JPH11185825A - 電池の充電法 - Google Patents

電池の充電法

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JPH11185825A
JPH11185825A JP9357250A JP35725097A JPH11185825A JP H11185825 A JPH11185825 A JP H11185825A JP 9357250 A JP9357250 A JP 9357250A JP 35725097 A JP35725097 A JP 35725097A JP H11185825 A JPH11185825 A JP H11185825A
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JP
Japan
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temperature
charging
battery
stop
charge amount
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Withdrawn
Application number
JP9357250A
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English (en)
Inventor
Nobuhiro Takano
信宏 高野
Shigeru Shinohara
茂 篠原
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Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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】 高温時の如何なる充電状態の電池組2に関係
なく、充電早切れによる充電不足と過充電による電池組
2のサイクル寿命の低減をなくす。 【解決手段】 充電される電池組2の温度を検出する電
池温度検出手段90と、充電開始前の電池温度が待機温
度以上または待機温度未満なら充電を待機または開始さ
せると共に充電中の電池温度が停止温度以上になったら
充電を停止させる制御手段50と、充電開始時に所定時
間行われる初期充電後の電池組2の充電量を判別する充
電量判別手段50とを備え、電池組2の充電量が少ない
と判別した時前記停止温度を待機温度より高く設定し,
充電量が多い電池組2と判別した時停止温度を待機温度
と同じ値に設定するかもしくは停止温度と待機温度との
差を充電量が少ない電池組2と判別した時の停止温度と
待機温度の差より小さく設定し、電池温度が停止温度に
到達した時充電を終了させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明はニッケル・カドミウ
ム電池等(以下ニカド電池という)等の2次電池の充電
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電池のサイクル寿命を低下させる高温で
の充電を禁止するために電池にサーミスタ等の感温素子
を設け、充電前の電池温度が設定待機温度以上の時充電
を待機させ、待機温度未満なら充電を開始させると共に
充電中の電池温度が設定停止温度に達したなら充電を停
止させる充電装置は公知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した充電装置にお
いて、前記停止温度と待機温度を同じ値に設定し、充電
量が少ない高温の電池を充電した場合、図3に示す如
く、充電待機状態から待機温度より小さくなった時に充
電を開始すると、満充電になる前の充電途中で電池温度
が停止温度に上昇してしまい充電不足となる恐れがあ
る。また逆に停止温度を待機温度より高く設定した場
合、充電量が少ない高温の電池の場合の充電途中での早
切れすなわち充電不足はなくなるが、充電量が多い高温
の電池を充電した場合、図4に示す如く、待機温度より
高く設定された停止温度まで充電すると、電池は過充電
になり充電末期の酸素ガス発生に伴う電解液漏れを引き
起こし、電池のサイクル寿命を低減させる恐れがある。
これら現象はコードレス電動工具等に使用される電池を
充電する充電器のように大きな充電電流で急速充電を行
う場合に顕著に出現する。
【0004】本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
をなくし、高温時の如何なる充電状態の電池に関係な
く、充電早切れによる充電不足と過充電によるサイクル
寿命の低減を防止することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的は電池の充電量
を判別する充電量判別手段を設け、充電量が少ないと判
別した電池の時には、待機温度と停止温度に差を設け、
停止温度を待機温度より高く設定し、また充電量が多い
と判別した電池の時には、停止温度と待機温度を同じ値
に設定するか、もしくは停止温度と待機温度の差を充電
量が少ないと判別した電池の時の停止温度と待機温度の
差より小さくすることにより達成される。
【0006】
【発明の実施の形態】図1は本発明充電法を採用した充
電器の一実施例を示すブロック回路図である。1は交流
電源、2は複数の素電池を直列接続した組電池2eに接
触または近接したサーミスタ等の感温素子2aと、組電
池2eの正極、負極及び感温素子2aに連なる正極端子
2b、負極端子2c及び温度端子2dからなる電池組で
ある。感温素子2aは負の温度計数をもつNTCタイプ
が一般的である。3は組電池2eに流れる充電電流を検
出する電流検出手段、4は充電の開始及び停止を制御す
る信号を伝達する充電制御信号伝達手段、5は充電電流
の信号をPWM制御IC23に帰還する充電電流信号伝
達手段である。充電制御伝達信号手段4及び充電電流信
号伝達手段5はホトカプラ等からなる。6、7、8は電
池組2の正極端子2b、負極端子2c及び温度検出端子
2dに対応する充電正極端子、充電負極端子及び温度検
出端子である。10は全波整流回路11と平滑用コンデ
ンサ12からなる整流平滑回路、20は高周波トランス
21、MOSFET22とPWM制御IC23からなる
スイッチング回路である。PWM制御IC23はMOS
FET22の駆動パルス幅を変えて整流平滑回路10の
出力電圧を調整するスイッチング電源ICである。30
はダイオード31、32、チョークコイル33、平滑用
コンデンサ34からなる整流平滑回路、40は抵抗4
1、42からなる電池電圧検出手段で、抵抗41、42
により決定される分圧比で分圧し、分圧電圧を後述のマ
イコン50のA/Dコンバータ55に入力する。50は
演算手段(CPU)51、ROM52、RAM53、タ
イマ54、A/Dコンバータ55、出力ポート56、リ
セット入力ポート57からなるマイコンである。RAM
53はサンプリングした電池電圧を記憶する電池電圧記
憶手段531、サンプリングした電池温度を記憶する電
池温度記憶手段532を内蔵する。60は演算増幅器6
1、62、抵抗63〜66からなる充電電流制御手段、
70は電源トランス71、全波整流回路72、平滑コン
デンサ73、3端子レギュレータ74、リセットIC5
7からなる定電圧電源で、ここでは5V電源を作り、マ
イコン50、充電電流制御手段60等の電源となる。リ
セットIC57はマイコン50を初期状態にするために
リセット入力ポート57にリセット信号を出力する。8
0は充電電流を設定する充電電流設定手段であって、前
記出力ポート56からの信号に対応して演算増幅器62
の反転入力端に印加する電圧値を変えるものである。9
0は電池温度検出手段で、5Vの定電圧電源と接続され
た抵抗91と、抵抗92と温度検出端子8と温度端子2
dによって接続されている感温素子2aとによって分圧
された電圧を前記マイコン50のA/Dコンバータ55
に入力し電池温度を検出して充電を制御する。
【0007】次に図1の回路図、図2のフローチャート
を参照して充電器の動作を説明する。電源を投入すると
マイコン50は、電池組2の接続待機状態となる(ステ
ップ101)。電池組2を接続すると、マイコン50は
電池温度検出手段90の出力信号をA/Dコンバータ5
5でA/D変換した電池組2の温度をデータとして取り
込み、マイコン50に予め設定されている待機温度(本
実施例では55℃とする。)と比較し(ステップ10
2)、電池組2の温度が55℃以上ならステップ101
に戻って充電を待機し、55℃未満なら初期充電時間t
を設定し(ステップ103)、充電電流Iaで充電を開
始する(ステップ104)。充電開始と同時に電池組2
に流れる充電電流を電流検出手段3により検出し、この
充電電流に対応する電圧と充電電流Iaに対応する充電
電流設定基準値との差を充電電流制御手段60より信号
伝達手段5を介してPWM制御IC23に帰還をかけ
る。すなわち、充電電流が大きい場合はパルス幅を狭め
たパルスを高周波トランス21に与え整流平滑回路30
で直流に平滑し、充電電流をIaに保つ。すなわち、電
流検出手段3、充電電流制御手段60、信号伝達手段
5、スイッチング回路20、整流平滑回路30を介して
充電電流を所定電流値I0となるように制御する。
【0008】初期充電開始後、初期充電時間tを経過し
た否かをチェックし(ステップ105)、t時間経過し
た場合、マイコン50は出力ポート56より充電制御信
号伝達手段4を介して充電停止信号をPWM制御IC2
3に伝達し充電を停止し(ステップ106)、その時の
電池電圧Vinを電池電圧検出手段40で分圧した電圧
をA/Dコンバータ55に入力し、A/D変換して取り
込み(ステップ107)、Vinと予め設定されている
充電量判別基準電圧Viと比較し充電量判別を行う(ス
テップ108)。
【0009】検出した電池電圧VinがViより小さい
時は電池組2の充電量が少ないと判別し、充電電流Ib
(Ib>Ia)で充電を再開する(ステップ109)。
充電再開後、マイコン50は電池温度検出手段90の出
力信号をA/Dコンバータ55でA/D変換した電池組
2の温度をデータとして取り込み、マイコン50に予め
設定されている停止温度(本実施例では60℃とす
る。)と比較し(ステップ110)、電池組2の温度が
60℃以上なら、マイコン50は出力ポート56より充
電制御信号伝達手段4を介して充電停止信号をPWM制
御IC23に伝達して充電を停止する(ステップ11
5)。次いで電池組2が取り出されるのを判別する(ス
テップ116)。電池組2の取り出しが判別したらステ
ップ101に戻り、次の電池組2の充電のための待機を
する。
【0010】ステップ110において、電池組2の温度
が60℃未満なら、引き続き電池組2の満充電検出処理
を行う(ステップ111)。満充電検出は周知の如く種
々の検出方法があるが、例えば、公知の充電末期のピー
ク電圧から所定量降下したこと検出して充電を制御する
−ΔV検出や、電池電圧がピークに達する前に充電を停
止することにより過充電を低減し、電池組2のサイクル
寿命を向上させることを目的として電池電圧の時間によ
る2階微分値が負になるのを検出して充電を制御する2
階微分検出法、充電開始からの電池の温度上昇値が所定
の温度上昇値以上になるのを検出して充電を制御するΔ
T検出法、特開昭62−193518号、特開平2−2
46739号、実開平3−34638号公報等に記載さ
れている充電時における所定時間当りの電池温度上昇率
(温度勾配)が所定値以上になるのを検出して充電を制
御するΔT/Δt検出法等の一つないし複数の満充電検
出法を用いて行えばよい。
【0011】ステップ111において、電池組2が満充
電なら、マイコン50は出力ポート56より充電制御信
号伝達手段4を介して充電停止信号をPWM制御IC2
3に伝達して充電を停止する(ステップ115)。次い
で電池組2が取り出されるのを判別する(ステップ10
6)。電池組2の取り出しが判別したらステップ101
に戻り、次の電池組2の充電のための待機をする。ステ
ップ111において電池組2が満充電でなければ、ステ
ップ110に戻り上記で述べた処理を再び行う。
【0012】ステップ108において電池電圧Vinが
Viより大きい時は電池組2の充電量が多いと判別し、
充電電流Ia(Ib>Ia)で充電を再開する(ステッ
プ112)。充電再開後、マイコン50は電池温度検出
手段90の出力信号をA/Dコンバータ55でA/D変
換した電池組2の温度をデータとして取り込み、マイコ
ン50に予め設定されている充電停止温度(本実施例で
は55℃とする。)と比較し(ステップ113)、電池
組2の温度が55℃以上なら、マイコン50は出力ポー
ト56より充電制御信号伝達手段4を介して充電停止信
号をPWM制御IC23に伝達して充電を停止する(ス
テップ115)。次いで電池組2が取り出されるのを判
別する(ステップ116)。電池組2の取り出しが判別
したらステップ101に戻り、次の電池組2の充電のた
めの待機をする。
【0013】ステップ113において、電池組2の温度
が55℃未満なら、引き続き電池組2の満充電検出処理
を行う(ステップ114)。満充電検出処理は上記した
ステップ111の処理と同じである。
【0014】本実施例の充電器による電池組2の充電特
性を図5、図6に示す。電池組2は急速充電タイプの例
である。図5は充電量が少ない電池組2を充電した時の
充電特性で、待機温度55℃と停止温度60℃で、本実
施例の図2のフローチャートの示すところの充電電流I
a、Ibは夫々6Aと9Aである。待機温度と停止温度
に差を設けることにより、充電の早切れすなわち充電不
足はなくなる。
【0015】図6は充電量が多い電池を充電した時の充
電特性で、待機温度55℃と停止温度55℃で、本実施
例の図2のフローチャートの示すところの充電電流Ia
は6Aである。待機温度と停止温度を同じ値にすること
により、電池組2への過充電を抑制している。また図6
及び上述の本実施例の説明においては、充電量が多い電
池組2の時は、待機温度と停止温度を55℃と同じとし
たが、これに限るものではなく、1〜2℃程度の差を設
ける分には電池組2への過充電は抑制される。
【0016】上記実施例においては、充電量が多い電池
組2の充電量を100%としたが、充電量が80%の電
池組2を充電量が多い電池組2とし、これ以下は充電量
が少ない電池組2と判別して充電制御を行うと、過充
電、充電不足のない充電を行えるようになる。
【0017】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電池高温
時の充電において電池の充電量の度合いによる生じる充
電の早切れによる充電不足及び過充電による電池のサイ
クル寿命低下を防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明充電法を採用した充電器の一実施例を示
すブロック回路図。
【図2】本発明充電法の説明用フローチャート。
【図3】従来の充電法による電池の充電特性を示すグラ
フ。
【図4】従来の充電法による電池の充電特性を示すグラ
フ。
【図5】本発明充電法による電池の充電特性を示すグラ
フ。
【図6】本発明充電法による電池の充電特性を示すグラ
フ。
【符号の説明】
2は電池組、40は電池電圧検出手段、50はマイコ
ン、90は電池温度検出手段である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充電される電池の温度を検出する電池温
    度検出手段と、充電開始前の電池温度が待機温度以上ま
    たは待機温度未満なら充電を待機または開始させると共
    に充電中の電池温度が停止温度以上になったら充電を停
    止させる制御手段と、充電開始時に所定時間行われる初
    期充電後の電池の充電量を判別する充電量判別手段とを
    備え、充電量判別手段が充電量が少ないと判別した時前
    記停止温度を待機温度より高く設定し,充電量が多いと
    判別した時停止温度を待機温度と同じ値に設定するかも
    しくは停止温度と待機温度との差を充電量が少ないと判
    別した時の停止温度と待機温度の差より小さく設定し、
    電池温度が停止温度に到達した時充電を終了させるよう
    にしたことを特徴とする電池の充電法。
  2. 【請求項2】 前記充電量判別手段は、初期充電後の電
    池電圧を検出し、検出電池電圧が充電量判別電圧以上の
    時充電量が多いと判別するようにしたことを特徴とする
    請求項1記載の電池の充電法。
  3. 【請求項3】 前記充電量判別手段が充電量が多いと判
    別した時の充電電流を、充電量が少ないと判別した時の
    充電電流より小さくしたことを特徴とする請求項1記載
    の電池の充電法。
JP9357250A 1997-12-25 1997-12-25 電池の充電法 Withdrawn JPH11185825A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100390709B1 (ko) * 2000-11-02 2003-07-10 계양전기 주식회사 마이컴충전장치 및 그 방법
WO2012093638A1 (ja) * 2011-01-06 2012-07-12 日本電気株式会社 充電制御装置、充電制御方法、及びプログラム
JP2013090496A (ja) * 2011-10-20 2013-05-13 Toyota Motor Corp 電気自動車用充電装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100390709B1 (ko) * 2000-11-02 2003-07-10 계양전기 주식회사 마이컴충전장치 및 그 방법
WO2012093638A1 (ja) * 2011-01-06 2012-07-12 日本電気株式会社 充電制御装置、充電制御方法、及びプログラム
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Effective date: 20050301