CN104247200A - 充电控制设备和充电控制方法 - Google Patents

充电控制设备和充电控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104247200A
CN104247200A CN201380021234.8A CN201380021234A CN104247200A CN 104247200 A CN104247200 A CN 104247200A CN 201380021234 A CN201380021234 A CN 201380021234A CN 104247200 A CN104247200 A CN 104247200A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
current
charger
value
charge control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201380021234.8A
Other languages
English (en)
Inventor
桥本康史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Energy Components Co Ltd
Envision AESC Energy Devices Ltd
Original Assignee
NEC Energy Components Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Energy Components Co Ltd filed Critical NEC Energy Components Co Ltd
Publication of CN104247200A publication Critical patent/CN104247200A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0034—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using reverse polarity correcting or protecting circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

一种充电控制设备，包括输出电压可变的充电器(120)，并且电池(105A，105B)与所述充电器(120)并联。该充电控制设备还包括：电流检测装置(105A，105B)，分别检测流向电池(105A，105B)的充电电流以及输出所检测到的电流值；最大值检测器(130)，选择电流检测装置(105A，105B)的输出值之中的最大值并输出该最大值；以及控制装置(140)，控制所述充电器(120)的输出电压，以使得所述最大值检测装置(130)的所述输出值等于设置值。

Description

充电控制设备和充电控制方法
技术领域
本发明涉及对多个电池进行充电的技术。
背景技术
已知能够基于化学反应反复地充电和放电的电池。这种类型的电池具有可允许的上限电流。从电池中流过在上限以上的充电电流会对电池造成损害。因此，当使用充电器对电池进行充电时，需要对充电电流进行控制，以使得其不超过上限电流。
在对电池进行充电的情况下，需要使用在不超过相应的上限电流的范围之内的充电电流对电池充电。因此，需要针对每个电池控制充电电流。
专利文献1描述了逐个对电池进行依次切换和充电的充电控制设备。
图1示出了充电控制设备的配置。图1中示出的充电控制设备包括以恒定电流和恒定电压执行控制的充电器120、要被充电的电池101A和101B、用于切换要被充电的电池的开关103A和103B、检测电池101A和101B的电压的电压检测器102A和102B、以及根据所检测到的电压值控制开关103A和103B并切换要被充电的电池的控制器110。电池、电压检测器和开关的数量可以增加，以支持将要被充电的电池的数量。
控制器110控制开关103A和103B将电池101A或101B连接到充电器120，并通过充电器120进行恒定电流控制。这里，假定电池101A连接到充电器120。
当由电压检测器102A检测到的电池101A的电压值达到设置电压值时，控制器110控制开关103A和103B把要被充电的电池从电池101A切换到电池101B，并且通过充电器120执行恒定电流控制。
当由电压检测器102B检测到的电池101B的电压值达到设置电压值时，控制器110控制开关103A和103B把要被充电的电池从电池101B切换到电池101A，并且通过充电器120执行恒定电压控制。该恒定电压控制对电池101A进行充电，直到该电池完全充电为止。
当电池101A完全充电时，控制器110控制开关103A和103B把要被充电的电池从电池101A切换到电池101B，并且通过充电器120执行恒定电压控制。该恒定电压控制对电池101B进行充电，直到该电池完全充电为止。
专利文献2描述了对包括串联的单位电芯的组装锂离子电池进行充电的充电系统。
专利文献2中描述的充电系统包括测量相应单位电芯的电压并输出表示测量结果的信号的电芯电压调节器、基于来自电芯电压调节器的信号监控单位电芯的电压并控制流入单位电芯的充电电流的电池监控控制器以及调节流入组装的锂离子电池的充电电流的充电电流限制器。
当至少一个单位电芯的电压达到基准值时，电池监控控制器使得充电电流限制器逐步降低流入组装的锂离子电池的充电电流。电芯电压调节器包括充电电流旁路电路，该充电电流旁路电路将流入并联的单位电芯中具有达到基准值的电压的单位电芯的充电电流旁路。这一充电电流旁路电路防止单位电芯过充。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：JP2004-357481A
专利文献2：JP2011-182479A
发明内容
专利文献1中描述的充电控制设备具有逐个对电池进行依次切换和充电的配置。该配置带来的问题是，所需的充电时间与要被充电的电池的数量成比例地增大。
此外，需要针对相应的电池提供用于切换要被充电的电池的开关，由此带来设备的成本和尺寸增加的问题。
在专利文献2中描述的充电系统具有这样的配置，其中包括串联的单位电芯的整个组装的锂离子电池都被充电。因此，所需充电时间的增量(与要被充电的单位电芯的数量成比例的增加)较小。
但是，在专利文献2中描述的充电系统中，电芯电压调节器不只包括测量每个单位电芯的电压的功能，还包括将流入具有达到基准值的电压的单位电芯的充电电流旁路的充电电流旁路电路。这一配置导致设备的成本和尺寸增加的问题。
注意到，将电池并联连接到一个充电器允许一次对每个电池进行充电。然而，在这种情况中，具有相同值的电压施加到各个电池并对这些电池进行充电。因此，流入各个电池的充电电流的幅值彼此不同。这一不同导致以下问题，用于将来自充电器的输出电流维持在恒定值的恒定电流控制导致具有超出可允许充电电流值的值的电流流入某些电池，由此对电池造成损害。
本发明的一个目的在于提供允许一个充电器一次对多个电池进行充电、不对电池造成损害并且能够防止所需的充电时间的增加、设备成本的增加以及设备尺寸的增加的充电控制设备和充电控制方法。
为了实现这一目的，本发明的一个方面提供了一种充电控制设备，包括输出电压可变的充电器，多个电池并联连接到所述充电器，所述设备还包括：针对所述电池中的每一个设置的多个电流检测装置，每个电流检测装置被配置为检测流向每个电池的充电电流以及输出所检测到的电流值；最大值检测装置，选择所述多个电流检测装置的输出值之中的最大值并输出所选择的值；以及控制装置，控制所述充电器的输出电压，以使得所述最大值检测装置的所述输出值与设置值相匹配。
本发明的另一方面提供了一种充电控制设备，包括输出电压可变的充电器，多个电池并联连接到所述充电器，所述设备还包括：针对所述电池中的每一个设置的多个电流检测装置，每个电流检测装置被配置为检测流向每个电池的充电电流以及输出所检测到的电流值；针对所述多个电流检测装置中的每一个设置的多个电流误差输出装置，每个电流误差输出装置被配置为输出通过从每个电流检测装置的所述输出值减去设置值所得到的值；最大值检测装置，选择所述多个电流误差输出装置的所述输出值之中的最大值并输出所选择的值；以及控制装置，控制所述充电器的输出电压，以使得所述最大值检测装置的所述输出值为零。
本发明的另一方面提供了一种由充电控制设备执行的充电控制方法，其中所述充电控制设备包括输出电压可变的充电器，多个电池并联连接到所述充电器，所述方法包括：检测流向所述电池中的每一个的充电电流；以及控制所述充电器的输出电压，以使得所述电池的所述充电电流的检测值之中的最大值与设置值相匹配。
本发明的另一方面提供了一种由充电控制设备执行的充电控制方法，其中所述充电控制设备包括输出电压可变的充电器，多个电池并联连接到所述充电器，所述方法包括：检测流向所述电池中的每一个的充电电流；通过从所述充电电流的检测值减去设置值得到电流误差值；以及控制所述充电器的输出电压，以使得所述电池的所述电流误差值之中的最大值为零。
附图说明
图1是示出了专利文献1所描述的充电控制设备的配置的框图；
图2是示出了本发明的第一示例实施例的充电控制设备的配置的框图；
图3是示出了由图2所示的充电控制设备执行的充电控制的过程的流程图；
图4是示出了充电电流如何由于图2中所示的充电控制设备进行的充电控制而发生改变的特性图；
图5是示出了本发明的第二示例性实施例的充电控制设备的配置的框图；
图6是示出了由图5中所示的充电控制设备执行的充电控制的过程的流程图；以及
图7是示出了本发明的一个示例中的充电控制设备中所采用的最大值检测器的配置的电路图。
附图标记列表
101A、101B     电池
105A、105B     电流检测器
106A、106B     电流检测电阻器元件
120            充电器
121A、121B     反向电流保护器
130            最大值检测器
140、143       充电控制器
141A、141B     误差放大器
142A、142B     电流设置器
201            下拉电阻器元件
202A、202B     运算放大器
203A、203B     二极管
具体实施方式
接下来，结合附图描述本发明的示例性实施例。
(第一示例性实施例)
图2是示出了本发明的第一示例实施例的充电控制设备的配置的框图。
参见图2，充电控制设备对两个电池101A和101B进行充电，并且包括电流检测器105A和105B、电流检测电阻器元件106A和106B、反向电流保护器121A和121B、充电器120、最大值检测器130和控制器140。
电池101A和101B与具有可变输出电压的充电器120并联。
充电器120的输出线连接到反向电流保护器121A的一端，并且连接到反向电流保护器121B的一端。
反向电流保护器121A的另一端经由电流检测电阻器元件106A连接到电池101A。反向电流保护器121B的另一端经由电流检测电阻器元件106B连接到电池101B。
反向电流保护器121A和121B使得电流能够只沿一个方向流动，并且防止反向电流从电池101A和101B流向充电器120。
电流检测器105A检测流经电流检测电阻器元件106A的电流(即针对电池101A的充电电流)，并将检测值提供给最大值检测器130。更具体地，电流检测器105A通过测量电流检测电阻器元件106A两端之间的电压来检测充电电流。
电流检测器105B检测流经电流检测电阻器元件106B的电流(即针对电池101B的充电电流)，并将检测值提供给最大值检测器130。具体地，电流检测器105B通过测量电流检测电阻器元件106B两端之间的电压来检测充电电流。
最大值检测器130从提供自电流检测器105A和105B的充电电流的检测值之中选择最大值并输出所选的值。
控制器140根据最大值检测器130的输出值(充电电流的检测值之中的最大值)控制充电器120的输出电压(充电电压)。更具体地，控制器140控制充电器120的输出电压，以使得最大值检测器130的输出值与预设设置值相匹配。
充电器120被配置为使得输出电压在不超出预设最大电压值的范围之内根据控制器140的控制发生改变。
电池101A和101B是能够反复进行充电和放电的次级电池(例如锂离子电池和锂聚合物电池)或高电容电容器(例如电双层电容器和锂离子电容器)。
电池101A和101B分别具有反向电流保护器121A和121B。因此，即使电池101A和101B的电压彼此不同，电流也绝不会从具有高电压的电池流向具有低电压的电池。
图2中示出的示例是在对两个电池进行充电的情况下的可配置示例。在图2中示出的配置中，在对至少三个电池进行充电的情况下，针对每个电池适当地提供电流检测电阻器元件、电流检测器和反向电流保护器。在这种情况下，最大值检测器130从电流检测器的输出值之中选择最大值，并输出所选的值。
接下来，描述这一示例性实施例的充电控制设备的操作。
图3是示出了充电控制的过程的流程图。下文中，参照图2和3对充电控制的操作进行描述。
在充电的开始，控制器140增大充电器120的输出电压(步骤S10)。
接下来，电流检测器105A和105B检测各个电池101A和101B的充电电流，并且最大值检测器130向控制器140提供来自电流检测器105A和105B的充电电流的检测值之中的较高值(最大值)(步骤S11)。
接下来，控制器140确定来自最大值检测器130的充电电流的最大值是否与最初建立的设置值相匹配(步骤S12)。
如果步骤S12中的确定结果是“是”，则控制器140将充电器120的输出电压的幅值维持在当前值，并且以恒定电流执行充电(步骤S13)。在步骤S13之后，执行步骤S11中的处理。
如果步骤S12中的确定结果是“否”，则执行步骤S10中的处理。即，由控制器140控制增大充电器120的输出电压。
重复步骤S10至S13中的处理。在充电器120的输出电压值达到最大电压值之后，充电器120以最大电压值执行恒压充电。
图4是示出了充电电流如何由于充电控制而随时间推移发生改变的特性图。在图4中，由长虚线指示的充电电流1是针对电池101A的充电电流，而由短虚线指示的充电电流2是针对电池101B的充电电流。这里，假定电池101A的电压低于电池101B的电压。
控制器140增大充电器120的输出电压。更具体地，控制器140逐渐增大充电器120的输出电压，同时允许反馈能够跟上。
当充电器120的输出电压值达到电池101A(其电压值低于电池101B的电压值)的电压值时，充电电流开始流向电池101A。图4中的时刻“a”是当充电电流开始流向电池101A的时间点。
当充电电流开始流向电池101A时，电流检测器105A检测电池101A的充电电流。此时，充电电流不流向电池101B。因此，最大值检测器130向控制器140提供电流检测器105A处的充电电流的检测值作为最大值。控制器140然后执行针对充电器120的输出电压的反馈控制，以使得来自最大值检测器130的充电电流的最大值(其是针对电池101A的充电电流的幅值)与设置值相匹配。
根据反馈控制，电流检测器105A的充电电流的幅值与设置值相匹配。图4中的时刻“b”是当电流检测器105A的充电电流的幅值与设置值相匹配时的时间点。
当电流检测器105A的充电电流的幅值与设置值相匹配时，控制器140将充电器120的输出电压值维持在当前值，并以恒流执行充电。
如果充电器120的输出电压增大到高于在充电电流开始流向电池101A时的时间点(时刻“a”)处的值，则充电电流有时也可以开始流向电池101B。在这种情况下，来自电流检测器105A和105B的充电电流的检测值被提供给最大值检测器130。最大值检测器130向控制器140输出来自电流检测器105A和105B的充电电流的检测值之中的较高值。
在图4中的时刻“c”，电池101B的充电电流的幅值(电流检测器105B处的充电电流的检测值)超出针对电池101A的充电电流的幅值(电流检测器105A处的充电电流的检测值)。在这种情况下，最大值检测器130将来自电流检测器105B的充电电流的检测值输出到控制器140。控制器140然后执行针对充电器120的输出电压的反馈控制，以使得来自最大值检测器130的充电电流的最大值(其是针对电池101B的充电电流的幅值)与设置值相匹配。
根据反馈控制，如果针对电池101A的充电电流(充电电流1)较大，则针对电池101A的充电电流值将被选择，并且将执行恒流充电；如果针对电池101B的充电电流(充电电流2)较大，则针对电池101B的充电电流值将被选择，并且将执行恒流充电。
这一示例性实施例的充电控制设备使得一个充电器能够一次对具有不同充电容量和充电状态的电池进行充电。
此外，流入每个电池的电流的幅值不超过充电上限电流值，并且能够以等同于用于对一个电池进行充电的充电时间对每个电池进行充电。
此外，不需要在专利文献1中描述的装置中所采用的开关和在专利文献2中描述的系统中所采用的充电电流旁路电路。
通常，充电器的尺寸越大，每单位充电容量的体积和重量越小。此外，尺寸越大，充电器的将简单产生的功率效率越高。因此，与其中具有一个电池的容量的充电器被提供用于每个电池的情况和其中提供了具有多个电池的容量的大型充电器的情况相比，能够实现尺寸和重量的减小、效率的提高和成本的降低。
(第二示例性实施例)
图5是示出了本发明的第二示例性实施例的充电控制设备的配置的框图。
这一示例性实施例中的充电控制设备不只包括图2中示出的配置元件，而且还包括电流设置器142A和142B以及误差放大器141A和141B。在这一点，该设备与第一示例性实施例中的设备不同。在图5中，对于与第一示例性实施例中的元件相同的元件指派相同的标记。将其描述略去。
电流设置器142A输出针对电池101A的充电电流的上限值。电流设置器142B输出针对电池101B的充电电流的上限值。如果针对各个电池101A和101B的充电电流的上限值相同，则电流设置器142A和142B的输出值相同。如果针对电池101A的充电电流的上限值与针对电池101B的充电电流的上限值不同，则电流设置器142A和142B输出彼此不同的相应值。
误差放大器141A接收电流设置器142A的输出作为输入，同时接收电流检测器105A的输出作为另一输入，并且输出这两个输入之差。具体地，误差放大器141A输出通过从电流检测器105A的输出值(针对电池101A的充电电流的检测值)减去电流设置器142A的输出值(上限值)所得到的值。
如果针对电池101A的充电电流的检测值高于上限值，则误差放大器141A的输出值是正值。作为对比，如果针对电池101A的充电电流的检测值小于上限值，则误差放大器141A的输出值是负值。
误差放大器141B接收电流设置器142B的输出作为输入，同时接收电流检测器105B的输出作为另一输入，并且输出这两个输入之差。更具体地，误差放大器141B输出通过从电流检测器105B的输出值(针对电池101B的充电电流的检测值)减去电流设置器142B的输出值(上限值)所得到的值。
如果针对电池101B的充电电流的检测值高于上限值，则误差放大器141B的输出值是正值。作为对比，如果针对电池101B的充电电流的检测值小于上限值，则误差放大器141B的输出值是负值。
最大值检测器130向控制器143输出误差放大器141A和141B的输出值之中的较高值作为差的最大值。在选择最大值时，考虑输出值的符号。例如，如果所有值都是负的，则最接近正值(具有最小绝对值)的值被确定为最大值。
控制器143控制充电器120的输出电压，以使得最大值检测器130的输出值(最大值)是零。
图5中的示出的示例是对两个电池进行充电的情况下的配置示例。在根据图5中所示的配置对至少三个电池进行充电的情况下，针对每个电池适当地提供电流检测电阻器元件、电流检测器、反向电流保护器、电流设置器以及误差放大器。在这种情况下，最大值检测器130从误差放大器的输出值之中选择最高值(最大值)并输出所选择的值。
分离地提供电流设置器和误差放大器。可替换地，电流设置器和误差放大器可被配置为一个功能块(电流误差输出装置)。在这种情况下，电流误差输出装置可以取代电流设置器并简单地保持充电电流的上限值。
接下来，描述这一示例性实施例的充电控制设备的操作。
图6是示出了充电控制的过程的流程图。下文中，参照图5和6对充电控制的操作进行描述。
在充电的开始，控制器143增大充电器120的输出电压(步骤S20)。
接下来，电流检测器105A和105B检测各个电池101A和101B的充电电流。误差放大器141A和141B输出通过从电流检测器105A和105B的相应输出值减去电流设置器142A和142B的输出值(上限值)所得到的值。最大值检测器130然后选择误差放大器141A和141B的输出值之中的较高值(最大值)并输出所选择的值(步骤S21)。
接下来，控制器143确定来自最大值检测器130的最大值是否等于零(步骤S22)。
如果步骤S22中的确定结果是“是”，则控制器143将充电器120的输出电压值维持在当前值，并且以恒定电流执行充电(步骤S23)。在步骤S23之后，执行步骤S21中的处理。
如果步骤S22中的确定结果是“否”，则执行步骤S20中的处理。更具体地，由控制器143控制增大充电器120的输出电压。
当重复步骤S20至S23中的处理并且充电器120的输出电压达到最大电压值时，充电器120以最大电压值执行恒压充电。
这一示例性实施例的充电控制设备还可以实现与第一示例性实施例中的效果类似的操作效果。
示例1
第一示例性实施例中的充电控制设备的示例被描述为本发明的第一示例。
该示例的充电控制设备具有图2所示的配置。按如下对配置元件进行配置。
充电器120能够提供的最大电压值是4.2V。充电器120的电流供应容量最大为10A。
反向电流保护器121A和121B中的每一个由使用FET构造的理想二极管电路制成。
电池101A和101B中的每一个由具有10Ah的容量和5A的可允许充电电流的锂离子电池制成，且其内阻为10mΩ。电池101A的开路电压是3.50V，且电池101B的开路电压是3.55V。
电流检测电阻器元件106A和106B的电阻器值均为10mΩ。电流检测器105A和105B将电流检测电阻器元件106A和106B两端之间的相应电压乘以100，并且每安培检测到1V的电压。
最大值检测器130由电压跟随器电路制成。图7是示出了最大值检测器130的示例。
参见图7，最大值检测器130包括运算放大器202A和202B、二极管203A和203B和上拉电阻器元件201。
运算放大器202A和202B中的每一个都是电压增益为一的放大器，并且配置电压跟随器电路。运算放大器202A的一个输入端(“+”侧输入端)连接到最大值检测器130的输入端子204A。运算放大器202B的一个输入端(“+”侧输入端)连接到最大值检测器130的输入端子204B。
运算放大器202A的输出端连接到二极管203A的一端。二极管203A的另一端连接到运算放大器202A的另一输入端(“-”侧输入端)和最大值检测器130的输出端子205。
运算放大器202B的输出端连接到二极管203B的一端。二极管203B的另一端连接到运算放大器202B的另一输入端(“-”侧输入端)并且连接到连接二极管203A的另一端和输出端子205的线路。
将二极管203A和203B两者的另一端都连接到输出端子205的线路经由上拉电阻器元件201接地。
在图7所示的最大值检测器130中，输入端子204A和204B连接到电流检测器105A和105B的相应输出端。最大值检测器130输出提供给输入端子204A和204B的输入电压之中的最高电压。
控制器140由PID控制电路制成，并且控制充电器120的输出电压，以使得最大值检测器130的输出是5V的电压值，其等效于5A的设置充电电流。这里，PID控制组合了比例控制、积分控制和差分控制，并且实现到设置值的收敛。
当这一示例的充电控制设备加电时，充电器120的输出电压根据来自控制器140的命令值逐渐增加。
当充电器120的输出电压达到3.50V(等于电池101A的开路电压)时，充电电流开始流向电池101A。此时，没有任何充电电流流向电池101B。
电流检测器105A检测针对电池101A的充电电流。充电电流的检测值经由最大值检测器130提供到控制器140。充电电流的检测值小于设置充电电流值。因此，控制器140进一步增大充电器120的输出电压。
当充电器120的输出电压达到3.55V(等于电池101B的开路电压)时，充电电流也开始流向电池101B。此时，电流检测电阻器元件106A的电阻器值和电池内阻值之和是20mΩ。因此，2.5A的充电电流流入电池101A。
针对电池101A的充电电流(2.5A)大于针对电池101B的充电电流。因此，最大值检测器130向控制器140提供来自电流检测器105A的充电电流的检测值(2.5A)。2.5A(等于充电电流的检测值)小于设置电流值。因此，控制器140进一步增大充电器120的输出电压。
当充电器120的输出电压达到3.60V时，针对电池101A的充电电流是5A。此时，针对电池101B的充电电流是2.5A，而且来自充电器120的总输出电流值是7.5A。最大值检测器130向控制器140提供5A(等于电池101A和101B的充电电流的检测值之中的最大值)的检测值。
由于电池101A的充电电流的检测值与设置电流值相匹配，控制器140将充电器120的输出电压维持恒定并以恒流执行充电。
随着充电的进行以及电池101A的开路电压的增大，充电电流开始降低。然而，控制器140增大充电器120的输出电压，以使得充电电流的最大值与设置电流值相匹配。
随着充电的进行，针对电池101A的充电电流变大。因此，电池101A的充电状态有时会赶上电池101B。在这种情况下，电池101A和101B的开路电压基本上彼此匹配，并且充电电流也基本上彼此匹配。最大值检测器130从针对电池101A和101B的充电电流的检测值之中选择较大的值(即使差相当小也是这样)，并向控制器140输出所选择的值。
针对电池101A和101B的充电电流的幅值大约变为5A，并且以恒流执行充电。此时，充电器120的总输出电流的幅值是10A。
当充电器120的输出电压达到4.2V时，充电电流值落至5A以下，控制器140向充电器120提供用于进一步增大输出电压的命令值。然而，即使充电器120从控制器140接收命令值，该充电器也不能输出高于4.2V的电压。因此，以4.2V的恒压对电池101A和101B进行充电。
如果在针对电池101B的充电电流的幅值达到针对电池101A的充电电流的幅值之前充电器120的输出电压值达到4.2V，则充电电压将不会再增大。以4.2V的恒压对电池101A和101B进行充电。在这种情况下，针对电池101B的充电电流的幅值永不达到设置电流值，并且状态转变到恒压充电。
在每种情况下，对电池进行充电所需的时间基本上与对处于电量低状态中的充电电池101A进行充电所需的时间相匹配。因此，对电池进行充电不会增加充电时间。
示例2
第二示例性实施例的充电控制设备的示例被描述为本发明的第二示例。
该示例的充电控制设备具有图5所示的配置。按如下对配置元件进行配置。
充电器120能够提供的最大电压值是4.2V。充电器120的电流供应能力最大为10A。
反向电流保护器121A和121B中的每一个由使用FET构造的理想二极管电路构成。
电池101A由具有10Ah的容量和5A的可允许充电电流的锂离子电池构成，且其内阻为10mΩ。电池101A的开路电压是3.50V。
电池101B由具有5Ah的容量和2.5A的可允许充电电流的锂离子电池构成，且其内阻为20mΩ。电池101B的开路电压是3.55V。
电流检测电阻器元件106A和106B的电阻值均为10mΩ。电流检测器105A和105B将电流检测电阻器元件106A和106B两端之间的相应电压乘以100，并每安培检测到1V的电压。
最大值检测器130由图7所示的电压跟随电路构成。
电流设置器142A输出等同于电池101A的可允许充电电流值的5V电压。电流设置器142B输出等同于电池101B的可允许充电电流值的2.5V电压。
控制器143由PID控制电路构成，并且控制充电器120的输出电压，以使得最大值检测器130的输出值是0V。
当这一示例的充电控制设备加电时，充电器120的输出电压根据来自控制器143的命令值逐渐增大。
当充电器120的输出电压达到3.50V(等于电池101A的开路电压)时，充电电流开始流向电池101A。此时，没有任何充电电流流向电池101B。
当充电器120的输出电压达到3.50V(等于电池101A的开路电压)时，电流检测器105A和105B均输出对应于等于零的充电电流值的0V电压。
误差放大器141A输出通过从电流检测器105A的输出值(0V)减去电流设置器142A的输出值(5V)所得到的值(-5V)。与此同时，误差放大器141B输出通过从电流检测器105B的输出值(0V)减去电流设置器142B的输出值(2.5V)所得到的值(-2.5V)。
最大值检测器130将误差放大器141A的输出值(-5V)与误差放大器141B的输出值(-2.5V)进行比较，选择-2.5V的最大值，并且将所选择的值提供给控制器143。
由于最大值检测器130的输出值是负值(-2.5V)，所以控制器143进一步增大充电器120的输出电压。
当充电器120的输出电压值达到3.55V(等于电池101B的开路电压)时，充电电流也开始流向电池101B。此时，电流检测电阻器元件106A的电阻值(10mΩ)和电池101A的电池内阻值(10mΩ)之和是20mΩ。因此，2.5A的充电电流流入电池101A。
当充电器120的输出电压达到3.55V(等于电池101B的开路电压)时，电流检测器105A输出对应于2.5A的充电电流值的2.5V电压，但电流检测器105B输出对应于等于零的充电电流值的0V电压。
误差放大器141A输出通过从电流检测器105A的输出值(2.5V)减去电流设置器142A的输出值(5V)所得到的值(-2.5V)。与此同时，误差放大器141B输出通过从电流检测器105B的输出值(0V)减去电流设置器142B的输出值(2.5V)所得到的值(-2.5V)。
误差放大器141A和141B的输出值均为-2.5V。因此，最大值检测器130选择误差放大器141A和141B的输出值之一，并且将所选择的值提供给控制器143。
由于最大值检测器130的输出值是负值(-2.5V)，所以控制器143进一步增大充电器120的输出电压。
当充电器120的输出电压达到3.60V时，5A的充电电流流入电池101A。此时，电流检测电阻器元件106B的电阻器值(10mΩ)和电池101B的电池内阻值(20mΩ)之和是30mΩ。因此，约为1.7A的充电电流流入电池101B。充电器120的输出电流值是6.7A。
当充电器120的输出电压达到3.60V时，电流检测器105A输出对应于5A的充电电流值的5V电压，但电流检测器105B输出对应于1.7A的充电电流值的1.7V电压。
误差放大器141A输出通过从电流检测器105A的输出值(5V)减去电流设置器142A的输出值(5V)所得到的值(0V)。与此同时，误差放大器141B输出通过从电流检测器105B的输出值(1.7V)减去电流设置器142B的输出值(2.5V)所得到的值(-0.8V)。
最大值检测器130将误差放大器141A的输出值(0V)与误差放大器141B的输出值(-0.8V)进行比较，选择0V的最大值，并且将所选择的值提供给控制器143。
由于最大值检测器130的输出值是0V，所以控制器143将充电器120的输出电压维持在当前值并以恒流执行充电。
随着充电的进行以及电池101A的开路电压的增大，充电电流开始降低。然而，控制器143增大充电器120的输出电压，以使得充电电流的最大值与设置电流值相匹配。
随着充电的进行以及电池101A的开路电压的进一步增大，电池101B的充电电流有时达到2.5A的设置值。此时，误差放大器141A和误差放大器141B的输出电压均为0V。最大值检测器130选择误差放大器141A和141B的输出值(0V)之一，并将所选择的值输出到控制器143。
随着充电的进行，针对电池101B的充电电流超过2.5A的设置值，并且最大值检测器130选择误差放大器141B的输出值并将所选择的值输出到控制器143。控制器143控制充电器120的输出电压，以使得误差放大器141B的输出值是0V。在这种控制中，电池101A的充电电流落至5A的设置值以下。
当充电器120的输出电压达到4.2V时，充电电流值落至设置值以下，控制器143向充电器120提供用于进一步增大输出电压的命令值。然而，即使充电器120从控制器143接收命令值，该充电器也不能输出高于4.2V的电压。因此，以4.2V的恒压对电池101A和101B进行充电。
如果在针对电池101B的充电电流达到设置值之前充电器120的输出电压值达到4.2V，则充电电压将不会再增大。以4.2V的恒压对电池101A和101B进行充电。在这种情况下，针对电池101B的充电电流的幅值永不达到设置电流值，并且状态转变到恒压充电。
在针对电池101B的充电电流达到设置值并且最大值检测器130的输入端在充电过程中被切换的情况下的充电时间长于分别以恒流和恒压对电池101A和101B中的每一个独立进行充电的情况下的充电时间，但短于独立充电的情况下电池101A和101B的充电时间的总和。
本发明的充电控制设备适用于包括多个并联的电池的大容量电池。这种电池有时会发生电池容量和特性的改变。然而，本发明的充电控制设备能够在不超出每个电池的充电上限电流的情况下在短充电周期期间一次对具有不同充电容量和充电状态的电池进行充电。
上文中已经参照了示例性实施例和示例对本发明进行了描述。然而，本发明并不限于上述示例性实施例和示例。在不偏离本发明的精神的情况下，可通过使本领域技术人员能够理解的各种方式对本发明的配置和操作进行修改。
本申请要求享有提交于2012年4月24日的日本专利申请No.2012-98645的优先权，其全部公开内容通过引用包含于此。

Claims (7)

1.一种充电控制设备，包括输出电压可变的充电器，多个电池并联连接到所述充电器，所述设备还包括：
针对所述电池中的每一个设置的多个电流检测装置，每个电流检测装置被配置为检测流向每个电池的充电电流以及输出所检测到的电流值；
最大值检测装置，选择所述多个电流检测装置的输出值之中的最大值并输出所选择的值；以及
控制装置，控制所述充电器的输出电压，以使得所述最大值检测装置的所述输出值与设置值相匹配。
2.一种充电控制设备，包括输出电压可变的充电器，多个电池并联连接到所述充电器，所述设备还包括：
针对所述电池中的每一个设置的多个电流检测装置，每个电流检测装置被配置为检测流向每个电池的充电电流以及输出所检测到的电流值；
针对所述多个电流检测装置中的每一个设置的多个电流误差输出装置，每个电流误差输出装置被配置为输出通过从每个电流检测装置的所述输出值减去设置值所得到的值；
最大值检测装置，选择所述多个电流误差输出装置的所述输出值之中的最大值并输出所选择的值；以及
控制装置，控制所述充电器的输出电压，以使得所述最大值检测装置的所述输出值为零。
3.根据权利要求2所述的充电控制设备，其中将所述充电电流的上限值设为所述电池中的每一个的所述设置值。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的充电控制设备，还包括针对多条线路中的每一条设置的多个反向电流保护装置，所述多条线路中的每一条将所述充电器的输出线连接到所述电池，并且所述多个反向电流保护装置防止电流从所述电池反向流动。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的充电控制设备，其中所述多个电池中的每一个包括以下各项中的任一项：锂离子电池、锂聚合物电池、电双层电容器和锂离子电容器。
6.一种由充电控制设备执行的充电控制方法，其中所述充电控制设备包括输出电压可变的充电器，多个电池并联连接到所述充电器，所述方法包括：
检测流向所述电池中的每一个的充电电流；以及控制所述充电器的输出电压，以使得所述电池的所述充电电流的检测值之中的最大值与设置值相匹配。
7.一种由充电控制设备执行的充电控制方法，其中所述充电控制设备包括输出电压可变的充电器，多个电池并联连接到所述充电器，所述方法包括：
检测流向所述电池中的每一个的充电电流；通过从所述充电电流的检测值减去设置值得到电流误差值；以及控制所述充电器的输出电压，以使得所述电池的所述电流误差值之中的最大值为零。
CN201380021234.8A 2012-04-24 2013-03-29 充电控制设备和充电控制方法 Pending CN104247200A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012098645 2012-04-24
JP2012-098645 2012-04-24
PCT/JP2013/059536 WO2013161512A1 (ja) 2012-04-24 2013-03-29 充電制御装置および充電制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104247200A true CN104247200A (zh) 2014-12-24

Family

ID=49482844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380021234.8A Pending CN104247200A (zh) 2012-04-24 2013-03-29 充电控制设备和充电控制方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20150048795A1 (zh)
JP (1) JPWO2013161512A1 (zh)
CN (1) CN104247200A (zh)
WO (1) WO2013161512A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104979880A (zh) * 2015-07-23 2015-10-14 成都博德恒宝科技有限公司 多节串联电池充电的三态放过充保护方法
CN112583067A (zh) * 2019-09-30 2021-03-30 矢崎总业株式会社 电池控制单元和电池系统

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9831691B2 (en) * 2012-09-18 2017-11-28 Nec Energy Devices, Ltd. Power storage system and cell protection method which protects the cell by both cutting from the cell pack and the cell pack from the system
CN105324907B (zh) * 2013-06-20 2018-12-21 沃尔沃卡车集团 用于控制能量存储系统的方法
JP2015100237A (ja) * 2013-11-20 2015-05-28 日本電気株式会社 制御装置、蓄電装置、蓄電装置の制御方法、及びプログラム
EP3195445B1 (en) * 2014-07-28 2020-12-02 EC Power, LLC Systems and methods for fast charging batteries at low temperatures
KR20180093451A (ko) * 2017-02-13 2018-08-22 삼성전자주식회사 전력 소모를 감소한 역전압 모니터링 회로 및 이를 포함하는 반도체 장치
KR20210043351A (ko) 2019-10-11 2021-04-21 삼성전자주식회사 배터리 충전 장치 및 방법
KR20220005347A (ko) * 2020-07-06 2022-01-13 현대자동차주식회사 차량의 배터리 충전 장치 및 방법
JP2024537484A (ja) * 2021-12-29 2024-10-10 香港時代新能源科技有限公司 エネルギー貯蔵システムの過電流調節方法及びエネルギー貯蔵システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08182213A (ja) * 1994-12-26 1996-07-12 Fujitsu Ltd 並列充電制御方式
WO2005041383A1 (ja) * 2003-10-29 2005-05-06 Ntt Facilities, Inc. 充電装置
CN101345432A (zh) * 2007-07-13 2009-01-14 三洋电机株式会社 电池组的充电方法
CN102377216A (zh) * 2010-08-17 2012-03-14 通用汽车环球科技运作有限责任公司 电池快速充电电流控制算法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3577751B2 (ja) * 1993-12-24 2004-10-13 ソニー株式会社 バッテリー充電装置、バッテリーパック及びバッテリー充電方法
JP3069498B2 (ja) * 1994-09-01 2000-07-24 富士通株式会社 充放電装置および電子機器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08182213A (ja) * 1994-12-26 1996-07-12 Fujitsu Ltd 並列充電制御方式
WO2005041383A1 (ja) * 2003-10-29 2005-05-06 Ntt Facilities, Inc. 充電装置
CN101345432A (zh) * 2007-07-13 2009-01-14 三洋电机株式会社 电池组的充电方法
CN102377216A (zh) * 2010-08-17 2012-03-14 通用汽车环球科技运作有限责任公司 电池快速充电电流控制算法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104979880A (zh) * 2015-07-23 2015-10-14 成都博德恒宝科技有限公司 多节串联电池充电的三态放过充保护方法
CN112583067A (zh) * 2019-09-30 2021-03-30 矢崎总业株式会社 电池控制单元和电池系统

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013161512A1 (ja) 2013-10-31
JPWO2013161512A1 (ja) 2015-12-24
US20150048795A1 (en) 2015-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104247200A (zh) 充电控制设备和充电控制方法
KR102120797B1 (ko) 배터리 충방전 장치 및 방법
JP5851551B2 (ja) 直列接続された複数の２次電池の充放電のための能動バランス回路とアルゴリズムを備える２次電池充放電制御装置及び方法
CN111942155B (zh) 电动车辆配电系统
CN101345432B (zh) 电池组的充电方法
US9219366B2 (en) Energy storage device and method for decreasing rush current
CN102119336B (zh) 用于感测电池漏电流的设备和方法及包括该设备的电池驱动设备和电池组
JP5274110B2 (ja) 車両用の電源装置
US20170288417A1 (en) Fast Charging Apparatus and Method
CN101953016B (zh) 用于组合电池芯和组合电池芯系统的充电方法
EP2669988A1 (en) Battery pack and power consuming device
CN104701926A (zh) 电池系统和将电池连接到电池系统的方法
EP2887080A1 (en) Power supply apparatus
CN101569073A (zh) 超快的超级电容器组/装置充电器
CN102027655A (zh) 用于检测电池或电容串联组中的电池单元充电状态和放电状态的散度的方法
US20120161709A1 (en) Secondary-battery control apparatus
KR20120012439A (ko) 전원 장치
CN101529689A (zh) 电池组充电系统及方法
KR101811062B1 (ko) 이차전지 배터리의 균등화 장치
CN102545291A (zh) 太阳能蓄电系统及太阳能供电系统
KR101863454B1 (ko) 직렬 일괄 충전과 선택적 보충 충전을 병행한 배터리 셀 간 균형 충전 기술
CN102868231A (zh) 电能储存装置、电压均衡模块和电压均衡方法
KR102431931B1 (ko) 직렬 배터리 충방전 장치
JPWO2012043590A1 (ja) 電源装置
US20180145378A1 (en) Power Storage Device and Connection Control

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20141224

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication