JP2750539B2 - 二次電池の充電制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、二次電池の充電方法に関する。

＜従来の技術＞ 従来、ニッケル・カドミウム蓄電池や鉛蓄電池などの
二次電池の充電方法として、二次電池の端子電圧が、満
充電時に降下するという特性を利用して充電電流を制御
する、いわゆる、−ΔＶ制御充電方式と称される方法が
ある。

すなわち、この充電方式は、第４図の実線で示される
ように、充電中における二次電池の端子電圧を順次測定
し、測定電圧が大きくなるにつれてその測定電圧値を、
最大電圧値として順次更新し、最終的にも最も大きかっ
た最大電圧値Vmaxから予め定めた電圧ΔＶだけ降下した
時点ｔで充電終了として一点鎖線で示される充電電流Ｉ
を自己放電に対応した小さな電流値に切換えるものであ
る。この充電方式は、急速充電に用いられ、充電電流Ｉ
は大きく設定され、しかも、過充電を抑制するために
は、充電終了の判定に用いられる前記予め定めた電圧Δ
Ｖを小さくする必要がある。

このような充電方式よる充電器では、第５図に示され
るように、二次電池Ｉの端子電圧Ｅの測定をコネクタ２
を介して行い、この測定電圧に基づいて、電流源３の制
御が行われるようになっている。

この場合、測定電圧Ｖは、 Ｖ＝Ｅ＋ｅ となる。ここで、Ｅは、二次電池Ｉの実際の端子電圧、
ｅは、コネクタ２の接触抵抗r1,r2による電圧（ｅ＝e1
＋e2＝Ｉ・r1＋Ｉ・r2）である。

＜発明が解決しようとする課題＞ このような充電方式では、充電期間中に、例えば、振
動や衝撃によってコネクタ２の接触抵抗が変化すると、
上述の測定電圧Ｖが、 Δｅ＝Ｉ（Δr1＋Δr2） だけ変化することになるが、従来では、Δｅに対する補
正はなされておらず、したがって、例えば、測定電圧Ｖ
が、Δｅに降下し、しかも、Δｅが、充電終了の判定に
用いられる上述の予め定めた電圧ΔＶよりも大きいよう
な場合には、充電終了と誤って判断してしまうことにな
る。

本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、
二次電池の充電中における測定電圧の変動の内、端子電
圧の変化に基づかない変化、すなわち、コネクタの接触
抵抗の変化などによる変動を補正して充電終了時点の誤
検出を防止することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明では、充電中における二次電池の端子電圧の変
化は、0.0数mV/sec/cell程度の微小なものであるのに対
して、コネクタの接触抵抗の変化に伴う電圧変化Δｅ
は、例えば、1Aの充電電流を流しているときに、1mΩの
変化で1mV変化するというように、かなり大きく、した
がって、適当な時間間隔、例えば、0.数秒程度の間隔で
測定電圧の変化を見ると、測定電圧の変化が、端子電圧
の変化に基づくものであるのか、コネクタの接触抵抗の
変化などに基づくものであるのかを識別できるという点
に着目して次のようにしている。

すなわち、本発明では、充電中における二次電池の端
子電圧を所定の時間間隔で順次測定し、この測定電圧が
大きくなるにつれて充電終了の判定基準となる最大電圧
値を順次更新し、更新された後の最大電圧値から予め定
めた電圧分だけ降下した時点を充電終了として充電電流
を制御する二次電池の充電制御方法であって、前記所定
の時間間隔毎の測定電圧の変化を、該測定電圧の変化が
前記端子電圧の変化に基づくものであるか否かを識別す
るための予め定めた識別電圧と順次比較し、前記測定電
圧の変化が、前記識別電圧以上であるときには、前記端
子電圧の変化に基づく電圧変化でないとして、そのとき
の最大電圧値を、前記測定電圧の上昇期間であるか降下
期間であるかに応じて、かつ、前記測定電圧の変化に応
じて補正するようにしている。

＜作用＞ 上記構成によれば、所定の時間間隔毎の測定電圧の変
化が、二次電池の端子電圧の変化によるものか否かを識
別し、端子電圧の変化に基づかない接触抵抗などの変化
によるものであるときには、そのときの最大電圧値を、
補正するようにしているので、充電終了時点を従来例に
比べてより正確に検出できることになる。

＜実施例＞ 以下、図面によって本発明の実施例について、詳細に
説明する。

第１図は、本発明の一実施例方法が適用される充電器
の概略構成図である。

同図において、１は二次電池、４はこの二次電池１を
充電する充電器であり、この充電器４は、コネクタ２を
介して二次電池１の端子電圧を測定し、その測定電圧Vn
を対応するデジタルデータに変換するA/Dコンバータ
と、このA/Dコンバータ５の出力に基づいて、後述のよ
うに充電終了時点を検出するマイクロコンピュータ６
と、このマイクロコンピュータ６によって充電電流が制
御される電流源３とを備えている。

この実施例の二次電池の充電制御方法は、二次電池１
の端子電圧が、満充電時に降下するという特性を利用す
る上述の−ΔＶ制御充電方式と基本的に同様であるが、
コネクタ２の接触抵抗の変動による影響をなくすため
に、次のようにしている。

すなわち、充電中における二次電池１の端子電圧は、
急激に変化しないという点に着目し、所定の時間間隔で
測定した測定電圧の変化を、予め定めた識別電圧と比較
し、測定電圧の変化が、識別電圧以上であるときには、
二次電池１の端子電圧の変化に基づくものでないコネク
タ２の接触抵抗の変化などによる急激な変化であると判
定して第２図に示されるように、そのときの最大電圧値
Vmaxを次のように補正している。

この第２図は、充電期間中における測定電圧の変化を
拡大して示したものであり、第４図に対応するものであ
る。測定電圧の上昇期間において、コネクタ２の接触抵
抗が増加して測定電圧が急激に増加したときには、第２
図（Ａ）に示されように、その測定電圧値Vnを最大電圧
値Vmaxとし、また、接触抵抗が減少して測定電圧が急激
に低下したときには、第２図（Ｂ）に示されるように、
低下した測定電圧値Vnを最大電圧値Vmaxとする。

さらに、測定電圧の降下期間において、コネクタ２の
接触抵抗が増加して測定電圧が急激に増加したときに
は、第２図（Ｃ）に示されるように、その測定電圧Vn
に、その時点までの最大電圧値からの降下電圧分Δｖを
加えた電圧（Vn＋Δｖ）を、新たな最大電圧値Vmaxと
し、また、接触抵抗が減少して測定電圧が、急激に低下
したときには、第２図（Ｄ）に示されるように、その測
定電圧Vnに、その時点までの最大電圧値からの降下電圧
分Δｖを加えた電圧（Vn＋Δｖ）を、新たな最大電圧値
Vmaxとする。

すなわち、従来では、測定電圧が大きくなるにつれて
その測定電圧値Vnを最大電圧値Vmaxとして順次更新して
いたけれども、本発明方法では、端子電圧の変化に基づ
かない接触抵抗の変化などによる場合には、例えば、第
２図（Ｂ）に示されるように、前の電圧よりも低い測定
電圧Vnを最大電圧値Vmaxとしたり、あるいは、第２図
（Ｃ），（Ｄ）に示されるように、測定電圧Vnに、その
時点までの最大電圧値からの降下電圧分Δｖを加えた電
圧（Vn＋Δｖ）を、新たな最大電圧値Vmaxとするという
ようにしてコネクタ２の接触抵抗の変化などによる影響
をなくすように最大電圧値を補正している。

このように、二次電池１の端子電圧の変化に基づかな
い接触抵抗の変化などによる測定電圧の変化があった場
合には、測定電圧の上昇期間であるか降下期間であるか
に応じて、かつ、その電圧変化に応じてそのときの最大
電圧値Vmaxを補正するので、充電終了時点を正確に検出
することが可能となる。

この実施例の充電器４では、A/Dコンバータ５から測
定電圧に対応するデジタルデータがマイクロコンピュー
タ６に与えられ、マイクロコンピュータ６では、所定の
時間間隔毎の測定電圧の変化と、メモリ７に予め格納さ
れている識別電圧とを比較し、測定電圧の変化が、識別
電圧以上であるときには、端子電圧の変化に基づかない
コネクタ２の接触抵抗の変化などによる電圧変化である
として最大電圧値Vmaxの補正を上述のようにして行い、
識別電圧未満であるときには、従来と同様に、最大電圧
値Vmaxを大きい値に順次更新し、測定電圧が、最大電圧
値Vmaxからメモリ７に記憶されている予め定めた電圧分
降下したときに、充電終了時点であると判定してCPU8
は、電流源３を制御して充電電流を自己放電に対応した
小さな電流値に切換えるようにしている。

第３図は、動作説明に供するフローチャートである。

この第３図において、Vmaxは充電終了の判定基準とな
る最大電圧値、Vn−１は前回の測定電圧値、Vnは今回の
測定電圧値、ΔＶは充電終了の判定のための予め定めた
電圧、Δvcは端子電圧の変化であるか否かを識別するた
めの予め定めた識別電圧、Ｓは測定電圧の上昇期間であ
るか降下期間であるかを示すフラグであり、１は上昇期
間、０は降下期間を示している。

先ず、ステップn1では、メモリ７の各変数を初期化し
て測定が開始される。ステップn2では、前回の測定電圧
値Vn−１と今回の測定電圧値Vnとの差が、識別電圧Δvc
以上であるか否かを判断し、識別電圧以上であるときに
は、コネクタ２の接触抵抗の変化による電圧変化である
としてステップn3に移る。

ステップn3では、フラグＳが１であるか否か、すなわ
ち、測定電圧の上昇期間であるか降下期間であるかを判
断し、上昇期間であるときには、ステップn4に移り、第
２図（Ａ），（Ｂ）で説明したように、今回の測定電圧
値Vnを最大電圧値Vmaxおよび前回の測定電圧値Vn−１と
してメモリ７に格納してステップn2に移る。

ステップn3において、測定電圧の降下期間であると判
断したときには、ステップn5に移り、第２図（Ｃ）
（Ｄ）で説明したように、今回の測定電圧Vnに、その時
点までの最大電圧値からの降下電圧分Δｖを加えた電圧
（Vn＋Δｖ）を、新たな最大電圧値Vmaxとするととも
に、今回の測定電圧値Vnを前回の測定電圧値Vn−１して
メモリ７に格納してステップn2に移る。

ステップn2において、前回の測定電圧値Vn−１と今回
の測定電圧値Vnとの差が、識別電圧Δvc以上でないと判
断したときに、基本的に従来と同様の処理となり、ステ
ップn6に移って今回の測定電圧値Vnが最大電圧値Vmaxよ
りも大きいか否かを判断し、大きいと判断したときに
は、ステップn7に移り、今回の測定電圧値Vnを、最大電
圧値Vmaxおよび前回の測定電圧値Vn−１してメモリ７に
格納してステップn2に移る。

ステップn6において、今回の測定電圧値Vnが最大電圧
値Vmaxよりも大きくないと判断したときには、ステップ
n8に移り、最大電圧値Vmaxから今回の測定電圧値Vnを減
算してその時点までの電圧降下分Δｖを算出してステッ
プn9に移り、この電圧降下分Δｖが、充電終了の判定の
ための予め定めた電圧ΔＶ以上であるか否かを判断し、
予め定めた電圧ΔＶ以上でないと判断したときには、ス
テップn10に移り、今回の測定電圧値Vnを前回の測定電
圧値Vn−１とするとともに、フラグＳを０にしてステッ
プn2に移る。

ステップn9において、電圧降下分Δｖが、充電終了の
判定のための予め定めた電圧ΔＶ以上であると判断した
ときには、充電終了であるとしてステップn11に移り、
電流源３を制御して充電電流Ｉを変更して終了する。

このように本発明の充電制御方法では、所定の時間間
隔毎の測定電圧の変化を、予め定めた識別電圧と順次比
較し、測定電圧の変化が、前記識別電圧以上であるとき
には、コネクタ２などの接触抵抗の変化に基づく電圧変
化であるとして、そのときの最大電圧値を、前記測定電
圧の上昇期間であるか降下期間であるかに応じて、かつ
測定電圧の変化に応じて補正するようにしているので、
従来例のようにコネクタ２の接触抵抗の変化によって充
電終了時点を誤って検出するといったことが防止される
ことになる。

また、従来では、充電中にコネクタ２が瞬断した場
合、電流源３の電圧は、端子電圧よりも高いために、最
大電圧値Vmaxが更新され、瞬断復帰後には、測定電圧が
降下するために、誤って充電終了と判断することになる
が、本発明方法では、端子電圧の変化であるか否かを識
別しているので、このような誤検出が防止される。

＜発明の効果＞ 以上のように本発明によれば、所定の時間間隔毎の測
定電圧の変化が、二次電池の端子電圧の変化によるもの
か否かを識別し、端子電圧の変化に基づくものでない接
触抵抗の変化などによるものであるときには、そのとき
の最大電圧値を、補正するようにしているので、充電終
了時点をより正確に検出できることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法が適用される充電器の概略構成図、
第２図は最大電圧値の補正を説明するための図、第３図
は動作説明に供するフローチャート、第４図は−ΔＶ制
御充電方式を説明するための図、第５図は従来例の充電
方式を説明するための図である。 １……二次電池、２……コネクタ、３……電流源。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】充電中における二次電池の端子電圧を所定
   の時間間隔で順次測定し、この測定電圧が大きくなるに
   つれて充電終了の判定基準となる最大電圧値を順次更新
   し、更新された後の最大電圧値から予め定めた電圧分だ
   け降下した時点を充電終了として充電電流を制御する二
   次電池の充電制御方法であって、 前記所定の時間間隔毎の測定電圧の変化を、該測定電圧
   の変化が前記端子電圧の変化に基づくものであるか否か
   を識別するための予め定めた識別電圧と順次比較し、 前記測定電圧の変化が、前記識別電圧以上であるときに
   は、前記端子電圧の変化に基づく電圧変化でないとし
   て、そのときの最大電圧値を、前記測定電圧の上昇期間
   であるか降下期間であるかに応じて、かつ、前記測定電
   圧の変化に応じて補正することを特徴とする二次電池の
   充電制御方法。