JPH0898423A - 二次電池の充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】満充電の誤判定による充電不足がなく、満充電
状態の電池を急速充電することによる過充電のおそれも
ない二次電池の充電装置を提供する。 【構成】サーミスタとＡ／Ｄ変換器４１および電池温度
計算部４３を介して求められた二次電池の単位時間当た
りの温度上昇量を温度微分計算部４６により計算すると
共に、その温度微分値が設定値に達したことを温度微分
値判定部５４が判定することにより充電制御部５０によ
って急速充電を終了させる温度微分検出方式の充電装置
において、充電制御部５０は温度微分値が設定値に達し
た時点で電池電圧検出部４４により検出された電池電圧
が所定値に達しているか否かを判定し、電池電圧が所定
値に達していれば急速充電を終了させ、電池電圧が所定
値に達しない場合は急速充電を続行させる制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は二次電池の充電装置に係
り、特にニッケルカドミウム二次電池や、ニッケル水素
二次電池などのアルカリ二次電池の急速充電に適した充
電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】二次電池を短時間で充電するための急速
充電器においては、電池が満充電となったことを判定し
て急速充電を終了する。満充電の判定方式は種々考えら
れているが、その一つとして温度微分検出方式がある。
これは電池の温度微分、つまり単位時間当たりの温度上
昇量が充電末期には急激に増加することを利用し、この
温度微分が所定値、例えば１℃／分に達したことをもっ
て満充電と判定する方式である。

【０００３】ところで、この温度微分検出方式の急速充
電器においては、急速充電開始時点から一定時間（例え
ば５分間）は温度微分検出による満充電の判定を行わな
いのが普通である。これは、例えばスキー場のような寒
冷地において、屋外（例えば０℃）で使用していた電池
を室内（例えば２５℃）に持ち込んで急速充電を行う場
合、最初は電池温度と周囲温度との温度差が大きいため
に、充電開始直後でも例えば１分間当たりの温度上昇量
が１℃を越えてしまい、満充電でないにもかかわらず満
充電と判定してしまうことがあるからである。このよう
な場合、電池は当然のことながら充電不足となる。

【０００４】そこで、周囲温度による電池の温度上昇が
落ち着く時間として例えば５分間という時間を設定し、
この間は温度微分検出による満充電の判定を行わず、５
分間経過してから温度微分検出を行う方法が考えられて
いる。このようにすれば、充電による温度上昇を確実に
捕らえることができ、満充電を正しく判定することが可
能となる。

【０００５】しかし、この方式では電池を低温の屋外か
ら室内に持ち込んで充電する場合には満充電を誤判定す
ることがないが、既に充電が完了している満充電状態の
電池を再充電してしまった場合には、充電開始後は５分
間といった時間は満充電の判定を行わないことから、満
充電であるにもかかわらず５分間＋１分間＝６分間にわ
たり再充電が行われるため、過充電になる可能性があ
る。また、温度微分検出が１℃／分でなく例えば４℃／
４分の場合には、温度微分非検出時間の５分間＋温度微
分検出の単位時間の４分間の９分後に急速充電を停止す
ることになるため、９分間にわたり過充電が行われるこ
とになり、電池温度は例えば２５℃以上も上昇し、電池
の劣化が進行してまう。

【０００６】また、上記のようなケース以外の温度微分
値による満充電の誤判定の可能性として、充電器の発熱
により電池パックに熱のあおりで温度上昇を招く場合が
挙げられる。すなわち、充電開始直後より充電器の発熱
が多くなると、あおり熱により例えば１分間当たりの温
度上昇量が１℃を越えてしまい、満充電でないにもかか
わらず満充電を判定してしまう場合であり、このような
場合もやはり充電不足となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
温度微分検出方式による急速充電器では、電池を周囲温
度の低い環境から高い環境に持ち込んで急速充電を行う
場合や、充電器の発熱によるあおり熱による電池の温度
上昇があった場合、充電開始直後に満充電を誤検出して
しまうことがあるため充電不足となることがあり、この
問題を避けるために充電開始後一定時間は温度微分検出
による満充電の判定を行わないようにすると、既に充電
が完了している電池を再充電した場合には過充電が生
じ、電池を劣化させるという問題があった。

【０００８】本発明は、このような従来の温度微分検出
方式による急速充電器の問題点を解消するためになされ
たもので、満充電を誤判定することによる充電不足がな
く、また満充電状態の電池を急速充電することによる過
充電のおそれもない二次電池の充電装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る二次電池の
充電装置は、二次電池の温度を検出する温度検出手段
と、この温度検出手段により検出された温度の単位時間
当たりの温度上昇量である温度微分値を求める温度微分
検出手段と、前記二次電池の電圧を検出する電圧検出手
段と、前記温度微分検出手段により求められた温度微分
値が設定値に達した時点で前記電圧検出手段により検出
された電圧が所定値以上のとき前記急速充電を終了させ
る充電制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１０】より具体的には、二次電池の電圧を検出す
る手段を有し、温度微分値が設定値に達した時点で電池
電圧を読み取り、もし電池電圧ＶB が所定値ＶBC、例え
ば満充電に近い充電中の電池電圧に相当する値より大き
いときは、満充電とみなして急速充電を終了させ、また
電池電圧がＶBC以下のときは未だ満充電でないと判断し
て、急速充電を継続するようにする。

【００１１】ここで、電池電圧が急速充電中に温度特性
を持つ場合は、現時点の電池温度からＶBCまたは検出さ
れた電池電圧を温度補正することが望ましい。

【００１２】

【作用】このように本発明では、充電装置に二次電池が
セットされて急速充電が開始され、満充電になったか否
かの判定のために電池の温度微分値を算出し、これが設
定値に達したとき電池電圧ＶB を読み取り、予め比較の
ために準備した設定値ＶBCよりＶB 以上の場合は満充電
とみなして、急速充電を終了させる。逆に、ＶBCがＶB
に満たないときは満充電に達していないと判断し、温度
微分値が設定値に達してもそれを無視して急速充電を今
まで通り継続する。急速充電中は常時、温度微分値を算
出しており、これが再度設定値に達し、かつＶBC≦ＶB
となった時点で急速充電を終了させるようにする。

【００１３】すなわち、本発明では、電池の温度微分値
が設定値に達しても、満充電でない電池は電池電圧が低
く、満充電の電池は電池電圧が高いことに着目して、温
度微分値と電池電圧の両方を考慮して満充電の判定を正
確に行うようにしたものである。

【００１４】また、ＶBCまたはＶB を温度補正すること
により、温度変化の影響を受けずに満充電に近い電池電
圧ＶB を把握することができるため、より正確に満充電
の検出が可能となる。

【００１５】このようにして、本発明によると満充電状
態でない電池を満充電と誤判定することがなくなり、充
電不足が防止される。また、満充電状態の電池をセット
して急速充電を行った場合、短時間（例えば２分間）で
電池温度の急上昇により温度微分値が設定値に到達する
が、その時点での電池電圧ＶB は満充電であるが故にＶ
BCより大きいため、直ちに急速充電が例えば２分間で終
了するため、過充電量を極力少なく抑えることができ
る。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１７】図１は、本発明に係る実施例を示す二次電
池の充電装置の回路構成図である。図１において、電池
パック１はアルカリ二次電池などの二次電池（以下、単
に電池という）２と、この電池２の近傍に配置された温
度測定用のサーミスタ３を筐体内に設けたものである。
図１は、この電池パック１が充電装置４にセットされた
状態を示している。なお、電池パック１が組み込まれた
携帯電話機その他の機器を充電装置４にセットするよう
にしてもよい。

【００１８】充電装置４は、次のように構成されてい
る。充電装置４には商用交流電源５（例えば１００Ｖ）
からの電力が入力され、ノイズ除去のためのフィルタ６
を介して整流平滑回路７により直流化された後、トラン
ス８の一次側に与えられる。トランス８の一次側には、
パワーＭＯＳトランジスタからなるスイッチングトラン
ジスタ９が抵抗１０を介して接続されている。スイッチ
ングトランジスタ９は、ＰＷＭ（パルス幅変調）回路１
１の出力によってスイッチングされる。これによりトラ
ンス８の一次側にパルス電流が流れ、トランス８の二次
側にエネルギーが伝達される。トランス８の二次側に生
じた出力は、整流平滑回路１２により直流化された後、
急速充電用トランジスタ１３、またはトリクル充電用ト
ランジスタ１４と抵抗１５の直列回路を通り、さらに逆
流防止用ダイオード１６を介して、電池２に充電電流と
して供給される。なお、整流平滑回路１２の出力はフォ
トカプラ１７の発光素子１８にも供給され、フォトカプ
ラ１７の受光素子１９の出力はＰＷＭ回路１１に入力さ
れる。

【００１９】マイクロコントローラ２０は、マイクロコ
ンピュータであり、急速充電用トランジスタ１３、トリ
クル充電用トランジスタ１４、フォトカプラ１７および
ＬＥＤ３１の制御を行うものである。このマイクロコン
トローラ２０には、抵抗２１とサーミスタ３との接続点
の電圧（以下、サーミスタ電圧という）Ｖｔと、抵抗２
２，２３により電池２の電圧ＶB を分圧した電圧（以
下、電池電圧分圧値という）Ｖｂが入力されている。

【００２０】抵抗２４〜２９および演算増幅器３０は、
充電電流を一定にする制御を行うために設けられてい
る。演算増幅器３０の反転入力端子には、充電路に直列
に挿入されて充電電流を検出する抵抗２４の端子電圧が
抵抗２７を介して入力され、非反転入力端子には＋５Ｖ
の電源電圧を抵抗２５，２６により分圧した電圧（基準
電圧）が抵抗２８を介して入力される。演算増幅器３０
の反転入力端子と出力端子との間には抵抗２９が接続さ
れ、抵抗２７と抵抗２９により演算増幅器３０の利得が
決定される。演算増幅器３０の出力端子は、フォトカプ
ラ１７の発光素子１８の整流平滑回路１２の出力端子に
接続された側と反対側に接続されている。このような構
成により、演算増幅器３０の反転入力端子と非反転入力
端子の電位が等しくなるようにフィードバック制御が施
される。

【００２１】例えば、電池２の充電電流が大きく、電流
検出用抵抗２４の端子電圧が大きいときは、演算増幅器
３０の非反転入力端子より反転入力端子の方が高電位と
なるため、演算増幅器３０の出力電圧は低くなり、発光
素子１８に流れる電流が増大する。この結果、ＰＷＭ回
路１１の出力パルス幅、つまりスイッチングトランジス
タ９のオン時間幅が短くなり、トランス８の二次側に伝
達されるエネルギーが減少して、充電電流が小さくな
る。

【００２２】逆に、電池２の充電電流が小さいときは、
演算増幅器３０の非反転入力端子より反転入力端子の方
が低電位となるため演算増幅器３０の出力電圧は高くな
り、発光素子１８に流れる電流が減少するため、ＰＷＭ
回路１１の出力パルス幅、つまりスイッチングトランジ
スタ９のオン時間幅が長くなり、トランス８の二次側に
伝達されるエネルギーが増加することにより、充電電流
は大きくなる。

【００２３】このようにして、充電電流に応じた抵抗２
４の端子電圧と抵抗２５，２６により得られた基準電圧
とが等しくなるようにフィードバック制御が行われ、充
電電流が定電流制御される。

【００２４】マイクロコントローラ２０は、マイクロコ
ンピュータを用いたソフトウェア処理によって制御を行
うものである。図２に、マイクロコントローラ２０の機
能ブロック図を示す。

【００２５】図２において、サーミスタ電圧Ｖｔおよび
電池電圧分圧値ＶｂはＡ／Ｄ変換器４１，４２によりそ
れぞれディジタル値に変換された後、電池温度計算部４
３および電池電圧検出部４４にそれぞれ入力され、電池
温度ＴB および電池電圧ＶBが求められる。電池温度計
算部４３の出力は、電池温度判定部４５と温度微分計算
部４６および充電制御部５に入力される。

【００２６】電池温度判定部４５は、電池電圧がどのよ
うな温度範囲にあるかを判定するものである。温度微分
計算部４６は、電池の温度微分、つまり単位時間当たり
の温度上昇量を求めるものである。この場合に必要な単
位時間情報は、タイマ値伝達ライン５５を介して温度微
分計算部４６に伝達される。

【００２７】温度微分計算部４６の出力は温度微分値判
定部５４に入力される。温度微分値判定部５４は、温度
微分計算部４６により求められた温度微分値を設定値、
例えば１．０（℃／分）と比較して大小を判定する。

【００２８】一方、電池電圧検出部４４の出力は、電池
状態判定部４７と充電制御部５０に入力される。電池状
態判定部４７は、電池電圧から電池２が正常かどうかを
判定するものである。Ａ／Ｄ変換器４１の出力は、電池
パックセット検出部４８にも入力される。電池パックセ
ット検出部４８は、電池パック１が充電装置４にセット
されているかどうかを検出するものである。

【００２９】温度補正用ＲＯＭ５６は、後述するように
電池電圧と比較する所定値あるいは電池電圧そのものを
温度補正する際に使用されるものであり、電池温度と電
池電圧および温度補正値の関係をテーブルとして記述し
たものである。

【００３０】Ａ／Ｄ変換器４１、電池温度計算部４３、
電池温度判定部４５、電池状態判定部４７、電池パック
セット検出部４８、温度微分値判定部５４および温度補
正用ＲＯＭ５６の出力は充電制御部５０に入力され、充
電制御部５０はこれらの出力に基づいて、急速充電用ト
ランジスタ１３への急速充電制御信号５１、トリクル充
電用トランジスタ１４へのトリクル充電制御信号５２、
および充電スタート信号５３を発生する。充電スタート
信号５３は、図１における抵抗２８の一端に供給され
る。

【００３１】さらに、充電制御部５０は急速充電開始時
点からの経過時間を計測するタイマ４９の出力（タイマ
値）に基づいて、タイマ値伝達ライン５５を介して温度
微分計算部４６に単位時間情報を与える。また、タイマ
４９は急速充電時間のタイマおよびトリクル充電時間の
タイマとしても用いられ、充電制御部５０は急速充電時
間およびトリクル充電時間が予め定めた時間に達したか
どうかをタイマ４９によって監視する。

【００３２】ここで、充電制御部５０による充電制御で
本発明において特徴的なことは、温度微分値判定部５４
により温度微分計算部４６で得られた温度微分値が設定
値、例えば１．０（℃／分）に達したと判定され、かつ
電池電圧検出部４４で検出された電池電圧が所定値ＶBC
以上のときには電池１が満充電と見なして急速充電を終
了し、温度微分値が設定値に達したと判定されても、電
池電圧が所定値に達していない場合は急速充電を続行す
ることである。

【００３３】次に、図３〜図４に示すフローチャートを
参照して本実施例の充電装置の動作を説明する。

【００３４】まず、サーミスタ電圧ＶｔがＡ／Ｄ変換器
４１を介して読み込まれる（ステップ１０１）。電池パ
ック１が充電装置４にセットされると、サーミスタ電圧
Ｖｔはそれまでの＋５Ｖからサーミスタ３と抵抗２１と
の分圧によって低下する。ここで、サーミスタ電圧Ｖｔ
が所定値（例えば、４．８Ｖ）以下になると、電池パッ
クセット検出部４８によって電池パック１が充電装置４
にセットされたことが検出される（ステップ１０２）。

【００３５】ステップ１０２において電池パック１のセ
ットが検出されると、電池温度計算部４３によりサーミ
スタ電圧Ｖｔが温度データに変換されて電池温度ＴB が
計算され（ステップ１０３）、次いで電池温度判定部４
５により電池温度ＴB が０℃以上、かつ４０℃以下の範
囲にあるかどうかが判定される（ステップ１０４）。電
池温度ＴB が０℃≦ＴB ≦４０℃の範囲に入ると、引き
続いて充電制御部５０から出力されるトリクル充電制御
信号５２が“Ｌ”レベルとなることにより、トリクル充
電用トランジスタ１４がオンとなって、トリクル充電が
行われる（ステップ１０５）。この後、電池電圧分圧値
ＶｂがＡ／Ｄ変換器４２を介して読み込まれ（ステップ
１０６）、電池電圧検出部４４により電池電圧ＶB が求
められ、さらに電池状態判定部４７によって電池電圧Ｖ
B から電池２が正常かどうかが判定される（ステップ１
０７）。具体的には、単セル当りの電池電圧ＶB が１．
０Ｖ≦ＶB ≦１．７Ｖの範囲内のとき電池２は正常と判
定される。ここで、電池２が正常でなければ処理は終了
し、急速充電は行われない。

【００３６】電池２が正常の場合は、タイマ４９がスタ
ートされ（ステップ１０８）、充電開始時点からの経過
時間が計測されると共に、このタイマ４９のタイマ値
（充電開始時点からの経過時間）がタイマ値伝達ライン
５５を介して温度微分計算部４６に入力され、単位時間
（例えば１分）当たりの温度上昇量つまり温度微分値が
計算される（ステップ１０９）。そして、充電制御部５
０から出力される急速充電制御信号５１が“Ｌ”レベル
となることにより、急速充電用トランジスタ１３がオン
になると共に、充電スタート信号５３が“Ｌ”レベルと
なることによって急速充電が行われる（ステップ１１
０）。この間、ＬＥＤ３１がマイクロコントローラ２０
により制御されて点灯し、急速充電が行われていること
を示す。また、この急速充電中、充電電流は前述したフ
ィードバック制御によって一定に保たれる。

【００３７】次に、ステップ１１１、１１２ではステッ
プ１０６、１０７と同様に単セル当たりの電池電圧ＶB
が１．０Ｖ≦ＶB ≦１．７Ｖの範囲にあるかどうかチェ
ックし、さらにステップ１１３、１１４では急速充電中
の電池温度をチェックする。そして、電池電圧ＶB およ
び電池温度のいずれが異常の場合でもステップ１１７に
移行し、安全性確保のため急速充電を停止する。

【００３８】さらに、この急速充電の間、温度微分値判
定部５４においてステップ１０９で計算された温度微分
値が１．０℃／分以上であれば満充電と仮判断してステ
ップ１１６へ、そうでければ満充電でないと判断し、ス
テップ１０９へ戻る（ステップ１１５）。ステップ１５
において満充電と仮判断されたときは、さらに現在の電
池電圧ＶB を読んでＶB が所定値ＶBC以上か否かをチェ
ックし、ＶB ≧ＶBCならステップ１１７へ移行し、そう
でない時はステップ１０９へ戻る（ステップ１１６）。

【００３９】ここで、ステップ１１６の処理の意味を図
５により説明する。図５は、急速充電電流としてＩ＝
１．０Ｃアンペアを流したときの電池電圧ＶB および電
池温度ＴB の時間変化を示している。充電開始時点から
５０分以降は、トリクル充電を行っている。図５の４０
１，４０２は図４のステップ１１５において温度微分値
が所定値である１．０℃／分以上となった時点を示す。

【００４０】ここで、４０１の時点での電池電圧は約
１．２Ｖであり、所定値ＶBC（ここではＶBC＝１．４５
Ｖ）より低いため、図４のステップ１６の判定結果はＮ
Ｏとなってステップ１０９へ戻り、急速充電は継続され
る。すなわち、例えば戸外に置かれて冷えていた電池パ
ックを高温の室内に持ち込んで急速充電を開始したため
に電池温度が急上昇したときや、充電器の発熱によるあ
おり熱で電池の温度が急上昇したときのように、温度微
分値が設定値に達して満充電と判定されても、電池温度
が所定値ＶBCに達していないときは、その満充電判定は
誤りと見なし、急速充電を継続する。このようにするこ
とにより、満充電の誤判定による未充電（充電容量の不
足）の問題を解決することができる。

【００４１】次に、図５において急速充電が進み、５０
分後の時点４０２では温度微分値が設定値１．０℃／分
以上となるが、この時の電池電圧ＶB は約１．５Ｖであ
り、所定値ＶBCより高いため、ステップ１１５、１１６
を経て満充電と判定され、急速充電を終了する。なお、
アルカリ二次電池の特性として、満充電になると図５に
示されるように電池電圧ＶB が上昇する特性があるた
め、満充電状態でのＶBに近い電圧を所定値ＶBCとす
る。

【００４２】このようにステップ１１６でＹＥＳのとき
は、真の満充電であるため、ステップ１１７で急速充電
を停止する。この場合、図１のマイクロコントローラ２
０は急速充電制御信号５１を“Ｈ”レベルとし、急速充
電用トランジスタ１３をオフする。同時に充電スタート
信号５３を“Ｈ”レベルとし、急速充電電流を定電流制
御するためのＰＷＭ回路１１へのフィードバックをスト
ップする。

【００４３】次のステップ１１８においては、マイクロ
コントローラ２０はトリクル充電タイマ（例えば１０時
間）をスタートさせ、トリクル充電制御信号５２を
“Ｌ”レベルとし、トリクル充電用トランジスタ１４を
オン状態にさせる。１０時間後にトリクル充電タイマは
タイムアウトとなり、充電は終了となる。なお、図１で
は省略しているが、急速充電スタート信号が“Ｈ”レベ
ルとなったとき、整流平滑１２の出力電圧が定電圧とな
るようにＰＷＭ回路１１が機能するものとする。この整
流平滑回路１２の定電圧出力は、トリクル充電エネルギ
ーおよびマイクロコントローラ２０からＬＥＤ３１への
供給エネルギーとして使用される。

【００４４】図６は、充電時の周囲温度と電池電圧との
関係を示している。すなわち、横軸に充電量、縦軸に電
池電圧ＶB をとり、これらの関係を周囲温度をパラメー
タとして示したものである。同図より、電池温度が高い
ときは急速充電時の電池電圧が低めの特性となる。逆
に、電池温度が低いときは急速充電時の電池電圧が高め
になる。前述の説明では、図４のステップ１１６と図５
における電池電圧の所定値ＶBCをいずれも一定値として
きたが、図６に示すように電池電圧が温度依存性を持つ
ことから、より正確に満充電を判定するためには、この
電池電圧判定のための所定値ＶBCを温度補正することが
望ましい。その温度補正の一実施例を以下に示す。

【００４５】今、アルカリ二次電池の充電電圧の温度特
性が図６に示す特性であるとする。すなわち、ＶB1，Ｖ
B2，ＶB3はそれぞれ電池温度が０℃，２０℃，４５℃の
とき急速充電を開始した場合に温度微分値が１℃／分と
なる点をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃとする。また、Ａ，Ｂ，Ｃ
の近辺、つまり満充電になる近辺での電池温度はそれぞ
れ１５℃，３５℃，６０℃とする。満充電近辺のＡ，
Ｂ，Ｃの電圧より少し下がった電圧をそれぞれＶBC1 ＝
１．５Ｖ，ＶBC2=１．４５Ｖ，ＶBC3 ＝１．４Ｖとす
る。

【００４６】図７は、この関係を表としてまとめたもの
である。すなわち、１℃当たりの電池電圧の変化量は、
１５℃〜３５℃の温度範囲では２．５ｍＶ／℃、３５℃
〜６０℃の温度範囲では２．０ｍＶ／℃であり、これら
を温度範囲に応じて１℃当たりのＶBCの温度補正値とす
ればよい。

【００４７】図８は、ＶBCの温度補正の具体的な手順の
一例を示したものであり、図４のステップ１１６の処理
を図８の処理に置き換えることになる。図８において
は、図４のステップ１１５でＹＥＳと判定されたとき、
まず現在の電池温度ＴB を読み取り（ステップ２０
１）、次いで電池電圧ＶB を読み取る（ステップ２０
２）。図６および図７に示した例では、３５℃以上か否
かでＶBCの温度補正値が異なるため、ステップ２０２の
後、ステップ２０３で電池温度が３５℃以上か否かを判
定する。

【００４８】ここで、ステップ２０３でＹＥＳ、つまり
電池温度が３５℃以上と判定されたときはステップ２０
４へ進み、ｎ＝ＴB −３５℃を計算するとともに、ＶBC
の温度補正値を求める。今、例えば電池温度がＴB ＝４
０℃とすると、ｎ＝４０℃−３５℃＝５℃であり、また
４０℃の場合のＶBCの１℃当たりの温度補正値は、図７
より２．０ｍＶ／℃であるから、温度補正後のＶBCはＶ
BC＝１．４５Ｖ−ｎ（０．００２）Ｖ＝１．４５Ｖ−５
（０．００２）Ｖ＝１．４４Ｖとなる。そして、次のス
テップ２０６で電池電圧ＶB ≧ＶBC＝１．４４Ｖの判定
を行う。

【００４９】一方、ステップ２０３でＮＯ、つまり電池
温度ＴB が３５℃未満と判定されたときはステップ２０
５に進み、ステップ２０４と同様にｎ＝ＴB −３５℃を
計算するとともに、ＶBCの温度補正値を求める。今、例
えばＴB ＝２５℃とすると、ｎ＝３５℃−２５℃＝１０
℃であり、また２５℃の場合のＶBCの１℃当たりの温度
補正値は図７より２．５ｍＶ／℃であるから、温度補正
後のＶBCはＶBC＝１．４５Ｖ＋ｎ（０．００２５）Ｖ＝
１．４５Ｖ＋１０（０．００２５）Ｖ＝１．４７５Ｖと
なる。この場合は、ステップ２０６でＶB ≧ＶBC＝１．
４７５Ｖの判定を行うことになる。

【００５０】以上の処理を図３で説明すると、充電制御
部５０が電池温度計算部４３で求められた電池温度を読
み込み、ステップ２０３〜２０５の処理を実行し、温度
補正されたＶBCを求める。この時点で温度微分値判定部
５４では温度微分値が所定値（例えば１．０℃／分）以
上と判定されているので（ステップ１１５）、充電制御
部５０は温度補正したＶBCと電池電圧検出部４４で検出
された現在の電池電圧ＶB とを比較し、図８のステップ
２０６の処理を実行することになる。

【００５１】図８の処理は、マイクロコントローラ２０
のソフトウェア処理で実現する場合の例であるが、図８
のステップ２０３〜２０５の処理を行わず、この部分を
予めマイクロコントローラ２０内のＲＯＭ、すなわち図
２の温度補正用ＲＯＭ５６に電池温度ＶB に対応したＶ
BCを例えば図７７のテーブルの形式で記憶しておき、こ
れを参照して現在の電池温度から補間によりＶBCを求め
ても良い。図７は３点の温度（１５℃，３５℃，６０
℃）での温度補正値を示しているが、正確にするために
温度補正値をとる温度の数をさらに多くしても良い。

【００５２】この場合の図２の処理を説明すると、充電
制御部５０が電池電圧計算部４６で求められた電池電圧
と電池温度計算部４３で求められた電池温度を読み込
み、電池温度に対応した温度補正値の情報を温度補正用
ＲＯＭ５６より読み出して、温度補正されたＶBCを計算
する。そして、このＶBCと電池電圧検出部４４で検出さ
れた現在の電池電圧ＶB とを比較し、ステップ２０６の
処理を実行することになる。

【００５３】なお、ＶBCを温度補正することに代えて、
ＶBCについては３５℃での電池電圧（一定）とし、現在
の電池電圧ＶB を現在の電池温度から電池温度が３５℃
のときの電圧へと温度補正して、この補正後の電池電圧
ＶB とＶBCとを比較しても構わない。

【００５４】さらに、上記実施例では温度微分値が設定
値に達した時点で電池電圧が所定値以上のとき急速充電
を終了させる際の電池電圧を充電時の電圧としたが、そ
の電池電圧、すなわち温度微分値が設定値に達した時点
で所定値と比較する電池電圧は、充電時の電池電圧に限
らず、例えば開放電圧（充電電流を遮断したときの電池
電圧）、あるいは放電電圧（電池を放電させているとき
の電池電圧）であっても構わない。

【００５５】また、図４においてステップ１０９で温度
微分値を計算し、ステップ１１５でＹＥＳならステップ
１１６で電池電圧≧ＶBCをチェックしたが、逆にステッ
プ１１６のチェックを最初に行い、ＹＥＳのときステッ
プ１０９で温度微分値を計算し、ステップ１１５で満充
電か否かのチェックを行い、ＹＥＳならステップ１１７
で急速充電を低資するという流れで処理を行ってもよ
い。

【００５６】その他、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することが可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば二
次電池の温度微分検出により満充電の判定を行って急速
充電を停止させる方式の充電装置において、温度微分値
が設定値に達した時点で電池電圧が所定値に達している
か否かを判定し、電池電圧が所定値に達していれば急速
充電を終了させ、電池電圧が所定値に達しない場合は急
速充電を続行させる制御を行うことにより、温度の低い
環境から室内に電池パックを持ち込んで急速充電を行う
場合や、充電器の発熱によるあおり熱による電池の温度
上昇があった場合などに、充電開始直後に満充電状態で
ない電池を満充電と誤判定することによる充電不足がな
く、しかも満充電状態の電池を誤って急速充電すること
による過充電を防止することができる、という効果が得
られる。

【００５８】また、電池電圧の判定に用いる所定値また
は検出された電池電圧そのものを温度補正することによ
り、周囲温度の変化の影響を受けないより正確な満充電
の判定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る二次電池の充電装置の
回路構成図

【図２】図１におけるマイクロコントローラの機能ブロ
ック図

【図３】同実施例の動作を説明するためのフローチャー
トの一部を示す図

【図４】同実施例の動作を説明するためのフローチャー
トの他の一部を示す図

【図５】同実施例の動作を説明するための急速充電時の
電池電圧と電池温度、電池電圧の設定値および充電電流
の時間変化を示す図

【図６】種々の電池温度条件での電池の電圧上昇特性を
示す図

【図７】電池温度と電池電圧設定値および温度補正値の
関係を示す図

【図８】同実施例における温度補正に係る処理のフロー
チャートを示す図

【符号の説明】

１…電池パック ２…二次電池 ３…サーミスタ ４…充電装置 ５…商用交流電源 ６…フィルタ ７…整流平滑回路 ８…トランス ９…スイッチングトランジスタ １１…パルス幅変調
回路 １２…整流平滑回路 １３…急速充電用
トランジスタ １４…トリクル充電用トランジスタ １６…逆流防止用
ダイオード １７…フォトカプラ ２０…マイクロコ
ントローラ ３０…演算増幅器 ３１…ＬＥＤ ４１…Ａ／Ｄ変換器 ４２…Ａ／Ｄ変換
器 ４３…電池温度計算部 ４４…電池電圧検
出部 ４５…電池温度判定部 ４６…温度微分計
算部 ４７…電池状態判定部 ４８…電池パック
セット検出部 ４９…タイマ ５０…充電制御部 ５１…急速充電制御信号 ５２…トリクル充
電制御信号 ５３…充電スタート信号 ５４…温度微分値
判定部 ５５…タイマ値伝達ライン ５６…温度補正用
ＲＯＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田 輝夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二次電池を急速充電する機能を備えた充電
   装置において、 前記二次電池の温度を検出する温度検出手段と、 この温度検出手段により検出された温度の単位時間当た
   りの温度上昇量である温度微分値を求める温度微分検出
   手段と、 前記二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、 前記温度微分検出手段により求められた温度微分値が設
   定値に達した時点で前記電圧検出手段により検出された
   電圧が所定値以上のとき前記急速充電を終了させる充電
   制御手段とを備えたことを特徴とする二次電池の充電装
   置。
2. 【請求項２】前記充電制御手段は、前記電圧検出手段に
   より検出された電圧または前記所定値を温度検出手段に
   より検出された温度に応じて補正し、この補正後の電圧
   または所定値を用いて、前記温度微分検出手段により求
   められた温度微分値が設定値に達した時点で急速充電を
   終了させるか否かを判定することを有することを特徴と
   する請求項１に記載の二次電池の充電装置。