JPH11136878A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な機構で個々の電池の製造誤差や
設置の状態に依存しない端子電圧の測定を行うことがで
きて正確に充電終了のタイミングを知ることができるよ
うにし、しかも、過充電となって二次電池に損傷を与え
たり、充電不足となることを回避できる充電装置を提供
することである。 【解決手段】 ｔｐの期間、定電流回路１４を駆動して
充電電流を流す（Ｓ１００）。その充電電流が停止して
ｔｃ経過後に（Ｓ１０２）、二次電池１８の端子電圧を
測定する（Ｓ１０４）。この測定した電圧値から充電終
了チェックを行う（Ｓ１０６）。充電が終了していない
場合には、残りのｔｒ−ｔｃの期間の充電を停止した後
（Ｓ１０８）、充電を再開する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の充電装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、二次電池の充電には定電流を印加
して同時に端子電圧を測定し、この端子電圧の変化を調
べる方法によって検出していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしかがら、定電流
を流しながら端子電圧を測定する方法は二次電池の内部
抵抗及び電力供給用の端子の接触抵抗によって、個々の
電池の製造誤差や設置の状態に伴って電圧測定値が変動
して正確に充電動作を終了することができないという課
題があった。

【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、比較的簡単な機構で個々の電池
の製造誤差や設置の状態に依存しない端子電圧の測定を
行うことができて正確に充電終了のタイミングを知るこ
とができるようにし、しかも、過充電となって二次電池
に損傷を与えたり、充電不足となることを回避できる充
電装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の充電装置は、二次電池に
間欠的に電力を投入して充電を行うものを対象として、
特に、電力の非投入時の二次電池の端子電圧の測定値に
基づいて充電を終了するように構成したことを特徴とす
る。従って、二次電池の端子電圧や接触抵抗を除去しな
がら充電を的確に行って終了することができる。

【０００６】また、請求項２に記載の充電装置は、特
に、前記端子電圧の測定値を用いた充電終了の判別に、
端子電圧が充電終了時に所定の値だけ低下することを検
出するマイナスデルタブイ（−ΔＶ）方式を用いること
を特徴とする。従って、この−ΔＶ方式を用いることに
よって、環境温度等に影響されにくい安定した前記端子
電圧の検出が可能になる。

【０００７】また、請求項３に記載の充電装置は、特
に、前記端子電圧の測定値を用いた充電終了の判別に、
端子電圧の時間に関する２階微分の値が正から負に切り
替わる変極点検出方式を用いることを特徴とする。従っ
て、この変極点検出方式を用いることによって、過充電
を回避することができる。

【０００８】また、請求項４に記載の充電装置は、特
に、前記充電に定電流方式を用いることを特徴とする。
従って、この定電流方式を用いることによって、充電が
進行しても終始安定した充電を行うことができる。

【０００９】さらに、請求項５に記載の充電装置は、特
に、前記端子電圧の測定は間欠的に投入する電力の電力
投入中断より所定の時間後に行うようにしたことを特徴
とする。従って、これにより精度の高い電圧測定が可能
になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の充電装置を具体
化した実施の形態を図面を参照しながら説明する。

【００１１】先ず、図１は、本実施の形態の充電装置の
回路系の構成例を示している。本実施の形態の回路系１
０は、ＲＯＭ及びＲＡＭの記憶手段、タイマ、ＩＯポー
トをそれぞれ内蔵したワンチップマイクロプロセッサ
（以下ＣＰＵと称す）１２と、ＣＰＵ１２の指示に従っ
て定電流を供給する定電流回路１４と、アナログの電圧
値をデジタル値に変換するＡＤ変換器１６とを備えてい
る。そして、この回路系１０には、ニッケル−カドミウ
ムまたはニッケル−水素の二次電池１８が接続されてい
る。

【００１２】次に、図１の実施例の動作を説明する。先
ず、ＣＰＵ１２により定電流回路１４を駆動して、二次
電池１８の充電を開始する。この時、充電電流は図２の
上に示すようにパルス状に流れる。この充電電流印加時
間ｔｐと休止期間ｔｒとがそれぞれ１秒の場合を考え
る。この時間幅はＣＰＵ１２内部のタイマによって容易
に発生させることが可能であり、さらに、時間は前記以
外の組み合わせも用いることが可能である。この時、二
次電池１８の端子の電圧は図２の下に示すように変化す
る。ここで、例えば、各充電パルス終了後の０．２秒後
に電圧を測定する場合、図２中ｔ１、ｔ２、ｔ３．．．
で測定した電圧をプロットすると、図３に示されるよう
な時間に対する電圧特性を示すことになる。図３の特性
は、通常の直流定電流で充電しながら端子電圧を測定す
る場合と類似の傾向を示すが、二次電池１８の内部抵抗
や二次電池１８と充電装置の電力供給端子の間の接触抵
抗の影響を除去した値を得ることが可能になる。

【００１３】ここで、処理手順を図５乃至図７のフロー
チャートを用いて説明する。

【００１４】充電電流印加時間をｔｐ、休止時間をｔ
ｒ、休止開始ｔｃ後に電圧を測定する場合を考える。先
ず、ｔｐの期間、定電流回路１４を駆動して充電電流を
流す（Ｓ１００、Ｓはステップを示す）。その充電電流
が停止してｔｃ経過後に（Ｓ１０２）、二次電池１８の
端子電圧を測定する（Ｓ１０４）。この測定した電圧値
から後述する充電終了チェックを行う（Ｓ１０６）。充
電が終了していない場合には、残りのｔｒ−ｔｃの期間
の充電を停止した後（Ｓ１０８）、充電を再開する。

【００１５】次に、充電終了チェックＳ１０６の処理の
詳細について説明する。

【００１６】先ず、図３及び図６を用いて−ΔＶ検出方
式を説明する。ここで、ｎ回目の充電後に測定した電圧
値をＶｎとすると、Ｖｎの値とＶ１〜Ｖｎ−１の最大値
Ｖmaxの値を比較して（Ｓ１１０）、Ｖｎの方が大きい
場合には（Ｓ１１０、＜）、Ｖｎを新たなＶmaxとし
（Ｓ１１）、 一方、Ｖｎの方が小さい場合には（Ｓ１
１０、≧）、Ｖmax−Ｖｎと、予め決めたしきい値Ｖth
とを比較して（Ｓ１１４）、 Ｖthの方が大きい場合に
は（Ｓ１１４、≦）、処理を終了して図５のループに復
帰する。一方、Ｖthの方が小さい場合には（Ｓ１１４、
＞）、充電動作を終了する（Ｓ１１６）。Ｖmaxが１．
４８０Ｖ、 Ｖthが０．００５Ｖの場合を図３に示し、
この場合、充電はｔeで終了する。

【００１７】さらに、変極点検出方式の場合を図４及び
図７について説明する。

【００１８】ｎ、ｎ−１、ｎ−２回目の電圧測定値をそ
れぞれＶｎ、Ｖn-1、Ｖn-2とすると、（Ｖn-2−２Ｖn-1
＋Ｖｎ）／（ｄｔ×ｄｔ）の符号を調べて（Ｓ１２
０）、この符号が正から負に変わったときに（Ｓ１２
０、≦）、充電を終了とする（Ｓ１２２）。一方、符号
が正のままの場合には（Ｓ１２０、＞）、処理を終了し
て図５のループに復帰する。図４の場合にはｔａで充電
を終了することになる。

【００１９】なお、本実施の形態では、同一ＣＰＵで、
充電電流制御と、電圧の検出を行ったが、ＣＰＵは電圧
の検出のみを行って、充電電流制御には別の制御系を用
いる方式にも本発明を適用できることは言うまでもな
い。

【００２０】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
で種々の変更が可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の請求項１に記載の充電装置は、二次電池に間欠的
に電力を投入して充電を行うものを対象として、特に、
特に、電力の非投入時の二次電池の端子電圧の測定値に
基づいて充電を終了するように構成したので、二次電池
の端子電圧や接触抵抗を除去しながら充電を的確に行っ
て終了することができる。

【００２２】また、請求項２に記載の充電装置によれ
ば、特に、前記端子電圧の測定値を用いた充電終了の判
別に、端子電圧が充電終了時に所定の値だけ低下するこ
とを検出する−ΔＶ方式を用いたので、環境温度等に影
響されにくい安定した前記端子電圧の検出が可能にな
る。

【００２３】また、請求項３に記載の充電装置によれ
ば、特に、前記端子電圧の測定値を用いた充電終了の判
別に、端子電圧の時間に関する２階微分の値が正から負
に切り替わる変極点検出方式を用いたので、過充電を回
避することができる。

【００２４】また、請求項４に記載の充電装置によれ
ば、特に、前記充電に定電流方式を用いたので、充電が
進行しても安定した充電を行うことができる。

【００２５】さらに、請求項５に記載の充電装置によれ
ば、特に、前記端子電圧の測定は間欠的に投入する電力
の電力投入休止より所定の時間後に行うように構成した
ので、精度の高い電圧測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の回路系の説明図である。

【図２】電圧及び電流波形の説明図である。

【図３】−ΔＶ方式を適用した場合の電圧特性を示す説
明図である。

【図４】変極点方式を適用した場合の電圧特性を示す説
明図である。

【図５】充電の処理手順を示すフローチャートである。

【図６】−ΔＶ方式のフローチャートである。

【図７】変極点方式のフローチャートである。

【符号の説明】

１２ ＣＰＵ １４ 定電流駆動回路 １６ ＡＤ変換器 １８ 二次電池

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮木和行 名古屋市瑞穂区苗代町15番１号ブラザー工 業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次電池に間欠的に電力を投入して充電
   を行う充電装置において、 電力の非投入時の二次電池の端子電圧の測定値に基づい
   て充電を終了するように構成したことを特徴とする充電
   装置。
2. 【請求項２】 前記端子電圧の測定値を用いた充電終了
   の判別に、端子電圧が充電終了時に所定の値だけ低下す
   ることを検出するマイナスデルタブイ（−ΔＶ）方式を
   用いることを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
3. 【請求項３】 前記端子電圧の測定値を用いた充電終
   了の判別に、端子電圧の時間に関する２階微分の値が正
   から負に切り替わる変極点検出方式を用いることを特徴
   とする請求項１に記載の充電装置。
4. 【請求項４】 前記充電に定電流方式を用いることを特
   徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の充電装置。
5. 【請求項５】 前記端子電圧の測定は、間欠的に投入す
   る電力の電力投入中断時から所定の時間後に行うことを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の充電装
   置。