JPH114549A - Battery charger - Google Patents

Battery charger

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Publication number
JPH114549A
JPH114549A JP9167876A JP16787697A JPH114549A JP H114549 A JPH114549 A JP H114549A JP 9167876 A JP9167876 A JP 9167876A JP 16787697 A JP16787697 A JP 16787697A JP H114549 A JPH114549 A JP H114549A
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JP
Japan
Prior art keywords
voltage
charging
ion secondary
secondary battery
lithium ion
Prior art date
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Pending
Application number
JP9167876A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Hirota
俊弘 廣田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH114549A publication Critical patent/JPH114549A/en
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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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a discharging capacity to a minimum and provide a longer life of a battery, by controlling the charging capacity when a lithium ion secondary battery is charged under a constant current and constant voltage control. SOLUTION: A constant current and constant voltage circuit 1 generates a charging voltage of 3.85 V lower than the charging voltage of 4.2 V for charging full a lithium ion secondary battery BT. A voltage of the battery is detected by a voltage detecting circuit. In a voltage comparing circuit 4, whether the battery voltage reaches 3.85 V or not is monitored. If the battery voltage reaches 3.85 V, a switch signal for commanding the stop of charging is fed to a charging stop/start switch circuit 2. Then, the continuity between the constant current and constant voltage circuit 1 and the lithium ion secondary battery is broken.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、リチウムイオン
二次電池を充電する電池充電装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery charger for charging a lithium ion secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、リチウムイオン二次電池の充電
方法は、定電流定電圧充電であり図9はその充電特性を
例示したもので、(A)は充電電圧(V)/充電量
(%)と時間(h)との関係を示し、また(B)は充電
電流(A)と時間(h)との関係を示している。ここ
で、リチウムイオン二次電池を最大充電電圧4.2V、
1Aの定電流で充電を行うとき、充電開始から約1時間
で充電量は、満充電時の約80%に達し、その後、定電
圧充電に移行し、充電電流は減少してゆき、充電開始か
ら約2.5時間経過後に充電量は100%に達し、充電
完了となる。なお、図9は単セル/約1C充電の場合を
例示したものである。ところで、リチウムイオン二次電
池の特徴として、Ni電池系にみられるメモリ効果が生
じないことが挙げられ、浅い放電と充電を繰り返して
も、放電特性には変化がみられない。しかしながら、物
性的に高い電圧状態(満充電状態など)を継続してしま
うと、電池内部での反応が進み、放電容量が減少してし
まう。図10は放電容量(%)と期間(year)との
関係を示した定格連続充電時の放電容量劣化特性図であ
る。このような放電容量の減少は、電池放電容量の非可
逆劣化であり、再充電を行っても放電容量は回復しな
い。なお、一般に100%充電時における減少率は、半
年経過毎に約8%である。
2. Description of the Related Art In general, a method of charging a lithium ion secondary battery is a constant current constant voltage charge. FIG. 9 illustrates the charge characteristics thereof. FIG. 9 (A) shows a charge voltage (V) / charge amount (%). ) And time (h), and (B) shows the relationship between charging current (A) and time (h). Here, the lithium-ion secondary battery was charged at a maximum charging voltage of 4.2 V,
When charging at a constant current of 1A, the charge amount reaches about 80% of the full charge in about one hour from the start of charging, and then shifts to constant voltage charging, the charging current decreases, and the charging starts. After about 2.5 hours from the charging, the charged amount reaches 100%, and the charging is completed. FIG. 9 illustrates the case of single cell / approximately 1C charging. By the way, one of the features of the lithium ion secondary battery is that the memory effect seen in the Ni battery system does not occur, and the discharge characteristics do not change even if shallow discharge and charge are repeated. However, if a physically high voltage state (such as a fully charged state) is continued, the reaction inside the battery proceeds, and the discharge capacity decreases. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the discharge capacity (%) and the period (year), and is a discharge capacity deterioration characteristic during rated continuous charging. Such a decrease in the discharge capacity is irreversible deterioration of the battery discharge capacity, and the discharge capacity does not recover even when recharging is performed. In general, the rate of decrease at 100% charge is about 8% every half year.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このように充電量10
0%の連続充電を行ったり、放電期間が長いような使用
方法では、放電容量が減少してしまい、実際の使用時間
もこれによって極端に短かくなるという欠点があった。
すなわち、図11(A)は容量率(%)と期間(yea
r)との関係を示し、また(B)は実使用時間率と期間
(year)との関係を示した図で、100%充電によ
る容量率の経年変化および実使用率の経年変化は図示の
如く低くなる。なお、図11(B)において、図中、カ
ッコ内の数値は容量100%時の使用時間を40時間と
仮定した場合の時間を示している。この発明の課題は、
リチウムイオン二次電池を定電流定電圧制御によって充
電する際にその充電量を制御することで、放電容量の減
少を必要最低限に抑えて電池の長寿命化を実現できるよ
うにすることである。
As described above, the charge amount is 10
The use method in which 0% continuous charge is performed or the discharge period is long has a disadvantage that the discharge capacity decreases and the actual use time becomes extremely short.
That is, FIG. 11A shows the capacity ratio (%) and the period (yea).
r), and (B) shows the relationship between the actual usage time rate and the period (year). The aging of the capacity rate and the aging of the actual usage rate by 100% charging are shown in FIG. Lower. Note that, in FIG. 11B, the values in parentheses in the figure indicate the time when the use time at 100% capacity is assumed to be 40 hours. The object of the present invention is to
By controlling the amount of charge when charging a lithium ion secondary battery by constant current and constant voltage control, it is possible to reduce the discharge capacity to a minimum and achieve a longer battery life. .

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】この発明の手段は次の通
りである。請求項1記載の発明は、リチウムイオン二次
電池を定電流定電圧制御によって充電する電池充電装置
において、リチウムイオン二次電池を満充電するときの
充電電圧よりも低い所定電圧を充電電圧として生成する
電圧生成手段と、リチウムイオン二次電池の端子電圧を
検出すると共に、検出された端子電圧が前記所定電圧に
達したか否かを監視する電圧監視手段と、この電子監視
手段によって端子電圧が所定電圧に達したことが検出さ
れた際に、リチウムイオン二次電池への充電を停止する
充電制御手段とを具備し、リチウムイオン二次電池が満
充電される前に充電を停止することによって充電量を抑
制するようにしたことを特徴とするものである。なお、
前記電圧監視手段は、リチウムイオン二次電池の端子電
圧を検出すると共に、検出された端子電圧が前記所定電
圧に達したか否かを監視すると共に、予め決められてい
る充電開始電圧に達したか否かを監視し、前記充電制御
手段は、前記電圧監視手段によって端子電圧が所定電圧
に達したことが検出された際に、リチウムイオン二次電
池への充電を停止し、前記充電開始電圧に達したことが
検出された際に、リチウムイオン二次電池への充電を開
始するようにしてもよい。また、前記出力手段はリチウ
ムイオン二次電池を満充電するときの充電電圧あるいは
この充電電圧よりも低い所定電圧を第1の充電電圧とし
て生成出力すると共に、この第1の充電電圧よりも低い
所定電圧を第2の充電電圧として生成出力し、前記第1
の充電電圧、第2の充電電圧の何れか一方を選択する選
択手段を設け、この選択手段によって選択された充電電
圧でリチウムイオン二次電池を充電することにより、選
択された充電電圧に応じた充電量でリチウムイオン二次
電池を充電するようにしてもよい。この場合、前記選択
手段は、外部スイッチ手段のスイッチング動作に応答し
て第1の充電電圧、第2の充電電圧の何れか一方を選択
するようにしてもよい。
The means of the present invention are as follows. According to a first aspect of the present invention, in a battery charger for charging a lithium ion secondary battery by constant current and constant voltage control, a predetermined voltage lower than a charging voltage when the lithium ion secondary battery is fully charged is generated as a charging voltage. A voltage generating means for detecting the terminal voltage of the lithium ion secondary battery, and a voltage monitoring means for monitoring whether or not the detected terminal voltage has reached the predetermined voltage. Charge control means for stopping charging of the lithium ion secondary battery when it has been detected that the voltage has reached the predetermined voltage, by stopping charging before the lithium ion secondary battery is fully charged. It is characterized in that the charge amount is suppressed. In addition,
The voltage monitoring means detects a terminal voltage of the lithium ion secondary battery, monitors whether the detected terminal voltage has reached the predetermined voltage, and has reached a predetermined charging start voltage. The charging control means stops charging the lithium ion secondary battery when the voltage monitoring means detects that the terminal voltage has reached a predetermined voltage, and sets the charging start voltage , The charging of the lithium ion secondary battery may be started. The output means generates and outputs a charging voltage at the time of fully charging the lithium ion secondary battery or a predetermined voltage lower than the charging voltage as a first charging voltage, and outputs a predetermined voltage lower than the first charging voltage. Generating and outputting a voltage as a second charging voltage;
Selecting means for selecting either one of the charging voltage and the second charging voltage, and charging the lithium-ion secondary battery with the charging voltage selected by the selecting means, in accordance with the selected charging voltage. You may make it charge a lithium ion secondary battery by the charge amount. In this case, the selection means may select one of the first charging voltage and the second charging voltage in response to a switching operation of the external switch means.

【0005】請求項1記載の発明においては、リチウム
イオン二次電池を満充電(100%充電)するときの充
電電圧(例えば4.2V)よりも低い所定電圧(例え
ば、3.85V)でリチウムイオン二次電池を充電して
いる場合に、リチウムイオン二次電池の端子電圧が所定
電圧に達したことが検出されると、その時点で充電が停
止され、これによってリチウムイオン二次電池の充電量
は満充電時よりも抑えられ、例えば50%充電となる。
したがって、リチウムイオン二次電池を定電流定電圧制
御によって充電する際にその充電量を制御することで、
放電容量の減少を必要最低限に抑えて電池の長寿命化を
実現することができる。
According to the first aspect of the present invention, lithium is charged at a predetermined voltage (for example, 3.85 V) lower than a charging voltage (for example, 4.2 V) when the lithium ion secondary battery is fully charged (100% charged). When it is detected that the terminal voltage of the lithium ion secondary battery has reached a predetermined voltage while charging the ion secondary battery, the charging is stopped at that point, thereby charging the lithium ion secondary battery. The amount is suppressed as compared with the time of full charge, and becomes, for example, 50% charge.
Therefore, by controlling the amount of charge when charging the lithium ion secondary battery by constant current and constant voltage control,
The life of the battery can be extended by minimizing the decrease in the discharge capacity.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1実施形態)以下、この発明の第1実施形態を図1
〜図5を参照して説明する。図1はリチウムイオン二次
電池を定電流定電圧制御によって充電する電池充電装置
の構成を概念的に示したブロック回路図である。定電流
定電圧回路1は電力供給源PWの出力に基づいてリチウ
ムイオン二次電池BTを定電流定電圧制御によって充電
するもので、リチウムイオン二次電池BTを100%充
電するときの充電電圧を4.2Vとすると、この充電電
圧よりも低い3.85Vの電圧を最大充電電圧として生
成出力する。すなわち、リチウムイオン二次電池BTの
特性として充電電圧が0.1V低下すると、充電量が1
0%以下低下することを利用し、最終的な充電量が満充
電時の50%を越えないように最大充電電圧が3.85
Vに設定されており、この最大充電電圧3.85V、1
Aの定電流でリチウムイオン二次電池BTの充電が行わ
れる。この定電流定電圧回路1とリチウムイオン二次電
池BTとの間には充電停止/開始切替回路2が接続され
ており、充電停止/開始切替回路2はリチウムイオン二
次電池BTへの充電回路を接続したり、遮断するスイッ
チング素子を有し、充電の停止/開始の切り替えを制御
する。電圧検出回路3はリチウムイオン二次電池BTの
端子電圧(電池電圧)の検出を行う。電圧比較回路4は
電圧検出回路3によって検出された電池電圧と、予め設
定されている充電停止電圧および充電開始電圧とを比較
し、電池電圧が充電停止電圧あるいは充電開始電圧に達
したか否かを監視する。ここで、充電停止電圧は3.8
5Vに設定され、また充電開始電圧は3.2Vに設定さ
れており、電圧比較回路4は電池電圧が3,85Vに達
したことを検出したときに充電停止を指示する切替信号
を充電停止/開始切替回路2に与え、また電池電圧が
3.2Vに達したことを検出したときに充電開始を指示
する切替信号を充電停止/開始切替回路2に与える。
(First Embodiment) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block circuit diagram conceptually showing a configuration of a battery charger for charging a lithium ion secondary battery by constant current and constant voltage control. The constant current / constant voltage circuit 1 charges the lithium ion secondary battery BT by constant current / constant voltage control based on the output of the power supply source PW. Assuming that the voltage is 4.2 V, a voltage of 3.85 V lower than this charging voltage is generated and output as the maximum charging voltage. That is, when the charging voltage is reduced by 0.1 V as a characteristic of the lithium ion secondary battery BT, the charging amount becomes 1
The maximum charge voltage is set to 3.85 so that the final charge amount does not exceed 50% at the time of full charge by utilizing the decrease of 0% or less.
V, and the maximum charging voltage is 3.85 V, 1
The lithium ion secondary battery BT is charged with the constant current A. A charge stop / start switching circuit 2 is connected between the constant current / constant voltage circuit 1 and the lithium ion secondary battery BT, and the charge stop / start switching circuit 2 is a charging circuit for the lithium ion secondary battery BT. It has a switching element for connecting and disconnecting, and controls switching of charging stop / start. The voltage detection circuit 3 detects a terminal voltage (battery voltage) of the lithium ion secondary battery BT. The voltage comparison circuit 4 compares the battery voltage detected by the voltage detection circuit 3 with the preset charge stop voltage and charge start voltage, and determines whether the battery voltage has reached the charge stop voltage or the charge start voltage. To monitor. Here, the charging stop voltage is 3.8
The voltage is set to 5 V, the charging start voltage is set to 3.2 V, and the voltage comparing circuit 4 outputs a switching signal for instructing charging to stop when the battery voltage reaches 3,85 V. The switching signal is given to the start switching circuit 2, and when the battery voltage reaches 3.2V, a switching signal instructing the start of charging is given to the charging stop / start switching circuit 2.

【0007】次にこの電池充電装置の動作を図2に示す
タイムチャートにしたがって説明する。ここで、図2
(A)は電池電圧の経時的変化を示し、図2(B)は充
電量の経時的変化を示した図である。いま、充電停止/
開始切替回路2を構成するスイッチング素子がONさ
れ、定電流定電圧回路1とリチウムイオン二次電池BT
とが接続されている充電可能状態にあるものとする。こ
の状態においてリチウムイオン二次電池BTへの充電が
開始されると、図3に示すような充電曲線にしたがって
充電が行われる。ここで、図3は図9と同様の充電特性
を示したもので、図3(A)は充電量(%)、充電電圧
(V)と時間(h)との関係を示し、また、図3(B)
は充電電流(A)と時間(h)との関係を示したもの
で、充電開始から約0.5時間後に充電量はほぼ50%
に達し、充電電圧3.85Vとなる。ここで、電圧検出
回路3によって電池電圧3.85Vが検出されるため、
電圧比較回路4は充電停止電圧との一致を検出して充電
停止を指示するための切替信号を出力し、充電停止/開
始切替回路2に与える。すると、充電停止/開始切替回
路2内のスイッチング素子がOFFされ、定電流定電圧
回路1とリチウムイオン二次電池BTとの接続を遮断す
る。これによって充電防止状態となる。このように電池
電圧が3.85V、充電量が満充電時の50%に達する
までは充電可能状態となるが、電池電圧が3.85Vに
達した時点で、充電量50%を満充電とみなして充電を
停止する。このような充電停止状態において、充電量は
除々に低下してゆき、電池電圧が3.2Vまで低下する
と、電圧比較回路4は充電開始電圧3.2Vとの一致を
検出して充電開始を指示するための切替信号を出力し、
充電停止/開始切替回路2に与える。すると、充電停止
/開始切替回路2内のスイッチング素子がONされ、定
電流定電圧回路1とリチウムイオン二次電池BTとが接
続されるため、再び充電可能状態となる。
Next, the operation of the battery charger will be described with reference to a time chart shown in FIG. Here, FIG.
(A) shows the change over time in the battery voltage, and FIG. 2 (B) shows the change over time in the charge amount. Stop charging /
The switching elements constituting the start switching circuit 2 are turned on, and the constant current / constant voltage circuit 1 and the lithium ion secondary battery BT
Is in a chargeable state in which is connected. When charging of the lithium ion secondary battery BT is started in this state, charging is performed according to a charging curve as shown in FIG. Here, FIG. 3 shows the same charging characteristics as FIG. 9, and FIG. 3A shows the relationship between the charging amount (%), the charging voltage (V) and the time (h). 3 (B)
Shows the relationship between the charging current (A) and the time (h), and the charge amount is approximately 50% after about 0.5 hour from the start of charging.
And the charging voltage becomes 3.85V. Here, since the battery voltage of 3.85 V is detected by the voltage detection circuit 3,
The voltage comparison circuit 4 detects the coincidence with the charging stop voltage, outputs a switching signal for instructing the charging stop, and supplies the switching signal to the charging stop / start switching circuit 2. Then, the switching element in the charge stop / start switching circuit 2 is turned off, and the connection between the constant current / constant voltage circuit 1 and the lithium ion secondary battery BT is cut off. As a result, a charging prevention state is set. As described above, the battery is in a chargeable state until the battery voltage reaches 3.85 V and the charged amount reaches 50% of the fully charged state. Stop assuming charging. In such a charging stop state, the charging amount gradually decreases, and when the battery voltage decreases to 3.2 V, the voltage comparison circuit 4 detects a match with the charging start voltage of 3.2 V and instructs to start charging. Output a switching signal for
This is given to the charge stop / start switching circuit 2. Then, the switching element in the charge stop / start switching circuit 2 is turned on, and the constant current / constant voltage circuit 1 and the lithium ion secondary battery BT are connected, so that the charging is possible again.

【0008】以上のようにこの電池充電装置において
は、リチウムイオン二次電池BTを満充電するときの最
大充電電圧を4.2Vとしたとき、電池電圧が3.85
V、充電量が満充電時の50%に達したとき、充電を停
止し、電池電圧が充電開始電圧3.2Vまで低下しなけ
れば、充電を開始しないように充電制御を行うようにし
たから、経年変化による放電劣化特性は図4に示す如く
となる。ここで、図10で示した従来の放電劣化特性と
比較すると、この第1実施形態においては半年経過ごと
に約5%放電容量が減少するが、3年経過時の放電容量
は52%であるのに対し、従来では72%となるため、
約20%分本実施形態の方が優れている。これは満充電
時の電池電圧と比較して50%充電時の電池電圧の方が
低いために起る電池の特性によるものである。図5は5
0%充電時における容量率の経年変化および実使用時間
率の変化を示したもので、従来のように満充電を行って
いる場合には図11で示したように実使用時間率は経年
変化に伴って除々に短かくなってゆくが、本実施形態に
おいては、50%しか充電を行わないようにしているた
め、見かけ上実使用時間率は変化せず、これを使用する
ユーザは見かけ上、常に100%電池を使用しているよ
うに見える。
As described above, in this battery charging device, when the maximum charging voltage when the lithium ion secondary battery BT is fully charged is 4.2 V, the battery voltage is 3.85.
V, when the charged amount reaches 50% of the full charge, the charging is stopped, and the charging control is performed so that the charging is not started unless the battery voltage decreases to the charging start voltage of 3.2 V. The discharge deterioration characteristics due to aging are as shown in FIG. Here, in comparison with the conventional discharge deterioration characteristics shown in FIG. 10, in the first embodiment, the discharge capacity decreases by about 5% every half year, but the discharge capacity after three years is 52%. On the other hand, since it is 72% in the past,
This embodiment is better by about 20%. This is due to the characteristics of the battery that occur because the battery voltage at the time of 50% charge is lower than the battery voltage at the time of full charge. FIG.
FIG. 11 shows the aging of the capacity ratio and the change of the actual use time ratio at the time of 0% charging. When the battery is fully charged as in the related art, the actual use time ratio changes as shown in FIG. However, in this embodiment, only 50% is charged, so that the actual use time rate does not change apparently, and the user who uses this apparently does not. , Always seem to use 100% battery.

【0009】なお、上述した第1実施形態においては、
50%充電の電圧を3.85Vとしたが、この値は電池
メーカーあるいは電池の種類(品番)によって異なるた
め、充電電圧は50%充電を満足するものであれば3.
85Vに問わない。また充電電流を1Aとしたが、電池
の許容範囲であれば、任意の充電電流であってもよい。
更に50%充電を例に挙げたが、60%充電、70%充
電であってもよい。
[0009] In the first embodiment described above,
The voltage for 50% charge was set to 3.85 V, but this value differs depending on the battery manufacturer or the type (part number) of the battery.
It does not matter to 85V. Although the charging current is set to 1 A, any charging current may be used as long as the battery is within the allowable range.
Furthermore, although 50% charge was taken as an example, 60% charge or 70% charge may be used.

【0010】(第2実施形態)以下、図6を参照してこ
の発明の第2実施形態を説明する。この第2実施形態に
おいては、リチウムイオン二次電池を使用した機器の運
用において、50%充電のみでは電池容量が不足してし
まうことがあるため、機器の運用に応じてリチウムイオ
ン二次電池の充電量を適宜切り替えるようにしたもので
ある。すなわち、リチウムイオン二次電池を内蔵した機
器本体と充電装置とを常に接続して運用するものにおい
ては、リチウムイオン二次電池は連続充電状態となり、
満充電時の電池容量の劣化を避けるために、50%充電
が望ましい。逆に、リチウムイオン二次電池BTを内蔵
した機器本体と充電装置とを切り離して運用するものに
おいては、リチウムイオン二次電池BTが消耗した時点
で充電を行うが、50%充電では容量不足により使用時
間が短かくなってしまうこともある。上述のように放電
容量が大きく減少するのは電池電圧が高い状態(満充電
に近い状態)で、時間が長い場合であり、リチウムイオ
ン二次電池BTが消耗した時点で充電を行う運用の仕方
では100%充電が望ましいことになる。ここで、この
第2実施形態は機器の運用に応じて50%充電と100
%充電とを切り替え可能としたものである。
(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, in the operation of a device using a lithium ion secondary battery, the battery capacity may be insufficient with only 50% charging. The charge amount is appropriately switched. In other words, in a device that always connects and operates the device body incorporating the lithium ion secondary battery and the charging device, the lithium ion secondary battery is in a continuous charge state,
In order to avoid deterioration of the battery capacity at the time of full charge, 50% charge is desirable. Conversely, in the case of operating the charging device separately from the device body incorporating the lithium-ion secondary battery BT, charging is performed when the lithium-ion secondary battery BT is consumed. The usage time may be shorter. As described above, the discharge capacity is greatly reduced when the battery voltage is high (close to full charge) and the time is long, and the operation method of charging when the lithium ion secondary battery BT is exhausted is used. Then, 100% charging is desirable. Here, the second embodiment has a 50% charge and a 100% charge depending on the operation of the device.
% Charge can be switched.

【0011】図6は第2実施形態における電池充電装置
の要部構成を示したブロック図である。この電池充電装
置には2種類の100%充電用定電流定電圧回路11、
50%充電用定電流定電圧回路12が設けられており、
100%充電用定電流定電圧回路11、50%充電用定
電流定電圧回路12は電力供給源PWの出力に基づいて
リチウムイオン二次電池を定電流定電圧制御によって充
電するもので、100%充電用定電流定電圧回路11は
通常と同様に最大充電電圧4.2V、1Aでリチウムイ
オン二次電池の充電を行うが、50%充電用定電流定電
圧回路12は第1実施形態と同様に最大充電電圧3.8
5V、1Aでリチウムイオン二次電池の充電を行うもの
で、100%充電用定電流定電圧回路11、50%充電
用定電流定電圧回路12には対応する切替スイッチ素子
13、14が接続されている。この切替スイッチ13、
14は充電電圧切替制御部15によってそのON/OF
F動作が制御されるもので、切替スイッチ13、14が
ONされると対応する100%充電用定電流定電圧回路
11、50%充電用定電流定電圧回路12とリチウムイ
オン二次電池を接続させるが、OFFされると、その接
続を遮断する。充電電圧切替制御部15はソフトウエア
等でプログラマブルに切替スイッチ13、14を択一的
にONさせる。なお、50%充電用定電流定電圧回路1
2の出力側は図示省略したが、図1と同様の構成となっ
ている。
FIG. 6 is a block diagram showing a main configuration of a battery charging device according to a second embodiment. The battery charger includes two types of constant current / constant voltage circuits 11 for 100% charging,
A constant current / constant voltage circuit 12 for 50% charge is provided.
The 100% charging constant current / constant voltage circuit 11 and the 50% charging constant current / constant voltage circuit 12 charge the lithium ion secondary battery by constant current / constant voltage control based on the output of the power supply source PW. The charging constant current / constant voltage circuit 11 performs charging of the lithium ion secondary battery at the maximum charging voltage of 4.2 V and 1 A as usual, but the 50% charging constant current / constant voltage circuit 12 is the same as in the first embodiment. 3.8 maximum charging voltage
The switching devices 13 and 14 are connected to a 100% charging constant current / constant voltage circuit 11 and a 50% charging constant current / constant voltage circuit 12, respectively. ing. This changeover switch 13,
14 is an ON / OF signal of the charging voltage switching control unit 15
When the changeover switches 13 and 14 are turned ON, the corresponding 100% charging constant current / constant voltage circuit 11 and 50% charging constant current / constant voltage circuit 12 are connected to the lithium ion secondary battery. However, when turned off, the connection is cut off. The charging voltage switching control unit 15 selectively turns on the changeover switches 13 and 14 by software or the like. In addition, the constant current constant voltage circuit 1 for 50% charge
Although the output side of 2 is not shown, it has the same configuration as that of FIG.

【0012】このように機器の運用に応じ切替スイッチ
13、14が択一的にONされるので、リチウムイオン
二次電池に接続される定電流定電圧回路の切り替えが行
われ、100%充電用定電流定電圧回路11に切り替え
られた場合、4.2V、1Aによってリチウムイオン二
次電池は100%充電が行われるが、50%充電用定電
流定電圧回路12に切り替えられた場合、3.85V、
1Aによってリチウムイオン二次電池の充電量を50%
充電に抑えることができる。このように機器の運用によ
って充電量を制御することが可能となる。
As described above, since the changeover switches 13 and 14 are selectively turned on in accordance with the operation of the device, the constant current / constant voltage circuit connected to the lithium ion secondary battery is switched, and 100% charging is performed. When switched to the constant current / constant voltage circuit 11, the lithium ion secondary battery is charged 100% at 4.2 V and 1 A, but when switched to the constant current / constant voltage circuit 12 for 50% charge; 85V,
50% charge of lithium ion secondary battery by 1A
It can be reduced to charging. In this way, the amount of charge can be controlled by operating the device.

【0013】(第3実施形態)以下、図7、図8を参照
してこの発明の第3実施形態を説明する。図7は電池充
電装置の要部構成を示したブロック図で、図6に示す第
2実施形態の電池充電装置に、100%充電開始スイッ
チ16を追加したもので、その他は図6と同様の構成と
なっている。すなわち、機器の運用に応じてユーザが任
意に充電量の切り替えをスイッチ操作によって指示でき
るようにしたもので、100%充電開始スイッチ16が
ONされた場合、充電電圧切替制御部15は切替スイッ
チ13をONさせ、切替スイッチ14をOFFさせるこ
とで、50%充電から100%充電への切り替えを行
う。図8はこのような充電切り替えによる充電特性を示
したもので、通常は50%充電が行われ、充電電圧は
3.85Vであるが、100%充電開始スイッチ16が
ONされると、100%充電用の4.2Vに切り替わる
ため、充電電流が増加し、除々に電池電圧が上昇する。
この場合、充電量が約90%に至るまで約1時間、満充
電までに約2時間となる。このように構成された第2実
施形態においても上述した第1実施形態と同様の効果を
有する他に、ユーザによって充電量の切り替えが可能と
なる。なお、上述した第2および第3実施形態において
は、100%充電と50%充電の2つの充電方式の切り
替えを行ったが、充電量は例えば70%充電、80%充
電などであってもよく、更にその切り替え数も3以上で
あってもよい。また、機器本体と充電装置とを分離する
ものに限らず、機器本体に充電装置を内蔵したものであ
ってもよく、また、本体を介さずにリチウムイオン二次
電池単体に対して充電制御を行ってもよい。
(Third Embodiment) A third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 7 is a block diagram showing the main configuration of the battery charger. The battery charger of the second embodiment shown in FIG. 6 is different from the battery charger of FIG. 6 in that a 100% charge start switch 16 is added. It has a configuration. That is, the user can arbitrarily instruct the switching of the charge amount by a switch operation in accordance with the operation of the device. When the 100% charge start switch 16 is turned on, the charge voltage switch control unit 15 switches the switch 13 Is turned on and the switch 14 is turned off, thereby switching from 50% charging to 100% charging. FIG. 8 shows the charging characteristics by such charge switching. Usually, 50% charging is performed, and the charging voltage is 3.85 V. However, when the 100% charging start switch 16 is turned on, 100% charging is performed. Since the voltage is switched to 4.2 V for charging, the charging current increases, and the battery voltage gradually increases.
In this case, it takes about 1 hour until the charged amount reaches about 90%, and about 2 hours before fully charged. The second embodiment configured as described above has the same effects as the first embodiment described above, and also allows the user to switch the charge amount. In the above-described second and third embodiments, switching between the two charging methods of 100% charging and 50% charging is performed, but the charging amount may be, for example, 70% charging, 80% charging, or the like. The number of switching may be three or more. In addition, the present invention is not limited to a device in which the device main body and the charging device are separated from each other, and may have a built-in charging device in the device main body. May go.

【0014】[0014]

【発明の効果】この発明によれば、リチウムイオン二次
電池を定電流定電圧制御によって充電する際にその充電
量を制御することで、放電容量の減少を必要最低限に抑
えて電池の長寿命化を実現することができ、更に、実際
に使用するユーザに電池の劣化を感じさせることがない
という効果を有する。
According to the present invention, when a lithium ion secondary battery is charged by constant current and constant voltage control, the amount of charge is controlled, so that a decrease in discharge capacity can be suppressed to a minimum and the battery length can be reduced. The service life can be extended, and the user who actually uses the battery does not feel the deterioration of the battery.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】リチウムイオン二次電池を定電流定電圧制御に
よって充電する電池充電装置の構成を概念的に示したブ
ロック回路図。
FIG. 1 is a block circuit diagram conceptually showing a configuration of a battery charger for charging a lithium ion secondary battery by constant current and constant voltage control.

【図2】電池充電装置の動作を説明するためのタイムチ
ャートで、(A)は電池電圧の経時的変化、(B)は充
電量の経時的変化を示した図。
FIGS. 2A and 2B are time charts for explaining the operation of the battery charger, in which FIG. 2A shows a change over time in battery voltage, and FIG. 2B shows a change over time in the amount of charge.

【図3】充電特性を示した図で、(A)は充電量、充電
電圧と時間との関係、(B)は充電電流と時間との関係
を示した図。
3A and 3B are diagrams showing charging characteristics, in which FIG. 3A shows a relationship between a charging amount and a charging voltage and time, and FIG. 3B shows a relationship between a charging current and time.

【図4】経年変化による放電劣化特性を示した図。FIG. 4 is a diagram showing discharge deterioration characteristics due to aging.

【図5】(A)、(B)は50%充電時における容量率
の経年変化および実使用時間率の変化を示した図。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a change in a capacity ratio with time and a change in an actual use time ratio at the time of 50% charging.

【図6】第2実施形態における電池充電装置の要部構成
を示したブロック図。
FIG. 6 is a block diagram showing a main configuration of a battery charging device according to a second embodiment.

【図7】第3実施形態における電池充電装置の要部構成
を示したブロック図。
FIG. 7 is a block diagram showing a main configuration of a battery charging device according to a third embodiment.

【図8】第3実施形態において充電切り替えによる充電
特性を示した図。
FIG. 8 is a diagram illustrating charging characteristics by switching charging in the third embodiment.

【図9】従来における充電特性を示し、(A)は充電
量、充電電圧と時間との関係、(B)は充電電流と時間
との関係を示した図。
9A and 9B show a conventional charging characteristic, in which FIG. 9A shows a relationship between a charging amount and a charging voltage and time, and FIG. 9B shows a relationship between a charging current and time.

【図10】従来における定格連続充電時の放電容量劣化
特性を示した図。
FIG. 10 is a diagram showing a conventional discharge capacity deterioration characteristic during rated continuous charging.

【図11】(A)、(B)は従来の100%充電時にお
ける容量率の経年変化および実使用時間率の変化を示し
た図。
FIGS. 11A and 11B are diagrams showing a change over time in a capacity ratio and a change in an actual use time ratio at the time of conventional 100% charging.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 定電流定電圧回路 2 充電停止/開始切替回路 3 電圧検出回路 4 電圧比較回路 11 100%充電用定電流定電圧回路 12 50%充電用定電流定電圧回路 13、14 切替スイッチ 15 充電電圧切替制御部 16 100%充電開始スイッチ PW 電力供給源 BT リチウムイオン二次電池 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Constant current constant voltage circuit 2 Charge stop / start switching circuit 3 Voltage detection circuit 4 Voltage comparison circuit 11 100% charging constant current constant voltage circuit 12 50% charging constant current constant voltage circuit 13, 14 Changeover switch 15 Charge voltage switching Control unit 16 100% charge start switch PW Power supply source BT Lithium ion secondary battery

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】リチウムイオン二次電池を定電流定電圧制
御によって充電する電池充電装置において、 リチウムイオン二次電池を満充電するときの充電電圧よ
りも低い所定電圧を充電電圧として生成する電圧生成手
段と、 リチウムイオン二次電池の端子電圧を検出すると共に、
検出された端子電圧が前記所定電圧に達したか否かを監
視する電圧監視手段と、 この電子監視手段によって端子電圧が所定電圧に達した
ことが検出された際に、リチウムイオン二次電池への充
電を停止する充電制御手段とを具備し、リチウムイオン
二次電池が満充電される前に充電を停止することによっ
て充電量を抑制するようにしたことを特徴とする電池充
電装置。
1. A battery charging device for charging a lithium ion secondary battery by constant current and constant voltage control, wherein a voltage generation for generating a predetermined voltage lower than a charging voltage when the lithium ion secondary battery is fully charged as a charging voltage. Means for detecting the terminal voltage of the lithium ion secondary battery,
Voltage monitoring means for monitoring whether or not the detected terminal voltage has reached the predetermined voltage; and when the electronic monitoring means detects that the terminal voltage has reached the predetermined voltage, the voltage is supplied to the lithium ion secondary battery. And a charge control means for stopping the charging of the battery, wherein the charging is stopped by stopping the charging before the lithium ion secondary battery is fully charged, thereby suppressing the charge amount.
【請求項2】前記電圧監視手段は、リチウムイオン二次
電池の端子電圧を検出すると共に、検出された端子電圧
が前記所定電圧に達したか否かを監視すると共に、予め
決められている充電開始電圧に達したか否かを監視し、 前記充電制御手段は、前記電圧監視手段によって端子電
圧が所定電圧に達したことが検出された際に、リチウム
イオン二次電池への充電を停止し、前記充電開始電圧に
達したことが検出された際に、リチウムイオン二次電池
への充電を開始するようにしたことを特徴とする請求項
1記載の電池充電装置。
2. The voltage monitoring means detects a terminal voltage of the lithium ion secondary battery, monitors whether the detected terminal voltage has reached the predetermined voltage, and determines a predetermined charging time. Monitoring whether or not the start voltage has been reached, the charge control means stops charging the lithium ion secondary battery when the voltage monitoring means detects that the terminal voltage has reached a predetermined voltage. 2. The battery charging device according to claim 1, wherein when it is detected that the charging start voltage has been reached, charging of the lithium ion secondary battery is started.
【請求項3】前記出力手段はリチウムイオン二次電池を
満充電するときの充電電圧あるいはこの充電電圧よりも
低い所定電圧を第1の充電電圧として生成出力すると共
に、この第1の充電電圧よりも低い所定電圧を第2の充
電電圧として生成出力し、 前記第1の充電電圧、第2の充電電圧の何れか一方を選
択する選択手段を設け、 この選択手段によって選択された充電電圧でリチウムイ
オン二次電池を充電することにより、選択された充電電
圧に応じた充電量でリチウムイオン二次電池を充電する
ようにしたことを特徴とする請求項1記載の電池充電装
置。
3. The output means generates and outputs a charging voltage when the lithium ion secondary battery is fully charged or a predetermined voltage lower than the charging voltage as a first charging voltage, and outputs the charging voltage based on the first charging voltage. A predetermined voltage, which is lower than the predetermined voltage, as a second charging voltage. A selecting means for selecting one of the first charging voltage and the second charging voltage is provided, and lithium is selected by the charging voltage selected by the selecting means. 2. The battery charger according to claim 1, wherein the lithium ion secondary battery is charged with a charge amount corresponding to the selected charging voltage by charging the ion secondary battery.
【請求項4】前記選択手段は、外部スイッチ手段のスイ
ッチング動作に応答して第1の充電電圧、第2の充電電
圧の何れか一方を選択するようにしたことを特徴とする
請求項3記載の電池充電装置。
4. The apparatus according to claim 3, wherein said selecting means selects one of a first charging voltage and a second charging voltage in response to a switching operation of an external switch means. Battery charger.
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