JP3346821B2 - 充電装置 - Google Patents

充電装置

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JP3346821B2
JP3346821B2 JP09882293A JP9882293A JP3346821B2 JP 3346821 B2 JP3346821 B2 JP 3346821B2 JP 09882293 A JP09882293 A JP 09882293A JP 9882293 A JP9882293 A JP 9882293A JP 3346821 B2 JP3346821 B2 JP 3346821B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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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使い切りの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
蓄電池で代表される、逐次充電して何度も繰り返し使用
できる充電式の2次電池が多く利用されるようになって
きている。上記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次電池と同等の電池容量
を得たいときには、より大きな電池を使用する必要があ
った。
【0003】そのため、ニッケルカドミウム蓄電池や小
型鉛シール蓄電池等の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
を得ることが出来るニッケル水素蓄電池が開発,提供さ
れるようになってきた。このニッケル水素蓄電池は、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 %大きい電池容
量が得られるものである。
【0004】しかしながら、ニッケル水素蓄電池はニッ
ケルカドミウム蓄電池等の比べて急速充電する際の電池
の発熱量が大きく、また従来のニッケルカドミウム蓄電
池に使用していた充電装置では満充電検知が難しいとい
う問題点があった。
【0005】以下、従来の充電装置を図面に基づいて説
明する。図3は、従来の充電装置にニッケル水素蓄電池
をセットした時のブロック図であり、充電装置に電流を
供給する電源回路1と、充電電流を制御する電流制御回
路2と、電流制御回路の動作の開始および終了を制御す
る制御回路3と、電池の温度検知を行う温度検知回路4
と、充電装置に接続されたニッケル水素蓄電池の温度測
定を行う温度センサー5と、充電装置の外部温度の検知
を行う温度検知回路6と、充電装置周辺の外気の温度測
定を行う温度センサー7と、電池の温度と外気の温度差
を求め予め決められた値に達すると充電終了の信号を発
する温度演算回路8と、充電に供されるニッケル水素蓄
電池9とから構成されている。図4は、上記従来の充電
装置を用いてニッケル水素蓄電池9に充電を行ったとき
の電池温度、及び外気温度の時間変化を示す特性図であ
る。
【0006】以下、上記従来の充電装置の動作について
図3を用いて説明する。この充電装置は、ニッケル水素
蓄電池9が接続されると、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9に定電流充電が行われる。充電中は、温
度センサー5の出力により、温度検知回路4にてニッケ
ル水素蓄電池9の温度が求められる。又、同時に、温度
センサー6の出力より、温度検知回路7にて外気の温度
が求められる。
【0007】一方、温度演算回路8では、上記温度検知
回路4及び温度検知回路7より出力される温度情報よ
り、各々の温度差を計算し、予め決められた値に達する
と充電終了信号を制御部3に発する。この制御部3で
は、上記温度演算回路8から充電終了信号を受け取る
と、直ちに充電電流制御回路2の動作を停止させ充電を
終了する。
【0008】次に、図3に示す従来の充電装置を用いて
充電を行ったときのニッケル水素蓄電池9と外気の温度
変化を図4に示す。図4において、TBはニッケル水素
蓄電池9の温度を示し、TOは外気の温度の時間変化を
示す。図4に示すように、ニッケル水素蓄電池9の温度
TBは、充電を開始すると徐々に上昇し、外気の温度T
Oとの差、すなわち、TB−TOが大きくなる。この値
が、予め決められた値に達すると、温度演算回路8より
充電終了信号が発せられるものである。
【0009】
【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、ニッケル水素蓄電池9が接続されるとす
ぐに充電を開始していたため、ニッケル水素蓄電池9の
接続と同時にニッケル水素蓄電池9の温度上昇が始まっ
てしまい充電開始前のニッケル水素蓄電池の正確な温度
計測が行われないまま充電が開始されてしまう問題があ
った。従って、上記従来の充電装置では、充電開始時の
ニッケル水素蓄電池の温度が外気温度に比べ高くなって
いる場合や低くなっている場合があり、充電による温度
上昇との区別がつかず、ほとんど充電を行わずに充電を
終了してしまうことや逆に過充電になってしまうことが
あった。
【0010】本発明は、上記課題を解決し、ニッケル水
素蓄電池等の2次電池に安全かつ確実に急速充電するこ
とができる充電装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、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
池温度検知手段と、外気の温度を検知する外気温度検知
手段と、上記電池温度検知手段によって検出される温度
と前記外気温度件と手段によって検出された温度を監視
し、各々の温度差が予め決められた第1の温度差以下に
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、充電が開始された後に各々の温度を監視
し、電池温度検知手段によって検出された電池温度から
上記外気温度検知手段によって検出された外気温度を差
し引き、予め決められた第2に温度差になったときに充
電の終了の制御信号を発する第2の検知温度演算手段
と、充電装置に電池が接続された後に、前記第1の検知
温度演算手段からの制御信号に応じて上記電流制御部を
動作させて充電を開始し、引き続き前記第2の検知温度
演算手段からの信号に応じて上記電流制御部を停止させ
充電を終了するように制御する制御手段を備えた充電装
置である。
【0012】
【作用】したがって、本発明の充電装置は、上記した構
成によって、充電装置に電池が接続されると電池と外気
の温度を監視し、電池と外気の温度差が予め決められた
第1の温度差以下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、充電中の電池の温度から外気
温度を差し引いた値が、予め決められた第2の温度差に
達したときに充電動作を終了させることにより、ニッケ
ル水素蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池等の2次電
池、安全かつ急速に充電することを可能にするものであ
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明の充電装置の実施例について、
図面に従って説明する。図1は、本発明の一実施例にお
ける充電装置の構成を示すブロック図である。即ち、10
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
電池であり、11は充電装置に電源を供給する電源回路、
12は充電電流を制御する充電電流制御回路、13は充電装
置に接続されたニッケル水素蓄電池10の温度検知を行う
温度検知回路、14は充電装置に接続されたニッケル水素
蓄電池10の温度測定を行う温度センサー、15は外気の温
度検知を行う温度検知回路、16は外気の温度計測を行う
温度センサー、17はニッケル水素蓄電池の温度検知回路
13の出力と外気の温度検知回路15の出力を監視して各々
の温度差が第1の温度差以下になると充電開始の信号を
発するように構成された第1の温度演算回路、18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10の上昇温度と外気上昇温度の温度差が予
め決められた第2の温度差になった時に充電終了の信号
を発する第2の温度演算回路、19は充電電流制御回路12
を第1の温度演算回路17からの信号で動作させ、第2の
温度演算回路18からの信号で停止させる制御部である。
【0014】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。まず
充電の為にニッケル水素蓄電池10が接続されると、まず
温度検知回路13と温度検知回路15の出力により、第1の
温度演算回路17にてニッケル水素蓄電池10と外気の温度
の監視が行われる。
【0015】ニッケル水素蓄電池10の温度は、当初は、
保存されていた場所の温度であったり、または使用され
ていた器具の発熱等の温度の影響をうけた温度状態にな
っているが、充電装置にセットした後は、時間の経過と
共に充電装置の周辺の外気温度に値に近づき、やがてニ
ッケル水素蓄電池10の温度と外気の温度は等しくなって
ゆく。第1の温度演算回路17では、温度検知回路13と温
度検知回路15からの出力より、ニッケル水素蓄電池10と
外気の温度を検知し温度差を求め、この温度差が予め決
められた第1の温度差以下になると、ニッケル水素蓄電
池10の温度が充電装置周辺の外気温度に等しくなったと
判定し、制御部19に充電開始の信号を発する。
【0016】制御部19では、上記充電開始の信号に従い
充電電流制御回路12の動作を開始させると同時に充電開
始を第2の温度演算回路18に伝える。充電開始後、温度
センサー14,16は常時ニッケル水素蓄電池10の温度及び
外気の温度に従った出力をそれぞれの温度検知回路13,
15に出力する。また、温度検知回路13,15は、上記温度
センサー14,16からの入力に応じてニッケル水素蓄電池
10と外気の温度情報を温度演算回路18にそれぞれ出力す
る。
【0017】温度演算回路18では、制御部19より充電開
始の信号を受け取ると、各温度検知回路13,15からの温
度情報を充電開始時温度として記憶し、充電中は各温度
検知回路13,15からの温度情報を常に監視し、充電開始
からのニッケル水素蓄電池10の上昇温度と外気上昇温度
の温度差が、予め決められた第2の温度差に達すると、
満充電を知らせる信号を制御部19に発する。制御部19で
は、満充電の信号を受けると直ちに充電終了の信号を充
電電流制御回路9に伝え、充電動作を停止させるもので
ある。
【0018】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を用いて説明す
る。図2は、電池を接続してから充電が終了するまでの
電池の温度と外気温度の変化の一例を示す図である。ニ
ッケル水素蓄電池10の温度をTB,充電開始時のニッケ
ル水素蓄電池10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。ニッケル水素蓄
電池10が充電装置に接続されると、電池の温度TBが温
度検知回路13にて計測され、また、外気の温度TOが温
度検知回路15にて計測される。このとき、ニッケル水素
蓄電池の温度TBと外気の温度TOの温度差の絶対値
(|TB−TO|)が予め決められた第1の温度差以下
になると、充電が開始される。
【0019】すなわち、ニッケル水素蓄電池の温度TB
と外気の温度TOの温度差の絶対値(|TB−TO|)
が予め決められた第1の温度差以上である場合には、両
者の温度差が予め決められた温度差以下になるまでは充
電が行われない。温度演算回路18では、この充電開始時
のニッケル水素蓄電池10の温度TBSと外気の温度TO
Sが初期値として記憶される。
【0020】充電中は、温度演算回路18にて、常に充電
開始時のニッケル水素蓄電池10の温度TBSと現在のニ
ッケル水素蓄電池10の温度TBとの温度差の絶対値(|
TB−TBS|)、および充電開始時の外気の温度TO
Sと現在の外気の温度TOとの温度差の絶対値(|TO
−TOS|)を比較して両者の温度差の格差(|TB−
TBS|−|TO−TOS|)を求める計算がなされ、
この値が予め決められた第2の温度差に達すると満充電
と判断され充電動作が停止される。この第2の温度差の
検知によって満充電が正確に判定されて充電を終了する
ものである。
【0021】なお、以上の実施例では、充電回路として
温度検知回路,電池温度演算回路,制御部等に分割して
説明したが、これらの各回路は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、ニッケル水素
蓄電池および外気の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すること
がで、全体の回路をコンパクトにすることができる。
【0022】また、以上の実施例では、充電対象として
ニッケル水素蓄電池をとりあげて説明したが、従来のニ
ッケルカドミウム蓄電池や小型鉛シール蓄電池等の各種
2次電池の充電装置に応用できることは勿論のことであ
り、充電対象電池の種類が限定されるものではない。
【0023】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明は、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知手段と、外気
の温度を検知する外気温度検知手段と、上記電池温度検
知手段によって検出される温度と前記外気温度件と手段
によって検出された温度を監視し、各々の温度差が予め
決められた第1の温度差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、充電が開
始された後に各々の温度を監視し、電池温度検知手段に
よって検出された電池温度から上記外気温度検知手段に
よって検出された外気温度を差し引き、予め決められた
第2に温度差になったときに充電の終了の制御信号を発
する第2の検知温度演算手段と、充電装置に電池が接続
された後に、前記第1の検知温度演算手段からの制御信
号に応じて上記電流制御部を動作させて充電を開始し、
引き続き前記第2の検知温度演算手段からの信号に応じ
て上記電流制御部を停止させ充電を終了するように制御
する制御手段を備えたことを特徴とする充電装置である
ので、充電に先立ってニッケル水素蓄電池等の2次電地
の温度と外気の温度をそれぞれ監視し、電池の温度が周
囲の外気温度に近くなるまで充電開始を待ちの状態にし
て電池温度と外気温度との温度差が所定範囲内の値にな
って始めて充電が開始されるものであり、充電中には充
電開始からの電池の上昇温度と外気上昇温度の温度差を
監視し、電池の温度から外気の温度による影響を差し引
いた値を基に満充電が検知されるようになり、充電装置
にセットした時点の電池と外気の温度差や充電開始後の
周囲温度の変化に関係なく充電に起因する電池の温度上
昇を正確に判断してニッケル水素蓄電池等の2次電地の
満充電検知を的確に行って充電を完了させることが可能
である。
【0024】また、充電中にあってはニッケル水素蓄電
池等の2次電地の温度上昇を充電開始時の電池等の充電
地の温度および外気の温度を基にして監視するものであ
るので、充電によるニッケル水素蓄電池等の2次電地の
温度上昇を満充電以上に過度に継続させることがなく、
ニッケル水素蓄電池等の2次電地の温度上昇が満充電に
必要な最小限の温度上昇の範囲に抑えることができるた
め、安全かつ確実な急速充電ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における充電装置の構成を示す
ブロック図、
【図2】図1の充電装置の電池接続から充電完了までの
電池温度と外気温度の変化を示す特性図、
【図3】従来の充電装置の構成を示すブロック図、
【図4】図3の充電装置の電池接続から充電完了までの
電池温度と外気温度の変化を示す特性図。
【符号の説明】
9.充電電流制御回路 10.ニッケル水素蓄電池 11.電源回路 12.充電制御回路 13.電池の温度検知回路 14.電池温度センサー 15.外気の温度検知回路 16.外気温度センサー 17.温度演算回路 18.温度演算回路 19.制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−29044(JP,A) 特開 平6−165405(JP,A) 特開 平5−260677(JP,A) 特開 平6−237540(JP,A) 特開 昭62−37024(JP,A) 実開 昭58−70673(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/42 - 10/48 H02J 7/00 - 7/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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
    電池温度検知手段と、外気の温度を検知する外気温度検
    知手段と、上記電池温度検知手段によって検出される温
    度と前記外気温度件と手段によって検出された温度を監
    視し、各々の温度差が予め決められた第1の温度差以下
    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、充電が開始された後に各々の温度を監
    視し、電池温度検知手段によって検出された電池温度か
    ら上記外気温度検知手段によって検出された外気温度を
    差し引き、予め決められた第2に温度差になったときに
    充電の終了の制御信号を発する第2の検知温度演算手段
    と、充電装置に電池が接続された後に、前記第1の検知
    温度演算手段からの制御信号に応じて上記電流制御部を
    動作させて充電を開始し、引き続き前記第2の検知温度
    演算手段からの信号に応じて上記電流制御部を停止させ
    充電を終了するように制御する制御手段を備えたことを
    特徴とする充電装置。
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