JPWO2013008396A1 - Battery pack, charging control system, and charging method - Google Patents
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Abstract
本発明の電池パック(10)は、電池セル(100)と、電池セル(100)の温度を測定する温度測定手段(温度センサ(210)および温度算出部(200))と、電池セル(100)を充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定手段(制御部(300))と、電池セル(100)の充電を終了させる充電制御手段(制御部(300))と、を備えている。そして、電池セル(100)の温度が少なくとも20℃以上45℃未満において、充電終止電流値を電池セル(100)の温度に基づいて変化させる。制御部(300)は、温度測定手段の検出結果に基づいて、電池セル(100)を充電するときの充電終止電流値を算出する。また、制御部(300)は、電池セル(100)の充電電流が充電終止電流値以下になったときに、電池セル(100)の充電を終了させる。The battery pack (10) of the present invention includes a battery cell (100), temperature measuring means (temperature sensor (210) and temperature calculation unit (200)) for measuring the temperature of the battery cell (100), and the battery cell (100). ) Charging end current setting means (control unit (300)) for calculating a charging end current value when charging, and charging control means (control unit (300)) for terminating the charging of the battery cell (100). ing. And when the temperature of a battery cell (100) is at least 20 degreeC or more and less than 45 degreeC, a charge end current value is changed based on the temperature of a battery cell (100). The control unit (300) calculates a charge end current value when charging the battery cell (100) based on the detection result of the temperature measuring means. Moreover, a control part (300) terminates charge of a battery cell (100), when the charging current of a battery cell (100) becomes below a charge end current value.
Description
本発明は、電池パック、充電制御システムおよび充電方法に関する。 The present invention relates to a battery pack, a charging control system, and a charging method.
リチウムイオン二次電池の充電方法には、定電流定電圧充電法が用いられている。定電流定電圧充電法とは、電池電圧が特定の電圧に達するまでは一定の電流で充電をおこない(以下、定電流モードと呼ぶ。)、特定の電圧に達した後は印加する電圧を一定にする(以下、定電圧モードと呼ぶ。)充電方法である。 A constant current constant voltage charging method is used as a charging method of the lithium ion secondary battery. In the constant current / constant voltage charging method, charging is performed at a constant current until the battery voltage reaches a specific voltage (hereinafter referred to as a constant current mode), and after the specific voltage is reached, the applied voltage is constant. (Hereinafter referred to as a constant voltage mode) charging method.
定電流定電圧充電法では、定電圧モードの電流値が充分に小さい値(以下、充電終止電流値と呼ぶ。)になったら充電が終了する。 In the constant current and constant voltage charging method, charging is terminated when the current value in the constant voltage mode becomes a sufficiently small value (hereinafter referred to as a charge end current value).
一方、定電流定電圧充電法を用いて、リチウムイオン二次電池の充電をおこなった場合、電池の使用環境や充電条件によって、電池のサイクル性能が悪化する場合があった。 On the other hand, when a lithium ion secondary battery is charged using the constant current and constant voltage charging method, the cycle performance of the battery may be deteriorated depending on the usage environment and charging conditions of the battery.
特許文献1(特開2005−294196号公報)には、温度が45℃以上となりうる電池に対して、充電終止レートを0.2ItA以上に設定する充電方法が記載されている。
45℃以上の温度環境下において、充放電サイクル性能を低下させる原因としては充電時の副反応によるものが大きな割合を占めており、その副反応の程度は45℃以上で急に高くなると記載されている。特許文献1では、この副反応は充電時の定電圧モードで印加される電位と関連していると考えており、充電終止レートを0.2ItAとすることによって、充電中の定電圧モードの時間を短縮している。定電圧モードの時間が短縮した結果、上記の副反応が抑えられ、放電サイクルを繰り返したときの電池性能の低下が抑えられると記載されている。Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-294196) describes a charging method in which a charge termination rate is set to 0.2 ItA or higher for a battery whose temperature can be 45 ° C. or higher.
In a temperature environment of 45 ° C. or higher, it is described that a side reaction during charging accounts for a large percentage as a cause of reducing charge / discharge cycle performance, and the degree of the side reaction suddenly increases at 45 ° C. or higher. ing. In Patent Document 1, this side reaction is considered to be related to the potential applied in the constant voltage mode at the time of charging. By setting the charge termination rate to 0.2 ItA, the time of the constant voltage mode during charging is set. Is shortened. It is described that as a result of shortening the time in the constant voltage mode, the above side reaction is suppressed and the deterioration of the battery performance when the discharge cycle is repeated is suppressed.
しかしながら、このような充電方法を用いると、十分な充電容量が得られない場合や過充電状態になってしまう場合があった。そのような場合には、このような充電方法を用いても電池のサイクル性能が悪化してしまう。 However, when such a charging method is used, there are cases where a sufficient charging capacity cannot be obtained or an overcharged state occurs. In such a case, even if such a charging method is used, the cycle performance of the battery is deteriorated.
本発明者は電池のサイクル性能が悪化するメカニズムを鋭意調べたところ、45℃以上で充電終止電流値を切り替えるだけでは不十分であり、少なくとも20℃以上45℃未満において電池の温度ごとに充電終止電流値を切り替える必要があると考えた。
電池の温度に応じて充電終止電流値をそれぞれ設定することにより、過充電になることを防止し、かつ、満充電に近づけることができることを見出した。The present inventor has intensively investigated the mechanism of deterioration of the cycle performance of the battery, and it is not sufficient to switch the charge termination current value at 45 ° C. or higher, and the charge termination at each battery temperature at least 20 ° C. or higher and lower than 45 ° C. I thought it was necessary to switch the current value.
It has been found that by setting the end-of-charge current value according to the temperature of the battery, overcharging can be prevented and close to full charging can be achieved.
本発明によれば、
電池セルと、
前記電池セルの温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段の検出結果に基づいて、前記電池セルを充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定手段と、
前記電池セルの充電電流が前記充電終止電流値以下になったときに、前記電池セルの充電を終了させる充電制御手段と、
を備え、
前記電池セルの温度が少なくとも20℃以上45℃未満において、
前記充電終止電流値を前記電池セルの温度に基づいて変化させる電池パックが提供される。According to the present invention,
A battery cell;
Temperature measuring means for measuring the temperature of the battery cell;
Based on the detection result of the temperature measuring means, an end current setting means for calculating a charge end current value when charging the battery cell;
Charging control means for terminating charging of the battery cell when the charging current of the battery cell becomes equal to or lower than the charge end current value;
With
When the temperature of the battery cell is at least 20 ° C. or more and less than 45 ° C.,
A battery pack is provided that changes the end-of-charge current value based on the temperature of the battery cell.
本発明によれば、
電池セルの温度を受信する温度受信手段と、
前記温度受信手段の検出結果に基づいて、前記電池セルを充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定手段と、
前記電池セルの充電電流が前記充電終止電流値以下になったときに、前記電池セルの充電を終了させる充電制御手段と、
を備え、
前記電池セルの温度が少なくとも20℃以上45℃未満において、
前記充電終止電流値を前記電池セルの温度に基づいて変化させる充電制御システムが提供される。According to the present invention,
Temperature receiving means for receiving the temperature of the battery cell;
Based on the detection result of the temperature receiving means, an end current setting means for calculating a charge end current value when charging the battery cell;
Charging control means for terminating charging of the battery cell when the charging current of the battery cell becomes equal to or lower than the charge end current value;
With
When the temperature of the battery cell is at least 20 ° C. or more and less than 45 ° C.,
A charge control system is provided that changes the end-of-charge current value based on the temperature of the battery cell.
本発明によれば、
電池セルに充電を開始し、かつ、充電中の前記電池セルの温度を測定する充電開始ステップと、
測定温度に基づいて、前記電池セルを充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定ステップと、
前記電池セルの充電電流が前記充電終止電流値以下になったとする条件を判定する判定ステップと、
前記条件を満たさないとき、前記充電を継続させ、前記条件を満たすとき、前記電池セルの充電を終了させる充電制御ステップと、
を備え、
前記電池セルの温度が少なくとも20℃以上45℃未満において、
前記充電終止電流値を前記電池セルの温度に基づいて変化させる充電方法が提供される。According to the present invention,
A charging start step for starting charging the battery cell and measuring the temperature of the battery cell being charged; and
An end current setting step for calculating a charge end current value when charging the battery cell based on the measured temperature;
A determination step for determining a condition that the charging current of the battery cell is equal to or lower than the charge end current value;
When the condition is not satisfied, the charging is continued, and when the condition is satisfied, the charging control step for terminating the charging of the battery cell;
With
When the temperature of the battery cell is at least 20 ° C. or more and less than 45 ° C.,
A charging method is provided that changes the end-of-charge current value based on the temperature of the battery cell.
本発明者は、電池のサイクル性能が悪化する理由を以下のように考えた。
リチウムイオン二次電池は温度が高いほど活性化して、直流抵抗が小さくなる。そのため電圧や電流、時間などの充電条件が同じであっても、電池の温度が高いほど容量が入りやすくなってしまう。したがって、同じ充電条件では、電池の温度が高いほど過充電気味となり、電池のサイクル性能が悪化しやすくなる。また、同じ充電条件では、電池の温度が低いほど満充電容量が得られなくなる。
本発明によれば、電池セルの温度に基づいて、充電終止電流値をそれぞれ設定する。こうすることにより、電池セルの温度が高くなっても過充電になることを抑制でき、電池セルの温度が低くなっても満充電容量に近づけることができる。The inventor considered the reason why the cycle performance of the battery deteriorated as follows.
The lithium ion secondary battery is activated as the temperature increases, and the direct current resistance decreases. For this reason, even if the charging conditions such as voltage, current, and time are the same, the higher the battery temperature, the easier the capacity is entered. Therefore, under the same charging conditions, the higher the battery temperature, the more overcharged, and the battery cycle performance tends to deteriorate. Under the same charging conditions, the full charge capacity cannot be obtained as the battery temperature decreases.
According to the present invention, the end-of-charge current value is set based on the temperature of the battery cell. By doing so, it is possible to suppress overcharging even when the temperature of the battery cell is high, and it is possible to approach the full charge capacity even when the temperature of the battery cell is low.
本発明によれば、電池セルを過充電にすることなく、満充電に近づけることができる。 According to the present invention, it is possible to approach full charge without overcharging the battery cell.
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
ここでいう「電池パック10」とは、少なくとも一つ以上の電池ユニットを有している組電池のことをいう。また、「電池ユニット」とは、少なくとも一つ以上の電池セル100を有しているものをいう。さらに、「電池ユニット」に含まれる電池セル100は、正極および負極等を有する1つ以上の単電池を有していてもよい。また、複数の「電池ユニット」は、それぞれ異なる数量の電池セル100を有していてもよい。以下では、並列に接続された二つの単電池を有する電池セル100が複数直列に接続された場合を説明する。
The “
(第1の実施形態)
図1を用いて、第1の実施形態に係る電池パック10について説明する。図1は、第1の実施形態に係る電池パック10の構成を示す回路図である。この電池パック10は、電池セル100と、電池セル100の温度を測定する温度測定手段(温度算出部200および温度センサ210)と、電池セル100を充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定手段(制御部300)と、電池セル100の充電を終了させる充電制御手段(制御部300)と、を備えている。そして、制御部300は、電池セル100の温度が少なくとも20℃以上45℃未満において、充電終止電流値を電池セル100の温度に基づいて変化させる。
制御部300は、温度測定手段の検出結果に基づいて、電池セル100を充電するときの充電終止電流値を算出する。また、制御部300は、電池セル100の充電電流が充電終止電流値以下になったときに、スイッチ500により充電電流を遮断するか、外部通信端子760から充電器に信号を送ることで電池セル100の充電を終了させる。(First embodiment)
The
The
第1の実施形態においては、電池パック10は複数の電池セル100を備えている。複数の電池セル100は直列に接続されている。また、上述のように電池セル100は、二つの単電池を有している。具体的には、電池セル100は、リチウムイオン二次電池である。
In the first embodiment, the
第1の実施形態における電池パック10は、電池セル100のほかに、制御回路20を有している。制御回路20は、温度算出部200、制御部300、測定部400、電流測定部800およびスイッチ(SW)500を備えている。以下、詳細を説明する。
The
第1の実施形態における制御回路20は、直列に接続された電池セル100に接続されている。制御回路20は、内部正極端子620、内部負極端子640、外部正極端子720および外部負極端子740を有している。内部正極端子620は、直列に接続された電池セル100の中で最も正極側に位置する電池セル100の正極に接続している。また、内部負極端子640は、直列に接続された電池セル100の中で最も負極側に位置する電池セル100の負極に接続している。
The
内部正極端子620は、制御回路20内の配線を介して、電池パック10を使用する外部機器に接続するための外部正極端子720に接続している。また、内部負極端子640は、制御回路20内の配線を介して、電池パック10を使用する外部機器に接続するための外部負極端子740に接続している。
The internal
内部正極端子620と外部正極端子720との間には、充電または放電を停止するためのスイッチ500が設けられている。スイッチ500は、例えば、電池セル100側の内部正極端子620と外部正極端子720との間に設けられている。この場合、スイッチ500は、例えば、PチャネルのMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。スイッチ500内には、二つのPチャネルのMOSFETが設けられている。これにより、片方のMOSFETが充電を制御するために用いられる。一方、他方のMOSFETが放電を制御するために用いられる。また、スイッチ500における各々のMOSFETは、測定部400に接続している。
A
なお、スイッチ500がNチャネルのMOSFETである場合は、スイッチ500は、内部負極端子640と外部負極端子740との間に配置される。その他、スイッチ500は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor、IGBT)、リレーまたはブレーカーであってもよい。
When the
第1の実施形態における温度測定手段は、温度算出部200と温度センサ210とを備えている。温度センサ210は、温度算出部200に接続されている。温度センサ210は、例えば、複数の電池セル100内の中央部分(図1のCell3)に配置されている。温度センサ210は、複数の電池セル100内の他の場所に配置されていてもよい。
温度センサ210は電池セル100の温度を検出する。温度算出部200は、温度センサ210から出力されている信号を用いて電池セル100の温度を算出する。The temperature measurement means in the first embodiment includes a
The
第1の実施形態における終止電流設定手段は、制御部300を備えている。制御部300には、温度算出部200、測定部400が接続している。制御部300は、温度算出部200が算出した電池セル100の温度に基づいて演算処理を行う。具体的には、制御部300は、温度算出部200により算出された電池セル100の温度に基づいて、電池セル100を充電するときの充電終止電流値を算出する。
The end current setting means in the first embodiment includes a
制御部300は、後述する、電池セル100の温度と、満充電時の充電終止電流値である満充電終止電流値と、の関係を示す満充電終止電流データを記憶する記憶部(不図示)を有していても良い。
The
制御部300には、外部機器に信号を送受信するための外部通信端子760が接続している。制御部300は、外部通信端子760を介して信号を外部機器(不図示)に送信する。また、制御部300は、外部通信端子760を介して外部機器からの信号を受信する。
An
電池パック10は、安全性、充放電のサイクル寿命を向上させるため、保護回路を有している。保護回路は、制御部300と、測定部400と、スイッチ500とを備えている。保護回路は、電池セル100に対して、過充電保護電圧を超える電圧が充電された場合、充電を強制終了させる機能を有している。
The
測定部400は、電池セル100の電圧および電流を測定する。測定部400には、制御部300が接続している。制御部300は、測定部400が測定した充電電流値が、算出した充電終止電流値以下になったときに、電池セル100の充電を終了させる。
このように、第1の実施形態では、複数の電池セル100および制御回路20を含み、電池パック10としてパッケージされている。
Thus, in the first embodiment, the
次に、図2および図3を用いて、第1の実施形態における電池パック10の充電方法について説明する。図2および図3は、第1の実施形態に係る充電方法について説明するためのフローチャートである。なお、図3は、図2の変形例である。
第1の実施形態に係る充電方法は、以下のステップを備えている。電池セル100の充電を開始する(S110)。電池セル100の温度を測定する(S120)。測定した温度に基づいて、電池セル100を充電するときの充電終止電流値を算出する(S130)。定電圧モードとなり電流が絞られ始めてから、充電電流が充電終止電流値以下になったとする条件を判定する(S140)。条件を満たさないとき(S140No)、充電を継続させる。条件を満たすとき(S140Yes)、電池セル100の充電を終了させる(S150)。以下、各ステップを詳細に説明する。Next, a method for charging the
The charging method according to the first embodiment includes the following steps. Charging of the
まず、外部正極端子720および外部負極端子740を電力供給元の正極および負極に接続する。これにより、電池セル100の充電を開始する。これと同時に、測定部400は電池セル100の電圧を測定し、電流測定部800は電池セル100の充電電流を測定する(S110)。
First, the external
次いで、温度算出部200は、温度センサ210から出力されている信号を用いて、電池セル100の温度を算出する(S120)。
Next, the
次いで、制御部300は、温度算出部200から算出した温度結果を受信し、その温度結果に基づいて、電池セル100を充電するときの充電終止電流値を算出する(S130)。ここで、充電終止電流値の算出方法について、以下に説明する。
Next, the
第1の実施形態における充電終止電流値は、電池セル100の温度が少なくとも20℃以上45℃未満において、電池セル100の温度が高くなるにつれて充電終止電流値を高く設定する。
電池セル100は、温度が高くなるほど活性化して、直流抵抗が小さくなる。また、電池セル100は、温度が低くなるほど、直流抵抗が高くなる。例えば、20℃での充電曲線をV20とし、40℃での充電曲線をV40とした場合、40℃の電池セル100の方が、直流抵抗が小さいため、定電流領域において抵抗差×IRS分だけ電圧が下がる(図4(a)参照)。そのため、40℃の電池セル100の方が定電圧モードの電圧V1に到達するのがt2−t1だけ遅くなり、定電流モードがt2−t1だけ長く継続する。その結果、早く満充電容量C1に達する(図4(b)参照)。よって、充電終止電流値を20℃と同じIaに設定すると、満充電容量を超えて充電されてしまう。
したがって、同じ充電条件では、電池セル100は電池の温度が高いほど過充電気味となり、電池の温度が低いほど満充電容量が得られなくなる。
第1の実施形態においては、電池セル100の温度が高くなるにつれて充電終止電流値を高く設定することにより、電池セル100の充電が早く終了する。そのため、温度が高くなるほど電池セル100の充電時間は短くなり、電池セル100が過充電となることを抑制できる。また、電池セル100の温度が低くなるにつれて充電終止電流値を低く設定することにより、電池セル100の充電が遅く終了する。そのため、温度が低くなるほど電池セル100の充電時間は長くなり、電池セル100を満充電に近づけることができる。The charge end current value in the first embodiment is set to be higher as the temperature of the
The
Therefore, under the same charging conditions, the
In the first embodiment, the charging of the
また、第1の実施形態における充電終止電流値の算出方法は、電池セル100の温度が少なくとも20℃以上45℃未満において、電池セル100の温度と、各温度における満充電容量となる充電終止電流値と、の関係を示す満充電終止電流データに基づいておこなうのがより好ましい。満充電終止電流データは、電池セル100の特性により異なるため、複数の電池セル100ごとに、あらかじめデータを取得しておくことが好ましい。
ここで、満充電容量とは、基準温度において標準的な充電条件で電池パック10を充電したときの充電容量をいう。例えば、20℃で、充電電圧4.2V、充電終止電流値は充電終止レートが0.05ItAとなる値、の条件で充電したときの容量である。基準温度は室温が好ましい。
各温度における満充電容量となる充電終止電流値とは、電池セル100をある一定の温度に設定したとき、その温度において上記の満充電容量になったときの電流値をいう。
各温度における満充電容量となる充電終止電流値をそれぞれ測定することにより、電池セル100の温度と、各温度における満充電容量となる充電終止電流値との関係を示す満充電終止電流データを作成する。満充電終止電流データは、制御部300の記憶部(不図示)に記憶しておいても良いし、外部機器に保存しておき、外部通信端子760から受信してもよい。Moreover, the calculation method of the charge termination current value in 1st Embodiment is the charge termination current used as the temperature of the
Here, the full charge capacity refers to a charge capacity when the
The end-of-charge current value that is the full charge capacity at each temperature refers to the current value when the
Full charge end current data indicating the relationship between the temperature of the
このように、電池セル100の温度と、各温度における満充電容量となる充電終止電流値と、の関係を示す満充電終止電流データに基づいて充電終止電流値を算出することにより、各温度において電池セル100を過充電にすることなく、満充電に近づけることがより一層正確におこなうことができる。
Thus, at each temperature, by calculating the charge end current value based on the full charge end current data indicating the relationship between the temperature of the
また、終止電流設定手段は、電池セル100の初期の満充電容量である初期容量値に対する現在の満充電容量の比に基づいて、充電終止電流値を補正することが好ましい。具体的には、初期容量値に対する現在の満充電容量の比が小さくなるにつれて充電終止電流値を低く補正するのが好ましい。
電池セル100は繰り返し使用していると、劣化により徐々に抵抗が上昇していく。そのため、初期の満充電容量を用いて算出した充電終止電流値を固定して用いていると、劣化が進むにつれて満充電容量が得られなくなる。
したがって、第1の実施形態においては、電池セル100の初期容量値に対する現在の満充電容量の比が小さくなるにつれて充電終止電流値を低く補正することにより、充電終止レートを変化させることなく、電池セル100を満充電に近づけることができる。例えば、劣化により、満充電容量が5Ahから4Ahになった電池セル100を充電する場合は、充電終止電流値を250mAから200mAに補正する。こうすることにより、充電終止レートを250mA/5Ah=0.05ItAから200mA/4Ah=0.05ItAと変化させることなく、満充電に近づけることができる。
電池セルの現在の満充電容量は、容量測定手段により測定する。具体的には、電流測定部800により電流を測定し、制御部300でその電流値を積算することにより算出することができる。Further, the end current setting means preferably corrects the end charge current value based on the ratio of the current full charge capacity to the initial capacity value that is the initial full charge capacity of the
When the
Therefore, in the first embodiment, by correcting the charge end current value to be lower as the ratio of the current full charge capacity to the initial capacity value of the
The current full charge capacity of the battery cell is measured by capacity measuring means. Specifically, the current can be calculated by measuring the current with the
次いで、制御部300は、測定部400より電池セル100の充電電流を受信し、充電電流が、算出した充電終止電流値以下になったとする条件を判定する(S140)。条件を満たさないときは、充電を継続させる(S140No)。このとき、図2のように、充電を継続させた後、電池セル100の温度を再測定し、電池セル100を充電するときの充電終止電流値を改めて算出してもよい。また、図3のように、充電を継続させた後、電池セル100の温度の再測定をおこなわずに、充電電流が充電終止電流値以下になったとする条件を判定してもよい。
Next, the
条件を満たすとき(S140Yes)は、制御部300の外部通信端子760から信号を電力供給元(不図示)に送信し、電池セル100の充電を終了させる(S150)。あるいは、制御部300から信号をスイッチ500に送信し、スイッチ500により充電電流を遮断することで電池セル100の充電を終了させる(S150)。
When the condition is satisfied (S140 Yes), a signal is transmitted from the
以上のようにして、第1の実施形態に係る電池パック10の充電を制御する。
As described above, charging of the
次に、第1の実施形態の効果について説明する。
電池セル100は、電池セル100の温度が少なくとも20℃以上45℃未満において、高温になるほど活性化して、直流抵抗が小さくなる。そのため電圧や電流、時間などの充電条件が同じであっても、電池の温度が高いほど容量が入りやすくなる。したがって、同じ充電条件では、電池の温度が高いほど電池セル100は過充電気味となり、電池の温度が低いほど電池セル100は満充電容量が得られなくなる。
第1の実施形態における電池パック10は、電池セル100の温度に基づいて、充電終止電流値をそれぞれ設定する。具体的には、電池セルの温度が少なくとも20℃以上45℃未満において、電池セル100の温度が高くなるにつれて充電終止電流値を高く設定する。こうすることにより、電池セル100の温度が高くなるにつれて電池セル100の充電時間が短くなるため、電池セル100が過充電になることを抑制できる。また、電池セル100の温度が低くなるにつれて充電終止電流値を低く設定する。こうすることにより、電池セル100の温度が低くなるにつれて電池セル100の充電時間が長くなるため、電池セル100を満充電に近づけることができる。Next, the effect of the first embodiment will be described.
When the temperature of the
The
以上のように、第1の実施形態によれば、電池セル100を有する電池パック10を、過充電にすることを防止し、満充電に近づけることができる。
As described above, according to the first embodiment, it is possible to prevent the
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る電池パック10について説明する。第2の実施形態は、それぞれの電池セル100ごとに温度センサ210を備えている以外は、第1の実施形態と同様である。そのため、第2の実施形態では、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。(Second Embodiment)
A
図5は、第2の実施形態に係る電池パック10の構成を示す回路図である。
第2の実施形態における温度測定手段は、温度算出部200と、それぞれの電池セル100ごとに設けられた複数の温度センサ210と、を備えている。それぞれの温度センサ210は、温度算出部200に接続されている。
それぞれの温度センサ210は、それぞれの電池セル100の温度を検出する。温度算出部200は、それぞれの温度センサ210の検出結果に基づいて、複数の電池セル100の温度をそれぞれ算出し、複数の電池セル100の中で最大温度を特定する。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the
The temperature measurement means in the second embodiment includes a
Each
第2の実施形態における終止電流設定手段は、温度算出部200により特定された複数の電池セル100の中の最大温度に基づいて、電池セル100を充電するときの充電終止電流値を算出する。
The end current setting means in the second embodiment calculates a charge end current value when charging the
次に、図6および図7を用いて、第2の実施形態における電池パック10の充電方法について説明する。図6および図7は、第2の実施形態に係る充電方法について説明するためのフローチャートである。なお、図7は、図6の変形例である。
第2の実施形態に係る充電方法は、以下のステップを備えている。電池セル100の充電を開始する(S110)。複数の電池セル100の温度をそれぞれ測定する(S122)。複数の電池セル100の中で最大温度を特定する(S124)。特定された電池セル100の最大温度に基づいて、電池セル100を充電するときの充電終止電流値を算出する(S132)。定電圧モードとなり電流が絞られ始めてから、充電電流が充電終止電流値以下になったとする条件を判定する(S140)。条件を満たさないとき(S140No)、充電を継続させる。条件を満たすとき(S140Yes)、電池セル100の充電を終了させる(S140)。以下、各ステップを詳細に説明する。Next, a method for charging the
The charging method according to the second embodiment includes the following steps. Charging of the
まず、外部正極端子720および外部負極端子740を電力供給元の正極および負極に接続する。これにより、電池セル100の充電を開始する。これと同時に、測定部400は電池セル100の電圧を測定し、電流測定部800は電池セル100の充電電流を測定する(S110)。
First, the external
次いで、温度センサ210により複数の電池セル100の温度をそれぞれ検出する(S122)。温度算出部200は、温度センサ210から各電池セル100の温度の検出結果をそれぞれ受信し、それらの検出結果に基づいて電池セル100の温度をそれぞれ算出し、複数の電池セル100の中で最大温度を特定する(S124)。
Next, the temperatures of the plurality of
次いで、制御部300は、温度算出部200から最大温度結果を受信し、その最大温度に基づいて、電池セル100を充電するときの充電終止電流値を算出する(S132)。
以下のステップは、電池セル100の最大温度を用いる以外は第1の実施形態と同様である。Next, the
The following steps are the same as those in the first embodiment except that the maximum temperature of the
次に、第2の実施形態の効果について説明する。
電池パック10内の複数の電池セル100は、電池セル100の配置により内部で温度バラツキが生じることがある。とくに中央付近に向かうほど電池セル100内部の熱が拡散しにくくなるため、中央付近の電池セル100(図5のCell3付近)は温度が高くなりやすい。上述したように電池セル100は、高温になるほど活性化して、直流抵抗が小さくなる。そのため電圧や電流、時間などの充電条件が同じであっても、電池の温度が高いほど電池セル100は容量が入りやすくなる。したがって、同じ充電条件では、電池の温度が高い電池セル100ほど過充電気味となってしまう。とくに、電池セル100は過充電保護電圧を超える電圧に到達すると、保護回路により充電が強制終了されてしまう。
第2の実施形態における電池パック10は、各電池セル100の中で最大温度に基づいて、充電終止電流値を設定する。こうすることにより、過充電保護電圧を超える電圧に到達する電池セル100が抑制されるため、保護回路により充電が強制終了されにくくなる。Next, effects of the second embodiment will be described.
The plurality of
The
以上のように、第2の実施形態によれば、電池パック10に含まれる複数の電池セル100がそれぞれ過充電になることを抑制しながら、それぞれ満充電に近づけることができる。
As described above, according to the second embodiment, each of the plurality of
(第3の実施形態)
図8は、第3の実施形態に係る電池パック10および制御回路20の構成を示す回路図である。第3の実施形態は、制御回路20が電池パック10の外側に設けられている点を除いて、第1の実施形態と同様である。以下、詳細を説明する。(Third embodiment)
FIG. 8 is a circuit diagram showing configurations of the
図8のように、制御回路20は、電池パック10の外側に設けられている。制御回路20は、例えば、電池パック10から独立した充電機器(不図示)等に設けられている。または、制御回路20は、電池パック10を放電して使用する際に用いる使用機器内に設けられていてもよい。
As shown in FIG. 8, the
電池パック10には、電池パック10の充放電を行うための正極端子820および負極端子840が設けられている。
The
制御回路20は、温度算出部200、制御部300、測定部400およびスイッチ(SW)500を備えている。制御回路20の電池パック10側のうち、電池パック10の正極端子820と対応する位置に、制御回路20の正極端子920が設けられている。また、電池パック10の負極端子840と対応する位置に、制御回路20の負極端子940が設けられている。これらの端子は、相互に配線(符号不図示)により接続されている。これにより、制御回路20から電池パック10に、充電の電力が供給される。
The
第3の実施形態によれば、制御回路20が電池パック10の外側に設けられている。制御回路20は、配線を介して、電池セル100に接続されている。これにより、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
According to the third embodiment, the
(第4の実施形態)
図9は、第4の実施形態に係る電池パック10および制御回路20の構成を示す回路図である。第4の実施形態は、複数の温度センサ210がそれぞれの電池セル100ごとに設けられている以外は、第3の実施形態と同様である。(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a circuit diagram showing configurations of the
第4の実施形態における終止電流設定手段は、第2の実施形態と同様に、温度算出部200により特定された電池セル100の中の最大温度に基づいて、電池セル100を充電するときの充電終止電流値を算出する。
The end current setting means in the fourth embodiment is charged when charging the
よって、第4の実施形態によれば、第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。 Therefore, according to the fourth embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
以上の第3の実施形態および第4の実施形態において、制御回路20が電池パック10の外側に設けられている場合を説明したが、その他、様々な構成とすることが可能である。例えば、制御部300だけが、電池パック10の外側に設けられていてもよい。
In the above third and fourth embodiments, the case where the
以上の実施形態において、上記した制御回路20を備える充電機器も開示されている。
In the above embodiment, a charging device including the above-described
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.
この出願は、2011年7月8日に出願された日本出願特願2011−152168号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2011-152168 for which it applied on July 8, 2011, and takes in those the indications of all here.
Claims (18)
前記電池セルの温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段の検出結果に基づいて、前記電池セルを充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定手段と、
前記電池セルの充電電流が前記充電終止電流値以下になったときに、前記電池セルの充電を終了させる充電制御手段と、
を備え、
前記電池セルの温度が少なくとも20℃以上45℃未満において、
前記充電終止電流値を前記電池セルの温度に基づいて変化させる電池パック。A battery cell;
Temperature measuring means for measuring the temperature of the battery cell;
Based on the detection result of the temperature measuring means, an end current setting means for calculating a charge end current value when charging the battery cell;
Charging control means for terminating charging of the battery cell when the charging current of the battery cell becomes equal to or lower than the charge end current value;
With
When the temperature of the battery cell is at least 20 ° C. or more and less than 45 ° C.,
A battery pack that changes the end-of-charge current value based on a temperature of the battery cell.
前記終止電流設定手段は、前記温度測定手段による前記電池セルの温度が高くなるにつれて前記充電終止電流値を高く設定する電池パック。The battery pack according to claim 1,
The termination current setting means is a battery pack that sets the charge termination current value higher as the temperature of the battery cell by the temperature measurement means becomes higher.
前記電池セルの温度と満充電時の充電終止電流値である満充電終止電流値との関係を示す満充電終止電流データを記憶する記憶手段を備え、
前記終止電流設定手段は、前記満充電終止電流データを用いて前記充電終止電流値を設定する電池パック。The battery pack according to claim 1,
Storage means for storing full charge end current data indicating a relationship between the temperature of the battery cell and a full charge end current value which is a charge end current value at the time of full charge;
The termination current setting means is a battery pack that sets the charge termination current value by using the full charge termination current data.
前記電池セルの現在の容量を測定する容量測定手段を備え、
前記終止電流設定手段は、前記電池セルの初期容量値に対する前記容量測定手段の測定値の比に基づいて、前記充電終止電流値を補正する電池パック。The battery pack according to any one of claims 1 to 3,
Capacity measuring means for measuring the current capacity of the battery cell;
The termination current setting means is a battery pack that corrects the charge termination current value based on a ratio of a measured value of the capacity measuring means to an initial capacity value of the battery cell.
前記初期容量値に対する前記測定値の比が小さくなるにつれて前記充電終止電流値を低く補正する電池パック。The battery pack according to claim 4,
The battery pack which correct | amends the said charge end current value low as the ratio of the said measured value with respect to the said initial capacity value becomes small.
前記温度測定手段は、複数の前記電池セルの温度をそれぞれ測定し、
前記終止電流設定手段は、前記温度の中の最大温度を用いて前記充電終止電流値を算出する電池パック。The battery pack according to any one of claims 1 to 5,
The temperature measuring means measures the temperature of each of the plurality of battery cells,
The termination current setting means is a battery pack that calculates the charge termination current value using a maximum temperature among the temperatures.
前記温度受信手段の検出結果に基づいて、前記電池セルを充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定手段と、
前記電池セルの充電電流が前記充電終止電流値以下になったときに、前記電池セルの充電を終了させる充電制御手段と、
を備え、
前記電池セルの温度が少なくとも20℃以上45℃未満において、
前記充電終止電流値を前記電池セルの温度に基づいて変化させる充電制御システム。Temperature receiving means for receiving the temperature of the battery cell;
Based on the detection result of the temperature receiving means, an end current setting means for calculating a charge end current value when charging the battery cell;
Charging control means for terminating charging of the battery cell when the charging current of the battery cell becomes equal to or lower than the charge end current value;
With
When the temperature of the battery cell is at least 20 ° C. or more and less than 45 ° C.,
The charge control system which changes the said charge end current value based on the temperature of the said battery cell.
前記終止電流設定手段は、前記温度受信手段による前記温度が高くなるにつれて前記充電終止電流値を高く設定する充電制御システム。The charge control system according to claim 7,
The termination current setting means is a charge control system that sets the charge termination current value higher as the temperature by the temperature receiving means becomes higher.
前記電池セルの温度と満充電時の充電終止電流値である満充電終止電流値との関係を示す満充電終止電流データを記憶する記憶手段を備え、
前記終止電流設定手段は、前記満充電終止電流データを用いて前記充電終止電流値を設定する充電制御システム。The charge control system according to claim 7,
Storage means for storing full charge end current data indicating a relationship between the temperature of the battery cell and a full charge end current value which is a charge end current value at the time of full charge;
The termination current setting means is a charge control system that sets the charge termination current value using the full charge termination current data.
前記電池セルの現在の容量を測定する容量測定手段を備え、
前記終止電流設定手段は、前記電池セルの初期容量値に対する前記容量測定手段の測定値の比に基づいて、前記充電終止電流値を補正する充電制御システム。The charge control system according to any one of claims 7 to 9,
Capacity measuring means for measuring the current capacity of the battery cell;
The termination current setting means corrects the charge termination current value based on a ratio of a measured value of the capacity measuring means to an initial capacity value of the battery cell.
前記初期容量値に対する前記測定値の比が小さくなるにつれて前記充電終止電流値を低く補正する充電制御システム。The charge control system according to claim 10,
The charge control system which correct | amends the said charge end current value low as the ratio of the said measured value with respect to the said initial capacity value becomes small.
前記温度受信手段は、複数の前記電池セルの温度をそれぞれ受信し、
前記終止電流設定手段は、前記温度の中の最大温度を用いて前記充電終止電流値を算出する充電制御システム。The charge control system according to any one of claims 7 to 11,
The temperature receiving means receives the temperature of each of the plurality of battery cells,
The end current setting means is a charge control system for calculating the end charge current value using a maximum temperature among the temperatures.
測定温度に基づいて、前記電池セルを充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定ステップと、
前記電池セルの充電電流が前記充電終止電流値以下になったとする条件を判定する判定ステップと、
前記条件を満たさないとき、前記充電を継続させ、前記条件を満たすとき、前記電池セルの充電を終了させる充電制御ステップと、
を備え、
前記電池セルの温度が少なくとも20℃以上45℃未満において、
前記充電終止電流値を前記電池セルの温度に基づいて変化させる充電方法。A charging start step for starting charging the battery cell and measuring the temperature of the battery cell being charged; and
An end current setting step for calculating a charge end current value when charging the battery cell based on the measured temperature;
A determination step for determining a condition that the charging current of the battery cell is equal to or lower than the charge end current value;
When the condition is not satisfied, the charging is continued, and when the condition is satisfied, the charging control step for terminating the charging of the battery cell;
With
When the temperature of the battery cell is at least 20 ° C. or more and less than 45 ° C.,
The charging method which changes the said charge end current value based on the temperature of the said battery cell.
前記終止電流設定ステップは、前記測定温度が高くなるにつれて前記充電終止電流値を高く設定する充電方法。The charging method according to claim 13,
In the charging method, the end current setting step sets the charge end current value higher as the measured temperature becomes higher.
前記終止電流設定ステップは、前記電池セルの温度と満充電時の充電終止電流値である満充電終止電流値との関係を示す満充電終止電流データを用いて、前記充電終止電流値を設定する充電方法。The charging method according to claim 13,
In the end current setting step, the charge end current value is set using full charge end current data indicating a relationship between a temperature of the battery cell and a full charge end current value that is a charge end current value at the time of full charge. Charging method.
前記終止電流設定ステップは、前記電池セルの初期容量値に対する前記電池セルの現在の容量値の比に基づいて、前記充電終止電流値を補正する充電方法。The charging method according to any one of claims 13 to 15,
The end current setting step is a charging method in which the end current value is corrected based on a ratio of a current capacity value of the battery cell to an initial capacity value of the battery cell.
前記初期容量値に対する現在の前記容量値の比が小さくなるにつれて前記充電終止電流値を低く補正する充電方法。The charging method according to claim 16, wherein
A charging method for correcting the charge end current value to be lower as a ratio of the current capacity value to the initial capacity value becomes smaller.
前記充電開始ステップは、複数の前記電池セルの温度をそれぞれ測定し、
前記終止電流設定ステップは、前記温度の中の最大温度を用いて前記充電終止電流値を算出する充電方法。The charging method according to any one of claims 13 to 17,
The charging start step measures the temperature of each of the plurality of battery cells,
In the charging method, the end current setting step calculates the charge end current value using a maximum temperature among the temperatures.
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