JP3259372B2 - 充電装置 - Google Patents

充電装置

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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はニッケルカドミウム蓄電
池やニッケル水素蓄電池などの充電に用いられる充電装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電池を電源とする装置ではマンガ
ン乾電池に代表される充電不可能な1次電池から、次第
にニッケルカドミウム蓄電池や小型鉛シール蓄電池に代
表される、充電して何度も繰り返し使用できる2次電池
が多く使用されるようになってきている。2次電池はど
うしても1次電池よりもエネルギー密度が低いために、
1次電池と同じ電池容量を得たいときはより大きな電池
を使う必要があった。そのため2次電池はたゆまなく高
容量化が図られてきた。ところが、最近になってニッケ
ルカドミウム蓄電池や小型鉛シール蓄電池よりもはるか
に高容量を得ることができる、ニッケル水素蓄電池が登
場してきた。この電池は陽極にニッケル、陰極に水素吸
蔵合金を使用し、従来のニッケルカドミウム蓄電池より
も50〜110%多い電池容量が得られる。しかし、ニ
ッケル水素蓄電池はニッケルカドミウム蓄電池よりも急
速充電時の発熱量が多く、また満充電検知が難しいとい
う問題点がある。以下、従来の充電装置を図面を使用し
て説明する。
【0003】図4は従来の充電装置を用いてニッケル水
素蓄電池の充電を行なったときの電池温度・充電時間特
性を表す図である。1は充電装置に電力を供給する電源
回路、2は充電電流を制御する電流制御回路、3は電流
制御回路2の動作を制御する制御回路、4は電池の温度
検知を行なう温度検知回路、5は充電装置に接続された
ニッケル水素蓄電池の温度測定を行なう温度センサー、
6はニッケル水素蓄電池である。
【0004】以下、図4を用いて従来の充電装置の動作
について説明する。この充電装置は電源回路1より電源
が入ると、制御回路3によって電流制御回路2の動作が
開始され、予め設定された電流でニッケル水素蓄電池6
に定電流充電が行なわれる。また、この時のニッケル水
素蓄電池6の温度が温度検知回路4より測定される。ニ
ッケル水素蓄電池6の温度は温度センサー5によって測
定され、ニッケル水素蓄電池6の温度が充電開始時より
一定値上昇し、図5に於けるTBに到達したとき、温度
検知回路4は満充電になったと判断し、制御回路3を通
じて電流制御回路2の出力を停止し、充電を終了する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
充電装置では、充電の開始と終了を充電装置に接続され
たニッケル水素蓄電池のみの温度変化で管理しているた
めに、充電終了までにニッケル水素蓄電池に充電される
電気量が、ニッケル水素蓄電池周囲の温度が変化した場
合、大きく左右されるという欠点を有していた。また、
周囲温度によっては、充電終了時の温度検知が困難とな
り、特に急速充電時にはニッケル水素蓄電池の温度が異
常に上昇することがしばしばおこり、不安全事故につな
がることもあった。一方、市場では急速充電の要求が根
強く、ニッケル水素蓄電池の安全な急速充電の方法が強
く求められている。
【0006】本発明は上記課題を解決し、ニッケル水素
蓄電池の安全かつ確実な急速充電手段を提供することを
目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、充電装置に電力を供給する電源回路と、充
電電流を制御する電流制御部と、電池温度を検知する電
池温度検出手段と、外気の温度を検知する外気温度検出
手段と、前記電池温度検出手段によって検出される温度
の時間変化を監視し、温度差が予め決められた値以下に
なったときに充電開始の制御信号を発する第1の検知温
度演算手段と、前記電池温度検出手段によって検知され
た電池の温度変化から、前記外気温度検出手段によって
検出された外気温度の変化温度を差し引き、予め決めら
れた温度差になったときに充電終了の制御信号を発する
第2の検知温度演算手段と、前記第1の検知温度演算手
段と前記第2の検知温度演算手段からの信号に応じて前
記電流制御部を制御し、充電を開始、終了させる制御部
を有する構成になっている。
【0008】
【作用】本発明は上記した構成により、充電装置に電池
が接続されると電池の温度変化を監視し、電池の温度変
化が平衡状態になった後に充電を開始し、充電開始時の
外気温度と電池温度を計測し、充電を行っている間、各
々の温度を監視し、充電開始からの電池の上昇温度より
外気温度の変化分を差し引いた値が、予め決められた温
度に達したとき充電動作を終了させることより、ニッケ
ル水素蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池等を、安全か
つ急速に充電することを可能にする。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【0010】図1は本発明の一実施例に於ける充電装置
の構成を示すブロック図である。7は充電するために充
電装置に接続されたニッケル水素蓄電池、8は充電装置
に電源を供給する電源回路、9は充電電流を制御する電
流制御回路、10は充電装置に接続されたニッケル水素
蓄電池7の温度検知を行なう電池温度検出回路、11は
充電装置に接続されたニッケル水素蓄電池7の温度測定
を行なう温度センサー、12は外気の温度検知を行なう
外気温度検出回路、13は外気の温度測定を行なう温度
センサー、14は電池温度検出回路10の出力を監視し
て、電池の温度変化が一定値以下になると充電開始の信
号を発する第1の検知温度演算回路、15は各々の温度
検知回路出力を利用して、充電開始からのニッケル水素
蓄電池7の上昇温度より外気温度の変化分を差し引いた
値が予め決められた値になった時、充電終了の信号を発
する第2の検知温度演算回路、16は電流制御回路9を
第1の検知温度演算回路14からの信号で動作させ、第
2の検知温度演算回路15からの信号で停止させる制御
部である。
【0011】以上のように構成された充電装置につい
て、以下図1を用いてその動作について説明する。
【0012】充電の為に、ニッケル水素蓄電池7が接続
されると、まず電池温度検出回路10の出力より、第1
の検知温度演算回路14にてニッケル水素蓄電池7の温
度の監視が行われる。ニッケル水素蓄電池7の温度が充
電装置周辺の温度と異なる場合、時間と共に、ニッケル
水素蓄電池7の温度は充電装置の周辺温度に近づき、充
電装置の周辺温度に落付く。第1の検知温度演算回路1
4では、予め決められた時間毎に電池温度検出回路10
からの出力より温度を検知し、予め決められた時間内の
温度変化が一定値以下になると、ニッケル水素蓄電池7
の温度が充電装置周辺の温度に等しくなったと判定し、
制御部16に充電開始の信号を発する。制御部16では
充電開始の信号に従い、電流制御回路9の動作を開始さ
せると同時に、充電開始を第2の検知温度演算回路15
に伝える。充電中は、温度センサー11、13は常時ニ
ッケル水素蓄電池7及び外気の温度に従った出力をそれ
ぞれの電池温度検出回路10及び外気温度検出回路12
に出力する。電池温度検出回路10及び外気温度検出回
路12では、温度センサー11、13からの入力に応じ
てニッケル水素蓄電池7と外気の温度情報を第1の検知
温度演算回路14に出力している。第1の検知温度演算
回路14では、制御部16より充電開始の信号を受け取
ると、電池温度検出回路10及び外気温度検出回路12
からの温度情報を充電開始時温度として記憶し、充電中
は電池温度検出回路10及び外気温度検出回路12から
の情報を常に監視し、ニッケル水素蓄電池7の温度上昇
から外気の温度変化を差し引いた値が、予め決められた
値に達すると、満充電を知らせる信号を制御部16に発
する。制御部16では、満充電の信号を受けると、直ち
に充電終了の信号を電流制御回路9に伝え、充電動作を
停止させる。
【0013】次に、実際の電池の接続から充電終了まで
の外気及び電池温度変化の一例を図2、図3を用いて説
明する。
【0014】図2は本実施例に係る充電装置の電池接続
から充電終了までの電池温度,外気温度・充電時間特性
を示す図である。図3は、本実施例に係る充電装置の充
電開始付近の電池温度,外気温度・充電時間特性を示す
図である。
【0015】ニッケル水素蓄電池7の温度をTB、充電
開始時のニッケル水素蓄電池7の温度をTBS、外気の
温度をTO、充電開始時の外気の温度をTOSとする。
又、第1の検知温度演算回路14で温度検知される時間
間隔をtdとする。
【0016】ニッケル水素蓄電池7が時刻t0で充電装
置に接続されると、tdの時間ごとに電池の温度が第1
の検知温度演算回路14にて計測され、td当たりの温
度変化量が計算される。時刻tnにおける電池温度をT
N、時刻tn-1=(tn−td)における電池の温度を
TBN-1 とする。|TBN−TBN-1|が予め決められた
値以下になると、充電が開始される。本実施例では、時
刻tsと時刻ts-1における温度差がこの条件を満足
し、時刻tsにて充電が開始されている。第2の検知温
度演算回路15では、この時のニッケル水素蓄電池7の
温度TBS、外気の温度TOSが初期値として記憶され
る。充電中は第2の検知温度演算回路15にて、常に
(TB−TBS)−(TO−TOS)の計算がなされ、
この値が予め決められた値に達すると満充電と判断さ
れ、充電動作が停止される。また、満充電検出の基準と
なるニッケル水素蓄電池7の上昇温度は、外気の温度が
一定の条件下で充電を行ったときの満充電時におけるニ
ッケル水素蓄電池の上昇温度に等しい。
【0017】
【発明の効果】以上のように本発明では、充電に先立ち
ニッケル水素蓄電池の温度変化を観測し、ニッケル水素
蓄電池の温度が周囲の外気温度に近くなるまで待ち、充
電開始後、ニッケル水素蓄電池の温度変化と外気温度変
化を監視し、ニッケル水素蓄電池の温度変化から外気の
温度変化による影響を差し引いた値を基に満充電を検知
しているため、ニッケル水素蓄電池の周囲温度に関係な
くニッケル水素蓄電池の満充電検知を的確に行なうこと
が可能となり、またニッケル水素蓄電池の温度上昇を最
小限に抑えることができるため、安全・確実な急速充電
ができる。
【0018】なお、本実施例においては充電制御回路と
して外気温度検出回路・第1の検知温度演算回路・制御
部等に分割して説明を加えたが、これらはA/Dコンバ
ータ機能を備えたマイクロコンピュータを用いれば、温
度変化を電圧変化として取り込むことにより1個のマイ
クロコンピュータで実現できる。
【0019】また、充電対象としてニッケル水素蓄電池
を取り挙げたが、従来のニッケルカドミウム蓄電池、小
型鉛シール蓄電池等の充電に応用できることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る充電装置の構成を示す
ブロック図
【図2】同充電装置の電池接続から充電終了までの電池
温度,外気温度・充電時間特性を示す図
【図3】同充電装置の充電開始付近の電池温度,外気温
度・充電時間特性を示す図
【図4】従来の充電装置の構成を示すブロック図
【図5】従来の充電装置を用いてニッケル水素蓄電池の
充電を行なったときの電池温度・充電時間特性を表す図
【符号の説明】
7 ニッケル水素蓄電池 8 電源回路 9 電流制御回路 10 電池温度検出回路 11,13 温度センサー 12 外気温度検出回路 14 第1の検知温度演算回路 15 第2の検知温度演算回路 16 制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/10 H01M 10/44 101

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】充電するための電池を装着する装着手段
    と、 前記装着手段に装着された電池に供給される電流値を制
    御する電流制御手段と、 前記電流制御手段に電力を供給する電源手段と、 前記装着手段に装着された電池の温度を予め設定された
    時間間隔で検出する第1の温度検出手段と、 前記装着手段に装着された電池の周辺温度を予め設定さ
    れた時間間隔で検出する第2の温度検出手段と、 前記第1の温度検出手段に於いて予め設定された間隔の
    2つの時間に於ける温度差に応じて信号を出力する第1
    の温度演算手段と、 ある時間に於いて前記第1の温度検出手段と前記第2の
    温度検出手段が検出した温度の温度差に応じて信号を出
    力する第2の温度演算手段と、 第1の温度演算手段に於いて検出された温度差が予め設
    定された第1の値以下になった場合に電池に電流を供給
    する旨の信号を電流制御手段に出力し、 第2の温度演算手段に於いて検出された温度差が予め設
    定された第2の値以上になった場合に電池に供給してい
    る電流を停止させる旨の信号を電流制御手段に出力する
    制御手段を有することを特徴とする充電装置。
  2. 【請求項2】前記2の温度演算手段は、電池に電流を供
    給する旨の信号が電流制御手段に出力された時点での前
    記第1の温度検出手段が検出した温度を第1の初期値と
    し、前記第2の温度検出手段が検出した温度を第2の初
    期値として記憶し、ある時間において前記第1の温度検
    出手段が検出した温度から第1の初期値を引いた値と、
    前記第2の温度検出手段が検出した温度から第2の初期
    値を引いた値との差に応じて信号を出力することを特徴
    とする請求項1記載の充電装置。
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