JP2000060014A - 定電流/定電圧充電方法及び定電流/定電圧充電装置 - Google Patents

定電流/定電圧充電方法及び定電流/定電圧充電装置

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JP2000060014A
JP2000060014A JP10231716A JP23171698A JP2000060014A JP 2000060014 A JP2000060014 A JP 2000060014A JP 10231716 A JP10231716 A JP 10231716A JP 23171698 A JP23171698 A JP 23171698A JP 2000060014 A JP2000060014 A JP 2000060014A
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constant
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constant voltage
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Takanobu Koga
隆信 古閑
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I D EKUSU KK
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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

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数本のリチウムイオンあるいは鉛蓄電池を
短時間で利用可能に充電する定電流/定電圧充電方法及
び装置を提供する。 【解決手段】 複数のチャンネルCH−1〜CH−4
を、定電流/定電圧以外の電流制限を行わずに充電する
主チャンネルと、最大充電容量に対して発生する余剰電
力を用いて最大電力による電流制限を行いつつ充電する
副チャンネルとに分けて充電する。まずチャンネルCH
−1を主チャンネルとしてリチウムイオン電池に対する
充電を開始させ、充電完了まで主チャンネルとして充電
する。その直後にチャンネルCH−2を副チャンネルと
して余剰電力を供給して充電する。チャンネルCH−2
が定電圧領域に達したら主チャンネルに切り替え、チャ
ンネルCH−3を副チャンネルとして充電する。全チャ
ンネルが主チャンネルとなるまでこの切り替えを繰り返
す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、充電対象となる電
池を定電流/定電圧充電する方法及び装置に関し、特
に、リチウムイオン電池や鉛蓄電池を定電流/定電圧充
電する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】リチウ
ムイオン電池や鉛蓄電池、特にリチウムイオン電池の充
電には周知のように定電流/定電圧充電が用いられる。
この充電方法は、図1に示すように、充電の進行に伴っ
て徐々に充電電圧が上昇し、設定された充電時の最大電
圧(上限規定充電電圧)に達した後に定電圧充電に移行
し、ある時間の経過後に充電が完了するというものであ
る。この定電流/定電圧充電の特徴は、充電初期(定電
流充電)は時間当たりの充電量が多く、定電圧充電にな
ると徐々に充電電流が減少して時間当たりの充電量も徐
々に減少することにある。またこのような充電のための
装置は、充電時の最大電圧と充電に要する最大電流を精
度よく一定に保ち得る回路構成を要するものとなってお
り、種々の装置が知られている。なお上限規定充電電圧
及び電流値は電池の種類によって異なるが、通常は電圧
4.1〜4.2V、電流は0.5C程度である。
【0003】ところで上述のような定電流/定電圧充電
により、複数個のリチウムイオン電池や鉛蓄電池を充電
しようとする場合、従来は多連順次充電、即ち、充電装
置1個で、順番に電池を1個ずつ充電してゆくものであ
る。この方式の場合、1個の電池の満充電を検知して、
次の電池の充電に進むことになるので、対象となる複数
個の電池全てを充電完了状態とするには、1個の電池を
満充電とするのに要する時間(例えばリチウムイオン電
池では2〜3時間)の個数倍の時間が掛かる。
【0004】例えば4本のリチウムイオン電池をこの多
連順次充電によって充電するには、8〜12時間を必要
とする。従って、この種の電池の使用者が複数本の電池
を充電するには、一般的には夜間に行うようにしてお
り、その場合、一晩中充電し続けるようになるのが通例
となっている。
【0005】このような時間の掛かる充電方法、装置に
ついて改善が望まれることは当然であるが、従来は有効
な方法、装置が開発されていなかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで本願発明者等は、
リチウムイオン電池あるいは鉛蓄電池に対する定電流/
定電圧充電では、充電を開始して定電流充電領域を経過
し、定電圧充電領域に至ると充電に必要な電流量が低下
し、充電器の持つ最大充電容量に対して余剰電力が発生
することに着目し、複数の電池を同時に短い時間で充電
できる定電流/定電圧充電方法及び装置を開発した。
【0007】すなわち本発明に係る定電流/定電圧充電
方法のうち請求項1に係るものは、定電流/定電圧以外
の電流制限を行わずに充電する主チャンネルと、充電器
の最大充電容量に対して発生する余剰電力を用い最大電
力による電流制限を行いつつ充電する副チャンネルと
を、該副チャンネルが定電圧充電領域に達した時点で上
記主チャンネルに切り替え、一個の充電器で充電対象と
なる複数個の電池を充電することを特徴とする。
【0008】また請求項2に係る定電流/定電圧充電方
法は、上記副チャンネルを複数とし、充電中は常時一つ
の副チャンネルと一つ以上の主チャンネルが存在する状
態で充電することを特徴とする。
【0009】さらに請求項3に係る定電流/定電圧充電
方法は、一個の充電器で三個以上の電池を充電する場合
に、充電開始時には上記主、副チャンネルとも一つとし
て二個の電池に対する充電を行いつつ、上記副チャンネ
ルから主チャンネルへの切り替えごとに残りの電池に対
する上記副チャンネルでの充電を開始させてゆくことを
特徴とする。
【0010】また本発明に係る定電流/定電圧充電装置
のうち請求項4に係るものは、一個の充電器で充電対象
となる複数個の電池を充電する装置であって、複数の定
電流/定電圧制御を行う手段と、充電対象となる電池を
セットする複数のセット手段と、上記定電流/定電圧制
御手段による充電形態を切り替える手段とからなり、上
記定電流/定電圧制御手段による充電形態を、定電流/
定電圧以外の電流制限を行わずに充電する主チャンネル
と、充電器の最大充電容量に対して発生する余剰電力を
用い最大電力による電流制限を行いつつ充電する副チャ
ンネルとによるものとし、上記切り替え手段が、上記副
チャンネルが定電圧充電領域に達した時点で上記主チャ
ンネルに切り替えることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図2は本発明に係る定電流/定電圧
充電装置の一実施形態の概略的回路図である。本実施形
態の装置は、主に、4個の定電流/定電圧充電制御回路
1−1〜1−4と、マイクロコンピュータ及びその周辺
機器を利用した主制御回路2と、充電対象となる複数個
の電池をセットする複数のチャンネルCH−1〜CH−
4、電力測定・定電流制御回路3、電源回路4、及び電
力測定・定電流制御回路3と各定電流/定電圧充電制御
回路1の間に並列に接続する4個のスイッチング回路S
W−1〜SW−4とからなる。なお図示の例は充電対象
となる電池の本数を4本としているが、本発明はこれに
限定されない。また各回路の具体的な構成は、適宜の公
知の回路を採用すればよいので、これも詳細な図示は省
略する。
【0012】主制御回路2は、定電流/定電圧充電制御
回路1−1〜1−4に対して充電オン/オフ制御信号を
出力するとともに、スイッチング回路SW−1〜SW−
4に対して副チャンネル選択信号を出力するように接続
してある。電力測定・定電流制御回路3は、電源回路4
と主制御回路2の間に介在し、定電流/定電圧充電制御
回路1−1〜1−4に対してスイッチング回路SW−1
〜SW−4を介して上限電流を規定する電流制限信号を
供給するとともに、主制御回路2に対して電力ピーク検
出信号を供給するように接続してある。電源回路4は、
1本の電池の定電流充電に必要な電流量に対して余裕を
持たせてあり、充電時に余剰電力が発生し得るようにな
っている。
【0013】本実施形態装置による充電形態は、複数の
チャンネルCH−1〜CH−4を、定電流/定電圧以外
の電流制限を行わずに充電する主チャンネルと、最大充
電容量に対して発生する余剰電力を用いて最大電力によ
る電流制限を行いつつ充電する副チャンネルとに分けて
図2に示すように充電する。
【0014】図3は本発明に係る定電流/定電圧充電方
法の一実施形態の充電特性図であり、図中の4本の充電
特性を示す線に対応するチャンネルと同一の符号を付し
て示してある。この図3をも参照して本実施形態方法、
装置の動作を説明する。まず充電しようとする4本の例
えばリチウムイオン電池をチャンネルCH−1〜CH−
4にセットし、図示せぬ交流電源から電源回路4を介し
て充電を開始する。この充電開始時、主制御回路2はチ
ャンネルCH−1を主チャンネルとし、これにセットし
たリチウムイオン電池に定電流/定電圧充電を開始させ
る。このチャンネルCH−1における充電は、他のチャ
ンネルに電力を奪われることなく充電完了まで主チャン
ネルとして充電を行う。また主制御回路2はチャンネル
CH−1での充電開始直後あるいは充電開始と同時にス
イッチング回路SW−2に対して副チャンネル選択信号
を送出することによってチャンネルCH−2を副チャン
ネルとし、これにセットしたリチウムイオン電池に対し
て電源回路4から余剰電力を供給して充電を開始させ
る。この時点から電源回路4は最大電力を供給し続け
る。
【0015】チャンネルCH−1にセットしたリチウム
イオン電池に対する充電が定電流領域から定電圧領域に
移行すると、充電に必要な電流量が低下していって最大
充電容量に対する余剰電力が大きくなっていくので、こ
れにつれてチャンネルCH−2にセットしたリチウムイ
オン電池に対する充電電流も増加する。チャンネルCH
−1にセットしたリチウムイオン電池に対しては主チャ
ンネルとしての充電を継続させる。
【0016】そしてチャンネルCH−2にセットしたリ
チウムイオン電池に対する充電が定電圧領域に達する
と、スイッチング回路SW−2に対する副チャンネル選
択信号の送出を止めてチャンネルCH−2を主チャンネ
ルに切り替え、上記と同様にしてチャンネルCH−3を
副チャンネルとし、これにセットしたリチウムイオン電
池に対して電源回路4から余剰電力を供給し、充電を開
始させる。この時点でチャンネルCH−1、2が主チャ
ンネル、チャンネルCH−3が副チャンネルである。
【0017】その後、チャンネルCH−3にセットした
リチウムイオン電池に対する充電が定電圧領域に達する
と、上記と同様にしてチャンネルCH−3を主チャンネ
ルに切り替え、さらにチャンネルCH−4を副チャンネ
ルとし、これにセットしたリチウムイオン電池に対して
電源回路4から余剰電力を供給し、充電を開始させる。
この時点でチャンネルCH−1、2、3が主チャンネ
ル、チャンネルCH−4が副チャンネルである。
【0018】そしてチャンネルCH−4にセットしたリ
チウムイオン電池に対する充電も定電圧領域に達する
と、全チャンネルCH−1〜1−4を主チャンネルとし
て同時充電を行う。この状態は、4本のリチウムイオン
電池に対して1台の充電器で4チャンネル同時に充電す
るのと同じ状態になる。さらに4本のリチウムイオン電
池が満充電の状態になると、主制御回路2は全チャンネ
ルCH−1〜1−4に対してトリクル充電を行わせる。
トリクル充電は図中点線で示す。
【0019】なお図3では横軸1目盛りが15分、縦軸
1目盛りが250mAであり、CH−1にセットしたリ
チウムイオン電池が満充電ではないが充電量が約95%
となるまでが約120〜130分、CH−2にセットし
たリチウムイオン電池が同じく充電量が約95%となる
までが約170〜180分、CH−4にセットしたリチ
ウムイオン電池の充電量が約95%となるまでが約27
0〜280分となっており、1本当たりとすれば約70
分弱である。CH−1にセットしたリチウムイオン電池
の充電量が約95%となるまでの時間が従来では1本の
電池ごとに必要であったのであるから、かなり必要時間
が短くなっている。
【0020】
【発明の効果】本発明に係る定電流/定電圧充電方法及
び定電流/定電圧充電装置は、以上説明してきたよう
に、定電流/定電圧以外の電流制限を行わずに充電する
主チャンネルと、充電器の最大充電容量に対して発生す
る余剰電力を用い最大電力による電流制限を行いつつ充
電する副チャンネルとを、この副チャンネルが定電圧充
電領域に達した時点で主チャンネルに切り替え、一個の
充電器で充電対象となる複数個の電池を充電するように
したので、複数個の電池の満充電に要する時間よりもか
なり短い時間ですべての電池を使用可能な状態に充電す
ることができ、特に多くの本数の電池を使用するものに
とっては非常に便利なものになるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】リチウムイオン電池の定電流/定電圧充電によ
る充電特性を示す図である。
【図2】本発明に係る定電流/定電圧充電装置の一実施
形態の回路図である。
【図3】本発明に係る定電流/定電圧充電方法の一実施
形態の充電特性図である。
【符号の説明】
1−1〜1−4 定電流/定電圧充電制御回路 2 主制御回路 3 電力測定・定電流制御回路 4 電源回路 CH−1〜CH−4 チャンネル SW−1〜SW−4 スイッチング回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 定電流/定電圧以外の電流制限を行わず
    に充電する主チャンネルと、充電器の最大充電容量に対
    して発生する余剰電力を用い最大電力による電流制限を
    行いつつ充電する副チャンネルとを、該副チャンネルが
    定電圧充電領域に達した時点で上記主チャンネルに切り
    替え、一個の充電器で充電対象となる複数個の電池を充
    電することを特徴とする定電流/定電圧充電方法。
  2. 【請求項2】 上記副チャンネルを複数とし、充電中は
    常時一つの副チャンネルと一つ以上の主チャンネルが存
    在する状態で充電することを特徴とする請求項1の定電
    流/定電圧充電方法。
  3. 【請求項3】 一個の充電器で三個以上の電池を充電す
    る場合に、充電開始時には上記主、副チャンネルとも一
    つとして二個の電池に対する充電を行いつつ、上記副チ
    ャンネルから主チャンネルへの切り替えごとに残りの電
    池に対する上記副チャンネルでの充電を開始させてゆく
    ことを特徴とする請求項2の定電流/定電圧充電方法。
  4. 【請求項4】 一個の充電器で充電対象となる複数個の
    電池を充電する装置であって、複数の定電流/定電圧制
    御を行う手段と、充電対象となる電池をセットする複数
    のセット手段と、上記定電流/定電圧制御手段による充
    電形態を切り替える手段とからなり、上記定電流/定電
    圧制御手段による充電形態を、定電流/定電圧以外の電
    流制限を行わずに充電する主チャンネルと、充電器の最
    大充電容量に対して発生する余剰電力を用い最大電力に
    よる電流制限を行いつつ充電する副チャンネルとによる
    ものとし、上記切り替え手段が、上記副チャンネルが定
    電圧充電領域に達した時点で上記主チャンネルに切り替
    えることを特徴とする定電流/定電圧充電装置。
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