KR20120028350A

KR20120028350A - 충전 제어 회로, 전지팩 및 충전 시스템

Info

Publication number: KR20120028350A
Application number: KR1020117031563A
Authority: KR
Inventors: 가즈야 마에가와
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2012-03-22
Also published as: JPWO2011061902A1; WO2011061902A1; JP4768090B2; US20120086406A1; US8305045B2; KR101318488B1; CN102474124B; CN102474124A

Abstract

이차전지를 충전하는 충전부의 동작을 제어하는 충전 제어부와, 상기 이차전지의 단자 전압을 검출하는 전압 검출부와, 상기 이차전지에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부를 구비하고, 상기 충전 제어부는, 상기 충전부로부터 소정의 설정 전류치의 충전 전류를 상기 이차전지에 공급시켜 상기 충전부에 정전류 충전을 실행시킴과 아울러 상기 정전류 충전의 실행 중에 상기 전압 검출부에 의해 검출된 단자 전압이 소정의 임계 전압치와 같아진 경우, 상기 전류 검출부에 의해 검출된 전류치가 소정의 임계 전류치와 같아질 때까지 상기 충전부로부터 상기 임계 전압치의 충전 전압을 상기 이차전지에 공급시키는 것에 의해 상기 충전부에 정전압 충전을 실행시키는 정전류 정전압 충전을 복수회 반복하고, 또한 상기 정전류 정전압 충전이 반복될 때마다, 상기 임계 전압치를 증대시키고 상기 설정 전류치 및 상기 임계 전류치를 감소시키는 충전 제어 회로.

Description

충전 제어 회로, 전지팩 및 충전 시스템{CHARGE CONTROL CIRCUIT, CELL PACK, AND CHARGING SYSTEM}

본 발명은 이차전지의 충전을 제어하는 충전 제어 회로와, 이것을 구비한 전지팩 및 충전 시스템에 관한 것이다.

종래로부터, 이차전지를 단시간에 충전할 수 있는 충전 방식으로서, 펄스 형상으로 일정한 전류를 흘려 충전하는 펄스 충전 방식이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 이러한 펄스 충전 방식에서는, 펄스 전류가 흐르는 짧은 기간, 이차전지가 만충전 전압을 넘는 충전 전압, 대전류로 충전되는 것에 의해, 충전 시간을 단축하게 되어 있다.

또한, 정전류 충전의 충전 전류를, 다단계로 단계적으로 감소시키는 다단 정전류 충전 방식도 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 2 참조). 이러한 다단 정전류 충전 방식에서는, 충전 말기의 충전 전류가 적고, 전지 온도의 상승도 저감할 수 있기 때문에, 이차전지의 열화가 적다.

그러나, 상술한 바와 같은 펄스 충전 방식에서는, 만충전 부근에서는 충전 펄스가 이차전지에 인가된 순간, 이차전지의 단자 전압이 만충전 전압을 넘기 때문에, 이차전지를 열화시켜 버린다고 하는 문제가 있었다.

한편, 다단 정전류 충전 방식에서는, 펄스 충전 방식과 같이, 만충전 전압을 넘는 전압을 의도적으로 이차전지에 인가하지 않아, 펄스 충전 방식보다 이차전지의 열화를 저감할 수 있다. 그러나, 다단 정전류 충전 방식에서는, 펄스 충전 방식보다 충전 시간이 늘어나 버린다고 하는 문제가 있었다.

(선행 기술 문헌)

(특허 문헌)

(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 제2005-253210호 공보

(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 제2007-151261호 공보

본 발명의 목적은, 펄스 충전 방식보다 이차전지의 열화를 저감하고, 배경기술에 따른 다단 정전류 충전 방식보다 충전 시간을 단축하는 것이 용이한 충전 제어 회로와, 이것을 이용한 전지팩 및 충전 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 국면에 따르는 충전 제어 회로는, 이차전지를 충전하는 충전부의 동작을 제어하는 충전 제어부와, 상기 이차전지의 단자 전압을 검출하는 전압 검출부와, 상기 이차전지에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부를 구비하고, 상기 충전 제어부는, 상기 충전부로부터 소정의 설정 전류치의 충전 전류를 상기 이차전지에 공급시켜 상기 충전부에 정전류 충전을 실행시킴과 아울러 상기 정전류 충전의 실행 중에 상기 전압 검출부에 의해 검출된 단자 전압이 소정의 임계 전압치와 같아진 경우, 상기 전류 검출부에 의해 검출된 전류치가 소정의 임계 전류치와 같아질 때까지 상기 충전부로부터 상기 임계 전압치의 충전 전압을 상기 이차전지에 공급시키는 것에 의해 상기 충전부에 정전압 충전을 실행시키는 정전류 정전압 충전을, 복수회 반복하고, 또한 상기 정전류 정전압 충전이 반복될 때마다, 상기 임계 전압치를 증대시키고 상기 설정 전류치 및 상기 임계 전류치를 감소시킨다.

도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 충전 제어 회로를 구비한, 전지팩 및 충전 시스템의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 기억부에 기억된 데이터 테이블의 일례를 나타내는 표 형식의 설명도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 충전 제어부의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 충전 시스템의 동작의 일례를 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 충전 시스템의 동작의 다른 일례를 설명하기 위한 설명도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시 형태를 도면에 근거하여 설명한다. 또, 각 도면에 있어서 동일한 부호를 붙인 구성은, 동일한 구성인 것을 나타내고, 그 설명을 생략한다. 도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 충전 제어 회로(5)를 구비한, 전지팩(2) 및 충전 시스템(1)의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 1에 나타내는 충전 시스템(1)은, 전지팩(2)과, 기기측 회로(3)가 조합되어 구성되어 있다.

충전 시스템(1)은, 예컨대, 휴대형 퍼스널 컴퓨터나 디지털 카메라, 휴대 전화기 등의 전자 기기, 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 차량 등의 전지 탑재 기기 시스템이다. 그리고, 기기측 회로(3)는, 예컨대 이들 전지 탑재 기기 시스템의 본체 부분이며, 부하 회로(34)는, 이들 전지 탑재 기기 시스템에 있어서, 전지팩(2)으로부터의 전력 공급에 의해 동작하는 부하 회로이다.

전지팩(2)은, 이차전지(4), 충전 제어 회로(5), 전류 검출 저항(6), 스위칭 소자 Q1, Q2 및 접속 단자(11, 12, 13)를 구비하고 있다. 전지팩(2)은, 기기측 회로(3)와 탈착이 가능하게 되어 있다. 또한, 충전 제어 회로(5)는, 제어부(50), 전압 검출부(51), 전류 검출부(52) 및 통신부(53)를 구비하고 있다.

또, 충전 시스템(1)은, 반드시 전지팩(2)과 기기측 회로(3)로 분리가 가능하게 구성되는 것에 한정되지 않는다. 충전 시스템(1) 전체로 1개의 충전 제어 회로(5)가 구성되어 있더라도 좋다. 또한, 충전 시스템(1)은, 충전 제어 회로(5)를, 전지팩(2)과 기기측 회로(3)에서 분담하여 구비하도록 하더라도 좋다. 또한, 이차전지(4)는, 전지팩으로 되어 있을 필요는 없고, 예컨대 충전 제어 회로(5)가, 차량 탑재용의 ECU(Electric Control Unit)로서 구성되어 있더라도 좋다.

기기측 회로(3)는, 접속 단자(31, 32, 33), 부하 회로(34), 충전부(35), 통신부(36) 및 제어부(37)를 구비하고 있다. 충전부(35)는, 급전용의 접속 단자(31, 32)에 접속되고, 통신부(36)는, 접속 단자(33)에 접속되어 있다.

또한, 전지팩(2)이, 기기측 회로(3)에 부착되면, 전지팩(2)의 접속 단자(11, 12, 13)와, 기기측 회로(3)의 접속 단자(31, 32, 33)가, 각각 접속되게 되어 있다.

통신부(53, 36)는, 접속 단자(13, 33)를 통해 서로 데이터 송수신이 가능하게 구성된 통신 인터페이스 회로이다.

충전부(35)는, 제어부(37)로부터의 제어 신호에 따른 전류, 전압을, 접속 단자(31, 32)를 통해 전지팩(2)에 공급하는 전원 회로이다. 충전부(35)는, 예컨대 상용 전원 전압으로부터 전지팩(2)의 충전 전류를 생성하는 전원 회로이더라도 좋고, 예컨대 태양광, 풍력, 혹은 수력 등의 자연 에너지에 근거하여 발전하는 발전 장치나, 내연 기관 등의 동력에 의해 발전하는 발전 장치 등이더라도 좋다.

제어부(37)는, 예컨대 마이크로컴퓨터를 이용하여 구성된 제어 회로이다. 그리고, 전지팩(2)에 있어서의 제어부(50)로부터 통신부(53)에 의해 송신된 요구 지시가, 통신부(36)에 의해 수신되면, 제어부(37)는, 통신부(36)에 의해 수신된 요구 지시에 따라 충전부(35)를 제어함으로써, 전지팩(2)으로부터 송신된 요구 지시에 따른 전류나 전압을, 충전부(35)로부터 접속 단자(11, 12)에 출력시킨다.

전지팩(2)에서는, 접속 단자(11)는, 스위칭 소자 Q2와 스위칭 소자 Q1을 통해 이차전지(4)의 양극에 접속되어 있다. 스위칭 소자 Q1 및 스위칭 소자 Q2로서는, 예컨대 p 채널의 FET(Field Effect Transistor)가 이용된다.

스위칭 소자 Q1, Q2는, 각각 기생 다이오드를 갖고 있다. 그리고, 스위칭 소자 Q2의 기생 다이오드는, 이차전지(4)의 방전 전류가 흐르는 방향(이차전지(4)의 양극으로부터 접속 단자(11)로 향하는 방향)이, 순방향이 되는 방향으로 배치되어 있다. 이에 의해, 스위칭 소자 Q2는, 오프하면, 이차전지(4)의 충전 방향(접속 단자(11)로부터 이차전지(4)의 양극으로 향하는 방향)의 전류만을 차단하게 되어 있다.

또한, 스위칭 소자 Q1의 기생 다이오드는, 이차전지(4)의 충전 전류가 흐르는 방향이, 순방향이 되는 방향으로 배치되어 있다. 이에 의해, 스위칭 소자 Q1은, 오프하면, 이차전지(4)의 방전 방향의 전류만을 차단하게 되어 있다. 스위칭 소자 Q1, Q2는, 통상, 온되어 있고, 이상시에 오프되어 이차전지(4)를 보호하게 되어 있다.

또한, 접속 단자(12)는, 전류 검출 저항(6)을 통해 이차전지(4)의 음극에 접속되어 있고, 접속 단자(11)로부터 스위칭 소자 Q2, 스위칭 소자 Q1, 이차전지(4) 및 전류 검출 저항(6)을 통해 접속 단자(12)에 이르는 전류 경로가 구성되어 있다.

또, 접속 단자(11, 12, 13, 31, 32, 33)는, 전지팩(2)과 기기측 회로(3)를 전기적으로 접속하는 것이면 좋고, 예컨대 전극이나 커넥터, 단자대 등이더라도 좋고, 랜드나 패드 등의 배선 패턴이더라도 좋다.

전류 검출 저항(6)은, 전류 검출용의, 이른바 션트 저항이며, 이차전지(4)의 충전 전류 및 방전 전류를 전압치로 변환한다. 또, 전류 검출 저항(6) 대신에, 예컨대 전류 변성기나 홀 소자 등의 전류 검출 소자를 이용하더라도 좋다.

이차전지(4)는, 예컨대 단일전지(electric cell)이더라도 좋고, 예컨대 복수의 이차전지가 직렬 접속된 조전지(assembled battery)이더라도 좋고, 예컨대 복수의 이차전지가 병렬 접속된 조전지이더라도 좋고, 직렬과 병렬이 조합되어 복수의 이차전지가 접속된 조전지이더라도 좋다. 이차전지(4)로서는, 예컨대 리튬이온 이차전지가 이용된다. 또, 이차전지(4)는, 리튬이온 이차전지에 한정되지 않는다. 예컨대 니켈수소 이차전지나 니켈카드뮴 이차전지 등, 여러 가지의 이차전지를 이차전지(4)로서 이용할 수 있다.

여기서, 이차전지(4)는, 단자 전압 Vb가 매우 낮은 경우, 내부 단락이 생길 우려가 있다. 예컨대, 리튬이온 이차전지의 경우이면, 1셀의 단자 전압이 1.4V 이하 정도가 되면, 전지 내부에서 리튬의 석출이 생겨 내부 단락이 생길 우려가 있다. 따라서, 이차전지(4)가 단일전지인 경우, 단자 전압 Vb가 1.4V 이하 정도가 되면 전지 내부에서 내부 단락이 생길 우려가 있다. 또한, 이차전지(4)가, n개의 셀이 직렬로 접속된 조전지인 경우, 단자 전압 Vb가, 1.4V×n 이하 정도가 되면 전지 내부에서 내부 단락이 생길 우려가 있다. 이와 같이, 이차전지(4)에 있어서 내부 단락이 생길 우려가 있는 전압이, 판정 전압 Vj로서 미리 설정되어 있다.

전압 검출부(51)는, 예컨대 아날로그 디지털 컨버터를 이용하여 구성되어 있고, 이차전지(4)의 단자 전압(단자간 전압)을 검출하여, 그 단자 전압을 나타내는 신호를 제어부(50)에 출력한다.

전류 검출부(52)는, 예컨대 아날로그 디지털 컨버터를 이용하여 구성되어 있다. 그리고, 전류 검출부(52)는, 전류 검출 저항(6)의 양단 사이의 전압 Vr을 검출하고, 그 전압 Vr을 나타내는 신호를, 이차전지(4)에 흐르는 충전 전류치 Ic를 나타내는 정보로서 제어부(50)에 출력한다. 또한, 전류 검출부(52)는, 충전 전류치 Ic를 나타내는 정보(전압 Vr)에 대하여, 예컨대 이차전지(4)를 충전하는 방향을 플러스의 값으로, 이차전지(4)를 충전하는 방향을 마이너스의 값으로 나타내게 되어 있다.

제어부(50)에서는, 예컨대, 이 전압 Vr을 전류 검출 저항(6)의 저항치 R로 제산함으로써, 이차전지(4)에 흐르는 충전 전류치 Ic를 취득한다.

제어부(50)는, 예컨대 소정의 연산 처리를 실행하는 CPU(Central Processing Unit)와, 소정의 제어 프로그램이 기억된 ROM(Read Only Memory)과, 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM(Random Access Memory)과, 예컨대 ROM을 이용하여 구성된 기억부(502)와, 이들의 주변 회로 등을 구비하여 구성되어 있다.

그리고, 제어부(50)는, ROM에 기억된 제어 프로그램을 실행함으로써, 충전 제어부(501)로서 기능한다.

충전 제어부(501)는, 통신부(53, 36)를 이용하여 제어부(37)에, 설정 전류치 Is의 충전 전류의 요구 지시를 송신한다. 이에 의해, 제어부(37)에 의한 제어에 근거하여 충전부(35)로부터 설정 전류치 Is의 충전 전류가 이차전지(4)에 공급되어 정전류 충전이 실행된다. 그리고, 충전 제어부(501)는, 전압 검출부(51)에 의해 검출된 이차전지(4)의 단자 전압 Vb가 소정의 임계 전압치 Vth가 되면, 통신부(53, 36)를 이용하여 제어부(37)에, 임계 전압치 Vth의 충전 전압의 요구 지시를 송신한다. 이에 의해, 제어부(37)에 의한 제어에 근거하여 충전부(35)로부터 임계 전압치 Vth의 충전 전압이 이차전지(4)에 공급되어, 정전압 충전이 실행된다. 이렇게 하여 충전 제어부(501)는, 전류 검출부(52)에 의해 검출되는 충전 전류치 Ic가 임계 전류치 Ith가 될 때까지 정전압 충전을 실행한다. 이와 같이, 정전류 충전과 정전압 충전을 조합함으로써, 충전 제어부(501)는, 정전류 정전압(CCCV : Constant Current Constant Voltage) 충전을 실행한다.

또한, 충전 제어부(501)는, 전압 검출부(51)에 의해 검출된 단자 전압 Vb가, 미리 설정된 판정 전압 Vj를 넘는 경우에 있어서 개시된 정전류 정전압 충전(CCCV 충전)에 있어서, 기억부(502)에 기억되어 있는 데이터 테이블 A에 근거하여, 임계 전압치 Vth를 이차전지(4)의 만충전 전압 Vf까지 단계적으로 증대시키고, 임계 전류치 Ith를 이차전지(4)의 만충전을 판정하기 위한 판정 전류치 If까지 단계적으로 감소시키면서, 정전류 정전압 충전을 복수회 반복함으로써, 이차전지(4)를 만충전까지 충전한다.

한편, 충전 제어부(501)는, 전압 검출부(51)에 의해 검출되는 단자 전압 Vb가, 판정 전압 Vj에 미치지 않는 경우에 있어서 개시된 정전류 정전압 충전의 다음에 반복되는 정전류 정전압 충전에 있어서, 기억부(502)에 기억되어 있는 데이터 테이블 A에 근거하여, 그 앞의 정전류 정전압 충전보다, 임계 전압치 Vth 및 임계 전류치 Ith를 단계적으로 증대시킨다.

기억부(502)에는, 예컨대 도 2에 나타내는 바와 같이, 충전 제어부(501)에 의해 행해지는 정전류 정전압 충전에 있어서 이용되는 설정 전류치 Is, 임계 전압치 Vth 및 임계 전류치 Ith를, 단자 전압 Vb와 대응시킨 데이터 테이블 A(LUT : Look Up Table)가 미리 기억되어 있다.

도 2에 나타내는 데이터 테이블 A에서, 전압치 V1~V4, Vf는, V1<V2<V3<V4<Vf의 관계에 있다. 전압치 Vf는, 이차전지(4)의 만충전 전압이다. 여기서, 데이터 테이블 A에서는, 판정 전압 Vj가, 예컨대 V1<Vj<V2의 관계에 있는 경우에 대한 예를 나타내고 있다. 또한, 전류치 I0~I6, If는, If<I0<I1<I2<I3<I4<I5<I6의 관계에 있다. 전류치 If는, 이차전지(4)의 만충전을 판정하기 위한 판정 전류치이다.

도 2에 나타내는 데이터 테이블 A는, 0V~만충전 전압 Vf까지의 단자 전압 Vb의 전압 범위를, 5개의 단계(영역)로 구분하고, 각 단계에 대응하는 설정 전류치 Is, 임계 전압치 Vth 및 임계 전류치 Ith를 기억하고 있다. 또한, 각 단계에 대응하는 단자 전압 Vb의 전압 범위의 하한치는, 각 단계보다 1단계, 단자 전압 Vb가 낮은 단계에 대응하는 임계 전압치 Vth와 같은 전압이 설정되어 있다. 이에 의해, 정전류 정전압 충전이 실행될 때마다, 1단계씩 단자 전압 Vb가 높은 단계로 이행하게 된다.

그리고, 데이터 테이블 A에는, 단자 전압 Vb가 판정 전압 Vj에 미치지 않는 단계 1, 2에 있어서는, 단계 1, 2로부터 각각 다음 단계 2, 3으로 이행했을 때, 설정 전류치 Is, 임계 전류치 Ith 및 임계 전압치 Vth가 각각 증대되도록, 각 값이 설정되어 있다. 그리고, 단자 전압 Vb가 판정 전압 Vj에 미치지 않는 단계 1, 2에 있어서의 설정 전류치 Is(충전 전류치)는, 가령 이차전지(4)에 내부 단락이 생기는 경우라도, 전지팩(2)의 고장이나 손상을 초래하지 않을 정도의 미소한 전류치가 설정되어 있다.

또, 판정 전압 Vj는, 반드시 이차전지(4)에 있어서 내부 단락이 생길 우려가 있는 전압이 아니더라도 좋다. 예컨대, 이차전지(4)에 있어서 내부 단락이 생길 우려가 있는 전압이, 전압치 V1에 미치지 않는 경우에, 판정 전압 Vj가, 예컨대 V1<Vj<V2의 조건을 만족시키는 전압 범위 내에 설정되어 있더라도 좋다.

이 경우, 단자 전압 Vb가, 이차전지(4)에 있어서 내부 단락이 생길 우려가 있는 전압을 넘는 단계 2에 있어서의 설정 전류치 Is(충전 전류치)는, 이차전지(4)에 내부 단락이 생기는 경우라도 반드시 전지팩(2)의 고장이나 손상을 초래하지 않을 정도의 전류치일 필요는 없다. 그러나 단계 2에 있어서는, 단자 전압 Vb는 판정 전압 Vj에 미치지 않기 때문에, 그 다음 단계 3보다 설정 전류치 Is(충전 전류치)가 더 작은 값으로 설정되어 있다.

이에 의해, 단계 2에 있어서의 충전 전류치가 그 후의 단계 3보다 작은 전류치가 되는 것에 의해, 충전에 의해 이차전지(4)에서 발생하는 발열량을 감소시킬 수 있다. 이와 같이, 판정 전압 Vj를 적절하게 설정하는 것에 의해, 이차전지(4)에서 발생하는 발열량을 조절하는 것이 가능해져, 전지팩(2)의 열설계가 용이해진다.

한편, 데이터 테이블 A에는, 단자 전압 Vb가 판정 전압 Vj를 넘는 단계 3, 4에 있어서는, 단계 3, 4로부터 각각 다음 단계 4, 5로 이행했을 때, 설정 전류치 Is 및 임계 전류치 Ith가 각각 감소되고, 임계 전압치 Vth가 증대되도록, 각 값이 설정되어 있다. 또한, 단계 3, 4의 임계 전류치 Ith는, 다음 단계 4, 5에 있어서의 설정 전류치 Is와 같아지도록, 그 값이 설정되어 있다.

여기서, 이차전지(4)에 설정 전류치 Is의 전류가 흐르면, 그 단자 전압 Vb는, 이차전지(4)의 내부 저항에 설정 전류치 Is의 전류가 흐르는 것에 의해 생기는 전압과, 이차전지(4)의 개방 전압(OCV : Open Circuit Voltage)을 가산한 것이 된다. 그 때문에, 단자 전압 Vb와 이차전지(4)의 개방 전압은 일치하지 않고 그 차이는 충전 전류에 따라 변화한다.

그 때문에, 정전류 충전을 다단계로 행하는 경우에, 1단계 진행할 때에, 설정 전류치 Is의 감소 및 임계 전압치 Vth의 증대를, 일정치의 감산이나 가산에 의해 행하면, 충전 전류가 많을 때는, 단자 전압 Vb(충전 전압)와 이차전지(4)의 개방 전압의 차이가 크기 때문에, 개방 전압이 충분히 상승하기 전에 단자 전압 Vb가 임계 전압치 Vth에 달하여 정전류 충전이 종료되어 버려, 충전 시간이 늘어나 버린다. 그 한편, 충전 전류가 많을 때에 맞춰 임계 전압치 Vth를 높게 설정해 두면, 충전 전류가 적을 때는, 단자 전압 Vb(충전 전압)와 이차전지(4)의 개방 전압의 차이가 작기 때문에, 단자 전압 Vb가 임계 전압치 Vth에 달했을 때는, 개방 전압이 너무 높아져 이차전지(4)의 열화가 촉진될 우려가 있다.

그래서, 도 1에 나타내는 충전 제어 회로(5)는, 설정 전류치 Is의 감소 및 임계 전압치 Vth의 증대를, 일정치의 감산, 가산이라고 하는 산출 연산으로 행하는 것이 아니고, 미리 예컨대 실험적으로, 양호한 충전(정전류 충전의 종료가 지너무 빠르지 않고, 또한 이차전지(4)의 열화가 적은 충전)이 실행 가능한 설정 전류치 Is와 임계 전압치 Vth의 조합을 구하여 데이터 테이블 A로서 기억부(502)에 기억시켜 둔다.

그리고, 이 데이터 테이블 A에 근거하여 각 단계(단자 전압 Vb)에 있어서, 설정 전류치 Is(충전 전류치)와 임계 전압치 Vth를 설정하는 것에 의해, 최적의 설정 전류치 Is와 임계 전압치 Vth의 조합을 실현하고, 양호한 충전을 실행하는 것이 용이하게 되어 있다.

또, 반드시 기억부(502)를 구비할 필요는 없다. 정전류 충전을 다단계로 행하는 경우에 있어서 1단계 진행할 때에, 충전 제어부(501)는, 데이터 테이블 A를 이용하지 않고서 예컨대 산출 연산에 의해, 설정 전류치 Is 및 임계 전압치 Vth의 증감을 행하도록 하더라도 좋다.

다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 충전 시스템(1)의 동작에 대하여 설명한다. 도 3은 도 1에 나타내는 충전 제어부(501)의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 4는 도 1에 나타내는 충전 시스템(1)의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.

우선, 전압 검출부(51)에 의해, 예컨대 도 4에 있어서의 타이밍 T1에 있어서, 이차전지(4)의 단자 전압 Vb가 검출된다(단계 S1). 다음으로, 충전 제어부(501)에 의해, 기억부(502)의 데이터 테이블 A로부터, 단자 전압 Vb에 대응하는 설정 전류치 Is, 임계 전압치 Vth 및 임계 전류치 Ith가 판독된다(단계 S2).

그러면, 타이밍 T1에 있어서, 단자 전압 Vb는 전압치 V1보다 낮기 때문에, 충전 제어부(501)에 의해, 데이터 테이블 A에서의 단계 1로부터, 설정 전류치 Is가 전류치 I1, 임계 전압치 Vth가 전압치 V1, 임계 전류치 Ith가 전류치 I0으로서 설정된다. 그리고, 충전 제어부(501)에 의해, 제어부(37)에, 전류치 I1의 충전 전류를 요구하는 요구 지시가 송신되고, 제어부(37)에 의한 제어에 따라 충전부(35)로부터, 전류치 I1의 충전 전류가 이차전지(4)에 공급되어, 정전류 충전 CC1이 실행된다(단계 S3).

그러면, 이차전지(4)가, 전류치 I1의 충전 전류에 의해 충전됨에 따라, 단자 전압 Vb가 상승하고, 단자 전압 Vb가 임계 전압치 Vth에 미치지 않는 경우(단계 S4에서 아니오), 충전 제어부(501)에 의해, 단계 S3이 반복되어 정전류 충전 CC1이 계속된다.

한편, 단자 전압 Vb가 임계 전압치 Vth 이상이 되면(단계 S4에서 예, 타이밍 T2), 충전 제어부(501)는 단계 S5로 이행한다. 그리고, 충전 제어부(501)에 의해, 제어부(37)에, 전압치 V1의 충전 전압을 요구하는 요구 지시가 송신되고, 제어부(37)에 의한 제어에 따라 충전부(35)로부터, 전압치 V1의 충전 전압이 이차전지(4)로(에) 공급되어, 정전압 충전 CV1이 실행된다(단계 S5).

여기서, 가령, 타이밍 T1에 있어서 이차전지(4)에 내부 단락이 생기고 있었던 경우, 이차전지(4)는 충전되지 않기 때문에 단자 전압 Vb가 상승하지 않고, 정전류 충전 CC1이 계속되게 된다. 그러나, 정전류 충전 CC1에 있어서의 충전 전류치 I1은, 전지팩(2)의 고장이나 손상을 초래하지 않을 정도의 미소한 전류치가 설정되어 있기 때문에, 이차전지(4)에 내부 단락이 생기고 있었던 경우라도, 전지팩(2)의 고장이나 손상을 초래할 우려를 저감할 수 있다.

다음으로, 정전압 충전 CV1에 있어서, 이차전지(4)가, 전압치 V1의 충전 전압에 의해 충전됨에 따라, 전류 검출부(52)에 의해 검출되는 충전 전류치 Ic가 서서히 감소한다. 이때, 충전 전류치 Ic가 임계 전류치 Ith를 넘고 있는 경우(단계 S6에서 아니오), 단계 S5가 반복되어 정전압 충전 CV1이 계속된다. 이렇게 하여, 단계 S1~S6(타이밍 T1~T3)에 있어서, 정전류 정전압 충전이 실행된다.

그리고, 충전 전류치 Ic가 임계 전류치 Ith 이하가 되면(단계 S6에서 예, 타이밍 T3), 충전 제어부(501)는 단계 S7로 이행한다. 그리고, 충전 제어부(501)에 의해, 임계 전류치 Ith와 전류치 If가 비교된다(단계 S7). 타이밍 T3에 있어서는, 임계 전류치 Ith는 전류치 I0으로 설정되어 있고, 전류치 If가 아니기 때문에(단계 S7에서 아니오), 충전 제어부(501)는 단계 S1로 이행하여, 다시 다음의 정전류 정전압 충전이 반복된다.

다음으로, 단계 S1(타이밍 T3)에 있어서, 전압 검출부(51)에 의해, 단자 전압 Vb가 검출되면, 단자 전압 Vb는 전압치 V1로 되어 있기 때문에, 충전 제어부(501)에 의해, 기억부(502)의 데이터 테이블 A로부터, 전압치 V1의 단자 전압 Vb에 대응하는 단계 2의 전류치 I4, 전압치 V2 및 전류치 I3이, 설정 전류치 Is, 임계 전압치 Vth 및 임계 전류치 Ith로서 각각 판독된다(단계 S2). 즉, 설정 전류치 Is, 임계 전압치 Vth 및 임계 전류치 Ith가, 앞의 단계 1보다 각각 증대된다.

그리고, 충전 제어부(501)에 의해, 제어부(37)에, 전류치 I4의 충전 전류를 요구하는 요구 지시가 송신된다. 그리고, 제어부(37)에 의한 제어에 따라 충전부(35)로부터, 전류치 I4의 충전 전류가 이차전지(4)에 공급되어, 정전류 충전 CC2가 실행된다(단계 S3).

여기서, 정전류 충전 CC1로부터 정전압 충전 CV1로 이행한 것은, 충전에 따라 이차전지(4)의 단자 전압 Vb가 상승한 것을 의미하고, 이차전지(4)는 내부 단락하지 않고 있다고 생각할 수 있다. 따라서, 정전류 충전 CC2에 있어서는, 설정 전류치 Is를, 충전 전류의 상한치인 전류치 I6까지 증가시키도록 하더라도 좋고, 즉 데이터 테이블 A의 단계 2를 마련하지 않고, 단계 3에 있어서의 단자 전압 Vb의 범위를 V1≤Vb<V3으로 하더라도 좋다. 이 경우, 충전 전류가 증대되기 때문에, 충전 시간을 단축할 수 있다.

그러나, 충전 전류의 증가는, 이차전지(4)의 발열량의 증대를 초래하기 때문에, 열설계상의 필요에 따라, 단계 2에 있어서의 설정 전류치 Is를 전류치 I6보다 작은 전류치 I4로 설정해 두는 것에 의해, 발열량을 저감하는 것이 가능해진다.

이하, 단계 S3~S7이 반복되어, 정전류 충전 CC2 및 정전압 충전 CV2가 실행되고, 즉 정전류 정전압 충전이 실행되고, 다시 단계 S1로 이행한다(타이밍 T5). 그러면, 단자 전압 Vb는 전압치 V2로 되어 있기 때문에(단계 S1), 충전 제어부(501)에 의해, 기억부(502)의 데이터 테이블 A로부터, 전압치 V2의 단자 전압 Vb에 대응하는 단계 3의 전류치 I6, 전압치 V3 및 전류치 I5가, 새로운 설정 전류치 Is, 임계 전압치 Vth 및 임계 전류치 Ith로서 각각 판독된다(단계 S2). 즉, 설정 전류치 Is, 임계 전압치 Vth 및 임계 전류치 Ith가, 앞의 단계 2보다 각각 증대된다.

그리고, 충전 제어부(501)에 의해, 설정 전류치 Is를 전류치 I6, 임계 전압치 Vth를 전압치 V3, 임계 전류치 Ith를 전류치 I5로 하여, 다시 단계 S3~S7이 실행되어, 충전 전류를 전류치 I6으로 하는 정전류 충전 CC3(타이밍 T5~T6)과, 충전 전압을 전압치 V3으로 하는 정전압 충전 CV3(타이밍 T6~T7)이, 정전류 정전압 충전으로서 실행된다.

그리고, 정전압 충전 CV3(타이밍 T6~T7)에 있어서, 충전 전류치 Ic가 임계 전류치 Ith 이하가 되면(단계 S6에서 예, 타이밍 T7), 충전 제어부(501)는, 단계 S7로 이행한다.

타이밍 T7에 있어서는, 임계 전류치 Ith는 전류치 I5로 설정되어 있고, 전류치 If가 아니기 때문에(단계 S7에서 아니오), 충전 제어부(501)는, 단계 S1로 이행하여, 다시 다음의 정전류 정전압 충전이 반복된다.

그러면, 단자 전압 Vb는 전압치 V3으로 되어 있기 때문에(단계 S1), 충전 제어부(501)에 의해, 기억부(502)의 데이터 테이블 A로부터, 전압치 V3의 단자 전압 Vb에 대응하는 단계 4의 전류치 I5, 전압치 V4 및 전류치 I2가, 새로운 설정 전류치 Is, 임계 전압치 Vth 및 임계 전류치 Ith로서 각각 판독된다(단계 S2). 즉, 단자 전압 Vb가 판정 전압 Vj를 넘는 경우에 있어서 개시된 정전류 정전압 충전(정전류 충전 CC4, 정전압 충전 CV4)에 있어서, 임계 전압치 Vth가, 앞의 단계 3보다 증대되고, 설정 전류치 Is 및 임계 전류치 Ith가 앞의 단계 3보다 감소된다.

그리고, 충전 제어부(501)에 의해, 설정 전류치 Is를 전류치 I5, 임계 전압치 Vth를 전압치 V4, 임계 전류치 Ith를 전류치 I2로 하여, 다시 단계 S3~S7이 실행되어, 충전 전류를 전류치 I5로 하는 정전류 충전 CC4(타이밍 T7~T8)와, 충전 전압을 전압치 V4로 하는 정전압 충전 CV4(타이밍 T8~T9)가 실행된다.

그리고, 정전압 충전 CV4(타이밍 T8~T9)에 있어서, 충전 전류치 Ic가 임계 전류치 Ith 이하가 되면(단계 S6에서 예, 타이밍 T9), 단계 S7로 이행한다.

타이밍 T9에 있어서는, 임계 전류치 Ith는 전류치 I2로 설정되어 있고, 전류치 If가 아니기 때문에(단계 S7에서 아니오), 충전 제어부(501)는, 단계 S1로 이행하여, 다시 다음의 정전류 정전압 충전이 반복된다.

그러면, 단자 전압 Vb는 전압치 V4로 되어 있기 때문에(단계 S1), 충전 제어부(501)에 의해, 기억부(502)의 데이터 테이블 A로부터, 전압치 V4의 단자 전압 Vb에 대응하는 단계 5의 전류치 I2, 전압치 Vf 및 전류치 If가, 새로운 설정 전류치 Is, 임계 전압치 Vth 및 임계 전류치 Ith로서 각각 판독된다(단계 S2). 즉, 임계 전압치 Vth가, 앞의 단계 4보다 증대되고, 설정 전류치 Is 및 임계 전류치 Ith가 앞의 단계 4보다 감소된다.

그리고, 충전 제어부(501)에 의해, 설정 전류치 Is를 전류치 I2, 임계 전압치 Vth를 전압치 Vf, 임계 전류치 Ith를 전류치 If로 하여, 다시 단계 S3~S7이 실행되어, 충전 전류를 전류치 I2로 하는 정전류 충전 CC5(타이밍 T9~T10)와, 충전 전압을 전압치 Vf로 하는 정전압 충전 CV5(타이밍 T10~T11)가 실행된다.

그리고, 정전압 충전 CV5(타이밍 T10~T11)에 있어서, 충전 전류치 Ic가 임계 전류치 Ith 이하가 되면(단계 S6에서 예, 타이밍 T11), 충전 제어부(501)는, 단계 S7로 이행한다.

타이밍 T11에 있어서는, 임계 전류치 Ith와 전류치 If가 같기 때문에(단계 S7에서 예), 충전 제어부(501)에 의해, 제어부(37)에, 충전 전류를 제로로 하는 요구 지시가 송신되어, 제어부(37)에 의한 제어에 따라 충전부(35)가, 충전 전류의 공급을 정지하여(단계 S8), 이차전지(4)의 충전이 종료된다.

이상, 충전 제어부(501)는, 전압 검출부(51)에 의해 검출되는 단자 전압 Vb가, 판정 전압 Vj를 넘는 경우에 있어서 개시된 정전류 정전압 충전(타이밍 T5~T11)에 있어서, 데이터 테이블 A에 근거하여, 임계 전압치 Vth를 이차전지(4)의 만충전 전압 Vf까지 단계적으로 증대시키고, 임계 전류치 Ith를 이차전지(4)의 만충전을 판정하기 위한 판정 전류치 If까지 단계적으로 감소시키면서 복수회 반복함으로써, 이차전지(4)를 만충전까지 충전한다.

이 결과, 정전류 충전 CC3, CC4, CC5에 있어서, 충전 전류를, 다단계로 단계적으로 감소시키는 다단 정전류 충전이 실행되기 때문에, 이차전지(4)의 열화가 적다고 하는, 다단 정전류 충전의 이점을 얻을 수 있다. 또한, 펄스 충전 방식과 같이, 만충전 전압을 넘는 전압을 의도적으로 이차전지에 인가하지 않기 때문에, 펄스 충전 방식보다 이차전지(4)의 열화를 저감할 수 있다.

또한, 정전압 충전 CV3, CV4, CV5에 있어서, 이차전지(4)가, 임계 전압치 Vth의 충전 전압에 의해 충전됨에 따라, 이차전지(4)의 충전 전류치 Ic가 서서히 감소한다.

여기서, 배경기술에 기재된 다단 정전류 충전 방식이면, 정전압 충전 CV3, CV4, CV5가 실행되지 않고, 정전류 충전 CC3, CC4, CC5에 이어서, 전류치를 1단계 감소시킨 정전류 충전이 실행되게 된다. 그러면, 도 1에 나타내는 충전 제어 회로(5)는, 배경기술에 기재된 다단 정전류 충전 방식보다, 도 4에 나타내는 사선부 B, C, D의 면적에 상당하는 전하량만큼, 여분으로 충전할 수 있기 때문에, 다단 정전류 충전 방식보다 충전 시간을 단축하는 것이 용이하다.

또한, 배경기술에 따른 다단 정전류 충전 방식에 있어서는, 어떤 단계의 정전류 충전에 있어서, 이차전지의 단자 전압이 소정의 임계치 이상이 되면, 충전 전류를 1단계 감소시켜 다음 단계의 정전류 충전을 실행하는 것이지만, 이 경우, 단자 전압이 임계치 이상이 된 것을 검출하고 나서 충전 전류치를 감소시키기까지의 제어 응답 시간에 있어서, 단자 전압이 임계치 전압을 넘어 버려, 이차전지의 열화를 초래할 우려가 있다.

한편, 도 1에 나타내는 충전 제어 회로(5)는, 어떤 단계의 정전류 충전에 있어서, 이차전지(4)의 단자 전압 Vb가 임계 전압치 Vth 이상이 되면, 충전 전압을 임계 전압치 Vth로 하는 정전압 충전으로 이행하기 때문에, 정전류 충전의 다음은 이차전지의 단자 전압(충전 전압)을 직접 제어하는 전압 제어가 행해지는 결과, 이차전지(4)의 단자 전압 Vb가 임계 전압치 Vth를 넘을 우려를 저감하는 것이 용이하다.

또한, 단자 전압 Vb가, 판정 전압 Vj를 넘는 경우에 있어서 개시된 정전류 정전압 충전에 있어서의 임계 전류치 Ith는, 데이터 테이블 A에 근거하여, 그 다음으로 반복되는 정전류 정전압 충전에 있어서의 설정 전류치 Is로서 이용된다. 그 결과, 정전압 충전 CV3으로부터 정전류 충전 CC4로의 이행시 및 정전압 충전 CV4로부터 정전류 충전 CC5로의 이행시에 있어서, 충전 전류 및 충전 전압이 연속한 값이 되어, 부드럽게 이행이 행해지기 때문에, 이차전지(4)에 주는 스트레스가 저감된다.

또, 타이밍 T1~T5에 있어서, 2단계로 설정 전류치 Is를 증대시키는 예를 나타냈지만, 설정 전류치 Is를, 1단계로 최대의 전류치 I6으로 변화시키도록 하더라도 좋고, 전류치 I6이 되기까지의 단계수를 3단계 이상으로 하더라도 좋다.

또한, 타이밍 T5~T11에 있어서, 단계 3~5의 3단계로 설정 전류치 Is를 전류치 If까지 감소시키는 예를 나타냈지만, 2단계로 감소시키더라도 좋고, 4단계 이상으로 하더라도 좋다.

또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 설정 전류치 Is(충전 전류)를 증대시키는 단계를 마련하지 않는 구성으로 하더라도 좋다.

즉, 본 발명의 한 국면에 따르는 충전 제어 회로는, 이차전지를 충전하는 충전부의 동작을 제어하는 충전 제어부와, 상기 이차전지의 단자 전압을 검출하는 전압 검출부와, 상기 이차전지에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부를 구비하고, 상기 충전 제어부는, 상기 충전부로부터 소정의 설정 전류치를 갖는 충전 전류를 상기 이차전지에 공급시켜 상기 충전부에 정전류 충전을 실행시킴과 아울러 상기 정전류 충전의 실행 중에 상기 전압 검출부에 의해 검출된 단자 전압이 소정의 임계 전압치와 같아진 경우, 상기 전류 검출부에 의해 검출된 전류치가 소정의 임계 전류치와 같아질 때까지 상기 충전부로부터 상기 임계 전압치를 갖는 충전 전압을 상기 이차전지에 공급시키는 것에 의해 상기 충전부에 정전압 충전을 실행시키는 정전류 정전압 충전을, 복수회 반복하고, 또한 상기 정전류 정전압 충전이 반복될 때마다, 상기 임계 전압치를 증대시키고 상기 설정 전류치 및 상기 임계 전류치를 감소시킨다.

이 구성에 의하면, 충전 제어부에 의해, 설정 전류치에 의한 정전류 충전이 실행된다. 그리고, 이차전지의 단자 전압이 임계 전압치까지 상승하면, 충전 제어부에 의해, 이차전지에 흐르는 전류치가 임계 전류치로 감소할 때까지 충전 전압을 임계 전압치로 하는 정전압 충전이 실행된다. 그리고, 충전 제어부에 의해, 이 정전류 충전과 정전압 충전을 1세트로 한 정전류 정전압 충전이, 임계 전압치를 이차전지의 만충전 전압까지 단계적으로 증대시키고, 설정 전류치 및 임계 전류치를 단계적으로 감소시키면서 복수회 반복된다.

이에 의해, 정전류 충전이, 충전 전류를 단계적으로 감소시키면서 반복하여 실행되기 때문에, 배경기술에 따른 다단 정전류 충전과 같이, 이차전지의 열화를 저감할 수 있다. 또한, 펄스 충전 방식과 같이, 만충전 전압을 넘는 전압을 의도적으로 이차전지에 인가하지 않기 때문에, 펄스 충전 방식보다 이차전지의 열화를 저감할 수 있다. 또한, 정전류 충전의 다음에 정전압 충전이 실행되고, 그 정전압 충전이 실행되는 기간에 있어서는, 충전 전류가 서서히 감소하기 때문에, 정전류 충전의 다음에 한번에 1단계분의 충전 전류를 감소시키는 종래의 다단 정전류 충전보다, 충전량이 증대되는 결과, 배경기술에 따른 다단 정전류 충전 방식보다 충전 시간을 단축하는 것이 용이해진다.

또한, 상기 충전 제어부는, 상기 정전류 정전압 충전에 있어서 이용된 임계 전류치를, 그 다음에 반복되는 정전류 정전압 충전에 있어서의 상기 설정 전류치로서 이용하는 것이 바람직하다. 특히 상기 충전 제어부는, 상기 이차전지로의 충전 전류를 단계적으로 줄여 갈 필요가 있는 전지 전압의 영역에서, 상기 정전류 정전압 충전에 있어서의 임계 전류치를, 그 다음에 반복되는 정전류 정전압 충전에 있어서의 상기 설정 전류치로서 이용하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 앞의 단계의 정전류 정전압 충전에 있어서의 정전압 충전의 최후에 이차전지에 흐르고 있었던 전류가, 다음 단계의 정전류 정전압 충전에 있어서의 정전류 충전의 충전 전류가 되기 때문에, 각 단계의 정전류 정전압 충전 사이의 이행시에 있어서의 충전 전류가, 연속하여 부드럽게 변화되는 결과, 이차전지에 주는 스트레스를 저감할 수 있다.

또한, 상기 충전 제어부는, 상기 전압 검출부에 의해 검출되는 단자 전압이, 미리 설정된 판정 전압에 미치지 않는 경우에 있어서 개시된 정전류 정전압 충전의 다음에 반복되는 정전류 정전압 충전에 있어서, 그 직전의 정전류 정전압 충전보다, 상기 설정 전류치, 상기 임계 전압치 및 상기 임계 전류치를 증대시키는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 이차전지의 단자 전압이 판정 전압에 미치지 않는 경우에 있어서 개시된 정전류 정전압 충전의 다음에 반복되는 정전류 정전압 충전에 있어서는, 그 앞의 정전류 정전압 충전보다, 설정 전류치, 임계 전압치 및 임계 전류치가 증대된다. 즉, 이차전지의 단자 전압이 판정 전압에 미치지 않는 경우에 있어서 개시된 정전류 정전압 충전에 있어서는, 그 후에 실행되는 정전류 정전압 충전보다, 설정 전류치, 임계 전압치 및 임계 전류치가 작은 값으로 설정된다.

여기서, 이차전지의 단자 전압에 관계없이, 설정 전류치 및 임계 전류치를 단계적으로 감소시킨 경우에는, 충전을 개시한 직후의 설정 전류치, 즉 충전 전류치가 가장 큰 전류치가 된다. 그 때문에, 만일 이차전지에 내부 단락이 생기고 있으면, 충전 개시 직후에 가장 큰 충전 전류치가 내부 단락이 생기고 있는 이차전지에 공급되게 되어, 충전 제어 회로의 고장이나 손상을 초래할 우려가 있다.

그러나, 이차전지에 내부 단락이 생기고 있었던 경우, 이차전지의 단자 전압은 저하되어, 판정 전압에 미치지 않게 된다고 생각되기 때문에, 이차전지의 단자 전압이 판정 전압에 미치지 않는 경우에 있어서 개시된 정전류 정전압 충전에 있어서는, 그 후에 실행되는 정전류 정전압 충전보다, 설정 전류치, 임계 전압치 및 임계 전류치를 작은 값으로 설정하는 것에 의해, 내부 단락이 생길 우려가 있는 이차전지에 공급되는 충전 전류치를 감소시킬 수 있는 결과, 충전 제어 회로의 고장이나 손상을 초래할 우려를 저감할 수 있다.

또한, 상기 충전 제어부는, 상기 전압 검출부에 의해 검출되는 단자 전압이, 상기 판정 전압을 넘는 경우에 있어서 개시된 정전류 정전압 충전에 있어서 이용된 상기 임계 전류치를, 그 다음에 반복되는 정전류 정전압 충전에 있어서의 상기 설정 전류치로서 이용하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 이차전지의 단자 전압이 판정 전압을 넘고, 내부 단락이 생기고 있지 않다고 생각되는 경우에 개시된 정전류 정전압 충전에 있어서의 정전압 충전의 최후에 이차전지에 흐르고 있었던 전류가, 다음 단계의 정전류 정전압 충전에 있어서의 정전류 충전의 충전 전류가 되기 때문에, 각 단계의 정전류 정전압 충전 사이의 이행시에 있어서의 충전 전류가, 연속하여 부드럽게 변화되는 결과, 이차전지에 주는 스트레스를 저감할 수 있다.

또한, 상기 각 정전류 정전압 충전에 있어서 이용되는 상기 설정 전류치, 상기 임계 전압치 및 상기 임계 전류치를, 상기 단자 전압과 대응시켜 미리 기억하는 기억부를 더 구비하고, 상기 충전 제어부는, 상기 각 정전류 정전압 충전을 개시할 때에 상기 전압 검출부에 의해 검출된 단자 전압과 대응시켜 상기 기억부에 기억되어 있는 설정 전류치 및 임계 전압치를, 상기 각 정전류 정전압 충전에 있어서 이용하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 기억부에 의해, 복수회의 정전류 정전압 충전에 있어서 이용되는 복수의 설정 전류치 및 임계 전압치가, 이차전지의 단자 전압과 대응되어 미리 기억되어 있다. 그리고, 충전 제어부는, 정전류 정전압 충전을 개시할 때에, 전압 검출부에 의해 검출되는 단자 전압과 대응되어 기억부에 기억되어 있는 설정 전류치 및 임계 전압치를, 그 개시된 정전류 정전압 충전에 있어서 이용한다. 이 경우, 설정 전류치 및 임계 전압치의 증감을, 일정치의 가산, 감산 등의 산출 연산으로 행하는 것이 아니고, 미리 예컨대 실험적으로, 이차전지의 단자 전압에 따라 양호한 충전이 실행 가능한 설정 전류치와 임계 전압치(충전 전압)의 조합을 구하여 기억부에 기억시켜 둘 수 있다. 이에 의해, 충전 제어부는, 기억부에 기억되어 있는 설정 전류치와 임계 전압치를 이용함으로써, 이차전지의 단자 전압에 따라, 양호한 충전을 실행하는 것이 용이해진다.

또한, 본 발명의 한 국면에 따르는 전지팩은, 상술한 충전 제어 회로와, 상기 이차전지를 구비한다.

이 구성에 의하면, 전지팩에 있어서, 펄스 충전 방식보다 이차전지의 열화를 저감하고, 배경기술에 따른 다단 정전류 충전 방식보다 충전 시간을 단축하는 것이 용이해진다.

또한, 본 발명의 한 국면에 따르는 충전 시스템은, 상술한 충전 제어 회로와, 상기 이차전지와, 상기 충전부를 구비한다.

이 구성에 의하면, 충전 시스템에 있어서, 펄스 충전 방식보다 이차전지의 열화를 저감하고, 배경기술에 따른 다단 정전류 충전 방식보다 충전 시간을 단축하는 것이 용이해진다.

이러한 구성의 충전 제어 회로, 전지팩 및 충전 시스템은, 정전류 충전이, 충전 전류를 단계적으로 감소시키면서 반복하여 실행되기 때문에, 배경기술에 따른 다단 정전류 충전과 같이, 이차전지의 열화를 저감할 수 있다. 또한, 펄스 충전 방식과 같이, 만충전 전압을 넘는 전압을 의도적으로 이차전지에 인가하지 않기 때문에, 펄스 충전 방식보다 이차전지의 열화를 저감할 수 있다. 또한, 정전류 충전의 다음에 정전압 충전이 실행되고, 그 정전압 충전이 실행되는 기간에 있어서는, 충전 전류가 서서히 감소하기 때문에, 정전류 충전의 다음에 한번에 1단계분의 충전 전류를 감소시키는 종래의 다단 정전류 충전보다, 충전량이 증대되는 결과, 배경기술에 따른 다단 정전류 충전 방식보다 충전 시간을 단축하는 것이 용이해진다.

이 출원은, 2009년 11월 20일에 출원된 일본 특허 출원 제2009-264700호를 기초로 하는 것이며, 그 내용은 본원에 포함되는 것이다.

또, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 항에 있어서 이루어진 구체적인 실시 형태 또는 실시예는, 어디까지나, 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하는 것으로서, 그와 같은 구체예에만 한정하여 협의로 해석되어야 하는 것이 아니고, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허청구범위 내에서, 여러 가지로 변경하여 실시할 수 있는 것이다.

(산업상이용가능성)

본 발명에 따른 충전 제어 회로 및 이것을 구비한, 전지팩과 충전 시스템은, 휴대형 퍼스널 컴퓨터나 디지털 카메라, 휴대 전화기 등의 전자 기기, 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 차량, 태양 전지나 발전 장치와 이차전지를 조합한 전원 시스템 등, 여러 가지의 전지 탑재 장치, 시스템에 있어서, 적합하게 이용할 수 있다.

Claims

이차전지를 충전하는 충전부의 동작을 제어하는 충전 제어부와,
상기 이차전지의 단자 전압을 검출하는 전압 검출부와,
상기 이차전지에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부
를 구비하고,
상기 충전 제어부는, 상기 충전부로부터 소정의 설정 전류치를 갖는 충전 전류를 상기 이차전지에 공급시켜 상기 충전부에 정전류 충전을 실행시킴과 아울러 상기 정전류 충전의 실행 중에 상기 전압 검출부에 의해 검출된 단자 전압이 소정의 임계 전압치와 같아진 경우, 상기 전류 검출부에 의해 검출된 전류치가 소정의 임계 전류치와 같아질 때까지 상기 충전부로부터 상기 임계 전압치를 갖는 충전 전압을 상기 이차전지에 공급시키는 것에 의해 상기 충전부에 정전압 충전을 실행시키는 정전류 정전압 충전을 복수회 반복하고, 또한 상기 정전류 정전압 충전이 반복될 때마다, 상기 임계 전압치를 증대시키고 상기 설정 전류치 및 상기 임계 전류치를 감소시키는
충전 제어 회로.
제 1 항에 있어서,
상기 충전 제어부는, 상기 정전류 정전압 충전에 있어서 이용된 상기 임계 전류치를, 그 다음에 반복되는 정전류 정전압 충전에 있어서의 상기 설정 전류치로서 이용하는 충전 제어 회로.
제 1 항에 있어서,
상기 충전 제어부는, 상기 전압 검출부에 의해 검출된 단자 전압이, 미리 설정된 판정 전압에 미치지 않는 경우에 있어서 개시된 정전류 정전압 충전의 다음에 반복되는 정전류 정전압 충전에 있어서, 그 직전의 정전류 정전압 충전보다, 상기 설정 전류치, 상기 임계 전압치 및 상기 임계 전류치를 증대시키는 충전 제어 회로.
제 3 항에 있어서,
상기 충전 제어부는, 상기 전압 검출부에 의해 검출된 단자 전압이, 상기 판정 전압을 넘은 경우에 있어서 개시된 정전류 정전압 충전에 있어서 이용된 상기 임계 전류치를, 그 다음에 반복되는 정전류 정전압 충전에 있어서의 상기 설정 전류치로서 이용하는 충전 제어 회로.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각 정전류 정전압 충전에 있어서 이용되는 상기 설정 전류치, 상기 임계 전압치 및 상기 임계 전류치를, 상기 단자 전압과 대응시켜 미리 기억하는 기억부를 더 구비하고,
상기 충전 제어부는, 상기 각 정전류 정전압 충전을 개시할 때에 상기 전압 검출부에 의해 검출된 단자 전압과 대응시켜 상기 기억부에 기억되어 있는 설정 전류치 및 임계 전압치를, 상기 각 정전류 정전압 충전에 있어서 이용하는
충전 제어 회로.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 충전 제어 회로와,
상기 이차전지
를 구비하는 전지팩.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 충전 제어 회로와,
상기 이차전지와,
상기 충전부
를 구비하는 충전 시스템.