JP3421499B2 - 充電装置 - Google Patents

充電装置

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JP3421499B2
JP3421499B2 JP06112596A JP6112596A JP3421499B2 JP 3421499 B2 JP3421499 B2 JP 3421499B2 JP 06112596 A JP06112596 A JP 06112596A JP 6112596 A JP6112596 A JP 6112596A JP 3421499 B2 JP3421499 B2 JP 3421499B2
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康成 溝口
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の充電の
早切れ及び過充電を防止して、最適に満充電する充電装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】ニッケルカドミウム電池等の二次電池
は、充電するに従って電池電圧が次第に上昇し、満充電
になると、電池電圧がピーク値に達した後に降下する特
性を備えている。そこで、斯る二次電池の充電装置にお
いては、二次電池の電池電圧を検出し、電池電圧がピー
ク値より所定値(即ち、ΔV)低下したことを検出して
前記二次電池の充電を制御する(例えば、充電を停止す
るか、または急速充電からトリクル充電に切り換える)
ことにより、二次電池を最適に充電するようにしてい
る。
【0003】こうした充電装置においては、二次電池の
充電が早切れにならず、また、二次電池を過充電するこ
とがないように、ΔVの値を適切に設定することが重要
である。ΔVの値が小さすぎると、充電装置における雑
音等により早切れが発生し、一方、ΔVの値が大きすぎ
ると、二次電池を過充電してしまう恐れがある。
【0004】そこで、本願出願人は、特開平5−328
627号公報において、二次電池の電池電圧を検出し、
電池電圧が設定値以上に上昇すると、ΔVの値を小さく
して二次電池の満充電を確実に検出して過充電を防止す
る充電装置を開発した。
【0005】更に、二次電池は、長期保存された場合に
不活性状態となり、充電開始直後に、充電を行っている
にも係わらず、電池電圧が低下する性質を備える。この
電圧低下の検出は、満充電時のΔV検出と区別できない
ために、結果として、二次電池を正常に満充電できなく
なってしまう。そこで、通常の充電装置においては、充
電開始から所定時間の間、ΔV検出を禁止するようにし
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、満充電の誤
検出があった場合、二次電池の再充電を行うことによ
り、二次電池を満充電する。この再充電は、充電の早切
れを防止して確実に二次電池を満充電し、且つ二次電池
の過充電を防止する必要がある。
【0007】そこで、本発明は、二次電池の再充電の早
切れ及び過充電を確実に防止して、最適に二次電池を満
充電することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の充電装
置は、二次電池の電池電圧を検出し、電池電圧がピーク
値より所定値低下したことを検出して前記二次電池の充
電を制御する充電装置において、前記二次電池の電池電
圧が設定電圧以上であると、前記所定値を大なる値から
小なる値に変更する変更手段と、前記二次電池の電池電
圧がピーク値より所定値低下したことを検出して前記充
電制御を行った後、当該検出の正誤を判断する判断手段
と、この判断手段により誤りであると判断されると、前
記二次電池の充電を再開する再充電手段と、充電再開後
における前記変更手段の動作を阻止する阻止手段とを備
えたことを特徴としている。
【0009】また、請求項2に記載の充電装置は、二次
電池の電池電圧を検出し、電池電圧がピーク値より所定
値低下したことを検出して前記二次電池の充電を制御す
る充電装置において、充電の開始から所定時間内は、電
池電圧がピーク値より所定値低下したことを検出して前
記二次電池の充電を制御する動作を禁止する禁止手段
と、前記二次電池の電池電圧がピーク値より所定値低下
したことを検出して前記充電制御を行った後、当該検出
の正誤を判断する判断手段と、この判断手段により誤り
であると判断されると、前記二次電池の充電を再開する
再充電手段と、充電再開後における前記所定時間を大な
る値から小なる値に変更する時間変更手段とを備えたこ
とを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施例を示して
おり、この充電装置は、充電用電源1と、スイッチ手段
2と、二次電池Bの電池電圧を分圧抵抗R1、R2を介
して検出するA/Dコンバータ3と、サーミスタ4と、
演算回路5とを備えている。
【0011】充電用電源1は、100Vの商用電圧を、
ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池からなる二
次電池Bの充電電圧に降圧して整流するものであり、図
示しないが、降圧トランス、整流ダイオード、平滑コン
デンサ等から構成されている。
【0012】スイッチ手段2は、二次電池Bの満充電が
検出されると、二次電池Bの充電電流を急速充電電流か
らトリクル充電電流に切り換え、更に、オン状態からオ
フ状態に切り換えられて二次電池Bの充電を停止するも
のであり、トランジスタ、FET、リレー等のスイッチ
ング素子からなる。
【0013】A/Dコンバータ3は、二次電池Bの電池
電圧を所定電圧に分圧する分圧抵抗R1、R2より入力
されるアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換して
演算回路5に入力する。また、A/Dコンバータ3は、
二次電池Bの電池温度を検出するサーミスタ4からのア
ナログ温度信号も、デジタル温度信号に変換して演算回
路5に入力する。
【0014】演算回路5は、メモリ、タイマー手段を内
蔵するマイクロコンピュータから構成され、A/Dコン
バータ3から入力される電圧信号を演算し、二次電池B
の充電状態を判断してスイッチ手段2を制御する。演算
回路5は、例えば1秒のサンプリング周期で、二次電池
Bの電池電圧を検出し、メモリ内に記憶する。メモリに
記憶された電圧は、その後に検出された電池電圧と比較
され、検出電圧がメモリ内の記憶電圧よりも大きいと、
メモリ内の記憶値は、検出電圧に書き換えられる。従っ
て、二次電池Bが満充電に達するまでは、二次電池Bの
電池電圧は次第に上昇する傾向にあるため、メモリ内の
記憶値は、検出電圧により次々と書き換えられる。
【0015】二次電池Bが満充電に近付くと、二次電池
Bの電池電圧はピーク値に達し、その後次第に低下す
る。そして、検出電圧がメモリ内に記憶されたピーク値
よりΔVだけ低くなる。演算回路5は、ΔVだけ低下し
たかどうかを判断して、スイッチ手段2を制御する。
【0016】また、演算回路5は、A/Dコンバータ3
から入力される温度信号を演算し、前述のΔV検出によ
る満充電検出の正誤を判断する。二次電池Bは満充電に
近づくと、電池温度が上昇する。従って、ΔV検出がな
されたとしても、二次電池Bの電池温度が、所定温度に
達していない場合(または充電開始時の電池温度より所
定温度以上上昇していない場合、あるいは温度上昇率が
所定値に達していない場合等)、二次電池Bは満充電さ
れておらず、ΔV検出は誤りであると判断する。演算回
路5は満充電検出が間違っていたと判断すると、二次電
池Bの急速充電を再開する。
【0017】更に、演算回路5は、二次電池Bの充電開
始後(あるいは充電再開後)から所定時間(以後、不活
性タイマー時間という)の間、前述のΔV検出による満
充電の検出動作を禁止する。長時間保存された電池等に
あっては、不活性状態となっており、充電開始から暫く
の間、充電が行われているにもかかわらず、電池電圧が
低下する。そこで、この電圧低下を、満充電によるΔV
低下として誤検出しないようにするために、前述の如
く、不活性タイマー時間の間、ΔV検出動作を禁止す
る。
【0018】図2乃至図4は本発明の一実施例の動作を
示すフローチャート図及び電池電圧の変化を示すグラフ
である。ステップS1において、スイッチ手段2がオン
状態とされ、二次電池Bの急速充電が開始される。この
時、不活性タイマー時間は20分に設定されている。
【0019】ステップS2において、二次電池Bの充電
開始時における電池電圧が検出され、設定電圧(例え
ば、1.5V)と比較される。そして、電池電圧が設定
電圧より低い(即ち、二次電池Bは十分に放電状態にあ
る)と、ステップS3において、ΔVの値を2ビット値
(40mV/cell)に設定することにより、雑音等
による早切れを防止する。一方、電池電圧が設定電圧よ
り高い(即ち、二次電池Bが満充電状態に近い状態にあ
る)場合、ステップS4において、ΔVの値を1ビット
値(20mV/cell)に設定することによって、二
次電池Bの満充電検出を素早く且つ的確に行い、二次電
池Bの過充電を防止する。
【0020】ステップS5において、二次電池Bの充電
開始後1分経過してから20分経過するまでの間に、二
次電池Bの電池電圧が上昇しているか否かが判断され
る。そして、電池電圧が上昇していないと判断される
と、ステップS6において、電池電圧が1ビット値だけ
低下したと判断されると、ステップS7において充電が
終了する。
【0021】一方、ステップS5において、二次電池B
の充電開始後1分経過してから20分経過するまでの間
に、二次電池Bの電池電圧が上昇していると判断された
場合、及びステップS6において、電池電圧が1ビット
値だけ上昇したと判断されると、ステップS8におい
て、二次電池Bが満充電となったか否かが判断される。
この満充電の判断は、前述のように、二次電池Bの電池
電圧が、ピーク値よりΔVだけ低下したかどうかを判断
することにより行われる。
【0022】そして、ステップS8において、ΔV検出
によって二次電池Bが満充電されたと判断すると、ステ
ップS9において、充電電流が急速充電電流からトリク
ル充電電流に切り換えられて、二次電池Bはトリクル充
電される。
【0023】次にステップS10において、二次電池B
が再充電を行う条件にあるかどうかの判断、換言すれ
ば、ステップS8におけるΔV検出に基づく満充電検出
の正誤を判断する。斯る判断においては、二次電池Bの
電池温度が、所定温度に達している場合(または充電開
始時より所定温度上昇した場合、あるいは温度上昇率が
所定値に達した場合等)、満充電検出は正しかったとさ
れ、そうでない場合には満充電検出は誤っていたと判断
される。
【0024】そして、二次電池Bは再充電条件にない、
言い換えれば、ステップS8における満充電検出は正し
く、二次電池Bは満充電状態にあると判断されると、ス
テップS17において、トリクル充電が所定時間行われ
たか否かが判断され、所定のトリクル充電が終了する
と、ステップS18において充電が終了する。
【0025】一方、二次電池Bは再充電条件にある、即
ち、ステップS8における満充電検出は誤りであり、二
次電池Bは満充電状態になる前に早切れとなっている場
合(この場合の二次電池Bの電池電圧の変化を図3に示
す)、ステップS11において、急速充電が再開される
と共に、二次電池Bの電池電圧に関係なく、ΔVの値を
2ビット値(40mV/cell)に設定する。これに
より、再度の早切れを防止する。
【0026】更にステップS12においては、不活性タ
イマー時間を前述のように20分ではなく、それより短
い5分に設定する(図4参照)。この理由は、ステップ
S10における判断の誤りに対応するものである。即
ち、ステップS10では、電池温度に基づきΔV検出に
よる満充電検出の正誤を判断するものであるが、この判
断自身が誤ってしまう可能性もある。そこで、ステップ
S10における判断が誤り、二次電池Bが満充電状態で
あるにも係わらず再充電が開始されても、二次電池Bの
過充電されないようにしている。
【0027】そしてステップS12において、二次電池
Bの充電開始後1分経過してから5分経過するまでの間
に、二次電池Bの電池電圧が上昇しているか否かが判断
される。そして、電池電圧が上昇していないと判断され
ると、ステップS13において、電池電圧が1ビット値
だけ低下したと判断されると、ステップS14において
充電が終了する。
【0028】一方、ステップS12において、二次電池
Bの充電開始後1分経過してから5分経過するまでの間
に、二次電池Bの電池電圧が上昇していると判断された
場合、及びステップS13において電池電圧が1ビット
値だけ上昇したと判断されると、ステップS15におい
て、二次電池Bが満充電となったか否かが判断される。
この満充電の判断は、前述のように、二次電池Bの電池
電圧が、ピーク値よりΔVだけ低下したかどうかを判断
することにより行われる。
【0029】そして、ステップS15において、ΔV検
出によって二次電池Bが満充電されたと判断すると、ス
テップS16において、充電電流が急速充電電流からト
リクル充電電流に切り換えられて、二次電池Bはトリク
ル充電される。
【0030】更に、ステップS17において、トリクル
充電が所定時間行われたか否かが判断され、所定のトリ
クル充電が終了すると、ステップS18において充電が
終了する。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、二次電池の充電の早切
れが生じても、二次電池を再充電して最適に二次電池を
満充電することができる。
【0032】更に、誤って満充電された二次電池の再充
電を行ったとしても、二次電池の過充電を確実に防止し
て、最適に二次電池を満充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】本発明の一実施例を示す動作フローチャート図
である。
【図3】本発明の一実施例における電池電圧の変化を示
すグラフである。
【図4】本発明の一実施例における電池電圧の変化を示
すグラフである。
【符号の説明】
1 充電用電源 2 スイッチ手段 3 A/Dコンバータ 4 サーミスタ 5 演算回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−186127(JP,A) 特開 平5−328627(JP,A) 特開 平5−268732(JP,A) 特開 平5−83876(JP,A) 特開 平7−99739(JP,A) 特開 平6−225469(JP,A) 特開 平3−36935(JP,A) 特開 平5−115131(JP,A) 特公 平4−35979(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二次電池の電池電圧を検出し、電池電圧
    がピーク値より所定値低下したことを検出して前記二次
    電池の充電を制御する充電装置において、前記二次電池
    の電池電圧が設定電圧以上であると、前記所定値を大な
    る値から小なる値に変更する変更手段と、前記二次電池
    の電池電圧がピーク値より所定値低下したことを検出し
    て前記充電制御を行った後、当該検出の正誤を判断する
    判断手段と、この判断手段により誤りであると判断され
    ると、前記二次電池の充電を再開する再充電手段と、充
    電再開後における前記変更手段の動作を阻止する阻止手
    段とを備えたことを特徴とする充電装置。
  2. 【請求項2】 二次電池の電池電圧を検出し、電池電圧
    がピーク値より所定値低下したことを検出して前記二次
    電池の充電を制御する充電装置において、充電の開始か
    ら所定時間内は、電池電圧がピーク値より所定値低下し
    たことを検出して前記二次電池の充電を制御する動作を
    禁止する禁止手段と、前記二次電池の電池電圧がピーク
    値より所定値低下したことを検出して前記充電制御を行
    った後、当該検出の正誤を判断する判断手段と、この判
    断手段により誤りであると判断されると、前記二次電池
    の充電を再開する再充電手段と、充電再開後における前
    記所定時間を大なる値から小なる値に変更する時間変更
    手段とを備えたことを特徴とする充電装置。
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