JP3426616B2 - 電池の充電装置 - Google Patents
電池の充電装置Info
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Description
電を防止できる電池の充電装置に関する。
は、充電するにしたがって電圧が上昇する性質がある。
この電池は、満充電になると、電圧がピーク値に上昇し
た後降下する特性がある。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、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Δ
V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。
1934号公報に記載される充電装置が開発されてい
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……………
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。しかしなから、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、電圧上昇カーブが、緩い→急峻→緩いの勾配に変化
しないことが理由である。
電池温度を検出し、電池温度が上昇すると、充電制御Δ
Vを小さくして過充電を防止する充電装置を開発した
(特願平4−60643号)。この装置は、満充電に接
近すると電池の温度が上昇する性質を利用して、電池が
満充電近くになって温度が上昇すると、充電制御ΔVを
小さく切り換えて過充電を防止するものである。
カーブの勾配を検出する装置に比較すると、満充電され
た電池の過充電を防止できる特長がある。しかしなが
ら、この装置は、温度が低い満充電電池を過充電してし
まう欠点がある。それは、低温の満充電電池を再充電す
ると、温度が上昇するよりも前に過充電となってしまう
からである。このため、この充電装置は、周囲温度の低
い状態では正常に満充電を判定できなくなる欠点があ
る。
を目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、周
囲温度に関係なく、満充電電池の過充電を防止して二次
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する。本
発明の充電装置は、タイマー手段とΔV切換手段とを備
えている。タイマー手段は、充電を開始するとカウント
を開始する。ΔV切換手段は電池電圧を検出し、電池の
充電を停止しあるいは充電電流を少なくする充電制御Δ
Vを切り換える。すなわち、タイマー手段がカウントし
ている間に、電池電圧が設定値以上に上昇すると、ΔV
切換手段は充電制御ΔVを小さくして、満充電電池の過
充電を防止する。
流等を考慮して最適値に設定されるが、例えば、数十秒
の範囲に設定される。
電する。 満充電の電池を再充電するとき 満充電に近い電池は、図3の曲線Aで示すカーブのよう
に電圧が上昇する。すなわち、充電を開始すると、急激
に電圧が上昇する。このため、タイマー手段の設定時間
Tc以内に、電池電圧は設定電圧VREF以上に上昇す
る。充電装置は、タイマー手段の設定時間以内に、電池
電圧が設定値以上に上昇することを検出して、充電制御
ΔVを小さく切り換える。例えば、ΔV切換手段は、充
電制御ΔVを20mVから10mVに切り換え、電池電
圧がピークから10mV低下すると充電を停止し、ある
いはトリクル充電に切り換える。
昇する。このため、タイマー手段の設定時間Tcの間
に、電池電圧が設定電圧VREFよりも上昇することは
ない。したがって、充電装置は、充電の初期に充電制御
ΔVを小さく切り換えることなく、正常なルーチンに従
って電池を充電する。
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、スイッチ手段2と、演算回路3と、分圧抵抗R
1、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。
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
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R
1、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、アナログ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。
イクロコンピュータ(以下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を演算してス
イッチ手段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。電池が満充電に近くになって、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、充電制御ΔV(例えば、20mV、または1
0mV)以下に低下したかどうかを判断する。
を記憶し、タイマー手段として設定時間Tcを記憶して
いる。タイマー手段の設定時間Tcは、例えば10〜6
0秒、好ましくは10〜35秒の範囲に設定される。タ
イマー手段は、電池の充電を開始するとカウントを開始
する。演算回路3は、タイマー手段がカウントしている
ときに、電池電圧が設定電圧VREF以上に上昇する
と、充電制御ΔVを小さく切り換える。したがって、演
算回路3は、タイマー手段がカウントしているときに、
電池電圧が設定電圧VREF以上であるかどうかを検出
し、電池電圧が設定電圧VREFよりも低いときには、
スイッチ手段2をオフとする充電制御ΔVを20mVと
し、電池電圧が設定電圧VREFよりも高くなると充電
制御ΔVを10mVと低く切り換える。電池電圧が低
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
換える電池は、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。例えば、設定電圧VREFは、
ニッケルカドミウム電池の場合、1セル当り1.4V〜
1.7V、好ましくは、1.45V〜1.65Vの範囲
に調整される。
を切り換えるフローチャートを図5に示している。
充電を開始する。このときタイマー手段はカウントを開
始する。 タイマー手段は、設定時間Tcを経過した
かどうかを判断する。 設定時間Tcを経過すると、
電池電圧をサンプリングする。 サンプリングした電
圧が、設定電圧VREFよりも高いかどうかを判断す
る。 サンプリング電圧が、設定電圧VREFよりも
高いと、充電制御ΔVを小さく切り換える。例えば、こ
の過程では、充電制御ΔVを20mVから10mVに切
り換える。この過程でサンプリング電圧が設定電圧V
REFよりも高くなるのは、満充電に近い電池である。
満充電に近い電池は、この過程で充電制御ΔVが小さく
切り換えられる。このため、過充電を防止し、高感度に
満充電を検出して、充電を停止する。 サンプリング
電圧が設定電圧VREFよりも低いと判断したきは、充
電制御ΔVを切り換えない。サンプリング電圧が設定電
圧VREFよりも低い電池は、満充電に近い電池ではな
い。このため、この電池は、通常の充電ルーチンで充電
する。
電池の電圧が上昇する状態を示すグラフである。図5の
曲線Bは深く放電した電池の特性を示し、曲線Aは浅く
放電した電池、例えば、容量の70〜80%以上が残存
する電池の充電特性を示している。曲線Bで示すよう
に、深く放電したニッケル−カドミウム電池は、最初に
電圧が上昇した後電圧上昇が緩くなり、満充電になると
電圧が上昇してからピーク値からΔVだけ低くなる。満
充電に近いニッケル−カドミウム電池は、曲線Aで示す
ように、充電を開始した初期から急峻な勾配で電圧が上
昇し、タイマー手段の設定時間Tcに電圧が設定電圧V
REFよりも高くなる。
定される設定時間Tcを経過したときに電池電圧を検出
して、充電する電池が満充電に近い電池か、あるいは、
十分に放電した電池であるかを判別している。満充電に
近い電池を充電するときは、ΔV切換手段が充電制御Δ
Vを低く切り換えて、高感度に満充電を検出する。十分
に放電した電池は、早切れを防止するために、ΔV切換
手段が充電制御ΔVを小さく切り換えることなく、通常
のルーチンで充電する。
定しない。設定時間以内で充電が完了されない電池は、
現在採用され、あるいはこれから採用される全ての状態
で充電できる。たとえば、図6で示すフローチャートの
ように、サーミスタで電池温度を検出しながら充電する
ことができる。 A/Dコンバータでもって電池電圧
と電池温度とを一定の周期でサンプリングする。 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よりも低いときには、電池の充電
を停止する充電制御ΔVを、例えば20mVとする。
電池温度が設定温度Tよりも高いときは、充電制御Δ
Vを、例えば10mVに切り換える。 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ΔV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。
充電を停止すように構成している。ただ、本発明は、電
池の満充電を検出したときに、必ずしも電池の充電電流
を0として充電を停止する必要はない。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。
cを経過したときに、電池の電圧を検出して、この時に
電池電圧が設定電圧VREFよりも高いかどうかを判断し
て、電池の充電状態を検出している。ただ、本発明の装
置は、設定時間Tcが経過するまでの間に、一定の周期
で電池の電圧を複数回測定し、設定時間Tcが経過する
よりも前に設定電圧VREFよりも高くなったかどうか
を判断することも可能である。例えば、設定時間Tcを
20秒にセットし、電池の電圧を1秒周期でサンプリン
グし、サンプリングした電圧が毎回設定電圧VREFより
も高いかどうかを判断し、サンプリング電圧が設定電圧
VREF以上になると、ΔV切換手段でもって充電制御Δ
Vを小さく切り換えることも可能である。
した一定時間に、電池の電圧が設定電圧以上に上昇する
かどうかを検出して、充電する電池の充電状態を検出
し、充電する電池の充電状態によって、満充電を検出す
る充電制御ΔVの値を変更している。このため、本発明
の装置は、満充電に近い電池を過充電することなく再充
電できる特長がある。満充電に近い電池は、再充電を開
始した初期に電池電圧が急激に上昇してタイマー手段の
設定時間には設定電圧以上に高くなる。本発明の装置
は、電池の電圧が設定時間に設定電圧を越えると、充電
制御ΔVを小さく切り換えて高感度に満充電を検出す
る、いいかえると、早く満充電を検出して充電を停止
し、あるいはトリクル充電に切り換えるので、満充電し
た電池の過充電を効果的に防止できる。電池温度を検出
して充電制御ΔVを高感度に切り換える従来の装置も、
満充電に近い電池の過充電を防止することはできるが、
この装置は、周囲温度が低いときには、過充電する欠点
があった。それは、周囲温度が低いときには、電池温度
が上昇する前に電池が過充電されるからである。これに
対して、本発明の装置は、周囲温度に関係なく、満充電
に近い電池の過充電を防止できる特長がある。とくに好
ましいことに、周囲温度が低いときに、満充電に近い電
池を再充電すると、電池の電圧上昇が早くなるので、こ
のときにおける電池の過充電を確実に防止できる特長が
ある。
フ
ラフ
化を示すグラフ
ック線図
ャート図
チャート図
Claims (3)
- 【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ΔV低下したことを検出して充電を停止し、
または充電電流を少なくするように構成された電池の充
電装置において、 タイマー手段とΔV切換手段とを備え、充電を開始する
とカウントを開始するタイマー手段の設定時間内に、電
池電圧が設定電圧以上に上昇すると、ΔV切換手段が充
電電流を少なくする充電制御ΔVを小さく切り換えるよ
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】 電池電圧を逐次検出して、電池電圧がピ
ーク値からΔV低下したことを検出して充電を停止し、
または充電電流を少なくするように構成された電池の充
電装置において、 タイマー手段とΔV切換手段とを備え、充電を開始する
とカウントを開始するタイマー手段の設定時間に、電池
電圧が設定電圧以上に上昇していると、ΔV切換手段が
充電電流を少なくする充電制御ΔVを小さく切り換える
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3】 タイマー手段の設定時間が10〜60秒
である請求項1又は2に記載される電池の充電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12753592A JP3426616B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 電池の充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12753592A JP3426616B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 電池の充電装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05328627A JPH05328627A (ja) | 1993-12-10 |
JP3426616B2 true JP3426616B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=14962422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12753592A Expired - Fee Related JP3426616B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 電池の充電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3426616B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2755536B2 (ja) * | 1992-11-25 | 1998-05-20 | 株式会社ピーエフユー | バッテリ状態検出機能を持つ装置 |
-
1992
- 1992-05-20 JP JP12753592A patent/JP3426616B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05328627A (ja) | 1993-12-10 |
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