JP3583926B2

JP3583926B2 - Rechargeable battery charging method

Info

Publication number: JP3583926B2
Application number: JP18494198A
Authority: JP
Inventors: 孝浩山下
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: JP2000023382A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池をパルス充電する方法に関し、とくに、パルス充電するデューティーを検出して二次電池の満充電を判定する充電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池をパルス充電する充電方法は、短時間に大きな電流を流して、急速充電できる。図１は、二次電池を内蔵するパック電池をパルス充電する充電回路を示す。この充電回路は、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１をオン、オフに切り換えてパック電池２をパルス充電する。この充電回路は、電池の充電を休止させるときに電池電圧を検出し、電池電圧が設定電圧に低下するまでは充電を休止し、電池電圧が設定電圧よりも低下すると、充電を再開してパルス充電できる。
【０００３】
このようにしてパック電池をパルス充電すると、図２に示すように、電池電圧と充電電流が変化して、電池が満充電に近付くにしたがって、１パルス充電休止時間が長くなる。満充電に近付いた電池は、電池電圧が低下するのが遅くなるからである。したがって、電池の１パルス充電休止時間を検出して満充電を検出できる。パック電池２が満充電されると、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１をオフに保持して、充電を停止させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
１パルス充電休止時間を検出してパック電池の満充電を検出する方法は、充電環境によっては、二次電池の満充電を正確に検出できない。充電を休止するときに電池電圧が次第に低下する割合が、パルス充電の条件によって変化するからである。たとえば、１パルス充電時間を長くすると、１パルスでの充電容量が大きくなって、電池電圧の低下が緩慢になる。このため、１パルス充電休止時間が設定された時間よりも長くなると満充電と判定する方法では、二次電池が満充電されていない状態で間違って満充電と判定してしまう。反対に、１パルス充電時間が短くなると、１パルスでの充電容量が小さくなって、１パルス充電休止時間での電圧降下が速くなる。このため、二次電池が満充電されても、１パルス充電休止時間が設定時間よりも長くならず、満充電された電池を満充電と判定できずに過充電してしまう弊害がある。
【０００５】
本発明は、さらにこのような欠点を解消することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、満充電を正確に判定して、二次電池をパルス充電できる二次電池の充電方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の充電方法は、二次電池をパルス充電する充電方法であって、電池電圧が設定電圧まで低下したときに、充電を開始してパルス充電する。
【０００７】
さらに、本発明の請求項１の充電方法は、パルス充電している１パルス充電時間に対する１パルス充電休止時間の比率でもって、二次電池の満充電を検出する。１パルス充電時間に対する１パルス充電休止時間が、設定値よりも大きくなると満充電と判定して充電を完了させる。
【０００８】
すなわち、本発明の充電方法は、１パルス充電休止時間のみでなく、１パルス充電時間をも考慮して満充電を検出することを特徴とする。さらに、本発明の充電方法は、ふたつのパラメーターで満充電を判定するが、ふたつのパラメーターを独立して別々に識別して満充電を判定するのではなくて、その比率から満充電を判定するので、簡単な方法で正確に満充電を検出できる。
【０００９】
本発明の請求項２の充電方法は、所定の時間充電した後充電を休止し、充電を休止しているときに電池電圧が設定電圧まで低下すると、再び充電を開始してパルス充電する。
【００１０】
本発明の請求項３の充電方法は、請求項２の充電方法において、パルス充電する１パルス充電時間を、１００ｍｓｅｃ〜１ｓｅｃに設定する。
【００１１】
本発明の請求項４の充電方法は、電池電圧が設定電圧よりも高い充電休止電圧になると充電を休止し、充電を休止しているときに電池電圧が設定電圧まで低下すると、再び充電を開始してパルス充電する。
【００１２】
【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。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための充電方法を例示するものであって、本発明は充電方法を以下のものに特定しない。
【００１３】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。
【００１４】
本発明の充電方法は、図１に示す充電回路を使用して二次電池を充電する。この図の充電回路は、定電流定電圧電源３と、二次電池を内蔵しているパック電池２をパルス充電するＯＮ／ＯＦＦスイッチ１と、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１を制御する制御回路４を備えている。
【００１５】
図の充電回路は、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１をオン、オフに切り換えて二次電池をパルス充電する。ただ、パック電池に内蔵される保護回路の充電制御スイッチ（図示せず）をオン、オフに切り換えて、パルス充電することもできる。この場合、パック電池の保護回路に内蔵される充電制御スイッチは、電池をパルス充電する充電制御スイッチと、二次電池を保護するためのスイッチとに併用される。
【００１６】
リチウムイオン二次電池を内蔵するパック電池は、ほとんど例外なく保護回路を内蔵している。この保護回路は、二次電池の電圧を検出して、二次電池の電圧が設定電圧よりも高くなると充電を休止させるように設計される。保護回路は、二次電池と直列に接続された充電制御スイッチと、二次電池の電圧を検出して充電制御スイッチをオン、オフに制御する電圧検出回路とを備える。
【００１７】
電圧検出回路は、電池電圧が設定電圧を超えると、過充電を防止する充電制御スイッチをオフに切り換える。ただ、電圧検出回路は、電池電圧が設定電圧を超えても直ちに充電制御スイッチをオフに切り換えない。電池電圧が設定電圧を超えて一定時間経過すると、充電制御スイッチをオフに切り換える。電池電圧が設定電圧を超えて、充電制御スイッチがオフになるまでの短い時間、二次電池はパルス充電される。二次電池がパルス充電される時間は、充電制御スイッチがオフに切り換えられる時間で調整できる。充電制御スイッチがオフになると、二次電池は充電されなくなって、電池の開放電圧は次第に低下する。電圧検出回路は、低下する電池の開放電圧を検出して、開放電圧が設定電圧以下になると、再び充電制御スイッチをオンにして二次電池をパルス充電する。以上のように、パック電池に内蔵される保護回路でパルス充電する方法は、充電回路を簡単にできる。
【００１８】
以下、二次電池として、リチウムイオン二次電池を内蔵しているパック電池を、ＯＮ／ＯＦＦスイッチでパルス充電方法を詳述する。ただ、本発明の充電方法は、充電する二次電池をリチウムイオン二次電池に特定しない。二次電池には、充電できるすべての電池、たとえば、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池とすることもできる。
【００１９】
定電流定電圧電源３は、安定化して出力する電圧を、設定電圧よりも高い電圧までパルス充電できるように、たとえば、出力電圧を４．３Ｖ／セルまで上昇できるように設定する。出力電流は、たとえば、１〜２Ｃで充電できる電流値に設定される。ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１は、オン、オフに切り換えられて、二次電池をパルス充電する。満充電された後は、オフに切り換えられて充電を完了する。
【００２０】
制御回路４は、パック電池２に内蔵される二次電池をパルス充電する際に、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１をオン、オフに切り換える。この制御回路４は、パック電池２の電池電圧を検出することで、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１をオン、オフに切り換える。さらに、制御回路４は、パルス充電しているパルス充電の（１パルス充電休止時間）／（１パルス充電時間）を演算して、満充電を検出するマイコンを内蔵している（図示せず）。
【００２１】
制御回路４は、電池電圧が設定電圧まで低下した後、タイマーでＯＮ／ＯＦＦスイッチ１を一定の時間はオンに保持して、その後オフに切り換える。タイマーの設定時間は、好ましくは１００ｍｓｅｃ〜１ｓｅｃに設定される。この状態で、二次電池をパルス充電するときの電池電圧と充電電流の変化を、図２に示している。
【００２２】
また制御回路４は、電池電圧が設定電圧まで低下した後、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１を一定時間オンにするのではなくて、定電流充電している電池の電圧を検出して、電池電圧が充電休止電圧まで高くなるとＯＮ／ＯＦＦスイッチ１をオフに切り換えるようにして、パルス充電することもできる。この方法で二次電池をパルス充電するときの電池電圧と充電電流の変化を、図４に示す。この図に示す充電方法は、二次電池の電池電圧が、設定電圧と充電休止電圧との間を上下するようにしてパルス充電する。
【００２３】
充電回路が、図３に示すフローチャートの手順でパック電池を充電し、電池電圧と充電電流が図２に示すように変化する様子を以下説明する。
【００２４】
［Ｓ１のステップ］
ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１をオンにして、パック電池２を充電する。この状態でパック電池２は定電流定電圧充電される。充電されるにしたがって、電池電圧は上昇する。
【００２５】
［Ｓ２のステップ］
パック電池２の電池電圧が、設定電圧である４．２Ｖ／セルよりも高いかどうかを判定し、電池電圧が設定電圧よりも高くないときには、Ｓ１のステップにジャンプする。電池電圧が設定電圧である４．２Ｖ／セル以上になるまで、Ｓ１とＳ２のステップをループする。
【００２６】
［Ｓ３のステップ］
パック電池２の電池電圧が設定電圧である４．２Ｖ／セル以上になると、その後、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１が１パルス充電時間ｔｏｎだけ、オン状態に保持される。この例では、ｔｏｎ＝３６０ｍｓｅｃである。パック電池２を３６０ｍｓｅｃ充電した後、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１がオフに切り換えられて充電を停止する。
【００２７】
［Ｓ４のステップ］
ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１がオフに切り換えられた後、オフ時間のカウントが開始されて、１パルス充電休止時間ｔｏｆｆがカウントされる。
【００２８】
［Ｓ５、Ｓ６のステップ］
（１パルス充電休止時間）／（１パルス充電時間）、すなわちｔｏｆｆ／ｔｏｎを演算して、この比率であるデューティーが満充電と検出する時間の設定値よりも大きいかどうかを判定する。デューティーが満充電検出時間設定値よりも大きい場合は、Ｓ６のステップにジャンプして満充電と判定し、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１をオフに保持する。
【００２９】
［Ｓ７のステップ］
（１パルス充電休止時間）／（１パルス充電時間）の比率であるデューティーが、満充電検出時間設定値よりも小さいときは、パック電池２の電池電圧が設定電圧である４．２Ｖ／セルよりも高いかどうかを判定し、設定電圧よりも高いときはＳ４にジャンプして、オフ時間をカウントする。電池電圧が設定電圧である４．２Ｖ／セルに降下するまで、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ７をループし、あるいは、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６のステップで満充電される。電池電圧が設定電圧である４．２Ｖ／セル以上でないとき、いいかると設定電圧よりも低くなると、Ｓ１にジャンプして、充電を再開する。
【００３０】
パック電池２が充電されるまで、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ７のステップをループしてパルス充電される。パック電池２が満充電されると、Ｓ５のステップからＳ６に分岐されて、充電が完了される。
【００３１】
さらに、図２の充電回路は、図５に示すフローチャートの手順でパック電池を充電して、電池電圧と充電電流を図４に示すように変化させることもできる。
【００３２】
［Ｓ１のステップ］
ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１をオンにして、パック電池２を充電する。この状態でパック電池２は定電流定電圧充電される。充電されるにしたがって、電池電圧は上昇する。
【００３３】
［Ｓ２のステップ］
ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１がオンに切り換えられた後、オン時間のカウントが開始されて、１パルス充電時間がカウントされる。
【００３４】
［Ｓ３のステップ］
パック電池２の電池電圧が、充電休止電圧である４．２１Ｖ／セルよりも高いかどうかを判定し、電池電圧が充電休止電圧よりも高くないときには、Ｓ２のステップにジャンプする。電池電圧が充電休止電圧である４．２１Ｖ／セル以上になるまで、Ｓ２とＳ３のステップをループする。
【００３５】
［Ｓ４のステップ］
パック電池２の電池電圧が充電休止電圧である４．２１Ｖ／セル以上になると、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１がオフに切り換えられて充電を休止する。
【００３６】
［Ｓ５のステップ］
ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１がオフに切り換えられた後、オフ時間のカウントが開始されて、１パルス充電休止時間がカウントされる。
【００３７】
［Ｓ６、Ｓ７のステップ］
（１パルス充電休止時間）／（１パルス充電時間）を演算して、この比率であるデューティーが満充電と検出する時間の設定値よりも大きいかどうかを判定する。デューティーが満充電検出時間設定値よりも長い場合は、Ｓ７のステップにジャンプして満充電と判定し、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１をオフに保持する。
【００３８】
［Ｓ８のステップ］
（１パルス充電休止時間）／（１パルス充電時間）の比率であるデューティーが、満充電検出時間設定値よりも小さいときは、パック電池２の電池電圧が設定電圧である４．２Ｖ／セルよりも高いかどうかを判定し、設定電圧よりも高いときはＳ５にジャンプして、オフ時間をカウントする。電池電圧が設定電圧である４．２Ｖ／セルに降下するまで、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ８をループし、あるいは、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７のステップで満充電される。電池電圧が設定電圧である４．２Ｖ／セル以上でないとき、いいかると設定電圧よりも低くなると、Ｓ１にジャンプして、充電を再開する。
【００３９】
パック電池２が充電されるまで、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ８のステップをループしてパルス充電される。パック電池２が満充電されると、Ｓ６のステップからＳ７に分岐されて、充電が完了される。
【００４０】
以上の充電方法は、１パルス充電時間を一定の時間に設定してパルス充電し、あるいは、電池電圧が設定電圧である４．２Ｖ／セルになると充電を再開して、充電休止電圧である４．２１Ｖ／セルになると充電を停止し、パルス充電する。さらに、本発明の充電方法は、たとえば、充電する二次電池の容量によって、１パルス充電時間を変更して満充電することもできる。この充電方法は、容量の大きい電池は、１パルス充電時間を長くし、容量の小さい電池は１パルス充電時間を短くする。たとえば、１パルス充電時間を、１００ｍｓｅｃ〜１ｓｅｃに設定する。さらにまた、本発明の充電方法は、充電する電池の実質的な容量を検出し、実質容量で１パルス充電時間を変更してパルス充電することもできる。この充電方法は、実質容量の大きい電池を充電するときには１パルス充電時間を長くする。電池は使用するにしたがって、実質容量が減少する。実質容量が小さくなった電池は、１パルス充電時間を短くしてパルス充電する。本発明の充電方法は、（１パルス充電休止時間）／（１パルス充電時間）の比率から満充電を判定するので、上記のように１パルス充電時間を変更しても、正確に電池の満充電を検出できる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の二次電池の充電方法は、満充電を正確に判定して、二次電池をパルス充電できる特長がある。それは、本発明の充電方法が、パルス充電するときの１パルス充電休止時間のみを検出するのではなくて、１パルス充電時間に対する１パルス充電休止時間の比率を検出して、満充電を検出するからである。このように、１パルス充電時間と１パルス充電休止時間との比率から満充電を検出する方法は、パルス充電するときの１パルス充電時間を考慮して、いいかえると、１パルス充電時間で１パルス充電休止時間を補正しながら、電池の満充電を検出するので、従来の１パルス充電休止時間のみで満充電を判定する方法に比較して、極めて正確に満充電を判定できる特長がある。電池は、１パルス充電時間の長さ、いいかえると、１パルスの充電容量によって、充電を休止しているときの電池電圧が低下する割合が変動するからである。本発明の充電方法は、１パルス充電時間が長くなるときには、１パルス充電休止時間も長くならないと満充電とは判定しない。このため、１パルスの充電容量が大きくて、電池電圧がゆっくりと低下するときにも、また、１パルスの充電容量が小さくて、電池電圧が速やかに低下するときにも、電池の満充電をより正確に判定できる特長がある。
【００４２】
この特長は、満充電を極めて正確に判定することが要求される、リチウムイオン二次電池等のパルス充電において、とくに有効である。リチウムイオン二次電池は、過充電すると電池性能が著しく低下し、反対に満充電しないで使用すると、実質的に使用できる充電容量が小さくなって、大容量を特性としているリチウムイオン二次電池の特長が生かされなくなるからである。
【００４３】
リチウムイオン二次電池に限らず、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池等の全ての二次電池においても、満充電を正確に判定することは極めて大切である。それは、電池性能を低下させることなく、実質的に使用できる充電容量を可能な限り大きくすることが要求されるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の充電方法と従来の充電方法に使用される充電回路のブロック線図
【図２】本発明の充電方法でパルス充電される電池電圧と充電電流を示すグラフ
【図３】本発明の充電方法でパック電池を充電する過程を示すフローチャート
【図４】本発明の他の充電方法でパルス充電される電池電圧と充電電流を示すグラフ
【図５】本発明の他の充電方法でパック電池を充電する過程を示すフローチャート
【符号の説明】
１…ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
２…パック電池
３…定電流定電圧電源
４…制御回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for pulse charging a secondary battery, and more particularly, to a charging method for determining a full charge of a secondary battery by detecting a duty of pulse charging.
[0002]
[Prior art]
The charging method of charging the battery by pulse charging allows rapid charging by applying a large current in a short time. FIG. 1 shows a charging circuit for pulse-charging a battery pack containing a secondary battery. This charging circuit switches the ON / OFF switch 1 on and off to pulse-charge the battery pack 2. This charging circuit detects the battery voltage when suspending charging of the battery, suspends charging until the battery voltage falls to the set voltage, resumes charging when the battery voltage falls below the set voltage, and starts pulsing. Can be charged.
[0003]
When the battery pack is pulse-charged in this manner, as shown in FIG. 2, the battery voltage and the charging current change, and the one-pulse charging pause time becomes longer as the battery approaches full charge. This is because a battery nearing full charge has a slow decrease in battery voltage. Therefore, the full charge can be detected by detecting the one-pulse charging suspension time of the battery. When the battery pack 2 is fully charged, the ON / OFF switch 1 is kept off to stop charging.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The method of detecting the one-pulse charging suspension time to detect the full charge of the battery pack cannot accurately detect the full charge of the secondary battery depending on the charging environment. This is because the rate at which the battery voltage gradually decreases when charging is stopped varies depending on the pulse charging conditions. For example, if the one-pulse charging time is lengthened, the charge capacity per one pulse increases, and the battery voltage drops slowly. Therefore, when the one-pulse charging suspension time is longer than the set time, it is determined that the secondary battery is fully charged when the secondary battery is not fully charged. Conversely, when the one-pulse charging time becomes shorter, the charging capacity per one pulse becomes smaller, and the voltage drop during the one-pulse charging pause time becomes faster. For this reason, even when the secondary battery is fully charged, the one-pulse charging pause time does not become longer than the set time, and there is a problem that the fully charged battery cannot be determined to be fully charged and is overcharged.
[0005]
The present invention has been developed for the purpose of further resolving such drawbacks, and an important object of the present invention is to provide a battery capable of accurately determining a full charge and pulse charging a secondary battery. It is to provide a charging method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The charging method of the present invention is a charging method for pulse-charging a secondary battery. When the battery voltage decreases to a set voltage, charging is started to perform pulse charging.
[0007]
Further, in the charging method according to claim 1 of the present invention, the full charge of the secondary battery is detected based on the ratio of the one-pulse charging pause time to the one-pulse charging time during pulse charging. When the one-pulse charging suspension time with respect to the one-pulse charging time becomes larger than the set value, it is determined that the battery is fully charged, and the charging is completed.
[0008]
That is, the charging method of the present invention is characterized in that full charge is detected in consideration of not only the one-pulse charging pause time but also the one-pulse charging time. Further, in the charging method of the present invention, the full charge is determined by two parameters. However, the full charge is determined from the ratio of the two parameters, instead of identifying the two parameters independently and determining the full charge. Therefore, the full charge can be accurately detected by a simple method.
[0009]
According to the charging method of the second aspect of the present invention, charging is paused after charging for a predetermined time, and when the battery voltage drops to a set voltage while the charging is paused, charging is restarted to perform pulse charging.
[0010]
In the charging method according to a third aspect of the present invention, in the charging method according to the second aspect, the one-pulse charging time for pulse charging is set to 100 msec to 1 sec.
[0011]
According to the charging method of claim 4 of the present invention, the charging is suspended when the battery voltage reaches a charging suspension voltage higher than the set voltage, and the charging is restarted when the battery voltage drops to the set voltage while the charging is suspended. And pulse charging.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments described below illustrate a charging method for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the charging method as follows.
[0013]
Further, in this specification, in order to make it easy to understand the claims, the numbers corresponding to the members described in the embodiments are referred to as “claims” and “means for solving the problem”. Column). However, the members described in the claims are not limited to the members of the embodiments.
[0014]
The charging method of the present invention charges a secondary battery using the charging circuit shown in FIG. The charging circuit shown in this figure includes a constant current / constant voltage power supply 3, an ON / OFF switch 1 for pulse-charging a battery pack 2 containing a secondary battery, and a control circuit 4 for controlling the ON / OFF switch 1. ing.
[0015]
The charging circuit shown in the figure switches the ON / OFF switch 1 on and off to pulse-charge the secondary battery. However, pulse charging can be performed by turning on and off a charge control switch (not shown) of a protection circuit built in the battery pack. In this case, the charge control switch incorporated in the protection circuit of the battery pack is used in combination with a charge control switch for pulse-charging the battery and a switch for protecting the secondary battery.
[0016]
Battery packs with built-in lithium-ion secondary batteries almost always have built-in protection circuits. This protection circuit is designed to detect the voltage of the secondary battery and suspend charging when the voltage of the secondary battery becomes higher than a set voltage. The protection circuit includes a charge control switch connected in series with the secondary battery, and a voltage detection circuit that detects a voltage of the secondary battery and controls on / off of the charge control switch.
[0017]
When the battery voltage exceeds the set voltage, the voltage detection circuit switches off a charge control switch for preventing overcharge. However, the voltage detection circuit does not immediately turn off the charge control switch even when the battery voltage exceeds the set voltage. When a certain period of time has elapsed after the battery voltage exceeds the set voltage, the charge control switch is turned off. The rechargeable battery is pulse-charged for a short time until the battery voltage exceeds the set voltage and the charge control switch is turned off. The time during which the secondary battery is pulse-charged can be adjusted by the time at which the charge control switch is turned off. When the charge control switch is turned off, the secondary battery is no longer charged, and the open voltage of the battery gradually decreases. The voltage detection circuit detects the decreasing open voltage of the battery, and when the open voltage falls below the set voltage, turns on the charge control switch again to pulse-charge the secondary battery. As described above, the pulse charging method using the protection circuit built in the battery pack can simplify the charging circuit.
[0018]
Hereinafter, a pulse charging method of a battery pack containing a lithium ion secondary battery as a secondary battery by using an ON / OFF switch will be described in detail. However, the charging method of the present invention does not specify a secondary battery to be charged as a lithium ion secondary battery. The secondary battery may be any rechargeable battery, for example, a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery.
[0019]
The constant-current / constant-voltage power supply 3 is set so that the stabilized output voltage can be pulse-charged to a voltage higher than the set voltage, for example, the output voltage can be increased to 4.3 V / cell. The output current is set to, for example, a current value that allows charging at 1 to 2C. The ON / OFF switch 1 is turned on and off to pulse-charge the secondary battery. After the battery is fully charged, it is turned off to complete charging.
[0020]
The control circuit 4 switches the ON / OFF switch 1 on and off when the secondary battery built in the battery pack 2 is pulse-charged. The control circuit 4 switches the ON / OFF switch 1 on and off by detecting the battery voltage of the battery pack 2. Further, the control circuit 4 has a built-in microcomputer (not shown) for calculating (1 pulse charging pause time) / (1 pulse charging time) of pulse charging during pulse charging to detect full charge. .
[0021]
After the battery voltage drops to the set voltage, the control circuit 4 keeps the ON / OFF switch 1 on for a certain period of time with a timer, and then switches off. The set time of the timer is preferably set to 100 msec to 1 sec. FIG. 2 shows changes in the battery voltage and the charging current when the secondary battery is pulse-charged in this state.
[0022]
After the battery voltage has dropped to the set voltage, the control circuit 4 does not turn on the ON / OFF switch 1 for a certain period of time, but detects the voltage of the battery that is being charged at a constant current and charges the battery voltage. When the voltage becomes higher than the rest voltage, the ON / OFF switch 1 is turned off to perform pulse charging. FIG. 4 shows changes in the battery voltage and the charging current when the secondary battery is pulse-charged by this method. In the charging method shown in this figure, pulse charging is performed such that the battery voltage of the secondary battery rises and falls between the set voltage and the charging pause voltage.
[0023]
The manner in which the charging circuit charges the battery pack according to the procedure of the flowchart shown in FIG. 3 and the battery voltage and the charging current change as shown in FIG. 2 will be described below.
[0024]
[Step of S1]
The ON / OFF switch 1 is turned on to charge the battery pack 2. In this state, the battery pack 2 is charged at a constant current and a constant voltage. As the battery is charged, the battery voltage increases.
[0025]
[Step S2]
It is determined whether the battery voltage of the battery pack 2 is higher than the set voltage of 4.2 V / cell, and if the battery voltage is not higher than the set voltage, the process jumps to step S1. Steps S1 and S2 are looped until the battery voltage becomes equal to or higher than the set voltage of 4.2 V / cell.
[0026]
[Step S3]
When the battery voltage of the battery pack 2 becomes equal to or higher than the set voltage of 4.2 V / cell, the ON / OFF switch 1 is thereafter kept in the ON state for one pulse charging time ton. In this example, ton = 360 msec. After charging the battery pack 2 for 360 msec, the ON / OFF switch 1 is turned off to stop charging.
[0027]
[Step S4]
After the ON / OFF switch 1 is turned off, the counting of the off time is started, and the one-pulse charging suspension time toff is counted.
[0028]
[Steps of S5 and S6]
(1 pulse charging pause time) / (1 pulse charging time), that is, toff / ton is calculated, and it is determined whether the duty, which is this ratio, is greater than the set value of the time for detecting full charge. If the duty is greater than the full charge detection time set value, the process jumps to step S6, determines that the battery is fully charged, and holds the ON / OFF switch 1 off.
[0029]
[Step S7]
When the duty, which is the ratio of (1 pulse charging pause time) / (1 pulse charging time), is smaller than the full charge detection time set value, the battery voltage of the battery pack 2 is higher than the set voltage of 4.2 V / cell. Then, if it is higher than the set voltage, the process jumps to S4 and counts off time. Until the battery voltage drops to the set voltage of 4.2 V / cell, S4, S5, and S7 are looped, or the battery is fully charged in steps S4, S5, and S6. When the battery voltage is not equal to or higher than the set voltage of 4.2 V / cell, that is, when the battery voltage is lower than the set voltage, the process jumps to S1 and restarts charging.
[0030]
Until the battery pack 2 is charged, pulse charging is performed by looping the steps S1, S2, S3, S4, S5, and S7. When the battery pack 2 is fully charged, the process branches from step S5 to step S6 to complete the charging.
[0031]
Further, the charging circuit of FIG. 2 can charge the battery pack according to the procedure of the flowchart shown in FIG. 5 and change the battery voltage and the charging current as shown in FIG.
[0032]
[Step of S1]
The ON / OFF switch 1 is turned on to charge the battery pack 2. In this state, the battery pack 2 is charged at a constant current and a constant voltage. As the battery is charged, the battery voltage increases.
[0033]
[Step S2]
After the ON / OFF switch 1 is turned on, counting of the ON time is started, and one pulse charging time is counted.
[0034]
[Step S3]
It is determined whether or not the battery voltage of the battery pack 2 is higher than the charging suspension voltage of 4.21 V / cell. If the battery voltage is not higher than the charging suspension voltage, the process jumps to step S2. Steps S2 and S3 are looped until the battery voltage becomes equal to or higher than the charging suspension voltage of 4.21 V / cell.
[0035]
[Step S4]
When the battery voltage of the battery pack 2 becomes equal to or higher than the charging pause voltage of 4.21 V / cell, the ON / OFF switch 1 is turned off to suspend charging.
[0036]
[Step S5]
After the ON / OFF switch 1 is turned off, the counting of the off time is started, and the one-pulse charging pause time is counted.
[0037]
[Steps of S6 and S7]
By calculating (1 pulse charging pause time) / (1 pulse charging time), it is determined whether the duty, which is this ratio, is greater than the set value of the time for detecting full charge. If the duty is longer than the set value of the full charge detection time, the process jumps to step S7 to determine that the battery is fully charged, and holds the ON / OFF switch 1 off.
[0038]
[Step S8]
When the duty, which is the ratio of (1 pulse charging pause time) / (1 pulse charging time), is smaller than the full charge detection time set value, the battery voltage of the battery pack 2 is higher than the set voltage of 4.2 V / cell. Then, if it is higher than the set voltage, the process jumps to S5 and counts off time. Until the battery voltage drops to the set voltage of 4.2 V / cell, S5, S6, and S8 are looped, or the battery is fully charged in steps S5, S6, and S7. When the battery voltage is not equal to or higher than the set voltage of 4.2 V / cell, that is, when the battery voltage is lower than the set voltage, the process jumps to S1 and restarts charging.
[0039]
Until the battery pack 2 is charged, pulse charging is performed by looping the steps S1, S2, S3, S4, S5, S6, and S8. When the battery pack 2 is fully charged, the process branches from step S6 to step S7 to complete the charging.
[0040]
In the above charging method, one-pulse charging time is set to a fixed time to perform pulse charging, or when the battery voltage reaches the set voltage of 4.2 V / cell, charging is restarted, and the charging pause voltage is set to 4. When the voltage reaches .21 V / cell, charging is stopped and pulse charging is performed. Further, the charging method of the present invention can change the one-pulse charging time depending on the capacity of the secondary battery to be charged to perform full charging. In this charging method, a battery having a large capacity has a longer one-pulse charging time, and a battery having a small capacity has a shorter one-pulse charging time. For example, one pulse charging time is set to 100 msec to 1 sec. Furthermore, the charging method of the present invention can detect the substantial capacity of the battery to be charged, and change the one-pulse charging time with the substantial capacity to perform pulse charging. This charging method extends the one-pulse charging time when charging a battery having a substantial capacity. As the battery is used, the actual capacity decreases. A battery having a substantially reduced capacity is pulse-charged with a shorter one-pulse charging time. According to the charging method of the present invention, the full charge is determined from the ratio of (1 pulse charging pause time) / (1 pulse charging time). Therefore, even if the 1 pulse charging time is changed as described above, the battery is accurately charged. Charge can be detected.
[0041]
【The invention's effect】
The method for charging a secondary battery according to the present invention has a feature that a full charge can be accurately determined, and the secondary battery can be pulse-charged. That is, the charging method of the present invention detects full charge by detecting the ratio of the one-pulse charge pause time to the one-pulse charge time instead of detecting only the one-pulse charge pause time during pulse charging. Because. As described above, the method of detecting full charge based on the ratio between the one-pulse charge time and the one-pulse charge pause time takes into consideration the one-pulse charge time during pulse charge, in other words, one pulse per one-pulse charge time. Since the full charge of the battery is detected while correcting the charge pause time, there is a feature that the full charge can be determined very accurately as compared with the conventional method of determining the full charge only by the one-pulse charge pause time. This is because the rate at which the battery voltage drops when charging is suspended varies depending on the length of one-pulse charging time, in other words, the charging capacity of one pulse. In the charging method of the present invention, when the one-pulse charging time is long, the full-charge is not determined unless the one-pulse charging pause time is also long. Therefore, the battery can be fully charged even when the charge capacity of one pulse is large and the battery voltage drops slowly, or when the charge capacity of one pulse is small and the battery voltage drops quickly. There is a feature that allows more accurate judgment.
[0042]
This feature is particularly effective in pulse charging of a lithium ion secondary battery or the like, which requires extremely accurate determination of full charge. When a lithium ion secondary battery is overcharged, the battery performance is significantly reduced. Conversely, when the battery is used without being fully charged, the usable charge capacity is reduced, and the lithium ion secondary battery is characterized by a large capacity. This is because the features cannot be used.
[0043]
It is extremely important to accurately determine the full charge of all secondary batteries such as nickel-cadmium batteries and nickel-metal hydride batteries as well as lithium ion secondary batteries. This is because it is necessary to increase the usable charge capacity as much as possible without lowering the battery performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a charging circuit used in a charging method of the present invention and a conventional charging method. FIG. 2 is a graph showing a battery voltage and a charging current pulse-charged by the charging method of the present invention. FIG. 4 is a flowchart showing a process of charging a battery pack according to the charging method of the present invention. FIG. 4 is a graph showing a battery voltage and a charging current pulse-charged by another charging method of the present invention. FIG. Showing the process of charging the battery pack in the system.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... ON / OFF switch 2 ... Pack battery 3 ... Constant current constant voltage power supply 4 ... Control circuit

Claims

A charging method for pulse-charging a secondary battery, wherein when the battery voltage decreases to a set voltage, charging is started to perform pulse charging.
The full charge of the secondary battery is detected based on the ratio of the one-pulse charge pause time to the one-pulse charge time during pulse charging. A method for charging a secondary battery, comprising determining and completing charging.

2. The method for charging a secondary battery according to claim 1, wherein the charging is paused after charging for a predetermined time, and when the battery voltage is reduced to the set voltage while the charging is paused, charging is restarted to perform pulse charging. .

The method for charging a secondary battery according to claim 2, wherein one pulse charging time for pulse charging is 100 msec to 1 sec.

2. The battery according to claim 1, wherein charging is paused when the battery voltage reaches a charging pause voltage higher than the set voltage, and when the battery voltage drops to the set voltage while charging is paused, charging is restarted to perform pulse charging. Rechargeable battery charging method.