JP2001218385A - 二次電池の充電装置 - Google Patents
二次電池の充電装置Info
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- JP2001218385A JP2001218385A JP2000026291A JP2000026291A JP2001218385A JP 2001218385 A JP2001218385 A JP 2001218385A JP 2000026291 A JP2000026291 A JP 2000026291A JP 2000026291 A JP2000026291 A JP 2000026291A JP 2001218385 A JP2001218385 A JP 2001218385A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課 題】 本発明は、被充電電池の種類に関係なく高
精度に満充電状態を検出し、マイコン使用による電池の
充電、停止制御が容易な充電装置を提供する。 【解決手段】 二次電池の電池電圧及び電池温度を検出
する電圧、温度検出回路と、この電圧、温度検出回路に
て検出される前記二次電池、電池電圧又は電池温度によ
り、該二次電池の満充電状態を検出する充電制御装置で
あって、所定時間（△ｔ）における温度上昇（△Ｔ１）
点（Ａ点）を基準として満充電検出を開始し、又、充電
電圧のピーク点（Ｂ点）を基準として温度上昇点（Ｅ
点）又は電圧降下点（Ｄ点）を判別して満充電状態と判
定し、充電停止信号を送出する。
精度に満充電状態を検出し、マイコン使用による電池の
充電、停止制御が容易な充電装置を提供する。 【解決手段】 二次電池の電池電圧及び電池温度を検出
する電圧、温度検出回路と、この電圧、温度検出回路に
て検出される前記二次電池、電池電圧又は電池温度によ
り、該二次電池の満充電状態を検出する充電制御装置で
あって、所定時間（△ｔ）における温度上昇（△Ｔ１）
点（Ａ点）を基準として満充電検出を開始し、又、充電
電圧のピーク点（Ｂ点）を基準として温度上昇点（Ｅ
点）又は電圧降下点（Ｄ点）を判別して満充電状態と判
定し、充電停止信号を送出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の充電装
置に関するもので、特に被充電電池の種類に無関係に高
精度に満充電状態を検出し、電池の充電、停止制御の可
能な充電装置を提供するものである。
置に関するもので、特に被充電電池の種類に無関係に高
精度に満充電状態を検出し、電池の充電、停止制御の可
能な充電装置を提供するものである。
【０００２】
【従来技術】従来、ニッカド（Ｎｉ−Ｃｄ）電池、ニッ
ケル水素（Ｎｉ−Ｈ）電池等の二次電池の充電制御装置
は種々提案されており、特に充電途中の満充電状態の検
出法として、充電電圧のピーク値から一定電圧降下した
点を満充電状態とする所謂−△Ｖ法、或いは、電池の絶
対温度又は単位時間内での温度上昇率が所定の変化率以
上に上昇する事を検出して、満充電状態として判定して
充電制御が行われている。
ケル水素（Ｎｉ−Ｈ）電池等の二次電池の充電制御装置
は種々提案されており、特に充電途中の満充電状態の検
出法として、充電電圧のピーク値から一定電圧降下した
点を満充電状態とする所謂−△Ｖ法、或いは、電池の絶
対温度又は単位時間内での温度上昇率が所定の変化率以
上に上昇する事を検出して、満充電状態として判定して
充電制御が行われている。
【０００３】前者の充電電圧検出法（−△Ｖ法）は、周
辺ノイズによる電源電圧の変動、長時間放置状態の電
池、劣化した電池等の種類、状態により満充電状態の検
出が不能になったり、或いは誤動作を生じ、この結果、
当該電池の充電制御において過充電又は不足充電になる
場合がある。特にＮｉ−Ｈ電池の場合、近年特に満充電
検出精度の要求と相俟ってマイコンにより制御が行われ
ているが、１０ビットのＡ／Ｄ変換器の精度以上の検出
ができない。因みに通常Ａ／Ｄ精度が５０ｍＶ／ビット
とし、−△Ｖは２ビット（１００ｍＶ）以上の変化が必
要であり、５０ｍＶ以内の精度の要求には対応できな
い。
辺ノイズによる電源電圧の変動、長時間放置状態の電
池、劣化した電池等の種類、状態により満充電状態の検
出が不能になったり、或いは誤動作を生じ、この結果、
当該電池の充電制御において過充電又は不足充電になる
場合がある。特にＮｉ−Ｈ電池の場合、近年特に満充電
検出精度の要求と相俟ってマイコンにより制御が行われ
ているが、１０ビットのＡ／Ｄ変換器の精度以上の検出
ができない。因みに通常Ａ／Ｄ精度が５０ｍＶ／ビット
とし、−△Ｖは２ビット（１００ｍＶ）以上の変化が必
要であり、５０ｍＶ以内の精度の要求には対応できな
い。
【０００４】一方、後者の検出方法はＮｉ−Ｈ電池の充
電制御に適しているとされているが、電池の種類が限ら
れ又、環境温度、電池自身の発熱等により最適制御に難
点があり、これ又、過充電或いは不足充電になる場合が
あった。
電制御に適しているとされているが、電池の種類が限ら
れ又、環境温度、電池自身の発熱等により最適制御に難
点があり、これ又、過充電或いは不足充電になる場合が
あった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、被充電電池
の種類に関係なく高精度に満充電状態を検出し、マイコ
ン使用による電池の充電、停止制御が容易な充電装置を
提供する。
の種類に関係なく高精度に満充電状態を検出し、マイコ
ン使用による電池の充電、停止制御が容易な充電装置を
提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、二次電池の電池電圧及び電池温
度を検出する電圧、温度検出回路と、この電圧、温度検
出回路にて検出される前記二次電池、電池電圧又は電池
温度により、該二次電池の満充電状態を検出する充電制
御回路とを具備し、前記充電制御回路は、一定時間内
（△ｔ）で該電池温度が所定温度以上（△Ｔ１）に上昇
することを検出する（Ａ点）温度上昇検出手段と、前記
検出点（Ａ）を基準として電池電圧を検出し、該検出電
圧が所定値（Ｂ点）に達した後一定電圧低下する(−△
Ｖ)ことを検出する電池電圧検出手段と、前記低下点
（−△Ｖ）を満充電状態として充電停止信号を送出する
手段を備えたことを特徴とする。この構成によれば、電
池温度の変化点と電池電圧の変化点を要因として満充電
状態を検出するので電池の種類或いは放置状態に無関係
に高精度に満充電状態を検出でき、特に満充電付近で電
池温度の上昇が低いＮｉ−Ｃｄ電池等の充電装置用とし
て好適である。
め、請求項１の発明は、二次電池の電池電圧及び電池温
度を検出する電圧、温度検出回路と、この電圧、温度検
出回路にて検出される前記二次電池、電池電圧又は電池
温度により、該二次電池の満充電状態を検出する充電制
御回路とを具備し、前記充電制御回路は、一定時間内
（△ｔ）で該電池温度が所定温度以上（△Ｔ１）に上昇
することを検出する（Ａ点）温度上昇検出手段と、前記
検出点（Ａ）を基準として電池電圧を検出し、該検出電
圧が所定値（Ｂ点）に達した後一定電圧低下する(−△
Ｖ)ことを検出する電池電圧検出手段と、前記低下点
（−△Ｖ）を満充電状態として充電停止信号を送出する
手段を備えたことを特徴とする。この構成によれば、電
池温度の変化点と電池電圧の変化点を要因として満充電
状態を検出するので電池の種類或いは放置状態に無関係
に高精度に満充電状態を検出でき、特に満充電付近で電
池温度の上昇が低いＮｉ−Ｃｄ電池等の充電装置用とし
て好適である。
【０００７】上記課題を解決するため請求項２の発明
は、請求項１の発明において、温度上昇検出手段に電池
電圧が所定値に達した時点（Ｂ点）を基準として電池温
度が一定値（△Ｔ２）上昇することを検出する機能を付
加し、前記一定値上昇点(△Ｔ２)を満充電状態と判定す
るようにしたことを特徴とする。この構成によれば電池
温度の変化点からの電池電圧が所定値に達したことを基
準に電池温度の所要上昇点を満充電状態として検出して
いるので、電池の種類或いは放置状態に無関係に高精度
に満充電状態を検出でき、特に満充電付近で電池温度が
急上昇するＮｉ−Ｈ電池等の充電に好適である。
は、請求項１の発明において、温度上昇検出手段に電池
電圧が所定値に達した時点（Ｂ点）を基準として電池温
度が一定値（△Ｔ２）上昇することを検出する機能を付
加し、前記一定値上昇点(△Ｔ２)を満充電状態と判定す
るようにしたことを特徴とする。この構成によれば電池
温度の変化点からの電池電圧が所定値に達したことを基
準に電池温度の所要上昇点を満充電状態として検出して
いるので、電池の種類或いは放置状態に無関係に高精度
に満充電状態を検出でき、特に満充電付近で電池温度が
急上昇するＮｉ−Ｈ電池等の充電に好適である。
【０００８】
【実施の態様】図１は、本発明の一実施例を示す充電装
置の概略構成図で、図中１は充電装置、２は単相交流等
の商用電源、３は整流平滑部、４は前記整流平滑部から
の直流出力を入力とし変換された定電圧、定電流出力を
供給するコンバータ部で、出力トランスＴ、スイッチン
グ素子Ｓ、整流ダイオードＤ、平滑用コンデンサＣ、等
により構成され、被充電電池５の充電時に定電圧（例、
３４Ｖ）、定電流（例、１．６Ａ）の直流を供給する。
６はスイッチング素子Ｓの駆動部、７は電池５の温度検
出部でサーミスタＴＨを含む、８は該電池５の電圧検出
部、９はマイコン部で記憶部、カウンター、演算部等を
内蔵し、電池温度、電池電圧等のサンプリング信号を処
理して駆動部６に動作及び停止信号を送出する。
置の概略構成図で、図中１は充電装置、２は単相交流等
の商用電源、３は整流平滑部、４は前記整流平滑部から
の直流出力を入力とし変換された定電圧、定電流出力を
供給するコンバータ部で、出力トランスＴ、スイッチン
グ素子Ｓ、整流ダイオードＤ、平滑用コンデンサＣ、等
により構成され、被充電電池５の充電時に定電圧（例、
３４Ｖ）、定電流（例、１．６Ａ）の直流を供給する。
６はスイッチング素子Ｓの駆動部、７は電池５の温度検
出部でサーミスタＴＨを含む、８は該電池５の電圧検出
部、９はマイコン部で記憶部、カウンター、演算部等を
内蔵し、電池温度、電池電圧等のサンプリング信号を処
理して駆動部６に動作及び停止信号を送出する。
【０００９】この回路の動作は、電池５の充電時はコン
バータ部４のスイッチング素子ＳのＯＮ、ＯＦＦにより
所要の定電圧、定電流により充電され、該電池電圧又は
電池温度が所定値に達するとマイコン部９で満充電状態
と判定され、駆動部６に停止信号を送り、該コンバータ
の動作を停止せしめる。以下これについて詳述する。
バータ部４のスイッチング素子ＳのＯＮ、ＯＦＦにより
所要の定電圧、定電流により充電され、該電池電圧又は
電池温度が所定値に達するとマイコン部９で満充電状態
と判定され、駆動部６に停止信号を送り、該コンバータ
の動作を停止せしめる。以下これについて詳述する。
【００１０】図２，図３は本発明の実施例による満充電
状態を検出（又は判定）するための説明図で、縦軸に電
池電圧／電池温度Ｖ／℃を示し、横軸に時間Ｔを示す。
図中イは電池の充電電圧特性、ロは電池の温度特性で夫
々充電の進行と共に徐々に上昇又は下降（イ）し所要時
間経過後急激に上昇カーブを描くことを示している。又
図２はＮｉ−Ｃｄ系電池の特性を示し、図３はＮｉ−Ｈ
系電池の特性を示す。
状態を検出（又は判定）するための説明図で、縦軸に電
池電圧／電池温度Ｖ／℃を示し、横軸に時間Ｔを示す。
図中イは電池の充電電圧特性、ロは電池の温度特性で夫
々充電の進行と共に徐々に上昇又は下降（イ）し所要時
間経過後急激に上昇カーブを描くことを示している。又
図２はＮｉ−Ｃｄ系電池の特性を示し、図３はＮｉ−Ｈ
系電池の特性を示す。
【００１１】図２，図３において、電池５の温度（上
昇）特性ロに着目すると、いづれの電池等においても充
電初期から所要時間にわたり電池温度はあまり変化な
く、ほぼ平坦な特性を示しており、満充電近傍から急に
上昇する傾向にある。そこで本発明では先ず、充電開始
後、時間ｔ１〜ｔ２間の時間（△ｔ）内における温度上
昇値（△Ｔ１）を温度検出部７からのサンプリング信号
としてマイコン部にＡ／Ｄ１を介して取り入れる。そし
て△Ｔ１／△ｔの値が設定値に達していればこの点（Ａ
点）を温度基準点としてマイコンに設定される。
昇）特性ロに着目すると、いづれの電池等においても充
電初期から所要時間にわたり電池温度はあまり変化な
く、ほぼ平坦な特性を示しており、満充電近傍から急に
上昇する傾向にある。そこで本発明では先ず、充電開始
後、時間ｔ１〜ｔ２間の時間（△ｔ）内における温度上
昇値（△Ｔ１）を温度検出部７からのサンプリング信号
としてマイコン部にＡ／Ｄ１を介して取り入れる。そし
て△Ｔ１／△ｔの値が設定値に達していればこの点（Ａ
点）を温度基準点としてマイコンに設定される。
【００１２】一方、電池の充電電圧特性（イ）を見ると
上昇カーブは温度特性（ロ）に比し立ち上がりが早い
が、充電開始から所要時間の間で電池の状態により点ａ
に示すように充電電圧が一旦低下し、その後上昇するも
の等、平坦な特性にならない。本発明では前記基準点
（Ａ点）までは満充電禁止領域としてマイコン部９がイ
の動作信号の送出を停止するよう予め設定しておく。そ
してＡ点以降を満充電検出許可領域とする。即ちこのＡ
点の充電電圧（Ｖ１）信号を電圧検出部８よりマイコン
にサンプリング信号として取り入れ、所要時間後、時間
（ｔ３）で充電電圧に変化がなく、ほぼ平坦になる点
（Ｂ点）を充電電圧のピーク（Ｖ３）と判定する。
上昇カーブは温度特性（ロ）に比し立ち上がりが早い
が、充電開始から所要時間の間で電池の状態により点ａ
に示すように充電電圧が一旦低下し、その後上昇するも
の等、平坦な特性にならない。本発明では前記基準点
（Ａ点）までは満充電禁止領域としてマイコン部９がイ
の動作信号の送出を停止するよう予め設定しておく。そ
してＡ点以降を満充電検出許可領域とする。即ちこのＡ
点の充電電圧（Ｖ１）信号を電圧検出部８よりマイコン
にサンプリング信号として取り入れ、所要時間後、時間
（ｔ３）で充電電圧に変化がなく、ほぼ平坦になる点
（Ｂ点）を充電電圧のピーク（Ｖ３）と判定する。
【００１３】そして上記の状態が時間ｔ４まで継続し、
その後Ｃ点に示すように充電電圧が低下し、時間ｔ６で
充電電圧がＶ２迄低下するＤ点での差電圧（Ｖ３−Ｖ
２）−△Ｖが設定電圧になるとマイコン部はこの状態を
満充電状態と判定し、時間ｔ６において駆動部６に動作
停止、即ち充電停止信号を送出する。
その後Ｃ点に示すように充電電圧が低下し、時間ｔ６で
充電電圧がＶ２迄低下するＤ点での差電圧（Ｖ３−Ｖ
２）−△Ｖが設定電圧になるとマイコン部はこの状態を
満充電状態と判定し、時間ｔ６において駆動部６に動作
停止、即ち充電停止信号を送出する。
【００１４】一方、マイコン部は同時に充電電圧のピー
ク点（Ｂ点）時（ｔ３）の電池温度（Ｔ１）を温度サン
プリング信号より監視し、時間ｔ５において温度（Ｔ
２）に変化し、その変化巾（Ｔ２−Ｔ１）△Ｔ２が設定
値に達すると、これ又満充電状態と判定し上記同様に充
電停止信号を送出する。即ち図２において電圧検出によ
り−△Ｖに達する時間（ｔ６）に比し温度検出によりＴ
２に達する時間（ｔ５）が早い。従って充電停止信号の
送出は温度情報が優先する。
ク点（Ｂ点）時（ｔ３）の電池温度（Ｔ１）を温度サン
プリング信号より監視し、時間ｔ５において温度（Ｔ
２）に変化し、その変化巾（Ｔ２−Ｔ１）△Ｔ２が設定
値に達すると、これ又満充電状態と判定し上記同様に充
電停止信号を送出する。即ち図２において電圧検出によ
り−△Ｖに達する時間（ｔ６）に比し温度検出によりＴ
２に達する時間（ｔ５）が早い。従って充電停止信号の
送出は温度情報が優先する。
【００１５】次に図３においては、上記（図２）とは反
対に電池のピーク付近（Ｂ点）での温度変化が少なく、
時間ｔ６で△Ｔ２に達し、一方時間（ｔ５）で−△Ｖに
達することを示している。従ってこの場合は−△Ｖ検出
が優先して充電停止信号を送出する。因みに実施例にお
いて、動作条件として電池電圧検出精度（５０ｍＶ／ビ
ット）、温度電圧検出精度（５ｍＶ／ビット）、試験温
度範囲（−５℃〜４０℃）、△ｔ（１分）、△Ｔ１（１
０ｍＶ）、△Ｔ２（８０ｍＶ）、−△Ｖ（１００ｍＶ）
で実施した。この結果Ｎｉ−Ｃｄ電池では満充電検出時
の−△Ｖ値は５０ｍＶ〜１００ｍＶ、又Ｎｉ−Ｈ電池で
は−△Ｖ値１５ｍＶ〜５０ｍＶで検出できた。
対に電池のピーク付近（Ｂ点）での温度変化が少なく、
時間ｔ６で△Ｔ２に達し、一方時間（ｔ５）で−△Ｖに
達することを示している。従ってこの場合は−△Ｖ検出
が優先して充電停止信号を送出する。因みに実施例にお
いて、動作条件として電池電圧検出精度（５０ｍＶ／ビ
ット）、温度電圧検出精度（５ｍＶ／ビット）、試験温
度範囲（−５℃〜４０℃）、△ｔ（１分）、△Ｔ１（１
０ｍＶ）、△Ｔ２（８０ｍＶ）、−△Ｖ（１００ｍＶ）
で実施した。この結果Ｎｉ−Ｃｄ電池では満充電検出時
の−△Ｖ値は５０ｍＶ〜１００ｍＶ、又Ｎｉ−Ｈ電池で
は−△Ｖ値１５ｍＶ〜５０ｍＶで検出できた。
【００１６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によればＡ点を基準に電圧を検出するため、電池の種
類、放置による電池電圧の変動に伴う満充電検出に誤動
作がなく、充電制御時の不足充電が防止でき、又−△Ｖ
法及び△Ｔ２法が相補して検出するために過充電が防止
できる等、各種の二次電池の充電制御用として好適であ
る。
によればＡ点を基準に電圧を検出するため、電池の種
類、放置による電池電圧の変動に伴う満充電検出に誤動
作がなく、充電制御時の不足充電が防止でき、又−△Ｖ
法及び△Ｔ２法が相補して検出するために過充電が防止
できる等、各種の二次電池の充電制御用として好適であ
る。
【図１】 本発明の一実施例を示す充電装置の概略構
成図
成図
【図２】 本発明の実施例の動作説明図
【図３】 本発明の実施例の動作説明図
１ 充電装置 ２ 商用電源 ３ 整流平滑回路 ４ コンバータ ５ 電池 ６ 駆動部 ７ 電池温度検出部 ８ 電池電圧検出部 ９ マイコン
Claims (2)
- 【請求項１】 二次電池の電池電圧及び電池温度を検出
する電圧、温度検出回路と、この電圧、温度検出回路に
て検出される前記二次電池、電池電圧又は電池温度によ
り、該二次電池の満充電状態を検出する充電制御回路と
を具備し、前記充電制御回路は、一定時間内（△ｔ）で
該電池温度が所定温度以上（△Ｔｉ）に上昇することを
検出する（Ａ点）温度上昇検出手段と、前記検出点
（Ａ）を基準として電池電圧を検出し、該検出電圧が所
定値（Ｂ点）に達した後、一定電圧低下する（−△Ｖ）
ことを検出する電池電圧検出手段と、前記低下点（−△
Ｖ）を満充電状態として充電停止信号を送出する手段を
備えたことを特徴とする二次電池の充電装置。 - 【請求項２】 温度上昇検出手段に電池電圧が所定値に
達した時点（Ｂ点）を基準として電池温度が一定値（△
Ｔ２）上昇することを検出する機能を付加し、前記一定
値上昇点（△Ｔ２）を満充電状態と判定するようにした
ことを特徴とする請求項１の二次電池の充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000026291A JP2001218385A (ja) | 2000-02-03 | 2000-02-03 | 二次電池の充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000026291A JP2001218385A (ja) | 2000-02-03 | 2000-02-03 | 二次電池の充電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001218385A true JP2001218385A (ja) | 2001-08-10 |
Family
ID=18552044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000026291A Pending JP2001218385A (ja) | 2000-02-03 | 2000-02-03 | 二次電池の充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001218385A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001339868A (ja) * | 2000-05-30 | 2001-12-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 電池の充放電制御方法 |
-
2000
- 2000-02-03 JP JP2000026291A patent/JP2001218385A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001339868A (ja) * | 2000-05-30 | 2001-12-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 電池の充放電制御方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041124 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050322 |