JP4641862B2 - Lithium-ion secondary battery charge / discharge circuit - Google Patents
Lithium-ion secondary battery charge / discharge circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP4641862B2 JP4641862B2 JP2005142495A JP2005142495A JP4641862B2 JP 4641862 B2 JP4641862 B2 JP 4641862B2 JP 2005142495 A JP2005142495 A JP 2005142495A JP 2005142495 A JP2005142495 A JP 2005142495A JP 4641862 B2 JP4641862 B2 JP 4641862B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- ion secondary
- battery
- lithium ion
- charging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
この発明は、互いに並列に接続された複数の電池回路列を備え、これらの各電池回路列が、それぞれ互いに直列に接続された複数のリチウムイオン二次電池を含むリチウムイオン二次電池の充放電回路に関するものである。 The present invention includes a plurality of battery circuit arrays connected in parallel to each other, and each of these battery circuit arrays includes a plurality of lithium ion secondary batteries connected in series with each other. It relates to the circuit.
一般に携帯電話機およびコードレス電話機などの移動無線通信器をはじめ、ビデオカメラ、ノート型パソコンなどの電子機器では、体積エネルギー密度が高いリチウムイオン二次電池が多く使われる。このリチウムイオン二次電池は、通常、単電池を複数個、直列接続した電池回路列とされ、電子機器の電源として使用されるが、より大きな電流容量が要求される場合には、複数の電池回路列を互いに並列接続する。 In general, lithium ion secondary batteries having a high volumetric energy density are frequently used in mobile radio communication devices such as mobile phones and cordless phones, as well as electronic devices such as video cameras and notebook computers. This lithium ion secondary battery is usually a battery circuit array in which a plurality of single cells are connected in series, and is used as a power source for electronic devices. When a larger current capacity is required, a plurality of batteries The circuit strings are connected in parallel to each other.
特開2003−217675号公報には、複数のリチウムイオン二次電池を互いに直列に接続した1つの電池回路列について、各リチウムイオン二次電池と並列にバイパス回路を構成した充放電回路が開示されている。この各バイパス回路は、それぞれIGBTQ1、Q2、Q3、・・・、Qnを有し、これらのIGBTは、対応するリチウムイオン二次電池の充電が完了し、その端子電圧が充電完了電圧に達したときにオンとなり、対応するリチウムイオン二次電池に対する充電電流をバイパスし、充電の完了したリチウムイオン二次電池の過充電を防止しながら、各リチウムイオン二次電池をバランスよく充電できる。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-217675 discloses a charge / discharge circuit in which a bypass circuit is configured in parallel with each lithium ion secondary battery for one battery circuit array in which a plurality of lithium ion secondary batteries are connected in series with each other. ing. Each of these bypass circuits has IGBTs Q1, Q2, Q3,..., Qn, and these IGBTs have completed charging of the corresponding lithium ion secondary batteries, and their terminal voltages have reached the charging completion voltage. Sometimes it is turned on, the charging current for the corresponding lithium ion secondary battery is bypassed, and each lithium ion secondary battery can be charged in a well-balanced manner while preventing overcharging of the charged lithium ion secondary battery.
しかし、複数の電池回路列を互いに並列接続する場合には、充電の完了したリチウムイオン二次電池がバイパスされるため、充電の完了したリチウムイオン二次電池の数が多い電池回路列の充電電流が増大し、これが、充電の完了したリチウムイオン二次電池の数が少ない他の電池回路列におけるリチウムイオン二次電池の充電を遅らせる結果となるので、すべての電池回路列におけるすべてのリチウムイオン二次電池を効率的に充電できない不都合が生じる。 However, when a plurality of battery circuit arrays are connected in parallel to each other, since the charged lithium ion secondary batteries are bypassed, the charging current of the battery circuit arrays having a large number of fully charged lithium ion secondary batteries This results in delaying the charging of the lithium ion secondary battery in the other battery circuit array with a small number of fully charged lithium ion secondary batteries, so that all the lithium ion secondary batteries in all the battery circuit arrays are A disadvantage that the secondary battery cannot be charged efficiently occurs.
この発明は、互いに並列に接続された複数の電池回路列を備え、各電池回路列の各リチウムイオン二次電池をバランスよく、しかも効率的に充電できる改良されたリチウムイオン二次電池の充放電回路を提案するものである。 The present invention includes a plurality of battery circuit arrays connected in parallel to each other, and is capable of charging and discharging lithium ion secondary batteries in each battery circuit array in a balanced and efficient manner. A circuit is proposed.
この発明によるリチウムイオン二次電池の充放電回路は、互いに並列に接続された複数の電池回路列を備え、これらの各電池回路列が、それぞれ互いに直列に接続された複数のリチウムイオン二次電池を含むリチウムイオン二次電池の充放電回路であって、前記各電池回路列の各リチウムイオン二次電池にそれぞれバイパススイッチを接続し、前記リチウムイオン二次電池のそれぞれが充電完了電圧に達したときに、対応する前記バイパススイッチにより充電電流をバイパスするように構成するとともに、前記各電池回路列のそれぞれに、それに含まれる前記各リチウムイオン二次電池と直列に電流制限回路と列制御スイッチを接続し、それぞれの前記電池回路列に含まれるすべての前記リチウムイオン二次電池が充電完了電圧に達したときに、その電池回路列の前記列制御スイッチをオフとすることを特徴とする。 A charging / discharging circuit of a lithium ion secondary battery according to the present invention includes a plurality of battery circuit arrays connected in parallel to each other, and each of these battery circuit arrays is connected to each other in series. A charge / discharge circuit for a lithium ion secondary battery including a bypass switch connected to each lithium ion secondary battery in each battery circuit row, each of the lithium ion secondary batteries reaching a charge completion voltage When the charging current is bypassed by the corresponding bypass switch, a current limiting circuit and a column control switch are connected in series with each of the lithium ion secondary batteries included in each of the battery circuit columns. When all the lithium ion secondary batteries included in each of the battery circuit arrays have reached the charging completion voltage , Characterized by an off the column control switches of the battery circuit row.
この発明によるリチウムイオン二次電池の充放電回路では、各電池回路列の各リチウムイオン二次電池にそれぞれバイパススイッチを接続し、リチウムイオン二次電池のそれぞれが充電完了電圧に達したときに、対応する前記バイパススイッチにより充電電流をバイパスするように構成するので、各電池回路列において、各リチウムイオン二次電池の過充電を防止しながらバランスよく充電することができ、併せて各電池回路列のそれぞれに、それに含まれる各リチウムイオン二次電池と直列に電流制限回路と列制御スイッチを接続し、それぞれの電池回路列に含まれるすべてのリチウムイオン二次電池が充電完了電圧に達したときに、その電池回路列の前記列制御スイッチをオフとするので、各リチウムイオン二次電池が順次充電完了する場合にも、各電池回路列の充電電流をバランスさせ、効率的にすべての電池回路列におけるすべてのリチウムイオン二次電池を効率良く充電できる。 In the charging / discharging circuit of the lithium ion secondary battery according to the present invention, each bypass switch is connected to each lithium ion secondary battery in each battery circuit row, and when each of the lithium ion secondary batteries reaches the charge completion voltage, Since the charging current is bypassed by the corresponding bypass switch, each battery circuit row can be charged in a balanced manner while preventing overcharge of each lithium ion secondary battery. A current limiting circuit and a column control switch are connected in series with each of the lithium ion secondary batteries included in each of the batteries, and when all of the lithium ion secondary batteries included in the respective battery circuit columns reach the charging completion voltage In addition, since the row control switch of the battery circuit row is turned off, each lithium ion secondary battery is sequentially charged. Even if the charging current of each battery circuit row are balanced, effectively all of the lithium ion secondary batteries in all of the battery circuit array can be efficiently charged.
以下この発明のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明する。 Several embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、この発明によるリチウムイオン二次電池の充放電回路の実施の形態1を示す電気回路図である。
FIG. 1 is an electric circuit
実施の形態1のリチウムイオン二次電池の充放電回路は、図1に示すように、n個の電池回路列100、200、・・・、n00と、充電器2と、制御部3と、直流負荷4と、n×n個の電圧検出器5を有する。充電器2は正極Pと負極Nを有し、その正極Pは、正側接続電路線101Pを介して直流負荷4の一端に接続され、この正側接続電路線101Pには、正側充放電電路線102Pが接続される。また充電器2の負極Nは、負側接続電路線101Nを介して直流負荷4の他端に接続され、この負側接続電路線101Nには、負側充放電電路線102Nが接続される。電池回路列100、200、・・・、n00は、正側充放電電路線102Pと負側充放電電路線102Nとの間に、互いに並列に接続される。
As shown in FIG. 1, the charging / discharging circuit of the lithium ion secondary battery according to the first embodiment includes n
実施の形態1は、n×n個のリチウムイオン二次電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、・・・、na、nb、・・・、nnを含む。これらのリチウムイオン二次電池は、充電器2により、それぞれ4.1ボルトの充電完了電圧まで充電された後、直流負荷4への給電のために放電する。
In the first embodiment, n × n lithium ion secondary batteries 1a, 1b,..., 1n, 2a, 2b,..., 2n,. Including. These lithium ion secondary batteries are charged to a charging completion voltage of 4.1 volts by the
各リチウムイオン二次電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、・・・、na、nb、・・・、nnをそれぞれ単電池と称する。電池回路列100は、n個の単電池1a、1b、・・・、1nを含み、これらの各単電池1a、1b、・・・、1nは、それぞれの正極が正側充放電電路線102Pに向くような同じ極性で、互いに直列に接続される。電池回路列200は、n個の単電池2a、2b、・・・、2nを含み、これらの各単電池2a、2b、・・・、2nも、それぞれの正極が正側充放電電路線102Pに向くような同じ極性で、互いに直列に接続される。電池回路列n00は、n個の単電池na、nb、・・・、nnを含み、これらの各単電池na、nb、・・・、nnも、それぞれの正極が正側充放電電路線102Pに向くような同じ極性で、互いに直列に接続される。
Each of the lithium ion secondary batteries 1a, 1b, ..., 1n, 2a, 2b, ..., 2n, ..., na, nb, ..., nn is referred to as a single cell. The
充電器2は、各電池回路列100、200、・・・、n00のそれぞれに定電流値Iの充電電流を供給し、この充電電流により、各単電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、・・・、na、nb、・・・、nnを定電流充電する。充電器2は、各単電池の充電時には、正側充放電電路線102P、負側充放電電路線102Nに、n×Iの定電流を供給する。
The
電池回路列100は、1つの列制御回路10Cと、n個の電池制御回路11C、12C、・・・、1nCを含む。同様に、電池回路列200は、1つの列制御回路20Cと、n個の電池制御回路21C、22C、・・・、2nCを含み、電池回路列n00は、1つの列制御回路n0Cと、n個の電池制御回路n1C、n2C、・・・、nnCを含む。
The
列制御回路10C、20C、・・・、n0Cの数は、電池回路列100、200、・・・、n00と同数であり、それぞれ電池回路列100、200、・・・、n00の最も正側充放電電路線102Pに近い位置に接続される。これらの列制御回路10C、20C、・・・、n0Cは互いに同様に構成される。列制御回路10Cは、列制御スイッチA10と放電ダイオードB10と電流制限回路6を含む。列制御スイッチA10は、電流制限回路6に直結され、この電流制限回路6および各単電池1a、1b、・・・、1nと直列に接続される。列制御回路20Cは、列制御スイッチA20と放電ダイオードB20と電流制限回路6を含み、列制御スイッチA20は、電流制限回路6に直結され、この電流制限回路6および各単電池2a、2b、・・・、2nと直列に接続される。列制御回路n0Cは、列制御スイッチAn0と放電ダイオードBn0と電流制限回路6を含み、列制御スイッチAn0は、電流制限回路6に直結され、この電流制限回路6および各単電池na、nb、・・・、nnと直列に接続される。
The number of column control circuits 10C, 20C,..., N0C is the same as the number of
列制御スイッチA10、A20、・・・、An0は、例えばp−n−pタイプのIGBTで構成され、それぞれのコレクタ端子が正側充放電電路線102Pに向く極性で配置される。放電ダイオードB10、B20、・・・、Bn0はこれと逆の極性で、カソードが正側充電電路線102Pに向く極性で配置される。
The column control switches A10, A20,..., An0 are configured by, for example, a pnp type IGBT, and each collector terminal is arranged with a polarity toward the positive charge /
電流制限回路6は、電池回路列100、200、・・・、n00のそれぞれを流れる充電電流を定電流値Iに制限する。この電流制限回路6は、例えば電池回路列100、200、・・・、n00の充電電流を検出し、それが定電流値Iから上昇しようとするときに、それを定電流値Iに制限する検出形の電流制限回路で構成されるが、各電池回路列100、200、・・・、n00に定電流値Iを供給する定電流源形の電流制限回路で構成することもできる。
The current limiting circuit 6 limits the charging current flowing through each of the
電池制御回路11Cは、列制御回路10Cと単電池1aとの間に配置され、単電池1aを制御する。電池制御回路12Cは、単電池1a、1bの間に配置され、単電池1bを制御する。電池制御回路1nCは、単電池1n−1、1nの間に配置され、単電池1nを制御する。同様に、電池制御回路21Cは、列制御回路20Cと単電池2aとの間に配置され、単電池2aを制御する。電池制御回路22Cは、単電池2a、2bの間に配置され、単電池2bを制御する。電池制御回路2nCは、単電池2n−1、2nの間に配置され、単電池2nを制御する。同様に、電池制御回路n1Cは、列制御回路n0Cと単電池naとの間に配置され、単電池naを制御する。電池制御回路n2Cは、単電池na、nbの間に配置され、単電池nbを制御する。電池制御回路nnCは、単電池nn−1、nnの間に配置され、単電池nnを制御する。
The
電池制御回路11C、12C、・・・、1nC、21C、22C、・・・、2nC、・・・、n1C、n2C、・・・nnCの数は、単電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、・・・、na、nb、・・・、nnと同数であり、互いに同様に構成される。電池制御回路11Cは、充電制御スイッチA11と放電ダイオードB11とバイパススイッチC11を含み、電池制御回路12Cは、充電制御スイッチA12と放電ダイオードB12とバイパススイッチC12を含み、電池制御回路1nCは、充電制御スイッチA1nと放電ダイオードB1nとバイパススイッチC1nを含む。電池制御回路21Cは、充電制御スイッチA21と放電ダイオードB21とバイパススイッチC21を含み、電池制御回路22Cは、充電制御スイッチA22と放電ダイオードB22とバイパススイッチC22を含み、電池制御回路2nCは、充電制御スイッチA2nと放電ダイオードB2nとバイパススイッチC2nを含む。同様に、電池制御回路n1Cは、充電制御スイッチAn1と放電ダイオードBn1とバイパススイッチCn1を含み、電池制御回路n2Cは、充電制御スイッチAn2と放電ダイオードBn2とバイパススイッチCn2を含み、電池制御回路nnCは、充電制御スイッチAnnと放電ダイオードBnnとバイパススイッチCnnを含む。
充電制御スイッチA11、A12、・・・、A1n、A21、A22、・・・、A2n、・・・、An1、An2、・・・、Annは、例えばp−n−pタイプのIGBTにより構成され、それぞれコレクタ端子が正側充放電電路線102Pに向く同じ極性で、各電池回路列100、200、・・・、n00に、それらの各電池回路列に含まれる各単電池と直列に接続される。放電ダイオードB11、B12、・・・、B1n、B21、B22、・・・B2n、・・・、Bn1、Bn2、・・・、Bnnは、各充電制御スイッチA11、A12、・・・、A1n、A21、A22、・・・、A2n、・・・、An1、An2、・・・、Annのそれぞれと逆の極性で、それぞれのカソード端子が正側充放電電路線102Pに向く同じ極性で並列に接続される。
The charge control switches A11, A12, ..., A1n, A21, A22, ..., A2n, ..., An1, An2, ..., Ann are composed of, for example, a pnp type IGBT. The collector terminals are connected in series with the individual cells included in each of the
バイパススイッチC11、C12、・・・、C1n、C21、C22、・・・、C2n、・・・、Cn1、Cn2、・・・、Cnnは、例えばp−n−pタイプのIGBTにより構成され、それぞれ対応する単電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、・・・、na、nb、・・・、nnと、充電制御スイッチA11、A12、・・・、A1n、A21、A22、・・・、A2n、・・・、An1、An2、・・・、Annとの直列回路に並列に接続される。このバイパススイッチC11、C12、・・・、C1n、C21、C22、・・・、C2n、・・・、Cn1、Cn2、・・・、Cnnは、対応する充電制御スイッチA11、A12、・・・、A1n、A21、A22、・・・、A2n、・・・、An1、An2、・・・、Annと同じ極性で、それぞれのコレクタ端子が、対応する充電制御スイッチA11、A12、・・・、A1n、A21、A22、・・・、A2n、・・・、An1、An2、・・・、Annのコレクタ端子に接続される。 The bypass switches C11, C12, ..., C1n, C21 , C22, ..., C2n, ..., Cn1, Cn2, ..., Cnn are constituted by, for example, pnp type IGBTs. , 1n, 2a, 2b, ..., 2n, ..., na, nb, ..., nn, and charge control switches A11, A12, ... , A1n, A21, A22,..., A2n,..., An1, An2,. This bypass switch C11, C12, ..., C1n, C21, C22, ..., C2n, ..., Cn1, Cn2, ..., Cnn is a corresponding charge control switch A11, A12, ... , A1n, A21, A22,..., A2n,..., An1, An2, ..., Ann, and each collector terminal has a corresponding charge control switch A11, A12,. A1n, A21, A22, ..., A2n, ..., An1, An2, ..., Ann are connected to the collector terminals.
各電圧検出器5は、単電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、・・・、na、nb、・・・、nnのそれぞれの端子電圧を検出するように接続され、それぞれ対応する単電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、・・・、na、nb、・・・、nnが充電完了電圧に達したときに、充電完了検出信号S1を制御部3に供給する。
Each
制御部3は、各電圧検出器5からの充電完了検出信号S1を受けたときに、それぞれの電圧検出器5に対応する電池制御回路11C、12C、・・・、1nC、21C、22C、・・・、2nC、・・・、n1C、n2C、・・・nnCに、充電停止信号S2を供給する。この充電停止信号S2は、それぞれの電圧検出器5に対応するバイパススイッチC11、C12、・・・、C1n、C21、C22、・・・、C2n、・・・、Cn1、Cn2、・・・、Cnnをオフからオンに制御するとともに、それぞれの電圧検出器5に対応する充電制御スイッチA11、A12、・・・、A1n、A21、A22、・・・、A2n、・・・、An1、An2、・・・、Annをオンからオフに制御する。
When the
制御部3は、また各電池回路列100、200、・・・、n00のそれぞれにおいて、すべての単電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、・・・、またはna、nb、・・、nnが充電完了電圧に達したときに、列制御信号S3を発生し、この列制御信号S3をそれぞれ対応する列制御回路10C、20C、・・・、n0Cに供給する。この列制御信号S3は、対応する列制御スイッチA10、A20、・・・、An0をオンからオフに制御する。
The
次に図2を参照して実施の形態1の動作について説明する。図2は、実施の形態1の充電動作説明用図表である。図2において、最上段には横方向に、列制御スイッチA10、・・・、An0、充電制御スイッチA11、A12、・・・A1n、・・・、An1、An2、・・・AnnおよびバイパススイッチC11、C12、・・・、C1n、・・・、Cn1、Cn2、・・・、Cnnが配置される。 Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a chart for explaining the charging operation of the first embodiment. In Figure 2, the horizontal direction is placed on the upper, column control switches A10, · · ·, AN0, charge control switch A11, A12, ··· A1n, ··· , An1, An2, ··· Ann and bypass switch C11, C12,..., C1n,..., Cn1, Cn2,.
図2の最左欄には縦方向にモードSS、1A、1B、1N、・・・、NA、NB、NNが配置される。モードSSは充電初期を、モード1AはモードSSにおいて単電池1aが充電完了電圧に達した状態を、モード1Bはモード1Aにおいて、さらに単電池1bが充電完了状態に達した状態を、またモード1Nは単電池1a、1b、・・・、1(n−1)が充電完了電圧に達した状態において、単電池1nが充電完了電圧に達した状態をそれぞれ示す。このモード1Nは電池回路列100のすべての単電池1a、1b、・・・、1nが充電完了状態に達した状態を意味する。
In the leftmost column of FIG. 2, modes SS, 1A, 1B, 1N,..., NA, NB, and NN are arranged in the vertical direction. Mode SS is the initial charge state,
モードNAは電池回路列100、200、・・・、(n−1)00におけるすべての単電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、・・・、(n−1)a、(n−1)b、・・・、(n−1)nが充電完了電圧に達した状態において、単電池naが充電完了電圧に達した状態を、モードNBはモードNAにおいて単電池nbが充電完了電圧に達した状態を、またモードNNは、電池回路列100、200、・・・、(n−1)00におけるすべての単電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、・・・、(n−1)a、(n−1)b、・・・、(n−1)nと、電池回路列n00における単電池na、nb、・・・、n(n−1)が充電完了電圧に達した状態において、単電池nnが充電完了電圧に達した状態を示す。このモードNNはすべての電池回路列100、200、・・・、n00におけるすべての単電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、・・・、na、nb、・・・、nnが充電完了状態に達した状態を意味する。
The mode NA is all the cells 1a, 1b, ..., 1n, 2a, 2b, ..., 2n, ..., (n) in the
まず、モードSSでは、すべての列制御スイッチA10、A20、・・・、An0と、すべての充電制御スイッチA11、A12、・・・、A1n、A21、A22、・・・、A2n、・・・、An1、An2、・・・、Annがオン状態にあり、すべてのバイパススイッチC11、C12・・・、C1n、C21、C22、・・・、C2n、・・・、Cn1、Cn2、・・・、Cnnがオフ状態にある。この状態では、充電器2から、正側接続電路線101P、正側充放電電路線102P、負側接続電路線101N、負側充放電電路線102Nを介して、すべての単電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、・・・、na、nb、・・・、nnに定電流値Iの充電電流が供給され、これらのすべての単電池の充電が行なわれる。
First, in mode SS, all the column control switches A10, A20,..., An0 and all the charge control switches A11, A12,..., A1n, A21, A22,. , An1, An2,..., Ann are in the ON state, and all bypass switches C11, C12..., C1n, C21, C22,..., C2n,. , Cnn are in the off state. In this state, all the single cells 1a, 1b, and the like are connected from the
モードSSでは、各電池回路列100、200、・・・、n00のそれぞれに、充電器2から定電流値Iの充電電流が供給され、すべての単電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、・・・、na、nb、・・・、nnがこの充電電流により定電流充電される。
In the mode SS, each
モードSSにおいて、最初に単電池1aが充電完了電圧4.1ボルトに達したものとし、この状態をモード1Aとする。このモード1Aでは、単電池1aが充電完了電圧に達したことにより、この単電池1aに接続された電圧検出器5が充電完了検出信号S1を発生する。この単電池1aに対応する充電完了検出信号S1により、制御部3が電池制御回路11Cに対して充電停止信号S2を供給し、そのバイパススイッチC11をオフからオンに変え、充電制御スイッチA11をオンからオフに変える。
In mode SS, it is assumed that the unit cell 1a first reaches the charge completion voltage of 4.1 volts, and this state is referred to as
このモード1Aでは、電池回路列100において、単電池1aと充電制御スイッチA11がバイパススイッチC11により短絡され、定電流値Iの充電電流は単電池1aをバイパスし、他の単電池1b、・・・、1nに供給され、これらの単電池の充電が続く。バイパススイッチC11により単電池1aと充電制御スイッチA11とが短絡されるが、電池回路列100を流れる定電流値Iは、列制御回路10Cの電流制限回路6により上昇を抑えられ、所定の定電流値Iが維持される。
In this
モード1Aにおいて、次に単電池1bが充電完了電圧4.1ボルトに達したものとし、この状態をモード1Bとする。このモード1Bでは、単電池1bが充電完了電圧に達したことにより、この単電池1bに接続された電圧検出器5が充電完了検出信号S1を発生する。この単電池1bに対応する充電完了検出信号S1により、制御部3が電池制御回路12Cに対して充電停止信号S2を供給し、そのバイパススイッチC12をオフからオンに変え、充電制御スイッチA12をオンからオフに変える。
In
モード1Bでは、電池回路列100において、単電池1a、1bと充電制御スイッチA11、A12がバイパススイッチC11、C12により短絡され、定電流値Iの充電電流は単電池1a、1bをバイパスし、他の単電池1c、・・・、1nに供給され、これらの単電池の充電が続く。バイパススイッチC12により単電池1bと充電制御スイッチA12とが短絡されても、電池回路列100を流れる定電流値Iは、列制御回路10Cの電流制限回路6により上昇を抑えられ、モード1Nに達するまでは、定電流値Iが維持され、この定電流値Iにより充電が完了していない単電池が定電流充電される。
In the
電池回路列100における単電池1a、1b、・・・、1(nー1)がすべて充電完了電圧4.1ボルトに達し、それらに対応するバイパススイッチC11、C12、・・・、C1(n−1)がオンとなり、またそれらに対応する充電制御スイッチA11、A12、・・・、A1(n−1)がオフとなった状態において、単電池1nが充電完了電圧4.1ボルトに達するものとし、この状態をモード1Nとする。このモード1Nでは、電池回路列100の全体の端子電圧がn×4.1ボルトに達する。このモード1Nでは、単電池1nが充電完了電圧に達したことにより、この単電池1nに接続された電圧検出器5が充電完了検出信号S1を発生する。この単電池1nに対応する充電完了検出信号S1により、制御部3が電池制御回路1nCに対して充電停止信号S2を供給し、そのバイパススイッチC1nをオフからオンに変え、充電制御スイッチA1nをオンからオフに変える。併せて、モード1Nでは、電池回路列100のすべての単電池1a、1b、・・・、1nが充電完了電圧に達したことにより、制御部3は、電池制御回路1nCに対する充電停止信号S2を発生した直後に、列制御回路10Cに対する列制御信号S3を発生し、この列制御信号S3により、列制御スイッチA10がオンからオフに変えられる。この列制御スイッチA10のオフにより、電池回路列100のすべてのバイパススイッチC11、C12、・・・、C1nがオンからオフに変えられる。
All of the cells 1a, 1b,..., 1 (n−1) in the
列制御スイッチA10がオフとなることにより、電池回路列100に対する定電流値Iの充電電流は、列制御スイッチA10により遮断されるので、電池回路列100のすべてのバイパススイッチC11、C12、・・・、C1nがオンとなることにより、残りの電池回路列200、・・・、n00に対する定電流値Iの充電電流が低下する不都合も解消する。また、この電池回路列100に対する充電電流Iの遮断に伴なう、他の電池回路列200、300、・・・、n00に対する定電流値Iの上昇は、これらの各電池回路列200、300、・・・、n00における列制御回路20C、30C、・・・、n0Cの電流制限回路6により抑えられ、所定の定電流値Iが維持される。
When the column control switch A10 is turned off, the charging current of the constant current value I for the
モード1Nにおいて、電池回路列200における単電池2a、2b、・・・、2nが順次充電完了電圧4.1ボルトに達した場合にも、前記と同様に動作する。
In the
電池回路列100、200、・・・、(n−1)00におけるすべての単電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、・・・、(nー1)a、(n−1)b、・・・、(n−1)nが充電完了電圧4.1ボルトに達した状態において、電池回路列n00における単電池naが充電完了電圧4.1ボルトに達するものとし、この状態をモードNAとする。このモードNAでは、単電池naが充電完了電圧に達したことにより、この単電池naに接続された電圧検出器5が充電完了検出信号S1を発生する。この単電池naに対応する充電完了検出信号S1により、制御部3が電池制御回路n1Cに対して充電停止信号S2を供給し、そのバイパススイッチCn1をオフからオンに変え、充電制御スイッチAn1をオンからオフに変える。
All the cells 1a, 1b, ..., 1n, 2a, 2b, ..., 2n, ..., (n-1) in the
このモードNAでは、電池回路列n00において、単電池naと充電制御スイッチAn1がバイパススイッチCn1により短絡され、定電流値Iの充電電流は単電池naをバイパスし、他の単電池nb、・・・、nnに供給され、これらの単電池の充電が続く。バイパススイッチCn1により単電池naと充電制御スイッチAn1とが短絡されるが、電池回路列n00を流れる定電流値Iは、列制御回路n0Cの電流制限回路6により上昇を抑えられ、定電流値Iが維持される。 In this mode NA, in the battery circuit array n00, the unit cell na and the charge control switch An1 are short-circuited by the bypass switch Cn1, and the charging current of the constant current value I bypasses the unit cell na, and other unit cells nb,. • nn is supplied and charging of these cells continues. The unit cell na and the charging control switch An1 are short-circuited by the bypass switch Cn1, but the constant current value I flowing through the battery circuit array n00 is suppressed from rising by the current limiting circuit 6 of the column control circuit n0C, and the constant current value I Is maintained.
モードNAにおいて、次に単電池nbが充電完了電圧4.1ボルトに達したものとし、この状態をモードNBとする。このモードNBでは、単電池nbが充電完了電圧に達したことにより、この単電池nbに接続された電圧検出器5が充電完了検出信号S1を発生する。この単電池nbに対応する充電完了検出信号S1により、制御部3が電池制御回路n2Cに対して充電停止信号S2を供給し、そのバイパススイッチCn2をオフからオンに変え、充電制御スイッチAn2をオンからオフに変える。
In mode NA, it is assumed that the cell nb has reached the charging completion voltage of 4.1 volts, and this state is referred to as mode NB. In this mode NB, when the cell nb reaches the charge completion voltage, the
モードNBでは、電池回路列n00において、単電池na、nbと充電制御スイッチAn1、An2がバイパススイッチCn1、Cn2により短絡され、定電流値Iの充電電流は単電池na、nbをバイパスし、他の単電池nc、・・・、nnに供給され、これらの単電池の充電が続く。バイパススイッチCn2により単電池nbと充電制御スイッチAn2とが短絡されても、電池回路列n00を流れる定電流値Iは、列制御回路n0Cの電流制限回路6により上昇を抑えられ、モードNNに達するまでは、定電流値Iが維持され、この定電流値Iにより充電が完了していない単電池が定電流充電される。 In the mode NB, in the battery circuit array n00, the single cells na and nb and the charge control switches An1 and An2 are short-circuited by the bypass switches Cn1 and Cn2, and the charging current of the constant current value I bypasses the single cells na and nb. , Nn, and the charging of these cells continues. Even if the cell nb and the charging control switch An2 are short-circuited by the bypass switch Cn2, the constant current value I flowing through the battery circuit column n00 is suppressed from rising by the current limiting circuit 6 of the column control circuit n0C and reaches the mode NN. Until this time, the constant current value I is maintained, and the unit cell that has not been charged by the constant current value I is charged with constant current.
電池回路列n00における単電池na、nb、・・・、n(nー1)がすべて充電完了電圧4.1ボルトに達し、それらに対応するバイパススイッチCn1、Cn2、・・・、Cn(n−1)がオンとなり、またそれらに対応する充電制御スイッチAn1、An2、・・・、An(n−1)がオフとなった状態において、単電池nnが充電完了電圧4.1ボルトに達するものとし、この状態をモードNNとする。このモードNNでは、電池回路列n00の全体の端子電圧もn×4.1ボルトに達する。このモードNNでは、単電池nnが充電完了電圧に達したことにより、この単電池nnに接続された電圧検出器5が充電完了検出信号S1を発生する。この単電池nnに対応する充電完了検出信号S1により、制御部3が電池制御回路nnCに対して充電停止信号S2を供給し、そのバイパススイッチCnnをオフからオンに変え、充電制御スイッチAnnをオンからオフに変える。併せて、モードNNでは、電池回路列n00のすべての単電池1a、1b、・・・、1nが充電完了電圧に達したことにより、制御部3は、電池制御回路nnCに対する充電停止信号S2を発生した直後に、列制御回路n0Cに対する列制御信号S3を発生し、この列制御信号S3により、列制御スイッチAn0がオンからオフに変えられる。この列制御スイッチAn0のオフにより、電池回路列n00のすべてのバイパススイッチCn1、Cn2、・・・、Cnnがオンからオフに変えられる。
, N (n−1) in the battery circuit array n00 all reach the charging completion voltage of 4.1 volts, and the corresponding bypass switches Cn1, Cn2,..., Cn (n -1) is turned on, and the corresponding charging control switches An1, An2,..., An (n-1) are turned off, the cell nn reaches the charging completion voltage of 4.1 volts. This state is referred to as mode NN. In this mode NN, the overall terminal voltage of the battery circuit array n00 also reaches n × 4.1 volts. In this mode NN, when the cell nn reaches the charge completion voltage, the
列制御スイッチAn0がオフとなることにより、電池回路列n00に対する定電流値Iの充電電流は、列制御スイッチAn0により遮断され、各電池回路列100、200、・・・、n00に対する充電電流はすべて遮断され、すべての単電池に対する充電が完了する。
When the column control switch An0 is turned off, the charging current of the constant current value I for the battery circuit row n00 is cut off by the column control switch An0, and the charging current for each
すべての単電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、na、nb、・・・、nnが充電完了電圧4.1ボルトに達した後、これらの単電池は、充電器2により浮遊充電されながら、直流負荷4への給電に使用される。各単電池から直流負荷4への放電は、すべてのダイオードB10、B11、B12、・・・、B1n、B20、B21、B22、・・・、B2n、・・・、Bn0、Bn1、Bn2、・・・、Bnnを通じて行なわれる。この放電により電圧の低下した単電池は、ダイオードB10、B11、B12、・・・、B1n、B20、B21、B22、・・・、B2n、・・・、Bn0、Bn1、Bn2、・・・、Bnnを通じて充電される。
After all the cells 1a, 1b,..., 1n, 2a, 2b,..., 2n, na, nb,. Is used for supplying power to the DC load 4 while being floatingly charged by the
以上のように実施の形態1では、それぞれの単電池1a、1b、・・・、1n、2a、2b、・・・、2n、・・・、na、nb、・・・、nnが充電完了電圧に達したときに、対応するバイパススイッチC11、C12、・・・、C1n、C21、C22、・・・、C2n、・・・、Cn1、Cn2、・・・、Cnnによりバイパスされるので、早く充電完了電圧に達した単電池が過充電となる不都合を解消できる。 As described above, in the first embodiment, each cell 1a, 1b, ..., 1n, 2a, 2b, ..., 2n, ..., na, nb, ..., nn is completely charged. When the voltage is reached, it is bypassed by the corresponding bypass switch C11, C12, ..., C1n, C21, C22, ..., C2n, ..., Cn1, Cn2, ..., Cnn. It is possible to eliminate the inconvenience that a single cell that has quickly reached the charge completion voltage is overcharged.
併せて、各電池回路列100、200、・・・、n00にそれぞれ列制御スイッチA10、A20、・・・、An0と電流制限回路6を設けたので、それぞれの単電池が対応するバイパススイッチによりバイパスされた場合に、同じ電池回路列の充電が完了していない他の単電池への充電電流が増大する不都合も改善することができ、またそれぞれの電池回路列のすべての単電池の充電が完了した場合に、充電が完了していない単電池を含む電池回路列の充電電流が減少する不都合も改善し、各単電池を効率良く充電できる。
In addition, since each of the
この発明によるリチウムイオン二次電池の充放電回路は、携帯電話機、コードレス電話機などの移動無線通信器、ビデオカメラ、ノートパソコンなどに応用される。 The charging / discharging circuit of the lithium ion secondary battery according to the present invention is applied to a mobile radio communication device such as a mobile phone and a cordless phone, a video camera, a notebook personal computer and the like.
100、200、・・・、n00:電池回路列、
1a、1b、1n、2a、2b、2n、na、nb、nn:リチウムイオン二次電池、
2:充電器、3:制御部、4:直流負荷、5:電圧検出器、6:電流制限回路、
10C、20C、・・・、n0C:列制御回路、
A10、A20、An0:列制御スイッチ、
11C、12C、1nC、21C、22C、2nC、n1C、n2C、nnC:電池制御回路、
A11、A12、A1n、A21、A22、A2n、An1、An2、Ann:充電制御スイッチ、
C11、C12、C1n、C21、C22、C2n、Cn1、Cn2、Cnn:バイパススイッチ。
100, 200,..., N00: battery circuit array,
1a, 1b, 1n, 2a, 2b, 2n, na, nb, nn: lithium ion secondary battery,
2: charger, 3: control unit, 4: DC load, 5: voltage detector, 6: current limiting circuit,
10C, 20C,..., N0C: column control circuit,
A10, A20, An0: column control switch,
11C, 12C, 1nC, 21C, 22C, 2nC, n1C, n2C, nnC: battery control circuit,
A11, A12, A1n, A21, A22, A2n, An1, An2, Ann: Charge control switch,
C11, C12, C1n, C21, C22, C2n, Cn1, Cn2, Cnn: Bypass switches.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005142495A JP4641862B2 (en) | 2005-05-16 | 2005-05-16 | Lithium-ion secondary battery charge / discharge circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005142495A JP4641862B2 (en) | 2005-05-16 | 2005-05-16 | Lithium-ion secondary battery charge / discharge circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006318843A JP2006318843A (en) | 2006-11-24 |
JP4641862B2 true JP4641862B2 (en) | 2011-03-02 |
Family
ID=37539313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005142495A Expired - Fee Related JP4641862B2 (en) | 2005-05-16 | 2005-05-16 | Lithium-ion secondary battery charge / discharge circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4641862B2 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5187040B2 (en) * | 2008-07-16 | 2013-04-24 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Rechargeable battery charger |
US8330420B2 (en) | 2009-04-10 | 2012-12-11 | The Regents Of The University Of Michigan | Dynamically reconfigurable framework for a large-scale battery system |
US8330419B2 (en) * | 2009-04-10 | 2012-12-11 | The Regents Of The University Of Michigan | Dynamically reconfigurable framework for a large-scale battery system |
JP5605401B2 (en) * | 2012-07-20 | 2014-10-15 | トヨタ自動車株式会社 | Power storage system and control method |
JP2020022342A (en) * | 2018-07-19 | 2020-02-06 | 矢崎総業株式会社 | Battery system |
EP3598605B1 (en) * | 2018-07-19 | 2022-09-14 | Yazaki Corporation | Battery system |
KR102674607B1 (en) * | 2019-10-21 | 2024-06-11 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Apparatus for managing battery |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09215215A (en) * | 1996-01-31 | 1997-08-15 | Sony Corp | Power unit |
JPH1155866A (en) * | 1997-08-04 | 1999-02-26 | Denso Corp | Battery charger |
JP2001268817A (en) * | 2000-03-22 | 2001-09-28 | Hitachi Ltd | Series secondary cell group |
JP2003209932A (en) * | 2002-01-10 | 2003-07-25 | Panasonic Ev Energy Co Ltd | Battery power supply unit and control method and address setting method therefor |
JP2003217675A (en) * | 2002-01-23 | 2003-07-31 | Ntt Power & Building Facilities Inc | Charging method and device for lithium ion secondary battery |
JP2003244854A (en) * | 2002-02-13 | 2003-08-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Charge and discharge controller for storage apparatus, charge and discharge control method, and power storage system |
JP2004129439A (en) * | 2002-10-04 | 2004-04-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Voltage equalization device for backup power supply device |
JP2004312863A (en) * | 2003-04-07 | 2004-11-04 | Hitachi Ltd | Controller for power converter of rolling stock |
JP2005056654A (en) * | 2003-08-01 | 2005-03-03 | Nissan Motor Co Ltd | Battery pack module management device, and battery pack module provided with management device |
-
2005
- 2005-05-16 JP JP2005142495A patent/JP4641862B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09215215A (en) * | 1996-01-31 | 1997-08-15 | Sony Corp | Power unit |
JPH1155866A (en) * | 1997-08-04 | 1999-02-26 | Denso Corp | Battery charger |
JP2001268817A (en) * | 2000-03-22 | 2001-09-28 | Hitachi Ltd | Series secondary cell group |
JP2003209932A (en) * | 2002-01-10 | 2003-07-25 | Panasonic Ev Energy Co Ltd | Battery power supply unit and control method and address setting method therefor |
JP2003217675A (en) * | 2002-01-23 | 2003-07-31 | Ntt Power & Building Facilities Inc | Charging method and device for lithium ion secondary battery |
JP2003244854A (en) * | 2002-02-13 | 2003-08-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Charge and discharge controller for storage apparatus, charge and discharge control method, and power storage system |
JP2004129439A (en) * | 2002-10-04 | 2004-04-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Voltage equalization device for backup power supply device |
JP2004312863A (en) * | 2003-04-07 | 2004-11-04 | Hitachi Ltd | Controller for power converter of rolling stock |
JP2005056654A (en) * | 2003-08-01 | 2005-03-03 | Nissan Motor Co Ltd | Battery pack module management device, and battery pack module provided with management device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006318843A (en) | 2006-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9537331B2 (en) | Battery pack | |
US8054044B2 (en) | Apparatus and method for balancing of battery cell'S charge capacity | |
US8633677B2 (en) | Battery pack and method of charging battery pack | |
US8314589B2 (en) | Battery pack | |
KR101905075B1 (en) | Battery pack and internal voltage generation circuit | |
JP4641862B2 (en) | Lithium-ion secondary battery charge / discharge circuit | |
EP2568526B1 (en) | Battery pack | |
US20060284597A1 (en) | Power supply apparatus | |
CN102055221B (en) | Battery pack | |
KR20160063756A (en) | Battery pack and method for controlling the same | |
KR20120059851A (en) | System for controlling charging of battery pack | |
JP6370137B2 (en) | Charge / discharge control circuit and battery device | |
TW200410432A (en) | Charging-type electric potential balancing device | |
KR101177455B1 (en) | Battery charging apparatus, battery pack, battery charging system and battery charging method | |
JP3249261B2 (en) | Battery pack | |
KR20180035080A (en) | Battery cell balancing circuit | |
US8786258B2 (en) | Battery pack and method of controlling the battery pack | |
JP5187040B2 (en) | Rechargeable battery charger | |
JP2003217675A (en) | Charging method and device for lithium ion secondary battery | |
KR20070109084A (en) | Battery pack | |
JP2007236017A (en) | Battery system | |
US9391464B2 (en) | External battery for determining the amplitude of charge current | |
CN1841878B (en) | Control device and system | |
KR20200124187A (en) | Battery Protection Circuit and Battery Pack Including The Same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080319 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100924 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100928 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101104 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101124 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101130 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131210 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |