專利名稱：電池組及其充放電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由堿性蓄電池等二次電池構(gòu)成的電池組(battery pack)和用于有效地使用電池組的充放電方法等的電池控制方法，特別涉及在這樣的電池組中使用的由以鎳-氫蓄電池組構(gòu)成的二次電池構(gòu)成的電池組的充放電時的電池控制方法，以及使構(gòu)成電池組的二次電池的電池容量有效地使用的方法。
背景技術(shù)：
近年，由于電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子裝置的小型、輕量化成為可能，無繩化、便攜化快速發(fā)展。隨著這些裝置的發(fā)展，對電子裝置用電源也使用小型、輕量下的高能量密度的電池(蓄電池二次電池)的要求也增強(qiáng)起來。而且，以電動工具為中心的動力用途和后備用途等作為開始，這種電池被用作多種用途的電源。作為在這些電源中使用的(二次)電池，至此廣泛地使用鎳鎘蓄電池。但是，根據(jù)增強(qiáng)的高容量化要求和對世界的環(huán)境問題的重視，最近，作為取代鎳鎘蓄電池的商品，開發(fā)了鎳-氫蓄電池并擴(kuò)散到市場中。
以往，在使用這些二次電池構(gòu)成的電池組中，由于在反復(fù)充放電中電池失去活性，導(dǎo)致電池容量減少，不能得到充分的電池容量，此外，如果長期放置電池，則由于電池自身放電等產(chǎn)生電池電壓降低的傾向。這些電池失去活性的原因是由于反復(fù)充放電，在正極氧化物被還原，相反在負(fù)極氫化物被氧化，為了消除由于這些原因造成的電池失去活性的狀態(tài)，需要更新(refresh)充放電。
考慮用于進(jìn)行該更新充放電的各種方法。如果舉例，則因?yàn)橐贿呁ㄟ^計數(shù)充電次數(shù)或者放電次數(shù)，進(jìn)行必要的更新放電的顯示，并且一邊在電池溫度變高時，容易產(chǎn)生電池的記憶效果，所以提出了根據(jù)溫度增加計數(shù)數(shù)量，減少更新充電次數(shù)的方法(例如參考日本公開專利公報特開2001-126776號)。
圖3是為了說明在這樣以往的更新充放電中使用的二次電池的容量表示方法的一例而表示的分組電池的方框圖。在圖3中，容量顯示方法中使用的分組電池(或者電池組)101包括如果反復(fù)充電和放電，則由于記憶效果，能夠放電的容量變少的類型的二次電池103、用多個指示燈的點(diǎn)亮個數(shù)或液晶顯示等顯示分組電池的殘存容量的殘存容量顯示器113、檢測電池的充電電流和放電電流的電流檢測電路114、接觸二次電池103配置，檢測二次電池103的溫度的溫度傳感器104、由FET和晶體管等半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成的連接在二次電池103和輸出端子105之間的開關(guān)106、控制該開關(guān)106，同時運(yùn)算殘存容量，進(jìn)而運(yùn)算更新時期的控制電路107、為了消除二次電池103的記憶效果，使二次電池103深度放電的更新電路108以及顯示更新的更新顯示器109。
電池組101的溫度傳感器104檢測二次電池103的溫度，將溫度信號輸入到控制電路107。開關(guān)106由控制電路107控制，在充電二次電池103時切換到導(dǎo)通，如果滿充電，則開關(guān)106被切換到截止，防止二次電池103的過充電。而且，開關(guān)106由控制電路107控制，在放電二次電池103時也切換到導(dǎo)通，但是如果二次電池103完全放電，則開關(guān)106被再次切換到截止，防止二次電池103的過放電。
控制電路107包括計數(shù)二次電池103的充電次數(shù)的計數(shù)器110和運(yùn)算電路111。運(yùn)算電路111比較計數(shù)器110的計數(shù)值和設(shè)定值，運(yùn)算更新時期，同時檢測二次電池103的充電狀態(tài)和放電狀態(tài)并控制開關(guān)106，進(jìn)而從充電電流和放電電流運(yùn)算殘存容量。計數(shù)器110在充電時，在計數(shù)值上加1并計數(shù)充電次數(shù)，在更新二次電池103時，將計數(shù)值復(fù)位到0。而且，計數(shù)器110在連接充電器(未圖示)等進(jìn)行充電時，檢測輸出端子105的電壓變化并檢測充電狀態(tài)。在二次電池103和輸出端子105之間連接電流檢測電路114，利用該電流檢測電路114兩端產(chǎn)生的電壓來檢測充電電流和放電電流。運(yùn)算電路111比較電池組101的充電次數(shù)，即計數(shù)器110的計數(shù)值和設(shè)定值，在計數(shù)值大于等于設(shè)定值時，通知成為更新時期的情況。但是，一般來說，二次電池103在溫度變高時容易發(fā)生記憶效果，在溫度變低時難以發(fā)生記憶效果，所以運(yùn)算電路111不將計數(shù)器110的計數(shù)值直接與設(shè)定值比較，而是運(yùn)行程序進(jìn)行控制，以根據(jù)電池溫度校正計數(shù)值，判斷更新時期。
在這樣以往的二次電池的容量顯示方法中，在更新放電之間，在二次電池從滿充電的狀態(tài)放電直至放電停止電壓時，根據(jù)放電電流的累積值運(yùn)算滿充電容量，根據(jù)運(yùn)算的滿充電容量校正殘存容量，之后以計數(shù)值校正殘存容量。而且，計數(shù)二次電池的充電次數(shù)，在充電次數(shù)達(dá)到規(guī)定的次數(shù)時，進(jìn)行二次電池的更新顯示。進(jìn)而檢測電池的溫度，如果電池溫度變高，則減少更新二次電池的充電次數(shù)。
但是，在這樣的計數(shù)充電次數(shù)的方法中，與電池的真實(shí)的充放電狀態(tài)無關(guān)，根據(jù)充/放電的次數(shù)進(jìn)行更新充/放電，所以在長期放置，電池失去活性的情況下，存在不進(jìn)行更新充/放電的顯示的問題。如果進(jìn)一步具體說明，則在充/放電次數(shù)是50次的更新充/放電的充放電系統(tǒng)的情況下，例如，在25次充/放電以后，在既不充電也不放電的狀態(tài)下長期放置，電池失去活性的情況下，因?yàn)槌潆姶螖?shù)不滿50次，所以不進(jìn)行更新充/放電，由于進(jìn)行通常的充/放電，所以電池一邊產(chǎn)生記憶效果，電池一邊成為失去活性的狀態(tài)，所以內(nèi)部電阻變高，產(chǎn)生不能充分進(jìn)行大電流放電，不能有效地利用電池的應(yīng)解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決構(gòu)成電池組的上述那樣以往的二次電池的更新充放電的方法中的課題而完成的，目的是提供一種即使在被長期放置，失去活性的二次電池的情況下，也可以進(jìn)行更新充放電，有效利用二次電池的技術(shù)。
為達(dá)成上述的目的，本發(fā)明的電池組具有以下結(jié)構(gòu)，包括單元組(cellgroup)，連接了多個單位電池的二次電池；多個傳感器，檢測溫度和電壓；顯示部件，顯示單元組的狀態(tài)；開關(guān)，控制單元組的充放電；以及運(yùn)算/控制電路，根據(jù)多個傳感器的信號，使顯示部件顯示單元組的狀態(tài)，并且產(chǎn)生使開關(guān)動作的信號，該電池組還包括更新請求顯示部件，用于從二次電池到達(dá)放電終止電壓開始，經(jīng)過規(guī)定的時間后的恢復(fù)電壓小于或等于規(guī)定電壓時，顯示需要更新充放電的情況。
另外，本發(fā)明的單元組還具有以下結(jié)構(gòu)，包括單元組，連接了多個單位電池的二次電池；多個傳感器，檢測溫度和電壓；顯示部件，顯示單元組的狀態(tài)；開關(guān)，控制單元組的充放電；以及運(yùn)算/控制電路，根據(jù)多個傳感器的信號，使顯示部件顯示單元組的狀態(tài)，并且產(chǎn)生使開關(guān)動作的信號，在運(yùn)算/控制電路中包括不檢測定時器，進(jìn)行控制，使得從充電開始時開始，在其他規(guī)定的時間期間傳感器不檢測電壓，并且該電池組還包括更新請求顯示部件，用于運(yùn)算/控制電路計數(shù)在其他規(guī)定的時間期間電池電壓等于或超過規(guī)定的設(shè)定電壓的次數(shù)，如果次數(shù)等于或超過規(guī)定的次數(shù)，則顯示需要更新充放電的情況。
另外，本發(fā)明的電池組還具有以下結(jié)構(gòu)，包括單元組，連接了多個單位電池的二次電池；多個傳感器，檢測溫度和電壓；顯示部件，顯示單元組的狀態(tài)；開關(guān)，控制單元組的充放電；以及運(yùn)算/控制電路，根據(jù)多個傳感器的信號，使顯示部件顯示單元組的狀態(tài)，并且產(chǎn)生使開關(guān)動作的信號，在運(yùn)算/控制電路中包括不檢測定時器，進(jìn)行控制，使得從充電開始時開始，在其他規(guī)定的時間期間傳感器不檢測電壓，并且該電池組還包括更新請求顯示部件，用于運(yùn)算/控制電路計數(shù)在其他規(guī)定的時間期間電池電壓等于或超過規(guī)定的設(shè)定電壓的次數(shù)，從次數(shù)等于或超過規(guī)定次數(shù)，或者電池達(dá)到放電終止電壓開始，經(jīng)過規(guī)定的時間后的恢復(fù)電壓小于或等于規(guī)定電壓時，顯示需要更新充放電的情況。
進(jìn)而，本發(fā)明的電池組還包括更新請求顯示部件，用于在從二次電池達(dá)到放電終止電壓開始，經(jīng)過1天或超過1天以后的恢復(fù)電壓小于或等于1.15V時，顯示需要更新充放電的情況。二次電池是具有以鎳氧化物為主體的正極、負(fù)極、隔板和堿性電解液的堿性蓄電池。負(fù)極由儲氫合金構(gòu)成。同時檢測溫度的傳感器檢測二次電池的溫度，并且運(yùn)算控制電路根據(jù)檢測出的溫度運(yùn)算溫度變化率，如果溫度變化率超過設(shè)定的規(guī)定范圍，則生成通過控制單元組的充放電的開關(guān)使充電停止的信號。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的電池的充放電方法在包括單元組，連接了多個單位電池的二次電池；多個傳感器，檢測溫度和電壓；顯示部件，顯示單元組的狀態(tài)；開關(guān)，控制單元組的充放電；以及運(yùn)算/控制電路，根據(jù)多個傳感器的信號，使顯示部件顯示單元組的狀態(tài)，并且產(chǎn)生使開關(guān)動作的信號的電池組中，在從二次電池到達(dá)放電終止電壓開始，經(jīng)過規(guī)定的時間后的恢復(fù)電壓小于或等于規(guī)定電壓時，進(jìn)行更新充放電。
而且，本發(fā)明的電池的充放電方法在包括單元組，連接了多個單位電池的二次電池；多個傳感器，檢測溫度和電壓；顯示部件，顯示單元組的狀態(tài)；開關(guān)，控制單元組的充放電；以及運(yùn)算/控制電路，根據(jù)多個傳感器的信號，使顯示部件顯示單元組的狀態(tài)，并且產(chǎn)生使開關(guān)動作的信號的電池組中，通過運(yùn)算/控制電路中具有的不檢測定時器進(jìn)行控制，以使傳感器不檢測電壓，使運(yùn)算/控制電路計數(shù)從充電開始時起，在其他規(guī)定的時間內(nèi)電池電壓等于或超過規(guī)定的設(shè)定電壓的次數(shù)，如果次數(shù)等于或超過規(guī)定的次數(shù)，則進(jìn)行更新充放電。
而且，本發(fā)明的電池的充放電方法在包括單元組，連接了多個單位電池的二次電池；多個傳感器，檢測溫度和電壓；顯示部件，顯示單元組的狀態(tài)；開關(guān)，控制單元組的充放電；以及運(yùn)算/控制電路，根據(jù)多個傳感器的信號，使顯示部件顯示單元組的狀態(tài)，并且產(chǎn)生使開關(guān)動作的信號的電池組中，通過運(yùn)算/控制電路中具有的不檢測定時器進(jìn)行控制，使得傳感器不檢測電壓，使運(yùn)算/控制電路計數(shù)從充電開始時起，在其他規(guī)定的時間內(nèi)電池電壓等于或超過規(guī)定的設(shè)定電壓的次數(shù)，從次數(shù)等于或超過規(guī)定次數(shù)，或者二次電池達(dá)到放電終止電壓開始，經(jīng)過規(guī)定的時間后的恢復(fù)電壓小于或等于規(guī)定電壓時，進(jìn)行更新充放電。
另外，本發(fā)明的電池的充放電方法，從二次電池達(dá)到放電終止電壓開始，經(jīng)過1天或超過1天之后的恢復(fù)電壓在小于或等于1.15V時，進(jìn)行更新充放電。
另外，本發(fā)明的電池的充放電方法在進(jìn)行更新充放電時，將表示電池的額定容量的值設(shè)為It，通過在小于或等于5.0It時，充電到初始容量的90％～120％，進(jìn)而充電到150％～200％的運(yùn)算/控制電路具有的定時器功能，在2.0It以下進(jìn)行時間管理充電。傳感器檢測二次電池的溫度，并且運(yùn)算控制電路根據(jù)檢測出的溫度運(yùn)算溫度變化率，如果溫度變化率超過設(shè)定的規(guī)定范圍，進(jìn)行控制，以向管理單元組的充放電的開關(guān)發(fā)送停止充電的信號。除了將溫度變化率設(shè)定為0.5～4.0℃/min的結(jié)構(gòu)，以及將溫度變化率設(shè)定為1.0～3.0℃/min的結(jié)構(gòu)，還有通過恒流充放電方法、恒壓充放電方法或者同時使用恒流充放電方法和恒壓充放電方法的方法中的任意一種方法進(jìn)行充放電。
通過以上的結(jié)構(gòu)，在構(gòu)成包含在電池組中的單位電池的電池電壓小于或等于1.15V的失去活性的狀態(tài)的情況下，電池電壓降低，內(nèi)部電阻增加。這是由于一邊極板的反應(yīng)性降低，一邊電池內(nèi)的液分布變得不均勻而產(chǎn)生的現(xiàn)象，作為原來的充放電反應(yīng)的另一副反應(yīng)，發(fā)生水的分解反應(yīng)，產(chǎn)生氧氣和氫氣，由于該氣體，電池的惡化加速，壽命變短。這時，通過實(shí)施更新充放電，可以實(shí)現(xiàn)極板的活性化，抑制氧氣、氫氣的產(chǎn)生，所以可以使電池長壽命化。
而且，在充電初期電壓急劇上升時，以及急劇地放電等情況下，如果以大電流充放電，則促進(jìn)電池內(nèi)部的副反應(yīng)，氣體產(chǎn)生量增加，加速電池的惡化，二次電池的壽命進(jìn)一步縮短。由此，通過最初以小于或等于5.0It充電到初始容量的90～120％，之后進(jìn)一步以小于或等于2.0It的低電流充電到150～200％再放電，可以抑制氣體產(chǎn)生，使極板活性化，所以可以使二次電池長壽命。
進(jìn)而，在每次進(jìn)行二次電池的更新充放電時，通過復(fù)位殘存容量，可以補(bǔ)償由于極板失去活性造成的電池組的充電效率降低為主要原因的容量降低，可以進(jìn)行高效率的充放電。


圖1是用于說明本發(fā)明的二次電池的更新充放電中使用的容量顯示方法而顯示包電池的方框圖。
圖2(a)是在通過本發(fā)明的電池組中包含的堿性蓄電池的正極端子的中心的平面中，沿縱方向剖開的剖面圖。
圖2(b)是將圖2(a)所示的本發(fā)明的電池組中包含的堿性蓄電池沿A-A’線剖開的剖面圖。
圖3是用于說明在以往的更新充放電中使用的二次電池的容量顯示方法的一例而顯示的包電池的方框圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對使用了本發(fā)明的實(shí)施方式的二次電池的電池組及其更新充放電方法進(jìn)行說明。
圖1是用于說明本發(fā)明的二次電池的更新充放電中使用的容量顯示方法而顯示包電池的方框圖。在圖1中，在包電池(也稱為電池組)101中包括讀取構(gòu)成電池組101的二次電池12的電壓的電池電壓檢測部1、通過連接到二次電池12的分流電阻11檢測電流并進(jìn)行電池是否被充放電的判斷的充放電電流檢測部2、以及例如熱敏電阻等檢測溫度用溫度傳感器3等的傳感器組。來自這些傳感器組的檢測信號輸入到利用微計算機(jī)IC等半導(dǎo)體元件構(gòu)成的運(yùn)算/控制電路4中，從運(yùn)算/控制電路4將信號發(fā)送到由FET等開關(guān)元件構(gòu)成的充電截止控制部5中，通過仍由FET等開關(guān)元件構(gòu)成的充電電流截止部件6來控制充電電流。而且，運(yùn)算/控制電路4根據(jù)來自溫度檢測用溫度傳感器3的電池溫度及其溫度的變化率等信息，在檢測到溫度異常等情況下，為了顯示該異常，將信號輸出到例如由LED等構(gòu)成的異常顯示部件7。
而且，運(yùn)算/控制電路4比較電池電壓檢測部1讀取的電池電壓和規(guī)定的電池電壓，在比設(shè)定值低的情況下，為了顯示需要更新充放電的信息，將信號輸出到例如由LED等構(gòu)成的更新請求顯示部件13。然后，根據(jù)該顯示使更新開關(guān)15導(dǎo)通，將來自運(yùn)算/控制電路4的信號傳送到充電截止控制部5，通過充電電流截止部件6的開關(guān)控制來進(jìn)行更新充放電。另外，電池組101還包括進(jìn)行更新充放電的更新放電電路14和用于根據(jù)運(yùn)算/控制電路4的信號截止放電的由開關(guān)元件構(gòu)成的放電電路截止部件8。
進(jìn)而，在二次電池失去活性的情況下，在充電開始以后，產(chǎn)生急劇的電壓上升，隨著充電繼續(xù)，這種急劇的上升被消除，成為緩和的電壓上升，在本發(fā)明的實(shí)施方式的二次電池的更新充放電中使用的電池組101在充電初期產(chǎn)生這樣急劇的電壓上升時，為了防止電池電壓檢測部1檢測電壓和電壓變化率等并通過運(yùn)算/控制電路4的電壓控制停止充電，還在運(yùn)算/控制電路4中具有不檢測定時器(未圖示)，在一定時間(不檢測時間)期間，不檢測在充電開始時二次電池的急劇的電壓上升。
在該不檢測時間期間，比較電池電壓檢測部1讀取的電池電壓和規(guī)定的電池電壓，在比設(shè)定值低的情況下，用運(yùn)算/控制電路4計數(shù)電池電壓檢測部1讀取比該設(shè)定值低的電池電壓的次數(shù)，在該次數(shù)等于或大于設(shè)定值時，將信號發(fā)送到用于表示需要更新充放電的情況的由LED等構(gòu)成的更新請求顯示部件13。然后，在這種情況下，還根據(jù)更新請求顯示部件13的顯示，通過更新放電電路14和放電電路截止部件8進(jìn)行更新放電。
另外，根據(jù)需要，將信號發(fā)送到由LED構(gòu)成的殘量顯示部件9和惡化檢測部件10，進(jìn)行各種顯示處理。而且，在構(gòu)成充電截止控制部5、充電電流截止部件6和放電電路截止部件8的開關(guān)元件中，也可以使用FET等半導(dǎo)體元件或者繼電器。
本發(fā)明的堿性蓄電池等二次電池構(gòu)成的電池組的更新充放電方法，是利用具有更新功能的充放電控制電路管理失去活性的二次電池的方法。以下對該管理方法進(jìn)行具體說明。
這里，作為堿性蓄電池等二次電池12，舉出將10個容量3.5Ah，電壓1.2V的單位電池串聯(lián)，成為容量3.5Ah，全電池額定電壓12V的結(jié)構(gòu)的電池組101。作為包含在該電池組101中的二次電池12的單位電池，使用如圖2所示的構(gòu)造的堿性蓄電池。圖2(a)是在通過本發(fā)明的電池組中包含的堿性蓄電池的正極端子的中心的平面中，沿縱方向剖開的剖面圖。圖2(b)是以圖2(a)中的A-A’線剖開的剖面圖。
在圖2中，是將以鎳氧化物為主體的帶狀的正極板23和帶狀的負(fù)極板24以介于兩者之間的電絕緣的帶狀的隔板25夾持來構(gòu)成極板組20，將極板組20以規(guī)定直徑的卷芯漩渦狀地纏繞形成以后，用絕緣性的帶子將極板組20的周圍纏繞固定，用銅制焊接棒將大致圓形狀的金屬集電體電阻焊接到正/負(fù)極板的突起部27上。將金屬集電體焊接到金屬外殼26上，在插入結(jié)合的極板組20以后，從抽出了卷芯的極板組20的空孔部插入銅制焊接棒，電連接與位于負(fù)極板24的下部的突起部27的底部焊接的金屬集電體28和金屬外殼26的底部，從金屬外殼26的上部開口部注入規(guī)定量的堿性電解液。之后，從金屬外殼26的上部開口部插入具有蓋狀的正極端子31的金屬制的封口板22，將作為集電接頭的引線30和金屬制的22的下面接合，最后，經(jīng)由墊圈33密封金屬外殼26的上部開口部和金屬制的封口板22的邊緣部，成為本發(fā)明的實(shí)施方式的圖2所示結(jié)構(gòu)的堿性蓄電池。而且，本發(fā)明的電池組中包含的作為單位電池的二次電池的構(gòu)造不限于圖2所示的堿性蓄電池，也可以是利用了將儲氫合金粉末涂敷在芯材上的負(fù)極板4的鎳氫蓄電池。
再一次返回圖1，電池電壓檢測部1時常監(jiān)視將電池組101中包含的全部二次電池相加的全體電壓。如果電池組101中包含的二次電池放電結(jié)束，則電池電壓在放電結(jié)束以后，從放電結(jié)束電壓緩慢地上升直到恢復(fù)電壓?；謴?fù)所需要的時間較快時為2～3小時左右，根據(jù)二次電池的狀態(tài)，也有需要1天以上的情況。目前，電池組101中包含的構(gòu)成二次電池12的單位電池的電池電壓，即恢復(fù)電壓在放電結(jié)束并經(jīng)過規(guī)定的時間后為小于或等于1.15V的失去活性的狀態(tài)的情況下，電池電壓降低，內(nèi)部電阻增加。這是由于極板的反應(yīng)性降低，電池內(nèi)的液體發(fā)布不均勻，作為原來的充放電反應(yīng)的其它副反應(yīng)，發(fā)生水的分解反應(yīng)，產(chǎn)生氧氣和氫氣，由于該氣體，電池的惡化加速，壽命縮短。因此，通過實(shí)施更新充放電，可實(shí)現(xiàn)極板的活性化，抑制氧氣和氫氣的產(chǎn)生，所以可以使電池長壽命化。
具體來說，該單位電池的電池電壓(恢復(fù)電壓)在放電結(jié)束，經(jīng)過1天以上后，假設(shè)小于或等于1.15V/cell，則從電池電壓檢測部1向由微計算機(jī)構(gòu)成的運(yùn)算/控制電路4發(fā)送信號，運(yùn)算/控制電路4向更新請求顯示部件13發(fā)送信號并顯示?？匆姳硎驹撾姵厝萘拷档?，需要更新充電的信息的顯示，按壓連接到運(yùn)算/控制電路4的更新開關(guān)15，則運(yùn)算/控制電路4將用于更新充電開始的信號傳輸?shù)接蒄ET等開關(guān)元件構(gòu)成的充電截止控制部5。由此，充電截止控制部5使也由FET等開關(guān)元件構(gòu)成的充電電流截止部件6的開關(guān)導(dǎo)通并開始充電。
而且，如在充電初期電壓急劇上升時，以及急劇放電時等那樣，如果以大電流放電，則促進(jìn)電池內(nèi)的副反應(yīng)，氣體產(chǎn)生量增加，二次電池的惡化加速，二次電池的壽命進(jìn)一步縮短。換言之，如果電池過充電，則氣體的產(chǎn)生量急劇增加，而且，該增大量也影響充電電流的大小。一般來說，到120％為止，以大電流充電，對于大于或等于該值(大于或等于120％)的情況，則降低充電的電流繼續(xù)充電。按照電池設(shè)計，通?？梢砸源箅娏鞒潆姷姆秶切∮诨虻扔?20％。在過充電量少的情況下，難以充分實(shí)現(xiàn)極板的活性。特別是因?yàn)樨?fù)極是正極容量的1.5倍，所以如果沒有將充電電量充電到大于或等于正極的1.5倍(150％)，則難以實(shí)現(xiàn)極板的活性。如果充電到大于或等于2倍(200％)，則加劇電池的惡化，所以需要避免。
因此，希望最好以小于或等于5.0It充電到初始容量的90～120％，進(jìn)而以小于或等于2.0It的低電流充電到150～200％后放電。根據(jù)該方法，可以抑制氣體產(chǎn)生并使極板活性化，可以實(shí)現(xiàn)長壽命化。這里，所謂It是表示電池的額定容量的值，一般來說，以其倍數(shù)表示充放電電流，例如，電池容量是1Ah時，1A為1.0It，2A為2.0It。
而且，在圖1中，雖然沒有表示連接到電池組101的端子16的充電用電源，但是在本發(fā)明的電池組101中，作為輸入的充電用電源的性質(zhì)種類，可以使用恒流充電、恒壓充電、或者并用恒流和恒壓的方法。
在電池周邊部設(shè)置的例如熱敏電阻等溫度檢測用傳感器3時常監(jiān)視電池的溫度。在該溫度檢測用傳感器3中通常使用NTC(Negative TemperatureCoeficient)類的熱敏電阻。在本發(fā)明中，電池溫度的溫度變化率如果超過某固定值，則從電池電壓檢測部1向由微計算機(jī)IC等構(gòu)成的運(yùn)算/控制電路4發(fā)送信號，運(yùn)算/控制電路4向由FET等開關(guān)元件構(gòu)成的充電截止控制部5傳送充電停止信號。由此截止也由FET等開關(guān)元件構(gòu)成的充電電流截止部件6的開關(guān)，停止充電。停止充電的電池溫度的溫度變化率ΔT如果比0.5℃/min小，則在充放電中需要長時間，如果比4.0℃/min大，則電池的惡化極快，所以最好是0.5～4.0℃/min。更好的是希望考慮合適的充放電的操作時間和電池壽命，使停止充電的電池溫度的溫度變化率ΔT為1.0～3.0℃/min。在停止充電的電池溫度的溫度變化率ΔT大于或等于該值時，即，通過以大于或等于5.0It進(jìn)行充放電，則如上述說明的過充電和氣體產(chǎn)生量增加的關(guān)系那樣，因?yàn)槌潆娙萘砍^初始容量120％進(jìn)行過充電，所以二次電池內(nèi)的氣體產(chǎn)生變大，有二次電池惡化，壽命特性降低的危險。因此，如前述的過充電和氣體產(chǎn)生量的關(guān)系的說明那樣，將充電電流變?yōu)?.0It，利用由微計算機(jī)構(gòu)成的運(yùn)算/控制電路4具有的計數(shù)器功能進(jìn)行時間管理充電(也稱為定時器充電)，直到初始容量的150～200％。通過定時器充電，對失去活性的電池進(jìn)行過充電，可以實(shí)現(xiàn)電池的活性。實(shí)際上，在圖1所述的電池組101中，運(yùn)算/控制電路4計數(shù)充電時間，例如將充電時間設(shè)定為30分，則如果經(jīng)過30分，則通過由微計算機(jī)構(gòu)成的運(yùn)算/控制電路4再一次將信號發(fā)送到由FET等開關(guān)元件構(gòu)成的充電截止控制部5，截止也由FET等開關(guān)元件構(gòu)成的充電電流截止部件6的開關(guān)，停止充電。
而且，通過利用以微計算機(jī)等構(gòu)成的運(yùn)算/控制電路4操作更新放電電路14來自動地進(jìn)行更新充放電的更新功能，可以實(shí)現(xiàn)減少制造工序中的操作工數(shù)。
對于殘存容量檢測，有通過放電途中的閉路電壓來觀察殘存容量的方法，以及通過時間和充放電時的電流的累積的電流累積方式2種方法，但是，在用前者的閉路電壓進(jìn)行檢測的方法中，容易產(chǎn)生與記憶效果相同的現(xiàn)象，仍然不能正確地得到電池容量，所以在本發(fā)明的二次電池的充放電方法中，最好采用電流累積方式。
在電池失去活性的狀態(tài)下進(jìn)行充放電時，電池的內(nèi)部電阻上升，電池的溫度上升變大，所以充電效率降低，外觀的容量(殘存容量)降低，充電控制很快動作，沒有到達(dá)滿充電就充電結(jié)束。由此，實(shí)際的容量和外觀的容量(殘存容量)的差變大。在這種情況下，為了補(bǔ)償以極板的失去活性導(dǎo)致的電池組的充電效率降低為主要原因的容量降低，需要重新復(fù)位進(jìn)行了更新以后的殘存容量，再次進(jìn)行容量顯示。即，可以通過使電池活性化(更新充放電＝重新復(fù)位)，使充電控制正常動作，在滿充電的時刻結(jié)束充電。因此，在本發(fā)明的二次電池的充放電方法中，通過利用電池組101中具有的各種顯示部件，可以容易地進(jìn)行管理。作為顯示部件，在圖1中以LED構(gòu)成的殘量顯示部件9中，可以使用例如以5級LED表示殘存容量的殘存容量計。
本發(fā)明在產(chǎn)業(yè)上的可利用性在于，按照本發(fā)明的二次電池的更新充放電方法，通過使用利用由微計算機(jī)等構(gòu)成的運(yùn)算/控制電路，進(jìn)行更新請求顯示部件等各種顯示部件和由開關(guān)元件等構(gòu)成的更新充放電的功能，可以消除包括鎳-氫蓄電池等的堿性蓄電池的各種二次電池的失去活性，有效地利用電池。另外，作為輸入到電池組的充電用的電源的性質(zhì)種類，可以使用恒流充電、恒壓充電、或者并用恒流和恒壓的方法，所以本發(fā)明的二次電池的更新充放電方法可以應(yīng)用在具有堿性蓄電池等的二次電池的各種裝置中。
權(quán)利要求
1.一種電池組，包括單元組，連接了多個作為單位電池的二次電池；多個傳感器，檢測溫度和電壓；顯示部件，顯示所述單元組的狀態(tài)；開關(guān)，控制所述單元組的充放電；以及運(yùn)算/控制電路，根據(jù)多個所述傳感器的信號，使所述顯示部件顯示單元組的狀態(tài)，并且產(chǎn)生使所述開關(guān)動作的信號；其特征在于該電池組還包括更新請求顯示部件，用于從所述二次電池到達(dá)放電終止電壓開始，經(jīng)過規(guī)定的時間后的恢復(fù)電壓小于或等于規(guī)定電壓時，顯示需要更新充放電。
2.一種電池組，包括單元組，連接了多個作為單位電池的二次電池；多個傳感器，檢測溫度和電壓；顯示部件，顯示所述單元組的狀態(tài)；開關(guān)，控制所述單元組的充放電；以及運(yùn)算/控制電路，根據(jù)多個所述傳感器的信號，使所述顯示部件顯示單元組的狀態(tài)，并且產(chǎn)生使所述開關(guān)動作的信號；其特征在于，在所述運(yùn)算/控制電路中包括不檢測定時器，進(jìn)行控制，以使從充電開始時開始，在其他規(guī)定的時間期間，所述傳感器不檢測電壓，并且該電池組還包括更新請求顯示部件，用于所述運(yùn)算/控制電路對所述其他規(guī)定的時間期間內(nèi)電池電壓等于或超過規(guī)定的設(shè)定電壓的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)，如果所述次數(shù)等于或超過規(guī)定的次數(shù)，則顯示需要更新充放電。
3.一種電池組，包括單元組，連接了多個單位電池的二次電池；多個傳感器，檢測溫度和電壓；顯示部件，顯示所述單元組的狀態(tài)；開關(guān)，控制所述單元組的充放電；以及運(yùn)算/控制電路，根據(jù)多個所述傳感器的信號，使所述顯示部件顯示單元組的狀態(tài)，并且產(chǎn)生使所述開關(guān)動作的信號；其特征在于，在所述運(yùn)算/控制電路中包括不檢測定時器，進(jìn)行控制，使得從充電開始時開始，在其他規(guī)定的時間期間所述傳感器不檢測電壓，并且該電池組還包括更新請求顯示部件，用于所述運(yùn)算/控制電路對所述其他規(guī)定的時間期間電池電壓等于或超過規(guī)定的設(shè)定電壓的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)，從所述次數(shù)等于或超過規(guī)定次數(shù)，或者所述電池達(dá)到放電終止電壓開始，經(jīng)過規(guī)定的時間后的恢復(fù)電壓小于或等于規(guī)定電壓時，顯示需要更新充放電。
4.如權(quán)利要求1或3所述的電池組，其特征在于，包括更新請求顯示部件，用于在從所述二次電池達(dá)到所述放電終止電壓開始，經(jīng)過1天或超過1天后的所述恢復(fù)電壓小于或等于1.15V時，顯示需要更新充放電。
5.如權(quán)利要求1至4的任意一項(xiàng)所述的電池組，其特征在于所述二次電池是具有以鎳氧化物為主體的正極、負(fù)極、隔板和堿性電解液的堿性蓄電池。
6.如權(quán)利要求5所述電池組，其特征在于所述負(fù)極由儲氫合金構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1至3的任意一項(xiàng)所述的電池組，其特征在于檢測溫度的所述傳感器檢測二次電池的溫度，并且所述運(yùn)算控制電路根據(jù)檢測出的所述溫度來計算溫度變化率，如果所述溫度變化率超過設(shè)定的規(guī)定范圍，則生成通過控制所述單元組的充放電的所述開關(guān)使所述充電停止的信號。
8.一種電池的充放電方法，用于電池組，所述電池組包括單元組，連接了多個單位電池的二次電池；多個傳感器，檢測溫度和電壓；顯示部件，顯示所述單元組的狀態(tài)；開關(guān)，控制所述單元組的充放電；以及運(yùn)算/控制電路，根據(jù)多個所述傳感器的信號，使所述顯示部件顯示單元組的狀態(tài)，并且產(chǎn)生使所述開關(guān)動作的信號；其特征在于，該方法在從所述二次電池到達(dá)放電終止電壓開始，經(jīng)過規(guī)定的時間后的恢復(fù)電壓小于或等于規(guī)定電壓時，進(jìn)行更新充放電。
9.一種電池的充放電方法，用于電池組，所述電池組包括單元組，連接了多個單位電池的二次電池；多個傳感器，檢測溫度和電壓；顯示部件，顯示所述單元組的狀態(tài)；開關(guān)，控制所述單元組的充放電；以及運(yùn)算/控制電路，根據(jù)多個所述傳感器的信號，使所述顯示部件顯示單元組的狀態(tài)，并且產(chǎn)生使所述開關(guān)動作的信號；其特征在于，該方法通過所述運(yùn)算/控制電路中具有的不檢測定時器進(jìn)行控制，以使所述傳感器不檢測電壓，使所述運(yùn)算/控制電路計數(shù)從充電開始時起，在其他規(guī)定的時間內(nèi)電池電壓等于或超過規(guī)定的設(shè)定電壓的次數(shù)，如果所述次數(shù)等于或超過規(guī)定的次數(shù)，則進(jìn)行更新充放電。
10.一種電池的充放電方法，用于電池組，所述電池組包括單元組，連接了多個單位電池的二次電池；多個傳感器，檢測溫度和電壓；顯示部件，顯示所述單元組的狀態(tài)；開關(guān)，控制所述單元組的充放電；以及運(yùn)算/控制電路，根據(jù)多個所述傳感器的信號，使所述顯示部件顯示單元組的狀態(tài)，并且產(chǎn)生使所述開關(guān)動作的信號；其特征在于，該方法通過所述運(yùn)算/控制電路中具有的不檢測定時器進(jìn)行控制，使得所述傳感器不檢測電壓，使所述運(yùn)算/控制電路計數(shù)從充電開始時起，在其他規(guī)定的時間內(nèi)電池電壓等于或超過規(guī)定的設(shè)定電壓的次數(shù)，從所述次數(shù)等于或超過規(guī)定次數(shù)，或者所述二次電池達(dá)到放電終止電壓開始，經(jīng)過規(guī)定的時間后的恢復(fù)電壓小于或等于規(guī)定電壓時，進(jìn)行更新充放電。
11.如權(quán)利要求8或10所述的電池充電方法，其特征在于從所述二次電池達(dá)到所述放電終止電壓開始，經(jīng)過1天或超過1天之后的所述恢復(fù)電壓在小于或等于1.15V時，進(jìn)行更新充放電。
12.如權(quán)利要求8至11的任意一項(xiàng)所述的電池的充電方法，其特征在于在進(jìn)行更新充放電時，將表示電池的額定容量的值設(shè)為It，通過在小于或等于5.0It時，充電到初始容量的90％～120％，進(jìn)而充電到150％～200％的所述運(yùn)算/控制電路具有的定時器功能，在2.0It以下進(jìn)行時間管理充電。
13.如權(quán)利要求8到11的任意一項(xiàng)所述的電池的充電方法，其特征在于所述傳感器檢測二次電池的溫度，并且所述運(yùn)算控制電路根據(jù)檢測出的所述溫度計算溫度變化率，如果所述溫度變化率超過設(shè)定的規(guī)定范圍，則進(jìn)行控制，以向管理所述單元組的充放電的所述開關(guān)發(fā)送停止充電的信號。
14.如權(quán)利要求13所述的電池的充電方法，其特征在于將所述溫度變化率設(shè)定為0.5～4.0℃/min。
15.如權(quán)利要求14所述的電池的充電方法，其特征在于將所述溫度變化率設(shè)定為1.0～3.0℃/min。
16.如權(quán)利要求8至11的任意一項(xiàng)所述的電池的充電方法，其特征在于通過恒流充放電方法、恒壓充放電方法或者同時使用恒流充放電方法和恒壓充放電方法中的任意一種方法進(jìn)行充放電。
全文摘要
本發(fā)明提供一種將例如鎳－氫蓄電池的二次電池更新，可以抑制電池的失去活性的電池組及其充放電方法。具體來說利用該方法，在包括連接了多個單位電池的二次電池的單元組、檢測溫度和電壓的多個傳感器、顯示單元組的狀態(tài)的顯示部件、控制單元組的充放電的開關(guān)、根據(jù)多個傳感器的信號產(chǎn)生使顯示部件顯示單元組的狀態(tài)并且使開關(guān)動作的信號的運(yùn)算/控制電路(4)的電池組(101)中，還包括更新請求顯示部件(13)，用于顯示需要更新充放電，在從所述二次電池到達(dá)放電終止電壓開始，經(jīng)過規(guī)定的時間后的恢復(fù)電壓小于或等于規(guī)定電壓時，自動地進(jìn)行更新充放電。由此，即使被長時間放置，失去活性的二次電池的情況下，也可以進(jìn)行更新充放電。
文檔編號H01M10/48GK1692524SQ200380100289
公開日2005年11月2日 申請日期2003年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月5日
發(fā)明者飯?zhí)镒聊? 涉谷直慶, 齊藤弘樹, 竹島宏樹, 渡辺清人 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社