WO2013073175A1 - 組電池の充電方法、充電制御回路及び電源システム - Google Patents

組電池の充電方法、充電制御回路及び電源システム Download PDF

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WO2013073175A1
WO2013073175A1 PCT/JP2012/007293 JP2012007293W WO2013073175A1 WO 2013073175 A1 WO2013073175 A1 WO 2013073175A1 JP 2012007293 W JP2012007293 W JP 2012007293W WO 2013073175 A1 WO2013073175 A1 WO 2013073175A1
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charging
charge
assembled battery
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battery
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智哉 菊地
鈴木 智久
吉原 靖之
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for charging an assembled battery comprising a plurality of lead storage batteries, a charge control circuit, and a power supply system, and in particular, a plurality of series circuits in which one or more lead storage batteries are connected in series are connected in parallel.
  • the present invention relates to a technique for suitably charging an assembled battery using a single charger.
  • lead-acid batteries have been attracting attention as high-performance power supplies in industrial fields where expensive lithium ion secondary batteries are not profitable due to improvements in their charge / discharge characteristics.
  • the above-mentioned industrial field is not a portable battery-equipped device, but a region that handles special electric vehicles such as electric carts and forklifts that have a full recycling system for battery-equipped main bodies and lead-acid batteries.
  • Lead charge battery acceptability is affected by the temperature to which the battery is exposed. For example, when a lead storage battery is exposed to a low temperature, the fluidity of the electrolyte and the reactivity of the electrodes are reduced. For this reason, charge acceptability falls by reaction resistance rising.
  • the reaction resistance represents the likelihood of an electrochemical reaction in the battery. For example, when the battery is exposed to a low temperature, an electrochemical reaction is less likely to occur, and the reaction resistance increases. Conversely, when the battery is exposed to a high temperature, an electrochemical reaction is likely to occur, and the reaction resistance decreases.
  • Patent Document 1 describes that the temperature at which a lead storage battery is exposed is measured each time, the charge control voltage is calculated by reflecting the measured value in an equation having temperature as a variable, and charge / discharge is controlled. Yes. Further, in Patent Document 2, when a predetermined end-of-charge voltage is reached, the charging current is reduced and the process proceeds to the next stage of charge. The last stage of charge passes a predetermined time after the lead storage battery reaches the end-of-charge voltage. In the multi-stage constant current charging of 3 or more stages (the charging current In when the number of charging stages is n is I1> I2>...> In-1), the temperature at which the lead storage battery is exposed decreases. It is described that charging is appropriately controlled by increasing the charging end voltage.
  • Patent Documents 1 and 2 exhibit an excellent effect in the case of a single lead storage battery or in the case of an assembled battery composed of one series circuit in which a plurality of lead storage batteries are connected in series.
  • Patent Documents 1 and 2 exhibit an excellent effect in the case of a single lead storage battery or in the case of an assembled battery composed of one series circuit in which a plurality of lead storage batteries are connected in series.
  • a plurality of the series circuits are connected in parallel to form an assembled battery as a power source.
  • the temperature at which the lead storage battery is exposed is easily different for each series circuit.
  • the present invention solves the above-described problems, and includes an assembled battery configured by connecting a plurality of series circuits in which one or more lead-acid batteries are connected in series, and a single charger.
  • An object of the present invention is to provide an assembled battery charging method, a charging control circuit, and a power supply system that can be used without being overcharged or insufficiently charged.
  • a method for charging an assembled battery uses an assembled battery configured by connecting a plurality of series circuits in which one or more lead storage batteries are connected in series to each other in parallel.
  • a first index value which is a corresponding index value having a correlation with the resistance value of the first series circuit having the lowest resistance value among the plurality of series circuits.
  • a second index value that is a corresponding index value having a correlation with the resistance value of the second series circuit having the highest resistance value among the plurality of series circuits.
  • Two steps a third step of performing normal charging for charging the assembled battery with a first charge amount corresponding to the first index value, and a step corresponding to the second index value following the third step.
  • a charge control circuit charges a battery pack configured by connecting a plurality of series circuits each having one or more lead-acid batteries connected in series using a single charger.
  • a charge control circuit that obtains a first index value that is a corresponding index value having a correlation with the resistance value of the first series circuit having the lowest resistance value among the plurality of series circuits, And an acquisition unit for acquiring a second index value that is a corresponding index value having a correlation with the resistance value of the second series circuit having the highest resistance value among the plurality of series circuits; And controlling the battery charger to perform normal charging for charging the assembled battery with a first charge amount corresponding to the first index value, and subsequently to the normal charging, the second charging corresponding to the second index value is performed.
  • a charge control unit that performs refresh charging for charging the assembled battery with an amount of electricity. That.
  • a power supply system includes an assembled battery configured by connecting a plurality of series circuits in which one or more lead storage batteries are connected in series, and one charge for charging the assembled battery. And the above-described charging control circuit that controls the one charger.
  • the present invention it is possible to suppress the lead storage battery included in the first series circuit having the lowest resistance value from being overcharged by normal charging and using refresh charging only by using one charger.
  • the sulfation of the lead storage battery included in the second series circuit having the highest resistance value can be preferably eliminated.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows typically the structural example of the battery mounting apparatus containing 2nd Embodiment of a power supply system. It is a flowchart which shows an example of charge operation of the assembled battery in the power supply system of 2nd Embodiment. It is a flowchart which shows an example of charge operation of the assembled battery in the power supply system of 2nd Embodiment. It is a block diagram which shows typically the structural example of the battery mounting apparatus containing 3rd Embodiment of a power supply system. It is a figure which shows the table for determining indentation charge time. It is a figure which shows the table for determining refresh charge time. It is a block diagram which shows typically the structural example of the battery mounting apparatus containing 4th Embodiment of a power supply system. It is a figure which shows the lifetime characteristic of an Example and Comparative Examples 1 and 2. FIG.
  • the inventors use a single charger for an assembled battery in which one lead storage battery (or a series circuit in which a plurality of lead storage batteries are connected in series) is connected in parallel.
  • the conditions under which all series circuits did not fall into a severe overcharge even when charged in this way were studied.
  • the amount of electricity charged during normal charging was made to correspond to the resistance value of the series circuit having the lowest resistance value.
  • the series circuit with the lowest resistance value can be prevented from being overcharged.
  • normal charging is, for example, charging that is always performed when the user turns on the charger.
  • to make the amount of charged electricity correspond to the resistance value of the series circuit having the lowest resistance value specifically means that the amount of charged electricity is increased as the resistance value of the series circuit having the lowest resistance value is increased.
  • the series circuit having the lowest resistance value is a series circuit having high charging efficiency and easily overcharged.
  • the series circuit having the highest resistance value is a series circuit that has low charging efficiency and is likely to fall short of charging.
  • refresh charging described in International Publication No. 2010/137334 that is, in order to change lead sulfate inactivated by the amount of electricity exceeding the amount of charged electricity in normal charging to a charged product. Charge the battery. Then, the amount of electricity charged in refresh charging is made to correspond to the resistance value of the series circuit having the highest resistance value, thereby eliminating the sulfation of the lead storage battery of the series circuit having the highest resistance value.
  • the resistance value of the series circuit having the highest resistance value specifically, the higher the resistance value of the series circuit having the highest resistance value, the larger the amount of charge electricity in refresh charging. To do.
  • the sufficiently small charging current value means, for example, not more than the N-th stage charging current value in N-stage constant current charging (described later), specifically, for example, 0.025 C or less.
  • C means that the current value is shown in units of “1C” shown below. 1C indicates that when the battery is discharged at a current value of 1C until the SOC decreases from 100% to 0% (that is, when the nominal capacity value of the battery is discharged at a current value of 1C), the SOC of the battery is reduced in 1 hour. The current value is 0% (the amount of stored electricity is zero). “C” is also referred to as “It”.
  • the inventors have found that sulfation can be suitably eliminated while suppressing overcharging by increasing or decreasing the amount of charge in normal charging and refresh charging in accordance with the resistance value of the series circuit. It was.
  • the specific internal resistance of each lead-acid battery the specific resistance of the grid, the connection resistance between the electrode tab and the connection component, the connection resistance between the connection components, the pole column and the terminal Connection resistance, etc.
  • connection resistance between lead-acid batteries resistance related to conducting wire connection between a series circuit and a charger, and the like.
  • what has the greatest influence on the resistance value of the series circuit is a reaction resistance that increases or decreases depending on the temperature to which the lead storage battery is exposed. Therefore, instead of detecting the resistance value of the series circuit, the surface temperature of the lead storage battery may be used.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of a battery-equipped device including the first embodiment of the power supply system.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of transition of the terminal voltage Vt and the charging current Ic when the assembled battery is charged.
  • FIG. 3 is a diagram showing a table for determining the push-in charging time Tf.
  • FIG. 4 is a diagram showing a table for determining the refresh charge time Tr.
  • the terminal voltage Vt in one lead acid battery is shown for convenience of explanation.
  • the battery 1 includes a power supply system 11 and a load 12.
  • the battery-equipped device 10 is, for example, a special electric vehicle.
  • the switch 13 When the switch 13 is turned on, power is supplied from the power supply system 11 to a load 12 made of, for example, a motor.
  • the power supply system 11 includes an assembled battery 4, temperature sensors 5 a and 5 b, a control unit 6, a charger 7, and a switch 8.
  • the assembled battery 4 includes series circuits 1, 2, and 3 connected in parallel.
  • Series circuit 1 includes lead storage batteries (LSB) 1a, 1b, and 1c connected in series.
  • series circuit 2 includes lead acid batteries (LSB) 2a, 2b, and 2c connected in series
  • series circuit 3 includes lead acid batteries (LSB) 3a, 3b, and 3c connected in series.
  • the series circuit 2 is disposed so as to be physically sandwiched between the series circuit 1 and the series circuit 3.
  • the lead storage batteries 1a to 3c are physically arranged, for example, in a lattice shape.
  • each of the lead storage batteries 1a to 3c has, for example, a nominal voltage of 12 [V] and a nominal capacity of 60 [Ah].
  • the charger 7 is controlled by the control unit 6 to charge the assembled battery 4. That is, in this embodiment, each lead storage battery of the series circuits 1, 2, and 3 included in the assembled battery 4 connected in parallel to each other is charged using one charger 7.
  • the assembled battery 4 can be discharged to the load 12 by turning on the switch 13 after the charging is completed.
  • the resistance value increases due to exposure to low temperatures.
  • the series circuits 1 and 3 have a small number.
  • lead storage batteries 1a, 1c, 3a and 3c arranged at the ends have high resistance values when exposed to low temperatures.
  • the resistance value of the series circuit 2 having a large number of adjacent batteries is lowered by being exposed to a high temperature.
  • the lead storage battery 2 b disposed in the center has a low resistance value when exposed to high temperatures.
  • a temperature sensor (TS: Temperature Sensor) 5a is provided in the lead storage battery 3a that is exposed to the lowest temperature (highest resistance value), and is exposed to the highest temperature (most resistance).
  • a temperature sensor (TS) 5b is provided in the lead storage battery 2b.
  • the temperature sensors 5a and 5b measure the surface temperatures of the lead storage batteries 3a and 2b, respectively.
  • the temperature sensors 5a and 5b output the measured surface temperatures to the control unit 6, respectively.
  • the controller 6 includes a voltage detector 61, a memory 62, and a timer 63.
  • the voltage detector 61 detects the voltage between the terminals 41 and 42 of the assembled battery 4 as the terminal voltage Vt.
  • the memory 62 stores the tables shown in FIGS. Further, the memory 62 stores a first stage charging time T1 (described later).
  • the timer 63 counts the charging time.
  • the controller 6 controls the charger 7 to start normal charging by N-stage constant current charging as shown in FIG.
  • the control unit 6 controls the charger 7 to execute refresh charging subsequent to normal charging whenever normal charging is performed K times (K is an integer of 1 or more) set in advance.
  • the N-stage constant current charging starts the first-stage constant current charging with a predetermined charging current value, and when the terminal voltage Vt of the assembled battery 4 reaches the charging end voltage Vth, the charging current Charging to reduce the current Ic and proceed to the constant current charging of the next stage is repeated (N-1) stage (N is an integer of 2 or more), and the terminal voltage Vt of the assembled battery 4 is the charge end voltage at the (N-1) stage.
  • N is an integer of 2 or more
  • Vt of the assembled battery 4 is the charge end voltage at the (N-1) stage.
  • the constant current charging at the Nth stage may be performed at a current value smaller than the charging current value at the (N-1) th stage.
  • Vth 14.4
  • a region ⁇ is a region in which when the assembled battery 4 reaches the end-of-charge voltage Vth, the charging current value is decreased and the process proceeds to the next constant current charging.
  • the current value Ic1 which is the set current value Is of the first stage is 0.2C
  • the current value Ic2 which is the set current value Is of the second stage is 0.1C
  • the set current value Is of the third stage is 14.4V
  • 14.4V is an example of the charge end voltage Vth suitable when the temperature Tp of a lead acid battery is 25 degreeC. Therefore, the end-of-charge voltage Vth is not limited to 14.4V, and may be set as appropriate.
  • the N-stage constant current charging in the regions ⁇ and ⁇ corresponds to an example of normal charging in the third step.
  • the memory 62 of the control unit 6 stores, for example, a table as shown in FIG. FIG. 3 shows a table in which the charging time T1 of the first stage and the battery temperature Tp1 measured by the temperature sensor 5b are associated with a predetermined time Tf to be subjected to indentation charging.
  • the control unit 6 displays the measured battery temperature Tp1 and the first stage charging time T1 described later in the table of FIG. Are compared with each other to determine a predetermined time Tf to be subjected to indentation charging in the region ⁇ .
  • the controller 6 controls the charger 7 based on the determined predetermined time Tf.
  • the lead storage battery 2b (that is, the lead storage battery of the series circuit 2) that is exposed to the highest temperature (that is, the lowest resistance value and the high charge acceptance) is charged in the regions ⁇ and ⁇ (normal charging). ) To prevent overcharging.
  • the first stage charging electricity amount (charging time T1) in N-stage constant current charging becomes larger (longer) as the state of charge (SOC) immediately before time t1 when charging starts is smaller. Therefore, the amount of electricity charged in the first stage affects the predetermined time Tf that should be pushed and charged in the region ⁇ . For this reason, as shown in FIG. 3, the predetermined time Tf to be pushed and charged in the region ⁇ is set longer as the amount of charge in the first stage is larger (that is, the charge time T1 is longer).
  • the area ⁇ in FIG. 2 is an area for refresh charging that is subsequently performed for a predetermined time Tr after the charging (normal charging) in the areas ⁇ and ⁇ is completed.
  • the memory 62 of the control unit 6 stores, for example, a table as shown in FIG.
  • the control unit 6 displays the measured battery temperature Tp2 and the first-stage charging time T1 described later in the table of FIG.
  • a predetermined time Tr to be refresh-charged in the region ⁇ is determined.
  • the controller 6 controls the charger 7 based on the determined predetermined time Tr.
  • the sulfation of the lead storage battery 3a that is, the lead storage battery of the series circuit 3
  • the lowest temperature that is, the highest resistance value and the lowest charge acceptance
  • the charging of the region ⁇ corresponds to an example of refresh charging in the fourth step.
  • the charging times Tf and Tr are set.
  • the present invention is not limited to this, and the charging electricity amounts Qf and Qr may be set.
  • the amount of charge in charging in the regions ⁇ and ⁇ in FIG. 2 corresponds to an example of the first amount of charge
  • the amount of charge in charging in the region ⁇ in FIG. It corresponds to an example.
  • the battery temperature Tp1 measured by the temperature sensor 5b battery temperature Tp1 used in FIG.
  • the control unit 6 corresponds to an example of an acquisition unit and a charge control unit.
  • FIGS. 5 and 6 are flowcharts showing an example of the charging operation of the assembled battery in the power supply system of the first embodiment.
  • the assembled battery charging operation in the first embodiment will be described with reference to FIGS.
  • step S1 normal charging (N-stage constant current charging, that is, regions ⁇ and ⁇ in FIG.
  • the count value Cv for counting the number of executions of (charging) is increased by 1 (step S1).
  • step S2 the control unit 6 sets the current value Ic1 as the set current value Is (step S2).
  • step S3 the charger 7 supplies a charging current having a set current value Is to the assembled battery 4, and the assembled battery 4 is charged with a constant current (step S3, FIG. 2). Time t1).
  • the time measuring unit 63 starts measuring the charging time T1 of the first stage (step S4).
  • the constant current charging at the current value Ic1 of 0.2C is executed by the constant current charging at step S3, and the terminal voltage Vt of the assembled battery 4 gradually increases.
  • the charging current is distributed to the series circuits 1 to 3.
  • a charging current having a current value (Ic1 ⁇ 3) is supplied from the charger 7 to the assembled battery 4 so that the current value flowing through the series circuits 1 to 3 becomes Ic1.
  • the series circuits 1 to 3 have different resistance values due to temperature differences. Therefore, the charging currents respectively supplied from the charger 7 to the series circuits 1 to 3 do not have the same current value Ic1. As a result, a series circuit with a small amount of charged electricity due to a low temperature (that is, a high resistance value) and a series circuit with a large amount of charged electricity due to a high temperature (that is, a low resistance value) are generated.
  • the amount of charge for normal charging is determined so as to be suitable for a series circuit having a high temperature (that is, a large amount of charge), overcharge can be prevented.
  • the charge electricity amount of the refresh charge is determined so as to be adapted to the series circuit having a low temperature (that is, the charge electricity amount is small), sulfation can be eliminated, and at the same time, the lack of charge can be eliminated.
  • the control unit 6 compares the terminal voltage Vt with the end-of-charge voltage Vth (step S5). If the terminal voltage Vt does not satisfy the end-of-charge voltage Vth (NO in step S5), the charging is continued. While waiting. When the terminal voltage Vt becomes equal to or higher than the end-of-charge voltage Vth (YES in step S5, time t2 in FIG. 2), the first stage charging time T1 is stored in the memory 62 (step S6), and the second stage constant current. In order to start charging, 2 is substituted into the variable i (step S7).
  • the charging current of the preset current value Is is supplied to the assembled battery 4 by the charger 7, and the assembled battery 4 is charged with constant current (step S9).
  • control unit 6 compares the terminal voltage Vt with the end-of-charge voltage Vth (step S10), and if the terminal voltage Vt does not satisfy the end-of-charge voltage Vth (NO in step S10), repeats steps S9 to S10. .
  • the terminal voltage Vt becomes equal to or higher than the end-of-charge voltage Vth (YES in step S10)
  • step S11 If the variable i is not equal to (N ⁇ 1) (NO in step S11), 1 is added to the variable i to execute the constant current charging of the next stage (step S12), and steps S8 to S11 are performed again. repeat. On the other hand, if the variable i is equal to (N ⁇ 1) (YES in step S11, time t3 in FIG. 2), the process proceeds to step S13.
  • the constant current charging from the above steps S2 to S11 corresponds to the region ⁇ in FIG.
  • step S ⁇ b> 13 the control unit 6 starts to count the push-in charging time.
  • the constant current charging is continued as the constant current charging (push-in charging) of the Nth stage following the constant current charging of the (N ⁇ 1) th stage of step S9.
  • the control unit 6 acquires the battery temperature Tp1 of the lead storage battery 2b measured by the temperature sensor 5b (step S14, corresponding to an example of the first step).
  • control unit 6 compares the acquired battery temperature Tp1 and the first charging time T1 stored in the memory 62 in step S6 with the table of FIG. A predetermined time Tf of indentation charging that is constant-current charging of the eyes is selected (step S15, corresponding to an example of the fifth step). Next, the control unit 6 determines whether or not the measured push-in charging time has reached the predetermined time Tf selected in Step S15 (Step S16).
  • the control unit 6 waits until the push-in charging time reaches the predetermined time Tf (NO in step S16).
  • step S18 the control unit 6 starts measuring the refresh charge time.
  • the N-stage constant current charge (push-in charge) that has been performed after the (N-1) -stage constant current charge in step S9 is continued as the refresh charge.
  • the control unit 6 acquires the battery temperature Tp2 of the lead storage battery 3a measured by the temperature sensor 5a (step S19, corresponding to an example of the second step).
  • control unit 6 compares the acquired battery temperature Tp2 and the first charging time T1 stored in the memory 62 in step S6 with the table of FIG.
  • the predetermined time Tr is selected (step S20, corresponding to an example of the sixth step).
  • control unit 6 determines whether or not the measured refresh charging time has reached the predetermined time Tr selected in Step S20 (Step S21).
  • the control unit 6 waits until the refresh charging time reaches the predetermined time Tr (NO in step S21), and when the refresh charging time reaches the predetermined time Tr (YES in step S21), the control unit 6 sets the count value Cv to 0. (Step S22) and the charging is terminated.
  • the predetermined time Tf that is the push-in charging time in normal charging is determined based on the battery temperature Tp1 of the lead storage battery 2b measured by the temperature sensor 5b. Therefore, overcharge of the lead storage battery having the lowest resistance value can be prevented.
  • the predetermined time Tr that is the refresh charge time is determined based on the battery temperature Tp2 of the lead storage battery 3a measured by the temperature sensor 5a. Therefore, the sulfation of the lead storage battery having the highest resistance value can be sufficiently eliminated.
  • the assembled battery 4 constituted by connecting the series circuits 1 to 3 connected in series with the lead storage batteries in parallel is overcharged by using one charger 7. While avoiding, sulfation can be sufficiently eliminated and charging can be performed suitably.
  • FIG. 7 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of the battery-equipped device including the second embodiment of the power supply system.
  • the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
  • the battery-equipped device 10 a of the second embodiment includes a power supply system 11 a instead of the power supply system 11 in the battery-equipped device 10 of the first embodiment.
  • the power supply system 11 a of the second embodiment includes the assembled battery 4 a instead of the assembled battery 4 in the power supply system 11 of the first embodiment, and includes a control unit 6 a instead of the control unit 6.
  • the temperature sensor (TS) which measures the surface temperature is provided in all the lead storage batteries (LSB).
  • the temperature sensors 51a, 51b, and 51c are provided in the lead storage batteries 1a, 1b, and 1c of the series circuit 1, respectively.
  • temperature sensors 52a, 52b, and 52c are provided in the lead storage batteries 2a, 2b, and 2c of the series circuit 2, respectively.
  • temperature sensors 53a, 53b, and 53c are provided in the lead storage batteries 3a, 3b, and 3c of the series circuit 3, respectively.
  • the temperature sensors 51a, 51b, 51c, 52a, 52b, 52c, 53a, 53b, and 53c output the measured battery temperatures Tp to the control unit 6a.
  • the control unit 6a acquires a battery temperature Tp that is the surface temperature of the lead storage battery output from the temperature sensors 51a, 51b, 51c, 52a, 52b, 52c, 53a, 53b, and 53c.
  • Vth 14.4-0.03 (Tp1-25) (1)
  • the charge end voltage Vth is set.
  • the series circuits 1 to 3 each include three lead storage batteries connected in series, the end-of-charge voltage Vth is actually a value set by the above equation. It is 3 times.
  • the control unit 6a selects the highest temperature value among the obtained battery temperatures Tp as the battery temperature Tp1 (corresponding to an example of the first index value), and pushes in from the battery temperature Tp1 using the table of FIG.
  • the charging time Tf for charging is determined.
  • the control part 6a selects the lowest temperature value among the acquired battery temperature Tp as battery temperature Tp2 (equivalent to an example of a 2nd index value), and uses the table of FIG. 4 from the battery temperature Tp2.
  • the charging time Tr for refresh charging is determined.
  • FIGS. 8 and 9 are flowcharts showing an example of the charging operation of the assembled battery in the power supply system of the second embodiment.
  • the assembled battery charging operation in the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 7 to 9.
  • step S31 the control unit 6a first checks the charging condition and determines whether or not the charging condition is satisfied (step S32).
  • the control unit 6a determines that the charging condition is satisfied ( YES at step S32)
  • the process proceeds to step S33.
  • step S33 the count value Cv is incremented by one.
  • the control unit 6a determines that the charging condition is not satisfied, for example, when the terminal voltage of the assembled battery 4 is (12.8 ⁇ 3) V or more or the maximum value of the battery temperature is 55 ° C. or more. (NO in step S32), the process returns to step S31 and waits for the switch 8 to be turned on next. That is, when the terminal voltage of the assembled battery 4 is (12.8 ⁇ 3) V or higher, it is determined that the battery is fully charged, and charging is not performed to prevent deterioration due to overcharging. When the maximum battery temperature is 55 ° C. or higher, charging is not performed in order to prevent the temperature from being too high and causing an abnormality.
  • the voltage detection unit 61 may individually detect the terminal voltages of the individual lead storage batteries 1a to 1c, 2a to 2c, and 3a to 3c. In this case, the control unit 6a may not perform charging when there is even one lead storage battery having a terminal voltage of 12.8V or higher. In this case, the control unit 6a also calculates the total value of the terminal voltages of the lead storage batteries 1a to 1c, the total value of the terminal voltages of the lead storage batteries 2a to 2c, or the terminal voltage of the lead storage batteries 3a to 3c. The total value may be used as the terminal voltage Vt.
  • the confirmation of the charging condition in step S32 only needs to be able to determine whether or not the assembled battery 4 is in a state suitable for charging. Therefore, in the confirmation of the charging condition in step S32, it may be determined whether the assembled battery 4 is in a state suitable for charging by another method.
  • the charging current is distributed to the series circuits 1 to 3.
  • a charging current having a current value (Ic1 ⁇ 3) is supplied from the charger 7 to the assembled battery 4 so that the current value flowing through the series circuits 1 to 3 becomes Ic1.
  • the series circuits 1 to 3 have different resistance values due to temperature differences. Therefore, the charging currents respectively supplied from the charger 7 to the series circuits 1 to 3 do not have the same current value Ic1. As a result, a series circuit with a small amount of charged electricity due to a low temperature (that is, a high resistance value) and a series circuit with a large amount of charged electricity due to a high temperature (that is, a low resistance value) are generated.
  • the amount of charge for normal charging is determined so as to be suitable for a series circuit having a high temperature (that is, a large amount of charge), overcharge can be prevented.
  • the charge electricity amount of the refresh charge is determined so as to be adapted to the series circuit having a low temperature (that is, the charge electricity amount is small), sulfation can be eliminated, and at the same time, the lack of charge can be eliminated.
  • the time measuring unit 63 starts measuring the charging time T1 (step S35). Subsequently, the control unit 6a acquires the battery temperature Tp output from the temperature sensors 51a, 51b, 51c, 52a, 52b, 52c, 53a, 53b, and 53c (step S36), and is the highest of the acquired battery temperatures Tp. A high temperature value is selected as the battery temperature Tp1 (step S37), and the end-of-charge voltage Vth is set by the above equation (1) (step S38).
  • control unit 6a compares the terminal voltage Vt with the end-of-charge voltage Vth (step S39), and if the terminal voltage Vt does not satisfy the end-of-charge voltage Vth (NO in step S39), repeats steps S36 to S39.
  • the terminal voltage Vt becomes equal to or higher than the charge end voltage Vth (YES in step S39)
  • the first stage charging time T1 is stored in the memory 62 (step S40).
  • the second stage constant current charging indentation charging is continued from the first stage constant current charging in step S34.
  • N 2 in N-stage constant current charging (corresponding to an example of normal charging in the third step).
  • step S44 the control unit 6a acquires the battery temperature Tp output from the temperature sensors 51a, 51b, 51c, 52a, 52b, 52c, 53a, 53b, and 53c, and the highest temperature value among the acquired battery temperatures Tp. Is selected as the battery temperature Tp1. Then, the control unit 6a compares the selected battery temperature Tp1 and the first stage charging time T1 stored in the memory 62 in step S40 with the table of FIG. The predetermined time Tf is selected. Then, the process proceeds to step S46. Step S44 corresponds to an example of a first process and a fifth process.
  • step S45 the controller 6a acquires the battery temperature Tp output from the temperature sensors 51a, 51b, 51c, 52a, 52b, 52c, 53a, 53b, and 53c, and the highest temperature value among the acquired battery temperatures Tp. Is selected as the battery temperature Tp1, and the lowest temperature value is selected as the battery temperature Tp2. Then, the control unit 6a compares the selected highest battery temperature Tp1 and the first charging time T1 stored in the memory 62 in step S40 with the table of FIG. A predetermined time Tf for indentation charging is selected. Further, the control unit 6a compares the selected lowest battery temperature Tp2 and the first stage charging time T1 stored in the memory 62 in step S40 with the table of FIG.
  • Step S45 corresponds to an example of the first process, the second process, the fifth process, and the sixth process, and the refresh charge corresponds to an example of the refresh charge in the fourth process.
  • step S46 the control unit 6a determines whether or not the measured charging time has reached a predetermined time. That is, when the process proceeds from step S44 to step S46, the control unit 6a determines whether the charging time has reached the predetermined time Tf, and when the process proceeds from step S45 to step S46. The controller 6a determines whether or not the charging time has reached a predetermined time (Tf + Tr).
  • all lead storage batteries are provided with temperature sensors, and the highest battery temperature and the lowest battery temperature are acquired. Therefore, it is possible to more suitably determine the predetermined time Tf that is the push-in charging time and the predetermined time Tr that is the refresh charging time. For this reason, the overcharge of the lead acid battery having the lowest resistance value can be prevented, and the sulfation of the lead acid battery having the highest resistance value can be sufficiently eliminated. As a result, the assembled battery 4 can be suitably charged using one charger 7.
  • the end-of-charge voltage Vth is set based on the lowest battery temperature. Therefore, overcharge of the lead storage battery having the lowest resistance value can be prevented more reliably.
  • charging is started after the charging conditions are confirmed in step S32, but the second embodiment is not limited to this.
  • the charging time T1 in step S40 of FIG. 8 is a predetermined time (for example, 1 minute) or less, the control unit 6a determines that the assembled battery 4 is in a fully charged state, Subsequent charging may be stopped.
  • the control unit 6 may check the charging condition in the same manner as in step S32 of FIG. For example, after charging is started, if the charging time T1 in step S6 in FIG. 5 is equal to or shorter than a predetermined time (for example, 1 minute), the control unit 6 determines that the assembled battery 4 is in a fully charged state. Then, subsequent charging may be stopped. Alternatively, the second stage charging is performed, and if the total charging time of the first stage and the second stage is equal to or shorter than a predetermined time (for example, 1 minute), the control unit 6 indicates that the assembled battery 4 is fully charged. And subsequent charging may be stopped.
  • a predetermined time for example, 1 minute
  • FIG. 10 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of the battery-equipped device including the third embodiment of the power supply system.
  • FIG. 11 is a diagram showing a table for determining the push-in charging time Tf.
  • FIG. 12 is a diagram showing a table for determining the refresh charge time Tr.
  • the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the third embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment.
  • the battery-equipped device 10b of the third embodiment includes a power supply system 11b instead of the power supply system 11 in the battery-equipped device 10 of the first embodiment.
  • the power supply system 11 b of the third embodiment includes the assembled battery 4 b instead of the assembled battery 4 in the power supply system 11 of the first embodiment, and includes a control unit 6 b instead of the control unit 6.
  • the control unit 6b of the third embodiment includes a memory 62b instead of the memory 62 in the control unit 6 of the first embodiment, and further includes a current detection unit 64.
  • the assembled battery 4b of the third embodiment includes current detection resistors R1, R2, and R3 connected in series to the series circuits 1, 2, and 3, respectively. Moreover, the assembled battery 4b is not provided with a temperature sensor for measuring the surface temperature of the lead storage battery.
  • the current detection unit 64 of the control unit 6b detects the charging current values of the series circuits 1, 2, and 3 based on the voltage drops in the current detection resistors R1, R2, and R3.
  • the memory 62b of the control unit 6b stores the tables shown in FIGS.
  • the controller 6b calculates the resistance Rx for each of the series circuits 1 to 3.
  • the control unit 6b includes the lowest resistance Rx1 (corresponding to an example of a first index value) and the highest resistance Rx2 (corresponding to an example of a second index value). Select.
  • the control unit 6b compares the charging time T1 of the first stage stored in the memory 62b and the selected lowest resistance Rx1 with the table of FIG. 11, and obtains a predetermined time Tf that is the charging time of push-in charging. decide. Further, the control unit 6b compares the first stage charging time T1 stored in the memory 62b and the selected highest resistance Rx2 with the table of FIG. 12, and is a predetermined time that is the charging time for refresh charging. Tr is determined.
  • Tx11 ⁇ Tx12 ⁇ Tx13 is set, Tx21 ⁇ Tx22 ⁇ Tx23 is set, and Tx31 ⁇ Tx32 ⁇ Tx33 is set. Further, Tx11 ⁇ Tx21 ⁇ Tx31 is set, Tx12 ⁇ Tx22 ⁇ Tx32 is set, and Tx13 ⁇ Tx23 ⁇ Tx33 is set.
  • Tx41 ⁇ Tx42 ⁇ Tx43 is set, Tx51 ⁇ Tx52 ⁇ Tx53 is set, and Tx61 ⁇ Tx62 ⁇ Tx63 is set. Further, Tx41 ⁇ Tx51 ⁇ Tx61 is set, Tx42 ⁇ Tx52 ⁇ Tx62 is set, and Tx43 ⁇ Tx53 ⁇ Tx63 is set.
  • the predetermined time Tf that is the push-in charging time and the predetermined time Tr that is the refresh charging time it is possible to suitably determine the predetermined time Tf that is the push-in charging time and the predetermined time Tr that is the refresh charging time. Therefore, overcharge of the lead acid battery having the lowest resistance value can be prevented, and sulfation of the lead acid battery having the highest resistance value can be sufficiently eliminated.
  • the resistances Rx of the series circuits 1 to 3 are obtained instead of the surface temperature of the lead storage battery. Therefore, the predetermined time Tf and the predetermined time Tr can be determined more preferably.
  • FIG. 13 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of the battery-equipped device including the fourth embodiment of the power supply system.
  • the same reference numerals are given to the same elements as those in the first embodiment.
  • the fourth embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
  • the battery-equipped device 10c of the fourth embodiment includes a power supply system 11c instead of the power supply system 11 in the battery-equipped device 10 of the first embodiment.
  • the power supply system 11 c of the fourth embodiment includes the assembled battery 4 c instead of the assembled battery 4 in the power supply system 11 of the first embodiment, and includes a control unit 6 c instead of the control unit 6.
  • the control unit 6 c of the third embodiment includes a memory 62 c instead of the memory 62 in the control unit 6 of the first embodiment.
  • the assembled battery 4c of the fourth embodiment includes a temperature sensor 5c.
  • the temperature sensor 5c detects the environmental temperature Ta of the assembled battery 4c.
  • the temperature sensor 5c outputs the detected environmental temperature Ta to the control unit 6c.
  • the assembled battery 4c is not provided with a temperature sensor for measuring the surface temperature of the lead storage battery.
  • the control unit 6c determines a predetermined time Tr that is a charging time for refresh charging based on the battery temperature Tp and the table of FIG. 4 stored in the memory 62c.
  • the temperature differences ⁇ Thi, ⁇ Tlo are obtained, for example, experimentally in advance and stored in the memory 62c.
  • the fourth embodiment similarly to the first embodiment, it is possible to suitably determine a predetermined time Tf that is a push-in charging time and a predetermined time Tr that is a refresh charging time. For this reason, the overcharge of the lead acid battery having the lowest resistance value can be prevented, and the sulfation of the lead acid battery having the highest resistance value can be sufficiently eliminated. As a result, it is possible to suitably charge the assembled battery 4 using one charger 7.
  • N may be 3, 4 or 6 or more.
  • a temperature sensor for measuring the surface temperature may also be attached to the lead storage battery 1a or 1c at the end of the series circuit 1. Then, the controller 6 selects the lower one of the battery temperature Tp of the lead storage battery 1a or 1c and the battery temperature Tp of the lead storage battery 3a as the battery temperature Tp2, and determines the refresh charging time Tr. Good.
  • K 5
  • K 5
  • K 5
  • K 5
  • refresh charging may be performed every time normal charging is performed.
  • K may not be a fixed value. In other words, for example, after normal charging is performed five times, refresh charging may be performed subsequently, and then normal charging may be performed four times and then refresh charging may be performed subsequently.
  • FIG. 14 is a graph showing the life characteristics of Examples and Comparative Examples 1 and 2. The effect by the said embodiment is shown by an Example.
  • the assembled battery 4 was configured in the same manner as in the first embodiment (FIG. 1).
  • As the lead storage batteries 1a to 3c EC-FV1260 (manufactured by Panasonic Storage Battery Co., Ltd.) having a nominal voltage of 12V and a nominal capacity of 60Ah was used.
  • the temperature sensor 5a and the temperature sensor 5b were attached to the surface of the lead storage battery 3a and the lead storage battery 2b, respectively, and the temperature measurement value was output to the control part 6.
  • the constant current charging time (indentation charging time) Tf at the fifth stage was determined by comparing the surface temperature of the lead storage battery 2b measured by the temperature sensor 5b with the table shown in FIG. Then, as in the first embodiment, refresh charging was performed once every five times of normal charging.
  • the refresh charging time Tr was determined by comparing the surface temperature of the lead storage battery 3a most recently measured by the temperature sensor 5a with the table shown in FIG. FIG. 14 shows the life characteristics P1 when this pattern (refresh charging is performed once in 5 times of normal charging) is repeated.
  • the life characteristics P2 of Comparative Example 1 are also shown in FIG.
  • Comparative Example 2 is a mode in which only the normal charging is performed with respect to Comparative Example 1 without performing refresh charging.
  • the life characteristic P3 of Comparative Example 2 is also shown in FIG.
  • the life characteristic P1 in the present embodiment has a battery discharge capacity ratio (unit:%) with an initial capacity of 100% as the vertical axis and an expected life (unit:%) as the horizontal axis. Indicated.
  • the life characteristic P2 of Comparative Example 1 in which refresh charging was performed is not sufficient, although it is improved over the life characteristic P3 of Comparative Example 2.
  • the assembled battery 4 is configured by connecting the series circuits 1 to 3 in parallel. For this reason, even when the environmental temperature is kept constant, the thermal environment to which the series circuits 1 to 3 are exposed varies. Therefore, there is a limit to use a single charger to control the charging based on only the environmental temperature and extend the life.
  • the temperature of lead storage batteries in the right place is measured on the premise of variations in the thermal environment, and these are individually reflected in normal charging (indentation charging in normal charging) and refresh charging, respectively. As a result, even when one charger 7 is used, the service life can be extended.
  • a method for charging an assembled battery uses an assembled battery configured by connecting a plurality of series circuits in which one or more lead storage batteries are connected in series to each other in parallel.
  • a first index value which is a corresponding index value having a correlation with the resistance value of the first series circuit having the lowest resistance value among the plurality of series circuits.
  • a second index value that is a corresponding index value having a correlation with the resistance value of the second series circuit having the highest resistance value among the plurality of series circuits.
  • Two steps a third step of performing normal charging for charging the assembled battery with a first charge amount corresponding to the first index value, and a step corresponding to the second index value following the third step.
  • a first index value that is a corresponding index value having a correlation with the resistance value of the first series circuit having the lowest resistance value among the plurality of series circuits is acquired. Is done.
  • a second index value that is a corresponding index value having a correlation with the resistance value of the second series circuit having the highest resistance value among the plurality of series circuits is acquired.
  • normal charging for charging the assembled battery with the first charge amount corresponding to the first index value is performed.
  • refresh charging is performed in which the assembled battery is charged with a second charge amount corresponding to the second index value.
  • normal charging is performed in which the assembled battery is charged with the first charge amount corresponding to the first index value. Therefore, it is possible to suppress the lead storage battery included in the first series circuit having the lowest resistance value from being overcharged by normal charging.
  • refresh charging is performed with a second charge electricity amount corresponding to the second index value. Therefore, it becomes possible to suitably eliminate the sulfation of the lead storage battery included in the second series circuit having the highest resistance value by refresh charging. As a result, the assembled battery can be suitably charged by using only one charger.
  • the fourth step may be executed once.
  • the fourth step is executed once, so that refresh charging can be performed at a suitable frequency.
  • the third step may be configured such that the first charge electricity amount increases as the resistance value corresponding to the first index value increases.
  • the first charge electricity amount is increased as the resistance value corresponding to the first index value increases. Therefore, normal charging can be suitably performed with the first charge electricity amount corresponding to the high resistance value of the lead storage battery.
  • the fourth step may be configured such that the second charge electricity amount increases as the resistance value corresponding to the second index value increases.
  • the second charge electricity amount is increased as the resistance value corresponding to the second index value increases. Therefore, refresh charging can be suitably performed with the second charge electricity amount corresponding to the high resistance value of the lead storage battery.
  • the third step performs N-stage constant current charging as the normal charging, and the N-stage constant current charging performs first-stage constant current charging according to a predetermined charging current value.
  • the charging current value is reduced and charging proceeds to the constant current charging of the next stage (N ⁇ 1) stage (N is an integer of 2 or more) )
  • N-stage constant current charging may be charging for a predetermined time Tf.
  • N-stage constant current charging is performed as normal charging.
  • first-stage constant current charging is started with a predetermined charging current value.
  • Vth the charging current value is reduced, and charging that proceeds to the constant current charging of the next stage is repeated (N ⁇ 1) stages (N is an integer of 2 or more). It is.
  • the Nth stage has a current value lower than or substantially the same as the charging current value at the (N ⁇ 1) th stage.
  • Tf The constant current charging of the eyes is performed for a predetermined time Tf. Therefore, by performing N-stage constant current charging as normal charging, it is possible to perform charging with a sufficient amount of electricity in a relatively short time.
  • the third step may include a fifth step of determining the predetermined time Tf based on the first index value.
  • the predetermined time Tf is determined based on the first index value in the fifth step. Therefore, the first charge electricity amount can be easily determined.
  • the refresh charging is performed at the predetermined time with a current value substantially the same as a charging current value in the N-stage constant current charging in the third step.
  • constant current charging for a predetermined time Tr may be performed.
  • the current value in the fourth step is substantially the same as the charge current value in the N-stage constant current charge in the third step, and after the predetermined time Tf has elapsed, Constant current charging for a predetermined time Tr is performed. Therefore, the charging current value in refresh charging is relatively small. For this reason, adverse effects such as lattice corrosion at the positive electrode due to overcharging can be made difficult to occur.
  • the fourth step may include a sixth step of determining the predetermined time Tr based on the second index value.
  • the predetermined time Tr is determined based on the second index value in the sixth step. Therefore, the second charge electricity amount can be easily determined.
  • the predetermined time Tr may be longer as the resistance value corresponding to the second index value is higher.
  • the predetermined time Tr during which refresh charging is performed becomes longer as the resistance value corresponding to the second index value increases. For this reason, as the resistance value of the second series circuit is higher, the second charge electricity amount that is the charge electricity amount of the refresh charge is increased. As a result, the sulfation of the lead storage battery having a high resistance value can be sufficiently eliminated.
  • the end-of-charge voltage Vth may be set to correspond to the first index value.
  • the end-of-charge voltage Vth is set to correspond to the first index value. Therefore, the amount of electricity for N-stage constant current charging, that is, the first amount of electricity for normal charging can be made a suitable amount of electricity.
  • the end-of-charge voltage Vth may be set to increase as the resistance value corresponding to the first index value increases.
  • the end-of-charge voltage Vth is set to increase as the resistance value corresponding to the first index value increases. Therefore, the amount of electricity for N-stage constant current charging, that is, the first amount of electricity for normal charging can be set to an amount corresponding to the height of the resistance value.
  • the first step acquires a surface temperature of the lead storage battery included in the first series circuit as the first index value
  • the second step includes the second index.
  • the surface temperature of the lead storage battery included in the second series circuit may be acquired as a value.
  • the surface temperature of the lead storage battery included in the first series circuit is acquired as the first index value.
  • the surface temperature of the lead storage battery included in the second series circuit is acquired as the second index value.
  • the first charge electricity amount is increased as the surface temperature of the lead storage battery obtained as the first index value is lower.
  • the second charge electricity amount is made larger as the surface temperature of the lead storage battery obtained as the second index value is lower.
  • a charge control circuit charges a battery pack configured by connecting a plurality of series circuits each having one or more lead-acid batteries connected in series using a single charger.
  • a charge control circuit that obtains a first index value that is a corresponding index value having a correlation with the resistance value of the first series circuit having the lowest resistance value among the plurality of series circuits, And an acquisition unit for acquiring a second index value that is a corresponding index value having a correlation with the resistance value of the second series circuit having the highest resistance value among the plurality of series circuits;
  • the battery charger is controlled to perform normal charging for charging the assembled battery with a first charge amount corresponding to the first index value, and each time the normal charging is performed twice or more, the normal charging is performed. Subsequently, the assembled battery is charged with a second charge amount corresponding to the second index value.
  • a charging control unit that performs refresh charge.
  • the acquisition unit acquires a first index value that is a corresponding index value having a correlation with the resistance value of the first series circuit having the lowest resistance value among the plurality of series circuits.
  • the acquisition unit acquires a second index value that is a corresponding index value having a correlation with the resistance value of the second series circuit having the highest resistance value among the plurality of series circuits.
  • One charger is controlled by the charge control unit, and normal charging is performed to charge the assembled battery with a first charge amount corresponding to the first index value.
  • the normal charge is followed by the refresh charge for charging the assembled battery with the second charge electricity amount corresponding to the second index value.
  • a power supply system includes an assembled battery configured by connecting a plurality of series circuits in which one or more lead storage batteries are connected in series, and one charge for charging the assembled battery. And the above-described charging control circuit that controls the one charger.
  • the assembled battery is configured by connecting in parallel a plurality of series circuits in which one or more lead storage batteries are connected in series.
  • This assembled battery is charged by one charger.
  • This one charger is controlled by the above-described charging control circuit. Therefore, the lead storage battery included in the first series circuit having the lowest resistance value can be prevented from being overcharged by normal charging, and the lead storage battery included in the second series circuit having the highest resistance value by refresh charging. It is possible to suitably eliminate the sulfation. As a result, the assembled battery can be suitably charged by using only one charger.
  • an electric vehicle using a lead storage battery as a main power source can be reduced in price. Therefore, it is very useful not only for industrial applicability.

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Abstract

 1個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を1個の充電器を用いて充電する組電池の充電方法である。この組電池の充電方法は、複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第1直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第1指標値を取得する第1工程(S14)と、複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第2直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第2指標値を取得する第2工程(S19)と、第1指標値に相応する第1充電電気量で組電池を充電する通常充電を行う第3工程(S3-S16)と、第3工程に引き続いて、第2指標値に相応する第2充電電気量で組電池を充電するリフレッシュ充電を行う第4工程(S18-S21)と、を備える。

Description

組電池の充電方法、充電制御回路及び電源システム
 本発明は、複数の鉛蓄電池からなる組電池の充電方法、充電制御回路及び電源システムに関し、特に、1個以上の鉛蓄電池を直列に接続した直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、1個の充電器を用いて好適に充電する技術に関する。
 近年、鉛蓄電池は、その充放電特性の改良によって、高価なリチウムイオン二次電池では採算が合わない産業領域における高性能電源として、再び脚光を浴びつつある。上述した産業領域とは、ポータブルの電池搭載機器ではなくて、電池搭載機器の本体や鉛蓄電池のリサイクル制度が充実している電動カートやフォークリフトなどの特殊電動車両などを取り扱う領域である。
 鉛蓄電池の充電受入性は、電池が晒される温度によって影響を受ける。例えば鉛蓄電池が低温に晒された場合、電解液の流動性や電極の反応性が低下する。このため、反応抵抗が上昇することにより充電受入性は低下する。ここで、反応抵抗とは、電池における電気化学反応の起こりやすさを表す。例えば、電池が低温に晒された場合には、電気化学反応が起こりにくくなるため、反応抵抗は上昇する。逆に、電池が高温に晒された場合には、電気化学反応が起こりやすくなるため、反応抵抗は低下する。
 一方、鉛蓄電池では、充電不足が続くとサルフェーション(放電生成物である硫酸鉛が不活性になって電池容量が損なわれる現象)が進み、過充電が続くと特に正極で格子が腐食することにより短寿命化が進む。したがって、鉛蓄電池を適切に充電するには、鉛蓄電池が晒されている温度を精確に把握して充電条件に反映させる必要がある。
 特許文献1には、鉛蓄電池が晒されている温度を都度計測し、温度を変数とする式にその計測値を反映させて充電制御電圧を算出し、充放電を制御することが記されている。また、特許文献2には、所定の充電終止電圧に達すると充電電流を低減して次段の充電へ進み、最終段の充電は、鉛蓄電池が充電終止電圧に達した後に所定時間が経過するまで行う3段以上の多段定電流充電(充電段数をn段とした時の充電電流Inは、I1>I2>・・・>In-1)において、鉛蓄電池が晒されている温度が低くなるほど充電終止電圧を高くすることによって、充電を適切に制御することが記されている。
特開平10-032020号公報 特開平11-089104号公報
 特許文献1および2は、単一の鉛蓄電池の場合、あるいは複数個の鉛蓄電池が直列に接続された1つの直列回路からなる組電池の場合において、優れた効果を発揮する。しかしながら、上述した特殊電動車両の場合、上記直列回路を複数個並列に接続して組電池を構成して電源とすることが多い。このような組電池では、直列回路ごとに、鉛蓄電池が晒される温度が異なりやすくなる。
 しかしながら、このような異なる温度状態に配慮せずに同じ条件で充電すると、高温に晒されることにより充電受入性が高い直列回路の鉛蓄電池は、過充電に陥りやすくなる一方、低温に晒されることにより充電受入性が低い直列回路の鉛蓄電池は、充電不足に陥りやすくなる。したがって、国際公開第2010/079563号に記載されるように、直列回路ごとに充電器を有する構成を採るしかないと考えられてきた。ところが、このような構成では、充電器の数が増大するのに応じて、高価になる上に、特殊電動車両の内部に収納するのに必要なスペースも増大する。
 本発明は、上述した課題を解決するものであって、1個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、1個の充電器を用いて、過充電や充電不足になることなく充電することができる組電池の充電方法、充電制御回路及び電源システムを提供することを目的とする。
 本発明の一局面に係る組電池の充電方法は、1個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、1個の充電器を用いて充電する組電池の充電方法であって、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第1直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第1指標値を取得する第1工程と、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第2直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第2指標値を取得する第2工程と、前記第1指標値に相応する第1充電電気量で前記組電池を充電する通常充電を行う第3工程と、前記第3工程に引き続いて、前記第2指標値に相応する第2充電電気量で前記組電池を充電するリフレッシュ充電を行う第4工程と、を備える。
 本発明の一局面に係る充電制御回路は、1個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、1個の充電器を用いて充電する充電制御回路であって、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第1直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第1指標値を取得し、かつ、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第2直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第2指標値を取得する取得部と、前記1個の充電器を制御して、第1指標値に相応する第1充電電気量で前記組電池を充電する通常充電を行い、前記通常充電に引き続いて、前記第2指標値に相応する第2充電電気量で前記組電池を充電するリフレッシュ充電を行う充電制御部と、を備える。
 本発明の一局面に係る電源システムは、1個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池と、前記組電池を充電する1個の充電器と、前記1個の充電器を制御する上記の充電制御回路と、を備える。
 本発明によれば、1個の充電器を用いるだけで、最も抵抗値の低い第1直列回路に含まれる鉛蓄電池が、通常充電により過充電になるのを抑制することができ、リフレッシュ充電により、最も抵抗値の高い第2直列回路に含まれる鉛蓄電池のサルフェーションを好適に解消することが可能になる。
電源システムの第1実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。 組電池が充電される際の端子電圧Vt及び充電電流Icの推移の例を概略的に示す図である。 押込み充電時間を決定するためのテーブルを示す図である リフレッシュ充電時間を決定するためのテーブルを示す図である。 第1実施形態の電源システムにおける組電池の充電動作の一例を示すフローチャートである。 第1実施形態の電源システムにおける組電池の充電動作の一例を示すフローチャートである。 電源システムの第2実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。 第2実施形態の電源システムにおける組電池の充電動作の一例を示すフローチャートである。 第2実施形態の電源システムにおける組電池の充電動作の一例を示すフローチャートである。 電源システムの第3実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。 押込み充電時間を決定するためのテーブルを示す図である。 リフレッシュ充電時間を決定するためのテーブルを示す図である。 電源システムの第4実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。 実施例および比較例1,2の寿命特性を示す図である。
 (発明者の知見)
 最初に、発明者の知見が説明される。発明者らは、過充電による悪影響(正極での格子腐食による短寿命化)と、充電不足による悪影響(サルフェーションによる容量低下)との差を比較検討した。その結果、過充電によって起こる化学変化(腐食)は不可逆であるものの、充電不足によって起こる化学変化(サルフェーション)は、例えば国際公開第2010/137334号に記載されるリフレッシュ充電により可逆的に解消可能であると推量した。
 そこで、発明者らは、1個の鉛蓄電池(または複数の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路)が、複数個並列に接続されて構成された組電池を、1個の充電器を用いて充電した場合でも、全ての直列回路が重篤な過充電に陥らない条件について検討した。その結果、通常充電における充電電気量を、最も抵抗値が低い直列回路の抵抗値に相応させた。これによって、最も抵抗値が低い直列回路が過充電に陥ることを防げるようになった。
 ここで、通常充電とは、例えば使用者が充電器をオンにさせたときに必ず行う充電である。また、充電電気量を最も抵抗値が低い直列回路の抵抗値に相応させるとは、具体的には、最も抵抗値が低い直列回路の抵抗値が高いほど充電電気量を大きくすることを意味する。また、最も抵抗値が低い直列回路とは、充電効率が高く、過充電に陥りやすい直列回路である。
 ただし、この条件で通常充電を繰り返すと、最も抵抗値が高い直列回路の鉛蓄電池のサルフェーションが重篤になっていくことが明らかとなった。ここで、最も抵抗値が高い直列回路とは、充電効率が低く、充電不足に陥りやすい直列回路である。
 そこで、通常充電の数回に1回、国際公開第2010/137334号に記載のリフレッシュ充電、つまり通常充電における充電電気量を超える電気量により不活性になった硫酸鉛を充電生成物に変えるための充電を行う。そして、リフレッシュ充電における充電電気量を、最も抵抗値が高い直列回路の抵抗値に相応させることにより、最も抵抗値が高い直列回路の鉛蓄電池のサルフェーションを解消するようにした。ここで、最も抵抗値が高い直列回路の抵抗値に相応させるとは、具体的には、最も抵抗値が高い直列回路の抵抗値が高いほど、リフレッシュ充電における充電電気量を大きくすることを意味する。
 この構成に関して、発明者らが知見したなかで重要な事項を、次に示す。通常充電の繰り返しによって、最も抵抗値が高い直列回路の鉛蓄電池ではサルフェーションが重篤化する。この直列回路の鉛蓄電池のサルフェーションを解消するには、リフレッシュ充電において相当量の充電電気量が必要となる。したがって、最も抵抗値が低い直列回路では、リフレッシュ充電の間に過充電によって鉛蓄電池の正極において格子の腐食が進むものと考えられる。しかしながら、リフレッシュ充電における充電電流値が十分に小さい場合、実際には、正極における格子の腐食はさほど進行しない。
 ここで、充電電流値が十分に小さいとは、例えば、N段定電流充電(後述)におけるN段目の充電電流値以下、具体的には例えば0.025C以下を意味する。なお、「C」とは、下記に示す「1C」を単位として電流値を示すことを意味している。1Cは、電池を、SOCが100%から0%になるまで1Cの電流値で放電した場合(つまり電池の公称容量値を1Cの電流値で放電した場合)に、1時間で電池のSOCが0%(蓄電電気量がゼロ)になるような電流値である。なお、「C」は、「It」とも呼ばれている。
 上記格子の腐食が進行しない理由については、鋭意解明中であるが、以下のように推察される。充電電流値が十分に小さいので、充電効率が高く副反応が起こりにくい。その上に、鉛蓄電池が制御弁式であって、リフレッシュ充電における充電電流値が十分に小さい場合、抵抗値が低い直列回路では、正極で緩やかに発生し続ける酸素ガスと負極で発生する水素ガスとが再結合する反応(つまり水への還元反応)が比較的活性に生じる。このため、酸素ガスが正極付近で滞留しないことから、酸素ガスが正極と接触して格子を腐蝕する機会が少ない。このため、格子の腐食が進行しないと推察される。
 上述のように、発明者らは、通常充電及びリフレッシュ充電における充電電気量を、直列回路の抵抗値に相応させて増減させることによって、過充電を抑制しつつ、サルフェーションを好適に解消できることを見出した。直列回路の抵抗値を変化させるものとしては、個々の鉛蓄電池の固有内部抵抗(格子の固有抵抗、極板耳と接続部品との接続抵抗、接続部品どうしの接続抵抗、極柱と端子との接続抵抗など)や、鉛蓄電池どうしの接続抵抗、直列回路と充電器との導線接続に係る抵抗などが挙げられる。しかしながら、直列回路の抵抗値に対して最も影響が大きいものは、鉛蓄電池が晒されている温度によって増減する反応抵抗である。そこで、直列回路の抵抗値を検出するのに代えて、鉛蓄電池の表面温度を用いてもよい。
 以下に、本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
 (第1実施形態)
 図1は、電源システムの第1実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。図2は、組電池が充電される際の端子電圧Vt及び充電電流Icの推移の例を概略的に示す図である。図3は、押込み充電時間Tfを決定するためのテーブルを示す図である。図4は、リフレッシュ充電時間Trを決定するためのテーブルを示す図である。図2では、説明の便宜上、1個の鉛蓄電池における端子電圧Vtが示されている。
 図1に示される電池搭載機器10は、電源システム11と負荷12とを含む。電池搭載機器10は、この実施形態では例えば特殊電動車両である。スイッチ13がオンにされると、例えばモータからなる負荷12に電源システム11から電力が供給される。電源システム11は、組電池4と、温度センサ5a,5bと、制御部6と、充電器7と、スイッチ8とを含む。
 組電池4は、並列に接続された直列回路1、2および3を含む。直列回路1は、直列に接続された鉛蓄電池(LSB:Lead Storage Battery)1a、1bおよび1cを含む。同様に、直列回路2は、直列に接続された鉛蓄電池(LSB)2a、2bおよび2cを含み、直列回路3は、直列に接続された鉛蓄電池(LSB)3a、3bおよび3cを含む。図1に模式的に示されるように、直列回路1と直列回路3とに物理的に挟まれるように、直列回路2が配置されている。また、鉛蓄電池1a~3cは、図1に示されるように、例えば格子状に、物理的に配置されている。本実施形態では、鉛蓄電池1a~3cは、それぞれ、例えば公称電圧12[V]であり、公称容量60[Ah]である。
 充電器7は、制御部6により制御されて、組電池4を充電する。すなわち、この実施形態では、組電池4に含まれる、互いに並列に接続された直列回路1、2および3の各鉛蓄電池を、1個の充電器7を用いて充電する。そして、組電池4は、充電が終了した後はスイッチ13をオンにすることにより負荷12に対して放電することが可能である。
 図1に模式的に示されるように、直列回路1および3が直列回路2を挟むような構成を組電池4が採る場合、低温に晒されることにより抵抗値が高くなるのは、隣接する電池数が少ない直列回路1および3である。直列回路1および3のなかでも、特に、端に配置された鉛蓄電池1a、1c、3aおよび3cは、低温に晒されることにより、その抵抗値が高くなる。逆に高温に晒されることにより抵抗値が低くなるのは、隣接する電池数が多い直列回路2である。直列回路2のなかでも、特に、中央に配置された鉛蓄電池2bは、高温に晒されることにより、その抵抗値が低くなる。
 本実施形態では、図1に示すように、最も低温に晒される(最も抵抗値が高くなる)鉛蓄電池3aに温度センサ(TS:Temperature Sensor)5aが設けられ、最も高温に晒される(最も抵抗値が低くなる)鉛蓄電池2bに温度センサ(TS)5bが設けられている。温度センサ5a,5bは、鉛蓄電池3a,2bの表面温度をそれぞれ測定する。温度センサ5a,5bは、測定した表面温度を制御部6にそれぞれ出力する。
 制御部6は、電圧検出部61、メモリ62、計時部63を含む。電圧検出部61は、組電池4の端子41,42間の電圧を端子電圧Vtとして検出する。メモリ62は、図3および図4に示されるテーブルを保存している。また、メモリ62には、1段目の充電時間T1(後述)が保存される。計時部63は、充電時間をカウントする。制御部6は、スイッチ8がオンにされると、充電器7を制御して、図2に示されるように、N段定電流充電による通常充電を開始させる。制御部6は、充電器7を制御して、通常充電が予め設定されたK回(Kは1以上の整数)行われる度に、通常充電に引き続いてリフレッシュ充電を実行させる。
 N段定電流充電は、図2に示されるように、所定の充電電流値により1段目の定電流充電を開始し、組電池4の端子電圧Vtが充電終止電圧Vthに達すると、充電電流Icを低減して次段の定電流充電に進む充電を(N-1)段(Nは2以上の整数)繰り返し、(N-1)段目に組電池4の端子電圧Vtが充電終止電圧Vthに達すると、(N-1)段目の充電電流値より低い電流値または実質的に同一の電流値で、N段目の定電流充電を所定時間Tf行うものである。図2では、N=5の例が示されている。
 なお、N段目の定電流充電は、(N-1)段目の充電電流値より小さい電流値で行ってもよい。また、図2では、説明の便宜上、1個の鉛蓄電池の端子電圧Vtが示されているため、Vth=14.4になっている。しかし、この第1実施形態では、直列回路1~3は、それぞれ直列接続された3個の鉛蓄電池を含むため、実際には、Vth=14.4×3=43.2である。
 図2において、領域αは、組電池4が充電終止電圧Vthに達したら充電電流値を小さくして次段の定電流充電へ進む領域である。領域βは、充電終止電圧Vthに達した後にN段目(図2ではN=5)の定電流充電を所定時間Tfまで行う領域で、いわゆる「押込み充電」を行う領域である。すなわち領域αとβとからなる領域は、N段(N=5)定電流充電に相当する。
 図2では、1段目の設定電流値Isである電流値Ic1が0.2C、2段目の設定電流値Isである電流値Ic2が0.1C、3段目の設定電流値Isである電流値Ic3が0.05C、4段目及び5段目の設定電流値Isである電流値Ic4,Ic5がそれぞれ0.025C、充電終止電圧Vthが14.4Vである例を示している。なお、14.4Vは、鉛蓄電池の温度Tpが25℃の場合に適した充電終止電圧Vthの一例である。従って、充電終止電圧Vthは14.4Vに限らず、適宜設定すればよい。このように、この実施形態では、充電電流IcNは、Ic1>Ic2>Ic3>Ic4=Ic5に設定されている。領域αおよびβにおけるN段定電流充電が、第3工程における通常充電の一例に相当する。
 制御部6のメモリ62は、例えば図3に示すようなテーブルを保存している。図3は、1段目の充電時間T1と、温度センサ5bにより測定された電池温度Tp1とに、押込み充電すべき所定時間Tfを対応付けたテーブルを示す。温度センサ5bが測定した鉛蓄電池2bの表面温度が制御部6に出力されると、制御部6は、測定された電池温度Tp1と、後述する1段目の充電時間T1とを図3のテーブルと照合して、領域βにおいて押込み充電すべき所定時間Tfを決定する。制御部6は、決定した所定時間Tfに基づき充電器7を制御する。この構成を採ることにより、最も高温に晒されている(つまり最も抵抗値が低く充電受入性が高い)鉛蓄電池2b(つまり直列回路2の鉛蓄電池)が、領域αおよびβの充電(通常充電)において過充電とならないようにしている。
 なお、N段定電流充電における1段目の充電電気量(充電時間T1)は、充電が開始される時刻t1の直前の充電状態(SOC)が小さいほど、大きく(長く)なる。したがって、1段目の充電電気量は、領域βにおいて押込み充電すべき所定時間Tfに影響する。このため、図3に示されるように、1段目の充電電気量が大きいほど(つまり充電時間T1が長いほど)、領域βにおいて押込み充電すべき所定時間Tfが長く設定されている。
 図2の領域γは、領域αおよびβにおける充電(通常充電)を終えた後で、引き続いて所定時間Trだけ行うリフレッシュ充電の領域である。制御部6のメモリ62は、例えば図4に示すようなテーブルを保存している。温度センサ5aが測定した鉛蓄電池3aの表面温度が制御部6に出力されると、制御部6は、測定された電池温度Tp2と、後述する1段目の充電時間T1とを図4のテーブルと照合して、領域γにおいてリフレッシュ充電すべき所定時間Trを決定する。制御部6は、決定した所定時間Trに基づき充電器7を制御する。この構成を採ることにより、最も低温に晒されている(つまり最も抵抗値が高く充電受入性が低い)鉛蓄電池3a(つまり直列回路3の鉛蓄電池)のサルフェーションが、リフレッシュ充電により十分に解消できるようにしている。領域γの充電が、第4工程におけるリフレッシュ充電の一例に相当する。
 なお、図3、図4では、充電時間Tf,Trが設定されているが、これに限られず、充電電気量Qf,Qrを設定してもよい。本実施形態では、押込み充電及びリフレッシュ充電のいずれも電流値Ic5の定電流充電であるので、Qf=Tf×Ic5、Qr=Tr×Ic5になる。本実施形態において、図2の領域αおよびβの充電における充電電気量が、第1充電電気量の一例に相当し、図2の領域γの充電における充電電気量が、第2充電電気量の一例に相当する。また、温度センサ5bにより測定された電池温度Tp1(図3に用いられる電池温度Tp1)が第1指標値の一例に相当し、温度センサ5aにより測定された電池温度Tp2(図4に用いられる電池温度Tp2)が第2指標値の一例に相当する。また、制御部6が、取得部及び充電制御部の一例に相当する。
 図5、図6は、第1実施形態の電源システムにおける組電池の充電動作の一例を示すフローチャートである。図1~図6を用いて、第1実施形態における組電池の充電動作が説明される。
 スイッチ8がオンにされると、図5の動作が開始され、まず、リフレッシュ充電を実行すべきか否かを判定するために通常充電(N段定電流充電、つまり図2の領域α及びβの充電)の実行回数を計数するカウント値Cvが1だけ増加される(ステップS1)。次に、制御部6によって、設定電流値Isとして、電流値Ic1が設定される(ステップS2)。そして、制御部6からの制御信号に応じて、充電器7によって、設定電流値Isの充電電流が組電池4へ供給されて、組電池4が定電流充電される(ステップS3、図2の時刻t1)。続いて、計時部63は、1段目の充電時間T1の計時を開始する(ステップS4)。
 図2に示されるように、ステップS3による定電流充電によって、0.2Cの電流値Ic1による定電流充電が実行され、組電池4の端子電圧Vtが徐々に上昇していく。ここで、充電電流は、直列回路1~3に分配される。このため、直列回路1~3に流れる電流値がIc1になるように、充電器7から電流値(Ic1×3)の充電電流が組電池4に供給される。
 なお、上述のように、直列回路1~3は、温度の差異に起因して、抵抗値が互いに異なる。したがって、充電器7から直列回路1~3にそれぞれ供給される充電電流は、同じ電流値Ic1にはならない。その結果、温度が低い(つまり抵抗値が高い)ことにより充電電気量が少ない直列回路と、温度が高い(つまり抵抗値が低い)ことにより充電電気量が多い直列回路とが生じる。
 但し、本実施形態では、温度が高い(つまり充電電気量が多い)直列回路に適合するように通常充電の充電電気量を決定しているため、過充電を防止できる。また、温度が低い(つまり充電電気量が少ない)直列回路に適合するようにリフレッシュ充電の充電電気量を決定しているため、サルフェーションを解消することができ、同時に、充電不足を解消できる。
 図5に戻って、制御部6は、端子電圧Vtと充電終止電圧Vthとを比較し(ステップS5)、端子電圧Vtが充電終止電圧Vthに満たなければ(ステップS5でNO)、充電を継続しつつ待機する。そして、端子電圧Vtが充電終止電圧Vth以上になると(ステップS5でYES、図2の時刻t2)、1段目の充電時間T1がメモリ62に保存され(ステップS6)、2段目の定電流充電を開始すべく変数iに2が代入される(ステップS7)。
 次に、制御部6によって、設定電流値Isとして、電流値Ici(Ic2=0.1C、Ic3=0.05C、Ic4=0.025C)が設定される(ステップS8)。ここで、電流値Iciは、i=2のときIc2を意味し、i=3のときIc3を意味し、i=4のときIc4を意味する。そして、制御部6からの制御信号に応じて、充電器7によって、設定電流値Isの充電電流が組電池4へ供給されて、組電池4が定電流充電される(ステップS9)。
 次に、制御部6は、端子電圧Vtと充電終止電圧Vthとを比較し(ステップS10)、端子電圧Vtが充電終止電圧Vthに満たなければ(ステップS10でNO)、ステップS9~S10を繰り返す。そして、端子電圧Vtが充電終止電圧Vth以上になると(ステップS10でYES)、(N-1)段目まで充電が終了したか否かを確認するべく変数iを(N-1)と比較する(ステップS11、本実施形態ではN-1=4)。
 そして、変数iが(N-1)と等しくなければ(ステップS11でNO)、次の段の定電流充電を実行するべく変数iに1を加算して(ステップS12)、再びステップS8~S11を繰り返す。一方、変数iが(N-1)と等しければ(ステップS11でYES、図2の時刻t3)、ステップS13に進む。以上のステップS2~S11までの定電流充電が、図2における領域αに対応する。
 ステップS13において、制御部6は、押込み充電時間の計時を開始する。ここで、ステップS9の(N-1)段目の定電流充電から引き続いて、定電流充電がN段目の定電流充電(押込み充電)として継続されている。次いで、制御部6は、温度センサ5bにより測定された鉛蓄電池2bの電池温度Tp1を取得する(ステップS14、第1工程の一例に相当)。
 続いて、制御部6は、取得した電池温度Tp1と、ステップS6でメモリ62に保存した1段目の充電時間T1とを、メモリ62に保存されている図3のテーブルと照合し、N段目の定電流充電である押込み充電の所定時間Tfを選択する(ステップS15、第5工程の一例に相当)。次いで、制御部6は、計時されている押込み充電時間が、ステップS15で選択された所定時間Tfに到達したか否かを判定する(ステップS16)。
 そして、押込み充電時間が所定時間Tfに到達するまで(ステップS16でNO)、待機し、押込み充電時間が所定時間Tfに到達すると(ステップS16でYES)、制御部6は、カウント値Cvが設定回数K(この実施形態では例えばK=5)と等しくないか否かを判定する(ステップS17)。そして、カウント値Cvが設定回数Kと等しくなければ(ステップS17でYES)、リフレッシュ充電を行わずに、充電を終了する。
 一方、カウント値Cvが設定回数Kと等しければ(ステップS17でNO)、制御部6は、リフレッシュ充電時間の計時を開始する(ステップS18)。ここで、ステップS9の(N-1)段目の定電流充電から引き続いて行われていたN段目の定電流充電(押込み充電)が、リフレッシュ充電として継続されている。次いで、制御部6は、温度センサ5aにより測定された鉛蓄電池3aの電池温度Tp2を取得する(ステップS19、第2工程の一例に相当)。
 続いて、制御部6は、取得した電池温度Tp2と、ステップS6でメモリ62に保存した1段目の充電時間T1とを、メモリ62に保存されている図4のテーブルと照合し、リフレッシュ充電の所定時間Trを選択する(ステップS20、第6工程の一例に相当)。次いで、制御部6は、計時されているリフレッシュ充電時間が、ステップS20で選択された所定時間Trに到達したか否かを判定する(ステップS21)。
 そして、リフレッシュ充電時間が所定時間Trに到達するまで(ステップS21でNO)、待機し、リフレッシュ充電時間が所定時間Trに到達すると(ステップS21でYES)、制御部6は、カウント値Cvを0にリセットして(ステップS22)、充電を終了する。この動作によって、通常充電がK回(この実施形態では例えばK=5)行われる度に、リフレッシュ充電が行われることとなる。
 以上のように、第1実施形態では、温度センサ5bにより測定された鉛蓄電池2bの電池温度Tp1に基づき、通常充電における押込み充電時間である所定時間Tfを決定している。したがって、最も抵抗値が低い鉛蓄電池の過充電を防止することができる。また、第1実施形態では、温度センサ5aにより測定された鉛蓄電池3aの電池温度Tp2に基づき、リフレッシュ充電時間である所定時間Trを決定している。したがって、最も抵抗値が高い鉛蓄電池のサルフェーションを十分に解消することができる。
 このように、第1実施形態では、鉛蓄電池が直列に接続された直列回路1~3が並列に接続されて構成された組電池4を、1個の充電器7を用いて、過充電を避けつつ、サルフェーションを十分に解消して、好適に充電を行うことができる。
 (第2実施形態)
 図7は、電源システムの第2実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。図7では、第1実施形態と同一要素には同一符号が付されている。以下、第1実施形態との相違点を中心に、第2実施形態が説明される。
 第2実施形態の電池搭載機器10aは、第1実施形態の電池搭載機器10において、電源システム11に代えて電源システム11aを含む。第2実施形態の電源システム11aは、第1実施形態の電源システム11において、組電池4に代えて組電池4aを含み,制御部6に代えて制御部6aを含む。また、第2実施形態の組電池4aでは、図7に模式的に示されるように、全ての鉛蓄電池(LSB)に、その表面温度を測定する温度センサ(TS)が設けられている。
 すなわち、直列回路1の鉛蓄電池1a,1b,1cに、温度センサ51a,51b,51cがそれぞれ設けられている。また、直列回路2の鉛蓄電池2a,2b,2cに、温度センサ52a,52b,52cがそれぞれ設けられている。また、直列回路3の鉛蓄電池3a,3b,3cに、温度センサ53a,53b,53cがそれぞれ設けられている。温度センサ51a,51b,51c,52a,52b,52c,53a,53b,53cは、それぞれ測定した電池温度Tpを制御部6aに出力する。
 制御部6aは、充電器7を制御して、N段定電流充電(第2実施形態では、N=2)を行う。制御部6aは、温度センサ51a,51b,51c,52a,52b,52c,53a,53b,53cから出力された鉛蓄電池の表面温度である電池温度Tpを取得する。制御部6aは、取得した電池温度Tpのうち、最も高い温度値を電池温度Tp1として選択し、その電池温度Tp1から次式
Vth=14.4-0.03(Tp1-25)  (1)
により、充電終止電圧Vthを設定する。なお、上記第1実施形態で説明したように、直列回路1~3は、それぞれ直列接続された3個の鉛蓄電池を含むため、実際には、充電終止電圧Vthは、上記式で設定した値の3倍である。
 制御部6aは、取得した電池温度Tpのうち、最も高い温度値を電池温度Tp1(第1指標値の一例に相当)として選択し、その電池温度Tp1から、図3のテーブルを用いて、押込み充電の充電時間Tfを決定する。また、制御部6aは、取得した電池温度Tpのうち、最も低い温度値を電池温度Tp2(第2指標値の一例に相当)として選択し、その電池温度Tp2から、図4のテーブルを用いて、リフレッシュ充電の充電時間Trを決定する。
 図8、図9は、第2実施形態の電源システムにおける組電池の充電動作の一例を示すフローチャートである。図3、図4、図7~図9を用いて、第2実施形態における組電池の充電動作が説明される。
 スイッチ8がオンにされて充電開始操作が行われると(ステップS31)、まず、制御部6aは、充電条件を確認して充電条件が満たされているか否かを判定する(ステップS32)。ここで、制御部6aは、例えば組電池4の端子電圧が(12.8×3)V未満かつ電池温度の最大値が55℃未満のときに、充電条件が満たされていると判定し(ステップS32でYES)、ステップS33に進む。ステップS33では、カウント値Cvが1増加される。
 一方、制御部6aは、例えば組電池4の端子電圧が(12.8×3)V以上、または、電池温度の最大値が55℃以上のときに、充電条件が満たされていないと判定し(ステップS32でNO)、ステップS31に戻って、次にスイッチ8がオンにされるのを待機する。すなわち、組電池4の端子電圧が(12.8×3)V以上の場合は、満充電状態であると判定して、過充電による劣化を防止するために、充電を行わない。また、電池温度の最大値が55℃以上の場合は、温度が高すぎて異常が発生しないようにするために、充電を行わない。
 なお、電圧検出部61は、個々の鉛蓄電池1a~1c、2a~2c、3a~3cの端子電圧を個別に検出してもよい。この場合には、制御部6aは、端子電圧が12.8V以上の鉛蓄電池が1個でも存在したときに充電を行わないようにしてもよい。また、この場合には、制御部6aは、鉛蓄電池1a~1cの各端子電圧の合計値、または鉛蓄電池2a~2cの各端子電圧の合計値、または鉛蓄電池3a~3cの各端子電圧の合計値を、端子電圧Vtとして用いてもよい。
 また、ステップS32の充電条件の確認は、組電池4が充電に適した状態にあるか否かを判断することができればよい。したがって、ステップS32の充電条件の確認において、他の方法によって、組電池4が充電に適した状態にあるか否かを判断してもよい。
 次に、制御部6は、設定電流値Isとして、電流値Ic1(例えばIc1=0.2C)を設定し、定電流充電を開始する(ステップS34)。ここで、充電電流は、直列回路1~3に分配される。このため、直列回路1~3に流れる電流値がIc1になるように、充電器7から電流値(Ic1×3)の充電電流が組電池4に供給される。
 なお、上述のように、直列回路1~3は、温度の差異に起因して、抵抗値が互いに異なる。したがって、充電器7から直列回路1~3にそれぞれ供給される充電電流は、同じ電流値Ic1にはならない。その結果、温度が低い(つまり抵抗値が高い)ことにより充電電気量が少ない直列回路と、温度が高い(つまり抵抗値が低い)ことにより充電電気量が多い直列回路とが生じる。
 但し、本実施形態では、温度が高い(つまり充電電気量が多い)直列回路に適合するように通常充電の充電電気量を決定しているため、過充電を防止できる。また、温度が低い(つまり充電電気量が少ない)直列回路に適合するようにリフレッシュ充電の充電電気量を決定しているため、サルフェーションを解消することができ、同時に、充電不足を解消できる。
 次いで、計時部63は、充電時間T1の計時を開始する(ステップS35)。続いて、制御部6aは、温度センサ51a,51b,51c,52a,52b,52c,53a,53b,53cから出力された電池温度Tpを取得し(ステップS36)、取得した電池温度Tpのうち最も高い温度値を電池温度Tp1として選択し(ステップS37)、上記式(1)により充電終止電圧Vthを設定する(ステップS38)。
 次いで、制御部6aは、端子電圧Vtと充電終止電圧Vthとを比較し(ステップS39)、端子電圧Vtが充電終止電圧Vthに満たなければ(ステップS39でNO)、ステップS36~S39を繰り返す。そして、端子電圧Vtが充電終止電圧Vth以上になると(ステップS39でYES)、1段目の充電時間T1がメモリ62に保存される(ステップS40)。
 次いで、制御部6aは、設定電流値Isとして、電流値Ic2(例えばIc2=0.025C)に切り替えて、押込み充電を開始し(ステップS41)、計時部63は、充電時間の計時を開始する(ステップS42)。ここで、ステップS34の1段目の定電流充電から引き続いて、2段目の定電流充電(押込み充電)が継続されている。このように、第2実施形態では、N段定電流充電(第3工程における通常充電の一例に相当)において、N=2になっている。
 次に、制御部6aは、カウント値Cvが設定回数K(この実施形態では例えばK=5)と等しくないか否かを判定する(ステップS43)。そして、カウント値Cvが設定回数Kと等しくなければ(ステップS43でYES)、処理は、リフレッシュ充電を行わずに通常の押込み充電のみを行うべく、ステップS44に進み、カウント値Cvが設定回数Kと等しければ(ステップS43でNO)、処理は、通常の押し込む充電に加えてリフレッシュ充電を行うべく、ステップS45に進む。
 ステップS44において、制御部6aは、温度センサ51a,51b,51c,52a,52b,52c,53a,53b,53cから出力された電池温度Tpを取得し、取得した電池温度Tpのうち最も高い温度値を電池温度Tp1として選択する。そして、制御部6aは、選択した電池温度Tp1と、ステップS40でメモリ62に保存した1段目の充電時間T1とを、メモリ62に保存されている図3のテーブルと照合して、押込み充電の所定時間Tfを選択する。そして、処理は、ステップS46に進む。ステップS44が、第1工程、第5工程の一例に相当する。
 ステップS45において、制御部6aは、温度センサ51a,51b,51c,52a,52b,52c,53a,53b,53cから出力された電池温度Tpを取得し、取得した電池温度Tpのうち最も高い温度値を電池温度Tp1として選択し、最も低い温度値を電池温度Tp2として選択する。そして、制御部6aは、選択した最も高い電池温度Tp1と、ステップS40でメモリ62に保存した1段目の充電時間T1とを、メモリ62に保存されている図3のテーブルと照合して、押込み充電の所定時間Tfを選択する。また、制御部6aは、選択した最も低い電池温度Tp2と、ステップS40でメモリ62に保存した1段目の充電時間T1とを、メモリ62に保存されている図4のテーブルと照合して、リフレッシュ充電の所定時間Trを選択する。そして、制御部6aは、所定時間(Tf+Tr)を算出し、処理は、ステップS46に進む。ステップS45が、第1工程、第2工程、第5工程、第6工程の一例に相当し、リフレッシュ充電が、第4工程におけるリフレッシュ充電の一例に相当する。
 ステップS46において、制御部6aは、計時されている充電時間が、所定時間に到達したか否かを判定する。すなわち、処理がステップS44からステップS46に進んだ場合には、制御部6aは、充電時間が所定時間Tfに到達したか否かを判定し、処理がステップS45からステップS46に進んだ場合には、制御部6aは、充電時間が所定時間(Tf+Tr)に到達したか否かを判定する。
 ステップS46において、計時されている充電時間が所定時間に到達していないと判定されると(ステップS46でNO)、充電を継続しつつ待機する。一方、計時されている充電時間が所定時間に到達したと判定されると(ステップS46でYES)、制御部6aは、カウント値Cvが設定回数K(この実施形態では例えばK=5)と等しくないか否かを判定する(ステップS47)。そして、カウント値Cvが設定回数Kと等しくなければ(ステップS47でYES)、そのまま充電を終了する。一方、カウント値Cvが設定回数Kと等しければ(ステップS47でNO)、カウント値Cvを0にリセットして(ステップS48)、充電を終了する。この動作によって、通常充電がK回(この実施形態では例えばK=5)行われる度に、リフレッシュ充電が行われることとなる。
 以上のように、第2実施形態では、全ての鉛蓄電池に温度センサを設け、最も高い電池温度と、最も低い電池温度とを取得している。したがって、より好適に、押込み充電時間である所定時間Tfと、リフレッシュ充電時間である所定時間Trとを決定することができる。このため、最も抵抗値が低い鉛蓄電池の過充電を防止することができ、最も抵抗値が高い鉛蓄電池のサルフェーションを十分に解消することができる。その結果、1個の充電器7を用いて、組電池4を好適に充電することができる。
 また、第2実施形態では、充電終止電圧Vthを最も低い電池温度に基づき、設定している。したがって、最も抵抗値が低い鉛蓄電池の過充電を、より確実に防止することができる。
 なお、図8では、ステップS32において充電条件を確認した後で、充電を開始しているが、上記第2実施形態は、これに限られない。例えば、充電を開始した後で、図8のステップS40の充電時間T1が所定時間(例えば1分)以下であれば、制御部6aは、組電池4が満充電状態であると判定して、以降の充電を停止するようにしてもよい。
 また、上記第1実施形態の図5においても、制御部6は、図8のステップS32と同様に、充電条件を確認するようにしてもよい。また、例えば、充電を開始した後で、図5のステップS6の充電時間T1が所定時間(例えば1分)以下であれば、制御部6は、組電池4が満充電状態であると判定して、以降の充電を停止するようにしてもよい。あるいはまた、2段目の充電まで行い、1段目及び2段目の充電時間の合計が所定時間(例えば1分)以下であれば、制御部6は、組電池4が満充電状態であると判定して、以降の充電を停止するようにしてもよい。
 (第3実施形態)
 図10は、電源システムの第3実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。図11は、押込み充電時間Tfを決定するためのテーブルを示す図である。図12は、リフレッシュ充電時間Trを決定するためのテーブルを示す図である。図10では、第1実施形態と同一要素には同一符号が付されている。以下、第1実施形態との相違点を中心に、第3実施形態が説明される。
 第3実施形態の電池搭載機器10bは、第1実施形態の電池搭載機器10において、電源システム11に代えて電源システム11bを含む。第3実施形態の電源システム11bは、第1実施形態の電源システム11において、組電池4に代えて組電池4bを含み,制御部6に代えて制御部6bを含む。第3実施形態の制御部6bは、第1実施形態の制御部6において、メモリ62に代えてメモリ62bを含み、さらに電流検出部64を含む。
 第3実施形態の組電池4bは、直列回路1,2,3にそれぞれ直列に接続された電流検出抵抗R1,R2,R3を含む。また、組電池4bには、鉛蓄電池の表面温度を測定する温度センサが設けられていない。制御部6bの電流検出部64は、電流検出抵抗R1,R2,R3における電圧降下に基づき、直列回路1,2,3の充電電流値をそれぞれ検出する。制御部6bのメモリ62bは、図11および図12に示されるテーブルを保存している。
 制御部6bは、充電器7を制御して、第1実施形態と同様に、図2に示されるN段定電流充電(第3実施形態では、第1実施形態と同じN=5)を行う。制御部6bは、3段目から4段目への切替時点(図2の時刻t6)の直前の電圧検出部61により検出された端子電圧Va(=Vth)及び電流検出部64により検出された検出電流値Iaと、切替直後の電圧検出部61により検出された端子電圧Vb及び電流検出部64により検出された検出電流値Ibとから、抵抗Rx=(Va-Vb)/(Ia-Ib)を算出する。制御部6bは、直列回路1~3のそれぞれについて、この抵抗Rxを算出する。
 制御部6bは、算出された直列回路1~3の抵抗Rxのうち、最も低い抵抗Rx1(第1指標値の一例に相当)と、最も高い抵抗Rx2(第2指標値の一例に相当)とを選択する。制御部6bは、メモリ62bに保存されている1段目の充電時間T1と、選択した最も低い抵抗Rx1とを、図11のテーブルと照合して、押し込み充電の充電時間である所定時間Tfを決定する。また、制御部6bは、メモリ62bに保存されている1段目の充電時間T1と、選択した最も高い抵抗Rx2とを、図12のテーブルと照合して、リフレッシュ充電の充電時間である所定時間Trを決定する。
 なお、図11では、Tx11<Tx12<Tx13に設定され、Tx21<Tx22<Tx23に設定され、Tx31<Tx32<Tx33に設定されている。また、Tx11<Tx21<Tx31に設定され、Tx12<Tx22<Tx32に設定され、Tx13<Tx23<Tx33に設定されている。
 また、図12では、Tx41<Tx42<Tx43に設定され、Tx51<Tx52<Tx53に設定され、Tx61<Tx62<Tx63に設定されている。また、Tx41<Tx51<Tx61に設定され、Tx42<Tx52<Tx62に設定され、Tx43<Tx53<Tx63に設定されている。
 この第3実施形態でも、第1実施形態と同様に、好適に、押込み充電時間である所定時間Tfと、リフレッシュ充電時間である所定時間Trとを決定することができる。したがって、最も抵抗値が低い鉛蓄電池の過充電を防止することができ、最も抵抗値が高い鉛蓄電池のサルフェーションを十分に解消することができる。
 また、第3実施形態では、鉛蓄電池の表面温度に代えて、直列回路1~3の抵抗Rxをそれぞれ求めている。したがって、より好適に、所定時間Tfと、所定時間Trとを決定することができる。
 (第4実施形態)
 図13は、電源システムの第4実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。図13では、第1実施形態と同一要素には同一符号が付されている。以下、第1実施形態との相違点を中心に、第4実施形態が説明される。
 第4実施形態の電池搭載機器10cは、第1実施形態の電池搭載機器10において、電源システム11に代えて電源システム11cを含む。第4実施形態の電源システム11cは、第1実施形態の電源システム11において、組電池4に代えて組電池4cを含み,制御部6に代えて制御部6cを含む。第3実施形態の制御部6cは、第1実施形態の制御部6において、メモリ62に代えてメモリ62cを含む。
 第4実施形態の組電池4cは、温度センサ5cを含む。温度センサ5cは、組電池4cの環境温度Taを検出する。温度センサ5cは、検出した環境温度Taを制御部6cに出力する。また、組電池4cには、鉛蓄電池の表面温度を測定する温度センサが設けられていない。
 制御部6cは、温度センサ5cにより検出された環境温度Taに、温度差ΔThi(例えばΔThi=30℃)を加算して、鉛蓄電池2bの電池温度Tpとする。そして、第1実施形態と同様に、制御部6cは、この電池温度Tpと、メモリ62cに保存されている図3のテーブルとに基づき、押込み充電の充電時間である所定時間Tfを決定する。
 制御部6cは、温度センサ5cにより検出された環境温度Taに、温度差ΔTlo(例えばΔTlo=10℃)を加算して、鉛蓄電池3aの電池温度Tpとする。そして、第1実施形態と同様に、制御部6cは、この電池温度Tpと、メモリ62cに保存されている図4のテーブルとに基づき、リフレッシュ充電の充電時間である所定時間Trを決定する。ここで、温度差ΔThi,ΔTloは、例えば実験的に予め求めておき、メモリ62cに保存されている。
 この第4実施形態でも、第1実施形態と同様に、好適に、押込み充電時間である所定時間Tfと、リフレッシュ充電時間である所定時間Trとを決定することができる。このため、最も抵抗値が低い鉛蓄電池の過充電を防止することができ、最も抵抗値が高い鉛蓄電池のサルフェーションを十分に解消することができる。その結果、1個の充電器7を用いて、組電池4の充電を好適に行うことができる。
 (その他)
 上記各実施形態において、N段定電流充電は、第1実施形態ではN=5とし、第2実施形態ではN=2としているが、これに限られない。N=3、4または6以上でもよい。
 また、上記第1実施形態において、直列回路1の端の鉛蓄電池1aまたは1cにも、表面温度を測定する温度センサを取り付けてもよい。そして、制御部6は、鉛蓄電池1aまたは1cの電池温度Tpと、鉛蓄電池3aの電池温度Tpとで、低い方を電池温度Tp2として選択して、リフレッシュ充電時間Trを決定するようにしてもよい。
 また、上記各実施形態では、設定回数KをK=5としているが、上記各実施形態は、K=5に限られない。Kは、1以上の整数であればよい。つまり、通常充電が行われると、毎回、リフレッシュ充電を行ってもよい。但し、サルフェーションを解消することができる範囲で、Kを大きい値にすれば、充電時間を短縮できるため、好ましい。また、Kは固定値でなくてもよい。つまり、例えば通常充電が5回行われた後、引き続いてリフレッシュ充電が行われ、次に、通常充電が4回行われた後、引き続いてリフレッシュ充電が行われてもよい。
 図14は、実施例および比較例1,2の寿命特性を示す図である。上記実施形態による効果を実施例によって示す。組電池4は、上記第1実施形態(図1)と同様に構成した。鉛蓄電池1a~3cとして、公称電圧が12Vであり、公称容量が60AhのEC-FV1260(パナソニックストレージバッテリー株式会社製)を用いた。そして、鉛蓄電池3aと鉛蓄電池2bとの表面には、それぞれ温度センサ5aと温度センサ5bとを取り付け、温度測定値を制御部6に出力するようにした。
 SOC=100%の組電池4をSOC=50%まで放電した後、環境温度25℃下で図2に示す5段定電流充電(第1実施形態と同様に、1段目=0.2C、2段目=0.1C、3段目=0.05C、4段目=5段目=0.025C、充電終止電圧Vth=14.4V)による通常充電を行った。なお、SOC=50%まで放電された後に充電したため、1段目の充電時間T1は、1.9hとなり、1.5≦T1<2.0の範囲内になった。
 また、5段目の定電流充電時間(押込み充電時間)Tfは、温度センサ5bが測定した鉛蓄電池2bの表面温度を図3に示すテーブルと照合することにより、決定した。そして、第1実施形態と同様に、通常充電の5回に1回、リフレッシュ充電を行った。リフレッシュ充電時間Trは、直近に温度センサ5aが測定した鉛蓄電池3aの表面温度を図4に示すテーブルと照合することにより、決定した。このパターン(通常充電の5回に1回、リフレッシュ充電を行う)を繰り返した場合の寿命特性P1を図14に示す。
 比較例1は、実施例に対して鉛蓄電池3aおよび2bの表面温度を反映させず、25℃という環境温度のみを図3および図4に示すテーブルに反映させた。つまり、図3から押込み充電時間Tf=1.5を選択し、図4からリフレッシュ充電時間Tr=3.5を選択した。比較例1では、これ以外は全て実施例と同様にした。比較例1の寿命特性P2を図14に併記する。
 比較例2は、比較例1に対して、リフレッシュ充電を行わず、通常充電のみを行うようにした態様である。比較例2の寿命特性P3を図14に併記する。
 ところで、図14に示すように、本実施例における寿命特性P1は、初期容量を100%とした電池放電容量比率(単位:%)を縦軸とし、期待寿命(単位:%)を横軸として示した。この「期待寿命」とは、理想的な充電(1つのEC-FV1260のみを1つの充電器で充電した場合)における、鉛蓄電池が活性化して電池放電容量が伸長した後で劣化によってもう一度初期放電容量と同等になるまでのサイクル数を100%として示したものである。すなわち、図14において、「電池放電容量比率=100%」の直線から早く乖離するほど、寿命特性が芳しくないということになる。
 図14から分かるように、リフレッシュ充電を行った比較例1の寿命特性P2は、比較例2の寿命特性P3よりも改善されるものの十分ではない。組電池4は、直列回路1~3を並列に接続して構成したものである。このため、環境温度を一定にした場合でも、直列回路1~3が晒される熱環境はばらつく。したがって、1個の充電器を用いて、環境温度のみを拠り所にして充電を制御して長寿命化を図ることには限界がある。
 これに対して、本実施例のように、熱環境のバラツキを前提として、適所の鉛蓄電池の温度を測定し、これらを個別に通常充電(通常充電における押込み充電)とリフレッシュ充電とにそれぞれ反映させることにより、1個の充電器7を用いた場合でも、長寿命化が図れるようになる。
 なお、上述した具体的実施形態及び実施例には、以下の構成を有する発明が主に含まれている。
 本発明の一局面に係る組電池の充電方法は、1個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、1個の充電器を用いて充電する組電池の充電方法であって、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第1直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第1指標値を取得する第1工程と、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第2直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第2指標値を取得する第2工程と、前記第1指標値に相応する第1充電電気量で前記組電池を充電する通常充電を行う第3工程と、前記第3工程に引き続いて、前記第2指標値に相応する第2充電電気量で前記組電池を充電するリフレッシュ充電を行う第4工程と、を備える。
 この構成によれば、第1工程において、複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第1直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第1指標値が取得される。第2工程において、複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第2直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第2指標値が取得される。第3工程において、第1指標値に相応する第1充電電気量で組電池を充電する通常充電が行われる。第4工程において、第3工程に引き続いて、第2指標値に相応する第2充電電気量で組電池を充電するリフレッシュ充電が行われる。
 このように、第1指標値に相応する第1充電電気量で組電池を充電する通常充電が行われる。したがって、最も抵抗値の低い第1直列回路に含まれる鉛蓄電池が、通常充電により過充電になるのを抑制することができる。また、第2指標値に相応する第2充電電気量でリフレッシュ充電が行われる。したがって、リフレッシュ充電により、最も抵抗値の高い第2直列回路に含まれる鉛蓄電池のサルフェーションを好適に解消することが可能になる。その結果、1個の充電器を用いるだけで、組電池を好適に充電することができる。
 上記の組電池の充電方法において、前記第3工程が複数回実行されると、前記第4工程が1回実行されるとしてもよい。
 この構成によれば、第3工程が複数回実行されると、第4工程が1回実行されるため、リフレッシュ充電を好適な頻度で行うことが可能になる。
 上記の組電池の充電方法において、前記第3工程は、前記第1指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど前記第1充電電気量を大きい電気量にするとしてもよい。
 この構成によれば、第3工程において、第1充電電気量は、第1指標値に対応する抵抗値が高くなるほど大きい電気量にされる。したがって、鉛蓄電池の抵抗値の高さに応じた第1充電電気量で、通常充電を好適に行うことができる。
 上記の組電池の充電方法において、前記第4工程は、前記第2指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど前記第2充電電気量を大きい電気量にするとしてもよい。
 この構成によれば、第4工程において、第2充電電気量は、第2指標値に対応する抵抗値が高くなるほど大きい電気量にされる。したがって、鉛蓄電池の抵抗値の高さに応じた第2充電電気量で、リフレッシュ充電を好適に行うことができる。
 上記の組電池の充電方法において、前記第3工程は、前記通常充電として、N段定電流充電を行い、前記N段定電流充電は、所定の充電電流値により1段目の定電流充電を開始し、前記組電池の電圧が所定の充電終止電圧Vthに達すると、前記充電電流値を低減して次段の定電流充電に進む充電を(N-1)段(Nは2以上の整数)繰り返し、(N-1)段目に前記組電池の電圧が前記充電終止電圧Vthに達すると、(N-1)段目の充電電流値より低い電流値または実質的に同一の電流値で、N段目の定電流充電を所定時間Tf行う充電であるとしてもよい。
 この構成によれば、第3工程では、通常充電として、N段定電流充電が行われる。N段定電流充電では、所定の充電電流値により1段目の定電流充電が開始される。そして、組電池の電圧が所定の充電終止電圧Vthに達すると充電電流値が低減されて、次段の定電流充電に進む充電が、(N-1)段(Nは2以上の整数)繰り返される。そして、(N-1)段目に組電池の電圧が充電終止電圧Vthに達すると、(N-1)段目の充電電流値より低い電流値または実質的に同一の電流値で、N段目の定電流充電が所定時間Tf行われる。したがって、通常充電としてN段定電流充電が実行されることにより、比較的短時間で、十分な電気量の充電を行うことが可能になる。
 上記の組電池の充電方法において、前記第3工程は、前記第1指標値に基づき、前記所定時間Tfを決定する第5工程を含むとしてもよい。
 この構成によれば、第5工程において、第1指標値に基づき、所定時間Tfが決定される。したがって、第1充電電気量を容易に決定することができる。
 上記の組電池の充電方法において、前記第4工程は、前記リフレッシュ充電として、前記第3工程の前記N段目の定電流充電における充電電流値と実質的に同一の電流値で、前記所定時間Tfの経過後、引き続いてさらに所定時間Trの定電流充電を行うとしてもよい。
 この構成によれば、第4工程において、リフレッシュ充電として、第3工程のN段目の定電流充電における充電電流値と実質的に同一の電流値で、所定時間Tfの経過後、引き続いてさらに所定時間Trの定電流充電が行われる。したがって、リフレッシュ充電における充電電流値が比較的小さくなる。このため、過充電による正極での格子腐食などの悪影響を生じにくくすることができる。
 上記の組電池の充電方法において、前記第4工程は、前記第2指標値に基づき、前記所定時間Trを決定する第6工程を含むとしてもよい。
 この構成によれば、第6工程において、第2指標値に基づき、所定時間Trが決定される。したがって、第2充電電気量を容易に決定することができる。
 上記の組電池の充電方法において、前記所定時間Trは、前記第2指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど長くなるとしてもよい。
 この構成によれば、リフレッシュ充電が行われる所定時間Trは、第2指標値に対応する抵抗値が高くなるほど長くなる。このため、第2直列回路の抵抗値が高いほど、リフレッシュ充電の充電電気量である第2充電電気量が増大される。その結果、抵抗値が高い鉛蓄電池のサルフェーションを十分に解消することができる。
 上記の組電池の充電方法において、前記充電終止電圧Vthは、前記第1指標値に相応するように設定されているとしてもよい。
 この構成によれば、充電終止電圧Vthは、第1指標値に相応するように設定されている。したがって、N段定電流充電の電気量、すなわち通常充電の第1充電電気量を好適な電気量にすることができる。
 上記の組電池の充電方法において、前記充電終止電圧Vthは、前記第1指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど高くなるように設定されているとしてもよい。
 この構成によれば、充電終止電圧Vthは、第1指標値に対応する抵抗値が高くなるほど高くなるように設定されている。したがって、N段定電流充電の電気量、すなわち通常充電の第1充電電気量を抵抗値の高さに応じた電気量とすることができる。
 上記の組電池の充電方法において、前記第1工程は、前記第1指標値として、前記第1直列回路に含まれる前記鉛蓄電池の表面温度を取得し、前記第2工程は、前記第2指標値として、前記第2直列回路に含まれる前記鉛蓄電池の表面温度を取得するとしてもよい。
 この構成によれば、第1工程では、第1指標値として、第1直列回路に含まれる鉛蓄電池の表面温度が取得される。第2工程では、第2指標値として、第2直列回路に含まれる鉛蓄電池の表面温度が取得される。鉛蓄電池の表面温度が高くなると、鉛蓄電池の反応抵抗が低下する。したがって、鉛蓄電池の表面温度を取得することにより、第1指標値及び第2指標値を好適に取得することができる。また、鉛蓄電池の表面温度は、容易に検出できるため、第1指標値及び第2指標値を容易に取得することが可能になる。
 上記の組電池の充電方法において、前記第3工程は、前記第1指標値として取得された前記鉛蓄電池の表面温度が低いほど前記第1充電電気量を大きい電気量にし、前記第4工程は、前記第2指標値として取得された前記鉛蓄電池の表面温度が低いほど前記第2充電電気量を大きい電気量にするとしてもよい。
 この構成によれば、第3工程において、第1充電電気量は、第1指標値として取得された鉛蓄電池の表面温度が低いほど大きい電気量にされる。第4工程において、第2充電電気量は、第2指標値として取得された鉛蓄電池の表面温度が低いほど大きい電気量にされる。鉛蓄電池の表面温度が高くなると、鉛蓄電池の反応抵抗が低下する。したがって、上記構成によって、鉛蓄電池の抵抗値の高さに応じた第1充電電気量で、通常充電を好適に行うことができ、鉛蓄電池の抵抗値の高さに応じた第2充電電気量で、リフレッシュ充電を好適に行うことができる。
 本発明の一局面に係る充電制御回路は、1個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、1個の充電器を用いて充電する充電制御回路であって、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第1直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第1指標値を取得し、かつ、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第2直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第2指標値を取得する取得部と、前記1個の充電器を制御して、第1指標値に相応する第1充電電気量で前記組電池を充電する通常充電を行い、かつ、前記通常充電が2回以上行われる度に、前記通常充電に引き続いて、前記第2指標値に相応する第2充電電気量で前記組電池を充電するリフレッシュ充電を行う充電制御部と、を備える。
 この構成によれば、取得部により、複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第1直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第1指標値が取得される。取得部により、複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第2直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第2指標値が取得される。充電制御部により、1個の充電器が制御されて、第1指標値に相応する第1充電電気量で組電池を充電する通常充電が行われる。また、充電制御部により、通常充電が2回以上行われる度に、通常充電に引き続いて、第2指標値に相応する第2充電電気量で組電池を充電するリフレッシュ充電が行われる。
 このように、第1指標値に相応する第1充電電気量で通常充電が行われる。したがって、最も抵抗値の低い第1直列回路に含まれる鉛蓄電池が、通常充電により過充電になるのを抑制することができる。また、第2指標値に相応する第2充電電気量でリフレッシュ充電が行われる。したがって、リフレッシュ充電により、最も抵抗値の高い第2直列回路に含まれる鉛蓄電池のサルフェーションを好適に解消することが可能になる。その結果、1個の充電器を用いるだけで、組電池を好適に充電することができる。
 本発明の一局面に係る電源システムは、1個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池と、前記組電池を充電する1個の充電器と、前記1個の充電器を制御する上記の充電制御回路と、を備える。
 この構成によれば、組電池は、1個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される。この組電池は、1個の充電器により充電される。この1個の充電器は、上記の充電制御回路により制御される。したがって、最も抵抗値の低い第1直列回路に含まれる鉛蓄電池が、通常充電により過充電になるのを抑制することができ、リフレッシュ充電により最も抵抗値の高い第2直列回路に含まれる鉛蓄電池のサルフェーションを好適に解消することが可能になる。その結果、1個の充電器を用いるだけで、組電池を好適に充電することができる。
 本発明を活用することで、主電源として鉛蓄電池を用いた電動車両が低廉化できるようになる。よって産業上の利用可能性が高いだけでなく、非常に有益である。

Claims (15)

  1.  1個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、1個の充電器を用いて充電する組電池の充電方法であって、
     前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第1直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第1指標値を取得する第1工程と、
     前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第2直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第2指標値を取得する第2工程と、
     前記第1指標値に相応する第1充電電気量で前記組電池を充電する通常充電を行う第3工程と、
     前記第3工程に引き続いて、前記第2指標値に相応する第2充電電気量で前記組電池を充電するリフレッシュ充電を行う第4工程と、
    を備えることを特徴とする組電池の充電方法。
  2.  前記第3工程が複数回実行されると、前記第4工程が1回実行されることを特徴とする請求項1記載の組電池の充電方法。
  3.  前記第3工程は、前記第1指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど前記第1充電電気量を大きい電気量にすることを特徴とする請求項1または2記載の組電池の充電方法。
  4.  前記第4工程は、前記第2指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど前記第2充電電気量を大きい電気量にすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の組電池の充電方法。
  5.  前記第3工程は、前記通常充電として、N段定電流充電を行い、
     前記N段定電流充電は、所定の充電電流値により1段目の定電流充電を開始し、前記組電池の電圧が所定の充電終止電圧Vthに達すると、前記充電電流値を低減して次段の定電流充電に進む充電を(N-1)段(Nは2以上の整数)繰り返し、(N-1)段目に前記組電池の電圧が前記充電終止電圧Vthに達すると、(N-1)段目の充電電流値より低い電流値または実質的に同一の電流値で、N段目の定電流充電を所定時間Tf行う充電であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の組電池の充電方法。
  6.  前記第3工程は、前記第1指標値に基づき、前記所定時間Tfを決定する第5工程を含むことを特徴とする請求項5記載の組電池の充電方法。
  7.  前記第4工程は、前記リフレッシュ充電として、前記第3工程の前記N段目の定電流充電における充電電流値と実質的に同一の電流値で、前記所定時間Tfの経過後、引き続いてさらに所定時間Trの定電流充電を行うことを特徴とする請求項5または6記載の組電池の充電方法。
  8.  前記第4工程は、前記第2指標値に基づき、前記所定時間Trを決定する第6工程を含むことを特徴とする請求項7記載の組電池の充電方法。
  9.  前記所定時間Trは、前記第2指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど長くなることを特徴とする請求項6または7記載の組電池の充電方法。
  10.  前記充電終止電圧Vthは、前記第1指標値に相応するように設定されていることを特徴とする請求項5ないし9のいずれか1項に記載の組電池の充電方法。
  11.  前記充電終止電圧Vthは、前記第1指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど高くなるように設定されていることを特徴とする請求項10記載の組電池の充電方法。
  12.  前記第1工程は、前記第1指標値として、前記第1直列回路に含まれる前記鉛蓄電池の表面温度を取得し、
     前記第2工程は、前記第2指標値として、前記第2直列回路に含まれる前記鉛蓄電池の表面温度を取得することを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の組電池の充電方法。
  13.  前記第3工程は、前記第1指標値として取得された前記鉛蓄電池の表面温度が低いほど前記第1充電電気量を大きい電気量にし、
     前記第4工程は、前記第2指標値として取得された前記鉛蓄電池の表面温度が低いほど前記第2充電電気量を大きい電気量にすることを特徴とする請求項12記載の組電池の充電方法。
  14.  1個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、1個の充電器を用いて充電する充電制御回路であって、
     前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第1直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第1指標値を取得し、かつ、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第2直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第2指標値を取得する取得部と、
     前記1個の充電器を制御して、前記第1指標値に相応する第1充電電気量で前記組電池を充電する通常充電を行い、前記通常充電に引き続いて、前記第2指標値に相応する第2充電電気量で前記組電池を充電するリフレッシュ充電を行う充電制御部と、
    を備えることを特徴とする充電制御回路。
  15.  1個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池と、
     前記組電池を充電する1個の充電器と、
     前記1個の充電器を制御する請求項14記載の充電制御回路と、
    を備えることを特徴とする電源システム。
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