と振動衝撃による
影響は温度検出用焦電体ばかりでなく補償用焦電体にも
作用する。この補償用焦電体は前記温度検出用焦電体と
逆極性に分極しているから、これらの環境変化に起因す
る温度検出用焦電体から出力される焦電電流と、同環境
変化に起因する補償用焦電体から出力される焦電電流と
は逆向きとなって打ち消し合う、この打ち消し作用によ
り環境変化に起因する誤動作成分の焦電電流が消失し、
誤動作成分のない正確な電池セル温度の検出信号が取り
出されるのである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。な
お、本実施例の説明において、従来例と同一の部分には
同一符号を付し、その重複説明を省略する。

第１図には本発明に係る充電検知器の機械的構造を示す
一実施例が示されており、また、第２図には本実施例の
充電検知器に係る回路図が示されている。第１図におい
て、例えばセラミック等の基板８の裏面側には温度検出
用焦電体ｌＯが設けられており、この温度検出用焦電体
ｌＯは二次電池１１の電池セル外壁面に接着材１２を用
いて当接固定されている。そして基板８の表面側には補
償用焦電体１３が固定されている０本実施例では、基板
８は熱伝導性の悪い材料によって構成されており、二次
電池側の熱が基板８によって遮断され、補償用焦電体１
３側に伝わらないようになっている。すなわち、補償用
焦電体１３は温度検出用焦電体１０に対して熱的に離れ
た位置に配置されている。そして、この温度検出用焦電
体１０と補償用焦電体１３は第２図に示すように分極状
態の極性を逆にして直列又は並列に接続されている。

基板８の表面側には本実施例の充電検知器のインピーダ
ンス変換回路２を構成する電界効果トランジスタ４と、
リーク抵抗体３と、ソース抵抗体５とが配設されており
、これらの回路素子からなるインピーダンス変換回路は
回路保護用のシリコン樹脂１４によって被覆されている
。なお、第１図中１５はターミナルが設けられるターミ
ナル板を示している。

上記のように構成されている本実施例の充電検知器は、
従来例と同様に、充電の進行に伴う電池セルの温度上昇
が温度検出用焦電体ＩＯによって感知され、この感知温
度に対応する焦電電流が温度検出用焦電体１０から出力
される。そしてこの焦電電流はインピーダンス変換回路
２によって電圧信号に変換され充電検出電圧が電界効果
トランジスタ４のソース側端子７から取り出されるので
ある。

本実施例では、温度検出用焦電体ｌＯと補償用焦電体１
３とは逆極性に接続されているから、周囲から振動や衝
撃が加わったり、あるいは周囲の温度が変化した場合に
は、これらの環境変化に起因する焦電電流がノイズ成分
としてそれぞれ温度検出用焦電体１０と補償用焦電体１
３から出力される。ところが、前記のように、両点電体
１Ｏ１１３は逆極性に接続されているから、この両点電
体１０．１３からそれぞれ出力される焦電電流は互いに
打ち消し合ってインピーダンス変換回路２側へ加えられ
ることはない、すなわち、補償用焦電体１３を設けるこ
とにより環境変化によるノイズ成分は確実に取り除かれ
るのである。したがって、本実施例の充電検知器によれ
ば環境変化による影響を受けることがない信頼性の高い
充電検知を行うことが可能となる。

次に、具体的な試作試験例について説明する。

温度検出用焦電体ｌＯおよび補償用焦電体１３としてセ
ラミック（ＰＺＴ）と焦電結晶粉末とを混合して形成し
たセラミック焦電体を用い、第１図に示す機械的構造の
充電検知器を形成し、これをニッケルカドミウム電池の
電池セルの外周面に取り付けた。そして環境温度２５℃
のもとで６Ａの電流を流して電池の充電を行い、その時
のセル電圧と、セル温度と、このセル温度の検出結果と
していわゆる焦電電流と、充電検知器からの検出電圧（
電界効果トランジスタ４のソース側端子７から得られる
電圧）とを充電開始時からの時間の経過と共に測定した
。その結果が第３図に示されている。

この第３図から分かるように、セル電圧がピ−り近く（
充電完了時）になると、検出電圧は飽和電圧となり、こ
の飽和電圧を検知することにより充電の終了を知ること
ができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されることはなく様々
な実施の態様を採り得るものである。例えば、上記実施
例では、基板８をセラミック材料によって構成したが、
熱伝導率の小さい他の材料によって構成することが可能
である。

また、上記実施例では、焦電体をセラミック（ＰＺＴ）
と焦電結晶粉末とを混合して形成したが、例えば、焦電
結晶粉末と、他のセラミック（ＰＴ）　、単結晶（Ｌｉ
　Ｔａ　（Ｌ　、Ｌｉ　Ｎｂ　Ｏｘ）とを混合した混合
材料によって構成することも可能である。

〔発明の効果〕

本発明は、電池セルの温度を怒知する温度検出用焦電体
に対して熱的に離して補償用焦電体を設け、この温度検
出用焦電体と補償用焦電体とを逆極性に接続したもので
あるから、周囲から振動や衝撃が加わったり、あるいは
、周囲の温度変化が生じでも、これらの環境変化に起因
して温度検出用焦電体から出力されるノイズ成分が補償
用焦電体から出力されるノイズ成分によって打ち消され
ることとなり、これにより、環境変化のノイズ成分を受
けることがない信頼性の高い充電検知を行うことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る充電検知器の一実施例を示す機械
的構成図、第２図は同実施例における充電検知器の等価
回路を示し、そのうち、第２図（ａ）は温度検出用焦電
体と補償用焦電体とを逆極性の直列に接続した状態を示
す等価回路図、第２図（ｂ）は温度検出用焦電体と補償
用焦電体とを逆極性の並列に接続した状態を示す等価回
路図、第３図は本実施例の充電検知器を用いた二次電池
の充電検出例を示す特性挙動図、第４図は焦電体を利用
した近年の一般的な充電検知器を示す等価回路図である
。 １・・・焦電体、２・・・インピーダンス変換回路、３
・・・リーク抵抗体、４・・・電界効果トランジスタ、
５・・・ソース抵抗体、６・・・ドレイン端子、７・・
・ソース端子、８・・・基板、１０・・・温度検出用焦
電体、１１・・・二次電池、１２・・・接着剤、１３・
・・補償用焦電体、１４・・・シリコン樹脂、１５・・
・ターミナル板。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 充電に伴う電池セルの温度上昇を感知する温度検出用焦
   電体を備え、この温度検出用焦電体からの出力信号に基
   づいて電池の充電を検出する充電検知器において、前記
   温度検出用焦電体に対し補償用焦電体が熱的に離れた位
   置に配置され、該補償用焦電体と前記温度検出用焦電体
   とは互いに分極状態を逆極性にして直列又は並列に接続
   されていることを特徴とする充電検知器。