JPH114549A - 電池充電装置 - Google Patents
電池充電装置Info
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- JPH114549A JPH114549A JP9167876A JP16787697A JPH114549A JP H114549 A JPH114549 A JP H114549A JP 9167876 A JP9167876 A JP 9167876A JP 16787697 A JP16787697 A JP 16787697A JP H114549 A JPH114549 A JP H114549A
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 リチウムイオン二次電池を定電流定電圧制御
によって充電する際にその充電量を制御することで、放
電容量の減少を必要最低限に抑えて電池の長寿命化を実
現する。 【解決手段】 定電流定電圧回路１はリチウムイオン二
次電池ＢＴを満充電するときの充電電圧４．２Ｖよりも
低い３．８５Ｖの充電電圧を生成出力する。電圧検出回
路３は電池電圧を検出するもので、電圧比較回路４は電
池電圧が３．８５Ｖに達したかを監視し、３．８５Ｖに
達した際に、充電停止を指示する切替信号を充電停止／
開始切替回路２に与え、定電流定電圧回路１とリチウム
イオン二次電池ＢＴとの接続を遮断する。
によって充電する際にその充電量を制御することで、放
電容量の減少を必要最低限に抑えて電池の長寿命化を実
現する。 【解決手段】 定電流定電圧回路１はリチウムイオン二
次電池ＢＴを満充電するときの充電電圧４．２Ｖよりも
低い３．８５Ｖの充電電圧を生成出力する。電圧検出回
路３は電池電圧を検出するもので、電圧比較回路４は電
池電圧が３．８５Ｖに達したかを監視し、３．８５Ｖに
達した際に、充電停止を指示する切替信号を充電停止／
開始切替回路２に与え、定電流定電圧回路１とリチウム
イオン二次電池ＢＴとの接続を遮断する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、リチウムイオン
二次電池を充電する電池充電装置に関する。
二次電池を充電する電池充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、リチウムイオン二次電池の充電
方法は、定電流定電圧充電であり図９はその充電特性を
例示したもので、（Ａ）は充電電圧（Ｖ）／充電量
（％）と時間（ｈ）との関係を示し、また（Ｂ）は充電
電流（Ａ）と時間（ｈ）との関係を示している。ここ
で、リチウムイオン二次電池を最大充電電圧４．２Ｖ、
１Ａの定電流で充電を行うとき、充電開始から約１時間
で充電量は、満充電時の約８０％に達し、その後、定電
圧充電に移行し、充電電流は減少してゆき、充電開始か
ら約２．５時間経過後に充電量は１００％に達し、充電
完了となる。なお、図９は単セル／約１Ｃ充電の場合を
例示したものである。ところで、リチウムイオン二次電
池の特徴として、Ｎｉ電池系にみられるメモリ効果が生
じないことが挙げられ、浅い放電と充電を繰り返して
も、放電特性には変化がみられない。しかしながら、物
性的に高い電圧状態（満充電状態など）を継続してしま
うと、電池内部での反応が進み、放電容量が減少してし
まう。図１０は放電容量（％）と期間（ｙｅａｒ）との
関係を示した定格連続充電時の放電容量劣化特性図であ
る。このような放電容量の減少は、電池放電容量の非可
逆劣化であり、再充電を行っても放電容量は回復しな
い。なお、一般に１００％充電時における減少率は、半
年経過毎に約８％である。
方法は、定電流定電圧充電であり図９はその充電特性を
例示したもので、（Ａ）は充電電圧（Ｖ）／充電量
（％）と時間（ｈ）との関係を示し、また（Ｂ）は充電
電流（Ａ）と時間（ｈ）との関係を示している。ここ
で、リチウムイオン二次電池を最大充電電圧４．２Ｖ、
１Ａの定電流で充電を行うとき、充電開始から約１時間
で充電量は、満充電時の約８０％に達し、その後、定電
圧充電に移行し、充電電流は減少してゆき、充電開始か
ら約２．５時間経過後に充電量は１００％に達し、充電
完了となる。なお、図９は単セル／約１Ｃ充電の場合を
例示したものである。ところで、リチウムイオン二次電
池の特徴として、Ｎｉ電池系にみられるメモリ効果が生
じないことが挙げられ、浅い放電と充電を繰り返して
も、放電特性には変化がみられない。しかしながら、物
性的に高い電圧状態（満充電状態など）を継続してしま
うと、電池内部での反応が進み、放電容量が減少してし
まう。図１０は放電容量（％）と期間（ｙｅａｒ）との
関係を示した定格連続充電時の放電容量劣化特性図であ
る。このような放電容量の減少は、電池放電容量の非可
逆劣化であり、再充電を行っても放電容量は回復しな
い。なお、一般に１００％充電時における減少率は、半
年経過毎に約８％である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように充電量１０
０％の連続充電を行ったり、放電期間が長いような使用
方法では、放電容量が減少してしまい、実際の使用時間
もこれによって極端に短かくなるという欠点があった。
すなわち、図１１（Ａ）は容量率（％）と期間（ｙｅａ
ｒ）との関係を示し、また（Ｂ）は実使用時間率と期間
（ｙｅａｒ）との関係を示した図で、１００％充電によ
る容量率の経年変化および実使用率の経年変化は図示の
如く低くなる。なお、図１１（Ｂ）において、図中、カ
ッコ内の数値は容量１００％時の使用時間を４０時間と
仮定した場合の時間を示している。この発明の課題は、
リチウムイオン二次電池を定電流定電圧制御によって充
電する際にその充電量を制御することで、放電容量の減
少を必要最低限に抑えて電池の長寿命化を実現できるよ
うにすることである。
０％の連続充電を行ったり、放電期間が長いような使用
方法では、放電容量が減少してしまい、実際の使用時間
もこれによって極端に短かくなるという欠点があった。
すなわち、図１１（Ａ）は容量率（％）と期間（ｙｅａ
ｒ）との関係を示し、また（Ｂ）は実使用時間率と期間
（ｙｅａｒ）との関係を示した図で、１００％充電によ
る容量率の経年変化および実使用率の経年変化は図示の
如く低くなる。なお、図１１（Ｂ）において、図中、カ
ッコ内の数値は容量１００％時の使用時間を４０時間と
仮定した場合の時間を示している。この発明の課題は、
リチウムイオン二次電池を定電流定電圧制御によって充
電する際にその充電量を制御することで、放電容量の減
少を必要最低限に抑えて電池の長寿命化を実現できるよ
うにすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明の手段は次の通
りである。請求項１記載の発明は、リチウムイオン二次
電池を定電流定電圧制御によって充電する電池充電装置
において、リチウムイオン二次電池を満充電するときの
充電電圧よりも低い所定電圧を充電電圧として生成する
電圧生成手段と、リチウムイオン二次電池の端子電圧を
検出すると共に、検出された端子電圧が前記所定電圧に
達したか否かを監視する電圧監視手段と、この電子監視
手段によって端子電圧が所定電圧に達したことが検出さ
れた際に、リチウムイオン二次電池への充電を停止する
充電制御手段とを具備し、リチウムイオン二次電池が満
充電される前に充電を停止することによって充電量を抑
制するようにしたことを特徴とするものである。なお、
前記電圧監視手段は、リチウムイオン二次電池の端子電
圧を検出すると共に、検出された端子電圧が前記所定電
圧に達したか否かを監視すると共に、予め決められてい
る充電開始電圧に達したか否かを監視し、前記充電制御
手段は、前記電圧監視手段によって端子電圧が所定電圧
に達したことが検出された際に、リチウムイオン二次電
池への充電を停止し、前記充電開始電圧に達したことが
検出された際に、リチウムイオン二次電池への充電を開
始するようにしてもよい。また、前記出力手段はリチウ
ムイオン二次電池を満充電するときの充電電圧あるいは
この充電電圧よりも低い所定電圧を第１の充電電圧とし
て生成出力すると共に、この第１の充電電圧よりも低い
所定電圧を第２の充電電圧として生成出力し、前記第１
の充電電圧、第２の充電電圧の何れか一方を選択する選
択手段を設け、この選択手段によって選択された充電電
圧でリチウムイオン二次電池を充電することにより、選
択された充電電圧に応じた充電量でリチウムイオン二次
電池を充電するようにしてもよい。この場合、前記選択
手段は、外部スイッチ手段のスイッチング動作に応答し
て第１の充電電圧、第２の充電電圧の何れか一方を選択
するようにしてもよい。
りである。請求項１記載の発明は、リチウムイオン二次
電池を定電流定電圧制御によって充電する電池充電装置
において、リチウムイオン二次電池を満充電するときの
充電電圧よりも低い所定電圧を充電電圧として生成する
電圧生成手段と、リチウムイオン二次電池の端子電圧を
検出すると共に、検出された端子電圧が前記所定電圧に
達したか否かを監視する電圧監視手段と、この電子監視
手段によって端子電圧が所定電圧に達したことが検出さ
れた際に、リチウムイオン二次電池への充電を停止する
充電制御手段とを具備し、リチウムイオン二次電池が満
充電される前に充電を停止することによって充電量を抑
制するようにしたことを特徴とするものである。なお、
前記電圧監視手段は、リチウムイオン二次電池の端子電
圧を検出すると共に、検出された端子電圧が前記所定電
圧に達したか否かを監視すると共に、予め決められてい
る充電開始電圧に達したか否かを監視し、前記充電制御
手段は、前記電圧監視手段によって端子電圧が所定電圧
に達したことが検出された際に、リチウムイオン二次電
池への充電を停止し、前記充電開始電圧に達したことが
検出された際に、リチウムイオン二次電池への充電を開
始するようにしてもよい。また、前記出力手段はリチウ
ムイオン二次電池を満充電するときの充電電圧あるいは
この充電電圧よりも低い所定電圧を第１の充電電圧とし
て生成出力すると共に、この第１の充電電圧よりも低い
所定電圧を第２の充電電圧として生成出力し、前記第１
の充電電圧、第２の充電電圧の何れか一方を選択する選
択手段を設け、この選択手段によって選択された充電電
圧でリチウムイオン二次電池を充電することにより、選
択された充電電圧に応じた充電量でリチウムイオン二次
電池を充電するようにしてもよい。この場合、前記選択
手段は、外部スイッチ手段のスイッチング動作に応答し
て第１の充電電圧、第２の充電電圧の何れか一方を選択
するようにしてもよい。
【０００５】請求項１記載の発明においては、リチウム
イオン二次電池を満充電（１００％充電）するときの充
電電圧（例えば４．２Ｖ）よりも低い所定電圧（例え
ば、３．８５Ｖ）でリチウムイオン二次電池を充電して
いる場合に、リチウムイオン二次電池の端子電圧が所定
電圧に達したことが検出されると、その時点で充電が停
止され、これによってリチウムイオン二次電池の充電量
は満充電時よりも抑えられ、例えば５０％充電となる。
したがって、リチウムイオン二次電池を定電流定電圧制
御によって充電する際にその充電量を制御することで、
放電容量の減少を必要最低限に抑えて電池の長寿命化を
実現することができる。
イオン二次電池を満充電（１００％充電）するときの充
電電圧（例えば４．２Ｖ）よりも低い所定電圧（例え
ば、３．８５Ｖ）でリチウムイオン二次電池を充電して
いる場合に、リチウムイオン二次電池の端子電圧が所定
電圧に達したことが検出されると、その時点で充電が停
止され、これによってリチウムイオン二次電池の充電量
は満充電時よりも抑えられ、例えば５０％充電となる。
したがって、リチウムイオン二次電池を定電流定電圧制
御によって充電する際にその充電量を制御することで、
放電容量の減少を必要最低限に抑えて電池の長寿命化を
実現することができる。
【０００６】
（第１実施形態）以下、この発明の第１実施形態を図１
〜図５を参照して説明する。図１はリチウムイオン二次
電池を定電流定電圧制御によって充電する電池充電装置
の構成を概念的に示したブロック回路図である。定電流
定電圧回路１は電力供給源ＰＷの出力に基づいてリチウ
ムイオン二次電池ＢＴを定電流定電圧制御によって充電
するもので、リチウムイオン二次電池ＢＴを１００％充
電するときの充電電圧を４．２Ｖとすると、この充電電
圧よりも低い３．８５Ｖの電圧を最大充電電圧として生
成出力する。すなわち、リチウムイオン二次電池ＢＴの
特性として充電電圧が０．１Ｖ低下すると、充電量が１
０％以下低下することを利用し、最終的な充電量が満充
電時の５０％を越えないように最大充電電圧が３．８５
Ｖに設定されており、この最大充電電圧３．８５Ｖ、１
Ａの定電流でリチウムイオン二次電池ＢＴの充電が行わ
れる。この定電流定電圧回路１とリチウムイオン二次電
池ＢＴとの間には充電停止／開始切替回路２が接続され
ており、充電停止／開始切替回路２はリチウムイオン二
次電池ＢＴへの充電回路を接続したり、遮断するスイッ
チング素子を有し、充電の停止／開始の切り替えを制御
する。電圧検出回路３はリチウムイオン二次電池ＢＴの
端子電圧（電池電圧）の検出を行う。電圧比較回路４は
電圧検出回路３によって検出された電池電圧と、予め設
定されている充電停止電圧および充電開始電圧とを比較
し、電池電圧が充電停止電圧あるいは充電開始電圧に達
したか否かを監視する。ここで、充電停止電圧は３．８
５Ｖに設定され、また充電開始電圧は３．２Ｖに設定さ
れており、電圧比較回路４は電池電圧が３，８５Ｖに達
したことを検出したときに充電停止を指示する切替信号
を充電停止／開始切替回路２に与え、また電池電圧が
３．２Ｖに達したことを検出したときに充電開始を指示
する切替信号を充電停止／開始切替回路２に与える。
〜図５を参照して説明する。図１はリチウムイオン二次
電池を定電流定電圧制御によって充電する電池充電装置
の構成を概念的に示したブロック回路図である。定電流
定電圧回路１は電力供給源ＰＷの出力に基づいてリチウ
ムイオン二次電池ＢＴを定電流定電圧制御によって充電
するもので、リチウムイオン二次電池ＢＴを１００％充
電するときの充電電圧を４．２Ｖとすると、この充電電
圧よりも低い３．８５Ｖの電圧を最大充電電圧として生
成出力する。すなわち、リチウムイオン二次電池ＢＴの
特性として充電電圧が０．１Ｖ低下すると、充電量が１
０％以下低下することを利用し、最終的な充電量が満充
電時の５０％を越えないように最大充電電圧が３．８５
Ｖに設定されており、この最大充電電圧３．８５Ｖ、１
Ａの定電流でリチウムイオン二次電池ＢＴの充電が行わ
れる。この定電流定電圧回路１とリチウムイオン二次電
池ＢＴとの間には充電停止／開始切替回路２が接続され
ており、充電停止／開始切替回路２はリチウムイオン二
次電池ＢＴへの充電回路を接続したり、遮断するスイッ
チング素子を有し、充電の停止／開始の切り替えを制御
する。電圧検出回路３はリチウムイオン二次電池ＢＴの
端子電圧（電池電圧）の検出を行う。電圧比較回路４は
電圧検出回路３によって検出された電池電圧と、予め設
定されている充電停止電圧および充電開始電圧とを比較
し、電池電圧が充電停止電圧あるいは充電開始電圧に達
したか否かを監視する。ここで、充電停止電圧は３．８
５Ｖに設定され、また充電開始電圧は３．２Ｖに設定さ
れており、電圧比較回路４は電池電圧が３，８５Ｖに達
したことを検出したときに充電停止を指示する切替信号
を充電停止／開始切替回路２に与え、また電池電圧が
３．２Ｖに達したことを検出したときに充電開始を指示
する切替信号を充電停止／開始切替回路２に与える。
【０００７】次にこの電池充電装置の動作を図２に示す
タイムチャートにしたがって説明する。ここで、図２
（Ａ）は電池電圧の経時的変化を示し、図２（Ｂ）は充
電量の経時的変化を示した図である。いま、充電停止／
開始切替回路２を構成するスイッチング素子がＯＮさ
れ、定電流定電圧回路１とリチウムイオン二次電池ＢＴ
とが接続されている充電可能状態にあるものとする。こ
の状態においてリチウムイオン二次電池ＢＴへの充電が
開始されると、図３に示すような充電曲線にしたがって
充電が行われる。ここで、図３は図９と同様の充電特性
を示したもので、図３（Ａ）は充電量（％）、充電電圧
（Ｖ）と時間（ｈ）との関係を示し、また、図３（Ｂ）
は充電電流（Ａ）と時間（ｈ）との関係を示したもの
で、充電開始から約０．５時間後に充電量はほぼ５０％
に達し、充電電圧３．８５Ｖとなる。ここで、電圧検出
回路３によって電池電圧３．８５Ｖが検出されるため、
電圧比較回路４は充電停止電圧との一致を検出して充電
停止を指示するための切替信号を出力し、充電停止／開
始切替回路２に与える。すると、充電停止／開始切替回
路２内のスイッチング素子がＯＦＦされ、定電流定電圧
回路１とリチウムイオン二次電池ＢＴとの接続を遮断す
る。これによって充電防止状態となる。このように電池
電圧が３．８５Ｖ、充電量が満充電時の５０％に達する
までは充電可能状態となるが、電池電圧が３．８５Ｖに
達した時点で、充電量５０％を満充電とみなして充電を
停止する。このような充電停止状態において、充電量は
除々に低下してゆき、電池電圧が３．２Ｖまで低下する
と、電圧比較回路４は充電開始電圧３．２Ｖとの一致を
検出して充電開始を指示するための切替信号を出力し、
充電停止／開始切替回路２に与える。すると、充電停止
／開始切替回路２内のスイッチング素子がＯＮされ、定
電流定電圧回路１とリチウムイオン二次電池ＢＴとが接
続されるため、再び充電可能状態となる。
タイムチャートにしたがって説明する。ここで、図２
（Ａ）は電池電圧の経時的変化を示し、図２（Ｂ）は充
電量の経時的変化を示した図である。いま、充電停止／
開始切替回路２を構成するスイッチング素子がＯＮさ
れ、定電流定電圧回路１とリチウムイオン二次電池ＢＴ
とが接続されている充電可能状態にあるものとする。こ
の状態においてリチウムイオン二次電池ＢＴへの充電が
開始されると、図３に示すような充電曲線にしたがって
充電が行われる。ここで、図３は図９と同様の充電特性
を示したもので、図３（Ａ）は充電量（％）、充電電圧
（Ｖ）と時間（ｈ）との関係を示し、また、図３（Ｂ）
は充電電流（Ａ）と時間（ｈ）との関係を示したもの
で、充電開始から約０．５時間後に充電量はほぼ５０％
に達し、充電電圧３．８５Ｖとなる。ここで、電圧検出
回路３によって電池電圧３．８５Ｖが検出されるため、
電圧比較回路４は充電停止電圧との一致を検出して充電
停止を指示するための切替信号を出力し、充電停止／開
始切替回路２に与える。すると、充電停止／開始切替回
路２内のスイッチング素子がＯＦＦされ、定電流定電圧
回路１とリチウムイオン二次電池ＢＴとの接続を遮断す
る。これによって充電防止状態となる。このように電池
電圧が３．８５Ｖ、充電量が満充電時の５０％に達する
までは充電可能状態となるが、電池電圧が３．８５Ｖに
達した時点で、充電量５０％を満充電とみなして充電を
停止する。このような充電停止状態において、充電量は
除々に低下してゆき、電池電圧が３．２Ｖまで低下する
と、電圧比較回路４は充電開始電圧３．２Ｖとの一致を
検出して充電開始を指示するための切替信号を出力し、
充電停止／開始切替回路２に与える。すると、充電停止
／開始切替回路２内のスイッチング素子がＯＮされ、定
電流定電圧回路１とリチウムイオン二次電池ＢＴとが接
続されるため、再び充電可能状態となる。
【０００８】以上のようにこの電池充電装置において
は、リチウムイオン二次電池ＢＴを満充電するときの最
大充電電圧を４．２Ｖとしたとき、電池電圧が３．８５
Ｖ、充電量が満充電時の５０％に達したとき、充電を停
止し、電池電圧が充電開始電圧３．２Ｖまで低下しなけ
れば、充電を開始しないように充電制御を行うようにし
たから、経年変化による放電劣化特性は図４に示す如く
となる。ここで、図１０で示した従来の放電劣化特性と
比較すると、この第１実施形態においては半年経過ごと
に約５％放電容量が減少するが、３年経過時の放電容量
は５２％であるのに対し、従来では７２％となるため、
約２０％分本実施形態の方が優れている。これは満充電
時の電池電圧と比較して５０％充電時の電池電圧の方が
低いために起る電池の特性によるものである。図５は５
０％充電時における容量率の経年変化および実使用時間
率の変化を示したもので、従来のように満充電を行って
いる場合には図１１で示したように実使用時間率は経年
変化に伴って除々に短かくなってゆくが、本実施形態に
おいては、５０％しか充電を行わないようにしているた
め、見かけ上実使用時間率は変化せず、これを使用する
ユーザは見かけ上、常に１００％電池を使用しているよ
うに見える。
は、リチウムイオン二次電池ＢＴを満充電するときの最
大充電電圧を４．２Ｖとしたとき、電池電圧が３．８５
Ｖ、充電量が満充電時の５０％に達したとき、充電を停
止し、電池電圧が充電開始電圧３．２Ｖまで低下しなけ
れば、充電を開始しないように充電制御を行うようにし
たから、経年変化による放電劣化特性は図４に示す如く
となる。ここで、図１０で示した従来の放電劣化特性と
比較すると、この第１実施形態においては半年経過ごと
に約５％放電容量が減少するが、３年経過時の放電容量
は５２％であるのに対し、従来では７２％となるため、
約２０％分本実施形態の方が優れている。これは満充電
時の電池電圧と比較して５０％充電時の電池電圧の方が
低いために起る電池の特性によるものである。図５は５
０％充電時における容量率の経年変化および実使用時間
率の変化を示したもので、従来のように満充電を行って
いる場合には図１１で示したように実使用時間率は経年
変化に伴って除々に短かくなってゆくが、本実施形態に
おいては、５０％しか充電を行わないようにしているた
め、見かけ上実使用時間率は変化せず、これを使用する
ユーザは見かけ上、常に１００％電池を使用しているよ
うに見える。
【０００９】なお、上述した第１実施形態においては、
５０％充電の電圧を３．８５Ｖとしたが、この値は電池
メーカーあるいは電池の種類（品番）によって異なるた
め、充電電圧は５０％充電を満足するものであれば３．
８５Ｖに問わない。また充電電流を１Ａとしたが、電池
の許容範囲であれば、任意の充電電流であってもよい。
更に５０％充電を例に挙げたが、６０％充電、７０％充
電であってもよい。
５０％充電の電圧を３．８５Ｖとしたが、この値は電池
メーカーあるいは電池の種類（品番）によって異なるた
め、充電電圧は５０％充電を満足するものであれば３．
８５Ｖに問わない。また充電電流を１Ａとしたが、電池
の許容範囲であれば、任意の充電電流であってもよい。
更に５０％充電を例に挙げたが、６０％充電、７０％充
電であってもよい。
【００１０】（第２実施形態）以下、図６を参照してこ
の発明の第２実施形態を説明する。この第２実施形態に
おいては、リチウムイオン二次電池を使用した機器の運
用において、５０％充電のみでは電池容量が不足してし
まうことがあるため、機器の運用に応じてリチウムイオ
ン二次電池の充電量を適宜切り替えるようにしたもので
ある。すなわち、リチウムイオン二次電池を内蔵した機
器本体と充電装置とを常に接続して運用するものにおい
ては、リチウムイオン二次電池は連続充電状態となり、
満充電時の電池容量の劣化を避けるために、５０％充電
が望ましい。逆に、リチウムイオン二次電池ＢＴを内蔵
した機器本体と充電装置とを切り離して運用するものに
おいては、リチウムイオン二次電池ＢＴが消耗した時点
で充電を行うが、５０％充電では容量不足により使用時
間が短かくなってしまうこともある。上述のように放電
容量が大きく減少するのは電池電圧が高い状態（満充電
に近い状態）で、時間が長い場合であり、リチウムイオ
ン二次電池ＢＴが消耗した時点で充電を行う運用の仕方
では１００％充電が望ましいことになる。ここで、この
第２実施形態は機器の運用に応じて５０％充電と１００
％充電とを切り替え可能としたものである。
の発明の第２実施形態を説明する。この第２実施形態に
おいては、リチウムイオン二次電池を使用した機器の運
用において、５０％充電のみでは電池容量が不足してし
まうことがあるため、機器の運用に応じてリチウムイオ
ン二次電池の充電量を適宜切り替えるようにしたもので
ある。すなわち、リチウムイオン二次電池を内蔵した機
器本体と充電装置とを常に接続して運用するものにおい
ては、リチウムイオン二次電池は連続充電状態となり、
満充電時の電池容量の劣化を避けるために、５０％充電
が望ましい。逆に、リチウムイオン二次電池ＢＴを内蔵
した機器本体と充電装置とを切り離して運用するものに
おいては、リチウムイオン二次電池ＢＴが消耗した時点
で充電を行うが、５０％充電では容量不足により使用時
間が短かくなってしまうこともある。上述のように放電
容量が大きく減少するのは電池電圧が高い状態（満充電
に近い状態）で、時間が長い場合であり、リチウムイオ
ン二次電池ＢＴが消耗した時点で充電を行う運用の仕方
では１００％充電が望ましいことになる。ここで、この
第２実施形態は機器の運用に応じて５０％充電と１００
％充電とを切り替え可能としたものである。
【００１１】図６は第２実施形態における電池充電装置
の要部構成を示したブロック図である。この電池充電装
置には２種類の１００％充電用定電流定電圧回路１１、
５０％充電用定電流定電圧回路１２が設けられており、
１００％充電用定電流定電圧回路１１、５０％充電用定
電流定電圧回路１２は電力供給源ＰＷの出力に基づいて
リチウムイオン二次電池を定電流定電圧制御によって充
電するもので、１００％充電用定電流定電圧回路１１は
通常と同様に最大充電電圧４．２Ｖ、１Ａでリチウムイ
オン二次電池の充電を行うが、５０％充電用定電流定電
圧回路１２は第１実施形態と同様に最大充電電圧３．８
５Ｖ、１Ａでリチウムイオン二次電池の充電を行うもの
で、１００％充電用定電流定電圧回路１１、５０％充電
用定電流定電圧回路１２には対応する切替スイッチ素子
１３、１４が接続されている。この切替スイッチ１３、
１４は充電電圧切替制御部１５によってそのＯＮ／ＯＦ
Ｆ動作が制御されるもので、切替スイッチ１３、１４が
ＯＮされると対応する１００％充電用定電流定電圧回路
１１、５０％充電用定電流定電圧回路１２とリチウムイ
オン二次電池を接続させるが、ＯＦＦされると、その接
続を遮断する。充電電圧切替制御部１５はソフトウエア
等でプログラマブルに切替スイッチ１３、１４を択一的
にＯＮさせる。なお、５０％充電用定電流定電圧回路１
２の出力側は図示省略したが、図１と同様の構成となっ
ている。
の要部構成を示したブロック図である。この電池充電装
置には２種類の１００％充電用定電流定電圧回路１１、
５０％充電用定電流定電圧回路１２が設けられており、
１００％充電用定電流定電圧回路１１、５０％充電用定
電流定電圧回路１２は電力供給源ＰＷの出力に基づいて
リチウムイオン二次電池を定電流定電圧制御によって充
電するもので、１００％充電用定電流定電圧回路１１は
通常と同様に最大充電電圧４．２Ｖ、１Ａでリチウムイ
オン二次電池の充電を行うが、５０％充電用定電流定電
圧回路１２は第１実施形態と同様に最大充電電圧３．８
５Ｖ、１Ａでリチウムイオン二次電池の充電を行うもの
で、１００％充電用定電流定電圧回路１１、５０％充電
用定電流定電圧回路１２には対応する切替スイッチ素子
１３、１４が接続されている。この切替スイッチ１３、
１４は充電電圧切替制御部１５によってそのＯＮ／ＯＦ
Ｆ動作が制御されるもので、切替スイッチ１３、１４が
ＯＮされると対応する１００％充電用定電流定電圧回路
１１、５０％充電用定電流定電圧回路１２とリチウムイ
オン二次電池を接続させるが、ＯＦＦされると、その接
続を遮断する。充電電圧切替制御部１５はソフトウエア
等でプログラマブルに切替スイッチ１３、１４を択一的
にＯＮさせる。なお、５０％充電用定電流定電圧回路１
２の出力側は図示省略したが、図１と同様の構成となっ
ている。
【００１２】このように機器の運用に応じ切替スイッチ
１３、１４が択一的にＯＮされるので、リチウムイオン
二次電池に接続される定電流定電圧回路の切り替えが行
われ、１００％充電用定電流定電圧回路１１に切り替え
られた場合、４．２Ｖ、１Ａによってリチウムイオン二
次電池は１００％充電が行われるが、５０％充電用定電
流定電圧回路１２に切り替えられた場合、３．８５Ｖ、
１Ａによってリチウムイオン二次電池の充電量を５０％
充電に抑えることができる。このように機器の運用によ
って充電量を制御することが可能となる。
１３、１４が択一的にＯＮされるので、リチウムイオン
二次電池に接続される定電流定電圧回路の切り替えが行
われ、１００％充電用定電流定電圧回路１１に切り替え
られた場合、４．２Ｖ、１Ａによってリチウムイオン二
次電池は１００％充電が行われるが、５０％充電用定電
流定電圧回路１２に切り替えられた場合、３．８５Ｖ、
１Ａによってリチウムイオン二次電池の充電量を５０％
充電に抑えることができる。このように機器の運用によ
って充電量を制御することが可能となる。
【００１３】（第３実施形態）以下、図７、図８を参照
してこの発明の第３実施形態を説明する。図７は電池充
電装置の要部構成を示したブロック図で、図６に示す第
２実施形態の電池充電装置に、１００％充電開始スイッ
チ１６を追加したもので、その他は図６と同様の構成と
なっている。すなわち、機器の運用に応じてユーザが任
意に充電量の切り替えをスイッチ操作によって指示でき
るようにしたもので、１００％充電開始スイッチ１６が
ＯＮされた場合、充電電圧切替制御部１５は切替スイッ
チ１３をＯＮさせ、切替スイッチ１４をＯＦＦさせるこ
とで、５０％充電から１００％充電への切り替えを行
う。図８はこのような充電切り替えによる充電特性を示
したもので、通常は５０％充電が行われ、充電電圧は
３．８５Ｖであるが、１００％充電開始スイッチ１６が
ＯＮされると、１００％充電用の４．２Ｖに切り替わる
ため、充電電流が増加し、除々に電池電圧が上昇する。
この場合、充電量が約９０％に至るまで約１時間、満充
電までに約２時間となる。このように構成された第２実
施形態においても上述した第１実施形態と同様の効果を
有する他に、ユーザによって充電量の切り替えが可能と
なる。なお、上述した第２および第３実施形態において
は、１００％充電と５０％充電の２つの充電方式の切り
替えを行ったが、充電量は例えば７０％充電、８０％充
電などであってもよく、更にその切り替え数も３以上で
あってもよい。また、機器本体と充電装置とを分離する
ものに限らず、機器本体に充電装置を内蔵したものであ
ってもよく、また、本体を介さずにリチウムイオン二次
電池単体に対して充電制御を行ってもよい。
してこの発明の第３実施形態を説明する。図７は電池充
電装置の要部構成を示したブロック図で、図６に示す第
２実施形態の電池充電装置に、１００％充電開始スイッ
チ１６を追加したもので、その他は図６と同様の構成と
なっている。すなわち、機器の運用に応じてユーザが任
意に充電量の切り替えをスイッチ操作によって指示でき
るようにしたもので、１００％充電開始スイッチ１６が
ＯＮされた場合、充電電圧切替制御部１５は切替スイッ
チ１３をＯＮさせ、切替スイッチ１４をＯＦＦさせるこ
とで、５０％充電から１００％充電への切り替えを行
う。図８はこのような充電切り替えによる充電特性を示
したもので、通常は５０％充電が行われ、充電電圧は
３．８５Ｖであるが、１００％充電開始スイッチ１６が
ＯＮされると、１００％充電用の４．２Ｖに切り替わる
ため、充電電流が増加し、除々に電池電圧が上昇する。
この場合、充電量が約９０％に至るまで約１時間、満充
電までに約２時間となる。このように構成された第２実
施形態においても上述した第１実施形態と同様の効果を
有する他に、ユーザによって充電量の切り替えが可能と
なる。なお、上述した第２および第３実施形態において
は、１００％充電と５０％充電の２つの充電方式の切り
替えを行ったが、充電量は例えば７０％充電、８０％充
電などであってもよく、更にその切り替え数も３以上で
あってもよい。また、機器本体と充電装置とを分離する
ものに限らず、機器本体に充電装置を内蔵したものであ
ってもよく、また、本体を介さずにリチウムイオン二次
電池単体に対して充電制御を行ってもよい。
【００１４】
【発明の効果】この発明によれば、リチウムイオン二次
電池を定電流定電圧制御によって充電する際にその充電
量を制御することで、放電容量の減少を必要最低限に抑
えて電池の長寿命化を実現することができ、更に、実際
に使用するユーザに電池の劣化を感じさせることがない
という効果を有する。
電池を定電流定電圧制御によって充電する際にその充電
量を制御することで、放電容量の減少を必要最低限に抑
えて電池の長寿命化を実現することができ、更に、実際
に使用するユーザに電池の劣化を感じさせることがない
という効果を有する。
【図１】リチウムイオン二次電池を定電流定電圧制御に
よって充電する電池充電装置の構成を概念的に示したブ
ロック回路図。
よって充電する電池充電装置の構成を概念的に示したブ
ロック回路図。
【図２】電池充電装置の動作を説明するためのタイムチ
ャートで、（Ａ）は電池電圧の経時的変化、（Ｂ）は充
電量の経時的変化を示した図。
ャートで、（Ａ）は電池電圧の経時的変化、（Ｂ）は充
電量の経時的変化を示した図。
【図３】充電特性を示した図で、（Ａ）は充電量、充電
電圧と時間との関係、（Ｂ）は充電電流と時間との関係
を示した図。
電圧と時間との関係、（Ｂ）は充電電流と時間との関係
を示した図。
【図４】経年変化による放電劣化特性を示した図。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は５０％充電時における容量率
の経年変化および実使用時間率の変化を示した図。
の経年変化および実使用時間率の変化を示した図。
【図６】第２実施形態における電池充電装置の要部構成
を示したブロック図。
を示したブロック図。
【図７】第３実施形態における電池充電装置の要部構成
を示したブロック図。
を示したブロック図。
【図８】第３実施形態において充電切り替えによる充電
特性を示した図。
特性を示した図。
【図９】従来における充電特性を示し、（Ａ）は充電
量、充電電圧と時間との関係、（Ｂ）は充電電流と時間
との関係を示した図。
量、充電電圧と時間との関係、（Ｂ）は充電電流と時間
との関係を示した図。
【図１０】従来における定格連続充電時の放電容量劣化
特性を示した図。
特性を示した図。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）は従来の１００％充電時にお
ける容量率の経年変化および実使用時間率の変化を示し
た図。
ける容量率の経年変化および実使用時間率の変化を示し
た図。
１ 定電流定電圧回路 ２ 充電停止／開始切替回路 ３ 電圧検出回路 ４ 電圧比較回路 １１ １００％充電用定電流定電圧回路 １２ ５０％充電用定電流定電圧回路 １３、１４ 切替スイッチ １５ 充電電圧切替制御部 １６ １００％充電開始スイッチ ＰＷ 電力供給源 ＢＴ リチウムイオン二次電池
Claims (4)
- 【請求項１】リチウムイオン二次電池を定電流定電圧制
御によって充電する電池充電装置において、 リチウムイオン二次電池を満充電するときの充電電圧よ
りも低い所定電圧を充電電圧として生成する電圧生成手
段と、 リチウムイオン二次電池の端子電圧を検出すると共に、
検出された端子電圧が前記所定電圧に達したか否かを監
視する電圧監視手段と、 この電子監視手段によって端子電圧が所定電圧に達した
ことが検出された際に、リチウムイオン二次電池への充
電を停止する充電制御手段とを具備し、リチウムイオン
二次電池が満充電される前に充電を停止することによっ
て充電量を抑制するようにしたことを特徴とする電池充
電装置。 - 【請求項２】前記電圧監視手段は、リチウムイオン二次
電池の端子電圧を検出すると共に、検出された端子電圧
が前記所定電圧に達したか否かを監視すると共に、予め
決められている充電開始電圧に達したか否かを監視し、 前記充電制御手段は、前記電圧監視手段によって端子電
圧が所定電圧に達したことが検出された際に、リチウム
イオン二次電池への充電を停止し、前記充電開始電圧に
達したことが検出された際に、リチウムイオン二次電池
への充電を開始するようにしたことを特徴とする請求項
１記載の電池充電装置。 - 【請求項３】前記出力手段はリチウムイオン二次電池を
満充電するときの充電電圧あるいはこの充電電圧よりも
低い所定電圧を第１の充電電圧として生成出力すると共
に、この第１の充電電圧よりも低い所定電圧を第２の充
電電圧として生成出力し、 前記第１の充電電圧、第２の充電電圧の何れか一方を選
択する選択手段を設け、 この選択手段によって選択された充電電圧でリチウムイ
オン二次電池を充電することにより、選択された充電電
圧に応じた充電量でリチウムイオン二次電池を充電する
ようにしたことを特徴とする請求項１記載の電池充電装
置。 - 【請求項４】前記選択手段は、外部スイッチ手段のスイ
ッチング動作に応答して第１の充電電圧、第２の充電電
圧の何れか一方を選択するようにしたことを特徴とする
請求項３記載の電池充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9167876A JPH114549A (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | 電池充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9167876A JPH114549A (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | 電池充電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH114549A true JPH114549A (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=15857722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9167876A Pending JPH114549A (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | 電池充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH114549A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6674265B2 (en) | 2001-03-28 | 2004-01-06 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Operation method for secondary battery and secondary battery device |
| US7772807B2 (en) | 2006-08-08 | 2010-08-10 | Compal Electronics, Inc. | Method for charging portable electronic device |
| CN102299543A (zh) * | 2010-06-23 | 2011-12-28 | 东芝泰格有限公司 | 电源控制装置、控制蓄电池的充电操作的方法、打印机 |
| JP2013156755A (ja) * | 2012-01-27 | 2013-08-15 | Keyence Corp | ハンディターミナル及びハンディターミナル用充電器並びにハンディターミナルの充電方法 |
| EP2639926A3 (en) * | 2012-03-14 | 2014-07-23 | Samsung SDI Co., Ltd. | Fuel cell hybrid system and method for charging rechargeable battery thereof |
| JP2016512016A (ja) * | 2013-02-04 | 2016-04-21 | テンナント カンパニー | バッテリー保守システム |
| JP2020068607A (ja) * | 2018-10-25 | 2020-04-30 | 株式会社デンソーウェーブ | 携帯端末 |
| JP2022146415A (ja) * | 2021-03-22 | 2022-10-05 | 本田技研工業株式会社 | 充電制御装置、充電制御システム及び充電制御方法 |
-
1997
- 1997-06-11 JP JP9167876A patent/JPH114549A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6674265B2 (en) | 2001-03-28 | 2004-01-06 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Operation method for secondary battery and secondary battery device |
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| JP2012010458A (ja) * | 2010-06-23 | 2012-01-12 | Toshiba Tec Corp | 電源制御装置、電子機器及びプログラム |
| JP2013156755A (ja) * | 2012-01-27 | 2013-08-15 | Keyence Corp | ハンディターミナル及びハンディターミナル用充電器並びにハンディターミナルの充電方法 |
| EP2639926A3 (en) * | 2012-03-14 | 2014-07-23 | Samsung SDI Co., Ltd. | Fuel cell hybrid system and method for charging rechargeable battery thereof |
| JP2016512016A (ja) * | 2013-02-04 | 2016-04-21 | テンナント カンパニー | バッテリー保守システム |
| JP2020068607A (ja) * | 2018-10-25 | 2020-04-30 | 株式会社デンソーウェーブ | 携帯端末 |
| JP2022146415A (ja) * | 2021-03-22 | 2022-10-05 | 本田技研工業株式会社 | 充電制御装置、充電制御システム及び充電制御方法 |
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