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JP2004304957A - 充電システム - Google Patents

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JP2004304957A
JP2004304957A JP2003096732A JP2003096732A JP2004304957A JP 2004304957 A JP2004304957 A JP 2004304957A JP 2003096732 A JP2003096732 A JP 2003096732A JP 2003096732 A JP2003096732 A JP 2003096732A JP 2004304957 A JP2004304957 A JP 2004304957A
Authority
JP
Japan
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charging
temperature
battery pack
cell
battery
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003096732A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiro Muranaka
康博 村中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

【課題】本発明は、セルの損傷を回避しながらニッケル水素蓄電池でなるバッテリパックを短時間で充電できるようにする。
【解決手段】本発明は、セルの温度を検出するマイクロコンピュータ2Aを内蔵したニッケル水素蓄電池でなるバッテリパック2と、当該バッテリパック2を充電する電源ブロック11と、マイクロコンピュータ2Aによって検出したセルの温度に応じて電源ブロック11による充電電流を制御する充電制御部10とを設けることにより、セルの温度上昇を考慮しつつ充電電流を制御することができるのでセルの損傷を回避しつつ充電時間を調整することができる。
【選択図】 図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は充電システムに関し、特にカムコーダに用いられるニッケル水素蓄電池で構成されたバッテリパックを充電する充電システムに適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、カメラ一体型ビデオテープレコーダに用いられるようなリチウムイオン系二次電池又はニッカド系二次電池で構成されたバッテリパックを充電する際、当該バッテリパックの破損を回避しつつ定電流回路で充電する充電装置が実用化されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
一方、カムコーダに用いられるようなニッケル水素蓄電池で構成されたバッテリパックを充電する充電装置においては、バッテリパックを充電する場合、充電時におけるセルの補償温度範囲内で充電するようになされている。
【0004】
このとき充電装置では、バッテリパックを充電することによって当該バッテリパックのセルの温度が上昇していくので、セルの補償温度範囲を超えてしまって当該セルの損傷が生じることを防止するために所定の電圧値及び電流量で充電するようになされている。
【0005】
【特許文献1】
特開平7−85893号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところでかかる構成の充電装置においては、セルの損傷回避を見込むあまり、充電電流を少なく設定しているので、充電時間を短縮することが困難であるという問題があった。
【0007】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、セルの損傷を回避しながら短時間でニッケル水素蓄電池でなるバッテリパックを充電し得る充電システムを提案しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、セルの温度を検出する温度検出手段を内蔵したニッケル水素蓄電池でなるバッテリパックと、当該バッテリパックを充電する充電手段と、温度検出手段によって検出したセルの温度に応じて充電手段による充電電流を制御する充電制御手段とを設けることにより、セルの温度上昇を考慮しつつ充電電流を制御することができるのでセルの損傷を回避しつつ充電時間を調整することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【0010】
図1において、1は全体として本発明における充電システムを示し、ニッケル水素蓄電池でなるバッテリパック2を充電装置3に装着した状態で、当該充電装置3によってバッテリパック2を充電するようになされている。
【0011】
この充電装置3は、最大4個のバッテリパック2(実線又は破線で示す)を装着して充電し得るようになされており、その正面部分3Aには充電を行うための各種操作ボタン4やバッテリパック2の充電状態等をユーザに通知するための液晶ディスプレイでなる表示部5が設けられている。
【0012】
また充電装置3は、正面部分3AにDC出力端子6が設けられており、当該DC出力端子6を介してカムコーダやその他の電子機器に対して電力を供給し得るようにもなされている。
【0013】
またバッテリパック2は、その内部にマイクロコンピュータ2Aを搭載したいわゆるインテリジェントバッテリと呼ばれるものであり、当該マイクロコンピュータ2Aによってバッテリパック2内のセルの温度、充電電圧、充電電流、放電特性及び充放電回数等の各種情報を検出すると共に、当該各種情報を記憶管理し得るようになされている。
【0014】
従って充電装置3は、当該充電装置3にバッテリパック2が装着された場合、当該バッテリパック2に内蔵されたマイクロコンピュータ2Aとやりとりすることにより、当該マイクロコンピュータ2Aからセルの温度、充電電圧、充電電流、放電特性及び充放電回数等の各種情報を取得し、当該各種情報に応じてバッテリパック2を充電制御し得るようになされている。
【0015】
図2に示すように充電装置3は、CPU(Central Processing Unit)構成の充電制御部10によって全体を統括制御するようになされており、電源ブロック11によりバッテリパック2を例えば充電電圧19.5[V]、充電電流3[A]又は5[A]で充電するようになされている。
【0016】
電流検出回路12は、充電装置3がDC出力端子6を介して外部のカムコーダへ電力供給していることを検出するようになされており、電力供給していることを検出したときには、その旨を充電制御部10へ通知する。
【0017】
充電制御部10は、電流検出回路12からの通知を受けてDC出力端子6を介してカムコーダへ電力供給していることを認識したときには、切換スイッチ13をオフ状態に設定することによりバッテリパック2への充電を停止するようになされている。
【0018】
また充電制御部10は、電流検出回路12からの通知を受けてカムコーダへ電力供給していないことを認識したときには、切換スイッチ13をオン状態に設定することによりバッテリパック2の充電を実行するようになされている。
【0019】
これにより充電制御部10は、電源ブロック11の電力供給能力を超えない範囲でバッテリパック2を充電したり、あるいはDC出力端子6を介してカムコーダに対して電力を供給するようになされている。
【0020】
このとき充電制御部10は、バッテリパック2に対して充電を行っているときには表示部5を介してユーザへその旨の通知を行い、DC出力端子6を介して外部のカムコーダに対して電力供給を行っているときには表示部5を介してユーザへその旨の通知を行うようになされている。
【0021】
また充電制御部10は、バッテリパック2のマイクロコンピュータ2Aから通知されたセルの温度、充電電圧、充電電流、放電特性及び充放電回数等の各種情報を表示部5に対して表示することにより、当該バッテリパック2の充電状態等をユーザに対して通知し得るようにもなされている。
【0022】
さらに充電制御部10は、バッテリパック2のマイクロコンピュータ2Aから通知されたセルの温度に応じて当該バッテリパック2への充電電流を制御するようになされている。
【0023】
具体的には、図3に示すように充電制御部10は、例えばバッテリパック2を充電する際の使用環境として摂氏0℃〜40℃が想定されており、この温度範囲内でバッテリパック2を充電するようになされている。
【0024】
この場合の充電装置3は、セルの損傷を考慮して摂氏60℃以上には決してならないように温度リミッタ(図示せず)が設定されているが、使用環境の温度範囲として摂氏0℃〜40℃が設定されていることにより約20℃のマージンを持たせている。
【0025】
充電制御部10は、温度環境として例えば常温25°C、充電電圧19.5[V]、充電電流3[A]でバッテリパック2の充電を開始すると、ニッケル水素蓄電池の特徴として、水素吸蔵合金への水素吸蔵による反応熱と内部抵抗によるジュール熱とによってセルの温度が25°Cから次第に上昇し、過充電領域すなわち満充電状態(図中Fullで示す)になると充電の電気エネルギーが全て熱に変換されるためセルの温度が急上昇する。
【0026】
このとき充電制御部10は、バッテリパック2のマイクロコンピュータ2Aからの検出結果によってセルが満充電状態(Full)に達して温度が急上昇したことを認識すると、バッテリパック2の充電が所定時間かけて完了したと判断し、当該バッテリパック2への充電を終了するようになされている。
【0027】
このような充電環境において充電装置3は、充電開始から充電完了までに所定時間かかることが通常であるが、温度環境として常温25°C、充電電圧19.5[V]のままで充電電流を4[A]、5[A]へ増大させていくと、温度上昇のカーブは急激になるが充電時間を短縮することができる。
【0028】
しかしながら充電制御部10は、バッテリパック2に対する充電電流を例えば5[A]へ増大させると、セルの温度上昇が急激になる分だけ、セルが満充電状態(Full)に達する前に温度リミッタが作動する摂氏60℃を超えてしまう。
【0029】
これでは、例え充電時間が短くなるとしても摂氏0℃〜40℃の温度範囲内でバッテリパック2を満充電状態(Full)になるべく充電することができない。
【0030】
従って充電制御部10は、バッテリパック2のマイクロコンピュータ2Aからの検出結果によって、セルの温度が摂氏30℃未満であることを検出したときには充電電流を5[A]へ増大させ、当該セルの温度が摂氏30℃以上になったことを検出したときには充電電流を3[A]に戻すようになされている。
【0031】
このように充電制御部10は、セルの温度が摂氏30℃未満のときは充電電流を5[A]に増大することにより充電時間を短縮し、それによってセルの温度が上昇して摂氏30℃以上になったときは受電電流を3[A]に戻すことにより、セルの損傷を防止しながら充電時間の短縮化を図るようになされている。
【0032】
なお充電制御部10は、バッテリパック2に対して充電を実行する度に、当該バッテリパック2のマイクロコンピュータ2Aが充放電回数を自動的にカウントするようになされている。
【0033】
これにより充電制御部10は、当該バッテリパック2のマイクロコンピュータ2Aから充放電回数が所定回数(例えば30回)を超えた旨の通知を受けると、放電回路14によってバッテリパック2を放電させ、その後あらためて充電することにより、当該バッテリパック2に対するメモリ効果を除去し得るようになされている。
【0034】
以上の構成において、充電装置3の充電制御部10はニッケル水素蓄電池でなるバッテリパック2における特性を考慮し、当該バッテリパック2を充電中、当該バッテリパック2のマイクロコンピュータ2Aによって検出されたセルの温度を常時監視し、当該セルの温度が摂氏30℃を境にして充電電流を3[A]又は5[A]のいずれかに切り換えるようにしたことにより、セルの温度上昇を考慮しながら充電電流を切り換えることができるので、当該セルの損傷を確実に補償しつつバッテリパック2を短時間で充電することができる。
【0035】
また充電装置3は、ニッケル水素蓄電池でなるバッテリパック2を充電する際、あくまで使用環境である摂氏0℃〜40℃の温度範囲内で充電電流を切り換えるようにしたことにより、従来と同じ温度範囲内でセルの損傷を生じさせることを確実に防止しながらバッテリパック2の充電時間を短縮することができる。
【0036】
以上の構成によれば、充電システム1の充電装置3はニッケル水素蓄電池でなるバッテリパック2に対してセルの損傷を確実に回避しながら短時間で充電することができる。
【0037】
なお上述の実施の形態においては、使用環境である摂氏0℃〜40℃の温度範囲内で充電電圧19.5[V]、セルの温度が30℃以上になるか否かを境に充電電流を3[A]又は5[A]に切り換えるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、30℃未満では3[A]、30℃以上34℃未満では4[A]、34度以上37度未満では5[A]に充電電流を切り換えるようにしても良く、要はセルの損傷を生じさせることなく充電電流を可変することができればセルの温度及び充電電流を任意に調整することができる。
【0038】
また上述の実施の形態においては、充電電圧として19.5[V]に設定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、充電電圧としては他の値を設定するようにしても良い。
【0039】
さらに上述の実施の形態においては、充電手段としての電源ブロック11及び充電制御手段としての充電制御部10を用いて充電装置3を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の種々の回路構成でなる充電手段及び充電制御手段を用いて充電装置を構成するようにしても良い。
【0040】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、セルの温度を検出する温度検出手段を内蔵したニッケル水素蓄電池でなるバッテリパックと、当該バッテリパックを充電する充電手段と、温度検出手段によって検出したセルの温度に応じて充電手段による充電電流を制御する充電制御手段とを設けることにより、セルの温度上昇を考慮しつつ充電電流を制御することができるのでセルの損傷を回避しつつ充電時間を調整することができ、かくしてセルの損傷を回避しながらニッケル水素蓄電池でなるバッテリパックを短時間で充電し得る充電システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における充電システムの外観構成を示す略線的斜視図である。
【図2】充電装置の回路構成を示す略線的ブロック図である。
【図3】充電電流と充電時間との関係を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
1……充電システム、2……バッテリパック、2A……マイクロコンピュータ、3……充電装置、10……充電制御部、11……電源ブロック、12……電流検出回路、13……切換スイッチ、14……放電回路。

Claims (4)

  1. セルの温度を検出する温度検出手段を内蔵したニッケル水素蓄電池でなるバッテリパックと、
    上記バッテリパックを充電する充電手段と、
    上記温度検出手段によって検出した上記セルの温度に応じて上記充電手段による充電電流を制御する充電制御手段と
    を具えることを特徴とする充電システム。
  2. 上記充電制御手段は、上記セルの温度が所定温度以下の場合には基準の充電電流量で充電し、上記セルの温度が所定温度を超える場合には上記基準の充電電流量よりも少ない充電電流量で充電する
    ことを特徴とする請求項1に記載の充電システム。
  3. セルの温度を検出する温度検出手段を内蔵したニッケル水素蓄電池でなるバッテリパックを充電する充電手段と、
    上記温度検出手段によって検出した上記セルの温度に応じて上記充電手段による充電電流を制御する充電制御手段と
    を具えることを特徴とする充電装置。
  4. セルの温度を検出する温度検出手段を内蔵したニッケル水素蓄電池でなるバッテリパックを充電する充電ステップと、
    上記温度検出手段によって検出した上記セルの温度に応じて上記充電手段による充電電流を制御する充電制御ステップと
    を具えることを特徴とする充電方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019029163A (ja) * 2017-07-28 2019-02-21 三菱マテリアル株式会社 電池の放電制御装置、電池の放電装置

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