JPH09308126A

JPH09308126A - 充電装置

Info

Publication number: JPH09308126A
Application number: JP8148119A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Tsuji; 匡辻; Tsuyoshi Sodeno; 強袖野; Masato Origuchi; 正人折口
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 1997-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】目標性能の信頼性を向上させた充電装置とす
る。【解決手段】複数の単電池１ａ、…、１ｎが組電池１
を構成する。各単電池にはバイパス回路４（４ａ、…、
４ｎ）が並列に接続される。バイパス回路４からは回路
の飽和信号がＯＲ回路５を介して充電器６に出力され
る。充電器６の出力端子はリレー８を介して組電池１の
Ａ、Ｂ端子と接続されている。充電器６は、温度計７と
電圧計９からの情報に基づき充電状態をチェックし、リ
レにより充電を開始する。充電開始時は、低い定電力で
立上げ、段階的に電力を増しながら充電し、充電電力値
が所定値に達したときに多段定電流充電に移行する。多
段定電流充電では、定電力充電終了時の充電電流を開始
電流とし、バイパス回路が飽和するたびに段階的に減少
し、所定値を下回ったところで、所定値が示す電流で充
電する。この最終充電電流の統一により、充電量が均一
となる効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、二次電池の充電
装置の構成に関し、とくに組電池の充電に用いられ、充
電目標の信頼性を向上させた充電装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、組電池の充電装置としては、例え
ば組電池の各単電池に充電電流をバイパスするためのバ
イパス回路を設け、バイパス回路は単電池の充電進行な
どに応じて、充電電流を適切にバイパスし、各単電池の
充電進行を調整しながら、組電池を充電するものがあ
る。このような従来の充電装置では、バイパス回路の電
流容量を充電電流容量より小さく設定するために、バイ
パス回路の動作を監視し、バイパス電流が飽和したとき
に充電電流を減少することが行われている。そして減少
された充電電流を所定値と比較し、所定値を下回ると、
充電を終了する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のものにあっては、充電の終了は所定値と比較
して決定するようにしたため、最終充電電流には、最大
で、充電電流の低減幅に相当するばらつきが生ずる。充
電の最終電流が、組電池の充電量、充電時間を支配し、
最終電流のばらつきはバイパス回路の調整効果に影響
し、結果的に組電池の充電量、充電時間、および端子電
圧にばらつきが生じてしまうという問題があった。この
発明は、上記従来の問題点に鑑み、最終充電電流を管理
し、充電目標の信頼性を向上させた充電装置を提供する
ことを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、二
次電池に接続され、該二次電池を定電流充電するととも
に充電の進行にしたがって充電電流を段階的に減少し
て、充電を行なう充電手段と、基準値を生成する基準値
生成手段と、前記充電電流を前記基準値と比較し、前記
基準値を下回ったときに、前記基準値が示す電流値を最
終充電電流として決定し充電するように前記充電手段を
制御する最終電流決定手段とを有するものとした。

【０００５】そして前記二次電池は複数の単電池が直列
に接続された組電池であり、前記充電手段は、前記各単
電池に接続され、単電池への充電電流をバイパスするバ
イパス回路を有し、該バイパス回路はそのバイパス容量
が前記充電電流の開始値より小とし、前記充電電流のバ
イパスが飽和したときに、前記充電電流を所定の大きさ
で段階的に減少して、充電を行ない、前記最終電流決定
手段が最終充電電流を決定したときに、該最終充電電流
で前記組電池を充電するようにすることができる。また
前記充電手段は、前記最終充電電流で前記組電池を充電
するときに、前記バイパス回路が飽和すると、前記組電
池への充電を終了することもできる。さらに前記充電手
段は、充電開始時には定電力充電を行ない、前記バイパ
ス回路が飽和したときに前記定電流充電に移行すること
もできる。

【０００６】

【作用】本発明によれば、二次電池を定電流充電し、充
電の進行にしたがって充電電流を段階的に減少し、そし
て減少された充電電流は、基準値を下回ったときに、前
記基準値が示す電流値を最終充電電流として決定され
る。これにより、充電開始時電流が異なっても最終充電
電流が統一され、充電量、充電時間にばらつきなく充電
ができ、目標性能の信頼性が向上される。その結果、例
えば単電池にバイパス回路を備えての充電は、バイパス
回路の働きがより効果的に発揮され、単電池のばらつき
がより小さく調整される効果が得られる。

【０００７】

【発明の実施の形態】次は、本発明の実施の形態につい
て、実施例により説明する。図１は、本発明の第１の実
施例を示す。まず構成を説明する。複数の単電池１
ａ、１ｂ、…、１ｎが直列に接続されて組電池１を構成
する。各単電池にはバイパス回路４（４ａ、４ｂ、…４
ｎ）が並列に接続される。バイパス回路４からはバイパ
ス回路が飽和したときの飽和信号がＯＲ回路５を介して
充電器６に出力される。組電池１には温度計７が組み込
まれており、その出力が充電器６に接続されている。充
電器６の出力端子はリレー８を介して組電池１のＡ、Ｂ
端子と接続されている。リレー８の開閉は充電器６によ
って行なわれる。充電器６の出力端子と組電池１のＡ端
子の間には充電電流を測定するための電流計１０と電圧
計９が設けられ、電圧計は組電池の端子開放電圧を測定
するようにリレー８とＡ端子の間に接続され、それらの
検出値は充電器６に出力される。

【０００８】バイパス回路４（４ａ、４ｂ、…、４ｎ）
は、図１のようにバイパス電流制御部２（２ａ、２ｂ、
…、２ｎ）と、電流飽和検出部３（３ａ、３ｂ、…、３
ｎ）から構成され、バイパス電流制御部２は単電池の端
子電圧を検出し、その検出値を内蔵の設定電圧と比較
し、比較した誤差に応じて充電電流をバイパスさせるよ
うになっている。電流飽和検出部３は単電池の端子電圧
を検出してその検出値からバイパス電流制御部２に流れ
るバイパス電流が飽和したことを判断して、飽和信号を
充電器６に出力する。

【０００９】充電器６は、温度計７からの温度情報およ
び電圧計９の検出値により組電池の充電状態をチェック
し、それらの値が所定値以内の場合は、リレー８をオン
させて充電を許可する。そして充電に際しては、バイパ
ス電流の容量を超えた突入電流などによる組電池へ過電
圧を加えることを防止するため、充電開始時は、低い定
電圧で立ち上げ、段階的に定電力を増しながら充電して
いき、充電電力値が所定値に達したときに多段定電流充
電に移行する。なお、その過程において、バイパス飽和
信号が出た場合、目標の充電電力値に到達しなくとも、
多段定電流充電に移行する。

【００１０】多段定電流充電では、定電力充電終了時の
充電電流を開始電流とする。組電池を充電する間、充電
時間の経過に従い各単電池の端子電圧は上昇していく。
単電池１の端子電圧が設定電圧に達しない間は、バイパ
ス電流制御部２には充電電流は流れない。単電池１の端
子電圧が設定電圧に達すると、バイパス電流制御部２を
通しその電圧がオーバした量に応じた充電電流がバイパ
スされ流れる。すなわち端子電圧が大きければバイパス
される電流も大きく、最終的に単電池１の端子電圧が所
定値以下に制限される。そして、バイパス電流が飽和し
たときに、単電池１の端子電圧が押さえられなくなる。
この場合、バイパス電流の飽和信号で充電器６が充電電
流を所定の大きさで減少して、バイパス電流制御部２が
飽和状態からバイパス可能な状態に戻される。

【００１１】このように充電器６は飽和信号を受けるた
びに充電電流を段階的に減少させて、充電していく。最
後に充電電流が所定値以下になったところで、この所定
値が示す電流で充電を行なう。この際バイパス回路４か
ら飽和信号が出ると、充電電流の出力を停止し充電を完
了する。

【００１２】以下、図２、図３および図４のフローチャ
ートに基づいて、充電器６の制御動作を詳細に説明す
る。充電を開始すると、まず、ステップ１００で、電池
チェックシーケンスに入り、温度計７、電圧計９から組
電池の温度情報と、組電池の開放電圧を入力し、組電池
の充電状態をチェックする。開放電圧、温度のいずれか
が所定の範囲外の場合、リレー８にオン信号を出さず、
充電を中断の状態にする。開放電圧、温度ともに所定の
範囲内になった場合チェックシーケンスから充電許可の
信号が出力され、ステップ１０１へ進む。

【００１３】ステップ１０１において、リレー８にオン
信号を出力し、リレー８をオンさせる。ステップ１０２
では、タイマー設定が行なわれる。このタイマー設定は
充電が無限ループに入った状態あるいは制御異常からの
脱出を想定した対策で、タイマー時間が所定値を超えた
ときに充電が自動停止するようになっている。ステップ
１０３では、バイパス回路４のバイパス能力を超えたサ
ージ電流などにより組電池１に過電圧をかけることを防
ぐため、充電開始時は定電力充電で立ち上げ、決定され
た充電電力でバイパス電流容量に相当する増加量で徐々
に加えていく。この際、バイパス回路から飽和信号を検
出した場合、定電力充電を中止し、多段定電流充電に移
行する。初回の場合は初期設定値からスタートされる。

【００１４】ステップ１０４では、充電を進行して所定
時間ウェイトしてから電流の検出を行なう。ステップ１
０５では、電流計１０の検出値を読み込み、所定値と比
較する。充電電流は所定値より大きい場合、充電器また
は組電池に異常があるとして充電を中断する。充電電流
が所定値より低い場合、ステップ１０６でタイマー時間
を調べて、充電が充電時間上限値を超えたかどうかを調
べる。超えた場合は、充電が無限ループに入ったとして
電流の出力を中断する。充電が充電時間上限値を超えな
ければ、ステップ１０７へ進む。

【００１５】ステップ１０７では、バイパス回路４から
飽和信号入力があったかどうかを調べる。バイパス回路
が飽和していなければ、ステップ１０８で、充電電力を
所定の上げ幅で増幅する。ステップ１０９においては、
増幅された充電電力を所定値と比較する。所定値に達し
ていない場合はステップ１０３で増幅された充電電力で
新たな充電が行なわれる。このように充電の進行にした
がって充電電力が段階的に増加され、やがてステップ１
０９で所定値を越すようになると、ステップ１１０で所
定値が示す電力を充電電力として決定され、ステップ１
０３で定電力充電が行なわれる。

【００１６】図５は組電池１に加わった充電電力、充電
電流および充電電圧の変遷を示す図である。すなわち、
充電が小定電力からスタートし、充電進行にしたがって
充電電力が段階的増大するソフトスタート領域と、所定
値に達した後の定電力領域を経て、ステップ１０７でバ
イパスの飽和信号が出力されたことが検出されると、多
段定電流充電に移行する。

【００１７】ステップ１１１において、多段定電流充電
の開始とし、タイマーリセットが行なわれる。ステップ
１１２においては、定電力充電終了時の電流値を入力す
る。ステップ１１３では、この電流値から所定の電流低
減幅Ｉｓｔｅｐを引いたものを多段定電流充電開始時の
電流目標値ＩＴとして決定する。ステップ１１４におい
て、決定された電流目標値ＩＴを基準値と比較し、充電
終了電流Ｉｃｃｅより小さいかを判断する。電流目標値
ＩＴは充電終了電流Ｉｃｃｅより大きい場合、電流目標
値ＩＴを発生するようにステップ１１６へ進む。電流目
標値ＩＴが充電終了電流Ｉｃｃｅより小さい場合、ステ
ップ１１５で充電終了電流Ｉｃｃｅを電流目標値ＩＴと
して決定して、ステップ１１６へ進む。ステップ１１６
では、決定された電流値で充電を行なう。

【００１８】ステップ１１７において、充電を所定時間
ウェイトした後、ステップ１１８で、電流計１０の検出
値を入力し、電流目標値ＩＴと実の充電電流ＩＢとの偏
差ΔＩを求める。ステップ１１９において、充電電流の
偏差｜ΔＩ｜は所定値（異常偏差判断値）と比較して、
所定値より小さい場合は、ステップ１２０へ進み、タイ
マー値が所定値（充電時間上限値）を超えたかを調べ
る。タイマー値が所定値を超えていなければ、ステップ
１２１へ進む。ステップ１１９での充電電流の偏差｜Δ
Ｉ｜またはステップ１２０での充電時間が所定値を超え
たなら、充電に異常があるとして、充電を中断する。

【００１９】ステップ１２１では、バイパス回路４の飽
和信号からバイパス電流が飽和したと判断されると、ス
テップ１２２で、電流目標値ＩＴが最終充電目標電流Ｉ
ｃｃｅであるかの判断を行なう。充電電流ＩＢが最終充
電目標電流Ｉｃｃｅでないなら、ステップ１２５で、前
回の電流目標値ＩＴから電流低減幅Ｉｓｔｅｐを引いた
ものを次回の電流目標値ＩＴとして決定して、ステップ
１１４に戻り、充電終了電流Ｉｃｃｅとの比較および調
整が新たに行なわれる。

【００２０】上記のステップ１２１では、バイパス回路
４が飽和していないと判断されると、ステップ１２３に
おいて、充電電流の偏差｜ΔＩ｜が許容偏差値内かを判
断する。許容値内の場合は、電流計１０から新たな充電
電流の検出値を入力して、ステップ１１８に戻り、充電
電流の偏差ΔＩを求める。充電電流の偏差｜ΔＩ｜が許
容偏差値外の場合は、ステップ１２４において、充電電
流の偏差ΔＩを無くすように補正指令を出力し、ステッ
プ１１６において決定された電流目標値ＩＴを補正す
る。最後にステップ１２２で、充電電流ＩＢが最終充電
目標電流Ｉｃｃｅと判断されると、充電が終了する。

【００２１】本実施例は、以上のように構成され、各電
池セルに充電電流をバイパスさせるためのバイパス回路
を設け、バイパス回路４が飽和するときに、その飽和し
たことを充電器６に知らせてる。充電器６は図５に示す
ようにバイパス回路４が飽和するたびに充電電流を減少
して充電する。そして電流目標値ＩＴが充電終了目標電
流Ｉｃｃｅより小さいと判断されると、充電終了目標電
流Ｉｃｃｅを電流目標値ＩＴとして決定して充電を行な
って、最終充電電流を管理するので、最大で電流低減幅
Ｉｓｔｅｐに相当する充電のばらつきがなくなり、充電
量、充電時間などのが一定となる。バイパス回路による
単電池のばらつき調整がより効果的となる。

【００２２】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、二次電池
を定電流充電し、充電の進行にしたがって充電電流を段
階的に減少し、そして減少された充電電流が、比較値を
下回ったときに、その比較値が示す電流値を最終充電電
流として決定する。これにより、充電開始時電流が異な
っても最終充電電流が統一され、充電量、充電時間にば
らつきなく充電ができ、目標性能の信頼性が得られると
ともに、例えば組電池の単電池間のばらつきをバイパス
回路により調整するときに、単電池がより均等化充電さ
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示す図である。

【図２】充電器の制御動作の詳細を示すフローチャート
である。

【図３】充電器の制御動作の詳細を示すフローチャート
である。

【図４】充電器の制御動作の詳細を示すフローチャート
である。

【図５】組電池１に加わった充電電力、充電電流および
充電電圧の変遷を示す図である。

【符号の説明】

１組電池１ａ、…、１ｎ単電池２（２ａ、…、２ｎ）バイパス電流制御部３（３ａ、…、３ｎ）飽和電流検出部４（４ａ、…、４ｎ）バイパス回路５ＯＲ回路６充電器７温度計８リレ− ９電圧計１０電流計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次電池に接続され、該二次電池を定電
流充電するとともに充電の進行にしたがって充電電流を
段階的に減少して、充電を行なう充電手段と、基準値を
生成する基準値生成手段と、前記充電電流値を前記基準
値と比較し、前記基準値を下回ったときに、前記基準値
が示す電流値を最終充電電流として決定し充電するよう
に前記充電手段を制御する最終電流決定手段とを有する
ことを特徴とする充電装置。
【請求項２】前記二次電池は複数の単電池が直列に接
続された組電池であり、前記充電手段は、前記各単電池
に接続され、単電池への充電電流をバイパスするバイパ
ス回路を有し、該バイパス回路はそのバイパス容量が前
記充電電流の開始値より小とし、前記充電電流のバイパ
スが飽和したときに、前記充電電流を所定の大きさで段
階的に減少して、充電を行ない、前記最終電流決定手段
が最終充電電流を決定したときに、該最終充電電流で前
記組電池を充電することを特徴とする請求項１記載の充
電装置。
【請求項３】前記充電手段は、前記最終充電電流で前
記組電池を充電する間に、前記バイパス回路が飽和する
と、前記組電池への充電を終了することを特徴とする請
求項２記載の充電装置。
【請求項４】前記充電手段は、充電開始時には定電力
充電を行ない、前記バイパス回路が飽和したときに前記
定電流充電に移行すること特徴とする請求項２または３
記載の充電装置。