JP3222961B2 - Charging method - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、主としてリチウムイオ
ン二次電池等の非水系二次電池の充電方法に関し、とく
に、異常電池であるかどうかを判定して充電を停止する
と共に、異常電池の表示をする充電方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for charging a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery, and more particularly to a method for determining whether or not the battery is abnormal and stopping the charging. It relates to a charging method for displaying.
【０００２】[0002]
【従来の技術】劣化した異常電池の充電は速やかに停止
することが大切である。それは、過充電されて電池の内
圧が異常に上昇するからである。困ったことに、異常電
池は、通常の充電方法では満充電を検出できない。この
ため、タイマー等で強制的に充電を中止しない限り、い
つまでも充電されて過充電となることがある。満充電を
検出できないのは、異常電池を充電すると、正常電池と
電圧、電流特性が異なるからである。2. Description of the Related Art It is important that charging of a deteriorated abnormal battery be stopped immediately. This is because the battery is overcharged and the internal pressure of the battery rises abnormally. Unfortunately, an abnormal battery cannot detect full charge by a normal charging method. Therefore, unless the charging is forcibly stopped by a timer or the like, the battery may be charged forever and may be overcharged. The reason that the full charge cannot be detected is that when the abnormal battery is charged, the voltage and current characteristics are different from those of the normal battery.
【０００３】さらに、実際に二次電池が使用される状態
を考えてみると、多くの二次電池はバッテリーパックの
状態で使用される。バッテリーパックは、直列に接続す
る電池の数を変更して出力電圧を調整している。電池１
個の電圧は、電気器機を駆動するために十分な電圧でな
く、複数の電池を直列に接続して必要な電圧としてい
る。バッテリーパックは、電池を直列に接続した状態で
充電し、また放電するので、それぞれの電池の通電電流
は同じになる。直列接続された全ての電池の容量が同一
のとき、この使用状態で問題はない。しかしながら、実
際にバッテリーパックを使用すると、バッテリーパック
に内蔵される個々の電池は、全く同じように容量が低下
しない性質がある。とくに充電と放電とを何回も繰り返
して充放電のサイクル数が多くなると、各電池の容量差
は次第に大きくなる。充放電のサイクル数が進んでいく
と、個々の電池間での容量バランスの崩れにより電池電
圧のバラツキが発生する。最も容量の小さい電池は充電
するときに高電圧になって過充電され、安全性上非常に
危険な状態となる。それは、容量の小さい電池が先に満
充電となって電池電圧が上昇するからである。[0003] Further, considering the state in which a secondary battery is actually used, many secondary batteries are used in a state of a battery pack. The battery pack adjusts the output voltage by changing the number of batteries connected in series. Battery 1
The individual voltage is not a voltage sufficient to drive the electric equipment, but a required voltage by connecting a plurality of batteries in series. Since the battery pack is charged and discharged with the batteries connected in series, the current supplied to each battery is the same. When the capacity of all batteries connected in series is the same, there is no problem in this use condition. However, when a battery pack is actually used, the individual batteries included in the battery pack have a property that the capacity does not decrease in the same manner. In particular, when charging and discharging are repeated many times to increase the number of charge / discharge cycles, the capacity difference between the batteries gradually increases. As the number of charge / discharge cycles progresses, variations in battery voltage occur due to the loss of capacity balance between individual batteries. The battery with the smallest capacity is overcharged due to a high voltage when charging, and is in a very dangerous state for safety. This is because a small capacity battery is first fully charged and the battery voltage rises.
【０００４】この問題を解決するためには、バッテリー
パックの個々の電池の容量を検出する方法が提案されて
いる。この方法は、各々の電池電圧を検出し、各電池に
設定値以上の電圧のバラツキが生じたとき、異常表示を
行って強制的に充電を終了させるものである。バッテリ
ーパックは、それぞれの電池電圧を独立して検出できる
ように、複数の接続端子を設けている。接続端子は、直
列に接続された電池の接続点に接続しており、バッテリ
ーパックに内蔵される各電池の電圧信号を出力する。In order to solve this problem, there has been proposed a method of detecting the capacity of each battery in a battery pack. In this method, the voltage of each battery is detected, and when the voltage of each battery varies more than a set value, an abnormal display is performed and the charging is forcibly terminated. The battery pack is provided with a plurality of connection terminals so that each battery voltage can be detected independently. The connection terminal is connected to a connection point of batteries connected in series, and outputs a voltage signal of each battery built in the battery pack.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】この方法は、バッテリ
ーパックに内蔵される電池に劣化した異常電池がある
と、このことを検出して充電を停止できる。しかしなが
ら、この方法は、長期間に渡って正常な動作を保障する
ことが難しい。多数の接続端子とそれに接続する接点の
接触不良が、誤検出の原因となるからである。接触不良
が原因で異常電池が検出されないと、充電を終了するこ
とができない。このため、電池を過充電して危険な状態
となる欠点がある。According to this method, when there is a deteriorated abnormal battery in a battery built in a battery pack, this can be detected and charging can be stopped. However, this method has difficulty in guaranteeing normal operation for a long period of time. This is because a poor contact between a large number of connection terminals and the contacts connected thereto causes erroneous detection. If no abnormal battery is detected due to poor contact, charging cannot be terminated. For this reason, there is a disadvantage that the battery is overcharged and a dangerous state occurs.
【０００６】本発明は、この欠点を解消するために開発
されたものである。本発明の目的は、１個の電池の異常
は言うにおよばず、複数の電池を直列に接続したバッテ
リーパックの異常も正確に判定でき、異常電池の過充電
を防止して、安全に充電できる電池の充電方法を提供す
るにある。[0006] The present invention has been developed to overcome this drawback. It is an object of the present invention to accurately determine the abnormality of a battery pack in which a plurality of batteries are connected in series, not to mention the abnormality of one battery, and to prevent overcharge of the abnormal battery and to safely charge the battery. It is to provide a method of charging a battery.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の充電方法は、前
述の目的を達成するために、下記の方法で電池を充電す
る。本発明の方法は、充電の最後の工程で定電圧充電し
て充電電流の集束値を検出する。本発明の充電方法は、
好ましくは、充電の初期に定電流充電する。定電流充電
して電池電圧が一定の電圧に上昇すると、電池の電圧が
異常に上昇しないように、定電圧充電に切り換える。た
だ、充電の最初から定電圧充電することもできるのはい
うまでもない。According to the charging method of the present invention, a battery is charged by the following method to achieve the above object. In the method of the present invention, constant voltage charging is performed in the last step of charging to detect the focusing value of the charging current. The charging method of the present invention
Preferably, constant current charging is performed at the beginning of charging. When the battery voltage rises to a constant voltage after constant-current charging, switching to constant-voltage charging is performed so that the battery voltage does not rise abnormally. Was <br/> it, it is needless to say may be constant voltage charging from the first charging.
【０００８】さらに、本発明の充電方法は、充電電流の
集束値に加えて、電池の温度、または電池周囲の雰囲気
温度を検出する。検出した温度が設定温度以上にあり、
しかも、電流の集束値が設定電流以下に集束しないとき
異常電池と判定する。異常電池と判定した電池は、充電
を停止して過充電を防止する。また、異常電池であるこ
とを表示して、正常電池と区別する。Further, the charging method of the present invention detects the temperature of the battery or the ambient temperature around the battery in addition to the focusing value of the charging current. If the detected temperature is higher than the set temperature,
In addition, when the current convergence value does not converge below the set current, it is determined that the battery is abnormal. The battery determined to be abnormal is stopped charging to prevent overcharging. In addition, an abnormal battery is displayed to distinguish it from a normal battery.
【０００９】[0009]
【作用】二次電池を充電すると、充電電流は、図１に示
すカーブを示す。この図は、非水系二次電池を定電流充
電した後、定電圧充電したときの充電電流カーブを示し
ている。非水系二次電池に限らず、ニッケルカドミウム
電池等を同じように充電しても、近似するカーブとな
る。この図において、充電が終了する部分、すなわち、
満充電となった部分のカーブに注目してほしい。正常な
電池は、電池が満充電になるにしたがって、充電電流が
減少して０に集束する。しかしながら、異常電池は、い
つまで充電しても充電電池は０に集束しない。異常電池
がいつまでも充電電流が０とならないのは、例えば電池
内部で軽ショートを起こし、ショート部分に充電電流が
流れるからである。When the secondary battery is charged, the charging current shows a curve shown in FIG. This figure shows a charging current curve when the nonaqueous secondary battery is charged at a constant current and then charged at a constant voltage. Even if a nickel cadmium battery or the like is charged in the same manner without being limited to the non-aqueous secondary battery, an approximate curve is obtained. In this figure, the part where charging ends, that is,
Note the curve of the fully charged area. In a normal battery, as the battery becomes fully charged, the charging current decreases and converges to zero. However, no matter how long the abnormal battery is charged, the charged battery does not converge to zero. The charging current of the abnormal battery does not become 0 forever because, for example, a light short-circuit occurs inside the battery, and the charging current flows in the short-circuited portion.
【００１０】図１に示す充電電流カーブを見れば、電流
の集束値を検出して、異常電池であることを簡単に判定
できると推測できる。電流の集束値は、充電電流のΔＩ
／ΔＴが小さくなったとき、図において電流カーブが水
平になったときの電流値を検出して測定できる。この方
法は、充電電流を検出するので、充電端子を介してバッ
テリーパックに内蔵する電池の異常を判定できる特長が
ある。従来の方法のように、多数の電池を内蔵するバッ
テリーパックを、複数の接続端子を使用しないで異常電
池であることを判定できる。とくに、異常電池であるか
どうかの判定を充電端子を介しておこなうので、たとえ
充電端子に接触不良が発生しても、バッテリーパックは
過充電されない。それは、接触不良が起こると異常電池
の検出はできないが、充電も中断されるからである。By looking at the charging current curve shown in FIG. 1, it can be inferred that the convergence value of the current can be detected to easily determine that the battery is abnormal. The current focus value is ΔI of the charging current.
When / ΔT becomes small, the current value when the current curve becomes horizontal in the figure can be detected and measured. This method has a feature that since the charging current is detected, it is possible to determine the abnormality of the battery incorporated in the battery pack via the charging terminal. As in the conventional method, a battery pack containing a large number of batteries can be determined to be an abnormal battery without using a plurality of connection terminals. In particular, since the determination as to whether or not the battery is abnormal is made via the charging terminal, the battery pack is not overcharged even if a contact failure occurs in the charging terminal. This is because if a poor contact occurs, an abnormal battery cannot be detected, but charging is also interrupted.
【００１１】したがって、この方法で異常電池を検出す
る方法は、１個の電池、あるいは、多数の電池を直列に
接続したバッテリーパックを、特別な接続端子を設ける
ことなく正常か異常かを判定できる特長がある。しかし
ながら、実際にこの方法を使用して異常電池を判定する
と、正常な電池を異常電池と間違って判定することがあ
る。正常な電池を異常電池と誤って判定すると、使用者
は表示を見て正常な電池を使用できないと思って廃棄し
てしまう。このことは、正常に使用できる電池を有効に
利用できなくする。Therefore, the method of detecting an abnormal battery by this method can determine whether a single battery or a battery pack in which a number of batteries are connected in series is normal or abnormal without providing a special connection terminal. There are features. However, when an abnormal battery is actually determined using this method, a normal battery may be erroneously determined to be an abnormal battery. If a normal battery is erroneously determined to be an abnormal battery, the user sees the display and thinks that the normal battery cannot be used and discards the battery. This renders a normally usable battery ineffective.
【００１２】異常電池の判定は、いかなる状況にあって
も間違いを皆無にすることが大切である。本発明の充電
方法は、簡単な方法で、正常か異常かの間違いを解消す
るものである。充電電流による異常電池の判定エラーを
解消するために、本発明の方法は、電池の温度も測定す
る。電池の温度が変化すると、充電電流も変化する独得
の性質に着目したからである。図２は、電池の温度によ
って、正常な電池の充電電流が変化する状態を示してい
る。この図に示すように、正常な電池を、低温で充電す
ると、相当に長い時間充電しても、充電電流は０に集束
しない。すなわち、電池温度が低いと、正常な電池も異
常電池に近い電流カーブを示す。本発明の方法は、充電
電流の集束値を検出するとともに、電池温度を検出す
る。電池の温度が低いときには、充電電流が０に集束し
なくても、異常電池とは表示しない。このため、本発明
の充電方法は、低温で電池を充電するときに、正常な電
池を異常電池と間違って判定することがない。[0012] It is important that the determination of an abnormal battery is made without error under any circumstances. The charging method of the present invention is a simple method that eliminates the error between normal and abnormal. In order to eliminate the determination error of the abnormal battery due to the charging current, the method of the present invention also measures the temperature of the battery. This is because attention was paid to the unique property that the charging current changes when the temperature of the battery changes. FIG. 2 shows a state in which the charging current of a normal battery changes according to the temperature of the battery. As shown in this figure, when a normal battery is charged at a low temperature, the charging current does not converge to zero even after charging for a considerably long time. That is, when the battery temperature is low, a normal battery also shows a current curve close to that of an abnormal battery. The method of the present invention detects the battery temperature as well as detecting the focus value of the charging current. When the temperature of the battery is low, it is not displayed as an abnormal battery even if the charging current does not converge to zero. Therefore, the charging method of the present invention does not mistakenly determine a normal battery as an abnormal battery when charging the battery at a low temperature.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための充電方法を例示するものであって、
本発明の充電方法は、充電条件、充電回路、充電装置の
フローチャート、設定電圧等を下記に特定するものでな
い。本発明の電池の充電方法は、特許請求の範囲におい
て、種々の変更を加えることができる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the following examples illustrate a charging method for embodying the technical idea of the present invention,
The charging method of the present invention does not specify the charging conditions, the charging circuit, the flowchart of the charging device, the set voltage, and the like below. Various changes can be added to the battery charging method of the present invention within the scope of the claims.
【００１４】本発明の充電方法は、図３に示す充電装置
でバッテリーパックを充電する。この図に示す充電装置
は、リチウムイオン二次電池等の非水系二次電池を充電
するものである。この充電装置は、充電用の電源１と、
電源１の出力を制御して電池Ｅの充電状態を制御する充
電回路２と、充電回路２と二次電池Ｅとの間に接続され
たスイッチ手段３と、スイッチ手段３をオンオフ制御す
るマイコン４と、電池Ｅの温度を検出する温度センサー
５と、温度センサー５に通電する基準電圧源６と、電池
Ｅの充電電流を検出する電流検出抵抗７と、異常電池を
表示する表示手段８とを備えている。According to the charging method of the present invention, the battery pack is charged by the charging device shown in FIG. The charging device shown in this figure is for charging a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery. This charging device includes a power supply 1 for charging,
A charging circuit 2 for controlling the output of the power supply 1 to control the state of charge of the battery E; a switch means 3 connected between the charging circuit 2 and the secondary battery E; A temperature sensor 5 for detecting the temperature of the battery E, a reference voltage source 6 for energizing the temperature sensor 5, a current detection resistor 7 for detecting a charging current of the battery E, and a display means 8 for displaying an abnormal battery. Have.
【００１５】電源１は、ＡＣ１００Ｖの商用電源１を、
電池Ｅの充電に必要な電圧の直流に変換する。充電回路
２は電池Ｅの充電電流を制御して電池Ｅを満充電する。
充電回路２は、電池Ｅの電圧を検出し、図４に示す電流
カーブで電池Ｅを充電する。充電回路２は、最初に電池
Ｅを定電流充電し、電池Ｅの電圧が設定値に上昇する
と、定電圧充電に切り換えて電池Ｅを満充電する。この
ときの電池Ｅの設定電圧は、非水系二次電池Ｅの電圧を
上昇させても、電池Ｅの性能が低下しない電圧に設定さ
れる。The power supply 1 is a commercial power supply 1 of AC100V,
The voltage is converted to a DC voltage required for charging the battery E. The charging circuit 2 controls the charging current of the battery E to fully charge the battery E.
The charging circuit 2 detects the voltage of the battery E and charges the battery E according to the current curve shown in FIG. The charging circuit 2 first charges the battery E with a constant current, and when the voltage of the battery E rises to a set value, switches to the constant voltage charging to fully charge the battery E. At this time, the set voltage of the battery E is set to a voltage at which the performance of the battery E does not decrease even if the voltage of the non-aqueous secondary battery E is increased.
【００１６】スイッチ手段３は、異常電池の過充電を停
止するために、二次電池Ｅと充電回路２との間に接続さ
れている。スイッチ手段３は、マイコン４に制御され、
マイコン４が異常電池と判定すると、オフに切り換えら
れる。また、電池Ｅが満充電されたときにもオフに切り
換えられる。すなわち、スイッチ手段３がオンの状態で
二次電池Ｅを充電し、オフに切り換えて充電を停止す
る。スイッチ手段３は、マイコン４に制御されて異常電
池の時にオフに切り換えられる。スイッチ手段３には、
機械的に可動接点を有するスイッチ、あるいは、電気的
にオンオフに切り換えられる半導体のスイッチング素子
が使用される。The switch means 3 is connected between the secondary battery E and the charging circuit 2 to stop overcharging of the abnormal battery. The switch means 3 is controlled by the microcomputer 4,
When the microcomputer 4 determines that the battery is abnormal, it is turned off. Also, the battery is switched off when the battery E is fully charged. That is, the secondary battery E is charged while the switch means 3 is on, and is switched off to stop charging. The switch means 3 is turned off under the control of the microcomputer 4 when the battery is abnormal. The switch means 3 includes
A switch having a mechanically movable contact or a semiconductor switching element which is electrically turned on and off is used.
【００１７】マイコン４は、図４に示すように、一定の
周期で電池Ｅの充電電流をサンプリングする。サンプリ
ング周期は１０分に設定される。ただ、サンプリング周
期は、１０秒〜３０分、好ましくは１分〜２０分の範囲
に設定することもできる。マイコン４のサンプリング周
期をこのように長くできるのは、充電電流の変化が極め
て少ないからである。とくに、異常電池を判定する充電
電流の減少したところでは、電流の変化が少なく、マイ
コン４のサンプリングを長くできる。サンプリング周期
を長くできることは、マイコン４に内蔵するＡ／Ｄコン
バータ（図示せず）の処理速度を遅くできる。マイコン
４は、電流検出抵抗７から入力されるアナログ信号を、
Ａ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換して演算する。The microcomputer 4 samples the charging current of the battery E at a constant cycle as shown in FIG. The sampling cycle is set to 10 minutes. However, the sampling period can be set in the range of 10 seconds to 30 minutes, preferably 1 minute to 20 minutes. The reason why the sampling cycle of the microcomputer 4 can be lengthened in this way is that the change in the charging current is extremely small. In particular, when the charging current for judging the abnormal battery decreases, the change in the current is small, and the sampling of the microcomputer 4 can be lengthened. The fact that the sampling period can be lengthened can reduce the processing speed of an A / D converter (not shown) built in the microcomputer 4. The microcomputer 4 converts the analog signal input from the current detection resistor 7 into
It is converted into a digital signal by an A / D converter and operated.
【００１８】マイコン４は、温度センサー５からの信号
も入力される。温度センサー５から入力されるアナログ
信号も、Ａ／Ｄコンバータでデジタル信号で変換して演
算する。マイコン４は、充電電流と温度とを演算して、
充電する電池Ｅが異常電池であるかどうかを判定する。
マイコン４は、下記の二つの条件を満足するときに、異
常電池と判定する。 電池Ｅの充電電流の集束値が０でなく、設定値より
も大きい。 電池Ｅの温度が設定温度よりも高い。The microcomputer 4 also receives a signal from the temperature sensor 5. An analog signal input from the temperature sensor 5 is also converted into a digital signal by an A / D converter and calculated. The microcomputer 4 calculates the charging current and the temperature,
It is determined whether the battery E to be charged is an abnormal battery.
The microcomputer 4 determines that the battery is abnormal when the following two conditions are satisfied. The convergence value of the charging current of the battery E is not 0 and is larger than the set value. The temperature of the battery E is higher than the set temperature.
【００１９】電池Ｅを充電すると充電電流は次第に減少
する。極めて厳密に解釈すると、充電電流が一定に集束
した状態とは、電流の変化が０となったときである。し
かしながら、この状態になるまで充電して異常電池を判
定すると、極めて時間がかかる欠点がある。したがっ
て、本発明の方法は、充電電流の変化が一定よりも少な
くなった状態を、充電電流が集束したと判定する。たと
えば、１０分間の充電電流の変化値が５ｍＡ以下になっ
たときの電流を集束値とする。このときの充電電流が５
ｍＡ以上であると、異常電池と判定する。When the battery E is charged, the charging current gradually decreases. Strictly speaking, the state in which the charging current is converged to a constant value is when the change in the current becomes zero. However, if the battery is charged to this state and an abnormal battery is determined, there is a disadvantage that it takes an extremely long time. Accordingly, the method of the present invention determines that the charging current has focused when the change in the charging current is smaller than a certain value. For example, the current when the change value of the charging current for 10 minutes becomes 5 mA or less is defined as the convergence value. The charging current at this time is 5
If it is not less than mA, it is determined that the battery is abnormal.
【００２０】マイコン４は、電池Ｅの充電電流にくわえ
て、温度を検出して異常電池を判定する。温度センサー
５は、電池自体の温度を検出し、あるいは、電池Ｅがお
かれた周囲の雰囲気温度を検出する。電池自体の温度
は、周囲の雰囲気温度に影響を受け、雰囲気温度が低下
すると電池温度も低下する。電池温度が低下すると、図
２に示すように、充電電流カーブが変化する。たとえ
ば、電池温度が２５℃である正常電池は、充電時間が２
時間をすこし経過すると充電電流はほとんど０となる。
しかしながら、正常電池であっても、電池温度が０℃に
なると、充電時間が３時間経過しても充電電流を０にな
らない。さらに、電池温度が−２０℃に低下すると、３
時間経過したときの充電電流が大きくなる。このよう
に、正常な電池も、温度が低下すると、異常電池と同じ
ように、長い時間充電しても、充電電流はほぼ０とはな
らない。したがって、マイコン４は電池温度が設定温度
よりも低いと、充電電流がほぼ０とならなくても、異常
電池とは判定しない。電池温度が設定温度よりも高く、
充電電流の集束値が設定電流よりも小さいときに異常電
池と判定する。The microcomputer 4 determines the abnormal battery by detecting the temperature in addition to the charging current of the battery E. The temperature sensor 5 detects the temperature of the battery itself, or detects the ambient temperature around the battery E. The temperature of the battery itself is affected by the ambient atmosphere temperature, and when the ambient temperature decreases, the battery temperature also decreases. When the battery temperature decreases, the charging current curve changes as shown in FIG. For example, a normal battery having a battery temperature of 25 ° C. has a charge time of 2
After a short time, the charging current becomes almost zero.
However, even if it is a normal battery, when the battery temperature becomes 0 ° C., the charging current does not become 0 even if the charging time has passed for 3 hours. Further, when the battery temperature drops to −20 ° C., 3
The charging current after the passage of time increases. As described above, when the temperature of the normal battery decreases, the charging current does not become substantially zero even if the battery is charged for a long time, like the abnormal battery. Therefore, when the battery temperature is lower than the set temperature, the microcomputer 4 does not determine that the battery is abnormal even if the charging current does not become substantially zero. If the battery temperature is higher than the set temperature,
When the convergence value of the charging current is smaller than the set current, it is determined that the battery is abnormal.
【００２１】マイコン４は、充電している電池Ｅを異常
電池と判定すると、スイッチ手段３をオフにして二次電
池Ｅの充電を停止する。これと同時に、表示手段８の異
常表示スイッチ８Ａをオンにする。異常表示スイッチ８
Ａがオンになると、表示手段８は発光ダイオード８Ｂを
点灯して異常電池であることを表示する。When the microcomputer 4 determines that the battery E being charged is an abnormal battery, the microcomputer 4 turns off the switch means 3 to stop charging the secondary battery E. At the same time, the abnormality display switch 8A of the display means 8 is turned on. Error display switch 8
When A is turned on, the display means 8 lights the light emitting diode 8B to indicate that the battery is abnormal.
【００２２】マイコン４に温度信号を入力する温度セン
サー５は、サーミスターである。サーミスターは、基準
電圧源６から、電流制限抵抗を介して通電される。サー
ミスターは、温度が上昇すると抵抗が急激に減少する。
したがって、電池の温度が低下すると、サーミスターの
電圧が低下する。マイコン４は、サーミスターの電圧を
検出して温度を検出する。サーミスターは、電池の表面
に密着して電池の温度を検出する。また、サーミスター
は電池に接近して配設されて、電池の周囲の雰囲気温度
を検出する。The temperature sensor 5 for inputting a temperature signal to the microcomputer 4 is a thermistor. The thermistor is energized from the reference voltage source 6 via a current limiting resistor. Thermistors have a sharp decrease in resistance as the temperature increases.
Therefore, when the temperature of the battery decreases, the voltage of the thermistor decreases. The microcomputer 4 detects the temperature by detecting the voltage of the thermistor. The thermistor closely contacts the surface of the battery and detects the temperature of the battery. The thermistor is disposed close to the battery and detects the ambient temperature around the battery.
【００２３】電流検出抵抗７は、充電電流に比例した電
圧を出力する。それは、電流検出抵抗７を二次電池Ｅと
直列に接続しているので、電流検出抵抗７の電圧降下
は、電流と電流検出抵抗７の抵抗値の積となるからであ
る。電流検出抵抗７の出力電圧はマイコン４に入力さ
れ、マイコン４は電圧値から充電電流を演算する。The current detection resistor 7 outputs a voltage proportional to the charging current. Because the current detection resistor 7 is connected in series with the secondary battery E, the voltage drop of the current detection resistor 7 is the product of the current and the resistance value of the current detection resistor 7. The output voltage of the current detection resistor 7 is input to the microcomputer 4, and the microcomputer 4 calculates a charging current from the voltage value.
【００２４】図３に示す充電装置は図５に示すフローチ
ャートで非水系二次電池を充電する。このフローチャー
トに示す充電方法は、最初に定電流充電し、その後の定
電圧充電する。定電圧充電の最後に充電電流と電池温度
とを検出して、電池が正常であるかどうかを判定する。
異常電池は、充電を停止すると共に、異常電池の表示を
する。The charging device shown in FIG. 3 charges the non-aqueous secondary battery according to the flowchart shown in FIG. In the charging method shown in this flowchart, constant-current charging is performed first, followed by constant-voltage charging. At the end of the constant voltage charging, the charging current and the battery temperature are detected to determine whether the battery is normal.
The abnormal battery stops charging and displays the abnormal battery.
【００２５】(1) 充電を開始する。（ｎ１）。 (2) 温度センサーで電池の温度（Ｔ）を検出する。
（ｎ２）。 (3) マイコンが、電池温度（Ｔ）が設定温度（Ｔａ）
よりも高いかどうかを判断する。設定温度（Ｔａ）は１
０℃に設定される。ただ、設定温度（Ｔａ）は、５℃〜
２５℃の範囲に設定することもできる。（ｎ３）。 (4) 電池温度（Ｔ）が設定温度（Ｔａ）よりも高いと
判定されると、一定の周期で充電電流をサンプリングす
る。（ｎ４）。(1) Start charging. (N1). (2) The temperature (T) of the battery is detected by the temperature sensor.
(N2). (3) The microcomputer sets the battery temperature (T) to the set temperature (Ta).
To determine if it is higher. Set temperature (Ta) is 1
Set to 0 ° C. However, the set temperature (Ta) is 5 ° C.
It can also be set in the range of 25 ° C. (N3). (4) When it is determined that the battery temperature (T) is higher than the set temperature (Ta), the charging current is sampled at a constant cycle. (N4).
【００２６】(5) サンプリングした電流値から、充電
電流が減少する勾配を判定する。勾配は、サンプリング
した電流値（Ｉn）を、前回にサンプリングした電流値
（Ｉn-1）に比較する。電池が満充電に近付いて充電電
流の変化が少なくなくなると、Ｉ n-1−Ｉn＜Ａを満足す
るようになる。このステップは、ΔＩ／ΔＴを検出し
て、電流の変化値が設定値（Ａ）よりも小さいかどうか
を判定する。(5) Charge from the sampled current value
The slope at which the current decreases is determined. Gradient sampling
Current value (In) Is the current value sampled last time
(In-1). When the battery is nearing full charge
When the change in flow decreases, I n-1-In<Satisfies A
Become so. This step detects ΔI / ΔT
Whether the current change value is smaller than the set value (A)
Is determined.
【００２７】電流の変化値の設定値（Ａ）は、サンプリ
ング周期を考慮して決定される。例えば、サンプリング
周期を１０分とした場合、設定値（Ａ）は５ｍＡに設定
される。設定値（Ａ）は、例えば、２ｍＡ〜１０ｍＡ、
好ましくは３ｍＡ〜８ｍＡの範囲に設定することもでき
る。サンプリングした電流値の差が設定値（Ａ）よりも
大きいと、電池が満充電に接近していないと判断して、
ステップ４にループする。（ｎ５）。The set value (A) of the current change value is determined in consideration of the sampling cycle. For example, when the sampling period is set to 10 minutes, the set value (A) is set to 5 mA. The set value (A) is, for example, 2 mA to 10 mA,
Preferably, it can be set in the range of 3 mA to 8 mA. If the difference between the sampled current values is larger than the set value (A), it is determined that the battery is not approaching full charge,
Loop to step 4. (N5).
【００２８】(6) このステップは、満充電に接近して
充電電流がほぼ一定になったのか、あるいは、充電の最
初の定電流充電によって充電電流が一定であるかどうか
を区別する。充電を開始した最初の定電流充電状態にお
いても、充電電流は変化しないが、この時の充電電流は
相当に大きい。したがって、サンプリングした電流値
（Ｉn）を、図１に示す設定値（Ｃ）に比較して、満充
電に近付いて充電電流が減少した状態にあると判定す
る。サンプリングした電流値（Ｉn）を比較する設定値
（Ｃ）は、初期の充電電流の５０％〜８０％の範囲に設
定される。電池が満充電になって充電電流が変化しなく
なると、充電電流も小さくなり設定値（Ｃ）よりも小さ
くなる。（ｎ６）。 (4)〜(6)のステップは、誤検出を防止するために、ルー
プさせて５回同じ結果がでるとｎ７のステップに移る。(6) This step discriminates whether the charging current has become almost constant near the full charge or whether the charging current is constant by the first constant current charging of the charging. Although the charging current does not change even in the first constant current charging state when charging is started, the charging current at this time is considerably large. Therefore, the sampled current value (I n ) is compared with the set value (C) shown in FIG. 1 to determine that the charging current is nearing full charge and the charging current is reduced. Sampled current value set value to be compared with (I n) (C) is set to a range of 50% to 80% of the initial charging current. When the battery is fully charged and the charging current does not change, the charging current also decreases and becomes smaller than the set value (C). (N6). In steps (4) to (6), in order to prevent erroneous detection, if the same result is obtained five times in a loop, the process proceeds to step n7.
【００２９】(7) さらに、充電電流（Ｉn）を、図１の
設定値（Ｂ）に比較する。この設定値（Ｂ）は、満充電
した異常電池の充電電流よりも大きく５ｍＡに設定され
る。この設定値（Ｂ）は、例えば２ｍＡ〜１０ｍＡ、好
ましくは３ｍＡ〜８ｍＡの範囲に設定することができ
る。異常電池のサンプリング電流値（Ｉn）は、設定値
（Ｃ）以上になる。正常電池のサンプリング電流値（Ｉ
n）は、設定値（Ｃ）よりも小さくなる。（ｎ７）。 (8) サンプリングした電流値（Ｉn）が設定値（Ｂ）よ
りも大きいと、異常電池と判定して、異常電池の表示を
すると共に、充電を停止する。（ｎ８）。 (9) サンプリングした電流値（Ｉn）が、設定値（Ｂ）
よりも大きくないと判定されると、電池を通常の状態で
充電する。（ｎ９）。 (10) 電池が満充電になると充電を停止して終了する。
（ｎ１０） (11) ｎ３のステップにおいて、電池温度（Ｔ）が設定
温度（Ｔａ）よりも高くない、すなわち低いと判定され
たときは、ｎ３のステップからｎ９のステップにジャン
プして通常に充電する。それは、電池温度（Ｔ）が設定
温度（Ｔａ）よりも低いと、正常電池が異常電池と同じ
ように、充電電流がいつまでも０にならないからであ
る。 (12) 通常の充電で二次電池を満充電し、あるいは、異
常電池と判定して充電を停止して異常電池の表示をした
後に終了する。(7) Further, the charging current (I n ) is compared with the set value (B) in FIG. This set value (B) is set to 5 mA, which is larger than the charging current of the fully charged abnormal battery. This set value (B) can be set, for example, in the range of 2 mA to 10 mA, preferably 3 mA to 8 mA. Sampling current value of the abnormal cell (I n) becomes a set value (C) above. Sampling current value of normal battery (I
n ) is smaller than the set value (C). (N7). (8) When the sampled current value (I n) is greater than the set value (B), it is judged that abnormal cells, as well as an indication of abnormal cells, and stops charging. (N8). (9) The sampled current value (In) is equal to the set value (B)
If it is determined that it is not larger than this, the battery is charged in a normal state. (N9). (10) When the battery is fully charged, stop charging and terminate.
(N10) (11) In step n3, when it is determined that the battery temperature (T) is not higher than the set temperature (Ta), that is, lower than the set temperature (Ta), the process jumps from step n3 to step n9 to charge normally. I do. The reason is that when the battery temperature (T) is lower than the set temperature (Ta), the charging current does not become zero indefinitely as in the normal battery as in the abnormal battery. (12) The secondary battery is fully charged by normal charging, or the battery is determined to be abnormal, the charging is stopped, the abnormal battery is displayed, and the process ends.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明の電池の充電方法は、１個または
複数の電池を直列に接続した状態で、異常電池を正確に
判定でき、異常電池の過充電を防止して安全に利用でき
る特長がある。それは、本発明の方法が、電池の充電電
流の集束値と温度の両方を検出して異常電池であるかど
うかを判定するからである。異常電池を長時間充電する
と、充電電流は集束するが０とはならない。同じよう
に、正常な電池も、温度が低いと電池の集束値は０とな
らない。本発明の充電方法は、電池の温度と充電電流の
集束値の両方で異常電池を判定する。すなわち、電池の
温度が設定温度よりも高く、しかも、充電電流の集束値
が設定電流以下に集束しないときに限って異常電池と判
定する。このため、電池温度が低いときに電池を充電し
て、異常電池に近似する充電電流カーブとなっても、正
常な電池を異常電池と間違って判定することがなく、異
常電池を正確に判定できる特長がある。According to the battery charging method of the present invention, an abnormal battery can be accurately determined in a state where one or more batteries are connected in series, and the abnormal battery can be safely used by preventing overcharging. There is. This is because the method of the present invention detects both the focus value and the temperature of the charging current of the battery to determine whether the battery is abnormal. When the abnormal battery is charged for a long time, the charging current converges but does not become zero. Similarly, in a normal battery, when the temperature is low, the convergence value of the battery does not become zero. The charging method of the present invention determines an abnormal battery based on both the battery temperature and the convergence value of the charging current. That is, the battery is determined to be abnormal only when the battery temperature is higher than the set temperature and the convergence value of the charging current does not converge below the set current. Therefore, even when the battery is charged when the battery temperature is low and the charging current curve approximates the abnormal battery, the abnormal battery can be accurately determined without erroneously determining the normal battery as the abnormal battery. There are features.
【００３１】さらに、本発明の充電方法の特筆すべき特
長は、以上のように異常電池を正確に判定できることに
くわえて、１個の電池はいうにおよばず、複数の電池を
直列に接続したバッテリーパックも、１個の電池と同じ
ようにして異常電池であるかどうかの判定ができること
にある。従来の方法は、複数の電池を直列に接続したバ
ッテリーパックの異常を検出するためには、各々の電池
電圧を独立に検出するために多数の接続端子を必要とし
た。本発明の充電方法は、充電端子と温度を検出する回
路とを使用して異常電池であるかどうかを判定する。異
常電池の判定に温度を検出する構造を必要とするが、バ
ッテリーパックには異常電池であるかどうかを判定する
ためではなく、充電時の電池温度を検出するために、温
度センサーを内蔵したものがある。温度センサーを内蔵
するバッテリーパックは、特別にセンサーを付加するこ
となく、温度センサーを併用して異常電池であるかどう
かの判定ができる。このため、特別にセンサーなどを設
けることなく、異常電池であるかどうかを正確に判定で
きる特長がある。Further, a remarkable feature of the charging method of the present invention is that, in addition to the fact that an abnormal battery can be accurately determined as described above, not only one battery but also a plurality of batteries are connected in series. The battery pack is also capable of determining whether or not it is an abnormal battery in the same manner as one battery. In the conventional method, in order to detect an abnormality in a battery pack in which a plurality of batteries are connected in series, a large number of connection terminals are required to independently detect each battery voltage. The charging method of the present invention uses a charging terminal and a circuit for detecting temperature to determine whether or not the battery is abnormal. The battery pack needs a structure to detect the temperature to determine the abnormal battery, but the battery pack has a built-in temperature sensor not to determine whether the battery is abnormal but to detect the battery temperature during charging There is. A battery pack with a built-in temperature sensor can determine whether an abnormal battery has occurred by using a temperature sensor without adding a special sensor. Therefore, there is a feature that it is possible to accurately determine whether or not the battery is abnormal, without providing a special sensor or the like.
【図１】正常電池と異常電池とを充電するときの電流変
化を示すグラフFIG. 1 is a graph showing a current change when a normal battery and an abnormal battery are charged.
【図２】正常電池を充電するときに電池の温度が変化す
ると充電電流が変化する充電を示すグラフFIG. 2 is a graph showing charging in which the charging current changes when the temperature of the battery changes when charging a normal battery.
【図３】本発明の充電方法に使用する充電装置の一例を
示すブロック線図FIG. 3 is a block diagram showing an example of a charging device used in the charging method of the present invention.
【図４】電池を充電するときに電流をサンプリングする
充電を示すグラフFIG. 4 is a graph showing charging sampling current when charging a battery.
【図５】図３に示す充電装置を使用して電池を充電する
フローチャート図FIG. 5 is a flowchart for charging a battery using the charging device shown in FIG. 3;
１…電源 ２…充電回路 ３…スイッチ手段 ４…マイコン ５…温度センサー ６…基準電圧源 ７…電流検出抵抗 ８…表示手段 ８Ａ…異常表示スイッチ ８Ｂ
…発光ダイオード Ｅ…電池DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power supply 2 ... Charging circuit 3 ... Switch means 4 ... Microcomputer 5 ... Temperature sensor 6 ... Reference voltage source 7 ... Current detection resistance 8 ... Display means 8A ... Abnormal display switch 8B
... Light emitting diode E ... Battery
Claims (1)
電して充電電流の集束値を検出し、さらに、充電電流の
集束値に加えて、電池の温度、または電池周囲の雰囲気
温度を検出し、検出した温度が設定温度以上にあり、し
かも、電流の集束値が設定電流以下となるように集束し
ないとき異常電池と判定し、異常電池と判定した電池の
充電を停止すると共に異常表示をすることを特徴とする
充電方法。At least in the last step of charging, constant-voltage charging is performed to detect a convergence value of a charging current, and further, in addition to the convergence value of a charging current, a battery temperature or an ambient temperature around the battery is detected. Focusing is performed so that the detected temperature is equal to or higher than the set temperature and the current convergence value is equal to or lower than the set current.
When there is no battery, the battery is determined to be abnormal, the charging of the battery determined to be abnormal is stopped, and an abnormality is displayed.
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Applications Claiming Priority (1)
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