JP2004327385A

JP2004327385A - 二次電池のリフレッシュ表示方法とリフレッシュ充放電方法

Info

Publication number: JP2004327385A
Application number: JP2003124105A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Takeshima; 宏樹竹島; Takuma Iida; 琢磨飯田; Hiroki Saito; 弘樹齊藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】ニッケル−水素蓄電池をはじめとする二次電池をリフレッシュし、電池の劣化を抑制する充放電制御システムを提供する。
【解決手段】正極板と、負極板と、セパレータと、電解液を備えた二次電池と、温度センサ−をもつ組電池を充放電する方法であって、充放電時に前記組電池の単電池毎の温度差が一定値を超えた場合、リフレッシュ充放電が必要であると表示することを特徴とする電池リフレッシュ方法。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の二次電池からなる組電池を有効に使用するための電池制御方法であり、特に二次電池の電池容量を有効に活用するための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロ二クスの目覚しい発展により、電子機器の小型・軽量化が可能となり、コードレス化、ポータブル化が急速に進展した。これらの機器の進歩に伴い電子機器用電源も小型・軽量で、高エネルギー密度の電池が要望されている。それらの用途としては、電動工具を中心とするパワー用途をはじめ、バックアップ用途など、ありとあらゆるものの電源として使われている。これらの電源としては、従来、ニッケル−カドミウム蓄電池が幅広く使われてきた。高まる高容量化要望と世界的な環境問題への高まりにより、ニッケル−カドミウム蓄電池に代る商品として、ニッケル−水素蓄電池が開発され、市場に浸透してきた。
【０００３】
従来、これらの二次電池を用いた電池パックでは、充放電を繰り返すうちに電池が不活性化して電池容量が減少し、十分な電池容量を得ることができなくなるという課題があった。
【０００４】
また、電池が長期間放置されると、電池の自己放電等により電池電圧が低下してしまう。この時、正極板では、電池内の酸化物が還元され、負極では逆に水素化物が酸化され、これらの要因から電池が不活性状態になる。これらを解消するには、リフレッシュ充放電が必要である。そのリフレッシュ充放電の方法としては、充電回数、又は放電回数をカウントする事により、リフレッシュ充放電を必要とする表示をしたり、電池温度が高くなると電池がメモリー効果を発生しやすくなるため、温度によってカウント数を増やしリフレッシュする充電回数を少なくする方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１２６７７６号公報（第２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような充電回数をカウントする方法では、電池の状態に関係なく、充電や放電の回数によりリフレッシュ充放電するため、長期間放置され、電池が不活性になった場合には、リフレッシュ充放電の表示がなされないという課題があった。
【０００７】
また、電池の本数が増えた場合、組電池間で、温度バラツキによる電池間の容量のアンバランスが発生し、これらによって電池容量を有効に活用できないという課題があった。
【０００８】
例えば、充放電回数が５０回でリフレッシュ充放電される充放電システムの場合に、２５回充放電した後、放置された電池が不活性になった場合はリフレッシュ充放電されずに通常の充放電が行われるため、電池を有効に活用できない。
【０００９】
本発明は、長期間放置され、電池が不活性になった場合や温度バラツキにより、電池間で容量バラツキを起こした電池にもリフレッシュ充放電する事ができ、電池を有効に活用することを可能とすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のリフレッシュ充放電を管理する方法としては、正極板と、負極板と、セパレータと、電解液を備えた複数の二次電池と温度センサ−からなる組電池を充放電する方法であって、充放電時に前記組電池の単電池毎の温度差が一定値を超えた場合、リフレッシュ充放電が必要であると表示する方法、及びリフレッシュ充放電を開始する方法とした。
【００１１】
本発明のリフレッシュ充放電を管理する方法において、充電状態の電池では、一般に自己放電とよばれる現象により、正極活物質の自己分解反応が起こり、電池容量が低下する。この現象は電池温度が高いほど加速する。
【００１２】
電池間の温度差が７℃以上の場合、この自己放電により、容量低下の速度にバラツキが生じ、電池間での残容量のバラツキが生じる。これらの容量バラツキにより、容量が組電池の平均容量よりも大きい電池は、過充電状態になりやすい。過充電状態では、本来の充放電反応の他に、副反応として水の分解反応により、酸素や水素ガスが発生する。このガスにより電池の劣化が加速し、短寿命の要因となっていた。
【００１３】
このことから、リフレッシュ充放電を実施することにより、電池容量の均一化が図れ、酸素、水素ガスの発生が抑制でき、電池の長寿命化が可能となった。
【００１４】
また大電流で充放電されると副反応が促進され、ガス発生量が増え、電池の劣化が加速されるため、さらに短寿命となる。このため、好ましくは５Ｉｔ以下で初期容量の９０〜１２０％まで充電し、さらに１Ｉｔ以下の低電流で１５０〜２００％まで充電して放電する事により、ガス発生を抑制しながら、極板を活性化させるため、長寿命化が可能となる。
【００１５】
Ｉｔとは、電池の定格容量を表す値で、一般的に充放電電流はこの倍数で表す。例えば、電池容量が１Ａｈの場合、１Ａが１Ｉｔとなり、２Ａが、２Ｉｔとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
図１に本発明のリフレッシュ機能用電源回路のイメージ図を示す。図１において電池の電圧を読みとる電池電圧検知部１と電池１２に接続されるシャント抵抗１１により、電流を検知して電池が充放電されたかどうかの判定をする電池電圧検知部２と温度を検知する温度検知用サーミスタ３−１，３−２からなり、これらのセンサーをマイコン４に入力して、このマイコン４からＦＥＴ５，６に信号を送り、充電電流を制御する。マイコン４は温度検知用サーミスタ３−１，３−２からの情報、及び電池温度や、その温度の変化率などの情報に従い、温度異常などの異常を表示するための異常表示ＬＥＤ７に信号を出す。また温度検知用サーミスタ３−１，３−２から、リフレッシュ放電回路８へ信号を送り放電を開始する。
【００１８】
リフレッシュ充放電を表示させる方法としては、温度検知用サーミスタ３−１，３−２で読み取った単電池毎の温度をマイコン４に入力し、これらの温度差を演算し、所定の電池温度差と比較し設定値より高い場合には、またリフレッシュ充放電が必要であることを表示するためのリフレッシュ機能表示ＬＥＤ１３に信号を出す。そしてこの表示に基づきリフレッシュ充放電を行う。
【００１９】
また必要に応じ、残量表示ＬＥＤ９や劣化検知ＬＥＤ１０に信号を送り、表示処理を行う。ここでＦＥＴ５，６は、リレーを使うことも可能である。
【００２０】
本発明の電池制御の管理方法は、以下の構成よりなる二次電池に、リフレッシュ機能を有する充放電制御回路を用いたものである。例えばＨＨＲ３００ＳＣＰ（容量３．０Ａｈ、電圧１．２Ｖ）の電池を１０本直列にした場合、電池の仕様は容量３．０Ａｈ、全電池定格電圧は１２Ｖとなる。
【００２１】
まず本発明の電池の制御方法について説明する。温度検知用サーミスタ３−１，３−２は常に組電池の各ブロック毎の電池温度を監視している。この電池温度のデ−タがマイコン４に送られ、マイコン４内で、温度差が７℃以上あると、充電終了時にマイコン４からリフレッシュ表示機能１３に信号を送り、かつリフレッシュ放電回路８を作動させる。続いて、リフレッシュ充電の開始をＦＥＴ５に伝える。これによりＦＥＴ６はスイッチをオンとし充電を開始する。又はリフレッシュ表示機能１３に表示されている情報を見て、手動にてリフレッシュスイッチが押された場合も同様である。
【００２２】
電池に設けられた温度検知用のサーミスタ３−１，３−２には通常、ＮＴＣが使用される。本発明においては、電池温度の温度変化率が、ある一定値を超えると電池電圧検知部１からマイコン４に信号が送られ、マイコンは充電停止をＦＥＴ５に伝える。これによりＦＥＴ６のスイッチは遮断され、充電が停止される。充電を停止する電池温度の温度変化率は０．５〜２．０℃／ｍｉｎであることが好ましく、さらに好ましくは１．０〜１．５℃／ｍｉｎである。ΔＴがこの値以上の場合、充電電気量が初期容量１２０％を超え過充電するため、電池内のガス発生が大きくなり、電池が劣化し寿命特性が低下する可能性がある。このためリフレッシュ放電後の充電方法として、充電電流を０．５Ｉｔに変え、初期容量の１５０％までタイマー充電を行う。マイコン４は充電時間をカウントしており、３０分経過するとマイコン４より再度信号がＦＥＴ５に送られ、ＦＥＴ６のスイッチは遮断され、充電が停止される。
【００２３】
またマイコン４でリフレッシュ回路を操作することにより、自動でリフレッシュ機能を開始することが出来るので、使用者の作業軽減をはかることも可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の電池制御を用いてリフレッシュ行うことにより、ニッケル−水素蓄電池の不活性化を解消でき、さらに電池間の容量を均一化することが可能になる為、電池を有効に活用できる。また入力される電源は定電流充電でも定電圧充電でも可能であることから、さまざまな機器への適用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回路のイメージ図
【符号の説明】
１電池電圧検知部
２電池電圧検知部
３−１温度検知用サーミスタ
３−２温度検知用サーミスタ
４マイコン
５充電電流遮断用ＦＥＴ
６充電電流遮断用ＦＥＴ
７異常表示ＬＥＤ
８リフレッシュ放電回路
９残量表示ＬＥＤ
１０劣化検知ＬＥＤ
１１シャント抵抗
１２電池
１３リフレッシュ表示機能

Claims

正極板と、負極板と、セパレータと、電解液を備えた複数の二次電池と、温度センサ−からなる組電池を充放電する方法であって、充放電時に前記組電池の単電池毎の温度差が一定値を超えた場合に、リフレッシュ充放電が必要であると表示することを特徴とする組電池のリフレッシュ表示方法。
正極板と、負極板と、セパレータと、電解液を備えた複数の二次電と、温度センサ−からなる組電池を充放電する方法であって、充放電時に前記組電池の単電池毎の温度差が一定値を超えた場合に、リフレッシュ充放電を開始することを特徴とする電池のリフレッシュ充放電方法。
前記組電池の単電池毎の温度差が７℃以上となった時に、リフレッシュ充放電が必要であると表示することを特徴とする請求項１記載の電池のリフレッシュ方法。
前記組電池の単電池毎の温度差が７℃以上となった時に、リフレッシュ充放電を開始することを特徴とする請求項２記載の電池のリフレッシュ方法。
前記リフレッシュ充放電にて、５Ｉｔ以下で、初期容量の９０〜１２０％まで充電し、さらに１５０〜２００％まで１Ｉｔ以下でタイマー充電することを特徴とする請求項２記載の電池のリフレッシュ方法。