JP3444977B2 - 充電器及びその制御方法 - Google Patents
充電器及びその制御方法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばニッケル水素電
池等の２次電池の充電を制御する充電器及びその制御方
法に関する。
池等の２次電池の充電を制御する充電器及びその制御方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ニッケル水素電池の充電を制御す
る充電器として、満充電時における電池温度上昇率から
充電完了を検出するいわゆるΔＴ／ｄｔ検出方式のもの
が知られている。
る充電器として、満充電時における電池温度上昇率から
充電完了を検出するいわゆるΔＴ／ｄｔ検出方式のもの
が知られている。
【０００３】たとえば、図３に示すようにΔＴ／ｄｔ検
出方式の充電器１００は定電圧電源１０６、定電流回路
１０１、ＣＰＵ１０５及びＡ／Ｄコンバータ１０２を有
し、接続された電池パック１０７に定電流回路１０１か
ら一定の充電電流を供給する。電池パック１０７は数本
の電池１０３とサーミスタ１０４を組み合わせて一体化
されたものであり、電池１０３の外装表面に取り付けら
れたサーミスタ１０４によって電池１０３の温度が検知
される。検出された電池温度はＡ／Ｄコンバータ１０２
によってＣＰＵ１０５が取り扱えるデータに変換され
る。ＣＰＵ１０５は電池温度が所定の上昇率、例えば１
℃／分以上の温度上昇率を示したときに満充電であると
して充電電流の供給を停止する。
出方式の充電器１００は定電圧電源１０６、定電流回路
１０１、ＣＰＵ１０５及びＡ／Ｄコンバータ１０２を有
し、接続された電池パック１０７に定電流回路１０１か
ら一定の充電電流を供給する。電池パック１０７は数本
の電池１０３とサーミスタ１０４を組み合わせて一体化
されたものであり、電池１０３の外装表面に取り付けら
れたサーミスタ１０４によって電池１０３の温度が検知
される。検出された電池温度はＡ／Ｄコンバータ１０２
によってＣＰＵ１０５が取り扱えるデータに変換され
る。ＣＰＵ１０５は電池温度が所定の上昇率、例えば１
℃／分以上の温度上昇率を示したときに満充電であると
して充電電流の供給を停止する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ΔＴ／
ｄｔ検出方式の充電器においても以下のように充電不良
になってしまうことがあった。すなわち、ΔＴ／ｄｔ方
式の充電器では、サーミスタ１０４より検出される電池
パック１０７内の電池温度が充電器が置かれた周囲温度
より極めて低い状態で充電される場合、たとえば０℃の
屋外で使用していた電池パックをほぼその０℃の状態の
まま２０℃の屋内におかれた充電器にセットして充電を
開始する時などである。このとき、電池パック１０７内
の電池１０３は、充電時に発生する熱によって起こる温
度上昇に充電器周囲から流れこむ熱によって起こる温度
上昇が加わって温度上昇することになる。サーミスタ１
０４で検出される温度上昇率が１℃／分を越えると満充
電と判断するが、このように周囲温度の影響も加わって
いるので温度上昇率が１℃／分に至ったときを満充電と
判断して充電を終了すると充電不足となってしまう問題
があった。
ｄｔ検出方式の充電器においても以下のように充電不良
になってしまうことがあった。すなわち、ΔＴ／ｄｔ方
式の充電器では、サーミスタ１０４より検出される電池
パック１０７内の電池温度が充電器が置かれた周囲温度
より極めて低い状態で充電される場合、たとえば０℃の
屋外で使用していた電池パックをほぼその０℃の状態の
まま２０℃の屋内におかれた充電器にセットして充電を
開始する時などである。このとき、電池パック１０７内
の電池１０３は、充電時に発生する熱によって起こる温
度上昇に充電器周囲から流れこむ熱によって起こる温度
上昇が加わって温度上昇することになる。サーミスタ１
０４で検出される温度上昇率が１℃／分を越えると満充
電と判断するが、このように周囲温度の影響も加わって
いるので温度上昇率が１℃／分に至ったときを満充電と
判断して充電を終了すると充電不足となってしまう問題
があった。
【０００５】また、これを避けるために温度上昇率を１
℃／分より高い値に設定しておくと電池の温度が周囲の
温度とあまり変わらない時に今度は過充電となってしま
うことが考えられた。
℃／分より高い値に設定しておくと電池の温度が周囲の
温度とあまり変わらない時に今度は過充電となってしま
うことが考えられた。
【０００６】本発明の上記従来例に鑑みて成されたもの
で、環境温度の影響を受けずに良好な充電を行うことが
できる充電器及びその制御方法を提供することを目的と
する。
で、環境温度の影響を受けずに良好な充電を行うことが
できる充電器及びその制御方法を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の充電器は電池温度を測定するサーミスタと
ともに充電器本体の中にサーミスタを設け、電池の温度
を測定すると同時に充電器温度を測定する手段と、これ
らの温度の差を求める手段と、温度の差が単位時間当た
りの変化分を温度変化率として検出する温度変化率検出
手段と、この温度変化率検出手段で検出される前記温度
変化率が所定の基準値を上回るかどうかを判断する基準
値判断手段と、この基準値判断手段によって前記温度変
化率が前記所定の基準値を上回ると判断されたときに、
前記電池の充電を停止する充電制御手段とを備える。
に、本発明の充電器は電池温度を測定するサーミスタと
ともに充電器本体の中にサーミスタを設け、電池の温度
を測定すると同時に充電器温度を測定する手段と、これ
らの温度の差を求める手段と、温度の差が単位時間当た
りの変化分を温度変化率として検出する温度変化率検出
手段と、この温度変化率検出手段で検出される前記温度
変化率が所定の基準値を上回るかどうかを判断する基準
値判断手段と、この基準値判断手段によって前記温度変
化率が前記所定の基準値を上回ると判断されたときに、
前記電池の充電を停止する充電制御手段とを備える。
【０００８】
【作用】上記構成により、環境温度による電池温度への
影響を排除し、充電による温度上昇を測定して充電を制
御する。
影響を排除し、充電による温度上昇を測定して充電を制
御する。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の実施例である急速充電器１８
０の電気的構成を示す電気ブロック図である。この充電
器１８０はＣＰＵ１８１、定電圧電源１８２、定電流回
路１８３、Ａ／Ｄコンバータ１８６及びサーミスタ１８
７を備える。さらに、この充電器１８０は従来の充電器
と異なりサーミスタ１８７を充電器１８０の内部に設け
充電器の温度（Ｔｃ）を測定するようにされている。充
電器１８０の端子１８０ａ，１８０ｂに着脱自在に接続
される電池パック１９０は、ニッケル水素電池１９４と
サーミスタ１９５を組み合わせたものである。ニッケル
水素電池１９４は公称電圧１．２Ｖ、公称容量１１００
ｍＡｈの電池を５本直列に接続したものであり、サーミ
スタ１９５はニッケル水素電池１９４の電池温度（Ｔ
ｂ）を測定する。
０の電気的構成を示す電気ブロック図である。この充電
器１８０はＣＰＵ１８１、定電圧電源１８２、定電流回
路１８３、Ａ／Ｄコンバータ１８６及びサーミスタ１８
７を備える。さらに、この充電器１８０は従来の充電器
と異なりサーミスタ１８７を充電器１８０の内部に設け
充電器の温度（Ｔｃ）を測定するようにされている。充
電器１８０の端子１８０ａ，１８０ｂに着脱自在に接続
される電池パック１９０は、ニッケル水素電池１９４と
サーミスタ１９５を組み合わせたものである。ニッケル
水素電池１９４は公称電圧１．２Ｖ、公称容量１１００
ｍＡｈの電池を５本直列に接続したものであり、サーミ
スタ１９５はニッケル水素電池１９４の電池温度（Ｔ
ｂ）を測定する。
【００１０】Ａ／Ｄコンバータ１８６は一定のサンプリ
ング速度でサーミスタ１８７，１９５の信号をディジタ
ル値に変換する。ＣＰＵ１８１はＡ／Ｄコンバータ１８
６で変換されたデータを基に演算を行なって定電流回路
１８３を駆動する。また、定電圧電源１８２は安定化電
源回路で、ＡＣ１００ＶからＣＰＵ１８１が動作するの
に必要なＤＣ５Ｖと定電流回路１８３を動作させるのに
必要なＤＣ１０Ｖを出力する。
ング速度でサーミスタ１８７，１９５の信号をディジタ
ル値に変換する。ＣＰＵ１８１はＡ／Ｄコンバータ１８
６で変換されたデータを基に演算を行なって定電流回路
１８３を駆動する。また、定電圧電源１８２は安定化電
源回路で、ＡＣ１００ＶからＣＰＵ１８１が動作するの
に必要なＤＣ５Ｖと定電流回路１８３を動作させるのに
必要なＤＣ１０Ｖを出力する。
【００１１】次に、ＣＰＵ１８１が実行する充電制御手
順について説明する。図２は充電制御手順を示すフロー
チャートである。このフローチャートはＣＰＵ１８１に
内蔵されたメモリなどに格納されている。
順について説明する。図２は充電制御手順を示すフロー
チャートである。このフローチャートはＣＰＵ１８１に
内蔵されたメモリなどに格納されている。
【００１２】本フローチャートの実行を開始すると、Ｃ
ＰＵ１８１はＡ／Ｄコンバータ１８６によってディジタ
ル化されたデータを１秒間隔で５回サンプリングし、そ
の最大値と最小値を切り捨て３回分のデータの平均をと
ることによって電池温度（Ｔｂ）データと充電器温度
（Ｔｃ）データをそれぞれ求める（ステップＳ６０
０）。ＣＰＵ１８１は前記の電池温度（Ｔｂ）と充電器
温度（Ｔｃ）から温度差を求める（ステップＳ６１
０）。
ＰＵ１８１はＡ／Ｄコンバータ１８６によってディジタ
ル化されたデータを１秒間隔で５回サンプリングし、そ
の最大値と最小値を切り捨て３回分のデータの平均をと
ることによって電池温度（Ｔｂ）データと充電器温度
（Ｔｃ）データをそれぞれ求める（ステップＳ６０
０）。ＣＰＵ１８１は前記の電池温度（Ｔｂ）と充電器
温度（Ｔｃ）から温度差を求める（ステップＳ６１
０）。
【００１３】続いて、ＣＰＵ１８１は定電流回路１８３
に充電開始命令を出力する（ステップＳ６２０）。充電
開始命令と同時に、ＣＰＵ１８１は内蔵タイマをスター
トさせ１分間計測する（ステップＳ６３０）。１分経過
すると、ふたたび前述した手順により電池温度（Ｔｂ）
データと充電器温度（Ｔｃ）データを測定する（ステッ
プＳ６４０）。そして、ＣＰＵ１８１は前述のステップ
Ｓ６１０と同じ要領で温度差を求める（ステップＳ６５
０）。求めた温度差から、単位時間を１分とする温度上
昇率ΔＴ／ｄｔを次式にしたがって算出する（ステップ
Ｓ６６０）。
に充電開始命令を出力する（ステップＳ６２０）。充電
開始命令と同時に、ＣＰＵ１８１は内蔵タイマをスター
トさせ１分間計測する（ステップＳ６３０）。１分経過
すると、ふたたび前述した手順により電池温度（Ｔｂ）
データと充電器温度（Ｔｃ）データを測定する（ステッ
プＳ６４０）。そして、ＣＰＵ１８１は前述のステップ
Ｓ６１０と同じ要領で温度差を求める（ステップＳ６５
０）。求めた温度差から、単位時間を１分とする温度上
昇率ΔＴ／ｄｔを次式にしたがって算出する（ステップ
Ｓ６６０）。
【００１４】
ΔＴ／ｄｔ＝現在の温度差−１分前の温度差
さらに、電池１９４の温度上昇率ΔＴ／ｄｔ≧１℃を満
足するか判断する（ステップＳ６７０）。満足していな
いのであれば未だ満充電に至っていないとしてステップ
Ｓ６３０からの処理をくり返す。満足していれば満充電
に至ったとして本手順を終了する（ステップＳ６８
０）。
足するか判断する（ステップＳ６７０）。満足していな
いのであれば未だ満充電に至っていないとしてステップ
Ｓ６３０からの処理をくり返す。満足していれば満充電
に至ったとして本手順を終了する（ステップＳ６８
０）。
【００１５】以上のように、電池の温度上昇率を、充電
器側で測定した温度に対する温度差の変化する率として
算出することで、過充電や充電不足をおこさずに充電す
ることができる。この実施例で説明した充電器は、特に
電池と充電器とを同一の環境で使用するような場合に特
に有効である。というのは、環境温度による電池の温度
変化は、充電器側にも同じように生じるため、両者の温
度差を求めることで環境温度による温度変換をキャンセ
ルし、充電によって電池に生じた温度上昇分を測定する
ことができる為である。
器側で測定した温度に対する温度差の変化する率として
算出することで、過充電や充電不足をおこさずに充電す
ることができる。この実施例で説明した充電器は、特に
電池と充電器とを同一の環境で使用するような場合に特
に有効である。というのは、環境温度による電池の温度
変化は、充電器側にも同じように生じるため、両者の温
度差を求めることで環境温度による温度変換をキャンセ
ルし、充電によって電池に生じた温度上昇分を測定する
ことができる為である。
【００１６】また、充電を行う場合には、電池のみなら
ず充電器も温度が上昇する。電池と充電器とはすぐ側に
おかれるのが普通であり、しかも電極である金属によっ
て接続されている。そのため、充電器の温度上昇が電池
に伝わり、その温度を上昇させる。本実施例の充電器に
よれば、このように充電器の影響を排除し、過充電や充
電不足を防止することができる。
ず充電器も温度が上昇する。電池と充電器とはすぐ側に
おかれるのが普通であり、しかも電極である金属によっ
て接続されている。そのため、充電器の温度上昇が電池
に伝わり、その温度を上昇させる。本実施例の充電器に
よれば、このように充電器の影響を排除し、過充電や充
電不足を防止することができる。
【００１７】また、充電器の温度を図るサーミスタは、
環境温度を図るために充電器の外部に取付け、外気温度
を測定する様にしても良い。電池と充電器とが十分離れ
ておかれ、影響を考慮しなくともよい場合には、この構
成が有効である。 ＜変形例＞また、電池温度（Ｔｂ）と充電器温度（Ｔ
ｃ）の温度差を求める際にステップＳ６００，Ｓ６１
０，Ｓ６４０，Ｓ６５０で電池温度（Ｔｂ）と充電器温
度（Ｔｃ）のそれぞれの温度をＡ／Ｄコンバータ１８６
でアナログディジタル変換して温度データを検出し、Ｃ
ＰＵ１８１によって温度差を算出していたが、図４に示
したように、Ａ／Ｄコンバータ１８６の前に差動増幅器
４０１を付加して、電池温度（Ｔｂ）と充電器温度（Ｔ
ｃ）の差分を作動増幅器４０１でとってＡ／Ｄコンバー
タ１８６に入力するようにしてもよい。このような構成
にすると、差動増幅器４０１の出力をＡ／Ｄコンバータ
１８６を介してＣＰＵ１８１が所定時間毎に取り込む
と、取り込んだ差動増幅器４０１の出力の変化分は周囲
温度に依存しない電池温度（Ｔｂ）の変化分を示すこと
になる。この電池温度（Ｔｂ）の変化分、すなわち温度
上昇率が満充電時の温度上昇率に達したときに充電を終
了する。
環境温度を図るために充電器の外部に取付け、外気温度
を測定する様にしても良い。電池と充電器とが十分離れ
ておかれ、影響を考慮しなくともよい場合には、この構
成が有効である。 ＜変形例＞また、電池温度（Ｔｂ）と充電器温度（Ｔ
ｃ）の温度差を求める際にステップＳ６００，Ｓ６１
０，Ｓ６４０，Ｓ６５０で電池温度（Ｔｂ）と充電器温
度（Ｔｃ）のそれぞれの温度をＡ／Ｄコンバータ１８６
でアナログディジタル変換して温度データを検出し、Ｃ
ＰＵ１８１によって温度差を算出していたが、図４に示
したように、Ａ／Ｄコンバータ１８６の前に差動増幅器
４０１を付加して、電池温度（Ｔｂ）と充電器温度（Ｔ
ｃ）の差分を作動増幅器４０１でとってＡ／Ｄコンバー
タ１８６に入力するようにしてもよい。このような構成
にすると、差動増幅器４０１の出力をＡ／Ｄコンバータ
１８６を介してＣＰＵ１８１が所定時間毎に取り込む
と、取り込んだ差動増幅器４０１の出力の変化分は周囲
温度に依存しない電池温度（Ｔｂ）の変化分を示すこと
になる。この電池温度（Ｔｂ）の変化分、すなわち温度
上昇率が満充電時の温度上昇率に達したときに充電を終
了する。
【００１８】上記構成では、ＣＰＵ１８１による制御手
順も変わる。図２では温度を測定して差を算出していた
が、図４の構成ならばＡ／Ｄコンバータ１８６の出力を
そのまま電池温度と充電器温度との差“Ｔb−Ｔc”とし
て扱うことができる。
順も変わる。図２では温度を測定して差を算出していた
が、図４の構成ならばＡ／Ｄコンバータ１８６の出力を
そのまま電池温度と充電器温度との差“Ｔb−Ｔc”とし
て扱うことができる。
【００１９】このように差動増幅器を設けることで、Ａ
／Ｄコンバータを１台で済ますことができる。また、Ｃ
ＰＵ１８１によるＡ／Ｄコンバータのデータ取り込みも
半減することができ、処理の高速化に繁がる。
／Ｄコンバータを１台で済ますことができる。また、Ｃ
ＰＵ１８１によるＡ／Ｄコンバータのデータ取り込みも
半減することができ、処理の高速化に繁がる。
【００２０】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることは言うまでもない。
システムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることは言うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る充電
器及びその制御方法は、電池の温度が周囲の温度に比べ
差がある状態で電池を充電器に接続しても過充電や充電
不足とならずに充電することができる。また、環境変化
に関係なく即座に充電を開始することができるので充電
に長時間かからずに充電することができる。
器及びその制御方法は、電池の温度が周囲の温度に比べ
差がある状態で電池を充電器に接続しても過充電や充電
不足とならずに充電することができる。また、環境変化
に関係なく即座に充電を開始することができるので充電
に長時間かからずに充電することができる。
【００２２】
【図１】本実施例の急速充電器の電気的構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】ＣＰＵ１８１が実行する充電制御ルーチンを示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図３】従来の急速充電器の電気的構成を示すブロック
図である。
図である。
【図４】本実施例の変形例の急速充電器の電気的構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
１８０ 急速充電器本体
１８１ ＣＰＵ
１８２ 定電圧電源
１８３ 定電流回路
１８６ Ａ／Ｄコンバータ
１８７ サーミスタ
１９０ 電池パック
１９４ 電池
１９５ サーミスタ
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 - 7/12
H02J 7/34 - 7/36
Claims (6)
- 【請求項１】 電池に充電を行う充電器であって、 電池の環境の温度を測定する環境温度測定手段と、 電池の温度を測定する電池温度測定手段と、 前記環境温度測定手段により測定された環境周囲温度
と、前記電池温度測定手段により測定された前記電池の
温度との温度差を求める温度差算出手段と、 前記温度差の時間的な変化率を算出する温度変化率算出
手段と、 該温度変化率算出手段によって算出される前記温度変化
率が所定の基準値に達すると充電を終了する充電制御手
段と、を備えることを特徴とする充電器。 - 【請求項２】 前記環境温度測定手段及び電池温度測定
手段は、温度を電気的に測定するサーミスタを含むこと
を特徴とする請求項１記載の充電器。 - 【請求項３】 前記温度差検出手段は、前記サーミスタ
からの出力を入力とする作動増幅器を含むことを特徴と
する請求項２記載の充電器。 - 【請求項４】 前記環境温度測定手段は、当該充電器内
部の温度を測定することを特徴とする請求項１記載の充
電器。 - 【請求項５】 前記電池は、ニッケル水素電池であるこ
とを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の充電
器。 - 【請求項６】 電池に充電を行う充電器の制御方法であ
って、 電池の環境の温度を測定する環境温度測定工程と、 電池の温度を測定する電池温度測定工程と、 前記環境温度測定工程により測定された環境周囲温度
と、前記電池温度測定工程により測定された前記電池の
温度との温度差を求める温度差算出工程と、 前記温度差の時間的な変化率を算出する温度変化率算出
工程と、 該温度変化率算出工程によって算出される前記温度変化
率が所定の基準値に達すると充電を終了する充電制御工
程と、を備えることを特徴とする充電器の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17239094A JP3444977B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 充電器及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17239094A JP3444977B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 充電器及びその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0837035A JPH0837035A (ja) | 1996-02-06 |
| JP3444977B2 true JP3444977B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=15941049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17239094A Expired - Fee Related JP3444977B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 充電器及びその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3444977B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3983681B2 (ja) | 2003-01-14 | 2007-09-26 | 株式会社マキタ | 充電装置 |
| FR2916099B1 (fr) * | 2007-05-11 | 2009-07-31 | Commissariat Energie Atomique | Procede de charge d'une batterie d'un systeme autonome |
| US20100191490A1 (en) * | 2007-07-09 | 2010-07-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method and device for determining the state of charge of a battery |
| JP2009239989A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 充電器 |
| CN113254300A (zh) * | 2020-02-11 | 2021-08-13 | 北京小米移动软件有限公司 | 温度控制方法及装置、存储介质 |
-
1994
- 1994-07-25 JP JP17239094A patent/JP3444977B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0837035A (ja) | 1996-02-06 |
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