JP3573495B2

JP3573495B2 - 二次電池の充電方法

Info

Publication number: JP3573495B2
Application number: JP16509994A
Authority: JP
Inventors: 浩二山田
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: JPH0831459A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は二次電池の充電方法に係り、特に二次電池の過充電を防止した充電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル−水素二次電池、あるいはニッケル−カドミウム二次電池などに代表される二次電池は、たとえば携帯用電話機や携帯型撮像機など各種の機器システムの作動電源として、広く実用化されている。つまり、この種の二次電池は、充電操作による電力の確保ないし貯蔵と、前記確保ないし貯蔵した電力を電源とした負荷の駆動（放電）とを、繰り返し行い得ることから、半永久的な電源として、各種の機器システムに組み込まれ実用されている。
【０００３】
ところで、二次電池はいずれの場合も、前記したように充電および放電が主要な機能であり、また安全性の点から、充電の終止電圧、放電の終止電圧をそれぞれ限界とし、この限界範囲内の電圧で充電や放電を行っている。そして、携帯用電話機など駆動源として内蔵した二次電池を、充電・放電の繰り返しで使用する機器システムでは、充電器にセットされる度に充電され、単位時間当りの電池電圧の上昇率もしくは下降率（ｄＶ／ｄｔもしくは−△Ｖ）…電圧微分制御…、あるいは電池温度の上昇率（ｄＴ／ｄｔ）…温度微分制御…などを充電の停止もしは終了の目安として、過充電を回避する形での充電手法が一般的に採られている。また、ときには、充電器にセットして充電を開始しながら、途中（満充電以前に）で充電器からリセットして、駆動電源として機能させることもしばしばある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記充電器にセットされる度の充電は、比較的放電量が少ない状態、もしくは未だ満充電に近い電池電圧のまま、充電器にセットされて充電を行う場合もある。つまり、一般的に、二次電池は満充電状態の充電と、放電終止状態との繰り返しの使用形態を採るが、たとえば、携帯用電話機などの場合、駆動源としての機能を、常に確保するため、未だ十分な充電量を保持（保有）していても、適宜充電器にセットして充電することが多い。そして、このときの充電停止も、前記のごとく、一般的な使用形態である満充電−放電終止のサイクルの場合と同様に、電圧微分制御もしくは温度微分制御によって行っている。
【０００５】
しかしながら、周知のように、二次電池における満充電直前の単位時間当たりの電池電圧の上昇（電圧急勾配上昇）、あるいは温度上昇（温度急勾配上昇）には、いわゆる時間遅れがあるので、前記電圧急勾配上昇や温度急勾配上昇を目安とした充電停止方式では、過充電を起こす恐れがしばしばある。すなわち、二次電池の充電においては、充電の進行（経過）とともに、電池電圧も緩やかに上昇し、満充電直前では電池電圧が急上昇する。しかし、前記満充電直前における電池電圧が急上昇する時点の状態で再充電（放電終了時点以前の途中充電）が開始されると、時間遅れの状態で電池電圧が急上昇するため、いわゆる過充電となった後に、充電が停止されることになる。こうした現象は、電圧微分制御方式の場合に限らず、温度微分制御方式の場合でも同様に起こる。そして、このような過充電の発生は、二次電池の破損・損傷などの招来に連なり、二次電池の機能喪失問題を提起することになる。
【０００６】
本発明は上記事情に対処してなされたもので、充電・放電の繰り返しで使用される二次電池に、過充電を起こすことなく、適正な充電を容易に確保し得る充電方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る二次電池の充電方法は、二次電池の充電方法であって、前回の充電で充電器からリセットするとき、その充電日、時のデータ、充電電圧データおよび前回の充電において満充電容量に足りない未充電分の充電量データを入力したメモリ素子付き二次電池を、充放電特性の基準データをメモリしたマイコン制御の充電器にセットし、前回充電時の入力データと基準データとを対比して、自己放電量を含む使用放電量を算出し、この使用放電量以内の充電を行うとともに、充電器からのリセット時に、新たな充電日、時のデータ、充電電圧データおよび新たな充電において満充電容量に足りない未充電分の充電量データを二次電池のメモリ素子に入力することを特徴とする。すなわち、本発明は所要の再充電に当り、前回の充電時に、各二次電池が具備するメモリ素子に入力した充電日データおよび充電電圧データなどを、充電器側に備えた常態的な連続使用（連続放電）における放電量と使用（放電）時間との関係に係る基準（標準）値と対比し、今回の充電量を設定するとともに、次回の充電に備えて、今回の充電日データおよび充電電圧データなどを、前記メモリ素子に入力しておいて、過充電を確実に防止することを骨子とする。
【０００８】
図１は、前記実施態様を模式的に示したもので、被充電二次電池１を充電器２にセットすると、前回充電時の充電データが、前記充電器２に付設されているマイコンに入力される。すなわち、前回の充電時に充電器２からリセットした時点で、二次電池ごとに付設されたメモリ素子に入力されている前回充電時の日，時刻データ，充電電圧データおよび前回の充電量などの充電データが、被充電二次電池１を充電器２にセットしたとき、その充電器２に付設されているマイコンに入力される。ここで、前記マイコンは、常態的な連続使用（連続放電）における基準（標準）値を内蔵しており、前記被充電二次電池１側から入力された前回充電時の充電データと対比し、所要の充電量（補充量）を算出して、所要の充電量に達すると充電を停止する。また、この充電停止（終了）後、前記被充電二次電池１を、充電器２からリセットすると、そのリセットの瞬間時の充電データ（日，時刻データ，充電電圧データおよび今回の充電量など）が、被充電二次電池１に付設されているメモリ素子に入力される。
【０００９】
そして、前記被充電二次電池１の充電器２に対するセット，リセットに当たっては、図２に平面的に概略構成を示すような、電池抜き検知レバー３を使用することが望ましい。この電池抜き検知レバー３は、被充電二次電池１をセットするとレバー3aが押され、内蔵しているマイクロスイッチがonし、被充電二次電池１をリセットするとマイクロスイッチが offする。ここで、この電池抜き検知レバー３は、被充電二次電池１の電極端子（＋端子，−端子，サーミスタ端子，データ用端子）が外れる直前に作動し、電池抜きを検知するとともに、充電器２と被充電二次電池１との間のデータ通信、つまり、被充電二次電池１に付設されているメモリ素子に今回の充電データである、日、時刻データ、充電電圧データおよび次回の充電時に必要な充電量の入力がなされる。
【００１０】
なお、本発明においては、充電用の電力源として、商用の交流電源を適切な電圧を持った直流に変換したものが使用されるが、その他に、たとえば燃料電池からなる電源を使用してもよいし、あるいはガソリンエンジンないしはディーゼルエンジンなどから発電される電力を用いてもよい。
【００１１】
【作用】
本発明に係る二次電池の充電方法によれば、再充電に当って、前回充電時の充電データおよび今回の充電器２にセットした時点での電池電圧値を基準（標準）放電特性データと対比して、自己放電を含む使用放電量を算出して、前記使用放電量以内での充電が確実になされる。つまり、二次電池ごとの充電データ、および正常な連続的放電特性データの組み合わせにより、常に適正な範囲内での充電が成されるので、過充電による二次電池の機能低減ないし破損・損傷などが、容易に防止もしくは回避され、駆動電源としての機能が保持されることになる。
【００１２】
【実施例】
以下、図１および図３を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１３】
前記図１に実施態様を模式的に示したように、本発明においても、被充電二次電池１を充電器２にセットする。このとき、本発明の場合は、被充電二次電池１ごとに付設されたメモリ素子に，前回の充電時に、充電器２からリセットされた時点の日，時刻データ，充電電圧データおよび充電量などの前回充電時の充電データが入力されている。そして、この被充電二次電池１ごとの充電データが、前記充電器２に付設されているマイコンに入力される。
【００１４】
ここで、前記マイコンは、たとえば図３に曲線Ａで示すような常態的な連続使用（連続放電）における基準（標準）特性値を内蔵している。つまり、品種や規格ごとの各二次電池の定格負荷（たとえば１４０ｍＡ）で放電を行った場合の放電特性、すなわち放電時間に伴う電池電圧の低下（変化）曲線データを、前記充電器２に付設されたマイコンに入力されている。図３において点（ｔ_１，Ｖ_１）は定格放電時間ｔ_１における電池電圧値、また点（ｔ_３，Ｖ_３）は定格放電時間ｔ_３における電池電圧値である。
【００１５】
一方、被充電二次電池１に充電を行うため、前回の充電時（ｔ_１）から今回の充電器２にセットした時点（ｔ_３）での電池電圧値が点（ｔ_３，Ｖ_２）とすると、この間における放電使用量は曲線Ｂで示すごとくなる。そして、このときの電池電圧値Ｖ_２は、前記の基準放電特性曲線Ａでの点（ｔ_２，Ｖ_２）に相当している。ここで、ｔ_１〜ｔ_３の間いわゆる定格放電が続行していたならば、今回の充電器２にセットした時点（ｔ_３）での電池電圧値は点（ｔ_３，Ｖ_３）を示す筈であるが、点（ｔ_３，Ｖ_２）の放電電圧値を示しているのは、いわゆる定格放電が断続的になされていることを示している。つまり、被充電二次電池１が、充電器２からリセットされた時点（ｔ_１）、今回セットした時点（ｔ_３）、定格放電電圧（Ｖ_２）に相当するリセットしてからの時点（ｔ_２）に分けられる。具体的には、｜ｔ_１−ｔ_２｜×１４０ｍＡ…定格放電…… （１）
｜ｔ_２−ｔ_３｜×８ｍＡ…自己放電＋待機モードでの放電…… （２）
として整理され、前回充電での充電器２からリセット後、今回充電で充電器２にセットする間の放電使用量は、前記式，（１）＋（２）であり、したがって、この放電使用量分を充電すればよいことになる。
【００１６】
次に、前回の充電時に、放電使用量分が充電されなかった（途中で充電を停止）場合の充電について説明する。二次電池は、出荷時に満充電され、そのときの充電データ、すなわち出荷時の日，時刻、電圧値（たとえば１０）が付設されているメモリ素子に入力される。その後、二次電池をデータ内蔵のマイコン付き充電器にセットして、始めて充電を行おうとしたとき、被充電電池の電圧値がたとえば４とすると、この間に自己放電を含む使用量は１０− ４＝６となる。したがって、今回充電時の充電可能量は６ということになるが、充電途中で充電器からリセットして使用する必要性が生じ、前記充電可能量６のうち２を充電した時点で、充電器からリセットされたとする。つまり、充電量６の状態で放電開始されることになり、未（不足）充電量分４が、次回での充電量分として残ることになる。なお、これらのデータはいずれも、被充電電池を充電器からリセットされたとき入力されたものであり、また、自己放電量および定格放電量は、各二次電池の規格によって決まる。
【００１７】
この関係を一般的に式の形で示すと次のようになる。
【００１８】
Ｂ_ｎ＋１＝Ｂ_ｎ＋（ｎ回目での使用量）−（ｎ回目での実充電量）
ここで、Ｂ_ｎ＋１は次回での充電で充電可能な充電量、Ｂ_ｎは今回充電されるべき充電量（二次電池にメモリされていた値）であり、Ｂ_ｎ＋１＝０時点が満充電で充電終了となる。
【００１９】
【発明の効果】
以上実施例の説明から分かるように、本発明の充電方法では、二次電池ごとに付設したメモリ素子に、前回充電終了時に充電データを入力しておき、この前回充電時の充電データと、対応する二次電池の標準データとを対比し、充電可能量を算出して所要の充電を制御するので、過充電を確実に回避した形での充電が可能となる。また、満充電以前での再充電、あるいは満充電以前で充電終了後の再充電などにおいても、充電可能量が的確に算出・制御されるため、容易に所要の充電を行い得る。つまり、繰り返し再充電が行われ、半永久的な駆動源として機能する二次電池を、過充電に基づく機能低減，強いては破損・損傷なども回避し、二次電池の半永久的な駆動源としての機能を確保し得ることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る二次電池の定電流充電方法の実施態様例を模式的に示すブロック図。
【図２】本発明に係る二次電池の定電流充電方法の実施態様例でもちいた電池抜き検知レバーの概略構成例を示す平面図。
【図３】本発明に係る二次電池の定電流充電方法の基本的な概念を説明するための放電電圧特性図。
【符号の説明】
１……メモリ素子付設被充電二次電池２……マイコン付き充電器
３……電池抜き検知レバー３ａ……検知レバー

Claims

二次電池の充電方法であって、前回の充電で充電器からリセットするとき、その充電日、時のデータ、充電電圧データおよび前回の充電において満充電容量に足りない未充電分の充電量データを入力したメモリ素子付き二次電池を、充放電特性の基準データをメモリしたマイコン制御の充電器にセットし、前回充電時の入力データと基準データとを対比して、自己放電量を含む使用放電量を算出し、この使用放電量以内の充電を行うとともに、充電器からのリセット時に、新たな充電日、時のデータ、充電電圧データおよび新たな充電において満充電容量に足りない未充電分の充電量データを二次電池のメモリ素子に入力することを特徴とする二次電池の充電方法。