JP3238938B2 - 電池の充電装置 - Google Patents
電池の充電装置Info
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Description
て充電電流を制御する充電装置に関する。
は、充電すると次第に電圧が上昇する。しかしながら、
満充電になると、電圧がピーク値に上昇した後降下する
性質がある。このため、電圧がピーク値からΔVだけ低
下したことを検出して充電を停止し、あるいは、急速充
電からトリクル充電に切り換えることによって、満充電
することができる。満充電を検出するΔVの値は、電池
が過充電にならず、また、満充電に至らない早切れとな
らないように調整される。しかしながら、充電を制御す
る充電制御ΔVの値を、正確にこの状態に設計すること
は、実際には非常に難しい。充電制御ΔVを小さくする
と、電池が過充電とならないが、充電途中の雑音等の影
響で、早切れして満充電できなくなる。反対に充電制御
ΔVを大きくすると、早切れは起こらないが、過充電に
なる欠点がある。実際の充電装置において、過充電にな
らないように充電制御ΔVを設計すると、雑音で早切れ
になるのを皆無にできない。
置は、特開平2−101934号公報に記載されてい
る。この公報に記載される装置は、充電時における電圧
カーブの勾配変化と、ΔVの両方を検出して満充電を検
出している。ニッケル−カドミウム電池を充電するとき
の電圧上昇カーブを図1に示している。この図に示すよ
うに、充電の最初は緩いカーブで電圧が上昇し、途中で
勾配が急峻になり、その後は再び勾配が緩くなる。最後
は、ピーク値からΔV降下する。電圧カーブの勾配を検
出するために、電圧がVdだけ上昇する時間Tiを検出
し、Tiが下記の条件を満足するときに、満充電が近付
いたことを検出している。 Ti−1≧Ti≦Ti+1……………
圧上昇カーブの両方で満充電を検出する装置は、ΔVの
みを検出する装置に比較して、早切れを防止できる特長
がある。それれは、満充電に接近しないと、電池の電圧
上昇カーブは、前述のの式を満足しないからである。
しかしながら、この構造の装置は、全ての二次電池を正
確に満充電できない欠点がある。例えば、容量が70〜
80%である満充電に近い状態の二次電池を再充電する
と、電圧は図1で示すようなカーブでは上昇をせず、図
2に示すように上昇する。この図に示すカーブで電圧が
上昇すると、満充電が近くなっても、前記のの式を満
足することはない。それは、温度上昇カーブが、緩い→
急峻→緩いの勾配に変化しないことが理由である。した
がって、この装置は、十分に放電した二次電池を早切れ
しいなように満充電できるが、全ての電池を理想的な状
態では満充電できない欠点がある。
を目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、電
池の容量に影響なく、二次電池を理想的な状態で満充電
できる充電装置を提供するにある。
述の目的を改良するために開発されたもので、下記の構
成を備える。すなわち、本発明は、電池電圧を逐次検出
して、電池電圧がピーク値から充電制御ΔV低下したこ
とを検出して充電を制御する充電装置を改良したもので
ある。本発明の充電装置は、電池の温度を検出する温度
検出手段と、温度検出手段に制御されて充電制御ΔVを
切り換えるΔV切換手段とを備えている。電池が満充電
に近くなって温度が上昇すると、電池温度は温度検出手
段に検出され、温度検出手段によって、ΔV切換手段が
充電制御ΔVを小さくするように構成されたことを特徴
とする。すなわち、本発明の充電装置は、電池温度とΔ
Vの両方で充電状態を制御することを特徴としている。
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための充電装置を例示するものであって、
本発明の装置は、構成部品の材質、形状、構造、配置を
下記の構造に特定するものでない。本発明の装置は、特
許請求の範囲に於て、種々の変更を加えることができ
る。
1と、スイッチング手段2と、演算回路3と、分圧抵抗
R1、R2と、A/Dコンバータ4と、サーミスタ5と、
表示回路6とを備えている。
を、二次電池の充電電圧に降圧して整流するもので、図
示しないが、トランスとダイオードと平滑コンデンサー
とを備えている。
なると、演算回路3に制御されて、オン状態からオフ状
態に切り換えられて、電池7の充電が停止される。スイ
ッチング手段2には、トランジスタ、FET、リレー等
のスイッチング素子が使用できる。
から低下したことを検出して、スイッチング手段2をオ
フにするΔV切換手段を、分圧抵抗R1、R2と、A/D
コンバータ4と、演算回路3とで構成している。分圧抵
抗R1、R2は電池電圧を所定の電圧に分圧して、A/D
コンバータ4に入力する。A/Dコンバータ4は、分圧
された電圧を、アナロク信号からデジタル信号に変換し
て、演算回路3に入力する。また、A/Dコンバータ4
は、サーミスタ5からの信号も、デジタル信号に変換し
て演算回路3に入力する。
てΔV切換手段を制御し、充電制御ΔVを低く切り換え
る温度検出手段は、サーミスタ5と、A/Dコンバータ
4と、演算回路3とで構成している。サーミスタ5は、
電池温度を検出するために、パック電池の内部に配設さ
れている。
マイコンと記述する)で、A/Dコンバータ4から入力
される電圧信号と、温度信号とを演算してスイッチング
手段2を制御する。演算回路3は、例えば1秒のサンプ
リング周期で、電池の端子電圧を検出する。検出された
電池電圧はメモリに記憶される。メモリは、検出された
電圧の最大値を記憶する。メモリに最大電圧を記憶させ
るために、メモリに記憶された電圧値は、次々とサンプ
リングされる検出電圧に比較される。検出電圧がメモリ
の記憶値よりも高いと、メモリの記憶値は検出電圧に書
き換えられる。検出電圧がメモリの記憶値よりも低いと
きはメモリの記憶値はそのままとする。電池の電圧が上
昇しているとき、検出電圧は次第に上昇する。したがっ
て、この状態ではメモリの記憶値は、検出電圧に書き換
えられる。電池が満充電の近くになって、電池の端子電
圧が低下すると、検出電圧はメモリの記憶値であるピー
ク電圧からΔVだけ低くなる。演算回路3は、比較した
サンプリング電圧がメモリの記憶値であるピーク電圧か
ら、20mV、または、10mV以下に低下したかどう
かを判断する。
4を介して、サーミスタ5から入力される温度信号でも
って、スイッチング手段2をオンからオフとする充電制
御ΔVを切り換える。したがって、演算回路3は、一定
のサンプング周期で、電池電圧と共に、サーミスタ5で
もって電池温度を検出している。電池温度が設定値以下
であるか、以上であるかを検出して、充電制御ΔVを切
り換える。電池温度が設定値よりも低いときには、スイ
ッチング手段2をオフとする充電制御ΔVを20mVと
し、電池が設定温度より高くなると充電制御ΔVを10
mVと低く切り換える。電池温度が低く、電池の充電が
進行しない状態においては、充電制御ΔVを高くして雑
音等の影響で早切れするのを防止する。電池が満充電の
近くになると、充電制御ΔVを低くして、過充電になる
のを防止する。充電制御ΔVを切り換える温度は、電池
の充電電流、電池の容量等を考慮して最適値に調整され
る。この温度は、例えば、40℃〜90℃、好ましく
は、45℃〜70℃の範囲に調整される。
て、スイッチング手段2を制御するフローチャートを図
4に示している。この図に示すように、演算回路3の下
記の動作をしてスイッチング手段2を制御する。 電
池電圧と電池温度とが一定の周期でサンプリングされ
る。 電池温度が設定温度Tよりも高いかどうかを判
断す。 電池温度が設定温度Tよりも低いと、充電制
御ΔVをA(例えば20mV)とする。 電池温度が
設定温度Tよりも高いと、充電制御ΔVをB(例えば1
0mV)とする。 電池電圧が充電制御ΔVよりも下
がったかどうかを検出する。 電池電圧が充電制御Δ
Vよりも下がっていた場合、スイッチング手段2をオフ
状態に切り換えて、充電を終了する。 電池電圧が充
電制御ΔVよりも下がっていない場合、からの動作を
繰り返す。
ミウム電池の電圧と温度とが上昇する状態を示すグラフ
である。図5に深く放電した電池の特性を示し、図2は
浅く放電した電池、例えば、容量の70〜80%が残存
する電池の充電特性を示している。図5に示すように、
深く放電したニッケル−カドミウム電池は、充電が進行
するにしたがって、電池電圧が上昇する。満充電の近く
になると、電圧上昇が緩くなり、満充電になると電圧は
ピーク値からΔVだけ低くなる。一方、電池の温度も充
電が進行するにしたがって上昇し、とくに、満充電の近
くになって、入力エネルギーが、電池反応に消費されな
くなって熱エネルギーとして消費されるようになると、
温度上昇が急峻になる。また、浅く放電したニッケル−
カドミウム電池も、充電が満充電になるにしたがって、
図2に示すように、電池電圧と電池温度の両方が上昇す
る。ただ、この電池は電池電圧の上昇カーブが図5に示
すカーブとは多少異なる。すなわち、充電を開始した初
期から急峻な勾配で電圧が上昇する。
両方を検出して充電を終了する回路構成としている。す
なわち、図の鎖線で示すように、電池の温度が設定温度
Tよりも低いときには、充電制御ΔVをA(例えば20
mV)として大きくし、設定温度Tよりも高くなると充
電制御ΔVをB(例えば10mV)と低く調整してい
る。したがって、演算回路3がスイッチング手段2を切
り換える充電制御ΔVを、設定温度Tの上と下とでBと
Aとに切り換えている。
値を検出して、充電制御ΔVを切り換えるように構成し
ている。この充電装置は、簡単かつ確実に二次電池を満
充電できる特長がある。ただ、本発明の充電装置は、必
ずしも電池温度の絶対値を検出して充電制御ΔVを切り
換えるものに特定せず、例えば、電池温度が単位時間に
上昇する変化率を検出して、充電制御ΔVを切り換える
ことも可能である。それは、電池温度の上昇カーブが、
満充電になるにしたがって急峻になることを利用して実
現できる。
度とΔVとを検出して、電池が満充電になったことを検
出しても、必ずしも電池の充電電流を0とするものに特
定しない。例えば、電池が満充電になるまでは、大電流
で急速充電し、満充電になった後は、充電電流を小電流
としてトリクル充電に切り換えることも可能である。こ
のように、満充電の後にトリクル充電する装置は、さら
に完全に満充電できる特長がある。
段でもって電池の温度を検出する。温度検出手段は、Δ
V切換手段を制御し、電池が設定値より高くなると、充
電制御ΔVを小さくしている。すなわち、電池が満充電
に近くなると、充電制御ΔVを小さくして過充電を防止
し、満充電に至らないときには、充電制御ΔVを大きく
して、雑音等の影響で早切れして満充電されないのを防
止している。とくに、本発明は、電池が満充電に接近し
ているかどうかを、電池温度で検出して充電制御ΔVを
切り換えている。このため、電圧上昇カーブを検出し
て、充電制御ΔVを切り換える従来の装置では実現でき
なかった、残存容量が70〜80%もある電池を再充電
して、過充電することなく満充電でき、正に理想的な状
態で充電できる特長がある。とくに、満充電に近くにな
ると、電池の入力電力は、電池の充電に使用される割合
が減少して、熱エネルギーに消費されるようになる。そ
れは、満充電に近くなると、電池の充電反応が次第に減
少して、化学反応としてエネルギーが消費される割合が
減少するからである。したがって、二次電池は、満充電
の近くなると温度上昇カーブが急峻になる性質がある。
すなわち、温度を検出することによって、電池が満充電
に接近したことを確実に検出できる。また、満充電の近
くになると発生熱量が大きくなるということは、電池の
初期温度の影響をによる誤差を少なくすることにも効果
がある。したがって、例え充電初期の温度を測定しなく
とも、冬期あるいは夏期において二次電池を確実に満充
電できる特長がある。ただ、充電初期の温度を検出し
て、初期温度によって充電制御ΔVを切り換える温度を
制御することによって、より理想的な充電ができるのは
いうまでもない。
フ
ラフ
ック線図
ャート図
フ
Claims (2)
- 【請求項1】 電池電圧を逐次検出して、電池電圧がピ
ーク値から充電制御ΔV低下したことを検出して充電を
制御するように構成された電池の充電装置において、 電池の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段に
制御されて充電制御ΔVを切り換えるΔV切換手段とを
備えており、電池が満充電に近くなって温度が上昇する
と、ΔV切換手段が充電制御ΔVを小さく変更するよう
に構成されたことを特徴とする電池の充電装置。 - 【請求項2】 電池電圧がピークから低下したことを検
出して、ΔV切換手段でオフに切り換えられるスイッチ
ング手段を有する請求項1に記載される電池の充電装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06064392A JP3238938B2 (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | 電池の充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06064392A JP3238938B2 (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | 電池の充電装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05268732A JPH05268732A (ja) | 1993-10-15 |
JP3238938B2 true JP3238938B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=13148214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06064392A Expired - Lifetime JP3238938B2 (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | 電池の充電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3238938B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150012425A (ko) | 2013-07-25 | 2015-02-04 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 배터리 과충전 방지 장치 |
KR102258736B1 (ko) * | 2017-06-02 | 2021-05-31 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 배터리 시스템 과전압 방지 장치 |
KR102218431B1 (ko) * | 2017-06-02 | 2021-02-22 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 배터리 시스템 과전압 방지 장치 |
-
1992
- 1992-03-17 JP JP06064392A patent/JP3238938B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05268732A (ja) | 1993-10-15 |
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