(57)【要約】【課題】複数の電池セルに対して容量に応じた電力を効率よく充電することができるようにする。【解決手段】充電装置１００は、複数の電池セル２０２及び２０３が直列に接続され、過充電を保護する保護回路２０１が設けられた電池パック２００を充電する際に、電流検出手段１０５により検出された充電電流値が第１の設定値未満で、かつ前記第１の設定値より小さい第２の設定値以上である場合、満充電と判定して電池パック２００に対する充電を終了し、充電電流値が第２の設定値未満である場合、電池パック２００の保護回路２０１が作動したと判定し、所定時間経過して保護回路２０１による過充電保護が解除された後、充電電流値を下げて電池パック２００に対して充電を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルが直列に接続され、過充電を保護する保護回路が設けられた電池パックを充電する充電装置であって、
前記電池パックに対する充電電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された前記充電電流値が第１の設定値未満で、かつ前記第１の設定値より小さい第２の設定値以上である場合、満充電と判定して前記電池パックに対する充電を終了し、前記電流検出手段により検出された前記充電電流値が前記第２の設定値未満である場合、前記電池パックの前記保護回路が作動したと判定し、前記保護回路による過充電保護が解除された後、前記充電電流値を下げて前記電池パックに対して充電を制御する制御手段と
を有することを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電流検出手段により検出された前記充電電流値が前記第２の設定値未満である場合、前記電池パックの前記保護回路による過充電保護が解除されるまでの時間待機した後、前記充電電流値を下げて前記電池パックに対して充電を行うことを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記電流検出手段により検出された前記充電電流値が前記第２の設定値未満である場合、前記電池パックの前記保護回路による過充電保護が解除されるまで前記電池パックの放電を行った後、前記充電電流値を下げて前記電池パックに対して充電を行うことを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電流検出手段により検出された前記充電電流値が前記第２の設定値未満である場合、前記電池パックに対して前記充電電流値を下げた充電を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の充電装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記充電電流値を下げて前記電池パックに対して充電を行う場合に、前記電流検出手段によって検出された前記充電電流値が再度前記第２の設定値未満となったとき、満充電と判定して前記電池パックに対する充電を終了することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の充電装置。
【請求項６】
複数の電池セルが直列に接続され、過充電を保護する保護回路が設けられた電池パックを充電する充電装置の制御方法であって、
前記電池パックに対する充電電流値を検出する電流検出ステップと、
前記電流検出ステップで検出された前記充電電流値が第１の設定値未満で、かつ前記第１の設定値より小さい第２の設定値以上である場合、満充電と判定して前記電池パックに対する充電を終了し、前記電流検出ステップで検出された前記充電電流値が前記第２の設定値未満である場合、前記電池パックの前記保護回路が作動したと判定し、前記保護回路による過充電保護が解除された後、前記充電電流値を下げて前記電池パックに対して充電を制御する制御ステップと
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項７】
複数の電池セルが直列に接続され、過充電を保護する保護回路が設けられた電池パックを充電する充電装置を制御するプログラムであって、
前記電池パックに対する充電電流値を検出する電流検出ステップと、
前記電流検出ステップで検出された前記充電電流値が第１の設定値未満で、かつ前記第１の設定値より小さい第２の設定値以上である場合、満充電と判定して前記電池パックに対する充電を終了し、前記電流検出ステップで検出された前記充電電流値が前記第２の設定値未満である場合、前記電池パックの前記保護回路が作動したと判定し、前記保護回路による過充電保護が解除された後、前記充電電流値を下げて前記電池パックに対して充電を制御する制御ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、リチウムイオン２次電池等の電池パックを充電する充電装置及び当該充電装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン２次電池の電池セルの充電電圧は、４．２Ｖのものが多く、２つの電池セルを直列に接続すると、２倍の電圧が取り出せるようになり、充電する際の充電電圧も２倍の８．４Ｖになる。
【０００３】
しかし、２つの電池セルの容量に差があると、セルバランスが崩れ、８．４Ｖで充電した際に、一方の電池セルの電圧が４．０Ｖ、他方の電池セルの電圧が４．４Ｖというように２つの電池セル間に電位差が生じる場合がある。このため、電池パックには、電池セルの安全性を確保すべく、例えばセル当り４．２３Ｖに達すると、電流を制御するＦＥＴ等により充電電流を遮断して過充電を保護する保護回路が設けられている。
【０００４】
電池パックの一般的な充電方法として、定電流定電圧充電を行い、定電圧充電時に満充電検出電流値以下の充電電流値を検出すると、充電回路が満充電と判定して、充電を終了する技術が知られている（第１従来例）。また、過充電の保護回路を有する電池パックの充電方法として、特許文献１には、保護電圧を超えないようにパルス充放電を繰り返す技術が提案されている（第２従来例）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２８９４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来例１では、複数の電池セルのセルバランスが崩れて保護回路が作動すると、充電経路が遮断されて充電電流が流れなくなる。このため、充電電流値は、満充電検出電流値以下となり、充電回路が満充電と判定して充電が終了してしまう。この状態では、電池セルの内部抵抗により電池セルの電圧は高くなっているため、充電電流値を下げれば保護回路が作動せずに充電可能であった容量を充電することなく充電が終了してしまう。
【０００７】
一方、上記従来例２では、パルス充放電を何度も繰り返した場合、充電が終了したときには、必要以上に充電が行われて電池セルが過充電状態となり、電池セルの劣化を起こす原因になる。
【０００８】
そこで、本発明は、複数の電池セルに対して容量に応じた電力を効率よく充電することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る充電装置は、複数の電池セルが直列に接続され、過充電を保護する保護回路が設けられた電池パックを充電する充電装置であって、前記電池パックに対する充電電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段により検出された前記充電電流値が第１の設定値未満で、かつ前記第１の設定値より小さい第２の設定値以上である場合、満充電と判定して前記電池パックに対する充電を終了し、前記電流検出手段により検出された前記充電電流値が前記第２の設定値未満である場合、前記電池パックの前記保護回路が作動したと判定し、前記保護回路による過充電保護が解除された後、前記充電電流値を下げて前記電池パックに対して充電を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の電池セルに対して容量に応じた電力を効率よく充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１における充電装置１００及び電池パック２００が有する構成要素を説明するためのブロック図である。
【図２】電池パック２００に対する充電制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図３】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、充電装置１００の充電特性の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
図１は、実施形態１における充電装置１００及び電池パック２００が有する構成要素を説明するためのブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、充電装置１００は、ＡＣ入力部１０１と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０２と、制御部１０３と、電流制御素子１０４と、電流検出素子１０５と、表示部１０６とを有する。電池パック２００は、充電装置１００に装着される。電池パック２００は、充電装置１００から取り外し可能である。ＡＣ入力部１０１、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０２、制御部１０３と、電流制御素子１０４、電流検出素子１０５及び表示部１０６の少なくとも一つは、ハードウェア構成を有する。
【００１５】
ＡＣ入力部１０１は、プラグ付きケーブルや直接プラグを介して商用電源のコンセントと接続され、充電装置１００へ電力を供給する。ＡＣ／ＤＣコンバータ１０２は、ＡＣ電圧を整流し充電に適したＤＣ電圧へ変換する。
【００１６】
制御部１０３は、電池パック２００のサーミスタ２０５の温度、充電電圧及び充電電流を検出し、電池パック２００に対する充電制御を行う。電流制御素子１０４は、トランジスタ、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を使用して充電電流を制御する素子であり、制御部１０３によって制御される。
【００１７】
電流検出素子１０５は、抵抗器等で構成され、抵抗両端の電圧差を制御部１０３が検出することにより充電電流が検出される。表示部１０６は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等で構成され、電池パック２００に対する充電状態を表示する。
【００１８】
電池パック２００は、保護回路２０１と、複数の電池セル２０２及び２０３と、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）２０４と、サーミスタ２０５とを有する。
【００１９】
保護回路２０１は、複数の電池セル２０２及び２０３の電圧や充放電電流を検出し、検出値が例えばセル当り所定の電圧値に達すると、充電電流を制御する電流制御素子１０４により充電電流を遮断して過充電保護を行う。
【００２０】
複数の電池セル２０２及び２０３は、リチウムイオン電池等の充放電可能な２次電池である。なお、図１では、２つの電池セル２０２及び２０３を直列に接続して電池パック２００を構成しているが、３つ以上の電池セルを直列に接続して電池パック２００を構成してもよい。
【００２１】
ＦＥＴ２０４は、保護回路２０１の制御により充電や放電を遮断するためのスイッチ回路である。サーミスタ２０５は、複数の電池セル２０２及び２０３の温度を検出する。
【００２２】
図２は、電池パック２００に対する充電制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。図２を用いて説明される処理は、充電装置１００が有するメモリ等に記憶されたプログラムが制御部１０３によって実行されることによって制御される。
【００２３】
図２において、ステップＳ１０１では、制御部１０３は、電池パック２００のサーミスタ２０５の接続を検出すると、電池パック２００が充電装置１００に装着されたと判定してステップＳ１０２に進む。
【００２４】
ステップＳ１０２では、制御部１０３は、サーミスタ２０５の温度の検出結果に基づき温度条件、電池電圧条件に合わせた充電条件を決定し、決定した充電条件で電池パック２００への充電を開始し、ステップＳ１０３に進む。
【００２５】
ステップＳ１０３では、制御部１０３は、電流検出素子１０５の両端の電圧を測定して充電電流を検出し、ステップＳ１０４に進む。ここでの電流検出方法は、一定間隔のサンプリングにより常時充電電流を検出する方法が一般的であり、通常の充電特性による電流変化量に対してサンプリング間隔は十分に細かく設定される。
【００２６】
ステップＳ１０４では、制御部１０３は、ステップＳ１０３で検出した充電電流の電流値が第１の設定値未満か否かを判定する。ステップＳ１０３で検出した充電電流の電流値が第１の設定値未満である場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、制御部１０３は、ステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０３で検出した充電電流の電流値が第１の設定値以上である場合（ステップＳ１０４でＮＯ）、制御部１０３は、ステップＳ１０３へ戻る。
【００２７】
ステップＳ１０５では、制御部１０３は、ステップＳ１０３で検出した充電電流の電流値が第１の設定値より小さい第２の設定値未満か否かを判定する。ステップＳ１０３で検出した充電電流の電流値が第２の設定値未満である場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）は、制御部１０３は、ステップＳ１０６で電池パック２００の保護回路２０１による過充電保護が行われていると判定し、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０３で検出した充電電流の電流値が第２の設定値以上である場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、制御部１０３は、ステップＳ１０７で満充電と判定して充電処理を終了する。
【００２８】
ステップＳ１０８では、制御部１０３は、電池パック２００の保護回路２０１による過充電保護が解除されて充電可能な状態となるまで所定時間待機し、ステップＳ１０９に進む。保護回路２０１による過充電保護を解除する方法としては、所定時間の待機に代えて短時間放電を行う方法でもよい。
【００２９】
ステップＳ１０９では、制御部１０３は、電流制御素子１０４を制御してステップＳ１０２で決定した充電条件より充電電流値を下げて電池パック２００に対して充電を行い、ステップＳ１１０に進む。
【００３０】
ステップＳ１１０では、制御部１０３は、電流検出素子１０５の両端の電圧を測定して充電電流を検出し、ステップＳ１１１に進む。
【００３１】
ステップＳ１１１では、制御部１０３は、ステップＳ１１０で検出した充電電流の電流値が第１の設定値未満であるか否かを判定する。ステップＳ１１０で検出した充電電流の電流値が第１の設定値未満である場合（ステップＳ１１１でＹＥＳ）、制御部１０３は、充電処理を終了する。ステップＳ１１０で検出した充電電流の電流値が第１の設定値以上である場合（ステップＳ１１１でＮＯ）、制御部１０３は、ステップＳ１１０へ戻り、電池パック２００に対して充電電流値を下げた充電を複数回繰り返す。
【００３２】
図３（ａ）は、電池パック２００に対して一般的な定電流定電圧充電を行い、充電電流が満充電検出電流値を下回った時点で満充電と判定して充電を終了している充電装置の充電特性の一例を説明するための図である。図３（ｂ）は、充電途中に電池パック２００の保護回路が作動し充電を終了している充電装置の充電特性の一例を説明するための図である。図３（ｃ）は、充電途中に電池パック２００の保護回路が作動した場合に、制御部が過充電保護が働いたと判定し、充電電流を下げて充電を行っている実施形態１の充電装置の充電特性の一例を説明するための図である。
【００３３】
以上説明したように、実施形態１では、電池パック２００の過充電の保護回路２０１が作動したのか、正常に満充電が行われたのかを判別し、判別結果に応じて充電制御を行っている。これにより、複数の電池セル２０２及び２０３に対して容量に応じた電力を効率よく充電することができる。
【００３４】
なお、本発明は、実施形態１に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００３５】
例えば、実施形態１では、図２のステップＳ１１１で充電電流値が第１の設定値未満である場合は、充電処理を終了しているが、これに限定されない。例えば、図２のステップＳ１１１において充電電流値が再度第２の設定値未満となって保護回路２０１による過充電保護が行われていると判定される場合は、満充電と判定して充電処理を終了するようにしてもよい。
【００３６】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。ネットワーク又は各種記憶媒体を介して取得したソフトウェア（プログラム）をパーソナルコンピュータ（ＣＰＵ，プロセッサ）にて実行することでも実現できる。
【符号の説明】
【００３７】
１００  充電装置
１０３  制御部
１０４  電流制御素子
１０５  電流検出素子
２００  電池パック
２０１  保護回路
２０２，２０３  電池セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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