(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池に充電電流を供給する電流供給手段と、電池の温度を検出する温度検知手段と、電池の電圧を検出する電池電圧検知手段と、前記二次電池の充電を制御する制御手段とを備え、温度検知手段により検知される充電中の二次電池の温度が、予め設定された第一の所定値より低い場合には、満充電検知後の追加充電には移行せず、その後、温度検知手段により検知される二次電池の温度が予め設定された第二の所定値より低くなったときに、自己放電分を補充するトリクル充電に移行するとともに、温度検知手段により検知される充電中の二次電池の温度が、予め設定された第一の所定値より高い場合には、追加充電には移行せず、その後、温度検知手段により検知される二次電池の温度が予め設定された第三の所定値より低くなったときに追加充電に移行するとともに、前記追加充電に移行するまでの待機時は、トリクル充電に移行せず、前記追加充電終了後、温度検知手段により検知される二次電池の温度が予め設定された第二の所定値より低くなったときに、トリクル充電に移行する二次電池の充電制御方法。
【請求項２】
トリクル充電中に、電池の温度が第四の所定値以上になったときは前記トリクル充電を停止する請求項１記載の二次電池の充電制御方法。
【請求項３】
トリクル充電は、満充電完了ののち一定時間経過後に、間欠周期で行う請求項１または２記載の二次電池の充電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二次電池の充電制御方法に係わり、特に充電時の二次電池の温度と電圧を検出して充電を制御する充電制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル水素二次電池、あるいはニッケルカドミウム二次電池に代表される二次電池１０１は携帯用電話機や携帯型撮影機など各種の機器システムの作動電源として、広く実用化されている。また、近年大電流が放電可能となり電動工具や掃除機の電源としても利用されている。
【０００３】
ところで二次電池１０１は充電および放電が主要な機能であり、以下に充電放電の制御方法を示す。二次電池１０１の充電は図５に示すように一般的に定電流手段３によって定電流で急速充電が行われており、電池の温度を検出する温度検知手段１１（一般的にはサーミスタ）と電池電圧を検出する電池電圧検知手段４を充電制御手段６に取込、制御されている。動作を説明すると二次電池１０１が充電器に接続されたことを温度検知手段１１より検出されると電池電圧および電池温度が充電に適しているかを判断し適していれば急速充電を開始する。適していないときには電圧が上昇してきたり、電池温度が冷えてきたりするまで小さい電流を流して待機状態となる。急速充電中にも二次電池１０１の電圧、電池温度を随時チェックをし、−△Ｖ値やｄＴ／ｄｔなどの満充電状態になったかを検出している。前記満充電の状態を検出できたら急速充電は終了し自己放電分を補充するトリクル充電に移行する。このトリクル充電は充電完了時には電池温度が上昇していて完全に充電しきれない充電も補うことも目的としている。図６に動作を説明する充電中の電池温度変化と電池電圧変化の特性図を示す。温度放電制御についても電池電圧、電池温度を検知して過放電にならないように一定電圧値になったら動作を停止させたり、残量表示を行うものなど様々な制御がある。また電池温度を検出して一定温度以上になったら停止させるなど電池の寿命を延ばすためにいろいろな放電制御に工夫がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、大きな電気量が必要で二次電池１０１の本数を多く使用しているものに関しては、放電を行った直後の二次電池１０１は温度が高くなっており、そのまま急速充電すると充電末期においても電池の温度が冷えずに高温のまま充電されてしまうので著しい充電不足になってしまう。
【０００５】
また、上記充電不足状態の充放電を繰り返すと徐々に充電できる電気量（以下充電容量という）が減ってきてしまい、放電するときの使用時間が短くなってしまうという課題があった。
【０００６】
また、多くの本数の二次電池１０１を完全に樹脂で覆ったものにおいては電池１０１の冷却が遅いだけではなくトリクル充電時も熱がこもってしまい、電池１０１の温度が上がってしまうので自己放電分を補充することができない課題も有していた。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、放電直後の電池温度が高い場合での充電不足の課題を解消し、充電容量の低下を防止する二次電池の充電制御方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、二次電池に充電電流を供給する電流供給手段と、電池の温度を検出する温度検知手段と、電池の電圧を検出する電池電圧検知手段と、前記二次電池の充電を制御する制御手段とを備え、温度検知手段により検知される充電中の二次電池の温度が、予め設定された第一の所定値より低い場合には、満充電検知後の追加充電には移行せず、その後、温度検知手段により検知される二次電池の温度が予め設定された第二の所定値より低くなったときに、自己放電分を補充するトリクル充電に移行するとともに、温度検知手段により検知される充電中の二次電池の温度が、予め設定された第一の所定値より高い場合には、追加充電には移行せず、その後、温度検知手段により検知される二次電池の温度が予め設定された第三の所定値より低くなったときに追加充電に移行するとともに、前記追加充電に移行するまでの待機時は、トリクル充電に移行せず、前記追加充電終了後、温度検知手段により検知される二次電池の温度が予め設定された第二の所定値より低くなったときに、トリクル充電に移行する二次電池の充電制御方法で、二次電池の高温での充電で充電しきれない容量を補うことができるため充分な充電を行うことができ、容量低下が生じなくすることができる。
【０００９】
また、満充電検知後、追加充電するまでの待機時は自己放電分を補充するトリクル充電は行わないもので、トリクル充電による発熱をなくし可能な限り電池温度を低くした状態で追加充電を行うことでより多く充電補充が行うことができ、容量低下が生じなくすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、二次電池に充電電流を供給する電流供給手段と、電池の温度を検出する温度検知手段と、電池の電圧を検出する電池電圧検知手段と、前記二次電池の充電を制御する制御手段とを備え、温度検知手段により検知される充電中の二次電池の温度が、予め設定された第一の所定値より低い場合には、満充電検知後の追加充電には移行せず、その後、温度検知手段により検知される二次電池の温度が予め設定された第二の所定値より低くなったときに、自己放電分を補充するトリクル充電に移行するとともに、温度検知手段により検知される充電中の二次電池の温度が、予め設定された第一の所定値より高い場合には、追加充電には移行せず、その後、温度検知手段により検知される二次電池の温度が予め設定された第三の所定値より低くなったときに追加充電に移行するとともに、前記追加充電に移行するまでの待機時は、トリクル充電に移行せず、前記追加充電終了後、温度検知手段により検知される二次電池の温度が予め設定された第二の所定値より低くなったときに、トリクル充電に移行する二次電池の充電制御方法で、二次電池の高温での充電で充電しきれない容量を補うことができるため充分な充電を行うことができ、容量低下が生じなくすることができる。
【００１１】
また、満充電検知後、追加充電するまでの待機時は自己放電分を補充するトリクル充電は行わないもので、トリクル充電による発熱をなくし可能な限り電池温度を低くした状態で追加充電を行うことでより多く充電補充が行うことができ、容量低下が生じなくすることができる。
【００１２】
本発明の請求項２記載の発明は、トリクル充電中に、電池の温度が第四の所定値以上になったときは前記トリクル充電を停止するもので、二次電池を密閉して放熱が少ないときでもトリクル充電による発熱が抑えられるため確実に自己放電分を補充することができる。
【００１３】
本発明の請求項３記載の発明は、充電が完了して自己放電分を補充するトリクル充電制御において、前記トリクル充電は、満充電完了ののち一定時間経過後に、間欠周期で行うもので、二次電池を密閉して放熱が少ないときでもトリクル充電による発熱が抑えられるため確実に自己放電分を補充することができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同一構成部品については同一符号を付けて説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明に係わる二次電池の充電制御方法の実体実施態様における回路ブロック図であり、１は充電器で、入力電源２、電流供給手段である定電流制御回路３、電池電圧検知手段４や演算器５（マイクロコンピュータ）を内蔵する制御手段である充電制御回路６や前記演算器５の電源である直流電源７を具備した構成を採っている。前記定電流制御回路３では演算器５の出力を得て充電のＯＮ、ＯＦＦや複数種類の定電流値を出力することができる。また、１０は電池パックで複数本のニッケル水素二次電池またはニッケルカドミウム二次電池である二次電池１０１が直列または並列に接続されており、前記充電器１の定電流制御回路３の出力が印可されるよう正極と負極が接続されている。また二次電池１０１の近傍に配置されて二次電池１０１の充電時および待機時の温度を検出する温度検出手段１１があり、充電器１の直流電源７と分割抵抗１２を介して接続されている。前記温度検出手段１１からの信号は充電制御回路６の演算器５に伝達される構成を採っている。前記電池電圧や電池温度の情報を得て演算器５は急速充電の移行、満充電検知によるトリクル充電の移行、追加充電の移行など判断し、充電制御回路６に出力しその信号を受けてそれぞれの定電流で二次電池１０１に充電が行われる。
【００１６】
前記図１に示した回路構成による二次電池１０１の充電制御方法を図２に示すフローチャートおよび低温電池と高温電池における電池電圧、電池温度の関係図図３（ａ）（ｂ）を参照して実施例を説明する。
【００１７】
まず、充電器１に二次電池パック１０を接続する。そこで充電制御回路６は電池パック１０の温度が高くないかを温度検知手段１１から判断する。また電池パック１０が過放電になっていないかも電池電圧検知手段４によって判断する。電池パック１０の温度が低く過放電になっていない電池パック１０は急速充電に移行して充電を行うわけであるが、放電直後で電池パック１０温度が高いときや過放電になっている場合の電池は充電できる状態になるまで急速充電は待機することになる。ここで電池パック１０の温度が低くなってきて予め設定された温度になると急速充電されるわけだがここで設定されている温度は充電待機時間をできるだけ短くするために室温よりも１５から２０度高い温度（例えば５５℃）に設定してある。この充電開始温度は放電中の電池パック１０の発熱や放電して充電器１に接続する時間で決まる。充電開始温度が低い場合に関しては従来のような急速充電を行いトリクル充電に移行する動作のため詳細は省略する。ただし充電開始温度が予め設定された温度以上で開始されたときは、満充電検知が行われ急速充電が終了したときはトリクル充電をしないで電池パック１０温度が冷えるまで待機しておく。電池パック１０温度が予め設定された設定値（例えば４０℃）になったら追加充電に移行する。このときの追加充電からトリクル充電に移行する条件としては通常充電の満充電検知条件よりも多く（深く）充電されるように−△Ｖ値やｄＴ／ｄｔの値は大きくしてある。また急速充電または追加充電されてトリクル充電に移行したトリクル充電制御方法は電池パック１０の温度が冷えてから（例えば３５℃）トリクル充電を行い温度が高くなったら（例えば４０℃）トリクル充電を停止する様に動作する。このような動作をさせることでできるだけ速く充電を行い、すぐに使用できるようにし、しばらく使用しない場合には充分に充電しきれなかった充電を追加で行うことによりより充電容量が多くなり容量低下をすることがなくなる。またトリクル充電も間欠充電にすることでトリクル充電による発熱によって自己放電が大きくなり補充できなくなることがなくなりトリクル充電後は１００％近くの充電容量を蓄えることができる。
【００１８】
また充電している電池パック１０温度が高く充電量が不足するため追加充電をするかしないか決定するには、充電が開始されてから温度が下がっていく下がり方や、充電中の最も低くなった温度や充電完了時の電池パック１０温度によっても判断することができる。
【００１９】
また充電している電池パック１０の温度が高く充電量が不足するため追加充電をするかしないか決定するには、充電開始電圧の電池電圧の上がり方や、電池電圧ピーク時の電圧による充電中の電池電圧の変化によっても判断することができる。
【００２０】
また本実施例は温度による制御を行ったが電池が冷える時間を管理していればタイマー制御でも同様の制御は行え同様の効果が得られるのはいうまでもない。
【００２１】
図４は電池が冷えているときと高温のときの充電中の電圧特性図であり、低温充電状態か高温充電状態か検知して判断するポイントを示す。
【００２２】
本発明によれば、二次電池の高温での充電で充電しきれない容量を電池が冷えた状態で追加充電をすることにより補うことができるため充分な充電を行うことができ、容量低下が生じなくすることができる。またこのような制御をすることにより、一回目の充電でも９０％程度の容量は充電されているため、すぐに使用したいときにも使用でき、使用するまで時間をおかれた場合にはより１００％に近い充電が行えることで放電の使用時間が延びる優れた充電器を提供することができる。
【００２３】
また、トリクル充電は電池温度が設定値以下のときに行い、設定値以上のときはトリクル充電を行わないで、二次電池を密閉して放熱が少ないときでもトリクル充電による発熱による自己放電量の増加が抑えられるため確実に自己放電分を補充することができることにより、いつでも１００％に近い充電ができているため、安定した放電の使用時間が得られる優れた充電器を提供することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、放電直後の電池温度が高い場合での充電不足の課題を解消し、充電容量の低下を防止する二次電池の充電制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す二次電池の充電制御装置の構成を示す回路ブロック図
【図２】同充電制御装置の充電方法のフローチャート
【図３】（ａ）同充電制御方法の充電動作説明図（電池低温時）
（ｂ）同充電制御方法の充電動作説明図（電池高温時）
【図４】（ａ）同充電制御方法の高温電池検知の電圧変化説明図
（ｂ）同充電制御方法の高温電池検知の温度変化説明図
【図５】従来例を示す充電制御の回路ブロック図
【図６】同充電動作説明図
【符号の説明】
３  定電流回路（電流供給手段）
４  電池電圧検知手段
６  充電制御回路（制御手段）
１１  温度検知手段
１０１  二次電池
【図１】
0003578131.tif 000002
【図２】
0003578131.tif 000003
【図３】
0003578131.tif 000004
【図４】
0003578131.tif 000005
【図５】
0003578131.tif 000006
【図６】
0003578131.tif 000007