JPH02237437A - 過充電防止装置 - 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］ 本発明は電池の過充電を防止する装置に関する。

［従来の技術］ 一般に電池においては、適正な充電条件を越えて過充電
を行うと電解液の分解に伴なってガスが発生する。開放
型または排出型の電池においては、発生したガスを逃が
すことができる力釈その結果電極は多少損傷を受ける。

一方、密閉型の電池では、ガス圧が内部で高まり、爆発
事故を起す。なお、密閉型電池においては過充電に対し
て、安全弁を設けることによりガス圧の上昇に配慮して
いるものがあるが、これらの安全弁を設けた電池にあっ
てはガス抜きを確実に行なえない場合も生じ、信頼性の
面で問題がある。しかも、安全弁の作動により腐食性の
高いガスが放出されるため、電池が組込まれた機器を腐
食させるという欠点がある。

それ故、電池を完全に充電し、安全に使用できる装置が
必要である。

カナダ特許第６９８４３７号および米国特許第３，３４
３，０５８号では、電池にダイオードを並列に入れるこ
とにより、該電池の適切な充電条件を越えて過充電され
た時、ダイオード側に電流を放散させて電池側に電流を
ほとんど流さないようにすることにより、以上のような
問題を解決しようとしている。

しかし、これら２つの解決手段に伴なう問題として、ダ
イオードを十分に大きくして全電流量を放散させる必要
があるため、物理的に大きな素子が必要となり、しかも
その際の発熱についても考慮が必要である。

また、一般に市販されている蓄電池では、サーモスタッ
トもしくは温度ヒューズ等を電池に直列に接続し、適切
な充電条件を越えて過充電されたときの該電池の発熱を
検知し、充電回路を遮断することにより以上のような問
題を解決しようとしている。

しかし、サーモスタットのような復帰型の感温スイッチ
では、該電池が適切な充電条件を越えて過充電されたと
籾にサーモスタットが作動するに至った場合、断続的に
充電が継続され、該電池が破壊されるのに至る時間は延
長されるが、該電池の破壊を防止することはできない。

温度ヒューズのような非復帰型の感温スイッチでは、サ
ーモスタットの場合のような問題はないか、保存状態で
温度ヒューズが作動しないように温度ヒューズの溶断温
度を充分に高く設定しなければならず、そのため該電池
が適切な充電条件を越えて過充電された場合にはサーモ
スタットのように低い温度で作動しないので、電池が破
壊されることが全くない安全な状態で充電回路を遮断す
ることが難しい。

本発明の目的は以上のような問題を解消した電池の過充
電防止装置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、電池に直列に接続された感温スイッチど、電
池および感温スイッヂの直列回路に直列に接続された温
度ヒューズと、電池および感温スイッチの直列回路に並
列に接続されたツェナダイオートとを有し、温度ヒュー
ズはツェナーダイオードの温度を検知し得る位置に配置
され、感温スイッチは電池の温度を検知し得る位置に配
置されていることを特徴とする。

なお、木発明でいう感温スイッチは、ある一定温度以上
になると開放状態になり、再びある一定温度以下になる
と導通状態となる、一般にブレイク型の感温スイッチで
あり、サーモスタット，感温リードスイッチ，ＰＴＣ素
子，形状記憶合金を利用したスイッチ等が適用できる。

感温スイッチが開放状態になる作動温度は４０℃〜２０
０℃に設定するのが好ましい。

温度ヒューズとは、ある一定温度以上になると回路を開
放状態とする素子のことで、非復帰のブレイク型の感温
スイッチを意味する。一般に、低融点金属，感温樹脂等
の感温材料を用いた温度ヒューズが市販されているが、
非復帰性の形状記憶合金を用いても容易に作ることが可
能である。

温度ヒューズが、開放状態になる温度は、前記の感温ス
イッチの作動温度に比へて高い温度に設定するのが好ま
しく、６０℃〜２５０℃に設定する。

ツェナーダイオードとは、一定電圧以上の電圧か印加さ
れた場合に急激に電流が流れ出す素子のことであり、定
電圧ダイオード．一定電圧が印加されると遮断状態から
短絡状態となる過電圧保護回路及び、これらと同じ機能
を有する過電圧保護集積回路等を意味する。かかる電流
の流れ出ず電圧（以下ツェナー電圧という）は、正常な
充電電圧が琉れている場合には電流が流れず、正常な充
電電圧を越える電圧が印加された場合に電流が流れ出す
ように設定することが好ましい。

［作　用］ 本発明によれば正常な充電条件を越えて電池が過充電さ
れるに至ると、次のように動作する。すなわち１つには
、電池の電位がツェナーダイオードに電流が流れて温度
ヒューズを溶断ずるには至らｌｔいが、過充電によって
電池温度が上昇し感温スイッチが作動するに至った場合
である。感温スイッチによって充電回路が遮断されると
、充電器から印加される電圧は上昇し、ツェナーダイオ
ードに電流が流れだして当該ツェナーダイオードの温度
が上昇し、温度ヒューズが落断され、完全に充電回路が
遮断される。２つには、電池の温度の上昇は小さく、感
温スイッチが作動するには至らないか、過充電によって
電池の電位か徐々に上昇し、ツェナーダイオードに電流
が流れ出して当該ツェナ〜ダイオードの温度が上昇し、
温度ヒューズを溶断して充電回路を完全に遮断する。

１つめの動作メカニズムは、急速充電、及び直列に配置
された組み電池における単電池の過充電に対して有効に
機能し、２つめはゆっくりとした充電時の過充電に対し
て有効に機能し、安全に充電回路を開放状態にせしめる
。

［実施例】 前述の如く、本発明の保護回路は単電池もしくは２個以
上の単゛か池からなる組電池に組込むことが可能であり
、その実施例を図面を参照して説明する。

第１図は単電池に適用した木発明実施例の回路例を示す
。

電池ｌには、直列に感温スイッチ２が接続されており、
電池１の温度を感温スイッチ２によって検知し得るよう
に電池１と感温スイッチ２とは熱的に接触せしめる。第
１図においては電池１の負極側に感温スイッチ２は接続
されているが、正極側に接続してもさしつかえない。

さらに、直列に接続された電池１と感温スイッチ２に並
列にツエナーダイ才一ド３を接続する。

これら電池１，感温スイッチ２とツェナーダイオード３
からなる閉回路に直列に温度ヒューズ４を接続する。ツ
ェナーダイオード３と温度ヒューズ４とはツェナーダイ
オード４の温度を温度ヒューズ４で検知し得るように熱
的に接触せしめる。第１図においては、温度ヒューズ４
は電池１側に接続してあるが、感温スイッチ２側でもさ
しつかえない。さらに第１図のように充電器５を接続す
る。

このように電池１，感温スイッチ２．ツエナーダイオー
ト３と温度ヒューズ４からなるモジュール電池を充電器
５に接続し充電を実施する。このとき、適正な充電量を
越えて充電が継続された場合、たとえば、０．５Ｃの定
電流充電が連続して実施された場合、電池１は過充電状
態となり発熱する。その結果、重油缶の温度が徐々に上
昇し、それに伴って感温スイッチ２の温度も上昇する。

なお、感温スイッチとしては、バイメタル式のサーモス
タットを使用した。

電池缶の温度が感温スイッチ２の動作温度に達すると、
感温スイッチ２が開放状態となり、ツェナーダイオード
３に０．５Ｇの電流が流れだし、ツェナーダイオード３
が発熱し、温度ヒューズ４を加熱する。それから数秒か
ら数ｌＯ秒で、温度ヒューズ４の溶断温度に達し、温度
ヒューズ４が溶断し、充電回路は開放され、以後の電池
の過充電は防止ざれる。この場合、ツエナーダイ才一ド
には、１００ｍＷ−Ｓ−１０Ｗの小電力用の、ツェナー
電圧が正常な充電時の充電電圧よりもわずかに高い電圧
のものを用いれば、電池の電気容量が、０．５〜５０＾
ｈの場合には充分である。

本発明装置は、多数の電池を組み合わせた組み電池の場
合により有効に作用する。

次に２個の電池からなる組み電池に適用した例を示す。

第２図は、第１図における６池１と感温スイッチ２の組
が、直列に２個挿入された構成をとっている。単純に、
第１図における構成を２つ直列に接続してもかまわない
が、第２図における構成で充分である。２ヶの電池１の
うち、どちらか１方が、過充電の状態になると、過充電
状態となった電池１とサーモカップリングした感温スイ
ッチ２が開放状態となり、ツェナーダイオード３に電流
が流れ出して、発熱することにより、温度ヒューズ４を
加熱し、温度ヒューズ４が溶断され、充電回路が開放状
態となり、以後の過充電は防止される。

次に多数の電池からなる組電池への適用例を示す。第３
図は、電池１と感温スイッチ２の組が直列にｎ個接続さ
れたものに、ツェナーダイ才一ド３が並列に接続され、
さらに温度ヒーズ４か直列に接続されている。もしいず
れか１つの単電池が過充電状態になれは、該電池とサー
モカップリングした感温スイッチが開放状態となり、ツ
ェナーダイ才一ト３に電流が流れ、温度ヒューズ４が溶
断され、充電回路が開放状態となる。また、第３図の構
成の回路をさらに直列に組み合わせてもさしつかえない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の回路図、 第２図は本発明の他の実施例の回路図、第３図は本発明
のさらに他の実施例の回路図である。 ［発明の効果１ 以上詳述した如く、本発明によれば、誤まった充電法．
充電器の故障．組み電池を構成する単電池の故障等によ
フて、単電池の過充電が進行した場合に、確実に充電回
路を遮断することができる。 １：電β亡 ２１へ温ス不・ノ午 ３：゛ソエナータイオード ４：劫℃λ−ス゛ ４：須υ（℃ユース゛′ 第１図 第２図 １：電シと ４：劫℃ユース゛ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）電池に直列に接続された感温スイッチと、前記電池
   および前記感温スイッチの直列回路に直列に接続された
   温度ヒューズと、前記電池および前記感温スイッチの直
   列回路に並列に接続されたツェナダイオードとを有し、
   前記温度ヒューズは前記ツェナーダイオードの温度を検
   知し得る位置に配置され、前記感温スイッチは前記電池
   の温度を検知し得る位置に配置されていることを特徴と
   する過充電防止装置。