JP3554360B2 - 二次電池の充電装置 - Google Patents
二次電池の充電装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3554360B2 JP3554360B2 JP09873694A JP9873694A JP3554360B2 JP 3554360 B2 JP3554360 B2 JP 3554360B2 JP 09873694 A JP09873694 A JP 09873694A JP 9873694 A JP9873694 A JP 9873694A JP 3554360 B2 JP3554360 B2 JP 3554360B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charging
- voltage
- charging voltage
- bias
- secondary battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【産業上の利用分野】
本発明は二次電池の充電装置に係り、特にリチウムイオン二次電池(非水電解質二次電池)の急速充電に適した二次電池の充電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3に、非水電解質二次電池の急速充電時における充電電流Iと電池電圧VB の特性の一例を示す。同図に示されるように、充電開始時点から例えば1時間の期間T1は充電電流Iとして1.0Aの定電流を流す。この定電流制御期間T1において、電池に印加する電圧(以下、充電電圧という)VB は徐々に上昇し、1時間後には8.5Vとなる。この後、例えば3時間の期間T2にわたり充電電圧VB は8.5Vに定電圧制御される。この定電圧制御期間T2においては、充電電流Iは定電流制御されず、徐々に減少する。
【0003】
ところで、このような急速充電器における定電流制御および定電圧制御は、一般にパルス幅制御方式により実現される。パルス幅制御方式は、充電電流または充電電圧の誤差に応じたパルス幅のパルスを用いて、充電路に直列に挿入したスイッチングトランジスタのオン幅(パルス幅)を制御する方式である。
【0004】
このパルス幅制御方式では、特に定電圧制御の精度が問題となる。すなわち、充電器の入力直流電圧(例えば+12V)の変動、温度変化や充電電流の変化によるスイッチングトランジスタ、ダイオード、抵抗、パルス幅制御回路などの特性変動、経年変化による特性変化など、全てが充電電圧の変動となる。例えば、上述した充電電圧VB を8.4Vに定電圧制御する場合を例にとると、これらの要因による変動は±2%で、±168mVであり、8.232〜8.568Vの範囲で変動する。図3に示した急速充電特性の非水電解質二次電池の場合、4.2V/単セル、8.4V/2直セルの充電電圧の変動を±20mV〜±60mVという範囲に精度よく抑えることが必要であるが、従来の急速充電器ではそれが困難であった。
【0005】
一方、非水電界質二次電池の特性として、印加電圧、すなわち充電電圧の最大値が厳しく制限される。電池への過電圧の印加は、電池内の非水電解質の分解によるガス発生の原因となり、また電池寿命を縮めるからである。このため、充電電圧が過電圧とならないように、上述の例では充電電圧の設定値を8.232Vとして、最大の場合で8.4Vとなるようにする必要があった。この場合、充電電圧が平均的に8.4Vよりかなり低くなるため、電池の特性上、充電容量が十分にとれなくなるという問題が生じる。具体的には概略、単セル当たり100mV充電電圧が低いと、充電容量は約10%の減少という犠牲を強いられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の非水電解質二次電池に使用される急速充電器のように定電圧制御を行う必要のある急速充電器では、十分に高精度の定電圧制御を行うことが難しく、充電電圧の設定値を大きくとると過電圧の印加により電池寿命を損ねる結果となり、また設定値を小さくすると充電容量が十分にとれないという問題があった。
【0007】
本発明は、このような従来の急速充電器の問題点を解消するためになされたもので、高精度の定電圧制御を可能とした二次電池の充電装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は二次電池に印加する充電電圧を定電圧制御する機能を有する二次電池の充電装置において、充電電圧を検出して該充電電圧に対応する充電電圧検出信号を出力する充電電圧検出手段と、この充電電圧検出手段から出力される充電電圧検出信号に充電電圧の設定値からの誤差に応じたバイアス信号を加算するバイアス加算手段と、このバイアス加算手段の出力信号に基づいて充電電圧を前記設定値に維持されるように制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【0009】
また、バイアス加算手段は、例えば充電電圧検出手段の出力端に一端が接続された複数個のバイアス抵抗と、これらのバイアス抵抗の他端の電位を充電電圧の誤差に応じて選択的に二値的に変化させる手段とにより構成される。
【0010】
【作用】
このように本発明の充電装置では、充電電圧の誤差、つまり設定値に対するずれに応じたバイアス信号を充電電圧検出信号に加算して微調整し、その加算した後の信号に基づいて充電電圧を制御することにより、充電電圧検出信号をそのまま制御に使用する従来の急速充電器に比較して、充電電圧の定電圧制御が格段に高精度に行われる。
従って、充電電圧の設定値を比較的大きくとっても、充電電圧が過電圧となって電池寿命を損ねることがなく、充電容量も十分に確保される。
【0011】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図1は、本発明の一実施例に係る二次電池の充電装置の回路構成図である。同図において、電池パック1は非水電解質二次電池のような二次電池2(以下、単に電池という)と、この電池2の近傍に配置された温度測定用のサーミスタ3を筐体内に設けたものである。図1は、この電池パック1が充電装置4にセットされた状態を示している。なお、電池パック1が組み込まれた携帯電話機その他の機器を充電装置4にセットするようにしてもよい。
【0012】
充電装置4は、次のように構成されている。充電装置4には、外部の直流電源から例えば+12Vの直流電圧が入力され、ノイズ除去のためのフィルタ5を通り、平滑コンデンサ6で平滑される。また、フィルタ5から出力される直流電圧は、レギュレータ7で+5Vに高精度に安定化された後、マイクロコントローラ8に供給される。
【0013】
さらに、フィルタ5の+側出力端子はパワーMOSトランジスタからなるスイッチングトランジスタ9の一端に接続される。このスイッチングトランジスタ9は、PWM(パルス幅変調)回路10の出力端子Dからのパルス信号によってスイッチング制御される。スイッチングトランジスタ9によりスイッチングされた電圧は、ダイオード11、チョークコイル12および平滑コンデンサ13により平滑された後、逆流防止用ダイオード14を介して電池2の+側端子に充電電圧VB として供給される。
【0014】
電池2の−側端子とフィルタ5の−側出力端子との間には、充電電流検出用抵抗15が接続されている。また、ダイオード11、チョークコイル12およびコンデンサ13からなる平滑回路の出力端子とフィルタ5の−側出力端子との間には、二つの充電電圧検出用抵抗16,17が直列に接続されている。抵抗15の端子電圧、すなわち充電電流に比例した電圧と、抵抗16,17の接続点Aの電圧、すなわち充電電圧に比例した電圧は、ダイオード18,19をそれぞれ介してPWM回路10の入力端子Fに入力される。PWM回路10の接地端子Gはフィルタ5の−側端子に接続され、起動端子Sはマイクロコントローラ8のポートP0に接続されている。PWM回路10は、起動端子Sに“H”レベルの信号が入力されることにより起動され、入力端子Fに入力される電圧に反比例したパルス幅のパルス信号を出力端子Dから出力する。
【0015】
マイクロコントローラ8には、さらに充電電圧VB と、サーミスタ3と一端が電源Vcc(+5V)に接続された抵抗20との接続点の電圧(以下、これをサーミスタ電圧という)Vtも入力されている。また、マイクロコントローラ8には抵抗22を介してLED23が接続されている。LED23は、マイクロコントローラ8により制御され、電池2の充電中点灯する。
【0016】
また、充電電圧検出用抵抗16,17の接続点Aはマイクロコントローラ8のポートP1に接続されるとともに、バイアス用抵抗21a〜21dの一端に接続され、バイアス用抵抗21a〜21dの他端はマイクロコントローラ8のポートP2〜P5に接続されている。バイアス用抵抗21a〜21dは、その各他端の電位がポートP1〜P5によって選択的に二値レベル(“H”レベル,“L”レベル)に制御されることにより、A点から得られる充電電圧検出信号にバイアス信号を加算するものである。
【0017】
マイクロコントローラ8は、マイクロコンピュータを主体として構成されたものである。図2に、マイクロコントローラ8のうち本発明における充電電圧の定電圧制御に関係する主要部の構成を示す。
【0018】
図2において、充電電圧VB はA/D変換器31によりディジタル値に変換される。なお、A/D変換器31には基準電圧としてレギュレータ7から出力される+5Vが与えられている。A/D変換器31の出力ディジタル値は、電圧判定部32に入力される。電圧判定部32は、A/D変換器31の出力ディジタル値から充電電圧VB を後述するようにして判定するものである。スイッチング制御回路33は、この電圧判定部32の判定結果に基づいて、ポートP1〜P5およびP0と接地端との間に接続されたスイッチ34a〜34eおよび34fを制御する。この場合、スイッチ34a〜34eの制御によってA点の電圧、すなわち充電電圧検出信号に充電電圧に応じた適切なバイアス信号が加算され、このバイアス信号の加算により以下に説明するように高精度の定電圧制御が可能となる。また、スイッチ34fの制御によって充電のオン・オフ制御が行われる。
【0019】
次に、本実施例における充電動作を説明する。
電池パック1を充電装置4にセットすると、マイクロコントローラ8はサーミスタ電圧VtがVcc=+5Vから例えば2.5V(電池2の温度が20℃のときに相当する値)に変化することにより、電池パック1がセットされたことを認識する。また、マイクロコントローラ8はA/D変換器32の出力ディジタル値から電池電圧VB が5.0V≦VB ≦8.6Vであるか否かを電圧判定部33でチェックし、この範囲にVB が入っていれば電池2は正常であると判断して、スイッチ制御回路33によりスイッチ34fをオフとして、ポートP0を“L”レベルから“H”レベルに反転させる。
【0020】
これによりPWM回路10が起動され、PWM回路10は入力端子Fに入力される電圧に反比例したパルス幅のパルスを出力端子Dから出力し、スイッチングトランジスタ9のゲートにスイッチングパルスとして与える。このスイッチングパルスによりスイッチングトランジスタ9がオンすると、フィルタ5から出力される直流電圧はスイッチングトランジスタ9を通り、ダイオード11、チョークコイル12およびコンデンサ13により平滑された後、逆流防止用ダイオード14を介して電池2の+側端子に充電電圧VB として供給されることにより、充電が行われる。
【0021】
このとき充電電流は充電電流検出用抵抗15を流れ、この抵抗15の端子電圧(充電電流に対応した電圧)がダイオード18を介してPWM回路10の入力端子Fに供給される。ここで、充電電流が規定値、例えば1.0Aより大きいときは、入力端子Fが高電位となってスイッチングパルスのパルス幅(オン幅)が狭くなることにより、充電電流を減少させ、逆に充電電流が1.0Aより小さいときは、入力端子Fが低電位となってスイッチングパルスのパルス幅(オン幅)が広くなることにより、充電電流を増加させるようにフィードバック系が構成される。すなわち、充電電流が1.0Aで安定化するように定電流制御が行われる。これが図3に示す定電流制御期間T1である。この定電流制御期間T1では、図2中に示すスイッチ34a〜34eは全てオンとされ、ポートP1〜P5が接地電位に引かれることにより、ポートP1〜P5や充電電圧検出用抵抗16,17による充電電圧検出結果が充電電圧の定電圧制御のためのフィードバック系に影響を与えないようにしている。
【0022】
ここで、この定電流制御期間T1において、従来ではマイクロコントローラ8は充電電圧VB を常に8.4V以下か否かをチェックし、VB が8.4V以下になるとポートP1を“H”レベルとして抵抗16,17のA点に得られる充電電圧制御信号をPWM回路10の入力端子Fに与えることにより、VB =8.4Vとなるように定電圧制御を行っていた。
【0023】
これに対し、本実施例では定電流制御期間T1においてマイクロコントローラ8は充電電圧VB をA/D変換器31を介して取り込み、電圧判定部32で充電電圧VB が設定値である8.38Vになったことを認識すると、充電電圧VB を8.38V一定となるように定電圧制御を行うべく、スイッチ制御回路33によりスイッチ34aをオフとし、ポートP1を“L”レベルから“H”レベルに反転させる。この場合、通常はスイッチ34b,34cをオン、スイッチ34d,34eをオフとして、ポートP1,P2を“L”レベル、ポートP3,P4を“H”レベルとする。なお、ポートP2,P3,P4,P5に接続されたバイアス抵抗21a,21b,21c,21dの値は、それに接続されたポートが“L”レベルとなると10mVずつ増加するように、抵抗16,17の値と関連付けて設定されている。
【0024】
ここで、充電電圧VB が設定値である8.38Vを維持していれば、マイクロコントローラ8はポートP1,P2,P3,P4の状態をそのまま保つが、もし8.40V以上になればポートP2を“L”レベルから“H”レベルに変化させる。これにより充電電圧VB は10mV減少するが、それでもまだ8.40V以上であればさらにポートP3も“H”レベルとして、VB をさらに10mV減少させる。
【0025】
一方、充電電圧VB が8.36V以下になればポートP4を“H”レベルから“L”レベルに変化させる。これにより充電電圧VB は10mV増加するが、それでもまだ8.36以下であればポートP5も“L”レベルに変化させ、VB をさらに10mV増加させる。
【0026】
このようにしてポートP1〜P4の電位を充電電圧VB の誤差、つまり設定値からの誤差に応じて二値的に選択的に変化させることで、バイアス抵抗21a〜21dにより得られたバイアス信号をA点に得られる充電電圧検出信号に加算することによって充電電圧VB を10mV単位で高精度に制御することができる。すなわち、この例では充電電圧VB は設定値である8.38Vを中心として8.36V≦VB ≦8.40Vの範囲に保持されるように、つまりVB =8.38V±20mVの精度で定電圧制御される。
【0027】
なお、上記実施例では定電圧制御のためのポートP1〜P4として4個のポートを設けたが、さらにポート数を増やし、それに伴いポートに接続されるバイアス抵抗の数を増やすことにより、定電圧制御のさらなる高精度化を図ると共に、充電電圧のより広い変動幅に対応できるようにすることも可能である。また、バイアス電圧の印加手段も上述した実施例に示した構成に限定されるものでなく、種々変形することが可能である。さらに、上記実施例では充電装置の入力を直流としたが、充電装置の入力部にAC/DCコンバータを設け、交流入力を可能とした充電装置にも本発明を適用することができる。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば充電電圧検出信号に充電電圧の誤差に応じたバイアス信号を加算し、その加算した信号に基づいて充電電圧の定電圧制御を行うことにより、充電電圧検出信号をそのまま定電圧制御に使用する従来の急速充電器に比較して、定電圧制御を極めて高精度に行うことができる。従って、充電電圧が過電圧となることにより電池寿命を短縮させることがなく、しかも充電容量を十分に大きくとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る二次電池の充電装置の回路構成図
【図2】図1におけるマイクロコントローラ内の要部の構成を示す図
【図3】非水電解質二次電池に適した充電装置の急速充電特性を示す図
【符号の説明】
1…電池パック 2…二次電池
3…サーミスタ 4…充電装置
5…フィルタ 6…平滑コンデンサ
7…レギュレータ 8…マイクロコントローラ
9…スイッチングトランジスタ 10…パルス幅変調回路
11…整流ダイオード 12…チョークコイル
13…平滑コンデンサ 14…逆流防止ダイオード
15…充電電流検出用抵抗 16,17…充電電圧検出用抵抗
18,19…ダイオード 21a〜21d…バイアス抵抗
22…抵抗 23…LED
31…A/D変換器 32…電圧判定部
33…スイッチ制御回路 34a〜34e…スイッチ
Claims (2)
- 二次電池に印加する充電電圧を定電圧制御する機能を有する二次電池の充電装置において、
前記充電電圧を検出して該充電電圧に対応する充電電圧検出信号を出力する充電電圧検出手段と、
前記充電電圧検出信号に前記充電電圧の設定値からの誤差に応じたバイアス信号を加算するバイアス加算手段と、
前記バイアス加算手段の出力信号に基づいて前記充電電圧を前記設定値に維持されるように制御する制御手段とを具備することを特徴とする二次電池の充電装置。 - 前記バイアス加算手段は、前記充電電圧検出手段の出力端に一端が接続された複数個のバイアス抵抗と、これらのバイアス抵抗の他端の電位を前記充電電圧の設定値からの誤差に応じて選択的に二値的に変化させる手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の二次電池の充電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09873694A JP3554360B2 (ja) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | 二次電池の充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09873694A JP3554360B2 (ja) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | 二次電池の充電装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07307166A JPH07307166A (ja) | 1995-11-21 |
JP3554360B2 true JP3554360B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=14227798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09873694A Expired - Fee Related JP3554360B2 (ja) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | 二次電池の充電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3554360B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7202634B2 (en) | 2001-08-17 | 2007-04-10 | O2Micro International Limited | Voltage mode, high accuracy battery charger |
US6498461B1 (en) * | 2001-08-17 | 2002-12-24 | O2 Micro International Limited | Voltage mode, high accuracy battery charger |
JP2004187355A (ja) | 2002-11-29 | 2004-07-02 | Fujitsu Ltd | 電源制御方法、電流・電圧変換回路及び電子装置 |
CN102097846B (zh) * | 2011-03-15 | 2013-09-04 | 罗森伯格(上海)通信技术有限公司 | 镍氢电池组充电装置 |
CN102157975B (zh) * | 2011-03-31 | 2013-07-17 | 江苏大学 | 一种铅酸电池智能充电***及充电方法 |
-
1994
- 1994-05-12 JP JP09873694A patent/JP3554360B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07307166A (ja) | 1995-11-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7180268B2 (en) | Circuits capable of trickle precharge and/or trickle discharge | |
US6452364B1 (en) | Battery charge control circuit, battery charging device, and battery charge control method | |
US8581552B2 (en) | Battery state monitoring circuitry with low power consumption during a stand-by-state of a battery pack | |
TWI392194B (zh) | 電池充電器 | |
US7521898B2 (en) | Charger, DC/DC converter including that charger, and control circuit thereof | |
JP4766095B2 (ja) | 充電装置 | |
US20090195221A1 (en) | Capacitor charger with a modulated current varying with an input voltage and method thereof | |
JPH0819188A (ja) | 組電池の充電装置 | |
WO2018139337A1 (ja) | 電気機器 | |
US11418050B2 (en) | Method for controlling discharge of power storage device | |
US6919709B2 (en) | Battery charger | |
JP3554360B2 (ja) | 二次電池の充電装置 | |
US6002239A (en) | Charging current adapter circuit for cells or batteries | |
US7525282B2 (en) | Battery-operated equipment including a microcomputer | |
US11437837B2 (en) | Starting battery driving system and external system off-state recognition method using same | |
JP3713828B2 (ja) | 充電方法、充電装置及び充電制御回路 | |
KR101509323B1 (ko) | 선형 레귤레이터를 이용한 2차 전지 충전회로 | |
JP2004274874A (ja) | 充電制御回路 | |
JPH11113189A (ja) | 充電装置 | |
JPH1042484A (ja) | 充電装置 | |
JP2523857Y2 (ja) | 充電器 | |
KR20050045109A (ko) | 축전상태에 따라 펄스전류의 크기를 조절하는 축전지의수명연장 장치 및 방법 | |
KR20010038161A (ko) | 리듐이온 2차전지 충전기 | |
JP2004297860A (ja) | 充電制御装置及び充電制御方法 | |
KR20230061662A (ko) | 배터리 시스템 및 이를 포함하는 전기차 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040427 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040507 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080514 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |