JPH0984277A - 電池の充電制御方法および装置 - Google Patents

電池の充電制御方法および装置

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JPH0984277A
JPH0984277A JP7238078A JP23807895A JPH0984277A JP H0984277 A JPH0984277 A JP H0984277A JP 7238078 A JP7238078 A JP 7238078A JP 23807895 A JP23807895 A JP 23807895A JP H0984277 A JPH0984277 A JP H0984277A
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charging
battery
internal resistance
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Takeshi Miyamoto
丈司 宮本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度検出手段を必要とすることなく、構造を
複雑にすることなく、充電時の電池温度の上昇による電
池の劣化を的確に効果的に抑制しつつ効率のよい充電を
行うこと。 【解決手段】 定電流充電において間欠的に充電電流値
を低減変化させ、この時の電流変化量と電圧変化量より
電池の内部抵抗値Riを求め、この内部抵抗値Riの増
大に応じて充電電流値Iを低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、充電可能な電池
(二次電池)の充電制御方法および装置に関し、特に急
速充電を行う充電制御方法および装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、電池の充電は、電池の初期特性
より決められた充電電流値あるいは電力値をもって行わ
れるが、電池性能の劣化等によって電池の内部抵抗値が
増加すると、充電時の電池のジュール熱による発熱量が
増加し、電池温度が上昇する。この電池温度の上昇は、
電池の劣化を早め、電池寿命を短くする原因になる。こ
のことは、比較的大きい定電流値あるいは定電力値をも
って充電を行う急速充電において顕著なものになる。
【0003】このことに鑑み、充電時における電池の表
面温度を計測し、電池表面温度が所定値に達すれば、充
電電流値を下げ、急速充電より通常充電に切り換えるこ
とが特開平4−26334号公報に示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】電池の劣化は電池の内
部温度に依存するのに対して、電池の内部抵抗値が大き
い場合には、電池表面温度と電池内部温度との温度差が
特に大きくなる。このため、従来のもののように、電池
表面温度に応じて充電電流値を制御しても、制御遅れが
生じ、電池の劣化防止は効果的には行われない。
【0005】また従来のものでは、電池表面温度を計測
するサーミスタなどの温度検出手段が必要である。
【0006】本発明は、上述の如き問題点に着目してな
されたものであり、温度検出手段を必要とすることな
く、構造を複雑にすることなく、充電時の電池温度の上
昇による電池の劣化を的確に効果的に抑制し、しかも効
率のよい充電を行う電池の充電制御方法および装置を提
供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の請求項1による電池の充電制御方法は、
充電中における電池の内部抵抗値を求め、この内部抵抗
値の増大に応じて充電電流値を低減するものである。
【0008】この電池の充電制御方法では、電池の内部
抵抗値を求め、この内部抵抗値の増大に応じて充電電流
値を低減することで、電池の内部抵抗に起因する充電時
のジュール熱による発熱量を抑制し、電池の温度上昇を
制限する。
【0009】また上述の目的を達成するために、本発明
の請求項2による電池の充電制御方法は、請求項1に記
載の電池の充電制御方法において、定電流充電において
一時的に充電電流値を低減変化させ、この時の電流変化
量と電圧変化量より電池の内部抵抗値を求めるものであ
る。
【0010】この電池の充電制御方法では、定電流充電
において充電電流値を一時的に低減変化させた時の電流
変化量と電圧変化量よりオーム法則によって電池の内部
抵抗値を求める。
【0011】また上述の目的を達成するために、本発明
の請求項3による電池の充電制御方法は、請求項1に記
載の電池の充電制御方法において、前記内部抵抗値より
熱的に許容される最大許容充電電流値を算出し、充電電
流値が前記最大許容充電電流値を超えないように充電電
流値を制御するものである。
【0012】この電池の充電制御方法では、電池の内部
抵抗値の増大に応じて充電電流値を低減する制御が、充
電電流値が内部抵抗値より決まる熱的な最大許容充電電
流値を超えないように行われる。
【0013】また上述の目的を達成するために、本発明
の請求項4による電池の充電制御装置は、定電流充電に
おいて充電電流値を一時的に低減変化させる充電電流間
欠変化制御部と、前記充電電流間欠変化制御部による充
電電流値の低減前後の電流変化量と電圧変化量より電池
の内部抵抗値を算出する内部抵抗演算部と、前記内部抵
抗演算部により算出される内部抵抗の増大に応じて充電
電流値を低減する充電電流値制御部とを有していること
を特徴としている。
【0014】この電池の充電制御装置では、充電電流間
欠変化制御部によって定電流充電における充電電流値が
一時的に低減変化され、この充電電流間欠変化制御部に
よる充電電流値の低減前後の電流変化量と電圧変化量よ
り電池の内部抵抗値が内部抵抗演算部により算出され
る。そして内部抵抗演算部により算出された内部抵抗値
の増大に応じて充電電流値制御部が充電電流値を低減す
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照して本発明
を実施の形態例について詳細に説明する。
【0016】図1は本発明による充電制御装置の一実施
例を示している。図1において、1は充電制御装置(コ
ントローラ)を、3は充電制御装置1が出力する充電電
流指令値による充電電流値をもって充電を行う可変充電
電流型の充電器を、5は充電対象の組電池を、7は組電
池5の充電電流値を検出する電流計を、9は組電池5の
端子間の電圧値(充電電圧値)を検出する電圧計を各々
示している。
【0017】充電制御装置1は、定電流充電において充
電電流値を一時的に低減変化させる充電電流間欠変化制
御部11と、充電電流間欠変化制御部7による充電電流
値の低減前後の電流値と電圧値とを電流計7、電圧計9
より取り込み、この充電電流値低減前後の電流変化量と
電圧変化量よりオーム法則によって組電池5の内部抵抗
値を算出する内部抵抗演算部13と、内部抵抗演算部1
3により算出される内部抵抗値の増大に応じて充電電流
値を低減する充電電流指令を充電器3へ出力する充電電
流制御部15とを有している。
【0018】組電池5の内部抵抗値の算出は、所定時間
毎に周期的に行われても、あるいは不規則に行われても
よく、内部抵抗値の算出に際しては、充電電流間欠変化
制御部11によって、図2(a)に示されているよう
に、充電電流値Iを所定量ΔIだけ矩形パルス的に低減
し、電流変化量ΔIと、充電電流値Iが所定量ΔIだけ
低減したことによる電圧変化量ΔV(図2(b)参照)
とを求め、電流変化量ΔIと電圧変化量ΔVより下式に
より内部抵抗値Riを算出する。
【0019】Ri=ΔV/ΔI 充電電流制御部15は、内部抵抗値Riより熱的に許容
される最大許容充電電流値Irを算出し、充電電流値I
が最大許容充電電流値Irを超えないように充電電流値
Iを制御する。
【0020】充電時に組電池5を冷却ファンなどによっ
て強制冷却する場合には、最大許容充電電流値Irは冷
却可能な最大充電電流であり、冷却システムが許容でき
る最大発熱量をIr2 ・Riとすると、最大許容充電電
流値Irは内部抵抗値Riの増加に応じて低下する。
【0021】次に図3に示されているフローチャートを
参照して本発明による充電制御方法の実施手順を説明す
る。
【0022】先ず、充電電流値Iを、組電池5の特性な
どに応じて予め設定されている定電流急速充電の初期値
(CC値)Ioとして、組電池5の定電流急速充電を開
始する(ステップS10)。また組電池5の上限電圧値
Vmaxを超えた時点での上限電流値ImaxをI・1
0として初期設定する(ステップS20)。
【0023】次に、充電電流の補正制御周期を設定する
インタバルタイマのタイマ値tを0にリセットし(ステ
ップ30)、内部抵抗Riを算出する(ステップ4
0)。
【0024】この内部抵抗Riは、上述のように、充電
電流値Iを所定量ΔIだけ矩形パルス的に低減させ、電
流変化量ΔIと、充電電流値Iが所定量ΔIだけ低減し
たことによる電圧変化量ΔVとを求め、電流変化量ΔI
と電圧変化量ΔVより、Ri=ΔV/ΔIになる演算を
行うことで算出される。
【0025】次に、内部抵抗値Riより熱的に許容され
る最大許容充電電流値Irを算出すし(ステップS5
0)、現在の充電電流値Iが最大許容充電電流値Ir以
下であるか否かを判別する(ステップS60)。I<I
rでない場合、即ち、充電電流値Iが最大許容充電電流
値Irを超えている場合には、充電電流値Iを最大許容
充電電流値Irに変更する(ステップS70)。
【0026】これにより、組電池5の耐熱限界を保った
最大許容充電電流値をもって充電が行われる。
【0027】これに対し、I<Irである場合には、次
に最大許容充電電流値Irが上限電流値Imax以下で
あるか否かを判別し(ステップS80)、Ir<Ima
xであれば、充電電流値Iを最大許容充電電流値Irに
変更する(ステップS70)。
【0028】Ir<Imaxでない場合、あるいは充電
電流値Iを最大許容充電電流値Irに変更したのちに
は、電圧値Vが組電池5の上限電圧値Vmax以下であ
るか否かを判別する(ステップS90)。V<Vmax
である場合には、インタバルタイマのタイマ値tが補正
制御周期を設定する設定値ΔTに達している否かを判別
する(ステップS100)。t≧ΔTでなければ、ステ
ップ60に戻り、t≧ΔTであれば、ステップ30に戻
る。
【0029】V<Vmaxでない場合、即ち電圧値Vが
組電池5の上限電圧値Vmaxを超えていれば、この時
の充電電流値Iを上限電流値Imaxとし(ステップS
110)、予めパラメータ設定された減少補正係数η
(但し、0<η<1)をもって、下式により充電電流値
Iを低減する(ステップS120)。
【0030】I←I・η 次に、補正後の充電電流値Iが充電終了電流値Imin
以下であるか否かを判別する(ステップS130)。I
<Iminであれば、充電を終了し、これに対しI<I
minでなければ、インタバルタイマのタイマ値tが設
定値ΔTに達している否かを判別する(ステップS7
0)。この場合もt≧ΔTでなければ、ステップ60に
戻り、t≧ΔTであれば、ステップ30に戻る。
【0031】上述の制御により、電圧値Vが組電池5の
上限電圧値Vmaxを超えるまでは、充電電流値Iが組
電池5の内部抵抗Riにより決まる最大許容充電電流値
Irを超えないように制御される。
【0032】組電池5の温度上昇は、組電池5の内部抵
抗Riに依存するジュール熱によるものであるから、組
電池5の内部抵抗Riに基づいて充電電流値Iを制御す
ることは、直接的であり、応答性のよい制御結果が得ら
れることになる。
【0033】これにより充電効率を可及的に高く保った
上で、組電池5の温度上昇が制御遅れを含むことなく的
確に抑制され、温度上昇による組電池5の劣化が確実に
回避される。
【0034】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
1による電池の充電制御方法では、充電中における電池
の内部抵抗値を求め、内部抵抗値の増大に応じて充電電
流値を低減するから、充電時の電池の温度上昇が制御遅
れを含むことなく的確に抑制され、温度上昇による電池
の劣化が確実に回避される。
【0035】また請求項2による電池の充電制御方法で
は、定電流充電において充電電流値を一時的に低減変化
させた時の電流変化量と電圧変化量よりオーム法則によ
って電池の内部抵抗値を求めるから、電池の内部抵抗値
が複雑な計測用回路や制御を必要とすることなく簡便に
求められ、充電制御装置を複雑化することがない。
【0036】また請求項3による電池の充電制御方法で
は、充電電流値が内部抵抗値より決まる熱的な最大許容
充電電流値を超えないように充電電流値を制御するか
ら、充電効率を可及的に高く保った上で、充電時の電池
の温度上昇が制御遅れを含むことなく的確に抑制され、
急速充電であっても温度上昇による電池の劣化が確実に
回避される。
【0037】また請求項4による電池の充電制御装置で
は、充電電流間欠変化制御部による充電電流値低減前後
の電流変化量と電圧変化量より電池の内部抵抗値が内部
抵抗演算部により算出され、内部抵抗値の増大に応じて
充電電流値を低減するから、構造を複雑化することな
く、充電時の電池の温度上昇が制御遅れを含むことなく
的確に抑制され、温度上昇による電池の劣化が確実に回
避される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電池の充電制御装置の一実施例を
示すブロック線図である。
【図2】(a)は内部抵抗検出時の充電電流の間欠変化
を示す充電電流特性図、(b)は内部抵抗検出時の電圧
変化を示す電圧特性図である。
【図3】本発明による充電制御方法の実施手順の一実施
例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 充電制御装置 3 充電器 5 組電池 7 電流計 9 組電池 11 充電電流間欠変化制御部 13 内部抵抗演算部 15 充電電流制御部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充電中における電池の内部抵抗値を求
    め、この内部抵抗値の増大に応じて充電電流値を低減す
    ることを特徴とする電池の充電制御方法。
  2. 【請求項2】 定電流充電において充電電流値を一時的
    に低減変化させ、この時の電流変化量と電圧変化量より
    電池の内部抵抗値を求めることを特徴とする請求項1に
    記載の電池の充電制御方法。
  3. 【請求項3】 前記内部抵抗値より熱的に許容される最
    大許容充電電流値を算出し、充電電流値が前記最大許容
    充電電流値を超えないように充電電流値を制御すること
    を特徴とする請求項1または2に記載の電池の充電制御
    方法。
  4. 【請求項4】 定電流充電において充電電流値を一時的
    に低減変化させる充電電流間欠変化制御部と、 前記充電電流間欠変化制御部による充電電流値の低減前
    後の電流変化量と電圧変化量より電池の内部抵抗値を算
    出する内部抵抗演算部と、 前記内部抵抗演算部により算出される内部抵抗値の増大
    に応じて充電電流値を低減する充電電流制御部と、 を有していることを特徴とする電池の充電制御装置。
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