充電電池的充電裝置及充電方法
2023-06-05 11:06:11 5
專利名稱:充電電池的充電裝置及充電方法
技術領域:
本發明涉及蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫金屬電池、鋰離子電池等充電電池的充電方法及充電裝置。
背景技術:
近年來,在數位相機、數字影視機、筆記本電腦等電子設備、行動電話等通信設備、電動工具、吸塵器之類的動力設備的電源之中,使用充電電池的情況顯著增加。該充電電池是指可反覆進行充電與放電的電池,將電能轉換為化學能儲存再將儲存的化學能轉換為電能供人利用。在此種充電電池之中,已被實際使用的最有代表性的產品有鎳鎘電池、鎳氫金屬電池、鋰離子電池、NAS電池等等。
然而,在此種充電電池的內部產生的充電反應及放電反應伴隨著化學性反應、電反應以及與這兩種反應彼此關連的複雜的能量轉換和能量授受,而且還有與這些種種反應相對應的時間要素介入其中。因而需要同時考慮到上述種種反應來進行充電,若充電時的電流過大,往往會因意料不到的發熱反應及膨脹等不可逆化學反應產生的異常情況而破壞電池的內部結構。此外,即使未達到上述程度也會使該充電電池的內部結構惡化,從而縮短電池壽命,減少其周期使用次數。
因此,目前採用的方法是為了給充電電池恰當地充電,在充電電池的充電裝置的控制器之中裝入隨充電時間的進行使充電電壓改變的程序,按照該程序的控制給充電電池施加電壓。此外,在充電裝置中設置檢出充電電池的電壓的電池電壓檢出器,將該電池電壓作為控制量,判定控制被充電電池的充電結束的充電裝置方面的專利申請也有許多。
例如,特開平8-9563號公報中的充電電池的充電裝置由檢出被充電電池的額定電流決定的充電電壓的負電位差的電壓檢出電路、檢出該被充電電池的額定電流所伴隨的每一單位時間內的電池溫度的變化(溫度微分值)的溫度檢出電路、將由該電壓檢出電路及溫度檢出電路檢出的負電位差及溫度微分值與預先設定的標準值分別進行對比之後控制充電開關的充電控制電路構成;將檢出的負電位差及溫度微分值達到預先選擇設定的構成標準的負電位差及溫度微分值的時間作為充電結束進行控制。在此種眾所周知的技術之中,用充電裝置的控制器將電池電壓的檢出值或其溫度值作為控制量監視被充電電池的狀態,判定充電結束狀態。
然而如果無視充電電池的狀態單純地使用此種充電結束檢出方法,則會產生下述種種不妥之處。也就是說,由於其電極種類、電解質種類不同,以及電池結構的不同等充電電池的種類等原因,充電時的特性也不盡相同,此外,即使是同一種類、同一型號的充電電池,因充電時的環境條件不同、充電電池的使用履歷、電化學的歷程等原因,其特性也會出現很大的區別。因而採用現用的同一模式進行充電,結果往往出現過度充電,在充電電池內部由此引發非正常化學反應(不可逆化學反應)而發熱,存在因電能轉化為熱能,充電效率低的問題。此外,也存在因產生的氣體使充電電池的內壓上升而漏液的危險性。其結果是反覆進行充電與放電所需的充電電池的內部結構產生了缺陷,產生了周期壽命縮短的問題。
此外,充電電池的充電時間最好儘可能短,但在採用上述同一模式進行的充電之中,由於充電電池的種類不同,充電時的施加電壓往往低於額定電壓值,這種情況下,存在著達到充電完畢需要相當長時間的問題。此外也無法掌握需要充電的充電電池到底充了多少電,此外需要充多長時間的電,存在著對用戶來說很不方便的問題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種可防止充電電池的未充電或過度充電的同時,可進行可靠而又快速充電,或可對多個種充電電池實施此種充電,或更為方便的充電電池的充電裝置。
本發明的第1種方式的充電電池的充電裝置,具有給充電電池提供充電電壓的充電電壓提供裝置,檢出給充電電池通電的充電電流的電流值的電流檢出裝置,控制充電電池的充電的充電控制裝置;該充電控制裝置具有存儲了滿充電平衡電壓值、充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,雖然超過該滿充電平衡電壓值但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值的存儲裝置;將上述充電電壓提供裝置提供的充電電壓切換為該規定的充電施加電壓值或該滿充電平衡電壓值的切換裝置;比較判定以該滿充電平衡電壓值充電期間用電流檢出裝置檢出的電流值和預先輸入設定的充電完畢標準電流值的判定裝置。
而且在上述第1種方式的充電控制裝置之中,可進行採用以下第1至第4步驟的控制。
步驟1以上述規定的充電施加電壓值,按規定時間給安裝在充電裝置上的充電電池充電。
步驟2將充電電池的施加電壓由該規定的充電施加電壓值切換為上述滿充電平衡電壓值。
步驟3以該滿充電平衡電壓值給充電電池短暫時間施加期間,用上述電流檢出裝置檢出流過充電電池的電流值。
步驟4通過上述判定裝置進行該檢出電流值的判定,若該電流值大於充電完畢標準電流值,退回上述步驟1,重複上述流程,而當該電流值小於該充電完畢標準電流值時,停止充電。
通過這樣的充電控制,即可不引起過度的化學反應(氧化還原反應),恰當充電到滿充電狀態。由於不損傷充電電池的內部結構,因而可使其周期壽命大大提高。尤其是因為採用該充電裝置的大部分充電以超過滿充電平衡電壓值的規定的充電施加電壓值進行,因而有相當大的充電電流,從而可縮短充電時間。此外,由於充電狀態的檢查以滿充電平衡電壓值進行,因而可精確地達到滿充電狀態。
此外,本發明的第2種實施方式的充電電池的充電裝置雖然與第1種方式相同,但在其充電控制裝置的存儲裝置中預先存儲了多個種充電電池的上述滿充電平衡電壓值、上述規定的充電施加電壓值,通過將充電的充電電池的種類輸入該充電裝置,即可從該存儲裝置的一覽表中選擇設定與該充電電池的種類相當的規定的充電施加電壓值、滿充電平衡電壓值,用設定的該規定的充電施加電壓值和該滿充電平衡電壓值給該充電電池充電。
在該第2種方式的充電電池的充電裝置之中,可從上述存儲裝置的一覽表中人工恰當地選擇與充電的充電電池的種類相當的規定的充電施加電壓值和滿充電平衡電壓值,即可不引起過度的化學反應(氧化還原反應),恰當地充電到滿充電狀態。此外,在採用該充電裝置的充電之中,由於不損傷充電電池的內部結構,因而可使其周期壽命大大提高。尤其因為採用該充電裝置的大部分充電以超過滿充電平衡電壓值的規定的充電施加電壓值進行,因而具有相當大的充電電流可望縮短充電時間。此外,由於充電狀態的檢查是以滿充電平衡電壓值進行的,因而可精確地達到滿充電狀態。
還有,本發明的第3種方式的充電電池的充電裝置雖然與上述第1方式結構相同,但在其充電控制裝置的存儲裝置之中,存儲了n種(n為2以上的自然數)充電電池的上述滿充電平衡電壓值和上述規定的充電施加電壓值,採用下述第1至第8步驟進行控制。
第1步驟將變數設定為k(k=1、2、……n),將該k初始化為1。
第2步驟以n種充電電池的規定的充電施加電壓值中比第k個低的規定的充電施加電壓值,按規定時間給安裝在充電裝置上的充電電池充電。
第3步驟當k=n時,跳到第6步驟。
第4步驟在以比該第k個低的規定的充電施加電壓值,按規定時間給充電電池充電期間,用上述電壓檢出裝置檢出施加於充電電池的電壓值。
第5步驟;利用上述電壓值判定裝置比較該檢出的電壓值,若該電壓值大於比該第k個低的規定的充電施加電壓值時,將該k加1作為新的k,退回到上述第2步驟,若該電壓值低於比第k個低的規定的充電施加電壓值時,前進到下面的第6步驟。
第6步驟將充電電池的施加電壓切換為n種充電電池的滿充電平衡電壓值中比第k個低的滿充電滿充電平衡電壓值。
第7步驟在以比該第k個低的滿充電平衡電壓值給充電電池短暫時間施加期間,用上述電流檢出裝置檢出通過充電電池的電流值。
第8步驟利用上述電流值判定裝置判定該檢出的電流值,若該電流值大於充電完畢標準電流值時,退回到上述第2步驟,重複上述流程,若該電流值小於該充電完畢標準電流值時,停止充電。
該第3種方式的充電電池的充電裝置對於構成充電對象的各種充電電池除具有與上述第1方式的充電電池的充電裝置相同的效果之外,還可在充電過程中自動識別充電電池的種類,因而可不引起過度的化學反應(氧化還原反應),快速且恰當地地達到滿充電。
此外,本發明的第4種方式的充電電池的充電裝置具有與上述第3種方式相同的結構,此外還具有判定以上述規定的充電施加電壓值充電期間用電壓檢出裝置檢出的充電施加電壓值和前一次的以規定的充電施加電壓值充電期間用電壓檢出裝置檢出的充電施加電壓值之差是否在預先輸入設定的規定的範圍內的電壓差判定裝置,按照下述第1至第8步驟控制充電電池的充電。
第1步驟將變數設定為k(k=1、2、……n),將該k初始化為1。
第2步驟以n種充電電池的規定充電施加電壓值中比第k個低的規定的充電施加電壓值按規定時間給安裝在充電裝置中的充電電池充電。
第3步驟k=n時,跳到第6步驟。
第4步驟在以比該第k個低的規定的充電施加電壓值按規定時間給充電電池充電期間,用上述電壓檢出裝置檢出施加於充電電池上的電壓值。
第5步驟若用上述電壓差判定裝置以此次比該第k個低的規定的充電施加電壓值充電期間檢出的電壓值和以前一次比該第k個低的規定的充電施加電壓值充電期間檢出的電壓值之差處於規定的範圍內,則前進到下面的第6步驟,若該差超過規定範圍,則將k加1作為新的k退回上述第2步驟。但是,當此次的電壓值的檢出是第1次時,則直接前進到下面的第6步驟。
第6步驟將充電電池的施加電壓切換為n種充電電池的滿充電平衡電壓值中比第k個低的滿充電平衡電壓值。
第7步驟在以比該第k個低的滿充電平衡電壓值,給充電電池短暫時間施加期間,用上述電流檢出裝置檢出流過充電電池的電流值。
第8步驟利用上述電流值判定裝置判定該檢出的電流值,若該電流值大於充電完畢標準電流值,退回到上述第2步驟,重複上述的流程,若該電流值低於該充電完畢標準電流值,停止充電。
該第4種方式的充電電池的充電裝置也具有與上述第1種方式的充電電池的充電裝置同樣的效果,同時在充電過程中可自動識別充電電池的種類,不引起過度的化學反應(氧化還原反應),可快速而又恰當地地達到滿充電。
此外,本發明的第5種方式的充電電池的充電裝置,具有給充電電池提供充電電壓的充電電壓提供裝置、檢出充電電池的開路電壓的電壓檢出裝置,控制充電電池的充電的充電控制裝置;上述充電控制裝置具有存儲了充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,雖然超過滿充電平衡電壓值,但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值的存儲裝置,以及比較判定該規定的充電施加電壓值和充電電池的開路電壓的電壓差和預先輸入設定的規定的判定標準值的電壓差判定裝置,按照下述第1至第3步驟控制充電電池的充電。
第1步驟以上述規定的充電施加電壓值按規定時間給安裝在充電裝置上的充電電池充電之後切斷施加電壓。
第2步驟在該狀態下檢出充電電池的開路電壓,求出該規定的充電施加電壓值和該開路電壓之差的電壓差。
第3步驟利用上述電壓差判定裝置判定該求出的電壓差,該電壓差大於判定標準值時,退回上述第1步驟,重複上述流程,該電壓差小於判定標準值時,停止給充電電池充電。
由於該第5種方式的充電電池的充電裝置也不會引起過度的化學反應(氧化還原反應),可恰當地充電到滿充電狀態,防止損傷充電電池的內部結構,因而能使其周期壽命大大提高。此外,由於該充電裝置設定為檢出超過滿充電平衡電壓值的規定的充電施加電壓值與充電電池的開路電壓的電壓差,因而可更正確地判斷是否滿充電。此外,因採用該充電裝置的大部分充電是以超過滿充電平衡電壓值的規定的電壓值進行的,因而充電電流相當大,能夠進一步縮短充電時間。
此外,本發明的第6種方式的充電電池的充電裝置,其特徵在於雖與上述第5種方式的裝置相同,但其充電控制裝置具有比較判定用上述電壓檢出裝置檢出的充電電池的開路電壓與判定標準值的滿充電平衡電壓的判定裝置,用以取代電壓差判定裝置,按以下步驟控制充電電池的充電—第1步驟以上述規定的充電施加電壓值按規定時間給安裝在充電裝置上的充電電池充電之後切斷施加電壓。第2步驟在該狀態下檢出充電電池的開路電壓。第3步驟利用上述判定裝置判定該開路電壓,當該開路電壓小於判定標準的滿充電平衡電壓值時,退回到上述第1步驟,重複上述流程,而當該開路電壓在滿充電平衡電壓值以上時,停止充電電池的充電。
由於該第6種方式的充電電池的充電裝置也不會引起過度的化學反應(氧化還原反應),可恰當地充電到滿充電狀態,可防止損傷充電電池的內部結構,因而可使周期壽命大大提高。此外,由於該充電裝置的大部分充電可用超過滿充電平衡電壓值的規定的充電施加電壓值進行,因而有相當大的充電電流,可縮短充電時間。
此外,本發明的第7種方式的充電電池的充電裝置,具有給充電電池施加規定電壓的充電電壓提供裝置、檢出施加該規定的電壓時給充電電池通電的充電電流的電流值的電流檢出裝置、根據該檢出的電流值求出達到滿充電的所需時間的充電時間預測裝置。
該第7種方式的充電電池的充電裝置可用檢出電流值這一簡單方法掌握達到滿充電的所需時間,使用起來更為方便。
也可將上述所需充電時間定義為通過上述電流檢出裝置檢出的電流值達到充電完畢時檢出的充電完畢標準電流值的時間,該電流值也可以構成處於該充電完畢標準電流值以下時停止充電。
由於通過以此種構成定期性地檢查充電狀態,不會引起因過度充電造成的化學反應(氧化還原反應),可恰當地充電到滿充電狀態,而不損傷充電電池的內部結構,因而可使周期壽命大大提高。
此外,也可採用經過上述所需充電時間之後停止給充電電池充電的構成,採用此種簡單結構即能可靠地使充電停止。此外,由於這樣一來不會引起因過度充電造成的化學反應(氧化還原反應),可恰當地充電到滿充電狀態,而不損傷充電電池的內部結構,因而可使周期壽命大大提高。
此外,作為本發明的第8種方式的充電電池的充電裝置也可採用下述構成具有給充電電池施加規定電壓的充電電壓提供裝置、檢出施加該規定的電壓時給充電電池通電的充電電流的電流值的電流檢出裝置、求出由該電流檢出裝置檢出電流值的時間點上的充電電池的充電率的充電率導出裝置。
在該第8種方式的充電電池的充電裝置之中,由於可用檢出電流值這一簡單方法掌握表示該時間點已充了多少電的充電率,因而使用起來更為方便。
如第7或第8種方式那樣的充電電池的充電裝置之中,設定為利用上述充電電壓提供裝置給充電電池按規定時間施加超過上述規定電壓的電壓之後,將施加電壓切換為上述規定電壓,用上述電流檢出裝置檢出此時的電流值。
由於這樣一來充電電池的大部分充電可用超過規定電壓的電壓值進行,因而可使較大的充電電流流入充電電池,這樣即可縮短充電時間。
此外,本發明的第9種方式的充電電池的充電裝置是一種具有給充電電池提供充電電壓的充電電壓提供裝置,檢出給充電電池通電的充電電流的電流值的電流檢出裝置,控制充電電池充電的充電控制裝置的充電電池的充電裝置;上述充電控制裝置具有存儲了滿充電平衡電壓值、充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,雖然超過該滿充電平衡電壓值但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值的存儲裝置,將上述充電電壓提供裝置提供的充電電壓切換為該規定的充電施加電壓值或該滿充電平衡電壓值的切換裝置、根據用上述電流檢出裝置檢出的電流值,求出達到滿充電的所需充電時間充電時間預測裝置;按照下述第1至第6步驟控制充電電池的充電。
第1步驟以上述規定的充電施加電壓值,按規定時間給安裝在充電裝置上的充電電池充電。
第2步驟將充電電池的施加電壓由該規定的充電施加電壓值切換為上述滿充電平衡電壓值。
第3步驟以該滿充電平衡電壓值給充電電池短暫時間施加期間,利用上述電流檢出裝置檢出流過充電電池的電流值。
第4步驟用上述充電時間預測裝置,根據該檢出的電流值求出達到滿充電所需充電時間。
第5步驟將充電電池的施加電壓由該滿充電平衡電壓值切換為上述規定的充電施加電壓值。
第6步驟經過上述所需充電時間之後,停止充電電池的充電。
在該第9種方式的充電電池的充電裝置之中,由於充電電池的大部分充電可用超過滿充電平衡電壓值的規定的充電施加電壓值進行,因而可使相當大的充電電流流入充電電池,可因此縮短充電時間。此外,給充電電池施加了滿充電平衡電壓值的情況下,由於在任何種類的充電電池中滿充電時檢出的電流值均大體為零,因而檢出容易進行,此外,還可正確地求出達到滿充電所需充電時間,使用起來更為方便。還有,由於通過採用達到上述所需充電時間時停止充電的構成,不會引起過度化學反應(氧化還原反應),可恰當地充電到滿充電狀態,不損傷充電電池的內部結構,因而可使周期壽命大大提高。
此外,本發明的第10種實施方式的充電電池的充電裝置,具有給充電電池提供充電電壓的充電電壓提供裝置,檢出給充電電池通電的充電電流的電流值的電流檢出裝置,控制充電電池充電的充電控制裝置;上述充電控制裝置具有存儲了滿充電平衡電壓值、充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,雖然超過該滿充電平衡電壓值但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值的存儲裝置;將上述充電電壓提供裝置提供的充電電壓切換為該規定的充電施加電壓值或該滿充電平衡電壓值的切換裝置;求出由上述電流檢出裝置檢出電流值的時間點上的充電電池的充電率的充電率導出裝置;比較判定用該充電率導出裝置求出的充電率和預先輸入設定的判定標準值的判定裝置;根據下述第1至第5步驟控制充電電池的充電。
第1步驟以上述規定的充電施加電壓值按規定時間給安裝在充電裝置上的充電電池充電。
第2步驟將充電電池的施加電壓由該規定的充電施加電壓值切換為上述滿充電平衡電壓值。
第3步驟在以該滿充電平衡電壓值給充電電池短暫時間施加期間,用上述電流檢出裝置檢出流過充電電池的電流值。
第4步驟利用上述充電率導出裝置,求出該電流值的檢出時間點上的充電電池的充電率。
第5步驟利用上述判定裝置判定該求出的充電率,若判定為該充電率未達到判定標準值,退回上述第1步驟,重複上述流程,若判定為該充電率超過該判定標準值,停止充電。
在該第10種方式的充電電池的充電裝置之中,由於充電電池的大部分充電可用超過滿充電平衡電壓值的規定充電施加電壓值進行,因而可使相當大的電流流入充電電池,可縮短充電時間。此外,給充電電池施加了滿充電平衡電壓值的情況下,由於在任何一種充電電池中滿充電時檢出的電流值均大體為零,因而檢出容易進行,此外還可正確地求出該時間點上的充電率,使用起來更為方便。此外,由於採用了上述充電率達到規定值時停止充電的構成,因而不會引起過度充電造成的化學反應(氧化還原反應),可恰當地充電到滿充電狀態,由於不會損傷充電電池的內部結構,因而可使周期壽命大大提高。
此外,本發明的第11種方式的充電電池的充電裝置在電源中具有並聯充電電池和電容器的並聯電路、切斷與接通連接該充電電池和電容器的閉環電路的切換裝置,採用在切斷該閉環電路的狀態下按照規定時間給該電容器施加電源部分的電源電壓蓄電之後接通該閉環電路,將儲存在該電容器中的電荷轉移給充電電池的方法,給充電電池充電。
若採用該第11種方式的充電電池的充電裝置,給充電電池的電荷的注入量變得容易計數的同時,若將大容量的電容器作為媒介,由於可在短時間內將大量電荷注入充電電池,也就是可使大電流流入,因而可縮短充電時間。此外,由於不需要價格昂貴的大電流電路,而且控制也極其簡單,因而可用低成本實施的同時,還可提高可靠性。
此外,本發明的第12種方式的充電電池的充電裝置具有下述構成具有給充電電池施加規定電壓的檢查電源部分,檢出流過充電電池的電流值的電流檢出裝置,比較判定該檢出的電流值和預先輸入設定的充電完畢標準電流值的電流值判定裝置;在切斷上述閉環電路的狀態下,通過該檢查電源部分給充電電池施加規定電壓,檢出此時的電流值的同時,比較該檢出的電流值和規定的充電完畢標準電流值,該電流值大於該充電完畢標準電流值時,重複進行上述蓄電、轉移控制,當該電流值小於該充電完畢標準電流值時,停止給充電電池充電。
若採用該第12種方式的充電電池的充電裝置,不會引起過度的化學反應(氧化還原反應),可恰當地充電到滿充電狀態,由於可防止給充電電池的內部結構造成損傷,因而可使周期壽命大大提高。此外,由於可在上述電容器整個蓄電期間觀察充電電池的充電狀態,因而可進一步縮短充電時間。
而且由於將上述規定電壓設定為滿充電平衡電壓值,對任何一種充電電池,若檢出的電流值為零以下即可判斷為已達到滿充電狀態,因而可既簡單又準確地判斷出是否滿充電。
此外,本發明的第13種方式的充電電池的充電裝置具有下述構成具有檢出充電電池的開路電壓的電壓檢出裝置,比較判定該檢出的開路電壓和滿充電平衡電壓值的電壓值判定裝置;在切斷上述閉環電路的狀態下檢出充電電池的開路電壓的同時,比較該檢出的開路電壓和滿充電平衡電壓值,該開路電壓小於滿充電平衡電壓值時,重複進行上述畜電,轉移控制,當該開路電壓大於滿充電平衡電壓值時,停止給充電電池充電。
若採用該第13種方式的充電電池的充電裝置,不會引起過度化學反應(氧化換原反應),可恰當地充電到滿充電狀態,由於可防止給充電電池的內部結構造成損傷,因而可使周期壽命大大提高。此外,由於可在上述電容器的整個畜電期間觀察充電電池的充電狀態,因而可進一步縮短充電時間。
此外,本發明的第14種方式的充電電池的充電裝置是一種給多個充電電池充電的設備,具有給充電電池施加電壓的充電電壓控制裝置,掌握上述充電電池的充電狀態的控制裝置,根據上述控制裝置提供的充電完畢信號,切換施加充電電壓的充電電池的電池指定切換裝置。在該第14種方式的充電電池的充電裝置之中,各充電電池由於可邊確認其充電狀態邊單獨進行可靠充電,因而不會產生未充電的充電電池,也不會因充電過度而引起過度的化學反應(氧化還原反應),可將所有充電電池恰當地充電到滿充電狀態。此外,由於可防止給各個充電電池的內部結構造成損傷,因而可使周期壽命大大提高。
在該第14種方式的充電裝置之中具有掌握上述充電電池的充電狀態時,施加滿充電平衡電壓值的檢查電壓控制裝置,切換上述充電電壓和檢查電壓的電壓切換裝置,在上述檢查電壓施加時檢出充電電池的電流的電流檢出裝置,根據上述電流檢出裝置提供的信號掌握充電電池的充電狀態的控制裝置。
這樣一來,採用在各個充電電池的充電期間,定期性地施加檢查電壓檢出此時的電流值這一簡單方法即可掌握充電電池的充電狀態。這樣一來既不會產生未充電的充電電池,也不會因過度充電引起過度化學反應(氧化還原反應),可將所有充電電池恰當地充電到滿充電狀態。
此外,上述第14種方式的充電裝置中,具有切換施加或停止施加上述充電電壓切換的電壓切換裝置,在上述充電電壓的施加停止時檢出充電電池的開路電壓的電壓檢出裝置,根據上述電壓檢出裝置提供的信號掌握充電電池的充電狀態的控制裝置。
這樣一來,在各個充電電池的充電期間,採用定期性地停止施加充電電壓,檢出此時的開路電壓這一簡單方法即可掌握充電電池的充電狀態。這樣一來既不會產生未充電的充電電池,也不會因過度充電引起過度化學反應(氧化還原反應),可將所有充電電池恰當地充電到滿充電狀態。
此外,在上述第14的方式的充電裝置之中,也可將施加在上述充電電池的充電電壓設定為充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,雖然超過滿充電平衡電壓值但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值。
這樣一來,由於採用以超過滿充電平衡電壓值的規定的充電施加電壓值進行充電的構成,因而可使相當大的充電電流流入充電電池,由於即使用採用個別充電的方法給多個充電電池充電也可以縮短每個充電電池的充電所需時間,因而可縮短給所有充電電池充電所需時間。
此外,本發明的第15種方式的充電電池的充電裝置是給多個充電電池進行充電控制的,具有某個充電電池的充電一結束,即切換為給下一個未充電的充電電池充電的充電切換裝置,給充電電池單獨進行充電。
在該第15種方式的充電電池的充電裝置之中,由於可給多個充電電池每1個單獨進行充電,所以可用簡單的控制可靠地給所有充電電池充電。
在上述各種方式的充電裝置之中,具有通報上述充電所需時間,上述充電率,充電完畢或正在充電的充電電池的充電狀態的通報裝置,以提高其方便性。
此外,本發明的第16種方式的充電電池的充電裝置,具有給充電電池提供充電電壓的充電電壓提供裝置,該充電電壓提供裝置採用以下結構串聯多個充電電池,構成充電電池組,若某個充電電池已滿充電,則進行下一個未充電的充電電池的充電,依次進行該充電電池組的多個充電電池的充電。
若採用該16種方式的充電電池的充電裝置,即使每個充電電池持性不同也可給各個充電電池充電,可防止出現過度充電及未充電的充電電池。這樣一來可使充電電池的固有性能充分體現,從而延長該電池(電池組電源)的壽命的同時,還可使使用電池組電源的機器穩定驅動。
而且由於通過將此種第16種方式的充電裝置適用於上述各種方式的充電裝置中採用切換施加高電壓的大電流充電和簡單控制的施加電壓的充電的結構的設備,例如第1方式中的充電裝置,可防止各個充電電池過度的充電,恰當地充電到滿充電狀態,對於各個充電電池來說是所謂最好的充電,因而可防止損傷內部結構。並可使周期壽命大大提高,還可減輕生產成本方面的負擔。此外,由於給各個充電電池充電時,可使較大的充電電流流入各充電電池,因而可縮短每個充電器的充電時間。因此在此種具有多個充電電池的電池組電源之中,可將整體充電時間壓縮到極短,可將使用該電源的各種機器因電池電力不足而無法驅動的時間減少到極少,提高該機的利用率。
此外,上述第16種方式的充電電池的充電裝置也可採用下述構成給某個充電電池組的各個充電電池充電之後,給與該電池組並聯的下一個充電電池組的各個充電電池進行充電。
這樣即可給多個並聯的充電電池組的各個充電電池進行充電,也可給能獲得很大輸出電壓的電池組化的電池組電源進行充電。
此外,上述第16種方式的充電電池的充電裝置也可採用下述構成可給多個充電電池組的並行的充電。
這樣一來即可同時開始給各個充電電池組充電,作為整體而言,可進一步縮短充電時間,可縮短使用該電池組電源的機器因電池不足而無法發動的時間,對用戶而言具有更好的利用性。
此外,上述第16種方式的充電電池的充電裝置也可採用下述構成既可多個充電電池組串聯使用,也可並聯使用。
這樣一來就可根據負載分別使用兩種方法,具有更好的通用性。而且各個充電電池組的充電電池因採用上述充電方法,可防止出現過度充電或未充電的充電電池,使充電電池固有性能得到充分體現,作為電池,既可穩定發揮電池功能又能長壽命化。
以上種種方式的充電裝置具有存儲滿充電平衡電壓值,以及充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,雖然超過滿充電平衡電壓值但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值,在施加控制切換這些電壓值的電壓構成的充電裝置中,在給充電電池以上述規定的電壓值按規定時間充電之後,將施加電壓切換上述滿充電平衡電壓值之前使充電電池的端子間短路的短路裝置。
這樣一來,即可去除充電電池的電極界面上帶電的電荷,使電極界面處於清潔狀態。這樣即可順利地施加電壓到滿充電電位,此外,剛切換到該滿充電電位之後的充電電流穩定,因而可正確測定電流值,進行恰當的充電。
而本發明的第17種方式的充電電池的充電裝置的結構為具有給充電電池提供充電電壓的充電電壓提供裝置,檢出充電電池的電池電壓的電壓檢出裝置,比較判定用該電壓檢出裝置檢出的充電完畢後的充電電池的電池電壓值和比滿充電平衡電壓值低的再充電施加電壓值的判定裝置,當採用該判定裝置判定為該電池電壓值處於該再充電施加電壓值以下時,通過該充電電壓提供裝置提供充電電壓,再次進行充電。
若採用該第17種方式的充電電池的充電裝置,可保證從充電裝置中取出的充電電池的電池電壓在再充電施加電壓值以上,處於隨時可使用的狀態,使用起來更為方便。
此外,由於即使在該再充電之中也不會引起因過度充電造成的化學反應(氧化還原反應),可恰當再充電到滿充電狀態,因而不會損傷充電電池的內部的結構,可使周期壽命大大提高的同時,也可縮短達到滿充電的充電時間。
此外,本發明的第18種方式的充電電池的充電裝置構成為檢查充電電池的充電狀態之後,重複進行以規定的充電電壓按規定時間充電的一系列充電動作,一經上述充電狀態的檢查判斷為已達到滿充電狀態即停止充電,在上述一系列的充電動作之間設有緩衝時間。
這樣一來,由於在上述一系列的充電動作之間設置了緩衝時間,因而可精確地檢查下一個一系列的充電動作時的滿充電狀態,使可靠性提高。
此外,本發明的第19種方式的充電電池的充電裝置是一種給多個充電電池充電的設備,其構成為檢查充電電池的充電狀態之後,對每個未充電的充電電池交替進行以規定的充電電壓按規定時間充電的一系列充電動作,將此作為一個循環一邊重複該循環一邊給多個充電電池充電,對於在上述充電狀態的檢查中判斷為已達到滿充電狀態的充電電池停止充電;上述緩衝時間是指各充電電池中的上一個循環的一系列充電動作完畢到下一個循環的一系列充電動作開始之間的時間。
在該第19種方式的充電電池的充電裝置之中,各充電電池的上一個循環的一系列充電動作完畢,到下一個循環的一系列充電動作開始之前,中止充電,該中止期間即構成緩衝時間,電極的表面穩定可精確地進行下一個循環的滿充電狀態檢查,使可靠性提高。
補充一點,充電電池充電期間,在與電解液接觸的電極的表面產生了電極反應,該電極反應的過程是同時發生的反應物從電解液內部移動到電極表面與反應物和電極間的電子移動以及生成物從電極表面移動到電解液內部的過程,由於該移動需要相當的時間,因而若在充電電池的充電剛一中止即檢查滿充電狀態,因正在電極表面附近電泳的移動過程中的離子等因素,往往會造成好似已達到滿充電狀態的假像。在即使為了防止該誤檢出,設置緩衝時間也很有效,在該第19種方式的充電電池的充電裝置之中,作為各充電電池各自的充電周期的一環,合理而又有效地設置了的緩衝時間。
在以上種種方式的充電裝置之中,也可各自設置用來冷卻充電裝置內的發熱件的冷卻裝置。這樣一來可抑制發熱元件等的發熱件的發熱,防止對充電電池的熱傳導,不會助長充電電池內部的過度的化學反應(氧化還原反應),此外也絕不會使用戶產生充電電池好似已發熱的錯覺,因而可使充電電池恰當充電到滿充電狀態,可防止損傷充電電池的內部結構,可使周期壽命大大提高。
此外,本發明的第20種方式的充電電池的充電裝置,設有便於將安裝在充電裝置的插座上的充電電池取出的取出裝置。這樣即可簡單地取出充電電池,使用起來更為方便。
在該第20種方式的充電電池的充電裝置之中,上述取出裝置也可採用下述構成具有供用戶按壓操作的操作件、抬升安裝在上述插座上的充電電池的抬升件、軸支承該抬升件的轉動支點軸、安裝在該轉動支點軸之上,使該抬升件朝反抬升方向付勢的付勢裝置,通過操作上述操作件,使上述抬升件的一側出沒於上述插座。
這樣一來,用戶通過操作操作件,可使抬升件的一側從充電裝置的插座出沒,可方便而又簡單地取出充電電池,使用起來更為方便。
此外,在上述第20種方式的充電電池的充電裝置之中,上述取出裝置也可採用使上述插座的長度方向的一側下陷的結構。
這樣一來,一按壓充電電池的長度方向的一側,隨著該一側下陷的同時,充電電池的長度方向的另一側即會上翹,該充電電池的兩個端子失去支持,即可取出充電電池。這樣一來即可方便而又簡單地取出充電電池,使用起來更為方便。
本發明的目的還在於提供一種在可防止充電電池未充電或過度充電的同時,還可進行可靠而又快速的充電,或可針對多個充電電池實施此類充電的充電電池的充電方法。
本發明第1種方式的充電電池的充電方法是使之預先存儲滿充電平衡電壓值、充電電流峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值—雖然超過該滿充電平衡電壓值但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值,以該規定的充電施加電壓值按規定時間給充電電池充電之後,將施加電壓切換為該滿充電平衡電壓值,在以該滿充電平衡電壓值充電期間檢出流過充電電池的電流值,比較該檢出的電流值與充電完畢標準電流值,該電流值大於該充電完畢標準電流值時,再次以該規定的充電施加電壓值給充電電池充電,重複上述流程,當該電流值處於該充電完畢標準電流值以下時,停止給充電電池充電。
該第1種方式的充電電池的充電方法不會引起因過度充電造成的化學反應(氧化還原反應),可恰當地充電到滿充電狀態,而不會損傷充電電池的內部結構,因而可使周期壽命大大提高。由於採用該方法的大部分充電以超過滿充電平衡電壓值的規定的充電施加電壓值進行,因而有相當大的充電電流,可縮短充電時間。
此外,本發明的第2種方式的充電電池的充電方法是預先存儲n種(n為2以上的自然數)充電電池的滿充電平衡電壓值,充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值—雖然超過該滿充電平衡電壓值但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值,按照下述第1至第8步驟給充電電池充電。
第1步驟將變數設為k(k=1、2、……n),將該k初始化為1。
第2步驟以n種充電電池的規定的充電施加電壓值之中比第k個低的規定的充電施加電壓值,按規定時間給充電電池充電。
第3步驟k=n時,跳到第6步驟。
第4步驟在以比該第k個低的規定的充電施加電壓值,按規定時間給充電電池充電期間,檢出施加於充電電池上的電壓值。
第5步驟若該檢出的電壓值大於比第k個低的規定的充電施加電壓值,將該k加1作為新的k,退回第2步驟,若該檢出的電壓值小於比第k個低的規定的充電施加電壓值時,前進到下面的第6步驟。
第6步驟將充電電池的施加電壓切換為n種充電電池的滿充電平衡電壓值之中比第k個低的滿充電平衡電壓值。
第7步驟在以比該第k個低的滿充電平衡電壓值給充電電池短暫時間施加期間;檢出流過充電電池的電流值。
第8步驟若該檢出的電流值大於充電完畢標準電流值,退回到上述第2步驟,重複上述流程,若該檢出的電流值小於該充電完畢標準值時,停止充電。
該第2種方式的充電電池的充電方法,除具有與上述第1種方式的充電電池的充電方法相同的效果之外,還可在充電過程中自動識別充電電池的種類等,不會引起因過度充電造成的化學反應(氧化還原反應),可快速而又恰當地充電到滿充電。
此外,本發明的第3種方式的充電電池的充電方法,預先存儲了n種(n為2以上的自然數)充電電池的滿充電平衡電壓值、充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,雖然超過該滿充電平衡電壓值,但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值;按照以下第1至第8步驟給充電電池充電。
第1步驟將變數設定為k(k=1、2、……n),將該k初始化為1。
第2步驟以n種充電電池的規定的充電施加電壓值中比第k個低的規定的充電施加電壓值,按規定時間給充電電池充電。
第3步驟k=n時,跳到第6步驟。
第4步驟以比該第k個低的規定的充電施加電壓值,按規定時間給充電電池充電期間,檢出施加於充電電池的電壓值。
第5步驟若本次比該第k個低的規定的充電施加電壓值按規定時間給充電電池充電期間檢出的電壓值和上一次以比該第k個低的規定的充電施加電壓值按規定時間給充電電池期間檢出的電壓值之差在規定範圍內,則前進到下面的第6步驟,若該差超過規定的範圍,則將該k加1作為新的k,退回到上述第2步驟。但是,本次的電壓值的檢出是第1次時,則直接前進到下面的第6步驟。
第6步驟將充電電池的施加電壓切換為n種充電電池的滿充電平衡電壓值之中比第k個低的滿充電平衡電壓值。
第7步驟在以比該第k個低的滿充電平衡電壓值給充電電池短暫時間施加期間,檢出流過充電電池的電流值。
第8步驟若該檢出的電流值大於充電完畢標準電流值,退回到上述第2步驟,重複上述流程,若該檢出的電流值小於該充電完畢標準電流值,停止充電。
該第3種方式的充電電池的充電方法除了也可獲得與上述第1種方式的充電電池的充電方法相同的效果之外,還可在充電過程中自動識別充電電池的種類等,不會引起因過度充電造成的化學反應(氧化還原反應),可快速而又恰當地達到滿充電。
此外,本發明的第4種方式的充電電池的充電方法為監視已充電完畢的充電電池的電池電壓值,當該電池電壓值處於比滿充電平衡電壓值低的再充電施加電壓值以下時,進行再充電。
若採用該第4種方式的充電電池的充電方法,可保證從充電裝置中取出的充電電池的電池電壓在再充電施加電壓值以上,處於隨時可使用的狀態,使用起來更為方便。
此外,由於在該再充電之中也不會引起因過度充電造成的化學反應(氧化還原反應),恰當地再次充電到滿充電狀態,因而不會損傷充電電池的內部結構,可使周期壽命大大提高的同時,還可縮短達到滿充電的充電時間。
此外,本發明的第5種方式的充電電池的充電方法為重複進行檢查充電電池的充電狀態之後,以規定的充電電壓按規定時間充電的一系列充電動作,在上述充電狀態的檢查中判斷為已達到滿充電狀態即停止充電,在上述一系列的充電動作之間設有緩衝時間。
在該第5種方式的充電電池的充電方法之中,由於在上述一系列的充電動作之間設置了緩衝時間,因而可精確地檢查下一個一系列的充電動作時的滿充電狀態,使可靠性提高。
此外,本發明的第6種方式的充電電池的充電方法,是一種給多個充電電池充電的充電方法,檢查完充電電池的充電狀態之後,對各個未充電的充電電池交替進行以規定的充電電壓按規定時間充電的一系列的充電動作,將此作為一個循環,一邊重複該循環一邊給多個充電電池充電,對於在上述充電狀態的檢查中判斷為已達到滿充電狀態的充電電池停止充電。上述緩衝時間是指各充電電池中的上一個循環的一系列充電動作完畢到下一個循環的一系列充電動作開始之間的時間。
在該第6種方式的充電電池的充電方法之中,各充電電池中的前一個循環的一系列充電動作結束到下一個循環的一系列的充電動作開始之間中止充電,該中止期間形成緩衝時間,電極表面穩定,可精確地進行下一個循環的滿充電狀態的檢查,使可靠性提高。
補充一點,充電電池充電期間,在與電解液接觸的電極的表面產生了電極反應,該電極反應的過程為同時發生反應物從電解液內部移動到電極表面與反應物和電極間的電子移動以及生成物從電極表面移動到電解液內部的過程,由於該移動需要相當的時間,因而若在充電電池的充電剛一中止即檢查滿充電狀態,因正在電極表面附近電泳的移動過程中的離子等因素,往往會造成好似已達到滿充電狀態的假像。在有利於防止該誤檢出方面,設置緩衝時間也很有效,在該第6種方式的充電電池的充電方法之中,作為各充電電池各自的充電周期的一環,合理而又有效地設置了緩衝時間。
圖1是表示第1實施方式到第8實施方式涉及的充電電池1的充電裝置構成的框圖。
圖2是用來測定充電電池1的電動勢的電路圖。
圖3是表示充電電池1的各充電率的電流-電壓特性的曲線圖。
圖4是表示充電電池1的電流值和所需充電時間的關係的曲線圖。
圖5是表示第1實施方式涉及的充電電池1的充電裝置的充電控制的流程圖。
圖6是用來切換第1實施方式涉及的充電電池1的端子電壓的電路圖。
圖7是表示第1實施方式涉及的充電電池1的端子電壓的切換的時間圖。
圖8表示第1實施方式涉及的充電電池1的端子電壓的切換所伴隨的施加電壓的曲線圖。
圖9是表示鎳氫充電電池的電池端子電壓、充電電流、檢查電流的時間過程的曲線圖。
圖10是表示鎳鎘充電電池的電池端子電壓、充電電流、檢查電流的時間過程的曲線圖。
圖11是表示第2實施方式涉及的充電電池1的充電裝置的充電控制的流程圖。
圖12是表示第2實施方式涉及的充電電池1的充電裝置的充電控制的流程圖。
圖13是表示第3實施方式涉及的充電電池1的充電裝置的充電控制的流程圖。
圖14是表示第3實施方式涉及的充電電池1的充電裝置的充電控制的流程圖。
圖15是表示充電電池1的規定的充電施加電壓值Es和開路電壓Ex之差的電壓差ΔEs與所需充電時間之間的關係的曲線圖。
圖16是表示第4實施方式涉及的充電電池1的充電裝置的充電控制的流程圖。
圖17是表示第5實施方式涉及的充電電池1的充電裝置的充電控制的流程圖。
圖18是表示第6實施方式涉及的充電電池1的充電裝置的充電控制的流程圖。
圖19是表示第7實施方式涉及的充電電池1的充電裝置的充電控制的流程圖。
圖20是表示第8、第9實施方式涉及的充電電池1的充電裝置構成的框圖。
圖21是表示第8實施方式涉及的充電電池1的充電裝置的充電控制的流程圖。
圖22是表示第9實施方式涉及的充電電池1的充電裝置的充電控制的流程圖。
圖23是充電電池1的充電裝置的第8、第9實施方式中的充電電池1的充電用的基本電路構成圖。
圖24是表示第10、第11實施方式涉及的多個充電電池1的充電裝置構成的框圖。
圖25是表示第10實施方式涉及的多個充電電池1的充電裝置的充電控制的流程圖。
圖26是表示第11實施方式涉及的多個充電電池1的充電裝置的充電控制的流程圖。
圖27是表示第12實施方式涉及的多個充電電池1的充電裝置的充電控制的流程圖。
圖28是表示第12實施方式涉及的多個充電電池1的充電裝置的充電控制的流程圖。
圖29是表示第14實施方式涉及的多個充電電池1的充電裝置50構成的俯視圖。
圖30是表示第15實施方式涉及的多個充電電池1的充電裝置50構成側剖視圖。
圖31是表示第16實施方式涉及的多個充電電池1的充電裝置50的取出裝置構成的後剖視圖。
圖32是表示第17實施方式涉及的多個充電電池1的充電裝置50的取出裝置構成的側剖視圖。
具體實施例方式
下面介紹的本發明涉及的充電電池的充電裝置的充電方法具有下述特徵充電時為了不損傷充電電池的內部結構,在不可逆化學反應區域外,施加最大的施加電壓(規定的充電施加電壓值),使大電流流入充電電池,邊定期性地檢查滿充電(充電結束時間),邊進行充電。在以該滿充電平衡電壓值進行滿充電狀態的檢查時,可在瞬間精確地判定滿充電狀態,若採用該充電方法,可將到充電完畢的時間縮短為30分鐘以內,此外,不會引起過度的化學反應(氧化還原反應),恰當充電到滿充電狀態,因而可不傷及充電電池的內部結構,使周期壽命提高到5000次以上。
首先根據圖1介紹本發明涉及的充電電池的充電裝置的基本構成。
圖1所示的充電裝置是用來給充電電池1充電的設備,具有電源部分2、電流檢出器3、電壓檢出器9、程序·演算控制器4。該電源部分2包括將商用交流電變為直流的變壓整流電路。該電流檢出器3檢出給充電電池1通電的充電電流的電流值。該電壓檢出器9檢出施加於充電電池1上的電壓值或充電電池1的充電電壓。該程序·演算控制器4是控制充電電池1的充電的充電控制裝置,此時發送由該電流檢出器3檢出的電流值、以及由該電壓檢出器9檢出的電壓值。
該充電控制裝置的程序、演算控制器4具有預先存儲了通過試驗等求出的充電電池1的種類或機種等的滿充電平衡電壓值Eeq(參照圖3)、超過該滿充電平衡電壓值Eeq的規定的充電施加電壓值Es(參照圖3。使施加於充電率大體為0%的充電電池1的電壓上升期間,與施加電壓的上升相對應的充電電流的增加比例(ΔI/ΔE)減少,該充電電流變為不上升時的與不可逆化學反應區域D外的電流峰值Iso對應的電壓值)的存儲裝置(存儲器),在該程序·演算控制器4之中,安裝了判斷充電電池1是否達到了滿充電以及演算達到滿充電的所需充電時間t的程序。
標號5表示根據上述程序·演算控制器4發出的指令,進行施加於充電電池1的電壓、電流的切換控制等的電壓、電流控制器。也就是說,電壓電流控制器5構成將充電電池1的充電電壓切換為規定的充電施加電壓值Es或滿充電平衡電壓值Eeq等的切換裝置。
標號6表示根據開始指令將由上述電壓電流控制器5確定的充電電壓提供給充電電池1的同時,根據上述程序·演算控制器4發出的結束指令結束充電的充電電壓提供部分。而標號7則是用來顯示由上述程序·演算控制器4演算出的所需充電時間t等的顯示器,標號8是用戶進行開始操作等的操作部分。
而本實施方式作為通報裝置的例示,採用了由顯示器7通過視覺給用戶通報所需充電時間t等信息的構成,但也可以採用通過聲音通報的構成,通報裝置的構成並不受特別限制。
這裡所說的充電電池是指可反覆進行充電與放電的電池,將電能轉變為化學能儲存,再將儲存的化學能變為電能供人利用。
在充電電池1之中,作為已經被實際使用的有代表性的產品有鎳鎘電池、鎳氫金屬電池、鋰離子電池、NAS電池等。
下面介紹各實施方式中使用的鎳鎘電池。
這裡的鎳鎘電池是指將使用過氧化氫鎳(Ni(OOH))的正極和使用鎘(Cd)的負極用合成樹脂製成的隔板隔離,與鹼性電解液一道收容在密封的電池容器之中的蓄電池。電解質是以導電率高的氫氧化鉀為主要成分的水溶液,為使正極的特性提高,可根據需要添加氫氧化鋰及氫氧化鈉等。
下面介紹鎳鎘電池的充電反應式。正極的反應可用下述普通式(化學反應式)表示。
此外,負極的反應可用下述普通式(化學反應式)表示。
放電期間,上述正極的反應為過氧化氫鎳(Ni(OOH))和水(H2O)、以及由正極而來的電子(e-)發生反應,生成氫氧化鎳(Ni(OH)2)。
而負極的反應為鎘(Cd)與在正極生成,透過隔板的氫氧化離子(OH-)發生反應,生成氫氧化鎘(Cd(OH)2)和電子(e-),該電子(e-)可通過外部負載提供給正極。
在上述周期之中,電子(e-)通過外部負載的過程可用於作功。該周期的順利運行在於正極有充足的水(H2O),生成物的氫氧化鎳(Ni(OH)2)的濃度低,而且負極的氫氧化鎘(Cd(OH)2)的濃度也低。若用數學式表示,則為下式。
Eemf=E0+((R·T)/F)·1n(Caq/(CN·CC))這裡的E0為標準電動勢,是取決於構成正極、負極材料的常數,而不依賴於其數量。在鎳鎘電池的情況下,該標準電動勢E0約為1.2V(伏)。此外,R為氣體常數、T為絕對溫度、F為法拉第數。
正如上述數學式所示,在正極之上,水(H2O)的濃度Caq越高、氫氧化鎳(Ni(OH)2)的濃度CN越低,電動勢Eemf越大,此外,在負極上,氫氧化鎘(Cd(OH)2)的濃度CC越低,電動勢Eemf越大。電動勢Eemf大說明蓄電量大。
不過要想準確地把握充電電池1的充電狀態,只要形成圖2所示的電路即可辦到。也就是說,將可變電源11連接到充電電池1之上,將該可變電源11的電位調整為與充電電池1的電動勢E平衡的電位。也就是說,將可變電源11調整為電流檢出部3的檢出的電流為±0mA(毫安),這樣即可間接性地測定充電電池1的電動勢Eemf。象這樣分別測定各種類或各機種的充電電池1的滿充電狀態時的電動勢Eemf,將該數據輸入上述程序·演算控制器4的存儲裝置之中。
下面根據圖3的曲線,就說明本發明的充電方法時構成基本要素的充電電池1的充電電壓與充電電流的特性加以介紹。
圖3中的曲線圖的橫座標記錄了電池端子電壓(施加電壓)而縱座標記錄了充電電流,分別示出充電率不同的各個充電電池1的電壓-電流特性。
用虛線表示的曲線α示出充電率大體為0%的充電電池1的充電時的電壓-電流特性,這種情況下,即使施加比標準電壓E0(標稱電壓)低的電壓Eα,充電電流仍然流出(將充電電流流出時的施加電壓(電池端子電壓)作為開路電壓)。
此外,充電率越高開路電壓也越高。圖3的單點虛線表示的曲線β示出充電率約為50%的充電電池1的充電時的電壓-電流特性,使施加電壓(從0V起)逐漸升高時,充電電流開始流入充電電池1的開路電壓Eβ高於充電率大體為0%的充電電池1的開路電壓Eα。圖3的雙點虛線表示的曲線γ示出充電率約為90%的充電電池1的充電時的電壓-電流特性,開路電壓為Eγ(Eγ>Eβ)。此外,圖3的實線表示的曲線δ示出充電率大體為100%(不到100%)的充電電池1的充電時的電壓-電流特性,開路電壓為Eδ(Eδ>Eγ)。而充電率為100%的(滿充電狀態的)充電電池1的開路電壓值是滿充電平衡電壓值Eeq(Eeq>Eδ)。
充電電池1超過與充電率相應的開路電壓Ex(Eα、Eβ、Eγ、Eδ),充電電流即大體與施加電壓成比例增大,一超過規定的電壓(電壓-電流曲線中的拐點),與施加電壓對應的充電電流的增加率(ΔI/ΔE)即減少,不久之後即使升高施加電壓,充電電流也毫不上升,充電電流達到電流峰值Iso。
正如上述,與施加電壓對應的充電電流的增加率(ΔI/ΔE)為0時的電流峰值Iso所對應的施加電壓值為Es,該規定的充電施加電壓值Es形成取決於充電電池1的種類及充電電池1的老化程度的充電電池1固有的電壓值。
超過上述規定的充電施加電壓值Es的電壓,在該充電電池1內部,活性物質的氧化還原反應就會進一步發展,引起電分解反應,出現負電阻特性,由於意料之外的發熱反應及膨脹等異常情況,往往容易有可能破壞充電電池1的內部結構。此外,即便未到上述程度,也會因不可逆化學反應的發展而極大地影響到充電電池1的周期壽命。此種給充電電池1造成負面影響的不可逆化學反應的,以充電電流和施加電壓的關係劃定的區域即是圖3之中用斜線標示的不可逆化學反應區域D。
而在該區域D之中,正如曲線α所示,充電率大體為0的情況下,與施加電壓的上升無關,充電電流固定保持在峰值Iso之上,此外正如曲線β、γ、δ所示,充電率一高,隨著施加電壓的上升,充電電流變低,而且充電率越高這種下降率越大。而且,在區域D內的不可逆化學反應中出現的充電電池1的負電阻特性不久即成為整體固有電阻,充電電流隨著施加電壓的上升成比例上升。
正因如此,在充電電池1的充電之中,該充電電池1達到滿充電(充電率100%)之前,為了不使與施加電壓對應的充電電流的相對值進入該不可逆化學反應區域D,需要對施加電壓加以控制。
然而正如圖3所示,不可逆化學反應區域D的最小電壓(反應分水嶺上的電壓)為充電率越高(充電電流變少)該值越小。另一方面,由於充電電池1的蓄電容量可用充電電流與充電時間的乘積求出,因而要想縮短充電時間,就得增加充電電流,在一定的充電率之下,施加電壓越高越可增加充電電流。
因此,若考慮到在滿充電之前無論充電率多高也不會進入不可逆化學反應區域D,而且為使最大限度的充電電流流入充電率大體為0%的充電電池1,則如圖3所示,可將施加電壓的值設定為Eeq(充電率為100%時的開路電壓)。將該施加電壓值Eeq作為滿充電平衡電壓值。
若以該滿充電平衡電壓值Eeq施加電壓,則充電率越高充電電流越下降,具有容易判定滿充電狀態的優點。
下面用圖3來說明這一點。若將充電率大體為0%的充電電池1的端子電壓固定為滿充電平衡電壓值Eeq進行充電,則一開始即產生Ieqo的充電電流(參照曲線α)。隨著充電進行,充電率上升,充電電流逐漸由Ieqo減少(參照曲線β、γ)、在達到滿充狀態(充電率100%)之前,與施加電壓對應的充電電流的相對值絕不會達到不可逆化學反應區域D。而且,由於在達到滿充電狀態的時間點上充電電流為OmA,因而容易進行充電結束的判定。
然而,該充電電池1若與充電率的高低無關(無論充電率大體為0還是大體為100%),若施加上述規定的充電施加電壓值Es的電壓,則既不會引起不可逆化學反應,又可具有接受比Ieqo還要高的峰值Iso的充電電流的電位。通過使此種大充電電流流入,與施加滿充電平衡電壓值Eeq的電壓的充電相比,可大大縮短充電時間。
因此,本發明設定為在某種程度的期間內,可將施加電壓值固定在不可逆化學反應區域D之外可產生最高的充電電流(電流峰值Iso)的規定的充電施加電壓值Es之上進行大電流充電,並適時地將施加電壓值切換為上述的滿充電平衡電壓值Eeq,減少充電電流,在以該電壓值施加電壓期間進行充電電池1是否滿充電的判定。
也就是說,在以規定的充電施加電壓值Es進行充電時,由於從最初安裝了充電電池1時的充電率低的階段開始,隨著充電率的上升,充電電流並不下降,大體可保持峰值Ieqo,因而可在短時間內使充電率大大提高。並通過在恰當地的時間段施加滿充電平衡電壓值Eeq的電壓,即可隨著充電率提高通電電流下降,防止過度充電的同時還使滿充電的判定變得更為容易。
而用於大電流充電的施加電壓的值並不局限於與電流峰值Iso對應的上述規定的充電施加電壓值Es,也可以是與比之略低的電流值對應的電壓值(<Es=。也就是說,正如圖3所示,也可以採用在使施加於充電率大體為0%的充電電池1的電壓逐漸上升期間,與該施加電壓對應的充電電流的增加率(ΔI/ΔE)減少,該充電電流幾乎不上升(僅上升一點點)時的,不可逆化學反應區域D外的電流值所對應的充電施加電壓值進行充電。在採用該充電施加電壓值進行充電時也會有接近電流峰值Iso的電流,可進行大電流充電。
關於上述規定的充電施加電壓值Es的設定,在各種充電電池1之中,為了獲得與充電率的變化無關,不發生變化的充電電流峰值Iso,例如也可根據在一定的施加電壓的變化區域內充電電流保持在峰值Iso的圖3所示的充電率大體為0%的情況下的電壓-電流特性曲線α進行設定。也就是說,是隨著施加電壓的上升而上升的充電電流的增加率下降,與O或大體為O時的充電電流對應的施加電壓,是將即將達到不可逆化學反應區域D的電壓值設定為規定的充電施加電壓值Es。
(充電電池的充電裝置的第1實施方式)下面介紹充電電池1的充電裝置的第1實施方式。
該方式採用了下述方法適時地由大電流充電切換為滿充電平衡電壓值充電,根據檢出的充電電流判定下面的充電是採用大電流充電還是滿充電平衡電壓值充電。
該第1實施方式的充電裝置具有圖1所示的構成,程序·演算控制器4之中安裝了用來比較判定以上述滿充電平衡電壓值Eeq給充電電池1充電期間用電流檢出器3檢出的檢查電流值i和預先輸入設定的充電完畢標準電流值J的檢查電流值判定程序,根據以滿充電平衡電壓值Eeq充電期間用電流檢出器3檢出的檢查電流值i,求出達到滿充電的所需充電時間t的充電時間預測程序。換言之,程序·演算控制器4具有檢查電流值判定裝置以及充電時間預測裝置的功能。
利用此種程序·演算控制器4實施下述控制,該第1實施方式的充電裝置將該規定的充電施加電壓值Es(或較之略低)的電壓按一定時間T1施加於充電電池1,進行大電流充電之後,將施加電壓值切換為該滿充電平衡電壓值Eeq,在以該滿充電平衡電壓值Eeq施加電壓期間檢出電流值i,根據該電流值i求出達到滿充電的所需充電時間t,通過LED或LCD等將該所需充電時間t顯示在充電電池1的顯示器7上的同時,通過比較上述電流值i和預先設定的充電完畢標準電流值J,若上述電流值i一側大時,再次以上述規定的充電施加電壓值Es充電,若上述電流值i處於充電完畢標準電流值J以下,則停止充電。
而達到上述滿充電的所需充電時間t,可根據圖4所示的表示電流值i和所需充電時間t的關係的曲線求出。
圖4所示的曲線示出施加滿充電平衡電壓值Eeq的電壓時檢出的電流值i和達到滿充電需要的所需充電時間t之間的關係,該所需充電時間t為由電流檢出器3檢出的電流I達到充電完畢時檢出的充電完畢標準電流值J(例如i=0mA)的時間。
若將給充電率為0%的充電電池1施加滿充電平衡電壓值Eeq的電壓時檢出的電流值i設定為Ieqo(參照圖3),則如該圖4的曲線所示,隨著充電的進行。所需充電時間t變短的同時,隨之檢出的電流值也變小。而且在此情況下,由於檢出電流值i=0mA時充電率變為100%的滿充電狀態,因而所需充電時間亦變為t=0(秒)。
因此若預先編制出以該曲線為依據的檢查電流值和所需時間之間的換算一覽表,或者將根據該曲線導出的檢查電流值和所需時間的關係式製作成上述充電時間預測程序,很容易就可從檢出的電流值i求出達到滿充電的所需充電時間t。
下面參照圖5所示的流程圖介紹採用該第1實施方式的充電裝置的充電電池1的充電控制的過程。
首先,用戶通過操作部分8將充電的充電電池1的種類輸入程序·演算控制器4,即可從預先存儲在該程序·演算控制器4中的存儲裝置中的一覽表中分別選擇出與該充電電池1的種類相當的規定的充電施加電壓值Es以及滿充電平衡電壓值Eeq(步驟A1)。
這裡的上述充電施加電壓值Es以及滿充電平衡電壓值Eeq是根據鎳鎘、鎳氫、鋰離子充電電池等的種類和型號預先設定的值,例如鎳鎘充電電池的情況下,滿充電平衡電壓值Eeq約為1.41V,此外,充電施加電壓值Es比它還要高,可選擇約1.80V。
接著,用戶通過操作部分8進行充電開始操作(步驟A2),即可將規定的充電施加電壓值Es的電壓按規定時間(固定時間)T1連續施加給充電電池1(步驟A3)。
關於這裡的施加時間T1的設定,可從施加充電施加電壓值Es時的充電電流的時間變化中推斷出。並在經過該固定時間T1之後,使充電電池1在極短時間T2內短路(步驟A4),去除電極表面的電荷之後再將施加電壓的值切換為滿充電平衡電壓值Eeq(步驟A5)。
並且,在極短時間T3內施加該滿充電平衡電壓值Eeq的電壓期間,檢出此時流入充電電池1的電流值i(滿充電平衡電壓值Eeq中的電流值i)(步驟A6)。
接著利用上述充電時間預測程序,求出該檢出的電流值i達到滿充電所需的時間,也就是求出該電流值i達到充電完畢標準電流值J(可認定為滿充電時檢出的電流值)所需要的時間t,將該所需充電時間t顯示到顯示器7之上(步驟A7)。
此外,與此同時,利用上述檢查電流值判定程序,比較該檢出的電流值i和充電完畢標準電流值J(步驟A8),若該電流值i大於該充電完畢標準電流值J,退回到上述步驟A3,重複上述流程(充電控制),而當該電流值i處於該充電完畢標準電流值J以下時,即可認為充電電池1已達到滿充電狀態,就此停止充電(步驟A9)。
然而,施加上述滿充電平衡電壓值Eeq的電壓的情況下,從理論上講正如圖3或圖4的曲線所示,充電率100%(滿充電狀態)時電流值i為OmA,但實際上由於不同的電池會出現很小差別,要想防止由此而產生的過度充電,上述充電完畢標準電流值J最好設定為比OmA略大的值,例如10mA左右。而在此情況下,上述所需充電時間t即成為上述電流值i達到10mA以下的時間。
此外,施加上述規定的電電壓值Es的電壓的充電時間T1,雖然依充電電池1的容量、結構、形狀等而有所區別,但在鎳鎘充電電池的情況下,可選擇120秒左右。此外,上述使之短路的極短時間T2取決於去除充電電池1的電極表面的電荷,使上述電極表面處於清潔狀態所需要的時間,在與上述相同的充電電池1的情況下,可選擇0.001秒左右。此外,作為施加上述滿充電平衡電壓值Eeq的電壓的極短時間T3,可選擇0.1秒左右。
而將該極短時間T3設定為1秒以上時,也可省略上述步驟A4的流程。
在這裡,圖5的流程圖中所示的充電電壓的切換可用圖6所示的電路進行。圖6中的標號1為充電電池,標號3是用來檢出充電電池1的充電電流的電流檢出器,標號9是用來檢出充電電池1的施加電壓的電壓檢出器,在該電路中分別設置了用場效應電晶體(FET)等開關元件構成的第1選通電路36、第2選通電路37、第3選通電路38。此外,標號31是可將施加電壓設定變更為與充電電池1的每個種類或機種相應的滿充電平衡電壓值Eeq的第1電源(可變電源),標號32是可施加規定的充電施加電壓值Es的第2電源。
更為詳細地說,充電電池1的正極端子分別與第1選通電路36的發射極、第2選通電路37的發射極、第3選通電路38的集電極、電壓檢出裝置9的負極端子相連接,第1選通電路36的集電極與第2電源32的正極端子連接,該第2電源32的負極端子與第1電源31的正極端子、第2選通電路37的集電極連接。此外,第1電源31的負極端子上連接著電流檢出裝置3的正極端子,在該電流檢出裝置3的負極端子上連接著電壓檢出裝置9的正極端子、充電電池1的負極端子、第3選通電路38的發射極。
下面參照圖7及圖8介紹使用圖6所示的電路控制施加於充電電池1上的充電電壓的方法。
首先,開始時僅將上述第1選通電路36設定為ON,給充電電池1施加T1時間規定的充電電壓Es之後,將該第1選通電路置於OFF,僅將第3選通電路38設為ON,短路T2時間。正如上述,使充電電池1的端子間短路的短路裝置由選通電路36、37、38構成,通過該短路,去除電極表面的電荷,使下面的充電電壓的投入順利進行,此外,可使剛剛切換充電電壓之後的電流穩定,以便提高電流測定時的精度。
並且,經過上述極短時間T2之後,將第3選通電路38置於OFF的同時,將第2選通電路37設定為ON,在極短時間T3內給充電電池1施加滿充電平衡電壓值Eeq的電壓。並在此間檢出充電電池1的電流值i的同時,根據該檢出的電流值i判定是否已滿充電以及求出達到滿充電所需時間t,經過該極短時間T3之後,將第2選通電路37置於OFF。
若上述判定的結果為尚未達到滿充電,則重複將第1選通電路36設定為ON施加充電施加電壓值Es重複進行這一上述一系列控制,另外,當判定為處於滿充電狀態時,就此停止充電。
正如上述,若採用第1實施方式的充電裝置,通過檢出充電電池1的電流值i,定期性地檢查其充電狀態,即不會引起過度的化學反應(氧化還原反應),可恰當地充電到滿充電狀態。
此外,由於採用此法可防止損傷充電電池1的內部結構,因而可使其周期壽命大大提高。還有,由於採用此法的大部分充電可用超過滿充電平衡電壓值Eeq的規定的充電施加電壓值Es進行,因而有相當大的充電電流流入充電電池1,正因如此,能夠縮短充電時間。
此外,由於通過採用根據上述充電電池1的電流值i求出所需充電時間t並將此顯示在顯示器7之上的構成,可使用戶掌握達到滿充電所需時間,使用起來更為方便。
還有,將施加電壓切換為滿充電平衡電壓值Eeq之前,通過使該充電電池1短路,可去除電極表面的電荷,使電極表面處於清潔狀態。這樣一來可順利過渡到施加滿充電平衡電壓值的電壓,而且還可使剛剛將電壓值切換為滿充電平衡電壓值之後的充電電流平穩。因此可準確地測定電流值,以便進行恰當的充電。
(充電電池的充電裝置的第2實施方式。)
下面介紹充電電池1的充電裝置的第2實施方式。
該第2實施方式的充電裝置的特徵在於由於不需要輸入充電電池1的種類等數據,能自動識別充電電池的種類等,因而可快速充電到滿充電。這裡所說的充電電池1的種類等並不僅僅是識別鎳鎘電池和鎳氫電池之類構成正負極的材料不同的充電電池,其中也包括構成正負極的材料相同,畜電容量不同的充電電池。
充電電池1的滿充電平衡電壓值Eeq和規定的充電施加電壓值Es因充電電池的種類及畜電容量等而異,例如畜電容量為1000mAh(毫安小時)的鎳鎘充電電池的滿充電平衡電壓值約為1、41V,規定的充電施加電壓值約1.80V,蓄電容量為2000mAh的鎳氫充電電池的滿充電平衡電壓值約為1.44V、規定的充電施加電壓值為1.60V。
圖9示出在上述第1實施方式的充電電池1的充電裝置之中,將滿充電平衡電壓值設定為1.44V,將規定的充電施加電壓值設定為1.60V,以鎳氫電充電電池對應的設定電壓值,給鎳氫充電電池充電時的電池端子電壓、充電電流、檢查電流的時間過程,圖10同樣示出在第1實施方式的充電電池1的充電裝置之中,將滿充電平衡電壓設定為1.44V,將規定的充電施加電壓值設定為1.60V,以鎳氫充電電池對應的設定電壓值,給鎳鎘充電電池充電時的電池端子電壓、充電電流、檢查電流的時間過程。在圖9及圖10之中,施加上述步驟A3的規定的充電施加電壓值1.60V的一定時間T1設為55秒,上述步驟A4的短路設為不進行,施加上述步驟A5的滿充電平衡電壓值1.44V的極短路時間T3設為5秒。
此外,在圖1所示的電源部分2和電壓·電流控制器5以及充電電壓供給器6之間有規定的電阻,在與鎳氫充電電池對應的設定中,設定為由電源部分2提供的2.0V的電壓,因在該電源部分2和該電壓·電流控制器5以及該充電電壓供給器6之間產生電壓下降,在鎳氫充電電池的端子間施加的電壓約1.60V。
此外,正如圖3所示在這裡給充電電池1以規定的充電施加電壓值Es施加電壓時,與充電率無關,在充電電池1中產生固定的充電電流(電流峰值Iso)。另外,當以低於規定充電施加電壓值Es的電壓值給充電電池1施加電壓時,隨著充電率的上升,流入充電電池1中的充電電流逐漸減少。
根據這一特性,正如圖9所示,當以鎳氫充電電池對應的設定電壓值給鎳氫充電電池充電時,可在鎳氫充電電池的端子間施加與該鎳氫充電電池的規定的充電施加電壓值(1.60V)相當的約1.6V的電壓,產生與該規定的充電施加電壓值對應的規定的電流(電流峰值Iso)通電,因此上述電源部分2和電壓電流控制器5以及充電電壓供給器6之間的電壓下降值也大體固定。也就是說,鎳氫充電電池端子間電壓從充電開始到充電結束均不會超過1.6V,大體固定的同時,充電電流也同樣是從充電開始到充電結束大體固定,此外定期性地用鎳氫充電電池的滿充電平衡電壓值1.44V恰當地檢查檢查電流,因而可快速而又恰當地地將該鎳氫充電電池充電到滿充電。
另外,正如圖10所示,以鎳氫充電電池對應的設定電壓值給鎳鎘充電電池充電時,在充電開始後不長時間內,可在該鎳鎘充電電池的端子間施加1.4V到1.6V的電壓。
這是比鎳鎘充電電池的規定的充電施加電壓值(1.80V)低的電壓值,因而隨著充電率的上升,流入鎳鎘充電電池的充電電流逐漸減少。與此同時,上述電源部分2和電壓·電流控制器5以及充電電壓供給器6之間的電壓下降值也緩慢減少,結果是隨著施加於鎳鎘充電電池的端子間的電壓值逐漸上升,不久即超過1.6V,到充電完畢時約成為1.8V。
而且雖然還定期性地用鎳氫充電電池的滿充電平衡電壓值1.44V檢查檢查電流,但由於該鎳氫充電電池的滿充電平衡電壓值1.44V仍然比鎳鎘充電電池的滿充電平衡電壓值1.41高,因而無法將鎳鎘充電電池正確地充電到滿充電。
因此,在第2實施方式的充電裝置之中,若舉例說明識別鎳氫充電電池與鎳鎘充電電池的情況,則需要以鎳氫充電電池對應的電壓值給充電電池1充電,並檢查充電狀態,在該充電過程中,該充電電池1的端子電壓超過了1.6V時,即判斷為該充電電池1是鎳鎘充電電池,此後則以與鎳鎘充電電池對應的電壓值給該充電電池1充電及檢查充電狀態。
下面加以具體說明,該第2實施方式的充電裝置也具有圖1所示的構成,程序·演算控制器4的存儲裝置(存儲器)中存儲了多個充電電池的滿充電平衡電壓值Eeq和規定的充電施加電壓值Es。此外,在程序·演算控制器4之中還安裝了比較判定以滿充電平衡電壓值Eeq給充電電池1施加電壓期間由電流檢出器3檢出的檢查電流值i,和預先輸入設定的充電完畢標準電流值J的判定裝置的檢查電流值判定程序,以及比較判定以規定的充電施加電壓值Es給充電電池1充電期間由電壓檢出器9檢出的充電施加電壓值e和該規定的充電施加電壓值Es的判定裝置的充電施加電壓值判定程序。
由於該第2實施方式的充電裝置中的其它構成與上述第1實施方式的充電裝置大體相同,因而省略其說明。
下面參照圖11的流程圖說明在程序·演算控制器4的存儲裝置中存儲了兩種充電電池的滿充電平衡電壓值Eeq(Eeql、Eeqh)、規定的充電施加電壓值Es(Esl、Esh)的充電裝置的充電電池1的充電控制。
關於此處的滿充電平衡電壓值設為Eeql<Eeqh,關於規定的充電施加電壓值設為Esl<Esh。
首先,用戶通過操作操作部分8進行充電開始操作(步驟B1),對安置在充電裝置上的充電電池1以兩種充電電池的規定的充電施加電壓值之中較低的一方的規定的充電施加電壓值Esl按規定時間(固定時間)T1持續施加電壓(步驟B2)。
而且,在以較低一方的規定的充電施加電壓值Esl按一定時間T1給充電電池1充電期間,用上述電壓檢出器9檢出施加於充電電池1上的電壓值e(步驟B3),用上述充電電壓值判定程序進行該檢出的電壓值e的判定(步驟B4),若該電壓值e大於該低的一方的規定的充電施加電壓值Esl,跳到後述的步驟B10,若該電壓值處於該低的一方的規定的充電施加電壓值Esl以下,則前進到下面的步驟B5。
經過上述固定時間T1之後,使充電電池1短路極短時間T2(步驟B5),去除電極表面的電荷之後,接著將充電電池1的施加電壓切換到兩種充電電池的滿充電平衡電壓值之中較低一方的滿充電平衡電壓值Eeql,以該較低一方的滿充電平衡電壓值Eeql給充電電池1施加極短時間T3電壓(步驟B6)。
而當把該極短時間T3設定為1秒以上時,也可以省略上述步驟B5的流程。
接著在以該較低一方的滿充電平衡電壓值Eeql給充電電池1施加極短時間T3電壓期間,用上述電流檢出器3,檢出流入充電電池1的電流值i(步驟B7)。
並用上述檢查電流值判定程序進行該檢出的電流值i的判定(步驟B8)、若該電流值i大於充電完畢標準電流值J,則退回到上述步驟2,重複上述的流程,另外,若該電流值i在該充電完畢標準電流值以下,則停止充電(步驟B9)。
另外,在上述步驟B4之中,以較低一方的規定的充電施加電壓值Esl按固定時間T1給充電電池1充電期間,若用電壓檢出器9檢出的電壓值e大於該較低一方的充電施加電壓值Esl,將充電電池1的施加電壓切換為兩種充電電池的規定的充電施加電壓值之中較高一方的規定的充電施加電壓值Esh,以該較高的一方的規定的充電施加電壓值Esh持續施加固定時間T1電壓(步驟B10)。
經過上述固定時間T1時間之後,使充電電池1短路極短時間T2(步驟B11),去除電極表面的電荷之後,接著將充電電池1的施加電壓切換為兩種充電電池的滿充電平衡電壓值之中的較高一方的滿充電平衡電壓值Eeqh,以該較高一方的滿充電平衡電壓值Eeqh給充電電池1施加極短時間T3電壓(步驟B12)。
而當極短時間T3設定為1秒以上的情況下,也可以省略上述步驟B11的流程。
接著,在以該較高一方的滿充電平衡電壓值Eeqh給充電電池1施加極短時間T3充電期間,用上述電流檢出器3檢出流入充電電池1的電流值i(步驟B13)。
並用上述檢查電流值判定程序判定該檢出的電流值i(步驟B14)。若該電流值i大於充電完畢標準電流值J,退回到上述步驟B10,重複上述流程,另外,若該電流值i處於該充電完畢標準J以下,則停止充電(步驟B9)。
以上介紹的是在程序·演算控制器4的存儲裝置中存儲了兩種充電電池的滿充電平衡電壓值Eeql,Eeqh和規定的充電施加電壓值Esl、Esh的充電裝置的充電電池1的充電控制。
下面參照圖12所示的流程圖,介紹程序·演算控制器4的存儲裝置中通常存儲了n種(n為2以上的自然數)充電電池的滿充電平衡電壓值(Eeq1、Eeq2…Eeqn)以及規定的充電施加電壓值Es(Es1 Es2…Esn)的充電裝置的充電電池1的充電控制。
此處的滿充電平衡電壓值設為Eeq1<Eeq2…<Eeqn,規定的充電施加電壓值設定為Es1<Es2…<Esn。
首先將此處的變數設定為k(k=1、2…n),將該k初始化,設定為k=1(步驟C1)。接著,用戶通過操作操作部分8進行充電開始操作(步驟C2),即以n種充電電池的規定的充電施加電壓值之中比第k個低的規定的充電施加電壓值Esk按規定時間(固定時間)T1給安裝在充電裝置上的充電電池1持續施加電壓(步驟C3)。
在此處,k=n時(步驟C4)跳到後述的步驟C8,k≤n-1時,以比第k個低的規定的充電施加電壓值Esk按固定時間T1給充電電池1充電期間,用上述電壓檢出器9檢出施加於充電電池1的電壓值e(步驟C5),利用上述充電電壓判定程序判定該檢出的電壓值e(步驟C6),若檢出的該電壓值e大於比該第k個低的規定的充電施加電壓值Esk,則將該k加1作為新的K(步驟C7),退回到上述步驟C3,若檢出的該電壓值小於比該第k個低的規定的充電施加電壓值Esk,則前進到步驟C8。
經過上述固定時間T1之後,使充電電池1短路極短時間T2(步驟C8),去除電極表面電荷之後,接著將充電電池1的施加電壓切換為n種充電電池的滿充電平衡電壓值之中比第k個低的滿充電平衡電壓值Eeqk,以比該第k個低的滿充電平衡電壓值Eeqk給充電電池1施加極短時間T3電壓(步驟C9)。
而當把該極短時間T3設定為1秒以上時,也可以省略上述步驟C8的流程。
接著,以比該第k個低的滿充電平衡電壓值Eeqk給充電電池1施加極短時間T3電壓期間,用上述電流檢出器3檢出流入充電電池1的電流值i(步驟C10)。
並且,用上述檢查電流值判定程序判定該檢出的電流值i(步驟C11),若該電流值i大於充電完畢標準電流值J,退回到上述步驟C3,重複上述流程,另外,若該電流值i處於該充電完畢標準電流值J以下,則停止充電(步驟C12)。
正如上述,若採用第2實施方式的充電裝置,除具有與上述第1實施方式的充電裝置相同的效果之外,還可在充電過程中自動識別充電電池1的種類,不會引起過度的化學反應(氧化還原反應),可快速而又恰當地地充電到滿充電。
(充電電池的充電裝置的第3實施方式。)下面介紹充電電池1的充電裝置的第3實施方式。
該第3實施方式的充電裝置在下述構成方面有別於第2實施方式判定以規定的充電施加電壓值Es充電期間用電壓檢出器9檢出的充電施加電壓值e和其上一次以規定的充電施加電壓值Es充電期間用電壓檢出器9檢出的充電施加電壓值e之差Δe是否處於預先輸入設定的規定的範圍W之內,若超過該規定的範圍W,則切換為與其它種類的充電電池1對應的滿充電平衡電壓值Eeq和規定的充電施加電壓值Es進行充電。
該第3實施方式的充電裝置也具有圖1所示的構成,在程序·演算控制器4的存儲裝置(存儲器)之中,存儲了多個種充電電池的滿充電平衡電壓值Eeq和規定的充電施加電壓值Es。此外,程序·演算控制器4之中,安裝了比較判定以滿充電平衡電壓值Eeq給充電電池1施加電壓期間,用電流檢出器3檢出的檢查電流值i和預先輸入設定的充電完畢標準電流值J的判定裝置的檢查電流值判定程序,以及比較判定以上述規定的充電施加電壓值Es充電期間用電壓檢出器9檢出的充電施加電壓值e和前一次以規定的充電施加電壓值Es給充電電池1充電期間用電壓檢出器9檢出的充電施加電壓值e之差Δe是否在預先輸入設定規定的範圍W之內的判定裝置的電壓差判定程序。
而由於該第3實施方式的充電裝置中的其它構成與上述第1實施方式的充電裝置大體相同,因而省略其說明。
下面參照圖13所示的流程圖介紹程序·演算控制器4的存儲裝置中存儲了兩種充電電池的滿充電平衡電壓值Eeq(Eeql、Eeqh)和規定的充電施加電壓值Es(Esl、Esh)的充電裝置的充電電池1的充電控制。
此處的滿充電平衡電壓值,設定為Eeql<Eeqh,規定的充電施加電壓值,設定為Esl<Esh。
首先,用戶通過操作操作部分8,進行充電開始操作(步驟D1),即以兩種充電電池的規定的充電施加電壓值之中較低一方的規定的充電施加電壓值Esl按規定時間(固定時間)T1持續施加給安裝在充電裝置上的充電電池1(步驟D2)。
而且,在以該較低一方的規定的充電施加電壓值Esl按固定時間T1給充電電池1充電期間,用上述電壓檢出器9檢出施加於充電電池1上的電壓值e(步驟D3),利用上述電壓差判定程序,判定此次以該較低一方的規定的充電施加電壓值Esl充電期間檢出的電壓值e與前次以該較低一方的規定的充電施加電壓值Esl充電期間檢出的電壓值e之差Δe是否在規定範圍W之內(步驟D4),若該差Δe在該規定範圍W之內,前進到下一步驟D5,若該差Δe超過該規定的範圍W,則跳到後述的步驟D10。但是,當此次的電壓值e的檢出是第1次時,仍然直接前進到下一步驟D5。
經過上述固定時間T1之後,使充電電池1短路極短時間T2(步驟D5),去除電極表面的電荷之後,接著將充電電池1的施加電壓切換為兩種充電電池的滿充電平衡電壓值之中較低一方的滿充電平衡電壓值Eeql,以該較低一方的滿充電平衡電壓值Eeql給充電電池1施加極短時間T3電壓(步驟D6)。
而當該極短時間T3設定為1秒以上的情況下,也可以省略上述步驟D5的流程。
接著,以該較低一方的滿充電平衡電壓值Eeqh,給充電電池1施加極短時間T3電壓期間,用上述電流檢出器3檢出流入充電電池1的電池值i(步驟D7)。
並且利用上述檢查電流值判定程序判定該檢出的電流值i(步驟D8),若該電流值i大於充電完畢標準電流值J,退回到上述步驟D2,重複上述流程,另外,若該電流值i小於該充電完畢標準電流值J,即停止充電(步驟D9)。
另外,在上述步驟D4之中,若上述電壓差Δe超出上述規定的範圍W,則將充電電池1的施加電壓切換為兩種充電電池的規定的充電施加電壓值之中較高一方的規定的充電施加電壓值Esh,以該較高一方的規定的充電施加電壓值Esh按規定時間(固定時間)T1持續施加電壓(步驟D10)。
經過上述固定時間T1之後,使充電電池1短路極短時間T2(步驟D11),去除電極表面的電荷之後,接著將充電電池1的施加電壓切換為兩種充電電池的滿充電平衡電壓值之中較高一方的滿充電平衡電壓值Eeqh,以該較高一方的滿充電平衡電壓值Eeqh給充電電池1施加極短時間T3電壓(步驟D12)。
而當極短時間T3設定為1秒以上的情況下,也可以省略上述步驟D11的流程。
接著,在以該較高一方的滿充電平衡電壓值Eeqh給充電電池1施加極短時間T3電壓期間,用上述電流檢出器3檢出流入充電電池1的電流值i(步驟D13)。
並利用上述檢查電流值判定程序,判定該檢出的電流值i(步驟D14),若該電流值i大於充電完畢標準電流值J,則退回到上述步驟D10,重複上述流程,另外,若該電流值i處於該充電完畢標準電流值J以下,則停止充電(步驟D9)。
以上介紹的是在程序·演算控制器4的存儲裝置中存儲了兩種充電電池的滿充電平衡電壓值Eeql、Eeqh以及規定的充電施加電壓值Esl、Esh的充電裝置的充電電池1的充電控制。
下面參照圖14所示的流程圖,一般性介紹程序·演算控制器4的存儲裝置中存儲了n種(n為2以上的自然數)充電電池的滿充電平衡電壓值Eeq(Eeq1、Eeq2、……Eeqn)、以及規定的充電施加電壓值Es(Es1、Es2、……Esn)的充電裝置的充電電池1的充電控制。
此處的滿充電平衡電壓值設為Eeq1<Eeq2、……<Eeqn,規定的充電施加電壓值設為Es1<Es2、……<Esn。
首先,將此處的變數設定為k(k=1、2、……n),將該k初始化為1(步驟F1)。接著,用戶通過操作操作部分8進行充電開始操作(步驟F2),即以n種充電電池的規定的充電施加電壓值之中比第k個低的規定的充電施加電壓值Esk按規定時間(固定時間)T1給安裝在充電裝置上的充電電池1持續施加電壓(步驟F3)。
在此處,k=n時(步驟F4),跳到上述的步驟F8,k≤n-1時,以比第k個低的規定的充電施加電壓值Esk按固定時間T1給充電電池1充電期間,用上述電壓檢出器9檢出施加於充電電池1之上的電壓值e(步驟F5),利用上述電壓差判定程序判定此次以比該第k個低的規定的充電施加電壓值Esk充電期間檢出的電壓值e與前一次以比該第k個低的規定的充電施加電壓值Esk充電期間檢出的電壓值e之差Δe是否在規定的範圍W之內(步驟F6),若該差Δe在該規定的範圍W之內,前進到步驟F8,若該差Δe超出該規定的範圍W,則將該k加1作為新的k(步驟F7),退回到上述步驟F3。但是,當此次的電壓值e的檢出是第1次時,前進到步驟F8。
經過上述固定時間T1之後,使充電電池1短路極短時間T2(步驟F8),去除電極表面的電荷之後,接著將充電電池1的施加電壓切換為n種充電電池的滿充電平衡電壓值之中比第k個低的滿充電平衡電壓值Eeqk,以比該第k個低的滿充電平衡電壓值Eeqk給充電電池1施加極短時間T3電壓(步驟F9)。
而當該極短時間T3設定為1秒以上的情況下,也可以省略上述步驟F8的流程。
接著,在以比該第k個低的滿充電平衡電壓值Eeqk給充電電池施加極短時間T3電壓期間,用上述電流檢出器3檢出流入充電電池1的電流值i(步驟F10)。
並利用上述檢查電流值判定程序判定該檢出的電流值i(步驟F11),若該電流值i大於充電完畢標準電流值J,退回到上述步驟F3,重複上述流程,另外,若該電流值i處於該充電完畢標準電流值J以下,則停止充電(步驟F12)。
正如上述,採用第3實施方式的充電裝置,也可獲得與上述第1實施方式的充電裝置相同的效果同時還可在充電過程中自動識別充電電池1的種類等,因而不會引起過度的化學反應(氧化還原反應),可快速而又恰當地地充電到滿充電。
(充電電池的充電裝置的第4實施方式)下面介紹充電電池1的充電裝置的第4實施方式。
該第4實施方式的充電裝置在下述構成方面有別於第1實施方式;以規定的充電施加電壓值Es給充電電池1按固定時間T1施加電壓之後,切斷施加電壓,在該狀態下檢出該規定的充電施加電壓值Es與充電電池1的開路電壓Ex(Eα、Eβ、Eγ、Eδ等)之差的電壓差ΔEs,當該檢出的電壓差ΔEs要在規定的判定標準值K以下時,停止給充電電池1充電。
該第4實施方式的充電裝置也具有圖1所示的構成,採用電壓檢出器9檢出充電電池1的開路電壓的構成。
程序·演算控制器4之中安裝了求出上述規定的充電施加電壓值Es與充電電池1的開路電壓Ex(Eα、Eβ、Eγ、Eδ等)之差的電壓差ΔEs的演算裝置的電壓差演算程序,以及根據該電壓差ΔEs求出達到滿充電的所需充電時間τ的充電時間預測裝置的充電時間預測程序,還有比較判定該電壓差ΔEs和預先輸入設定的規定的判定標準值k的判定裝置的電壓差判定程序。此外顯示器7用LED、或LeD等顯示根據電壓差ΔEs求出的所需充電時間τ。
在第4實施方式中,作為通報裝置的例示,是採用靠顯示器7通過視覺給用戶通報所需充電時間t的,但也可以採用靠聲音等通報的構成,關於通報裝置的構成並未特別限制。
在這裡,該第4實施方式中的判定標準值K為充電電壓Es和上述充電電池1處於滿充電狀態時開路電壓Ex=Eeq(滿充電平衡電壓值)之差,即k=Es-Eeq的值。而在實施該第4實施方式的控制時,設計方面需要注意的是上述開路電壓Ex的電壓的檢測通常象測量電池的平衡電壓時那樣,測量電流不流入測量系統的測量系統必須是高阻抗狀態。
若就上述的所需充電時間τ加以說明,該所需充電時間τ可根據表示圖15所示的電壓差ΔEs和該所需充電時間τ的關係的曲線求出。也就是說,由於充電率大體為0%的開路電壓是Ex=Eα(參照圖3),若將此時的電壓差設定為ΔEs=Es-Eα,及將所需充電時間設為τ=τα,上述曲線示出隨著充電的進行所需充電時間T變短,與此同時,電壓差ΔEs的值也變小。而且,當該電壓差ΔEs的值達到判定標準值K(此時的判定標準值k為k=Es-/Eeq)時,也就是說,達到充電率100%的滿充電狀態時,上述所需充電時間變為τ=0。正如上述,若將上述曲線或從上述曲線導出的關係式預先編製成所需充電時間預測程序,即可從電壓差ΔEs簡單地求出達到滿充電的所需充電時間τ。
由於該第4實施方式的充電裝置中的其它構成與上述第1實施方式的充電裝置大體相同,因而省略其說明。
下面參照圖16所示的流程圖介紹採用該第4實施方式的充電裝置的充電電池1的充電控制。
首先,用戶將充電的充電電池1的種類從操作部分7輸入程序·演算控制器4,即可從預先存儲設定在該程序·演算控制器4中的存儲裝置中的一覽表中分別選擇出與該充電電池1的種類相當的規定的充電施加電壓值Es及滿充電平衡電壓值Eeq(步驟G1)。
接著,用戶通過操作操作部分8進行充電開始操作(步驟G2),即給充電電池1按規定時間(固定時間)T1,持續施加規定的充電施加電壓值Es(步驟G3)。關於這裡的固定時間T1的設定,可從施加上述充電電壓Es時的充電電流的時間變化中推算出。
並在經過上述固定時間T1之後,接著將充電電壓Es切斷T4時間(步驟G4),在該狀態下,用電壓檢出器3檢出充電電池1的開路電壓Ex(Eα、Eβ、Eγ、Eδ等)(步驟G5),接著利用上述電壓差演算程序求出上述充電壓Es與開路電壓Ex的電壓差ΔEs(步驟G6)。
並且利用上述電壓差判定程序判定該求出的電壓差ΔEs(步驟G7),當該電壓差ΔEs大於判定標準值K時,退回到上述步驟G3,重複上述流程,另外,當該電壓差ΔEs處於判定標準值以下時,由於意味著充電電池1處於滿充電狀態,因而就此停止充電(步驟G8)。
不過,圖16所示的流程圖中雖未記載,但根據上述步驟G6中求出的電壓差ΔEs的值,可求出達到滿充電的所需充電時間t。並且由於可通過將在此處求出的所需充電時間t顯示在顯示器7上,將達到滿充電所需時間通知用戶,因而使用更為方便。此外,施加上述規定的充電電壓Es的充電時間T1雖然因充電電池1的容量、結構、形狀等而不同,但在單三型的鎳鎘、鎳氫充電電池的情況下,可選擇60~90秒。此外,上述切斷時間T4,取決於在充電電池1的從充電狀態到切斷的過程中,電池端子電壓穩定,達到可測量狀態所需的時間,在與上述相同的充電電池1的情況下,可選擇1~5秒。正如上述,若採用第4實施方式的充電電池1的充電方法,由於通過採用控制施加於充電電池1的電壓,定期觀察充電電池1的充電狀態的構成,即不會引起過度的化學反應(氧化還原反應),能恰當地充電到滿充電狀態,並可防止給充電電池1的內部結構造成損傷,因而可使其周期壽命大大提高。此外,在該方法之中,由於設定為檢出上述規定的充電電壓Es和充電電池1的開路電壓Ex之電壓差ΔEs,因而可準確地判斷出是否滿充電。還有,由於採用該方法的大部分充電可用超過滿充電平衡電壓值Eeq的規定的充電施加電壓值Es進行,有相當大的充電電流,因而能夠縮短充電時間。
(充電電池的充電裝置的第5實施方式)下面介紹充電電池1的充電裝置的第5實施方式。該第5實施方式的充電裝置在下述構成方面有別第4實施方式在程序·演算控制器4之中安裝了作為比較判定上述滿充電平衡電壓值Eeq與充電電池1的開路電壓Ex(Eα、Eβ、Eγ、Eδ等)的差的電壓差ΔEeq與判定標準值的Ov的電壓差判定裝置的電壓差判定程序,若該電壓差ΔEeq大於Ov,則重複施加上述充電施加電壓值Es的充電控制,若該電壓差ΔEeq處於Ov以下,則可認為已處於滿充電狀態,停止充電。
由於該第5實施方式中的其它構成與上述第4實施方式大體相同,因而省略其說明。
下面參照圖17所示的流程圖,說明採用該第5實施方式的充電裝置的充電電池1的充電控制。
首先,用戶從操作部分7將充電的充電電池1的種類輸入程序·演算控制器4,即可從預先存儲在該程序·演算控制器4中的存儲裝置中的一覽表中分別選擇出與該充電電池1的種類相當的規定的充電施加電壓值Es和滿充電平衡電壓值Eeq(步驟H1)。
接著,用戶通過操作操作部分8進行充電開始操作(步驟H2),即給充電電池1按規定時間(固定時間)T1持續施加規定的充電施加電壓值Es(步驟H3)。
並在經過固定時間和T1之後,接著將充電電壓Es切斷T4時間(步驟H4),在該狀態下,用電壓檢出器3,檢出充電電池1的開路電壓Ex(Eα、Eβ、Eγ、Eδ等)(步驟H5)。
該第5實施方式中的步驟H1到步驟H5的控制工序與上述第4實施方式的步驟G1到步驟G5的控制工序相同,接著利用上述電壓差演算程序求出上述滿充電平衡電壓值Eeq和開路電壓Ex的電壓差ΔEeq(步驟H6)。
並且利用上述比較判定程序,判定該求出的電壓差ΔEeq(步驟H7),當該電壓差ΔEeq大於判定標準值的Ov時,退回到上述步驟H3,重複上述流程,另外,當該電壓差ΔEeq在Ov以下時,由於意味著充電電池1已處於滿充電狀態,就此停止充電(步驟H8)。
若採用該第5實施方式的充電方法,由於對任何充電電池1若其電壓差ΔEeq為Ov以下即可判斷為已達到滿充電狀態,因而能夠簡單而又準確地判斷是否已達到滿充電。
還可用比較開路電壓Ex與滿充電平衡電壓值Eeq的方法取代求出該滿充電平衡電壓值Eeq和開路電壓Ex的電壓差ΔEeq,當該開路電壓Ex小於該滿充電平衡電壓值Eeq時,則重複施加超過該滿充電平衡電壓值Eeq的規定的充電電壓Es的充電控制,另外,當該開路電壓Ex大於滿充電平衡電壓值Eeq時,停止給充電電池1充電。
(充電電池的充電裝置的第6實施方式)下面介紹充電電池1的充電裝置的第6實施方式。
該第6實施方式的充電裝置在以下的構成方面有別於第1實施方式經過由充電電池1的檢查電流值i求出的所需充電時間t之後,停止充電電池1的充電。
該第6實施方式的充電裝置也具有圖1所示的構成,程序·演算控制器4之中安裝了根據以上述滿充電平衡電壓值Eeq給充電電池1施加電壓期間,用電流檢出器3檢出的檢查電流值i求出達到滿充電的所需充電時間t的充電時間預測裝置的充電時間預測程序,以及從求出該所需充電時間t的時間起,監視該所需充電時間t的過程的監視裝置的充電完畢時間監視程序。
下面參照圖18的流程圖介紹採用該第6實施方式的充電裝置的充電電池1的充電控制。
首先,用戶一輸入充電的充電電池1的種類,即可在程序·演算控制器4中分別選擇與該充電電池1的種類相當的規定的充電施加電壓值Es和滿充電平衡電壓值Eeq的值(步驟M1)。
接著,用戶通過操作操作部分8進行充電開始操作(步驟M2),即可給充電電池1按規定時間(固定時間)T1持續施加規定的充電施加電壓值Es(步驟M3)。
並在經過固定時間T1之後,使充電電池1短路極短時間T2(步驟M4),去除電極表面的電荷之後,接著將施加電壓切換為滿充電平衡電壓值Eeq,以該滿充電平衡電壓值Eeq給充電電池1施加極短時間T3電壓(步驟M5)。
該極短時間T3設定為1秒以上的情況下,也可以省略上述步驟M4的流程。
並在極短時間T3施加該滿充電平衡電壓值Eeq期間,用電流檢出器3檢出流入充電電池1的電流值i(步驟M6)。接著利用上述充電時間預測程序,求出從該電流值到滿充電所需時間,即該電流值i達到充電完畢標準電流值J(可認定為滿充電時推測的電流值i)的所需充電時間t,將該所需充電時間t顯示到充電電池1的顯示器7之上(步驟M7)。
該第6實施方式中的步驟M1到步驟M7的控制工序與上述第1實施方式的步驟A1到步驟A7的控制工序相同,接著利用上述充電完畢時間監視程序判斷上述所需充電時間t是否為O秒以下(步驟M8)。此時,若上述所需充電時間t大於O秒,則前進到步驟M9,給充電電池1施加T5時間的規定的充電施加電壓值Es,其後再次退回到步驟M8,判斷是否已經過了上述所需充電時間t。另外,在步驟M8之中,若上述所需充電時間t為O秒以下,即已經過所需充電時間t,則可認為充電電池1已達到滿充電狀態,自動停止充電(步驟M10)。
由於該第6實施方式的充電裝置中的其它構成與上述第1實施方式的充電裝置大體相同,因而省略其說明。
雖然在此處的圖9所示的控制流程圖之中採用了一旦根據上述電流值i求出所需充電時間t之後,在經過該時間t之前給充電電池1持續施加規定的充電施加電壓值Es進行充電,而在經過上述所需充電時間t後即自動停止充電的構成,但也可以採用在上述步驟M8之中,若上述所需充電時間t大於O秒,則退回到步驟M3,重複進行上述一系列的充電控制,當上述所需充電時間t在O秒以下時,停止充電的構成。
如上所述,若採用經過所需充電時間t之後即自動停止充電的構成,即可用簡單的構成使充電停止。此外由於可不引起過度的化學反應(氧化還原反應),恰當地充電到滿充電狀態,而不會損傷充電電池1的內部結構,因而可使周期壽命大大提高的同時,還可縮短充電時間。
還有,由於用戶可掌握達到滿充電所需時間,因而可進一步提高其方便性。
(充電電池的充電裝置的第7實施方式)。
下面介紹充電電池1的充電裝置的第7實施方式。
該第7實施方式的充電裝置在下述構成方面有別於第1實施方式的充電裝置根據充電電池1的檢查電流值i求出的充電率達到規定值之後,停止充電電池1的充電。
該第7實施方式的充電裝置也具有圖1所示的構成,程序·演算控制器4之中安裝了以上述滿充電平衡電壓值Eeq給充電電池1充電期間,用電流檢出器3檢出檢查電流值i的時間點求出充電電池1的充電率的充電率導出裝置的充電率導出程序,以及比較判定利用該充電率導出程序求出的充電率和預先輸入設定的判定標準值L的判定裝置的充電率判定程序。
上述的圖4是表示施加滿充電平衡電壓值Eeq時檢出的電流值i和達到滿充電所需充電時間t之間關係的曲線,通過預先將根據該曲線的檢查電流值和充電率之間的換算一覽表,或根據該曲線導出的檢查電流值和充電率的關係式編製成充電率導出程序,很容易就可求出充電率。
下面參照圖19所示的流程圖,介紹採用該第7實施方式的充電裝置的充電電池1的充電控制。
首先,用戶將充電的充電電池1的種類輸入,即可在程序·演算控制器4之中分別選擇出與該充電電池1的種類相當的規定的充電施加電壓值Es及滿充電平衡電壓值Eeq的值(步驟N1)。
接著,用戶通過操作操作部分8進行充電開始操作(步驟N2),即給充電電池1按規定時間(固定時間)T1持續施加規定的充電施加電壓值Es(步驟N3)。
並在經過上述固定時間T1之後,使充電電池1短路極短時間T2(步驟N4),去除電極表面的電荷之後,接著將施加電壓切換為滿充電平衡電壓值Eeq,以該滿充電平衡電壓值Eeq給充電電池1施加極短時間T3電壓(步驟N5)。
將該極短時間T3設定為1秒以上時,也可省略上述的步驟N4的流程。
並且在按極短時間T3施加該滿充電平衡電壓值Eeq期間,用電流檢出器3檢出流入充電電池1的電流值i(步驟N6)。該第7實施方式中的步驟N1到步驟N6的控制工序與上述第1實施方式的步驟A1到步驟A6的控制工序相同,接著利用上述充電率導出程序,根據該檢出的電流值i求出充電率,將該求出的充電率顯示到充電電池1的顯示器7之上(步驟N7)。
並且利用上述充電率判定程序判定該求出的充電率(步驟N8)若判定為該充電率低於判定標準值L(例如,95%等),則退回到上述步驟N3,重複上述的流程,另外,當該充電率達到該判定標準值L以上時,停止充電。
由於該第7實施方式的充電裝置中的其它構成與上述第1實施方式的充電裝置大體相同,因而省略其說明。
正如上述,若採用充電率達到該判定標準值L以上時自動停止充電的構成,即可用簡單的構成可靠地使之停止充電。此外,由於這樣不會引起過度的化學反應(氧化還原反應)可恰當充電到滿充電狀態,不會損傷充電電池1的內部結構,因而可使周期壽命大大提高的同時,還可縮短充電時間。
還有,由於用戶可掌握達到滿充電所需時間,因而可提高其方便性。
(充電電池的充電裝置的第8實施方式)下面介紹充電電池1的充電裝置的第8實施方式。
該第8實施方式的充電裝置具有圖20所示的構成,圖中的標號1為充電電池,標號12為電源部分,該電源部分12包括把商用交流電變為直流的變壓、整流電路。此外,標號13為大容量電容器(電解電容器、雙電荷層電容器等),在電源部分12之上並聯著電容器13與充電電池1。此外,在連接電源部分12和電容器13的電路上設有開關18,此外,在連接電容器13與充電電池1的電路上設有開關17。此外,標號14是用來檢出充電電池1的電流的電流檢出器,並將用該電流檢出器14檢出的電流值i發送給控制器15。在這裡的控制器15之中進行各開關17、18的開關操作及判斷充電電池1是否達到滿充電。也就是說,控制器15之中安裝了比較判定用電流檢出器14檢出的電流值i和預先輸入設定的充電完畢標準電流值J的電流值判定裝置的電流值判定程序等。此外,標號16是根據控制器15發出的指令用來給充電電池1施加檢查電壓的檢查電源部分。
作為採用第8實施方式的充電裝置給充電電池1充電的方法,具有以下述構成首先在關閉圖20所示的電路中的切換裝置的開關17,打開開關18的狀態下給電容器13施加固定時間T6的規定的電源電壓,進行蓄電,然後切換為打開開關17、關閉開關18,將電容器13中積蓄的電荷轉移給充電電池1,通過反覆進行上述控制給充電電池1充電。此時,作為判定充電電池1是否已達到滿充電狀態的方法,採用以下構成電容器13蓄電時,也就是說電容器13和充電電池1的連接電路處於切斷狀態,通過給充電電池1施加檢查電壓Ec,檢出此時流入充電電池1的電流值i掌握充電電池的滿充電狀態。
下面參照圖21所示的流程圖介紹採用該第8實施方式的充電裝置的充電電池1的充電控制。
首先,用戶通過操作未圖示的操作部分進行充電開始操作(步驟P1),即根據控制器15發出的指令,實施關閉圖20所示電路中的開關17,打開開關18的控制(步驟P2)。接著給上述大容量電容器13施加規定的電源電壓,例如按規定時間(固定時間)T6持續施加超過滿充電平衡電壓值Eeq的電壓(步驟P3),這樣一來即可在電容器13中積蓄電荷。
此外,此時給與上述電容器13的連接已處於切斷狀態的充電電池1施加檢查電源部分16產生的檢查電壓,也就是說,在該第8實施方式中施加滿充電平衡電壓值Eeq(步驟P4),此時用電流檢出器5檢出流入充電電池1的電流值i(步驟P5)。
接著利用上述電流值判定程序實施下述控制,比較該檢出的電流值i和預先設定的充電完畢標準電流值J(可認定為充電完畢時檢出的電流值)(步驟P6),若該電流值i大於該充電完畢標準電流值J,前進到步驟P7,接著實施打開電路中的開關17,關閉開關18的控制,於是積蓄在上述電容器13中的電荷被轉移給充電電池1,這樣即可進行充電電池1的充電(步驟P8)。並在經過時間T7之後,再次退回到步驟P2進行開關17、18的開關切換,即可重複進行給電容器13蓄電,轉移等上述控制。另外,若在上述步驟P6之中檢出的電流值i處於充電完畢標準電流值J以下,即可認為充電電池1已處於滿充電狀態,就此停止充電(步驟P9)。
可是,上述檢查電壓採用了滿充電平衡電壓Eeq時,正如圖3的曲線所示,由於充電率100%(滿充電狀態)時電流值i大體為O,因而判定容易進行也便於實施。然而即使在此情況下,在實際上由於充電電池不同,仍會產生很小誤差,若想防止由此產生的過度充電,最好將上述充電完畢標準充電值J的值設定為比omA略大的值,例如設定為10mA左右。
正如上述,若採用第8實施方式中的充電電池1的充電方法,一旦採用將積蓄在電容器13中的電荷轉移給充電電池1進行充電的構成,即可使注入充電電池1的電荷便於計量的同時,由於以大容量的電容器13作為媒介,因而可在短時間內將大量的電荷注入充電電池1,也就是說可使用大電流,這樣就可縮短充電時間。此外,由於採用充電電池1被定期性地施加滿充電平衡電壓值Eeq(檢查電壓),檢出此時的電流值i即可掌握充電電池1的充電狀態,充電電池1不會因過度充電引起過度的化學反應(氧化還原反應)可恰當地充電到滿充電狀態,因而可防止給充電電池1的內部結構造成損傷,使周期壽命大大提高。此外,此時由於充電電池1採用由在上述電源部分12之外另外設置的檢查電源部分16施加檢查電壓的構成,因而可在上述電容器13蓄電期間觀察充電電池1的充電狀態,可進一步縮短充電時間。還有,若採用該充電方法,由於不需設置價格昂貴的大電流電路,電路構成簡單的同時,其控制方法也極為簡單,因而可提高其可靠性。
上面介紹了充電電池1的充電裝置的第8實施方式的具體實施方式
,但並不局限於上述實施方式,在權利要求範圍內可做種種變更之後實施。也就是說,在上述第8實施方式之中,雖然採用了檢出給充電電池1施加滿充電平衡電壓值Eeq時的電流值i的構成,但施加的電壓並不局限於上述滿充電平衡電壓值Eeq。還有,若象上述第8實施方式,在電源部分12之外另行設置檢查電源部分16,由於能利用電容器13的蓄電期間觀察充電電池1的充電狀態雖然更好,但也可以採用給上述充電電池1施加用電源部分12控制的電壓的構成。
(充電電池的充電裝置的第9實施方式)下面介紹充電電池1的充電裝置的第9實施方式。
該第9實施方式的充電裝置在下述構成方面有別於上述第8實施方式去掉了上述第8實施方式中的圖20的檢查電源部分16,同時用電壓檢出器取代上述電流檢出器14,通過測定上述充電電池1的電壓,判斷充電電池1是否達到滿充電狀態。在該第9實施方式的充電裝置的控制器15之中安裝了比較判定上述滿充電平衡電壓值Eeq和充電電池1的開路電壓Ex(Eα、Eβ、Eγ、Eδ等)的作為電壓判裝置的電壓值判定程序。
作為具體的判定方法,採用下述構成在上述電容量13蓄電時,也就是說,在連接電容器13與充電電池1的電路被切斷的狀態下,檢出充電電池1的開路電壓Ex(Eα、Eβ、Eγ、Eδ等),若此時檢出的開路電壓Ex小於滿充電平衡電壓值Eeq,則繼續充電,若在滿充電平衡電壓值Eeq以上,則停止充電。
下面參照圖22所示的流程圖介紹採用該第9實施方式的充電裝置的充電電池1的充電控制。
首先,用戶通過操作未圖示的操作部分進行充電開始操作(步驟Q1),即根據控制器15發出的指令,實施關閉圖20所示電路中的開關17,打開開關18的控制(步驟Q2)。
接著,給上述大容量電容器施加規定的電源電壓,例如按規定時間(固定時間)T6持續施加超過滿充電平衡電壓值Eeq的電壓(步驟Q3),這樣即可在電容器13中儲存電荷。
此外,此時用電壓檢出器13檢出處於與上述電容器13的連接被切斷的狀態下的充電電池1的開路電壓Ex(Eα、Eβ、Eγ、Eδ等)(步驟Q4)。接著進行下述控制用上述電壓值判定程序比較該檢出的開路電壓Ex和滿充電平衡電壓值Eeq(步驟Q5),若該開路電壓Ex小於滿充電平衡電壓值Eeq,前進到步驟Q6,接著實施下述控制打開電路中的開關17,關閉開關18。於是,儲存在上述電容器13中的電荷即被轉移到充電電池1之中,這樣即可進行充電電池1的充電(步驟Q7)。並在經過T7時間之後再次返回步驟Q2進行開關17、18的切換,即可反覆進行往電容器13蓄電、轉移等上述控制。另外,在上述步驟Q5之中,若檢出的開路電壓Ex在滿充電平衡電壓值Eeq以上,則可認為充電電池1已處於滿充電狀態,就此停止充電(步驟Q8)。由於該第9實施方式中的其它構成以及作用效果與上述第8實施方式大體相同,因而省略其說明。
接著,以該充電電池1的充電裝置的第8、第9實施方式中表示充電電池1的基本電路構成的圖23(a)~(c)的各等效電路為基礎,依據過度現象理論,從理論上求出一次蓄電可給充電電池1轉移的電荷量以及達到滿充電所需充電時間。結果如下所示。這裡的圖23(a)是上述圖20的框圖中表示充電的基本電路構成的等效電路,該圖(b)是關閉上述電路中的開關17,打開開關18,給電容器13進行T6時間蓄電時的等效電路,該圖(c)則是關閉開關17、打開開關18,將儲存在上述電容器13中的電荷在T7時間轉移給充電電池1時的等效電路。此外圖中的E為電源電壓、r為電源2的內部電阻、C為電容器13的靜電容量、R為充電電池1的內部電阻,若將電容器13的殘留電荷造成的初期電壓設定為V,則第1次的蓄電給充電電池1轉移的電荷量Q,可用下式(1)表示。
Q1=C(E-V)e-T1/rC(1-e-T2/RC)...(1)]]>而該第2次的蓄電可給充電電池1轉移的電荷量Q2由下式(2)示出。
Q2=C{E-(E-V)e-T1/rCe-T2/RC}e-T1/rC(1-e-T2/RC)...(2)]]>還有,該第3次的蓄電可給充電電池1轉移的電荷量Q3由下式(3)示出。
Q3=C[E-{E-(E-V)e-T1/rCe-T2/RC}e-T1/rC]]>e-T2/RC]e-T1/C(1-e-T2/RC)...(3)]]>根據上述(1)至(3)所示的式,通常將第n次的蓄電轉移給充電電池1的電荷量Qn用下式(4)表示。
Qn=C[E{1-e-(a+b)+e-2(a+b)-e-3(a+b)...+(-1)(n-1)e-(n-1)(a+b)]]>+(-1)nVe-(n-1)(a+b)}e-a(1-e-b)...(4)]]>
此處示出上述式(4)中的a=T1/rC,b=T2/RC。若假定將電源2的內部電阻r假定為1Ω,將電源電壓假定為50V、將充電電池1的內部電阻R假定為1Ω,將電容器13的靜電容量C假定為1F(法拉),將電容器13的初期電壓V假定為OV,將時間T1、T2分別假定為1秒時求出各電荷量Q1、Q2、Q3,則可得到Q1=11.63C(庫侖),Q2=10.00C,Q3=10.26C的值。若據此將轉移給充電電池1的平均電荷量假定為每2秒約10.00C,則給1600mAh的充電電池充電所需時間為用5分鐘即可充電完畢。
(多個充電電池的充電裝置的第10實施方式)下面介紹將多個充電電池1作為充電對象的充電裝置的第10實施方式。
圖24是用於多個充數充電電池1的充電裝置的第10實施方式的框圖,該第10實施方式涉及的充電裝置是用來給多個充電電池1進行充電的設備。
在圖24之中,標號20是並聯收容多個充電電池1的充電電池盒,標號22是電源部分,該電源部分22包括將商用交流電變換為直流的變壓整流電路。此外,標號23是控制施加於充電電池1的充電電壓的充電電壓控制器,標號24是掌握充電電池1的充電狀態時控制檢查電壓的檢查電壓控制器。另外,標號25是用來檢出施加上述檢查電壓時的充電電池1的電流的電流檢出器,採用將用該電流檢出器25檢出的電流值發送給控制裝置的控制器26的構成。
在此處的控制器26之中可進行各充電電池1是否達到滿充電的判斷,發出施加電壓以及充電電池1的切換指令,計算已充電的充電電池1個數等計數,以及達到滿充電的所需充電時間t等。也就是說,在該控制器26之中安裝了比較判定給充電電池1施加滿充電平衡電壓值Eeq期間,用電流檢出器25檢出的檢查電流值i和預先輸入設定的充電完畢標準電流值J的判定裝置的檢查電流值判定程序,以及根據施加該滿充電平衡電壓值Eeq期間,用電流檢出器3檢出的檢查電流值i求出達到滿充電的所需充電時間t的充電預測裝置的充電時間預測程序,還有計算已充電的充電電池1個數的計數程序。
此外,標號27是根據控制器26發出的指令,切換給充電電池1提供充電電壓或提供檢查電壓的電壓切換器。還有,標號28是根據控制器26發出的充電完畢信號,將包括與某個充電電池1連接的上述充電電壓控制器23及檢查電壓控制器24等在內的電路連接切換為其它未充電的充電電池1的電池指定切換器。還有,標號29是用來顯示控制器26計算出的所需充電時間t或顯示正在充電或充電完畢的顯示器。
在第10實施方式之中,作為通報裝置的示例是用顯示器29,靠視覺將所需充電時間t等通報給用戶的例子,但也可以採用靠聲音通報的構成,關於通報裝置的構成並無特殊限定。
該第10實施方式採用給多個充電電池1單獨充電的構成。鑑於上述充電電池1的充電特性,採用的是通過下述控制,不損傷上述充電電池1地進行快速充電的構成。
也就是說,在該第10實施方式之中採用下述方式在並聯設置的N個充電電池1之中,首先給第1個充電電池1以上述規定的充電施加電壓值Es施加固定時間T1的大電流充電之後,接著將施加電壓切換為低於該規定的充電施加電壓值Es的檢查電壓Ec,以該檢查電壓EC施壓極短時間T2。此處的該檢查電壓Ec,最好使用上述滿充電平衡電壓值Eeq。
然後,檢出施加上述檢查電壓Ec時的電流值i,通過比較該電流值i與預先設定的充電完畢標準電流值J(可認定為充電完畢時檢出的電流值),若該電流值i大,再次用上述充電施加電壓值Es進行充電,若該電流值i在充電完畢標準電流值J以下,則可認為已處於滿充電狀態,停止給上述第1個充電電池1的充電。此時,接收到控制器26發出的充電完畢信號的電池切換裝置的電池指令切換器28將電路從上述充電電池1切換到下一個未充電的充電電池1,進行與上述相同的控制。並將該充電控制一直重複到N個充電電池1全部充電完畢為止。
此外,該第10實施方式採用下述構成根據上述電流值i求出正在給充電電池1充電、充電完畢、達到滿充電所需的充電時間t,並將此顯示在充電電池1的顯示裝置19(顯示裝置)的LED、或LCD等之上。
下面參照圖25所示的流程圖介紹採用該第10實施方式的充電裝置的充電電池1充電控制。
介紹該第10實施方式中給N個充電電池1充電的情況。
首先將O作為初始值,帶入表示已充電的充電電池1的個數m(m=0、1、2、…N)的值之中(步驟R1)。
接著,將m+1代入上述m的值(步驟R2),前進到步驟R3。在步驟R3之中,用戶通過操作未圖示的操作部分等裝置進行充電開始操作,即給充電電池1按規定時間T1持續施加超過滿充電平衡電壓值Eeq的規定的充電施加電壓值Es的電壓(步驟R4)。關於該施加時間T1的設定,可從施加上述充電施加電壓值Es時的充電電流的時間變化中推算出。
並在經過固定時間T1之後,將充電電壓切換為檢查電壓Ec(例如滿充平衡電壓值Eeq)(步驟R5)。並在將該檢查電壓Ec施加給充電電池1的極短時間T3期間用電流檢出器25檢出流入充電電池1的電流值i(步驟R6)。
接著,比較該檢出的電流值i和上述充電完畢標準電流值J(可認定為充電完畢時檢出的電流值)(步驟R7),若該電流值i大於充電完畢標準電流值J,則退回到步驟R4,重複進行將上述充電電壓Es施加給充電電池1的上述充電控制,另外,若該電流值i處於充電完畢標準電流值J以下,由於意味著充電電池1已處於滿充電狀態,因而前進到步驟R8,判斷現在正在充電的充電電池1是否第N個。
當上述充電電池不是第N個的情況下,前進到步驟R9,通過電池指定切換器28,從現在的充電電池1切換到未充電的充電電池1,再次退回到步驟R2,重複進行上述控制。
另外,當上述充電電池是第N個的情況下,則可認為所有充電電池1的充電均已完畢,就此停止充電(步驟R10)。
施加上述規定的充電施加電壓值Es的充電時間T1,與上述圖1的第1實施方式相同,雖因充電電池1的容量,結構,形狀等而有所區別,例如在鎳鎘充電電池的情況下,可選擇120秒左右。此外,作為施加檢查電壓Ec的時間T3,可選擇0.1秒左右。此外當上述檢查電壓Ec使用的是滿充電平衡電壓值Eeq的情況下,正如上述,由於充電率100%時(滿充電狀態)電流值i大體為OmA,因而更容易進行判定。然而即使在此情況下,在實際上由於電池不同,仍會產生微小誤差,要想防止由此產生的過度充電,最好將上述充電完畢標準電流值J的值設定為比OmA稍大,例如設定為10mA左右。
正如上述,若採用充電電池1的充電裝置的第10實施方式,由於採用了一個充電電池1的充電一完畢。即馬上自動將電路切換到下一個未充電的充電電池1,對每個充電電池單獨進行充電的構成,因而控制簡單,可保證給所有充電電池1可靠充電。
還有,由於採用了在各充電電池1充電期間定期性地施加檢查電壓,檢出此時的電流值i這一簡單方法掌握充電電池1的充電狀態的構成,因此既不會產生未充電的充電電池1,也不會引起因過度充電造成的過度的化學反應(氧化還原反應),可將所有的充電電池1恰當的充電到滿充電狀態。此外,由於可防止損傷充電電池1的內部結構,因而可使其周期壽命大大提高。
還有,由於採用該方法的大部分充電可用超過滿充電平衡電壓值Eeq的規定的充電施加電壓值Es進行,因而有相當大的電流流入充電電池1。這樣一來,即使採用給多個充電電池1個別充電的方法,由於可縮短給每個充電電池1充電所需的時間,因而可縮短給所有的充電電池1充電所需的時間。
此外,由於採用了將上述充電電池1正在充電或充電完畢或所需充電時間t顯示在顯示器7上的結構,用戶可掌握當時的充電狀態或達到滿充電所需時間,因而可提高其方便性。
(多個充電電池的充電裝置的第11實施方式)
下面介紹以多個充電電池1為充電對象的充電裝置的第11實施方式。
該第11實施方式在下述構成方面有別於上述第10實施方式正如圖24所示,去除了上述第10實施方式的充電裝置中的檢查電壓控制器24的同時,用上述電壓切換器27進行施加充電電壓或停止施加電壓的切換,此外還新設了電壓檢出器,用來取代電流檢出器25,通過測定停止給上述充電電池1施加電壓時的開路電壓Ex(Eα、Eβ、Eγ、Eδ等),掌握充電電池1的滿充電狀態。
更為具體地說,對並聯設置的N個充電電池1之中的第1個充電電池1實施進行按固定時間T1施加超過上述滿充電平衡電壓值Eeq的規定的充電施加電壓值Es的電壓的大電流充電,然後切斷規定的充電施加電壓值Es,求出在該狀態下,用上述電壓檢出器檢出的充電電池1的開路電壓Ex(Eα、Eβ、Eγ、Eδ等)(參照圖3)與上述規定的充電施加電壓值Es之差。並比較該差的電壓差ΔEs和預先設定的判定標準值K,若該電壓差ΔEs大,則以規定的充電施加電壓值Es繼續進行充電,而當該電壓差ΔEs處於判定標準值K以下時,即可認為已處於滿充電狀態,停止給上述第1個充電電池1充電。此時,接收到從控制器26發來的充電完畢信號的電池指定切換器28即從上述充電電池1切換到下一個未充電的充電電池1,進行與上述相同的控制。並將該充電控制一直重複到N個充電電池1全部充電完畢為止。
該實施方式之中的判定標準值K由充電施加電壓值Es與充電電池1處於滿充電狀態時的開路電壓Ex=Eeq(滿充電平衡電壓值)之差,即K=Es-Eeq的值構成。
下面參照圖26所示的流程圖介紹採用該第11實施方式的充電裝置的充電電池1的充電控制。
說明關於在該實施方式中給N個充電電池1充電的情況。
首先,將O作為初始值代入表示已充電的充電電池1的個數的m(m=0、1、2、……N)(步驟S1)。
接著,將m+1代入上述m的值(步驟S2),用戶通過操作未圖示操作部分等裝置進行充電開始操作(步驟S3),即給上述充電電池1持續施加按規定時間(固定時間)T1規定的充電施加電壓值Es(步驟s4)。
並在經過上述固定時間T1之後,在步驟S5之中將上述充電施加電壓值Es切斷T4時間,在該狀態下,用電壓檢出器檢出充電電池1的開路電壓Ex(Eα、Eβ、Eγ、Eδ等)(步驟S6)。
接著,求出該檢出的開路電壓Ex與上述規定的充電施加電壓值Es之差的電壓差ΔEs(步驟S7)。並比較該求出的電壓差ΔEs和預先設定的判定標準值K(步驟S8),若該電壓差ΔEs大於該判定標準值K,則退回到步驟S4再重複進行給充電電池1施加上述規定的充電施加電壓值Es的上述充電控制。
另外,若該電壓差ΔEs處於判定標準值K以下,由於意味著充電電池1已處於滿充電狀態,前進到步驟S9,判斷現在正在充電的充電電池1是否第N個。
當判定為上述充電電池1不是第N個時,前進到步驟S10,通過電池指定切換器28將充電電路從現在的充電電池1切換到未充電的充電電池1,退回到步驟S2,再重複上述控制。
另外,當上述充電電池1是第N個時,則可認為所有的充電電池1均已充電完畢,就此停止充電(步驟S11)。
不過,施加上述規定的充電施加電壓值Es的充電時間T1因充電電池1的容量、結構、形狀等而有所區別,例如單三型的鎳鎘、鎳氫充電電池1的情況下,可選擇60~90秒。此外,上述切斷時間T4取決於在充電電池1由充電狀態到切斷的過程中,電池端子電壓穩定、達到可測量狀態的所需時間,在與上述相同的充電電池1的情況下,可選擇1~5秒。
而在進行上述控制時設計上需要注意的是上述開路電壓Ex的電壓檢測,通常都象測量電池的平衡電壓時那樣,必須在測量系統中沒有電流的測量系統高阻抗狀態下進行。此外,由於該實施方式的其它構成以及作用效果與上述第10實施方式大體相同,因而省略其說明。
(多個充電電池1的充電裝置的第12實施方式)下面介紹以多個充電電池1為充電對象的充電裝置的第12實施方式。
圖27是表示第12實施方式的充電裝置構成的框圖,該第12實施方式的充電裝置是用來給電池組化的電池組電源40的各個充電電池1充電的設備。這種情況下,電池組電源40具有串聯了多個充電電池1的多個(圖27中為兩個)充電電池組41,各充電電池組41並聯連接。
在該第12實施方式之中,鑑於上述充電電池的充電特性,採用了通過下述控制,不損傷充電電池1地進行快速充電的構成。也就是說,在給各充電電池1充電的情況下,首先按固定時間T1施加超過滿充電平衡電壓值Eeq的規定的充電施加電壓值Es的大電流充電之後,接著將上述施加電壓值Es切換為比之低的檢查電壓Ec,施加極短時間T3該檢查電壓Ec。這裡的該檢查電壓Ec最好使用滿充電平衡電壓值Eeq。
並檢出施加檢查電壓Ec時的電流值i,通過比較該檢出的電流值i和預先設定的充電完畢標準電流值J(即,可認定為充電完畢時檢出的電流值),若該電流值i大於該充電完畢標準電流值J,則再次以上述規定的充電施加電壓值Es進行充電,若該電流值i在充電完畢標準電流值J以下,則可認為已處於滿充電狀態,停止給充電電池1充電。
因此,該第12實施方式的充電裝置採用圖27所示的構成。
也就是說,該第12實施方式的充電裝置具有電源部分42、充電電壓控制器43、檢查電壓控制器44、處理器(控制器)48等。此外,電源部分42包括了將商用交流電變為直流的變壓整流電路。處理器48給切換器46下達指令,由充電電壓控制器43給各個充電電池組41提供充電電壓,或由檢查電壓控制器44給各個充電電池組41提供檢查電壓(掌握充電電池1的充電狀態時施加的電壓)。此時對應於充電時間與檢查時間進行切換。此外,在檢查時間內,將電流檢測器47(檢出施加上述檢查電壓時的充電電池的電流等的檢測器)的電流信號輸入處理器48。並且,在該處理器48之中,只要電流檢測器47檢測出電流,即通過切換器46發出重複進行充電與檢查的指令,若檢測出該充電電池1已充電完畢(例如檢測出的電流值i在充電完畢標準電流值J以下),則如下述,根據處理器48的指令,進入給下一個充電電池1施加電壓的狀態。此外,通報裝置的顯示器49接收到電池組電源40以及處理器48發出的狀態信號之後顯示正在充電或充電完畢等信息。顯示器49可由LED或LCD等構成。
此外,該電池組電源40具有用來給圖27中的101所示的充電電池組41的各個充電電池1提供充電電壓的第1電路51,以及用來給圖27中的102所示的充電電池組41的各個充電電池1提供充電電壓的第2電路52。
第1電路51具有A11、A12……A1n的電晶體Tr和B11、B12……B1n的電晶體Tr,第2電路52具有A21、A22……A2n的電晶體Tr和B21、B22……B2n的電晶體Tr。
因此,作為控制器的處理器48可控制各充電電池組41的第1電路51、第2電路52的A21、A22……以及B21、B22……的電晶體Tr,還可以控制第3電路~第n電路的電晶體Tr。
而且在該充電裝置之中具有給各個充電電池組41的多個充電電池1單獨充電的構成。
若要介紹給圖27中的101所示的充電電池組41充電的情況,則如下述例如給該充電電池組41的第2個充電電池1充電時,A12、B12的電晶體Tr接收Hi信號,這樣即可給該第2個充電電池1提供電源進行充電。這種情況下,其它的電晶體Tr均處於Low狀態。而且,若該第2個充電電池1已滿充電,則轉移到下面的第3個充電電池1。該第3個充電電池1充電時,變為A13、B13的電晶體Tr接收Hi信號。
這裡所說的電晶體Tr接收Hi信號,是指如上所述,按固定時間T1施加超過滿充電平衡電壓值Eeq的規定的充電施加電壓值Es的大電流充電之後,將上述施加電壓值Es切換為比其低的檢查電壓Ec,施加極短時間T2該檢查電壓Ec的狀態。
因此,一個充電電池1的充電一結束,即按照控制器8發出的指令,將電路切換到下一個未充電的充電電池1,進行上述同樣的充電控制,該充電控制採用M個(充電電池組41的充電電池1的數量)的充電電池1全部充電完畢之前反覆進行的構成。此外,若圖27中的101所示的充電電池組41的充電結束,則將電路切換到圖27中的102所示的充電電池組41,依次給102所示的充電電池組41的充電電池1進行上述的充電。
下面參照圖28所示的流程圖詳細介紹採用該第12實施方式的充電裝置的充電電池1的充電控制。
這種情況下,首先介紹圖27中101所示的充電電池組41。
首先,將初始值O代入表示已充電的充電電池1的個數的P(P=0、1、2……M)值之中(步驟T1)。接著在步驟T2之中,將P+1代入上述P值,前進到步驟T3。在該步驟T3之中,判定已充電的充電電池1的個數是否是M。這裡的M是指該充電電池組41的充電電池1的數量。而在該步驟T3之中,若不是P=M+1,則前進到下一步驟T4,若是P=M+1,由於該充電電池組41的所有充電電池1均已充電完畢,因而結束該充電電池組41的充電(步驟T9)當不是P=M+1的情況下,則變為開始給第P個充電電池1進行充電(步驟T4),給該第P個充電電池1按規定時間(固定時間)T1持續施加規定的充電電壓Es(步驟T5)。作為將該規定的充電施加電壓值Es施加給充電電池1的施加時間T1,例如,可選擇120秒左右。
並在經過上述固定時間T1之後,將充電電壓切換為檢查電壓Ec(例如滿充電平衡電壓值Eeq)(步驟T6)。在給該第P個充電電池1施加極短時間T3該檢查電壓Ec期間,用電流檢出器7檢出流入該充電電池1的電流值i(步驟T7)。作為給充電電池1施加該檢查電壓Ec的極短時間T3,例如,可選擇0.1秒左右。
接著,在步驟T8之中比較該檢出的電流值i和上述充電完畢標準電流值J(可認定為充電完畢時檢出的電流值),若該檢出的電流值i大於該充電完畢標準電流值J,則退回到上述步驟T4重複進行上述給充電電池1施加上述規定的充電施加電壓值Es的充電控制,另外,若該檢出的電流值i在該充電完畢標準電流值J以下,由於意味著該第P個充電電池1已處於滿充電狀態,因而退回到步驟T2。也就是說,就此結束該第P個充電電池1的充電,下面通過進行同樣的流程,即可使101所示的充電電池組41的從第1個到所有充電電池1全部結束充電(步驟T9)。
上述檢查電壓Ec使用滿充電平衡電壓值Eeq的情況下,正如圖3所示,由於充電率100%(滿充電狀態)時電流值i大體為零,很容易進行判定。然而即使在此情況下,在實際上,由於電池不同,實際會產生極小的誤差,要想防止由此而產生的過度充電,最好將上述充電完畢標準電流值J的值設為比0mA稍大一些的值,例如設為10mA左右。此外,一到步驟T4開始充電,上述顯示器8即開始顯示正在充電。
接著,若該圖27中的101所示的充電電池組41的所有充電電池1的充電均已結束,即開始下面的圖27中的102所示的充電電池組41的充電。即,當101所示的充電電池組41的充電結束的情況下,由於上述圖28的步驟T3的判斷為P=M+1,因而在出現該P=M+1時,控制器8即發出開始給102所示的充電電池組41充電的指令。
在該102所示的充電電池組41之中也可用與上述101所示的充電電池組41相同的控制給各充電電池組1進行充電。其優點是用各101、102表示充電電池41的充電結束。並且該充電一結束,上述顯示器49即由正在充電的顯示變為充電完畢顯示。
正如上述,第12實施方式的充電方法通過採用檢出流入充電電池1的電流值i,定期性地觀察其充電狀態的構成,即不會引起過度充電造成的化學反應(氧化還原反應),可恰當充電到滿充電狀態。此外,由於還可防止損傷充電電池1的內部結構,因而可使周期壽命大大提高。
還有,由於採用該充電方法的大部分充電可用超過滿充電平衡電壓值Eeq的規定的充電施加電壓值Es進行,有相當大的充電電池流入充電電池1,因此能縮短充電時間。
此外,由於採用了一個充電電池1的充電一結束,即自動將電路切換到下一個未充電的充電電池1,給每個電池單獨充電的構成,因而可給所有充電電池可靠地充電,不會出現還有未充電的充電電池1即結束充電電池組41的充電動作的情況,充電電池組41的充電可靠性很好。
還有,圖27中101所示的充電電池組41充電完畢之後即可開始給圖27中的102所示的充電電池組41充電,因該102所示的充電電池組41的充電也結束,所以可給該電池組式電源40的所有充電電池1分別恰當地充電到滿充電狀態,可延長其周期壽命,而且,就整體而言可在短時間內充電。
此外,由於可用顯示器49顯示正在充電或充電完畢,因而用戶可掌握正在充電或充電完畢,例如,充電完畢後可直接使之驅動使用該電源的各種機器。而且在顯示器49之中既可採用不同的顏色的顯示燈顯示正在充電或充電完畢,以資區別,也可用不點燈區別正在充電或充電完畢的情況。還有,也可用「正在充電」或「充電完畢」的文字顯示。
關於通報裝置,例示中採用的是利用顯示器49通過視覺將充電狀態通報給用戶的構成,但也可採用利用聲音進行通報的構成,關於通報裝置的構成並無特殊限制。
如圖27所示,當電池組式電源40具有多個充電電池組41的情況下,第12實施方式是在結束一個充電電池組41的充電之後開始給下一個充電電池組41充電的,但也可設定為給多個充電電池組41並行充電,同時開始各個充電電池組41的充電。這樣一來,因各個充電電池組41的充電完畢時間大體相同,因而可大幅度縮短該電池組式電源40的整體充電時間。此外,作為並行充電,也並不一定要同時開始,也可以彼此有一些偏差。例如圖27中的101所示的充電電池組41的充電開始之後,也可在經過規定時間之後(該101所示的充電電池組41充電未結束的範圍)開始圖27中的102所示的充電電池組41的充電。還有,也可以既不進行並行充電,例如,也不在101所示的充電電池組41的充電結束之後立即開始102所示的充電電池組41的充電,而是在經過規定時間之後開始102所示的充電電池組41的充電。
此外,使用此種電池組式電源40的情況下,由於有多個充電電池組41,最好設定為能只將101或102所示的充電電池組41連接在負載之上,或將101與102所示的充電電池組41串聯或並聯在負載之上。這樣一來,即成為與連接的種種負載對應的電源,具有更好的通用性。此種情況下,可設定為在該電池組式電源40的電路之中設置切換裝置,通過該切換裝置的切換,既可串聯使用又可並聯使用。
達到滿充電所需充電時間t(即充電時間)如圖4所示,可根據表示電流值i和所需充電時間t的關係的曲線求出。該曲線示出施加滿充電平衡電壓值Eeq時檢出的電流值i與達到滿充電所需充電時間t的關係,若將給充電率為0%的充電電池1施加滿充電平衡電壓值Eeq時檢出的電流值i設定為Ieqo(參照圖3),則上述曲線示出隨著充電的進行,所需充電時間t變短的同時,與此相伴隨,檢出的電流值也變小。並且在此情況下,由於當上述電流值i=0時,成為充電率100%的滿充電狀態,因而所需充電時間亦成為t=0。
因此,若將根據此種曲線或根據該曲線導出的關係式作為充電時間預測程序預先裝入控制裝置的處理器48之中,很容易就可根據檢出的電流值i求出達到滿充電的所需充電時間t。因此也可以利用該充電時間預測裝置的充電時間預測程序計算出所需充電時間t,經過該時間之後即停止給充電電池1充電。此外,按照檢出到達滿充電所需時間t,也可設定為在顯示器49上顯示其充電時間t。這樣一來若可顯示充電時間t,則用戶可掌握正在充電的充電電池1的充電完畢時刻。
上面介紹了該第12實施方式的充電電池1的充電方法的具體實施形式。但並不局限於上述實施形式,也可在權利要求的範圍內進行種種變更之後實施。例如,電池組式電源40的充電電池組41的數量可自由增減,還有,各個充電電池組41的充電電池1的數量也可自由增減。此外,也可在給各充電電池1充電時,施加檢查電壓Ec之前使該充電電池1僅短路極短時間(例如約0.001秒)。採用此法即可去除充電電池1的電極表面上的電荷,使電極表面處於清潔狀態。因此,若使充電電池1短路,則可順利地施加滿充電平衡電壓值Eeq的電壓,還可使剛切換到該滿充電平衡電壓值Eeq之後的充電電流穩定,因而可正確測定電流值i,進行恰當的充電。
此外,也可設定為結束一個充電電池1的充電時,根據檢出的電流值i,用圖3所示的曲線等,求出檢出該電流值i的時間點上的充電電池的充電率,當該充電率達到規定值時,停止充電。
還有,在給各個充電電池1充電的情況下,也可使用充電電池1的開路電壓Ex。
這種情況下,也就是說也可設定為使用上述規定的充電施加電壓值Es與開路電壓Ex(Eα、Eβ、Eγ、Eδ等)的電壓差ΔEs,將該電壓差ΔEs與預先設定的判定標準值K進行比較,若該電壓差ΔEs大於該判定標準值K,則繼續以上述規定的充電施加電壓值Es進行充電,另外,若該電壓差ΔEs在該判定標準值K以下,則可認為已處於滿充電狀態,停止給上述充電電池1充電。該判定標準值K由規定的充電施加電壓值Es和充電電池1處於滿充電狀態時的開路電壓Ex=Eeq(滿充電平衡電壓值)之差,即K=Es-Eeq的值構成。這種情況下,可採用根據滿充電平衡電壓值Eeq和開路電壓Ex的電壓差ΔEs求出所需充電時間t,將此顯示到顯示器49上的構成。
當充電完畢時可用顯示器表示其意思,但也可以用使之產生通知此時完畢的完畢聲音(例如蜂鳴器聲)。此外,在有多個充電電池組41的情況下,也可在顯示器上顯示所有充電電池組41的充電完畢與各個充電電池組41的充電結束(完畢)。若可象上述顯示各個充電電池組41的充電結束(完畢),在只把該充電完畢的充電電池組41與負載連接可能的情況下,則可不必等待其它電池組41的充電完畢即使用該電源,可提高其使用性。
(充電電池的充電裝置的第13實施方式)下面介紹充電電池1的充電裝置的第13實施方式。
充電電池1充電完畢後若置之不用,會自行放電,電池電壓逐漸下降,例如若放置兩天,電池電壓約下降15%,若放置30天,電池電壓甚至會下降40%之多。因此,當把充電電池1用於數位相機等機器的情況下,往往會因其電池電壓過低而派不上用場。
因此,在該第13實施方式的充電裝置之中採用了下述構成採用上述第1實施方式到第12實施方式中的任意一種實施方式或上述實施方式以外的方法充電完畢的充電電池1的電池電壓值在規定的電壓值以下時,再次進行充電。
而該再次充電的停止設定為依從上述第1實施方式到第12實施方式之中的任一種實施方式的充電停止條件,或若是上述實施方式以外的方法的充電裝置,則依從該充電裝置的充電停止條件。
正如上述,若採用進行再次充電的構成,則可保證從充電裝置中取出的充電電池1的電池電壓都在再充電施加電壓值Er以上,處於恰當地使用的狀態,可提高其方便性。
此外,由於該再充電,不會引起因過度充電造成的化學反應(氧化還原反應),可恰當地再充電到滿充電狀態,因而不會損傷充電電池1的內部結構,可使周期壽命大大提高的同時,還可縮短達到滿充電的充電時間。
(多個充電電池的充電裝置的第14實施方式)
下面介紹以多個充電電池1為充電對象的充電裝置的第14實施方式。
圖29是表示充電電池的充電裝置的第14實施方式的充電裝置構成的俯視圖,該第14實施方式涉及的充電裝置50是給多個充電電池1(本實施方式中為4個充電電池1)充電的設備。
在圖29之中,標號50a是用來安裝充電電池1的插座,標號50b是進氣孔。標號51是第1顯示器,當安裝在插座50a上的充電電池1接近滿充電狀態時亮燈,例如可設定為當充電電池1的電池電壓達到上述再充電施加電壓值Er時亮燈。在該設定的情況下,設定為表示充電結束的第1顯示器51一旦由亮燈切換為滅燈,即可實施上述再充電。標號52是第2顯示器,採用下述構成根據圖29中的粗線箭頭的順序交替進行充電的充電電池1之中與正在充電的充電電池1對應的第2顯示器52閃亮,充電電池1因達到滿充電狀態,一旦結束充電,與該充電電池1對應的第2顯示器52即亮燈。標號53是用來取出安裝在充電電池1的插座50a上的充電電池1的取出按鈕,標號54是用來使充電電池1的充電開始的開始按鈕,標號55為電源燈,該充電裝置50通過未圖示的電源線與商用電源連接。
該第14實施方式的充電裝置50採用下述構成檢查充電電池1的充電狀態之後對各個未充電的充電電池1按圖29中的粗線箭頭的順序交替進行以規定的電壓按規定時間充電的一系列充電動作,將此作為一個循環,一邊重複該循環一邊給多個充電電池1充電,對在上述充電狀態的檢查時,判斷為已達到滿充電狀態的充電電池1停止充電。
對已達到滿充電狀態的充電電池1,在下一個循環中即設定為按順序跳過。此外,在各循環中給充電電池1充電的順序並不局限於圖29中用粗箭頭標號的順序,也可按其它順序進行。
上述充電狀態的檢查可用上述第1實施方式中的步驟A8的充電電流值i的判定或上述第4實施方式中的步驟G7的電壓差ΔEs的判定進行,上述充電電壓例如可採用上述規定的充電施加電壓值Es。
正如上述,構成充電裝置50,在該充電裝置50之中,各充電電池1中的前一循環的一系列充電動作完畢到下一循環的一系列充電動作開始之前中止充電,該中止期間形成緩衝時間,可使電極表面穩定,精確進行下一循環的滿充電狀態的檢查,提高其可靠性。
再補充一點,充電電池1充電期間,在與電解液接觸的電極表面發生電極反應,該電極反應的過程是同時出現反應物由電解液內部到電極表面的移動、反應物和電極之間的電子的移動以及生成物從電極表面到電解液內部移動的過程,由於該移動需要相當的時間,因而若在充電電池1剛一中止充電馬上檢查滿充電狀態,往往會因正在電極表面附近電泳的移動過程中的離子等原因,檢測出好似已達到滿充電狀態的假象。為了防止該誤檢測,設置緩衝時間也很有效,在該第14實施方式的充電裝置50之中,作為各充電電池1的充電循環的一環,合理而又有效的設置了緩衝時間。
而在上述第1實施方式到第12實施方式之中,也可採用在各個充電電池1的固定時間T1的充電與其後的充電狀態檢查之間設置緩衝時間的構成。
(充電電池1的充電裝置的第15實施方式)下面介紹充電電池1的充電裝置的第15實施方式。
正如圖30所示,在該第15實施方式的充電裝置50內部,作為冷卻裝置設有冷卻風扇61。採用該第15實施方式的充電裝置50的充電電池1的充電可象上述第1至第14實施方式中的任一方式所示那樣進行,因而在充電電池1內部不會產生過度的化學反應,充電電池1本身並不發熱。但由於控制充電的電子元件的電阻等發熱,因而為冷卻該電阻等發熱元件64、65,設置了冷卻風扇61。
在圖30之中,標號50c是充電裝置50的機殼,標號50b是設置在機殼50c表面一側的進氣孔(參照圖29),標號50d是設置在機殼50c背面一側的進氣孔,標號50e是設置在機殼50c背面另一側的排氣孔,標號50h是支持機殼50c支腳架,標號62及標號63是基板,標號64及標號65是電阻等發熱元件。
充電裝置50的構成如上所述,打開冷卻風扇61,即可從進氣孔50b、50d吸入機殼50c周圍的空氣,該空氣從發熱元件64、65的表面流過,即可使該發熱元件64、65冷卻。並且,吸入的空氣在冷卻扇的作用下進一步被吸入內部從排氣孔50e排出。
採用以上構成可抑制發熱元件64、65的發熱,防止對充電電池1的熱傳導,因而也不會助長充電電池1內部的過度的化學反應(氧化還原反應),也絕不會使用戶產生好象充電電池1已發熱的錯覺。因此可給充電電池1恰當地充電到滿充電狀態,可防止損傷充電電池1的內部結構,使周期壽命大大提高。
(充電電池的充電裝置的第16實施方式)下面介紹充電電池1的充電裝置的第16實施方式。
該第16實施方式的充電裝置50設置了便於取出安裝在該充電裝置50上的充電電池1的取出裝置。
正如圖29及圖31所示,該第16實施方式的充電裝置50的取出裝置包括供用戶按壓操作的取出按鈕53、抬升安裝在充電裝置50的插座50a上的充電電池1的抬升件57、軸支承該抬升件57的轉動支點軸58,安裝在該轉動支點軸58上,使該抬升件57作用於相反方向的反彈彈簧59。
由於具有上述構成,因而正如圖31(b)所示,用戶一按操作件取出按鈕53,該取出按鈕53的下端即將抬升件57另一端抬升,以轉動支點軸58為支點,該抬升件57的一側由插座50a上升,充電電池1因此而被抬升,脫離該充電電池1的兩個端子的支持。
並且如圖31(a)所示,用戶一離開按壓的取出按鈕53靠付勢裝置的反彈彈簧59的恢復力,抬升件57的一側又會回到沿插座凹陷曲面的原位置,形成可安裝充電電池1的狀態。
正如上述,通過用戶操作取出按鈕53,使抬升件57的一側從充電裝置50的插座50a出沒,即可取出充電電池1。採用此種構成可方便而又簡單地取出充電電池1,提高了方便性。
(充電電池的充電裝置的第17實施方式)
下面介紹充電電池1的充電裝置的第17實施方式。
該第17實施方式的充電裝置50設有與上述第16實施方式不同的另一種方式的取出裝置。
正如圖32所示,該第17實施方式的充電裝置50的取出裝置採用的是使充電裝置50的插座50a的長度方向的一側下陷的結構,安裝在該下陷區50k的充電電池1的一側(長度方向的一側)形成懸空狀態。
正如圖32(a)、(b)所示,一按壓充電電池1的一側,該側即陷入下陷區50k,充電電池1的另一側上翹,該充電電池1的兩個端子失去支持,即可取出充電電池1。採用此種構成可方便而又簡單地取出充電電池1,提高了方便性。
上面介紹了充電電池1的充電裝置的第1至第17實施方式。但並不受上述實施方式限制,可在權利要求的範圍內作種種變更後實施。
也就是說,上述圖1所示的第1實施方式採用了求出達到滿充的所需充電時間t的構成,但也可採用根據上述檢出的電流值i,用圖3所示的曲線,求出檢出上述電流值i的時間點上的充電電池1的充電率,當該充電率達到規定值時停止充電的構成。
此外,在圖5所示的流程圖中,也可以省略步驟A7。這是因為由於圖5所示的控制方法,通過比較檢出充電結束(完畢)的電流值i與預先設定的充電完畢標準電流值J進行判斷,因此不需要求出充電時間t即可使充電結束。
此外,上述各實施方式均採用按固定時間T1以超過滿充電平衡電壓值Eeq的規定的充電施加電壓值Es給充電電池1充電之後切換為滿充電平衡電壓值Eeq的構成,但也可以採用不進行上述切換而一直施加規定的電壓,根據此時檢出的電流值i求出達到滿充電的所需充電時間t的構成。
正如上述各實施方式所示,將施加給充電電池1的充電電壓從規定的充電施加電壓值Es切換為滿充電平衡電壓值Eeq之前,雖然最好使充電電池1短路,去除充電電池1的電極表面的電荷;以便更順利地進行上述充電電壓的切換,同時也更有利於穩定切換後的充電電流,但也可以不短路,直接進行切換。
權利要求
1.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於該充電裝置具有給充電電池提供充電電壓的充電電壓提供裝置,檢出給充電電池通電的充電電流的電流值的電流檢出裝置,以及控制充電電池的充電的控制裝置;上述充電控制裝置具有儲存了充電對象的充電電池的滿充電平衡電壓值,以及充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,雖然超過該滿充電平衡電壓值,但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值的存儲裝置;將上述充電電壓提供裝置提供的充電電壓切換為上述規定的充電施加電壓值或上述滿充電平衡電壓值的切換裝置;比較判定用上述滿充電平衡電壓值施加電壓期間通過電流檢出裝置檢出的電流值與預先輸入設定的充電完畢標準電流值的判定裝置;按照下述第1~第4步驟,控制充電電池的充電步驟1以上述規定的充電施加電壓值按規定時間給安裝在上述充電裝置上的充電電池充電;步驟2將施加給該充電電池的電壓由該規定的充電施加電壓值切換為上述滿充電平衡電壓值;步驟3在以該滿充電平衡電壓值短暫時間施加於該充電電池期間,通過上述電流檢出裝置檢出流入充電電池的電流值;步驟4利用上述判定裝置判定檢出的電流值,若檢出電流值大於上述充電完畢標準電流值,退回到上述步驟1,重複上述流程,若該檢出電流值在該充電完畢標準電流值以下,停止該充電電池的充電。
2.根據權利要求1所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於在上述充電控制裝置的儲存裝置預先存儲了多個充電電池各自的上述滿充電平衡電壓值和上述規定的充電施加電壓值,通過將需要充電的充電電池的種類輸入該充電控制裝置,即可從該存儲裝置的一覽表中選擇設定與該充電電池的種類相當的充電施加電壓值和滿充電平衡電壓值,用設定的該規定的充電施加電壓值與該滿充電平衡電壓值即可給該充電電池充電。
3.根據權利要求1或2所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於具有在給上述充電電池以上述規定的充電施加電壓值,按規定時間施加了之後,將施加電壓切換為上述滿充電平衡電壓值之前,使充電電池的端子間短路的短路裝置。
4.根據權利要求1至3任一項所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於設置了用來冷卻上述充電裝置內的發熱件的冷卻裝置。
5.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於該充電裝置具有給充電電池提供充電電壓的充電電壓供給裝置,檢出給充電電池通電的充電電流的電流值的電流檢出裝置,以及檢出施加給充電電池的電壓的電壓檢出裝置,控制充電電池充電的充電控制裝置;上述充電控制裝置具有存儲了n(n為2以上的自然數)種充電電池的滿充電平衡電壓值,以及充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,雖然超過該滿充電平衡電壓值,但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值的存儲裝置;切換上述充電電壓提供裝置提供的充電電壓的切換裝置;比較判定以上述滿充電平衡電壓值施加電壓期間用電流檢出裝置檢出的電流值與預先輸入設定的充電完畢標準電流值的電流值判定裝置;比較判定以上述規定的充電施加電壓值的電壓充電期間用電壓檢出裝置檢出的充電施加電壓值與該規定的充電施加電壓值的電壓值判定裝置;按照下述第1至第8步驟控制充電電池的充電步驟1將變數設定為k(k=1、2、……n),將該k初始化為1;步驟2在n種充電電池各自的規定的充電施加電壓值中以比第k個低的規定充電施加電壓值按規定時間給安裝在充電裝置上的充電電池進行充電;步驟3當k=n時跳到步驟6;步驟4在以比第k個低的規定的充電施加電壓值按規定時間給充電電池充電期間,用上述電壓檢出裝置檢出施加於充電電池的電壓值;步驟5用上述電壓值判定裝置比較該檢出電壓值,若該檢出電壓值大於比第k個低的規定的充電施加電壓值,將該k加1作為新的k退回到上述步驟2,若該檢出電壓值在比第k個低的規定的充電施加電壓值以下,前進到步驟6;步驟6將充電電池的施加電壓切換為n種充電電池的滿充電平衡電壓值中比第k個低的滿充電平衡電壓值;步驟7在以比該第k個低的滿充電平衡電壓值給充電電池短暫時間施加期間,用上述電流檢出裝置檢出流過充電電池的電流值;步驟8通過上述電流值判定裝置進行該檢出電流值的判定,若該檢出電流值大於充電完畢標準電流值,退回到上述步驟2,重複上述流程,若檢出電流值在該充電完畢標準電流值以下,則停止充電。
6.根據權利要求5所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於具有在給上述充電電池以上述規定的充電施加電壓值按規定時間施加之後,將施加電壓切換為上述滿充電平衡電壓值之前,使充電電池的端子間短路的短路裝置。
7.根據權利要求5或6所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於設置了用來冷卻上述充電裝置內的發熱件的冷卻裝置。
8.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於該充電裝置具有給充電電池提供充電電壓的充電電壓提供裝置,檢出給充電電池通電的充電電流的電流值的電流檢出裝置,檢出施加給充電電池的電壓的電壓檢出裝置,控制充電電池的充電的充電控制裝置;上述充電控制裝置具有存儲了n種(n為2以上的自然數)充電電池的滿充電平衡電壓值,以及充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,雖然超過該滿充電平衡電壓值,但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值的存儲裝置;切換上述充電電壓提供裝置提供的充電電壓的切換裝置;比較判定以上述滿充電平衡電壓值施加電壓期間通過電流檢出裝置檢出的電流值與預先輸入設定的充電完畢標準電流值的電流值判定裝置;判定以上述規定的充電施加電壓值充電期間通過電壓檢出裝置檢出的充電施加電壓值與該前一次的以規定的充電施加電壓值充電期間通過電壓檢出裝置檢出的充電施加電壓值之差是否在預先輸入設定的規定範圍內的電壓差判定裝置;按照下述第1至第8步驟,控制充電電池的充電步驟1將變數設定為k(k=1、2、……n),將該k初始化為1;步驟2在n種充電電池的規定的充電施加電壓值中,以比第k個低的規定的充電施加電壓值,按規定時間給安裝在充電裝置上的充電電池充電;步驟3當k=n時,跳到步驟6;步驟4以比第k個低的規定的充電施加電壓值,按規定時間給充電電池充電期間,通過上述電壓檢出裝置檢出施加於充電電池的電壓值;步驟5若通過上述電壓差判定裝置判定為本次比第k個低的規定的充電施加電壓值充電期間檢出的電壓值與前次比第k個低的規定的充電施加電壓值充電期間檢出的電壓值之差在規定的範圍內,則前進到下一步驟5,若該差超過規定範圍,則將該k加1作為新的k,退回到上述步驟2。但當此次的電壓值的檢出為第1次時,則直接前進到步驟6;步驟6將充電電池的施加電壓切換為n種充電電池的滿充電平衡電壓值中比第k個低的滿充電平衡電壓值;步驟7以低該第k個低的滿充電平衡電壓值給充電電池短暫時間施加期間,通過上述電流檢出裝置檢出流入充電電池的電流值;步驟8通過上述電流值判定裝置判定該檢出電流值,若該電流值大於充電完畢標準電流值,退回到上述第2步驟,重複上述流程,若該電流值在該充電完畢標準電流值以下,停止充電。
9.根據權利要求8所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於具有在以上述規定的充電施加電壓值,按規定時間給上述充電電池充電之後,將充電電壓切換為上述滿充電平衡電壓值之前,使充電電池的端子間短路的短路裝置。
10.根據權利要求8或9所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於;設置了用來冷卻上述充電裝置內的發熱件的冷卻裝置。
11.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於該充電裝置具有給充電電池提供充電電壓的充電電壓提供裝置,檢出充電電池的開路電壓的電壓檢出裝置,控制充電電池的充電的充電控制裝置;上述充電控制裝置具有存儲了充電對象的充電電池的充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,雖然超過滿充電平衡電壓值,但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值的存儲裝置;比較判定該規定的充電施加電壓值和充電電池的開路電壓之差的電壓差與預先輸入設定的規定的判定標準值的電壓差判定裝置;按照下述第1至第3步驟,控制充電電池的充電步驟1以上述規定的充電施加電壓值,按規定的時間給安裝在充電裝置上的充電電池充電之後切斷施加電壓;步驟2在該狀態下檢出充電電池的開路電壓,求出該規定的充電施加電壓值和該開路電壓之差的電壓差;步驟3通過上述電壓差判定裝置判定該求出的電壓差,當該電壓差大於判定標準值時,退回上述步驟1,重複上述流程,當該電壓差在判定標準值以下時,停止充電電池的充電。
12.根據權利要求11所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於該充電裝置具有通報上述充電所需時間、上述充電率、充電完畢或正在充電的充電電池的充電狀態的通報裝置。
13.根據權利要求11或12所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於設置了用來冷卻上述充電裝置內的發熱件的冷卻裝置。
14.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於該充電裝置具有給充電電池提供充電電壓的充電電壓提供裝置,檢出充電電池的開路電壓的電壓檢出裝置,控制充電電池的充電的充電控制裝置;上述充電控制裝置具有存儲了充電對象的充電電池的滿充電平衡電壓值,以及充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,雖然超過該滿充電平衡電壓值,但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值的存儲裝置;比較判定用上述電壓檢出裝置檢出的充電電池的開路電壓和判定標準值的滿充電平衡電壓值的判定裝置;按照下述第1至第3步驟,控制充電電池的充電步驟1以上述規定的充電施加電壓值,按規定時間給安裝在充電裝置上的充電電池充電之後,切斷施加電壓;步驟2在該狀態下檢出充電電池的開路電壓;步驟3通過上述判定裝置判定該開路電壓,當該開路電壓小於判定標準值的滿充電平衡電壓值時,退回到上述步驟1,重複上述流程,當該開路電壓在滿充電平衡電壓值以上時,停止充電電池的充電。
15.根據權利要求14所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於該充電裝置具有通報上述充電所需時間、上述充電率、充電完畢或正在充電的充電電池的充電狀態的通報裝置。
16.根據權利要求14或15所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於設置了用來冷卻上述充電裝置內的發熱件的冷卻裝置。
17.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於該充電裝置具有給充電電池施加規定電壓的充電電壓提供裝置,檢出施加該規定電壓時給充電電池通電的充電電流的電流值的電流檢出裝置,根據該檢出的電流值,求出達到滿充電所需充電時間的充電時間預測裝置。
18.根據權利要求17所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於,該充電裝置採用以下構成通過上述充電電壓提供裝置,將超過上述規定電壓的電壓按規定時間施加給充電電池之後,將施加電壓切換為上述規定電壓,通過上述電流檢出裝置檢出此時的電流值。
19.根據權利要求17或18所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於,該充電裝置採用下述構成上述所需充電時間是指通過上述電流檢出裝置檢出的電流值達到充電完畢時檢出的充電完畢標準電流值的時間,當該電流值在該充電完畢標準電流值以下時停止充電。
20.根據權利要求17至19任一項所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於,該充電裝置採用下述構成經過上述所需充電時間之後,停止充電電池的充電。
21.根據權利要求17至20任一項所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於上述規定電壓是指滿充電平衡電壓值。
22.根據權利要求17至21任一項所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於設置了通報上述充電所需時間、上述充電率、充電完畢或正在充電的充電電池的充電狀態的通報裝置。
23.根據權利要求17至22任一項所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於設置了用來冷卻上述充電裝置內的發熱件的冷卻裝置。
24.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於該充電裝置具有給充電電池施加規定電壓的充電電壓提供裝置,施加該規定電壓時檢出給充電電池通電的充電電流的電流值的電流檢出裝置,求出由該電流檢出裝置檢出電流值的檢出時間點上的充電電池的充電率的充電率導出裝置。
25.根據權利要求24所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於,該充電裝置採用下述構成通過上述充電電壓提供裝置將超過上述規定電壓的電壓按規定時間施加給充電電池之後,將施加電壓切換為上述規定電壓,通過上述電流檢出裝置檢出此時的電流值。
26.根據權利要求24或25所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於設置了通報上述充電所需時間、上述充電率、充電完畢或正在充電的充電電池的充電狀態的通報裝置。
27.根據權利要求24至26任一項所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於設置了用來冷卻上述充電裝置內的發熱件的冷卻裝置。
28.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於該充電裝置具有給充電電池提供充電電壓的充電電壓提供裝置,檢出給充電電池通電的充電電流的電流值的電流檢出裝置,以及控制充電電池充電的充電控制裝置;上述充電控制裝置具有存儲了充電對象的充電電池的滿充電平衡電壓值,以及充電電流的峰值或獲得大體,峰值的充電施加電壓值,雖然超過該滿充電施加電壓值,但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值的存儲裝置;將上述充電電壓提供裝置提供的充電電壓切換為該規定的充電施加電壓值或該滿充電平衡電壓值的切換裝置;根據用上述電流檢出裝置檢出的電流值求出達到滿充電所需充電時間的充電時間預測裝置;按照下述第1至第6步驟,控制充電電池的充電步驟1以上述規定的充電施加電壓值按規定時間給安裝在充電裝置上的充電電池充電;步驟2將充電電池的施加電壓由該規定的充電施加電壓值切換為上述滿充電平衡電壓值;步驟3以該滿充電平衡電壓值給充電電池短暫時間施加電壓期間,利用上述電流檢出裝置檢出流過充電電池的電流值;步驟4利用上述充電時間預測裝置,根據該檢出的電流值求出達到滿充電的所需充電時間;步驟5將充電電池的施加電壓由該滿充電平衡電壓值切換為上述規定的充電施加電壓值;步驟6經過上述所需充電時間之後停止充電電池的充電。
29.根據權利要求28所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於具有在以上述規定的充電施加電壓值按規定時間給充電電池施加電壓之後,將施加電壓切換為上述滿充電平衡電壓值之前,使充電電池的端子間短路的短路裝置。
30.根據權利要求28或29所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於具有通報上述充電所需時間、上述充電率、充電完畢或正在充電的充電電池的充電狀態的通報裝置。
31.根據權利要求28至30任一項所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於設置了用來冷卻上述充電裝置內的發熱件的冷卻裝置。
32.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於該充電裝置具有給充電電池提供充電電壓的充電電壓提供裝置,檢出給充電電池通電的充電電流的電流值的電流檢出裝置,控制充電電池充電的充電控制裝置;上述充電控制裝置具有存儲了充電對象的充電電池的滿充電平衡電壓值,充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,雖超過該滿充電平衡電壓值,但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值的存儲裝置;將上述充電電壓提供裝置提供的充電電壓切換為該規定的充電施加電壓值或該滿充電平衡電壓值的切換裝置;求出由上述電流檢出裝置檢出電流值的時間點上的充電電池的充電率的充電率導出裝置;比較判定用該充電率導出裝置求出的充電率與預先輸入的判定標準值的判定裝置;按照下述第1至第5步驟控制充電電池的充電步驟1以上述規定的充電施加電壓值,按規定時間給安裝在充電裝置上的充電電池充電;步驟2將充電電池的施加電壓由該規定的充電施加電壓值切換為上述滿充電平衡電壓值;步驟3在以該滿充電平衡電壓值給充電電池短暫時間施加期間,通過上述電流檢出裝置檢出流入充電電池的電流值;步驟4通過上述充電率導出裝置求出該電流值的檢出時間點上的充電電池的充電率;步驟5通過上述判定裝置判定該求出的充電率,若該檢出的充電率達不到判定標準值,則退回到上述步驟1,重複上述流程,當該充電率在判定標準值以上時,停止充電。
33.根據權利要求32所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於具有在以上述規定的充電施加電壓值按規定時間給上述充電電池充電之後,將施加電壓切換為上述滿充電平衡電壓值之前,使充電電池的端子間短路的短路裝置。
34.根據權利要求32或33所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於具有通報上述充電所需時間、上述充電率、充電完畢或正在充電的充電電池的充電狀態的通報裝置。
35.根據權利要求32至34任一項所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於設置了用來冷卻上述充電裝置內的發熱件的冷卻裝置。
36.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於,該充電裝置具有以下構成具有將充電電池與電容器並聯連接在電源部分的電路、以及將連接該充電電池和電容器的閉環電路切斷與連接的切換裝置,在切斷該閉環電路的狀態下,將電源部分的電源電壓按規定時間施加於該電容器蓄電之後,連接該閉環電路,將儲存在該電容器中的電荷轉移給充電電池,以此種方式給充電電池進行充電。
37.根據權利要求36所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於,該充電裝置具有以下構成具有給充電電池施加規定電壓的檢查電源部分以及檢出流過充電電池通電的電流值的電流檢出裝置,比較判定該檢出的電流值和預先輸入設定的充電完畢標準電流值的電流值判定裝置;在切斷上述閉環電路的狀態下,通過該檢查電源部分給充電電池施加規定電壓,檢出此時的電流值的同時,比較該檢出的電流值和規定的充電完畢標準電流值,當該電流值大於該充電完畢電流值時,重複進行上述蓄電與轉移控制,而當該電流值小於該充電完畢標準電流值時,停止充電電池的充電。
38.根據權利要求37所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於上述規定電壓是指滿充電平衡電壓值。
39.根據權利要求36所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於,該充電裝置具有以下構成具有檢出充電電池開路電壓的電壓檢出手段、比較判定該檢出的開路電壓和滿充電平衡電壓值的電壓值判定裝置;在切斷上述閉環電路的狀態下,檢出充電電池的開路電壓的同時,比較該檢出的開路電壓和滿充電平衡電壓值,當該開路電壓小於滿充電平衡電壓值時,重複進行上述蓄電與轉移控制,而當該開路電壓在滿充電平衡電壓值以上時,停止充電電池的充電。
40.根據權利要求36至39任一項所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於設置了用來冷卻上述充電裝置內的發熱件的冷卻裝置。
41.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於在給多個充電電池充電的充電裝置之中,具有給充電電池施加電壓的充電電壓控制裝置以及掌握上述充電電池的充電狀態的控制裝置;根據上述控制裝置提供的充電完畢信號,進行施加充電電壓的充電電池的切換的電池指定切換裝置。
42.根據權利要求41所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於具有掌握上述充電電池的充電狀態時施加滿充電平衡電壓值的檢查電壓控制裝置;切換上述充電電壓和檢查電壓的電壓切換裝置以及檢出施加上述檢查電壓時的充電電池的電流的電流檢出裝置;根據上述電流檢出裝置提供的信號掌握充電電池的充電狀態的控制裝置。
43.根據權利要求42所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於具有切換上述充電電壓的施加或停止施加的電壓切換裝置;檢出停止施加上述充電電壓時的充電電池的開路電壓的電壓檢出裝置;根據上述電壓檢出裝置提供的信號,掌握充電電池的充電狀態的控制裝置。
44.根據權利要求41至43任一項所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於施加於上述充電電池的充電電壓是充電對象的充電電池的充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,雖然超過滿充電平衡電壓值,但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值。
45.根據權利要求41至44任一項所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於具有通報上述充電所需時間、上述充電率、充電完畢或正在充電的充電電池的的充電狀態的通報裝置。
46.根據權利要求41至45任一項所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於設有用來冷卻上述充電裝置內的發熱件的冷卻裝置。
47.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於,該充電裝置具有下述構成在控制多個充電電池的充電的充電裝置之中,配置了某個充電電池一充完電,即切換到下一個未充電的充電電池的充電的電池切換裝置,對各個充電電池個別充電。
48.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於,該充電裝置具有下述構成具有給充電電池提供充電電流的充電電壓提供裝置,在該充電電壓提供裝置上串聯著多個充電電池,構成充電電池組,若某個充電電池已滿充電,則給下一個未充電的充電電池充電,依次給該充電電池組的多個充電電池進行充電。
49.根據權利要求48所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於,該充電裝置具有下述構成在完成某一組充電電池組的各充電電池的充電之後,給與該充電電池組並聯的下一個充電電池組的各個充電電池進行充電。
50.根據權利要求48所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於,該充電裝置具有下述構成可對多個充電電池組並行充電。
51.根據權利要求48至50任一項所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於,該充電裝置具有下述構成既可將多個充電電池組串聯使用,也可將上述電池組並聯使用。
52.根據權利要求48至51任一項所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於,具有在以上述規定的充電施加電壓值按規定時間給上述充電電池施加電壓之後,將施加電壓切換為上述滿充電平衡電壓值之前,使充電電池的端子間短路的短路裝置。
53.根據權利要求48至52任一項所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於,設置了用來冷卻上述充電裝置內的發熱件的冷卻裝置。
54.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於,該充電裝置具有下述構成具有給充電電池提供充電電壓的充電電壓提供裝置,檢出充電電池的電池電壓的電壓檢出裝置,比較判定用該電壓檢出裝置檢出的充電完畢後的充電電池的電池電壓值和低於滿充電平衡電壓值的再充電施加電壓值的判定裝置;當該判定裝置的判定為該電池電壓值低於該再充電施加電壓值時,通過該充電電壓提供裝置提供充電電壓,再次進行充電。
55.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於在具有檢查充電電池的充電狀態之後,重複以規定的充電電壓按規定時間進行充電的一系列充電動作,當通過上述充電狀態的檢查,判斷為已達到滿充電狀態時,停止充電構成的充電電池的充電裝置之中,在上述一系列充電動作間設有緩衝時間。
56.根據權利要求55所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於是一種給多個充電電池充電的充電裝置,檢查了充電電池的充電狀態之後,對各個未充電的每個充電電池以規定的充電電壓按規定時間交替進行一系列的充電動作,將此作為一個循環,邊重複該循環邊給多個充電電池充電,對在上述充電狀態檢查時判斷為已達到滿充電狀態的充電電池停止充電。在採用此種構成的充電電池的充電裝置之中,上述緩衝時間是指在各充電電池中從完成前一個循環的一系列充電動作到開始下一循環的一系列充電動作的時間。
57.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於該充電電池具有給充電電池提供充電電壓的充電電壓提供裝置,控制充電電池的充電的控制裝置;設置了用來冷卻上述充電裝置內的發熱件的冷卻裝置。
58.一種充電電池的充電裝置,其特徵在於在給充電電池充電的充電裝置之中,設置了便於取出安裝在該充電裝置的插座上的充電電池的取出裝置。
59.根據權利要求58所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於,該充電裝置具有下述構成上述取出裝置具有供用戶按壓操作的操作件、抬升安裝在上述插座上的充電電池的抬升件、軸支承該抬升件的轉動支點軸、安裝在該轉動支點軸上,使該抬升件朝反抬升方向付勢的付勢裝置;通過操作上述操作件,使上述抬升件的一側出沒於上述插座。
60.根據權利要求58所述的充電電池的充電裝置,其特徵在於,該充電裝置具有下述構成上述取出裝置採用使上述插座的長度方向上的一側下陷的構成。
61.一種充電電池的充電方法,其特徵在於預先存儲了滿充電平衡電壓值,以及充電電流的峰值或獲得大體該峰值的充電施加電壓值,雖然超過該滿充電平衡電壓值,但尚未達到不可逆化學反應區域的與規定的電流值對應的規定的充電施加電壓值;以該規定的充電施加電壓值按規定時間給充電電池施加之後,將施加電壓切換為該滿充電平衡電壓值,在施加該滿充電平衡電壓值期間,檢出流過流過充電電池的電流值,比較該檢出的電流值與充電完畢標準電流值,當該電流值大於該充電完畢標準電流值時,重新以該規定的充電施加電壓值給充電電池施加,重複上述流程,而當該電流值在該充電完畢標準電流值以下時,停止給充電電池充電。
62.一種充電電池的充電方法,其特徵在於預先存儲了n種(n為2以上的自然數)充電電池的滿充電平衡電壓值,以及充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,雖然超過該滿充電平衡電壓值,但尚未達到不可逆化學反應區域的規定的充電施加電壓值;按照以下第1至第8步驟給充電電池充電步驟1將變數設定為k(k=1、2、……n),將該k初始化為1;步驟2以n種充電電池的規定的充電施加電壓值之中比第k個低的規定的充電施加電壓值,按規定時間給充電電池充電;步驟3當k=n時,跳到步驟6;步驟4在以比第k個低的規定的充電施加電壓值,按規定時間給充電電池充電期間,檢出施加於充電電池上的電壓值;步驟5若該檢出的電壓值大於比第k個低的規定的充電施加電壓值時,將k加1作為新的k退回到上述步驟2,當該檢出的電壓值小於比該第k個低的規定的充電施加電壓值時,前進到下一步驟6;步驟6將充電電池的施加電壓切換為n種充電電池的滿充電平衡電壓值中比第k個低的滿充電平衡電壓值;步驟7在以比該第k個低的滿充電平衡電壓值給充電電池短暫時間時間施加期間,檢出流過充電電池的電流值;步驟8若該檢出的電流值大於充電完畢標準電流值,退回上述步驟2,重複上述流程,而當該檢出的電流值在該充電完畢標準電流值以下時,停止充電。
63.一種充電電池的充電方法,其特徵在於預先存儲了n種(n為2以上的自然數)充電電池的滿充電平衡電壓值、充電電流的峰值或獲得大體峰值的充電施加電壓值,該規定的充電施加電壓值雖然超過滿充電平衡電壓值,但尚未達到不可逆化學反應區域所規定的充電施加電壓值;按照下述第1至第8步驟給充電電池充電步驟1將變數設定為k(k=1.2.……n)將該k初始化為1;步驟2以n種充電電池的規定的充電施加電壓值之中比第k個低的規定的充電施加電壓值,按規定時間給充電電池充電;步驟3當k=n時,跳到步驟6;步驟4在以比第k個低的規定的充電施加電壓值,按規定時間給充電電池充電期間,檢出充電電池的電壓值;步驟5若本次以比第k個低的規定的充電施加電壓值充電期間檢出的電壓值與前次以比該第k個低的規定的充電電壓充電期間檢出的電壓值之差在規定範圍內,則前進到下一步驟6,而當該差超過規定範圍時,將該k加1作為新的k退回上述步驟2,但是,當本次的電壓值的檢出是第1次時,直接前進到步驟6;步驟6將充電電池的充電電壓切換為n種充電電池的滿充電平衡電壓值中比第k個低的滿充電平衡電壓值;步驟7在以比第k個低的滿充電平衡電壓值給充電電池短暫時間施加期間,檢出流過充電電池的電流值;步驟8若該檢出的電流值大於充電完畢標準電流值,退回步驟2,重複上述流程,而當該檢出的電流值在該充電完畢標準電流值以下時,停止充電。
64.一種充電電池的充電方法,其特徵在於監視充電完畢後的充電電池的電池電壓值,當該電池電壓值在低於滿充電平衡電壓值的再充電施加電壓值以下時進行再充電。
65.一種充電電池的充電方法,其特徵在於在檢查完充電電池的充電狀態之後,重複以規定的充電電壓按規定時間充電的一系列充電動作,當上述充電狀態檢查時判斷為已達到滿充電狀態時停止充電的充電電池的充電方法之中,在上述一系列的充電動作之間設有緩衝時間。
66.根據權利要求65所述的充電電池的充電方法,其特徵在於是一種給多個充電電池充電的充電方法,在檢查完充電電池的充電狀態之後,對每個未充電的充電電池交替進行以規定的充電電壓,按規定時間充電的一系列充電動作,將此作為一個循環,邊重複該循環邊給多個充電電池充電,對上述充電狀態的檢查時判斷為已達到滿充電狀態的充電電池停止充電的充電電池的充電方法之中,上述緩衝時間是指在各充電電池中前一個循環的一系列充電動作完畢到下一個循環的一系列充電動作開始之前的時間。
全文摘要
一種可防止充電電池未充電或過度充電,進行可靠而又快速充電的充電電池的充電裝置及充電方法。給充電電池1在固定時間內施加超過滿充電平衡電壓Eeq的規定的充電施加電壓值Es之後,將施加電壓切換為滿充電平衡電壓值Eeq。檢出此時流過的電流值i,比較該電流值i與規定的充電完畢標準電流值J。當該電流值i大於充電完畢標準電流值J時,再次以規定的充電施加電壓值Es給充電電池I施加,重複上述流程。當該電流值i小於充電完畢標準電流值J時,停止該充電電池1的充電。
文檔編號H02J7/00GK1543698SQ0380076
公開日2004年11月3日 申請日期2003年5月16日 優先權日2002年5月17日
發明者高岡浩實, 松井繁明, 井內優, 西野種夫, 中村治, 夫, 明 申請人:核心技術國際有限公司, 財團法人新產業創造研究機構