JP2002017052A - 二次電池の充電回路およびその充電方法 - Google Patents
二次電池の充電回路およびその充電方法Info
- Publication number
- JP2002017052A JP2002017052A JP2000197420A JP2000197420A JP2002017052A JP 2002017052 A JP2002017052 A JP 2002017052A JP 2000197420 A JP2000197420 A JP 2000197420A JP 2000197420 A JP2000197420 A JP 2000197420A JP 2002017052 A JP2002017052 A JP 2002017052A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- charging
- battery block
- voltage value
- series
- 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
Links
Classifications
-
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低レート充電において電池ブロックへの充電
時間を短縮する。 【解決手段】 電池ブロック４を構成する直列電池ユニ
ット４Ａおよび４Ｂの電圧が過放電検出器８にてそれぞ
れ検出されて、基準電圧値と比較する過放電検出器８
は、直列電池ユニット４Ａおよび４Ｂのいずれかの電圧
が基準電圧よりも低くなると第１のスイッチ素子１３を
導通状態にさせる。また、ＰＷＭパルス出力器１２は、
電池ブロック４の全電圧値から発振器１４の出力デュー
ティ比を変更して、第１のスイッチ素子１３に出力に出
力する。第１のスイッチ素子１３が導通状態になると、
ＰＷＭパルス出力器１２からの出力パルスによって第２
のスイッチ素子１０が所定のデューティ比で導通状態と
なり、充電器１の充電電流が抵抗器１１をかいして電池
ブロック４に与えられる。
時間を短縮する。 【解決手段】 電池ブロック４を構成する直列電池ユニ
ット４Ａおよび４Ｂの電圧が過放電検出器８にてそれぞ
れ検出されて、基準電圧値と比較する過放電検出器８
は、直列電池ユニット４Ａおよび４Ｂのいずれかの電圧
が基準電圧よりも低くなると第１のスイッチ素子１３を
導通状態にさせる。また、ＰＷＭパルス出力器１２は、
電池ブロック４の全電圧値から発振器１４の出力デュー
ティ比を変更して、第１のスイッチ素子１３に出力に出
力する。第１のスイッチ素子１３が導通状態になると、
ＰＷＭパルス出力器１２からの出力パルスによって第２
のスイッチ素子１０が所定のデューティ比で導通状態と
なり、充電器１の充電電流が抵抗器１１をかいして電池
ブロック４に与えられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池等の二次電池に用いられる充電方法およびその充
電回路に関する。
次電池等の二次電池に用いられる充電方法およびその充
電回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯情報機器の小型化、高機能・高性能
化が急速に進展しており、携帯情報機器のパワー源とし
て、体積エネルギー密度および重量エネルギー密度の高
いリチウムイオン二次電池等が注目されている。
化が急速に進展しており、携帯情報機器のパワー源とし
て、体積エネルギー密度および重量エネルギー密度の高
いリチウムイオン二次電池等が注目されている。
【０００３】二次電池の一つであるリチウムイオン二次
電池の充電方法としては、図３に示す様に、初めにリチ
ウムイオン二次電池の正負の端子間に一定電流を流して
充電（定電流充電）を行い、リチウムイオン二次電池の
正負の端子間電圧が所定の電圧値に達した後には、リチ
ウムイオン二次電池の正負の端子間に一定電圧を印加し
て充電（定電圧充電）を行うのが一般的である。
電池の充電方法としては、図３に示す様に、初めにリチ
ウムイオン二次電池の正負の端子間に一定電流を流して
充電（定電流充電）を行い、リチウムイオン二次電池の
正負の端子間電圧が所定の電圧値に達した後には、リチ
ウムイオン二次電池の正負の端子間に一定電圧を印加し
て充電（定電圧充電）を行うのが一般的である。
【０００４】この定電流・定電圧充電方法では、二次電
池の正負の端子間電圧が所定の電圧値（例えば、４．２
０［Ｖ］）になるまで、二次電池の正負の端子間に一定
電流を供給して、二次電池の正負の端子間電圧が所定の
電圧値に達した後には、二次電池の正負の端子間電圧が
所定の電圧値を超えないように電池特性に合わせて充電
電流を絞りながら定電圧充電に切り替える方法である。
池の正負の端子間電圧が所定の電圧値（例えば、４．２
０［Ｖ］）になるまで、二次電池の正負の端子間に一定
電流を供給して、二次電池の正負の端子間電圧が所定の
電圧値に達した後には、二次電池の正負の端子間電圧が
所定の電圧値を超えないように電池特性に合わせて充電
電流を絞りながら定電圧充電に切り替える方法である。
【０００５】ところで、充電器の故障等により、二次電
池の正負の端子間電圧が所定の電圧値に達した後も充電
電圧が上昇を続けると、充放電容量低下等の電池特性が
劣化する可能性がある。このため通常、リチウムイオン
二次電池の電池パック内には、保護回路としてＳＵ（Ｓ
ａｆｔｙ Ｕｎｉｔ）が内蔵されている。ＳＵは、充電
電圧が所定の電圧値を超えて上昇を続けてリチウムイオ
ン二次電池の充電禁止電圧に達すると、充電用ＦＥＴを
非導通である充電禁止状態にしたり、抵抗付き温度ヒュ
ーズを溶断して非復帰の保護動作を行う。
池の正負の端子間電圧が所定の電圧値に達した後も充電
電圧が上昇を続けると、充放電容量低下等の電池特性が
劣化する可能性がある。このため通常、リチウムイオン
二次電池の電池パック内には、保護回路としてＳＵ（Ｓ
ａｆｔｙ Ｕｎｉｔ）が内蔵されている。ＳＵは、充電
電圧が所定の電圧値を超えて上昇を続けてリチウムイオ
ン二次電池の充電禁止電圧に達すると、充電用ＦＥＴを
非導通である充電禁止状態にしたり、抵抗付き温度ヒュ
ーズを溶断して非復帰の保護動作を行う。
【０００６】図４は、リチウムイオン二次電池の通常レ
ート（例えば０．７［ＣｍＡ］）充電を行う充電回路の
例を示す回路図である。充電器１は、保護回路１８の＋
端子２および−端子３に接続されている。−端子３と電
池ブロック４との間には、抵抗器６が直列に接続されて
おり、抵抗器６の電圧が充電制御ＩＣ５によって検出さ
れる。充電制御ＩＣ５の出力は、＋端子２と電池ブロッ
ク４との間に設けられたスイッチ素子７の電力制御端子
に与えられる。
ート（例えば０．７［ＣｍＡ］）充電を行う充電回路の
例を示す回路図である。充電器１は、保護回路１８の＋
端子２および−端子３に接続されている。−端子３と電
池ブロック４との間には、抵抗器６が直列に接続されて
おり、抵抗器６の電圧が充電制御ＩＣ５によって検出さ
れる。充電制御ＩＣ５の出力は、＋端子２と電池ブロッ
ク４との間に設けられたスイッチ素子７の電力制御端子
に与えられる。
【０００７】ＣＶＣＣ特性を有する充電器１は、ＡＣア
ダプタ（図示せず）より供給される電力により＋端子２
と−端子３を介して、図３に示す様に電池ブロック４の
電圧が所定の電圧値になるまで、０．７［ＣｍＡ〕程度
の一定充電電流を電池ブロック４に供給する。充電器１
は、電池ブロック４の正負の端子間電圧が所定の電圧値
に達した後は、電池ブロック４への印加電圧を一定に保
ちながら、電池ブロック４の電池特性に合わせて充電電
流を絞っていく。充電器１が、正常動作を行う場合に
は、図３に示したＣＶＣＣ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌ
ｔａｇｅ，Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）領域の
充電電流および充電電圧特性により電池ブロック４は充
電される。充電制御ＩＣ５は、抵抗器６により電圧変換
された充電電流を監視し、充電電流が所定電流値以下と
なった場合に満充電と見なし、スイッチ素子７を非導通
にすることにより充電器１より供給される充電電流を停
止する。
ダプタ（図示せず）より供給される電力により＋端子２
と−端子３を介して、図３に示す様に電池ブロック４の
電圧が所定の電圧値になるまで、０．７［ＣｍＡ〕程度
の一定充電電流を電池ブロック４に供給する。充電器１
は、電池ブロック４の正負の端子間電圧が所定の電圧値
に達した後は、電池ブロック４への印加電圧を一定に保
ちながら、電池ブロック４の電池特性に合わせて充電電
流を絞っていく。充電器１が、正常動作を行う場合に
は、図３に示したＣＶＣＣ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌ
ｔａｇｅ，Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）領域の
充電電流および充電電圧特性により電池ブロック４は充
電される。充電制御ＩＣ５は、抵抗器６により電圧変換
された充電電流を監視し、充電電流が所定電流値以下と
なった場合に満充電と見なし、スイッチ素子７を非導通
にすることにより充電器１より供給される充電電流を停
止する。
【０００８】ここで、電池ブロック４は、複数の電池ユ
ニットを直列接続して構成されており、少なくとも一つ
の電池ユニットの電圧値が所定電圧値以下の場合には、
その電池ユニットにおける電池セルの劣化を回避するた
め、また電池セル内部の短絡故障の可能性があるため
に、前述の０．７［ＣｍＡ］程度の通常充電レートでは
充電を行わず、０．２［ＣｍＡ]程度の低レート充電に
よる電圧復帰充電を行う必要がある。
ニットを直列接続して構成されており、少なくとも一つ
の電池ユニットの電圧値が所定電圧値以下の場合には、
その電池ユニットにおける電池セルの劣化を回避するた
め、また電池セル内部の短絡故障の可能性があるため
に、前述の０．７［ＣｍＡ］程度の通常充電レートでは
充電を行わず、０．２［ＣｍＡ]程度の低レート充電に
よる電圧復帰充電を行う必要がある。
【０００９】図５は、従来の低電圧電池ブロック（低レ
ート充電）の電圧復帰用充電回路である。電池ブロック
４は、直列電池ユニット４Ａおよび直列電池ユニット４
Ｂによって構成されており、直列電池ユニット４Ａと直
列電池ユニット４Ｂとの電圧が保護回路１８の過放電検
出器８によって検出される。過放電検出器８は、抵抗器
９を介してスイッチ素子１０の電力制御端子に与えられ
ている。スイッチ素子１０は、＋端子２と電池ブロック
４に直列接続された抵抗器１１との間に設けられてい
る。過放電検出器８は、電池ブロック４における直列電
池ユニット４Ａおよび直列電池ユニット４Ｂの少なくと
も一方が通常充電の許容電圧値（例えば２．５［Ｖ］）
以下であることを検出すると、過放電検出器８の出力は
Ｌｏ（ローレベル）となる。また電池ブロック４を構成
する全ての直列電池ユニット４Ａ，直列電池ユニット４
Ｂの端子間電圧が通常充電の許容電圧値以上であること
を過放電検出器８が検出すると、過放電検出器８の出力
はＨｉ（ハイレベル）となる。過放電検出器８の出力が
Ｌｏの場合には、抵抗器９を介してスイッチ素子１０が
導通状態とされる。スイッチ素子１０が導通状態になる
と、充電器１から供給される電流が抵抗器１１により絞
られて電池ブロック４に供給される。すなわち、電池ブ
ロック４には、充電器１の端子間電圧と電池ブロック４
の端子間電圧との電圧差を、抵抗器１１の抵抗値で除算
した電流が供給される。このようにして、低レート充電
が進むにつれて、電池ブロック４を構成する直列電池ユ
ニット４Ａ，直列電池ユニット４Ｂの端子間電圧は、順
次回復し、全ての直列電池ユニット４Ａおよび４Ｂの電
圧が通常充電の許容電圧値以上となると過放電検出器８
の出力がＨｉとなる。これにより、スイッチ素子１０
は、非導通状態となり、充電器１から供給される低レー
ト充電電流は、遮断される。この後、電池ブロック４へ
供給される充電電流は、図４に示す通常充電経路を介し
て、通常充電電流が充電器１より電池ブロック４に供給
される。
ート充電）の電圧復帰用充電回路である。電池ブロック
４は、直列電池ユニット４Ａおよび直列電池ユニット４
Ｂによって構成されており、直列電池ユニット４Ａと直
列電池ユニット４Ｂとの電圧が保護回路１８の過放電検
出器８によって検出される。過放電検出器８は、抵抗器
９を介してスイッチ素子１０の電力制御端子に与えられ
ている。スイッチ素子１０は、＋端子２と電池ブロック
４に直列接続された抵抗器１１との間に設けられてい
る。過放電検出器８は、電池ブロック４における直列電
池ユニット４Ａおよび直列電池ユニット４Ｂの少なくと
も一方が通常充電の許容電圧値（例えば２．５［Ｖ］）
以下であることを検出すると、過放電検出器８の出力は
Ｌｏ（ローレベル）となる。また電池ブロック４を構成
する全ての直列電池ユニット４Ａ，直列電池ユニット４
Ｂの端子間電圧が通常充電の許容電圧値以上であること
を過放電検出器８が検出すると、過放電検出器８の出力
はＨｉ（ハイレベル）となる。過放電検出器８の出力が
Ｌｏの場合には、抵抗器９を介してスイッチ素子１０が
導通状態とされる。スイッチ素子１０が導通状態になる
と、充電器１から供給される電流が抵抗器１１により絞
られて電池ブロック４に供給される。すなわち、電池ブ
ロック４には、充電器１の端子間電圧と電池ブロック４
の端子間電圧との電圧差を、抵抗器１１の抵抗値で除算
した電流が供給される。このようにして、低レート充電
が進むにつれて、電池ブロック４を構成する直列電池ユ
ニット４Ａ，直列電池ユニット４Ｂの端子間電圧は、順
次回復し、全ての直列電池ユニット４Ａおよび４Ｂの電
圧が通常充電の許容電圧値以上となると過放電検出器８
の出力がＨｉとなる。これにより、スイッチ素子１０
は、非導通状態となり、充電器１から供給される低レー
ト充電電流は、遮断される。この後、電池ブロック４へ
供給される充電電流は、図４に示す通常充電経路を介し
て、通常充電電流が充電器１より電池ブロック４に供給
される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上、説明した二次電
池の充電回路では、充電器１と電池ブロック４との間に
直列に抵抗器１１を接続している。充電器１と電池ブロ
ック４との間に直列に接続された抵抗器１１は、抵抗器
１１自体の損失により充電器１から供給される充電電流
を絞り込み、抵抗器１１の端子間電圧を降下させている
ために、抵抗器１１自体での電力損失、発熱が大きくな
る。このため、抵抗器１１の仕様としては、充電器１と
電池ブロック４との最大電圧差での電力損失に対する耐
久性が要求され、定格電力を大きくする必要がある。
池の充電回路では、充電器１と電池ブロック４との間に
直列に抵抗器１１を接続している。充電器１と電池ブロ
ック４との間に直列に接続された抵抗器１１は、抵抗器
１１自体の損失により充電器１から供給される充電電流
を絞り込み、抵抗器１１の端子間電圧を降下させている
ために、抵抗器１１自体での電力損失、発熱が大きくな
る。このため、抵抗器１１の仕様としては、充電器１と
電池ブロック４との最大電圧差での電力損失に対する耐
久性が要求され、定格電力を大きくする必要がある。
【００１１】さらに、充電により電池ブロック４の電圧
が回復して、充電器１と電池ブロック４との電圧差が小
さくなると充電器１より電池ブロック４へ供給される電
流値が小さくなるため、電池ブロック４の充電の進行が
遅くなり、電池ブロック４への充電時間が長くなるとい
う問題がある。
が回復して、充電器１と電池ブロック４との電圧差が小
さくなると充電器１より電池ブロック４へ供給される電
流値が小さくなるため、電池ブロック４の充電の進行が
遅くなり、電池ブロック４への充電時間が長くなるとい
う問題がある。
【００１２】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、低レート充電状態において、電池
ブロックの充電が進み、充電器と電池ブロックとの電圧
差が小さくなった場合でも、充電器より電池ブロックへ
供給される電流値を調整して、電池ブロックへの充電時
間を短縮する充電回路および充電方法を提供することに
ある。
であり、その目的は、低レート充電状態において、電池
ブロックの充電が進み、充電器と電池ブロックとの電圧
差が小さくなった場合でも、充電器より電池ブロックへ
供給される電流値を調整して、電池ブロックへの充電時
間を短縮する充電回路および充電方法を提供することに
ある。
【００１３】
【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、複数の二次電池を直列接続した複数の直列電池
ユニットが直列接続された電池ブロックを、抵抗器によ
って制限された充電電流により充電する二次電池の充電
回路であって、該電池ブロックを構成する各直列電池ユ
ニットの電圧をそれぞれに検出して、検出された電圧値
と基準電圧値とをそれぞれ比較して、比較結果に対して
所定信号を出力する過放電検出手段と、該過放電検出手
段の出力信号に応じて動作する第１のスイッチ素子と、
該電池ブロックの全電圧値を検出して、検出された電圧
値に基づいて、発振器からの出力パルスのデューティ比
を変更して第１のスイッチ素子に出力するＰＷＭ（Ｐｕ
ｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）パルス出
力器と、該ＰＷＭパルス出力器の出力パルスに応じて充
電電流を制御する第２のスイッチ素子と、を具備するこ
とを特微とする。
回路は、複数の二次電池を直列接続した複数の直列電池
ユニットが直列接続された電池ブロックを、抵抗器によ
って制限された充電電流により充電する二次電池の充電
回路であって、該電池ブロックを構成する各直列電池ユ
ニットの電圧をそれぞれに検出して、検出された電圧値
と基準電圧値とをそれぞれ比較して、比較結果に対して
所定信号を出力する過放電検出手段と、該過放電検出手
段の出力信号に応じて動作する第１のスイッチ素子と、
該電池ブロックの全電圧値を検出して、検出された電圧
値に基づいて、発振器からの出力パルスのデューティ比
を変更して第１のスイッチ素子に出力するＰＷＭ（Ｐｕ
ｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）パルス出
力器と、該ＰＷＭパルス出力器の出力パルスに応じて充
電電流を制御する第２のスイッチ素子と、を具備するこ
とを特微とする。
【００１４】本発明の二次電池の充電方法は、複数の二
次電池を直列接続した複数の直列電池ユニットが直列接
続された電池ブロックを充電する方法であって、該電池
ブロックを構成する直列電池ブロックの電圧値を検出
し、検出電圧値と基準電圧値とを比較する第一の工程
と、該第一の工程における電圧の比較結果に応じて充電
レートを選択する第二の工程と、該第二の工程における
充電レートの選択結果に応じて、前記電池ブロックの全
電圧値を検出する第三の工程と、該第三の工程にて検出
された前記電池ブロックの全電圧値に基づいてＰＷＭ信
号のパルスデューティ比を求める第四の工程と、該第四
の工程で求められたパルスデューティ比を有する前記Ｐ
ＷＭ信号に基づき充電電流を変調する第五の工程と、該
第五の工程により変調された充電電流に制限を設ける第
六の工程と、を包含することを特徴とする。
次電池を直列接続した複数の直列電池ユニットが直列接
続された電池ブロックを充電する方法であって、該電池
ブロックを構成する直列電池ブロックの電圧値を検出
し、検出電圧値と基準電圧値とを比較する第一の工程
と、該第一の工程における電圧の比較結果に応じて充電
レートを選択する第二の工程と、該第二の工程における
充電レートの選択結果に応じて、前記電池ブロックの全
電圧値を検出する第三の工程と、該第三の工程にて検出
された前記電池ブロックの全電圧値に基づいてＰＷＭ信
号のパルスデューティ比を求める第四の工程と、該第四
の工程で求められたパルスデューティ比を有する前記Ｐ
ＷＭ信号に基づき充電電流を変調する第五の工程と、該
第五の工程により変調された充電電流に制限を設ける第
六の工程と、を包含することを特徴とする。
【００１５】
【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。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。
の実施の形態を説明する。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。
【００１６】充電器１の電力供給端子は、＋端子２を介
してスイッチ素子１０の一方の電力端子に接続される。
スイッチ素子１０の他方の電力端子は抵抗器１１を介し
て電池ブロック４の＋側端子１５に接続されている。
してスイッチ素子１０の一方の電力端子に接続される。
スイッチ素子１０の他方の電力端子は抵抗器１１を介し
て電池ブロック４の＋側端子１５に接続されている。
【００１７】電池ブロック４は、直列電池ユニット４Ａ
および直列電池ユニット４Ｂより構成される。直列電池
ユニット４Ａの＋側端子１５は、ＰＷＭパルス出力器１
２および過放電検出器８の所定の端子とにそれぞれ接続
されている。直列電池ブロック４Ａと直列電池ブロック
４Ｂとの接続部１６は、過放電検出器８の所定の端子に
接続されている。直列電池ユニット４Ｂの−側端子１７
は、過放電検出器８の所定の端子に接続されるととも
に、−端子３を介して充電器１の電力帰還端子に接続さ
れている。また−側端子１７は、ＰＷＭパルス出力器１
２のＧＮＤ端子にも接続されている。
および直列電池ユニット４Ｂより構成される。直列電池
ユニット４Ａの＋側端子１５は、ＰＷＭパルス出力器１
２および過放電検出器８の所定の端子とにそれぞれ接続
されている。直列電池ブロック４Ａと直列電池ブロック
４Ｂとの接続部１６は、過放電検出器８の所定の端子に
接続されている。直列電池ユニット４Ｂの−側端子１７
は、過放電検出器８の所定の端子に接続されるととも
に、−端子３を介して充電器１の電力帰還端子に接続さ
れている。また−側端子１７は、ＰＷＭパルス出力器１
２のＧＮＤ端子にも接続されている。
【００１８】過放電検出器８の出力端子は、スイッチ素
子１３の電力制御端子に接続されており、スイッチ素子
１３の一方の電力端子は、抵抗器９を介してスイッチ素
子１０の電力制御端子に接続されている。また、スイッ
チ素子１３の他方の電力端子は、ＰＷＭパルス出力器１
２の出力端子に接続されている。さらに、ＰＷＭパルス
出力器１２の電池ブロック電圧モニター端子には、電池
ブロック４の＋側端子１５が接続され、ＰＷＭパルス出
力器１２のパルス入力端子には、発振器１４が接続され
ている。
子１３の電力制御端子に接続されており、スイッチ素子
１３の一方の電力端子は、抵抗器９を介してスイッチ素
子１０の電力制御端子に接続されている。また、スイッ
チ素子１３の他方の電力端子は、ＰＷＭパルス出力器１
２の出力端子に接続されている。さらに、ＰＷＭパルス
出力器１２の電池ブロック電圧モニター端子には、電池
ブロック４の＋側端子１５が接続され、ＰＷＭパルス出
力器１２のパルス入力端子には、発振器１４が接続され
ている。
【００１９】以上のように構成された二次電池の充電回
路について以下にその動作を説明する。
路について以下にその動作を説明する。
【００２０】過放電検出器８は、電池ブロック４を構成
する直列電池ユニット４Ａの電圧値および直列電池ユニ
ット４Ｂの電圧値をそれぞれ監視しており、少なくとも
一つの直列電池ユニット４Ａまたは４Ｂが通常充電が許
容される電圧値以下である場合には、出力端子よりＬｏ
（ローレベル）の電圧を出力する。これにより、スイッ
チ素子１３は、導通状態となる。また、ＰＷＭパルス出
力器１２は、直列電池ユニット４Ａの＋側端子１５より
電池ブロック４の全電圧値を監視しており、電池ブロッ
ク４の全電圧値に応じて発振器１４の出力パルスに対し
て、パルス幅（デューティ比）が変化するように変調す
るＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉ
ｏｎ）変調を掛けている。電池ブロック４の全電圧値と
ＰＷＭパルス出力器１２の出力パルスとのＯＮデューテ
ィ比の関係は、図２に示すように、電池ブロック４の全
電圧値が上昇するにつれて、ＰＷＭパルス出力器１２の
出力パルスのＯＮデューティ比が小さくなるように設定
されている。
する直列電池ユニット４Ａの電圧値および直列電池ユニ
ット４Ｂの電圧値をそれぞれ監視しており、少なくとも
一つの直列電池ユニット４Ａまたは４Ｂが通常充電が許
容される電圧値以下である場合には、出力端子よりＬｏ
（ローレベル）の電圧を出力する。これにより、スイッ
チ素子１３は、導通状態となる。また、ＰＷＭパルス出
力器１２は、直列電池ユニット４Ａの＋側端子１５より
電池ブロック４の全電圧値を監視しており、電池ブロッ
ク４の全電圧値に応じて発振器１４の出力パルスに対し
て、パルス幅（デューティ比）が変化するように変調す
るＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉ
ｏｎ）変調を掛けている。電池ブロック４の全電圧値と
ＰＷＭパルス出力器１２の出力パルスとのＯＮデューテ
ィ比の関係は、図２に示すように、電池ブロック４の全
電圧値が上昇するにつれて、ＰＷＭパルス出力器１２の
出力パルスのＯＮデューティ比が小さくなるように設定
されている。
【００２１】ＰＷＭパルス出力器１２の出力は、スイッ
チ素子１３、抵抗器９を介してスイッチ素子１０に与え
られる。スイッチ素子１０は、ＰＷＭパルス出力器１２
より与えられるＰＷＭパルス（ＰＷＭパルス出力器１２
の出力パルス）と逆相になるように充電器１より供給さ
れる電流をチョッピングする。
チ素子１３、抵抗器９を介してスイッチ素子１０に与え
られる。スイッチ素子１０は、ＰＷＭパルス出力器１２
より与えられるＰＷＭパルス（ＰＷＭパルス出力器１２
の出力パルス）と逆相になるように充電器１より供給さ
れる電流をチョッピングする。
【００２２】抵抗器１１は、スイッチ素子１０が導通状
態のとき充電器１より供給される電流を制限しながら、
電池ブロック４に充電電流を供給する。ＰＷＭパルス出
力器１２の出力は、電池ブロック４の電圧が低い場合、
すなわち充電器１の出力電圧と電池ブロック４の端子間
電圧の電圧差が大きい場合に、ＯＮデューティ比が大き
くなるように設定されているため、電池ブロック４へ供
給される電流パルスは、スイッチ素子１０によりＰＷＭ
パルスと逆相になることから、ＯＮデューティ比が小さ
くなる。この結果、抵抗器１１における一定時間での電
力損失の平均は、小さく抑制される。
態のとき充電器１より供給される電流を制限しながら、
電池ブロック４に充電電流を供給する。ＰＷＭパルス出
力器１２の出力は、電池ブロック４の電圧が低い場合、
すなわち充電器１の出力電圧と電池ブロック４の端子間
電圧の電圧差が大きい場合に、ＯＮデューティ比が大き
くなるように設定されているため、電池ブロック４へ供
給される電流パルスは、スイッチ素子１０によりＰＷＭ
パルスと逆相になることから、ＯＮデューティ比が小さ
くなる。この結果、抵抗器１１における一定時間での電
力損失の平均は、小さく抑制される。
【００２３】このように、電池ブロック４の電圧値が回
復するとともに、ＰＷＭパルスのＯＮデューティ比が小
さくなり、電池ブロック４へ供給される電流パルスのＯ
Ｎデューティ比は、大きくなるが、充電器１と電池ブロ
ック４との電圧差が小さくなっているために、充電電流
の絶対値は小さくなり、抵抗器１１における一定時間で
の電力損失の平均は、電池ブロック４の電圧が小さい場
合とほぼ等しくなる。
復するとともに、ＰＷＭパルスのＯＮデューティ比が小
さくなり、電池ブロック４へ供給される電流パルスのＯ
Ｎデューティ比は、大きくなるが、充電器１と電池ブロ
ック４との電圧差が小さくなっているために、充電電流
の絶対値は小さくなり、抵抗器１１における一定時間で
の電力損失の平均は、電池ブロック４の電圧が小さい場
合とほぼ等しくなる。
【００２４】この後、電池ブロック４を構成する全ての
直列電池ユニット４Ａおとび４Ｂの電圧値が通常充電の
許容電圧値を超えると、過放電検出器８の出力はＨｉと
なり、スイッチ素子１３は、非導通状態となる。この結
果、スイッチ素子１０も非導通状態となり充電器１から
供給される低レート充電電流が遮断される。低レート充
電終了後、図４に示す通常充電経路が導通状態となり、
充電器１より電池ブロック４に通常充電電流が供給され
る。
直列電池ユニット４Ａおとび４Ｂの電圧値が通常充電の
許容電圧値を超えると、過放電検出器８の出力はＨｉと
なり、スイッチ素子１３は、非導通状態となる。この結
果、スイッチ素子１０も非導通状態となり充電器１から
供給される低レート充電電流が遮断される。低レート充
電終了後、図４に示す通常充電経路が導通状態となり、
充電器１より電池ブロック４に通常充電電流が供給され
る。
【００２５】尚、本発明は二つの直列電池ユニットを直
列接続した電池ブロックについて説明をしたが、直列電
池ユニットが一つ或いは、三つの直列電池ブロックより
なる電池ブロックに対して電圧復帰充電を行う場合にも
有効である。
列接続した電池ブロックについて説明をしたが、直列電
池ユニットが一つ或いは、三つの直列電池ブロックより
なる電池ブロックに対して電圧復帰充電を行う場合にも
有効である。
【００２６】
【発明の効果】本発明の二次電池の充電回路およびその
充電方法は、このように二次電池の低電圧状態で電圧を
復帰させる充電回路において、電池ブロックの電圧回復
状態に応じて、電池ブロックに充電する電流の導通時間
をＰＷＭパルス出力器によって調整するように構成され
ているために、スイッチ素子を介して充電器に直列に接
続された抵抗器による損失を低く押さえることができ、
定格の小さい抵抗器を使用することができるとともに、
充電器と電池ブロックの電位差が小さくなる場合にも、
電池ブロックヘの充電電流を大きくできるために、電池
電圧を復帰させる充電時間を短くすることが可能であ
る。
充電方法は、このように二次電池の低電圧状態で電圧を
復帰させる充電回路において、電池ブロックの電圧回復
状態に応じて、電池ブロックに充電する電流の導通時間
をＰＷＭパルス出力器によって調整するように構成され
ているために、スイッチ素子を介して充電器に直列に接
続された抵抗器による損失を低く押さえることができ、
定格の小さい抵抗器を使用することができるとともに、
充電器と電池ブロックの電位差が小さくなる場合にも、
電池ブロックヘの充電電流を大きくできるために、電池
電圧を復帰させる充電時間を短くすることが可能であ
る。
【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。
概略ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の電池ブロックの電圧値とＰ
ＷＭパルス出力器のＯＮデューティ比及び抵抗器におけ
る電力損失の関係を示すグラフである。
ＷＭパルス出力器のＯＮデューティ比及び抵抗器におけ
る電力損失の関係を示すグラフである。
【図３】リチウムイオン二次電池の充電チャート図であ
る。
る。
【図４】従来の二次電池の充電回路の概略ブロック図で
ある。
ある。
【図５】従来の二次電池の低電圧電池ブロックの電圧復
帰用充電回路の概略ブロック図である。
帰用充電回路の概略ブロック図である。
１ 充電器 ２ ＋端子 ３ −端子 ４ 電池ブロック ４Ａ 直列電池ユニット ４Ｂ 直列電池ユニット ５ 充電制御ＩＣ ６ 抵抗器 ７ スイッチ素子 ８ 過放電検出器 ９ 抵抗器 １０ スイッチ素子 １１ 抵抗器 １２ ＰＷＭパルス出力器 １３ スイッチ素子 １４ 発振器 １５ ＋側端子 １６ 直列電池ブロック４Ａと直列電池ブロック４Ｂと
の接続部 １７ −側端子 １８ 保護回路
の接続部 １７ −側端子 １８ 保護回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 啓太 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA03 CA03 CC02 DA13 GA01 GB04 5H030 AA06 AS11 AS18 BB03 FF43
Claims (2)
- 【請求項１】 複数の二次電池を直列接続した複数の直
列電池ユニットが直列接続された電池ブロックを、抵抗
器によって制限された充電電流により充電する二次電池
の充電回路であって、 該電池ブロックを構成する各直列電池ユニットの電圧を
それぞれに検出して、検出された電圧値と基準電圧値と
をそれぞれ比較して、比較結果に対して所定信号を出力
する過放電検出手段と、 該過放電検出手段の出力信号に応じて動作する第１のス
イッチ素子と、 該電池ブロックの全電圧値を検出して、検出された電圧
値に基づいて、発振器からの出力パルスのデューティ比
を変更して第１のスイッチ素子に出力するＰＷＭ（Ｐｕ
ｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）パルス出
力器と、 該ＰＷＭパルス出力器の出力パルスに応じて充電電流を
制御する第２のスイッチ素子と、を具備することを特微
とする二次電池の充電回路。 - 【請求項２】 複数の二次電池を直列接続した複数の直
列電池ユニットが直列接続された電池ブロックを充電す
る方法であって、 該電池ブロックを構成する直列電池ブロックの電圧値を
検出し、検出電圧値と基準電圧値とを比較する第一の工
程と、 該第一の工程における電圧の比較結果に応じて充電レー
トを選択する第二の工程と、 該第二の工程における充電レートの選択結果に応じて、
前記電池ブロックの全電圧値を検出する第三の工程と、 該第三の工程にて検出された前記電池ブロックの全電圧
値に基づいてＰＷＭ信号のパルスデューティ比を求める
第四の工程と、 該第四の工程で求められたパルスデューティ比を有する
前記ＰＷＭ信号に基づき充電電流を変調する第五の工程
と、 該第五の工程により変調された充電電流に制限を設ける
第六の工程と、を包含することを特徴とする二次電池の
充電方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000197420A JP2002017052A (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | 二次電池の充電回路およびその充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000197420A JP2002017052A (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | 二次電池の充電回路およびその充電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002017052A true JP2002017052A (ja) | 2002-01-18 |
Family
ID=18695751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000197420A Pending JP2002017052A (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | 二次電池の充電回路およびその充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002017052A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007288889A (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 充電方法ならびに電池パックおよびその充電器 |
| CN100361369C (zh) * | 2004-06-22 | 2008-01-09 | 宁波兰尔达通信设备有限公司 | 一种智能充电电路 |
| US7378819B2 (en) | 2005-01-13 | 2008-05-27 | Dell Products Lp | Systems and methods for regulating pulsed pre-charge current in a battery system |
| US7391184B2 (en) | 2005-02-16 | 2008-06-24 | Dell Products L.P. | Systems and methods for integration of charger regulation within a battery system |
| US7436149B2 (en) | 2006-09-26 | 2008-10-14 | Dell Products L.P. | Systems and methods for interfacing a battery-powered information handling system with a battery pack of a physically separable battery-powered input or input/output device |
| CN100435406C (zh) * | 2003-12-26 | 2008-11-19 | 三洋电机株式会社 | 电源装置 |
| KR101494379B1 (ko) * | 2014-02-27 | 2015-02-23 | 김진수 | 에너지 저장 시스템 |
-
2000
- 2000-06-29 JP JP2000197420A patent/JP2002017052A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100435406C (zh) * | 2003-12-26 | 2008-11-19 | 三洋电机株式会社 | 电源装置 |
| US7528578B2 (en) | 2003-12-26 | 2009-05-05 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Power supply apparatus |
| CN100361369C (zh) * | 2004-06-22 | 2008-01-09 | 宁波兰尔达通信设备有限公司 | 一种智能充电电路 |
| US7378819B2 (en) | 2005-01-13 | 2008-05-27 | Dell Products Lp | Systems and methods for regulating pulsed pre-charge current in a battery system |
| US7391184B2 (en) | 2005-02-16 | 2008-06-24 | Dell Products L.P. | Systems and methods for integration of charger regulation within a battery system |
| JP2007288889A (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 充電方法ならびに電池パックおよびその充電器 |
| US7436149B2 (en) | 2006-09-26 | 2008-10-14 | Dell Products L.P. | Systems and methods for interfacing a battery-powered information handling system with a battery pack of a physically separable battery-powered input or input/output device |
| KR101494379B1 (ko) * | 2014-02-27 | 2015-02-23 | 김진수 | 에너지 저장 시스템 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5804944A (en) | Battery protection system and process for charging a battery | |
| CN101953016B (zh) | 用于组合电池芯和组合电池芯系统的充电方法 | |
| JP5547342B2 (ja) | 高度蓄電池システム | |
| JP3305257B2 (ja) | 充放電制御回路と充電式電源装置およびその制御方法 | |
| JP4112478B2 (ja) | 電池パックの充電装置 | |
| EP2211441A2 (en) | Secondary battery protection circuit | |
| JP2008220167A (ja) | 直列接続されたエネルギー蓄積装置のための等化システムおよび方法 | |
| CN1967964A (zh) | 用于电动工具的可充电电池组件 | |
| KR102246769B1 (ko) | 배터리 팩 및 이를 포함하는 전기 청소기 | |
| KR20140123164A (ko) | 배터리 밸런싱 장치 및 방법 | |
| KR101632005B1 (ko) | 교류방식으로 연결된 셀 밸런싱 장치 및 그 제어 방법 | |
| JP3219524B2 (ja) | 二次電池の過放電保護回路 | |
| KR20060078967A (ko) | 직렬 연결된 2차 조합전지의 밸런스 충전 제어 방법 | |
| JP2000102185A (ja) | 二次電池パック | |
| JP2002017052A (ja) | 二次電池の充電回路およびその充電方法 | |
| JP3249261B2 (ja) | パック電池 | |
| JPH104636A (ja) | リチウムセルの充電方法 | |
| JP2001268815A (ja) | 充電回路 | |
| JP4130605B2 (ja) | ２次電池の過充電保護装置、電源装置及び２次電池の充電制御方法 | |
| WO2020169209A1 (en) | Reverse polarity protected battery module | |
| US7230353B2 (en) | Charging circuit in uninterruptible power supply system | |
| JP4440717B2 (ja) | 直流電圧供給装置 | |
| CN111293755B (zh) | 一种并联电池组均衡放电的保护电路及可充电装置 | |
| KR101509323B1 (ko) | 선형 레귤레이터를 이용한 2차 전지 충전회로 | |
| KR100574037B1 (ko) | 개별 충전이 가능한 배터리 충전장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040702 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040706 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041028 |