JPH05328626A - 電池の充電方法 - Google Patents

電池の充電方法

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JPH05328626A
JPH05328626A JP4123822A JP12382292A JPH05328626A JP H05328626 A JPH05328626 A JP H05328626A JP 4123822 A JP4123822 A JP 4123822A JP 12382292 A JP12382292 A JP 12382292A JP H05328626 A JPH05328626 A JP H05328626A
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正一 遠矢
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 種々の状態で使用される電池を、早切れと過
充電とを防止して満充電する。 【構成】 電池を第1充電時間帯と、第2充電時間帯
と、第3充電時間帯の順番に充電する。第1充電時間帯
は、電池の電圧変化に関係なく充電する。第2充電時間
帯は、電池の電圧がピーク値からΔV低下したことを検
出して充電を停止する。第3充電時間帯は、電池電圧の
ピークを検出して電池の充電を停止する。 【効果】 ピーク電圧を検出する前に、ΔVを検出して
充電を停止するので、電圧を検出せずに充電する時間を
短くでき、過充電と早切れとを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主としてニッケル水素
電池やニッケルカドミウム電池を充電する方法に関し、
とくに、過充電を防止して充電する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】二次電池は、過充電しないように、満充
電になると充電を停止することが大切である。過充電は
電池の寿命を著しく短くする弊害がある。とくに、ニッ
ケル水素電池は過充電に弱い性質がある。また、電池の
充電においては、種々の状態で使用される電池を確実に
満充電することも大切である。
【0003】ところで、本明細書において充電を「停止
する」とは、充電電流を0とする状態に特定せず、満充
電を検出して充電電流を減少させてトリクル充電とする
状態を含む広い意味に使用する。
【0004】電池を満充電したことを検出する方法とし
て、との方法が開発されている。 ΔV方式 電圧がピーク値からΔV低下したことを検出して満充電
を検出する方法。この方法は、例えば、特開昭61−2
88740号公報に記載されている。この方法は、満充
電された二次電池の電圧がピーク値から低下する性質を
利用する。図1は、二次電池を充電するときに電圧変化
を示している。二次電池は、充電の初期で急激に電圧が
上昇し、その後電圧の変化が少なくなり、満充電に近付
くと電圧上昇が急峻になり、満充電になると電圧はピー
クに達し、さらに充電するとピーク値から低下する。し
たがって、ピーク値からΔV低下したことを検出するこ
とによって、満充電を検出できる。
【0005】しかしながら、ΔV方式で過放電した不活
性電池を充電すると、満充電になる前に充電を停止して
しまう欠点がある。それは、図2に示すように、不活性
電池は、充電の初期に、電圧が低下する特性を示すから
である。この時点でΔVセンサーすることをさけるため
に、充電を開始してから一定の時間は、電池の電圧変化
に関係なく連続して充電し、一定時間経過した後、ピー
ク点からの電圧降下を検出して充電を停止する方法が開
発されている。ところが、ピーク電圧からのΔV降下を
検出して充電を停止する方法は、例えば、ニッケル水素
電池のように過充電に弱い電池を充電すると、図1のハ
ッチングで示す部分が過充電となって電池寿命を著しく
短くする弊害がある。このため、ΔV方式は、過充電に
弱い電池を理想的な状態では充電できない欠点がある。
【0006】 ピーク方式 この方式は、電池のピーク電圧を検出して充電を停止す
るもので、たとえば、実公昭60−13253号公報に
記載される。この方式は、のΔV方式に比較すると、
二次電池の過充電を少なくできる特長がある。しかしな
がら、この方法は、正常に放電した電池を充電するとき
に、図3に示すように満充電になる前に早切れしてしま
うことがある。それは、図4の鎖線部分で示すように、
充電の初期と、満充電になる近傍で、電池の電圧変化を
示すカーブが近似することが理由である。正常に放電し
た二次電池の早切れを防止するために、この方式も、充
電の初期の一定時間は、連続充電する方法が採用され
る。このため、この方式も、の方式と同様に、満充電
した電池を過充電してしまう欠点がある。
【0007】さらに困ったことに、この方式は、充電初
期の電圧を検出しないで連続して充電時間を、ΔV方式
よりも長くする必要がある。それは、図3に示すよう
に、正常に放電した電池の電圧上昇カーブが平坦になる
までに相当に時間がかかることが理由である。の方式
は、不活性電池の早切れを防止するように最初の連続充
電時間を設定する。これに対し、の方式は、正常に放
電した電池の電圧変化が平坦になるまでの間は電圧を検
出しないで連続充電する必要がある。正常に放電した電
池の電圧が平坦になるまでの時間は相当に長いので、ピ
ーク方式は、最初の電圧を検出しないで連続充電する時
間を長くする必要がある。したがって、この方式は、正
常に放電した電池は、過充電しないで充電できるが、図
5に示すように電圧が上昇すると満充電した電池を過充
電してしまう欠点がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、のΔ
V方式は、正常に放電した二次電池を過充電してしまう
欠点があり、の方式は、正常に放電した二次電池を過
充電することはないが、満充電した二次電池を相当に過
充電してしまう欠点がある。このため、との方法は
いずれも、正常に放電した二次電池と、満充電した二次
電池との過充電を避けることができない欠点があった。
【0009】本発明は、さらにこの欠点を解決すること
を目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、種
々の状態で使用される二次電池の過充電と、早切れとを
防止して理想的な状態で充電できる電池の充電方法を提
供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の装置は、前述の
目的を達成するために下記のようにして電池を充電す
る。すなわち、本発明は、電池を順番に、第1充電時間
帯と、第2充電時間帯と、第3充電時間帯とで充電す
る。第1充電時間帯は、電池の電圧変化に関係なく充電
する。第2充電時間帯は、電池の電圧がピーク値から低
下したことを検出して充電を停止する。第3充電時間帯
は、電池電圧のピークを検出して充電を停止する。第3
充電時間帯は、電池電圧のピークとΔVの両方を検出し
て、充電を停止することも可能である。
【0011】ニッケル水素電池を1Cの充電電流で充電
する場合、第1充電時間帯を例えば約2分間に、第2充
電時間帯を3分間に設定することができる。
【0012】
【作用】本発明の電池の充電方法は、ピーク電圧を検出
して充電を停止する前工程を、第1充電時間帯と第2充
電時間帯とに分割することによって、電圧変化に関係な
く連続充電する時間を短くしている。電池のピーク電圧
を検出する方法は、正常に放電した電池の過充電を防止
できる。しかしながら、この方法は、早切れを防止する
ために、満充電の近傍に電圧変化に近似する、充電開始
初期の一定時間を、電圧変化に関係なく充電する必要が
あった。しかしながら、本発明の方法は、第2充電時間
帯でピークからの電圧降下であるΔVを検出して充電を
停止するので、電池電圧を検出しないで連続充電する第
1充電時間帯を短くして早切れを防止することができ
る。それは、充電の最初の電圧変化が、満充電の近傍に
近似するが、この時間帯には、満充電した電池を除いて
ピーク値から低下することがないからである。第2充電
時間帯において、電圧がピーク値から低下する電池はす
でに満充電したものであって、この時間帯で充電を停止
する必要があるものである。正常に放電した電池は、第
2充電時間帯において電圧の上昇カーブは緩くなるが、
ピーク点がΔV降下することはなく、早切れとなること
はない。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための方法を例示するものであって、本発
明の方法は、充電条件、電池の種類、使用する充電回路
等を下記のものに特定するものでない。本発明の方法
は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えること
ができる。
【0014】本発明の電池の充電方法は、図6に示すよ
うに、第1充電時間帯、第2充電時間帯、第3充電時間
帯の順番で充電する。
【0015】第1充電時間帯は、電池の電圧に関係なく
連続して一定の電流で充電する。第1充電時間帯はタイ
マーで設定される。第1充電時間帯は、ピーク電圧を検
出しても、ΔVを検出しても不活性電池を正確に満充電
できな時間に設定される。第1充電時間帯が短すぎる
と、過放電した不活性電池を満充電できない。反対に長
すぎると、満充電した電池を過充電する弊害がある。不
活性電池であるニッケル水素電池を1Cの充電電流で充
電すると、約2分で正常な電圧カーブとなる。したがっ
て、ニッケル水素電池を1Cで充電する場合、第1充電
時間帯は、好ましくは1分〜3分の間に設定される。
【0016】第2充電時間帯は、充電する電池の電圧
が、ピーク値からΔV低下したことを検出して充電を停
止する。第2充電時間帯も第1充電時間帯と同様にタイ
マーで設定される。充電を停止するΔVは、通常は10
mV〜30mVの範囲に調整される。第2充電時間帯が
短すぎると、早切れして満充電できないことがある。反
対に長すぎると、満充電しても充電が停止されないこと
があって、過充電する危険性が高くなる。第2充電時間
帯は、ニッケル水素電池を1Cで充電する場合、2分な
いし5分の間に設定される。
【0017】第3充電時間帯は、満充電となった電池を
過充電しないように、電圧がピーク値となり、あるい
は、電圧変化が設定電圧よりも小さくなったことを検出
して充電を停止する。第1充電時間帯と第2充電時間帯
とで満充電とならなかった電池は、第3充電時間帯にお
いて全て満充電となる。したがって、第3充電時間帯は
タイマーで時間を設定する必要はない。ただ、第3充電
時間帯において、ピーク電圧が検出されなかった場合
に、電池の過充電を防止するために、この時間帯におい
ては、ピーク電圧とΔVの両方を検出して充電を停止す
るのが良い。
【0018】以上のようにして電池を充電する回路を図
7に示している。この回路は、電池の電圧を検出してデ
ジタル量に変換するA/Dコンバータ1と、A/Dコン
バータ1の出力信号を演算処理する制御回路2と、制御
回路2でオンオフ制御されて電池5の充電を停止するス
イッチング素子3と、充電電源4とを備えている。
【0019】A/Dコンバータ1は一定のサンプリング
周期で電池電圧を検出して制御回路2に入力する。サン
プリング周期は、たとえば0.3秒〜数十秒の範囲に設
定される。制御回路2は、一定の周期でサンプリングさ
れた電池電圧を演算して、ピーク値になったかどうか、
あるいは、ピーク値からΔV低下したかどうかを計算
し、計算結果でスイッチング素子3をオンオフする。さ
らに、制御回路2はタイマー(図示せず)を内蔵してお
り、第1充電時間帯、第2充電時間帯、第3充電時間帯
とを切り換える。充電電源4は、スイッチング素子3を
介して電池に定電流の充電電流を供給する。
【0020】制御回路2がスイッチング素子3をオンオ
フして電池を充電するフロッチャートを図8に示してい
る。このフローチャートは下記のようにして電池を充電
する。 スタートされると、充電を開始する。 制御回路2が第1充電時間帯であるかどうかを判断
し、第1充電時間帯において電池を一定の電流で充電す
る。 一定の時間経過して、第1充電時間帯を経過する
と、ピーク値からの電圧降下ΔVを検出する。ΔVを検
出すると充電を停止し、ΔVを検出しないと、第2充電
時間帯であるかどうかを検出し、第2充電時間帯である
と判断すると、ΔVを検出したかどうかを検出する。こ
の工程では、第2充電時間帯にあるかどうかと、ΔVを
検出したかを検出する。 第2充電時間帯を経過すると、第3充電時間帯とな
り、この工程では、ピーク値を検出したかどうかを判断
し、ピーク値を検出すると充電を停止する。ピーク値を
検出しないと判断すると、確認のためにΔVを検出す
る。ΔVを検出しても充電を停止する。ΔVを検出しな
いとピーク値を検出したかどうかを検出する。この工程
においては、ピーク値とΔVの両方を検出し、何れかを
検出すると充電を停止し、何れかを検出するまで、ルー
プさせて、ピーク値とΔVの両方を検出する。
【0021】
【発明の効果】本発明の電池の充電方法は、第1充電時
間帯と第2充電時間帯と第3充電時間帯とで電池を充電
する。とくに、本発明の充電方法は、電圧のピークを検
出して充電を停止する第3充電時間帯と、電圧を検出し
ないで充電する第1充電時間帯との間に、ΔVを検出し
て充電を停止する第2充電時間帯を設けている。このよ
うに、第1充電時間帯と第3充電時間帯との間に、ΔV
を検出して充電を制御する第2充電時間帯を設けること
により、第1充電時間帯を短くすることができる。した
がって、電圧に関係なく充電する時間を短縮して、満充
電電池の過充電を効果的に防止することができる。
【0022】さらにまた、本発明の方法は、電圧に関係
なく充電する時間を短くできるにもかかわらず、不活性
電池や正常に放電した電池の早切れを防止して、確実に
満充電できる特長がある。それは、早切れを起こしやす
い第1充電時間帯と第3充電時間帯との間に、ΔVを検
出して満充電を検出する第2充電時間帯を設けているか
らである。このように、本発明の電池の充電方法は、種
々の状態で使用された電池を、早切と過充電を防止して
理想的な状態で充電できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】正常に放電した電池を充電したときの電圧カー
ブを示すグラフ
【図2】不活性電池を充電したときの電圧カーブを示す
グラフ
【図3】正常に放電した電池を充電したときに早切れす
る状態を示すグラフ
【図4】正常に放電した電池を充電したときの電圧カー
ブを示すグラフ
【図5】満充電して電池を過充電する状態を示すグラフ
【図6】本発明の方法で正常に放電して電池を充電した
ときの電圧カーブを示すグラフ
【図7】本発明の方法に使用される充電回路の一例を示
す回路図
【図8】本発明の方法で電池を充電するフローチャート
を示すグラフ
【符号の説明】
1…A/Dコンバータ 2…制御回路 3…スイッチング素子 4…充電電源 5…電池
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年8月26日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、前述の
目的を達成するために下記のようにして電池を充電す
る。すなわち、本発明は、電池を順番に、第1充電時間
帯と、第2充電時間帯と、第3充電時間帯とで充電す
る。第1充電時間帯は、電池の電圧変化に関係なく充電
する。第2充電時間帯は、電池の電圧がピーク値から低
下したことを検出して充電を停止する。第3充電時間帯
は、電池電圧のピークを検出して充電を停止する。第3
充電時間帯は、電池電圧のピークとΔVの両方を検出し
て、充電を停止することも可能である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池の電圧変化に関係なく充電する第1
    充電時間帯と、 第1充電時間帯の後、電池の電圧がピーク値から低下し
    たことを検出して充電を停止する第2充電時間帯と、 第2充電時間帯の後、電池の電圧のピークを検出して電
    池の充電を停止する第3充電時間帯とで電池を充電する
    方法。
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