JPH05326026A - 電池の放電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電池の実質容量を検出し、メモリ効果で容量
が減少したときに電池を深く放電する。 【構成】 放電装置は、電池の放電手段と、電池の通電
状態の有無を判定する電流検出手段と、電池の容量を検
出する容量検出手段とを備えている。電池が通電状態に
ないことを電流検出手段で判定し、容量検出手段が、電
池の容量が所定値以下になったことを検出すると、放電
手段が電池のメモリ効果解消放電を開始する 【効果】 電池の容量が減少したことを検出してメモリ
効果解消放電するので、理想的なときに電池を深く放電
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電池の放電装置に関し、
とくに、メモリ効果によって実質的な容量の減少した電
池を深く放電する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ニッケルカドミウム電池やニッ
ケル水素電池のような二次電池は、浅い充放電サイクル
を繰り返した後に深い放電を行うと、放電時の電圧が２
段落ちするといういわゆるメモリ効果と呼ばれる現象が
起こることが知られている。図１の鎖線Ａは、メモリ効
果の発生した電池の放電特性を示し、実線Ｂはメモリ効
果の発生していない通常電池の放電特性を示している。
この図に示すように、メモリ効果の発生した電池は、放
電が進行すると早い時間に電圧が低下する。したがっ
て、メモリ効果の発生した電池が、最終電圧でカットオ
フされる機器に使用されると実質容量が減少する。

【０００３】このように、各種電池機器の電源に使用さ
れた二次電池にメモリ効果が発生すると、機器の動作中
に前記二次電池の作動電圧が低下して機器の駆動電圧を
下回ると突然機器の動作が停止してしまうといった不具
合が起こる。一方、８ミリビデオカメラのような電池駆
動の機器は、電池電圧が機器の駆動電圧を下回ると、電
池を機器から電気的に切り離して、機器の動作を停止さ
せるようにしている。これは低下した電池電圧により機
器が駆動して誤動作してしまうことを防止するためであ
る。

【０００４】このような機器の駆動電圧は、電池が完全
放電されずに余力を残す程度の電圧に設定されているこ
とが多い。したがって、このように充放電サイクルを繰
り返すと電池にメモリ効果が生じやすくなる。

【０００５】メモリ効果を解消するために、充放電時に
適度に深い放電を行う技術が開発されている（特開昭６
２−１９３５１６号公報）。この公報に記載される放電
装置は、二次電池の電圧が設定値以下になると深い放電
をする放電手段を内蔵している。放電手段は、タイマー
によって一定時間電池を深く放電し、あるいは、電池電
圧を検出して一定の電圧になるまで深い放電をするよう
になっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この公報に記載される
放電装置は、電池を深く放電する、すなわちメモリ効果
解消放電を行うことによって、メモリ効果による実質容
量の低下を回復できる特長がある。このようにメモリ効
果解消放電は、メモリ効果によって低下した電池の実質
容量を回復すために行われる。メモリ効果解消放電は、
例えば、電池の実質容量が正常な容量の８０％以下に低
下したときに行われる。メモリ効果によって実質容量の
低下していない電池を深く放電しても、電池の容量が回
復することはない。メモリ効果の発生しない電池をメモ
リ効果解消放電することは、電力を無駄に消費するばか
りでなく、電池の放電サイクル寿命を短くする。また、
電池電圧が低下する毎に毎回メモリ効果解消放電をして
も、実質容量は初期容量に回復することはない。

【０００７】したがって、電池電圧が設定値に低下する
毎に、自動的にメモリ効果解消放電を行う放電装置は、
電池電圧が低下すると毎回メモリ効果解消放電をするの
で、電池を深く放電するのに時間がかかり、また、深く
放電した電池の充電にも時間がかかる欠点がある。さら
に、電池の端子電圧は負荷電流に影響を受ける。負荷電
流が大きいと、電池の内部抵抗による電圧降下が大き
く、電池の端子電圧は低くなる。このため、電池電圧を
検出してメモリ効果解消放電をする装置は、負荷電流が
大きいと早くメモリ効果解消放電を開始し、負荷電流が
小さいとメモリ効果解消放電を開始するのが遅くなる欠
点がある。すなわち、この装置は、メモリ効果解消放電
を開始するときに電池の実質容量にバラツキができる欠
点がある。

【０００８】本発明は、さらにこの欠点を解決すること
を目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、電
池の実質容量を検出してメモリ効果解消放電を開始する
ので、理想的な状態でメモリ効果を解消できる電池の放
電装置を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の装置は、前述の
目的を達成するために下記の構成を備える。すなわち、
本発明の電池の放電装置は、電池を放電する放電手段
と、電池の通電状態の有無を判定する電流検出手段と、
電池の容量を検出する容量検出手段とを備えている。放
電装置は、電池が通電状態にないことを電流検出手段で
判定し、かつ、容量検出手段でもって電池の容量が所定
値以下になったことを検出して、放電手段でもって電池
のメモリ効果解消放電を開始する。

【００１０】

【作用】本発明の電池の放電装置は、下記のとの条
件を満足するときに限って、電池をメモリ効果解消放電
する。 電池が通電状態にないこと。すなわち、電池が使用
状態にないこと。このことは、電流検出手段で検出す
る。 電池の実質容量が所定値よりも減少したこと。この
ことは、容量検出手段で検出する。

【００１１】すなわち、本発明の放電装置は、電池を一
定時間使用して、その容量がメモリ効果によって減少す
ると、電池を深く放電するメモリ効果解消放電をする。
電池を使用するときに、メモリ効果解消放電をすると電
池が使用できないので、放電中はメモリ効果解消放電を
しないようにしている。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
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放電装置を例示するものであって、
本発明の放電装置は、回路構成、使用部品、放電条件等
を下記のものに特定するものでない。本発明の放電装置
は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えること
ができる。

【００１３】図２は、放電装置のブロック線図で、この
図に示す放電装置は、パック電池に内蔵されている。す
なわち、この図のパック電池は、複数のニッケルカドミ
ウム電池を直列接続した電池群１と、放電装置とを内蔵
している。

【００１４】放電装置は、電圧検出手段２と、電流検出
手段３と、容量検出手段４と、放電手段５と、表示手段
６とを備えている。

【００１５】電圧検出手段２は、電池群１の両端に接続
されて電池群１の電圧を検出する。電流検出手段３は、
電池群１と直列に接続されて電池の通電状態を検出す
る。電流検出手段３は、例えば電池と直列に接続された
電流検出抵抗３Ａと、この電流検出抵抗３Ａの両端の電
圧を増幅するアンプ３Ｂとで構成される。電流検出抵抗
３Ａには電池群１の電流に比例した電圧が発生する。し
たがって、電池群１に負荷電流が流れ、あるいは、充電
電流が流れると、電流検出手段３はその電流に比例した
レベルの信号を出力する。アンプ３Ｂは、電流検出抵抗
３Ａを小さくして測定ロスを少なくするために使用され
る。

【００１６】容量検出手段４は、電流検出手段３の出力
信号を演算して電池の実質容量を計算するマイコン４Ａ
を備える。マイコン４Ａは、電流検出手段３と電圧検出
手段２の両方から信号が入力される。マイコン４Ａは、
入力されるアナログ信号をデジタル量に変換するＡ／Ｄ
コンバータ（図示せず）を内蔵する。

【００１７】マイコン４Ａは、電圧検出手段２と電流検
出手段３の両方の入力信号を演算して、電池の実質容量
を計算する。マイコン４Ａは、電池電圧が最終電圧ＶEN
Dに低下するまでの実質容量を演算する。電池の容量
は、満充電した電池が最終電圧ＶENDに低下するまでの
負荷電流の積分値から計算できる。ニッケルカドミウム
電池は、例えば、最終電圧ＶENDを電池１セル当り、
１．１６Ｖに設定する。ただ、電池の容量を演算する最
終電圧ＶENDは、電気機器の停止電圧に等しく、あるい
はこれよりも多少高く設定する。例えば、電気機器の停
止電圧を電池１セル当り１．１４〜１．１５Ｖに設定す
る。このように電圧を設定するのは、電池を電気機器に
使用して放電しながら電池容量を演算するからである。
電池の容量を演算する最終電圧ＶENDが、電気機器の停
止電圧よりも低いと、電池の容量計算が完了する前に電
池の放電が停止されるので容量を計算できない。

【００１８】放電手段５は、電池群１と並列に接続され
て、メモリ効果で容量が減少した電池を深く放電するメ
モリ効果解消放電を行う。放電手段５は、放電抵抗５Ａ
とこれに直列に接続されたスイッチング素子５Ｂとで構
成される。スイッチング素子５Ｂは、容量検出手段４か
らの信号で制御される。スイッチング素子５Ｂがオンに
なると、電池は放電抵抗５Ａを介してメモリ効果解消放
電される。スイッチング素子５Ｂがオフになると、メモ
リ効果解消放電は停止される。

【００１９】表示手段６は、通常の使用のときは電池の
容量を表示し、メモリ効果解消放電をするときには、メ
モリ効果解消放電中であると表示する。

【００２０】以上の放電装置は図３に示すフローチャー
トで下記の動作をする。 電池が充電中であるかどうかを判断する。パック電
池が充電器に接続されて充電中であると、電流検出手段
３が充電電流を検出して、マイコン４Ａに入力する。マ
イコン４Ａは、電池群１の充電を判断して、放電手段５
のスイッチング素子５Ｂをオフにする。したがって、電
池群１が放電中であると、放電手段５によってメモリ効
果解消放電されない。また、表示手段６は、放電中の表
示をしない。

【００２１】 電池が充電中でないとき、マイコン４
Ａは、電池が放電中であるかどうかを判断する。電池が
負荷に接続されて、負荷に電流を供給すると、電流検出
手段３は負荷電流を検出して放電中であることをマイコ
ン４Ａに入力する。この状態で、放電手段５のスイッチ
ング素子５Ｂはオフとなり、電池をメモリ効果解消放電
しない。

【００２２】 電流検出手段３からの信号によって、
電池が放電していることをマイコン４Ａが検出すると、
マイコン４Ａは、電流検出手段３からの信号を演算して
放電量を積算する。積算処理の後、マイコン４Ａは、電
圧検出回路からの信号を最終電圧ＶENDに比較し、電池
電圧が最終電圧ＶENDよりも高いと、下記のループをし
て電池の容量を積算する。

【００２３】 電池の電圧が最終電圧ＶENDよりも低
くなると、マイコン４Ａは、積算した電池の容量を、電
池の設定容量に比較する。電池の設定容量は、あらかじ
めマイコン４Ａに記憶されている。電池の設定容量は、
例えば電池の定格容量の６０〜９０％、好ましくは７０
〜８５％の範囲に設定される。電池の容量が設定容量よ
りも小さいと、放電手段５は電池の放電を開始する。放
電手段５が電池をメモリ効果解消放電するときに、表示
手段６は、メモリ効果解消放電中であることを表示す
る。

【００２４】マイコン４Ａは、電池の残存容量から容量
を演算してメモリ効果解消放電を開始することもでき
る。電池の残存容量は、定格容量から放電容量を引算し
て計算することができる。すなわち、電池の残存容量
は、電池の定格容量から、電池を最終電圧ＶENDまで放
電した容量を引いて計算できる。残存容量が、マイコン
４Ａの記憶容量よりも大きくなる、すなわち放電量が所
定の値よりも少なくなると、マイコンはメモリ効果解消
放電を開始する。

【００２５】 マイコン４Ａは、電圧検出回路の信号
から電池の電圧を検出し、電池電圧が放電終止電圧にな
ったかどうかを判断する。電池の電圧が放電終止電圧に
なるまで、電池を放電する。この放電は電池を深く放電
するメモリ効果解消放電である。放電終止電圧は、電池
を深く放電する電圧、たとえば、ニッケルカドミウム電
池の場合１セル当り１Ｖに設定される。

【００２６】〜の動作が繰り返され、電池の容量が
メモリ効果で減少すると、電池が放電され、また充、放
電されないことを検出して、メモリ効果解消放電をす
る。〜の動作を繰り返してループするので、メモリ
効果解消放電している電池が充電を開始し、あるいは、
放電するようになると、メモリ効果解消放電は中止され
る。

【００２７】図２に示す放電装置は、パック電池に内蔵
させている。放電装置は、電気機器に、あるいは充電器
に組み込むことも可能である。

【００２８】

【発明の効果】本発明の電池の放電装置は、電池の容量
を測定し、メモリ効果によって容量が設定容量よりも小
さくなったときに、メモリ効果解消放電をする。メモリ
効果解消放電は、メモリ効果で容量が減少した電池の容
量を回復するためのものである。容量が減少しない電池
を深く放電しても、電池の容量が回復することはない。
しかしながら、従来の放電装置は、手動でメモリ効果解
消放電を開始し、あるいは、電池の電圧が一定の値に低
下したときにメモリ効果解消放電を開始し、あるいはま
た、放電した電池を一定時間使用しないことを検出して
メモリ効果解消放電を開始するので、必ずしもメモリ効
果で容量が減少したときに深く放電できない欠点があっ
た。容量が減少しない電池を深く放電することは、放電
と充電とに時間がかかり、また、電池のサイクル寿命を
短くする欠点がある。ところが、本発明の放電装置は、
メモリ効果で容量が減少したときに電池をメモリ効果解
消放電するので、無駄な充放電をすることなく、理想的
な状態で電池を深く放電できる特長がある。また、電池
が通電状態にないことを検出してメモリ効果解消放電を
開始するので、電池を使用しているときにメモリ効果解
消放電が開始されることがない。したがって、本発明の
装置を使用して電池をメモリ効果解消放電することによ
り、電池を再度充電するときには電池本来の容量を確保
でき、安定して負荷を駆動できる特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】メモリ効果によって電池の電圧が降下する状態
を示すグラフ

【図２】本発明の一実施例を示す放電装置のブロック線
図

【図３】図２に示す装置で電池をメモリ効果解消放電す
るフローチャート図

【符号の説明】

１…電池群 ２…電圧検出手段 ３…電流検出手段 ３Ａ…電流検出抵抗 ３Ｂ…
アンプ ４…容量検出手段 ４Ａ…マイコン ５…放電手段 ５Ａ…放電抵抗 ５Ｂ…
スイッチング素子 ６…表示手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池の放電手段と、電池の通電状態の有
   無を判定する電流検出手段と、電池の容量を検出する容
   量検出手段とを備えており、 電池が通電状態にないことを電流検出手段で判定し、か
   つ、容量検出手段でもって電池の容量が所定値以下にな
   ったことを検出すると、放電手段が電池の放電を開始す
   るように構成された電池の放電装置。