JPH1127866A - 電池の充電方法 - Google Patents

電池の充電方法

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JPH1127866A
JPH1127866A JP9179781A JP17978197A JPH1127866A JP H1127866 A JPH1127866 A JP H1127866A JP 9179781 A JP9179781 A JP 9179781A JP 17978197 A JP17978197 A JP 17978197A JP H1127866 A JPH1127866 A JP H1127866A
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健朗 石丸
Nobuhiro Takano
信宏 高野
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
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    • G01R19/16533Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16542Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、−△V検出方式はA/D変
換器の持つ量子化誤差のため、充電電圧のピーク値から
の降下電圧を検出する設定値にある程度のマージンを持
たせる必要があるという欠点を解消し、電池電圧が充電
末期のピーク点よりわずかに下がった位置で満充電と判
別することができるようにすることである。 【解決手段】 所定サンプリング時間の間に複数回のサ
ンプリングを行って複数個の電池電圧を検出すると共に
所定サンプリング時間内のこれら電池電圧の最大値、最
小値を検出記憶し、所定サンプリング時間経過毎に最小
値を比較して最も大きい最小値をピーク値とし、ピーク
値判断後の所定サンプリング時間経過毎にピーク値と最
大値との差が所定値以上となった時満充電と判別するよ
うにした。

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・カドニウ
ム電池、ニッケル・水素電池等のアルカリ電解液系2次
電池の充電装置及び充電方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から広く用いられているニッケル・
カドミウム電池等の満充電検出手段として、充電中の電
池電圧Vを一定周期毎にサンプリングし、その最大値V
MAXを随時更新し、電池電圧Vが最大値VMAXより
一定値以下になったら、すなわち△V=VMAX−V≧
δ(例えば電池電圧をA/Dコンバータを用いデジタル
変換する場合、δはある所定のビット数である。)にな
ったら、電池電圧がピーク値から所定電圧下降したと判
別して充電を停止させる−△V検出方式があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示すようにマイコンのA/Dコンバータに入力される電
池電圧がA/Dコンバータのしきい値付近を通過する際
にはA/D変換器の持つ量子化誤差のため、そのデジタ
ル変換値が双方の値に変動することがある(例えば分解
能256ビット/5Vフルスケールの場合、入力電圧が
128.5/256*5V付近の場合、デジタル変換さ
れた値は128と129の両方の値に変動する。)。こ
のため、δの値には2以上のマージンを持たせなければ
ならず、このような設定で満充電検出を行った場合、電
池が過充電となり、電池のサイクル寿命を低減させてし
まう恐れがあった。本発明の目的は、上記欠点を解消
し、電池電圧が充電末期のピーク点よりわずかに下がっ
た位置で満充電と判別することができるようにすること
である。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的は、所定サンプ
リング時間の間に複数回のサンプリングを行って複数個
の電池電圧を検出すると共に所定サンプリング時間内の
これら電池電圧の最大値、最小値を検出記憶し、所定サ
ンプリング時間経過毎に最小値を比較して最も大きい最
小値をピーク値とし、ピーク値判断後の所定サンプリン
グ時間経過毎にピーク値と最大値との差が所定値以上と
なった時満充電と判別することにより達成される。
【0005】
【発明の実施の形態】図1は本発明充電方法を実施する
ための充電装置の一実施例を示す回路図である。1は交
流電源、2は複数の充電可能な素電池を直列に接続した
電池組である。3は電池組2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と充電電流信号伝達
手段5はホトカプラ等からなる。10は全波整流回路1
1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MOSFET22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と平滑用コンデンサ34からなる整流平滑回
路、40は抵抗41、42、入力保護用ダイオード43
からなる電池電圧検出手段で、電池組2の端子電圧を分
圧する。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56a、56b、リセット入力ポート57からな
るマイコンである。60は演算増幅器61、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IC75からなる定電
圧電源で、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IC75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。80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56b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設定す
るものである。
【0006】次に図1の回路図、図2及び図3のフロー
チャートを参照して、本発明充電方法の動作を説明す
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100)。電池組2を接続す
ると、マイコン50は電池組接続を電池接続検出手段4
0からの信号により判別し、出力ポート56より充電制
御信号伝達手段4を介しPWM制御IC23に充電開始
信号を伝達し、充電を開始する(ステップ110)。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にはパルス幅を狭
め、小さい場合にはパルス幅を広げ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
電電流を一定に保つ。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となるよう
に制御する。
【0007】充電を開始すると電池電圧記憶手段53の
記憶データであるピーク値VMAX、最大値νmax、
最小値νminをイニシャルリセットし(ステップ12
0)、10m秒タイマをスタートさせる(ステップ13
0)。所定時間10m秒が経過すると(ステップ14
0)、電池組2の電圧を分圧した電池電圧検出手段40
の出力信号をA/Dコンバータ55でA/D変換し、電
池電圧Vとして取り込む(ステップ150)。そしてV
とνmaxを比較し(ステップ160)、V>νmax
ならばステップ170に進みVの値をνmaxとして更
新し、V≦νmaxならばステップ170をスキップし
てステップ180に進む。ステップ180では、Vとν
minを比較し、V<νminならばステップ190に
進みVの値をνminとして更新し、V≧νminなら
ばステップ190をスキップしてステップ200に進
む。次に1秒毎カウンタをインクリメントし(ステップ
200)、1秒毎カウンタの値が100未満ならば10
m秒タイマを再スタートさせ(ステップ220)、ステ
ップ140〜ステップ210の処理を繰り返し、1秒毎
カウンタの値が100ならばステップ230に進む。こ
の時νmax、νminには過去1秒間における100
サンプリング中の最大値、最小値が記憶されている。ス
テップ230では、νminとVMAXを比較し、νm
in>VMAXならばステップ240に進みνminの
値をVMAXとして更新し、νmin≦VMAXならば
ステップ240をスキップしてステップ250に進む。
ステップ250では△V=VMAX−νmaxを算出す
る。次に△Vが1ビット以上か否かの判断を行い(ステ
ップ260)、1未満ならばνmaxとνminをリセ
ットし(ステップ290)、10m秒タイマを再スター
トさせ(ステップ300)、1秒毎カウンタをクリア
し、再度ステップ140〜ステップ250の処理を繰り
返す。△Vが1ビット以上ならば、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、充電を停止する
(ステップ270)。次いで電池組2が取り出されるの
を判別し(ステップ280)、電池組2が取り出された
ならばステップ100に戻り、次の電池の充電のための
待機をする。
【0008】上記したように、所定サンプリング時間
(実施例では1秒)の間に複数回(実施例では100
回)のサンプリングを行って複数個の電池電圧を検出す
ると共に所定サンプリング時間内のこれら電池電圧の最
大値νmin、最小値νminを検出記憶し、所定サン
プリング時間経過毎に最小値νminを比較して最も大
きい最小値νminをピーク値VMAXとし、ピーク値
判断後の所定サンプリング時間経過毎にピーク値VMA
Xと最大値νmaxとの差が所定値(実施例では1ビッ
ト)以上となった時満充電と判別する、すなわち電池電
圧が充電末期のピーク点よりわずかに下がった位置で満
充電と判別するようにしたので、過充電を防止し、電池
のサイクル寿命の低減を抑制することができる。
【0009】なお、上記実施例では過去1秒間における
100サンプリング中のデータの最大値と最小値を検出
するとしたが、これに限るものではない。しかし、電池
電圧の変化は充電電流、電池温度の影響を大きく受ける
ので、上記サンプリング時間及びサンプリング数の設定
にあたってはこれらを考慮する必要がある。
【0010】
【発明の効果】本発明によれば、電池電圧が充電末期の
ピーク点よりわずかに下がった位置で満充電と判別する
ことができるようになるので、過充電を防止し電池のサ
イクル寿命の低減を抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明充電方法を実施するための充電装置の一
実施例を示す回路図。
【図2】本発明充電方法の動作説明用フローチャート。
【図3】本発明充電方法の動作説明用フローチャート。
【図4】電池の充電電圧特性の一例を示すグラフ。
【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
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定サンプリング時間の間に複数回のサ
    ンプリングを行って複数個の電池電圧を検出すると共に
    所定サンプリング時間内のこれら電池電圧の最大値、最
    小値を検出記憶し、所定サンプリング時間経過毎に最小
    値を比較して最も大きい最小値をピーク値とし、ピーク
    値判断後の所定サンプリング時間経過毎にピーク値と最
    大値との差が所定値以上となった時満充電と判別するよ
    うにしたことを特徴とする電池の充電方法。
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