充電装置

【課題】高温になると定電圧充電の電圧を下げ、満充電にしない充電方法において、定電圧充電の電圧が下がり充電容量が低下することを改善することを目的とする。
【解決手段】二次電池の温度を検出し、高温になると定電圧充電の電圧を下げ、満充電にしない充電方法で規定される定電圧充電の電圧を下げる温度よりも低い温度で充電電流を下げることにより、二次電池の温度上昇を抑え、定電圧充電の電圧値が下がらないようにすることにより充電容量の低下を防止し、電池に最適な温度範囲で短時間に充電する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池が発熱すると定電圧充電の電圧値を下げる充電方法において、充電制御電圧が下がると充電容量が減少することを防ぐために電池の発熱を抑え、電池に最適な温度範囲で短時間に充電できる充電方法に関するものである。
【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。この二次電池は、搭載する電子機器の使用時間を増やすため、電池容量を増やすことが要求されている。
【０００３】
この二次電池を充電する方法として、充電開始から電池電圧が所定値に達するまでは、充電電流を所定値に一定で充電を行い、この定電流充電により上昇する電池電圧が前記所定値に達すると、その電圧値に固定し、この定電圧充電により充電電流を徐々に減少させる充電制御が記載されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
二次電池を安全に充電するために、外部短絡試験、落下試験などの二次電池の安全試験を実施し、試験をパスできない場合は、二次電池が規定の温度になると、定電圧充電の電圧値を下げ、二次電池の安全を確保する充電方法がある。しかしながら、定電圧充電の電圧値が小さくなると、充電容量が減少し、二次電池を使用する電子機器の使用時間が減少してしまう。
【０００５】
二次電池が規定の温度になると、定電圧充電の電圧値を下げる充電方法では、図７に示すように、電池温度が、切替温度２（例えば４５℃）よりも高くなると、電池の安全のため、定電圧充電の電圧を下げ、満充電にならないようにしている。この充電方法を遵守するためには、電池温度を正確に検出する必要がある。
【０００６】
検出した温度により、充電電流を変化させる充電方法は、例えば、特許文献２で示されている。しかしながら、特許文献２では、温度を検出する箇所は充電回路部であり、二次電池の実際の温度を測定していない。
【特許文献１】特開平９−５６０８０号公報
【特許文献２】特開平１１−１０３４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の特許文献１では、検出する温度が充電回路部であり、実際の二次電池の温度を測定しておらず、二次電池の発熱や充電器の発熱の煽りにより、電池の温度が上昇して、高温になると定電圧充電の電圧を下げ、満充電にしない充電方法で規定される定電圧充電の電圧値が下がる温度に電池温度が到達する可能性があり、定電圧充電の電圧値が下がり、充電容量が減少してしまう。
【０００８】
本発明は、この様な課題を解決するものであり、温度検出部にて二次電池の温度を検出し、検出した電池温度が高温になると定電圧充電の電圧を下げ、満充電にしない充電方法で規制される定電圧充電の電圧値が下がる温度よりも、低い温度で充電電流の電流値を小さくする、あるいは零にし、電池温度の発熱を抑え、定電圧充電の電圧値の低下を防止し、二次電池に最適な温度範囲で短時間に充電することを目的とした充電方法を提供する。また、電池温度に応じて充電電流を連続的に変化させる方法も提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の二次電池の温度により定電圧充電の電圧値を下げる前記二次電池の充電を行う二次電池の充電装置において、二次電池の温度を検出し、検出した温度が定電圧充電の電圧値を下げる前記検出温度よりも低い切替温度１設定値以上になると、充電電流を所定の第１の充電電流設定値よりも小さい第２の任意の充電電流値に変化させ、充電電流を前記二次電池に供給し、電池の発熱を抑え、電池に最適な温度範囲で短時間に充電できるようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、二次電池の温度が規定される定電圧充電の電圧値が下がる温度よりも高くならないため、定電圧充電の電圧値が下がることなく、電池に最適な温度範囲で短時間に充電し、電池の充電容量が減少することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。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。
【００１２】
図６は、二次電池を充電するための充電制御装置のブロック図である。図６において、充電電流を供給する充電電源部１、二次電池の充電制御を行い、充電電流の切替信号を出す充電制御部２、充電中はオンして充電が完了するとオフする充電制御スイッチ３、充電電流を検出する充電電流検出抵抗４、二次電池５、前記二次電池５の温度を検出する温度検出部６、前記温度検出部６で検出した信号を電圧に変換し、前記充電制御部２に発信する電池温度検出信号７、定電流充電から定電圧充電への切替や電池の過放電、過電圧を検出するため、前記二次電池５の電圧を前記充電制御部２に送信する電池電圧信号８、前記充電電流検出抵抗４から充電電流の値を前記充電制御部２に送信する充電電流検出信号１０、前記充電制御部２から充電電流切替の信号を前記充電電流検出抵抗４に送信される充電電流切替信号９、前記充電制御部２から前記充電制御スイッチ３に発信されるオン／オフ信号１１である。
【００１３】
図６に示される二次電池充電装置において、充電を開始すると、二次電池５の発熱や充電器自体の発熱の煽りにより、二次電池５の温度は上昇する。温度検出部６は二次電池５の温度を検出して、充電制御部２に電池温度検出信号７を送信し、前記充電制御部２は、電池の温度に対応した充電電流に切り替える前記充電電流切替信号９を充電電流検出抵抗４に発信する。
【００１４】
本発明の充電方法を図１および図２に示す。図１、図２は、それぞれ、温度と高温になると定電圧充電の電圧を下げ、満充電にしない充電方法で規定される定電圧充電の電圧値と本発明で提供する充電電流の関係を記載している。図１に示す本発明による充電方法１では、図６の温度検出部６により二次電池の温度を検出し、定電圧充電の電圧値が下がる切替温度２よりも低い切替温度１になると、図６の充電制御部２は充電電流検出抵抗４に充電電流切替信号９を発信し、充電電流を下げる。これにより、電池の温度上昇を抑え、切替温度２よりも高くならないようにする。図１に示すように、充電電流を元の高い電流値に戻す切替温度２は切替温度１よりも低い温度にし、にヒステリシスを持たせる。充電電流は切替温度にヒステリシスを持たせず、切替温度１より低くなると、すぐに元の高い充電電流に戻すこともできる。また、充電電流を下げる値は、単に充電電流を小さくするだけでなく、ゼロにすることも可能である。
【００１５】
図２に示す充電方法では、充電電流の変化方法を図１のように急激に下げるのではなく、温度検出部６により検出した電池温度が切替温度１よりも高くなると検出した電池温度に応じて充電電流の電流値を連続的に下げるようにする。これにより、電池は温度上昇しにくくし、充電電流も大きく下がらないため、充電時間が長くなることを防ぐことが可能となる。
【実施例】
【００１６】
従来の充電方法と本発明による充電方法（図１および図２）で二次電池の充電を行い、電池の温度上昇の比較を行った。今回の実験では、切替温度１を４０℃、切替温度２を４５℃に設定し、図１による充電方法では、ヒステリシスを持たせず、切替温度１である４０℃により充電電流の切替を行った。また、充電電流を下げる値は、下げる前の５０％の充電電流値とした。従来の充電方法では温度測定部６を充電回路部で最も温度上昇が高い箇所を測定した。本発明による充電方法では、充電方法１，２ともに二次電池を直接測定できる箇所に配置した。図３、４、５は、それぞれ、従来の充電方法、図１による充電方法、図２による充電方法の電池電圧、充電電流、電池温度のカーブである。
【００１７】
図５に示すように、従来の充電方法では、充電開始と同時に温度測定部６の温度が上昇し、温度測定部６の検出電圧が切替温度２である４５℃を越えたため、定電圧充電の電圧値が下がっている。このため、充電容量も下がってしまう。
【００１８】
それに対して、図１、図２に示す充電方法では、温度測定部６を二次電池の温度を直接測定できる箇所に配置しているため、電池温度をそのまま測定できる。充電方法１では、図３に示すように、充電開始と同時に電池温度は上昇するが、電池温度が切替温度１である４０℃を越えると充電電流は下がる。電池温度は充電電流が下がると低くなるため、電池温度は下がる。４０℃を下回ると、充電電流は大きくなり、電池温度は高くなる。そして再び電池温度が４０℃を越えると充電電流は下がる。充電装置はこの充電電流の切替動作を繰り返すが、電池温度が４５℃を越え、定電圧充電の電圧値が下がることはない。図２に示す充電方法では、電池の温度は上昇するが、４０℃以上になると電池温度に対応して充電電流を連続的に変化させ、電池温度の温度上昇を抑えるように充電電流を制御するため、定電圧充電の電圧値が下がっていないことが図４からわかる。このように、従来の充電方法では定電圧充電の電圧値が下がり、結果、充電容量が低下するのに対して、本発明の充電方法１，２では、定電圧充電の電圧値は変わらないので、充電容量は低下しない。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明により、高温になると定電圧充電の電圧を下げ、満充電にしない充電方法により規定される定電圧充電の電圧値が下がる温度まで電池温度が上昇することはなく、電池に最適な温度範囲で短時間に充電することができ、充電容量は低下せず、常に満充電した電池を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１示す充電制御方法１の図
【図２】本発明の実施の形態２示す充電制御方法２の図
【図３】本発明の充電制御方法１による充電カーブの図
【図４】本発明の充電制御方法２による充電カーブの図
【図５】従来の充電方法による充電カーブの図
【図６】充電制御装置のブロック図
【図７】高温になると定電圧充電の電圧を下げ、満充電にしない充電方法の図
【符号の説明】
【００２１】
１充電電源部
２充電制御部
３充電制御スイッチ
４充電電流検出抵抗
５二次電池
６温度検出部
７電池温度検出信号
８電池電圧信号
９充電電流切替信号
１０充電電流検出信号
１１オン／オフ信号

【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の温度により定電圧充電の電圧値を下げる前記二次電池の充電を行う二次電池の充電装置において、
二次電池の温度を検出し、検出した温度が定電圧充電の電圧値を下げる前記検出温度よりも低い切替温度１設定値以上になると、充電電流を所定の第１の充電電流設定値よりも小さい第２の任意の充電電流値に変化させ、充電電流を前記二次電池に供給し、電池の発熱を抑え、電池に最適な温度範囲で短時間に充電できることを特徴とした二次電池の充電装置。
【請求項２】
前記充電装置において、前記検出した検出温度が任意の切替温度２よりも低くなると前記所定の第１の充電電流設定値に変化させ、電池に最適な温度範囲で短時間に充電できることを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項３】
前記充電装置において、前記検出した温度が定電圧充電の電圧値を変化させる前記検出温度よりも低い切替温度１設定値以上になると、充電電流を零にし、前記検出した温度が切替温度１よりも下がると充電電流を前記所定の第１の充電電流設定値に戻し、電池に最適な温度範囲で短時間に充電できることを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項４】
前記充電装置において、前記検出した温度が定電圧充電の電圧値を変化させる前記検出温度よりも低い切替温度１設定値以上になると、電池温度に応じた所定の第１の充電電流値よりも小さな電流値に連続的に充電電流を変化させることにより、電池に最適な温度範囲で短時間に充電できることを特徴とする請求項１記載の充電装置。

【図１】