JP3660398B2 - ２次電池の充電方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、補助動力付き自転車のような電動車両などの電源として用いて好適な２次電池の充電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、補助動力付き自転車に搭載される２次電池は、家庭用電源により充電を行うようになっており、そのような２次電池としては、ＮｉＣｄ電池が知られている。ＮｉＣｄ電池における充電は、高温で行うと、２次電池のサイクル寿命に悪影響を及ぼすことが種々の実験で確認されている。その一方、たとえば１０℃以下の低温で急速充電を行う場合でも、充電効率が極端に低下するために充電不足になりやすく、しかもＮｉＣｄ電池内部の電解液がガスとなって寿命が極端に低下してしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような低温であっても、ある温度、たとえば０℃以上であれば、充電電流値を下げた充電を行うことは可能である。そして、１０℃以上でなければ充電を行うことができないと制限すると、冬季や寒冷地で２次電池を使用する場合には、暖かい屋内などに２次電池または２次電池が搭載された補助動力付き自転車などを移動させて、２次電池の温度の上昇を待った後でなければ、充電することができないことになる。したがって、温度の上昇を待つ分だけ、時間が無駄になるという問題がある。
【０００４】
また、充電開始当初は、低温のために２次電池を充電電流値を下げて充電せざるをえない場合であっても、充電開始後に２次電池の温度が上昇すれば、充電電流値を上げて急速充電することができる状態になる。このような場合に、電流値の低い充電を継続するのは効率的でない。
【０００５】
本発明は、前記の事情を考慮してなされたものであり、電池温度に対応して適切な処理を行うことにより、２次電池の寿命を損なうことなく、かつ充電時間を短縮することができる２次電池の充電方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の２次電池の充電方法にあっては、２次電池に充電手段から電流を供給する２次電池の充電方法において、２次電池の温度を計測する過程と、前記２次電池の温度に対応した充電モードを選択する過程と、選択された充電モードにより前記２次電池に電流を供給する過程とを繰り返し、
Ａ：２次電池の電圧がピーク値をとった後、所定電圧降下したとき、
Ｂ：２次電池の温度が第１の所定温度を越えたとき、
のいずれか一つの条件が満たされたときに、充電を終了するようにし、
前記２次電池の温度が、現在進行中の充電モードと異なる充電モードを選択するのに適切な値となったときでも、
Ｃ：２次電池の充電を開始して第１の所定時間経過しており、２次電池の電圧がピーク値をとった後、
Ｄ：２次電池の温度が前記第１の所定温度より低い第２の所定温度を越えた後、
Ｅ：現在進行中の充電モードを選択してから第２の所定時間を経過する前、
のいずれかの場合には、現在進行中の充電モードを継続することを特徴としている。
【０００８】
【作用】
請求項１に記載の２次電池の充電方法によれば、まず、２次電池の温度を計測し、２次電池の温度に対応した充電モードを選択して、その充電モードにより２次電池に電流を供給する。そして、さらに２次電池の温度を計測し、そのときの２次電池の温度に対応した充電モードを選択して、２次電池に電流を供給する。これにより、一旦充電を開始した後であっても、２次電池の温度が変化して、それまで継続していた充電モードが不適切になったときに、充電モードを切換えることが可能である。したがって、電池の温度低下時には充電電流値を下げ、２次電池の寿命を損なうことを防止し、温度上昇時には充電電流値を上げ、充電時間を短縮することができる。
【０００９】
また、請求項１に記載の２次電池の充電方法によれば、Ａ：２次電池の電圧がピーク値をとった後、所定電圧降下したとき、Ｂ：２次電池の温度が第１の所定温度を越えたとき、のいずれか一つの条件が満たされたときに、充電を終了するようにしている。ここで、２次電池の電圧がピーク値をとった後、充電電流値を変動させると、電池電圧の変動を招き、条件Ａの降下電圧の判断を誤る可能性がある。また、充電開始または他の充電モードに移行後、しばらくの間は、電池電圧が低下し、条件Ａの判断を誤る可能性がある。さらに、２次電池の温度上昇時期に充電電流値を変動させたのでは、電池温度の変動を招き、条件Ｂの判断を誤る可能性がある。そこで、２次電池の温度が、現在進行中の充電モードと異なる充電モードを選択するのに適切な値となったときでも、Ｃ：２次電池の充電を開始して第１の所定時間経過しており、２次電池の電圧がピーク値をとった後、Ｄ：２次電池の温度が前記第１の所定温度より低い第２の所定温度を越えた後、Ｅ：現在進行中の充電モードを選択してから第２の所定時間を経過する前、のいずれかの場合には、現在進行中の充電モードを継続する。これにより、充電完了を適切に判断することができ、過不足のない充電が可能である。
【００１０】
【実施例】
Ａ．実施例の構成
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。図１は実施例に係る２次電池の充電方法を実施するための充電器Ａと２次電池Ｂの接続を示すブロック図である。まず、２次電池Ｂの構成について説明すると、図中符号２は、ＮｉＣｄ電池である複数の単電池（セル）である。単電池２は、互いに直列に接続されて、一つの電池ケース（図示せず）内に配置されている。単電池２の両方の電極は、コネクタの接点４ａ，４ｂに接続されている。また、電池ケースの内部には、サーミスタなどの温度センサ６が配置されており、温度センサ６はいずれかの単電池２に接触させられ、その温度を検出するようになっている。温度センサ６は、コネクタの接点８ａ，８ｂに接続されている。
【００１１】
次に、充電器Ａの構成について説明する。図中符号１０は、家庭用電源に接続されるソケットを示す。ソケット１０は、整流回路１１に接続されており、家庭用電源からの交流電流が整流回路１１によって直流電流に変換される。整流回路１１には、制御回路１２が接続されており、整流回路１１から直流電流が制御回路１２に供給される。
【００１２】
制御回路１２にはＦＥＴが内蔵されており、供給された直流電流を２つの周期的電流に変換する。一方の周期的電流はトランス部１３の１次コイルへ供給され、電圧を調整されて整流回路１４に供給される。そして、整流回路１４により直流に変換された電流は、トランジスタ１５を介して２次電池Ｂへ供給される。この場合において、もう１つの制御回路１６がトランジスタ１５のベースに制御信号を出力することにより、２次電池Ｂに供給する電流値を制御する。
【００１３】
次に、制御回路１２で変換された他方の周期的電流は、トランス部１３の他方の１次コイルへ供給され、電圧を調整されて整流回路１９に供給される。整流回路１９で直流に変換された電流は制御回路１６の駆動用電源として供される。
【００１４】
さて、充電電流の電流値は、電流検出部１８によって検出され、電流検出部１８は、検出した電流値に対応した電圧を制御回路１６に出力する。また、２次電池Ｂの電圧は、電圧検出部１７によって検出され、電圧検出部１７は、検出した電圧に対応した電圧を制御回路１６に出力する。さらに、制御回路１６には、前記のコネクタの接点８ａ，８ｂを介して、温度センサ６からの温度信号が入力されるようになっている。
【００１５】
そして、制御回路１６は、電流検出部１８からの電流信号に基づいてトランジスタ１５のベースに制御信号を出力し、これにより、２次電池Ｂに供給する電流をフィードバック制御して後述する定電流充電を行う。また、制御回路１６は、電圧検出部１７から入力される電圧信号に基づき、充電モードの終了等の種々の制御を行う。
【００１６】
また、制御回路１６は、絶縁回路２０を通じて、制御回路１２の導通・遮断を行うようになっている。これによって、整流回路１４，１９の出力電圧を制御している。
【００１７】
Ｂ．実施例の動作
次に、前記の構成による２次電池の充電方法について図２ないし図６のフローチャートを参照して説明する。
Ｂ−１．充電適否の判定
まず、コネクタを介して２次電池Ｂを充電器Ａに接続し、ソケット１０を家庭用交流電源に接続して、充電作業を開始する（図２）。そして、単電池２が接続されているか否かを電圧検出部１７の電圧信号に基づき判定する（ステップＳ１）。そして、単電池２が接続されていれば、ステップ２へ進み、温度センサ６で検出されている温度信号を判定し、単電池２の温度が、充電可能な０℃ないし４０℃の範囲でなければ、適正な温度になるまで待機する。
【００１８】
Ｂ−２．普通充電モード
ステップ２で単電池２の温度が前記の範囲であれば、ステップ３へ進んで、１０℃以下か否かを判定する。単電池２の温度が１０℃以下の場合には、ステップ３の判定結果はYESとなり、ステップ４へ進んで普通充電モードを開始する。普通充電モードでは、単電池２の定格電流値の０．３倍の値の一定の充電電流を単電池２に与える。本実施例では、単電池２の定格電流値は５Ａであり、普通充電モードでの充電電流値は１．５Ａである。この普通充電モードは、冬季や寒冷地における１０℃以下での電池の寿命を低下させない充電に適している。
【００１９】
一方、単電池２の温度が１０℃よりも高い場合には、後述する急速充電モードを開始する（図４）。急速充電モードでは、単電池２の定格電流値と等しい一定の充電電流を単電池２に与える。本実施例では、急速充電モードでの充電電流値は５Ａである。このように、本実施例では、普通充電モードと急速充電モードの二種類の充電モードを準備しておき、充電開始時の単電池２の温度に応じて、いずれかの適切な充電モードを選択するようになっている。
【００２０】
さて、図２の普通充電モードでは、充電を開始すると同時に、制御回路１６において、普通充電用のタイマー値Ｔnの積算を開始する（ステップＳ４）。そして、ステップＳ５で示すように、タイマー値Ｔnが所定のタイマー終了値Ｔneに到達すると、単電池２の充電が完了したとみなして充電を終了する。また、タイマー値Ｔnがタイマー終了値Ｔneに到達しなくても、ステップＳ６で示すように、単電池２の温度が０℃未満になったときには、充電に不適当であるので、充電を強制的に終了する。
【００２１】
そして、タイマー値Ｔnがタイマー終了値Ｔneに到達せず、また単電池２の温度が０℃以上である場合、単電池２の温度が１３℃以上にならず、かつ４５℃を越えない限り、普通充電モードを継続する（ステップＳ７〜Ｓ８）。また、ステップＳ８において、単電池２の温度が４５℃を越えたと判断したならば、普通充電が完了したとみなして、普通充電モードを終了し、ステップＳ１０に移行する。これについて、図７を参照して説明すると、一定電流でＮｉＣｄ電池を充電する場合、電池の放電量・周囲温度に関係なく、充電完了直前に電池温度がゆるやかに上昇する傾向がある。この温度上昇特性は、充電完了の検出に有効である。一般に、ＮｉＣｄ電池の高温での充電は、充電効率が悪く寿命にも影響するために、本実施例では、単電池２の温度が４５℃で普通充電が完了したとみなす。このように、本実施例では、電池温度を加味して普通充電を終了させることにより、単電池２へのダメージが生じないようにしている。
【００２２】
また、単電池２の温度が４５℃以下で、普通充電を継続した場合には、降下電圧の検出の有無を判定する（ステップＳ９）。この降下電圧について、図７を参照して説明すると、一定電流でＮｉＣｄ電池を充電する場合、電池電圧が充電の進行に伴って上昇し、充電完了直前にピーク値をとり、この後わずかに降下する特性を示す。図７では、この降下電圧を−ΔＶとして示す。この電圧降下特性は、充電完了の検出に有効である。そこで、ステップＳ９において、降下電圧を検出したときには、充電完了とみなして、普通充電モードを終了し、ステップＳ１０に移行する。
【００２３】
一方、単電池２の温度が１３℃を越えず、４５℃を越えず、かつ降下電圧も検出されない場合には、普通充電モードを継続すべきと判断し（ステップＳ９）、ステップＳ５に戻り、前記のステップＳ５〜Ｓ９の過程を繰り返す。
【００２４】
Ｂ−３．追い充電モード
さて、ステップＳ１０では、普通充電モードよりも低い電流値、たとえば単電池２の定格電流値の０．１倍の値の一定の充電電流を単電池２に与える。本実施例では、ここで与えるべき充電電流値は０．５Ａである。以下、この充電を「追い充電」と称する。すなわち、普通充電モードで、温度が４５℃を越えた時点、あるいは（−ΔＶ）の降下電圧を検出した時点では、単電池２がすべてフル充電状態になっているとは限らない。しかし、この後、普通充電を続行すると、過充電となり単電池２を損傷するおそれがある。そこで、本実施例では、低い電流値で仕上げの充電を行うことにより、過不足のない充電を行うようにしている。
【００２５】
追い充電モードでは、追い充電を開始すると同時に、制御回路１６において、普通充電用のタイマー値Ｔcの積算を開始する（ステップＳ１０）。そして、単電池２の温度が０℃ないし４５℃の範囲からはずれない限り（ステップＳ１１）、タイマー値Ｔcがタイマー終了値Ｔceに到達するまで、追い充電を継続する。そして、タイマー値Ｔcがタイマー終了値Ｔceに到達したなら、単電池２がフル充電あるいはそれに近い状態になったとみなして充電を終了する。
【００２６】
また、ステップＳ１１において、単電池２の温度が０℃ないし４５℃の適正温度からはずれたなら、適正温度待ち処理Ｒ１に移行する。図３を参照し、この適正温度待ち処理Ｒ１について説明する。まず、単電池２の温度が適正温度からはずれたなら、ステップＳ１３に示すように、追い充電電流を停止する。この場合でも、タイマー値Ｔcの積算は継続する。そして、単電池２が適正温度になるまで待機し、適正温度になったなら、追い充電を再開し（ステップＳ１４〜Ｓ１６）、ステップＳ１１に戻る。なお、この間も、タイマー値Ｔcの積算は継続しておく（ステップＳ１６）。
【００２７】
また、適正温度待ち処理Ｒ１において、単電池２の温度が適正にならないまま、タイマー値Ｔcがタイマー終了値Ｔceに到達した場合（ステップＳ１４およびステップＳ１５）には、強制的に充電を終了させる。これは、普通充電がすでに完了し、たとえ一時的でも追い充電が行われているので、単電池２がフル充電状態でないとしても、それに近い状態になったとみなされ、また、単電池２が適正温度になるまで、それ以上待機するのは、効率的でないからである。
【００２８】
Ｂ−４．急速充電モード
一方、前記のステップＳ３において、単電池２の温度が、１０℃を越えていると判定したなら、図４に示す急速充電モードを開始する（ステップＳ１７）。急速充電モードでは、単電池２の定格電流値と等しい一定の充電電流、本実施例では５Ａの充電電流を単電池２に与える。この急速充電モードは、１０℃を越えた状態での短時間での充電に適している。
【００２９】
さて、急速充電モードでは、充電を開始すると同時に、制御回路１６において、急速充電用のタイマー値Ｔqの積算を開始する（ステップＳ１７）。そして、ステップＳ１８で示すように、タイマー値Ｔqが所定のタイマー終了値Ｔqeに到達すると、単電池２の充電が完了したとみなして充電を終了する。また、タイマー値Ｔqがタイマー終了値Ｔqeに到達しなくても、ステップＳ１９で示すように、単電池２の温度が０℃未満になったときには、充電に不適当であるので、充電を強制的に終了する。
【００３０】
そして、タイマー値Ｔqがタイマー終了値Ｔqeに到達せず、また単電池２の温度が０℃以上である場合、単電池２の温度が１０℃以上であって、かつ４５℃を越えない限り、急速充電モードを継続する（ステップＳ２０〜Ｓ２１）。また、ステップＳ２１において、単電池２の温度が４５℃を越えたと判断したならば、急速充電が完了したとみなして、急速充電モードを終了し、ステップＳ１０に進む。つまり前記と同様の追い充電モードに移行する。
【００３１】
また、単電池２の温度が４５℃以下で、急速充電を継続した場合には、普通充電モードのステップＳ９と同様に、降下電圧−ΔＶの検出の有無を判定する（ステップＳ２２）。そして、ステップＳ２２において、降下電圧を検出したときには、充電完了とみなして、急速充電モードを終了し、ステップＳ１０に進み、追い充電モードに移行する。このように、急速充電モードの終了後も、過不足のない充電を行うために、追い充電モードに移行して、低い電流値で仕上げの充電を行う。
【００３２】
一方、単電池２の温度が１０℃以下にならず、４５℃を越えず、かつ降下電圧も検出されない場合には、急速充電モードを継続すべきと判断し（ステップＳ２２）、ステップＳ１７に戻り、前記のステップＳ１７〜Ｓ２２の過程を繰り返す。
【００３３】
Ｂ−５．普通充電モードから急速充電モードへの移行
以上のように、本実施例では、充電開始時の単電池２の温度に応じて、普通充電モードと急速充電モードのいずれかの充電モードを選択するようになっている（ステップＳ３）。さらに、本実施例では、一旦、一方の充電モードを開始すた後も、単電池２の温度に応じて、より適切な充電モードに移行するようになっている。以下、これについて説明する。
【００３４】
まず、普通充電モードを選択した後であっても、単電池２の温度がある程度上昇してしまえば、急速充電することが可能になり、充電電流値の低い普通充電を継続するのは効率的でない。そこで、ステップＳ７（図２）において、電池温度が１３℃を越えた場合、ステップＳ２３に移行する。そして、ここで次に述べる三つの判定条件に該当するか否か判断する。
▲１▼ 充電を開始して所定時間（本実施例では、１０分）が経過しており、単電池２の電圧が充電末期の電圧降下時期に到達した後であること。つまり図７に示すピーク値をとった後であること。
▲２▼ 単電池２が充電末期の温度上昇時期に到達した後であること。つまり、所定温度（本実施例では、４０℃）を越えた後であること。
▲３▼ 普通充電の開始または移行後、所定時間（本実施例では、１０分）以上経過していないこと。つまり、タイマー値Ｔnが所定値未満を示していること。
【００３５】
ここで、条件▲１▼を設けているのは、電圧降下時期に達していれば、まもなく、普通充電モードを終了するので、急速充電モードに移行するまでもないからである。また、電圧降下時期に充電電流値を変動させたのでは、電池電圧の変動を招き、ステップＳ９（あるいは急速充電モードに移行したと仮定した場合のステップＳ２２）における降下電圧−ΔＶの検出を誤る可能性があるからである。
【００３６】
また、条件▲２▼を設けているのは、温度上昇時期に達していれば、まもなく、普通充電モードを終了するので、急速充電モードに移行するまでもなく、かつ温度上昇時期に充電電流値を変動させたのでは、電池温度の変動を招き、ステップＳ８（あるいは急速充電モードに移行したと仮定した場合のステップＳ２１）における電池温度の判断を誤る可能性があるからである。
さらに、条件▲３▼を設けているのは、普通充電開始または移行後、しばらくの間は、電圧が低下し、条件▲１▼の判断を誤る可能性があるためである。
【００３７】
そして、ステップＳ２３において、前記の三つの条件のいずれかに該当すれば、ステップＳ８に進んで、普通充電モードを継続する。他方、前記の三つの条件のいずれにも該当しなければ、急速充電モード移行処理Ｒ２に進む。
【００３８】
このようにして本実施例では、単電池２の温度が１３℃を越え、急速充電モードに移行するのに適切なときであっても、急速充電モードに移行したとしたなら、その後の充電完了の判断が困難になる場合には、普通充電モードを継続するようにしている。これにより、充電完了を適切に判断することができ、過不足のない充電が可能である。
【００３９】
図５を参照し、急速充電モード移行処理Ｒ２について説明する。ここでは、まず式１により、現在までの総充電量Ｃtを算出する（ステップＳ２４）。
Ｃt＝0.3Ｃ×Ｔn ＋ 1Ｃ×Ｔq （式１）
ここで、Ｃは単電池２の定格電流値を示す。したがって、前記の説明から明らかなように0.3Ｃは、普通充電モードでの充電電流値（本実施例では１．５Ａ）を示し、1Ｃは、急速充電モードでの充電電流値（本実施例では５Ａ）を示す。また、Ｔnは前記のように普通充電モードで積算したタイマー値を、Ｔqは急速充電モードで積算したタイマー値を示す。なお、式１の第２項は、すでに急速充電モードから普通充電モードに移行している場合にのみ加算する。
【００４０】
次に、式２により、残りの必要充電量Ｃrを算出する（ステップＳ２５）。
Ｃr＝Ｃl−Ｃt （式２）
ここで、Ｃlは、最終的に必要とされる充電量であり、あらかじめ分かっている値である。
【００４１】
さらに、式３により、急速充電モードでのタイマー終了値Ｔqeを算出する（ステップＳ２６）。
Ｔqe＝Ｃr／1Ｃ （式３）
そして、この後行う急速充電モードでのタイマー終了値Ｔqeを式３で算出した値にセットし（ステップＳ２７）、図４に示す急速充電モードに移行する。なお、この移行時には、急速充電モードのタイマー値Ｔqの積算を開始する。
【００４２】
以上のようにして、あらたに図４に示す急速充電モードを開始する。このように、本実施例では、普通充電モードを選択した後であっても、単電池２の温度が１３℃を越え、さらに所定の条件▲１▼ないし▲３▼のいずれにも該当しない場合には、急速充電モードに移行することによって、充電時間の短縮が図られている。
【００４３】
Ｂ−６．急速充電モードから普通充電モードへの移行
一方、急速充電モードを選択した後であっても、周囲の温度によっては、単電池２の温度が低下して、急速充電するのが不適当になる場合がある。すなわち、単電池２の温度がある程度（たとえば１０℃）未満になると、充電効率が極端に低下するために、充電不足になりやすく、しかもＮｉＣｄ電池内部の電解液がガスとなって寿命が極端に低下してしまう。そこで、ステップＳ２０（図４）において、電池温度が１０℃未満になった場合、ステップＳ２８に移行する。そして、ここで前記と同様、次の三つの判定条件に該当するか否か判断する。
▲１▼ 充電を開始して所定時間（本実施例では、１０分）が経過しており、単電池２の電圧が充電末期の電圧降下時期に到達した後であること。つまり図７に示すピーク値をとった後であること。
▲２▼ 単電池２が充電末期の温度上昇時期に到達した後であること。つまり、所定温度（本実施例では、４０℃）を越えた後であること。
▲３▼ 急速充電の開始または移行後、所定時間（本実施例では、１０分）以上経過していないこと。つまり、タイマー値Ｔnが所定値未満を示していること。
これらの三つの判定条件を設けているのは、前記と同様の理由によるものである。
【００４４】
そして、ステップＳ２８において、前記の三つの条件のいずれかに該当すれば、ステップＳ２１に進んで、急速充電モードを継続する。他方、前記の三つの条件のいずれにも該当しなければ、普通充電モード移行処理Ｒ３に進む。
【００４５】
このようにして、単電池２の温度が１０℃未満となり、普通充電モードに移行するのに適切なときであっても、普通充電モードに移行したとしたなら、その後の充電完了の判断が困難になる場合には、急速充電モードを継続するようにしている。これにより、充電完了を適切に判断することができ、過不足のない充電が可能である。
【００４６】
図６を参照し、普通充電モード移行処理Ｒ３について説明する。ここでは、まず前記と同様に式１により、現在までの総充電量Ｃtを算出する（ステップＳ２９）。
Ｃt＝0.3Ｃ×Ｔn ＋ 1Ｃ×Ｔq （式１）
なお、式１の第１項は、すでに普通充電モードから急速充電モードに移行している場合にのみ加算する。
次に、式２により、残りの必要充電量Ｃrを算出する（ステップＳ３０）。
Ｃr＝Ｃl−Ｃt （式２）
【００４７】
さらに、式４により、普通充電モードでのタイマー終了値Ｔneを算出する（ステップＳ３１）。
Ｔne＝Ｃr／0.3Ｃ （式４）
そして、この後行う普通充電モードでのタイマー終了値Ｔneを式４で算出した値にセットし（ステップＳ３２）、図４に示す普通充電モードに移行する。なお、この移行時には、普通充電モードのタイマー値Ｔnの積算を開始する。
【００４８】
以上のようにして、あらたに図２に示す普通充電モードを開始する。このように、本実施例では、急速充電モードを選択した後であっても、単電池２の温度が１０℃未満になり、さらに所定の条件▲１▼ないし▲３▼のいずれにも該当しない場合には、普通充電モードに移行することによって、単電池２の寿命の低下防止が図られている。
【００４９】
なお、普通充電モードから急速充電モードに移行する際に、電池温度が１３℃を越えたことを条件とする（図２のステップＳ７）のに対して、急速充電モードから普通充電モードに移行する際に、電池温度が１０℃未満になったことを条件とする（図４のステップＳ２０）のは、他の充電モードに移行すべき状態が継続したときにだけ、他の充電モードに移行するようにして、電池温度の瞬間的な変動によって、他の充電モードに移行してしまうことを防止するためである。
【００５０】
Ｃ．変更例
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、以下のような種々の変更が可能である。
▲１▼普通充電モード、急速充電モードおよび追い充電モードの電流値および各種温度設定は前記実施例の数値に限らず任意に設定することができる。
▲２▼前記実施例では、普通充電モードと急速充電モードの二種類の充電モードが準備されているが、さらに多くの充電モードを準備しておき、充電開始時および充電経過後、単電池２の温度に応じて最も適切な充電モードを選択するようにしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にあっては、一旦充電を開始した後であっても、２次電池の温度が変化して、それまで継続していた充電モードが不適切になったときに、充電モードを切換えることが可能である。したがって、電池の温度低下時には充電電流値を下げ、２次電池の寿命を損なうことを防止し、温度上昇時には充電電流値を上げ、充電時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る２次電池の充電方法を実施するための充電器Ａと２次電池Ｂの接続を示すブロック図である。
【図２】同実施例の動作を示すフローチャートである。
【図３】同実施例の動作を示すフローチャートである。
【図４】同実施例の動作を示すフローチャートである。
【図５】同実施例の動作を示すフローチャートである。
【図６】同実施例の動作を示すフローチャートである。
【図７】一般的な定電流充電での電池電圧と電池温度の時間的変動を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ 充電器、
Ｂ ２次電池、
２ 単電池、
４ａ，４ｂ コネクタの接点、
６ 温度センサ、
８ａ，８ｂ コネクタの接点、
１０ ソケット、
１１ 整流回路、
１２ 制御回路、
１３ トランス部、
１４ 整流回路、
１５ ＦＥＴ、
１６ 制御回路、
１７ 電圧検出部、
１８ 電流検出部、
１９ 整流回路、
２０ 絶縁回路
【産業上の利用分野】
本発明は、補助動力付き自転車のような電動車両などの電源として用いて好適な２次電池の充電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、補助動力付き自転車に搭載される２次電池は、家庭用電源により充電を行うようになっており、そのような２次電池としては、ＮｉＣｄ電池が知られている。ＮｉＣｄ電池における充電は、高温で行うと、２次電池のサイクル寿命に悪影響を及ぼすことが種々の実験で確認されている。その一方、たとえば１０℃以下の低温で急速充電を行う場合でも、充電効率が極端に低下するために充電不足になりやすく、しかもＮｉＣｄ電池内部の電解液がガスとなって寿命が極端に低下してしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような低温であっても、ある温度、たとえば０℃以上であれば、充電電流値を下げた充電を行うことは可能である。そして、１０℃以上でなければ充電を行うことができないと制限すると、冬季や寒冷地で２次電池を使用する場合には、暖かい屋内などに２次電池または２次電池が搭載された補助動力付き自転車などを移動させて、２次電池の温度の上昇を待った後でなければ、充電することができないことになる。したがって、温度の上昇を待つ分だけ、時間が無駄になるという問題がある。
【０００４】
また、充電開始当初は、低温のために２次電池を充電電流値を下げて充電せざるをえない場合であっても、充電開始後に２次電池の温度が上昇すれば、充電電流値を上げて急速充電することができる状態になる。このような場合に、電流値の低い充電を継続するのは効率的でない。
【０００５】
本発明は、前記の事情を考慮してなされたものであり、電池温度に対応して適切な処理を行うことにより、２次電池の寿命を損なうことなく、かつ充電時間を短縮することができる２次電池の充電方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の２次電池の充電方法にあっては、２次電池に充電手段から電流を供給する２次電池の充電方法において、２次電池の温度を計測する過程と、前記２次電池の温度に対応した充電モードを選択する過程と、選択された充電モードにより前記２次電池に電流を供給する過程とを繰り返し、
Ａ：２次電池の電圧がピーク値をとった後、所定電圧降下したとき、
Ｂ：２次電池の温度が第１の所定温度を越えたとき、
のいずれか一つの条件が満たされたときに、充電を終了するようにし、
前記２次電池の温度が、現在進行中の充電モードと異なる充電モードを選択するのに適切な値となったときでも、
Ｃ：２次電池の充電を開始して第１の所定時間経過しており、２次電池の電圧がピーク値をとった後、
Ｄ：２次電池の温度が前記第１の所定温度より低い第２の所定温度を越えた後、
Ｅ：現在進行中の充電モードを選択してから第２の所定時間を経過する前、
のいずれかの場合には、現在進行中の充電モードを継続することを特徴としている。
【０００８】
【作用】
請求項１に記載の２次電池の充電方法によれば、まず、２次電池の温度を計測し、２次電池の温度に対応した充電モードを選択して、その充電モードにより２次電池に電流を供給する。そして、さらに２次電池の温度を計測し、そのときの２次電池の温度に対応した充電モードを選択して、２次電池に電流を供給する。これにより、一旦充電を開始した後であっても、２次電池の温度が変化して、それまで継続していた充電モードが不適切になったときに、充電モードを切換えることが可能である。したがって、電池の温度低下時には充電電流値を下げ、２次電池の寿命を損なうことを防止し、温度上昇時には充電電流値を上げ、充電時間を短縮することができる。
【０００９】
また、請求項１に記載の２次電池の充電方法によれば、Ａ：２次電池の電圧がピーク値をとった後、所定電圧降下したとき、Ｂ：２次電池の温度が第１の所定温度を越えたとき、のいずれか一つの条件が満たされたときに、充電を終了するようにしている。ここで、２次電池の電圧がピーク値をとった後、充電電流値を変動させると、電池電圧の変動を招き、条件Ａの降下電圧の判断を誤る可能性がある。また、充電開始または他の充電モードに移行後、しばらくの間は、電池電圧が低下し、条件Ａの判断を誤る可能性がある。さらに、２次電池の温度上昇時期に充電電流値を変動させたのでは、電池温度の変動を招き、条件Ｂの判断を誤る可能性がある。そこで、２次電池の温度が、現在進行中の充電モードと異なる充電モードを選択するのに適切な値となったときでも、Ｃ：２次電池の充電を開始して第１の所定時間経過しており、２次電池の電圧がピーク値をとった後、Ｄ：２次電池の温度が前記第１の所定温度より低い第２の所定温度を越えた後、Ｅ：現在進行中の充電モードを選択してから第２の所定時間を経過する前、のいずれかの場合には、現在進行中の充電モードを継続する。これにより、充電完了を適切に判断することができ、過不足のない充電が可能である。
【００１０】
【実施例】
Ａ．実施例の構成
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。図１は実施例に係る２次電池の充電方法を実施するための充電器Ａと２次電池Ｂの接続を示すブロック図である。まず、２次電池Ｂの構成について説明すると、図中符号２は、ＮｉＣｄ電池である複数の単電池（セル）である。単電池２は、互いに直列に接続されて、一つの電池ケース（図示せず）内に配置されている。単電池２の両方の電極は、コネクタの接点４ａ，４ｂに接続されている。また、電池ケースの内部には、サーミスタなどの温度センサ６が配置されており、温度センサ６はいずれかの単電池２に接触させられ、その温度を検出するようになっている。温度センサ６は、コネクタの接点８ａ，８ｂに接続されている。
【００１１】
次に、充電器Ａの構成について説明する。図中符号１０は、家庭用電源に接続されるソケットを示す。ソケット１０は、整流回路１１に接続されており、家庭用電源からの交流電流が整流回路１１によって直流電流に変換される。整流回路１１には、制御回路１２が接続されており、整流回路１１から直流電流が制御回路１２に供給される。
【００１２】
制御回路１２にはＦＥＴが内蔵されており、供給された直流電流を２つの周期的電流に変換する。一方の周期的電流はトランス部１３の１次コイルへ供給され、電圧を調整されて整流回路１４に供給される。そして、整流回路１４により直流に変換された電流は、トランジスタ１５を介して２次電池Ｂへ供給される。この場合において、もう１つの制御回路１６がトランジスタ１５のベースに制御信号を出力することにより、２次電池Ｂに供給する電流値を制御する。
【００１３】
次に、制御回路１２で変換された他方の周期的電流は、トランス部１３の他方の１次コイルへ供給され、電圧を調整されて整流回路１９に供給される。整流回路１９で直流に変換された電流は制御回路１６の駆動用電源として供される。
【００１４】
さて、充電電流の電流値は、電流検出部１８によって検出され、電流検出部１８は、検出した電流値に対応した電圧を制御回路１６に出力する。また、２次電池Ｂの電圧は、電圧検出部１７によって検出され、電圧検出部１７は、検出した電圧に対応した電圧を制御回路１６に出力する。さらに、制御回路１６には、前記のコネクタの接点８ａ，８ｂを介して、温度センサ６からの温度信号が入力されるようになっている。
【００１５】
そして、制御回路１６は、電流検出部１８からの電流信号に基づいてトランジスタ１５のベースに制御信号を出力し、これにより、２次電池Ｂに供給する電流をフィードバック制御して後述する定電流充電を行う。また、制御回路１６は、電圧検出部１７から入力される電圧信号に基づき、充電モードの終了等の種々の制御を行う。
【００１６】
また、制御回路１６は、絶縁回路２０を通じて、制御回路１２の導通・遮断を行うようになっている。これによって、整流回路１４，１９の出力電圧を制御している。
【００１７】
Ｂ．実施例の動作
次に、前記の構成による２次電池の充電方法について図２ないし図６のフローチャートを参照して説明する。
Ｂ−１．充電適否の判定
まず、コネクタを介して２次電池Ｂを充電器Ａに接続し、ソケット１０を家庭用交流電源に接続して、充電作業を開始する（図２）。そして、単電池２が接続されているか否かを電圧検出部１７の電圧信号に基づき判定する（ステップＳ１）。そして、単電池２が接続されていれば、ステップ２へ進み、温度センサ６で検出されている温度信号を判定し、単電池２の温度が、充電可能な０℃ないし４０℃の範囲でなければ、適正な温度になるまで待機する。
【００１８】
Ｂ−２．普通充電モード
ステップ２で単電池２の温度が前記の範囲であれば、ステップ３へ進んで、１０℃以下か否かを判定する。単電池２の温度が１０℃以下の場合には、ステップ３の判定結果はYESとなり、ステップ４へ進んで普通充電モードを開始する。普通充電モードでは、単電池２の定格電流値の０．３倍の値の一定の充電電流を単電池２に与える。本実施例では、単電池２の定格電流値は５Ａであり、普通充電モードでの充電電流値は１．５Ａである。この普通充電モードは、冬季や寒冷地における１０℃以下での電池の寿命を低下させない充電に適している。
【００１９】
一方、単電池２の温度が１０℃よりも高い場合には、後述する急速充電モードを開始する（図４）。急速充電モードでは、単電池２の定格電流値と等しい一定の充電電流を単電池２に与える。本実施例では、急速充電モードでの充電電流値は５Ａである。このように、本実施例では、普通充電モードと急速充電モードの二種類の充電モードを準備しておき、充電開始時の単電池２の温度に応じて、いずれかの適切な充電モードを選択するようになっている。
【００２０】
さて、図２の普通充電モードでは、充電を開始すると同時に、制御回路１６において、普通充電用のタイマー値Ｔnの積算を開始する（ステップＳ４）。そして、ステップＳ５で示すように、タイマー値Ｔnが所定のタイマー終了値Ｔneに到達すると、単電池２の充電が完了したとみなして充電を終了する。また、タイマー値Ｔnがタイマー終了値Ｔneに到達しなくても、ステップＳ６で示すように、単電池２の温度が０℃未満になったときには、充電に不適当であるので、充電を強制的に終了する。
【００２１】
そして、タイマー値Ｔnがタイマー終了値Ｔneに到達せず、また単電池２の温度が０℃以上である場合、単電池２の温度が１３℃以上にならず、かつ４５℃を越えない限り、普通充電モードを継続する（ステップＳ７〜Ｓ８）。また、ステップＳ８において、単電池２の温度が４５℃を越えたと判断したならば、普通充電が完了したとみなして、普通充電モードを終了し、ステップＳ１０に移行する。これについて、図７を参照して説明すると、一定電流でＮｉＣｄ電池を充電する場合、電池の放電量・周囲温度に関係なく、充電完了直前に電池温度がゆるやかに上昇する傾向がある。この温度上昇特性は、充電完了の検出に有効である。一般に、ＮｉＣｄ電池の高温での充電は、充電効率が悪く寿命にも影響するために、本実施例では、単電池２の温度が４５℃で普通充電が完了したとみなす。このように、本実施例では、電池温度を加味して普通充電を終了させることにより、単電池２へのダメージが生じないようにしている。
【００２２】
また、単電池２の温度が４５℃以下で、普通充電を継続した場合には、降下電圧の検出の有無を判定する（ステップＳ９）。この降下電圧について、図７を参照して説明すると、一定電流でＮｉＣｄ電池を充電する場合、電池電圧が充電の進行に伴って上昇し、充電完了直前にピーク値をとり、この後わずかに降下する特性を示す。図７では、この降下電圧を−ΔＶとして示す。この電圧降下特性は、充電完了の検出に有効である。そこで、ステップＳ９において、降下電圧を検出したときには、充電完了とみなして、普通充電モードを終了し、ステップＳ１０に移行する。
【００２３】
一方、単電池２の温度が１３℃を越えず、４５℃を越えず、かつ降下電圧も検出されない場合には、普通充電モードを継続すべきと判断し（ステップＳ９）、ステップＳ５に戻り、前記のステップＳ５〜Ｓ９の過程を繰り返す。
【００２４】
Ｂ−３．追い充電モード
さて、ステップＳ１０では、普通充電モードよりも低い電流値、たとえば単電池２の定格電流値の０．１倍の値の一定の充電電流を単電池２に与える。本実施例では、ここで与えるべき充電電流値は０．５Ａである。以下、この充電を「追い充電」と称する。すなわち、普通充電モードで、温度が４５℃を越えた時点、あるいは（−ΔＶ）の降下電圧を検出した時点では、単電池２がすべてフル充電状態になっているとは限らない。しかし、この後、普通充電を続行すると、過充電となり単電池２を損傷するおそれがある。そこで、本実施例では、低い電流値で仕上げの充電を行うことにより、過不足のない充電を行うようにしている。
【００２５】
追い充電モードでは、追い充電を開始すると同時に、制御回路１６において、普通充電用のタイマー値Ｔcの積算を開始する（ステップＳ１０）。そして、単電池２の温度が０℃ないし４５℃の範囲からはずれない限り（ステップＳ１１）、タイマー値Ｔcがタイマー終了値Ｔceに到達するまで、追い充電を継続する。そして、タイマー値Ｔcがタイマー終了値Ｔceに到達したなら、単電池２がフル充電あるいはそれに近い状態になったとみなして充電を終了する。
【００２６】
また、ステップＳ１１において、単電池２の温度が０℃ないし４５℃の適正温度からはずれたなら、適正温度待ち処理Ｒ１に移行する。図３を参照し、この適正温度待ち処理Ｒ１について説明する。まず、単電池２の温度が適正温度からはずれたなら、ステップＳ１３に示すように、追い充電電流を停止する。この場合でも、タイマー値Ｔcの積算は継続する。そして、単電池２が適正温度になるまで待機し、適正温度になったなら、追い充電を再開し（ステップＳ１４〜Ｓ１６）、ステップＳ１１に戻る。なお、この間も、タイマー値Ｔcの積算は継続しておく（ステップＳ１６）。
【００２７】
また、適正温度待ち処理Ｒ１において、単電池２の温度が適正にならないまま、タイマー値Ｔcがタイマー終了値Ｔceに到達した場合（ステップＳ１４およびステップＳ１５）には、強制的に充電を終了させる。これは、普通充電がすでに完了し、たとえ一時的でも追い充電が行われているので、単電池２がフル充電状態でないとしても、それに近い状態になったとみなされ、また、単電池２が適正温度になるまで、それ以上待機するのは、効率的でないからである。
【００２８】
Ｂ−４．急速充電モード
一方、前記のステップＳ３において、単電池２の温度が、１０℃を越えていると判定したなら、図４に示す急速充電モードを開始する（ステップＳ１７）。急速充電モードでは、単電池２の定格電流値と等しい一定の充電電流、本実施例では５Ａの充電電流を単電池２に与える。この急速充電モードは、１０℃を越えた状態での短時間での充電に適している。
【００２９】
さて、急速充電モードでは、充電を開始すると同時に、制御回路１６において、急速充電用のタイマー値Ｔqの積算を開始する（ステップＳ１７）。そして、ステップＳ１８で示すように、タイマー値Ｔqが所定のタイマー終了値Ｔqeに到達すると、単電池２の充電が完了したとみなして充電を終了する。また、タイマー値Ｔqがタイマー終了値Ｔqeに到達しなくても、ステップＳ１９で示すように、単電池２の温度が０℃未満になったときには、充電に不適当であるので、充電を強制的に終了する。
【００３０】
そして、タイマー値Ｔqがタイマー終了値Ｔqeに到達せず、また単電池２の温度が０℃以上である場合、単電池２の温度が１０℃以上であって、かつ４５℃を越えない限り、急速充電モードを継続する（ステップＳ２０〜Ｓ２１）。また、ステップＳ２１において、単電池２の温度が４５℃を越えたと判断したならば、急速充電が完了したとみなして、急速充電モードを終了し、ステップＳ１０に進む。つまり前記と同様の追い充電モードに移行する。
【００３１】
また、単電池２の温度が４５℃以下で、急速充電を継続した場合には、普通充電モードのステップＳ９と同様に、降下電圧−ΔＶの検出の有無を判定する（ステップＳ２２）。そして、ステップＳ２２において、降下電圧を検出したときには、充電完了とみなして、急速充電モードを終了し、ステップＳ１０に進み、追い充電モードに移行する。このように、急速充電モードの終了後も、過不足のない充電を行うために、追い充電モードに移行して、低い電流値で仕上げの充電を行う。
【００３２】
一方、単電池２の温度が１０℃以下にならず、４５℃を越えず、かつ降下電圧も検出されない場合には、急速充電モードを継続すべきと判断し（ステップＳ２２）、ステップＳ１７に戻り、前記のステップＳ１７〜Ｓ２２の過程を繰り返す。
【００３３】
Ｂ−５．普通充電モードから急速充電モードへの移行
以上のように、本実施例では、充電開始時の単電池２の温度に応じて、普通充電モードと急速充電モードのいずれかの充電モードを選択するようになっている（ステップＳ３）。さらに、本実施例では、一旦、一方の充電モードを開始すた後も、単電池２の温度に応じて、より適切な充電モードに移行するようになっている。以下、これについて説明する。
【００３４】
まず、普通充電モードを選択した後であっても、単電池２の温度がある程度上昇してしまえば、急速充電することが可能になり、充電電流値の低い普通充電を継続するのは効率的でない。そこで、ステップＳ７（図２）において、電池温度が１３℃を越えた場合、ステップＳ２３に移行する。そして、ここで次に述べる三つの判定条件に該当するか否か判断する。
▲１▼ 充電を開始して所定時間（本実施例では、１０分）が経過しており、単電池２の電圧が充電末期の電圧降下時期に到達した後であること。つまり図７に示すピーク値をとった後であること。
▲２▼ 単電池２が充電末期の温度上昇時期に到達した後であること。つまり、所定温度（本実施例では、４０℃）を越えた後であること。
▲３▼ 普通充電の開始または移行後、所定時間（本実施例では、１０分）以上経過していないこと。つまり、タイマー値Ｔnが所定値未満を示していること。
【００３５】
ここで、条件▲１▼を設けているのは、電圧降下時期に達していれば、まもなく、普通充電モードを終了するので、急速充電モードに移行するまでもないからである。また、電圧降下時期に充電電流値を変動させたのでは、電池電圧の変動を招き、ステップＳ９（あるいは急速充電モードに移行したと仮定した場合のステップＳ２２）における降下電圧−ΔＶの検出を誤る可能性があるからである。
【００３６】
また、条件▲２▼を設けているのは、温度上昇時期に達していれば、まもなく、普通充電モードを終了するので、急速充電モードに移行するまでもなく、かつ温度上昇時期に充電電流値を変動させたのでは、電池温度の変動を招き、ステップＳ８（あるいは急速充電モードに移行したと仮定した場合のステップＳ２１）における電池温度の判断を誤る可能性があるからである。
さらに、条件▲３▼を設けているのは、普通充電開始または移行後、しばらくの間は、電圧が低下し、条件▲１▼の判断を誤る可能性があるためである。
【００３７】
そして、ステップＳ２３において、前記の三つの条件のいずれかに該当すれば、ステップＳ８に進んで、普通充電モードを継続する。他方、前記の三つの条件のいずれにも該当しなければ、急速充電モード移行処理Ｒ２に進む。
【００３８】
このようにして本実施例では、単電池２の温度が１３℃を越え、急速充電モードに移行するのに適切なときであっても、急速充電モードに移行したとしたなら、その後の充電完了の判断が困難になる場合には、普通充電モードを継続するようにしている。これにより、充電完了を適切に判断することができ、過不足のない充電が可能である。
【００３９】
図５を参照し、急速充電モード移行処理Ｒ２について説明する。ここでは、まず式１により、現在までの総充電量Ｃtを算出する（ステップＳ２４）。
Ｃt＝0.3Ｃ×Ｔn ＋ 1Ｃ×Ｔq （式１）
ここで、Ｃは単電池２の定格電流値を示す。したがって、前記の説明から明らかなように0.3Ｃは、普通充電モードでの充電電流値（本実施例では１．５Ａ）を示し、1Ｃは、急速充電モードでの充電電流値（本実施例では５Ａ）を示す。また、Ｔnは前記のように普通充電モードで積算したタイマー値を、Ｔqは急速充電モードで積算したタイマー値を示す。なお、式１の第２項は、すでに急速充電モードから普通充電モードに移行している場合にのみ加算する。
【００４０】
次に、式２により、残りの必要充電量Ｃrを算出する（ステップＳ２５）。
Ｃr＝Ｃl−Ｃt （式２）
ここで、Ｃlは、最終的に必要とされる充電量であり、あらかじめ分かっている値である。
【００４１】
さらに、式３により、急速充電モードでのタイマー終了値Ｔqeを算出する（ステップＳ２６）。
Ｔqe＝Ｃr／1Ｃ （式３）
そして、この後行う急速充電モードでのタイマー終了値Ｔqeを式３で算出した値にセットし（ステップＳ２７）、図４に示す急速充電モードに移行する。なお、この移行時には、急速充電モードのタイマー値Ｔqの積算を開始する。
【００４２】
以上のようにして、あらたに図４に示す急速充電モードを開始する。このように、本実施例では、普通充電モードを選択した後であっても、単電池２の温度が１３℃を越え、さらに所定の条件▲１▼ないし▲３▼のいずれにも該当しない場合には、急速充電モードに移行することによって、充電時間の短縮が図られている。
【００４３】
Ｂ−６．急速充電モードから普通充電モードへの移行
一方、急速充電モードを選択した後であっても、周囲の温度によっては、単電池２の温度が低下して、急速充電するのが不適当になる場合がある。すなわち、単電池２の温度がある程度（たとえば１０℃）未満になると、充電効率が極端に低下するために、充電不足になりやすく、しかもＮｉＣｄ電池内部の電解液がガスとなって寿命が極端に低下してしまう。そこで、ステップＳ２０（図４）において、電池温度が１０℃未満になった場合、ステップＳ２８に移行する。そして、ここで前記と同様、次の三つの判定条件に該当するか否か判断する。
▲１▼ 充電を開始して所定時間（本実施例では、１０分）が経過しており、単電池２の電圧が充電末期の電圧降下時期に到達した後であること。つまり図７に示すピーク値をとった後であること。
▲２▼ 単電池２が充電末期の温度上昇時期に到達した後であること。つまり、所定温度（本実施例では、４０℃）を越えた後であること。
▲３▼ 急速充電の開始または移行後、所定時間（本実施例では、１０分）以上経過していないこと。つまり、タイマー値Ｔnが所定値未満を示していること。
これらの三つの判定条件を設けているのは、前記と同様の理由によるものである。
【００４４】
そして、ステップＳ２８において、前記の三つの条件のいずれかに該当すれば、ステップＳ２１に進んで、急速充電モードを継続する。他方、前記の三つの条件のいずれにも該当しなければ、普通充電モード移行処理Ｒ３に進む。
【００４５】
このようにして、単電池２の温度が１０℃未満となり、普通充電モードに移行するのに適切なときであっても、普通充電モードに移行したとしたなら、その後の充電完了の判断が困難になる場合には、急速充電モードを継続するようにしている。これにより、充電完了を適切に判断することができ、過不足のない充電が可能である。
【００４６】
図６を参照し、普通充電モード移行処理Ｒ３について説明する。ここでは、まず前記と同様に式１により、現在までの総充電量Ｃtを算出する（ステップＳ２９）。
Ｃt＝0.3Ｃ×Ｔn ＋ 1Ｃ×Ｔq （式１）
なお、式１の第１項は、すでに普通充電モードから急速充電モードに移行している場合にのみ加算する。
次に、式２により、残りの必要充電量Ｃrを算出する（ステップＳ３０）。
Ｃr＝Ｃl−Ｃt （式２）
【００４７】
さらに、式４により、普通充電モードでのタイマー終了値Ｔneを算出する（ステップＳ３１）。
Ｔne＝Ｃr／0.3Ｃ （式４）
そして、この後行う普通充電モードでのタイマー終了値Ｔneを式４で算出した値にセットし（ステップＳ３２）、図４に示す普通充電モードに移行する。なお、この移行時には、普通充電モードのタイマー値Ｔnの積算を開始する。
【００４８】
以上のようにして、あらたに図２に示す普通充電モードを開始する。このように、本実施例では、急速充電モードを選択した後であっても、単電池２の温度が１０℃未満になり、さらに所定の条件▲１▼ないし▲３▼のいずれにも該当しない場合には、普通充電モードに移行することによって、単電池２の寿命の低下防止が図られている。
【００４９】
なお、普通充電モードから急速充電モードに移行する際に、電池温度が１３℃を越えたことを条件とする（図２のステップＳ７）のに対して、急速充電モードから普通充電モードに移行する際に、電池温度が１０℃未満になったことを条件とする（図４のステップＳ２０）のは、他の充電モードに移行すべき状態が継続したときにだけ、他の充電モードに移行するようにして、電池温度の瞬間的な変動によって、他の充電モードに移行してしまうことを防止するためである。
【００５０】
Ｃ．変更例
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、以下のような種々の変更が可能である。
▲１▼普通充電モード、急速充電モードおよび追い充電モードの電流値および各種温度設定は前記実施例の数値に限らず任意に設定することができる。
▲２▼前記実施例では、普通充電モードと急速充電モードの二種類の充電モードが準備されているが、さらに多くの充電モードを準備しておき、充電開始時および充電経過後、単電池２の温度に応じて最も適切な充電モードを選択するようにしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にあっては、一旦充電を開始した後であっても、２次電池の温度が変化して、それまで継続していた充電モードが不適切になったときに、充電モードを切換えることが可能である。したがって、電池の温度低下時には充電電流値を下げ、２次電池の寿命を損なうことを防止し、温度上昇時には充電電流値を上げ、充電時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る２次電池の充電方法を実施するための充電器Ａと２次電池Ｂの接続を示すブロック図である。
【図２】同実施例の動作を示すフローチャートである。
【図３】同実施例の動作を示すフローチャートである。
【図４】同実施例の動作を示すフローチャートである。
【図５】同実施例の動作を示すフローチャートである。
【図６】同実施例の動作を示すフローチャートである。
【図７】一般的な定電流充電での電池電圧と電池温度の時間的変動を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ 充電器、
Ｂ ２次電池、
２ 単電池、
４ａ，４ｂ コネクタの接点、
６ 温度センサ、
８ａ，８ｂ コネクタの接点、
１０ ソケット、
１１ 整流回路、
１２ 制御回路、
１３ トランス部、
１４ 整流回路、
１５ ＦＥＴ、
１６ 制御回路、
１７ 電圧検出部、
１８ 電流検出部、
１９ 整流回路、
２０ 絶縁回路
Claims (1)
- ２次電池に充電手段から電流を供給する２次電池の充電方法において、
２次電池の温度を計測する過程と、
前記２次電池の温度に対応した充電モードを選択する過程と、
選択された充電モードにより前記２次電池に電流を供給する過程と
を繰り返し、
Ａ：２次電池の電圧がピーク値をとった後、所定電圧降下したとき、
Ｂ：２次電池の温度が第１の所定温度を越えたとき、
のいずれか一つの条件が満たされたときに、充電を終了するようにし、
前記２次電池の温度が、現在進行中の充電モードと異なる充電モードを選択するのに適切な値となったときでも、
Ｃ：２次電池の充電を開始して第１の所定時間経過しており、２次電池の電圧がピーク値をとった後、
Ｄ：２次電池の温度が前記第１の所定温度より低い第２の所定温度を越えた後、
Ｅ：現在進行中の充電モードを選択してから第２の所定時間を経過する前、
のいずれかの場合には、現在進行中の充電モードを継続することを特徴とする２次電池の充電方法。
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