JPH09163614A - 二次電池の充電回路 - Google Patents

二次電池の充電回路

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JPH09163614A
JPH09163614A JP7321881A JP32188195A JPH09163614A JP H09163614 A JPH09163614 A JP H09163614A JP 7321881 A JP7321881 A JP 7321881A JP 32188195 A JP32188195 A JP 32188195A JP H09163614 A JPH09163614 A JP H09163614A
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JP
Japan
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secondary battery
charging
battery
circuit
charge
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Pending
Application number
JP7321881A
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English (en)
Inventor
Etsuko Kadoi
江津子 門井
Nobuo Shiojima
信雄 塩島
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FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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Publication date
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    • 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

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】充電初期に二次電池の端子電圧に充電末期で発
生するようなピーク値が発生した場合の充電不足を防止
すると共に、満充電の二次電池を再充電することによる
過充電を防止できる二次電池の充電回路を提供する。 【解決手段】二次電池3の充電中の単位時間当たりの温
度上昇率が所定値に達したことを検出する温度上昇率検
出回路5と、二次電池3の充電中の端子電圧がピーク値
から所定値低下したことを検出する−ΔV検出回路6
と、温度上昇率検出回路5および−ΔV検出回路6の両
方が検出信号を発生したとき二次電池3の充電電流を制
御する充電制御回路2とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は二次電池の充電回路
に係り、特に再充電時の過充電を防止できる充電回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】二次電池の急速充電の制御は種々の方法
が知られているが、その一つに−ΔV制御方式がある。
通常、二次電池を急速充電すると、端子電圧は充電初期
・中期はなだらかに上昇するが、充電末期になると急激
に上昇し、充電をさらに継続すると端子電圧はピーク値
を示した後、下降する。このような二次電池の充電特性
を利用して、電池の端子電圧を測定し、端子電圧がピー
ク値から所定値(ΔV)低下したことを検知して充電電
流を制御する−ΔV制御方式がある。
【0003】しかし、例えばニッカド(Ni/Cd)電
池やニッケル・水素(Ni−MH)電池は、長期間(電
池の種類にもよるが、例えば1年以上)放置したり、過
放電したりすると、その後に急速充電を行った場合、充
電初期に二次電池の端子電圧に充電末期で発生するよう
なピーク値が発生して−ΔV制御が働いてしまい、充電
が十分に行われないことがあった。
【0004】この問題を解決するため、充電初期から一
定時間(例えば数分)の間は−ΔV制御が働かないよう
にする充電装置が特開昭62−163531号公報に記
載されている。具体的には、充電が開始されると同時に
初期ロックタイマを起動し、このタイマにより設定され
た一定時間(例えば5分程度)の間は、充電初期に二次
電池の端子電圧にピーク値が現れても充電を停止しない
ようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例では、満充電状態の二次電池を誤って再充電し
た場合でも、充電初期から一定時間は−ΔV制御が働か
ないことにより、過充電となるおそれがある。この結
果、このような再充電が繰り返される例えばコードレス
電話などの機器の場合には、二次電池の寿命が短くなっ
てしまうという問題があった。
【0006】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、充電初期に二次電池の端子電圧に充電末期で
発生するようなピーク値が発生した場合の充電不足を防
止すると共に、満充電の二次電池を再充電することによ
る過充電を防止できる二次電池の充電回路を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る二次電池の充電回路は、二次電池の充
電中の単位時間当たりの温度上昇率が所定値に達したこ
と、または二次電池の温度が充電初期の温度から所定値
上昇したこと、あるいは二次電池の充電時の温度と周囲
温度との差が所定値に達したことを検出する第1の検出
手段と、二次電池の充電中の端子電圧がピーク値から所
定値低下したことを検出する第2の検出手段と、これら
第1および第2の検出回路の両方が検出信号を発生した
とき二次電池の充電電流を制御する充電制御手段とを具
備することを特徴とする。
【0008】このように本発明の充電回路では、第1の
検出手段からの検出信号の発生によるdT/dt制御な
どの第1の制御条件と、第2の検出手段からの検出信号
の発生による−ΔV制御の第2の制御条件が両方満たさ
れたとき初めて満充電と判断し、充電電流を遮断するか
下げることにより充電を制御する。
【0009】従って、充電初期に充電末期に発生するよ
うなピーク電圧が二次電池の端子電圧に発生して、−Δ
V制御の第2の制御条件が満たされた場合でも、二次電
池の温度は上昇せず第1の制御条件が成立しないことに
より、−ΔV制御が働いて充電が途中で停止してしまう
ことによる充電不足の問題が解決される。
【0010】また、満充電の電池が再充電された場合に
は、二次電池の端子電圧および温度は共に急上昇し、速
やかに−ΔV制御が働いて充電電流が制御されるため、
過充電量を少なくでき、二次電池に悪影響を与えること
がなくなる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明に係る二次電池の
充電回路の一実施形態を示す回路図である。同図におい
て、充電用電源1には充電制御回路2を介して二次電池
(以下、単に電池という)3が接続されている。充電用
電源1は、交流電源の出力を整流して直流出力を得る直
流電源か、または他の比較的大容量の電池が使用され
る。
【0012】充電制御回路2は、AND回路21、フリ
ップフロップ回路22およびスイッチング素子23から
なる。AND回路21の出力端子はフリップフロップ回
路22のS端子(セット入力端子)に接続され、またフ
リップフロップ回路22の/Q端子(反転出力端子)は
スイッチング素子23の制御入力端子に接続される。ス
イッチング素子23は例えばバイポーラトランジスタか
らなり、充電用電源1と電池3のプラス端子との間に直
列に挿入される。スイッチング素子23がバイポーラト
ランジスタの場合、そのベースがフリップフロップ回路
22の/Q端子に接続され、エミッタが充電用電源1に
接続され、コレクタが電池3のプラス端子に接続され
る。
【0013】温度センサであるサーミスタ4は、電池3
に密着して設けられており、電池3の温度を抵抗値変化
に変換する。このサーミスタ4は、温度上昇率検出回路
5の入力端子に接続されている。温度上昇率検出回路5
は、サーミスタ4の抵抗値変化を電気信号に変換すると
共に、この信号から電池3の単位時間(例えば1分間)
当たりの温度上昇率(以下、単に温度上昇率という)d
T/dtを求め、これが所定値dT/dt(0)を越え
ると出力端子に高レベルの信号を発生する。
【0014】電池3のプラス端子には、さらに−ΔV検
出回路6が接続されている。この−ΔV検出回路6は、
電池3の端子電圧を測定すると共に、この端子電圧がピ
ーク値から−ΔV(例えば10mV/セル)低下する
と、出力端子に高レベルの信号を発生する。
【0015】温度上昇率検出回路5の出力端子と−ΔV
検出回路6の出力端子は、AND回路21の2つの入力
端子にそれぞれ接続されている。また、フリップフロッ
プ回路22のR端子は、抵抗RとコンデンサCの直列回
路からなるリセット信号発生回路7の出力端子に接続さ
れている。
【0016】次に、図1の二次電池の充電回路の動作を
図2および図3に示す充電特性図を参照して説明する。
充電回路の電源が投入されると、リセット信号発生回路
7の出力は一瞬高レベルとなり、これがフリップフロッ
プ回路22のR端子に加わることによって、フリップフ
ロップ回路22はリセットされ、/Q端子が高レベルと
なる。これによりスイッチング素子23は導通状態にな
り、充電用電源1からスイッチング素子23を介して電
池3に充電電流が流れて充電が開始される。
【0017】図2は、電池3の充電量が少ない場合の充
電時の端子電圧V、電池温度Tおよび温度上昇率dT/
dtの時間的変化を示す図である。同図に示されるよう
に、電池3の充電量が少ない場合、充電初期・中期では
端子電圧Vと電池温度Tの上昇は緩やかである。充電末
期になると、端子電圧Vおよび電池温度Tは共に急激に
上昇する。
【0018】そして、温度上昇率dT/dtが所定値d
T/dt(0)に達し、かつ端子電圧Vがピーク値から
ΔV低下すると(t=t1 )、温度上昇率検出回路5の
出力および−ΔV検出回路6の出力が共に高レベルとな
るため、AND回路21の出力、つまりフリップフロッ
プ回路22のS端子は高レベルとなる。これによりフリ
ップフロップ回路22の/Q端子が低レベルとなり、ス
イッチング素子23が遮断状態となるため、充電は停止
する。このとき、電池3は満充電となる。
【0019】ここで、電池3がこのような満充電の状態
で、例えばt=t2 でさらに急速充電が開始されると、
直ちに端子電圧Vがピークを示し、かつ電池温度Tが急
上昇して温度上昇率dT/dtが所定値dT/dt
(0)に達するため、端子電圧Vがピーク値からΔV低
下したt=t3 の時点で、電池3の充電が停止する。従
って、満充電の電池が再充電されることによる過充電の
問題が解決される。
【0020】図3は、電池3が長期保存後または過放電
状態の電池であり、充電量が空の状態の場合の充電時の
端子電圧V、電池温度Tおよび温度上昇率dT/dtの
時間的変化を示す図である。同図に示されるように、こ
の場合は急速充電が開始されると、端子電圧Vは直ぐに
ピーク値に達し、t=t4 の時点でΔV低下して−ΔV
検出回路6が検出信号を発生する。ところが、温度上昇
率dT/dtは所定値dT/dt(0)に達せず、温度
上昇率検出回路5の出力は低レベルを維持し、AND回
路21の出力も低レベルのままであるため、充電は継続
する。
【0021】そして、充電が進んで充電末期となり、端
子電圧Vがピーク値に達し、かつ温度上昇率dT/dt
が所定値dT/dt(0)に達したt=t5 の時点で、
電池3の充電が停止する。
【0022】このように本実施形態では、温度上昇率検
出回路5からの検出信号の発生によるdT/dt制御の
条件と、−ΔV検出回路6からの検出信号の発生による
−ΔV制御の条件が両方満たされたとき、充電制御回路
2において初めて満充電と判断し、充電電流を遮断する
ことにより、図2に示すように満充電の電池を再充電し
たときの過充電量を少なくでき、かつ図3に示すように
充電量が空であるのにもかかわらず充電初期に端子電圧
がピーク値に達するような長期保存後の電池や過充電状
態の電池に対しても、満充電まで充電することができ
る。
【0023】本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、次のように種々変形して実施することができ
る。 (1)上記実施形態では、充電電流の制御条件として、
第1の検出手段であるdT/dt検出回路5からの検出
信号と、第2の検出手段である−ΔV検出回路6からの
検出信号の論理和を用いたが、第2の検出手段として、
dT/dt検出回路5に代えて二次電池の温度が充電初
期の温度から所定値上昇したことを検出する検出回路、
または二次電池の充電時の温度と周囲温度との差が所定
値に達したことを検出する検出回路を用いてもよい。
【0024】(2)上記実施形態では、第1の検出手段
からの検出信号と第2の検出手段からの検出信号の論理
和が成立して満充電と判定したとき、充電制御回路2が
充電電流を遮断して充電を完全に停止するように説明し
たが、満充電に達した後、充電電流を下げて補充電に移
行するようにしてもよい。
【0025】(3)上記実施形態では、第1の検出手段
である温度上昇率検出回路5、第2の検出手段である−
ΔV検出回路6および充電制御回路2を全てハードウェ
アの回路で実現したが、マイクロコンピュータを用い、
一部の処理をソフトウェアで実行することも可能であ
る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば二
次電池の充電中の単位時間当たりの温度上昇率が所定値
に達したこと、または二次電池の温度が充電初期の温度
から所定値上昇したこと、あるいは二次電池の充電時の
温度と周囲温度との差が所定値に達したことを検出する
第1の検出手段からの検出信号と、二次電池の充電中の
端子電圧がピーク値から所定値低下したことを検出する
第2の検出手段からの検出信号の論理和が成立したと
き、電池が満充電と判断し、充電電流を遮断するか減少
させる充電制御を行うことにより、満充電の電池の再充
電時の過充電量を小さくでき、また長期保存後の電池や
過放電状態の電池に対して確実に満充電まで充電するこ
とができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る二次電池の充電回路
の構成を示すブロック図
【図2】同実施形態の動作を説明するための充電量が少
ない電池の端子電圧と電池温度および温度上昇率の変化
を示す波形図
【図3】同実施形態の動作を説明するための長期保存後
または過放電状態の電池の端子電圧と電池温度および温
度上昇率の変化を示す波形図
【符号の説明】
1…充電用電源 2…充電制御回路 3…二次電池 4…サーミスタ 5…温度上昇率検出回路 6…−ΔV検出回路 7…リセット回路 21…AND回路 22…フリップフロップ回路 23…スイッチング素子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二次電池の充電中の単位時間当たりの温度
    上昇率が所定値に達したことを検出する第1の検出手段
    と、 前記二次電池の充電中の端子電圧がピーク値から所定値
    低下したことを検出する第2の検出手段と、 これら第1および第2の検出回路の両方が検出信号を発
    生したとき前記二次電池の充電電流を制御する充電制御
    手段とを具備することを特徴とする二次電池の充電回
    路。
  2. 【請求項2】二次電池の温度が充電初期の温度から所定
    値上昇したことを検出する第1の検出手段と、 前記二次電池の充電中の端子電圧がピーク値から所定値
    低下したことを検出する第2の検出手段と、 これら第1および第2の検出回路の両方が検出信号を発
    生したとき前記二次電池の充電電流を制御する充電制御
    手段とを具備することを特徴とする二次電池の充電回
    路。
  3. 【請求項3】二次電池の充電時の温度と周囲温度との差
    が所定値に達したことを検出する第1の検出手段と、 前記二次電池の端子電圧がピーク値から所定値低下した
    ことを検出する第2の検出手段と、 これら第1および第2の検出回路の両方が検出信号を発
    生したとき前記二次電池の充電電流を制御する充電制御
    手段とを具備することを特徴とする二次電池の充電回
    路。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018079360A1 (ja) * 2016-10-31 2018-05-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池制御装置、電池パック、及び電池システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018079360A1 (ja) * 2016-10-31 2018-05-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池制御装置、電池パック、及び電池システム
JP2018074766A (ja) * 2016-10-31 2018-05-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池制御装置、電池パック、及び電池システム

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