CN1165592A - 充电方法、充电装置及集成电路 - Google Patents

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Abstract

对必须恒压充电的锂离子电池等2次电池进行充电时,在规定状态下检测2次电池的电压和充电电流等,根据该检测状态控制进行充电的电压、其充电时间或充电中止时间、或充电电路的连接状态等,能将2次电池良好地充电到满充电或接近满充电的状态,同时能良好地进行该被充电的电池的再充电,能有效地防止2次电池特性的劣化。

Description

充电方法、充电装置及集成电路
技术领域
本发明涉及2次电池的充电方法及充电装置、以及该充电控制中使用的集成电路,特别是涉及适用于锂离子电池等必须恒压充电的2次电池的优异的充电方法及充电装置、以及该充电控制中使用的集成电路。
背景技术
迄今,作为可以充电的电池即2次电池,且作为必须恒压充电的2次电池,已开发出锂离子电池。该锂离子电池按照例如图1所示的特性进行充电。图1是一般的锂离子电池的充电电流、电压与时间的关系特性曲线图,从充电开始到电池电压达到规定电位为止,使充电电流为一恒定电流进行充电。进行该恒流充电时,电池电压V上升,电压超过规定值时,切换成恒压充电。这时,供给例如与锂离子电池满充电时(即100%充电时)的电池电压相当的电压V1。对锂离子电池进行这种恒压充电,电池电压上升到电压V1,但随着该充电的进行,充电电流I逐渐减小。当该充电电流I减小到规定值时,便断定锂离子电池已100%地被充电(已充电到接近100%的状态),停止供给充电电流。
这样进行充电,锂离子电池能高效地充电到100%。
可是,这样被充电到100%的锂离子电池,其以后的充电状态会使特性恶化。即,如果从充电装置经常将与锂离子电池的满充电时的电池电压相当的电压V1加在100%充电后的锂离子电池上作为充电电压,反复进行小功率的充电,即使有自放电现象等,也几乎能使充电状态保持100%的状态。可是,如果100%的状态就这样持续下去,则锂离子电池能充电的容量呈现出逐渐减小的特性,使得2次电池的特性变坏了。
为了防止该100%的充电状态的持续所造成的特性恶化,可考虑例如充电容量达到90%时便停止通电,但如果这样做,就存在作为2次电池准备的容量不能有效地使用这样一种不理想情况。
另外,当锂离子电池的温度升高时,能充电的容量变小,存在电池特性恶化得快的不理想情况,在充电等时电池温度升高的状态下,按与温度不上升时相同的条件充电到满充电状态的情况不理想。
另外,如上所述,开始进行恒流充电,然后切换成恒压充电,这是锂离子电池几乎没有充电余量的状态,电池有充电余量时,在不使充电电流减小的状态下进行恒压充电,必须防止用大电流进行快速充电时造成2次电池的特性恶化。
因此,在开始充电前,需要检测充电电池的状态,检测其余量。为了进行该余量的检测,在充电开始时进行称为预充电的小电流充电,检测这时的电池电压等,进行检测电池余量的处理。
图2是表示现有的能进行这种预充电的充电装置的电路结构之一例图,将二极管2的阳极连接在构成开关电源的开关用变压器1的2次侧(1次侧省略)的一端,用电容器3连接该二极管2的阴极和变压器1的2次侧的另一端,得到用二极管2进行整流和用电容器3进行平滑的规定电压的直流电源。
而且将二极管2的阴极通过通断开关SW1连接在该充电装置上安装的2次电池(锂离子电池)4的一端(正极)上,将该2次电池4的另一端(负极)连接在开关用变压器1的2次侧的另一端。另外,将通断开关SW2和电阻器5的串联电路与通断开关SW1并联连接起来。
这时,由控制电路6控制开关SW1及SW2的通断。该控制电路6从开关用变压器1的2次侧供电,利用该电源进行工作。而且该控制电路可利用图中未示出的任何一种方法(例如检测电池电压)来检测2次电池4的状态。
其次,说明由控制电路6进行的控制,假定充电开始时开关SW2处于闭合状态,开关SW1处于断开状态。这样一来,电阻器5呈串联在2次电池4上的状态,于是从开关用变压器1的2次侧供电,向2次电池4供给的充电电流减少相当于该电阻器5损失的部分,用小电流进行预充电。而且,控制电路6检测在该预充电状态下2次电池4的电池电压等的电池状态,当断定该检测到的状态是余量已减小到能进行快速充电的程度的状态时,使开关SW1呈关闭状态,使开关SW2呈断开状态,在没有电阻器5产生的损失的状态下向2次电池4供给充电电流,开始用大电流进行快速充电。
这里,将开关SW1闭合时的充电特性和将开关SW2闭合时的充电特性示于图3,作为将开关SW1闭合时的充电特性能以一定的电压流过较大的电流。而且,作为将开关SW2闭合时的充电特性呈能将电流值抑制在小值的特性。
这样,设置多个使充电电流流过的路径,使充电电流变化进行预充电,存在充电装置的结构变得复杂的不理想情况。
作为现有的能进行预充电的另一充电装置的结构有如图4所示的电路结构。在该电路的情况下,将该二极管2的阴极通过通断开关SW3连接在该充电装置上安装的2次电池(锂离子电池)4的一端(正极)上,将该2次电池4的另一端(负极)连接在开关用变压器1的2次侧的另一端。
而且,由控制电路7控制开关SW3的通断。该控制电路7从开关用变压器1的2次侧供电。而且该控制电路可利用图中未示出的任何一种方法(例如检测电池电压)来检测2次电池4的状态,根据该检测状态,控制开关SW3的通断。
其次,说明开关SW3的控制状态,在进行通常的充电(快速充电等)时,使开关SW3连续处于闭合状态,用小电流进行预充电时,反复进行开关SW3的通断。即,例如如图5所示,充电开始时进行预充电时,反复进行开关SW3的通断,用规定的电流值I断续地向2次电池4供电,使平均充电电流下降,呈用小电流进行预充电Pre的状态。然后,从预充电切换到通常的充电时,使开关SW3连续处于闭合状态,连续地用规定的电流值I进行充电。
如果使开关这样断续地通断进行充电,则只设1个开关就能进行通常的充电和预充电,但由该开关的通断进行预充电时,开关在通断切换时的峰值电流传给控制电路7,使得控制电路7的工作受到不良影响的可能性变大。因此,这种使开关反复通断进行的预充电不好。
另一个问题是充电器中的电池电压的检测有误差,该误差往往使电池特性劣化。
即,对现有的锂离子电池进行100%的充电时的充电控制状态之一例示于图6,例如对满充电时的电压为V1的锂离子电池充电,或用时间t1使该电池的电压变为V1。这时断定该锂离子电池已被充满电,停止供给充电电流。停止充电后,锂离子电池由于自身放电或向负载电路放电,电池电压会逐渐下降。
这时,这样设定充电电路,即如果电池电压达到预定的电压V1,就再次进行充电。然后,假设充电电路在时间t2检测该电池电压V2,则在该时间t2再开始充电,如特性Vx所示,电池电压再次上升,达到满充电状态。
这样设定时,电池电压能保持在接近满充电的电压。这时,使得再开始充电的电压V2极其接近满充电时的电池电压V1的电压值,锂离子电池变成经常被100%地充电,但如果是这样,那么电池的劣化快,所以再开始充电的电压V2要设定在比满充电时的电压V1低一些的电压,使得电池的余量在某一范围内变化,防止电池的劣化。
可是,一般情况下用这种充电器内部安装的结构比较简单的电压检测电路经常准确地检测电压V12是困难的,在该电压的检测值中产生误差ΔV。如图6所示,这时将比实际的设定值高出误差ΔV的电压断定为电压V12(时间t2’),如虚线所示的特性Vy所示,会比本来设定的状态(由特性Vx表示的状态)过早地返回满充电状态,电池的特性劣化快。
再者,当使2次电池达到满充电而停止充电时,根据充电器侧的状态,有时从2次电池产生向充电器的放电电流,在这种情况下,在短时间内就会再次开始2次电池的充电,进行充电的频度缩短了。
发明的公开
本发明就是鉴于这样的问题而开发的,其第1个目的在于不使电池劣化,能有效地利用电池容量。
第2个目的在于用简单的结构良好地进行充电等时电池状态的检测。
第3个目的在于即使有电池状态的检测误差,也不会使电池劣化而能良好地充电。
第4个目的在于在2次电池满充电状态下,能防止从2次电池进行无用的放电。
发明的第1方面是一种用恒定的充电电压进行充电的使2次电池充电的充电方法,即在将第1电压加在上述2次电池上进行充电过程中,检测对上述2次电池的充电电流,当检测到相当于上述2次电池几乎达到满充电的状态的第1充电电流时,将加在上述2次电池上的电压切换成比上述第1电压低的第2电压,同时在该第2电压加在上述2次电池上的状态下,当检测到相当于规定的电池余量时的第2充电电流以上的电流时,切换成施加上述第1电压。如果采用该充电方法,则只有当电池的余量低于规定量时,才用第1电压充电到满充电状态。因此,一旦被充电到满充电状态后,每当电池的余量低于规定量时,便重复进行达到满充电的充电,能使2次电池经常维持在接近满充电的状态,同时除了进行该满充电的充电时以外,由于比第1电压低的第2电压加在电池上,所以2次电池不处于连续满充电的状态,能防止由连续满充电状态造成的2次电池性能的劣化。
发明的第2方面是在发明的第1方面的充电方法中,上述第2充电电流与上述第1充电电流为同一值。如果采用该充电方法,则能控制良好的充电状态。
发明的第3方面是在发明的第1方面的充电方法中,检测上述2次电池的内部或附近的温度,当该检测的温度在规定温度以上时,不将上述第2电压的施加切换成上述第1电压的施加,而是切换成电位处于上述第1电压和上述第2电压之间的第3电压的施加。如果采用该充电方法,则能抑制由温度上升造成的2次电池性能的劣化。
发明的第4方面是在发明的第3方面的充电方法中,使上述第3电压对应于上述检测的温度连续地变化。如果采用该充电方法,则能良好地进行与温度对应的充电控制。
发明的第5方面是一种用恒定的充电电压进行充电的使2次电池充电的充电方法,即在将第1电压加在上述2次电池上进行充电过程中,检测上述2次电池的电池电压,当检测到相当于上述2次电池几乎达到满充电的状态的规定电压时,将加在上述2次电池上的电压切换成比上述第1电压低的第2电压,同时在该第2电压加在上述2次电池上的状态下,当检测到规定的充电电流时,切换成施加上述第1电压。如果采用该充电方法,则只有当电池的余量低于规定量时,才用第1电压充电到满充电状态。因此,一旦被充电到满充电状态后,每当电池的余量低于规定量时,便反复进行达到满充电的充电,能使2次电池经常维持在接近满充电的状态,同时除了进行该满充电的充电时以外,由于比第1电压低的第2电压加在电池上,所以2次电池不处于连续满充电的状态,能防止由连续满充电状态造成的2次电池性能的劣化。
发明的第6方面是在发明的第5方面的充电方法中,检测上述2次电池的内部或附近的温度,当该检测的温度在规定温度以上时,不将上述第2电压的施加切换成上述第1电压的施加,而是切换成电位处于上述第1电压和上述第2电压之间的第3电压的施加。如果采用该充电方法,则能控制良好的充电状态。
发明的第7方面是在发明的第6方面的充电方法中,使上述第3电压对应于上述检测的温度连续地变化。如果采用该充电方法,则能良好地进行与温度对应的充电控制。
发明的第8方面是一种对充电开始时必须是恒流充电的2次电池进行充电的充电方法,即在将低压充电用电源供给上述2次电池的状态下,检测控制向上述2次电池供给充电用电源的开始及停止的开关装置的一端及另一端之间的电位或上述2次电池的一端及另一端之间的电位,根据该检测的电位,设定上述开关装置处于接通状态,同时使供给上述2次电池的充电用电源达到规定电位,开始对上述2次电池充电。如果采用该充电方法,则根据开关装置的控制和该开关装置的一端及另一端之间的电位或上述2次电池的一端及另一端之间的电位的检测,能检测2次电池的状态,与以往的预充电时一样,能可靠地检测2次电池的状态。因此,不设置预充电专用的充电电路,就能可靠地检测2次电池的状态,能使充电装置的电路结构简单。
发明的第9方面是在发明的第8方面的充电方法中,作为上述开关装置,使用场效应晶体管,使该场效应晶体管的一端及另一端之间的阻抗值高,进行上述电位的检测。如果采用该充电方法,则只进行场效应晶体管的阻抗控制,就能简单地检测2次电池的状态,同时即使当2次电池的电压低时或短路时,也能使场效应晶体管的损失小。
发明的第10方面是在发明的第8方面的充电方法中,将检测上述电位时的上述充电用电源的电位设定为在控制上述开关装置所必要的最低电压值附近的值。如果采用该充电方法,则能在将最低电压的充电用电源供给2次电池的状态下检测2次电池的状态,能在对2次电池或电路的负担最小的状态下检测2次电池的电气状态,能在良好的状态下检测2次电池的电气状态。
发明的第11方面是在发明的第8方面的充电方法中,随着上述充电开始后的上述2次电池的一端及另一端之间的电位的上升,使上述充电用电源的电位上升。如果采用该充电方法,则能几乎均匀地保持加在开关装置上的功率,能良好地保持开关装置的状态。
发明的第12方面是在发明的第8方面的充电方法中,随着上述充电开始后的上述2次电池的一端及另一端之间的电位的上升,使上述充电用电源的电位按多个阶段变化上升。如果采用该充电方法,则能几乎均匀地保持加在开关装置上的功率,能良好地保持开关装置的状态。这时,由于电压的变化可按多个阶段进行,所以能简单地进行电压电路的控制。
发明的第13方面是在发明的第8方面的充电方法中,使检测上述电位时的上述充电用电源的电位降低到控制上述开关装置所必要的最低电压以下,同时用电荷蓄积装置蓄积该充电用电源,用上述开关装置确保进行对应的控制所必要的电位。如果采用该充电方法,则电荷蓄积装置中电荷的蓄积有限制,能将用检测装置检测时供给2次电池的充电电源的电压设定在能控制开关装置的电压以下的低电压,在施加更低的电压的状态下,能更好地检测2次电池的状态。
发明的第14方面是一种用恒定的充电电压进行充电的使2次电池充电的充电方法,即检测上述2次电池大致充满电且停止充电后,当检测到上述2次电池处于规定的电气状态时,从该检测开始经过规定的时间后,再次开始上述2次电池的充电。如果采用该充电方法,则能将从暂时处于满充电状态(或满充电状态附近的状态)开始到再次开始充电为止的时间作为在电池达到规定的电气状态为止的时间中加进规定时间后的时间,于是即使在电池状态的检测中有误差,也能在某种程度上确保返回满充电状态之前的时间,能防止由连续满充电状态造成的2次电池特性的劣化。
发明的第15方面是在发明的第14方面的充电方法中,作为上述规定的电气状态的检测是检测上述2次电池的电压从以上述充电电压为基准的电压值下降规定值。如果采用该充电方法,则以充电电压为基准的准确的电池电压的下降检测成为可能,能准确地控制2次电池的状态。
发明的第16方面是在发明的第14方面的充电方法中,作为上述规定的电气状态的检测是检测上述2次电池的电压从以上述2次电池的接地电位为基准的电压值变成规定的电压。如果采用该充电方法,则能通过比较简单的电压检测,恰当地控制2次电池的状态。
发明的第17方面是在发明的第14方面的充电方法中,作为上述规定的电气状态的检测是检测将规定电压加在上述2次电池上时充电电流达到规定值。如果采用该充电方法,则能根据电流值的检测,恰当地控制2次电池的充电状态。
发明的第18方面是在发明的第17方面的充电方法中,作为上述规定电压是比上述恒定的充电电压低的电压。如果采用该充电方法,则能用比充电电压低的电压检测2次电池的状态,减小加在2次电池上的负担,能准确地检测该电池状态。
发明的第19方面是一种用恒定的充电电压进行充电的使2次电池充电的充电方法,即检测上述2次电池大致充满电,从停止充电开始每当经过规定时间,便检测上述2次电池的电气状态,当该检测到的电气状态是规定状态时,就再次开始充电。如果采用该充电方法,则能从暂时处于满充电状态并停止充电开始到再次开始充电为止至少加上规定时间,能防止2次电池特性的劣化。
发明的第20方面是在发明的第19方面的充电方法中,从检测到上述电气规定状态开始经过一定时间后再开始充电。如果采用该充电方法,则能更有效地确保返回满充电状态之前的时间,能使防止2次电池特性的劣化效果更好。
发明的第21方面是在发明的第19方面的充电方法中,作为上述电气规定状态的检测,是在将上述充电电压或比该充电电压低的电压加在上述2次电池上的情况下,检测充电电流是否超过了规定值。如果采用该充电方法,则能利用充电电流准确地检测2次电池的状态。
发明的第22方面是在发明的第19方面的充电方法中,作为上述电气规定状态的检测,是检测上述2次电池的电压是否达到规定电压。如果采用该充电方法,则能利用电池电压准确地检测2次电池的状态。
发明的第23方面是在发明的第22方面的充电方法中,当上述2次电池的电压未达到规定电压且未再次开始充电时,至少用检测电池电压所需要的能量使上述2次电池充电。如果采用该充电方法,则能有效地防止由于每隔规定时间反复检测电池状态所造成的充电余量的减少。
发明的第24方面是在发明的第22方面的充电方法中,作为上述规定电压的检测,是检测从以上述充电电压为基准的电压值是否降到了规定值。如果采用该充电方法,则能检测以充电电压为基准的准确的电池电压的降低,能准确地控制2次电池的状态。
发明的第25方面是在发明的第22方面的充电方法中,作为上述规定电压的检测,是检测来自以上述2次电池的接地电位为基准的电压的电池电压是否达到规定的电压值。如果采用该充电方法,则能通过比较简单的电压检测,准确地控制2次电池的状态。
发明的第26方面是一种使2次电池充电的充电方法,即检测上述2次电池的电气状态,根据该检测到的电气状态,有选择地将第1电压和第2电压供给上述2次电池,同时根据上述检测到的电气状态,进行将该选择的电压加到上述2次电池上的通、断控制。如果采用该充电方法,则能将加到2次电池上的电压选择为第1电压和第2电压,同时能进行施加该选择的电压的通、断控制,能防止设定了比电池电压低的充电电压时从电池向充电电路一侧放电,能防止使加在2次电池上的电压变化时2次电池的无用放电。
发明的第27方面是在发明的第26方面的充电方法中,当通过上述电气状态的检测断定上述2次电池的充电量在规定量以下时,选择上述第1电压加到上述2次电池上充电,然后通过上述电气状态的检测断定上述2次电池已被充电到规定量时,在选择了上述第2电压的状态下使该电压向上述2次电池的施加呈断开状态,当断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下时,使上述第2电压向上述2次电池的施加呈接通状态而进行充电。如果采用该充电方法,则能有效地防止从2次电池的无用放电,同时在再次开始充电时能进行没有第2电压对2次电池产生的不良影响的充电。
发明的第28方面是在发明的第27方面的充电方法中,所谓断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下,是指至少在暂时断定在上述第2电压以下之后,经过规定时间之后再次断定了电压在上述第2电压以下的情况。如果采用该充电方法,则能在2次电池的电池电压确实在第2电压以下的状态下用第2电压进行充电,能在不使2次电池劣化的良好状态下再次开始充电。
发明的第29方面是在发明的第27方面的充电方法中,所谓将上述第2电压加在上述2次电池上充电,是指断定了上述2次电池的电压是比上述第2电压低的第3电压时进行的充电。如果采用该充电方法,则不计数经过的时间,只判断电池电压,就能在不使2次电池劣化的良好状态下再次开始充电。
发明的第30方面是在发明的第27方面的充电方法中,检测进行上述通、断控制的开关装置的一端和另一端之间的电位差,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。如果采用该充电方法,则能准确地判断再次开始充电时的电池电压。
发明的第31方面是在发明的第27方面的充电方法中,在使向上述2次电池进行的电压的施加呈断开状态之后,当断定上述2次电池的电流在规定电流值以下时,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。如果采用该充电方法,则只有当负载电路中的电流在规定值以下时(例如在零附近时)才进行用第2电压充电的处理,能防止负载电流在规定值以上时用低电压进行充电。
发明的第32方面是在发明的第27方面的充电方法中,在使向上述2次电池进行的电压的施加呈断开状态之后,当断定上述2次电池的电流在规定电流值以下时,检测进行上述通、断控制的开关装置的一端和另一端之间的电位差,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。如果采用该充电方法,则只有当负载电路中的电流在规定值以下时,才能根据开关装置的一端和另一端之间的电位差所作的准确的电压判断来判断是否再次开始充电。
发明的第33方面是在发明的第26方面的充电方法中,当断定上述2次电池的充电量在规定量以下时,在选择了上述第1电压的状态下,使向上述2次电池的电压的施加呈接通状态进行充电,当断定上述2次电池已被充电到规定量时,在选择了上述第2电压的状态下使向上述2次电池的电压的施加呈断开状态,在选择了该第2电压的状态下,当断定上述2次电池中的电流在规定值以下后,至少经过规定时间后再次断定上述2次电池中的电流在规定值以下时,选择上述第2电压,使向上述2次电池的电压的施加呈接通状态进行充电。如果采用该充电方法,则能有效地防止从2次电池的无用放电,同时能根据电流的判断来判断是否再次开始充电。
发明的第34方面是在发明的第33方面的充电方法中,检测流过上述2次电池的电流,并检测流过连接上述2次电池的电流路径的电流,该电流路径与从供给上述第1、第2电压的装置经过进行上述通、断控制的开关装置供给上述2次电池的电流路径不同。如果采用该充电方法,则能检测不受所施加的电压变动影响的稳定的电流值。
发明的第35方面是在发明的第26方面的充电方法中,并联设置第1开关装置和第2开关装置作为进行上述通、断控制的开关装置,向上述第2开关装置供给恒定电流,当断定上述2次电池的充电量在规定量以下时,在选择了上述第1电压的状态下,使上述第1开关装置呈接通状态,使上述第2开关装置呈断开状态,使上述2次电池充电,当断定上述2次电池的充电量已被充电到规定量时,在选择了上述第2电压的状态下,使上述第1及第2开关装置呈断开状态,在选择了该第2电压的状态下,当断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下时,使上述第2开关装置呈接通状态,将上述恒定电流供给上述2次电池进行充电。如果采用该充电方法,则能用恒定电流进行良好的充电。
发明的第36方面是一种用恒定的充电电压进行充电的使2次电池充电的充电装置,它备有将第1电压供给上述2次电池的第1电压供给装置、将比上述第1电压低的第2电压供给上述2次电池的第2电压供给装置、检测上述2次电池的充电电流的电流检测装置、以及根据该电流检测装置检测的结果对由上述第1电压供给装置进行的供给和由上述第2电压供给装置进行的供给进行切换的控制装置,当用上述电流检测装置检测到与上述2次电池几乎充满电相当的第1充电电流时,将对上述2次电池的供给从上述第1电压供给装置切换到第2电压供给装置,同时在通过该切换从上述第2电压供给装置向上述2次电池供给第2电压的状态下,当上述电流检测装置检测到第2充电电流以上的电流时,切换成由上述第1电压供给装置进行的供给。如果采用该充电装置,则只有当电池的余量低于规定量时才用第1电压充电到满充电状态。因此,一旦被充电到满充电状态后,每当电池的余量低于规定量时便重复进行达到满充电的充电,能将2次电池的状态经常维持在接近满充电的状态,同时除了进行该满充电的充电时以外,由于比第1电压低的第2电压加在电池上,所以2次电池不处于连续满充电的状态,能防止由连续满充电状态造成的2次电池性能的劣化。
发明的第37方面是在发明的第36方面的充电装置中,上述第2充电电流与上述第1充电电流为同一值。如果采用该充电装置,则能控制良好的充电状态。
发明的第38方面是在发明的第36方面的充电装置中,备有将电位处于上述第1及第2电压之间的第3电压供给上述2次电池的第3电压供给装置,以及检测上述2次电池的内部或附近的温度的温度检测装置,当上述2次电池的检测温度在规定温度以上时,不从上述第2电压供给装置切换成上述第1电压供给装置,而是切换成上述第3电压供给装置。如果采用该充电装置,则能良好地进行与温度对应的充电控制。
发明的第39方面是在发明的第38方面的充电装置中,使上述第3电压供给装置的输出电压随着由上述温度检测装置检测的温度连续地变化。如果采用该充电装置,则能根据当时的温度精细地控制充电电压,能更好地进行与温度对应的充电控制。
发明的第40方面是一种用恒定的充电电压进行充电的使2次电池充电的充电装置,它备有将第1电压供给上述2次电池的第1电压供给装置、将比上述第1电压低的第2电压供给上述2次电池的第2电压供给装置、检测上述2次电池的充电电流的电流检测装置、检测上述2次电池的电压的电压检测装置、以及根据该电压检测装置检测的结果对由上述第1电压供给装置进行的供给和由上述第2电压供给装置进行的供给进行切换的控制装置,当用上述电压检测装置检测到与上述2次电池几乎充满电相当的规定的电压时,将对上述2次电池的供给从上述第1电压供给装置切换到第2电压供给装置,同时在通过该切换从上述第2电压供给装置向上述2次电池供给第2电压的状态下,当上述电流检测装置检测到规定的充电电流以上的电流时,切换成由上述第1电压供给装置进行的供给。如果采用该充电装置,则只有当电池的余量低于规定量时才用第1电压充电到满充电状态。因此,一旦被充电到满充电状态后,每当电池的余量低于规定量时便重复进行达到满充电的充电,能将2次电池的状态经常维持在接近满充电的状态,同时除了进行该满充电的充电时以外,由于比第1电压低的第2电压加在电池上,所以2次电池不处于连续满充电的状态,能防止由连续满充电状态造成的2次电池性能的劣化。
发明的第41方面是在发明的第40方面的充电装置中,备有将电位处于上述第1及上述第2电压之间的第3电压供给上述2次电池的第3电压供给装置,以及检测上述2次电池的内部或附近的温度的温度检测装置,当该温度检测装置的检测温度在规定温度以上时,不从上述第2电压供给装置切换成上述第1电压供给装置,而是切换成上述第3电压供给装置。如果采用该充电装置,则能良好地进行与温度对应的充电控制。
发明的第42方面是在发明的第41方面的充电装置中,使上述第3电压供给装置的输出电压随着由上述温度检测装置检测的温度连续地变化。如果采用该充电装置,则能根据当时的温度精细地控制充电电压,能更好地进行与温度对应的充电控制。
发明的第43方面是一种在开始充电时必用恒定电流进行充电的使2次电池充电的充电装置,它备有将规定的充压用电源供给上述2次电池的电源电路、连接在上述电源电路和上述2次电池之间用来控制充电的开始及停止的开关装置、在从上述电源电路供给低压的充压用电源的状态下检测上述开关装置的一端和另一端之间的电位或上述2次电池的一端和另一端之间的电位的检测装置、以及根据上述检测装置检测到的电位设定上述开关装置处于接通状态,同时将上述电源电路的输出电压作为规定电位,开始对上述2次电池充电的充电控制装置。如果采用该充电装置,则通过开关装置的控制和该开关装置的一端及另一端之间的电位或上述2次电池的一端及另一端之间的电位的检测,能检测2次电池的状态,与以往的预充电时一样,能可靠地检测2次电池的状态。因此,不设置预充电专用的充电电路,就能可靠地检测2次电池的状态,能使充电装置的电路结构简单。
发明的第44方面是在发明的第43方面的充电装置中,作为上述开关装置,使用场效应晶体管,使该场效应晶体管的一端及另一端之间的阻抗值高,用上述检测装置检测电位。如果采用该充电装置,则只进行场效应晶体管的阻抗控制,就能简单地检测2次电池的状态,同时即使当2次电池的电压低时或短路时,也能使场效应晶体管的损失小,能使晶体管本身或放热板的尺寸小,对充电装置的小型化有贡献。
发明的第45方面是在发明的第43方面的充电装置中,将用上述检测装置进行检测时的上述电源电路的输出电位设定在上述充电控制装置工作时的最低电压值附近的值。如果采用该充电装置,则能在将最低电压的充电用电源供给2次电池的状态下检测2次电池的状态,能在对2次电池或电路的负担最小的状态下检测2次电池的电气状态,能在良好的状态下检测2次电池的电气状态。
发明的第46方面是在发明的第43方面的充电装置中,随着上述充电开始后的上述2次电池的一端及另一端之间的电位的上升,使上述电源电路的输出电压上升。如果采用该充电装置,则能几乎均匀地保持加在开关装置上的功率,能良好地保持开关装置的状态。
发明的第47方面是在发明的第43方面的充电装置中,随着上述充电开始后的上述2次电池的一端及另一端之间的电位的上升,使上述电源电路的输出电压按多个阶段变化上升。如果采用该充电装置,则能几乎均匀地保持加在开关装置上的功率,能良好地保持开关装置的状态。这时,由于电压的变化可按多个阶段进行,所以能简单地进行电压电路的控制。
发明的第48方面是在发明的第43方面的充电装置中,将电荷蓄积装置连接在上述电源电路和上述充电控制装置之间,将用上述检测装置进行检测时的上述电源电路的输出电位降低到上述充电控制装置工作时的最低电压以下。如果采用该充电装置,则电荷蓄积装置中电荷的蓄积有限制,能将用检测装置检测时供给2次电池的充电电源的电压设定在能控制开关装置的电压以下的低电压,在施加较低的电压的状态下,能更好地检测2次电池的状态。
发明的第49方面是一种用恒定的充电电压进行充电的使2次电池充电的充电装置,它备有将上述充电电压供给上述2次电池的恒压装置、检测上述2次电池的状态的电池状态检测装置、控制由上述恒压装置进行的充电的充电控制装置、以及上述电池状态检测装置检测到上述2次电池的规定状态时工作的计时装置,当上述计时装置开始工作后经过了规定时间时,上述充电控制装置使上述恒压装置进行充电。如果采用该充电装置,则能将从暂时处于满充电状态(或满充电状态附近的状态)开始到再次开始充电为止的时间作为在电池达到规定的电气状态为止的时间中加进规定时间后的时间,于是即使在电池状态的检测中有误差,也能在某种程度上确保返回满充电状态之前的时间,能防止由连续满充电状态造成的2次电池特性的劣化。
发明的第50方面是在发明的第49方面的充电装置中,作为由上述电池状态检测装置进行的规定状态的检测是检测上述2次电池的电压是否达到规定电压。如果采用该充电装置,则检测以充电电压为基准的准确的电池电压的下降成为可能,能准确地控制2次电池的状态。
发明的第51方面是在发明的第49方面的充电装置中,作为由上述电池状态检测装置进行的规定状态的检测是检测将规定电压加到上述2次电池上时的充电电流是否达到规定值。如果采用该充电装置,则能根据电流值的检测,准确地控制2次电池的充电状态。
发明的第52方面是在发明的第49方面的充电装置中,作为上述恒压装置能供给比上述充电电压低的预充电用恒压,作为加在上述2次电池上的规定电压是该预充电用恒压。如果采用该充电装置,则能良好地设定预充电时加的电压。
发明的第53方面是一种用恒定的充电电压进行充电的使2次电池充电的充电装置,它备有将上述充电电压供给上述2次电池的恒压装置、检测上述2次电池的状态的电池状态检测装置、控制由上述恒压装置进行的充电的充电控制装置、以及上述电池状态检测装置检测到上述2次电池几乎充满电时工作的计时装置,从上述计时装置开始工作算起每当经过规定时间,上述充电控制装置用上述电池状态检测装置检测上述2次电池的状态,当该检测的状态为规定状态时,再次开始由上述恒压装置进行充电。如果采用该充电装置,则能从暂时处于满充电状态并停止充电开始到再次开始充电为止至少加上规定时间,能防止2次电池特性的劣化。
发明的第54方面是在发明的第53方面的充电装置中,当检测到上述规定状态时,从该检测开始经过规定时间后,再次开始由上述恒压装置进行充电。如果采用该充电装置,则能更有效地确保返回满充电状态之前的时间,能使防止2次电池特性的劣化效果更好。
发明的第55方面是在发明的第53方面的充电装置中,作为由上述电池状态检测装置进行的规定状态的检测,是检测将上述充电电压或比该充电电压低的电压加在上述2次电池上时的充电电流是否超过了规定值。如果采用该充电装置,则能利用充电电流准确地检测2次电池的状态。
发明的第56方面是在发明的第53方面的充电装置中,作为由上述电池状态检测装置进行的规定状态的检测,是检测上述2次电池的电压是否达到规定电压。如果采用该充电装置,则能利用电池电压准确地检测2次电池的状态。
发明的第57方面是在发明的第56方面的充电装置中,当上述2次电池的电压未达到规定电压且未再次开始充电时,通过上述充电控制装置的控制,至少用检测电池电压所需要的能量使上述2次电池充电。如果采用该充电装置,则能有效地防止由于每隔规定时间反复检测电池状态所造成的充电余量的减少。
发明的第58方面是一种使2次电池充电的充电装置,它备有将第1电压供给上述2次电池的第1电压供给装置、将比上述第1电压低的第2电压供给上述2次电池的第2电压供给装置、切换上述第1电压供给装置和上述第2电压供给装置来选择加在上述2次电池上的充电电压的选择装置、对由该选择装置选择的第1或第2电压供给装置的输出电压向上述2次电池的施加进行通、断控制的开关装置、检测上述2次电池的电气状态的检测装置、以及根据该检测装置检测的状态对上述选择装置的选择和上述开关装置的通、断进行控制的控制装置。如果采用该充电装置,则能选择第1电压和第2电压作为加到2次电池上的电压,同时能进行施加该选择的电压的通、断控制,能防止设定了比电池电压低的充电电压时从电池向充电电路一侧放电,能防止使加在2次电池上的电压变化时2次电池的无用放电。
发明的第59方面是在发明的第58方面的充电装置中,当上述控制装置断定上述2次电池的充电量在规定量以下时,使上述开关装置呈接通状态,同时由上述选择装置选择上述第1电压供给装置,将上述第1电压加在上述2次电池上进行充电,当上述控制装置断定上述2次电池的充电量被充电到规定量时,使上述开关装置呈断开状态,同时由上述选择装置选择上述第2电压供给装置,在选择了该第2电压供给装置的状态下,当上述控制装置断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下时,通过上述控制装置的控制,使上述开关装置呈接通状态,将上述第2电压加在上述2次电池上进行充电。如果采用该充电装置,则能有效地防止从2次电池的无用放电,同时在再次开始充电时能进行没有第2电压对2次电池产生的不良影响的充电。
发明的第60方面是在发明的第59方面的充电装置中,所谓由上述控制装置断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下,是指至少在暂时断定在上述第2电压以下之后,经过规定时间之后再次断定了电压在上述第2电压以下的情况。如果采用该充电装置,则能在2次电池的电压确实在第2电压以下的状态下用第2电压进行充电,能在不使2次电池劣化的良好状态下再次开始充电。
发明的第61方面是在发明的第59方面的充电装置中,所谓从上述第2电压供给装置将上述第2电压加在上述2次电池上充电,是指上述检测装置检测到上述2次电池的电压是比上述第2电压低的第3电压时进行的充电。如果采用该充电装置,则不计数经过的时间,只判断电池电压,就能在不使2次电池劣化的良好状态下再次开始充电。
发明的第62方面是在发明的第59方面的充电装置中,检测上述开关装置的一端和另一端之间的电位差,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。如果采用该充电装置,则能准确地判断再次开始充电时的电池电压。
发明的第63方面是在发明的第59方面的充电装置中,在使上述开关装置呈断开状态之后,当断定上述2次电池的电流在规定电流值以下时,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。如果采用该充电装置,则只有当负载电路中的电流在规定值以下时(例如在零附近时)才进行用第2电压充电的处理,能防止负载电流在规定值以上时用低电压进行充电。
发明的第64方面是在发明的第59方面的充电装置中,在使上述开关装置呈断开状态之后,当断定上述2次电池的电流在规定电流值以下时,检测上述开关装置的一端和另一端之间的电位差,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。如果采用该充电装置,则只有当负载电路中的电流在规定值以下时,能根据开关装置的一端和另一端之间的电位差所作的准确的电压判断来判断是否再次开始充电。
发明的第65方面是在发明的第58方面的充电装置中,当上述控制装置断定上述2次电池的充电量在规定量以下时,使上述开关装置呈接通状态,同时由上述选择装置选择上述第1电压供给装置,将上述第1电压加在上述2次电池上进行充电,当上述控制装置断定上述2次电池的充电量已被充电到规定量时,使上述开关装置呈断开状态,同时由上述选择装置选择上述第2电压供给装置,在选择了该第2电压供给装置的状态下,当上述控制装置断定上述2次电池中的电流在规定值以下后,至少经过规定时间后再次断定上述2次电池中的电流在规定值以下时,在上述控制装置的控制下,使上述开关装置呈接通状态,将上述第2电压加在上述2次电池上进行充电。如果采用该充电装置,则能有效地防止从2次电池的无用放电,同时能根据电流的判断来判断是否再次开始充电。
发明的第66方面是在发明的第65方面的充电装置中,检测流过上述2次电池的电流,并检测流过连接上述2次电池的电流路径的电流,该电流路径与从上述第1、第2电压供给装置经过上述开关装置供给上述2次电池的电流路径不同。如果采用该充电装置,则能检测不受所施加的电压变动影响的稳定的电流值。
发明的第67方面是在发明的第58方面的充电装置中,并联设置第1开关装置和第2开关装置作为上述开关装置,将恒流输出装置连接在上述第2开关装置上,当上述控制装置断定上述2次电池的充电量在规定量以下时,使上述第1开关装置呈接通状态,使上述第2开关装置呈断开状态,同时由上述选择装置选择上述第1电压供给装置,将上述第1电压加在上述2次电池上进行充电,当上述控制装置断定上述2次电池的充电量已被充电到规定量时,使上述第1及第2开关装置呈断开状态,同时由上述选择装置选择上述第2电压供给装置,在选择了该第2电压供给装置的状态下,当上述控制装置断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下时,在上述控制装置的控制下,使上述第2开关装置呈接通状态,使上述第1开关装置呈断开状态,将上述恒流输出装置的输出供给上述2次电池进行充电。如果采用该充电装置,则能用恒定电流进行良好的充电。
发明的第68方面是这样一种控制2次电池充电的集成电路,即进行有选择地将第1电压和比该第1电压低的第2电压供给上述2次电池的控制,在进行将上述第1电压加在上述2次电池上进行充电的控制期间,当根据充电电流的检测值的判断而断定上述2次电池几乎已充满电时,进行将上述第2电压加到上述2次电池上的切换控制,在进行施加该第2电压的控制期间,当根据充电电流的检测值的判断而断定上述2次电池呈规定的电池余量时,进行将上述第1电压加到上述2次电池上的切换控制。如果采用该集成电路,则只有当电池的余量低于规定量时,才进行用第1电压充电到满充电状态的充电控制。因此,一旦被充电到满充电状态后,每当电池的余量低于规定量时,便重复进行达到满充电的充电,能使2次电池经常维持在接近满充电的状态,同时除了进行该满充电的充电时以外,由于比第1电压低的第2电压加在电池上,所以2次电池不处于连续满充电的状态,使防止由连续满充电状态造成的2次电池性能的劣化的良好的充电控制成为可能。
发明的第69方面是在发明的第68方面的集成电路中,当根据上述2次电池的内部或附近的温度的检测值的判断,断定在规定温度以上时,进行将在上述第1电压和上述第2电压之间的第3电压加在上述2次电池上的控制。如果采用该集成电路,则能进行抑制由电池的温度上升造成的2次电池性能的劣化的良好的充电控制。
发明的第70方面是在发明的第69方面的集成电路中,根据判断的温度进行使上述第3电压连续地变化的控制。如果采用该集成电路,则能根据当时的温度精细地控制充电电压,能更好地进行与温度对应的充电控制。
发明的第71方面是这样一种控制2次电池充电的集成电路,即进行有选择地将第1电压和比该第1电压低的第2电压供给上述2次电池的控制,在进行将上述第1电压加在上述2次电池上进行充电的控制期间,当根据电池电压的检测值的判断而断定上述2次电池几乎已充满电时,进行将上述第2电压加到上述2次电池上的切换控制,在进行施加该第2电压的控制期间,当根据充电电流的检测值的判断而断定上述2次电池呈规定的电池余量时,进行将上述第1电压加到上述2次电池上的切换控制。如果采用该集成电路,则只有当电池的余量低于规定量时,才进行用第1电压充电到满充电状态的充电控制。因此,一旦被充电到满充电状态后,每当电池的余量低于规定量时,便重复进行达到满充电的充电,能使2次电池经常维持在接近满充电的状态,同时除了进行该满充电的充电时以外,由于比第1电压低的第2电压加在电池上,所以2次电池不处于连续满充电的状态,使防止由连续满充电状态造成的2次电池性能的劣化的良好的充电控制成为可能。
发明的第72方面是在发明的第71方面的集成电路中,当根据上述2次电池的内部或附近的温度的检测值的判断,断定在规定温度以上时,进行将在上述第1电压和上述第2电压之间的第3电压加在上述2次电池上的控制。如果采用该集成电路,则能进行抑制由电池的温度上升造成的2次电池性能的劣化的良好的充电控制。
发明的第73方面是在发明的第72方面的集成电路中,根据判断的温度进行使上述第3电压连续地变化的控制。如果采用该集成电路,则能根据当时的温度精细地控制充电电压,能更好地进行与温度对应的充电控制。
发明的第74方面是这样一种控制2次电池充电的集成电路,即在进行将低压充电用电源供给上述2次电池的控制的状态下,判断控制向上述2次电池供给充电用电源的开始及停止的开关装置的一端及另一端之间的电位或上述2次电池的一端及另一端之间的电位的检测值,当该判断的电位是规定电位时,进行使上述开关装置呈接通状态的控制,同时进行使供给上述2次电池的充电用电源达到规定电位的控制,进行开始对上述2次电池充电的控制。如果采用该集成电路,则通过开关装置的控制和该开关装置的一端及另一端之间的电位或上述2次电池的一端及另一端之间的电位的检测,能检测2次电池的状态,与以往的预充电时一样,能可靠地检测2次电池的状态。因此,不设置预充电专用的充电电路,就能可靠地检测2次电池的状态,能使充电装置的电路结构简单。
发明的第75方面是在发明的第74方面的集成电路中,判断上述充电开始后的上述2次电池的一端及另一端之间的电位的检测值,随着该判断的电位的上升,进行使上述充电用电源电位上升的控制。如果采用该集成电路,则能几乎均匀地保持加在开关装置上的功率,使良好地保持开关装置的状态的控制成为可能。
发明的第76方面是在发明的第74方面的集成电路中,判断上述充电开始后的上述2次电池的一端及另一端之间的电位的检测值,随着该判断的电位的上升,进行使上述充电用电源电位分多个阶段变化上升的控制。如果采用该集成电路,则能几乎均匀地保持加在开关装置上的功率,使良好地保持开关装置的状态的控制成为可能。这时,由于电压的变化可按多个阶段进行,所以能简单地进行电压电路的控制。
发明的第77方面是这样一种控制2次电池充电的集成电路,即用恒压进行充电工作,当断定上述2次电池大致呈充满电状态时,进行使充电工作停止的控制,然后当根据有关上述2次电池的规定的电气方面的检测数据断定已达到规定的电气状态时,从断定该规定的电气状态开始经过规定的时间后,进行再次开始上述2次电池的充电工作的控制。如果采用该集成电路,则能将从暂时处于满充电状态(或满充电状态附近的状态)开始到再次开始充电为止的时间作为在电池达到规定的电气状态为止的时间中加进规定时间后的时间来控制,于是即使在电池状态的检测中有误差,也能在某种程度上确保返回满充电状态之前的时间,使得防止由连续满充电状态造成的2次电池特性的劣化的良好的充电控制成为可能。
发明的第78方面是在发明的第77方面的集成电路中,作为判断上述规定的电气状态,是判断上述2次电池的电压是否达到规定电压。如果采用该集成电路,则能根据电池电压的判断来准确地判断2次电池的状态。
发明的第79方面是在发明的第77方面的集成电路中,作为判断上述规定的电气状态的判断,是判断将规定电压加在上述2次电池上时的充电电流是否达到规定电流值。如果采用该集成电路,则能根据充电电流的判断来准确地判断2次电池的状态。
发明的第80方面是在发明的第79方面的集成电路中,作为加在上述2次电池上的规定电压是进行使其为比上述恒定的充电电压低的电压的控制。如果采用该集成电路,则能用比充电电压低的电压检测2次电池的状态,减小加在2次电池上的负担,能准确地检测该电池状态。
发明的第81方面是这样一种控制2次电池充电的集成电路,即进行恒压充电工作,当断定上述2次电池几乎达到满充电状态时,进行使充电工作停止的控制,然后从该充电工作停止开始,每经过规定时间,判断有关上述2次电池的规定的电气检测数据,当通过该判断而断定已达到规定的电气状态时,进行再次开始充电的控制。如果采用该集成电路,则能从暂时处于满充电状态并停止充电开始到再次开始充电为止至少加上规定时间,使防止2次电池特性劣化的充电控制成为可能。
发明的第82方面是在发明的第81方面的集成电路中,从断定已达到上述规定的电气状态开始经过一定时间后,进行再开始充电的控制。如果采用该集成电路,则能更有效地确保返回满充电状态之前的时间,能使防止2次电池特性的劣化效果更好。
发明的第83方面是在发明的第81方面的集成电路中,断定已达到上述规定的电气状态后,在进行将上述恒压或比该恒压低的规定电压加在上述2次电池上的控制的情况下,判断检测的充电电流是否超过了规定值。如果采用该集成电路,则能通过充电电流的判断,准确地检测2次电池的状态。
发明的第84方面是在发明的第81方面的集成电路中,作为已达到上述规定的电气状态后,判断上述2次电池的电压的检测值是否达到规定电压。如果采用该集成电路,则能通过电池电压的判断,准确地检测2次电池的状态。
发明的第85方面是在发明的第84方面的集成电路中,当断定上述2次电池的电压的检测值未达到规定电压且未再次开始充电时,进行至少用检测电池电压所需要的能量使上述2次电池充电的控制。如果采用该集成电路,则能进行有效地防止由于每隔规定时间反复检测电池状态所造成的充电余量的减少的控制。
发明的第86方面是这样一种控制2次电池充电的集成电路,即进行有选择地将第1电压和比该第1电压低的第2电压供给上述2次电池的控制,判断上述2次电池的电气状态的检测值,根据该判断的检测值,进行加到上述2次电池上的电压即上述第1电压和第2电压的选择和将该被选择的电压加到上述2次电池上的通、断控制。如果采用该集成电路,则能选择第1电压和第2电压作为加到2次电池上的电压,同时能进行施加该选择的电压的通、断控制,能防止从设定了比电池电压低的充电电压的电池向充电电路一侧放电,能进行防止加在2次电池上的电压变化时2次电池的无用放电的控制。
发明的第87方面是在发明的第86方面的集成电路中,当根据上述2次电池的电气状态的检测值的判断而断定上述2次电池已被充电到规定量时,进行选择上述第2电压且使该电压向上述2次电池的施加呈断开状态的控制,在该状态下当断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下时,进行使上述第2电压向上述2次电池的施加呈接通状态的控制。如果采用该集成电路,则能有效地防止从2次电池的无用放电,同时在再次开始充电时能进行没有第2电压对2次电池产生的不良影响的充电控制。
发明的第88方面是在发明的第87方面的集成电路中,所谓断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下,是指至少在暂时断定在上述第2电压以下之后,经过规定时间之后再次断定了电压在上述第2电压以下的情况。如果采用该集成电路,则能在2次电池的电压确实在第2电压以下的状态下用第2电压进行充电,能在不使2次电池劣化的良好状态下再次开始充电。
发明的第89方面是在发明的第87方面的集成电路中,所谓将上述第2电压加在上述2次电池上充电,是指断定了上述2次电池的电压是比上述第2电压低的第3电压时进行的充电。如果采用该集成电路,则不计数经过的时间,只判断电池电压,就能在不使2次电池劣化的良好状态下再次开始充电。
发明的第90方面是在发明的第87方面的集成电路中,在使向上述2次电池进行的电压的施加呈断开状态之后,当断定上述2次电池的电流在规定电流值以下时,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。如果采用该集成电路,则只有当负载电路中的电流在规定值以下时(例如在零附近时)才进行用第2电压充电的处理,能防止负载电流在规定值以上时用低电压进行充电。
发明的第91方面是在发明的第87方面的集成电路中,在使向上述2次电池进行的电压的施加呈断开状态之后,当断定上述2次电池的电流在规定电流值以下时,检测进行上述通、断控制的开关装置的一端和另一端之间的电位差,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。如果采用该集成电路,则只有当负载电路中的电流在规定值以下时,才能根据开关装置的一端和另一端之间的电位差所作的准确的电压判断来判断是否再次开始充电。
发明的第92方面是在发明的第86方面的集成电路中,当断定上述2次电池的充电量在规定量以下时,在选择了上述第1电压的状态下,进行使向上述2次电池的电压的施加呈接通状态的控制并使之充电,当断定上述2次电池已被充电到规定量时,在选择了上述第2电压的状态下,进行使向上述2次电池的电压的施加呈断开状态的控制,在选择了该第2电压的状态下,当断定上述2次电池中的电流在规定值以下后,至少经过规定时间后再次断定上述2次电池中的电流在规定值以下时,选择上述第2电压,,使向上述2次电池的电压的施加呈接通状态,进行充电的控制。如果采用该集成电路,则能有效地防止从2次电池的无用放电,同时能根据电流的判断来判断是否再次开始充电。
附图的简单说明
图1是表示锂离子电池的充电特性例的说明图。
图2是表示现有的充电装置之一例的结构图。
图3是表示图2中的例的充电特性的特性曲线图。
图4是表示现有的充电装置的另一例的结构图。
图5是表示图4中的例的充电特性的特性曲线图。
图6是表示现有的锂离子电池的再充电状态之一例的特性曲线图。
图7是表示本发明的第1实施例的充电装置的结构图。
图8是表示第1实施例的充电处理的流程图。
图9是表示第1实施例的充电状态的特性曲线图。
图10是表示在第1实施例中对满充电检测进行另一处理时的充电处理的流程图。
图11是表示在第1实施例中对满充电检测进行又一处理时的充电处理的流程图。
图12是表示在第1实施例中对满充电检测进行又一处理时的充电处理的流程图。
图13是表示第1实施例中用温度进行充电处理中的满充电时的控制的流程图。
图14是表示本发明的第2实施例的充电装置的结构图。
图15是表示第2实施例的充电处理的流程图。
图16是表示第2实施例的充电状态的特性曲线图。
图17是表示第2实施例中用温度分3个阶段使电压变化时的充电处理的流程图。
图18是表示本发明的第3实施例的充电装置的结构图。
图19是表示第3实施例的充电处理的流程图。
图20是表示本发明的第4实施例的充电装置的结构图。
图21是表示第4实施例的充电处理的流程图。
图22是表示第5实施例的充电处理的流程图。
图23是表示本发明的第6实施例的充电装置的结构图。
图24是表示第6实施例的充电处理的流程图。
图25是表示第6实施例的充电状态的特性曲线图。
图26是表示本发明的第7实施例的充电装置的结构图。
图27是表示第7实施例的充电状态的特性曲线图。
图28是表示本发明的第8实施例的充电装置的结构图。
图29是表示本发明的第9实施例中使用的充电装置的结构图。
图30是表示第9实施例的充电处理的流程图。
图31是表示第9实施例的充电状态的特性曲线图。
图32是表示第9实施例中用另一处理方法进行充满检测时的充电处理的流程图。
图33是表示图32所示例的充电状态的特性曲线图。
图34是表示第10实施例的充电处理的流程图。
图35是表示第10实施例的充电状态的特性曲线图。
图36是表示第10实施例中用另一处理方法进行满充电检测时的充电处理的流程图。
图37是表示第10实施例中用又一处理方法进行满充电检测时的充电处理的流程图。
图38是表示第11实施例的充电状态的特性曲线图。
图39是表示本发明的第12实施例的充电装置的结构图。
图40是表示第12实施例的充电处理的流程图。
图41是表示第12实施例的变形例的充电状态的流程图。
图42是表示本发明的第13实施例的充电装置的结构图。
图43是表示第13实施例的充电处理的流程图。
图44是表示本发明的第14实施例的充电装置的结构图。
图45是表示第14实施例的充电处理的流程图。
图46是表示本发明的第15实施例的充电装置的结构图。
图47是表示第15实施例的充电处理的流程图。
图48是表示本发明的第16实施例的充电装置的结构图。
图49是表示第16实施例的充电处理的流程图。
图50是表示本发明的第17实施例的充电装置的结构图。
图51是表示本发明的第18实施例的充电装置的结构图。
图52是表示第18实施例的充电处理的流程图。
实施发明用的最佳形态
以下参照图7~图13说明本发明的第1实施例。
图7是表示本例的充电装置的结构框图,将来自工业交流电源11的交流电(100V~240V左右)供给变压·整流电路12,将其作为直流低压电源。将该直流低压电供给恒流电路13,获得恒流输出。而且,将该恒流输出供给切换开关14的可动接点14m。该切换开关14的第1及第2固定接点14a及14b分别连接在恒压电路15及16上,从连接可动接点14m一侧的恒压电路15或16输出恒压。这里设定恒压电路15输出4.2V,设定恒压电路16输出4.0V。
而且,将恒压电路15或16的输出电压供给安装在该充电装置上的2次电池17的正极。这时,在本例中作为2次电池17是使用锂离子电池。这里使用的锂离子电池的特性为100%充电(满充电)时的电压为4.2V。
而且,用电压检测电路18检测该2次电池17的正极侧和负极侧之间的电位差。将用该电压检测电路18检测的电压值的数据供给后文所述的控制电路21。
而且,将2次电池17的负极侧通过电流检测用电阻器19连接在变压·整流电路12上,构成2次电池17的充电电路。而且,电流检测电路20根据电流检测用电阻器19的一端及另一端之间的电位差检测流过电阻器19的电流。用该电流检测电路20检测的电流值相当于供给2次电池17的充电电流。而且,将用电流检测电路20检测的电流值的数据供给控制电路21。该控制电路21由集成电路化了的微机构成,用来作为控制充电工作的电路,根据用电流检测电路20检测的电流值的数据和预先存储在控制电路21中的电流值I1的比较结果,控制切换开关14的可动接点14m的连接状态。这里,作为电流值I1是用充电电压4.2V使2次电池17被100%地充电时的充电电流值。
有时负载电路28被连接在2次电池17上。
其次,参照图8中的流程图,说明该充电装置对2次电池(锂离子电池)充电时的处理过程。
首先,控制电路21检测有无2次电池17(即是否装在充电装置上)(步S101)。作为判断该电池17的有无的方法,有时采用检测电池电压等的电气方法,有时采用机械检测方法,可以采用任意的检测方法。
然后,判断该检测结果是否有电池(步S102),有电池时使切换开关14的可动接点14m与第1固定接点14a连接,利用第1恒压电路15输出的4.2V的充电电压V1进行电池17的充电(步S103)。然后,这时用电流检测电路20进行充电电流的检测(步S104),判断检测的充电电流值是否在预先设定的规定值I1以下(步S105)。
这时,当超过设定值I1时返回步S103,继续用4.2V的充电电压V1进行充电。然后在步S105中当断定在设定值I1以下时,进行停止充电的处理(步S106),将切换开关14的可动接点14m从第1固定接点14a切换到第2固定接点14b,将第2恒压电路16输出的4.0V的充电电压V2加到2次电池17上(步S107)。
然后,在此状态下用电流检测电路20进行充电电流的检测(步S108),将检测的充电电流值I2与预先设定的规定值I1进行比较(步S109),当充电电流值I2在设定值I1以下时,返回步S108继续进行电流检测。而且,在该电流检测时当电流值I2达到设定值I1以上时(即I2≥I1时),将切换开关14的可动接点14m从第2固定接点14b切换到第1固定接点14a,将第1恒压电路15输出的4.2V的充电电压V1加到2次电池17上,用该4.2V的充电电压V1进行充电(步S110)。然后返回步S104,用电流检测电路20检测充电电流。
如图8中的流程所示,用控制电路21控制充电工作,按图9所示的特性进行充电。图9是充电电流·电压与经过的时间之间关系的特性图,从充电开始到电池电压达到规定电压为止,使充电电流I为恒流,进行恒流充电(在本例中有关进行恒流充电的结构从略),然后切换到恒压充电,用4.2V的充电电压V1进行充电。进行该恒压充电时,电池电压V变得与充电电压V1一致,但充电电流I慢慢减小,该充电电流I变到预先设定的电流值I1以下的值。变到该电流值I1以下的值时,2次电池(锂离子电池)便被100%地充电。
然后,在该100%地充电后的时刻,即在充电电流达到电流值I1以下的时刻T1,切换开关14从第1固定接点14a切换到第2固定接点14b一侧,充电电压从4.2V(V1)切换到4.0V(V2)(图9中的虚线所示的充电电压V0)。这样当充电电压变成4.0V时,电池电压V为4.2V,所以不对2次电池17充电,无充电电流。
如果将2次电池17放置在该状态下,则由于电池自身放电(或向所连接的负载28放电),电池电压V逐渐下降,但当下降到充电电压4.0V时,充电电流I便从充电电路一侧流到2次电池17。例如在图9中的时刻T2,电池电压V降到4.0V时产生充电电流I2,用电流检测电路20检测该充电电流I2。这时,将充电电流I2和预先设定的电流值I1进行比较,当达到设定值I1以上的值时,充电电压被从4.0V切换到4.2V(上升到图9中的虚线所示的充电电压V0)。该充电电压上升时,充电电流I变得更高,进行充电。然后,如果通过该充电而接近100%的充电状态,则与最初充电时一样,充电电流逐渐减小,在充电电流I变成设定值I1以下的时刻,充电电压再次下降到4.0V,停止充电工作。
这样对锂离子电池即2次电池进行充电工作时,能使2次电池保持高效率地接近100%的充电状态。即进行充电工作时,用适当的充电电压即4.2V进行充电,被充电到100%充电为止,同时在该100%充电之后,充电电压从4.2V变成低一些的电压即4.0V,在电池电压V由于自行放电(或向负载放电)而下降到4.0V的时刻,充电电压再次上升到4.2V,如此反复进行充电到100%的工作。因此,一旦被充电到满充电状态后,每当电池的余量下降到规定量,便反复进行至满充电状态的充电,能将锂离子电池的充电状态经常维持在接近满充电的状态,同时在进行至该满充电的充电时以外,比电池满充电时的电池电压即4.2V低的4.0V被加在电池上,电池电压在下降到该4.0V之前不进行充电,所以锂离子电池不连续地处于满充电状态,能防止由于满充电状态连续而造成的锂离子电池性能的劣化。
在该例中,虽然将再充电时检测的充电电流I2和充电停止判断使用的电流设定值I1进行了比较,但也可以将再充电时检测的充电电流I2和与设定值I1不同的另外设定的电流值进行比较,当检测到该设定的电流值以上的电流值时,将充电电压切换到4.2V。
在上述例中,当充电电流变成规定值I1以下时,便断定2次电池17已被100%地充电,但也可以在变成规定值I1以下后,经过规定时间之后才断定为满充电。即,如图10中的流程所示,在步S105中电流检测电路20检测的充电电流I变成规定值I1以下时,使控制电路21内的计时电路工作(步S111),当该计时电路计数到规定时间时,移至步S107,将充电电压从V1降到V2即可。图10所示的流程中的其它步骤与用图8说明过的处理情况相同。
在上述实施例中,用充电电流的检测来判断100%的充电状态,但也可以用电压检测电路18进行的电池电压的检测来检测100%的充电状态。即,如图11中的流程所示,在步S103中将充电电压设定为V1后,用电压检测电路18检测电池电压(步S113),当检测到该检测值相当于满充电的电压值即电压V1时(步S114),移至步S107,使充电电压从V1降到V2即可。图11所示的流程中的其它步骤与用图8说明过的处理情况相同。
另外,如图11中的流程所示,在用电池电压检测100%的充电状态的情况下,将从检测规定的电池电压开始经过了规定的时间的时刻断定为满充电即可。即,如图12中的流程所示,在步S103中将充电电压设定为V1后,用电压检测电路18检测电池电压(步S113),当检测到该检测值比相当于满充电的电压值V1低一些的电压即电压V2时(步S114),断定为满充电,移至步S107,使充电电压从V1降到V2即可。图12所示的流程中的其它步骤与用图8说明过的处理情况相同。
另外,在图8、图10、图11、图12中的各流程中,在步S107中不使充电电压直接降到V2,检测2次电池17的表面或内部的温度,根据该检测的温度选择下降的电压值即可。即,可以进行图17中的流程所示的处理来代替各图中的步S107。该图17的处理是这样进行的,即判断充电装置中设置的某种温度传感器是否检测到2次电池17的表面等的温度达到规定温度(这里设为50℃)以上(步S131),若在50℃以下时,使充电电压下降到上述的电压值V2(例如4.0V)(步S132),当超过50℃时,使充电电压下降到从上述的电压值V2减去规定值ΔVα(例如0.1V)后的电压值(例如3.9V)(步S133),然后移至下一步即可。这样做能根据温度设定适当的充电电压。这时,除图7中的电路以外,还需要准备温度传感器和生成电压值[V2-ΔVα]的恒压电路。
其次,参照图14~图17说明本发明的第2实施例。在该例中,检测电池的温度,使再充电时的充电电压变化,所以充电装置的结构如图14所示。在图14中与图7对应的部分标以相同的符号,其详细说明从略。
在该例中,将恒流电路13的输出供给切换开关22的可动接点22m,将该切换开关22的第1、第2及第3固定接点22a、22b及22c分别连接在恒压电路23、24及25上。这里,恒压电路23是能获得4.2V的恒压输出的电路,恒压电路24是能获得4.1V的恒压输出的电路,恒压电路25是能获得4.0V的恒压输出的电路。而且,将各恒压电路23、24、25的输出供给锂离子电池即2次电池17的正极侧。而且,用电流检测电路20检测流过与该2次电池17的负极侧连接的电流检测用电阻器19的电流,在控制电路26中将该电流值的检测数据同作为基准设定的电流值I1进行比较,根据该比较结果进行切换开关22的控制。用温度传感器27检测连接在该充电装置上的2次电池17的内部温度或表面温度或2次电池17附近的温度,该检测温度数据被供给控制电路26,根据该检测温度是否在设定温度Ta以上的判断结果,改变控制切换开关22时的切换状态。该设定温度Ta例如为50℃。
其它部分与图7所示的充电装置的结构相同。图中虽未示出,但在该充电装置的情况下,有时也将负载电路连接在2次电池上。
其次,参照图15中的流程说明用该例中的充电装置充电时的情况。在图15中的流程中,直至步S109(即暂时被充电到100%后,检测的充电电流值I2和设定值I1进行比较的步骤)与图8所示的流程的处理情况相同,其说明从略。但在步S103中设定的充电电压V1是由恒压电路23产生的4.2V的电压(即将切换开关22的可动接点22m同第1固定接点22a连接),在步S107中设定的充电电压V2是由恒压电路25产生的4.0V的电压(即将切换开关22的可动接点22m同第3固定接点22c连接)。
而且,在进行步S109中的比较时,当检测的充电电流值I2在设定值I1以上的值时(即I2≥I1时),判断温度传感器27的检测温度,判断检测温度是否在设定温度Ta(例如50℃)以上(步S121)。这时,当检测温度在设定温度Ta以上时,将切换开关22的可动接点22m从第3固定接点22c切换到第2固定接点22b,将第2恒压电路24输出的4.1V的充电电压(设该充电电压为V1-ΔVα)加在2次电池17上,用该4.1V的充电电压V1-ΔVα进行充电(步S122)。然后,返回步S104,用电流检测电路20检测充电电流。
然后,当在步S121中检测的温度小于设定温度Ta时,将切换开关22的可动接点22m从第3固定接点22c切换到第1固定接点22a,将第1恒压电路23输出的4.2V的充电电压V1加在2次电池17上,用该4.2V的充电电压V1进行充电(步S123)。然后,返回步S104,用电流检测电路20检测充电电流。
如图15中的流程所示,用控制电路26控制充电工作,按图16所示的特性进行充电。图16是充电电流·电压与经过时间之间的特性关系图,充电开始后即为恒压充电,所以用4.2V的充电电压V1进行充电。进行该恒压充电时,电池电压V与充电电压V1一致,但充电电流I慢慢减小,该充电电流I变成予先设定的电流值I1以下的值时,2次电池(锂离子电池)便被100%地充电。而且,在该100%的充电时刻T1,切换开关22被从第1固定接点22a切换到第3固定接点22c一侧,充电电压被从4.2V(V1)切换到4.0V(V2)(图16中用虚线表示的充电电压V0下降)。这样充电电压变成4。0V时,电池电压V为4.2V,所以不对2次电池17充电,无充电电流。至此,与用图9说明的状态相同。
如果将2次电池17放置在该状态下,则由于电池自身放电(或向所连接的负载放电),电池电压V逐渐下降,但当下降到充电电压4.0V时(图16中的时刻T2),充电电流I2便从充电电路一侧流到2次电池17。然后,用电流检测电路20检测该充电电流I2,并与设定值I1进行比较,当在设定值I1以上时,进行使充电电压上升的处理,但根据这时的温度传感器27的检测温度是否在设定温度Ta以上来选择切换的充电电压V1(4.2V)或V1-ΔVα(4.1V)两者中的一者。
即,当这时的检测温度在设定温度Ta以上时,充电电压取4.1V,用该4.1V的充电电压将电池电压充电到4.1V(图16所示的电池电压Va的状态)。由于该电池电压4.1V的状态是比被100%充电时的电池电压4.2V还低一些的电位,所以在被充电到比100%还低一些的量(例如90%)的状态下停止充电。然后,当检测温度小于设定温度Ta时,充电电压取4.2V,用该4.2V的充电电压使电池电压变成4.2V,充电到100%(图16所示的电池电压Vb的状态)。
这样满充电后,使再充电时的充电电压随着电池或其周围的温度而变化,进行温度高时的电池保护。即,当锂离子电池的温度高时,100%充电时的特性劣化(即充电容量减小)比平时快,所以充电到100%的后果不好。这里,在本例的情况下,当电池温度高时,在100%充电之前停止充电,所以能防止高温时100%充电造成的特性劣化。而且,当电池温度不高时,充电到100%,所以在不需要进行温度保护的情况下,能充电到最大限度地利用2次电池的能力,能进行高效率的充电。另外,有关低于该设定温度Ta时的充电工作与用图9说明过的一实施例的充电工作完全相同,具有与该一实施例同样的效果。
在用图14~图16说明过的例中,根据是否在设定温度Ta以上的判断结果,将再充电时的充电电压切换成两种类型,但也可以根据更细分的温度检测结果,更精细地控制充电电压。例如,如图17中的流程所示,可以进行2个阶段的温度判断,按3个阶段切换再充电时的充电电压,以此代替图15所示流程中的步S121的温度判断和根据该判断结果进行的步S122、S123中的充电电压的设定。
即,如图17中的流程所示,首先判断用温度传感器27检测的温度是否在50℃以上(步S124),当在50℃以上时,再判断是否在60℃以上(步S125)。然后,当断定在60℃以上时,设定[V1-2ΔVα]作为充电电压(步S126)。这里,例如设V1为4.2V、ΔVα为0.1V,则充电电压便被设定为4.0V(V2为4.0V时充电电压不变)。
然后,在步S125中,当断定小于60℃时,设定[V1-ΔVα]作为充电电压(步S127)。这里,设想上述的V1、ΔVα的值后,则充电电压便被设定为4.1V。
然后,在步S124中,当断定小于50℃时,设定V1作为充电电压(步S128)。这里,设定上述V1的值后,则充电电压便被设定为4.2V。
这样根据温度更细地控制电压,具有能更准确地进行2次电池的温度保护的效果。除了这样分阶段变化外,还可以根据检测的温度使再充电时的电压值连续地变化。
这里虽然未特别说明检测2次电池17的温度用的温度传感器27的具体结构,但各种结构的温度传感器都能适用。例如可以用红外线传感器检测2次电池的表面温度,或者通过设在2次电池上的温度检测用的端子检测内部温度,还可以使用任何一种温度检测元件检测2次电池的安装部附近的温度。
其次,参照图18及图19说明本发明的第3实施例。
图18是本例中的充电装置的结构框图,将来自工业交流电源41的交流电供给由二极管电桥构成的整流电路42,将其作为直流电源。而且,将该直流电源供给1次侧控制电路43,用该1次侧控制电路43进行规定的处理后供给开关用变压器44的1次侧线圈44a。而且,在该开关用变压器44的2次侧线圈44b上获得低压的被变换成规定电压的直流低压电源。这时在开关用变压器44的1次侧设有控制开关状态用的辅助线圈44c。控制信号从后文所述的2次侧的控制电路50通过光电耦合器52被供给1次侧的控制电路43,根据该控制信号控制输出电压。
而且,将该开关用变压器44的2次线圈44b的一端连接在开关用二极管45的阳极上,用开关用电容器46连接在该二极管45的阴极和2次线圈44b的另一端之间,获得能给出规定电压的直流低压电源。
将能获得该直流低压电源的二极管45的阳极连接在该充电装置上安装的2次电池(这里使用锂离子电池作为2次电池)47的一端(正极)上,将2次电池47的另一端(负极)通过充电控制用开关装置即场效应晶体管(FET)48的源·漏间连接在开关用变压器44的2次线圈44b的另一端上。这时,作为场效应晶体管48的源·漏间的连接方向是这样一种连接方向,即当使该晶体管48呈导通状态时,电流从2次电池47流向2次线圈44b的另一端侧,当呈非导通状态时,从2次电池47流向2次线圈44b的另一端侧的电流受到限制。在该场效应晶体管48的源·漏间生成电流沿着与控制电流流动的方向相反的方向(即电流从2次线圈44b的另一端侧流向2次电池47的负极的方向)流的寄生二极管49。
而且,设置充电控制电路50作为控制该晶体管48的栅极的电路。该充电控制电路50由集成电路构成,且这样连接,即在开关用变压器44的2次侧得到的信号被作为电源供给。即,二极管45的阴极及2次线圈44b的另一端侧分别连接在充电控制电路50上。而且将开关控制信号从该充电控制电路50供给晶体管48的栅极,进行上述电流流动的控制(即导通、非导通的控制),同时在呈非导通状态时能将源·漏间控制成高阻抗状态。
在本例中,设有检测场效应晶体管48的充电电流路径的一端和另一端之间的电位即源·漏间的电位的电压检测电路51,将该电压检测电路51检测的源·漏间的电位数据供给充电控制电路50。
在充电控制电路50中,根据该电压检测电路51的检测数据控制晶体管48的状态。另外,充电控制电路50将电压控制信号(即与控制的电压值成比例地变化的信号)供给构成光电耦合器52的发光二极管52a。而且,接收来自该光电耦合器52的发光二极管52a的光的受光元件52b连接在1次侧控制电路43上,充电控制电路50输出的电压控制信号被传递给1次侧控制电路43。在1次侧控制电路43中,根据该电压控制信号控制开关用变压器44的2次线圈44b上得到的电源电压。
其次,以充电开始时的预充电工作为中心,参照图19中的流程说明用图18所示结构的充电装置使2次电池47充电时的工作情况。
在对锂离子电池即2次电池47充电时,首先进行称为预充电的处理,进行检测2次电池47的状态的处理(步S201)。作为本例情况下的预充电处理,首先根据从充电控制电路36供给场效应晶体管48的栅极的控制信号,使该晶体管48的源·漏间呈高阻抗状态。在本例情况下,2次电池47满充电时的电池电压为4.2V,预充电时将开关用变压器44的2次线圈44b上获得的电源(以下简称输入电源)的电压设定为4.2V或比4.2V低一些的电压值。
在该状态下,由电压检测电路51检测场效应晶体管48的源·漏间的电位(步S202)。然后,由充电控制电路36判断检测的电压值,判断该电压值是否在控制电路50中预先设定的基准电压值以上(步S203)。当电压在基准值以上时,根据从充电控制电路50通过光电耦合器52供给1次侧控制电路43的电压控制信号,进行使输入电源电压下降的处理(步S204),在该状态下继续进行预充电工作(步S205)。
然后,当由电压检测电路51检测的电压值小于基准电压值时,仍然用输入电源电压继续进行预充电工作。
然后,从使该预充电开始起,检测2次电池47的状态(电池电压等),当该电池电压等达到规定状态时,使晶体管48的源·漏间从高阻抗状态变成导通状态,用电流值较大(例如1A)的输入电源使2次电池47充电,进行所谓快速充电。
如果这样使用本例的充电装置,则使控制充电开始的开关装置即场效应晶体管48呈高阻抗状态,使充电电流流过,用小电流进行预充电,能准确地检测所安装的2次电池47的状态。而且,作为高阻抗状态,使电源电压下降,使充电电流流过,进行预充电,在降低场效应晶体管48中的损失的状态下进行预充电,使效果良好的预充电成为可能。
其次,参照图20及图21说明本发明的第4实施例。在表示第4实施例的充电装置的结构的图20中,与上述第3实施例的结构图即图18对应的部分标以相同的符号,其详细说明从略。
以下,说明第4实施例的结构,如图20所示,在该例中将获得开关用变压器44的2次侧的电源输出的二极管45的阳极连接在被安装在该充电装置上的2次电池(锂离子电池)47的一端(正极)上,将该2次电池47的另一端(负极)通过充电控制用开关装置即场效应晶体管(FET)48的源·漏间连接在开关用变压器44的2次线圈44b的另一端上。这时,作为场效应晶体管48的源·漏间的连接方向是这样一种连接方向,即当使该晶体管48呈导通状态时,电流从2次电池47流向2次线圈44b的另一端侧,当呈非导通状态时,从2次电池47流向2次线圈44b的另一端侧的电流受到限制。
而且,设置充电控制电路54作为控制该晶体管48的栅极的电路。该充电控制电路54由集成电路构成,且这样连接,即在开关用变压器44的2次侧得到的信号被作为电源供给。即,二极管45的阴极及2次线圈44b的另一端侧分别连接在充电控制电路54上。而且将开关控制信号从该充电控制电路54供给晶体管48的栅极,进行上述电流流动的控制(即导通、非导通的控制),同时在呈非导通状态时能将源·漏间控制成高阻抗状态。
在本例中,设有检测所安装的2次电池47的一个极和另一极之间的电位即电池电压的电压检测电路53,将该检测电路53检测的电池电压的数据供给充电控制电路54。
在充电控制电路54中,根据该电压检测电路53的检测数据控制晶体管48的状态。另外,充电控制电路54通过光电耦合器52将电压控制信号供给1次侧控制电路43。在1次侧控制电路43中,根据该电压控制信号控制从开关用变压器44的2次线圈44b上得到的电源的电压。其它部分与图18所示的充电装置的结构相同。
其次,以充电开始时的预充电工作为中心,参照图21中的流程说明用图20所示结构的充电装置使2次电池47充电时的工作情况。
用本例中的电路对锂离子电池即2次电池47充电时,根据从充电控制电路54供给场效应晶体管48的栅极的控制信号,在使该场效应晶体管48的源·漏间为高阻抗的状态下,进行用电压检测电路53检测电池电压的处理(步S201)。
然后,用充电控制电路54判断该检测的电压值,判断该电压值是否为0V或接近0V的值(步S212)。当为0V或接近0V的值时,根据从充电控制电路54通过光电耦合器52供给1次侧控制电路43的电压控制信号,进行使输入电源电压下降的处理(步S213),在该状态下继续进行预充电工作(步S214)。
然后,当由电压检测电路53检测的电压值为不接近0V的电压值时,进行仍然用输入电源电压继续进行预充电工作的处理。
然后,从使该预充电开始起,检测2次电池47的状态(电池电压等),当该电池电压等达到规定状态时,使晶体管48的源·漏间从高阻抗状态变成导通状态,用电流值较大(例如1A)的输入电源使2次电池47充电,进行所谓快速充电。
如果这样使用本例的充电装置,则与上述的第3实施例一样,使控制充电开始的开关装置即场效应晶体管48呈高阻抗状态,使充电电流流过,用小电流进行预充电,能准确地检测所安装的2次电池47的状态,同时在降低场效应晶体管48中的损失的状态下进行预充电,使效果良好的预充电成为可能。
其次,参照图22中的流程说明本发明的第5实施例。在该第5实施例的情况下,用上述第3实施例所述电路结构的充电装置进行2次电池(锂离子电池)的充电,所以如图22中的流程所示,进行由充电控制电路50进行的预充电时的处理。
即,开始充电时,首先使控制充电开始的开关装置即场效应晶体管48呈高阻抗状态,开始预充电工作(步S221)。这时,在充电控制电路50的控制下,使在开关用变压器44的2次线圈44b一侧得到的电源电压呈低电压(步S222)。这时的电压值为能使由集成电路构成的充电控制电路50工作的最低电压(例如3.0V)或比该电压稍高一些的电压值。
在该状态下进行预充电(步S223),用电压检测电路51检测高阻抗状态下的晶体管48的一端和另一端之间的电位(步S224),同时使充电控制电路50内的计时器工作(步S231)。然后,判断这时检测的电压值是否在基准电压以上(步S225)。当在基准电压以下时,便断定电池电压低,返回步S223中的预充电。
当在步S225中断定在基准电压以上时,使在步S231中工作的计时器停止后(步S226),使场效应晶体管48呈导通状态,增加充电电流,进行快速充电(步S227)。
然后,当继续呈在步S225中检测的在基准电压以下的状态时,判断从在步S231中使计时器工作开始是否经贵了1小时(步S232),如果经过了1小时,则断定这时的2次电池47有某种异常,使晶体管48呈非导通状态,停止充电(步S233)。
这样进行充电开始时的处理时,与第3实施例一样,在进行快速充电前,使控制该充电的开关装置即场效应晶体管呈高阻抗状态,能检测所安装的2次电池的状态,能有效地进行电池状态的检测处理。在本例中,将检测电池状态的预充电时的电源电路(开关电源)的输出电压降低到能使集成电路即充电控制电路50工作的最低电压,在能由充电控制电路50进行充电控制的状态下,用最低的电压进行预充电,能在加在2次电池上的电压为最低的状态下进行预充电。因此,能在使2次电池或电路的负担为最小的状态下检测2次电池的状态,能在良好的状态下进行2次电池的状态检测。
在该第5实施例中,虽然采用检测在第3实施例中说明过的场效应晶体管48的一端和另一端之间的电位、检测电池状态的结构,但也可以采用在第4实施例中说明过的检测电池电压的结构。即,在第4实施例中说明过的图20所示的结构中,使预充电时的电源电压为充电控制电路54工作的最低电压即可。
其次,参照图23~图25说明本发明的第6实施例。在该第6实施例的情况下,用图23所示电路的充电装置进行2次电池(锂离子电池)的充电,另外,在表示第6实施例的充电装置结构的图23中,与上述第3、第4实施例的结构图即图18、图20对应的部分标以相同的符号,其详细说明从略。
参照图23说明本例的充电装置,在该图23的电路中,将有关开关用变压器44的1次侧省略,由连接在2次侧线圈44b上的二极管45和电容器46获得作为开关电源的电源输出。将电源输出端的一个极即二极管45的阴极连接在该充电装置上安装的2次电池(锂离子电池)47的正极侧,将该2次电池47的负极侧通过充电控制用开关装置即场效应晶体管48连接在2次线圈44b的另一端侧(不连接二极管45的一侧)。
而且设有检测2次电池47的端子间的电压并根据该检测的电压控制充电的电压检测·充电控制电路55。该电压检测·充电控制电路55连接着该电池47的一端及另一端,以便能检测2次电池47的端子之间的电压,同时连接得能供给开关电源的输出。根据检测的电池电压进行场效应晶体管48的栅极的控制,进行使该场效应晶体管48呈导通状态、非导通状态、高阻抗状态这3种状态中的一种的控制,进行充电控制。在图23中省略了场效应晶体管48的寄生二极管。至此与上述第4实施例的结构相同。
在本例中,与当时的电池电压成比例地由电压检测·充电控制电路55进行开关电源的电压控制。现说明其结构,用电阻器56、57的串联电路将能获得开关电源的输出的一端和另一端之间连接起来,将该电阻器56、57的连接中点连接在NPN型的晶体管58的基极上。而且,将二极管45的阴极通过光电耦合器52的发光二极管52a连接在晶体管48的集电极上,将2次线圈44b的另一端侧通过齐纳二极管59连接在晶体管58的发射极上。
用电阻器60、61的串联电路将二极管45的阴极和电压检测·充电控制电路55的电压控制端子之间连接起来,将该电阻器60、61的连接中点连接在PNP型的晶体管62的基极上。而且,将二极管45的阴极连接在该晶体管62的发射极上,将该晶体管62的集电极通过电阻器63连接在晶体管58的基极上。
在这种电路结构中,在预充电时通过使从电压控制端输出的电压控制信号的电压值与电压检测·充电控制电路55检测的电池电压成比例地变化,而使图中未示出的开关电源的1次侧的控制电路中的电压控制状态变化,从而供给2次电池47的电源电压变化。
这里,参照图24中的流程及图25中的电压特性曲线,说明该例中的预充电时的处理,首先使晶体管34呈高阻抗状态后,使电源电压Va为最低电压(例如能使电压检测·充电控制电路55工作的最低电压),开始预充电工作(步S241)。然后检测电池电压Vb(步S242)。这时,通过该预充电,电池47慢慢地被充电,如图8所示,电池电压VB慢慢地上升。这时,如图25所示,通过电压检测·充电控制电路55的控制,与该上升成比例地进行使电源电压VA上升的控制(步S243)。
然后,判断电池电压VB是否变成预先确定的基准电压值V21以上的值(步S244),当低于基准电压值V21时,进行使与步S242、S223中的电池电压成比例的电源电压上升的控制。然后,在步S224中当断定变成基准电压值V21以上的值时,使晶体管48从高阻抗状态变成导通状态,使充电电流增加,同时使电源电压VA达到快速充电用的电压值V22,开始快速充电(步S245)。
这样进行预充电时的控制,在预充电过程中能经常使加在场效应晶体管48上的功率大体上相同,能良好地保持开关装置即场效应晶体管48的状态。
在该例中,虽然是在预充电过程中检测电池电压,但也可以用其它方法代替,如第3实施例所示,检测场效应晶体管48的源·漏间的电压即可。
其次,参照图26及图27说明本发明的第7实施例。在该第7实施例的情况下,用图26所示电路的充电装置进行2次电池(锂离子电池)的充电,另外,在表示第7实施例的充电装置结构的图26中,与上述第3、第4、第6实施例的结构图即图18、图20、图23对应的部分标以相同的符号,其详细说明从略。
参照图26说明本例的充电装置,该图26中的电路与图23中的电路相同,将有关开关用变压器44的1次侧省略,由连接在2次侧线圈44b上的二极管45和电容器46获得作为开关电源的电源输出。将电源输出端的一个极即二极管45的阴极连接在该充电装置上安装的2次电池(锂离子电池)47的正极侧,同时将该2次电池47的负极侧通过充电控制用开关装置即场效应晶体管48连接在2次线圈44b的另一端侧(不连接二极管45的一侧)。
而且设有检测2次电池47的端子间的电压并根据该检测的电压控制充电的电压检测·充电控制电路55,它根据检测的电池电压进行场效应晶体管48的栅极的控制,进行使该场效应晶体管48呈导通状态、非导通状态、高阻抗状态这3种状态中的一种的控制。至此与图23所示的第6实施例的充电装置的结构相同。
在本例中,与当时的电池电压成比例地由电压检测·充电控制电路55进行使开关电源的电压分多个阶段变化的控制。现说明其结构,用电阻器56、57的串联电路将能获得开关电源的输出的一端和另一端之间连接起来,将该电阻器56、57的连接中点连接在NPN型的晶体管58的基极上。而且,将二极管45的阴极通过光电耦合器52的发光二极管52a连接在晶体管48的集电极上,将2次线圈44b的另一端侧通过齐纳二极管59连接在晶体管58的发射极上。
将电阻器60的一端连接在二极管45的阴极上,将该电阻器60的另一端连接在NPN型的晶体管62的基极上。而且,将二极管45的阴极连接在该晶体管62的发射极上,将该晶体管62的集电极通过电阻器63连接在晶体管58的基极上。
而且,准备电压特性各不相同的齐纳二极管64、65、66,将这3个齐纳二极管64、65、66的阴极连接在电阻器56和晶体管62的基极的连接点上。而且将各齐纳二极管64、65、66的阳极通过切换开关67连接在2次线圈44b的另一端侧,根据切换开关67的切换状态,只将某一个齐纳二极管64、65、66的阳极连接在2次线圈44b的另一端侧。该切换开关67的切换是通过从电压检测·充电控制电路55的电压控制端输出的电压控制信号电压进行控制的。
在这种电路结构中,在预充电时通过使从电压控制端输出的电压控制信号的电压值与电压检测·充电控制电路55检测的电池电压成比例地分多个阶段变化,而使图中未示出的开关电源的1次侧的控制电路中的电压控制状态分多个阶段变化,从而供给2次电池47的电源电压分多个阶段变化。
这里,参照图27中的电压特性曲线,说明该例中的预充电时的处理,首先使晶体管48呈高阻抗状态后,使电源电压VA为最低电压(例如能使电压检测·充电控制电路55工作的最低电压),开始预充电工作。即,通过切换开关67连接电压为最低的齐纳二极管(例如齐纳二极管64)。然后,通过该预充电,电池47慢慢地被充电,如图27所示,电池电压VB慢慢地上升。这时,当电池电压VB上升到某值时,通过电压检测·充电控制电路55的控制,使切换开关67进行切换,使电源电压VA上升一段。然后,当电池电压VB再上升到某值时,通过电压检测·充电控制电路55的控制,使切换开关67进行切换,使电源电压VA再上升一段。
然后,当电池电压VB变成预先确定的基准电压值V21以上的值时,使晶体管48从高阻抗状态变成导通状态,使充电电流增加,同时使电源电压VA达到快速充电用的电压值V22,进行快速充电。
这样进行预充电时的控制,在预充电过程中能使加在场效应晶体管48上的功率保持在一定的范围内,能良好地保持开关装置即场效应晶体管48的状态。这时,在第7实施例的情况下,电源电压的控制分多个阶段进行,如第6实施例所示,与几乎连续地进行控制的情况相比,能用简单的结构进行控制。
在该第7实施例的情况下,虽然也是在预充电过程中检测电池电压,但也可以用其它方法代替,如第3实施例所示,检测场效应晶体管48的源·漏间的电压即可。
另外,在该第7实施例中,虽然是使预充电时的电源电压分3个阶段变化,但也可以分2个阶段或3个以上的阶段变化。
其次,参照图28说明本发明的第8实施例。在该第8实施例的情况下,用图28所示电路的充电装置进行2次电池(锂离子电池)47的充电。
参照图28说明本例的充电装置,图28是将电源电压的供给源方块化而进行简略的表示,这里准备了产生预充电时的电压用的第1恒压电源71,及产生快速充电时的电压用的第2恒压电源72这样两种电源。这时,作为第1恒压电源71的输出电压比使后文所述的充电控制电路75工作所必要的最低电压还低。而且,由切换开关73将这两个恒压电源71、72的输出有选择地供给2次电池(锂离子电池)47的正极侧。这时,由充电控制电路75控制切换开关73的切换。
而且,将作为控制充电的开关装置的场效应晶体管48连接在2次电池33的负极侧和恒压电源71、72之间。由用集成电路构成的充电控制电路75进行该场效应晶体管48的控制,控制成导通状态、非导通状态、高阻抗状态这3种状态。而且,检测2次电池47的电压的电压检测电路77的检测信号被供给充电控制电路75。
由开关73选择的电源作为充电控制电路75的电源供给路径,通过二极管74供给。容量较大的电容器76与充电控制电路75的电源供给路径并联连接。
进行预充电时,由充电控制电路75进行的充电控制在使晶体管48呈高阻抗状态后,随时切换开关73,随时切换第1恒压电源71和第2恒压电源72。作为其切换周期以能使电容器76维持蓄积足够容量的电荷的状态为准。
快速充电时,使晶体管48呈导通状态后,将第2恒压电源72的输出连续地供给2次电池47。根据由电压检测电路77的电池电压检测结果进行该预充电和快速充电的切换。
通过这样控制,预充电时在将第1恒压电源71的输出供给2次电池33的状态下,虽然得不到使充电控制电路75工作所必要的电压,但在从第2恒压电源72供电(该电源的电压呈使充电控制电路75工作所必要的足够电压)期间,能使电容器76充电。因此,在供给第1恒压电源71的输出期间,利用使电容器76充电的电荷,能获得使充电控制电路75工作所必要的足够电压,能用充电控制电路75进行适当的预充电控制。
由于这样能使预充电时的电源电压比使充电装置内的电路工作所需要的电压低,所以能使预充电时供给2次电池47的电源电压低很多,能用非常低的电压进行良好的预充电。即,由于能使预充电时供给2次电池47的电源电压低,所以不管因为什么原因而使2次电池47异常时(例如端子间短路时),都能将由此造成的充电电路一侧的损伤抑制在最小限度。
另外,在该第8实施例的情况下,虽然设有2个恒压电源进行切换,但如在其它实施例中所述,也可以通过开关电源的1次侧等的控制来改变电源电压。另外,虽然也和第6实施例的情况一样,通过检测电池电压来检测电池状态,但也可以检测开关装置(场效应晶体管48)的一端和另一端之间的电位。
其次,参照图29~图33说明本发明的第9实施例。
图29是表示第9实施例中用的充电装置的结构框图,用该图29所示结构的充电装置进行充电。
首先说明图29所示充电装置的结构,将来自工业交流电源81的给定电压的交流电供给变压·整流电路82,将其作为直流低压电源。将该直流低压电源供给恒流电路83,获得恒流输出。将该恒流输出供给恒压电路84,从而获得恒压输出。这时,该恒压电路84能设定4.2V的恒压输出和4.0V的恒压输出。该输出电压,通过后文所述的控制电路87的控制,能选择4.2V或4.0V两者中的任意一者。
而且,将恒压电路84的输出电压供给安装在该充电装置上的2次电池85的正极侧。这时,在本例中作为2次电池85是使用锂离子电池。这里使用的锂离子电池的特性为100%充电(满充电)时的电池电压为4.2V。而且,用电压检测电路86检测该2次电池85的正极侧和负极侧之间的电位差。将用该电压检测电路86检测的电压值的数据供给控制电路87。
而且,将2次电池85的负极侧通过电流检测用电阻器88连接在变压·整流电路82上,构成2次电池85的充电电路。而且,由电流检测电路89根据电流检测用电阻器88的一端及另一端之间的电位差检测流过电阻器88的电流。用该电流检测电路89检测的电流值相当于供给2次电池85的充电电流。而且,将用电流检测电路89检测的电流值的数据供给控制电路87。该控制电路87由集成电路化了的微机构成,用来作为控制充电工作的电路,根据用电压检测电路86检测的电池电压的数据和用电流检测电路89检测的电流值的数据,控制从恒压电路84向2次电池85供给充电用电源。另外,本例的控制电路87内部装有定时电路(未图示),能判断预先设定的时间的经过。
有时负载电路90被连接在2次电池85上。
其次,参照图30中的流程图,说明用图29所示结构的充电装置对2次电池(锂离子电池)充电的第9实施例的充电处理过程。
由于本例的充电控制是根据控制电路87的控制进行的,所以如果开始充电工作,当达到某种充电状态后,便从恒压电路84输出4.2V,进行恒压充电(步S301)。然后,在该充电过程中控制电路87判断是否达到满充电(或接近满充电的状态)(步S302)。作为达到该满充电状态的判断,例如根据电流检测电路89检测的数据,判断是否低于与满充电相当的充电电流。当断定达到满充电时,通过控制电路87的控制,停止从恒压电路84输出4.2V,停止充电(步S303)。另外,也可以从检测到与满充电相当的电流或电压开始经过了规定时间(例如1小时)后停止充电。
停止该充电后,由电压检测电路86检测2次电池85的电池电压(步S304)。这时,判断检测的电压值是否是控制电路87中预先设定的基准电压V12以下的电压值(步S305)。这里,将4.0V作为基准电压V12,作为该步S305中的处理是由控制电路87判断是否在4.0V以下。若不在4.0V以下时,在步S304中反复检测电池电压。
作为在该步S305中检测到的电压的比较处理是在控制电路87中判断从恒压电路84输出的作为基准电压的4.2V和由电压检测电路86检测的电池电压之差。而且进行判断该电压差是否超过0.2V、判断电池电压是否在4.0V以下的处理。
或者也可以这样进行处理,即作为在步S305中的另一种电压比较处理,是在控制电路87中将以接地电位(即0V)为基准的电压4.0V设定为基准电压。而且将由电压检测电路86检测的电池电压与该基准电压(4.0V)进行比较,进行判断电池电压是否在基准电压以下的处理。
然后在步S305中,当断定电池电压在4.0V以下时,使在控制电路87内设定的计时器工作(步S306)。然后,判断从使该计时器工作开始是否经过了预定的时间n1(步S307)。作为该时间n1,例如为30分钟。
然后,当控制电路87断定经过了时间n1(即断定从电池电压达到4.0V以下开始经过了时间n1),则返回步S301开始充电工作。作为这时的充电工作是根据控制电路87的控制,从恒压电路84输出4.2V,用该4.2V进行恒压充电。然后反复进行步S301以后的处理。
现在参照图31说明图30中的流程所示的本例的充电处理状态。该图31所示的电压特性V31表示电池电压的变化,进行充电时电池电压V31接近满充电时的电压V11,在达到该满充电时的电压V11(4.2V)的时刻T11,使恒压电路84停止输出使对二次电池85的充电停止。在停止该充电时,从时刻T11开始,通过电池的自行放电(或向负载电路放电),电池电压V31慢慢下降。
然后,在该充电停止状态下,逐次进行电池电压V31的检测,在时刻T31使电池电压V31比基准电压V12(4.0V)低。这时,在该时刻T12使控制电路87内的计时器电路工作,从其工作开始,在经过了时间n1(例如30分钟)的时刻T13,再次开始对2次电池85充电,一直充电到电池电压V31再次达到V11的时刻T14为止。
这样充电时,能很好地设定再次开始充电的时刻,即使电池电压的检测有误差时,也能很好地进行再充电,能防止由于连续地接近满充电状态而造成的电池特性的劣化。即,准确地进行电池电压V31的检测时,在再次开始充电的时刻T13,电池电压达到比基准电压V12充分低的电压。然后,如图31所示,假设存在电池电压的检测误差ΔVβ,则变成在比电压V12高出该误差ΔVβ的电池电压时计时电路开始工作,从其工作开始经过了时间n1后,再次开始充电的特性(用虚线表示的电压V32)。因此,即使存在电池电压的检测误差,也能充分地确保再次开始充电至返回满充电的时间,能防止由于2次电池(锂离子电池)连续地处于满充电状态而造成的电池的劣化。
这时,在本例中,作为检测的电池电压的判断是将从恒压电路84输出的4.2V(该4.2V为满充电时的电池电压)作为基准电压,在控制电路87中判断该4.2V和由电压检测电路86检测的电池电压之差,在判断电池电压低于4.0V时,能进行误差小的准确的电池电压的判断,能更好地进行2次电池的充电控制。
另外,不这样以满充电时的电池电压为基准,而判断以接地电位(即0V)为基准的电压为4.0V时,控制电路87直接判断电压检测电路86的检测数据后能判断电池电压,能用简单的结构判断电池电压,如上所述,这时也能充分地确保再次开始充电至返回满充电的时间,能有效地防止由于2次电池连续地处于满充电状态而造成的电池的劣化。
在第9实施例的处理中,通过电池电压的检测,进行再次开始充电时的判断,但也可以通过充电电流的检测,进行再次开始充电时的判断。图32中的流程表示这时的充电处理,以下对其进行说明。
首先,根据控制电路87的控制,进行充电工作(步S311)。这时,在2次电池85处于某种程度的充电状态下,从恒压电路84输出4。2V,进行恒压充电。然后,在该充电过程中控制电路87用电流检测电路89检测充电电流(步S312),由控制电路87判断该检测的充电电流是否在100mA以下(步S313)。当充电电流超过100mA时,则断定2次电池85还没达到满充电状态,继续进行步S311中的充电。然后,当断定充电电流在100mA以下时,便断定2次电池85已处于满充电状态(或接近满充电状态的状态),通过控制电路87的控制,将恒压电路84的输出电压切换到4.0V(步S314)。
然后,在将该4.0V的恒压加在2次电池85上的状态下,由电流检测电路89检测这时的充电电流(步S315)。然后,由控制电路87判断检测的充电电流是否在30mA以上(步S316)。这时如果充电电流不在30mA以上时,便一边继续进行步S314中的4.0V的恒压的供给,一边反复进行步S315中的充电电流的检测。
然后,当断定充电电流在30mA以上时,使控制电路87内的计时电路工作(步S317)。然后,判断从使该计时器工作开始是否经过了预定的时间n1(步S318)。作为该时间n1,例如为30分钟。
然后,当控制电路87断定经过了时间n1(即断定从充电电流达到30mA以上开始经过了时间n1),则返回步S311开始充电工作。作为这时的充电工作是根据控制电路87的控制,将恒压电路84的输出切换到4.2V,用该4.2V进行恒压充电。然后反复进行步S311以后的处理。
另外,也可以从在步S313中检测到相当于满充电的充电电流开始经过了规定时间(例如1小时)后停止充电。
现在参照图33说明图32中的流程所示的本例的充电处理状态。该图33表示电池电压V31和充电电流I的变化关系,进行充电时电池电压V31接近满充电时的电压V11,在接近该满充电时,充电电流I便慢慢下降。然后在充电电流I达到100mA的时刻T21,将从恒压电路84输出的充电电压V0切换到4.0V(V12。在供给该4.0V的充电电压的状态下,当电池电压在4.0V以上时,几乎无充电电流。然后,当电池电压V31降到4.0V时,产生能检测到的大小的充电电流,当充电电流达到30mA(I2)以上时(时刻T22),控制电路87内的计时电路工作。然后,在从计时电路工作开始经过了时间n1(例如30分钟)的时刻T23,使恒压电路84的输出电压返回4.2V,用该4.2V的充电电压再次开始对2次电池85充电,一直充到充电电流达到100mA以下为止。
这样充电时与上述第8实施例中的电压检测时(按图30中的流程进行处理时)一样,能很好地设定再次开始充电的时刻,能防止由于连续地处于接近满充电状态而造成2次电池(锂离子电池)的特性的劣化。
其次,说明本发明的第10实施例。该第10实施例是用上述第9实施例中说明过的图29所示结构的充电装置进行充电,所以由控制电路87根据图34中的流程进行充电控制。以下说明该处理过程,首先,根据控制电路87的控制,进行充电工作(步S321)。这时,在2次电池85处于某种程度的充电状态下,从恒压电路84输出4。2V,进行恒压充电。然后,在该充电过程中控制电路87用电流检测电路89检测充电电流(步S322),由控制电路87判断该检测的充电电流是否在100mA以下(步S323)。当充电电流超过100mA时,则断定2次电池85还没达到满充电状态,继续进行步S321中的充电。然后,当断定充电电流在100mA以下时,便断定2次电池85已处于满充电状态(或接近满充电状态的状态),通过控制电路87的控制,使恒压电路84停止输出电压,停止充电(步S324)。另外,也可以从检测到相当于满充电的电流开始经过了规定时间(例如1小时)后停止充电。
而且,与停止该充电的同时,使控制电路87内的计时电路工作(步S325)。然后,判断从使该计时电路工作开始是否经过了预先设定的时间n2(例如30分钟)(步S326)。当经过了该时间n2后,在控制电路87的控制下,使恒压电路84输出4.2V的充电电压,暂时再次开始用该4.0V的充电工作(步S327)。然后,由电流检测电路89检测这时的充电电流(步S328)。然后,由控制电路87判断这时检测的充电电流是否在200mA以上(步S329)。如果充电电流不在200mA以上时,便返回步S324,停止从恒压电路84输出电压,停止充电。然后,在步S325中起动计时电路,从该起动开始反复地每经过时间n2便进行充电工作,并检测这时的充电电流。
然后,当在步S329中断定充电电流在200mA以上时,返回步S321,再次开始进行达到满充电状态的充电。
现在参照图35,说明按着图34中的流程所示的充电处理进行的充电状态。该图35表示电池电压V31及充电电压V0和充电电流I的变化,进行充电时电池电压V31接近满充电时的电压V11,但若接近该满充电时,充电电流I便慢慢下降。然后,在充电电流I变成100mA(I1)的时刻T31,停止从恒压电路84供给4.2V的充电电压V0
然后,在与停止该充电的同时,使控制电路87内的计时电路工作,在从该计时电路工作开始经过了时间n2(例如30分钟)的时刻T32,暂时从恒压电路84再次开始输出4.2V。然后检测这时的充电电流。判断充电电流I是否在200mA(I3)以上,但当在200mA以下时,停止供给充电电压V0,等待下一次到达由计时电路计数的经过时间n2的时刻(时刻T33)。
然后,在反复检测每当经过该时间n2时的暂时的充电电流的期间,由于自行放电等原因,2次电池85未达到满充电状态而达到规定的余量时,在4.2V的充电电压下检测到200mA(I3)以上的充电电流(时刻T34),用该4.2V的恒压进行2次电池85的充电。然后,在充电电流I达到100mA(I1)的时刻T35,断定该充电已达到满充电状态,停止从恒压电路84供给4.2V的充电电压V0
这样充电时,暂时达到满充电状态(或接近满充电状态的状态)而停止充电后,除非至少经过规定的时间n2(例如30分钟),否则就不再次开始充电,而且每隔该规定的时间n2变进行一次充电电流的检测,在电池的余量接近满充电的状态下,不再次开始充电,所以只要电池的余量不减小到某种程度就不再次开始充电,能防止由于连续地处于满充电状态而造成2次电池(锂离子电池)的特性的劣化。
进行图34中的流程所示的处理时,作为恒压电路84的输出,只供给2次电池85满充电时的电池电压即4.2V,但进行暂时的充电电流的检测时,充电电压也可以稍低一些。图36中的流程表示在该第10实施例的情况下使充电电流变化时的处理过程。
以下说明该处理过程,首先,根据控制电路87的控制,进行充电工作(步S331)。这时,在2次电池85处于某种程度的充电状态下,从恒压电路84输出4。2V,进行恒压充电。然后,在该充电过程中控制电路87用电流检测电路89检测充电电流(步S332),由控制电路87判断该检测的充电电流是否在100mA以下(步S333)。当充电电流超过100mA时,则断定2次电池85还没达到满充电状态,继续进行步S331中的充电。然后,当断定充电电流在100mA以下时,便断定2次电池85已处于满充电状态(或接近满充电状态的状态),通过控制电路87的控制,使恒压电路84停止输出电压,停止充电(步S334)。另外,也可以从检测到相当于满充电的电流开始经过了规定时间(例如1小时)后停止充电。
而且,与停止该充电的同时,使控制电路87内的计时电路工作(步S335)。然后,判断从该计时电路工作开始是否经过了预先设定的时间n2(例如30分钟)(步S336)。当经过了时间n2后,在控制电路87的控制下,使恒压电路84输出4.2V的充电电压,暂时再次开始充电工作(步S337)。然后,由电流检测电路89检测这时的充电电流(步S338)。然后,由控制电路87判断这时检测的充电电流是否在30mA以上(步S339)。如果充电电流不在30mA以上时,便返回步S334,停止从恒压电路84输出电压,停止通过供给4.0V的充电电压进行的充电。然后,在步S335中起动计时电路,从该起动开始反复地每经过时间n2便进行充电工作,并检测这时的充电电流。
然后,当在步S339中断定充电电流在30mA以上时,返回步S331,从恒压电路84输出4.2V进行恒压充电,再次开始进行达到满充电状态的充电。
这样一来,在检测电池状态时,充电电压是比2次电池85满充电时的电池电压4.2V还低的4.0V,所以能通过施加低的电压进行电池状态的检测,能在使2次电池的负担小的状态下准确地检测电池状态(余量),从这一点就能防止电池的劣化。
其次,参照图37中的流程说明通过电池电压的检测进行以第10实施例为依据的充电处理时的例。首先,开始进行充电工作,在某种程度的充电状态下,从恒压电路84输出4.2V,进行恒压充电(步S341)。然后,在该充电过程中由控制电路87判断是否达到满充电(或接近满充电的状态)(步S342),作为该满充电状态的判断,例如根据电流检测电路89检测的数据,判断是否低于与满充电相当的充电电流。当断定达到满充电时,通过控制电路87的控制,停止从恒压电路84输出4.2V,停止充电(步S343)。另外,也可以从检测到与满充电相当的电流或电压开始经过了规定时间(例如1小时)后停止充电。
而且,与停止该充电的同时,使控制电路87内的计时电路工作(步S344)。然后,判断从该计时电路工作开始是否经过了预先设定的时间n2(例如30分钟)(步S345)。当经过了时间n2后,在控制电路87的控制下,由电压检测电路86检测2次电池85的电池电压(步S346)。然后,判断这时的电池电压是否在4.0V以下(步S347)。
当控制电路87断定不在4.0V以下时,还断定接近满充电状态,只用这时检测电池电压所需要的能量进行充电(步S348).即,只在控制电路87内预先设定的时间(该时间是在步S346时与电压检测电路86消耗的功率成比例的较短的时间)从恒压电路84向2次电池85供给4.2V的充电电压,通过电池状态的检测,只进行所放电大小的充电。或者也可以进行比该充电稍大一些的充电。然后,与在步S348中停止充电的同时返回步S344,使计时电路工作,每隔时间n2反复进行电池电压的检测。
然后,在步S357中的电池电压的检测中,当检测到在4.0V以下时,断定2次电池85呈可以进行充电程度的余量,返回步S341,从恒压电路84输出4.2V,再次开始恒压充电。
这样进行充电处理时,与图34中的流程所示的处理一样,能使至再次开始充电的时间至少比规定时间n2(例如30分钟)长,能适当地保持2次电池的充电状态,能有效地防止2次电池特性的劣化。
在图37中的流程所示的处理中,作为在步S346中的电池电压的检测处理,是将从恒压电路84输出的4.2V作为基准电压,在控制电路87中判断该4.2V和由电压检测电路86检测的电池电压之差。然后,进行判断该电压差是否超过0.2V、判断电池电压是否达到4.0V以下的处理。
或者作为另一种电压的比较处理,是将以接地电位(即0V)为基准的电压4.0V作为基准电压设定在控制电路87中。然后将由电压检测电路86检测的电池电压与该基准电压(4.0V)进行比较,判断电池电压是否在基准电压以下,进行这样的处理即可。
其次,说明本发明的第11实施例。在该第11实施例的情况下也是用上述第9实施例中说明过的图29所示结构的充电装置进行充电,所以由控制电路87根据图38中的流程进行充电控制。在该第11实施例的情况下,是将在第9实施例中说明过的等待经过规定时间n1后再开始进行充电的控制和在第10实施例中说明过的充电停止后每隔规定时间n2检测电池状态的控制这两者组合起来进行控制。
以下说明该处理过程,首先,根据控制电路87的控制,进行充电工作(步S351)。这时,在2次电池85处于某种程度的充电状态下,从恒压电路84输出4。2V,进行恒压充电。然后,在该充电过程中控制电路87用电流检测电路89检测充电电流(步S352),由控制电路87判断该检测的充电电流是否在100mA以下(步S353)。当充电电流超过100mA时,则断定2次电池85还没达到满充电状态,继续进行步S351中的充电。然后,当断定充电电流在100mA以下时,便断定2次电池85已处于满充电状态(或接近满充电状态的状态),通过控制电路87的控制,使恒压电路84停止输出电压,停止充电(步S354)。另外,也可以从检测到相当于满充电的电流开始经过了规定时间(例如1小时)后停止充电。
而且,与停止该充电的同时,使控制电路87内的计时电路工作(步S355)。然后,判断从该计时电路工作开始是否经过了预先设定的时间n2(例如30分钟)(步S356)。当经过了时间n2后,在控制电路87的控制下,使恒压电路84输出4.2V的充电电压,暂时再次开始充电工作(步S357)。然后,由电流检测电路89检测这时的充电电流(步S358)。然后,由控制电路87判断这时检测的充电电流是否在200mA以上(步S359)。如果充电电流不在200mA以上时,便返回步S354,停止从恒压电路84输出电压,停止充电。然后,在步S355中启动计时电路,从该起动开始反复地每经过时间n2便进行充电工作,并检测这时的充电电流。
然后,当在步S359中断定充电电流在200mA以上时,再次使控制电路87内的计时电路工作(步S360)。然后,判断在该步S360中使计时器工作开始是否进过了预定的时间n1(步S361)。作为该时间n1例如为30分钟。
然后,当控制电路87断定经过了时间n1(即断定从充电电流达到200mA以上开始经过了时间n1),则返回步S351开始充电工作。作为这时的充电工作是根据控制电路87的控制,将恒压电路84的输出切换到4.2V,用该4.2V进行恒压充电。然后反复进行步S351以后的处理。
这样进行充电处理时,2次电池的充电停止后该2次电池的状态检测处理由计时电路每经过时间n2便进行一次,能良好地进行适当地保持2次电池的充电状态的控制,同时由于在每隔该时间n2的检测中,当断定电池余量呈可以充电的状态时,能等待到由计时电路计数的时间n1经过后再开始充电,所以与这时的检测精度无关,能经常良好地保持2次电池返回满充电状态之前的期间,从这一点就能进行适当地保持2次电池的充电状态的控制。
在该第11实施例中,使充电停止后暂时充电时的充电电压与通常充电时相同,为4.2V,但也可以使该暂时充电时的充电电压为4.0V等低的电压。这样做能在电池状态检测时使2次电池的负担小。
另外,也可以不用电流值检测2次电池的状态,而用电池电压检测2次电池的状态。另外,在检测该电池电压的情况下,在该充电停止状态下检测电池电压时,也可以用进行该检测时从2次电池放电的能量进行充电。
其次,参照图39~图41说明本发明的第12实施例。
图39是本例中的充电装置的结构框图,将来自工业交流电源101的交流电供给由二极管电桥构成的整流电路102,将其作为直流电源。而且,将该直流电供给1次侧控制电路103,用该1次侧控制电路103进行规定的处理后供给开关用变压器104的1次侧线圈104a。而且,在该开关用变压器104的2次侧线圈44b上获得低压的被变换成规定电压的直流低压电源。控制信号从后文所述的2次侧的电压检测电路111或112通过光电耦合器113被供给1次侧的控制电路103,根据该控制信号控制输出电压。该1次侧的控制电路由集成电路构成
而且,将该开关用变压器104的2次线圈104b的一端连接在开关用二极管105的阳极上,用开关用电容器106连接在该二极管105的阴极和2次线圈104b的另一端之间,获得规定电压的直流低压电源。
将能获得该直流低压电源的二极管105的阳极连接在连接开关SW11的一端,将该连接开关SW11的另一端连接在该充电装置上安装的2次电池(这里使用锂离子电池作为2次电池)107的一端(正极)上。另外,连接开关SW11通过后文所述的充电控制电路109被进行通·断控制,除了用继电器等开关构成外,也可以用场效应晶体管(FET)等半导体开关构成。但使用半导体开关时,最好使用导通时损失小的场效应晶体管。
而且,将2次电池107的另一端(负极)连接在开关用变压器104的2次线圈104b的另一端上。另外,也可以将场效应晶体管等充电控制装置连接在该2次电池107的另一端(负极)和开关用变压器104的2次线圈104b的另一端之间。
而且,将检测电池电压的电压检测电路108连接在2次电池107的一端和另一端之间,将该电压检测电路108的检测输出供给充电控制电路109。由充电控制电路109根据电池电压的检测状态进行连接开关SW11的通·断控制。该充电控制电路109由集成电路构成,有关其控制状态将在后文根据图40中的流程进行说明。
另外,将2个电压检测电路连接在二极管105的阴极侧。即将4.2V的检测电路111和4.1V的检测电路112连接起来,由各检测电路111和112进行以4.2V或4.1V为基准的电压检测,将在获得其检测误差信息(即与作为基准的电压值之差的信息)的两个检测电路111和112的检测误差信息内由切换开关SW12选择的一个信息作为开关控制信号,通过光电耦合器113供给1次侧控制电路103。因此,能这样进行控制,即当切换开关SW12切换到4.2V检测电路111一侧时,二极管105的阴极侧能获得4.2V的电压电源,当切换开关SW12切换到4.1V检测电路112一侧时,二极管105的阴极侧能获得4.1V的电压电源。另外,切换开关SW12的切换能通过充电控制电路109进行控制。
本例中的充电装置虽然如上构成,但任何负载电路110都能连接在2次电池107上。
其次,参照图40中的流程说明用图39所示结构的充电装置使2次电池107充电时的工作情况。在本例的情况下,作为2次电池107使用满充电时的电池电压为4.2V的锂离子电池。
首先,当锂离子电池即2次电池107的充电余量在规定量以下时,在充电控制电路109的控制下,使切换开关SW12切换到4.2V检测电路111一侧,在此状态下使连接开关SW11呈接通状态,将4.2V供给2次电池107进行充电(步S401)。然后,通过电池电压的检测等判断是否被充电到满充电(或接近满充电的规定容量)(步S402),当断定为满充电时,使连接开关SW11呈断开状态,停止充电(步S403)。然后,将切换开关SW12切换到4.1V检测电路112一侧(步S404)。
在此状态下由充电控制电路109判断用电压检测电路108检测的电池电压(步S405)。这时判断电池电压是否在4.1V以下(步S406),当不在4.1V以下时,继续进行步S405中的电池电压判断。然后,当断定在4.1V以下时,待经过预先确定的规定时间(例如数分~数十分钟)后(步S407),再次判断电池电压是否在4.1V以下(步S408)。当断定不在4.1V以下时,返回步S405的电池电压判断。然后,在步S408中再次进行的电池电压判断中,当断定在4.1V以下时,使连接开关SW11呈接通状态(步S409)。这时由于切换开关SW12在4.1V检测电路112一侧,所以用4.1V对2次电池107充电,电池电压被充电到4.1V。以后当检测到电池电压在4.1V以下时,反复进行从该检测开始经过规定时间后的再次充电,进行所谓连续补充充电。
如图40中的流程所示,2次电池被充电到暂时满充电(或接近满充电的状态)后,充电电路侧和2次电池之间的开关SW11呈断开状态,在该状态下检测电池电压,只有当满足直至步S408的条件时开关SW11才变成接通状态,再次开始充电,所以在停止充电的状态下充电电路和2次电池之间呈断开状态,不会发生由于在充电电路一侧设定的电压(4.1V)比电池电压(4.2V)低而使电池进行无用的放电。而且,作为用4.1V再次开始充电的条件,是在检测到电池电压在4.1V以下开始,在步S407中待经过规定的时间后,只有在这时再检测到电池电压在4.1V以下时,才再次开始充电,所以电池电压能可靠地呈比4.1V低的状态(从最初检测到在4.1V以下开始由于自行放电或向负载电路放电),能可靠地用4.1V进行连续补充充电。
如图40中的流程所述,在检测到低于4.1V的电池电压后,也可以通过检测比4.1V低的规定电压(例如4.0V),来代替在步S407中等待经过规定的时间。即,例如图41中的流程所示,进行步S405中的电池电压的检测处理(直至步S405与图40中的处理相同),判断电池电压是否在4.0V以下(步S411)。当断定在4.0V以下时,使连接开关SW11呈接通状态(步S412),用4.1V对2次电池107充电。然后,当检测到电池电压在4.0V以下时,反复进行用4.1V的充电,进行所谓连续补充充电。
用图41所示的处理进行充电时,不需要由充电控制电路计数规定时间的经过,仅此就能简化充电控制用的结构。
其次,参照图42及图43说明本发明的第13实施例。在表示该第13实施例的充电装置结构的图42中,与上述第12实施例的结构图即图39对应的部分标以相同的符号,其详细说明从略。
在本例中也是用充电装置对锂离子电池即2次电池107进行充电,这里不设检测电池电压的电路,而是设置检测连接开关SW11的一端和另一端之间的电位差的电位差检测电路121,充电控制电路122根据该电位差检测电路121的检测数据进行开关SW11的通·断控制。
即,在电位差检测电路121中,检测连接开关SW11的一端(与二极管105连接的一侧)和2次电池107的负极侧(开关用变压器的2次线圈104b的另一端)之间的电位E0,同时检测连接开关SW11的另一端(与2次电池107连接的一侧)和2次电池107的负极侧之间的电位EB。然后判断检测的电位E0和电位EB的大小关系,将其判断结果供给充电控制电路122。在充电控制电路122中根据该结果进行开关SW1及SW2的控制,控制充电。该充电控制电路122由集成电路构成,有关其控制状态将在后文根据图43中的流程说明。其它部分与图39所示的充电装置的结构相同。
其次,参照图43中的流程说明用图42所示结构的充电装置使2次电池107充电时的工作情况。在本例的情况下,作为2次电池107使用满充电时的电池电压为4.2V的锂离子电池。
首先,当锂离子电池即2次电池107的充电余量在规定量以下时,在充电控制电路122的控制下,使切换开关SW12切换到4.2V检测电路111一侧,在此状态下使连接开关SW11呈接通状态,将4.2V供给2次电池107进行充电(步S431)。然后,通过电池电压的检测等判断是否被充电到满充电(或接近满充电的规定容量)(步S432),当断定为满充电时,使连接开关SW11呈断开状态,停止充电(步S433)。然后,将切换开关SW12切换到4.1V检测电路112一侧(步S434)。
在此状态下由电位差检测电路121检测电位E0和电位EB(步S435),判断电源电压E0是否比电池电压EB高(步S436)。当断定电源电压E0高时,待经过预先确定的规定时间(例如数分~数十分钟)后(步S437),再次判断电源电压E0是否比电池电压EB高(步S438)。当断定电池电压EB比电源电压E0高时,返回步S436的电位差判断。然后,在步S438中再次进行的电位差判断中,当断定电源电压E0高时,使连接开关SW11呈接通状态(步S439)。这时由于切换开关SW12在4.1V检测电路112一侧,所以用4.1V对2次电池107充电。
如图43中的流程所示进行充电时,与上述第12实施例的情况相同,2次电池被充电到暂时满充电(或接近满充电的状态)后,充电电路侧和2次电池之间的开关SW11呈断开状态,在该状态下检测电池电压,只有当满足直至步S438的条件时开关SW11才变成接通状态,再次开始充电,所以在停止充电的状态下充电电路和2次电池之间呈断开状态,不会发生由于在充电电路一侧设定的电压(4.1V)比电池电压(4.2V)低而使电池进行无用的放电,同时从检测到电池电压在电源电压以下开始,在步S437中待经过规定的时间后,只有在这时再检测到电池电压在电源电压以下时,才再次开始充电,所以能可靠地在电池电压比电源电压低的状态下再次开始充电。
而且,在该第13实施例中,作为电池电压的判断是与电源电压比较进行判断,所以能准确地判断电池电压,能准确地进行再次开始充电的判断。
其次,参照图44及图45说明本发明的第14实施例。在表示该第14实施例的充电装置结构的图44中,与上述第12实施例的结构图即图39对应的部分标以相同的符号,其详细说明从略。
在本例中也是用充电装置对锂离子电池即2次电池107进行充电,这里除了电池电压的检测电路108外,将检测流过2次电池107的电流用的电阻器132与2次电池107串联连接,用检测电路133检测该电阻器132两端的电位,用检测电路133检测流过2次电池107的电流。而且将由该检测电路133检测的电流值数据供给充电控制电路131。另外,电池电压检测电路108检测的电池电压的数据也供给充电控制电路131。
而且,该充电控制电路131根据供给的各检测数据控制连接开关SW11的通·断,同时控制切换开关SW12的切换,且由集成电路构成,有关其控制状态将在后文根据图45中的流程说明。其它部分与图39所示的充电装置的结构相同。
其次,参照图45中的流程说明用图44所示结构的充电装置使2次电池107充电时的工作情况。在本例的情况下,作为2次电池107使用满充电时的电池电压为4.2V的锂离子电池。
首先,当锂离子电池即2次电池107的充电余量在规定量以下时,在充电控制电路131的控制下,使切换开关SW12切换到4.2V检测电路111一侧,在此状态下使连接开关SW11呈接通状态,将4.2V供给2次电池107进行充电(步S441)。然后,通过电池电压的检测等判断是否被充电到满充电(或接近满充电的规定容量)(步S442),当断定为满充电时,使连接开关SW11呈断开状态,停止充电(步S443)。然后,将切换开关SW12切换到4.1V检测电路112一侧(步S444)。
在此状态下用充电控制电路131判断由电流检测电路133检测的流过2次电池107的电流(步S445)。这时判断电流值是否在预先设定的阈值IxA以下(步S446)。该阈值IxA的值是根据电池的特性预先设定的。当在IxA以下时,便断定是向负载电路110放电,反复进行步S445中的电流检测。当断定在步S446中检测的电流值在IxA以下时,根据电池电压检测电路108的检测数据进行电池电压的判断(步S447)。这时判断电池电压是否在4.1V以下(步S448),当断定在4.1V以下时,使连接开关SW11呈接通状态(步S449),再次开始用4.1V充电。另外,作为该电池电压的判断方法如在第12实施例中说明过的处理(图40所示流程的步S407、408中的处理)方法所示,当经过规定时间后再次检测到在4.1V以下时,再次开始充电即可。
如图45中的流程所示进行充电时,与上述第1实施例的情况相同,2次电池被充电到暂时满充电(或接近满充电的状态)后,充电电路侧和2次电池之间的开关SW11呈断开状态,在该状态下检测电池电压,只有当满足直至步S448的条件时开关SW11才变成接通状态,再次开始充电,所以在停止充电的状态下充电电路和2次电池之间呈断开状态,不会发生由于在充电电路一侧设定的电压(4.1V)比电池电压(4.2V)低而使电池进行无用的放电。
在该第14实施例中,在确认从电池107向负载电路110一侧没有一定量以上的放电后,判断电池电压,用4.1V进行连续补充充电,所以当从电池107向负载电路110一侧有一定量以上的放电时不进行本例的连续补充充电处理,只有当需要连续补充充电时才适当地进行。另外,由于向负载电路110放电,电池的充电余量小很多时,利用图中未示出的另一控制***进行4.2V的通常的充电(即以往所知的充电处理)。
其次,参照图46及图47说明本发明的第15实施例。在表示该第15实施例的充电装置结构的图46中,与上述第12、13及14实施例的结构图即图39、图42及图44对应的部分标以相同的符号,其详细说明从略。
在本例中也是用充电装置对锂离子电池即2次电池107进行充电,这里将检测流过2次电池107的电流用的电阻器132与2次电池107串联连接,用检测电路133检测该电阻器132两端的电位,用检测电路133检测流过2次电池107的电流。另外,设有检测连接开关SW11的一端和另一端之间的电位差的电位差检测电路121,用该电位差检测电路121检测电源电位E0和电池电位EB,判断检测的电源电位E0和电池电位EB的大小关系,将此判断结果供给充电控制电路141。在充电控制电路141中根据来自检测电路133的电流检测数据和来自检测电路121的电位差的检测数据,进行开关SW1及SW2的控制,控制充电。该充电控制电路141由集成电路构成,有关其控制状态将在后文根据图47中的流程说明。其它部分与图39所示的充电装置的结构相同。
其次,参照图47中的流程说明用图46所示结构的充电装置使2次电池107充电时的工作情况。在本例的情况下,作为2次电池107使用满充电时的电池电压为4.2V的锂离子电池。
首先,当锂离子电池即2次电池107的充电余量在规定量以下时,在充电控制电路141的控制下,使切换开关SW12切换到4.2V检测电路111一侧,在此状态下使连接开关SW11呈接通状态,将4.2V供给2次电池107进行充电(步S451)。然后,通过电池电压的检测等判断是否被充电到满充电(或接近满充电的规定容量)(步S452),当断定为满充电时,使连接开关SW11呈断开状态,停止充电(步S453)。然后,将切换开关SW12切换到4.1V检测电路112一侧(步S454)。
在此状态下用充电控制电路141判断由电流检测电路133检测的流过2次电池107的电流(步S455)。这时判断电流值是否在预先设定的阈值IxA以下(步S456)。当不在IxA以下时,便断定有向负载电路110放电,反复进行步S455中的电流检测。当断定在步S456中检测的电流值在IxA以下时,用电位差检测电路121检测电位E0和电位EB(步S457),判断电源电压E0是否比电池电压EB高(步S458)。当断定电源电压E0高时,使连接开关SW11呈接通状态(步S459),开始用4.1V进行连续补充充电。当断定电池电压EB比电源电压E0高时,返回步S457的电位差判断。另外,作为该电池电压的判断如在第13实施例中说明过的处理(图43所示流程的步S437、438中的处理)所示,当经过规定时间后再次检测到电源电压E0高时,再次开始充电即可。
用如图47中的流程所示的处理进行充电时,与上述各实施例的情况相同,2次电池被充电到暂时满充电(或接近满充电的状态)后,充电电路侧和2次电池之间的开关SW11呈断开状态,在该状态下检测电池电压,只有当满足直至步S458的条件时开关SW11才变成接通状态,再次开始充电,所以在停止充电的状态下充电电路和2次电池呈断开状态,不会发生由于在充电电路一侧设定的电压(4.1V)比电池电压(4.2V)低而使电池进行无用的放电。这时,作为电池电压的判断是与电源电压比较进行判断,所以能准确地判断电池电压,能准确地进行再次开始充电的判断。
在该第15实施例中,在确认从电池107向负载电路110一侧没有一定量以上的放电后,判断电池电压,用4.1V进行连续补充充电,所以当从电池107向负载电路110一侧有一定量以上的放电时不进本例的连续补充充电处理,只有当需要连续补充充电时才适当地进行。另外,由于向负载电路110放电,电池的充电余量小很多时,利用图中未示出的另一控制***进行4.2V的通常的充电(即以往所知的充电处理)。
其次,参照图48及图49说明本发明的第16实施例。在表示该第16实施例的充电装置结构的图48中,与上述第12实施例的结构图即图39对应的部分标以相同的符号,其详细说明从略。
在本例中也是用充电装置对锂离子电池即2次电池107进行充电,这里将充电电流的供给路径和该供给路径的电流检测装置与对2次电池107进行充电电压供给控制用的连接开关SW11并联连接。即,将连接开关SW11的一端(与二极管105连接的一侧)连接在PNP型晶体管152的发射极上,将该晶体管152的集电极通过电阻器151连接在连接开关SW11的另一端(与2次电池107连接的一侧)。而且,将晶体管152的基极通过电阻器153连接在开关变压器的2次线圈104b的另一端,用电阻器154将晶体管152的发射极和基极之间连接起来。而且,用检测电路155检测电阻器151两端的电位,根据该电位的检测,检测从二极管105一侧供给2次电池107的充电电流。将该充电电流的检测数据供给充电控制电路156。在该充电控制电路156中根据来自检测电路155的电流检测数据进行开关SW11及SW12的控制,控制充电。该充电控制电路156由集成电路构成,有关其控制状态将在后文根据图49中的流程说明。另外,如图48所示,由于将晶体管152和其周边的电路相连接,通过该晶体管152的电流只从二极管105侧流向2次电池107侧,不产生逆向电流。其它部分与图39所示的充电装置的结构相同。
其次,参照图49中的流程说明用图48所示结构的充电装置使2次电池107充电时的工作情况。在本例的情况下,作为2次电池107使用满充电时的电池电压为4.2V的锂离子电池。
首先,当锂离子电池即2次电池107的充电余量在规定量以下时,在充电控制电路141的控制下,使切换开关SW12切换到4.2V检测电路111一侧,在此状态下使连接开关SW11呈接通状态,将4.2V供给2次电池107进行充电(步S461)。然后,通过电池电压或充电电流的检测等判断是否被充电到满充电(或接近满充电的规定容量)(步S462),当断定为满充电时,使连接开关SW11呈断开状态,停止充电(步S463)。然后,将切换开关SW12切换到4.1V检测电路112一侧(步S464)。
在此状态下用充电控制电路156判断由电流检测电路155检测的流过2次电池107的电流(步S465)。这时判断电流值是否在预先设定的阈值IxA以上(步S466)。当不在IxA以上时,便断定未产生规定量以上的电流,反复进行步S465中的电流检测。当断定在步S466中检测的电流值在IxA以上时(即2次电池107的充电量减小,充电电流的供给处于某种程度的状态),待经过预先确定的规定时间(例如数分~数十分钟)后(步S467),再次判断电流值是否在预先设定的阈值IxA以上(步S468)。当断定不在IxA以上时,返回步S465的电流判断。然后,在步S468中再次进行的电流判断中,当断定在阈值IxA以上时,使连接开关SW11呈接通状态(步S469)。这时由于切换开关SW12在4.1V检测电路112一侧,所以用4.1V对2次电池107充电。以后在进行充电电流的检测时,反复进行从该检测开始经过规定时间后的再次充电,进行所谓连续补充充电。
如图49中的流程所示进行充电时,根据充电电流的检测,能很好地控制连续补充充电。而且,这时也能防止从停止充电的2次电池107向充电电路一侧的无用放电,同时再次开始充电时,在检测到规定值以上的电流后,断定该规定值以上的电流持续了规定时间后才再次开始充电,所以能可靠地确认已达到适合再次开始充电的电池状态,故能进行适当的充电处理。即,锂离子电池具有被施加恒压后其充电电流随着电池的充电余量的减少而增加的特性,利用该特性能可靠地判断再次开始充电。
其次,参照图50说明本发明的第17实施例。在表示该第17实施例的充电装置结构的图50中,与上述第12实施例的结构图即图39对应的部分标以相同的符号,其详细说明从略。
在本例中也是用充电装置对锂离子电池即2次电池107进行充电,这里与第16实施例的情况一样,将电流检测装置与对2次电池107进行充电电压供给控制用的连接开关SW11并联设置,但在本例的情况下,将该电流检测装置和连接开关SW11的***都连接在另一电源上。
即,在开关用变压器104上与2次线圈104b一起另外设有辅助线圈104c,将开关用二极管161的阳极连接在该辅助线圈104c的一端,在该开关用二极管161的阴极和辅助线圈104c的另一端之间连接着开关用电容器162。而且将辅助线圈104c的另一端和2次线圈104b的另一端连接在一起。
而且,将二极管161的阴极连接在NPN型晶体管163的集电极上,将辅助线圈104c的另一端通过齐纳二极管164连接在晶体管163的基极上。用电阻器165将该晶体管163的集电极和基极连接起来。将晶体管163的发射极通过电流检测用的电阻器166连接在2次电池107的一端(正极)上。
用检测电路167检测电阻器166两端的电压,检测流过电阻器166的电流。将该电流值的检测数据供给充电控制电路168,根据来自检测电路167的电流检测数据,进行开关SW11和SW12的控制,控制充电。其它部分与图39所示的充电装置的结构相同。
这样构成后,与上述第16实施例的情况一样,能根据充电电流判断再次开始充电,能很好地进行充电控制。作为用充电控制电路168进行充电控制的方法,例如进行第16实施例中说明过的图49中的流程所示的处理即可。
其次,参照图51及图52说明本发明的第18实施例。在表示该第18实施例的充电装置结构的图51中,与上述第12实施例的结构图即图39对应的部分标以相同的符号,其详细说明从略。
在本例中也是用充电装置对锂离子电池即2次电池107进行充电,这里将连接开关SW13和恒流电路171的串联电路同连接开关SW11并联连接。充电控制电路172根据电池电压检测电路108对2次电池107的检测数据,进行连接开关SW11、SW13及切换开关SW12的控制。作为恒流电路171的输出电流,是例如适合于连续补充充电的较小的电流。其它部分与图39所示的充电装置的结构相同。
其次,参照图52中的流程说明用图51所示结构的充电装置使2次电池107充电时的工作情况。在本例的情况下,作为2次电池107使用满充电时的电池电压为4.2V的锂离子电池。
首先,当锂离子电池即2次电池107的充电余量在规定量以下时,在充电控制电路172的控制下,使切换开关SW12切换到4.2V检测电路111一侧,在此状态下使连接开关SW11呈接通状态(连接开关SW13仍呈断开状态),将4.2V供给2次电池107进行充电(步S471)。然后,通过电池电压的检测等判断是否被充电到满充电(或接近满充电的规定容量)(步S472),当断定为满充电时,使连接开关SW11呈断开状态(连接开关SW13仍呈断开状态),停止充电(步S473)。然后,将切换开关SW12切换到4.1V检测电路112一侧(步S474)。
在此状态下用充电控制电路172判断由电池电压检测电路108检测的电池电压(步S475)。这时判断电池电压是否在4.1V以下(步S476),当不在4.1V以下时,继续进行步S475中的电池电压判断。当断定在4.1V以下时,待经过预先确定的规定时间(例如数分~数十分钟)后(步S477),再次判断电池电压是否在4.1V以下(步S478)。当断定不在不在4.1V以下时,返回步S475的电池电压判断。然后,在步S478中再次进行的电池电压判断中,当断定在4.1V以下时,使连接开关SW13呈接通状态(步S479)。这时连接开关SW11仍呈断开状态。这时由于切换开关SW12在4.1V检测电路112一侧,所以恒流电路171的恒流输出被供给2次电池107,用4.1V的电压充电,电池电压被充电到4.1V。以后在检测出电池电压在4.1V以下时,反复进行从该检测开始经过规定时间后的再次充电,进行所谓连续补充充电。
如图52中的流程所示进行充电时,2次电池被充电到暂时满充电(或接近满充电的状态)后,充电电路侧和2次电池之间的开关SW11呈断开状态,与第11实施例的情况一样,能防止无用的放电。然后,在该状态下检测电池电压,只有当满足直至步S478的条件时,才进行开关SW13呈接通状态后的恒流充电,能用恒流进行充电。这样用恒流进行充电时,不管由于什么原因例如即使造成2次电池107或负载电路110短路时,由于只向电池侧供给受恒流电路171限制的充电电流,所以没有大电流流过电池侧。
另外,该第18实施例中的充电处理是以将恒流电路和开关SW13连接在第12实施例中的充电装置上为例进行的,但也可将恒流输出电路和开关SW13的串联电路并联连接在从上述的第13实施例到第17实施例的充电装置的连接开关SW11上来实现。作为这时的控制方法可以是这样的,即只有当再次开始连续补充充电时,才使连接开关SW13呈接通状态,在其它充电时,如使连接开关SW11呈接通状态也可以。
另外,在上述各实施例中说明了使2次电池即锂离子电池充电的情况,但当然也适用于必须以其他同样特性对二次电池进行充电的充电装置。另外,也可以根据所使用的电池的电压特性等,适当地选择充电到满充电的电压、电流等的值和用计时电路设定的时间等,不受上述各实施例中的值的限制。

Claims (92)

1.一种充电方法,其特征在于包括以下工序:在将第1电压加在2次电池上进行充电过程中,检测上述2次电池的充电电流,当检测到相当于上述2次电池几乎达到满充电的状态的第1充电电流时,将加在上述2次电池上的电压切换成比上述第1电压低的第2电压的工序,
以及在该第2电压加在上述2次电池上的状态下,当检测到相当于规定的电池余量时的第2充电电流以上的电流时,切换成施加上述第1电压的工序。
2.根据权利要求1所述的充电方法,其特征在于:上述第2充电电流与上述第1充电电流为同一值。
3.根据权利要求1所述的充电方法,其特征在于:
检测上述2次电池的内部或附近的温度,
当该检测的温度在规定温度以上时,不将上述第2电压的施加切换成上述第1电压的施加,而是切换成电位处于上述第1电压和上述第2电压之间的第3电压的施加。
4.根据权利要求3所述的充电方法,其特征在于:使上述第3电压对应于上述检测的温度连续地变化。
5.一种充电方法,其特征在于包括以下工序:在将第1电压加在上述2次电池上进行充电过程中,检测上述2次电池的电池电压,当检测到相当于上述2次电池几乎达到满充电的状态的规定电压时,将加在上述2次电池上的电压切换成比上述第1电压低的第2电压的工序,
在该第2电压加在上述2次电池上的状态下,当检测到规定的充电电流时,切换成施加上述第1电压的工序。
6.根据权利要求5所述的充电方法,其特征在于:
检测上述2次电池的内部或附近的温度,
当该检测的温度在规定温度以上时,不将上述第2电压的施加切换成上述第1电压的施加,而是切换成电位处于上述第1电压和上述第2电压之间的第3电压的施加。
7.根据权利要求6所述的充电方法,其特征在于:使上述第3电压对应于上述检测的温度连续地变化。
8.一种充电方法,其特征在于包括以下工序:
在将低压充电用电源供给上述2次电池的状态下,检测控制向上述2次电池供给充电用电源的开始及停止的开关装置的一端及另一端之间的电位或上述2次电池的一端及另一端之间的电位的工序,
根据该检测的电位,设定上述开关装置处于接通状态,同时使供给上述2次电池的充电用电源达到规定电位,开始对上述2次电池充电的工序。
9.根据权利要求8所述的充电方法,其特征在于:作为上述开关装置,使用场效应晶体管,使该场效应晶体管的一端及另一端之间的阻抗值高,进行上述电位的检测。
10.根据权利要求8所述的充电方法,其特征在于:将检测上述电位时的上述充电用电源的电位设定为在控制上述开关装置所必要的最低电压值附近的值。
11.根据权利要求8所述的充电方法,其特征在于:随着上述充电开始后的上述2次电池的一端及另一端之间的电位的上升,使上述充电用电源的电位上升。
12.根据权利要求8所述的充电方法,其特征在于:随着上述充电开始后的上述2次电池的一端及另一端之间的电位的上升,使上述充电用电源的电位按多个阶段变化上升。
13.根据权利要求8所述的充电方法,其特征在于:使检测上述电位时的上述充电用电源的电位降低到控制上述开关装置所必要的最低电压以下,同时用电荷蓄积装置蓄积该充电用电源,用上述开关装置确保进行对应的控制所必要的电位。
14.一种充电方法,其特征在于:检测2次电池大致充满电且停止充电后,当检测到上述2次电池处于规定的电气状态时,从该检测开始经过规定的时间后,再次开始上述2次电池的充电。
15.根据权利要求14所述的充电方法,其特征在于:作为上述规定的电气状态的检测是检测上述2次电池的电压从以上述充电电压为基准的电压值下降规定值。
16.根据权利要求14所述的充电方法,其特征在于:作为上述规定的电气状态的检测是检测上述2次电池的电压从以上述2次电池的接地电压为基准的电压值变成规定的电压。
17.根据权利要求14所述的充电方法,其特征在于:作为上述规定的电气状态的检测是检测将规定电压加在上述2次电池上时充电电流达到规定值。
18.根据权利要求17所述的充电方法,其特征在于:作为上述规定电压是比上述恒定的充电电压低的电压。
19.一种充电方法,其特征在于:检测2次电池大致充满电,从停止充电开始每当经过规定时间,便检测上述2次电池的电气状态,当该检测到的电气状态是规定状态时,就再次开始充电。
20.根据权利要求19所述的充电方法,其特征在于:从检测到上述电气规定状态开始经过一定时间后再开始充电。
21.根据权利要求19所述的充电方法,其特征在于:作为上述电气规定状态的检测,是在将上述充电电压或比该充电电压低的电压加在上述2次电池上的情况下,检测充电电流是否超过了规定值。
22.根据权利要求19所述的充电方法,其特征在于:检测上述电气规定状态,是检测上述2次电池的电压是否达到规定电压。
23.根据权利要求22所述的充电方法,其特征在于:当上述2次电池的电压未达到规定电压且未再次开始充电时,至少用检测电池电压所需要的能量使上述2次电池充电。
24.根据权利要求22所述的充电方法,其特征在于:作为上述规定电压的检测,是检测是否从以上述充电电压为基准的电压值降到了规定值。
25.根据权利要求22所述的充电方法,其特征在于:作为上述规定电压的检测,是检测来自以上述2次电池的接地电位为基准的电压的电池电压是否达到规定的电压值。
26.一种充电方法,其特征在于包括以下工序:
检测上述2次电池的电气状态的工序,
根据该检测到的电气状态,有选择地将第1电压和第2电压供给上述2次电池,同时根据上述检测到的电气状态,进行将该选择的电压加到上述2次电池上的通、断控制的工序。
27.根据权利要求26所述的充电方法,其特征在于:
当通过上述电气状态的检测断定上述2次电池的充电量在规定量以下时,选择上述第1电压加到上述2次电池上充电,
然后通过上述电气状态的检测断定上述2次电池已被充电到规定量时,在选择了上述第2电压的状态下使该电压向上述2次电池的施加呈断开状态,
当断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下时,使上述第2电压向上述2次电池的施加呈接通状态而进行充电。
28.根据权利要求27所述的充电方法,其特征在于:所谓断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下,是指至少在暂时断定在上述第2电压以下之后,经过规定时间之后再次断定了电压在上述第2电压以下的情况。
29.根据权利要求27所述的充电方法,其特征在于:所谓将上述第2电压加在上述2次电池上充电,是指断定了上述2次电池的电压是比上述第2电压低的第3电压时进行的充电。
30.根据权利要求27所述的充电方法,其特征在于:检测进行上述通、断控制的开关装置的一端和另一端之间的电位差,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。
31.根据权利要求27所述的充电方法,其特征在于:在使向上述2次电池进行的电压的施加呈断开状态之后,当断定上述2次电池的电流在规定电流值以下时,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。
32.根据权利要求27所述的充电方法,其特征在于:在使向上述2次电池进行的电压的施加呈断开状态之后,当断定上述2次电池的电流在规定电流值以下时,检测进行上述通、断控制的开关装置的一端和另一端之间的电位差,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。
33.根据权利要求26所述的充电方法,其特征在于:
当断定上述2次电池的充电量在规定量以下时,在选择了上述第2电压的状态下,使向上述2次电池的电压的施加呈断开状态进行充电,
当断定上述2次电池已被充电到规定量时,在选择了上述第2电压的状态下使向上述2次电池的电压的施加呈断开状态,
在选择了该第2电压的状态下,当断定上述2次电池中的电流在规定值以下后,至少经过规定时间后再次断定上述2次电池中的电流在规定值以下时,选择上述第2电压,使向上述2次电池的电压的施加呈接通状态进行充电。
34.根据权利要求33所述的充电方法,其特征在于:作为流过上述2次电池的电流的检测,是检测流过连接上述2次电池的电流路径的电流,该电流路径与从供给上述第1、第2电压的装置经过进行上述通、断控制的开关装置供给上述2次电池的电流路径不同。
35.根据权利要求26所述的充电方法,其特征在于:
并联设置第1开关装置和第2开关装置作为进行上述通、断控制的开关装置,
向上述第2开关装置供给恒定电流,
当断定上述2次电池的充电量在规定量以下时,在选择了上述第1电压的状态下,使上述第1开关装置呈接通状态,使上述第2开关装置呈断开状态,使上述2次电池充电,
当断定上述2次电池的充电量已被充电到规定量时,在选择了上述第2电压的状态下,使上述第1及第2开关装置呈断开状态,
在选择了该第2电压的状态下,当断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下时,使上述第2开关装置呈接通状态,将上述恒定电流供给上述2次电池进行充电。
36.一种充电装置,其特征在于:
备有将第1电压供给2次电池的第1电压供给装置、
将比上述第1电压低的第2电压供给上述2次电池的第2电压供给装置、
检测上述2次电池的充电电流的电流检测装置、
以及根据该电流检测装置检测的结果对由上述第1电压供给装置进行的供给和由上述第2电压供给装置进行的供给进行切换的控制装置,
当用上述电流检测装置检测到与上述2次电池几乎充满电相当的第1充电电流时,将对上述2次电池的供给从上述第1电压供给装置切换到上述第2电压供给装置,
同时在通过该切换后从上述第2电压供给装置向上述2次电池供给第2电压的状态下,当上述电流检测装置检测到第2充电电流以上的电流时,切换成由上述第1电压供给装置进行的供给。
37.根据权利要求36所述的充电方法,其特征在于:上述第2充电电流与上述第1充电电流为同一值。
38.根据权利要求36所述的充电装置,其特征在于:
备有将电位处于上述第1及上述第2电压之间的第3电压供给上述2次电池的第3电压供给装置,以及检测上述2次电池的内部或附近的温度的温度检测装置,
当上述2次电池的检测温度在规定温度以上时,不从上述第2电压供给装置切换成上述第1电压供给装置,而是切换成上述第3电压供给装置。
39.根据权利要求38所述的充电装置,其特征在于:使上述第3电压供给装置的输出电压随着由上述温度检测装置检测的温度连续地变化。
40.一种充电装置,其特征在于:
备有将第1电压供给上述2次电池的第1电压供给装置、
将比上述第1电压低的第2电压供给上述2次电池的第2电压供给装置、
检测上述2次电池的充电电流的电流检测装置、
检测上述2次电池的电压的电压检测装置、
以及根据该电压检测装置检测的结果对由上述第1电压供给装置进行的供给和由上述第2电压供给装置进行的供给进行切换的控制装置,
当用上述电压检测装置检测到与上述2次电池几乎充满电相当的规定的电压时,将对上述2次电池的供给从上述第1电压供给装置切换到上述第2电压供给装置,
同时在通过该切换后从上述第2电压供给装置向上述2次电池供给第2电压的状态下,当上述电流检测装置检测到规定的充电电流以上的电流时,切换成由上述第1电压供给装置进行的供给。
41.根据权利要求40所述的充电装置,其特征在于:
备有将电位处于上述第1及第2电压之间的第3电压供给上述2次电池的第3电压供给装置,
以及检测上述2次电池的内部或附近的温度的温度检测装置,
当该温度检测装置的检测温度在规定温度以上时,不从上述第2电压供给装置切换成上述第1电压供给装置,而是切换成上述第3电压供给装置。
42.根据权利要求41所述的充电装置,其特征在于:使上述第3电压供给装置的输出电压随着由上述温度检测装置检测的温度连续地变化。
43.一种充电装置,其特征在于备有:
将规定的充压用电源供给上述2次电池的电源电路、
连接在上述电源电路和上述2次电池之间用来控制充电的开始及停止的开关装置、
在从上述电源电路供给低压的充压用电源的状态下检测上述开关装置的一端和另一端之间的电位或上述2次电池的一端和另一端之间的电位的检测装置、
以及根据上述检测装置检测到的电位设定上述开关装置处于接通状态,同时使上述电源电路的输出电压成为规定电位,开始对上述2次电池充电的充电控制装置。
44.根据权利要求43所述的充电装置,其特征在于:作为上述开关装置,使用场效应晶体管,使该场效应晶体管的一端及另一端之间的阻抗值高,用上述检测装置检测电位。
45.根据权利要求43所述的充电装置,其特征在于:将用上述检测装置进行检测时的上述电源电路的输出电位设定在上述充电控制装置工作时的最低电压值附近的值。
46.根据权利要求43所述的充电装置,其特征在于:随着上述充电开始后的上述2次电池的一端及另一端之间的电位的上升,使上述电源电路的输出电压上升。
47.根据权利要求43所述的充电装置,其特征在于:随着上述充电开始后的上述2次电池的一端及另一端之间的电位的上升,使上述电源电路的输出电压按多个阶段变化上升。
48.根据权利要求43所述的充电装置,其特征在于:将电荷蓄积装置连接在上述电源电路和上述充电控制装置之间,将用上述检测装置进行检测时的上述电源电路的输出电位降低到上述充电控制装置工作时的最低电压以下。
49.一种充电装置,其特征在于:
备有将上述充电电压供给上述2次电池的恒压装置、
检测上述2次电池的状态的电池状态检测装置、
控制由上述恒压装置进行的充电的充电控制装置、
以及上述电池状态检测装置检测到上述2次电池的规定状态时工作的计时装置,
当上述计时装置开始工作后经过了规定时间时,上述充电控制装置开始用上述恒压装置进行充电。
50.根据权利要求49所述的充电装置,其特征在于:作为由上述电池状态检测装置进行的规定状态的检测是检测上述2次电池的电压是否达到规定电压。
51.根据权利要求49所述的充电装置,其特征在于:作为由上述电池状态检测装置进行的规定状态的检测是检测将规定电压加到上述2次电池上时的充电电流是否达到规定值。
52.根据权利要求49所述的充电装置,其特征在于:作为上述恒压装置能供给比上述充电电压低的预充电用恒压,作为加在上述2次电池上的规定电压是该预充电用恒压。
53.一种充电装置,其特征在于:
备有将上述充电电压供给上述2次电池的恒压装置、
检测上述2次电池的状态的电池状态检测装置、
控制由上述恒压装置进行的充电的充电控制装置、
以及上述电池状态检测装置检测到上述2次电池几乎充满电时工作的计时装置,
从上述计时装置开始工作算起每当经过规定时间,上述充电控制装置用上述电池状态检测装置检测上述2次电池的状态,当该检测的状态为规定状态时,再次开始由上述恒压装置进行充电。
54.根据权利要求53所述的充电装置,其特征在于:当检测到上述规定状态时,从该检测开始经过规定时间后,再次开始由上述恒压装置进行充电。
55.根据权利要求53所述的充电装置,其特征在于:作为由上述电池状态检测装置进行的规定状态的检测,是检测将上述充电电压或比该充电电压低的电压加在上述2次电池上时的充电电流是否超过了规定值。
56.根据权利要求53所述的充电装置,其特征在于:作为由上述电池状态检测装置进行的规定状态的检测,是检测上述2次电池的电压是否达到规定电压。
57.根据权利要求56所述的充电装置,其特征在于:当上述2次电池的电压未达到规定电压且未再次开始充电时,通过上述充电控制装置的控制,至少用检测电池电压所需要的能量使上述2次电池充电。
58.一种充电装置,其特征在于备有:
将第1电压供给上述2次电池的第1电压供给装置、
将比上述第1电压低的第2电压供给上述2次电池的第2电压供给装置、
切换上述第1电压供给装置和上述第2电压供给装置来选择加在上述2次电池上的充电电压的选择装置、
对由该选择装置选择的第1或第2电压供给装置的输出电压向上述2次电池的施加进行通、断控制的开关装置、
检测上述2次电池的电气状态的检测装置、
以及根据该检测装置检测的状态对上述选择装置的选择和上述开关装置的通、断进行控制的控制装置。
59.根据权利要求58所述的充电装置,其特征在于:
当上述控制装置断定上述2次电池的充电量在规定量以下时,使上述开关装置呈接通状态,同时由上述选择装置选择上述第1电压供给装置,将上述第1电压加在上述2次电池上进行充电,
当上述控制装置断定上述2次电池的充电量被充电到规定量时,使上述开关装置呈断开状态,同时由上述选择装置选择上述第2电压供给装置,
在选择了该第2电压供给装置的状态下,当上述控制装置断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下时,通过上述控制装置的控制,使上述开关装置呈接通状态,将上述第2电压加在上述2次电池上进行充电。
60.根据权利要求59所述的充电装置,其特征在于:
所谓由上述控制装置断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下,是指至少在暂时断定在上述第2电压以下之后,经过规定时间之后再次断定了电压在上述第2电压以下的情况。
61.根据权利要求59所述的充电装置,其特征在于:所谓从上述第2电压供给装置将上述第2电压加在上述2次电池上充电,是指上述检测装置检测到上述2次电池的电压是比上述第2电压低的第3电压时进行的充电。
62.根据权利要求59所述的充电装置,其特征在于:检测上述开关装置的一端和另一端之间的电位差,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。
63.根据权利要求59所述的充电装置,其特征在于:在使上述开关装置呈断开状态之后,当断定上述2次电池的电流在规定电流值以下时,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。
64.根据权利要求59所述的充电装置,其特征在于:在使上述开关装置呈断开状态之后,当断定上述2次电池的电流在规定电流值以下时,检测上述开关装置的一端和另一端之间的电位差,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。
65.根据权利要求58所述的充电装置,其特征在于:
当上述控制装置断定上述2次电池的充电量在规定量以下时,使上述开关装置呈接通状态,同时由上述选择装置选择上述第1电压供给装置,将上述第1电压加在上述2次电池上进行充电,
当上述控制装置断定上述2次电池的充电量已被充电到规定量时,使上述开关装置呈断开状态,同时由上述选择装置选择上述第2电压供给装置,
在选择了该第2电压供给装置的状态下,当上述控制装置断定上述2次电池中的电流在规定值以下后,至少经过规定时间后再次断定上述2次电池中的电流在上述规定值以下时,在上述控制装置的控制下,使上述开关装置呈接通状态,将上述第2电压加在上述2次电池上进行充电。
66.根据权利要求65所述的充电装置,其特征在于:作为检测流过上述2次电池的电流,是检测流过连接上述2次电池的电流路径的电流,该电流路径与从上述第1、第2电压的供给装置经过上述开关装置供给上述2次电池的电流路径不同。
67.根据权利要求58所述的充电装置,其特征在于:
并联设置第1开关装置和第2开关装置作为上述开关装置,
将恒流输出装置连接在上述第2开关装置上,
当上述控制装置断定上述2次电池的充电量在规定量以下时,使上述第1开关装置呈接通状态,使上述第2开关装置呈断开状态,同时由上述选择装置选择上述第1电压供给装置,将上述第1电压加在上述2次电池上进行充电,
当上述控制装置断定上述2次电池的充电量已被充电到规定量时,使上述第1及第2开关装置呈断开状态,同时由上述选择装置选择上述第2电压供给装置,
在选择了该第2电压供给装置的状态下,当上述控制装置断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下时,在上述控制装置的控制下,使上述第2开关装置呈接通状态,使上述第1开关装置呈断开状态,将上述恒流输出装置的输出供给上述2次电池进行充电.
68.一种控制2次电池充电的集成电路,其特征在于:
进行有选择地将第1电压和比该第1电压低的第2电压供给上述2次电池的控制,
在进行将上述第1电压加在上述2次电池上进行充电的控制期间,当根据充电电流的检测值的判断而断定上述2次电池几乎已充满电时,进行将上述第2电压加到上述2次电池上的切换控制,
在进行施加该第2电压的控制期间,当根据充电电流的检测值的判断而断定上述2次电池呈规定的电池余量时,进行将上述第1电压加到上述2次电池上的切换控制。
69.根据权利要求68所述的集成电路,其特征在于:当根据上述2次电池的内部或附近的温度的检测值的判断,断定在规定温度以上时,进行将在上述第1电压和上述第2电压之间的第3电压加在上述2次电池上的控制。
70.根据权利要求69所述的集成电路,其特征在于:根据判断的温度进行使上述第3电压连续地变化的控制。
71.一种控制2次电池充电的集成电路,其特征在于:
进行将第1电压和比该第1电压低的第2电压有选择地供给上述2次电池的控制,
在进行将上述第1电压加在上述2次电池上进行充电的控制期间,当根据电池电压的检测值的判断而断定上述2次电池几乎已充满电时,进行将上述第2电压加到上述2次电池上的切换控制,
在进行施加该第2电压的控制期间,当根据充电电流的检测值的判断而断定上述2次电池呈规定的电池余量时,进行将上述第1电压加到上述2次电池上的切换控制。
72.根据权利要求71所述的集成电路,其特征在于:当根据上述2次电池的内部或附近的温度的检测值的判断,断定在规定温度以上时,进行将在上述第1电压和上述第2电压之间的第3电压加在上述2次电池上的控制。
73.根据权利要求72所述的集成电路,其特征在于:根据判断的温度进行使上述第3电压连续地变化的控制。
74.一种控制2次电池充电的集成电路,其特征在于:
在进行将低压充电用电源供给上述2次电池的控制的状态下,判断控制向上述2次电池供给充电用电源的开始及停止的开关装置的一端及另一端之间的电位或上述2次电池的一端及另一端之间的电位的检测值,
当该判断的电位是规定电位时,进行使上述开关装置呈接通状态的控制,同时进行使供给上述2次电池的充电用电源达到规定电位的控制,并进行使对上述2次电池充电开始的控制。
75.根据权利要求74所述的集成电路,其特征在于:
判断上述充电开始后的上述2次电池的一端及另一端之间的电位的检测值,
随着该判断的电位的上升,进行使上述充电用电源电位上升的控制。
76.根据权利要求74所述的集成电路,其特征在于:
判断上述充电开始后的上述2次电池的一端及另一端之间的电位的检测值,
随着该判断的电位的上升,进行使上述充电用电源电位分多个阶段变化上升的控制。
77.一种控制2次电池充电的集成电路,其特征在于:
用恒压进行充电工作,当断定上述2次电池大致呈充满电状态时,进行使充电工作停止的控制,
然后当根据有关上述2次电池的规定的电气方面的检测数据断定已达到规定的电气状态时,从断定该规定的电气状态开始经过规定的时间后,进行再次开始上述2次电池的充电工作的控制。
78.根据权利要求77所述的集成电路,其特征在于:作为判断上述规定的电气状态,是判断上述2次电池的电压是否达到规定电压。
79.根据权利要求77所述的集成电路,其特征在于:作为判断上述规定的电气状态,是判断将规定电压加在上述2次电池上时的充电电流是否达到规定电流值。
80.根据权利要求79所述的集成电路,其特征在于:作为加在上述2次电池上的规定电压是进行使其为比上述恒定的充电电压低的电压的控制。
81.一种控制2次电池充电的集成电路,其特征在于:
进行恒压充电工作,当断定上述2次电池几乎达到满充电状态时,进行使充电工作停止的控制,
然后从该充电工作停止开始,每经过规定时间,判断有关上述2次电池的规定的电气检测数据,
当通过该判断而断定已达到规定的电气状态时,进行再次开始充电的控制。
82.根据权利要求81所述的集成电路,其特征在于:从断定已达到上述规定的电气状态开始经过一定时间后,进行再开始充电的控制。
83.根据权利要求81所述的集成电路,其特征在于:断定已达到上述规定的电气状态后,在进行将上述恒压或比该恒压低的规定电压加在上述2次电池上的控制的情况下,判断检测的充电电流是否超过了规定值。
84.根据权利要求81所述的集成电路,其特征在于:断定已达到上述规定的电气状态后,判断上述2次电池的电压的检测值是否达到规定电压。
85.根据权利要求84所述的集成电路,其特征在于:当断定上述2次电池的电压的检测值未达到上述规定电压且未再次开始充电时,进行至少用检测电池电压所需要的能量使上述2次电池充电的控制。
86.一种控制2次电池充电的集成电路,其特征在于:
进行将第1电压和比该第1电压低的第2电压有选择地供给上述2次电池的控制,
判断上述2次电池的电气状态的检测值,根据该判断的检测值,进行加到上述2次电池上的电压即上述第1电压和第2电压的选择和将该被选择的电压加到上述2次电池上的通、断控制。
87.根据权利要求86所述的集成电路,其特征在于:
当根据上述2次电池的电气状态的检测值的判断而断定上述2次电池已被充电到规定量时,进行选择上述第2电压且使该电压向上述2次电池的施加呈断开状态的控制,
在该状态下当断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下时,进行使上述第2电压向上述2次电池的施加呈接通状态的控制。
88.根据权利要求87所述的集成电路,其特征在于:所谓断定上述2次电池的电压在上述第2电压以下,是指至少在一次断定在上述第2电压以下之后,经过规定时间之后再次断定了电压在上述第2电压以下的情况。
89.根据权利要求87所述的集成电路,其特征在于:所谓将上述第2电压加在上述2次电池上充电,是指断定了上述2次电池的电压是比上述第2电压低的第3电压时进行的充电。
90.根据权利要求87所述的集成电路,其特征在于:在使向上述2次电池进行的电压的施加呈断开状态之后,当断定上述2次电池的电流在规定电流值以下时,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。
91.根据权利要求87所述的集成电路,其特征在于:在使向上述2次电池进行的电压的施加呈断开状态之后,当断定上述2次电池的电流在规定电流值以下时,检测进行上述通、断控制的开关装置的一端和另一端之间的电位差,判断上述2次电池的电压是否在上述第2电压以下。
92.根据权利要求86所述的集成电路,其特征在于:
当断定上述2次电池的充电量在规定量以下时,在选择了上述第1电压的状态下,使向上述2次电池的电压的施加呈接通状态进行充电,
当断定上述2次电池已被充电到规定量时,在选择了上述第2电压的状态下进行使向上述2次电池的电压的施加呈断开状态的控制,
在选择了该第2电压的状态下,当断定上述2次电池中的电流在规定值以下后,至少经过规定时间后再次断定上述2次电池中的电流在规定值以下时,选择上述第2电压,,使向上述2次电池的电压的施加呈接通状态进行充电。
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