JP2003158827A - リチウムイオン電池の充電方法および充電装置ならびに放電制御装置 - Google Patents

リチウムイオン電池の充電方法および充電装置ならびに放電制御装置

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JP2003158827A
JP2003158827A JP2001350745A JP2001350745A JP2003158827A JP 2003158827 A JP2003158827 A JP 2003158827A JP 2001350745 A JP2001350745 A JP 2001350745A JP 2001350745 A JP2001350745 A JP 2001350745A JP 2003158827 A JP2003158827 A JP 2003158827A
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多津彦 ▲松▼本
Tatsuhiko Matsumoto
Atsumasa Kubota
篤優 久保田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】複数のリチウムイオン電池の充電量のばらつき
を抑えたリチウムイオン電池の充電方法および充電装
置、ならびに電池電圧が下限値まで低下したリチウムイ
オン電池の過放電を防ぎながらも負荷に電力を供給させ
る放電制御装置を提供する。 【解決手段】複数のリチウムイオン電池E1〜E4を充
電するときには、各リチウムイオン電池E1〜E4の電
池電圧を検出して、電池電圧の最も低いリチウムイオン
電池E1〜E4から先に充電を開始する。充電を途中で
停止したときにも、電池電圧の最も低いリチウムイオン
電池E1〜E4の充電量を増して各リチウムイオン電池
E1〜E4の充電量のばらつきを抑えることができ、そ
の結果、負荷に対して複数のリチウムイオン電池E1〜
E4を直列接続して放電させたときには、従来よりも負
荷を長時間動作させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2次電池であるリ
チウムイオン電池の充電方法及び充電装置ならびに放電
制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電池を電源として例えばモータなどの負
荷に電力を供給し前記負荷を動作させる電気機器には、
負荷に対して複数の電池を直列接続して構成されたもの
があり、このような電池として2次電池であるリチウム
イオン電池を用いるものもある。
【0003】そして従来より、複数のリチウムイオン電
池を直列接続した状態で纏めて充電する充電装置が提供
されている。
【0004】一般に、リチウムイオン電池は定電流定電
圧充電方式と呼ばれる充電方法で充電される。即ち、図
8に示すように、リチウムイオン電池の電池電圧Vが、
電池性能を維持するために制限される上限値(通常、約
4.1〜4.2[V])Vhよりも低ければ、略一定の
充電電流Iでリチウムイオン電池を充電する定電流充電
を開始する。この定電流充電により前記電池電圧Vは増
加し、時刻t1に上限値Vhに達すると、電池電圧Vが
上限値Vhで略一定となるようにリチウムイオン電池を
充電する定電圧充電に切り換える。そして、充電電流I
が徐々に減少して所定の電流値以下になったところで充
電が完了する。
【0005】しかし、複数のリチウムイオン電池を直列
接続させた状態で纏めて充電する上記従来の充電装置で
は、複数のリチウムイオン電池の充電量に夫々ばらつき
があるため、複数のリチウムイオン電池の直列回路の両
端電圧が略一定となるように上述のような定電圧充電を
行うと、何れかのリチウムイオン電池を、電池電圧Vが
上限値Vhを越えるまで充電しまうこと(以下「過充
電」という)がある。ここでリチウムイオン電池は、他
のNi−Cd電池やNi−MH電池と比較し、重量エネ
ルギー密度が高いため、軽量化に優れている反面、過充
電されたり、電池電圧Vが電池性能を維持するために制
限される下限値よりも低くなるまで放電されたり(以下
「過放電」という)、高温状態で充放電されたりする
と、寿命が短くなったり、最悪の場合には発火する危険
性がある。
【0006】そこで各リチウムイオン電池の電池電圧V
を監視し、何れかのリチウムイオン電池の電池電圧Vが
上限値Vhに達したときには、前記リチウムイオン電池
をバイパスして他のリチウムイオン電池に充電電流Iを
流して、全てのリチウムイオン電池を満充電させる充電
装置が提供されている(特許2995142号公報参
照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の充電装置では、複数のリチウムイオン電池を満充電
させたときには、複数のリチウムイオン電池の充電量の
ばらつきを抑えることができるが、各リチウムイオン電
池の夫々に対して略均等に充電を行うため、充電を途中
で停止させた場合には、充電前に最も充電量が少なかっ
たリチウムイオン電池は、充電を停止させた後にも充電
量が最も少なく、充電量のばらつきを抑えることができ
ないといった問題があった。
【0008】その結果、従来では、充電を途中で停止さ
せた複数のリチウムイオン電池を負荷に対して直列接続
して放電させたときには、前記充電量の最も少ないリチ
ウムイオン電池の電池電圧Vが先に下限値まで低下する
ため、他のリチウムイオン電池の電池電圧Vが下限値以
上であっても、前記電池電圧Vが下限値まで低下したリ
チウムイオン電池の過放電を防ぐために全てのリチウム
イオン電池から負荷に対する放電を停止させてしまい、
負荷の動作時間が短くなってしまうのである。
【0009】また、負荷が例えば電動工具のモータであ
って、このモータに対して複数のリチウムイオン電池を
直列接続してモータを起動させようとした場合、非常に
大きな負荷電流がモータ及びリチウムイオン電池に流れ
ることがあり、しかも、各リチウムイオン電池の内部抵
抗が比較的大きいために、モータの起動時に各リチウム
イオン電池の電池電圧が急速に低下して、リチウムイオ
ン電池E1〜E4を過放電させてしまうことがあった。
また、過放電を防ぐため、リチウムイオン電池から負荷
への電力供給を停止させてしまうと、モータを起動させ
ることができないこととなる。
【0010】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、複数のリチウムイオン電池の充電量のばらつ
きを抑えたリチウムイオン電池の充電方法および充電装
置、ならびに電池電圧が下限値まで低下したリチウムイ
オン電池の過放電を防ぎながらも負荷に電力を供給させ
る放電制御装置を提供する。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、何れかの電池電圧が所定の下限
値まで低下したときには、負荷に対する放電を停止させ
るように使用される直列接続された複数のリチウムイオ
ン電池を充電するリチウムイオン電池の充電方法であっ
て、各リチウムイオン電池の電池電圧を検出して、電池
電圧の最も低いリチウムイオン電池から先に、複数のリ
チウムイオン電池を充電するときと比べて大きい充電電
流を流して充電を開始することを特徴とし、複数のリチ
ウムイオン電池の充電を途中で停止したときにも、電池
電圧の最も低いリチウムイオン電池から先に充電を開始
させることによって、前記リチウムイオン電池の充電量
を増して各リチウムイオン電池の充電量のばらつきを抑
えることができ、その結果、負荷に対して前記複数のリ
チウムイオン電池を直列接続して放電させたときには、
従来例の充電方法で充電した複数のリチウムイオン電池
を負荷に対して直列接続した場合と比べて、負荷を長時
間動作させることができる。
【0012】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、電池電圧の最も低いリチウムイオン電池から先に充
電を開始して、前記リチウムイオン電池の電池電圧が、
2番目に低いリチウムイオン電池の電池電圧の値に達し
たときに、全てのリチウムイオン電池の充電を開始する
ことを特徴とし、請求項1と同様の作用を奏する。
【0013】請求項3の発明は、何れかの電池電圧が所
定の下限値まで低下したときには、負荷に対する放電を
停止させるように使用される直列接続された複数のリチ
ウムイオン電池を充電するリチウムイオン電池の充電装
置であって、各リチウムイオン電池を充電するための充
電電力を供給する電力供給手段と、前記電力供給手段と
各リチウムイオン電池との電気的な接続/非接続を切り
換える切換手段と、各リチウムイオン電池の電池電圧を
検出する電池電圧検出手段と、前記電池電圧検出手段の
検出結果に応じて切換手段及び電力供給手段を制御する
ことで、選択されたリチウムイオン電池にのみ充電電力
を供給させる制御手段とを備え、制御手段は、電池電圧
の最も低いリチウムイオン電池から先に、複数のリチウ
ムイオン電池を充電するときと比べて大きい充電電流
で、充電電力の供給が開始されるように切換手段及び電
力供給手段を制御することを特徴とし、電池電圧検出手
段の検出結果から制御手段に切換手段を制御させて電池
電圧の最も低いリチウムイオン電池から先に充電を開始
させることによって、複数のリチウムイオン電池の充電
を途中で停止したときにも、電池電圧の最も低いリチウ
ムイオン電池の充電量を増して各リチウムイオン電池の
充電量のばらつきを抑えることができ、その結果、負荷
に対して前記複数のリチウムイオン電池を直列接続して
放電させたときには、従来例の充電装置で充電した複数
のリチウムイオン電池を負荷に対して直列接続した場合
と比べて、負荷を長時間動作させることができる。
【0014】請求項4の発明は、請求項3の発明におい
て、制御手段は、電池電圧の最も低いリチウムイオン電
池から先に充電電力の供給が開始され、前記リチウムイ
オン電池の電池電圧が、2番目に低いリチウムイオン電
池の電池電圧の値に達したときに、全てのリチウムイオ
ン電池に充電電力が供給されるように切換手段及び電力
供給手段を制御することを特徴とし、請求項3と同様の
作用を奏する。
【0015】請求項5の発明は、請求項3又は4の発明
において、各リチウムイオン電池の充電状態を表示する
表示手段を備えたことを特徴とし、表示手段を備えたこ
とによって、ユーザーは表示手段を見ることで、各リチ
ウムイオン電池の充電状態を容易に確認することができ
る。
【0016】請求項6の発明は、負荷に対して直列接続
された複数のリチウムイオン電池の放電を制御するリチ
ウムイオン電池の放電制御装置であって、各リチウムイ
オン電池と負荷との電気的な接続/非接続を切り換える
切換手段と、各リチウムイオン電池の電池電圧を検出す
る電池電圧検出手段と、前記電池電圧検出手段の検出結
果に応じて切換手段を制御し、電池電圧が所定の下限値
まで低下したリチウムイオン電池のみを負荷に対して非
接続とする制御手段とを備えたことを特徴とし、電池電
圧検出手段の検出結果から制御手段に切換手段を制御さ
せて、電池電圧が前記下限値まで低下したリチウムイオ
ン電池のみを負荷に対して非接続とすることによって、
前記リチウムイオン電池の過放電を防ぎながらも他のリ
チウムイオン電池を放電させて負荷に電力を供給させる
ことができ、その結果、何れかのリチウムイオン電池の
電池電圧が下限値まで低下したときに全てのリチウムイ
オン電池からの放電を停止させてしまう場合と比べて、
負荷を長時間動作させることができる。
【0017】請求項7の発明は、負荷に対して直列接続
された複数のリチウムイオン電池の放電を制御するリチ
ウムイオン電池の放電制御装置であって、複数のリチウ
ムイオン電池の直列回路と負荷との電気的な接続/非接
続を切り換える切換手段と、各リチウムイオン電池の電
池電圧を検出する電池電圧検出手段と、電池電圧検出手
段の検出結果に応じて切換手段を制御する制御手段とを
備え、制御手段は、電池電圧検出手段の検出結果から、
何れかのリチウムイオン電池の電池電圧の値が所定の下
限値まで低下したと判断したときには、切換手段を制御
して複数のリチウムイオン電池の直列回路と負荷とを非
接続にして、所定時間経過後に再び接続させるととも
に、前記直列回路と負荷との接続/非接続の切り換えを
所定回数又は所定時間だけ繰り返し行った後にも、何れ
かのリチウムイオン電池の電池電圧の値が所定の下限値
まで低下したと判断したときには、前記直列回路と負荷
とを非接続にした状態で切換手段を停止させることを特
徴とし、負荷に対して複数のリチウムイオン電池を直列
接続した状態で放電させて負荷を起動するときには、過
大な負荷電流が流れ、リチウムイオン電池の電池電圧が
前記下限値よりも低くなってしまうことがあるが、電池
電圧検出手段に各リチウムイオン電池の電池電圧を検出
させ、何れかのリチウムイオン電池の電池電圧が前記下
限値まで低下したときには、制御手段に切換手段を制御
させて、リチウムイオン電池の直列回路と負荷とを非接
続にさせ、所定時間の経過後に再び接続させることによ
って、前記所定時間の間に各リチウムイオン電池の低下
した電池電圧を回復させて、電池電圧が下限値まで低下
したリチウムイオン電池の過放電を防ぎながらも負荷に
電力を供給させて負荷を起動させることができ、また、
前記直列回路と負荷との接続/非接続の切り換えを所定
回数又は所定時間だけ繰り返し行った後にも、リチウム
イオン電池の電池電圧の値が下限値まで低下するときに
は、前記リチウムイオン電池を充電する必要があり、こ
のときに前記直列回路と負荷とを非接続にした状態で切
換手段を停止させることによって、無理に前記リチウム
イオン電池を放電させて劣化させてしまうのを防ぐこと
ができる。
【0018】
【発明の実施の形態】(実施形態1)本実施形態の充電
装置は、図1に示すように、4つのリチウムイオン電池
E1〜E4を充電するための充電電力を供給する電力供
給回路部2と、前記電力供給回路部2と各リチウムイオ
ン電池E1〜E4との接続/非接続を切り換える8個の
切換回路11〜18と、各リチウムイオン電池E1〜E
4の電池電圧を検出し、検出結果に応じた検出信号を出
力する電池電圧検出部21〜24と、電池電圧検出部2
1〜24からの検出信号に応じて切換回路11〜18及
び電力供給回路部2を制御して、選択されたリチウムイ
オン電池E1〜E4にのみ充電電力を供給させる制御回
路1と、制御回路1からの制御に応じて各リチウムイオ
ン電池E1〜E4が充電されているか否かを表示する表
示回路30とを備えている。
【0019】8つの切換回路11〜18はそれぞれ3つ
の端子a〜cを備えている。切換回路11の端子aが電
力供給回路部2の高電位側出力端に接続され、切換回路
12,13の端子a同士が接続され、切換回路14,1
5の端子a同士が接続され、切換回路16,17の端子
a同士が接続され、切換回路18の端子aが電力供給回
路部2の低電位側出力端に接続されている。また、切換
回路11,12の端子c同士が接続され、切換回路1
3,14の端子c同士が接続され、切換回路15,16
の端子c同士が接続され、切換回路17,18の端子c
同士が接続されている。
【0020】そしてリチウムイオン電池E1〜E4はそ
れぞれ、切換回路11,12の端子b同士の間、切換回
路13,14の端子b同士の間、切換回路15,16の
端子b同士の間、切換回路17,18の端子b同士の間
に接続される。
【0021】ここで、各切換回路11〜18はそれぞ
れ、制御回路1からの切換制御信号に応じて端子aを端
子bと端子cとに切り換えて接続する。例えば各切換回
路11〜18の端子aを端子bに接続したときには、リ
チウムイオン電池E1〜E4は直列接続した状態となっ
て電力供給回路部2から充電電力が供給される。また、
図1に示すように、切換回路11,12,15〜18の
それぞれの端子aを端子cに接続し、切換回路13,1
4のそれぞれの端子aを端子bに接続したときには、電
力供給回路部2からの充電電流はリチウムイオン電池E
2にリチウムイオン電池E1,E3,E4をバイパスし
て流れ、リチウムイオン電池E2にのみ充電電力が供給
される。
【0022】電力供給回路部2は、定電流回路2aと定
電圧回路2bとを備え、制御回路1からの制御に応じて
充電電力の出力を可変させる。
【0023】表示回路30は、リチウムイオン電池E1
〜E4のそれぞれに対応した例えば発光ダイオードなど
の4つの発光素子(図示せず)を備えており、制御回路
1からの表示制御信号に応じて、充電電力の供給を受け
て充電されているリチウムイオン電池E1〜E4に対応
した発光素子を点灯させる。
【0024】また本実施形態は、上記各回路を構成する
電子部品を収納するケース(図示せず)を備えており、
このケースには、図2に示すように、内部に収納された
表示回路30の上記各発光素子からの光を外部に放つた
めの4つの窓31〜34を有する表示部30aが設けら
れている。そして、リチウムイオン電池E1〜E4のそ
れぞれに対応した発光素子は、窓31〜34を臨むよう
にケース内に配設されて、表示部30aの各窓31〜3
4のそれぞれの近傍には、例えば「セル1」…「セル
4」といった表示が設けられている。
【0025】これにより、ユーザーは、ケースの表示部
30aを見ることで何れのリチウムイオン電池E1〜E
4が充電されているのかを容易に確認することができ
る。例えば、窓32から外部に光が放出されていれば、
セル2のリチウムイオン電池、つまりリチウムイオン電
池E2が充電されていることを把握することができるの
である。
【0026】ここで制御回路1の動作の一例について説
明する。
【0027】まず制御回路1は、切換回路11〜18の
それぞれの端子aを端子cに接続させておく。
【0028】そして、4つのリチウムイオン電池E1〜
E4が上述のように各切換回路11〜18の端子b同士
の間に接続されて、これらを充電するときには、制御回
路1は、各電池電圧検出部21〜24の検出信号から、
リチウムイオン電池E1〜E4のうち何れの電池電圧が
最も低いかを判別し、例えばリチウムイオン電池E2の
電池電圧が最も低いと判別したときには、切換回路1
3,14に切換制御信号を出力して、切換回路13,1
4のそれぞれの端子aを端子bに接続させる。
【0029】このように切換回路13,14を制御した
後、制御回路1は、図3に示すように、時刻t0に電力
供給回路部2を制御して充電電力の供給を開始させる。
このとき電力供給回路部2は、定電流回路2aにより略
一定の充電電流Iがリチウムイオン電池E2に流れるよ
うに充電電力を供給する。
【0030】これによりリチウムイオン電池E2は、定
電流充電されて、リチウムイオン電池E2の電池電圧V
e2の値は徐々に増加する。また、このとき、制御回路
1は、表示回路30に表示制御信号を出力して、リチウ
ムイオン電池E2に対応する発光素子を点灯させる。
【0031】そして制御回路1が、時刻t1に各電池電
圧検出部21〜24の検出信号から、リチウムイオン電
池E2の電池電圧Ve2が、4つのリチウムイオン電池
E1〜E4のうち2番目に電池電圧が低い例えばリチウ
ムイオン電池E1の電池電圧の値Ve1’に略等しくな
ったと判断したときには、図4に示すように、切換回路
11,12,15〜18に切換制御信号を出力して、そ
れぞれの端子aを端子bに接続させる。ここで、電池電
圧Ve2の値がVe1’に略等しくなったか否かの判断
は、例えば、制御回路1が所定時間毎に電力供給回路部
2からの電力供給を停止させて、このときの各電池電圧
検出部21〜24の検出信号に基づいて行われる。
【0032】上述のように時刻t1で各切換回路11〜
18の端子aが端子bに接続されると、リチウムイオン
電池E1〜E4は直列接続した状態で電力供給回路部2
に接続される。そして制御回路1は、電流値を小さくし
て略一定の充電電流Iがリチウムイオン電池E1〜E4
に流れるように電力供給回路部2を制御する。これによ
り、全てのリチウムイオン電池E1〜E4の定電流充電
が開始される。
【0033】ここで充電電流Iの電流値を小さくするの
は、全てのリチウムイオン電池E1〜E4が充電される
ことで発熱するリチウムイオン電池の数が増加すること
で、装置全体の発熱量が多くなるからである。言い換え
れば、先に電池電圧が最も低い1つのリチウムイオン電
池E2だけを充電しているときには、大きな充電電流I
を流しても、装置全体の発熱量が小さく、早急にリチウ
ムイオン電池E2を充電することができるのである。
【0034】また、制御回路1は、全てのリチウムイオ
ン電池E1〜E4の定電流充電を開始させると同時に、
表示回路30に表示制御信号を出力して、各リチウムイ
オン電池E1〜E4に対応した発光素子をそれぞれ点灯
させる。
【0035】本実施形態では、上述のように電池電圧の
最も低いリチウムイオン電池E1〜E4から先に充電を
開始することによって、充電を途中で停止させたときに
も、前記リチウムイオン電池E1〜E4の充電量を増し
て各リチウムイオン電池E1〜E4の充電量のばらつき
を抑えることができる。その結果、リチウムイオン電池
E1〜E4を直列接続し、負荷である例えば電動工具の
モータに対して放電させて前記モータを駆動させたとき
には、従来の充電装置で充電されたリチウムイオン電池
E1〜E4でモータを駆動させたときと比べて、前記充
電量のばらつきが少ないため、モータを長時間駆動させ
ることができるのである。 (実施形態2)本実施形態の放電制御装置は、図5に示
すように、負荷Aと各リチウムイオン電池E1〜E4と
の電気的な接続/非接続を切り換える8個の切換回路1
1〜18と、各リチウムイオン電池E1〜E4の電池電
圧を検出し、検出結果に応じた検出信号を出力する電池
電圧検出部61〜64と、電池電圧検出部61〜64か
らの検出信号に応じて切換回路11〜18を制御する制
御回路51と、制御回路51からの制御に応じて各リチ
ウムイオン電池E1〜E4の電池電圧の状態を表示する
表示回路70とを備えている。
【0036】切換回路11〜18は、それぞれ実施形態
1と同様、端子a〜cを備えて、端子aを端子b,cに
切換接続する。
【0037】また、表示回路70は、実施形態1と同
様、リチウムイオン電池E1〜E4のそれぞれに対応し
た例えば発光ダイオードなどの4つの発光素子(図示せ
ず)を備えており、制御回路51からの表示制御信号に
応じて、電池電圧が所定の下限値よりも高いリチウムイ
オン電池E1〜E4に対応した発光素子を点灯させる。
【0038】そして本実施形態の制御回路51は、リチ
ウムイオン電池E1〜E4を負荷Aに対して放電させて
負荷Aに電力を供給するときには、各切換回路11〜1
8に切換制御信号を出力して、それぞれの端子aを端子
bに接続させる。これにより、リチウムイオン電池E1
〜E4の直列回路から負荷Aに対して電力が供給され
て、負荷Aが動作する。このとき、制御回路51は、電
池電圧検出部61〜64の検出信号に基づいて、各リチ
ウムイオン電池E1〜E4の電池電圧を監視しており、
前記各電池電圧の値が下限値よりも高ければ、表示回路
70に表示制御信号を出力して、各リチウムイオン電池
E1〜E4の夫々に対応した4つの発光素子を点灯させ
る。
【0039】そして制御回路51は、前記検出信号に基
づいて、例えばリチウムイオン電池E2の電池電圧が下
限値(通常、約2.5[V])に達したと判断したとき
には、図6に示すように、切換回路13,14に切換制
御信号を出力して夫々の端子aを端子cに接続させると
ともに、表示回路70に表示制御信号を出力してリチウ
ムイオン電池E2に対応する発光素子のみを消灯させ
る。その結果、リチウムイオン電池E2のみが負荷Aに
対して非接続となり、負荷Aにはリチウムイオン電池E
1,E3,E4の直列回路から電力が供給される。
【0040】このように本実施形態では、電池電圧が下
限値まで低下したリチウムイオン電池E1〜E4のみを
負荷Aに対して非接続とすることによって、前記リチウ
ムイオン電池E1〜E4の過放電を防ぎながらも他のリ
チウムイオン電池E1〜E4を放電させて負荷Aに電力
を供給させることができる。その結果、何れかのリチウ
ムイオン電池E1〜E4の電池電圧が下限値まで低下し
たときに全てのリチウムイオン電池E1〜E4からの放
電を停止させてしまう場合と比べて、負荷Aを長時間動
作させることができる。 (実施形態3)本実施形態の放電制御装置の基本構成
は、実施形態2と共通するために共通する部分について
は同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴
となる部分についてのみ詳細に説明する。
【0041】本実施形態の制御回路51は、図5に示す
ように、リチウムイオン電池E1〜E4の直列回路を負
荷Aに接続して、負荷Aを起動させるとき、電池電圧検
出部61〜64の検出信号から各リチウムイオン電池E
1〜E4の電池電圧を監視しており、何れかのリチウム
イオン電池E1〜E4の電池電圧が下限値まで低下した
と判断したときには、切換回路11〜18のうち何れか
1つに切換制御信号を出力して端子aを端子cに接続さ
せ、所定時間経過後に、前記切換回路11〜18に切換
制御信号を出力して、再び端子aを端子bに接続させ
る。
【0042】例えば、図7に示すように、時刻t0にリ
チウムイオン電池E1〜E4の直列回路から負荷Aに駆
動電力の供給が開始されると、負荷Aに流れる負荷電流
Iaは急速に増加するとともに、各リチウムイオン電池
E1〜E4の電池電圧は低下する。
【0043】ここで、各リチウムイオン電池E1〜E4
の充電量のばらつきにより、時刻t1に、リチウムイオ
ン電池E2の電池電圧Ve2のみが先に下限値Vlまで
達すると、制御回路51は例えば切換回路11に切換制
御信号を出力し、端子aを端子cに接続させる。これに
より、リチウムイオン電池E1〜E4から負荷Aへの電
力供給経路が遮断されるので、時刻t1以降、負荷電流
Iaは略0[A]となり、低下したリチウムイオン電池
E2の電池電圧Ve2を含む各リチウムイオン電池E1
〜E4の電池電圧は、時刻t0のときの値に近付くよう
に回復する。
【0044】そして、時刻t1から所定時間Tだけ経過
した時刻t2に、制御回路51は、切換回路11に切換
制御信号を出力して端子aを再び端子bに接続させる。
これにより、再び負荷Aに電力が供給されて、負荷電流
Iaが増加し、時刻t0からの動作が繰り返し行われ
る。
【0045】これにより本実施形態では、負荷Aの起動
時に過大な負荷電流Iaが流れて各リチウムイオン電池
E1〜E4の電池電圧が低下しても、上記所定時間Tの
間に低下した電池電圧を回復させて、電池電圧が下限値
Vlまで低下したリチウムイオン電池E1〜E4の過放
電を防ぎながらも負荷Aに電力を供給させて負荷Aを起
動させることができる。そして、時刻t6に負荷Aが起
動してしまえば、負荷電流Iaは時刻t1のときと比べ
て低い略一定の値となり、リチウムイオン電池E2の電
池電圧Ve2を含む各リチウムイオン電池E1〜E4の
電池電圧は、下限値Vlよりも高い値に維持されるので
ある。
【0046】また、制御回路51は、前述のような切換
回路11における端子aと端子b,cとの接続の切り換
えを所定回数又は所定時間だけ繰り返し行い、その後に
おいてもリチウムイオン電池E2の電池電圧Ve2が下
限値Vlまで低下したと判断したときには、切換回路1
1の端子aを端子cに接続した状態、つまりリチウムイ
オン電池E1〜E4の直列回路と負荷Aとを非接続にし
た状態で切換回路11を停止させる。
【0047】このように、切換回路11の切り換えを繰
り返し行った後にも、リチウムイオン電池E2の電池電
圧Ve2の値が下限値Vlまで低下するときには、リチ
ウムイオン電池E2を充電する必要があり、このときに
前記直列回路と負荷Aとを非接続にした状態で切換回路
11を停止させることによって、無理にリチウムイオン
電池E2を放電させて劣化させてしまうのを防ぐことが
できる。
【0048】
【発明の効果】請求項1の発明は、何れかの電池電圧が
所定の下限値まで低下したときには、負荷に対する放電
を停止させるように使用される直列接続された複数のリ
チウムイオン電池を充電するリチウムイオン電池の充電
方法であって、各リチウムイオン電池の電池電圧を検出
して、電池電圧の最も低いリチウムイオン電池から先
に、複数のリチウムイオン電池を充電するときと比べて
大きい充電電流を流して充電を開始するので、複数のリ
チウムイオン電池の充電を途中で停止したときにも、電
池電圧の最も低いリチウムイオン電池から先に充電を開
始させることによって、前記リチウムイオン電池の充電
量を増して各リチウムイオン電池の充電量のばらつきを
抑えることができ、その結果、負荷に対して前記複数の
リチウムイオン電池を直列接続して放電させたときに
は、従来例の充電方法で充電した複数のリチウムイオン
電池を負荷に対して直列接続した場合と比べて、負荷を
長時間動作させることができるという効果がある。
【0049】請求項2の発明は、電池電圧の最も低いリ
チウムイオン電池から先に充電を開始して、前記リチウ
ムイオン電池の電池電圧が、2番目に低いリチウムイオ
ン電池の電池電圧の値に達したときに、全てのリチウム
イオン電池の充電を開始するので、請求項1と同様の効
果を奏する。
【0050】請求項3の発明は、何れかの電池電圧が所
定の下限値まで低下したときには、負荷に対する放電を
停止させるように使用される直列接続された複数のリチ
ウムイオン電池を充電するリチウムイオン電池の充電装
置であって、各リチウムイオン電池を充電するための充
電電力を供給する電力供給手段と、前記電力供給手段と
各リチウムイオン電池との電気的な接続/非接続を切り
換える切換手段と、各リチウムイオン電池の電池電圧を
検出する電池電圧検出手段と、前記電池電圧検出手段の
検出結果に応じて切換手段及び電力供給手段を制御する
ことで、選択されたリチウムイオン電池にのみ充電電力
を供給させる制御手段とを備え、制御手段は、電池電圧
の最も低いリチウムイオン電池から先に、複数のリチウ
ムイオン電池を充電するときと比べて大きい充電電流
で、充電電力の供給が開始されるように切換手段及び電
力供給手段を制御するので、電池電圧検出手段の検出結
果から制御手段に切換手段を制御させて電池電圧の最も
低いリチウムイオン電池から先に充電を開始させること
によって、複数のリチウムイオン電池の充電を途中で停
止したときにも、電池電圧の最も低いリチウムイオン電
池の充電量を増して各リチウムイオン電池の充電量のば
らつきを抑えることができ、その結果、負荷に対して前
記複数のリチウムイオン電池を直列接続して放電させた
ときには、従来例の充電装置で充電した複数のリチウム
イオン電池を負荷に対して直列接続した場合と比べて、
負荷を長時間動作させることができるという効果があ
る。
【0051】請求項4の発明は、制御手段は、電池電圧
の最も低いリチウムイオン電池から先に充電電力の供給
が開始され、前記リチウムイオン電池の電池電圧が、2
番目に低いリチウムイオン電池の電池電圧の値に達した
ときに、全てのリチウムイオン電池に充電電力が供給さ
れるように切換手段及び電力供給手段を制御するので、
請求項3と同様の効果を奏する。
【0052】請求項5の発明は、請求項3又は4の発明
において、各リチウムイオン電池の充電状態を表示する
表示手段を備えたので、ユーザーは表示手段を見ること
で、各リチウムイオン電池の充電状態を容易に確認する
ことができるという効果がある。
【0053】請求項6の発明は、負荷に対して直列接続
された複数のリチウムイオン電池の放電を制御するリチ
ウムイオン電池の放電制御装置であって、各リチウムイ
オン電池と負荷との電気的な接続/非接続を切り換える
切換手段と、各リチウムイオン電池の電池電圧を検出す
る電池電圧検出手段と、前記電池電圧検出手段の検出結
果に応じて切換手段を制御し、電池電圧が所定の下限値
まで低下したリチウムイオン電池のみを負荷に対して非
接続とする制御手段とを備えたので、電池電圧検出手段
の検出結果から制御手段に切換手段を制御させて、電池
電圧が前記下限値まで低下したリチウムイオン電池のみ
を負荷に対して非接続とすることによって、前記リチウ
ムイオン電池の過放電を防ぎながらも他のリチウムイオ
ン電池を放電させて負荷に電力を供給させることがで
き、その結果、何れかのリチウムイオン電池の電池電圧
が下限値まで低下したときに全てのリチウムイオン電池
からの放電を停止させてしまう場合と比べて、負荷を長
時間動作させることができるという効果がある。
【0054】請求項7の発明は、負荷に対して直列接続
された複数のリチウムイオン電池の放電を制御するリチ
ウムイオン電池の放電制御装置であって、複数のリチウ
ムイオン電池の直列回路と負荷との電気的な接続/非接
続を切り換える切換手段と、各リチウムイオン電池の電
池電圧を検出する電池電圧検出手段と、電池電圧検出手
段の検出結果に応じて切換手段を制御する制御手段とを
備え、制御手段は、電池電圧検出手段の検出結果から、
何れかのリチウムイオン電池の電池電圧の値が所定の下
限値まで低下したと判断したときには、切換手段を制御
して複数のリチウムイオン電池の直列回路と負荷とを非
接続にして、所定時間経過後に再び接続させるととも
に、前記直列回路と負荷との接続/非接続の切り換えを
所定回数又は所定時間だけ繰り返し行った後にも、何れ
かのリチウムイオン電池の電池電圧の値が所定の下限値
まで低下したと判断したときには、前記直列回路と負荷
とを非接続にした状態で切換手段を停止させるので、負
荷に対して複数のリチウムイオン電池を直列接続した状
態で放電させて負荷を起動するときには、過大な負荷電
流が流れ、リチウムイオン電池の電池電圧が前記下限値
よりも低くなってしまうことがあるが、電池電圧検出手
段に各リチウムイオン電池の電池電圧を検出させ、何れ
かのリチウムイオン電池の電池電圧が前記下限値まで低
下したときには、制御手段に切換手段を制御させて、リ
チウムイオン電池の直列回路と負荷とを非接続にさせ、
所定時間の経過後に再び接続させることによって、前記
所定時間の間に各リチウムイオン電池の低下した電池電
圧を回復させて、電池電圧が下限値まで低下したリチウ
ムイオン電池の過放電を防ぎながらも負荷に電力を供給
させて負荷を起動させることができ、また、前記直列回
路と負荷との接続/非接続の切り換えを所定回数又は所
定時間だけ繰り返し行った後にも、リチウムイオン電池
の電池電圧の値が下限値まで低下するときには、前記リ
チウムイオン電池を充電する必要があり、このときに前
記直列回路と負荷とを非接続にした状態で切換手段を停
止させることによって、無理に前記リチウムイオン電池
を放電させて劣化させてしまうのを防ぐことができると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1を示す概略回路ブロック図である。
【図2】同上の表示部を示す概略外形図である。
【図3】同上の動作説明図である。
【図4】同上の他の概略回路ブロック図である。
【図5】実施形態2を示す概略回路ブロック図である。
【図6】同上の他の概略回路ブロック図である。
【図7】実施形態3を示す動作説明図である。
【図8】一般的な充電装置の動作説明図である。
【符号の説明】
1 制御回路 2 電力供給回路部 11〜18 切換回路 21〜24 電池電圧検出部 30 表示回路 E1〜E4 リチウムイオン電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G003 AA01 BA03 CA02 CA14 EA02 5H030 AA03 AA10 AS12 BB01 FF42 FF44

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 何れかの電池電圧が所定の下限値まで低
    下したときには、負荷に対する放電を停止させるように
    使用される直列接続された複数のリチウムイオン電池を
    充電するリチウムイオン電池の充電方法であって、各リ
    チウムイオン電池の電池電圧を検出して、電池電圧の最
    も低いリチウムイオン電池から先に、複数のリチウムイ
    オン電池を充電するときと比べて大きい充電電流を流し
    て充電を開始することを特徴とするリチウムイオン電池
    の充電方法。
  2. 【請求項2】 電池電圧の最も低いリチウムイオン電池
    から先に充電を開始して、前記リチウムイオン電池の電
    池電圧が、2番目に低いリチウムイオン電池の電池電圧
    の値に達したときに、全てのリチウムイオン電池の充電
    を開始することを特徴とする請求項1記載のリチウムイ
    オン電池の充電方法。
  3. 【請求項3】 何れかの電池電圧が所定の下限値まで低
    下したときには、負荷に対する放電を停止させるように
    使用される直列接続された複数のリチウムイオン電池を
    充電するリチウムイオン電池の充電装置であって、各リ
    チウムイオン電池を充電するための充電電力を供給する
    電力供給手段と、前記電力供給手段と各リチウムイオン
    電池との電気的な接続/非接続を切り換える切換手段
    と、各リチウムイオン電池の電池電圧を検出する電池電
    圧検出手段と、前記電池電圧検出手段の検出結果に応じ
    て切換手段及び電力供給手段を制御することで、選択さ
    れたリチウムイオン電池にのみ充電電力を供給させる制
    御手段とを備え、制御手段は、電池電圧の最も低いリチ
    ウムイオン電池から先に、複数のリチウムイオン電池を
    充電するときと比べて大きい充電電流で、充電電力の供
    給が開始されるように切換手段及び電力供給手段を制御
    することを特徴とするリチウムイオン電池の充電装置。
  4. 【請求項4】 制御手段は、電池電圧の最も低いリチウ
    ムイオン電池から先に充電電力の供給が開始され、前記
    リチウムイオン電池の電池電圧が、2番目に低いリチウ
    ムイオン電池の電池電圧の値に達したときに、全てのリ
    チウムイオン電池に充電電力が供給されるように切換手
    段及び電力供給手段を制御することを特徴とする請求項
    3記載のリチウムイオン電池の充電装置。
  5. 【請求項5】 各リチウムイオン電池の充電状態を表示
    する表示手段を備えたことを特徴とする請求項3又は4
    記載のリチウムイオン電池の充電装置。
  6. 【請求項6】 負荷に対して直列接続された複数のリチ
    ウムイオン電池の放電を制御するリチウムイオン電池の
    放電制御装置であって、各リチウムイオン電池と負荷と
    の電気的な接続/非接続を切り換える切換手段と、各リ
    チウムイオン電池の電池電圧を検出する電池電圧検出手
    段と、前記電池電圧検出手段の検出結果に応じて切換手
    段を制御し、電池電圧が所定の下限値まで低下したリチ
    ウムイオン電池のみを負荷に対して非接続とする制御手
    段とを備えたことを特徴とするリチウムイオン電池の放
    電制御装置。
  7. 【請求項7】 負荷に対して直列接続された複数のリチ
    ウムイオン電池の放電を制御するリチウムイオン電池の
    放電制御装置であって、複数のリチウムイオン電池の直
    列回路と負荷との電気的な接続/非接続を切り換える切
    換手段と、各リチウムイオン電池の電池電圧を検出する
    電池電圧検出手段と、電池電圧検出手段の検出結果に応
    じて切換手段を制御する制御手段とを備え、制御手段
    は、電池電圧検出手段の検出結果から、何れかのリチウ
    ムイオン電池の電池電圧の値が所定の下限値まで低下し
    たと判断したときには、切換手段を制御して複数のリチ
    ウムイオン電池の直列回路と負荷とを非接続にして、所
    定時間経過後に再び接続させるとともに、前記直列回路
    と負荷との接続/非接続の切り換えを所定回数又は所定
    時間だけ繰り返し行った後にも、何れかのリチウムイオ
    ン電池の電池電圧の値が所定の下限値まで低下したと判
    断したときには、前記直列回路と負荷とを非接続にした
    状態で切換手段を停止させることを特徴とするリチウム
    イオン電池の放電制御装置。
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