JPH11187588A - リチウムイオン２次電池充電方式および充電器 - Google Patents
リチウムイオン２次電池充電方式および充電器Info
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- JPH11187588A JPH11187588A JP9364994A JP36499497A JPH11187588A JP H11187588 A JPH11187588 A JP H11187588A JP 9364994 A JP9364994 A JP 9364994A JP 36499497 A JP36499497 A JP 36499497A JP H11187588 A JPH11187588 A JP H11187588A
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 保護回路が内蔵された電池パックにおいて、
電池セルの電圧にて充電制御することにより、効率よ
く、安全で、電池性能の劣化を最小限に抑えた充電を行
うようにした。 【解決手段】 オペアンプ１３によって、増幅率１の差
動増幅回路として構成されるセル電圧検出回路と、電池
セル電圧と充電電流を監視し、充電電圧および充電電流
の制御を行う充電制御部４とを備えて、電池パックＰ内
部の保護回路２による電圧降下の影響を受けず、電池セ
ル１の電圧による充電制御を行うように構成した。
電池セルの電圧にて充電制御することにより、効率よ
く、安全で、電池性能の劣化を最小限に抑えた充電を行
うようにした。 【解決手段】 オペアンプ１３によって、増幅率１の差
動増幅回路として構成されるセル電圧検出回路と、電池
セル電圧と充電電流を監視し、充電電圧および充電電流
の制御を行う充電制御部４とを備えて、電池パックＰ内
部の保護回路２による電圧降下の影響を受けず、電池セ
ル１の電圧による充電制御を行うように構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯無線機等の携
帯機器における保護回路が内蔵されたリチウムイオン電
池パックに用いるリチウムイオン電池の充電方式および
充電器に関する。
帯機器における保護回路が内蔵されたリチウムイオン電
池パックに用いるリチウムイオン電池の充電方式および
充電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、小型化および軽量化が急速に進ん
でいる携帯機器の電源として、小型・軽量かつ高エネル
ギー密度のリチウムイオン２次電池の開発が盛んに行わ
れ、広く使用されている。
でいる携帯機器の電源として、小型・軽量かつ高エネル
ギー密度のリチウムイオン２次電池の開発が盛んに行わ
れ、広く使用されている。
【０００３】図４は、従来のリチウムイオン２次電池パ
ックの構成の一例を示しており、Ｐはリチウムイオン２
次電池パックであり、このリチウムイオン２次電池パッ
クＰは、プラス端子Ａ、マイナス端子Ｂ、一対の電池セ
ル１ａ、１ｂから構成する電池セル本体１、電池セル１
ａ、１ｂの性能劣化や破壊を防止する保護回路２を有し
て構成している。
ックの構成の一例を示しており、Ｐはリチウムイオン２
次電池パックであり、このリチウムイオン２次電池パッ
クＰは、プラス端子Ａ、マイナス端子Ｂ、一対の電池セ
ル１ａ、１ｂから構成する電池セル本体１、電池セル１
ａ、１ｂの性能劣化や破壊を防止する保護回路２を有し
て構成している。
【０００４】リチウムイオン２次電池は、高エネルギー
密度を有する上に、発火性の高い材料を用いて構成して
いるため、過放電、過電圧充電、端子短絡等が発生した
場合、破裂、発火もしくは著しい性能劣化を起こす可能
性がある。これらの発生を防止するために、保護回路２
を内蔵しており、この保護回路２は、一般的に、電池セ
ル本体１の負極とマイナス端子Ｂ間に直列に接続された
保護スイッチ２ａと過放電・過電圧充電或いは端子短絡
等を検出して保護スイッチ２ａをオフするための制御Ｉ
Ｃ２ｂによって構成されている。
密度を有する上に、発火性の高い材料を用いて構成して
いるため、過放電、過電圧充電、端子短絡等が発生した
場合、破裂、発火もしくは著しい性能劣化を起こす可能
性がある。これらの発生を防止するために、保護回路２
を内蔵しており、この保護回路２は、一般的に、電池セ
ル本体１の負極とマイナス端子Ｂ間に直列に接続された
保護スイッチ２ａと過放電・過電圧充電或いは端子短絡
等を検出して保護スイッチ２ａをオフするための制御Ｉ
Ｃ２ｂによって構成されている。
【０００５】なお、図４に示すリチウムイオン２次電池
パックＰは、一対の電池セル１ａ，ｂを直列に接続した
２セル直列の場合であるが、その他の組み合わせ、例え
ば１セルのみや３セルの場合も、接続法や機能は同様で
あるので、２列直列の場合を代表させて説明する。
パックＰは、一対の電池セル１ａ，ｂを直列に接続した
２セル直列の場合であるが、その他の組み合わせ、例え
ば１セルのみや３セルの場合も、接続法や機能は同様で
あるので、２列直列の場合を代表させて説明する。
【０００６】このように構成するリチウムイオン２次電
池パックＰの充電方式として、１セルあたり４．１Ｖ或
いは４．２Ｖの定電流定電圧充電を行い、規定充電電流
まで減少した時点で充電を停止する方式が一般的であ
る。
池パックＰの充電方式として、１セルあたり４．１Ｖ或
いは４．２Ｖの定電流定電圧充電を行い、規定充電電流
まで減少した時点で充電を停止する方式が一般的であ
る。
【０００７】このような充電方式を実現する回路ブロッ
クの一例として、図５に示すものが知られている。これ
によれば、電力を供給する電源部３、電流検出抵抗７、
逆流防止ダイオード５、出力制御用トランジスタ６、電
流検出抵抗７の電圧降下から検出した充電電流と電池パ
ックＰの端子Ａ−Ｂ間の電圧から出力制御用トランジス
タ６のベース電圧を制御し、定電流定電圧充電を行う充
電制御部４とを有して構成している。
クの一例として、図５に示すものが知られている。これ
によれば、電力を供給する電源部３、電流検出抵抗７、
逆流防止ダイオード５、出力制御用トランジスタ６、電
流検出抵抗７の電圧降下から検出した充電電流と電池パ
ックＰの端子Ａ−Ｂ間の電圧から出力制御用トランジス
タ６のベース電圧を制御し、定電流定電圧充電を行う充
電制御部４とを有して構成している。
【０００８】充電制御部４の構成は、コンパレータとト
ランジスタとを組み合わせたもの等があるが、最近で
は、これらをＩＣ化したものも開発され、利用されてい
る。
ランジスタとを組み合わせたもの等があるが、最近で
は、これらをＩＣ化したものも開発され、利用されてい
る。
【０００９】また、電池パックＰは、電池セル１と保護
回路２によって構成されている。ここで、保護回路２
は、先に図４を用いて説明したように、制御ＩＣ２ｂと
オン抵抗Ｒｘを有する保護スイッチ２ａから構成されて
いるが、制御ＩＣは高インピーダンスであるため、充電
における影響は無視できる。従って、保護回路２は、電
池セル１に直列接続された抵抗Ｒｘと見なすことができ
る。
回路２によって構成されている。ここで、保護回路２
は、先に図４を用いて説明したように、制御ＩＣ２ｂと
オン抵抗Ｒｘを有する保護スイッチ２ａから構成されて
いるが、制御ＩＣは高インピーダンスであるため、充電
における影響は無視できる。従って、保護回路２は、電
池セル１に直列接続された抵抗Ｒｘと見なすことができ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示す従来のリチウムイオン２次電池パックＰの充電方式
では、次のような問題がある。
示す従来のリチウムイオン２次電池パックＰの充電方式
では、次のような問題がある。
【００１１】すなわち、図６は、図５に示すリチウムイ
オン２次電池パックＰの充電方式により、放電済みのリ
チウムイオン２次電池を充電した場合の充電特性を示し
ており、充電制御部４は、電池パックＰの端子Ａ−Ｂ間
が規定の充電電圧になるよう出力制御を行うため、時刻
Ｔ１にて定電流期間が終了してしまい、その後の定電圧
期間では、保護回路２の抵抗分Ｒｘによる電圧降下によ
り、電池セル本体１には規定の充電電圧が印加されず、
充電効率を低下させていた。
オン２次電池パックＰの充電方式により、放電済みのリ
チウムイオン２次電池を充電した場合の充電特性を示し
ており、充電制御部４は、電池パックＰの端子Ａ−Ｂ間
が規定の充電電圧になるよう出力制御を行うため、時刻
Ｔ１にて定電流期間が終了してしまい、その後の定電圧
期間では、保護回路２の抵抗分Ｒｘによる電圧降下によ
り、電池セル本体１には規定の充電電圧が印加されず、
充電効率を低下させていた。
【００１２】このような電池セル本体１と直列な抵抗成
分による損失を補正し、充電電圧を大きくすることで、
充電効率の低下を防止する充電方式として、特開平７−
１０７６７７号公報や特開平９−１２９２７０号公報で
知られているが、これらの方式では、図５に示す構成
に、例えば抵抗やダイオードのような、保護回路２の抵
抗分Ｒｘと同等な電圧降下を得るための素子と、充電制
御部４に対し、その電圧降下分だけ充電電圧を大きめに
出力制御させる回路とを追加する必要があった。
分による損失を補正し、充電電圧を大きくすることで、
充電効率の低下を防止する充電方式として、特開平７−
１０７６７７号公報や特開平９−１２９２７０号公報で
知られているが、これらの方式では、図５に示す構成
に、例えば抵抗やダイオードのような、保護回路２の抵
抗分Ｒｘと同等な電圧降下を得るための素子と、充電制
御部４に対し、その電圧降下分だけ充電電圧を大きめに
出力制御させる回路とを追加する必要があった。
【００１３】また、不特定多数の電池パックが接続され
る充電器の場合、上記従来充電方式では、電池バックＰ
毎のＲｘのバラツキに対応できず、電池バックＰのＲｘ
が大きいほど、補正の効果が小さくなり、最悪の場合、
規定充電電圧が印加できず、定格容量が得られないとい
う問題があった。また、電池パックＰのＲｘが小さい場
合には、電池セル１に規定充電電圧値よりも過大な充電
電圧が印加され、サイクル寿命等の電池性能劣化、或い
は破壊のおそれがあった。
る充電器の場合、上記従来充電方式では、電池バックＰ
毎のＲｘのバラツキに対応できず、電池バックＰのＲｘ
が大きいほど、補正の効果が小さくなり、最悪の場合、
規定充電電圧が印加できず、定格容量が得られないとい
う問題があった。また、電池パックＰのＲｘが小さい場
合には、電池セル１に規定充電電圧値よりも過大な充電
電圧が印加され、サイクル寿命等の電池性能劣化、或い
は破壊のおそれがあった。
【００１４】更に、上記した従来の充電方式において、
以下のような別な問題点もある。すなわち、通常、リチ
ウムイオン２次電池の充電では、充電開始前に電圧確認
を行い、電池セル１の電池セル電圧が規定値よりも低い
場合には、リチウムイオン電池充電器の保護・安全のた
め、小電流でゆっくり充電を行い、電池セル１の電圧が
規定値まで上昇後、電流を増加し、急速充電を開始する
ようにしていた。
以下のような別な問題点もある。すなわち、通常、リチ
ウムイオン２次電池の充電では、充電開始前に電圧確認
を行い、電池セル１の電池セル電圧が規定値よりも低い
場合には、リチウムイオン電池充電器の保護・安全のた
め、小電流でゆっくり充電を行い、電池セル１の電圧が
規定値まで上昇後、電流を増加し、急速充電を開始する
ようにしていた。
【００１５】また、過電圧充電されたリチウムイオン２
次電池が接続された場合は、電池の異常と判定し、充電
を行わず、何らかの手段でその旨を利用者に伝えるよう
にしていた。
次電池が接続された場合は、電池の異常と判定し、充電
を行わず、何らかの手段でその旨を利用者に伝えるよう
にしていた。
【００１６】しかし、リチウムイオン２次電池のよう
に、保護回路２が内蔵されている電池パックＰでは、上
記のような低電圧、高電圧、いずれの場合においても、
保護回路２が開放状態の場合があり、図５に示すような
構成では、充電制御部４が電池セル電圧を検出すること
が不可能であり、低電圧時の電流制御および高電圧時の
異常表示制御ができないという問題があった。
に、保護回路２が内蔵されている電池パックＰでは、上
記のような低電圧、高電圧、いずれの場合においても、
保護回路２が開放状態の場合があり、図５に示すような
構成では、充電制御部４が電池セル電圧を検出すること
が不可能であり、低電圧時の電流制御および高電圧時の
異常表示制御ができないという問題があった。
【００１７】また、従来のニカド電池や鉛蓄電池等、保
護回路２を持たない電池パックにおいおては、充電中の
電池セル電圧から充電容量の推定が可能であるが、リチ
ウムイオン２次電池のような保護回路２を内蔵する電池
パックＰでは、保護回路２における電圧降下により、正
確な電池セル電圧の検出ができないため、精度が高い充
電容量の検出が不可能であるいう問題があった。
護回路２を持たない電池パックにおいおては、充電中の
電池セル電圧から充電容量の推定が可能であるが、リチ
ウムイオン２次電池のような保護回路２を内蔵する電池
パックＰでは、保護回路２における電圧降下により、正
確な電池セル電圧の検出ができないため、精度が高い充
電容量の検出が不可能であるいう問題があった。
【００１８】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決するために、電池パックごとの保護回路のバラツキ
に影響されず、正確な電池セル本体の電圧にて充電制御
することで、高効率で電池性能の劣化を最小限に抑えた
充電を可能とし、更に、高精度な充電容量検出を実現す
るリチウムイオン２次電池充電方式および充電器を提供
することを目的としている。
解決するために、電池パックごとの保護回路のバラツキ
に影響されず、正確な電池セル本体の電圧にて充電制御
することで、高効率で電池性能の劣化を最小限に抑えた
充電を可能とし、更に、高精度な充電容量検出を実現す
るリチウムイオン２次電池充電方式および充電器を提供
することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電池パックに設けた電池セル負極電位検
出端子により電池セルの負極電位を検出し、かつ、直流
を出力する電源部と、充電電流を検出する電流検出抵抗
と、前記電池パックの電池セルの電圧を出力するセル電
圧検出回路と、規定の充電電圧以下においては定電流充
電を行い、規定の充電電圧に到達した後は、規定の電圧
による定電圧充電を行うように制御する充電制御部とを
有して構成する充電回路によって、前記電池セルの電圧
にて充電制御を行うようにしたものである。
に、本発明は、電池パックに設けた電池セル負極電位検
出端子により電池セルの負極電位を検出し、かつ、直流
を出力する電源部と、充電電流を検出する電流検出抵抗
と、前記電池パックの電池セルの電圧を出力するセル電
圧検出回路と、規定の充電電圧以下においては定電流充
電を行い、規定の充電電圧に到達した後は、規定の電圧
による定電圧充電を行うように制御する充電制御部とを
有して構成する充電回路によって、前記電池セルの電圧
にて充電制御を行うようにしたものである。
【００２０】本発明によれば、保護回路のバラツキに影
響されず、正確にセル電圧を監視できるため、保護回路
による電圧降下に関係なく、電池セルに規定の充電電圧
を印加する定電流定電圧充電制御が可能となる。
響されず、正確にセル電圧を監視できるため、保護回路
による電圧降下に関係なく、電池セルに規定の充電電圧
を印加する定電流定電圧充電制御が可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、電池パ
ックに電池セルの性能劣化および破壊等を防止する保護
回路を内蔵して、前記電池セルと直列に抵抗成分が接続
された構成を有するリチウムイオン２次電池充電方式で
あって、前記電池パックに設けた電池セル負極電位検出
端子により前記電池セルの負極電位を検出し、かつ、直
流を出力する電源部と、充電電流を検出する電流検出抵
抗と、前記電池パックの電池セルの電圧を出力するセル
電圧検出回路と、規定の充電電圧以下においては定電流
充電を行い、規定の充電電圧に到達した後は、規定の電
圧による定電圧充電を行うように制御する充電制御部と
を有して充電回路を構成し、前記充電制御部が前記電池
セルの電圧にて充電制御を行うように構成したことを特
徴とするリチウムイオン２次電池充電方式である。
ックに電池セルの性能劣化および破壊等を防止する保護
回路を内蔵して、前記電池セルと直列に抵抗成分が接続
された構成を有するリチウムイオン２次電池充電方式で
あって、前記電池パックに設けた電池セル負極電位検出
端子により前記電池セルの負極電位を検出し、かつ、直
流を出力する電源部と、充電電流を検出する電流検出抵
抗と、前記電池パックの電池セルの電圧を出力するセル
電圧検出回路と、規定の充電電圧以下においては定電流
充電を行い、規定の充電電圧に到達した後は、規定の電
圧による定電圧充電を行うように制御する充電制御部と
を有して充電回路を構成し、前記充電制御部が前記電池
セルの電圧にて充電制御を行うように構成したことを特
徴とするリチウムイオン２次電池充電方式である。
【００２２】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
充電制御部が、充電開始前に電池セルの電圧確認を行っ
て、規定電圧以下であれば小電流で充電を行い、規定電
圧に上昇後急速充電を開始するように制御するようにし
たことを特徴とするリチウムイオン２次電池充電方式で
ある。
充電制御部が、充電開始前に電池セルの電圧確認を行っ
て、規定電圧以下であれば小電流で充電を行い、規定電
圧に上昇後急速充電を開始するように制御するようにし
たことを特徴とするリチウムイオン２次電池充電方式で
ある。
【００２３】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
充電制御部が、充電開始前に電池セルの電圧確認を行っ
て、規定電圧以上であれば電池異常と判定し、電池セル
への充電を行わないように制御し、同時に電池異常を表
示することを特徴とするリチウムイオン２次電池充電方
式である。
充電制御部が、充電開始前に電池セルの電圧確認を行っ
て、規定電圧以上であれば電池異常と判定し、電池セル
への充電を行わないように制御し、同時に電池異常を表
示することを特徴とするリチウムイオン２次電池充電方
式である。
【００２４】請求項４に記載の本発明は、請求項３記載
の充電制御部が、充電中の電池セルの電圧を監視するこ
とにより前記電池セルの充電容量を検出することを特徴
とするリチウムイオン２次電池充電方式である。
の充電制御部が、充電中の電池セルの電圧を監視するこ
とにより前記電池セルの充電容量を検出することを特徴
とするリチウムイオン２次電池充電方式である。
【００２５】請求項５に記載の発明は、電池パックに電
池セルの性能劣化および破壊等を防止する保護回路を内
蔵して、前記電池セルと直列に抵抗成分が接続されて構
成するリチウムイオン２次電池充電器であって、前記電
池パックに設けた前記電池セルの負極電位を検出する電
池セル負極電位検出端子と、直流を出力する電源部と、
充電電流を検出する電流検出抵抗と、前記電池パックの
電池セルの電圧を出力するセル電圧検出回路と、規定の
充電電圧以下においては定電流充電を行い、規定の充電
電圧に到達した後は、規定の電圧による定電圧充電を行
うように制御する充電制御部とにより構成し、前記電池
セルの電圧にて充電制御を行うことを特徴とするリチウ
ムイオン２次電池充電器である。
池セルの性能劣化および破壊等を防止する保護回路を内
蔵して、前記電池セルと直列に抵抗成分が接続されて構
成するリチウムイオン２次電池充電器であって、前記電
池パックに設けた前記電池セルの負極電位を検出する電
池セル負極電位検出端子と、直流を出力する電源部と、
充電電流を検出する電流検出抵抗と、前記電池パックの
電池セルの電圧を出力するセル電圧検出回路と、規定の
充電電圧以下においては定電流充電を行い、規定の充電
電圧に到達した後は、規定の電圧による定電圧充電を行
うように制御する充電制御部とにより構成し、前記電池
セルの電圧にて充電制御を行うことを特徴とするリチウ
ムイオン２次電池充電器である。
【００２６】請求項６記載の発明は、請求項５記載の充
電制御部が、充電開始前に電池セルの電圧の確認を行っ
て、規定電圧以下であれば小電流で充電を行い、規定電
圧に上昇後急速充電を開始するように制御するようにし
たことを特徴とするリチウムイオン２次電池充電器であ
る。
電制御部が、充電開始前に電池セルの電圧の確認を行っ
て、規定電圧以下であれば小電流で充電を行い、規定電
圧に上昇後急速充電を開始するように制御するようにし
たことを特徴とするリチウムイオン２次電池充電器であ
る。
【００２７】請求項７に記載の本発明は、請求項６記載
の充電制御部が、充電開始前に電池セルの電圧確認を行
って、規定電圧以上であれば電池異常と判定し、電池セ
ルへの充電を行わないように制御し、同時に電池異常を
表示することを特徴とするリチウムイオン２次電池充電
器である。
の充電制御部が、充電開始前に電池セルの電圧確認を行
って、規定電圧以上であれば電池異常と判定し、電池セ
ルへの充電を行わないように制御し、同時に電池異常を
表示することを特徴とするリチウムイオン２次電池充電
器である。
【００２８】請求項８に記載の本発明は、請求項７記載
の充電制御部が、充電中の電池セルの電圧を監視するこ
とにより前記電池セルの充電容量を検出することを特徴
とするリチウムイオン２次電池充電器である。
の充電制御部が、充電中の電池セルの電圧を監視するこ
とにより前記電池セルの充電容量を検出することを特徴
とするリチウムイオン２次電池充電器である。
【００２９】この結果、保護回路のバラツキに影響され
ず、正確にセル電圧を監視できるため、保護回路による
電圧降下に関係なく、電池セルに規定の充電電圧を印加
する定電流定電圧充電制御が可能となる。
ず、正確にセル電圧を監視できるため、保護回路による
電圧降下に関係なく、電池セルに規定の充電電圧を印加
する定電流定電圧充電制御が可能となる。
【００３０】以下、図面を参照しながら、本発明の実施
の形態について説明する。
の形態について説明する。
【００３１】図１は、本発明における実施の形態１のリ
チウムイオン２次電池充電方式の回路ブロック構成を示
しており、図５に示す従来方式と同一機能部分には同一
符号を付してある。
チウムイオン２次電池充電方式の回路ブロック構成を示
しており、図５に示す従来方式と同一機能部分には同一
符号を付してある。
【００３２】すなわち、Ｐは電池パックであり、電池セ
ル１、保護回路２、電池保護用抵抗１１、プラス端子
Ａ、マイナス端子Ｂ、電池セル１の負極Ｃ、電池セル１
の負極電位検出用端子Ｓを有して構成している。
ル１、保護回路２、電池保護用抵抗１１、プラス端子
Ａ、マイナス端子Ｂ、電池セル１の負極Ｃ、電池セル１
の負極電位検出用端子Ｓを有して構成している。
【００３３】また、Ｃは充電回路で、電源部３と、逆流
防止ダイオード５と、セル電圧検出用抵抗８、９、１０
および１２と、充電制御部４とを有して構成している。
防止ダイオード５と、セル電圧検出用抵抗８、９、１０
および１２と、充電制御部４とを有して構成している。
【００３４】そして、セル電圧検出抵抗９および１２は
電池パックＰのプラス端子Ａとマイナス端子Ｂとの間の
電圧を分圧し、その分圧点にオペアンプ１３の非反転入
力端子が接続されている。
電池パックＰのプラス端子Ａとマイナス端子Ｂとの間の
電圧を分圧し、その分圧点にオペアンプ１３の非反転入
力端子が接続されている。
【００３５】また、セル電圧検出用抵抗８および１０は
オペアンプ１３の出力端子と電池パックＰの負極電位検
出用端子Ｓとの間に直列に接続されており、セル電圧検
出用抵抗８および１０の接続点にオペアンプ１３の反転
入力端子が接続されている。
オペアンプ１３の出力端子と電池パックＰの負極電位検
出用端子Ｓとの間に直列に接続されており、セル電圧検
出用抵抗８および１０の接続点にオペアンプ１３の反転
入力端子が接続されている。
【００３６】充電制御部４は、電流検出抵抗７の両端
と、オペアンプ１３の出力端子および出力制御用トラン
ジスタ６のベースとに接続されている。
と、オペアンプ１３の出力端子および出力制御用トラン
ジスタ６のベースとに接続されている。
【００３７】次に、実施の形態１における充電動作を説
明する。セル電圧検出用抵抗８、９、１０および１２
と、電池保護用抵抗１１およびオペアンプ１３とは、差
動増幅回路を形成してセル電圧検出回路を構成してお
り、各抵抗値を調整し増幅率を１にすれば、オペアンプ
１３の出力はセル電圧であるプラス端子Ａと負極Ｃとの
間の電圧となる。
明する。セル電圧検出用抵抗８、９、１０および１２
と、電池保護用抵抗１１およびオペアンプ１３とは、差
動増幅回路を形成してセル電圧検出回路を構成してお
り、各抵抗値を調整し増幅率を１にすれば、オペアンプ
１３の出力はセル電圧であるプラス端子Ａと負極Ｃとの
間の電圧となる。
【００３８】したがって、充電制御部４は、電池セル１
に規定の充電電圧が印加されるように、保護回路２での
電圧降下に応じて充電出力を制御することができ、効率
よい定電流定電圧充電が可能となる。
に規定の充電電圧が印加されるように、保護回路２での
電圧降下に応じて充電出力を制御することができ、効率
よい定電流定電圧充電が可能となる。
【００３９】図２は、図１に示すリチウムイオン２次電
池充電方式の回路ブロック構成において放電済みのリチ
ウムイオン２次電池の電池パックＰを充電した場合の充
電特性を示している。
池充電方式の回路ブロック構成において放電済みのリチ
ウムイオン２次電池の電池パックＰを充電した場合の充
電特性を示している。
【００４０】図１に示す回路ブロック構成によるリチウ
ムイオン２次電池充電方式によれば、定電流充電は、電
池セル１が規定の充電電圧になるまで行われ、定電圧充
電期間においては、電池セル１に規定充電電圧が印加さ
れ、電池パックＰの端子プラス端子Ａとマイナス端子Ｂ
との間に、保護回路２での電圧降下分を、充電電流の減
少に応じて補正した充電電圧を印加している。
ムイオン２次電池充電方式によれば、定電流充電は、電
池セル１が規定の充電電圧になるまで行われ、定電圧充
電期間においては、電池セル１に規定充電電圧が印加さ
れ、電池パックＰの端子プラス端子Ａとマイナス端子Ｂ
との間に、保護回路２での電圧降下分を、充電電流の減
少に応じて補正した充電電圧を印加している。
【００４１】更に、図３は、前記従来方式との比較にお
いて、上記実施の形態１による充電方式の充電特性を示
している。この図３によれば、実施の形態１による充電
方式では、電池セル１に対し、正確に規定の充電電圧に
よる定電流定電圧が行われているため、従来方式より定
電流期間が時刻Ｔ１からＴ２まで伸びており、その分、
充電容量も増加することになる。
いて、上記実施の形態１による充電方式の充電特性を示
している。この図３によれば、実施の形態１による充電
方式では、電池セル１に対し、正確に規定の充電電圧に
よる定電流定電圧が行われているため、従来方式より定
電流期間が時刻Ｔ１からＴ２まで伸びており、その分、
充電容量も増加することになる。
【００４２】次に、本発明の実施の形態２における充電
方式について、同じく図１を用いて説明する。
方式について、同じく図１を用いて説明する。
【００４３】実施の形態２の充電方式は、図１における
充電制御部４に、セル電圧が規定地より低い場合は小電
流でゆっくり充電を行い、セル電圧が規定値以上に上昇
後、急速充電を行う、という機能を追加した充電方式で
あり、オペアンプ１３は、保護回路２が開放状態の電池
パックＰが接続されてもセル電圧を出力するため、充電
制御部４は常に電圧を監視することが可能となる。
充電制御部４に、セル電圧が規定地より低い場合は小電
流でゆっくり充電を行い、セル電圧が規定値以上に上昇
後、急速充電を行う、という機能を追加した充電方式で
あり、オペアンプ１３は、保護回路２が開放状態の電池
パックＰが接続されてもセル電圧を出力するため、充電
制御部４は常に電圧を監視することが可能となる。
【００４４】万一、例えば内部ショートや過放電によ
り、電池セル１が低電圧になり、保護回路２が開放状態
にあるような異常電池が接続された場合でも、小電流で
充電を開始することにより、充電器に対し、過負荷にな
ることはなく、安全である。
り、電池セル１が低電圧になり、保護回路２が開放状態
にあるような異常電池が接続された場合でも、小電流で
充電を開始することにより、充電器に対し、過負荷にな
ることはなく、安全である。
【００４５】また、本発明の実施の形態３における充電
方式について、同じく図１を用いて説明する。
方式について、同じく図１を用いて説明する。
【００４６】実施の形態３による充電方式は、図１にお
ける充電制御部４に、セル電圧が規定値より高い場合は
電池異常と判定し、充電を行わず、ユーザーにその旨を
表示するという機能を追加するものであり、万一、過電
圧充電され、保護回路２が開放状態にあるような異常電
池が接続されても、充電器側へ大きな逆電流が流れるこ
とはない。また、ユーザーも電池以上を認識できるた
め、安全性が高まる。
ける充電制御部４に、セル電圧が規定値より高い場合は
電池異常と判定し、充電を行わず、ユーザーにその旨を
表示するという機能を追加するものであり、万一、過電
圧充電され、保護回路２が開放状態にあるような異常電
池が接続されても、充電器側へ大きな逆電流が流れるこ
とはない。また、ユーザーも電池以上を認識できるた
め、安全性が高まる。
【００４７】更に、本発明の実施の形態４における充電
方式について、同じく図１を用いて説明する。
方式について、同じく図１を用いて説明する。
【００４８】実施の形態４による充電方式は、図１にお
ける充電制御部４に、セル電圧を用いた充電容量の検出
および表示機能を追加したものであり、保護回路２のバ
ラツキに影響されず、高精度で充電の途中経過を知るこ
とが可能である。
ける充電制御部４に、セル電圧を用いた充電容量の検出
および表示機能を追加したものであり、保護回路２のバ
ラツキに影響されず、高精度で充電の途中経過を知るこ
とが可能である。
【００４９】ここで、上記した本発明による実施の形態
１乃至４の充電方式によれば、定電流期間において、充
電容量の７５％〜８０％が充電可能である。したがっ
て、セル電圧の検出により、７５％〜８０％以下の任意
のポイントで充電容量検出および表示が可能となる。
１乃至４の充電方式によれば、定電流期間において、充
電容量の７５％〜８０％が充電可能である。したがっ
て、セル電圧の検出により、７５％〜８０％以下の任意
のポイントで充電容量検出および表示が可能となる。
【００５０】なお、定電圧充電期間においては、上記の
セル電圧による充電容量検出は不可能であるが、この期
間は充電電流減少期間であるため、充電電流の変化によ
り。充電容量を検出するようにしてもよい。この方式で
あれば、電池が空の状態から、充電完了間近の状態まで
細かく充電容量を検出および表示することができ、ユー
ザーにとって大変便利な機能となる。
セル電圧による充電容量検出は不可能であるが、この期
間は充電電流減少期間であるため、充電電流の変化によ
り。充電容量を検出するようにしてもよい。この方式で
あれば、電池が空の状態から、充電完了間近の状態まで
細かく充電容量を検出および表示することができ、ユー
ザーにとって大変便利な機能となる。
【００５１】また、リチウムイオン２次電池の電池パッ
クＰに限らず、ニカドや鉛蓄電池のような他種電池にお
いても、同様な構成で保護回路が接続されている場合、
本発明のセル電圧検出による充電方式を応用することが
できる。
クＰに限らず、ニカドや鉛蓄電池のような他種電池にお
いても、同様な構成で保護回路が接続されている場合、
本発明のセル電圧検出による充電方式を応用することが
できる。
【００５２】なお、図１において、８、９、１０および
１２とオペアンプ１３によって構成されるセル検出回路
を充電制御部４に組み込み、ＩＣ化してもよい。そうす
れば、一層簡単かつ低コストで本充電方式を実現するこ
とが可能となる。
１２とオペアンプ１３によって構成されるセル検出回路
を充電制御部４に組み込み、ＩＣ化してもよい。そうす
れば、一層簡単かつ低コストで本充電方式を実現するこ
とが可能となる。
【００５３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電池パッ
ク毎の保護回路のバラツキに影響されず、正確に電池セ
ルの電圧にて充電制御することで、高効率かつ電池性能
劣化を最小限に抑えた充電が可能となり、保護回路が開
放状態にあるような異常電池に対しても安全な制御を行
い、更に、高い精度で充電容量を検出する機能を有する
リチウムイオン２次電池の充電を実現することができ
る。
ク毎の保護回路のバラツキに影響されず、正確に電池セ
ルの電圧にて充電制御することで、高効率かつ電池性能
劣化を最小限に抑えた充電が可能となり、保護回路が開
放状態にあるような異常電池に対しても安全な制御を行
い、更に、高い精度で充電容量を検出する機能を有する
リチウムイオン２次電池の充電を実現することができ
る。
【図１】本発明における実施の形態１のリチウムイオン
２次電池充電方式の回路構成を示すブロック図
２次電池充電方式の回路構成を示すブロック図
【図２】本発明の充電方式における充電特性の一例を示
す特性図
す特性図
【図３】本発明による充電特性と従来方式による充電特
性を比較して示す特性図
性を比較して示す特性図
【図４】リチウムイオン２次電池の電池パックの構成を
示すブロック図
示すブロック図
【図５】従来の充電方式の回路構成を示すブロック図
【図６】従来の充電方式における充電特性の一例を示す
特性図
特性図
１ 電池セル ２ 保護回路 ３ 電源部 Ｐ 電池パック ４ 充電制御部 ５ 逆流防止ダイオード ６ 出力制御用トランジスタ ７ 電流検出抵抗 ８、９、１０、１２ セル電圧検出回路用抵抗 １１ 電池保護用抵抗 １３ セル電圧検出回路用オペアンプ Ａ プラス端子 Ｂ マイナス端子 Ｃ 電池セル負極 Ｓ 電池セル負極電位検出端子 Ｐ 電池パック
Claims (8)
- 【請求項１】 電池パックに電池セルの性能劣化および
破壊等を防止する保護回路を内蔵して、前記電池セルと
直列に抵抗成分が接続された構成を有するリチウムイオ
ン２次電池充電方式であって、前記電池パックに設けた
前記電池セルの負極電位を電池セル負極電位検出端子に
よって検出し、かつ、直流を出力する電源部と、充電電
流を検出する電流検出抵抗と、前記電池パックの電池セ
ルの電圧を出力するセル電圧検出回路と、規定の充電電
圧以下においては定電流充電を行い、規定の充電電圧に
到達した後は、規定の電圧による定電圧充電を行うよう
に制御する充電制御部とを有して構成する充電回路によ
って、前記電池セルの電圧にて充電制御を行うことを特
徴とするリチウムイオン２次電池充電方式。 - 【請求項２】 充電制御部は、充電開始前に電池セルの
電圧確認を行って、規定電圧以下であれば小電流で充電
を行い、規定電圧まで上昇した後、急速充電を開始する
ように制御するようにしたことを特徴とする請求項１記
載のリチウムイオン２次電池充電方式。 - 【請求項３】 充電制御部は、充電開始前に電池セルの
電圧確認を行って、規定電圧以上であれば電池異常と判
定し、電池セルへの充電を行わないように制御し、同時
に電池異常を表示することを特徴とする請求項２記載の
リチウムイオン２次電池充電方式。 - 【請求項４】 充電制御部は、充電中の電池セルの電圧
を監視することにより前記電池セルの充電容量を検出す
ることを特徴とする請求項３記載のリチウムイオン２次
電池充電方式。 - 【請求項５】 電池パックに電池セルの性能劣化および
破壊等を防止する保護回路を内蔵して、前記電池セルと
直列に抵抗成分が接続された構成を有するリチウムイオ
ン２次電池充電器であって、 前記電池パックに設けた前記電池セルの負極電位を検出
する電池セル負極電位検出端子と、 直流を出力する電源部と、 充電電流を検出する電流検出抵抗と、 前記電池パックの電池セルの電圧を出力するセル電圧検
出回路と、 規定の充電電圧以下においては定電流充電を行い、規定
の充電電圧に到達した後は、規定の電圧による定電圧充
電を行うように制御する充電制御部とを有して充電回路
を構成し、前記充電制御部が前記電池セルの電圧にて充
電制御するよう構成したことを行うことを特徴とするリ
チウムイオン２次電池充電器。 - 【請求項６】 充電制御部は、充電開始前に電池セルの
電圧の確認を行って、規定電圧以下であれば小電流で充
電を行い、規定電圧に上昇後急速充電を開始するように
制御するようにしたことを特徴とする請求項５記載のリ
チウムイオン２次電池充電器。 - 【請求項７】 充電制御部は、充電開始前に電池セルの
電圧確認を行って、規定電圧以上であれば電池異常と判
定し、電池セルへの充電を行わないように制御し、同時
に電池異常を表示することを特徴とする請求項６記載の
リチウムイオン２次電池充電器。 - 【請求項８】 充電制御部は、充電中の電池セルの電圧
を監視することにより前記電池セルの充電容量を検出す
ることを特徴とする請求項７記載のリチウムイオン２次
電池充電器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36499497A JP3492903B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | リチウムイオン２次電池充電方式および充電器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36499497A JP3492903B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | リチウムイオン２次電池充電方式および充電器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11187588A true JPH11187588A (ja) | 1999-07-09 |
| JP3492903B2 JP3492903B2 (ja) | 2004-02-03 |
Family
ID=18483179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36499497A Expired - Fee Related JP3492903B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | リチウムイオン２次電池充電方式および充電器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3492903B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7045990B2 (en) | 2002-09-18 | 2006-05-16 | Fujitsu Limited | Portable device having a charging circuit and semiconductor device for use in the charging circuit of the same |
| US7382108B2 (en) | 2003-07-07 | 2008-06-03 | Alps Electric Co., Ltd | Charging apparatus and charging current detecting circuit thereof |
| CN102195315A (zh) * | 2010-03-03 | 2011-09-21 | 株式会社东芝 | 串联充放电系统及串联充放电系统中的单元电池的切断方法 |
| KR20190023388A (ko) * | 2017-08-29 | 2019-03-08 | 쌍용자동차 주식회사 | 전기 자동차의 충전 제어장치 및 그 방법 |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP36499497A patent/JP3492903B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7045990B2 (en) | 2002-09-18 | 2006-05-16 | Fujitsu Limited | Portable device having a charging circuit and semiconductor device for use in the charging circuit of the same |
| US7382108B2 (en) | 2003-07-07 | 2008-06-03 | Alps Electric Co., Ltd | Charging apparatus and charging current detecting circuit thereof |
| CN102195315A (zh) * | 2010-03-03 | 2011-09-21 | 株式会社东芝 | 串联充放电系统及串联充放电系统中的单元电池的切断方法 |
| KR20190023388A (ko) * | 2017-08-29 | 2019-03-08 | 쌍용자동차 주식회사 | 전기 자동차의 충전 제어장치 및 그 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3492903B2 (ja) | 2004-02-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |