CN102170148A

CN102170148A - 充电装置、程序

Info

Publication number: CN102170148A
Application number: CN2011100458302A
Authority: CN
Inventors: 久保守
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2011-08-31
Also published as: JP2011182529A; JP5525862B2; EP2365605A3; EP2365605B1; US20110210695A1; EP2365605A2

Abstract

本发明提供一种充电装置及程序，可以使切换到恒定电压充电时的电压高精度地与期望的电压一致。该充电装置具备：对二次电池进行充电的充电电路；以及对充电电路的动作进行控制的控制电路，控制电路包括控制部，该控制部进行如下控制：直至二次电池的电池电压成为第1电压为止，将充电电路控制成以恒定电流对二次电池进行充电；当电池电压成为第1电压时，将充电电路控制成以比恒定电流小的电流对二次电池进行充电；当电池电压成为比第1电压高的第2电压时，将充电电路控制成以恒定电压对二次电池进行充电。

Description

充电装置、程序

技术领域

本发明涉及充电装置、程序。

背景技术

作为对锂离子电池进行充电的方法，已知例如以下的方法：在直到电池电压成为期望的电压为止以恒定电流进行充电，然后以恒定电压进行充电(例如，参照专利文献1)。

【专利文献1】日本特开2006-129655号公报

发明内容

(发明要解决的问题)

如果从恒定电流充电切换到恒定电压充电时的电压从期望的电压偏移，则例如，有时产生锂离子电池的充电量从期望的值偏移的问题。因此，充电装置需要使从恒定电流充电切换到恒定电压充电时的电压高精度地与期望的电压一致。

但是，为了缩短锂离子电池的充电时间，需要增大恒定电流充电的电流值、即充电电流的电流值。但是，一般如果充电电流的电流值变大，则充电电流中包含的脉动等噪声电平也变高。另外，由于在锂离子电池中存在内部电阻，所以如果充电电流的噪声电平变高，则电池电压也受到噪声的影响。因此，在这样的情况下，在成为期望的电池电压时难以使充电装置开始恒定电压充电。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种充电装置，可以使切换到恒定电压充电时的电压高精度地与期望的电压一致。

(解决问题所采用的方案)

为了达成上述目的，本发明的一个方面提供一种充电装置，其特征在于，具备：充电电路，对二次电池进行充电；以及控制电路，对所述充电电路的动作进行控制，所述控制电路包括控制部，该控制部进行如下控制：直至所述二次电池的电池电压成为第1电压为止，将所述充电电路控制成以恒定电流对所述二次电池进行充电；当所述电池电压成为第1电压时，将所述充电电路控制成以比所述恒定电流小的电流对所述二次电池进行充电；当所述电池电压成为比所述第1电压高的第2电压时，将所述充电电路控制成以恒定电压对所述二次电池进行充电。

(发明效果)

可以提供能够使切换到恒定电压充电时的电压高精度地与期望的电压一致的充电装置。

附图说明

图1是示出作为本发明的一个实施方式的充电装置10的结构的图。

图2是示出CPU52中实现的功能块的图。

图3是示出在电压V1～V2的期间生成的充电电流Ic的波形的一个例子的图。

图4是示出CPU52执行的处理的一个例子的流程图。

图5是示出对电池15进行充电时的电池电压Vbat以及充电电流Ic的变化的一个例子的图。

图6是示出在电压V1～V2的期间生成的充电电流Ic的波形的一个例子的图。

图7是示出对电池15进行充电时的电池电压Vbat以及充电电流Ic的变化的一个例子的图。

(符号说明)

10：充电装置；15：电池；30：电源电路；31：充电电路；32：微机；33：电阻；50：AD转换器(ADC)；51：存储器；52：CPU；60：电流检测部；61：控制部；A1～A10、B1～B10、C1～C10：锂离子电池。

具体实施方式

通过本说明书以及附图的记载，至少以下的事项变得明确。

图1是示出作为本发明的一个实施方式的充电装置10的结构的图。充电装置10是当输入商用电源Vac时对电池15进行充电的装置。另外，充电装置10包括电源电路30、充电电路31、微机32、以及电阻33。

电池15(二次电池)是包括例如30个锂离子电池的所谓电池组，构成为包括锂离子电池A1～A10、B1～B10、C1～C10。在电池15中，将串联连接的锂离子电池A1～A10、B1～B10、C1～C10分别并联连接。另外，电池15生成电池电压Vbat。

电源电路30是从商用电源Vac生成用于使充电电路31动作的直流电源的AC-DC转换器。

充电电路31根据来自微机32的指示对电池15进行充电。具体而言，充电电路31生成与来自微机32的指示对应的电压、电流而对电池15进行充电。

微机32是总体控制充电装置10的电路，包括AD转换器(ADC)50、存储器51、CPU(中央处理单元)52。

电阻33是用于检测充电电路31的充电电流Ic的电流检测电阻，设置在充电电路31与电池15的+侧电极之间。

AD转换器50将电池电压Vbat和电阻33上产生的电压变换为数字数据。

存储器51(存储部)存储例如用于由CPU52执行的程序数据、在CPU52执行程序时使用的各种数据。

CPU52通过执行存储器51中存储的程序数据，实现各种功能。具体而言，CPU52实现图2所示那样的电流检测部60、以及控制部61的功能。

电流检测部60根据从AD转换器50输出的电阻33的电压，计算出充电电流Ic。

控制部61根据从AD转换器50输出的电池电压Vbat、由电流检测部60计算出的充电电流Ic、以及存储器51中存储的数据，控制充电电路31。另外，如果电池15的电池电压Vbat接近用于进行恒定电压充电的电压，则控制部61控制充电电路31，以使充电电流Ic减少。

具体而言，控制部61直到电池电压Vbat成为规定的电压V1(第1电压)为止，使充电电路31以电流值I1的恒定电流IA对电池15进行充电。另外，如果电池电压Vbat成为电压v1，则控制部61使充电电路31以比恒定电流IA小的电流IB对电池15进行充电。然后，如果电池电压Vbat上升而成为电压V2(第2电压)，则控制部61使充电电路31以恒定电压VA对电池15进行充电。即，如果成为电压V2，则开始恒定电压充电。然后，如果进行恒定电压充电的电池15的充电电流Ic减少而成为电流值I2(第2电流值)，则控制部61使充电电路31停止电池15的充电。其结果，充电电流Ic的供给被停止。即，所述电流值I2是使充电结束时的充电电流Ic的值。

但是，控制部61在电池电压Vbat为电压v1～v2的期间，根据电池电压Vbat和存储器51中存储的数据对充电电路31进行控制。在本实施方式的存储器51中存储了用于使充电电路31生成与电池电压Vbat的电平对应的充电电流Ic的数据。此处，所述数据是用于例如如图3所示，使充电电路31生成以向下凸的2次曲线的关系减少的充电电流Ic的数据。另外，以下，将用于生成以2次曲线的关系减少的充电电流Ic的数据称为第1控制数据。2次曲线包括由电压V1和恒定电流IA的电流值I1确定的点A以及由电压V2和电压V2时的充电电流Ic的电流值I3确定的点B，点B成为顶点。另外，点B处的电流值I3(第1电流值)是比恒定电流IA的电流值I1小，并且比电流值I2大的值。

【充电装置10的动作的一个例子】

此处，参照图4、5，说明充电装置10的动作的一个例子。另外，图4是CPU52执行的处理的一个例子，图5是示出充电装置10对电池15进行充电时的电池电压Vbat以及充电电流Ic的变化的图。另外，此处，设为电池15被放电。

首先，在时刻t0，控制部61使充电电路31以恒定电流IA对电池15进行充电(S100)。因此，在时刻t0以后，电池电压Vbat上升。然后，控制部61判定电池电压Vbat是否为电压V1以上(S101)。在电池电压Vbat比电压V1小的情况下(S101：“否”)，执行处理100。另一方面，例如，如果在时刻t1电池电压Vbat上升而成为电压V1(S101：“是”)，则控制部61控制充电电路31，以使充电电流Ic从电流值I1减少(S102)。具体而言，控制部61根据存储器51中存储的第1控制数据和电池电压Vbat，将充电电路31控制成使充电电流Ic以所述2次曲线的关系变化。其结果，充电电流Ic减少，电池电压Vbat的增加也变缓。另外，控制部61判定电池电压Vbat是否为电压V2以上(S103)。在电池电压Vbat比电压V2小的情况下(S103：“否”)，执行处理102。另一方面，例如，如果在时刻t2电池电压Vbat上升而成为电压V2(S103：“是”)，则控制部61控制充电电路31，以恒定电压VA对电池15进行充电(S104)。其结果，电池15被恒定电压充电。之后，控制部61判定充电电流Ic是否为表示充电结束的电流值I2以上(S105)。在充电电流Ic比电流值I2小的情况下(S105：“否”)，执行处理104。另一方面，例如，如果在时刻t3充电电流Ic减少而成为电流值I2(S105：“是”)，则控制部61使电池15的充电结束。

【控制部61根据其他控制数据控制充电电路31的情况】

此处，说明控制部61根据与第1控制数据不同的其他控制数据控制充电电路31的情况。

另外，在该情况下，在存储器51中，存储了用于使充电电路31生成与电池电压Vbat的电平对应的充电电流Ic的第2控制数据。

此处，第2控制数据是例如如图6所示，用于使充电电路31在成为电压V1时生成电流值I4的充电电流Ic，进而根据电池电压Vbat的增加生成线性地减少的充电电流Ic的数据。另外，电流值I4是比恒定电流IA的电流值I1小、并且比电流值I3大的值。另外，该情况的充电电流Ic是根据由电压V1和电流值I4确定的点C、以及由电压V2和电流值I3确定的点B确定的。因此，在控制部61取得了存储器51中保存的第2控制数据和电池电压Vbat的情况下，充电电路31生成图6所示那样的关系的充电电流Ic。另外，即使在控制部61根据第2控制数据和电池电压Vbat控制充电电路31的情况下，CPU52执行的处理也与上述图4相同。因此，该情况下的电池电压Vbat以及充电电流Ic例如如图7那样变化，省略详细的说明。

以上，说明了本实施方式的充电装置10。在来自充电电路31的充电电流Ic中，包含充电电流Ic的电流值越大则越增加的脉动等噪声。另外，在电池15中存在内部电阻(未图示)。因此，在电池电压Vbat中包含和充电电流Ic的电流值与内部电阻的电阻值之积对应的噪声。在本实施方式中，如果成为比电压V2低的电压V1，则使充电电流Ic的电流值减少。因此，如果与以恒定电流IA对电池15持续进行充电的情况相比较，则在电压V1～V2的期间，电池电压Vbat受到的噪声的影响变小。因此，控制部61可以检测出更准确的电池电压Vbat，可以高精度地以期望的电压V2使充电电路31开始恒定电压充电。

另外，在电压V2的附近为了抑制噪声而需要减小充电电流Ic的电流值，但在电池电压远离Vbat电压V2的情况下，如果减小充电电流Ic，则充电时间有时变长。控制部61控制充电电路31，以使电压V1～V2期间的充电电流Ic与电池电压Vbat的上升对应地变小。因此，例如，与在成为电压V1时以电流值I3的恒定电流对电池15进行充电的情况相比较，可以缩短充电时间。

另外，例如，还可以在电压V2时，使充电电流Ic比充电完成时的电流值I2低，但在该情况下，充电时间变长。在本实施方式中，通过降低至比电流值I2大的电流值I3，可以防止不必要地延长充电时间。

另外，控制部61根据存储器51中存储的第1控制数据来控制充电电路31，使充电电路31产生以图3所示那样的2次曲线的关系变化的充电电流Ic。例如，如果使充电电流Ic阶段状地变化，则有时由此产生噪声等。在本实施方式中，由于使用2次曲线的关系使充电电流Ic缓慢地变化，所以可以防止产生不需要的噪声。

另外，如上所述，在电池电压Vbat中，包含和充电电流Ic的电流值与内部电阻的电阻值之积对应的噪声。因此，在本实施方式中，根据恒定电流IA的电流值I1和内部电阻的电阻值确定电压V1。例如，在恒定电流IA的电流值小且噪声也小的情况下，与恒定电流IA的电流值大且噪声也大的情况相比，将电压V1设定更高。在噪声大的情况下，如果提高电压V1，则通过控制部61，有时还与电压V1一起，误检测出电压V2。因此，通过根据电流值I1和内部电阻的电阻值来设定电压V1，可以降低噪声的影响，并且将通过恒定电流IA进行的充电时间确保得较长。

另外，在存储器51中，存储了用于使CPU52执行图4所示的处理的程序数据。CPU52通过执行程序数据，可以控制充电电路31的动作。

另外，上述实施例是为了易于理解本发明而提出的，不是用于对本发明进行限定性解释。本发明可以在不脱离其要旨的范围内进行变更、改良，并且其等价物也包含在本发明中。

控制部61根据存储器51中存储的控制数据使充电电流Ic减少，但不限于此。例如，也可以设成CPU52运算出图3所示的2次曲线，并根据运算结果使充电电流Ic依次变化。

另外，电池15也可以是例如镍镉电池等其他二次电池。

Claims

1.一种充电装置，其特征在于，具备：

充电电路，对二次电池进行充电；以及

控制电路，对所述充电电路的动作进行控制，

所述控制电路包括控制部，

该控制部进行如下控制：

直至所述二次电池的电池电压成为第1电压为止，将所述充电电路控制成以恒定电流对所述二次电池进行充电；

当所述电池电压成为第1电压时，将所述充电电路控制成以比所述恒定电流小的电流对所述二次电池进行充电；

当所述电池电压成为比所述第1电压高的第2电压时，将所述充电电路控制成以恒定电压对所述二次电池进行充电。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，

所述控制部将所述充电电路控制成：当所述电池电压成为第1电压时，以与所述电池电压的上升对应地变小的电流对所述二次电池进行充电。

3.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，

所述控制电路还具备对所述二次电池的充电电流进行检测的电流检测部，

所述控制部进行如下控制：

在所述电池电压成为所述第2电压时，将所述充电电路控制成使所述充电电流降低至第1电流值，根据所述电流检测部的检测结果，当所述充电电流的电流值成为比所述第1电流值小的第2电流值时，将所述充电电路控制成使所述充电电流的供给停止。

4.根据权利要求3所述的充电装置，其特征在于，

所述控制电路包括存储部，该存储部存储表示根据所述第1电压以及所述恒定电流的电流值和所述第2电压以及所述第1电流值计算的、由所述第2电压以及第1电流值确定的点成为顶点那样的2次曲线的关系的信息，

所述控制部根据所述信息将所述充电电路控制成：使所述电池电压从所述第1电压变为所述第2电压为止的所述充电电流的大小以所述2次曲线的关系变化。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的充电装置，其特征在于，

所述第1电压是根据所述恒定电流的电流值和所述二次电池的内部电阻的电阻值确定的电压。

6.一种程序，其特征在于，使控制对二次电池进行充电的充电电路的动作的计算机实现如下功能：

直到所述二次电池的电池电压成为第1电压为止，以恒定电流对所述二次电池进行充电；

当所述电池电压成为第1电压时，以比所述恒定电流小的电流对所述二次电池进行充电；以及

当所述电池电压成为比所述第1电压高的第2电压时，以恒定电压对所述二次电池进行充电。