JP4029591B2 - Charging method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明はニッケル・カドミウム電池(以下ニカド電池という)やニッケル・水素電池(以下ニッケル水素電池という)等の2次電池を充電する充電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電動工具等の電源に用いられているニッケルカドミニウム電池やニッケル水素電池等を充電する方法の1つとして、特開平11−355971号に開示の如く、充電時の電池温度及び温度上昇値が高い(低い)時は小さい(大きい)充電電流で充電するようにし、電池温度の上昇を抑えかつ急速に充電し得る充電電流の許容値を、電池温度値及び電池の温度上昇値に基づきマッピングしたマップを、例えば周囲温度と電池温度の温度差に対応して複数記憶し、検出及び演算した電池温度及び電池温度上昇値に基き選択したマップ内から一定周期毎に充電電流許容値を検索し、この検索した充電電流許容値により充電すると共に、電池温度と電池温度上昇値とが、マップ中における温度上昇値が大きい領域または電池温度が高く温度上昇値が中程度の領域である充電末期領域に属する頻度が高いか否かに基づき満充電を判断する充電装置が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる充電装置においては、周囲温度が電池温度に対して高い場合、充電開始直後から電池温度と周囲温度との温度勾配によって温度上昇値が高くなり、このような現象を想定してないマップにおいては充電末期を示す領域において頻繁に充電を行ってしまい、ほとんど充電されることなく満充電と誤判断されて充電不足を生じる恐れがある。
【0004】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、周囲温度が電池温度に対して相対的に所定値以上高い場合においても、充電早切れによる充電不足を起こすことなく充電できるようにすると共に満充電を確実に判断できるようにすることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、充電完了判断手段により充電完了を判断し、引き続きカウンタ手段の出力に基づき充電開始からの経過時間が所定時間以内の場合は、前記マップ中における充電末期を示す領域に属する頻度が高いか否かに基き充電完了を判断する充電完了判断手段の設定を変更し、再びマップ内の充電電流許容値を電池温度及び電池温度上昇値に応じて検索し、この検索した充電電流許容値により充電を継続すると共に設定を変更した充電完了判断手段により充電完了すなわち満充電を判断することにより達成される。
【0006】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施形態を示す回路図である。1は交流電源、2は複数の素電池を直列接続した電池組であって、素電池に接触または近接して電池温度を検出する例えばサーミスタ等からなる電池温度検出手段2Aが内蔵されている。3は電池組2に流れる充電電流を検出する電流検出手段、4は充電の開始及び停止を制御する信号を伝達する充電制御信号伝達手段、5は充電電流の信号をPWM制御IC23に帰還する充電電流信号伝達手段である。充電制御伝達信号手段4及び充電電流信号伝達手段5はホトカプラ等からなる。10は全波整流回路11と平滑用コンデンサ12からなる整流平滑回路、20は高周波トランス21、MOSFET22とPWM制御IC23からなるスイッチング回路である。PWM制御IC23はMOSFET22の駆動パルス幅を変えて整流平滑回路20の出力電圧を調整するスイッチング電源ICである。30はダイオード31、32、チョークコイル33、平滑用コンデンサ34からなる整流平滑回路、40は抵抗41、42からなる電池電圧検出手段で、電池組2の端子電圧を分圧する。50は演算手段(CPU)51、ROM52、RAM53、カウンタ54、A/Dコンバータ55、出力ポート56、リセット入力ポート57からなるマイコンである。60は演算増幅器61、62、抵抗63〜66からなる充電電流制御手段、70は電源トランス71、全波整流回路72、平滑コンデンサ73、74、3端子レギュレータ75、リセットIC76からなる定電圧電源で、マイコン50、充電電流制御手段60等の電源となる。リセットIC76はマイコン50を初期状態にするためにリセット入力ポート57にリセット信号を出力する。80は充電電流を設定する充電電流設定手段であって、前記出力ポート56aからの信号に対応して演算増幅器62の反転入力端に印加する電圧値を変えるものである。
【0007】
図2は電池温度T及び電池温度上昇値ΔTに応じて検索される充電電流の許容値I11〜I66を示し、また斜線部は充電末期に検索される領域を示す。すなわち電池温度上昇値ΔTが大きい領域(I51〜I66)や電池温度Tが高く電池温度上昇値ΔTが中程度の領域(I45、I46)が充電末期に検索される領域である。なお、マップは電池種及び電池電圧(素電池数)に応じて夫々マップを設ける方が良好な満充電検出が可能になる。
【0008】
次に図1の回路図、図2のマップ及び図3のフローチャートを参照して本発明充電方法の動作を説明する。
【0009】
電源を投入するとマイコン50は出力ポート56及び充電早切れFlagをイニシャルセットし、電池組2の接続待機状態となる(ステップ101)。電池組2が接続されると充電を開始し(ステップ102)、引き続き充電開始からの時間をカウントするカウンタ54をスタートする(ステップ103)。次いで充電中の電池温度Tを所定周期毎に電池温度検出手段2Aの出力から検出演算すると共に(ステップ1104)、温度上昇値ΔTを求め(ステップ105)、この電池温度値T及び温度上昇値ΔTに基づきマイコン50はマップを検索して温度上昇を抑えながら充電し得る充電電流許容値を求める(ステップ106)。
【0010】
次にマイコン50は、検索した充電電流許容値が図2の選択したマップ中で斜線部で示す充電末期領域に入ったか否かを判断する(ステップ107)。充電末期領域に入らない時はステップ113に進みステップ106で求めた許容充電電流値での充電を継続してステップ104に戻る。充電末期領域に入った時は、充電末期領域に入る確率が高いか否かを判断する(ステップ108)。これは例えば3周期連続して充電末期領域に入った場合に充電末期領域に入る確率が高いと判断する。充電末期領域に入ったしても、3周期連続充電末期領域に入らなかった場合は、充電末期領域に入る確率が高いと判断されず、ステップ113を介してステップ104に戻る。3周期連続充電末期領域に入った場合は、充電末期領域に入る確率が高いと判断し、引き続き充電早切れFlagがセットされているか否かの判断を行い(ステップ109)、Flag=1でない場合は、引き続きカウンタ54の出力に基づいて充電開始からの経過時間が所定時間以上か否かの判断を行う(ステップ110)。これは、充電開始直後から電池温度と周囲温度との温度勾配によって温度上昇値が高くなり、その結果、充電完了と誤判断する可能性があるので、充電開始から電池温度と周囲温度との温度勾配の影響が少なくなるまでの経過時間の監視を行い、経過時間が所定時間経過している場合前記充電完了により満充電と判断して充電を停止する(ステップ114)。それゆえ所定時間の設定は電池温度と周囲温度との温度勾配の影響が少くなくなる時間に設定すれば良い。
【0011】
ステップ110において所定時間経過していない場合は、充電開始直後から電池温度と周囲温度との温度勾配によって温度上昇値が高くなり、電池組2を満充電と誤判断した可能性があるので、再チェックするために、充電末期領域内に入る確率の設定を変更する(ステップ111)。設定の変更は、例えば前述した3周期連続して充電末期領域に入った場合に充電末期領域に入る確率が高いと判断するようにしたが、この3周期連続を多くするとか、もう一度3周期連続して充電末期領域に入ったことを判断するようにするとか種々の方法がある。ステップ111で設定変更後、引き続き、一度電池温度と周囲温度との温度勾配によって温度上昇値が高くなり、充電早切れを引き起こした可能性があるので、充電早切れFlagを1にセットし(ステップ112)、ステップ113を介してステップ104に戻る。ステップ109において、充電早切れFlagが1にセットされている場合は、一度充電完了と判断し、再び充電完了と判断したので、この時は満充電と最終判断し、ステップ110をスキップして充電を完了させる。
【0012】
以上のように上記実施形態においては、所定時間内で充電末期領域に入ったと判断した時は、電池温度と周囲温度との温度勾配によって温度上昇が高くなり、これを起因として満充電と判断する可能性があるので、再度充電末期領域に入る確率を再チェックするようし、これにより充電早切れによる充電不足を起こすことなく充電できるようにすると共に、満充電を確実に判別できるようにすることである。また充電装置の構成も簡単になる。
【0013】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、周囲温度が電池温度に対して高い場合、充電開始直後から電池温度と周囲温度との温度勾配によって温度上昇値が高くなったとしても充電早切れによる充電不足をなくし、確実な満充電判断が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明充電方法を採用した充電装置の一実施形態を示す回路図。
【図2】マップの一例の内容を示す説明図。
【図3】本発明充電方法の動作説明用フローチャート。
【符号の説明】
2は電池組、2Aは電池温度検出手段、50はマイコンである。[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a charging device for charging a secondary battery such as a nickel-cadmium battery (hereinafter referred to as a nickel-cadmium battery) or a nickel-hydrogen battery (hereinafter referred to as a nickel-hydrogen battery).
[0002]
[Prior art]
As one of methods for charging a nickel cadmium battery, a nickel hydride battery, or the like used for a power source of an electric power tool or the like, as disclosed in JP-A-11-355971, a battery temperature and a temperature increase value during charging are high ( When the battery is low, the battery is charged with a small (large) charge current, and a map that maps the allowable value of the charge current that can be rapidly charged while suppressing the rise in battery temperature based on the battery temperature value and the battery temperature rise value. For example, a plurality of stored values corresponding to the temperature difference between the ambient temperature and the battery temperature are stored, and the charging current allowable value is searched for every predetermined period from the map selected based on the detected and calculated battery temperature and the battery temperature increase value. The battery temperature and the battery temperature rise value are the areas where the temperature rise value is large in the map or the battery temperature is high and the temperature rise value is medium. Charging apparatus often belonging to the charging end region which is a region of time to determine the full charge based on whether high or not have been proposed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a charging device, when the ambient temperature is higher than the battery temperature, the temperature increase value increases due to the temperature gradient between the battery temperature and the ambient temperature immediately after the start of charging, and the map does not assume such a phenomenon. In this case, charging is frequently performed in a region indicating the end of charging, and there is a risk of being insufficiently charged due to being erroneously determined to be fully charged with almost no charging.
[0004]
The object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art described above, and to enable charging without causing shortage of charging due to premature charging even when the ambient temperature is higher than a predetermined value relative to the battery temperature. It is to be able to reliably determine full charge.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The purpose is to determine the completion of charging by the charging completion determining means, and when the elapsed time from the start of charging is within a predetermined time based on the output of the counter means, the frequency of belonging to the region indicating the end of charging in the map is high Change the setting of the charging completion judging means for judging the completion of charging based on whether or not, and again search the allowable charging current value in the map according to the battery temperature and the battery temperature rise value, and by this searched charging current allowable value This is achieved by continuing the charging and determining charging completion, that is, full charging by the charging completion determining means whose setting has been changed.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
[0007]
FIG. 2 shows allowable values I11 to I66 of the charging current searched according to the battery temperature T and the battery temperature increase value ΔT, and the hatched portion shows a region searched at the end of charging. That is, a region where the battery temperature rise value ΔT is large (I51 to I66) and a region where the battery temperature T is high and the battery temperature rise value ΔT is medium (I45, I46) are searched at the end of charging. In addition, it is possible to detect full charge better by providing maps according to the battery type and battery voltage (number of unit cells).
[0008]
Next, the operation of the charging method of the present invention will be described with reference to the circuit diagram of FIG. 1, the map of FIG. 2, and the flowchart of FIG.
[0009]
When the power is turned on, the microcomputer 50 initially sets the output port 56 and the pre-charge flag, and enters the connection standby state of the battery group 2 (step 101). When the
[0010]
Next, the microcomputer 50 determines whether or not the retrieved charge current allowable value has entered the end-of-charge region indicated by the hatched portion in the map selected in FIG. 2 (step 107). When it does not enter the end-of-charge region, the process proceeds to
[0011]
If the predetermined time has not elapsed in
[0012]
As described above, in the above embodiment, when it is determined that the end-of-charge region has been entered within a predetermined time, the temperature rise increases due to the temperature gradient between the battery temperature and the ambient temperature, and it is determined that the battery is fully charged due to this. Since there is a possibility, re-check the probability of entering the end-of-charge region again, so that charging can be performed without causing insufficient charging due to premature charging, and full charge can be reliably determined It is. Also, the configuration of the charging device is simplified.
[0013]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the ambient temperature is higher than the battery temperature, even if the temperature rise value increases due to the temperature gradient between the battery temperature and the ambient temperature immediately after the start of charging, charging is insufficient due to premature charging This makes it possible to make a reliable full charge determination.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a charging apparatus employing a charging method of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the contents of an example of a map.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the charging method of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 is a battery set, 2A is a battery temperature detecting means, and 50 is a microcomputer.
Claims (2)
前記マップ内の充電電流の許容値を電池温度及び電池温度上昇値に応じて検索し、この検索した充電電流許容値により充電すると共にこの充電過程で充電完了判断手段が充電完了と判断した際の充電開始からの経過時間が所定値以内の場合満充電と判断せず、充電完了判断手段が充電完了と判断する設定を変更して前記充電電流許容値による充電を継続し、この充電継続中に充電完了判断手段が充電完了を判断した時満充電と判断して充電を終了することを特徴とした充電方法。The charging current allowable value in the map is searched according to the battery temperature and the battery temperature increase value, and charging is performed according to the searched charging current allowable value, and the charging completion determining means determines that charging is completed in this charging process. If the elapsed time from the start of charging is within a predetermined value, it is not determined that the battery is fully charged, and the charging completion determining means changes the setting for determining that charging is complete, and continues charging with the allowable charging current value. A charging method characterized in that when the charging completion determination means determines that charging is complete, it determines that the charging is complete and ends charging.
a.電池温度及び電池温度上昇値に応じて前記マップ内の充電電流許容値を検索するステップ。a. Searching for a charging current allowable value in the map according to a battery temperature and a battery temperature increase value;
b.上記ステップで検索した充電電流許容値で充電するステップ。b. Charging with the charge current allowable value searched in the above step.
c.前記充電電流許容値が充電末期領域内の値か否かを判断し、領域内の値でない時ステップaに戻るステップ。c. Determining whether the charge current allowable value is a value in the end-of-charge region, and returning to step a when the value is not in the region.
d.前記充電電流許容値が充電末期領域内の値か否かを判断し、領域内の値であり、充電末期領域に属する頻度が高い時仮の充電完了と判断するステップ。d. Determining whether the allowable charging current is a value in the end-of-charge region, and determining that provisional charging is complete when the value is in the region and the frequency of belonging to the end-of-charge region is high.
e.ステップdにおいて仮の充電完了と判断された場合、充電開始からの経過時間が所定値以下なら充電完了判断手段が充電完了と判断する設定を変更してステップaに戻り、充電開始からの経過時間が所定値を超えたら満充電と判断するステップ。e. If it is determined in step d that provisional charging is complete, if the elapsed time from the start of charging is less than or equal to a predetermined value, the setting for determining that the charging completion is determined to be complete is changed and the process returns to step a. A step of determining that the battery is fully charged when the value exceeds a predetermined value.
f.充電完了判断手段が前記設定を変更した後の充電継続時に再度ステップdによる充電完了の判断が出された時満充電と判断するステップ。f. A step of determining full charge when a charge completion determination is made again in step d when charging is continued after the charge completion determining means changes the setting.
g.ステップe、fにおいて満充電と判断された時充電を停止するステップ。g. A step of stopping charging when it is determined that the battery is fully charged in steps e and f.
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