(57)【要約】【課題】複数電池の充電を行う場合、充電装置の充電電圧を二次電池パック内で単電池毎に検出している検出電圧値以下に設定する必要性があり、さらに二次電池の温度に応じてその電圧値を変化させる必要があった。しかしながら、二次電池の充電装置の定電圧制御電圧値は、二次電池パック内で単電池毎に検出している検出電圧値以下に設定する必要性があるため、充電される二次電池の充電容量値が低くなる課題があった。【解決手段】直列に単電池を組み合わせた複数電池の二次電池パックを充電する充電装置において、単電池の電圧値及び温度を検出し、その検出した温度に応じて単電池を保護するための過電圧保護値を可変する事ができ、単電池の電圧値がその規定電圧に到達した時に信号を出力する電池パックからの信号を検出し、充電電流を可変させる事を目的とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に単電池を組み合わせた複数電池の二次電池パックを充電する充電装置において、
単電池の電圧値及び温度を検出し、その検出した温度に応じて単電池を保護するための過電圧保護値を可変する事ができ、単電池の電圧値がその規定電圧に到達した時に、信号を出力する電池パックからの信号を検出し、充電電流を可変させる事を特徴とした充電装置。
【請求項２】
前記充電装置において、単電池の電圧値を検出し、その電圧値が単電池を保護するための過電圧保護値に到達した時に、単電池の温度を電気信号に変換しその信号を出力している端子が短絡した事を検出して充電電流を可変させる事を特徴とした請求項１記載の充電装置。
【請求項３】
前記請求項１又は請求項２の充電装置において、充電電流を可変させる事により、充電する二次電池パックの電圧値を徐々に低減させ、二次電池パック内部の単電池の過電圧保護動作を解除する事を特徴とした請求項１記載または請求項２記載の充電装置。
【請求項４】
前記請求項３の充電装置において、充電する二次電池パック内部の単電池の過電圧保護を解除した後、再び最適な充電電流を出力する事により充電継続し、単電池の過電圧保護の動作と単電池の過電圧保護の解除を繰り返し、充電電流を可変させる事によって、充電される二次電池をより満充電に近い状態まで充電できる事を特徴とした請求項１記載または請求項２記載の充電装置。
【請求項５】
前記請求項４の充電装置において、充電する二次電池の温度を検出し、その温度に応じて、充電装置の充電制御電圧値を可変し、充電する二次電池の温度に応じた最適な充電制御電圧で充電する事を特徴とした請求項１記載または請求項２記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列に単電池を組み合わせた複数電池の二次電池パックを充電する充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ポータブルオーディオやデジタルスチルカメラといった携帯可能な電子機器の市場が急速に伸びている。その中で、携帯型電子機器に電源を供給するため、充電して再利用可能な二次電池は重要な役割を担っている。
【０００３】
そして市場の動向として、前記電子機器を駆動させるために必要な電源である二次電池は、電子機器の使用時間をより長くできる様にその電池容量を増加させる事が市場の傾向となっている。
【０００４】
一方、二次電池の容量を増加させる事は、二次電池の安全性にも大きく影響するため、日本国内では、その二次電池の安全性を確保するため、従来の電気用品安全法にリチウムイオン二次電池に関する新たな技術基準を追加し、新しい規制が施行される予定である。
【０００５】
新しい技術基準が施行された場合では、直列に単電池を組み合わせた複数電池の二次電池パックを充電する場合において、単電池毎の電池電圧を検出し、その電圧値が一定電圧値以下とならない制御方式にしなければ、技術基準を満足する事ができないと予想されている。
【０００６】
さらに電池の検出温度に応じて、その電圧値を可変させなければならない事も予想されている。そして、今までの充電装置では、直列に単電池を組み合わせた複数電池の二次電池パック内部の各々の単電池での電圧値を検出する事ができず、その複数電池トータルの電圧値しか検出する事ができないため、新しく施行される技術基準に対応するためには、二次電池パック内に、単電池電圧を検出する機能を搭載し、単電池の電池電圧が一定以上とならないように充電制御する必要性があった。さらに二次電池の温度を検出してその温度に応じた充電制御電圧値とする必要があった。
【０００７】
また、従来の直列に単電池を組み合わせた複数電池の二次電池パックを充電する充電システムについては、単電池毎の電圧値を検出し、その電圧値に対して、充電保護を行うといった技術が知られている。
【０００８】
次に図３の従来の動作について説明する。
【０００９】
本充電装置１は、電池パック８の電池パック内部のサーミスタ１３が充電装置１に接続される事により、装着された電池パック８の充電を開始する。
【００１０】
この充電装置１の充電電圧１５の制御方法は、単電池Ａ１１及び単電池Ｂ１２のトータル電圧を充電装置内部の充電制御ＩＣ３にて検出し、充電する二次電池パックが満充電となるように、充電制御ＩＣ３にて定電圧制御を行っており、また充電電流値については充電電流検出抵抗６によって検出し、充電制御ＩＣ３によって制御している。
【００１１】
また、単電池Ａ１１及び単電池Ｂ１２の電圧値を電池パック８にて検出し、検出された電圧値が、一定値よりも高くなった時、電池パック内部の制御ＩＣ１０にて充電停止を行っている。
【００１２】
しかしながら、電池パック８にて、単電池Ａ１１及び単電池Ｂ１２の電圧値を検出する事は、充電装置１の充電電圧１５を電池パック８で前述した保護を制御する電圧値よりも低く設定する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−１３４６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、二次電池パック内に、単電池電圧を検出する機能を設け、その検出機能にて単電池毎の電池電圧を検出し、検知電圧が設定値に達した場合に充電を停止する方法では、単電池を直列に組み合わせた複数電池トータルの電池電圧を検出し、充電電圧値を定電圧制御している二次電池の充電装置の定電圧制御電圧値は、前述した二次電池パック内で単電池毎に検出している検出電圧値以下に設定する必要性があるため、充電される二次電池の充電容量値は低くなり、前記電子機器の駆動時間は従来と比較し短くなってしまう課題がある。
【００１５】
本発明は、この様な課題を解決するものであり、直列に単電池を組み合わせた複数電池の二次電池パックを充電する充電装置において、単電池の電圧値及び温度を検出し、温度に応じて可変する事のできる単電池を保護するための過電圧保護値に、単電池の電圧値が到達した時に信号を出力する電池パックの信号を検出する事により、充電装置の充電電流を低減させ、単電池の電圧値を低減する制御を行い、その動作を繰り返す事によって、単電池電圧が過電圧保護電圧値を超えない様に、徐々に電池容量を上昇させ、充電される二次電池をより満充電に近い状態まで充電する事ができ、さらに、検出した電池の温度に応じて充電制御電圧を可変させ、その温度に応じた最適な充電制御電圧値で充電する事ができる充電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記従来の課題を解決するために、直列に単電池を組み合わせた複数電池の二次電池パックを充電する充電装置において、単電池の電圧値及び温度を検出し、その検出した温度に応じて単電池を保護するための過電圧保護値を可変する事ができ、単電池の電圧値がその規定電圧に到達した時に、信号を出力する電池パックからの信号を検出し、充電電流を可変させる事を特徴とした充電装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、直列に単電池を組み合わせた複数電池の二次電池パックを充電する充電装置において、単電池の電圧値及び温度を検出し、温度に応じて可変する単電池を保護するための過電圧保護値に単電池の電圧値に到達した時に信号を出力する電池パックの信号を検出する事により、充電装置の充電電流を低減させ、単電池の電圧値を低減する制御を行い、その動作を繰り返す事によって、単電池電圧が過電圧保護電圧値を超えない様に、徐々に電池容量を上昇させ、充電される二次電池の充電容量を、十分に確保する事ができる。さらに、検出した電池の温度に応じて充電制御電圧を可変させ、その温度に応じた最適な充電制御電圧値で充電する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に示す充電装置内部の回路構成図
【図２】本発明の実施の形態２に示す充電装置内部の回路構成図
【図３】従来の充電装置内部の回路構成図
【図４】本発明の充電電流と充電容量の相関図
【図５】従来の充電電流と充電容量の相関図
【図６】図１の制御方法による温度と充電制御電圧値のプロファイル図
【図７】従来の制御方法による温度と充電制御電圧値のプロファイル図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
ただし、以下に示す実施例は、本発明を具体的に説明するものであって、本発明は充電装置、充電方法を以下のものに特定しない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１の請求項１による本発明の回路図について説明する。
【００２２】
本充電装置１は、従来と同様に電池パック８の電池パック内部のサーミスタ１３が充電装置１に接続される事により装着された電池パック８の充電を開始する。
【００２３】
また、電池パック８及び充電装置１の充電端子に相互通信用の信号用追加端子１７を追加する。
【００２４】
この充電装置１の充電電圧１５の制御方法は、単電池Ａ１１及び単電池Ｂ１２のトータル電圧を充電装置内部の充電制御ＩＣ３にて検出し、充電する二次電池パックが満充電となるように、充電制御ＩＣ３にて定電圧制御を行っている。
【００２５】
また充電電流値については充電電流検出抵抗６によって検出し、充電制御ＩＣ３によって制御している。
【００２６】
単電池Ａ１１及び単電池Ｂ１２の電圧値を電池パック８にて検出し、検出された電圧値が、電池パック８内で設定された過電圧保護値に到達した時、電池パック８内部の充電制御ＩＣ３は信号用追加端子１７を介し、充電装置１へ電池パック８内部の単電池電圧が過電圧保護電圧に到達した事を通信する。
【００２７】
そして充電装置１は、その通信信号を受信する事により、充電電流１６を低減させる事によって、単電池の電圧値を下げる。このように電池パック８と充電装置１の通信で充電電流を低減し、単電池電圧値を、電池パック８内部で設定された過電圧保護値を超えない様に制御する事が可能となる。
【００２８】
さらに、前述した制御を繰り返し、段階的に充電電流を低減させて、単電池電圧が過電圧保護値を超えない様に、電池の容量を上昇させていく事によって、充電している電池パックの充電容量値を十分に確保する事が可能となる。
【００２９】
また、電池パック８に搭載されているサーミスタ１３の温度を検出する事により、充電装置１の充電制御電圧値を可変する事ができる。
【００３０】
（実施の形態２）
次に図２の請求項２による本発明の図について説明する。
【００３１】
本充電装置１は、従来と同様に電池パック８の電池パック内部のサーミスタ１３が充電装置１に接続される事により装着された電池パック８の充電を開始する。
【００３２】
この充電装置１の充電電圧１５の制御方法は、単電池Ａ１１及び単電池Ｂ１２のトータル電圧を充電装置内部の充電制御ＩＣ３にて検出し、充電する二次電池パックが満充電となるように、充電制御ＩＣ３にて定電圧制御を行っている。また充電電流値については充電電流検出抵抗６によって検出し、充電制御ＩＣ３によって制御している。
【００３３】
また、単電池Ａ１１及び単電池Ｂ１２の電圧値を電池パック８にて検出し、検出された電圧値が、電池パック内で設定された過電圧保護値に到達した時、電池パック８は電池パック内部のサーミスタショートスイッチ１４を短絡する事により、充電装置１へ単電池電圧が過電圧保護電圧に到達した事を伝達する事ができる。
【００３４】
そして充電装置１は、サーミスタ１３端子の短絡を検出し、充電電流１６を低減させる事によって、単電池の電圧値を下げる。
【００３５】
このように電池パック８のサーミスタ端子の短絡を充電装置１が検出する事によって、充電装置１は充電電流を低減し、単電池電圧値を、電池パック内部で設定された過電圧保護値を超えない様に制御する事が可能となる。
【００３６】
さらに、前述した制御を繰り返し、段階的に充電電流を低減させて、単電池電圧が過電圧保護値を超えない様に、電池の容量を上昇させていく事によって、信号用追加端子１７を追加する事なく、充電している電池パックの充電容量値を、十分に確保する事が可能となる。
【００３７】
図５は前述した従来の動作に基づいた充電容量値の変化を示すものである。
【００３８】
以下、図５の動作について説明する。
【００３９】
横軸が充電時間であり、各々、単電池の充電電圧、電池パック８から充電装置１への信号、充電電流、充電容量を示している。
【００４０】
充電装置１の充電電圧制御は単電池Ａ１１と単電池Ｂ１２のトータルの電池電圧値について、充電電圧制御しており、さらに電池の安全を確保するための過電圧保護については、単電池毎の電圧値を二次電池パック内部で検出し、単電池の電圧値が設定値に到達した時、充電停止する制御を行っている。
【００４１】
よって、充電装置の充電電圧制御値は前述した単電池毎の過電圧保護値トータルの電圧値以下に設定する必要がある。そのため、充電装置の充電電圧制御値は、低く設定する必要があり、充電電流１６が一定の定電流領域から充電電圧を一定に制御する定電圧制御領域へ移行し、充電完了しても、最終的な充電容量値は、充電電圧が低いため、十分に充電容量値を確保できない。
【００４２】
また図７は従来の制御方法による温度と充電制御電圧のプロファイルである。
【００４３】
新しく施行される電気用品安全法の技術基準により４５℃以上の充電は充電制御電圧が制限される事と、従来の充電制御方法では、充電制御電圧は８．４００Ｖの１種類のみの制御であったため、４５℃以上の充電が不可能となる。
【００４４】
図６は、上述した制御方法の温度と充電制御電圧値のプロファイルである。
【００４５】
充電装置は、二次電池の温度が４５℃以下では、８．４００Ｖで充電制御を行い、二次電池の温度が４５℃〜５０℃では８．２００Ｖで充電制御を行い、５０℃以上では８．１００Ｖで充電制御を行う。この制御により、二次電池の温度によって充電制御電圧を変化させることができる為、４５℃以上でも充電を行う事が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明にかかる充電装置は、直列に単電池を組み合わせた複数電池の二次電池パックを充電する充電装置であり、単電池の電圧値と温度を検出し温度に応じて可変する単電池を保護するための過電圧保護値に、単電池の電圧値が到達した時に信号を出力する電池パックの信号を検出する事により、充電装置の充電電流を低減させ、単電池の電圧値を低減する制御を行い、その動作を繰り返す事によって、単電池電圧が過電圧保護電圧値を超えない様に、徐々に電池容量を上昇させ、充電される二次電池をより満充電に近い状態まで充電する事ができ、充電している二次電池の充電容量を、十分に確保する事ができ、さらに温度に応じて充電電圧を可変でき、温度に応じた最適な充電制御が可能となる。
【符号の説明】
【００４７】
１    充電装置
２    電源供給回路
３    充電制御ＩＣ
４    基準電圧レギュレータ
５    分圧抵抗
６    充電電流検出抵抗
７    充電装置の充電端子
８    電池パック
９    電池パックの充電端子
１０  電池パック内部の制御ＩＣ
１１  単電池Ａ
１２  単電池Ｂ
１３  サーミスタ
１４  サーミスタショートスイッチ
１５  充電電圧
１６  充電電流
１７  信号用追加端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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