JP3695727B2

JP3695727B2 - Charging control method and charging device

Info

Publication number: JP3695727B2
Application number: JP32800096A
Authority: JP
Inventors: 恭行村松
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2016-11-25
Also published as: JPH10164766A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・水素電池などで代表される二次電池の過充電を防止する充電制御方法と、充電装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
充電可能な二次電池では、充電後に十分に放電することなく充電を行うと、電池性能が低下することがある。例えばニッケル・カドミウム電池では、放電深度の浅い状態で繰り返えし充電すると、見かけ上の容量が低下する現象（メモリ効果）が著しいことが知られている。
【０００３】
このようなメモリ効果による容量低下に対して、電池を過放電にならない範囲で放電終止電圧まで完全に放電させた後再び完全充電する操作を２、３回繰り返えすことにより容量を回復させることができる。しかしこのような操作には時間がかかり、面倒である。
【０００４】
また放電深度が浅い状態で充電を繰り返すと、電池の内圧が上昇して液涸れを発生したり、電池温度が上昇して内部のセパレータを傷めて劣化させる、という問題もある。
【０００５】
そこでこのようなメモリ効果が生じないようにし、液涸れやセパレータの劣化を防止するため、充電開始指令があっても放電深度が浅い時には充電を行わないようにすることが考えられている。
【０００６】
【従来技術の問題点】
通常の充電器では、充電中には充電中であることを示すランプやＬＥＤなどの充電表示装置を備えている。このような充電器で、前記のように放電深度が浅い時に充電を行わないようにした機能を持たせた場合には、充電開始スイッチなどを操作して充電開始を指令したにもかかわらず充電表示装示が作動せず、ランプやＬＥＤが点灯しないことになる。このため使用者（充電操作者）は充電器が壊れたと誤認することがあり得る。
【０００７】
【発明の目的】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、放電深度が浅い電池に対しては、充電開始指令があっても充電を行わないようにして電池の容量低下や劣化を防止すると共に、使用者に充電器の故障と誤認させるおそれが無い充電制御方法を提供することを第１の目的とする。またこの方法の実施に直接使用する充電装置を提供することを第２の目的とする。
【０００８】
【発明の構成】
この発明によれば第１の目的は、充放電状態を管理する電池管理装置付き電池に用いる充電制御方法において、前記電池の放電の度合から充電が必要か否かを判断し、充電が必要と判断した時には充電中であることを示す表示をしながら充電を行う一方、充電が不用と判断した時には充電電流を微少もしくは０にして所定時間充電中であることを示す表示を行うと共に前記所定時間経過後にこの表示を消すことを特徴とする充電制御方法、により達成される。
【０００９】
放電の度合は、例えば前回の充電後に放電指令が有ったか否かにより求めることができる。例えば１度でも放電指令が入力されていれば十分な放電が行われたと考え充電を行わせ、１度も放電指令が無ければ放電は行われていないとして充電を行わせないように制御することができる。
【００１０】
この放電指令が１度も無かった時には、更に電池の自己放電量を求め、この自己放電量が所定値以下なら充電を行わせないようにしてもよい。さらに電池の残存容量の多少から放電の度合を判断してもよい。
【００１１】
本発明によれば第２の目的は、充放電状態を管理する電池管理装置付き電池に用いる充電装置において、充電開始指令に基づいて前記電池の放電の度合を検出する放電度合検出部と、検出した放電の度合から充電の要否を判断する充電要否判断部と、この充電要否判断部が充電必要と判断した時に電池を充電する充電器と、この充電器による充電中は充電中であることを表示すると共に充電要否判断部が充電不要と判断した時に所定時間充電中であることを表示すると共に前記所定時間経過後にこの表示を消す充電表示部とを備えることを特徴とする充電装置、により達成される。
【００１２】
【実施態様】
図１は本発明の一実施態様を示す全体概念図、図２は主としてＣＰＵの機能を説明する図、図３は動作を示す流れ図、図４は図３における充電モード動作の前半を示す流れ図、図５は同じく後半を示す流れ図である。
【００１３】
図１、２において符号１０はモータ、１２はコントローラ、１４は電池管理装置、１６は充電器である。電池管理装置１４にはニッケル・カドミウム電池などの電池１８が含まれる。交流電源２０から供給される交流は、充電器１６で整流され、ダイオード２２を介して所定の充電モードで電池１８を充電する。
【００１４】
コントローラ１２はこの電池１８を電源としてモータ１０に所定の電流・電圧を供給し、モータ１０を駆動する。例えばモータ１０を直流モータとした場合は、コントローラ１２は電池１８の出力電圧を所定のデューティでオン・オフ制御するチョッパー方式のものとすることができる。
【００１５】
このコントローラ１２は、通常の運転時には外部信号Ｂに基づきデューティを連続的に変化させてモータ１０の駆動電圧・電流を制御する。また充電中などの放電禁止すべき状況であれば、コントローラ１２はデューティを０にする。すなわちモータ１０への電圧・電流の供給を停止し、その旨を表示装置２４に表示する。
【００１６】
２６は電池用ＣＰＵ（マイクロプロセッサー）である。その機能については後記する。２８は電源回路であり（図２）、電池１８の電圧（例えば２４Ｖ）を所定電圧（例えば５Ｖ）に降圧してＣＰＵ２６などを駆動する。
【００１７】
３０は電流検出部、３２は電圧検出部である。電流検出部３０は、電池１８の充放電電流Ｉを検出し所定電圧の信号にしてＣＰＵ２６に入力するものである。電圧検出部３２は電池１８の正極電圧Ｖを所定電圧の信号に変えてＣＰＵ２６に入力する。
【００１８】
３４は電池１８に設けたサーミスタからなる電池温度検出部であり、具体的には電池温度Ｔによって変化するサーミスタ３４の電流変化を増幅しかつ所定電圧に変換してＣＰＵ２６に入力する。
【００１９】
図２で３６はＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable / Programable Read Only Memory)である。ＥＥＰＲＯＭ３６はＣＰＵ２６で演算に使う種々のデータ、例えば電池１８のタイプやその特性データ、電池温度Ｔによる容量低下特性などをメモリすると共に、演算途中のデータや演算結果である残存容量や電池１８の履歴などをメモリする。
【００２０】
次にＣＰＵ２６の機能を説明する。ＣＰＵ２６はコントローラ１２あるいは充電器１６から起動指令が来ると、初期化処理を行う。なおＣＰＵ２６はソフトウェアにより作動するが、図２ではその機能をブロック化して示した。
【００２１】
ＣＰＵ２６はまず充電器１６による充電中か否かを充電判別部４０で判別する。この判別は、ダイオード２２と充電器１６との間のパワーライン４２の電圧Ｖ_cをデジタル化してＣＰＵ２６に入力し、この電圧Ｖ_cが正の所定電圧以上なら充電中と判断し、通信インターフェース３８を介して表示装置２４に表示させ、また後記ＬＥＤ５４を点灯させる。この時には充電電流の大きさから充電方式を決定して充電器１６に指令するが、この点は後記する。
【００２２】
この充電中にはＣＰＵ２６は充電量を残存容量演算部４４（図２）で演算する。すなわち電池電流検出部３０により検出した電流Ｉと充電時間との積（アンペア時）によって充電量を求める。
【００２３】
一方ＣＰＵ２６は充電中の電圧と電流との積から電力を求め、電力の大小によって充電量を補正してもよい（電力補正）。この補正は、充電電流の大小や充電方式によって充電効率が変化することを考慮して行うものである。この結果はＥＥＰＲＯＭ３６にメモリされ、必要に応じて通信インターフェース３８を介してコントローラ１２に送られ、表示装置２４に表示される。
【００２４】
またＣＰＵ２６は電池電流Ｉの流れ方向から放電中か否かを判別し、放電中と判別すれば、残存容量演算部４４は放電量の演算を行う。すなわち電池電流検出部３０で検出する放電電流に時間を積算して放電量（アンペア時）を求める。残存容量演算部４４はこれをＥＥＰＲＯＭ３６に記憶している残存容量から減算することにより残存容量の現在値を求める。
【００２５】
なおこの現在値に前記した電力変化による補正（電力補正）を加えてもよいのは勿論である。この補正後の残存容量はＥＥＰＲＯＭ３６にメモリされる。またこの結果は通信インターフェース３８を介してコントローラ１２に送られ、表示装置２４に表示される。
【００２６】
次に充電器１６を説明する。この充電器１６は電源２０から供給される交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ４６と、充電電流検出部４８と、デューティ演算部５０と、出力制御部５２とを持つ。デューティ演算部５０は、電池管理装置１４から指定される充電方式に基づく充電電流を出力するためのデューティを決める。出力制御部５２は、このデューティに対応してコンバータ４６のスイッチング素子をオン・オフ制御するための信号（ＰＷＭ信号）を出力する。
【００２７】
またこの充電器１６は充電表示部としてのＬＥＤ（発光ダイオード）５４と、これを駆動するＬＥＤドライバ５６とを備える。このＬＥＤドライバ５６には、電池管理装置１４から送られる充電中であることを示す信号が入力され、この信号に基づいてＬＥＤ５４が点灯される。
【００２８】
図２で５７は放電度合検出部である。この放電度合検出部５７は、充電開始指令に基づいて電池１８の放電の度合を検出するものである。ここに充電開始指令は、例えば充電器１６に設けた充電開始スイッチ（表示せず）の操作により入力されるものとする。また充電判別部４０でパワーライン４２の電圧Ｖ_Cが所定電圧以上になったことを判別した時に、この充電開始指令がこの放電度合検出部５７に入力されるようにしてもよい。
【００２９】
この放電度合検出部５７が用いる放電度合の判断データとしては、種々のものが使用可能である。ここでは、前回の充電から後に放電指令が有ったか否かをＥＥＰＲＯＭ３６のデータから判定し、放電度合の判断資料とする。また前回の充電以後の自己放電量や、残存容量も用いる。
【００３０】
この放電度合を示すデータは充電要否判別部５８に入力され、ここで充電の要否が判別される。例えば前回の充電から１回も放電が行われていない時や、この時自己放電量が所定値以下である時や、残存容量が所定値以上である時には、充電は不要と判断する。このようにして充電が不要と判断されると、充電器１６に充電を停止する旨の信号を送り、また表示装置であるＬＥＤ５４を所定時間点灯させる。このような状態をここでは「にせ充電」と言う。
【００３１】
次に図３〜５に基づいて動作を説明する。まず充電器１６のパワーライン４２の電圧Ｖ_Cが設定値以上になったことや、手動で充電開始スイッチを操作することにより、充電開始指令が放電度合検出部５７に入力される（図３のステップ１００）。放電度合検出部５７は、この充電開始指令が入力されると前回の充電から後に放電が行われた回数をＥＥＰＲＯＭ３６が記憶する履歴データに基づいて求める。
【００３２】
充電要否判別部５８ではこの放電回数に基づき充電の要否を判別する。ここでは放電回数が０であれば充電を不要と判断する（ステップ１０２）。この放電回数が１回でもあれば、電池１８の残存容量が所定値以下か否かを判別する（ステップ１０４）。ここに残存容量は前記残存容量演算部４４で演算される。従ってこの場合には残存容量演算部４４は放電の度合を検出する放電度合検出部ともなっている。
【００３３】
この残存容量が所定値以下なら（ステップ１０４）、充電モードに入る（ステプ１０６）。この充電モードは図４、５に示すように、初期の充電電流から充電方式を決定し、その方式に従った充電を自動で行うものであるが、この動作は後記する。
【００３４】
前記のステップ１０２で、前回の充電以後に放電が１度も行われていない時は、充電要否判別部５８は前回の充電が完全充電されたものか、不十分な充電で終ったのかをＥＥＰＲＯＭ３６のデータに基づいて判定する（ステップ１０８）。充電が不完全で終った時には、ステップ１０４に入る。すなわち残存容量が少なければ充電モード１０６に入り、多ければステップ１１０に入る。
【００３５】
このステップ１１０では、自己放電量を演算し、この自己放電量が所定値（例えば４００ｍＡｈ）以上なら充電モード１００に入り、以下ならにせ充電モードに入る（ステップ１１２）。すなわち実際には充電を行わせることなく、にせ充電タイマによる計時を開始すると共にＬＥＤ５４だけを点灯させる（ステップ１１２）。そしてにせ充電タイマに設定した所定の時間を経過すると（ステップ１１４）、ＬＥＤ５４を消して（ステップ１１６）、にせ充電モードを終る。このにせ充電モードでは充電電流を０にしてよいのは勿論であるが微少電流を流し続けてもよい。
【００３６】
ここに自己放電量の演算には電池温度Ｔに対する残存容量の低下率特性を用いる。すなわち放置時間および電池温度の増加と共に自己放電量は増加し、この関係は電池１８に対して決まっているから、この関係をＥＥＰＲＯＭ３６に予めメモリしておく。従って電池１８の放置中の電池温度Ｔと時間が求まれば、この関係式（あるいはこの関係を示すマップ）を用いて自己放電量を求めることができる。
【００３７】
この自己放電量の演算は前記残存容量演算部４４で行うことができる。従ってこの実施態様では、残存容量演算部４４はこの自己放電量を求める放電度合検出部も兼ねている。なおこの残存容量演算部４４は残存容量を求める際に、この自己放電量による補正を行ってもよい。
【００３８】
次に充電モード（ステップ１０６）を図４、５を用いて説明する。充電器１６の電源が投入され、電池１８の残存容量が少ないと判断されて充電モード（ステップ１０６）に入ると、ＣＰＵ２６ではサーミスタ３４が出力する信号に基づいて温度計測部６０で電池温度Ｔを求める。ＣＰＵ２６ではこの電池温度Ｔが充電可能な温度範囲（０＜Ｔ＜４０℃）内に入っているか否かを判別する（図４のステップ２００）。この温度範囲内に入っていなければそのまま待機してこの温度範囲内に入るのを待つ。
【００３９】
この温度範囲内に入れば、テスト充電を開始する（ステップ２０２）。このテスト充電は充電方式を決定するために一定電圧を電池１８に印加して、この時の電流Ｉを求めるものである。この充電電流Ｉが例えば１．５アンペア程度なら普通充電が適し、５．０アンペア程度なら急速充電が適する。そこでこれらの中間付近例えば３．０アンペアをしきい値Ｉ₀として充電電流Ｉがこれより大か小かを判定する（ステップ２０４）。
【００４０】
なお充電器１６の電源投入時には充電電流Ｉは不安定で変動する。そこで僅かな遅延時間（数ミリ秒程度）を設定しておき、安定した充電電流Ｉを用いて判別する。この電流Ｉの安定は、充電電流Ｉの変化率（単位時間に対する変化量）を演算し、この変化率が所定値以下になったことから判別してもよい。図２の電流安定判別部６２はこの変化率の大小を判別する。また６４は充電電流Ｉをしきい値Ｉ₀と比較して充電方式を判別する充電方式判別部である。
【００４１】
充電方式を判別した結果は、充電制御部６６に送られ、所定の充電方式により充電制御を行う。充電電流Ｉがしきい値Ｉ₀以下なら、普通充電を選択する。この実施態様では−ΔＶ方式を選択する。この−ΔＶ方式は、Ｎｉ−Ｃｄ電流では充電終期に充電電圧が最大値に達した後降下する点に着眼し、最大値から−ΔＶだけ降下した時点を充電終了と判別するものである。この−ΔＶの演算は図２の−ΔＶ演算部６８が行う。
【００４２】
ＣＰＵ２６は充電電流Ｉや、この−ΔＶの値をセットすると共に、この−ΔＶ方式を用いる場合の電池温度Ｔの範囲（例えば０＜Ｔ＜４０℃）をセットする（ステップ２０６）。ＣＰＵ２６はこの充電方式の時は４．５時間のタイマをセットした後、本充電を開始する（ステップ２０８）。
【００４３】
充電電流Ｉがしきい値Ｉ₀より大なら、急速充電を選択する（ステップ２０４）、この急速充電方式としては、ここではｄＴ／ｄｔ方式を用いる。この方式は電池温度Ｔが充電末期に急上昇する点に着眼し、電池温度Ｔの時間に対する変化率ｄＴ／ｄｔが設定値以上になった時点で充電を終了させるものである。このｄＴ／ｄｔの演算は図２のｄＴ／ｄｔ演算部７０が行う。
【００４４】
この急速充電のを選択した時には（ステップ２０４）、電池温度Ｔが設定範囲（例えば５＜Ｔ＜４０℃）に入っているか否かを判別し（ステップ２１０）、入っていなければ入るまで待機する。この温度範囲に入れば、急速充電の充電電流や終了条件をセットする（ステップ２１２）。すなわちｄＴ／ｄｔの値などを設定する。そしてタイマを１．５時間にセットした後、本充電を開始する（ステップ２１４）。この時の充電電流Ｉは、前記ステップ２０６、２１２でセットされた値となるように制御される。
【００４５】
本充電を行っている間（図５、ステップ２１６）、ＣＰＵ２６では常に電池温度Ｔが充電方式に従った温度範囲に入っているか否かを判定する（ステップ２１８）。すなわち普通充電方式なら、０＜Ｔ＜４０℃に入っているか、急速充電なら５＜Ｔ＜４０℃に入っているかを判定する。これらの温度範囲に入っていなければタイマの計時進行を一時停止して待機する（ステップ２２０）。
【００４６】
これらの温度範囲に入れば再びタイマの計時を開始し、このタイマの積算時間がステップ２０８、２１４に設定した時間をオーバーフローしているか否かを判定する（ステップ２２２）。オーバーフローしていれば充電は終了とする。オーバーフローしていなければそのまま充電を続け、ステップ２０６、２１２で設定した充電終了条件を満たした時点で充電を終了させる（ステップ２１４）。この充電の終了は図２の充電終了判別部７２で行われる。
【００４７】
【他の実施態様】
以上説明した実施態様では、残存容量演算部４４は残存容量を求める放電度合検出部と、自己放電量を求める放電度合検出部とを兼ねている。しかし本発明はこれらを別々に構成してもよい。
【００４８】
また前回の充電以後の放電回数、残存容量、自己放電量、を３種の判断資料を用いて充電要否を判断しているが、これら以外の判断資料例えば充電開始直後の充電電流の変化の様子から充電の要否を判断してもよい。これらの判断資料と判断方法は電池の種類や劣化の程度などに基づいて最適なものを用いる。本発明はニッケル・カドミウム電池以外の二次電池にも適用でき、電池の特性に合わせて放電度合を示すデータの種類や判断方法も変更してよい。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１の発明は以上のように、電池の放電度合から充電が必要か否かを判断し、充電が不要と判断した時には充電を行うことなく所定時間充電中である旨の表示だけを行い所定時間経過するとこの表示を消すから（にせ充電モード）、使用者はこの表示を見て充電中であると考えることになり、充電器の故障と誤認するおそれがない。また不必要な充電を行わないから電池の容量低下や劣化を防止することができる。
【００５０】
放電の度合を示す判断資料としては、例えば前回の充電以後における放電回数を用いることができる（請求項２）。またこの放電が１度も無い時にさらに自己放電量を判断資料として加え、この自己放電量が少ない時に充電不要とすることができる（請求項３）。放電の度合を電池の残存容量により判断してもよく、この場合は残存容量が所定値以上の時に充電不要とする（請求項４）。
【００５１】
請求項５の発明によれば、この方法の実施に直接使用する充電装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様の全体概略図
【図２】主としてＣＰＵの機能を示すブロック図
【図３】動作を示す流れ図
【図４】図３における充電モードの動作の前半を示す流れ図
【図５】同じく動作の後半を示す流れ図
【符号の説明】
１０モータ
１２コントローラ
１４電池管理装置
１６充電器
１８電池
２６ＣＰＵ
４４放電度合検出部としての残存容量演算部
５４表示装置としてのＬＥＤ
５７放電度合検出部
５８充電要否判別部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charge control method for preventing overcharge of a secondary battery represented by a nickel / cadmium battery, a nickel / hydrogen battery, and the like, and a charging device.
[0002]
[Prior art]
In a rechargeable secondary battery, if the battery is charged without being sufficiently discharged after charging, the battery performance may deteriorate. For example, in a nickel-cadmium battery, it is known that a phenomenon (memory effect) in which the apparent capacity is reduced when the battery is repeatedly charged in a state where the discharge depth is shallow is remarkable.
[0003]
In response to such a decrease in capacity due to the memory effect, the capacity is restored by repeating the operation of completely discharging the battery to the end-of-discharge voltage within a range that does not cause overdischarge and then again fully charging it a few times. Can do. However, such an operation takes time and is troublesome.
[0004]
Further, when charging is repeated in a state where the depth of discharge is shallow, there is a problem that the internal pressure of the battery rises to cause liquid dripping or the battery temperature rises to damage and deteriorate the internal separator.
[0005]
Accordingly, in order to prevent such a memory effect from occurring and to prevent liquid dripping and deterioration of the separator, it is considered that charging is not performed when the depth of discharge is shallow even when a charge start command is issued.
[0006]
[Problems of the prior art]
A normal charger is provided with a charging display device such as a lamp or LED indicating that charging is in progress. If such a charger has a function that prevents charging when the depth of discharge is shallow as described above, charging is performed even though the start of charging is instructed by operating a charging start switch or the like. The display display will not operate, and the lamp and LED will not light up. For this reason, the user (charging operator) may mistakenly think that the charger is broken.
[0007]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made in view of such circumstances, and for batteries with a shallow discharge depth, even if there is a charge start command, charging is not performed to prevent battery capacity reduction and deterioration, It is a first object of the present invention to provide a charge control method that does not cause the user to misidentify as a charger failure. It is a second object of the present invention to provide a charging device used directly for carrying out this method.
[0008]
[Structure of the invention]
According to the present invention, a first object is to determine whether or not charging is necessary from the degree of discharge of the battery in a charge control method used for a battery with a battery management device that manages a charge / discharge state, and charging is necessary. the predetermined time with when the determined whereas charging while the display indicating that the charging to provide a display to indicate that when the charging has been determined that the waste is being given time to the charging current to small or zero charge The charging control method is characterized in that the display is turned off after the lapse of time .
[0009]
The degree of discharge can be determined, for example, by whether or not a discharge command has been issued after the previous charge. For example, if a discharge command is input even once, charging is performed assuming that sufficient discharge has been performed, and if there is no discharge command once, control is performed so that charging is not performed because discharging is not performed. Can do.
[0010]
When the discharge command has never been received, the battery self-discharge amount is further obtained. If the self-discharge amount is equal to or less than a predetermined value, charging may not be performed. Further, the degree of discharge may be determined based on the remaining capacity of the battery.
[0011]
According to the present invention, a second object of the present invention is a charging device used for a battery with a battery management device that manages a charge / discharge state, a discharge degree detection unit that detects the degree of discharge of the battery based on a charge start command, and a detection A charging necessity determining unit that determines whether or not charging is necessary based on the degree of discharge, a charger that charges the battery when the charging necessity determining unit determines that charging is necessary, and charging while the charger is charging. charge necessity determination unit, characterized in that it comprises a said consumption to charge the display unit of the display after a predetermined time has elapsed and displays that it is in a predetermined time charged when it is determined that unnecessary charging and displays that there Achieved by the charging device.
[0012]
Embodiment
1 is an overall conceptual diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram mainly explaining the function of the CPU, FIG. 3 is a flowchart showing the operation, and FIG. 4 is a flowchart showing the first half of the charge mode operation in FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the second half of the figure.
[0013]
1 and 2, reference numeral 10 denotes a motor, 12 denotes a controller, 14 denotes a battery management device, and 16 denotes a charger. The battery management device 14 includes a battery 18 such as a nickel cadmium battery. The alternating current supplied from the alternating current power supply 20 is rectified by the charger 16 and charges the battery 18 in a predetermined charging mode via the diode 22.
[0014]
The controller 12 supplies the motor 10 with a predetermined current and voltage using the battery 18 as a power source, and drives the motor 10. For example, when the motor 10 is a direct current motor, the controller 12 can be of a chopper type that performs on / off control of the output voltage of the battery 18 with a predetermined duty.
[0015]
The controller 12 controls the drive voltage / current of the motor 10 by continuously changing the duty based on the external signal B during normal operation. Further, if the discharge should be prohibited such as during charging, the controller 12 sets the duty to zero. That is, the supply of voltage / current to the motor 10 is stopped, and a message to that effect is displayed on the display device 24.
[0016]
Reference numeral 26 denotes a battery CPU (microprocessor). The function will be described later. Reference numeral 28 denotes a power supply circuit (FIG. 2), which lowers the voltage (for example, 24V) of the battery 18 to a predetermined voltage (for example, 5V) to drive the CPU 26 and the like.
[0017]
Reference numeral 30 denotes a current detection unit, and 32 denotes a voltage detection unit. The current detection unit 30 detects the charging / discharging current I of the battery 18 and inputs it to the CPU 26 as a signal of a predetermined voltage. The voltage detector 32 changes the positive voltage V of the battery 18 into a signal of a predetermined voltage and inputs it to the CPU 26.
[0018]
Reference numeral 34 denotes a battery temperature detection unit including a thermistor provided in the battery 18. Specifically, the current change of the thermistor 34 that changes depending on the battery temperature T is amplified, converted into a predetermined voltage, and input to the CPU 26.
[0019]
In FIG. 2, 36 is an EEPROM (Electrically Erasable / Programmable Read Only Memory). The EEPROM 36 stores various data used for calculation by the CPU 26, for example, the type of the battery 18, its characteristic data, the capacity reduction characteristic due to the battery temperature T, etc., and the remaining capacity and the history of the battery 18 as data during the calculation and calculation results. Memory etc.
[0020]
Next, the function of the CPU 26 will be described. When an activation command is received from the controller 12 or the charger 16, the CPU 26 performs initialization processing. The CPU 26 is operated by software, but its function is shown in block form in FIG.
[0021]
The CPU 26 first determines whether or not charging by the charger 16 is being performed by the charge determination unit 40. In this determination, the voltage V _c of the power line 42 between the diode 22 and the charger 16 is digitized and input to the CPU 26. If the voltage V _c is equal to or higher than a predetermined positive voltage, it is determined that charging is in progress. Are displayed on the display device 24, and the LED 54 described later is lit. At this time, the charging method is determined from the magnitude of the charging current and commanded to the charger 16, which will be described later.
[0022]
During this charging, the CPU 26 calculates the amount of charge by the remaining capacity calculation unit 44 (FIG. 2). That is, the amount of charge is obtained from the product (ampere hour) of the current I detected by the battery current detector 30 and the charging time.
[0023]
On the other hand, the CPU 26 may obtain power from the product of the voltage and current during charging, and correct the amount of charge based on the magnitude of the power (power correction). This correction is performed in consideration of the change in charging efficiency depending on the magnitude of the charging current and the charging method. This result is stored in the EEPROM 36, sent to the controller 12 via the communication interface 38 as necessary, and displayed on the display device 24.
[0024]
Further, the CPU 26 determines whether or not discharging is in progress from the flow direction of the battery current I. If it is determined that discharging is in progress, the remaining capacity calculation unit 44 calculates the discharge amount. That is, time is added to the discharge current detected by the battery current detection unit 30 to obtain the discharge amount (ampere hour). The remaining capacity calculation unit 44 subtracts this from the remaining capacity stored in the EEPROM 36 to obtain the current value of the remaining capacity.
[0025]
Of course, the current value may be corrected by the above-described power change (power correction). The corrected remaining capacity is stored in the EEPROM 36. The result is sent to the controller 12 via the communication interface 38 and displayed on the display device 24.
[0026]
Next, the charger 16 will be described. The charger 16 includes an AC / DC converter 46 that converts alternating current supplied from the power supply 20 into direct current, a charging current detection unit 48, a duty calculation unit 50, and an output control unit 52. Duty calculation unit 50 determines a duty for outputting a charging current based on a charging method specified by battery management device 14. The output control unit 52 outputs a signal (PWM signal) for on / off control of the switching element of the converter 46 corresponding to the duty.
[0027]
The charger 16 includes an LED (light emitting diode) 54 as a charge display unit and an LED driver 56 for driving the LED. The LED driver 56 receives a signal sent from the battery management device 14 indicating that charging is in progress, and the LED 54 is turned on based on this signal.
[0028]
In FIG. 2, 57 is a discharge degree detection part. The discharge degree detection unit 57 detects the degree of discharge of the battery 18 based on the charge start command. Here, it is assumed that the charge start command is input by operating a charge start switch (not shown) provided in the charger 16, for example. The charge start command may be input to the discharge degree detection unit 57 when the charge determination unit 40 determines that the voltage V _C of the power line 42 is equal to or higher than a predetermined voltage.
[0029]
Various kinds of discharge degree determination data used by the discharge degree detection unit 57 can be used. Here, it is determined from the data in the EEPROM 36 whether or not there has been a discharge command after the previous charge, and this is used as a material for determining the degree of discharge. The amount of self-discharge after the previous charge and the remaining capacity are also used.
[0030]
Data indicating the degree of discharge is input to the charging necessity determination unit 58, where the necessity of charging is determined. For example, when no discharge has been performed since the previous charging, when the self-discharge amount is less than a predetermined value at this time, or when the remaining capacity is more than a predetermined value, it is determined that charging is unnecessary. When it is determined that charging is unnecessary in this way, a signal to stop charging is sent to the charger 16, and the LED 54, which is a display device, is lit for a predetermined time. This state is called “false charging” here.
[0031]
Next, the operation will be described with reference to FIGS. First, when the voltage V _C of the power line 42 of the charger 16 becomes equal to or higher than the set value, or when the charge start switch is manually operated, a charge start command is input to the discharge degree detection unit 57 (FIG. 3). Step 100). When the charge start command is input, the discharge degree detection unit 57 obtains the number of times that the discharge has been performed after the previous charge based on the history data stored in the EEPROM 36.
[0032]
The charging necessity determination unit 58 determines whether charging is necessary based on the number of discharges. Here, if the number of discharges is 0, it is determined that charging is unnecessary (step 102). If the number of discharges is even once, it is determined whether or not the remaining capacity of the battery 18 is equal to or less than a predetermined value (step 104). The remaining capacity is calculated by the remaining capacity calculation unit 44. Therefore, in this case, the remaining capacity calculation unit 44 is also a discharge degree detection unit that detects the degree of discharge.
[0033]
If the remaining capacity is equal to or less than the predetermined value (step 104), the charging mode is entered (step 106). In this charging mode, as shown in FIGS. 4 and 5, a charging method is determined from the initial charging current, and charging according to the method is automatically performed. This operation will be described later.
[0034]
In step 102, when the battery has not been discharged since the previous charging, the charging necessity determining unit 58 determines whether the previous charging has been completely charged or ended with insufficient charging. A determination is made based on the data stored in the EEPROM 36 (step 108). When charging is incomplete, step 104 is entered. That is, the charging mode 106 is entered if the remaining capacity is small, and step 110 is entered if the remaining capacity is large.
[0035]
In step 110, the self-discharge amount is calculated. If the self-discharge amount is equal to or greater than a predetermined value (for example, 400 mAh), the charging mode 100 is entered, and if it is less, the charging mode is entered (step 112). That is, without actually performing charging, time measurement by a false charge timer is started and only the LED 54 is turned on (step 112). When a predetermined time set in the false charge timer has elapsed (step 114), the LED 54 is turned off (step 116), and the false charge mode is terminated. In this false charging mode, the charging current may be set to 0, but a minute current may be kept flowing.
[0036]
Here, for the calculation of the self-discharge amount, the reduction rate characteristic of the remaining capacity with respect to the battery temperature T is used. That is, the self-discharge amount increases with the increase of the standing time and the battery temperature, and this relationship is determined for the battery 18, and this relationship is stored in the EEPROM 36 in advance. Accordingly, if the battery temperature T and the time during which the battery 18 is left standing are obtained, the self-discharge amount can be obtained using this relational expression (or a map showing this relation).
[0037]
The calculation of the self-discharge amount can be performed by the remaining capacity calculation unit 44. Therefore, in this embodiment, the remaining capacity calculation unit 44 also serves as a discharge degree detection unit for obtaining the self-discharge amount. The remaining capacity calculator 44 may perform correction based on the self-discharge amount when determining the remaining capacity.
[0038]
Next, the charging mode ( step 106) will be described with reference to FIGS. When the battery 16 is turned on and the remaining capacity of the battery 18 is determined to be low and the charging mode (step 106) is entered, the CPU 26 sets the battery temperature T in the temperature measuring unit 60 based on the signal output from the thermistor 34. Ask. The CPU 26 determines whether or not the battery temperature T falls within a chargeable temperature range (0 <T <40 ° C.) (step 200 in FIG. 4). If it is not in this temperature range, it waits as it is and waits to enter in this temperature range.
[0039]
If it falls within this temperature range, test charging is started (step 202). In this test charging, a constant voltage is applied to the battery 18 to determine the charging method, and the current I at this time is obtained. If this charging current I is, for example, about 1.5 amperes, normal charging is suitable, and if it is about 5.0 amperes, rapid charging is suitable. Therefore, it is determined whether the charging current I is larger or smaller than the middle of these, for example, 3.0 amperes as a threshold value I ₀ (step 204).
[0040]
The charging current I is unstable and fluctuates when the charger 16 is turned on. Therefore, a slight delay time (about several milliseconds) is set, and the determination is made using the stable charging current I. The stability of the current I may be determined by calculating the rate of change of the charging current I (the amount of change with respect to unit time) and the rate of change has become a predetermined value or less. The current stability determination unit 62 in FIG. 2 determines the magnitude of this change rate. The 64 is a charging system discrimination section for discriminating a charging method by comparing the charging current I and the threshold I _0.
[0041]
The result of determining the charging method is sent to the charging control unit 66, and charging control is performed by a predetermined charging method. If the charging current I is less than or equal to the threshold value I ₀ , normal charging is selected. In this embodiment, the -ΔV method is selected. In the -ΔV method, the Ni-Cd current focuses on the point where the charging voltage drops after reaching the maximum value at the end of charging, and determines when the charging is ended by -ΔV from the maximum value as the end of charging. The calculation of -ΔV is performed by the -ΔV calculation unit 68 of FIG.
[0042]
The CPU 26 sets the charging current I and the value of -ΔV, and sets the range of the battery temperature T when using the -ΔV method (for example, 0 <T <40 ° C.) (step 206). In this charging method, the CPU 26 sets a timer for 4.5 hours and then starts the main charging (step 208).
[0043]
If the charging current I is larger than the threshold value I ₀ , rapid charging is selected (step 204). As this rapid charging method, the dT / dt method is used here. This method focuses on the point that the battery temperature T rapidly rises at the end of charging, and terminates charging when the rate of change dT / dt of the battery temperature T with respect to time becomes equal to or higher than a set value. This dT / dt calculation is performed by the dT / dt calculation unit 70 of FIG.
[0044]
When the quick charging is selected (step 204), it is determined whether or not the battery temperature T is within a set range (for example, 5 <T <40 ° C.) (step 210). . If this temperature range is entered, the charging current and termination conditions for rapid charging are set (step 212). That is, the value of dT / dt is set. Then, after setting the timer to 1.5 hours, the main charging is started (step 214). The charging current I at this time is controlled so as to be the value set in steps 206 and 212.
[0045]
During the main charging (step 216 in FIG. 5), the CPU 26 always determines whether or not the battery temperature T is in the temperature range according to the charging method (step 218). That is, it is determined whether 0 <T <40 ° C. for the normal charging method or 5 <T <40 ° C. for the quick charging. If the temperature is not within these temperature ranges, the timer keeps timing and waits (step 220).
[0046]
If it falls within these temperature ranges, the timer starts counting again, and it is determined whether or not the accumulated time of this timer has overflowed the time set in steps 208 and 214 (step 222). If it overflows, charging ends. If it does not overflow, the charging is continued as it is, and the charging is ended when the charging end condition set in Steps 206 and 212 is satisfied (Step 214). The end of the charging is performed by the charging end determination unit 72 in FIG.
[0047]
[Other Embodiments]
In the embodiment described above, the remaining capacity calculation unit 44 serves as both a discharge degree detection unit for obtaining the remaining capacity and a discharge degree detection unit for obtaining the self-discharge amount. However, the present invention may be configured separately.
[0048]
The number of discharges, the remaining capacity, and the self-discharge amount after the previous charge are used to determine whether or not charging is necessary, but other determination materials such as the change in charging current immediately after the start of charging are used. Whether or not charging is necessary may be determined from the state. These determination materials and determination methods are optimal based on the type of battery and the degree of deterioration. The present invention can also be applied to secondary batteries other than nickel-cadmium batteries, and the type of data indicating the degree of discharge and the determination method may be changed in accordance with the characteristics of the battery.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, the invention of claim 1 determines whether or not charging is necessary from the degree of discharge of the battery, and when it is determined that charging is not necessary, it only displays that charging is being performed for a predetermined time without performing charging. When the predetermined time has elapsed, the display disappears (false charge mode), so the user will see that the display is charging, and there is no possibility of misidentifying that the charger has failed. Further, since unnecessary charging is not performed, it is possible to prevent the battery capacity from being reduced or deteriorated.
[0050]
For example, the number of discharges after the previous charge can be used as the determination data indicating the degree of discharge. Further, when this discharge has never occurred, the self-discharge amount can be further added as judgment data, and when this self-discharge amount is small, charging can be made unnecessary. The degree of discharge may be determined by the remaining capacity of the battery. In this case, charging is not required when the remaining capacity is equal to or greater than a predetermined value (claim 4).
[0051]
According to invention of Claim 5, the charging device used directly for implementation of this method is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic diagram of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram mainly showing functions of a CPU. FIG. 3 is a flowchart showing operation. FIG. 4 is a flowchart showing the first half of operation in a charging mode in FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the second half of the operation.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Motor 12 Controller 14 Battery management apparatus 16 Charger 18 Battery 26 CPU
44 Remaining capacity calculation unit 54 as discharge degree detection unit 54 LED as display device
57 Discharge degree detection unit 58 Charging necessity determination unit

Claims

In the charge control method used for the battery with a battery management device for managing the charge / discharge state, it is determined whether or not charging is necessary from the degree of discharge of the battery, and when it is determined that charging is necessary, an indication indicating that charging is in progress While charging is performed, when it is determined that charging is unnecessary, the charging current is set to be small or zero to display that charging is being performed for a predetermined time, and this display is turned off after the predetermined time has elapsed. Charge control method.

The charge control method according to claim 1, wherein the degree of discharge is determined from the presence or absence of a discharge command after the previous charge stored in the battery management device, and it is determined that charging is unnecessary when there is no discharge command.

The charge control according to claim 2, wherein the degree of discharge is determined based on the amount of self-discharge after the previous charge when the discharge command is not given in claim 2, and charging is determined to be unnecessary when the self-discharge amount is less than a predetermined value. Method.

The charge control method according to claim 1, wherein the degree of discharge is determined based on the remaining capacity of the battery, and charging is determined to be unnecessary when the remaining capacity is equal to or greater than a predetermined value.

In a charging device used for a battery with a battery management device for managing a charge / discharge state,
A discharge degree detection unit that detects the degree of discharge of the battery based on a charge start command, a charge necessity determination unit that determines whether charging is necessary based on the detected degree of discharge, and the charging necessity determination unit need to be charged indicating that a charger for charging the battery when it is determined, during charging by the charger is the predetermined time being charged when the charge necessity determination unit which displays that the charging was determined to be unnecessary charging and charging device characterized in that it comprises a predetermined time elapses after erasing to charge the display unit of the display with.