JP2008253129A - リチウム系二次電池の急速充電方法およびそれを用いる電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】充電電流は予め定める一定の急速充電電流に維持し(S1)、満充電の判定を端子電圧V1(S6)が充電終了電圧Vf’に達した時点とし(S7)、その充電終了電圧Vf’を、予め定められる初期充電終了電圧Vfに、二次電池の温度T(S2)から推定した内部抵抗値(S3)に急速充電電流値を乗算した電圧降下量VD(S4)を加算した電圧(S5)とする。したがって、従来のCC−CV充電に代わって、過充電となることを防止しつつ、始めから終わりまで一定の大電流を供給し、満充電まで急速充電を行うことができる。
【選択図】図3
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る電子機器の電気的構成を示すブロック図である。この電子機器は、電池パック1に、それを充電する充電器2および図示しない負荷機器を備えて構成される。電池パック1は、図1では充電器2から充電が行われるけれども、該電池パック1が前記負荷機器に装着されて、負荷機器を通して充電が行われてもよい。電池パック1および充電器2は、給電を行う直流ハイ側の端子T11,T21と、通信信号の端子T12,T22と、給電および通信信号のためのGND端子T13,T23とによって相互に接続される。前記負荷機器が設けられる場合も、同様の端子が設けられる。
図5は、本発明の実施の形態2に係る電子機器における充電動作を詳しく説明するためのフローチャートである。本実施の形態には、前述の図1で示す電子機器の構成を用いることができ、この図5の処理において、前述の図3の処理に類似し、対応する部分には同一のステップ番号付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、本実施の形態では、前記充電終了電圧Vf’は、前記内部抵抗値Rだけでなく、端子電圧V1および二次電池14の実容量Wを考慮して決定されることである。前記内部抵抗値R(DC−IR)は、図2で示すように、温度が高くなる程、小さくなるだけでなく、図6で示すように、SOC(State of Charge)によって変化する。また、内部抵抗値Rは、充放電の繰返しによって劣化が進むと、増大する。
図8は、本発明の実施の形態3に係る電子機器の構成の一例を示すブロック図である。図8において、図1に示す電子機器と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図8に示す電子機器と図1に示す電子機器とでは、下記の点で異なる。すなわち、図8に示す電子機器では、制御部21aが、充電制御部210、内部抵抗推定部211、及び終了電圧算出部212として機能する。
図10は、本発明の実施の形態4に係る電子機器の構成の一例を示すブロック図である。図10において、図1、図8に示す電子機器と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図10に示す電子機器と図8に示す電子機器とでは、下記の点で異なる。すなわち、図10に示す電子機器では、制御部21bが、さらに、SOC取得部213、及び劣化検出部214として機能する。また、劣化検出部214は、OCV取得部、CCV取得部、及び実内部抵抗算出部として機能する。さらに、内部抵抗推定部211b、及び終了電圧算出部212bの動作が異なる。また、制御部21bは、二次電池14の温度T、及びSOCと、二次電池14の内部抵抗値Rとの対応関係を示すデータテーブルが予め記憶されたROM等の不揮発性記憶素子を備えている。
2 充電器
11,15 充放電経路
12,13 FET
14 二次電池
16 電流検出抵抗
17 温度センサ
18,30 制御IC
19,35 アナログ/デジタル変換器
20,34 電圧検出回路
21 制御部
22,32 通信部
31 充電制御部
33 充電電流供給回路
Claims (12)
- リチウム系二次電池と、
前記リチウム系二次電池を急速充電するための充電電流供給部と、
前記充電電流供給部による充電電流を制御する充電制御部と、
前記リチウム系二次電池の温度を検出する温度検出部と、
前記リチウム系二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、
前記充電制御部における充電終了電圧を設定する設定部とを備え、
前記充電制御部は、
前記充電電流供給部によって前記リチウム系二次電池へ予め定める一定の急速充電電流を供給させて、前記電圧検出部で検出される前記端子電圧が、前記設定部により設定された充電終了電圧になると前記急速充電電流の供給を終了させ、
前記設定部は、
前記温度検出部で検出されたリチウム系二次電池の温度から前記二次電池の内部抵抗値を推定する内部抵抗推定部と、
前記内部抵抗推定部により推定された内部抵抗値および前記急速充電電流値から前記内部抵抗による電圧降下量を推定し、予め設定された基準電圧に前記電圧降下量を加算することにより前記充電終了電圧を算出する終了電圧算出部とを備えること
を特徴とする電子機器。 - 前記基準電圧は、
前記リチウム系二次電池が満充電になったときの開路電圧であること
を特徴とする請求項1記載の電子機器。 - 前記リチウム系二次電池は、負極と正極との間に耐熱層を有する非水系電解質二次電池であること
を特徴とする請求項1又は2に記載の電子機器。 - 前記耐熱層は、
樹脂結着剤と無機酸化物フィラーとを含む多孔性保護膜であること
を特徴とする請求項3記載の電子機器。 - 前記リチウム系二次電池のSOCを示す情報を取得するSOC取得部をさらに備え、
前記内部抵抗推定部は、
前記リチウム系二次電池の温度に加えて、前記SOC取得部により取得されたSOCを示す情報から、前記内部抵抗値を推定すること
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記内部抵抗推定部は、
前記リチウム系二次電池の温度、及び前記SOCを示す情報と前記内部抵抗値との対応関係を示すデータテーブルを用いて、前記内部抵抗値を推定すること
を特徴とする請求項5記載の電子機器。 - 前記リチウム系二次電池の劣化の程度を示す劣化度を検出する劣化検出部をさらに備え、
前記内部抵抗推定部は、
前記リチウム系二次電池の温度及び前記SOCを示す情報に加えて、前記劣化検出部により検出された劣化度から、前記内部抵抗値を推定すること
を特徴とする請求項5又は6に記載の電子機器。 - 前記劣化検出部は、
前記充電電流供給部から前記リチウム系二次電池へ供給される電流がゼロのときに、前記電圧検出部により検出される端子電圧を開路端子電圧として取得するOCV取得部と、
前記充電電流供給部から前記リチウム系二次電池へ前記急速充電電流が供給されているときに、前記電圧検出部により検出される端子電圧を閉路端子電圧として取得するCCV取得部と、
前記CCV取得部により取得された閉路端子電圧と前記OCV取得部により取得された開路端子電圧との差を、前記急速充電電流値で除することにより、前記リチウム系二次電池の実際の内部抵抗値を実内部抵抗値として算出する実内部抵抗算出部と、
前記内部抵抗推定部によって推定された内部抵抗値と前記実内部抵抗算出部により算出された実内部抵抗値との差異が大きいほど、大きな劣化の程度を示すように前記劣化度を算出する劣化度算出部とを備え、
前記終了電圧算出部は、
前記劣化度算出部により算出された劣化度で示される劣化の程度が大きくなるほど、前記充電終了電圧が低下するように、当該充電終了電圧を補正すること
を特徴とする請求項5又は6記載の電子機器。 - 前記SOCを示す情報は、
前記リチウム系二次電池の端子電圧であること
を特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載の電子機器。 - 所定の充電終了電圧までリチウム系二次電池を急速充電するための方法において、
予め定める一定の急速充電電流を供給し続けるステップと、
前記二次電池の少なくとも温度を検出するステップと、
検出された温度から前記二次電池の内部抵抗値を推定するステップと、
推定された前記内部抵抗値および前記急速充電電流値から前記内部抵抗による電圧降下量を推定するステップと、
予め設定された基準電圧に前記電圧降下量を加算することにより前記充電終了電圧を算出するステップと
を含むことを特徴とするリチウム系二次電池の急速充電方法。 - 前記リチウム系二次電池は、負極と正極との間に耐熱層を有する非水系電解質二次電池であることを特徴とする請求項10記載のリチウム系二次電池の急速充電方法。
- 前記リチウム系二次電池の劣化の程度を示す劣化度を検出するステップをさらに備え、
前記内部抵抗値を推定するステップは、前記リチウム系二次電池の温度に加えて、端子電圧および劣化度から前記内部抵抗値を推定することを特徴とする請求項10又は11記載のリチウム系二次電池の急速充電方法。
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