JP3177955B2 - 二次電池の充電方法および充電システム - Google Patents
二次電池の充電方法および充電システムInfo
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の充電方
法および充電システムに関する。
法および充電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウムイオン電池など非水系の二次電
池は定電流・定電圧充電が行われる。この充電方法では
十分充電した二次電池を充電するとき、充電初期はある
設定した電流で定電流充電を行い、二次電池電圧がある
設定値に達すると、その設定値電圧で定電圧充電を行
い、満充電になるまで充電を行う。
池は定電流・定電圧充電が行われる。この充電方法では
十分充電した二次電池を充電するとき、充電初期はある
設定した電流で定電流充電を行い、二次電池電圧がある
設定値に達すると、その設定値電圧で定電圧充電を行
い、満充電になるまで充電を行う。
【０００３】この充電方法における充電器と電池パック
による従来の充電システムのブロック図を図７に示す。
電池パック２２は電池セル８と、高精度基準電源４を含
む電池セル電圧検出回路５と、過充電検出回路６と、過
充電保護スイッチ７を備える。また、充電器１１には高
精度基準電源４1 を含む充電電圧検出回路３と、定電圧
充電回路１と定電流充電回路２を備える。
による従来の充電システムのブロック図を図７に示す。
電池パック２２は電池セル８と、高精度基準電源４を含
む電池セル電圧検出回路５と、過充電検出回路６と、過
充電保護スイッチ７を備える。また、充電器１１には高
精度基準電源４1 を含む充電電圧検出回路３と、定電圧
充電回路１と定電流充電回路２を備える。
【０００４】定電圧・定電流充電を行うリチウムイオン
電池などの非水系二次電池は、過充電による性能劣化が
顕著で、破裂などの危険を伴うため、これらの二次電池
を用いた電池パックには過充電保護回路が内蔵される。
過充電保護回路は電池セル電圧検出回路５と過充電検出
回路６と過充電保護スイッチ７によって構成される回路
を指す。
電池などの非水系二次電池は、過充電による性能劣化が
顕著で、破裂などの危険を伴うため、これらの二次電池
を用いた電池パックには過充電保護回路が内蔵される。
過充電保護回路は電池セル電圧検出回路５と過充電検出
回路６と過充電保護スイッチ７によって構成される回路
を指す。
【０００５】まず、過充電保護回路の動作について説明
する。電池セル電圧検出回路５は電池セル電圧を監視
し、ある値に設定された基準電源４の電圧値と比較しそ
の比較値を出力する。この出力は過充電検出回路６に入
力され、保護スイッチ７のオン／オフを制御する。
する。電池セル電圧検出回路５は電池セル電圧を監視
し、ある値に設定された基準電源４の電圧値と比較しそ
の比較値を出力する。この出力は過充電検出回路６に入
力され、保護スイッチ７のオン／オフを制御する。
【０００６】この過充電保護回路は過充電などによって
電池セル電圧があらかじめ設定した過充電検出電圧より
も高くなると保護スイッチ７をオフするように働く。
電池セル電圧があらかじめ設定した過充電検出電圧より
も高くなると保護スイッチ７をオフするように働く。
【０００７】次に、充電時の動作について説明する。充
電器２１に内蔵された充電電圧検出回路３は、充電時に
電池パック２２の端子９2 と接続される充電器の出力端
子９ 1 の電圧と、定電圧充電時の設定電圧を決定する高
精度基準電源４1 の電圧を比較し比較値を出力する。こ
の出力は定電圧充電回路１へ入力される。この充電電圧
検出回路３で検出された電池パック端子電圧が基準電源
４1 により決定される設定電圧よりも低いとき、定電流
充電回路２により、電池パック１２を定電流充電する。
充電により電池パック２２の端子電圧が上がり、充電電
圧検出回路３が電池パック２２の端子電圧が設定電圧に
達したことを検出すると、定電流充電回路２に代わり定
電圧充電回路１が動作し、電池パック２２を定電圧充電
する。このとき、充電電圧検出回路３の出力信号は定電
圧充電制御を行うためのフィードバック信号となる。し
たがって電池パック２２を定電圧充電するときの充電電
圧値とその設定精度は、充電器２１内蔵の充電電圧検出
回路３と高精度基準電源４ 1 の精度によって決定され
る。
電器２１に内蔵された充電電圧検出回路３は、充電時に
電池パック２２の端子９2 と接続される充電器の出力端
子９ 1 の電圧と、定電圧充電時の設定電圧を決定する高
精度基準電源４1 の電圧を比較し比較値を出力する。こ
の出力は定電圧充電回路１へ入力される。この充電電圧
検出回路３で検出された電池パック端子電圧が基準電源
４1 により決定される設定電圧よりも低いとき、定電流
充電回路２により、電池パック１２を定電流充電する。
充電により電池パック２２の端子電圧が上がり、充電電
圧検出回路３が電池パック２２の端子電圧が設定電圧に
達したことを検出すると、定電流充電回路２に代わり定
電圧充電回路１が動作し、電池パック２２を定電圧充電
する。このとき、充電電圧検出回路３の出力信号は定電
圧充電制御を行うためのフィードバック信号となる。し
たがって電池パック２２を定電圧充電するときの充電電
圧値とその設定精度は、充電器２１内蔵の充電電圧検出
回路３と高精度基準電源４ 1 の精度によって決定され
る。
【０００８】また、充電時間を短縮する充電方法に図８
のパルス充電方式がある。定電圧充電時の充電電圧を高
めに設定し、充電動作を間欠的にパルス充電を行うもの
である。この方法では、図７の定電流・定電圧充電回路
と同様の、充電器内蔵の充電回路、電池パック内蔵の保
護回路に加え、パルス充電を行うために充電器３１にパ
ルス制御回路１１とパルス充電スイッチ１２を備える。
のパルス充電方式がある。定電圧充電時の充電電圧を高
めに設定し、充電動作を間欠的にパルス充電を行うもの
である。この方法では、図７の定電流・定電圧充電回路
と同様の、充電器内蔵の充電回路、電池パック内蔵の保
護回路に加え、パルス充電を行うために充電器３１にパ
ルス制御回路１１とパルス充電スイッチ１２を備える。
【０００９】また、このパルス充電方式において、充電
器に内蔵するスイッチ素子を省略し、電池パックに内蔵
する過充電保護のためのスイッチ素子でパルス充電動作
を行う方法が特開平７−１０５９８３に記載されてい
る。このシステムでは充電器に内蔵されるパルス充電の
ための図８におけるパルス充電スイッチ１２が不要とな
り、システムを簡略化しているが、依然として充電器に
パルス制御回路１１を必要とし、前述の定電流・定電圧
充電方式より回路が複雑となる欠点がある。
器に内蔵するスイッチ素子を省略し、電池パックに内蔵
する過充電保護のためのスイッチ素子でパルス充電動作
を行う方法が特開平７−１０５９８３に記載されてい
る。このシステムでは充電器に内蔵されるパルス充電の
ための図８におけるパルス充電スイッチ１２が不要とな
り、システムを簡略化しているが、依然として充電器に
パルス制御回路１１を必要とし、前述の定電流・定電圧
充電方式より回路が複雑となる欠点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】過充電保護回路と過充
電保護スイッチを内蔵する電池パックを充電するとき、
充電電流が流れると、過充電保護回路と過充電保護スイ
ッチの電圧降下の影響により、電池パック端子電圧は電
池セル電圧よりやや高い値となる。上述した図７および
図８のシステムによる定電流・定電圧充電では、充電器
に内蔵される充電電圧検出回路３は、電池パックの端子
電圧を充電電圧として検出し、その出力によって電池パ
ック端子電圧に対して定電圧充電制御を行うので、電池
セルに対しては、充電器で設定されている定電圧充電値
よりも低い電圧で充電されることになる。このときの充
電電圧と充電電流の時間変化を図９に示す。
電保護スイッチを内蔵する電池パックを充電するとき、
充電電流が流れると、過充電保護回路と過充電保護スイ
ッチの電圧降下の影響により、電池パック端子電圧は電
池セル電圧よりやや高い値となる。上述した図７および
図８のシステムによる定電流・定電圧充電では、充電器
に内蔵される充電電圧検出回路３は、電池パックの端子
電圧を充電電圧として検出し、その出力によって電池パ
ック端子電圧に対して定電圧充電制御を行うので、電池
セルに対しては、充電器で設定されている定電圧充電値
よりも低い電圧で充電されることになる。このときの充
電電圧と充電電流の時間変化を図９に示す。
【００１１】定電流・定電圧充電を行うリチウムイオン
二次電池などの非水系の二次電池では、充電電圧が適性
値より低いと総充電容量が低下する。逆に適性値より高
い電圧で充電すると、電池の劣化を招き、破壊に至るこ
ともある。したがって安易に充電電圧を高くすることは
できない。
二次電池などの非水系の二次電池では、充電電圧が適性
値より低いと総充電容量が低下する。逆に適性値より高
い電圧で充電すると、電池の劣化を招き、破壊に至るこ
ともある。したがって安易に充電電圧を高くすることは
できない。
【００１２】また、電池パック内蔵の過充電保護回路と
過充電保護スイッチ７のインピーダンスの影響は、図９
より充電初期の定電流充電時Ａに、電池バック端子電圧
と電子セル端子電圧の間に最も大きな誤差を生む。その
ため電池セル端子電圧が定電圧充電の設定電圧まで上が
っていないときに、電池パック端子電圧は定電圧充電の
設定電圧に達し、定電流充電から定電圧充電に切り換わ
る。すなわち、電池セル８は、端子電圧が適切な充電電
圧よりも低くまだ定電流充電を行う余裕を残した状態
で、定電圧充電が行われ図９のように充電電流Ｂが低下
する。そのため、満充電に達するまで余計に時間がかか
るという弊害を生む。
過充電保護スイッチ７のインピーダンスの影響は、図９
より充電初期の定電流充電時Ａに、電池バック端子電圧
と電子セル端子電圧の間に最も大きな誤差を生む。その
ため電池セル端子電圧が定電圧充電の設定電圧まで上が
っていないときに、電池パック端子電圧は定電圧充電の
設定電圧に達し、定電流充電から定電圧充電に切り換わ
る。すなわち、電池セル８は、端子電圧が適切な充電電
圧よりも低くまだ定電流充電を行う余裕を残した状態
で、定電圧充電が行われ図９のように充電電流Ｂが低下
する。そのため、満充電に達するまで余計に時間がかか
るという弊害を生む。
【００１３】従来の定電流・定電圧充電では、電池パッ
ク端子電圧に対して充電電圧検出と定電圧制御を行うた
めに、上記のように電池セルの持つ容量を十分に引き出
せない上に、充電時間が長くなるという欠点が生じてい
る。一方、この誤差を見込んであらかじめ電池パック端
子に対してやや高めの充電電圧設定を行うと、上記の弊
害を改善することはできるが、安全性と電池性能の低下
防止対策が難しくなる。
ク端子電圧に対して充電電圧検出と定電圧制御を行うた
めに、上記のように電池セルの持つ容量を十分に引き出
せない上に、充電時間が長くなるという欠点が生じてい
る。一方、この誤差を見込んであらかじめ電池パック端
子に対してやや高めの充電電圧設定を行うと、上記の弊
害を改善することはできるが、安全性と電池性能の低下
防止対策が難しくなる。
【００１４】また図８の充電システムによるパルス充電
においては、間欠的な充電動作により、充電電圧を高め
に設定しても、電池の安全性および電池劣化防止性に影
響を与えずに充電時間の短縮および充電容量の向上をは
かることができる。しかし図８に示すように、この方法
を実現するための充電器はパルス制御回路とパルス充電
スイッチからなるスイッチング制御回路を必要とするこ
とから、その構成は非常に複雑なものとなるという欠点
がある。
においては、間欠的な充電動作により、充電電圧を高め
に設定しても、電池の安全性および電池劣化防止性に影
響を与えずに充電時間の短縮および充電容量の向上をは
かることができる。しかし図８に示すように、この方法
を実現するための充電器はパルス制御回路とパルス充電
スイッチからなるスイッチング制御回路を必要とするこ
とから、その構成は非常に複雑なものとなるという欠点
がある。
【００１５】本発明の目的は、複雑な回路によらずに、
充電容量を向上し、充電時間を短縮することのできる、
二次電池充電方法およびシステムを提供することであ
る。
充電容量を向上し、充電時間を短縮することのできる、
二次電池充電方法およびシステムを提供することであ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の二次電池の充電
方法は、二次電池パックの電池セルを充電器により充電
する二次電池の充電方法において、電池セルの電圧の基
準電圧を生成する段階と、 前記電池セルの電圧を計って
前記電池セル電圧の基準電圧と比較する段階と、 前記電
池セル電圧と基準電圧との比較結果を正負の接続端子を
介して前記充電器に送出する段階と、 前記比較結果を前
記充電器の正負の接続端子で受取る段階と、 前記接続端
子を通じて得られた前記比較結果をフィードバック信号
として前記電池セルの充電を定電流充電から定電流電圧
に切り換えて行う段階とを有する。
方法は、二次電池パックの電池セルを充電器により充電
する二次電池の充電方法において、電池セルの電圧の基
準電圧を生成する段階と、 前記電池セルの電圧を計って
前記電池セル電圧の基準電圧と比較する段階と、 前記電
池セル電圧と基準電圧との比較結果を正負の接続端子を
介して前記充電器に送出する段階と、 前記比較結果を前
記充電器の正負の接続端子で受取る段階と、 前記接続端
子を通じて得られた前記比較結果をフィードバック信号
として前記電池セルの充電を定電流充電から定電流電圧
に切り換えて行う段階とを有する。
【００１７】
【００１８】
【００１９】本発明の二次電池充電システムは、二次電
池セルを有する二次電池パックと、前記二次電池セルを
充電するための充電器とからなる二次電池充電システム
において、前記二次電池パックは、 基準電池セル電圧を
生成する高精度基準電源と、 前記電池セルの電圧を検知
し、該電池セル電圧と前記高精度基準電源が生成した基
準電圧をと比較して比較結果を出力する電池セル電圧検
出回路と、 前記比較結果を送出するための正負の接続端
子とを有し、前記充電器は、前記二次電池パックより前
記比較結果を受取るための正負の接続端子と、 該接続端
子を通して得られた比較結果をフィードバック信号とし
て前記電池セルの充電を定電流充電から定電圧充電に切
り換えて行う手段とを有する。
池セルを有する二次電池パックと、前記二次電池セルを
充電するための充電器とからなる二次電池充電システム
において、前記二次電池パックは、 基準電池セル電圧を
生成する高精度基準電源と、 前記電池セルの電圧を検知
し、該電池セル電圧と前記高精度基準電源が生成した基
準電圧をと比較して比較結果を出力する電池セル電圧検
出回路と、 前記比較結果を送出するための正負の接続端
子とを有し、前記充電器は、前記二次電池パックより前
記比較結果を受取るための正負の接続端子と、 該接続端
子を通して得られた比較結果をフィードバック信号とし
て前記電池セルの充電を定電流充電から定電圧充電に切
り換えて行う手段とを有する。
【００２０】
【００２１】前記二次電池パックは、前記電池セル電圧
と設定値とを比較する過充電検出回路と、前記過充電検
出回路が設定値より高い電池セル電圧を検出したときに
充電電流を遮断する過充電源保護スイッチとを有するも
のを含む。
と設定値とを比較する過充電検出回路と、前記過充電検
出回路が設定値より高い電池セル電圧を検出したときに
充電電流を遮断する過充電源保護スイッチとを有するも
のを含む。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００２３】図１は本発明の二次電池の充電方法の第１
の実施形態のフローチャートである。
の実施形態のフローチャートである。
【００２４】第１の実施形態の二次電池の充電方法は図
１に示すように、まず、二次電池パックの電池セルの電
圧を検出する（ステップ１）。次に、検出された電池セ
ル電圧を充電器に向けて送出する（ステップ２）。続い
て送出された電池セル電圧を充電器の接続端子で受取る
（ステップ３）。続いて充電器に受取った電子セル電圧
に応じて二次電池の電池セルの充電を制御させる（ステ
ップ４）。
１に示すように、まず、二次電池パックの電池セルの電
圧を検出する（ステップ１）。次に、検出された電池セ
ル電圧を充電器に向けて送出する（ステップ２）。続い
て送出された電池セル電圧を充電器の接続端子で受取る
（ステップ３）。続いて充電器に受取った電子セル電圧
に応じて二次電池の電池セルの充電を制御させる（ステ
ップ４）。
【００２５】この実施形態の充電方法では、比較的簡単
な充電システムによって二次電池の充電容量を向上し、
かつ、充電時間を短縮することができる。
な充電システムによって二次電池の充電容量を向上し、
かつ、充電時間を短縮することができる。
【００２６】図２は本発明の二次電池の充電方法の第２
の実施形態のフローチャートである。
の実施形態のフローチャートである。
【００２７】第２実施形態の二次電池の充電方法は図２
に示すように、まず、二次電池パックの電池セルの基準
電圧を高精度基準電源によって生成する（ステップ１
１）。次に電池セルの電圧と高精度基準電源が生成した
電圧とを比較し（ステップ１２）、比較値を充電器に向
けて送出する（ステップ１３）。続いて比較値を充電器
の接続端子で受取る（ステップ１４）。続いて充電器は
比較値をフィードバック信号として電池セルの定電圧充
電を行う（ステップ１５）。
に示すように、まず、二次電池パックの電池セルの基準
電圧を高精度基準電源によって生成する（ステップ１
１）。次に電池セルの電圧と高精度基準電源が生成した
電圧とを比較し（ステップ１２）、比較値を充電器に向
けて送出する（ステップ１３）。続いて比較値を充電器
の接続端子で受取る（ステップ１４）。続いて充電器は
比較値をフィードバック信号として電池セルの定電圧充
電を行う（ステップ１５）。
【００２８】この実施形態の充電方法では、比較的簡単
な充電システムによって二次電池の充電容量を向上し、
かつ充電時間を短縮することができる。
な充電システムによって二次電池の充電容量を向上し、
かつ充電時間を短縮することができる。
【００２９】図３は図２の充電方法が適用された二次電
池充電システムの第１実施形態のブロック図、図４は図
３の二次電池充電システムの詳細図。図５は図３の二次
電池充電システムの充電特性を示すグラフである。
池充電システムの第１実施形態のブロック図、図４は図
３の二次電池充電システムの詳細図。図５は図３の二次
電池充電システムの充電特性を示すグラフである。
【００３０】この実施形態の二次電池充電システムは図
３に示すように、充電器１５と電池パック１６とからな
り、充電器１５は図７の二次電池充電システムの充電器
２１の高精度基準電源４1 を含む充電電圧検出科回路３
に代って電池セル電圧検出端子（＋）１３1 と電池セル
電圧検出端子（−）１４1 が設けられ、電池パック１６
は図７の電池パック２２に電池セル電圧検出端子（＋）
１３2 と電池セル電圧検出端子（−）１４2 が設けら
れ、電池セル電圧検出端子（＋）１３2 には電池セル電
圧検出回路５の出力の１つが接続され、電池セル電圧検
出端子（−）１４ 2 は電池セル８の一極に接続されてい
る。
３に示すように、充電器１５と電池パック１６とからな
り、充電器１５は図７の二次電池充電システムの充電器
２１の高精度基準電源４1 を含む充電電圧検出科回路３
に代って電池セル電圧検出端子（＋）１３1 と電池セル
電圧検出端子（−）１４1 が設けられ、電池パック１６
は図７の電池パック２２に電池セル電圧検出端子（＋）
１３2 と電池セル電圧検出端子（−）１４2 が設けら
れ、電池セル電圧検出端子（＋）１３2 には電池セル電
圧検出回路５の出力の１つが接続され、電池セル電圧検
出端子（−）１４ 2 は電池セル８の一極に接続されてい
る。
【００３１】充電器１５と電池パック１６は充電端子
（＋）９1 ，９2 と充電端子（−）１０1 ，１０2 で接
続されているほかに、電池セル電圧検出端子（＋）１３
1 ，１３2 と電池セル電圧検出端子（−）１４1 ，１４
2 で接続されている。
（＋）９1 ，９2 と充電端子（−）１０1 ，１０2 で接
続されているほかに、電池セル電圧検出端子（＋）１３
1 ，１３2 と電池セル電圧検出端子（−）１４1 ，１４
2 で接続されている。
【００３２】充電器１５内蔵の定電圧充電回路１は定電
流・定電圧供給回路であって、電池セル電圧検出端子１
３1 ，１３2 ，１４1 ，１４2 を通して電池パック１６
から送られてくる、電池パック内蔵の電池セル電圧検出
回路５の出力をフィードバック信号として定電圧充電を
行う。そのため電池セル８に対して正確な定電圧充電制
御を行うことができる。また、高精度基準電源４を含む
電池セル電圧検出回路５を過充電保護回路と充電電圧検
出回路として共用する機能を果たすため、充電器の回路
を簡略化することができる。
流・定電圧供給回路であって、電池セル電圧検出端子１
３1 ，１３2 ，１４1 ，１４2 を通して電池パック１６
から送られてくる、電池パック内蔵の電池セル電圧検出
回路５の出力をフィードバック信号として定電圧充電を
行う。そのため電池セル８に対して正確な定電圧充電制
御を行うことができる。また、高精度基準電源４を含む
電池セル電圧検出回路５を過充電保護回路と充電電圧検
出回路として共用する機能を果たすため、充電器の回路
を簡略化することができる。
【００３３】次に、図４を参照してさらに、詳細を説明
する。
する。
【００３４】まず、電池パック１６に内蔵される保護回
路は電池セル電圧検出回路５と、過充電検出回路６と、
過充電保護スイッチ７と、正負の電池セル電圧検出端子
から構成されている。
路は電池セル電圧検出回路５と、過充電検出回路６と、
過充電保護スイッチ７と、正負の電池セル電圧検出端子
から構成されている。
【００３５】電池セル電圧検出回路５は、電池セル電圧
を電池セル電圧検出抵抗ＲＢ１とＲＢ２によって抵抗分
割した電池セル電圧値と、高精度基準電源４の電圧値を
充電電圧検出抵抗ＲＢ３とＲＢ４によって抵抗分割した
基準電圧値とを比較する誤差アンプ１８を有し、その出
力は電池セル電圧検出端子（＋）１３2 ，１３1 を通し
て充電器１７の定電圧充電回路１に入力される。また、
この誤差アンプ１８のゲインはゲイン設定抵抗ＲＢ７に
よって決まる。電池セル電圧検出抵抗ＲＢ１，ＲＢ２と
高精度基準電源４と充電電圧検出抵抗ＲＢ３，ＲＢ４
は、電池セル８の適切な充電電圧付近で誤差アンプ１８
が動作するように設定されている。
を電池セル電圧検出抵抗ＲＢ１とＲＢ２によって抵抗分
割した電池セル電圧値と、高精度基準電源４の電圧値を
充電電圧検出抵抗ＲＢ３とＲＢ４によって抵抗分割した
基準電圧値とを比較する誤差アンプ１８を有し、その出
力は電池セル電圧検出端子（＋）１３2 ，１３1 を通し
て充電器１７の定電圧充電回路１に入力される。また、
この誤差アンプ１８のゲインはゲイン設定抵抗ＲＢ７に
よって決まる。電池セル電圧検出抵抗ＲＢ１，ＲＢ２と
高精度基準電源４と充電電圧検出抵抗ＲＢ３，ＲＢ４
は、電池セル８の適切な充電電圧付近で誤差アンプ１８
が動作するように設定されている。
【００３６】過充電検出回路６は、抵抗ＲＢ１とＲＢ２
によって抵抗分割された、電池セル電圧値と、高精度基
準電源４の電圧値を過充電検出抵抗ＲＢ５とＲＢ６によ
って抵抗分割した基準電圧値とを比較するコンパレータ
１９を有し、その出力は過充電保護スイッチ７のゲート
に接続される。電池セル電圧検出抵抗ＲＢ１，ＲＢ２と
高精度基準電源４と過充電検出抵抗ＲＢ５，ＲＢ６は、
電池セル電圧が過充電電圧に達したときにコンパレータ
１９を動作させ、過充電保護スイッチ７をオフするよう
に設定される。
によって抵抗分割された、電池セル電圧値と、高精度基
準電源４の電圧値を過充電検出抵抗ＲＢ５とＲＢ６によ
って抵抗分割した基準電圧値とを比較するコンパレータ
１９を有し、その出力は過充電保護スイッチ７のゲート
に接続される。電池セル電圧検出抵抗ＲＢ１，ＲＢ２と
高精度基準電源４と過充電検出抵抗ＲＢ５，ＲＢ６は、
電池セル電圧が過充電電圧に達したときにコンパレータ
１９を動作させ、過充電保護スイッチ７をオフするよう
に設定される。
【００３７】次に充電器１５について説明する。充電器
１５は、定電圧充電回路１と定電流充電回路２と正負の
充電端子９1 ，１０1 と電池セル検出端子１３1 ，１３
2 から構成される。
１５は、定電圧充電回路１と定電流充電回路２と正負の
充電端子９1 ，１０1 と電池セル検出端子１３1 ，１３
2 から構成される。
【００３８】定電流充電回路２は、ＮＰＮ形の定電流制
御トランジスタＱＣ１を有し、そのベース・エミッタ間
に定電流・定電圧制御抵抗ＲＣ１が接続される。ここ
で、定電流充電回路２による定電流値はトランジスタＱ
Ｃ１のベース・エミッタ間電圧と抵抗ＲＣ１の抵抗値に
よって決まる。
御トランジスタＱＣ１を有し、そのベース・エミッタ間
に定電流・定電圧制御抵抗ＲＣ１が接続される。ここ
で、定電流充電回路２による定電流値はトランジスタＱ
Ｃ１のベース・エミッタ間電圧と抵抗ＲＣ１の抵抗値に
よって決まる。
【００３９】定電圧充電回路１は、ＮＰＮ形の定電流・
定電圧制御トランジスタＱＣ２と、そのベースを駆動す
るＮＰＮ形の定電圧制御トランジスタＱＣ３を有し、定
電圧・定電流制御トランジスタＱＣ２のコレクタ・ベー
ス間には定電圧・定電流制御トランジスタ駆動抵抗ＲＣ
２が、定電圧制御トランジスタＱＣ３のエミッタには定
電圧制御抵抗ＲＣ３が接続される。定電圧制御トランジ
スタＱＣ３のベースは、電池セル電圧検出端子（＋）１
３1 を通して電池パック１６の電池セル電圧検出回路５
の出力によって駆動され、電池セル電圧が電池パック１
６の電池セル電圧検出回路５の出力をフィードバック信
号として設定された充電電圧で一定に保たれるように駆
動される。
定電圧制御トランジスタＱＣ２と、そのベースを駆動す
るＮＰＮ形の定電圧制御トランジスタＱＣ３を有し、定
電圧・定電流制御トランジスタＱＣ２のコレクタ・ベー
ス間には定電圧・定電流制御トランジスタ駆動抵抗ＲＣ
２が、定電圧制御トランジスタＱＣ３のエミッタには定
電圧制御抵抗ＲＣ３が接続される。定電圧制御トランジ
スタＱＣ３のベースは、電池セル電圧検出端子（＋）１
３1 を通して電池パック１６の電池セル電圧検出回路５
の出力によって駆動され、電池セル電圧が電池パック１
６の電池セル電圧検出回路５の出力をフィードバック信
号として設定された充電電圧で一定に保たれるように駆
動される。
【００４０】次に、この充電システムによる充電動作に
ついて説明する。図５はその充電時間に対する充電電圧
と充電電流を示している。充電初期、電池セル電圧が低
い間は、電池パック１６内の電池セル電圧検出回路５
（誤差アンプ１８）の出力は低く、充電器１５の定電圧
充電回路１は動作せず、定電流充電回路２により定電流
充電（図５のＣ）が行われる。充電が進み、電池セル電
圧があらかじめ設定された充電電圧に達すると、電池パ
ック１６の電池セル電圧検出回路５の出力により、充電
器１５の定電圧充電回路１のトランジスタＱＣ３とＱＣ
２をドライブし、定電圧充電が行われる（図５のＤ）。
ついて説明する。図５はその充電時間に対する充電電圧
と充電電流を示している。充電初期、電池セル電圧が低
い間は、電池パック１６内の電池セル電圧検出回路５
（誤差アンプ１８）の出力は低く、充電器１５の定電圧
充電回路１は動作せず、定電流充電回路２により定電流
充電（図５のＣ）が行われる。充電が進み、電池セル電
圧があらかじめ設定された充電電圧に達すると、電池パ
ック１６の電池セル電圧検出回路５の出力により、充電
器１５の定電圧充電回路１のトランジスタＱＣ３とＱＣ
２をドライブし、定電圧充電が行われる（図５のＤ）。
【００４１】このとき、電池セル電圧が設定された充電
電圧より上がると、電池セル電圧検出回路５の誤差アン
プ１８の出力が上がり、電池セル電圧検出端子１３1 ，
１３ 2 を通して伝えられたその信号により、充電器１５
の定電圧充電回路１のトランジスタＱＣ３のベース電圧
が上がり、抵抗ＲＣ３によりコレクタ電流が増える。そ
の結果抵抗ＲＣ２による電圧降下が大きくなりトランジ
スタＱＣ２のベース電圧を下げ、充電電圧を下げる方向
に動作する。逆に電池セル電圧が設定された電圧より下
がると、逆の動作により充電電圧を上げる方向に動作す
る。
電圧より上がると、電池セル電圧検出回路５の誤差アン
プ１８の出力が上がり、電池セル電圧検出端子１３1 ，
１３ 2 を通して伝えられたその信号により、充電器１５
の定電圧充電回路１のトランジスタＱＣ３のベース電圧
が上がり、抵抗ＲＣ３によりコレクタ電流が増える。そ
の結果抵抗ＲＣ２による電圧降下が大きくなりトランジ
スタＱＣ２のベース電圧を下げ、充電電圧を下げる方向
に動作する。逆に電池セル電圧が設定された電圧より下
がると、逆の動作により充電電圧を上げる方向に動作す
る。
【００４２】また、充電中に充電器１５の故障など何ら
かの問題により、充電電圧が電池パック１９の過充電検
出回路６で設定した過充電電圧より高くなると、コンパ
レータ１９の出力がロウになり、電池パック１６の過充
電保護スイッチ７がオフし、充電経路を遮断することに
より充電を強制的に停止する。
かの問題により、充電電圧が電池パック１９の過充電検
出回路６で設定した過充電電圧より高くなると、コンパ
レータ１９の出力がロウになり、電池パック１６の過充
電保護スイッチ７がオフし、充電経路を遮断することに
より充電を強制的に停止する。
【００４３】この一連のフィードバック系により充電電
圧は一定に保たれる。低電圧充電時の充電電流は電池の
充電状態によって決まり、次第に減少して満充電になる
と充電電流は流れなくなり、充電は完了する。
圧は一定に保たれる。低電圧充電時の充電電流は電池の
充電状態によって決まり、次第に減少して満充電になる
と充電電流は流れなくなり、充電は完了する。
【００４４】図６は、図２の二次電池充電方法が適用さ
れた二次電池充電システムの第２実施形態のブロック詳
細図である。
れた二次電池充電システムの第２実施形態のブロック詳
細図である。
【００４５】この二次電池充電システムは図４の充電器
５に代って充電器１７が用いられている。充電器１７で
は定電流充電回路１および定電圧充電回路２は可変三端
子レギュレータＩＣ１と充電電流設定抵抗ＲＣ１と定電
圧制御抵抗ＲＣ２と低電圧制御トランジスタＱＣ１と抵
抗ＲＣ３により構成されている。
５に代って充電器１７が用いられている。充電器１７で
は定電流充電回路１および定電圧充電回路２は可変三端
子レギュレータＩＣ１と充電電流設定抵抗ＲＣ１と定電
圧制御抵抗ＲＣ２と低電圧制御トランジスタＱＣ１と抵
抗ＲＣ３により構成されている。
【００４６】抵抗ＲＣ１とＲＣ２は可変三端子レギュレ
ータＩＣ１のＯＵＴ−ＡＤＪ間に接続され、定電圧制御
トランジスタＱＣ１は可変三端子レギュレータＩＣ１の
ＡＤＪと電池セル検出端子（−）との間に接続される。
また、電池セル電圧検出端子（＋）１３1 はトランジス
タＱＣ１のベースに抵抗ＲＣ３を介して接続される。充
電端子（＋）９1 は抵抗ＲＣ１とＲＣ２の間に接続され
る。
ータＩＣ１のＯＵＴ−ＡＤＪ間に接続され、定電圧制御
トランジスタＱＣ１は可変三端子レギュレータＩＣ１の
ＡＤＪと電池セル検出端子（−）との間に接続される。
また、電池セル電圧検出端子（＋）１３1 はトランジス
タＱＣ１のベースに抵抗ＲＣ３を介して接続される。充
電端子（＋）９1 は抵抗ＲＣ１とＲＣ２の間に接続され
る。
【００４７】充電初期、電池セル電圧が近い間は低電圧
制御トランジスタＱＣ１はオフしており、可変三端子レ
ギュレータＩＣ１のＯＵＴ−ＡＤＪ間電圧と抵抗ＲＣ１
で決まる定電流が電池パック１６に供給される。このと
き、充電電圧は電池セル１６の状態によって決まり、次
第に上昇する。充電が進み電池セル電圧が定電圧充電を
行うべき電圧値まで上がると、定電圧制御トランジスタ
ＱＣ１がオンし、定電流充電モードから定電圧充電モー
ドへ移行する。
制御トランジスタＱＣ１はオフしており、可変三端子レ
ギュレータＩＣ１のＯＵＴ−ＡＤＪ間電圧と抵抗ＲＣ１
で決まる定電流が電池パック１６に供給される。このと
き、充電電圧は電池セル１６の状態によって決まり、次
第に上昇する。充電が進み電池セル電圧が定電圧充電を
行うべき電圧値まで上がると、定電圧制御トランジスタ
ＱＣ１がオンし、定電流充電モードから定電圧充電モー
ドへ移行する。
【００４８】このとき、電池セル電圧が設定された充電
電圧より上がると、定電圧制御トランジスタＱＣ１に流
れるコレクタ電流が増加し、可変三端子レギュレータＩ
Ｃ１のＡＤＪ端子の電位が下がり、充電電圧を下げよう
とする。逆に電池セル電圧が設定された充電電圧より下
がると、ＡＤＪ端子の電位は上がり、充電電圧を上げよ
うとする。このような一連のフォードバック動作によ
り、図５に示す第１実施形態と同様に充電電圧は電池セ
ル８に対して一定に保たれる。
電圧より上がると、定電圧制御トランジスタＱＣ１に流
れるコレクタ電流が増加し、可変三端子レギュレータＩ
Ｃ１のＡＤＪ端子の電位が下がり、充電電圧を下げよう
とする。逆に電池セル電圧が設定された充電電圧より下
がると、ＡＤＪ端子の電位は上がり、充電電圧を上げよ
うとする。このような一連のフォードバック動作によ
り、図５に示す第１実施形態と同様に充電電圧は電池セ
ル８に対して一定に保たれる。
【００４９】また、充電器の故障などにより定電圧充電
制御がうまく機能せず、充電電圧が上がりすぎると、過
充電検出回路６のコンパレータ１９の出力はロウとな
り、過充電保護スイッチ７をオフし、充電電流の流れる
経路を遮断し充電を強制的に停止する。
制御がうまく機能せず、充電電圧が上がりすぎると、過
充電検出回路６のコンパレータ１９の出力はロウとな
り、過充電保護スイッチ７をオフし、充電電流の流れる
経路を遮断し充電を強制的に停止する。
【００５０】このような一連の充電動作において、充電
電圧の検出精度、充電電圧の設定は電池パック１６内蔵
の電池セル電圧検出回路５の基準電源４と電池セル電圧
検出抵抗の精度および設定値によって決まる。定電流充
電時の充電電流の精度と設定値は充電器１７の定電流制
御抵抗ＲＣ１の精度と設定値によって決まる。リチウム
イオン電池に代表される非水系二次電池は、過充電に弱
く、定電圧充電時の電圧設定に高い精度が要求される。
一方、充電電流は任意に選べる範囲が広く、高い精度は
必要ない。
電圧の検出精度、充電電圧の設定は電池パック１６内蔵
の電池セル電圧検出回路５の基準電源４と電池セル電圧
検出抵抗の精度および設定値によって決まる。定電流充
電時の充電電流の精度と設定値は充電器１７の定電流制
御抵抗ＲＣ１の精度と設定値によって決まる。リチウム
イオン電池に代表される非水系二次電池は、過充電に弱
く、定電圧充電時の電圧設定に高い精度が要求される。
一方、充電電流は任意に選べる範囲が広く、高い精度は
必要ない。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、電池パッ
ク内蔵の電池セル電圧検出回路の出力を充電器の定電圧
充電のための充電器へフィードバック信号として使用す
ることにより、充電電圧の制御は、電池パックの端子電
圧ではなく、電池セル電圧と基準電圧との比較結果に対
して機能するため、保護回路や保護スイッチのインピー
ダンスの影響による充電電圧の誤差は発生しないので、
電池セルに対して効率よく充電を行うことができ、過充
電に対する安全性を維持したまま、充電時間を短縮する
ことができる効果がある。また、電池セルが適切な電圧
値で充電されるため、充電容量を上げることができ、さ
らに充電器の定電圧充電制御のための高精度基準電源と
充電電圧検出抵抗を含む充電電圧検出回路が不要なの
で、充電器の充電回路を簡略化することができるという
効果がある。
ク内蔵の電池セル電圧検出回路の出力を充電器の定電圧
充電のための充電器へフィードバック信号として使用す
ることにより、充電電圧の制御は、電池パックの端子電
圧ではなく、電池セル電圧と基準電圧との比較結果に対
して機能するため、保護回路や保護スイッチのインピー
ダンスの影響による充電電圧の誤差は発生しないので、
電池セルに対して効率よく充電を行うことができ、過充
電に対する安全性を維持したまま、充電時間を短縮する
ことができる効果がある。また、電池セルが適切な電圧
値で充電されるため、充電容量を上げることができ、さ
らに充電器の定電圧充電制御のための高精度基準電源と
充電電圧検出抵抗を含む充電電圧検出回路が不要なの
で、充電器の充電回路を簡略化することができるという
効果がある。
【図１】本発明の二次電池の充電方法の第１実施形態の
フローチャートである。
フローチャートである。
【図２】本発明の二次電池の充電方法の第２実施形態の
フローチャートである。
フローチャートである。
【図３】図２の充電方法が適用された本発明の二次電池
充電システムの第１実施形態のブロック図である。
充電システムの第１実施形態のブロック図である。
【図４】図３の二次電池充電システムの詳細図である。
【図５】図３の二次電池充電システムの充電特性を示す
グラフである。
グラフである。
【図６】図２の充電方法が適用された本発明の二次電池
充電システムの第２実施形態の詳細ブロック図である。
充電システムの第２実施形態の詳細ブロック図である。
【図７】二次電池充電システムの第１従来例のブロック
図である。
図である。
【図８】二次電池充電システムの第２従来例のブロック
図である。
図である。
【図９】図７の二次電池充電システムの充電特性を示す
グラフである。
グラフである。
１ 定電圧充電回路 ２ 定電流充電回路 ４ 高精度基準電源（電池パック内蔵） ５ 電池セル電圧検出回路 ６ 過充電検出回路 ７ 過充電保護スイッチ ８ 電池セル ９1 ，９2 充電端子（＋） １０1 ，１０2 充電端子（−） １３1 ，１３2 電池セル電圧検出端子（＋） １４1 ，１４2 電池セル電圧検出端子（−） １５，１７ 充電器 １６ 電池パック １８ 誤差アンプ １９ コンパレータ ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ３，ＲＢ４，ＲＢ５，ＲＢ６，Ｒ
Ｂ７ 抵抗 ＲＣ１，ＲＣ２，ＲＣ３ 抵抗 ＱＣ１，ＱＣ２，ＱＣ３ トランジスタ ＩＣ１ 可変三端子レギュレータ Ｃ 定電流充電 Ｄ 定電圧充電
Ｂ７ 抵抗 ＲＣ１，ＲＣ２，ＲＣ３ 抵抗 ＱＣ１，ＱＣ２，ＱＣ３ トランジスタ ＩＣ１ 可変三端子レギュレータ Ｃ 定電流充電 Ｄ 定電圧充電
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−33224（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−274404（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−271147（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−308121（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−308135（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−293327（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−126220（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−271147（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−213430（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−178457（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 H01M 10/44
Claims (3)
- 【請求項１】 二次電池パックの電池セルを充電器によ
り充電する二次電池の充電方法において、電池セルの電圧の基準電圧を生成する段階と、 前記電池セルの電圧を計って前記電池セルの電圧の基準
電圧と比較する段階と、 前記電池セル電圧と基準電圧との比較結果を正負の接続
端子を介して前記充電器に送出する段階と、 前記比較結果を前記充電器の正負の接続端子で受取る段
階と、 前記接続端子を通じて得られた前記比較結果をフィード
バック信号として前記電池セルの充電を定電流充電から
定電流電圧に切り換えて行う段階とを有することを特徴
とする二次電池の充電方法。 - 【請求項２】 二次電池セルを有する二次電池パック
と、前記二次電池セルを充電するための充電器とからな
る二次電池充電システムにおいて、 前記二次電池パックは、基準電池セル電圧を生成する高精度基準電源と、 前記電池セルの電圧を検知し、該電池セル電圧と前記高
精度基準電源が生成した基準電圧をと比較して比較結果
を出力する電池セル電圧検出回路と、 前記比較結果を送出するための正負の接続端子とを有
し、 前記充電器は、前記二次電池パックより前記比較結果を受取るための正
負の接続端子と、 該接続端子を通して得られた比較結果をフィードバック
信号として 前記電池セルの充電を定電流充電から定電圧
充電に切り換えて行う手段とを有することを特徴とする
二次電池充電システム。 - 【請求項３】 前記二次電池パックは、 前記電池セル電圧と設定値とを比較する過充電検出回路
と、 前記過充電検出回路が設定値より高い電池セル電圧を検
出したときに充電電流を遮断する過充電源保護スイッチ
とを有する請求項２記載の二次電池充電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35119097A JP3177955B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 二次電池の充電方法および充電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35119097A JP3177955B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 二次電池の充電方法および充電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11187586A JPH11187586A (ja) | 1999-07-09 |
| JP3177955B2 true JP3177955B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=18415671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35119097A Expired - Fee Related JP3177955B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 二次電池の充電方法および充電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3177955B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4135366B2 (ja) * | 2002-01-25 | 2008-08-20 | 三菱マテリアル株式会社 | 二次電池 |
| US7176654B2 (en) | 2002-11-22 | 2007-02-13 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Method and system of charging multi-cell lithium-based batteries |
| DE102004030037B4 (de) * | 2003-11-19 | 2012-01-12 | Milwaukee Electric Tool Corp. | Akkumulator |
| JP4907113B2 (ja) * | 2005-07-05 | 2012-03-28 | 株式会社リコー | ２次電池の充電システム装置 |
| JP4801957B2 (ja) * | 2005-09-27 | 2011-10-26 | オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド | 保護回路 |
| JP6026225B2 (ja) * | 2012-10-30 | 2016-11-16 | 株式会社日立情報通信エンジニアリング | 蓄電システム |
| CN103746427A (zh) * | 2014-01-09 | 2014-04-23 | 小米科技有限责任公司 | 电源、电源充电电路、方法及终端设备 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2809391B2 (ja) * | 1987-02-26 | 1998-10-08 | 松下電器産業株式会社 | 定電流・定電圧充電装置 |
| JPH06178457A (ja) * | 1992-12-10 | 1994-06-24 | Sony Corp | 充電装置 |
| JP3473091B2 (ja) * | 1994-03-31 | 2003-12-02 | ソニー株式会社 | 電池充電装置および方法 |
| JPH0833224A (ja) * | 1994-07-14 | 1996-02-02 | Toshiba Battery Co Ltd | 二次電池の充電回路 |
| JPH08126220A (ja) * | 1994-10-25 | 1996-05-17 | Toshiba Battery Co Ltd | 二次電池の充電回路 |
| JP3014293B2 (ja) * | 1995-04-18 | 2000-02-28 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | バッテリ・パック |
| JP3649296B2 (ja) * | 1995-05-12 | 2005-05-18 | ソニー株式会社 | バッテリパックおよび電子機器 |
| JPH08308135A (ja) * | 1995-05-12 | 1996-11-22 | Sony Corp | バッテリパック |
| JPH09271147A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-14 | Hosiden Corp | 充電装置 |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP35119097A patent/JP3177955B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH11187586A (ja) | 1999-07-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |