JPH06351169A - 蓄電池の高速充電方法及びその方法を実施した集積回路 - Google Patents
蓄電池の高速充電方法及びその方法を実施した集積回路Info
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- JPH06351169A JPH06351169A JP6073886A JP7388694A JPH06351169A JP H06351169 A JPH06351169 A JP H06351169A JP 6073886 A JP6073886 A JP 6073886A JP 7388694 A JP7388694 A JP 7388694A JP H06351169 A JPH06351169 A JP H06351169A
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- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
- H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
- H02J7/007184—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage in response to battery voltage gradient
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- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】過充電または過熱が検出される時点より前に、
蓄電池の充電動作を終了できる方法、及びその為の集積
回路を提供する。 【構成】（ａ）は充電特性曲線、（ｂ）はデジタル処理
後の蓄電池電圧の変化量信号のグラフ、（ｃ）は好まし
い方法で使用できる信号抽出による信号・電圧変化量の
デジタル測定に適用されるフィルタリング処理動作の結
果を示すグラフ、（ｄ）は温度変化の特性曲線である。
（ａ）のＩ点を越えると動作は危険領域に入る。好まし
くはその時点に関し測定した補正した遅延時間だけ遅ら
せ（ａ）のＣ点で充電を終了とする。このようなプログ
ラムが格納されたプログラムメモリを有するマイクロプ
ロセッサを具備した集積回路を備え充電を行う。
蓄電池の充電動作を終了できる方法、及びその為の集積
回路を提供する。 【構成】（ａ）は充電特性曲線、（ｂ）はデジタル処理
後の蓄電池電圧の変化量信号のグラフ、（ｃ）は好まし
い方法で使用できる信号抽出による信号・電圧変化量の
デジタル測定に適用されるフィルタリング処理動作の結
果を示すグラフ、（ｄ）は温度変化の特性曲線である。
（ａ）のＩ点を越えると動作は危険領域に入る。好まし
くはその時点に関し測定した補正した遅延時間だけ遅ら
せ（ａ）のＣ点で充電を終了とする。このようなプログ
ラムが格納されたプログラムメモリを有するマイクロプ
ロセッサを具備した集積回路を備え充電を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蓄電池、特にニッケル
−カドニウム（Ｎi-Ｃd)蓄電池またはニッケル−金属ヒ
ドリド（ニッケル水素：ＮｉＭｈ）蓄電池の高速充電方
法に関するものである。しかし、本発明による方法は、
同様な充電特性を有するものであるならば、どのような
形式の蓄電池にも有効である。更に、本発明は、本発明
による方法を実施できる改良した集積回路に関するもの
である。
−カドニウム（Ｎi-Ｃd)蓄電池またはニッケル−金属ヒ
ドリド（ニッケル水素：ＮｉＭｈ）蓄電池の高速充電方
法に関するものである。しかし、本発明による方法は、
同様な充電特性を有するものであるならば、どのような
形式の蓄電池にも有効である。更に、本発明は、本発明
による方法を実施できる改良した集積回路に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】ＣｄＮｉ蓄電池またはＮｉＭｈ蓄電池を
高速充電するには、蓄電池に一定した電流を注入しなけ
ればならない。この充電電流は、充電を高速で行う必要
があるほと大きくなければならない。例えば、３Ａの電
流は 1000ｍＡｈの蓄電池を20分より多少多い程度の時
間で充電することができる。しかし、難しさは、充電を
終了する時を決定することにある。例えば、たった数分
の過充電でも、加熱のためそに蓄電池の寿命を縮めるこ
とになる。そして、数十分の過充電は、蓄電池を動作不
能にするか破壊することもある。本発明の方法は、高価
な温度センサを必要とせずに、加熱が悪影響を生じる前
に、すなわち、過充電状態が生じる前、充電を終了する
ことができるようにする。
高速充電するには、蓄電池に一定した電流を注入しなけ
ればならない。この充電電流は、充電を高速で行う必要
があるほと大きくなければならない。例えば、３Ａの電
流は 1000ｍＡｈの蓄電池を20分より多少多い程度の時
間で充電することができる。しかし、難しさは、充電を
終了する時を決定することにある。例えば、たった数分
の過充電でも、加熱のためそに蓄電池の寿命を縮めるこ
とになる。そして、数十分の過充電は、蓄電池を動作不
能にするか破壊することもある。本発明の方法は、高価
な温度センサを必要とせずに、加熱が悪影響を生じる前
に、すなわち、過充電状態が生じる前、充電を終了する
ことができるようにする。
【０００３】蓄電池がその公称充電値に達したときに蓄
電池の高速充電の末期を判定する様々な方法がある。そ
れら従来の方法は、充電終了後の反応時間に特徴があ
る。この反応時間が可能な限り短い必要がある。更に、
従来の方法は、その信頼性、反復可能性、及び価格に特
徴がある。
電池の高速充電の末期を判定する様々な方法がある。そ
れら従来の方法は、充電終了後の反応時間に特徴があ
る。この反応時間が可能な限り短い必要がある。更に、
従来の方法は、その信頼性、反復可能性、及び価格に特
徴がある。
【０００４】使用されている最も古典的な方法は、いわ
ゆる−ΔＶ法である。この方法は、蓄電池、例えばニッ
ケル−カドニウム蓄電池の充電電圧の特性曲線を利用す
る。この充電電圧特性を図１（ａ）に示す。蓄電池が完
全に充電されるまたは正に僅かに過充電されたとき、充
電中に連続した上昇してきた電圧がゆっくり再び低下す
る。この電圧低下を電子制御回路が検出して、充電を終
了する。例えば、20ｍＶの−ΔＶを検出して充電を終了
することが可能である。この場合、充電は、図１（ａ）
の点Ａで終了する。
ゆる−ΔＶ法である。この方法は、蓄電池、例えばニッ
ケル−カドニウム蓄電池の充電電圧の特性曲線を利用す
る。この充電電圧特性を図１（ａ）に示す。蓄電池が完
全に充電されるまたは正に僅かに過充電されたとき、充
電中に連続した上昇してきた電圧がゆっくり再び低下す
る。この電圧低下を電子制御回路が検出して、充電を終
了する。例えば、20ｍＶの−ΔＶを検出して充電を終了
することが可能である。この場合、充電は、図１（ａ）
の点Ａで終了する。
【０００５】この方法には２つの欠点がある。第１は、
電圧が再び落ち始めたときには、蓄電池は僅かに過充電
されており、その温度は既に上昇し始めていることであ
る。加熱は、蓄電池の劣化の主原因であるので、そのと
きは既に僅かに遅すぎる。この問題は、高速充電するほ
ど大きくなる。電流が大きくなればなるほど、過充電及
び過熱が大きくなる。第２は、ニッケル−ヒドリドに基
づく新技術による蓄電池の場合、ΔＶが、ニッケル−カ
ドニウム蓄電池の場合と比較してほとんど目立たないこ
とである。従って、ΔＶを検出することがかなり難し
い。加えて、後者の蓄電池は、充電の末期にかなり加熱
され、どのような過熱も蓄電池にとって極めて有害であ
る。特に、その寿命が相当短くなる。従って、−ΔＶ法
は、ニッケル−ヒドリド蓄電池には適用できず、また、
ニッケル−カドニウム蓄電池の寿命を短くする。
電圧が再び落ち始めたときには、蓄電池は僅かに過充電
されており、その温度は既に上昇し始めていることであ
る。加熱は、蓄電池の劣化の主原因であるので、そのと
きは既に僅かに遅すぎる。この問題は、高速充電するほ
ど大きくなる。電流が大きくなればなるほど、過充電及
び過熱が大きくなる。第２は、ニッケル−ヒドリドに基
づく新技術による蓄電池の場合、ΔＶが、ニッケル−カ
ドニウム蓄電池の場合と比較してほとんど目立たないこ
とである。従って、ΔＶを検出することがかなり難し
い。加えて、後者の蓄電池は、充電の末期にかなり加熱
され、どのような過熱も蓄電池にとって極めて有害であ
る。特に、その寿命が相当短くなる。従って、−ΔＶ法
は、ニッケル−ヒドリド蓄電池には適用できず、また、
ニッケル−カドニウム蓄電池の寿命を短くする。
【０００６】最近の方法は、蓄電池の温度を測定し、温
度の上昇率が或る閾値を越えた時に充電を終了するよう
に判断する。実際、図１（ｄ）に示すように、温度は全
充電期間にわたってほぼ一定している。その曲線の終わ
りの部分からわかるように、充電期間の末期に向かって
温度は、勾配を大きくしつつ上昇し始める。この温度を
測定する方法では、点Ｂで充電を終了する。その点Ｂ
は、予め決めた温度上昇率より大きい上昇率で温度を上
昇するときである。
度の上昇率が或る閾値を越えた時に充電を終了するよう
に判断する。実際、図１（ｄ）に示すように、温度は全
充電期間にわたってほぼ一定している。その曲線の終わ
りの部分からわかるように、充電期間の末期に向かって
温度は、勾配を大きくしつつ上昇し始める。この温度を
測定する方法では、点Ｂで充電を終了する。その点Ｂ
は、予め決めた温度上昇率より大きい上昇率で温度を上
昇するときである。
【０００７】この方法の１つの欠点は、蓄電池ごとに温
度センサを必要とし、蓄電池／充電装置間の接続に加え
て、１つまたは２つのコンタクトを必要するとすること
がである。これは、しばしば、価格をあまりに高くする
ことになる。この方法の第１の欠点は、温度が、蓄電池
の中心部から周辺部そして温度センサへのゆっくり伝わ
ることがである。換言するならば、充電を終了すると
き、蓄電池が過熱状態になるほど時間が既に経過してい
る。
度センサを必要とし、蓄電池／充電装置間の接続に加え
て、１つまたは２つのコンタクトを必要するとすること
がである。これは、しばしば、価格をあまりに高くする
ことになる。この方法の第１の欠点は、温度が、蓄電池
の中心部から周辺部そして温度センサへのゆっくり伝わ
ることがである。換言するならば、充電を終了すると
き、蓄電池が過熱状態になるほど時間が既に経過してい
る。
【０００８】これらの特徴は、チャールズ エイチ．ス
マル(Charles H. SMALL)著『ニッケル−ヒドリド蓄電池
は環境問題を回避する』(Nickel-Hydide Cells Avert E
nvironmental Headaches) journal EDN, 10th December
1992, pp 156-161 を参照されたい。
マル(Charles H. SMALL)著『ニッケル−ヒドリド蓄電池
は環境問題を回避する』(Nickel-Hydide Cells Avert E
nvironmental Headaches) journal EDN, 10th December
1992, pp 156-161 を参照されたい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、過
充電または正に過熱が検出される時点より前に蓄電池の
充電動作を終了することができる方法ならびその方法を
実施した集積回路を提案することにより、上記した問題
を解決せんとするものである。
充電または正に過熱が検出される時点より前に蓄電池の
充電動作を終了することができる方法ならびその方法を
実施した集積回路を提案することにより、上記した問題
を解決せんとするものである。
【００１０】
【課題が解決するための手段】本発明によるならば、充
電すべき蓄電池を大充電電流で充電し、充電動作中に蓄
電池の充電電圧を測定し、その充電が公称値に達したと
き上記蓄電池の充電を終了する、蓄電池の高速充電方法
において、或る期間において測定した電圧変化量が、そ
の期間より先行する期間において測定した電圧変化量よ
り小さくなった時を特定して、上記した『充電が公称値
に達したとき』と判定することを特徴する方法が提供さ
れる。
電すべき蓄電池を大充電電流で充電し、充電動作中に蓄
電池の充電電圧を測定し、その充電が公称値に達したと
き上記蓄電池の充電を終了する、蓄電池の高速充電方法
において、或る期間において測定した電圧変化量が、そ
の期間より先行する期間において測定した電圧変化量よ
り小さくなった時を特定して、上記した『充電が公称値
に達したとき』と判定することを特徴する方法が提供さ
れる。
【００１１】更に、本発明によるならば、蓄電池の高速
充電を測定し制御するための回路および接続を有する集
積回路において、上記した方法の手順に対応する命令を
含むプログラムが格納されたプログラムメモリを有する
マイクロプロセッサを具備していることを特徴する集積
回路が提供される。
充電を測定し制御するための回路および接続を有する集
積回路において、上記した方法の手順に対応する命令を
含むプログラムが格納されたプログラムメモリを有する
マイクロプロセッサを具備していることを特徴する集積
回路が提供される。
【００１２】
【作用】本発明の原理は、時間の関数として、クレーム
の充電の変化の曲線を監視することにある。実際、蓄電
池の両端間の電圧が、上昇速度を上昇しつつ上昇し、そ
して、その最大値に達する前に、遅い速度で上昇し始め
ることが、本発明で判った。そこで、本発明は、電圧信
号自体を使用するのではなく、電圧信号の導関数すなわ
ち変化量を使用する。電圧信号の導関数すなわち変化量
が、１つの期間からその次の期間へと上昇している限り
は、蓄電池に対する危険はない。しかし、電圧曲線の変
曲点すなわち図１（ａ）の点Ｉを越えると、動作は危険
領域に入る。実際には、電圧曲線の変曲の検出の時点を
使用して、好ましくはその時点に関して測定した補正し
た遅延時間だけ遅らせて充電を終了する。従って、実
際、好ましくは、図１（ａ）の点Ｃで充電が終了され
る。その特性曲線上で、点Ｃは、従来技術の点Ａよりも
点Ｂよりも前に位置していることがわかろう。それ故、
蓄電池の劣化は小さい。
の充電の変化の曲線を監視することにある。実際、蓄電
池の両端間の電圧が、上昇速度を上昇しつつ上昇し、そ
して、その最大値に達する前に、遅い速度で上昇し始め
ることが、本発明で判った。そこで、本発明は、電圧信
号自体を使用するのではなく、電圧信号の導関数すなわ
ち変化量を使用する。電圧信号の導関数すなわち変化量
が、１つの期間からその次の期間へと上昇している限り
は、蓄電池に対する危険はない。しかし、電圧曲線の変
曲点すなわち図１（ａ）の点Ｉを越えると、動作は危険
領域に入る。実際には、電圧曲線の変曲の検出の時点を
使用して、好ましくはその時点に関して測定した補正し
た遅延時間だけ遅らせて充電を終了する。従って、実
際、好ましくは、図１（ａ）の点Ｃで充電が終了され
る。その特性曲線上で、点Ｃは、従来技術の点Ａよりも
点Ｂよりも前に位置していることがわかろう。それ故、
蓄電池の劣化は小さい。
【００１３】
【実施例】図２は、電流源３から蓄電池２を充電するた
めに、本発明による方法を実施するために使用される集
積回路を図示している。電流源３は、変圧器４、整流器
ブリッジ５およびフィルタ６を具備するように概略的に
図示してある。図４は、大きい一定した充電電流を供給
する回路の好ましい実施例を図示している。蓄電池２
は、接続線７及び８を介して充電回路３に接続されてい
る。
めに、本発明による方法を実施するために使用される集
積回路を図示している。電流源３は、変圧器４、整流器
ブリッジ５およびフィルタ６を具備するように概略的に
図示してある。図４は、大きい一定した充電電流を供給
する回路の好ましい実施例を図示している。蓄電池２
は、接続線７及び８を介して充電回路３に接続されてい
る。
【００１４】本発明においては、蓄電池を充電している
間、蓄電池の充電電圧を周期的に測定するためにアナロ
グ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）９が使用されてい
る。蓄電池の充電電圧は、例えばＡ／Ｄ変換器９を接続
線７及び８に接続することによって、ピックアップされ
る。Ａ／Ｄ変換器９は、測定信号を二進数の形で出力10
〜11に出力する。Ａ／Ｄ変換器９の出力10〜11は、集積
回路のバス12を介してマイクロプロセッサ13に接続さ
れ、そのマイクロプロセッサ13は、測定を管理する共
に、充電が公称値に達したとき充電を終了させる信号を
生成する。
間、蓄電池の充電電圧を周期的に測定するためにアナロ
グ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）９が使用されてい
る。蓄電池の充電電圧は、例えばＡ／Ｄ変換器９を接続
線７及び８に接続することによって、ピックアップされ
る。Ａ／Ｄ変換器９は、測定信号を二進数の形で出力10
〜11に出力する。Ａ／Ｄ変換器９の出力10〜11は、集積
回路のバス12を介してマイクロプロセッサ13に接続さ
れ、そのマイクロプロセッサ13は、測定を管理する共
に、充電が公称値に達したとき充電を終了させる信号を
生成する。
【００１５】充電を終了するこの信号は、例えば、マイ
クロプロセッサ13から延びてパストランジスタ15のゲー
トに接続された接続線14に出力される論理信号である。
そのパストランジスタ15は、接続線７及び８の一方に挿
入される。充電を終了させるためにほかの回路を使用す
ることもでき、図示の例を１つの例として挙げたものに
すぎない。特に、整流器ブリッジ５を、マイクロプロセ
ッサ13により制御される整流器として、時間がきたら、
整流器５を不動作にすることができるようにしてもよ
い。
クロプロセッサ13から延びてパストランジスタ15のゲー
トに接続された接続線14に出力される論理信号である。
そのパストランジスタ15は、接続線７及び８の一方に挿
入される。充電を終了させるためにほかの回路を使用す
ることもでき、図示の例を１つの例として挙げたものに
すぎない。特に、整流器ブリッジ５を、マイクロプロセ
ッサ13により制御される整流器として、時間がきたら、
整流器５を不動作にすることができるようにしてもよ
い。
【００１６】マイクロプロセッサ13は、不揮発性プログ
ラムメモリ（ＲＯＭ）16に接続されている。このメモリ
16は、方法の各段階に対応する命令を含んでいる。装置
に電源が投入されたとき、マイクロプロセッサ13は、メ
モリ16に格納されている命令を、ランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）型の作業メモリ17に転送する。このメモリ
17もマイクロプロセッサ13に接続されている。使用され
るマイクロプロセッサの形式により、プログラムメモリ
16から直接読み出された命令を実行することもできる。
揮発性のランダムアクセスメモリ17は、方法の異なる段
階で用意された作業変数の値を記憶するために使用され
る１組のレジスタを有している。
ラムメモリ（ＲＯＭ）16に接続されている。このメモリ
16は、方法の各段階に対応する命令を含んでいる。装置
に電源が投入されたとき、マイクロプロセッサ13は、メ
モリ16に格納されている命令を、ランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）型の作業メモリ17に転送する。このメモリ
17もマイクロプロセッサ13に接続されている。使用され
るマイクロプロセッサの形式により、プログラムメモリ
16から直接読み出された命令を実行することもできる。
揮発性のランダムアクセスメモリ17は、方法の異なる段
階で用意された作業変数の値を記憶するために使用され
る１組のレジスタを有している。
【００１７】図３は、本発明による方法の好ましい実施
例の使用段階を示している。方法は、システムの状態に
係わる変数を初期化から始まる。特に、個々のサンプル
のランクまたは順番を特定する指数『ｎ』と、後述する
意味を有する２つの変数『ｚ』及び『ｗ』を『０』にリ
セットする。しかし、初期化は、必ずしも『０』の値へ
の初期化である必要はない。更に、ランクまたは順番の
表記は必要ではない。作業メモリ17において、使用され
るステイタスレジスタの数を制限することが望まれる場
合のみ有効である。Ａ／Ｄ変換器９の率の設定および図
３に示す全動作のシーケンスは、その時々の所与値のラ
ンクに対応する。処理動作は、各測定と次の測定との間
の時間、例えば、ほぼ１秒に相当する時間の間に実行さ
れる。
例の使用段階を示している。方法は、システムの状態に
係わる変数を初期化から始まる。特に、個々のサンプル
のランクまたは順番を特定する指数『ｎ』と、後述する
意味を有する２つの変数『ｚ』及び『ｗ』を『０』にリ
セットする。しかし、初期化は、必ずしも『０』の値へ
の初期化である必要はない。更に、ランクまたは順番の
表記は必要ではない。作業メモリ17において、使用され
るステイタスレジスタの数を制限することが望まれる場
合のみ有効である。Ａ／Ｄ変換器９の率の設定および図
３に示す全動作のシーケンスは、その時々の所与値のラ
ンクに対応する。処理動作は、各測定と次の測定との間
の時間、例えば、ほぼ１秒に相当する時間の間に実行さ
れる。
【００１８】まず、Ａ／Ｄ変換器９は、段階20.1におい
て、電圧Ｖを測定して、第１のデジタル測定信号ｙn を
生成する。段階20.1に続く段階20.2において、ｙn に基
づいて、導関数または疑似導関数ｄn ＝ｙn −ｙn-k の
計算を実行する。ここで、信号ｄn を、第２信号と称
し、図１（ｂ）に示す。信号ｄn は、蓄電池電圧の変化
量を示しており、Ａ／Ｄ変換器９による量子化のために
ステップ状の形を有している。しかし、図１（ａ）の変
曲点Ｉに対応する最大値を特定するために、信号ｄn が
所定の閾値より大きくなる点を特定するに十分であるよ
うにその信号を利用することも可能である。
て、電圧Ｖを測定して、第１のデジタル測定信号ｙn を
生成する。段階20.1に続く段階20.2において、ｙn に基
づいて、導関数または疑似導関数ｄn ＝ｙn −ｙn-k の
計算を実行する。ここで、信号ｄn を、第２信号と称
し、図１（ｂ）に示す。信号ｄn は、蓄電池電圧の変化
量を示しており、Ａ／Ｄ変換器９による量子化のために
ステップ状の形を有している。しかし、図１（ａ）の変
曲点Ｉに対応する最大値を特定するために、信号ｄn が
所定の閾値より大きくなる点を特定するに十分であるよ
うにその信号を利用することも可能である。
【００１９】ここで、定数ｋは、例えば10である。その
ようにして得られた第２信号ｄn は、ある期間の間の充
電電圧の変化量を表している。この期間の持続時間はｋ
サンプルである。正確には導関数ではないが、必要な計
算が一回の減算だけであるので、マイクロプロセッサに
よる簡単に計算できる利点を有する簡単な近似値であ
る。ｋが方法の開始から終了まで変化しないので、ｋで
の除算は省略される。値ｋは、充電すべき蓄電池の形式
に応じて選択できる。
ようにして得られた第２信号ｄn は、ある期間の間の充
電電圧の変化量を表している。この期間の持続時間はｋ
サンプルである。正確には導関数ではないが、必要な計
算が一回の減算だけであるので、マイクロプロセッサに
よる簡単に計算できる利点を有する簡単な近似値であ
る。ｋが方法の開始から終了まで変化しないので、ｋで
の除算は省略される。値ｋは、充電すべき蓄電池の形式
に応じて選択できる。
【００２１】ｄn を計算するために、ｙn からｙn-k ま
でに測定された最新のｋ個のサンプルが、メモリ17に常
時格納される。新しいサンプルが測定されると、測定さ
れた最後のサンプルＹn で置き換えられる。そして、そ
の最後のサンプルＹn はその前のサンプルＹn-1 と置き
換えられ、以下同様に処理され、サンプルＹn-k が捨て
られる。この状態を、図２において、メモリ17のレジス
タの内容するシフトする矢印により概略的に図示してあ
る。実際、これは、使用するレジスタのアナログを単に
変更するだけで、全く異なる方法により実現することも
できる。
でに測定された最新のｋ個のサンプルが、メモリ17に常
時格納される。新しいサンプルが測定されると、測定さ
れた最後のサンプルＹn で置き換えられる。そして、そ
の最後のサンプルＹn はその前のサンプルＹn-1 と置き
換えられ、以下同様に処理され、サンプルＹn-k が捨て
られる。この状態を、図２において、メモリ17のレジス
タの内容するシフトする矢印により概略的に図示してあ
る。実際、これは、使用するレジスタのアナログを単に
変更するだけで、全く異なる方法により実現することも
できる。
【００２２】信号ｄn は、Ａ／Ｄ変換器９による量子化
によるノイズがのっている。この量子化の問題は、導関
数を平滑して、利用が容易な平滑された導関数を求める
ことにより、解決することでできる。この平滑化は、図
１（ｃ）の第３信号ｚn を生成するように量子化信号に
適用されるダンピング処理に対応する。この第３信号ｚ
n は、第２の段階20.2に続く段階20.3において得られ
る。その段階20.3では、ｚn ＝0.99ｚn-1 ＋0.01ｄn の
計算が行われる。この計算は、導関数ｄn の平均の計算
により平滑化を与える。
によるノイズがのっている。この量子化の問題は、導関
数を平滑して、利用が容易な平滑された導関数を求める
ことにより、解決することでできる。この平滑化は、図
１（ｃ）の第３信号ｚn を生成するように量子化信号に
適用されるダンピング処理に対応する。この第３信号ｚ
n は、第２の段階20.2に続く段階20.3において得られ
る。その段階20.3では、ｚn ＝0.99ｚn-1 ＋0.01ｄn の
計算が行われる。この計算は、導関数ｄn の平均の計算
により平滑化を与える。
【００２３】図１（ａ）の曲線の変曲点Ｉを検出したい
ので、図１（ｃ）の信号ｚn のピーク値すなわら極大値
を検出する。これは、ちょうど計算したｚn を、レジス
タに記憶されている直前のｚn と常時比較するテスト21
において実行される。
ので、図１（ｃ）の信号ｚn のピーク値すなわら極大値
を検出する。これは、ちょうど計算したｚn を、レジス
タに記憶されている直前のｚn と常時比較するテスト21
において実行される。
【００２４】ｚn の計算した新しい値が、前の値ｚn-1
より大きい限りは、最大値には達していない。この場
合、メモリ17のレジスタｚmax において、記憶してある
ｚn-1を新しく計算した値ｚn で置き換える。他方、ピ
ークを越えると、テスト21の結果は、マイナスになり、
この場合には、適切な論理命令を接続線14に供給するこ
とにより、充電を終了する。
より大きい限りは、最大値には達していない。この場
合、メモリ17のレジスタｚmax において、記憶してある
ｚn-1を新しく計算した値ｚn で置き換える。他方、ピ
ークを越えると、テスト21の結果は、マイナスになり、
この場合には、適切な論理命令を接続線14に供給するこ
とにより、充電を終了する。
【００２５】実際、最大値が検出される時点は、電圧の
変曲点が現れる時点に対して僅かに遅れている。これ
は、導関数の平滑化のためである。実際、ここに述べた
計算は、 100サンプル分の遅延をもたらす。段階20.3に
おける計算および／またはＡ／Ｄ変換器９によるサンプ
ル周波数を変更することにより、検出におけるこの遅延
を変えることが可能である。しかし、 100秒の期間は、
許容可能な時間であり、何れにしても、点Ｂの前に終了
を起動させることが可能である。
変曲点が現れる時点に対して僅かに遅れている。これ
は、導関数の平滑化のためである。実際、ここに述べた
計算は、 100サンプル分の遅延をもたらす。段階20.3に
おける計算および／またはＡ／Ｄ変換器９によるサンプ
ル周波数を変更することにより、検出におけるこの遅延
を変えることが可能である。しかし、 100秒の期間は、
許容可能な時間であり、何れにしても、点Ｂの前に終了
を起動させることが可能である。
【００２６】かくして、動作が、電圧Ｖの曲線の重要な
直線部にあるとき、上記した充電の終了の起動は自動的
である。点Ｃに対応する平滑化導関数ｚn のピークを、
曲線のほぼ始まりに位置するピーク22と、極性の中央部
に位置する沢山の極大値25とから区別する問題が生じる
かもしれない。
直線部にあるとき、上記した充電の終了の起動は自動的
である。点Ｃに対応する平滑化導関数ｚn のピークを、
曲線のほぼ始まりに位置するピーク22と、極性の中央部
に位置する沢山の極大値25とから区別する問題が生じる
かもしれない。
【００２７】曲線の始まりに位置するピーク22は、充電
の開始で変数を『０』に初期化する条件により、そし
て、充電の開始で蓄電池電圧の傾きの減少により、生じ
る。実際、接続後の数秒の間、蓄電池の端子間電圧は、
非常に急激に上昇し（図１（ａ）において参照番号23で
示す上昇) 、その後、降下して、結果として、導関数の
ピーク22を生じる。極大値25は、充電電圧の曲線の傾き
が一定している区域（図１（ａ）の区域24）におけるＡ
／Ｄ変換器９の量子化により生じる。
の開始で変数を『０』に初期化する条件により、そし
て、充電の開始で蓄電池電圧の傾きの減少により、生じ
る。実際、接続後の数秒の間、蓄電池の端子間電圧は、
非常に急激に上昇し（図１（ａ）において参照番号23で
示す上昇) 、その後、降下して、結果として、導関数の
ピーク22を生じる。極大値25は、充電電圧の曲線の傾き
が一定している区域（図１（ａ）の区域24）におけるＡ
／Ｄ変換器９の量子化により生じる。
【００２８】この問題を解決するために、そして、全シ
ステムを自動化するために、２つの動作が行われる。ま
ず、段階20.3の後のテスト26の間に、充電の開始からの
持続時間を基本持続時間Ｔより大きくする。例えば、基
本持続時間Ｔを 100秒、すなわち、２つの連続するサン
プルの間の時間の 100倍とする。この持続時間にたっし
ない限りは、変数ｗn の計算を行う。その変数ｗn は、
段階27に表すモード：ｗn ＝ｚn に従い第４の信号に対
応する。これにより、充電動作の開始時に生じる過渡的
現象を避けることができる。
ステムを自動化するために、２つの動作が行われる。ま
ず、段階20.3の後のテスト26の間に、充電の開始からの
持続時間を基本持続時間Ｔより大きくする。例えば、基
本持続時間Ｔを 100秒、すなわち、２つの連続するサン
プルの間の時間の 100倍とする。この持続時間にたっし
ない限りは、変数ｗn の計算を行う。その変数ｗn は、
段階27に表すモード：ｗn ＝ｚn に従い第４の信号に対
応する。これにより、充電動作の開始時に生じる過渡的
現象を避けることができる。
【００２９】充電動作のこの開始時期の後、この変数ｗ
n が 0.996ｗn-1 ＋ 0.004ｚn に等しいと見なして、段
階28に表示するようにこの変数ｗn の計算を行う。実際
には、ｗn がｚn より小さいときだけ計算を行う。そう
でなければ、検討している動作のランクに応じて、ｗn
をｚn で置換する。
n が 0.996ｗn-1 ＋ 0.004ｚn に等しいと見なして、段
階28に表示するようにこの変数ｗn の計算を行う。実際
には、ｗn がｚn より小さいときだけ計算を行う。そう
でなければ、検討している動作のランクに応じて、ｗn
をｚn で置換する。
【００３０】これは、導関数の値を約1000個のサンプル
について（メモリ内のｋ個のサンプルだけを保持しつ
つ）フィルタリングすることに相当する。予め段階27を
適用することにより、ふらつきを強く弱められた導関数
ｗn を、意味のある値まで上昇するまで待つ必要なく、
その意味のある値に急速に固定することができる。段階
29において平滑化導関数ｚn （第３の信号）をそのふら
つきを強く弱められた導関数ｗn （第４の信号）と比較
することにより、動作が、電圧Ｖの変化の重要な部分に
位置していることが確認される。この比較は比の形でな
される。導関数が長い期間での平均導関数より50％超以
上越えていない限り、テスト29は『ＮＯ』であり、充電
を続けてもよいとみなす。50％の値を選択したが、他の
値も選択できることは明らかであろう。例えば、25％、
または70％ないし80％を選択することできる。必要なら
ば、このテストを充電の終了に使用することもできる。
について（メモリ内のｋ個のサンプルだけを保持しつ
つ）フィルタリングすることに相当する。予め段階27を
適用することにより、ふらつきを強く弱められた導関数
ｗn を、意味のある値まで上昇するまで待つ必要なく、
その意味のある値に急速に固定することができる。段階
29において平滑化導関数ｚn （第３の信号）をそのふら
つきを強く弱められた導関数ｗn （第４の信号）と比較
することにより、動作が、電圧Ｖの変化の重要な部分に
位置していることが確認される。この比較は比の形でな
される。導関数が長い期間での平均導関数より50％超以
上越えていない限り、テスト29は『ＮＯ』であり、充電
を続けてもよいとみなす。50％の値を選択したが、他の
値も選択できることは明らかであろう。例えば、25％、
または70％ないし80％を選択することできる。必要なら
ば、このテストを充電の終了に使用することもできる。
【００３１】テスト29が『ＹＥＳ』となり次第、動作は
測定の重要な段階にあり、テスト21を実行して、最大値
ｚn を特定することができる。実際、テスト29が『ＹＥ
Ｓ』であるとき、蓄電池電圧が、その傾きの急速上昇段
階に入っている見なされる。これは、蓄電池がどのよう
な形式であっても、充電曲線のこの範囲でしか生じな
い。これにより、図１（ｃ）の線ＸＸの右側に位置して
いる期間を分離することができる。その線ＸＸからは、
平滑化導関数ｚn は、もはやどのような極大値もほかの
奇妙な特徴を表さない。それ故、この時点からは、この
平滑化導関数のピークを検出することが容易である。
測定の重要な段階にあり、テスト21を実行して、最大値
ｚn を特定することができる。実際、テスト29が『ＹＥ
Ｓ』であるとき、蓄電池電圧が、その傾きの急速上昇段
階に入っている見なされる。これは、蓄電池がどのよう
な形式であっても、充電曲線のこの範囲でしか生じな
い。これにより、図１（ｃ）の線ＸＸの右側に位置して
いる期間を分離することができる。その線ＸＸからは、
平滑化導関数ｚn は、もはやどのような極大値もほかの
奇妙な特徴を表さない。それ故、この時点からは、この
平滑化導関数のピークを検出することが容易である。
【００３２】図３のフローチャートの動作ができるかぎ
り効率的に動くようにするために、供給電圧、時間、電
源回路の温度により変動しない電流源を有することが好
ましい。図４は、時間的に安定で、電源電圧の変動に影
響されない電流源の好ましい実施例を図示している。電
圧安定化電源（不図示）が12Ｖの電圧を集積回路１と
（本出願人製の）ＬＭ３１７型回路30とに供給する。こ
の回路30は、２つの出力31及び32を有しており、それら
をＶout およびＡdjust と称する。それら２つの出力31
及び32の間に可変抵抗33が接続されている。可変抵抗32
は、蓄電池２に対して、出力32の電圧と、出力31及び32
の間の電圧差と可変抵抗33の値との比に等しい電流とを
供給することができる。回路ＬＭ３１７は、1.27Ｖの基
準に等しい電圧差〔Ｖout −Ｖadjust〕を出力する。従
って、定電流Ｉは、〔1.27／可変抵抗33の値〕に等し
い。
り効率的に動くようにするために、供給電圧、時間、電
源回路の温度により変動しない電流源を有することが好
ましい。図４は、時間的に安定で、電源電圧の変動に影
響されない電流源の好ましい実施例を図示している。電
圧安定化電源（不図示）が12Ｖの電圧を集積回路１と
（本出願人製の）ＬＭ３１７型回路30とに供給する。こ
の回路30は、２つの出力31及び32を有しており、それら
をＶout およびＡdjust と称する。それら２つの出力31
及び32の間に可変抵抗33が接続されている。可変抵抗32
は、蓄電池２に対して、出力32の電圧と、出力31及び32
の間の電圧差と可変抵抗33の値との比に等しい電流とを
供給することができる。回路ＬＭ３１７は、1.27Ｖの基
準に等しい電圧差〔Ｖout −Ｖadjust〕を出力する。従
って、定電流Ｉは、〔1.27／可変抵抗33の値〕に等し
い。
【図１】 図１（ａ）は、ニケッル−カドニウム蓄電池
の充電特性曲線を示すグラフであり、図１（ｂ）は、デ
ジタル処理の後の蓄電池電圧の変化量信号（もはや蓄電
池電圧自体の信号ではない）を示すグラフであり、図１
（ｃ）は、好ましい方法で使用することができる信号抽
出による信号の電圧変化量のデジタル測定に適用される
フィルタリング処理動作の結果を示すグラフであり、図
１（ｄ）は、充電動作中の蓄電池の温度変化の特性曲線
を示すグラフである。
の充電特性曲線を示すグラフであり、図１（ｂ）は、デ
ジタル処理の後の蓄電池電圧の変化量信号（もはや蓄電
池電圧自体の信号ではない）を示すグラフであり、図１
（ｃ）は、好ましい方法で使用することができる信号抽
出による信号の電圧変化量のデジタル測定に適用される
フィルタリング処理動作の結果を示すグラフであり、図
１（ｄ）は、充電動作中の蓄電池の温度変化の特性曲線
を示すグラフである。
【図２】 本発明による方法を実施するために使用でき
る集積回路の概略構成図である。
る集積回路の概略構成図である。
【図３】 本発明による方法の好ましい実施例の動作を
図解するフローチャートである。
図解するフローチャートである。
【図４】 蓄電池を一定電流で充電する好ましい回路の
ブロック図である。
ブロック図である。
１ 集積回路 ２ 蓄電池 ３ 電流源 10 Ａ／Ｄ変換器 13 マイクロプロセッサ 16 ＲＯＭ 17 ＲＡＭ
Claims (9)
- 【請求項１】 充電すべき蓄電池を大充電電流で充電
し、充電動作中に蓄電池の充電電圧を測定して第１の信
号を得て、或る期間の間の充電電圧の変化量を表す第２
の信号を生成し、或る期間において測定した電圧変化量
が、先行する期間において測定した電圧変化量より小さ
くなった時を特定して、充電が公称値に達したと判定
し、充電が公称値に達したとき上記蓄電池の充電を終了
する、蓄電池の高速充電方法において、ある期間で測定
した電圧が先行する期間での電圧上昇速度より遅く上昇
し始めたことを判定するために、蓄電池の電圧の変化量
の測定値の変動を第１の期間の間弱めて第３の測定信号
を得て、この第３の信号が極大値を通過する時点を検出
することを特徴する方法。 - 【請求項２】 ある期間で測定した電圧が先行する期間
での電圧上昇速度より遅い速度で上昇していることを判
定するために、蓄電池の電圧の変化量の測定値の変動を
第２の期間の間弱めて第４の測定信号を得て、上記第１
の信号の上記第４の信号に対する比が、所定の値、例え
ば1.25より大きいとき、参照を許可することを特徴する
請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 ある期間で測定した電圧が先行する期間
での電圧上昇速度より遅い速度で上昇していることを判
定するために、その判定段階が許可される前に或る数の
期間待つことを特徴する請求項１または２に記載の方
法。 - 【請求項４】 蓄電池を厳密に一定した電流で充電する
ことを特徴する請求項１〜３のいずれか１項に記載の方
法。 - 【請求項５】 蓄電池の充電電圧を周期的に測定するこ
とを特徴する請求項１〜４のいずれか１項に記載の方
法。 - 【請求項６】 特定された時点と比較して、充電が公称
値にあることを判定することを特徴する請求項１〜５の
いずれか１項に記載の方法。 - 【請求項７】 蓄電池の高速充電を測定し制御するため
の回路および接続を有する集積回路において、請求項１
〜６のいずれか１項に記載した方法の段階に対応する命
令を含むプログラムが格納されたプログラムメモリを有
するマイクロプロセッサを具備していることを特徴する
集積回路。 - 【請求項８】 蓄電池の電圧の値を二進数信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器を具備することを特徴する請求項７に記
載の集積回路。 - 【請求項９】 ＬＭ３１７型調整可能安定電流発生器を
具備することを特徴する請求項８に記載の集積回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9303153A FR2702884B1 (fr) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | Procédé de charge rapide d'une batterie et circuit intégré pour la mise en Óoeuvre de ce procédé. |
| FR9303153 | 1993-03-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06351169A true JPH06351169A (ja) | 1994-12-22 |
Family
ID=9445123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6073886A Withdrawn JPH06351169A (ja) | 1993-03-18 | 1994-03-18 | 蓄電池の高速充電方法及びその方法を実施した集積回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5612607A (ja) |
| EP (1) | EP0616411B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06351169A (ja) |
| DE (1) | DE69400088T2 (ja) |
| FR (1) | FR2702884B1 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5640079A (en) * | 1994-08-29 | 1997-06-17 | Andrew Corporation | Battery charger for portable rechargeable batteries |
| KR100265709B1 (ko) * | 1996-10-15 | 2000-09-15 | 윤종용 | 2차 배터리 충전 장치 |
| US5770938A (en) * | 1996-12-09 | 1998-06-23 | Industrial Technology Research Institute | Real time charging control of a fast battery charger |
| US7336054B2 (en) * | 1998-08-14 | 2008-02-26 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Apparatus and method of activating a microcontroller |
| GB2343797B (en) | 1998-08-14 | 2003-07-16 | Milwaukee Electric Tool Corp | Battery charger |
| JP2002044879A (ja) * | 2000-07-21 | 2002-02-08 | Honda Motor Co Ltd | 二次電池の充電方法および装置 |
| US20060113956A1 (en) * | 2003-05-07 | 2006-06-01 | Bublitz Scott D | Battery charger and assembly |
| US20100148731A1 (en) * | 2005-06-30 | 2010-06-17 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Method and charger for boost charging a chargeable battery on the basis of a physical model |
| CN100392942C (zh) * | 2005-10-31 | 2008-06-04 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种对电池充电过程进行控制的装置及方法 |
| KR20090088426A (ko) * | 2006-11-27 | 2009-08-19 | 유니버셜 수퍼캐패시터즈 엘엘씨 | 이중 전기층 전기화학적 커패시터의 충전 방법 |
| DE102007051052A1 (de) * | 2007-10-16 | 2009-04-23 | C. & E. Fein Gmbh | Verfahren zum Laden von wiederaufladbaren Lithium-Akkumulatoren, Ladegerät und Lithium-Akkumulator |
| US9229502B2 (en) * | 2012-04-05 | 2016-01-05 | Apple Inc. | Fast wake-up of differential receivers using common mode decoupling capacitors |
| US10164450B2 (en) * | 2015-08-17 | 2018-12-25 | Ford Global Technologies, Llc | Early alert of battery thermal state based on voltage |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2967034D1 (en) * | 1978-05-31 | 1984-07-12 | Black & Decker Inc | Method of charging batteries and apparatus therefor |
| US4503378A (en) * | 1983-05-02 | 1985-03-05 | General Motors Corporation | Charging system for nickel-zinc batteries |
| US4746852A (en) * | 1984-10-29 | 1988-05-24 | Christie Electric Corp. | Controller for battery charger |
| DE69121432T2 (de) * | 1990-02-28 | 1997-03-20 | Hitachi Maxell | Verfahren zum Laden einer Sekundärbatterie |
| FR2670953B1 (fr) * | 1990-12-21 | 1993-03-05 | Travaux Electr Ste Gle | Procede et dispositif pour charger un accumulateur. |
-
1993
- 1993-03-18 FR FR9303153A patent/FR2702884B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-03-16 EP EP94400575A patent/EP0616411B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1994-03-16 DE DE69400088T patent/DE69400088T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-03-18 JP JP6073886A patent/JPH06351169A/ja not_active Withdrawn
- 1994-03-18 US US08/210,701 patent/US5612607A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69400088D1 (de) | 1996-04-18 |
| US5612607A (en) | 1997-03-18 |
| FR2702884A1 (fr) | 1994-09-23 |
| EP0616411A1 (fr) | 1994-09-21 |
| DE69400088T2 (de) | 1996-08-22 |
| EP0616411B1 (fr) | 1996-03-13 |
| FR2702884B1 (fr) | 1995-04-28 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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