JP3092394B2 - 二次電池の充電方法及び装置 - Google Patents
二次電池の充電方法及び装置Info
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- JP3092394B2 JP3092394B2 JP05127033A JP12703393A JP3092394B2 JP 3092394 B2 JP3092394 B2 JP 3092394B2 JP 05127033 A JP05127033 A JP 05127033A JP 12703393 A JP12703393 A JP 12703393A JP 3092394 B2 JP3092394 B2 JP 3092394B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、−△Ｖ検出充電法を用
いると過充電状態になってしまうような充電電圧特性を
有する電池でも、過充電を生じさせることなく十分に充
電することができる二次電池の充電方法及び充電装置に
関するものである。
いると過充電状態になってしまうような充電電圧特性を
有する電池でも、過充電を生じさせることなく十分に充
電することができる二次電池の充電方法及び充電装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に二次電池の充電は適正に行わなけ
ればならない。これは過充電になると、ガスが発生する
とともに電池温度が上昇して寿命が短くなるからであ
り、逆に充電不足の場合には二次電池の出力が定格出力
まで達しない等の問題が発生するからである。そこで従
来、ニッケル−カドミウム電池，ニッケル−水素電池な
どの密閉形二次電池を適正に充電する制御方法として、
電圧検出法，温度検出法，−△Ｖ検出充電法，タイマー
制御充電法などが提案されている。このうち−△Ｖ検出
充電法は、図６に示すように電池電圧の時間的変化率即
ち電圧変化率が正（時間とともに増加）から負（時間と
ともに減少）に変化するピーク電圧を検出し、ピーク電
圧から△Ｖだけ電池電圧が下がったことを検出すると充
電を停止するものであり、安全でかつ効率よく充電でき
る方式として、特にニッケル−カドミウム電池の充電方
法として広く普及している。例えば、特公昭６０−１８
１７７号に示された−△Ｖ検出充電法では、充電電圧特
性が充電時間の経過とともに上昇し、ピーク電圧後降下
する点を利用し、ピーク点電圧に対応した対応電圧を記
憶し、この記憶電圧に対する電池電圧の所定低下差電圧
−△Ｖを比較検出すると、二次電池の充電電流を遮断し
ている。この方法によれば二次電池によって特性にバラ
ツキがあった場合でも、充電量を１００％以上にするこ
とができ、充電電気量のバラツキも少なくすることがで
きると考えられている。
ればならない。これは過充電になると、ガスが発生する
とともに電池温度が上昇して寿命が短くなるからであ
り、逆に充電不足の場合には二次電池の出力が定格出力
まで達しない等の問題が発生するからである。そこで従
来、ニッケル−カドミウム電池，ニッケル−水素電池な
どの密閉形二次電池を適正に充電する制御方法として、
電圧検出法，温度検出法，−△Ｖ検出充電法，タイマー
制御充電法などが提案されている。このうち−△Ｖ検出
充電法は、図６に示すように電池電圧の時間的変化率即
ち電圧変化率が正（時間とともに増加）から負（時間と
ともに減少）に変化するピーク電圧を検出し、ピーク電
圧から△Ｖだけ電池電圧が下がったことを検出すると充
電を停止するものであり、安全でかつ効率よく充電でき
る方式として、特にニッケル−カドミウム電池の充電方
法として広く普及している。例えば、特公昭６０−１８
１７７号に示された−△Ｖ検出充電法では、充電電圧特
性が充電時間の経過とともに上昇し、ピーク電圧後降下
する点を利用し、ピーク点電圧に対応した対応電圧を記
憶し、この記憶電圧に対する電池電圧の所定低下差電圧
−△Ｖを比較検出すると、二次電池の充電電流を遮断し
ている。この方法によれば二次電池によって特性にバラ
ツキがあった場合でも、充電量を１００％以上にするこ
とができ、充電電気量のバラツキも少なくすることがで
きると考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示すように充電末期に電池電圧の減少が起こらない充電
電圧特性ａを有する二次電池や、ピーク電圧以降の電池
電圧の変化が少ない充電電圧特性ｂを有する二次電池
に、−△Ｖ検出充電法を適用しても、−△Ｖを検出でき
ないために、二次電池が過充電されてしまう可能性があ
る。例えばニッケル−水素電池等は、ニッケル−カドミ
ウム電池に比べ充電時の電池電圧の変化が少ない上、周
囲温度や電池の状態によっても電圧の変化が異なること
が知られている。
示すように充電末期に電池電圧の減少が起こらない充電
電圧特性ａを有する二次電池や、ピーク電圧以降の電池
電圧の変化が少ない充電電圧特性ｂを有する二次電池
に、−△Ｖ検出充電法を適用しても、−△Ｖを検出でき
ないために、二次電池が過充電されてしまう可能性があ
る。例えばニッケル−水素電池等は、ニッケル−カドミ
ウム電池に比べ充電時の電池電圧の変化が少ない上、周
囲温度や電池の状態によっても電圧の変化が異なること
が知られている。
【０００４】本発明の目的は、充電末期の電池電圧の変
化が少なく、−△Ｖを検出できないような場合において
も過充電及び充電不足を生じさせることなく確実に充電
できる充電方法及び装置を提供することにある。
化が少なく、−△Ｖを検出できないような場合において
も過充電及び充電不足を生じさせることなく確実に充電
できる充電方法及び装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の本発明の方法では、まず二次電池充電時
の電池電圧が設定電圧以上になった後に、電圧変化率が
増加から減少に転じる変曲点を検出する。ここで電圧変
化率が増加から減少に転じる変曲点とは、言い換えると
正の電圧変化率が増加傾向にある状態から減少傾向に移
る点である。本発明では、変曲点の電池電圧から所定の
割合で増加する比較基準電圧と電池電圧とを比較して、
電池電圧が比較基準電圧より小さくなると充電を停止さ
せる。比較基準電圧を変曲点の電池電圧から所定の割合
で増加させる方法としては、一次関数のように連続的に
所定の変化率で増加させる方法や、所定の時間間隔ごと
に段階的に増加させる方法等を用いることができる。ま
た増加割合は、充電する二次電池の特性に応じて適宜に
選択する。なお、ここで電池電圧とは、実際の電池電圧
そのものだけでなく、信号処理のために実際の電池電圧
を分圧回路で分圧して得られる電池電圧に比例した電圧
等も当然にして含まれる。
に、請求項１の本発明の方法では、まず二次電池充電時
の電池電圧が設定電圧以上になった後に、電圧変化率が
増加から減少に転じる変曲点を検出する。ここで電圧変
化率が増加から減少に転じる変曲点とは、言い換えると
正の電圧変化率が増加傾向にある状態から減少傾向に移
る点である。本発明では、変曲点の電池電圧から所定の
割合で増加する比較基準電圧と電池電圧とを比較して、
電池電圧が比較基準電圧より小さくなると充電を停止さ
せる。比較基準電圧を変曲点の電池電圧から所定の割合
で増加させる方法としては、一次関数のように連続的に
所定の変化率で増加させる方法や、所定の時間間隔ごと
に段階的に増加させる方法等を用いることができる。ま
た増加割合は、充電する二次電池の特性に応じて適宜に
選択する。なお、ここで電池電圧とは、実際の電池電圧
そのものだけでなく、信号処理のために実際の電池電圧
を分圧回路で分圧して得られる電池電圧に比例した電圧
等も当然にして含まれる。
【０００６】二次電池の種類によっては、充電初期段階
において変曲点が現れるものもある。そのため誤動作を
防止するためには、充電時の電池電圧が所定の設定電圧
以上になっていることを条件にして変曲点の検出を行う
ようにする。
において変曲点が現れるものもある。そのため誤動作を
防止するためには、充電時の電池電圧が所定の設定電圧
以上になっていることを条件にして変曲点の検出を行う
ようにする。
【０００７】また、二次電池の充電電圧特性は、蓄電池
の温度によっても変わるため、請求項２の方法では、比
較基準電圧を増加する割合を二次電池の周囲温度または
電池温度に応じて、温度が低ければ大きくし、逆に温度
が高ければ小さく変化させる。
の温度によっても変わるため、請求項２の方法では、比
較基準電圧を増加する割合を二次電池の周囲温度または
電池温度に応じて、温度が低ければ大きくし、逆に温度
が高ければ小さく変化させる。
【０００８】請求項３の充電装置は、本発明の方法を実
施するものであり、充電停止指令信号が入力されると二
次電池の充電を停止する充電回路と、充電時の電池電圧
を検出する電圧検出器と、電池電圧が設定電圧を超えた
か否かを判定する電圧判定手段と、電池電圧が設定電圧
を超えたことを電圧判定手段が判定した後に、電池電圧
の電圧変化率が増加から減少に転じる変曲点を検出する
変曲点検出手段と、変曲点検出手段が変曲点を検出した
後に所定時間間隔ごとに変曲点を検出したときの電池電
圧に予め定めた加算電圧を累積加算して比較基準電圧を
求める加算手段と、比較基準電圧と電池電圧とを比較し
て電池電圧が比較基準電圧より小さくなると充電停止指
令信号を出力する比較器とを具備する。
施するものであり、充電停止指令信号が入力されると二
次電池の充電を停止する充電回路と、充電時の電池電圧
を検出する電圧検出器と、電池電圧が設定電圧を超えた
か否かを判定する電圧判定手段と、電池電圧が設定電圧
を超えたことを電圧判定手段が判定した後に、電池電圧
の電圧変化率が増加から減少に転じる変曲点を検出する
変曲点検出手段と、変曲点検出手段が変曲点を検出した
後に所定時間間隔ごとに変曲点を検出したときの電池電
圧に予め定めた加算電圧を累積加算して比較基準電圧を
求める加算手段と、比較基準電圧と電池電圧とを比較し
て電池電圧が比較基準電圧より小さくなると充電停止指
令信号を出力する比較器とを具備する。
【０００９】また、請求項４の充電装置では、請求項３
の構成に加えて、比較基準電圧を増加する割合を二次電
池の周囲温度または電池温度に応じて、温度が低ければ
大きくし、逆に温度が高ければ小さく変化させる加算電
圧変更手段を更に備える。
の構成に加えて、比較基準電圧を増加する割合を二次電
池の周囲温度または電池温度に応じて、温度が低ければ
大きくし、逆に温度が高ければ小さく変化させる加算電
圧変更手段を更に備える。
【００１０】
【作用】二次電池の充電が進行し完全充電に接近し始め
ると、電池電圧は急速に上昇し始める。これは、活性材
料がますます充電状態に変換されるからである。二次電
池が完全充電状態にさらに近づき、その活性材料の９０
〜９５％程度が化学的に変換されると、酸素が発生し始
める。これは電池内部圧力の増大を起こし、また二次電
池の温度上昇を起こす。これらの現象のため、電池電圧
の急速な上昇は鈍化し始め、電池電圧の電圧変化率が増
加から減少に転じる変曲点が発生するのである。本発明
においては、１００％充電の前に必ず変曲点が発生する
ことに着目し、この変曲点の発生時点を基準にして充電
の停止時期を決定する。変曲点の電池電圧から所定の割
合で増加する比較基準電圧と電池電圧とを比較すると、
充電末期に電池電圧の減少が起こらない二次電池や、ピ
ーク電圧発生後の電池電圧の変化が少ない二次電池を、
充電不足や過充電を生じさせることなく確実に且つ十分
に充電することができる。また、電池電圧が設定電圧以
上になった後に変曲点の検出を開始すると、充電初期段
階に変曲点が現れる場合における誤動作の発生を防止で
きる。特に、充電時の電池電圧が所定の設定電圧以上に
なっていることを条件にして変曲点の検出を行うと、２
つのチェックがかけられるので、充電停止の判断を開始
する時点の検出を確実に行なうことができる。請求項２
の発明の方法および請求項４の発明の充電装置のよう
に、比較基準電圧を増加する割合を二次電池の周囲温度
または電池温度に応じて、温度が低ければ大きくし、逆
に温度が高ければ小さく変化させると、温度変化の影響
を受けることなく、二次電池を十分に充電することがで
きる。
ると、電池電圧は急速に上昇し始める。これは、活性材
料がますます充電状態に変換されるからである。二次電
池が完全充電状態にさらに近づき、その活性材料の９０
〜９５％程度が化学的に変換されると、酸素が発生し始
める。これは電池内部圧力の増大を起こし、また二次電
池の温度上昇を起こす。これらの現象のため、電池電圧
の急速な上昇は鈍化し始め、電池電圧の電圧変化率が増
加から減少に転じる変曲点が発生するのである。本発明
においては、１００％充電の前に必ず変曲点が発生する
ことに着目し、この変曲点の発生時点を基準にして充電
の停止時期を決定する。変曲点の電池電圧から所定の割
合で増加する比較基準電圧と電池電圧とを比較すると、
充電末期に電池電圧の減少が起こらない二次電池や、ピ
ーク電圧発生後の電池電圧の変化が少ない二次電池を、
充電不足や過充電を生じさせることなく確実に且つ十分
に充電することができる。また、電池電圧が設定電圧以
上になった後に変曲点の検出を開始すると、充電初期段
階に変曲点が現れる場合における誤動作の発生を防止で
きる。特に、充電時の電池電圧が所定の設定電圧以上に
なっていることを条件にして変曲点の検出を行うと、２
つのチェックがかけられるので、充電停止の判断を開始
する時点の検出を確実に行なうことができる。請求項２
の発明の方法および請求項４の発明の充電装置のよう
に、比較基準電圧を増加する割合を二次電池の周囲温度
または電池温度に応じて、温度が低ければ大きくし、逆
に温度が高ければ小さく変化させると、温度変化の影響
を受けることなく、二次電池を十分に充電することがで
きる。
【００１１】請求項３の発明の充電装置のように、電池
電圧が設定電圧を超えたことを電圧判定手段が判定した
後に、変曲点検出手段が変曲点を検出すると、充電初期
に発生する変曲点によって誤動作することがない。ま
た、変曲点検出手段が変曲点を検出した後に所定時間間
隔ごとに変曲点を検出したときの電池電圧に予め定めた
加算電圧を累積加算して比較基準電圧を求める加算手段
と、比較基準電圧と電池電圧とを比較して電池電圧が比
較基準電圧より小さくなると充電停止指令信号を出力す
る比較器とを具備していると、充電末期に電池電圧の減
少が起こらない二次電池や、ピーク電圧発生後の電池電
圧の変化が少ない二次電池を、充電不足や過充電を生じ
させることなく確実に且つ十分に充電することができ
る。特に、充電時の電池電圧が所定の設定電圧以上にな
っていることを条件にして変曲点の検出を行うと、２つ
のチェックがかけられるので、充電停止の判断を開始す
る時点の検出を確実に行なうことができる。
電圧が設定電圧を超えたことを電圧判定手段が判定した
後に、変曲点検出手段が変曲点を検出すると、充電初期
に発生する変曲点によって誤動作することがない。ま
た、変曲点検出手段が変曲点を検出した後に所定時間間
隔ごとに変曲点を検出したときの電池電圧に予め定めた
加算電圧を累積加算して比較基準電圧を求める加算手段
と、比較基準電圧と電池電圧とを比較して電池電圧が比
較基準電圧より小さくなると充電停止指令信号を出力す
る比較器とを具備していると、充電末期に電池電圧の減
少が起こらない二次電池や、ピーク電圧発生後の電池電
圧の変化が少ない二次電池を、充電不足や過充電を生じ
させることなく確実に且つ十分に充電することができ
る。特に、充電時の電池電圧が所定の設定電圧以上にな
っていることを条件にして変曲点の検出を行うと、２つ
のチェックがかけられるので、充電停止の判断を開始す
る時点の検出を確実に行なうことができる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の方法を実施する充電装置の
一実施例の概略構成を示すブロック図である。この図に
おいて、１は密閉型ニッケル−水素電池等のように充電
末期においても電池電圧の大きな低下が発生しない二次
電池である。２は電源と制御半導体スイッチを含んで構
成されて二次電池１を定電流充電する定電流充電回路で
あり、この定電流充電回路２は充電制御回路３によって
制御される。充電制御回路３は、定電流充電回路２の制
御半導体スイッチのオン・オフ制御をする半導体スイッ
チを含んで構成されて、後述する比較器９から充電停止
指令信号が入力されると、定電流充電回路２中の制御半
導体スイッチをオフ状態にして充電を停止させる。
に説明する。図１は本発明の方法を実施する充電装置の
一実施例の概略構成を示すブロック図である。この図に
おいて、１は密閉型ニッケル−水素電池等のように充電
末期においても電池電圧の大きな低下が発生しない二次
電池である。２は電源と制御半導体スイッチを含んで構
成されて二次電池１を定電流充電する定電流充電回路で
あり、この定電流充電回路２は充電制御回路３によって
制御される。充電制御回路３は、定電流充電回路２の制
御半導体スイッチのオン・オフ制御をする半導体スイッ
チを含んで構成されて、後述する比較器９から充電停止
指令信号が入力されると、定電流充電回路２中の制御半
導体スイッチをオフ状態にして充電を停止させる。
【００１３】電圧検出器４は分圧回路等から構成されて
二次電池１の電池電圧Ｖを検出する。電圧検出器４で検
出した電池電圧は電圧判定手段５に入力され、電圧判定
手段５は電池電圧Ｖが設定電圧Ｖｓを超えたことを判定
すると、変曲点検出手段６に検出開始信号を出力する。
設定電圧Ｖｓは、充電開始時の立上がり部において変曲
点が現れるため、この変曲点を過ぎた後に変曲点の検出
を開始するように設定されている。
二次電池１の電池電圧Ｖを検出する。電圧検出器４で検
出した電池電圧は電圧判定手段５に入力され、電圧判定
手段５は電池電圧Ｖが設定電圧Ｖｓを超えたことを判定
すると、変曲点検出手段６に検出開始信号を出力する。
設定電圧Ｖｓは、充電開始時の立上がり部において変曲
点が現れるため、この変曲点を過ぎた後に変曲点の検出
を開始するように設定されている。
【００１４】変曲点検出手段６は、電池電圧Ｖが設定電
圧Ｖｓを超えたことを電圧判定手段５が判定した後に、
電池電圧Ｖの電圧変化率が増加から減少に転じる変曲点
を検出する。変曲点検出手段６としては、例えば図２に
要部を示す構造のものを用いることができる。この例で
は、二次電池１の電池電圧Ｖを予め定めた周期で周期的
にゲート回路６ａ1 により検出し、コンデンサを内蔵す
る電圧保持回路６ｂ1に保持する。新たに電池電圧を検
出すると、シーケンサ６ｅからの指令に応じてゲート回
路６ａ2 は電圧保持回路６ｂ1 に保持した先の電池電圧
Ｖ01を電圧保持回路６ｂ2 に保持させ、電圧保持回路６
ｂ1 には新たな電池電圧Ｖ02を保持する。減算回路６ｄ
1 は、先の電池電圧Ｖ01と新たな電池電圧Ｖ02との減算
を行い、減算値を電圧保持回路６ｂ3 に保持させる。電
圧保持回路６ｂ1 は、電圧保持回路６ｂ2 に保持電圧を
移送した後シーケンサ６ｅからの指令に応じて内蔵コン
デンサの電荷を放電回路６ｃ1 を通して放電する。電圧
保持回路６ｂ2 の内蔵コンデンサは、減算回路６ｄ1 に
よる減算処理が行われた後に、シーケンサ６ｅからの指
令に応じて放電回路６ｃ2 を通して放電される。コンデ
ンサを内蔵する電圧保持回路６ｂ3 に保持された減算値
は、新たな減算値が求められるとゲート回路６ａ3 を介
して電圧保持回路６ｄ4 に送られて保持され、先の減算
値と新たな減算値とは減算回路６ｄ2 によって減算され
て出力される。電圧保持回路６ｂ3 及び６ｂ4 の内蔵コ
ンデンサの放電は前述の電圧保持回路６ｂ1 及び６ｂ2
の場合と同様にして行われる。減算回路６ｄ2 の出力が
正の場合には、電池電圧の電圧変化率が増加しているこ
とを意味し、減算回路６ｄ2 の出力が負の場合には、電
池電圧の変化率が減少していることを意味する。したが
って、減算回路６ｄ2 の出力の極性が判定する時点を検
出することにより変曲点を検出できる。このような変曲
点の検出は、マイクロコンピュータを用いても実現が可
能である。変曲点検出手段６は、前述の動作により変曲
点を検出すると、変曲点の電池電圧Ｖ0 を加算手段７に
出力する。
圧Ｖｓを超えたことを電圧判定手段５が判定した後に、
電池電圧Ｖの電圧変化率が増加から減少に転じる変曲点
を検出する。変曲点検出手段６としては、例えば図２に
要部を示す構造のものを用いることができる。この例で
は、二次電池１の電池電圧Ｖを予め定めた周期で周期的
にゲート回路６ａ1 により検出し、コンデンサを内蔵す
る電圧保持回路６ｂ1に保持する。新たに電池電圧を検
出すると、シーケンサ６ｅからの指令に応じてゲート回
路６ａ2 は電圧保持回路６ｂ1 に保持した先の電池電圧
Ｖ01を電圧保持回路６ｂ2 に保持させ、電圧保持回路６
ｂ1 には新たな電池電圧Ｖ02を保持する。減算回路６ｄ
1 は、先の電池電圧Ｖ01と新たな電池電圧Ｖ02との減算
を行い、減算値を電圧保持回路６ｂ3 に保持させる。電
圧保持回路６ｂ1 は、電圧保持回路６ｂ2 に保持電圧を
移送した後シーケンサ６ｅからの指令に応じて内蔵コン
デンサの電荷を放電回路６ｃ1 を通して放電する。電圧
保持回路６ｂ2 の内蔵コンデンサは、減算回路６ｄ1 に
よる減算処理が行われた後に、シーケンサ６ｅからの指
令に応じて放電回路６ｃ2 を通して放電される。コンデ
ンサを内蔵する電圧保持回路６ｂ3 に保持された減算値
は、新たな減算値が求められるとゲート回路６ａ3 を介
して電圧保持回路６ｄ4 に送られて保持され、先の減算
値と新たな減算値とは減算回路６ｄ2 によって減算され
て出力される。電圧保持回路６ｂ3 及び６ｂ4 の内蔵コ
ンデンサの放電は前述の電圧保持回路６ｂ1 及び６ｂ2
の場合と同様にして行われる。減算回路６ｄ2 の出力が
正の場合には、電池電圧の電圧変化率が増加しているこ
とを意味し、減算回路６ｄ2 の出力が負の場合には、電
池電圧の変化率が減少していることを意味する。したが
って、減算回路６ｄ2 の出力の極性が判定する時点を検
出することにより変曲点を検出できる。このような変曲
点の検出は、マイクロコンピュータを用いても実現が可
能である。変曲点検出手段６は、前述の動作により変曲
点を検出すると、変曲点の電池電圧Ｖ0 を加算手段７に
出力する。
【００１５】加算手段７は、変曲点検出手段６が変曲点
を検出した後に所定時間間隔ｔごとに変曲点を検出した
ときの電池電圧Ｖ0 に予め定めた加算電圧ｂを累積加算
して比較基準電圧Ｖｘを求める。すなわち時間間隔ｔが
過ぎるごとに、比較基準電圧Ｖx は、Ｖ0 ＋ｂ，Ｖ0 ＋
２ｂ，…Ｖ0 ＋ｎｂのように、変曲点の電池電圧Ｖ0か
ら所定の割合で増加する。本実施例では、段階的に比較
基準電圧Ｖx は増加することになる。この加算電圧ｂの
値は、電池の種類により充電特性が異なるため、充電す
る電池の種類により変えることになる。また二次電池の
充電電圧の変化状態が周囲温度により異なるため、精度
を高めるためには温度センサにより電池の周囲温度また
は電池温度を測定し、周囲温度あるいは電池温度に応じ
た適切な加算電圧ｂを選定するのが好ましい。本実施例
では、加算電圧変更手段８が、予め内部メモリに周囲温
度あるいは電池温度に応じた加算電圧の値を記憶してお
り、測定した温度に応じた適切な加算電圧ｂを選定し
て、選定した加算電圧ｂを加算手段７Ｂに出力してい
る。
を検出した後に所定時間間隔ｔごとに変曲点を検出した
ときの電池電圧Ｖ0 に予め定めた加算電圧ｂを累積加算
して比較基準電圧Ｖｘを求める。すなわち時間間隔ｔが
過ぎるごとに、比較基準電圧Ｖx は、Ｖ0 ＋ｂ，Ｖ0 ＋
２ｂ，…Ｖ0 ＋ｎｂのように、変曲点の電池電圧Ｖ0か
ら所定の割合で増加する。本実施例では、段階的に比較
基準電圧Ｖx は増加することになる。この加算電圧ｂの
値は、電池の種類により充電特性が異なるため、充電す
る電池の種類により変えることになる。また二次電池の
充電電圧の変化状態が周囲温度により異なるため、精度
を高めるためには温度センサにより電池の周囲温度また
は電池温度を測定し、周囲温度あるいは電池温度に応じ
た適切な加算電圧ｂを選定するのが好ましい。本実施例
では、加算電圧変更手段８が、予め内部メモリに周囲温
度あるいは電池温度に応じた加算電圧の値を記憶してお
り、測定した温度に応じた適切な加算電圧ｂを選定し
て、選定した加算電圧ｂを加算手段７Ｂに出力してい
る。
【００１６】比較器９は、比較基準電圧Ｖx と電池電圧
Ｖとを比較して電池電圧Ｖが比較基準電圧Ｖx より小さ
くなると、充電停止指令信号を充電制御回路３に出力す
る。図３（Ａ）には、変曲点が存在する部分を四角形の
枠で囲んでおり、この部分の拡大図を図３（Ｂ）に示し
ている。電圧Ｖ0 の点が変曲点であり、変曲点検出ｔ秒
後に電圧検出器４が電池電圧Ｖ１（Ｖ）を検出すると、
加算手段７は変曲点の電池電圧Ｖ0 に加算電圧ｂを加算
した値Ｖ0 ＋ｂ（Ｖ）を比較基準電圧Ｖx として出力す
る。比較器９は、電池電圧Ｖ1 と比較基準電圧Ｖx ＝Ｖ
0 ＋ｂとを比較して、充電完了か否かの判定を行う。も
し、Ｖ0 ＋ｂ（Ｖ）＞Ｖ１（Ｖ）ならば充電完了であ
り、充電制御回路３に充電停止指令信号を出力して定電
流充電回路２の制御半導体スイッチを遮断状態にする。
反対にＶ0 ＋ｂ（Ｖ）＜Ｖ１（Ｖ）ならば充電を継続
し、さらにｔ秒経過後の電池電圧Ｖ２（Ｖ）と、加算値
にさらにｂを加えたＶ0 ＋２ｂ（Ｖ）との比較を行う。
この比較を繰り返し、変曲点の電池電圧Ｖ0 に加算電圧
ｂを累積加算していった比較基準電圧Ｖx が電池電圧Ｖ
よりも大きくなった時点で充電完了の判定をし、定電流
充電回路２の制御半導体スイッチを遮断し充電を終了す
る。
Ｖとを比較して電池電圧Ｖが比較基準電圧Ｖx より小さ
くなると、充電停止指令信号を充電制御回路３に出力す
る。図３（Ａ）には、変曲点が存在する部分を四角形の
枠で囲んでおり、この部分の拡大図を図３（Ｂ）に示し
ている。電圧Ｖ0 の点が変曲点であり、変曲点検出ｔ秒
後に電圧検出器４が電池電圧Ｖ１（Ｖ）を検出すると、
加算手段７は変曲点の電池電圧Ｖ0 に加算電圧ｂを加算
した値Ｖ0 ＋ｂ（Ｖ）を比較基準電圧Ｖx として出力す
る。比較器９は、電池電圧Ｖ1 と比較基準電圧Ｖx ＝Ｖ
0 ＋ｂとを比較して、充電完了か否かの判定を行う。も
し、Ｖ0 ＋ｂ（Ｖ）＞Ｖ１（Ｖ）ならば充電完了であ
り、充電制御回路３に充電停止指令信号を出力して定電
流充電回路２の制御半導体スイッチを遮断状態にする。
反対にＶ0 ＋ｂ（Ｖ）＜Ｖ１（Ｖ）ならば充電を継続
し、さらにｔ秒経過後の電池電圧Ｖ２（Ｖ）と、加算値
にさらにｂを加えたＶ0 ＋２ｂ（Ｖ）との比較を行う。
この比較を繰り返し、変曲点の電池電圧Ｖ0 に加算電圧
ｂを累積加算していった比較基準電圧Ｖx が電池電圧Ｖ
よりも大きくなった時点で充電完了の判定をし、定電流
充電回路２の制御半導体スイッチを遮断し充電を終了す
る。
【００１７】本実施例は、制御部分をハードウエアによ
って構成しているが、本実施例の充電装置の制御部分を
マイクロコンピュータを用いて、ソフトウエアによって
実現することも可能である。
って構成しているが、本実施例の充電装置の制御部分を
マイクロコンピュータを用いて、ソフトウエアによって
実現することも可能である。
【００１８】図４は、マイクロコンピュータを用いて制
御部分を構成する場合に用いるソフトウエアのアルゴリ
ズムを示すフローチャートである。充電をスタートする
と、アナログデジタル変換器を通しマイクロコンピュー
タが、二次電池１の電池電圧を読み込み、変曲点の検出
を行う。変曲点を検出するとＶｘ＝Ｖ0 ＋ｂの加算電圧
ｂの加算を行う。そして、Ｖｘと電池電圧Ｖの比較を繰
り返し、Ｖｘ＞電池電圧Ｖになると充電停止指令信号を
出力する。
御部分を構成する場合に用いるソフトウエアのアルゴリ
ズムを示すフローチャートである。充電をスタートする
と、アナログデジタル変換器を通しマイクロコンピュー
タが、二次電池１の電池電圧を読み込み、変曲点の検出
を行う。変曲点を検出するとＶｘ＝Ｖ0 ＋ｂの加算電圧
ｂの加算を行う。そして、Ｖｘと電池電圧Ｖの比較を繰
り返し、Ｖｘ＞電池電圧Ｖになると充電停止指令信号を
出力する。
【００１９】次に、上記実施例を用いて実際に充電を行
った試験例について説明する。図５に示した曲線Ａは１
１００ｍＡｈの密閉形ニッケル−水素電池を１．５Ｃｍ
Ａ、周囲温度２０℃で充電した場合の充電特性であり、
曲線Ｂは−△Ｖ検出充電法によるもの、Ｃは−△Ｖ検出
できなかったため強制的に充電を切ったものである。ま
た図５において、曲線Ａ´，Ａ''は、周囲温度が０℃の
場合と４０℃の場合において、本実施例の充電装置を用
いて充電を行った充電電圧特性の結果を示している。な
お充電装置の加算電圧ｂはこの電池に合わせて表１のよ
うに設定（周囲温度により加算電圧を変化）し、比較時
間の間隔ｔを１０ｓｅｃとした。
った試験例について説明する。図５に示した曲線Ａは１
１００ｍＡｈの密閉形ニッケル−水素電池を１．５Ｃｍ
Ａ、周囲温度２０℃で充電した場合の充電特性であり、
曲線Ｂは−△Ｖ検出充電法によるもの、Ｃは−△Ｖ検出
できなかったため強制的に充電を切ったものである。ま
た図５において、曲線Ａ´，Ａ''は、周囲温度が０℃の
場合と４０℃の場合において、本実施例の充電装置を用
いて充電を行った充電電圧特性の結果を示している。な
お充電装置の加算電圧ｂはこの電池に合わせて表１のよ
うに設定（周囲温度により加算電圧を変化）し、比較時
間の間隔ｔを１０ｓｅｃとした。
【００２０】
【表１】 Ａの電池は電池電圧が１．５７３０Ｖで変曲点を検出
し、温度センサにより周囲温度２０℃を測定し、加算電
圧としてメモリより０．００１２Ｖを加算し，比較を行
った。変曲点検出時の電圧１．５７３０Ｖに０．００１
２Ｖを加算し、１０ｓｅｃ後の電池電圧１．５７４１Ｖ
と比較すると、充電完了の定義Ｖ0 ＋ｂ（Ｖ）＞Ｖ１
（Ｖ）にならない。そのため充電を継続し，加算，比較
を繰り返した。１８０ｓｅｃ後に１．５７３０Ｖ＋０．
００１２Ｖ＊１８＞１．５９４５Ｖになり充電が完了し
た。このとき充電量は公称容量の１０６％であった。こ
れに対してＣは過充電であり、Ｂも過充電気味であり、
本発明のＡは、充電量が公称容量の１０６％と、最適な
充電が行われているのが判る。また、Ａ´（周囲温度０
℃）は充電量１０２％、Ａ''（周囲温度４０℃）は１０
８％と周囲温度が変化しても過充電することなく充電が
行われている。
し、温度センサにより周囲温度２０℃を測定し、加算電
圧としてメモリより０．００１２Ｖを加算し，比較を行
った。変曲点検出時の電圧１．５７３０Ｖに０．００１
２Ｖを加算し、１０ｓｅｃ後の電池電圧１．５７４１Ｖ
と比較すると、充電完了の定義Ｖ0 ＋ｂ（Ｖ）＞Ｖ１
（Ｖ）にならない。そのため充電を継続し，加算，比較
を繰り返した。１８０ｓｅｃ後に１．５７３０Ｖ＋０．
００１２Ｖ＊１８＞１．５９４５Ｖになり充電が完了し
た。このとき充電量は公称容量の１０６％であった。こ
れに対してＣは過充電であり、Ｂも過充電気味であり、
本発明のＡは、充電量が公称容量の１０６％と、最適な
充電が行われているのが判る。また、Ａ´（周囲温度０
℃）は充電量１０２％、Ａ''（周囲温度４０℃）は１０
８％と周囲温度が変化しても過充電することなく充電が
行われている。
【００２１】
【発明の効果】請求項１の発明では、電池電圧の電圧変
化率が増加から減少に転じる変曲点の電池電圧から所定
の割合で増加する比較基準電圧と電池電圧とを比較し
て、電池電圧が比較基準電圧より小さくなると充電を停
止させるので、充電末期に電池電圧の減少が起こらない
二次電池や、ピーク電圧発生後の電池電圧の変化が少な
い二次電池を、充電不足や過充電を生じさせることなく
確実に且つ十分に充電することができる。また、本発明
では、電池電圧が設定電圧以上になった後に変曲点の検
出を開始するので、充電初期段階に変曲点が現れる場合
における誤動作の発生を防止することができる。特に、
充電時の電池電圧が所定の設定電圧以上になっているこ
とを条件にして変曲点の検出を行うと、２つのチェック
がかけられるので、充電停止の判断を開始する時点の検
出を確実に行なうことができる。請求項２の発明の方法
および請求項４の発明では、比較基準電圧を増加する割
合を二次電池の周囲温度または電池温度に応じて、温度
が低ければ大きくし、逆に温度が高ければ小さく変化さ
せるので、温度変化の影響を受けることなく、二次電池
を十分に充電することができる利点がある。
化率が増加から減少に転じる変曲点の電池電圧から所定
の割合で増加する比較基準電圧と電池電圧とを比較し
て、電池電圧が比較基準電圧より小さくなると充電を停
止させるので、充電末期に電池電圧の減少が起こらない
二次電池や、ピーク電圧発生後の電池電圧の変化が少な
い二次電池を、充電不足や過充電を生じさせることなく
確実に且つ十分に充電することができる。また、本発明
では、電池電圧が設定電圧以上になった後に変曲点の検
出を開始するので、充電初期段階に変曲点が現れる場合
における誤動作の発生を防止することができる。特に、
充電時の電池電圧が所定の設定電圧以上になっているこ
とを条件にして変曲点の検出を行うと、２つのチェック
がかけられるので、充電停止の判断を開始する時点の検
出を確実に行なうことができる。請求項２の発明の方法
および請求項４の発明では、比較基準電圧を増加する割
合を二次電池の周囲温度または電池温度に応じて、温度
が低ければ大きくし、逆に温度が高ければ小さく変化さ
せるので、温度変化の影響を受けることなく、二次電池
を十分に充電することができる利点がある。
【００２２】請求項３の発明の充電装置では、電池電圧
が設定電圧を超えたことを電圧判定手段が判定した後
に、変曲点検出手段が変曲点を検出するので、充電初期
に発生する変曲点によって誤動作することがない。ま
た、変曲点検出手段が変曲点を検出した後に所定時間間
隔ごとに変曲点を検出したときの電池電圧に予め定めた
加算電圧を累積加算して比較基準電圧を求める加算手段
と、比較基準電圧と電池電圧とを比較して電池電圧が比
較基準電圧より小さくなると充電停止指令信号を出力す
る比較器とを具備しているので、充電末期に電池電圧の
減少が起こらない二次電池や、ピーク電圧発生後の電池
電圧の変化が少ない二次電池を、充電不足や過充電を生
じさせることなく確実に且つ十分に充電することができ
る。特に、充電時の電池電圧が所定の設定電圧以上にな
っていることを条件にして変曲点の検出を行うと、２つ
のチェックがかけられるので、充電停止の判断を開始す
る時点の検出を確実に行なうことができる。
が設定電圧を超えたことを電圧判定手段が判定した後
に、変曲点検出手段が変曲点を検出するので、充電初期
に発生する変曲点によって誤動作することがない。ま
た、変曲点検出手段が変曲点を検出した後に所定時間間
隔ごとに変曲点を検出したときの電池電圧に予め定めた
加算電圧を累積加算して比較基準電圧を求める加算手段
と、比較基準電圧と電池電圧とを比較して電池電圧が比
較基準電圧より小さくなると充電停止指令信号を出力す
る比較器とを具備しているので、充電末期に電池電圧の
減少が起こらない二次電池や、ピーク電圧発生後の電池
電圧の変化が少ない二次電池を、充電不足や過充電を生
じさせることなく確実に且つ十分に充電することができ
る。特に、充電時の電池電圧が所定の設定電圧以上にな
っていることを条件にして変曲点の検出を行うと、２つ
のチェックがかけられるので、充電停止の判断を開始す
る時点の検出を確実に行なうことができる。
【図１】本発明の方法を実施する充電装置の一実施例の
概略構成を示すブロック図である。
概略構成を示すブロック図である。
【図２】変曲点検出手段の一例の要部の構成を示すブロ
ックである。
ックである。
【図３】（Ａ）は変曲点が存在する部分を四角形の枠で
囲んだ線図であり、（Ｂ）はこの部分の拡大図である。
囲んだ線図であり、（Ｂ）はこの部分の拡大図である。
【図４】マイクロコンピュータを用いて制御部分を構成
する場合に用いるソフトウエアのアルゴリズムを示すフ
ローチャートである。
する場合に用いるソフトウエアのアルゴリズムを示すフ
ローチャートである。
【図５】充電電圧特性の試験結果を示す線図である。
【図６】−△Ｖ検出充電法の説明に用いる充電電圧特性
の線図である。
の線図である。
【図７】本発明によって充電可能な二次電池の充電電圧
特性の例を示す線図である。
特性の例を示す線図である。
１ 二次電池 ２ 定電流充電回路 ３ 充電制御回路 ４ 電圧検出器 ５ 電圧判定手段 ６ 変曲点検出手段 ７ 加算手段 ８ 加算電圧変更手段 ９ 比較器 ６ａ1 〜６ａ3 ゲート回路 ６ｃ1 〜６ｃ4 放電回路 ６ｂ1 〜６ｂ4 電圧保持回路 ６ｄ1 及び６ｄ2 減算回路 ６ｅ シーケンサ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−110040（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−18835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−86732（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−43845（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−158641（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−159640（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−170742（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−67735（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−217825（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−10538（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−93454（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 31/36 H01M 10/42 - 10/48 H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36
Claims (4)
- 【請求項１】二次電池充電時の電池電圧が設定電圧以上
になった後に、電圧変化率が増加から減少に転じる変曲
点を検出し、 前記変曲点の電池電圧から所定の割合で増加する比較基
準電圧と前記電池電圧とを比較して前記電池電圧が前記
比較基準電圧より小さくなると充電を停止することを特
徴とする二次電池の充電方法。 - 【請求項２】前記比較基準電圧を増加する前記割合を前
記二次電池の周囲温度または電池温度に応じて、温度が
低ければ大きくし、逆に温度が高ければ小さく変化させ
ることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の充電方
法。 - 【請求項３】充電停止指令信号が入力されると二次電池
の充電を停止する充電回路と、 充電時の電池電圧を検出する電圧検出器と、 前記電池電圧が設定電圧を超えたか否かを判定する電圧
判定手段と、 前記電池電圧が設定電圧を超えたことを前記電圧判定手
段が判定した後に前記電池電圧の電圧変化率が増加から
減少に転じる変曲点を検出する変曲点検出手段と、 前記変曲点検出手段が変曲点を検出した後に所定時間間
隔ごとに前記変曲点を検出したときの電池電圧に予め定
めた加算電圧を累積加算して比較基準電圧を求める加算
手段と、 前記比較基準電圧と前記電池電圧とを比較して前記電池
電圧が前記比較基準電圧より小さくなると前記充電停止
指令信号を出力する比較器とを具備することを特徴とす
る二次電池の充電装置。 - 【請求項４】前記比較基準電圧を増加する前記割合を、
前記二次電池の周囲温度または電池温度に応じて、温度
が低ければ大きくし、逆に温度が高ければ小さく変化さ
せる加算電圧変更手段を更に備える請求項３に記載の二
次電池の充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05127033A JP3092394B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 二次電池の充電方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05127033A JP3092394B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 二次電池の充電方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06343233A JPH06343233A (ja) | 1994-12-13 |
| JP3092394B2 true JP3092394B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=14950002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05127033A Expired - Fee Related JP3092394B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 二次電池の充電方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3092394B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH058896U (ja) * | 1991-07-19 | 1993-02-05 | 株式会社日立ホームテツク | 面状採暖具 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000050507A (ja) * | 1998-07-28 | 2000-02-18 | Ntt Power & Building Facilities Inc | 蓄電池劣化判定装置及び蓄電池劣化判定方法 |
| CN2574279Y (zh) * | 2002-10-09 | 2003-09-17 | 刘玉环 | 电池充电电路 |
| EP2629352A1 (en) | 2012-02-17 | 2013-08-21 | Oxis Energy Limited | Reinforced metal foil electrode |
| PL2784851T3 (pl) * | 2013-03-25 | 2015-12-31 | Oxis Energy Ltd | Sposób ładowania ogniwa litowo-siarkowego |
| CN106537660B (zh) | 2014-05-30 | 2020-08-14 | 奥克斯能源有限公司 | 锂硫电池 |
-
1993
- 1993-05-28 JP JP05127033A patent/JP3092394B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH058896U (ja) * | 1991-07-19 | 1993-02-05 | 株式会社日立ホームテツク | 面状採暖具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06343233A (ja) | 1994-12-13 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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