JP3369628B2 - How to charge the battery - Google Patents
How to charge the batteryInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、主として、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方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly relates to a method for charging a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery.
【０００２】[0002]
【従来の技術】リチウムイオン電池等の非水系の二次電
池は、定電流充電した後、定電圧充電される。定電流充
電して電池電圧が設定値になると、定電圧充電に切り換
える。いつまでも定電流充電すると、電池電圧が異常に
上昇して、電池性能を低下させるからである。図１のグ
ラフは、充電が進行すると、電池の電圧と電流が変化す
る特性を示している。この図において、破線は、周囲温
度が低いとき、あるいは劣化した電池の特性を示してい
る。周囲温度が低い電池と、劣化した電池の充電に時間
がかかるのは、電池の内部抵抗が大きくなっているから
である。この図に示すように、一定の電圧に設定して電
池を定電圧充電すると、満充電に近付くにしたがって充
電電流は次第に減少する。充電電流は０に収束してくる
が、完全には充電電流は０にはならない。０とならない
微小な充電電流は、電解液の分解等の副反応に費やされ
てしまう。このため、電池を長時間定電圧充電すると、
過充電して電池性能が劣化する弊害がある。これを防ぐ
方法として、充電開始と共に、トータルタイマーを設定
する方法が考えられる。トータルタイマーは、設定時間
が経過すると充電をオフする。しかしながら、この方法
は、周囲温度が低いとき、あるいは、サイクル劣化が生
じた電池を充電した場合、トータルタイマーが短いと充
電不足になる。図１の破線で示すように、周囲温度が低
く、あるいは劣化した電池は、充電に時間がかかるから
である。劣化した電池の充電不足を解消するために、ト
ータルタイマーの設定時間を長くすると、高温充電時に
おいては電解液の分解が生じやすく、電池を過充電して
劣化させる弊害がある。2. Description of the Related Art A non-aqueous secondary battery such as a lithium ion battery is charged with a constant current and then with a constant voltage. When the battery voltage reaches the set value after constant current charging, it switches to constant voltage charging. This is because if the battery is charged with a constant current indefinitely, the battery voltage rises abnormally and the battery performance deteriorates. The graph of FIG. 1 shows the characteristic that the voltage and current of the battery change as charging progresses. In this figure, the broken line shows the characteristics of the battery when the ambient temperature is low or deteriorated. It takes time to charge a battery with a low ambient temperature and a deteriorated battery because the internal resistance of the battery is high. As shown in this figure, when the battery is charged at a constant voltage with a constant voltage set, the charging current gradually decreases as it approaches full charge. Although the charging current converges to 0, the charging current does not become 0 completely. The minute charging current that does not reach 0 is consumed in side reactions such as decomposition of the electrolytic solution. Therefore, if the battery is charged at a constant voltage for a long time,
There is an adverse effect that battery performance is deteriorated by overcharging. As a method of preventing this, a method of setting a total timer at the start of charging can be considered. The total timer turns off the charging when the set time has elapsed. However, in this method, when the ambient temperature is low, or when a battery having cycle deterioration is charged, the shortage of the total timer causes insufficient charging. This is because it takes time to charge a battery whose ambient temperature is low or has deteriorated as shown by the broken line in FIG. If the set time of the total timer is increased in order to eliminate the insufficient charging of the deteriorated battery, the electrolytic solution is likely to be decomposed at the time of high temperature charging, and there is an adverse effect that the battery is overcharged and deteriorated.
【０００３】周囲温度に起因する弊害は、周囲温度を検
出して、トータルタイマーの設定時間を変更することで
解消できる。しかしがら、この方法は、サーミスタ素子
等の温度検出手段を設ける必要があり、コストアップと
なる。また、サイクル劣化電池と劣化していない電池と
を最適な状態では充電できない。電池の充電特性は、周
囲温度と電池の劣化状態によって、図１に実線と破線に
示すように変化するからである。The harmful effect caused by the ambient temperature can be eliminated by detecting the ambient temperature and changing the set time of the total timer. However, in this method, it is necessary to provide a temperature detecting means such as a thermistor element and the cost is increased. Further, the cycle-deteriorated battery and the non-deteriorated battery cannot be charged in the optimum state. This is because the charging characteristics of the battery change as shown by the solid line and the broken line in FIG. 1 depending on the ambient temperature and the deterioration state of the battery.
【０００４】特開平２−１９２６７０号公報には、電池
を定電圧充電するときに充電電流を検出し、減少した充
電電流値がある設定値まで低下した時に充電を停止し
て、電池の過充電を防止する方法が記載される。この方
法は、充電を停止する電流設定が難しい。微小な充電電
流を正確に検出して充電を停止するからである。充電を
停止する設定電流を大きく設定すると、サイクル劣化電
池と、周囲温度の低い電池とを満充電できなくなる。こ
の欠点を避けるために、充電を停止する電流設定値を極
めて小さくすると、充電電流を検出する精度を相当に高
くする必要があり、充電電流検出回路が非常にコストア
ップとなり、回路構成も複雑となる。このため、現実に
は、充電電流検出の設定値をさほど小さくできないのが
実状である。Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2-192670 discloses overcharging of a battery by detecting a charging current when charging a battery at a constant voltage and stopping charging when the reduced charging current value falls to a certain set value. A method of preventing this is described. With this method, it is difficult to set the current for stopping the charging. This is because a minute charging current is accurately detected and charging is stopped. If the set current for stopping charging is set to a large value, the cycle-deteriorated battery and the battery having a low ambient temperature cannot be fully charged. To avoid this drawback, if the current setting value for stopping charging is made extremely small, it is necessary to considerably increase the accuracy of detecting the charging current, which significantly increases the cost of the charging current detection circuit and complicates the circuit configuration. Become. Therefore, in reality, the setting value for detecting the charging current cannot be made so small.
【０００５】この充電方法の問題を解決する方法が、特
開平４−１８３２３２号公報に記載される。この公報に
記載される方法は下記のようにして電池を充電する。
電池の充電電流が設定値に減少するまで定電圧充電
する。この方法は、先に記載した公報と同一であるが、
この方法は充電電流の設定値を大きくする。
電池の充電電流が設定値になると、タイマーのカウ
ントを開始させる。タイマーがカウントしている間は、
さらに続けて定電圧充電する。
タイマーがタイムアップすると、定電圧充電を停止
する。
この方法は、充電電流が設定値になった後、一定時間、
定電圧充電するので、タイマーがカウントを開始する充
電電流の検出値を大きく設定できる。このため、充電電
流の検出回路に高い精度が要求されず、この回路を安価
にできる特長がある。A method for solving the problem of this charging method is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-183232. The method described in this publication charges a battery as follows. Constant voltage charging is performed until the battery charging current decreases to the set value. This method is the same as the above-mentioned publication,
This method increases the set value of the charging current. When the battery charging current reaches the set value, the timer starts counting. While the timer is counting,
Further, constant voltage charging is continued. When the timer times out, constant voltage charging is stopped. In this method, after the charging current reaches the set value,
Since the constant voltage charging is performed, the detected value of the charging current at which the timer starts counting can be set to a large value. Therefore, the charging current detection circuit is not required to have high accuracy, and the circuit can be inexpensive.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、充電電
流が設定値になった後、タイマーで一定時間、充電を継
続する方法は、全ての電池を理想的な充電に満充電でき
ない。それは、図１の実線と破線とで示すように、サイ
クル劣化した電池と周囲温度の低い電池は、充電電流の
減少する勾配がゆるく、一定の電流に減少した後も、長
い時間充電して満充電する必要があるからである。すな
わち、充電電流が一定の値に減少しても、サイクル劣化
した電池と、周囲温度の低い電池は、充電された容量が
小さく、一定時間充電しても満充電されない。サイクル
劣化した電池を満充電できるようにタイマーの設定時間
を長くすると、正常な電池を過充電する欠点がある。こ
のため、この方法は、正常な電池と、劣化した電池とを
理想的な充電で満充電できない欠点がある。However, the method of continuously charging the battery for a certain period of time after the charging current reaches the set value cannot fully charge all the batteries to the ideal charging. As shown by the solid line and the broken line in FIG. 1, the cycle-deteriorated battery and the battery with low ambient temperature have a gradual decrease gradient of the charging current, and after charging to a constant current, they are charged for a long time and are fully charged. This is because it needs to be charged. That is, even if the charging current is reduced to a constant value, the cycle-deteriorated battery and the battery having a low ambient temperature have small charged capacities and are not fully charged even after being charged for a certain period of time. If the set time of the timer is lengthened so that a cycle-deteriorated battery can be fully charged, there is a drawback that a normal battery is overcharged. Therefore, this method has a drawback that a normal battery and a deteriorated battery cannot be fully charged by ideal charging.
【０００７】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ある。本発明の重要な目的
は、低温時の充電不足、あるいは劣化電池の充電不足を
解消し、かつ高温時における過充電劣化を防止できる電
池の充電方法を提供することにある。The present invention was developed with the object of solving this drawback. An important object of the present invention is to provide a battery charging method capable of eliminating insufficient charging at low temperatures or insufficient charging of deteriorated batteries, and preventing overcharge deterioration at high temperatures.
【０００８】[0008]
【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ようにして電池
を充電する。本発明の充電方法は、電池を充電する途中
でパルス的に放電する。パルス的に放電すると、電池の
充電量によって電圧の低下する程度が変化する。内部抵
抗の大きい電池、すなわち、サイクル劣化が大きく、あ
るいは、周囲温度の低い電池は充電量が少なく、パルス
的な放電で電圧低下が大きい。したがって、パルス放電
したときの電池電圧を検出して、その後の再充電時間を
演算して、電池を満充電することができる。パルス放電
したときの電圧低下が甚だしい電池は、その後の充電時
間を長くして満充電する。パルス放電して電圧低下の少
ない電池は、その後の充電時間を短くして、過充電を防
止する。In order to achieve the above-mentioned object, the battery charging method of the present invention charges the battery as follows. The charging method of the present invention discharges in a pulsed manner while charging the battery. When discharged in a pulsed manner, the extent to which the voltage drops changes depending on the amount of charge in the battery. A battery having a large internal resistance, that is, a battery having a large cycle deterioration or a low ambient temperature has a small charge amount and a large voltage drop due to pulsed discharge. Therefore, the battery voltage at the time of pulse discharge can be detected, the recharge time after that can be calculated, and the battery can be fully charged. For a battery that causes a significant drop in voltage when pulse-discharged, extend the charging time thereafter and fully charge the battery. For a battery that is pulse-discharged and has a low voltage drop, the subsequent charging time is shortened to prevent overcharging.
【０００９】[0009]
【作用】本発明の電池の充電方法は、所定時間充電した
後、電池をパルス放電する。パルス放電すると、電池電
圧は低下する。図２の実線で示すように、充電量の多い
電池は、パルス放電時の電圧低下が少ない。反対に、図
２の破線で示すように、充電量の少ない電池は、パルス
放電時の電圧低下が大きい。本発明の充電方法は、パル
ス放電時の電圧低下からその後の充電時間を演算する。
実線で示すように、パルス放電した時の電圧の低下が小
さい電池は、充電量が多いので、その後の充電時間（Ｔ
ｃ1）を短くして、過充電を防止する。破線で示すよう
に、パルス放電した時の電圧低下が大きい電池は、充電
量が少ないので、その後の充電時間（Ｔｃ2）を長くし
て満充電する。In the battery charging method of the present invention, the battery is pulse-discharged after being charged for a predetermined time. With pulse discharge, the battery voltage drops. As shown by the solid line in FIG. 2, the battery with a large charge has less voltage drop during pulse discharge. On the contrary, as indicated by the broken line in FIG. 2, the battery with a small charge has a large voltage drop during pulse discharge. The charging method of the present invention calculates the subsequent charging time from the voltage drop during pulse discharge.
As shown by the solid line, the battery with a small drop in voltage upon pulse discharge has a large amount of charge, so the charging time (T
Shorten c1) to prevent overcharging. As indicated by the broken line, the battery having a large voltage drop upon pulse discharge has a small amount of charge, and therefore, the charging time (Tc2) thereafter is lengthened to be fully charged.
【００１０】[0010]
【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、電池のタイプ、充電回路、充電条
件等を下記のものに特定するものでない。本発明の充電
方法は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で変更するこ
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 type of battery, the charging circuit, the charging conditions, etc. to the following. The charging method of the present invention can be modified without departing from the scope of the claims.
【００１１】本発明の電池の充電方法に使用する充電回
路を図３に示し、この充電回路を使用して電池を充電す
る方法を詳述する。さらに、本発明の電池の充電方法
は、リチウムイオン二次電池等の非水系二次電池の充電
に最適であるので、以下リチウムイオン二次電池を充電
する回路と方法とを詳述する。ただ、非水系二次電池に
限らず、ニッケルカドミウム電池等の二次電池にも使用
できるのは言うまでもない。A charging circuit used in the battery charging method of the present invention is shown in FIG. 3, and a method for charging a battery using this charging circuit will be described in detail. Furthermore, since the battery charging method of the present invention is most suitable for charging a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery, the circuit and method for charging the lithium ion secondary battery will be described in detail below. However, it goes without saying that it can be used not only for non-aqueous secondary batteries but also for secondary batteries such as nickel-cadmium batteries.
【００１２】図３に示す充電回路は、充電用の定電流定
電圧充電回路１と、充電を停止するメインスイッチＳＷ
1と、電池をパルス放電する放電スイッチＳＷ2と、放電
スイッチＳＷ2に直列に接続されて放電電流を制御する
放電回路４と、電池の充電電流を検出する電流検出回路
２と、電池の電圧を検出する電圧検出回路３と、パルス
放電したときの電圧の低下値から再充電時間を演算する
演算回路５とを備える。The charging circuit shown in FIG. 3 comprises a constant current constant voltage charging circuit 1 for charging and a main switch SW for stopping charging.
1, a discharge switch SW2 for pulse discharging the battery, a discharge circuit 4 connected in series with the discharge switch SW2 to control the discharge current, a current detection circuit 2 for detecting the charging current of the battery, and a voltage of the battery And a calculation circuit 5 for calculating the recharge time from the value of the voltage drop when the pulse discharge occurs.
【００１３】定電流定電圧充電回路１は、電池を定電流
充電した後、電池の電圧が設定値に上昇すると、定電圧
充電する。したがって、定電流定電圧充電回路１は、電
池の電圧を検出し、電池電圧が設定値に上昇すると、定
電流充電から定電圧充電に切り換える。The constant current / constant voltage charging circuit 1 performs constant voltage charging when the battery voltage rises to a set value after constant current charging of the battery. Therefore, the constant current / constant voltage charging circuit 1 detects the voltage of the battery and switches from the constant current charging to the constant voltage charging when the battery voltage rises to the set value.
【００１４】メインスイッチＳＷ1は、電池を充電する
ときにオン、電池が満充電になって充電を停止するとき
にオフに切り換えられる。メインスイッチＳＷ1は、演
算回路５でオンオフ制御される。メインスイッチＳＷ1
には、機械的な可動接点を有するスイッチや半導体の無
接点スイッチが使用される。The main switch SW1 is turned on when charging the battery and turned off when the battery is fully charged and charging is stopped. The main switch SW1 is on / off controlled by the arithmetic circuit 5. Main switch SW1
For this, a switch having a mechanical movable contact or a semiconductor contactless switch is used.
【００１５】放電スイッチＳＷ2と放電回路４とは直接
に接続されて、電池をパルス放電する。放電スイッチＳ
Ｗ2がオンになると、電池は放電スイッチＳＷ2と放電回
路４とを通じて放電する。放電スイッチＳＷ2がオフの
状態では、電池は放電されない。放電スイッチＳＷ2の
オンオフは、演算回路５に制御される。放電スイッチＳ
Ｗ2は、電池をパルス的に放電させるので、オン時間は
短く、例えば、０．５〜５秒の範囲に設定される。放電
回路４は、電池の放電電流を調整するもので、抵抗、ト
ランジスタ、ＦＥＴ等の半導体素子が使用される。The discharge switch SW2 and the discharge circuit 4 are directly connected to each other to pulse-discharge the battery. Discharge switch S
When W2 is turned on, the battery is discharged through the discharge switch SW2 and the discharging circuit 4. The battery is not discharged when the discharge switch SW2 is off. The arithmetic circuit 5 controls ON / OFF of the discharge switch SW2. Discharge switch S
Since W2 discharges the battery in a pulsed manner, the on-time is short, and is set to, for example, 0.5 to 5 seconds. The discharge circuit 4 is for adjusting the discharge current of the battery, and a semiconductor element such as a resistor, a transistor or a FET is used.
【００１６】電流検出回路２は、電池と直列に接続され
た電流検出抵抗Ｒの両端の電圧を検出して、電池の充電
電流を検出する。電流検出回路２は、検出した電流値を
演算回路５に入力する。電圧検出回路３は、電池の電圧
を検出して演算回路５に入力する。The current detection circuit 2 detects the voltage across the current detection resistor R connected in series with the battery to detect the charging current of the battery. The current detection circuit 2 inputs the detected current value to the arithmetic circuit 5. The voltage detection circuit 3 detects the voltage of the battery and inputs it to the arithmetic circuit 5.
【００１７】演算回路５は、電流検出回路２と電圧検出
回路３から入力された信号を演算して、メインスイッチ
ＳＷ1と放電スイッチＳＷ2をオンオフ制御する。電池を
パルス放電するときは、放電スイッチＳＷ2をオンに切
り替え、電池が満充電されるとメインスイッチＳＷ1を
オフに切り替える。The arithmetic circuit 5 arithmetically operates the signals input from the current detection circuit 2 and the voltage detection circuit 3 to turn on / off the main switch SW1 and the discharge switch SW2. When pulse-discharging the battery, the discharge switch SW2 is turned on, and when the battery is fully charged, the main switch SW1 is turned off.
【００１８】図３に示す充電回路は、図４に示すフロー
チャートにしたがって電池を充電する。
［Ｎ１のステップ］メインスイッチＳＷ1をオンにし、
電池を定電流充電して設定電圧になった後、定電圧充電
する。この状態で、演算回路５は放電スイッチＳＷ2を
オフとする。
［Ｎ２のステップ］ノーセンサー時間（Ｔａ）経過した
かどうかを判断する。ノーセンサー時間は、充電スター
ト時に、充電電流の立ち上がりを無視するために設けら
れる。ノーセンサー時間をカウントするタイマーは、図
示しないが演算回路５に内蔵される。
［Ｎ３のステップ］電流検出回路２が電池の充電電流
（Ｉｎ）を検出して演算回路５に入力する。
［Ｎ４のステップ］演算回路５は、検出した充電電流
（Ｉｎ）を、設定電流（Ｉａ）に比較する。設定電流
（Ｉａ）は、図２に示すように、パルス放電を開始する
電流値に決められている。設定電流（Ｉａ）は演算回路
５のメモリに記憶されている。充電電流（Ｉｎ）が設定
電流（Ｉａ）よりも大きいと、Ｎ３にループする。充電
電流（Ｉｎ）が設定電流（Ｉａ）以下になると、電池が
満充電に近付いたことになるので、次のステップに進
む。
［Ｎ５のステップ］演算回路５に制御されて、メインス
イッチＳＷ1がオフに切り替えられる。放電スイッチＳ
Ｗ2はオフの状態に保持される。
［Ｎ６のステップ］演算回路５が放電スイッチＳＷ2を
オンに切り替えて、電池をパルス放電する。
［Ｎ７のステップ］放電スイッチＳＷ2をオンにする時
間（Ｔｂ）が経過するまで、このステップをループす
る。パルス放電時間（Ｔｂ）は短く設定される。放電時
間が長くなると、その後の充電時間が長くなるからであ
る。パルス放電（Ｔｂ）は、例えば０．５〜５秒に設定
される。
［Ｎ８のステップ］電圧検出回路３が、電池電圧を検出
して、検出信号を演算回路５に入力する。The charging circuit shown in FIG. 3 charges the battery according to the flow chart shown in FIG. [Step N1] Turn on the main switch SW1,
Charge the battery at a constant voltage after the current reaches the set voltage. In this state, the arithmetic circuit 5 turns off the discharge switch SW2. [Step N2] It is determined whether or not the no-sensor time (Ta) has elapsed. The no-sensor time is provided to ignore the rising of the charging current at the start of charging. Although not shown, a timer that counts the no-sensor time is built in the arithmetic circuit 5. [Step N3] The current detection circuit 2 detects the charging current (In) of the battery and inputs it to the arithmetic circuit 5. [Step N4] The arithmetic circuit 5 compares the detected charging current (In) with the set current (Ia). As shown in FIG. 2, the set current (Ia) is set to a current value at which pulse discharge is started. The set current (Ia) is stored in the memory of the arithmetic circuit 5. When the charging current (In) is larger than the set current (Ia), it loops to N3. When the charging current (In) becomes equal to or less than the set current (Ia), it means that the battery is close to full charge, and thus the process proceeds to the next step. [Step N5] Under the control of the arithmetic circuit 5, the main switch SW1 is turned off. Discharge switch S
W2 is held in the off state. [Step N6] The arithmetic circuit 5 turns on the discharge switch SW2 to pulse-discharge the battery. [Step N7] This step is looped until the time (Tb) for turning on the discharge switch SW2 has elapsed. The pulse discharge time (Tb) is set short. This is because if the discharging time becomes long, the charging time thereafter becomes long. The pulse discharge (Tb) is set to, for example, 0.5 to 5 seconds. [Step N8] The voltage detection circuit 3 detects the battery voltage and inputs the detection signal to the arithmetic circuit 5.
【００１９】［Ｎ９のステップ］演算回路５は、入力さ
れた電圧値から、再充電時間（Ｔｃ）を演算する。再充
電時間は、図２の破線で示すように、検出電圧が低いと
きに長く、実線で示すように検出電圧が高いときに短く
設定する。図２の、実線で示す特性の電池は、パルス放
電して低下する電圧（Ｖ1）が高いので再充電時間（Ｔ
ｃ1）を短く設定している。破線で示す特性の電池は、
パルス放電して低下する電圧（Ｖ2）が低いので、再充
電時間（Ｔｃ2）を長く設定している。[Step N9] The arithmetic circuit 5 calculates the recharge time (Tc) from the input voltage value. The recharge time is set to be long when the detection voltage is low as shown by the broken line in FIG. 2 and short when the detection voltage is high as shown by the solid line. The battery having the characteristics shown by the solid line in FIG. 2 has a high voltage (V1) that decreases due to pulse discharge, so the recharge time (T
c1) is set short. The battery with the characteristics shown by the broken line is
Since the voltage (V2) that drops due to pulse discharge is low, the recharge time (Tc2) is set long.
【００２０】［Ｎ１０のステップ］演算回路５が放電ス
イッチＳＷ2をオフにして放電を停止し、メインスイッ
チＳＷ1をオンに切り替えて充電を再開する。
［Ｎ１１のステップ］演算回路５は、再充電時間（Ｔ
ｃ）が経過したかどうかを判定する。再充電時間（Ｔ
ｃ）が経過するまで、このステップをループする。
［Ｎ１２のステップ］再充電時間（Ｔｃ）が経過する
と、メインスイッチＳＷ1をオフにして、再充電を停止
する。この状態で電池は満充電される。[Step N10] The arithmetic circuit 5 turns off the discharge switch SW2 to stop the discharge, and switches on the main switch SW1 to restart the charging. [Step N11] The arithmetic circuit 5 determines the recharge time (T
Determine whether c) has elapsed. Recharge time (T
Loop through this step until c) has elapsed. [Step N12] When the recharge time (Tc) elapses, the main switch SW1 is turned off to stop the recharge. In this state, the battery is fully charged.
【００２１】この充電方法は、電池の充電電流が減少し
て設定値になったときにパルス放電して電池の電圧低下
を検出する。この方法は、電池をほぼ満充電した状態で
再充電時間を演算できる。このため、再充電時間を短く
して、電池性能に最適な状態で満充電できる特長があ
る。In this charging method, when the charging current of the battery decreases to a set value, pulse discharge is performed to detect the voltage drop of the battery. In this method, the recharge time can be calculated with the battery being almost fully charged. For this reason, there is a feature that the recharge time can be shortened and the battery can be fully charged in an optimal state for battery performance.
【００２２】また、図４のフローチャートで電池を充電
する方法は、放電スイッチＳＷ2をオンにした状態で電
池の電圧低下を検出する。すなわち、放電しながら電池
電圧を検出する。本発明の充電放電は、パルス放電を完
了した後に、電池を充電しない状態で電池電圧を検出し
て、再充電時間を演算することもできる。In the method of charging the battery in the flow chart of FIG. 4, the voltage drop of the battery is detected with the discharge switch SW2 turned on. That is, the battery voltage is detected while discharging. In the charge / discharge of the present invention, after the pulse discharge is completed, the recharge time can be calculated by detecting the battery voltage without charging the battery.
【００２３】本発明の電池の充電方法は、図５に示すよ
うに、充電を開始して一定時間経過したときに、パルス
放電して再充電時間を演算することもできる。この充電
方法は、図６に示すフローチャートにしたがって下記の
ステップで電池を充電する。
［Ｎ１のステップ］演算回路５がメインスイッチＳＷ1
をオンの状態とし、電池を定電流充電して設定電圧にな
った後、定電圧充電する。この状態で、演算回路５は放
電スイッチＳＷ2をオフとする。
［Ｎ２のステップ］パルス放電を開始させるタイマーの
設定時間（ＴA）が経過したかどうかを判断する。設定
時間（ＴA）が経過するまで、このステップをループす
る。設定時間（ＴA）は、いかなる電池も満充電されな
いが、ほぼ満充電できる時間に設定される。
［Ｎ３のステップ］演算回路５に制御されて、メインス
イッチＳＷ1がオフに切り替えられる。したがって充電
が中断される。放電スイッチＳＷ2はオフの状態に保持
される。
［Ｎ４のステップ］演算回路５が放電スイッチＳＷ2を
オンに切り替えて、電池をパルス放電する。
［Ｎ５のステップ］放電スイッチＳＷ2をオンにする時
間（Ｔｂ）が経過するまで、このステップをループす
る。パルス放電時間（Ｔｂ）は短く設定される。放電時
間が長くなると、その後の充電時間が長くなるからであ
る。パルス放電（Ｔｂ）は、例えば０．５〜５秒に設定
される。
［Ｎ６のステップ］電圧検出回路３が、電池電圧を検出
して、検出信号を演算回路５に入力する。In the battery charging method of the present invention, as shown in FIG. 5, the recharge time can be calculated by performing pulse discharge when a certain time has elapsed from the start of charging. This charging method charges the battery in the following steps according to the flowchart shown in FIG. [Step N1] The arithmetic circuit 5 uses the main switch SW1.
Is turned on, the battery is charged with a constant current to reach the set voltage, and then the battery is charged with a constant voltage. In this state, the arithmetic circuit 5 turns off the discharge switch SW2. [Step N2] It is determined whether or not the set time (TA) of the timer for starting the pulse discharge has elapsed. This step is looped until the set time (TA) has elapsed. The set time (TA) is set to a time at which almost no battery is fully charged but almost fully charged. [Step N3] The main switch SW1 is turned off under the control of the arithmetic circuit 5. Therefore, charging is interrupted. The discharge switch SW2 is held in the off state. [Step N4] The arithmetic circuit 5 turns on the discharge switch SW2 to pulse-discharge the battery. [Step N5] This step is looped until the time (Tb) for turning on the discharge switch SW2 has elapsed. The pulse discharge time (Tb) is set short. This is because if the discharging time becomes long, the charging time thereafter becomes long. The pulse discharge (Tb) is set to, for example, 0.5 to 5 seconds. [Step N6] The voltage detection circuit 3 detects the battery voltage and inputs the detection signal to the arithmetic circuit 5.
【００２４】［Ｎ７のステップ］演算回路５は、入力さ
れた電圧値から、再充電時間（Ｔｃ）を演算する。再充
電時間は、検出電圧が低いときに長く、検出電圧が高い
ときに短く設定する。
［Ｎ８のステップ］演算回路５が放電スイッチＳＷ2を
オフにして放電を停止し、メインスイッチＳＷ1をオン
に切り替えて充電を再開する。
［Ｎ９のステップ］演算回路５は、再充電時間（Ｔｃ）
が経過したかどうかを判定する。再充電時間（Ｔｃ）が
経過するまで、このステップをループする。
［Ｎ１０のステップ］再充電時間（Ｔｃ）が経過する
と、メインスイッチＳＷ1をオフにして、再充電を停止
する。この状態で電池は満充電される。[Step N7] The arithmetic circuit 5 calculates the recharge time (Tc) from the input voltage value. The recharge time is set long when the detection voltage is low and short when the detection voltage is high. [Step N8] The arithmetic circuit 5 turns off the discharge switch SW2 to stop the discharge, and turns on the main switch SW1 to restart the charging. [Step N9] The arithmetic circuit 5 has a recharge time (Tc).
Is determined. This step is looped until the recharge time (Tc) has elapsed. [Step N10] When the recharge time (Tc) elapses, the main switch SW1 is turned off to stop the recharge. In this state, the battery is fully charged.
【００２５】図６に示すフローチャートは、充電を開始
して一定時間経過すると、充電を中断してパルス放電す
るので、電池の充電電流を検出してパルス放電する必要
がない。このため、電池の充電電流を検出する電流検出
回路２を必要とせず、回路構成を簡素化できる特長があ
る。In the flow chart shown in FIG. 6, when charging is started and a certain period of time elapses, charging is interrupted and pulse discharging is performed, so there is no need to detect the charging current of the battery and perform pulse discharging. Therefore, the current detection circuit 2 for detecting the charging current of the battery is not required, and the circuit configuration can be simplified.
【００２６】本発明の電池の充電方法は、図７に示すよ
うに、充電を開始して電池電圧が設定電圧（ＶA）に上
昇したときに、パルス放電して再充電時間を演算するこ
ともできる。この充電方法は、図８に示すフローチャー
トにしたがって下記のステップで電池を充電する。
［Ｎ１のステップ］演算回路５がメインスイッチＳＷ1
をオンの状態とし、電池を定電流充電して設定電圧にな
った後、定電圧充電する。この状態で、演算回路５は放
電スイッチＳＷ2をオフとする。
［Ｎ２のステップ］電圧検出回路３が電池電圧（Ｖｎ）
を検出して、演算回路５に入力する。
［Ｎ３のステップ］演算回路５は、入力された電池電圧
（Ｖｎ）を、パルス放電を開始するように設定された設
定電圧（ＶＡ）に比較する。電池電圧（Ｖｎ）が設定電
圧（ＶＡ）よりも低いと、Ｎ３のステップにループす
る。電池電圧（Ｖｎ）が設定電圧（ＶＡ）以上になる
と、次のステップに進む。設定電圧（ＶＡ）は、電池電
圧（Ｖｎ）が上昇したときにパルス放電を開始するよう
に設定した電圧で、演算回路５に記憶される。
［Ｎ４のステップ］演算回路５に制御されて、メインス
イッチＳＷ1がオフに切り替えられる。したがって充電
が中断される。その後、演算回路５は放電スイッチＳＷ
2をオンに切り替えて、電池をパルス放電する。
［Ｎ５のステップ］放電スイッチＳＷ2をオンにする時
間（Ｔｂ）が経過するまで、このステップをループす
る。パルス放電時間（Ｔｂ）は短く設定される。放電時
間が長くなると、その後の充電時間が長くなるからであ
る。パルス放電（Ｔｂ）は、例えば０．５〜５秒に設定
される。
［Ｎ６のステップ］電圧検出回路３が、電池電圧を検出
して、検出信号を演算回路５に入力する。
［Ｎ７のステップ］演算回路５は、入力された電圧値か
ら、再充電時間（Ｔｃ）を演算する。再充電時間は、検
出電圧が低いときに長く、検出電圧が高いときに短く設
定する。
［Ｎ８のステップ］演算回路５が放電スイッチＳＷ2を
オフにして放電を停止し、メインスイッチＳＷ1をオン
に切り替えて充電を再開する。
［Ｎ９のステップ］演算回路５は、再充電時間（Ｔｃ）
が経過したかどうかを判定する。再充電時間（Ｔｃ）が
経過するまで、このステップをループする。
［Ｎ１０のステップ］再充電時間（Ｔｃ）が経過する
と、メインスイッチＳＷ1をオフにして、再充電を停止
する。この状態で電池は満充電される。In the battery charging method of the present invention, as shown in FIG. 7, when charging is started and the battery voltage rises to the set voltage (VA), pulse discharge is performed to calculate the recharge time. it can. In this charging method, the battery is charged in the following steps according to the flowchart shown in FIG. [Step N1] The arithmetic circuit 5 uses the main switch SW1.
Is turned on, the battery is charged with a constant current to reach the set voltage, and then the battery is charged with a constant voltage. In this state, the arithmetic circuit 5 turns off the discharge switch SW2. [Step N2] The voltage detection circuit 3 sets the battery voltage (Vn).
Is input to the arithmetic circuit 5. [Step N3] The arithmetic circuit 5 compares the input battery voltage (Vn) with a set voltage (VA) set to start pulse discharge. If the battery voltage (Vn) is lower than the set voltage (VA), the process loops to step N3. When the battery voltage (Vn) becomes equal to or higher than the set voltage (VA), the process proceeds to the next step. The set voltage (VA) is a voltage set to start pulse discharge when the battery voltage (Vn) rises, and is stored in the arithmetic circuit 5. [Step N4] Under the control of the arithmetic circuit 5, the main switch SW1 is turned off. Therefore, charging is interrupted. After that, the arithmetic circuit 5 switches the discharge switch SW.
Switch on 2 to pulse discharge the battery. [Step N5] This step is looped until the time (Tb) for turning on the discharge switch SW2 has elapsed. The pulse discharge time (Tb) is set short. This is because if the discharging time becomes long, the charging time thereafter becomes long. The pulse discharge (Tb) is set to, for example, 0.5 to 5 seconds. [Step N6] The voltage detection circuit 3 detects the battery voltage and inputs the detection signal to the arithmetic circuit 5. [Step N7] The arithmetic circuit 5 calculates the recharge time (Tc) from the input voltage value. The recharge time is set long when the detection voltage is low and short when the detection voltage is high. [Step N8] The arithmetic circuit 5 turns off the discharge switch SW2 to stop the discharge, and turns on the main switch SW1 to restart the charging. [Step N9] The arithmetic circuit 5 has a recharge time (Tc).
Is determined. This step is looped until the recharge time (Tc) has elapsed. [Step N10] When the recharge time (Tc) elapses, the main switch SW1 is turned off to stop the recharge. In this state, the battery is fully charged.
【００２７】図８に示すフローチャートは、充電を開始
して電池電圧が設定電圧に上昇すると、充電を中断して
パルス放電するので、図６のフローチャートに示す方法
と同様に、電池の充電電流を検出してパルス放電する必
要がない。このため、電池の充電電流を検出する電流検
出回路２を必要とせず、回路構成を簡素化できる特長が
ある。In the flow chart shown in FIG. 8, when charging is started and the battery voltage rises to a set voltage, charging is interrupted and pulse discharge is performed. Therefore, as in the method shown in the flow chart of FIG. There is no need to detect and pulse discharge. Therefore, the current detection circuit 2 for detecting the charging current of the battery is not required, and the circuit configuration can be simplified.
【００２８】さらに本発明の方法は、図９に示すよう
に、電池電圧が設定電圧（ＶA）以上に上昇したとき
に、複数回パルス放電して再充電を繰り返すこともでき
る。この場合、図１０に示すように、パルス放電して低
下したときの電池電圧（Ｖn）の値で再充電時間を演算
する。図１０はパルス放電したときの電池電圧が高くな
るにしたがって、再充電時間を短くしている。電池は満
充電に近付くにしたがって、パルス放電したときの電圧
が高くなる。このため、電池が満充電に近付くにしたが
って、再充電時間を短くし、再充電時間が設定時間より
短くなると、再充電時間を０とする。すなわち、充電を
完了する。Further, according to the method of the present invention, as shown in FIG. 9, when the battery voltage rises above the set voltage (VA), it is possible to perform pulse discharge a plurality of times and repeat recharging. In this case, as shown in FIG. 10, the recharge time is calculated by the value of the battery voltage (Vn) when the voltage is reduced by pulse discharge. In FIG. 10, the recharge time is shortened as the battery voltage upon pulse discharge increases. As the battery approaches full charge, the voltage upon pulse discharge increases. Therefore, the recharge time is shortened as the battery approaches full charge, and the recharge time is set to 0 when the recharge time becomes shorter than the set time. That is, charging is completed.
【００２９】この充電方法は、図１１に示すフローチャ
ートにしたがって下記のステップで電池を充電する。
［Ｎ１のステップ］演算回路５がメインスイッチＳＷ1
をオンの状態とし、電池を定電流充電して設定電圧にな
った後、定電圧充電する。この状態で、演算回路５は放
電スイッチＳＷ2をオフとする。
［Ｎ２のステップ］電圧検出回路３が電池電圧（Ｖｎ）
を検出し、検出した電圧信号を演算回路５に入力する。
［Ｎ３のステップ］演算回路５は、検出した電池電圧
（Ｖｎ）を設定電圧（ＶA）に比較する。電池電圧（Ｖ
ｎ）が設定電圧（ＶA）よりも低いとき、Ｎ２のステッ
プにループする。電池の充電が進行して、検出した電池
電圧（Ｖｎ）が設定電圧（ＶA）以上になると、次のス
テップに進む。
［Ｎ４のステップ］演算回路５がメインスイッチＳＷ1
をオフにして充電を中断した後、放電スイッチＳＷ2を
オンにしてパルス放電を開始する。
［Ｎ５のステップ］放電スイッチＳＷ2をオンにする時
間（Ｔｂ）が経過するまで、このステップをループす
る。パルス放電時間（Ｔｂ）は短く設定される。放電時
間が長くなると、その後の充電時間が長くなるからであ
る。パルス放電（Ｔｂ）は、例えば０．５〜５秒に設定
される。
［Ｎ６のステップ］電圧検出回路３が、電池電圧を検出
して、検出信号を演算回路５に入力する。
［Ｎ７のステップ］演算回路５は、入力された電池電圧
（Ｖｎ）から、再充電時間（Ｔｃ）を演算する。演算回
路５が計算する再充電時間（Ｔｃ）は、図１０に示すよ
うに、検出した電池電圧（Ｖｎ）が低いときに長く、充
電が進行して電池電圧（Ｖｎ）が高くなると短く、設定
値よりも高いと０とする。
［Ｎ８のステップ］演算回路５が、放電スイッチＳＷ2
をオフにして放電を停止し、メインスイッチＳＷ1をオ
ンに切り替えて充電を再開する。
［Ｎ９のステップ］演算回路５は、再充電時間（Ｔｃ）
が経過したかどうかを判定する。再充電時間（Ｔｃ）が
経過するまで、このステップをループする。
［Ｎ１０のステップ］再充電時間（Ｔｃ）が経過する
と、再充電時間をあらかじめ設定した設定時間（Ｔ１）
よりも短いかどうかを判定する。設定時間（Ｔ１）は、
電池の充電が進行して再充電時間が所定の値以下になる
と、再充電することなく充電を満了するために設けられ
る。
［Ｎ１１のステップ］演算回路５が計算した再充電時間
が設定時間よりも短くなると、メインスイッチＳＷ1を
オフにして、再充電を停止する。この状態で電池は満充
電される。In this charging method, the battery is charged in the following steps according to the flowchart shown in FIG. [Step N1] The arithmetic circuit 5 uses the main switch SW1.
Is turned on, the battery is charged with a constant current to reach the set voltage, and then the battery is charged with a constant voltage. In this state, the arithmetic circuit 5 turns off the discharge switch SW2. [Step N2] The voltage detection circuit 3 sets the battery voltage (Vn).
Is detected, and the detected voltage signal is input to the arithmetic circuit 5. [Step N3] The arithmetic circuit 5 compares the detected battery voltage (Vn) with the set voltage (VA). Battery voltage (V
When n) is lower than the set voltage (VA), it loops to the step of N2. When the battery charge progresses and the detected battery voltage (Vn) becomes equal to or higher than the set voltage (VA), the process proceeds to the next step. [Step N4] The arithmetic circuit 5 uses the main switch SW1.
Is turned off to interrupt charging, and then the discharge switch SW2 is turned on to start pulse discharge. [Step N5] This step is looped until the time (Tb) for turning on the discharge switch SW2 has elapsed. The pulse discharge time (Tb) is set short. This is because if the discharging time becomes long, the charging time thereafter becomes long. The pulse discharge (Tb) is set to, for example, 0.5 to 5 seconds. [Step N6] The voltage detection circuit 3 detects the battery voltage and inputs the detection signal to the arithmetic circuit 5. [Step N7] The arithmetic circuit 5 calculates the recharge time (Tc) from the input battery voltage (Vn). As shown in FIG. 10, the recharging time (Tc) calculated by the arithmetic circuit 5 is long when the detected battery voltage (Vn) is low and short when the charging progresses and the battery voltage (Vn) is high. If it is higher than the value, it is set to 0. [Step N8] The arithmetic circuit 5 causes the discharge switch SW2
Is turned off to stop discharging, and main switch SW1 is turned on to restart charging. [Step N9] The arithmetic circuit 5 has a recharge time (Tc).
Is determined. This step is looped until the recharge time (Tc) has elapsed. [Step N10] When the recharge time (Tc) has elapsed, the recharge time is set in advance (T1).
Is shorter than. The set time (T1) is
It is provided in order to complete the charging without recharging when the charging of the battery progresses and the recharging time becomes a predetermined value or less. [Step N11] When the recharge time calculated by the arithmetic circuit 5 becomes shorter than the set time, the main switch SW1 is turned off to stop the recharge. In this state, the battery is fully charged.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明の電池の充電方法は、全ての電池
を過充電することなく満充電できる特長がある。それ
は、本発明の充電方法が、電池を充電するときにパルス
放電して充電量を検出し、検出した充電量から再充電時
間を調整するからである。内部抵抗の大きい電池、すな
わち周囲温度が低く、あるいはサイクル劣化した電池
は、充電に時間がかかる。この電池は、パルス放電する
と電圧の低下が大きく、低下した電圧値から再充電時間
を長くして満充電できる。内部抵抗の小さい電池は、短
時間に能率よく充電されるので、パルス放電したときの
電圧低下が少ない。低下した電圧値から、再充電時間を
短くして満充電できるので、電池の過充電を防止でき
る。したがって、本発明の充電方法は、実質的に容量が
変化し、あるいは周囲温度の異なる電池を過充電を防止
して満充電できる特長がある。The battery charging method of the present invention has a feature that all batteries can be fully charged without being overcharged. This is because the charging method of the present invention detects the charge amount by performing pulse discharge when charging the battery, and adjusts the recharge time from the detected charge amount. A battery having a large internal resistance, that is, a battery having a low ambient temperature or a cycle-deteriorated battery takes time to charge. This battery has a large drop in voltage when pulse-discharged, and can be fully charged by extending the recharge time from the lowered voltage value. Batteries with a small internal resistance are charged efficiently in a short time, so that the voltage drop during pulse discharge is small. Since the recharge time can be shortened and the battery can be fully charged from the lowered voltage value, overcharging of the battery can be prevented. Therefore, the charging method of the present invention is characterized in that it can fully charge a battery having a substantially changed capacity or a different ambient temperature while preventing overcharging.
【００３１】さらまた、本発明の充電方法は、従来のよ
うに定電圧充電する時の微小電流を検出して充電を停止
する必要がない。パルス放電したときの電池電圧から電
池の充電量を検出し、その後の再充電時間を調整するか
らである。このため、電池を理想的な充電で満充電でき
るにもかかわらず、高精度に微小な充電電流を検出する
複雑で高価な回路を必要とせず、簡単で安価な回路で正
常に充電できる特長もある。Furthermore, the charging method of the present invention does not need to stop the charging by detecting a minute current at the time of constant voltage charging as in the conventional case. This is because the amount of charge of the battery is detected from the battery voltage at the time of pulse discharge and the subsequent recharge time is adjusted. Therefore, even though the battery can be fully charged by ideal charging, it does not require a complicated and expensive circuit that detects minute charging current with high accuracy, and it can be normally charged by a simple and inexpensive circuit. is there.
【図１】リチウムイオン二次電池を充電するときの電
圧、電流、容量の変化を示すグラフFIG. 1 is a graph showing changes in voltage, current and capacity when charging a lithium ion secondary battery.
【図２】本発明の方法で充電する電池の電圧と電流と容
量の変化を示すグラフFIG. 2 is a graph showing changes in voltage, current and capacity of a battery charged by the method of the present invention.
【図３】本発明の充電方法に使用する充電回路の一例を
示すブロック線図FIG. 3 is a block diagram showing an example of a charging circuit used in the charging method of the present invention.
【図４】本発明の電池の充電方法の具体例を示すフロー
チャート図FIG. 4 is a flowchart showing a specific example of the battery charging method of the present invention.
【図５】本発明の他の方法で充電される電池の電圧と電
流の変化を示すグラフFIG. 5 is a graph showing changes in voltage and current of a battery charged by another method of the present invention.
【図６】図５に示すグラフにしたがって電池を充電する
フローチャート図FIG. 6 is a flow chart diagram of charging the battery according to the graph shown in FIG.
【図７】本発明の他の方法で充電される電池の電圧と電
流の変化を示すグラフFIG. 7 is a graph showing changes in voltage and current of a battery charged by another method of the present invention.
【図８】図７に示すグラフにしたがって電池を充電する
フローチャート図FIG. 8 is a flow chart for charging the battery according to the graph shown in FIG.
【図９】さらに本発明の他の実施例にかかる方法で充電
する電池の電圧と電流変化を示すグラフFIG. 9 is a graph showing changes in voltage and current of a battery charged by a method according to another embodiment of the present invention.
【図１０】図９に示す特性で電池を充電するときに演算
回路が再充電時間を計算する例を示すグラフFIG. 10 is a graph showing an example in which the arithmetic circuit calculates the recharge time when charging the battery with the characteristics shown in FIG.
【図１１】図９に示す電圧、電流特性で電池を充電する
フローチャート図FIG. 11 is a flowchart for charging the battery with the voltage and current characteristics shown in FIG.
１…定電流定電圧充電回路 ２…電流検出回路 ３…電圧検出回路 ４…放電回路 ５…演算回路 1 ... Constant current constant voltage charging circuit 2 Current detection circuit 3 ... Voltage detection circuit 4 ... Discharge circuit 5 ... Arithmetic circuit
Claims (3)
が設定電流（Ｉａ）以下になるとパルス的に放電させて
低下した電圧を検出し、検出した電圧値からその後の再
充電時間を演算して充電することを特徴とする電池の充
電方法。1. A charging current during charging of a battery
Is less than or equal to a set current (Ia), the voltage is discharged in a pulsed manner, the lowered voltage is detected, and the subsequent recharge time is calculated from the detected voltage value to charge the battery.
始してから設定時間（ＴA）が経過した後に、パルス的After the set time (TA) has passed since the start,
に放電させて低下した電圧を検出し、検出した電圧値かVoltage is detected by discharging the
らその後の再充電時間を演算して充電することを特徴とIt is characterized by calculating the recharge time after that and charging.
する電池の充電方法。How to charge the battery.
始して電池電圧が設定電圧（ＶA）に上昇したときに、When the battery voltage rises to the set voltage (VA) for the first time,
パルス的に放電させて低下した電圧を検出し、検出したDetected and detected the voltage dropped by pulse discharge
電圧値からその後の再充電時間を演算して充電することCharging by calculating the subsequent recharge time from the voltage value
を特徴とする電池の充電方法。A method of charging a battery, characterized by:
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