JP2002017050A - 二次電池の充電回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次電池が深放電状態であっても、二次電池
の過去の履歴および充電情報が把握でき、低レート充電
および急速充電が可能である。 【解決手段】 充電器１８よりダイオード３０ａを介し
て充電回路１２へ駆動電圧が印加されて、スイッチ制御
手段１６が、各電池セルの電圧および電池ブロックの全
電圧が所定の電圧値以下であると電圧検出手段１４に検
出されると、第１スイッチ素子１５をＯＦＦにし、第２
スイッチ素子１９を動作させて、充電電流制限抵抗２０
に印加される充電電流がスイッチ素子ＢのＯＮ／ＯＦＦ
一周期当りの充電電流制限抵抗２０に印加される平均電
力を一定とする。スイッチ制御手段１６は、各電池セル
の電圧および電池ブロックの全電圧が所定の電圧値以上
であると電圧検出手段１４に検出されると、第２スイッ
チ素子１９をＯＦＦにし、第１スイッチ素子１５を断続
的にＯＮにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル水素二次
電池、リチウムイオンニ次電池等の二次電池に用いられ
る充電回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】二次電池および二次電池状態演算回路
（二次電池保護回路を含む）から構成されているパック
電池では、パック電池内に設けられた充電回路は、パッ
ク電池内の二次電池を電力源としている。そのため、パ
ック電池内の二次電池の電圧が低下し深放電状態になる
と、パック電池内の充電回路は、動作を続けることが出
来ない。このとき、パック電池外部より充電器を接続し
て二次電池の充電を行っても、二次電池の電圧が充電回
路の電力源として十分な電圧復帰状態となるまで、充電
回路は、所定の動作を行うことは出来ない。

【０００３】パック電池内に設けられた充電回路は、二
次電池の充放電状態の制御および充放電回数等の使用履
歴の把握を目的としており、パック電池の充電時の安全
確保は、重要である。

【０００４】しかしながら、前述の通り、パック電池内
の二次電池が深放電状態となると、パック電池内に各手
段で構成される充電回路が所定の動作を行うことができ
なくなる。この時、パック電池の充電時の安全確保は、
過充電を防止することであるため、パック電池の安全確
保は、外部の充電器によって行う必要がある。したがっ
て、過充電を防止するための機能は、パック電池以外の
装置にも必要となる。

【０００５】また、二次電池が深放電状態である時、二
次電池の出力電圧が復帰するまでは、急速充電ではな
く、低レート充電を行なわなければならず、パック電池
の二次電池に充電する充電器には、深放電状態であるパ
ック電池の二次電池に対して低レート充電を行なえる機
能が必要となる。さらに、充電器は、二次電池が過充電
状態に陥るのを回避するために、検出される二次電池の
出力電圧と電流および温度により充電時の充電制御を行
うが、充電開始からパック電池内における充電回路の所
定の動作機能が回復するまでの間、パック電池の経歴が
不明な状態で充電が行われることになる。その結果、使
用禁止である事を記憶手段に記憶されているパック電池
内の二次電池が深放電状態まで電圧が低下している場
合、二次電池の電圧が復帰し、パック電池内における充
電回路の所定の動作機能が回復してパック電池の経歴が
記憶手段によって明確になるまで長時間を要し、充放電
サイクル使用回数がサイクル寿命に達して使用禁止と判
断された時期まで不明確になる。

【０００６】図７は、従来の二次電池の充電回路のブロ
ック図である。二次電池ブロック３は、パック電池１に
内蔵されており、スイッチ素子５を介して充電器８によ
り充電される。パック電池１は、二次電池ブロック３の
電圧を検出する電圧検出手段４と、スイッチ素子５を制
御するスイッチ制御手段６と、二次電池ブロック３の充
電情報が記憶された記憶手段７とを有している。電圧検
出手段４、スイッチ素子５、スイッチ制御手段６、記憶
手段７より充電回路２が構成されている。

【０００７】二次電池ブロック３は、一つあるいは複数
の電池セルが接続されており、各電池セルの電圧および
二次電池ブロック３の各電池セルの電圧が電圧検出手段
４によってそれぞれ監視されている。電圧検出手段４
は、検出した各電池セルの電圧および二次電池ブロック
３の全電圧をスイッチ制御手段６に与える。スイッチ制
御手段６は、電圧検出手段４から与えられた電圧値と記
憶手段７からの充電情報（電圧値、電流値等）とに基づ
いてスイッチ素子５のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御し、二次
電池ブロック３への充電電流を制御する。スイッチ素子
５は、充電器８と二次電池ブロック３との間に設けら
れ、充電電流の電流値を調整する。記憶手段７は、二次
電池ブロック３を充電するための充電情報（電圧値、電
流値等）および二次電池ブロック３の履歴を記憶してお
り、これらの情報を充電時に、スイッチ制御手段６に与
える。

【０００８】図８(ａ)および(ｂ)は、それぞれ深放電状
態（例えば０Ｖ状態）における充電電流とパック電池１
内の二次電池ブロック３の出力電圧およびパック電池１
内の充電回路２の動作タイミング（例えば５Ｖ以上で動
作）の関係を示すグラフである。

【０００９】図８に示す様に、二次電池ブロック３の電
圧が復帰するまでの時間ｔ１までは、パック電池１外部
の充電器８より供給される充電電流は、二次電池を劣化
させないように低レート充電される。このため、パック
電池１内の充電回路２は、二次電池ブロック３の電圧値
が充電回路２の動作電圧まで復帰しない時間ｔ１までは
起動せず、時間ｔ１が過ぎると動作を始める。したがっ
て、パック電池１内の充電回路２が動作して、二次電池
ブロック３の過去の履歴および充電情報が把握できるま
でにｔ１の時間が必要となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、パッ
ク電池１内の二次電池ブロック３の電圧値が回復するま
でパック電池１内の充電回路２が正常に動作しないよう
に構成されている場合には、充放電サイクル全てにおい
て、完全に自己完結可能なパック電池１は、実現できな
い。特に、マイクロコントローラを内蔵した電池パック
では、充電開始時に、パック電池側より充電電流値およ
び充電電圧値を充電器側へ通信する仕様になっており、
前述のように、二次電池ブロックが深放電状態となった
パック電池に関してはこの仕様を満足することは出来な
いと言う問題がある。

【００１１】本発明は、このような課題を解決するもの
であり、その目的は、ＳＢＳを有するパック電池におい
て二次電池が深放電状態であっても、充電開始前に二次
電池の充放電サイクル回数等の使用可否に関する過去の
履歴および充電情報が把握でき、低レート充電も可能な
二次電池の充電回路を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の二次電池の充電
回路は、一つまたは複数の電池セルよりなる電池ブロッ
クを充電器によって定電流充電および定電圧充電する二
次電池の充電回路であって、充電器からの充電電流が供
給される充電経路に、第１スイッチ素子が設けられると
共に、該第１スイッチ素子と並列に充電電流制限抵抗お
よび第２スイッチ素子の直列回路が設けられており、該
第１スイッチ素子および該第２スイッチ素子が電池セル
あるいは電池ブロックの電圧に基づいて切り替えられる
ことを特徴とする。

【００１３】前記第１スイッチ素子および前記第２スイ
ッチ素子が電池セルあるいは電池ブロックの電圧に基づ
いて切り替えられるスイッチ制御手段に接続されてお
り、該スイッチ制御手段は、電池セルあるいは電池ブロ
ックの電圧が所定の電圧値以下である場合に、前記第１
スイッチ素子をＯＦＦ状態にすると共に、前記充電電流
制限抵抗に印加される電力が一定値になるように前記第
２スイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦ動作させる。

【００１４】前記スイッチ制御手段は、前記第２スイッ
チ素子のＯＮ／ＯＦＦ動作をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉ
ｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によって行う。

【００１５】前記充電器からの駆動電圧がダイオードを
介して与えられる。

【００１６】前記充電電流制限抵抗がＰＴＣ素子であ
る。

【００１７】前記ＰＴＣ素子は、電池セルあるいは電池
ブロックの電圧が所定の電圧値以下である場合に、前記
スイッチ制御手段によって、印加される充電電流が一定
値になるようにＯＮ／ＯＦＦ制御される。

【００１８】前記スイッチ制御手段が電池セルあるいは
電池ブロックの温度を検出する温度検出手段によって、
検出された温度に基づいて前記ＰＴＣ素子に印加する電
流値を変化させる。

【００１９】前記ＰＴＣ素子には、電池セルあるいは電
池ブロックの電圧が所定の電圧値以下である場合に、通
電可能な最大電流が印加され、動作状態の前記ＰＴＣ素
子から漏れ電流が供給される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。

【００２１】図１は、本発明の実施形態である二次電池
の充電回路の概略ブロック図である。二次電池ブロック
１３は、パック電池１１に内蔵されており、パック電池
１１内に充電回路１２が設けられている。二次電池ブロ
ック１３の充電回路１２に設けられた二次電池ブロック
１３のプラス端子は、充電回路１２内の第１スイッチ素
子１５を介して充電器１８の電力供給端子に接続されて
いる。二次電池ブロック１３のマイナス端子は、充電器
１８の電力帰還端子に接続されている。第１スイッチ素
子１５には、充電電流制御抵抗２０と第２スイッチ素子
１９との直列回路が並列接続されている。

【００２２】パック電池１１の充電回路１２には、二次
電池ブロック１３の電圧を検出する電圧検出手段１４
と、第１スイッチ素子１５および第２スイッチ素子１９
を制御するスイッチ制御手段１６と、充電情報を記憶す
る記憶手段１７とが設けられている。

【００２３】充電器１８に接続される電源ラインには、
ダイオード３０ａが設けられており、充電回路１２に
は、電源ラインおよびダイオード３０ａを介して、駆動
電圧が印加される。二次電池ブロック１３のプラス端子
は、ダイオード３０ｂを介して、充電回路１２に接続さ
れている。充電回路１２は、二次電池ブロック１３より
出力される電圧が駆動可能電圧以上である場合、また
は、二次電池ブロック１３より出力される電圧が駆動可
能電圧以下であっても、第１スイッチ素子１５をＯＦＦ
にすることで充電器１８より供給される電圧を駆動電圧
として利用可能である間は動作が可能となる。

【００２４】二次電池ブロック１３は、一つあるいは複
数の電池セルが接続されて構成されており、各電池セル
の電圧および二次電池ブロック１３の全電圧が、電圧検
出手段１４によって監視されている。

【００２５】電圧検出手段１４は、検出した各電池セル
の電圧および二次電池ブロック１３の全電圧をスイッチ
制御手段１６に与える。

【００２６】スイッチ制御手段１６は、電圧検出手段１
４から与えられた電圧値と記憶手段１７からの充電情報
（電圧値、電流値等）とに基づいて第１および第２スイ
ッチ素子１５および１９のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御し、
二次電池ブロック１３への充電電流を制御する。

【００２７】充電器１８と二次電池ブロック１３との間
に設けられた第１スイッチ素子１５は、急速充電時に、
スイッチ制御手段１６によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、
充電電流の電流値を調整する。なお、第１スイッチ素子
１５は、二次電池ブロック１３の電圧が記憶手段１７に
記憶される電圧よりも低く、低レートによる充電が必要
と判断される時、および充電が諸条件（温度、複数の電
池セルからなる二次電池ブロック１３の各セル電圧に一
定以上のバラツキが確認される場合、二次電池ブロック
が満充電状態である場合等）により充電実施が相応しく
ないと判断される場合にはＯＦＦ状態とされる。

【００２８】充電電流制限抵抗２０と第２スイッチ素子
１９とは、直列接続されており、低レート充電時に第２
スイッチ素子１９は、スイッチ制御手段１６によってＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御されて充電電流の電流値を調整する。第
２スイッチ素子１９は、急速充電時にはＯＦＦ状態とさ
れる。

【００２９】記憶手段１７は、二次電池ブロック１３を
充電するための充電情報として、充電電流、充電電圧
と、二次電池ブロック１３の充放電サイクル使用回数等
の履歴とを記憶しており、これらの情報を充電開始前
に、スイッチ制御手段１６に与える。

【００３０】ダイオード３０ａおよび３０ｂは、それぞ
れ充電器１８から充電回路１２への駆動電圧印加時に、
充電器１８への印加電流の逆流防止および二次電池ブロ
ック１３へ電圧印加防止の働きをする。

【００３１】二次電池ブロック１３を充電するには、充
電器１８より充電回路１２へ駆動電圧が印加され、充電
回路１２は、動作状態となる。これにより、記憶手段１
７から充電情報が読み出されスイッチ制御手段１６に与
えられる。スイッチ制御手段１６は、二次電池ブロック
１３の充放電サイクル使用回数等の履歴内容より、充電
の可否を確認する。充電可能であれば、スイッチ制御手
段１６は、記憶手段１７からの充電情報に基づき、第２
スイッチ素子１９のＯＮ／ＯＦＦ制御によって充電電流
制限抵抗２０に印加される平均電力が一定になるように
充電電流を調整する。そして、スイッチ制御手段１６
は、第２スイッチ素子１９のＯＮ／ＯＦＦ制御の一周期
当りのパルスのデューティ比および周波数を決定し、充
電器１８からの充電電流をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄ
ｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）にて制御しながら、二次
電池ブロック１３への低レート充電を行う。

【００３２】この低レート充電において、スイッチ制御
手段１６は、低レート充電電流を作り出す充電電流制限
抵抗２０に印加可能な最大電力が二次電池ブロック１３
の電圧状態に関係無く印加されることが可能となる様に
制御する。また、充電回路１２を実現する上において、
スイッチ制御手段１６を用いてＰＷＭ制御を行うことに
より、充電電流制限抵抗２０に最大平均電力を印加し続
けることが可能となり、充電電流制限抵抗２０の小型化
（小電力化）を実施した場合でも充電時間への影響を最
小限にすることが可能となる。その結果として、通電可
能な最大の低レート充電電流を低レート充電電流として
充電可能となり、低レート充電時間の短縮に貢献するこ
とが可能となる。

【００３３】低レート充電が進み、二次電池ブロック１
３を構成する各電池セルの電圧および電池ブロックの全
電圧が所定の電圧値以上になったことを電圧検出手段１
４が検出すると、スイッチ制御手段１６は、第２スイッ
チ素子１９をＯＦＦにし、第１スイッチ素子１５をＯＮ
／ＯＦＦ制御することにより、急速充電（定電流充電）
を開始する。そして満充電の電圧値に達したことを電圧
検出手段１４が検出すると、二次電池ブロック１３に対
する充電は終了する。

【００３４】図２は、本発明の他の実施形態である二次
電池の充電回路の概略ブロック図である。本実施形態
は、図１の充電電流制御抵抗２０として感温素子である
ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子２１が第２スイッチ素子
１９に直列接続されている。また、二次電池ブロック１
３には、二次電池ブロック１３の温度を検出する温度検
出手段２２が設けられている。ＰＴＣ素子２１は、温度
上昇によって抵抗値が増加し、温度下降によって抵抗値
が減少するという正の温度係数を有する感温素子であ
る。

【００３５】図２の構成では、仮に、第２スイッチ素子
の制御が適切に実施できずに通電状態で固定された場合
にも、ＰＴＣ素子２１に流れる電流によりＰＴＣ素子２
１は自己発熱し、抵抗値は増大することで充電電流は絞
られる。このことから、第２スイッチ素子１９の異常発
熱または発煙を防止することが可能となる。

【００３６】図５は、ＰＴＣ素子２１の温度と通電電流
との関係をグラフ化したものである。ＰＴＣ素子２１の
抵抗値は、温度上昇と共に増加するため、ＰＴＣ素子２
１の通電電流は、温度上昇に伴って減少する（電流値Ｂ
＞電流値Ａ）。したがって、温度に対するＰＴＣ素子２
１の通電電流は、充電許可温度範囲である０℃〜６０℃
の範囲では、負の勾配の直線に近似される。このＰＴＣ
素子２１の温度電流特性は、表１に示すようになる。

【００３７】

【表１】 以上より、ＰＴＣ素子２１を使用する場合には、ＰＴＣ
素子２１の特性から温度により低レート充電電流値をＰ
ＷＭ制御により増減させることによって、固定抵抗値を
有する充電電流制限抵抗２０を使用するよりも低レート
充電時間を短縮することが可能となる。さらに、ＰＴＣ
素子２１の使用は、充電許可温度範囲内におけるＰＴＣ
素子２１の通電可能電流値を温度条件に関係無く、低レ
ート充電のための通電を行うように、ＰＷＭ制御するこ
とにより、メモリ容量の節約も可能になる。

【００３８】また、ＰＴＣ素子２１は、素子温度が上昇
すると抵抗値が大きく増加する。ＰＴＣ素子２１に連続
して許容範囲以上の電流を通電させると、ＰＴＣ素子２
１は、自己発熱により抵抗値が急増する温度を超えるた
めに抵抗値が増大する。この時、ＰＴＣ素子２１は、抵
抗値を増大させて通電できる電流を制限するが、完全に
電流を遮断することはできない。この時に通電する電流
を漏れ電流と言い、漏れ電流は、ＰＴＣ素子２１に印加
される電圧によって変化（ＰＴＣ素子２１が消費する電
力は一定）する。

【００３９】前述のＰＴＣ素子２１の特性を利用して、
二次電池ブロック１３が低レート充電が必要である電圧
状態においては、第１スイッチ素子１５をＯＦＦにし、
第２スイッチ素子１９をＯＮにすることにより、ＰＴＣ
素子２１に連続して充電電流を通電させ、この充電電流
がＰＴＣ素子２１の動作電流よりも大きい場合、ＰＴＣ
素子２１は、動作（抵抗値を増大）して電流値を絞り、
低レート電流を作り出すことも可能となる。この充電方
法が選択される場合には、二次電池ブロック１３の電圧
が電圧検出手段１４によって低レート充電が必要である
と判断されると、スイッチ制御手段１６は、第１スイッ
チ素子１５をＯＦＦにし、第２スイッチ素子１９をＯＮ
状態にして、ＰＴＣ素子２１に連続して電圧を印加す
る。

【００４０】二次電池ブロック１３の電圧が極めて低
く、ＰＴＣ素子２１に通電される電流がＰＴＣ素子２１
の動作電流より大きいと、ＰＴＣ素子２１は、その抵抗
値を増大させ、低レート電流を作り出す。低レート充電
を行うことにより、電圧値が復帰しつつあるが、さらに
電圧値復帰までに低レート充電が必要である二次電池ブ
ロック１３において、ＰＴＣ素子２１に通電される充電
電流がＰＴＣ素子２１の動作電流よりも小さくなると、
ＰＴＣ素子２１は、動作状態から通常状態へ復帰して、
充電電流は、（充電器出力電圧−二次電池ブロック電
圧）／（ＰＴＣ素子２１抵抗値） となって低レート充
電を継続する。ＰＷＭ充電制御を行う場合と同様に、二
次電池ブロック１３の電圧が復帰して、急速充電が可能
な電圧状態になると、第２スイッチ素子１９はＯＦＦに
され、第１スイッチ素子はＯＮにされ急速充電状態へ移
行する。この構成で充電回路１２を実現する場合、充電
制御手段の制御は、簡略化される効果が期待できる。

【００４１】以下、図２に示される二次電池の充電回路
の動作について図３のフローチャートに基づいて説明す
る。電圧が低下して、充電回路１２に電力供給できなく
なった二次電池ブロック１３を充電する場合には、まず
充電器１８より充電回路１２へ駆動電圧が印加され、充
電回路１２は動作状態となり、記憶手段１７から充電情
報が読み出されスイッチ制御手段１６に与えられると同
時に、充電器１８にもこの情報を通信する（ステップ
１）。

【００４２】スイッチ制御手段１６は、記憶手段１７か
ら充電情報が読み出されると、二次電池ブロック１３の
充放電サイクル使用回数等の履歴内容に基づいて、充電
の可否を確認する。充放電サイクル使用回数がサイクル
寿命に達している場合には、二次電池ブロック１３への
充電は不許可となり、充電は直ちに終了する（ステップ
２）。

【００４３】充電許可の場合には、温度検出手段２２で
二次電池ブロック１３の表面温度を測定して充電可能温
度（０℃〜６０℃）か否かを判断する。二次電池ブロッ
ク１３の表面温度が、充電可能温度（０℃〜６０℃）で
ない温度では、温度測定を繰り返す（ステップ３）。

【００４４】充電可能温度になると、スイッチ制御手段
１６は、記憶手段１７からの充電情報（電圧値、電流値
等）に基づき、第２スイッチ素子１９のＯＮ／ＯＦＦ制
御によってＰＴＣ素子２１に印加される平均電力あるい
は平均電流が一定になるような充電電流の平均値を読み
込む（ステップ４）。

【００４５】スイッチ制御手段１６は、充電電流の平均
値が読み込まれると第２スイッチ素子１９のＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御の一周期当りのパルスのデューティ比および周波
数を決定し、充電器１８からの充電電流をＰＷＭ（Ｐｕ
ｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）で制御し
ながら、二次電池ブロック１３への低レート充電を行う
（ステップ５）。

【００４６】低レート充電が進み、二次電池ブロック１
３の各電池セルの電圧および電池ブロックの全電圧が所
定の電圧値以上になったことを電圧検出手段１４が検出
すると、スイッチ制御手段１６は、第２スイッチ素子１
９をＯＦＦし、第１スイッチ素子１５をＯＮ／ＯＦＦ制
御することにより、急速充電（定電流充電）を開始す
る。そして満充電の電圧値に達したことを電圧検出手段
１４が検出すると、充電は自動的に終了する（ステップ
６）。

【００４７】図４は、深放電状態（例として０Ｖ）から
充電を行った二次電池ブロック１３において、二次電池
ブロック１３の電圧値、充電器１８の出力電圧値、充電
回路１２の駆動電圧、充電電流の動作タイミング（例と
して５Ｖ以上で動作）を示す。図４(ａ)は、充電時の二
次電池ブロック１３の電圧値の推移を示している。時間
ｔ１までは、トリクル充電（低レート充電）が行われ、
時間ｔ１において電圧値５．６Ｖになると急速充電に切
替り、二次電池ブロック１３の電圧は５．６Ｖから急速
に増加する。図４(ｂ)は、充電器１８の出力電圧値の推
移を示し、時間ｔ１まで、充電器１８の出力電圧は１
２．６Ｖであり、その電圧が充電回路１２の駆動電圧お
よび二次電池ブロック１３の充電電圧として供給され
る。そして、時間ｔ１において急速充電に切替り、充電
器１８の電圧値は、一旦５．６Ｖになり、その後、二次
電池ブロック１３の電圧値と共に上昇する。

【００４８】図４(ｃ)は、充電回路１２の駆動電圧値を
示し、時間ｔ１まで、１２．０Ｖの電圧が印加される。
充電器１８の出力電圧は、１２．６Ｖであるが、ダイオ
ード３０ａの接合電圧が０．６Ｖであるため、充電回路
１２の駆動電圧は、０．６Ｖ低くなり１２．０Ｖとな
る。時間ｔ１において充電器１８の出力電圧が５．６Ｖ
となるため、充電回路１２の駆動電圧は、５．０Ｖとな
る。時間ｔ１以降は、５．０Ｖより増加する。

【００４９】図４(ｄ)は、二次電池ブロック１３への充
電電流の推移を示している。時間ｔ１までは、低レート
充電のため充電電流は、 充電電流＝(充電器出力電圧値−二次電池ブロック電圧
値)／充電電流制限抵抗値 で表され、時間経過と共に減少する。そして、時間ｔ１
において、低レート充電から急速充電に切替り、充電電
流は増加して一定となる（定電流充電）。

【００５０】図６は、ＰＴＣ素子２１を使用した場合の
トリクル充電（低レート充電）および急速充電における
充電電流と二次電池ブロック電圧の関係を示すグラフで
ある。ＰＴＣ素子２１を流れる充電電流は、第２スイッ
チ素子１９のＯＮ／ＯＦＦ動作の制御を行うことで、第
２スイッチ素子１９のＯＮ／ＯＦＦ動作の一周期におけ
る平均電流が一定となるように設定される。二次電池ブ
ロック電圧が、Ｖ１になるとトリクル充電（低レート充
電）が終了し、その後は満充電まで、第１スイッチ素子
１５のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う定電流充電となる。

【００５１】ＰＴＣ素子２１は、温度上昇によって抵抗
値が増加し、温度下降によって抵抗値が減少する可逆性
のある温度スイッチと考えられるために、二次電池ブロ
ック１３が外部要因によりショートまたは異常高温にな
った場合、ＰＴＣ素子２１が高抵抗となり、充電回路１
２がオープン状態となり、二次電池ブロック１３の破壊
を防止することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上より、本発明の二次電池の充電回路
は、充電時に各電池セルの電圧および電池ブロックの全
電圧が所定の電圧値以下である場合には、第１スイッチ
素子がＯＦＦされて、第２スイッチ素子によって低レー
ト充電モードで制御を行われるために、二次電池が深放
電状態であっても低レート充電が可能となる。

【００５３】また、充電器から供給される駆動電圧がダ
イオードを介して印加されているために、充電前より動
作状態とされ、二次電池の充放電サイクル回数および充
電情報を正確に把握することができる。

【００５４】さらに、第２スイッチ素子に直列接続され
る充電電流制限抵抗として、ＰＴＣ素子を使用すること
により、二次電池ブロックが異常高温になった場合に、
充電回路をオープン状態とし、二次電池ブロックの破壊
が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態である二次電池の充電回路の
概略ブロック図である。

【図２】本発明の他の実施形態である二次電池の充電回
路の概略ブロック図である。

【図３】その二次電池の充電回路動作のフローチャート
である。

【図４】(ａ)〜(ｄ)は、それぞれ、その二次電池の充電
回路における二次電池ブロックの電圧値、充電器の出力
電圧値、充電回路の駆動電圧、充電電流の動作タイミン
グを示すグラフである。

【図５】図２に示す二次電池の充電回路に設けられてい
るＰＴＣ素子の温度と通電電流との関係を示すグラフで
ある。

【図６】図２に示す二次電池の充電回路に設けられてい
るＰＴＣ素子の通電電流と二次電池ブロック電圧との関
係を示すグラフである。

【図７】従来の二次電池の充電回路のブロック図であ
る。

【図８】(ａ)〜(ｂ)は、それぞれ、二次電池の深放電状
態での二次電池ブロックの電圧値、充電電流、パック電
池内の充電回路の動作タイミングを示すグラフである。

【符号の説明】

１ パック電池 ２ 充電回路 ３ 二次電池ブロック ４ 電圧検出手段 ５ スイッチ素子 ６ スイッチ制御手段 ７ 記憶手段 ８ 充電器 １１ パック電池 １２ 充電回路 １３ 二次電池ブロック １４ 電圧検出手段 １５ 第１スイッチ素子 １６ スイッチ制御手段 １７ 記憶手段 １８ 充電器 １９ 第２スイッチ素子 ２０ 充電電流制限抵抗 ２１ ＰＣＴ素子 ２２ 温度検出手段 ３０ａ ダイオード ３０ｂ ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G003 AA01 CA02 CA12 CA14 CA20 CB01 CC02 GB04 5H022 AA04 AA09 KK01 5H030 AA06 AS18 AS20 BB02 BB03 BB27 FF42 FF43

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一つまたは複数の電池セルよりなる電池
   ブロックを充電器によって定電流充電および定電圧充電
   する二次電池の充電回路であって、 充電器からの充電電流が供給される充電経路に、第１ス
   イッチ素子が設けられると共に、該第１スイッチ素子と
   並列に充電電流制限抵抗および第２スイッチ素子の直列
   回路が設けられており、該第１スイッチ素子および該第
   ２スイッチ素子が電池セルあるいは電池ブロックの電圧
   に基づいて切り替えられることを特徴とする二次電池の
   充電回路。
2. 【請求項２】 前記第１スイッチ素子および前記第２ス
   イッチ素子が電池セルあるいは電池ブロックの電圧に基
   づいて切り替えられるスイッチ制御手段に接続されてお
   り、 該スイッチ制御手段は、電池セルあるいは電池ブロック
   の電圧が所定の電圧値以下である場合に、前記第１スイ
   ッチ素子をＯＦＦ状態にすると共に、前記充電電流制限
   抵抗に印加される電力が一定値になるように前記第２ス
   イッチ素子をＯＮ／ＯＦＦ動作させる請求項１に記載の
   二次電池の充電回路。
3. 【請求項３】 前記スイッチ制御手段は、前記第２スイ
   ッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ動作をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗ
   ｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によって行う請
   求項２に記載の二次電池の充電回路。
4. 【請求項４】 前記充電器からの駆動電圧がダイオード
   を介して与えられる請求項１に記載の二次電池の充電回
   路。
5. 【請求項５】 前記充電電流制限抵抗がＰＴＣ素子であ
   る請求項１に記載の二次電池の充電回路。
6. 【請求項６】 前記ＰＴＣ素子は、電池セルあるいは電
   池ブロックの電圧が所定の電圧値以下である場合に、前
   記スイッチ制御手段によって、印加される充電電流が一
   定値になるようにＯＮ／ＯＦＦ制御される請求項５に記
   載の二次電池の充電回路。
7. 【請求項７】 前記スイッチ制御手段が電池セルあるい
   は電池ブロックの温度を検出する温度検出手段によっ
   て、検出された温度に基づいて前記ＰＴＣ素子に印加す
   る電流値を変化させる請求項５に記載の二次電池の充電
   回路。
8. 【請求項８】 前記ＰＴＣ素子には、電池セルあるいは
   電池ブロックの電圧が所定の電圧値以下である場合に、
   通電可能な最大電流が印加され、動作状態の前記ＰＴＣ
   素子から漏れ電流が供給される請求項５に記載の二次電
   池の充電回路。