JP4724047B2 - Charging system, battery pack and charging method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、充電システム、電池パックおよびその充電方法に関し、特に複数のセルが直列に接続されて成る二次電池の劣化によるセルバランス崩れに対する充電手法に関する。 The present invention relates to a charging system, a battery pack, and a charging method thereof, and more particularly to a charging method for cell balance disruption due to deterioration of a secondary battery in which a plurality of cells are connected in series.
図7は、二次電池の充電時における一般的な充電電圧および電流の管理方法を説明するためのグラフである。図7はリチウムイオン電池の場合のグラフであり、参照符号α1は二次電池の電圧の変化を示し、参照符号α2は二次電池へ供給される充電電流の変化を示す。 FIG. 7 is a graph for explaining a general charging voltage and current management method during charging of the secondary battery. FIG. 7 is a graph in the case of a lithium ion battery. Reference numeral α1 indicates a change in voltage of the secondary battery, and reference numeral α2 indicates a change in charging current supplied to the secondary battery.
先ず前記電圧についてみれば、充電開始からトリクル充電領域となり、微小な定電流I1、たとえば50mAの充電電流が供給され、複数の各セルのセル電圧が何れもトリクル充電の終了電圧Vm、たとえば2.5Vに達するまでこのトリクル充電が継続される。 First, with regard to the voltage, a trickle charge region is reached from the start of charging, a small constant current I1, for example, 50 mA of charging current is supplied, and the cell voltage of each of the plurality of cells is the end voltage Vm of trickle charging, for example 2. This trickle charge is continued until 5V is reached.
前記セル電圧が終了電圧Vmに達すると、定電流(CC)充電領域に切換わり、電池パックの充電端子の端子電圧がセル当り4.2Vの予め定める終止電圧Vf(したがって、たとえば3セル直列の場合は、12.6V)となるまで、前記充電端子に前記終止電圧Vfが印加されるとともに、予め定める定電流I2、たとえば公称容量値NCを定電流放電して、1時間で放電できるレベルを1Cとして、その70%に、並列セル数Pを乗算した充電電流が供給され、定電流(CC)充電が行われる。 When the cell voltage reaches the end voltage Vm, it switches to the constant current (CC) charge region, and the terminal voltage at the charge terminal of the battery pack is 4.2 V per cell. In this case, the end voltage Vf is applied to the charging terminal until the voltage reaches 12.6 V), and a predetermined constant current I2, for example, a nominal capacity value NC is discharged at a constant current to a level that can be discharged in one hour. As 1C, a charging current obtained by multiplying 70% of the number by the number P of parallel cells is supplied, and constant current (CC) charging is performed.
これによって、前記充電端子の端子電圧が終止電圧Vfとなると、定電圧(CV)充電領域に切換わり、その終止電圧Vfを超えないように充電電流値が減少されてゆき、前記充電電流値が温度によって設定される電流値I3まで低下すると満充電と判定して充電電流の供給が停止される。上述のような充電制御方法は、たとえば特許文献1から読取ることができる。 As a result, when the terminal voltage of the charging terminal reaches the termination voltage Vf, the charging voltage is switched to the constant voltage (CV) charging region, the charging current value is decreased so as not to exceed the termination voltage Vf, and the charging current value is When the current value I3 set by the temperature decreases, it is determined that the battery is fully charged, and the supply of the charging current is stopped. The charge control method as described above can be read from Patent Document 1, for example.
一方、過充電になると、特に前記リチウム二次電池では安全性が低下するので、特許文献2では、過充電を検出すると、その後の充電は禁止するが、放電を許容することで、過充電に伴う安全性の低下を抑えつつ、緊急時の対応(負荷機器の使用を)可能とする充放電制御回路が提案されている。
On the other hand, in the case of overcharging, the safety of the lithium secondary battery is deteriorated. Therefore, in
また、特許文献3には、充放電に伴う情報、特に過充電情報を自己診断によって検出して、メモリに記憶しており、後にメーカ側でそのデータを解析することで、改良や設計に役立てるようにした電池パックが提案されている。
しかしながら、特許文献2の従来技術では、安全性が極めて高いものの、一度でも過充電を生じた電池パックは使用不能となり、無駄が多いという問題がある。また、特許文献3の従来技術では、過充電状態が解消される(セル電圧が低下する)と、再度充電が可能なように復帰するが、過充電の情報が充電時に反映されず、過充電を繰返し、電池パックの寿命が短くなるという問題がある。
However, although the prior art of
特に近年では、容量一杯に充電することが望まれるので、前記終止電圧Vfが過充電検出電圧、たとえば4.35Vに近接しており、また大電流での放電の要望から、過温度の判定条件は、従来の75〜80℃程度から、80〜85℃程度にまで上昇しており、過充電、過温度の異常が生じ易い状況にある。 Particularly in recent years, since it is desired to fully charge the battery, the end voltage Vf is close to an overcharge detection voltage, for example, 4.35 V. Has risen from about 75 to 80 ° C. to about 80 to 85 ° C., and overcharge and overtemperature abnormalities are likely to occur.
また、複数のセルが直列に接続されて成る二次電池の場合、充電器は前記充電端子の端子電圧を、直列セル数のトータル電圧で制御するので、たとえば前記終止電圧Vfは、3セル直列の場合は12.6Vとなるように制御される。このため、前記充電端子の端子電圧が、正確にその終止電圧Vfに制御されたとしても、特定のセルの劣化が進み、セルバランスが崩れると、そのセルにだけ大きな電圧が加わって過充電となり、一層劣化が進むという問題がある。 Further, in the case of a secondary battery in which a plurality of cells are connected in series, the charger controls the terminal voltage of the charging terminal by the total voltage of the number of series cells. For example, the end voltage Vf is 3 cell series In this case, the voltage is controlled to be 12.6V. For this reason, even if the terminal voltage of the charging terminal is accurately controlled to the final voltage Vf, if the deterioration of a specific cell progresses and the cell balance is lost, a large voltage is applied only to that cell, resulting in overcharging. There is a problem that the deterioration further proceeds.
本発明の目的は、安全性を確保しつつ、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる充電システム、電池パックおよびその充電方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a charging system, a battery pack, and a charging method thereof that can extend the life of a battery by suppressing characteristic deterioration while ensuring safety.
本発明の充電システムは、二次電池、通信手段および充放電制御手段を備える電池パックと、充電電流供給手段、通信手段および充電制御手段を備える充電器とを備えて構成され、前記電池パックの充放電制御手段が、該電池パックに内蔵される二次電池の充電にあたって要求すべき少なくとも充電電圧および充電電流の情報を前記通信手段を介して充電器の充電制御手段へ送信し、前記充電器の充電制御手段が、前記充電電流供給手段に、その要求に応答した前記充電電圧および充電電流を電池パックへ供給させることで、電池パックでは、前記二次電池のセル電圧が予め設定される終止電圧となるように一定の充電電流を供給する定電流充電が行われ、前記終止電圧に達すると、その終止電圧を維持するように、前記充電電流を減少させてゆく定電圧充電が行われる充電システムにおいて、前記電池パックは、電圧検出手段と、温度センサと、前記電圧検出手段で検出されるセル電圧が過充電状態となったか否かを判定する過充電判定部と、前記温度センサによって検出される温度が過温度状態となったか否かを判定する過温度判定部と、前記過充電判定部および過温度判定部の判定結果に応答し、過充電となった回数および過温度となった回数をそれぞれカウントするカウンタと、前記カウンタのカウント結果に応答し、前記過充電となった回数または過温度となった回数の何れか一方が、予め定められる閾値回数を超えると、前記充放電制御手段が充電器へ充電電圧として要求する前記終止電圧を予め定める電圧だけ低下させるとともに、前記カウンタにおける過充電となった回数および過温度となった回数を共にリセットする設定手段とを含むことを特徴とする。 A charging system according to the present invention includes a secondary battery, a battery pack including a communication unit and a charge / discharge control unit, and a charger including a charging current supply unit, a communication unit and a charge control unit. The charging / discharging control means transmits at least information on a charging voltage and a charging current to be requested when charging a secondary battery built in the battery pack to the charging control means of the charger via the communication means, and the charger The charge control means causes the charge current supply means to supply the charge voltage and charge current in response to the request to the battery pack, so that in the battery pack, the cell voltage of the secondary battery is preset. Constant current charging is performed to supply a constant charging current so as to be a voltage, and when the final voltage is reached, the charging current is decreased so as to maintain the final voltage. Yuku in the charging system constant voltage charging is performed, the battery pack, a voltage detector, a temperature sensor, overcharge determines whether the cell voltage detected by said voltage detecting means becomes overcharged In response to the determination results of the determination unit, the over-temperature determination unit that determines whether or not the temperature detected by the temperature sensor is in an over-temperature state, and the over-charge determination unit and the over-temperature determination unit, A counter that counts the number of times of overheating and the number of times of overtemperature, and a threshold value that is set in advance in response to the count result of the counter. exceeds the number, the with the charge and discharge control means reduces by previously determining a voltage the end voltage to request a charging voltage to the charger, it overcharged in the counter Characterized in that it comprises a setting means for both resetting the number of times and the number of times that the over temperature.
また、本発明の電池パックは、二次電池、通信手段および充放電制御手段を備え、前記充放電制御手段が、前記通信手段を介して充電器へ充電電圧および充電電流の要求を送信することで、充電器から供給される充電電圧および充電電流によって、前記二次電池のセル電圧が予め設定される終止電圧となるように二次電池へ一定の充電電流を供給する定電流充電が行われ、前記終止電圧に達すると、その終止電圧を維持するように、前記充電電流を減少させてゆく定電圧充電が行われる電池パックにおいて、電圧検出手段と、温度センサと、前記電圧検出手段で検出されるセル電圧が過充電状態となったか否かを判定する過充電判定部と、前記温度センサによって検出される温度が過温度状態となったか否かを判定する過温度判定部と、前記過充電判定部および過温度判定部の判定結果に応答し、過充電となった回数および過温度となった回数をそれぞれカウントするカウンタと、前記カウンタのカウント結果に応答し、前記過充電となった回数または過温度となった回数の何れか一方が、予め定められる閾値回数を超えると、前記充放電制御手段が充電器へ充電電圧として要求する前記終止電圧を予め定める電圧だけ低下させるとともに、前記カウンタにおける過充電となった回数および過温度となった回数を共にリセットする設定手段とを含むことを特徴とする。 The battery pack of the present invention includes a secondary battery, a communication unit, and a charge / discharge control unit, and the charge / discharge control unit transmits a request for a charge voltage and a charge current to the charger via the communication unit. Thus, constant current charging is performed to supply a constant charging current to the secondary battery so that the cell voltage of the secondary battery becomes a preset end voltage by the charging voltage and charging current supplied from the charger. reaches the end voltage, so as to maintain the end voltage in the battery pack the constant voltage charging Yuku reduces the charging current is performed, a voltage detector, a temperature sensor, by the voltage detecting means and overcharge determination unit that determines whether the cell voltage detected becomes overcharged, and determining the over temperature determining unit that determines whether the temperature detected by the temperature sensor reaches an over-temperature condition, the In response to the determination results of the charge determination unit and the overtemperature determination unit, the counter that counts the number of times of overcharge and the number of times of overtemperature, and the overcharge in response to the count result of the counter When any one of the number of times or the number of times of overtemperature exceeds a predetermined threshold number of times, the charge / discharge control means reduces the end voltage required as a charging voltage to the charger by a predetermined voltage, and And setting means for resetting both the number of times of overcharging and the number of times of overtemperature in the counter .
上記の構成によれば、上記の過充電状態および過温度状態は、二次電池の劣化を表すパラメータであり、それらを使用して二次電池の劣化の有無を判定し、劣化と判定されると、充放電制御手段が充電器へ充電電圧として要求する終止電圧を、設定手段が低く設定させる。 According to the above configuration, the overcharge state and the over-temperature condition of the above is a parameter indicating the deterioration of the secondary battery, and use it we determine the presence or absence of deterioration of the secondary battery, it is determined that the degradation Then, the setting means sets the end voltage that the charge / discharge control means requests as a charging voltage to the charger to be low.
したがって、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる。また、充電器側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができる。 Therefore, the secondary battery can be charged so as not to be overcharged, safety can be improved, and battery life can be extended by suppressing characteristic deterioration. In addition, overcharge can be prevented against a failure in which the output voltage on the charger side increases.
さらにまた、過充電状態または過温度状態となった回数、すなわち劣化度合いが高くなる程、終止電圧を低下させてゆくので、常にその時の実容量まで一杯に充電を行うことができる。ここで、前記設定手段が直接終止電圧を要求するのではなく、単に前記過充電状態または過温度状態となったこと、或いはその回数を前記通信手段を介して充電器の充電制御手段へ通知し、その充電制御手段に、最適な終止電圧を判定させるようにしても、同様の効果を得ることができる。 Furthermore , since the end voltage is lowered as the number of times of overcharge or overtemperature, that is, the degree of deterioration increases, it is possible to always fully charge the actual capacity at that time. Here, the setting means does not directly request the end voltage, but simply notifies the charge control means of the charger via the communication means that the overcharge state or the overtemperature state has occurred. The same effect can be obtained even if the charge control means is made to determine the optimum end voltage.
また、本発明の電池パックは、二次電池、通信手段および充放電制御手段を備え、前記充放電制御手段が、前記通信手段を介して充電器へ充電電圧および充電電流の要求を送信することで、充電器から供給される充電電圧および充電電流によって、前記二次電池のセル電圧が予め設定される終止電圧となるように二次電池へ一定の充電電流を供給する定電流充電が行われ、前記終止電圧に達すると、その終止電圧を維持するように、前記充電電流を減少させてゆく定電圧充電が行われる電池パックにおいて、電圧検出手段と、温度センサと、前記電圧検出手段で検出されるセル電圧が過充電状態となったか否かを判定する過充電判定部と、前記温度センサによって検出される温度が過温度状態となったか否かを判定する過温度判定部と、前記過充電判定部および過温度判定部の判定結果に応答し、過充電となった回数および過温度となった回数をそれぞれカウントするカウンタと、前記カウンタのカウント結果に応答し、前記過充電となった回数または過温度となった回数の何れか一方が、予め定められる閾値回数を超えると、前記二次電池に印加される電圧を低下するとともに、前記カウンタにおける過充電となった回数および過温度となった回数を共にリセットする電圧低下手段とを含むことを特徴とする。 The battery pack of the present invention includes a secondary battery, a communication unit, and a charge / discharge control unit, and the charge / discharge control unit transmits a request for a charge voltage and a charge current to the charger via the communication unit. Thus, constant current charging is performed to supply a constant charging current to the secondary battery so that the cell voltage of the secondary battery becomes a preset end voltage by the charging voltage and charging current supplied from the charger. reaches the end voltage, so as to maintain the end voltage in the battery pack the constant voltage charging Yuku reduces the charging current is performed, a voltage detector, a temperature sensor, by the voltage detecting means and overcharge determination unit that determines whether the cell voltage detected becomes overcharged, and determining the over temperature determining unit that determines whether the temperature detected by the temperature sensor reaches an over-temperature condition, the In response to the determination results of the charge determination unit and the overtemperature determination unit, the counter that counts the number of times of overcharge and the number of times of overtemperature, and the overcharge in response to the count result of the counter When either one of the number of times or the number of times of overtemperature exceeds a predetermined threshold number of times, the voltage applied to the secondary battery is reduced , and the number of times of overcharge and the overtemperature in the counter are reduced. And a voltage drop means for resetting the number of occurrences together.
上記の構成によれば、上記の過充電状態および過温度状態は、二次電池の劣化を表すパラメータであり、それらを使用して二次電池の劣化の有無を判定し、劣化と判定されると、電圧低下手段が、充電器から与えられる定電圧充電の終止電圧を低下する。 According to the above configuration, the overcharge state and the over-temperature condition of the above is a parameter indicating the deterioration of the secondary battery, and use it we determine the presence or absence of deterioration of the secondary battery, it is determined that the degradation Then, a voltage reduction means reduces the end voltage of the constant voltage charge provided from a charger.
したがって、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる。また、充電器側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができる。 Therefore, the secondary battery can be charged so as not to be overcharged, safety can be improved, and battery life can be extended by suppressing characteristic deterioration. In addition, overcharge can be prevented against a failure in which the output voltage on the charger side increases.
さらにまた、過充電状態または過温度状態となった回数、すなわち劣化度合いが高くなる程、二次電池に印加される電圧を低下させてゆくので、常にその時の実容量まで一杯に充電を行うことができる。 Furthermore , since the voltage applied to the secondary battery decreases as the number of overcharged or overheated conditions, that is, the degree of deterioration increases, always charge to the full capacity at that time. Can do.
また、本発明の充電システムは、二次電池、通信手段および充放電制御手段を備える電池パックと、充電電流供給手段、通信手段および充電制御手段を備える充電器とを備えて構成され、前記電池パックの充放電制御手段が、該電池パックに内蔵される二次電池の充電にあたって要求すべき少なくとも充電電圧および充電電流の情報を前記通信手段を介して充電器の充電制御手段へ送信し、前記充電器の充電制御手段が、前記充電電流供給手段に、その要求に応答した前記充電電圧および充電電流を電池パックへ供給させることで、電池パックでは、前記充放電制御手段が、前記二次電池のセル電圧が予め設定される終止電圧となるように二次電池へ一定の充電電流を供給する定電流充電を行い、前記終止電圧に達すると、前記充電電流をOFFし、所定期間内に前記セル電圧が前記終止電圧より低い予め設定される充電再開電圧となると前記充電電流をONし、所定期間内に前記セル電圧が前記充電再開電圧まで降下しなくなると満充電と判定して充電を停止するパルス充電を行うようにした充電システムにおいて、前記電池パックは、電圧検出手段と、温度センサと、前記電圧検出手段で検出されるセル電圧が過充電状態となったか否かを判定する過充電判定部と、前記温度センサによって検出される温度が過温度状態となったか否かを判定する過温度判定部と、前記過充電判定部および過温度判定部の判定結果に応答し、過充電となった回数および過温度となった回数をそれぞれカウントするカウンタと、前記カウンタのカウント結果に応答し、前記過充電となった回数または過温度となった回数の何れか一方が、予め定められる閾値回数を超えると、前記充放電制御手段が充電器へ充電電圧として要求する前記終止電圧と、前記充電再開電圧との少なくとも一方を予め定める電圧だけ低下させるとともに、前記カウンタにおける過充電となった回数および過温度となった回数を共にリセットする設定手段とを含むことを特徴とする。 The charging system of the present invention includes a secondary battery, a battery pack including a communication unit and a charge / discharge control unit, and a charger including a charging current supply unit, a communication unit and a charge control unit, and the battery The charging / discharging control means of the pack transmits at least information on the charging voltage and charging current that should be requested when charging the secondary battery built in the battery pack to the charging control means of the charger via the communication means, In the battery pack, the charging control means of the charger causes the charging current supply means to supply the charging voltage and charging current in response to the request to the battery pack, so that in the battery pack, the charging / discharging control means includes the secondary battery. Constant current charging is performed to supply a constant charging current to the secondary battery so that the cell voltage of the cell reaches a preset end voltage, and when the end voltage is reached, the charging current is reduced to O When the cell voltage reaches a preset charge resumption voltage lower than the end voltage within a predetermined period, the charge current is turned on, and when the cell voltage does not drop to the charge resumption voltage within a predetermined period, in it it is determined that charging has to perform the pulse charging to stop charging the charging system, the battery pack, a voltage detector, a temperature sensor, the cell voltage detected by said voltage detecting means and overcharged An overcharge determination unit that determines whether or not the temperature is detected , an overtemperature determination unit that determines whether or not the temperature detected by the temperature sensor is in an overtemperature state, and the overcharge determination unit and the overtemperature determination unit A counter that counts the number of times of overcharge and overtemperature in response to the determination result, and the number of times of overcharge in response to the count result of the counter. Either the number of the over temperature, advance exceeds a threshold number of times determined in advance, and the final voltage of the charge and discharge control means for requesting a charging voltage to the charger, at least one of said charge resumption voltage And setting means for resetting both the number of overcharges and the number of overtemperatures in the counter while reducing the voltage by a predetermined voltage .
上記の構成によれば、上記の過充電状態および過温度状態は、二次電池の劣化を表すパラメータであり、それらを使用して二次電池の劣化の有無を判定し、劣化と判定されると、設定手段が、充放電制御手段が充電器へ充電電圧として要求する終止電圧を低く設定させ、または充放電制御手段がパルス充電を行う際の充電再開電圧を低下する。 According to the above configuration, the overcharge state and the over-temperature condition of the above is a parameter indicating the deterioration of the secondary battery, and use it we determine the presence or absence of deterioration of the secondary battery, it is determined that the degradation Then, the setting means sets the end voltage requested by the charging / discharging control means to the charger as a charging voltage, or lowers the charging resumption voltage when the charging / discharging control means performs pulse charging.
したがって、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる。また、充電器側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができる。 Therefore, the secondary battery can be charged so as not to be overcharged, safety can be improved, and battery life can be extended by suppressing characteristic deterioration. In addition, overcharge can be prevented against a failure in which the output voltage on the charger side increases.
さらにまた、本発明の電池パックは、二次電池および充放電制御手段を備え、前記充放電制御手段が、充電器から供給される充電電圧および充電電流によって、前記二次電池のセル電圧が予め設定される終止電圧となるように二次電池へ一定の充電電流を供給する定電流充電を行い、前記終止電圧に達すると、前記充電電流をOFFし、所定期間内に前記セル電圧が前記終止電圧より低い予め設定される充電再開電圧となると前記充電電流をONし、所定期間内に前記セル電圧が前記充電再開電圧まで降下しなくなると満充電と判定して充電を停止するパルス充電を行うようにした電池パックにおいて、電圧検出手段と、温度センサと、前記電圧検出手段で検出されるセル電圧が過充電状態となったか否かを判定する過充電判定部と、前記温度センサによって検出される温度が過温度状態となったか否かを判定する過温度判定部と、前記過充電判定部および過温度判定部の判定結果に応答し、過充電となった回数および過温度となった回数をそれぞれカウントするカウンタと、前記カウンタのカウント結果に応答し、前記過充電となった回数または過温度となった回数の何れか一方が、予め定められる閾値回数を超えると、前記充電再開電圧を予め定める電圧だけ低下させるとともに、前記カウンタにおける過充電となった回数および過温度となった回数を共にリセットする設定手段とを含むことを特徴とする。 Furthermore, the battery pack of the present invention comprises a secondary battery and a charge / discharge control means, and the charge / discharge control means determines the cell voltage of the secondary battery in advance by the charge voltage and the charge current supplied from the charger. Constant current charging is performed to supply a constant charging current to the secondary battery so as to achieve a set end voltage. When the end voltage is reached, the charge current is turned off, and the cell voltage is stopped within a predetermined period. The charging current is turned on when a preset charging resumption voltage lower than the voltage is reached, and when the cell voltage does not drop to the charging resumption voltage within a predetermined period, it is determined that the battery is fully charged and pulse charging is performed to stop charging. in the battery pack as a voltage detecting means, a temperature sensor, and the voltage overcharge determination unit that determines whether the cell voltage detected is overcharged by the detection means, the temperature An over temperature determining section determines whether the temperature detected becomes over-temperature condition by a sensor, responsive to said overcharge determination unit and the over temperature determining portion of the determination results, the number of times and over temperatures overcharged A counter that counts the number of times each becomes, and in response to the count result of the counter, when either the number of times of overcharging or the number of times of overtemperature exceeds a predetermined threshold number of times, And a setting means for reducing the charge resumption voltage by a predetermined voltage and resetting both the number of overcharges and the number of overtemperatures in the counter .
上記の構成によれば、上記の過充電状態および過温度状態は、二次電池の劣化を表すパラメータであり、それらを使用して二次電池の劣化の有無を判定し、劣化と判定されると、設定手段が、充放電制御手段がパルス充電を行う際の充電再開電圧を低下する。 According to the above configuration, the overcharge state and the over-temperature condition of the above is a parameter indicating the deterioration of the secondary battery, and use it we determine the presence or absence of deterioration of the secondary battery, it is determined that the degradation Then, the setting means reduces the charge resumption voltage when the charge / discharge control means performs pulse charging.
したがって、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる。また、充電器側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができる。 Therefore, the secondary battery can be charged so as not to be overcharged, safety can be improved, and battery life can be extended by suppressing characteristic deterioration. In addition, overcharge can be prevented against a failure in which the output voltage on the charger side increases.
また、本発明の電池パックでは、前記二次電池は、複数のセルが直列に接続されて成ることを特徴とする。 In the battery pack of the present invention, the secondary battery is characterized in that a plurality of cells are connected in series.
上記の構成によれば、前記充電電圧の要求に対して、充電器が複数のセルが直列に接続されて成る二次電池をトータルで電圧制御して充電を行っても、二次電池の劣化によるセルバランスの崩れに対して、特定のセルが過充電になることのないように充電を行うことができ、本発明が特に好適である。 According to the above configuration, even if charging is performed by controlling the voltage of a secondary battery in which a plurality of cells are connected in series in response to the request for the charging voltage, the secondary battery is deteriorated. The cell balance can be prevented from being overcharged with respect to the loss of cell balance due to the above, and the present invention is particularly suitable.
さらにまた、本発明の充電方法は、二次電池へ予め設定される終止電圧に向けて一定の充電電流を供給する定電流充電を行い、前記終止電圧に達すると、その終止電圧を維持するように、前記充電電流を減少させてゆく定電圧充電を行う充電方法において、前記二次電池が過充電状態または過温度状態となると、その回数をそれぞれカウントしてゆき、前記過充電となった回数または過温度となった回数の何れか一方が、予め定められる閾値回数を超えると、前記終止電圧を低下するとともに、前記過充電となった回数および過温度となった回数のカウント値を共にリセットすることを特徴とする。 Furthermore, the charging method of the present invention performs constant current charging for supplying a constant charging current toward a preset end voltage to the secondary battery, and maintains the end voltage when the end voltage is reached. , in the charging method of performing constant-voltage charging Yuku reduces the charging current, when the secondary battery is on purpose overcharged or over-temperature shape,-out the number of times counted respectively Teyu, a said overcharge When either one of the number of times or the number of times of over-temperature exceeds a predetermined threshold number of times , the end voltage is reduced, and the count value of the number of times of over-charging and the number of times of over-temperature is set. Both are reset .
上記の構成によれば、上記の過充電状態および過温度状態は、二次電池の劣化を表すパラメータであり、それらを使用して二次電池の劣化の有無を判定し、劣化と判定されると、定電圧充電の終止電圧を低く設定する。 According to the above configuration, the overcharge state and the over-temperature condition of the above is a parameter indicating the deterioration of the secondary battery, and use it we determine the presence or absence of deterioration of the secondary battery, it is determined that the degradation Then, the end voltage of constant voltage charging is set low.
したがって、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる。また、充電器側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができる。 Therefore, the secondary battery can be charged so as not to be overcharged, safety can be improved, and battery life can be extended by suppressing characteristic deterioration. In addition, overcharge can be prevented against a failure in which the output voltage on the charger side increases.
また、本発明の充電方法は、二次電池へ予め設定される終止電圧に向けて一定の充電電流を供給する定電流充電を行い、前記終止電圧に達すると、その終止電圧を維持するようにパルス充電を行う充電方法において、前記二次電池が過充電状態または過温度状態となると、その回数をそれぞれカウントしてゆき、前記過充電となった回数または過温度となった回数の何れか一方が、予め定められる閾値回数を超えると、前記パルス充電に用いる充電再開電圧または充電電圧の少なくとも一方を低下するとともに、前記過充電となった回数および過温度となった回数のカウント値を共にリセットすることを特徴とする。 Further, the charging method of the present invention performs constant current charging for supplying a constant charging current toward a preset end voltage to the secondary battery, and maintains the end voltage when the end voltage is reached. in charging method of performing pulse charging, when the battery is on purpose made overcharged or over-temperature form, the number-out count respectively Teyu, any number of times said overcharged and since the number of times or over-temperature If either of these exceeds a predetermined threshold number of times , at least one of the charge resumption voltage or the charge voltage used for the pulse charging is lowered, and the count value of the number of times of overcharge and the number of times of overtemperature is set. Both are reset .
上記の構成によれば、上記の過充電状態および過温度状態は、二次電池の劣化を表すパラメータであり、それらを使用して二次電池の劣化の有無を判定し、劣化と判定されると、パルス充電の充電再開電圧または充電電圧の少なくとも一方を低く設定する。 According to the above configuration, the overcharge state and the over-temperature condition of the above is a parameter indicating the deterioration of the secondary battery, and use it we determine the presence or absence of deterioration of the secondary battery, it is determined that the degradation Then, at least one of the charge resumption voltage or the charge voltage for pulse charging is set low.
したがって、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる。また、充電器側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができる。 Therefore, the secondary battery can be charged so as not to be overcharged, safety can be improved, and battery life can be extended by suppressing characteristic deterioration. In addition, overcharge can be prevented against a failure in which the output voltage on the charger side increases.
本発明の充電システムおよび電池パックは、以上のように、過充電状態および過温度状態は、二次電池の劣化を表すパラメータであることを利用して、それらを使用して二次電池の劣化の有無を判定し、劣化と判定されると、充放電制御手段が充電器に終止電圧として要求する充電電圧を、設定手段が低く設定させる。 Charging system and the battery pack of the present invention, as described above, overcharge and over-temperature conditions, by utilizing the fact that a parameter representing the deterioration of the secondary battery, the secondary battery using it al The presence / absence of deterioration is determined, and when it is determined that the battery is deteriorated, the setting means causes the setting means to set the charging voltage required by the charger as the end voltage.
それゆえ、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる。また、充電器側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができる。 Therefore, the secondary battery can be charged so as not to be overcharged, the safety can be improved, and the battery life can be extended by suppressing the characteristic deterioration. In addition, overcharge can be prevented against a failure in which the output voltage on the charger side increases.
また、本発明の電池パックは、以上のように、過充電状態および過温度状態は、二次電池の劣化を表すパラメータであることを利用して、それらを使用して二次電池の劣化の有無を判定し、劣化と判定されると、電圧低下手段が、充電器から二次電池へ与えられる定電圧充電の終止電圧を低下する。 The battery pack of the present invention, as described above, overcharge and over-temperature conditions, by utilizing the fact that a parameter representing the deterioration of the secondary battery, deterioration of the secondary battery using it al When it is determined that the battery has deteriorated, the voltage reduction means lowers the end voltage of the constant voltage charge applied from the charger to the secondary battery.
それゆえ、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる。また、充電器側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができる。 Therefore, the secondary battery can be charged so as not to be overcharged, the safety can be improved, and the battery life can be extended by suppressing the characteristic deterioration. In addition, overcharge can be prevented against a failure in which the output voltage on the charger side increases.
また、本発明の充電システムは、以上のように、過充電状態および過温度状態は、二次電池の劣化を表すパラメータであることを利用して、それらを使用して二次電池の劣化の有無を判定し、劣化と判定されると、設定手段が、充放電制御手段が充電器へ充電電圧として要求する終止電圧を低く設定させ、または充放電制御手段がパルス充電を行う際の充電再開電圧を低下する。 The charging system of the present invention, as described above, overcharge and over-temperature conditions, by utilizing the fact that a parameter representing the deterioration of the secondary battery, deterioration of the secondary battery using it al When it is determined that the battery has deteriorated, the setting means causes the charge / discharge control means to set the end voltage required as a charging voltage to the charger to be low, or the charge when the charge / discharge control means performs pulse charging. Reduce restart voltage.
それゆえ、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる。また、充電器側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができる。 Therefore, the secondary battery can be charged so as not to be overcharged, the safety can be improved, and the battery life can be extended by suppressing the characteristic deterioration. In addition, overcharge can be prevented against a failure in which the output voltage on the charger side increases.
また、本発明の電池パックは、以上のように、過充電状態および過温度状態は、二次電池の劣化を表すパラメータであることを利用して、それらを使用して二次電池の劣化の有無を判定し、劣化と判定されると、設定手段が、充放電制御手段がパルス充電を行う際の充電再開電圧を低下する。 The battery pack of the present invention, as described above, overcharge and over-temperature conditions, by utilizing the fact that a parameter representing the deterioration of the secondary battery, deterioration of the secondary battery using it al When it is determined that the battery has deteriorated, the setting means reduces the charge resumption voltage when the charge / discharge control means performs pulse charging.
それゆえ、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる。また、充電器側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができる。 Therefore, the secondary battery can be charged so as not to be overcharged, the safety can be improved, and the battery life can be extended by suppressing the characteristic deterioration. In addition, overcharge can be prevented against a failure in which the output voltage on the charger side increases.
さらにまた、本発明の充電方法は、以上のように、過充電状態および過温度状態は、二次電池の劣化を表すパラメータであることを利用して、それらを使用して二次電池の劣化の有無を判定し、劣化と判定されると、定電圧充電の終止電圧を低く設定する。 Furthermore, the charging method of the present invention, as described above, overcharge and over-temperature conditions, by utilizing the fact that a parameter representing the deterioration of the secondary battery, the secondary battery using it al The presence / absence of deterioration is determined, and when it is determined that deterioration occurs, the end voltage of constant voltage charging is set low.
それゆえ、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる。また、充電器側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができる。 Therefore, the secondary battery can be charged so as not to be overcharged, the safety can be improved, and the battery life can be extended by suppressing the characteristic deterioration. In addition, overcharge can be prevented against a failure in which the output voltage on the charger side increases.
さらにまた、本発明の充電方法は、以上のように、過充電状態および過温度状態は、二次電池の劣化を表すパラメータであることを利用して、それらを使用して二次電池の劣化の有無を判定し、劣化と判定されると、パルス充電の充電再開電圧または充電電圧の少なくとも一方を低く設定する。 Furthermore, the charging method of the present invention, as described above, overcharge and over-temperature conditions, by utilizing the fact that a parameter representing the deterioration of the secondary battery, the secondary battery using it al The presence / absence of deterioration is determined, and when it is determined that deterioration occurs, at least one of the charge resumption voltage or the charging voltage for pulse charging is set low.
それゆえ、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる。また、充電器側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができる。 Therefore, the secondary battery can be charged so as not to be overcharged, the safety can be improved, and the battery life can be extended by suppressing the characteristic deterioration. In addition, overcharge can be prevented against a failure in which the output voltage on the charger side increases.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の一形態に係る充電方法を用いる充電システムの電気的構成を示すブロック図である。この充電システムは、電池パック1に、それを充電する充電器2を備えて構成されるが、電池パック1から給電が行われる図示しない負荷機器をさらに含めて電子機器システムが構成されてもよい。その場合、電池パック1は、図1では充電器2から充電が行われるけれども、該電池パック1が前記負荷機器に装着されて、負荷機器を通して充電が行われてもよい。電池パック1および充電器2は、給電を行う直流ハイ側の端子T11,T21と、通信信号の端子T12,T22と、給電および通信信号のためのGND端子T13,T23とによって相互に接続される。前記負荷機器が設けられる場合も、同様の端子が設けられる。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a charging system using a charging method according to an embodiment of the present invention. The charging system includes a battery pack 1 and a
前記電池パック1内で、前記の端子T11から延びる直流ハイ側の充電経路11には、充電用と放電用とで、相互に導電形式が異なるFET12,13が介在されており、その充電経路11が組電池14のハイ側端子に接続される。前記組電池14のロー側端子は、直流ロー側の充電経路15を介して前記GND端子T13に接続され、この充電経路15には、充電電流および放電電流を電圧値に変換する電流検出抵抗16が介在されている。
In the battery pack 1, the DC high-
前記組電池14は、複数の二次電池のセルが直並列に接続されて成り、そのセルの温度は温度センサ17によって検出され、制御IC18内のアナログ/デジタル変換器19に入力される。また、前記各セルの端子間電圧は電圧検出回路20によって読取られ、前記制御IC18内のアナログ/デジタル変換器19に入力される。さらにまた、前記電流検出抵抗16によって検出された電流値も、前記制御IC18内のアナログ/デジタル変換器19に入力される。前記アナログ/デジタル変換器19は、各入力値をデジタル値に変換して、充電制御判定部21へ出力する。
The assembled
充電制御判定部21は、マイクロコンピュータおよびその周辺回路などを備えて成り、前記アナログ/デジタル変換器19からの各入力値に応答して、充電器2に対して、出力を要求する充電電流の電圧値、電流値、およびパルス幅(デューティ)を演算し、通信部22から端子T12,T22;T13,T23を介して充電器2へ送信する。また、前記充電制御判定部21は、前記アナログ/デジタル変換器19からの各入力値から、端子T11,T13間の短絡や充電器2からの異常電流などの電池パック1の外部における異常や、組電池14の異常な温度上昇などに対して、前記FET12,13を遮断するなどの保護動作を行う。
The charge
充電器2では、前記の要求を、制御IC30において、通信手段である通信部32で受信し、充電制御手段である充電制御部31が充電電流供給手段である充電電流供給回路33を制御して、前記の電圧値、電流値、およびパルス幅で、充電電流を供給させる。充電電流供給回路33は、AC−DCコンバータやDC−DCコンバータなどから成り、入力電圧を、前記充電制御部31で指示された電圧値、電流値、およびパルス幅に変換して、端子T21,T11;T23,T13を介して、充電経路11,15へ供給する。
In the
そして、電池パック1において、前記直流ハイ側の充電経路11には、通常(急速)充電用のFET12と並列に、トリクル充電回路25が設けられている。このトリクル充電回路25は、限流抵抗26とFET27との直列回路から成り、前記充電制御判定部21は、充電の初期に、および満充電近くで補充電を行う場合は、放電用のFET13をONしたまま、急速充電用のFET12をOFFし、このトリクル充電用のFET27をONしてトリクル充電を行い、通常充電時および放電時には、前記FET13をONしたまま、前記FET12をONし、このFET27をOFFして、通常電流による充放電を行う。
In the battery pack 1, a
注目すべきは、本実施の形態では、前記充電制御判定部21は、通信手段である通信部22を介して充電器2へ充電電圧および充電電流の要求を送信することで、前記図7で示すようなトリクル充電、定電流(CC)充電および定電圧(CV)充電の充電制御を行うにあたって、電圧検出手段である電圧検出回路20で検出されたセル電圧が過充電状態となると、および温度検出手段である温度センサ17によって検出された温度が過温度状態となると、それらの情報を記憶しておき、その記憶しておいた情報に基づいて、前記終止電圧Vfを設定することである。
It should be noted that in the present embodiment, the charging
図2は、前記制御IC18の充電制御判定部21の具体的な一構成例を示すブロック図である。充電制御判定部21は、充放電制御部41と、設定部42と、カウンタ43と、過充電判定部44と、過温度判定部45とを備えて構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration example of the charge
充放電制御手段である充放電制御部41は、充放電の制御および異常に対する保護動作を行うものであり、前記アナログ/デジタル変換器19から入力されるセル電圧、充放電電流およびセル温度の情報に基づいて、充電器2に対して要求する充電電流の電圧値、電流値、パルス幅(デューティ)および異常の有無を通信部22から端子T12を介して送信したり、前記FET12,13,27のON/OFF制御等を行う。
The charge /
また、前記アナログ/デジタル変換器19からの各入力値の内、前記セル電圧およびセル温度は、それぞれ過充電判定部44および過温度判定部45にも入力される。過充電判定部44は、電圧検出回路20で検出されたセル電圧が予め定める電圧、たとえば4.35V以上となると過充電状態と判定し、カウンタ43内の過充電回数のカウント値を加算して更新させる。また、過温度判定部45は、温度センサ17によって検出されたセル温度が予め定める温度、たとえば、充電時の温度では0℃未満、或いは60℃以上、放電時の温度では80℃以上となると過温度状態と判定し、カウンタ43内の過温度回数のカウント値を加算して更新させる。
Of the input values from the analog /
前記過充電判定部44によって充電中に過充電状態であることが判定されると、前記充放電制御部41は、FET12,27をOFFして充電動作を停止し、セル電圧が低下して過充電状態が解消されると、充電可能な状態に復帰する。同様に、前記過温度判定部45によって、充放電中に過温度状態であることが判定されると、前記充放電制御部41は、FET12,13,27をOFFして充放電を停止し、セルの温度が低下または上昇して過温度状態が解消されると、充放電可能な状態に復帰する。過充電状態の解消閾値および過温度状態の解消閾値は、上記の判定閾値と同一であってもよいが、より厳しい値とされて、ヒステリシスを有するように設定されてもよい。
When the
一方、設定手段である設定部42は、記憶手段である前記カウンタ43内の過充電回数および過温度回数のカウント値から、セルの劣化が判定されると、前記充放電制御部41における前記定電圧(CV)充電時の前記終止電圧Vfを低下させる。これによって、充放電制御部41は、通信部22から充電器2へ、新たな終止電圧Vfで充電電圧の要求を行う。また、その終止電圧Vfの変更時に、前記カウンタ43内の過充電回数および過温度回数のカウント値をリセットさせて、再度、過充電および過温度の回数をカウント可能とする。
On the other hand, when the deterioration of the cell is determined from the count values of the overcharge count and the overtemperature count in the
図3は、上述のような設定部42の動作を説明するためのフローチャートである。トリクル充電から定電流定電圧(CC−CV)充電に切換わると、ステップS1で、前記カウンタ43から過充電回数Novpおよび過温度回数Notpのカウント値が読出され、ステップS2では、それぞれ閾値の3回および2回を超えているか否かが判断され、何れも超えていないときには終止電圧Vfの変更は行われずに処理を終了する。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the
これに対して、前記ステップS2において、過充電回数Novpおよび過温度回数Notpのカウント値の何れか一方でも閾値を超えている場合にはステップS3に移り、現在の終止電圧Vfnが充放電制御部41から読出される。ステップS4では、その終止電圧Vfnから、直列セル当り50mVが減算された値が新たな終止電圧Vfn+1として求められ、ステップS5で、前記充放電制御部41に設定され、充電器2への要求が行われる。その後、ステップS6で前記カウンタ43がリセットされて、処理を終了する。
In contrast, in step S2, if any one of the count values of the overcharge number Novp and the overtemperature number Notp exceeds the threshold value, the process proceeds to step S3, where the current end voltage Vfn is changed to the charge / discharge control unit. 41. In step S4, a value obtained by subtracting 50 mV per series cell from the end voltage Vfn is obtained as a new end voltage Vfn + 1. In step S5, the charge /
以上のように、本実施の形態の充電方法では、過充電状態および過温度状態は二次電池の劣化を表すパラメータとなることから、安全制御に必須のこれらの過充電判定および過温度判定の結果を用いて二次電池の劣化の有無を判定し、劣化と判定されると、設定部42が充放電制御部41から充電器2へ、定電圧(CV)充電の終止電圧Vfを低く設定させるので、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる。また、充電器2側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができる。
As described above, in the charging method according to the present embodiment, the overcharge state and the overtemperature state are parameters representing the deterioration of the secondary battery. Therefore, these overcharge determination and overtemperature determination essential for safety control are performed. The result is used to determine whether or not the secondary battery has deteriorated. When the deterioration is determined, the setting
さらにまた、前記設定部42は、前記過充電状態または過温度状態となった回数Novp,Notp、すなわち劣化度合いが高くなる程、前記終止電圧Vfを低く設定するので、常に二次電池のその時の実容量まで一杯に充電を行うことができる。
Furthermore, the setting
また、組電池14が複数のセルが直列に接続されて成る場合、前記充電電圧の要求に対して、充電器2が充電端子T11,T13間の電圧をトータルで電圧制御して充電を行っても、二次電池の劣化によるセルバランスの崩れに対して、特定のセルが過充電になることのないように充電を行うことができ、本発明が特に好適である。
Further, when the assembled
[実施の形態2]
図4は、本発明の実施の他の形態に係る充電方法を用いる充電システムの電気的構成を示すブロック図である。この充電システムは、図1で示す充電システムに類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この充電システムでは、電池パック1aでは、前記トリクル充電回路25と並列に、減圧回路51が設けられていることである。この減圧回路51は、可変抵抗52に、FET53が直列に接続されて成り、可変抵抗52の抵抗値およびFET53のON/OFFは、制御IC18aの充電制御判定部21aによって制御される。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of a charging system using a charging method according to another embodiment of the present invention. This charging system is similar to the charging system shown in FIG. 1, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. It should be noted that in this charging system, the battery pack 1 a is provided with a
図5は、前記制御IC18aの充電制御判定部21aの具体的な一構成例を示すブロック図である。充電制御判定部21aは、充放電制御部41aと、抵抗調整部46と、カウンタ43と、過充電判定部44と、過温度判定部45とを備えて構成される。
FIG. 5 is a block diagram showing a specific configuration example of the charge
充放電制御手段である充放電制御部41aは、前記充放電制御部41と同様に、充放電の制御および異常に対する保護動作を行うものであり、前記アナログ/デジタル変換器19から入力されるセル電圧、充放電電流およびセル温度の情報に基づいて、充電器2に対して要求する充電電流の電圧値、電流値、パルス幅(デューティ)および異常の有無を通信部22から端子T12を介して送信したり、前記FET12,13,27のON/OFF制御等を行う。
The charge /
一方、抵抗調整部46は、前記カウンタ43内の過充電回数および過温度回数のカウント値から、セルの劣化が判定されると、前記充放電制御部41aに、前記定電圧(CV)充電時の充電経路であるFET12をOFFさせ、代りに減圧回路51のFET53をONさせるとともに、可変抵抗52の抵抗値を、前記カウンタ43のカウント値に応じた値に設定する。
On the other hand, when the deterioration of the cell is determined from the count values of the overcharge count and the overtemperature count in the
具体的には、前記図7で示すような充電制御中に、充放電制御部41aは、電流検出抵抗16によって検出される充電電流が前記定電流I2を維持できなくなり、定電流(CC)充電領域から定電圧(CV)充電領域に切換わったことを検出すると、抵抗調整部46は、充放電制御部41aに充電用のFET12をOFFさせ、代りに減圧回路51のFET53をONさせる。そして、その時の電流値に対応して、前記終止電圧Vfから低下させるべき電圧、たとえば過去に3回異常判定が行われ、組電池14として3セルが直列に接続されている場合、50mV×3×3=450mVだけ低下するように、前記可変抵抗52の抵抗値を制御する。このとき、充放電制御部41aが充電器2へ要求する充電電圧は、前記終止電圧Vfのままである。したがって、抵抗調整部46および減圧回路51は、電圧低下手段を構成する。
Specifically, during the charging control as shown in FIG. 7, the charging / discharging
このように構成してもまた、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる。また、充電器2側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができる。
Even with this configuration, the secondary battery can be charged so as not to be overcharged, safety can be improved, and battery life can be reduced by suppressing characteristic deterioration. Can be extended. In addition, overcharge can be prevented against a failure that increases the output voltage on the
なお、一般に、前記定電流(CC)充電領域では、前述のように0.7C以上の大電流で充電が行われており、二次電池の内部抵抗によって、実際に各セルに加わる電圧は、端子間に印加される電圧よりかなり小さくなる。このため、上述の説明では、異常電池に対しても、定電圧(CV)充電領域に切換わった後に減圧回路51のFET53をONし、印加電圧を減圧しているが、定電流(CC)充電領域の後半から減圧するようにしてもよい。
In general, in the constant current (CC) charging region, charging is performed with a large current of 0.7 C or more as described above, and the voltage actually applied to each cell due to the internal resistance of the secondary battery is: It is considerably smaller than the voltage applied between the terminals. For this reason, in the above description, even for abnormal batteries, the
[実施の形態3]
図6は、本発明の実施のさらに他の形態に係る充電方法を説明するためのグラフである。この充電方法には、前述の図1で示す充電システムを用いることができる。前述の電池パック1aでは、組電池14の容量が大きくなる程、前記減圧回路51の可変抵抗52が制限しなければならない電流値、したがって電圧降下を発生させなければならない電圧値が大きくなる。そこで、本実施の形態で注目すべきは、前記減圧回路51によるのではなく、前記図1で示す構成において、定電圧(CV)充電領域に切換わると、充電制御判定部21の充放電制御部41が、前記定電圧(CV)充電を、充電用のFET12をON/OFFするパルス充電で行うようにし、OFF中に電圧検出回路20によって検出されたセル電圧が所定の充電再開電圧Vrとなると充電を再開するにあたって、前記設定部42が、その充電再開電圧Vrを前記過充電回数および過温度回数によって低下させてゆくことである。
[Embodiment 3]
FIG. 6 is a graph for explaining a charging method according to still another embodiment of the present invention. The charging system shown in FIG. 1 can be used for this charging method. In the battery pack 1a described above, as the capacity of the assembled
図6を用いて、これを詳しく説明する。充電を開始すると、前述の図7で説明したように、トリクル充電領域から定電流(CC)充電領域で、前記終止電圧Vf(=定電圧(CV)充電に切換わる電圧Vcv、或いはパルス充電に切換わる電圧Vpulse)に向けて急速充電が行われる。図6では、定電流(CC)充電領域以降の電圧および電流波形を、それぞれ(a)および(b)で示している。電圧検出回路20によって検出されるセル電圧が時刻t1で前記終止電圧Vfとなると、前記充放電制御部41は、この終止電圧Vfを維持する定電圧(CV)充電領域に切換わり、充電用のFET12を一旦OFFする。このとき、充電器2へ要求する充電電圧は前記終止電圧Vfで一定のまま維持する。要求する充電電流は、一定のままであってもよく、小さい値であってもよい。
This will be described in detail with reference to FIG. When charging is started, as described above with reference to FIG. 7, the voltage Vcv (which is switched to the constant voltage (CV) charging) or the pulse charging is changed from the trickle charging region to the constant current (CC) charging region. Rapid charging is performed toward the switching voltage Vpulse). In FIG. 6, the voltage and current waveforms after the constant current (CC) charging region are shown by (a) and (b), respectively. When the cell voltage detected by the
その後、充電電流の停止によって内部抵抗による電圧降下分が小さくなって前記セル電圧が低下してゆき、前記時刻t1での充電電流の停止から所定の時間Wが経過する時刻t3までの時刻t2において、充電再開電圧Vrとなると、充放電制御部41は、前記時刻t3のタイミングでFET12を再びONする。これによって、前記時刻t1,t2,t3と同様の動作を時刻t4,t5,t6・・・で繰返し、時刻t7でFET12をOFFした後、前記時間Wが経過する時刻t8までの間にセル電圧が前記充電再開電圧Vrまで低下しなければ満充電と判定し、充電動作を終了する。
Thereafter, the voltage drop due to the internal resistance decreases due to the stop of the charging current, and the cell voltage decreases, and at time t2 from the stop of the charging current at time t1 until time t3 when a predetermined time W elapses. When the charge resumption voltage Vr is reached, the charge /
このような充電動作を行うにあたって、前記充電再開電圧Vrを前記過充電回数および過温度回数によって低下させてゆくことで、前述と同様に、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができる。また、充電器2側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができる。さらにまた、本構成によれば、パルス充電を行う電池パックであれば、充電器2側は従来のままで、電池パック1側のみで対応することができる。
When performing such a charging operation, the rechargeable voltage Vr is decreased by the number of overcharges and the number of overtemperatures so that the secondary battery is not overcharged as described above. Thus, safety can be improved and battery life can be extended by suppressing characteristic deterioration. In addition, overcharge can be prevented against a failure that increases the output voltage on the
さらにまた、同じパルス充電を行う構成において、前記電池パック1と同様に充電電圧を電池パック2側へ要求する場合、前記過充電回数および過温度回数によって、設定部42が、前記終止電圧Vfの方を低下させてゆくようにしてもよく、好ましくは終止電圧Vfおよび充電再開電圧Vrの両方を低下させてゆくようにしてもよい。このようなパルス充電の種々の態様については、本件出願人が先に提案した特許第3580828号公報で詳しく説明されている。
Furthermore, in the configuration in which the same pulse charging is performed, when the charging voltage is requested to the
本発明は、二次電池の劣化の進んだ電池パックにも、二次電池が過充電になることのないように充電を行うことができ、安全性を向上することができるとともに、特性劣化を抑制することにより、電池寿命を延ばすことができ、また充電器側の出力電圧が高くなってしまう故障に対しても、過充電を防止することができるので、定電流定電圧充電を行うようにした充電システムおよび電池パックに好適に実施することができる。 The present invention can charge a battery pack in which the secondary battery has been deteriorated so that the secondary battery is not overcharged, thereby improving safety and reducing characteristics. By suppressing it, the battery life can be extended, and overcharge can be prevented against failures that increase the output voltage on the charger side. The charging system and the battery pack can be suitably implemented.
1,1a 電池パック
2 充電器
11,15 充電経路
12,13,27,53 FET
14 組電池
16 電流検出抵抗
17 温度センサ
18,18a,30 制御IC
19 アナログ/デジタル変換器
20 電圧検出回路
21,21a 充電制御判定部
22,32 通信部
25 トリクル充電回路
26 限流抵抗
31 充電制御部
33 充電電流供給回路
41,41a 充放電制御部
42 設定部
43 カウンタ
44 過充電判定部
45 過温度判定部
46 抵抗調整部
51 減圧回路
52 可変抵抗
T11,T21;T12,T22;T13,T23 端子
1,
14 assembled
19 Analog /
Claims (8)
前記電池パックは、
電圧検出手段と、
温度センサと、
前記電圧検出手段で検出されるセル電圧が過充電状態となったか否かを判定する過充電判定部と、
前記温度センサによって検出される温度が過温度状態となったか否かを判定する過温度判定部と、
前記過充電判定部および過温度判定部の判定結果に応答し、過充電となった回数および過温度となった回数をそれぞれカウントするカウンタと、
前記カウンタのカウント結果に応答し、前記過充電となった回数または過温度となった回数の何れか一方が、予め定められる閾値回数を超えると、前記充放電制御手段が充電器へ充電電圧として要求する前記終止電圧を予め定める電圧だけ低下させるとともに、前記カウンタにおける過充電となった回数および過温度となった回数を共にリセットする設定手段とを含むことを特徴とする充電システム。 A battery pack comprising a secondary battery, communication means and charge / discharge control means, and a charger comprising charge current supply means, communication means and charge control means, wherein the charge / discharge control means of the battery pack comprises Information on at least the charging voltage and charging current to be required for charging the secondary battery built in the battery pack is transmitted to the charging control means of the charger via the communication means, and the charging control means of the charger is configured as described above. By causing the charging current supply means to supply the charging voltage and charging current in response to the request to the battery pack, in the battery pack, the cell voltage of the secondary battery is constant so as to be a preset end voltage. Constant current charging for supplying a charging current is performed, and when the end voltage is reached, constant voltage charging is performed to decrease the charging current so as to maintain the end voltage. In the charging system,
The battery pack is
Voltage detection means ;
And the temperature sensor,
An overcharge determination unit for determining whether or not the cell voltage detected by the voltage detection means has become an overcharge state ;
An overtemperature determination unit that determines whether or not the temperature detected by the temperature sensor is in an overtemperature state ;
In response to the determination results of the overcharge determination unit and the overtemperature determination unit, a counter that counts the number of times of overcharge and the number of times of overtemperature, respectively,
In response to the count result of the counter, when either the number of times of overcharging or the number of times of overtemperature exceeds a predetermined threshold number of times, the charge / discharge control means sends a charge voltage to the charger. A charging system comprising: setting means for lowering the requested end voltage by a predetermined voltage and resetting both the number of overcharges and the number of overtemperatures in the counter .
電圧検出手段と、
温度センサと、
前記電圧検出手段で検出されるセル電圧が過充電状態となったか否かを判定する過充電判定部と、
前記温度センサによって検出される温度が過温度状態となったか否かを判定する過温度判定部と、
前記過充電判定部および過温度判定部の判定結果に応答し、過充電となった回数および過温度となった回数をそれぞれカウントするカウンタと、
前記カウンタのカウント結果に応答し、前記過充電となった回数または過温度となった回数の何れか一方が、予め定められる閾値回数を超えると、前記充放電制御手段が充電器へ充電電圧として要求する前記終止電圧を予め定める電圧だけ低下させるとともに、前記カウンタにおける過充電となった回数および過温度となった回数を共にリセットする設定手段とを含むことを特徴とする電池パック。 Charge provided from the charger by providing a secondary battery, a communication means and a charge / discharge control means, wherein the charge / discharge control means transmits a charge voltage and charge current request to the charger via the communication means. Constant current charging is performed to supply a constant charging current to the secondary battery so that the cell voltage of the secondary battery becomes a preset termination voltage by the voltage and the charging current, and when the termination voltage is reached, In the battery pack in which constant voltage charging is performed to reduce the charging current so as to maintain the end voltage,
Voltage detection means ;
And the temperature sensor,
An overcharge determination unit for determining whether or not the cell voltage detected by the voltage detection means has become an overcharge state ;
An overtemperature determination unit that determines whether or not the temperature detected by the temperature sensor is in an overtemperature state ;
In response to the determination results of the overcharge determination unit and the overtemperature determination unit, a counter that counts the number of times of overcharge and the number of times of overtemperature, respectively,
In response to the count result of the counter, when either the number of times of overcharging or the number of times of overtemperature exceeds a predetermined threshold number of times, the charge / discharge control means sends a charge voltage to the charger. A battery pack comprising: setting means for reducing the requested end voltage by a predetermined voltage and resetting both the number of overcharges and the number of overtemperatures in the counter .
電圧検出手段と、
温度センサと、
前記電圧検出手段で検出されるセル電圧が過充電状態となったか否かを判定する過充電判定部と、
前記温度センサによって検出される温度が過温度状態となったか否かを判定する過温度判定部と、
前記過充電判定部および過温度判定部の判定結果に応答し、過充電となった回数および過温度となった回数をそれぞれカウントするカウンタと、
前記カウンタのカウント結果に応答し、前記過充電となった回数または過温度となった回数の何れか一方が、予め定められる閾値回数を超えると、前記二次電池に印加される電圧を低下するとともに、前記カウンタにおける過充電となった回数および過温度となった回数を共にリセットする電圧低下手段とを含むことを特徴とする電池パック。 Charge provided from the charger by providing a secondary battery, a communication means and a charge / discharge control means, wherein the charge / discharge control means transmits a charge voltage and charge current request to the charger via the communication means. Constant current charging is performed to supply a constant charging current to the secondary battery so that the cell voltage of the secondary battery becomes a preset termination voltage by the voltage and the charging current, and when the termination voltage is reached, In the battery pack in which constant voltage charging is performed to reduce the charging current so as to maintain the end voltage,
Voltage detection means ;
And the temperature sensor,
An overcharge determination unit for determining whether or not the cell voltage detected by the voltage detection means has become an overcharge state ;
An overtemperature determination unit that determines whether or not the temperature detected by the temperature sensor is in an overtemperature state ;
In response to the determination results of the overcharge determination unit and the overtemperature determination unit, a counter that counts the number of times of overcharge and the number of times of overtemperature, respectively,
In response to the count result of the counter, the voltage applied to the secondary battery is reduced when either the number of times of overcharging or the number of times of overtemperature exceeds a predetermined threshold number of times. And a voltage reduction means for resetting both the number of times of overcharging and the number of times of overtemperature in the counter .
前記電池パックは、
電圧検出手段と、
温度センサと、
前記電圧検出手段で検出されるセル電圧が過充電状態となったか否かを判定する過充電判定部と、
前記温度センサによって検出される温度が過温度状態となったか否かを判定する過温度判定部と、
前記過充電判定部および過温度判定部の判定結果に応答し、過充電となった回数および過温度となった回数をそれぞれカウントするカウンタと、
前記カウンタのカウント結果に応答し、前記過充電となった回数または過温度となった回数の何れか一方が、予め定められる閾値回数を超えると、前記充放電制御手段が充電器へ充電電圧として要求する前記終止電圧と、前記充電再開電圧との少なくとも一方を予め定める電圧だけ低下させるとともに、前記カウンタにおける過充電となった回数および過温度となった回数を共にリセットする設定手段とを含むことを特徴とする充電システム。 A battery pack comprising a secondary battery, communication means and charge / discharge control means, and a charger comprising charge current supply means, communication means and charge control means, wherein the charge / discharge control means of the battery pack comprises Information on at least the charging voltage and charging current to be required for charging the secondary battery built in the battery pack is transmitted to the charging control means of the charger via the communication means, and the charging control means of the charger is configured as described above. By causing the charging current supply means to supply the charging voltage and charging current in response to the request to the battery pack, in the battery pack, the charging / discharging control means stops the cell voltage of the secondary battery being preset. Constant current charging is performed to supply a constant charging current to the secondary battery so that the voltage reaches a voltage, and when the end voltage is reached, the charging current is turned off and the cell power is turned on within a predetermined period. Is a pulse that turns on the charging current when a preset charging resumption voltage lower than the end voltage is reached, and stops charging when the cell voltage does not drop to the charging resumption voltage within a predetermined period. In a charging system designed to charge,
The battery pack is
Voltage detection means ;
And the temperature sensor,
An overcharge determination unit for determining whether or not the cell voltage detected by the voltage detection means has become an overcharge state ;
An overtemperature determination unit that determines whether or not the temperature detected by the temperature sensor is in an overtemperature state ;
In response to the determination results of the overcharge determination unit and the overtemperature determination unit, a counter that counts the number of times of overcharge and the number of times of overtemperature, respectively,
In response to the count result of the counter, when either the number of times of overcharging or the number of times of overtemperature exceeds a predetermined threshold number of times, the charge / discharge control means sends a charge voltage to the charger. A setting means for reducing at least one of the requested end voltage and the charge resumption voltage by a predetermined voltage and resetting both the number of times of overcharge and the number of overtemperatures in the counter. Charging system characterized by
電圧検出手段と、
温度センサと、
前記電圧検出手段で検出されるセル電圧が過充電状態となったか否かを判定する過充電判定部と、
前記温度センサによって検出される温度が過温度状態となったか否かを判定する過温度判定部と、
前記過充電判定部および過温度判定部の判定結果に応答し、過充電となった回数および過温度となった回数をそれぞれカウントするカウンタと、
前記カウンタのカウント結果に応答し、前記過充電となった回数または過温度となった回数の何れか一方が、予め定められる閾値回数を超えると、前記充電再開電圧を予め定める電圧だけ低下させるとともに、前記カウンタにおける過充電となった回数および過温度となった回数を共にリセットする設定手段とを含むことを特徴とする電池パック。 A secondary battery and charging / discharging control means, wherein the charging / discharging control means is configured such that a cell voltage of the secondary battery becomes a preset end voltage by a charging voltage and a charging current supplied from a charger. Performing constant current charging for supplying a constant charging current to the next battery, and when the end voltage is reached, the charging current is turned off, and the cell voltage is set in advance within a predetermined period of time. In the battery pack that turns on the charging current and performs pulse charging to stop charging by determining that the cell voltage does not drop to the charging resumption voltage within a predetermined period of time and fully charged,
Voltage detection means ;
And the temperature sensor,
An overcharge determination unit for determining whether or not the cell voltage detected by the voltage detection means has become an overcharge state ;
An overtemperature determination unit that determines whether or not the temperature detected by the temperature sensor is in an overtemperature state ;
In response to the determination results of the overcharge determination unit and the overtemperature determination unit, a counter that counts the number of times of overcharge and the number of times of overtemperature, respectively,
In response to the count result of the counter, when either the number of times of overcharging or the number of times of overtemperature exceeds a predetermined threshold number, the charging resumption voltage is decreased by a predetermined voltage. And a setting means for resetting both the number of overcharges and the number of overtemperatures in the counter .
前記二次電池が過充電状態または過温度状態となると、その回数をそれぞれカウントしてゆき、
前記過充電となった回数または過温度となった回数の何れか一方が、予め定められる閾値回数を超えると、前記終止電圧を低下するとともに、前記過充電となった回数および過温度となった回数のカウント値を共にリセットすることを特徴とする充電方法。 Constant current charging is performed to supply a constant charging current toward a preset end voltage to the secondary battery, and when the end voltage is reached, the charge current is decreased so as to maintain the end voltage. In a charging method for performing constant voltage charging,
When the secondary battery is on purpose overcharged or over-temperature shape,-out the number of times counted respectively Teyu,
When either one of the number of times of overcharging or the number of times of overtemperature exceeds a predetermined threshold number of times , the end voltage is lowered, and the number of times of overcharging and overtemperature are reached. A charging method, wherein the count value of the number of times is reset together .
前記二次電池が過充電状態または過温度状態となると、その回数をそれぞれカウントしてゆき、
前記過充電となった回数または過温度となった回数の何れか一方が、予め定められる閾値回数を超えると、前記パルス充電に用いる充電再開電圧または充電電圧の少なくとも一方を低下するとともに、前記過充電となった回数および過温度となった回数のカウント値を共にリセットすることを特徴とする充電方法。 In a charging method in which constant current charging is performed to supply a constant charging current toward a preset end voltage to a secondary battery, and when the end voltage is reached, pulse charging is performed so as to maintain the end voltage.
When the secondary battery is on purpose overcharged or over-temperature shape,-out the number of times counted respectively Teyu,
When either one of the number of times of overcharge or the number of times of overtemperature exceeds a predetermined threshold number of times , at least one of the charge resumption voltage or the charge voltage used for the pulse charge is lowered and the overcharge is performed. A charging method characterized by resetting both count values of the number of times of charging and the number of times of overtemperature .
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