JPH06292328A - 充電器 - Google Patents

充電器

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Publication number
JPH06292328A
JPH06292328A JP5079209A JP7920993A JPH06292328A JP H06292328 A JPH06292328 A JP H06292328A JP 5079209 A JP5079209 A JP 5079209A JP 7920993 A JP7920993 A JP 7920993A JP H06292328 A JPH06292328 A JP H06292328A
Authority
JP
Japan
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voltage
charging
secondary battery
time
charger
Prior art date
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Pending
Application number
JP5079209A
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English (en)
Inventor
Susumu Ukita
進 浮田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP5079209A priority Critical patent/JPH06292328A/ja
Publication of JPH06292328A publication Critical patent/JPH06292328A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二次電池の過充電を防止する電気自動車用充
電器を提供することを目的とする。 【構成】 充電主回路14は、交流電源22からの出力
電圧を直流電圧に変換し、直流電圧を複数の二次電池2
4に印加する。電圧センサ16は二次電池24の充電電
圧を検出し、その値を充電主回路14を制御する指令演
算部12に入力する。指令演算部12は予め定められた
処理プログラムに従って、充電電圧の一定時間当たりの
変化量を演算する。この変化量が設定された第1の設定
変化量より大となり、その時点からの所定時間内に第2
の設定変化量より小となった場合、指令演算部12は充
電停止の指令を充電主回路14に送る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の二次電池を充電
する充電器に関し、特に充電中の電気自動車用二次電池
が過充電によって損傷するのを防止する充電器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車の排気ガス等による公害問
題が議論される中で、その対策の一つとして環境に優し
い自動車、特に電気自動車の開発が進められている。電
気自動車は、エネルギー源として複数の二次電池を搭載
し、二次電池に蓄えられた電気エネルギーを利用してモ
ーターを駆動させ、走行する自動車である。しかし、二
次電池に蓄えられる電気エネルギーは有限であり、走行
によって電気エネルギーが消費されるたびに充電器で充
電する必要がある。しかしながら、二次電池の充電に際
して、電池自体の特性の変化、特に容量低下によって全
体の充電が完了する前に一部の二次電池に過充電等の異
常が発生することがある。この状態で充電を継続する
と、二次電池を損傷させ、使用できなくなることがあ
る。
【0003】一般的に複数の二次電池を充電する際、過
充電を防止するため、各二次電池ごとに電圧検出器を設
置し、その電圧を検出しながら充電する充電器が知られ
ている。これは複数の電圧検出器のうち、過充電を示す
ものがあれば直ちに充電を停止する充電器である。しか
し、電圧検出器を各二次電池ごとに設置すると、多数の
電圧検出器が必要となり、充電器自体の規模が大きくな
る。また、充電時に電圧検出器から二次電池への結線が
煩雑となる問題がある。この種の問題を解決した充電器
の一例が、特開平4−96629号公報に開示されてい
る。
【0004】特開平4−96629号公報によると、図
5に示すように充電器の充電制御部50は、充電用電源
52と電圧検出部54から構成されている。そして、複
数の二次電池(単電池aからe)56のうち一つ(例え
ば単電池a)を電圧監視用電池58とし、その電圧監視
用電池58の充電電圧を電圧検出部54で常に検出しな
がら二次電池56を充電する。この充電器は、充電中、
電圧監視用電池58の電圧が予め設定されている異常状
態を示す上限値(高電圧値)より高くなった場合、また
は下限値(低電圧値)より低くなった場合に、充電制御
部50が複数の二次電池56のうち少なくとも一つに異
常が発生していると判断し、二次電池の充電を直ちに停
止させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
4−96629号に開示された充電器では、異常状態を
示す電圧の上限値より高くなった場合または下限値より
低くなった場合以外には異常を判断できないので、例え
ば充電中に複数の二次電池56のうち少なくとも一つが
過充電状態となり、電圧監視用電池58の充電電圧に微
小な変化しか発生しない場合には、過充電状態であるこ
とを判断できないので、二次電池の充電を停止すること
ができない。従って、過充電状態の二次電池は、引き続
き充電されるため、二次電池が損傷する恐れがある。
【0006】そこで本発明は、過充電時における電圧の
時間変化量の特性を利用することによって、複数の二次
電池のうちの一部が過充電となった場合に、その状態を
確実に検出し、充電を停止させて、二次電池が損傷する
のを防止することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の充電器は、複数の二次電池を充電する充電
主回路と、充電中の二次電池の電圧を検出する電圧検出
部と、前記充電主回路を制御する指令演算部とから構成
される充電器において、前記指令演算部が前記二次電池
の電圧検出部からの入力を受けて電圧上昇過程における
電圧の時間変化量を演算し、前記二次電池の充電が完了
する前に、前記電圧の時間変化量が第1の設定変化量よ
り大となり、その時点からの所定時間内に第2の設定変
化量より小となった場合、前記二次電池の充電を停止さ
せる手段を備えたことを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明の充電器は、充電中、二次電池の電圧を
電圧検出部で検出して、その値を指令演算部に入力し、
予め定められた演算式により電圧の時間変化量を演算す
る。二次電池の充電が完了する前に、前記電圧の時間変
化量の値が第1の設定変化量の値より大となり、その時
点からの所定時間内に第2の設定変化量の値より小とな
った場合、指令演算部は充電中の一部の二次電池に過充
電が発生したと判断し、充電を停止させる。
【0009】
【実施例】次に、本発明の実施例について図1から図4
に基づいて説明する。本実施例では、主に複数の二次電
池を充電する際の過充電を防止する制御について述べ
る。なお、本実施例は、二次電池として公称電圧12V
の鉛電池を用い、複数の鉛電池を直列に接続して(例え
ば、12Vの鉛電池を24個直列に接続して)充電して
いる。また、この二次電池では充電に約10時間程度要
するものとする。
【0010】図1は充電器におけるハードウェアの構成
図である。充電器10は、充電主回路14、検出部1
6、18及び指令演算部12から構成されている。充電
主回路14は、従来からある充電回路を利用したもので
あり、交流電源22からの出力電圧を充電主回路12内
部で直流電圧に変換し、二次電池24に直流電圧を印加
する。また、検出部は二次電池24の電圧を検出する電
圧センサ16及び二次電池24の電流を検出する電流セ
ンサ18から構成されている。そして二次電池24に対
して電圧センサ16が並列に、電流センサ18が直列に
設置されている。各センサは、常にその値を検出し指令
演算部12に入力している。また、図1のIB は充電電
流を示し、VB は充電電圧を示す。
【0011】指令演算部12には、充電器10の起動ス
イッチ部20が設置され、これをオンすることで充電器
の充電が開始される。また、指令演算部12は、充電主
回路14を制御するための各種演算処理の手順を定めた
処理プログラムを記憶した読出専用メモリ28と、処理
プログラムを順次呼び出し所定の演算処理をする演算処
理部26と、各センサの電流値(矢印Xの入力)及び電
圧値(矢印Yの入力)のデータを一時的に記憶するとと
もにそのデータを演算処理部26が随時読出可能な一時
記憶専用メモリ30と、から構成されている。そして、
指令演算部12は、演算処理の結果に応じて充電主回路
14の出力を制御する指令(矢印Zの入力)を充電主回
路14に送る。
【0012】次に、本発明の実施例における充電器の制
御方法を図2から図4に基づいて説明する。図2は充電
主回路14を制御する処理プログラムの流れ図、図3は
充電電圧の時間変化の様子を示した二次電池の充電電圧
−充電時間特性を示した特性図、図4は図3のA部拡大
図である。この実施例において、図2に示した充電制御
の処理プログラムは、前述のように指令演算部12内の
読出専用メモリ28に記憶されている。
【0013】以下、図3に基づいて、定電流充電を行っ
た場合の充電電圧の時間変化の様子を説明する。図中の
実線で示した特性は二次電池の充電が異常無く行われた
特性を示したものである。それによると、充電を開始す
ると、充電電圧は時間t=T 0 になる(図3のC:充電
開始直後の急上昇期)まで急激に上昇し、時間t=T 0
以後は、充電電圧の上昇が緩やか(図3のD:ゆるやか
な電圧上昇期)になり、その後再び充電電圧の上昇が急
激(図3のE:電圧急上昇期)となる。さらに充電を続
ける(図3のF:充電終期)と、充電電圧の上昇は、ほ
とんどなくなり、特性の傾きは、ほぼフラットとなる。
【0014】逆に、充電中の複数の二次電池の一部に過
充電が発生した場合、その特性が、例えば図3のA部の
破線で示すように、ゆるやかな電圧上昇期の途中で、電
圧上昇過程全体の電圧上昇に比べ微小な変化ではある
が、部分的に急上昇する。その後、特性が急上昇前の電
圧上昇と略同一の変化を示す。
【0015】本発明では、上述の定電流充電中に発生す
る過充電時の特性の変化を検出することによって、二次
電池に過充電が発生したと判断し、充電を停止するよう
にしている。以下に特性の変化を検出する方法を説明す
る。
【0016】特性の変化は、電圧センサ16の入力を受
け指令演算部12で、図4における任意の時刻の充電電
圧の時間変化量(以下、電圧変化量と呼ぶ)を演算し、
その電圧変化量と予め定められた第1の設定変化量及び
第2の設定変化量の値と大小比較することで検出され
る。なお、充電開始から経過した任意の時刻をt、電圧
センサ16で得られた時刻tにおける二次電池24の充
電電圧をVB (t) 、電圧変化量をΔVB とすると、電圧
変化量ΔVB は充電電圧VB (t) を用いて、一定時間T
ごとの電圧値との差を取る式 ΔVB =VB (t) −VB (t-T) ただし、T:予め定められたタイムインターバル(例え
ば、Tは1分) により求められる。
【0017】図4のように、任意の時刻の充電電圧G−
H間の電圧変化量を第1の設定変化量αと大小比較し、
大ならば充電電圧−充電時間特性が急激に上昇したこと
が判断される。その後、演算が継続され時間τが経過
し、充電電圧I−J間の電圧変化量が第2の設定変化量
より小であることが判断されたら、充電電圧−充電時間
特性が急上昇前の電圧上昇と略同一になったことが判断
される。なお、任意の時刻の電圧変化量を第1の設定変
化量と大小比較する際、図3のA部の一部二次電池の過
充電による特性の変化と、B部の正常な電圧の急上昇に
よる特性の変化を区別するため、図4に示した過充電時
の特性の変化、即ち電圧変化量が急上昇した後にゆるや
かな上昇になるまでの変化が所定時間τ0 以内に終了し
た場合は、一部の二次電池が過充電状態であると判断す
るようにしている。
【0018】次に、図1、図2に基づいて指令演算部1
2内の処理プログラムの流れについて詳細に説明する。
なお、前述した記号等の説明は省略する。図2において
1 は充電が正常に完了したときの電圧値(以下、設定
電圧と呼ぶ)、IB は充電電流、I1 は充電が正常に完
了したときの電流値(以下、設定電流と呼ぶ)、αは充
電電圧の時間変化量で予め設定された第1の設定変化
量、βは充電電圧の時間変化量で予め設定された第2の
設定変化量、τはタイマの時間(電圧変化量ΔVB がα
の値より大となってから経過した時間)、τ0 は予め設
定された所定時間(例えばτ0 は1時間。タイマの時間
τがτ0 以内に電圧変化量ΔVB がβの値より小となっ
たら二次電池に異常であることを示す。)、T0は電圧
の上昇過程で充電開始直後の急上昇期(図3のCの領
域)にかかる既知の時間を示す。
【0019】ステップ101で二次電池の充電を開始す
るため起動スイッチ部20をオンすると、ステップ10
2で充電器が初期化(t=0)される。ステップ103
では指令演算部12が電圧センサ16の時刻tにおける
充電電圧VB (t) と設定電圧V1 の大小を比較する。充
電電圧VB (t) が設定電圧V1 より小ならば、ステップ
104にて定電流制御の充電を開始し、大ならばステッ
プ115にて定電圧制御を開始する。
【0020】定電流制御の流れは、ステップ104の次
にスッテプ105にて、変化量ΔV B を前記記載の所定
の演算式により計算し、その変化量ΔVB を第1の設定
変化量αと大小比較し、変化量ΔVB が第1の設定変化
量αより小ならばステップ110に進む。一方、大なら
ば、ステップ107にて現在の時刻tが所定時間T0
経過したか否かを判断し、経過していなければステップ
110に進み、経過していればステップ108に進む。
ステップ108では指令演算部12に内蔵したタイマが
動作中か否かを判断し、動作中ならばステップ110に
進む。動作していなければタイマの時刻をスタート(タ
イマをリセット、τ=0)させる。その後、ステップ1
10に進む。
【0021】ステップ110では、前述の演算により得
られた変化量ΔVB を第2の設定変化量βと大小比較し
て、変化量ΔVB が第2の設定変化量βより大ならばス
テップ114に進み充電を継続して、再びステップ10
3に戻り、ステップ103から110までの処理を繰り
返す。一方、変化量ΔVB が第2の設定変化量βより小
ならばステップ111にてタイマが動作中か否かを判断
し、動作していなければステップ114に進む。動作中
の場合、ステップ112にて、タイマの時間τが所定時
間τ0 を経過したか否かを判断し、経過していればステ
ップ114に進み、経過していなければ最終的に電池の
一部に過充電が発生したと判断し、ステップ113にて
二次電池が過充電状態にあることを表示し、ステップ1
18にて直ちに充電を停止する。
【0022】また、二次電池の充電に異常が発生せず、
ステップ103からステップ110の処理が繰り返さ
れ、充電電圧VB (t) が設定電圧V1 に達した場合、ス
テップ115にて定電圧制御の充電が開始される。そし
て、ステップ116にて充電電流IB と設定電流I1
大小の比較をする。充電電流IB が設定電流I1 より大
ならば定電圧制御の充電を継続し、小ならば正常に充電
が完了したと判断して、充電を停止する。
【0023】以上、本発明の充電器を説明したが、充電
器や二次電池等の構成は、上述のものに限定されるもの
ではない。例えば、二次電池を直並列に接続した時の充
電や鉛電池以外の二次電池において、上述の二次電池の
一部が過充電した時の特性が発生するものに対して適用
が可能である。
【0024】
【発明の効果】本発明における充電器は、充電中の二次
電池の電圧上昇過程で常に電圧を検出するとともに、電
圧の時間変化量を演算しているので、複数の二次電池の
一部が過充電状態となり、その影響を受けて通常の電圧
の範囲内で微小な電圧変化しか発生しない場合でも、直
ちに過充電を検出し充電を停止できるので、未然に二次
電池の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における充電器のハードウェア
の構成図。
【図2】本発明の実施例における充電主回路を制御する
流れ図。
【図3】複数の二次電池を充電する場合の充電電圧−充
電時間特性を示す特性図。
【図4】図3の特性におけるA部の拡大図。
【図5】従来の充電器のハードウェアの構成図。
【符号の説明】
10 ・・・ 充電器 12 ・・・ 指令演算部 14 ・・・ 充電主回路 16 ・・・ 電圧センサ(検出部) 18 ・・・ 電流センサ(検出部) 20 ・・・ 起動スイッチ部 22 ・・・ 交流電源 24 ・・・ 二次電池 26 ・・・ 演算処理部 28 ・・・ 読出専用メモリ 30 ・・・ 一時記憶専用メモリ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の二次電池を充電する充電主回路
    と、充電中の二次電池の電圧を検出する電圧検出部と、
    前記充電主回路を制御する指令演算部とから構成される
    充電器において、前記指令演算部が前記二次電池の電圧
    検出部からの入力を受けて電圧上昇過程における電圧の
    時間変化量を演算し、前記二次電池の充電が完了する前
    に、前記電圧の時間変化量が第1の設定変化量より大と
    なり、その時点からの所定時間内に第2の設定変化量よ
    り小となった場合、前記二次電池の充電を停止させる手
    段を備えたことを特徴とする充電器。
JP5079209A 1993-04-06 1993-04-06 充電器 Pending JPH06292328A (ja)

Priority Applications (1)

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JP5079209A JPH06292328A (ja) 1993-04-06 1993-04-06 充電器

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JP5079209A JPH06292328A (ja) 1993-04-06 1993-04-06 充電器

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JP (1) JPH06292328A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100340874B1 (ko) * 2000-03-17 2002-06-20 곽정소 차량용 배터리의 충전 제어회로
JP2008312400A (ja) * 2007-06-15 2008-12-25 Hitachi Ltd 回転電機の制御装置及び車両の駆動装置

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