JP2003217675A - リチウムイオン二次電池の充電方法及び装置 - Google Patents
リチウムイオン二次電池の充電方法及び装置Info
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 トリクル充電方式で待機している組電池の充
電を、安価かつ効率的に行う。 【解決手段】 組電池の端子間に接続され該組電池を構
成する各リチウムイオン二次電池１−１、１−２、１−
３、…、１−ｎを充電する充電器５と、各リチウムイオ
ン二次電池の端子間電圧を検出する電圧プローブ６−
１、６−２、６−３、…、６−ｎと、各リチウムイオン
二次電池の端子間に接続され、入力される制御信号に基
づいて該接続されたリチウムイオン二次電池の端子間を
短絡するバイパス回路４−１、４−２、４−３、…、４
−ｎと、各電圧プローブの検出出力を取り込み、各リチ
ウムイオン二次電池のうち予め設定された充電完了電圧
に達したリチウムイオン二次電池に対して順次、該リチ
ウムイオン二次電池の両端間を短絡するように各バイパ
ス回路を制御する制御部７とを有している。
電を、安価かつ効率的に行う。 【解決手段】 組電池の端子間に接続され該組電池を構
成する各リチウムイオン二次電池１−１、１−２、１−
３、…、１−ｎを充電する充電器５と、各リチウムイオ
ン二次電池の端子間電圧を検出する電圧プローブ６−
１、６−２、６−３、…、６−ｎと、各リチウムイオン
二次電池の端子間に接続され、入力される制御信号に基
づいて該接続されたリチウムイオン二次電池の端子間を
短絡するバイパス回路４−１、４−２、４−３、…、４
−ｎと、各電圧プローブの検出出力を取り込み、各リチ
ウムイオン二次電池のうち予め設定された充電完了電圧
に達したリチウムイオン二次電池に対して順次、該リチ
ウムイオン二次電池の両端間を短絡するように各バイパ
ス回路を制御する制御部７とを有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数個のリチウム
イオン二次電池が直列状態に接続された組電池において
各単電池の充電をバランス良く実行させるリチウムイオ
ン二次電池の充電方法及び装置に関する。
イオン二次電池が直列状態に接続された組電池において
各単電池の充電をバランス良く実行させるリチウムイオ
ン二次電池の充電方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に携帯電話機やコードレス電話機な
どの移動無線通信機をはじめ、ビデオカメラやノート型
パソコンなどでは、体積エネルギー密度および重量エネ
ルギー密度が高いリチウムイオン二次電池が多く使われ
ている。このリチウムイオン二次電池は、通常、単セル
（単電池）を複数個、直列接続して上記の電子機器の電
源として使用される。
どの移動無線通信機をはじめ、ビデオカメラやノート型
パソコンなどでは、体積エネルギー密度および重量エネ
ルギー密度が高いリチウムイオン二次電池が多く使われ
ている。このリチウムイオン二次電池は、通常、単セル
（単電池）を複数個、直列接続して上記の電子機器の電
源として使用される。
【０００３】従来、リチウムイオン二次電他の充電は、
単セル当たり４．１Ｖまたは４．２Ｖという一定値に充
電電圧を設定し、電池電圧がこれらの充電完了電圧に到
達するまでは一定電流値で充電し、充電完了電圧に達し
た以後は、定電圧充電に移行する定電流・定電圧充電方
式が採用されている。一方、直列接続されたリチウムイ
オン二次電池の充電は、例えば単セル当たりの充電完了
電圧を４．１Ｖとするとセルがｎ個、直列接続された組
電池はｎ×４．１Ｖになるまで定電流充電をすることに
なる（図３参照）。
単セル当たり４．１Ｖまたは４．２Ｖという一定値に充
電電圧を設定し、電池電圧がこれらの充電完了電圧に到
達するまでは一定電流値で充電し、充電完了電圧に達し
た以後は、定電圧充電に移行する定電流・定電圧充電方
式が採用されている。一方、直列接続されたリチウムイ
オン二次電池の充電は、例えば単セル当たりの充電完了
電圧を４．１Ｖとするとセルがｎ個、直列接続された組
電池はｎ×４．１Ｖになるまで定電流充電をすることに
なる（図３参照）。
【０００４】しかし、上述した定電流・定電圧充電方式
では、各セルの端子電圧を個別に監視していないので、
充電時に各セルの端子電圧にばらつきがあると、任意の
セルが充電完了電圧に達しても他の電池が充電完了電圧
に達していないために充電が継続して行われ、一番初め
に充電完了電圧に到達したセルは過充電になってしま
う。
では、各セルの端子電圧を個別に監視していないので、
充電時に各セルの端子電圧にばらつきがあると、任意の
セルが充電完了電圧に達しても他の電池が充電完了電圧
に達していないために充電が継続して行われ、一番初め
に充電完了電圧に到達したセルは過充電になってしま
う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】直列接続された複数個
のリチウムイオン二次電池をトリクル充電方式で使用す
る場合、全ての電池の容量あるいは内部抵抗が常に同じ
であればバランス良く充電できる。しかしながら、実際
には、電池の容量あるいは内部抵抗には若干のばらつき
が存在する。更に、初期において同じ内部抵抗であった
としてもトリクル充電により、時間が経過していくと電
池の内部特性が変化し、電池の容量および内部抵抗も変
化する。その結果、各電池のバランスが崩れ、特定の電
池が過充電状態になることもある。
のリチウムイオン二次電池をトリクル充電方式で使用す
る場合、全ての電池の容量あるいは内部抵抗が常に同じ
であればバランス良く充電できる。しかしながら、実際
には、電池の容量あるいは内部抵抗には若干のばらつき
が存在する。更に、初期において同じ内部抵抗であった
としてもトリクル充電により、時間が経過していくと電
池の内部特性が変化し、電池の容量および内部抵抗も変
化する。その結果、各電池のバランスが崩れ、特定の電
池が過充電状態になることもある。
【０００６】一方、他の電池は満充電に達しない状態で
充電が終わってしまうので、電池の保有している能力を
十分に取り出すことができなくなる。このように従来の
充電方式では、各電池を確実に満充電状態まで充電する
ことができない場合がある。本発明はこのような事情に
鑑みてなされたものであり、直列接続された複数個のリ
チウムイオン二次電池についてトリクル充電方式で待機
している組電池の充電を、安価かつ効率的に行うことを
可能とするリチウムイオン二次電池の充電装置を提供す
ることを目的とする。
充電が終わってしまうので、電池の保有している能力を
十分に取り出すことができなくなる。このように従来の
充電方式では、各電池を確実に満充電状態まで充電する
ことができない場合がある。本発明はこのような事情に
鑑みてなされたものであり、直列接続された複数個のリ
チウムイオン二次電池についてトリクル充電方式で待機
している組電池の充電を、安価かつ効率的に行うことを
可能とするリチウムイオン二次電池の充電装置を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【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に記載の発明は、直流負荷に電力を供給す
る直流電源の出力に、前記直流負荷と並列に、複数のリ
チウムイオン二次電池が直列接続されてなる組電池が接
続されて使用される前記各リチウムイオン二次電池の充
電を行うリチウムイオン二次電池の充電方法であって、
前記組電池を構成する各リチウムイオン二次電池を充電
し、かつ前記組電池を構成する各リチウムイオン二次電
池の端子間電圧を検出すると共に、前記組電池を構成す
る各リチウムイオン二次電池のうち予め設定された充電
完了電圧に達したリチウムイオン二次電池に対して順
次、該リチウムイオン二次電池の両端間を短絡して充電
電流をバイパスし、前記組電池を構成する全てのリチウ
ムイオン二次電池が充電完了電圧に達した後に前記組電
池を構成する各リチウムイオン二次電池に対してトリク
ル充電を行うことを特徴とする。
に、請求項１に記載の発明は、直流負荷に電力を供給す
る直流電源の出力に、前記直流負荷と並列に、複数のリ
チウムイオン二次電池が直列接続されてなる組電池が接
続されて使用される前記各リチウムイオン二次電池の充
電を行うリチウムイオン二次電池の充電方法であって、
前記組電池を構成する各リチウムイオン二次電池を充電
し、かつ前記組電池を構成する各リチウムイオン二次電
池の端子間電圧を検出すると共に、前記組電池を構成す
る各リチウムイオン二次電池のうち予め設定された充電
完了電圧に達したリチウムイオン二次電池に対して順
次、該リチウムイオン二次電池の両端間を短絡して充電
電流をバイパスし、前記組電池を構成する全てのリチウ
ムイオン二次電池が充電完了電圧に達した後に前記組電
池を構成する各リチウムイオン二次電池に対してトリク
ル充電を行うことを特徴とする。
【０００８】請求項２に記載の発明は、直流負荷に電力
を供給する直流電源の出力に、前記直流負荷と並列に、
複数のリチウムイオン二次電池が直列接続されてなる組
電池が接続されて使用される前記各リチウムイオン二次
電池の充電を行うリチウムイオン二次電池の充電装置で
あって、前記組電池の端子間に接続され前記組電池を構
成する各リチウムイオン二次電池を充電する充電手段
と、前記組電池を構成する各リチウムイオン二次電池の
端子間電圧を検出する電圧検出手段と、前記組電池を構
成する各リチウムイオン二次電池の端子間に接続され、
入力される制御信号に基づいて該接続されたリチウムイ
オン二次電池の端子間を短絡するバイパス手段と、前記
電圧検出手段の検出出力を取り込み、前記組電池を構成
する各リチウムイオン二次電池のうち予め設定された充
電完了電圧に達したリチウムイオン二次電池に対して順
次、該リチウムイオン二次電池の両端間を短絡するよう
に前記バイパス手段を制御する制御手段と、前記組電池
の正極性端子側と、直流負荷及び直流電源との間に、該
直流負荷及び直流電源に対して前記組電池を構成する各
リチウムイオン二次電池の放電を許容する極性となるよ
うに接続されるダイオードとを有することを特徴とす
る。
を供給する直流電源の出力に、前記直流負荷と並列に、
複数のリチウムイオン二次電池が直列接続されてなる組
電池が接続されて使用される前記各リチウムイオン二次
電池の充電を行うリチウムイオン二次電池の充電装置で
あって、前記組電池の端子間に接続され前記組電池を構
成する各リチウムイオン二次電池を充電する充電手段
と、前記組電池を構成する各リチウムイオン二次電池の
端子間電圧を検出する電圧検出手段と、前記組電池を構
成する各リチウムイオン二次電池の端子間に接続され、
入力される制御信号に基づいて該接続されたリチウムイ
オン二次電池の端子間を短絡するバイパス手段と、前記
電圧検出手段の検出出力を取り込み、前記組電池を構成
する各リチウムイオン二次電池のうち予め設定された充
電完了電圧に達したリチウムイオン二次電池に対して順
次、該リチウムイオン二次電池の両端間を短絡するよう
に前記バイパス手段を制御する制御手段と、前記組電池
の正極性端子側と、直流負荷及び直流電源との間に、該
直流負荷及び直流電源に対して前記組電池を構成する各
リチウムイオン二次電池の放電を許容する極性となるよ
うに接続されるダイオードとを有することを特徴とす
る。
【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
のリチウムイオン二次電池の充電装置において、前記制
御手段は、前記組電池を構成する全てのリチウムイオン
二次電池が充電完了電圧に達した後に前記バイパス手段
を非動作状態にすることを特徴とする。
のリチウムイオン二次電池の充電装置において、前記制
御手段は、前記組電池を構成する全てのリチウムイオン
二次電池が充電完了電圧に達した後に前記バイパス手段
を非動作状態にすることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態に係るリ
チウムイオン二次電池の充電装置の構成を図１に示す。
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の充電装置
は、直流負荷に電力を供給する直流電源の出力に、前記
直流負荷と並列に、複数のリチウムイオン二次電池が直
列接続されてなる組電池が接続されて使用される前記各
リチウムイオン二次電池の充電を行うリチウムイオン二
次電池の充電方法であって、前記組電池を構成する各リ
チウムイオン二次電池を充電し、かつ前記組電池を構成
する各リチウムイオン二次電池の端子間電圧を検出する
と共に、前記組電池を構成する各リチウムイオン二次電
池のうち予め設定された充電完了電圧に達したリチウム
イオン二次電池に対して順次、該リチウムイオン二次電
池の両端間を短絡して充電電流をバイパスし、前記組電
池を構成する全てのリチウムイオン二次電池が充電完了
電圧に達した後に前記組電池を構成する各リチウムイオ
ン二次電池に対してトリクル充電を行うことを特徴とす
るリチウムイオン二次電池の充電方法を実施するための
装置である。
を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態に係るリ
チウムイオン二次電池の充電装置の構成を図１に示す。
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の充電装置
は、直流負荷に電力を供給する直流電源の出力に、前記
直流負荷と並列に、複数のリチウムイオン二次電池が直
列接続されてなる組電池が接続されて使用される前記各
リチウムイオン二次電池の充電を行うリチウムイオン二
次電池の充電方法であって、前記組電池を構成する各リ
チウムイオン二次電池を充電し、かつ前記組電池を構成
する各リチウムイオン二次電池の端子間電圧を検出する
と共に、前記組電池を構成する各リチウムイオン二次電
池のうち予め設定された充電完了電圧に達したリチウム
イオン二次電池に対して順次、該リチウムイオン二次電
池の両端間を短絡して充電電流をバイパスし、前記組電
池を構成する全てのリチウムイオン二次電池が充電完了
電圧に達した後に前記組電池を構成する各リチウムイオ
ン二次電池に対してトリクル充電を行うことを特徴とす
るリチウムイオン二次電池の充電方法を実施するための
装置である。
【００１１】図１において、本実施形態に係るリチウム
イオン二次電池の充電装置は、直流負荷２に電力を供給
する直流電源３の出力に、直流負荷２と並列に、複数の
リチウムイオン二次電池（セル）１−１、１−２、１−
３、…、１−ｎが直列接続されてなる組電池が接続され
て使用される各リチウムイオン二次電池の充電を行うリ
チウムイオン二次電池の充電装置である。
イオン二次電池の充電装置は、直流負荷２に電力を供給
する直流電源３の出力に、直流負荷２と並列に、複数の
リチウムイオン二次電池（セル）１−１、１−２、１−
３、…、１−ｎが直列接続されてなる組電池が接続され
て使用される各リチウムイオン二次電池の充電を行うリ
チウムイオン二次電池の充電装置である。
【００１２】本実施形態に係るリチウムイオン二次電池
の充電装置は、上記組電池の端子間に接続され上記組電
池を構成する各リチウムイオン二次電池１−１、１−
２、１−３、…、１−ｎを充電するリチウムイオン二次
電池専用充電器（以下、単に充電器と記す。）５と、各
リチウムイオン二次電池１−１、１−２、１−３、…、
１−ｎの端子間電圧を検出する電圧プローブ６−１、６
−２、６−３、…、６−ｎと、各リチウムイオン二次電
池１−１、１−２、１−３、…、１−ｎの端子間に接続
され、入力される制御信号に基づいて該接続されたリチ
ウムイオン二次電池の端子間を短絡するバイパス回路４
−１、４−２、４−３、…、４−ｎと、電圧プローブ６
−１、６−２、６−３、…、６−ｎの検出出力を取り込
み、各リチウムイオン二次電池１−１、１−２、１−
３、…、１−ｎのうち予め設定された充電完了電圧に達
したリチウムイオン二次電池に対して順次、該リチウム
イオン二次電池の両端間を短絡するようにバイパス回路
４−１、４−２、４−３、…、４−ｎを制御する制御部
７と、上記組電池の正極性端子側と、直流負荷２及び直
流電源３との間に、該直流負荷２及び直流電源３に対し
て上記組電池を構成する各リチウムイオン二次電池１−
１、１−２、１−３、…、１−ｎの放電を許容する極性
となるように接続されるダイオード１０とを有してい
る。
の充電装置は、上記組電池の端子間に接続され上記組電
池を構成する各リチウムイオン二次電池１−１、１−
２、１−３、…、１−ｎを充電するリチウムイオン二次
電池専用充電器（以下、単に充電器と記す。）５と、各
リチウムイオン二次電池１−１、１−２、１−３、…、
１−ｎの端子間電圧を検出する電圧プローブ６−１、６
−２、６−３、…、６−ｎと、各リチウムイオン二次電
池１−１、１−２、１−３、…、１−ｎの端子間に接続
され、入力される制御信号に基づいて該接続されたリチ
ウムイオン二次電池の端子間を短絡するバイパス回路４
−１、４−２、４−３、…、４−ｎと、電圧プローブ６
−１、６−２、６−３、…、６−ｎの検出出力を取り込
み、各リチウムイオン二次電池１−１、１−２、１−
３、…、１−ｎのうち予め設定された充電完了電圧に達
したリチウムイオン二次電池に対して順次、該リチウム
イオン二次電池の両端間を短絡するようにバイパス回路
４−１、４−２、４−３、…、４−ｎを制御する制御部
７と、上記組電池の正極性端子側と、直流負荷２及び直
流電源３との間に、該直流負荷２及び直流電源３に対し
て上記組電池を構成する各リチウムイオン二次電池１−
１、１−２、１−３、…、１−ｎの放電を許容する極性
となるように接続されるダイオード１０とを有してい
る。
【００１３】また、各バイパス回路４−１、４−２、４
−３、…、４−ｎは、各リチウムイオン二次電池の両端
間に接続される第１のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bip
olarTransistor）と第２のＩＧＢＴとの直列回路と、第
１のＩＧＢＴのエミッタ−コレクタ間に図１に示す極性
で接続されるダイオードとから構成されている。例え
ば、バイパス回路４−１は、ＩＧＢＴ：Ｐ１とＩＧＢ
Ｔ：Ｑ１の直列回路と、ＩＧＢＴ：Ｐ１のエミッタ−コ
レクタ間に接続されるダイオードＤ１とからなる。ここ
で、リチウムイオン二次電池１−１の正極にはＩＧＢ
Ｔ：Ｐ１のコレクタが接続され、ＩＧＢＴ：Ｐ１のエミ
ッタはＩＧＢＴ：Ｑ１のコレクタに、ＩＧＢＴ：Ｑ１の
エミッタはリチウムイオン二次電池１−１の負極に、そ
れぞれ接続されている。
−３、…、４−ｎは、各リチウムイオン二次電池の両端
間に接続される第１のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bip
olarTransistor）と第２のＩＧＢＴとの直列回路と、第
１のＩＧＢＴのエミッタ−コレクタ間に図１に示す極性
で接続されるダイオードとから構成されている。例え
ば、バイパス回路４−１は、ＩＧＢＴ：Ｐ１とＩＧＢ
Ｔ：Ｑ１の直列回路と、ＩＧＢＴ：Ｐ１のエミッタ−コ
レクタ間に接続されるダイオードＤ１とからなる。ここ
で、リチウムイオン二次電池１−１の正極にはＩＧＢ
Ｔ：Ｐ１のコレクタが接続され、ＩＧＢＴ：Ｐ１のエミ
ッタはＩＧＢＴ：Ｑ１のコレクタに、ＩＧＢＴ：Ｑ１の
エミッタはリチウムイオン二次電池１−１の負極に、そ
れぞれ接続されている。
【００１４】直流電源３は交流の商用電力（図では省
略）を直流電力に変換して直流負荷２に供給している。
一方、停電時に無瞬断で直流負荷２に電力を供給できる
ように直列接続された複数個のリチウムイオン二次電池
１−１、１−２、１−３、…、１−ｎからなる組電池
が、バイパス回路４−１、４−２、４−３、…、４−
ｎ、ダイオード１０を介して直流負荷２の両端間に接続
されている。
略）を直流電力に変換して直流負荷２に供給している。
一方、停電時に無瞬断で直流負荷２に電力を供給できる
ように直列接続された複数個のリチウムイオン二次電池
１−１、１−２、１−３、…、１−ｎからなる組電池
が、バイパス回路４−１、４−２、４−３、…、４−
ｎ、ダイオード１０を介して直流負荷２の両端間に接続
されている。
【００１５】また、各セル（リチウムイオン二次電池）
の端子電圧を検出する電圧プローブ６−１、６−２、６
−３、…、６−ｎが制御部７に接続されている。さら
に、制御部７はバイパス回路４−１、４−２、４−３、
…、４−ｎに対して充電電流のバイパスの実行、または
停止を指示する制御信号を供給するためのＩＧＢＴ制御
線８−１、８−２、８−３、…、８−ｎを介してバイパ
ス回路４−１、４−２、４−３、…、４−ｎに接続され
ており、制御部７は充電制御を行うための制御信号を出
力する充電制御線９を介して充電器５に接続されてい
る。
の端子電圧を検出する電圧プローブ６−１、６−２、６
−３、…、６−ｎが制御部７に接続されている。さら
に、制御部７はバイパス回路４−１、４−２、４−３、
…、４−ｎに対して充電電流のバイパスの実行、または
停止を指示する制御信号を供給するためのＩＧＢＴ制御
線８−１、８−２、８−３、…、８−ｎを介してバイパ
ス回路４−１、４−２、４−３、…、４−ｎに接続され
ており、制御部７は充電制御を行うための制御信号を出
力する充電制御線９を介して充電器５に接続されてい
る。
【００１６】制御部７は、電圧プローブ６−１、６−
２、６−３、…、６−ｎの検出出力を取り込み、各リチ
ウムイオン二次電池のいずれかの電池電圧、すなわち端
子間電圧が予め設定した状態を検出すると、該検出され
たリチウムイオン二次電池に対応するＩＧＢＴ制御線８
−１、８−２、８−３、…、８−ｎのいずれかを介して
充電電流をバイパスさせるための制御信号を出力し、該
当するバイパス回路４（４−１、４−２、４−３、…、
４−ｎのいずれか）のＩＧＢＴを動作させ充電完了電圧
に達したに対する充電電流をバイパスさせる機能を有し
ている。
２、６−３、…、６−ｎの検出出力を取り込み、各リチ
ウムイオン二次電池のいずれかの電池電圧、すなわち端
子間電圧が予め設定した状態を検出すると、該検出され
たリチウムイオン二次電池に対応するＩＧＢＴ制御線８
−１、８−２、８−３、…、８−ｎのいずれかを介して
充電電流をバイパスさせるための制御信号を出力し、該
当するバイパス回路４（４−１、４−２、４−３、…、
４−ｎのいずれか）のＩＧＢＴを動作させ充電完了電圧
に達したに対する充電電流をバイパスさせる機能を有し
ている。
【００１７】次に、上記構成からなる本発明の実施形態
に係るリチウムイオン二次電池の充電装置の動作を図２
及び図５を参照して説明する。放電が終了した組電池の
充電は、制御部７の制御下にバイパス回路４−１、４−
２、４−３、…、４−ｎにおけるすべてのＩＧＢＴをＯ
ＦＦした状態で充電器５により行われる。充電は、定電
流−定電圧制御で行われ、単セル当たりの充電完了電圧
を４．１Ｖとすると単セル（リチウムイオン二次電池）
がｎ個直列接続された組電池の充電完了電圧はｎ×４．
１Ｖであり、この電圧まで定電流で充電を行うことにな
る。
に係るリチウムイオン二次電池の充電装置の動作を図２
及び図５を参照して説明する。放電が終了した組電池の
充電は、制御部７の制御下にバイパス回路４−１、４−
２、４−３、…、４−ｎにおけるすべてのＩＧＢＴをＯ
ＦＦした状態で充電器５により行われる。充電は、定電
流−定電圧制御で行われ、単セル当たりの充電完了電圧
を４．１Ｖとすると単セル（リチウムイオン二次電池）
がｎ個直列接続された組電池の充電完了電圧はｎ×４．
１Ｖであり、この電圧まで定電流で充電を行うことにな
る。
【００１８】充電を行った際に、各リチウムイオン二次
電池（セル）１−１、１−２、１−３、…、１−ｎの端
子電圧が同じ充電時間で４．１Ｖになるのが理想だが、
実際には、各電池の内部特性か容量にアンバランスが生
じるため、例えば図４に示すように従来の充電方法では
セル１−ｎの充電電圧Ｖ1-nだけが時刻ｔ0において充電
完了電圧の４．１Ｖになり、他のセルは充電完了電圧に
到達しない。このように、セル１−ｎが充電完了電圧に
達した後にも継続して充電すると、既に充電完了電圧に
達したセル１−ｎが過充電となり危険である。
電池（セル）１−１、１−２、１−３、…、１−ｎの端
子電圧が同じ充電時間で４．１Ｖになるのが理想だが、
実際には、各電池の内部特性か容量にアンバランスが生
じるため、例えば図４に示すように従来の充電方法では
セル１−ｎの充電電圧Ｖ1-nだけが時刻ｔ0において充電
完了電圧の４．１Ｖになり、他のセルは充電完了電圧に
到達しない。このように、セル１−ｎが充電完了電圧に
達した後にも継続して充電すると、既に充電完了電圧に
達したセル１−ｎが過充電となり危険である。
【００１９】本発明では、制御部７は、電圧プローブ６
−１、６−２、６−３、…、６−ｎの検出出力を取り込
み、各リチウムイオン二次電池のいずれかの電池電圧、
すなわち端子間電圧が予め設定した充電完了電圧に達し
た場合には、該端子間電圧が充電完了電圧に達したリチ
ウムイオン二次電池に対応するＩＧＢＴ制御線８−１、
８−２、８−３、…、８−ｎのいずれかを介して充電電
流をバイパスさせるための制御信号を上記充電完了電圧
に達したリチウムイオン二次電池に対応するバイパス回
路に出力する。
−１、６−２、６−３、…、６−ｎの検出出力を取り込
み、各リチウムイオン二次電池のいずれかの電池電圧、
すなわち端子間電圧が予め設定した充電完了電圧に達し
た場合には、該端子間電圧が充電完了電圧に達したリチ
ウムイオン二次電池に対応するＩＧＢＴ制御線８−１、
８−２、８−３、…、８−ｎのいずれかを介して充電電
流をバイパスさせるための制御信号を上記充電完了電圧
に達したリチウムイオン二次電池に対応するバイパス回
路に出力する。
【００２０】例えば、制御部７により図２に示すような
順番で各リチウムイオン二次電池１−１、１−２、１−
３、…、１−ｎに付加したＩＧＢＴ：Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３,
…，Ｐｎ，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，…，Ｑｎを制御して充電
完了電圧に達したリチウムイオン二次電池の端子間に設
けられたバイパス回路４（４−１、４−２、４−３、
…、４−ｎのいずれか）に充電電流をバイパスさせるこ
とにより図５に示すように、既に充電完了電圧に達した
リチウムイオン二次電池の過充電を防止し、各リチウム
イオン二次電池の充電電圧を均一化することができる。
順番で各リチウムイオン二次電池１−１、１−２、１−
３、…、１−ｎに付加したＩＧＢＴ：Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３,
…，Ｐｎ，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，…，Ｑｎを制御して充電
完了電圧に達したリチウムイオン二次電池の端子間に設
けられたバイパス回路４（４−１、４−２、４−３、
…、４−ｎのいずれか）に充電電流をバイパスさせるこ
とにより図５に示すように、既に充電完了電圧に達した
リチウムイオン二次電池の過充電を防止し、各リチウム
イオン二次電池の充電電圧を均一化することができる。
【００２１】図５の例で説明すると時刻ｔ0で制御部７
は、最初に充電完了電圧に到達したセル１−ｎの端子間
に設けられたバイパス回路４−ｎにおけるＩＧＢＴ：Ｑ
ｎをＯＮにして充電電流をバイパスさせる。この動作を
充電完了電圧に到達したセルから順番に行い、全セルに
ついて完了するまで継続して行う。各セルが充電完了電
圧に達した後は、バイパス回路４−１、４−２、４−
３、…、４−ｎにおけるすべてのＩＧＢＴをＱＦＦに
し、制御部７から充電制御線９を介して制御信号を受け
た充電器５は、直ちに組電池トリクル充電に移行するこ
とにより、全セルを満充電状態で非常時の電池放電に備
えることができる。
は、最初に充電完了電圧に到達したセル１−ｎの端子間
に設けられたバイパス回路４−ｎにおけるＩＧＢＴ：Ｑ
ｎをＯＮにして充電電流をバイパスさせる。この動作を
充電完了電圧に到達したセルから順番に行い、全セルに
ついて完了するまで継続して行う。各セルが充電完了電
圧に達した後は、バイパス回路４−１、４−２、４−
３、…、４−ｎにおけるすべてのＩＧＢＴをＱＦＦに
し、制御部７から充電制御線９を介して制御信号を受け
た充電器５は、直ちに組電池トリクル充電に移行するこ
とにより、全セルを満充電状態で非常時の電池放電に備
えることができる。
【００２２】また、本発明の実施形態では、ダイオード
１０がリチウムイオン二次電池１−１、１−２、１−
３、…、１−ｎからなる組電池の正極性端子側と、直流
負荷２及び直流電源３との間に直流負荷２及び直流電源
３に対して各リチウムイオン二次電池１−１、１−２、
１−３、…、１−ｎの放電を許容する極性となるように
接続されているので、直流電源３からの充電を防止した
上で、各リチウムイオン二次電池１−１、１−２、１−
３、…、１−ｎに対して充電器５により充電を行うこと
ができる。なお、電池の充電中に、直流負荷２の消費電
力に増加があった場合にはリチウムイオン二次電池１−
１、１−２、１−３、…、１−ｎからなる組電池もしく
は充電器５から直流負荷２に対して電力供給を行うこと
もできる。
１０がリチウムイオン二次電池１−１、１−２、１−
３、…、１−ｎからなる組電池の正極性端子側と、直流
負荷２及び直流電源３との間に直流負荷２及び直流電源
３に対して各リチウムイオン二次電池１−１、１−２、
１−３、…、１−ｎの放電を許容する極性となるように
接続されているので、直流電源３からの充電を防止した
上で、各リチウムイオン二次電池１−１、１−２、１−
３、…、１−ｎに対して充電器５により充電を行うこと
ができる。なお、電池の充電中に、直流負荷２の消費電
力に増加があった場合にはリチウムイオン二次電池１−
１、１−２、１−３、…、１−ｎからなる組電池もしく
は充電器５から直流負荷２に対して電力供給を行うこと
もできる。
【００２３】本発明の実施形態に係るリチウムイオン二
次電池の充電装置によれば、直列接続された複数個の各
リチウムイオン二次電池（セル）の電池電圧を検出し、
いずれか一つのセルが充電完了電圧に到達するまで充電
し、いずれか一つのセルが充電完了電圧に到連した後
は、充電完了したセルに対応して設けられたバイパス回
路を構成するＩＧＢＴを制御して充電電流をバイパス
し、その他のセルが充電完了電圧に到達するまで順番に
一セルずつ充電していくことにより、セル間の端子電圧
のアンバランスを容易に解消できる。
次電池の充電装置によれば、直列接続された複数個の各
リチウムイオン二次電池（セル）の電池電圧を検出し、
いずれか一つのセルが充電完了電圧に到達するまで充電
し、いずれか一つのセルが充電完了電圧に到連した後
は、充電完了したセルに対応して設けられたバイパス回
路を構成するＩＧＢＴを制御して充電電流をバイパス
し、その他のセルが充電完了電圧に到達するまで順番に
一セルずつ充電していくことにより、セル間の端子電圧
のアンバランスを容易に解消できる。
【００２４】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、前記組電池を構成する各リチウムイオン二次電池を
充電し、かつ前記組電池を構成する各リチウムイオン二
次電池の端子間電圧を検出すると共に、前記組電池を構
成する各リチウムイオン二次電池のうち予め設定された
充電完了電圧に達したリチウムイオン二次電池に対して
順次、該リチウムイオン二次電池の両端間を短絡して充
電電流をバイパスし、前記組電池を構成する全てのリチ
ウムイオン二次電池が充電完了電圧に達した後に前記組
電池を構成する各リチウムイオン二次電池に対してトリ
クル充電を行うようにしたので、直列接続された複数個
のリチウムイオン二次電池についてトリクル充電方式で
待機している組電池の充電を、安価かつ効率的に行うこ
とを可能となる。
ば、前記組電池を構成する各リチウムイオン二次電池を
充電し、かつ前記組電池を構成する各リチウムイオン二
次電池の端子間電圧を検出すると共に、前記組電池を構
成する各リチウムイオン二次電池のうち予め設定された
充電完了電圧に達したリチウムイオン二次電池に対して
順次、該リチウムイオン二次電池の両端間を短絡して充
電電流をバイパスし、前記組電池を構成する全てのリチ
ウムイオン二次電池が充電完了電圧に達した後に前記組
電池を構成する各リチウムイオン二次電池に対してトリ
クル充電を行うようにしたので、直列接続された複数個
のリチウムイオン二次電池についてトリクル充電方式で
待機している組電池の充電を、安価かつ効率的に行うこ
とを可能となる。
【図１】 本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次
電池の充電装置の構成を示すブロック図。
電池の充電装置の構成を示すブロック図。
【図２】 図１に示した本発明の実施形態に係るリチウ
ムイオン二次電池の充電装置におけるバイパス回路を構
成するＩＧＢＴの開閉タイミングを示す説明図。
ムイオン二次電池の充電装置におけるバイパス回路を構
成するＩＧＢＴの開閉タイミングを示す説明図。
【図３】 従来のリチウムイオン二次電池の組電池充電
時の電圧、電流特性を示す説明図。
時の電圧、電流特性を示す説明図。
【図４】 従来のリチウムイオン二次電池の単電池充電
時の電圧、電流特性を示す説明図。
時の電圧、電流特性を示す説明図。
【図５】 本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次
電池の充電装置におけるリチウムイオン二次電池の単電
池充電時の電圧、電流特性を示す説明図。
電池の充電装置におけるリチウムイオン二次電池の単電
池充電時の電圧、電流特性を示す説明図。
１−１、１−２、１−３、…、１−ｎ…リチウムイオン
二次電池 ２…直流負荷 ３…直流電源 ４−１、４−２、４−３、…、４−ｎ…バイパス回路 ５…リチウムイオン二次電池専用充電器 ６−１、６−２、６−３、…、６−ｎ…電圧プローブ ７…制御部 ８−１、８−２、８−３、…、８−ｎ…ＩＧＢＴ制御線 ９…充電制御線 １０…ダイオード
二次電池 ２…直流負荷 ３…直流電源 ４−１、４−２、４−３、…、４−ｎ…バイパス回路 ５…リチウムイオン二次電池専用充電器 ６−１、６−２、６−３、…、６−ｎ…電圧プローブ ７…制御部 ８−１、８−２、８−３、…、８−ｎ…ＩＧＢＴ制御線 ９…充電制御線 １０…ダイオード
─────────────────────────────────────────────────────
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Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA03 CA03 CA14 CC04
DA04
5H029 AJ14 AK03 AL07 AM02 BJ06
HJ18
5H030 AA03 AA09 AS11 BB01 DD06
DD11 FF43
Claims (3)
- 【請求項１】 直流負荷に電力を供給する直流電源の出
力に、前記直流負荷と並列に、複数のリチウムイオン二
次電池が直列接続されてなる組電池が接続されて使用さ
れる前記各リチウムイオン二次電池の充電を行うリチウ
ムイオン二次電池の充電方法であって、 前記組電池を構成する各リチウムイオン二次電池を充電
し、かつ前記組電池を構成する各リチウムイオン二次電
池の端子間電圧を検出すると共に、前記組電池を構成す
る各リチウムイオン二次電池のうち予め設定された充電
完了電圧に達したリチウムイオン二次電池に対して順
次、該リチウムイオン二次電池の両端間を短絡して充電
電流をバイパスし、前記組電池を構成する全てのリチウ
ムイオン二次電池が充電完了電圧に達した後に前記組電
池を構成する各リチウムイオン二次電池に対してトリク
ル充電を行うことを特徴とするリチウムイオン二次電池
の充電方法。 - 【請求項２】 直流負荷に電力を供給する直流電源の出
力に、前記直流負荷と並列に、複数のリチウムイオン二
次電池が直列接続されてなる組電池が接続されて使用さ
れる前記各リチウムイオン二次電池の充電を行うリチウ
ムイオン二次電池の充電装置であって、 前記組電池の端子間に接続され前記組電池を構成する各
リチウムイオン二次電池を充電する充電手段と、 前記組電池を構成する各リチウムイオン二次電池の端子
間電圧を検出する電圧検出手段と、 前記組電池を構成する各リチウムイオン二次電池の端子
間に接続され、入力される制御信号に基づいて該接続さ
れたリチウムイオン二次電池の端子間を短絡するバイパ
ス手段と、 前記電圧検出手段の検出出力を取り込み、前記組電池を
構成する各リチウムイオン二次電池のうち予め設定され
た充電完了電圧に達したリチウムイオン二次電池に対し
て順次、該リチウムイオン二次電池の両端間を短絡する
ように前記バイパス手段を制御する制御手段と、 前記組電池の正極性端子側と、直流負荷及び直流電源と
の間に、該直流負荷及び直流電源に対して前記組電池を
構成する各リチウムイオン二次電池の放電を許容する極
性となるように接続されるダイオードと、 を有することを特徴とするリチウムイオン二次電池の充
電装置。 - 【請求項３】 前記制御手段は、前記組電池を構成する
全てのリチウムイオン二次電池が充電完了電圧に達した
後に前記バイパス手段を非動作状態にすることを特徴と
する請求項１に記載のリチウムイオン二次電池の充電装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002014401A JP4108339B2 (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | リチウムイオン二次電池の充電方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002014401A JP4108339B2 (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | リチウムイオン二次電池の充電方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003217675A true JP2003217675A (ja) | 2003-07-31 |
| JP4108339B2 JP4108339B2 (ja) | 2008-06-25 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002014401A Expired - Fee Related JP4108339B2 (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | リチウムイオン二次電池の充電方法及び装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4108339B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006318843A (ja) * | 2005-05-16 | 2006-11-24 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | リチウムイオン二次電池の充放電回路 |
| WO2008129698A1 (ja) * | 2007-04-12 | 2008-10-30 | Panasonic Corporation | 電源システムおよび組電池の充電方法 |
| JP2010028920A (ja) * | 2008-07-16 | 2010-02-04 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 充電池の充電装置 |
| KR20180119320A (ko) * | 2017-04-25 | 2018-11-02 | 주식회사 엘지화학 | 과충전 방지 장치 및 방법 |
| KR20180135607A (ko) * | 2017-06-13 | 2018-12-21 | 주식회사 엘지화학 | 과전압 방지 장치 및 방법 |
| KR20180135610A (ko) * | 2017-06-13 | 2018-12-21 | 주식회사 엘지화학 | 과전압 방지 장치 및 방법 |
| JP2020171164A (ja) * | 2019-04-04 | 2020-10-15 | 矢崎総業株式会社 | 電池制御ユニット及び電池システム |
| KR20210047156A (ko) * | 2019-10-21 | 2021-04-29 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 관리 장치 |
| JP2021534565A (ja) * | 2018-08-08 | 2021-12-09 | インヴィニティ エナジー システムズ （アイルランド） リミテッド | フロー電池及び充電状態均衡化の方法 |
-
2002
- 2002-01-23 JP JP2002014401A patent/JP4108339B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006318843A (ja) * | 2005-05-16 | 2006-11-24 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | リチウムイオン二次電池の充放電回路 |
| JP4641862B2 (ja) * | 2005-05-16 | 2011-03-02 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | リチウムイオン二次電池の充放電回路 |
| WO2008129698A1 (ja) * | 2007-04-12 | 2008-10-30 | Panasonic Corporation | 電源システムおよび組電池の充電方法 |
| JP2010028920A (ja) * | 2008-07-16 | 2010-02-04 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 充電池の充電装置 |
| KR102258826B1 (ko) | 2017-04-25 | 2021-06-07 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 과충전 방지 장치 및 방법 |
| KR20180119320A (ko) * | 2017-04-25 | 2018-11-02 | 주식회사 엘지화학 | 과충전 방지 장치 및 방법 |
| KR20180135607A (ko) * | 2017-06-13 | 2018-12-21 | 주식회사 엘지화학 | 과전압 방지 장치 및 방법 |
| KR20180135610A (ko) * | 2017-06-13 | 2018-12-21 | 주식회사 엘지화학 | 과전압 방지 장치 및 방법 |
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| KR102268682B1 (ko) | 2017-06-13 | 2021-06-22 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 과전압 방지 장치 및 방법 |
| JP2021534565A (ja) * | 2018-08-08 | 2021-12-09 | インヴィニティ エナジー システムズ （アイルランド） リミテッド | フロー電池及び充電状態均衡化の方法 |
| JP7464602B2 (ja) | 2018-08-08 | 2024-04-09 | インヴィニティ エナジー システムズ （アイルランド） リミテッド | フロー電池及び充電状態均衡化の方法 |
| JP2020171164A (ja) * | 2019-04-04 | 2020-10-15 | 矢崎総業株式会社 | 電池制御ユニット及び電池システム |
| KR20210047156A (ko) * | 2019-10-21 | 2021-04-29 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 관리 장치 |
| KR102674607B1 (ko) | 2019-10-21 | 2024-06-11 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 관리 장치 |
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