(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の電圧が所定電圧値に達するまで定電流で充電し、その後、電流値を小さくし、電圧を前記所定電圧値に保って定電圧充電する電池の充電方法において、
所定の電池温度における前記電池内部抵抗から前記電池の劣化を判断し、前記定電圧充電時間は前記電池の劣化とともに短くすることを特徴とする電池の充電方法。
【請求項２】
電池の電圧が所定電圧値に達するまで定電流で充電し、その後、電流値を小さくし、電圧を前記所定電圧値に保って定電圧充電する電池の充電方法において、
所定の電池温度における前記電池内部抵抗から前記電池の劣化を判断し、前記定電圧充電時の充電終止電流値は前記電池の劣化とともに大きくすることを特徴とする電池の充電方法。
【請求項３】
電池の電圧が所定電圧値に達するまで定電流で充電し、その後、電流値を小さくし、電圧を前記所定電圧値に保って定電圧充電する電池の充電方法において、
前記電池の充電回数又は使用時間から前記電池の劣化を判断し、前記定電圧充電時の充電終止電流値は前記電池の劣化とともに大きくすることを特徴とする電池の充電方法。
【請求項４】
複数個の電池が直列に接続された組電池において、前記電池温度と電池内部抵抗は前記組電池中最も内部抵抗の大きい電池を基準にすることを特徴とする請求項１，２又は３記載の電池の充電方法。
【請求項５】
電池の電圧が所定電圧値に達するまで定電流で充電し、その後、電流値を小さくし、電圧を前記所定電圧値に保って定電圧充電する充電装置において、
前記電池の温度を検出する電池温度検出手段と、
前記電池の電圧を検出する電池電圧検出手段と、
前記電池の電流を検出する電池電流検出手段と、
前記電池電圧検出手段で検出された電池電圧及び前記電池電流検出手段で検出された電池電流から求めた電池内部抵抗と、前記電池温度検出手段で検出された電池温度と、所定の電池温度における前記電池内部抵抗とから電池の劣化を判断し、前記定電圧充電する時間は前記電池の劣化とともに短くすることを特徴とする充電装置。
【請求項６】
電池の電圧が所定電圧値に達するまで定電流で充電し、その後、電流値を小さくし、電圧を前記所定電圧値に保って定電圧充電する充電装置において、
前記電池の温度を検出する電池温度検出手段と、
前記電池の電圧を検出する電池電圧検出手段と、
前記電池の電流を検出する電池電流検出手段と、
前記電池電圧検出手段で検出された電池電圧及び前記電池電流検出手段で検出された電池電流から求めた電池内部抵抗と、前記電池温度検出手段で検出された電池温度と、所定の電池温度における前記電池内部抵抗とから電池の劣化を判断し、前記定電圧充電時の充電終止電流値は前記電池の劣化とともに大きくすることを特徴とする充電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の充電方法及び充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電池の充電方法としては、例えば図９に示すような方法がある。電池電圧がある一定電圧以上になると安全上好ましくない非水系電池においては、同図に示すように、定電圧充電が行われている。また特開平６−３２５７９４号公報には、電池の電圧が満充電電圧より高い所定の基準電圧になるまで定電流で充電し、その後、満充電電圧に等しい電圧で定電圧充電することにより、短時間で十分な充電を行うことが可能な充電方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の電池の充電方法にあっては、充電時間及び充電量は、電池温度により異なるため、電池温度が高いときに必要以上に充電時間が長くかかることがあり、電池温度が高いときには充電時間が長くなるほど劣化しやすくなるという問題点があった。一方、電池温度が低いときには、充電時間が長く必要となるため、充電不足になったり、充電時間による制御が難しいという問題点があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、電池の劣化に影響する定電圧充電時間及び充電量に関係する充電終止電流値を最適化して、充放電サイクル寿命を向上させることができる電池の充電方法及び充電装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の電池の充電方法は、電池の電圧が所定電圧値に達するまで定電流で充電し、その後、電流値を小さくし、電圧を前記所定電圧値に保って定電圧充電する電池の充電方法において、所定の電池温度における前記電池内部抵抗から前記電池の劣化を判断し、前記定電圧充電時間は前記電池の劣化とともに短くすることを要旨とする。この構成により、電池の劣化に影響する定電圧充電時間を最適化することが可能となる。また、電池内部抵抗は電池の容量劣化とともに大きくなる。定電圧充電時間を電池の劣化とともに短くすることで、劣化の進行を抑える上で定電圧充電時間を最適化することが可能となる。
【０００７】
請求項２記載の電池の充電方法は、電池の電圧が所定電圧値に達するまで定電流で充電し、その後、電流値を小さくし、電圧を前記所定電圧値に保って定電圧充電する電池の充電方法において、所定の電池温度における前記電池内部抵抗から前記電池の劣化を判断し、前記定電圧充電時の充電終止電流値は前記電池の劣化とともに大きくすることを要旨とする。この構成により、充電量に関係する充電終止電流値を最適化することが可能となる。また、電池容量は、電池内部抵抗が大きいほど、また充電回数又は使用時間が増すほど劣化している。充電終止電流値を電池の劣化とともに大きくすることで、充電不足を防止する上で充電終止電流値を最適化することが可能となる。
【０００８】
請求項３記載の電池の充電方法は、電池の電圧が所定電圧値に達するまで定電流で充電し、その後、電流値を小さくし、電圧を前記所定電圧値に保って定電圧充電する電池の充電方法において、前記電池の充電回数又は使用時間から前記電池の劣化を判断し、前記定電圧充電時の充電終止電流値は前記電池の劣化とともに大きくすることを要旨とする。この構成により、上記と同様に、充電量に関係する充電終止電流値を最適化することが可能となる。また、電池容量は、電池内部抵抗が大きいほど、また充電回数又は使用時間が増すほど劣化している。充電終止電流値を電池の劣化とともに大きくすることで、充電不足を防止する上で充電終止電流値を最適化することが可能となる。
【００１０】
請求項４記載の電池の充電方法は、上記請求項１，２又は３記載の電池の充電方法において、複数個の電池が直列に接続された組電池において、前記電池温度と電池内部抵抗は前記組電池中最も内部抵抗の大きい電池を基準にすることを要旨とする。この構成により、組電池に対し、電圧ばらつきを考慮した上で最適な充電が可能となる。
【００１１】
請求項５記載の充電装置は、電池の電圧が所定電圧値に達するまで定電流で充電し、その後、電流値を小さくし、電圧を前記所定電圧値に保って定電圧充電する充電装置において、前記電池の温度を検出する電池温度検出手段と、前記電池の電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記電池の電流を検出する電池電流検出手段と、前記電池電圧検出手段で検出された電池電圧及び前記電池電流検出手段で検出された電池電流から求めた電池内部抵抗と、前記電池温度検出手段で検出された電池温度と、所定の電池温度における前記電池内部抵抗とから電池の劣化を判断し、前記定電圧充電する時間は前記電池の劣化とともに短くすること要旨とする。この構成により、電池の劣化に影響する定電圧充電時間を最適化する充電方法を適切に実現することが可能となる。
【００１２】
請求項６記載の充電装置は、電池の電圧が所定電圧値に達するまで定電流で充電し、その後、電流値を小さくし、電圧を前記所定電圧値に保って定電圧充電する充電装置において、前記電池の温度を検出する電池温度検出手段と、前記電池の電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記電池の電流を検出する電池電流検出手段と、前記電池電圧検出手段で検出された電池電圧及び前記電池電流検出手段で検出された電池電流から求めた電池内部抵抗と、前記電池温度検出手段で検出された電池温度と、所定の電池温度における前記電池内部抵抗とから電池の劣化を判断し、前記定電圧充電自の充電終止電流値は前記電池の劣化とともに大きくすることを要旨とする。この構成により、充電量に関係する充電終止電流値を最適化する充電方法を適切に実現することが可能となる。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１記載の電池の充電方法によれば、定電圧充電時間を電池温度と電池内部抵抗によって決定するようにしたため、電池の劣化に影響する定電圧充電時間を最適化することができて、充放電サイクル寿命を向上させることができる。また、所定の電池温度における前記電池内部抵抗から電池の劣化を判断し、前記定電圧充電時間は前記電池の劣化とともに短くするようにしたため、劣化の進行を抑える上で定電圧充電時間を最適化することができて、充放電サイクル寿命を向上させることができる。
【００１５】
請求項２記載の電池の充電方法によれば、定電圧充電時の充電終止電流値を電池温度と電池内部抵抗によって決定するようにしたため、充電量に関係する充電終止電流値を最適化することができて、充電不足を防止することができる。また、所定の電池温度における前記電池内部抵抗、前記充電回数又は使用時間から電池の劣化を判断し、前記充電終止電流値は前記電池の劣化とともに大きくするようにしたため、充電不足を防止する上で充電終止電流値を最適化することができる。
【００１６】
請求項３記載の電池の充電方法によれば、定電圧充電時の充電終止電流値を電池の充電回数又は使用時間の少なくとも何れかによって決定するようにしたため、上記請求項２記載の発明の効果とほぼ同様の効果が得られる。また、所定の電池温度における前記電池内部抵抗、前記充電回数又は使用時間から電池の劣化を判断し、前記充電終止電流値は前記電池の劣化とともに大きくするようにしたため、充電不足を防止する上で充電終止電流値を最適化することができる。
【００１８】
請求項４記載の電池の充電方法によれば、複数個の電池が直列に接続された組電池において、前記電池温度と電池内部抵抗は前記組電池中最も内部抵抗の大きい電池を基準にするようにしたため、組電池に対し、電圧ばらつきを考慮した上で最適な充電を行うことができる。
【００１９】
請求項５記載の充電装置によれば、電池の温度を検出する電池温度検出手段と、前記電池の電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記電池の電流を検出する電池電流検出手段と、前記電池電圧検出手段で検出された電池電圧及び前記電池電流検出手段で検出された電池電流から求めた電池内部抵抗と、前記電池温度検出手段で検出された電池温度とを具備させ、所定の電池温度における前記電池内部抵抗とから電池の劣化を判断し、前記定電圧充電する時間は前記電池の劣化とともに短くするので、電池の劣化に影響する定電圧充電時間を最適化する充電方法を適切に実現することができる。
【００２０】
請求項６記載の充電装置によれば、電池の温度を検出する電池温度検出手段と、前記電池の電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記電池の電流を検出する電池電流検出手段と、前記電池電圧検出手段で検出された電池電圧及び前記電池電流検出手段で検出された電池電流から求めた電池内部抵抗とを具備させ、前記電池温度検出手段で検出された電池温度と、所定の電池温度における前記電池内部抵抗とから電池の劣化を判断し、前記定電圧充電自の充電終止電流値は前記電池の劣化とともに大きくするので、充電量に関係する充電終止電流値を最適化する充電方法を適切に実現することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１乃至図５は、本発明の第１の実施の形態を示す図である。まず、図１を用いて、充電装置の構成を説明する。同図において、１は被充電電池であり、充電器４により充電されるようになっている。充電器４には制御手段としてのＣＰＵ５が内蔵されており、ＣＰＵ５には電池１の温度と内部抵抗より定電圧充電時間及び充電終止電流を求めるマップが記憶されている。２は電池１の電圧を検出する電池電圧検出手段、３は電池１の電流を検出する電池電流検出手段、６は電池１の温度を検出する電池温度検出手段である。
【００２３】
次に、上記構成の充電装置を用いた電池１の充電方法を、図２乃至図５を用いて説明する。電池電圧検出手段２で電池電圧を検出し、電池電流検出手段３で電池電流を監視しつつ、電池１の電圧が所定電圧値に達するまで定電流で充電する。その後、電流値を定電流値より小さくし、電圧は、その所定電圧値に保って定電圧充電する。このとき、ＣＰＵ５により、電池電圧検出手段２で検出された電池電圧と電池電流検出手段３で検出された電池電流から電池１の内部抵抗を求め、この内部抵抗値と電池温度検出手段６で検出された電池温度により定電圧充電時間及び充電終止電流を決定する。
【００２４】
図２は、負極活物質に炭素材料、正極活物質にＬｉＣｏＯ2 を用い、電解液として炭酸プロピレンと１−２−ジメトキシエタンとの混合溶液に六フッカ化リン酸リチウムを１モル／ｌ溶解させて得られた非水電解液を用いた電池を例にとって、電池温度及び所定の温度における内部抵抗と定電圧充電時間の関係を示している。同図より電池温度が高いほど、また所定の温度における内部抵抗の値が大きいほど充電時間は短かく決定する。電池の内部抵抗は電池の容量劣化とともに大きくなるため、所定の温度における電池の内部抵抗が大きいほど電池は劣化している。図３は、上記と同様の電池の電池温度及び所定の温度における内部抵抗と充電終止電流値の関係を示している。充電終止電流値は、電池温度が高いほど、また所定の温度における内部抵抗が大きいほど大きく決定する。
【００２５】
電池の内部抵抗値は、電池の放電時に、前記したように電流値と電圧降下値より算出可能である。また図４に示すように、定電流（定電力）充電から定電圧充電へ切り替わるときの電圧降下値又は電流値を減少させて充電するときの電圧降下値を、そのとき流れていた電流値で割ることにより求めることも可能である。
【００２６】
図５に、従来法（充電時間一定及び充電終止電流値一定）で充電したときと本実施の形態の充電方法で充電したときの、サイクル数と放電容量の関係を比較して示す。同図より、本実施の形態の充電方法で充電することにより、従来方法に比べて充放電サイクル寿命が向上していることがわかる。
【００２７】
上述したように、本実施の形態によれば、定電圧充電時間又は充電終止電流値を電池温度及び内部抵抗値より決定することにより、充放電サイクル寿命を向上させることができる。
【００２８】
図６乃至図８には、本発明の第２の実施の形態を示す。図６を用いて、本実施の形態の充電装置の構成を説明する。本実施の形態では、ＣＰＵ５に電池１の充電回数又は使用日数より定電圧充電時間及び充電終止電流を求めるマップが記憶されている。そして、電池１の電圧が所定電圧値に達するまで定電流で充電し、その後、電流値を定電流値より小さくし、電圧は、その所定電圧値に保って定電圧充電する。このとき、ＣＰＵ５により、定電圧充電時の定電圧充電時間及び充電終止電流値を電池１の充電回数又は使用日数の少なくとも何れかによって決定する。図７は、充放電回数と充電終止電流値の関係を示している。また図８は、電池の使用日数と充電終止電流値の関係を示している。充電回数や使用日数を記憶していることにより、電池の容量劣化とともに充電終止電流は大きく決定する。
【００２９】
上記各実施の形態の充電方法は、複数の電池が直列に接続されている組電池にも適用可能である。組電池に適用する場合には組電池中最も内部抵抗の大きい電池の温度及び内部抵抗値によって充電制御することにより、総電圧で制御するよりも電圧ばらつきを考慮した最適な充電が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る充電装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】上記第１の実施の形態において電池温度及び所定温度における内部抵抗と定電圧充電時間の関係を示す図である。
【図３】上記第１の実施の形態において電池温度及び所定温度における内部抵抗と充電終止電流値の関係を示す図である。
【図４】上記第１の実施の形態において電池の電流値と電圧降下値から電池内部抵抗の算出例を説明するための図である。
【図５】上記第１の実施の形態において充放電サイクル数と放電容量の関係を比較例とともに示す図である。
【図６】本発明に係る充電装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図７】上記第２の実施の形態において充放電回数と充電終止電流値の関係を示す図である。
【図８】上記第２の実施の形態において電池の使用日数と充電終止電流値の関係を示す図である。
【図９】従来の電池の充電方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１  被充電電池
２  電池電圧検出手段
３  電池電流検出手段
４  充電器
５  ＣＰＵ（制御手段）
６  電池温度検出手段
【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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【図９】
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