JPH06165399A - リチュウム・イオン二次電池の充電装置 - Google Patents

リチュウム・イオン二次電池の充電装置

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JPH06165399A
JPH06165399A JP4336657A JP33665792A JPH06165399A JP H06165399 A JPH06165399 A JP H06165399A JP 4336657 A JP4336657 A JP 4336657A JP 33665792 A JP33665792 A JP 33665792A JP H06165399 A JPH06165399 A JP H06165399A
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JP
Japan
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charging
ion secondary
lithium
battery
voltage
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JP4336657A
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English (en)
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Tadashi Okuto
忠司 奥藤
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NIPPON MORISERU KK
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NIPPON MORISERU KK
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直列接続された複数個のリチュウム・イオン
二次電池の充電を、安全かつ効率的に行うことの可能な
充電装置を実現すること。 【構成】 充電装置は、直列接続されたリチュウム・イ
オン二次電池1(1A、1B)を充電するための電力供
給装置6を有し、ここからの充電電力は、充電電流制御
回路4を介してリチュウム・イオン二次電池2に供給さ
れる。各電池2の電池電圧を検出する電圧検出回路2
(2A、2B)が接続され、充電電流の供給を二次電池
2Aおよび2Bを迂回して供給するためのバイパス回路
8A(接点a、b、cを結ぶ経路)、8B(接点a、
b、dを結ぶ経路)が配置されている。これらのバイパ
ス回路には、それぞれスイッチ3(3A、3B)が挿入
されている。一方の電池1Aが先に充電停止電圧になる
と、電圧検出器2Aの出力によりスイッチ3Aが閉状態
に切り換わり、バイパス回路8Aが形成される。この後
は、このバイパス回路8Aを介して充電電流が流れるの
で、他方の電池1Bに対してのみ充電が継続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はリチュウム・イオン二次
電池の充電装置に関するものであり、特に、直列接続さ
れた複数個のリチュウム・イオン二次電池の充電を、安
全かつ効率的に行う充電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】携帯用電子機器の小型化、軽量化に伴
い、それらの電源として使用される二次電池に対する小
型化、軽量化、高容量化の要求が一層高まっている。こ
のような要求に応える二次電池として、イオン二次電池
あるいはリチュウム・イオン二次電池と呼ばれる二次電
池が着目されおり、実用化されつつある。
【0003】このようなリチュウム・イオン二次電池は
通常は、複数個を直列接続して携帯用電子機器の電源と
して利用される。従来において、直列接続されたリチュ
ウム・イオン二次電池の充電は、直列接続された二次電
池群に同一電流を流して、各二次電池のうちのいずれか
一つが充電停止電圧に達すると、充電が終了したと見做
して、充電電流を制御する方式が採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ここに、直列接続され
たリチュウム・イオン二次電池において、各電池間にお
いて電圧差が発生する場合がある。例えば、製造上の電
池容量のバラツキに起因して繰り返し充放電により各電
池間に電圧差が生ずる場合がある。このような電池群を
上記の方式により充電した場合には、電池群のなかの一
番電圧の高い電池によって充電が制御されることにな
る。すなわち、一番電圧の高い電池が充電停止電圧に達
すると充電が停止されるので、他の電池は満充電に達し
ない状態のままで充電が終わってしまう。これでは、電
池の保有している能力を十分に取り出すことができず、
エネルギー資源の有効利用を阻害することにつながる。
このように、従来の方式では、各電池を確実に満充電状
態まで充電することができない場合がある。
【0005】また、リチュウム・イオン二次電池の充電
を行うに当たっては、充電が進み電池電圧が電解液分解
開始電圧に達すると、電解液が分解してガスを発生し、
サイクル寿命が著しく低下してしまう。したがって、充
電停止電圧を厳密に規制する必要がある。
【0006】本発明の課題は、このような点に鑑みて、
直列接続されたリチュウム・イオン二次電池の充電を、
安全かつ効率的に行うことの可能な充電装置を実現する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明においては、電圧検出手段によって、充電
時における直列接続されたリチュウム・イオン二次電池
のそれぞれの電解液分解開始電圧(充電停止電圧)を検
出し、この検出結果に基づき、充電制御手段によって、
この電圧に到達した電池のみ充電を停止し、他の電池に
対して継続して充電を行うようにしている。このように
することにより、各電池を満充電することができ、充電
終了後における、各電池の電池電圧を揃えることができ
る。
【0008】ここに、充電制御手段としは、リチュウム
・イオン二次電池のそれぞれに対する充電電流の供給を
バイパスさせるバイパス回路と、これらのバイパス回路
の接・断を行うスイッチング手段とを有する構成を採用
することができる。かかる充電制御手段を備えた本発明
の充電装置の構成を図1に示してある。
【0009】図1を参照して説明すると、本発明の充電
装置は、直列接続されたリチュウム・イオン二次電池1
(1A、1B)を充電するための充電手段である電力供
給装置6を有している。この電力供給装置6からの充電
電力は、充電制御手段である充電電流制御回路4によっ
て適当な充電電流に制御され、逆流防止ダイオード7
A、7Bを介して、リチュウム・イオン二次電池1に供
給され、これらを充電する。各電池2にはそれぞれ電圧
検出手段である電圧検出回路2(2A、2B)が接続さ
れている。また、充電電流の供給を二次電池1Aをバイ
パスさせて供給するためのバイパス回路8A(接点a、
b、cを結ぶ経路)と、二次電池2Bをバイパスさせて
供給するためのバイパス回路8B(接点a、b、dを結
ぶ経路)が配置されている。これらのバイパス回路に
は、それぞれスイッチング手段であるスイッチ3(3
A、3B)が挿入されている。
【0010】電池群1に対する充電が進み、電池電圧が
上昇して電解液の分解が始まる充電停止電圧になると、
電圧検出器2の出力により、開状態にあるスイッチ3は
閉状態に切り換わり、バイパス回路8が形成される。例
えば、一方の電池1Aが先に充電停止電圧になると、電
圧検出器2Aの出力によりスイッチ3Aが閉状態に切り
換わり、バイパス回路8Aが形成される。この後は、こ
のバイパス回路8Aを介して充電電流が流れるので、他
方の電池1Bに対してのみ充電動作が継続される。
【0011】ここで、各リチュウム・イオン二次電池の
電池電圧の差が予め設定した値以上になった場合にも充
電手段による充電を停止するようにすることが好まし
い。
【0012】また、各リチュウム・イオン二次電池の電
池電圧の上昇率が一定時間以上に渡って規定値に満たな
い場合には、充電手段による充電を停止するようにする
ことが好ましい。
【0013】さらには、周囲温度を検出する温度センサ
を配置し、周囲温度が所定の温度を越える場合には、充
電手段による充電を停止するようにすることが好まし
い。
【0014】
【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。
【0015】図2には、本発明の一実施例である充電装
置の主要部分を示してある。この充電装置10におい
て、11Aおよび11Bは直列接続されたリチュウム・
イオン二次電池である。この電池群に対しては、定電流
充電回路16を介して充電電流が供給される。充電電流
供給路には、逆流防止用ダイオード17A、17Bが介
挿されている。充電電流供給路には、充電電流の供給を
電池群をバイパスさせて流すためのバイパス路18が接
続されている。このバイパス路21には、各電池11
A、11Bに対してそれぞれ並列にスイッチ回路を構成
するFET13A、FET13Bが接続されている。
【0016】次に、12Aおよび12Bは電圧検出回路
であり、それぞれ電池11Aおよび11Bの電池電圧の
検出を行う。これらの電圧検出回路の出力は、充電制御
手段を構成している8ビットCPU14の入力側に供給
される。このCPU14は、充電動作を開始および停止
させるための出力14a、および、FET13A、13
Bのオン・オフ制御を行うための出力14b、14cを
有している。また、充電状態あるいは充電量を8段階表
示するための表示出力群14dを有している。さらに、
このCPU14の入力側には、周囲温度を検出するため
の温度センサ22の信号が入力される。なお、CPU1
4は、定電流充電回路16および5Vレギュレータ23
を介して供給される駆動電力によって駆動される。
【0017】本例の充電装置10の充電動作は、CPU
14に予め格納された制御プログラムに従って行われ
る。この充電動作を以下に説明する。充電開始が外部か
ら指示されると、CPU14からの出力14aが定電流
充電回路16に供給されて、充電電流の電池群11A、
11Bへの供給が開始する。ここに、各FET13A、
13Bはそれぞれオフ状態にあり、したがって、バイパ
ス路18は形成されていない。
【0018】いま、電池11Aの側が最初に充電停止電
圧に達したとする。この場合には、電圧検出回路12A
の出力によりCPU14がそれを検出して、FET13
Aをオンにするための出力14bをFET13Aに出力
する。FET13Aがオンに切り換わると、電池11A
を迂回して、接点c、a、bを介して電池11Bの側に
のみ充電電流を供給するバイパス路が形成される。した
がって、この後は、電池11Aの充電は停止され、電池
11Bのみの充電動作が継続して行われる。
【0019】これに対して、電池11Bの側が先に充電
停止電圧に達した場合には、FET13Bの側がオンに
切り換えられて、電池11Bを迂回して、接点b、a、
dを介して電池11Aの側にのみ充電電流を供給するバ
イパス路が形成される。したがって、この後は、電池1
1Bの充電は停止され、電池11Aのみの充電動作が継
続して行われる。双方の電池11A、11Bが満充電状
態に達すると、出力14aによって充電が停止する。こ
れと合わせて、出力14b、14cによって、FET1
3A、13Bが初期状態であるオフ状態に復帰する。
【0020】ここで、本例の充電装置10にいては、次
の場合においても充電を停止するようになっている。ま
ず、CPU14においては、電圧検出器12A、12B
の出力に基づき、各電池の電圧差の絶対値を監視してお
り、この差が設定値以上になった場合には、充電を停止
する。また、各電池電圧の上昇率(dV/dt)を監視
しており、この値が規定値とならない状態が一定時間継
続した場合にも充電を停止する。さらには、温度センサ
22の入力に基づき、周囲温度が充電を行うには適して
いない摂氏60度を越えるような場合にも充電を停止す
るようになっている。
【0021】なお、本例は2個直列接続された電池への
充電装置であるが、3個以上の直列接続された電池群へ
の充電制御も同様に行うことができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の充電装置
においては、直列接続されたリチュウム・イオン二次電
池のそれぞれの電池電圧を検出し、充電停止電圧に到達
した電池に対しては充電を停止し、その他の電池に対し
ては満充電状態になるまで充電を行うようにしている。
また、充電動作中に不具合が発生した場合、あるいは充
電を行うには適さない周囲温度状態の場合には充電を停
止するようにしている。したがって、本発明によれば、
直列に接続されたリチュウム・イオン電池群の電池電圧
に電圧差が生じたとしても、各電池を確実に満充電状態
となるまで充電することができ、各電池電圧を一定の揃
えることができる。また、充電動作を安全に行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の充電装置の概略構成を示すブロック図
である。
【図2】本発明の一実施例の充電装置の概略ブロック図
である。
【符号の説明】
1(1A、1B)・・・リチュウム・イオン電池 2(2A、2B)・・・電圧検出回路 3(3A、3B)・・・スイッチング回路 4・・・充電電流制御回路 6・・・電力供給回路

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直列接続された複数個のリチュウム・イ
    オン二次電池を充電する充電手段と、これらのリチュウ
    ム・イオン二次電池のそれぞれの電池電圧を検出する電
    圧検出手段と、検出された電池電圧に基づき、前記リチ
    ュウム・イオン二次電池の充電制御を個別に行う充電制
    御手段とを有することを特徴とするリチュウム・イオン
    二次電池の充電装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記充電制御手段
    は、前記リチュウム・イオン二次電池のそれぞれに対す
    る充電電流の供給をバイパスさせるバイパス回路と、こ
    れらのバイパス回路の接・断を行うスイッチング手段と
    を有し、充電中において前記電圧検出手段によって電池
    電圧が充電停止電圧に達したことが検出されたリチュウ
    ム・イオン二次電池に対しては、これに対応するバイパ
    ス回路を閉成して、当該リチュウム・イオン二次電池へ
    の充電を停止するようになっていることを特徴とするリ
    チュウム・イオン二次電池の充電装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、前記充電制
    御手段は、前記リチュウム・イオン二次電池の全ての電
    池電圧が充電停止電圧に達したことが検出された場合に
    は、前記充電手段による充電を停止あるいは充電電流の
    制御を行うようになっていることを特徴とするリチュウ
    ム・イオン二次電池の充電装置。
  4. 【請求項4】 請求項1から3のうちの何れかの項にお
    いて、前記充電制御手段は、各リチュウム・イオン二次
    電池の電池電圧の差が予め設定した値以上になった場合
    には、充電手段による充電を停止するようになっている
    ことを特徴とするリチュウム・イオン二次電池の充電装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項1から4のうちの何れかの項にお
    いて、前記充電制御手段は、各リチュウム・イオン二次
    電池の電池電圧の上昇率が一定時間以上に渡って規定値
    に満たない場合には、充電手段による充電を停止するよ
    うになっていることを特徴とするリチュウム・イオン二
    次電池の充電装置。
  6. 【請求項6】 請求項1から5のうちの何れかの項にお
    いて、周囲温度を検出する温度センサを有し、前記充電
    制御手段は、周囲温度が所定の温度を越える場合には、
    充電手段による充電を停止するようになっていることを
    特徴とするリチュウム・イオン二次電池の充電装置。
JP4336657A 1992-11-24 1992-11-24 リチュウム・イオン二次電池の充電装置 Pending JPH06165399A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07163060A (ja) * 1993-12-03 1995-06-23 Fuji Elelctrochem Co Ltd 直列電池の過放電防止回路、過充電防止回路および充放電制御回路
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