JP3822334B2

JP3822334B2 - Battery charge control device

Info

Publication number: JP3822334B2
Application number: JP28366097A
Authority: JP
Inventors: 潤史寺田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1997-10-16
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2017-10-16
Also published as: JPH11122839A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばニッケル・水素バッテリーなどの充電時に温度が上昇するバッテリーを充電するために用いるバッテリーの充電制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、充電時に温度が上昇するバッテリー（例えばニッケル・水素バッテリー）を充電する充電器としては、充電開始時のバッテリー温度を検出し、このバッテリー温度が予め定めた温度範囲に入っているときのみに充電を実施するものが一般的である。すなわち、この種のバッテリーでは、バッテリーの寿命、性能を向上させる目的でバッテリー温度が前記温度範囲の上限を上回っているときや、下限を下回っているときには充電を実施しないようにしている。
【０００３】
また、この種の充電器による充電は、一定の電流をバッテリーに流すことによって実施し、バッテリー温度が予め定めた充電停止温度に達したとき、および充電停止温度に達しなくても満充電状態になるまで充電されて充電終期特有の現象が生じたときに終了するようにしている。前記特有の現象は、ニッケル・水素バッテリーにおいては充電終期にバッテリー電圧が低下する現象や、バッテリー温度の上昇率が著しく高くなる現象などである。充電電流は、残存容量が略零でしかもバッテリー温度が室温程度の相対的に低いバッテリーを速く満充電状態にすることができるような値に設定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上述したように構成した従来の充電器は、充電時の環境温度が高く、かつ充電開始時のバッテリー温度が充電開始上限温度に近いような高温であると、満充電状態に達する以前に充電が終了してしまい、充分に充電することができないという問題があった。例えば、残存容量が略零になるまで放電させたバッテリーを充電する場合であって、気温が高い環境でかつバッテリー温度が充電可能な温度範囲の上限に近いような場合には、満充電にすることができない。これは、ニッケル・水素バッテリーは充電時に発熱して温度が上昇し、満充電に達する前でもバッテリー温度が前記充電停止温度に到達してしまうからである。
【０００５】
このような不具合を解消するためには、以下の三つの手法を採ることが考えられる。
（１）充電器の出力（充電電流）を小さくしてバッテリーの発熱量を少なくする。
（２）充電開始温度範囲の上限温度を低温側へ移行させる。すなわち、バッテリー温度が充電停止温度より充分に低くなければ充電できないようにする。
（３）充電停止温度を高くする。
しかし、充電器の出力を小さくすると充電時間が長くなってしまう。また、充電開始温度範囲の上限温度を低くすると、バッテリーが充電可能な温度に冷却されるまで待機しなければならない。この結果、待機時間を含めた実充電時間が長くなってしまう。さらに、充電停止温度を高くすると、バッテリーが高温な状態で過充電になり易く、その状態ではニッケル・水素バッテリーの負極を構成する水素吸蔵合金の酸化劣化やセパレータ劣化を引き起こし、バッテリー性能が低下するとともに寿命が短くなる。
【０００６】
また、従来の充電器は、充電電流や停止制御方法が一定であるため、種類や容量の異なる他のバッテリーを最適にしかも過充電にならないように充電することは難しい。このため、バッテリーの種類や容量に応じて充電器を用意しなければならない。なお、この不具合を解消して一つの充電器で多種類のバッテリーを充電できるようにするためには、どのような種類・容量のバッテリーでも過充電になる前に充電器が停止しなければならない。
【０００７】
本発明は上述したような問題点を解消するためになされたもので、バッテリー温度が相対的に高い場合において充電容量の確保と実充電時間の短縮とをバッテリーの性能が低下したり寿命が短縮することがないようにしながら両立させることを第１の目的とする。また、一つの充電器で種類や容量が異なるバッテリーを充電できるようにすることを第２の目的とする。さらに、どのような種類・容量のバッテリーでも過充電になる前に充電器が停止するようにすることを第３の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明に係るバッテリーの充電制御装置は、バッテリーの残存容量を求める残存容量演算手段と、バッテリーの温度を検出する温度検出手段と、バッテリーの残存容量とバッテリー温度とに基づいて充電電流を設定する充電器制御手段と、満充電状態まで充電されたときに充電を停止させる充電停止手段とをバッテリーケース内に設け、前記充電器制御手段を、充電開始時のバッテリー温度が予め定めた温度より高いときにバッテリー温度が高いほどかつ残存容量が少ないほど充電電流を小さくするとともに、この充電電流を充電指示信号として充電器に信号伝送手段を介して送出する構成とし、充電器に、前記充電指示信号に応じて出力を制御する出力制御手段を設けたものである。
【０００９】
充電器出力を低下させることによって、充電時にバッテリー温度が上昇するのを抑えることができるから、本発明によれば、充電開始時のバッテリー温度が予め定めた温度より高い場合には、バッテリー温度が高くなればなるほど充電電流が小さくなって充電中にバッテリー温度が上昇し難くなる。このため、充電可能な温度範囲の上限を低く設定しなくてよいため、実充電時間を短縮することができる。また、残存容量が相対的に少ない場合にはバッテリー温度が同じで残存容量が多い場合に較べて充電電流が小さくなるから、発熱を抑えながら充分に充電を行うことができる。残存容量が相対的に多い場合には充電電流が相対的に大きくなっても充電電気量は少ないので、バッテリー温度が充電停止温度に達する前に満充電状態にすることができる。
【００１０】
また、バッテリーケース側でこのバッテリーケース内のバッテリーの種類・容量などに応じた充電電流を設定することができるから、一つの充電器で多種類のバッテリーをそれぞれのバッテリーに最適な条件で充電することができる。
【００１１】
他の発明に係るバッテリーの充電制御装置は、バッテリーケース内に設けられてバッテリーの残存容量を求める残存容量演算手段と、バッテリーケース内に設けられ、バッテリーが満充電状態まで充電されたときに充電器による充電を停止させる充電停止手段と、前記残存容量演算手段と充電停止手段とを充電器に接続する信号伝送手段と、充電器に設けられ、充電開始後の経過時間を計時するタイマーと、充電器に設けられ、前記残存容量演算手段が求めたバッテリーの残存容量と充電電流とによって設定した最長充電時間を充電開始後の経過時間が越えたときに充電を停止する自己停止手段とを備えたものである。
【００１２】
本発明によれば、バッテリーケース側と充電器側のそれぞれに充電を止める機能をもたせることができるから、過充電になるのを確実に阻止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、本発明に係るバッテリーの充電制御装置の一実施の形態を図１ないし図５によって詳細に説明する。
図１は本発明に係るバッテリーの充電制御装置の構成を示すブロック図、図２はバッテリーケース内の構成を示すブロック図、図３は充電器の出力を設定するマップになるグラフ、図４はバッテリーケース内のＣＰＵの動作を説明するためのフローチャート、図５は充電器の動作を説明するためのフローチャートである。
【００１４】
これらの図において、符号１はこの実施の形態による充電制御装置を示す。この充電制御装置１は、電動自転車や電動車椅子などの電動車両のバッテリーを充電するためのもので、バッテリーケース２内に収容し、ＣＰＵ３が充電器４を制御する構成を採っている。バッテリーケース２は、バッテリー５を収納しており、電動車両（図示せず）のバッテリー取付部および充電器４のバッテリー接続部（図示せず）に対して着脱できるように形成している。
【００１５】
前記バッテリー５は、ニッケル・水素バッテリーのセルを直列に複数接続することによって構成し、正極および負極に端子６，７を接続している。これらの端子６，７は充電時に充電器４に接続し、放電時に電動車両側のモータ制御部８に接続する。これらの端子６，７は、バッテリーケース２を充電器４あるいは電動車両に装着することによって接点どうしが接触して導通する構造のものを使用している。前記モータ制御部８に接続した表示装置９は、走行時にバッテリー５の残存容量を表示するためのもので、電動車両の車体に運転者が見易い位置に配置している。
【００１６】
また、前記バッテリーケース２には、バッテリー５の温度を検出するためのサーミスタ１０と、充放電時にバッテリー５に流れる電流を検出するための電流検出手段１１と、バッテリー５の端子間電圧を検出するための電圧検出手段１２と、バッテリー５の残存容量を表示するためのスイッチ付き表示装置１３とを設けている。
【００１７】
前記ＣＰＵ３は、図２に示すように、通信インターフェイス１４および信号端子１５，１６を介して充電器４あるいは電動車両のモータ制御部８に接続するようにしている。ＣＰＵ３と充電器４との間の信号伝送系が本発明に係る信号伝送手段を構成している。前記端子１５，１６も前記端子６，７と同様に接触式のものを使用している。
【００１８】
ＣＰＵ３は、図２に示すように、バッテリー５の残存容量を求めるための残存容量演算手段２１と、バッテリー５の温度を検出するための温度検出手段２２と、充電器４の出力を設定するための充電器制御手段２３と、充電を停止させるための充電停止手段２４と、バッテリー５のリフレッシュを実施するための放電制御手段２５と、充電器４の接続の有無を判定するための接続判定手段２６と、最長充電時間を求めるための充電時間演算手段２７などから構成している。なお、このＣＰＵ３は、バッテリー５に電源回路２８を介して接続し、バッテリー５から給電されるようにしている。
【００１９】
前記残存容量演算手段２１は、前記電流検出手段１１が検出した電流の積算値、すなわち充電時、放電時に流れた電流の加算・減算からバッテリー５の残存容量を求める構成を採っている。なお、求めた残存容量は、図示してないメモリに記憶させている。前記温度検出手段２２は、前記サーミスタ１０の出力に基づいてバッテリー５の温度を検出する構成を採っている。
【００２０】
充電器制御手段２３は、前記残存容量演算手段２１が求めたバッテリー５の残存容量と、前記温度検出手段２２が求めた充電開始時のバッテリー温度とに基づいて充電電流を設定し、この充電電流を充電指示信号として前記充電器４に前記通信インターフェイス１４を介して送出する構成を採っている。この実施の形態では、充電電流を図３に示すマップによって設定している。
【００２１】
マップは、充電電流をバッテリー５の残存容量と充電開始時のバッテリー温度とに割付けて形成している。残存容量は、この実施の形態ではＤＯＤ（放電深度）で表している。図３においてＤＯＤ大は残存容量が０％であることを表し、ＤＯＤ小は残存容量が１００％であることを表し、ＤＯＤ中はＤＯＤ大とＤＥＤ小の中間の容量であることを表している。
【００２２】
図３に示すマップは、、充電開始時のバッテリー温度が図３中にＴ１で示す電流制御開始温度より低いときには、バッテリー温度にかかわりなく充電電流が最大になり、電流制御開始温度Ｔ１より高いときには、バッテリー温度およびＤＯＤの値に応じて充電電流が無段階で小さくなるように形成している。例えば、充電開始時のバッテリー温度が図３中のＴ２である場合には、０％（ＤＯＤ大）から約５０％（ＤＯＤ中）の範囲にあるＤＯＤ値に応じて充電電流が小さくなる。また、充電開始時のバッテリー温度が図３中のＴ３より高くなると、バッテリー温度が高くなればなるほど、しかもＤＯＤ値が小さくなればなるほど充電電流は小さくなる。
【００２３】
充電停止手段２４は、この実施の形態では定電流充電時に充電終期に起こる特有の現象を検出したときに通信インターフェイス１４を介して充電器４に充電停止信号を送出する構成を採っている。充電終期に起こる特有の現象とは、充電終期にバッテリー電圧が低下する現象と、バッテリー温度の上昇率が著しく高くなる現象である。電圧低下は電圧検出手段１２に接続した電圧低下量演算手段２９が検出し、温度上昇率は温度上昇率演算手段３０が求めるようにしている。
【００２４】
接続判定手段２６は、充電器４に接続判定用の信号を送出し、バッテリーケース２が充電器４に接続されているか否かを判定する構成を採っている。充電器４から接続確認を示す信号が返信されたときに充電器４に接続していると判定する。また、この接続判定手段２６は、前記接続確認を実施することにより、ＣＰＵ３と充電器４との間の信号伝送手段の異常の有無も判定することができるようにしている。
【００２５】
充電時間演算手段２７は、前記残存容量演算手段２１が求めた残存容量と、充電器制御手段２３が設定した充電電流とに基づいて充電可能な最長充電時間（以下、これをトータルタイマー値という）を求め、このトータルタイマー値を充電制御信号として前記充電指示信号とともに充電器４に送出する構成を採っている。この実施の形態では充電時間演算手段２７と充電器４とで各々充電時間を計時するようにしている。すなわち、充電時間演算手段２７は、充電開始後の経過時間がトータルタイマー値を越えたときに充電停止信号を充電器４に送出する構成を採り、充電器４は、充電開始からの経過時間がこのトータルタイマー値を越えたときにバッテリーケース２から充電停止信号が送出されなくても自己停止するようにしている。詳述すると、トータルタイマー値が充電制御信号として前記充電指示信号とともに充電器４に送出されることにより、充電器４においても充電開始からの経過時間を計時し、トータルタイマー値を越えたときにバッテリーケース２から充電停止信号が送出されていなくても充電器４は自己停止する。前記経過時間はタイマー３１および後述する充電器４側のタイマー４０が計時する。また、トータルタイマー値は下記の（１）式によって求める。
｛（バッテリー容量−残存容量）／充電電流｝×定数・・・（１）
ここで、バッテリー容量は、ＥＥＰＲＯＭ３２に記録した値を用いる。
【００２６】
放電制御手段２５は、バッテリーケース２が充電器４に装着されている状態でスイッチ付き表示装置１３のスイッチをオン操作することによって充電器４にリフレッシュ開始信号を送出する構成を採っている。リフレッシュは、充電器４でバッテリー５を放電させることによって実施する。また、この放電制御手段２５は、リフレッシュ時にバッテリー５の端子間電圧が予め定めたリフレッシュ終了値に達したときにリフレッシュ停止信号を充電器４に送出する。
【００２７】
充電器４は、図１に示すように、コンセントプラグ３３から給電される交流電源をＡＣ／ＤＣコンバータ３４で直流に変換し、充電電流として充電用端子６に供給する構成を採っている。また、この充電器４は、前記ＣＰＵ３が設定した充電電流を流すために受信手段３５と、比較・演算手段３６と、出力制御手段３７などを有し、さらに、バッテリー５のリフレッシュを実施するために放電器３８と、この放電器３８を制御するための放電制御手段３９とを有している。
【００２８】
受信手段３５は、信号端子１５を介してＣＰＵ３からの信号を受信したりＣＰＵ３へ信号を発信するために設けてあり、充電指示信号や充電停止信号を受信してこれらの信号を比較・演算信号３６に送出する構成を採っている。また、充電開始後の経過時間（充電時間）をタイマー４０で計時し、ＣＰＵ３から送出されたトータルタイマー値を充電時間が越えたときに比較・演算手段３６に充電停止信号を送出するようにしている。本発明に係る自己停止手段は、この実施の形態では受信手段３５によって構成している。
さらに、この受信手段３５は、ＣＰＵ３が送出した接続判定用の信号を受信したときに、接続確認を示す信号をＣＰＵ３に送出する返信手段４１を有している。
【００２９】
さらにまた、この受信手段３５は、ＣＰＵ３が送出したリフレッシュ開始信号やリフレッシュ停止信号を受信したときには、この信号を放電制御手段３９に送出するようにしている。バッテリー５のリフレッシュは、放電制御手段３９が放電器３８に放電開始信号を送出することによって開始し、放電停止信号を送出することによって終了する。なお、リフレッシュ時には、受信手段３５が比較・演算手段３６に充電停止信号を送出するようにしている。
図１において受信手段３５に接続した符号４２で示すものは、充電時あるいはリフレッシュ時にＬＥＤ４３を点灯させるためのＬＥＤドライバである。
【００３０】
比較・演算手段３６は、前記受信手段３５が送出した充電指示信号から目標とする充電電流を求め、ＡＣ／ＤＣコンバータ３４の下流側に設けた電流検出手段４４と電圧検出手段４５の出力に基づいて充電電流が目標充電電流と一致するように出力制御手段３７にフィードバック制御を実施するように構成している。なお、前記出力制御手段３７は、比較・演算手段３６が送出した制御信号によってＡＣ／ＤＣコンバータ３４の出力を制御する。
【００３１】
次に、上述したように構成した充電制御装置１の動作を図４および図５に示すフローチャートによって説明する。
バッテリーケース２内のＣＰＵ３は、図４のステップＳ１で示すように充電器４が接続しているか否かを判定する。この判定は、接続判定手段２６が接続判定用の信号を充電器４に送出し、充電器４が接続確認用の信号を返送するか否かを検出することによって実施する。
バッテリーケース２を充電器４に装着することによって充電器４から接続確認用の信号が返送されるため、ステップＳ１での接続判定がなされ、ステップＳ２に進む。
【００３２】
ステップＳ２においてＣＰＵ３はバッテリー５の残存容量をメモリから読出し、次いで、ステップＳ３でバッテリー温度が充電開始下限温度と充電開始上限温度との間の温度範囲に入っているか否かを判定する。範囲外のときにはステップＳ４で充電を待機する。範囲内である時には、ステップＳ５でＣＰＵ３が充電電流を設定する。
【００３３】
充電電流は、残存容量とバッテリー温度に基づいて図３のマップから読出す。すなわち、充電開始時のバッテリー温度が予め定めた電流制御開始温度（Ｔ１）より高いときにバッテリー温度が高いほどかつ残存容量が少ないほど小さくなる。
【００３４】
次に、ＣＰＵ３はステップＳ６でトータルタイマー値を求め、ステップＳ７で通信機能が正常か否かを確認してからステップＳ８で前記充電電流やトータルタイマー値を充電器４に送出する。これらの信号を充電器４が受信することによって、ステップＳ９に示すように充電器４が充電を開始する。
【００３５】
充電開始後は、ステップＳ１０で示すようにＣＰＵ３は充電時間が前記トータルタイマー値に達したか否かを判定し、ＮＯと判定されたとき、すなわち充電時間がトータルタイマー値に達していないときには、ステップＳ１１で充電終了か否かを判定する。充電が終了していない場合にはステップＳ１０に戻る。また、充電時間がトータルタイマー値に達した場合や充電終了と判定した場合には、ＣＰＵ３はステップＳ１２で充電停止信号を充電器４に送出する。
【００３６】
一方、充電器４は、バッテリーケース２が装着されることによって図５に示すステップＰ１においてバッテリー５の接続を判定し、ステップＰ２でバッテリー電圧が著しく低下しているか否かを判定する。この実施の形態ではバッテリー電圧が１６Ｖ以下の場合にはステップＰ３に進み、１６Ｖより高い場合にはステップＰ４に進む。ステップＰ３では、タイマー４０を予備充電タイマーとして使用して計時を開始し、予備充電を実施する。この予備充電は、ステップＰ５でバッテリー電圧が１６Ｖ以上になるまで実施する。予備充電時間が予め定めた予備充電タイマー値を越えた場合にはバッテリー異常と判断し、ステップＰ６からステップＰ７へ進み、ＬＥＤ４３を異常状態が判別できるように点灯させる。
【００３７】
予備充電が終了した後、ステップＰ４でＣＰＵ３との信号の授受により通信機能の確認が実行され、次いで、ステップＰ８で充電電流やトータルタイマー値を受信する。充電電流を受信手段３５が比較・演算手段３６に送出することによって、ステップＰ９で示すように充電を開始する。充電開始後は、充電器４はステップＰ１０に示すように充電停止信号を受信したか否かを判定し、受信していないときにはステップＰ１１で充電時間がトータルタイマー値を越えたか否かを判定する。充電時間がトータルタイマー値を越えていない場合にはステップＰ１０へ戻る。充電時間がトータルタイマー値を越えたり、充電停止信号を受信したときに、充電器４はステップＰ１２へ進んで充電を止める。
【００３８】
したがって、上述した充電制御装置１は、充電開始時のバッテリー温度が予め定めた電流制御開始温度（Ｔ１）より高いときにバッテリー温度が高いほどかつ残存容量が少ないほど充電電流を小さくし、充電時にバッテリー温度が上昇するのを抑えることができる。
【００３９】
このため、充電開始温度範囲の上限温度を低く設定しなくてよいため、充電待機時間が短くなり、実充電時間を短縮することができる。また、残存容量が相対的に少ない場合にはバッテリー温度が同じで残存容量が多い場合に較べて充電電流が小さくなるから、発熱を抑えながら充分に充電を行うことができる。残存容量が相対的に多い場合には充電電流が相対的に大きくなっても充電電気量は少ないので、バッテリー温度が充電停止温度に達する前に満充電状態にすることができる。
【００４０】
また、この充電制御装置１は、バッテリーケース２内のＣＰＵ３と充電器４のそれぞれで充電時間がトータルタイマー値を越えたときに充電を停止するようにしているので、充電器４は自己停止して過充電になるのを確実に阻止することができる。すなわち、充電器４に自己停止機能をもたせることができるので、充電の制御をバッテリーケース側で行う構成でも信頼性が高い。
【００４１】
さらに、この充電制御装置１は、バッテリーケース２内に収容し、信号伝送手段を介して充電指示信号を充電器４に送出する構成とし、充電器４に、前記充電指示信号に応じて出力を制御する出力制御手段３７を設けたため、バッテリーケース２側でこのバッテリーケース２内のバッテリー５の種類・容量などに応じた充電電流を設定することができる。この結果、一つの充電器４で多種類のバッテリーをそれぞれのバッテリーに最適な条件で充電することができる。
【００４２】
第２の実施の形態
ＣＰＵ３が充電器出力を設定するためには、図６および図７に示すように実施することができる。
図６および図７は、それぞれ充電器の出力を設定するマップになるグラフである。これらのマップを前記図３のマップに代えても第１の実施の形態を採るときと同等の効果を奏する。
【００４３】
図６に示すマップは、縦軸にＤＯＤ（放電深度）をとり、充電器の出力（充電電流）を大・中・小の３段階に分けて示している。なお、ＤＯＤ（放電深度）は、値が大きいほど残存容量が少ないことを示す。図６のマップを採用すると、充電開始時のバッテリー温度が充電開始温度ＴＡより低いときには残存容量にかかわりなく最大出力で充電し、前記温度ＴＡよりバッテリー温度が高いときにはバッテリー温度が高いほどかつ残存容量が少ないほど（ＤＯＤが大きいほど）充電器出力が小さくなる。
【００４４】
図７に示すマップは、充電器４をＯＮ状態とＯＦＦ状態とが繰返し起こるように作動させて充電器出力を変える場合に採用する。このマップでは、ＯＮ状態の時間をパルスＡ〜パルスＣとして３段階に変えるようにしている。ＯＮ状態の時間は、パルスＡ＞パルスＢ＞パルスＣという関係になっている。このマップを採用しても図３および図６のマップを使用する場合と同等の効果を奏する。
【００４５】
第３の実施の形態
充電器４に自己停止機能をもたせるためには、図８ないし図１１に示すように構成することができる。
図８〜図１１は他の実施の形態を示す図で、図８は充電器内の構成を示すブロック図、図９はバッテリーケース内の構成を示すブロック図、図１０はバッテリーケース内のＣＰＵの動作を説明するためのフローチャート、図１１は充電器の動作を説明するためのフローチャートである。これらの図において前記図１および図２で説明したものと同一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００４６】
この実施の形態を採るときのＣＰＵ３は、充電電流を設定する手段を備えていない点と、充電器４にバッテリー残量データを送出する構成を採っている点が異なる他は、前記実施の形態を採るときと同じ構成を採っている。
【００４７】
充電電流は、この実施の形態においては充電器４に設けたメモリ５１に記憶させた値を用いるようにしている。また、充電器４には、ＣＰＵ３から送出されたバッテリー残量データと、メモリ５１から読出した充電電流とに基づいてトータルタイマー値を求める充電器側充電時間演算手段５２を設けている。この実施の形態では、前記充電器側充電時間演算手段５２が求めたトータルタイマー値を充電開始後の経過時間が越えたときに充電を停止するようにしている。この制御は、充電器４の受信手段３５が実行する。
【００４８】
この形態を採るときのＣＰＵ３および充電器４の動作を図１０および図１１に示すフローチャートによって説明する。なお、これらの図のフローチャートにおいては、図４および図５のフローチャートで説明した動作と同等または同じ動作を実行するときには、同一の符号を付し詳細な説明は省略する。先ず、図１０によってバッテリーケース２のＣＰＵ３の動作について説明する。
【００４９】
先ず、図１０のステップＳ１〜Ｓ４に示すように、ＣＰＵ３は充電器４が接続しているか否かを判定してからバッテリー５の残存容量データを読込み、バッテリー温度が充電開始下限温度と充電開始上限温度との間の温度範囲に入っているか否かの判定を行う。そして、バッテリー温度が前記温度範囲に入っている場合には、通信機能の確認（ステップＳ７）を実施してからステップ１０１で示すようにバッテリー５の残存容量データを充電器４に送出する。
【００５０】
その後、ＣＰＵ３は残存容量データと充電電流（一定値）とからトータルタイマー値を求め（ステップＳ６）、ステップ１０２に示すようにタイマー３１による計時を開始する。そして、充電器４による充電が開始され（ステップＳ９）、ステップＳ１０およびステップＳ１１に示すように、充電時間がトータルタイマー値を越えたり充電終了を判定したときにステップＳ１２で充電器４に充電停止信号を送出して充電が終了する。
【００５１】
一方、充電器４は、図１１のステップＰ１〜ステップＰ７に示す予備充電や通信機能の判定を実施した後、ＣＰＵ３から送出されたバッテリー５の残存容量データをステップＰ１０１で受信する。そして、充電器４は、ステップＰ１０２で前記残存容量データと充電電流（一定値）とからトータルタイマー値を求め、ステップＰ１０３でタイマー４０による計時を開始してから充電を開始する（ステップＰ９）。充電開始後は、ＣＰＵ３が送出した充電停止信号を受信したときや、充電開始後の経過時間が前記トータルタイマー値を越えたときに、充電を停止する（ステップＰ１０〜ステップＰ１２）。
【００５２】
このように充電器４が残量容量データに基づいてトータルタイマー値を求めるように構成しても充電器４に自己停止機能をもたせることができ、図１〜図７に示した実施の形態を採るときと同等の作用効果を奏する。
【００５３】
なお、上述した各実施の形態ではニッケル・水素バッテリーを使用する例を示したが、バッテリー５は、充電時に発熱により温度上昇を起こすバッテリーであれば、どのようなものでも使用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、充電開始時のバッテリー温度が予め定めた温度より高い場合には、バッテリー温度が高くなればなるほど充電中にバッテリー温度が上昇し難くなる。このため、充電開始温度範囲の上限温度を低く設定しなくてよいため、実充電時間を短縮することができる。また、残存容量が相対的に少ない場合にはバッテリー温度が同じで残存容量が多い場合に較べて充電電流が小さくなるから、発熱を抑えながら充分に充電を行うことができる。残存容量が相対的に多い場合には充電電流が相対的に大きくなっても充電電気量は少ないので、バッテリー温度が充電停止温度に達する前に満充電状態にすることができる。
【００５５】
したがって、バッテリーの充電開始時の状態に最適な充電器出力をもって充電することができ、バッテリー温度が相対的に高い場合において充電容量の確保と実充電時間の短縮とを両立させることができる。しかも、高温なバッテリーに対して充電容量を確保するために充電器出力を低下させているので、充電を中止するための最高温度を高くする手法を採る場合に較べてバッテリーが過熱することがないから、バッテリーの性能が低下したり寿命が短くなったりすることはない。
【００５６】
また、充電制御装置をバッテリーケース内に収容しているので、バッテリーケース側でこのバッテリーケース内のバッテリーの種類・容量などに応じた充電器出力を設定することができるから、バッテリーケースを充電器に対して着脱自在に形成し、一つの充電器で多種類のバッテリーをそれぞれのバッテリーに最適な条件で充電することができる。
【００５７】
充電開始後の経過時間が最長充電時間に達したときに充電を停止する自己停止手段を充電器側にも設ける他の発明によれば、バッテリーケース側と充電器側との二つの充電器停止手段により、充電器は最長充電時間に達したときに充電を止める。このため、充電器に自己停止機能をもたせることができ、過充電になるのを確実に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバッテリーの充電制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】バッテリーケース内の構成を示すブロック図である。
【図３】充電器の出力を設定するマップになるグラフである。
【図４】バッテリーケース内のＣＰＵの動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】充電器の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】充電器の出力を設定するマップになるグラフである。
【図７】充電器の出力を設定するマップになるグラフである。
【図８】充電器内の構成を示すブロック図である。
【図９】バッテリーケース内の構成を示すブロック図である。
【図１０】バッテリーケース内のＣＰＵの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】充電器の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…充電制御装置、２…バッテリーケース、３…ＣＰＵ、４…充電器、５…バッテリー、２１…残存容量演算手段、２２…温度検出手段、２３…充電器制御手段、２４…充電停止手段、２７…充電時間演算手段、３５…受信手段、３７…出力制御手段、５２…充電器側充電時間演算手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery charge control device used for charging a battery whose temperature rises during charging, such as a nickel-hydrogen battery.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a charger for charging a battery whose temperature rises during charging (for example, a nickel-hydrogen battery), the battery temperature at the start of charging is detected and only when the battery temperature is within a predetermined temperature range. It is common to perform charging. That is, in this type of battery, charging is not performed when the battery temperature is above the upper limit of the temperature range or below the lower limit for the purpose of improving the life and performance of the battery.
[0003]
Charging with this type of charger is performed by flowing a constant current through the battery, and when the battery temperature reaches a predetermined charging stop temperature or when the charging stop temperature is not reached, the battery is fully charged. The battery is charged until the end of charging, and when the phenomenon peculiar to the end of charging occurs, the charging is terminated. In the nickel / hydrogen battery, the specific phenomenon includes a phenomenon in which the battery voltage decreases at the end of charging, and a phenomenon in which the rate of increase in battery temperature increases significantly. The charging current is set to such a value that a battery with a relatively low remaining capacity and a relatively low battery temperature of about room temperature can be quickly fully charged.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional charger configured as described above has a high environmental temperature at the time of charging, and the battery temperature at the start of charging is a high temperature close to the charging start upper limit temperature before reaching the fully charged state. There was a problem that charging was terminated and charging was not sufficient. For example, when charging a battery that has been discharged until the remaining capacity becomes substantially zero, when the temperature is high and the battery temperature is close to the upper limit of the chargeable temperature range, the battery is fully charged. I can't. This is because the nickel-hydrogen battery generates heat during charging and the temperature rises, and the battery temperature reaches the charge stop temperature even before full charge is reached.
[0005]
In order to eliminate such problems, the following three methods can be considered.
(1) Decreasing the battery output by reducing the output (charging current) of the charger.
(2) The upper limit temperature of the charging start temperature range is shifted to the low temperature side. That is, the battery cannot be charged unless the battery temperature is sufficiently lower than the charge stop temperature.
(3) Increase the charge stop temperature.
However, if the output of the charger is reduced, the charging time becomes longer. In addition, if the upper limit temperature of the charging start temperature range is lowered, it is necessary to wait until the battery is cooled to a chargeable temperature. As a result, the actual charging time including the standby time becomes long. In addition, when the charge stop temperature is increased, the battery is likely to be overcharged at a high temperature. In this state, the hydrogen storage alloy constituting the negative electrode of the nickel-hydrogen battery is deteriorated by oxidation and the separator is deteriorated, and the battery performance is lowered. At the same time, the life is shortened.
[0006]
In addition, since the conventional charger has a constant charging current and stop control method, it is difficult to charge other batteries of different types and capacities so as not to be overcharged. For this reason, a charger must be prepared according to the type and capacity of the battery. In addition, in order to solve this problem and to be able to charge many types of batteries with one charger, the charger must stop before any type / capacity battery is overcharged. .
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and in the case where the battery temperature is relatively high, ensuring the charging capacity and shortening the actual charging time reduce the battery performance or shorten the life. It is a first object to achieve both of them while preventing them from happening. A second object is to allow batteries of different types and capacities to be charged with a single charger. Furthermore, a third object is to stop the charger before any type and capacity of the battery is overcharged.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, a battery charge control device according to the present invention includes a remaining capacity calculating means for obtaining a remaining capacity of a battery, a temperature detecting means for detecting the temperature of the battery, a remaining capacity of the battery, and a battery temperature. A charger control means for setting a charging current based on the charging current and a charging stop means for stopping the charging when the battery is fully charged, provided in the battery case, the charger control means at the battery temperature at the start of charging. When the battery temperature is higher than a predetermined temperature, the charging current is reduced as the battery temperature is higher and the remaining capacity is lower, and the charging current is sent to the charger via a signal transmission means as a charging instruction signal. The device is provided with output control means for controlling the output in accordance with the charging instruction signal.
[0009]
By reducing the charger output, it is possible to prevent the battery temperature from rising during charging. Therefore, according to the present invention, when the battery temperature at the start of charging is higher than a predetermined temperature, the battery temperature is The higher the value, the smaller the charging current and the more difficult the battery temperature rises during charging. For this reason, since it is not necessary to set the upper limit of the temperature range which can be charged low, real charge time can be shortened. In addition, when the remaining capacity is relatively small, the charging current is smaller than when the battery temperature is the same and the remaining capacity is large, so that sufficient charging can be performed while suppressing heat generation. When the remaining capacity is relatively large, the amount of charged electricity is small even when the charging current is relatively large. Therefore, the battery can be fully charged before the battery temperature reaches the charging stop temperature.
[0010]
In addition, the battery case can set the charging current according to the type, capacity, etc. of the battery in the battery case, so a single charger can charge many types of batteries under optimal conditions for each battery. be able to.
[0011]
A battery charge control device according to another invention is: A remaining capacity calculating means provided in the battery case for determining the remaining capacity of the battery, a charge stopping means provided in the battery case for stopping charging by the charger when the battery is fully charged, and A signal transmission means for connecting the remaining capacity calculating means and the charging stop means to the charger, a timer provided in the charger for measuring an elapsed time after the start of charging, a charger, and the remaining capacity calculating means Self-stop means for stopping charging when the elapsed time after starting charging exceeds the maximum charging time set by the obtained remaining capacity and charging current of the battery Is.
[0012]
According to the present invention, since the battery case side and the charger side can each have a function of stopping charging, it is possible to reliably prevent overcharging.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First embodiment
Hereinafter, an embodiment of a battery charge control device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the battery charge control device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration inside the battery case, FIG. 3 is a graph that becomes a map for setting the output of the charger, FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the charger. FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the CPU in the battery case.
[0014]
In these drawings, reference numeral 1 denotes a charge control device according to this embodiment. The charging control device 1 is for charging a battery of an electric vehicle such as an electric bicycle or an electric wheelchair, and is housed in a battery case 2 and has a configuration in which the CPU 3 controls the charger 4. The battery case 2 houses a battery 5 and is formed so as to be detachable from a battery mounting portion of an electric vehicle (not shown) and a battery connection portion (not shown) of the charger 4.
[0015]
The battery 5 is formed by connecting a plurality of nickel-hydrogen battery cells in series, and terminals 6 and 7 are connected to the positive electrode and the negative electrode. These terminals 6 and 7 are connected to the charger 4 during charging, and are connected to the motor control unit 8 on the electric vehicle side during discharging. These terminals 6, 7 use a structure in which the contacts are brought into contact with each other and conducted by attaching the battery case 2 to the charger 4 or the electric vehicle. The display device 9 connected to the motor control unit 8 is for displaying the remaining capacity of the battery 5 during traveling, and is disposed on the body of the electric vehicle at a position that is easy for the driver to see.
[0016]
The battery case 2 has a thermistor 10 for detecting the temperature of the battery 5, current detection means 11 for detecting a current flowing through the battery 5 during charging / discharging, and a voltage between terminals of the battery 5. There are provided a voltage detecting means 12 for displaying and a display device 13 with a switch for displaying the remaining capacity of the battery 5.
[0017]
As shown in FIG. 2, the CPU 3 is connected to the charger 4 or the motor control unit 8 of the electric vehicle via the communication interface 14 and the signal terminals 15 and 16. A signal transmission system between the CPU 3 and the charger 4 constitutes a signal transmission means according to the present invention. Similarly to the terminals 6 and 7, the terminals 15 and 16 are contact type.
[0018]
As shown in FIG. 2, the CPU 3 sets the remaining capacity calculation means 21 for determining the remaining capacity of the battery 5, the temperature detection means 22 for detecting the temperature of the battery 5, and the output of the charger 4. Charger control means 23, charging stop means 24 for stopping charging, discharge control means 25 for refreshing the battery 5, and connection determination means for determining whether or not the charger 4 is connected 26 and charging time calculation means 27 for obtaining the longest charging time. The CPU 3 is connected to the battery 5 via the power supply circuit 28 so that power is supplied from the battery 5.
[0019]
The remaining capacity calculation means 21 employs a configuration in which the remaining capacity of the battery 5 is obtained from the integrated value of the current detected by the current detection means 11, that is, addition / subtraction of the current that flows during charging and discharging. The obtained remaining capacity is stored in a memory (not shown). The temperature detecting means 22 is configured to detect the temperature of the battery 5 based on the output of the thermistor 10.
[0020]
The charger control means 23 sets a charging current based on the remaining capacity of the battery 5 obtained by the remaining capacity calculating means 21 and the battery temperature at the start of charging obtained by the temperature detecting means 22, and this charging current. Is transmitted to the charger 4 through the communication interface 14 as a charging instruction signal. In this embodiment, the charging current is set by the map shown in FIG.
[0021]
The map is formed by assigning the charging current to the remaining capacity of the battery 5 and the battery temperature at the start of charging. The remaining capacity is represented by DOD (depth of discharge) in this embodiment. In FIG. 3, the large DOD indicates that the remaining capacity is 0%, the small DOD indicates that the remaining capacity is 100%, and the DOD indicates that the capacity is intermediate between the large DOD and the small DED. .
[0022]
The map shown in FIG. 3 shows that when the battery temperature at the start of charging is lower than the current control start temperature indicated by T1 in FIG. 3, the charging current becomes maximum regardless of the battery temperature, and when the battery temperature is higher than the current control start temperature T1. The charging current is steplessly reduced according to the battery temperature and the DOD value. For example, when the battery temperature at the start of charging is T2 in FIG. 3, the charging current decreases according to the DOD value in the range of 0% (large DOD) to about 50% (during DOD). When the battery temperature at the start of charging becomes higher than T3 in FIG. 3, the charging current decreases as the battery temperature increases and as the DOD value decreases.
[0023]
In this embodiment, the charging stop means 24 is configured to send a charge stop signal to the charger 4 via the communication interface 14 when detecting a specific phenomenon that occurs at the end of charging during constant current charging. The specific phenomenon that occurs at the end of charging is a phenomenon in which the battery voltage decreases at the end of charging and a phenomenon in which the rate of increase in battery temperature increases significantly. The voltage drop is detected by the voltage drop amount calculation means 29 connected to the voltage detection means 12, and the temperature increase rate is calculated by the temperature increase rate calculation means 30.
[0024]
The connection determination unit 26 has a configuration in which a connection determination signal is transmitted to the charger 4 to determine whether or not the battery case 2 is connected to the charger 4. When a signal indicating connection confirmation is returned from the charger 4, it is determined that the charger 4 is connected. Further, the connection determination means 26 can determine whether or not there is an abnormality in the signal transmission means between the CPU 3 and the charger 4 by performing the connection confirmation.
[0025]
The charging time calculating means 27 is the longest charging time that can be charged based on the remaining capacity obtained by the remaining capacity calculating means 21 and the charging current set by the charger control means 23 (hereinafter referred to as a total timer value). The total timer value is sent as a charge control signal to the charger 4 together with the charge instruction signal. In this embodiment, the charging time calculation means 27 and the charger 4 respectively measure the charging time. That is, the charging time calculation means 27 employs a configuration in which a charging stop signal is sent to the charger 4 when the elapsed time after the start of charging exceeds the total timer value. Even if the charge stop signal is not sent from the battery case 2 when the total timer value is exceeded, the self-stop is performed. More specifically, when the total timer value is sent to the charger 4 as a charge control signal together with the charge instruction signal, the charger 4 also counts the elapsed time from the start of charging, and when the total timer value is exceeded. Even if the charge stop signal is not sent from the battery case 2, the charger 4 self-stops. The elapsed time is measured by a timer 31 and a timer 40 on the side of the charger 4 described later. The total timer value is obtained by the following equation (1).
{(Battery capacity-remaining capacity) / charging current} × constant (1)
Here, the value recorded in the EEPROM 32 is used as the battery capacity.
[0026]
The discharge control means 25 employs a configuration in which a refresh start signal is sent to the charger 4 by turning on the switch of the display device with switch 13 while the battery case 2 is attached to the charger 4. The refresh is performed by discharging the battery 5 with the charger 4. Further, the discharge control means 25 sends a refresh stop signal to the charger 4 when the voltage between the terminals of the battery 5 reaches a predetermined refresh end value during refresh.
[0027]
As shown in FIG. 1, the charger 4 has a configuration in which AC power supplied from the outlet plug 33 is converted into DC by an AC / DC converter 34 and supplied to a charging terminal 6 as a charging current. The charger 4 includes a receiving unit 35, a comparison / calculation unit 36, an output control unit 37, and the like for flowing the charging current set by the CPU 3, and further for refreshing the battery 5. And a discharge control means 39 for controlling the discharger 38.
[0028]
The receiving means 35 is provided for receiving a signal from the CPU 3 via the signal terminal 15 or transmitting a signal to the CPU 3. The receiving means 35 receives a charge instruction signal or a charge stop signal and compares these signals with a comparison / calculation signal. 36 is used. Further, the elapsed time (charging time) after the start of charging is counted by the timer 40, and when the charging time exceeds the total timer value sent from the CPU 3, a charging stop signal is sent to the comparison / calculation means 36. Yes. The self-stop means according to the present invention is constituted by the receiving means 35 in this embodiment.
Further, the receiving means 35 has a reply means 41 for sending a signal indicating connection confirmation to the CPU 3 when receiving a connection determination signal sent by the CPU 3.
[0029]
Furthermore, the receiving means 35 is adapted to send this signal to the discharge control means 39 when receiving a refresh start signal or a refresh stop signal sent by the CPU 3. The refresh of the battery 5 starts when the discharge control means 39 sends a discharge start signal to the discharger 38 and ends when a discharge stop signal is sent. At the time of refreshing, the receiving means 35 sends a charge stop signal to the comparing / calculating means 36.
In FIG. 1, what is indicated by reference numeral 42 connected to the receiving means 35 is an LED driver for lighting the LED 43 during charging or refreshing.
[0030]
The comparison / calculation means 36 obtains a target charging current from the charging instruction signal sent out by the receiving means 35, and based on the outputs of the current detection means 44 and the voltage detection means 45 provided on the downstream side of the AC / DC converter 34. Thus, the output control means 37 is configured to perform feedback control so that the charging current matches the target charging current. The output control means 37 controls the output of the AC / DC converter 34 by the control signal sent from the comparison / calculation means 36.
[0031]
Next, the operation of the charging control apparatus 1 configured as described above will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.
The CPU 3 in the battery case 2 determines whether or not the charger 4 is connected as shown in step S1 of FIG. This determination is performed by the connection determination means 26 sending a connection determination signal to the charger 4 and detecting whether the charger 4 returns a connection confirmation signal.
By attaching the battery case 2 to the charger 4, a connection confirmation signal is returned from the charger 4, so a connection determination is made in step S <b> 1 and the process proceeds to step S <b> 2.
[0032]
In step S2, the CPU 3 reads the remaining capacity of the battery 5 from the memory, and then determines whether or not the battery temperature is in a temperature range between the charge start lower limit temperature and the charge start upper limit temperature in step S3. If it is out of range, charging is waited in step S4. When it is within the range, the CPU 3 sets the charging current in step S5.
[0033]
The charging current is read from the map of FIG. 3 based on the remaining capacity and the battery temperature. That is, when the battery temperature at the start of charging is higher than a predetermined current control start temperature (T1), the battery temperature becomes higher and the remaining capacity becomes smaller.
[0034]
Next, the CPU 3 obtains a total timer value in step S6, checks whether or not the communication function is normal in step S7, and sends the charging current and the total timer value to the charger 4 in step S8. When the charger 4 receives these signals, the charger 4 starts charging as shown in step S9.
[0035]
After the start of charging, as shown in step S10, the CPU 3 determines whether or not the charging time has reached the total timer value, and when it is determined NO, that is, when the charging time has not reached the total timer value, In step S11, it is determined whether or not charging is finished. If charging has not ended, the process returns to step S10. When the charging time reaches the total timer value or when it is determined that the charging is finished, the CPU 3 sends a charging stop signal to the charger 4 in step S12.
[0036]
On the other hand, the charger 4 determines the connection of the battery 5 in step P1 shown in FIG. 5 when the battery case 2 is attached, and determines whether or not the battery voltage is significantly reduced in step P2. In this embodiment, when the battery voltage is 16V or less, the process proceeds to Step P3, and when it is higher than 16V, the process proceeds to Step P4. In Step P3, the timer 40 is used as a preliminary charging timer to start timing, and preliminary charging is performed. This preliminary charging is performed until the battery voltage becomes 16 V or higher in step P5. When the precharge time exceeds a predetermined precharge timer value, it is determined that the battery is abnormal, the process proceeds from step P6 to step P7, and the LED 43 is turned on so that an abnormal state can be determined.
[0037]
After the preliminary charging is completed, the communication function is confirmed by exchanging signals with the CPU 3 in step P4, and then the charging current and the total timer value are received in step P8. When the receiving unit 35 sends the charging current to the comparing / calculating unit 36, charging is started as shown in step P9. After the start of charging, the charger 4 determines whether or not a charging stop signal has been received as shown in Step P10. If not, it determines whether or not the charging time has exceeded the total timer value in Step P11. . If the charging time does not exceed the total timer value, the process returns to step P10. When the charging time exceeds the total timer value or the charging stop signal is received, the charger 4 proceeds to Step P12 and stops charging.
[0038]
Therefore, when the battery temperature at the start of charging is higher than the predetermined current control start temperature (T1), the above-described charge control device 1 reduces the charging current as the battery temperature is higher and the remaining capacity is smaller. The battery temperature can be prevented from rising.
[0039]
For this reason, since it is not necessary to set the upper limit temperature of the charging start temperature range low, the charging standby time is shortened and the actual charging time can be shortened. In addition, when the remaining capacity is relatively small, the charging current is smaller than when the battery temperature is the same and the remaining capacity is large, so that sufficient charging can be performed while suppressing heat generation. When the remaining capacity is relatively large, the amount of charged electricity is small even when the charging current is relatively large. Therefore, the battery can be fully charged before the battery temperature reaches the charging stop temperature.
[0040]
In addition, since the charging control device 1 stops charging when the charging time exceeds the total timer value in each of the CPU 3 and the charger 4 in the battery case 2, the charger 4 self-stops. Thus, it is possible to reliably prevent overcharging. That is, since the charger 4 can be provided with a self-stop function, even a configuration in which charging control is performed on the battery case side is highly reliable.
[0041]
Further, the charging control device 1 is housed in the battery case 2 and is configured to send a charging instruction signal to the charger 4 via the signal transmission means, and the charger 4 is output in accordance with the charging instruction signal. Since the output control means 37 for controlling is provided, the charging current can be set on the battery case 2 side according to the type and capacity of the battery 5 in the battery case 2. As a result, a single charger 4 can charge various types of batteries under optimum conditions for each battery.
[0042]
Second embodiment
In order for the CPU 3 to set the charger output, it can be carried out as shown in FIGS.
6 and 7 are graphs that become maps for setting the output of the charger. Even if these maps are replaced with the maps shown in FIG. 3, the same effects as when the first embodiment is adopted can be obtained.
[0043]
In the map shown in FIG. 6, the vertical axis indicates DOD (depth of discharge), and the output of the charger (charge current) Large / Medium / Small It is divided into three stages. In addition, DOD (depth of discharge) Indicates that the larger the value, the smaller the remaining capacity. Using the map in Figure 6, the battery temperature at the start of charging charging When the temperature is lower than the start temperature TA, charging is performed at the maximum output regardless of the remaining capacity. When the battery temperature is higher than the temperature TA, the higher the battery temperature and the smaller the remaining capacity (the larger the DOD), the smaller the charger output.
[0044]
The map shown in FIG. 7 is used when the charger 4 is operated so that the ON state and the OFF state repeatedly occur and the charger output is changed. In this map, the ON state time is changed in three stages as pulse A to pulse C. The ON state time has a relationship of pulse A> pulse B> pulse C. Even if this map is adopted, the same effects as in the case of using the maps of FIGS. 3 and 6 can be obtained.
[0045]
Third embodiment
In order to give the charger 4 a self-stop function, it can be configured as shown in FIGS.
8 to 11 are diagrams showing other embodiments, FIG. 8 is a block diagram showing a configuration inside the charger, FIG. 9 is a block diagram showing a configuration inside the battery case, and FIG. 10 is a CPU inside the battery case. FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the charger. In these drawings, members that are the same as or equivalent to those described in FIGS. 1 and 2 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.
[0046]
The CPU 3 when adopting this embodiment is different from the embodiment described above except that the means for setting the charging current is not provided and the configuration in which the battery remaining amount data is sent to the charger 4 is different. It adopts the same structure as when adopting.
[0047]
In this embodiment, the value stored in the memory 51 provided in the charger 4 is used as the charging current. In addition, the charger 4 is provided with a charger side charging time calculation means 52 for obtaining a total timer value based on the remaining battery level data sent from the CPU 3 and the charging current read from the memory 51. In this embodiment, charging is stopped when the total timer value obtained by the charger side charging time calculation means 52 exceeds the elapsed time after the start of charging. This control is executed by the receiving means 35 of the charger 4.
[0048]
The operation of the CPU 3 and the charger 4 when adopting this mode will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. In the flowcharts of these drawings, when the same or the same operations as those described in the flowcharts of FIGS. 4 and 5 are executed, the same reference numerals are given and detailed description thereof is omitted. First, the operation of the CPU 3 of the battery case 2 will be described with reference to FIG.
[0049]
First, as shown in steps S1 to S4 of FIG. 10, the CPU 3 determines whether or not the charger 4 is connected, and then reads the remaining capacity data of the battery 5, and the battery temperature is set to the charge start lower limit temperature and the charge start. It is determined whether or not the temperature is within the upper temperature range. If the battery temperature falls within the temperature range, the remaining capacity data of the battery 5 is sent to the charger 4 as shown in step 101 after confirming the communication function (step S7).
[0050]
Thereafter, the CPU 3 obtains a total timer value from the remaining capacity data and the charging current (a constant value) (step S6), and starts measuring time by the timer 31 as shown in step 102. Then, charging by the charger 4 is started (step S9), and charging is stopped in the charger 4 in step S12 when the charging time exceeds the total timer value or the end of charging is determined as shown in steps S10 and S11. A signal is sent and charging ends.
[0051]
On the other hand, the charger 4 receives the remaining capacity data of the battery 5 sent from the CPU 3 in step P101 after performing the preliminary charging and the communication function determination shown in steps P1 to P7 of FIG. Then, the charger 4 obtains a total timer value from the remaining capacity data and the charging current (constant value) in step P102, and starts charging after starting the time measurement by the timer 40 in step P103 (step P9). After charging is started, charging is stopped when a charge stop signal sent from the CPU 3 is received or when the elapsed time after the start of charging exceeds the total timer value (steps P10 to P12).
[0052]
Thus, even if the charger 4 is configured to obtain the total timer value based on the remaining capacity data, the charger 4 can be provided with a self-stop function, and the embodiment shown in FIGS. Has the same effect as taking it.
[0053]
In each of the above-described embodiments, an example in which a nickel / hydrogen battery is used has been described. However, any battery can be used as long as the battery 5 rises in temperature due to heat generation during charging.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the battery temperature at the start of charging is higher than a predetermined temperature, the higher the battery temperature, the more difficult the battery temperature rises during charging. For this reason, since it is not necessary to set the upper limit temperature of the charging start temperature range low, the actual charging time can be shortened. In addition, when the remaining capacity is relatively small, the charging current is smaller than when the battery temperature is the same and the remaining capacity is large, so that sufficient charging can be performed while suppressing heat generation. When the remaining capacity is relatively large, the amount of charged electricity is small even when the charging current is relatively large. Therefore, the battery can be fully charged before the battery temperature reaches the charging stop temperature.
[0055]
Therefore, it is possible to charge the battery with a charger output that is optimum for the state at the start of charging of the battery, and when the battery temperature is relatively high, it is possible to achieve both securing the charge capacity and shortening the actual charge time. Moreover, since the charger output is reduced to ensure the charge capacity for a high-temperature battery, the battery will not overheat compared to the case where a method for increasing the maximum temperature for stopping charging is employed. Therefore, the performance of the battery does not deteriorate or the life is not shortened.
[0056]
In addition, since the charge control device is housed in the battery case, the battery case can be set to the charger output according to the type and capacity of the battery in the battery case. It is possible to charge various types of batteries under optimum conditions for each battery with a single charger.
[0057]
According to another invention, a self-stop means for stopping charging when the elapsed time after starting charging reaches the longest charging time is also provided on the charger side. According to another invention, two chargers on the battery case side and the charger side are stopped. By means, the charger stops charging when the maximum charging time is reached. For this reason, the charger can be provided with a self-stop function, and overcharge can be reliably prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a battery charge control device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration inside a battery case.
FIG. 3 is a graph that becomes a map for setting the output of the charger.
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of a CPU in a battery case.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the charger.
FIG. 6 is a graph that becomes a map for setting the output of the charger.
FIG. 7 is a graph that becomes a map for setting the output of the charger.
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration inside the charger.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration inside a battery case.
FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation of the CPU in the battery case.
FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the charger.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Charge control apparatus, 2 ... Battery case, 3 ... CPU, 4 ... Charger, 5 ... Battery, 21 ... Remaining capacity calculation means, 22 ... Temperature detection means, 23 ... Charger control means, 24 ... Charge stop means, 27: Charging time calculation means, 35 ... Reception means, 37 ... Output control means, 52 ... Charger side charging time calculation means.

Claims

Charging based on the remaining capacity calculating means for determining the remaining capacity of the battery, the temperature detecting means for detecting the temperature of the battery, the remaining capacity of the battery determined by the remaining capacity calculating means, and the battery temperature detected by the temperature detecting means Charger control means for setting the current and charging stop means for stopping charging by the charger when the battery is fully charged are provided in the battery case, and the charger control means is provided at the start of charging. When the battery temperature is higher than a predetermined temperature, the charging current is set to be smaller as the battery temperature is higher and the remaining capacity is smaller, and the charging current is sent as a charging instruction signal to the charger via the signal transmission means. In the configuration, the charger is provided with output control means for controlling the output in accordance with the charging instruction signal. The charge control device of Tteri.

A remaining capacity calculating means for obtaining a remaining capacity of the battery provided in the battery case;
A charging stop means provided in the battery case and stopping charging by the charger when the battery is fully charged;
Signal transmission means for connecting the remaining capacity calculation means and the charge stop means to a charger;
A timer that is provided in the charger and counts the elapsed time after the start of charging,
A self-stop means provided in the charger for stopping the charging when the elapsed time after the start of charging exceeds the longest charging time set by the remaining capacity of the battery and the charging current obtained by the remaining capacity calculating means; A battery charge control device.