JPH11144770A - 電池パック、電池パックの充電装置及び充電方法 - Google Patents
電池パック、電池パックの充電装置及び充電方法Info
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Abstract
対して充電することができる電池パック、充電装置及び
充電方法を提供すること 【解決手段】 2次電池22と、2次電池22を収容し
ているケース21と、ケース21に設けられており2次
電池22に接続されている外部端子25とを有する電池
パック20において、2次電池22の温度を測定する2
次電池温度測定部23と、2次電池温度測定部23に接
続されており、2次電池温度測定部23の測定値に基づ
いて充電電圧を変化させる過充電保護部24と電池電圧
を下げるための放電部38を有する。
Description
方法の改良、特に電池パックに収容されている2次電池
の劣化を防止する電池パック、充電装置及び充電方法に
関する。
話、ビデオカメラ等には、リチウムイオン電池やニッケ
ルカドミウム電池等の充電式の電池(2次電池)が用い
られている。2次電池とは、放電後に外部からエネルギ
ーを供給することにより再生できる電池のことをいう。
2次電池は、ケースに収容されている場合があり、その
ケースの中には複数個の2次電池が例えば直列に接続さ
れている。このケースの外周面には外部端子が設けられ
ており、外部端子に2次電池を充電するための充電装置
が接続することにより、2次電池に対して充電すること
ができる。
念図を示す。図3の電池パック(バッテリーパックとも
いう)1は、2次電池である電池セル2、外部端子3等
を有している。電池パック1は内部に複数の電池セル2
を有しており、電池セル2に充電電圧Vc0が供給され
ることにより充電される。電池パック1の外周面には、
外部端子3が設けられて、電源端子3a、3bからな
る。電池セル2の正極側2aは電源端子3aと接続され
ており、負極側2bは電源端子3bと接続されている。
6、充電制御部7、温度センサ8、スイッチ素子9等を
有している。電源コード5は充電装置4の外周面に設け
られていて、充電装置4の外周面には外部端子10が設
けられている。外部端子10は電源端子10a、10b
からなっており、外部端子10は直流電源部6と接続さ
れている。
スイッチ素子9が設けられている。スイッチ素子9が閉
じると、直流電源部6から外部端子10に電流が流れ、
スイッチ素子9が開くと、直流電源部6から外部端子1
0には充電電圧Vc0が供給が停止する。スイッチ素子
9の開閉は充電制御部7により制御されている。充電制
御部7は温度センサ8と接続されていて、温度センサ8
はケース1aの表面温度を測定する。温度センサ8が測
定した測定値は、充電制御部7に送られる。充電制御部
7は温度センサ8から送られてきた測定値に基づいて、
スイッチ素子9の開閉を制御する。これは、高温時に通
常の充電電圧Vc0で充電すると、電池セル2が劣化し
てしまうためである。
動作を説明する。まず、外部端子3と外部端子10とが
接するように、電池パック1が充電装置4に装着され、
電源コード5がコンセントに挿入される。電源コード5
から直流電源部6に交流電圧が供給される。直流電源部
6は交流電圧を直流電圧に変換して外部端子10に送
る。外部端子10から外部端子3に対して直流電圧が印
加されて、電池セル2に充電電圧Vc0が供給される。
温度を測定し、その測定値を充電制御部7に送る。充電
制御部7は送られてきた測定値に基づいて、スイッチ素
子9の開閉を操作する。具体的には、充電制御部7は送
られてきた測定値が基準値より大きいかどうかを判断す
る。もし大きいと判断すると、スイッチ9bを開いて充
電電圧Vc0の供給を停止する。
電池は高温状態で充電が行われると、電池セルが劣化し
てしまい、放電容量が減少し、また内部ショートを起こ
して破損の原因となる。よって従来は、充電装置4に温
度センサ8を設けてケース1aの温度を確認しながら充
電を行い、ケース1aの温度が設定温度以上になると、
電池セル2に対して充電を停止するようにしている。
度より低く比較的高温である場合、電池セル2が劣化す
る可能性があった。すなわち、電池セル2が例えばリチ
ウムイオン電池である場合、通常電池セル2には充電電
圧Vcが4.2Vで充電が行われる。そして、電池セル
2の表面温度が60℃以上になったら充電を停止するよ
うに充電制御部7に設定されている。充電している最
中、電池セル2の表面温度が50℃〜59℃のとき、設
定値である60℃より低い温度のため、充電は続けられ
る。しかし、50℃〜59℃であっても通常の充電電圧
Vcが4.2Vで充電すると電池セル2が劣化してしま
うという問題がある。
場合、通常の充電電圧Vcである4.2Vで充電すると
電池セル2は劣化するが、充電電圧Vcを下げて4.0
V〜4.1Vにして充電を行うことにより、電池セル2
の劣化を防ぐことができる。しかし、従来の電池パック
1及び充電装置4には充電電圧Vcを変化される機能を
有するものがなく、電池セル2の表面温度を設定温度を
比較して、充電を続けるか停止するかを判断することし
かできなかった。これにより、電池セル2の劣化を招
き、放電容量の減少、内部ショートによる電池セルの破
損等の問題が生じている。
池の劣化を防ぎ、効率よく2次電池に対して充電するこ
とができる電池パック、充電装置及び充電方法を提供す
ることを目的としている。
っては、2次電池と、2次電池を収容しているケース
と、ケースに設けられており2次電池に接続されている
外部端子とを有する電池パックにおいて、2次電池の温
度を測定する2次電池温度測定部と、温度測定部に接続
されており、2次電池温度測定部の測定値に基づいて充
電電圧を変化させる過充電保護部とを有する電池パッ
ク、により達成される。
池の温度を測定し、その測定値を過充電保護部に送る。
過充電保護部は測定値に基づいて充電電圧を減圧、停止
等して変化させて2次電池に対して充電を行う。2次電
池が高温のときに、充電電圧を下げるもしくは停止させ
ることで、2次電池が劣化することなく、効率的に充電
電圧を供給することができる。
クに収容されている2次電池に充電電圧を供給するため
の直流電源部と、直流電源部に接続されており、外部に
充電電圧を供給する外部端子と、電池パックの表面温度
を測定する電池パック温度測定部を有する充電装置にお
いて、直流電源部と電池パック温度測定部に接続されて
おり、2次電池の温度を外部端子から入力され、2次電
池温度測定部の測定値に基づいて直流電源部から供給さ
れる充電電圧を変化させる充電制御部と、直流電源部と
外部端子の間に設けられているスイッチ手段と、スイッ
チ手段に接続されていて、充電電圧を放電するための放
電部とを有する充電装置、により達成される。
に基づいて、充電制御部が直流電源部を制御して、外部
端子に供給する充電電圧を変化させる。そして、充電制
御部は、スイッチ手段のスイッチング動作を制御するこ
とにより、充電電圧の供給を停止することができる。こ
れにより、2次電池が高温のときに、充電電圧を下げる
もしくは停止させることで、2次電池が劣化することな
く、効率的に充電電圧を供給することができる。
クに収容されている2次電池に充電する充電方法におい
て、充電しているときの2次電池の温度を電池パックに
収容されている2次電池温度測定部が測定するととも
に、電池パックの表面温度を充電装置に収容されている
電池パック温度測定部が測定して、2次電池温度測定部
が測定した測定値に基づいて、過充電保護部が2次電池
の充電電圧を変化させるとともに、2次電池温度測定部
と電池パック温度測定部の測定値に基づいて、充電制御
部が電池パックに対して供給するする充電電圧を変化さ
せる2次電池の充電方法、により達成される。
ック温度測定部が測定する測定値に基づいて、充電制御
回路が外部端子に印加する充電電圧を制御し、過充電保
護部が電池パックに供給される電圧を制御する。これに
より、2次電池が高温のときに、充電電圧を下げるもし
くは停止させることで、2次電池が劣化することなく、
効率的に充電電圧を供給することができる。
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。
の好ましい実施の形態の概念図を示している。図1を参
照して電池パック20及び充電装置について説明する。
電池パック20は、ケース21、2次電池である電池セ
ル22、2次電池温度測定部23、過充電保護部24、
外部端子25等を有している。
有しており、外部端子25は電源端子25a、25b、
温度端子25cからなっている。電源端子25a、25
bは後述する充電装置30の電源端子37a、37bと
それぞれ接続して、電池セル22に対して充電電圧Vc
1を供給する。温度端子25cは充電装置30の温度端
子37cと接続して、2次電池温度測定部23で測定し
た測定値M1を充電装置30に対して送る。
おり、例えばリチウムイオン電池、ニッケルカドミウム
電池等からなる2次電池である。電池セル22の正極側
は電源端子25aに接続されており、負極側は電源端子
25bに接続されている。外部端子25a、25bに充
電電圧Vc1が供給されると、電池セル22が充電され
る。電池セル22には2次電池温度測定部23が接続さ
れており、2次電池温度測定部23は電池セル22の温
度を測定して、その測定値M1を過充電保護部24に送
る。また、2次電池温度測定部23は温度センサ端子2
5cとも接続されていて、測定値M1を温度センサ端子
25cに送る。2次電池温度測定部23は、例えばサー
ミスタ、温度センサIC等からなっている。
詳しく説明する。過充電保護部24は、電池セル22の
正極側と負極側に接続されており、電池セルに印加され
る充電電圧Vc1を測定している。過充電保護部24
は、2次電池温度測定部23と接続されていて、2次電
池温度測定部23から測定値M1が送られる。過充電保
護部24は、基準温度Tr1が予め設定されており、測
定値M1と基準温度Tr1とを比較して、その測定値に
応じて充電電圧Vc1を電池セル22に供給する。ま
た、過充電保護部24は電池電圧Vc2が充電電圧Vc
1より高くなってしまった場合、スイッチ素子24cを
開いて(on状態)充電を停止する。
セル22の間に設けられており、そのスイッチング動作
は過充電保護部24により制御されている。スイッチ素
子26が閉じると(off状態)、電池セル22に対し
て充電電圧Vc1が供給され、スイッチ素子26が開く
と(on状態)充電が停止する。また、電池電圧Vc2
が充電電圧Vc1よりも高いときにおいても、スイッチ
素子26はoff状態になり、電池電圧Vc2を放電す
る。電池電圧Vc2の放電は放電部であるダイオード2
7で行われる。
ついて、図1を参照しながら詳しく説明する。まず、電
源端子25a、25bに充電電圧Vc1が印加され、電
池セル22に対して充電電圧Vc1が供給される。電池
セル22の温度は2次電池温度測定部23によって常に
測定されており、その測定値M1が過充電保護部24に
送られる。
1が予め入力されていて、測定値M1と基準値Tr1を
比較して、測定値M1に応じて充電電圧Vc1を変化さ
せる。図2には、基準値Tr1に対応した充電電圧Vc
1の表を示している。基準値Trは、過充電保護回路2
4aは、測定値が59℃以下のときはスイッチ素子24
cを閉じた状態に保持し、測定値M1が60℃以上、も
しくは充電電圧Vc1よりも電池電圧Vc2の方が高い
場合、スイッチ素子26を開いて充電を停止するととも
に、ダイオード27で電池電圧を放電する。
電されていく際電池セル22は熱を発生し、あるいは外
気の気温等により、電池セル22の温度が上昇する場合
があっも、電池セル22を劣化させることなく充電を行
うことができる。また、電池パック20に充電電圧を変
化させる機能を持たせることで、充電電圧を変化させる
機能を有していない充電装置を用いて充電する場合であ
っても、電池セル22の劣化を防止することができる。
詳しく説明する。図1の充電装置30は、ケース31、
電源コード32、直流電源部33、充電制御部34、電
池パック温度測定部35、スイッチ手段36、外部端子
37等を有している。ケース31の外側には電源コード
32と外部端子37が設けられている。電源コード32
は、ケース31内に配置されている直流電源部33と接
続されており、外部から直流電源部33に対して交流電
圧を供給する。
b、温度センサ端子37cからなっている。電源端子3
7aは直流電源部33の正極側に接続されており、電源
端子37bは直流電源部33の負極側に接続されてい
る。電源端子37a、37bは、電池パック20の電源
端子25a、25bとそれぞれ接触して、充電装置30
が電池パック20へ充電電圧Vc1を供給する。温度セ
ンサ端子37cは、電池パック20の温度センサ端子2
5cと接触するように設けられており、充電制御部24
と接続されている。2次電池温度測定部23が測定した
測定値M1を受け取り、充電制御部34に送る。
された交流電圧を直流電圧に変換して、電源端子37
a、37bに対して充電電圧Vcを供給する。また、直
流電源部33は、充電制御部34と接続されていて、充
電制御部34は電源端子37a、37bに供給する充電
電圧Vc1を制御する。
スイッチ手段36が設けられている。スイッチ手段36
は充電制御部34に接続されており、スイッチング動作
を制御されている。スイッチ手段36はスイッチ素子3
6a、36bを有しており、スイッチ素子36aが閉じ
ると(off状態)、直流電源部33から電源端子37
a、37bに対して充電電圧Vc1が供給される。ま
た、スイッチ素子36aが開くと(on状態)、充電電
圧Vc1が電源端子37a、37bに印加されず、充電
が停止する状態となる。スイッチ36bは放電部38と
接続されている。スイッチ素子36aが開いてスイッチ
素子36bが閉じると、放電部38に電池電圧Vc2が
印加される。放電部38は電源端子25a、25bが充
電電圧よりも高い場合、所定の充電電圧になるまで放電
するために設けられている。
20のケース21の温度を測定するため、ケース21と
接触しており、電池パック温度測定部35が測定したケ
ース21の表面温度M2を充電制御部34に送られる。
この測定値M1、M2と予め設定されている基準値Tr
2と比較して、充電制御部34が電源端子37a、37
bに供給する充電電圧Vc1を制御する。基準値Tr2
の値は、それぞれの設定温度において電池セル22に印
加しても、電池セルが劣化したり、内部ショートを起こ
して破損しないような充電電圧Vc1になるように設定
されている。
る方法を具体的に説明する。まず、スイッチ素子36a
が閉じており、スイッチ素子36bが開いた状態で、直
流電源部33から電源端子に対して充電電圧Vc1が供
給される。このとき、電池パック温度測定部35が作動
して、電池パックの表面温度の測定値M2を充電制御部
34に送る。充電制御部34では送られてきた測定値M
2を基準値Tr2と比較する。そして、測定値M2の値
によって充電制御部34が直流電源部33から供給され
る充電電圧Vc1を変化させる。また、充電を停止する
際には、スイッチ素子36aを開いた状態にして、充電
電圧Vc1の供給を停止する。また、電源端子37a、
37bの電圧(電池電圧Vc2)が充電電圧Vc1より
高い場合、スイッチ素子36aを開いて、かつスイッチ
素子36bを閉じることで、電池電圧Vc2を放電部3
8で放電する。
電されていく際、電池セル22は熱を発生し、あるいは
外気の気温等により、電池セル22の温度が上昇する場
合があっも、電池セル22を劣化させることなく充電を
行うことができる。また、電池パック20に充電電圧を
変化させる機能を持たせることで、充電電圧を変化させ
る機能を有していない充電装置を用いて充電する場合で
あっても、電池セル22の劣化を防止することができ
る。
リチウムイオン電池である場合における、電池セル22
が充電装置30に充電される動作について詳しく説明す
る。まず、充電装置30に対して電池パック20が固定
される。このとき、電池パック20の外部端子25が、
充電装置30の外部端子37と接触するように配置す
る。そして、電源コード32がコンセント等の交流電源
供給部に挿入され、直流電源部33に交流電流及び交流
電圧を供給する。
直流電圧に変換して、スイッチ手段36を介して電源端
子37a、37bに充電電圧Vc1を供給する。電源端
子37a、37bに接触している電源端子25a、25
bに充電電圧Vc1が印加され、電源端子25a、25
bに接続されている電池セル22に対して充電電圧Vc
1が供給される。これにより、電池セル22に対して充
電が行われる。
セル22の温度を測定し、その測定値M1を過充電保護
回路24及び温度センサ端子25cに送る。同時に電池
パック温度測定部35がケース21の温度を測定し、そ
の測定値M2を充電制御部34に送る。過充電保護部2
4と充電制御部34は測定値M1、M2を基準値Tr
1、Tr2と比較して、その基準値Tr1、Tr2に対
応した充電電圧Vc1を電源端子37a、37bもしく
は電池セル22に供給する。
5℃より低い値であるときは、過充電保護部24と充電
制御部34が作動して、充電電圧Vc1を4.2Vにす
る。このとき、スイッチ素子26は閉じており、スイッ
チ素子36aは閉じた状態、スイッチ素子36bは開い
た状態に制御される。そして、測定値M1、M2が45
℃〜59℃のとき、充電制御部34が作動して電源端子
には4.0Vの電圧が供給される。よって、電池セル2
2に供給される充電電圧Vc1は、4.0Vになる。さ
らに、測定値M2が60℃以上の場合、充電制御部34
がスイッチ素子36aを開いて充電を停止する。また、
電池電圧Vc2が充電電圧Vc1より高い場合、スイッ
チ素子26が開いてダイオード27で電池電圧Vc2を
放電するとともに、スイッチ素子36aが開いてスイッ
チ素子36bが閉じることで、放電部38で電池電圧V
c2を放電する。
と充電制御部34の基準値Tr2とは充電電圧が100
mVだけ基準値Tr1より基準値Tr2の方が小さくな
っている。これは以下の理由からである。もし、基準値
Tr1とTr2が同じ値であるとすると、正常な充電時
でも電池パック20の過充電保護部24が作動してしま
うおそれがあるためである。すなわち、正常な充電時に
過充電保護部24が作動すると、充電途中で充電電流を
遮断するため、十分な電池放電容量になるまで充電でき
ない。例えば、正常な充電時には電池電圧Vc2が徐々
に3Vから4.2Vにまで高くなり、4.2Vに到達す
ると、充電電流が1Aから0Aへと小さくなっていく。
このとき、基準値Tr1とTr2が同じ4.2Vである
とすると、電池電圧Vc2が4.2Vに到達し、充電電
流が1Aのときに過充電保護部24が作動して、充電電
流が遮断されることになり、十分電池放電容量になるま
で充電できないためである。
電池等を用いた電池セル22に対して、電池温度に対応
した最適な充電電圧Vcで充電することができる。ま
た、大気の温度が高温時に電池パック20を充電する
際、電池温度も高温になるので、充電電圧Vc1をより
低く変化させることにより、電池セル22の劣化や破壊
を防止することができる。すなわち、電池セル22の放
電容量が減少し、あるいは内部ショートによる充電放電
が不可能になる状態に陥るのを防止することができる。
さらに設定の充電電圧Vc1が電池電圧Vc2よりも低
くなった場合、電池セル22を放電することにより、電
池電圧を所定の電圧まで下げることができるので、電池
セル22の劣化や破壊を防止することができる。これに
より、高温による電池パック20の劣化を最小限にする
ことができるとともに、電池パック20はより高温まで
耐えることができる。
定されない。図2に示した基準値Trと充電電圧Vc
1、Vc2は図2に示した数値に限定されず、2次電池
の種類、電池パック及び充電装置の使用される地域の気
候等によって設定を変えても勿論構わない。また、電池
パック20の放電手段としてダイオード27を用いてい
るが、抵抗その他の放電素子であっても構わない。ダイ
オード27には、ショットキバリアダイオード、一般整
流ダイオードなどを用いてもよい。さらに、上述した充
電装置30は測定値M1及び測定値M2の値に基づいて
充電電圧を制御するようになっているが、測定値M2、
すなわち電池パック20の表面温度のみを測定して充電
電圧を変化させるようにしてもよい。これにより、温度
センサ端子25cを有していない電池パック22に対し
ても、充電装置30を用いることができる。
2次電池の劣化を防ぎ、効率よく2次電池に対して充電
することができる電池パック、充電装置及び充電方法を
提供することができる。
施の形態を示す概念図。
1の関係を示す表図。
電池セル、23・・・2次電池温度測定部、24・・・
過充電保護部、25・・・外部端子、26・・・ダイオ
ード(放電部)、30・・・充電装置、31・・・ケー
ス、34・・・充電制御部、35・・・電池パック温度
測定部、36・・・スイッチ手段、37・・・外部端
子、38・・・放電部。
Claims (6)
- 【請求項1】 2次電池と、2次電池を収容しているケ
ースと、ケースに設けられており2次電池に接続されて
いる外部端子とを有する電池パックにおいて、 2次電池の温度を測定する2次電池温度測定部と、 2次電池温度測定部に接続されており、2次電池温度測
定部の測定値に基づいて充電電圧を変化させる過充電保
護部とを有していることを特徴とする電池パック。 - 【請求項2】 2次電池温度測定部は、外部端子と接続
されており、外部端子に対してその測定値を送る請求項
1に記載の電池パック。 - 【請求項3】 電池パックには、過充電保護部に接続さ
れており、電池に充電された電圧を放電するための放電
部が設けられている請求項1に記載の電池パック。 - 【請求項4】 充電電圧を供給する直流電源部と、直流
電源部に接続されており、外部に充電電圧を供給する外
部端子と、電池パックの表面温度を測定する電池パック
温度測定部を有する充電装置において、 直流電源部と電池パック温度測定部に接続されており、
電池パック温度測定部の測定値に基づいて直流電源部か
ら供給される充電電圧を変化させる充電制御部とを有す
ることを特徴とする充電装置。 - 【請求項5】 直流電源部と外部端子の間には、スイッ
チ手段が設けられており、スイッチ手段は充電制御部に
制御されて、2次電池測定部の測定値に基づいてスイッ
チングが行われる請求項4に記載の充電装置。 - 【請求項6】 電池パックに収容されている2次電池に
充電電圧を供給するする充電方法において、 充電しているときの2次電池の温度を測定するととも
に、電池パックの表面温度を測定して、 2次電池の温度の測定値と電池パックの温度の測定値に
基づいて、電池パックに対して供給する充電電圧を変化
させることを特徴とする2次電池の充電方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30261097A JP3951386B2 (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 電池パック、電池パックの充電装置及び充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP30261097A JP3951386B2 (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 電池パック、電池パックの充電装置及び充電方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11144770A true JPH11144770A (ja) | 1999-05-28 |
JP3951386B2 JP3951386B2 (ja) | 2007-08-01 |
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ID=17911063
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JP30261097A Expired - Fee Related JP3951386B2 (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 電池パック、電池パックの充電装置及び充電方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3951386B2 (ja) |
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