JP3408062B2 - 二次電池の充電方法及び充電装置 - Google Patents

二次電池の充電方法及び充電装置

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JP3408062B2 JP15250396A JP15250396A JP3408062B2 JP 3408062 B2 JP3408062 B2 JP 3408062B2 JP 15250396 A JP15250396 A JP 15250396A JP 15250396 A JP15250396 A JP 15250396A JP 3408062 B2 JP3408062 B2 JP 3408062B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池を定電圧
充電し、充電電流が閾値より小さくなると充電を制御す
る充電回路を用いて、前記二次電池をパルス充電する充
電方法及び充電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】繰り返し充放電可能な非水系二次電池の
1つとして、小型で高容量なリチウムイオン二次電池が
注目されている。このような二次電池の充電器は、二次
電池を定電圧充電し、充電電流がある閾値以下になる
と、充電を制御するようにしている(例えば、特開平2
−192670号公報に詳しい)。
【0003】一方、リチウムイオン二次電池を急速充電
する技術が、特開平7−183051号公報に開示され
ている。この公報に開示された内容は、二次電池をパル
ス充電するものであって、例えば、充電用電源の出力電
圧を二次電池の満充電電圧より高く設定し、二次電池の
電池電圧が満充電電圧に達した後の所定時間の充電と、
電池電圧が満充電電圧を下回るまでの充電の中断とを繰
り返しながら、二次電池をパルス充電するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、充電電流が
ある閾値以下になると、充電を制御するようにした充電
器を用いて、二次電池を前述のパルス充電する場合、電
池電圧が満充電電圧を下回るまでの間、二次電池の充電
が中断されて充電電流が0となる。従って、充電器は、
これを満充電であると誤って検出し、充電を制御してし
まうため、前述のようなパルス充電が正常に行えないと
いう問題点があった。
【0005】そこで、本発明は、斯る問題点を解消し、
二次電池を定電圧充電し、充電電流が閾値より小さくな
ると充電を制御する充電回路を用いて、前記二次電池を
正常にパルス充電することができるようにするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、二次電池を定
電圧充電し、充電電流が閾値より小さくなると充電を制
御する充電回路を用いて、前記二次電池をパルス充電す
る充電方法であって、前記二次電池のパルス充電期間中
における充電中断時、前記充電電流を迂回させて充電電
流の大きさを前記閾値より大きくし、前記二次電池の満
充電検出後、前記充電電流を迂回させて充電電流の大き
さを前記閾値より小さくすることを特徴とする。
【0007】更に、本発明は、二次電池を定電圧充電
し、充電電流が閾値より小さくなると充電を制御する充
電回路を用いて、前記二次電池をパルス充電する充電装
置であって、前記二次電池のパルス充電を制御するパル
ス充電制御部と、前記二次電池の満充電を検出する満充
電検出部と、前記二次電池と並列に接続され、前記充電
回路からの充電電流を迂回する迂回回路部とを備え、こ
の迂回回路部は、前記二次電池のパルス充電期間中にお
ける充電中断時、前記充電電流を迂回させて充電電流の
大きさを前記閾値より大きくし、前記二次電池の満充電
検出後、前記充電電流を迂回させて充電電流の大きさを
前記閾値より小さくすることを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は本発明の充電装置の概略を
示すブロック図であり、充電回路は、4.20Vの定電
圧と所定の定電流を出力する定電圧・定電流電源部1
と、充電回路に着脱自在に装着されるパック電池Pへの
充電電流をオンオフ制御する充電制御スイッチ部2と、
充電回路に流れる充電電流を検出する電流検出部3と、
この充電電流が閾値Io以下になると、パック電池Pの
充電を制御する充電制御部4とを備えている。
【0009】ここで、充電制御部4による充電制御と
は、充電電流が閾値Io以下になると充電制御スイッチ
部2を直ちにまたは所定時間経過後にオフ状態とする、
あるいは電池が満充電状態になったことを表示する等を
意味している。
【0010】図2は、図1におけるパック電池Pの詳細
を示す回路図である。パック電池は一対の充放電端子T
1、T2を備えており、この端子T1、T2間に、リチ
ウムイオン二次電池(以下、二次電池という)11とM
OSFETからなるパルス充電スイッチQ1とが直列接
続されている。なお、パルス充電スイッチQ1には、寄
生ダイオードDが並列に接続されている。
【0011】パルス充電制御部12は、二次電池11の
電池電圧を検出し、電池電圧が4.10Vに達すると、
コンデンサC1で定められた時定数の時間Taが経過し
た後、パルス充電スイッチQ1をオフ状態とするべく出
力端子OUTよりローレベル信号を出力する。出力端子
OUTからローレベル信号が出力されると、トランジス
タQ2及びQ3がオン状態となり、その結果、パルス充
電スイッチQ1がオフ状態となって、二次電池Bの充電
が中断される。
【0012】また、パルス充電制御部12は、二次電池
11の電池電圧が4.10Vを下回ると、直ちに出力端
子OUTよりハイレベル信号を出力して、トランジスタ
Q2及びQ3をオフ状態とすることによって、パルス充
電スイッチQ1をオン状態とし、二次電池Bの充電を再
開する。
【0013】以上のように、パルス充電制御部12は、
二次電池11の電池電圧が4.10Vに達した後の所定
時間Taの充電と、電池電圧が4.10Vを下回るまで
の充電の中断とを繰り返しながら、二次電池11をパル
ス充電する。
【0014】満充電検出回路部13は、パルス充電制御
部12が二次電池11の充電を中断している時間が所定
時間Tb以上になったことを検出して、二次電池11の
満充電を検出する。即ち、二次電池11の充電が行われ
ているとき、パルス充電スイッチQ1のゲート部の電圧
はハイレベルにあるため、トランジスタQ4はオン状態
であり、コンデンサC2は放電状態にある。従って、ト
ランジスタQ5及びQ6はオフ状態を維持する。
【0015】一方、二次電池11の充電が中断すると、
パルス充電スイッチQ1のゲート部の電圧はローレベル
となるため、トランジスタQ4はオフ状態となり、コン
デンサC2は充電される。そして、充電時間が所定時間
Tb以上になると、コンデンサC2の充電電圧によりト
ランジスタQ5及びQ6はオン状態となって、ハイレベ
ルの満充電信号が出力される。この満充電信号により、
トランジスタQ3をオン状態として、パルス充電スイッ
チQ1をオフ状態とし、二次電池11の充電を遮断し
て、以後、この状態を継続する。
【0016】なお、二次電池11の充電の中断時間が所
定時間Tbを越えない場合(即ち、二次電池11の充電
が所定時間Tb以内に再開された場合)、トランジスタ
Q5がオン状態となる前に、トランジスタQ4がオン状
態となってコンデンサC2を放電するため、トランジス
タQ6より満充電信号は出力されない。
【0017】このように、満充電検出回路13は、二次
電池11のパルス充電における中断時間を検出し、この
時間が所定時間Tb以上になると満充電信号を出力する
ものである。
【0018】電流迂回回路部14は、充放電端子T1、
T2間に接続されており、二次電池11のパルス充電中
における充電中断時の充電電流を迂回する第1迂回回路
14Aと、二次電池11の満充電検出後の充電電流を迂
回する第2迂回回路14Bとから構成される。
【0019】第1迂回回路14Aは、二次電池11の満
充電が検出されるまでオン状態を維持するトランジスタ
Q7と、充電制御部4(図1参照)が充電を制御するた
めの充電電流の閾値Ioより若干高い第1設定値Iaに
充電電流を制限する第1制限抵抗R1と、パルス充電制
御部12が二次電池11の充電を中断する(即ち、トラ
ンジスタQ2がオン状態となる)とオン状態になるトラ
ンジスタQ8とを直列接続してなる。
【0020】一方、第2迂回回路14Bは、充電制御部
4(図1参照)が充電を制御するための充電電流の閾値
Ioより若干低い第2設定値Ibに充電電流を制限する
第2制限抵抗R2と、満充電検出回路13が二次電池1
1の満充電を検出するとオン状態となるトランジスタQ
9との直列回路からなる。
【0021】以上の電流迂回回路部14は、以下のよう
に動作する。二次電池11のパルス充電期間中におい
て、二次電池11の充電中は、トランジスタQ2がオフ
状態であるため、トランジスタQ8もオフ状態である。
従って、充電電流が第1迂回回路14Aを流れることは
ない。
【0022】二次電池11の充電が中断されると、トラ
ンジスタQ8がオン状態となり、二次電池11を流れて
いた充電電流は第1迂回回路14Aを流れる。この時の
充電電流は、第1制限抵抗R1によって第1設定値Ia
となる。
【0023】二次電池11の満充電が検出されると、ト
ランジスタQ6はオン状態となるため、第1迂回回路1
4Aは、トランジスタQ7がオフ状態となって、充電電
流の迂回動作を停止する。一方、第2迂回回路14Bの
トランジスタQ9がオン状態となるため、充電電流は第
2迂回回路14Bを流れることとなり、その大きさは第
2制限抵抗R2によって第2設定値Ibとなる。
【0024】更に、図2の回路において、充電器オフ検
出部15がパルス充電スイッチQ1と並列に接続されて
いる。この充電器オフ検出部15はコンパレータから構
成されており、パルス充電スイッチQ1の寄生ダイオー
ドDにおける電流の有無を検出することによって、パッ
ク電池Pが取り外されたことを検出する。斯る検出後、
充電器オフ検出部15は、ハイレベル信号を出力してコ
ンデンサC2に並列に接続されているトランジスタQ1
0をオン状態として、コンデンサC2を放電する。
【0025】以下、本発明の動作について、図3〜図5
の波形図を参照して説明する。二次電池Bの充電は、パ
ック電池Pの充放電端子T1、T2を充電回路に接続
し、充電制御部4が充電制御スイッチ部2をオン状態と
することによって行われる。即ち、二次電池11の充電
は、パルス充電制御部12の制御の下にパルス充電され
る。具体的には、パルス充電制御部12は、二次電池1
1の電池電圧が4.10Vに達した後の所定時間Taの
充電と、電池電圧が4.10Vを下回るまでの充電の中
断とを繰り返しながら、二次電池11をパルス充電する
(図3及び図4参照)。
【0026】このパルス充電期間において、パルス充電
スイッチQ1がオフ状態になると、二次電池11を流れ
る充電電流は0になるが(図4参照)、充電電流は第1
迂回回路14Aを迂回して流れ、その値は、前述の閾値
Ioより大きな第1設定値Iaとなる(図5参照)。そ
して、電流検出部3はこの第1設定値Iaの充電電流を
検出するため、二次電池11のパルス充電期間中にパル
ス充電スイッチQ1がオフ状態となっても、充電制御部
4は充電制御スイッチ部2をオフ状態とする等の充電制
御を行わない。
【0027】その後、満充電検出回路13が二次電池1
1の満充電を検出すると、パルス充電スイッチQ1がオ
フ状態となり、以後、この状態が継続される。これと同
時に、第2迂回回路14Bが動作し、充電電流の大きさ
は閾値Ioより小さい第2設定値Ibとなる(図5参
照)。従って、電流検出部3はこの第2設定値Ibを検
出することにより、充電制御部4は二次電池11の満充
電を検出し、充電制御スイッチ部2をオフ状態とする等
の充電制御を行う。
【0028】こうして、二次電池11の満充電が検出さ
れた後、パック電池Pが充電回路より取り外されると、
二次電池11から第2迂回回路14B及び寄生ダイオー
ドDを経て電流が流れる。充電器オフ検出部15はこの
電流の存在を検出し、コンデンサC2に並列に接続され
ているトランジスタQ10をオン状態として、コンデン
サC2を放電する。従って、満充電検出回路13がリセ
ットされる状態となって、パルス充電スイッチQ1がオ
ン状態に復帰する。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、二次電池を定電圧充電
し、充電電流が閾値より小さくなると充電を制御する充
電回路を用いて、前記二次電池をパルス充電する充電方
法であって、前記二次電池のパルス充電期間中における
充電中断時、前記充電電流を迂回させて充電電流の大き
さを前記閾値より大きくし、前記二次電池の満充電検出
後、前記充電電流を迂回させて充電電流の大きさを前記
閾値より小さくするので、誤動作なく、二次電池をパル
ス充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図3】本発明による電池電圧の変化を示す波形図であ
る。
【図4】本発明による二次電池の充電電流の変化を示す
波形図である。
【図5】本発明による充電回路の電流の変化を示す波形
図である。
【符号の説明】
1 定電圧定電流電源部 2 充電制御スイッチ部 3 電流検出部 4 充電制御部 11 二次電池 12 パルス充電制御部 13 満充電検出部 14 電流迂回回路部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/00 - 7/10 G01R 31/36 H01M 10/44

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二次電池を定電圧充電し、充電電流が閾
    値より小さくなると充電を制御する充電回路を用いて、
    前記二次電池をパルス充電する充電方法であって、前記
    二次電池のパルス充電期間中における充電中断時、前記
    充電電流を迂回させて充電電流の大きさを前記閾値より
    大きくし、前記二次電池の満充電検出後、前記充電電流
    を迂回させて充電電流の大きさを前記閾値より小さくす
    ることを特徴とする二次電池の充電方法。
  2. 【請求項2】 二次電池を定電圧充電し、充電電流が閾
    値より小さくなると充電を制御する充電回路を用いて、
    前記二次電池をパルス充電する充電装置であって、前記
    二次電池のパルス充電を制御するパルス充電制御部と、
    前記二次電池の満充電を検出する満充電検出部と、前記
    二次電池と並列に接続され、前記充電回路からの充電電
    流を迂回する電流迂回回路部とを備え、この迂回回路部
    は、前記二次電池のパルス充電期間中における充電中断
    時、前記充電電流を迂回させて充電電流の大きさを前記
    閾値より大きくし、前記二次電池の満充電検出後、前記
    充電電流を迂回させて充電電流の大きさを前記閾値より
    小さくすることを特徴とする充電装置。
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CN101546919B (zh) * 2009-01-21 2011-08-24 炬力集成电路设计有限公司 一种电池充电方法及装置
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