JP2001351695A - バックアップ用複数並列アルカリ水溶液二次電池の充電方法 - Google Patents
バックアップ用複数並列アルカリ水溶液二次電池の充電方法Info
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- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】周囲温度の変化や電池の劣化状態に影響されず
に、限定された充電電流値で、しかも電池の劣化を極力
抑制するように、バックアップ用複数並列アルカリ水溶
液二次電池を充電する方法を提供すること。 【解決手段】電池列２-１、２-２、２-３、２-４を並列
接続してバックアップ用複数並列アルカリ水溶液二次電
池２を構成し、周囲温度Ｔ℃において、電池列２-１、
２-２、２-３、２-４を１列ずつ、順次、スイッチＳ-
１、Ｓ-２、Ｓ-３、Ｓ-４の開閉によって、一定時間ｔ
ずつ充電し、該時間ｔを関係式 ｔ＝Ａ×ｅｘｐ（ＢＴ）
（１） （ここに、ＡおよびＢは該二次電池に対応して定められ
る定数である）によって設定することを特徴とするバッ
クアップ用複数並列アルカリ水溶液二次電池の充電方法
を構成する。
に、限定された充電電流値で、しかも電池の劣化を極力
抑制するように、バックアップ用複数並列アルカリ水溶
液二次電池を充電する方法を提供すること。 【解決手段】電池列２-１、２-２、２-３、２-４を並列
接続してバックアップ用複数並列アルカリ水溶液二次電
池２を構成し、周囲温度Ｔ℃において、電池列２-１、
２-２、２-３、２-４を１列ずつ、順次、スイッチＳ-
１、Ｓ-２、Ｓ-３、Ｓ-４の開閉によって、一定時間ｔ
ずつ充電し、該時間ｔを関係式 ｔ＝Ａ×ｅｘｐ（ＢＴ）
（１） （ここに、ＡおよびＢは該二次電池に対応して定められ
る定数である）によって設定することを特徴とするバッ
クアップ用複数並列アルカリ水溶液二次電池の充電方法
を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はバックアップ用複数
並列アルカリ水溶液二次電池の充電方法に関するもので
ある。
並列アルカリ水溶液二次電池の充電方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種電子機器の小型化、高性能
化、携帯型化によって、電池の需要が高まっている。そ
れに応じて電池の改良、開発はますます活発化してい
る。また、電池の新しい適用領域も拡大してきている。
化、携帯型化によって、電池の需要が高まっている。そ
れに応じて電池の改良、開発はますます活発化してい
る。また、電池の新しい適用領域も拡大してきている。
【０００３】電池の普及とともに、これら搭載された電
池の信頼性向上の要求も高くなってきている。特に、従
来の鉛電池やニッケルカドミウム電池（以下、Ｎｉ/Ｃ
ｄ電池と称す）に比べて大幅な高エネルギー密度である
ニッケル水素電池（以下、Ｎｉ/ＭＨ電池と称す）やリ
チウムイオン電池では、事故による被害の程度もより深
刻となりうるので、信頼性の確保が重要な課題となって
いる。
池の信頼性向上の要求も高くなってきている。特に、従
来の鉛電池やニッケルカドミウム電池（以下、Ｎｉ/Ｃ
ｄ電池と称す）に比べて大幅な高エネルギー密度である
ニッケル水素電池（以下、Ｎｉ/ＭＨ電池と称す）やリ
チウムイオン電池では、事故による被害の程度もより深
刻となりうるので、信頼性の確保が重要な課題となって
いる。
【０００４】信頼性のひとつとして、電池寿命の伸長が
挙げられる。特に停電時のバックアップ用途に使用され
る二次電池、および電池パックは通常電池を使用してい
る感覚が薄れているため、電池寿命が短いと、いったん
停電が発生した際に電池の使用ができなくなって重大事
態に陥る危険性がある。ここに、電池パックとは、単電
池、あるいは複数個の単電池を直列接続、並列接続、あ
るいは両者の併用によって接続したものを、安全制御回
路あるいは充放電制御回路と一体化したものを意味す
る。以下、電池と電池パックとをまとめて電池と称す。
また、電池寿命が短いと頻繁に取り替えが必要となり、
人件費や維持費が高騰して好ましくない。
挙げられる。特に停電時のバックアップ用途に使用され
る二次電池、および電池パックは通常電池を使用してい
る感覚が薄れているため、電池寿命が短いと、いったん
停電が発生した際に電池の使用ができなくなって重大事
態に陥る危険性がある。ここに、電池パックとは、単電
池、あるいは複数個の単電池を直列接続、並列接続、あ
るいは両者の併用によって接続したものを、安全制御回
路あるいは充放電制御回路と一体化したものを意味す
る。以下、電池と電池パックとをまとめて電池と称す。
また、電池寿命が短いと頻繁に取り替えが必要となり、
人件費や維持費が高騰して好ましくない。
【０００５】二次電池の寿命は電池構成材料が経時的な
化学劣化を起こしたり、充放電サイクルなどにより電気
化学的に劣化することによって容量が減少することに起
因する。
化学劣化を起こしたり、充放電サイクルなどにより電気
化学的に劣化することによって容量が減少することに起
因する。
【０００６】化学劣化の原因は、完全に明らかにされて
いるとは言いがたいが、セパレータの材質劣化や、電極
を構成する高分子化合物の結着剤に含まれる出発物質の
モノマーの劣化がその主要因と考えられている。また、
充放電サイクルに伴って生じる副反応によって電池反応
に関わる鉛、硫酸鉛、ニッケル化合物、水素吸蔵合金、
あるいはカドミウムなどの活物質や活物質の吸蔵物質が
消耗したり構造変化したりすることも原因として指摘さ
れている。
いるとは言いがたいが、セパレータの材質劣化や、電極
を構成する高分子化合物の結着剤に含まれる出発物質の
モノマーの劣化がその主要因と考えられている。また、
充放電サイクルに伴って生じる副反応によって電池反応
に関わる鉛、硫酸鉛、ニッケル化合物、水素吸蔵合金、
あるいはカドミウムなどの活物質や活物質の吸蔵物質が
消耗したり構造変化したりすることも原因として指摘さ
れている。
【０００７】化学劣化の抑制には、セパレータ材料を化
学劣化の生成しにくいポリエチレン、ポリプロピレンな
どのポリオレフィン材料に変更したり、電極、電解液の
構成材料から劣化が容易に起こりうる不純物を除去した
り、充放電に伴って起こりうる副反応の化学反応を抑制
することによって対処している。
学劣化の生成しにくいポリエチレン、ポリプロピレンな
どのポリオレフィン材料に変更したり、電極、電解液の
構成材料から劣化が容易に起こりうる不純物を除去した
り、充放電に伴って起こりうる副反応の化学反応を抑制
することによって対処している。
【０００８】一方、電気化学劣化については、充放電サ
イクルに伴う電極活物質の構造変化、たとえば、Ｎｉ/
Ｃｄ電池やＮｉ/ＭＨ電池の正極材料であるβ-ＮｉＯＯ
Ｈからγ-ＮｉＯＯＨへの変化などによる密度の変化が
電極の膨れと収縮を繰り返し機械的に劣化したり、放電
によって変化した活物質が充電によっても完全に元の構
造や化合物に回復しなかったり、あるいは、充電の上
限、放電の下限電圧の不適切によって過充電、過放電状
態となり、副反応として電解液などの電気化学分解が生
じたりすることが主要因として考えられる。
イクルに伴う電極活物質の構造変化、たとえば、Ｎｉ/
Ｃｄ電池やＮｉ/ＭＨ電池の正極材料であるβ-ＮｉＯＯ
Ｈからγ-ＮｉＯＯＨへの変化などによる密度の変化が
電極の膨れと収縮を繰り返し機械的に劣化したり、放電
によって変化した活物質が充電によっても完全に元の構
造や化合物に回復しなかったり、あるいは、充電の上
限、放電の下限電圧の不適切によって過充電、過放電状
態となり、副反応として電解液などの電気化学分解が生
じたりすることが主要因として考えられる。
【０００９】電気化学劣化の抑制には、電極の膨張、収
縮に耐えられる強固な結着剤の選定、充放電サイクルに
よる密度変化が小さく、反応可逆性の高い活物質材料の
選定、耐過充電、耐過放電特性を向上させる添加剤の採
用、電極材料や電解液材料の組成最適化、正極・負極の
活物質量バランス最適化などを行うことによって対処し
ている。
縮に耐えられる強固な結着剤の選定、充放電サイクルに
よる密度変化が小さく、反応可逆性の高い活物質材料の
選定、耐過充電、耐過放電特性を向上させる添加剤の採
用、電極材料や電解液材料の組成最適化、正極・負極の
活物質量バランス最適化などを行うことによって対処し
ている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】バックアップ用途の電
池においては、待機時のほとんどを充電状態におくた
め、主に化学劣化と過充電による電気化学劣化の程度が
電池寿命を左右する。過充電による電気化学劣化として
は、アルカリ水溶液系電池においては、充電末期におけ
る発生酸素の処理反応による負極活物質（カドミウム、
水素）の消耗が挙げられる。過充電による電気化学劣化
に対しては、電極構成材料に添加物を混合したり、適当
な金属メッキを施したりして耐過充電特性を改善する方
策が一般的に採用されている。
池においては、待機時のほとんどを充電状態におくた
め、主に化学劣化と過充電による電気化学劣化の程度が
電池寿命を左右する。過充電による電気化学劣化として
は、アルカリ水溶液系電池においては、充電末期におけ
る発生酸素の処理反応による負極活物質（カドミウム、
水素）の消耗が挙げられる。過充電による電気化学劣化
に対しては、電極構成材料に添加物を混合したり、適当
な金属メッキを施したりして耐過充電特性を改善する方
策が一般的に採用されている。
【００１１】しかしながら、これら対策を施しても、充
電末期の通電圧による劣化は電池反応機構上避けられな
い。そのため、特に通電圧による劣化低減を目的の一つ
として種々の充電方法が提案されてきた。
電末期の通電圧による劣化は電池反応機構上避けられな
い。そのため、特に通電圧による劣化低減を目的の一つ
として種々の充電方法が提案されてきた。
【００１２】バックアップ用アルカリ水溶液系二次電池
に対する従来の充電方法としては、一定の電流値で充電
を実施する方法が最も一般的に用いられてきた。最も普
及している方法としては、電池を負荷から切り放し０.
１ＣｍＡ以下（ここに、１ＣｍＡは電池の公称容量を１
時間で除して得る電流値である）の微小電流で充電し続
けるトリクル充電という方法が知られている。この方法
は、充電に関わる装置・部品が単純で安価であること
を、その大きな特徴とする。しかしながら、電池の充電
電圧は周囲温度や劣化の程度で大きく変わり、過充電に
よる電池の劣化がきわめて深刻になる場合がある。
に対する従来の充電方法としては、一定の電流値で充電
を実施する方法が最も一般的に用いられてきた。最も普
及している方法としては、電池を負荷から切り放し０.
１ＣｍＡ以下（ここに、１ＣｍＡは電池の公称容量を１
時間で除して得る電流値である）の微小電流で充電し続
けるトリクル充電という方法が知られている。この方法
は、充電に関わる装置・部品が単純で安価であること
を、その大きな特徴とする。しかしながら、電池の充電
電圧は周囲温度や劣化の程度で大きく変わり、過充電に
よる電池の劣化がきわめて深刻になる場合がある。
【００１３】これに対して、一定期間充電を実施した
後、放置し、電池電圧が一定の電圧にまで降下すると再
び充電を行う間欠充電方式が提案された。この充電方法
によると、一度満充電した後、放置し、自己放電などに
よって電池電圧があらかじめ設定した電圧にまで低下す
ると再び一定の電流で一定時間充電し、以後、この放置
と再充電とを繰り返して容量を維持するものである。あ
るいは、再充電を時間ではなく、充電終了の電圧を設定
して、この２つの設定電圧値の間で放置と再充電を繰り
返す方法も提案されている。また、電圧を設定する代わ
りに、単純に放置と再充電の時間を設定してこれを経時
的に繰り返す方法もある。
後、放置し、電池電圧が一定の電圧にまで降下すると再
び充電を行う間欠充電方式が提案された。この充電方法
によると、一度満充電した後、放置し、自己放電などに
よって電池電圧があらかじめ設定した電圧にまで低下す
ると再び一定の電流で一定時間充電し、以後、この放置
と再充電とを繰り返して容量を維持するものである。あ
るいは、再充電を時間ではなく、充電終了の電圧を設定
して、この２つの設定電圧値の間で放置と再充電を繰り
返す方法も提案されている。また、電圧を設定する代わ
りに、単純に放置と再充電の時間を設定してこれを経時
的に繰り返す方法もある。
【００１４】しかしながら、これらの方法では上記の単
純に充電を続ける方法に比較して過充電に晒される機会
は若干改善されるものの、これらの方法においても周囲
温度や電池の劣化状態によって充電電圧が変化していく
問題は解決されず、根本的な電気化学劣化の抑制はでき
なかった。
純に充電を続ける方法に比較して過充電に晒される機会
は若干改善されるものの、これらの方法においても周囲
温度や電池の劣化状態によって充電電圧が変化していく
問題は解決されず、根本的な電気化学劣化の抑制はでき
なかった。
【００１５】上記とは別に、充電を一定電流で行うので
はなく、充電電流をある時間幅を有するパルスとして供
給して行う方法も提案されている。この方法では、一定
の電流値に比べ、電流パルス間は休止となるため、一定
電流での充電に比べて過充電に晒される機会は減少する
ものの、この方法においても同様に、周囲温度や電池の
劣化状態によって充電電圧が変化していく問題は解決さ
れず、根本的な電気化学劣化の抑制はできなかった。
はなく、充電電流をある時間幅を有するパルスとして供
給して行う方法も提案されている。この方法では、一定
の電流値に比べ、電流パルス間は休止となるため、一定
電流での充電に比べて過充電に晒される機会は減少する
ものの、この方法においても同様に、周囲温度や電池の
劣化状態によって充電電圧が変化していく問題は解決さ
れず、根本的な電気化学劣化の抑制はできなかった。
【００１６】さらに、鉛電池以外の、Ｎｉ/Ｃｄ電池や
Ｎｉ/ＭＨ電池などのアルカリ水溶液系二次電池、Ｌｉ
イオン電池では鉛電池のように多様な電圧、容量を有す
る小型から大型までのサイズがなく、限定された電圧、
容量範囲内でのサイズに限定され、大容量を必要とする
場合には、多数の電池を直列、並列に組み合わせて構成
するしか方法がなく、充電方法はいっそう複雑となって
くる。
Ｎｉ/ＭＨ電池などのアルカリ水溶液系二次電池、Ｌｉ
イオン電池では鉛電池のように多様な電圧、容量を有す
る小型から大型までのサイズがなく、限定された電圧、
容量範囲内でのサイズに限定され、大容量を必要とする
場合には、多数の電池を直列、並列に組み合わせて構成
するしか方法がなく、充電方法はいっそう複雑となって
くる。
【００１７】しかも、電池の個数が増加するにつれて必
要な充電電流値を確保しようとすれば、これを供給する
電源部が大きくなり、高エネルギー密度電池を採用した
利点が損なわれるという欠点を有していた。
要な充電電流値を確保しようとすれば、これを供給する
電源部が大きくなり、高エネルギー密度電池を採用した
利点が損なわれるという欠点を有していた。
【００１８】本発明は上記の現状を改良するためになさ
れたものであり、その目的は、周囲温度の変化や電池の
劣化状態に影響されずに、限定された充電電流値で、し
かも電池の劣化を極力抑制するように、バックアップ用
複数並列アルカリ水溶液二次電池を充電する方法を提供
することにある。
れたものであり、その目的は、周囲温度の変化や電池の
劣化状態に影響されずに、限定された充電電流値で、し
かも電池の劣化を極力抑制するように、バックアップ用
複数並列アルカリ水溶液二次電池を充電する方法を提供
することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、請求項１に記載のように、商用電源の停
止時に動作するバックアップ用複数並列アルカリ水溶液
二次電池の充電方法であって、単電池１個から、あるい
は電気的に接続された複数個の単電池からなる電池列を
ｎ列（ここに、２≦ｎ≦５とする）並列接続してなるモ
ジュールを構成要素として該二次電池を構成し、周囲温
度Ｔ℃において、該各モジュール中の該電池列を１列ず
つ、順次、一定時間ｔずつ充電し、該時間ｔを関係式 ｔ＝Ａ×ｅｘｐ（ＢＴ） （１） （ここに、ＡおよびＢは該二次電池に対応して定められ
る定数である）によって設定することを特徴とするバッ
クアップ用複数並列アルカリ水溶液二次電池の充電方法
を構成する。
に、本発明は、請求項１に記載のように、商用電源の停
止時に動作するバックアップ用複数並列アルカリ水溶液
二次電池の充電方法であって、単電池１個から、あるい
は電気的に接続された複数個の単電池からなる電池列を
ｎ列（ここに、２≦ｎ≦５とする）並列接続してなるモ
ジュールを構成要素として該二次電池を構成し、周囲温
度Ｔ℃において、該各モジュール中の該電池列を１列ず
つ、順次、一定時間ｔずつ充電し、該時間ｔを関係式 ｔ＝Ａ×ｅｘｐ（ＢＴ） （１） （ここに、ＡおよびＢは該二次電池に対応して定められ
る定数である）によって設定することを特徴とするバッ
クアップ用複数並列アルカリ水溶液二次電池の充電方法
を構成する。
【００２０】また、本発明は、請求項２に記載のよう
に、請求項１に記載のバックアップ用複数並列アルカリ
水溶液二次電池の充電方法において、上記関係式（１）
における定数Ａを定める方法として、上記モジュール中
の電池と同種類の電池を用い、該電池を周囲温度０℃に
おいて充電時間７日間以上で充電した後、放電電流値
０．２ＣｍＡ以上（ここに、１ＣｍＡは該電池の公称容
量を１時間で除して得る電流値である）で放電させる操
作を繰り返す充放電サイクル試験を行い、３サイクル目
までに、該電池の容量の該電池の初期容量に対する割合
が６０％以上に保たれているような充電電流値Ｉ ０を求
め、定数Ａが関係式 ２.７８×１０−４ ≦ Ａ/(１時間）≦Ｉ０/(１ＣｍＡ) （２） を満足するように定数Ａを定め、上記モジュール１個当
たりの充電電流値ＩＭを、上記定数Ａを定める方法にお
いて求めた充電電流値Ｉ０と該モジュール１個中の上記
電池列の列数ｎとから、関係式 ＩＭ ＝Ｉ０ｎ （３） によって設定し、上記関係式（１）における定数Ｂを定
める方法として、上記関係式（２）によって定めた定数
Ａを用い、関係式 Ｂ＝Ｄ×ｌｎ(Ａ/(１時間))＋０.０４ （４） および関係式 −０.０２５ ≦ Ｄ ≦ −０.０２０ （５） （ここに、Ｄは定数である）が成立するように定数Ｂを
定めることを特徴とするバックアップ用複数並列アルカ
リ水溶液二次電池の充電方法を構成する。
に、請求項１に記載のバックアップ用複数並列アルカリ
水溶液二次電池の充電方法において、上記関係式（１）
における定数Ａを定める方法として、上記モジュール中
の電池と同種類の電池を用い、該電池を周囲温度０℃に
おいて充電時間７日間以上で充電した後、放電電流値
０．２ＣｍＡ以上（ここに、１ＣｍＡは該電池の公称容
量を１時間で除して得る電流値である）で放電させる操
作を繰り返す充放電サイクル試験を行い、３サイクル目
までに、該電池の容量の該電池の初期容量に対する割合
が６０％以上に保たれているような充電電流値Ｉ ０を求
め、定数Ａが関係式 ２.７８×１０−４ ≦ Ａ/(１時間）≦Ｉ０/(１ＣｍＡ) （２） を満足するように定数Ａを定め、上記モジュール１個当
たりの充電電流値ＩＭを、上記定数Ａを定める方法にお
いて求めた充電電流値Ｉ０と該モジュール１個中の上記
電池列の列数ｎとから、関係式 ＩＭ ＝Ｉ０ｎ （３） によって設定し、上記関係式（１）における定数Ｂを定
める方法として、上記関係式（２）によって定めた定数
Ａを用い、関係式 Ｂ＝Ｄ×ｌｎ(Ａ/(１時間))＋０.０４ （４） および関係式 −０.０２５ ≦ Ｄ ≦ −０.０２０ （５） （ここに、Ｄは定数である）が成立するように定数Ｂを
定めることを特徴とするバックアップ用複数並列アルカ
リ水溶液二次電池の充電方法を構成する。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明は、多数電池の並列で構成
されるアルカリ水溶液二次電池について、限定された充
電電流値で周囲温度の変化に対応して確実に、しかも電
池の劣化を極力抑制するように、充電する方法を提供す
るものである。
されるアルカリ水溶液二次電池について、限定された充
電電流値で周囲温度の変化に対応して確実に、しかも電
池の劣化を極力抑制するように、充電する方法を提供す
るものである。
【００２２】本発明の実施の形態においては、単電池１
個から、あるいは電気的に接続された複数個の単電池か
らなる電池列（単電池１個からなっていても、それを電
池列とみなす）をｎ列（ここに、２≦ｎ≦５とする）並
列接続してなるモジュールを構成要素として上記二次電
池を構成し、それぞれのモジュールにおける電池列を１
列ずつ、順次、一定時間ｔずつ充電する。
個から、あるいは電気的に接続された複数個の単電池か
らなる電池列（単電池１個からなっていても、それを電
池列とみなす）をｎ列（ここに、２≦ｎ≦５とする）並
列接続してなるモジュールを構成要素として上記二次電
池を構成し、それぞれのモジュールにおける電池列を１
列ずつ、順次、一定時間ｔずつ充電する。
【００２３】充電に際しては、各モジュール中の電池を
１電池列ずつ、順次、一定時間ずつ充電する。このよう
に充電を行うことで、１個のモジュール中の１つの電池
列はそのモジュール中の他の電池列が充電される間は放
置されていることになり、この放置期間を挟むことによ
り充電に伴う副反応や通電圧の電気化学劣化を抑制する
ことができ、かつ過充電に晒される期間を根絶するとと
もに使用に必要な容量を確保する。
１電池列ずつ、順次、一定時間ずつ充電する。このよう
に充電を行うことで、１個のモジュール中の１つの電池
列はそのモジュール中の他の電池列が充電される間は放
置されていることになり、この放置期間を挟むことによ
り充電に伴う副反応や通電圧の電気化学劣化を抑制する
ことができ、かつ過充電に晒される期間を根絶するとと
もに使用に必要な容量を確保する。
【００２４】一般的に、室温以下の低温環境下では、最
適な充電電流であっても、３５℃以上の高温下では自己
放電速度が大きくなり充電不足に陥ることになり、逆に
高温下で妥当な充電電流値であっても、低温下では深刻
な過充電状態になって電池の劣化による容量低下が激し
くなる。その具体的一例を図を用いて示す。
適な充電電流であっても、３５℃以上の高温下では自己
放電速度が大きくなり充電不足に陥ることになり、逆に
高温下で妥当な充電電流値であっても、低温下では深刻
な過充電状態になって電池の劣化による容量低下が激し
くなる。その具体的一例を図を用いて示す。
【００２５】図１、図２は、ニッケル水素電池（Ａサイ
ズ、公称容量２３００ｍＡｈ）を、充電電流値２３０ｍ
Ａ（０.１ＣｍＡ）、充電時間１５時間、放電電流値４
６０ｍＡ（０.２ＣｍＡ）、放電終止電圧１.１Ｖで初期
容量を確認した後、充電電流値７７ｍＡ（０.０３３Ｃ
ｍＡ）、および２３０ｍＡ（０.１ＣｍＡ）、充電時間
２８日間、放電電流値２３００ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、
放電終止電圧１.１Ｖで充放電サイクル試験を行ったと
きの各サイクルにおいて測定された容量の公称容量に対
する割合（図中、初期容量比と表示）の変化を示した図
である。
ズ、公称容量２３００ｍＡｈ）を、充電電流値２３０ｍ
Ａ（０.１ＣｍＡ）、充電時間１５時間、放電電流値４
６０ｍＡ（０.２ＣｍＡ）、放電終止電圧１.１Ｖで初期
容量を確認した後、充電電流値７７ｍＡ（０.０３３Ｃ
ｍＡ）、および２３０ｍＡ（０.１ＣｍＡ）、充電時間
２８日間、放電電流値２３００ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、
放電終止電圧１.１Ｖで充放電サイクル試験を行ったと
きの各サイクルにおいて測定された容量の公称容量に対
する割合（図中、初期容量比と表示）の変化を示した図
である。
【００２６】図１は周囲温度２５℃での試験であり、図
中、１-１は充電電流値が０.０３３ＣｍＡの初期容量比
の変化を示した曲線であり、１-２は充電電流値が０.１
ＣｍＡのときの初期容量比の変化を示した曲線である。
また、図２は周囲温度４５℃での試験の結果であり、図
中、２-１は充電電流値が０.０３３ＣｍＡのときの初期
容量比の変化を示した曲線であり、２-２は充電電流値
が０.１ＣｍＡのときの初期容量比の変化を示した曲線
である。
中、１-１は充電電流値が０.０３３ＣｍＡの初期容量比
の変化を示した曲線であり、１-２は充電電流値が０.１
ＣｍＡのときの初期容量比の変化を示した曲線である。
また、図２は周囲温度４５℃での試験の結果であり、図
中、２-１は充電電流値が０.０３３ＣｍＡのときの初期
容量比の変化を示した曲線であり、２-２は充電電流値
が０.１ＣｍＡのときの初期容量比の変化を示した曲線
である。
【００２７】図１および図２から明らかなように、２５
℃においては、充電電流値０.０３３ＣｍＡでは安定し
た容量変化を示しているのに対して、０.１ＣｍＡでは
過充電による電池の劣化が原因となり、容量がまったく
確保できていない。これに対して、４５℃では０.０３
３ＣｍＡの充電電流値では自己放電に対処できず充電不
足による容量の低下が著しい。
℃においては、充電電流値０.０３３ＣｍＡでは安定し
た容量変化を示しているのに対して、０.１ＣｍＡでは
過充電による電池の劣化が原因となり、容量がまったく
確保できていない。これに対して、４５℃では０.０３
３ＣｍＡの充電電流値では自己放電に対処できず充電不
足による容量の低下が著しい。
【００２８】このような周囲温度の変化に対処して、過
充電を回避し、確実な充電を実現するためには置かれた
周囲温度下での最適な充電電流値を確保するため充電電
流値を低温では小さく、高温では大きくすることで対処
するのが一般的である。
充電を回避し、確実な充電を実現するためには置かれた
周囲温度下での最適な充電電流値を確保するため充電電
流値を低温では小さく、高温では大きくすることで対処
するのが一般的である。
【００２９】しかし、このように高温での充電電流値を
確保しようとすれば、本発明の充電方法の対象となる多
数のバックアップ用二次電池を搭載する電源機器では大
がかりな電源部分を必要として、せっかく高エネルギー
密度電池を搭載しても機器の小型化が不可能となり利点
が大きく損なわれてくる。
確保しようとすれば、本発明の充電方法の対象となる多
数のバックアップ用二次電池を搭載する電源機器では大
がかりな電源部分を必要として、せっかく高エネルギー
密度電池を搭載しても機器の小型化が不可能となり利点
が大きく損なわれてくる。
【００３０】これに対して、本発明における複数並列の
構成になるバックアップ用アルカリ水溶液二次電池の充
電方法によると、１電池列当たりの充電時間を調節する
だけでよく、高温充電に際して充電電流値を大きくする
必要が全くない。
構成になるバックアップ用アルカリ水溶液二次電池の充
電方法によると、１電池列当たりの充電時間を調節する
だけでよく、高温充電に際して充電電流値を大きくする
必要が全くない。
【００３１】本発明における充電方法に従うと、各モジ
ュールでの、１電池列ごとの順次充電の充電時間ｔを、
電池の周囲温度がＴ℃である場合に、関係式 ｔ＝Ａ×ｅｘｐ(ＢＴ） （１） （ここに、ＡおよびＢは該二次電池に対応して定められ
る定数である）で示される条件に従って設定する。ここ
に、関数ｅｘｐ(ｘ）は指数関数ｅｘである。
ュールでの、１電池列ごとの順次充電の充電時間ｔを、
電池の周囲温度がＴ℃である場合に、関係式 ｔ＝Ａ×ｅｘｐ(ＢＴ） （１） （ここに、ＡおよびＢは該二次電池に対応して定められ
る定数である）で示される条件に従って設定する。ここ
に、関数ｅｘｐ(ｘ）は指数関数ｅｘである。
【００３２】本発明では、さらに、上記関係式（１）を
構成する定数Ａ、およびＢを以下の方法によって決定す
ることを提案する。
構成する定数Ａ、およびＢを以下の方法によって決定す
ることを提案する。
【００３３】すなわち、定数Ａは、周囲温度０℃におけ
る１電池列当たりの充電時間ｔを示すから、０℃におけ
る１電池列当たりの充電時間を１秒（２.７８×１０
−４時間）以上、Ｉ０/(１ＣｍＡ）時間以下とすること
を本発明では提案する。ここで、Ｉ０は１モジュール当
たりの時間平均充電電流値であり、それは、１モジュー
ル当たりの充電電流値ＩＭを１モジュールを構成する電
池列数ｎで除して得られる。また、Ｉ０/(１ＣｍＡ）は
無次元数であるが、この場合には、充電時間を１時間単
位で表したときの数値であるとする。このように０℃で
の１電池列当たりの充電時間ｔを設定することにより、
過充電を極力抑え電池の劣化を防ぐことができる。
る１電池列当たりの充電時間ｔを示すから、０℃におけ
る１電池列当たりの充電時間を１秒（２.７８×１０
−４時間）以上、Ｉ０/(１ＣｍＡ）時間以下とすること
を本発明では提案する。ここで、Ｉ０は１モジュール当
たりの時間平均充電電流値であり、それは、１モジュー
ル当たりの充電電流値ＩＭを１モジュールを構成する電
池列数ｎで除して得られる。また、Ｉ０/(１ＣｍＡ）は
無次元数であるが、この場合には、充電時間を１時間単
位で表したときの数値であるとする。このように０℃で
の１電池列当たりの充電時間ｔを設定することにより、
過充電を極力抑え電池の劣化を防ぐことができる。
【００３４】上記の０℃における時間平均充電電流値Ｉ
０を求めるために、以下の充放サイクル電試験の実施を
提案する。
０を求めるために、以下の充放サイクル電試験の実施を
提案する。
【００３５】すなわち、本発明の対象となる電源機器に
複数並列で搭載されている二次電池または電池パックと
同種類の電池を用い、周囲温度０℃で充電時間７日間以
上とし、放電電流値を０.２ＣｍＡ以上とする条件で充
放電を繰り返す充放電サイクル試験を行い、３サイクル
目までに該電池の容量の該電池の初期容量に対する割合
が６０％以上に保たれるような充電電流値を求め、これ
を時間平均充電電流値Ｉ０とする。
複数並列で搭載されている二次電池または電池パックと
同種類の電池を用い、周囲温度０℃で充電時間７日間以
上とし、放電電流値を０.２ＣｍＡ以上とする条件で充
放電を繰り返す充放電サイクル試験を行い、３サイクル
目までに該電池の容量の該電池の初期容量に対する割合
が６０％以上に保たれるような充電電流値を求め、これ
を時間平均充電電流値Ｉ０とする。
【００３６】充電時間を７日間とする理由は、これ以下
の短期間の充電時間であると過充電による電池の劣化を
早急に把握できないからである。具体的結果を図３に示
す。
の短期間の充電時間であると過充電による電池の劣化を
早急に把握できないからである。具体的結果を図３に示
す。
【００３７】図３は、ニッケル水素電池（Ａサイズ、公
称容量２３００ｍＡｈ）を、充電電流値を２３０ｍＡ
（０.１ＣｍＡ）とし、放電電流値を２３００ｍＡ（１.
０ＣｍＡ）とし、放電終止電圧を１.０Ｖとして充放電
を繰り返す充放電サイクル試験の結果を示す図であり、
図中、３-１は充電期間を３日間、３-２は充電期間を７
日間、３-３は充電期間を３０日間に設定した場合の、
積算充電時間に対する容量の変化を示した曲線である。
設定した充電電流値が過充電を引き起こす好ましくない
電流値であることが判明するまでに３-２、３-３で示す
曲線の場合の充電期間が７日間以上であると２サイクル
目で十分であるのに対して、３-１に示す充電期間が３
日間と短い場合には１０サイクル以上待たなければなら
ず、上記定数Ａの最適値を求めるために長期間を要し好
ましくないことがわかる。
称容量２３００ｍＡｈ）を、充電電流値を２３０ｍＡ
（０.１ＣｍＡ）とし、放電電流値を２３００ｍＡ（１.
０ＣｍＡ）とし、放電終止電圧を１.０Ｖとして充放電
を繰り返す充放電サイクル試験の結果を示す図であり、
図中、３-１は充電期間を３日間、３-２は充電期間を７
日間、３-３は充電期間を３０日間に設定した場合の、
積算充電時間に対する容量の変化を示した曲線である。
設定した充電電流値が過充電を引き起こす好ましくない
電流値であることが判明するまでに３-２、３-３で示す
曲線の場合の充電期間が７日間以上であると２サイクル
目で十分であるのに対して、３-１に示す充電期間が３
日間と短い場合には１０サイクル以上待たなければなら
ず、上記定数Ａの最適値を求めるために長期間を要し好
ましくないことがわかる。
【００３８】また、放電電流値を０.０２ＣｍＡ以上と
する理由は、通常、容量を求める条件が一般的にこの電
流値であることによる。これ以下でも容量を求めること
ができるが、実際に電池を使用（放電）する場合には
０.０２ＣｍＡ以上であることがほとんどであり、実使
用上との対比で利便性が高く、かつ放電が完了するまで
の期間が短縮化できる利点があり本発明の方法を実現す
るうえで有効である。
する理由は、通常、容量を求める条件が一般的にこの電
流値であることによる。これ以下でも容量を求めること
ができるが、実際に電池を使用（放電）する場合には
０.０２ＣｍＡ以上であることがほとんどであり、実使
用上との対比で利便性が高く、かつ放電が完了するまで
の期間が短縮化できる利点があり本発明の方法を実現す
るうえで有効である。
【００３９】また、上記周囲温度下での最適な充電電流
値を求める上で、初期容量比を６０％以上とする理由
は、一般に電池寿命を６０％とするため、この値を下回
る容量を示すような充電電流値の条件は短期間で電池寿
命に至る恐れがあり適当ではない。
値を求める上で、初期容量比を６０％以上とする理由
は、一般に電池寿命を６０％とするため、この値を下回
る容量を示すような充電電流値の条件は短期間で電池寿
命に至る恐れがあり適当ではない。
【００４０】このようにして、上記関係式（１）の定数
Ａを、関係式 ２.７８×１０−４ ≦ Ａ/(１時間）≦Ｉ０/(１ＣｍＡ) （２） が満足されるように定める。
Ａを、関係式 ２.７８×１０−４ ≦ Ａ/(１時間）≦Ｉ０/(１ＣｍＡ) （２） が満足されるように定める。
【００４１】また、上記二次電池、または電池パックを
搭載する電源装置から各モジュールに供給されるモジュ
ール当たりの充電電流値ＩＭを、周囲温度に関係なく、
上記で求めた充電電流値Ｉ０とモジュール内電池列数ｎ
との積に等しいとする関係式 ＩＭ ＝Ｉ０ｎ （３） によって設定しておく。
搭載する電源装置から各モジュールに供給されるモジュ
ール当たりの充電電流値ＩＭを、周囲温度に関係なく、
上記で求めた充電電流値Ｉ０とモジュール内電池列数ｎ
との積に等しいとする関係式 ＩＭ ＝Ｉ０ｎ （３） によって設定しておく。
【００４２】次に、上記関係式（１）における定数Ｂに
ついては、適用温度範囲内の最高温度、便宜的に４５℃
の周囲温度における１電池列当たりの充電時間ｔが５時
間以上１０時間以下、好ましくは６時間以上８時間以下
となるようにする。４５℃における１電池列当たりの充
電時間をこの条件に設定すれば、充電電流値を大きくす
ることなく確実な充電を実現できる。
ついては、適用温度範囲内の最高温度、便宜的に４５℃
の周囲温度における１電池列当たりの充電時間ｔが５時
間以上１０時間以下、好ましくは６時間以上８時間以下
となるようにする。４５℃における１電池列当たりの充
電時間をこの条件に設定すれば、充電電流値を大きくす
ることなく確実な充電を実現できる。
【００４３】上記条件を満たすために、上記関係式
（１）における定数Ｂは、上記方法によって定めた定数
Ａを用い、関係式 Ｂ＝Ｄ×ｌｎ(Ａ/(１時間))＋０.０４ （４） （ここに、Ｄは定数である）および関係式 −０.０２５ ≦ Ｄ ≦ −０.０２０ （５） （ここに、Ｄは定数である）が成立するように定める。
ここに、関数ｌｎ(ｘ)はｅを底とする自然対数関数ｌｏ
ｇｅｘである。
（１）における定数Ｂは、上記方法によって定めた定数
Ａを用い、関係式 Ｂ＝Ｄ×ｌｎ(Ａ/(１時間))＋０.０４ （４） （ここに、Ｄは定数である）および関係式 −０.０２５ ≦ Ｄ ≦ −０.０２０ （５） （ここに、Ｄは定数である）が成立するように定める。
ここに、関数ｌｎ(ｘ)はｅを底とする自然対数関数ｌｏ
ｇｅｘである。
【００４４】上記関係式（１）で表された１電池列あた
りの充電時間ｔは、電池の適用温度範囲内での充電に際
して、過充電を回避するとともに、該適用温度下におけ
るアルカリ水溶液二次電池の自己放電による容量の低下
を補う充電を保証する。
りの充電時間ｔは、電池の適用温度範囲内での充電に際
して、過充電を回避するとともに、該適用温度下におけ
るアルカリ水溶液二次電池の自己放電による容量の低下
を補う充電を保証する。
【００４５】本発明における複数並列で構成されるバッ
クアップ用アルカリ水溶液二次電池の充電方法におい
て、モジュール当たりの電池並列数ｎを２≦ｎ≦５にす
る。６並列以上の並列数であると、他の電池の充電中の
放置期間が長くなり、適用温度範囲内の３５℃以上の温
度での確実な充電が不可能となり大幅な容量低下を起こ
すので好ましくない。
クアップ用アルカリ水溶液二次電池の充電方法におい
て、モジュール当たりの電池並列数ｎを２≦ｎ≦５にす
る。６並列以上の並列数であると、他の電池の充電中の
放置期間が長くなり、適用温度範囲内の３５℃以上の温
度での確実な充電が不可能となり大幅な容量低下を起こ
すので好ましくない。
【００４６】本発明におけるバックアップ用アルカリ水
溶液二次電池の充電方法は、これを具体的に使用する場
合、上記に示した機能を充足しうる構成の充電制御回路
として装置電源部に搭載したり、あるいは、上記機能を
充足しうる構成の充電制御回路を制御対象の電池ととも
に電池パック内に収納する。
溶液二次電池の充電方法は、これを具体的に使用する場
合、上記に示した機能を充足しうる構成の充電制御回路
として装置電源部に搭載したり、あるいは、上記機能を
充足しうる構成の充電制御回路を制御対象の電池ととも
に電池パック内に収納する。
【００４７】図４に、本発明における充電方法の機能を
満たす充電制御回路のブロック概念の一例を示した。
満たす充電制御回路のブロック概念の一例を示した。
【００４８】図４において、１は本発明の充電方法を具
体的機能として示す充電制御回路であり、２は充電制御
の対象となるバックアップ電池であり、この場合、バッ
クアップ電池２は、電池列２-１、２-２、２-３、２-４
よりなる４電池列構成となっている。３は充電制御回路
１に搭載された本発明における充電方法に基づいて充電
制御を実施する充電制御用マイコンであり、４は商用電
源あるいは装置本体側から端子１０および１１によって
供給される電力を制御するための電源マイコンであり、
５は充電制御用マイコン３によって制御される電源のス
イッチであり、充電が開始されると、充電制御用マイコ
ン３は回路１２によって電池側のスイッチ群Ｓの制御も
併せて行い、スイッチ群Ｓを構成するスイッチＳ-１、
Ｓ-２、Ｓ-３およびＳ-４を順次一定時間ごとにＯＮさ
せて１電池列ごとに電池を充電する。また、放電の際に
は、充電制御用マイコン３によって、条件により、スイ
ッチ群ＳのスイッチＳ-１、Ｓ-２、Ｓ-３およびＳ-４の
全てまたは一部を閉回路にして必要な放電電気量を供給
する。６は電気回路における温度異常を検知するための
サーミスタであり、これら温度異常を含めて充電制御用
マイコン３による出力異常の検出結果を端子７によって
本体側に送出する。これらの部品を搭載した上記充電制
御回路１は、端子８、および９によって制御対象の電池
２に連結される。
体的機能として示す充電制御回路であり、２は充電制御
の対象となるバックアップ電池であり、この場合、バッ
クアップ電池２は、電池列２-１、２-２、２-３、２-４
よりなる４電池列構成となっている。３は充電制御回路
１に搭載された本発明における充電方法に基づいて充電
制御を実施する充電制御用マイコンであり、４は商用電
源あるいは装置本体側から端子１０および１１によって
供給される電力を制御するための電源マイコンであり、
５は充電制御用マイコン３によって制御される電源のス
イッチであり、充電が開始されると、充電制御用マイコ
ン３は回路１２によって電池側のスイッチ群Ｓの制御も
併せて行い、スイッチ群Ｓを構成するスイッチＳ-１、
Ｓ-２、Ｓ-３およびＳ-４を順次一定時間ごとにＯＮさ
せて１電池列ごとに電池を充電する。また、放電の際に
は、充電制御用マイコン３によって、条件により、スイ
ッチ群ＳのスイッチＳ-１、Ｓ-２、Ｓ-３およびＳ-４の
全てまたは一部を閉回路にして必要な放電電気量を供給
する。６は電気回路における温度異常を検知するための
サーミスタであり、これら温度異常を含めて充電制御用
マイコン３による出力異常の検出結果を端子７によって
本体側に送出する。これらの部品を搭載した上記充電制
御回路１は、端子８、および９によって制御対象の電池
２に連結される。
【００４９】図４は本発明における充電方法を実施する
ための充電制御回路の一概念を示したものであるが、本
発明の充電方法を実現することができれば何らこれに限
定されることはない。
ための充電制御回路の一概念を示したものであるが、本
発明の充電方法を実現することができれば何らこれに限
定されることはない。
【００５０】本発明における充電方法の制御対象となる
バックアップ用アルカリ水溶液二次電池は、電解液にア
ルカリ水溶液を用いた電池であり、具体的にはＮｉ/Ｃ
ｄ電池、Ｎｉ/ＭＨ電池が考えられ、特にＮｉ/ＭＨ電池
において効果を発揮するが、上述の条件に適合すればこ
れ以外の電池も制御可能である。
バックアップ用アルカリ水溶液二次電池は、電解液にア
ルカリ水溶液を用いた電池であり、具体的にはＮｉ/Ｃ
ｄ電池、Ｎｉ/ＭＨ電池が考えられ、特にＮｉ/ＭＨ電池
において効果を発揮するが、上述の条件に適合すればこ
れ以外の電池も制御可能である。
【００５１】本発明における複数並列になるバックアッ
プ用アルカリ水溶液二次電池の充電方法は、特に高信頼
性を必要とする機器が考えられ、該充電方法によって必
要な使用時間の確保と電池の長寿命化とを実現すること
によって、停電時の動作を確実のものにする。しかしな
がら、アルカリ水溶液二次電池をバックアップ電池とし
て搭載する機器であれば何ら使用上問題なく、しかも従
来を上回る使用時間と長寿命を実現することができるた
め使用する利点はきわめて大きい。
プ用アルカリ水溶液二次電池の充電方法は、特に高信頼
性を必要とする機器が考えられ、該充電方法によって必
要な使用時間の確保と電池の長寿命化とを実現すること
によって、停電時の動作を確実のものにする。しかしな
がら、アルカリ水溶液二次電池をバックアップ電池とし
て搭載する機器であれば何ら使用上問題なく、しかも従
来を上回る使用時間と長寿命を実現することができるた
め使用する利点はきわめて大きい。
【００５２】
【実施例】以下に本発明における複数並列のバックアッ
プ用アルカリ水溶液二次電池の充電方法について具体的
実施例によって説明するが、本発明は何らこれに限定さ
れることはない。 ［実施例１］Ｎｉ/ＭＨ電池（４/３ＦＡサイズ、公称容
量３３００ｍＡｈ、適用温度範囲−１０℃〜５５℃）が
１５個直列接続されている電池パックを電池列とし、該
電池列を４列並列してなるバックアップ用電池（モジュ
ール数１）を搭載する電源装置において、１電池列ごと
に一定時間ずつ各電池列、すなわち電池パックを順次充
電していく方法の充電条件を検討した。
プ用アルカリ水溶液二次電池の充電方法について具体的
実施例によって説明するが、本発明は何らこれに限定さ
れることはない。 ［実施例１］Ｎｉ/ＭＨ電池（４/３ＦＡサイズ、公称容
量３３００ｍＡｈ、適用温度範囲−１０℃〜５５℃）が
１５個直列接続されている電池パックを電池列とし、該
電池列を４列並列してなるバックアップ用電池（モジュ
ール数１）を搭載する電源装置において、１電池列ごと
に一定時間ずつ各電池列、すなわち電池パックを順次充
電していく方法の充電条件を検討した。
【００５３】請求項１に記載の関係式（１）における定
数Ａを決定するために、同じ種類のＮｉ/ＭＨ電池を用
いて０℃で充電電流値をいくつか設定し、充電時間７日
間、放電電流値３３００ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、放電終
止電圧１.０Ｖで充放電サイクルを３サイクル実施し、
最適充電電流値Ｉ０として１１０ｍＡ（０.０３３Ｃｍ
Ａ）を決定した。これにより、定数Ａを Ａ＝０.０３３時間 （６） とした。
数Ａを決定するために、同じ種類のＮｉ/ＭＨ電池を用
いて０℃で充電電流値をいくつか設定し、充電時間７日
間、放電電流値３３００ｍＡ（１.０ＣｍＡ）、放電終
止電圧１.０Ｖで充放電サイクルを３サイクル実施し、
最適充電電流値Ｉ０として１１０ｍＡ（０.０３３Ｃｍ
Ａ）を決定した。これにより、定数Ａを Ａ＝０.０３３時間 （６） とした。
【００５４】また、４５℃での１電池列当たりの充電時
間ｔを６時間となるように上記関係式（１）における定
数Ｂを Ｂ＝−０.０２２×ｌｎ(Ａ/(１時間)）＋０.０４＝０.１１６ （７） として、上記関係式（１）に代入し ｔ＝０.０３３時間×ｅｘｐ（０.１１６Ｔ） （８） を得た。
間ｔを６時間となるように上記関係式（１）における定
数Ｂを Ｂ＝−０.０２２×ｌｎ(Ａ/(１時間)）＋０.０４＝０.１１６ （７） として、上記関係式（１）に代入し ｔ＝０.０３３時間×ｅｘｐ（０.１１６Ｔ） （８） を得た。
【００５５】さらに、上記電源装置からの供給充電電流
値ＩＭを ＩＭ＝０.０３３ＣｍＡ×４＝０.１３２ＣｍＡ すなわち、４４０ｍＡとした。
値ＩＭを ＩＭ＝０.０３３ＣｍＡ×４＝０.１３２ＣｍＡ すなわち、４４０ｍＡとした。
【００５６】これらの充電条件を決定し、電源装置の充
電制御用マイコンにプログラム入力して、４５℃での充
電状態を確認した。３０日間上記条件で充電し、放電電
流１.０ＣｍＡ（３３００ｍＡ）、放電終止電圧１.０Ｖ
で放電し、放電容量を確認した。
電制御用マイコンにプログラム入力して、４５℃での充
電状態を確認した。３０日間上記条件で充電し、放電電
流１.０ＣｍＡ（３３００ｍＡ）、放電終止電圧１.０Ｖ
で放電し、放電容量を確認した。
【００５７】比較のため、同種類のＮｉ/ＭＨ電池パッ
クを用い、４５℃で平均充電電流値に相当する電流値４
４０ｍＡで３０日間連続トリクル充電し、上記と同様の
条件で放電を行い、放電容量を検討した。
クを用い、４５℃で平均充電電流値に相当する電流値４
４０ｍＡで３０日間連続トリクル充電し、上記と同様の
条件で放電を行い、放電容量を検討した。
【００５８】さらに参考例として、４５℃における１電
池列当たりの充電時間を１分間（０.１６７時間）、１.
０時間に設定した他は同様の条件で放電容量を検討し
た。
池列当たりの充電時間を１分間（０.１６７時間）、１.
０時間に設定した他は同様の条件で放電容量を検討し
た。
【００５９】結果を図５に示す。図５は、各充電条件に
おける放電容量の公称容量に対する割合（図中、公称容
量比と表示）を比較して示した図であり、図中、「実施
例」は本実施例の場合の結果を、「比較例」は４４０ｍ
Ａの連続トリクル充電の場合の結果を、「参考例１」は
１電池列当たりの充電時間を０.１６７時間に設定した
充電の場合の結果を、「参考例２」は１電池列当たりの
充電時間を１時間とした充電の場合の結果を、それぞ
れ、示している。
おける放電容量の公称容量に対する割合（図中、公称容
量比と表示）を比較して示した図であり、図中、「実施
例」は本実施例の場合の結果を、「比較例」は４４０ｍ
Ａの連続トリクル充電の場合の結果を、「参考例１」は
１電池列当たりの充電時間を０.１６７時間に設定した
充電の場合の結果を、「参考例２」は１電池列当たりの
充電時間を１時間とした充電の場合の結果を、それぞ
れ、示している。
【００６０】図５から、本発明における充電条件では、
公称容量に対する比容量（図中、公称容量比と表示）が
８８％であり、高温においても十分な容量を確保できる
ことが明らかになった。
公称容量に対する比容量（図中、公称容量比と表示）が
８８％であり、高温においても十分な容量を確保できる
ことが明らかになった。
【００６１】一方、比較として検討した連続トリクル充
電では、比容量は５４％に留まり、実用上最低必要な比
容量である６０％以下となった。
電では、比容量は５４％に留まり、実用上最低必要な比
容量である６０％以下となった。
【００６２】また参考例１、２では、それぞれ４３％、
７４％の比容量にとどまり、いずれも本発明の充電条件
の結果には及ばなかった。
７４％の比容量にとどまり、いずれも本発明の充電条件
の結果には及ばなかった。
【００６３】ちなみに、連続トリクル充電の電流値を変
えて容量を別に検討した結果では、本発明における結果
として得られた８８％の比容量を確保するためには０.
１５ＣｍＡ以上、すなわち５００ｍＡ以上を必要とする
ことがわかった。
えて容量を別に検討した結果では、本発明における結果
として得られた８８％の比容量を確保するためには０.
１５ＣｍＡ以上、すなわち５００ｍＡ以上を必要とする
ことがわかった。
【００６４】この結果から明らかなように、本発明にお
ける複数並列の電池の充電方法によれば、限定された充
電電流値で、効率よく充電が可能であることがわかっ
た。 ［実施例２］実施例１に用いたのと同様のＮｉ/ＭＨ電
池（４/３ＦＡサイズ、公称容量３３００ｍＡｈ、適用
温度範囲−１０℃〜５５℃）を対象とする図４に示す構
造の充電制御回路を作製して、これを充放電試験装置に
接続し、充放電サイクル試験を行った。
ける複数並列の電池の充電方法によれば、限定された充
電電流値で、効率よく充電が可能であることがわかっ
た。 ［実施例２］実施例１に用いたのと同様のＮｉ/ＭＨ電
池（４/３ＦＡサイズ、公称容量３３００ｍＡｈ、適用
温度範囲−１０℃〜５５℃）を対象とする図４に示す構
造の充電制御回路を作製して、これを充放電試験装置に
接続し、充放電サイクル試験を行った。
【００６５】充電は、１サイクル当たりの総充電時間を
２８日間とし、充電電流値を４４０ｍＡ（０.１３２Ｃ
ｍＡ）とし、放電は、放電電流値を３３００ｍＡ（１.
０ＣｍＡ）とし、放電終止電圧を１.０Ｖとした。
２８日間とし、充電電流値を４４０ｍＡ（０.１３２Ｃ
ｍＡ）とし、放電は、放電電流値を３３００ｍＡ（１.
０ＣｍＡ）とし、放電終止電圧を１.０Ｖとした。
【００６６】１電池列ごとの充電時間ｔは、上記実施例
１に示す関係式（８）に従って表１に示す設定となるよ
うに充電制御用マイコンにプログラムを入力した。
１に示す関係式（８）に従って表１に示す設定となるよ
うに充電制御用マイコンにプログラムを入力した。
【００６７】結果を表１に示す。
【００６８】
【表１】 表１には本実施例における充電制御回路を用いて実施し
た充放電サイクル試験の結果として、３サイクル目の公
称容量に対する比容量を示した。表１より明らかなよう
に、本発明における充電方法によると周囲温度の変化に
よる影響が少なくなり、安定した良好な容量維持を示す
ことがわかった。
た充放電サイクル試験の結果として、３サイクル目の公
称容量に対する比容量を示した。表１より明らかなよう
に、本発明における充電方法によると周囲温度の変化に
よる影響が少なくなり、安定した良好な容量維持を示す
ことがわかった。
【００６９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の実施によ
り、周囲温度の変化や電池の劣化状態に影響されずに、
限定された充電電流値で、しかも電池の劣化を極力抑制
するように、バックアップ用複数並列アルカリ水溶液二
次電池を充電する方法を提供することができる。このよ
うに、複数並列のバックアップ用アルカリ水溶液二次電
池を充電し、容量を維持しておく場合、本発明における
充電方法を用いることにより、周囲温度の影響を最小限
におさえ、より小さな電流値で電池劣化を少なくして充
電することができ、バックアップ用二次電池の使用にお
いてきわめて大きな貢献を果たすことができる。
り、周囲温度の変化や電池の劣化状態に影響されずに、
限定された充電電流値で、しかも電池の劣化を極力抑制
するように、バックアップ用複数並列アルカリ水溶液二
次電池を充電する方法を提供することができる。このよ
うに、複数並列のバックアップ用アルカリ水溶液二次電
池を充電し、容量を維持しておく場合、本発明における
充電方法を用いることにより、周囲温度の影響を最小限
におさえ、より小さな電流値で電池劣化を少なくして充
電することができ、バックアップ用二次電池の使用にお
いてきわめて大きな貢献を果たすことができる。
【図１】本発明におけるバックアップ用アルカリ水溶液
二次電池の充電方法の概念を説明するために用いた周囲
温度２５℃におけるＮｉ/ＭＨ電池の初期容量比の充放
電サイクル数に伴う変化を示した図である。
二次電池の充電方法の概念を説明するために用いた周囲
温度２５℃におけるＮｉ/ＭＨ電池の初期容量比の充放
電サイクル数に伴う変化を示した図である。
【図２】本発明におけるバックアップ用アルカリ水溶液
二次電池の充電方法の概念を説明するために用いた周囲
温度４５℃におけるＮｉ/ＭＨ電池の初期容量比の充放
電サイクル数に伴う変化を示した図である。
二次電池の充電方法の概念を説明するために用いた周囲
温度４５℃におけるＮｉ/ＭＨ電池の初期容量比の充放
電サイクル数に伴う変化を示した図である。
【図３】本発明におけるバックアップ用アルカリ水溶液
二次電池の充電方法の概念を説明するために用いた充電
時間の影響を示すＮｉ/ＭＨ電池の容量の積算充電時間
に伴う変化を示した図である。
二次電池の充電方法の概念を説明するために用いた充電
時間の影響を示すＮｉ/ＭＨ電池の容量の積算充電時間
に伴う変化を示した図である。
【図４】本発明におけるバックアップ用二次電池の充電
方法を具体的に適用する充電制御回路構成の概念ブロッ
ク図である。
方法を具体的に適用する充電制御回路構成の概念ブロッ
ク図である。
【図５】本発明の実施例１における試験結果を参考例お
よび比較例の結果と比較して示した図である。
よび比較例の結果と比較して示した図である。
１…充電制御回路、２…バックアップ電池、２-１、２-
２、２-３、２-４…バックアップ電池を構成する各電池
列、３…充電制御用マイコン、４…電源マイコン、５…
スイッチ、６…サーミスタ、７…異常出力検出端子、８
…電池接続プラス端子、９…電池接続マイナス端子、１
０…電源接続プラス端子、１１…電源接続マイナス端
子、１２…スイッチＳを制御するための回路、Ｓ…バッ
クアップ電池の充放電制御スイッチ群、Ｓ-１、Ｓ-２、
Ｓ-３、Ｓ-４…各電池列の充電、放電を制御するスイッ
チ。
２、２-３、２-４…バックアップ電池を構成する各電池
列、３…充電制御用マイコン、４…電源マイコン、５…
スイッチ、６…サーミスタ、７…異常出力検出端子、８
…電池接続プラス端子、９…電池接続マイナス端子、１
０…電源接続プラス端子、１１…電源接続マイナス端
子、１２…スイッチＳを制御するための回路、Ｓ…バッ
クアップ電池の充放電制御スイッチ群、Ｓ-１、Ｓ-２、
Ｓ-３、Ｓ-４…各電池列の充電、放電を制御するスイッ
チ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｊ 7/04 Ｈ０２Ｊ 7/04 Ｌ 7/10 7/10 Ｌ
Claims (2)
- 【請求項１】商用電源の停止時に動作するバックアップ
用複数並列アルカリ水溶液二次電池の充電方法であっ
て、 単電池１個から、あるいは電気的に接続された複数個の
単電池からなる電池列をｎ列（ここに、２≦ｎ≦５とす
る）並列接続してなるモジュールを構成要素として該二
次電池を構成し、 周囲温度Ｔ℃において、該各モジュール中の該電池列を
１列ずつ、順次、一定時間ｔずつ充電し、 該時間ｔを関係式 ｔ＝Ａ×ｅｘｐ（ＢＴ） （１） （ここに、ＡおよびＢは該二次電池に対応して定められ
る定数である）によって設定することを特徴とするバッ
クアップ用複数並列アルカリ水溶液二次電池の充電方
法。 - 【請求項２】請求項１に記載のバックアップ用複数並列
アルカリ水溶液二次電池の充電方法において、 上記関係式（１）における定数Ａを定める方法として、 上記モジュール中の電池と同種類の電池を用い、該電池
を周囲温度０℃において充電時間７日間以上で充電した
後、放電電流値０．２ＣｍＡ以上（ここに、１ＣｍＡは
該電池の公称容量を１時間で除して得る電流値である）
で放電させる操作を繰り返す充放電サイクル試験を行
い、３サイクル目までに、該電池の容量の該電池の初期
容量に対する割合が６０％以上に保たれているような充
電電流値Ｉ ０を求め、定数Ａが関係式 ２.７８×１０−４ ≦ Ａ/(１時間）≦Ｉ０/(１ＣｍＡ) （２） を満足するように定数Ａを定め、上記モジュール１個当
たりの充電電流値ＩＭを、上記定数Ａを定める方法にお
いて求めた充電電流値Ｉ０と該モジュール１個中の上記
電池列の列数ｎとから、関係式 ＩＭ ＝Ｉ０ｎ （３） によって設定し、上記関係式（１）における定数Ｂを定
める方法として、上記関係式（２）によって定めた定数
Ａを用い、関係式 Ｂ＝Ｄ×ｌｎ(Ａ/(１時間))＋０.０４ （４） および関係式 −０.０２５ ≦ Ｄ ≦ −０.０２０ （５） （ここに、Ｄは定数である）が成立するように定数Ｂを
定めることを特徴とするバックアップ用複数並列アルカ
リ水溶液二次電池の充電方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000173389A JP3649655B2 (ja) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | バックアップ用複数並列アルカリ水溶液二次電池の充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000173389A JP3649655B2 (ja) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | バックアップ用複数並列アルカリ水溶液二次電池の充電方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001351695A true JP2001351695A (ja) | 2001-12-21 |
| JP3649655B2 JP3649655B2 (ja) | 2005-05-18 |
Family
ID=18675630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000173389A Expired - Lifetime JP3649655B2 (ja) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | バックアップ用複数並列アルカリ水溶液二次電池の充電方法 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3649655B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012137341A (ja) * | 2010-12-24 | 2012-07-19 | Toshiba Corp | 電子機器、及び同電子機器における蓄電器静電容量検出方法 |
| JP2019126115A (ja) * | 2018-01-12 | 2019-07-25 | Fdk株式会社 | アルカリ蓄電池の充電制御方法及びアルカリ蓄電池用充電器 |
| WO2022158515A1 (ja) * | 2021-01-20 | 2022-07-28 | Ａｐｂ株式会社 | リチウムイオン電池の良否推定方法、リチウムイオン電池の良否推定装置及びコンピュータプログラム |
-
2000
- 2000-06-09 JP JP2000173389A patent/JP3649655B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP2012137341A (ja) * | 2010-12-24 | 2012-07-19 | Toshiba Corp | 電子機器、及び同電子機器における蓄電器静電容量検出方法 |
| US9097747B2 (en) | 2010-12-24 | 2015-08-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electronic device, and capacitor capacitance detection method applied to the same |
| US9882410B2 (en) | 2010-12-24 | 2018-01-30 | Toshiba Memory Corporation | Electronic device, and capacitor capacitance detection method applied to the same |
| JP2019126115A (ja) * | 2018-01-12 | 2019-07-25 | Fdk株式会社 | アルカリ蓄電池の充電制御方法及びアルカリ蓄電池用充電器 |
| JP7060383B2 (ja) | 2018-01-12 | 2022-04-26 | Fdk株式会社 | アルカリ蓄電池の充電制御方法及びアルカリ蓄電池用充電器 |
| WO2022158515A1 (ja) * | 2021-01-20 | 2022-07-28 | Ａｐｂ株式会社 | リチウムイオン電池の良否推定方法、リチウムイオン電池の良否推定装置及びコンピュータプログラム |
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| JP3649655B2 (ja) | 2005-05-18 |
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