JPH07222374A - 充電制御方法および装置 - Google Patents

充電制御方法および装置

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JPH07222374A
JPH07222374A JP6012359A JP1235994A JPH07222374A JP H07222374 A JPH07222374 A JP H07222374A JP 6012359 A JP6012359 A JP 6012359A JP 1235994 A JP1235994 A JP 1235994A JP H07222374 A JPH07222374 A JP H07222374A
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JP
Japan
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temperature
battery
charging
secondary battery
set value
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Application number
JP6012359A
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English (en)
Inventor
Shigenori Uesugi
茂紀 上杉
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PFU Ltd
Original Assignee
PFU Ltd
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Publication date
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 満充電状態で温度変化率が上昇する特性を持
つ二次電池において、周囲温度の変化等、外的条件によ
り温度が急変しても、満充電状態と誤検出することがな
い充電制御方法および装置を提供すること。 【構成】 二次電池１の温度Ｔa を測定手段２により測
定し、温度上昇率Ｔa'を算出する。そして、温度上昇率
Ｔa'を求めた時刻から所定時間後の実電池温度Ｔa1を測
定するとともに、温度上昇率Ｔa'に基づき、それと同時
刻の予測温度Ｔaeを求める。実電池温度Ｔa1が予測温度
Ｔaeを越えると、温度上昇率Ｔa'が予め定められた設定
値Ｓp1を越えたか否かを判定し、設定値Ｓp1を越えたと
き、二次電池１の充電電流の切り換えもしくは充電停止
制御を行う。また、温度上昇率Ｔa'の変化傾向や、電池
温度Ｔa の値が予め定めた設定値を越えたか否かを判定
して、充電電流の切り換えもしくは充電停止制御を行う
こともできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は二次電池の充電制御方法
および装置に関し、特に本発明はニッケル水素電池（以
下Ｎｉ−ＭＨ電池と記す）のように満充電状態で温度変
化率が上昇する特性を持つ電池を過充電させることなく
充電することができる二次電池の充電制御方法および装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１３は二次電池の一般的な充電特性を
示す図であり、同図において、横軸は時間、縦軸は電池
の温度ＴB と電圧ＶB であり、同図の点線ＴB1は、低温
で放電して室温で充電する場合の電池温度を示してい
る。同図に示すように、一般に二次電池においては、満
充電時、電池電圧ＶB が低下する（同図で−ΔＶとして
示されている）。そこで、ニッケル−カドミュウム電池
（以下、Ｎｉ−Ｃｄ電池と記す）等を定電流で充電する
場合には、この電圧低下−ΔＶを検出し電池の満充電状
態を検出する方法が有効である。
【０００３】しかしながら、Ｎｉ−ＭＨ電池は上記Ｎｉ
−Ｃｄ電池のように過充電に強くないので、Ｎｉ−Ｃｄ
電池のような手法を用いると寿命が短くなることが知ら
れている。そこで、Ｎｉ−ＭＨ電池において用いる事が
できる充電制御手法としては、従来から電池の自己温度
上昇が急激に大きくなる現象を利用して満充電状態を検
出する方法が提案されている（例えば、特開昭５０−４
４４３２号公報、特開平３−３４６３８号公報参照）。
【０００４】上記方法は、電池温度を検出し、これを時
間で微分した値（温度変化率、または、温度微分値）を
求める。そして、図１３の実線に示すように電池温度Ｔ
B が上昇して同図のＡ点に達し、この値が設定値より大
きくなったことを検出して（例えば、ΔＴ／Δｔ＞１°
Ｃ／分）、充電電流を停止又は電流値を低下させ過充電
を防止するものである。この方法は電池電圧低下より早
い時点で満充電状態を検出できるため、上記したＮｉ−
ＭＨ電池のように過充電に対して強くない二次電池には
有効である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の方法においては、充電中、始終、電池の温度微分値
を監視している。このため、冬季、もくしは、寒冷地に
おいて、屋外で放電させ室内に持ち込んで充電しようと
した場合、周囲温度が低温→高温に変化するので、電池
充電時の自己温度上昇に周囲温度の急変が加算されてし
まい、満充電前に温度微分値が前記した設定値より大き
くなってしまうことがある。
【０００６】すなわち、図１３の点線に示すように低温
で放電して室温で充電する場合には、同図のＢ点でΔＴ
／Δｔが前記した設定値を越えてしまい、満充電状態で
あると誤検出する場合があり、充電が充分行われなかっ
たり、あるいは、充電に時間がかかるといった問題があ
った。本発明の上記した従来技術の問題点を考慮してな
されたものであって、周囲温度の変化等、外的条件によ
り温度が急変しても、満充電として誤検出することがな
い二次電池の充電制御方法および装置を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】図１および図２は本発明
の原理図である。同図において、１は二次電池、２は二
次電池の温度を測定する手段、３は二次電池１の温度上
昇率に基づき二次電池の充電を制御する充電制御手段、
４、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは充電制御手段の有効／無
効を制御する比較／判定手段、５は二次電池の周囲温度
を測定する手段である。
【０００８】上記課題を解決するため、本発明の請求項
１の発明は、二次電池１の温度Ｔaを測定し、測定され
た電池温度Ｔa を基に充電時の電池温度上昇率Ｔa'を求
め、該温度上昇率Ｔa'が予め定められた設定値Ｓp1を越
えたとき、充電電流の切り換えもしくは充電停止制御を
行う、二次電池の充電制御方法において、電池温度上昇
率Ｔa'を求めた時刻から所定時間後の実電池温度Ｔa1を
測定するとともに、上記電池温度上昇率Ｔa'に基づき、
実電池温度Ｔa1を測定した時刻と同時刻の予測温度Ｔae
を求め、実電池温度Ｔa1が予測温度Ｔaeを越えたのち
に、上記充電電流の切り換えもしくは充電停止制御を有
効とするようにしたものである。
【０００９】本発明の請求項２の発明は、二次電池１の
温度Ｔa を測定する手段２と、２以上の異なる時間に測
定された電池温度Ｔa を基に充電時の電池温度上昇率Ｔ
a'を求め、電池温度上昇率Ｔa'と予め定められた設定値
Ｓp1を比較して温度上昇率Ｔa'が設定値Ｓp1を越えたと
き、二次電池１の充電電流の切り換えもしくは充電停止
制御を行う充電制御手段３を備えた、満充電状態で温度
変化率が上昇する特性を持つ二次電池１の充電制御装置
において、図１および同図（ａ）に示すように、上記電
池温度上昇率Ｔa'を傾きとする接線上に位置する所定時
間後の予測温度Ｔaeを求め、該予測温度Ｔaeと、予測温
度Ｔaeを求めた時刻と同一時刻に測定された実電池温度
Ｔa1を比較し、上記実電池温度Ｔa1が上記予測温度Ｔae
を越えたとき出力を発生する比較／判定手段４ａを設
け、上記比較／判定手段(4a)が出力を発生したのちに、
充電制御手段３による制御を有効とするように構成した
ものである。
【００１０】本発明の請求項３の発明は、二次電池１の
温度Ｔa を測定する手段２と、２以上の異なる時間に測
定された電池温度Ｔa を基に充電時の電池温度上昇率Ｔ
a'を求め、電池温度上昇率Ｔa'と予め定められた設定値
Ｓp1を比較して温度上昇率Ｔa'が設定値Ｓp1を越えたと
き、二次電池１の充電電流の切り換えもしくは充電停止
制御を行う充電制御手段３を備えた、満充電状態で温度
変化率が上昇する特性を持つ二次電池の充電制御装置に
おいて、図１および図２（ｂ）に示すように、電池温度
上昇率Ｔa'を少なくとも２回以上求め、求めた温度上昇
率Ｔa'が減少傾向を示すか増加傾向を示すかを判定し、
温度上昇率Ｔa'が増加傾向を示したとき出力を発生する
比較／判定手段４ｂを設け、上記比較／判定手段４ｂが
出力を発生したのちに、充電制御手段３による制御を有
効とするように構成したものである。
【００１１】本発明の請求項４の発明は、二次電池１の
温度Ｔa を測定する手段２と、２以上の異なる時間に測
定された電池温度Ｔa を基に充電時の電池温度上昇率Ｔ
a'を求め、電池温度上昇率Ｔa'と予め定められた設定値
Ｓp1を比較して温度上昇率Ｔa'が設定値Ｓp1を越えたと
き、二次電池１の充電電流の切り換えもしくは充電停止
制御を行う充電制御手段３を備えた、満充電状態で温度
変化率が上昇する特性を持つ二次電池の充電制御装置に
おいて、図１および図２（ｃ）に示すように、充電時
に、電池温度Ｔa と予め定められた設定値Ｓp2を比較
し、電池温度Ｔa が該設定値Ｓp2を越えたとき出力を発
生する比較／判定手段４ｃを設け、上記比較／判定手段
４ｃが出力を発生したのちに、充電制御手段３による制
御を有効とするように構成したものである。
【００１２】本発明の請求項５の発明は、二次電池１の
温度Ｔa を測定する手段２と、２以上の異なる時間に測
定された電池温度Ｔa を基に充電時の電池温度上昇率Ｔ
a'を求め、電池温度上昇率Ｔa'と予め定められた設定値
Ｓp1を比較して温度上昇率Ｔa'が設定値Ｓp1を越えたと
き、二次電池１の充電電流の切り換えもしくは充電停止
制御を行う充電制御手段３を備えた、満充電状態で温度
変化率が上昇する特性を持つ二次電池の充電制御装置に
おいて、図１および図２（ｄ）に示すように、二次電池
１の周囲温度Ｔb を測定する手段５と、充電時に、測定
した周囲温度Ｔb と電池温度Ｔa を比較し、電池温度Ｔ
a が測定した周囲温度Ｔb より設定値Ｓp3以上高くなっ
たとき出力を発生する比較／判定手段４ｄとを設け、上
記比較／判定手段４ｄが出力を発生したのちに、充電制
御手段３による制御を有効とするように構成したもので
ある。
【００１３】
【作用】前記図１３の実線に示したように、Ｎｉ−ＭＨ
電池等の二次電池においては、電池温度が満充電時に急
峻に上昇する。したがって、ある時刻ｔ1 の電池温度Ｔ
1 とΔｔ後の時刻ｔ2 の電池温度Ｔ2を測定し、次の
（１）式により温度上昇率ΔＴ／Δｔを求め、（２）式
に示すように、温度上昇率ΔＴ／Δｔが設定値Ｓp1以上
になったとき、二次電池の充電電流の切り換えもしくは
充電停止を行うことにより、二次電池の充電を制御する
ことができる。
【００１４】 ΔＴ／Δｔ＝（Ｔ2 −Ｔ1 ）／（ｔ2 −ｔ1 ） （１） ΔＴ／Δｔ＞Ｓp1 （２） しかしながら、電池温度はその周囲温度に依存するの
で、周囲温度が急変すると、図１３の点線で示したよう
に、充電初期において温度上昇率ΔＴ／Δｔも大きくな
り、上記のように温度上昇率ΔＴ／Δｔのみによる制御
では誤動作してしまう。
【００１５】そこで、上記手法と次の手法を併用するこ
とにより、誤動作を防止することができる。 （ａ）周囲温度が急変した場合の充電カーブは、充電初
期には急峻な上昇傾向を示すが、充電中期に向かって減
少傾向を示し、満充電時には再び急峻な上昇を示す。
【００１６】図３は上記のように二次電池の周囲温度が
急変した場合の充電時の温度上昇特性を示し、図４は図
３の時間ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 および、時間ｔn ，ｔn+1 ，
ｔn+2 における温度上昇曲線とその接線を示している。
図３、図４から明らかなように、充電初期の温度急変を
含む充電曲線の微分値（接線の傾き）は、充電初期には
急峻な上昇傾向を示すが、充電中期に向かって減少傾向
を示し、充電初期における電池温度の２階微分値は負の
値を取る。
【００１７】すなわち、図３、図４に示すように、前記
（１）式で表される充電曲線の接線上で時刻ｔ2 からΔ
ｔ後の時刻ｔ3 における電池温度予測値Ｔ3eを求める
と、充電初期においては、図４（ａ）に示すように、電
池温度実測値Ｔ3 と上記電池温度予測値Ｔ3eはＴ3 ＜Ｔ
3eとなる。したがって、「電池温度実測値」≦「電池温
度予測値」の場合には、前記（２）式による制御を禁止
する。
【００１８】更に、時刻ｔ3 よりΔｔ時間経過した時刻
ｔ4 の電池温度Ｔ4 を測定し、時刻ｔ2 ，ｔ3 の電池温
度Ｔ2 ，Ｔ3 より求めた予測値Ｔ4eと比較する。同様に
して、順次、電池温度実測値と電池温度予測値を比較し
ていき、電池温度予測値が電池温度実測値と等しくなる
かそれ以上になるまで、繰り返す。満充電時近くになる
と、電池温度は急上昇し始めるので、図４（ｂ）に示す
ように、電池温度実測値Ｔn+2 と上記電池温度予測値Ｔ
n+2eはＴn+2e≦Ｔn+2 となる。
【００１９】上記Ｔn+2e≦Ｔn+2 を検出すると、次の動
作を行う。 予測動作の中止 Δｔ時間後の温度Ｔn+1 とＴn+2 で前記した（１）
式の演算を行い、（２）式による制御を行う。 以上のように、（２）式による制御を、時刻ｔn+2 のΔ
ｔ前の温度データから有効にするので、この時点で、前
記（１）式のΔＴ／Δｔ＝（Ｔn+2 −Ｔn+1 ）／Δt が
設定値Ｓp1より大きい場合に電池の充電を制御すること
ができる。
【００２０】仮に、この時点で温度の上昇率が設定値に
達しなかった場合でも、これ以降の時間で確実に動作さ
せることができる。 （ｂ）前記したように、周囲温度が急変して電池温度が
低温→高温となった場合、電池温度は充電初期に急峻に
上昇し、これが一旦緩やかになり、満充電近くなると再
度急上昇する。
【００２１】すなわち、充電時の温度カーブを逐次微分
していくと、この微分値（接線の傾き）は初期には大き
な値をとるが、徐々に減少していき、満充電近くなると
再度大きな値となる。そこで、電池温度上昇率Ｔa'を少
なくとも２回以上求め、求めた温度上昇率Ｔa'が減少傾
向を示すか増加傾向を示すかを判定し、温度上昇率Ｔa'
が増加傾向を示すまで、前記（２）式による制御を行わ
ないようにすることにより、周囲温度の急変による誤動
作を防止することができる。 （ｃ）周囲温度が急変した場合、電池温度は周囲温度
（例えば３０°Ｃ程度）までは比較的急峻に上昇する
が、周囲温度以上になると温度上昇は緩やかになるもの
と考えられる。
【００２２】そこで、想定される周囲温度の上限値（例
えば３０°Ｃ程度）に対応した設定値ＳP2と電池温度を
比較し、電池温度が周囲温度より高くなった時点で、前
記（２）式による制御を行うことにより、周囲温度の急
変による誤動作を防止することができる。 （ｄ）上記（ｃ）においては、想定される周囲温度の上
限値（例えば３０°Ｃ程度）に対応した設定値ＳP2と電
池温度を比較したが、周囲温度を測定すれば、一層正確
な制御を行うことができる。
【００２３】そこで、周囲温度を測定する手段を設け、
測定した周囲温度より電池温度が設定値（例えば、５〜
１０°Ｃ程度）以上高くなったとき、前記（２）式によ
る制御を行うようにすれば、（ｃ）と同様に、周囲温度
の急変による誤動作を防止することができる。本発明は
上記原理に基づき、前記した課題を解決したものであ
り、本発明の請求項１および請求項２の発明において
は、上記（ａ）の原理に基づき、予測温度Ｔaeと、実電
池温度Ｔa1を比較し、上記実電池温度Ｔa1が上記予測温
度Ｔaeを越えたのちに、充電制御手段３による制御を有
効とするようにしたので、周囲温度の急変による誤動作
を確実に防止することができる。
【００２４】本発明の請求項３の発明においては、上記
（ｂ）の原理に基づき、電池温度上昇率Ｔa'を少なくと
も２回以上求め、求めた温度上昇率Ｔa'が減少傾向を示
すか増加傾向を示すかを判定し、温度上昇率Ｔa'が増加
傾向を示したのちに、充電制御手段３による制御を有効
とするようにしたので、請求項１，２の発明と同様、周
囲温度の急変による誤動作を確実に防止することができ
る。
【００２５】本発明の請求項４の発明においては、上記
（ｃ）の原理に基づき、電池温度Ｔa と予め定められた
設定値Ｓp2を比較し、電池温度Ｔa が該設定値Ｓp2を越
えたのちに、充電制御手段３による制御を有効とするよ
うにしたので、簡単な手段を従来のものに付加するだけ
で、上記と同様、周囲温度の急変による誤動作を確実に
防止することができる。
【００２６】本発明の請求項５の発明においては、上記
（ｄ）の原理に基づき、周囲温度Ｔb を測定する手段５
を設け、測定した周囲温度Ｔb と電池温度Ｔa を比較
し、電池温度Ｔa が測定した周囲温度Ｔb より設定値Ｓ
p3以上高くなったのちに、充電制御手段３による制御を
有効とするようにしたので、請求項４の発明と同様な効
果を得ることができるとともに、請求項４の発明に比べ
一層確実に周囲温度の急変による誤動作を確実に防止す
ることができる。
【００２７】
【実施例】図５は本発明の第１〜第３の実施例の二次電
池の充電制御回路を示す図であり、同図において、１１
は満充電状態で温度変化率が上昇する特性を持つＮｉ−
ＭＨ電池等からなる二次電池、１２は二次電池１１を充
電するための直流電源、１３は二次電池温度を検出する
サーミスタ、Ｄ１はダイオード、１４はサーミスタ１３
により検出された電池温度をデジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器、１５は二次電池の充電を制御するプロセッ
サである。
【００２８】同図において、サーミスタ１３により検出
された電池温度はＡ／Ｄ変換器１４によりデジタル信号
に変換され、プロセッサ１５はＡ／Ｄ変換器１４により
デジタル信号に変換された二次電池温度を読み込んで、
後述する処理を行い二次電池１１の満充電状態を検出す
る。そして、二次電池１１の満充電状態を検出すると、
充電制御信号を出力して直流電源１２を制御し、充電電
流を停止又は電流値を低下させる。
【００２９】図６、図７は本発明の第１の実施例の処理
を示すフローチャートであり、本実施例は前記した
（ａ）に示した原理に基づき、二次電池の充電を制御す
る実施例を示している。なお、同図において、ｔは時
間、ｎは整数、Ａは設定値であり、例えば、１°Ｃ／分
である。また、Ｔは電池温度を示している。次に、同図
により本実施例におけるプロセッサ１５の処理を説明す
る。
【００３０】図６のステップＳ１において、ｔ＝０で充
電を開始し、ｎ＝０に設定する。ステップＳ２におい
て、プロセッサ１５はサーミスタ１３により検出された
電池温度Ｔn を時点ｔ＝ｔn でサンプリングし、つい
で、ステップＳ３において、二次電池温度Ｔn+1 を時点
ｔ＝ｔn+1 でサンプリングする。ステップＳ４におい
て、ΔＴn+1 ／Δｔn+1 ＝（Ｔn+1 −Ｔn ）／（ｔn+1
−ｔn ）により温度上昇率を計算する。
【００３１】ステップＳ５において、時点ｔn+2 の予測
値Ｔ'n+2を、Ｔ'n+2＝（ｔn+2 −ｔn+1 ）〔（Ｔn+1 −
Ｔn ）／（ｔn+1 −ｔn ）〕により計算する。次に、ス
テップＳ６において、電池温度Ｔn+2 を時点ｔ＝ｔn+2
でサンプリングし、ステップＳ７において、ステップＳ
５で求めた予測値Ｔ'n+2とステップＳ６においてサンプ
リングした電池温度Ｔn+2 を比較し、大小関係を判別す
る。
【００３２】そして、予測値Ｔ'n+2≦電池温度Ｔn+2 で
ない場合には、充電初期もしくは充電中期であるので、
ステップＳ８において、ｎをｎ＋１として、ステップＳ
３に戻り、Δｔ後について上記処理を繰り返す。二次電
池の充電が進み、満充電近くなると、予測値Ｔ'n+2≦電
池温度Ｔn+2 となるので、図７のステップＳ９に行き、
ΔＴn+2 ／Δｔn+2 ＝（Ｔn+2 −Ｔn+1）／（ｔn+2 −
ｔn+1 ）により温度上昇率を計算する。
【００３３】ステップＳ１０において、ステップＳ９に
おいては求めた温度上昇率ΔＴn+2／Δｔn+2 を設定値
Ａと比較し、温度上昇率ΔＴn+2 ／Δｔn+2 ≧Ａの場合
には、満充電近いと判断して、ステップＳ１１におい
て、直流電源１２を制御して、二次電池１１の充電停止
または充電電流を低下させる。また、温度上昇率ΔＴn+
2 ／Δｔn+2 ≧Ａでない場合には、満充電近くまで充電
が進んでいないので、ステップＳ１２に行きｎをｎ＋１
として、ステップＳ１３において、電池温度Ｔn+2 を時
点ｔ＝ｔn+2 でサンプリングしてステップＳ９に戻る。
【００３４】以上のように、本実施例においては、予測
値Ｔ'n+2≦電池温度Ｔn+2 となるまで、温度上昇率によ
る充電停止制御は行わず、予測値Ｔ'n+2≦電池温度Ｔn+
2 となると、温度上昇率と設定値Ａを比較して、温度上
昇率≧Ａになったとき、二次電池１１の充電停止または
充電電流を低下させるようにしたので、充電初期におけ
る温度の急上昇による誤動作、特に、周囲温度の急変に
よる誤動作を確実に防止することができる。
【００３５】図８、図９は本発明の第２の実施例のフロ
ーチャートを示す図であり、本実施例における充電制御
回路は図５の示したものと同一である。本実施例は前記
した（ｂ）に示した原理に基づき二次電池の充電制御を
行う実施例を示しており、同図により本実施例における
プロセッサ１５の処理を説明する。
【００３６】なお、同図において、上記と同様、ｔは時
間、ｎは整数、Ａは設定値であり、例えば、１°Ｃ／分
である。また、Ｔは電池温度を示している。図８のステ
ップＳ１において、ｔ＝０で充電を開始し、ｎ＝０に設
定する。ステップＳ２において、プロセッサ１５はサー
ミスタ１３により検出された電池温度Ｔn を時点ｔ＝ｔ
n でサンプリングし、ついで、ステップＳ３において、
二次電池温度Ｔn+1 を時点ｔ＝ｔn+1 でサンプリングす
る。
【００３７】ステップＳ４において、ΔＴn+1 ／Δｔn+
1 ＝（Ｔn+1 −Ｔn ）／（ｔn+1 −ｔn ）により温度上
昇率を計算する。ステップＳ５において、電池温度Ｔn+
2 を時点ｔ＝ｔn+2 でサンプリングし、ステップＳ６に
おいて、ΔＴn+2 ／Δｔn+2 ＝（Ｔn+2 −Ｔn+1 ）／
（ｔn+2 −ｔn+1 ）により温度上昇率を計算する。
【００３８】ステップＳ７において、ステップＳ４で求
めた温度上昇率ΔＴn+1 ／Δｔn+1と、ステップＳ６で
求めた温度上昇率ΔＴn+2 ／Δｔn+2 を比較し、ΔＴn+
2 ／Δｔn+2 ≧ΔＴn+1 ／Δｔn+1 でない場合には、温
度上昇率が減少しているので、ステップＳ８に行き、ｎ
＝ｎ＋１としてステップＳ２に戻り、上記のように、温
度上昇率を比較する。
【００３９】二次電池の温度上昇率が増加し始め、ΔＴ
n+2 ／Δｔn+2 ≧ΔＴn+1 ／Δｔn+1 になると、ステッ
プＳ９に行き、温度上昇率ΔＴn+2 ／Δｔn+2 が設定値
Ａより大きいか否かを判別し、大きくない場合には、ス
テップＳ１１に行く。ステップＳ１１において、時刻ｔ
n+2 からΔｔ後のｔn+3 における二次電池温度Ｔn+3 を
サンプリングし、ステップＳ１２において、ΔＴn+3 ／
Δｔn+3 ＝（Ｔn+3 −Ｔn+2 ）／（ｔn+3 −ｔn+2 ）に
より温度上昇率を計算する。
【００４０】そして、ステップＳ１３において、温度上
昇率が設定値Ａより大きいか否か、すなわち、ΔＴn+3
／Δｔn+3 ≧Ａであるか否かを判別し、ΔＴn+3 ／Δｔ
n+3≧Ａの場合には、満充電近いので、ステップＳ１０
に行き、直流電源１２を制御して、二次電池１１の充電
停止または充電電流を低下させる。また、ΔＴn+3 ／Δ
ｔn+3 ≧Ａでない場合には、満充電に近くないので、ス
テップＳ９に戻り、上記処理を繰り返す。
【００４１】一方、ステップＳ９において、温度上昇率
ΔＴn+2 ／Δｔn+2 が設定値Ａより大きいと判別された
場合には、満充電近いので、ステップＳ１０において、
直流電源１２を制御して、二次電池１１の充電停止また
は充電電流を低下させる。以上のように、本実施例にお
いては、充電開始から少なくとも２回以上求めた微分値
を比較し、微分値が増加傾向を示すまで、温度上昇率に
よる充電停止制御は行わず、微分値が増加傾向を示すと
温度上昇率と設定値Ａを比較して、温度上昇率≧Ａにな
ったとき、二次電池１１の充電停止または充電電流を低
下させるようにしたので、第１の実施例と同様、充電初
期における温度の急上昇による誤動作、特に、周囲温度
の急変による誤動作を確実に防止することができる。
【００４２】また、本実施例においては、温度上昇率を
比較するために求めたΔＴn+2 ／Δｔn+2 と設定値Ａを
比較して、ΔＴn+2 ／Δｔn+2 ≧Ａのとき、新たに温度
上昇率を求めることなく、直ちに、充電停止制御を行う
ようにしたので、満充電近くなったとき、素早く充電停
止制御を行うことができる。なお、上記実施例において
は、充電開始から少なくとも２回以上求めた微分値を比
較し、微分値が増加傾向を示したとき、温度度上昇率に
よる充電停止制御を行うようにしているが、温度上昇率
の最低値を求め、温度上昇率の最低値が更新されなかっ
た場合に、温度上昇率による充電停止制御を開始するよ
うに構成してもよい。
【００４３】微分値の最低値は、例えば、算出された微
分値を保持し、保持された微分値と次に算出された微分
値を比較して、保持している値が小さければ、それまま
値を保持し、算出した値が小さければ、算出した値を保
持した値と置き換えることにより求めることができる。
そして、微分値の最低値が更新されなかった場合には、
満充電による温度上昇が発生したものと考えられるの
で、得られた微分値そのものを前記（２）式による制御
のデータとして使用する。
【００４４】図１０は本発明の第３の実施例のフローチ
ャートを示す図であり、本実施例における充電制御回路
は図５の示したものと同一である。本実施例は前記した
（ｃ）に示した原理に基づき二次電池の充電制御を行う
実施例を示しており、同図により本実施例におけるプロ
セッサ１５の処理を説明する。
【００４５】なお、同図において、ＴB は電池温度、Ａ
は第１の設定値であり、例えば、１°Ｃ／分、Ｂは第２
の設定値であり、例えば、３０°Ｃであり、その他は、
第１、第２の実施例と同一である。図１０のステップＳ
１において、ｔ＝０で充電を開始し、ｎ＝０に設定す
る。ステップＳ２において、プロセッサ１５はサーミス
タ１３により検出された電池温度ＴB をサンプリング
し、ステップＳ３において、電池温度ＴB が第２の設定
値Ｂより大きいか否かを判別する。そして、電池温度Ｔ
B ＜第２の設定値Ｂの場合には、充電初期であるとし
て、ステップＳ２に戻り上記処理を繰り返す。
【００４６】電池温度ＴB が第２の設定値Ｂより大きく
なると、ステップＳ４に行き、電池温度Ｔn を時点ｔ＝
ｔn でサンプリングし、ついで、ステップＳ５におい
て、二次電池温度Ｔn+1 を時点ｔ＝ｔn+1 でサンプリン
グする。ステップＳ６において、ΔＴn+1 ／Δｔn+1 ＝
（Ｔn+1 −Ｔn ）／（ｔn+1 −ｔn ）により温度上昇率
を計算する。
【００４７】ステップＳ７において、ステップＳ６にお
いて求めた温度上昇率ΔＴn+1 ／Δｔn+1 を第１の設定
値Ａと比較し、温度上昇率ΔＴn+1 ／Δｔn+2 ≧Ａの場
合には、満充電近いと判断して、ステップＳ８におい
て、直流電源１２を制御して、二次電池１１の充電停止
または充電電流を低下させる。また、温度上昇率ΔＴn+
1 ／Δｔn+1 ≧Ａでない場合には、満充電近くまで充電
が進んでいないので、ステップＳ９に行きｎをｎ＋１と
して、ステップＳ４に戻り、上記処理を繰り返す。
【００４８】以上のように、本実施例においては、想定
される周囲温度の上限値（例えば３０°Ｃ程度）に対応
した第２の設定値Ｂと電池温度ＴB を比較し、電池温度
が周囲温度より高くなった時点で、充電停止制御を行う
ようにしたので、実施例１、実施例２と同様、周囲温度
の急変による誤動作を防止することができる。また、電
池温度を測定し、第２の設定値Ｂと比較すればよいの
で、処理を第１、第２の実施例と比べ簡単にすることが
できる。
【００４９】図１１は本発明の第４の実施例の充電回路
を示す図であり、図２に示した充電回路と同一のものに
は、同一の符号が付されており、本実施例においては、
図５の充電回路に、環境温度を測定する環境温度監視用
サーミスタ１７を付加するとともに、二次電池温度を検
出するサーミスタ１３および環境温度監視用サーミスタ
１７の出力をプロセッサ１５に入力するためのマルチプ
レクサ１６を付加したものであり、その他の構成は図５
と同様である。
【００５０】図１２は本発明の第４の実施例のフローチ
ャートを示す図であり、同図において、ＴB は電池温
度、ＴA は環境温度監視用サーミスタ１７により検出さ
れた周囲温度、Ａは第１の設定値であり、前記と同様、
例えば、１°Ｃ／分、Ｂは第２の設定値であり、例えば
５°Ｃであり、その他は第３の実施例と同一である。本
実施例は前記した（ｄ）に示した原理に基づき二次電池
の充電制御を行う実施例を示しており、同図により本実
施例におけるプロセッサ１５の処理を説明する。
【００５１】図１２のステップＳ１において、ｔ＝０で
充電を開始し、ｎ＝０に設定する。ステップＳ２におい
て、プロセッサ１５はサーミスタ１３により検出された
電池温度ＴB 、および、環境温度監視用サーミスタ１７
により検出された周囲温度ＴA をサンプリングし、ステ
ップＳ３において、電池温度ＴB が第２の設定値Ｂと周
囲温度ＴA の和より大きいか否かを判別する。そして、
大きくない場合には、ステップＳ２に戻り上記処理を繰
り返す。
【００５２】電池温度ＴB が第２の設定値Ｂと周囲温度
ＴA の和より大きくなると、ステップＳ４に行き、電池
温度Ｔn を時点ｔ＝ｔn でサンプリングし、ついで、ス
テップＳ５において、二次電池温度Ｔn+1 を時点ｔ＝ｔ
n+1 でサンプリングする。ステップＳ６において、ΔＴ
n+1 ／Δｔn+1 ＝（Ｔn+1 −Ｔn ）／（ｔn+1 −ｔn ）
により温度上昇率を計算する。
【００５３】ステップＳ７において、ステップＳ６にお
いては求めた温度上昇率ΔＴn+1 ／Δｔn+1 を第１の設
定値Ａと比較し、温度上昇率ΔＴn+1 ／Δｔn+1 ≧Ａの
場合には、満充電近いと判断して、ステップＳ８におい
て、直流電源１２を制御して、二次電池１１の充電停止
または充電電流を低下させる。また、温度上昇率ΔＴn+
2 ／Δｔn+2 ≧Ａでない場合には、満充電近くまで充電
が進んでいないので、ステップＳ９に行きｎをｎ＋１と
して、ステップＳ４に戻り、上記処理を繰り返す。
【００５４】以上のように、本実施例においては、環境
温度監視用サーミスタ１７により検出された周囲温度と
第２の設定値Ｂ（５°Ｃ程度）との和と電池温度ＴB を
比較し、電池温度が周囲温度より高くなった時点で、充
電停止制御を行うようにしたので、実施例１，２，３と
同様、周囲温度の急変による誤動作を防止することがで
きる。また、電池温度と周囲温度を測定し、周囲温度Ｔ
A と第２の設定値Ｂの和と電池温度ＴB と比較すればよ
いので、第３の実施例と同様、処理を第１、第２の実施
例と比べ簡単にすることができる。さらに、周囲温度を
検出しているので、第３の実施例と比べ、一層確実に誤
動作を防止することができる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、次の効果を得ることができる。 請求項１および請求項２の発明においては、予測温度
Ｔaeと、実電池温度Ｔa1を比較し、上記実電池温度Ｔa1
が上記予測温度Ｔaeを越えたのちに、充電制御手段によ
る制御を有効とするようにしたので、周囲温度の急変に
よる誤動作を確実に防止することができる。 請求項３の発明においては、求めた温度上昇率Ｔa'が
減少傾向を示すか増加傾向を示すかを判定し、温度上昇
率Ｔa'が増加傾向を示したのちに、充電制御手段による
制御を有効とするようにしたので、周囲温度の急変によ
る誤動作を確実に防止することができる。 請求項４の発明においては、電池温度Ｔa と予め定め
られた設定値を比較し、電池温度Ｔa が該設定値を越え
たのちに、充電制御手段による制御を有効とするように
したので、簡単な手段を従来のものに付加するだけで、
上記と同様、周囲温度の急変による誤動作を確実に防止
することができる。 請求項５の発明においては、周囲温度Ｔb を測定する
手段を設け、測定した周囲温度Ｔb と電池温度Ｔa を比
較し、電池温度Ｔa が測定した周囲温度Ｔb より設定値
以上高くなったのちに、充電制御手段による制御を有効
とするようにしたので、簡単な手段を従来のものに付加
するだけで、上記と同様、周囲温度の急変による誤動作
を確実に防止することができ、また、周囲温度Ｔb を測
定する手段を設けているので、請求項４の発明に比べ一
層確実に周囲温度の急変による誤動作を確実に防止する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の原理図（続き）である。
【図３】周囲温度が急変した場合の充電時の温度上昇特
性を示す図である。
【図４】図３における温度上昇曲線とその接線を示す図
である。
【図５】本発明の第１〜第３の実施例の二次電池の充電
制御回路を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施例のフローチャートを示す
図である。
【図７】本発明の第１の実施例のフローチャートを示す
図（続き）である。
【図８】本発明の第２の実施例のフローチャートを示す
図である。
【図９】本発明の第２の実施例のフローチャートを示す
図（続き）である。
【図１０】本発明の第３の実施例のフローチャートを示
す図である。
【図１１】本発明の第４の実施例の二次電池の充電制御
回路を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施例のフローチャートを示
す図である。
【図１３】二次電池の一般的な充電特性を示す図であ
る。
【符号の説明】
１，１１ 二次電池 ２ 二次電池の温度を測
定する手段 ３ 充電制御手段 ４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 比較／判定手段 ５ 二次電池の周囲温度
を測定する手段 １２ 直流電源 １３ 二次電池温度を検出
するサーミスタ １４ Ａ／Ｄ変換器 １５ 二次電池の充電を制
御するプロセッサ １６ マルチプレクサ １７ 環境温度監視用サー
ミスタ Ｄ１ ダイオード

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 二次電池(1) の温度(Ta)を測定し、測定
    された電池温度(Ta)を基に充電時の電池温度上昇率(T
    a') を求め、該温度上昇率(Ta') が予め定められた設定
    値(Sp1）を越えたとき、充電電流の切り換えもしくは充
    電停止制御を行う、二次電池の充電制御方法において、 電池温度上昇率(Ta') を求めた時刻から所定時間後の実
    電池温度(Ta1) を測定するとともに、上記電池温度上昇
    率(Ta') に基づき、実電池温度(Ta1) を測定した時刻と
    同時刻の予測温度(Tae) を求め、 実電池温度(Ta1) が予測温度(Tae) を越えたのちに、上
    記充電電流の切り換えもしくは充電停止制御を有効とす
    ることを特徴とする二次電池の充電制御方法。
  2. 【請求項２】 二次電池(1) の温度(Ta)を測定する手段
    (2) と、 ２以上の異なる時間に測定された電池温度(Ta)を基に充
    電時の電池温度上昇率(Ta') を求め、電池温度上昇率(T
    a') と予め定められた設定値(Sp1) を比較して温度上昇
    率(Ta') が設定値(Sp1) を越えたとき、二次電池(1) の
    充電電流の切り換えもしくは充電停止制御を行う充電制
    御手段(3) を備えた、満充電状態で温度変化率が上昇す
    る特性を持つ二次電池(1) の充電制御装置において、 上記電池温度上昇率(Ta') を傾きとする接線上に位置す
    る所定時間後の予測温度(Tae) を求め、該予測温度(Ta
    e) と、予測温度(Tae) を求めた時刻と同一時刻に測定
    された実電池温度(Ta1) を比較し、上記実電池温度(Ta
    1) が上記予測温度(Tae) を越えたとき出力を発生する
    比較／判定手段(4a)を設け、 上記比較／判定手段(4a)が出力を発生したのちに、充電
    制御手段(3) による制御を有効とすることを特徴とする
    二次電池の充電制御装置。
  3. 【請求項３】 二次電池(1) の温度(Ta)を測定する手段
    (2) と、 ２以上の異なる時間に測定された電池温度(Ta)を基に充
    電時の電池温度上昇率(Ta') を求め、電池温度上昇率(T
    a') と予め定められた設定値(Sp1) を比較して温度上昇
    率(Ta') が設定値(Sp1) を越えたとき、二次電池(1) の
    充電電流の切り換えもしくは充電停止制御を行う充電制
    御手段(3) を備えた、満充電状態で温度変化率が上昇す
    る特性を持つ二次電池の充電制御装置において、 電池温度上昇率(Ta') を少なくとも２回以上求め、求め
    た温度上昇率(Ta') が減少傾向を示すか増加傾向を示す
    かを判定し、温度上昇率(Ta') が増加傾向を示したとき
    出力を発生する比較／判定手段(4b)を設け、 上記比較／判定手段(4b)が出力を発生したのちに、充電
    制御手段(3) による制御を有効とすることを特徴とする
    二次電池の充電制御装置。
  4. 【請求項４】 二次電池(1) の温度(Ta)を測定する手段
    (2) と、 ２以上の異なる時間に測定された電池温度(Ta)を基に充
    電時の電池温度上昇率(Ta') を求め、電池温度上昇率(T
    a') と予め定められた設定値(Sp1) を比較して温度上昇
    率(Ta') が設定値(Sp1) を越えたとき、二次電池(1) の
    充電電流の切り換えもしくは充電停止制御を行う充電制
    御手段(3) を備えた、満充電状態で温度変化率が上昇す
    る特性を持つ二次電池の充電制御装置において、 充電時に、電池温度(Ta)と予め定められた設定値(Sp2)
    を比較し、電池温度(Ta)が該設定値(Sp2) を越えたとき
    出力を発生する比較／判定手段(4c)を設け、上記比較／
    判定手段(4c)が出力を発生したのちに、充電制御手段
    (3) による制御を有効とすることを特徴とする二次電池
    の充電制御装置。
  5. 【請求項５】 二次電池(1) の温度(Ta)を測定する手段
    (2) と、 ２以上の異なる時間に測定された電池温度(Ta)を基に充
    電時の電池温度上昇率(Ta') を求め、電池温度上昇率(T
    a') と予め定められた設定値(Sp1) を比較して温度上昇
    率(Ta') が設定値(Sp1) を越えたとき、二次電池(1) の
    充電電流の切り換えもしくは充電停止制御を行う充電制
    御手段(3) を備えた、満充電状態で温度変化率が上昇す
    る特性を持つ二次電池の充電制御装置において、 二次電池(1) の周囲温度(Tb)を測定する手段(5) と、充
    電時に、測定した周囲温度(Tb)と電池温度(Ta)を比較
    し、電池温度(Ta)が測定した周囲温度(Tb)より設定値(S
    p3) 以上高くなったとき出力を発生する比較／判定手段
    (4d)とを設け、 上記比較／判定手段(4d)が出力を発生したのちに、充電
    制御手段(3) による制御を有効とすることを特徴とする
    二次電池の充電制御装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996014669A1 (en) * 1994-11-08 1996-05-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. System for managing state of storage battery
WO2009013899A1 (ja) * 2007-07-26 2009-01-29 Panasonic Corporation 電池の内部短絡検知装置および方法、電池パック並びに電子機器システム
CN101459348A (zh) * 2007-12-12 2009-06-17 三洋电机株式会社 充电方法

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