JPH04190640A - 電池の充電装置 - Google Patents
電池の充電装置Info
- Publication number
- JPH04190640A JPH04190640A JP2319473A JP31947390A JPH04190640A JP H04190640 A JPH04190640 A JP H04190640A JP 2319473 A JP2319473 A JP 2319473A JP 31947390 A JP31947390 A JP 31947390A JP H04190640 A JPH04190640 A JP H04190640A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- charging
- battery voltage
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- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はニッケルカドミウム電池等の二次電池を充電す
る電池の充電装置に関するものである。
る電池の充電装置に関するものである。
従来より特公昭５９−２８０３２号公報に記載されてい
るように所定の電圧までは大電流で充電し、その後、充
電電流を下げて二次電池を短時間で充電する方法がある
．しかし、第３図において充電量ｇｌａ及び１ｂで示す
ように実際には電池のバラツキにより充電特性が異なる
。このため、電池の温度上昇及びガス発生が急激に増大
し始める時点が充電電流を切り替える最適な時点である
が、充電曲線１ａの場合電池電圧ｖ１が、充電曲線１ｂ
の場合電池電圧ｖ２が最適な電池電圧となる。充電電流
を切り替える時点を電池電圧ｖ１に設定すると、充電線
１ａの場合最適な切り替え時点となるが、充電曲線１ｂ
の場合切り替えが出来ない。一方、充電電流を切り替え
る時点を電池電圧■２に設定すると、充電曲線１ｂの場
合最適な切り替え時点となるが、充電曲線１ａの場合充
電量が不十分で不適当な切り替え時点となる。また、同
一の電池に関しても周囲温度によって充電特性が異なる
．第４図は周囲温度によって充電特性が異なることを示
し、充電曲線２ａ、２ｂ及び２ｃは０℃、２０℃及び４
０℃における充電特性である。このため、周囲温度を考
慮して充電電流を切り替える電池電圧をに設定しないと
最適な切り替え時点を得ることが出来ない。
るように所定の電圧までは大電流で充電し、その後、充
電電流を下げて二次電池を短時間で充電する方法がある
．しかし、第３図において充電量ｇｌａ及び１ｂで示す
ように実際には電池のバラツキにより充電特性が異なる
。このため、電池の温度上昇及びガス発生が急激に増大
し始める時点が充電電流を切り替える最適な時点である
が、充電曲線１ａの場合電池電圧ｖ１が、充電曲線１ｂ
の場合電池電圧ｖ２が最適な電池電圧となる。充電電流
を切り替える時点を電池電圧ｖ１に設定すると、充電線
１ａの場合最適な切り替え時点となるが、充電曲線１ｂ
の場合切り替えが出来ない。一方、充電電流を切り替え
る時点を電池電圧■２に設定すると、充電曲線１ｂの場
合最適な切り替え時点となるが、充電曲線１ａの場合充
電量が不十分で不適当な切り替え時点となる。また、同
一の電池に関しても周囲温度によって充電特性が異なる
．第４図は周囲温度によって充電特性が異なることを示
し、充電曲線２ａ、２ｂ及び２ｃは０℃、２０℃及び４
０℃における充電特性である。このため、周囲温度を考
慮して充電電流を切り替える電池電圧をに設定しないと
最適な切り替え時点を得ることが出来ない。
本発明の目的は、電池の充電特性のバラツキ、周囲温度
による充電特性のバラツキがあっても最適な充電電流の
切り替えを行い、短時間で二次電池を充電することであ
る。
による充電特性のバラツキがあっても最適な充電電流の
切り替えを行い、短時間で二次電池を充電することであ
る。
本発明は、電池の温度上昇及びガス発生が急激に増大し
始める時点が電池電圧検出手段の出力変化の微分値の傾
きが正から負に変化する時点に対応することに着目し、
電池電圧検出手段の出力変化の微分値の傾きが正から負
に変化するのを検出することにより充電電流を切り換え
るようにしたものである。
始める時点が電池電圧検出手段の出力変化の微分値の傾
きが正から負に変化する時点に対応することに着目し、
電池電圧検出手段の出力変化の微分値の傾きが正から負
に変化するのを検出することにより充電電流を切り換え
るようにしたものである。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。
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と５は信号伝達手段でホトカ
プラ等からなる。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．ＭＯ８ＦＥＴ２２とＰＷＭ制御ＩＣ２３からな
るスイッチング回路である。ＰＷＭ制御ＩＣ２３はＭＯ
８ＦＥＴ２２の駆動パルス幅を変えて整流平滑回路１０
の出力電圧を調整するスイッチング電源用ＩＣである。
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と５は信号伝達手段でホトカ
プラ等からなる。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．ＭＯ８ＦＥＴ２２とＰＷＭ制御ＩＣ２３からな
るスイッチング回路である。ＰＷＭ制御ＩＣ２３はＭＯ
８ＦＥＴ２２の駆動パルス幅を変えて整流平滑回路１０
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、４ｏ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
、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、タイマ５４、Ａ／Ｄコンバ
ータ５５、出力ポート５６、リセット人力５７からなる
シングルチップマイクロコンピュータ（以後マイコンと
呼ぶ）である。６０は演算増幅器６１゜６２、抵抗６３
．６４．６５．６６．６７とアナログスイッチ６８から
なる差動増幅手段で、アナログスイッチ６８はＣＭＯ８
ＩＣ４０６６等からなる。充電開始時はアナログスイッ
チ６８をオフして、初段の増幅度を下げ、大電流充電を
開始する。電池電圧検出手段４ｏの出力変化の微分値の
傾きが正から負に変化するのを検出したら、マイコン５
０の出力ポート５６の信号によりアナログスイッチ６８
をオンして、初段の増幅度を上げ、小電流充電を開始す
る。大電流充電における充電電流の大きさは、満充電近
辺でない領域（電池内部にガスが発生をしない領域）に
おいて、電池にストレスを与えることなく充電できる値
である。
滑用コンデンサ３４からなる整流平滑回路、４ｏ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
、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、タイマ５４、Ａ／Ｄコンバ
ータ５５、出力ポート５６、リセット人力５７からなる
シングルチップマイクロコンピュータ（以後マイコンと
呼ぶ）である。６０は演算増幅器６１゜６２、抵抗６３
．６４．６５．６６．６７とアナログスイッチ６８から
なる差動増幅手段で、アナログスイッチ６８はＣＭＯ８
ＩＣ４０６６等からなる。充電開始時はアナログスイッ
チ６８をオフして、初段の増幅度を下げ、大電流充電を
開始する。電池電圧検出手段４ｏの出力変化の微分値の
傾きが正から負に変化するのを検出したら、マイコン５
０の出力ポート５６の信号によりアナログスイッチ６８
をオンして、初段の増幅度を上げ、小電流充電を開始す
る。大電流充電における充電電流の大きさは、満充電近
辺でない領域（電池内部にガスが発生をしない領域）に
おいて、電池にストレスを与えることなく充電できる値
である。
急速充電用ニッカド電池の場合、２０Ｃ程度以下にする
必要がある。小電流充電における充電電流の大きさは、
満充電近辺の領域で一ΔＶ満充電検出時、電池内部のガ
ス発生により電池の弁からガスが漏れることなく充電で
きる値である。急速充電用ニッカド電池の場合、５０程
度以下にする必要がある。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、電池電圧検出手段４０、増幅手
段６０等の電源となる。す＝７トＩＣ７５はマイコン５
０を初期状態にするためにリセット人力４５にリセット
信号を出力する。
必要がある。小電流充電における充電電流の大きさは、
満充電近辺の領域で一ΔＶ満充電検出時、電池内部のガ
ス発生により電池の弁からガスが漏れることなく充電で
きる値である。急速充電用ニッカド電池の場合、５０程
度以下にする必要がある。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、電池電圧検出手段４０、増幅手
段６０等の電源となる。す＝７トＩＣ７５はマイコン５
０を初期状態にするためにリセット人力４５にリセット
信号を出力する。
次に、第１図の回路図及び第２図のフローチャートをも
とに動作の説明をする。電源を投入すると、マイコン５
０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は電池接続を電
池電圧検出手段４０の信号により判別し、差動増幅手段
６０のアナログスイッチ６８をオフして、初段の増幅度
を下げ、定電流充電電流を大きくする（ステップ１０２
）。
とに動作の説明をする。電源を投入すると、マイコン５
０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は電池接続を電
池電圧検出手段４０の信号により判別し、差動増幅手段
６０のアナログスイッチ６８をオフして、初段の増幅度
を下げ、定電流充電電流を大きくする（ステップ１０２
）。
次いで、出力ポート５６より信号伝達手段４を介してＰ
ＷＭ制御ＩＣ２３に充電開始信号を伝達し、充電を開始
する（ステップ１０３）。充電開始同時に、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
電電流値と基準値Ｖｒｅｆとの差を差動増幅手段６０よ
り信号伝達手段５を介してＰＷＭ制御ＩＣ２３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
する。
ＷＭ制御ＩＣ２３に充電開始信号を伝達し、充電を開始
する（ステップ１０３）。充電開始同時に、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
電電流値と基準値Ｖｒｅｆとの差を差動増幅手段６０よ
り信号伝達手段５を介してＰＷＭ制御ＩＣ２３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
する。
電池組１４の電圧を分圧した電池電圧検出手段１２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として取り込む（ステップ１ｏ４）。電池電
圧値Ｖｉｎより前入力電池電圧値Ｖｐｒｅを減算しΔＶ
を求める（ステップ１０５）。減算したΔＶと前回減算
したΔＶｐｒｅの大か小かの判別を行う（ステップ１０
６）。減算したΔＶが前回減算したΔＶｐｒｅより大の
場合を時間経過をチエツクしくステップ１０７）、再度
ステップ１０４〜ステツプ１０６の処理を行う。減算し
たΔＶが前回減算したΔＶｐｒｅより小の場合（電池電
圧検出手段４０の出力変化の微分値の傾きが正から負に
変化するのを検出したら）、マイコン５０の出力ポート
５６の信号により差動増幅手段６０のアナログスイッチ
６８をオンして、初段の増幅度を上げ、定電流充電電流
を小さくする（ステップ１０８）、？Ｊいで、電池組１
４の電圧を分圧した電池電圧検出手段１２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Ｖｉ
ｎとして取り込む（ステップ１０９）。入力した電池電
圧値Ｖｉｎと小電流充電を開始以後の最大電池電圧Ｖｍ
ａｘを比較する（ステップ１１０）、ＶｉｎがＶｍａｘ
より大きい時は、Ｖ ｍ ａ ｘの値をＶｉｎとしくス
テップ１１１）、再度ステップ１０８〜ステツプ１１０
の処理を行う。 ＶｉｎがＶｍａｘより小さい時は、Ｖ
ｍａｘ−Ｖｉｎの値と所定値Ｋを比較する（ステップ１
１２）。
力信号をＡ／Ｄコンバータ５５でＡ／Ｄ変換し、電池電
圧値Ｖｉｎとして取り込む（ステップ１ｏ４）。電池電
圧値Ｖｉｎより前入力電池電圧値Ｖｐｒｅを減算しΔＶ
を求める（ステップ１０５）。減算したΔＶと前回減算
したΔＶｐｒｅの大か小かの判別を行う（ステップ１０
６）。減算したΔＶが前回減算したΔＶｐｒｅより大の
場合を時間経過をチエツクしくステップ１０７）、再度
ステップ１０４〜ステツプ１０６の処理を行う。減算し
たΔＶが前回減算したΔＶｐｒｅより小の場合（電池電
圧検出手段４０の出力変化の微分値の傾きが正から負に
変化するのを検出したら）、マイコン５０の出力ポート
５６の信号により差動増幅手段６０のアナログスイッチ
６８をオンして、初段の増幅度を上げ、定電流充電電流
を小さくする（ステップ１０８）、？Ｊいで、電池組１
４の電圧を分圧した電池電圧検出手段１２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Ｖｉ
ｎとして取り込む（ステップ１０９）。入力した電池電
圧値Ｖｉｎと小電流充電を開始以後の最大電池電圧Ｖｍ
ａｘを比較する（ステップ１１０）、ＶｉｎがＶｍａｘ
より大きい時は、Ｖ ｍ ａ ｘの値をＶｉｎとしくス
テップ１１１）、再度ステップ１０８〜ステツプ１１０
の処理を行う。 ＶｉｎがＶｍａｘより小さい時は、Ｖ
ｍａｘ−Ｖｉｎの値と所定値Ｋを比較する（ステップ１
１２）。
Ｖｍａｘ−Ｖｉｎが所定値により小さい時は、再度ステ
ップ１０８〜ステツプ１１０、ステップ１１２の処理を
行う。Ｖｍａｘ−Ｖｉｎが所定値により大きい時は、マ
イコン５０は出力ポート５６より信号伝達手段４を介し
て充電停止信号をｐｗＭ制御ＩＣ２３に伝達し、充電を
停止する（ステップ１１２）、次いで、電池組が取りだ
されるのを判別する（ステップ１１３）。電池の取りだ
しが判別したらステップ１０１に戻り、次の電池の充電
のための待機をする。第５図に上記動作に基づく電池の
充電特性を示す。
ップ１０８〜ステツプ１１０、ステップ１１２の処理を
行う。Ｖｍａｘ−Ｖｉｎが所定値により大きい時は、マ
イコン５０は出力ポート５６より信号伝達手段４を介し
て充電停止信号をｐｗＭ制御ＩＣ２３に伝達し、充電を
停止する（ステップ１１２）、次いで、電池組が取りだ
されるのを判別する（ステップ１１３）。電池の取りだ
しが判別したらステップ１０１に戻り、次の電池の充電
のための待機をする。第５図に上記動作に基づく電池の
充電特性を示す。
本発明によれば、電池電圧の出力変化の微分値の傾きが
正から負に変化するのを検出することにより電池の充電
電流を大電流から小電流に切り替えるため、電池の充電
特性のバラツキ、周囲温度による充電特性のバラツキが
あっても二次電池を適性に充電することが出来る。さら
に、電池の温度上昇及びガス発生が急激に増大し始める
前に。
正から負に変化するのを検出することにより電池の充電
電流を大電流から小電流に切り替えるため、電池の充電
特性のバラツキ、周囲温度による充電特性のバラツキが
あっても二次電池を適性に充電することが出来る。さら
に、電池の温度上昇及びガス発生が急激に増大し始める
前に。
充電電流を大電流から小電流に切り替えるため、電池に
ストレスを与えないで充電をすることが出来る。
ストレスを与えないで充電をすることが出来る。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は本発
明の一実施例を示すフローチャート、第３図は電池のバ
ラツキによる充電特性を示すグラフ、第４図は周囲温度
のバラツキによる電池の充電特性を示すグラフ、第５図
は本発明による電池の充電特性を示すグラフである。 図において、２０はスイッチング回路、４ｏは電池電圧
検出手段、５０はマイコンである。 特許出願人の名称 日立工機株式会社才Ｚ広 才３圓 天ｅ時間 才４ｍ 先φ時間
明の一実施例を示すフローチャート、第３図は電池のバ
ラツキによる充電特性を示すグラフ、第４図は周囲温度
のバラツキによる電池の充電特性を示すグラフ、第５図
は本発明による電池の充電特性を示すグラフである。 図において、２０はスイッチング回路、４ｏは電池電圧
検出手段、５０はマイコンである。 特許出願人の名称 日立工機株式会社才Ｚ広 才３圓 天ｅ時間 才４ｍ 先φ時間
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、該電池電
圧検出手段の出力変化の微分値の傾きが正から負に変化
するのを検出する検出手段と、該検出手段からの信号に
より第１の定電流値から第２の定電流値に充電電流の値
を制御する制御手段を備えたことを特徴とする電池の充
電装置。 ２、前記電池電圧検出手段の出力が所定の電圧以下に低
下したら充電を停止するようにしたことを特徴とする請
求項１記載の電池の充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2319473A JPH04190640A (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 電池の充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2319473A JPH04190640A (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 電池の充電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04190640A true JPH04190640A (ja) | 1992-07-09 |
Family
ID=18110594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2319473A Pending JPH04190640A (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 電池の充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04190640A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014033580A (ja) * | 2012-08-06 | 2014-02-20 | Smk Corp | 充電装置 |
-
1990
- 1990-11-22 JP JP2319473A patent/JPH04190640A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014033580A (ja) * | 2012-08-06 | 2014-02-20 | Smk Corp | 充電装置 |
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