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技術 蓄電手段の種類等判定装置

出願人 株式会社三岡電機製作所
発明者 豊村隆
出願日 1996年9月30日 (24年3ヶ月経過) 出願番号 1996-280403
公開日 1998年4月24日 (22年8ヶ月経過) 公開番号 1998-106631
状態 未査定
技術分野 電池等の充放電回路 二次電池の保守(充放電、状態検知) 電池の充放電回路
主要キーワード ネジ止め端子 今回温度 電流到達 判定確度 短時間経過後 前回温度 サーミスタ温度センサ 定電流放電回路
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

目的

蓄電手段に過剰な電圧印加することなく、安全かつ確実に蓄電手段の種類等の属性を判定する。

構成

蓄電手段を定電圧に充電し、定電圧到達後の充電電流により蓄電手段における蓄電素子直列個数、蓄電手段の種類、容量、蓄電量等の属性を判定する。

概要

背景

蓄電手段の従来の標準的な充電方法としては、蓄電手段の容量[Ah]の1/10程度の比較的小さな電力で、8時間〜15時間程度かけて充電するものが知られている。また、このような標準的な充電方法では充電時間が長くかかり過ぎるという問題に鑑み、蓄電手段の容量に対して比較的大きな電力を供給し、−dV、dT/dt等の満充電検出方法を用いて短時間で充電を行うようにした、急速充電の方法も知られている。

また、このような急速充電では対象となる蓄電手段の範囲が限定されるという問題に鑑み、充電に先だって充電装置に蓄電手段の種類等をスイッチ等で指定するようにし、これに基づいて充電方法を切り換えることにより、広い範囲の蓄電手段に対応することができるようにした充電装置も提案されている。

また、蓄電手段のパッケージ等に蓄電手段の種類を表す識別情報を設け、これにより蓄電手段の種類を判別し、蓄電手段の種類に応じた充電を行うようにした充電装置が提案されている。例えば、蓄電手段のパッケージに蓄電手段の種類の識別端子を設け、この端子が蓄電手段の負極側に接続されているか否かにより蓄電手段の種類を判別したり、蓄電手段の負極側と識別端子の間に抵抗器を設け、この抵抗値の大小により蓄電手段の種類、容量等を識別するようにしたものが提案されている。

また、蓄電手段のパッケージに蓄電手段の種類に応じた凹凸を設け、この凹凸の有無を光センサマイクロスイッチ等により検出して蓄電手段の種類を判別するようにしたものも提案されている。また、蓄電手段の種類や充電電流充電電圧、充電時間、満充電検出方法等の情報を、蓄電手段のパッケージ内のメモリ等に記憶しておき、充電時にこの情報を読み取り、これに従って充電を行うようにした充電装置も提案されている。

また、未知の蓄電手段を確実に満充電まで充電するためには、蓄電量の把握が不可欠である。このような蓄電量の判定については、蓄電手段の解放電圧に基づいて判定する方法や、充電時の蓄電手段の電圧に基づいて判定する方法、蓄電手段を放電し、放電時の蓄電手段の電圧に基づいて判定する方法が知られている。

概要

蓄電手段に過剰な電圧を印加することなく、安全かつ確実に蓄電手段の種類等の属性を判定する。

蓄電手段を定電圧に充電し、定電圧到達後の充電電流により蓄電手段における蓄電素子直列個数、蓄電手段の種類、容量、蓄電量等の属性を判定する。

目的

また、Liイオン二次電池鉛蓄電池のように定電圧充電が一般的に用いられる蓄電手段では、このような方法では定電圧領域に入っている場合には蓄電量の判定が行えないという問題があった。また、放電時の蓄電手段の電圧に基づいて判定する方法についても上記と同様の問題があり、さらには蓄電量の判定のために一旦放電しなければならないので充電時間が著しく遅延するという問題があった。本発明は、上記のような問題に鑑み、蓄電手段の種類等の属性を、迅速、安全、的確に判定する手段を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
6件

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請求項1

蓄電手段を定電圧充電し、定電圧到達後の充電電流により蓄電手段における蓄電素子直列個数を判定する、蓄電素子の直列個数判定装置

請求項2

蓄電手段を定電圧に充電し、定電圧到達後の充電電流により蓄電手段の種類を判定する、蓄電手段の種類判定装置。

請求項3

蓄電手段を定電圧に充電し、定電圧到達後の充電電流により蓄電手段の容量を判定する、蓄電手段の容量判定装置

請求項4

蓄電手段を定電圧に充電し、定電圧到達後の充電電流により蓄電手段の蓄電量を判定する、蓄電手段の蓄電量判定装置。

請求項5

蓄電手段に充電または放電を行い、充電または放電の開始直後の蓄電手段の電圧に基づいて蓄電手段の種類を判定する、蓄電手段の種類判定装置。

請求項6

蓄電手段の電圧が所定未満であれば第1の方法により蓄電手段の属性を判定し、所定以上であれば第2の方法により蓄電手段の属性を判定する、蓄電手段の属性判定装置

請求項7

蓄電手段を定電圧に充電し、定電圧到達後に充電電流及び充電電流の時間当たり変化率を測定し、両者の関係に基づいて蓄電手段の属性を判定する、蓄電手段の属性判定方法。

請求項8

蓄電手段を定電圧に充電し、定電圧到達後に少なくとも2回にわたって充電電流または充電電流の時間当たり変化率のうちの少なくとも1つをそれぞれ測定し、これらの関係に基づいて蓄電手段の属性を判定する、蓄電手段の属性判定方法。

技術分野

0001

この発明は、主として蓄電手段の充電装置等の一部として利用される、蓄電手段の種類等の属性判定装置に関する。

背景技術

0002

蓄電手段の従来の標準的な充電方法としては、蓄電手段の容量[Ah]の1/10程度の比較的小さな電力で、8時間〜15時間程度かけて充電するものが知られている。また、このような標準的な充電方法では充電時間が長くかかり過ぎるという問題に鑑み、蓄電手段の容量に対して比較的大きな電力を供給し、−dV、dT/dt等の満充電検出方法を用いて短時間で充電を行うようにした、急速充電の方法も知られている。

0003

また、このような急速充電では対象となる蓄電手段の範囲が限定されるという問題に鑑み、充電に先だって充電装置に蓄電手段の種類等をスイッチ等で指定するようにし、これに基づいて充電方法を切り換えることにより、広い範囲の蓄電手段に対応することができるようにした充電装置も提案されている。

0004

また、蓄電手段のパッケージ等に蓄電手段の種類を表す識別情報を設け、これにより蓄電手段の種類を判別し、蓄電手段の種類に応じた充電を行うようにした充電装置が提案されている。例えば、蓄電手段のパッケージに蓄電手段の種類の識別端子を設け、この端子が蓄電手段の負極側に接続されているか否かにより蓄電手段の種類を判別したり、蓄電手段の負極側と識別端子の間に抵抗器を設け、この抵抗値の大小により蓄電手段の種類、容量等を識別するようにしたものが提案されている。

0005

また、蓄電手段のパッケージに蓄電手段の種類に応じた凹凸を設け、この凹凸の有無を光センサマイクロスイッチ等により検出して蓄電手段の種類を判別するようにしたものも提案されている。また、蓄電手段の種類や充電電流充電電圧、充電時間、満充電検出方法等の情報を、蓄電手段のパッケージ内のメモリ等に記憶しておき、充電時にこの情報を読み取り、これに従って充電を行うようにした充電装置も提案されている。

0006

また、未知の蓄電手段を確実に満充電まで充電するためには、蓄電量の把握が不可欠である。このような蓄電量の判定については、蓄電手段の解放電圧に基づいて判定する方法や、充電時の蓄電手段の電圧に基づいて判定する方法、蓄電手段を放電し、放電時の蓄電手段の電圧に基づいて判定する方法が知られている。

発明が解決しようとする課題

0007

上記のような従来の標準充電型の充電装置では、充電したい蓄電手段のメーカーや容量が、その本来対象とされている蓄電手段と多少相違していてもある程度は実用になるが、充電時間が非常に長くかかってしまうという問題があった。また、蓄電手段の容量や蓄電量の大小等に係わらず一律に充電することとなるため、容量の小さな蓄電手段に充電した場合や蓄電量の大きな蓄電手段に充電した場合に過充電等の問題が避けられなかった。

0008

また、上記のような従来の急速充電型の充電装置は、充電時間は短縮できるものの、制御方法の困難さや安全性の問題等のため、特定の蓄電手段専用の充電装置とならざるを得ず、従って汎用性がないという問題があった。このような従来の急速充電型の充電装置をもって、本来対象とされる蓄電手段とは容量や直列個数、特性等の異なる蓄電手段に無理に充電を行なった場合、満足な充電が行えないばかりか、過電流、過充電等により蓄電手段の寿命を著しく縮めてしまうおそれがあった。

0009

例えば、蓄電手段にはその容量に応じた最適な充電電流があり、容量の異なる蓄電手段に充電を行った場合には、過大電流により蓄電手段の寿命を縮める等の問題があった。また、蓄電手段にはその種類やセル数に応じた最適な充電電圧があり、必要以上に高い電圧で充電を行った場合には寿命を縮めるという問題があった。特に、Liイオン二次電池のような過電圧に弱い蓄電手段に過剰な電圧が印加された場合には非常に危険であった。

0010

また、蓄電手段はその種類に応じて定電流充電定電圧充電等、最適な充電方法が異なるため、たとえ容量等が同じでも、種類の異なる蓄電手段に充電を行うのは、安全性等の面で問題があった。

0011

また、蓄電手段はその種類に応じて−dV検出、温度微分検出、電流検出等、最適な満充電検出方法が異なるため、異なる種類の蓄電手段を充電した場合には検出失敗による過充電等の問題があった。

0012

また、たとえ蓄電手段の種類が同じでも、直列セル数や容量によって満充電検出の最適な感度等が異なるため、例えば直列個数の少ない蓄電手段に充電しようとした場合には−dVの検出失敗等により過充電になる等の問題があった。また、たとえ種類やセル数が同じでも、容量の大小により電圧の変化量が異なるので、例えば容量の大きな蓄電手段に充電した場合に−dVの検出失敗等により過充電になる等の場合があった。

0013

また、たとえ種類が同じでも、容量の大小により最適な充電時間が異なるため、たとえば容量の大きな蓄電手段を充電しようとした場合には充電が途中で打ち切られて十分な充電が行えなかったり、逆に、容量の小さな蓄電手段を充電した場合には過充電になる等の問題があった。

0014

このように、従来の充電装置にあっては、汎用性を求めようとすれば充電時間が長くかかってしまう等の問題が生じ、急速充電を行おうとすれば対象となる蓄電手段が特定のものに限られてしまうという問題があった。

0015

また、このような問題の解決策として、上記したように蓄電手段の種類等をスイッチ等により設定する方法が提案されているが、人手による方法では誤設定のおそれがあり、安全性の面で十分とは言えなかった。

0016

また、識別端子や凹凸により蓄電手段の種類等を判別する方法では、識別端子やその付属回路等が必要になるため、あるいは金型別途必要になるため、コストが上昇するという問題があった。また、識別端子の接触の信頼性の問題があり、接触不良等により種類等を誤判定するおそれがあった。また、このような方法では判別できる種類等の数が限られ、汎用性の面で十分でなかった。

0017

蓄電手段のパッケージ内のメモリ等の情報に基づいて充電方法を切り換える方法では、汎用性は多少改善されるが、メモリや通信手段等のためコストが上昇するという問題があった。また、このような識別端子、凹凸、メモリ等による方法では、これら識別端子等の設けられていない蓄電手段や、他種製品用の蓄電手段、他社の蓄電手段等には全く対応できなかった。

0018

また、このような問題に鑑み、蓄電手段に一定時間充電を行った後に充電を一旦停止し、停止後の電圧の変化等により蓄電手段の種類を判別する等の試みもなされている。しかし、このような方法では当該一定時間の充電中に蓄電手段の電圧が適正範囲を超えて過剰な電圧となるおそれがあり、安全性の面で問題があった。また、充電停止後の蓄電手段の電圧の変化は微小なものであり、一般的な8ビット程度のA/Dコンバータ程度では満足に捉えることができないという問題があった。また、充電の停止中は充電電流が流れないので、種類の判定のために充電時間が遅延するという問題があった。

0019

また、蓄電素子の直列個数については、蓄電手段の解放電圧または充電時の電圧に基づいて判定しようとしたり、一定時間充電後充電を停止して、停止後の蓄電手段の電圧に基づいて判定しようとする試みがなされている。しかし、蓄電手段の電圧は蓄電量の大小に応じて比較的大きく変動するのが通例であり、蓄電手段が電気二重層コンデンサやLiイオン二次電池等である場合には特に顕著である。このため、直列個数にもよるが、蓄電量の大小により蓄電素子の数個分程度の電圧差は容易に生じ得る。従って、係る方法では蓄電量による影響のため直列個数を誤判定する場合があった。

0020

また、蓄電手段の容量を判定する方法としては、充電時の蓄電手段の電圧の単位時間当たりの変化率等に基づいて判定する方法が考えられるが、NiCd電池、NiMH電池等の電圧特性が比較的フラットな蓄電手段においては正確な判定が困難であるという問題があり、さらには電圧の温度特性等を考慮する必要があった。

0021

また、上記した従来の蓄電量の判定方法のうち、蓄電手段の解放電圧に基づいて判定する方法では、蓄電手段の解放電圧は放電停止放置すると次第に回復し、また、充電後放置すると次第に低下するので、放置時間の大小等により誤判定を生じ、精度の良い判定が行えなかった。また、充電時の蓄電手段の電圧に基づいて判定する方法では、NiCd電池、NiMH電池等の電圧特性が比較的フラットな蓄電手段においては正確な判定が困難であるという問題があり、さらには電圧の温度特性等を考慮する必要があった。

0022

また、Liイオン二次電池、鉛蓄電池のように定電圧充電が一般的に用いられる蓄電手段では、このような方法では定電圧領域に入っている場合には蓄電量の判定が行えないという問題があった。また、放電時の蓄電手段の電圧に基づいて判定する方法についても上記と同様の問題があり、さらには蓄電量の判定のために一旦放電しなければならないので充電時間が著しく遅延するという問題があった。本発明は、上記のような問題に鑑み、蓄電手段の種類等の属性を、迅速、安全、的確に判定する手段を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0023

上記目的を達成するため、本発明は、蓄電手段を定電圧に充電し、定電圧到達後の充電電流により蓄電手段における蓄電素子の直列個数を判定する。

0024

また、蓄電手段を定電圧に充電し、定電圧到達後の充電電流により蓄電手段の種類を判定する。

0025

また、蓄電手段を定電圧に充電し、定電圧到達後の充電電流により蓄電手段の容量を判定する。

0026

また、蓄電手段を定電圧に充電し、定電圧到達後の充電電流により蓄電手段の蓄電量を判定する。

0027

また、蓄電手段に充電または放電を行い、充電または放電の開始直後の蓄電手段の電圧に基づいて蓄電手段の種類を判定する。

0028

また、蓄電手段の電圧が所定未満であれば第1の方法により蓄電手段の種類等の属性を判定し、所定以上であれば第2の方法により蓄電手段の属性を判定する。

0029

また、蓄電手段を定電圧に充電し、定電圧到達後に充電電流及び充電電流の時間当たり変化率を測定し、両者の関係に基づいて蓄電手段の属性を判定する。

0030

また、蓄電手段を定電圧に充電し、定電圧到達後に少なくとも2回にわたって充電電流または充電電流の時間当たり変化率のうちの少なくとも1つをそれぞれ測定し、これらの関係に基づいて蓄電手段の属性を判定する。

発明を実施するための最良の形態

0031

まず、蓄電素子の直列個数判定の原理について説明する。図4は、同じNiCd電池を5セル直列接続した場合と6セル直列接続した場合とにおいて、7.6[V]0.5[C]の定電流定電圧でそれぞれ充電した場合の定電圧到達後の充電電流の変化を表したものである。

0032

図のように、5セルの場合は定電圧領域での充電電流の減少は比較的緩やかだが、6セルの場合は急激に低下し、短時間のうちに0に近い状態となっている。従って、このような充電電流の動向を捉えることにより、いずれの直列セル数の組電池であるかを容易に判定することができる。なお、このような現象はNiCd電池に限らず種々の蓄電手段でも現れ、同様にして直列個数の判定を行うことが可能である。

0033

この方法によれば、判定時の電圧が所定の定電圧に制限されるため、蓄電手段に必要以上に高い電圧が印加される心配がない。従って、内容の不明な蓄電手段であっても、安全に判定することができる。また、上記の例のように、直列個数の違いによる充電電流の相違は極めて顕著であり、簡易な方法でありながら高確度の判定が行える。また、定電圧の設定精度は、蓄電素子1個当たりの電圧の数分の1程度あれば十分であるため、簡易かつ容易に実現することができる。

0034

以上のような原理に基づき、蓄電手段を充電し、定電圧領域に達した後の充電電流により、蓄電素子の直列個数を判定することができる。

0035

図1は、その実施の一態様を表すものであり、定電圧充電可能な電源手段1と、充電電流を検出する電流検出手段2と、定電圧到達後の電流検出手段2の検出結果により蓄電手段3における蓄電素子の直列個数を判定する判定手段4から構成される。

0036

蓄電手段3は、少なくとも1つの蓄電素子からなる。蓄電素子としては、二次電池、電気二重層コンデンサ、電力貯蔵コンデンサ等のあらゆる種類の蓄電素子が適用できる。また、二次電池としては、Liイオン二次電池等の非水系二次電池や鉛蓄電池等の、一般的に定電圧充電が適しているとされている種類の二次電池はもちろん、上記の例のようにNiCd電池、NiMH電池等のアルカリ系二次電池のように一般的には定電圧充電は不向きとされている種類の二次電池にも適用することができ、その他あらゆる種類の二次電池が適用できる。

0037

電源手段1による充電は、定電圧回路等による定電圧充電が好ましいが、上述のように設定精度や安定度はさほど重要ではなく、充電電圧がある程度制限されれば足り、準定電圧でもよい。また、電圧の上昇が制限されていれば足り、電圧が低い場合に強制的に電圧を上昇させるよう制御するようなことまでは必ずしも必要としない。従って、定電圧回路等による充電の場合に限定されるものではなく、過電圧保護回路のようなものにより充電する場合も含まれる。このように、充電方法等は厳密な意味での「定電圧」である必要はないが、技術内容の理解の容易のため、適宜「定電圧」、「定電圧領域」の如き用語を用いている。これは他の部分の記述についても同様である。

0038

また、電圧が制限されれば十分であるが、さらに何らかの電流制限が加えられているほうが、蓄電手段の保護のため好ましい。この電流制限は、例えば電源トランス鉄損銅損等の電源の内部抵抗や、電流制限用直列抵抗器等によるものでもよいが、定電流回路を設けるとさらに好ましい。なお、判定が終了した後は、判定結果に応じた充電電圧、充電電流等により充電を行うようにするとよい。

0039

電流検出手段2による充電電流の検出は、例えばCT(カレントトランス)等により検出するようにしてもよいし、直列接続した微小抵抗電圧降下から求めるようにしてもよいし、その他一旦熱や光に変換して検出する方法等のあらゆる方法が適用できる。また、検出結果はアナログ情報であるとデジタル情報であるとを問わない。

0040

定電圧領域に到達したかどうかは、定電圧領域への到達に伴う充電電流の減少により、判断することができる。これは例えば、電流検出手段2の検出結果が、電源手段1の出力電流として設定されている電流よりも小さくなったことで判断することができる。

0041

また、充電電流の動向を監視することによっても判断することができる。例えば、充電電流をA/D変換して検出する場合には、例えば、一定時間間隔毎に充電電流をサンプリングして記憶し、今回のサンプル値前回のサンプル値とを比較して、前回のサンプル値よりも今回のサンプル値の方が低下していることをもって定電圧域に達したものと判断することができる。また、例えば今回のサンプル値と前回のサンプル値とを比較して、前回のサンプル値よりも今回のサンプル値の方が所定値以上低下していることをもって定電圧域に達したものと判断するようにすれば、ノイズ等の影響を回避することができ、さらに好ましい。

0042

また、例えば前前回のサンプル値も記憶しておき、前前回のサンプル値よりも前回のサンプル値の方が小さく、かつ、前回のサンプル値よりも今回のサンプル値の方が小さいことをもって定電圧域に達したものと判断するようにすれば、同様にノイズ等の影響を回避することができ、さらに好ましい。その他IIR等のデジタルフィルタを構成したり、単純平均、移動平均等をとる等の方法によりサンプリング値平滑化するようにすれば、ノイズ等の影響を回避でき、さらに好ましい結果が得られる。

0043

なお、定電圧に達したか否かは、蓄電手段の電圧を測定し、測定値定電圧値に達したか否かによって判断することもできる。しかし、この方法では部品誤差測定誤差等により、充電回路の定電圧値や蓄電手段の電圧の測定値がずれる場合がある。この結果、充電回路側では既に定電圧に達しているにも係わらず、いつまで経っても定電圧に達したことが認識されなかったり、逆に、充電回路側で未だ定電圧に達していないにも係わらず早期に定電圧に達したと誤って判断されてしまう場合がある。

0044

また、蓄電手段の電圧の変化を監視し、これが上昇から平衡に転ずることを検出することにより、定電圧領域に達したことを判断する方法も考えられる。しかし、NiMH電池等のような、充電時の電圧変化の少ない蓄電手段の場合や、充電電流が小さい場合には、充電時の電圧の上昇が元々緩慢なため、A/Dコンバータの分解能の問題等により、蓄電手段の電圧が平衡に転じたことを検出するのは困難である。

0045

また、充電回路の出力から蓄電手段までの間の配線抵抗分や、配線と蓄電手段との接続部分における接触抵抗等により電圧降下が生じるため、定電圧領域に移行する周辺での電圧の上昇はさらに緩慢なものとなってしまい、検出がさらに困難となる。このように、蓄電手段の電圧に基づいて定電圧に達したことを判断するのは困難である。

0046

これに対し、定電圧に達したことに伴う充電電流の変化(減少)は顕著であり、上記したような方法で容易に検出できる。また、このような方法によれば、電圧検出手段を必要としない。従って、上記の例のように充電電流により検出するのが好ましい方法である。もっとも、電圧検出手段を設け、電圧によって検出するようにしてもよいのはもちろんである。

0047

定電圧に達した後の充電電流による直列個数の判定方法としては、定電圧到達後の充電電流の変化の傾きや、所定時間経過後の電流値や、所定時間経過前後の電流値の差や、所定の電流値になるまでの時間や、電流値の差が所定値になるまでの時間による方法等、種々の方法を採り得る。

0048

例えば、定電圧に達した直後の電流の時間当たり変化率を調べ、これを所定の基準値と比較した場合の大小により、いずれの直列個数であるかを判定することができる。この方法では、定電圧到達の直後の変化率により判定するので、極めて迅速に判定することができる。

0049

また、例えば定電圧に達してから所定時間経過後の充電電流により判定することができる。この方法は、充電電流の検出精度が高い場合や充電電流をあまり頻繁に測定できないような場合に有用である。

0050

また、例えば定電圧に達する前と到達後所定期間経過後の充電電流の差や比により判定することができる。この方法は、充電電流が定電流化されていない場合に充電電流の影響を回避等することができるので、特に効果がある。

0051

また、例えば定電圧到達から第1の所定時間経過後の充電電流と、第2の所定時間経過後の充電電流との差や比に基づいて判定することができる。この方法は、充電電流が安定化されていない場合に特に効果がある。

0052

また、例えば定電圧領域に達した時点から充電電流が所定値以下になるまでの時間により判定するようにしてもよい。この方法は、充電電流の検出の分解能が低いような場合に特に効果がある。

0053

また、例えば定電圧領域に達した後充電電流が第1の所定値以下になった時から第2の所定値以下になるまでの時間を計測し、この時間により判別するようにしてもよい。この方法は、充電電流の検出の分解能が低いような場合に特に効果がある。

0054

なお、上記の例では定電圧領域に達しなければ充電電流が上記第1の所定値以下になることはないので、定電圧領域に達したか否かの判定を行わなければならない特段の必要性はない。また、例えば蓄電手段の容量や残存状態等が同じで直列個数のみ異なるような場合には、たとえば、充電開始から所定時間(確実に定電圧領域に入るような時間に設定する。)経過後の充電電流をもって直列個数を判定するようにすることもでき、この場合も定電圧域に達したかどうかの判定は必要としない。

0055

このように、本発明は定電圧領域に達した後の充電電流により直列個数を判定するものではあるが、これは事実上定電圧領域に達していれば足りるのであって、定電圧領域に達したか否かの判断を行うようなことまでもが発明構成上の必須の要件とされているわけではない。これは他の発明についても同様である。

0056

なお、上記説明では主として2種類の直列個数のうちのいずれに該当するかの判定の場合について述べたが、本発明はこのような用途に限られるものではなく、同様にして複数の種類の直列個数の別を判定することができる。例えば、定電圧到達後の充電電流の変化率の絶対値が所定の第1の値以上であれば7セル、第1の値未満で第2の値以上であれば6セル、第2の値未満であれば5セル、のように、直列個数を判定することができる。これは上述した他の各種判別方法についても同様に適用できる。

0057

また、第1の定電圧で充電を行い上述したような各種判定方法により直列個数を判定し、その結果所定セル数以上と判定された場合にはさらに第1の定電圧よりも高い第2の定電圧で充電を行い、再度セル数を判定するようにすれば、広範なセル数の判定が行えるとともに、判定の確実性をさらに向上させることができる。さらに、第3の定電圧、第4の定電圧...の如く、このような操作を必要回数繰り返し行うようにすれば、さらに広範で確実な直列個数の判定が行える。

0058

また、充電開始前に蓄電手段の電圧を測定するようにし、上記定電圧は、該電圧に対して適切な値を選択するようにすれば、定電圧に達するまでの時間を短縮することができ、迅速な判定が行える。例えば、定電圧値として選択設定可能な電圧をE1、E2、E3...En (En-1<En) とすると、充電開始前の蓄電手段の電圧がE1よりも大きくE2よりも小さい場合には、定電圧としてE2を設定するようにする等するとよい。このようにすれば、判定時間を短縮することができるばかりでなく、蓄電手段に印加する電圧を必要最小限に止めることができるので、内容の不明な蓄電手段に対しても安全に判定を行うことができる。

0059

また、充電電圧を第1の定電圧に設定して充電を開始した後、蓄電手段の電圧が第1の定電圧に比べ低い場合に、充電電圧を第1の定電圧よりも低い第2の定電圧に設定し直すようにしてもよい。このようにすれば、同様に定電圧に達するまでの時間を短縮することができ、迅速な判定が行える。

0060

また、充電開始後の蓄電手段の電圧を測定し、この測定値またはこの値に所定値を加えた値等を定電圧の設定電圧として設定するようにすれば、蓄電手段の電圧の大小に係わらず即座に定電圧領域に移行できるので、極めて迅速な判定が可能になる。また、充電開始前の蓄電手段の電圧を測定し、この測定値またはこの値に所定値を加えた値等を定電圧値として設定するようにしてもよい。

0061

なお、このような方法は、予め直列個数が判っている蓄電手段に充電する場合に、蓄電手段の異常を検出する方法としても極めて有用である。例えば、蓄電手段の蓄電素子の一部に内部短絡等が発生した場合には、定電圧領域に達した後の充電電流は、直列個数の少ない蓄電手段の場合と同様の様相を呈するので、これを検出することにより、蓄電手段の異常が判定できる。

0062

次に、蓄電手段の種類判定の原理について説明する。図5は、Liイオン二次電池1セルとNiCd電池3セルにそれぞれ4.2Vの定電流定電圧充電を行った場合の、定電圧到達後の充電電流の変化を表したものである。図のように、Liイオン二次電池の場合には、充電電流が0となる方向に向けて収束するようなカーブを描く。一方、NiCd電池の場合には、定電圧領域に達した直後の電流の減少は大きいが、その後減少の度合いが小さくなり、いつまでも充電電流が流れ続けようとする。このように、定電圧到達後の充電電流には、蓄電手段の種類により相違がある。従って、充電電流のこのような相違を捉えることにより、蓄電手段の種類の別を判定することができる。

0063

なお、Liイオン二次電池やNiCd電池に限らず、他の種類の蓄電手段においても、それぞれ蓄電手段の種類に応じて異なった特性が現れるため、これらの特徴を捉えることにより種々の蓄電手段の種類の判定を行うことが可能である。

0064

以上のような原理に基づき、蓄電手段を充電し、定電圧領域に達した後の充電電流により、蓄電手段の種類を判定することができる。蓄電手段の種類には、Liイオン二次電池やNiCd電池、NiMH電池等の種類の他、グループ非水系、アルカリ系等)、材料(グラファイトコークス、Co、Ni、Mn等)、製造メーカーの別等も含まれる。

0065

この場合の構成も図1と同様であるが、判定手段4は、定電圧到達後の検出手段2の検出結果により蓄電手段3における蓄電手段の種類を判定する。蓄電手段、充電電流の検出等については既に述べたと同様である。

0066

充電電流による蓄電手段の種類の判定方法としては、直列個数の判定方法の説明で述べたと同様の種々の方法をとり得る。例えば、定電圧到達後の充電電流の変化の傾きの大小により判定するようにしてもよいし、定電圧到達から所定時間経過後の電流値の大小や、所定時間経過前後の電流値の差や、定電圧到達から所定の電流値になるまでの時間や、電流値の差が所定値になるまでの時間による方法等、種々の方法を採り得る。

0067

なお、単に定電圧到達直後またはそれから所定時間経過後の充電電流の時間当たり変化率のみにより判定する方法や、単に定電圧到達から所定時間経過後の充電電流のみにより判定する方法や、単に定電圧到達から所定電流に到達するまでの時間により判定するような方法によっても、蓄電手段の種類の判定は可能である。しかし、このような方法では蓄電量の大小等による充電電流への影響を避けることができないので、判定時に蓄電手段の残存状態が判明している場合や、判定の開始前には必ず特定の残存状態(例えば完全放電状態)になっている等の特別の条件が調わない限り、正確な判定は行えない。このような問題を避けるため、充電電流と充電電流の時間当たり変化率等の如き複数種類の要素の組み合わせにより判定するようにするとよい。

0068

例えば、定電圧到達から所定時間経過後の充電電流と充電電流の時間当たり変化率とに基づいて判定するようにするとよい。すなわち、定電圧到達から所定時間経過後の充電電流は残存状態等により左右され、定電圧到達から所定時間経過後の充電電流の時間当たり変化率もまた残存状態等により左右されるが、両者を総合することにより残存状態等の影響を相殺することができ、より正確な判定が行える。

0069

具体的には、後述する図7のように各種の残存状態等における定電圧到達後所定時間経過後の充電電流と充電電流の時間当たり変化率との関係を各種蓄電手段についてそれぞれ予め実験等により求めておき、判定する際に、得られた充電電流と充電電流の時間当たり変化率とをこれと比較して、一致不一致の判断等を行うようにするとよい。

0070

また、充電電流等の測定を、時間間隔をおいて複数回行うようにし、これらの相互の関係に基づいて判定するようにするとよい。このようにすれば、充電電流の変化カーブの特徴を確実に捉えることができるため、残存状態等をも把握することができ、したがって、残存状態等の影響を排して正確な判定が行える。

0071

実施態様としては、例えば、定電圧到達から第1の時間経過後の第1の充電電流と、第2の時間経過後の第2の充電電流とに基づいて判定するようにするとよい。具体的には、後述する図7のように各種の残存状態等における第1の充電電流と第2の充電電流との関係を各種蓄電手段についてそれぞれ予め実験等により求めておき、判定する際に、得られた第1及び第2の充電電流をこれと比較して、一致不一致の判断等を行うようにするとよい。このようにすれば、単に定電圧到達から所定時間経過後の充電電流により判定するような方法に比べて、充電電流の変化カーブの特徴を確実に捉えることができ、残存状態等による問題が回避できる。

0072

また、定電圧到達から第1の時間経過後の第1の充電電流変化率と、第2の時間経過後の第2の充電電流変化率とに基づいて判定するようにするとよい。このようにすれば、単に定電圧到達から所定時間経過後の充電電流により判定するような方法に比べて、充電電流の変化カーブの特徴を確実に捉えることができ、残存状態等による問題が回避できる。

0073

また、定電圧到達から第1の時間経過後の充電電流変化率と、第2の時間経過後の充電電流とに基づいて判定するようにするとよい。また、定電圧到達から第1の時間経過後の充電電流と、第2の時間経過後の充電電流変化率とに基づいて判定するようにするとよい。このようにすれば、単に定電圧到達から所定時間経過後の充電電流により判定するような方法に比べて、充電電流の変化カーブの特徴を確実に捉えることができ、残存状態等による問題が回避できる。

0074

また、上記のような数回の測定に留まらず、連続的に監視して判定することもできる。例えば、充電電流の時間当たり変化率が第1の所定値になった後第2の所定値になるまでの経過時間により判定するようにするとよい。このようにすれば、定電圧域に達したかどうかの判定が不要となり、また、変化率の検出分解能が低い場合でも確実に判定でき、さらに残存状態等による問題が回避できる。

0075

また、充電電流の時間当たり変化率が所定値になってから所定時間経過後の充電電流の大きさや時間当たり変化率により判定するようにするとよい。このようにすれば、定電圧域に達したかどうかの判定が不要になり、また、充電電流の変化カーブの特徴を確実に捉えることができ、残存状態等による問題が回避できる。

0076

また、充電電流の時間当たり変化率が所定値になった時の充電電流の大きさにより判定するようにするとよい。このようにすれば、定電圧域に達したかどうかの判定が不要となり、また、第2の所定値等になるまで待たなくて済むので迅速に判定できる。さらに、充電電流の変化カーブの特徴を確実に捉えることができ、残存状態等による問題が回避できる。

0077

また、充電電流が所定値になった時点での充電電流の時間当たり変化率の大きさにより判定するようにするとよい。このようにすれば、定電圧域に達したかどうかの判定が不要となり、また、第2の所定値等になるまで待たなくて済むので迅速に判定できる。さらに、充電電流の変化カーブの特徴を確実に捉えることができ、残存状態等による問題が回避できる。

0078

また、定電圧到達から充電電流の時間当たり変化率が所定値になるまでの経過時間により判定するようにするとよい。このようにすれば、蓄電手段の種類に応じた充電電流の変化カーブの特徴を確実に捉えることができる。

0079

また、図5のような経過時間と電流値との関係のデータを各種の蓄電手段について予め実験により求めておき、種類の判定の際に、被検蓄電手段の充電電流を時間の経過とともにこれと逐次比較して、一致不一致や一致の蓋然性の大小等により判定するようにしてもよい。例えば、被検蓄電手段の充電電流が、図5のような標準的な充電電流特性に対して温度や蓄電手段個別の特性のばらつき等を考慮した一定範囲内にあれば、同種の蓄電手段であると判定するようにするとよい。さらに、このようなデータを後述する図7のように各種残存状態についてそれぞれ用意しておき、同様にして逐次比較し合致するものを選択等するようにすれば、残存状態等による問題が回避でき、さらには種類のみならず蓄電量の判定も可能になる。

0080

また、標準的な特性にどれだけ近似しているかを、被検蓄電手段の充電電流と標準的な充電電流特性との差や比、時間当たり変化率の相違、特定の充電電流値になるまでの時間の相違等から求めて一致の蓋然性を定量化し、これをLiイオン二次電池、NiCd電池等の各種蓄電手段についてそれぞれ求め、これらの結果を比較して最も一致の蓋然性が高いと認められるものを選択することにより、種類を判定するようにしてもよい。

0081

また、各種蓄電手段のそれぞれについて上記のような一致の蓋然性を求めた後、各種蓄電手段を非水系、アルカリ系等にグループ分けし、例えばグループ内の各種蓄電手段に対する蓋然性の総和、平均、最大値最小値等を求める等によりグループ単位での一致の蓋然性を求め、いずれのグループに属するかを判定するようにしてもよい。このようにすれば、例えば、個々の蓄電手段に対しての一致の蓋然性が低いためにNiCd電池、NiMH電池等の個別の種類までは特定できないような場合であっても、アルカリ系に該当する蓋然性が高い等の判定を行うことができ、この結果、例えばこの場合にはその後の充電を定電流充電に切り替える等の制御を行うことができる。この場合、各種蓄電手段のそれぞれについての一致の蓋然性を求めるまでもなく、グループ内での平均的な充電電流特性やその特徴を基に、初めからグループ単位での蓋然性を求めるようにしてもよい。

0082

なお、上記したような各種の方法は、蓄電手段の種類の判定のみならず、直列個数や容量、蓄電量等の判定の場合にもそのまま適用できる。

0083

上記のような方法によれば、判定の際に蓄電手段に必要以上に高い電圧が印加されることがないので、過電圧に弱い蓄電手段の場合にも安全に種類を判定することができる。また、定電圧領域では充電電流は多少減少はするものの充電はなお継続しているので、充電器に応用した場合には、一旦充電を停止して判定する方法や一旦放電して判定する方法等のように充電が中断あるいは後退してしまうようなこともなく、短時間で充電を行うことができる。

0084

次に、蓄電手段の容量判定の原理について説明する。図6は、同一種類で容量の異なるNiCd電池をそれぞれ3セル直列接続したものに対し、4.2[V]0.3[A]の定電流定電圧充電を行った場合の定電圧到達後の充電電流の変化を表したものである。

0085

図のように、容量の大小により、定電圧到達後の充電電流の減少の度合いが異なる。従って、定電流到達後の充電電流を調べることにより、蓄電手段の容量を判定することができる。

0086

なお、このような現象は、NiCd電池に限らず、Liイオン二次電池等、その他の種々の蓄電手段でも同様に現れるため、同様にして種々の蓄電手段の容量の判定を行うことが可能である。

0087

以上のような原理に基づき、蓄電手段を充電し、定電圧領域に達した後の充電電流により、蓄電手段の容量を判定することができる。なお、蓄電手段の容量の判定の中には、容量そのものの判定のみならず、容量の大小の判定や、蓄電素子を複数個並列接続することで容量を増した場合の並列個数の判定のようなものも含まれる。

0088

この場合の構成も図1と同様であるが、判定手段4は、定電圧到達後の電流検出手段2の検出結果により蓄電手段3の容量を判定する。蓄電手段、充電電流の検出等については既に述べたと同様である。

0089

充電電流による蓄電手段の容量の判定方法としては、直列個数判定や種類判定の説明で述べたと同様の種々の方法をとり得る。例えば、定電圧到達後の充電電流の変化の傾きの大小により判定するようにしてもよいし、定電圧到達から所定時間経過後の電流値の大小や、所定時間経過前後の電流値の差や、定電圧到達から所定の電流値になるまでの時間や、電流値の差が所定値になるまでの時間による方法等、種々の方法を採り得る。

0090

充電器等に応用する場合には、容量の判定は、充電期間中に繰り返して行うようにするとよい。例えば、第1の定電圧、第1の定電流で充電を行い、定電圧に達した後の充電電流により容量を判定し、容量の大きな蓄電手段と判定された場合には第1の定電圧よりも高い第2の定電圧及び第1の定電流よりも大きい第2の定電流を設定して充電を行い、定電圧に達した後の充電電流により再度容量を判定し、の如きを繰り返すようにすれば、迅速かつ適切な充電が行える。

0091

定電圧の設定電圧は、充電開始前や開始直後の蓄電手段の電圧に応じて可変設定するようにすれば、充電開始から判定までに要する時間を短縮できることも、既に述べたと同様である。

0092

充電器等への応用にあっては、容量の判定結果に応じて、その後の充電の充電電流を可変するようにするとよい。例えば、容量が所定以上と判定された場合には、より大きな充電電流に変更するようにすれば、充電時間を短縮することができる。また、判定された容量に応じた種々の充電電流に可変設定するようにすれば、種々の蓄電手段の容量に対応した最も適切な充電電流で充電することができ、さらに好ましい結果が得られる。

0093

また、充電電流が一定の場合は、蓄電手段の容量の大小により蓄電手段の電圧やその変化量が変わるので、満充電の検出感度等を、判定された容量に応じて可変するようにするとよい。例えば、蓄電手段の電圧がピーク電圧から所定値低下したことをもって満充電と判定する場合には、判定された容量に応じて該所定値を可変するようにするとよい。また、例えば蓄電手段の電圧が所定値に達したことをもって満充電と判断するような場合には、容量の大小により該所定値を変更するようにするとよい。このようにすることで、蓄電手段の容量の大小に係わりなく、過不足無く適切に満充電まで充電することができる。

0094

また、安全のため蓄電手段の電圧が所定値に達した場合に異常と判断し充電を打ち切るようにする場合には、判定された容量に応じて該所定値を可変するようにするとよい。

0095

また、充電タイマにより所定時間充電するような場合には、判定された容量に応じて充電タイマの設定時間等を可変するようにするとよい。例えば、判定された容量に応じて、容量が大きいほど長時間充電が継続されるようタイマの設定時間を設定するようにするとよい。このようにすれば、容量の大きな蓄電手段が満充電に至る前に充電タイマにより充電を打ち切られてしまったり、容量の小さな蓄電手段が長時間充電され過充電されてしまうのを防ぐことができる。

0096

次に、蓄電手段の蓄電量判定の原理について説明する。図7は、NiCd電池3セルを直列接続し予め種々の蓄電量だけ充電しておいたものに対し、それぞれ4.2[V]0.4[C]の定電流定電圧充電を行った場合の定電圧到達後の充電電流の変化を表したものである。

0097

図のように、蓄電量の多い状態から充電した場合ほど、定電圧到達後の充電電流の減少の度合いが大きい。従って、定電圧到達後の充電電流を調べることにより、蓄電手段の蓄電量を判定することができる。

0098

なお、NiCd電池に限らず、Liイオン二次電池等、その他の種々の蓄電手段でも同様の特性が現れるため、これを捉えることにより、同様にして種々の蓄電手段の蓄電量の判定を行うことが可能である。

0099

以上のような原理に基づき、蓄電手段を充電し、定電圧領域に達した後の充電電流により、蓄電量を判定することができる。この場合の構成も図1と同様であるが、判定手段4は、定電圧到達後の電流検出手段2の検出結果により蓄電手段3の蓄電量を判定する。蓄電手段、充電電流の検出等については既に述べたと同様である。

0100

充電電流による蓄電量の判定方法としては、直列個数判定、種類判定等の説明で既に述べたと同様の方法が適用できる。たとえば、定電圧到達から所定時間経過後の充電電流の大小に基づいて蓄電量を判定することができる。この場合、予め実験により図7のように種々の蓄電量の場合における充電電流のデータを取得し、充電電流と蓄電量との関係を求めておき、被検蓄電手段に充電した場合における充電電流をこれと比較対照することで判定するようにするとよい。

0101

また、例えば定電圧到達後第1の時間経過後に蓄電量を判定し、さらに第2の時間経過後に蓄電量を判定して、両者の平均をとる等するとよい。

0102

次に、蓄電手段の種類判定の原理について説明する。図8(a)、(b)は、充電開始前の電池電圧がほぼ同等なLiイオン二次電池1セル(定格3.6V)及びNiCd電池3セル(定格3.6V)にそれぞれ定電流充電を行った場合の、充電開始前後の電池電圧の変化を表したものである。時間の基準点は、充電を開始した時点としている。図のように、いずれの場合も充電開始直後に電池電圧が急上昇しているが、この電圧上昇は、Liイオン二次電池に比べてNiCd電池の方が著しく大きい。また、このような関係は、蓄電量等にはあまり左右されず、どのような残存状態から充電を行っても同様に現れる。従って、充電開始直後の電圧を調べることにより、電池種類の別を判定することができる。

0103

また、Liイオン二次電池やNiCd電池に限らず他の種類の蓄電手段においても、充電開始直後の電圧には蓄電手段の種類に応じた特徴が同様に現れるため、これを捉えることにより、種々の蓄電手段の種類の判定を行うことが可能である。また、このような現象は、充電した場合のみならず放電した場合にも現れるので、同様にして放電開始直後の蓄電手段の電圧を調べることにより、蓄電手段の種類を判定することができる。

0104

以上のような原理に基づき、蓄電手段に充電または放電を行い、充電または放電の開始直後の蓄電手段の電圧に基づいて蓄電手段の種類を判定することができる。

0105

図2は、この場合の実施の一態様を表すものであり、電源手段1と、放電手段6と、蓄電手段3の電圧を検出する電圧検出手段5と、電圧検出手段5の検出結果により蓄電手段3の種類を判定する判定手段4から構成される。なお、充電により判定する場合には放電手段6は不要であり、放電により判定する場合には電源手段1は不要である。また、電源手段1による充電については、この場合は定電圧である必要はなく、定電流充電、定電力充電等のいかなる充電方法をも適用できる。放電手段6による放電についても、抵抗放電定電流放電定電力放電その他の任意の方法が適用できる。蓄電手段等については既に述べたと同様である。

0106

電圧検出手段5による電圧の検出は、アナログ電圧のままで検出するようにしてもよいし、A/Dコンバータ等でデジタル値に変換しするようにしてもよいし、その他一旦熱や光に変換して検出する方法等のあらゆる方法が適用できる。

0107

蓄電手段3の電圧は、蓄電手段3の端子から直接得るようにしても良いし、電源手段1の出力端から得るようにしてもよいが、電源手段1から蓄電手段3までの配線の抵抗分等による影響を避けるため、蓄電手段3の端子近くで得るようにするのが好ましい。また、このような抵抗分等の影響を補償するよう構成してもよい。

0108

また、必ずしも蓄電手段3の電圧そのものを検出する場合に限定されるべきものではなく、例えば、充電開始前の電圧と充電開始後の電圧との差を検出するような場合も含まれる。例えば、充放電開始前の蓄電手段3の電圧をアナログスイッチ等を介してコンデンサ等に充電し記憶しておき、充放電開始と同時に当該アナログスイッチ等を開路状態にしてこのコンデンサ等への充電を禁止することで充放電開始直前の電圧をホールドするようにし、このホールドした電圧と充放電開始後の蓄電手段3の電圧との差を差動増幅器等により検出するようにしてもよい。

0109

種類判定の方法としては、例えば、蓄電手段の電圧を測定した後に充電または放電を開始し、充電または放電の開始から所定時間経過後の蓄電手段の電圧を再度測定し、両者の差を求め、この値が所定値未満の場合はLiイオン二次電池、所定値以上の場合はNiCd電池の如く判定するようにするとよい。当該所定時間は、電源の立ち上がり時間や蓄電手段の応答時間等により適切な時間が左右されるが、10msから100s程度が適当であり、判定の確実性や迅速性の面で100msから10s程度が特に好ましい。

0110

また、上述のような方法の他、充電開始直後の電圧上昇の過渡期における蓄電手段の電圧の時間当たり上昇率を求め、この値の大小により判定するようにしてもよい。例えば、充電開始から第1の所定期間経過後に蓄電手段の電圧を測定し、さらに第2の所定期間経過後に再度電圧を測定し、両者の差を求め、この値の大小により判定するようにしてもよい。

0111

また、充電または放電の開始後、蓄電手段の電圧が所定値だけ上昇または下降するまでの時間を計測し、この時間の大小により判定するようにしてもよい。

0112

この方法は充電または放電の開始直後の蓄電手段の電圧に基づいて蓄電手段の種類を判定するものであるため、充電または放電の開始後即座に蓄電手段の種類を判定することができるという顕著な利点を有する。また、図のように電池種類の相違による電圧上昇の相違は顕著であり、充電停止後の電池電圧の変化に基づいて判定するような方法に比べ、正確に判定することができる。

0113

また、充電により判定する場合、判定時の充電電流は通常の充電における充電電流と全く同じ電流が適用できるので、充電器に応用した場合でも、判定に伴い充電時間が遅延する等の問題は生じない。また、放電により判定する場合でも、上記のように判定は極めて短時間で終わるので、放電量は極めて少量で済む。従って、充電器に応用した場合にも、充電時間の遅延の問題を避けることができる。

0114

なお、同様に、蓄電手段に充電または放電を行い、充電または放電の開始直後の蓄電手段の電圧に基づいて蓄電手段の異常または蓄電手段の接続の異常等を判定するようにするとよい。すなわち、充電用電源と蓄電手段との接続、または負荷と蓄電手段との接続は、一般にコネクタ等の接続端子ネジ止め端子バネ式接点等によるが、この接続が不完全であったり、接点汚損腐食等により、過度の接触抵抗等が生ずる場合がある。また、蓄電手段が劣化して内部抵抗が増大するような場合がある。これをこのまま放置して充電や放電を行うと、接続部分が過熱したり、接点や蓄電手段の損傷を招くおそれがある。

0115

このような場合の対策として、蓄電手段や接点の過熱等を温度センサ等により検出する方法も考えられる。しかしこのような方法では、既に発熱等してしまった後に事後的に異常が判明することとなるので、この時点で充電を停止したとしても、既に致命傷を与えてしまっている場合が少なくない。また、充放電用の大電力の配線に近接して温度センサ等の微小信号の配線を設けるのは、ノイズや安全性等の面で好ましくない。また、絶縁距離の確保等の問題から、温度センサ等を接点等に近接して配置することができないような場合もあり、このような場合には熱伝導等に支障があるため満足な検出が行えない。

0116

他方、このような場合にはこれら接触抵抗等による電圧降下の影響により、充放電開始直後の電圧は正常時の場合と比べて著しく大きく上昇または下降するので、これを捉えることにより、容易に異常検出を行うことができる。この場合の検出方法としては上述のような種々の方法を取り得るが、例えば、充電開始前後の電圧差が所定よりも大きい場合には、接続不良や電池異常として充放電を中止等するようにするとよい。

0117

この方法によれば、蓄電手段の異常や端子の接触不良等を、充放電開始直後の極めて短時間のうちに判定できる。このため、上記のような他の方法と異なり、異常が判明するまでに異常な状態で長時間充放電されることがなく、異常発熱等を未然に防止することができる。従って、充電装置等に過大な負担を与えることがなく、また、蓄電手段や接点等の損傷を最小限に抑えることができる。

0118

次に、蓄電手段の種類等の属性を安全に判定する他の方法について説明する。従来の、所定時間充電後充電を一旦停止して蓄電手段の電圧を測定し蓄電手段の種類を判定する方法等や、上述の充電または放電直後の電圧により蓄電手段の種類等を判定する方法等は、NiCd電池、NiMH電池等の種類の蓄電手段に対しては、特に支障なくそのままの形で適用することができる。

0119

しかし、このような方法においてLiイオン二次電池等を対象にした場合、何らの電圧制限をも設けない場合には、蓄電手段の容量や残存状態等によっては、判定のための充電により、蓄電手段の電圧が適正範囲を超えて過電圧となってしまう場合がある。

0120

上記した充電または放電直後の電圧により蓄電手段の種類等を判定する方法の場合には、電池種類の判定は既述の如く極めて短時間で行え、また、種類が判明した後はその種類に応じた適切な充電電圧に速やかに切り替えることができるから、この場合でも過電圧が印加されるのはごく短時間にとどめることができる。しかし、たとえ短時間とは言っても、過大な電圧が蓄電手段に印加されるのは安全上好ましいことではない。

0121

このような問題の解決策として、定電圧回路や過電圧保護回路等により、充電時の最大電圧を制限し、蓄電手段に過電圧が印加されるのを防止する方法も考えられる。しかしこの方法では、充電による蓄電手段の電圧上昇がこの電圧制限によりクリップされた場合には、電池種類の判定が正しく行えない。また、電圧がクリップしたことにより電流も制限を受けるので、電流により種類を判定する方法等の場合でも同様の問題が生ずる。

0122

これを改善する方法として、電圧制限の下で充電を行い、蓄電手段の電圧がクリップしたかどうかを監視し、クリップしていない場合には原則通り充電により蓄電手段の種類を判定する一方、クリップした場合には、この方法では種類の判定は不可能であるから、その後他の方法により判定する、例えば放電により蓄電手段の種類を判定する、という方法も考えられる。しかしこの方法では、一旦充電してしまった後であるため、例えば放電開始前に蓄電手段の電圧が安定するまで放置する等の必要があり、このため判定結果が得られるまでに著しく長時間を要してしまうことになる。

0123

そこで、充電開始前に蓄電手段の電圧を測定し、蓄電手段の電圧が充電を行っても過電圧になるおそれのない範囲内であれば、充電により蓄電手段の種類等を判定するようにし、他方、充電を行えば過電圧となるおそれがある場合には、他の判定方法により判定するようにすれば、蓄電手段に過電圧が印加されることなく安全かつ速やかに蓄電手段の種類等を判定することができる。

0124

また、同様の問題は、放電により蓄電手段の種類等を判定する場合にも現れる。すなわち、放電により蓄電手段の種類等を判定する方法では、蓄電手段の容量や残存状態によっては、この放電により、蓄電手段の電圧が適正範囲を超えて過放電になってしまう場合がある。そこで、放電開始前に蓄電手段の電圧を測定し、放電を行っても過放電になるおそれのない範囲内であれば放電により蓄電手段の種類等を判定するようにし、他方、放電を行えば過放電となるおそれがある場合には他の判定方法により判定するようにすれば、過放電されることなく安全かつ速やかに蓄電手段の種類等を判定することができる。

0125

また、このような問題は、上述の例に限らず、充電または放電により蓄電手段の種類等の属性を判定する従来の方法等について共通する問題でもある。しかし、かかる従来の方法についても、上述のような方法を用いれば、安全に蓄電手段の属性を判定することができる。

0126

以上のような原理に基づき、蓄電手段の電圧が所定未満であれば第1の方法により蓄電手段の種類等の属性を判定し、所定以上であれば第2の方法により蓄電手段の属性を判定するようにすることにより、安全に蓄電手段の属性を判定することができる。この場合の構成は図2と同様であるが、判定手段4は、蓄電手段の電圧が所定未満であれば第1の方法により蓄電手段の属性を判定し、所定以上であれば第2の方法により蓄電手段の属性を判定する。また、第1の判定方法及び第2の判定方法の如何によっては構成が多少異なったものとなり、例えば、充電のみにより判定する場合には、放電手段6は不要である。また、放電のみにより判定する場合には、電源手段1は不要である。また、電流と電圧により判定する場合には、電流検出手段2を図1に示すような関係で図2に追加して適用する。

0127

蓄電手段の属性としては、例えば、蓄電手段における蓄電素子の直列個数、蓄電手段の種類、容量、蓄電量等がある。蓄電手段、充電電流の検出等については既に述べたと同様である。

0128

蓄電手段の属性の第1の判定方法及び第2の判定方法としては、例えば、上述の充電または放電直後の電圧に基づいて判定する方法が適用できる。また、これに限らず、充電または放電により判定する方法であれば、従来の方法等、任意の方法が適用できる。

0129

例えば、第1の方法は大きな充電電流による充電により判定する方法とし、第2の方法は第1の方法よりも小さな充電電流による充電により判定する方法にするとよい。すなわち、電圧が所定未満の場合には、大きな充電電流で充電しても過電圧になるおそれがないので、第1の方法により大電流で充電を行い、属性を判定する。この場合には、充電時の電圧の上昇幅が大きくなり捉え易くなるので、確実性の高い判定が行える。一方、電圧が所定以上の場合には、第2の方法により、小さな電流で充電を行い、属性を判定する。この場合には、充電電流が小さいため充電時の電圧上昇が抑えられるので、過電圧になるのを避けることができ、安全に判定することができる。

0130

また、第1の方法は充電により判定する方法とし、第2の方法は、放電により判定する方法にするとよい。すなわち、電圧が所定値未満の場合には充電による方法により判定し、所定値以上の場合には放電により判定する方法にするとよい。

0131

この場合の所定値は、充電による判定を行っても過電圧とならない電圧にするとよい。すなわち、蓄電手段の電圧を測定し、これが所定値未満であれば充電を行っても過電圧になるおそれがないので、充電により蓄電手段の属性を判定する。他方、所定値以上であれば充電を行えば過電圧となるおそれがあるので、この場合には放電により蓄電手段の属性を判定する。このようにすれば、過電圧が印加されることなく速やかに蓄電手段の属性を判定することができる。

0132

また、この場合の所定値は、放電による判定を行っても過放電とならない電圧にするとよい。すなわち、蓄電手段の電圧を測定し、これが所定値以上であれば放電を行っても過放電になるおそれがないので、放電により蓄電手段の属性を判定するようにする。他方、所定値未満であれば放電を行えば過放電となるおそれがあるので、この場合には充電により蓄電手段の属性を判定するようにする。このようにすれば、過放電させてしまう心配もなく、迅速に蓄電手段の属性を判定することができる。

0133

当該所定値は、充放電電流の大小や対象となる蓄電手段の属性、判定に要する時間、判定方法等によって適切な値が相違するが、判定に要する時間とその間の電圧の変化幅案し、判定期間中の電圧変化によっても蓄電手段の充放電時の定格電圧の上限または下限を超えないような値に設定するとよい。

0134

なお、同様に第2の所定値、第3の所定値等を設け、これと比較した結果に基づいてそれぞれ判定方法を変えるようにしてもよいのは勿論である。また、本発明により過電圧、過放電は避けられるが、さらに定電圧回路、過電圧保護回路等を設け、二重に保護するようにしてもよいのは勿論である。

0135

本出願に係る発明には種々の用途が考えられるが、代表的なものとして、充電器に利用した場合の例を掲げる。まず、第1の実施例について説明する。図3は、第1の実施例の構成を表す図である。なお、同図は他の実施例の説明にも流用するようにしたため、本実施例にとっては不必要なものも含まれている。

0136

電池パック30の内部には、NiCd電池の基本セル複数個内蔵され、互いに直列接続されているが、その個数は不明である。また、電池パック30の内部には、電池に密接してサーミスタ温度センサ70が設置されている。

0137

マイコン40は1チップマイコンであり、CPU41、ROM42、RAM43、8ビットA/Dコンバータ44、D/Aコンバータ45、出力ポート46、タイマ47等を内蔵している。

0138

電源回路10は、定電流定電圧回路からなる。このうちの定電圧は、CPU41からD/Aコンバータ45を介して可変設定することができるようになっている。また、CPU41からポート46を操作することにより、電源回路10の出力のON/OFFの制御が可能となっている。

0139

電流検出回路20は、微小抵抗と電圧増幅器からなり、充電電流により微小抵抗の両端に生じた電位差を電圧増幅器で増幅し、充電電流に比例した電圧を出力する。A/Dコンバータ44は、電池電圧及び電流検出回路20の出力及びサーミスタ温度センサ70の出力をデジタル値に変換する。

0140

ROM42には、プログラム及びテーブル1、テーブル2、テーブル3が記憶されている。テーブル1は、A/Dコンバータ44の出力データ(256段階)にそれぞれ対応する256の要素からなり、充電開始前の電池電圧に対応してテーブル2のテーブル番号(1〜10)が記憶されている。テーブル2は、上記テーブル番号にそれぞれ対応する10の要素からなり、各テーブル番号に対応してD/Aコンバータに設定する定電圧の設定電圧値が記憶されている。

0141

テーブル3は、上記テーブル番号にそれぞれ対応する10の要素からなり、各テーブル番号に対応して−dV検出の感度を定める敷居値が記憶されている。RAM43には、今回電流値メモリ、前回電流値メモリ、前前回電流値メモリ等がマッピングされている。放電回路60は、定電流放電回路であり、CPU41からポート46を介して放電のON/OFFの制御が可能となっている。なお、放電回路60は、第1の実施例では必要はない。

0142

まず、電源が投入されると、CPU41は充電電流及び電池電圧をそれぞれA/Dコンバータ44により0.125秒間隔で4回サンプリングし、4回分のデータを平均する。この結果は今回電流値メモリ及び今回電圧値メモリに記憶する。この処理は、以後ずっとこの周期で繰り返し行われる。すなわち、今回電流値メモリの内容と今回電圧値メモリの内容は、0.5秒毎に新たな値に更新される。

0143

電池パック30が接続され充電開始が指示されると、CPU41は、充電開始前の今回電圧値メモリの値を参照し、ROM42のテーブル1の中からこの値に対応するものを索引することで、充電開始前の電池電圧に対応するテーブル番号を得る。

0144

この結果、例えば、充電開始前の電池電圧が6.0Vであれば5、7.2Vであれば6の如くテーブル番号が得られる。次に、このテーブル番号に対応する設定電圧値をテーブル2から読み出し、D/Aコンバータ45に設定する。例えば、テーブル番号が5であれば、テーブル2の5番目の要素が読み出され設定される結果、充電回路10の出力電圧はこのテーブル番号に対応する電圧(例えば6.8V)に設定される。この後CPU41は、出力ポート46により充電回路10の出力をONにする。さらに、この2秒後の今回電流値メモリの内容を、前回電流値メモリにコピーする。

0145

この後CPU41は、1分毎に充電電流を監視し、定電圧領域に達したかどうかを判定する。すなわち、前回電流値メモリの値よりも今回電流値メモリの値の方が所定値以上小さくなった場合、定電圧域に達したものと判断する。この結果、定電圧領域に入ったことが検出されると、CPU41はタイマ47に5分を設定し、タイマ計測を開始する。

0146

タイマ47がタイムアップした時点で、CPU41はこのときの今回電流値メモリの内容すなわちこの時点での充電電流を、所定値と比較する。この充電電流が所定値以上であれば、このときのテーブル番号の値が、求めるセル数となる。所定値未満の場合は、テーブル番号を1だけインクリメントし、テーブル2からこれに対応した定電圧値を取得してD/Aコンバータ45に設定した後、上記と同様の処理を繰り返す。

0147

このようにしてセル数が判定すると、CPU41は、このセル数に対応する敷居値をテーブル3から読み出し、敷居値メモリに設定する。例えば、テーブル番号即ちセル数が5であれば、テーブル3の5番目の要素を読み出し、この値(例えば200mV)を敷居値メモリに設定する。また、この時の今回電圧値メモリの内容を、ピーク値メモリにコピーする。また、D/Aコンバータ45に最大値FFHを設定することで電圧制限を事実上無くし、定電流充電が行われるようにする。

0148

この後、CPU41は、1分間ごとに今回電圧値メモリの内容とピーク値メモリの値とを比較する。今回電圧値の方が大きければ、この値をピーク値メモリにコピーする。逆に今回電圧値の方が小さければ、ピーク値メモリの値と今回値メモリの値との差の絶対値を求め、敷居値メモリの値と比較する。当該絶対値が敷居値メモリの値以上であれば、満充電と判断し、充電を終了する。

0149

本実施例は以上のように構成したので、簡易な方法で確実に直列個数を判定できる。また、判定時の印加電圧を充電開始前の蓄電手段の電圧に応じてそれぞれ適正な値に制限するよう設定するようにしたので、迅速な判定が可能であるとともに、蓄電手段に必要以上に大きな電圧が印加されることがなく、内容の不明な蓄電手段であっても安全に蓄電手段の種類を判定することができる。また、判定動作を必要に応じ繰り返すようにしたので、高い確度で判定することができる。

0150

また、判定中も充電電流が流れ続けるので、判定を行うことによる充電時間の遅延は最小限に抑えることができる。また、判定結果に応じて満充電の検出感度を可変するようにしたので、判定後は蓄電素子の直列個数に応じた最も適切な充電を行うことができ、過不足無く安全に的確に充電が行える。

0151

なお、本実施例では4ビットマイコン等のA/Dの分解能や変換精度の低いマイコンを使用することを前提に、検出を確実にするため設定時間を長めに取っているが、精度が十分確保できるならばさらに短時間で検出することが可能である。

0152

次に、第2の実施例について説明する。本実施例の構成は、第1の実施例の場合と同様である。電池パック30には、Liイオン二次電池1セル(3.6V)のものとNiMH電池3セル(3.6V)のものの2種類があり、いずれが接続されるかは不明となっている。テーブル1には、充電電流(256段階)に対応して、それぞれ時間当たり電流変化率の値が記憶されている。

0153

電源が投入されると、CPU41は第1の実施例と同様にして電池電圧及び充電電流を測定する。また、これらと同様の方法で温度センサ70により電池温度を測定し、今回温度値メモリに記憶する。

0154

電池パック30が接続され充電開始が指示されると、CPU41は、D/Aコンバータ45に所定値を設定して定電圧を4.2Vに設定する。この後CPU41は、ポート46により充電回路をONにする。さらに、この2秒後の今回電流値メモリの内容を、前回電流値メモリ及び前前回電流値メモリにコピーする。

0155

この後CPU41は、1分毎に充電電流を監視し、定電圧領域に達したかどうかを判定する。すなわち、前前回電流値メモリの値よりも前回電流値メモリの値の方が小さく、かつ、前回電流値メモリの値よりも今回電流値メモリの値の方が小さいかまたは等しいことをもって定電圧域に達したものと判断する。

0156

この結果、定電流領域に達していないと判断した場合には、前回電流値メモリの内容を前前回電流値メモリにコピーし、今回電流値メモリの内容を前回電流値メモリにコピーする。他方、定電圧領域に達したと判断した場合には、CPU41はタイマに8分を設定し、タイマ計測を開始する。このタイマがタイムアップした時点で、CPUはこのときの今回電流値メモリの内容すなわちこの時点での充電電流をもとに、テーブル1を索引し、テーブル値を得る。また、前々回電流値メモリの内容と今回電流値メモリの内容とに基づいて、2分当たりの電流変化率を求める。この電流変化率がテーブル値と比較して所定範囲内であれば、種類をLiイオンと判定する。

0157

LIイオンと判定した場合には、定電圧設定はそのままで、そのまま充電を続け、充電電流が所定値以下となったとき充電を終了する。

0158

他方、NiMH電池と判定された場合には、この時の今回電圧値メモリの内容を、ピーク値メモリにコピーする。また、D/Aコンバータ45の設定値を大きな値とすることで電圧制限を事実上無くし、定電流充電にする。

0159

この後、CPU41は、1分間ごとに今回温度値メモリの値と前前回温度値メモリの値との差を求め、2分間当たりの温度上昇率を求める。温度上昇率が2℃/2分以上となれば、さらにその1分後に同様にして温度上昇率を求め、これも2℃/2分以上となれば満充電と判断し、充電を終了する。

0160

本実施例は以上のように構成したので、簡易な方法で確実に電池種類を判定できる。また、印加電圧がLiイオン二次電池の定格電圧以下に制限された状態で種類を判定するようにしたので、蓄電手段に過剰な電圧が印加されるおそれがなく、安全に蓄電手段の種類を判定することができる。

0161

また、定電流到達から所定時間経過後の充電電流と充電電流の変化率とに基づいて判定するようにしたので、蓄電量の大小による影響を回避することができる。従って、単に定電圧到達から所定時間経過後の充電電流のみにより判定する方法や、単に定電圧到達から所定時間経過後の充電電流の変化率のみに基づいて判定する方法や、単に定電圧到達から所定電流に到達するまでの時間により判定するような方法に比べて信頼性の高い判定が行える。

0162

また、判定中も充電電流が流れ続けるので、判定を行うことによる充電時間の遅延は最小限に抑えることができる。また、判定結果に応じてその後の充電方法を切り替えるようにしたので、判定後は蓄電手段の種類に応じた最も適切な充電を行うことができ、迅速かつ的確に充電が行える。

0163

次に、第3の実施例について説明する。本実施例の構成は、第1の実施例の場合と同様であるが、充電回路10はポート46の設定により出力電流を0(OFF)、0.8A、1.2Aの3段階に設定されるよう構成されている。電池パック30は、Liイオン1セル(3.6V)で、1.2AhのL電池と0.8AhのS電池の2種類があり、いずれが接続されるかは不明となっている。

0164

本実施例では、充電開始前の電池電圧(2.7〜4.2V程度の範囲にある)を4つの区分に分け、何れの区分に属するかによって定電圧の設定値を変えるようにしている。テーブル1は、上記区分に対応する4つの要素からなり、上記充電開始前の電池電圧の各区分に対応する定電圧の設定値が記憶されている。テーブル2は、上記区分に対応する4つの要素からなり、容量判定の敷居値が記憶されている。

0165

電源が投入されると、CPU41は第1の実施例と同様にして電池電圧及び充電電流を測定する。

0166

電池パック30が接続され充電開始が指示されると、CPU41は、充電開始前の今回電圧値メモリの値を参照し、定電圧の設定電圧を定める。まず、充電開始前の電池電圧が上記4つの区分の何れに属するかを判断し、区分番号(1〜4)を得る。次に、テーブル1からこの区分番号に対応する要素を選択してその内容を読み出し、これをD/Aコンバータ45に設定する。この結果、例えば、充電開始前の電池電圧が3.6Vであれば4.0Vの如く定電圧が設定される。この後、CPU41はポート46により充電電流を0.8Aに設定して充電を開始する。さらに、この2秒後の今回電流値メモリの内容を、前回電流値メモリ及び前前回電流値メモリにコピーする。

0167

この後CPU41は、1分毎に充電電流を監視し、定電圧領域に達したかどうかを判定する。すなわち、前前回電流値メモリの値よりも前回電流値メモリの値の方が小さく、かつ、前回電流値メモリの値よりも今回電流値メモリの値の方が小さいかまたは等しいことをもって定電圧域に達したものと判断する。この結果、定電圧領域に入ったことが検出されると、CPU41はタイマに4分を設定し、タイマ計測を開始する。このタイマがタイムアップした時点で、CPU41は、テーブル2から上記区分番号に対応する要素を選択してその内容を読み出し、これとこのときの今回電流値メモリの内容すなわちこの時点での充電電流を比較する。この充電電流が所定値以上であればL電池、所定値以下であればS電池と判定する。

0168

S電池と判定された場合には、CPUはD/Aコンバータ45により定電圧を4.2Vに設定し充電を行う。L電池と判定された場合には、CPUはポート46により充電電流を1.2Aに設定するとともに、定電圧を4.2Vに設定し充電を行う。

0169

本実施例は以上のように構成したので、簡易な方法で確実に蓄電手段の容量を判定できる。また、蓄電手段に印加する電圧を充電開始前の蓄電手段の電圧に応じて可変設定するようにしたので、充電開始後速やかに容量判定を行うことができる。また、蓄電手段に過剰な電圧が印加されるおそれがなく、内容の不明な蓄電手段であっても安全に容量を判定することができる。

0170

また、判定中も充電電流が流れ続けるので、判定に伴う充電時間の遅延は最小限に抑えることができる。また、判定結果に応じてその後の充電方法を切り替えるようにしたので、判定後は蓄電手段の容量に応じた最も適切な充電を行うことができ、迅速かつ的確に充電が行える。

0171

次に、第4の実施例について説明する。本実施例の構成は、第2の実施例の場合と同様である。電池パック30は、NiMH電池3セル(3.6V、1Ah)である。テーブル1は256の要素からなり、A/D変換された充電電流値(256段階)に対応して、それぞれ充電タイマの設定値が記憶されている。

0172

電源が投入されると、CPU41は第1の実施例と同様にして電池電圧及び充電電流を測定し、また、これらと同様の方法で電池温度を測定し、今回温度値メモリに記憶する。

0173

電池パック30が接続され充電開始が指示されると、CPU41は、D/Aコンバータ45に値を設定し、定電圧を所定値(例えば4.4V)に設定する。この後CPU41は、ポート46により充電回路をONする。さらに、この2秒後の今回電流値メモリの内容を、前回電流値メモリ及び前前回電流値メモリにコピーする。

0174

この後CPUは、1分毎に充電電流を監視し、定電圧領域に達したかどうかを判定する。この結果、定電圧領域に入ったことが検出されると、CPUはタイマに3分を設定し、タイマ計測を開始する。このタイマがタイムアップした時点で、CPUはこのときの今回電流値メモリの内容すなわちこの時点での充電電流をもとにテーブル1を索引し、得られた値を充電タイマに設定する。また、D/Aコンバータ45の設定値を大きな値とすることで電圧制限を事実上無くし、定電流充電にする。

0175

この後充電を継続し、第2の実施例の場合の如く蓄電手段の温度の時間当たり上昇率が所定以上となった場合か、または充電タイマがタイムアップした時点で充電電流を小電流に切り替え、その後30分間充電を継続した後、充電を終了する。

0176

上記のように、本実施例は、蓄電手段を所定の定電圧で充電し、定電圧到達から所定時間経過後の充電電流を測定し、これに基づいて蓄電手段の蓄電量を判定し、判定結果に基づいて充電時間を可変するようにしたものである。本実施例は以上のように構成したので、簡易な方法で確実に蓄電量を判定できる。また、印加電圧が所定電圧以下に制限された状態で蓄電量を判定するようにしたので、蓄電手段に過剰な電圧が印加されるおそれがなく、内容の不明な電池、種類の異なる電池等が接続された場合にも安全性が確保できる。

0177

また、判定中も充電電流が流れ続けるので、判定に伴う充電時間の遅延は最小限に抑えることができる。また、判定結果に応じて充電タイマの設定を変えるようにしたので、判定後は蓄電量に応じた最も適切な充電を行うことができ、迅速かつ的確に過不足の無い充電が行える。

0178

なお、蓄電量判定時の定電圧の値は、蓄電手段の解放時の電圧よりも高く、かつ、充電中に蓄電手段の電圧がこれに達する値の範囲内で選択するとよい。この値を低めに設定した場合には、充電開始後速やかに蓄電量の判定が行えるとともに、蓄電量の少ない領域での蓄電量の判定確度が向上する効果が得られる。また、この値を高めに設定した場合には、蓄電量の少ない蓄電手段に充電した場合には蓄電量の判定が遅れることになるものの、蓄電量の多い領域での蓄電量の判定確度が向上する効果が得られる。

0179

充電器に応用する場合には、この定電圧値を高めに設定するとよい。充電器の場合は最終的に満充電まで確実に充電できれば十分であり、判定までに長時間を要しても特に支障はなく、蓄電量の多い領域(満充電に近い領域)での蓄電量の判定確度が要求されるからである。また、満充電までの所要時間の予報表示等を行う場合には、早期に判定が行われるよう、低めの値に設定するとよい。

0180

また、Liイオン二次電池のように残存状態によって充電開始前の電圧の分布幅が比較的大きい種類の蓄電手段の場合には、第1の実施例や第3の実施例の如く、充電開始前の蓄電手段の電圧に応じて定電圧値を可変設定するようにするとよい。このようにすれば、蓄電量に応じた適切な定電圧値を設定することが可能となり、迅速かつ確度の高い判定が行えるため、残量計等への応用に好適である。

0181

また、充電開始時点では低めの第1の定電圧値を設定し、定電圧領域に達したところで蓄電量を判定し、さらにこれよりも高い第2の定電圧値を設定して再度蓄電量を判定し、の如く、繰り返し判定を行うようにしてもよい。このようにすれば、蓄電量が0の場合から満充電の場合まで幅広い範囲で正確な蓄電量を判定することができる。また、このようにして蓄電量を継続的に判定し、例えば1回目の判定で得た蓄電量と2回目の判定で得た蓄電量との相違を求め、これと1回目の判定から2回目の判定までの経過時間との関係から、蓄電手段の容量を求めることもできる。また、蓄電手段の容量が予め判っている場合には、このようにして得られた容量と予め判明している容量との関係から、蓄電手段の劣化状況を把握することもできる。

0182

また、判定した蓄電量に応じて充電電圧、充電電流等を可変するようにしてもよい。例えば、充電量が大きい場合には充電電流を少なくするようにすれば、蓄電手段に優しい充電が行える。

0183

次に、第5の実施例について説明する。本実施例の構成は、第1の実施例の場合と同様である。電池パック30には、Liイオン二次電池1セル(3.6V)のものとNiCd電池3セル(3.6V)のものの2種類があり、いずれが接続されるかは不明となっている。

0184

電源が投入されると、CPU41は第1の実施例と同様にして電池電圧及び充電電流を測定し、また、これらと同様の方法で電池温度を測定し、今回温度値メモリに記憶する。

0185

電池パック30が接続され充電開始が指示されると、CPU41は、電池電圧の測定結果が出るのを待った後、今回電圧値メモリの内容を前回値メモリにコピーするとともに、今回電圧値メモリの内容を、所定値(例えば3.9V)と比較する。この結果、所定値未満であれば以下のように第1の方法により蓄電手段の種類を判定し、所定値以上であれば第2の方法により蓄電手段の種類を判定する。

0186

第1の方法では、CPU41は、D/Aコンバータ45を操作することにより定電圧を4.2Vに設定し、この後、ポート46により充電回路10をONする。次に、充電回路10をONしてから5秒後の今回電圧値メモリの内容すなわちこの時点での電圧値を、前回値メモリに記憶していた充電開始前の電圧値と比較する。この結果、例えば両者の電圧の差が160mV以上あればNiCd電池、それ未満であればLiイオン二次電池であると判定する。

0187

第2の方法では、CPU41は、ポート46により放電回路60をONする。そしてこの5秒後の今回電圧値メモリの内容を、前回値メモリに記憶していた放電開始前の電圧値と比較する。この結果、例えば両者の電圧の差が160mV以上あればNiCd電池、それ未満であればLiイオン二次電池であると判定する。

0188

上記第1の方法または第2の方法により電池種類がLiイオン二次電池であると判定した場合には、定電圧を4.2Vに設定して充電を行い、充電電流が所定値以下となったとき満充電として充電を終了する。

0189

他方、NiCd電池と判定された場合には、この時の今回電圧値メモリの内容を、ピーク値メモリにコピーする。また、D/Aコンバータ45に大きな値を設定することで電圧制限を事実上無くし、定電流充電を行う。この後は、第2の実施例や第4の実施例の場合と同様、温度微分検出により満充電まで充電を行う。

0190

以上説明したように、本実施例は、充電開始前の蓄電手段の電圧を測定し、これが所定値未満であれば第1の方法により蓄電手段の種類を判定し、他方、所定値以上であれば第2の方法により蓄電手段の種類を判定し、これらの判定結果に基づいて充電方法を可変するようにした充電装置である。

0191

本実施例では、蓄電手段の電圧が所定値未満である場合に限って第1の方法を用いるようにしたので、判定に際して蓄電手段に過剰な電圧が印加されるおそれがなく、安全に蓄電手段の種類を判定することができる。また、同様に、蓄電手段の電圧が所定値以上ある場合に限って第2の方法を用いるようにしたので、判定に際して蓄電手段が過放電となる心配もない。

0192

また、第1の方法及び第2の方法は、いずれも充電開始前の蓄電手段の電圧と充電または放電の開始から短時間経過後の蓄電手段の電圧との相違に基づいて蓄電手段の種類を判定するようにしたので、充電または放電の開始直後の極めて短時間の内に蓄電手段の種類を判定することができる。また、蓄電手段の種類の相違による充電または放電開始前後の電圧差の相違は顕著であり、簡易な方法で確実に電池種類を判定できる。

0193

また、充電により判定する方法では判定中も通常通りの充電電流が流れるので、判定を行っても充電時間の遅延の問題は生じない。また、蓄電手段の電圧が所定以上ある場合に限って放電による判定方法を用いるようにしたので、放電が行われる機会は最小限に抑えられるため、充電時間の遅延は最小限に抑えることができる。また、放電を行う場合でも、放電時間は上述のように極めて短時間で済むので、実質上充電時間の遅延の問題は生じないと考えてよい。

0194

また、判定結果に応じてその後の充電方法を変えるようにしたので、判定後は蓄電手段の種類に応じた最も適切な充電を行うことができ、迅速かつ的確に充電が行える。

0195

なお、上記の各実施例では充電器に応用した場合の態様について示したが、これに限らず、メモリ効果除去用の放電装置や、バッテリー診断装置、残量計、UPS等の各種用途に適用できる。

0196

また、電圧が温度に左右されやすい種類の蓄電手段を対象とする場合には、蓄電手段の温度や周囲温度等に応じて定電圧値を可変するようにするとよい。また、定電圧値のほうは固定とし、判定基準の方を可変するようにしてもよい。例えば、テーブルの内容を各種温度に応じて用意しておき、充電時の温度に応じてこれを選択するようにするとよい。

0197

また、充電開始から定電圧に到達するまでの経過時間により判定する方法等、他の方法と組み合わせて総合的に判定するようにしてもよい。

0198

なお、本出願に係る発明の可能な変形例としては、以下のようなものがある。定電圧充電可能な電源手段1と、充電電流を検出する電流検出手段2と、定電圧到達後の電流検出手段2の検出結果により蓄電手段3の蓄電素子の直列個数、蓄電手段3の種類、容量、蓄電量等の属性を判定する判定手段4からなる蓄電手段の属性判定装置

0199

電源手段1と、蓄電手段3の電圧を検出する電圧検出手段5と、電源手段1による蓄電手段3の充電の開始前後における電圧検出手段5の検出結果により蓄電手段3の種類を判定する判定手段4からなる蓄電手段の種類判定装置。

0200

放電手段6と、蓄電手段3の電圧を検出する電圧検出手段5と、放電手段6による蓄電手段3の放電の開始前後における電圧検出手段5の検出結果により蓄電手段3の種類を判定する判定手段4からなる蓄電手段の種類判定装置。

0201

電源手段1と、放電手段6と、蓄電手段3の電圧を検出する電圧検出手段5と、判定手段4からなり、判定手段4は、判定開始前の電圧検出手段5の検出結果が所定値未満であれば電源手段1により蓄電手段3に充電を行い充電開始前後の電圧検出手段5の検出結果に基づいて蓄電手段の種類を判定する一方、判定開始前の電圧検出手段5の検出結果が所定値以上であれば放電手段6により蓄電手段3を放電し放電開始前後の電圧検出手段5の検出結果に基づいて蓄電手段3の種類を判定するものである、蓄電手段の種類判定装置。

0202

蓄電手段の電圧の大小に応じて可変設定した定電圧で充電し、定電圧到達後の充電電流により蓄電手段の属性を判定する、蓄電手段の属性判定方法。

0203

蓄電手段の電圧が所定電圧未満であれば第1の定電圧で充電する一方、所定電圧以上であれば第2の定電圧で充電し、それぞれ定電圧到達後の充電電流により蓄電手段の属性を判定する、蓄電手段の属性判定方法。

0204

蓄電手段を定電圧に充電し、定電圧到達後の充電電流により蓄電手段の異常を判定する、蓄電手段の異常判定方法。

0205

蓄電手段に充電または放電を行い、充電または放電の開始後の蓄電手段の電圧に基づいて蓄電手段の異常または蓄電手段の接続の異常を判定する、蓄電手段の異常判定方法。

発明の効果

0206

本出願に係る発明は、以上説明したように構成されているので、以下のような効果を奏する。

0207

定電圧到達後の充電電流により蓄電素子の直列個数を判定するようにしたので、極めて簡単な構成でありながら、蓄電素子の直列個数を正確に判定できる。直列個数の相違による充電電流の差は顕著であるため容易に検出できるので、電圧により判定する方法等の従来の方法に比べて正確に判定することができる。また、判定時に蓄電手段に印加される電圧が所定の定電圧に制限されるため、蓄電手段に対して必要以上に高い電圧が印加される心配がない。従って、内容の不明な蓄電手段を対象とする場合であっても、安全に判定することができる。また、判定中においても充電電流は流れ続け、充電が進行するという利点を有する。このため、充電器等に応用した場合には、他の方法と異なり判定のために充電が中断等されるようなことがなく、短時間で充電することができる。

0208

また、定電圧到達後の充電電流により蓄電手段の種類を判定するようにしたので、簡単な構成でありながら蓄電手段の種類を正確に判定できる。この場合も同様に蓄電手段に対して必要以上に高い電圧が印加される心配がないため、内容の不明な蓄電手段を対象とする場合であっても、安全に判定することができる。また、判定中においても充電電流は流れ続けるので、充電器等に応用した場合に判定のために充電が中断等されるようなことがなく、短時間で充電することができる。

0209

また、定電圧到達後の充電電流により蓄電手段の容量を判定するようにしたので、簡単な構成でありながら蓄電手段の容量を正確に判定できる。この場合も同様に蓄電手段に対して必要以上に高い電圧が印加される心配がないため、内容の不明な蓄電手段を対象とする場合であっても、安全に判定することができる。また、判定中においても充電電流は流れ続けるので、充電器等に応用した場合に判定のために充電が中断等されるようなことがなく、短時間で充電することができる。

0210

また、定電圧到達後の充電電流により蓄電手段の蓄電量を判定するようにしたので、簡単な構成でありながら蓄電手段の蓄電量を正確に判定できる。この場合も同様に蓄電手段に対して必要以上に高い電圧が印加される心配がないため、内容の不明な蓄電手段を対象とする場合であっても、安全に判定することができる。また、判定中においても充電電流は流れ続けるので、充電器等に応用した場合に判定のために充電が中断等されるようなことがなく、短時間で充電することができる。

0211

また、充電または放電の開始直後の蓄電手段の電圧に基づいて蓄電手段の種類を判定するようにしたので、充電または放電の開始後即座に蓄電手段の種類を判定することができるという顕著な利点を有する。また、電池種類の相違による差は顕著であり、充電停止後の電池電圧の変化に基づいて判定するような方法に比べ、正確に判定することができる。また、充電による場合は判定中も通常の充電と同じ量の電流を流すことができ、放電による場合も極めて短時間の放電で済むため、充電器等に応用した場合に充電時間の遅延の問題がない。

0212

また、蓄電手段の電圧が所定未満であれば第1の方法により蓄電手段の属性を判定し、所定以上であれば第2の方法により蓄電手段の属性を判定するようにしたので、蓄電手段に対して必要以上に高い電圧が印加されたり、または過放電となる心配がなく、内容の不明な蓄電手段を対象とする場合であっても、安全に判定することができる。

0213

また、定電圧到達後に充電電流及び充電電流の時間当たり変化率を測定し、両者の関係に基づいて蓄電手段の属性を判定するようにしたので、蓄電手段の残存状態等の他の要素が判定に及ぼす影響を排除することができ、正確に蓄電手段の属性を判定することができる。

0214

また、定電圧到達後に少なくとも2回にわたって充電電流または充電電流の時間当たり変化率のうちの少なくとも1つをそれぞれ測定し、これらの関係に基づいて蓄電手段の属性を判定するようにしたので、蓄電手段の残存状態等の他の要素が判定に及ぼす影響を排除することができ、正確に蓄電手段の属性を判定することができる。

図面の簡単な説明

0215

図1本発明の構成を表す図
図2本発明の別の構成を表す図
図3実施例の構成を表す図
図4直列個数判定の原理を説明する図
図5種類判定の原理を説明する図
図6容量判定の原理を説明する図
図7蓄電量判定の原理を説明する図
図8種類判定の原理を説明する図

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0216

1電源手段
2電流検出手段
3蓄電手段
4 判定手段
5電圧検出手段
6放電手段
10充電回路
20電流検出回路
30電池パック
40 1チップマイコン
41 CPU(中央処理装置
42 ROM(読み出し専用メモリ
43 RAM(読み書き両用メモリ)
44 A/Dコンバータ
45 D/Aコンバータ
46出力ポート
47タイマ
60放電回路
70 サーミスタ温度センサ

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