JP5260904B2 - Charging method of lithium ion secondary battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase a charging capacity while protecting a lithium-ion secondary battery from a temperature, and fully charge the battery at high speed. <P>SOLUTION: The charging method of the lithium-ion secondary battery has a structure in which a battery 1 as a lithium-ion secondary battery is charged while comparing with a protective voltage (Vp) changing depending on the temperature, and charging is stopped when the voltage of the battery 1 exceeds the protective voltage (Vp) and the battery 1 is charged while switching the charging voltage (Vc) depending on a temperature zone. This charging method includes: starting charging at the highest charging voltage (Vc) first and detecting the temperature and voltage of the battery 1; when the voltage of the battery 1 exceeds the protective voltage (Vp) of the temperature zone detected from the temperature of the battery 1, stopping the charging; and, when the voltage falls due to the stop of charging, charging the battery at constant voltage/constant current using the charging voltage (Vc) for the temperature of the battery 1. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池を充電する方法に関し、とくに、電池の温度で充電電圧を変更して充電する充電方法に関する。   The present invention relates to a method for charging a lithium ion secondary battery, and more particularly to a charging method for charging by changing a charging voltage depending on the temperature of the battery.

リチウムイオン二次電池は、電池電圧が定電圧充電の充電電圧である、たとえば4.2Vに上昇するまでは定電流充電される。その後、継続して定電流充電すると、電池電圧が異常に高くなるので、電池の電圧を充電電圧の4.2Vとして定電圧充電される。定電圧充電において、充電電流は次第に減少する。充電電流が最小電流まで減少すると満充電として充電を停止する。   The lithium ion secondary battery is charged with a constant current until the battery voltage rises to a constant voltage charging voltage, for example, 4.2V. Thereafter, when the constant current charging is continued, the battery voltage becomes abnormally high, so that the battery voltage is charged at a constant voltage with the charging voltage of 4.2V. In constant voltage charging, the charging current gradually decreases. When the charging current decreases to the minimum current, charging is stopped as a full charge.

リチウムイオン二次電池は、温度の影響で電気特性が変化する。このため、低温の状態で常温と同じ電圧で定電圧充電すると、リチウムイオン二次電池に弊害を与える。この欠点を解消するために、リチウムイオン二次電池の温度によって定電圧充電の充電電圧を変更する充電方法が開発されている。(特許文献1参照)
特開2001−16795号公報
The electrical characteristics of a lithium ion secondary battery change due to the influence of temperature. For this reason, if the constant voltage charging is performed at the same voltage as the normal temperature in a low temperature state, the lithium ion secondary battery is adversely affected. In order to eliminate this drawback, a charging method has been developed in which the charging voltage for constant voltage charging is changed depending on the temperature of the lithium ion secondary battery. (See Patent Document 1)
JP 2001-16795 A

リチウムイオン二次電池は、電池温度によって定電圧充電する充電電圧を変更して、低温における弊害を防止できる。この充電方法は、充電するリチウムイオン二次電池の温度を検出し、電池温度で定電圧充電の充電電圧を変更する。図1は、この方法でリチウムイオン二次電池を充電する電圧特性と電流特性を示している。この図に示すように、温度の低いリチウムイオン二次電池は、最初に低い充電電圧で定電圧・定電流充電される。充電電圧よりも低い電圧の電池は、最初に定電流充電される。定電流充電は充電電流が大きいので、この充電電流で電池の温度が高くなる。電池の温度が高くなると、定電圧充電の充電電圧を高く変更する。この状態でリチウムイオン二次電池は、高い充電電圧で定電圧・定電流充電される。この充電過程において、電池の電圧が充電電圧まで上昇すると、定電流充電から定電圧充電に切り換えられて、充電電流が減少する。充電電流が減少する電池は、充電電流による温度上昇が少なくなって電池温度が低下する。電池温度が低下する電池は、定電圧充電の充電電圧を低い充電電圧に切り換えられるが、電池電圧が充電電圧よりも高くなっているので、このタイミングで充電は停止される。このため、電池の充電が途中で中断されて十分な容量を充電できなくなる。この弊害は、図の点線で示すように、電池の温度が低下しても充電電圧を低下させない充電方法で解消できるが、この方法は、低温の電池を高い充電電圧で充電することになって電池性能を低下させる。以上のように、リチウムイオン二次電池は、電池を保護しながら低い温度で充電電圧を低くすると、十分な容量を充電できなくなる。すなわち、低温の電池の充電容量を大きくすることと、電池の保護とは互いに相反する特性であって、両方を満足するのが難しい。   The lithium ion secondary battery can prevent adverse effects at low temperatures by changing the charging voltage for constant voltage charging according to the battery temperature. In this charging method, the temperature of a lithium ion secondary battery to be charged is detected, and the charging voltage for constant voltage charging is changed by the battery temperature. FIG. 1 shows voltage characteristics and current characteristics for charging a lithium ion secondary battery by this method. As shown in this figure, a low-temperature lithium ion secondary battery is initially charged at a constant voltage / constant current at a low charge voltage. A battery having a voltage lower than the charging voltage is initially charged with a constant current. Since constant current charging has a large charging current, the battery temperature increases with this charging current. When the temperature of the battery increases, the charging voltage for constant voltage charging is increased. In this state, the lithium ion secondary battery is charged with a constant voltage and a constant current at a high charge voltage. In this charging process, when the voltage of the battery rises to the charging voltage, the charging current is reduced by switching from constant current charging to constant voltage charging. In a battery in which the charging current decreases, the temperature rise due to the charging current is reduced and the battery temperature decreases. A battery whose battery temperature is lowered can be switched from a constant voltage charging voltage to a low charging voltage. However, since the battery voltage is higher than the charging voltage, charging is stopped at this timing. For this reason, the charging of the battery is interrupted in the middle, and a sufficient capacity cannot be charged. This problem can be solved by a charging method that does not decrease the charging voltage even when the battery temperature decreases, as shown by the dotted line in the figure, but this method charges a low-temperature battery at a high charging voltage. Reduce battery performance. As described above, when the charging voltage is lowered at a low temperature while protecting the battery, the lithium ion secondary battery cannot be charged with a sufficient capacity. That is, increasing the charging capacity of a low-temperature battery and battery protection are mutually contradictory characteristics, and it is difficult to satisfy both.

本発明は、この難しい問題を欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、リチウムイオン二次電池の温度による保護を確保しながら、充電容量を大きくでき、しかも速やかに満充電できるリチウムイオン二次電池の充電方法を提供することにある。   The present invention has been developed for the purpose of solving this difficult problem. An important object of the present invention is to provide a method for charging a lithium ion secondary battery that can increase the charging capacity and can be fully charged quickly while ensuring the protection of the lithium ion secondary battery by temperature.

本発明のリチウムイオン二次電池の充電方法は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
リチウムイオン二次電池の充電方法は、リチウムイオン二次電池である電池1を、温度によって変更する保護電圧(Vp)に比較しながら充電し、電池1の電圧が保護電圧(Vp)を超えると充電を停止すると共に、温度帯域によって充電電圧(Vc)を切り換えて充電する。この充電方法は、最初に最も高い充電電圧(Vc)で充電を開始すると共に、電池1の温度と電圧を検出し、電池1の電圧が、電池1の温度から検出される温度帯域の保護電圧(Vp)を超えると充電を停止し、充電を停止して電圧が低下すると、電池1の温度に対応する充電電圧(Vc)で定電圧・定電流充電する。
The lithium ion secondary battery charging method of the present invention has the following configuration in order to achieve the above-described object.
The charging method of the lithium ion secondary battery is that the battery 1 which is a lithium ion secondary battery is charged while being compared with the protection voltage (Vp) which changes depending on the temperature, and the voltage of the battery 1 exceeds the protection voltage (Vp). The charging is stopped and the charging voltage (Vc) is switched depending on the temperature band. In this charging method, charging is first started at the highest charging voltage (Vc), the temperature and voltage of the battery 1 are detected, and the protection voltage in the temperature band in which the voltage of the battery 1 is detected from the temperature of the battery 1 is detected. When (Vp) is exceeded, charging is stopped, and when charging is stopped and the voltage decreases, constant voltage / constant current charging is performed at a charging voltage (Vc) corresponding to the temperature of the battery 1.

本発明の請求項2のリチウムイオン二次電池の充電方法は、保護電圧(Vp)を、低温度域において充電を停止する第1の保護電圧(Vp1)と、標準温度域において充電を停止する第2の保護電圧(Vp2)と、高温度域において充電を停止する第3の保護電圧(Vp3)とに区画している。さらに、この充電方法は、充電電圧(Vc)を、低温度域において電池を充電する第1の充電電圧(Vc1)と、標準温度域において電池を充電する第2の充電電圧(Vc2)と、高温度域において電池を充電する第3の充電電圧(Vc3)とに区画している。第1の充電電圧(Vc1)は第1の保護電圧(Vp1)以下とし、第2の充電電圧(Vc2)は第2の保護電圧(Vp2)以下とし、さらに、第3の充電電圧(Vc3)は第3の保護電圧(Vp3)以下としている。さらに、第1の保護電圧(Vp1)及び第3の保護電圧(Vp3)は、第2の保護電圧(Vp2)よりも低くしている。   In the method for charging a lithium ion secondary battery according to claim 2 of the present invention, the protection voltage (Vp) is set such that the first protection voltage (Vp1) for stopping charging in the low temperature range and the charging in the standard temperature range are stopped. It is divided into a second protection voltage (Vp2) and a third protection voltage (Vp3) that stops charging in the high temperature range. Further, in this charging method, the charging voltage (Vc) is divided into a first charging voltage (Vc1) for charging the battery in the low temperature range, and a second charging voltage (Vc2) for charging the battery in the standard temperature range, The battery is partitioned into a third charging voltage (Vc3) for charging the battery in the high temperature range. The first charging voltage (Vc1) is equal to or lower than the first protection voltage (Vp1), the second charging voltage (Vc2) is equal to or lower than the second protection voltage (Vp2), and the third charging voltage (Vc3). Is less than or equal to the third protection voltage (Vp3). Further, the first protection voltage (Vp1) and the third protection voltage (Vp3) are set lower than the second protection voltage (Vp2).

本発明の請求項3のリチウムイオン二次電池の充電方法は、第1の充電電圧(Vc1)を第3の充電電圧(Vc3)よりも低くしている。   In the method for charging a lithium ion secondary battery according to claim 3 of the present invention, the first charging voltage (Vc1) is set lower than the third charging voltage (Vc3).

本発明の請求項4のリチウムイオン二次電池の充電方法は、低温度域と標準温度域の低温境界温度(T1)を5℃ないし15℃としている。また、本発明の請求項5のリチウムイオン二次電池の充電方法は、標準温度域と高温度域の高温境界温度(T2)を40℃ないし50℃としている。   In the method for charging a lithium ion secondary battery according to claim 4 of the present invention, the low temperature boundary temperature (T1) between the low temperature range and the standard temperature range is set to 5 ° C to 15 ° C. In the method for charging a lithium ion secondary battery according to claim 5 of the present invention, the high temperature boundary temperature (T2) between the standard temperature range and the high temperature range is set to 40 ° C to 50 ° C.

本発明の請求項6のリチウムイオン二次電池の充電方法は、第2の保護電圧(Vp2)を4.25Vとしてリチウムイオン二次電池1を充電する。   According to the charging method of the lithium ion secondary battery of claim 6 of the present invention, the lithium ion secondary battery 1 is charged with the second protection voltage (Vp2) set to 4.25V.

本発明の請求項7のリチウムイオン二次電池の充電方法は、低温度域又は高温度域にあるリチウムイオン二次電池の充電を第2の充電電圧(Vc2)で開始する。   In the method for charging a lithium ion secondary battery according to claim 7 of the present invention, charging of the lithium ion secondary battery in the low temperature region or the high temperature region is started at the second charging voltage (Vc2).

本発明の請求項8のリチウムイオン二次電池の充電方法は、充電電圧(Vc)を保護電圧(Vp)よりも0ないし100mV低くしている。   In the method for charging a lithium ion secondary battery according to claim 8 of the present invention, the charging voltage (Vc) is 0 to 100 mV lower than the protection voltage (Vp).

本発明の請求項9のリチウムイオン二次電池の充電方法は、充電している電池1の温度が低温度域から標準温度域になると、充電を停止する保護電圧(Vp)を第1の保護電圧(Vp1)から第2の保護電圧(Vp2)に上昇する。   According to the charging method of the lithium ion secondary battery of claim 9 of the present invention, when the temperature of the battery 1 being charged is changed from the low temperature range to the standard temperature range, the protection voltage (Vp) for stopping the charging is the first protection. The voltage rises from the voltage (Vp1) to the second protection voltage (Vp2).

本発明の請求項10のリチウムイオン二次電池の充電方法は、充電している電池1の温度が標準温度域から高温度域になると、充電を停止する保護電圧(Vp)を第2の保護電圧(Vp2)から第3の保護電圧(Vp3)に低下する。   According to the charging method of the lithium ion secondary battery of claim 10 of the present invention, when the temperature of the battery 1 being charged is changed from the standard temperature range to the high temperature range, the protection voltage (Vp) for stopping the charging is the second protection. The voltage (Vp2) decreases to the third protection voltage (Vp3).

本発明は、リチウムイオン二次電池の温度による保護を確保しながら、充電容量を大きくできる特徴がある。それは、本発明の充電方法が、リチウムイオン二次電池である電池を、温度によって変更する保護電圧に比較しながら充電し、電池の電圧が保護電圧を超えると充電を停止し、また温度帯域によって充電電圧を切り換えて充電することに加えて、最初に最も高い充電電圧で充電を開始して、電池の温度と電圧を検出し、電池の電圧が電池の温度帯域における保護電圧を超えると充電を停止し、その後、電圧が低下すると、電池の温度に対応する充電電圧で定電圧・定電流充電するからである。とくに、本発明のリチウムイオン二次電池の充電方法は、最初に最も高い充電電圧で充電を開始するので、短時間で満充電できる特徴がある。また、電池の温度に対応する充電電圧で充電を再開し、また、電池が温度に対応する保護電圧を超えると充電を停止するので、電池を保護しながら十分な容量に充電できる特徴がある。   The present invention is characterized in that the charge capacity can be increased while ensuring the protection by the temperature of the lithium ion secondary battery. The charging method of the present invention charges a battery that is a lithium ion secondary battery while comparing it with a protection voltage that changes depending on the temperature. When the battery voltage exceeds the protection voltage, the charging is stopped. In addition to charging by switching the charging voltage, charging is first started at the highest charging voltage to detect the battery temperature and voltage, and charging is performed when the battery voltage exceeds the protection voltage in the battery temperature band. This is because, when the voltage is reduced after that, the battery is charged at a constant voltage / constant current with a charging voltage corresponding to the temperature of the battery. In particular, the method for charging a lithium ion secondary battery according to the present invention is characterized in that charging is started at the highest charging voltage first, so that it can be fully charged in a short time. In addition, charging is resumed at a charging voltage corresponding to the temperature of the battery, and charging is stopped when the battery exceeds a protection voltage corresponding to the temperature, so that the battery can be charged to a sufficient capacity while protecting the battery.

また、本発明の請求項2の充電方法は、電圧が上昇して充電を停止する保護電圧を、低温度域において充電を停止する第1の保護電圧と、標準温度域において充電を停止する第2の保護電圧と、高温度域において充電を停止する第3の保護電圧とに区画し、さらに、充電電圧を、低温度域において電池を充電する第1の保護電圧以下の第1の充電電圧と、標準温度域において電池を充電する第2の保護電圧以下の第2の充電電圧と、高温度域において電池を充電する第3の保護電圧以下の第3の充電電圧とに区画し、さらにまた、第1の保護電圧及び第3の保護電圧を第2の保護電圧よりも低くしている。この方法によると、電池が低温度域から高温度域に大幅に温度が変化しても、電池を保護しながら短時間で十分な容量に充電できる。   Further, the charging method according to claim 2 of the present invention includes a protection voltage for stopping charging when the voltage rises, a first protection voltage for stopping charging in a low temperature range, and a first protection voltage for stopping charging in a standard temperature range. 2 and a third protection voltage for stopping charging in the high temperature range, and further, the charging voltage is a first charging voltage equal to or lower than the first protection voltage for charging the battery in the low temperature range. And a second charging voltage equal to or lower than the second protection voltage for charging the battery in the standard temperature range, and a third charging voltage equal to or lower than the third protection voltage for charging the battery in the high temperature range, and In addition, the first protection voltage and the third protection voltage are set lower than the second protection voltage. According to this method, even when the temperature of the battery changes greatly from the low temperature range to the high temperature range, the battery can be charged to a sufficient capacity in a short time while protecting the battery.

とくに、本発明の請求項3の充電方法は、請求項2の構成に加えて、第1の充電電圧を第3の充電電圧よりも低くしているので、特に低温度域の電池を有効に保護しながら、電池を十分な容量に充電できる。   In particular, in the charging method of claim 3 of the present invention, in addition to the configuration of claim 2, the first charging voltage is made lower than the third charging voltage, so that the battery in the low temperature range is particularly effective. While protecting, the battery can be charged to a sufficient capacity.

さらに、本発明の請求項7の充電方法は、低温度域又は高温度域にあるリチウムイオン二次電池の充電を、最も高い充電電圧である第2の充電電圧で開始する。この充電方法は、低温度域と高温度域の電池を、最も高い第2の充電電圧で充電開始するので、短時間で満充電できると共に、電池の温度が低温度域や高温度域に変化しても、保護電圧に比較して電池を保護しながら充電できる。   Furthermore, in the charging method according to claim 7 of the present invention, charging of the lithium ion secondary battery in the low temperature range or the high temperature range is started at the second charging voltage which is the highest charging voltage. This charging method starts charging the battery in the low temperature range and the high temperature range at the highest second charging voltage, so that it can be fully charged in a short time and the battery temperature changes to the low temperature range or the high temperature range. Even so, the battery can be charged while protecting the battery compared to the protection voltage.

また、本発明の請求項9の充電方法は、充電している電池の温度が低温度域から標準温度域になると、充電を停止する保護電圧を第1の保護電圧から第2の保護電圧に上昇して充電するので、保護電圧を高くして電池を保護しながら、速やかに満充電できる。   In the charging method according to claim 9 of the present invention, when the temperature of the battery being charged changes from the low temperature range to the standard temperature range, the protection voltage for stopping charging is changed from the first protection voltage to the second protection voltage. Since it rises and charges, it can be fully charged quickly while protecting the battery by increasing the protection voltage.

さらにまた、本発明の請求項10の充電方法は、充電している電池の温度が標準温度域から高温度域になると、充電を停止する保護電圧を第2の保護電圧から第3の保護電圧に低下して充電するので、充電している電池の温度が上昇しても、電池を保護しながら充電できる。   Furthermore, in the charging method according to claim 10 of the present invention, when the temperature of the battery being charged is changed from the standard temperature range to the high temperature range, the protection voltage for stopping charging is changed from the second protection voltage to the third protection voltage. Therefore, even if the temperature of the battery being charged rises, it can be charged while protecting the battery.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのリチウムイオン二次電池の充電方法を例示するものであって、本発明はリチウムイオン二次電池の充電方法を以下の充電条件には特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the examples shown below exemplify the charging method of the lithium ion secondary battery for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention describes the charging method of the lithium ion secondary battery as follows. Not specified for charging conditions. Further, this specification does not limit the members shown in the claims to the members of the embodiments.

図2は、リチウムイオン二次電池を充電する充電回路のブロック図である。この図の充電回路は、リチウムイオン二次電池1を定電圧・定電流充電する電源回路2と、この電源回路2がリチウムイオン二次電池1を充電する状態を制御する制御回路3と、この制御回路3に電池1の電圧を検出して入力する電圧検出回路6と、電池1の充電電流を検出する電流検出回路5と、電池の温度を検出して出力する温度検出回路4とを備える。   FIG. 2 is a block diagram of a charging circuit for charging a lithium ion secondary battery. The charging circuit in this figure includes a power supply circuit 2 for charging the lithium ion secondary battery 1 at a constant voltage / constant current, a control circuit 3 for controlling a state in which the power supply circuit 2 charges the lithium ion secondary battery 1, A voltage detection circuit 6 that detects and inputs the voltage of the battery 1 to the control circuit 3, a current detection circuit 5 that detects a charging current of the battery 1, and a temperature detection circuit 4 that detects and outputs the temperature of the battery. .

電源回路2はスイッチング電源である。スイッチング電源は、図示しないが、商用電源である交流100Vを整流して得られる直流を、スイッチング素子でスイッチングしてトランスの一次側に入力する。トランスの二次側の交流出力が整流されて電池の充電電圧が出力される。このスイッチング電源は、スイッチング素子をオンオフに切り変えるデューティーで出力電圧、すなわち充電電圧を制御する。スイッチング素子のオン時間を長くして充電電圧を大きく、オン時間を短くして充電電圧を低くする。電源回路2は、リチウムイオン二次電池1を定電圧・定電流充電するので、充電電圧を一定に制御する電圧フィードバック回路と、出力電流の最大値を一定に制限する電流フィードバック回路をスイッチング素子の入力回路に接続している。電圧フィードバック回路は、入力回路を介してスイッチング素子のデューティーを制御して、出力電圧を電池の温度で特定される充電電圧に制御する。   The power supply circuit 2 is a switching power supply. Although not shown, the switching power supply switches direct current obtained by rectifying AC 100V, which is a commercial power supply, to the switching element and inputs it to the primary side of the transformer. The AC output on the secondary side of the transformer is rectified to output the battery charging voltage. This switching power supply controls an output voltage, that is, a charging voltage with a duty for switching the switching element on and off. The on-time of the switching element is lengthened to increase the charging voltage, and the on-time is shortened to lower the charging voltage. Since the power supply circuit 2 charges the lithium ion secondary battery 1 at a constant voltage / constant current, a voltage feedback circuit for controlling the charging voltage to be constant and a current feedback circuit for limiting the maximum value of the output current to be constant Connected to the input circuit. The voltage feedback circuit controls the duty of the switching element via the input circuit to control the output voltage to a charging voltage specified by the battery temperature.

電圧検出回路6は、電池1の電圧を所定のサンプリング周期で検出して、検出した電圧をデジタル信号に変換して制御回路3に入力する。電流検出回路5は、電池1の充電電流を所定のサンプリング周期で検出して、検出した電流をデジタル信号に変換して制御回路3に入力する。さらに、温度検出回路4は、電池の表面温度を所定のサンプリング周期で検出して、検出した温度をデジタル信号に変換して制御回路3に入力する。   The voltage detection circuit 6 detects the voltage of the battery 1 at a predetermined sampling period, converts the detected voltage into a digital signal, and inputs the digital signal to the control circuit 3. The current detection circuit 5 detects the charging current of the battery 1 at a predetermined sampling period, converts the detected current into a digital signal, and inputs the digital signal to the control circuit 3. Furthermore, the temperature detection circuit 4 detects the surface temperature of the battery at a predetermined sampling period, converts the detected temperature into a digital signal, and inputs the digital signal to the control circuit 3.

制御回路3は、電池1の温度に対応する保護電圧(Vp)と充電電圧(Vc)を記憶している記憶回路7と、この記憶回路7に記憶されるデータに基づいて電池1を定電圧・定電流充電する充電電圧(Vc)を演算する演算回路8とを備える。   The control circuit 3 stores the protection voltage (Vp) corresponding to the temperature of the battery 1 and the charging voltage (Vc), and controls the battery 1 to a constant voltage based on the data stored in the storage circuit 7. And an arithmetic circuit 8 for calculating a charging voltage (Vc) for constant current charging.

図3は、記憶回路7が記憶する保護電圧(Vp)と充電電圧(Vc)を示している。記憶回路7は、充電を停止する保護電圧(Vp)を保護電圧記憶部11に記憶し、電池を定電圧充電する充電電圧(Vc)を充電電圧記憶部12に記憶している。図3のデータを記憶している記憶回路7は、充電される電池の温度帯域を、低温度域と、標準温度域と、高温度域とに区画して、各々の温度帯域における保護電圧(Vp)と充電電圧(Vc)を記憶している。低温度域と標準温度域の低温境界温度(T1)は、たとえば10℃である。ただし、この低温度域と標準温度域の低温境界温度(T1)は、5℃ないし15℃とすることもできる。また、標準温度域と高温度域の高温境界温度(T2)は、たとえば45℃とする。ただし、標準温度域と高温度域の高温境界温度(T2)は、40℃ないし50℃とすることもできる。   FIG. 3 shows the protection voltage (Vp) and the charging voltage (Vc) stored in the memory circuit 7. The storage circuit 7 stores a protection voltage (Vp) for stopping charging in the protection voltage storage unit 11, and stores a charging voltage (Vc) for charging the battery at a constant voltage in the charging voltage storage unit 12. The storage circuit 7 storing the data of FIG. 3 divides the temperature band of the battery to be charged into a low temperature range, a standard temperature range, and a high temperature range, and provides a protection voltage ( Vp) and charging voltage (Vc) are stored. The low temperature boundary temperature (T1) between the low temperature region and the standard temperature region is, for example, 10 ° C. However, the low temperature boundary temperature (T1) between the low temperature region and the standard temperature region may be 5 ° C to 15 ° C. The high temperature boundary temperature (T2) between the standard temperature range and the high temperature range is, for example, 45 ° C. However, the high temperature boundary temperature (T2) between the standard temperature range and the high temperature range may be 40 ° C to 50 ° C.

保護電圧記憶部11に記憶される、低温度域において電池の充電を停止する第1の保護電圧(Vp1)は、標準温度域において電池の充電を停止する第2の保護電圧(Vp2)よりも低くしている。また、高温度域において電池の充電を停止する第3の保護電圧(Vp3)は、第2の保護電圧(Vp2)より低くしている。さらに、第1の保護電圧(Vp1)は、第3の保護電圧(Vp3)よりも低くしている。   The first protection voltage (Vp1) stored in the protection voltage storage unit 11 for stopping the charging of the battery in the low temperature range is higher than the second protection voltage (Vp2) for stopping the charging of the battery in the standard temperature range. It is low. Further, the third protection voltage (Vp3) for stopping the charging of the battery in the high temperature range is set lower than the second protection voltage (Vp2). Furthermore, the first protection voltage (Vp1) is lower than the third protection voltage (Vp3).

第1の保護電圧(Vp1)及び第3の保護電圧(Vp3)は、第2の保護電圧(Vp2)に基づいて特定される。第2の保護電圧(Vp2)は、リチウムイオン二次電池の種類に最適な電圧値に設定されるが、たとえばコバルト酸リチウム−炭素系のリチウムイオン二次電池にあっては、好ましくは4.25Vに設定される。ただし、このタイプのリチウムイオン二次電池において、第2の保護電圧(Vp2)は、4.25Vよりも0ないし20mV低く設定することもでき、また、リチウムイオン二次電池のタイプが異なると、第2の保護電圧(Vp)を最適電圧に設定する。   The first protection voltage (Vp1) and the third protection voltage (Vp3) are specified based on the second protection voltage (Vp2). The second protection voltage (Vp2) is set to an optimum voltage value for the type of the lithium ion secondary battery. For example, in the case of a lithium cobalt oxide-carbon type lithium ion secondary battery, preferably 4. Set to 25V. However, in this type of lithium ion secondary battery, the second protection voltage (Vp2) can be set to 0 to 20 mV lower than 4.25V, and if the type of the lithium ion secondary battery is different, The second protection voltage (Vp) is set to the optimum voltage.

また、第2の保護電圧(Vp2)は、電池の電圧を検出するサンプリング周期を考慮して最適値に設定できる。電圧を検出するサンプリング周期が短いと、第2の保護電圧(Vp2)を高く、たとえば4.25Vに設定できる。それは、サンプリング周期が短いと、電池の電圧が第2の保護電圧(Vp2)を超える時間を短くできるからである。第2の保護電圧(Vp2)は、高くして電池の充電容量を大きくでき、低くして電池の安全性を向上できる。電圧検出回路6が電池の電圧を検出するサンプリング周期は、好ましくは20μsec以下に設定する。このサンプリング周期で電池の電圧を検出し、電池電圧が保護電圧を超えると充電を停止する充電方法は、電池が保護電圧を超える時間を20μsec以下にできる。この充電方法は、第2の保護電圧(Vp2)を、たとえば4.25Vと高くして、電池の電圧が第2の保護電圧(Vp2)を超える時間を20μsec以下と短くできる。サンプリング周期が長くなると、電池が保護電圧を超える時間が長くなるので、第2の保護電圧(Vp2)を4.25Vよりも低く、たとえば、4.25Vよりも5mVないし30mV低くする。ただし、サンプリング周期を短くして、第2の保護電圧(Vp2)を低くして、電池をより安全に保護しながら充電することもできる。   In addition, the second protection voltage (Vp2) can be set to an optimum value in consideration of the sampling period for detecting the battery voltage. If the sampling period for detecting the voltage is short, the second protection voltage (Vp2) can be set high, for example, 4.25V. This is because when the sampling period is short, the time during which the battery voltage exceeds the second protection voltage (Vp2) can be shortened. The second protection voltage (Vp2) can be increased to increase the charging capacity of the battery, and can be decreased to improve the safety of the battery. The sampling cycle in which the voltage detection circuit 6 detects the battery voltage is preferably set to 20 μsec or less. The charging method that detects the voltage of the battery at this sampling period and stops charging when the battery voltage exceeds the protection voltage can reduce the time for the battery to exceed the protection voltage to 20 μsec or less. In this charging method, the second protection voltage (Vp2) is increased to, for example, 4.25 V, and the time for the battery voltage to exceed the second protection voltage (Vp2) can be shortened to 20 μsec or less. When the sampling period becomes longer, the time for the battery to exceed the protection voltage becomes longer. Therefore, the second protection voltage (Vp2) is lower than 4.25V, for example, 5 mV to 30 mV lower than 4.25V. However, it is also possible to charge the battery while protecting the battery more safely by shortening the sampling period and lowering the second protection voltage (Vp2).

本発明の充電方法は、最も高い充電電圧で充電を開始する。電池の温度帯域を、低温度域と標準温度域と高温度域の3つの帯域に分割する方法においては、標準温度域における第2の保護電圧(Vp2)と第2の充電電圧(Vc2)が最も高くなる。この充電方法において、充電電圧(Vc)を保護電圧(Vp)よりも低くして、第2の充電電圧(Vc2)で電池を充電するとき、電池の電圧が第2の保護電圧(Vp2)を超えることはない。電池の電圧が充電電圧(Vc)を超えることがなく、充電電圧(Vc)が保護電圧(Vp)よりも低いからである。したがって、ひとつのリチウムイオン二次電池が第2の充電電圧(Vc2)で充電されるとき、この電池の電圧が第2の保護電圧(Vp2)を超えることがない。このため、標準温度域にあるリチウムイオン二次電池が第2の保護電圧(Vp2)以上になって充電が停止されることはない。ただ複数のリチウムイオン二次電池を直列に接続している組電池が定電圧・定電流充電されるときは、電池のアンバランスによって、電圧が最も高くなる高電圧電池の電圧が第2の保護電圧(Vp2)を超えることはある。   The charging method of the present invention starts charging at the highest charging voltage. In the method of dividing the battery temperature band into three bands, a low temperature range, a standard temperature range, and a high temperature range, the second protection voltage (Vp2) and the second charge voltage (Vc2) in the standard temperature range are Highest. In this charging method, when charging the battery with the second charging voltage (Vc2) with the charging voltage (Vc) lower than the protection voltage (Vp), the voltage of the battery becomes the second protection voltage (Vp2). Never exceed. This is because the battery voltage does not exceed the charging voltage (Vc) and the charging voltage (Vc) is lower than the protection voltage (Vp). Therefore, when one lithium ion secondary battery is charged with the second charging voltage (Vc2), the voltage of this battery does not exceed the second protection voltage (Vp2). For this reason, the lithium ion secondary battery in the standard temperature range does not stop charging when the voltage exceeds the second protection voltage (Vp2). However, when an assembled battery in which a plurality of lithium ion secondary batteries are connected in series is charged at a constant voltage / constant current, the voltage of the high voltage battery with the highest voltage is the second protection due to the battery imbalance. The voltage (Vp2) may be exceeded.

複数のリチウムイオン二次電池を直列に接続している組電池を充電する充電電圧は、直列に接続している電池の個数と同じ整数倍の電圧となる。たとえば、3個のリチウムイオン二次電池を直列に接続している組電池の充電電圧(Vc)は、1個のリチウムイオン二次電池の充電電圧(Vc)の3倍となる。この状態で充電される組電池は、各々の電池の電圧が検出されて保護電圧(Vp)に比較される。したがって、各々の電池の保護電圧(Vp)は3倍とはならず、ひとつの電池を充電する保護電圧(Vp)と同じ電圧となる。たとえば、3個の電池を直列に接続している組電池が、第2の保護電圧(Vp2)を4.25Vとし、第2の充電電圧(Vc2)を4.23Vとして充電されるとき、充電電圧(Vc)は12.69V(4.23V×3)、各々の電池の第2の保護電圧(Vp2)は4.25Vとなる。この状態で充電される組電池は、全ての電池の電圧を全く同一電圧にはできない。電池のアンバランスによって、各々の電池の電圧に差ができる。したがって、最も電圧が高くなる電池の電圧が第2の保護電圧(Vp2)を超えることがあるので、組電池の充電方法においては、いずれかの電池の電圧が保護電圧(Vp)を超えると充電を停止する。   A charging voltage for charging an assembled battery in which a plurality of lithium ion secondary batteries are connected in series is a voltage that is an integral multiple of the number of batteries connected in series. For example, the charging voltage (Vc) of an assembled battery in which three lithium ion secondary batteries are connected in series is three times the charging voltage (Vc) of one lithium ion secondary battery. In the assembled battery charged in this state, the voltage of each battery is detected and compared with the protection voltage (Vp). Therefore, the protection voltage (Vp) of each battery is not tripled and becomes the same voltage as the protection voltage (Vp) for charging one battery. For example, when an assembled battery in which three batteries are connected in series is charged with a second protection voltage (Vp2) of 4.25V and a second charging voltage (Vc2) of 4.23V, charging is performed. The voltage (Vc) is 12.69V (4.23V × 3), and the second protection voltage (Vp2) of each battery is 4.25V. In the assembled battery charged in this state, the voltages of all the batteries cannot be made exactly the same voltage. Due to battery imbalance, there is a difference in the voltage of each battery. Therefore, the voltage of the battery with the highest voltage may exceed the second protection voltage (Vp2). Therefore, in the battery charging method, the battery is charged when the voltage of any battery exceeds the protection voltage (Vp). To stop.

本発明の充電方法は、充電するリチウムイオン二次電池の直列接続個数を特定せず、複数の電池を直列に接続している組電池の充電方法を含む。したがって、直列の電池を直列に接続している組電池の充電方法においては、各々の電池の保護電圧(Vp)を同じとして、充電電圧(Vc)を直列に接続している電池の個数と同じ整数倍とする。したがって、本明細書において、「充電電圧(Vc)を保護電圧(Vp)よりも低くする」とは、複数の電池を直列に接続している組電池の充電方法においては、充電電圧(Vc)と電池の直列接続個数分の1との積、たとえば3個の電池を直列に接続している組電池の充電方法においては、組電池の充電電圧(Vc)の1/3の電圧が保護電圧(Vp)よりも低いことを意味するものとする。   The charging method of the present invention includes a method for charging an assembled battery in which a plurality of batteries are connected in series without specifying the number of serially connected lithium ion secondary batteries to be charged. Therefore, in the method of charging an assembled battery in which series batteries are connected in series, the protection voltage (Vp) of each battery is the same, and the number of batteries in which the charging voltage (Vc) is connected in series is the same. Integer multiple. Therefore, in the present specification, “to make the charging voltage (Vc) lower than the protection voltage (Vp)” means the charging voltage (Vc) in the method of charging an assembled battery in which a plurality of batteries are connected in series. In the charging method of the assembled battery in which three batteries are connected in series, for example, 1/3 of the charging voltage (Vc) of the assembled battery is the protective voltage. It means that it is lower than (Vp).

第1の保護電圧(Vp1)は、第2の保護電圧(Vp2)よりも30mVないし300mV低く、たとえば、4.05Vに設定される。第3の保護電圧(Vp3)は、第2の保護電圧(Vp2)よりも低く、かつ第1の保護電圧(Vp1)よりも高く設定される。したがって、第3の保護電圧(Vp3)と第2の保護電圧(Vp2)との電圧差は、たとえば、第2の保護電圧(Vp2)と第1の保護電圧(Vp1)の電圧差の30%ないし80%に設定され、たとえば、4.15Vに設定される。   The first protection voltage (Vp1) is set 30 mV to 300 mV lower than the second protection voltage (Vp2), for example, 4.05V. The third protection voltage (Vp3) is set lower than the second protection voltage (Vp2) and higher than the first protection voltage (Vp1). Therefore, the voltage difference between the third protection voltage (Vp3) and the second protection voltage (Vp2) is, for example, 30% of the voltage difference between the second protection voltage (Vp2) and the first protection voltage (Vp1). Or 80%, for example, 4.15V.

充電電圧記憶部12は、第1の保護電圧(Vp1)以下に設定している第1の充電電圧(Vc1)と、第2の保護電圧(Vp2)以下に設定している第2の充電電圧(Vc2)と、第3の保護電圧(Vp3)以下に設定している第3の充電電圧(Vc3)を記憶している。各々の温度帯域における充電電圧(Vc)は、たとえば各々の温度帯域における保護電圧(Vp)よりも30mV低い電圧に設定している。ただし、各々の温度帯域における充電電圧(Vc)は、各々の温度帯域における保護電圧(Vp)よりも0mVないし50mV低い電圧に設定することもできる。   The charging voltage storage unit 12 includes a first charging voltage (Vc1) set to be equal to or lower than the first protection voltage (Vp1) and a second charging voltage set to be equal to or lower than the second protection voltage (Vp2). (Vc2) and the third charging voltage (Vc3) set below the third protection voltage (Vp3) are stored. The charging voltage (Vc) in each temperature band is set to a voltage 30 mV lower than the protection voltage (Vp) in each temperature band, for example. However, the charging voltage (Vc) in each temperature band can be set to a voltage 0 mV to 50 mV lower than the protection voltage (Vp) in each temperature band.

制御回路3は、所定のサンプリング周期で電池の電圧と電流と温度を検出して、リチウムイオン二次電池1の充電状態を制御する。制御回路3は、最初に最も高い充電電圧(Vc)で充電を開始する。制御回路3は、電池を充電しながら所定のサンプリング周期で電池の温度と電圧を検出している。電池の電圧が検出する温度帯域の保護電圧(Vp)を超えると、制御回路3はスイッチング素子をオフに切り換えて充電を停止する。電池は、充電が停止されると電圧が低下する。電池の電圧が、その温度に対応する充電電圧(Vc)で充電できる電圧まで低下すると、制御回路3は、充電電圧(Vc)を、電池の温度に対応する充電電圧に切り換えて、電池を定電圧・定電流充電して満充電する。電池の満充電は、電流検出回路5でもって充電電流が最小電流まで減少したことを検出して判定する。   The control circuit 3 detects the voltage, current, and temperature of the battery at a predetermined sampling period, and controls the state of charge of the lithium ion secondary battery 1. The control circuit 3 starts charging at the highest charging voltage (Vc) first. The control circuit 3 detects the battery temperature and voltage at a predetermined sampling period while charging the battery. When the voltage of the battery exceeds the protection voltage (Vp) in the temperature band detected, the control circuit 3 switches off the switching element and stops charging. The voltage of the battery decreases when charging is stopped. When the voltage of the battery drops to a voltage that can be charged with the charging voltage (Vc) corresponding to the temperature, the control circuit 3 switches the charging voltage (Vc) to the charging voltage corresponding to the temperature of the battery to determine the battery. Fully charge by charging with voltage and constant current. The full charge of the battery is determined by detecting that the charging current has been reduced to the minimum current by the current detection circuit 5.

図4ないし図7は、標準温度域と、低温度域と、高温度域のリチウムイオン二次電池を充電する状態において、電池電圧と、充電電圧(Vc)と、充電電流と、保護電圧(Vp)とが変化する状態を示すグラフである。   4 to 7 show the battery voltage, the charging voltage (Vc), the charging current, and the protection voltage (in the state where the lithium ion secondary battery in the standard temperature range, the low temperature range, and the high temperature range is charged. It is a graph which shows the state from which Vp) changes.

図4は、充電を開始して満充電されるまで、温度を標準温度域とする電池の充電状態を示している。この図に示すように、最も高い電圧の第2の充電電圧(Vc2)で充電が開始される。この電池は、保護電圧(Vp)が、最も高い第2の保護電圧(Vp2)にあるので、電池の電圧が第2の保護電圧(Vp2)を超えることがなく、第2の充電電圧(Vc2)で定電圧・定電流充電して満充電される。   FIG. 4 shows the state of charge of the battery in which the temperature is in the standard temperature range from the start of charging until the battery is fully charged. As shown in this figure, charging is started at the second charging voltage (Vc2) having the highest voltage. Since this battery has the highest protection voltage (Vp) at the second protection voltage (Vp2), the voltage of the battery does not exceed the second protection voltage (Vp2) and the second charging voltage (Vc2). ) Is fully charged with constant voltage / constant current charging.

図5は、充電を開始して満充電されるまで、温度を低温度域とする電池の充電状態を示している。この図に示すように、この電池も、最も高い電圧である第2の充電電圧(Vc2)で充電が開始される。この電池は、保護電圧(Vp)が最も低い第1の保護電圧(Vp1)にあるので、電池の電圧が第1の保護電圧(Vp1)を超えると、充電が停止される。充電が停止されて、電池の電圧が充電再開電圧(Va)まで低下すると、電池の温度帯域である低温度域の充電電圧である第1の充電電圧(Vc1)で定電圧・定電流充電して満充電する。   FIG. 5 shows a state of charge of the battery in which the temperature is set to a low temperature range from the start of charging until the battery is fully charged. As shown in this figure, this battery is also charged with the second charging voltage (Vc2) which is the highest voltage. Since this battery is at the first protection voltage (Vp1) having the lowest protection voltage (Vp), charging is stopped when the voltage of the battery exceeds the first protection voltage (Vp1). When charging is stopped and the battery voltage drops to the charging resumption voltage (Va), constant voltage / constant current charging is performed at the first charging voltage (Vc1) which is the charging voltage in the low temperature range which is the battery temperature range. Fully charged.

このときの充電再開電圧(Va)は、充電を停止した後、電池の温度帯域における保護電圧(Vp)よりも低い電圧、たとえば、低温度域の電池にあっては第1の保護電圧(Vp1)より低い電圧に設定される。したがって、この充電方法における充電再開電圧(Va)は、第1の保護電圧(Vp1)よりも低い電圧、あるいは第1の充電電圧(Vc1)よりも低い電圧、あるいは又第1の充電電圧(Vc1)よりもさらに低く設定している第1の設定電圧よりも低い電圧とする。この充電再開電圧(Va)は、たとえば、電池の温度帯域に対応する電圧として、記憶回路に記憶されるテーブルによって特定することができる。また、この充電再開電圧(Va)は、電池の温度帯域に対応する保護電圧(Vp)や充電電圧(Vc)から所定の電圧だけ低く設定された電圧として演算することもできる。   The charge resumption voltage (Va) at this time is lower than the protection voltage (Vp) in the battery temperature band after charging is stopped, for example, the first protection voltage (Vp1) for a battery in a low temperature range. ) Set to a lower voltage. Therefore, the charging resumption voltage (Va) in this charging method is a voltage lower than the first protection voltage (Vp1), a voltage lower than the first charging voltage (Vc1), or a first charging voltage (Vc1). ) Is set to a voltage lower than the first set voltage that is set lower than the first set voltage. This charge resumption voltage (Va) can be specified by a table stored in the storage circuit as a voltage corresponding to the temperature band of the battery, for example. The charge resumption voltage (Va) can also be calculated as a voltage set lower by a predetermined voltage from the protection voltage (Vp) and the charge voltage (Vc) corresponding to the battery temperature band.

図6は、充電を開始して満充電されるまで、温度を高温度域とする電池の充電状態を示している。この図に示すように、この電池も最も高い電圧である第2の充電電圧(Vc2)で充電が開始される。この電池は、保護電圧(Vp)が第2の保護電圧(Vp2)よりも低い第3の保護電圧(Vp3)にあるので、電池の電圧が第3の保護電圧(Vp3)を超えると、充電が停止される。充電が停止されて、電池の電圧が充電再開電圧(Va)よりも低くなると、高温度域の充電電圧である第3の充電電圧(Vc3)で電池を定電圧・定電流充電して満充電する。   FIG. 6 shows a state of charge of the battery in which the temperature is set to a high temperature range until charging is started and fully charged. As shown in this figure, this battery is also charged at the second charging voltage (Vc2) which is the highest voltage. Since this battery is at the third protection voltage (Vp3) whose protection voltage (Vp) is lower than the second protection voltage (Vp2), it is charged when the battery voltage exceeds the third protection voltage (Vp3). Is stopped. When charging is stopped and the battery voltage becomes lower than the charging resumption voltage (Va), the battery is fully charged by constant voltage / constant current charging with the third charging voltage (Vc3) which is the charging voltage in the high temperature range. To do.

このときの充電再開電圧(Va)は、電池の電圧が第3の保護電圧(Vp3)を超えて充電を停止した後、電池の温度帯域における保護電圧(Vp)よりも低い電圧、たとえば、高温度域の電池にあっては第3の保護電圧(Vp3)より低い電圧に設定される。したがって、この充電方法における充電再開電圧(Va)は、第3の保護電圧(Vp3)よりも低い電圧、あるいは第1の保護電圧(Vp1)又は第1の充電電圧(Vc1)以下の電圧、あるいは又第3の充電電圧(Vc3)よりもさらに低く設定している第3の設定電圧よりも低い電圧とする。   The charge resumption voltage (Va) at this time is a voltage lower than the protection voltage (Vp) in the battery temperature band after the battery voltage exceeds the third protection voltage (Vp3) and stops charging. In the battery in the temperature range, the voltage is set lower than the third protection voltage (Vp3). Therefore, the charge resumption voltage (Va) in this charging method is a voltage lower than the third protection voltage (Vp3), a voltage equal to or lower than the first protection voltage (Vp1) or the first charge voltage (Vc1), or The voltage is set to be lower than the third set voltage which is set lower than the third charge voltage (Vc3).

図7は、充電を開始した電池の温度が、標準温度域と高温度域に変化する状態で充電される状態を示している。この図に示すように、この電池も最も高い電圧である第2の充電電圧(Vc2)で充電が開始される。この電池は、定電流状態の充電電流で電池の温度が上昇して標準温度域から高温度域に上昇する。電池の温度が高温度域になって保護電圧(Vp)が第2の保護電圧(Vp2)から第3の保護電圧(Vp3)に低下する。したがって、電池の電圧が第3の保護電圧(Vp3)を超えると充電が停止される。充電が停止されると充電電流による発熱がなくなって電池の温度が低下して、高温度域から標準温度域になる。電池が標準温度域になって、保護電圧(Vp)が第2の保護電圧(Vp2)に上昇する。この状態になると、電池の電圧は温度帯域における保護電圧(Vp)よりも低い充電再開電圧(Va)となるので、充電が再開される。充電が再開されて電池の温度が充電電流で上昇して再び高温度域になると、保護電圧(Vp)が第3の保護電圧(Vp3)に低下する。この状態で、電池の電圧が第3の保護電圧(Vp3)を超えていると再び充電が停止される。充電が停止されて、電池の温度が高温度域から標準温度域に下がると、保護電圧(Vp)は再び第2の保護電圧(Vp2)に上昇する。したがって、電池の電圧が第2の保護電圧(Vp2)よりも低い充電再開電圧(Va)となって充電が再開される。その後、充電電流が次第に減少して充電電流による発熱が少なくなる。したがって、電池の温度は標準温度域から高温度域に上昇されず、第2の充電電圧(Vc2)で定電圧・定電流充電して満充電される。   FIG. 7 shows a state in which charging is performed in a state where the temperature of the battery that has started charging changes between a standard temperature range and a high temperature range. As shown in this figure, this battery is also charged at the second charging voltage (Vc2) which is the highest voltage. In this battery, the temperature of the battery rises due to a charging current in a constant current state, and rises from a standard temperature range to a high temperature range. As the battery temperature rises, the protection voltage (Vp) decreases from the second protection voltage (Vp2) to the third protection voltage (Vp3). Therefore, charging is stopped when the voltage of the battery exceeds the third protection voltage (Vp3). When the charging is stopped, the heat generated by the charging current disappears and the temperature of the battery decreases, so that the temperature is changed from the high temperature range to the standard temperature range. When the battery reaches the standard temperature range, the protection voltage (Vp) rises to the second protection voltage (Vp2). In this state, the battery voltage becomes a charge resumption voltage (Va) lower than the protection voltage (Vp) in the temperature band, so that charging is resumed. When charging is resumed and the temperature of the battery rises due to the charging current and becomes a high temperature range again, the protection voltage (Vp) decreases to the third protection voltage (Vp3). In this state, when the voltage of the battery exceeds the third protection voltage (Vp3), charging is stopped again. When charging is stopped and the battery temperature falls from the high temperature range to the standard temperature range, the protection voltage (Vp) rises again to the second protection voltage (Vp2). Therefore, the battery voltage becomes a charging resumption voltage (Va) lower than the second protection voltage (Vp2), and charging is resumed. Thereafter, the charging current gradually decreases and heat generation due to the charging current is reduced. Therefore, the temperature of the battery is not raised from the standard temperature range to the high temperature range, and is fully charged by constant voltage / constant current charging at the second charging voltage (Vc2).

図2の充電回路は、図8に示すフローチャートに基づいて、ステップでリチウムイオン二次電池を充電する。   The charging circuit of FIG. 2 charges the lithium ion secondary battery in steps based on the flowchart shown in FIG.

[n=1のステップ]
最初に最も高い充電電圧(Vc)で充電を開始する。
[n=2、3のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなったかどうかを判定する。最小電流(Imin)は、組電池1が満充電された状態における充電電流に設定している。したがって、組電池1の充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなると満充電されたと判定して、n=3のステップに進んで充電を終了する。
[n=4のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)まで減少していないと、このステップにおいて、温度検出回路4で電池1の温度を検出し、検出された電池温度から、記憶回路7の保護電圧記憶部11に記憶されるデータに基づいて、温度帯域における保護電圧(Vp)を検出する。
[n=5、6のステップ]
電池電圧(E)が保護電圧(Vp)を超えたかどうかを判定する。電池電圧(E)が保護電圧(Vp)を超えると、n=6のステップに進んで充電を停止する。電池電圧(E)が保護電圧(Vp)を超えていないと、n=2のステップに戻って充電を継続する。
その後、充電電流(I)が最小電流(Imin)まで小さくなって充電が終了するか、あるいは電池電圧(E)が保護電圧(Vp)を超えて充電が停止されるまで、n=2、4及び5のステップをループする。
[n=7のステップ]
電池電圧(E)が保護電圧(Vp)を超えて充電が停止されると、温度検出回路4で電池1の温度を検出し、検出された電池温度に対応する温度帯域における充電再開電圧(Va)を検出する。
[n=8のステップ]
電池電圧(E)が充電再開電圧(Va)まで低下したかどうかを判定する。電池電圧(E)が充電再開電圧(Va)に低下するまで、n=7と8のステップをループして充電停止状態に保持する。
[n=9のステップ]
電池電圧(E)が充電再開電圧(Va)まで低下すると、温度検出回路4で電池1の温度を検出し、検出された電池温度から、記憶回路7の充電電圧記憶部12に記憶されるデータに基づいて、温度帯域における充電電圧(Vc)を検出する。
[n=10のステップ]
電池温度から特定された温度帯域における充電電圧(Vc)で充電を再開し、n=2のステップに戻る。
その後、充電電流(I)が最小電流(Imin)となるまで、n=2及び4〜10のステップをループして電池1を充電する。充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなると満充電されたと判定して、n=3のステップに進んで充電を終了する。
[Step of n = 1]
First, charging is started at the highest charging voltage (Vc).
[Steps n = 2, 3]
It is determined whether the charging current (I) has become smaller than the minimum current (Imin). The minimum current (Imin) is set to a charging current when the assembled battery 1 is fully charged. Therefore, when the charging current (I) of the assembled battery 1 becomes smaller than the minimum current (Imin), it is determined that the battery is fully charged, and the process proceeds to step n = 3 and the charging is terminated.
[Step n = 4]
If the charging current (I) has not decreased to the minimum current (Imin), the temperature detection circuit 4 detects the temperature of the battery 1 in this step, and the protection voltage storage unit of the storage circuit 7 is detected from the detected battery temperature. 11 is used to detect a protection voltage (Vp) in the temperature band.
[Steps n = 5, 6]
It is determined whether the battery voltage (E) exceeds the protection voltage (Vp). When the battery voltage (E) exceeds the protection voltage (Vp), the process proceeds to step n = 6 and charging is stopped. If the battery voltage (E) does not exceed the protection voltage (Vp), the process returns to the step of n = 2 and charging is continued.
After that, n = 2, 4 until the charging current (I) decreases to the minimum current (Imin) and the charging is finished, or until the battery voltage (E) exceeds the protection voltage (Vp) and the charging is stopped. And loop 5 steps.
[Step n = 7]
When the battery voltage (E) exceeds the protection voltage (Vp) and charging is stopped, the temperature detection circuit 4 detects the temperature of the battery 1, and the charge resumption voltage (Va) in the temperature band corresponding to the detected battery temperature. ) Is detected.
[Step n = 8]
It is determined whether or not the battery voltage (E) has decreased to the charging restart voltage (Va). Until the battery voltage (E) drops to the charge resumption voltage (Va), the steps of n = 7 and 8 are looped and held in the charge stop state.
[Step n = 9]
When the battery voltage (E) decreases to the charge resumption voltage (Va), the temperature detection circuit 4 detects the temperature of the battery 1 and the data stored in the charging voltage storage unit 12 of the storage circuit 7 from the detected battery temperature. Based on this, the charging voltage (Vc) in the temperature band is detected.
[Step n = 10]
Charging is resumed at the charging voltage (Vc) in the temperature band specified from the battery temperature, and the process returns to the step of n = 2.
Thereafter, the battery 1 is charged by looping the steps of n = 2 and 4 to 10 until the charging current (I) becomes the minimum current (Imin). When the charging current (I) becomes smaller than the minimum current (Imin), it is determined that the battery is fully charged, and the process proceeds to the step of n = 3 and the charging is finished.

従来の充電方法で充電される電池の電圧と電流の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the voltage and electric current of the battery charged with the conventional charging method. 本発明の一実施例にかかるリチウムイオン二次電池の充電方法に使用する充電回路の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the charging circuit used for the charging method of the lithium ion secondary battery concerning one Example of this invention. 電池温度に対する保護電圧と充電電圧を示すグラフである。It is a graph which shows the protection voltage with respect to battery temperature, and a charging voltage. 本発明の充電方法でリチウムイオン二次電池を充電する状態における保護電圧と充電電圧と電池電圧と充電電流の変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the change of the protection voltage in the state which charges a lithium ion secondary battery with the charging method of this invention, a charging voltage, a battery voltage, and a charging current. 本発明の充電方法でリチウムイオン二次電池を充電する状態における保護電圧と充電電圧と電池電圧と充電電流の変化の他の一例を示すグラフである。It is a graph which shows another example of the change of the protection voltage in the state which charges a lithium ion secondary battery with the charging method of this invention, a charging voltage, a battery voltage, and a charging current. 本発明の充電方法でリチウムイオン二次電池を充電する状態における保護電圧と充電電圧と電池電圧と充電電流の変化の他の一例を示すグラフである。It is a graph which shows another example of the change of the protection voltage in the state which charges a lithium ion secondary battery with the charging method of this invention, a charging voltage, a battery voltage, and a charging current. 本発明の充電方法でリチウムイオン二次電池を充電する状態における保護電圧と充電電圧と電池電圧と充電電流の変化の他の一例を示すグラフである。It is a graph which shows another example of the change of the protection voltage in the state which charges a lithium ion secondary battery with the charging method of this invention, a charging voltage, a battery voltage, and a charging current. 本発明の一実施例にかかるリチウムイオン二次電池の充電方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a method for charging a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…電池
2…電源回路
3…制御回路
4…温度検出回路
5…電流検出回路
6…電圧検出回路
7…記憶回路
8…演算回路
11…保護電圧記憶部
12…充電電圧記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery 2 ... Power supply circuit 3 ... Control circuit 4 ... Temperature detection circuit 5 ... Current detection circuit 6 ... Voltage detection circuit 7 ... Memory circuit 8 ... Arithmetic circuit 11 ... Protection voltage memory | storage part 12 ... Charging voltage memory | storage part

Claims (10)

リチウムイオン二次電池である電池を、温度によって変更する保護電圧(Vp)に比較しながら充電し、電池の電圧が保護電圧(Vp)を超えると充電を停止すると共に、温度帯域によって充電電圧(Vc)を切り換えて充電する方法であって、
最初に最も高い充電電圧(Vc)で充電を開始すると共に、電池の温度と電圧を検出し、電池の電圧が、電池の温度から検出される温度帯域の保護電圧(Vp)を超えると充電を停止し、充電を停止して電圧が低下すると、電池の温度に対応する充電電圧(Vc)で定電圧・定電流充電することを特徴とするリチウムイオン二次電池の充電方法。
The battery, which is a lithium ion secondary battery, is charged in comparison with the protection voltage (Vp) that changes depending on the temperature. When the battery voltage exceeds the protection voltage (Vp), the charging is stopped and the charging voltage ( Vc) is a method of charging by switching,
Charging is started at the highest charging voltage (Vc) first, and the battery temperature and voltage are detected. When the battery voltage exceeds the protection voltage (Vp) in the temperature band detected from the battery temperature, charging is performed. A charging method for a lithium ion secondary battery, characterized in that when the voltage is lowered by stopping and charging, the battery is charged at a constant voltage / constant current at a charging voltage (Vc) corresponding to the temperature of the battery.
保護電圧(Vp)を、低温度域において充電を停止する第1の保護電圧(Vp1)と、標準温度域において充電を停止する第2の保護電圧(Vp2)と、高温度域において充電を停止する第3の保護電圧(Vp3)とに区画し、
さらに、充電電圧(Vc)を、低温度域において電池1を充電する第1の保護電圧(Vp1)以下の第1の充電電圧(Vc1)と、標準温度域において電池1を充電する第2の保護電圧(Vp2)以下の第2の充電電圧(Vc2)と、高温度域において電池1を充電する第3の保護電圧(Vp3)以下の第3の充電電圧(Vc3)とに区画し、第1の保護電圧(Vp1)及び第3の保護電圧(Vp3)を第2の保護電圧(Vp2)よりも低くしている請求項1に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。
The protection voltage (Vp) is the first protection voltage (Vp1) that stops charging in the low temperature range, the second protection voltage (Vp2) that stops charging in the standard temperature range, and the charging is stopped in the high temperature range. Divided into a third protection voltage (Vp3),
Further, the charging voltage (Vc) is a first charging voltage (Vc1) equal to or lower than a first protection voltage (Vp1) for charging the battery 1 in the low temperature range, and a second charging voltage (Vc1) for the battery 1 in the standard temperature range. A second charging voltage (Vc2) below the protection voltage (Vp2) and a third charging voltage (Vc3) below the third protection voltage (Vp3) for charging the battery 1 in the high temperature range; The method for charging a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the first protection voltage (Vp1) and the third protection voltage (Vp3) are lower than the second protection voltage (Vp2).
第1の充電電圧(Vc1)を第3の充電電圧(Vc3)よりも低くしている請求項2に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。   The method for charging a lithium ion secondary battery according to claim 2, wherein the first charging voltage (Vc1) is lower than the third charging voltage (Vc3). 低温度域と標準温度域の低温境界温度(T1)を5℃ないし15℃とする請求項2に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。   The method for charging a lithium ion secondary battery according to claim 2, wherein a low temperature boundary temperature (T1) between the low temperature region and the standard temperature region is 5 ° C to 15 ° C. 標準温度域と高温度域の高温境界温度(T2)を40℃ないし50℃とする請求項2に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。   The method for charging a lithium ion secondary battery according to claim 2, wherein the high temperature boundary temperature (T2) between the standard temperature range and the high temperature range is 40 ° C to 50 ° C. 第2の保護電圧(Vp2)を4.25Vとしてリチウムイオン二次電池を充電する請求項2ないし5のいずれかに記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。   The method for charging a lithium ion secondary battery according to any one of claims 2 to 5, wherein the lithium ion secondary battery is charged with the second protection voltage (Vp2) set to 4.25V. 低温度域又は高温度域にあるリチウムイオン二次電池の充電を第2の充電電圧(Vc2)で開始する請求項2ないし6のいずれかに記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。   The method for charging a lithium ion secondary battery according to any one of claims 2 to 6, wherein charging of the lithium ion secondary battery in a low temperature range or a high temperature range is started at the second charging voltage (Vc2). 充電電圧(Vc)を保護電圧(Vp)よりも、0ないし100mV低くしている請求項1または2に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。   The method for charging a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the charging voltage (Vc) is 0 to 100 mV lower than the protective voltage (Vp). 充電している電池の温度が低温度域から標準温度域になると、充電を停止する保護電圧(Vp)を第1の保護電圧(Vp1)から第2の保護電圧(Vp2)に上昇する請求項2に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。   The protection voltage (Vp) for stopping charging rises from the first protection voltage (Vp1) to the second protection voltage (Vp2) when the temperature of the battery being charged changes from a low temperature range to a standard temperature range. 2. A method for charging a lithium ion secondary battery described in 2. 充電している電池の温度が標準温度域から高温度域になると、充電を停止する保護電圧(Vp)を第2の保護電圧(Vp2)から第3の保護電圧(Vp3)に低下する請求項2に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。   The protection voltage (Vp) for stopping charging is lowered from the second protection voltage (Vp2) to the third protection voltage (Vp3) when the temperature of the battery being charged is changed from the standard temperature range to the high temperature range. 2. A method for charging a lithium ion secondary battery described in 2.
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