JP3298276B2 - 電池の充電装置及び充電方法 - Google Patents
電池の充電装置及び充電方法Info
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Description
池等の2次電池を充電する充電装置及び充電方法に関す
るものである。
止する充電方法として、特公昭57−18412号公報
または特公昭62−23528号公報に記載のものがあ
る。前者は、充電されつつある電池の端子電圧をサンプ
リングし、サンプリングした端子電圧の差の極性が反転
したのを検出するすなわち端子電圧のピーク点を検出し
た後に充電を停止するようにしたものである。後者は、
充電されつつある電池の端子電圧の変化に対する微分値
のピークを検出することによって充電を停止するもので
ある。
示の充電方法により大電流で充電しようとした場合、前
者は図4に示すように電池電圧がピークに達した後充電
を停止するので、電池内圧及び電池温度が高くなり、電
池にストレスがかかり電池の寿命を短くするという問題
があった。一方、後者は電池へのストレスは軽減するが
電池電圧がピークに達する前に充電が終了するので電池
の容量が十分に確保されないという問題があった。本発
明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、電池に
ストレスをかけることなく大電流で充電できるようにす
ると共に電池容量を十分に確保できるようにすることで
ある。
おいて電池電圧がピークに達する直前に充電を停止する
ことにより達成される。
使用状況等によらず電池へのストレスを極力小さくし、
かつ電池の容量を十分に確保できる。
を説明する。図3は電池電圧と該電池電圧の変化量ΔV
を示す特性図で、Aは充電開始時、Bは電池電圧変化量
ΔVが大きく増加する時点、Cは満充電となって充電停
止する時点を示す。前記時点Bは、電池組2への充電入
力エネルギが電池の活物質の変換に使われていたのが、
満充電に近づき充電入力エネルギが電池陽極の酸素ガス
発生のエネルギに費やされ始め、電池内圧と電池温度が
上昇し始めることにより電池電圧の変化が増加し始める
時点である。電池電圧変化量ΔVは、図3に示す如く、
充電開始時Aにおいて大きくなり、その後は徐々に減少
して時点B近傍までほぼ最小値を維持する。B時点近傍
から急激に増加してピーク値に達した後急激に減少し、
C時点では第2所定値K2以下となる。
て満充電を検出するようにしたものである。すなわち、
電池電圧変化量ΔVが該電池電圧変化量ΔVの最小値Δ
Vminから第1所定値K1を超えたことを検出して時点
Bの通過を判断し、次に電池電圧変化量ΔVが第2所定
値K2以下となったことを検出して満充電となったこと
を検出するようにしたものである。なお、前記第1所定
値K1及び第2所定値K2は、電池の種類及び充電環境
等によっても変化するが、夫々1セル当たり5mV及び
2.5mVである。
る。図において、1は交流電源、2は複数の再充電可能
な電池を接続した電池組、3は電池組2に流れる充電電
流を検出する電流検出手段、4は充電の開始及び停止を
制御する信号を伝達する充電制御信号伝達手段、5は充
電電流の信号をPWM制御IC23に帰還する充電電流
信号伝達手段である。充電制御信号伝達手段4及び充電
電流信号伝達手段5は例えばホトカプラ等から構成され
る。10は全波整流回路11と平滑用コンデンサ12か
らなる整流平滑回路、20は高周波トランス21、MO
SFET22とPWM制御IC23からなる充電電流制
御手段である。PWM制御IC23はMOSFET22
の駆動パルス幅を変えて整流平滑回路30の出力電圧を
調整するスイッチング電源用ICである。30はダイオ
ード31、32、チョークコイル33と平滑用コンデン
サ34からなる整流平滑回路、40は抵抗41、42か
らなる電池電圧検出手段で、電池組2からの入力電圧を
分圧する。50は演算手段(CPU)51、ROM5
2、RAM53、タイマ54、A/Dコンバータ55、
出力ポート56、リセット入力ポート57からなるシン
グルチップマイクロコンピュータ(以下マイコンとい
う)である。CPU51は最新のサンプリング電池電圧
と所定数前のサンプリング電池電圧の差すなわち電池電
圧の変化量ΔVを演算する演算手段と、前記変化量ΔV
が第1所定値K1以上か否かを判別する第1判別手段
と、前記変化量ΔVが第1所定値K1を超えた後の電池
電圧の変化量ΔVが第2所定値K2以下か否かを判別す
る第2判別手段と、電池電圧の変化量ΔVが第2所定値
K2以下になった時に充電を停止する充電制御手段の機
能を持つ。RAM53は最新のサンプリング電池電圧ま
での複数のサンプリング電池電圧を記憶する電池電圧記
憶手段を内蔵する。60は演算増幅器61、62、抵抗
63〜66からなる差動増幅手段、70は電源トランス
71、全波整流回路72、平滑コンデンサ73、三端子
ボルテージレギュレータ74、リセットIC75からな
る定電圧電源で、マイコン50、増幅手段60等の電源
となる。リセットIC75はマイコン50を初期状態に
するためにリセット入力ポート57にリセット信号を出
力する。
ト及び図3の充電特性カーブをもとに、電池電圧の変化
量ΔVを検出して電池組2の満充電検出制御を行う場合
の動作の説明をする。電源を投入すると、マイコン50
は電池組2の接続待機状態となる(ステップ101)。
電池組2を接続すると、マイコン50は電池組接続を電
池電圧検出手段40の信号により判別し、出力ポート5
6より充電制御信号伝達手段4を介してPWM制御IC
23に充電開始信号を伝達して充電を開始する(ステッ
プ102)。充電開始と同時に電池組2に流れる充電電
流を電流検出手段3により検出し、この充電電流値に対
応する電圧と基準値Vrefとの差を差動増幅手段60
より充電電流信号伝達手段5を介してPWM制御IC2
3に帰還をかける。すなわち、充電電流が大きい場合は
パルス幅を狭め、逆の場合はパルス幅を広げ、パルス幅
に比例したパルスを高周波トランス21に与え、整流平
滑回路30で直流に平滑し、充電電流を一定に保つ。電
流検出手段3、差動増幅手段60、信号伝達手段5及び
スイッチング回路20及び整流平滑回路30を介して定
電流制御を行う。
化量最小値ΔVmin及び複数すなわち本実施例の場合6
個のサンプリング電池電圧Ei〜Ei-5を上限値にイニシ
ャルセットすると共に図3の前記時点Bを通過したこと
を示すフラッグFLAGを0にセットし(ステップ10
3)、電池電圧を取り込むタイミングを決定するサンプ
リングタイマをスタートさせる(ステップ104)。サ
ンプリングタイマ時間Δtが経過したら(ステップ10
5)、再度、電池電圧サンプリングタイマを再スタート
させる(ステップ106)。次いで、電池組2の電圧を
分圧した電池電圧検出手段40の出力信号をA/Dコン
バータ55でA/D変換し、電池電圧値Vinとして取
り込み(ステップ107)、CPU51で電池電圧値V
inより6サンプリング前に取り込んだ電池電圧値Ei-
5を減算し電池電圧変化量ΔVを求める(ステップ10
8)。
Gが1か否かの判断を行い、1でないならステップ11
0に進み、1ならステップ114に進む。ステップ11
0において、電池電圧変化量ΔVと該電池電圧変化量最
小値ΔVminの大小判断を行い、電池電圧変化量ΔV
が小さいならステップ111に進み、電池電圧変化量Δ
Vが大きいならステップ112に進む。ステップ111
においては電池電圧最小値ΔVminを電池電圧変化量
ΔVに書き替え、各サンプリング電池電圧Ei〜Ei-5を
図2に示す如く書き替え、ステップ105に戻る。
Vが電池電圧最小値ΔVminより第1所定値K1だけ
大きいか否かを比較し、電池電圧変化量ΔVが小さけれ
ばステップ111に戻り、電池電圧変化量ΔVが大きけ
れば図3の時点Bを通過したことであり、ステップ11
3に進んでフラッグFLAGを1とする。ステップ11
4において電池電圧変化量ΔVが第2所定値K2以下と
なったか否かすなわち満充電か否かの判断を行い、K2
以下でなければステップ111を経てステップ105に
戻る。ステップ114において電池電圧変化量ΔVがK
2未満となったらステップ115に進み、充電を停止す
る。すなわちマイコン50は出力ポート56より充電制
御信号伝達手段4を介して充電停止信号をPWM制御I
C23に伝達して充電を停止する。ステップ116にお
いて、電池組2が取り出されるのを判別し、電池組2が
取り出されたらステップ101に戻り、次の電池組2の
充電のための待機をする。
小値ΔVminを求め、電池電圧変化量ΔVが電池電圧変
化量最小値ΔVminより第1所定値K1より大きくなっ
たか否かを検出するようにしたので、充電電流、電池温
度の影響を受けずに時点Bの通過を確実に検出できるよ
うになる。
池電圧値Vinから6サンプリング前に取り込んだ電池
電圧値Ei-5を減算するようにしたのは、応答良くかつ
電池電圧変化量ΔVの値を大きく取れるようにするため
である。すなわちサンプリング周期が短いため、2、3
サンプリング前では電池電圧の変化が小さく電池電圧変
化量ΔVの検出ができないことがあり、反対に7サンプ
リング以上前の電池電圧では、電池電圧変化量ΔVは大
きくなるが、応答良く検出できないという問題があるた
めであるが、6サンプリング前と限定することはなく、
サンプリング周期を適当に設定することにより任意数の
サンプリング前の電池電圧との差を取るようにしても良
い。
を、ステップ112において、電池電圧変化量ΔVが電
池電圧最小値ΔVminより第1所定値K1だけ大きく
なったことを比較することにより行うとしたが、最新の
電池電圧変化量ΔVが直前の電池電圧変化量ΔVより所
定量大きくなったことを比較することにより行っても良
い。ただし、電池電圧変化量ΔVは充電電流、充電温度
の影響を受けるので、該所定量の設定に当たってはこれ
らを考慮する必要がある。
の勾配がほぼ0となる直前で充電を停止させることがで
き、充電時の電池温度、電池の使用状況等によらず電池
へのストレスを極力小さくし、かつ電池の容量を十分に
確保できる。
フ。
1は演算手段、53は電池電圧記憶手段である。
Claims (4)
- 【請求項1】 電池組の電圧を所定周期ごとに検出する
電池電圧検出手段と、該電池電圧検出手段からの複数サ
ンプリング電池電圧を記憶する電池電圧記憶手段と、最
新のサンプリング電池電圧と所定数前のサンプリング電
池電圧の差すなわち電池電圧の変化量を演算する演算手
段と、該変化量が第1所定値以上か否かを判別する第1
判別手段と、前記変化量が第1所定値を超えた後の電池
電圧の変化量が0でない第2所定値以下か否かを判別す
る第2判別手段と、前記変化量が第1所定値を超えた後
の電池電圧の変化量が0を超えかつ第2所定値以下にな
った時に充電を停止する充電制御手段とを備えたことを
特徴とする電池の充電装置。 - 【請求項2】 前記第1所定値を、電池電圧変化量の最
小値に電池組内のセル数に対応した電圧値を加えた値と
したことを特徴とする請求項1記載の電池の充電装置。 - 【請求項3】 前記第2所定値を、電池組内のセル数に
対応した電圧値としたことを特徴とする請求項1記載の
電池の充電装置。 - 【請求項4】 電池組の電圧を所定周期ごとに検出する
電池電圧検出手段と、該電池電圧検出手段からの複数サ
ンプリング電池電圧を記憶する電池電圧記憶手段と、最
新のサンプリング電池電圧と所定数前のサンプリング電
池電圧の差すなわち電池電圧の変化量を演算する演算手
段とを備え、 前記電池電圧変化量が第1所定値以上か否かを判別し、
電池電圧変化量が第1所定値を超えた後の電池電圧変化
量が0でない第2所定値以下か否かを判別し、電池電圧
変化量が0を超えかつ第2所定値以下になった時に充電
を停止させるようにしたことを特徴とする電池の充電方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32723093A JP3298276B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 電池の充電装置及び充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32723093A JP3298276B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 電池の充電装置及び充電方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07184329A JPH07184329A (ja) | 1995-07-21 |
JP3298276B2 true JP3298276B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=18196777
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32723093A Expired - Lifetime JP3298276B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 電池の充電装置及び充電方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3298276B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3772665B2 (ja) | 2000-11-17 | 2006-05-10 | 日立工機株式会社 | 電池の充電装置 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP32723093A patent/JP3298276B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07184329A (ja) | 1995-07-21 |
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