JP3152512B2 - Charging method - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、主として非水系二次電
池の充電に使用される充電方法に関し、とくに、充電時
間を短縮して過充電による電池性能の低下を防止できる
急速充電方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charging method mainly used for charging a non-aqueous secondary battery, and more particularly to a rapid charging method capable of shortening a charging time and preventing a decrease in battery performance due to overcharging.
【０００２】[0002]
【従来の技術】二次電池の急速充電方法として、定電流
充電した後、定電圧電流に切り換える方法が開発されて
いる（特開平３−２５１０５４号公報）。この公報に記
載される充電方法は、電池電圧が設定値になるまでは定
電流充電し、電圧が設定値に上昇した後は、電池の電圧
が異常に上昇して電池性能が低下しないように、定電圧
充電に切り換えるものである。この方法は、定電流充電
するときの充電電流を大きくすることによって満充電す
るまでの時間を短くできる。しかしながら、大電流で充
電するためには、充電装置を大型化する必要があり、装
置がコストアップする。また、電池の最大充電電流は、
電池性能を低下させないように設計する必要がある。電
池の最大充電電流は、電池を満充電する時間を制限す
る。このため、充電電流を大きくする方法では、満充電
時間に制約を受ける。2. Description of the Related Art As a method of rapidly charging a secondary battery, a method of switching to a constant voltage / current after charging with a constant current has been developed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-251504). The charging method described in this publication performs constant current charging until the battery voltage reaches a set value, and after the voltage rises to the set value, prevents the battery voltage from rising abnormally and the battery performance from deteriorating. , To switch to constant voltage charging. According to this method, the time until full charge can be shortened by increasing the charge current at the time of constant current charge. However, in order to charge with a large current, the size of the charging device needs to be increased, and the cost of the device increases. The maximum charging current of the battery is
It is necessary to design so as not to lower the battery performance. The maximum charging current of the battery limits the time to fully charge the battery. Therefore, the method of increasing the charging current is limited by the full charging time.
【０００３】この欠点を解消する充電方法が特開平２−
１１９５３９号公報に記載されている。この公報に記載
される充電方法は、鉛蓄電池を急速充電するものであ
る。この方法は、電池電圧と充電電流とを図１に示すよ
うに設定している。すなわち、最初の定電流充電で、電
池の電圧が多少高くなるまで充電し、その後に、定電圧
充電するものである。この充電方法は、定電流充電する
ときの電池の最終電圧（Ｖ2）を、定電圧充電の設定電
圧（Ｖ1）よりも高く設定することによって、鉛蓄電池
を満充電する時間を短くするものである。A charging method for overcoming this disadvantage is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 119395. The charging method described in this publication is for rapidly charging a lead storage battery. In this method, the battery voltage and the charging current are set as shown in FIG. That is, in the first constant current charging, the battery is charged until the voltage of the battery becomes slightly higher, and then the battery is charged at a constant voltage. In this charging method, the time for fully charging the lead storage battery is shortened by setting the final voltage (V2) of the battery at the time of constant current charging to be higher than the set voltage (V1) of the constant voltage charging. .
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この公報に記載される
方法は、定電圧充電すると、次第に電流が減少して満充
電に時間がかかるのを、定電流充電時間を長くすること
によって解消し、トータルの充電時間を短縮するもので
ある。したがって、この充電方法は、充電時間を短縮で
きる特長がある。ただ、この充電方法は、満充電時間を
短くするために、一時的に、電池電圧を超過電圧まで上
昇させるので、満充電した電池を充電すると過充電する
欠点がある。すなわち、図１の斜線で示す部分では電池
電圧が超過電圧まで上昇するので、満充電した電池を充
電すると、図１の斜線で示す超過電圧領域で、電池性能
を低下させる弊害がある。それは、満充電した電池を、
さらに超過電圧まで電圧上昇させて充電するからであ
る。したがって、この充電方法は充電時間を短くできる
特長はあるが、例えばリチウムイオン二次電池等の非水
系二次電池を充電すると、電池性能を著しく低下させる
欠点がある。この欠点は、図１に示すように、電池電圧
を超過電圧に上昇させない充電方法によって解消でき
る。しかしながら、この充電方法は、充電時間が長くな
る欠点がある。したがって、従来の充電方法は、充電時
間を短くして、電池の過充電を防止することができな
い。The method described in this publication solves the problem that the current decreases gradually and takes a long time for full charging when the battery is charged at a constant voltage by increasing the charging time for a constant current. This is to shorten the total charging time. Therefore, this charging method has the advantage that the charging time can be reduced. However, in this charging method, the battery voltage is temporarily increased to an excess voltage in order to shorten the full charging time. Therefore, there is a disadvantage that overcharging a fully charged battery causes overcharging. That is, since the battery voltage rises to the excess voltage in the portion shown by the diagonal lines in FIG. 1, when the fully charged battery is charged, there is a problem that the battery performance is reduced in the overvoltage region shown by the diagonal lines in FIG. It uses a fully charged battery,
This is because the battery is charged by further increasing the voltage to the excess voltage. Therefore, although this charging method has a feature that the charging time can be shortened, for example, when a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery is charged, there is a disadvantage that the battery performance is significantly reduced. This disadvantage can be solved by a charging method that does not raise the battery voltage to an excess voltage, as shown in FIG. However, this charging method has a disadvantage that the charging time is long. Therefore, the conventional charging method cannot shorten the charging time and prevent the battery from being overcharged.
【０００５】本発明は、さらにこの欠点を解決すること
を目的に開発されたもので、電池電圧が異常に上昇する
ときに起こる過充電による電池性能の低下を極減して、
充電時間を短縮できる電池の充電方法を提供することに
ある。[0005] The present invention has been developed with the object of further solving the above drawbacks. The present invention minimizes the deterioration of battery performance due to overcharging that occurs when the battery voltage rises abnormally.
An object of the present invention is to provide a battery charging method capable of shortening a charging time.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の電池の充電方法
は、前述の目的を達成するために、下記の方法で電池を
充電する。すなわち、本発明の方法は、定電流充電した
後に定電圧充電する充電方法であって、定電流充電工程
において、電池の最大上昇電圧が、定電圧充電の設定電
圧よりも高くなる超過電圧まで定電流充電する充電方法
を改良したものである。According to the battery charging method of the present invention, the battery is charged by the following method to achieve the above-mentioned object. That is, the method of the present invention is a charging method in which constant-current charging is performed and then constant-voltage charging is performed. In the constant-current charging step, the maximum rising voltage of the battery is constant until the excess voltage becomes higher than the set voltage for constant-voltage charging. This is an improved charging method for current charging.
【０００７】本発明の充電方法は、過充電による電池性
能の低下を防止するために、電池の充電を開始する前
に、電池の残存容量を検出する。残存容量が設定容量よ
りも小さいものに限って、超過電圧まで電圧を上昇させ
る定電流充電を行うことを特徴とする。In the charging method of the present invention, the remaining capacity of the battery is detected before charging of the battery is started in order to prevent the performance of the battery from being deteriorated due to overcharging. Only when the remaining capacity is smaller than the set capacity, constant current charging is performed to increase the voltage to an excess voltage.
【０００８】[0008]
【作用】本発明の電池の充電方法は、最初に電池の残存
容量を検出し、充分に放電されている電池にかぎって超
過電圧となるまで定電流充電する。残存容量が大きく、
満充電ないしは満充電に近い電池は、超過電圧になるま
で定電流充電しない。このようにして、電池を超過電圧
になるまで定電流充電したときの電池性能の低下を防止
する。充分に放電して残存容量が少なくなった電池は、
多少は超過電圧になるまで定電流充電しても、これによ
る電池性能の低下はほとんど問題にならない。According to the battery charging method of the present invention, the remaining capacity of the battery is first detected, and only the fully discharged battery is charged at a constant current until the excess voltage is reached. Large remaining capacity,
A fully charged or nearly fully charged battery will not be charged at a constant current until it reaches an overvoltage. In this manner, a decrease in battery performance when the battery is charged at a constant current until the battery reaches an overvoltage is prevented. A battery that has been fully discharged and has a low remaining capacity
Even if the battery is charged with a constant current until the voltage becomes somewhat excessive, the deterioration of the battery performance caused by this does not cause much problem.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための充電方法を例示するものであって、
本発明の充電方法は、充電条件、充電回路、充電装置の
フローチャート、設定電圧等を下記に特定するものでな
い。本発明の電池の充電方法は、特許請求の範囲におい
て、種々の変更を加えることができる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the following examples illustrate a charging method for embodying the technical idea of the present invention,
The charging method of the present invention does not specify the charging conditions, the charging circuit, the flowchart of the charging device, the set voltage, and the like below. Various changes can be added to the battery charging method of the present invention within the scope of the claims.
【００１０】本発明の充電方法は、過充電による電池性
能の低下を防止するために、電池の充電を開始する前
に、電池の残存容量を検出する。残存容量が設定容量よ
りも小さいものに限って、図２〜図５に示す電圧電流特
性に従って、定電流充電した後、定電圧充電する。電池
の残存容量は、充電を開始する前に電池の開路電圧を検
出するか、あるいは、電池の充電量と放電量から計算す
ることもできる。電圧を検出する方法は、残存容量を簡
単に検出できる。以下、リチウムイオン二次電池等の非
水系二次電池の充電方法を図２〜図５に基づいて説明す
る。According to the charging method of the present invention, the remaining capacity of the battery is detected before charging of the battery is started in order to prevent the performance of the battery from being deteriorated due to overcharging. Only when the remaining capacity is smaller than the set capacity, the battery is charged at a constant current and then charged at a constant voltage according to the voltage-current characteristics shown in FIGS. The remaining capacity of the battery can be calculated by detecting the open circuit voltage of the battery before starting charging, or by calculating the amount of charge and the amount of discharge of the battery. The method of detecting the voltage can easily detect the remaining capacity. Hereinafter, a method of charging a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery will be described with reference to FIGS.
【００１１】図２に示す充電方法は、下記の〜の工
程で電池を充電する。 最初に電池の残存容量を検出する。残存容量は電池
電圧で検出する。電池の開路電圧が第１電圧Ｖ1よりも
低いと、残存容量が設定容量よりも少ないと判定して、
定電流充電を開始する。電池の開路電圧が第１電圧Ｖ1
よりも高いと、残存容量が大きいと判定し、図に示す電
圧、電流特性で充電しない。開路電圧が第１電圧Ｖ1よ
りも低い電池は、第１電圧Ｖ1よりも高い第２電圧Ｖ2ま
で、定電流または準定電流充電する。 電池電圧が第２電圧Ｖ2に上昇すると、さらに第２
電圧Ｖ2よりも高い第３電圧Ｖ3になるまで定電流、定電
圧充電する。この工程で、電池電圧は超過電圧である第
３電圧Ｖ3まで上昇する。この充電工程において、定電
圧充電の設定電圧（Ｅ2）は第３電圧Ｖ3よりも高く設定
する。 電池電圧が第３電圧Ｖ3に上昇したとき、定電圧充
電の設定電圧を、Ｅ2からＥ1に低下させる。Ｅ1は第１
電圧Ｖ1よりも高く、第３電圧Ｖ3よりも低く調整され
る。定電圧充電の設定電圧Ｅ1は、電池の第４電圧Ｖ4を
決定する。この図は、第４電圧Ｖ4と第２電圧Ｖ2とを設
定電圧Ｅ1として同じ電圧にしている。ただ、第４電圧
Ｖ4は必ずしも第２電圧Ｖ2に等しくする必要はない。第
４電圧Ｖ4は第３電圧Ｖ3よりも低く、第１電圧Ｖ1より
も高く、非水系二次電池を過充電することなく満充電で
きる電圧に設定される。The charging method shown in FIG. 2 charges a battery in the following steps. First, the remaining capacity of the battery is detected. The remaining capacity is detected by the battery voltage. When the open circuit voltage of the battery is lower than the first voltage V1, it is determined that the remaining capacity is lower than the set capacity,
Start constant current charging. The open circuit voltage of the battery is the first voltage V1
If it is higher than this, it is determined that the remaining capacity is large, and the battery is not charged with the voltage and current characteristics shown in FIG. A battery having an open circuit voltage lower than the first voltage V1 is charged at a constant current or a quasi-constant current up to a second voltage V2 higher than the first voltage V1. When the battery voltage rises to the second voltage V2, the second
The constant current and constant voltage charging is performed until the third voltage V3 becomes higher than the voltage V2. In this step, the battery voltage rises to the third voltage V3, which is an excess voltage. In this charging step, the set voltage (E2) for constant voltage charging is set higher than the third voltage V3. When the battery voltage increases to the third voltage V3, the set voltage for constant voltage charging is reduced from E2 to E1. E1 is the first
The voltage is adjusted to be higher than the voltage V1 and lower than the third voltage V3. The set voltage E1 for constant voltage charging determines the fourth voltage V4 of the battery. In this figure, the fourth voltage V4 and the second voltage V2 are set to the same voltage as the set voltage E1. However, the fourth voltage V4 does not necessarily need to be equal to the second voltage V2. The fourth voltage V4 is lower than the third voltage V3 and higher than the first voltage V1, and is set to a voltage at which the nonaqueous secondary battery can be fully charged without overcharging.
【００１２】図３に示す充電方法は、下記の〜の工
程で電池を充電する。 この工程は、図２に示すと同じ方法で電池容量を
検出して充電する。 電池電圧が第２電圧Ｖ2になると、タイマーがカウ
ントを開始し、タイマーがカウントを終了するまで、定
電圧、定電流充電する。定電圧充電の設定電圧（Ｅ2）
は、第３電圧Ｖ3よりも高く設定される。この工程にお
ける充電時間（Ｔ）はタイマーに特定される。タイマー
の設定時間（Ｔ）は、電池電圧が第２電圧Ｖ2以上に上
昇する時間を制限して、電池性能が低下しない時間に設
定される。 電池の電圧を、第２電圧Ｖ2以上の電圧として一定
時間（Ｔ）充電した後、定電圧充電する設定電圧をＥ2
からＥ1に低下し、電池電圧を第４電圧Ｖ4として定電圧
充電する。第４電圧Ｖ4は、第２電圧Ｖ2に等しく調整し
ている。The charging method shown in FIG. 3 charges a battery in the following steps (1) to (4). In this step, the battery capacity is detected and charged in the same manner as shown in FIG. When the battery voltage reaches the second voltage V2, the timer starts counting, and performs constant voltage and constant current charging until the timer ends counting. Set voltage for constant voltage charging (E2)
Is set higher than the third voltage V3. The charging time (T) in this step is specified by a timer. The set time (T) of the timer is set to a time during which the battery performance does not decrease by limiting the time during which the battery voltage rises to the second voltage V2 or higher. After the battery voltage is charged as a voltage equal to or higher than the second voltage V2 for a fixed time (T), the set voltage for constant voltage charging is E2
From E1 to E1, and the battery voltage is set to the fourth voltage V4 to perform constant voltage charging. The fourth voltage V4 is adjusted to be equal to the second voltage V2.
【００１３】図４に示す充電方法は、下記の〜の工
程で電池を充電する。 この工程は図２に示すと同じ方法で電池容量を検
出して充電する。 電池電圧が第２電圧Ｖ2になると、タイマーがカウ
ントを開始し、タイマーがセットアップするまで定電
圧、定電流充電する。このとき、定電圧充電の設定電圧
（Ｅ2）は電池電圧が上昇する第３電圧Ｖ3に設定され
る。この工程における充電時間（Ｔ）はタイマーに設定
されている。タイマーの設定時間（Ｔ）は、電池電圧が
第２電圧Ｖ2以上に上昇する時間を制限して、電池性能
が低下しない時間に設定される。また、定電圧充電の設
定電圧（Ｅ2）は、タイマーがカウントする途中で電池
電圧が上昇する電圧であって、電池の性能低下を少なく
できる電圧に設定される。 定電圧充電の設定電圧をＥ2とし、電池電圧が第３
電圧Ｖ3となるまで、一定時間（Ｔ）、定電圧、定電流
充電する。その後、定電圧充電する設定電圧をＥ2から
Ｅ1に切り換えて、電池電圧を第４電圧Ｖ4として定電圧
充電する。第４電圧Ｖ4は、第２電圧Ｖ2に等しく調整し
ている。The charging method shown in FIG. 4 charges a battery in the following steps (1) to (4). In this step, the battery capacity is detected and charged in the same manner as shown in FIG. When the battery voltage reaches the second voltage V2, the timer starts counting and performs constant voltage and constant current charging until the timer is set up. At this time, the set voltage (E2) of the constant voltage charging is set to the third voltage V3 at which the battery voltage increases. The charging time (T) in this step is set in a timer. The set time (T) of the timer is set to a time during which the battery performance does not decrease by limiting the time during which the battery voltage rises to the second voltage V2 or higher. The set voltage (E2) for constant voltage charging is a voltage at which the battery voltage increases during the counting by the timer, and is set to a voltage that can reduce the performance degradation of the battery. The set voltage for constant voltage charging is E2, and the battery voltage is
The battery is charged at a constant voltage and a constant current for a fixed time (T) until the voltage reaches V3. Thereafter, the set voltage for constant voltage charging is switched from E2 to E1, and the battery voltage is set to the fourth voltage V4 for constant voltage charging. The fourth voltage V4 is adjusted to be equal to the second voltage V2.
【００１４】さらに、図５に示す充電方法は、下記の
〜の工程で電池を充電する。 この工程は、図２に示すと同じ方法で電池容量を
検出して充電する。 電池電圧が第２電圧Ｖ2になると、定電圧、定電流
充電する。定電圧充電の設定電圧（Ｅ2）は、電池電圧
が上昇する第３電圧Ｖ3に設定される。電池電圧が第３
電圧Ｖ3に上昇すると、タイマーがカウントを開始す
る。タイマーの設定時間（Ｔ）は、電池電圧が第３電圧
Ｖ3となる時間を制限して、電池性能が低下しない時間
に設定される。また、定電圧充電の設定電圧（Ｅ2）
は、電池電圧が上昇する電圧であって、電池の性能低下
を少なくできる電圧に設定される。 定電圧充電の設定電圧（Ｅ2）として、一定時間
（Ｔ）、定電圧、定電流充電した後、定電圧充電する設
定電圧をＥ2からＥ1に低下して、電池電圧を第４電圧Ｖ
4に低下させて定電圧充電する。第４電圧Ｖ4は、第２電
圧Ｖ2に等しく調整している。Further, in the charging method shown in FIG. 5, the battery is charged in the following steps (1) to (4). In this step, the battery capacity is detected and charged in the same manner as shown in FIG. When the battery voltage reaches the second voltage V2, the battery is charged at a constant voltage and a constant current. The set voltage (E2) for constant voltage charging is set to the third voltage V3 at which the battery voltage increases. Battery voltage is 3rd
When the voltage rises to V3, the timer starts counting. The timer setting time (T) is set to a time during which the battery voltage is limited to the third voltage V3 and the battery performance is not reduced. The set voltage for constant voltage charging (E2)
Is a voltage at which the battery voltage increases, and is set to a voltage that can reduce the performance degradation of the battery. As a set voltage (E2) for constant voltage charge, after a constant time (T), constant voltage and constant current charge, the set voltage for constant voltage charge is reduced from E2 to E1, and the battery voltage is changed to the fourth voltage V
Reduce to 4 and charge at constant voltage. The fourth voltage V4 is adjusted to be equal to the second voltage V2.
【００１５】さらに、図５に示す充電方法は、電池電圧
が第３電圧Ｖ3となる時間をタイマーでカウントするの
に代わって、充電電流が設定値以下に低下したことを検
出して、定電圧充電の設定電圧をＥ2からＥ1に低下させ
ることもできる。Further, in the charging method shown in FIG. 5, instead of counting the time when the battery voltage reaches the third voltage V3 with a timer, it is detected that the charging current has dropped below a set value, and the constant voltage is detected. The charging set voltage can be reduced from E2 to E1.
【００１６】以上の方法で電池を充電する回路のブロッ
ク図を図６に、配線図を図７に示している。ただし、こ
れ等の回路は、図２ないし図５に示すように、第２電圧
Ｖ2と第４電圧Ｖ4とを同じ電圧（Ｅ1）に設定して電池
を充電する回路を示している。図に示す充電回路は、リ
チウムイオン二次電池等の非水系二次電池を充電するも
のである。この充電回路は、充電用の電源１と、電源１
の出力を制御して電池の充電状態を制御する充電制御手
段２とを備える。FIG. 6 is a block diagram of a circuit for charging a battery by the above method, and FIG. 7 is a wiring diagram thereof. However, as shown in FIGS. 2 to 5, these circuits are circuits for setting the second voltage V2 and the fourth voltage V4 to the same voltage (E1) to charge the battery. The charging circuit shown in the figure is for charging a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery. This charging circuit includes a power supply 1 for charging and a power supply 1
And charging control means 2 for controlling the output of the battery to control the state of charge of the battery.
【００１７】電源１は、ＡＣ１００Ｖの商用電源に含ま
れる雑音を除去する入力フィルター３と、入力された交
流を直流に変換する整流回路４と、整流回路４の直流を
高周波の交流に変換するスイッチング部５であるトラン
ジスター６と、交流を所定の電圧に変換する変換トラン
ス７と、変換トランス７の交流出力を整流して平滑な直
流に変換する整流平滑回路８と、スイッチング部５を制
御して直流出力を制御するＰＷＭ制御回路９と、ＰＷＭ
制御回路９に、充電制御手段２からの信号を電気的に絶
縁して入力するフォトカプラ１０とを備えている。The power supply 1 includes an input filter 3 for removing noise included in a commercial power supply of AC 100 V, a rectifier circuit 4 for converting an input AC to DC, and a switching for converting the DC of the rectifier circuit 4 to a high-frequency AC. A transistor 6, which is a unit 5, a conversion transformer 7 for converting an AC into a predetermined voltage, a rectifying and smoothing circuit 8 for rectifying an AC output of the conversion transformer 7 and converting it to a smooth DC, and controlling the switching unit 5. A PWM control circuit 9 for controlling a DC output;
The control circuit 9 is provided with a photocoupler 10 for electrically isolating and inputting a signal from the charging control means 2.
【００１８】充電制御手段２は、スイッチング素子１１
と、出力調整回路１２と、演算回路１３と、電圧検出回
路１４と、電流検出回路１５とを備える。The charging control means 2 includes a switching element 11
, An output adjustment circuit 12, an arithmetic circuit 13, a voltage detection circuit 14, and a current detection circuit 15.
【００１９】スイッチング素子１１は、演算回路１３の
出力でオンオフに切り換えられる。スイッチング素子１
１は、オンの状態で、電池を電源の出力に接続して充電
する。オフになると、電池を電源から分離して充電を停
止する。The switching element 11 is turned on and off by the output of the arithmetic circuit 13. Switching element 1
1 is an ON state, in which a battery is connected to an output of a power supply and charged. When turned off, the battery is disconnected from the power supply and charging stops.
【００２０】出力調整回路１２は、定電圧充電回路１６
と、定電流充電回路１７とを備える。定電圧充電回路１
６と定電流充電回路１７は作動アンプ１６Ａ、１７Ａを
備える。The output adjustment circuit 12 includes a constant voltage charging circuit 16
And a constant current charging circuit 17. Constant voltage charging circuit 1
6 and the constant current charging circuit 17 include operation amplifiers 16A and 17A.
【００２１】定電圧充電回路１６の作動アンプ１６Ａ
は、＋側入力端子を、分圧抵抗を介して電池に接続して
いる。−側入力端子は、切換スイッチ１８を介して基準
電源Ｅ1、Ｅ2に接続される。作動アンプ１６Ａ、１７Ａ
の出力はダイオードを介してフォトカプラ１０に接続さ
れている。この回路の定電圧充電回路１６は、作動アン
プ１６Ａの＋側入力端子の電圧、すなわち電池の分圧電
圧を、−側に接続された基準電圧に比較して、作動アン
プ１６Ａの出力を＋−に反転させる。電池の電圧が設定
電圧よりも高くなると、＋側の電圧が−側の基準電圧よ
りも高くなる。そうすると、作動アンプ１６Ａの出力は
＋となり、ダイオードに電流が流れなくなってフォトカ
プラ１０の発光ダイオードは発光しなくなる。この状態
になると、ＰＷＭ制御回路９はスイッチング部５である
トランジスター６を制御して出力を低下させる。定電圧
充電回路１６の基準電圧Ｅ1は、電池の第２電圧Ｖ2と第
４電圧Ｖ4とを決定する。基準電圧Ｅ2は、電池の第３電
圧Ｖ3を決定し、あるいは第３電圧Ｖ3よりも高く設定さ
れる。Operating amplifier 16A of constant voltage charging circuit 16
Has a + input terminal connected to the battery via a voltage dividing resistor. The negative input terminal is connected to reference power supplies E1 and E2 via a changeover switch 18. Operation amplifier 16A, 17A
Is connected to the photocoupler 10 via a diode. The constant voltage charging circuit 16 of this circuit compares the voltage of the positive input terminal of the operating amplifier 16A, that is, the divided voltage of the battery, with a reference voltage connected to the negative side, and outputs the output of the operating amplifier 16A to +-. Invert. When the voltage of the battery becomes higher than the set voltage, the voltage on the positive side becomes higher than the reference voltage on the negative side. Then, the output of the operation amplifier 16A becomes +, no current flows through the diode, and the light emitting diode of the photocoupler 10 does not emit light. In this state, the PWM control circuit 9 controls the transistor 6 as the switching unit 5 to lower the output. The reference voltage E1 of the constant voltage charging circuit 16 determines a second voltage V2 and a fourth voltage V4 of the battery. The reference voltage E2 determines the third voltage V3 of the battery or is set higher than the third voltage V3.
【００２２】定電流充電回路１７は、作動アンプ１７Ａ
の＋側入力端子を電流検出抵抗に接続し、−側を基準電
源に接続している。この回路は、電池の充電電流が設定
値よりも大きくなると、作動アンプ１７Ａの＋側入力端
子の電圧が−側の基準電圧より高くなる。この状態で作
動アンプ１７Ａは出力電圧を＋とし、ダイオードを逆バ
イアスとしてフォトカプラ１０の発光ダイオードを発光
させなくする。この状態で、ＰＷＭ制御回路９はトラン
ジスター６を制御して出力を低く制御して、電池の充電
電流を少なくする。したがって、定電流充電回路１７
は、電池の充電電流が設定値よりも大きくなるのを防止
して、定電流充電する。The constant current charging circuit 17 includes an operation amplifier 17A
Are connected to the current detection resistor, and the minus side is connected to the reference power supply. In this circuit, when the charging current of the battery becomes larger than the set value, the voltage of the positive input terminal of the operational amplifier 17A becomes higher than the negative reference voltage. In this state, the operation amplifier 17A sets the output voltage to + and sets the diode to reverse bias so that the light emitting diode of the photocoupler 10 does not emit light. In this state, the PWM control circuit 9 controls the transistor 6 to lower the output and reduce the charge current of the battery. Therefore, the constant current charging circuit 17
Performs constant current charging while preventing the charging current of the battery from becoming larger than a set value.
【００２３】演算回路１３は、電圧検出回路１４と電流
検出回路１５の出力信号を演算処理して、スイッチング
素子１１と、切換スイッチ１８とを切り換える。演算回
路１３は充電をスタートするときにスイッチング素子１
１をオンとし、充電を完了するとスイッチング素子１１
をオフにする。また、演算回路１３は、定電圧充電の設
定電圧をＥ1とＥ2に切り換えるときに、切換スイッチ１
８を制御する。さらに、演算回路１３はタイマー（図示
せず）を内蔵しており、タイマーと、電圧検出回路１４
と、電流検出回路１５とから入力される信号を処理し
て、スイッチング素子１１と切換スイッチ１８とを切り
換える。The arithmetic circuit 13 arithmetically processes the output signals of the voltage detection circuit 14 and the current detection circuit 15 to switch between the switching element 11 and the changeover switch 18. The arithmetic circuit 13 switches the switching element 1 when starting charging.
1 is turned on, and when charging is completed, the switching element 11
Turn off. When the set voltage for constant voltage charging is switched between E1 and E2, the arithmetic circuit 13 switches the changeover switch 1
8 is controlled. Further, the arithmetic circuit 13 has a built-in timer (not shown).
And a signal input from the current detection circuit 15 to process the switching element 11 and the changeover switch 18.
【００２４】演算回路１３は、電池電圧が第２電圧Ｖ2
から第３電圧Ｖ3に上昇するまでは、定電圧充電回路１
６の設定電圧をＥ2とする。ただ、電池電圧が第２電圧
Ｖ2に上昇するまでは、定電圧充電回路１６の設定電圧
をＥ1とすることもできる。電池電圧を第３電圧Ｖ3から
第４電圧Ｖ4にするとき、演算回路１３は切換スイッチ
１８を制御して、設定電圧をＥ2からＥ1に低下させる。
演算回路１３が切換スイッチ１８を切り換えて、設定電
圧をＥ2からＥ1に低下させるのは、電池電圧を検出し、
あるいはタイマーの信号による。The arithmetic circuit 13 determines that the battery voltage is equal to the second voltage V2.
Until the voltage rises to the third voltage V3.
The set voltage of No. 6 is E2. However, the set voltage of the constant voltage charging circuit 16 can be set to E1 until the battery voltage rises to the second voltage V2. When the battery voltage is changed from the third voltage V3 to the fourth voltage V4, the arithmetic circuit 13 controls the changeover switch 18 to lower the set voltage from E2 to E1.
The operation circuit 13 switches the changeover switch 18 to lower the set voltage from E2 to E1 by detecting the battery voltage,
Alternatively, it depends on a timer signal.
【００２５】演算回路１３は、電流検出回路１５から電
池の充電電流を検出し、電池の充電電流が小さくなって
電池が満充電になると、スイッチング素子１１をオフに
して充電を停止する。また、演算回路１３は、定電流充
電から定電圧充電に切り換えた後、一定時間充電してス
イッチング素子１１をオフに切り換えることもできる。The arithmetic circuit 13 detects the charging current of the battery from the current detecting circuit 15, and when the charging current of the battery becomes small and the battery is fully charged, the switching element 11 is turned off to stop charging. Further, the arithmetic circuit 13 can switch from the constant-current charging to the constant-voltage charging and then charge for a certain period of time to switch off the switching element 11.
【００２６】この充電回路は、図８に示すフローチャー
トでリチウムイオン二次電池等の非水系二次電池を充電
する。このフローチャートは、図２に示す電圧、電流特
性で非水系二次電池を充電する。 ［ｎ＝１のステップ］スタートした後、電池の充電を開
始する前に、電池の開路電圧（Ｖo）をサンプリングす
る。 ［ｎ＝２のステップ］開路電圧（Ｖo）が第１電圧Ｖ1以
下であるかどうかを判断する。This charging circuit charges a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery according to the flowchart shown in FIG. This flowchart charges the non-aqueous secondary battery with the voltage and current characteristics shown in FIG. [Step n = 1] After the start, before the charging of the battery is started, the open circuit voltage (Vo) of the battery is sampled. [Step n = 2] It is determined whether the open circuit voltage (Vo) is equal to or lower than the first voltage V1.
【００２７】［ｎ＝３のステップ］開路電圧（Ｖo）が
第１電圧Ｖ1以下である電池は、充分に放電された電池
である。いいかえると、第１電圧Ｖ1は、充分に放電さ
れた電池を識別できる電圧に設定されている。開路電圧
（Ｖo）が第１電圧Ｖ1よりも低く、充分に放電された電
池と判定されると、切換スイッチ１８でもって定電圧充
電回路１６の設定電圧をＥ2とする。 ［ｎ＝４のステップ］スイッチング素子１１をオンにし
て充電を開始する。この状態で、電池は定電流充電され
て電圧が次第に上昇する。 ［ｎ＝５のステップ］充電中の電池の閉路電圧（Ｖc）
を、電圧検出回路１４でサンプリングして演算回路１３
に入力する。 ［ｎ＝６のステップ］電池の閉路電圧（Ｖc）が第３電
圧Ｖ3に等しく、あるいはこれよりも大きいかどうかを
演算回路１３が判定する。[Step n = 3] A battery whose open-circuit voltage (Vo) is equal to or lower than the first voltage V1 is a fully discharged battery. In other words, the first voltage V1 is set to a voltage that can identify a sufficiently discharged battery. When the open circuit voltage (Vo) is lower than the first voltage V1 and it is determined that the battery is fully discharged, the changeover switch 18 sets the set voltage of the constant voltage charging circuit 16 to E2. [Step n = 4] The switching element 11 is turned on to start charging. In this state, the battery is charged at a constant current and the voltage gradually increases. [Step n = 5] Closing voltage (Vc) of battery during charging
Is sampled by the voltage detection circuit 14 and the calculation circuit 13
To enter. [Step n = 6] The arithmetic circuit 13 determines whether the closed circuit voltage (Vc) of the battery is equal to or higher than the third voltage V3.
【００２８】［ｎ＝７のステップ］電池の閉路電圧（Ｖ
c）が第３電圧Ｖ3に等しく、あるいはこれより大きい
と、切換スイッチ１８を切り換えて、定電圧充電回路１
６の設定電圧をＥ2からＥ1に低下させる。設定電圧がＥ
1になると電池電圧は、第４電圧Ｖ4となる。図２に示す
充電方法は、第４電圧Ｖ4を第２電圧Ｖ2に等しくしてい
る。閉路電圧（Ｖc）が第３電圧Ｖ3よりも低いときは、
ｎ＝５のステップにループして、閉路電圧（Ｖc）が第
３電圧Ｖ3になるまで、定電流充電する。 ［ｎ＝８のステップ］設定電圧をＥ1として、電池電圧
を第４電圧Ｖ4に調整して定電圧充電するようになる
と、電流検出回路１５は、電池の充電電流をサンプリン
グして演算回路１３に入力する。 ［ｎ＝９のステップ］演算回路１３は、検出した充電電
流がほぼ０に減少したかどうかを検出する。すなわち、
電池が満充電になると、充電電流はほぼ０になるので、
満充電になったかどうかを検出する。 ［ｎ＝１０のステップ］定電圧充電して電池の充電電流
がほぼ０になると、演算回路１３がスイッチング素子１
１をオフに切り換えて充電を停止する。充電電流がほぼ
０に減少するまでは、ｎ＝８のステップにループして、
満充電になるまで定電圧充電する。[Step of n = 7] The closed circuit voltage (V
If c) is equal to or greater than the third voltage V3, the changeover switch 18 is switched to set the constant voltage charging circuit 1
The set voltage of 6 is reduced from E2 to E1. Set voltage is E
When it becomes 1, the battery voltage becomes the fourth voltage V4. In the charging method shown in FIG. 2, the fourth voltage V4 is equal to the second voltage V2. When the closing voltage (Vc) is lower than the third voltage V3,
The process loops to a step of n = 5, and performs constant current charging until the closed circuit voltage (Vc) becomes the third voltage V3. [Step n = 8] When the battery voltage is adjusted to the fourth voltage V4 and the constant voltage charging is performed with the set voltage set to E1, the current detection circuit 15 samples the charging current of the battery and sends it to the arithmetic circuit 13. input. [Step n = 9] The arithmetic circuit 13 detects whether or not the detected charging current has decreased to almost zero. That is,
When the battery is fully charged, the charging current becomes almost 0,
Detects whether the battery is fully charged. [Step n = 10] When constant current charging is performed and the charging current of the battery becomes substantially 0, the arithmetic circuit 13 switches the switching element 1
1 is turned off to stop charging. Until the charging current decreases to almost 0, looping to n = 8 steps,
Charge at constant voltage until fully charged.
【００２９】［ｎ＝１１のステップ］ｎ＝２のステップ
で、開路電圧（Ｖo）が第１電圧Ｖ1よりも低くない、す
なわち第１電圧Ｖ1よりも高いと判定された電池は、開
路電圧（Ｖo）が第２電圧Ｖ2以下であるかどうかを判定
する。電池の開路電圧（Ｖo）が第２電圧Ｖ2よりも低く
ない、すなわち第２電圧Ｖ2よりも高いと判定される
と、充電を開始することなく終了する。 ［ｎ＝１２の工程］電池の開路電圧（Ｖo）が第２電圧
Ｖ2よりも低いと判定されると、定電圧充電回路１６の
設定電圧をＥ1とする。電池の開路電圧（Ｖo）が第１電
圧Ｖ1よりも高く、第２電圧Ｖ2よりも低い電池は、充分
に放電されず、また、満充電されない電池である。 ［ｎ＝１３のステップ］スイッチング素子１１をオンし
て充電を開始する。 この状態で、電池は定電圧充電回
路１６によって電池の最大上昇電圧がＥ1に制限され
る。したがって、電池は、定電圧充電回路１６と定電流
充電回路１７とによって、定電圧、定電流充電される。
その後、ｎ＝８のステップにジャンプして充電される。[Step of n = 11] In the step of n = 2, the battery whose open circuit voltage (Vo) is determined not to be lower than the first voltage V1, that is, higher than the first voltage V1, is determined by the open circuit voltage (Vo). Vo) is lower than the second voltage V2. If it is determined that the open circuit voltage (Vo) of the battery is not lower than the second voltage V2, that is, higher than the second voltage V2, the process ends without starting charging. [Step n = 12] If it is determined that the open circuit voltage (Vo) of the battery is lower than the second voltage V2, the set voltage of the constant voltage charging circuit 16 is set to E1. A battery whose open circuit voltage (Vo) is higher than the first voltage V1 and lower than the second voltage V2 is a battery that is not sufficiently discharged and is not fully charged. [Step n = 13] The switching element 11 is turned on to start charging. In this state, the maximum voltage of the battery is limited to E1 by the constant voltage charging circuit 16. Therefore, the battery is charged at a constant voltage and a constant current by the constant voltage charging circuit 16 and the constant current charging circuit 17.
Then, it jumps to the step of n = 8 and is charged.
【００３０】さらに、図６と図７に示す充電回路は、図
９のフローチャートで、図３に示す電圧、電流特性で非
水系二次電池を充電することができる。 ［ｎ＝１〜５のステップは図４のフローチャートと同
じ］ ［ｎ＝６−１のステップ］定電圧充電して上昇する電池
の閉路電圧（Ｖc）が、第２電圧Ｖ2以上となったかどう
かを判定する。 ［ｎ＝６−２のステップ］電池の閉路電圧（Ｖc）が第
２電圧Ｖ2以上になると、タイマーによって設定時間Ｔ
を経過したかどうかを判定する。設定時間Ｔを経過する
までループする。すなわち、この方法は、閉路電圧（Ｖ
c）が第２電圧Ｖ2を越えた状態における充電を、時間で
制限する。 ［ｎ＝７〜１３のステップは図４のフローチャートと同
じ］Further, the charging circuits shown in FIGS. 6 and 7 can charge the non-aqueous secondary battery with the voltage and current characteristics shown in FIG. 3 according to the flowchart shown in FIG. [Steps for n = 1 to 5 are the same as those in the flowchart of FIG. 4] [Steps for n = 6-1] Whether or not the closed-circuit voltage (Vc) of the battery that rises by constant voltage charging is equal to or higher than the second voltage V2 Is determined. [Step n = 6-2] When the closed circuit voltage (Vc) of the battery becomes equal to or higher than the second voltage V2, the timer sets the set time T.
Is determined. Loop until the set time T elapses. That is, the method uses the closed circuit voltage (V
c) limits the charging when the voltage exceeds the second voltage V2 by time. [Steps for n = 7 to 13 are the same as those in the flowchart of FIG. 4]
【００３１】図４に示す電圧、電流カーブで非水系二次
電池を充電する場合、図９のｎ＝３のステップにおい
て、定電圧充電回路１６の設定電圧Ｅ2を、第３電圧Ｖ3
に設定する。すなわち、図３に示す充電方法に比較し
て、Ｅ2を多少低く設定して、超過電圧による電池の性
能低下を防止する。When the non-aqueous secondary battery is charged using the voltage and current curves shown in FIG. 4, the set voltage E2 of the constant voltage charging circuit 16 is changed to the third voltage V3 in step n = 3 in FIG.
Set to. That is, compared to the charging method shown in FIG. 3, E2 is set slightly lower to prevent the performance of the battery from deteriorating due to the excess voltage.
【００３２】さらにまた、図５に示す電圧、電流特性で
電池を充電する場合、ｎ＝６−１とｎ＝６−２のステッ
プにおいて、電池の閉路電圧（Ｖc）が第３電圧Ｖ3以上
になったかどうかを判定し、閉路電圧（Ｖc）が第３電
圧Ｖ3以上になると、タイマーのカウントを開始させ
る。タイマーの設定時間は、図３に示す電圧、電流特性
で充電するのに比較して、短く設定される。それは、タ
イマーがカウントを開始する電池の閉路電圧（Ｖc）を
高く設定するからである。Further, when the battery is charged with the voltage and current characteristics shown in FIG. 5, in the steps of n = 6-1 and n = 6-2, the closed circuit voltage (Vc) of the battery becomes higher than the third voltage V3. It is determined whether or not the timer has reached the predetermined value. When the closed circuit voltage (Vc) becomes equal to or higher than the third voltage V3, the timer starts counting. The set time of the timer is set to be shorter than that for charging with the voltage and current characteristics shown in FIG. This is because the closed circuit voltage (Vc) of the battery at which the timer starts counting is set high.
【００３３】[0033]
【発明の効果】本発明の電池の充電方法は、電池の過充
電を防止して、短時間に急速充電できる優れた特長を実
現する。とくに、本発明の充電方法は、非水系二次電池
のように過充電すると電池性能が低下しやすい電池を、
過充電によって電池性能を低下させることなく、短時間
で急速充電できる特長がある。それは、本発明の充電方
法が、一時的に超過電圧となるまで定電流充電をした後
設定電圧を低くして定電圧充電することに加えて、充電
を開始する最初に、電池の電圧等を測定して残存容量を
測定し、残存容量が設定値よりも低い電池に限って、超
過電圧に電圧を上昇して充電するからである。すなわ
ち、満充電に近い電池は残存容量が多く、これを超過電
圧に電圧上昇して定電流充電すると、過充電になって電
池性能が低下する。しかしながら、本発明の充電方法
は、超過電圧に電圧上昇して定電流充電しても電池性能
が低下しないことを、充電の最初に検出する。このた
め、充電に先だって、一時的に超過電圧になっても過充
電にならない電池であるかどうかを判定して、超過電圧
まで定電流充電する。このため、本発明の電池の充電方
法は、電池の過充電を防止できることに加えて、充電時
間を短縮できるという、互いに相反する特長を実現する
ことができる。The method of charging a battery according to the present invention realizes an excellent feature that a battery can be prevented from being overcharged and can be rapidly charged in a short time. In particular, the charging method of the present invention, a battery whose battery performance tends to decrease when overcharged, such as a non-aqueous secondary battery,
There is a feature that quick charging can be performed in a short time without deteriorating battery performance due to overcharging. That is, the charging method of the present invention performs constant current charging until the voltage temporarily exceeds the excess voltage, and then lowers the set voltage to perform constant voltage charging. This is because the remaining capacity is measured and the battery is charged by increasing the voltage to the excess voltage only for the battery whose remaining capacity is lower than the set value. That is, a battery that is almost fully charged has a large remaining capacity. If the battery is charged to a constant current by increasing the voltage to an excess voltage, the battery performance is reduced due to overcharging. However, the charging method of the present invention detects at the beginning of charging that the battery performance does not decrease even if the voltage is raised to an excess voltage and the constant current charging is performed. For this reason, prior to charging, it is determined whether the battery does not become overcharged even if it temporarily becomes overvoltage, and constant current charging is performed up to the overvoltage. For this reason, the battery charging method of the present invention can realize mutually contradictory features that the overcharge of the battery can be prevented and the charging time can be reduced.
【図１】従来の充電方法の電圧、電流特性を示すグラフFIG. 1 is a graph showing voltage and current characteristics of a conventional charging method.
【図２】本発明の実施例にかかる充電方法の電圧、電流
特性を示すグラフFIG. 2 is a graph showing voltage and current characteristics of a charging method according to an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施例にかかる充電方法の電圧、電流
特性を示すグラフFIG. 3 is a graph showing voltage and current characteristics of a charging method according to an embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施例にかかる充電方法の電圧、電流
特性を示すグラフFIG. 4 is a graph showing voltage and current characteristics of a charging method according to an example of the present invention.
【図５】本発明の実施例にかかる充電方法の電圧、電流
特性を示すグラフFIG. 5 is a graph showing voltage and current characteristics of a charging method according to an example of the present invention.
【図６】本発明の充電方法に使用する充電回路のブロッ
ク線図FIG. 6 is a block diagram of a charging circuit used in the charging method of the present invention.
【図７】本発明の充電方法に使用する充電回路のブロッ
ク線図FIG. 7 is a block diagram of a charging circuit used in the charging method of the present invention.
【図８】図２に示す電圧、電流特性で電池を充電するフ
ローチャートFIG. 8 is a flowchart for charging a battery with the voltage and current characteristics shown in FIG. 2;
【図９】図３に示す電圧、電流特性で電池を充電するフ
ローチャート9 is a flowchart for charging a battery with the voltage and current characteristics shown in FIG.
１…電源 ２…充電制御手段 ３…入力フィルター ４…整流回路 ５…スイッチング部 ６…トランジスター ７…変換トランス ８…整流平滑回路 ９…ＰＷＭ制御回路 １０…フォトカプラ １１…スイッチング素子 １２…出力調整回路 １３…演算回路 １４…電圧検出回路 １５…電流検出回路 １６…定電圧充電回路 １６Ａ…作動アンプ １７…定電流充電回路 １７Ａ…作動アンプ １８…切換スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power supply 2 ... Charge control means 3 ... Input filter 4 ... Rectifier circuit 5 ... Switching part 6 ... Transistor 7 ... Conversion transformer 8 ... Rectifier smoothing circuit 9 ... PWM control circuit 10 ... Photocoupler 11 ... Switching element 12 ... Output adjustment circuit Reference Signs List 13 arithmetic circuit 14 voltage detection circuit 15 current detection circuit 16 constant voltage charging circuit 16A operation amplifier 17 constant current charging circuit 17A operation amplifier 18 changeover switch
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−22545（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−3874（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−119539（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−243830（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−157626（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−127830（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−122331（ＪＰ，Ｕ) 実表 平６−509697（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 7/00 - 7/10 H01M 10/00 - 10/44 Continuation of the front page (56) References JP-A-58-22545 (JP, A) JP-A-60-3874 (JP, A) JP-A 2-119539 (JP, A) JP-A 1-243830 (JP) JP-A-63-157626 (JP, A) JP-A-58-127830 (JP, U) JP-A-49-122331 (JP, U) JP-A-6-509697 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H02J 7/ 00-7/10 H01M 10/00-10/44
Claims (1)
方法であって、定電流充電工程において、電池の最大上
昇電圧が、定電圧充電の設定電圧よりも高くなる超過電
圧まで定電流充電する充電方法において、 電池の充電を開始する前に電池の残存容量を検出し、残
存容量が設定容量よりも小さいものに限って、超過電圧
まで電圧を上昇させる定電流充電を行うことを特徴とす
る充電方法。1. A charging method for performing constant-current charging after constant-current charging, wherein in the constant-current charging step, constant-current charging is performed up to an excess voltage at which the maximum rising voltage of the battery is higher than a set voltage for constant-voltage charging. In the charging method, the remaining capacity of the battery is detected before the charging of the battery is started, and the constant current charging is performed to increase the voltage to an excess voltage only when the remaining capacity is smaller than the set capacity. Charging method.
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0678471A (en) | 1994-03-18 |
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