JP2001095172A - 二次電池の充放電制御方法およびその装置 - Google Patents

二次電池の充放電制御方法およびその装置

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JP2001095172A
JP2001095172A JP27139099A JP27139099A JP2001095172A JP 2001095172 A JP2001095172 A JP 2001095172A JP 27139099 A JP27139099 A JP 27139099A JP 27139099 A JP27139099 A JP 27139099A JP 2001095172 A JP2001095172 A JP 2001095172A
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charging
discharge
charge
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Keisuke Otsuka
啓右 大塚
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Daikin Industries Ltd
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Daikin Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次電池を危険な状態にしてしまう危険性を
解消するとともに、設備利用率、稼働率を十分に高め
る。 【解決手段】 二次電池容量低下が二次電池の異常に起
因するか否かを判定し、二次電池容量低下が二次電池の
異常に起因すると判定された場合に、不完全充電のみを
行って、危険の発生を阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、第1の時間帯に
二次電池の充電を行い、第1の時間帯と異なる第2の時
間帯に二次電池の放電を行う二次電池充放電システムに
適用される二次電池の充放電制御方法およびその装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、鉛蓄電池などの二次電池を用
いて、電力需要が小さい時間帯に二次電池の充電を行
い、電力需要が大きい時間帯に二次電池の放電を行っ
て、電力負荷の平準化を達成する蓄電空気調和機が提案
されている。
【0003】そして、このような蓄電空気調和機におい
ては、二次電池の長寿命運転および充放電効率を考慮し
て、直前の放電量に応じた量だけ充電するAh充電(電
池容量の100%未満の充電を行う、いわゆる不完全充
電の一種)を行うことが最も一般的である。ただし、図
4に示すように、通常のAh充電だけでは、充電量が常
に変動(前日の放電量に依存)するため、充電不足にな
り易く、ひいては、放電および通常のAh充電を反復す
ると、二次電池の容量が徐々に低下する。したがって、
このような不都合を解消するために、定期的に均等充電
(回復充電ともいわれ、通常のAh充電に加えて一定量
を強制的に充電し、過充電状態にする充電方法である)
と呼ばれる一定量の強制充電を伴う過充電モードで充電
を行い、二次電池の容量を正規の状態(満充電状態)に
戻すようにしている。
【0004】また、一時的に二次電池の容量が低下した
(放電量が減少した)場合にも、均等充電を行って二次
電池の容量を正規の状態に戻すようにしている。
【0005】図5は従来の二次電池充放電制御方法を説
明するフローチャートである。
【0006】充電が終了した場合に、ステップSP1に
おいて、放電時間帯になるまで待ち、ステップSP2に
おいて、二次電池の放電を開始し、ステップSP3にお
いて、規定の放電量に到達する前に放電終止電圧を検出
したか否かを判定する。
【0007】そして、ステップSP3において規定の放
電量に到達する前に放電終止電圧を検出したと判定され
た場合には、二次電池の容量が低下したことを検出した
のと等価であるから、ステップSP4において、次回の
充電を均等充電モードに設定する。
【0008】逆に、ステップSP3において規定の放電
量に到達する前に放電終止電圧を検出していないと判定
された場合には、ステップSP5において、規定の放電
量を放電したか否かを判定し、規定の放電量を放電して
いないと判定された場合には、ステップSP6におい
て、放電終了時刻になったか否かを判定し、放電終了時
刻になっていないと判定された場合には、再びステップ
SP3の判定を行う。
【0009】また、ステップSP4の処理が行われた場
合、ステップSP5において規定の放電量を放電したと
判定された場合、またはステップSP6において放電終
了時刻になったと判定された場合には、ステップSP7
において、二次電池の放電を終了する。
【0010】その後、ステップSP8において、充電時
間帯になるまで待ち、ステップSP9において、二次電
池の充電を開始し、ステップSP10において、前日の
放電量に相当する量の充電を行うまで待ち、ステップS
P11において、均等充電モードであるか否かを判定す
る。ここで、均等充電モードは、ステップSP4で設定
する場合だけでなく、予め設定された回数の充放電サイ
クル毎の均等充電モードであってもよい。
【0011】そして、ステップSP11において均等充
電モードであると判定された場合には、ステップSP1
2において、均等分を強制充電して二次電池を満充電状
態にする。
【0012】ステップSP11において均等充電モード
でないと判定された場合、またはステップSP12の処
理が行われた場合には、ステップSP13において、二
次電池の充電を終了し、ステップSP14において、稼
働開始から期待寿命期間が経過したか否かを判定し、期
待寿命期間が経過したと判定された場合には、ステップ
SP15において、二次電池充放電システムを停止す
る。逆に、期待寿命期間が経過していないと判定された
場合には、ステップSP16において、次回の充電を許
可し、そのままステップSP1の処理を行う。
【0013】したがって、上記のフローチャートの処理
を採用すれば、通常の充放電と、定期的な均等充電とを
行うことにより、二次電池の長寿命動作および十分な放
電量の確保を達成することができ、しかも、期待寿命期
間が経過した後は二次電池の充電を阻止することができ
る。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図5のフロー
チャートの二次電池充放電制御方法を採用した場合に
は、二次電池が実際には寿命がある場合であっても、期
待寿命期間が経過した後は二次電池の充放電を行わせる
ことができない。すなわち、二次電池が鉛蓄電池の場合
には、電池の性能が徐々に劣化していくため寿命の判定
が困難であり、また、劣化状態でもある程度の充放電を
問題なく行うことができる。にも拘わらず、安全を考慮
して短めに設定されていることが多い期待寿命期間が経
過した後は画一的に二次電池の充放電を阻止するように
しているのであるから、設備利用率、稼働率を十分には
高めることができない。
【0015】また、寿命末期や二次電池の劣化といった
本来の電池容量低下時と、一時的な電池容量低下時との
区別は困難であり、何れの場合であっても、定格容量が
確保できないということしか分からないので、均等充電
のような強制充電を行った場合に、二次電池を危険な状
態にしてしまう危険性がある。すなわち、一時的な電池
容量低下時には何ら問題がないが、寿命末期や二次電池
の劣化といった本来の電池容量低下時に無理に充電(過
充電)を行い、または、無理に放電エネルギーを引き出
そうとすると、二次電池が、自己発熱や内部圧上昇によ
る液漏れなどを生じ、安全面で重大な問題を引き起こす
危険性がある。
【0016】
【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、二次電池を危険な状態にしてしまう危険
性を解消することができるとともに、設備利用率、稼働
率を十分には高めることができる二次電池の充放電制御
方法およびその装置を提供することを目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】請求項1の二次電池の充
放電制御方法は、第1の時間帯に二次電池の充電を行
い、第1の時間帯と異なる第2の時間帯に二次電池の放
電を行う二次電池充放電システムにおいて、二次電池の
充放電を反復することに伴う容量の低下が二次電池の異
常に起因するものか否かを判定し、容量の低下が二次電
池の異常に起因するものでないと判定されたことに応答
して通常の不完全充電および周期的な過充電を行わせ、
容量の低下が二次電池の異常に起因するものであると判
定されたことに応答して通常の不完全充電のみを行わせ
る方法である。
【0018】請求項2の二次電池の充放電制御方法は、
第1の時間帯に二次電池の充電を行い、第1の時間帯と
異なる第2の時間帯に二次電池の放電を行う二次電池充
放電システムにおいて、過充電を行った後における二次
電池の容量に基づいて二次電池が異常か否かを判定し、
二次電池が異常でないと判定されたことに応答して通常
の不完全充電および周期的な過充電を行わせ、二次電池
が異常であると判定されたことに応答して通常の不完全
充電のみを行わせる方法である。
【0019】請求項3の二次電池の充放電制御方法は、
前記充放電システムとして、蓄電電気機器に含まれるも
のを採用する方法である。
【0020】請求項4の二次電池の充放電制御装置は、
第1の時間帯に二次電池の充電を行い、第1の時間帯と
異なる第2の時間帯に二次電池の放電を行うものであっ
て、二次電池の充放電を反復することに伴う容量の低下
が二次電池の異常に起因するものか否かを判定する判定
手段と、容量の低下が二次電池の異常に起因するもので
ないと判定されたことに応答して通常の不完全充電およ
び周期的な過充電を行わせ、容量の低下が二次電池の異
常に起因するものであると判定されたことに応答して通
常の不完全充電のみを行わせる充電制御手段と、を含む
ものである。
【0021】請求項5の二次電池の充放電制御装置は、
第1の時間帯に二次電池の充電を行い、第1の時間帯と
異なる第2の時間帯に二次電池の放電を行うものであっ
て、過充電を行った後における二次電池の容量に基づい
て二次電池が異常か否かを判定する判定手段と、二次電
池が異常でないと判定されたことに応答して通常の不完
全充電および周期的な過充電を行わせ、二次電池が異常
であると判定されたことに応答して通常の不完全充電の
みを行わせる充電制御手段と、を含むものである。
【0022】請求項6の二次電池の充放電制御装置は、
前記充放電システムとして、蓄電電気機器に含まれるも
のを採用するものである。
【0023】
【作用】請求項1の二次電池の充放電制御方法であれ
ば、第1の時間帯に二次電池の充電を行い、第1の時間
帯と異なる第2の時間帯に二次電池の放電を行う二次電
池充放電システムにおいて、二次電池の充放電を反復す
ることに伴う容量の低下が二次電池の異常に起因するも
のか否かを判定し、容量の低下が二次電池の異常に起因
するものでないと判定されたことに応答して通常の不完
全充電および周期的な過充電を行わせ、容量の低下が二
次電池の異常に起因するものであると判定されたことに
応答して通常の不完全充電のみを行わせるのであるか
ら、使用可能な限り二次電池の充放電を行わせて利用
率、稼働率を高めることができ、しかも、二次電池が異
常である場合には過充電を阻止して、二次電池が危険な
状態になることを防止することができる。
【0024】請求項2の二次電池の充放電制御方法であ
れば、第1の時間帯に二次電池の充電を行い、第1の時
間帯と異なる第2の時間帯に二次電池の放電を行う二次
電池充放電システムにおいて、過充電を行った後におけ
る二次電池の容量に基づいて二次電池が異常か否かを判
定し、二次電池が異常でないと判定されたことに応答し
て通常の不完全充電および周期的な過充電を行わせ、二
次電池が異常であると判定されたことに応答して通常の
不完全充電のみを行わせるのであるから、二次電池が異
常か否かを正確に判定することができ、また、使用可能
な限り二次電池の充放電を行わせて利用率、稼働率を高
めることができ、しかも、二次電池が異常である場合に
は過充電を阻止して、二次電池が危険な状態になること
を防止することができる。
【0025】請求項3の二次電池の充放電制御方法であ
れば、前記充放電システムとして、蓄電電気機器に含ま
れるものを採用するのであるから、請求項1または請求
項2の作用に加え、電力負荷の平準化を達成することが
できる。
【0026】請求項4の二次電池の充放電制御装置であ
れば、第1の時間帯に二次電池の充電を行い、第1の時
間帯と異なる第2の時間帯に二次電池の放電を行うに当
たって、判定手段によって、二次電池の充放電を反復す
ることに伴う容量の低下が二次電池の異常に起因するも
のか否かを判定し、充電制御手段によって、容量の低下
が二次電池の異常に起因するものでないと判定されたこ
とに応答して通常の不完全充電および周期的な過充電を
行わせ、容量の低下が二次電池の異常に起因するもので
あると判定されたことに応答して通常の不完全充電のみ
を行わせることができる。
【0027】したがって、使用可能な限り二次電池の充
放電を行わせて利用率、稼働率を高めることができ、し
かも、二次電池が異常である場合には過充電を阻止し
て、二次電池が危険な状態になることを防止することが
できる。
【0028】請求項5の二次電池の充放電制御装置であ
れば、第1の時間帯に二次電池の充電を行い、第1の時
間帯と異なる第2の時間帯に二次電池の放電を行うに当
たって、判定手段によって、過充電を行った後における
二次電池の容量に基づいて二次電池が異常か否かを判定
し、充電制御手段によって、二次電池が異常でないと判
定されたことに応答して通常の不完全充電および周期的
な過充電を行わせ、二次電池が異常であると判定された
ことに応答して通常の不完全充電のみを行わせることが
できる。
【0029】したがって、二次電池が異常か否かを正確
に判定することができ、また、使用可能な限り二次電池
の充放電を行わせて利用率、稼働率を高めることがで
き、しかも、二次電池が異常である場合には過充電を阻
止して、二次電池が危険な状態になることを防止するこ
とができる。
【0030】請求項6の二次電池の充放電制御装置であ
れば、前記充放電システムとして、蓄電電気機器に含ま
れるものを採用するのであるから、請求項4または請求
項5の作用に加え、電力負荷の平準化を達成することが
できる。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明の二次電池の充放電制御方法およびその装置の実施
の態様を詳細に説明する。
【0032】図1はこの発明の二次電池の充放電制御方
法が適用される蓄電空気調和機の構成を示すブロック図
である。
【0033】この蓄電空気調和機は、三相交流電源1に
接続された空気調和機2および蓄電ユニット3を有して
いる。
【0034】前記空気調和機2は、三相交流電力を入力
として直流電力を出力する空気調和機用AC/DC変換
部21と、空気調和機用AC/DC変換部21から出力
される直流電力と蓄電ユニット3から出力される放電電
力とを加算する加算部22と、加算部22から出力され
る直流電力を入力として三相交流電力を出力するインバ
ータ部23と、インバータ部23から出力される三相交
流電力を入力として動作する圧縮機24とを有してい
る。なお、空気調和機2は他の構成部分を有している
が、これらの構成部分は従来公知であるから、図示を省
略する。
【0035】前記蓄電ユニット3は、三相交流電力を入
力として直流電力を出力する蓄電ユニット用AC/DC
変換部31と、蓄電ユニット用AC/DC変換部31か
ら出力される直流電力が供給される双方向コンバータ部
32と、双方向コンバータ部32と接続される二次電池
33と、双方向コンバータ32と二次電池33とを接続
する配線の途中に設けた直流電流センサ34と、二次電
池33の電圧および直流電流センサ34により検出され
る直流電流を入力として双方向コンバータ32をチョッ
パー制御する蓄電ユニット制御部35と、蓄電ユニット
用AC/DC変換部31から出力される直流電力を双方
向コンバータ部32に供給し、または双方向コンバータ
部32から出力される放電電力を前記加算部22に供給
する充放電切換スイッチ36とを有している。
【0036】前記双方向コンバータ部32は、蓄電ユニ
ット制御部35からの出力信号に応答して、蓄電ユニッ
ト用AC/DC変換部31から出力される直流電圧を降
圧させて二次電池33に供給する動作と、二次電池33
からの放電電圧を昇圧させて加算部22に供給する動作
とを選択的に行うものである。
【0037】次いで、図2、図3のフローチャートを参
照して、二次電池33の充放電動作を説明する。
【0038】二次電池33の充電が終了した場合に、ス
テップSP1において、二次電池33の放電時間帯にな
るまで待ち、ステップSP2において、二次電池33か
らの放電を開始し、ステップSP3において、規定の放
電量に達する前に放電終止電圧を検出したか否かを判定
する。ここで、放電終止電圧とは、これ以上放電できな
い電池電圧を意味する。
【0039】そして、ステップSP3において規定の放
電量に達する前に放電終止電圧を検出したと判定された
場合には、ステップSP4において、前日の放電時にも
規定の放電量に達する前に放電終止電圧を検出したか否
かを判定する。そして、ステップSP4において前日の
放電時にも規定の放電量に達する前に放電終止電圧を検
出したと判定された場合には、ステップSP5におい
て、二次電池33が寿命末期である(寿命末期モードで
ある)ことを検出するとともに、警告表示を行う。逆
に、ステップSP4において前日の放電時には規定の放
電量に達する前に放電終止電圧を検出していないと判定
された場合には、二次電池33の一時的な容量低下を検
出したことになるので、ステップSP6において、次回
の充電を均等充電に設定する。
【0040】逆に、ステップSP3において規定の放電
量に達する前に放電終止電圧を検出していないと判定さ
れた場合には、ステップSP7において、規定の放電量
を放電したか否かを判定する。そして、規定の放電量を
放電していないと判定された場合には、ステップSP8
において、放電終了時刻になったか否かを判定し、放電
終了時刻になっていないと判定された場合には、再びス
テップSP3の判定を行う。また、ステップSP7にお
いて規定の放電量を放電したと判定された場合、または
ステップSP8において放電終了時刻になったと判定さ
れた場合には、ステップSP9において、二次電池33
の放電を正常終了する。
【0041】そして、ステップSP5の処理が行われた
場合、ステップSP6の処理が行われた場合、またはス
テップSP9の処理が行われた場合には、ステップSP
10において、二次電池33の放電を終了する。
【0042】その後は、ステップSP11において、充
電時間帯になるまで待ち、ステップSP12において、
二次電池33の充電(Ah充電)を開始し、ステップS
P13において、前日の放電量に対応する量の充電が行
われるまで待ち、ステップSP14において、寿命末期
モードが検出されたか否かを判定し、寿命末期モードが
検出されていないと判定された場合には、ステップSP
15において、均等充電が設定されている(ステップS
P6で設定された場合のみならず、予め定期的に行うべ
く設定された場合を含む)か否かを判定し、均等充電が
設定されていると判定された場合には、ステップSP1
6において、均等分を強制充電して二次電池33を満充
電状態にする。
【0043】そして、ステップSP14において寿命末
期モードが検出されたと判定された場合、ステップSP
15において均等充電が設定されていないと判定された
場合、またはステップSP16の処理が行われた場合に
は、ステップSP17において、二次電池の充電を終了
し、再びステップSP1の処理を行う。
【0044】上記のフローチャートの処理を行えば、2
回続けて規定の放電量に達する前に放電終止電圧を検出
したか否かを判定することによって、寿命末期や電池劣
化といった本来の二次電池異常(寿命末期モード)時
か、一時的な容量低下時かの判定を正確に行うことがで
きる。ただし、3回以上続けて規定の放電量に達する前
に放電終止電圧を検出したか否かを判定することも可能
であるが、回数を多くすると異常がある二次電池に対し
て均等充電を行うことになるので、比較的少ない回数に
設定することが好ましい。
【0045】また、均等充電後の放電量とその後の数サ
イクルの充放電量を計測し、二次電池の容量が正常に戻
ったか否かを判定し、二次電池の容量が正常に戻った場
合に一時的な容量低下と判定し、二次電池の容量が正常
に戻らない場合に寿命末期モードと判定することも可能
である。
【0046】そして、一時的な容量低下と判定された場
合には、均等充電を行って二次電池を満充電状態にした
後、通常のAh充電と定期的な均等充電を行う。逆に、
寿命末期モードであると判定された場合には、自己発
熱、内部圧上昇に起因する液漏れなどを生じさせないよ
うにするために、通常のAh充電のみを行う。また、後
者の場合には、点検、交換を促すべく警告表示を行う。
【0047】この結果、寿命末期に二次電池にストレス
を与えないで徐々に充放電量を絞り込むことにより、定
格放電量を確保することはできなくても、安全にある程
度の放電を行い、電力負荷のある程度の平準化を達成す
ることができる。したがって、利用率、稼働率を高める
ことができるとともに、強制充電を阻止して安全性を確
保することができる。
【0048】
【発明の効果】請求項1の発明は、使用可能な限り二次
電池の充放電を行わせて利用率、稼働率を高めることが
でき、しかも、二次電池が異常である場合には過充電を
阻止して、二次電池が危険な状態になることを防止する
ことができるという特有の効果を奏する。
【0049】請求項2の発明は、二次電池が異常か否か
を正確に判定することができ、また、使用可能な限り二
次電池の充放電を行わせて利用率、稼働率を高めること
ができ、しかも、二次電池が異常である場合には過充電
を阻止して、二次電池が危険な状態になることを防止す
ることができるという特有の効果を奏する。
【0050】請求項3の発明は、請求項1または請求項
2の効果に加え、電力負荷の平準化を達成することがで
きるという特有の効果を奏する。
【0051】請求項4の発明は、使用可能な限り二次電
池の充放電を行わせて利用率、稼働率を高めることがで
き、しかも、二次電池が異常である場合には過充電を阻
止して、二次電池が危険な状態になることを防止するこ
とができるという特有の効果を奏する。
【0052】請求項5の発明は、二次電池が異常か否か
を正確に判定することができ、また、使用可能な限り二
次電池の充放電を行わせて利用率、稼働率を高めること
ができ、しかも、二次電池が異常である場合には過充電
を阻止して、二次電池が危険な状態になることを防止す
ることができるという特有の効果を奏する。
【0053】請求項6の発明は、請求項4または請求項
5の効果に加え、電力負荷の平準化を達成することがで
きるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の二次電池の充放電制御方法が適用さ
れる蓄電空気調和機の構成を示すブロック図である。
【図2】二次電池の充放電動作の一部を説明するフロー
チャートである。
【図3】二次電池の充放電動作の残部を説明するフロー
チャートである。
【図4】鉛蓄電池の通常の充放電サイクルを説明する図
である。
【図5】従来の二次電池充放電サイクルを説明するフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
33 二次電池 35 蓄電ユニット制御部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の時間帯に二次電池(33)の充電
    を行い、第1の時間帯と異なる第2の時間帯に二次電池
    (33)の放電を行う二次電池充放電システムにおい
    て、 二次電池(33)の充放電を反復することに伴う容量の
    低下が二次電池(33)の異常に起因するものか否かを
    判定し、 容量の低下が二次電池(33)の異常に起因するもので
    ないと判定されたことに応答して通常の不完全充電およ
    び周期的な過充電を行わせ、容量の低下が二次電池(3
    3)の異常に起因するものであると判定されたことに応
    答して通常の不完全充電のみを行わせることを特徴とす
    る二次電池の充放電制御方法。
  2. 【請求項2】 第1の時間帯に二次電池(33)の充電
    を行い、第1の時間帯と異なる第2の時間帯に二次電池
    (33)の放電を行う二次電池充放電システムにおい
    て、 過充電を行った後における二次電池(33)の容量に基
    づいて二次電池(33)が異常か否かを判定し、 二次電池(33)が異常でないと判定されたことに応答
    して通常の不完全充電および周期的な過充電を行わせ、
    二次電池(33)が異常であると判定されたことに応答
    して通常の不完全充電のみを行わせることを特徴とする
    二次電池の充放電制御方法。
  3. 【請求項3】 前記充放電システムは、蓄電電気機器に
    含まれるものである請求項1または請求項2に記載の二
    次電池の充放電制御方法。
  4. 【請求項4】 第1の時間帯に二次電池(33)の充電
    を行い、第1の時間帯と異なる第2の時間帯に二次電池
    (33)の放電を行う二次電池充放電システムにおい
    て、 二次電池(33)の充放電を反復することに伴う容量の
    低下が二次電池(33)の異常に起因するものか否かを
    判定する判定手段(35)と、 容量の低下が二次電池(33)の異常に起因するもので
    ないと判定されたことに応答して通常の不完全充電およ
    び周期的な過充電を行わせ、容量の低下が二次電池(3
    3)の異常に起因するものであると判定されたことに応
    答して通常の不完全充電のみを行わせる充電制御手段
    (35)と、を含むことを特徴とする二次電池の充放電
    制御装置。
  5. 【請求項5】 第1の時間帯に二次電池(33)の充電
    を行い、第1の時間帯と異なる第2の時間帯に二次電池
    (33)の放電を行う二次電池充放電システムにおい
    て、 過充電を行った後における二次電池(33)の容量に基
    づいて二次電池(33)が異常か否かを判定する判定手
    段(35)と、 二次電池(33)が異常でないと判定されたことに応答
    して通常の不完全充電および周期的な過充電を行わせ、
    二次電池(33)が異常であると判定されたことに応答
    して通常の不完全充電のみを行わせる充電制御手段(3
    5)と、を含むことを特徴とする二次電池の充放電制御
    装置。
  6. 【請求項6】 前記充放電システムは、蓄電電気機器に
    含まれるものである請求項4または請求項5に記載の二
    次電池の充放電制御装置。
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JP2008199763A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Seiko Electric Co Ltd 充放電装置及びバッテリー再生装置

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