(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充／放電が可能な２次電池であるニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの陰極と−端子が接続された第２キャパシタと、
前記第２キャパシタの＋端子と一方端子が接続された第１抵抗と、
前記第１抵抗と−入力端が接続されており、前記ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの陽極と＋入力端が接続された第１ＯＰアンプと、
前記第１ＯＰアンプの出力端に−端子が接続されており、前記第１ＯＰアンプの−入力端に＋端子が接続された第１ダイオードと、
前記第１ダイオードの＋端子と−端子に二つの端子が並列に接続された第１キャパシタと、
前記第１ＯＰアンプの＋入力端と＋入力端が接続されており、出力端が−入力端と接続された第２ＯＰアンプと、
前記第１ＯＰアンプの出力端と＋入力端が接続されており、前記第２ＯＰアンプの出力を、第１基準電圧ほど電圧降下させるブロックを経た出力が−入力端に接続され、−△Ｖ検出信号を出力する第１比較器とを有することを特徴とするニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの急速充電のための−△Ｖ検出回路。
【請求項２】
前記ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの電圧が続けて増加状態にあるとき、第２キャパシタに充電される電流ｉｃ2 が
ｉｃ2 ＝Ｃ2 （ｄＶbatt. ／ｄｔ）
の式で示されることを特徴とする請求項１に記載のニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの急速充電のための−△Ｖ検出回路。
【請求項３】
前記ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリが完全充電されて前記ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの電圧が低下される場合に、ｄＶbatt. ／ｄｔが負の値になることを特徴とする請求項１に記載のニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの急速充電のための−△Ｖ検出回路。
【請求項４】
前記ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリが完全充電されて前記ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの電圧が低下される場合に、第１キャパシタにかかる電圧Ｖｃ1 が
0003735738.tif 000003
の式で示されることを特徴とする請求項１に記載のニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの急速充電のための−△Ｖ検出回路。
【請求項５】
前記第１比較器の出力は、＋入力端の電圧が前記ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの電圧から第１基準電圧を引いた値まで低下される瞬間にハイからローに変わることを特徴とする請求項１に記載のニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの急速充電のための−△Ｖ検出回路。
【請求項６】
前記第１ＯＰアンプの出力は、前記ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの電圧の瞬間的変化、すなわちパルス性の雑音にも変わらないで、雑音による影響を受けないことを特徴とする請求項１に記載のニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの急速充電のための−△Ｖ検出回路。
【請求項７】
前記第２ＯＰアンプは電流の変化量を固定させるためのバッファで用いることを特徴とする請求項１に記載のニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの急速充電のための−△Ｖ検出回路。
【請求項８】
前記第１抵抗はニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリを充電するための電流を生成せしめるパワー段（図示省略）でスイッチングモードパワーサプライを用いるとき、前記第１ＯＰアンプの−入力端にかかるリップル電圧を最小化させることを特徴とする請求項１に記載のニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの急速充電のための−△Ｖ検出回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はニッケルカドミウム／ニッケル水素合金（ＮｉＣｄ／ＮｉＭＨ）バッテリの急速充電を正確に調整するための−△Ｖ検出回路に係り、より詳しくは、高電流で短時間内にバッテリを充電するとき、バッテリの電圧をセンシング（ｓｅｎｓｉｎｇ）、−△Ｖを検出して充電を調整することにより、バッテリの過充電を防止しバッテリを安全に急速充電できる回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、どこでも移動しながら用いられるように製作された、いわゆるポータブルエレクトロニクスが多く用いられている。かかるポータブルエレクトロニクスのほとんどは、充／放電を繰り返すことができる２次バッテリを用いている。その中でも、ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリはすぐれた諸特性のため最も多く用いられている。
【０００３】
ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリを快速充電するための最も大きい先決課題はニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリが完全充電されたとき、正確な充電終了（Ｃｈａｒｇｉｎｇ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）がなされなければならないということである。
【０００４】
もし、ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリが完全充電されたにもかかわらず、続けて高電流がニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリに供給されると過充電によるバッテリの損傷を防止できないようになる。
【０００５】
従来ではニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリを充電するとき小さい電流のみで徐々に充電することにより、過充電に従うバッテリの損傷問題を解決しようとした。しかし、このような充電方法ではバッテリを充電するに時間がかかりすぎる等の多くの不都合があった。
【０００６】
したがって、急速充電をしながらバッテリが完全充電されたときを検出して急速充電を中断させることにより、バッテリを迅速でかつ安全に充電できる制御回路が求められた。
【０００７】
各種の充電終了方法のうち最も信頼性のある方法は、充電の際バッテリの電圧を感知して、電圧が最高値から一定値ほど（−△Ｖ）減少した瞬間を充電終了時点とすることである。
【０００８】
−△Ｖ検出方法においても、一般的にバッテリ電圧には多くの雑音成分が含まれているが、その中でも極めて小さい（１０〜２０ｍＶ）電圧の降下を感知することは技術的に非常に難しい。
【０００９】
したがって、これを克服するため、既存の急速充電のための−△Ｖ検出回路はアナログ／デジタルコンバータを用いてバッテリ電圧をデジタル的に処理して−△Ｖ値を検出していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなアナログ／デジタルコンバータを用いたデジタル的−△Ｖ検出方法では、回路構成が非常に複雑になるという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような従来技術の課題を解決し、正確に−△Ｖをアナログ的に検出することができる−△Ｖ検出回路を、シンプルな回路構成により実現できるバッテリの急速充電のためのシステムに適用可能なニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの急速充電のための−△Ｖ検出回路を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明のニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの急速充電のための−△Ｖ検出回路の構成は、
充／放電が可能な２次電池であるニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの陰極と−端子が接続された第２キャパシタと、
第２キャパシタの＋端子と一方端子が接続された第１抵抗と、
第１抵抗と−入力端が接続されており、ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの陽極と＋入力端が接続された第１ＯＰアンプと、
第１ＯＰアンプの出力端に−端子が接続されており、第１ＯＰアンプの−入力端に＋端子が接続された第１ダイオードと、
第１ダイオードの＋端子と−端子に二つの端子が並列に接続された第１キャパシタと、
第１ＯＰアンプの＋入力端と＋入力端が接続されており、出力端が−入力端と接続された第２ＯＰアンプと、
第１ＯＰアンプの出力端と＋入力端が接続されており、第２ＯＰアンプの出力を、第１基準電圧ほど電圧降下させるブロックを経た出力が−入力端に接続され、−△Ｖ検出信号を出力する第１比較器とを有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に従うニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの急速充電のための−△Ｖ検出回路を示す回路図である。
【００１４】
図１に示されているように、本発明の実施の形態に従うニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの急速充電のための−△Ｖ検出回路は、バッテリ１１、第２キャパシタＣ２、第１ＯＰアンプＱ１、第１ダイオードＤ、第１キャパシタＣ１、第２ＯＰアンプＱ３、ブロックＢおよび第１比較器Ｑ２により構成される。
【００１５】
バッテリ１１は、充／放電が可能な２次電池であるニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリである。第２キャパシタＣ２は、ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリ１１の陰極と−端子が接続されている。第１抵抗Ｒは第２キャパシタＣ２の＋端子と一方端子が接続されている。第１ＯＰアンプＱ１は、第１抵抗Ｒと−入力端が接続されており、ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリ１１の陽極と＋入力端が接続されている。
【００１６】
第１ダイオードＤは、第１ＯＰアンプＱ１の出力端に−端子が接続されており、第１ＯＰアンプＱ１の−入力端に＋端子が接続されている。第１キャパシタＣ１は第１ダイオ−ドＤの＋端子と−端子に二つの端子が並列に接続される。第２ＯＰアンプＱ３は、第１ＯＰアンプＱ１の＋入力端と＋入力端が接続されており、出力端が−入力端と接続されている。ブロックＢは、第２ＯＰアンプＱ３の出力端に接続され、これより入力した電圧を第１基準電圧Ｖｒｅｆほど電圧降下させる。第１比較器Ｑ２は、第１ＯＰアンプＱ１の出力端と＋入力端が接続されており、ブロックＢを経た出力が−入力端に接続され、−△Ｖ検出信号を出力する。
【００１７】
このような構成による、本発明の実施の形態に従う作用について説明する。
パワー段（図示せず）からの電源供給でニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリ１１の電圧が続けて増加状態にあるときには第１ダイオードＤがオンされ、このとき、第１キャパシタＣ１を通じて流れる電流はない。
【００１８】
このとき、下記の式（１）のような電流ｉｃ2 が第１ダイオードＤと第１抵抗Ｒを経て第２キャパシタＣ２に充電されることになる。
ｉｃ2 ＝Ｃ２（ｄＶbatt. ／ｄｔ）    ・・・・・・（１）
もし、ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリ１１が完全充電されてニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリ１１の電圧が低下した場合、式（１）のｄＶbatt. ／ｄｔの値は負の値になり、第２キャパシタＣ２の電流ｉｃ2 は第１抵抗Ｒと第１キャパシタＣ１を通じて放電される。このとき、第１ダイオードＤはオフ状態である。
【００１９】
第２キャパシタＣ２の電流ｉｃ2 が第１抵抗Ｒと第１キャパシタＣ１を通じて放電されるとき、第１キャパシタＣ１にかかる電圧Ｖｃ1 は下記の式（２）で示される。
0003735738.tif 000002
第１比較器Ｑ２の出力は、＋入力端の電圧がニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリ１１の電圧（Ｖbatt. ）から第１基準電圧（Ｖｒｅｆ）を引いた値（Ｖbatt. −Ｖｒｅｆ）まで低下される瞬間にハイからローに変わることになる。
【００２０】
すなわち、第１ＯＰアンプＱ１の＋入力端と−入力端の電圧が同様であるとすると、第１キャパシタＣ１の電圧Ｖｃ1 値が第１基準電圧Ｖｒｅｆに到達した瞬間、第１比較器Ｑ２の出力がハイからローに動作することにより、−△Ｖが検出されたことを知らせる信号を発生する。
【００２１】
したがって、第１基準電圧Ｖｒｅｆの値を設定すると、結局−△Ｖは第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２の比により正確に計算され、小さいキャパシタ値からもバッテリがピーク値から−△Ｖほど離れた点を正確に検出できる。
【００２２】
第２ＯＰアンプＱ３の出力端と第１比較器Ｑ２の−入力端との間に位置するブロックＢは、設定された第１基準電圧Ｖｒｅｆほど電圧を低下させた出力を行うよう機能をする。
【００２３】
第１ＯＰアンプＱ１の出力は、ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリ１１の電圧の瞬間的な変化、すなわちパルス性の雑音によっても変化せず、ある時常数（Ｔｉｍｅ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ）を有して減少するので雑音による影響を受けない。バッファとして動作する第２ＯＰアンプＱ３は電流の変化量を固定させている。なお、第１ＯＰアンプＱ１のバイアス電流は第２キャパシタＣ２の電流ｉｃ2 より少なければならない。第２キャパシタＣ２の値はバイアス電流により決まる。
【００２４】
第１抵抗Ｒは、ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリ１１を充電するための電流を生成せしめるパワー段（図示せず）でスイッチングモードパワーサプライ（ＳＭＰＳ；Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｍｏｄｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ）を用いるとき、第１ＯＰアンプＱ１の−入力端にかかるリップル電圧が最小化される。
【００２５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、アナログ的に正確な−△Ｖを検出することにより、より簡単な回路構成によりバッテリを急速充電できるので、コストパーフォーマンスの高いニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの急速充電のためのシステムを提供できる。なお、本発明のかかる効果は全てのバッテリ充電制御集積回路に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリの急速充電のための−△Ｖ検出を示す図である。
【符号の説明】
１１  ニッケルカドミウム／ニッケル水素合金バッテリ
Ｃ１  第１キャパシタ
Ｃ２  第２キャパシタ
Ｄ    第１ダイオード
Ｒ    第１抵抗
Ｑ１  第１ＯＰアンプ
Ｑ２  第１比較器
Ｑ３  第２ＯＰアンプ
【図１】
0003735738.tif 000004