充電装置
【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る場合、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。
【解決手段】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、充電装置にて各々の単電池の電池電圧と温度を検出し、その検出された単電池毎の電池電圧と、予め充電装置に設定している温度によって可変する単電池を保護するための過電圧保護値とを比較し、充電装置の充電制御電圧値をその過電圧保護値を超えない様な最適な充電電圧値に設定する事によって、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る。さらに検出した温度に応じて充電制御電圧値を可変させる事により、温度に応じた最適な充電制御を行う事が可能となる。
【解決手段】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、充電装置にて各々の単電池の電池電圧と温度を検出し、その検出された単電池毎の電池電圧と、予め充電装置に設定している温度によって可変する単電池を保護するための過電圧保護値とを比較し、充電装置の充電制御電圧値をその過電圧保護値を超えない様な最適な充電電圧値に設定する事によって、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る。さらに検出した温度に応じて充電制御電圧値を可変させる事により、温度に応じた最適な充電制御を行う事が可能となる。
【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。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。
【０００３】
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。新しい技術基準が施行された場合、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、単電池の電池電圧が一定以上とならないように制御する必要性があり、さらに二次電池の温度に応じてその制御電圧値を変える必要性がある。
【０００４】
そのような背景において、今までの充電装置の充電制御方法では、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電圧値を検出しておらず、二次電池の温度に応じて制御電圧値も変化させる制御としていない為、新しく施行される技術基準に対応するためには、単電池電圧を検出する機能を搭載し、さらに二次電池の温度を検出してその温度に応じて制御電圧値を変化させ単電池の電池電圧が一定以上とならないように制御する必要性がある。
【０００５】
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、その二次電池パックトータルの充電制御電圧を精度良く充電する方法といった技術が知られている。
【０００６】
次に図２の従来の動作について説明する。
【０００７】
本充電装置１は、電池パック７の電池パック内部のサーミスタ１２が充電装置に接続される事により、装着された電池パック７の充電を開始する。
【０００８】
この充電装置１の充電電圧５の制御方法は、単電池Ａ１０及び単電池Ｂ１１のトータル電圧を充電装置内部の充電電圧制御用オペアンプ３へ入力し、基準電圧レギュレータ４の基準電圧に基づき、この充電電圧制御用オペアンプ３にて充電電圧制御を行い電源供給回路２より充電電圧５を出力し、単電池Ａ１０及び単電池Ｂ１１のトータル電圧として充電制御を行っている。
【０００９】
また、単電池Ａ１０及び単電池Ｂ１１の電圧値を電池パック７にて検出しており、検出された電圧値が、予め設定された過電圧保護値よりも高くなった時、電池パック内部の保護スイッチ９にて充電停止を行う。
【００１０】
よって、充電を途中で停止させないためには、充電装置１の充電電圧５を、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を低く設定する必要がある。
【００１１】
また図４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。
【００１２】
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。
【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、検知電圧が二次電池の温度に応じた制御電圧設定値に達した場合に充電を停止する方法では、充電装置の充電制御電圧値を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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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、充電装置にて各々の単電池の電池電圧を検出し、検出した単電池の電圧値が各々予め充電装置に設定された単電池を保護するための過電圧保護値とを比較し、その過電圧保護値を超えない様に単電池毎に変化していた電圧値を充電装置の充電制御にて限りなく一定電圧値となるように定電圧充電制御する事を特徴とした充電装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、名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、充電装置にて各々の単電池の電池電圧と温度を検出し、その検出された単電池毎の電池電圧と、予め充電装置に設定している温度によって可変する単電池を保護するための過電圧保護値とを比較し、充電装置の充電制御電圧値をその過電圧保護値を超えない様な最適な充電電圧値に設定する事によって、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、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】
【００１７】
【図１】本発明の充電装置内部の充電電圧制御に関する回路構成図
【図２】従来の充電装置内部の充電電圧制御に関する回路構成図
【図３】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４】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】
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における充電装置内部の充電電圧制御に関する回路構成図である。本充電装置１は、従来と同様に、電池パック７の電池パック内部のサーミスタ１２が充電装置に接続される事により、装着された電池パック７の充電を開始する。
【００２０】
また、電池パック７及び充電装置１の充電端子に単電池Ａ１０と単電池Ｂ１１各々の電圧値を検出できるように中間端子１４を設置する。
【００２１】
単電池Ａ１０の電圧値、及び単電池Ｂ１１の電圧値を単電池電圧の電圧検出回路１３にて検出し、その各々の検出電圧値の高い電圧値を基準電圧レギュレータ内蔵充電制御電圧設定回路４に出力する。また、電池パック７の内部に搭載されているサーミスタ１２の温度を基準電圧レギュレータ内蔵充電制御電圧設定回路４にて検出し、単電池の電圧値と検出温度から最適な充電制御電圧値を設定し、その充電制御電圧値と、単電池Ａ１０及び単電池Ｂ１１のトータル電圧である充電電圧５をその最適な充電制御電圧値で充電電圧制御を行う。
【００２２】
この制御方法により、充電装置１の充電電圧制御方法は単電池Ａ１０の定電圧制御、単電池Ｂ１１の定電圧制御を各々制御する事ができ、この単電池毎に定電圧制御を行う事によって、充電装置の充電制御によって単電池の安全を確保する事が可能となる。よって、二次電池パック内部での単電池毎の過電圧保護制御は不要となり、充電装置の定電圧制御値を低く設定する必要がなくなる。
【００２３】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における、制御方法の温度と充電制御電圧値のプロファイルの図である。
【００２４】
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。
【００２５】
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】
【００２６】
本発明により、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、充電装置にて各々の単電池の電池電圧と温度を検出し、その検出された単電池毎の電池電圧と予め充電装置に設定している温度によって可変する単電池を保護するための過電圧保護値とを比較し、充電装置の充電制御電圧値をその過電圧保護値を超えない様な最適な充電電圧値に設定する事によって、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る。
【符号の説明】
【００２７】
１ 充電装置
２ 電源供給回路
３ 充電電圧制御用オペアンプ
４ 基準電圧レギュレータ
５ 充電電圧
６ 充電装置の充電端子
７ 電池パック
８ 電池パックの充電端子
９ 電池パック内部の保護スイッチ
１０ 単電池Ａ
１１ 単電池Ｂ
１２ サーミスタ
１３ 電圧検出回路
１４ 中間端子
【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。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。
【０００３】
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。新しい技術基準が施行された場合、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、単電池の電池電圧が一定以上とならないように制御する必要性があり、さらに二次電池の温度に応じてその制御電圧値を変える必要性がある。
【０００４】
そのような背景において、今までの充電装置の充電制御方法では、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電圧値を検出しておらず、二次電池の温度に応じて制御電圧値も変化させる制御としていない為、新しく施行される技術基準に対応するためには、単電池電圧を検出する機能を搭載し、さらに二次電池の温度を検出してその温度に応じて制御電圧値を変化させ単電池の電池電圧が一定以上とならないように制御する必要性がある。
【０００５】
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、その二次電池パックトータルの充電制御電圧を精度良く充電する方法といった技術が知られている。
【０００６】
次に図２の従来の動作について説明する。
【０００７】
本充電装置１は、電池パック７の電池パック内部のサーミスタ１２が充電装置に接続される事により、装着された電池パック７の充電を開始する。
【０００８】
この充電装置１の充電電圧５の制御方法は、単電池Ａ１０及び単電池Ｂ１１のトータル電圧を充電装置内部の充電電圧制御用オペアンプ３へ入力し、基準電圧レギュレータ４の基準電圧に基づき、この充電電圧制御用オペアンプ３にて充電電圧制御を行い電源供給回路２より充電電圧５を出力し、単電池Ａ１０及び単電池Ｂ１１のトータル電圧として充電制御を行っている。
【０００９】
また、単電池Ａ１０及び単電池Ｂ１１の電圧値を電池パック７にて検出しており、検出された電圧値が、予め設定された過電圧保護値よりも高くなった時、電池パック内部の保護スイッチ９にて充電停止を行う。
【００１０】
よって、充電を途中で停止させないためには、充電装置１の充電電圧５を、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を低く設定する必要がある。
【００１１】
また図４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。
【００１２】
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。
【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、検知電圧が二次電池の温度に応じた制御電圧設定値に達した場合に充電を停止する方法では、充電装置の充電制御電圧値を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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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、充電装置にて各々の単電池の電池電圧を検出し、検出した単電池の電圧値が各々予め充電装置に設定された単電池を保護するための過電圧保護値とを比較し、その過電圧保護値を超えない様に単電池毎に変化していた電圧値を充電装置の充電制御にて限りなく一定電圧値となるように定電圧充電制御する事を特徴とした充電装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、名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、充電装置にて各々の単電池の電池電圧と温度を検出し、その検出された単電池毎の電池電圧と、予め充電装置に設定している温度によって可変する単電池を保護するための過電圧保護値とを比較し、充電装置の充電制御電圧値をその過電圧保護値を超えない様な最適な充電電圧値に設定する事によって、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、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】
【００１７】
【図１】本発明の充電装置内部の充電電圧制御に関する回路構成図
【図２】従来の充電装置内部の充電電圧制御に関する回路構成図
【図３】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４】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】
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における充電装置内部の充電電圧制御に関する回路構成図である。本充電装置１は、従来と同様に、電池パック７の電池パック内部のサーミスタ１２が充電装置に接続される事により、装着された電池パック７の充電を開始する。
【００２０】
また、電池パック７及び充電装置１の充電端子に単電池Ａ１０と単電池Ｂ１１各々の電圧値を検出できるように中間端子１４を設置する。
【００２１】
単電池Ａ１０の電圧値、及び単電池Ｂ１１の電圧値を単電池電圧の電圧検出回路１３にて検出し、その各々の検出電圧値の高い電圧値を基準電圧レギュレータ内蔵充電制御電圧設定回路４に出力する。また、電池パック７の内部に搭載されているサーミスタ１２の温度を基準電圧レギュレータ内蔵充電制御電圧設定回路４にて検出し、単電池の電圧値と検出温度から最適な充電制御電圧値を設定し、その充電制御電圧値と、単電池Ａ１０及び単電池Ｂ１１のトータル電圧である充電電圧５をその最適な充電制御電圧値で充電電圧制御を行う。
【００２２】
この制御方法により、充電装置１の充電電圧制御方法は単電池Ａ１０の定電圧制御、単電池Ｂ１１の定電圧制御を各々制御する事ができ、この単電池毎に定電圧制御を行う事によって、充電装置の充電制御によって単電池の安全を確保する事が可能となる。よって、二次電池パック内部での単電池毎の過電圧保護制御は不要となり、充電装置の定電圧制御値を低く設定する必要がなくなる。
【００２３】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における、制御方法の温度と充電制御電圧値のプロファイルの図である。
【００２４】
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。
【００２５】
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】
【００２６】
本発明により、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、充電装置にて各々の単電池の電池電圧と温度を検出し、その検出された単電池毎の電池電圧と予め充電装置に設定している温度によって可変する単電池を保護するための過電圧保護値とを比較し、充電装置の充電制御電圧値をその過電圧保護値を超えない様な最適な充電電圧値に設定する事によって、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る。
【符号の説明】
【００２７】
１ 充電装置
２ 電源供給回路
３ 充電電圧制御用オペアンプ
４ 基準電圧レギュレータ
５ 充電電圧
６ 充電装置の充電端子
７ 電池パック
８ 電池パックの充電端子
９ 電池パック内部の保護スイッチ
１０ 単電池Ａ
１１ 単電池Ｂ
１２ サーミスタ
１３ 電圧検出回路
１４ 中間端子
【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、充電装置にて各々の単電池の電池電圧を検出し、検出した単電池の電圧値が各々予め充電装置に設定された単電池を保護するための過電圧保護値とを比較し、その過電圧保護値を超えない様に単電池毎に変化していた電圧値を充電装置の充電制御にて限りなく一定電圧値となるように定電圧充電制御す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、充電する二次電池の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させる事が可能とした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、充電する二次電池の温度を検出しその検出した温度に応じて、予め充電装置に設定された単電池を保護するための過電圧保護値を可変し、その過電圧保護値を超えない様に、充電装置の充電制御電圧値を可変させ二次電池の温度に応じて最適な充電制御電圧値で充電制御する事を特徴とした請求項２記載の充電装置。
【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、充電装置にて各々の単電池の電池電圧を検出し、検出した単電池の電圧値が各々予め充電装置に設定された単電池を保護するための過電圧保護値とを比較し、その過電圧保護値を超えない様に単電池毎に変化していた電圧値を充電装置の充電制御にて限りなく一定電圧値となるように定電圧充電制御す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、充電する二次電池の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させる事が可能とした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、充電する二次電池の温度を検出しその検出した温度に応じて、予め充電装置に設定された単電池を保護するための過電圧保護値を可変し、その過電圧保護値を超えない様に、充電装置の充電制御電圧値を可変させ二次電池の温度に応じて最適な充電制御電圧値で充電制御する事を特徴とした請求項２記載の充電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２５２５０６（Ｐ２０１０−２５２５０６Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９８６８１（Ｐ２００９−９８６８１）
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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