JPH0521093A - 密閉形二次電池の急速充電方法 - Google Patents
密閉形二次電池の急速充電方法Info
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- JPH0521093A JPH0521093A JP3176588A JP17658891A JPH0521093A JP H0521093 A JPH0521093 A JP H0521093A JP 3176588 A JP3176588 A JP 3176588A JP 17658891 A JP17658891 A JP 17658891A JP H0521093 A JPH0521093 A JP H0521093A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 急速充電を行った場合でも、必要以上の過充
電状態にならず、しかも充電量不足による放電容量の低
下を防ぐことができる急速充電方法を提供する。 【構成】 第１の充電工程では、許容最大過充電電流よ
り大きな電流で過充電状態を引き起こさない限界充電状
態まで被充電電池を定電圧充電方法により充電する。第
２の充電工程では、被充電電池を充電終期電流が許容最
大過充電電流以下の電流となるようにして許容過充電状
態まで充電する。
電状態にならず、しかも充電量不足による放電容量の低
下を防ぐことができる急速充電方法を提供する。 【構成】 第１の充電工程では、許容最大過充電電流よ
り大きな電流で過充電状態を引き起こさない限界充電状
態まで被充電電池を定電圧充電方法により充電する。第
２の充電工程では、被充電電池を充電終期電流が許容最
大過充電電流以下の電流となるようにして許容過充電状
態まで充電する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は密閉形二次電池の急速充
電方法の改良に関するものであり、特にいわゆる１０分
充電と呼ばれるような急速充電を行った場合でも必要以
上の過充電状態にならず、しかも充電量不足による放電
容量の低下を防ぐことができる急速充電方法に関するも
のである。
電方法の改良に関するものであり、特にいわゆる１０分
充電と呼ばれるような急速充電を行った場合でも必要以
上の過充電状態にならず、しかも充電量不足による放電
容量の低下を防ぐことができる急速充電方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】密閉形二次電池、例えば、ニッケル・カ
ドミウム蓄電池や小形密閉形鉛蓄電池が、携帯用電子機
器や電動工具等の電源として用いられる場合には、より
早い時間で急速充電できることが望まれており、従来か
ら急速充電方法について種々の提案がなされている。ニ
ッケル・カドミウム蓄電池を例にとって説明すると、従
来提案されている急速充電方法は、次のように大別され
る。
ドミウム蓄電池や小形密閉形鉛蓄電池が、携帯用電子機
器や電動工具等の電源として用いられる場合には、より
早い時間で急速充電できることが望まれており、従来か
ら急速充電方法について種々の提案がなされている。ニ
ッケル・カドミウム蓄電池を例にとって説明すると、従
来提案されている急速充電方法は、次のように大別され
る。
【０００３】（１）予め電池の放電量を検知しておき、
それに見合った電気量を所望の短い時間で充電する方
法。
それに見合った電気量を所望の短い時間で充電する方
法。
【０００４】（２）過充電時の酸素ガスの発生や電池温
度の上昇を避けるため、完全充電状態に近づいたことを
電池の電圧情報等から検知し、完全充電前に急速充電を
終了する方法。
度の上昇を避けるため、完全充電状態に近づいたことを
電池の電圧情報等から検知し、完全充電前に急速充電を
終了する方法。
【０００５】（３）過充電に強い急速充電用電池を使用
して充電電流を大きくし、電池が過充電状態に入ったこ
とを示す電池温度の上昇や電圧ピークを検出して、適当
な過充電状態で急速充電を終了する方法。
して充電電流を大きくし、電池が過充電状態に入ったこ
とを示す電池温度の上昇や電圧ピークを検出して、適当
な過充電状態で急速充電を終了する方法。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記（１）ないし
（３）の急速充電方法では次のような問題がある。
（３）の急速充電方法では次のような問題がある。
【０００７】上記（１）の方法は不必要な過充電を少な
くできる良い方法であるが、予め放電量を検知する必要
があり、それだけ充電装置の構成が複雑になって充電装
置の価格が高くなる問題がある。また放電量を検知して
から電池の充電を開始するまでの時間（電池の放置時
間）が長くなると、電池の自己放電によって必要な充電
量からの誤差が大きくなる欠点がある。
くできる良い方法であるが、予め放電量を検知する必要
があり、それだけ充電装置の構成が複雑になって充電装
置の価格が高くなる問題がある。また放電量を検知して
から電池の充電を開始するまでの時間（電池の放置時
間）が長くなると、電池の自己放電によって必要な充電
量からの誤差が大きくなる欠点がある。
【０００８】（２）の方法では、過充電を抑えてしまう
ため、必要な充電量が少なくなって、電池の容量を１０
０％引き出すことができない。
ため、必要な充電量が少なくなって、電池の容量を１０
０％引き出すことができない。
【０００９】（３）の方法は、従来行われている１時間
程度の急速充電を対象として開発されたものである。そ
のためこの方法を、いわゆる１０分充電と呼ばれるよう
な短時間での急速充電に適用した場合には、過充電電流
が大きくなり過ぎて、厳しい使用環境では過充電により
発生したガスが電池外に放出され、安全性や寿命の低下
を引き起こす欠点がある。なおいわゆる１０分充電と
は、充電時間を１０分以下にすること目指すものではあ
るが、充電時間が１０分以下のものだけを含むものでは
ない。
程度の急速充電を対象として開発されたものである。そ
のためこの方法を、いわゆる１０分充電と呼ばれるよう
な短時間での急速充電に適用した場合には、過充電電流
が大きくなり過ぎて、厳しい使用環境では過充電により
発生したガスが電池外に放出され、安全性や寿命の低下
を引き起こす欠点がある。なおいわゆる１０分充電と
は、充電時間を１０分以下にすること目指すものではあ
るが、充電時間が１０分以下のものだけを含むものでは
ない。
【００１０】本発明の目的は、いわゆる１０分充電と呼
ばれるような急速充電を行った場合でも、必要以上の過
充電状態にならず、しかも充電量不足による放電容量の
低下を防ぐことができる急速充電方法を提供することに
ある。
ばれるような急速充電を行った場合でも、必要以上の過
充電状態にならず、しかも充電量不足による放電容量の
低下を防ぐことができる急速充電方法を提供することに
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、第
１の充電工程で、許容最大過充電電流より大きな電流で
過充電状態を引き起こさない限界充電状態まで被充電電
池を充電する（第１の充電工程）。そしてこの第１の充
電工程の後に、第２の充電工程で被充電電池を充電終期
電流が許容最大過充電電流以下の電流となる所定の充電
方法により許容過充電状態まで充電する。ここで許容最
大過充電電流とは、被充電電池を１００％充電した後に
その電流以上で充電を継続しても、短時間のうちに容易
に必要以上の過充電状態にならない電流を言う。例え
ば、急速充電形密閉式ニッケル・カドミウム蓄電池の許
容最大過充電電流は５CmAである。また過充電状態を引
き起こさない限界充電状態とは、その充電状態を過ぎる
と、短時間のうちに容易に過充電状態に移行する充電状
態を言う。急速充電形密閉式ニッケル・カドミウム蓄電
池における過充電状態を引き起こさない限界充電状態と
は、１００％の充填状態に対して７５〜９５％の充電状
態を言う。更に本発明において、許容過充電状態とは、
電池の容量を十分に引き出すのに必要な過充電状態を言
う。急速充電形密閉式ニッケル・カドミウム蓄電池にお
ける許容過充電状態とは、１００％の充填状態に対して
１２０％の過充電状態を言う。
１の充電工程で、許容最大過充電電流より大きな電流で
過充電状態を引き起こさない限界充電状態まで被充電電
池を充電する（第１の充電工程）。そしてこの第１の充
電工程の後に、第２の充電工程で被充電電池を充電終期
電流が許容最大過充電電流以下の電流となる所定の充電
方法により許容過充電状態まで充電する。ここで許容最
大過充電電流とは、被充電電池を１００％充電した後に
その電流以上で充電を継続しても、短時間のうちに容易
に必要以上の過充電状態にならない電流を言う。例え
ば、急速充電形密閉式ニッケル・カドミウム蓄電池の許
容最大過充電電流は５CmAである。また過充電状態を引
き起こさない限界充電状態とは、その充電状態を過ぎる
と、短時間のうちに容易に過充電状態に移行する充電状
態を言う。急速充電形密閉式ニッケル・カドミウム蓄電
池における過充電状態を引き起こさない限界充電状態と
は、１００％の充填状態に対して７５〜９５％の充電状
態を言う。更に本発明において、許容過充電状態とは、
電池の容量を十分に引き出すのに必要な過充電状態を言
う。急速充電形密閉式ニッケル・カドミウム蓄電池にお
ける許容過充電状態とは、１００％の充填状態に対して
１２０％の過充電状態を言う。
【００１２】限界充電状態になったか否かは、例えば充
電時間、充電電圧または充電電流に基づいて判定するこ
とができる。
電時間、充電電圧または充電電流に基づいて判定するこ
とができる。
【００１３】第１の充電工程及び第２の充電工程でそれ
ぞれ用いる充電方法として定電圧充電方法を用いる場合
には、第１の充電工程で充電電流が予め設定した充電電
流以下になるか、充電電流の低下率が予め設定した値以
下になるか、または充電時間が予め設定した時間になっ
たことを検出すると、第１の充電工程を終了して第２の
充電工程を開始する。そして第２の充電工程の充電電圧
を第１の充電工程の充電電圧よりも高くすればよい。
ぞれ用いる充電方法として定電圧充電方法を用いる場合
には、第１の充電工程で充電電流が予め設定した充電電
流以下になるか、充電電流の低下率が予め設定した値以
下になるか、または充電時間が予め設定した時間になっ
たことを検出すると、第１の充電工程を終了して第２の
充電工程を開始する。そして第２の充電工程の充電電圧
を第１の充電工程の充電電圧よりも高くすればよい。
【００１４】また第１の充電工程で定電流通電方法によ
り充電を行い、充電電圧が予め設定した電圧値に達した
時に第１の充電工程を終了してもよい。
り充電を行い、充電電圧が予め設定した電圧値に達した
時に第１の充電工程を終了してもよい。
【００１５】第２の充電工程で用いる通電方法として、
予め設定した時間内に所定の過充電量が確保できるよう
電流設定された定電流充電方法を用いることができる。
予め設定した時間内に所定の過充電量が確保できるよう
電流設定された定電流充電方法を用いることができる。
【００１６】第２の充電工程で用いる通電方法として、
予め設定した時間内に所定の過充電量が確保できるよう
に電流を漸減する電流パターンの制御充電方法を用いる
ことができる。
予め設定した時間内に所定の過充電量が確保できるよう
に電流を漸減する電流パターンの制御充電方法を用いる
ことができる。
【００１７】
【作用】本発明の第１の充電工程では、許容最大過充電
電流より大きな電流を用いることによって、より短い時
間でできる限りの充電を行う。許容最大過充電電流より
大きな電流で充電を行う期間を、過充電状態を引き起こ
さない限界充電状態までとしているため、大きな電流で
充電を行っても、制御不可能な状態で簡単に不必要な過
充電状態に至ることはない。そして第２の充電工程で
は、被充電電池を終期電流が許容最大過充電電流以下と
なる通電方法で充電するため、必要な過充電状態すなわ
ち許容過充電状態まで制御可能な状態で充電することが
できる。従って、本発明の方法によれば、１０分以下の
時間で充電を行っても、不必要な過充電状態にすること
なく、必要な過充電状態まで二次電池を充電することが
できる。
電流より大きな電流を用いることによって、より短い時
間でできる限りの充電を行う。許容最大過充電電流より
大きな電流で充電を行う期間を、過充電状態を引き起こ
さない限界充電状態までとしているため、大きな電流で
充電を行っても、制御不可能な状態で簡単に不必要な過
充電状態に至ることはない。そして第２の充電工程で
は、被充電電池を終期電流が許容最大過充電電流以下と
なる通電方法で充電するため、必要な過充電状態すなわ
ち許容過充電状態まで制御可能な状態で充電することが
できる。従って、本発明の方法によれば、１０分以下の
時間で充電を行っても、不必要な過充電状態にすること
なく、必要な過充電状態まで二次電池を充電することが
できる。
【００１８】公知の急速充電方法で用いる具体的な通電
方法には、定電流充電方法、定電圧充電方法、段別充電
方法、準定電流充電方法等があるが、本発明の第１の充
電工程及び第２の充電工程で用いる好ましい通電方法と
しては、例えば定電圧充電方法と定電流充電方法とを用
いることができる。定電流充電方法と準定電流充電方法
は、最も一般的に使用されているが、充電末期から過充
電領域での充電効率が悪くなり、ガス発生が多くなる通
電方法である。また定電圧充電方法は、充電効率は良い
もの完全充電に達するまでに長時間を要する欠点がある
上、電圧が高くなると熱暴走を起こす問題がある。しか
し、１０分以下の急速充電を前提として、これらの通電
方法を見直すと、定電流充電方法には充電末期から過充
電領域において制御可能に短時間で一定量の電気量を通
電できる長所があり、また、定電圧充電方法には充電初
期に短時間で大きな電気量を通電でき、しかも電池の放
電状態が浅くても過充電をしない長所がある。なお定電
圧充電方法の熱暴走の問題も、ガス吸収による電池温度
上昇の誘導期間が長いため、１０分以下の充電では障害
とはならない。このように各通電方法には、それぞれ長
所と短所とがあるが、長所を適宜に組み合わせることに
より、いわゆる１０分充電での急速充電が可能になる。
方法には、定電流充電方法、定電圧充電方法、段別充電
方法、準定電流充電方法等があるが、本発明の第１の充
電工程及び第２の充電工程で用いる好ましい通電方法と
しては、例えば定電圧充電方法と定電流充電方法とを用
いることができる。定電流充電方法と準定電流充電方法
は、最も一般的に使用されているが、充電末期から過充
電領域での充電効率が悪くなり、ガス発生が多くなる通
電方法である。また定電圧充電方法は、充電効率は良い
もの完全充電に達するまでに長時間を要する欠点がある
上、電圧が高くなると熱暴走を起こす問題がある。しか
し、１０分以下の急速充電を前提として、これらの通電
方法を見直すと、定電流充電方法には充電末期から過充
電領域において制御可能に短時間で一定量の電気量を通
電できる長所があり、また、定電圧充電方法には充電初
期に短時間で大きな電気量を通電でき、しかも電池の放
電状態が浅くても過充電をしない長所がある。なお定電
圧充電方法の熱暴走の問題も、ガス吸収による電池温度
上昇の誘導期間が長いため、１０分以下の充電では障害
とはならない。このように各通電方法には、それぞれ長
所と短所とがあるが、長所を適宜に組み合わせることに
より、いわゆる１０分充電での急速充電が可能になる。
【００１９】
【実施例】以下本発明の実施例を詳細に説明する。実施
例では、ニッケル・カドミウム蓄電池を１０分以下の時
間で急速充電する場合を例にして説明する。具体的な実
施例を説明する前に、ニッケル・カドミウム蓄電池を１
０分以下の時間で急速充電する場合に適した第１の充電
工程と第２の充電工程とで用いることができる好ましい
通電方法について説明する。
例では、ニッケル・カドミウム蓄電池を１０分以下の時
間で急速充電する場合を例にして説明する。具体的な実
施例を説明する前に、ニッケル・カドミウム蓄電池を１
０分以下の時間で急速充電する場合に適した第１の充電
工程と第２の充電工程とで用いることができる好ましい
通電方法について説明する。
【００２０】第１の充電工程は、許容最大過充電電流よ
り大きな電流で過充電状態を引き起こさない限界充電状
態まで被充電電池を所定の通電方法により充電する工程
である。第１の充電工程で用いる通電方法として最も適
した充電方法は定電圧充電方法である。図１に急速充電
型ニッケル・カドミウム蓄電池の急速充電における定電
圧充電方法と定電流充電方法の比較を示す。使用したニ
ッケル・カドミウム蓄電池は1200mAh の急速充電用KR-S
C 形電池で、充電前に1000mAh の放電をした。定電圧充
電の制御値は設定電圧が１．５Ｖ、は１８Ａである。こ
のニッケル・カドミウム蓄電池の許容最大過充電電流は
約５Ａである。定電流充電の電流値は、最も大きい過充
電電流のとれるピーク電圧検出方法で測定した場合で６
Ａとした。図１の測定結果から見ると、充電を開始して
から４分経過した時点で定電圧充電の電流が定電流充電
の電流と等しくなった。この時点での通電電気量は、定
電圧充電では940mAh（前回の放電量の94％）に達し、定
電流充電の通電電気量400mAhの2.35倍になった。また充
電を開始してから１２分経過した時点での定電圧充電の
通電電流は１Ａであり、定電流充電の通電電流６Ａの1/
6 まで電流が低下した。
り大きな電流で過充電状態を引き起こさない限界充電状
態まで被充電電池を所定の通電方法により充電する工程
である。第１の充電工程で用いる通電方法として最も適
した充電方法は定電圧充電方法である。図１に急速充電
型ニッケル・カドミウム蓄電池の急速充電における定電
圧充電方法と定電流充電方法の比較を示す。使用したニ
ッケル・カドミウム蓄電池は1200mAh の急速充電用KR-S
C 形電池で、充電前に1000mAh の放電をした。定電圧充
電の制御値は設定電圧が１．５Ｖ、は１８Ａである。こ
のニッケル・カドミウム蓄電池の許容最大過充電電流は
約５Ａである。定電流充電の電流値は、最も大きい過充
電電流のとれるピーク電圧検出方法で測定した場合で６
Ａとした。図１の測定結果から見ると、充電を開始して
から４分経過した時点で定電圧充電の電流が定電流充電
の電流と等しくなった。この時点での通電電気量は、定
電圧充電では940mAh（前回の放電量の94％）に達し、定
電流充電の通電電気量400mAhの2.35倍になった。また充
電を開始してから１２分経過した時点での定電圧充電の
通電電流は１Ａであり、定電流充電の通電電流６Ａの1/
6 まで電流が低下した。
【００２１】この結果から、定電圧充電方法では、充電
電気量がある程度の量に達すると充電電流が急激に減少
し、また充電電気量が飽和特性を示すことが判る。その
結果定電圧充電方法を用いると、被充電電池の放電状態
がどのような状態であっても、短い時間で熱暴走や過充
電を起こすことなく急速充電でき、本発明の第１の充電
工程として最も好ましい充電方法であると言える。定電
圧充電方法としては、通常の端子電圧を一定にする方法
や特開平１−１９４８２８号のＩＲフリー（内部抵抗自
由）電圧（電池電圧から抵抗による電圧損失分を除いた
電圧）を一定にする方法があるが、どちらの方法を用い
てもよい。
電気量がある程度の量に達すると充電電流が急激に減少
し、また充電電気量が飽和特性を示すことが判る。その
結果定電圧充電方法を用いると、被充電電池の放電状態
がどのような状態であっても、短い時間で熱暴走や過充
電を起こすことなく急速充電でき、本発明の第１の充電
工程として最も好ましい充電方法であると言える。定電
圧充電方法としては、通常の端子電圧を一定にする方法
や特開平１−１９４８２８号のＩＲフリー（内部抵抗自
由）電圧（電池電圧から抵抗による電圧損失分を除いた
電圧）を一定にする方法があるが、どちらの方法を用い
てもよい。
【００２２】定電圧充電方法を第１の充電工程で使用し
た場合に、第１の充電工程から第２の充電工程へ切換え
る切換時期の決定方法は、電池の種類、目標充電時間、
使用環境により異なってくるが、例えば次の方法のうち
の少なくとも１つを利用することができる （１）予め設定された電流値まで充電電流が低下した時
に切換える。図１に記載の例では、充電電流が定電流充
電の充電電流より小さくなる６Ａを設定電流値とすれば
よい。
た場合に、第１の充電工程から第２の充電工程へ切換え
る切換時期の決定方法は、電池の種類、目標充電時間、
使用環境により異なってくるが、例えば次の方法のうち
の少なくとも１つを利用することができる （１）予め設定された電流値まで充電電流が低下した時
に切換える。図１に記載の例では、充電電流が定電流充
電の充電電流より小さくなる６Ａを設定電流値とすれば
よい。
【００２３】（２）充電電流の低下率が予め設定された
値より小さくなった時に切換える。図１に記載の例では
５Ａ／分が適当である。
値より小さくなった時に切換える。図１に記載の例では
５Ａ／分が適当である。
【００２４】（３）予め設定された充電時間が経過した
時に切換える。図１に記載の例では４分が適当である。
時に切換える。図１に記載の例では４分が適当である。
【００２５】第１の充填工程で用いる通電方法として、
次に適当な通電方法としては定電流充電方法を挙げるこ
とができる。定電流充電方法は充電初期の充電電気量が
定電圧充電方法よりも少なくなるが、電流値を大きくす
ることにより第１の充電工程に適用できる。例えば図１
と同一条件の電池では、設定電圧を１．５Ｖとした場合
に、１２Ａの定電流で４．２分間充電したところ840mAh
の通電電気量となり、１８Ａの定電流で２．５分間充電
したところ750mAhの通電電気量となった。従って、電流
値と充電時間を適宜に設定すれば、前述の定電圧充電の
ように940mAhの通電電気量を第１の充電工程で得ること
ができる。このニッケル−カドミウム電池の第１の充電
工程における限界充電状態は、容量の75％から95％程度
である。これ以上になると、前述の定電圧充電条件で充
電を継続した場合には、制御不可能な状態で容易に不必
要な過充電状態なる可能性がある。
次に適当な通電方法としては定電流充電方法を挙げるこ
とができる。定電流充電方法は充電初期の充電電気量が
定電圧充電方法よりも少なくなるが、電流値を大きくす
ることにより第１の充電工程に適用できる。例えば図１
と同一条件の電池では、設定電圧を１．５Ｖとした場合
に、１２Ａの定電流で４．２分間充電したところ840mAh
の通電電気量となり、１８Ａの定電流で２．５分間充電
したところ750mAhの通電電気量となった。従って、電流
値と充電時間を適宜に設定すれば、前述の定電圧充電の
ように940mAhの通電電気量を第１の充電工程で得ること
ができる。このニッケル−カドミウム電池の第１の充電
工程における限界充電状態は、容量の75％から95％程度
である。これ以上になると、前述の定電圧充電条件で充
電を継続した場合には、制御不可能な状態で容易に不必
要な過充電状態なる可能性がある。
【００２６】次に第２の充電工程に適用できる好ましい
通電方法について説明する。第２の充電工程で用いる通
電方法は、被充電電池の放電性能を１００％引き出せる
過充電電気量まで被充電電池を充電できる充電方法が望
ましい。前述の急速充電用ニッケル・カドミウム蓄電池
について見ると、充電電気量と放電電気量または放電容
量との関係は図２に示すようになる。この図は充電した
電気量とその電気量で放電できる放電電気量との関係を
示している。定格の１００％まで充電しても１００％放
電することはできず、１００％の放電を得るためには、
ある程度の過充電が必要である。この例では、電池の放
電容量を１００％引き出すには容量の更に２０％程度の
過充電が必要であることが判る。前述の急速充電用ニッ
ケル・カドミウム蓄電池でいわゆる１０分充電を行う場
合には、電池の放電容量を１００％引き出すために第１
の充電工程が終了した後に、５分から７．５分で容量の
２５％から４５％の電気量を充電しなくてはならない。
なおこの場合、定電流は許容最大過充電電流（この例で
は６Ａ）以下にする必要がある。
通電方法について説明する。第２の充電工程で用いる通
電方法は、被充電電池の放電性能を１００％引き出せる
過充電電気量まで被充電電池を充電できる充電方法が望
ましい。前述の急速充電用ニッケル・カドミウム蓄電池
について見ると、充電電気量と放電電気量または放電容
量との関係は図２に示すようになる。この図は充電した
電気量とその電気量で放電できる放電電気量との関係を
示している。定格の１００％まで充電しても１００％放
電することはできず、１００％の放電を得るためには、
ある程度の過充電が必要である。この例では、電池の放
電容量を１００％引き出すには容量の更に２０％程度の
過充電が必要であることが判る。前述の急速充電用ニッ
ケル・カドミウム蓄電池でいわゆる１０分充電を行う場
合には、電池の放電容量を１００％引き出すために第１
の充電工程が終了した後に、５分から７．５分で容量の
２５％から４５％の電気量を充電しなくてはならない。
なおこの場合、定電流は許容最大過充電電流（この例で
は６Ａ）以下にする必要がある。
【００２７】第２の充電工程で用いる通電方法の好まし
いものとしては、定電圧充電方法がある。一例として、
定電圧充電を予め設定した時間だけ行って第２の充電工
程を実施する具体例を説明する。図３は９０％充電状態
の電池を５分間定電圧充電にかけた場合の、充電電圧と
充電電気量及び充電終期電流の関係を示している。この
図から第２の充電工程として約1.52Ｖの定電圧充電を５
分間行うことにより、充電電気量が電池容量の１２０％
となり、電池の持つ放電性能を１００％引き出せること
がわかる。また、この場合の充電終期電流は約２Ａで、
この電池の許容最大過充電電流の６Ａを下回っており、
電池内圧上昇も１．５kgf ／cm2 で問題はなかった。従
来、熱暴走や過充電の問題で採用されなかった１．５２
Ｖという高い設定電圧でも、充電終期電流が許容最大過
充電電流以下になる状態であり、また５分程度であれば
問題ない。この例では、第２の充電工程の充電完了をタ
イマで行ったが、第２の充電工程の充電電流を検出し、
積算した通電電気量が、予め設定された値に達した時点
で充電完了とした場合にも電池に悪影響を与えるような
過充電を抑えることができる。
いものとしては、定電圧充電方法がある。一例として、
定電圧充電を予め設定した時間だけ行って第２の充電工
程を実施する具体例を説明する。図３は９０％充電状態
の電池を５分間定電圧充電にかけた場合の、充電電圧と
充電電気量及び充電終期電流の関係を示している。この
図から第２の充電工程として約1.52Ｖの定電圧充電を５
分間行うことにより、充電電気量が電池容量の１２０％
となり、電池の持つ放電性能を１００％引き出せること
がわかる。また、この場合の充電終期電流は約２Ａで、
この電池の許容最大過充電電流の６Ａを下回っており、
電池内圧上昇も１．５kgf ／cm2 で問題はなかった。従
来、熱暴走や過充電の問題で採用されなかった１．５２
Ｖという高い設定電圧でも、充電終期電流が許容最大過
充電電流以下になる状態であり、また５分程度であれば
問題ない。この例では、第２の充電工程の充電完了をタ
イマで行ったが、第２の充電工程の充電電流を検出し、
積算した通電電気量が、予め設定された値に達した時点
で充電完了とした場合にも電池に悪影響を与えるような
過充電を抑えることができる。
【００２８】また第２の充電工程で用いることができる
他の通電方法としては、定電流充電方法及び電流値が漸
減する電流パタ―ンを用いる充電方法がある。例えば前
述の電池を対象にして、第２の定電流充電方法で電池容
量の約３０％の電気量を５分間で充電した実施例では
４．３Ａの定電流で充電を行った。この電流値は、電池
の許容最大過充電電流の６Ａを下回っており、実際に電
池内圧上昇も4.1kgf／cm2 で問題はなかった。また電流
値が漸減する電流パターンを用いる充電方法を用いた場
合には、６．６Ａから２Ａに直線的に漸減する電流パタ
ーンを用いて充電を行った。電池内圧上昇は１．７kgf
／cm2 と良好な値を示した。この例でも第２の充電工程
の充電完了をタイマで行ったが、従来から行われている
ような、電池温度上昇や電圧ピーク等を検出して充電完
了とし、過度の過充電を防ぐ方法を採用しても良い。こ
れらの通電方法を用いた実施例でも、第１の充電工程に
おいて７０％以上の充電量が確保されているので、１０
分以下の急速充電が可能であった。
他の通電方法としては、定電流充電方法及び電流値が漸
減する電流パタ―ンを用いる充電方法がある。例えば前
述の電池を対象にして、第２の定電流充電方法で電池容
量の約３０％の電気量を５分間で充電した実施例では
４．３Ａの定電流で充電を行った。この電流値は、電池
の許容最大過充電電流の６Ａを下回っており、実際に電
池内圧上昇も4.1kgf／cm2 で問題はなかった。また電流
値が漸減する電流パターンを用いる充電方法を用いた場
合には、６．６Ａから２Ａに直線的に漸減する電流パタ
ーンを用いて充電を行った。電池内圧上昇は１．７kgf
／cm2 と良好な値を示した。この例でも第２の充電工程
の充電完了をタイマで行ったが、従来から行われている
ような、電池温度上昇や電圧ピーク等を検出して充電完
了とし、過度の過充電を防ぐ方法を採用しても良い。こ
れらの通電方法を用いた実施例でも、第１の充電工程に
おいて７０％以上の充電量が確保されているので、１０
分以下の急速充電が可能であった。
【００２９】次に本発明の充電方法を実施するための充
電装置の一例の概略構成を図４に示す。本実施例はニッ
ケル・カドミウム蓄電池のいわゆる１０分充電用の充電
器で、第１の充電工程及び第２の充電工程で用いる通電
方法をともに定電圧充電方法とし、第一充電ステップの
完了は予め設定された電流値を充電電流が下回った時、
第二充電の完了はタイマが間に達した時とした。また、
本実施例では、第二充電ステップ完了後は微小電流での
定電流トリクル充電に移行するようにした。
電装置の一例の概略構成を図４に示す。本実施例はニッ
ケル・カドミウム蓄電池のいわゆる１０分充電用の充電
器で、第１の充電工程及び第２の充電工程で用いる通電
方法をともに定電圧充電方法とし、第一充電ステップの
完了は予め設定された電流値を充電電流が下回った時、
第二充電の完了はタイマが間に達した時とした。また、
本実施例では、第二充電ステップ完了後は微小電流での
定電流トリクル充電に移行するようにした。
【００３０】図４において、１は交流電源、２はスイッ
チング部、３は整流部、４は電流検出部、５は電圧検出
部、６は温度検出部、７はＡ／Ｄ変換器、８はマイクロ
コンピュータ、９は被充電電池である。マイクロコンピ
ュータ８の入力部に位置するＡ／Ｄ変換器７は、電圧検
出部５，電流検出器４，および温度検出部６から入力さ
れるアナログ信号のデータをデジタルデータに変換しし
てマイクロコンピュータ８に出力する。マイクロコンピ
ュータ８の演算処理部では、本発明の方法を実施するた
めにスイッチング部２を制御するソフトに従って、前記
デジタルデータを使用し、定電圧充電の設定電圧値の算
出、充電の進行状況の監視を行い、その結果をパルス出
力としてスイッチング部２のON-OFFタイミング入力部に
出力する。スイッチング部２はマイクロコンピュータか
ら入力されるタイミング信号に従って電源をON-OFFし、
整流部３を介して電池９を設定された定電圧または定電
流で充電することができる。またマイクロコンピュータ
８内には、タイマも内蔵されており、内蔵したタイマを
用いてスイッチング部２の制御も行うこともできる。
チング部、３は整流部、４は電流検出部、５は電圧検出
部、６は温度検出部、７はＡ／Ｄ変換器、８はマイクロ
コンピュータ、９は被充電電池である。マイクロコンピ
ュータ８の入力部に位置するＡ／Ｄ変換器７は、電圧検
出部５，電流検出器４，および温度検出部６から入力さ
れるアナログ信号のデータをデジタルデータに変換しし
てマイクロコンピュータ８に出力する。マイクロコンピ
ュータ８の演算処理部では、本発明の方法を実施するた
めにスイッチング部２を制御するソフトに従って、前記
デジタルデータを使用し、定電圧充電の設定電圧値の算
出、充電の進行状況の監視を行い、その結果をパルス出
力としてスイッチング部２のON-OFFタイミング入力部に
出力する。スイッチング部２はマイクロコンピュータか
ら入力されるタイミング信号に従って電源をON-OFFし、
整流部３を介して電池９を設定された定電圧または定電
流で充電することができる。またマイクロコンピュータ
８内には、タイマも内蔵されており、内蔵したタイマを
用いてスイッチング部２の制御も行うこともできる。
【００３１】実施例の具体的制御内容について説明す
る。被充電電池９はKR-SC 形急速充電用ニッケル・カド
ミウム蓄電池１個で容量は１．２Ａｈである。第１の充
電工程の通電方法で用いる定電圧充電方法では、設定電
圧を１．４９Ｖとして最大充電電流を１８Ａとした。そ
して第１の充電工程を充電電流が６Ａ（許容最大過充電
電流）となった時点で完了させて、その後は即刻、第２
の充電工程に移行するようにした。第２の充電工程の通
電方法で用いる定電圧充電方法では、設定電圧を１．５
２５Ｖの定電圧として最大電流を１８Ａとした。そして
第２の充電固定の充電時間は４分間とし、第２の充電工
程を完了した後は、直ちに40ｍＡの定電流トリクル充電
に移行するようにした。また上記の主制御と並列して、
電池温度および読み込み電流値を積算した通電電気量の
監視を行った。電池温度については、−25℃以下および
50℃以上になった場合には、即刻、急速充電を中止する
ようにした。通電電気量については、充電開始後の通算
通電電気量が１．７Ａｈ以上になった場合及び第２の充
電工程の通電電気量が０．４Ａｈ以上になった場合に急
速充電を中止するようにした。また第１及び第２の充電
工程の定電圧充電の設定電圧は電池温度が20℃の時の値
であり、実際には読み込んだ電池温度による補正（−３
mV／deg ）を行った。
る。被充電電池９はKR-SC 形急速充電用ニッケル・カド
ミウム蓄電池１個で容量は１．２Ａｈである。第１の充
電工程の通電方法で用いる定電圧充電方法では、設定電
圧を１．４９Ｖとして最大充電電流を１８Ａとした。そ
して第１の充電工程を充電電流が６Ａ（許容最大過充電
電流）となった時点で完了させて、その後は即刻、第２
の充電工程に移行するようにした。第２の充電工程の通
電方法で用いる定電圧充電方法では、設定電圧を１．５
２５Ｖの定電圧として最大電流を１８Ａとした。そして
第２の充電固定の充電時間は４分間とし、第２の充電工
程を完了した後は、直ちに40ｍＡの定電流トリクル充電
に移行するようにした。また上記の主制御と並列して、
電池温度および読み込み電流値を積算した通電電気量の
監視を行った。電池温度については、−25℃以下および
50℃以上になった場合には、即刻、急速充電を中止する
ようにした。通電電気量については、充電開始後の通算
通電電気量が１．７Ａｈ以上になった場合及び第２の充
電工程の通電電気量が０．４Ａｈ以上になった場合に急
速充電を中止するようにした。また第１及び第２の充電
工程の定電圧充電の設定電圧は電池温度が20℃の時の値
であり、実際には読み込んだ電池温度による補正（−３
mV／deg ）を行った。
【００３２】本実施例の充電装置を用いて、完全放電状
態および５０％放電状態の電池を、周囲温度２５℃で充
電した場合の充電特性を図５に示す。第１の充電工程か
ら第２の充電工程への切り替えは、完全放電の電池では
図中Ａ点の時点（充電電流が６Ａになった時点）で行
い、５０％放電の電池では図中Ｂ点の時点（充電電流が
６Ａになった時点）で行った。このときの第１の充電工
程での通電電気量は、完全放電の電池では８８％、５０
％放電の電池では４２％となった。第２の充電工程の完
了は図中ＣおよびＤ点であり、第２の充電工程の完了ま
での通算充電電気量は完全放電の電池が１２１％、５０
％放電状態の電池か７２％となった。また、充電終期の
電池内圧上昇も、それぞれ１．８kgf ／cm2 ，２．１kg
f ／cm2 で、従来の１時間充電とほぼ同等であった。放
電容量も１時間充電時間と何等差がなかった。
態および５０％放電状態の電池を、周囲温度２５℃で充
電した場合の充電特性を図５に示す。第１の充電工程か
ら第２の充電工程への切り替えは、完全放電の電池では
図中Ａ点の時点（充電電流が６Ａになった時点）で行
い、５０％放電の電池では図中Ｂ点の時点（充電電流が
６Ａになった時点）で行った。このときの第１の充電工
程での通電電気量は、完全放電の電池では８８％、５０
％放電の電池では４２％となった。第２の充電工程の完
了は図中ＣおよびＤ点であり、第２の充電工程の完了ま
での通算充電電気量は完全放電の電池が１２１％、５０
％放電状態の電池か７２％となった。また、充電終期の
電池内圧上昇も、それぞれ１．８kgf ／cm2 ，２．１kg
f ／cm2 で、従来の１時間充電とほぼ同等であった。放
電容量も１時間充電時間と何等差がなかった。
【００３３】上記具体的実施例は、ニッケル・カドミウ
ム蓄電池を本発明の方法で充電する場合であるが、本発
明の方法は密閉形鉛蓄電池等の他の二次電池にも当然適
用できるものである。また上記具体的実施例では、第１
の充電工程と第２の充電工程の両方の工程で用いる通電
方法として定電圧充電方法を用いているが、先に説明し
た通り、第１の充電工程及び第２の充電工程でその他の
通電方法を用いても本発明を適用できるのは勿論であ
る。
ム蓄電池を本発明の方法で充電する場合であるが、本発
明の方法は密閉形鉛蓄電池等の他の二次電池にも当然適
用できるものである。また上記具体的実施例では、第１
の充電工程と第２の充電工程の両方の工程で用いる通電
方法として定電圧充電方法を用いているが、先に説明し
た通り、第１の充電工程及び第２の充電工程でその他の
通電方法を用いても本発明を適用できるのは勿論であ
る。
【００３４】
【発明の効果】本発明の方法によれば、いわゆる１０分
充電を行っても、不必要な過充電状態にすることなく、
必要な過充電状態まで二次電池を充電することができ、
充電量不足による放電容量の低下を防ぐことができる急
速充電方法を提供することができる。
充電を行っても、不必要な過充電状態にすることなく、
必要な過充電状態まで二次電池を充電することができ、
充電量不足による放電容量の低下を防ぐことができる急
速充電方法を提供することができる。
【図１】ニッケル・カドミウム蓄電池の急速充電におけ
る定電圧充電方法と定電流充電方法の比較図である。
る定電圧充電方法と定電流充電方法の比較図である。
【図２】ニッケル・カドミウム蓄電池の充電電気量と放
電容量の関係を示す図である。
電容量の関係を示す図である。
【図３】９０％充電状態のニッケル・カドミウム蓄電池
を５分間定電圧充電にかけた場合の充電電圧と充電電気
量および終期電流の関係を示す図である。
を５分間定電圧充電にかけた場合の充電電圧と充電電気
量および終期電流の関係を示す図である。
【図４】本発明の充電方法を実施するための電子回路の
主要要素の一例を示す図である。
主要要素の一例を示す図である。
【図５】実施例の充電装置によりニッケル・カドミウム
蓄電池を充電した時の充電特性を示す図である。
蓄電池を充電した時の充電特性を示す図である。
１…交流電源、２…スイッチング部、３…整流部、４…
電流検出部、５…電圧検出部、６…温度検出部、７…Ａ
／Ｄ変換器、８…マイクロコンピュータ、９…電池。
電流検出部、５…電圧検出部、６…温度検出部、７…Ａ
／Ｄ変換器、８…マイクロコンピュータ、９…電池。
Claims (8)
- 【請求項１】 許容最大過充電電流より大きな電流で過
充電状態を引き起こさない限界充電状態まで被充電電池
を所定の通電方法により充電する第１の充電工程と、該
第１の充電工程の後に前記被充電電池を充電終期電流が
前記許容最大過充電電流以下の電流となる所定の通電方
法により許容過充電状態まで充電する第２の充電工程と
からなる密閉形二次電池の急速充電方法。 - 【請求項２】 前記限界充電状態になったか否かを充電
時間、充電電圧または充電電流に基づいて判定する請求
項１に記載の密閉形二次電池の急速充電方法。 - 【請求項３】 前記第１の充電工程及び第２の充電工程
でそれぞれ用いる通電方法が定電圧充電方法であり、 前記第１の充電工程で充電電流が予め設定した充電電流
以下になるか、充電電流の低下率が予め設定した値以下
になるか、または充電時間が予め設定した時間になった
ことを検出すると、第１の充電工程を終了して第２の充
電工程を開始し、前記第２の充電工程の充電電圧を前記
第１の充電工程の充電電圧よりも高くすることを特徴と
する請求項１に記載の密閉形二次電池の急速充電方法。 - 【請求項４】 前記被充電電池がニッケル・カドミウム
電池であり、 前記第１の充電工程における充電電流を５CmA 以上とし
且つ前記限界充電状態を完全充電状態の７５％〜９５％
とする請求項３に記載の密閉形二次電池の急速充電方
法。 - 【請求項５】 前記第２の充電工程における許容過充電
状態を、予め設定した時間の経過または第２の充電工程
における通電電気量が予め設定した値に達したか否かに
より検出する請求項３に記載の密閉形二次電池の急速充
電方法。 - 【請求項６】 前記第１の充電工程で用いる通電方法が
定電流充電方法であり、充電電圧が予め設定した電圧値
に達した時に第１の充電工程を終了する請求項１に記載
の密閉形二次電池の急速充電方法。 - 【請求項７】 前記第２の充電工程で用いる通電方法
が、予め設定した時間内に所定の過充電量が確保できる
よう電流設定された定電流充電方法であることを特徴と
する請求項１に記載の密閉形二次電池の急速充電方法。 - 【請求項８】 前記第２の充電工程で用いる通電方法
が、予め設定した時間内に所定の過充電量が確保できる
よう電流を漸減する電流パターンの制御充電方法からな
ることを特徴とする請求項１に記載の急速充電方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3176588A JPH0521093A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 密閉形二次電池の急速充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3176588A JPH0521093A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 密閉形二次電池の急速充電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521093A true JPH0521093A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=16016191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3176588A Withdrawn JPH0521093A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 密閉形二次電池の急速充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0521093A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0737620A (ja) * | 1993-07-22 | 1995-02-07 | Asahi Denshi Oyo Kiki Kk | 充電装置 |
| JP2005243365A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Tdk Corp | リチウムイオン二次電池、及び、リチウムイオン二次電池の充電方法 |
| CN112448050A (zh) * | 2019-08-28 | 2021-03-05 | 北京小米移动软件有限公司 | 锂离子电池的充电方法和锂离子电池的充电装置 |
-
1991
- 1991-07-17 JP JP3176588A patent/JPH0521093A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0737620A (ja) * | 1993-07-22 | 1995-02-07 | Asahi Denshi Oyo Kiki Kk | 充電装置 |
| JP2005243365A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Tdk Corp | リチウムイオン二次電池、及び、リチウムイオン二次電池の充電方法 |
| CN1320689C (zh) * | 2004-02-25 | 2007-06-06 | Tdk株式会社 | 锂离子二次电池和锂离子二次电池的充电方法 |
| US8785047B2 (en) | 2004-02-25 | 2014-07-22 | Tdk Corporation | Lithium-ion secondary battery and method of charging lithium-ion secondary battery |
| CN112448050A (zh) * | 2019-08-28 | 2021-03-05 | 北京小米移动软件有限公司 | 锂离子电池的充电方法和锂离子电池的充电装置 |
| CN112448050B (zh) * | 2019-08-28 | 2022-06-24 | 北京小米移动软件有限公司 | 锂离子电池的充电方法和锂离子电池的充电装置 |
| US11404896B2 (en) | 2019-08-28 | 2022-08-02 | Beijing Xiaomi Mobile Software Co., Ltd. | Method and device for charging lithium ion battery |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |