JP2005102453A - Device for controlling charging of storage battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電池を充電する制御を行う充電制御装置に関する。 The present invention relates to a charge control device that performs control for charging a storage battery.
従来では、バッテリの周囲温度を検出し、当該周囲温度が使用上限温度に達すると充電電流をカットして充電を止める技術が開示されている(例えば特許文献1を参照)。この技術では目標の充電電圧に達しないため、使用上限温度よりは低い所定温度まで周囲温度が下がると、再び充電電流を流して充電を行う。この場合、周囲温度が再び使用上限温度に達したときは、充電電流をカットして充電を止めることになる。
従来の技術では、一定の充電電流を流したりカットする制御を繰り返すことになるので、充電電流をカットして充電を止めるとバッテリ電圧が低下し、目標の充電電圧に達するまでに要する時間(すなわち充電時間)が長くなってしまう。
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、蓄電池の温度が上限温度に達したときには電流値を下げて充電を継続することにより、従来よりも充電時間を短縮可能な蓄電池の充電制御装置を提供することを目的とする。
In the conventional technique, since the control for flowing or cutting a constant charging current is repeated, the battery voltage decreases when the charging current is cut and the charging is stopped, and the time required to reach the target charging voltage (that is, (Charging time) becomes longer.
The present invention has been made in view of such points, and when the temperature of the storage battery reaches the upper limit temperature, the charging of the storage battery can be shortened more than before by reducing the current value and continuing the charging. An object is to provide a control device.
課題を解決するための手段は、充電器により蓄電池を充電する制御を行う蓄電池の充電制御装置であって、
前記充電器の温度を検出する第1温度検出手段と、
第1電流値で前記蓄電池の充電を始めた後に、前記第1温度検出手段によって検出した温度が上限温度に達すると、前記第1電流値よりも低くかつ前記充電器の温度を上昇させない第2電流値で前記蓄電池の充電を継続する制御を行う充電制御手段とを有することを要旨とする。
なお「充電器の温度」は直接的または間接的に検出可能な温度であればよく、例えば充電器内部の温度、充電器の表面温度、充電器の周辺温度などが該当する。
Means for solving the problem is a storage battery charging control device that performs control to charge the storage battery by a charger,
First temperature detecting means for detecting the temperature of the charger;
When the temperature detected by the first temperature detecting means reaches the upper limit temperature after starting the charging of the storage battery at the first current value, the second temperature is lower than the first current value and does not increase the temperature of the charger. The gist of the invention is to have charging control means for performing control for continuing charging of the storage battery with a current value.
The “charger temperature” may be a temperature that can be detected directly or indirectly, and includes, for example, the temperature inside the charger, the surface temperature of the charger, the ambient temperature of the charger, and the like.
上述した構成によれば、蓄電池の充電を始めた後に、第1温度検出手段によって検出した温度(以下では単に「充電器温度」と呼ぶ。)が上限温度に達すると、充電制御手段は第1電流値よりも低い第2電流値で充電を継続する。しかも、当該第2電流値は充電を継続しても、充電器温度を上昇させない程度の電流である。例えば一定の充電効率の下で第2電流値を第1電流値の70%にすれば、充電器の発熱量はほぼ半分になる。放熱量が発熱量よりも大きくなれば、充電器温度は低下する。よって、第2電流値は放熱量とほぼ等しい発熱量をもたらす電流値とするのが望ましい。この制御によれば、充電器温度が上限温度に達した後は低下するか、最悪の場合でも上限温度を維持するにとどまる。従来技術のように充電電流をカットしないので、充電時間を従来よりも短縮できる。 According to the above-described configuration, when the temperature detected by the first temperature detecting means (hereinafter simply referred to as “charger temperature”) reaches the upper limit temperature after starting the charging of the storage battery, the charging control means first Charging is continued at a second current value lower than the current value. Moreover, the second current value is a current that does not increase the charger temperature even if the charging is continued. For example, if the second current value is set to 70% of the first current value under a constant charging efficiency, the calorific value of the charger is almost halved. If the heat dissipation amount becomes larger than the heat generation amount, the charger temperature decreases. Therefore, it is desirable that the second current value is a current value that provides a heat generation amount substantially equal to the heat dissipation amount. According to this control, the charger temperature decreases after reaching the upper limit temperature, or the upper limit temperature is maintained even in the worst case. Since the charging current is not cut as in the prior art, the charging time can be shortened compared to the conventional technique.
本発明によれば、充電器温度が上限温度に達したときには電流値を下げて充電を継続するので、従来よりも充電時間を短縮することができる。 According to the present invention, when the charger temperature reaches the upper limit temperature, the current value is decreased and the charging is continued, so that the charging time can be shortened compared to the conventional case.
次に、本発明を実施するための最良の形態について、実施例に従って説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to examples.
本実施例は、電動車等に用いられる完全密閉型のシールバッテリを充電する充電制御装置に本発明を適用した例であって、図1〜図3を参照しながら説明する。なお、温度にかかる数値は摂氏である。 The present embodiment is an example in which the present invention is applied to a charge control device for charging a completely sealed battery used in an electric vehicle or the like, and will be described with reference to FIGS. The numerical value related to the temperature is Celsius.
まず図1には、本発明を実現する構成例を模式的に示す。本発明の充電制御装置は、制御装置10、定電流源20、温度計30,40などからなる。蓄電池には、シールバッテリ50を用いる。充電制御手段に相当する制御装置10は、CPU(プロセッサ)12、ROM14、RAM16、入出力回路などを備える。これらの要素や作動については後述する。充電器に相当する定電流源20は、制御装置10から出力された電流値を受けて、当該電流値に対応する充電電流Iを安定的に流してシールバッテリ50の充電を行う。第1温度検出手段に相当する温度計30は定電流源20の温度を検出し、検出した温度値(充電器温度に相当する)を出力する。第2温度検出手段に相当する温度計40はシールバッテリ50の温度を検出し、検出した温度値(蓄電池温度に相当する)を出力する。
First, FIG. 1 schematically shows a configuration example for realizing the present invention. The charging control device of the present invention includes a
制御装置10の構成要素について説明する。ROM14には、充電制御プログラムや一定のデータ等を格納する。RAM16には、充電制御を行う際に必要なデータ(例えば温度値等)を一時的に記憶する。制御装置10はROM14に記憶された充電制御プログラムをCPU12が実行することにより、温度計30,40からそれぞれ出力された温度値を受けて、定電流源20が流すべき充電電流Iの電流値を制御する。この制御例について、図2を参照しながら説明する。
The components of the
図2には、充電器温度θbや充電電圧V等に基づいて充電電流Iを制御し、シールバッテリ50の充電を行う過程をタイムチャートで表す。
制御装置10は、時刻t10から電流値Isでシールバッテリ50の充電を始めている。当該時刻t10の時点における充電電圧Vは電圧Vsであり、充電器温度θbは温度θs(通常は室温)である。充電によって定電流源20は発熱量が増えるために充電器温度θbが上昇し、充電開始からしばらく経った時刻t12には充電器温度θbが上限温度θmに達している。このとき制御装置10は、充電電流Iを電流値Isよりも低く、かつ充電器温度θbを上昇させない程度の電流値I1でシールバッテリ50への充電を継続する。例えば電流値Isを8.4アンペアとしたときは、電流値I1を6アンペア(すなわち電流値Isの約70%)とすれば、定電流源20の発熱量はほぼ半分になる。こうして充電電流Iを低くすれば定電流源20の発熱量も減るので、時刻t12からは充電器温度θbが次第に低くなってゆく。
FIG. 2 is a time chart showing a process of charging the
The
電流値I1で充電を継続してゆくと充電電圧Vが上昇してゆき、時刻t14には基準電圧Vc(所定電圧に相当する)に達する。基準電圧Vcは、温度計40で計測した蓄電池温度θaに基づいて、次の数式1により求める。式中に示す係数Ka,Kbは、蓄電池の特性に応じて定められる。例えばシールバッテリ50の場合では、係数Ka=14.4を設定し、係数Kb=0.03を設定する。
When charging is continued at the current value I1, the charging voltage V increases and reaches the reference voltage Vc (corresponding to a predetermined voltage) at time t14. The reference voltage Vc is obtained by the following formula 1 based on the storage battery temperature θa measured by the thermometer 40. The coefficients Ka and Kb shown in the formula are determined according to the characteristics of the storage battery. For example, in the case of the sealed
〔数式1〕
Vc=Ka+Kb(θa−25)
[Formula 1]
Vc = Ka + Kb (θa−25)
充電開始の時刻t12から時刻t14までの時間T1は、初段充電時間に相当する。こうして充電電圧Vが基準電圧Vcに達した以降は段階的に電流値を下げ、シールバッテリ50への充電を継続する。電流値を下げて充電を継続する段数や電流の低減量は、蓄電池の種類によって適切に定める。本例のシールバッテリ50では、4段階に分けて行い、電流値を半分に低減する。
A time T1 from the charging start time t12 to time t14 corresponds to the first stage charging time. In this way, after the charging voltage V reaches the reference voltage Vc, the current value is lowered step by step and the charging of the
すなわち制御装置10は定電流源20への指令により、時刻t14に電流値I1の半分の電流値I2にして充電を継続する。当該電流値I2で充電を継続してゆき、充電電圧Vが再び基準電圧Vcに達した時刻t16には、電流値I2の半分の電流値I3で充電を継続する。当該電流値I3で充電を継続してゆき、さらに充電電圧Vが再び基準電圧Vcに達した時刻t18には、電流値I3の半分の電流値I4で充電を継続する。2段目の時刻t14から時刻t16までの時間T2や、3段目の時刻t16から時刻t18までの時間T3、4段目の時刻t18から時刻t20までの時間T4は、同一の時間とは限らず、充電環境(電流値や周囲温度等)によって変化し得る。
That is, in response to a command to the constant
そして、充電電圧Vが再び基準電圧Vcに達した時刻t20には、制御装置10は電流値I4の半分の電流値I5にし、時間T5(いわゆる押込み時間)だけシールバッテリ50への充電を継続して過充電を行う。当該時間T5は適宜に設定できるが、例えば次に示す設定表のように蓄電池温度θaと時間T1との関係に基づいて設定する。
Then, at time t20 when the charging voltage V reaches the reference voltage Vc again, the
〔設定表〕
┏━━━━━━━┯━━━━┳━━━━━┓
┃蓄電池温度θa│時間T1┃時間T5 ┃
┣━━━━━━━┿━━━━╋━━━━━┫
┃ │30分≧┃1.0時間┃
┃ 5℃< ├────╂─────┨
┃ │30分<┃2.5時間┃
┠───────┼────╂─────┨
┃ │30分≧┃1.0時間┃
┃ 5℃≧ ├────╂─────┨
┃ │30分<┃4.0時間┃
┗━━━━━━━┷━━━━┻━━━━━┛
[Setting table]
┏━━━━━━━┯━━━━┳━━━━━┓
┃Storage battery temperature θa│Time T1┃Time T5 ┃
┣━━━━━━━┿━━━━╋━━━━━┫
│ 30 minutes ≧ ┃ 1.0 hour ┃
℃ 5 ℃ <├────╂─────┨
│ │30 minutes <┃2.5 hours┃
┠───────┼────╂─────┨
│ 30 minutes ≧ ┃ 1.0 hour ┃
℃ 5 ℃ ≧ ├────╂─────┨
│ 30 minutes <┃ 4.0 hours ┃
┗━━━━━━━┷━━━━┻━━━━━┛
ここで、定電流源20の設置例について図3を参照しながら説明する。図3に示す例では、定電流源20を車両下部のフレーム60にネジ等で固定する。固定された定電流源20は外観上隠蔽するためにボディやカバー等で覆われるため、当該定電流源20の内部で発生した熱を逃がしにくい環境となる場合が多い。このような場合でも、上述したように定電流源20の充電器温度θbが上限温度θmに達した後は、これ以上は充電器温度θbが上昇しないような電流値に低くして充電を継続するので、充電器温度θbを低下させて安定した充電を行うことが可能になる。
Here, an installation example of the constant
上述した実施例によれば、制御装置10はシールバッテリ50の充電を始めた後に温度計30によって検出した充電器温度θbが上限温度θmに達すると、電流値I1(第1電流値に相当する)よりも低い電流値I2(第2電流値に相当する)で充電を継続する制御を行なった{図2を参照}。この制御によれば、充電器温度θbが上限温度θmに達した後は低下するか、最悪の場合でも上限温度θmを維持するにとどまる。従来技術のように充電電流Iをカットしないので、充電時間を従来よりも短縮できる。また、充電電流Iのオン/オフを繰り返すことがないので、急激な電流値の変化に伴うノイズ等の発生を防止することができる。
According to the above-described embodiment, when the
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例に従って説明したが、本発明は当該実施例に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することが可能である。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。 As mentioned above, although the best form for implementing this invention was demonstrated according to the Example, this invention is not limited to the said Example at all. In other words, the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. For example, the following forms may be realized.
(1)上述した実施例では、電動車等に用いられる完全密閉型のシールバッテリ50を適用した{図1等を参照}。この形態に代えて、シールバッテリ50以外の蓄電池(例えば鉛蓄電池,アルカリ蓄電池,ニッケル・カドミウム蓄電池等)にも適用することが可能である。こうした蓄電池であっても、従来技術のように充電電流Iをカットしないので、充電時間を従来よりも短縮できる。
(1) In the above-described embodiment, a completely sealed
(2)上述した実施例では、CPU12等を有する制御装置10によって定電流源20を制御する構成とした{図1等を参照}。この形態に代えて、抵抗,コンデンサ,オペアンプ等の素子を用いた電子回路によって定電流源20を制御する構成としてもよい。例えば温度や電圧等を基準値と比較するべく差分回路を用い、当該差分回路から出力される差分値を入力したオペアンプが定電流源20に電流値に相当する信号を出力すればよい。さらには、制御装置10に相当する電子回路と、定電流源20とを一体化した装置を構成してもよい。これらの装置ではプログラムが不要となるので、製造コストを低減できる。
(2) In the above-described embodiment, the constant
10 制御装置(充電制御手段)
12 CPU
14 ROM(記憶部)
16 RAM(記憶部)
20 定電流源(充電器)
30 温度計(第1温度検出手段)
40 温度計(第2温度検出手段)
50 シールバッテリ(蓄電池)
60 フレーム
I 充電電流
V 充電電圧
Vc 基準電圧
θb 充電器温度
θm 上限温度
10 Control device (charging control means)
12 CPU
14 ROM (storage unit)
16 RAM (storage unit)
20 Constant current source (charger)
30 thermometer (first temperature detection means)
40 Thermometer (second temperature detection means)
50 Seal battery
60 frame I charging current V charging voltage Vc reference voltage θb charger temperature θm upper limit temperature
Claims (1)
前記充電器の温度を検出する第1温度検出手段と、
第1電流値で前記蓄電池の充電を始めた後に、前記第1温度検出手段によって検出した温度が上限温度に達すると、前記第1電流値よりも低くかつ前記充電器の温度を上昇させない第2電流値で前記蓄電池の充電を継続する制御を行う充電制御手段とを有する蓄電池の充電制御装置。
A storage battery charge control device that performs control of charging a storage battery with a charger,
First temperature detecting means for detecting the temperature of the charger;
When the temperature detected by the first temperature detecting means reaches the upper limit temperature after starting the charging of the storage battery at the first current value, the second temperature is lower than the first current value and does not increase the temperature of the charger. A storage battery charge control device comprising charge control means for performing control to continue charging of the storage battery with a current value.
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