JP3499902B2 - 二次電池充電装置 - Google Patents

二次電池充電装置

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浩平 池谷
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はニカド電池(ニッケル・
カドミニウム電池)やニッケル・水素電池等の二次電池
を充電する装置に関し、特に長期保存した二次電池の充
電不足を防止する充電装置に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、比較的に大きな電流で充電を行
い、充電末期に電流制御を行って短時間で充電を完了す
る急速充電方式の充電装置として、−ΔV検出制御方式
を用いた急速充電装置が提供されている。この−ΔV検
出制御方式は、図4に充電時間と充電電圧,充電電流と
の関係を示すように、例えばニカド電池を充電して行く
と充電電圧が徐々に増加するが、充電完了期に充電電圧
がピーク値Vpに達してその後電圧が降下するという特
性を利用する方式であり、この電圧降下(−ΔV)を検
出することで充電電流を遮断し、過充電を防止する方法
である。なお、急速充電電流の遮断後には電池が過充電
にならない程度のトリクル電流を流している。この電圧
降下はニカド電池の放電量や周囲温度に関係なく生じる
ため、充電完了期の検出として有効である。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところで、長期間使用
していないニカド電池(以下、長期保存電池と称し、通
常使用しているニカド電池を通常電池と称する)では、
保存中に電池内部で不活性化が生じるために、充電に際
しての容量が回復し難いことが知られている。特に、組
電池の場合には、個々の電池の自己放電性能の差によっ
て容量差が拡大されている。このような長期保存電池に
対して充電を行うと、充電が完了されるときには前記し
たように電圧ピークが生じるが、この充電完了以前の時
点でも電圧ピークが生じることがある。このような電圧
ピークを擬似電圧ピークと称する。 【0004】このため、このような長期保存電池を−Δ
V検出制御方式で充電を行うと、充電完了以前の擬似電
圧ピークを充電完了時の電圧ピークとして誤検出してし
まい、その直後の電圧降下によって充電完了を判断し、
充電を遮断してしまう。したがって、このニカド電池で
は充電不足が生じ、満充電されないという問題がある。
このことはニッケル・水素電池やその他の−ΔV検出制
御方式での充電が可能な二次電池においても同じであ
る。本発明の目的は、長期保存した二次電池の充電不足
を解消した二次電池充電装置を提供することにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明は、充電される電
池の電池電圧を検出する手段と、充電開始からの充電時
間を計時する手段と、検出された電池電圧と充電時間か
ら充電初期の電圧降下時間を算出し、これを基準時間と
比較することにより電池が通常電池或いは長期保存電池
のいずれかであるかを判定する手段と、電池が通常電池
と判定された場合に−ΔV検出制御方式による充電を実
行し、電池が長期保存電池と判定された場合に予め設定
された規格充電時間に基づく充電を行う手段とを備え
る。 【0006】即ち、長期間保存した二次電池の充電特性
を、通常電池の充電特性と比較すると、図3のような特
性の差が見られる。同図において、実線は長期保存電
池、破線は通常電池を示している。長期保存電池は、充
電初期に電圧が一旦降下され、その後徐々に電圧が増加
して行き、充電完了以前に疑似電圧ピークが発生し、そ
の後に本来の充電完了の電圧ピークが発生する。前記初
期電圧降下は、一般的には時間t1までの範囲で生じる
が、その保存期間の相違によって時間t2までの範囲に
ばらつくことがある。又、疑似電圧ピークの電圧降下に
もばらつきが生じている。一方、通常電池では、初期電
圧降下は極初期に僅かに生じるのみであり、かつ充電完
了以前に疑似電圧ピークが発生することもない。 【0007】そこで、本発明では、充電初期の電圧降下
時間を検出することで、電池が長期保存電池或いは通常
電池のいずれかであるかを判定している。そして、電池
が長期保存電池であると判定された場合には、疑似電圧
ピークによって充電不足が生じることを防止するため
に、−ΔV検出制御方式を行わず、予め設定された規格
時間だけ強制的に充電を行うようにする。また、電池が
通常電池であると判定された場合には、−ΔV検出制御
方式による充電を行うようにする。 【0008】 【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の充電装置のブロック構成図であり、
ここではニカド電池に適用した例を示している。同図に
おいて、1は充電用の定電流を出力する電源、2はこの
電源1により充電されるニカド電池である。3はニカド
電池の電圧を検出する電圧検出部であり、タイマ4によ
り周期的に検出を行う。このタイマ4にはカウンタ4a
が内蔵さており、電圧検出部3での電圧検出回数を計数
する。電圧検出部3で検出された電圧は順次記憶部5に
記憶される。記憶された電圧は比較部6において前回の
検出電圧或いはそれまでに記憶されている最大電圧等と
の比較が行われ、今回検出した電圧が増加したか、或い
は低下したかが検出される。そして、この電圧の変化に
基づいて、長期保存検出部7は長期保存電池であるか否
かを判定し、この判定結果に基づいて充電電流制御部8
を制御し、前記電源1からの充電電流を制御する。 【0009】図2は、この充電装置による充電方法を示
すフローチャートである。先ず、電池が接続されている
か否かを検出し(S1,S2)、電池が接続された場合
にはタイマをリセットし(S3)、同時に内蔵のカウン
タのカウンタ値Cを0にリセットする(S4)。そし
て、充電電流制御部をオン動作させ、電池に充電電流を
供給して急速充電を開始する(S5)。タイマ4で計時
を行い、経過時間が予め設定した経過時間t1に達して
いるか否かを判定し(S6)、達していない場合には電
圧検出部3で電池電圧を検出する(S7)。この検出し
た電圧は順次記憶部5に記憶する(S8)。この動作は
周期的に行われる。そして、比較部6では記憶部5に記
憶されている前回の検出電圧と今回の検出電圧とを比較
する(S9)。この比較結果から、電圧が低下していな
いときには前記工程S6〜S9を繰り返す。 【0010】電圧が低下していることが検出されたとき
には、カウンタ値Cを1だけ増やし(S10)、次にこ
のカウンタ値Cが予め設定されたカウント数Xよりも大
きいか否かを判定する(S11)。カウンタ値Cがカウ
ント数Xよりも小さい場合には、前記工程S6〜S11
を繰り返す。これにより、上昇時にはカウントされない
から、電圧低下にリップルがあってもカウント数Xはそ
の影響を受けない。そして、カウンタ値Cがカウント数
Xよりも大きいと判定されたとき、即ち時間t1の間電
圧が低下し続けたときには、長期保存検出部7はこの充
電対象となる電池が長期保存電池であると判断し、この
充電対象としての電池の最大規格充電時間t3(この例
では80分)まで強制的に充電を継続する(S12)。
この場合充電時間t3が経過すると、充電電流制御回路
をオフし(S13)充電を終了する。したがって、長期
保存電池の場合には、強制的に規格充電時間t3だけ充
電を行うため、充電完了期以前に発生する擬似電圧ピー
ク等が充電に影響を与えることがなく、充電不足が生じ
ることはない。このように規格充電時間の充電を行って
も、長期保存電池は充電前には容量が殆どないため、過
充電が生じることがないのは言うまでもない。 【0011】一方、前記した工程S11までの処理を実
行した結果、電池が長期保存電池でないと判定されずに
経過時間t1を過ぎたときには、長期保存検出部7は電
池を通常電池と判定し、以降は−ΔV検出制御方式の充
電処理に移行する。このとき、所要の経過時間t2を過
ぎるまでタイマを用いた計時を行なう(S14)。これ
は、通常電池における充電初期の電圧の変動を吸収する
ための処理であり、この経過時間t2を目隠し時間と称
する。 【0012】次いで、この時間t2の経過後に、これま
での計時時間が規格充電時間t3よりも短いことを確認
しながら(S15)、電圧検出部3で電池電圧を検出し
(S16)、この検出電圧を記憶部5に記憶し(S1
7)、比較部6において記憶されている前回の検出電圧
と比較する(S18)。この今回の検出電圧が前回の電
圧よりも大きいときは、今回の電圧をピーク電圧として
記憶する(S19)。また、今回の電圧が前回の電圧よ
りも小さいときには、それまでの最大電圧値、即ちピー
ク電圧から規定電圧Kを差し引いた充電終了電圧と今回
の電圧とを比較する(S20)。今回の電圧が充電終了
電圧よりも小さいとき、換言すればピーク電圧と今回の
電圧との差電圧が予め設定された規定電圧Kを越えたと
きに、−ΔV検出制御方式に基づいて充電完了時である
と判定し、充電電流制御回路をオフし(S13)、充電
を終了する。 【0013】又、ピーク電圧に対して今回の電圧が降下
電圧−ΔVよりも小さいときは、未だに−ΔVの要件を
満たしていないため、最終的に降下電圧が−ΔVの要件
を満たすまで前記工程S15〜S20を繰り返しながら
充電を継続する。この充電の継続は、規格充電時間t3
を越えない範囲内で行われる。降下電圧が−ΔVの要件
を満たすことなく規格充電時間t3を経過したときに
は、無条件で充電電流制御回路をオフし(S13)、充
電を完了させる。このように、通常電池に対しては従来
と同様に−ΔV検出制御方式による充電を実行する一
方、長期保存電池に対しては強制的に規格充電時間での
充電を実行することにより、長期保存電池に生じる擬似
電圧ピークが原因とされる充電不足を回避することが可
能となる。 【0014】なお、前記実施例における時間t1,t
2,t3は、例えば1〜2分,3〜5分,80分に設定
される。また、規定電圧K,即ち降下電圧−ΔV(通常
は8〜12mV/セル)は適宜に設定されるが、この電
圧を大きくすると充電完了の検出が遅れて過充電が生じ
易くなる。逆に、この電圧Kを小さくすると充電末期の
電圧の微細な変動によって充電完了を検出してしまい、
充電不足が生じ易くなる。 【0015】 【発明の効果】以上説明したように本発明は、電池充電
に際しての電池電圧と充電時間から充電初期の電圧降下
時間を算出し、これを基準時間と比較することにより
期保存電池或いは通常電池のいずれかであるかを判定
し、通常電池に対しては−ΔV検出制御方式による充電
を実行し、長期保存電池に対しては予め設定された規格
充電時間に基づいて充電を行うので、長期保存電池に対
して−ΔV検出制御方式を採用した際に擬似電圧ピーク
が原因とされる充電不足が回避でき、通常電池及び長期
保存電池のいずれに対しても好適な満充電が実行できる
効果がある。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の二次電池充電装置の一実施例のブロッ
ク構成図である。 【図2】図1の充電装置を用いた充電方法を示すフロー
チャートである。 【図3】通常電池と長期保存電池の充電電圧特性を示す
図である。 【図4】−ΔV検出制御方式の充電方法を説明するため
の充電電圧特性図である。 【符号の説明】 1 充電用の電源 2 ニカド電池 3 電圧検出部 4 タイマ 5 記憶部 6 比較部 7 長期保存検出部 8 電流制御部

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 −ΔV検出制御方式を用いた急速充電装
    置において、充電される電池の電池電圧を検出する手段
    と、充電開始からの充電時間を計時する手段と、検出さ
    れた電池電圧と充電時間から充電初期の電圧降下時間を
    算出し、これを基準時間と比較することにより電池が通
    常電池或いは長期保存電池のいずれかであるかを判定す
    る手段と、電池が通常電池と判定された場合に−ΔV検
    出制御方式による充電を実行し、電池が長期保存電池と
    判定された場合に予め設定された規格充電時間に基づく
    充電を行う手段とを備えることを特徴とする二次電池充
    電装置。
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