JP3286456B2 - 二次電池の充電方法 - Google Patents
二次電池の充電方法Info
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- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二次電池を充電する方
法に関し、とくに充電の最後に定電圧充電して満充電す
る充電方法に関する。
法に関し、とくに充電の最後に定電圧充電して満充電す
る充電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】二次電池は、充電するにしたがって電圧
が次第に高くなる。とくに、リチウムイオン二次電池等
の非水系二次電池は、ニッケルニカドミウム電池のよう
に、満充電になると電池電圧がピーク値となる特性を示
さず、過充電するにしたがって電池電圧は次第に上昇す
る。全ての二次電池は、設定電圧よりも高い電圧になる
まで過充電すると、電池性能が著しく低下する。この弊
害は、とくにリチウムイオン二次電池に甚だしい。二次
電池の過充電は、寿命を短くすると共に、実質容量が小
さくなる。
が次第に高くなる。とくに、リチウムイオン二次電池等
の非水系二次電池は、ニッケルニカドミウム電池のよう
に、満充電になると電池電圧がピーク値となる特性を示
さず、過充電するにしたがって電池電圧は次第に上昇す
る。全ての二次電池は、設定電圧よりも高い電圧になる
まで過充電すると、電池性能が著しく低下する。この弊
害は、とくにリチウムイオン二次電池に甚だしい。二次
電池の過充電は、寿命を短くすると共に、実質容量が小
さくなる。
【０００３】二次電池の電圧が異常に高くなって、過充
電されるのを防止するためには、二次電池を定電圧充電
して満充電すれば良い。定電圧充電は、二次電池の電圧
が上昇するにしたがって充電電流が少なくなり、満充電
に近付くにしたがって充電電流が０に近付いて、二次電
池は電圧が設定値よりも高くは上昇しなくなる。
電されるのを防止するためには、二次電池を定電圧充電
して満充電すれば良い。定電圧充電は、二次電池の電圧
が上昇するにしたがって充電電流が少なくなり、満充電
に近付くにしたがって充電電流が０に近付いて、二次電
池は電圧が設定値よりも高くは上昇しなくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、二次電池
を定電圧充電する方法は、二次電池の電圧が異常に上昇
して過充電されるのを有効に防止できる特長がある。し
かしながら、実際に二次電池を定電圧充電するとき、設
定電圧の調整が極めて難しい。設定電圧を高くすると、
二次電池が過充電になりやすく、反対に低くすると満充
電できないことがある。とくに、充電するときの外的条
件の違いによって、二次電池の充電状態が変化してしま
う。たとえば、温度が低いときに二次電池を充電する
と、決められた時間で満充電できなくなることがある。
低温のときに決められた時間で満充電できるように、定
電圧充電の設定電圧を高く調整すると、通常の温度で二
次電池を充電するとき、過充電されることがある。
を定電圧充電する方法は、二次電池の電圧が異常に上昇
して過充電されるのを有効に防止できる特長がある。し
かしながら、実際に二次電池を定電圧充電するとき、設
定電圧の調整が極めて難しい。設定電圧を高くすると、
二次電池が過充電になりやすく、反対に低くすると満充
電できないことがある。とくに、充電するときの外的条
件の違いによって、二次電池の充電状態が変化してしま
う。たとえば、温度が低いときに二次電池を充電する
と、決められた時間で満充電できなくなることがある。
低温のときに決められた時間で満充電できるように、定
電圧充電の設定電圧を高く調整すると、通常の温度で二
次電池を充電するとき、過充電されることがある。
【０００５】それは、二次電池を定電圧充電するとき、
充電器の出力電圧が二次電池の実質的な充電電圧と同じ
にならないことが理由である。図１は二次電池を充電す
るときの等価回路を示す。この図に示すように、二次電
池を充電するとき、電池と直列に損失抵抗が接続され
る。損失抵抗（Ｒ）は二次電池の内部抵抗、接点の接触
抵抗、リード線の抵抗等である。二次電池の内部抵抗
は、温度が低くなり、あるいは電池が古くなると大きく
なる。接点の接触抵抗は充電器が古くなって接点の接触
状態が悪くなると大きくなる。また、リード線の抵抗は
細いリード線で大きく、太いリード線で小さくなる。
充電器の出力電圧が二次電池の実質的な充電電圧と同じ
にならないことが理由である。図１は二次電池を充電す
るときの等価回路を示す。この図に示すように、二次電
池を充電するとき、電池と直列に損失抵抗が接続され
る。損失抵抗（Ｒ）は二次電池の内部抵抗、接点の接触
抵抗、リード線の抵抗等である。二次電池の内部抵抗
は、温度が低くなり、あるいは電池が古くなると大きく
なる。接点の接触抵抗は充電器が古くなって接点の接触
状態が悪くなると大きくなる。また、リード線の抵抗は
細いリード線で大きく、太いリード線で小さくなる。
【０００６】損失抵抗（Ｒ）が電池に接続された二次電
池は、実質的な充電電圧が損失抵抗（Ｒ）の電圧降下
（ＶLOSS）によって低くなってしまう。たとえば、損失
抵抗（Ｒ）の電圧降下（ＶLOSS）が０．１Ｖであると
き、二次電池の充電電圧（ＶON）を４．１Ｖに設定する
と、実質的な充電電圧は４．０Ｖに下がってしまう。こ
のため、二次電池の充電電流が小さくなって充電時間が
非常に長くなってしまう。充電時間を短縮するために、
設定電圧を４．２Ｖに高くすると、充電電流が小さくな
ったときに二次電池の電圧が４．２Ｖに上昇して過充電
されてしまう欠点がある。このことは、リチウムイオン
二次電池のように、過電圧になると電池性能が著しく低
下する二次電池の充電にとって極めて大きな弊害とな
る。二次電池を過充電しないように設定電圧を低くすれ
ばよいが、それでは充電時間が長くなり、短時間で急速
充電できなくなる。とくに、定電圧充電して満充電する
方法は、定電流充電する方法に比較して充電時間が長く
なるので、なんとかして充電時間を短くすることが非常
に大切である。
池は、実質的な充電電圧が損失抵抗（Ｒ）の電圧降下
（ＶLOSS）によって低くなってしまう。たとえば、損失
抵抗（Ｒ）の電圧降下（ＶLOSS）が０．１Ｖであると
き、二次電池の充電電圧（ＶON）を４．１Ｖに設定する
と、実質的な充電電圧は４．０Ｖに下がってしまう。こ
のため、二次電池の充電電流が小さくなって充電時間が
非常に長くなってしまう。充電時間を短縮するために、
設定電圧を４．２Ｖに高くすると、充電電流が小さくな
ったときに二次電池の電圧が４．２Ｖに上昇して過充電
されてしまう欠点がある。このことは、リチウムイオン
二次電池のように、過電圧になると電池性能が著しく低
下する二次電池の充電にとって極めて大きな弊害とな
る。二次電池を過充電しないように設定電圧を低くすれ
ばよいが、それでは充電時間が長くなり、短時間で急速
充電できなくなる。とくに、定電圧充電して満充電する
方法は、定電流充電する方法に比較して充電時間が長く
なるので、なんとかして充電時間を短くすることが非常
に大切である。
【０００７】本発明は、このことを実現することを目的
に開発されたもので、本発明の重要な目的は、二次電池
を過充電することなく短時間で満充電できる理想的な充
電方法を提供することにある。
に開発されたもので、本発明の重要な目的は、二次電池
を過充電することなく短時間で満充電できる理想的な充
電方法を提供することにある。
【０００８】
【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。本発明の充電方法は、二次電池を充電しているとき
に電池の充電電流（ＩO）と充電電圧（ＶON）とを検出
する。また、充電を中断して電池の開放電圧（ＶOFF）
も検出する。検出した充電電圧（ＶON）と開放電圧（Ｖ
OFF）と充電電流（ＩO）から下記の式で損失抵抗（Ｒ）
を計算する。 Ｒ＝（ＶON−ＶOFF）／ＩO
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。本発明の充電方法は、二次電池を充電しているとき
に電池の充電電流（ＩO）と充電電圧（ＶON）とを検出
する。また、充電を中断して電池の開放電圧（ＶOFF）
も検出する。検出した充電電圧（ＶON）と開放電圧（Ｖ
OFF）と充電電流（ＩO）から下記の式で損失抵抗（Ｒ）
を計算する。 Ｒ＝（ＶON−ＶOFF）／ＩO
【０００９】この式で損失抵抗（Ｒ）を検出した後、そ
の後に二次電池を充電するときに、定電圧充電する設定
電圧を、損失抵抗（Ｒ）の電圧降下（ＶLOSS）に相当す
る電圧値だけ高く設定して定電圧充電する。電圧降下
（ＶLOSS）は、充電電流をＩCとするとき、下記の式で
計算できる。 ＶLOSS＝Ｒ×ＩC
の後に二次電池を充電するときに、定電圧充電する設定
電圧を、損失抵抗（Ｒ）の電圧降下（ＶLOSS）に相当す
る電圧値だけ高く設定して定電圧充電する。電圧降下
（ＶLOSS）は、充電電流をＩCとするとき、下記の式で
計算できる。 ＶLOSS＝Ｒ×ＩC
【００１０】二次電池を充電するときの回路図を図１に
示す。この図において、二次電池を定電流充電するとき
の充電電流（ＩO）、充電電圧（ＶON）、充電を中断し
たときの開放電圧（ＶOFF）を検出すると、損失抵抗
（Ｒ）の両端の電圧は、（ＶON−ＶOFF）となる。
示す。この図において、二次電池を定電流充電するとき
の充電電流（ＩO）、充電電圧（ＶON）、充電を中断し
たときの開放電圧（ＶOFF）を検出すると、損失抵抗
（Ｒ）の両端の電圧は、（ＶON−ＶOFF）となる。
【００１１】電圧を電流で割ると抵抗値となるので、損
失抵抗（Ｒ）の抵抗値は、（ＶON−ＶOFF）／ＩOで計算
できる。損失抵抗（Ｒ）は、充電される二次電池の内部
抵抗、接点の接触抵抗、リード線の抵抗等の和である。
損失抵抗（Ｒ）は二次電池に直列に接続される。このた
め、二次電池を定電圧充電するとき、充電電圧（ＶON）
は、二次電池の両端にかかる電圧と同じにはならない。
実質的に二次電池の両端に作用する電圧は、充電電圧
（ＶON）から電圧降下（ＶLOSS）を引いた電圧となる。
失抵抗（Ｒ）の抵抗値は、（ＶON−ＶOFF）／ＩOで計算
できる。損失抵抗（Ｒ）は、充電される二次電池の内部
抵抗、接点の接触抵抗、リード線の抵抗等の和である。
損失抵抗（Ｒ）は二次電池に直列に接続される。このた
め、二次電池を定電圧充電するとき、充電電圧（ＶON）
は、二次電池の両端にかかる電圧と同じにはならない。
実質的に二次電池の両端に作用する電圧は、充電電圧
（ＶON）から電圧降下（ＶLOSS）を引いた電圧となる。
【００１２】電圧降下（ＶLOSS）は、損失抵抗（Ｒ）に
充電電流を掛けた値である。充電電流が大きくなると電
圧降下（ＶLOSS）も大きくなる。実際に二次電池を定電
圧充電するとき、満充電に近付くにしたがって充電電流
は次第に小さくなる。このため、図２に示すように、損
失抵抗の電圧降下（ＶLOSS）を次第に小さく調整して二
次電池を定電圧充電する。この図は、階段状に定電圧充
電の設定電圧を補正している。設定電圧は、図２に示す
ように階段状に補正することもできるが、連続的に補正
することもできる。
充電電流を掛けた値である。充電電流が大きくなると電
圧降下（ＶLOSS）も大きくなる。実際に二次電池を定電
圧充電するとき、満充電に近付くにしたがって充電電流
は次第に小さくなる。このため、図２に示すように、損
失抵抗の電圧降下（ＶLOSS）を次第に小さく調整して二
次電池を定電圧充電する。この図は、階段状に定電圧充
電の設定電圧を補正している。設定電圧は、図２に示す
ように階段状に補正することもできるが、連続的に補正
することもできる。
【００１３】
【作用】本発明の二次電池の充電方法は、損失抵抗の電
圧降下（ＶLOSS）を補正して、二次電池を定電圧充電す
る。二次電池を定電圧充電するときに、図２に示すよう
に、二次電池と直列に損失抵抗（Ｒ）が接続される。損
失抵抗（Ｒ）は、二次電池の内部抵抗や接点の抵抗であ
るから０とはならない。二次電池の損失抵抗は電池が古
くなったり、あるいは低温のときに大きくなる。また、
接点抵抗は接触状態によって変化する。損失抵抗（Ｒ）
が大きくなると、損失抵抗の電圧降下によって二次電池
の実質的な充電電圧が低くなる。
圧降下（ＶLOSS）を補正して、二次電池を定電圧充電す
る。二次電池を定電圧充電するときに、図２に示すよう
に、二次電池と直列に損失抵抗（Ｒ）が接続される。損
失抵抗（Ｒ）は、二次電池の内部抵抗や接点の抵抗であ
るから０とはならない。二次電池の損失抵抗は電池が古
くなったり、あるいは低温のときに大きくなる。また、
接点抵抗は接触状態によって変化する。損失抵抗（Ｒ）
が大きくなると、損失抵抗の電圧降下によって二次電池
の実質的な充電電圧が低くなる。
【００１４】本発明の充電方法は、定電圧充電するとき
の設定電圧を、損失抵抗の電圧降下に相当する電圧を高
くする。このため、二次電池の実質的な充電電圧を正確
に設定電圧とすることができる。損失抵抗の電圧降下
が、電池の実質的な充電電圧を低くすることがない。充
電電流が小さくなると、損失抵抗の電圧降下が小さくな
るので、電圧降下の設定電圧は低くする。充電電流が大
きいとき、損失抵抗の電圧降下が大きいので、設定電圧
をより高く補正する。本発明の充電方法は、損失抵抗の
電圧降下に関係なく、二次電池の実質的な充電電圧を正
確に調整して充電するので、二次電池を過充電すること
なく最短の充電時間で満充電できる。
の設定電圧を、損失抵抗の電圧降下に相当する電圧を高
くする。このため、二次電池の実質的な充電電圧を正確
に設定電圧とすることができる。損失抵抗の電圧降下
が、電池の実質的な充電電圧を低くすることがない。充
電電流が小さくなると、損失抵抗の電圧降下が小さくな
るので、電圧降下の設定電圧は低くする。充電電流が大
きいとき、損失抵抗の電圧降下が大きいので、設定電圧
をより高く補正する。本発明の充電方法は、損失抵抗の
電圧降下に関係なく、二次電池の実質的な充電電圧を正
確に調整して充電するので、二次電池を過充電すること
なく最短の充電時間で満充電できる。
【００１５】
【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、
本発明は充電方法を下記のものに特定しない。
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、
本発明は充電方法を下記のものに特定しない。
【００１６】本発明の充電方法に使用する充電回路を図
３に示す。この図に示す充電回路は、リチウムイオン二
次電池の充電に最適である。ただ、この図に示す充電回
路は、リチウムイオン二次電池以外の二次電池も充電で
きるのは言うまでもない。この図に示す充電回路は、充
電用の電源１と、電源１の出力を定電圧・定電流とする
定電圧・定電流回路２と、この定電圧・定電流回路２と
二次電池との間に接続されたスイッチング部材である充
電制御部３と、電池の充電電流を検出する電流検出部４
と、電池の電圧と充電電流とを検出して、充電制御部３
をスイッチングし、さらに、定電圧・定電流回路２の設
定値を調整する制御手段５と、二次電池の開放電圧（Ｖ
OFF）と充電電圧（ＶON）と充電電流（ＩO）から損失抵
抗（Ｒ）の抵抗値を演算する抵抗値計算回路６とを備え
る。
３に示す。この図に示す充電回路は、リチウムイオン二
次電池の充電に最適である。ただ、この図に示す充電回
路は、リチウムイオン二次電池以外の二次電池も充電で
きるのは言うまでもない。この図に示す充電回路は、充
電用の電源１と、電源１の出力を定電圧・定電流とする
定電圧・定電流回路２と、この定電圧・定電流回路２と
二次電池との間に接続されたスイッチング部材である充
電制御部３と、電池の充電電流を検出する電流検出部４
と、電池の電圧と充電電流とを検出して、充電制御部３
をスイッチングし、さらに、定電圧・定電流回路２の設
定値を調整する制御手段５と、二次電池の開放電圧（Ｖ
OFF）と充電電圧（ＶON）と充電電流（ＩO）から損失抵
抗（Ｒ）の抵抗値を演算する抵抗値計算回路６とを備え
る。
【００１７】電源１は、ＡＣ１００Ｖの商用電源１を直
流に変換し、直流を高周波の交流に変換して所定の電圧
に変換し、これを整流して平滑な直流に変換する。
流に変換し、直流を高周波の交流に変換して所定の電圧
に変換し、これを整流して平滑な直流に変換する。
【００１８】定電圧・定電流回路２は制御手段５に制御
されて、電源１の出力電圧と出力電流とを調整して、二
次電池を充電するときの最大電流と、最大電圧とを制限
する。図２は、二次電池を充電するときの電池電圧と充
電電流の変化を示すグラフである。この図に示す充電方
法は、定電圧・定電流回路２でもって、最初に二次電池
を定電流充電し、二次電池の電圧が設定値になると定電
圧充電して満充電する。定電圧充電するとき、損失抵抗
の電圧降下に相当する電圧値だけ設定電圧を高く設定し
て定電圧充電する。損失抵抗の電圧降下は、充電電流
（ＩO）と損失抵抗（Ｒ）の積に比例して大きくなる。
したがって、図２に示す充電方法は、充電電流が大きい
ときに、定電圧充電する設定電圧を高く調整している。
この図に示す充電方法は下記のように定電圧充電の設定
電圧を変更している。
されて、電源１の出力電圧と出力電流とを調整して、二
次電池を充電するときの最大電流と、最大電圧とを制限
する。図２は、二次電池を充電するときの電池電圧と充
電電流の変化を示すグラフである。この図に示す充電方
法は、定電圧・定電流回路２でもって、最初に二次電池
を定電流充電し、二次電池の電圧が設定値になると定電
圧充電して満充電する。定電圧充電するとき、損失抵抗
の電圧降下に相当する電圧値だけ設定電圧を高く設定し
て定電圧充電する。損失抵抗の電圧降下は、充電電流
（ＩO）と損失抵抗（Ｒ）の積に比例して大きくなる。
したがって、図２に示す充電方法は、充電電流が大きい
ときに、定電圧充電する設定電圧を高く調整している。
この図に示す充電方法は下記のように定電圧充電の設定
電圧を変更している。
【００１９】 (1) ３Ａで定電流充電するときの設定電圧………………４．２５Ｖ (2) ３〜２Ａで定電圧充電するときの設定電圧…………４．２０Ｖ (3) ２〜１Ａで定電圧充電するときの設定電圧…………４．１５Ｖ (4) １Ａ以下で定電圧充電するときの設定電圧…………４．１０Ｖ
【００２０】以上の設定電圧は、損失抵抗の抵抗値を５
０ｍΩ、二次電池の実質的な充電電圧を４．１０Ｖとし
たときの設定値である。損失抵抗が５０ｍΩとなるのは
下記の条件のときである。図１の等価回路において、充
電電圧（ＶON）、充電電流（ＩO）、開放電圧（ＶOFF）
が下記の値のときである。 充電電圧（ＶON）……４．２５Ｖ 充電電流（ＩO）………３Ａ 開放電圧（ＶOFF）……４．１０Ｖ 開放電圧（ＶOFF）は、二次電池の充電を中断して電圧
を検出して測定できる。
０ｍΩ、二次電池の実質的な充電電圧を４．１０Ｖとし
たときの設定値である。損失抵抗が５０ｍΩとなるのは
下記の条件のときである。図１の等価回路において、充
電電圧（ＶON）、充電電流（ＩO）、開放電圧（ＶOFF）
が下記の値のときである。 充電電圧（ＶON）……４．２５Ｖ 充電電流（ＩO）………３Ａ 開放電圧（ＶOFF）……４．１０Ｖ 開放電圧（ＶOFF）は、二次電池の充電を中断して電圧
を検出して測定できる。
【００２１】電圧と電流とがこの値のとき、損失抵抗
（Ｒ）はＲ＝（ＶON−ＶOFF）／ＩOの計算式にしたがっ
て５０ｍΩと計算される。抵抗値が５０ｍΩである損失
抵抗は、充電電流に対する電圧降下（ＶLOSS）が下記の
ようになる。 充電電流３Ａ……０．１５Ｖ 充電電流２Ａ……０．１０Ｖ 充電電流１Ａ……０．０５Ｖ 充電電流０Ａ……０．００Ｖ
（Ｒ）はＲ＝（ＶON−ＶOFF）／ＩOの計算式にしたがっ
て５０ｍΩと計算される。抵抗値が５０ｍΩである損失
抵抗は、充電電流に対する電圧降下（ＶLOSS）が下記の
ようになる。 充電電流３Ａ……０．１５Ｖ 充電電流２Ａ……０．１０Ｖ 充電電流１Ａ……０．０５Ｖ 充電電流０Ａ……０．００Ｖ
【００２２】以上の電圧降下（ＶLOSS）を補正する電圧
値が、図２のハッチングで示す部分である。ハッチング
で示すように、充電電流が大きいときに定電圧充電する
設定電圧を高く補正する。図２に示す充電方法は、段階
的に定電圧充電の設定値を高く補正しているが、連続的
に定電圧充電の設定電圧を高くすることもできる。
値が、図２のハッチングで示す部分である。ハッチング
で示すように、充電電流が大きいときに定電圧充電する
設定電圧を高く補正する。図２に示す充電方法は、段階
的に定電圧充電の設定値を高く補正しているが、連続的
に定電圧充電の設定電圧を高くすることもできる。
【００２３】開放電圧（ＶOFF）を検出するために、二
次電池の充電を一時的に中断して充電電流（ＩO）を検
出する。このことを実現するために、二次電池と定電圧
・定電流回路２との間に充電制御部３を接続している。
充電制御部３は、トランジスターやＦＥＴ等のスイッチ
ング素子を内蔵する。スイッチング素子は制御手段５に
制御されてオンオフに切り換えられる。制御手段５が充
電制御部３のスイッチング素子をオフにして開放電圧
（ＶOFF）を検出するタイミングは、充電を開始して二
次電池を定電流充電するときが好ましい。充電の最初に
損失抵抗を検出しても、その後に抵抗値がほとんど変化
しないからである。したがって、充電制御部３のスイッ
チング素子は、二次電池を定電流充電するときに一時的
にオフになって、二次電池の急速充電を中断し、このと
きに、制御手段５が二次電池の開放電圧（ＶOFF）を検
出する。
次電池の充電を一時的に中断して充電電流（ＩO）を検
出する。このことを実現するために、二次電池と定電圧
・定電流回路２との間に充電制御部３を接続している。
充電制御部３は、トランジスターやＦＥＴ等のスイッチ
ング素子を内蔵する。スイッチング素子は制御手段５に
制御されてオンオフに切り換えられる。制御手段５が充
電制御部３のスイッチング素子をオフにして開放電圧
（ＶOFF）を検出するタイミングは、充電を開始して二
次電池を定電流充電するときが好ましい。充電の最初に
損失抵抗を検出しても、その後に抵抗値がほとんど変化
しないからである。したがって、充電制御部３のスイッ
チング素子は、二次電池を定電流充電するときに一時的
にオフになって、二次電池の急速充電を中断し、このと
きに、制御手段５が二次電池の開放電圧（ＶOFF）を検
出する。
【００２４】電流検出部４は、二次電池の充電電流を検
出して制御手段５に入力する。電流検出部４は図示しな
いが、二次電池と直列に接続された電流検出抵抗と、こ
の電流検出抵抗両端の電圧を増幅するアンプと、アンプ
の出力信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換す
るＡ／Ｄコンバータとを備えており、充電電流をデジタ
ル量に変換して制御手段５に入力する。
出して制御手段５に入力する。電流検出部４は図示しな
いが、二次電池と直列に接続された電流検出抵抗と、こ
の電流検出抵抗両端の電圧を増幅するアンプと、アンプ
の出力信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換す
るＡ／Ｄコンバータとを備えており、充電電流をデジタ
ル量に変換して制御手段５に入力する。
【００２５】制御手段５はマイクロコンピュータ（ＣＰ
Ｕ）を内蔵しており、充電電流を検出する。また、制御
手段５には二次電池の電圧も入力される。制御手段５は
二次電池の電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバ
ータ（図示せず）を内蔵している。制御手段５は、検出
した二次電池の充電電流と電池電圧とを抵抗値計算回路
６に出力し、抵抗値計算回路６からの計算結果で、定電
圧・定電流回路２を制御して、定電圧充電する制御電圧
を制御する。
Ｕ）を内蔵しており、充電電流を検出する。また、制御
手段５には二次電池の電圧も入力される。制御手段５は
二次電池の電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバ
ータ（図示せず）を内蔵している。制御手段５は、検出
した二次電池の充電電流と電池電圧とを抵抗値計算回路
６に出力し、抵抗値計算回路６からの計算結果で、定電
圧・定電流回路２を制御して、定電圧充電する制御電圧
を制御する。
【００２６】制御手段５は、定電圧・定電流回路２を制
御して、二次電池が設定電圧になるまでは定電流充電
し、二次電池の電圧が設定値まで上昇すると、定電流充
電を定電圧充電に切り換える。定電圧充電するとき、抵
抗値計算回路６から入力される計算結果で設定電圧を図
２に示すように調整する。このように、最初に定電流充
電し、電池電圧が設定値まで高くなると定電圧充電に切
り換える充電方法は、最も短い時間で二次電池を満充電
できる。
御して、二次電池が設定電圧になるまでは定電流充電
し、二次電池の電圧が設定値まで上昇すると、定電流充
電を定電圧充電に切り換える。定電圧充電するとき、抵
抗値計算回路６から入力される計算結果で設定電圧を図
２に示すように調整する。このように、最初に定電流充
電し、電池電圧が設定値まで高くなると定電圧充電に切
り換える充電方法は、最も短い時間で二次電池を満充電
できる。
【００２７】図３に示す充電回路は図４に示すフローチ
ャートで下記のようにして二次電池を充電する。
ャートで下記のようにして二次電池を充電する。
【００２８】(1)、(2) 制御手段５が充電をスタートさ
せた後、充電する二次電池が正常なものであるかどうか
をチェックする。この工程で、例えば内部ショートした
電池は充電をしないようにする。
せた後、充電する二次電池が正常なものであるかどうか
をチェックする。この工程で、例えば内部ショートした
電池は充電をしないようにする。
【００２９】(3)、(4)、(5) 制御手段５が充電制御部
３のスイッチング素子をオンにして、急速充電を開始
し、充電電流（ＩO）と、充電電圧（ＶON）とを検出す
る。充電を開始したときの二次電池の電圧は低いので、
充電の最初は定電流充電される。
３のスイッチング素子をオンにして、急速充電を開始
し、充電電流（ＩO）と、充電電圧（ＶON）とを検出す
る。充電を開始したときの二次電池の電圧は低いので、
充電の最初は定電流充電される。
【００３０】(6) 制御手段５が充電制御部３のスイッ
チング素子をオフにして、充電を中断する。 (7) 制御手段５が充電を中断した二次電池の電圧を検
出する。この状態で検出される二次電池の電圧は、開放
電圧（ＶOFF）である。
チング素子をオフにして、充電を中断する。 (7) 制御手段５が充電を中断した二次電池の電圧を検
出する。この状態で検出される二次電池の電圧は、開放
電圧（ＶOFF）である。
【００３１】(8) 検出した充電電圧（ＶON）、充電電
流（ＩO）、開放電圧（ＶOFF）が抵抗値計算回路６に入
力され、抵抗値計算回路６は入力された電圧と電流か
ら、損失抵抗（Ｒ）の抵抗値を下記の計算式で計算す
る。 Ｒ＝（ＶON−ＶOFF）／ＩO この式で、充電電圧（ＶON）が２．１５Ｖ、 開放電圧（ＶOFF）が２．００Ｖ 充電電流（ＩO）が３Ａとするとき、損失抵抗は５０ｍ
Ωとなる。
流（ＩO）、開放電圧（ＶOFF）が抵抗値計算回路６に入
力され、抵抗値計算回路６は入力された電圧と電流か
ら、損失抵抗（Ｒ）の抵抗値を下記の計算式で計算す
る。 Ｒ＝（ＶON−ＶOFF）／ＩO この式で、充電電圧（ＶON）が２．１５Ｖ、 開放電圧（ＶOFF）が２．００Ｖ 充電電流（ＩO）が３Ａとするとき、損失抵抗は５０ｍ
Ωとなる。
【００３２】(9) 計算した損失抵抗の抵抗値（５０ｍ
Ω）が制御手段５に入力され、制御手段５は損失抵抗の
値から充電電流に対する電圧降下（ＶLOSS）を演算す
る。
Ω）が制御手段５に入力され、制御手段５は損失抵抗の
値から充電電流に対する電圧降下（ＶLOSS）を演算す
る。
【００３３】(10) 設定手段が充電制御部３のスイッチ
ング素子をオフからオンに切り換えて、急速充電を再開
する。
ング素子をオフからオンに切り換えて、急速充電を再開
する。
【００３４】(11) 二次電池の充電電流ＩCを検出し、
充電電流が３Ａよりも大きいかどうかを判定する。
充電電流が３Ａよりも大きいかどうかを判定する。
【００３５】(12) 充電電流ＩCが３Ａ以上であると、
定電圧充電する設定電圧を４．２５Ｖに設定する。その
後、(11)のステップにループする。充電電流ＩCが３Ａ
以上のときの定電圧充電の設定電圧を４．２５Ｖに設定
するのは、実質的な充電電圧を４．１０Ｖとする場合
に、充電電流が３Ａのときの損失抵抗の電圧降下（ＶLO
SS）が０．１５Ｖとなるからである。
定電圧充電する設定電圧を４．２５Ｖに設定する。その
後、(11)のステップにループする。充電電流ＩCが３Ａ
以上のときの定電圧充電の設定電圧を４．２５Ｖに設定
するのは、実質的な充電電圧を４．１０Ｖとする場合
に、充電電流が３Ａのときの損失抵抗の電圧降下（ＶLO
SS）が０．１５Ｖとなるからである。
【００３６】(13) 二次電池の充電電流ＩCが３Ａ未満
であると、定電圧充電する設定電圧を４．２０Ｖに設定
する。充電電流ＩCが２Ａであるときの損失抵抗の電圧
降下（ＶLOSS）が０．１０Ｖとなるので、実質的な充電
電圧を４．１０Ｖとするためである。
であると、定電圧充電する設定電圧を４．２０Ｖに設定
する。充電電流ＩCが２Ａであるときの損失抵抗の電圧
降下（ＶLOSS）が０．１０Ｖとなるので、実質的な充電
電圧を４．１０Ｖとするためである。
【００３７】(14) さらに充電電流ＩCを検出し、充電
電流ＩCが２Ａより大きいか、１〜２Ａの間にあるか、
あるいは１Ａ以下であるかどうかを判定する。充電電流
ＩCが２Ａよりも大きいときは、このステップをループ
する。
電流ＩCが２Ａより大きいか、１〜２Ａの間にあるか、
あるいは１Ａ以下であるかどうかを判定する。充電電流
ＩCが２Ａよりも大きいときは、このステップをループ
する。
【００３８】(15) 充電電流ＩCが１Ａよりも大きくて
２Ａ以下であるとき、二次電池を定電圧充電する設定電
圧を４．１５Ｖとする。その後、(14)のステップにルー
プする。充電電流が１Ａのときの損失抵抗の電圧降下
（ＶLOSS）は０．０５Ｖとなるので、設定電圧を４．１
５Ｖとすると、二次電池の実質的な充電電圧は４．１０
Ｖとなる。
２Ａ以下であるとき、二次電池を定電圧充電する設定電
圧を４．１５Ｖとする。その後、(14)のステップにルー
プする。充電電流が１Ａのときの損失抵抗の電圧降下
（ＶLOSS）は０．０５Ｖとなるので、設定電圧を４．１
５Ｖとすると、二次電池の実質的な充電電圧は４．１０
Ｖとなる。
【００３９】(16) 充電電流ＩCが１Ａ以下であると
き、定電圧充電する設定電圧を４．１０Ｖに設定する。
充電電流ＩCが０のときに、損失抵抗の電圧降下（ＶLOS
S）がＯＶとなるからである。
き、定電圧充電する設定電圧を４．１０Ｖに設定する。
充電電流ＩCが０のときに、損失抵抗の電圧降下（ＶLOS
S）がＯＶとなるからである。
【００４０】(17) その後、この充電で二次電池を満充
電するまで充電して充電を終了する。
電するまで充電して充電を終了する。
【００４１】図４のフローチャートは、定電圧充電する
設定電圧を階段的に変更して、損失抵抗の電圧降下（Ｖ
LOSS）を補正している。ただ、本発明の二次電池の充電
方法は、図５のフローチャートで示すように、連続的に
二次電池の充電電流ＩCを検出し、損失抵抗の電圧降下
（ＶLOSS）を連続的に補正することもできる。この図に
示す充電方法は下記のステップで二次電池を充電する。
設定電圧を階段的に変更して、損失抵抗の電圧降下（Ｖ
LOSS）を補正している。ただ、本発明の二次電池の充電
方法は、図５のフローチャートで示すように、連続的に
二次電池の充電電流ＩCを検出し、損失抵抗の電圧降下
（ＶLOSS）を連続的に補正することもできる。この図に
示す充電方法は下記のステップで二次電池を充電する。
【００４２】(1)〜(9) 二次電池の急速充電を開始し、
損失抵抗の抵抗値を計算して急速充電を再開するステッ
プは図４のフローチャートと同じ。
損失抵抗の抵抗値を計算して急速充電を再開するステッ
プは図４のフローチャートと同じ。
【００４３】(10) 制御手段５が急速充電する充電電流
ＩCを検出する。 (11) 制御手段５が二次電池の充電電流ＩCから、定電
圧充電する設定電圧を計算する。設定電圧は、二次電池
の実質的な充電電圧に、損失抵抗の電圧降下（ＶLOSS）
を加えた値とする。この設定電圧となるように、制御手
段５は定電圧・定電流回路２の設定電圧を調整する。た
とえば、充電電流ＩCが２．６Ａ、損失抵抗の抵抗値が
５０ｍΩ、二次電池の実質的な充電電圧を４．１０Ｖと
するとき、二次電池を定電圧充電する設定電圧は、４．
１０Ｖ＋２．６Ａ×０．０５Ω＝４．２３Ｖとなる。こ
のように充電電流ＩCによって、定電圧充電する設定電
圧を調整して二次電池を定電圧充電する。
ＩCを検出する。 (11) 制御手段５が二次電池の充電電流ＩCから、定電
圧充電する設定電圧を計算する。設定電圧は、二次電池
の実質的な充電電圧に、損失抵抗の電圧降下（ＶLOSS）
を加えた値とする。この設定電圧となるように、制御手
段５は定電圧・定電流回路２の設定電圧を調整する。た
とえば、充電電流ＩCが２．６Ａ、損失抵抗の抵抗値が
５０ｍΩ、二次電池の実質的な充電電圧を４．１０Ｖと
するとき、二次電池を定電圧充電する設定電圧は、４．
１０Ｖ＋２．６Ａ×０．０５Ω＝４．２３Ｖとなる。こ
のように充電電流ＩCによって、定電圧充電する設定電
圧を調整して二次電池を定電圧充電する。
【００４４】(12) 二次電池が満充電されたかどうかを
判定し、満充電する二次電池の充電を終了し、満充電さ
れないと、(10)のステップにループして充電を継続す
る。
判定し、満充電する二次電池の充電を終了し、満充電さ
れないと、(10)のステップにループして充電を継続す
る。
【００４５】図５に示すように、一定の周期で連続的に
二次電池の充電電流ＩCを検出し、検出した充電電流か
ら定電圧充電する設定電圧を計算して設定値を連続的に
変更する充電方法は、理想的な状態で二次電池を満充電
できる特長がある。それは、二次電池の実質的な充電電
圧を常に一定にして充電できるからである。
二次電池の充電電流ＩCを検出し、検出した充電電流か
ら定電圧充電する設定電圧を計算して設定値を連続的に
変更する充電方法は、理想的な状態で二次電池を満充電
できる特長がある。それは、二次電池の実質的な充電電
圧を常に一定にして充電できるからである。
【００４６】
【発明の効果】本発明の充電方法は、二次電池と直列に
接続される損失抵抗の電圧降下を補正して、二次電池を
充電する実質的な充電電圧を一定にして理想的な充電で
満充電できる。このため、二次電池の過充電を防止し
て、短時間に満充電できる特長がある。二次電池を定電
圧充電するとき、充電器の出力電圧は二次電池の実質的
な充電電圧と同じにならない。二次電池と直列に損失抵
抗が接続されるからである。さらに困ったことに、損失
抵抗は、二次電池の内部抵抗や接点の接触抵抗であるか
ら、二次電池が古くなり、電池温度が低くなり、さら
に、接点の接触状態が悪くなると大きくなる。さらにま
た、損失抵抗が一定であっても、二次電池の充電電流に
よって、損失抵抗の電圧降下が変動する。したがって、
二次電池を定電圧充電しても、充電電流によって変動し
てしまう。とくに、二次電池の充電電流が大きいとき、
いいかえると、二次電池が過充電になり難く、充電電流
を大きくできるときに充電電流が少なくなってしまう欠
点がある。本発明は、損失抵抗の電圧降下に相当する電
圧値を補正して、二次電池の実質的な充電電圧を一定に
する。二次電池が過充電にならないときに定電圧充電す
る設定電圧を高くして充電電流を大きくできる。二次電
池が過充電になりやすい充電電流が小さいときは、設定
電圧を低くして過充電を防止する。したがって、本発明
の二次電池の充電電流は、二次電池を過充電することな
く、短時間に満充電できる特長がある。とくに、二次電
池が古くなり、あるいは低温で充電しても過充電を防止
して短時間で満充電できる特長がある。
接続される損失抵抗の電圧降下を補正して、二次電池を
充電する実質的な充電電圧を一定にして理想的な充電で
満充電できる。このため、二次電池の過充電を防止し
て、短時間に満充電できる特長がある。二次電池を定電
圧充電するとき、充電器の出力電圧は二次電池の実質的
な充電電圧と同じにならない。二次電池と直列に損失抵
抗が接続されるからである。さらに困ったことに、損失
抵抗は、二次電池の内部抵抗や接点の接触抵抗であるか
ら、二次電池が古くなり、電池温度が低くなり、さら
に、接点の接触状態が悪くなると大きくなる。さらにま
た、損失抵抗が一定であっても、二次電池の充電電流に
よって、損失抵抗の電圧降下が変動する。したがって、
二次電池を定電圧充電しても、充電電流によって変動し
てしまう。とくに、二次電池の充電電流が大きいとき、
いいかえると、二次電池が過充電になり難く、充電電流
を大きくできるときに充電電流が少なくなってしまう欠
点がある。本発明は、損失抵抗の電圧降下に相当する電
圧値を補正して、二次電池の実質的な充電電圧を一定に
する。二次電池が過充電にならないときに定電圧充電す
る設定電圧を高くして充電電流を大きくできる。二次電
池が過充電になりやすい充電電流が小さいときは、設定
電圧を低くして過充電を防止する。したがって、本発明
の二次電池の充電電流は、二次電池を過充電することな
く、短時間に満充電できる特長がある。とくに、二次電
池が古くなり、あるいは低温で充電しても過充電を防止
して短時間で満充電できる特長がある。
【図１】二次電池を定電圧充電するときの等価回路図
【図２】本発明の充電方法で二次電池を充電するときの
充電電流と電池電圧を示すグラフ
充電電流と電池電圧を示すグラフ
【図３】本発明の充電方法に使用する充電器の回路図
【図４】本発明の充電方法で二次電池を充電するフロー
チャート図
チャート図
【図５】本発明の他の方法で二次電池を充電するフロー
チャート図
チャート図
１…電源 ２…定電圧・定電流回路 ３…充電制御部 ４…電流検出部 ５…制御手段 ６…抵抗値計算回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/42 - 10/48 H02J 7/00 - 7/12
Claims (1)
- 【請求項１】 二次電池を充電しているときに電池の充
電電流（ＩO）と充電電圧（ＶON）とを検出し、充電を
中断して電池の開放電圧（ＶOFF）を検出し、充電電圧
（ＶON）と開放電圧（ＶOFF）と充電電流（ＩO）から下
記の式で損失抵抗（Ｒ）を計算し、その後の定電圧充電
における設定電圧を、損失抵抗の電圧降下（ＶLOSS）に
相当する電圧値だけ高く設定して定電圧充電することを
特徴とする二次電池の充電方法。 Ｒ＝（ＶON−ＶOFF）／ＩO
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02999994A JP3286456B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 二次電池の充電方法 |
| US08/396,308 US5596259A (en) | 1994-02-28 | 1995-02-28 | Method of charging a secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02999994A JP3286456B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 二次電池の充電方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07240235A JPH07240235A (ja) | 1995-09-12 |
| JP3286456B2 true JP3286456B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=12291625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02999994A Expired - Lifetime JP3286456B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 二次電池の充電方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5596259A (ja) |
| JP (1) | JP3286456B2 (ja) |
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| JP7446728B2 (ja) * | 2019-07-18 | 2024-03-11 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
| CN110729790B (zh) * | 2019-10-28 | 2023-03-21 | Oppo广东移动通信有限公司 | 充电方法、装置、计算机设备与存储介质 |
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| CN119070407A (zh) * | 2023-05-30 | 2024-12-03 | 联想(北京)有限公司 | 电源电路、电子设备以及控制方法 |
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- 1994-02-28 JP JP02999994A patent/JP3286456B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-02-28 US US08/396,308 patent/US5596259A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07240235A (ja) | 1995-09-12 |
| US5596259A (en) | 1997-01-21 |
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