JPH0488840A

JPH0488840A - 充電装置

Info

Publication number: JPH0488840A
Application number: JP2203548A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Takagi; 成夫高木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1992-03-23

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は例えばニッケル・カドミウム蓄電池の充電装置
に関する。

（従来の技術）近年、オフィスオートメーション（ＯＡ）。

ファクトリ−オートメーション（ＦＡ）の発展に伴い、
自動化機器、ポータプル機器の電源として電池の使用が
急増している。

こうしたなかで、ニッケルやカドミウム蓄電池は再使用
が可能なことや、使用上の特性が非常に安定しているこ
とから広く用いられている。

ところで、ニッケル・カドミウム蓄電池の充電特性、と
りわけ数時間の急速充電には第３図に示すような特性を
有している。すなわち、充電完了近くになると電池の端
子電圧が上昇し始め、やがて電圧の曲線に小さな山がで
きる。また、受電完了時には温度の上昇が目立ってくる
。

したがって、従来の充電装置においては、充電完了末期
に電池温度が上昇する特性を利用し、電池の中に温度セ
ンサを取付け、この温度センサの動作信号により充電を
完了させる方法か広く知られている（例えば、“ユーザ
のための電池読本′のユ３８頁〜１５９頁２社団法人電
子情報通信学会１９８８年発行）。

また、最近では他の方法で充電を完了させる充電装置と
して充電完了末期の電圧の曲線の変化をとらえ、充電完
了のタイミングを見つける。いわゆる−Δ■方式も使用
されてきている（“Ｅ経メカニカル”Ｎｏ、２８４の２
２頁〜３４頁７日経ＢＰ社、１９８８年発行）。

（発明が解決しようとする課題）しかし、前者のような電池温度の上昇を検出して充電の
完了を判定する様な充電装置は、比較的簡単な回路で良
い反面、充電対象の電池を高温にさらしてしまう恐れか
あった。

また、後者のような充電装置にあっては、充電対象の電
池温度を上昇させることないか、電池が組電池となり、
複数個の電池が直列になった場合、電池の特性のバラツ
キにより誤ったタイミングで充電完了を検出してしまう
という問題点かある。

一般に、ニッケル・カドミウム蓄電池は、約５００回以
上の充放電に耐えうるか、その回数（いわゆる寿命）は
、電池の使用条件、例えば放電の深さ、周囲温度充電の
方法等により大きく左右され、単に充放電の回数たけて
管理することか難かしいという問題点かあった。

本発明は、充電対象である蓄電池を高温にさらすことな
く、確実に充電を行わせることかでき、しかも蓄電池の
異常を検圧でき、寿命の判定かできる充電装置を提供す
ることを目的とする。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明は上記の目的を達成するため、直流電源により蓄
電池を充電する充電装置において、前記蓄電池の充電電
圧を検出する検出手段と、この検出手段により検出され
た充電電圧値を時系列データとして記憶する記憶手段と
、この記憶手段に記憶された時系列データをもとに一定
時間毎の充電電圧の変化量を求める演算手段と、この演
算手段で求められた充電電圧の変化量と充電電圧の上昇
値か前記蓄電池の充電特性における充電完了末期の電圧
変化状態の特異性と基準電圧をもとに充電完了であるか
否かを判定する判定手段と、前記充電完了時の蓄電池電
圧値より前記蓄電池の異常を判定する異常判定手段とを
具備したものである。

（作用）このような構成の充電装置にあっては、充電対象である
蓄電池の充電電圧が検出されてその充電電圧値か時系列
データとして記憶されると、この記憶データをもとに一
定時間毎に充電電圧の変化量が求められるので、この変
化量および充電電圧そのものの上昇値が蓄電池の充電特
性における充電完了末期の電圧変化状態の特異性および
基準値をもとに充電完了時点の判断を行うことが可能と
なり、これにより充電対象の蓄電池の温度を上昇させず
に確実に充電を行なうことができる。

さらに、充電完了時に充電対象の蓄電池の異常が検出で
きるので、蓄電池の使用条件により左右され回数管理で
は難かしかった寿命の判定を確実に行うことができる。

（実施例）以上、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は、ニッケル・カドミウム蓄電池の充電装置の構成
例を示す回路図である。

第１図において、Ａ部は電源回路部であり、外部の交流
電源ＡＣからトランスＴを介して入力される交流を直流
に変換する整流回路ＳｌおよびトランジスタＱ１．Ｑ２
等から定電流充電回路が構成されている。

Ｂ部は充電の開始シーケンス回路部であり、押釦スイッ
チＰＢの操作によりスタートリレーＲＹＩを働かせ、そ
の出力接点ＲＹ　１　ａ　＋によりＡ部のトランジスタ
Ｑ２．Ｑｌをオンさせて充電回路を起動すると共に保護
タイマＴにカウントを開始させ、予定時間経過するとサ
イリスタＳＣＲを点弧してフォトカブラＰＣの発光部を
発光させるようになっている。なお、Ｄはダイオード。

Ｒ１は抵抗である。

また、６部は充電完了シーケンス回路部であり、蓄電池
ＢＡＴＴ内に設けられた温度センサＴｈからの信号また
は、Ｂ部の発光部からの光信号を受光するフォトカプラ
ＰＣの受光部の検出信号１　さらには後述するーΔＶ検
出による充電完了信号によりトランジスタＱ３をオンし
てストップリレーＲＹ２を働かせ、その出力接点ＲＹ２
ａによりＡ部のトランジスタＱ２．Ｑｌをオフにして充
電回路に停止かかけられるようになっている。なお、Ｎ
Ｉ　　Ｎ２　　ＮＢはノット回路、ＯＲはオア回路、Ｒ
２は抵抗である。

Ｄ部は充電完了および充電異常の検出回路部であり、電
池ＢＡＴＴの両端子間型圧をスタートリレーＲＹＩの常
開接点ＲＹ１ａ２を介して取込むと共に、分圧抵抗Ｒ５
，Ｒ６により適当な電圧値に分圧してＡ／Ｄ変換器Ｃ０
ＮＶに入力し、このＡ／Ｄ変換器Ｃ０ＮＶでディジタル
変換された電圧データをバスＢＵＳを通してメモリＭＥ
Ｍに時系列データとして記憶させる。そして、このメモ
リＭ　Ｅ　Ｍに記憶されたデータをバスＢＵＳを通して
演算器ＣＰＵに取込んで充電電圧の単位時間に対する変
化量を演算し、この変化量と充電電圧そのものの上昇値
とから一Δ■を検出して充電完了の判断を行ない、この
演算器ＣＰＵで充電完了との判断かなされると、その充
電完了信号をハスＢＵＳを通して入出力部Ｉ１０よりシ
ーケンス回路部Ｃに出力するようにしている。この場合
、入出力部Ｉ１０よりシーケンス回路部Ｃに充電完了信
号を出力するに際しては、充電完了信号によりトランジ
スタＱ４をオンし、その出力信号をノット回路Ｎ４を通
してシーケンス回路部Ｃのオア回路ＯＲに加え、このオ
ア回路ＯＲの出力によりトランジスタＱ３をオンさせて
ストップリレーＲＹ２を働かせるようにしである。なお
、Ｒ４は抵抗である。

次に、このように構成された充電装置の作用について説
明する。

いま、充電開始シーケンス回路部Ｂの押釦スイッチＰＢ
か押し操作（ＯＮ側に操作）されるとスタートリレーＲ
ＹＩか動作し、その常開接点ＲＹ１ａ、の閉路により電
源回路部ＡのトランジスタＱ２かオンし、続いてトラン
ジスタＱ１がオンして充電電流か蓄電池ＢＡＴＴに流れ
始める。

さらに、トランジスタＱ２かオンすると同時に、保護タ
イマＴのカウント動作か開始される。

一方、蓄電池ＢＡＴＴの充電か開始されると蓄電池ＢＡ
ＴＴの充電電圧がスタートリレーＲＹＩの常開接点ＲＹ
　１　ａ　、を通し、分圧抵抗Ｒ５Ｒ６により適当な電
圧値に分圧されて検出回路部りに取込まれる。

次に、第２図を参照して充電完了検出回路部りの動作を
説明する。すなわち、分圧抵抗Ｒ５Ｒ６により適当な電
圧値に分圧された充電電圧は、Ａ／Ｄ変換器Ｃ０ＮＶに
入力され、ここでディジタル量に変換される。このＡ／
Ｄ変換器Ｃ０ＮＶより出力される電圧データは演算器Ｃ
ＰＵにより、ある一定周期毎に時系列データー（Ｖｏ、
■＋・・ＶＮ）としてメモリＭＥＭ内のデータテーブル
に記憶される。さらに、演算器ＣＰＵはデータテーブル
に記憶された電圧データをもとに過去の数サンプリング
周期における充電電圧の変化量を演算する。

例えば現サンプリング時刻をＮ１チエツクするサンプリ
ング周期を３とすると、Ｖ　Ｎ　　Ｖ　Ｎ　　＋→Δ■Ｎ ■Ｎ−１−■Ｎ−２−ΔｖＮｖＮ　２　　ＶＮ　　３−ΔｖＮ　２となり、コｔＬうΔＶｓ　、　　ΔｖＮｌ　、　　ΔＶ
Ｎ　　２は過去の３サンプリング周期における充電電圧
の変化量となる。

次にこの変化量をもとに充電の完了判定か行なわれる。

すなわち、第３図に示したようなニッケル・カドミウム
蓄電池の特性における充電完了末期の−Δ■の検出を確
実に行なうため、数サンプリンク周期の充電電圧の変化
量か全て負になっているかどうかをチエツクする。また
、併せて現サンプリング時刻の充電電圧ｖＮが基準の電
圧■いを越えているかどうかをチエツクする。

このようにして充電完了の判断がなされると、演算器Ｃ
ＰＵは入出力部Ｉ１０に充電完了信号を出力する。する
と、この入出力部Ｉ１０からの充電完了信号によりトラ
ンジスタＱ４かオンし、その８力信号がノット回路Ｎ４
を通して充電終了シーケンス回路部Ｃのオア回路ＯＲに
入力されることにより、トランジスタＱ３かオンする。

このトランジスタＱ３かオンすると、ストップリレーＲ
Ｙ２か動作し、その常開接点ＲＹ２ａか閉路すると電源
回路部ＡのトランジスタＱ２のベース電圧が降下するこ
とによりオフとなり、続いてトランジスタＱ１かオフと
なる。

したがって、蓄電池ＢＡＴＴは定電流充電回路から切り
離されて充電か終了する。

以上は検出回路部りで充電完了を検出した場合であるが
、もし万一充電完了検出ができない場合でも、充電が進
行して蓄電池ＢＡＴＴ内の温度センサＴｈが動作すると
、その出力信号によりトランジスタＱ３かオンとなり、
ストップリレーＲＹ２か動作するので、前述同様に蓄電
池ＢＡＴＴは定電流充電回路から切離されて充電が終了
する。

さらに、一定時間以内に充電か完了しない場合には、保
護タイマＴかカウントアツプし、サイリスタＳ　ＣＲ’
かオンするとフォトカプラＰＣを介して得られる信号に
より、トランジスタＱ３かオンしてストップリレーＲＹ
２か動作するので、前述同様に蓄電池ＢＡＴＴは定電流
充電回路から切離されて充電か終了する。

また、蓄電池ＢＡＴＴに異常等がある場合には、第２図
に示すように充電完了時の電圧■、か基準電圧Ｖ６を越
えているかどうかを判断することにより、蓄電池ＢＡＴ
Ｔの異常横比を行うことかできる。すなわち、電池が組
電池となり、複数個の電池が直列になった場合、電池の
特性のバラツキこより、組電池を構成する電池の寿命も
バラついている。

一般に電池か寿命になると、電池内部か短絡状態となり
、定格の電圧出力かでなくなる。例えば、電池１セル当
り、端子電圧１．２Ｖ／セルとすると、充電到達電圧は
、１．４７Ｖ／セル程度であり、２０セルを組合わせた
組電池では、正常時１．４７ｖＸ２０−２９．４Ｖ１セルの異常時１．４７ｖＸ１９−２７．９Ｖとなる。電池か１セルでも異常になった場合、組電池は
見かけ上短かい組電池になったと見ることかできる。従
って、上述の例では、■８−２７．９Ｖのように基準電
圧を決めておくことができる。このため、本出願人が先
に出願した特願平１−８５３５２号明細書と同様に複数
個の電池が直列になった場合でも電池の特性のバラツキ
により誤ったタイミングで充電完了を検出してしまうこ
とがない。

前述した実施例では、ニッケル・カドミウム蓄電池を充
電対象電池として述べたが、蓄電池の充電特性において
、充電完了末期の電圧変化状態の特異性を見昌だせるも
のであれば、他の蓄電池であっても同様に実施できる。

［発明の効果］以上述べた様に本発明によれば、充電対象である蓄電池
を高温にさらすことなく、しかも確実に充電を行わせる
ことかでき、さらに蓄電池の異常を検出し、寿命判定の
できる充電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は　本発明による充電装置の一実施例を示す回路
構成図、第２図は　同実施例の充電完了および異常検出
部を示すブロック図、第３図はニッケル・カドミウム蓄
電池の充電特性図である。Ａ・電源回路部Ｂ・・充電開始ンーケンス回路部Ｃ・・充電終了シーケンス回路部Ｄ・・・充電完了および異常検出回路部ＢＡＴＴ・・ニ
ッケル◆カドミウム蓄電池Ｃ０ＮＶ・・Ａ／Ｄ変換器ＭＥＭ・・メモリＣＰＵ　　演算器Ｉｌｏ・・入圧刃部出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】直流電源により蓄電池を充電する充電装置において、前記蓄電池の充電電圧を検出する検出手段と、この検出
手段により検出された充電電圧値を時系列データとして
記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された時系列データをもとに一定時
間毎に充電電圧の変化量を求める演算手段と、この演算手段で求められた充電電圧の変化量と充電電圧
の上昇値が前記蓄電池の充電特性における充電完了末期
の電圧変化状態の特異性と基準電圧をもとに充電完了時
点であるか否かを判定する判定手段と、前記充電完了時の蓄電池の電圧値より前記蓄電池の異常
を判定する異常判定手段を設けたことを特徴とする充電
装置。