(57)【要約】【課題】電池電圧と充電制御電圧を高精度に比較し、フロート充電に移行する際、電池から充電回路への電流の逆流を防止できる充電制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】充電中に電池温度に応じて充電制御電圧を切り替る機能を有し、かつ充電電流が終了電流に達した場合は、実用充電完了判定を行い、補充電としてさらにフロート充電を継続する充電制御装置において、電池電圧が充電制御電圧を超える条件下でフロート充電に移行する場合には、定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）の反転動作を検知する反転出力検出回路から制御ロジックへ信号を送ることで、充電用スイッチのＯＮ−ＯＦＦを制御しフロート充電を終了することで電池から充電制御回路への逆流を防止する。【選択図】図３
2010068579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の温度状態により充電制御電圧の設定値を切り替ることができる充電制御装置において、充電電流を一定に制御するための定電流制御用コンパレータ（ＣＣ）と、電池の充電電圧を一定に制御するための定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）と、前記定電流制御用コンパレータ（ＣＣ）および前記定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）の動作によって信号を出力するＯＲ回路と、前記ＯＲ回路からの信号を受け動作する帰還回路と、電池から充電制御回路への逆流を防止する電池逆流検出回路と、二次電池パックに内設されたサーミスタ抵抗により温度を検出する電池温度検出回路と、前記電池逆流検出回路および前記電池温度検出回路からの信号を受け充電制御を行う制御ロジックと、前記制御ロジックからの信号を受け充電回路のＯＮ−ＯＦＦを切り替る充電スイッチとからなり、充電装置により二次電池を充電中、前記二次電池の温度変化によって充電制御電圧値が切り換り、一旦充電を休止しその後、フロート充電を行う前に実用充電完了判定を行うとき、二次電池の電圧が充電制御電圧を超える条件下では二次電池から充電制御回路へ電流が逆流する場合にはその逆流を防止することを特徴とする充電制御装置。
【請求項２】
前記充電制御装置により二次電池を充電中、前記二次電池の温度変化によって充電制御電圧値が切り換り、一旦充電を休止しその後、フロート充電を行う前に実用充電完了判定を行うとき、二次電池の電圧が充電制御電圧を超える条件下では、二次電池の電圧値および充電制御電圧設定の値を比較し、前記ロジック回路へ信号を送ることで、充電用スイッチのＯＮ−ＯＦＦを制御しフロート充電を終了させ、二次電池から充電制御回路への逆流を防止することを特徴とする請求項１記載の充電制御装置。
【請求項３】
前記定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）は充電制御電圧設定の機能を兼ね備え、前記充電制御装置により二次電池を充電中、二次電池の温度の変化によって充電制御電圧値が切り換り、一旦充電を休止しその後、フロート充電を行う前に実用充電完了判定を行うとき、二次電池の電圧が充電制御電圧を超える条件下では、前記定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）の反転動作を検知する反転出力検出回路から前記制御ロジックへ信号を送ることで、充電用スイッチのＯＮ−ＯＦＦを制御しフロート充電を終了させ、二次電池から充電制御回路への逆流を防止することを特徴とする請求項１記載の充電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は充電制御装置に関し、定電流制御及び定電圧制御機能を備えて、リチウムイオン電池等の二次電池を充電するための充電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の二次電池の充電方法を特開平０９−１４７９２１号から引用した図５に示す。図５において、ＤＣ／ＤＣコンバータ機構の主回路１と、電池３が組み合わさり、２つの誤差増幅器６と誤差増幅器１２があり、出力電圧設定９、サーミスタ１９とマイクロプロセッサー２２で構成され、これらを主要回路とし充電制御装置を構成している。従来の技術は、二次電池に定電流で充電し、その充電進行に伴う充電電圧値がある設定電圧値に達した時点で、定電圧で充電する二次電池の充電制御方法であって充電開始時の電池温度に応じて、前記定電圧で充電する電圧値を選択設定するものである。
【０００３】
また、図４は二次電池に対し定電流制御及び定電圧制御を行う充電制御装置において、充電中に電池温度に応じて充電制御電圧を切り替る機能を有し、かつ充電電流が終了電流に達した場合は、実用充電完了判定を行い、補充電としてさらにフロート充電を継続する一般的な充電制御装置の電気回路ブロック図である。
【０００４】
また、図８は前記図４で示した一般的な充電制御装置における充電フロー図であり、急速充電中は温度によって充電制御電圧を切り替え、充電電流が充電終了電流設定値に達すると実用充電完了判定を行い、フロート充電に移行し、その後充電完了となる。
【特許文献１】特開平９−１４７９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の充電制御方法で、かつ充電中に電池温度を検出し、その温度に応じて充電制御電圧を切り替る充電制御装置においては、電池を充電中、満充電状態近くまで充電され、かつ電池温度が変化し充電制御電圧が切り替り、電池電圧が充電制御電圧を超える条件下になった場合は、電流は瞬時に低下し終了電流に到達するため、充電は一旦休止し実用充電完了判定を行う。
【０００６】
実用充電完了判定の後にフロート充電を継続する機能を有する充電制御装置においては、前記フロート充電中のときは充電制御装置に内接された充電用スイッチがＯＮになっているため電池電圧が充電制御電圧を超える条件下では電池から充電制御回路へ電流が流れ込み逆流現象が発生し、充電制御装置の劣化や破壊または電池の容量抜けが起こる可能性があるという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために本発明は、電池の温度状態により充電制御電圧の設定値を切り替ることができる充電制御装置において、充電電流を一定に制御するための定電流制御用コンパレータ（ＣＣ）と、電池の充電電圧を一定に制御するための定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）と、前記定電流制御用コンパレータ（ＣＣ）および前記定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）の動作によって信号を出力するＯＲ回路と、前記ＯＲ回路からの信号を受け動作する帰還回路と、電池から充電回路への逆流を検出する電池逆流検出回路と、電池に内設されたサーミスタ抵抗により温度を検出する電池温度検出回路と、前記電池逆流検出回路および前記電池温度検出回路からの信号を受け充電制御を行う制御ロジックと、前記制御ロジックからの信号を受け充電回路のＯＮ−ＯＦＦを切り換る充電スイッチとからなり、充電装置により電池を充電中、電池温度の変化によって充電制御電圧値が切り換り、一旦充電を休止しその後、フロート充電を行う前に実用充電完了判定を行うとき、電池電圧が充電制御電圧を超える条件下で電池から充電制御回路へ電流が逆流する場合にはその動作を検出し、逆流を防止するものである。
【０００８】
また、電池を充電中、電池温度の変化によって充電制御電圧値が切り換り、電池電圧が充電制御電圧を超える条件下では一旦充電を休止させその後、フロート充電を行う前に実用充電完了判定を行うとき、電池電圧の値および充電制御電圧設定の値を比較し前記ロジック回路へ信号を送ることで、充電用スイッチのＯＮ−ＯＦＦを制御しフロート充電を終了することで、電池から充電制御回路への逆流を防止するものである。
【０００９】
また、前記定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）は充電制御電圧設定の機能を兼ね備えた場合は、電池電圧が充電制御電圧を超える条件下では、実用充電完了判定時に一旦充電を休止させた後、前記定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）の反転動作を検出する反転出力検出回路から前記制御ロジックへ信号を送ることで、充電用スイッチのＯＮ−ＯＦＦを制御しフロート充電を終了することで電池から充電制御回路への逆流を防止するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると充電制御装置は、定電流制御用コンパレータ（ＣＣ）及び定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）によって電池を充電制御する際に、充電制御電圧に達した場合は一旦充電を休止し、その後、フロート充電を行うような一般的な充電制御機能を有し、かつ電池温度の状態によって充電制御電圧値を切り換える機能を有する充電制御装置である。電池を充電中、電池温度の変化によって充電制御電圧値が切り換り、電池電圧が充電制御電圧を超える条件下では充電電流は瞬時に低下し、充電は一旦休止し、実用充電完了判定を行うが、フロート充電へ移行した際には電池から充電制御回路へ電流が逆流することを防止している。
【００１１】
実用充電完了判定時に電池電圧が充電制御電圧を超える条件下では、電池電圧の値および充電制御電圧設定の値を比較し、ロジック回路へ信号を送ることで、充電用スイッチのＯＮ−ＯＦＦを制御しフロート充電を終了させることで、電池から充電制御回路へ電流が逆流することを防止している。
【００１２】
また、定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）は充電制御電圧設定の機能を兼ね備えた構成とし、実用充電完了判定時に定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）の出力が反転していることを検知できるように構成した場合は、高精度に電池電圧と充電制御電圧の比較を行うことが可能となる。電池から充電制御回路へ電流が逆流することは、充電制御回路の劣化や故障、または充電中にもかかわらず電池の容量が低下するといった現象を招く可能性があり、本発明はそれらを防ぐことに対し有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１である充電制御装置の電気回路ブロック図を示している。図１に示すように、定電流制御用コンパレータ（ＣＣ）１０１は充電電流を一定に制御するための回路であり、定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）１０２は電池の充電電圧を一定に制御するための回路であり、ＯＲ回路１０３は前記定電流制御用コンパレータ（ＣＣ）および前記定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）の動作によって信号を出力する回路であり、帰還回路１０４は前記ＯＲ回路からの信号を受け動作する回路であり、電池逆流検出回路１０５は電池から充電回路への逆流を検出する回路であり、電池温度検出回路１０６は電池パックに内設されたサーミスタ抵抗により温度を検出する回路であり、制御ロジック１０７は前記定電流制御用コンパレータ（ＣＣ）および前記定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）および前記電池逆流防止判定回路および前記温度検出回路からの信号を受け充電制御を行う回路であり、充電スイッチ１０８は前記制御ロジックからの信号を受け充電のＯＮ−ＯＦＦを切り換るスイッチであり、リチウムイオン電池等を定電流制御及び定電圧制御により充電を行い、かつ電池を充電中に、電池温度によって充電制御電圧が選択設定される充電制御装置である。
【００１５】
充電中の電池が設定された充電制御電圧に達し、定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）１０２によって定電圧制御されている状態で、電池温度の変化により充電制御電圧が下がった場合には充電電流は設定されている終了電流まで低下するため、一旦充電を休止し実用充電完了判定を行う。
【００１６】
実用充電完了判定において、電池電圧条件を満たしフロート充電に移行した場合、充電スイッチ１０８は再びＯＮ状態になり電池電圧が充電制御電圧を超える条件下においては、電池から充電制御回路へ電流が逆流する。この逆流する電流を電池逆流検出回路１０５により検出し、制御ロジック１０７を介し、充電スイッチ１０８をＯＦＦに切り替えることでフロート充電を終了させている。
【００１７】
図６は実施の形態１で示した充電制御装置における充電フロー図であり、急速充電中は温度によって充電制御電圧を切り替え、充電電流が充電終了電流設定値に達すると実用充電完了判定を行い、電池から充電装置への逆流の発生有無を判定し、フロート充電に移行またはフロート充電を飛ばすように構成し、その後充電完了となる。
【００１８】
また、図２は本発明の実施の形態２である充電制御装置の電気回路ブロック図を示している。図２に示すように、コンパレータ（ＶＣ）２０５はバッファ回路を介した電池電圧値と電池温度によって選択設定された充電制御電圧値を比較し制御ロジック２０７に信号を送るものである。前記実施の形態１で示した動作と同様に充電中の電池が設定された充電制御電圧に達し、定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）２０２によって定電圧制御されている状態で、電池温度の変化により充電制御電圧が下がった場合には充電電流は設定されている終了電流まで低下するため、一旦充電を休止し実用充電完了判定を行う。
【００１９】
実用充電完了判定において、電池電圧条件を満たしフロート充電に移行した場合、充電スイッチ２０８は再びＯＮ状態になり電池電圧が充電制御電圧を超える条件下においては、前記コンパレータ（ＶＣ）２０５により制御ロジックへ信号を送り充電スイッチ２０８をＯＦＦに切り替えることでフロート充電を終了させている。
【００２０】
また、図３は本発明の実施の形態３である充電制御装置の電気回路ブロック図を示している。図３に示すように、定電圧制御回路／充電制御電圧設定回路３０２は、充電制御電圧設定を行っており、反転出力検出回路３０５は前記の定電圧制御回路／充電制御電圧設定回路３０２の出力の反転した動作を検出するものである。
【００２１】
前記実施の形態１で示した動作と同様に充電中の電池が設定された充電制御電圧に達し、設定された終了電流を検出した場合は、一旦充電を休止し実用充電完了判定を行う。このとき、出力電流は停止しているため電池電圧は充電制御電圧より低い関係にあり前記の定電圧制御回路／充電制御電圧設定回路３０２は動作していない。
【００２２】
また、充電中、電池温度の変化により充電制御電圧が下がった場合には充電電流は設定されている終了電流まで低下するため、一旦充電を休止し実用充電完了判定を行う。
【００２３】
実用充電完了判定において、電池電圧が充電制御電圧を超える条件下においては、前記の定電圧制御回路／充電制御電圧設定回路３０２の動作は反転するため、その動作を反転出力検出回路３０５によって検出し制御ロジック３０７に信号を送り、充電スイッチ３０８をＯＦＦに切り替えることでフロート充電を終了させている。
【００２４】
図７は実施の形態２または３で示した充電制御装置における充電フロー図であり、急速充電中は温度によって充電制御電圧を切り替え、充電電流が充電終了電流設定値に達すると実用充電完了判定を行い、充電制御電圧と電池電圧を比較し、フロート充電に移行またはフロート充電を飛ばすように構成し、その後充電完了となる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明にかかる充電制御装置によれば、二次電池に対し定電流充電制御及び定電圧充電制御を行い、充電中に電池温度に応じて充電制御電圧を切り替る機能を有し、かつ充電電流が終了電流に達した場合は、実用充電完了判定を行い、補充電としてさらにフロート充電を継続する充電制御装置において、電池電圧が充電制御電圧を超える条件下でフロート充電中に電池から充電制御回路へ電流が逆流することを防止している。
【００２６】
また、実用充電完了検出時に電池電圧の値および充電制御電圧設定の値を比較し、ロジック回路を制御することでフロート充電を終了させることで、電池から充電制御回路へ電流が逆流することを防止している。
【００２７】
さらに、１つのコンパレータが定電圧制御回路と充電制御電圧設定の機能を兼ね備えた回路構成とし、実用充電完了判定時に定電圧制御回路の出力が反転していることを検知するように構成した場合は、大幅な回路変更や回路追加を伴うことなく高精度に電池電圧と充電制御電圧の比較を行い、電池から充電制御回路への逆流を防ぐことが可能となる。
【００２８】
すなわち、充電中において電池から充電制御回路への逆流を防ぐことは、充電制御回路の劣化や故障、または充電中にもかかわらず電池の容量が低下するといった現象を防ぐことができ、製品の安全性およびユーザーの利便性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１を示す電気回路ブロック図
【図２】本発明の実施の形態２を示す電気回路ブロック図
【図３】本発明の実施の形態３を示す電気回路ブロック図
【図４】従来技術の実施の形態を示す電気回路ブロック図
【図５】従来技術の特開平０９‐１４７９２１から引用した電気回路ブロック図
【図６】本発明の実施の形態１を示す充電フロー図
【図７】本発明の実施の形態２または形態３を示す充電フロー図
【図８】従来技術の実施の形態を示す充電フロー図
【符号の説明】
【００３０】
１      ＤＣ／ＤＣコンバータ機構の主回路
３      電池
６      誤差増幅器
９      出力電圧設定
１２    誤差増幅器
１９    サーミスタ
２２    マイクロプロセッサー
１０１  定電流制御用コンパレータ（ＣＣ）
１０２  定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）
１０３  ＯＲ回路
１０４  帰還回路
１０５  電池逆流検出回路
１０６  電池温度検出回路
１０７  制御ロジック
１０８  充電スイッチ
２０１  定電流制御用コンパレータ（ＣＣ）
２０２  定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）
２０３  ＯＲ回路
２０４  帰還回路
２０５  コンパレータ（ＶＣ）
２０６  電池温度検出回路
２０７  制御ロジック
２０８  充電スイッチ
３０１  定電流制御用コンパレータ（ＣＣ）
３０２  定電圧制御回路／充電制御電圧設定回路
３０３  ＯＲ回路
３０４  帰還回路
３０５  反転出力検出回路
３０６  電池温度検出回路
３０７  制御ロジック
３０８  充電スイッチ
４０１  定電流制御用コンパレータ（ＣＣ）
４０２  定電圧制御用コンパレータ（ＣＶ）
４０３  ＯＲ回路
４０４  帰還回路
４０５  充電制御電圧設定
４０６  電池温度検出回路
４０７  制御ロジック
４０８  充電スイッチ
【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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【図８】
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