JPS631820B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被充電電池の所定上昇温度を検出す
る温度検出手段と、該電池の所定充電電圧を検出
する電圧検出手段とを備えた電池の充電装置に関
する。

被充電電池たとえばNiCd電池の充電電圧特性
は、第１図中特性〜で示す如く周囲温度が高
くなるに従つて充電電圧が低くなる。このため電
池の所定充電状態の検出として電池電圧を検出す
る場合、周囲温度が高温領域たとえば40℃のとき
には、特性から明らかなように電池電圧の変化
が少なく電池の所定充電状態に対応した電池電圧
を検出することが困難である。

一方電池は充電電流の流入により電池内で充電
化学反応が生じて電池温度が上昇するものである
が、周囲温度が低温領域では電池温度の上昇が少
なく、上昇温度の検出が困難になるが、周囲温度
が高温領域では電池の上昇温度が高く、上昇温度
の検出が容易となる。

そこで従来装置においては、電圧検出手段と温
度検出手段を併用し、低温領域では主として電圧
検出手段を機能せしめ、高温領域では主として温
度検出手段を機能せしめるようにしている。

ところが電池の充電電圧特性及び充電温度特性
は、周囲温度が同じであつても、電池の製造上の
バラツキによつて異なつている。このため従来装
置では、周囲温度の低温領域と高温領域の境界を
たとえば10℃とすると、この10℃を越えた場合に
温度検出手段のみが機能するという保証はなく、
電池の特性によつては電圧検出手段が機能して電
池の充電を終了できるが、充電不足になる虞れが
ある。

本発明はかかる点に鑑み発明されたものにし
て、以下本発明の一実施例を第２図に基いて説明
する。この図面において、Ｘは充電器、Ｙは電池
パツクにして、充電器の出力端子O₁，O₂を電池
パツクの入力端子I₁，I₂に接続することにより、
電池パツクＹに給電する。充電器Ｘは降圧トラン
スＴを有し、その１次コイルN₁は商用電源端子
P_e，P_eに接続され、２次コイルN₂の両端はダイ
オードD₁，D₂を介して正端子P_pに、２次コイル
N₂の中間タツプは負端子P_Nに夫々接続される。
正端子P_pは正ラインLpを介して出力端子O₁に、
負端子P_Nは負ラインL_Nを介して出力端子O₂に
夫々接続され、正ラインL_pにはシリコン制御整
流器（以下SCRと云う）（S₁）及び逆流阻止ダイ
オードD₃が介挿されている。SCR（S₁）のアノー
ド・ゲート間には、第１トランジスタQ₁のエミ
ツタ・コレクタが介挿されている。該第１トラン
ジスタのベースは、第２トランジスタQ₂のコレ
クタ・エミツタ及び定電圧素子としてのダイオー
ドD₄の直列回路を介して負端子P_Nに接続される。
正負端子P_p，P_N間には、ダイオードD₅及び平滑
コンデンサC₁の直列回路が接続されており、該
平滑コンデンサの両端間には、抵抗R₁，SCR
（S₂）及びスタートスイツチSWの直列回路が並
列接続されている。抵抗R₁とSCR（S₂）の接続点
P₁が第２トランジスタQ₂のベースに接続される。
該SCR（S₂）は電池パツクＹの電池Ｂの所定充電
電圧を検出する電圧検出手段VDの出力又は電池
Ｂの所定上昇温度を検出する温度検出手段TDの
出力によつて点弧される。

電圧検出手段VDは次のように構成される。即
ち正負ラインL_p，L_N間に抵抗分圧回路RC₁を設
け、この分圧点P₂にベースを接続した第３トラ
ンジスタQ₃のエミツタは、ダイオードD₆を介し
てSCR（S₂）のゲートに接続され、第３トランジ
スタQ₃のコレクタは平滑コンデンサC₁の正側端
子に接続される。分圧点P₂と負ラインL_Nとの間
には、周囲温度の低温領域と高温領域の境界温度
（たとえば10℃）以下のとき開成する第１サーモ
スタツトH₁とSCR（S₃）の直列回路が介挿されて
いる。該SCRのゲートは、平滑コンデンサC₁に
並列接続したダイオードD₇及び抵抗R₂，R₃の直
列回路の分圧点P₃に接続される。抵抗R₂にはコ
ンデンサC₂が並列接続されている。

温度検出手段TDは電池パツクＹ内の電池Ｂに
直列接続した第２サーモスタツトH₂、該サーモ
スタツトの開成により電池充電電流が遮断してい
ることを逆流阻止ダイオードD₃の電圧降下がな
いことによつて検出する第４トランジスタQ₄及
び該第４トランジスタの遮断により遮断する第５
トランジスタQ₅よりなり、該第５トランジスタ
のコレクタは平滑コンデンサC₁の正側端子に接
続され、該第５トランジスタのコレクタ出力はダ
イオードD₈を介してSCR（S₂）のゲートに印加さ
れる。

以上の構成において、充電器Ｘの出力端子O₁，
O₂を、電池パツクＹの入力端子I₁，I₂に接続し、
電源端子P_e，P_e間に商用電源を接続したときの
作動を説明する。

今充電開始時の周囲温度が境界温度（たとえば
10℃）以下であるとすると、第１サーモスタツト
H₁が開成しており、SCR（S₃）のゲートはコンデ
ンサC₂の負電圧が印加されるので、充電開始後
周囲温度が境界温度以上に上昇してもSCR（S₃）
は点弧導通しない。

かかる状態において、電池Ｂは第２サーモスタ
ツトH₂を介して充電され、電池電圧は周囲温度
における充電電圧特性（第１図参照）に従つて上
昇する。周囲温度が低いので電池温度は第２サー
モスタツトH₂を開成するに至らず、電池電圧が
所定充電電圧に達すると、抵抗分圧回路RC₁の分
圧点P₂の電圧が上昇し、第３トランジスタQ₃が
導通する。このためSCR（S₂）は該第３トランジ
スタを介してゲート電流が流入して点弧導通し、
第２トランジスタQ₂のベース電圧が低下するの
で、該第２トランジスタが遮断する。従つて第１
トランジスタQ₁が遮断するため、SCR（S₁）が遮
断し、電池Ｂの充電を終了する。これと同時に第
２トランジスタQ₂の遮断により、充電表示灯Ｌ
が消灯し、充電終了状態を表示する。この状態は
平滑コンデンサC₁の平滑電圧にてSCR（S₂）が導
通保持しているので、たとえ電池電圧が充電終了
後低下しても、電池Ｂの充電終了状態を維持す
る。

次に充電開始時の周囲温度が境界温度より高い
とすると、第１サーモスタツトH₁は閉成してお
り、充電開始時コンデンサC₂の充電電流にて該
コンデンサが充電される迄、SCR（S₃）にゲート
電流が流入する。このため充電開始後電池電圧が
所定充電電圧に上昇しても、分圧点P₂の電圧が
上昇せず、第３トランジスタQ₃が導通すること
はない。この状態において、電圧が所定充電状態
に充電されると、電池温度が所定上昇温度に上昇
し、第２サーモスタツトH₂を開成するに至る。
このため電池Ｂの充電電流が遮断するので、逆流
阻止ダイオードD₃の両端間の電圧降下がなく、
第４トランジスタQ₄は遮断し、第５トランジス
タQ₅も遮断する。従つて該第５トランジスタの
コレクタ電圧が上昇し、SCR（S₂）を点弧導通
し、前述と同様にSCR（S₁）を遮断する。この充
電終了状態は前述と同様、SCR（S₂）の導通保持
により維持される。

次に第３図は本発明の他の実施例を示し、以下
この実施例について説明する。充電器Ｘ及び電池
パツクＹは夫々３端子O₁〜O₃，I₁〜I₃を有し、こ
れらの端子を接続することにより、電池Ｂは充電
される。負ラインL_Nには、リレーコイルRYの励
磁によつて閉成するリレースイツチRWと、該リ
レースイツチ又は第２サーモスタツトH₂の開成
後は電池Ｂの充電電流を遮断するSCR（S₄）とが
介挿されている。出力端子O₃と負ラインL_Nとの
間には、ダイオードD₉、抵抗R₄及びツエナーダ
イオードＺの直列回路が介挿されており、該ツエ
ナーダイオードの両端間に、コンデンサC₃を並
列接続した抵抗R₅及び抵抗R₆の直列回路が接続
されており、その抵抗分圧点P₄がSCR（S₄）のゲ
ートに接続されている。また電圧検出手段VDは
正負ラインL_p，L_N間に接続されている。即ち、
電圧検出手段VDは、電池電圧を検出する抵抗分
圧回路RC₂と、該回路の分圧点P₅の電圧が所定値
に達するとき導通する第６トランジスタQ₆と、
分圧点P₅と負ラインL_Nとの間に接続され、充電
開始時の周囲温度が境界値以下のとき、開始する
第１サーモスタツトH₁及びSCR（S₃）の直列回路
と、該SCRのゲート回路Ｇとよりなる。該ゲー
ト回路はダイオードD₁₀、コンデンサC₂を並列接
続した抵抗R₂及び抵抗R₃の直列回路で構成され、
分圧点P₃がSCR（S₃）のゲートに接続される。電
池Ｂが所定充電電圧になると、第６トランジスタ
Q₆が導通し、該第６トランジスタのコレクタ電
圧の低下により遮断する第７トランジスタQ₇が
リレーコイルRYと直列接続され、正負ライン
L_p，L_N間に接続される。

以上の構成において、充電開始時の周囲温度が
境界温度以下であると、第１サーモスタツトH₁
が開成する。一方電池電圧が未だ低いので第６ト
ランジスタQ₆は遮断しており、第７トランジス
タQ₇の導通によりリレーコイルRYは通電されて
いる。このためリレースイツチRWは閉成してい
る。またSCR（S₄）のゲートにはコンデンサC₃の
充電電流が流入するので点弧導通し、SCR（S₄）
の導通状態は平滑コンデンサC₁の平滑電圧にて
保持されている。従つて電池Ｂは閉成している第
２サーモスタツトH₂、リレースイツチRW及び
SCR（S₄）を介して充電される。

電池電圧が所定充電電圧に達すると、前述の如
く第６トランジスタQ₆が導通するので、第７ト
ランジスタQ₇が遮断し、リレーコイルRYの励磁
がなくなるため、リレースイツチRWが開成し、
電池の充電が終了する。

次に充電開始時の周囲温度が境界温度より高い
ときには、第１サーモスタツトH₁が閉成してお
り、SCR（S₃）のゲートにはコンデンサC₂の充電
電流が流入して該SCRを点弧導通する。この導
通状態は平滑コンデンサC₁の平滑出力にて保持
されているので、電池電圧の大小に関せず、第６
トランジスタQ₆は遮断している。このため第７
トランジスタQ₇は導通しており、リレーコイル
RYの励磁によりリレースイツチRWが閉成して
いる。またSCR（S₄）はコンデンサC₃の充電電流
にて点弧導通し、平滑コンデンサC₁の出力にて
導通保持される。

かかる状態で電池Ｂは第２サーモスタツトH₂、
リレースイツチRW及びSCR（S₄）を介して充電
される。この際電池の温度は満充電近傍から上昇
し、所定上昇温度に達すると、温度検出手段TD
を構成する第２サーモスタツトH₂が開成して電
池の充電が終了する。電池温度は充電終了により
低下していくが、第２サーモスタツトH₂が開成
すると、SCR（S₄）が遮断する。この場合に該
SCRのゲートはコンデンサC₃により負電圧が与
えられているので、SCR（S₄）は遮断状態に保持
される。

尚第２図及び第３図において第２サーモスタツ
トH₂にダイオードD₁₁が並列接続されている。該
ダイオードは電池パツクＹを負荷に接続し、負荷
電流が大きいとき、電池温度が上昇し第２サーモ
スタツトH₂が開成することによつて負荷電流が
遮断するのを避けるものである。

また実施例においては、批充電電池Ｂとして充
電化学反応により電池の外装缶の温度上昇が急激
である電池が使用されている。かかる電池の具体
的構造の一例を第４図に基いて説明する。この図
は電池の内部構造としての渦巻電極体の横断面図
である。この図において１１は主セパレータにし
てその中心部に位置する部分に補助セパレータ１
２を添着し、ニツケル焼結基板に水酸化ニツケル
を充填した陽極板１３とニツケル焼結基板に水酸
化カドミウムを充填した陰極板１４との間にセパ
レータ１１又は１１，１２が介在する如く巻回し
て渦巻電極体を構成したものである。この場合に
中心部においてはセパレータが２重になつている
ため、セパレータのガス透過性が外周部のそれよ
り悪くなり、前述の充電化学反応は外周部におい
て活発となり、外装缶の温度上昇が急激になる。
第４図においてはセパレータの中心部のガス透過
性を悪くするため、二重構造にしているが、二重
構造とすることなく、中心部のセパレータのガス
透過性が悪くなるように一部目潰するようにして
もよい。

以上の如く本発明によれば、充電開始時の周囲
温度が、低温領域又は高温領域の温度かにより、
被充電電池の所定充電電圧を検出する電圧検出手
段と、前記電池の所定上昇温度を検出する温度検
出手段とを択一的に作動するようにしたから、電
池の製造上のバラツキによつて電池の特性が異な
る場合にも、電池を適正に充電することができ
る。また被充電電池が充電化学反応により外装缶
の温度上昇が急激である電池である場合には、外
装缶の温度検出が容易になると共に該検出に対す
る時間遅れがなく、被充電電池の過充電による劣
化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電池の電圧特性図、第２図及び第３図
は本発明による装置の異なる実施例回路図、第４
図は被充電電池の渦巻電極体の横断面図である。 Ｂ……被充電電池、TD……温度検出手段、
VD……電圧検出手段、H₁……感熱素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被充電電池の所定上昇温度を検出する温度検
   出手段と、前記電池の所定充電電圧を検出する電
   圧検出手段とを備えた電池の充電装置であつて、
   前記電圧検出手段は周囲温度の低温領域を検出す
   る感熱素子を有し、前記電圧検出手段を低温領域
   においてのみ作動せしめたことを特徴とする電池
   の充電装置。 ２ 前記電池は充電化学反応により外装缶の温度
   上昇が急激な電池である特許請求の範囲第１項記
   載の電池の充電装置。