JPH0538068A - 二次電池の充電回路 - Google Patents
二次電池の充電回路Info
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- H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/90—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/971—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
- H02J7/975—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
- H02J7/977—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
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Abstract
ものを用いて、二次電池の充電末期の急激な温度上昇を
確実に捕らえ、急速充電を適確なタイミングで停止させ
ることができる二次電池の充電回路を提供することを目
的とする。 【構成】充電用電源1と、二次電池2の温度を検出し、
その温度に対応した電気信号を出力する温度センサ3お
よび温度検出回路4と、温度検出回路4の出力信号をデ
ィジタル値に変換し温度データとして出力するA/D変
換器5と、A/D変換器5から出力される所定時間間隔
毎の複数個の温度データを逐次更新して記憶するメモリ
8と、メモリ8に記憶された複数個の温度データのうち
時間的に最も新しい温度データまたは時間的に最も古い
温度データとの差が所定値を越える温度データの数が所
定数に達したとき充電用電源1からの充電電流を減少さ
せるCPU6とを有する二次電池の充電回路。
Description
係り、特に電池の温度を検出して充電を制御する充電回
路に関する。
て、まず急速充電により二次電池の電気容量のほぼ90
%の充電を行い、その後、補充電またはトリクル充電に
よって残りの充電を行う方式が一般に用いられている。
この方法で最も問題となるのが、急速充電の停止時点の
決定である。急速充電を必要以上に長く続けると、電池
の温度が極端に上昇する結果、電池に大きな負担を掛
け、電池の寿命を著しく短くするからである。
ポイントを検知し、急速充電を停止させる充電回路が種
々提案されている。この種の従来の充電回路では、二次
電池の温度が急速に上昇するポイントを検知するため
に、二次電池の温度を検出して現在の検出温度と一定時
間前の検出温度を比較し、その差(温度微分値)がある
正の一定値に達したことをもって、急速充電が完了した
と判定している。具体的には温度検出器の出力信号をA
/D変換器によりディジタル値に変換して温度データを
求め、ディジタル演算により温度微分値とその判定を行
っている。
に含まれるA/D変換器等の分解能が低いと、温度微分
値を正確に求めることができない。すなわち、分解能が
低いと二次電池の微小な温度変化を検出できないため、
充電末期の温度が急速に上昇するポイントを捕らえるこ
とができない場合があり、その結果、急速充電を停止さ
せるタイミングが遅くなり、過充電となってしまう。A
/D変換器に16ビット程度のものを用いればよいが、
このような高分解能のA/D変換器は高価であり、パー
ソナルコンピュータ、パーソナルワープロなどの電子機
器に内蔵される充電回路に使用することは、コスト面か
ら難しい。
電池の現在の検出温度と一定時間前の検出温度との差を
温度微分値として測定し、その温度微分値が所定値にな
ったとき急速充電を停止させる従来の充電回路では、測
定系のA/D変換器などの分解能が低いと二次電池の充
電末期の急速な温度上昇を捕らえることができず、過充
電を引き起こすことがあった。
能の比較的低いものを用いて、二次電池の充電末期の急
激な温度上昇を確実に捕らえ、急速充電を適確なタイミ
ングで停止させることができる二次電池の充電回路を提
供することを目的とする。
め、本発明の充電回路は二次電池に充電電流を供給する
充電用電源と、二次電池の温度を検出し、その温度に対
応した電気信号を出力する温度検出手段と、この温度検
出手段の出力信号をディジタル値に変換し、温度データ
として出力するアナログ−ディジタル変換手段と、この
変換手段から出力される所定時間間隔毎の複数個の温度
データを逐次更新して記憶する記憶手段と、この記憶手
段に記憶された複数個の温度データのうち時間的に最も
新しい温度データまたは時間的に最も古い温度データと
の差が所定値を越える温度データの数が所定数に達した
とき充電用電源からの充電電流を減少させる制御手段と
を具備することを特徴とする。
徐々に温度が上昇するため、記憶手段に記憶された電池
温度に対応する複数の温度データのうち、時間的に最も
新しい温度データまたは時間的に最も古い温度データ
と、それ以外の温度データとの差は小さい。充電が進み
充電末期になると、二次電池の温度が急激に上昇するた
め、これらの差は急激に大きくなり、その差が所定値を
越える温度データの数もそれに伴い増加する。従って、
この数が所定数に達したことをもって充電末期になった
ことを確実に判定できるので、その時点で急速充電を停
止させ、充電電流を減少させることにより、過充電を起
こすことなく、ほぼ100%の充電が可能となる。
から出力される複数の温度データを用いて充電末期の判
定を行うことから、温度データ自体の精度が比較的低く
とも確実な判定が行われるので、比較的低分解能のA/
D変換器を使用することができる。
する。図1は、本発明の一実施例に係る充電回路の構成
図である。
に充電電流を供給するものであり、例えば定電流源を用
いて構成され、その充電電流値は外部制御により可変と
なっている。充電用電源1は充電の初期には大きな充電
電流で急速充電を行い、その後CPU(マイクロコンピ
ュータ)6で急速充電が完了したと判定されると、充電
電流を減少させ、補充電またはトリクル充電に移行す
る。
のような温度センサ3が設置されている。この温度セン
サ3には、温度センサ3の抵抗値を温度に対応した電圧
信号に変換するための温度検出回路4が接続されてい
る。温度センサ4の出力信号はA/D変換器5により例
えば8ビット程度のディジタル値に変換され、温度デー
タとして出力される。A/D変換器5から出力される温
度データは、CPU6にタイマ7からのタイミング信号
に同期して一定時間mの間隔で取り込まれ、メモリ8に
記憶される。
素子からなり、図2に示されるように複数(K)個のメ
モリ領域M0 〜MK-1 を持ち、CPU6により制御さ
れ、以下のようにA/D変換器5からのm時間間隔の温
度データをK個記憶する。すなわち、充電スタート時、
M0 〜MK-1 はリセットされ、温度測定が開始されると
A/D変換器5から最初に出力される温度データはメモ
リ領域M0 に書き込まれ、次のm時間後に新たな温度デ
ータが出力されると同時に、メモリ領域M0 内のデータ
はメモリ領域M1 にシフトされ、新たな温度データはメ
モリ領域M0 に書き込まれれる。以下、同様にA/D変
換器5から新たな温度データが出力される毎に各メモリ
領域内の温度データは次のメモリ領域にシフトされてい
き、メモリ領域M0 〜MK-1 にはK×m時間分の温度デ
ータが格納される。こうして全てのメモリ領域M0 〜M
K-1 に温度データが記憶された後は、A/D変換器5か
ら新たな温度データが出力される毎に、メモリ領域M
K-1 内に格納されている時間的にも最も古い温度データ
が消去されると同時に、メモリ領域M0 〜MK-2 の内容
が次のメモリ領域M1 〜MK-1 にシフトされ、メモリ領
域M0 に新たな温度データが記憶されることにより、記
憶内容が更新される。
れ記憶されている温度データをそれぞれT0 〜TK-1 と
すると、CPU6は次のように時間的に最も新しい温度
データT0 と、その他の温度データT1 〜TK-1 との差
のデータ(以下、温度差データという)A1 〜AK-1 を
計算する(図4(a)参照)。
時点における温度上昇率に対応している。CPU6は、
温度差データA1 〜AK-1 の各々が所定値αを越えてい
るかどうかを調べ、所定値αを越えた温度データの数が
所定数q個(但し、1≦q≦K−1)に達すると、急速
充電が完了したものと判定する。こうしてCPU6は急
速充電の完了を判定すると、充電用電源1を充電電流を
減少するように制御して、補充電またはトリクル充電モ
ードに移行させる。
るように、温度データT0 〜TK-1 のうち時間的に最も
新しい温度データT0 を基準にしたが、図4の(b)に
示されるように時間的に最も古い温度データTK-1 を基
準にして温度差データを求めてもよい。この場合、それ
らの温度差データをB1 〜BK-1 とすると、 T0 −TK-1 =B1 T1 −TK-1 =B2 T2 −TK-1 =B3 TK-3 −TK-1 =BK-2 TK-2 −TK-1 =BK-1 となり、温度差データが所定値αを越えている温度デー
タの数は、(a)の場合の方が(b)の場合より多いか
等しいだけで、基本的には同じ結果が得られる。これら
(a)(b)のいずれの方法を採るかは、二次電池2の
特性によって選べばよい。すなわち、充電末期における
急激な温度上昇が比較的早く始まる電池の場合は(b)
の方法を用い、遅く始まる場合は(a)の方法を用いれ
ばよい。また、温度差データを求める際の基準となる温
度データとして、T0 ,TK-1 以外の温度データを用い
てもよい。
次電池の所定時間間隔毎の複数の温度データのうち時間
的に最も新しい温度データまたは時間的に最も古い温度
データと、それ以外の温度データとの差が所定値を越え
る温度データの数が所定数に達したことをもって充電末
期になったことを判定し、急速充電を停止させて補充電
またはトリクル充電に移行することにより、過充電を起
こすことなくほぼ100%の充電を行うことが可能とな
る。
低いA/D変換器を使用しても信頼性の高い急速充電完
了の判定が可能となるので、充電回路のコストを低減さ
せることができる。
構成図
温度の変化を示す特性図
Claims (2)
- 【請求項1】二次電池に充電電流を供給する充電用電源
と、 前記二次電池の温度を検出し、その温度に対応した電気
信号を出力する温度検出手段と、 この温度検出手段の出力信号をディジタル値に変換し、
温度データとして出力するアナログ−ディジタル変換手
段と、 この変換手段から出力される所定時間間隔毎の複数個の
温度データを逐次更新して記憶する記憶手段と、 この記憶手段に記憶された複数個の温度データのうち時
間的に最も新しい温度データまたは時間的に最も古い温
度データと他の温度データとの差が所定値を越える温度
データの数が所定数に達したとき前記充電用電源からの
充電電流を減少させる制御手段とを具備することを特徴
とする二次電池の充電回路。 - 【請求項2】前記記憶手段は、複数のメモリ領域を有
し、所定時間間隔毎に前記アナログ−ディジタル変換手
段から出力される新たな温度データを取り込むと共に、
時間的に最も古い温度データを消去することを特徴とす
る請求項1記載の二次電池の充電回路。
Priority Applications (6)
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| JP18647491A JP3177524B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 二次電池の充電回路 |
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