JP3258818B2 - 密閉型ニッケル蓄電池の充電制御方法及びこの方法を使用する充電器 - Google Patents
密閉型ニッケル蓄電池の充電制御方法及びこの方法を使用する充電器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般にバッテリに装着
される密閉型ニッケル蓄電池の充電を制御する方法に関
し、具体的にはビデオ・カメラや電気剃刀などの携帯式
応用分野用のバッテリに関する。
される密閉型ニッケル蓄電池の充電を制御する方法に関
し、具体的にはビデオ・カメラや電気剃刀などの携帯式
応用分野用のバッテリに関する。
【０００２】
【従来の技術】これまで、最も普及している密閉型ニッ
ケル蓄電池はニッケル・カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）対を
ベースとするものである。この蓄電池の高作動完全充電
は２段階で実施される。第１充電段階は電極の活性物質
の酸化還元に該当する。正電極の活性物質がすべて変換
されてしまうと、蓄電池は過充電段階に入る。この第２
段階中に、正電極上で酸素放出が発生する。酸素の負電
極との再結合は温度の上昇をもたらし、その副次的効果
として蓄電池の電圧低下が起こる。
ケル蓄電池はニッケル・カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）対を
ベースとするものである。この蓄電池の高作動完全充電
は２段階で実施される。第１充電段階は電極の活性物質
の酸化還元に該当する。正電極の活性物質がすべて変換
されてしまうと、蓄電池は過充電段階に入る。この第２
段階中に、正電極上で酸素放出が発生する。酸素の負電
極との再結合は温度の上昇をもたらし、その副次的効果
として蓄電池の電圧低下が起こる。
【０００３】通常、蓄電池を完全に充電するために、そ
の電圧または温度の上昇を検査し、電圧の変化が負にな
るかまたは温度が上昇すると直ちに充電を中断する。
の電圧または温度の上昇を検査し、電圧の変化が負にな
るかまたは温度が上昇すると直ちに充電を中断する。
【０００４】ニッケル・水化物（Ｎｉ−ＭＨ）対をベー
スとする新型の密閉型蓄電池が、最近市場に登場した。
多くの応用分野で、この蓄電池はＮｉ−Ｃｄ蓄電池にと
って代ることを目的とする。どちらか一方の形式の蓄電
池を含むバッテリの互換性、従って単一の充電器の使用
が最も重要となる。
スとする新型の密閉型蓄電池が、最近市場に登場した。
多くの応用分野で、この蓄電池はＮｉ−Ｃｄ蓄電池にと
って代ることを目的とする。どちらか一方の形式の蓄電
池を含むバッテリの互換性、従って単一の充電器の使用
が最も重要となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、場合に
よってはバッテリに組み合される、ニッケル・水化物型
及びニッケル・カドミウム型の識別されている密閉型ニ
ッケル蓄電池の急速充電を制御する方法であって、 − 初期の蓄電池の温度及び経過した充電時間に依存
し、また蓄電池のタイプ、充電モード及び充電条件に依
存する、所与の充電モードに関する充電時間の関数とし
ての前記蓄電池の発熱法則を決定し記憶するステップ
と、 − 前記の蓄電池の温度を測定するステップと、 − 前記の発熱法則に従って、経過した充電時間の関数
として基準温度を計算するステップと、 − 前記蓄電池温度と前記基準温度の差が所定の値より
大きくなったとき、前記蓄電池の充電を停止するステッ
プとを含むことを特徴とする方法である。
よってはバッテリに組み合される、ニッケル・水化物型
及びニッケル・カドミウム型の識別されている密閉型ニ
ッケル蓄電池の急速充電を制御する方法であって、 − 初期の蓄電池の温度及び経過した充電時間に依存
し、また蓄電池のタイプ、充電モード及び充電条件に依
存する、所与の充電モードに関する充電時間の関数とし
ての前記蓄電池の発熱法則を決定し記憶するステップ
と、 − 前記の蓄電池の温度を測定するステップと、 − 前記の発熱法則に従って、経過した充電時間の関数
として基準温度を計算するステップと、 − 前記蓄電池温度と前記基準温度の差が所定の値より
大きくなったとき、前記蓄電池の充電を停止するステッ
プとを含むことを特徴とする方法である。
【０００６】− 充電段階が発熱性であり、したがって
充電開始以来蓄電池は発熱し続けることになる。
充電開始以来蓄電池は発熱し続けることになる。
【０００７】− 過充電段階に向かう途中での電圧の負
の変化の大きさが、ほとんど目立たない。
の変化の大きさが、ほとんど目立たない。
【０００８】また、過充電された容量の累積量とＮｉ−
ＭＨ蓄電池の寿命との間に直接の関係が存在すること
が、現在の知識でわかっている。したがって、この蓄電
池の充電を完全に制御し過充電段階の時間を最小限に制
限することが、耐用期間中最良の性能を得るために不可
欠である。
ＭＨ蓄電池の寿命との間に直接の関係が存在すること
が、現在の知識でわかっている。したがって、この蓄電
池の充電を完全に制御し過充電段階の時間を最小限に制
限することが、耐用期間中最良の性能を得るために不可
欠である。
【０００９】Ｎｉ−Ｃｄ蓄電池に適用される充電終了検
出法は、Ｎｉ−ＭＨ蓄電池の場合、観察される信号の変
化が僅かであるため、制御が特に微妙であることがわか
る。
出法は、Ｎｉ−ＭＨ蓄電池の場合、観察される信号の変
化が僅かであるため、制御が特に微妙であることがわか
る。
【００１０】本発明は、特に、最良の信頼性条件の下
で、各製品の技術的特殊性を尊重して、ニッケル・カド
ミウム型及びニッケル・水化物型の密閉型ニッケル蓄電
池の急速充電を可能にする方法に関する。また、この方
法は、どちらか一方の形式の蓄電池を含むバッテリ用に
使用可能な充電器の実現を可能とする。
で、各製品の技術的特殊性を尊重して、ニッケル・カド
ミウム型及びニッケル・水化物型の密閉型ニッケル蓄電
池の急速充電を可能にする方法に関する。また、この方
法は、どちらか一方の形式の蓄電池を含むバッテリ用に
使用可能な充電器の実現を可能とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、場合に
よってはバッテリに付属する、ニッケル・水化物型及び
ニッケル・カドミウム型の識別されている密閉型ニッケ
ル蓄電池の急速充電を制御する方法であって、 − 所与の充電モードに関する充電時間の関数としての
前記蓄電池の発熱法則を決定し記憶するステップと、 − 前記蓄電池の温度を測定するステップと、 − 前記の発熱法則に従って、経過した充電時間の関数
として基準温度を計算するステップと、 − 前記蓄電池温度と前記基準温度の差が所定の値より
大きくなったとき、前記蓄電池の充電を停止するステッ
プとを含むことを特徴とする方法である。
よってはバッテリに付属する、ニッケル・水化物型及び
ニッケル・カドミウム型の識別されている密閉型ニッケ
ル蓄電池の急速充電を制御する方法であって、 − 所与の充電モードに関する充電時間の関数としての
前記蓄電池の発熱法則を決定し記憶するステップと、 − 前記蓄電池の温度を測定するステップと、 − 前記の発熱法則に従って、経過した充電時間の関数
として基準温度を計算するステップと、 − 前記蓄電池温度と前記基準温度の差が所定の値より
大きくなったとき、前記蓄電池の充電を停止するステッ
プとを含むことを特徴とする方法である。
【００１２】蓄電池の充電は、定電流によっても時間的
に変化する電流によっても行うことができる。完全充電
時間は３０分間から２時間までの範囲にある。
に変化する電流によっても行うことができる。完全充電
時間は３０分間から２時間までの範囲にある。
【００１３】発熱法則は、次のようにして決定される。
【００１４】− 充電中の蓄電池の温度の上昇を測定し
記録する。
記録する。
【００１５】− 充電時間の関数としての温度変化の数
式を確立する。
式を確立する。
【００１６】− 充電中の蓄電池の発熱法則を記憶す
る。
る。
【００１７】充電中、温度を選定された時間間隔で継続
的に測定する。これらの測定値によって、時間の関数と
しての温度変化の法則を推論することができる。この法
則は主として、充電様式（定電流など）、充電条件（充
電電流など）、及びバッテリの形式（蓄電池の形式、バ
ッテリの組立て形式など）に依存する。
的に測定する。これらの測定値によって、時間の関数と
しての温度変化の法則を推論することができる。この法
則は主として、充電様式（定電流など）、充電条件（充
電電流など）、及びバッテリの形式（蓄電池の形式、バ
ッテリの組立て形式など）に依存する。
【００１８】例えば、電流が一定の時、Ｎｉ−ＭＨ蓄電
池の温度はθ（ｔ）＝θ0 ＋ｆ（ｔ）という形式の発熱
法則に従って線形に変化する。ただし、θ0 は充電開始
時における蓄電池の温度、ｆ（ｔ）は充電段階中の時間
による温度の上昇を表す。通常、Ｎｉ−ＭＨ蓄電池につ
いて定義された発熱法則は、Ｎｉ−Ｃｄ蓄電池について
はθ（ｔ）＝θ0 となる。この場合、Ｎｉ−Ｃｄ蓄電池
の基準温度は一定であり、充電開始時の温度に等しい。
池の温度はθ（ｔ）＝θ0 ＋ｆ（ｔ）という形式の発熱
法則に従って線形に変化する。ただし、θ0 は充電開始
時における蓄電池の温度、ｆ（ｔ）は充電段階中の時間
による温度の上昇を表す。通常、Ｎｉ−ＭＨ蓄電池につ
いて定義された発熱法則は、Ｎｉ−Ｃｄ蓄電池について
はθ（ｔ）＝θ0 となる。この場合、Ｎｉ−Ｃｄ蓄電池
の基準温度は一定であり、充電開始時の温度に等しい。
【００１９】充電中、過充電段階への移行を検出するに
は、蓄電池の温度を周期的に測定し、これを発熱法則か
ら計算された基準温度と比較するだけで十分である。温
度の偏差が、使用する測定器具の精度に関連するプログ
ラムされた値に少なくとも等しくなったとき、充電を中
断する。
は、蓄電池の温度を周期的に測定し、これを発熱法則か
ら計算された基準温度と比較するだけで十分である。温
度の偏差が、使用する測定器具の精度に関連するプログ
ラムされた値に少なくとも等しくなったとき、充電を中
断する。
【００２０】過充電段階への移行時の蓄電池の温度変化
は再現可能であり、０℃から＋５０℃の間の周囲温度で
は同じ程度の大きさであることが確認されている。充電
終了時に対応する測定温度と基準電圧の偏差の値は、Ｎ
ｉ−ＭＨ蓄電池では＋３℃〜＋６℃、Ｎｉ−Ｃｄ蓄電池
では＋１０℃〜＋１５℃である。これらの値は、バッテ
リの断熱と選定された充電電流とを考慮に入れたもので
ある。
は再現可能であり、０℃から＋５０℃の間の周囲温度で
は同じ程度の大きさであることが確認されている。充電
終了時に対応する測定温度と基準電圧の偏差の値は、Ｎ
ｉ−ＭＨ蓄電池では＋３℃〜＋６℃、Ｎｉ−Ｃｄ蓄電池
では＋１０℃〜＋１５℃である。これらの値は、バッテ
リの断熱と選定された充電電流とを考慮に入れたもので
ある。
【００２１】ある変形によれば、この方法はさらに、充
電を開始する前に、蓄電池の熱安定性を検査し、測定温
度と記憶された以前の温度の偏差が所定のしきい値を超
えている限り充電を禁止するステップを含む。
電を開始する前に、蓄電池の熱安定性を検査し、測定温
度と記憶された以前の温度の偏差が所定のしきい値を超
えている限り充電を禁止するステップを含む。
【００２２】充電器による動的熱分析が蓄電池の充電に
先行する。充電器は蓄電池温度の一連の継続測定を実施
し、測定温度を記憶された以前の温度と比較する。測定
温度と記憶された以前の温度の偏差を、予め決定され記
憶されたしきい値と比較する。蓄電池の充電は、熱安定
化が十分でない間は自動的に延期される。
先行する。充電器は蓄電池温度の一連の継続測定を実施
し、測定温度を記憶された以前の温度と比較する。測定
温度と記憶された以前の温度の偏差を、予め決定され記
憶されたしきい値と比較する。蓄電池の充電は、熱安定
化が十分でない間は自動的に延期される。
【００２３】本方法の一実施様式によれば、記憶された
発熱法則に基づく基準電圧をニッケル・水化物形式の蓄
電池についてのみ計算し、充電開始時の温度をニッケル
・カドミウム蓄電池の基準温度として使用する。
発熱法則に基づく基準電圧をニッケル・水化物形式の蓄
電池についてのみ計算し、充電開始時の温度をニッケル
・カドミウム蓄電池の基準温度として使用する。
【００２４】蓄電池の形式を識別した後に、充電中のバ
ッテリの発熱法則を変更してＮｉ−Ｃｄ蓄電池との互換
性を得ることもできる。
ッテリの発熱法則を変更してＮｉ−Ｃｄ蓄電池との互換
性を得ることもできる。
【００２５】蓄電池形式の識別は、充電開始時に測定し
た温度変化を所定の温度増加法則と充電開始時に比較す
ることによって行う。例えば、充電開始の数分後に、充
電器は、予め記憶された温度変化法則と比較して蓄電池
バッテリの熱的挙動を分析する。つまり、温度がこの法
則に従っている場合にはＮｉ−ＭＨ蓄電池であり、逆の
場合にはＮｉ−Ｃｄ蓄電池である。しかし、充電しよう
とする蓄電池の形式の認識手段を、操作ミス防止装置、
接点の動作などで構造化することもできる。
た温度変化を所定の温度増加法則と充電開始時に比較す
ることによって行う。例えば、充電開始の数分後に、充
電器は、予め記憶された温度変化法則と比較して蓄電池
バッテリの熱的挙動を分析する。つまり、温度がこの法
則に従っている場合にはＮｉ−ＭＨ蓄電池であり、逆の
場合にはＮｉ−Ｃｄ蓄電池である。しかし、充電しよう
とする蓄電池の形式の認識手段を、操作ミス防止装置、
接点の動作などで構造化することもできる。
【００２６】本発明はまた、本方法を使用した充電器を
も目的とする。充電器は、電流供給システム、温度測定
装置、温度変化を電圧変化に変換する装置、クロック、
発熱法則を記憶する装置、及びマイクロプロセッサを含
む。この充電器はバッテリの電圧とは独立しており、充
電しようとするバッテリの容量に応じて様々な充電電流
を使用することができる。
も目的とする。充電器は、電流供給システム、温度測定
装置、温度変化を電圧変化に変換する装置、クロック、
発熱法則を記憶する装置、及びマイクロプロセッサを含
む。この充電器はバッテリの電圧とは独立しており、充
電しようとするバッテリの容量に応じて様々な充電電流
を使用することができる。
【００２７】この充電制御方法は、主カットオフ冗長モ
ードで使用される通常の安全システム（サーモスタッ
ト、「ポリスイッチ」型の可逆電子ヒューズなど）と互
換性がある。
ードで使用される通常の安全システム（サーモスタッ
ト、「ポリスイッチ」型の可逆電子ヒューズなど）と互
換性がある。
【００２８】本発明のその他の特性及び利点は、限定的
ではなく例示的なものとして示した以下の説明と例、お
よび添付の図面によって明らかになろう。
ではなく例示的なものとして示した以下の説明と例、お
よび添付の図面によって明らかになろう。
【００２９】
【実施例】図１に１．２Ａの充電電流における電圧（曲
線４）と温度（曲線３）の上昇が示されている、密閉型
Ｎｉ−Ｃｄ蓄電池バッテリの完全な充電は、次の２つの
段階からなる。
線４）と温度（曲線３）の上昇が示されている、密閉型
Ｎｉ−Ｃｄ蓄電池バッテリの完全な充電は、次の２つの
段階からなる。
【００３０】− 電極の活性物質の酸化還元に対応する
本来の充電段階１ − 正電極の活性物質がすべて変換された後に起る、過
充電段階２ そのとき蓄電池に供給される電気エネルギーが、正電極
上で酸素の放出を生じさせ、これが負電極上で還元され
る。この再結合反応は、図１の曲線３に示すように発熱
性である。充電段階から過充電段階への移行時の蓄電池
の温度（＋Δθ）上昇６は、副次的効果として、図１の
曲線４に示すように蓄電池の電圧低下５（−ΔＶ）をも
たらす。
本来の充電段階１ − 正電極の活性物質がすべて変換された後に起る、過
充電段階２ そのとき蓄電池に供給される電気エネルギーが、正電極
上で酸素の放出を生じさせ、これが負電極上で還元され
る。この再結合反応は、図１の曲線３に示すように発熱
性である。充電段階から過充電段階への移行時の蓄電池
の温度（＋Δθ）上昇６は、副次的効果として、図１の
曲線４に示すように蓄電池の電圧低下５（−ΔＶ）をも
たらす。
【００３１】従来の技術では、通常、電圧の変化５（−
ΔＶ）が蓄電池当り−１０ｍＶ〜−２０ｍＶに達したと
き、または温度が毎分（＋Δθ／Δｔ）０．３℃〜０．
８℃上昇したとき、充電は完全であると見なされる。こ
の方法には、感度が高くて慣性の少ない測定器を使用す
る必要がある上に、充電環境に影響する熱擾乱に特に敏
感という不都合がある。例えば、充電環境温度より低い
温度のバッテリは、充電器によって充電終了信号と解釈
されるのに十分な大きさの自然発熱を受ける可能性があ
る。充電中の周囲温度Ｔ．Ａ．の変化（空気流、加熱装
置の影響など）も同様な結果をもたらす。従って、充電
を開始する前にバッテリの熱的安定性を確認することが
不可欠である。
ΔＶ）が蓄電池当り−１０ｍＶ〜−２０ｍＶに達したと
き、または温度が毎分（＋Δθ／Δｔ）０．３℃〜０．
８℃上昇したとき、充電は完全であると見なされる。こ
の方法には、感度が高くて慣性の少ない測定器を使用す
る必要がある上に、充電環境に影響する熱擾乱に特に敏
感という不都合がある。例えば、充電環境温度より低い
温度のバッテリは、充電器によって充電終了信号と解釈
されるのに十分な大きさの自然発熱を受ける可能性があ
る。充電中の周囲温度Ｔ．Ａ．の変化（空気流、加熱装
置の影響など）も同様な結果をもたらす。従って、充電
を開始する前にバッテリの熱的安定性を確認することが
不可欠である。
【００３２】本発明による方法の利用を、Ｎｉ−ＭＨ蓄
電池のバッテリの充電によって例示する。急速充電の充
電段階１１中及び過充電段階１２中に、バッテリは、温
度（曲線１３）と電圧（曲線１４）の上昇を表す図２に
示すように挙動する。
電池のバッテリの充電によって例示する。急速充電の充
電段階１１中及び過充電段階１２中に、バッテリは、温
度（曲線１３）と電圧（曲線１４）の上昇を表す図２に
示すように挙動する。
【００３３】Ｎｉ−ＭＨ蓄電池のバッテリの挙動は、前
述のＮｉ−Ｃｄ蓄電池のバッテリの挙動と、主として次
の２点で異なる。
述のＮｉ−Ｃｄ蓄電池のバッテリの挙動と、主として次
の２点で異なる。
【００３４】− 充電段階１１から過充電段階１２への
移行時の電圧低下１５（−ΔＶ）の大きさがほとんど目
立たず、蓄電池当り０ｍＶ〜５ｍＶ程度であり、したが
って測定が困難であり外部からの擾乱に敏感になる。そ
のうえ、この信号は温度が上昇するときまたは充電電流
が減少するとき低下し、４０℃での充電の場合Ｃ／２以
下の電流ではもはや現れなくなる。
移行時の電圧低下１５（−ΔＶ）の大きさがほとんど目
立たず、蓄電池当り０ｍＶ〜５ｍＶ程度であり、したが
って測定が困難であり外部からの擾乱に敏感になる。そ
のうえ、この信号は温度が上昇するときまたは充電電流
が減少するとき低下し、４０℃での充電の場合Ｃ／２以
下の電流ではもはや現れなくなる。
【００３５】− 充電段階１１が発熱性１６（曲線１
３）であり、充電開始以来のバッテリが発熱する。
３）であり、充電開始以来のバッテリが発熱する。
【００３６】次に、発熱＋Δθ／Δｔは、充電段階１１
から過充電段階１２への移行時に増加し、これは毎分約
０．３℃〜０．８℃である。この温度変化は、従来技術
の方法で短い測定間隔で高い信頼度で検出するには不十
分であり、これは数十分の一℃の温度変化の検出に相当
する。
から過充電段階１２への移行時に増加し、これは毎分約
０．３℃〜０．８℃である。この温度変化は、従来技術
の方法で短い測定間隔で高い信頼度で検出するには不十
分であり、これは数十分の一℃の温度変化の検出に相当
する。
【００３７】本発明によれば、最初の充電中に温度上昇
を記録し、当該のバッテリ・モデルの発熱法則１７を計
算し記憶する。
を記録し、当該のバッテリ・モデルの発熱法則１７を計
算し記憶する。
【００３８】同じバッテリ・モデルの充電を開始する前
に、バッテリの温度を規則的な間隔で測定し、これを基
準として前の温度と比較して、このバッテリの熱的安定
性を確認する。バッテリの充電は、これら２つの温度の
差がしきい値より小さく、バッテリが周囲環境と熱平衡
状態にあることを意味する場合にのみ可能である。
に、バッテリの温度を規則的な間隔で測定し、これを基
準として前の温度と比較して、このバッテリの熱的安定
性を確認する。バッテリの充電は、これら２つの温度の
差がしきい値より小さく、バッテリが周囲環境と熱平衡
状態にあることを意味する場合にのみ可能である。
【００３９】バッテリ充電中に、蓄電池のバッテリの温
度を周期的に測定し、これを予め記憶した発熱法則１７
から計算した同じ充電時間に対する基準温度と比較す
る。バッテリの温度と基準温度の差が所定値１８に達す
ると、バッテリが過充電段階１２に入ったことを意味す
るので、充電を停止する。この所定値１８は、使用する
測定器具の精度を考慮に入れて、過充電段階ができるだ
け短時間になるように決定する。
度を周期的に測定し、これを予め記憶した発熱法則１７
から計算した同じ充電時間に対する基準温度と比較す
る。バッテリの温度と基準温度の差が所定値１８に達す
ると、バッテリが過充電段階１２に入ったことを意味す
るので、充電を停止する。この所定値１８は、使用する
測定器具の精度を考慮に入れて、過充電段階ができるだ
け短時間になるように決定する。
【００４０】図３に、電源２０、充電器２１、温度プロ
ーブ２２、及びＮｉ−ＣｄまたはＮｉ−ＭＨ蓄電池バッ
テリ２３を含む、バッテリ充電装置の全体を示す。
ーブ２２、及びＮｉ−ＣｄまたはＮｉ−ＭＨ蓄電池バッ
テリ２３を含む、バッテリ充電装置の全体を示す。
【００４１】バッテリ２３は電流調整器２４を介して定
電流によって充電される。これが局所配電線から来る場
合には、電源２０は変圧器と濾過整流器２５を通らなけ
ればならない。高作動充電が終了すると、スィッチ２６
が保守電流への移行を保証する。温度プローブ２２を備
えた温度測定装置２８に接続されるマイクロプロセッサ
２７が、一定のサンプリング周期でバッテリ２３の温度
を測定する。電子装置で温度変化を電圧変化に変換し、
これらのアナログ値は次に変換器３０によってデジタル
値に変換される。ＲＯＭ（読取り専用メモリ）とＲＡＭ
（ランダム・アクセス・メモリ）を備えたマイクロプロ
セッサ２７が、充電中のバッテリの発熱法則をソフトウ
ェア処理することによって、まずバッテリの温度を決定
し、次に測定温度とクロック３１で測定される経過充電
時間によって発熱法則から計算される基準温度との偏差
を決定する。発熱法則の各パラメータは、「スイッチ」
型の開閉器３２によって構成可能であり、あるいはＥＥ
ＰＲＯＭ（電気的消去可能・プログラム可能読取り専用
メモリー）中に外部への入出力インターフェース３４に
よって記憶される。
電流によって充電される。これが局所配電線から来る場
合には、電源２０は変圧器と濾過整流器２５を通らなけ
ればならない。高作動充電が終了すると、スィッチ２６
が保守電流への移行を保証する。温度プローブ２２を備
えた温度測定装置２８に接続されるマイクロプロセッサ
２７が、一定のサンプリング周期でバッテリ２３の温度
を測定する。電子装置で温度変化を電圧変化に変換し、
これらのアナログ値は次に変換器３０によってデジタル
値に変換される。ＲＯＭ（読取り専用メモリ）とＲＡＭ
（ランダム・アクセス・メモリ）を備えたマイクロプロ
セッサ２７が、充電中のバッテリの発熱法則をソフトウ
ェア処理することによって、まずバッテリの温度を決定
し、次に測定温度とクロック３１で測定される経過充電
時間によって発熱法則から計算される基準温度との偏差
を決定する。発熱法則の各パラメータは、「スイッチ」
型の開閉器３２によって構成可能であり、あるいはＥＥ
ＰＲＯＭ（電気的消去可能・プログラム可能読取り専用
メモリー）中に外部への入出力インターフェース３４に
よって記憶される。
【００４２】例１ 蓄電池バッテリの発熱を高い信頼度で追跡できるように
するためには、周囲環境に対するバッテリの熱平衡を確
認する必要がある。柱状のＮｉ−Ｃｄ蓄電池６個から成
るバッテリ（幅１６．４mm、厚さ５．６mm）２個、すな
わちモデルＧＰ４（高さ４８mm）とモデルＧＰ６（高さ
６７mm）の発熱曲線と冷却曲線を、図４と図５に示す。
図４では、バッテリＧＰ４（曲線３１）とバッテリＧＰ
６（曲線３２）の温度が最初０℃と記録され、その後周
囲温度に置かれた。図５は、最初４０℃で、その後周囲
温度に置かれたバッテリＧＰ４（曲線４１）とバッテリ
ＧＰ６（曲線４２）の冷却を示す。
するためには、周囲環境に対するバッテリの熱平衡を確
認する必要がある。柱状のＮｉ−Ｃｄ蓄電池６個から成
るバッテリ（幅１６．４mm、厚さ５．６mm）２個、すな
わちモデルＧＰ４（高さ４８mm）とモデルＧＰ６（高さ
６７mm）の発熱曲線と冷却曲線を、図４と図５に示す。
図４では、バッテリＧＰ４（曲線３１）とバッテリＧＰ
６（曲線３２）の温度が最初０℃と記録され、その後周
囲温度に置かれた。図５は、最初４０℃で、その後周囲
温度に置かれたバッテリＧＰ４（曲線４１）とバッテリ
ＧＰ６（曲線４２）の冷却を示す。
【００４３】各バッテリについて、１５秒毎に時点Ｎの
温度を測定し、１０５秒前に測定した時点Ｎ−７の温度
と比較する。充電は、これら２つの温度の差が０．３５
℃未満であるときにのみ開始可能であり、この温度差は
０．２℃／分未満の温度変化に相当する。しきい値は、
使用する一連の測定器具の精度、及び特にマイクロプロ
セッサ２７に応じて予め決定する。
温度を測定し、１０５秒前に測定した時点Ｎ−７の温度
と比較する。充電は、これら２つの温度の差が０．３５
℃未満であるときにのみ開始可能であり、この温度差は
０．２℃／分未満の温度変化に相当する。しきい値は、
使用する一連の測定器具の精度、及び特にマイクロプロ
セッサ２７に応じて予め決定する。
【００４４】例２ 本発明によれば、例えば４／５Ａ形式のＮｉ−ＭＨ円筒
形密閉型蓄電池（高さ４２mm、直径１６．６mm）１０個
から成るバッテリ（幅１６．４mm、厚さ５．６mm）２３
の充電を、下記のようにして制御することができる。
形密閉型蓄電池（高さ４２mm、直径１６．６mm）１０個
から成るバッテリ（幅１６．４mm、厚さ５．６mm）２３
の充電を、下記のようにして制御することができる。
【００４５】充電器２１は、バッテリ２３の温度を１５
秒毎に周期的に測定する。得られた時点Ｎの各温度を予
め記憶した時点Ｎ−７の温度と比較する。これら２つの
温度の差が０．３５℃より大きいときは、バッテリ２３
の充電を開始することはできない。このしきい値に達し
たとき、バッテリ２３は１．４Ａの電流で充電を開始す
る。これは１時間での完全充電に相当する。
秒毎に周期的に測定する。得られた時点Ｎの各温度を予
め記憶した時点Ｎ−７の温度と比較する。これら２つの
温度の差が０．３５℃より大きいときは、バッテリ２３
の充電を開始することはできない。このしきい値に達し
たとき、バッテリ２３は１．４Ａの電流で充電を開始す
る。これは１時間での完全充電に相当する。
【００４６】最初の充電中に、充電器２１はバッテリ２
３の発熱を計算する。この発熱はθ（ｔ）＝θ0 ＋ｆ
（ｔ）の数式に相当する。ただし、θ0 は充電開始時の
温度の値、ｆ（ｔ）は充電段階１１中の時間の関数とし
ての温度上昇の数学的法則を表す。こうして決定された
発熱法則は充電器２１中に記憶され、これによって、既
に実施された充電経過時間にのみ依存する温度基準値θ
r をいつでも計算することができる。
３の発熱を計算する。この発熱はθ（ｔ）＝θ0 ＋ｆ
（ｔ）の数式に相当する。ただし、θ0 は充電開始時の
温度の値、ｆ（ｔ）は充電段階１１中の時間の関数とし
ての温度上昇の数学的法則を表す。こうして決定された
発熱法則は充電器２１中に記憶され、これによって、既
に実施された充電経過時間にのみ依存する温度基準値θ
r をいつでも計算することができる。
【００４７】以降の充電中には、充電器は、数秒ないし
１分程度の時間間隔で、バッテリ２３中に沈めた温度プ
ローブ２２を利用して実際の温度θm を測定する。次に
各測定値を対応する基準温度θr と比較する。測定温度
θm と充電器で計算した基準温度θr の偏差１８＋Δ
（θm −θr ）が正になり、ある固定値を超えると、充
電終了信号が得られる。下表に、充電環境の３つの周囲
温度Ｔ．Ａ．について、電圧変化−ΔＶ、発熱変化＋Δ
θ／Δｔ、及び発熱法則における偏差＋Δ（θm −
θr ）の充電終了時の値を示す。
１分程度の時間間隔で、バッテリ２３中に沈めた温度プ
ローブ２２を利用して実際の温度θm を測定する。次に
各測定値を対応する基準温度θr と比較する。測定温度
θm と充電器で計算した基準温度θr の偏差１８＋Δ
（θm −θr ）が正になり、ある固定値を超えると、充
電終了信号が得られる。下表に、充電環境の３つの周囲
温度Ｔ．Ａ．について、電圧変化−ΔＶ、発熱変化＋Δ
θ／Δｔ、及び発熱法則における偏差＋Δ（θm −
θr ）の充電終了時の値を示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】明らかにパラメータ＋Δ（θm −θr ）
は、最も重要な大きさの変化を示し、したがって最良の
検出信頼性と充電器のさらに容易な操作を保証できるよ
うにするものである。
は、最も重要な大きさの変化を示し、したがって最良の
検出信頼性と充電器のさらに容易な操作を保証できるよ
うにするものである。
【００５０】勿論、本発明は上に説明し図示した実施態
様に限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱す
ることなく、多数の変形が当業者には利用できよう。具
体的には、本発明の範囲から外れることなく、すべての
手段を他の等価の手段で置き換えることができる。
様に限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱す
ることなく、多数の変形が当業者には利用できよう。具
体的には、本発明の範囲から外れることなく、すべての
手段を他の等価の手段で置き換えることができる。
【図１】充電が１時間での蓄電池の完全充電に相当する
電流Ｃによって実施される、２０℃での急速充電中のＮ
ｉ−Ｃｄ蓄電池１０個から成るバッテリの電圧と温度の
上昇を示すグラフである。
電流Ｃによって実施される、２０℃での急速充電中のＮ
ｉ−Ｃｄ蓄電池１０個から成るバッテリの電圧と温度の
上昇を示すグラフである。
【図２】Ｎｉ−ＭＨ蓄電池１０個から成るバッテリの同
じ条件での充電に関する、図１と同様のグラフである。
図１と２では、ボルト単位で表した電圧Ｖと度（℃）単
位で表した温度θを縦座標に示し、分単位で表した時間
ｔは横座標に示す。
じ条件での充電に関する、図１と同様のグラフである。
図１と２では、ボルト単位で表した電圧Ｖと度（℃）単
位で表した温度θを縦座標に示し、分単位で表した時間
ｔは横座標に示す。
【図３】電源、温度プローブ、充電器、及びバッテリを
含むニッケル蓄電池バッテリ充電装置を示す図である。
含むニッケル蓄電池バッテリ充電装置を示す図である。
【図４】最初０℃で、その後周囲温度に置かれたＮｉ−
Ｃｄ蓄電池６個から成る２個のバッテリの温度上昇を示
すグラフである。
Ｃｄ蓄電池６個から成る２個のバッテリの温度上昇を示
すグラフである。
【図５】最初の温度が４０℃である、図４と同様のグラ
フである。図４と５では、度（℃）単位で表した温度θ
を縦座標に示し、分単位で表した時間ｔを横座標に示
す。
フである。図４と５では、度（℃）単位で表した温度θ
を縦座標に示し、分単位で表した時間ｔを横座標に示
す。
２０ 電源 ２１ 充電器 ２２ 温度プローブ ２３ 蓄電池バッテリ ２４ 電流調整器 ２５ 濾過整流器 ２６ スィッチ ２７ マイクロプロセッサ ２８ 温度測定装置 ３０ 変換器 ３１ クロック ３２ 開閉器 ４１ バッテリＧＰ４の温度曲線 ４２ バッテリＧＰ６の温度曲線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/42 - 10/48 H02J 7/00 - 7/36
Claims (6)
- 【請求項１】 ニッケル・水化物型及びニッケル・カド
ミウム型の識別されている密閉型ニッケル蓄電池の急速
充電を制御する方法であって、 − 初期の蓄電池の温度及び経過した充電時間に依存
し、また蓄電池のタイプ、充電モード及び充電条件に依
存する、所与の充電モードに関する充電時間の関数とし
ての前記蓄電池の発熱法則を決定し記憶するステップ
と、 − 前記の蓄電池の温度を測定するステップと、 − 前記の発熱法則に従って、経過した充電時間の関数
として基準温度を計算するステップと、 − 前記蓄電池温度と前記基準温度の差が所定の値より
大きくなったとき前記蓄電池の充電を停止するステップ
とを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記発熱法則が、 − 充電中の前記蓄電池の温度の上昇を測定して記録
し、 − 充電時間の関数としての温度変化を出す数式を確立
し、 − 充電中の前記蓄電池の発熱法則を記憶する方式で決
定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 さらに、充電開始前に前記蓄電池の熱安
定性を検査し、ステップを含む測定温度と記憶された以
前の温度の偏差が所定のしきい値を超えている限り充電
を禁止することを特徴とする、請求項１または２に記載
の方法。 - 【請求項４】 記憶された前記発熱法則に基づく基準電
圧が、ニッケル・水化物型の蓄電池についてのみ計算さ
れ、充電開始時の温度がニッケル・カドミウム蓄電池の
基準温度として使用されることを特徴とする、請求項１
から３のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項５】 前記蓄電池の識別が、充電開始時に測定
された温度の変化を所定の温度増加法則と、充電開始時
に比較することによって行われることを特徴とする、請
求項１から４のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項６】 請求項１から５のいずれか一項に記載の
方法を使用した充電器において、電流供給システム、温
度測定装置、温度変化を電圧変化に変換する装置、クロ
ック、前記発熱法則を記憶する装置、及びマイクロプロ
セッサを含むことを特徴とする充電器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9306155A FR2705835B1 (fr) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | Procédé de contrôle de la charge d'accumulateurs étanches au nickel et chargeur utilisant ce procédé. |
| FR9306155 | 1993-05-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06349525A JPH06349525A (ja) | 1994-12-22 |
| JP3258818B2 true JP3258818B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=9447367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10982594A Expired - Fee Related JP3258818B2 (ja) | 1993-05-24 | 1994-05-24 | 密閉型ニッケル蓄電池の充電制御方法及びこの方法を使用する充電器 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0626746B1 (ja) |
| JP (1) | JP3258818B2 (ja) |
| KR (1) | KR940027251A (ja) |
| AT (1) | ATE167762T1 (ja) |
| AU (1) | AU680485B2 (ja) |
| DE (1) | DE69411232T2 (ja) |
| DK (1) | DK0626746T3 (ja) |
| ES (1) | ES2119102T3 (ja) |
| FR (1) | FR2705835B1 (ja) |
| HK (1) | HK1009068A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5548201A (en) * | 1994-09-13 | 1996-08-20 | Norand Corporation | Battery charging method and apparatus with thermal mass equalization |
| IT1268191B1 (it) * | 1994-12-22 | 1997-02-21 | Olivetti & Co Spa | Dispositivo e metodo per caricare batterie con una corrente variabile. |
| JP3902253B2 (ja) * | 1994-12-26 | 2007-04-04 | ヤマハ発動機株式会社 | ２次電池の充電方法 |
| DE19508469A1 (de) * | 1995-03-09 | 1996-09-12 | Siemens Ag | Verfahren zur Kompensation des Einflusses der Umgebungstemperatur auf das Abschaltkriterium Temperaturgradient beim Schnelladen von Akkumultatoren |
| EP0731547B1 (de) * | 1995-03-09 | 1998-11-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Kompensation des Einflusses der Umgebungstemperatur auf das Abschaltkriterium "Temperaturgradient" beim Schnelladen von Akkumulatoren |
| FR2739724B1 (fr) * | 1995-10-05 | 1997-11-14 | Accumulateurs Fixes | Procede de charge de batteries nickel-cadmium etanches |
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| US6008628A (en) * | 1997-08-20 | 1999-12-28 | Black & Decker Inc. | Method for charging batteries |
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| US6218806B1 (en) | 1998-06-03 | 2001-04-17 | Black & Decker Inc. | Method and apparatus for obtaining product use information |
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| JP4340020B2 (ja) * | 2001-04-10 | 2009-10-07 | パナソニック株式会社 | 無人搬送車用二次電池の充電制御方法 |
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| JP4314223B2 (ja) * | 2004-09-24 | 2009-08-12 | 株式会社東芝 | 回生用蓄電システム、蓄電池システムならびに自動車 |
| JP2006203980A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Nec Corp | 携帯端末 |
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| DE102011077311A1 (de) | 2011-06-09 | 2012-12-13 | Sb Limotive Company Ltd. | Verfahren zur Erkennung einer Auslösung einer Sicherheitseinrichtung |
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| US10099562B2 (en) | 2014-10-15 | 2018-10-16 | Johnson Controls Technology Company | Cooling strategy for battery systems |
| US10164450B2 (en) * | 2015-08-17 | 2018-12-25 | Ford Global Technologies, Llc | Early alert of battery thermal state based on voltage |
| FR3043256B1 (fr) * | 2015-10-29 | 2017-12-08 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif de reajustement d'un etat de charge estime d'une batterie lithium |
| RU2610924C1 (ru) * | 2016-02-20 | 2017-02-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Устройство для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки при подключении к сети переменного тока |
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| JPH04109832A (ja) * | 1990-08-28 | 1992-04-10 | Sony Corp | ２次電池用充電器 |
| JPH0813169B2 (ja) * | 1990-12-01 | 1996-02-07 | 三洋電機株式会社 | 充電装置及び充電方法 |
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-
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