(57)【要約】【課題】ニッケル水素蓄電池等の充電器において、長期放置等により不活性となった電池が充電途中であるにも関わらず、ゆるやかな電圧降下、−ΔＶを現すことがあり、この−ΔＶを検出して、充電完了と判定し、電池がまだ満充電に達していないにも関わらず、充電を途中で終了してしまうという課題があった。【解決手段】充電中の電池電圧を検出し、電池電圧が所定のしきい値より低いときは−ΔＶ検出電圧を大きく設定し、所定のしきい値より高いときは−ΔＶ検出電圧を小さな値に設定することにより、充電途中に−ΔＶが発生しても誤検出することがなくなる。  更に、−ΔＶを検出後、電池電圧を検出し、電池電圧が所定のしきい値より低い場合は充電を継続する機能を付加し、充電途中に著しい−ΔＶが発生した場合であっても、電池を適切に充電完了することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電電池における充電完了時の電池電圧降下、所謂−ΔＶ現象を検出して充電完了判定を行う充電器において、充電中の充電電池の電圧を検出し、電池電圧がしきい値より低いときは−ΔＶ検出電圧を規定値より大きく設定し、電池電圧がしきい値より高いときは−ΔＶ検出電圧を規定値より小さく設定することを特徴とする充電器。
【請求項２】
充電中の電池電圧の検出は充電電流を停止した状態で行うことを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項３】
−ΔＶ現象を検出した後、電池の電圧を検出し、検出した電池の電圧が規定のしきい値より低い場合、再度充電電流をオンして充電を継続し、電池電圧が規定のしきい値より高いときは満充電として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４】
−ΔＶ現象を検出した後の電池電圧の検出は、充電電流を停止させた状態で行うことを特徴とする請求項３に記載の充電器。
【請求項５】
電池の温度保護機能を有する充電器において、温度検出素子の温度が高温側の規定の保護設定温度に達したことを検出した後に電池の電圧検出を行い、検出した電池電圧が規定のしきい値より低い場合は、充電を継続し、検出した電池電圧が規定のしきい値より高いときは満充電として判定を行い充電を完了することを特徴とする請求項３に記載の充電器。
【請求項６】
温度検出素子の温度が高温側の規定の設定温度に達した後の電池の電圧検出は、充電電流を停止させた状態で行うことを特徴とする請求項５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における充電完了時の電池電圧降下、所謂−ΔＶを検出して充電完了判定を行う充電器の制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の−ΔＶを検出して充電完了判定を行う充電器は、充電開始から充電完了まで常に−ΔＶ検出電圧は一定の値に設定されていた。例えば特許文献１には、−ΔＶ検出電圧が一定であるがゆえに発生する現象として、充電中に使用者が二次電池に触れた場合や常に振動している場所で充電を行った場合において、出力端子と電池端子の接触抵抗が変化したとき、出力電圧が変動し−ΔＶが誤検出される現象が記載されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−０１４０３４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、出力端子と電池端子の接触抵抗の変化に起因する−ΔＶ誤検出の解決策として、充電電流を停止した状態で電池電圧を検出する方式を開示しているが、充電途中に電池電圧自体が−ΔＶを現した場合は、その−ΔＶを検出し、充電完了と判定して充電が途中で終了するという課題があった。この充電途中における−ΔＶの発生は、特に近年の高容量化された二次電池が長期放置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ている。
【０００４】
図５に、従来の方式において充電途中で−ΔＶが発生し、充電が途中で終了してしまう場合の電池電圧と充電電流を示す。図５において、Ｖｂは電池電圧であり、Ｉｃｈは充電電流である。充電開始後、正常な活性化された二次電池であれば電池電圧は常に上昇を続けるが、長期放置等により不活性となった二次電池は充電途中でゆるやかな電圧降下を現すことがある。この電圧降下の値が−ΔＶ検出電圧より大きくなったとき、充電完了と判定され、二次電池はまだ満充電に達していないにも関わらず、充電が途中で終了してしまうという課題があった。
【０００５】
また、電池の温度保護機能を有する充電器においては、電池温度が高温側の温度保護設定温度に達したとき充電電流を一旦オフし、温度低下に伴い再度充電電流をオンする温度復帰機能を有していることが多くあり、その温度復帰の回数をある所定の回数に固定していることが多いが、復帰回数が少ないと不足充電となり、逆に復帰回数が多いと過充電となることがあるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の充電器は、充電中の電池電圧を検出し、検出した電池電圧が所定のしきい値より低いときは−ΔＶ検出電圧を大きく設定し、検出した電池電圧が所定のしきい値より高いときは−ΔＶ検出電圧を通常の小さな値に設定することにより、充電途中に−ΔＶが発生しても誤検出することなく充電を継続する機能を備えている。
【０００７】
更に、前記大きく設定された−ΔＶ検出電圧を越える著しい−ΔＶが充電途中に発生した場合であっても充電を終了させないために、−ΔＶを検出した後、電池電圧を検出し、検出した電池電圧が所定のしきい値より低い場合は、満充電に達していないとの判定を行い、充電を継続する機能を付加することができる。
【０００８】
また、二次電池の温度保護機能を有する充電器おいては、前記の−ΔＶ検出後に行う電池電圧判定機能を付加することにより、温度復帰による過度の不足充電や過充電を防ぎ、適切に充電完了とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の充電器は上記構成を有し、長期放置された二次電池等において、充電途中に−ΔＶが発生した場合でも充電完了との判定を行わず充電の連続性を保てることができる効果が得られる。
【００１０】
更に、温度保護機能を有する充電器においても、温度復帰による過度の不足充電や過充電を防ぎ、適切に充電完了とすることができる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（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と図２を用いて説明する。図１は長期放置等により不活性となった二次電池の充電時の電池電圧と充電電流を示す図である。図２は活性化している正常な二次電池の充電時の電池電圧と充電電流を示す図である。図中のＶｂは電池電圧であり、Ｉｃｈは充電電流である。本実施例において充電電流はオン−オフを繰返しており、電池電圧Ｖｂは充電電流オン期間には高くなり、充電電流オフ期間に低くなる。このため電池電圧Ｖｂは上下方向での幅を持っている。電池電圧の検出は充電電流オフ期間に行っているため、電池電圧Ｖｂの上下幅の下側部が充電電流オフ期間に検出される電池電圧カーブとなる。また、−ΔＶ検出電圧設定のための電池電圧判定のしきい値がＶｓ１である。検出した電池電圧がしきい値Ｖｓ１より高い場合は、−ΔＶ検出電圧を、本実施例の場合は通常の値として５ｍＶ／セルに設定している。検出した電池電圧がしきい値Ｖｓ１より低い場合は、本実施例においては通常の５倍となる２５ｍＶ／セルに−ΔＶ検出電圧を設定している。
【００１２】
まず、図２を用いて正常な二次電池の充電について説明する。充電開始後、充電電流Ｉｃｈが二次電池に供給され、電池電圧Ｖｂは上昇し、そのまま充電完了時のピーク電圧まで電池電圧Ｖｂは常に上昇を続ける。電池電圧Ｖｂがしきい値電圧Ｖｓ１に達するまでの間は、−ΔＶ検出電圧は通常の５ｍＶ／セルの５倍となる２５ｍＶ／セルに設定されているが、正常な電池は常に電池電圧Ｖｂが上昇を続けるため、この領域での−ΔＶ検出電圧はその充電動作に関与しない。その後さらに充電が進行し、電池電圧Ｖｂがしきい値電圧Ｖｓ１より高くなると、−ΔＶ検出電圧は通常の５ｍＶ／セルに設定される。そして二次電池が満充電状態になると、電池電圧Ｖｂがピーク電圧を迎えその後降下を始める。電池電圧Ｖｂがそのピーク電圧より５ｍＶ／セル降下し−ΔＶ検出電圧に達した時点で−ΔＶ検出が行われたとして充電電流がオフされ充電完了となる。
【００１３】
次に、図１を用いて長期放置等により不活性となった二次電池の充電について説明する。充電開始後、充電電流Ｉｃｈが電池に供給され、電池電圧Ｖｂは上昇を開始する。しかし、電池電圧Ｖｂは充電途中であるにも関わらず、時間Ｔ１をピークにその後ゆるやかに降下を始める。この状態では電池電圧Ｖｂはしきい値Ｖｓ１より低いため、−ΔＶ検出電圧は通常の約５倍の２５ｍＶ／セルに設定されており、この電池電圧Ｖｂのゆるやかな降下では−ΔＶとして検出することはない。その後、充電の進行に伴いこのゆるやかな電圧降下は終了し、再度電圧上昇に転じる。このゆるやかな電圧降下の時間は、二次電池が長期放置されていた条件や充電時の周囲温度等により一概ではない。そして充電が途中で終了することなく充電は進行し、電池電圧Ｖｂがしきい値電圧Ｖｓ１より高くなると、−ΔＶ検出電圧は通常の５ｍＶ／セルに設定される。そして電池が満充電状態になると、電池電圧Ｖｂがピーク電圧を迎えその後降下を始める。電池電圧Ｖｂがそのピーク電圧より５
ｍＶ／セル降下し−ΔＶ検出電圧に達した時点で−ΔＶ検出が行われたとして充電電流がオフされ充電が完了する。
【００１４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、図３と図４を用いて説明する。図３は長期放置等により不活性となった二次電池の充電時の電池電圧と充電電流を示す図である。図４は活性化している正常な二次電池の充電時の電池電圧と充電電流を示す図である。本実施例においても充電電流はオン−オフを繰返しており、電池電圧の検出は充電電流オフ期間に行っている。また、−ΔＶ検出電圧設定のための電池電圧判定のしきい値がＶｓ１であり、検出した電池電圧がしきい値Ｖｓ１より高い場合は−ΔＶ検出電圧を通常の５ｍＶ／セルに設定し、検出した電池電圧Ｖｂがしきい値Ｖｓ１より低い場合は通常の約５倍となる２５ｍＶ／セルに−ΔＶ検出電圧を設定する。さらに本実施例では、−ΔＶ検出後に電池電圧を判定する機能を有しており、その判定用としてしきい値Ｖｓ２を有している。−ΔＶ検出後、充電電流をオフし、電池電圧Ｖｂを検出し、検出した電池電圧Ｖｂがしきい値Ｖｓ２より高ければ満充電と判定し、充電電流オフ状態をそのまま維持して充電完了とする。検出した電池電圧Ｖｂがしきい値Ｖｓ２より低ければまだ満充電に達していないと判定し、再度充電電流をオンして充電を継続する。
【００１５】
まず、図４を用いて正常な二次電池の充電について説明する。充電開始後、充電電流Ｉｃｈが二次電池に供給され、電池電圧Ｖｂは上昇し、そのまま充電完了時のピーク電圧まで電池電圧Ｖｂは常に上昇を続ける。電池電圧Ｖｂがしきい値電圧Ｖｓ１に達するまでの間は、−ΔＶ検出電圧は通常の５ｍＶ／セルの５倍となる２５ｍＶ／セルに設定されているが、正常な二次電池は常に電池電圧Ｖｂが上昇を続けるため、この領域での−ΔＶ検出電圧はその充電動作に関与しない。その後さらに充電が進行し、電池電圧Ｖｂがしきい値電圧Ｖｓ１より高くなると、−ΔＶ検出電圧は通常の５ｍＶ／セルに設定される。そして二次電池が満充電状態になると、電池電圧Ｖｂがピーク電圧を迎え、その後降下を始める。電池電圧Ｖｂがそのピーク電圧より５ｍＶ／セル降下し−ΔＶ検出電圧に達した時点で−ΔＶ検出が行われ充電電流がオフされる。この充電電流オフ後に、再度、電池電圧Ｖｂを検出するが、正常電池の場合、その電池電圧Ｖｂはしきい値Ｖｓ２より高いため、満充電として判定され、充電電流オフ状態を維持して充電完了となる。
【００１６】
次に、図３を用いて長期放置にさらに過放電あるいは逆充電の条件が加わって不活性となった二次電池の充電について説明する。充電開始後、充電電流Ｉｃｈが二次電池に供給され、電池電圧Ｖｂは上昇を開始する。しかし、電池電圧Ｖｂは充電途中であるにも関わらず、時間Ｔ１にピーク電圧を迎えその後降下を始める。普通に長期放置された二次電池であればこの電圧降下はゆるやかでありその降下幅も大きくないが、長期放置にさらに過放電あるいは逆充電の悪条件が加わった場合は、著しい電圧降下を現す場合がある。この領域では電池電圧Ｖｂはしきい値Ｖｓ１より低いため−ΔＶ検出電圧は通常の約５倍の２５ｍＶ／セルに設定されているが、著しい電池電圧降下が発生しその降下幅が２５ｍＶ／セルに達すると−ΔＶとして検出され、充電電流をオフしてしまう。しかし、本実施例では、−ΔＶ検出後に電池電圧を検出し、しきい値Ｖｓ２との比較を行う機能を有している。この領域では検出した電池電圧Ｖｂはしきい値Ｖｓ２より低いため、まだ満充電に達していないと判定され再度充電電流をオンして充電を継続するため、二次電池を適切に充電完了とすることができるものである。
【００１７】
また、充電が途中で終了されてしまう別の例として、温度保護機能を有する充電器の場合がある。温度保護を有する充電器において、電池温度が高温側の温度保護設定温度に達したとき充電電流は一旦オフされるが、電池温度の低下に伴い再度充電電流をオンする温度復帰機能を有していることが多い。また、その温度復帰の回数をある所定の回数に制限することが多いが、復帰回数が少ないと不足充電となり、逆に復帰回数が多いと過充電と
なることがある。このような温度保護機能を有する充電器に、前記のしきい値Ｖｓ２との比較による電池電圧判定機能を付加することにより、過度の不足充電や過充電を防ぎ、二次電池を適切に充電完了とすることができるものである。
尚、このしいき値Ｖｓ２との比較による電池電圧判定機能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、の充電器においてもその効果を発揮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、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。特に、近年の高容量化に伴い、長期放置等により充電途中に電池電圧降下を現すような不活性となった二次電池であっても適切に充電完了に至らしめることに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１により、長期放置等により不活性となった二次電池を充電したときの電池電圧と充電電流との相関図
【図２】本発明の実施の形態１により、正常な活性化された二次電池を充電したときの電池電圧と充電電流との相関図
【図３】本発明の実施の形態２により、長期放置にさらに過放電あるいは逆充電の条件が加わって不活性となった二次電池を充電したときの電池電圧と充電電流との相関図
【図４】本発明の実施の形態２により、正常な活性化された二次電池を充電したときの電池電圧と充電電流の相関図
【図５】従来例の形態により、長期放置等により不活性となった二次電池を充電したときの電池電圧と充電電流との相関図
【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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