JP2000311721A - 電池の満充電判定方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】満充電を高精度に判定可能な電池の満充電判定
方式を提供すること。 【解決手段】単位充電量当たりの電圧の変化量に基づい
て電池の満充電を判定する。更に、単位充電量当たりの
電圧変化率が所定の正のしきい値より大きい領域にあり
（Ｓ１２２）、かつ、電圧変化率が略正ピーク（Ｓ１２
２、Ｓ１２４）となる場合に満充電と判定し、電圧変化
率が正のしきい値より小さい領域で満充電と判定しな
い。本発明によれば、充電電流の変化により電池の端子
電圧が変動して電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈが正ピーク値を
もち、その結果として満充電と誤判定するという問題を
解決することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池の充電装置に
関し、特にその満充電判定に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば、電気自動車に使われる電
池には、高性能で長寿命なＮｉーＭＨ電池が使われるよ
うになってきた。ＮｉーＭＨ電池の満充電判定法とし
て、特開平７−１４６１２号公報は、単位時間当たりの
電圧変化率ｄＶ／ｄｔが前回より降下する場合に、満充
電と判定する方式を提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したＮｉーＭＨ電
池のごときアルカリ系二次電池における電圧変化率ｄＶ
／ｄｔによる満充電判定では、充電電流変化により電圧
変化率ｄＶ／ｄｔの変化のために満充電判定に誤差が生
じるという問題があった。この問題に対し、本出願人は
単位充電量当たりの電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈの正ピーク
値の検出により満充電を判定する方式を開発した。

【０００４】すなわち、アルカリ系二次電池における電
圧変化率ｄＶ／ｄＡｈは、充電初期において急速に低下
し、充電中期ではほぼ一定となり、充電終盤にて急速に
増加し（電解液の電気分解が始まるから）、満充電でピ
ークとなり、その後、負値にまで急激に低下する（発熱
し電気分解電圧が低下するから）ので、電圧変化率ｄＶ
／ｄＡｈのピーク値（正ピーク値ともいう）を検出して
満充電と判定することにより、充電電流のばらつきが多
少あっても正確に満充電を判定することができる。な
お、この満充電判定方式では、温度が高温となると上記
ピークが小さくなり、更に高温になると上記ピークが消
失してしまうため、電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈが０又は負
値となる場合に満充電と判定している。

【０００５】しかしながら、この電圧変化率ｄＶ／ｄＡ
ｈでも、充電電流が変動すると、この電流変化×電池の
内部抵抗の分だけ電圧が変動し、この電圧変動などによ
り満充電になる以前に電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈが正ピー
ク値となるという問題があることがわかった。また、電
池の内部温度が変動する場合も満充電になる以前に電圧
変化率ｄＶ／ｄＡｈが正ピーク値となる可能性が考えら
れる。

【０００６】充電電流が変化しないようにするために高
精度の定電流充電器を用いることもできるが、高価とな
る。また、電気自動車搭載の充電器などのように、充電
器が電池充電中に負荷インピーダンスが変動する他の負
荷へ給電を行なう場合もあり、この場合、電池の充電電
流にも影響が生じることを防止することは容易ではな
い。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、満充電を高精度に判定可能な電池の満充電判定
方式を提供することを、その目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した本発
明の電池の充電装置によれば、単位充電量当たりの電圧
の変化量に基づいて電池の満充電を判定する。このよう
にすれば、従来のように電圧の単位時間当たりの変化率
ではなく、単位充電量当たりのそれらの変化量により満
充電を判定するので、充電電流がばらついてもピークの
大きさは変わらないため、正確に満充電を判定すること
ができる。

【０００９】また、端子電圧や温度の絶対値ではなく、
その変化量ににより満充電を判定するので、センサ誤差
や電池特性のばらつきによる検出精度の低下を回避する
ことができる。更に、単位充電量当たりの電圧変化率が
所定の正のしきい値より大きい領域にあり、かつ、電圧
変化率が略正ピークとなる場合に満充電と判定し、電圧
変化率が正のしきい値より小さい領域で満充電と判定し
ないので、上記説明した充電電流の変化により電池の端
子電圧が変動し、これにより電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈが
正ピーク値をもち、その結果として満充電と誤判定する
という問題を解決することができる。

【００１０】すなわち、充電電流がかなり大きく変動し
ても、この電流変化に電池の内部抵抗を掛けて求めた電
圧変化の正ピーク値は、内部抵抗が小さいので常温時に
おける満充電時の正ピーク値よりかなり小さくなり、し
たがって、充電電流の変動による電圧変化率ｄＶ／ｄＡ
ｈの変動が満充電と判定されることがない。なお、上記
所定の正のしきい値とは、一定値とする他、今回の充電
時の電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈの最小値に正の一定値を加
えた値としてもよく、前回充電時の電圧変化率ｄＶ／ｄ
Ａｈの正ピーク値と最小値との間の差に所定割合を掛け
たものでもよい。更に、温度により電圧変化率ｄＶ／ｄ
Ａｈの正ピーク値が変化することから検出温度により正
ピーク値を変更してもよい。

【００１１】請求項２記載の構成によれば請求項１記載
の電池の充電装置において更に、電圧変化率ｄＶ／ｄＡ
ｈが０又は所定の負値となる場合に満充電と判定し、こ
の電圧変化率が０〜正のしきい値の領域で満充電と判定
しない。このようにすれば、高温時にも満充電判定でき
るとともに、常温時において万一、正ピーク値判定の見
逃しにより満充電と判定できず過充電状態に移行して
も、その後、電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈが０又は負値とな
る場合に満充電と再判定できるので、早期に過充電を防
止することができる。

【００１２】請求項３記載の構成によれば請求項１又は
２記載の電池の満充電判定方式において更に、正のしき
い値を、電池の温度に正の相関を有して変更するので、
すなわち電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈと充電量Ａｈとを二軸
とする二次元平面上における電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈの
正ピーク値が温度上昇とともに小さくなってもそれに応
じて正のしきい値も小さくするので、温度変化にかかわ
らず高精度の満充電判定を行うことができる。

【００１３】請求項５記載の構成によれば請求項１乃至
４のいずれか記載の電池の満充電判定方式において更
に、複数対の電圧・電流データにより所定の定電流時
（Ｉ＝０も可能）の端子電圧である定電流端子電圧Ｖｓ
を算出し、この定電流端子電圧Ｖｓの変化率により、満
充電を算出する。たとえば、複数対の電圧・電流データ
により電池の内部抵抗を求め、この内部抵抗に電流を掛
けて電池の内部電圧降下を求め、端子電圧Ｖからこの内
部電圧降下を減算して開放電圧を求め、この開放電圧を
本発明で言う定電流換算電圧Ｖｓとして、その電圧変化
率（ｄＶｓ／ｄＡｈ又はｄＶｓ／ｄｔ）を求めればよ
い。結局、複数対の電圧・電流データがあればそれらか
ら所定の定電流時の定電流換算電圧Ｖｓを求められるこ
とは明白である。

【００１４】このようにすれば、充電電流が変動してい
ても正確に満充電判定することができる。また、充電装
置の出力電流のふらつきを許容できるので、充電装置の
回路構成を簡素化することができる。更に、出力電流値
がばらつく種々の充電装置を用いることができ、たとえ
ば充電ステーションが代わっても問題が生じない。更
に、電池の内部抵抗は電池温度によって変化するが、こ
の温度変化による内部抵抗変化に起因して端子電圧Ｖが
変動してもそれを同時に補償することができるので、温
度変化による端子電圧Ｖと充電電流Ｉとの関係が変動す
るのも補償することができる。

【００１５】なお、上記電圧・電流データとは、所定の
同時点における端子電圧Ｖと充電電流値ｉとのペアを意
味する。請求項６記載の構成によれば請求項５記載の電
池の満充電判定方式において更に、電圧・電流データは
周期的にサンプリングされ、このサンプリング期間中に
前記充電電流Ｉを変更することにより前記複数対の電圧
・電流データを得る。このようにすれば、簡単かつ各サ
ンプリング期間ごとに定電流換算電圧Ｖｓを求めること
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電池の充電装置の
好適な態様を以下の実施例により具体的に説明する。

【００１７】

【実施例】図１は、電気自動車の充電装置のブロック図
である。 （装置の全体構成）１は組み電池であり、多数の電池モ
ジュール２を直列接続してなる。電池モジュール２は１
０個の縦続接続された単電池セルからなる。３は温度セ
ンサ、４は電流センサ、５は各電池モジュール２の両端
の電圧を検出する電圧検出回路、６は電池モジュール２
の温度を検出する温度検出回路、７は組み電池１の充放
電電流を検出する電流検出回路である。これら検出回路
５〜７はこの実施例ではＡ／Ｄコンバータで構成される
が、専用回路で構成してもよい。

【００１８】８は各検出回路５〜７からの信号を受け取
り、充電器９の出力電流（充電電流）を制御するための
マイコン内蔵の充電制御回路であり、充電器９は所定の
定電流で組み電池１を充電するよう接続されている。充
電制御回路８は、実際には電池コントローラとして満充
電判定動作を含む充電制御の他に、放電制御や電池保護
制御などの他のル−チンを行う。充電制御回路８の満充
電判定に関連する動作については後述する。各検出回路
５〜７及び充電制御回路８は電池コントローラ１０を構
成しており、電池コントローラ１０は充電器９及び外部
コントローラ（図示せず）と通信可能となっている。

【００１９】（ニッケル水素電池の特性）定格容量が１
００Ａｈの電池モジュール２の定電流（１０Ａ）充電時
における充電容量（充電量）とモジュール電圧との関係
を図２に示す。充電容量（充電量ともいう）Ａｈの増加
とともにモジュ−ル電圧Ｖは一貫して増大し、満充電
（１００Ａｈ）の直前において電圧Ｖの変化率（増加
率）は増加し、その後、減少することがわかる。なお、
図２における温度は電池モジュール２のケースの外表面
の温度（環境温度）であり、温度検出回路６の検出温度
とは異なる。

【００２０】図３は、図２の電池充電における充電量Ａ
ｈと電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈとの関係を示す。図３か
ら、満充電直前で電圧変化率が顕著に立ち上がり、満充
電で正ピークとなり、その後電圧変化率が急激に低下
し、その後、電圧変化率が負となることがわかる。ま
た、温度が増加するとともに正ピークが小さくなり、温
度が４０℃を超えると正ピークがかなり小さくなり、５
０℃では電圧Ｖは満充電（１００Ａｈ）に達する前に逆
に低下することがわかる。

【００２１】図４は、各充電電流値における充電量Ａｈ
と電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈとの関係を示す。図４から、
充電電流が変動すると電圧変化率ｄＶ／ｄｔが変動する
ことがわかる。 （満充電判定動作）次に、この実施例の要旨である満充
電判定動作を含む充電制御動作について図５のフローチ
ャートを参照して以下に説明する。

【００２２】まず、外部からの充電信号の入力によりこ
の充電制御動作が開始され、最初に各部の初期化が行わ
れ、充電器９に所定の定電流（１０Ａ）での充電を開始
させ、内蔵タイマーのカウントを開始する（Ｓ１）。次
に、検出回路５〜７から、端子電圧ＶＢ、充電電流Ｉ
Ｂ、電池温度ＴＢを読み込み（Ｓ２）、充電開始からの
時間を内蔵タイマから読み込む（Ｓ３）。

【００２３】なお、割り込みルーチンを用いて所定間隔
（たとえば１００ｍｓｅｃ）ごとに端子電圧ＶＢ、充電
電流ＩＢ、電池温度ＴＢを読み込んでもよいことはもち
ろんである。次に、充電異常判定を行い（Ｓ４）、異常
であればアラーム発報、充電中止などの充電以上処理を
行って（Ｓ５）、ルーチンを終了する。なお、この実施
例における充電異常は、充電時間が異常に長く所定の基
準時間を超えた場合、又は、電池温度が異常に高温で所
定の基準温度を超え、正ピーク値の検出が期待できない
場合を指定するものとする。

【００２４】Ｓ４において充電異常と判定されない場合
には、満充電であることを示すフラグＦｌａｇが立って
いる（ＯＮ）かどうかを調べ、立っていれば、均等充電
処理を行って（Ｓ７）、ルーチンを終了する。フラグが
オフであれば、内蔵タイマの前回のカウント時間と今回
のカウント時間との時間差を算出し、この時間差に読み
込み済みの充電電流ＩＢを掛けて今回の充電量を算出
し、この充電量を前回の充電量に累算して充電量Ｑｇを
求める（Ｓ８）。

【００２５】（定電流換算電圧Ｖｓ算出処理）、次に、
定電流換算電圧Ｖｓ算出処理を行う。この処理を図６を
参照して以下に説明する。 （データサンプリング）まず、満充電判定中を示すフラ
グＦ２が０（オフ）かどうかを調べ（Ｓ９０）、オフで
あればフラグＦ２を１（オン）にして（Ｓ９１）Ｓ９２
に進む。

【００２６】Ｓ９２では、満充電判定期間となったかど
うかを判定し、なったならＳ９３に進み、なっていなけ
ればＳ２へ戻る。なお、満充電判定期間となったかどう
かは、前回のＳ９以下の満充電判定動作から累算した充
電量ΔＱｇ（＝現時点の充電量Ｑｇから前回の満充電判
定動作開始時点の充電量Ｑｇ’を差し引いた量）を求
め、差ΔＱｇが所定の単位充放電量Ａｈｘに達した場合
にＳ９３以下の満充電判定を行い、そうでなければ満充
電判定には時期尚早であるとしてＳ２へリターンする。

【００２７】Ｓ９３では、電圧・電流データをサンプリ
ングするタイミングを決定する単位充電量差ΔＡｈが所
定しきい値Ａｈｙに達したかどうかを調べ、達しなけれ
ばＳ２へ戻り、達したら、電圧・電流データＶＢ、Ｉ
Ｂ、充電量Ｑｇを読み込んで記憶し、単位充電量差ΔＡ
ｈを０にリセットするデータサンプリング・ルーチンを
１２回繰り返す。

【００２８】次に、最初の３回分の電圧・電流データＶ
Ｂ、ＩＢから平均の電圧・電流データＶＢＭ１、ＩＢＭ
１（前期平均電圧・電流データという）を求め、次の６
回分の電圧・電流データＶＢ、ＩＢから平均の電圧・電
流データＶＢＭ２、ＩＢＭ２（中期平均電圧・電流デー
タという）を求め、最後の３回分の電圧・電流データＶ
Ｂ、ＩＢから平均の電圧・電流データＶＢＭ３、ＩＢＭ
３（後期平均電圧・電流データという）を求める。

【００２９】なお、このデータサンプリング・ルーチン
は最初の３回が終了したら、充電器９に指令して充電電
流を、前期平均電流データＩＢＭ１からΔＩ（ここでは
３Ａ）だけ低下させる。その後、この充電電流（ばらつ
きがなければ７Ａ）で上記データサンプリング・ルーチ
ンを６回実施し、その後、再度、充電器９に指令して中
期平均電流データＩＢＭ２からからΔＩ（ここでは３
Ａ）だけ増加させ、その後、この充電電流（ばらつきが
なければ１０Ａ）で上記データサンプリング・ルーチン
を３回実施する。

【００３０】結局、この連続して実施される１２回のデ
ータサンプリング・ルーチンにより、１２組の電圧・電
流データＶＢ、ＩＢ、充電量Ｑｇが得られ、それらか
ら、前期平均電圧・電流データＶＢＭ１、ＩＢＭ１、中
期平均電圧・電流データＶＢＭ２、ＩＢとＭ２、後期平
均電圧・電流データＶＢＭ３、ＩＢＭ３を求めることが
できる。なお、各充電量Ｑｇのデータは単位充電量差Δ
Ａｈずつ異なっていることになる。

【００３１】図７は上記データサンプリングタイミング
を示すタイミングチャートである。１０１〜１０３は最
初の３回のデータサンプリングタイミングを示し、１０
８〜１１０は最後の３回のデータサンプリングタイミン
グを示す。 （内部抵抗ｒ算出）次に、前期平均電圧・電流データＶ
ＢＭ１、ＩＢＭ１、中期平均電圧・電流データＶＢＭ
２、ＩＢとＭ２、後期平均電圧・電流データＶＢＭ３、
ＩＢＭ３より、内部抵抗ｒの算出を行う（Ｓ９４）。

【００３２】まず、前期平均電圧・電流データＶＢＭ
１、ＩＢＭ１と後期平均電圧・電流データＶＢＭ３、Ｉ
ＢＭ３より、平均電圧Ｖｍ１と平均電流ｉｍ１を求め
る。この平均電圧Ｖｍ１と平均電流ｉｍ１と中期平均電
圧・電流データＶＢＭ２、ＩＢＭ２とから次式で電池１
の内部抵抗ｒを算出する（Ｓ９４）。 ｒ＝ΔＶｍ／Δｍ なお、ΔＶｍはＶｍ１−ＶＢＭ２の式で算出され、ΔＩ
ｍはｉｍ１−ＩＢＭ２の式で算出される。

【００３３】（定電流換算電圧Ｖｓ算出）次に、求めた
内部抵抗に基づいて定電流換算電圧Ｖｓを次の式で算出
する（Ｓ９５）。 Ｖｓ＝−（基準定電流（ここでは１０Ａ）−平均電流）
×ｒ＋平均電圧 なお、平均電流とは直前の３回分の電流データＩＢの平
均値、平均電圧とは直前の３回分の電圧データＶＢの平
均値である。

【００３４】なお、基準定電流（ここでは１０Ａ）は任
意の値とすることができ、０としてもよい。この場合、
定電流換算電圧Ｖｓは開放電圧となる。次に、フラグＦ
２を０にリセットしてＳ１０へ進む。Ｓ１０では、算出
した定電流換算電圧Ｖｓから電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈを
算出する。

【００３５】この実施例では、前回のルーチンのＳ９で
算出した定電流換算電圧Ｖｓ（以下、定電流換算電圧Ｖ
ｓの前回値という）及び充電量Ｑｇの値（定電流換算電
圧Ｖｓを算出するための期間の中央の時点での充電量と
する。この実施例では、前回のルーチンのＳ９の６回目
のデータサンプリング時点における充電量Ｑｇの値であ
り、充電量Ｑｇの前回値という）と、今回のルーチンの
Ｓ９で算出した定電流換算電圧Ｖｓ（以下、定電流換算
電圧Ｖｓの前回値という）及び充電量Ｑｇの値（今回の
ルーチンのＳ９の６回目のデータサンプリング時点にお
ける充電量Ｑｇの値であり、充電量Ｑｇの今回値とい
う）とから次式で求める。

【００３６】電圧変化率ｄＶｓ／ｄＡｈ＝（定電流換算
電圧Ｖｓの今回値−定電流換算電圧Ｖｓの前回値）／
（充電量Ｑｇの今回値−充電量Ｑｇの前回値） （放電量以上充電したかどうかの判別）次に、今回の充
電開始からの累計の充電量Ｑｇが直前の放電における累
計の放電量Ｑｓよりも大きいかどうかを判定し（Ｓ１
１）、大きければＳ１２へ、大きくなければＳ１３へ進
む。これは、充電ロスなどを考慮すれば少なくとも直前
の放電量Ｑｓ以上の充電がなされない限り、通常では満
充電にはならないことを利用して誤満充電判定の確率を
減らすためである。

【００３７】（正ピーク値による常温時満充電判定）次
に、求めた電圧変化率ｄＶｓ／ｄＡｈが正ピーク値かど
うかを判定する（Ｓ１２）。なお、この実施例では、こ
の正ピーク値かどうかの判定は、電圧変化率ｄＶｓ／ｄ
Ａｈが増加傾向になった後、減少傾向になったかどうか
で判定するものとする。

【００３８】このステップＳ１２を図８に示すフローチ
ャートを参照して更に詳しく説明する。 （正のしきい値の設定及び増加傾向の判定）この実施例
では、増加傾向になったかどうかは、電圧変化率ｄＶｓ
／ｄＡｈがしきい値Ｖｔｈより正方向に大きいかどうか
で判定する。この実施例ではしきい値ＶｔＨを可変値と
するので、上記判定の前にしきい値ＶｔＨを次の式で算
出する（Ｓ１２１）。

【００３９】 Ｖｔｈ＝Ｋ・ΔＩ・ｒ＋Ｖｏｆｆｓｅｔ＋ΔＶ なお、Ｋは内部抵抗による補正係数であり、０〜１の間
の所定値たとえば０．５に設定される。ΔＩは想定され
る上記平均電流の変動幅である。したがって、Ｋ・ΔＩ
・ｒは充電電流の変動による定電流換算電圧Ｖｓの変化
幅に比例する値である。Ｖｏｆｆｓｅｔは電流変化検出
系のオフセット電圧などで決定される値であり、電流変
化がない場合における定電流換算電圧Ｖｓの変動量に関
連する量である。ΔＶは、定電流充電時の定電流換算電
圧Ｖｓの通常の電圧増加量であり、ここでは常温時の充
電中期における電圧変化率ｄＶｓ／ｄＡｈに等しい値と
する。

【００４０】次のＳ１２１では、電圧変化率ｄＶｓ／ｄ
Ａｈがしきい値Ｖｔｈより大きい場合に電圧が増加傾向
にあると判定してＳ１２３へ進み、そうでなければＳ１
３へ進む。 （減少傾向の判定）増加傾向になったかどうかは、ノイ
ズ誤差を減らすために、電圧変化率ｄＶｓ／ｄＡｈの直
前の５回の移動平均値を求め（Ｓ１２３）、この移動平
均値が３回連続して直前の移動平均値から小さくなった
かどうかを調べ（Ｓ１２４）、なった場合に減少傾向に
なったと判定してＳ１５へ進み、そうでなければＳ１３
へ進んで高温時の満充電判定を行う。

【００４１】（高温時満充電判定）次に、高温時での満
充電判定のために電圧変化率ｄＶｓ／ｄＡｈが２回続け
て０以下かどうか（又は所定の負値以下）かどうかを判
定し（Ｓ１３）、そうでなければ満充電を示すフラグＦ
ｌａｇをＯＦＦ（すなわち０）とし（Ｓ１４）、そうで
あれば満充電を示すフラグＦｌａｇをＯＮ（すなわち
１）とし（Ｓ１５）、Ｓ２へリターンする。

【００４２】なお、Ｓ１１において、充電量ＱｇがＱｓ
より小さい場合にＳ１３へ進むのは、電池が高温の状態
では電池の蓄電能力が低下し、早期に満充電となる可能
性があるので早期にＳ１３による満充電判定を行う必要
があるからである。なお、Ｓ１５では、満充電と判定し
て満充電を示すフラグＦｌａｇを立ててＳ２へ戻る。

【００４３】（実施例効果）上記説明したこの実施例の
満充電判定動作では、従来のように電圧の単位時間当た
りの変化率ではなく、単位充電量当たりのそれらの変化
量により満充電を判定するので、充電電流がばらついて
もピークの大きさは変わらないため、正確に満充電を判
定することができる。

【００４４】また、端子電圧や温度の絶対値ではなく、
その変化量ににより満充電を判定するので、センサ誤差
や電池特性のばらつきによる検出精度の低下を回避する
ことができる。また、単位充電量当たりの電圧変化率が
所定の正のしきい値より大きい領域にあり、かつ、電圧
変化率が略正ピークとなる場合に満充電と判定し、電圧
変化率が正のしきい値より小さい正の領域で満充電と判
定しないので、上記説明した充電電流の変化により電池
の端子電圧が変動し、これにより電圧変化率ｄＶ／ｄＡ
ｈが正ピーク値をもち、その結果として満充電と誤判定
するという問題を解決することができる。

【００４５】また、充電電流の変動が電池の内部抵抗に
関連して電圧変動となり、電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈが変
動し、電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈによる満充電判定の信頼
性を低下させるという問題を、複数組の電圧・電流デー
タから定電流換算電圧Ｖｓを求め、この定電流換算電圧
Ｖｓの電圧変化率ｄＶｓ／ｄＡｈで満充電判定を行うと
いう補償処理によりキャンセルしているので高精度の満
充電判定を行うことができる。

【００４６】また、この実施例では、充電器９が変更さ
れたりして、充電電流が変動してもそれと無関係に定電
流換算電圧Ｖｓを算出することができるので、たとえば
複数の充電ステーションを利用しても満充電判定の信頼
性が低下しないなどの効果も奏する。また、電圧変化率
ｄＶ／ｄＡｈが０又は所定の負値となる場合に満充電と
判定するので、高温時にも満充電判定できるとともに、
常温時において万一、正ピーク値判定の見逃しにより満
充電と判定できず過充電状態に移行しても、その後、電
圧変化率ｄＶ／ｄＡｈが０又は負値となる場合に満充電
と再判定できるので、早期に過充電を防止することがで
きる。

【００４７】また、しきい値Ｖｔｈを上記式（Ｖｔｈ＝
Ｋ・ΔＩ・ｒ＋Ｖｏｆｆｓｅｔ＋ΔＶ）のように設定す
ることにより、内部抵抗の変化や検出系の誤差による電
圧変化をピークと誤検出することを抑止することができ
るので、満充電検出精度を向上することができる。 （変形態様）しきい値Ｖｔｈを、電池の満充電容量の８
５％〜９５％の容量における電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈの
値に等しく設定することができる。このようにすれば、
正しい正ピーク値を確実に満充電と判定するとともに、
電流変動による偽の正ピーク値を良好に排除することが
できる。

【００４８】ただし、電池の満充電容量の８５％〜９５
％の容量における電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈの値は電池温
度により変動するので、予めマップに電池温度としきい
値Ｖｔｈとの関係を記憶しておき、検出した電池温度を
このマップに代入してしきい値を求めてもよい。また、
電池の充電電流の１０％×電池の満充電容量の１０％〜
８０％の容量における内部抵抗との積よりも大きく正の
しきい値を設定するので、充電電流が１０％変化しても
正確に満充電判定を行うことができる。

【００４９】また、上記所定の正のしきい値とは、一定
値でもよく、今回の充電時の電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈの
最小値に正の一定値を加えた値としてもよく、前回充電
時の電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈの正ピーク値と最小値との
間の差に所定割合を掛けたものでもよい。更に、温度に
より電圧変化率ｄＶ／ｄＡｈの正ピーク値が変化するこ
とから検出温度により正ピーク値を変更してもよい。電
圧変化率ｄＶｓ／ｄＡｈの正ピーク値の大きさと温度と
の関係を予めマップに記憶しておき、検出した温度に基
づいて正ピーク値の大きさを予想し、この大きさと電圧
変化率ｄＶｓ／ｄＡｈの最小値との差に所定の係数を掛
けて、正のしきい値Ｖｔｈとしてもよい。しきい値Ｖｔ
ｈを、予想される満充電時の電圧変化率ｄＶｓ／ｄＡｈ
の正ピーク値）と、非満充電時の予想される最大の正ピ
ーク値との差の半分程度としてもよい。前回の満充電時
の正ピーク値の大きさを記憶しておき、この記憶値を前
回と今回との温度差で補正して今回の正ピーク値とし、
この正ピーク値から今回の電圧変化率ｄＶｓ／ｄＡｈの
最小値を差し引いた値に所定の係数（たとえば０．５）
を掛けて今回のしきい値Ｖｔｈとしてもよい。

【００５０】また、上記実施例では、図７に示す電流パ
ターンで内部抵抗ｒを算出したが、単純に単位充電量Δ
Ａｈごとに充電電流値を周期的かつ段階的に変化させ、
互いに充電電流が異なる隣接する２つの期間の端子電圧
ＶＢを検出すれば内部抵抗ｒを検出することができる。 （他の電圧・電流データのサンプリング方式１）更に、
上記実施例では、単位充電量ΔＡｈごとに１２回のデー
タサンプリングを行い、かつ、最初３回のデータサンプ
リングを所定の充電電流値ｉｐ１（１０Ａ）での充電を
行う充電期間Ｔ１に行い、次の６回のデータサンプリン
グを所定の充電電流値ｉｐ２（７Ａ）での充電を行う充
電期間Ｔ２に行い、最後の３回のデータサンプリングを
所定の充電電流値ｉｐ１（１０Ａ）での充電を行う充電
期間Ｔ３に行い、充電期間Ｔ１における各電圧・電流デ
ータの平均値と充電期間Ｔ３における電圧・電流データ
の平均値とから定電流換算電圧Ｖｓを求めている。

【００５１】しかし、更に次のようにして内部抵抗算出
のための各電圧・電流データをサンプリングしてもよ
い。すなわち、まず充電電流を所定の充電電流値ｉｐ１
（ここでは１０Ａ）にセットし、このセットから所定時
間経過後又は所定充電量充電後、第一回目の電圧・電流
データのサンプリングを行う。次に、充電電流をｉｐ１
と異なる所定の充電電流値ｉｐ２（ここでは７Ａ）にセ
ットし、このセットから所定時間経過後又は所定充電量
充電後、第二回目の次の電圧・電流データのサンプリン
グを行う。次に、求めた両電圧・電流データＶＢ、ＩＢ
から上述の方法で内部抵抗の算出及び定電流換算電圧Ｖ
ｓの算出を行う。

【００５２】このようにすれば、充電電流値のセットか
ら実際に充電電流がその値に落ち着くまでの間の電圧
値、電流値のばらつきをなくすことができ、より正確な
電圧・電流データＶＢ、ＩＢを得ることができる。 （他の電圧・電流データのサンプリング方式２）更に、
上記他の電圧・電流データのサンプリング方式１におい
て、第二回目の電圧・電流データのサンプリングを行っ
た後、再び充電電流を元のｉｐ１に再セットし、この再
セットから所定時間経過後又は所定充電量充電後、第三
回目の次の電圧・電流データのサンプリングを行う。次
に、求めた第一回目の電圧・電流と第三回目の次の電圧
・電流データとの補間の電圧・電流データＶＢ、ＩＢを
求め、この補間の電圧・電流データＶＢ、ＩＢと第二回
目の電圧・電流データＶＢ、ＩＢとから上述の方法で内
部抵抗の算出及び定電流換算電圧Ｖｓの算出を行う。

【００５３】このようにすれば、充電の進行によるパラ
メータ変化を上記補間処理によりキャンセルできるの
で、一層正確な電圧・電流データＶＢ、ＩＢを得ること
ができる。 （他の電圧変化率ｄＶｓ／ｄＡｈの算出法）また、上記
した電圧変化率ｄＶｓ／ｄＡｈは次のように求めてもよ
い。

【００５４】まず、上記した他の電圧・電流データのサ
ンプリング方式１又は２によって得た電圧・電流データ
ＶＢ、ＩＢを用いて第一回目の定電流換算電圧Ｖｓの第
一回値を求め、この定電流換算電圧Ｖｓの第一回値の算
出の基礎となる電圧・電流データＶＢ、ＩＢのサンプリ
ング時点から所定の充電量値ｄＡｈ遅れた時点にて、再
度、上記した他の電圧・電流データのサンプリング方式
１又は２によって次の電圧・電流データＶＢ、ＩＢのサ
ンプリングを行い、得た電圧・電流データＶＢ、ＩＢを
用いて定電流換算電圧Ｖｓの第二回値を求め、これら定
電流換算電圧Ｖｓの第一回値と第二回値との差を上記所
定の充電量値ｄＡｈで除算することによって、電圧変化
率ｄＶｓ／ｄＡｈを求める。

【００５５】なお、電圧・電流データＶＢ、ＩＢのサン
プリングに上記した他の電圧・電流データのサンプリン
グ方式１を用いる場合には、定電流換算電圧Ｖｓの第一
回値、第二回値の算出の基礎となる電圧・電流データＶ
Ｂ、ＩＢのサンプリング時点としては、上記した他の電
圧・電流データのサンプリング方式１における充電電流
値ｉｐ２（ここでは７Ａ）での上記第二回目の電圧・電
流データのサンプリング時点を選択することが好まし
い。

【００５６】また、電圧・電流データＶＢ、ＩＢのサン
プリングに上記した他の電圧・電流データのサンプリン
グ方式２を用いる場合には、定電流換算電圧Ｖｓの第一
回値、第二回値の算出の基礎となる電圧・電流データＶ
Ｂ、ＩＢのサンプリング時点としては、上記した他の電
圧・電流データのサンプリング方式２における充電電流
値ｉｐ１（ここでは１０Ａ）での上記第三回目の電圧・
電流データのサンプリング時点を選択することが好まし
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１で用いた充電装置のブロック図であ
る。

【図２】 電池モジュール２の定電流充電時における充
電容量（充電量）とモジュール電圧との関係を示す特性
図である。

【図３】 電池モジュール２の定電流充電時における充
電容量（充電量）とモジュール電圧変化率との関係を示
す特性図である。

【図４】 電池モジュール２の種々の充電電流値での充
電時における充電容量（充電量）とモジュール電圧変化
率との関係を示す特性図である。

【図５】 この実施例の満充電判定方式を示すフローチ
ャートである。

【図６】 図５に示す満充電判定方式の一部を示すフロ
ーチャートである。

【図７】 図６におけるデータサンプリングタイミング
及び充電電流の強制変更状態を示すタイミングチャート
である。

【図８】 図５に示す満充電判定方式の一部を示すフロ
ーチャートである。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】充電時に求めた電池の端子電圧Ｖ及び充電
   量Ａｈから単位充電量当たりの電圧変化率を演算し、 前記電圧変化率の正ピークに基づいて前記電池の満充電
   を判定する電池の満充電判定方式であって、 前記電圧変化率が所定の正のしきい値より大きい領域に
   あり、かつ、前記電圧変化率が略正ピークとなる場合に
   満充電と判定することを特徴とする電池の満充電判定方
   式。
2. 【請求項２】請求項１記載の電池の満充電判定方式にお
   いて、 前記電圧変化率が０又は所定の負値となる場合に満充電
   と判定し、前記電圧変化率が０より大きく前記正のしき
   い値未満の領域で満充電と判定しないことを特徴とする
   電池の満充電判定方式。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の電池の満充電判定方
   式において、 前記正のしきい値を、前記電池の温度に正の相関を有し
   て変更することを特徴とする電池の満充電判定方式。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか記載の電池の満
   充電判定方式において、 前記電池は、ニッケル水素電池からなることを特徴とす
   る電池の満充電判定方式。
5. 【請求項５】請求項１乃至５のいずれか記載の電池の満
   充電判定方式において、 前記端子電圧Ｖのデータ及び充電電流Ｉのデータの対か
   らなる電圧・電流データを複数対検出して、前記複数対
   の電圧・電流データに基づいて前記充電電流Ｉの所定値
   における前記端子電圧又はそれと所定の相関関係をもつ
   電圧である定電流換算電圧Ｖｓを演算し、単位充電量又
   は単位時間当たりの前記定電流換算電圧Ｖｓの変化率
   （ｄＶｓ／ｄＡｈ）を求めて前記電圧変化率とすること
   を特徴とする電池の満充電判定方式。
6. 【請求項６】請求項５記載の電池の満充電判定方式にお
   いて、 前記電圧・電流データのサンプリング期間中に前記充電
   電流Ｉを変更することにより前記複数対の電圧・電流デ
   ータを得ることを特徴とする電池の満充電判定方式。