JPH05326027A - 二次電池の充電制御方法 - Google Patents
二次電池の充電制御方法Info
- Publication number
- JPH05326027A JPH05326027A JP4155778A JP15577892A JPH05326027A JP H05326027 A JPH05326027 A JP H05326027A JP 4155778 A JP4155778 A JP 4155778A JP 15577892 A JP15577892 A JP 15577892A JP H05326027 A JPH05326027 A JP H05326027A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- charging
- nickel
- hydrogen
- stress
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- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 充電の終了を確実に検知でき、過充電を防止
できる二次電池の充電制御方法を提供する。 【構成】 二次単電池11を重ねてなるモジュール１の一
表面Ａに歪みゲージ５を付着し、歪みゲージ５（及びブ
リッジ回路２とストレインアンプ３）により、二次単電
池11の充電に伴って生じる二次単電池11の内圧の増加に
よる電槽の応力変化を検知し、前記応力が所定の値に達
した時に電池の充電が完了したと判断し、コントロール
ユニット４により充電を終了する二次電池の充電制御方
法である。
できる二次電池の充電制御方法を提供する。 【構成】 二次単電池11を重ねてなるモジュール１の一
表面Ａに歪みゲージ５を付着し、歪みゲージ５（及びブ
リッジ回路２とストレインアンプ３）により、二次単電
池11の充電に伴って生じる二次単電池11の内圧の増加に
よる電槽の応力変化を検知し、前記応力が所定の値に達
した時に電池の充電が完了したと判断し、コントロール
ユニット４により充電を終了する二次電池の充電制御方
法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は二次電池の充電制御方法
に関し、さらに詳しくは、電池の電槽又はそれに付随す
る部材の応力を測定することにより、二次電池の充電終
了時を推定し、充電操作を終了する充電制御方法に関す
る。
に関し、さらに詳しくは、電池の電槽又はそれに付随す
る部材の応力を測定することにより、二次電池の充電終
了時を推定し、充電操作を終了する充電制御方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ニッケ
ル−水素電池は、現在二次電池の主流であるニッカド電
池（Ni−Cd電池）に代わる電池として注目を浴びてお
り、一部実用化されている。このニッケル−水素電池は
従来のニッカド電池よりも高エネルギー密度とすること
が可能であり、種々の分野への利用が期待できる。ニッ
ケル−水素電池においては、ニッケル（又は水酸化ニッ
ケル）を正極とし、金属水素化物（水素吸蔵合金）を負
極とする。
ル−水素電池は、現在二次電池の主流であるニッカド電
池（Ni−Cd電池）に代わる電池として注目を浴びてお
り、一部実用化されている。このニッケル−水素電池は
従来のニッカド電池よりも高エネルギー密度とすること
が可能であり、種々の分野への利用が期待できる。ニッ
ケル−水素電池においては、ニッケル（又は水酸化ニッ
ケル）を正極とし、金属水素化物（水素吸蔵合金）を負
極とする。
【０００３】このようなニッケル−水素電池を長期にわ
たって、安定に、かつ効率良く作動させるためには、過
充電を防止する必要がある。従来、ニッケル−水素電池
の過充電を防止する方法としては、充電時の電池の電位
を測定し、電位の時間変化の度合いをみて充電が完了し
たか否かを判断するのが一般的であった。すなわち、充
電時の電位の時間変化を示す充電曲線の曲がりぐあいに
より、電池の充電の状態を見ていた。
たって、安定に、かつ効率良く作動させるためには、過
充電を防止する必要がある。従来、ニッケル−水素電池
の過充電を防止する方法としては、充電時の電池の電位
を測定し、電位の時間変化の度合いをみて充電が完了し
たか否かを判断するのが一般的であった。すなわち、充
電時の電位の時間変化を示す充電曲線の曲がりぐあいに
より、電池の充電の状態を見ていた。
【０００４】しかしながら、この方法はあまり精度の良
い方法ではなく、確実に充電終了の時点を知るのは難し
く、不必要な過充電をしてしまうことがある。
い方法ではなく、確実に充電終了の時点を知るのは難し
く、不必要な過充電をしてしまうことがある。
【０００５】従って本発明の目的は、ニッケル−水素電
池等の二次電池の充電操作において、充電の終了を確実
に検知でき、過充電を防止できる充電制御方法を提供す
ることである。
池等の二次電池の充電操作において、充電の終了を確実
に検知でき、過充電を防止できる充電制御方法を提供す
ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべくニ
ッケル−水素電池等の二次電池について鋭意研究の結
果、本発明者らは以下のことを発見した。すなわち、ニ
ッケル−水素電池においては、その充電末期に、正極に
おいて酸素ガスを、また負極においては水素ガスを発生
する反応が生じ、密封された電池の内圧が上昇するが、
この電池内圧の変化（上昇）に呼応して電槽に応力が発
生する。また、この応力の変化は充電末期に特徴的に現
れるので、電池の電槽又はそれに付随する部材における
応力変化を測定すれば、確実に充電末期を検知すること
ができる。本発明は以上の発見に基づくものである。
ッケル−水素電池等の二次電池について鋭意研究の結
果、本発明者らは以下のことを発見した。すなわち、ニ
ッケル−水素電池においては、その充電末期に、正極に
おいて酸素ガスを、また負極においては水素ガスを発生
する反応が生じ、密封された電池の内圧が上昇するが、
この電池内圧の変化（上昇）に呼応して電槽に応力が発
生する。また、この応力の変化は充電末期に特徴的に現
れるので、電池の電槽又はそれに付随する部材における
応力変化を測定すれば、確実に充電末期を検知すること
ができる。本発明は以上の発見に基づくものである。
【０００７】すなわち、二次電池における本発明の充電
制御方法は、前記電池の電槽又は前記電槽に付随する部
材の少なくとも一部位に応力検出装置の検知センサを付
着し、前記応力検出装置により、前記電池の充電に伴っ
て生じる前記電池の内圧の増加による前記電槽又は前記
電槽に付随する部材の応力変化を検知し、前記応力が所
定の値に達した時に前記電池の充電が完了したと判断し
て充電を終了することを特徴とする。
制御方法は、前記電池の電槽又は前記電槽に付随する部
材の少なくとも一部位に応力検出装置の検知センサを付
着し、前記応力検出装置により、前記電池の充電に伴っ
て生じる前記電池の内圧の増加による前記電槽又は前記
電槽に付随する部材の応力変化を検知し、前記応力が所
定の値に達した時に前記電池の充電が完了したと判断し
て充電を終了することを特徴とする。
【０００８】
【実施例】以下、ニッケル−水素電池を例にとり、添付
図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１はニッケ
ル−水素電池に本発明の方法を実施することができる装
置を取り付けた状態を示す概略図である。
図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１はニッケ
ル−水素電池に本発明の方法を実施することができる装
置を取り付けた状態を示す概略図である。
【０００９】図１に示す例では、同じ大きさに作製され
た直方体状の複数のニッケル−水素単電池11が重なり、
これが電池押さえ部材12とボルト13とによりしっかりと
固定されて１つのモジュール１を形成している。ここ
で、各ニッケル−水素単電池11はいわゆる密封系の電池
であり、剛性のある電槽材により形成されている。
た直方体状の複数のニッケル−水素単電池11が重なり、
これが電池押さえ部材12とボルト13とによりしっかりと
固定されて１つのモジュール１を形成している。ここ
で、各ニッケル−水素単電池11はいわゆる密封系の電池
であり、剛性のある電槽材により形成されている。
【００１０】このモジュール１の側面部Ａには、歪みゲ
ージ５が固着している。歪みゲージ５はブリッジ回路２
に接続しており、ブリッジ回路２はストレインアンプ３
に接続し、ストレインアンプ３は充電制御用コントロー
ルユニット４に接続している。
ージ５が固着している。歪みゲージ５はブリッジ回路２
に接続しており、ブリッジ回路２はストレインアンプ３
に接続し、ストレインアンプ３は充電制御用コントロー
ルユニット４に接続している。
【００１１】上述したように、ニッケル−水素電池にお
いては充電末期に正極で酸素ガス、負極で水素ガスが発
生する反応が生じ、このため充電末期に内部圧が上昇す
る。内部圧が上昇すると、それに伴って電槽に応力が発
生し、電槽において歪みが生じる。したがって、図１に
示したように電槽に歪みゲージ５を固着し、電槽におけ
る歪みを測定することにより、電池内部圧の上昇度合い
を検知することができる。内部圧が大きくなったという
ことは、充電末期の状態であるということを意味する。
詳しくは後述するが、本発明者等の研究によると、実際
に、ニッケル−水素電池では充電末期においてはっきり
とした内部圧の上昇が見られるとともに、この内部圧の
上昇に良く相関して電槽における応力（歪み）の変化が
見られる。
いては充電末期に正極で酸素ガス、負極で水素ガスが発
生する反応が生じ、このため充電末期に内部圧が上昇す
る。内部圧が上昇すると、それに伴って電槽に応力が発
生し、電槽において歪みが生じる。したがって、図１に
示したように電槽に歪みゲージ５を固着し、電槽におけ
る歪みを測定することにより、電池内部圧の上昇度合い
を検知することができる。内部圧が大きくなったという
ことは、充電末期の状態であるということを意味する。
詳しくは後述するが、本発明者等の研究によると、実際
に、ニッケル−水素電池では充電末期においてはっきり
とした内部圧の上昇が見られるとともに、この内部圧の
上昇に良く相関して電槽における応力（歪み）の変化が
見られる。
【００１２】したがって、歪みゲージ５により得られた
電槽における歪み量が所定のある値に達したら、充電は
完了したものと判断することができ、充電制御用コント
ロールユニット４を作動させ、充電を終了する。
電槽における歪み量が所定のある値に達したら、充電は
完了したものと判断することができ、充電制御用コント
ロールユニット４を作動させ、充電を終了する。
【００１３】図１に示す実施例においては、歪みゲージ
５は、モジュール１の側面部Ａに固着しているが、本発
明はこれに限らず、もう一方の側面部Ｂや、上面部Ｃ、
下面部Ｄに固着することができる。また、ニッケル−水
素単電池11の電槽表面に限らず、複数のニッケル−水素
単電池11を重ねて固定している電池押さえ部材12の表面
部Ｆや、ボルト13の表面部Ｅに歪みゲージ５を固着する
こともできる。このように、本発明では、電槽表面に限
らず、内部圧の変化により歪みが発生（変化）する部位
であれば、電槽に付随する部材（電池押さえ部材12やボ
ルト13等のモジュール１を形成する部材）にも歪みゲー
ジ５を設置することができる。さらに、図１には示さな
いが、ニッケル−水素電池11と電池押さえ部材12との間
に補強板を介在させる場合、この補強板に歪みゲージ５
を固着した構成とすることもできる。
５は、モジュール１の側面部Ａに固着しているが、本発
明はこれに限らず、もう一方の側面部Ｂや、上面部Ｃ、
下面部Ｄに固着することができる。また、ニッケル−水
素単電池11の電槽表面に限らず、複数のニッケル−水素
単電池11を重ねて固定している電池押さえ部材12の表面
部Ｆや、ボルト13の表面部Ｅに歪みゲージ５を固着する
こともできる。このように、本発明では、電槽表面に限
らず、内部圧の変化により歪みが発生（変化）する部位
であれば、電槽に付随する部材（電池押さえ部材12やボ
ルト13等のモジュール１を形成する部材）にも歪みゲー
ジ５を設置することができる。さらに、図１には示さな
いが、ニッケル−水素電池11と電池押さえ部材12との間
に補強板を介在させる場合、この補強板に歪みゲージ５
を固着した構成とすることもできる。
【００１４】以上、添付図面を参照して本発明の方法を
説明したが、本発明はこれに限らず、本発明の思想を逸
脱しないかぎり、種々の変更を施すことができる。たと
えば、ニッケル−水素電池は複数個集まってモジュール
を形成している必要はなく、１つのニッケル−水素単電
池に対しても適用することができる。なお、モジュール
を形成している場合、単電池を集合して固定する手段
は、図１に示すような構成である必要はなく、種々変更
できる。
説明したが、本発明はこれに限らず、本発明の思想を逸
脱しないかぎり、種々の変更を施すことができる。たと
えば、ニッケル−水素電池は複数個集まってモジュール
を形成している必要はなく、１つのニッケル−水素単電
池に対しても適用することができる。なお、モジュール
を形成している場合、単電池を集合して固定する手段
は、図１に示すような構成である必要はなく、種々変更
できる。
【００１５】さらに、本発明では、電槽又はそれに付随
する部材における応力測定の手段として、歪みゲージを
用いるのではなく、電槽又はそれに付随する部材の透磁
率の変化等を測定して応力（変化）を知り、電池の内部
圧変化を推定して充電を終了する方法であってもよい。
電槽又はそれに付随する部材の応力の測定は、その他の
公知の手段によって行うこともできる。なお、本発明の
方法は、ニッケル−水素電池のみならず他の二次電池に
も適用することができる。
する部材における応力測定の手段として、歪みゲージを
用いるのではなく、電槽又はそれに付随する部材の透磁
率の変化等を測定して応力（変化）を知り、電池の内部
圧変化を推定して充電を終了する方法であってもよい。
電槽又はそれに付随する部材の応力の測定は、その他の
公知の手段によって行うこともできる。なお、本発明の
方法は、ニッケル−水素電池のみならず他の二次電池に
も適用することができる。
【００１６】本発明を以下の具体的実施例により更に詳
細に説明する。実施例１ 図２(a) に示すように、ニッケル−水素単電池11の電槽
側面Ａ及び側面Ｂに、それぞれ歪みゲージ５、５を固着
した。また、ニッケル−水素単電池11の上面には、以下
の実験において電池の内部圧を測定するために穴部17を
形成した。なお、ニッケル−水素単電池11はＳＵＳ430
製の電槽を有している。
細に説明する。実施例１ 図２(a) に示すように、ニッケル−水素単電池11の電槽
側面Ａ及び側面Ｂに、それぞれ歪みゲージ５、５を固着
した。また、ニッケル−水素単電池11の上面には、以下
の実験において電池の内部圧を測定するために穴部17を
形成した。なお、ニッケル−水素単電池11はＳＵＳ430
製の電槽を有している。
【００１７】次に、図２の(b) に示すように、穴部19を
有する平坦な第一の補強板16a と、平坦な第二の補強板
16b とを用い、歪みゲージ５、５を固着したニッケル−
水素単電池11を挟んで固定し、応力測定用の電池ユニッ
ト10とした。ここで、第一の補強板16a の穴部19の位置
に、電槽側面Ｂに固着した歪みゲージ５が配置してい
る。なお、図２から分かるように、ニッケル−水素単電
池11の側面Ａが補強板と接触しない面となり、側面Ｂが
補強板と接触する面となる。
有する平坦な第一の補強板16a と、平坦な第二の補強板
16b とを用い、歪みゲージ５、５を固着したニッケル−
水素単電池11を挟んで固定し、応力測定用の電池ユニッ
ト10とした。ここで、第一の補強板16a の穴部19の位置
に、電槽側面Ｂに固着した歪みゲージ５が配置してい
る。なお、図２から分かるように、ニッケル−水素単電
池11の側面Ａが補強板と接触しない面となり、側面Ｂが
補強板と接触する面となる。
【００１８】図３に示すように、電池ユニット10に付着
した歪みゲージ５、５をブリッジ回路２に接続した。ま
た、ブリッジ回路２をストレインアンプ３に接続し、ス
トレインアンプ３をレコーダ６に接続した。一方、ニッ
ケル−水素単電池11の内部圧を測定するために、ニッケ
ル−水素単電池11の上面に設けた穴部17に圧力センサ７
を挿入、固定した。なお、圧力センサ７はレコーダ６に
接続しており、圧力センサ７の出力はレコーダ６によっ
て記録される。また、電池ユニット10の正負電極18a 及
び18b をレコーダ６に接続した。
した歪みゲージ５、５をブリッジ回路２に接続した。ま
た、ブリッジ回路２をストレインアンプ３に接続し、ス
トレインアンプ３をレコーダ６に接続した。一方、ニッ
ケル−水素単電池11の内部圧を測定するために、ニッケ
ル−水素単電池11の上面に設けた穴部17に圧力センサ７
を挿入、固定した。なお、圧力センサ７はレコーダ６に
接続しており、圧力センサ７の出力はレコーダ６によっ
て記録される。また、電池ユニット10の正負電極18a 及
び18b をレコーダ６に接続した。
【００１９】つぎに、電池ユニット10を充電しながら、
充電中の電池電圧、電槽における応力（歪み量）、及び
電池内部の圧力を測定した。充電曲線（電池電圧の時間
変化）と電池の内部圧との関係を図４に示す。また、電
槽における応力（歪み量）と電池の内部圧との関係を図
５に示す。なお、図５に示すグラフにおいて、縦軸はス
トレイン（１mm当たりの歪み量：μｍ）を表している。
充電中の電池電圧、電槽における応力（歪み量）、及び
電池内部の圧力を測定した。充電曲線（電池電圧の時間
変化）と電池の内部圧との関係を図４に示す。また、電
槽における応力（歪み量）と電池の内部圧との関係を図
５に示す。なお、図５に示すグラフにおいて、縦軸はス
トレイン（１mm当たりの歪み量：μｍ）を表している。
【００２０】本実施例のニッケル−水素電池の標準充電
時間は約16時間であるが、図４からわかるように、充電
末期と言える充電開始から10時間経過した時点付近から
電池の内部圧が急激に上昇する。なお、充電を中止する
と電池の内部圧は急に減少する。
時間は約16時間であるが、図４からわかるように、充電
末期と言える充電開始から10時間経過した時点付近から
電池の内部圧が急激に上昇する。なお、充電を中止する
と電池の内部圧は急に減少する。
【００２１】また、図５からわかるように、電槽におけ
る応力と電池の内部圧とは良い相関を示して変化する。
ニッケル−水素電池の側面Ａに固定した歪みゲージの出
力と、側面Ｂに固定した歪みゲージの出力との絶対値は
多少異なるが、両者の出力の変化（歪み量の変化）のパ
ターンは同様となり、どちらをとっても電池の内部圧の
変化を推定できる。
る応力と電池の内部圧とは良い相関を示して変化する。
ニッケル−水素電池の側面Ａに固定した歪みゲージの出
力と、側面Ｂに固定した歪みゲージの出力との絶対値は
多少異なるが、両者の出力の変化（歪み量の変化）のパ
ターンは同様となり、どちらをとっても電池の内部圧の
変化を推定できる。
【００２２】
【発明の効果】上記の通り、本発明の方法によれば、電
槽又はそれに付随する部材の応力を測定することで確実
に電池の充電の末期を知ることができる。
槽又はそれに付随する部材の応力を測定することで確実
に電池の充電の末期を知ることができる。
【００２３】本発明の方法は、ニッケル−水素電池に限
らず、種々の二次電池に適用することができる。
らず、種々の二次電池に適用することができる。
【図１】複数のニッケル−水素単電池を集合したモジュ
ールに、本発明の方法を適用できる装置を取り付けた状
態を示す概略図である。
ールに、本発明の方法を適用できる装置を取り付けた状
態を示す概略図である。
【図２】実施例に用いたニッケル−水素単電池、及びそ
れを用いた電池ユニットを示す斜視図である。
れを用いた電池ユニットを示す斜視図である。
【図３】図２に示す電池ユニットに歪み測定装置を取り
付けた状態を示す模式図である。
付けた状態を示す模式図である。
【図４】実施例１における電池電圧の時間変化と、電池
の内部圧の時間変化を示すグラフである。
の内部圧の時間変化を示すグラフである。
【図５】実施例１における電池の内部圧の時間変化と、
歪みゲージの出力の時間変化を示すグラフである。
歪みゲージの出力の時間変化を示すグラフである。
１ 電池モジュール ２ ブリッジ回路 ３ ストレインアンプ ４ 充電制御用コントロールユニット ６ レコーダ ７ 圧力センサ 11 ニッケル−水素単電池 12 電池押さえ部材 13 ボルト 17、19 穴部 18a 、18b 電極
Claims (2)
- 【請求項１】 二次電池の電槽又は前記電槽に付随する
部材の少なくとも一部位に応力検出装置の検出センサを
付着し、前記応力検出装置により、前記電池の充電に伴
って生じる前記電池の内圧の増加による前記電槽又は前
記電槽に付随する部材の応力変化を検知し、前記応力が
所定の値に達した時に前記電池の充電が完了したと判断
して充電を終了することを特徴とする二次電池の充電制
御方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、前記検
出センサが歪みゲージであることを特徴とする二次電池
の充電制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4155778A JPH05326027A (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 二次電池の充電制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4155778A JPH05326027A (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 二次電池の充電制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05326027A true JPH05326027A (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=15613207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4155778A Pending JPH05326027A (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 二次電池の充電制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05326027A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5680029A (en) * | 1995-04-28 | 1997-10-21 | U.S. Philips Corporation | Apparatus for recharging a battery |
| WO2002099922A1 (en) * | 2001-06-05 | 2002-12-12 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Storage battery device and power source apparatus comprising it |
| KR100480664B1 (ko) * | 1997-12-31 | 2005-07-07 | 서창전기통신 주식회사 | 배터리충전기의과충전방지장치 |
| JP2006128062A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Samsung Sdi Co Ltd | 二次電池 |
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| JP2010032492A (ja) * | 2008-07-02 | 2010-02-12 | Toyota Motor Corp | 圧力測定装置及び厚み測定装置 |
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| US9356325B1 (en) | 2015-01-22 | 2016-05-31 | Ford Global Technologies, Llc | Electrified vehicle battery pack monitoring assembly and method |
| KR20170009940A (ko) | 2014-06-30 | 2017-01-25 | 도요 고무 고교 가부시키가이샤 | 조전지의 이상 판정 방법 및 조전지의 이상 판정 장치 |
-
1992
- 1992-05-22 JP JP4155778A patent/JPH05326027A/ja active Pending
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