JPH05111185A

JPH05111185A - 充電装置

Info

Publication number: JPH05111185A
Application number: JP26347791A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yoshida; 毅吉田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-10-11
Filing date: 1991-10-11
Publication date: 1993-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】ニッケル水素蓄電池の安全・確実な急速充電
方法を提供する。【構成】本発明は充電装置の電源となる電源回路、ニ
ッケル水素蓄電池に充電電流を供給する定電流回路、ニ
ッケル水素蓄電池の温度を監視する電池温度検知回路、
温度変化の微分値を演算する微分回路、前記微分回路の
出力によりスタートするタイマー回路、定電流回路の動
作を制御する制御回路から構成される。ニッケル水素蓄
電池に定電流充電を行い、同時に電池の温度検知監視を
行ない、温度変化の微分値を監視する。この微分値が一
定値を越えたときにタイマー回路をスタートさせる。こ
のタイマーがある値に達したときに定電流回路の動作を
停止させることにより急速充電を終了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は充電装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、電池を電源とする装置ではマンガ
ム乾電池に代表される充電不可能な１次電池から、次第
にニッケルカドミウム蓄電池や小型鉛シール蓄電池に代
表されるような、充電して何度も繰り返し使用できる２
次電池が多く使用されるようになってきている。２次電
池はどうしても１次電池よりもエネルギー密度が低いた
めに、１次電池と同じ電池容量を得たいときはより大き
な電池を使う必要があった。そのため２次電池は積極的
な高容量化が図られてきた。ところが、最近になってニ
ッケルカドミウム蓄電池や小型鉛シール蓄電池よりもは
るかに高容量を得ることができるニッケル水素蓄電池が
登場してきた。この電池は陽極にニッケル、陰極に水素
吸蔵合金を使用し、従来のニッケルカドミウム蓄電池よ
りも５０〜１００％多い電池容量が得られる。しかし、
ニッケル水素蓄電池はニッケルカドミウム蓄電池よりも
急速充電時の温度上昇が大きく、また満充電検知が難し
いという問題点がある。以下、従来の充電装置を図面を
使用して説明する。

【０００３】図５は従来の充電装置のブロック図であ
り、１は充電装置に電源を供給する電源回路、２は充電
電流を制御する電流制御回路、３は電流制御回路の動作
を制御する制御回路、４は電池の温度検知を行なう温度
検知回路、５は電池の温度測定を行なう温度センサー、
６はニッケル水素蓄電池である。図６は従来の充電装置
を用いてニッケル水素蓄電池の充電を行なったときの電
池温度・充電時間特性を表わす図である。

【０００４】以下、図５を用いて従来の充電装置の動作
について説明する。この充電装置は電源回路１より電源
が入ると、制御回路３によって電流制御回路２の動作が
開始され、予め設定された値の電流を流してニッケル水
素蓄電池６に定電流充電が行なわれる。電池の温度は温
度センサー５によって測定され、図６に示すように、ｔ
₁時間後の電池温度がθ₀に到達したとき、温度検知回
路４はニッケル水素蓄電池６が満充電になったと判断
し、制御回路３を通じて電流制御回路２の出力を停止
し、充電を終了する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
充電装置では、充電を絶対温度で管理しているために充
電終了までに電池に充電される電気量が電池周囲の温度
によって大きく左右されるという欠点を有していた。ま
た、周囲温度によっては、充電終了時の温度検知が困難
となり、特に急速充電時には電池の温度が異常に上昇す
ることがしばしばおこり、事故につながることもあっ
た。一方で、市場では急速充電の要求が根強く、ニッケ
ル水素蓄電池の安全な急速充電の方法が強く求められて
いる。

【０００６】本発明は上記課題を解決し、ニッケル水素
蓄電池の安全かつ確実な急速充電手段を提供することを
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決する為に、第１の発明では充電装置に電源を供給する
電源回路、充電電流を制御する電流制御回路、電流制御
回路の動作を制御する制御回路、電池の温度検知を行な
う温度検知回路、電池の温度測定を行なう温度センサ
ー、ニッケル水素蓄電池、タイマー回路、電池温度の変
化を微分する電池温度演算回路とを有する構成になって
いる。

【０００８】また第２の発明では、充電装置に電源を供
給する電源回路、充電電流を制御する電流制御回路、電
流制御回路の動作を制御する制御回路、電池の温度検知
を行なう温度検知回路、電池の温度測定を行なう温度セ
ンサー、ニッケル水素蓄電池、論理和回路、電池温度の
変化を微分する電池温度演算回路とを有する構成になっ
ている。

【０００９】

【作用】本発明は上記した構成により、第１の発明では
電池温度の微分値を監視し、この微分値が一定値を越え
たときにタイマー回路をスタートさせ、このタイマーが
ある値に達したときに定電流回路の動作を停止させて急
速充電を終了することにより、ニッケル水素蓄電池を安
全かつ急速に充電することを可能にする。

【００１０】また第２の発明では、電池温度の微分値を
監視し、この微分値が一定値を越え、かつ、電池温度も
微分値が一定値を越えたときから電池温度が一定値だけ
上昇したときに定電流回路の動作を停止させて急速充電
を終了することにより、ニッケル水素蓄電池を安全かつ
急速に充電することを可能にする。

【００１１】

【実施例】以下、まず第１の発明の実施例について、図
面を参照しながら説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例に於ける充電装置
の構成を示すブロック図である。７は充電装置に電源を
供給する電源回路、８は充電電流を制御する電流制御回
路、９は電流制御回路の動作を制御する制御回路、１０
は電池の温度検知を行なう温度検知回路、１１は電池の
温度測定を行なう温度センサー、１２はニッケル水素蓄
電池、１３はタイマー回路、１４は電池温度の変化を微
分する電池温度演算回路、１５は電池温度の微分値が一
定値を越えたときに信号を出力するコンパレーターであ
る。図２は本発明の充電装置を用いてニッケル水素蓄電
池の充電を行なったときの電池温度・充電時間特性を示
す図である。

【００１３】以上のように構成された充電装置につい
て、以下図１を用いてその動作を説明する。

【００１４】ニッケル水素蓄電池１２は、その特性とし
て、充電がほぼ完了する頃に電池温度が急激に上昇する
性質を有する。電池温度は周囲温度により影響を受け易
いので充電完了の目安とはならないが、電池温度の変化
は前述のように充電完了の目安となり、急激に温度が上
昇した時点でほぼ充電は完了したと判断することができ
る。

【００１５】充電装置は電源回路７から電源が入ると、
制御回路７によって電流制御回路８の動作が開始され、
予め設定された電流でニッケル水素蓄電池１２に定電流
充電が行なわれる。電池の温度は温度センサー１１によ
って測定され、電池温度の変化が電池温度検出回路１０
によって読み込まれ、電池温度演算回路１４に送られ
る。電池温度演算回路１４では電池温度の変化を微分
し、時間ｔ_oに於ける微分値が一定値即ち図２における
ｄθ／ｄｔ_oに到達したとき、電池温度演算回路１４は
コンパレーター１５にタイマー回路１３の動作開始信号
を出力させる。タイマー回路１３が一定時間｜ｔ₁−ｔ
_o｜経過したときに制御回路９に充電電流を停止するよ
う電流制御回路８に対して信号を出力する。電流制御回
路８の出力を停止することにより充電が終了する。

【００１６】以上のように、電池温度変化の微分値を監
視し、温度変化の微分値が一定値以上になったら、ほぼ
充電はほば完了したと判断し、その時点からタイマーを
スタートし、一定時間後に充電を終了すれば、電池の周
囲温度に関係なくニッケル水素蓄電池の満充電検知を的
確に行なうことが可能となり、また電池の温度上昇を最
小限に抑えることができるため、安全・確実な急速充電
ができる。

【００１７】次に第２の発明について図面を参照しなが
ら説明する。図３は第二の実施例に係る充電装置の構成
を示すブロック図である。１６は充電装置に電源を供給
する電源回路、１７は充電電流を制御する電流制御回
路、１８は電流制御回路の動作を制御する制御回路、１
９は電池の温度検知を行なう温度検知回路、２０は電池
の温度測定を行なう温度センサー、２１はニッケル水素
蓄電池、２２は論理和（ＡＮＤ）回路、２３は電池温度
の変化を微分する電池温度演算回路、２４は電池温度の
微分値が一定値を越えたときに信号を出力するコンパレ
ーターである。図４は本発明の充電装置を用いてニッケ
ル水素蓄電池の充電を行なったときの電池温度・充電時
間特性を示す図である。

【００１８】以上のように構成された充電装置につい
て、以下図３を用いてその動作について説明する。

【００１９】充電装置は電源回路１６より電源が入ると
制御回路１６によって電流制御回路１７の動作が開始さ
れ、予め設定された電流値でニッケル水素蓄電池２１に
定電流充電が行なわれる。電池の温度は温度センサー２
０によって測定され、電池温度演算回路２３に送られ
る。電池温度演算回路２３では電池温度を微分し、この
微分値が図４に示すように時間ｔ_oに於いて設定値とな
った場合に、電池温度演算回路２３はコンパレーター２
４より論理和回路２２に信号を出力する。さらに、電池
温度θがｔ_oの時点から｜θ₁−θ_o｜だけ上昇したこ
とを温度検知回路が検知して論理和回路２２に信号を出
力する。この時、論理和回路２２から信号が出力され、
制御回路１８を通じて電流制御回路が充電電流を停止
し、充電が終了する。

【００２０】以上のように本発明の実施例によれば、電
池温度変化の微分値を監視し、温度変化の微分値が一定
値以上になったことと、その時点からの温度上昇が一定
値を越えたことの論理和によって満充電検知としている
ために、電池の周囲温度に関係なくニッケル水素蓄電池
の満充電検知を的確に行なうことが可能となり、また電
池の温度上昇を最小限に抑えることができるため、安全
・確実な急速充電ができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように第１の発明では電池温度変
化の微分値を監視し、温度変化の微分値が一定値以上に
なったときからタイマーをスタートし、一定時間後に充
電を終了し、また第２の発明は電池温度変化の微分値を
監視し、温度変化の微分値が一定値以上になったこと
と、その時点からの温度上昇が一定値を越えたことの論
理和によって満充電検知としているために、電池の周囲
温度に関係なくニッケル水素蓄電池の満充電検知を的確
に行なうことが可能となり、また電池の温度上昇を最小
限に抑えることができるため、安全・確実な急速充電が
できるという大きな効果があり、実用上有効な充電装置
を提供するものである。

【００２２】なお、本実施例においては充電制御回路と
して温度検知回路・電池温度演算回路・制御回路等に分
割して説明を加えたが、これらはＡ／Ｄコンバータを備
えたマイクロコンピュータを用いれば、温度変化を電圧
変化として取り込むことにより１個のマイクロコンピュ
ータで実現できる。

【００２３】また、充電対象としてニッケル水素蓄電池
を取り挙げたが、従来のニッケルカドミウム蓄電池、小
型鉛シール蓄電池等の充電に応用できることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例に係る充電装置の構成を
示すブロック図

【図２】同第一の実施例の電池温度・充電時間特性

【図３】本発明の第二の実施例に係る充電装置の構成を
示すブロック図

【図４】同第二の実施例の電池温度・充電時間特性

【図５】従来の充電装置の構成を表わすブロック図

【図６】同充電装置の電池温度・充電時間特性

【符号の説明】

７電源回路８電流制御回路９制御回路１０温度検知回路１１温度センサー１２ニッケル水素蓄電池１３タイマー回路１４電池温度演算回路１５コンパレーター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】充電装置に電力を供給する電源回路と、電
池温度を検知する手段と、前記の電池温度検知手段によ
って検知された温度の微分値を演算し、前記微分値が予
め決められた値になった時に制御信号を出力する電池温
度演算手段と、前記電池温度演算手段の制御信号によっ
て動作を開始し、設定時間経過時に制御信号を出力する
タイマー回路と、前記タイマー回路の出力信号を検知し
て電流制御回路８を制御する前記ニッケル水素蓄電池に
供給する充電電流を制御する電流制御手段を有する充電
装置において、電池の温度変化の微分値が一定値より大
きくなった時点から、一定時間後に充電を終了すること
を特徴とする充電装置。
【請求項２】電流を供給する電源回路と、電池の温度を
計測する温度センサーと、電池の温度の変化量を逐時算
出し、前記変化量が設定値以上になった場合に制御信号
を出力する電池温度演算手段と、前記電池温度演算手段
からの制御信号を受信した時点の温度から一定温度上昇
したことを前記温度センサーより検知して制御信号を出
力する温度検知手段と、前記温度検知手段の制御信号を
受信して電池に供給する電流量を制御する電流制御手段
とを有することを特徴とする請求項１に記載された充電
装置。