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JP5502282B2 - How to charge the battery pack - Google Patents

How to charge the battery pack Download PDF

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JP5502282B2
JP5502282B2 JP2008005036A JP2008005036A JP5502282B2 JP 5502282 B2 JP5502282 B2 JP 5502282B2 JP 2008005036 A JP2008005036 A JP 2008005036A JP 2008005036 A JP2008005036 A JP 2008005036A JP 5502282 B2 JP5502282 B2 JP 5502282B2
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Description

本発明は、複数の電池を直列に接続している組電池の充電方法に関し、とくに複数のリチウムイオン二次電池を直列に接続している組電池の充電に最適な充電方法に関する。   The present invention relates to a method for charging an assembled battery in which a plurality of batteries are connected in series, and more particularly to a charging method that is optimal for charging an assembled battery in which a plurality of lithium ion secondary batteries are connected in series.

複数の電池を直列に接続している組電池が充電されると、各々の電池は同じ電流で充電される。このため、全ての電池の電気特性が全く同一であると、充電される各々の電池の電圧は同じ電圧となる。しかしながら、現実の組電池の充電において、各々の電池の電圧は同一にならない。全ての電池セルの電気特性を完全に一致できないからである。各々の電池の電圧差は、使用するにしたがって大きくなる。各々の電池の劣化がアンバランスになるからである。この欠点は、直列に接続している各々の電池を独立して充電する方法で解消できるが、この充電回路は極めて複雑になり、また、組電池には各々の電池の接続点を端子として外部に表出する必要があるので、現実には到底に採用されない。また、この構造の組電池も実用化されていない。このため、組電池は、正負の出力端子を充電器に接続して充電される。したがって、電池のアンバランスによって電圧差ができる。   When an assembled battery in which a plurality of batteries are connected in series is charged, each battery is charged with the same current. For this reason, if the electrical characteristics of all the batteries are exactly the same, the voltage of each battery to be charged becomes the same voltage. However, in the actual charging of the assembled battery, the voltage of each battery is not the same. This is because the electrical characteristics of all the battery cells cannot be completely matched. The voltage difference of each battery increases as it is used. This is because the deterioration of each battery becomes unbalanced. This drawback can be solved by charging each battery connected in series independently, but this charging circuit becomes extremely complicated, and the assembled battery has an external connection point for each battery. In reality, it is not adopted at all. Also, an assembled battery having this structure has not been put into practical use. For this reason, the assembled battery is charged by connecting the positive and negative output terminals to the charger. Therefore, a voltage difference is generated due to battery imbalance.

充電するときに、特定の電池の電圧が最大設定電圧よりも高くなると、この電池が著しく劣化されると共に、組電池の安全な充電が実現できなくなる。このため、各々の電池の電圧を検出しながら組電池を充電し、いずれかの電池の電圧が最大設定電圧を超えると充電を停止する方法が提案されている。(特許文献1参照)
特開2001−126772号公報
When charging, if the voltage of a specific battery becomes higher than the maximum set voltage, the battery is significantly deteriorated and the assembled battery cannot be safely charged. For this reason, a method has been proposed in which the assembled battery is charged while detecting the voltage of each battery, and charging is stopped when the voltage of any battery exceeds a maximum set voltage. (See Patent Document 1)
JP 2001-126792 A

以上の充電方法は、各々の電池の電圧を最大設定電圧以下に制御しながら充電できる。ただ、この充電方法は、いずれかひとつの電池の電圧が最大設定電圧まで上昇すると充電を停止するので、電池にアンバランスが発生すると、組電池を十分な容量に充電できない欠点がある。それは、最大設定電圧まで電圧が上昇していない電池はさらに充電できる状態にあるにもかかわらず、充電が停止されるからである。   In the above charging method, charging can be performed while controlling the voltage of each battery below the maximum set voltage. However, since this charging method stops charging when the voltage of any one of the batteries rises to the maximum set voltage, there is a drawback that the assembled battery cannot be charged to a sufficient capacity when the battery is unbalanced. This is because charging is stopped even though a battery whose voltage has not increased to the maximum set voltage is in a state where it can be further charged.

本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、各々の電池の電圧を最大設定電圧以下に制御しながら、組電池の充電容量を大きくできる充電方法を提供することにある。   The present invention has been developed for the purpose of solving this drawback. An important object of the present invention is to provide a charging method capable of increasing the charging capacity of an assembled battery while controlling the voltage of each battery to be equal to or lower than the maximum set voltage.

本発明の組電池の充電方法は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
組電池の充電方法は、複数の電池を直列に接続している組電池を、各々の電池の電圧を検出しながら定電圧・定電流充電する。この充電方法は、検出したパラメータから特定される第1の設定電流にて充電を開始し、所定のサンプリング周期で各々の電池セルの電圧を検出し、いずれかの電池セル電圧があらかじめ設定している最大設定電圧を超えると、組電池を充電する充電電力を低下して定電圧・定電流充電する。充電中に、検出した電池温度から第2の設定電流を特定し、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧以下であると、低下した設定電流と、第2の設定電流とを比較し、低下した設定電流と、第2の設定電流とが等しくないとき、低い方の設定電流にて充電を継続する。
また、充電開始時の充電電流値の初期設定値について、温度と残容量、あるいは温度と電圧の2つのパラメータから決定する。
The battery pack charging method of the present invention has the following configuration in order to achieve the above-described object.
In the assembled battery charging method, an assembled battery in which a plurality of batteries are connected in series is charged at a constant voltage and a constant current while detecting the voltage of each battery. This charging method starts charging at a first set current specified from the detected parameter , detects the voltage of each battery cell at a predetermined sampling period, and sets any battery cell voltage in advance. When the maximum set voltage is exceeded, the charging power for charging the battery pack is reduced and constant voltage / constant current charging is performed. During charging, the second set current is identified from the detected battery temperature, and when the voltage of the high voltage battery cell is equal to or lower than the maximum set voltage, the reduced set current is compared with the second set current, and the voltage drops. When the set current and the second set current are not equal, charging is continued with the lower set current.
Further, the initial setting value of the charging current value at the start of charging is determined from two parameters of temperature and remaining capacity or temperature and voltage.

本発明の組電池の充電方法は、所定のサンプリング周期で各々の電池セルの電圧を検出し、いずれかの電池セル電圧があらかじめ設定している最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を低下して定電圧・定電流充電する。
The battery pack charging method of the present invention detects the voltage of each battery cell at a predetermined sampling period, and sets the battery pack to charge when any battery cell voltage exceeds a preset maximum set voltage. Reduce current and charge at constant voltage and constant current.

本発明の組電池の充電方法は、いずれかの電池セル電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を特定の割合で低下させる。
Charging method of the battery pack of the present invention, the battery cell voltage had Zureka exceeds the maximum set voltage, thereby decreasing the set current for charging the assembled battery in a specific ratio.

本発明の組電池の充電方法は、いずれかの電池セル電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を低下させると共に、設定電流を低下させる割合を、各電池セルの電圧を加算した電圧値と、1セルあたりの最大設定電圧に直列接続したセル数を掛け合わせた電圧との差電圧から特定し、差電圧が大きいと設定電流を低下させる割合を大きくする。
Charging method of the battery pack of the present invention, have the battery cell voltage of Zureka exceeds the maximum set voltage, with reducing the set current for charging the battery pack, the rate of lowering the set current, voltage of each battery cell Is specified from the difference voltage between the maximum voltage set per cell and the voltage obtained by multiplying the number of cells connected in series, and if the difference voltage is large, the ratio at which the set current is reduced is increased.

本発明の組電池の充電方法は、いずれかの電池セル電圧が最大設定電圧を超えると、組
電池を充電する設定電流を低下させると共に、設定電流を低下させる割合を、最大設定電圧を超えた電池セルの内部抵抗から特定し、電池セルの内部抵抗が大きいと設定電流を低下させる割合を大きくする。
Charging method of the battery pack of the present invention, have the battery cell voltage of Zureka exceeds the maximum set voltage, with reducing the set current for charging the battery pack, the rate of lowering the set current, exceeds the maximum set voltage If the internal resistance of the battery cell is large, the ratio of reducing the set current is increased.

さらに、本発明の組電池の充電方法は、最大設定電圧を電池の温度で変更する。
Further, in the battery pack charging method of the present invention, the maximum set voltage is changed by the battery temperature.

さらに、本発明の組電池の充電方法は、設定電流を電池の温度で変更する。さらにまた、本発明の組電池の充電方法は、低下される設定電流を、多段階に設定された設定電流としている。
本発明の組電池の充電方法は、最大設定電圧を超えると低下させる設定電流値と、充電開始時の充電電流値の初期設定値とが、同じ値の中から設定される。
本発明の組電池の充電方法は、複数の電池を直列に接続している組電池を、各々の電池の電圧を検出しながら定電圧・定電流充電する組電池の充電方法であって、所定のサンプリング周期で各々の電池セルの電圧を検出し、いずれかの電池セル電圧があらかじめ設定している最大設定電圧を超えると、基準電圧と電池セル電圧とを比較する作動アンプからの出力にて、組電池を充電する充電電力を低下させる。
また、プラス側の電池セル電圧が入力される作動アンプの出力と、マイナス側の電池セル電圧が入力される作動アンプの出力とが入力されるOR回路の出力にて、組電池を充電する充電電力を低下する組電池の充電方法である

Further, the charging method of the battery pack of the present invention, changes the setting current temperature of the battery. Furthermore, in the assembled battery charging method of the present invention, the set current to be reduced is set to a multistage set current.
In the battery pack charging method of the present invention, the set current value that is decreased when the maximum set voltage is exceeded and the initial set value of the charge current value at the start of charging are set from the same value.
The battery pack charging method of the present invention is a battery pack charging method in which a battery pack in which a plurality of batteries are connected in series is charged at a constant voltage and a constant current while detecting the voltage of each battery. The voltage of each battery cell is detected at the sampling period of, and if any battery cell voltage exceeds the preset maximum voltage, the output from the operational amplifier that compares the reference voltage with the battery cell voltage The charging power for charging the assembled battery is reduced.
In addition, charging to charge the assembled battery with the output of the OR circuit to which the output of the operational amplifier to which the positive battery cell voltage is input and the output of the operational amplifier to which the negative battery cell voltage is input is input This is a method of charging an assembled battery that reduces power.

本発明の組電池の充電方法は、各々の電池の電圧を最大設定電圧以下に制御しながら、組電池の充電容量を大きくできる特徴がある。それは、本発明の充電方法が、所定のサンプリング周期で各々の電池セルの電圧を検出し、いずれかの電池セル電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を定電圧充電する設定電圧を低下し、あるいは定電流充電する設定電流を減少して、さらに、その後に続いて組電池を定電圧・定電流充電するからである。   The battery pack charging method of the present invention is characterized in that the charge capacity of the battery pack can be increased while controlling the voltage of each battery to be equal to or lower than the maximum set voltage. The charging method of the present invention detects the voltage of each battery cell at a predetermined sampling period, and when any battery cell voltage exceeds the maximum set voltage, the set voltage for charging the assembled battery at a constant voltage is lowered. Alternatively, the set current for constant current charging is reduced, and then the assembled battery is charged at a constant voltage / constant current.

図4は、本発明の実施例にかかる充電方法で充電される組電池の電池セルの電圧と充電電流を示すグラフである。この図に示すように、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、このタイミング(t1)において、組電池を充電する充電電力を小さく制御する。充電電力が小さく制御されるので、組電池の充電電圧は低下し、また充電電流も減少する。このため、高電圧電池セルの電圧は、充電電流の減少によって低下して最大設定電圧よりも低くなる。この状態でさらに組電池が充電されるので、高電圧電池セルが充電されて電圧を次第に上昇させる。高電圧電池セルの電圧が再び最大設定電圧を超えると、このタイミング(t2)において、さらに充電電力を低下させる。この充電状態をタイミング(t3、t4)で繰り返して、組電池の充電電流が最小電流まで減少すると充電を終了する。この状態で充電される組電池は、常に高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えないように、正確には極めて短い時間は超えるが、その後は最大設定電圧を超えないように制御しながら、組電池を十分な容量に充電できる。とくに、本発明の充電方法は、充電を開始する最初から充電電流を小さく制限して、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えないように制御するのではない。本発明の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、充電電力を小さくするように制御するので、充電を開始する最初に大きな電流で充電しながら、高電圧電池セルの電圧を最大設定電圧よりも低くしながら、組電池を十分に充電できる。このため、本発明の充電方法は、組電池を短時間で満充電しながら、組電池の高電圧電池セルの電圧を最大設定電圧よりも低くし、かつ組電池の充電容量を大きくできる特徴が実現される。   FIG. 4 is a graph showing the voltage and charging current of the battery cell of the assembled battery charged by the charging method according to the embodiment of the present invention. As shown in this figure, when the voltage of the high voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the charging power for charging the assembled battery is controlled to be small at this timing (t1). Since the charging power is controlled to be small, the charging voltage of the assembled battery decreases and the charging current also decreases. For this reason, the voltage of a high voltage battery cell falls by the reduction of charging current, and becomes lower than the maximum setting voltage. Since the assembled battery is further charged in this state, the high voltage battery cell is charged to gradually increase the voltage. When the voltage of the high voltage battery cell again exceeds the maximum set voltage, the charging power is further reduced at this timing (t2). This charging state is repeated at the timing (t3, t4), and the charging is finished when the charging current of the assembled battery decreases to the minimum current. The assembled battery charged in this state always exceeds the maximum set voltage to prevent the voltage of the high-voltage battery cell from exceeding the maximum set voltage. The battery can be charged to a sufficient capacity. In particular, the charging method of the present invention does not control so that the voltage of the high-voltage battery cell does not exceed the maximum set voltage by limiting the charging current to be small from the beginning of charging. In the charging method of the present invention, when the voltage of the high voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the charging power is controlled to be small. Therefore, the charging of the high voltage battery cell is performed while charging with a large current at the beginning of charging. The battery pack can be fully charged while the voltage is lower than the maximum set voltage. For this reason, the charging method of the present invention is characterized in that the voltage of the high-voltage battery cell of the assembled battery can be made lower than the maximum set voltage and the charging capacity of the assembled battery can be increased while fully charging the assembled battery in a short time. Realized.

さらに、本発明の請求項2の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する充電電圧を低下して充電電力を小さく制限し、また、本発明の請求項7の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を小さく制御して充電電力を小さくする。組電池の充電器は、ほとんど例外なくスイッチング電源が使用される。スイッチング電源は、入力される100Vの交流を直流に変換し、直流電力をスイッチング素子を介してトランスの入力側に入力し、トランスの出力側を整流して直流に変換して、組電池を充電する電力を出力する。このスイッチング電源は、スイッチング素子をオンオフに切り変えるデューティーで、出力電圧と出力電流を安定化させている。出力電圧を安定化させるために、スイッチング素子をオンオフに切り変えるデューティーを制御する電圧フィードバック回路を備える。また、出力電流を安定化させるため、スイッチング素子をオンオフに切り変えるデューティーを制御する電流フィードバック回路を備える。本発明の請求項2の充電方法は、電圧フィードバック回路を制御して組電池の充電電力を簡単にコントロールできる。また、本発明の請求項7の充電方法は電流フィードバック回路を制御して組電池の充電電力を簡単にコントロールできる。   Further, according to the charging method of claim 2 of the present invention, when the voltage of the high voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the charging voltage for charging the assembled battery is reduced to limit the charging power to a small value. According to the charging method of claim 7, when the voltage of the high voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the set current for charging the assembled battery is controlled to be small to reduce the charging power. Switching battery power supplies are almost always used for battery chargers. The switching power supply converts the input 100V AC to DC, inputs DC power to the transformer input side via the switching element, rectifies the transformer output side to convert to DC, and charges the assembled battery Output power. This switching power supply stabilizes the output voltage and output current with a duty for switching the switching element on and off. In order to stabilize the output voltage, a voltage feedback circuit for controlling a duty for switching the switching element on and off is provided. Further, in order to stabilize the output current, a current feedback circuit for controlling a duty for switching the switching element on and off is provided. According to the charging method of the second aspect of the present invention, the charging power of the assembled battery can be easily controlled by controlling the voltage feedback circuit. According to the charging method of the seventh aspect of the present invention, the charging power of the assembled battery can be easily controlled by controlling the current feedback circuit.

さらに、本発明の請求項3の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する充電電圧を特定の割合で低下させる。また、本発明の請求項8の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を特定の割合で低下させる。これらの充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超える毎に、組電池を充電する充電電圧を5%低下し、あるいは設定電流を20%少なくする。この方法は、簡単な回路構成としながら、高電圧電池セルの電圧が異常に高くなるのを防止しながら、組電池を十分な容量に充電できる。   Furthermore, in the charging method according to claim 3 of the present invention, when the voltage of the high-voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the charging voltage for charging the assembled battery is reduced at a specific rate. In the charging method according to claim 8 of the present invention, when the voltage of the high voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the set current for charging the assembled battery is reduced at a specific rate. In these charging methods, every time the voltage of the high-voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the charging voltage for charging the assembled battery is reduced by 5% or the set current is reduced by 20%. This method can charge the assembled battery to a sufficient capacity while preventing the voltage of the high-voltage battery cell from becoming abnormally high with a simple circuit configuration.

また、本発明の請求項4と請求項9の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、充電電圧を低下させる割合、あるいは設定電流を少なくする割合を、高電圧電池セルの電圧と最大設定電圧との差電圧から特定し、差電圧が大きいと充電電圧又は設定電流を小さくする割合を大きくする。この方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えた後に、組電池を充電する電圧や電流を最適値にできる。このため、高電圧電池セルの電圧が異常に高くなるのを防止しながら、短時間で組電池に十分な容量を充電できる。   In addition, the charging method according to claim 4 and claim 9 of the present invention is configured such that when the voltage of the high-voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the rate at which the charge voltage is reduced or the rate at which the set current is reduced is set to the high-voltage battery. It is specified from the difference voltage between the cell voltage and the maximum set voltage, and when the difference voltage is large, the charging voltage or the set current is reduced. According to this method, after the voltage of the high-voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the voltage and current for charging the assembled battery can be optimized. For this reason, it is possible to charge the assembled battery with a sufficient capacity in a short time while preventing the voltage of the high-voltage battery cell from becoming abnormally high.

さらにまた、本発明の請求項5と請求項10の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、充電電圧又は設定電流を低下させる割合を、最大設定電圧を超えた電池セルの内部抵抗から特定し、電池セルの内部抵抗が大きいと充電電圧又は設定電流を低下させる割合を大きくする。この方法も、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えた後に、組電池を充電する電圧や電流を最適値にできるので、高電圧電池セルの電圧が異常に高くなるのを防止しながら、組電池を短時間で十分な容量に充電できる。   Furthermore, in the charging method according to claim 5 and claim 10 of the present invention, when the voltage of the high-voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the rate at which the charge voltage or set current is reduced is set to a battery exceeding the maximum set voltage. If the internal resistance of the battery cell is large, the rate of reducing the charging voltage or set current is increased. This method can also optimize the voltage and current for charging the assembled battery after the voltage of the high voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, while preventing the voltage of the high voltage battery cell from becoming abnormally high. The battery can be charged to a sufficient capacity in a short time.

さらにまた、本発明の請求項6の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する充電電圧を、各電池セルの電圧を加算した電圧値である電池電圧に低下して充電するので、充電電圧の制御を簡単にしながら、充電電圧が電池電圧より低くなるのを確実に防止して、組電池の充電を継続できる。   Furthermore, in the charging method according to claim 6 of the present invention, when the voltage of the high-voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the charging voltage for charging the assembled battery is a voltage value obtained by adding the voltage of each battery cell. Since charging is performed by reducing the voltage, it is possible to reliably prevent the charging voltage from becoming lower than the battery voltage while simplifying the control of the charging voltage, and to continue charging the assembled battery.

また、本発明の請求項11の充電方法は、高電圧電池セルの電圧を比較する最大設定電圧を電池の温度で変更するので、電池が低温度域にあり、あるいは高温度域にある状態でも、電池を保護しながら、電池性能を低下させることなく組電池を充電できる。   In the charging method according to claim 11 of the present invention, the maximum set voltage for comparing the voltages of the high-voltage battery cells is changed by the battery temperature. Therefore, even when the battery is in the low temperature range or in the high temperature range. The battery pack can be charged without deteriorating battery performance while protecting the battery.

さらにまた、本発明の請求項12の充電方法は、電池を充電する設定電流を電池の温度で変更するので、電池が低温度域にあり、あるいは高温度域にある状態でも、電池を保護しながら、電池性能を低下させることなく組電池を充電できる。また、本発明の請求項13の充電方法は、低下させる設定電流が、多段階に設定された設定電流であることより、簡便な充電方法であり、また、この方法を行う電源回路も簡単な安価なものとなる。   Furthermore, in the charging method according to claim 12 of the present invention, since the set current for charging the battery is changed by the battery temperature, the battery is protected even when the battery is in a low temperature range or a high temperature range. However, the assembled battery can be charged without degrading the battery performance. The charging method according to claim 13 of the present invention is a simple charging method because the set current to be reduced is a set current set in multiple stages, and the power supply circuit for performing this method is also simple. It will be cheap.

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組電池の充電方法を例示するものであって、本発明は組電池の充電方法を以下の方法には特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the examples shown below exemplify an assembled battery charging method for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the assembled battery charging method as the following method. Further, this specification does not limit the members shown in the claims to the members of the embodiments.

図1は、複数のリチウムイオン二次電池3からなる組電池1を充電する充電回路のブロック図である。この図の充電回路は、組電池1を定電圧・定電流充電する電源回路4と、この電源回路4が組電池1を充電する充電電圧と設定電流を制御する制御回路5と、この制御回路5に各々の電池3の電圧を検出して出力する電圧検出回路6と、電池3の充電電流を検出する電流検出回路7と、電池3の温度を検出して出力する温度検出回路8とを備える。   FIG. 1 is a block diagram of a charging circuit that charges an assembled battery 1 composed of a plurality of lithium ion secondary batteries 3. The charging circuit of this figure includes a power supply circuit 4 that charges the assembled battery 1 at a constant voltage and a constant current, a control circuit 5 that controls a charging voltage and a set current at which the power supply circuit 4 charges the assembled battery 1, and the control circuit 5, a voltage detection circuit 6 that detects and outputs the voltage of each battery 3, a current detection circuit 7 that detects a charging current of the battery 3, and a temperature detection circuit 8 that detects and outputs the temperature of the battery 3. Prepare.

図の組電池1は、3組の電池セル2を直列に接続している。各々の電池セル2は、2個のリチウムイオン二次電池3を並列に接続している。この図に示すように、電池セル2は複数の素電池3を並列に接続することができる。ただし、電池セルをひとつの素電池で構成することもできる。さらに、図の組電池1は、3つの電池セル2を直列に接続しているが、本発明の方法で充電する組電池は、2個の電池セルを直列に接続し、あるいは4個以上の電池セルを直列に接続するものとすることもできる。   The battery pack 1 shown in the figure has three battery cells 2 connected in series. Each battery cell 2 has two lithium ion secondary batteries 3 connected in parallel. As shown in this figure, the battery cell 2 can connect a plurality of unit cells 3 in parallel. However, a battery cell can also be comprised with one unit cell. Furthermore, the assembled battery 1 in the figure has three battery cells 2 connected in series, but the assembled battery charged by the method of the present invention has two battery cells connected in series, or four or more batteries. Battery cells may be connected in series.

電源回路4は、スイッチング電源である。スイッチング電源は、商用電源9である交流100Vを整流して得られる直流を、スイッチング素子10でスイッチングしてトランス11の一次側に入力する。トランス11の二次側の交流出力が整流されて組電池1を充電する電力が出力される。このスイッチング電源は、スイッチング素子10をオンオフに切り変えるデューティーで出力を制御する。スイッチング素子10のオン時間を長くして出力を大きく、オン時間を短くして出力を小さくする。電源回路4は、組電池1を定電圧・定電流充電するので、出力電圧の最大値を一定に制御する電圧フィードバック回路12と、出力電流の最大値を一定に制限する電流フィードバック回路13をスイッチング素子10の入力回路14に接続している。電圧フィードバック回路12は、入力回路14を介してスイッチング素子10のデューティーを制御して、出力電圧の最大値を組電池1の最高電圧に制御する。たとえば、3組の電池セル2を直列に接続している組電池1を充電する電源回路4は、出力電圧の最大値を12.6Vに設定している。さらに、電流フィードバック回路13は、入力回路14を介してスイッチング素子10のデューティーを制御して、出力電流の最大値を組電池1を充電する最大電流に制御する。   The power supply circuit 4 is a switching power supply. The switching power source switches the direct current obtained by rectifying the alternating current 100V, which is the commercial power source 9, by the switching element 10 and inputs the direct current to the primary side of the transformer 11. The AC output on the secondary side of the transformer 11 is rectified to output power for charging the assembled battery 1. This switching power supply controls the output with a duty for switching the switching element 10 on and off. The output time is increased by increasing the ON time of the switching element 10, and the output is decreased by decreasing the ON time. Since the power supply circuit 4 charges the assembled battery 1 at a constant voltage / constant current, the voltage feedback circuit 12 that controls the maximum value of the output voltage to be constant and the current feedback circuit 13 that restricts the maximum value of the output current to a constant value are switched. The input circuit 14 of the element 10 is connected. The voltage feedback circuit 12 controls the duty of the switching element 10 via the input circuit 14 to control the maximum value of the output voltage to the maximum voltage of the assembled battery 1. For example, in the power supply circuit 4 that charges the assembled battery 1 in which three battery cells 2 are connected in series, the maximum value of the output voltage is set to 12.6V. Further, the current feedback circuit 13 controls the duty of the switching element 10 via the input circuit 14 to control the maximum value of the output current to the maximum current for charging the assembled battery 1.

電圧検出回路6は、直列に接続している各々の電池セル2の電圧を検出し、検出した電圧をデジタル信号に変換して制御回路5に入力する。電流検出回路7は、組電池1の充電電流を検出し、検出した電流をデジタル信号に変換して制御回路5に入力する。さらに、温度検出回路8も電池3の表面温度を検出し、検出した温度をデジタル信号に変換して制御回路5に入力する。   The voltage detection circuit 6 detects the voltage of each battery cell 2 connected in series, converts the detected voltage into a digital signal, and inputs the digital signal to the control circuit 5. The current detection circuit 7 detects the charging current of the assembled battery 1, converts the detected current into a digital signal, and inputs the digital signal to the control circuit 5. Further, the temperature detection circuit 8 also detects the surface temperature of the battery 3, converts the detected temperature into a digital signal, and inputs the digital signal to the control circuit 5.

制御回路5は、電池の最大設定電圧を記憶している記憶回路15と、この記憶回路15に記憶される最大設定電圧を電池の電圧に比較して、組電池1の充電電圧と充電電流を制御する電力低減回路16とを備える。   The control circuit 5 compares the maximum set voltage stored in the storage circuit 15 with the voltage of the battery, and stores the charging voltage and charging current of the assembled battery 1. And a power reduction circuit 16 to be controlled.

図2は、記憶回路15が記憶する最大設定電圧を示している。ここで、最大設定電圧とは、充電される電池が絶対に越えてはいけない過充電保護電圧よりも多少低く設定された電圧である。図2のデータを記憶している記憶回路15は、充電される電池の温度帯域を、低温度域と、標準温度域と、高温度域とに区画して、各々の温度帯域における最大設定電圧を記憶している。低温度域と標準温度域の低温境界温度(T1)は10℃である。ただし、この低温度域と標準温度域の低温境界温度(T1)は、5℃ないし15℃とすることもできる。また、標準温度域と高温度域の高温境界温度(T2)は45℃としている。ただし、標準温度域と高温度域の高温境界温度(T2)は、40℃ないし60℃とすることもできる。また、低温度域より、温度が低い領域(例えば、0℃未満)、高温度域より、温度が高い領域(例えば、60℃を超える領域)においては、充電を停止することができる。   FIG. 2 shows the maximum set voltage stored in the storage circuit 15. Here, the maximum set voltage is a voltage set slightly lower than the overcharge protection voltage that the battery to be charged must never exceed. The storage circuit 15 storing the data of FIG. 2 divides the temperature band of the battery to be charged into a low temperature range, a standard temperature range, and a high temperature range, and the maximum set voltage in each temperature range. Is remembered. The low temperature boundary temperature (T1) between the low temperature region and the standard temperature region is 10 ° C. However, the low temperature boundary temperature (T1) between the low temperature region and the standard temperature region may be 5 ° C to 15 ° C. The high temperature boundary temperature (T2) between the standard temperature range and the high temperature range is 45 ° C. However, the high temperature boundary temperature (T2) between the standard temperature range and the high temperature range may be 40 ° C to 60 ° C. Further, charging can be stopped in a region where the temperature is lower than the low temperature region (for example, less than 0 ° C.) and a region where the temperature is higher than the high temperature region (for example, a region exceeding 60 ° C.).

ここで、充電される電池が越えてはいけない過充電保護電圧は、充電される電池の温度帯域によって設定される。低温度域と高温度域における過充電保護電圧は、標準温度域における過充電保護電圧よりも低く設定され、また、低温度域における過充電保護電圧は、高温度域における過充電保護電圧よりも低く設定される。各々の温度帯域における最大設定電圧は、図2に示すように、各温度帯域で設定された過充電保護電圧よりも多少低く、たとえば20mV〜100mV低く設定している。すなわち、低温度域において電池を充電する第1の最大設定電圧(V1)は、標準温度域において電池を充電する第2の最大設定電圧(V2)よりも低くしている。また、高温度域において電池を充電する第3の最大設定電圧(V3)は、第2の最大設定電圧(V2)より低くしている。さらに第1の最大設定電圧(V1)は、第3の最大設定電圧(V3)よりも低くしている。ただ、第1の最大設定電圧(V1)は、第3の最大設定電圧(V3)よりも高くすることもできる。
なお、不所望に過充電保護電圧を、電池電圧が超える場合は、電池の直列に接続された充電用スイッチング素子をオフする等の保護動作を行い、充電を停止する。
Here, the overcharge protection voltage that the battery to be charged must not exceed is set by the temperature band of the battery to be charged. The overcharge protection voltage in the low temperature range and the high temperature range is set lower than the overcharge protection voltage in the standard temperature range, and the overcharge protection voltage in the low temperature range is lower than the overcharge protection voltage in the high temperature range. Set low. As shown in FIG. 2, the maximum set voltage in each temperature band is set slightly lower than the overcharge protection voltage set in each temperature band, for example, 20 mV to 100 mV. That is, the first maximum set voltage (V1) for charging the battery in the low temperature range is lower than the second maximum set voltage (V2) for charging the battery in the standard temperature range. In addition, the third maximum set voltage (V3) for charging the battery in the high temperature range is lower than the second maximum set voltage (V2). Furthermore, the first maximum set voltage (V1) is lower than the third maximum set voltage (V3). However, the first maximum set voltage (V1) can be higher than the third maximum set voltage (V3).
When the overcharge protection voltage is undesirably exceeded and the battery voltage exceeds, a protection operation such as turning off a charging switching element connected in series with the battery is performed to stop charging.

第2の最大設定電圧(V2)は、リチウムイオン二次電池の種類に最適な電圧値に設定されることから、コバルト酸リチウム−炭素系のリチウムイオン二次電池にあっては、過充電保護電圧より20mV〜100mV低く、たとえば4.25Vよりも30mV低い4.22Vとする。ただし、このタイプのリチウムイオン二次電池において、第2の最大設定電圧(V2)は、4.2V〜4.24Vの範囲に設定することができる。第1の最大設定電圧(V1)は、低温度域における過充電保護電圧よりも20mV〜100mV低く設定され、たとえば、4.03Vに設定される。第3の最大設定電圧(V3)は、高温度域における過充電保護電圧よりも20mV〜100mV低く設定され、たとえば、4.13Vに設定される。   Since the second maximum set voltage (V2) is set to an optimum voltage value for the type of lithium ion secondary battery, overcharge protection is provided for lithium cobaltate-carbon lithium ion secondary batteries. The voltage is set to 4.22 V, which is 20 mV to 100 mV lower than the voltage, for example, 30 mV lower than 4.25 V. However, in this type of lithium ion secondary battery, the second maximum set voltage (V2) can be set in the range of 4.2V to 4.24V. The first maximum set voltage (V1) is set 20 mV to 100 mV lower than the overcharge protection voltage in the low temperature range, and is set to 4.03 V, for example. The third maximum set voltage (V3) is set 20 mV to 100 mV lower than the overcharge protection voltage in the high temperature range, and is set to 4.13 V, for example.

ただ、第1の最大設定電圧(V1)と第3の最大設定電圧(V3)は、第2の最大設定電圧(V2)に基づいて特定することもできる。たとえば、第1の最大設定電圧(V1)は、第2の最大設定電圧(V2)よりも30mV〜300mV低く設定することができる。また、第3の最大設定電圧(V3)を第2の最大設定電圧(V2)よりも低く、かつ第1の最大設定電圧(V1)よりも高く設定する場合、第3の最大設定電圧(V3)と第2の最大設定電圧(V2)との電圧差が、第2の最大設定電圧(V2)と第1の最大設定電圧(V1)の電圧差の30%〜80%となるように第3の最大設定電圧(V3)を設定することもできる。   However, the first maximum setting voltage (V1) and the third maximum setting voltage (V3) can also be specified based on the second maximum setting voltage (V2). For example, the first maximum set voltage (V1) can be set 30 mV to 300 mV lower than the second maximum set voltage (V2). When the third maximum set voltage (V3) is set lower than the second maximum set voltage (V2) and higher than the first maximum set voltage (V1), the third maximum set voltage (V3) ) And the second maximum set voltage (V2) so that the voltage difference between the second maximum set voltage (V2) and the first maximum set voltage (V1) is 30% to 80%. A maximum set voltage (V3) of 3 can also be set.

電力低減回路16は、温度検出回路8で検出する電池3の温度から、記憶回路15に記憶されるデータに基づいて最大設定電圧を特定する。たとえば、電池の温度が20℃にあると、最大設定電圧を4.25Vよりも低く、たとえば4.22Vに設定する。さらに、電力低減回路16は、電圧検出回路6で検出する各々の電池セル2の電圧を最大設定電圧に比較し、電圧が最も高くなる高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、組電池1を充電する電源回路4の出力を小さく制御する。電力低減回路16は、電圧フィードバック回路12又は電流フィードバック回路13を介してスイッチング素子10をオンオフに切り変えるデューティーを制御して、出力電力を制御する。   The power reduction circuit 16 specifies the maximum set voltage based on the data stored in the storage circuit 15 from the temperature of the battery 3 detected by the temperature detection circuit 8. For example, when the battery temperature is 20 ° C., the maximum set voltage is set lower than 4.25V, for example, 4.22V. Further, the power reduction circuit 16 compares the voltage of each battery cell 2 detected by the voltage detection circuit 6 with the maximum set voltage, and when the voltage of the high voltage battery cell with the highest voltage exceeds the maximum set voltage, The output of the power supply circuit 4 that charges the battery 1 is controlled to be small. The power reduction circuit 16 controls the output power by controlling the duty for switching the switching element 10 on and off via the voltage feedback circuit 12 or the current feedback circuit 13.

電力低減回路16は、高電圧電池セルが最大設定電圧を超えると、組電池1を充電する充電電圧を特定の割合で低下し、あるいは組電池1を充電する設定電流を特定の割合で低下して、充電電力を低下させる。この電力低減回路16は、高電圧電池セル2の電圧が最大設定電圧を超えるごとに、充電電圧を、たとえば95%に低下して、充電電力を小さくする。あるいは、この電力低減回路16は、高電圧電池セル2の電圧が最大設定電圧を超えるごとに、設定電流を、たとえば80%に低下して、充電電力を小さくする。ただし、この電力低減回路16は、充電電圧や設定電流を低下する割合を、50%ないし99%とすることができる。   When the high-voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the power reduction circuit 16 reduces the charging voltage for charging the assembled battery 1 at a specific rate, or reduces the set current for charging the assembled battery 1 at a specific rate. Reduce the charging power. Each time the voltage of the high voltage battery cell 2 exceeds the maximum set voltage, the power reduction circuit 16 reduces the charging voltage to, for example, 95% to reduce the charging power. Alternatively, every time the voltage of the high voltage battery cell 2 exceeds the maximum set voltage, the power reduction circuit 16 reduces the set current to, for example, 80% to reduce the charging power. However, the power reduction circuit 16 can reduce the charging voltage and set current to 50% to 99%.

また、電力低減回路16は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、組電池1を充電する充電電圧又は設定電流を低下させる割合を、電池セル電圧(ここでは、各電池セルの電圧を加算した電圧値)と最大設定電圧(ここでは、1セルあたりの最大設定電圧に、直列接続したセル数(本実施例では3)を掛け合わせた電圧)との差電圧から特定し、差電圧が大きいと充電電圧又は設定電流を低下させる割合を大きくすることができる。この電力低減回路16は、たとえば、電池セル電圧と最大設定電圧との差に比例して、充電電圧や設定電流を低下させる割合を大きくすることができる。   In addition, when the voltage of the high-voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the power reduction circuit 16 determines the rate at which the charging voltage or set current for charging the assembled battery 1 is reduced by the battery cell voltage (here, each battery cell The voltage value obtained by adding the voltages) and the maximum set voltage (here, the maximum set voltage per cell multiplied by the number of cells connected in series (3 in this embodiment)) When the differential voltage is large, the rate of reducing the charging voltage or the set current can be increased. For example, the power reduction circuit 16 can increase the rate of reducing the charging voltage or the set current in proportion to the difference between the battery cell voltage and the maximum set voltage.

さらに、電力低減回路16は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、充電電圧を低下させる割合を、最大設定電圧を超えた電池セルの内部抵抗から特定し、電池セルの内部抵抗が大きいと充電電圧を低下させる割合を大きくすることができる。この電力低減回路16は、高電圧電池セルの内部抵抗(R)を、高電圧電池セルを充電している状態での充電電圧(Ec)及び充電電流(I)と、充電を休止する開放電圧(Eo)とから、以下の式で演算し、演算された内部抵抗(R)から充電電圧又は設定電流を低下させる割合を演算する。たとえば、電力低減回路16は、充電電圧又は設定電流を低下させる割合を内部抵抗(R)に比例して大きくする。
R=(Ec−Eo)/I
Furthermore, when the voltage of the high-voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the power reduction circuit 16 specifies the rate of reducing the charging voltage from the internal resistance of the battery cell that exceeds the maximum set voltage, and the internal resistance of the battery cell If the value is large, the rate of reducing the charging voltage can be increased. The power reduction circuit 16 includes an internal resistance (R) of the high-voltage battery cell, a charge voltage (Ec) and a charge current (I) in a state where the high-voltage battery cell is charged, and an open-circuit voltage for stopping charging. From (Eo), the following formula is used to calculate the rate at which the charging voltage or set current is reduced from the calculated internal resistance (R). For example, the power reduction circuit 16 increases the rate of decreasing the charging voltage or set current in proportion to the internal resistance (R).
R = (Ec−Eo) / I

図1の充電回路は、図3に示すフローチャートに基づいて、以下のステップで組電池1を充電する。なお、このフローチャートは、高電圧電池セルの電圧(Ecell)が最大設定電圧(Vmax)を超えると、組電池1を定電圧・定電流充電する充電電圧(Ec)を低下させる充電方法を示している。また、図4は、このフローチャートに基づいて充電される電池の電圧と電流の特性を示している。なお、図4において、実線Aは高電圧電池セルの電圧の変化を、実線Bは他の電池セルの電圧の変化を、一点鎖線Cは組電池を定電圧・定電流充電する充電電圧(Ec)の変化(組電池1には、図4の充電電圧(Ec)を直列接続したセル数(本実施例では3)を掛け合わせた電圧を印加する)を、実線Dは充電される組電池の充電電流(I)の変化をそれぞれ示している。   The charging circuit of FIG. 1 charges the assembled battery 1 in the following steps based on the flowchart shown in FIG. This flowchart shows a charging method for reducing the charging voltage (Ec) for charging the battery pack 1 at a constant voltage / constant current when the voltage (Ecell) of the high voltage battery cell exceeds the maximum set voltage (Vmax). Yes. FIG. 4 shows the voltage and current characteristics of the battery charged based on this flowchart. In FIG. 4, a solid line A indicates a change in the voltage of the high-voltage battery cell, a solid line B indicates a change in the voltage of another battery cell, and a one-dot chain line C indicates a charging voltage (Ec for charging the assembled battery at a constant voltage / constant current. ) (A voltage obtained by multiplying the number of cells connected in series with the charging voltage (Ec) of FIG. 4 (3 in this embodiment) is applied to the assembled battery 1), and the solid line D indicates the assembled battery to be charged. The change in charging current (I) is shown respectively.

[n=1のステップ]
温度検出回路8が電池の温度を検出する。
[n=2のステップ]
検出した電池の温度から最大設定電圧(Vmax)を特定する。
[n=3のステップ]
定電圧・定電流充電を開始する。
[n=4、5のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなったかどうかを判定する。最小電流(Imin)は、組電池1が満充電された状態における充電電流に設定している。したがって、組電池1の充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなると満充電されたと判定して、充電を終了する。
[n=6のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)まで減少しないと、高電圧電池セルの電圧(Ecell)を最大設定電圧(Vmax)に比較する。充電電流(I)が最小電流(Imin)となるか、あるいは高電圧電池セルの電圧(Ecell)が最大設定電圧(Vmax)よりも高くなるまで、n=4と6のステップをループする。
[n=7のステップ]
高電圧電池セルの電圧(Ecell)が最大設定電圧(Vmax)よりも高くなると、電源回路4が組電池1を充電する充電電圧(Ec)を、たとえば、95%(12.6Vで充電している電源回路4にあっては、約12V)に低下して、組電池1を充電する電力を小さくし、n=3のステップに戻る。
その後、充電電流(I)が最小電流(Imin)以下になるまで、n=3、4、6、7のステップをループして、高電圧電池セルの電圧(Ecell)が最大設定電圧(Vmax)を超える毎に、電源回路4の出力電圧である充電電圧(Ec)を95%に低下して、組電池1を充電する。
なお、定率で充電電圧を下げる場合、現在の電池電圧を、定率を乗じて算出した充電電圧の下限値とする。充電電圧と電池電圧が逆転すると、充電ができなくなるからである。したがって、定率を乗じて算出した充電電圧が電池電圧より小さくなると、充電電圧を電池電圧に設定する。ここで、電池電圧とは、上述の電池セル電圧と同様に、各電池セルの電圧を加算した電圧値である。
また、ここで、上述に代わって、高電圧電池セルの電圧(Ecell)が最大設定電圧(Vmax)を超える毎に、充電電圧(Ec)を低下するとき、充電電圧(Ec)を、各電池セルの電圧を加算した電圧値である電池電圧とすることもできる。
[Step of n = 1]
A temperature detection circuit 8 detects the temperature of the battery.
[Step of n = 2]
The maximum set voltage (Vmax) is specified from the detected battery temperature.
[Step n = 3]
Start constant voltage / constant current charging.
[Steps n = 4, 5]
It is determined whether the charging current (I) has become smaller than the minimum current (Imin). The minimum current (Imin) is set to a charging current when the assembled battery 1 is fully charged. Therefore, when the charging current (I) of the assembled battery 1 becomes smaller than the minimum current (Imin), it is determined that the battery is fully charged, and charging is terminated.
[Step n = 6]
If the charging current (I) does not decrease to the minimum current (Imin), the voltage (Ecell) of the high voltage battery cell is compared with the maximum set voltage (Vmax). The steps of n = 4 and 6 are looped until the charging current (I) becomes the minimum current (Imin) or the voltage (Ecell) of the high voltage battery cell becomes higher than the maximum set voltage (Vmax).
[Step n = 7]
When the voltage (Ecell) of the high voltage battery cell becomes higher than the maximum set voltage (Vmax), the charging voltage (Ec) at which the power supply circuit 4 charges the assembled battery 1 is charged at, for example, 95% (12.6 V). The power supply circuit 4 is reduced to about 12 V), the power for charging the assembled battery 1 is reduced, and the process returns to the step of n = 3.
Thereafter, until the charging current (I) becomes equal to or less than the minimum current (Imin), the steps of n = 3, 4, 6, and 7 are looped, and the voltage (Ecell) of the high voltage battery cell is set to the maximum set voltage (Vmax). Is exceeded, the battery pack 1 is charged by reducing the charging voltage (Ec), which is the output voltage of the power supply circuit 4, to 95%.
When the charging voltage is lowered at a constant rate, the current battery voltage is set as the lower limit value of the charging voltage calculated by multiplying the constant rate. This is because charging cannot be performed if the charging voltage and the battery voltage are reversed. Therefore, when the charging voltage calculated by multiplying by a constant rate becomes smaller than the battery voltage, the charging voltage is set to the battery voltage. Here, the battery voltage is a voltage value obtained by adding the voltages of the respective battery cells, similarly to the above-described battery cell voltage.
Here, instead of the above, every time the voltage (Ecell) of the high-voltage battery cell exceeds the maximum set voltage (Vmax), when the charge voltage (Ec) is lowered, the charge voltage (Ec) It can also be set as the battery voltage which is the voltage value which added the voltage of the cell.

さらに、図5に示すフローチャートは、高電圧電池セルの電圧(Ecell)が最大設定電圧(Vmax)を超えると、組電池1を定電圧・定電流充電する設定電流(Ic)を低下させる充電方法を示している。図6は、このフローチャートに基づいて充電される電池の電圧と電流の特性を示している。なお、図6において、実線Aは高電圧電池セルの電圧の変化を、実線Bは他の電池セルの電圧の変化を、実線Dは充電される組電池の充電電流(I)の変化を、一点鎖線Eは組電池を定電圧・定電流充電する設定電流(Ic)の変化を、それぞれ示している。   Further, the flowchart shown in FIG. 5 is a charging method for reducing the set current (Ic) for charging the assembled battery 1 at a constant voltage / constant current when the voltage (Ecell) of the high voltage battery cell exceeds the maximum set voltage (Vmax). Is shown. FIG. 6 shows the voltage and current characteristics of the battery charged based on this flowchart. In FIG. 6, the solid line A indicates the change in the voltage of the high voltage battery cell, the solid line B indicates the change in the voltage of the other battery cell, and the solid line D indicates the change in the charging current (I) of the assembled battery to be charged. An alternate long and short dash line E indicates a change in the set current (Ic) for charging the assembled battery at a constant voltage and a constant current.

[n=1のステップ]
温度検出回路8が電池の温度を検出する。
[n=2のステップ]
検出した電池の温度から最大設定電圧(Vmax)を特定する。
[n=3のステップ]
定電圧・定電流充電を開始する。
[n=4、5のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなったかどうかを判定する。最小電流(Imin)は、組電池1が満充電された状態における充電電流に設定している。したがって、組電池1の充電電流(I)が最小電流(Imin)よりも小さくなると満充電されたと判定して、充電を終了する。、
[n=6のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)まで減少しないと、高電圧電池セルの電圧(Ecell)を最大設定電圧(Vmax)に比較する。充電電流(I)が最小電流(Imin)となるか、あるいは高電圧電池セルの電圧(Ecell)が最大設定電圧(Vmax)よりも高くなるまで、n=4と6のステップをループする。
[n=7のステップ]
高電圧電池セルの電圧(Ecell)が最大設定電圧(Vmax)よりも高くなると、電源回路4が組電池1を充電する設定電流(Ic)を、たとえば、80%に低下して、組電池1を充電する電力を小さくし、n=3のステップに戻る。
その後、充電電流(I)が最小電流(Imin)以下になるまで、n=3、4、6、7のステップをループして、高電圧電池セルの電圧(Ecell)が最大設定電圧(Vmax)を超える毎に、電源回路4の設定電流(Ic)を80%に低下して、組電池1を充電する。
なお、定率を乗じて算出した充電電流値が満充電検出電流設定値より小さくなった場合は、満充電を誤検出することになるので、算出する充電電流の下限は、満充電検出電流設定値までとする。
[Step of n = 1]
A temperature detection circuit 8 detects the temperature of the battery.
[Step of n = 2]
The maximum set voltage (Vmax) is specified from the detected battery temperature.
[Step n = 3]
Start constant voltage / constant current charging.
[Steps n = 4, 5]
It is determined whether the charging current (I) has become smaller than the minimum current (Imin). The minimum current (Imin) is set to a charging current when the assembled battery 1 is fully charged. Therefore, when the charging current (I) of the assembled battery 1 becomes smaller than the minimum current (Imin), it is determined that the battery is fully charged, and charging is terminated. ,
[Step n = 6]
If the charging current (I) does not decrease to the minimum current (Imin), the voltage (Ecell) of the high voltage battery cell is compared with the maximum set voltage (Vmax). The steps of n = 4 and 6 are looped until the charging current (I) becomes the minimum current (Imin) or the voltage (Ecell) of the high voltage battery cell becomes higher than the maximum set voltage (Vmax).
[Step n = 7]
When the voltage (Ecell) of the high voltage battery cell becomes higher than the maximum set voltage (Vmax), the set current (Ic) at which the power supply circuit 4 charges the assembled battery 1 is reduced to, for example, 80%, and the assembled battery 1 The power for charging is reduced, and the process returns to the step of n = 3.
Thereafter, until the charging current (I) becomes equal to or less than the minimum current (Imin), the steps of n = 3, 4, 6, and 7 are looped, and the voltage (Ecell) of the high voltage battery cell is set to the maximum set voltage (Vmax). Is exceeded, the set current (Ic) of the power supply circuit 4 is reduced to 80%, and the assembled battery 1 is charged.
Note that if the charging current value calculated by multiplying by a constant ratio is smaller than the full charge detection current setting value, full charging will be erroneously detected, so the lower limit of the charging current to be calculated is the full charge detection current setting value. Up to.

さらに、本発明の充電方法は、電池温度を検出し、検出された電池温度から、組電池を充電する設定電流を特定することもできる。このことを実現する充電回路を図7に示す。この図は、複数のリチウムイオン二次電池3からなる組電池1を備えるパック電池100を、パソコン等の電子機器200に接続して充電する状態を示している。
なお、図7において、前述の図1に示す実施例と同じ構成要素については、同符号を付してその詳細な説明を省略する。
Furthermore, the charging method of the present invention can detect the battery temperature and specify the set current for charging the assembled battery from the detected battery temperature. A charging circuit for realizing this is shown in FIG. This figure shows a state in which the battery pack 100 including the assembled battery 1 composed of a plurality of lithium ion secondary batteries 3 is connected to an electronic device 200 such as a personal computer for charging.
In FIG. 7, the same components as those in the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図の電子機器200は、組電池1を定電圧・定電流充電する電源回路24を備えている。この電子機器200は、商用電源9である交流100V〜240VをACアダプタ20で直流16V〜20Vに整流して電源回路24に入力している。電源回路24はスイッチング電源で、スイッチング素子10をオンオフに切り換えるデューティーで出力を制御している。パック電池100は、電源回路24が組電池1を充電する充電電圧と設定電流を制御する制御回路25を備えており、温度検出回路8で電池3の温度を検出すると共に、検出された電池温度から組電池1を充電する設定電流を特定して、電子機器200側に出力している。制御回路25は、電池温度から設定電流を特定するデータを記憶している記憶回路35と、この記憶回路35に記憶されるデータと温度検出回路8で検出される電池温度から設定電流を特定して、電源回路24に出力する電力低減回路36を備えている。   The electronic device 200 shown in the figure includes a power supply circuit 24 that charges the assembled battery 1 at a constant voltage and a constant current. In the electronic device 200, AC 100 V to 240 V, which is the commercial power source 9, is rectified to 16 V to 20 V DC by the AC adapter 20 and input to the power supply circuit 24. The power supply circuit 24 is a switching power supply and controls the output with a duty for switching the switching element 10 on and off. The battery pack 100 includes a control circuit 25 that controls a charging voltage and a set current at which the power supply circuit 24 charges the assembled battery 1. The temperature detection circuit 8 detects the temperature of the battery 3 and the detected battery temperature. The set current for charging the assembled battery 1 is identified and output to the electronic device 200 side. The control circuit 25 specifies the setting current from the storage circuit 35 storing data for specifying the set current from the battery temperature, the data stored in the storage circuit 35 and the battery temperature detected by the temperature detection circuit 8. In addition, a power reduction circuit 36 that outputs to the power supply circuit 24 is provided.

記憶回路35が記憶するデータの一例を図8に示す。記憶回路35は、この図に示すように、充電される電池の温度帯域を、低温度域と、標準温度域と、高温度域とに区画して、各々の温度帯域における設定電流を記憶している。低温度域と標準温度域の低温境界温度(T1)は10℃である。ただし、この低温度域と標準温度域の低温境界温度(T1)は、5℃ないし15℃とすることもできる。また、標準温度域と高温度域の高温境界温度(T2)は45℃としている。ただし、標準温度域と高温度域の高温境界温度(T2)は、40℃ないし60℃とすることもできる。また、低温度域より温度が低い領域(例えば、0℃未満)、高温度域より温度が高い領域(例えば、60℃を超える領域)においては、充電を停止することができる。   An example of data stored in the storage circuit 35 is shown in FIG. As shown in this figure, the storage circuit 35 divides the temperature range of the battery to be charged into a low temperature range, a standard temperature range, and a high temperature range, and stores the set current in each temperature range. ing. The low temperature boundary temperature (T1) between the low temperature region and the standard temperature region is 10 ° C. However, the low temperature boundary temperature (T1) between the low temperature region and the standard temperature region may be 5 ° C to 15 ° C. The high temperature boundary temperature (T2) between the standard temperature range and the high temperature range is 45 ° C. However, the high temperature boundary temperature (T2) between the standard temperature range and the high temperature range may be 40 ° C to 60 ° C. Further, charging can be stopped in a region where the temperature is lower than the low temperature region (for example, less than 0 ° C.) and a region where the temperature is higher than the high temperature region (for example, a region exceeding 60 ° C.).

電池を充電する設定電流は、電池の温度帯域によって設定される。低温度域と高温度域における設定電流は、標準温度域における設定電流よりも低く設定され、また、低温度域における設定電流は、高温度域における設定電流よりも低く設定される。すなわち、低温度域において電池を充電する低温域設定電流(I1)は、標準温度域において電池を充電する標準設定電流(I2)よりも低くしている。また、高温度域において電池を充電する高温域設定電流(I3)は、標準設定電流(I2)より低くしている。さらに低温域設定電流(I1)は、高温域設定電流(I3)よりも低くしている。ただ、低温域設定電流(I1)は、高温域設定電流(I3)よりも高くすることもできる。
図8は、標準温度域における設定電流を0.7C(約0.5C以上1.2C以下の範囲で設定できる。)、低温度域における設定電流を0.1C(満充電時に低下する電流の満充電検出電流値よりも大きく設定する。)、高温度域における設定電流を0.35C(上記標準温度域における設定電流の半分程度に設定される。)に設定している。
The set current for charging the battery is set according to the temperature band of the battery. The set current in the low temperature range and the high temperature range is set lower than the set current in the standard temperature range, and the set current in the low temperature range is set lower than the set current in the high temperature range. That is, the low temperature range setting current (I1) for charging the battery in the low temperature range is lower than the standard setting current (I2) for charging the battery in the standard temperature range. Moreover, the high temperature range setting current (I3) for charging the battery in the high temperature range is set lower than the standard setting current (I2). Furthermore, the low temperature region setting current (I1) is set lower than the high temperature region setting current (I3). However, the low temperature region setting current (I1) can be made higher than the high temperature region setting current (I3).
FIG. 8 shows that the set current in the standard temperature range is 0.7 C (can be set in the range of about 0.5 C to 1.2 C), and the set current in the low temperature range is 0.1 C (the current that decreases at full charge). It is set larger than the full charge detection current value.), The set current in the high temperature range is set to 0.35C (set to about half of the set current in the standard temperature range).

なお、各温度域において、充電開始時の充電電流値の初期設定値について、温度と残容量、あるいは温度と電圧の2つのパラメータから決定することもできる。例えば、以下の表1と表2に示すように、検出された最低の電池電圧(電池容量に対応した電池電圧)、または、周知技術を利用してパック電池内のマイコンで演算された残容量(RSOC電池容量)より、各温度域での設定電流を変更することもできる。
ここで、例えば、表1におけるA[V]は3.5V、B[V]は4.0Vとすることができる。また、例えば、表2におけるC[%]は40%、D[%]は80%とすることができる。
In each temperature range, the initial setting value of the charging current value at the start of charging can be determined from two parameters, temperature and remaining capacity, or temperature and voltage. For example, as shown in Table 1 and Table 2 below, the lowest battery voltage detected (battery voltage corresponding to the battery capacity) or the remaining capacity calculated by the microcomputer in the battery pack using a known technique The set current in each temperature range can be changed from (RSOC battery capacity).
Here, for example, A [V] in Table 1 can be set to 3.5V, and B [V] can be set to 4.0V. Further, for example, C [%] in Table 2 may be 40% and D [%] may be 80%.

Figure 0005502282
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Figure 0005502282
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このような設定電流を採用するのは、主に以下の理由からである。電池容量が大きいとき、電池温度が低いと、大電流により電池電圧が上昇して、図2にて説明した最大設定電圧、過充電保護電圧を超えることを防止するためである。   Such a set current is mainly used for the following reason. This is because when the battery capacity is large and the battery temperature is low, the battery voltage rises due to a large current and prevents the maximum set voltage and overcharge protection voltage described in FIG. 2 from being exceeded.

電力低減回路36は、記憶回路35に記憶されるデータと電池温度から、組電池1を充電する設定電流を特定する。電力低減回路36は、検出される電池の温度帯域によって、設定電流を、低温域設定電流(I1)と標準設定電流(I2)と高温域設定電流(I3)のいずれかに特定する。電力低減回路36は、設定電流を特定する信号を電源回路24の電流フィードバック回路33に出力する。   The power reduction circuit 36 specifies a set current for charging the assembled battery 1 from the data stored in the storage circuit 35 and the battery temperature. The power reduction circuit 36 specifies the set current as one of the low temperature range set current (I1), the standard set current (I2), and the high temperature range set current (I3) according to the detected temperature band of the battery. The power reduction circuit 36 outputs a signal specifying the set current to the current feedback circuit 33 of the power supply circuit 24.

電源回路24は、制御回路25から入力される信号を検出して、出力電流の最大値を制御する。電源回路24の電流フィードバック回路33は、出力電流の最大値として、低温域設定電流(I1)と標準設定電流(I2)と高温域設定電流(I3)とからなる3段階の設定電流に切り換えできる構造としている。つまり、あらかじめ、多段階に設定された設定電流に切り換えることができる電源回路24である。このように多段階に設定された設定電流に切り換えることができる電源回路24は、比較的構造が簡単で安価であり、これを利用する充電方法も簡便なものとなる。この電源回路24は、電力低減回路36から電流フィードバック回路33に、設定電流を低温域設定電流(I1)と標準設定電流(I2)と高温域設定電流(I3)のいずれかに特定する信号が入力されると、電流フィードバック回路33が駆動回路34を介してスイッチング素子10のデューティーを制御して、出力電流の最大値を、組電池1を充電する設定電流に制御する。すなわち、この電源回路24は、電流フィードバック回路33が、出力電流の最大値を、低温域設定電流(I1)と標準設定電流(I2)と高温域設定電流(I3)とのいずれかに切り換えて組電池を充電する。   The power supply circuit 24 detects a signal input from the control circuit 25 and controls the maximum value of the output current. The current feedback circuit 33 of the power supply circuit 24 can switch the maximum value of the output current to a three-stage set current composed of a low temperature range set current (I1), a standard set current (I2), and a high temperature range set current (I3). It has a structure. That is, the power supply circuit 24 can be switched to set currents set in multiple stages in advance. The power supply circuit 24 that can be switched to set currents set in multiple stages in this way has a relatively simple structure and is inexpensive, and a charging method that uses this is simple. In the power supply circuit 24, a signal for specifying the set current as one of the low temperature range set current (I1), the standard set current (I2), and the high temperature range set current (I3) is sent from the power reduction circuit 36 to the current feedback circuit 33. When input, the current feedback circuit 33 controls the duty of the switching element 10 via the drive circuit 34 to control the maximum value of the output current to the set current for charging the assembled battery 1. That is, in the power supply circuit 24, the current feedback circuit 33 switches the maximum value of the output current to any one of the low temperature region setting current (I1), the standard setting current (I2), and the high temperature region setting current (I3). Charge the battery pack.

以上の制御回路25は、充電開始時の電池温度を検出し、この検出された電池温度から、組電池1を充電する設定電流を特定して電源回路24に出力する。電源回路24は、制御回路25から入力される信号を検出して、出力電流の最大値を特定された設定電流に制御しながら組電池を充電する。さらに、制御回路25は、組電池1の充電中においても、電池温度を検出し、検出された電池温度から設定電流を特定して電源回路24に出力する。電源回路24は、制御回路25から入力される信号を検出して、出力電流の最大値を特定された設定電流に制御する。ただし、充電開始時において電池温度から特定される設定電流と、充電中において電池温度から特定される設定電流が異なる場合は、低い方の設定電流を選択して充電を継続する。たとえば、充電開始時において、電池温度が標準温度域にあった電池は、設定電流を標準設定電流(I2)として充電を開始する。その後、充電が進むにつれて、電池温度が高温度域まで上昇すると、設定電流を高温域設定電流(I3)に切り換えて充電を継続する。高温域設定電流(I3)を標準設定電流(I2)よりも低く設定しているからである。また、充電開始時において、電池温度が低温度域にあった電池は、設定電流を低温域設定電流(I1)として充電を開始するが、その後、充電が進むにつれて、電池温度が標準温度域まで上昇しても、設定電流を標準設定電流(I3)に切り換えることなく充電を継続する。低温域設定電流(I1)を標準設定電流(I2)よりも低く設定しているからである。このように、電池を充電する設定電流を、充電開始時の電池温度から特定される設定電流と、充電中の電池温度から特定される設定電流のうち、低い方の設定電流を優先する方法は、電池が危険な状態となるのを確実に防止しながら、安全に充電できる。   The above control circuit 25 detects the battery temperature at the start of charging, identifies the set current for charging the assembled battery 1 from the detected battery temperature, and outputs the specified current to the power supply circuit 24. The power supply circuit 24 detects the signal input from the control circuit 25 and charges the assembled battery while controlling the maximum value of the output current to the specified set current. Further, the control circuit 25 detects the battery temperature even during charging of the assembled battery 1, specifies a set current from the detected battery temperature, and outputs the set current to the power supply circuit 24. The power supply circuit 24 detects the signal input from the control circuit 25 and controls the maximum value of the output current to the specified set current. However, if the set current specified from the battery temperature at the start of charging is different from the set current specified from the battery temperature during charging, the lower set current is selected to continue charging. For example, at the start of charging, a battery whose battery temperature is in the standard temperature range starts charging with the set current as the standard set current (I2). Thereafter, when the battery temperature rises to a high temperature range as the charging proceeds, the set current is switched to the high temperature range set current (I3) and the charging is continued. This is because the high temperature region set current (I3) is set lower than the standard set current (I2). Further, at the start of charging, the battery whose battery temperature is in the low temperature range starts charging with the set current as the low temperature set current (I1), but thereafter, as the charging progresses, the battery temperature reaches the standard temperature range. Even if it rises, charging is continued without switching the set current to the standard set current (I3). This is because the low temperature region set current (I1) is set lower than the standard set current (I2). In this way, the method of giving priority to the lower setting current among the setting current specified from the battery temperature at the start of charging and the setting current specified from the battery temperature during charging is the setting current for charging the battery. The battery can be safely charged while reliably preventing the battery from becoming dangerous.

さらに、制御回路25は、電力低減回路36が、記憶回路35に記憶される最大設定電圧を電池の電圧に比較して、組電池1の充電電流を制御する。電力低減回路36は、高電圧電池セルが最大設定電圧を超えると、組電池1を充電する設定電流を下げて、充電電力を低下させる。この電力低減回路36は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、出力電流の最大値である設定電流を1ランク低い電流値に下げる信号を電源回路24の電流フィードバック回路33に出力する。たとえば、現在の設定電流(Ic)が標準設定電流(I2)のときは、設定電流(Ic)を高温域設定電流(I3)に下げ、現在の設定電流(Ic)が高温域設定電流(I3)のときは、設定電流(Ic)を低温域設定電流(I1)に下げる。すなわち、電源回路24は、制御回路25に制御されて、充電する設定電流を下げながら組電池1の充電を継続する。
つまり、高電圧電池セルが最大設定電圧を超えると、組電池1を充電する設定電流を下げ、この低下した設定電流を、あらかじめ電池の温度で変更、設定された設定電流としている。換言するなら、このような設定電流は、多段階に設定された設定電流としている。
上記の設定電流では、3段階の設定電流(I2)、(I3)、(I1)としているが、3段階を超える多段階の設定電流として、高電圧電池セルの電圧が、そのときの電池温度における最大設定電圧を超えると、出力電流の最大値である設定電流を1ランク低い電流値に下げることもできる。
Further, in the control circuit 25, the power reduction circuit 36 controls the charging current of the assembled battery 1 by comparing the maximum set voltage stored in the storage circuit 35 with the voltage of the battery. When the high voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the power reduction circuit 36 reduces the set current for charging the assembled battery 1 to reduce the charging power. When the voltage of the high-voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the power reduction circuit 36 outputs a signal for reducing the set current, which is the maximum value of the output current, to a current value that is one rank lower to the current feedback circuit 33 of the power supply circuit 24. To do. For example, when the current set current (Ic) is the standard set current (I2), the set current (Ic) is lowered to the high temperature range set current (I3), and the current set current (Ic) is reduced to the high temperature range set current (I3). ), The set current (Ic) is lowered to the low temperature range set current (I1). That is, the power supply circuit 24 is controlled by the control circuit 25 and continues charging the assembled battery 1 while reducing the set current to be charged.
That is, when the high-voltage battery cell exceeds the maximum set voltage, the set current for charging the assembled battery 1 is lowered, and the reduced set current is set as a preset set current that is changed and set in advance according to the battery temperature. In other words, such a set current is a set current set in multiple stages.
In the above-mentioned set current, three stages of set currents (I2), (I3), and (I1) are used, but as a multistage set current exceeding three stages, the voltage of the high-voltage battery cell is the battery temperature at that time. When the maximum set voltage at is exceeded, the set current, which is the maximum value of the output current, can be lowered to a current value one rank lower.

さらに、制御回路25は、組電池1の充電を継続する状態において、組電池1の充電中に検出される電池温度の温度帯域から特定される設定電流と、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えて下げられた設定電流のうち、低い方の設定電流を優先して、この設定電流で組電池の充電を継続する。   Furthermore, the control circuit 25 sets the set current specified from the temperature range of the battery temperature detected during the charging of the assembled battery 1 and the voltage of the high-voltage battery cell to the maximum while the charging of the assembled battery 1 is continued. Among the set currents that have been lowered beyond the voltage, the lower set current is prioritized and the battery pack is continuously charged with this set current.

図7の充電回路は、図9に示すフローチャートに基づいて、以下のステップで組電池1を充電する。このフローチャートに示すように、充電回路は、高電圧電池セルの電圧(Ecell)が最大設定電圧(Vmax)を超えると、組電池1を定電圧・定電流充電する設定電流(Ic)を低下させて充電する。図10は、このフローチャートに基づいて充電される電池の電圧と電流の特性を示している。なお、図10において、実線Aは高電圧電池セルの電圧の変化を、実線Bは他の電池セルの電圧の変化を、実線Dは充電される組電池の充電電流(I)の変化を、一点鎖線Eは組電池を定電圧・定電流充電する設定電流(Ic)の変化を、それぞれ示している。   The charging circuit in FIG. 7 charges the assembled battery 1 in the following steps based on the flowchart shown in FIG. As shown in this flowchart, when the voltage (Ecell) of the high voltage battery cell exceeds the maximum set voltage (Vmax), the charging circuit reduces the set current (Ic) for charging the assembled battery 1 at a constant voltage / constant current. To charge. FIG. 10 shows the voltage and current characteristics of the battery to be charged based on this flowchart. In FIG. 10, a solid line A indicates a change in the voltage of the high-voltage battery cell, a solid line B indicates a change in the voltage of another battery cell, and a solid line D indicates a change in the charging current (I) of the assembled battery to be charged. An alternate long and short dash line E indicates a change in the set current (Ic) for charging the assembled battery at a constant voltage and a constant current.

[n=1のステップ]
温度検出回路8が電池の温度を検出する。
[n=2のステップ]
制御回路25が、検出した電池温度から最大設定電圧(Vmax)を特定する。
[n=3のステップ]
制御回路25が、検出した電池温度から、電池を充電する設定電流(Ic)を特定して、電源回路24に出力する。制御回路25は、記憶回路に記憶されるデータに基づいて、電池温度から設定電流(Ic)を特定する。設定電流(Ic)は、図8に示すように、検出される電池の温度帯域によって、低温域設定電流(I1)と標準設定電流(I2)と高温域設定電流(I3)のいずれかに特定される。
[n=4のステップ]
組電池1の充電を開始する。電源回路24は、出力電流の最大値を、n=3のステップで特定された設定電流(Ic)に制御しながら、組電池1を定電圧・定電流充電する。
[n=5、6のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)以下になったかどうかを判定する。最小電流(Imin)は、組電池1が満充電された状態における充電電流に設定している。したがって、組電池1の充電電流(I)が最小電流(Imin)以下になると満充電されたと判定して、充電を終了する。
[n=7のステップ]
充電電流(I)が最小電流(Imin)まで減少していないと、制御回路25は、このステップにおいて、高電圧電池セルの電圧(Ecell)を最大設定電圧(Vmax)に比較する。
[n=8のステップ]
高電圧電池セルの電圧(Ecell)が最大設定電圧(Vmax)以下であると、このステップで、温度検出回路8が電池の温度を検出し、検出した電池温度から設定電流(Ic)を特定する。
[n=9のステップ]
制御回路25は、現在の設定電流(Ic)と、n=8のステップで特定した設定電流(Ic)とから、最新の設定電流(Ic)を特定する。たとえば、現在の設定電流がn=3のステップで特定した設定電流(Ic)である場合は、n=8のステップで特定した設定電流(Ic)と、n=3のステップで特定した設定電流(Ic)から最新の設定電流(Ic)を特定する。制御回路25は、現在の設定電流(Ic)と、n=8のステップで特定した設定電流(Ic)とが等しい時には、この設定電流を最新の設定電流(Ic)として、電源回路24に出力する。さらに、制御回路25は、現在の設定電流と、n=8のステップで特定した設定電流とが異なる時には、低い方の値を最新の設定電流(Ic)として、電源回路24に出力する。
[n=10のステップ]
電源回路24は、出力電流の最大値を、前のステップで特定された最新の設定電流(Ic)に制御しながら、組電池1の充電を継続する。その後、n=5のステップに戻る。
[n=11のステップ]
高電圧電池セルの電圧(Ecell)が最大設定電圧(Vmax)よりも高くなると、このステップで、現在の設定電流(Ic)が、最も低い設定電流である低温域設定電流(I1)まで下げられているかどうかを判定する。現在の設定電流(Ic)が低温域設定電流(I1)と等しいとき、設定電流(Ic)をこれ以上、下げることができないので、n=6のステップに進んで充電を終了する。
[n=12のステップ]
現在の設定電流(Ic)が低温域設定電流(I1)と等しくないとき、現在の設定電流(Ic)が低温域設定電流(I1)よりも大きいと判定して、設定電流(Ic)を1ランク低い電流値に下げる。すなわち、現在の設定電流(Ic)が標準設定電流(I2)のときは、設定電流(Ic)を高温域設定電流(I3)に下げ、現在の設定電流(Ic)が高温域設定電流(I3)のときは、設定電流(Ic)を低温域設定電流(I1)に下げる。制御回路25は、1ランク下げた設定電流を最新の設定電流(Ic)として、電源回路24に出力する。その後、n=10のステップに進み、組電池1の充電を継続する
[Step of n = 1]
A temperature detection circuit 8 detects the temperature of the battery.
[Step of n = 2]
The control circuit 25 specifies the maximum set voltage (Vmax) from the detected battery temperature.
[Step n = 3]
The control circuit 25 specifies a set current (Ic) for charging the battery from the detected battery temperature and outputs it to the power supply circuit 24. The control circuit 25 specifies the set current (Ic) from the battery temperature based on the data stored in the storage circuit. As shown in FIG. 8, the set current (Ic) is specified as one of the low temperature range set current (I1), the standard set current (I2), and the high temperature range set current (I3) depending on the detected temperature band of the battery. Is done.
[Step n = 4]
Charging of the assembled battery 1 is started. The power supply circuit 24 charges the assembled battery 1 at a constant voltage / constant current while controlling the maximum value of the output current to the set current (Ic) specified in the step of n = 3.
[Steps n = 5, 6]
It is determined whether or not the charging current (I) has become equal to or less than the minimum current (Imin). The minimum current (Imin) is set to a charging current when the assembled battery 1 is fully charged. Accordingly, when the charging current (I) of the assembled battery 1 becomes equal to or less than the minimum current (Imin), it is determined that the battery is fully charged and the charging is terminated.
[Step n = 7]
If the charging current (I) has not decreased to the minimum current (Imin), the control circuit 25 compares the voltage (Ecell) of the high voltage battery cell with the maximum set voltage (Vmax) in this step.
[Step n = 8]
If the voltage (Ecell) of the high-voltage battery cell is equal to or lower than the maximum set voltage (Vmax), the temperature detection circuit 8 detects the temperature of the battery in this step and specifies the set current (Ic) from the detected battery temperature. .
[Step n = 9]
The control circuit 25 specifies the latest set current (Ic) from the current set current (Ic) and the set current (Ic) specified in the step of n = 8. For example, when the current set current is the set current (Ic) specified in the step n = 3, the set current (Ic) specified in the step n = 8 and the set current specified in the step n = 3 The latest set current (Ic) is specified from (Ic). When the current set current (Ic) is equal to the set current (Ic) specified in the step of n = 8, the control circuit 25 outputs the set current as the latest set current (Ic) to the power supply circuit 24. To do. Further, when the current set current is different from the set current specified in the step of n = 8, the control circuit 25 outputs the lower value to the power supply circuit 24 as the latest set current (Ic).
[Step n = 10]
The power supply circuit 24 continues charging the assembled battery 1 while controlling the maximum value of the output current to the latest set current (Ic) specified in the previous step. Thereafter, the process returns to the step of n = 5.
[Step n = 11]
When the voltage (Ecell) of the high voltage battery cell becomes higher than the maximum set voltage (Vmax), the current set current (Ic) is lowered to the low temperature range set current (I1) which is the lowest set current in this step. Determine whether or not. When the current set current (Ic) is equal to the low temperature range set current (I1), the set current (Ic) cannot be lowered any more, so the process proceeds to step n = 6 and the charging is terminated.
[Step n = 12]
When the current set current (Ic) is not equal to the low temperature range set current (I1), it is determined that the current set current (Ic) is larger than the low temperature range set current (I1), and the set current (Ic) is set to 1. Lower the current value to a lower rank. That is, when the current set current (Ic) is the standard set current (I2), the set current (Ic) is lowered to the high temperature range set current (I3), and the current set current (Ic) is reduced to the high temperature range set current (I3). ), The set current (Ic) is lowered to the low temperature range set current (I1). The control circuit 25 outputs the set current lowered by one rank to the power supply circuit 24 as the latest set current (Ic). Then, it proceeds to the step of n = 10 and continues to charge the assembled battery 1

以上の実施例は、電池の電圧を検出し、電池の電圧が最大設定電圧まで上昇して電流を減少させるが、電流の設定値を、標準温度域と、低温度域と、高温度域の設定電流としている。このパック電池は、電池の温度で電流をコントロールするために変化させる電流値と、電池の電圧が上昇して変化させる電流値とを同じ設定値に切り換えるので、回路構成を簡単にできる。また、電池を充電する設定電流を、電池の温度帯域によって低温度域と標準温度域と高温度域の3段階に切り換えできる構造としている。ただ、本発明の充電方法は、電池温度によって特定する設定電流を2段階とすることも、4段階以上とすることもできる。   In the above embodiment, the battery voltage is detected, and the battery voltage rises to the maximum set voltage to decrease the current, but the current set values are set to the standard temperature range, the low temperature range, and the high temperature range. It is set current. In this battery pack, the circuit value can be simplified because the current value changed to control the current at the battery temperature and the current value changed by increasing the battery voltage are switched to the same set value. Further, the set current for charging the battery can be switched to three stages of a low temperature range, a standard temperature range, and a high temperature range depending on the battery temperature range. However, in the charging method of the present invention, the set current specified by the battery temperature can be two stages or four or more stages.

さらに、パック電池は、電池の電圧や電流をデジタル信号に変換することなく、図11の回路図に示すように、差動アンプでもって、電池の電圧や電流を検出する検出信号を基準電圧に比較して、電流や電圧をコントロールすることができる。図11のパック電池は、充電している電池53の電圧を検出して過充電を防止するために、最大電圧検出回路60と設定電圧検出回路70と、最大電圧検出回路60と設定電圧検出回路70に基準電圧を出力する基準電圧回路81、82とを備える。   Furthermore, the battery pack does not convert the battery voltage or current into a digital signal, and the detection signal for detecting the battery voltage or current is changed to a reference voltage with a differential amplifier as shown in the circuit diagram of FIG. In comparison, the current and voltage can be controlled. The battery pack of FIG. 11 has a maximum voltage detection circuit 60, a set voltage detection circuit 70, a maximum voltage detection circuit 60, and a set voltage detection circuit in order to detect the voltage of the charged battery 53 and prevent overcharge. 70 includes reference voltage circuits 81 and 82 for outputting a reference voltage.

図のパック電池は、2つの素電池53を直列に接続して組電池51としているので、プラス側の素電池53とマイナス側の素電池53の電圧を検出するために、最大電圧検出回路60は、2組の差動アンプ61を備える。マイナス側の差動アンプ61Bは、マイナス側の入力端子に基準電圧回路82から基準電圧を入力して、プラス側の入力端子をマイナス側の素電池53に抵抗分圧回路62を介して接続している。このマイナス側の差動アンプ61Bは、マイナス側の素電池53の電圧が最大電圧を超えると最大電圧信号を出力する。プラス側の差動アンプ61Aは、プラス側の入力端子に基準電圧回路81から基準電圧を入力して、マイナス側の入力端子をプラス側の素電池53に抵抗分圧回路62を介して接続している。このプラス側の差動アンプ61Aは、プラス側の素電池53の電圧が最大電圧を超えると最大電圧信号を出力する。これらの差動アンプ61は、たとえば、素電池53をリチウムイオン二次電池とするパック電池にあっては、プラス側とマイナス側の素電池53が4.25Vを超えると最大電圧信号を出力するように、抵抗分圧回路62と基準電圧が設定される。   In the illustrated battery pack, two unit cells 53 are connected in series to form an assembled battery 51. Therefore, in order to detect the voltages of the plus unit cell 53 and the minus unit cell 53, the maximum voltage detection circuit 60 is used. Includes two sets of differential amplifiers 61. The differential amplifier 61B on the negative side inputs the reference voltage from the reference voltage circuit 82 to the negative input terminal, and connects the positive input terminal to the negative unit cell 53 via the resistance voltage dividing circuit 62. ing. The minus side differential amplifier 61B outputs a maximum voltage signal when the voltage of the minus side cell 53 exceeds the maximum voltage. The plus-side differential amplifier 61A inputs the reference voltage from the reference voltage circuit 81 to the plus-side input terminal, and connects the minus-side input terminal to the plus-side cell 53 via the resistance voltage dividing circuit 62. ing. The plus-side differential amplifier 61A outputs a maximum voltage signal when the voltage of the plus-side unit cell 53 exceeds the maximum voltage. For example, in the case of a pack battery in which the unit cell 53 is a lithium ion secondary battery, these differential amplifiers 61 output a maximum voltage signal when the plus and minus unit cells 53 exceed 4.25V. As described above, the resistance voltage dividing circuit 62 and the reference voltage are set.

プラス側の差動アンプ61Aとマイナス側の差動アンプ61Bの出力は、OR回路63に入力される。OR回路63は、いずれかの素電池53が最大電圧(リチウムイオン二次電池にあっては4.25V)を超えると最大電圧信号を出力して、この信号を充電器(図示せず)に出力して充電を停止させる。さらには、この信号でもって、上述のように、充電電圧や充電電流を減少させることができる。   The outputs of the positive differential amplifier 61A and the negative differential amplifier 61B are input to the OR circuit 63. The OR circuit 63 outputs a maximum voltage signal when any of the unit cells 53 exceeds the maximum voltage (4.25V in the case of a lithium ion secondary battery), and outputs this signal to a charger (not shown). Output to stop charging. Furthermore, with this signal, the charging voltage and charging current can be reduced as described above.

設定電圧検出回路70は、電池53の過充電を検出する充電制御用の設定電圧検出回路70Aと、過放電を検出する放電制御用の設定電圧検出回路70Bを備える。充電制御用の設定電圧検出回路70Aは、プラス側の素電池53とマイナス側の素電池53の設定電圧を検出するために、2組の差動アンプ71を備える。マイナス側の差動アンプ71Bはマイナス側の入力端子に基準電圧回路82から基準電圧を入力して、プラス側の入力端子をマイナス側の素電池53に分圧比変更回路72を介して接続している。このマイナス側の差動アンプ71Bは、マイナス側の素電池53の電圧が設定電圧を超えると電圧信号を出力する。プラス側の差動アンプ71Aはプラス側の入力端子に基準電圧回路81から基準電圧を入力して、マイナス側の入力端子をプラス側の素電池53に分圧比変更回路72を介して接続している。このプラス側の差動アンプ71Aは、プラス側の素電池53の電圧が設定電圧を超えると電圧信号を出力する。   The set voltage detection circuit 70 includes a set voltage detection circuit 70A for charge control that detects overcharge of the battery 53, and a set voltage detection circuit 70B for discharge control that detects overdischarge. The set voltage detection circuit 70A for charge control includes two sets of differential amplifiers 71 in order to detect the set voltages of the plus unit cell 53 and the minus unit cell 53. The differential amplifier 71B on the negative side inputs the reference voltage from the reference voltage circuit 82 to the input terminal on the negative side, and connects the input terminal on the positive side to the negative unit cell 53 via the voltage dividing ratio changing circuit 72. Yes. The minus side differential amplifier 71B outputs a voltage signal when the voltage of the minus side cell 53 exceeds a set voltage. The differential amplifier 71A on the plus side inputs the reference voltage from the reference voltage circuit 81 to the plus side input terminal, and connects the minus side input terminal to the plus unit cell 53 via the voltage dividing ratio changing circuit 72. Yes. The plus-side differential amplifier 71A outputs a voltage signal when the voltage of the plus-side unit cell 53 exceeds the set voltage.

分圧比変更回路72は、素電池53の電圧を分圧する比率を変更して差動アンプ71に入力する。したがって、充電を制御する差動アンプ71は、第1の設定電圧と、第1の設定電圧よりも低い電圧に設定している第2の設定電圧を検出して電圧信号を出力できる。第1の設定電圧は、たとえば、標準温度域における最大設定電圧(図2において4.22V)とし、第2の設定電圧は、高温度域又は低温度域における最大設定電圧(図2において4.03Vまたは4.13V)とすることができる。   The voltage dividing ratio changing circuit 72 changes the ratio for dividing the voltage of the unit cell 53 and inputs the changed voltage to the differential amplifier 71. Therefore, the differential amplifier 71 that controls charging can detect the first set voltage and the second set voltage set to a voltage lower than the first set voltage and output a voltage signal. The first set voltage is, for example, the maximum set voltage in the standard temperature range (4.22V in FIG. 2), and the second set voltage is the maximum set voltage in the high temperature range or the low temperature range (4. 03V or 4.13V).

図11の分圧比変更回路72は、分圧抵抗74の一部をスイッチング素子75で短絡して、分圧比を変更する。図の分圧比変更回路72は、3つの抵抗器74Aの直列回路からなり、ひとつの抵抗器74Aにスイッチング素子75を並列に接続している。スイッチング素子75がひとつの抵抗器74Aの両端を短絡して分圧比を調整している。図の分圧比変更回路72は、スイッチング素子75をオフにする状態で分圧比が小さく、スイッチング素子75をオンに切り換えて分圧比が大きくする。すなわち、スイッチング素子75をオンオフに切り換えて、差動アンプ71に入力する素電池53の電圧の分圧比を変更できる。分圧比変更回路72は、たとえば、スイッチング素子75をオンとする状態で、差動アンプ71が第1の設定電圧で電圧信号を出力し、スイッチング素子75をオフとする状態で、差動アンプ71が第2の設定電圧で電圧信号を出力するように、抵抗器74Aの電気抵抗を設定する。   The voltage dividing ratio changing circuit 72 in FIG. 11 shorts a part of the voltage dividing resistor 74 with the switching element 75 to change the voltage dividing ratio. The voltage dividing ratio changing circuit 72 shown in the figure is composed of a series circuit of three resistors 74A, and a switching element 75 is connected in parallel to one resistor 74A. The switching element 75 adjusts the voltage dividing ratio by short-circuiting both ends of one resistor 74A. The voltage dividing ratio changing circuit 72 in the figure has a small voltage dividing ratio when the switching element 75 is turned off, and the switching element 75 is turned on to increase the voltage dividing ratio. That is, the voltage dividing ratio of the voltage of the unit cell 53 input to the differential amplifier 71 can be changed by switching the switching element 75 on and off. The voltage dividing ratio changing circuit 72 is, for example, in a state where the switching element 75 is turned on, the differential amplifier 71 outputs a voltage signal at the first set voltage, and the switching element 75 is turned off. Sets the electrical resistance of the resistor 74A so that a voltage signal is output at the second set voltage.

充電制御用の設定電圧検出回路70Aは、入力側に分圧比変更回路72を設定しているので第1の設定電圧と第2の設定電圧を検出して電圧信号を出力する。ここで、分圧比変更回路72により、第1又は第2の設定電圧に設定される。充電制御用の設定電圧検出回路70Aは、スイッチング素子75をオフとして、低い第2の設定電圧を検出して出力を”High”とした後、スイッチング素子75をオンに切り換えて、高い第1の設定電圧を検出する。   The set voltage detection circuit 70A for charge control detects the first set voltage and the second set voltage and outputs a voltage signal because the voltage dividing ratio changing circuit 72 is set on the input side. Here, the voltage dividing ratio changing circuit 72 sets the first or second set voltage. The setting voltage detection circuit 70A for charge control turns off the switching element 75, detects a low second setting voltage and sets the output to “High”, then switches the switching element 75 on, and sets the high first Detect the set voltage.

電池53の過充電を検出する充電制御用の設定電圧検出回路70Aは、電池53のマイナス側に接続しているマイナス側の差動アンプ71Bと、電池53のプラス側に接続しているプラス側の差動アンプ71Aを備える。マイナス側の差動アンプ71Bは、マイナス側の入力端子に基準電圧回路82から基準電圧を入力して、プラス側の入力端子をマイナス側の素電池53に分圧比変更回路72を介して接続している。   A setting voltage detection circuit 70A for charge control that detects overcharge of the battery 53 includes a negative differential amplifier 71B connected to the negative side of the battery 53 and a positive side connected to the positive side of the battery 53. Differential amplifier 71A. In the negative differential amplifier 71B, the reference voltage is input from the reference voltage circuit 82 to the negative input terminal, and the positive input terminal is connected to the negative unit cell 53 via the voltage dividing ratio change circuit 72. ing.

マイナス側の差動アンプ71Bは、マイナス側の素電池53の電圧が設定電圧を超えると、このことを示す第2の出力信号を出力する。この第2の出力信号は、電池53の電圧が設定電圧を超えたことを示す信号であるから、組電池51と直列に設けられる充電用スイッチング素子(図示せず)をこの信号でもってオフとし、また、充電電圧や充電電流を減少させることもできる。第2の設定電圧は、たとえば、高温度域や低温度域における最大設定電圧(図2において4.03Vまたは4.13V)に設定されるので、電池53の温度が高温度域や低温度域の場合は、この信号で充電が停止される。第2の出力信号は、スイッチング素子75をオンに切り換えて分圧比変更回路72の分圧比を大きくして、差動アンプ71の入力電圧を低下させる。したがって、差動アンプ71は、第2の出力信号を出力しない状態となる。標準温度域にある電池は、第2の出力信号で充電が停止されず、さらに充電して電圧が上昇する。電池53の電圧が第1の設定電圧を超えると、第1の設定電圧を超えた信号として差動アンプ71は第1の出力信号を出力する。第1の出力信号は、たとえば標準温度域の最大設定電圧(図2において4.22V)に設定しているので、この信号で標準温度域で充電している電池53の充電が停止される。   When the voltage of the minus-side unit cell 53 exceeds the set voltage, the minus-side differential amplifier 71B outputs a second output signal indicating this. Since this second output signal is a signal indicating that the voltage of the battery 53 has exceeded the set voltage, the charging switching element (not shown) provided in series with the assembled battery 51 is turned off by this signal. Also, the charging voltage and charging current can be reduced. For example, the second set voltage is set to the maximum set voltage (4.03 V or 4.13 V in FIG. 2) in the high temperature range and the low temperature range, so that the temperature of the battery 53 is set to the high temperature range or the low temperature range. In this case, charging is stopped by this signal. The second output signal switches on the switching element 75 to increase the voltage dividing ratio of the voltage dividing ratio changing circuit 72 and decreases the input voltage of the differential amplifier 71. Therefore, the differential amplifier 71 is in a state where it does not output the second output signal. The battery in the standard temperature range is not stopped by the second output signal, but is further charged to increase the voltage. When the voltage of the battery 53 exceeds the first set voltage, the differential amplifier 71 outputs a first output signal as a signal exceeding the first set voltage. Since the first output signal is set to, for example, the maximum set voltage in the standard temperature range (4.22 V in FIG. 2), charging of the battery 53 charged in the standard temperature range is stopped by this signal.

プラス側の差動アンプ71Aは、プラス側の入力端子に基準電圧回路82から基準電圧を入力して、マイナス側の入力端子をプラス側の素電池53に分圧比変更回路72を介して接続している。このプラス側の差動アンプ71Aは、マイナス側の差動アンプ71Bと同じように、プラス側の素電池53の電圧が第2の設定電圧を超えると第2の出力信号を出力し、第1の設定電圧を超えると第1の出力信号を出力して電池53の充電を制御する。   The plus-side differential amplifier 71A inputs the reference voltage from the reference voltage circuit 82 to the plus-side input terminal, and connects the minus-side input terminal to the plus unit cell 53 via the voltage dividing ratio changing circuit 72. ing. Like the minus differential amplifier 71B, the plus differential amplifier 71A outputs a second output signal when the voltage of the plus unit cell 53 exceeds the second set voltage, and the first differential amplifier 71A outputs the second output signal. When the set voltage is exceeded, a first output signal is output to control charging of the battery 53.

プラス側の差動アンプ71Aとマイナス側の差動アンプ71Bの出力はOR回路73に入力される。OR回路73は、いずれかの素電池53が第1の設定電圧を超え、さらに、第2の設定電圧を超えると、第1又は第2の設定電圧を超えたことを示す信号を出力して、電池53の充電を制御する。複数の素電池53を直列に接続しているパック電池は、いずれかの電池53の電圧が最大設定電圧を超えると充電を停止するので、いずれかの電池53の電圧が第1又は第2の設定電圧を超えると充電を停止する。つまり、組電池51と直列に設けられる充電用スイッチング素子(図示せず)をこの信号でもってオフとし、充電を停止する。   The outputs of the positive differential amplifier 71A and the negative differential amplifier 71B are input to the OR circuit 73. The OR circuit 73 outputs a signal indicating that the first or second set voltage is exceeded when any of the unit cells 53 exceeds the first set voltage and further exceeds the second set voltage. The charging of the battery 53 is controlled. A battery pack in which a plurality of unit cells 53 are connected in series stops charging when the voltage of any one of the batteries 53 exceeds the maximum set voltage. Therefore, the voltage of any one of the batteries 53 has the first or second voltage. Charging stops when the set voltage is exceeded. That is, a charging switching element (not shown) provided in series with the assembled battery 51 is turned off by this signal, and charging is stopped.

電池53の過放電を検出する放電制御用の設定電圧検出回路70Bは、電池53のマイナス側に接続しているマイナス側の差動アンプ76Bと、電池53のプラス側に接続しているプラス側の差動アンプ76Aを備える。マイナス側の差動アンプ76Bは、プラス側の入力端子に基準電圧回路82から基準電圧を入力して、マイナス側の入力端子をマイナス側の素電池53に分圧比変更回路77を介して接続している。プラス側の差動アンプ76Aは、マイナス側の入力端子に基準電圧回路81から基準電圧を入力して、プラス側の入力端子をプラス側の素電池53に分圧比変更回路77を介して接続している。   The set voltage detection circuit 70B for discharge control for detecting overdischarge of the battery 53 includes a negative differential amplifier 76B connected to the negative side of the battery 53 and a positive side connected to the positive side of the battery 53. Differential amplifier 76A. The minus side differential amplifier 76B inputs the reference voltage from the reference voltage circuit 82 to the plus side input terminal, and connects the minus side input terminal to the minus unit cell 53 via the voltage dividing ratio changing circuit 77. ing. The plus side differential amplifier 76A inputs the reference voltage from the reference voltage circuit 81 to the minus side input terminal, and connects the plus side input terminal to the plus side cell 53 via the voltage dividing ratio changing circuit 77. ing.

過放電を制御する放電制御用の設定電圧検出回路70Bも、分圧比変更回路77を介して素電池53の電圧を差動アンプ76に入力している。したがって、この放電制御用の設定電圧検出回路70Bも、2つの設定電圧で電池53の放電を制御できる。また、マイナス側の電池53の電圧を検出するマイナス側の差動アンプ76Bと、プラス側の電池の電圧を検出するプラス側の差動アンプ76Aを備えるので、マイナス側とプラス側のいずれかの電池53の電圧を設定電圧に比較し、いずれかの電池53の電圧が設定電圧よりも低くなることを検出して、放電を制御できる。つまり、組電池51と直列に設けられる放電用スイッチング素子(図示せず)をこの信号でもってオフとし、放電を停止する。   The discharge control setting voltage detection circuit 70 </ b> B that controls overdischarge also inputs the voltage of the unit cell 53 to the differential amplifier 76 via the voltage division ratio change circuit 77. Therefore, the set voltage detection circuit 70B for discharge control can also control the discharge of the battery 53 with the two set voltages. Further, since the negative differential amplifier 76B for detecting the voltage of the negative battery 53 and the positive differential amplifier 76A for detecting the voltage of the positive battery are provided, either the negative side or the positive side is provided. It is possible to control the discharge by comparing the voltage of the battery 53 with the set voltage and detecting that the voltage of any battery 53 is lower than the set voltage. That is, the discharge switching element (not shown) provided in series with the assembled battery 51 is turned off by this signal, and the discharge is stopped.

さらに、図12の回路図に示すパック電池300は、正負の出力端子97と通信端子98を有する。このパック電池は、通信端子98から電池93の温度に対応する電圧信号で出力する。このパック電池は、各々の電池93の電圧を検出する電圧検出回路94と、電池93の温度を検出する温度センサ95と、この温度センサ95と電圧検出回路94から入力される信号を演算して、電池93の温度に対応する電圧信号を出力する演算回路96を備える。演算回路96は、温度センサ95から入力される温度信号で電池93の温度を検出して、図13に示すように、電池93の温度が、低温以下温度域と、低温度域と、標準温度域と、高温度域と、高温以上温度域のいずれの温度帯域にあるかを判定する。図13は、上述の図2と同様の内容を示すものであり、最大設定電圧の電圧値が、適宜に変更されている。また、図13の縦軸は、最大設定電圧を示すと共に、各温度帯域における通信端子98からの出力電圧も示している。   Furthermore, the battery pack 300 shown in the circuit diagram of FIG. 12 has a positive / negative output terminal 97 and a communication terminal 98. The battery pack outputs a voltage signal corresponding to the temperature of the battery 93 from the communication terminal 98. The battery pack includes a voltage detection circuit 94 that detects the voltage of each battery 93, a temperature sensor 95 that detects the temperature of the battery 93, and a signal input from the temperature sensor 95 and the voltage detection circuit 94. An arithmetic circuit 96 that outputs a voltage signal corresponding to the temperature of the battery 93 is provided. The arithmetic circuit 96 detects the temperature of the battery 93 with the temperature signal input from the temperature sensor 95, and as shown in FIG. 13, the temperature of the battery 93 is below the low temperature range, the low temperature range, and the standard temperature. It is determined whether it is in the temperature range of the temperature range, the high temperature range, or the high temperature range. FIG. 13 shows the same contents as in FIG. 2 described above, and the voltage value of the maximum set voltage is appropriately changed. Further, the vertical axis in FIG. 13 indicates the maximum set voltage and also the output voltage from the communication terminal 98 in each temperature band.

さらに、演算回路96は、充電される電池93の温度が低温度域にある状態にあっては、電池93の電圧が第1の最大設定電圧(V1)(図13にあっては4.03V)よりも高いかどうかを判定し、電池93の温度が第1の最大設定電圧(V1)よりも高いと、低温度域に相当する電圧信号(図13にあっては3V)を通信端子98から出力する。また演算回路96は、電池93の温度が標準温度域にある状態にあっては、電池93の電圧が第2の最大設定電圧(V2)(図13にあっては4.22V)よりも高いかどうかを判定し、電池93の電圧が第2の最大設定電圧(V2)よりも高いと、標準温度域に相当する電圧信号(図13にあっては5V)を通信端子98から出力する。さらにまた、演算回路96は、電池93の温度が高温度域にある状態にあっては、電池93の電圧が第3の最大設定電圧(V3)(図13にあっては4.13V)よりも高いかどうかを判定し、電池93の温度が第3の最大設定電圧(V3)よりも高いと、高温度域に相当する電圧信号(図13にあっては4V)を通信端子98から出力する。さらにまた、演算回路96は、電池93の温度が低温以下温度域にある状態にあっては、低温以下温度域に相当する電圧信号(図13では1V)を通信端子98から出力し、電池93の温度が高温以上温度域にある状態にあっては、高温以上温度域に相当する電圧信号(図13では2V)を通信端子98から出力する。   Further, when the temperature of the battery 93 to be charged is in the low temperature range, the arithmetic circuit 96 sets the voltage of the battery 93 to the first maximum set voltage (V1) (4.03 V in FIG. 13). If the temperature of the battery 93 is higher than the first maximum set voltage (V1), a voltage signal (3V in FIG. 13) corresponding to the low temperature range is sent to the communication terminal 98. Output from. Further, in the arithmetic circuit 96, when the temperature of the battery 93 is in the standard temperature range, the voltage of the battery 93 is higher than the second maximum set voltage (V2) (4.22V in FIG. 13). If the voltage of the battery 93 is higher than the second maximum setting voltage (V2), a voltage signal corresponding to the standard temperature range (5 V in FIG. 13) is output from the communication terminal 98. Further, in the arithmetic circuit 96, when the temperature of the battery 93 is in the high temperature range, the voltage of the battery 93 is higher than the third maximum set voltage (V3) (4.13V in FIG. 13). If the temperature of the battery 93 is higher than the third maximum set voltage (V3), a voltage signal corresponding to the high temperature range (4V in FIG. 13) is output from the communication terminal 98. To do. Furthermore, when the temperature of the battery 93 is in the temperature range below the low temperature, the arithmetic circuit 96 outputs a voltage signal (1 V in FIG. 13) corresponding to the temperature range below the low temperature from the communication terminal 98, and the battery 93. In the state where the temperature is in the temperature range above the high temperature, a voltage signal (2 V in FIG. 13) corresponding to the temperature range above the high temperature is output from the communication terminal 98.

パック電池300が接続される電子機器400は、ひとつの通信端子98から入力される電圧信号でもって、各々の電池93の電圧が設定電圧が超えたかどうかに加えて、電池93の温度が、低温以下温度域と低温度域と標準温度域と高温度域と高温以上温度域のどの温度帯域にあるかを検出できる。そして、電池93において、いずれかの高電圧電池セルが最大設定電圧を超えると、電池の充電を停止したり、充電電力を低下させ、充電電圧を下げたり、充電する設定電流を下げることができる。   The electronic device 400 to which the battery pack 300 is connected has a voltage signal input from one communication terminal 98, and in addition to whether the voltage of each battery 93 exceeds the set voltage, the temperature of the battery 93 is low. It is possible to detect which temperature range is below the temperature range, the low temperature range, the standard temperature range, the high temperature range, and the high temperature range. In the battery 93, when any of the high voltage battery cells exceeds the maximum set voltage, the charging of the battery can be stopped, the charging power can be lowered, the charging voltage can be lowered, or the setting current to be charged can be lowered. .

本発明の一実施例にかかる組電池の充電方法に使用する充電回路の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the charging circuit used for the charging method of the assembled battery concerning one Example of this invention. 電池温度に対する最大設定電圧を示すグラフである。It is a graph which shows the maximum setting voltage with respect to battery temperature. 本発明の一実施例にかかる組電池の充電方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the charging method of the assembled battery concerning one Example of this invention. 図3に示す工程で充電される電池の電圧と電流の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the voltage and electric current of the battery charged at the process shown in FIG. 本発明の他の実施例にかかる組電池の充電方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the charging method of the assembled battery concerning the other Example of this invention. 図5に示す工程で充電される電池の電圧と電流の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the voltage and the characteristic of the battery charged at the process shown in FIG. 本発明の他の実施例にかかる組電池の充電方法に使用する充電回路の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the charging circuit used for the charging method of the assembled battery concerning the other Example of this invention. 電池温度に対する設定電流を示すグラフである。It is a graph which shows the setting electric current with respect to battery temperature. 本発明の他の実施例にかかる組電池の充電方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the charging method of the assembled battery concerning the other Example of this invention. 図9に示す工程で充電される電池の電圧と電流の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the voltage and electric current of the battery charged at the process shown in FIG. 組電池の過充電や過放電を検出する回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the circuit which detects the overcharge and overdischarge of an assembled battery. 電池温度の温度帯域を判定して出力するパック電池の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the battery pack which determines and outputs the temperature range of battery temperature. 電池温度に対する設定電圧の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the setting voltage with respect to battery temperature.

符号の説明Explanation of symbols

1…組電池
2…電池セル
3…電池
4…電源回路
5…制御回路
6…電圧検出回路
7…電流検出回路
8…温度検出回路
9…商用電源
10…スイッチング素子
11…トランス
12…電圧フィードバック回路
13…電流フィードバック回路
14…入力回路
15…記憶回路
16…電力低減回路
20…ACアダプタ
24…電源回路
25…制御回路
33…電流フィードバック回路
34…駆動回路
35…記憶回路
36…電力低減回路
51…組電池
53…電池
60…最大電圧検出回路
61…差動アンプ 61A…プラス側差動アンプ
61B…マイナス側差動アンプ
62…抵抗分圧回路
63…OR回路
70…設定電圧検出回路 70A…充電制御用の設定電圧検出回路
70B…放電制御用の設定電圧検出回路
71…差動アンプ 71A…プラス側差動アンプ
71B…マイナス側差動アンプ
72…分圧比変更回路
73…OR回路
74…分圧抵抗 74A…抵抗器
75…スイッチング素子
76…差動アンプ 76A…プラス側差動アンプ
76B…マイナス側差動アンプ
77…分圧比変更回路
81…基準電圧回路
82…基準電圧回路
93…電池
94…電圧検出回路
95…温度センサ
96…演算回路
97…出力端子
98…通信端子
100…パック電池
200…電子機器
300…パック電池
400…電子機器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery pack 2 ... Battery cell 3 ... Battery 4 ... Power supply circuit 5 ... Control circuit 6 ... Voltage detection circuit 7 ... Current detection circuit 8 ... Temperature detection circuit 9 ... Commercial power supply 10 ... Switching element 11 ... Transformer 12 ... Voltage feedback circuit DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Current feedback circuit 14 ... Input circuit 15 ... Memory circuit 16 ... Power reduction circuit 20 ... AC adapter 24 ... Power supply circuit 25 ... Control circuit 33 ... Current feedback circuit 34 ... Drive circuit 35 ... Memory circuit 36 ... Power reduction circuit 51 ... Battery pack 53 ... Battery 60 ... Maximum voltage detection circuit 61 ... Differential amplifier 61A ... Plus side differential amplifier
61B ... Negative side differential amplifier 62 ... Resistance voltage dividing circuit 63 ... OR circuit 70 ... Setting voltage detection circuit 70A ... Setting voltage detection circuit for charge control
70B ... Setting voltage detection circuit for discharge control 71 ... Differential amplifier 71A ... Plus side differential amplifier
71B ... Negative side differential amplifier 72 ... Voltage division ratio changing circuit 73 ... OR circuit 74 ... Voltage dividing resistor 74A ... Resistor 75 ... Switching element 76 ... Differential amplifier 76A ... Plus side differential amplifier
76B ... Negative side differential amplifier 77 ... Voltage division ratio changing circuit 81 ... Reference voltage circuit 82 ... Reference voltage circuit 93 ... Battery 94 ... Voltage detection circuit 95 ... Temperature sensor 96 ... Arithmetic circuit 97 ... Output terminal 98 ... Communication terminal 100 ... Pack Battery 200 ... electronic device 300 ... pack battery 400 ... electronic device

Claims (10)

複数の電池を直列に接続している組電池を、各々の電池の電圧を検出しながら定電圧・定電流充電する組電池の充電方法であって、
検出したパラメータから特定される第1の設定電流にて充電を開始し、
所定のサンプリング周期で各々の電池セルの電圧を検出し、いずれかの電池セル電圧があらかじめ設定している最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を低下させて、組電池を充電する充電電力を低下し、
充電中に、検出した電池温度から第2の設定電流を特定し、
高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧以下であると、低下した設定電流と、第2の設定電流とを比較し、低下した設定電流と、第2の設定電流とが等しくないとき、低い方の設定電流にて充電を継続し、
充電開始時の充電電流値の初期設定値について、温度と残容量、あるいは温度と電圧の2つのパラメータから決定する複数の設定値である定電圧・定電流充電する組電池の充電方法。
A battery pack charging method in which a battery pack in which a plurality of batteries are connected in series is charged at a constant voltage and a constant current while detecting the voltage of each battery,
Start charging at the first set current specified from the detected parameter ,
The voltage of each battery cell is detected at a predetermined sampling cycle, and when any battery cell voltage exceeds the preset maximum set voltage, the set current for charging the assembled battery is lowered to charge the assembled battery. To reduce the charging power
During charging, the second set current is identified from the detected battery temperature,
If the voltage of the high-voltage battery cell is less than or equal to the maximum set voltage, the reduced set current is compared with the second set current, and when the reduced set current is not equal to the second set current, the lower one Continue charging at the set current of
A charging method for an assembled battery that performs constant voltage / constant current charging, which is a plurality of setting values determined from two parameters of temperature and remaining capacity, or temperature and voltage, regarding an initial setting value of a charging current value at the start of charging.
最大設定電圧を超えると低下させる設定電流値と、
充電開始時の充電電流値の初期設定値とが、同じ値の中から設定される請求項1に記載される組電池の充電方法。
Setting current value that decreases when the maximum setting voltage is exceeded,
The method for charging an assembled battery according to claim 1, wherein the initial setting value of the charging current value at the start of charging is set from the same value.
いずれかの電池セル電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を特定の割合で低下させる請求項1に記載される組電池の充電方法。   The assembled battery charging method according to claim 1, wherein when any one of the battery cell voltages exceeds the maximum set voltage, the set current for charging the assembled battery is decreased at a specific rate. いずれかの電池セル電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を低下させると共に、設定電流を低下させる割合を、各電池セルの電圧を加算した電圧値と、1セルあたりの最大設定電圧に直列接続したセル数を掛け合わせた電圧との差電圧から特定し、差電圧が大きいと設定電流を低下させる割合を大きくする請求項1に記載される組電池の充電方法。   When any of the battery cell voltages exceeds the maximum set voltage, the set current for charging the assembled battery is reduced, and the ratio of the set current is reduced by adding the voltage value of each battery cell and the per-cell voltage. The method for charging an assembled battery according to claim 1, wherein the battery is specified from a difference voltage from a voltage obtained by multiplying the maximum set voltage in series with the number of cells connected in series, and when the difference voltage is large, the ratio of decreasing the set current is increased. いずれかの電池セル電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を低下させると共に、設定電流を低下させる割合を、最大設定電圧を超えた電池セルの内部抵抗から特定し、電池セルの内部抵抗が大きいと設定電流を低下させる割合を大きくする請求
項1に記載される組電池の充電方法。
If any of the battery cell voltages exceeds the maximum set voltage, the set current for charging the battery pack is reduced, and the rate at which the set current is reduced is specified from the internal resistance of the battery cell that exceeds the maximum set voltage, and the battery The method for charging an assembled battery according to claim 1, wherein the ratio of decreasing the set current is increased when the internal resistance of the cell is large.
最大設定電圧を電池の温度で変更する請求項1に記載される組電池の充電方法。   The method for charging an assembled battery according to claim 1, wherein the maximum set voltage is changed by the temperature of the battery. 設定電流を電池の温度で変更する請求項1に記載される組電池の充電方法。   The method for charging an assembled battery according to claim 1, wherein the set current is changed by the temperature of the battery. 低下される設定電流が、多段階に設定された設定電流である請求項7に記載される組電池の充電方法。   The assembled battery charging method according to claim 7, wherein the set current to be reduced is a set current set in multiple stages. 所定のサンプリング周期で各々の電池セルの電圧を検出し、いずれかの電池セル電圧があらかじめ設定している最大設定電圧を超えると、
基準電圧と電池セル電圧とを比較する作動アンプからの出力にて、組電池を充電する充電電力を低下する定電圧・定電流充電する請求項1に記載される組電池の充電方法。
When the voltage of each battery cell is detected at a predetermined sampling period and one of the battery cell voltages exceeds a preset maximum set voltage,
The method for charging an assembled battery according to claim 1, wherein constant voltage / constant current charging is performed to reduce charging power for charging the assembled battery with an output from an operational amplifier that compares the reference voltage and the battery cell voltage.
プラス側の電池セル電圧が入力される作動アンプの出力と、
マイナス側の電池セル電圧が入力される作動アンプの出力とが入力されるOR回路の出力にて、組電池を充電する充電電力を低下する請求項9に記載される組電池の充電方法。
The output of the operational amplifier to which the battery cell voltage on the positive side is input,
The assembled battery charging method according to claim 9, wherein charging power for charging the assembled battery is reduced by an output of an OR circuit to which an output of an operation amplifier to which a negative battery cell voltage is input is input.
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