JP3208270B2 - A method of charging a secondary battery - Google Patents

A method of charging a secondary battery

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JP3208270B2
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Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【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。 The present invention relates to a relates to a charging method used primarily to charge the nonaqueous secondary battery, particularly, to rapid charging method capable of preventing deterioration of cell performance by shortening the charging time 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、定電圧充電に切り換える方法が開発されている(特開平3−251054号公報)。 As rapid charging method of the prior art secondary battery, after constant current charging method of switching to the constant voltage charging has been developed (Japanese Patent Laid-Open No. 3-251054). 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。 Charging method described in this publication, until the battery voltage reaches the set value and the constant current charging, after the voltage rises to the set value, so that the voltage of the battery is not lowered abnormally rises and the battery performance it is intended to switch to constant voltage charging. 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。 This method can shorten the time up to the full charging by increasing the charging current when the constant current charging. 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。 However, in order to charge with a large current, it is necessary to increase the size of the charging device, the device is cost. また、電池の最大充電電流は、 In addition, the maximum charging current of the battery,
電池性能を低下させないように設計する必要がある。 It is necessary to design so as not to reduce the battery performance. 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。 Maximum charging current of the battery limits the time for fully charging the battery. 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。 Therefore, in the method of increasing the charging current, restricted to full charge time.

【0003】この欠点を解消する充電方法が特開平2− [0003] The charging method to overcome this drawback is JP-A-2-
119539号公報に記載されている。 It is described in 119539 JP. 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。 Charging method described in this publication is intended to rapidly charge the lead-acid battery. 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。 This method is set the battery voltage and charging current, as shown in FIG. 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。 That is, the first constant current charging, charged to the voltage of the battery is somewhat higher, in which subsequently, a constant voltage charge. 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。 This charging method is a final voltage (V2) of the battery at the time of constant current charging, by setting higher than the set voltage of the constant voltage charging (V1), is intended to shorten the time for fully charging the lead storage battery .

【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。 The methods described INVENTION Problems to be Solved this publication, when the constant voltage charging, the current takes time to full charge decreases gradually eliminated by increasing the constant current charging time, it is intended to reduce the total charging time. 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。 Accordingly, this charging method has a feature capable of shortening the charging time. 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、あるいは満充電状態に近い電池を充電すると過充電する欠点がある。 However, this charging method, in order to shorten the full charge time, temporarily, so increasing the battery voltage to the excess voltage, it is fully charged battery or disadvantages overcharging Charging close battery fully charged, is there. 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。 That is, in the portion indicated by oblique lines in FIG. 1 because the battery voltage rises to excess voltage, when charging the full charged battery, in excess voltage region indicated by hatching in FIG. 1, there is a negative effect of lowering the battery performance. 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。 It is fully charged the battery, since charging by the voltage rises further to excess voltage. 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。 Accordingly, this charging method is the advantage that can shorten the charging time, for example, charging the nonaqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery, there is a drawback that significantly reduce the battery performance.

【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、 [0005] The present invention further has been developed in order to solve this drawback, by Hesi pole deterioration of battery performance due to overcharging that occurs when the battery voltage is abnormally elevated,
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。 And to provide a method of charging a battery that can reduce the charging time.

【0006】 [0006]

【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、前述の目的を達成するために下記の構成を備える。 A method of charging a secondary battery of the present invention, in order to solve the problems] includes the following configuration in order to achieve the foregoing objects. 本発明の充電方法は、電池を定電流充電した後に定電圧充電する充電方法であって、電池を充電する電圧をノーマル電圧に設定して定電圧充電する前に、所定の時間は、電池の最大電圧をノーマル電圧よりも高い超過電圧まで高く設定して急速充電し、その後に設定電圧を超過電圧よりも低いノーマル電圧に設定して二次電池を満充電する方法を改良したものである。 Charging method of the present invention is a charging method for constant voltage charging after constant current charging the battery before the voltage constant voltage charging is set to the normal voltage to charge the battery, the predetermined time, the battery is set higher the maximum voltage to a higher excess voltage than the normal voltage fast charge, it is an improvement of the method for fully charging a secondary battery by setting the subsequent set voltage lower normal voltage than excess voltage.

【0007】本発明の充電方法は、電池の最大電圧を超過電圧に設定して急速充電する時間を、充電を開始してからあらかじめ定められた検出電圧に上昇するまでの初期充電時間の関数として変化させる。 [0007] charging method of the present invention, the maximum voltage of the battery time to rapid charging is set to the excess voltage, as a function of the initial charging time to rise to the detected voltage a predetermined from the start of the charging changing. 初期充電時間が長いとき、いいかえると、充分に放電されて残存容量の小さくなった電池は、電池を充電するときの最大電圧を超過電圧に設定して急速充電する時間を長くする。 When the initial charging time is long, in other words, small since the battery remaining capacity is sufficiently discharged, the longer the time for fast charging the maximum voltage is set to excess voltage when charging the battery. 検出電圧は、好ましくは、二次電池を満充電するノーマル電圧と同じ電圧とする。 The detection voltage is preferably the same voltage as the normal voltage of full charge of the secondary battery.

【0008】 [0008]

【作用】本発明の充電方法は、充電を開始してからあらかじめ定められた検出電圧に上昇するまでの初期充電時間を検出する。 Charging method of the effects of the present invention detects an initial charging time to rise to the detected voltage a predetermined from the start of the charging. 初期充電時間は、電池の残存容量の関数である。 The initial charge time is a function of the remaining capacity of the battery. 初期充電時間の長い電池は、充分に放電されて残存容量の少なくなった電池である。 Long battery initial charging time is less since the battery remaining capacity is sufficiently discharged. 反対に初期充電時間の短い電池は、放電量が少なくて残存容量の大きい電池である。 Short battery initial charge time as opposed to a large battery remaining capacity with a small amount of discharge. 残存容量の大きい電池を、超過電圧で長い時間充電すると過充電してしまう。 A large battery remaining capacity, resulting in overcharging Charging long time excess voltage.

【0009】この弊害を防止するために、本発明の充電方法は、検出した初期充電時間を関数として、超過電圧に設定し急速充電する時間を変化させる。 [0009] In order to prevent this adverse effect, the charging method of the present invention, as a function of the initial charging time was detected, changing the time for fast charging is set to excess voltage. 初期充電時間の長い電池、いいかえると、充分に放電されて残存容量の少ない電池は、電池の最大電圧を超過電圧に設定して急速充電する時間を長くする。 Long battery initial charge time, in other words, less battery having a remaining capacity is enough discharged, the longer the time for rapid charging by setting the maximum voltage of the battery to excessive voltage. 初期充電時間の短い電池、いいかえると、残存容量が大きくて、満充電、あるいは満充電に近い電池は、電池の最大電圧を超過電圧に設定して急速充電する時間を短くし、あるいは、超過電圧での急速充電を中止する。 The initial charging time shorter battery, in other words, large residual capacity, the battery is close to full charge, or charged up, to shorten the time for rapid charging by setting the maximum voltage of the battery to excessive voltage or excessive voltage to stop the rapid charging in.

【0010】このため、本発明の電池の充電方法は、ノーマル電圧よりも高い超過電圧に設定して電池を急速充電でき、しかも、超過電圧における電池性能の低下を防止する。 [0010] Therefore, the charging method of the battery of the present invention is set to a higher excess voltage than the normal voltage can rapidly charge the battery, moreover, to prevent deterioration of the battery performance in the excess voltage. 充分に放電して残存容量が少なくなった電池は、多少は超過電圧で定電圧充電しても、これによる電池性能の低下はほとんど問題にならない。 Sufficiently discharged battery remaining capacity becomes less is somewhat even if a constant voltage charging at excessive voltage, matters little decrease in battery performance due to this.

【0011】 [0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 BRIEF DESCRIPTION OF THE PREFERRED embodiment of the present invention with reference to the drawings. 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、 However, embodiments described below are intended to illustrate the charging method for embodying the technical idea of ​​the present invention,
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。 Charging method of the present invention, the charging condition, the charging circuit, the flowchart of the charging device does not specify the set voltage and the like below. 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。 To charge the battery, the present invention can be added in the claims, various changes.

【0012】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して急速充電するために、充電を開始してからあらかじめ定められた検出電圧に上昇するまでの初期充電時間を検出して電池の残存容量を検出する。 Charging method The present invention, in order to rapidly charge to prevent deterioration of the cell performance due to overcharging, and detecting an initial charging time to rise to the detected voltage a predetermined from the start of the charging Te detecting the remaining capacity of the battery. 初期充電時間が長くて、残存容量が設定容量よりも小さいものに限って、図2に示す電圧電流特性にしたがって、 Long initial charge time, only those remaining capacity is smaller than the set capacity, in accordance with the voltage-current characteristic shown in FIG. 2,
定電流充電した後、定電圧充電する。 After constant current charge, constant voltage charge. 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に基づいて説明する。 It will be described below based on charging method of a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery in FIG.

【0013】図2に示す充電方法は、下記の〜の工程で電池を充電する。 [0013] charging method shown in FIG. 2, to charge the battery in the step of - below. 最初に電池を定電流充電する。 First, a constant current charging the battery. 定電流充電工程において電池電圧を検出する。 Detecting a battery voltage in the constant current charging step. 充電を開始してからあらかじめ定められた検出電圧に上昇するまでの初期充電時間を検出する。 Detecting the initial charging time to rise to the detected voltage a predetermined from the start of the charging. 初期充電時間を検出するための検出電圧は、 A detection voltage for detecting the initial charging time,
好ましくはノーマル電圧に設定される。 Preferably it is set to the normal voltage. ただ、検出電圧は必ずしもノーマル電圧に設定する必要はない。 However, the detection voltage does not necessarily have to be set to the normal voltage. ノーマル電圧よりも低く、あるいは高く設定することもできる。 Lower than the normal voltage or higher can also be set.

【0014】 初期充電時間から残存容量を検出し、 [0014] to detect the remaining capacity from the initial charging time,
初期充電時間を関数として、電池の最大電圧を超過電圧に設定して急速充電する時間を決定するタイマーの設定時間を演算する。 The initial charging time as a function computes the set time of the timer which determines the time of rapid charging by setting the maximum voltage of the battery to excessive voltage. タイマーの設定時間は、たとえば、初期充電時間が10分以下では0分、初期充電時間が10 Timer set time, for example, the initial charging time 0 minutes in the following 10 minutes, the initial charging time 10
〜20分ではT1A分、初期充電時間が20〜30分ではT1B分、初期充電時間が30分以上ではT1C分に設定される。 T1A min in 20 minutes, the initial charging time T1B minutes at 20 to 30 minutes, the initial charging time is 30 minutes or more is set to T1C minute. タイマーの設定時間であるT1A〜T1C分は、超過電圧や電池の公称容量を考慮して最適値に調整する。 T1A~T1C component which is the timer setting time is adjusted to the optimum value in consideration of the nominal capacity of the excess voltage and battery. さらに、タイマーの設定時間は、初期充電時間を関数として、連続的に変化させることもできる。 Additionally, timer set time, the initial charging time as a function, may be varied continuously. 電池電圧が検出電圧になると、タイマーがカウントを開始し、電池の最大電圧を超過電圧に制限して急速充電する。 When the battery voltage becomes the detection voltage, the timer starts counting, rapid charging by limiting the maximum voltage of the battery to excessive voltage. 電池の最大電圧を超過電圧に設定して急速充電するとき、電池の充電電流が定電流充電の充電電流よりも大きくならないように、充電電流の最大値を定電流充電するときの充電電流以下に制御する。 When the maximum voltage of the battery is set to the excess voltage to rapid charging, so that the charging current of the battery does not become larger than the charging current of the constant current charging, the maximum value of the charging current below the charging current when the constant current charging Control. したがって、この急速充電工程は、定電流、定電圧充電である。 Therefore, the quick charging step, a constant current, a constant voltage charging.

【0015】 タイマーがカウントアップすると、定電圧充電の設定電圧を、超過電圧からノーマル電圧に切り換えて低下させる。 [0015] When the timer counts up, the setting voltage of the constant voltage charging, decreases by switching from excess voltage to the normal voltage. 電池が満充電されると、充電を完了する。 When the battery is fully charged, the charging is completed. 電池の満充電は、たとえば電池の充電電流が設定値よりも小さくなったこと、あるいは、電池の充電電流が時間とともに減少する勾配が設定値よりも小さくなったこと、あるいはまた、ノーマル電圧で電池を定電圧充電する時間から検出する。 Full charge of the battery, for example, the charging current of the battery is smaller than the set value, or that the gradient decreases with the charging current of the battery time is smaller than the set value, or alternatively, the battery in the normal voltage the detected from time to constant voltage charging.

【0016】さらに、図3に示す、電圧、電流特性における充電方法は下記の工程で電池を充電する。 Furthermore, shown in FIG. 3, the voltage, the charging method in the current characteristics charges the battery by the following steps. この工程は、図2に示すと同じ方法で電池を充電する。 This process charges the battery in the same way as shown in FIG. この工程も図2に示すと同じ。 This step is also same as shown in FIG. タイマーの設定時間が0でない電池は、電池電圧が検出電圧になってもさらに継続して充電する。 Battery timer setting time is not 0, the battery voltage is further continued to charge even when the detection voltage. 定電流充電は、電池電圧が超過電圧になるまで継続する。 Constant current charging is continued until the battery voltage reached excess voltage.

【0017】 電池電圧が超過電圧になると、タイマーがカウントを開始し、電池の最大電圧を超過電圧に設定して定電圧充電して急速充電する。 [0017] When the battery voltage becomes excessively high voltage, the timer starts counting, by setting the maximum voltage of the battery to excessive voltage to rapid charging and constant voltage charging. 電池の充電電圧を超過電圧に設定するので、充電電流は定電流充電する充電電流に比較して次第に減少する。 Since setting the charging voltage of the battery to excessive voltage, the charging current decreases gradually as compared to the charging current of the constant current charging.

【0018】 タイマーがカウントアップすると、定電圧充電の設定電圧を、超過電圧からノーマル電圧に切り換えて低下させる。 [0018] When the timer counts up, the setting voltage of the constant voltage charging, decreases by switching from excess voltage to the normal voltage. この充電工程は、図2のの工程と同じ。 The charging process is the same as in the step 2. 電池が満充電になると、充電を完了する。 When the battery is fully charged, the charging is completed. 電池の満充電は、図2のと同じ方法で検出できる。 Full charge of the battery can be detected in the same way as FIG.

【0019】以上の方法で電池を充電する回路のブロック図を図4に、回路図を図5に示す。 [0019] The block diagram of a circuit for charging the battery by the above method in FIG. 4 shows a circuit diagram in Fig. この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。 Charging circuit shown in this figure is intended to charge the nonaqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery. この充電回路は、充電用の電源部1と、電源部1の出力側と電池との間に接続されている充電制御スイッチ2と、電池電圧と充電電流とを検出して電源部1と充電制御スイッチ2とを制御する演算回路3であるマイクロコンピュータとを備える。 The charging circuit charging the power supply unit 1 for charging, the charge control switch 2 which is connected between the output side and the battery of the power supply unit 1 detects a battery voltage and charging current power supply unit 1 and a microcomputer is an arithmetic circuit 3 for controlling the control switch 2.

【0020】電源部1は、入力された交流を所定の電圧に変換して直流に変換する電源回路4と、この電源回路4の出力電圧と出力電流とを制御して、電池を定電圧充電、あるいは定電流充電する定電圧充電回路5と定電流充電充電回路6とを内蔵する。 The power supply unit 1 includes a power supply circuit 4 for converting an AC input to DC is converted to a predetermined voltage, by controlling the output voltage of the power supply circuit 4 and the output current, constant-voltage charging the battery or a built-in constant voltage charging circuit 5 to the constant-current charging and constant current charging the charging circuit 6. 定電圧充電回路5と定電流充電回路6とは演算回路3に制御される。 The constant-voltage charging circuit 5 and the constant-current charging circuit 6 is controlled to the arithmetic circuit 3.

【0021】電源回路4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7と、入力された交流を直流に変換する整流回路8と、整流回路8の直流を高周波の交流に変換するスイッチング部9であるトランジスター10と、交流を所定の電圧に変換する変換トランス11と、変換トランス11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12と、スイッチング部9を制御して直流出力を制御するPWM制御回路13と、PWM制御回路13に、制御信号を入力するフォトカプラ17とを備えている。 The power supply circuit 4 includes an input filter 7 for removing noise contained in the commercial power supply AC100V, a rectifier circuit 8 for converting an AC input to a DC, to convert the DC of the rectifier circuit 8 to an AC high frequency and transistor 10 is a switching unit 9, a conversion transformer 11 for converting an alternating current to a predetermined voltage, rectifies the AC output of the converter transformer 11 and the rectifying and smoothing circuit 12 for converting the smooth DC, controls the switching section 9 a PWM control circuit 13 for controlling the DC output Te, the PWM control circuit 13, and a photocoupler 17 for inputting a control signal.

【0022】充電制御スイッチ2は、電池を充電するときにオン、充電を完了するとオフに切り換えられる。 The charge control switch 2 is switched on and off when you terminate charging when charging the battery. 充電制御スイッチ2は、演算回路3に制御される。 Charge control switch 2 is controlled to the arithmetic circuit 3. 充電制御スイッチ2は、トランジスタやFET等の半導体スイッチング素子が最適であるが、リレー等も使用できる。 Charge control switch 2 is a semiconductor switching element such as transistor or FET but is optimal, relays can also be used.

【0023】定電圧充電回路5と定電流充電回路6は作動アンプ5A、6Aを備える。 [0023] The constant voltage charging circuit 5 constant current charging circuit 6 includes a hydraulic amplifier 5A, 6A. 定電圧充電回路5の作動アンプ5Aは、+側入力端子を、分圧抵抗を介して電池に接続している。 Operation amplifier 5A of the constant voltage charging circuit 5, the + side input terminal is connected to the battery via a voltage dividing resistor. −側入力端子は、切換スイッチ14を介して基準電源部E1、E2に接続される。 - side input terminal is connected to the reference power supply unit E1, E2 via the switch 14. 作動アンプ5 Operating amplifier 5
A、6Aの出力はダイオードを介してフォトカプラ17 A, the photocoupler 17 outputs the 6A via a diode
に接続されている。 It is connected to the. この回路の定電圧充電回路5は、作動アンプ5A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5Aの出力を+−に反転させる。 Constant voltage charging circuit 5 of this circuit, the voltage of the + side input terminal of the operation amplifier 5A, that is, the divided voltage of the battery, - compared to the connected reference voltage side, the output of the operation amplifier 5A + - It is inverted. 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。 When the voltage of the battery becomes higher than the set voltage, + voltage side is - it becomes higher than the reference voltage side. そうすると、作動アンプ5A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17の発光ダイオードは発光しなくなる。 Then, the output of the operation amplifier 5A is +, and the light emitting diode of the photocoupler 17 is no longer current flows through the diode does not emit light. この状態になると、PWM制御回路13はスイッチング部9であるトランジスター10を制御して出力を低下させる。 In this state, PWM control circuit 13 reduces the output by controlling the transistor 10 is a switching unit 9. 定電圧充電回路5の基準電圧E1は、電池のノーマル電圧V1を決定する。 Reference voltage E1 of the constant voltage charging circuit 5 determines the normal voltage V1 of the battery. 基準電圧E2は、電池の超過電圧V2を決定する。 Reference voltage E2 determines the excess voltage V2 of the battery. したがって、基準電圧E2は、E1よりも高く設定される。 Therefore, the reference voltage E2 is set to be higher than E1.

【0024】定電流充電回路6は、作動アンプ6Aの+ [0024] The constant current charging circuit 6, of the operation amplifier 6A +
側入力端子を電流検出抵抗Rに接続し、−側を基準電源部に接続している。 Connect the negative input terminal to the current detection resistor R, - connecting the side to the reference power supply unit. この回路は、電池の充電電流が設定値I1よりも大きくなると、作動アンプ6Aの+側入力端子の電圧が−側の基準電圧より高くなる。 This circuit, when the charging current of the battery is greater than the set value I1, the voltage of the + side input terminal of the operation amplifier 6A is - becomes higher than the reference voltage side. この状態で作動アンプ6A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17の発光ダイオードを発光させなくする。 Operating amplifier 6A In this state, the output voltage + a, diodes not to emit the light emitting diode of the photocoupler 17 as the reverse bias. この状態で、PWM制御回路13はトランジスター10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。 In this state, PWM control circuit 13 controls low output by controlling the transistor 10, reducing the charging current of the battery. したがって、定電流充電回路6 Therefore, constant current charging circuit 6
は、電池の充電電流が設定値I1よりも大きくなるのを防止して、定電流充電する。 It is to prevent the charge current of the battery is greater than the set value I1, which constant current charging.

【0025】演算回路3は、A/Dコンバータ15、1 The arithmetic circuit 3, A / D converter 15, 1
6を介して分圧抵抗と、電流検出抵抗Rとに接続されて電池電圧と充電電流とを検出し、検出した信号を演算処理して、充電制御スイッチ2と、切換スイッチ14とを切り換える。 Voltage dividing resistors through 6, is connected to the current detection resistor R detects the battery voltage and charging current, and processing the detected signal, the charge control switch 2 switches between the change-over switch 14. 演算回路3は充電をスタートするときに充電制御スイッチ2をオンとし、充電を完了すると充電制御スイッチ2をオフにする。 Arithmetic circuit 3 turns on the charge control switch 2 when starting the charging and turns off the charge control switch 2 to complete the charging. また、演算回路3は、定電圧充電の設定電圧をノーマル電圧V1と超過電圧V2に切り換えるときに、切換スイッチ14を制御する。 The arithmetic circuit 3, when switching the setting voltage of the constant voltage charging to the excess voltage V2 and the normal voltage V1, which controls the switch 14.

【0026】さらに、演算回路3はタイマー(図示せず)を内蔵している。 Furthermore, the arithmetic circuit 3 has a built-in timer (not shown). 演算回路3は、充電を開始してからあらかじめ定められた検出電圧に上昇するまでの初期充電時間を検出し、検出した初期充電時間を演算してタイマーの設定時間を調整する。 Calculation circuit 3 detects the initial charging time to rise to a predetermined detection voltage from the start of the charging, and calculates the initial charging time of detection to adjust the timer setting time. 初期充電時間からタイマーの設定時間を演算するための関数は、演算回路3のメモリ(図示せず)に記憶される。 Functions for calculating the timer set time from the initial charging time is stored in the memory of the arithmetic circuit 3 (not shown). 検出電圧も演算回路3 Detection voltage calculation circuit 3
のメモリに記憶される。 It is stored in the memory. 検出電圧は好ましくは、ノーマル電圧V1に等しく設定される。 The detection voltage is preferably set equal to the normal voltage V1. タイマーの設定時間は、初期充電時間が長くなると長く設定される。 Timer setting time is set longer as the initial charging time is long. タイマーの設定時間は、電池の最大電圧を超過電圧に設定して充電する時間で決定する。 Timer setting time is determined by the time of charging by setting the maximum voltage of the battery to excessive voltage. 演算回路3は、タイマーと、 Arithmetic circuit 3 includes a timer,
入力される電池電圧と、電池の充電電流とを演算して、 And the battery voltage input, calculates the charging current of the battery,
充電制御スイッチ2と切換スイッチ14とを切り換える。 Switching between charge control switch 2 and the change-over switch 14.

【0027】演算回路3は、電池電圧が検出電圧に上昇するまでは、定電圧充電回路5の設定電圧をノーマル電圧V1に設定する。 The arithmetic circuit 3, until the battery voltage rises to the detection voltage, sets the setting voltage of the constant voltage charging circuit 5 to the normal voltage V1. 初期充電時間から演算したタイマーの設定時間が0でないときは、電池電圧がノーマル電圧に上昇した後に、定電圧充電の設定電圧を超過電圧V2 Initial When the set time of the timer which is calculated from the charging time is not 0, after the battery voltage has risen to the normal voltage, the setting voltage of the constant voltage charging excessive voltage V2
に切り換えて、タイマーの設定時間電池を急速充電する。 In switching, rapidly charge the set time the battery of the timer. タイマーがタイムアップした後は、定電圧充電回路5の設定電圧を超過電圧からノーマル電圧に切り換えて定電圧充電する。 Timer After the time is up, a constant voltage setting voltage constant voltage is switched to the normal voltage from the excess voltage charging of the charging circuit 5.

【0028】さらに、演算回路3は、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、充電制御スイッチ2をオフにして充電を停止する。 Furthermore, the arithmetic circuit 3 detects the charging current of the battery, the charging current of the battery cell is fully charged is smaller, to stop charging by turning off the charge control switch 2. また、演算回路3は、超過電圧からノーマル電圧に設定電圧を切り換えた後、一定時間充電して充電制御スイッチ2をオフに切り換えることもできる。 The arithmetic circuit 3, after switching the setting voltage to the normal voltage from the excess voltage, it is also possible to switch off the charge control switch 2 to charge a certain time.

【0029】以上の充電回路は、図6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。 The above charging circuit charges the nonaqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery in the flow chart shown in FIG. このフローチャートは図2に示す電圧、電流特性でを非水系二次電池を充電する。 This flowchart voltage shown in FIG. 2, to charge the nonaqueous secondary battery with a current characteristic. [S1のステップ]演算回路3が電源部1を制御して、 [S1 Step] calculation circuit 3 controls the power supply unit 1,
電源部1の定電圧充電回路5の設定電圧をノーマル電圧V1に設定する。 The set voltage of the constant voltage charging circuit 5 of the power supply unit 1 is set to the normal voltage V1. [S2のステップ]演算回路3が充電制御スイッチ2をオン状態に切り換える。 [S2 Step] calculation circuit 3 switches the charge control switch 2 to the ON state. この状態で、電池は最大電圧をノーマル電圧V1以下に制御して、定電流充電される。 In this state, the battery by controlling the maximum voltage below normal voltage V1, is a constant current charging. [S3のステップ]充電を開始してからあらかじめ定められた検出電圧であるノーマル電圧V1に上昇するまでの初期充電時間を検出するために、定電流タイマーのカウントを開始させる。 To detect initial charging time from the start of charging [step S3] until rising to the normal voltage V1 is a predetermined detection voltage to start the counting of the constant current timer. この状態において、電池は定電流充電される。 In this state, the battery is a constant current charging. [S4のステップ]演算回路3であるマイクロコンピュータは、電流検出抵抗Rの両端に発生する電圧を、A/ [S4 Step] microcomputer is a calculation circuit 3, a voltage generated across the current detection resistor R, A /
Dコンバータ16から入力して、電池の充電電流を検出する。 Type D converter 16, detects the charging current of the battery. [S5のステップ]演算回路3は、電池を充電する電流値を、定電流充電する定電流値I1に比較しする。 [S5 step] arithmetic circuit 3, the current value for charging the battery, is compared to a constant current value I1 to the constant current charging. 電池を充電する電流値が定電流値I1に等しいとき、いいかえると、電池の電圧値がノーマル電圧V1より低いときは、S4のステップにループする。 When the current value for charging the battery is equal to the constant current value I1, in other words, when the voltage value of the battery is lower than the normal voltage V1 loops to step S4.

【0030】[S6のステップ]電池を充電する電流値が、定電流値I1よりも小さくなるとき、つまり電池電圧がノーマル電圧V1まで上昇して、充電電流が減少すると、演算回路3は定電流タイマーのカウント値から初期充電時間を演算する。 The current value for charging the [S6 step] battery, when smaller than the constant current value I1, i.e. increased battery voltage to the normal voltage V1, the charging current decreases, the arithmetic circuit 3 is constant current It calculates the initial charging time from the count value of the timer. [S7のステップ]演算回路3は、電池の最大電圧を超過電圧に設定して定電圧充電してもよいかどうかを判定するために、初期充電時間をメモリに記憶している設定時間に比較する。 Arithmetic circuit 3 [step S7] sets the maximum voltage of the battery to excessive voltage to determine whether it may be a constant voltage charging, compared to the set time that stores the initial charge time in a memory to. 初期充電時間が設定時間よりも短い電池は、満充電された電池、あるいは満充電に近い電池であって、設定電圧を超過電圧にして定電圧充電すると電池が過充電となって劣化するために、S12のステップにジャンプし、設定電圧をノーマル電圧V1として定電圧充電する。 Initial charging time is shorter than the set time cell, a fully charged battery or batteries almost fully charged, the setting voltage to the battery when the constant-voltage charging in the excess voltage is degraded becomes overcharged , it jumps to step S12, a constant voltage charging set voltage as a normal voltage V1. [S8のステップ]初期充電時間が設定時間以上の電池は、充分に放電されて残存容量の少ない電池であるから、演算回路3は、初期充電時間に対応するタイマーの設定時間T1を選択する。 [S8 Step] initial charging time is not less than the set time cell, because it is less battery with residual capacity is fully discharged, the arithmetic circuit 3 selects the set time T1 of the timer corresponding to the initial charging time. 演算回路は、たとえば、初期充電時間が10分以下ではタイマーの設定時間を0分、 Arithmetic circuit, for example, the initial charging time 0 minutes setting time of the timer is less than 10 minutes,
初期充電時間が10〜20分ではタイマーの設定時間をT1A分、初期充電時間が20〜30分ではタイマーの設定時間をT1B分、初期充電時間が30分以上ではタイマーの設定時間をT1C分に設定する。 Initial charging time T1A min setting time of the timer is 10 to 20 minutes, the initial charging time T1B min setting time of the timer is 20 to 30 minutes, the initial charging time timer setting time is 30 minutes or more to T1C component set to.

【0031】[S9のステップ]演算回路3が電源部1 [0031] [S9 Step] calculation circuit 3 is the power unit 1
を制御して、定電圧充電回路5の設定電圧を、ノーマル電圧V1から超過電圧V2に切り換える。 Controls, and the setting voltage of the constant voltage charging circuit 5 is switched from the normal voltage V1 to the excess voltage V2. この状態で、電池は最大電圧を超過電圧V2として定電圧充電充電される。 In this state, the battery is a constant voltage charging charging maximum voltage as excess voltage V2. 定電圧充電の設定電圧をノーマル電圧V1から超過電圧V2に切り換えた直後は、定電流充電をしないと、 Immediately after switching the setting voltage of the constant voltage charging from the normal voltage V1 to the excess voltage V2, if not the constant current charging,
電池の充電電流が、設定電圧をノーマル電圧として定電流充電するときの定電流値I1よりも大きくなる。 Charging current of the battery is greater than the constant current value I1 at the time of constant current charging set voltage as a normal voltage. 充電電流が定電流充電の電流値I1よりも大きくなると電池が劣化するので、この弊害を防止するために、この工程にあっては、電池を定電流、定電圧充電して、充電電流を定電流充電の電流値以下に制御する。 Since the charging current is deteriorated battery becomes larger than the current value I1 of the constant current charging, constant in order to prevent this adverse effect, in this process, a constant current to the battery, and constant-voltage charging, the charging current controlled to below a current value of the current charging.

【0032】[S10〜S11のステップ]演算回路3 [0032] [S10~S11 of step] arithmetic circuit 3
のタイマーがカウントを開始し、タイマーがカウントアップするまでは、S11のステップをループする。 Timer starts counting until the timer counts up, loops through step S11. [S12のステップ]演算回路3のタイマーがカウントアップすると、演算回路3は定電圧充電回路5の設定電圧を超過電圧V2からノーマル電圧V1に切り換え、電池が満充電するまで定電圧充電する。 [S12 Step] When the calculation circuit 3 of the timer is counted up, the arithmetic circuit 3 switches the setting voltage of the constant voltage charging circuit 5 from excess voltage V2 to the normal voltage V1, a constant voltage charging until the battery is fully charged.

【0033】さらに、図7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ともできる。 Furthermore, it is also possible to charge the non-aqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery in the flow chart shown in FIG. このフローチャートは図3に示す電圧、電流特性で非水系二次電池を充電する。 This flowchart voltage shown in FIG. 3, to charge the nonaqueous secondary battery with a current characteristic. [S1〜S9のステップ]このステップは、図6のフローチャートと同じ。 [S1-S9 Step] This step is the same as the flowchart of FIG. ただし、初期充電時間から演算されるタイマーの設定時間は、図6よりも短く設定される。 However, the set time of the timer which is calculated from the initial charging time is shorter than 6.
それは、電池電圧が検出電圧から超過電圧に上昇されるまでの時間が、タイマーにカウントされないからである。 This is because the time until the battery voltage is raised from the detected voltage to the excess voltage is not counted in the timer.

【0034】[S10−1のステップ]このステップで電池電圧が超過電圧まで上昇したかどうかを判定し、電池電圧が超過電圧まで上昇すると、次のS10のステップに移る。 [0034] [S10-1 of step] to determine whether the battery voltage at this step is increased to excess voltage, the battery voltage rises to excess voltage, it proceeds to the next step S10.

【0035】[S10〜S12のステップ]このステップも図6のフローチャートと同じ。 [0035] [S10 to S12 in step] This step is also the same as the flowchart of FIG.

【0036】本発明の充電方法は、充電を開始してからあらかじめ定められた検出電圧に上昇するまでの初期充電時間を検出し、検出した初期充電時間から電池の最大電圧を超過電圧に設定して急速充電する時間を調整することを特徴とする。 The charging method of the present invention detects an initial charging time to rise to the detected voltage a predetermined from the start of the charging, the maximum voltage of the battery from the detected initial charging time was set to excessive voltage and adjusting the time for fast charging Te. 電池の最大電圧を超過電圧に設定して急速充電する充電工程は、電池電圧が超過電圧よりも高くならないように、また電池の充電電流が定電流充電するときの充電電流よりも大きくならないように、電池電圧と、充電電流とを制御する充電工程、すなわち、定電圧、定電流充電工程である。 Charging step of rapidly charging the maximum voltage is set to excess voltage of the battery, as the battery voltage is not higher than the excess voltage, and as no greater than the charging current when the charging current of the battery is a constant current charging charging step of controlling a battery voltage and charging current, i.e., a constant voltage, a constant current charging process. ただし、電池の最大電圧を超過電圧に制御して急速充電する時間が短くて、電池電圧が急速充電工程において、超過電圧まで上昇しないときは、電池を定電圧充電することなく定電流充電して急速充電することもできる。 However, less time to rapidly charge the maximum voltage by controlling the excess voltage of the battery, the quick charging process the battery voltage, when not raised to excessive voltage, and constant current charging without constant voltage charging the battery it is also possible to rapid charging. したがって、電池の最大電圧を超過電圧に制御して急速充電する工程は、必ずしも定電圧充電する必要はない。 Thus, the step of rapid charging by controlling the maximum voltage of the battery to excessive voltage is not necessarily required to be constant-voltage charging. さらに、電池の最大電圧が超過電圧まで上昇した後、電池電圧を超過電圧に制御して一定時間急速充電する方法は、必ずしも電池を定電流充電する必要はない。 Furthermore, the maximum voltage of the battery after rising to excess voltage, a method of rapid charging a predetermined time by controlling the battery voltage to the excess voltage is not necessarily constant current charging the battery. 電圧が超過電圧まで上昇した電池を、超過電圧に設定して定電圧充電すると、充電電流は定電流充電するときの充電電流よりも小さくなるからである。 The battery voltage is increased to excess voltage, setting to the constant voltage charging to excessive voltage, the charging current is because smaller than the charging current when the constant current charging. したがって、本発明の充電方法は、電池の最大電圧を超過電圧に制限して急速充電する工程を、定電流、 Therefore, the charging method of the present invention, the step of rapid charging by limiting the maximum voltage of the battery to excessive voltage, constant current,
定電圧充電に特定しない。 Not specific to the constant-voltage charging.

【0037】 [0037]

【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。 To charge the battery, the present invention according to the present invention is to prevent overcharging of the battery, to realize the excellent features that can be rapidly charged in a short time. 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、 In particular, the charging method of the present invention, the overcharging reduces the battery performance tends battery as a nonaqueous secondary battery,
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。 Without lowering the battery performance due to overcharging, it is advantage that can rapidly charge a short time. それは、本発明の充電方法が、電池電圧が一時的に超過電圧となるまで急速充電する時間を、充電を開始してからあらかじめ定められた検出電圧に上昇するまでの初期充電時間の関数として最適値に調整しているからである。 It optimal charging method of the present invention, the time for fast charging until the battery voltage becomes temporarily excessive voltage, as a function of the initial charging time to rise to the detected voltage a predetermined from the start of the charging This is because has been adjusted to a value. たとえば、満充電に近い電池は初期充電時間が短く、これを超過電圧に電圧上昇させて長い時間定電流充電すると、過充電になって電池性能が低下する。 For example, the battery is close to full charge has a short initial charge time, which upon a long time constant current charging voltage is increased to excess voltage, battery performance drops become overcharged. 本発明の充電方法は、この弊害を防止するために、電池の最大電圧を超過電圧に設定して急速充電しても電池性能が低下しないことを検出し、電池性能が低下しない電池に限って急速充電している。 Charging method of the present invention, in order to prevent this adverse effect, by setting the maximum voltage of the battery to excessive voltage is detected that the battery performance is not degraded even if rapid charging, only the battery cell performance does not decrease It is rapidly charged. つまり、本発明の充電方法は、超過電圧に設定して急速充電するのに先だって、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、超過電圧に設定して急速充電している。 That is, the charging method of the present invention, it is determined whether prior to rapid charging is set to the excess voltage, a battery does not become overcharged temporarily in excess voltage is set to the excess voltage Te is rapidly charged. 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して、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。 Therefore, the charging method of the battery of the present invention is to prevent overcharging of the battery, that can shorten the charging time, it is possible to realize the contradictory characteristics to each other.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】従来の充電方法の電圧、電流特性を示すグラフ [1] Voltage of conventional charging methods, the graph showing the current characteristics

【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 [Figure 2] voltage charging method according to an embodiment of the present invention, a graph showing the current characteristics

【図3】本発明の他の実施例にかかる充電方法の電圧、 [3] the voltage of the charging method according to another embodiment of the present invention,
電流特性を示すグラフ Graph showing the current characteristics

【図4】本発明の充電方法に使用する充電回路のブロック線図 Block diagram of a charging circuit used in the charging method of the present invention; FIG

【図5】本発明の充電方法に使用する充電回路の回路図 Circuit diagram of a charging circuit used in the charging method of the present invention; FIG

【図6】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 [6] voltage shown in FIG. 2, a flow chart for charging the battery at a current characteristic

【図7】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 [7] the voltage shown in FIG. 3, a flow chart for charging the battery at a current characteristic

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…電源部 2…充電制御スイッチ 3…演算回路 4…電源回路 5…定電圧充電回路 6…定電流充電回路 7…入力フィルター 8…整流回路 9…スイッチング部 10…トランジスター 11…変換トランス 12…整流平滑回路 13…PWM制御回路 14…切換スイッチ 15…A/Dコンバータ 16…A/Dコンバータ 17…フォトカプラ 1 ... Power unit 2 ... charge control switch 3 ... arithmetic circuit 4: Power supply circuit 5 ... constant voltage charging circuit 6 ... constant current charging circuit 7 ... input filter 8 ... rectifier circuit 9 ... switching portion 10 ... transistor 11 ... conversion transformer 12 ... rectifying and smoothing circuit 13 ... PWM control circuit 14 ... selecting switch 15 ... A / D converter 16 ... A / D converter 17 ... photo coupler

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) H01M 10/44 H02J 7/00 - 7/10 Of the front page Continued (58) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) H01M 10/44 H02J 7/00 - 7/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 電池を定電流充電した後、電池の充電電圧をノーマル電圧に設定して定電圧充電する充電方法であって、電池を充電する電圧をノーマル電圧に設定して定電圧充電する前に、所定の時間は、電池の最大電圧をノーマル電圧よりも高い超過電圧まで高く設定して急速充電し、その後に設定電圧を超過電圧よりも低いノーマル電圧に設定して二次電池を満充電する方法において、 電池の最大電圧を超過電圧に設定して急速充電する時間を、充電を開始してからあらかじめ定められた検出電圧に上昇するまでの初期充電時間の関数として変化させ、 [Claim 1] After the constant-current charging the battery, a charging method for charging a charging voltage is set to the normal-voltage constant voltage of the battery to voltage constant voltage charging is set to the normal voltage to charge the battery before, the predetermined time is set higher the maximum voltage of the battery to a higher excess voltage than the normal voltage fast charge, full secondary battery after which the set voltage is set to a low normal voltage than excess voltage a method of charging, the time for fast charging the maximum voltage is set to excess voltage of the battery, varying as a function of the initial charging time to rise to the detected voltage a predetermined from the start of the charging,
    初期充電時間が長いときに、電池の最大電圧を超過電圧に設定して急速充電する時間を長くすることを特徴とする二次電池の充電方法。 When the initial charging time is long, the charging method for a secondary battery, characterized by a longer time to rapidly charge the maximum voltage is set to excess voltage of the battery.
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