(57)【要約】【課題】ニッケル水素蓄電池の充電器において、長期間保存された電池等において電池温度上昇が通常の電池より大きくなり、電池は充電完了に達していないにもかかわらず、充電を終了してしまうという課題があった。【解決手段】電池温度が所定の充電休止温度に達した回数が所定の規定回数になった後、電池電圧判定を行い、電池電圧が所定のしきい値以上のときは満充電として充電を完了し、電池電圧が所定のしきい値未満のときは電池温度が所定の充電復帰温度まで下降した後、再び充電を継続することにより、電池温度上昇が大きな電池においても充電途中で充電を終了することなく、確実に満充電に至らしめる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電電流を供給する電源部と、
充電電流を制御する電流制御部と、
充電電流をオン−オフする出力スイッチと、
電池電圧を検出する電池電圧検出部と、
電池温度を検出する電池温度検出部と、
充電の主制御を行う充電制御部とを備え、
電池の充電を開始後、電池温度が上昇し所定の充電休止温度に達したとき充電を休止し、その後電池温度が下降し所定の充電復帰温度に達したとき充電を継続するという現象を繰り返すとき、電池温度が所定の充電休止温度に達した回数が第一の規定回数に達した後、電池電圧判定を行い、電池電圧検出部にて検出された電池電圧が所定のしきい値以上のときは満充電として充電を完了し、電池電圧が所定のしきい値未満のときは電池温度が所定の充電復帰温度まで下降した後、再び充電を継続することを特徴とする充電器。
【請求項２】
充電開始後、電池温度が上昇し所定の充電休止温度に達した回数が第一の規定回数に達した後、電池電圧判定を行い、検出された電池電圧が所定のしきい値未満のときは、電池温度が下降し所定の充電復帰温度に達した後、充電を継続し、その後電池温度が上昇し所定の充電休止温度に達した回数が第一の規定回数に達することにより電池電圧判定に移行する現象が繰返された場合、電池電圧判定への移行が第二の規定回数に達したときは、検出された電池電圧が所定のしきい値未満であっても充電を完了することを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項３】
充電開始後、電池温度が上昇し所定の充電休止温度に達した回数が第一の規定回数に達した後の電池電圧判定において、電池電圧が所定のしきい値以上のときは満充電として充電を完了し第一のトリクル電流を流し、電池電圧は所定のしきい値未満であるが電池電圧判定への移行が第二の規定回数に達したことにより充電を完了した場合は、第一のトリクル電流より大きな電流値に設定された第二のトリクル電流を流すことを特徴とする請求項２に記載の充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル水素蓄電池等の二次電池の充電器において、電池温度を検出して行う充電制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電池温度を検出して充電完了判定を行う充電器は、検出した電池温度を用いて如何に適切な充電完了ポイントを検出するかという方式であった。例えば特許文献１には、電池温度と外気温度の温度差により適切な完了ポイントを検出する方式が記載されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３３４６８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１では、電池温度と外気温度の温度差が所定の温度差に達したとき充電を終了しているが、長期間保存された電池等においては電池温度上昇が通常の電池より大きくなり、電池としては充電完了に達していないにもかかわらず、充電を終了してしまうという課題があった。この電池温度上昇が大きくなるという現象は、特に近年の高容量化された電池が長期保存等により不活性となった場合に、著しく出現するようになってきた。
【０００４】
図６に、従来の方式において電池温度上昇が通常の電池より大きい場合の、電池温度、外気温度、電池電圧、充電電流の関係図を通常の電池と比較して示す。図６において、Ｔｂ１は電池温度上昇が大きい場合の電池温度、Ｔｂ２は電池温度上昇が通常の場合の電池温度、Ｔａは外気温度、Ｔｄは充電完了検出を判定するための電池温度と外気温度の温度差のしきい値、Ｖｂは電池電圧、Ｉｃｈは充電電流である。また、電池温度上昇が大きい場合を実線で、電池温度上昇が通常の場合を破線で示している。充電開始後、通常の電池であれば電池温度はＴｂ２のように僅かな上昇を示しながら充電が進行し、充電完了が近づいた頃より電池温度が急激に上昇するようになる。しかしながら、長期保存等により不活性となった電池は、Ｔｂ１で示すように充電開始後より大きな温度上昇勾配を示す。このため、まだ充電途中であるにもかかわらず、電池温度と外気温度の温度差がしきい値の温度差Ｔｄに達してしまい充電が終了してしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の充電器は、充電電流を供給する電源部と、充電電流を制御する電流制御部と、充電電流をオン−オフする出力スイッチと、電池電圧を検出する電池電圧検出部と、電池温度を検出する電池温度検出部と、充電の主制御を行う充電制御部とを備え、電池の充電を開始後、電池温度が上昇し所定の充電休止温度に達したとき充電を休止し、その後電池温度が下降し所定の充電復帰温度に達したとき充電を継続するという現象を繰り返すとき、電池温度が所定の充電休止温度に達した回数が第一の規定回数に達した後、電池電圧判定を行い、電池電圧検出部にて検出された電池電圧が所定のしきい値以上のときは満充電として充電を完了し、電池電圧が所定のしきい値未満のときは電池温度が所定の充電復帰温度まで下降した後、再び充電を継続する機能を備えている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の充電器は、電池温度が充電休止温度に達した回数が第一の規定回数になったとき、充電を休止して電池電圧判定を行い、電池電圧検出部にて検出された電池電圧がしきい値以上のときは満充電として充電を完了し、電池電圧がしきい値未満のときは電池温度
が所定の充電復帰温度まで下降した後、再び充電を継続する。このことにより電池温度上昇が大きな電池では電池電圧検出部にて検出された電池電圧がしきい値未満となり、所定の充電復帰温度まで下降した後、再び充電を継続するため、充電途中で充電を終了することがなく、確実に電池を満充電に至らしめる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明において、電池電圧が所定のしきい値未満であるために電池電圧判定への移行と充電継続が幾度も繰返された場合に、電池電圧判定への移行が第二の規定回数に達したときは、検出された電池電圧が所定のしきい値未満であっても充電を完了する機能を付加することにより、電池温度上昇が異常に高い場合等において過度に充電時間が長くなり使用者に不安を抱かせることがないようにすることができる。
【０００８】
また、上記電池電圧判定において電池電圧が所定のしきい値以上であると判定されて充電を完了したときは第一のトリクル電流を流し、電池電圧は所定のしきい値未満であるが電池電圧判定への移行が第二の規定回数に達したために充電を完了した場合は、第一のトリクル電流より大きな電流値に設定された第二のトリクル電流を流すことにより、電池温度上昇が異常に高く満充電に至らずに充電終了した電池でも、より満充電に近づけることが可能となる。
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
本発明のより具体的な実施の形態１について、図１、図２、図３、図４、図５を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態１の回路ブロック図、図２は同実施の形態１により通常の電池を充電したときの電池温度、電池電圧、充電電流の関係図、図３は同実施の形態１により長期保存等により不活性となり電池温度上昇が大きくなった電池を充電したとき、電池電圧Ｖｂが電池電圧判定のしきい値Ｖｓ以上に上昇する場合の電池温度、電池電圧、充電電流の関係図、図４は同電池を充電したとき、電池電圧Ｖｂが電池電圧判定のしきい値Ｖｓ以上に上昇しない場合の電池温度、電池電圧、充電電流の関係図、図５は同実施の形態１の充電制御フローチャートである。
【００１１】
本発明の実施の形態１の構成について図１に基づき説明する。本実施の形態１は、電源部１は充電電流を供給し、電源制御部２は充電電流を制御している。出力スイッチ３は充電電流をオン、オフしており、電池電圧検出部４は電池電圧を検出、電池温度検出部５は電池温度を検出している。また、充電の主制御は充電制御部６で行っている。電源部１より供給される充電電流は電流制御部２により定電流化され、出力スイッチ３を介して電池に流れる。電池電圧は電池電圧検出部４により常時検出され、電池温度は温度検出素子を用いて電池温度検出部５にて検出され、電池電圧と電池温度に基づき充電制御部６にて電池の充電完了を検出する。
【００１２】
本実施の形態１により、外気温度が高い状態で通常の電池を充電したときの電池電圧、充電電流、電池温度を図２に示す。電池電圧はＶｂ、電池温度はＴｂ、充電電流はＩｃｈ、充電休止温度はＴｓ１、充電復帰温度はＴｓ２、電池電圧判定のしきい値はＶｓで示している。また、電池温度が充電休止温度Ｔｓ１に達した回数が第一の規定回数（以下、Ｎ１回と表記）になったとき充電を休止して電池電圧判定を行うが、本発明の実施の形態１ではこのＮ１回は２回に設定している。更に、電池電圧判定への移行が繰返された場合でも、電池電圧判定への移行が第二の規定回数（以下、Ｎ２回と表記）に達したときは、検出された電池電圧がしきい値Ｖｓ未満であっても充電を完了するが、本発明の実施の形態１ではこのＮ２回は４回に設定している。
【００１３】
図２において、充電開始後、電池温度Ｔｂは徐々に上昇し、外気温度が高いために充電途中で充電休止温度Ｔｓ１に達し、充電電流Ｉｃｈがオフし充電休止状態になる。その後、電池温度Ｔｂが下降し充電復帰温度Ｔｓ２に達すると再び充電電流がオンされ充電が継続される。そして充電の進行により電池温度Ｔｂが上昇し再び充電休止温度Ｔｓ１に達する。本実施の形態１では電池温度の充電休止温度Ｔｓ１への到達が２回目になると電池電圧判定を行う形態としているため、図中のＡのポイントにて電池電圧判定が行われ電池電圧Ｖｂがしきい値Ｖｓと比較される。その結果、電池電圧Ｖｂはしきい値Ｖｓ以上であるため、電池は満充電であると判定され、充電が完了され、第一のトリクル電流が流れる。
【００１４】
次に本実施の形態１により、外気温度が高い状態で、長期保存等により電池温度上昇が高くなった電池を充電したときの電池電圧、充電電流、電池温度を図３に示す。各記号は図２と同じとしている。充電開始後、電池温度上昇が大きく且つ外気温度が高いため電池温度Ｔｂは早期に充電休止温度Ｔｓ１に達し、充電電流Ｉｃｈがオフし充電休止状態になる。その後、電池温度Ｔｂが下降し充電復帰温度Ｔｓ２に達すると再び充電電流がオンされ充電が継続される。そして電池温度Ｔｂが上昇し再び充電休止温度Ｔｓ１に達する。実施の形態１では電池温度の充電休止温度Ｔｓ１への到達が２回目になると電池電圧判定を行う形態としているため、図中のＡのポイントにて電池電圧判定が行われ電池電圧Ｖｂがしきい値Ｖｓと比較される。その結果、電池電圧Ｖｂはしきい値Ｖｓ未満であるため、満充電とは判定されず、電池温度Ｔｂが下降し充電復帰温度Ｔｓ２に達すると再び充電電流がオンされ充電が継続される。その後同様に充電と休止が繰返され、各々の繰返しにおいて２回目に充電休止温度Ｔｓ１に達した後、図中のＢ、Ｃのポイントにて電池電圧判定が行われる。電池電圧判定として２回目となるＢのポイントにおいても、電池電圧Ｖｂはしきい値Ｖｓ未満であるため、その後も充電が継続される。そして電池電圧判定として３回目となるＣのポイントでは、電池が満充電に達したため、電池電圧Ｖｂはしきい値Ｖｓ以上となり、充電が完了され第一のトリクル電流が流れる。このように本発明による実施の形態を用いれば、電池電圧判定を行うことにより、長期保存等により不活性となり電池温度上昇が大きくなった電池でも充電途中で充電を終了することなく、電池を満充電に至らしめることが可能となる。
【００１５】
次に図３と同様に本実施の形態１により、外気温度が高い状態で、長期保存等により電池温度上昇が高くなった電池を充電したときの電池電圧、充電電流、電池温度を図４に示すが、図４では、電池電圧Ｖｂが電池電圧判定のしきい値Ｖｓ以上に上昇しない場合について説明する。各記号は図２、図３と同一にしている。充電開始後、電池温度上昇が大きく且つ外気温度が高いため電池温度Ｔｂは早期に充電休止温度Ｔｓ１に達し、充電電流Ｉｃｈがオフし充電休止状態になる。その後、電池温度Ｔｂが下降し充電復帰温度Ｔｓ２に達すると再び充電電流がオンされ充電が継続される。そして電池温度Ｔｂが上昇し再び充電休止温度Ｔｓ１に達する。本実施の形態１では電池温度の充電休止温度Ｔｓ１への到達が２回目になると電池電圧判定を行う形態としているため、図中のＡのポイントにて電池電圧判定が行われ電池電圧Ｖｂがしきい値Ｖｓと比較される。その結果、電池電圧Ｖｂはしきい値Ｖｓ未満であるため、満充電とは判定されず、電池温度Ｔｂが下降し充電復帰温度Ｔｓ２に達すると再び充電電流がオンされ充電が継続される。その後同様に充電と休止が繰返され、各々の繰返しにおいて２回目に充電休止温度Ｔｓ１に達した後、図中のＢ、Ｃ、Ｄのポイントにて電池電圧判定が行われる。電池電圧判定として２回目となるＢのポイントにおいても、電池電圧Ｖｂはしきい値Ｖｓ未満であるため、その後も充電が継続される。電池電圧判定として３回目となるＣのポイントにおいても電池電圧Ｖｂはしきい値Ｖｓ未満であり、その後も充電が継続される。電池電圧判定として４回目となるＤのポイントにおいても電池電圧Ｖｂはしきい値Ｖｓ未満であるが、実施の形態１では電池電圧判定４回目においては電池電圧Ｖｂがしきい値Ｖｓ未満であっても充電を完了するようにしているため、Ｄのポイントにおいて充電完了に移行し、以降は第一のトリクル電流より大きく設定された第二のトリクル電流を流す。これにより充電時間が異常に長くなり使用者
に不安を与えることがないようにし、且つ充電不足分については大きな第二のトリクル電流により補うことを可能としている。
【００１６】
図５は本実施の形態１の充電制御フローチャートである。図５のフローチャートでは充電休止温度Ｔｓ１を６０℃、充電復帰温度Ｔｓ２を４７℃としている。また、電池温度Ｔｂが充電休止温度Ｔｓ１に到達することを温度保護と表記している。
【００１７】
尚、このしきい値Ｖｓとの比較による電池電圧判定はニッケル水素蓄電池用の充電器に限定するものではなく、他の充電式電池、例えばリチウムイオン電池の充電器にも利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、近年の高容量化に伴い、長期保存等により充電時の電池温度上昇が大きくなった電池を外気温度が高い状態で充電する場合であっても、確実に満充電に至らしめることを可能とするものであるため、特にニッケル水素蓄電池の急速充電において有用な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１の回路ブロック図
【図２】同実施の形態１により通常の電池を充電したときの電池温度、電池電圧、充電電流の関係図
【図３】同実施の形態１により長期保存等により不活性となり電池温度上昇が大きくなった電池を充電したとき、電池電圧Ｖｂが電池電圧判定のしきい値Ｖｓ以上に上昇する場合の電池温度、電池電圧、充電電流の関係図
【図４】同電池を充電したとき、電池電圧Ｖｂが電池電圧判定のしきい値Ｖｓ以上に上昇しない場合の電池温度、電池電圧、充電電流の関係図
【図５】同実施の形態１の充電制御フローチャート
【図６】従来の方式により長期保存等により不活性となり電池温度上昇が大きくなった電池を充電したときの電池温度、電池電圧、充電電流の関係図
【符号の説明】
【００２０】
１      電源部
２      電流制御部
３      出力スイッチ
４      電池電圧検出部
５      電池温度検出部
６      充電制御部
Ｖｂ    電池電圧
Ｉｃｈ  充電電流
Ｔｂ    電池温度
Ｔｓ１  充電休止温度
Ｔｓ２  充電復帰温度
Ｖｓ    電池電圧判定のしきい値
Ｔｂ１  電池温度
Ｔｂ２  電池温度
Ｔａ    外気温度
Ｔｄ    電池温度と外気温度の温度差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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