JP2010061970A - Charge system, and charging method for secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、充電システムおよび二次電池の充電方法に関し、特に、小型のポータブル電子機器等の電池電源に好適に適用される非水電解質二次電池を充電する際に使用される充電システムおよび二次電池の充電方法に関し、さらには、周囲の環境温度に適応して非水電解質二次電池を充電できる充電システムおよび二次電池の充電方法に関する。 The present invention relates to a charging system and a charging method for a secondary battery, and more particularly, to a charging system and a secondary battery used when charging a non-aqueous electrolyte secondary battery suitably applied to a battery power source of a small portable electronic device or the like. The present invention relates to a secondary battery charging method, and further relates to a charging system and a secondary battery charging method capable of charging a non-aqueous electrolyte secondary battery in accordance with an ambient environmental temperature.
近年、携帯用電子機器の小型化、薄型化、軽量化および高機能化の進展が著しく、それに伴ってその電源となる電池にも小型化、薄型化、軽量化および高容量化が要求されている。小型、薄型、軽量および高容量な電池としては非水電解質二次電池が最も好適であり、その中でもリチウム二次電池が最も好適である。今日では、繰り返し使用できる電池として、携帯電話またはノートパソコンなどの携帯用電子機器へのリチウム二次電池の適用が増加している。 In recent years, the progress of downsizing, thinning, lightening and high functionality of portable electronic devices has been remarkable, and accordingly, the battery serving as the power source has been required to be downsized, thinning, lightening and high capacity. Yes. A non-aqueous electrolyte secondary battery is most suitable as a small, thin, light and high capacity battery, and among them, a lithium secondary battery is most suitable. Today, as a battery that can be used repeatedly, the application of a lithium secondary battery to a portable electronic device such as a mobile phone or a notebook computer is increasing.
このような非水電解質二次電池、特にリチウム二次電池は、一般に、高温雰囲気下では性能が低下すると言われている。その原因としては、非水電解質が高温雰囲気下において正極活物質と反応して分解され、その結果、ガスが発生すること、または、正極活物質中の遷移金属の一部が高温雰囲気下において非水電解質中に溶解すること、などが考えられている。 Such a nonaqueous electrolyte secondary battery, particularly a lithium secondary battery, is generally said to deteriorate in performance under a high temperature atmosphere. The cause is that the non-aqueous electrolyte is decomposed by reacting with the positive electrode active material in a high temperature atmosphere, and as a result, gas is generated, or a part of the transition metal in the positive electrode active material is not in the high temperature atmosphere. It is considered to dissolve in a water electrolyte.
高温雰囲気下における非水電解質二次電池の性能低下を防止するために、環境温度によって充電設定電圧を変更するという方法が用いられている。具体的には、低温では充電スピードが遅くなるため、充電設定電圧を高くして充電スピードを速くし、高温且つ高電圧では電解液や正極活物質が分解して劣化するため、充電設定電圧を低くして電池性能の劣化を防止している。 In order to prevent the performance deterioration of the nonaqueous electrolyte secondary battery in a high temperature atmosphere, a method of changing the charge setting voltage according to the environmental temperature is used. Specifically, since the charging speed is slow at low temperatures, the charging speed is increased by increasing the charging setting voltage, and at high temperatures and high voltages, the electrolyte and cathode active material are degraded and deteriorated. Low to prevent battery performance degradation.
ところが、二次電池の用途によっては、充電中または充電後の二次電池の周囲温度が著しく変動することがある。例えば室内で使用される二次電池の温度は、冬季の昼間には暖房により20℃以上に上昇するが、冬季の夜間には0℃以下に低下することがある。 However, depending on the use of the secondary battery, the ambient temperature of the secondary battery during or after charging may vary significantly. For example, the temperature of a secondary battery used indoors rises to 20 ° C. or higher due to heating during the daytime in winter, but may drop to 0 ° C. or lower during the night in winter.
二次電池の周囲温度がこのように著しく変動する場合に二次電池の性能低下を防止することを目的として、熱作動手段と放電手段とを内臓させた二次電池の保護装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この二次電池の保護装置では、二次電池が高温雰囲気下に放置された場合に、二次電池を放電させて二次電池の電圧を低下させることにより電池容量の低下を抑制し、また、放電に伴って二次電池の電圧が必要以上に下がり過ぎないようにしている。 In order to prevent the performance of the secondary battery from degrading when the ambient temperature of the secondary battery fluctuates in this way, a protection device for a secondary battery with a built-in thermal operation means and discharge means has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1). In this secondary battery protection device, when the secondary battery is left in a high temperature atmosphere, the secondary battery is discharged to reduce the voltage of the secondary battery, thereby suppressing a decrease in battery capacity. The voltage of the secondary battery is prevented from dropping excessively with the discharge.
ところが、特許文献1に開示された二次電池の保護装置では、二次電池を高温雰囲気下から低温雰囲気下に移動させたときに、充電設定電圧を高くすることができないという欠点がある。この欠点を克服するために、温度が低いときには二次電池の充電設定電圧を高くする一方、温度が高いときには二次電池の充電設定電圧を低くする充電制御手段を備えた充電装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 However, the secondary battery protection device disclosed in Patent Document 1 has a drawback in that the charge setting voltage cannot be increased when the secondary battery is moved from a high temperature atmosphere to a low temperature atmosphere. In order to overcome this drawback, there has been proposed a charging device including a charge control means for increasing the charge setting voltage of the secondary battery when the temperature is low, and lowering the charge setting voltage of the secondary battery when the temperature is high. (For example, refer to Patent Document 2).
ところで、最近では、携帯用電子機器の長時間駆動および軽量化が進むにつれ、非水電解質二次電池の置かれる環境は多様化している。例えば車載、浴場内またはサウナ内での設置、屋外での長時間使用、気温の高い地域での使用等のように非水電解質二次電池を高温雰囲気下で使用または保存するケースが非常に増加している。 By the way, recently, as a portable electronic device has been driven for a long time and reduced in weight, the environment in which the nonaqueous electrolyte secondary battery is placed is diversified. For example, the number of cases in which nonaqueous electrolyte secondary batteries are used or stored in a high-temperature atmosphere, such as on-board, installation in a bath or sauna, long-term outdoor use, and use in high-temperature areas, is greatly increased. is doing.
例えば、非水電解質二次電池をポータブルナビゲーションの電源として使用した場合、夏場には、冷房により20℃付近の室内で充電した機器を80℃付近まで温度上昇した車内のダッシュボード上に設置するような使用方法が考えられる。そのため、非水電解質二次電池の温度は80℃近くにまで上昇する虞がある。 For example, when a non-aqueous electrolyte secondary battery is used as a portable navigation power source, in summer, a device charged in a room near 20 ° C. by cooling will be installed on the dashboard inside the vehicle whose temperature has risen to around 80 ° C. Can be used. Therefore, there is a possibility that the temperature of the nonaqueous electrolyte secondary battery rises to near 80 ° C.
また、非水電解質二次電池を屋外または気温の高い地域などで使用すると、使用時間が長くなるにつれて、非水電解質二次電池の温度は上昇し、場合によっては80℃近くにまで上昇する虞がある。
しかしながら、特許文献1および2には、二次電池を高温雰囲気下で使用または保存する場合に、二次電池の安全性を確保する方法は開示されていない。従って、特許文献1および2に開示された充電装置では、それぞれ、二次電池を高温雰囲気下で使用または保存すると、非水電解質と正極活物質とが反応してガスが発生し、または、正極活物質中の遷移金属が非水電解質に溶解して二次電池の性能低下を引き起こす虞がある。 However, Patent Documents 1 and 2 do not disclose a method for ensuring the safety of a secondary battery when the secondary battery is used or stored in a high temperature atmosphere. Therefore, in the charging devices disclosed in Patent Documents 1 and 2, when the secondary battery is used or stored in a high temperature atmosphere, the nonaqueous electrolyte and the positive electrode active material react to generate gas, or the positive electrode There is a possibility that the transition metal in the active material is dissolved in the non-aqueous electrolyte and the performance of the secondary battery is lowered.
そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑み、二次電池を高温雰囲気下で使用または保存する場合においても、二次電池の性能低下を抑制すると共に信頼性に優れた充電システムおよび二次電池の充電方法を提供することを目的としている。 Therefore, in view of the above-described conventional problems, the present invention suppresses the performance degradation of the secondary battery even when the secondary battery is used or stored in a high-temperature atmosphere, and has a highly reliable charging system and secondary battery. The purpose is to provide a charging method.
本発明の充電システムは、二次電池と充電回路と放電回路と第1安全素子と第2安全素子とを備えている。充電回路は、二次電池の温度が二次電池の充電可能な温度範囲の上限温度以下であるときには二次電池を充電する。放電回路は、二次電池の温度が上限温度よりも高く第1温度以下であるときには二次電池を放電する。第1安全素子は、二次電池の温度が第1温度よりも高く第2温度よりも低いときには、充電回路および放電回路の作動を停止させる一方、二次電池の温度が第1温度よりも高く且つ第2温度よりも低い温度から第1温度以下にまで下がったときには、充電回路または放電回路の作動を再開させる。第2安全素子は、二次電池の温度が第2温度以上であるときには、充電回路および放電回路の作動を停止させる一方、二次電池の温度が第2温度を下回ったときにも、充電回路および放電回路の作動を停止させたままである。 The charging system of the present invention includes a secondary battery, a charging circuit, a discharging circuit, a first safety element, and a second safety element. The charging circuit charges the secondary battery when the temperature of the secondary battery is equal to or lower than the upper limit temperature of the temperature range in which the secondary battery can be charged. The discharge circuit discharges the secondary battery when the temperature of the secondary battery is higher than the upper limit temperature and lower than the first temperature. The first safety element stops the operation of the charging circuit and the discharging circuit when the temperature of the secondary battery is higher than the first temperature and lower than the second temperature, while the temperature of the secondary battery is higher than the first temperature. When the temperature falls from the temperature lower than the second temperature to the first temperature or lower, the operation of the charging circuit or the discharging circuit is resumed. The second safety element stops the operation of the charging circuit and the discharging circuit when the temperature of the secondary battery is equal to or higher than the second temperature, while the charging circuit also stops when the temperature of the secondary battery falls below the second temperature. And the operation of the discharge circuit remains stopped.
上記構成では、二次電池を安全に充電することができる。 In the above configuration, the secondary battery can be safely charged.
また、上記構成では、二次電池を高温雰囲気下で使用または保存したためにその温度が第1温度よりも高くなっても、その温度が第1温度以下になればその二次電池を使用することができる。よって、経済的であり、利便性に優れている。 In the above configuration, since the secondary battery is used or stored in a high temperature atmosphere, the secondary battery is used if the temperature falls below the first temperature even if the temperature becomes higher than the first temperature. Can do. Therefore, it is economical and excellent in convenience.
また、上記構成では、何らかの原因で非水電解液と正極活物質とが反応する程度に二次電池が高温になると、その二次電池の使用を禁止している。よって、二次電池の安全性を確保することができる。 Further, in the above configuration, when the secondary battery becomes hot enough to cause the non-aqueous electrolyte and the positive electrode active material to react for some reason, use of the secondary battery is prohibited. Therefore, the safety of the secondary battery can be ensured.
本発明の充電システムでは、充電回路は、二次電池の温度が上限温度よりも高いときには二次電池を充電しないことが好ましく、放電回路は、二次電池の充電率が所定の充電率になるまで二次電池を放電することが好ましく、所定の充電率は、30%以上50%以下であることが好ましい。これにより、二次電池の安全性を確保しつつ二次電池を充電することができる。また、充電を中止して二次電池を使用した場合であってもその二次電池を比較的長時間使用することができる。 In the charging system of the present invention, it is preferable that the charging circuit does not charge the secondary battery when the temperature of the secondary battery is higher than the upper limit temperature, and the discharging circuit has a predetermined charging rate of the secondary battery. The secondary battery is preferably discharged until the predetermined charging rate is 30% or more and 50% or less. Thereby, the secondary battery can be charged while ensuring the safety of the secondary battery. Even when charging is stopped and the secondary battery is used, the secondary battery can be used for a relatively long time.
本発明の充電システムでは、充電回路は、二次電池の温度が上限温度よりも高く第1温度以下であっても二次電池の充電率が所定の充電率を下回っているときには、二次電池の充電率が所定の充電率になるまで二次電池を充電することが好ましい。これにより、充電に要する時間を短縮することができ、更には充電を中止して二次電池を使用した場合であってもその二次電池を比較的長時間使用することができる。このとき、放電回路は、二次電池の充電率が所定の充電率を下回るように二次電池を放電すればよい。これにより、二次電池の電圧を低下させ、温度による性能低下を迅速に改善することができるので、二次電池の安全性を確保することができる。 In the charging system of the present invention, the charging circuit is configured such that when the secondary battery has a charging rate lower than a predetermined charging rate even when the temperature of the secondary battery is higher than the upper limit temperature and not higher than the first temperature, It is preferable to charge the secondary battery until the charging rate becomes a predetermined charging rate. As a result, the time required for charging can be shortened, and even when the secondary battery is used after charging is stopped, the secondary battery can be used for a relatively long time. At this time, the discharge circuit may discharge the secondary battery so that the charging rate of the secondary battery is lower than a predetermined charging rate. Thereby, since the voltage of a secondary battery can be reduced and the performance degradation by temperature can be improved rapidly, the safety | security of a secondary battery can be ensured.
本発明の充電システムでは、充電回路は、充電設定電圧を4.00V以上4.20V以下とし充電電流を0.5C以下として二次電池を充電することが好ましく、放電回路は、0.05C以上の電流を流して二次電池を放電することが好ましい。充電設定電圧が4.05V以上4.15V以下であればさらに好ましい。これにより、保存による二次電池の劣化を抑制することができる。また、高温で保存された履歴のある二次電池を安全に充電することができ、充電を中止して二次電池を使用した場合であってもその二次電池を比較的長時間使用することができる。 In the charging system of the present invention, the charging circuit preferably charges the secondary battery with a charge setting voltage of 4.00 V or more and 4.20 V or less and a charging current of 0.5 C or less, and the discharging circuit is 0.05 C or more. It is preferable to discharge the secondary battery by supplying a current of More preferably, the charge setting voltage is 4.05 V or more and 4.15 V or less. Thereby, deterioration of the secondary battery due to storage can be suppressed. In addition, it is possible to safely charge a secondary battery with a history stored at high temperatures, and use the secondary battery for a relatively long time even if charging is stopped and the secondary battery is used. Can do.
本発明の充電システムでは、充電回路は、二次電池の温度が0℃以上であり二次電池の充電可能な温度範囲の下限温度よりも低いときには、二次電池の温度が下限温度以上であり上限温度以下であるときよりも充電設定電圧および充電電流を下げて二次電池を充電することが好ましい。具体的には、1/2の電流を流せばよい。これにより、低温での二次電池の劣化を防止することができる。なお、下限温度は例えば10℃である。 In the charging system of the present invention, when the temperature of the secondary battery is 0 ° C. or higher and lower than the lower limit temperature of the temperature range in which the secondary battery can be charged, the temperature of the secondary battery is equal to or higher than the lower limit temperature. It is preferable to charge the secondary battery by lowering the charge setting voltage and the charging current than when the temperature is not more than the upper limit temperature. Specifically, a half current may be supplied. Thereby, deterioration of the secondary battery at low temperature can be prevented. The lower limit temperature is 10 ° C., for example.
本発明の充電システムでは、上限温度は、例えば40℃以上50℃以下であり、第1温度は、例えば80℃以上90℃以下であり、第2温度は、例えば100℃以上である。二次電池を高温雰囲気下で使用または保存すると第1温度付近までは、充電深度が低い場合には、比較的劣化が少ないと考えられており、また、第2温度を超えると非水電解質と正極活物質との反応が著しくなると言われている。 In the charging system of the present invention, the upper limit temperature is, for example, 40 ° C. or more and 50 ° C. or less, the first temperature is, for example, 80 ° C. or more and 90 ° C. or less, and the second temperature is, for example, 100 ° C. or more. When the secondary battery is used or stored in a high temperature atmosphere, it is considered that there is relatively little deterioration until the vicinity of the first temperature when the charging depth is low, and when the second temperature is exceeded, the nonaqueous electrolyte and It is said that the reaction with the positive electrode active material becomes remarkable.
本発明の充電システムでは、第1安全素子および第2安全素子の少なくとも一方は、二次電池内に設けられていてもよい。 In the charging system of the present invention, at least one of the first safety element and the second safety element may be provided in the secondary battery.
本発明の充電システムでは、二次電池の温度を測定する温度センサーと、二次電池の電圧を測定する電圧センサーとを備えていることが好ましい。 The charging system of the present invention preferably includes a temperature sensor that measures the temperature of the secondary battery and a voltage sensor that measures the voltage of the secondary battery.
本発明の二次電池を充電する方法は、二次電池の温度が二次電池の充電可能な温度範囲の上限温度以下であるときに、二次電池を充電するステップ(a)と、二次電池の温度が上限温度よりも高く第1温度よりも低いときに、二次電池を放電するステップ(b)と、二次電池の温度が第1温度を超えたときに、二次電池の充電および放電を停止するステップ(c)とを備えている。ステップ(c)において二次電池の温度が第1温度よりも高く第2温度よりも低い場合には、ステップ(c)の後に二次電池の温度が第1温度以下となったときにはステップ(a)またはステップ(b)を実施する。また、ステップ(c)において二次電池の温度が第2温度以上である場合には、ステップ(c)の後に二次電池の温度が第2温度を下回っても二次電池の充電および放電を停止させたままとするステップ(d)を実施する。 The method for charging the secondary battery of the present invention includes the step (a) of charging the secondary battery when the temperature of the secondary battery is equal to or lower than the upper limit temperature of the chargeable temperature range of the secondary battery, and the secondary battery Step (b) of discharging the secondary battery when the temperature of the battery is higher than the upper limit temperature and lower than the first temperature; and charging the secondary battery when the temperature of the secondary battery exceeds the first temperature And a step (c) of stopping the discharge. In step (c), when the temperature of the secondary battery is higher than the first temperature and lower than the second temperature, when the temperature of the secondary battery becomes equal to or lower than the first temperature after step (c), step (a ) Or step (b). In addition, when the temperature of the secondary battery is equal to or higher than the second temperature in step (c), charging and discharging of the secondary battery are performed even after the temperature of the secondary battery falls below the second temperature after step (c). Perform step (d) to remain stopped.
上記方法では、二次電池を安全に充電することができる。また、経済的且つ利便性に優れた二次電池の充電方法を提供でき、さらには、二次電池の安全性を確保することができる。 In the above method, the secondary battery can be charged safely. In addition, a secondary battery charging method that is economical and convenient can be provided, and further, the safety of the secondary battery can be ensured.
本発明の充電方法では、ステップ(a)の後でステップ(b)を行い、ステップ(b)では、二次電池の温度が上限温度を上回ったときに二次電池の充電を停止して二次電池の充電率が所定の充電率になるまで二次電池を放電し、ステップ(b)の後でステップ(a)を再度行うことが好ましい。なお、所定の充電率は、30%以上50%以下であることが好ましい。これにより、充電に要する時間が冗長になることを抑制でき、充電を中止して二次電池を使用した場合であっても二次電池を比較的長時間使用することができる。 In the charging method of the present invention, step (b) is performed after step (a). In step (b), when the temperature of the secondary battery exceeds the upper limit temperature, charging of the secondary battery is stopped and It is preferable to discharge the secondary battery until the charging rate of the secondary battery reaches a predetermined charging rate, and perform step (a) again after step (b). The predetermined charging rate is preferably 30% or more and 50% or less. Thereby, it can suppress that the time which charge requires becomes redundant, and even if it is a case where charge is stopped and a secondary battery is used, a secondary battery can be used for a comparatively long time.
本発明の充電方法では、二次電池の温度が上限温度よりも高く第1温度以下であり且つ二次電池の充電率が所定の充電率を下回っているときには、二次電池の充電率が所定の充電率になるまで二次電池を充電するステップ(e)を備えていることが好ましい。このとき、ステップ(e)の前に、二次電池の充電率が所定の充電率を下回るまで二次電池を放電するステップ(f)を行ってもよい。これにより、充電に要する時間を短縮することができ、また、二次電池の電圧を低下させ、温度による性能低下を迅速に改善することができるので二次電池の安全性を確保することができる。 In the charging method of the present invention, when the temperature of the secondary battery is higher than the upper limit temperature and not higher than the first temperature and the charging rate of the secondary battery is lower than the predetermined charging rate, the charging rate of the secondary battery is predetermined. It is preferable to include the step (e) of charging the secondary battery until the charging rate becomes. At this time, before step (e), step (f) of discharging the secondary battery until the charge rate of the secondary battery falls below a predetermined charge rate may be performed. As a result, the time required for charging can be shortened, and the voltage of the secondary battery can be reduced and the performance degradation due to temperature can be quickly improved, so the safety of the secondary battery can be ensured. .
本発明の充電方法では、二次電池の温度が0℃以上であり二次電池の充電可能な温度範囲の下限温度よりも低い温度であるときには、二次電池の温度が下限温度以上であり上限温度以下であるときよりも充電設定電圧および充電電流を下げて二次電池を充電するステップ(g)をさらに備えていることが好ましい。これにより、低温での二次電池の劣化を防止することができる。 In the charging method of the present invention, when the temperature of the secondary battery is 0 ° C. or higher and lower than the lower limit temperature of the temperature range in which the secondary battery can be charged, the temperature of the secondary battery is higher than the lower limit temperature and the upper limit. It is preferable that the method further includes a step (g) of charging the secondary battery by lowering the charge setting voltage and the charging current than when the temperature is equal to or lower than the temperature. Thereby, deterioration of the secondary battery at low temperature can be prevented.
本発明によれば、二次電池を高温雰囲気下で使用または保存する場合においても、二次電池の性能低下を抑制し信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, even when a secondary battery is used or stored in a high-temperature atmosphere, the performance of the secondary battery can be suppressed and the reliability can be improved.
本発明に係る実施形態を説明する前に、本願を完成させるにあたり本願発明者らが検討したことを説明する。 Before describing the embodiment according to the present invention, what the present inventors have studied in completing the present application will be described.
昨今では、リチウム二次電池(以下では「二次電池」という)を携帯用電子機器の電源に使用することが要求されている。この要求に伴い、二次電池が置かれる温度雰囲気が多様化すると考えられるので、二次電池の使用可能な温度範囲を拡げることが好ましい。 Nowadays, it is required to use a lithium secondary battery (hereinafter referred to as “secondary battery”) as a power source for portable electronic devices. With this requirement, it is considered that the temperature atmosphere in which the secondary battery is placed is diversified. Therefore, it is preferable to expand the usable temperature range of the secondary battery.
一方、二次電池では、二次電池の温度が高温(100℃以上)になると、上述のように二次電池の劣化を引き起こす虞がある。そのため、二次電池の温度が100℃を超えないようにする、または、万が一二次電池の温度が100℃を超えた場合にはその二次電池を使用しないようにすることが好ましい。 On the other hand, in the secondary battery, when the temperature of the secondary battery becomes high (100 ° C. or higher), the secondary battery may be deteriorated as described above. Therefore, it is preferable that the temperature of the secondary battery does not exceed 100 ° C., or that the secondary battery is not used when the temperature of the secondary battery exceeds 100 ° C.
そこで、本願発明者らは、特許文献2に記載の充電装置を用いて二次電池を充電することを検討した。なお、特許文献2には、この充電装置を用いて二次電池を充電する際に必要なパラメータ(充電から放電へ切り替える際の二次電池の温度、低温時および高温時での充電設定電圧、ならびに、放電時の電流値など)が開示されていない。そのため、本願発明者らはこれらのパラメータの数値を最適化させて二次電池を充電させた。すると、この充電装置では、二次電池の温度が80℃付近まで上昇したときにはその二次電池の安全性を確保できるが、二次電池の温度が80℃を超えたときにはその二次電池の安全性を確保できないということが分かった。 Therefore, the inventors of the present application studied charging a secondary battery using the charging device described in Patent Document 2. Patent Document 2 discloses parameters necessary for charging a secondary battery using this charging device (temperature of a secondary battery when switching from charge to discharge, charge setting voltage at low temperature and high temperature, In addition, the current value during discharge, etc.) is not disclosed. For this reason, the inventors of the present application optimized the numerical values of these parameters to charge the secondary battery. Then, in this charging device, the safety of the secondary battery can be secured when the temperature of the secondary battery rises to around 80 ° C., but the safety of the secondary battery is secured when the temperature of the secondary battery exceeds 80 ° C. It turns out that sex cannot be secured.
ところで、従来の二次電池には、80〜100℃で作動する復帰式の保護素子、または、80〜100℃で作動する非復帰式の保護素子が設けられている。復帰式の保護素子は、二次電池の温度がその動作温度を超えたときには二次電池の充電および放電を停止させるが、その後、二次電池の温度がその動作温度以下になると二次電池の充電または放電(主には放電)を再開させる。一方、非復帰式の保護素子は、二次電池の温度がその動作温度を超えたときには二次電池の充電および放電を停止させ、その後、二次電池の温度がその動作温度以下になっても二次電池の充電および放電を再開させない。本願発明者らは、従来の二次電池に設けられている保護素子のどちらかを特許文献2に記載の充電装置に設けることを検討した。
(1)80〜100℃で作動する復帰式の保護素子を備えた充電装置
この充電装置では、二次電池の温度が80〜100℃となるとその二次電池を使用できなくなるが、温度が下がれば二次電池を再び使用できる。一般に、高温の環境下に曝される機会の少ない機器内に設けられた二次電池に関しては、温度が80〜90℃程度にまで上昇しても短時間であればそれほど劣化しないと考えられているので、経済的である。
By the way, the conventional secondary battery is provided with a resettable protection element that operates at 80 to 100 ° C. or a non-recoverable protection element that operates at 80 to 100 ° C. The reset-type protection element stops charging and discharging of the secondary battery when the temperature of the secondary battery exceeds its operating temperature, but when the temperature of the secondary battery falls below its operating temperature after that, Charging or discharging (mainly discharging) is resumed. On the other hand, the non-recoverable protection element stops the charging and discharging of the secondary battery when the temperature of the secondary battery exceeds its operating temperature, and after that, even if the temperature of the secondary battery falls below its operating temperature. Do not resume charging and discharging of the secondary battery. The inventors of the present application studied to provide one of the protective elements provided in the conventional secondary battery in the charging device described in Patent Document 2.
(1) Charging device provided with a reversible protective element that operates at 80 to 100 ° C. In this charging device, the secondary battery cannot be used when the temperature of the secondary battery reaches 80 to 100 ° C., but the temperature drops. The secondary battery can be used again. In general, for secondary batteries installed in equipment that is not exposed to a high temperature environment, even if the temperature rises to about 80 to 90 ° C., it is considered that it will not deteriorate so much in a short time. So it is economical.
さらに、二次電池を高温雰囲気下で使用または保存した場合には、その二次電池の温度が80℃程度にまで上昇する場合が考えられる。このような場合であっても、二次電池の温度が80℃を下回ればその二次電池を再び使用することができる。よって、二次電池の利便性は向上する。 Further, when the secondary battery is used or stored in a high temperature atmosphere, the temperature of the secondary battery may rise to about 80 ° C. Even in such a case, if the temperature of the secondary battery falls below 80 ° C., the secondary battery can be used again. Therefore, the convenience of the secondary battery is improved.
しかし、この充電装置では、二次電池の温度が100℃以上となった場合であってもその二次電池を再び放電または充電する。温度が100℃以上となると二次電池の性能が低下する虞があり、性能が低下した虞のある二次電池を再び充電または放電することは危険である。よって、二次電池の安全性を確保することは難しい。 However, in this charging device, even when the temperature of the secondary battery becomes 100 ° C. or higher, the secondary battery is discharged or charged again. When the temperature is 100 ° C. or higher, the performance of the secondary battery may be lowered, and it is dangerous to recharge or discharge the secondary battery whose performance may be lowered. Therefore, it is difficult to ensure the safety of the secondary battery.
以上より、この充電装置では、経済的且つ利便性の向上を図ることができるが、二次電池の安全性を確保することは難しい。
(2)80〜100℃で作動する非復帰式の保護素子を備えた充電装置
この充電装置では、二次電池の温度が100℃に達していなくても、その二次電池の使用を禁止できる。よって、(1)の充電装置に比べて二次電池の安全性を確保できる。
As described above, with this charging device, it is possible to improve economy and convenience, but it is difficult to ensure the safety of the secondary battery.
(2) Charging device provided with non-recoverable protection element that operates at 80 to 100 ° C. In this charging device, the use of the secondary battery can be prohibited even if the temperature of the secondary battery has not reached 100 ° C. . Therefore, the safety of the secondary battery can be ensured as compared with the charging device of (1).
しかし、二次電池は、温度が80〜90℃まで上昇しても、短時間であればそれほど劣化しない。そのため、この充電装置では、それほど劣化していない二次電池の使用が禁止されるため、不経済である。 However, even if the temperature rises to 80 to 90 ° C., the secondary battery does not deteriorate so much in a short time. Therefore, this charging device is uneconomical because the use of a secondary battery that has not deteriorated so much is prohibited.
また、上述のように、近年、二次電池の用途として高温環境下に曝させる用途が増加しているため、二次電池を高温雰囲気下で使用または保存すると、その二次電池の温度は80℃程度にまで上昇する。そのため、この充電装置を携帯用電子機器に組み込むと、携帯用電子機器が使用不可能となる頻度が高くなる。その結果、ユーザは、携帯用電子機器が使用不可能となるたびにメーカへ二次電池の交換を依頼しなければならず、また、メーカから使用可能な携帯用電子機器が再送されるまでその携帯用電子機器を使用することができない。また、メーカは、携帯用電子機器が使用不可能となったという報告をユーザから受けるたびに、二次電池を交換する作業、使用可能となった携帯用電子機器をユーザへ再送する作業、さらには、二次電池が不足している場合には二次電池を電池メーカへ発注する作業を行わなければならない。このように、この充電装置を携帯用電子機器に組み込むと、利便性の悪化を招き、また、メーカでの作業効率の低下を招く。 In addition, as described above, the use of a secondary battery exposed to a high temperature environment has increased in recent years. Therefore, when a secondary battery is used or stored in a high temperature atmosphere, the temperature of the secondary battery is 80. It rises to about ℃. Therefore, when this charging device is incorporated in a portable electronic device, the frequency at which the portable electronic device becomes unusable increases. As a result, the user must request the manufacturer to replace the secondary battery every time the portable electronic device becomes unusable, and until the portable electronic device that can be used is retransmitted by the manufacturer. Portable electronic devices cannot be used. Each time the manufacturer receives a report from the user that the portable electronic device has become unusable, the manufacturer replaces the secondary battery, resends the portable electronic device that has become usable to the user, If there is a shortage of secondary batteries, work must be done to order a secondary battery from the battery manufacturer. As described above, when this charging device is incorporated in a portable electronic device, convenience is deteriorated and work efficiency in the manufacturer is reduced.
以上より、この充電装置では、二次電池の安全性を確保できるが、不経済であり、また、携帯用電子機器に組み込んだ際には利便性の悪化およびメーカでの作業効率の低下を招く。 As described above, with this charging device, the safety of the secondary battery can be ensured, but it is uneconomical, and when incorporated in a portable electronic device, the convenience is deteriorated and the work efficiency at the manufacturer is reduced. .
以上説明したように、上記(1)および(2)のどちらの充電装置であっても、経済性、利便性の向上、メーカでの作業効率の向上、および、二次電池の安全性のすべてを満たす充電装置を提供できないことが分かった。 As described above, in any of the charging devices (1) and (2), all of the economic efficiency, the convenience, the work efficiency at the manufacturer, and the safety of the secondary battery are all provided. It has been found that a charging device that satisfies the requirements cannot be provided.
本願発明者らは、この検討結果をふまえて本発明を完成させた。以下では、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されない。 The inventors of the present invention completed the present invention based on the results of this study. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to embodiment shown below.
《発明の実施形態1》
図1は、本実施形態に係る充電システムのブロック図である。
Embodiment 1 of the Invention
FIG. 1 is a block diagram of a charging system according to the present embodiment.
本実施形態に係る充電システム1は、図1に示すように、二次電池11と、電圧センサー21と、温度センサー22と、充電回路23と、放電回路24と、第1安全素子25と、第2安全素子26とを備えている。二次電池11は、充電システム1において充電される電池であり、充放電可能な電池であれば限定されないが、本実施形態ではリチウム二次電池を例に挙げて説明する。また、二次電池11は電子機器20の電源であり、電子機器20には電圧センサー21と温度センサー22と充電回路23と放電回路24と第1安全素子25と第2安全素子26とが組み込まれている。
As shown in FIG. 1, the charging system 1 according to the present embodiment includes a
電圧センサー21は、例えばIC(integrated circuit)であり、二次電池の電圧を測定する。
The
温度センサー22は、例えばサーミスタ、IC温度センサー、熱電対などであり、二次電池11の温度を測定する。
The
充電回路23は、電圧センサー21が測定した電圧および温度センサー22が測定した温度に基づいて作動し、温度センサー22が測定した温度が充電可能な温度範囲の上限温度以下である場合には二次電池11を充電するが、温度センサー22が測定した温度が充電可能な温度範囲の上限温度(例えば40℃以上50℃以下)を超えている場合には二次電池11を充電しない。
The charging
この充電回路23では、充電設定電圧が4.00V以上4.20V以下であることが好ましく、充電設定電圧が4.05V以上4.15V以下であることがさらに好ましく、充電電流が0.5C以下であることが好ましい。これにより、充電後に二次電池11を保存しても、その二次電池11の劣化を小さく抑えることができる。なお、充電に要する時間が冗長になることを防止するためには、充電電流は、0.2C以上であればよい。
In the charging
放電回路24は、電圧センサー21が測定した電圧および温度センサー22が測定した温度に基づいて作動し、温度センサー22が測定した温度が充電可能な温度範囲の上限温度を超えている場合には充電率が所定の充電率になるまで二次電池11を放電する。ここで、所定の充電率としては30%以上50%以下を想定している。
The
この放電回路24では、放電電流値が0.05C以上であることが好ましく、放電電流値が0.5C以下であればさらに好ましい。この電流値が小さすぎると(0.05Cを下回ると)、二次電池11の電圧を迅速に下げることができないため、温度による性能劣化を改善できない場合があるので好ましくない。逆に、この電流値が大きすぎると(0.5Cを超えると)、放電時に発熱する虞があるので、二次電池11の温度を下げるという効果を得ることが難しくなり、好ましくない。なお、二次電池11の充電率は、電圧センサー21が測定した電圧を用いて求められる。上述のように充電設定電圧が4.00V以上4.20V以下であるときには、電圧センサー21が測定した電圧が3.7Vであれば充電率が約30%であり、電圧センサー21が測定した電圧が3.85Vであれば充電率が約50%である。
In the
第1安全素子25は、例えばPTC(Positive Temperature Coefficient)素子またはサーモスタットなどであり、二次電池11の温度が第1温度を超えたことを検知して作動するように設計されている。具体的には、第1安全素子25は、二次電池11の温度が第1温度よりも高く第2温度よりも低いことを検知した場合には充電回路23による充電および放電回路24による放電を停止させる一方、二次電池11の温度が第1温度よりも高く第2温度よりも低い温度から第1温度以下まで下がったことを検知した場合には充電回路23による充電または放電回路24による放電を再開させる。
The
第2安全素子26は、例えば温度ヒューズなどであり、二次電池11の温度が第2温度以上となったことを検知して作動するように設計されている。具体的には、二次電池11の温度が第2温度以上であることを検知した場合に充電回路23による充電および放電回路24による放電を停止させる一方、二次電池11の温度が第2温度未満となったことを検知した場合でも充電回路23による充電および放電回路24による放電を再開させない。
The
この第1安全素子25および第2安全素子26では、第1温度としては、二次電池11を高温雰囲気下で使用または保存した場合の二次電池11の温度を想定しており、具体的には、80〜90℃を想定している。また、第2温度としては100℃を想定しており、100℃以上となると非水電解質と正極とが反応して二次電池を劣化させる虞があるとされている。
In the
以下では、二次電池11の温度で場合分けをして本実施形態に係る充電システム1での動作を示す。
Below, the operation | movement in the charging system 1 which concerns on this embodiment for a case according to the temperature of the
まず、図2を用いて、二次電池11の温度が充電可能な温度範囲内である場合について説明する。図2は、充電前の二次電池11の温度が室温付近(Tr)である場合にその二次電池11を充電させたときの、二次電池11の温度と二次電池11の電圧の変化を示すグラフ図である。
First, the case where the temperature of the
一般に、二次電池11の温度は、二次電池11の周囲の環境温度に影響を受けやすい。そのため、二次電池11の周囲の環境温度が上昇すると(例えば、二次電池11を備えた電子機器20が高温環境下に曝されると)、二次電池11の温度は、当初の温度Trよりも上昇し、やがて充電可能な温度範囲の上限温度Tc(high)まで上昇する。このとき、二次電池11が充電中であれば、充電をその後も続行させると二次電池11の安全性を確保出来ない虞がある。よって、充電システム1では、二次電池11の温度がTc(high)まで上昇した時点t1で充電回路23が充電を停止し、放電回路24が放電を開始する。
In general, the temperature of the
放電を開始すると、二次電池11の電圧は充電設定電圧Viから低下し始め、やがて、二次電池11の充電率は所定の充電率にまで低下する。放電をこれ以上続けても、二次電池11の安全性を向上させることは難しい。また、放電をこれ以上続けると、充電に要する時間が長くなり、さらには、充電を中止して二次電池11の使用を試みると二次電池11の容量がすぐになくなるなどの不具合が発生する虞がある。そこで、充電率が所定の充電率にまで低下した時点(二次電池11の電圧がVfとなった時点)t2で、放電回路24は放電を停止する。
When the discharge is started, the voltage of the
その後、二次電池11の周囲の環境温度が低下し始めると、二次電池11の温度は、最高温度Tmaxから下がり始める。そして、二次電池11の温度が充電可能な温度範囲の上限温度Tc(high)まで下がった時点t3で、充電回路23は充電を再開する。以上の動作を繰り返すことにより、二次電池11を充電することができる。
Thereafter, when the environmental temperature around the
なお、充電可能な温度範囲の上限温度Tc(high)は40℃以上50℃以下であり、充電設定電圧Viは4.00V以上4.20V以下であり好ましくは4.05V以上4.15V以下であり、電圧Vfは3.7V(充電率が約30%)以上3.85V(充電率が約50%)以下である。 The upper limit temperature Tc (high) of the chargeable temperature range is 40 ° C. or more and 50 ° C. or less, and the charge setting voltage Vi is 4.00 V or more and 4.20 V or less, preferably 4.05 V or more and 4.15 V or less. The voltage Vf is 3.7V (charging rate is about 30%) or more and 3.85V (charging rate is about 50%) or less.
次に、二次電池11の温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高く第1温度以下である場合について説明する。
Next, the case where the temperature of the
温度センサー22が測定した温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高く第1温度以下であるので、放電回路24が放電を開始する。そして、充電率が所定の充電率になるまで放電回路24が二次電池11を放電したのち、温度センサー22が測定した温度が充電可能な温度範囲の上限温度以下にまで低下したら、充電回路23が二次電池11の充電を開始する。これにより、二次電池11を安全に充電することができる。
続いて、二次電池11の温度が第1温度よりも高く第2温度未満である場合について説明する。
Since the temperature measured by the
Subsequently, the case where the temperature of the
第1安全素子25は、二次電池11の温度が第1温度よりも高く第2温度未満であることを検知すると、充電回路23および放電回路24の作動を停止させる。よって、二次電池11の充電および放電が停止する。そののち暫くすると、二次電池11の温度は下がる。そして、第1安全素子25は、二次電池11の温度が第1温度以下まで下がったことを検知すると、充電回路23または放電回路24の作動を再開させる。よって、二次電池11の充電または放電が再開する。
When detecting that the temperature of the
このように、二次電池11の温度が第1温度を超えた場合には、二次電池11の温度が第1温度以下となるまで二次電池11の使用が禁止される。そのため、二次電池11の電圧が高くなることを防止できるので、二次電池11の安全性を確保することができる。
Thus, when the temperature of the
また、二次電池11を高温雰囲気下で使用または保存したために二次電池11の温度が第1温度を超えた場合であっても、二次電池11の温度が第1温度以下まで下がれば、二次電池11を使用できる。よって、経済的であり、二次電池11の安全性を確保しつつ二次電池11の利便性の向上を図ることができる。また、電子機器20のメーカにおける二次電池11の交換作業などの回数を減らすことができるので、電子機器20のメーカでの作業効率の低下を抑制することができる。
Further, even when the temperature of the
特に、二次電池11を携帯用電子機器の電源として使用すれば、携帯用電子機器が高温雰囲気下で使用または保存されるケースが増加すると考えられる。本実施形態に係る充電システム1は、このような場合に特に有用である。
In particular, if the
続いて、二次電池11の温度が第2温度以上である場合について説明する。
Subsequently, a case where the temperature of the
第2安全素子26は、二次電池11の温度が第2温度以上であることを検知すると、充電回路23および放電回路24の作動を停止させる。よって、二次電池11の充電および放電が停止する。暫くすると、二次電池11の温度は下がる。しかし、第2安全素子26は、二次電池11の温度が第2温度未満まで下がったことを検知しても、充電回路23および放電回路24の作動を停止したままである。このように性能が低下した虞のある二次電池11の使用を禁止できるので、二次電池11の安全性を確保することができる。
When detecting that the temperature of the
以上説明したように、本実施形態に係る充電システム1では、二次電池11を安全に充電することができる。
As described above, in the charging system 1 according to this embodiment, the
また、本実施形態に係る充電システム1には、第1安全素子25と第2安全素子26との両方が設けられている。よって、上記(1)の充電装置よりも、二次電池11の安全性を確保することができる。また、上記(2)の充電装置よりも、経済的であるとともに利便性に優れ、さらには、電子機器20のメーカにとっては作業効率の低下を抑制できる。
Further, the charging system 1 according to the present embodiment is provided with both the
なお、第1安全素子25および第2安全素子26は以下に示す位置に設けられていても良い。例えば、図3(a)に示す充電システム101では、第1安全素子25は二次電池111内に組み込まれており、第2安全素子26は本実施形態に係る充電システム1と同様電子機器120内に組み込まれている。また、図3(b)に示す充電システム201では、第1安全素子25および第2安全素子26ともに電子機器220内ではなく二次電池211内に組み込まれている。さらには、不図示であるが、第1安全素子が電子機器内に組み込まれており、第2安全素子が二次電池内に組み込まれていても良い。いずれの場合であっても、本実施形態に係る充電システム1と同様の効果を得ることができる。
In addition, the
図4は、本実施形態に係る充電システム1での動作を示すフローチャート図である。 FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the charging system 1 according to this embodiment.
まず、ステップS101へ進んで、二次電池11の温度(図4では「電池の温度」と記載)が第2温度以上であるか否かを判断する。そして、二次電池11の温度が第2温度以上であると判断した場合には(Yes)、ステップS102へ進んで二次電池11の充電および放電を停止させ二次電池11を使用不可能にする(ステップ(d))。一方、二次電池11の温度が第2温度未満であると判断した場合には(No)、ステップS103へ進む。
First, it progresses to step S101 and it is judged whether the temperature (it describes as "battery temperature" in FIG. 4) of the
ステップS103では、二次電池11の温度が第1温度よりも高いか否かを判断する。そして、二次電池11の温度が第1温度よりも高いと判断した場合には(Yes)、ステップS104へ進んで二次電池11への充電および放電を停止させる(ステップ(c))。その後、ステップS103へ戻って二次電池11の温度が第1温度よりも高いか否かを判断し、二次電池11の温度が第1温度よりも高ければ現状を維持する。そして、二次電池11の温度が第1温度以下となるまで、このループを繰り返す。一方、ステップS103において二次電池11の温度が第1温度以下であると判断した場合には(No)、ステップS105へ進む。
In step S103, it is determined whether or not the temperature of the
ステップS105では、二次電池11の温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高いか否かを判断する。そして、二次電池11の温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高いと判断した場合には(Yes)、後述のステップS108へ進む。一方、二次電池11の温度が充電可能な温度範囲の上限温度以下であると判断した場合には(No)、ステップS106へ進んで充電を開始する(ステップ(a))。その後、ステップS107へ進む。
In step S105, it is determined whether or not the temperature of the
ステップS107では、ステップS105と同じく、二次電池11の温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高いか否かを判断する。そして、二次電池11の温度が充電可能な温度範囲の上限温度以下であると判断した場合には(No)、二次電池11を充電することができるのでステップS106へ戻って二次電池11を充電する。
In step S107, as in step S105, it is determined whether or not the temperature of the
一方、ステップS107において二次電池11の温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高いと判断した場合には(Yes)、ステップS108へ進んで充電を停止して放電を開始する(ステップ(b))。また、ステップS105において二次電池11の温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高いと判断した場合にも(Yes)、ステップS108へ進んで放電を開始する(ステップ(b))。その後、ステップS109へ進む。
On the other hand, when it is determined in step S107 that the temperature of the
ステップS109では、充電率が所定の充電率以下であるか否かを判断する。そして、充電率が所定の充電率を超えていると判断した場合には(No)、ステップS108へ戻る。一方、充電率が所定の充電率以下であると判断した場合には(Yes)、ステップS110へ進んで放電を停止した後(ステップ(c))、ステップS101へ戻る。 In step S109, it is determined whether the charging rate is equal to or lower than a predetermined charging rate. When it is determined that the charging rate exceeds the predetermined charging rate (No), the process returns to step S108. On the other hand, when it is determined that the charging rate is equal to or lower than the predetermined charging rate (Yes), the process proceeds to step S110 to stop discharging (step (c)), and then returns to step S101.
ステップS101へ戻った後、ステップS103を経てステップS105へ進み、ステップS105において二次電池11の温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高ければ(Yes)、ステップS108へ進んだ後ステップS109へ進むが、充電率が所定の充電率以下であるので(Yes)、放電の停止を維持する。一方、ステップS101へ戻った後、ステップS103を経てステップS105へ進み、ステップS105において二次電池11の温度が充電可能な温度範囲の上限温度以下であれば(No)、ステップS106へ進んで充電を開始する(ステップ(a))。
After returning to step S101, the process proceeds to step S105 through step S103. If the temperature of the
以上説明したように、本実施形態に係る二次電池の充電方法では、充電または放電を行う前に二次電池11の温度を測定しているので、二次電池11の温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高い場合に二次電池11を誤って充電することを防止できる。よって、二次電池11を安全に充電することができる。
As described above, in the secondary battery charging method according to the present embodiment, the temperature of the
また、二次電池11を高温雰囲気下で使用または保存したために二次電池11の温度が第1温度を超えた場合であっても、二次電池の温度が第1温度まで下がればその二次電池を再び使用することができる。よって、経済的であり、利便性に優れ、且つ、二次電池11を備えた電子機器のメーカーにとっては作業効率の低下を抑制できる。
Further, even if the temperature of the
さらに、二次電池の性能が低下した虞のある二次電池を使用禁止にすることができる。 Furthermore, it is possible to prohibit the use of a secondary battery in which the performance of the secondary battery may be degraded.
《発明の実施形態2》
上記実施形態1では、二次電池の温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高ければ、充電を行わない。しかし、二次電池の温度が高くても二次電池の電圧が低ければ二次電池の安全性はそれほど低下しないということが知られている。そこで、本発明の実施形態2では、二次電池の電圧が低い場合には充電を行う。まず、本実施形態に係る充電システムを示す。
<< Embodiment 2 of the Invention >>
In the said Embodiment 1, if the temperature of a secondary battery is higher than the upper limit temperature of the temperature range which can be charged, it will not charge. However, it is known that even if the temperature of the secondary battery is high, if the voltage of the secondary battery is low, the safety of the secondary battery does not deteriorate so much. Therefore, in Embodiment 2 of the present invention, charging is performed when the voltage of the secondary battery is low. First, a charging system according to the present embodiment is shown.
本実施形態に係る充電システムは、上記実施形態1と同じく、二次電池と温度センサーと電圧センサーと充電回路と放電回路と第1保護素子と第2保護素子とを備えている。そして、充電回路の機能が本実施形態と上記実施形態1とでは互いに異なる。 As in the first embodiment, the charging system according to the present embodiment includes a secondary battery, a temperature sensor, a voltage sensor, a charging circuit, a discharging circuit, a first protection element, and a second protection element. The function of the charging circuit is different between the present embodiment and the first embodiment.
本実施形態における充電回路は、上記実施形態1と同じく、温度センサーが測定した温度が充電可能な温度範囲の上限温度以下である場合には二次電池を充電し、温度センサーが測定した温度が充電可能な温度範囲の上限温度を超えている場合には二次電池を充電しない。それだけでなく、充電回路は、温度センサーが測定した温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高く第1温度以下であっても充電率が所定の充電率を下回っている場合には、充電率が所定の充電率になるまで二次電池を充電する。これにより、上記実施形態1に係る充電システム1に比べて、二次電池の充電に要する時間の短縮を図ることができる。 As in the first embodiment, the charging circuit in the present embodiment charges the secondary battery when the temperature measured by the temperature sensor is equal to or lower than the upper limit temperature of the chargeable temperature range, and the temperature measured by the temperature sensor is When the upper limit temperature of the rechargeable temperature range is exceeded, the secondary battery is not charged. In addition, the charging circuit is charged when the temperature measured by the temperature sensor is higher than the upper limit temperature of the chargeable temperature range and lower than the first temperature, but the charging rate is below the predetermined charging rate. The secondary battery is charged until the rate reaches a predetermined charging rate. Thereby, compared with the charging system 1 which concerns on the said Embodiment 1, the shortening of the time required for charge of a secondary battery can be aimed at.
なお、本実施形態における充電回路では、充電設定電圧および充電電流は、上記実施形態1と同様であってもよく、上記実施形態1よりも小さくても良い。 In the charging circuit according to the present embodiment, the charging setting voltage and the charging current may be the same as those in the first embodiment or may be smaller than those in the first embodiment.
図5は、本実施形態に係る充電システムでの動作を示すフローチャート図である。 FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the charging system according to this embodiment.
まず、上記実施形態1と同様に、ステップS101,S103およびS105まで順に進む。そして、ステップS105において二次電池の温度(図5では「電池の温度」と記載)が充電可能な温度範囲の上限温度以下であると判断した場合には(No)、ステップS106へ進み、その後は、上記実施形態1と同様の制御を行う。一方、ステップS105において二次電池の温度が充電可能な温度範囲の上限温度を超えていると判断した場合には(Yes)、ステップS201へ進む。 First, as in the first embodiment, the process proceeds to steps S101, S103, and S105 in order. If it is determined in step S105 that the temperature of the secondary battery (described as “battery temperature” in FIG. 5) is equal to or lower than the upper limit temperature of the chargeable temperature range (No), the process proceeds to step S106. Performs the same control as in the first embodiment. On the other hand, if it is determined in step S105 that the temperature of the secondary battery exceeds the upper limit temperature of the chargeable temperature range (Yes), the process proceeds to step S201.
ステップS201では、充電率が所定の充電率を下回っているか否かを判断する。そして、充電率が所定の充電率を下回っていると判断した場合には(Yes)、ステップS202へ進んで充電率が所定の充電率となるまで二次電池を充電する(ステップ(f))。その後はステップS105へ戻り、上記実施形態1と同様の制御を行う。一方、充電率が所定の充電率以上であると判断した場合には(No)、充電すると二次電池の安全性を保証できないので、ステップS108へ進んで放電を開始し、その後は、上記実施形態1と同様の制御を行う。 In step S201, it is determined whether the charging rate is below a predetermined charging rate. If it is determined that the charging rate is lower than the predetermined charging rate (Yes), the process proceeds to step S202 and the secondary battery is charged until the charging rate reaches the predetermined charging rate (step (f)). . Thereafter, the process returns to step S105, and the same control as in the first embodiment is performed. On the other hand, when it is determined that the charging rate is equal to or higher than the predetermined charging rate (No), since the safety of the secondary battery cannot be guaranteed if charging is performed, the process proceeds to step S108 and discharge is started. The same control as in the first mode is performed.
このように、本実施形態では、二次電池の温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高く第1温度以下であっても充電率が所定の充電率を下回っていれば、充電率が所定の充電率になるまで二次電池を充電する。これにより、本実施形態では、上記実施形態1で得られた効果だけでなく、二次電池の充電に要する時間を短縮できるという効果も得ることができる。 Thus, in this embodiment, even if the temperature of the secondary battery is higher than the upper limit temperature of the chargeable temperature range and not higher than the first temperature, if the charge rate is below a predetermined charge rate, the charge rate is The secondary battery is charged until a predetermined charging rate is reached. Thereby, in this embodiment, not only the effect obtained in Embodiment 1 but also the effect that the time required for charging the secondary battery can be shortened.
《発明の実施形態3》
上記実施形態1では、充電率が所定の充電率になるまで二次電池を放電する。一方、本発明の実施形態3では、充電率が所定の充電率を下回るまで二次電池を放電する。まず、本実施形態に係る充電システムを示す。
<< Embodiment 3 of the Invention >>
In the first embodiment, the secondary battery is discharged until the charging rate reaches a predetermined charging rate. On the other hand, in Embodiment 3 of the present invention, the secondary battery is discharged until the charging rate falls below a predetermined charging rate. First, a charging system according to the present embodiment is shown.
本実施形態に係る充電システムは、上記実施形態1と同じく、二次電池と温度センサーと電圧センサーと充電回路と放電回路と第1保護素子と第2保護素子とを備えている。そして、充電回路および放電回路の機能が本実施形態と上記実施形態1とでは互いに異なる。 As in the first embodiment, the charging system according to the present embodiment includes a secondary battery, a temperature sensor, a voltage sensor, a charging circuit, a discharging circuit, a first protection element, and a second protection element. The functions of the charging circuit and the discharging circuit are different between the present embodiment and the first embodiment.
本実施形態における充電回路は、上記実施形態1と同じく、温度センサーが測定した温度が充電可能な温度範囲の上限温度以下である場合には二次電池を充電し、温度センサーが測定した温度が充電可能な温度範囲の上限温度を超えている場合には二次電池を充電しない。それだけでなく、本実施形態における充電回路は、上記実施形態2と同じく、温度センサーが測定した温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高く第1温度以下であっても充電率が所定の充電率を下回っている場合には、充電率が所定の充電率になるまで二次電池を充電させる。 As in the first embodiment, the charging circuit in the present embodiment charges the secondary battery when the temperature measured by the temperature sensor is equal to or lower than the upper limit temperature of the chargeable temperature range, and the temperature measured by the temperature sensor is When the upper limit temperature of the rechargeable temperature range is exceeded, the secondary battery is not charged. In addition, the charging circuit according to the present embodiment has a predetermined charging rate even when the temperature measured by the temperature sensor is higher than the upper limit temperature of the chargeable temperature range and equal to or lower than the first temperature, as in the second embodiment. When the charging rate is lower, the secondary battery is charged until the charging rate reaches a predetermined charging rate.
本実施形態における放電回路は、上記実施形態1と同じく温度センサーが測定した温度が充電可能な温度範囲の上限温度を超えている場合には二次電池を放電するが、図2の破線で示すように充電率が所定の充電率を下回るまで二次電池を放電する。従って、本実施形態における放電電流は、放電に起因する発熱が生じない程度に大きな電流であることが好ましく、例えば0.2C程度の電流を流せばよい。また、第1安全素子が電子機器内に組み込まれていれば放電に起因する発熱量を低く抑えることができるので、本実施形態に係る充電システムとしては図1に示す充電システム1または図3(a)に示す充電システム101を採用することが好ましい。これにより、二次電池の温度を迅速に下げることができる。
The discharge circuit in the present embodiment discharges the secondary battery when the temperature measured by the temperature sensor exceeds the upper limit temperature of the chargeable temperature range as in the first embodiment, but is shown by the broken line in FIG. Thus, the secondary battery is discharged until the charging rate falls below a predetermined charging rate. Accordingly, the discharge current in the present embodiment is preferably large enough that heat generation due to discharge does not occur. For example, a current of about 0.2 C may be passed. In addition, if the first safety element is incorporated in the electronic device, the amount of heat generated due to the discharge can be kept low. Therefore, as the charging system according to the present embodiment, the charging system 1 shown in FIG. 1 or FIG. It is preferable to employ the
図6は、本実施形態に係る充電システムでの動作を示すフローチャート図である。 FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the charging system according to this embodiment.
まず、上記実施形態1と同様に、ステップS101、S103およびS105まで進む。そして、ステップS105において二次電池の温度(図6では「電池の温度」と記載)が充電可能な温度範囲の上限温度以下であると判断した場合には(No)、上記実施形態1と同じくステップS106およびステップS107へ進む。一方、ステップS105において二次電池の温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高いと判断した場合には(Yes)、後述のステップS301へ進む。 First, similarly to the first embodiment, the process proceeds to steps S101, S103, and S105. When it is determined in step S105 that the temperature of the secondary battery (described as “battery temperature” in FIG. 6) is equal to or lower than the upper limit temperature of the chargeable temperature range (No), the same as in the first embodiment. It progresses to step S106 and step S107. On the other hand, when it is determined in step S105 that the temperature of the secondary battery is higher than the upper limit temperature of the chargeable temperature range (Yes), the process proceeds to step S301 described later.
ステップS107において二次電池の温度が充電可能な温度範囲の上限温度以下であると判断した場合には(No)、ステップS106へ戻り、その後は、上記実施形態1と同様の制御を行う。一方、ステップS107において二次電池の温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高いと判断した場合には(Yes)、ステップS301へ進んんで、充電を停止するとともに充電率が所定の充電率を下回るまで放電する(ステップ(f))。また、ステップS105において二次電池の温度が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高いと判断した場合にも(Yes)、ステップS301へ進んで充電率が所定の充電率を下回るまで放電する(ステップ(f))。その後、ステップS302へ進む。 If it is determined in step S107 that the temperature of the secondary battery is equal to or lower than the upper limit temperature of the rechargeable temperature range (No), the process returns to step S106, and thereafter, the same control as in the first embodiment is performed. On the other hand, if it is determined in step S107 that the temperature of the secondary battery is higher than the upper limit temperature of the chargeable temperature range (Yes), the process proceeds to step S301 to stop charging and the charging rate is a predetermined charging rate. It discharges until it falls below (step (f)). Further, when it is determined in step S105 that the temperature of the secondary battery is higher than the upper limit temperature of the temperature range in which charging is possible (Yes), the process proceeds to step S301 and is discharged until the charging rate falls below a predetermined charging rate ( Step (f)). Thereafter, the process proceeds to step S302.
ステップS302では、充電率が所定の充電率となるまで二次電池を充電する(ステップ(e))。その後、ステップS101へ戻る。 In step S302, the secondary battery is charged until the charging rate reaches a predetermined charging rate (step (e)). Thereafter, the process returns to step S101.
本実施形態に係る充電方法は、上記実施形態1におけるステップS108において充電率が所定の充電率を下回る放電を行った後(ステップ(f))、充電率が所定の充電率となるまで充電を行う(ステップ(e))。 In the charging method according to the present embodiment, after discharging at a charging rate lower than a predetermined charging rate in step S108 in the first embodiment (step (f)), charging is performed until the charging rate reaches a predetermined charging rate. (Step (e)).
このように、本実施形態では、充電率が所定の充電率を下回るまで放電する。これにより、本実施形態では、上記実施形態1で得られた効果だけでなく、二次電池の電圧を迅速に下げ、温度による性能低下を改善することができるという効果も得ることができる。 Thus, in this embodiment, it discharges until a charging rate falls below a predetermined charging rate. Thereby, in this embodiment, not only the effect acquired in the said Embodiment 1, but the effect that the voltage of a secondary battery can be dropped rapidly and the performance fall by temperature can be improved can also be acquired.
《発明の実施形態4》
上記実施形態1〜3では、二次電池が充電可能な温度範囲の上限温度よりも高い温度となった場合に二次電池を充電させる方法について説明している。しかし、二次電池の使用形態によっては、例えば二次電池を気温の低い地域で使用する等の場合には、二次電池の温度が充電可能な温度範囲の下限温度よりも低い温度となる場合がある。
<< Embodiment 4 of the Invention >>
Embodiments 1 to 3 describe a method of charging a secondary battery when the temperature of the secondary battery becomes higher than the upper limit temperature of the temperature range in which the secondary battery can be charged. However, depending on how the secondary battery is used, for example, when the secondary battery is used in an area where the temperature is low, the temperature of the secondary battery is lower than the lower limit temperature of the chargeable temperature range. There is.
一般に、二次電池は、低温になると劣化することが知られている。その理由としては、二次電池の温度が低くなると(0℃付近)、非水電解質における導電性が悪化するので、負極にリチウムが金属として析出し、その結果、負極から正極へ移動するリチウムイオンの量が減少するからであると考えられている。そこで、本発明の実施形態4では、二次電池の温度が充電可能な温度範囲の下限温度よりも低い温度となる場合での充電システムおよび二次電池の充電方法を説明する。 Generally, it is known that a secondary battery deteriorates at a low temperature. The reason for this is that when the temperature of the secondary battery is lowered (around 0 ° C.), the conductivity in the nonaqueous electrolyte deteriorates, so lithium is deposited as a metal on the negative electrode, and as a result, lithium ions move from the negative electrode to the positive electrode. This is thought to be because the amount of Therefore, in Embodiment 4 of the present invention, a charging system and a charging method of the secondary battery in the case where the temperature of the secondary battery is lower than the lower limit temperature of the chargeable temperature range will be described.
本実施形態に係る充電システムは、上記実施形態1と同じく、二次電池と温度センサーと電圧センサーと充電回路と放電回路と第1保護素子と第2保護素子とを備えている。そして、充電回路の機能が本実施形態と上記実施形態1とでは互いに異なる。 As in the first embodiment, the charging system according to the present embodiment includes a secondary battery, a temperature sensor, a voltage sensor, a charging circuit, a discharging circuit, a first protection element, and a second protection element. The function of the charging circuit is different between the present embodiment and the first embodiment.
本実施形態における充電回路は、上記実施形態1と同じく、温度センサーが測定した温度が充電可能な温度範囲の上限温度以下である場合には二次電池を充電し、温度センサーが測定した温度が充電可能な温度範囲の上限温度を超えている場合には二次電池を充電しない。それだけでなく、充電回路は、温度センサーが測定した温度が充電可能な温度範囲の下限温度よりも低い場合には、充電設定電圧および充電電流を下げる。具体的には、充電設定電圧については、二次電池の温度が充電可能な温度範囲内であるときに4.1Vであれば、4.0V程度にまで下げることが好ましい。また、充電電流については、二次電池の温度が充電可能な温度範囲内での1/2程度であればよい。これにより、負極での金属リチウムの析出を抑制することができ、低温での劣化を防止することができる。 As in the first embodiment, the charging circuit in the present embodiment charges the secondary battery when the temperature measured by the temperature sensor is equal to or lower than the upper limit temperature of the chargeable temperature range, and the temperature measured by the temperature sensor is When the upper limit temperature of the rechargeable temperature range is exceeded, the secondary battery is not charged. In addition, the charging circuit reduces the charging setting voltage and the charging current when the temperature measured by the temperature sensor is lower than the lower limit temperature of the chargeable temperature range. Specifically, the charge setting voltage is preferably lowered to about 4.0 V if the voltage of the secondary battery is 4.1 V when the temperature is within the chargeable temperature range. Further, the charging current may be about ½ of the temperature range of the secondary battery within the chargeable temperature range. Thereby, precipitation of metallic lithium at the negative electrode can be suppressed, and deterioration at low temperatures can be prevented.
なお、充電設定電圧および充電電流を下げすぎると、充電に要する時間が長くなりすぎるので好ましくなく、また、充電設定電圧および充電電流をほとんど下げなければ、負極での金属リチウムの析出を防止できないので二次電池の劣化を招来してしまう。そのため、充電に要する時間が長くなることを防止しつつ二次電池の劣化を抑制できるように、充電設定電圧および充電電流を設定することが好ましい。 Note that it is not preferable to reduce the charge setting voltage and charging current too much because the time required for charging becomes too long, and it is not possible to prevent the deposition of metallic lithium at the negative electrode unless the charge setting voltage and charging current are almost reduced. The secondary battery will be deteriorated. For this reason, it is preferable to set the charge setting voltage and the charge current so that deterioration of the secondary battery can be suppressed while preventing the time required for charging from becoming long.
図7は、本実施形態に係る充電システムでの動作を示すフローチャート図である。 FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the charging system according to this embodiment.
まず、上記実施形態1と同様に、ステップS101、S103およびS105まで進む。そして、ステップS105において二次電池の温度(図7では「電池の温度」と記載)が充電可能な温度範囲の上限温度以下であると判断した場合には(No)、ステップS401へ進む。 First, similarly to the first embodiment, the process proceeds to steps S101, S103, and S105. If it is determined in step S105 that the temperature of the secondary battery (described as “battery temperature” in FIG. 7) is equal to or lower than the upper limit temperature of the chargeable temperature range (No), the process proceeds to step S401.
ステップS401では、二次電池の温度が充電可能な温度範囲の下限温度よりも低いか否かを判断する。そして、二次電池の温度が充電可能な温度範囲の下限温度以上であると判断した場合には(No)、ステップS106へ進み、その後は、上記実施形態1と同様の制御を行う。一方、ステップS401において二次電池の温度が充電可能な温度範囲の下限温度よりも低いと判断した場合には(Yes)、ステップS402へ進む。 In step S401, it is determined whether or not the temperature of the secondary battery is lower than the lower limit temperature of the chargeable temperature range. When it is determined that the temperature of the secondary battery is equal to or higher than the lower limit temperature of the chargeable temperature range (No), the process proceeds to step S106, and thereafter, the same control as that of the first embodiment is performed. On the other hand, if it is determined in step S401 that the temperature of the secondary battery is lower than the lower limit temperature of the chargeable temperature range (Yes), the process proceeds to step S402.
ステップS402では、二次電池の温度が0℃未満であるか否かを判断する。そして、二次電池の温度が0℃未満であれば(Yes)、ステップS403へ進んで二次電池の充電および放電を停止する。その後、ステップS401へ戻り、二次電池の温度が0℃以上となるまでステップS401〜S403のループを繰り返す。一方、二次電池の温度が0℃以上であれば(No)、ステップS404へ進んで充電設定電圧および充電時の電流値を下げる(ステップ(g))。その後ステップS106へ進み、その後は、上記実施形態1と同様の制御を行う。 In step S402, it is determined whether or not the temperature of the secondary battery is less than 0 ° C. And if the temperature of a secondary battery is less than 0 degreeC (Yes), it will progress to step S403 and will stop charge and discharge of a secondary battery. Then, it returns to step S401 and repeats the loop of step S401-S403 until the temperature of a secondary battery becomes 0 degreeC or more. On the other hand, if the temperature of the secondary battery is 0 ° C. or higher (No), the process proceeds to step S404 to lower the charge setting voltage and the current value during charging (step (g)). Thereafter, the process proceeds to step S106, and thereafter, the same control as in the first embodiment is performed.
このように、本実施形態では、二次電池の温度が0℃以上充電可能な温度範囲の下限温度未満であるときには、充電設定電圧および充電電流を下げて充電を行う。これにより、本実施形態では、上記実施形態1で得られる効果だけでなく、負極に金属リチウムを析出させることなく二次電池を充電させることができるという効果も得ることができる。 As described above, in this embodiment, when the temperature of the secondary battery is lower than the lower limit temperature of the temperature range in which the secondary battery can be charged at 0 ° C. or more, charging is performed by reducing the charge setting voltage and the charging current. Thereby, in this embodiment, not only the effect obtained in the first embodiment but also the effect that the secondary battery can be charged without depositing metallic lithium on the negative electrode can be obtained.
《その他の実施形態》
上記実施形態1〜4は、以下に示す構成であってもよい。
<< Other Embodiments >>
The above-described first to fourth embodiments may be configured as follows.
充電システムは、温度センサーおよび電圧センサーを有していなくても良い。その場合には、充電回路が二次電池の温度および電圧を測定しても良く、放電回路が二次電池の温度および電圧を測定しても良く、充電回路および放電回路のうちのどちらか一方が二次電池の温度を測定し他方が二次電池の電圧を測定してもよく、充電回路および放電回路それぞれが二次電池の温度および電圧を測定してもよい。 The charging system may not have a temperature sensor and a voltage sensor. In that case, the charging circuit may measure the temperature and voltage of the secondary battery, the discharging circuit may measure the temperature and voltage of the secondary battery, and either the charging circuit or the discharging circuit. May measure the temperature of the secondary battery and the other may measure the voltage of the secondary battery, and the charging circuit and the discharging circuit may measure the temperature and voltage of the secondary battery.
また、充電システムでは、第1安全素子および第2安全素子は、温度センサー21が測定した温度に基づいて作動するように設計されていても良い。
In the charging system, the first safety element and the second safety element may be designed to operate based on the temperature measured by the
二次電池としては、公知の二次電池を用いることができる。また、二次電池としてリチウムイオン二次電池を用いた場合、電極群としては極板が捲回された電極群であってもよく極板が積層された電極群であっても良く、また、活物質および集電体などの材料としては公知の材料を用いることができる。 A known secondary battery can be used as the secondary battery. Further, when a lithium ion secondary battery is used as the secondary battery, the electrode group may be an electrode group in which the electrode plate is wound or an electrode group in which the electrode plate is laminated, Known materials can be used as the active material and the current collector.
本発明は、電子機器等の主電源に有用な二次電池を充電するシステムまたは充電方法に有用である。例えば、本発明は、携帯電話またはノート型パソコン等の民生用モバイルツールの主電源、電動ドライバー等のパワーツールの主電源、およびEV(Electric vehicle )等の産業用主電源に有用な二次電池を充電するシステムまたは充電方法に適している。 The present invention is useful for a system or a charging method for charging a secondary battery useful for a main power source of an electronic device or the like. For example, the present invention provides a secondary battery useful for a main power source of a consumer mobile tool such as a mobile phone or a notebook computer, a main power source of a power tool such as an electric screwdriver, and an industrial main power source such as an EV (Electric vehicle). Suitable for charging system or charging method.
とりわけ、ディスプレイを有し、車またはお風呂場のような高温環境下にさらされる可能性があるポータブルナビゲーションシステム、ポータブルDVD(digital versatile disc) プレーヤー、ポータブルディスプレイまたはポータブルテレビの主電源に有用な二次電池を充電するシステムまたは充電方法に適している。 Especially useful for the main power source of portable navigation systems, portable DVD (digital versatile disc) players, portable displays or portable TVs that have a display and may be exposed to high temperature environments such as cars or bathrooms. It is suitable for a system or a charging method for charging a secondary battery.
1,101,201 充電システム
11,111,211 二次電池
21 電圧センサー
22 温度センサー
23 充電回路
24 放電回路
25 第1安全素子
26 第2安全素子
1,101,201 Charging system
11, 111, 211 Secondary battery
21 Voltage sensor
22 Temperature sensor
23 Charging circuit
24 Discharge circuit
25 First safety element
26 Second safety element
Claims (17)
前記二次電池と、
前記二次電池の温度が前記二次電池の充電可能な温度範囲の上限温度以下であるときに前記二次電池を充電する充電回路と、
前記二次電池の温度が前記上限温度よりも高く第1温度以下であるときに前記二次電池を放電する放電回路と、
前記二次電池の温度が前記第1温度よりも高く第2温度よりも低いときには、前記充電回路および前記放電回路の作動を停止させる一方、前記二次電池の温度が前記第1温度よりも高く且つ前記第2温度よりも低い温度から前記第1温度以下にまで下がったときには、前記充電回路または前記放電回路の作動を再開させる第1安全素子と、
前記二次電池の温度が前記第2温度以上であるときには、前記充電回路および前記放電回路の作動を停止させる一方、前記二次電池の温度が前記第2温度を下回ったときにも、前記充電回路および前記放電回路の作動を停止させたままである第2安全素子とを備えていることを特徴とする充電システム。 A charging system for charging a secondary battery,
The secondary battery;
A charging circuit that charges the secondary battery when the temperature of the secondary battery is equal to or lower than an upper limit temperature of a chargeable temperature range of the secondary battery;
A discharge circuit for discharging the secondary battery when the temperature of the secondary battery is higher than the upper limit temperature and not higher than the first temperature;
When the temperature of the secondary battery is higher than the first temperature and lower than the second temperature, the operation of the charging circuit and the discharging circuit is stopped, while the temperature of the secondary battery is higher than the first temperature. And a first safety element that resumes the operation of the charging circuit or the discharging circuit when the temperature falls below the first temperature from the temperature lower than the second temperature;
When the temperature of the secondary battery is equal to or higher than the second temperature, the operation of the charging circuit and the discharging circuit is stopped, while the charging is also performed when the temperature of the secondary battery is lower than the second temperature. A charging system comprising: a circuit; and a second safety element that keeps the operation of the discharging circuit stopped.
前記充電回路は、前記二次電池の温度が前記上限温度よりも高いときには、前記二次電池を充電せず、
前記放電回路は、前記二次電池の充電率が所定の充電率になるまで前記二次電池を放電し、
前記所定の充電率は、30%以上50%以下であることを特徴とする充電システム。 The charging system according to claim 1,
When the temperature of the secondary battery is higher than the upper limit temperature, the charging circuit does not charge the secondary battery,
The discharging circuit discharges the secondary battery until the charging rate of the secondary battery reaches a predetermined charging rate,
The charging system is characterized in that the predetermined charging rate is not less than 30% and not more than 50%.
前記充電回路は、前記二次電池の温度が前記上限温度よりも高く前記第1温度以下であり且つ前記二次電池の充電率が前記所定の充電率を下回っているときには、前記二次電池の充電率が前記所定の充電率になるまで前記二次電池を充電することを特徴とする充電システム。 The charging system according to claim 1,
When the temperature of the secondary battery is higher than the upper limit temperature and lower than the first temperature and the charging rate of the secondary battery is lower than the predetermined charging rate, the charging circuit The charging system, wherein the secondary battery is charged until a charging rate reaches the predetermined charging rate.
前記放電回路は、前記二次電池の充電率が前記所定の充電率を下回るように前記二次電池を放電することを特徴とする充電システム。 The charging system according to claim 3,
The discharging system discharges the secondary battery so that a charging rate of the secondary battery is lower than the predetermined charging rate.
前記充電回路は、充電設定電圧を4.00V以上4.20V以下とし充電電流を0.5C以下として前記二次電池を充電し、
前記放電回路は、0.05C以上の電流を流して前記二次電池を放電することを特徴とする充電システム。 The charging system according to any one of claims 1 to 4,
The charging circuit charges the secondary battery with a charge setting voltage of 4.00 V to 4.20 V and a charging current of 0.5 C or less,
The charging system, wherein the discharge circuit discharges the secondary battery by passing a current of 0.05 C or more.
前記充電回路は、前記充電設定電圧を4.05V以上4.15V以下として前記二次電池を充電することを特徴とする充電システム。 The charging system according to claim 5, wherein
The charging system is characterized in that the secondary battery is charged by setting the charge setting voltage to 4.05 V or more and 4.15 V or less.
前記充電回路は、前記二次電池の温度が0℃以上であり前記二次電池の充電可能な温度範囲の下限温度よりも低いときには、前記二次電池の温度が前記下限温度以上であり前記上限温度以下であるときよりも充電設定電圧および充電電流を下げて前記二次電池を充電することを特徴とする充電システム。 The charging system according to any one of claims 1 to 6,
In the charging circuit, when the temperature of the secondary battery is 0 ° C. or higher and lower than the lower limit temperature of the temperature range in which the secondary battery can be charged, the temperature of the secondary battery is equal to or higher than the lower limit temperature and the upper limit A charging system characterized in that the secondary battery is charged by lowering a charge setting voltage and a charging current as compared to when the temperature is lower than the temperature.
前記充電回路は、前記二次電池の温度が0℃以上であり前記下限温度よりも低いときには、前記充電電流を、前記二次電池の温度が前記下限温度以上であり前記上限温度以下であるときの1/2以下とすることを特徴とする充電システム。 The charging system according to claim 7, wherein
When the temperature of the secondary battery is 0 ° C. or higher and lower than the lower limit temperature, the charging circuit determines the charging current when the temperature of the secondary battery is equal to or higher than the lower limit temperature and lower than the upper limit temperature. A charging system characterized by being ½ or less of the above.
前記下限温度は、10℃であることを特徴とする充電システム。 The charging system according to claim 7 or 8,
The said minimum temperature is 10 degreeC, The charging system characterized by the above-mentioned.
前記上限温度は、40℃以上50℃以下であり、
前記第1温度は、80℃以上90℃以下であり、
前記第2温度は、100℃以上であることを特徴とする充電システム。 The charging system according to any one of claims 1 to 9,
The upper limit temperature is 40 ° C. or more and 50 ° C. or less,
The first temperature is 80 ° C. or higher and 90 ° C. or lower,
The charging system, wherein the second temperature is 100 ° C or higher.
前記第1安全素子および前記第2安全素子の少なくとも一方は、前記二次電池内に設けられていることを特徴とする充電システム。 The charging system according to any one of claims 1 to 10,
At least one of the first safety element and the second safety element is provided in the secondary battery.
前記二次電池の温度を測定する温度センサーと、
前記二次電池の電圧を測定する電圧センサーとを備えていることを特徴とする充電システム。 The charging system according to any one of claims 1 to 11,
A temperature sensor for measuring the temperature of the secondary battery;
A charging system comprising: a voltage sensor that measures a voltage of the secondary battery.
前記二次電池の温度が前記二次電池の充電可能な温度範囲の上限温度以下であるときに、前記二次電池を充電するステップ(a)と、
前記二次電池の温度が前記上限温度よりも高く第1温度よりも低いときに、前記二次電池を放電するステップ(b)と、
前記二次電池の温度が前記第1温度を超えたときに、前記二次電池の充電および放電を停止するステップ(c)とを備え、
前記ステップ(c)において前記二次電池の温度が前記第1温度よりも高く第2温度よりも低い場合には、前記ステップ(c)の後に前記二次電池の温度が前記第1温度以下となったときには前記ステップ(a)または前記ステップ(b)を実施し、
前記ステップ(c)において前記二次電池の温度が前記第2温度以上である場合には、前記ステップ(c)の後に前記二次電池の温度が前記第2温度を下回っても前記二次電池の充電および放電を停止させたままとするステップ(d)を実施することを特徴とする二次電池の充電方法。 A method of charging a secondary battery,
Charging the secondary battery when the temperature of the secondary battery is not more than the upper limit temperature of the rechargeable battery temperature range; and
Discharging the secondary battery when the temperature of the secondary battery is higher than the upper limit temperature and lower than the first temperature (b);
A step (c) of stopping charging and discharging of the secondary battery when the temperature of the secondary battery exceeds the first temperature;
When the temperature of the secondary battery is higher than the first temperature and lower than the second temperature in the step (c), the temperature of the secondary battery is equal to or lower than the first temperature after the step (c). When step (a) or step (b) is performed,
In the step (c), when the temperature of the secondary battery is equal to or higher than the second temperature, even if the temperature of the secondary battery falls below the second temperature after the step (c), the secondary battery A method for charging a secondary battery, comprising performing step (d) of keeping charging and discharging of the battery stopped.
前記ステップ(a)の後で前記ステップ(b)を行い、
前記ステップ(b)では、前記二次電池の温度が前記上限温度を上回ったときに前記二次電池の充電を停止して前記二次電池の充電率が所定の充電率になるまで前記二次電池を放電し、前記所定の充電率を30%以上50%以下とし、
前記ステップ(b)の後で前記ステップ(a)を再度行うことを特徴とする二次電池の充電方法。 The method for charging a secondary battery according to claim 13,
Performing step (b) after step (a);
In the step (b), when the temperature of the secondary battery exceeds the upper limit temperature, the charging of the secondary battery is stopped and the secondary battery is charged until the charging rate of the secondary battery reaches a predetermined charging rate. Discharging the battery, the predetermined charging rate is 30% to 50%,
The secondary battery charging method, wherein the step (a) is performed again after the step (b).
前記二次電池の温度が前記上限温度よりも高く前記第1温度以下であり且つ前記二次電池の充電率が前記所定の充電率を下回っているときには、前記二次電池の充電率が前記所定の充電率になるまで前記二次電池を充電するステップ(e)を備えていることを特徴とする二次電池の充電方法。 The method for charging a secondary battery according to claim 13,
When the temperature of the secondary battery is higher than the upper limit temperature and lower than or equal to the first temperature and the charging rate of the secondary battery is lower than the predetermined charging rate, the charging rate of the secondary battery is the predetermined rate. A charging method for a secondary battery, comprising the step of (e) charging the secondary battery until a charging rate of
前記ステップ(e)の前に、前記二次電池の充電率が前記所定の充電率を下回るまで前記二次電池を放電するステップ(f)を行うことを特徴とする二次電池の充電方法。 The method for charging a secondary battery according to claim 15,
Prior to the step (e), a step (f) of discharging the secondary battery until the charge rate of the secondary battery falls below the predetermined charge rate is performed.
前記二次電池の温度が0℃以上であり前記二次電池の充電可能な温度範囲の下限温度よりも低い温度であるときには、前記二次電池の温度が前記下限温度以上であり前記上限温度以下であるときよりも充電設定電圧および充電電流を下げて前記二次電池を充電するステップ(g)をさらに備えていることを特徴とする二次電池の充電方法。 The method for charging a secondary battery according to any one of claims 13 to 16,
When the temperature of the secondary battery is 0 ° C. or higher and lower than the lower limit temperature of the rechargeable battery temperature range, the temperature of the secondary battery is higher than the lower limit temperature and lower than the upper limit temperature. The method further comprises a step (g) of charging the secondary battery by lowering a charge setting voltage and a charging current as compared with the above.
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