JPH07240234A - 二次電池の充電方法 - Google Patents
二次電池の充電方法Info
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- JPH07240234A JPH07240234A JP6027877A JP2787794A JPH07240234A JP H07240234 A JPH07240234 A JP H07240234A JP 6027877 A JP6027877 A JP 6027877A JP 2787794 A JP2787794 A JP 2787794A JP H07240234 A JPH07240234 A JP H07240234A
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 短時間充電においても適性な充電制御ができ
て、電池が過充電になるのを防止できる二次電池の充電
方法を提供する。 【構成】 充電中の二次電池の電圧を周期的に検出し、
ある周期の電池電圧（Ｖn+1 ）とその１つ手前の周期の
電池電圧（Ｖn ）との変化量（△Ｖn+1 ＝Ｖn+1−Ｖn
）を求める。この変化量（△Ｖn+1 ）とそれ以前の周
期の変化量とを比較して変化量（△Ｖn+1 ）の最大値
（△Ｖmax ）を求める。変化量の最大値（△Ｖmax ）と
変化量（△Ｖn+1 ）との差（△Ｖmax −△Ｖn+1 ）が予
め設定した値（Ｖref ）と等しいか又は大きくなったと
き（即ち、Ｖref ≦△Ｖmax −△Ｖn+1）に、充電電流
を小さくするか又は充電を停止する。
て、電池が過充電になるのを防止できる二次電池の充電
方法を提供する。 【構成】 充電中の二次電池の電圧を周期的に検出し、
ある周期の電池電圧（Ｖn+1 ）とその１つ手前の周期の
電池電圧（Ｖn ）との変化量（△Ｖn+1 ＝Ｖn+1−Ｖn
）を求める。この変化量（△Ｖn+1 ）とそれ以前の周
期の変化量とを比較して変化量（△Ｖn+1 ）の最大値
（△Ｖmax ）を求める。変化量の最大値（△Ｖmax ）と
変化量（△Ｖn+1 ）との差（△Ｖmax −△Ｖn+1 ）が予
め設定した値（Ｖref ）と等しいか又は大きくなったと
き（即ち、Ｖref ≦△Ｖmax −△Ｖn+1）に、充電電流
を小さくするか又は充電を停止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルカリ蓄電池等の二次
電池を短時間で充電するための二次電池の充電方法に関
するものである。
電池を短時間で充電するための二次電池の充電方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、コードレス電子機器の普及に伴
い、それら機器の電源として二次電池が多用されてい
る。これら二次電池は充電することにより、繰返し使用
できることが最大の利点である。
い、それら機器の電源として二次電池が多用されてい
る。これら二次電池は充電することにより、繰返し使用
できることが最大の利点である。
【０００３】従来、この種の二次電池の充電には15時間
程度を要していたが、充電方法の改良により、１時間か
ら15分程度の充電も可能になってきた。
程度を要していたが、充電方法の改良により、１時間か
ら15分程度の充電も可能になってきた。
【０００４】これら短時間充電方法として、密閉形ニッ
ケル・カドミウム蓄電池では充電末期に電池電圧が極大
値を示すことを利用して、その極大値から所定値だけ電
圧が低下した時点を検知し、充電終了とすることが一般
的に行われている。
ケル・カドミウム蓄電池では充電末期に電池電圧が極大
値を示すことを利用して、その極大値から所定値だけ電
圧が低下した時点を検知し、充電終了とすることが一般
的に行われている。
【０００５】この充電方法において極大値の検知は、常
時検知している電池電圧（Ｖn+1 ）とその時点までの最
大電圧（Ｖmax ）とを比較し、Ｖn+1 ＞Ｖmax の場合、
このＶn+1 を新しいＶmax に更新する方法によって行っ
ている。
時検知している電池電圧（Ｖn+1 ）とその時点までの最
大電圧（Ｖmax ）とを比較し、Ｖn+1 ＞Ｖmax の場合、
このＶn+1 を新しいＶmax に更新する方法によって行っ
ている。
【０００６】更に、特開平４−２１７８２６号公報に
は、充電時の電池電圧を常時検知し、検知した電圧曲線
の二階微分値が正から負に転じた時点を検知し、充電制
御に利用する方法も開示されている。
は、充電時の電池電圧を常時検知し、検知した電圧曲線
の二階微分値が正から負に転じた時点を検知し、充電制
御に利用する方法も開示されている。
【０００７】この充電方法においては、制御値の変化が
大きく、制御誤差を生じ難く、充電量の過不足を生ずる
ことが少ないという利点がある。
大きく、制御誤差を生じ難く、充電量の過不足を生ずる
ことが少ないという利点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、充電電
圧の極大値から所定値だけ電圧が低下した時点を検知
し、充電制御する充電方法においては、電池電圧が周囲
温度の変化等によりふらつくので、極大値付近の電池電
圧変化の少ないところでは、この電圧のふらつきにより
極大電圧の検知誤差が生ずる。またこの充電方法におい
ては、充電が更に進むと電池電圧が低下するが、予め一
定の低下量を設定して制御すると、周囲温度や充電電流
によって実際の低下量は大きく変化するので、制御誤差
を生ずる。
圧の極大値から所定値だけ電圧が低下した時点を検知
し、充電制御する充電方法においては、電池電圧が周囲
温度の変化等によりふらつくので、極大値付近の電池電
圧変化の少ないところでは、この電圧のふらつきにより
極大電圧の検知誤差が生ずる。またこの充電方法におい
ては、充電が更に進むと電池電圧が低下するが、予め一
定の低下量を設定して制御すると、周囲温度や充電電流
によって実際の低下量は大きく変化するので、制御誤差
を生ずる。
【０００９】このため、充電量のばらつきが大きくな
り、充電量に過不足が生ずる問題点がある。また、より
短時間充電を行う場合は、充電電流を大きくする必要が
あるが、このようにすると充電量の過不足が更に大きく
なる問題点がある。
り、充電量に過不足が生ずる問題点がある。また、より
短時間充電を行う場合は、充電電流を大きくする必要が
あるが、このようにすると充電量の過不足が更に大きく
なる問題点がある。
【００１０】また、充電電圧曲線の二階微分値が正から
負に転ずる点を検知し、充電を制御する充電方法におい
ては、電池電圧を読み込むための時間間隔を短くする
と、上記した電池電圧のふらつきを検知することにな
り、このふらつきの二階微分値が正と負の間を行ったり
来たりすることになるので、制御不能となる。
負に転ずる点を検知し、充電を制御する充電方法におい
ては、電池電圧を読み込むための時間間隔を短くする
と、上記した電池電圧のふらつきを検知することにな
り、このふらつきの二階微分値が正と負の間を行ったり
来たりすることになるので、制御不能となる。
【００１１】このため、電池電圧を読み込む時間間隔
は、電池電圧のふらつきを検知しないよう十分大きくし
なければならない問題点がある。また、より短時間充電
を行う場合には、適性な制御点より実際の制御が遅れる
ことになり、その分、電池は過充電になるという問題点
がある。
は、電池電圧のふらつきを検知しないよう十分大きくし
なければならない問題点がある。また、より短時間充電
を行う場合には、適性な制御点より実際の制御が遅れる
ことになり、その分、電池は過充電になるという問題点
がある。
【００１２】本発明の目的は、短時間充電においても適
性な充電制御ができて、電池が過充電になるのを防止で
きる二次電池の充電方法を提供することにある。
性な充電制御ができて、電池が過充電になるのを防止で
きる二次電池の充電方法を提供することにある。
【００１３】本発明の他の目的は、充電開始直後の電池
電圧の大きな変化を避けて、短時間充電においても適性
な充電制御ができ、電池が過充電になるのを防止できる
二次電池の充電方法を提供することにある。
電圧の大きな変化を避けて、短時間充電においても適性
な充電制御ができ、電池が過充電になるのを防止できる
二次電池の充電方法を提供することにある。
【００１４】本発明の他の目的は、組電池であっても、
短時間充電においても適性な充電制御ができて、電池が
過充電になるのを防止できる二次電池の充電方法を提供
することにある。
短時間充電においても適性な充電制御ができて、電池が
過充電になるのを防止できる二次電池の充電方法を提供
することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の手段を説明すると、次の通りである。
発明の手段を説明すると、次の通りである。
【００１６】本発明に係る二次電池の充電方法は、充電
中の二次電池の電圧を周期的に検出し、ある周期の電池
電圧（Ｖn+1 ）とその１つ手前の周期の電池電圧（Ｖn
）との変化量（△Ｖn+1 ＝Ｖn+1 −Ｖn ）を求め、該
変化量（△Ｖn+1 ）をそれ以前の周期の変化量と比較し
て変化量（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖmax ）を求め、該
変化量の最大値（△Ｖmax ）と該変化量（△Ｖn+1 ）と
の差（△Ｖmax −△Ｖn+1 ）が予め設定した値（Ｖref
）と等しいか又は大きくなったとき（Ｖref ≦△Ｖmax
−△Ｖn+1 ）に、充電電流を小さくするか、または充
電を停止することを特徴とする。
中の二次電池の電圧を周期的に検出し、ある周期の電池
電圧（Ｖn+1 ）とその１つ手前の周期の電池電圧（Ｖn
）との変化量（△Ｖn+1 ＝Ｖn+1 −Ｖn ）を求め、該
変化量（△Ｖn+1 ）をそれ以前の周期の変化量と比較し
て変化量（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖmax ）を求め、該
変化量の最大値（△Ｖmax ）と該変化量（△Ｖn+1 ）と
の差（△Ｖmax −△Ｖn+1 ）が予め設定した値（Ｖref
）と等しいか又は大きくなったとき（Ｖref ≦△Ｖmax
−△Ｖn+1 ）に、充電電流を小さくするか、または充
電を停止することを特徴とする。
【００１７】また、本発明に係る二次電池の充電方法
は、充電を開始してから一定時間の後に、充電中の二次
電池の電圧を周期的に検出し、ある周期の電池電圧（Ｖ
n+1 ）とその１つ手前の周期の電池電圧（Ｖn ）との変
化量（△Ｖn+1 ＝Ｖn+1 −Ｖn）を求め、該変化量（△
Ｖn+1 ）をそれ以前の周期の変化量と比較して変化量
（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖmax ）を求め、該変化量の
最大値（△Ｖmax ）と該変化量（△Ｖn+1 ）との差（△
Ｖmax −△Ｖn+1 ）との比較を行い、その比較値が予め
設定した値（Ｖref ）と等しいか又は大きくなったとき
（Ｖref ≦△Ｖmax−△Ｖn+1 ）に、充電電流を小さく
するか又は充電を停止することを特徴とする。
は、充電を開始してから一定時間の後に、充電中の二次
電池の電圧を周期的に検出し、ある周期の電池電圧（Ｖ
n+1 ）とその１つ手前の周期の電池電圧（Ｖn ）との変
化量（△Ｖn+1 ＝Ｖn+1 −Ｖn）を求め、該変化量（△
Ｖn+1 ）をそれ以前の周期の変化量と比較して変化量
（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖmax ）を求め、該変化量の
最大値（△Ｖmax ）と該変化量（△Ｖn+1 ）との差（△
Ｖmax −△Ｖn+1 ）との比較を行い、その比較値が予め
設定した値（Ｖref ）と等しいか又は大きくなったとき
（Ｖref ≦△Ｖmax−△Ｖn+1 ）に、充電電流を小さく
するか又は充電を停止することを特徴とする。
【００１８】このような発明に係る二次電池の充電方法
は、二次電池が複数個の単電池からなる組電池であって
もよい。
は、二次電池が複数個の単電池からなる組電池であって
もよい。
【００１９】
【作用】本発明は、充電末期に電解液の分解に基づくガ
ス発生のあるいずれの二次電池においても、そのガス発
生の直前に電池電圧の急激な上昇があることに着目して
なされたもので、電池電圧の急激な上昇の最大の傾き
（△Ｖmax ）を基準にして、そこから一定量の緩やかな
傾きＶref ≦（△Ｖmax −△Ｖn+1 ）になった時点で充
電を停止するか、充電電流を例えばトリクル充電程度ま
で小さくすると、二次電池を長期間安定に使用できるよ
うになることを見出したことによる。
ス発生のあるいずれの二次電池においても、そのガス発
生の直前に電池電圧の急激な上昇があることに着目して
なされたもので、電池電圧の急激な上昇の最大の傾き
（△Ｖmax ）を基準にして、そこから一定量の緩やかな
傾きＶref ≦（△Ｖmax −△Ｖn+1 ）になった時点で充
電を停止するか、充電電流を例えばトリクル充電程度ま
で小さくすると、二次電池を長期間安定に使用できるよ
うになることを見出したことによる。
【００２０】この場合、電池電圧の急激な上昇は、電極
の電位が充電反応の電位から電解液の分解電位へと移行
することによって生ずる。その後、電極はガス発生電位
を維持するため電池電圧の上昇はほとんどなくなる。
の電位が充電反応の電位から電解液の分解電位へと移行
することによって生ずる。その後、電極はガス発生電位
を維持するため電池電圧の上昇はほとんどなくなる。
【００２１】この電圧が急上昇する時点と、ほとんど上
昇しなくなる時点の途中に、二次電池が満充電状態に近
く、且つ過充電にならない時点が存在する。
昇しなくなる時点の途中に、二次電池が満充電状態に近
く、且つ過充電にならない時点が存在する。
【００２２】ところで、変化量（△Ｖn+1 ）の最大値
（△Ｖmax ）が得られた時点では、どんな二次電池でも
放電量がほぼ同じということはない。
（△Ｖmax ）が得られた時点では、どんな二次電池でも
放電量がほぼ同じということはない。
【００２３】変化量（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖmax ）
が大きい、即ちガス発生反応に対する過電圧が大きい二
次電池では、該変化量の最大値（△Ｖmax ）が得られる
時点以前でも僅かながらガス発生が見られるので、放電
量は少なくなる。
が大きい、即ちガス発生反応に対する過電圧が大きい二
次電池では、該変化量の最大値（△Ｖmax ）が得られる
時点以前でも僅かながらガス発生が見られるので、放電
量は少なくなる。
【００２４】本発明のようにＶref を適切な値に設定す
ると、変化量（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖmax ）が大き
い電池では充電曲線の傾きが傾斜した時点で充電制御が
働き、これに対し該変化量の最大値（△Ｖmax ）が小さ
い電池では充電曲線の傾きが比較的大きく傾斜した時点
で充電制御が働く。
ると、変化量（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖmax ）が大き
い電池では充電曲線の傾きが傾斜した時点で充電制御が
働き、これに対し該変化量の最大値（△Ｖmax ）が小さ
い電池では充電曲線の傾きが比較的大きく傾斜した時点
で充電制御が働く。
【００２５】このように本発明は、変化量（△Ｖn+1 ）
の最大値（△Ｖmax ）の大小に対応して、充電制御点が
変化し、常に放電量が同じになるよう制御できる特徴が
ある。
の最大値（△Ｖmax ）の大小に対応して、充電制御点が
変化し、常に放電量が同じになるよう制御できる特徴が
ある。
【００２６】該変化量の最大値（△Ｖmax ）の値は、同
じ二次電池にあっては周囲温度の高低や使用回数の多少
等によって変わるが、本発明の充電方法ではそれら周囲
の条件に関わりなく適切な充電が可能である。
じ二次電池にあっては周囲温度の高低や使用回数の多少
等によって変わるが、本発明の充電方法ではそれら周囲
の条件に関わりなく適切な充電が可能である。
【００２７】複数個の単電池からなる組電池において
も、本発明の充電方法では良好なサイクル特性を得るこ
とができる。
も、本発明の充電方法では良好なサイクル特性を得るこ
とができる。
【００２８】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。
る。
【００２９】［充電制御方法］二次電池の１つである密
閉形ニッケル・カドミウム電池を用いた本実施例の充電
制御方法について説明する。
閉形ニッケル・カドミウム電池を用いた本実施例の充電
制御方法について説明する。
【００３０】図１（ａ）は充電末期の電池電圧曲線を示
し、図１（ｂ）は周期的に検出した電池電圧の変化曲線
を示し、図１（ｃ）はある周期の電池電圧（Ｖn+1 ）と
その１つ手前の周期の電池電圧（Ｖn ）との変化量（△
Ｖn+1 ＝Ｖn+1 −Ｖn ）の曲線を示したものである。
し、図１（ｂ）は周期的に検出した電池電圧の変化曲線
を示し、図１（ｃ）はある周期の電池電圧（Ｖn+1 ）と
その１つ手前の周期の電池電圧（Ｖn ）との変化量（△
Ｖn+1 ＝Ｖn+1 −Ｖn ）の曲線を示したものである。
【００３１】電池電圧は、図１（ａ）に示すように充電
末期に急上昇し、その後は緩やかに上昇し、ほとんど変
化しない領域を経て低下する。
末期に急上昇し、その後は緩やかに上昇し、ほとんど変
化しない領域を経て低下する。
【００３２】この電池電圧の低下は、正極で発生した酸
素ガスを負極で吸収する反応により、電池が急激に発熱
することに基づいているので、この領域まで充電するこ
とは過充電になる。
素ガスを負極で吸収する反応により、電池が急激に発熱
することに基づいているので、この領域まで充電するこ
とは過充電になる。
【００３３】この図１（ａ）に示す電池電圧の変化を、
周期的に検出した電池電圧の変化曲線を示すと図１
（ｂ）に示すようになる。
周期的に検出した電池電圧の変化曲線を示すと図１
（ｂ）に示すようになる。
【００３４】このように周期的に検出した電池電圧の変
化に対応して演算されたある周期の電池電圧（Ｖn+1 ）
とその１つ手前の周期の電池電圧（Ｖn ）との電圧変化
量（△Ｖn+1 ）の特性は、図１（ｃ）に示すように電池
電圧が急上昇した時点を最大値（△Ｖmax ）とした凸状
部と、電圧低下後の変化により最小値を持つ凹状部とを
もつ形状となる。
化に対応して演算されたある周期の電池電圧（Ｖn+1 ）
とその１つ手前の周期の電池電圧（Ｖn ）との電圧変化
量（△Ｖn+1 ）の特性は、図１（ｃ）に示すように電池
電圧が急上昇した時点を最大値（△Ｖmax ）とした凸状
部と、電圧低下後の変化により最小値を持つ凹状部とを
もつ形状となる。
【００３５】本発明では、図１（ｃ）に示すように変化
量（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖmax）からＶref 低下し
た時点で充電制御を実行する。
量（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖmax）からＶref 低下し
た時点で充電制御を実行する。
【００３６】次に、実際の充電制御の一例について説明
する。図２（ａ）は三種類の二次電池，，の充電
末期の電池電圧曲線，，を示し、図２（ｂ）は充
電末期の電池電圧曲線のある周期の電池電圧（Ｖn+1
）とその１つ手前の周期の電池電圧（Ｖn ）との電圧
変化量（△Ｖn+1 ）を示し、図２（ｃ）は充電末期の電
池電圧曲線のある周期の電池電圧（Ｖn+1 ）とその１
つ手前の周期の電池電圧（Ｖn ）との電圧変化量（△Ｖ
n+1 ）を示し、図２（ｄ）は充電末期の電池電圧曲線
のある周期の電池電圧（Ｖn+1 ）とその１つ手前の周期
の電池電圧（Ｖn）との電圧変化量（△Ｖn+1 ）を示し
たものである。ここで、電圧検出周期は15秒、Ｖref は
30mVである。
する。図２（ａ）は三種類の二次電池，，の充電
末期の電池電圧曲線，，を示し、図２（ｂ）は充
電末期の電池電圧曲線のある周期の電池電圧（Ｖn+1
）とその１つ手前の周期の電池電圧（Ｖn ）との電圧
変化量（△Ｖn+1 ）を示し、図２（ｃ）は充電末期の電
池電圧曲線のある周期の電池電圧（Ｖn+1 ）とその１
つ手前の周期の電池電圧（Ｖn ）との電圧変化量（△Ｖ
n+1 ）を示し、図２（ｄ）は充電末期の電池電圧曲線
のある周期の電池電圧（Ｖn+1 ）とその１つ手前の周期
の電池電圧（Ｖn）との電圧変化量（△Ｖn+1 ）を示し
たものである。ここで、電圧検出周期は15秒、Ｖref は
30mVである。
【００３７】変化量（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖmax ）
が得られた時点で充電を停止し、放電量を測定すること
によって放電量（定格容量を100 とする）を調べた結
果、二次電池の放電量は85、二次電池の放電量は9
2、二次電池の放電量は78であった。各電池，，
が最大値（△Ｖmax ）を示した時点での放電量はこの
ようにまちまちである。
が得られた時点で充電を停止し、放電量を測定すること
によって放電量（定格容量を100 とする）を調べた結
果、二次電池の放電量は85、二次電池の放電量は9
2、二次電池の放電量は78であった。各電池，，
が最大値（△Ｖmax ）を示した時点での放電量はこの
ようにまちまちである。
【００３８】Ｖref ＝30mVで充電を停止した後、同様に
放電量を測定したところ二次電池，，ともほぼ10
0 であった。変化量（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖmax ）
が大きな二次電池は充電制御動作が早く働き、変化量
（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖmax ）が小さな二次電池は
充電制御動作が遅くなるが、最終的に放電量はほぼ同じ
になった。
放電量を測定したところ二次電池，，ともほぼ10
0 であった。変化量（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖmax ）
が大きな二次電池は充電制御動作が早く働き、変化量
（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖmax ）が小さな二次電池は
充電制御動作が遅くなるが、最終的に放電量はほぼ同じ
になった。
【００３９】このように本発明では、電池電圧曲線の傾
き△Ｖn+1 が（△Ｖmax −Ｖref ）だけ緩やかになった
時点で充電制御を行うため、充電制御点は変化量（△Ｖ
n+1）の最大値（△Ｖmax ）の大きさによって変わる。
き△Ｖn+1 が（△Ｖmax −Ｖref ）だけ緩やかになった
時点で充電制御を行うため、充電制御点は変化量（△Ｖ
n+1）の最大値（△Ｖmax ）の大きさによって変わる。
【００４０】［動作原理］本発明で用いる充電器の一実
施例の概略構成を図３に、この充電器の制御動作のフロ
ーチャートを図４に示した。
施例の概略構成を図３に、この充電器の制御動作のフロ
ーチャートを図４に示した。
【００４１】図３において、１０は交流電源、１１は交
流電源１０からの交流を整流して所定の直流電流を出力
する充電回路、１２は充電回路１１から二次電池１３へ
の通電の開始と停止を規制する例えばスイッチングトラ
ンジスタからなるスイッチング素子、１４は二次電池１
３のアナログの端子電圧をデジタル値に変換するアナロ
グ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）、１
５は二次電池１３に対して所定の充電制御を行う制御回
路である。制御回路１５では、ワンチップマイクロコン
ピュータが使用され、予め記憶させたプログラムにより
制御動作を行うようになっている。該制御回路１５で
は、二次電池１３の端子電圧のデジタル値を入力ポート
１６から取り込み、次に中央処理部（ＣＰＵ），メモ
リ，クロック信号発振器等からなる制御回路本体１７で
演算処理，データの一時記憶，データの大小比較，タイ
ムアウト処理等を実行し、その結果に応じて出力ポート
１８より充電回路１１やスイッチング素子１２に制御信
号を出力するようになっている。
流電源１０からの交流を整流して所定の直流電流を出力
する充電回路、１２は充電回路１１から二次電池１３へ
の通電の開始と停止を規制する例えばスイッチングトラ
ンジスタからなるスイッチング素子、１４は二次電池１
３のアナログの端子電圧をデジタル値に変換するアナロ
グ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）、１
５は二次電池１３に対して所定の充電制御を行う制御回
路である。制御回路１５では、ワンチップマイクロコン
ピュータが使用され、予め記憶させたプログラムにより
制御動作を行うようになっている。該制御回路１５で
は、二次電池１３の端子電圧のデジタル値を入力ポート
１６から取り込み、次に中央処理部（ＣＰＵ），メモ
リ，クロック信号発振器等からなる制御回路本体１７で
演算処理，データの一時記憶，データの大小比較，タイ
ムアウト処理等を実行し、その結果に応じて出力ポート
１８より充電回路１１やスイッチング素子１２に制御信
号を出力するようになっている。
【００４２】次に、制御回路１５における制御手順を図
４により説明する。まず、ステップ２０で電池装着の有
無の確認や充電電流，電池電圧検出の周期等の初期設定
を行った後、ステップ２１で所定の電流で電池の充電を
開始する。充電開始直後には電池の使用履歴や放電状
態，放置期間等の影響で電池電圧が大きく変動する場合
があり、充電末期の変化と区別するためステップ２２で
はある周期の電池電圧Ｖn を読み込むまでの待ち時間Ｔ
1 の計時を行う。待ち時間Ｔ1 が経過した後、ステップ
２３で電池電圧Ｖn を読み込み記憶する。その後、ステ
ップ２４ではその次の周期の電池電圧Ｖn+1 を周期的に
読み込むための待ち時間Ｔ2 の計時を行う。待ち時間Ｔ
2 の経過後、ステップ２５で電池電圧Ｖn+1 を読み込み
記憶し、ステップ２６ではある周期の電池電圧（Ｖn+1
）とその１つ手前の周期の電池電圧（Ｖn ）との電圧
変化量（Ｖn+1 −Ｖn+1 ＝△Ｖn+1 ）を演算し，その演
算結果（△Ｖn+1 ）を記憶する。次に、ステップ２７で
ある周期の電池電圧（Ｖn+1 ）とその１つ手前の周期の
電池電圧（Ｖn ）との電圧変化量（△Ｖn+1 ）の最大値
（△Ｖmax ）とその時点の電圧変化量（△Ｖn+1 ）との
大小を比較し、△Ｖn+1＞△Ｖmax ならば該電圧変化量
（△Ｖn+1 ）を新しい最大値（△Ｖmax ）として記憶す
る。その後、ステップ２８で（△Ｖmax −△Ｖn+1 ）を
計算し、その値が所定のＶref 値に達していなければス
テップ２９で（Ｖn+1 ）を（Ｖn ）として記憶し直し、
ステップ２４〜ステップ２８を繰返し実行する。ステッ
プ２８で（△Ｖmax −△Ｖn+1 ）がＶref 値を上回ると
充電終了と判断し、ステップ３０で充電電流を電池の自
己放電を補償する程度にまで小さくし、ステップ３１で
通電を停止し、一連の充電動作を終了する。
４により説明する。まず、ステップ２０で電池装着の有
無の確認や充電電流，電池電圧検出の周期等の初期設定
を行った後、ステップ２１で所定の電流で電池の充電を
開始する。充電開始直後には電池の使用履歴や放電状
態，放置期間等の影響で電池電圧が大きく変動する場合
があり、充電末期の変化と区別するためステップ２２で
はある周期の電池電圧Ｖn を読み込むまでの待ち時間Ｔ
1 の計時を行う。待ち時間Ｔ1 が経過した後、ステップ
２３で電池電圧Ｖn を読み込み記憶する。その後、ステ
ップ２４ではその次の周期の電池電圧Ｖn+1 を周期的に
読み込むための待ち時間Ｔ2 の計時を行う。待ち時間Ｔ
2 の経過後、ステップ２５で電池電圧Ｖn+1 を読み込み
記憶し、ステップ２６ではある周期の電池電圧（Ｖn+1
）とその１つ手前の周期の電池電圧（Ｖn ）との電圧
変化量（Ｖn+1 −Ｖn+1 ＝△Ｖn+1 ）を演算し，その演
算結果（△Ｖn+1 ）を記憶する。次に、ステップ２７で
ある周期の電池電圧（Ｖn+1 ）とその１つ手前の周期の
電池電圧（Ｖn ）との電圧変化量（△Ｖn+1 ）の最大値
（△Ｖmax ）とその時点の電圧変化量（△Ｖn+1 ）との
大小を比較し、△Ｖn+1＞△Ｖmax ならば該電圧変化量
（△Ｖn+1 ）を新しい最大値（△Ｖmax ）として記憶す
る。その後、ステップ２８で（△Ｖmax −△Ｖn+1 ）を
計算し、その値が所定のＶref 値に達していなければス
テップ２９で（Ｖn+1 ）を（Ｖn ）として記憶し直し、
ステップ２４〜ステップ２８を繰返し実行する。ステッ
プ２８で（△Ｖmax −△Ｖn+1 ）がＶref 値を上回ると
充電終了と判断し、ステップ３０で充電電流を電池の自
己放電を補償する程度にまで小さくし、ステップ３１で
通電を停止し、一連の充電動作を終了する。
【００４３】なお、ステップ２８で（△Ｖmax −△Ｖn+
1 ）がＶref 値を上回ると充電終了と判断し、ステップ
３０を省略して、ただちにステップ３１で通電を停止し
てもよい。
1 ）がＶref 値を上回ると充電終了と判断し、ステップ
３０を省略して、ただちにステップ３１で通電を停止し
てもよい。
【００４４】［実施例１］市販の密閉形ニッケル・カド
ミウム電池（定格容量1200 mAh）に対して、充電電流が
10Ａ、充電初期の待ち時間Ｔ1 が２分、電池電圧検出周
期Ｔ2 が１秒、Ｖref が0.6 mV、充電制御と同時に通電
停止する本発明の充電方法で充電した後、６Ａの放電電
流で終止電圧1.0 Ｖまで放電した。充電時間は7.9 分、
放電量は1200 mAh、放電量に対する充電量は108 ％であ
った。
ミウム電池（定格容量1200 mAh）に対して、充電電流が
10Ａ、充電初期の待ち時間Ｔ1 が２分、電池電圧検出周
期Ｔ2 が１秒、Ｖref が0.6 mV、充電制御と同時に通電
停止する本発明の充電方法で充電した後、６Ａの放電電
流で終止電圧1.0 Ｖまで放電した。充電時間は7.9 分、
放電量は1200 mAh、放電量に対する充電量は108 ％であ
った。
【００４５】［比較例１］実施例１と同様の電池に対
し、充電電流が10Ａ、充電初期の待ち時間Ｔ1 が２分、
電池電圧検出周期Ｔ2 が１秒、隣接周期間の電池電圧変
化の二階微分値が正から負になり更に次の隣接周期間の
電池電圧変化の二階微分値が負になった時点で通電停止
する方法で充電したところ、2.4 分で充電が停止し、実
施例１と同様の放電を行ったところ放電量は380 mAh で
あった。これは、電池電圧の僅かなふらつきを検知し、
充電制御が働いたことによる。
し、充電電流が10Ａ、充電初期の待ち時間Ｔ1 が２分、
電池電圧検出周期Ｔ2 が１秒、隣接周期間の電池電圧変
化の二階微分値が正から負になり更に次の隣接周期間の
電池電圧変化の二階微分値が負になった時点で通電停止
する方法で充電したところ、2.4 分で充電が停止し、実
施例１と同様の放電を行ったところ放電量は380 mAh で
あった。これは、電池電圧の僅かなふらつきを検知し、
充電制御が働いたことによる。
【００４６】［比較例２］比較例１において、電池電圧
検出周期Ｔ2 が30秒、隣接周期間の電池電圧変化の二階
微分値が正から負になり、更に次の隣接周期間の電池電
圧変化の二階微分値が負になった時点で充電電流を６Ａ
に下げ、隣接周期間の電池電圧変化量が０以下になった
時点で通電を停止した以外は同様の方法で充電したとこ
ろ、充電時間は9.9 分であった。実施例１と同様の放電
を行ったところ、放電量は1240 mAhであり、放電量に対
して充電量は120 ％であった。
検出周期Ｔ2 が30秒、隣接周期間の電池電圧変化の二階
微分値が正から負になり、更に次の隣接周期間の電池電
圧変化の二階微分値が負になった時点で充電電流を６Ａ
に下げ、隣接周期間の電池電圧変化量が０以下になった
時点で通電を停止した以外は同様の方法で充電したとこ
ろ、充電時間は9.9 分であった。実施例１と同様の放電
を行ったところ、放電量は1240 mAhであり、放電量に対
して充電量は120 ％であった。
【００４７】［比較例３］実施例１と同様の電池に対
し、充電電流が10Ａ、充電初期の待ち時間Ｔ1 が２分、
電池電圧検出周期Ｔ2 が１秒、電池電圧がその最大値か
ら15mV低下した時点で通電を停止する方法で充電したと
ころ、充電時間は9.7 分であった。実施例１と同様の放
電を行ったところ、放電量は1244 mAhであり、放電量に
対して充電量は130 ％であった。
し、充電電流が10Ａ、充電初期の待ち時間Ｔ1 が２分、
電池電圧検出周期Ｔ2 が１秒、電池電圧がその最大値か
ら15mV低下した時点で通電を停止する方法で充電したと
ころ、充電時間は9.7 分であった。実施例１と同様の放
電を行ったところ、放電量は1244 mAhであり、放電量に
対して充電量は130 ％であった。
【００４８】［サイクル試験］実施例１，比較例２，比
較例３の充放電条件でサイクル試験を行った結果を図５
に示した。本発明の充電方法を採用した実施例１は、充
放電回数を重ねても容量の低下が少なく、良好なサイク
ル寿命特性を示した。これに対し、比較例２及び比較例
３は徐々に容量が低下している。このことは、本発明の
充電方法が電池を満充電状態にし、且つ過充電を防止し
得ることを示している。
較例３の充放電条件でサイクル試験を行った結果を図５
に示した。本発明の充電方法を採用した実施例１は、充
放電回数を重ねても容量の低下が少なく、良好なサイク
ル寿命特性を示した。これに対し、比較例２及び比較例
３は徐々に容量が低下している。このことは、本発明の
充電方法が電池を満充電状態にし、且つ過充電を防止し
得ることを示している。
【００４９】［実施例２］市販の密閉形ニッケル・カド
ミウム電池（定格容量1200 mAh）を６個直列に接続した
組電池に対して、充電電流が10Ａ、充電初期の待ち時間
Ｔ1 が２分、電池電圧検出周期Ｔ2 が５秒、Ｖref が10
mV、充電制御と同時に通電停止する本発明の充電方法で
充電した後、６Ａで終止電圧6.0 Ｖまで放電した。この
充放電サイクルを 800回行った時点の容量は1205 mAhで
あった。このことから本発明の充電方法によれば、組電
池においても良好なサイクル特性を示すことが分かる。
ミウム電池（定格容量1200 mAh）を６個直列に接続した
組電池に対して、充電電流が10Ａ、充電初期の待ち時間
Ｔ1 が２分、電池電圧検出周期Ｔ2 が５秒、Ｖref が10
mV、充電制御と同時に通電停止する本発明の充電方法で
充電した後、６Ａで終止電圧6.0 Ｖまで放電した。この
充放電サイクルを 800回行った時点の容量は1205 mAhで
あった。このことから本発明の充電方法によれば、組電
池においても良好なサイクル特性を示すことが分かる。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る二次電
池の充電方法によれば、下記のような優れた効果を得る
ことができる。
池の充電方法によれば、下記のような優れた効果を得る
ことができる。
【００５１】本発明では、電池電圧の急激な上昇の最大
の傾きから一定量の緩やかな傾きになった時点で充電を
制御するため、電池をほぼ満充電状態にし、且つ過充電
を防止し、サイクル特性を良好にすることができる。ま
た、本発明によれば、極めて短時間充電においても電池
電圧検出周期を短くできるので、精度の高い充電制御が
可能となる利点がある。また本発明では、変化量の最大
値（△Ｖmax ）の大小に対応して、充電制御点が変化す
るので、常に放電量が同じになるよう制御できる特徴が
ある。更に、変化量の最大値（△Ｖmax ）の値は、同じ
二次電池にあっては周囲温度の高低や使用回数の多少等
によって変わるが、本発明に係る二次電池の充電方法で
はそれら周囲の条件に関わりなく適切な充電が可能とな
る利点がある。
の傾きから一定量の緩やかな傾きになった時点で充電を
制御するため、電池をほぼ満充電状態にし、且つ過充電
を防止し、サイクル特性を良好にすることができる。ま
た、本発明によれば、極めて短時間充電においても電池
電圧検出周期を短くできるので、精度の高い充電制御が
可能となる利点がある。また本発明では、変化量の最大
値（△Ｖmax ）の大小に対応して、充電制御点が変化す
るので、常に放電量が同じになるよう制御できる特徴が
ある。更に、変化量の最大値（△Ｖmax ）の値は、同じ
二次電池にあっては周囲温度の高低や使用回数の多少等
によって変わるが、本発明に係る二次電池の充電方法で
はそれら周囲の条件に関わりなく適切な充電が可能とな
る利点がある。
【００５２】また本発明では、充電を開始してから一定
時間の後に充電制御を行うので、充電開始直後には電池
の使用履歴や放電状態，放置期間等の影響で電池電圧が
大きく変動する場合があっても、その影響を回避して充
電制御を行うことができる。更に本発明によれば、複数
個の単電池からなる組電池においても良好なサイクル特
性を得ることができる。
時間の後に充電制御を行うので、充電開始直後には電池
の使用履歴や放電状態，放置期間等の影響で電池電圧が
大きく変動する場合があっても、その影響を回避して充
電制御を行うことができる。更に本発明によれば、複数
個の単電池からなる組電池においても良好なサイクル特
性を得ることができる。
【図１】本発明に係る二次電池の充電方法における充電
制御方法の説明図であって、（ａ）は充電末期の電池電
圧曲線図、（ｂ）は周期的に検出した電池電圧の変化を
示す図、（ｃ）は隣接周期間の電圧変化量をそれぞれ示
す図である。
制御方法の説明図であって、（ａ）は充電末期の電池電
圧曲線図、（ｂ）は周期的に検出した電池電圧の変化を
示す図、（ｃ）は隣接周期間の電圧変化量をそれぞれ示
す図である。
【図２】本発明の実施例における充電制御の動作を示す
図であって、（ａ）は三種類の二次電池の充電末期の電
池電圧曲線図、（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれの電池電
圧曲線に対応した隣接周期間の電圧変化量を示す図であ
る。
図であって、（ａ）は三種類の二次電池の充電末期の電
池電圧曲線図、（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれの電池電
圧曲線に対応した隣接周期間の電圧変化量を示す図であ
る。
【図３】本発明に係る二次電池の充電方法で用いる充電
器の電気回路の一例の概略の構成を示すブロック図であ
る。
器の電気回路の一例の概略の構成を示すブロック図であ
る。
【図４】図３に示す充電器における制御手順を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図５】実施例及び比較例の方法で充放電を繰返した場
合の充放電回数と放電量の関係を示す図である。
合の充放電回数と放電量の関係を示す図である。
１０ 交流電源 １１ 充電回路 １２ スイッチング素子 １３ 二次電池 １４ Ａ／Ｄ変換器 １５ 制御回路 １６ 入力ポート １７ 制御回路本体 １８ 出力ポート
Claims (3)
- 【請求項１】 充電中の二次電池の電圧を周期的に検出
し、ある周期の電池電圧（Ｖn+1 ）とその１つ手前の周
期の電池電圧（Ｖn ）との変化量（△Ｖn+1 ＝Ｖn+1 −
Ｖn ）を求め、該変化量（△Ｖn+1 ）をそれ以前の周期
の変化量と比較して変化量（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖ
max ）を求め、該変化量の最大値（△Ｖmax ）と該変化
量（△Ｖn+1 ）との差（△Ｖmax −△Ｖn+1 ）が予め設
定した値（Ｖref ）と等しいか又は大きくなったとき
（即ち、Ｖref ≦△Ｖmax −△Ｖn+1 ）に、充電電流を
小さくするか又は充電を停止することを特徴とする二次
電池の充電方法。 - 【請求項２】 充電を開始してから一定時間の後に、充
電中の二次電池の電圧を周期的に検出し、ある周期の電
池電圧（Ｖn+1 ）とその１つ手前の周期の電池電圧（Ｖ
n ）との変化量（△Ｖn+1 ＝Ｖn+1 −Ｖn ）を求め、該
変化量（△Ｖn+1 ）をそれ以前の周期の変化量と比較し
て変化量（△Ｖn+1 ）の最大値（△Ｖmax ）を求め、該
変化量の最大値（△Ｖmax ）と該変化量（△Ｖn+1 ）と
の差（△Ｖmax −△Ｖn+1 ）との比較を行い、その比較
値が予め設定した値（Ｖref ）と等しいか又は大きくな
ったとき（Ｖref ≦△Ｖmax −△Ｖn+1 ）に、充電電流
を小さくするか又は充電を停止することを特徴とする二
次電池の充電方法。 - 【請求項３】 前記二次電池が複数個の単電池からなる
組電池であることを特徴とするする請求項１又は請求項
２に記載の二次電池の充電方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6027877A JPH07240234A (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 二次電池の充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6027877A JPH07240234A (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 二次電池の充電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07240234A true JPH07240234A (ja) | 1995-09-12 |
Family
ID=12233130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6027877A Withdrawn JPH07240234A (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 二次電池の充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07240234A (ja) |
-
1994
- 1994-02-25 JP JP6027877A patent/JPH07240234A/ja not_active Withdrawn
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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: 20010508 |