JPH0833225A - 二次電池の充電回路 - Google Patents

二次電池の充電回路

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JPH0833225A
JPH0833225A JP16142194A JP16142194A JPH0833225A JP H0833225 A JPH0833225 A JP H0833225A JP 16142194 A JP16142194 A JP 16142194A JP 16142194 A JP16142194 A JP 16142194A JP H0833225 A JPH0833225 A JP H0833225A
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battery
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Nobuo Shiojima
信雄 塩島
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Abstract

(57)【要約】 【目的】満充電状態の二次電池を再充電した場合の過充
電量を小さくできる二次電池の充電回路を提供する。 【構成】二次電池3の残容量を計測する残容量計測回路
11と、この残容量に応じて充電制御値であるΔV値を
設定する−ΔV値設定回路13と、二次電池3の充電状
態を示すパラメータ値である充電開始時からの電池3の
電圧の低下分がΔV値に達したとき充電制御信号を発生
する−ΔV制御回路12と、この充電制御信号に基づい
て電池3の充電電流を制御する充電制御回路2とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は二次電池の充電回路に係
り、特に二次電池の残容量に応じて急速充電時の充電電
流の制御を行う充電回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、二次電池を急速充電する際の制御
方式として、種々の方式が考えられているが、その一つ
として充電末期に電池電圧が一旦ピークとなり、その後
電池電圧が低下するという電池の固有の特性を利用して
急速充電を制御する、いわゆる−ΔV制御方式が知られ
ている。この−ΔV制御方式は、充電末期の電池電圧の
ピーク値を記憶しておき、電池電圧がこのピーク値から
所定値(ΔV)低下した時点で急速充電を停止させる方
式である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の−ΔV制御方式では、例えば満充電状態の電池を誤っ
て充電器にセットして再充電した場合、電池電圧がΔV
(例えば、電池1個当たり20mV)低下するまで急速
充電されてしまう。このような再充電が繰り返される
と、電池に悪影響が及ぶことになり、例えば電気容量が
低下したり、サイクル寿命が短くなるなどの問題が生じ
る。
【0004】本発明は、このような従来の−ΔV制御方
式の問題点を解消し、満充電状態の二次電池を再充電し
た場合の過充電量を小さく抑えることができるようにし
た二次電池の充電回路を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る二次電池の充電回路は、二次電池の残
容量を計測する残容量計測手段と、この残容量計測手段
により計測された残容量に応じて充電制御値を設定する
充電制御値設定手段と、前記二次電池の充電状態を示す
パラメータ値が前記充電制御値に達したとき前記二次電
池の充電電流を制御するための充電制御信号を発生する
充電制御信号発生手段と、この充電制御信号発生手段に
より発生された充電制御信号に基づいて前記二次電池の
充電電流を制御する充電制御手段とを具備することを特
徴とする。
【0006】ここで、二次電池の充電状態を示すパラメ
ータ値とは、例えば二次電池の電圧のピーク値からの低
下分(−ΔV)、二次電池の温度上昇率(温度微分)、
二次電池の温度、二次電池の電圧、二次電池の充電時間
等である。そして、充電制御信号発生手段は、(a) 二次
電池の電圧のピーク値からの低下分をパラメータ値と
し、これが充電制御値に達したとき充電制御信号を発生
する−ΔV制御方式、(b) 二次電池の温度上昇率をパラ
メータ値とし、これが充電制御値に達したとき充電制御
信号を発生する温度上昇率検知方式、(c) 二次電池の温
度をパラメータ値とし、これが充電制御値に達したとき
充電制御信号を発生する温度制御方式、(d) 二次電池の
電圧をパラメータ値とし、これが充電制御値に達したと
き充電制御信号を発生する電圧制御方式、(e) 二次電池
の充電時間をパラメータ値とし、これが充電制御値に達
したとき充電制御信号を発生するタイマ制御方式から選
択した一つまたは二つ以上の組み合わせの方式により充
電制御信号を発生する。
【0007】
【作用】上記のように構成される二次電池の充電回路に
おいては、二次電池の残容量に応じて、例えばこの残容
量が所定値以上の場合は充電制御値を設定し直す。具体
的には、−ΔV制御方式の場合を例にとると、残容量が
所定値以上になった場合には、充電制御値であるΔVの
値を小さくする(例えば、電池1個当たりのΔV値を2
0mVから10mVに下げる)。これにより、残容量が
大きい二次電池を充電する場合の充電量は少なくなる。
従って、満充電状態の二次電池に対して再充電が繰り返
された場合の過充電量は小さく抑えられ、電気容量の低
下やサイクル寿命が短くなるなどの二次電池に対する悪
影響を与えることがなくなる。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図1は、本発明の一実施例に係る二次電池の充
電回路を示す回路図である。同図1において、充電用電
源1には充電制御回路2を介して二次電池(以下、単に
電池という)3および電流検出用抵抗4が直列に接続さ
れている。充電制御回路2は、最も簡単には例えば外部
からの制御によりオン・オフ制御可能なスイッチからな
り、充電電流のオン・オフを行う。また、充電制御回路
2は充電電流を段階的あるいは連続的に変化させること
ができるような構成でもよい。
【0009】電流検出用抵抗4の両端は、差動増幅器か
らなる増幅器5,6の各々二つの入力端子に接続されて
いる。これらの増幅器5,6は、電池3の充電時および
放電時における充電用抵抗4の端子間電圧(電圧降下)
を増幅する。
【0010】増幅器5,6の出力はA/D変換器7によ
りディジタル値に変換された後、充電電流検出回路8お
よび放電電流検出回路9にそれぞれ入力される。充電電
流検出回路8および放電電流検出回路9は、それぞれ増
幅器5,6の出力に対応するA/D変換器7の出力ディ
ジタル値から、電池3の充電電流Icおよび放電電流I
dを検出して、それらの値を残容量演算回路10に出力
するものである。
【0011】残容量演算回路10は、充電電流検出回路
8および放電電流検出回路9により検出された充電電流
Icおよび放電電流Idの値に基づいて、電池3の充電
量および放電量を計算し、これらの充電量および放電量
から電池3の残容量を演算によって求めるものである。
【0012】上述した電流検出抵抗4、増幅器5,6、
A/D変換器7、充電電流検出回路8、放電電流検出回
路9および残容量演算回路10により、残容量計測回路
11が構成される。
【0013】充電制御信号発生回路を構成する−ΔV制
御回路12は、充電時の電池3の電圧を検出し、この電
圧が充電末期のピーク値から充電制御値であるΔVだけ
低下した時点で充電制御信号を発生する。この充電制御
信号は充電制御回路2に供給される。充電制御回路2
は、−ΔV制御回路12からの充電制御信号が与えられ
ると充電制御状態となり、充電用電源1から電池3に供
給する充電電流を遮断するか、あるいは充電電流を減少
させて小電流で電池の充電を続行するように構成されて
いる。
【0014】−ΔV制御回路12には、充電制御値設定
回路である−ΔV値設定回路13が接続されている。こ
の−ΔV値設定回路13は、残容量演算回路10で求め
られた電池3の残容量に対応して、−ΔV制御回路12
におけるΔVの値の設定を変更するものである。すなわ
ち、急速充電開始時の電池3の残容量が規定値Ck(例
えば満充電の80%)未満のときはΔV=ΔV1に、ま
た残容量が規定値Ck以上のときはΔV=ΔV2に設定
する。ここでΔV1>ΔV2であり、具体的な数値とし
ては例えばΔV1=20mV、ΔV2=10mVのよう
に選ばれる。
【0015】次に、図1の充電回路の動作を図2の波形
図を参照して説明する。電池3の急速充電が開始される
と、充電制御回路2は導通状態となって、充電用電源1
から電池3に電流検出用抵抗4を介して比較的大きな充
電電流が流れ、急速充電が開始される。この急速充電過
程において、充電電流Iは図2(b)に示すように比較
的大電流が流れる。一方、電池3の端子電圧VB は図2
(a)に示すように充電初期では急激に上昇するが、充
電中期では緩やかに上昇するようになり、充電末期には
再び急激な電圧上昇を示し、さらに充電が進むとピーク
を示した後、低下する。
【0016】ここで、充電初期において残容量演算回路
10で求められる残容量Cと規定値Ckとの関係は、図
2(c)に示されるように、 C<Ck であるため、−ΔV値設定回路13で設定されるΔV値
は、図2(d)に示されるようにt=tdの時点までΔ
V1となる。
【0017】次に、電池3の充電が進み、それに伴い残
容量Cが増加し、やがてC=100%に達すると(t=
ta)、電池3の端子電圧VB はほぼピークを示し、V
B がピーク値からΔV1低下すると(t=tb)、−Δ
V制御回路12が充電制御信号を出力する。従って充電
制御回路2は充電制御状態となり、充電用電源1から電
池3に供給される充電電流が遮断されるか、または充電
電流が小さい電流となる。
【0018】次に、図2(b)に示すようにt=tcの
時点で電池3が負荷の接続などにより放電を開始する
と、残容量Cは減少してゆく。次に、図2のt=tdの
時点で急速充電が再開されたとすると、残容量Cと規定
値Ckとの関係が図2(d)に示すように、 C>Ck であるから、−ΔV値設定回路13はΔV値の設定をΔ
V2に変更する(但し、ΔV1>ΔV2)。
【0019】そして、電池の再充電が進んで残容量Cが
100%に達し(t=te)、さらに充電が継続して行
われ、電池3の端子電圧VB が再充電開始後のピーク値
からΔV2低下すると、急速充電は停止される(t=t
f)。
【0020】このように、残容量Cが規定値Ck(例え
ば満充電の80%)未満の場合はΔV=ΔV1とし、残
容量Cが規定値Ck以上の場合はΔV=ΔV2(ΔV1
>ΔV2)と、ΔV値の設定を変えることにより、図2
(c)に示されるように再充電時の過充電量を小さく抑
えることができる。
【0021】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、次のように種々変形して実施することができ
る。 (1)実施例では、ΔV値を残容量によって2段階に分
けたが、3段階以上に分けてもよい。また、残容量とΔ
V値との関係をある関数(例えば直線)にしてもよい。
【0022】(2)実施例では、ΔV値を残容量のみに
応じて変化させたが、残容量と再充電回数の両方を勘案
して変化させるようにしてもよい。すなわち、例えば同
じ残容量でも、再充電回数が多い場合はΔV値をより小
さくするようにΔV値を設定してもよい。
【0023】(3)実施例では、二次電池3の充電状態
を示すパラメータ値として−ΔV値、すなわち電池電圧
のピーク値からの低下分を示したが、他のパラメータ値
あるいはそれらの組み合わせを用いてもよい。すなわ
ち、−ΔV制御回路12に相当する充電制御信号発生回
路としては、(a) 電池電圧のピーク値からの低下分(−
ΔV)をパラメータ値として、これが充電制御値に達し
たとき充電制御信号を発生する−ΔV制御方式(実施例
の方式)、(b) 二次電池の温度上昇率をパラメータ値と
し、これが充電制御値に達したとき充電制御信号を発生
する温度上昇率検知方式、(c) 二次電池の温度をパラメ
ータ値とし、これが充電制御値に達したとき充電制御信
号を発生する温度制御方式、(d) 二次電池の電圧をパラ
メータ値とし、これが充電制御値に達したとき充電制御
信号を発生する電圧制御方式、(e) 二次電池の充電時間
をパラメータ値とし、これが充電制御値に達したとき充
電制御信号を発生するタイマ制御方式から選択した一つ
または二つ以上の組み合わせの方式により充電制御信号
を発生する構成を採用することができる。その他、本発
明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施すること
が可能である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば急
速充電に際し二次電池の充電状態を示すパラメータ値が
充電制御値に達したとき充電電流を制御するための制御
信号を発生し、この充電制御信号に基づいて充電電流を
制御する方式の充電回路において、電池の残容量に応じ
て充電制御値を設定することにより、再充電時の過充電
量を小さくすることができ、それによって満充電状態の
電池を再充電することによる電池の電気容量の低下や、
サイクル寿命の短縮といった電池への悪影響を防止する
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る二次電池の充電回路の
構成図
【図2】同実施例の動作を説明するための波形図
【符号の説明】
1…充電用電源 2…充電制御回路 3…二次電池 4…電流検出用抵
抗 5,6…増幅器 7…A/D変換器 8…充電電流検出回路 9…放電電流検出
回路 10…残容量演算回路 11…残容量計測
回路 12…−ΔV制御回路(充電制御信号発生手段) 13…−ΔV値設定回路(充電制御値設定手段)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二次電池の残容量を計測する残容量計測手
    段と、 この残容量計測手段により計測された残容量に応じて充
    電制御値を設定する充電制御値設定手段と、 前記二次電池の充電状態を示すパラメータ値が前記充電
    制御値に達したとき前記二次電池の充電電流を制御する
    ための充電制御信号を発生する充電制御信号発生手段
    と、 この充電制御信号発生手段により発生された充電制御信
    号に基づいて前記二次電池の充電電流を制御する充電制
    御手段とを具備することを特徴とする二次電池の充電回
    路。
  2. 【請求項2】前記充電制御信号発生手段は、 (a) 前記二次電池の電圧のピーク値からの低下分を前記
    パラメータ値とし、これが前記充電制御値に達したとき
    前記充電制御信号を発生する−ΔV制御方式、 (b) 前記二次電池の温度上昇率を前記パラメータ値と
    し、これが前記充電制御値に達したとき前記充電制御信
    号を発生する温度上昇率検知方式、 (c) 前記二次電池の温度を前記パラメータ値とし、これ
    が前記充電制御値に達したとき前記充電制御信号を発生
    する温度制御方式、 (d) 前記二次電池の電圧を前記パラメータ値とし、これ
    が前記充電制御値に達したとき前記充電制御信号を発生
    する電圧制御方式、 (e) 前記二次電池の充電時間を前記パラメータ値とし、
    これが前記充電制御値に達したとき前記充電制御信号を
    発生するタイマ制御方式 から選択した一つまたは二つ以上の組み合わせの方式に
    より前記充電制御信号を発生することを特徴とする請求
    項1に記載の二次電池の充電回路。
JP16142194A 1994-07-13 1994-07-13 二次電池の充電回路 Expired - Lifetime JP3480854B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0849660A1 (fr) * 1996-12-19 1998-06-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Appareil électronique portable doté d'un dispositif pour détecter une variation de la tension d'alimentation

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0849660A1 (fr) * 1996-12-19 1998-06-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Appareil électronique portable doté d'un dispositif pour détecter une variation de la tension d'alimentation

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