JPH0746770A

JPH0746770A - 充電制御回路

Info

Publication number: JPH0746770A
Application number: JP5184888A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Ohashi; 敏治大橋; Kazutaka Suzuki; 一敬鈴木; Kazufumi Ichi; 和文井地
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1993-07-27
Filing date: 1993-07-27
Publication date: 1995-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】発生ガス吸収反応のみによる温度上昇を検出
することにより、蓄電池の満充電を正確に検出する。【構成】マイコン８は、温度検知回路１１を介して入
力される温度センサ２２の信号により、電池２１の温度
を検出し、Ｔ１＝Ｔ（ｔ）−Ｔ２＝Ｔ（ｔ）−ｋＩ²Ｒ
ｔの演算を行う。ここで、電池２１の内部抵抗による温
度上昇をＴ２、単位時間当りの電池２１の内部抵抗によ
る損失の温度上昇値をｋ、実際の温度上昇をＴ（ｔ）、
充電電流をＩ、電池２１の内部抵抗をＲ、充電時間を
ｔ、発生ガス吸収による温度上昇をＴ１とする。そし
て、マイコン８は、算出されたＴ１が、内蔵記憶部に記
憶されている予め設定された値に達すると、充電電流の
供給を停止する等の満充電制御を開始させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、充電して満充電制御を
行う充電制御回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、充電される蓄電池の満充電の検出
は、電池電圧、充電時間、電池温度等に基づいて行われ
ている。一般に、蓄電池が満充電に近づくと、電池内部
でガスが発生するが、これによる内圧の上昇を防止する
ために、極板内に付加された触媒により、この発生ガス
が吸収されるようになっている。ところで、この発生ガ
ス吸収反応が、発熱反応であるので、電池が満充電に近
づくと、電池温度が上昇する。従って、電池の満充電を
示すための間接的な変数である電池電圧や充電時間に対
して、ガス吸収反応による温度上昇は直接的な変数であ
り、満充電を検出するためには非常に有効である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、充電時
における電池の温度上昇には、充電電流により電池の内
部抵抗で生じる発熱や、電池温度と周囲温度との温度差
による温度上昇等が含まれるために、発生ガス吸収反応
のみによる温度上昇を正確に検出することが困難であっ
た。

【０００４】本発明は、上記問題を解決するもので、発
生ガス吸収反応のみによる温度上昇を検出することによ
り、蓄電池の満充電を確実に検出する充電制御回路を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、充電可能な蓄電池の温度を検出する電池
温度検出手段と、検出された電池温度に基づき、充電開
始からの電池温度上昇値を算出する第１演算手段と、上
記蓄電池の内部抵抗による抵抗温度上昇値を算出する第
２演算手段と、上記電池温度上昇値から上記抵抗温度上
昇値を減算する第３演算手段と、この第３演算手段の算
出結果が予め設定された値になると上記蓄電池の満充電
制御を行う制御手段とを備えた構成である（請求項
１）。

【０００６】また、請求項１記載の充電制御回路におい
て、上記蓄電池の種類に対応した内部抵抗値を記憶する
記憶手段と、上記蓄電池の種類を判別する判別手段と、
判別された上記蓄電池の種類に応じて上記記憶手段から
対応する内部抵抗値を選択する選択手段とを備えた構成
である（請求項２）。

【０００７】また、請求項１記載の充電制御回路におい
て、上記蓄電池を第１，第２充電電流で充電する充電手
段と、上記蓄電池の電池電圧を検出する電圧検出手段
と、上記第１，第２充電電流で充電したときの上記電池
電圧と該第１，第２充電電流とから上記蓄電池の内部抵
抗値を算出する内部抵抗演算手段とを備えた構成である
（請求項３）。

【０００８】また、充電可能な蓄電池の温度を検出する
電池温度検出手段と、検出された電池温度に基づき、充
電開始からの電池温度上昇値を算出する第１演算手段
と、充電開始時の上記蓄電池の周囲温度を検出する周囲
温度検出手段と、上記周囲温度による上記電池の温度上
昇値を算出する第２演算手段と、上記電池温度上昇値か
ら上記周囲温度による上記電池の温度上昇値を減算する
第３演算手段と、この第３演算手段の算出結果が予め設
定された値になると上記蓄電池の満充電制御を行う制御
手段とを備えた構成である（請求項４）。

【０００９】また、充電可能な蓄電池の温度を検出する
温度検出手段と、検出された電池温度に基づき、単位時
間当りの温度変化量を逐次算出する第１演算手段と、算
出された連続する上記温度変化量の差を積算した値を算
出する第２演算手段と、上記積算値が予め設定された値
になると上記蓄電池の満充電制御を行う制御手段とを備
えた構成である（請求項５）。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明によれば、充電される蓄電
池の温度が検出され、検出された電池温度に基づき、充
電開始からの電池温度上昇値が算出される。一方、蓄電
池の内部抵抗による抵抗温度上昇値が算出され、電池温
度上昇値から抵抗温度上昇値が減算される。この減算結
果が予め設定された値になると蓄電池の満充電制御が行
われる。

【００１１】また、請求項２記載の発明によれば、記憶
されている蓄電池の種類に対応した内部抵抗値から、判
別された蓄電池の種類に応じて対応する内部抵抗値が選
択され、蓄電池の内部抵抗による抵抗温度上昇値が算出
される。

【００１２】また、請求項３記載の発明によれば、第
１，第２充電電流で充電したときの各電池電圧と第１，
第２充電電流とから蓄電池の内部抵抗値が算出されて、
蓄電池の内部抵抗による抵抗温度上昇値が算出される。

【００１３】また、請求項４記載の発明によれば、充電
される蓄電池の温度が検出され、検出された電池温度に
基づき、充電開始からの電池温度上昇値が算出される。
一方、充電開始時の蓄電池の周囲温度から周囲温度によ
る電池の温度上昇値が算出され、電池温度上昇値から周
囲温度による電池の温度上昇値が減算される。この減算
結果が予め設定された値になると蓄電池の満充電制御が
行われる。

【００１４】また、請求項５記載の発明によれば、充電
される蓄電池の温度が検出され、検出された電池温度に
基づき単位時間当りの温度変化量が逐次算出され、連続
するこの温度変化量の差が積算される。そして、この積
算値が予め設定された値になると蓄電池の満充電制御が
行われる。

【００１５】

【実施例】本発明に係る充電制御回路が適用される充電
装置の第１実施例について図１，図２に基づき説明す
る。図１は第１実施例の充電装置の構成を示すブロック
図である。

【００１６】この充電装置は、充電器１及び電池パック
２からなり、ＡＣ入力に接続された充電器１に電池パッ
ク２を装着して充電を行うようになっている。電池パッ
ク２は、電池２１及び電池２１の温度を検出する温度セ
ンサ２２を内蔵している。充電器１は、電池２１に充電
電流を供給する機能と、電池２１の温度に基づき満充電
を検出する機能を有するものである。

【００１７】まず、充電電流の供給について説明する。
ＡＣ入力が整流回路３により整流、平滑され、スイッチ
ング回路４によりスイッチングされて、トランス５の１
次巻線に入力される。そして、トランス５の２次巻線に
誘起された電力が整流回路６により整流され、電流検出
回路７を介して電池２１に充電電流が供給される。一
方、マイコン８は、電流検出回路７から入力される信号
に基づき充電電流レベルを検出し、これが所定レベルに
維持されるように電流フィードバック回路９、制御回路
１０を介してスイッチング回路４のスイッチングパルス
のデューティ等を制御するようになっている。

【００１８】次に、電池温度による満充電の検出につい
て説明する。電池２１の温度は、図２（ａ）に示すよう
に、充電開始から徐々に上昇している。これは、充電電
流により電池２１の内部抵抗が発熱するためである。そ
して、電池２１が満充電に近づくと、極板の発生ガス吸
収反応により、さらに電池２１の温度が上昇する。

【００１９】ここで、電池２１の内部抵抗による温度上
昇をＴ２、単位時間当りの電池２１の内部抵抗による損
失の温度上昇値をｋ、実際の温度上昇をＴ（ｔ）、充電
電流をＩ、電池２１の内部抵抗をＲ、充電時間をｔとす
ると、発生ガス吸収による温度上昇Ｔ１は、数１で表さ
れる。

【００２０】

【数１】Ｔ１＝Ｔ（ｔ）−Ｔ２＝Ｔ（ｔ）−ｋＩ²Ｒｔそこで、マイコン８は、温度検知回路１１を介して入力
される温度センサ２２の信号により、充電開始時の電池
２１の温度を検出する。さらに逐次電池２１の温度を検
出して温度上昇を算出し、その都度数１の演算を行う。

【００２１】そして、マイコン８は、算出されたＴ１
が、内蔵記憶部に記憶されている予め設定された値に達
すると、充電電流の供給を停止する等の満充電制御を開
始するようになっている。

【００２２】なお、電池２１の内部抵抗Ｒは、予めマイ
コン８の内蔵記憶部に記憶しておけばよい。充電電流Ｉ
も記憶しておいてもよく、また電流検出回路７でその都
度検出してもよい。また、温度上昇Ｔ１に代えて、図２
（ｂ）に示すような単位時間毎に算出された単位時間当
りのＴ１の変化量ΔＴ１が所定値に達すると満充電制御
を開始するようにしてもよい。

【００２３】次に、本発明に係る充電制御回路が適用さ
れる充電装置の第２実施例について、図３，図４に基づ
き説明する。図３は第２実施例の充電装置の構成を示す
ブロック図である。なお、第１実施例と同一物は同一符
号を付し、説明を省略する。

【００２４】第２実施例は、電池の種類によって異なる
内部抵抗を、電池の種類を判別して対応する内部抵抗を
選択するようにしたものである。

【００２５】電池パック２は、図４（ａ）に示すよう
に、その種類を判別するためのパック種類判別端子２３
が、充電器１への装着時に充電器１側の検出端子に接触
可能となる表面適所に設けられている。マイコン８は、
第１実施例の機能に加えて、パック種類判別端子２３か
ら入力される信号に基づき電池２１の種類を判別するも
のである。また、マイコン８は、内蔵記憶部に、電池２
１の種類に対応して予め設定された内部抵抗値のテーブ
ルを記憶している。

【００２６】例えば、マイコン８は、図４（ｂ）に示す
ように、パック種類判別端子２３の検出端子Ａ，Ｂの両
方からローレベル信号が入力されると１６００ｍＡＨの
電池であると判別し、検出端子Ａからローレベル信号、
検出端子Ｂからハイレベル信号が入力されると１２００
ｍＡＨの電池であると判別する。

【００２７】そして、電池２１が１６００ｍＡＨの電池
であれば、Ｒ＝４ｍΩ／セル、１２００ｍＡＨの電池で
あれば、Ｒ＝５ｍΩ／セルとし、数１に基づき発生ガス
吸収反応のみによる温度上昇Ｔ１を算出する。

【００２８】このように、異なる種類の電池２１に対し
ても、発生ガス吸収反応のみによる温度上昇を算出し、
満充電を確実に検出することができる。

【００２９】なお、パック種類判別端子２３の個数は、
必要とする内部抵抗値の数に応じて決定すればよい。例
えば、１個であれば、内部抵抗値が２種類設定可能とな
り、この実施例のように２個であれば、４種類まで設定
可能となる。

【００３０】次に、本発明に係る充電制御回路が適用さ
れる充電装置の第３実施例について、図５に基づき説明
する。なお、第３実施例の充電装置の構成は、第１実施
例に電池電圧検出回路を備えてなるものである。

【００３１】第３実施例は、電池の種類によって異なる
内部抵抗を、充電電流レベルを切り換えて検出した電池
電圧から算出するようにしたものである。

【００３２】マイコン８は、第１実施例の機能に加え
て、電池電圧検出回路からの検出信号から電池２１の電
圧を求めるようになっている。また、マイコン８は、好
ましくは充電初期に、通常の充電電流レベルを切り換え
て一時的に電流レベルを低下させ、この切換の前後に検
出した電池電圧から電池２１の内部抵抗を算出するもの
である。

【００３３】例えば、図５に示すように、充電電流をＩ
１からＩ２に切り換えると電池電圧がＶ１からＶ２に変
化したとすると、数２により電池２１の内部抵抗Ｒを算
出することができる。

【００３４】

【数２】Ｒ＝（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｉ１−Ｉ２）なお、内部抵抗Ｒを算出した後で、図５に示すように、
充電電流をＩ２からＩ１に戻し、充電時間の短縮を図る
ようにしている。

【００３５】このように、電池２１の内部抵抗Ｒを算出
することにより、第１実施例の数１に基づいて発生ガス
吸収反応のみによる温度上昇Ｔ１を算出し、電池２１の
満充電を確実に検出することができる。

【００３６】次に、本発明に係る充電制御回路が適用さ
れる充電装置の第４実施例について、図６〜図８に基づ
き説明する。図６は第４実施例の充電装置の構成を示す
ブロック図、図７は電池パック２の構成を示す斜視図で
ある。なお、第１実施例と同一物は同一符号を付し、説
明を省略する。

【００３７】蓄電池を充電する時、電池の温度より周囲
温度の方が高い場合には、電池は周囲温度の影響を受け
て温度上昇する。第４実施例は、この周囲温度による温
度上昇分を除去するようにしたものである。

【００３８】電池パック２は、図７に示すように、電池
２１の温度を検出すべく、電池２１に接触ないしは近接
して配設されたダイオード等で構成された温度センサ２
２と、周囲温度センサ２４を有している。周囲温度セン
サ２４は、ポジスタまたはサーミスタ等からなり、ハウ
ジング２５内部の適所に設けられた電池２１の温度上昇
の影響を受けない別室２９内に配設され、電池パック２
の周囲温度を検出するものである。

【００３９】そして、温度センサ２２及び周囲温度セン
サ２４の検出信号は、充電器１に装着されることによ
り、充電器１側の検出端子と接触するように電池パック
２の表面適所に設けられた端子２６，２８及び端子２
７，２８から出力されるようになっている。

【００４０】ここで、電池２１の温度上昇について図８
（ａ）を参照しながら説明する。電池２１の温度は、充
電開始から周囲温度に向けて徐々に上昇する。そして、
電池２１が満充電に近づくと、極板での発生ガス吸収反
応により、さらに電池２１の温度が上昇する。

【００４１】周囲温度による温度上昇をσ（ｔ）、実際
の温度上昇をＴ（ｔ）、充電時間をｔとすると、発生ガ
ス吸収による温度上昇Ｔ１は、数３で表される。なお、
σ（ｔ）は、周囲温度による温度上昇の算出式で、公知
のものである。

【００４２】

【数３】Ｔ１＝Ｔ（ｔ）−σ（ｔ）そこで、マイコン８は、第１実施例の機能に加えて、周
囲温度検知回路１２を介して入力される周囲温度センサ
２４の信号から周囲温度を充電開始時、または充電初期
の適当な時点で検出し、σ（ｔ）を算出し、数３の演算
を行って、発生ガス吸収反応のみによる温度上昇値を検
出するものである。

【００４３】なお、第１実施例の最後に説明したよう
に、温度上昇Ｔ１に代えて、図８（ｂ）に示すような単
位時間毎に算出された単位時間当りのＴ１の変化量ΔＴ
１が所定値に達すると満充電制御を開始するようにして
もよい。

【００４４】また、マイコン８は、内蔵記憶部に、周囲
温度と電池温度との種々の温度差に対応する温度上昇関
数を記憶しておいてもよい。そして、充電開始時点での
温度差に応じて関数σ（ｔ）を選択し、充電中は所定時
間毎に電池温度を検出し、数３の演算を行って、この演
算結果が所定値になると、満充電と判断するようにすれ
ばよい。

【００４５】次に、本発明に係る充電制御回路が適用さ
れる充電装置の第５実施例について、図９に基づき説明
する。なお、第５実施例の充電装置の構成は、第１実施
例と略同一である。

【００４６】図２（ａ）に示したように、実際の電池温
度は充電開始から徐々に上昇している。ここで、図９に
示すように、充電当初、すなわち温度上昇が電池の内部
抵抗や周囲温度によるときは、単位時間当りの温度変化
量ΔＴはほぼ一定となる。そして、発生ガス吸収反応が
開始すると、温度変化量ΔＴは増大していく。

【００４７】この単位時間当りの温度変化量ΔＴの増大
量Ｓiは、数４で表される。但し、ｔは単位時間であ
る。

【００４８】

【数４】Ｓi＝（ΔＴi+1−ΔＴi）×ｔ従って、温度上昇が電池の内部抵抗や周囲温度によると
きは、

【００４９】

【数５】ΔＴi+1−ΔＴi＝０であるので、

【００５０】

【数６】Ｓi＝０となる。

【００５１】従って、数７で表される充電初期からの温
度上昇Ｓは、発生ガス吸収反応のみによる温度上昇とな
る。

【００５２】

【数７】

【００５３】そこで、マイコン８は、単位時間毎に電池
２１の温度を検出し、単位時間当りの温度変化量ΔＴを
算出し、この算出値に基づき数７の演算を行う。そし
て、この演算結果Ｓが予め設定された値になると、満充
電制御を開始するようになっている。

【００５４】次に、本発明に係る充電制御回路が適用さ
れる充電装置の第６実施例について、図１０，図１１に
基づき説明する。図１０は第６実施例の充電装置の構成
を示すブロック図である。なお、第２，第５実施例と同
一物は同一符号を付し、説明を省略する。

【００５５】マイコン８は、第２，第５実施例の機能に
加えて、内蔵記憶部に、電池２１の種類と周囲温度とに
対応して予め設定された表１に示すような温度上昇値の
テーブルを記憶している。

【００５６】

【表１】

【００５７】また、マイコン８は、電池２１の充電を開
始した時に、電池２１の種類を判別するとともに、周囲
温度を検出する。そして、図１１に示すように、充電に
より温度が上昇していき、この温度上昇が内蔵記憶部か
ら得られる対応する温度上昇値になると、充電電流をト
リクル充電電流に切り換える等の満充電制御を行う。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、充電される蓄電池の温度を検出し、検出された
電池温度に基づき充電開始からの電池温度上昇値を算出
し、一方、蓄電池の内部抵抗による抵抗温度上昇値を算
出し、電池温度上昇値から抵抗温度上昇値を減算して、
この減算結果が予め設定された値になると蓄電池の満充
電制御を行うようにしたので、蓄電池の内部抵抗による
温度上昇が除去された発生ガス吸収反応のみによる温度
上昇を検出することができ、蓄電池の満充電を正確に検
出することができる。

【００５９】また、請求項４の発明によれば、充電され
る蓄電池の温度を検出し、検出された電池温度に基づき
充電開始からの電池温度上昇値を算出し、一方、充電開
始時の蓄電池の周囲温度から周囲温度による電池の温度
上昇値を算出し、電池温度上昇値から周囲温度による電
池の温度上昇値を減算して、この減算結果が予め設定さ
れた値になると蓄電池の満充電制御を行うようにしたの
で、蓄電池の周囲温度による温度上昇が除去された発生
ガス吸収反応のみによる温度上昇を検出することがで
き、蓄電池の満充電を正確に検出することができる。

【００６０】また、請求項５の発明によれば、充電され
る蓄電池の温度を検出し、検出された電池温度に基づき
単位時間当りの温度変化量を逐次算出し、連続するこの
温度変化量の差を積算し、この積算値が予め設定された
値になると蓄電池の満充電制御を行うようにしたので、
発生ガス吸収反応のみによる温度上昇を検出することが
でき、蓄電池の満充電を正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る充電制御回路が適用される充電装
置の第１実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】（ａ）は内部抵抗及び発生ガス吸収反応による
電池の温度上昇を示す説明図、（ｂ）は発生ガス吸収反
応のみによる温度上昇を示す説明図である。

【図３】本発明に係る充電制御回路が適用される充電装
置の第２実施例の構成を示すブロック図である。

【図４】（ａ）は１６００，１２００ｍＡＨの電池パッ
クの検出端子を示す図、（ｂ）は電池パックの種類に対
する検出端子の信号と内部抵抗を示す図である。

【図５】充電電流を切り換えたときの電池電圧の変化を
示す図である。

【図６】本発明に係る充電制御回路が適用される充電装
置の第４実施例の構成を示すブロック図である。

【図７】電池パックの構成を示す斜視図である。

【図８】（ａ）は周囲温度及び発生ガス吸収反応による
電池の温度上昇を示す説明図、（ｂ）は発生ガス吸収反
応のみによる温度上昇を示す説明図である。

【図９】電池の温度上昇、温度変化量及び温度変化量の
増加分を示す説明図である。

【図１０】本発明に係る充電制御回路が適用される充電
装置の第６実施例の構成を示すブロック図である。

【図１１】内部抵抗、周囲温度及び発生ガス吸収反応に
よる電池の温度上昇を示す説明図である。

【符号の説明】

１充電器２電池パック３，６整流回路４スイッチング回路５トランス７電流検出回路８マイコン９電流フィードバック回路１０制御回路１１温度検知回路１２周囲温度検知回路２１電池（蓄電池）２２温度センサ２３パック種類判別端子２４周囲温度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】充電可能な蓄電池の温度を検出する電池
温度検出手段と、検出された電池温度に基づき、充電開
始からの電池温度上昇値を算出する第１演算手段と、上
記蓄電池の内部抵抗による抵抗温度上昇値を算出する第
２演算手段と、上記電池温度上昇値から上記抵抗温度上
昇値を減算する第３演算手段と、この第３演算手段の算
出結果が予め設定された値になると上記蓄電池の満充電
制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする充電制
御回路。
【請求項２】請求項１記載の充電制御回路において、
上記蓄電池の種類に対応した内部抵抗値を記憶する記憶
手段と、上記蓄電池の種類を判別する判別手段と、判別
された上記蓄電池の種類に応じて上記記憶手段から対応
する内部抵抗値を選択する選択手段とを備えたことを特
徴とする充電制御回路。
【請求項３】請求項１記載の充電制御回路において、
上記蓄電池を第１，第２充電電流で充電する充電手段
と、上記蓄電池の電池電圧を検出する電圧検出手段と、
上記第１，第２充電電流で充電したときの上記電池電圧
と該第１，第２充電電流とから上記蓄電池の内部抵抗値
を算出する内部抵抗演算手段とを備えたことを特徴とす
る充電制御回路。
【請求項４】充電可能な蓄電池の温度を検出する電池
温度検出手段と、検出された電池温度に基づき、充電開
始からの電池温度上昇値を算出する第１演算手段と、充
電開始時の上記蓄電池の周囲温度を検出する周囲温度検
出手段と、上記周囲温度による上記電池の温度上昇値を
算出する第２演算手段と、上記電池温度上昇値から上記
周囲温度による上記電池の温度上昇値を減算する第３演
算手段と、この第３演算手段の算出結果が予め設定され
た値になると上記蓄電池の満充電制御を行う制御手段と
を備えたことを特徴とする充電制御回路。
【請求項５】充電可能な蓄電池の温度を検出する温度
検出手段と、検出された電池温度に基づき、単位時間当
りの温度変化量を逐次算出する第１演算手段と、算出さ
れた連続する上記温度変化量の差を積算した値を算出す
る第２演算手段と、上記積算値が予め設定された値にな
ると上記蓄電池の満充電制御を行う制御手段とを備えた
ことを特徴とする充電制御回路。