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発明の名称 2次電池の充電方法および充電装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−64255
公開日 平成8年(1996)3月8日
出願番号 特願平6−202493
出願日 平成6年(1994)8月26日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】川▲崎▼ 研二 (外1名)
発明者 伊藤 雅樹
要約 目的
電池の不定形放電において電池の充電性を回復させ、充電可能な状態にしてサイクル寿命を延ばす。

構成
充電器1による充電と、不定形放電とを繰り返す過程において、充電が10回以上になると、インピーダンス測定器3により、2次電池2の内部インピーダンスを測定し、2次電池2が十分に充電受け入れ性があれば、上記処理を繰り返す。そして、インピーダンス測定の結果、2次電池2の内部インピーダンスが設定値以上になり、充電受け入れ性が低下した場合には、定電流放電器5により一定電流で放電させることにより、充電に対する抵抗を減少させる。この結果、2次電池2のサイクル寿命を延ばすことができるようになる。
特許請求の範囲
【請求項1】 交流的な不定形放電の下で、不定形放電と充電とが繰り返される2次電池の充電方法において、前記2次電池の内部インピーダンスを測定し、該内部インピーダンスが設定値以上になった場合には、前記2次電池を一定電流で放電させることを特徴とする2次電池の充電方法。
【請求項2】 2次電池を充電する充電手段と、前記充電手段による充電が所定回数以上になった場合に、2次電池の内部インピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、前記インピーダンス測定手段による測定の結果、前記内部インピーダンスが所定値以上になった場合に、前記2次電池を一定電流で放電させる定電流放電手段とを具備することを特徴とする2次電池の充電装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、搬送車、電気自動車、補助動力付き人力車両等の電動車両の電源として供する2次電池の充電方法および充電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、搬送車、電気自動車、補助動力付き人力車両等の電動車両では、その電源として、密閉型鉛電池、密閉型ニッカド電池等の2次電池が用いられている。2次電池は、一定電流での放電、および一定電流での充電においては、一般的な充電方法(定電流充電、定電圧充電およびこれらの組み合わせ)が実施されることにより、その容量が回復され、充放電のサイクルを繰り返すことが可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した従来の2次電池の充電方法および充電装置では、2次電池の放電パターンとして、上述した一定電流での放電でなく、負荷が変動することにより、電動車両に見られる不定形な放電、特に短時間に電流が立ち上がるパルス的な放電が生じる場合には、一般的な充電方法では十分な充電が行えず、電池容量の回復が困難であり、必要な電池容量が得られず、サイクル寿命が短くなるという問題があった。
【0004】この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、電池の不定形放電において電池の充電性を回復させ、充電可能な状態にしてサイクル寿命を延ばすことができる2次電池の充電方法および充電装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決するために、請求項1記載の発明では、交流的な不定形放電の下で、不定形放電と充電とが繰り返される2次電池の充電方法において、前記2次電池の内部インピーダンスを測定し、該内部インピーダンスが設定値以上になった場合には前記2次電池を一定電流で放電させることを特徴とする。
【0006】また、請求項2記載の発明では、2次電池を充電する充電手段と、前記充電手段による充電が所定回数以上になった場合に、2次電池の内部インピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、前記インピーダンス測定手段による測定の結果、前記内部インピーダンスが所定値以上になった場合に、前記2次電池を一定電流で放電させる定電流放電手段とを具備することを特徴とする。
【0007】
【作用】この発明によれば、充電と不定形放電とを繰り返す過程において、2次電池の内部インピーダンスを測定し、該内部インピーダンスが所定値以上の場合には、充電受け入れ性が低下したと判断し、上記2次電池を一定電流で放電させ、充電に対する抵抗を減少させる。これにより、2次電池のサイクル寿命を延ばすことが可能となる。
【0008】
【実施例】次に図面を参照してこの発明の一実施例について説明する。
A.第1実施例の構成図1は本発明の2次電池の充電方法を適用した充電器を有する負荷モデルの構成を示すブロック図である。図において、1は充電器であり、スイッチSW1がオン状態になると、定電流充電または定電圧充電によって2次電池2を充電する。上記スイッチSW1は、不定形な放電により充電容量(放電容量)が初期の60%まで低下するとオン状態となる。次に、上記2次電池2は、複数の電池セルから構成された、例えば密閉型鉛電池、密閉型ニッカド電池等である。3は、2次電池2の両端にスイッチSW3を介して並列に接続されたインピーダンス測定器であり、スイッチSW3がオン状態になると、0.1Hzの周波数で、2次電池2の内部インピーダンスを測定する。内部インピーダンスの測定は、2次電池2の充電受け入れ性を見きわめるためのものである。この内部インピーダンス測定は、その測定結果、2次電池2の充電受け入れ性が所定値より低下している場合には、15Aの一定電流で終止電圧まで放電を行うようになっている。なお、一定電流での放電は、必ずしも終止電圧まででなくてもよい。
【0009】また、上記2次電池2には、スイッチSW2を介して不定形負荷4と、スイッチSW4を介して定電流負荷5とが並列に接続されている。上記不定形負荷4は、電動車両等に見られる不定形な放電、特に短時間で電流が立ち上がるパルス的な放電(DOD;放電深度、30%)が生じる負荷に相当する。また、上記定電流負荷5は、前述した内部インピーダンス測定において、15Aの一定電流で放電を行う場合の負荷である。また、6は、シーケンサであり、所定のタイミングで、上述したスイッチSW1〜SW4のオン・オフ制御を行うようになっている。このため、上述したスイッチSW1〜SW4は、各々、リレーの接点に相当する。
【0010】B.実施例の動作次に、上述した実施例の動作について説明する。ここで、図2および図3は本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。図において、まず、ステップS1で変数Nを「0」に設定する。この変数Nは、2次電池2に対する充電回数をカウントするものである。次に、ステップS2へ進み、スイッチSW1をオン状態にする。そして、ステップS3において、充電器1により2次電池2への充電を開始する。ステップS4では、充電が終了したか否かを判断する。そして、充電が終了していない場合には、ステップS4における判断結果は「NO」となり、ステップS4を繰り返し実行する。
【0011】一方、充電が終了すると、ステップS4における判断結果は「YES」となり、ステップS5へ進む。ステップS5では、スイッチSW1をオフ状態にする。次に、ステップS6へ進み、スイッチSW2をオン状態にする。そして、ステップS7において、不定形放電負荷4により放電を開始する。次に、ステップS8において、放電が終了したか否かを判断する。そして、不定形放電負荷4による放電が終了していない場合には、ステップS8における判断結果は「NO」となり、ステップS8を繰り返し実行する。
【0012】一方、不定形放電負荷4による放電が終了した場合には、ステップS8における判断結果は「YES」となり、ステップS9へ進む。ステップS9では、スイッチSW2をオフ状態とする。次に、ステップS10において、変数Nを「1」だけインクリメントする。ステップS11では、上記変数Nが「10」以上であるか否かを判断する。すなわち、2次電池2に対する充電回数が10回以上になったか否かを判断する。そして、変数Nが「10」より小さければ、ステップS11における判断結果は「NO」となり、ステップS1へ戻る。以下、変数Nが「10」以上になるまで、上述したステップS1〜S10を繰り返し実行し、充電と不定形放電とを繰り返す。
【0013】そして、変数Nが「10」以上になると、すなわち2次電池2に対する充電が10回以上行われると、ステップS11における判断結果は「YES」となり、ステップS12へ進む。ステップS12では、スイッチSW3をオン状態にする。次に、ステップS13へ進み、インピーダンス測定器3によって、0.1Hzの周波数で、2次電池2の内部インピーダンスを測定する。ステップS14では、インピーダンス測定器3による内部インピーダンスの測定が終了したか否かを判断する。そして、内部インピーダンスの測定が終了していない場合には、ステップS14における判断結果は「NO」となり、ステップS14を繰り返し実行する。
【0014】一方、インピーダンス測定器3による内部インピーダンスの測定が終了した場合には、ステップS14における判断結果は「YES」となり、ステップS15へ進む。ステップS15では、内部インピーダンスの測定の結果、2次電池2の充電受け入れ性が所定値より低下しているか否かを判断する。そして、2次電池2の充電受け入れ性が低下していなければ、ステップS15における判断結果は「OK」となり、ステップS1へ戻る。以下、2次電池2の充電受け入れ性が低下していなければ、上述したステップS1〜S15を繰り返し実行する。すなわち、充電が10回以上繰り返されるまで、充電器1による充電と、不定形放電とを繰り返す。そして、充電が10回以上になると、インピーダンス測定器3により、2次電池2の内部インピーダンスを測定し、2次電池2が十分に充電受け入れ性があれば、上記処理を繰り返す。
【0015】一方、上記処理において、内部インピーダンスの測定の結果、2次電池2の充電受け入れ性が低下している場合には、ステップS15における判断結果が「NG」となり、ステップS16へ進む。ステップS16では、スイッチSW3をオフ状態とする。次に、ステップS17へ進み、スイッチSW1をオン状態とする。そして、図3に示すステップS18において、充電器1により2次電池2を充電する。次に、ステップS19において、充電が終了したか否かを判断する。そして、充電が終了していない場合には、ステップS19における判断結果は「NO」となり、ステップS19を繰り返し実行する。
【0016】一方、充電が終了すると、ステップS19における判断結果は「YES」となり、ステップS20へ進む。ステップS20では、スイッチSW1をオフ状態とする。次いで、ステップS21において、スイッチSW4をオン状態とし、ステップS22へ進む。ステップS22では、定電流放電器5により、2次電池2を15Aの一定電流で定電流放電させる。次に、ステップS23において、定電流放電が終了したか否かを判断する。放電終了は、2次電池2の出力端子間電圧を監視し、終止電圧に達するまで行われる。そして、定電流放電が終了していない場合には、ステップS23における判断結果は「NO」となり、ステップS23を繰り返し実行する。
【0017】一方、定電流放電が終了した場合には、ステップS23における判断結果は「YES」となり、図2に示すステップS1へ戻る。以下、上述したステップS1〜S23を繰り返し実行する。すなわち、インピーダンス測定の結果、2次電池2の内部インピーダンスが設定値以上になり、充電受け入れ性が低下した場合には、定電流放電器5により一定電流で放電させることにより、充電に対する抵抗を減少させる。上述した様子を図4を参照して説明する。図4は、不定形放電における定電流放電の効果を示す特性図である。図において、パルス的な不定形放電により充電容量が初期の60%にまで低下した2次電池を充電後、15Aの一定電流で終止電圧まで放電し、その後、定電流、定電圧充電を行うことにより、不定形放電時の容量が初期の容量レベルまで回復することが分かる。したがって、2次電池2のサイクル寿命を延ばすことができるようになる。なお、一定電流での放電は、15Aに限定されるものではなく、ある条件下(放電時間、放電器の能力)に応じて決まる。
【0018】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれば、不定形放電下で用いられる2次電池の充電性を回復させることができ、サイクル寿命を延ばすことができるという利点が得られる。




 

 


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