JP2002058171A - 二次電池の充電制御方法 - Google Patents
二次電池の充電制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度によって異なる満充電での全容量を一定
にする。 【解決手段】 二次電池を一定の電流によって充電した
後に、一定の電圧あるいはパルス状の電流によって充電
して、充電電流が所定値以下、あるいは１パルス当たり
の平均充電電流が所定値以下になると、満充電検出する
充電制御方法であり、二次電池の温度を測定し、その温
度に基づいて、充電を停止する電流値である満充電検出
電流値を変更する。
にする。 【解決手段】 二次電池を一定の電流によって充電した
後に、一定の電圧あるいはパルス状の電流によって充電
して、充電電流が所定値以下、あるいは１パルス当たり
の平均充電電流が所定値以下になると、満充電検出する
充電制御方法であり、二次電池の温度を測定し、その温
度に基づいて、充電を停止する電流値である満充電検出
電流値を変更する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池、リチウムポリマー二次電池等の二次電池の充電
制御方法に関する。
次電池、リチウムポリマー二次電池等の二次電池の充電
制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウムイオン二次電池等の市場は、急
速に拡大しており、ノート型パーソナルコンピュータや
携帯電話などの携帯型電子機器におけるパワー源として
広く使用されるようになっている。
速に拡大しており、ノート型パーソナルコンピュータや
携帯電話などの携帯型電子機器におけるパワー源として
広く使用されるようになっている。
【０００３】二次電池の一つであるリチウムイオン二次
電池の充電において、満充電状態での充電容量のバラツ
キを小さくすることは、残充電容量を管理する上で重要
なことである。
電池の充電において、満充電状態での充電容量のバラツ
キを小さくすることは、残充電容量を管理する上で重要
なことである。
【０００４】リチウムイオン二次電池の充電では、充電
時の安全性を考慮して過充電を防止する必要があるた
め、充電電圧を無制限に上昇させることはできない。し
たがって、リチウムイオン二次電池の充電方法として
は、図６に示すように、最初はリチウムイオン二次電池
の正負の端子間に一定電流を流して充電（定電流充電：
充電電圧は時間経過と共に上昇する）を行い、リチウム
イオン二次電池の正負の端子間電圧が所定の電圧値に達
した後には、リチウムイオン二次電池の正負の端子間に
一定電圧を印加して充電（定電圧充電：充電電流は時間
経過と共に下降する）を行い、満充電状態にするＣＶＣ
Ｃ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ、Ｃｏｎｓｔａ
ｎｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）充電制御を実施している。
時の安全性を考慮して過充電を防止する必要があるた
め、充電電圧を無制限に上昇させることはできない。し
たがって、リチウムイオン二次電池の充電方法として
は、図６に示すように、最初はリチウムイオン二次電池
の正負の端子間に一定電流を流して充電（定電流充電：
充電電圧は時間経過と共に上昇する）を行い、リチウム
イオン二次電池の正負の端子間電圧が所定の電圧値に達
した後には、リチウムイオン二次電池の正負の端子間に
一定電圧を印加して充電（定電圧充電：充電電流は時間
経過と共に下降する）を行い、満充電状態にするＣＶＣ
Ｃ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ、Ｃｏｎｓｔａ
ｎｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）充電制御を実施している。
【０００５】図６において、時刻ｔ０〜ｔ１が定電流充
電による充電期間（ＣＣ領域）であり、時刻ｔ１〜ｔ２
が定電圧充電による充電期間である。ＣＣ（Ｃｏｎｓｔ
ａｎｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）期間では充電電流が一定であ
り、ＣＶ（ＣｏｎｓｔａｎｔＶｏｌｔａｇｅ）期間では
充電電圧が一定である。
電による充電期間（ＣＣ領域）であり、時刻ｔ１〜ｔ２
が定電圧充電による充電期間である。ＣＣ（Ｃｏｎｓｔ
ａｎｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）期間では充電電流が一定であ
り、ＣＶ（ＣｏｎｓｔａｎｔＶｏｌｔａｇｅ）期間では
充電電圧が一定である。
【０００６】ＣＶＣＣ充電制御では、充電終了時の満充
電状態でのリチウムイオン二次電池の全容量Ｓは、図６
に示す充電電流の特性曲線によって囲まれる部分の全面
積（斜線部）で表される。満充電状態の検出は、充電電
流がＣＶ期間内で予め定められた充電電流値Ｉｃより小
さくなった時に、満充電と判断される。そして、充電を
停止する電流値は、定電流充電期間の充電電流値の約１
／１０〜１／１５、即ち、約０．０７Ｃ（例えば、容量
１５００ｍＡｈであれば１００ｍＡ）に設定される。
電状態でのリチウムイオン二次電池の全容量Ｓは、図６
に示す充電電流の特性曲線によって囲まれる部分の全面
積（斜線部）で表される。満充電状態の検出は、充電電
流がＣＶ期間内で予め定められた充電電流値Ｉｃより小
さくなった時に、満充電と判断される。そして、充電を
停止する電流値は、定電流充電期間の充電電流値の約１
／１０〜１／１５、即ち、約０．０７Ｃ（例えば、容量
１５００ｍＡｈであれば１００ｍＡ）に設定される。
【０００７】充電電流の特性曲線におけるＣＶ期間の曲
線形状は、温度が定まればほぼ一義的に決まり、充電電
流値は時間経過と共に順次減少する。このため、図６に
示すように、温度が一定であれば、リチウムイオン二次
電池においても満充電状態での全容量Ｓは、ほとんど同
一となり、全容量Ｓのバラツキも小さくなる。
線形状は、温度が定まればほぼ一義的に決まり、充電電
流値は時間経過と共に順次減少する。このため、図６に
示すように、温度が一定であれば、リチウムイオン二次
電池においても満充電状態での全容量Ｓは、ほとんど同
一となり、全容量Ｓのバラツキも小さくなる。
【０００８】ところが、図５に示すようにリチウムイオ
ン二次電池の温度が異なると、リチウムイオン二次電池
の内部抵抗が変化するために、リチウムイオン二次電池
の充電電流の特性曲線が変化する。二次電池の温度が異
なっているにも関らず、満充電検出電流値Ｉｃが一定に
なっていると、二次電池温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３（Ｔ１＜
Ｔ２＜Ｔ３）におけるリチウムイオン二次電池の満充電
完了時間は、それぞれｔ１、ｔ２、ｔ３（ｔ３＜ｔ２＜
ｔ１）となり、二次電池温度が低くなるほど、満充電完
了時間が長くなる。この場合のリチウムイオン二次電池
の充電時の全容量を、それぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３とする
と、Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３となり、二次電池温度が高いほど
二次電池の容量は大きくなる。すなわち、二次電池温度
が低い状態ではリチウムイオン二次電池の内部抵抗が増
加するために、全容量は低下し、二次電池の温度が高い
状態ではリチウムイオン二次電池の内部抵抗が低下する
ために、全容量が増加する。
ン二次電池の温度が異なると、リチウムイオン二次電池
の内部抵抗が変化するために、リチウムイオン二次電池
の充電電流の特性曲線が変化する。二次電池の温度が異
なっているにも関らず、満充電検出電流値Ｉｃが一定に
なっていると、二次電池温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３（Ｔ１＜
Ｔ２＜Ｔ３）におけるリチウムイオン二次電池の満充電
完了時間は、それぞれｔ１、ｔ２、ｔ３（ｔ３＜ｔ２＜
ｔ１）となり、二次電池温度が低くなるほど、満充電完
了時間が長くなる。この場合のリチウムイオン二次電池
の充電時の全容量を、それぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３とする
と、Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３となり、二次電池温度が高いほど
二次電池の容量は大きくなる。すなわち、二次電池温度
が低い状態ではリチウムイオン二次電池の内部抵抗が増
加するために、全容量は低下し、二次電池の温度が高い
状態ではリチウムイオン二次電池の内部抵抗が低下する
ために、全容量が増加する。
【０００９】したがって、リチウムイオン二次電池の充
電において、充電時の二次電池温度が異なると、満充電
状態での充電容量のバラツキを抑えることが難しくな
る。
電において、充電時の二次電池温度が異なると、満充電
状態での充電容量のバラツキを抑えることが難しくな
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、リチ
ウムイオン二次電池のＣＶＣＣ充電制御では、満充電検
出方法として、温度変化に関らず図６に示すように満充
電検出電流値Ｉｃを一律に定めて、満充電の検出を行っ
ている。このため現状の満充電検出方法では、温度変化
による充電容量のバラツキが生じるために、残充電容量
の管理において、誤差が生じる問題がある。
ウムイオン二次電池のＣＶＣＣ充電制御では、満充電検
出方法として、温度変化に関らず図６に示すように満充
電検出電流値Ｉｃを一律に定めて、満充電の検出を行っ
ている。このため現状の満充電検出方法では、温度変化
による充電容量のバラツキが生じるために、残充電容量
の管理において、誤差が生じる問題がある。
【００１１】本発明は、このような課題を解決するもの
であり、その目的は、リチウムイオン二次電池の充電時
に、周囲温度が変化しても、一定の充電容量が得られる
ＣＶＣＣ充電制御方法を提供することにある。
であり、その目的は、リチウムイオン二次電池の充電時
に、周囲温度が変化しても、一定の充電容量が得られる
ＣＶＣＣ充電制御方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の二次電池の充電
制御方法は、二次電池を一定の電流によって充電した後
に、一定の電圧あるいはパルス状の電流によって充電
し、充電電流が所定値以下、あるいは１パルス当たりの
平均充電電流が所定値以下になると、満充電検出する充
電制御方法であって、該二次電池の温度を測定し、その
温度に基づいて、充電を停止する電流値である満充電検
出電流値を変更することを特徴とする。
制御方法は、二次電池を一定の電流によって充電した後
に、一定の電圧あるいはパルス状の電流によって充電
し、充電電流が所定値以下、あるいは１パルス当たりの
平均充電電流が所定値以下になると、満充電検出する充
電制御方法であって、該二次電池の温度を測定し、その
温度に基づいて、充電を停止する電流値である満充電検
出電流値を変更することを特徴とする。
【００１３】前記二次電池の温度変化に対して、満充電
での該二次電池の全容量が一定になるように、満充電検
出電流値が設定される。
での該二次電池の全容量が一定になるように、満充電検
出電流値が設定される。
【００１４】満充電状態における前記二次電池の電池容
量が一定になるように、満充電検出電流値を変更する。
量が一定になるように、満充電検出電流値を変更する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。
の実施の形態を説明する。
【００１６】本発明は、二次電池のＣＶＣＣ充電の充電
制御方法であり、その特徴は、二次電池の周囲温度に基
づいて、満充電となって充電を停止する満充電検出電流
値を選択することにある。
制御方法であり、その特徴は、二次電池の周囲温度に基
づいて、満充電となって充電を停止する満充電検出電流
値を選択することにある。
【００１７】表１は、リチウムイオン二次電池の満充電
での全容量を等しくするために、リチウムイオン二次電
池を満充電にする温度と満充電検出電流値との関係の具
体例を示す。満充電検出電流値をＩｃとすると、温度５
℃以下ではＩｃ＝１００ｍＡ、温度５℃〜１０℃ではＩ
ｃ＝１４０ｍＡ、温度１１℃〜２０℃ではＩｃ＝２００
ｍＡ、温度２１℃〜４５℃ではＩｃ＝３００ｍＡ、温度
４６℃〜５９℃ではＩｃ＝３２０ｍＡに設定される。こ
の表は、リチウムイオン二次電池を満充電にする温度が
上昇するにつれて、満充電検出電流値も上昇している。
での全容量を等しくするために、リチウムイオン二次電
池を満充電にする温度と満充電検出電流値との関係の具
体例を示す。満充電検出電流値をＩｃとすると、温度５
℃以下ではＩｃ＝１００ｍＡ、温度５℃〜１０℃ではＩ
ｃ＝１４０ｍＡ、温度１１℃〜２０℃ではＩｃ＝２００
ｍＡ、温度２１℃〜４５℃ではＩｃ＝３００ｍＡ、温度
４６℃〜５９℃ではＩｃ＝３２０ｍＡに設定される。こ
の表は、リチウムイオン二次電池を満充電にする温度が
上昇するにつれて、満充電検出電流値も上昇している。
【００１８】
【表１】 図３は、各温度による満充電検出電流値の選択方法の手
順を示すフローチャートである。まず、満充電検出電流
値テーブル（表１）の値を確認する（ステップＳ１）。
次に、リチウムイオン二次電池の温度を検出して、その
温度に対応する満充電検出電流値をインデックス値とし
て設定する。温度５℃以下では、Ｉｃ＝１００ｍＡをイ
ンデックス値として設定する（ステップＳ２）。温度５
℃〜１０℃では、Ｉｃ＝１４０ｍＡをインデックス値と
して設定する（ステップＳ３）。温度１１℃〜２０℃で
は、Ｉｃ＝２００ｍＡをインデックス値として設定する
（ステップＳ４）。温度２１℃〜４５℃では、Ｉｃ＝３
００ｍＡをインデックス値として設定する（ステップＳ
５）。温度４６℃〜５９℃では、Ｉｃ＝３２０ｍＡをイ
ンデックス値として設定する（ステップＳ６）。そし
て、各温度範囲に対応して、満充電処理のための満充電
検出電流値が選択される（ステップＳ７）。
順を示すフローチャートである。まず、満充電検出電流
値テーブル（表１）の値を確認する（ステップＳ１）。
次に、リチウムイオン二次電池の温度を検出して、その
温度に対応する満充電検出電流値をインデックス値とし
て設定する。温度５℃以下では、Ｉｃ＝１００ｍＡをイ
ンデックス値として設定する（ステップＳ２）。温度５
℃〜１０℃では、Ｉｃ＝１４０ｍＡをインデックス値と
して設定する（ステップＳ３）。温度１１℃〜２０℃で
は、Ｉｃ＝２００ｍＡをインデックス値として設定する
（ステップＳ４）。温度２１℃〜４５℃では、Ｉｃ＝３
００ｍＡをインデックス値として設定する（ステップＳ
５）。温度４６℃〜５９℃では、Ｉｃ＝３２０ｍＡをイ
ンデックス値として設定する（ステップＳ６）。そし
て、各温度範囲に対応して、満充電処理のための満充電
検出電流値が選択される（ステップＳ７）。
【００１９】図１および２は、本発明の実施の形態であ
るリチウムイオン二次電池の充電制御方法の原理を説明
するグラフである。
るリチウムイオン二次電池の充電制御方法の原理を説明
するグラフである。
【００２０】図２は、温度変化のある場合でも、満充電
状態での全容量のバラツキが小さくなるように、各温度
での充電電流の特性曲線より満充電検出電流値Ｉｃを変
化させることにより、リチウムイオン二次電池の満充電
での全容量を等しくできることを示している。図２に示
すように二次電池の温度が高くなると、満充電検出電流
値は、大きく設定され、二次電池の温度が低くなると、
満充電検出電流値は、小さく設定される。
状態での全容量のバラツキが小さくなるように、各温度
での充電電流の特性曲線より満充電検出電流値Ｉｃを変
化させることにより、リチウムイオン二次電池の満充電
での全容量を等しくできることを示している。図２に示
すように二次電池の温度が高くなると、満充電検出電流
値は、大きく設定され、二次電池の温度が低くなると、
満充電検出電流値は、小さく設定される。
【００２１】図２(ａ)に示すように、基準温度Ｔｂより
高い温度Ｔｃ（Ｔｂ＜Ｔｃ）の場合に、温度Ｔｃでのリ
チウムイオン二次電池の満充電での全容量Ｓｃが基準温
度Ｔｂでのリチウムイオン二次電池の満充電での全容量
Ｓｂに等しくなるように、温度Ｔｃでの満充電検出電流
値Ｉｃｃを定めている。一般に、任意温度でのリチウム
イオン二次電池の満充電での全容量は、満充電から放電
終了までの放電量を検出して求めることができる。図２
(ａ)では、基準温度Ｔｂでのリチウムイオン二次電池の
満充電での全容量Ｓｂは、満充電から放電終了までの放
電量に基づいて予め求められている。この時の満充電検
出電流値および満充電完了時間は、それぞれＩｃｂ、ｔ
ｂである。
高い温度Ｔｃ（Ｔｂ＜Ｔｃ）の場合に、温度Ｔｃでのリ
チウムイオン二次電池の満充電での全容量Ｓｃが基準温
度Ｔｂでのリチウムイオン二次電池の満充電での全容量
Ｓｂに等しくなるように、温度Ｔｃでの満充電検出電流
値Ｉｃｃを定めている。一般に、任意温度でのリチウム
イオン二次電池の満充電での全容量は、満充電から放電
終了までの放電量を検出して求めることができる。図２
(ａ)では、基準温度Ｔｂでのリチウムイオン二次電池の
満充電での全容量Ｓｂは、満充電から放電終了までの放
電量に基づいて予め求められている。この時の満充電検
出電流値および満充電完了時間は、それぞれＩｃｂ、ｔ
ｂである。
【００２２】前述したように、充電電流の特性曲線は、
温度が定まればほぼ一義的に決まり、温度Ｔｃ（Ｔｂ＜
Ｔｃ）になると、満充電検出電流値がＩｃｂのままで
は、温度Ｔｃでのリチウムイオン二次電池の満充電での
全容量Ｓｃは、温度Ｔｂでの満充電における全容量Ｓｂ
より大きくなってしまう。そのため、温度がＴｂ＜Ｔｃ
の場合でも、リチウムイオン二次電池の満充電での全容
量がＳｂ≒Ｓｃとなるには、温度Ｔｃでの満充電検出電
流値および満充電完了時間を、それぞれＩｃｃ、ｔｃと
すると、Ｉｃｃおよびｔｃは、次式を満足しなければな
らない。
温度が定まればほぼ一義的に決まり、温度Ｔｃ（Ｔｂ＜
Ｔｃ）になると、満充電検出電流値がＩｃｂのままで
は、温度Ｔｃでのリチウムイオン二次電池の満充電での
全容量Ｓｃは、温度Ｔｂでの満充電における全容量Ｓｂ
より大きくなってしまう。そのため、温度がＴｂ＜Ｔｃ
の場合でも、リチウムイオン二次電池の満充電での全容
量がＳｂ≒Ｓｃとなるには、温度Ｔｃでの満充電検出電
流値および満充電完了時間を、それぞれＩｃｃ、ｔｃと
すると、Ｉｃｃおよびｔｃは、次式を満足しなければな
らない。
【００２３】Ｉｃｂ＜Ｉｃｃ・・・（１） ｔｂ＞ｔｃ ・・・（２） さらに、この時、リチウムイオン二次電池の満充電での
全容量がＳｂ≒Ｓｃとなるには、図２(ａ)での温度Ｔ
ｂ、Ｔｃにおける充電電流の特性曲線が重なり合わない
部分が等しくなければならない。すなわち、温度Ｔｂ、
Ｔｃにおける充電電流の特性曲線が重なり合わない部分
の面積をＳ４、Ｓ５とすると Ｓ４≒Ｓ５ ・・・（３） を満足することが必要である。
全容量がＳｂ≒Ｓｃとなるには、図２(ａ)での温度Ｔ
ｂ、Ｔｃにおける充電電流の特性曲線が重なり合わない
部分が等しくなければならない。すなわち、温度Ｔｂ、
Ｔｃにおける充電電流の特性曲線が重なり合わない部分
の面積をＳ４、Ｓ５とすると Ｓ４≒Ｓ５ ・・・（３） を満足することが必要である。
【００２４】したがって、温度Ｔｃ（Ｔｂ＜Ｔｃ）にお
いて、リチウムイオン二次電池の満充電での全容量Ｓｃ
を温度Ｔｂでのリチウムイオン二次電池の満充電での全
容量Ｓｂに等しくするために、Ｓｃの満充電から放電終
了までの放電量に基づいて、（１）、（２）および
（３）式を満足させるように、温度Ｔｃでの満充電検出
電流値Ｉｃｃが定められる。
いて、リチウムイオン二次電池の満充電での全容量Ｓｃ
を温度Ｔｂでのリチウムイオン二次電池の満充電での全
容量Ｓｂに等しくするために、Ｓｃの満充電から放電終
了までの放電量に基づいて、（１）、（２）および
（３）式を満足させるように、温度Ｔｃでの満充電検出
電流値Ｉｃｃが定められる。
【００２５】図２(ｂ)は、基準温度Ｔｂより低い温度Ｔ
ａ（Ｔａ＜Ｔｂ）の場合に、温度Ｔａでのリチウムイオ
ン二次電池の満充電での全容量Ｓａが、温度Ｔｂでのリ
チウムイオン二次電池の満充電での全容量Ｓｂに等しく
なるように、温度Ｔａでの満充電検出電流値Ｉｃａを定
めたことを示している。図２(ｂ)でも、図２(ａ)の場合
と同様に、基準温度Ｔｂでのリチウムイオン二次電池の
満充電での全容量Ｓｂは、満充電から放電終了までの放
電量に基づいて予め求められている。この時の満充電検
出電流値および満充電完了時間は、それぞれＩｃｂ、ｔ
ｂである。
ａ（Ｔａ＜Ｔｂ）の場合に、温度Ｔａでのリチウムイオ
ン二次電池の満充電での全容量Ｓａが、温度Ｔｂでのリ
チウムイオン二次電池の満充電での全容量Ｓｂに等しく
なるように、温度Ｔａでの満充電検出電流値Ｉｃａを定
めたことを示している。図２(ｂ)でも、図２(ａ)の場合
と同様に、基準温度Ｔｂでのリチウムイオン二次電池の
満充電での全容量Ｓｂは、満充電から放電終了までの放
電量に基づいて予め求められている。この時の満充電検
出電流値および満充電完了時間は、それぞれＩｃｂ、ｔ
ｂである。
【００２６】前述したように、充電電流の特性曲線は、
温度が定まればほぼ一義的に決まり、温度がＴａ（Ｔａ
＜Ｔｂ）になると、満充電検出電流値がＩｃｂのままで
は、温度がＴａでのリチウムイオン二次電池の満充電で
の全容量Ｓａは、温度がＴｂでのリチウムイオン二次電
池の満充電での全容量Ｓｂより小さくなってしまう。そ
のため、温度がＴａ＜Ｔｂの場合でも、リチウムイオン
二次電池の満充電での全容量がＳａ≒Ｓｂとなるために
は、温度Ｔａでの満充電検出電流値および満充電完了時
間を、それぞれＩｃａ、ｔａとすると、Ｉｃａおよびｔ
ａは、次式を満足しなければならない。
温度が定まればほぼ一義的に決まり、温度がＴａ（Ｔａ
＜Ｔｂ）になると、満充電検出電流値がＩｃｂのままで
は、温度がＴａでのリチウムイオン二次電池の満充電で
の全容量Ｓａは、温度がＴｂでのリチウムイオン二次電
池の満充電での全容量Ｓｂより小さくなってしまう。そ
のため、温度がＴａ＜Ｔｂの場合でも、リチウムイオン
二次電池の満充電での全容量がＳａ≒Ｓｂとなるために
は、温度Ｔａでの満充電検出電流値および満充電完了時
間を、それぞれＩｃａ、ｔａとすると、Ｉｃａおよびｔ
ａは、次式を満足しなければならない。
【００２７】Ｉｃａ＜Ｉｃｂ・・・（４） ｔａ＞ｔｂ ・・・（５） さらに、この時、リチウムイオン二次電池の満充電での
全容量がＳａ≒Ｓｂとなるには、図２(ｂ)において、温
度Ｔａ、Ｔｂにおける充電電流の特性曲線が重なり合わ
ない部分が等しくなければならない。すなわち、温度Ｔ
ａ、Ｔｂにおける充電電流の特性曲線が重なり合わない
部分の面積をＳ６、Ｓ７とすると Ｓ６≒Ｓ７ ・・・（６） を満足する必要がある。
全容量がＳａ≒Ｓｂとなるには、図２(ｂ)において、温
度Ｔａ、Ｔｂにおける充電電流の特性曲線が重なり合わ
ない部分が等しくなければならない。すなわち、温度Ｔ
ａ、Ｔｂにおける充電電流の特性曲線が重なり合わない
部分の面積をＳ６、Ｓ７とすると Ｓ６≒Ｓ７ ・・・（６） を満足する必要がある。
【００２８】したがって、温度Ｔａ（Ｔａ＜Ｔｂ）にお
いて、リチウムイオン二次電池の満充電での全容量Ｓａ
を温度Ｔｂでのリチウムイオン二次電池の満充電での全
容量Ｓｂに等しくするために、Ｓａの満充電から放電終
了までの放電量に基づいて、（４）、（５）および
（６）式を満足させるように、温度Ｔａでの満充電検出
電流値Ｉｃａが定められる。
いて、リチウムイオン二次電池の満充電での全容量Ｓａ
を温度Ｔｂでのリチウムイオン二次電池の満充電での全
容量Ｓｂに等しくするために、Ｓａの満充電から放電終
了までの放電量に基づいて、（４）、（５）および
（６）式を満足させるように、温度Ｔａでの満充電検出
電流値Ｉｃａが定められる。
【００２９】図１は、リチウムイオン二次電池を満充電
にする温度が異なる場合でも、リチウムイオン二次電池
の満充電での全容量が等しくなるように、図２に示した
方法で、充電電流の特性曲線より満充電検出電流値を定
めた結果を示すグラフである。すなわち、温度Ｔａ、Ｔ
ｂ、Ｔｃ（Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ）において、リチウムイオ
ン二次電池の満充電での全容量、満充電検出電流値およ
び満充電完了時間を、温度ＴａではＳａ、Ｉｃａ、ｔ
ａ、温度ＴｂではＳｂ、Ｉｃｂ、ｔｂ、温度ＴｃではＳ
ｃ、Ｉｃｃ、ｔｃとすると、温度Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ（Ｔ
ａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ）でリチウムイオン二次電池の満充電で
の全容量がＳａ≒Ｓｂ≒Ｓｃとなる場合、各温度での満
充電検出電流値、満充電完了時間の関係は、 Ｉｃａ＜Ｉｃｂ＜Ｉｃｃ・・・（７） ｔａ＞ｔｂ＞ｔｃ ・・・（８） を満足することになる。
にする温度が異なる場合でも、リチウムイオン二次電池
の満充電での全容量が等しくなるように、図２に示した
方法で、充電電流の特性曲線より満充電検出電流値を定
めた結果を示すグラフである。すなわち、温度Ｔａ、Ｔ
ｂ、Ｔｃ（Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ）において、リチウムイオ
ン二次電池の満充電での全容量、満充電検出電流値およ
び満充電完了時間を、温度ＴａではＳａ、Ｉｃａ、ｔ
ａ、温度ＴｂではＳｂ、Ｉｃｂ、ｔｂ、温度ＴｃではＳ
ｃ、Ｉｃｃ、ｔｃとすると、温度Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ（Ｔ
ａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ）でリチウムイオン二次電池の満充電で
の全容量がＳａ≒Ｓｂ≒Ｓｃとなる場合、各温度での満
充電検出電流値、満充電完了時間の関係は、 Ｉｃａ＜Ｉｃｂ＜Ｉｃｃ・・・（７） ｔａ＞ｔｂ＞ｔｃ ・・・（８） を満足することになる。
【００３０】図４は、前述の満充電検出電流値を用い
て、リチウムイオン二次電池の満充電検出処理の手順を
示すフローチャートである。満充電検出処理では、ま
ず、リチウムイオン二次電池の温度を確認して、温度範
囲によって異なる満充電検出電流値を選択する（ステッ
プＳ８）。次に、満充電検出処理の実行の可否の判断を
行い（ステップＳ９）、満充電が実施されたことを示す
満充電フラグがセットされている状態「０でない」の場
合は、満充電処理は実行されず、満充電タイマーを１分
にセットして満充電検出処理が終了する（ステップＳ１
８）。満充電フラグがセットされていない状態「０であ
る」場合、即ちまだ満充電状態でない場合には、リチウ
ムイオン二次電池のトータル電池電圧が確認され（ステ
ップＳ１０）、トータル電池電圧が１１．５Ｖより小さ
い場合には、満充電処理が実行されず、満充電タイマー
を１分にセットして終了する（ステップＳ１８）。
て、リチウムイオン二次電池の満充電検出処理の手順を
示すフローチャートである。満充電検出処理では、ま
ず、リチウムイオン二次電池の温度を確認して、温度範
囲によって異なる満充電検出電流値を選択する（ステッ
プＳ８）。次に、満充電検出処理の実行の可否の判断を
行い（ステップＳ９）、満充電が実施されたことを示す
満充電フラグがセットされている状態「０でない」の場
合は、満充電処理は実行されず、満充電タイマーを１分
にセットして満充電検出処理が終了する（ステップＳ１
８）。満充電フラグがセットされていない状態「０であ
る」場合、即ちまだ満充電状態でない場合には、リチウ
ムイオン二次電池のトータル電池電圧が確認され（ステ
ップＳ１０）、トータル電池電圧が１１．５Ｖより小さ
い場合には、満充電処理が実行されず、満充電タイマー
を１分にセットして終了する（ステップＳ１８）。
【００３１】トータル電池電圧が１１．５Ｖ以上になっ
ていると、充電電流を判定し（ステップＳ１１）、充電
電流が「０」であれば、充電状態でないので満充電処理
は実行せずに、満充電タイマーを１分にセットして処理
する（ステップＳ１８）。
ていると、充電電流を判定し（ステップＳ１１）、充電
電流が「０」であれば、充電状態でないので満充電処理
は実行せずに、満充電タイマーを１分にセットして処理
する（ステップＳ１８）。
【００３２】充電電流が印加されている場合には、充電
電流値と満充電検出電流値とが比較され（ステップＳ１
２）、充電電流値が満充電検出電流値より大きい場合
は、充電途中段階と判断し満充電処理は実行されず、満
充電タイマーを１分にセットして終了する（ステップＳ
１８）。これに対して、充電電流値が満充電検出電流値
より小さくなると、リチウムイオン二次電池は、満充電
状態と判断し（ステップＳ１３）、満充電状態フラグが
セットされていないことを確認して（ステップＳ１
４）、満充電タイマーを減算し（ステップＳ１５）、満
充電タイマーが「０である」即ち１分間満充電状態が経
過したことを確認する（ステップＳ１６）。仮に、満充
電タイマーが「０でない」場合には、満充電状態が１分
間継続していないと判断し、上記満充電検出判定が１分
間繰り返される。この１分間継続判定は、ノイズや急激
な負荷の増大による短時間の電流降下での満充電判定誤
検出を防止するために、ある程度の継続判定が必要であ
り、この実施例では１分継続としている。上記充電電流
値が満充電検出値より小さい場合が１分間繰り返された
時、満充電処理が実行され（ステップＳ１７）、終了す
る（ステップＳ１８）。
電流値と満充電検出電流値とが比較され（ステップＳ１
２）、充電電流値が満充電検出電流値より大きい場合
は、充電途中段階と判断し満充電処理は実行されず、満
充電タイマーを１分にセットして終了する（ステップＳ
１８）。これに対して、充電電流値が満充電検出電流値
より小さくなると、リチウムイオン二次電池は、満充電
状態と判断し（ステップＳ１３）、満充電状態フラグが
セットされていないことを確認して（ステップＳ１
４）、満充電タイマーを減算し（ステップＳ１５）、満
充電タイマーが「０である」即ち１分間満充電状態が経
過したことを確認する（ステップＳ１６）。仮に、満充
電タイマーが「０でない」場合には、満充電状態が１分
間継続していないと判断し、上記満充電検出判定が１分
間繰り返される。この１分間継続判定は、ノイズや急激
な負荷の増大による短時間の電流降下での満充電判定誤
検出を防止するために、ある程度の継続判定が必要であ
り、この実施例では１分継続としている。上記充電電流
値が満充電検出値より小さい場合が１分間繰り返された
時、満充電処理が実行され（ステップＳ１７）、終了す
る（ステップＳ１８）。
【００３３】満充電処理（ステップＳ１７）は、満充電
フラグを１にセットし、充電ＦＥＴフラグを１にセット
し、充電を完了させる（ステップＳ１９）。
フラグを１にセットし、充電ＦＥＴフラグを１にセット
し、充電を完了させる（ステップＳ１９）。
【００３４】充電電流を停止させる方法としては、当制
御回路がＦＥＴをＯＦＦにする場合とＰＣ本体に満充電
判定結果を知らせてＰＣ本体側で充電電流を停止させる
場合とがあるが、どちらの場合にも上記手法により、満
充電検出を行う。
御回路がＦＥＴをＯＦＦにする場合とＰＣ本体に満充電
判定結果を知らせてＰＣ本体側で充電電流を停止させる
場合とがあるが、どちらの場合にも上記手法により、満
充電検出を行う。
【００３５】通常、この満充電検出処理ルーチンは、メ
インルーチン内で一定の周期で常に実行されており、上
記判定条件を満たせば満充電処理が行われる。また、満
充電フラグが再度０に戻るのは（再充電可能ポイン
ト）、満充電処理実行後、放電が行われた場合、また
は、ある容量値まで現在容量が下がった場合等に行わ
れ、充電可能状態となる。
インルーチン内で一定の周期で常に実行されており、上
記判定条件を満たせば満充電処理が行われる。また、満
充電フラグが再度０に戻るのは（再充電可能ポイン
ト）、満充電処理実行後、放電が行われた場合、また
は、ある容量値まで現在容量が下がった場合等に行わ
れ、充電可能状態となる。
【００３６】本発明における満充電検出電流値は、表１
に示すように、任意の温度範囲に対応するテーブル値を
そのまま使用しているが、線形補間法によって近似的に
求められた各温度に対応した満充電検出電流値を用いて
もよい。例えば、温度１０℃では、Ｉｃ＝１６０ｍＡで
あり、温度２０℃では、Ｉｃ＝２４０ｍＡである場合
に、温度１４℃での満充電検出電流値を線形補間法によ
って求めると、Ｉｃ＝１６０＋（２４０−１６０）×
（１４−１０）／（２０−１０）＝１９２ｍＡとなり、
より精度が高くなる。
に示すように、任意の温度範囲に対応するテーブル値を
そのまま使用しているが、線形補間法によって近似的に
求められた各温度に対応した満充電検出電流値を用いて
もよい。例えば、温度１０℃では、Ｉｃ＝１６０ｍＡで
あり、温度２０℃では、Ｉｃ＝２４０ｍＡである場合
に、温度１４℃での満充電検出電流値を線形補間法によ
って求めると、Ｉｃ＝１６０＋（２４０−１６０）×
（１４−１０）／（２０−１０）＝１９２ｍＡとなり、
より精度が高くなる。
【００３７】さらに、本発明のリチウムイオン二次電池
の充電制御方法は、ＰＷＭ制御を用いたパルス充電につ
いても同様に適用できる。パルス充電には、２つの方法
がある。
の充電制御方法は、ＰＷＭ制御を用いたパルス充電につ
いても同様に適用できる。パルス充電には、２つの方法
がある。
【００３８】方法１は、充電電圧が所定電圧に達するま
で定電流充電（オンデューティ比１００％）を行い、そ
の後は、充電電流のパルスの周期を一定とし、デューテ
ィ比を低下させることによって、充電電流の１パルス当
たりの平均電流を低下させる。そして、その平均電流が
所定値まで低下すると、充電を停止する満充電検出電流
値となる。この場合、温度変化に対しては、温度に基づ
いて、満充電検出電流値を変化させる。
で定電流充電（オンデューティ比１００％）を行い、そ
の後は、充電電流のパルスの周期を一定とし、デューテ
ィ比を低下させることによって、充電電流の１パルス当
たりの平均電流を低下させる。そして、その平均電流が
所定値まで低下すると、充電を停止する満充電検出電流
値となる。この場合、温度変化に対しては、温度に基づ
いて、満充電検出電流値を変化させる。
【００３９】方法２は、充電電圧が所定電圧に達するま
で定電流充電（オンデューティ比１００％）を行い、そ
の後は、リチウムイオン二次電池の電池電圧が所定電圧
である第１の制御電圧に達すると、充電電流をＯＦＦ状
態として、電池電圧が第１の制御電圧より低い第２の制
御電圧まで低下すると、充電電流をＯＮ状態にする。充
電電流がＯＮ状態になると電池電圧が上昇して、電池電
圧が第１の制御電圧に達すると再び充電電流をＯＦＦ状
態にする。このような充電電流のＯＮ／ＯＦＦ動作の繰
り返しによりリチウムイオン二次電池に印加される充電
電流および充電電圧は、パルス状になる。このパルス充
電を継続して、充電ＯＦＦしてから、第２の制御電圧ま
で所定時間内に電池電圧が低下しない場合に満充電とす
る。そして、温度変化に対しては、温度に基づいて第１
および第２の制御電圧の電圧値の設定を変えることによ
って、充電電流のＯＮ／ＯＦＦ切替のパルス幅を変化さ
せることができ、満充電とする電流値を変化させる場合
と同様の効果を生じる。
で定電流充電（オンデューティ比１００％）を行い、そ
の後は、リチウムイオン二次電池の電池電圧が所定電圧
である第１の制御電圧に達すると、充電電流をＯＦＦ状
態として、電池電圧が第１の制御電圧より低い第２の制
御電圧まで低下すると、充電電流をＯＮ状態にする。充
電電流がＯＮ状態になると電池電圧が上昇して、電池電
圧が第１の制御電圧に達すると再び充電電流をＯＦＦ状
態にする。このような充電電流のＯＮ／ＯＦＦ動作の繰
り返しによりリチウムイオン二次電池に印加される充電
電流および充電電圧は、パルス状になる。このパルス充
電を継続して、充電ＯＦＦしてから、第２の制御電圧ま
で所定時間内に電池電圧が低下しない場合に満充電とす
る。そして、温度変化に対しては、温度に基づいて第１
および第２の制御電圧の電圧値の設定を変えることによ
って、充電電流のＯＮ／ＯＦＦ切替のパルス幅を変化さ
せることができ、満充電とする電流値を変化させる場合
と同様の効果を生じる。
【００４０】
【発明の効果】以上より、本発明の二次電池の充電制御
方法は、二次電池温度に基づいて満充電検出条件である
電流値および電圧値を定めることによって、二次電池の
充電時に温度が異なっていても充電後の二次電池の全容
量が一定となり、正確な残量管理が可能となる。
方法は、二次電池温度に基づいて満充電検出条件である
電流値および電圧値を定めることによって、二次電池の
充電時に温度が異なっていても充電後の二次電池の全容
量が一定となり、正確な残量管理が可能となる。
【図１】本発明の実施形態である二次電池の充電制御方
法の原理を説明するための充電電流の特性曲線である。
法の原理を説明するための充電電流の特性曲線である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、満充電検出電流値の決
定方法を説明するための充電電流の特性曲線である。
定方法を説明するための充電電流の特性曲線である。
【図３】満充電検出電流値を選択する手順を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図４】満充電検出処理手順を示すフローチャートであ
る。
る。
【図５】リチウムイオン二次電池の異なる温度での充電
電流の特性曲線である。
電流の特性曲線である。
【図６】リチウムイオン二次電池のＣＶＣＣ充電におけ
る充電電流の特性曲線である。
る充電電流の特性曲線である。
Ｓａ 温度Ｔａにおける二次電池の満充電での全容量 Ｓｂ 基準温度Ｔｂにおける二次電池の満充電での全容
量 Ｓｃ 温度Ｔｃにおける二次電池の満充電での全容量 Ｔａ 基準温度Ｔｂより低い温度 Ｔｂ 基準温度Ｔｂ Ｔｃ 基準温度Ｔｂより高い温度
量 Ｓｃ 温度Ｔｃにおける二次電池の満充電での全容量 Ｔａ 基準温度Ｔｂより低い温度 Ｔｂ 基準温度Ｔｂ Ｔｃ 基準温度Ｔｂより高い温度
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｊ 7/04 Ｈ０２Ｊ 7/04 Ｌ Ｑ
Claims (3)
- 【請求項１】 二次電池を一定の電流によって充電した
後に、一定の電圧あるいはパルス状の電流によって充電
し、充電電流が所定値以下、あるいは１パルス当たりの
平均充電電流が所定値以下になると、満充電検出する充
電制御方法であって、 該二次電池の温度を測定し、その温度に基づいて、充電
を停止する電流値である満充電検出電流値を変更するこ
とを特徴とする二次電池の充電制御方法。 - 【請求項２】 前記二次電池の温度変化に対して、満充
電での該二次電池の全容量が一定になるように、満充電
検出電流値が設定される請求項１に記載の二次電池の充
電制御方法。 - 【請求項３】 満充電状態における前記二次電池の電池
容量が一定になるように、満充電検出電流値を変更する
請求項１に記載の二次電池の充電制御方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000241923A JP3611104B2 (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | 二次電池の充電制御方法 |
| US09/925,526 US6366057B1 (en) | 2000-08-09 | 2001-08-09 | Charging method of rechargeable battery |
| TW090119498A TW533647B (en) | 2000-08-09 | 2001-08-09 | Charging method of rechargeable battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000241923A JP3611104B2 (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | 二次電池の充電制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002058171A true JP2002058171A (ja) | 2002-02-22 |
| JP3611104B2 JP3611104B2 (ja) | 2005-01-19 |
Family
ID=18733032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000241923A Expired - Fee Related JP3611104B2 (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | 二次電池の充電制御方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6366057B1 (ja) |
| JP (1) | JP3611104B2 (ja) |
| TW (1) | TW533647B (ja) |
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| JP2017125813A (ja) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | 株式会社Ｇｓユアサ | 蓄電素子管理装置、蓄電素子モジュール、車両および蓄電素子管理方法 |
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| DE112020004062T5 (de) | 2019-08-27 | 2022-05-19 | Gs Yuasa International Ltd. | Korrekturverfahren für geschätzten Ladezustandswert einer Energiespeichereinrichtung, Verwaltungsvorrichtung für Energiespeichereinrichtung und Energiespeichervorrichtung |
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| AR045377A1 (es) * | 2003-08-15 | 2005-10-26 | Rovcal Inc | Metodo y aparato para cargar celdas electroquimicas |
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| JP2006288150A (ja) * | 2005-04-04 | 2006-10-19 | Hitachi Koki Co Ltd | リチウム電池用充電装置 |
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2001
- 2001-08-09 US US09/925,526 patent/US6366057B1/en not_active Expired - Lifetime
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