JPH05111175A - 二次電池の充電装置 - Google Patents
二次電池の充電装置Info
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- JPH05111175A JPH05111175A JP3295135A JP29513591A JPH05111175A JP H05111175 A JPH05111175 A JP H05111175A JP 3295135 A JP3295135 A JP 3295135A JP 29513591 A JP29513591 A JP 29513591A JP H05111175 A JPH05111175 A JP H05111175A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 負極活物質としてリチウムイオンをドープ又
は脱ドープし得る炭素質材料を用いた非水系二次電池に
対する的確で最適な充電を実現するとともに、充電時に
おける二次電池の確実な保護を図る。 【構成】 負極活物質としてリチウムイオンをドープ又
は脱ドープし得る炭素質材料を用いた非水系二次電池Ｂ
を充電する。二次電池装填部２に装填した非水系二次電
池Ｂを構成する各セルＢａ、Ｂｂ、Ｂｃの端子電圧を検
出する過電圧検出部９と、いずれかのセルＢａ、Ｂｂ又
はＢｃの端子電圧が予め設定した設定電圧を越えたとき
に充電を停止させる充電停止制御部１０を備える。
は脱ドープし得る炭素質材料を用いた非水系二次電池に
対する的確で最適な充電を実現するとともに、充電時に
おける二次電池の確実な保護を図る。 【構成】 負極活物質としてリチウムイオンをドープ又
は脱ドープし得る炭素質材料を用いた非水系二次電池Ｂ
を充電する。二次電池装填部２に装填した非水系二次電
池Ｂを構成する各セルＢａ、Ｂｂ、Ｂｃの端子電圧を検
出する過電圧検出部９と、いずれかのセルＢａ、Ｂｂ又
はＢｃの端子電圧が予め設定した設定電圧を越えたとき
に充電を停止させる充電停止制御部１０を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特に負極活物質としてリ
チウムイオンをドープ又は脱ドープし得る炭素質材料を
用いた非水系二次電池の充電装置に関する。
チウムイオンをドープ又は脱ドープし得る炭素質材料を
用いた非水系二次電池の充電装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】一般に、二次電池としては鉛
蓄電池、ニッケル−カドミウム電池等が知られている。
二次電池は充電を必要とするため、通常は的確な充電を
実現するための専用の充電装置が用いられている。
蓄電池、ニッケル−カドミウム電池等が知られている。
二次電池は充電を必要とするため、通常は的確な充電を
実現するための専用の充電装置が用いられている。
【０００３】図４は従来の充電装置により、ニッケル−
カドミウム電池を充電した場合の充電特性を示したもの
である。この充電装置によれば、定電流制御された一定
の充電電流Ｉ（＝Ｉｓ）を流して充電を行うとともに、
二次電池に印加される充電電圧Ｅを検出し、充電末期に
おける充電電圧Ｅの変化特性を検出して充電を終了させ
ていた。即ち、充電電圧Ｅは充電末期においてピーク値
に達した後に下降するため、その下降電圧（−ΔＶ）を
検出したなら満充電として充電を終了させていた。
カドミウム電池を充電した場合の充電特性を示したもの
である。この充電装置によれば、定電流制御された一定
の充電電流Ｉ（＝Ｉｓ）を流して充電を行うとともに、
二次電池に印加される充電電圧Ｅを検出し、充電末期に
おける充電電圧Ｅの変化特性を検出して充電を終了させ
ていた。即ち、充電電圧Ｅは充電末期においてピーク値
に達した後に下降するため、その下降電圧（−ΔＶ）を
検出したなら満充電として充電を終了させていた。
【０００４】ところで、近年、移動体通信機、ノートブ
ック形パーソナルコンピュータ、携帯用ビデオカメラ、
ヘッドホンステレオプレーヤ等の電子機器の小型化、軽
量化に伴う二次電池の高容量化の要請により、負極活物
質としてリチウムイオンをドープ又は脱ドープし得る炭
素質材料を用いた新たな非水系二次電池も実用化されて
いる（特開昭６２−９０８６３号公報参照）。このよう
な非水系二次電池は高エネルギー密度（高容量）を有
し、また、軽量性及び安全性に優れるとともに、温度に
よる特性変動が少ないなどの特長を備えている。
ック形パーソナルコンピュータ、携帯用ビデオカメラ、
ヘッドホンステレオプレーヤ等の電子機器の小型化、軽
量化に伴う二次電池の高容量化の要請により、負極活物
質としてリチウムイオンをドープ又は脱ドープし得る炭
素質材料を用いた新たな非水系二次電池も実用化されて
いる（特開昭６２−９０８６３号公報参照）。このよう
な非水系二次電池は高エネルギー密度（高容量）を有
し、また、軽量性及び安全性に優れるとともに、温度に
よる特性変動が少ないなどの特長を備えている。
【０００５】この種の非水系二次電池と従来の鉛蓄電池
やニッケル−カドミウム電池等を比較した場合、基本的
原理をはじめとして、性能面や特性面（充電特性等）に
おいて顕著な相違点を有する。したがって、この種の非
水系二次電池に対し、従来の充電装置を用いて充電する
ことは、的確な充電を実現できないばかりでなく、二次
電池の破壊を招くなどの虞れがあり、この種の非水系二
次電池に対する新規かつ最適な充電装置の実用化が要請
されていた。
やニッケル−カドミウム電池等を比較した場合、基本的
原理をはじめとして、性能面や特性面（充電特性等）に
おいて顕著な相違点を有する。したがって、この種の非
水系二次電池に対し、従来の充電装置を用いて充電する
ことは、的確な充電を実現できないばかりでなく、二次
電池の破壊を招くなどの虞れがあり、この種の非水系二
次電池に対する新規かつ最適な充電装置の実用化が要請
されていた。
【０００６】本発明はこのような従来の要請に応えたも
のであり、特に、負極活物質としてリチウムイオンをド
ープ又は脱ドープし得る炭素質材料を用いた非水系二次
電池に対する的確で最適な充電を実現できるとともに、
充電時における二次電池の確実な保護を図れる二次電池
の充電装置の提供を目的とする。
のであり、特に、負極活物質としてリチウムイオンをド
ープ又は脱ドープし得る炭素質材料を用いた非水系二次
電池に対する的確で最適な充電を実現できるとともに、
充電時における二次電池の確実な保護を図れる二次電池
の充電装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は負極活物質とし
てリチウムイオンをドープ又は脱ドープし得る炭素質材
料を用いた非水系二次電池Ｂを充電するための二次電池
の充電装置１を構成するに際して、特に、二次電池装填
部２に装填した非水系二次電池Ｂを構成する各セルＢ
ａ、Ｂｂ、Ｂｃの端子電圧を検出する過電圧検出部９
と、いずれかのセルＢａ、Ｂｂ又はＢｃの端子電圧が予
め設定した設定電圧を越えたときに充電を停止させる充
電停止制御部１０を備えてなることを基本的特徴とす
る。
てリチウムイオンをドープ又は脱ドープし得る炭素質材
料を用いた非水系二次電池Ｂを充電するための二次電池
の充電装置１を構成するに際して、特に、二次電池装填
部２に装填した非水系二次電池Ｂを構成する各セルＢ
ａ、Ｂｂ、Ｂｃの端子電圧を検出する過電圧検出部９
と、いずれかのセルＢａ、Ｂｂ又はＢｃの端子電圧が予
め設定した設定電圧を越えたときに充電を停止させる充
電停止制御部１０を備えてなることを基本的特徴とす
る。
【０００８】このため、本発明に係る充電装置１の好ま
しい構成として、非水系二次電池Ｂを装填する二次電池
装填部２と、直流電源部３と、直流電源部３から二次電
池Ｂに流す充電電流Ｉの大きさを一定に制御する定電流
制御回路４及び二次電池Ｂに印加する充電電圧Ｅの大き
さを一定に制御する定電圧制御回路５を有する充電制御
部６と、充電電流Ｉの大きさを検出する充電電流検出部
７と、電流検出値Ｉｄが予め設定した電流設定値Ｉｅに
達したなら充電を終了させる充電終了制御部８と、二次
電池装填部２に装填した非水系二次電池Ｂを構成する各
セルＢａ、Ｂｂ、Ｂｃの端子電圧を検出する過電圧検出
部９と、いずれかのセルＢａ、Ｂｂ又はＢｃの端子電圧
が予め設定した設定電圧を越えたときに充電を停止させ
る充電停止制御部１０を備えてなることを特徴とする。
しい構成として、非水系二次電池Ｂを装填する二次電池
装填部２と、直流電源部３と、直流電源部３から二次電
池Ｂに流す充電電流Ｉの大きさを一定に制御する定電流
制御回路４及び二次電池Ｂに印加する充電電圧Ｅの大き
さを一定に制御する定電圧制御回路５を有する充電制御
部６と、充電電流Ｉの大きさを検出する充電電流検出部
７と、電流検出値Ｉｄが予め設定した電流設定値Ｉｅに
達したなら充電を終了させる充電終了制御部８と、二次
電池装填部２に装填した非水系二次電池Ｂを構成する各
セルＢａ、Ｂｂ、Ｂｃの端子電圧を検出する過電圧検出
部９と、いずれかのセルＢａ、Ｂｂ又はＢｃの端子電圧
が予め設定した設定電圧を越えたときに充電を停止させ
る充電停止制御部１０を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明に係る二次電池の充電装置１によれば、
充電期間中、非水系二次電池Ｂにおける各セルＢａ、Ｂ
ｂ、Ｂｃの端子電圧は過電圧検出部９によりそれぞれ検
出される。そして、検出された端子電圧は充電停止制御
部１０により、予め設定された設定電圧と比較され、い
ずれかの端子電圧が設定電圧を越えたなら、充電終了制
御部８は、例えば、スイッチ部を制御して充電を直ちに
停止させる。
充電期間中、非水系二次電池Ｂにおける各セルＢａ、Ｂ
ｂ、Ｂｃの端子電圧は過電圧検出部９によりそれぞれ検
出される。そして、検出された端子電圧は充電停止制御
部１０により、予め設定された設定電圧と比較され、い
ずれかの端子電圧が設定電圧を越えたなら、充電終了制
御部８は、例えば、スイッチ部を制御して充電を直ちに
停止させる。
【００１０】一方、非水系二次電池Ｂに対する充電は、
まず、充電前期において定電流制御回路４による定電流
制御が行われる。即ち、充電前期は定電流領域Ｚｉとな
り、直流電源部３から二次電池Ｂに流れる充電電流Ｉは
一定（電流値Ｉｓ）となるように制御される。充電初期
における充電電圧Ｅは比較的低いが、充電の進行により
次第に上昇し、定電圧制御回路５により定電圧制御が行
われる充電電圧Ｅｓに達したなら、以後、当該充電電圧
Ｅｓとなるように一定に制御され、充電電圧Ｅｓに達し
た後の充電後期は定電圧領域Ｚｖとなる。また、充電後
期には充電電流Ｉが次第に減少するため、充電電流検出
部７は定電圧領域Ｚｖにおける充電電流Ｉの大きさを検
出し、電流検出値Ｉｄが予め設定した電流設定値Ｉｅに
達したなら、充電終了制御部８は充電を終了させる。
まず、充電前期において定電流制御回路４による定電流
制御が行われる。即ち、充電前期は定電流領域Ｚｉとな
り、直流電源部３から二次電池Ｂに流れる充電電流Ｉは
一定（電流値Ｉｓ）となるように制御される。充電初期
における充電電圧Ｅは比較的低いが、充電の進行により
次第に上昇し、定電圧制御回路５により定電圧制御が行
われる充電電圧Ｅｓに達したなら、以後、当該充電電圧
Ｅｓとなるように一定に制御され、充電電圧Ｅｓに達し
た後の充電後期は定電圧領域Ｚｖとなる。また、充電後
期には充電電流Ｉが次第に減少するため、充電電流検出
部７は定電圧領域Ｚｖにおける充電電流Ｉの大きさを検
出し、電流検出値Ｉｄが予め設定した電流設定値Ｉｅに
達したなら、充電終了制御部８は充電を終了させる。
【００１１】
【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。
面に基づき詳細に説明する。
【００１２】まず、本発明に係る充電装置１により充電
を行う二次電池Ｂについて、図３を参照して説明する。
を行う二次電池Ｂについて、図３を参照して説明する。
【００１３】二次電池Ｂは非水系であり、原理的にはセ
パレータＳを介した正極活物質Ｙと負極活物質Ｘを有
し、正極活物質Ｙにおける集電体Ｙｐが正（＋）極、負
極活物質Ｘにおける集電体Ｘｐが負（−）極となる。
パレータＳを介した正極活物質Ｙと負極活物質Ｘを有
し、正極活物質Ｙにおける集電体Ｙｐが正（＋）極、負
極活物質Ｘにおける集電体Ｘｐが負（−）極となる。
【００１４】正極活物質Ｙは、リチウムイオン（Ｌ
ｉ+）を脱ドープ又はドープし得る物質であればよく、
リチウムコバルト酸化物、例えば、ＬｉXＣｏYＭZＯ
2（ただし、ＭはＡｌ、Ｉｎ、Ｓｎの中から選択した少
なくとも一種の金属、また、Ｘ、Ｙ、Ｚは各々０＜Ｘ≦
１．１、０．５＜Ｙ≦１、Ｚ≦０．１の数をそれぞれ表
す。）、ＬｉXＣｏＯ2（０＜Ｘ≦１）、ＬｉXＣｏYＮｉ
ZＯ2（０＜Ｘ≦１、Ｙ＋Ｚ＝１）、リチウムニッケル酸
化物、例えば、ＬｉXＮｉＯ2（０＜Ｘ≦１）、リチウム
マンガン酸化物、例えば、ＬｉXＭｎＯ2、ＬｉXＭｎ2Ｏ
4（０＜Ｘ≦１）、ＬｉＣｏXＭｎ2-XＯ4（０＜Ｘ≦０．
５）、リチウムクロム酸化物、例えば、ＬｉXＣｒ3Ｏ8
（０＜Ｘ≦１）、ＬｉＣｒＯ2、リチウムバナジウム酸
化物、例えば、ＬｉXＶ2Ｏ5（０＜Ｘ≦１）、ＬｉXＶ6
Ｏ13、Ｌｉ1+XＶ3Ｏ8、リチウムモリブデン酸化物、例
えば、ＬｉXＭｏＯ3、リチウムモリブデン二硫化物、例
えば、ＬｉXＭｏＳ2、リチウムチタン酸化物、例えば、
ＬｉXＴｉ2Ｏ4、リチウムチタン硫化物、例えば、ＬｉX
Ｔｉ2Ｓ2等を利用する。なお、特に、好ましいのはリチ
ウムコバルト酸化物、リチウムマンガン酸化物である。
ｉ+）を脱ドープ又はドープし得る物質であればよく、
リチウムコバルト酸化物、例えば、ＬｉXＣｏYＭZＯ
2（ただし、ＭはＡｌ、Ｉｎ、Ｓｎの中から選択した少
なくとも一種の金属、また、Ｘ、Ｙ、Ｚは各々０＜Ｘ≦
１．１、０．５＜Ｙ≦１、Ｚ≦０．１の数をそれぞれ表
す。）、ＬｉXＣｏＯ2（０＜Ｘ≦１）、ＬｉXＣｏYＮｉ
ZＯ2（０＜Ｘ≦１、Ｙ＋Ｚ＝１）、リチウムニッケル酸
化物、例えば、ＬｉXＮｉＯ2（０＜Ｘ≦１）、リチウム
マンガン酸化物、例えば、ＬｉXＭｎＯ2、ＬｉXＭｎ2Ｏ
4（０＜Ｘ≦１）、ＬｉＣｏXＭｎ2-XＯ4（０＜Ｘ≦０．
５）、リチウムクロム酸化物、例えば、ＬｉXＣｒ3Ｏ8
（０＜Ｘ≦１）、ＬｉＣｒＯ2、リチウムバナジウム酸
化物、例えば、ＬｉXＶ2Ｏ5（０＜Ｘ≦１）、ＬｉXＶ6
Ｏ13、Ｌｉ1+XＶ3Ｏ8、リチウムモリブデン酸化物、例
えば、ＬｉXＭｏＯ3、リチウムモリブデン二硫化物、例
えば、ＬｉXＭｏＳ2、リチウムチタン酸化物、例えば、
ＬｉXＴｉ2Ｏ4、リチウムチタン硫化物、例えば、ＬｉX
Ｔｉ2Ｓ2等を利用する。なお、特に、好ましいのはリチ
ウムコバルト酸化物、リチウムマンガン酸化物である。
【００１５】一方、負極活物質Ｘは、リチウムイオン
（Ｌｉ+）をドープ又は脱ドープし得る炭素質材料、例
えば、グラファイト、熱分解炭素、ピッチコークス、ニ
ードルコークス、石油コークス、有機高分子の焼成体
（フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリアクリロニトリル
等の焼成体）等を利用する。
（Ｌｉ+）をドープ又は脱ドープし得る炭素質材料、例
えば、グラファイト、熱分解炭素、ピッチコークス、ニ
ードルコークス、石油コークス、有機高分子の焼成体
（フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリアクリロニトリル
等の焼成体）等を利用する。
【００１６】正極活物質Ｙと負極活物質Ｘはそれぞれ粒
子状とし、金属箔を用いた集電体ＹｐとＸｐにそれぞれ
塗工する。そして、セパレータＳを介して渦巻状に巻回
し、さらに、電池缶Ｋに収容してリード線を取付けると
ともに、電解質溶液Ｌ（非水質）を含浸し封止する。
子状とし、金属箔を用いた集電体ＹｐとＸｐにそれぞれ
塗工する。そして、セパレータＳを介して渦巻状に巻回
し、さらに、電池缶Ｋに収容してリード線を取付けると
ともに、電解質溶液Ｌ（非水質）を含浸し封止する。
【００１７】なお、非水系電解質溶液Ｌにおける電解質
は、例えば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＰＦ6、
ＬｉＢＦ4、ＣＨ3ＳＯ3Ｌｉ、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、（ＣＦ3
ＳＯ2）2ＮＬｉ等のリチウム塩のいずれか一種又は二種
以上を混合して使用する。また、電解質溶液Ｌの溶媒
は、例えば、プロピレンカーボネ−ト、エチレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエ
タン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、２−
メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、ス
ルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピ
オニトリル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢
酸エチル等のいずれか一種又は二種以上を混合して使用
する。
は、例えば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＰＦ6、
ＬｉＢＦ4、ＣＨ3ＳＯ3Ｌｉ、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ、（ＣＦ3
ＳＯ2）2ＮＬｉ等のリチウム塩のいずれか一種又は二種
以上を混合して使用する。また、電解質溶液Ｌの溶媒
は、例えば、プロピレンカーボネ−ト、エチレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエ
タン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、２−
メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、ス
ルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピ
オニトリル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢
酸エチル等のいずれか一種又は二種以上を混合して使用
する。
【００１８】さらに、セパレータＳは、ポリエチレン、
ポリプロピレン等のポリオレフィンの微多孔膜の一種又
は二種以上の貼合わせ膜、ポリオレフィン、ポリエステ
ル、ポリアミド、セルロース等の不織布の単独膜又は前
記微多孔膜との貼合わせ膜を使用する。なお、特に、好
ましいのはポリエチレン製の微多孔膜である。
ポリプロピレン等のポリオレフィンの微多孔膜の一種又
は二種以上の貼合わせ膜、ポリオレフィン、ポリエステ
ル、ポリアミド、セルロース等の不織布の単独膜又は前
記微多孔膜との貼合わせ膜を使用する。なお、特に、好
ましいのはポリエチレン製の微多孔膜である。
【００１９】次に、このような非水系二次電池Ｂの充電
に用いて好適な本発明に係る充電装置１の構成につい
て、図１を参照して説明する。
に用いて好適な本発明に係る充電装置１の構成につい
て、図１を参照して説明する。
【００２０】充電装置１において、３は直流電源部であ
り、その正側ライン３ｐはスイッチングトランジスタＱ
のエミッタ−コレクタを介して整流平滑回路１１に接続
する。整流平滑回路１１の出力側は検出抵抗Ｒｓ、ダイ
オードＤを介して二次電池装填部２の正側端子１２ｐに
接続する。また、直流電源部３の接地ライン３ｎは二次
電池装填部２の負側端子１２ｎに接続する。そして、二
次電池装填部２における正側端子１２ｐと負側端子１２
ｎ間には充電すべき非水系二次電池Ｂを装填する。な
お、二次電池Ｂは通常複数のセルがシリーズ接続され
る。実施例はシリーズ接続された三個のセルＢａ、Ｂ
ｂ、Ｂｃを示す。
り、その正側ライン３ｐはスイッチングトランジスタＱ
のエミッタ−コレクタを介して整流平滑回路１１に接続
する。整流平滑回路１１の出力側は検出抵抗Ｒｓ、ダイ
オードＤを介して二次電池装填部２の正側端子１２ｐに
接続する。また、直流電源部３の接地ライン３ｎは二次
電池装填部２の負側端子１２ｎに接続する。そして、二
次電池装填部２における正側端子１２ｐと負側端子１２
ｎ間には充電すべき非水系二次電池Ｂを装填する。な
お、二次電池Ｂは通常複数のセルがシリーズ接続され
る。実施例はシリーズ接続された三個のセルＢａ、Ｂ
ｂ、Ｂｃを示す。
【００２１】一方、検出抵抗Ｒｓの両端はオペアンプ１
３の非反転入力部及び反転入力部にそれぞれ接続すると
ともに、その出力部はパルス幅変調を行うＰＷＭ回路１
４の入力側に接続し、さらに、ＰＷＭ回路１４の出力側
は前記スイッチングトランジスタＱのベースに接続す
る。以上により、定電流制御回路４を構成し、検出抵抗
Ｒｓに流れる充電電流Ｉを一定（電流値Ｉｓ）に制御す
る。
３の非反転入力部及び反転入力部にそれぞれ接続すると
ともに、その出力部はパルス幅変調を行うＰＷＭ回路１
４の入力側に接続し、さらに、ＰＷＭ回路１４の出力側
は前記スイッチングトランジスタＱのベースに接続す
る。以上により、定電流制御回路４を構成し、検出抵抗
Ｒｓに流れる充電電流Ｉを一定（電流値Ｉｓ）に制御す
る。
【００２２】また、検出抵抗Ｒｓの出力側はコンパレー
タ１５の反転入力部に接続するとともに、その非反転入
力部は直流電源部３に接続する。これにより、非反転入
力部には基準電圧Ｅｅが付与される。他方、コンパレー
タ１５の出力部はＰＷＭ回路１４の入力側に接続する。
以上により、定電圧制御回路５を構成し、検出抵抗Ｒｓ
の出力側の電圧、即ち、充電電圧Ｅを一定（電圧値Ｅ
ｓ）に制御する。なお、定電流制御回路４と定電圧制御
回路５は充電制御部６を構成する。
タ１５の反転入力部に接続するとともに、その非反転入
力部は直流電源部３に接続する。これにより、非反転入
力部には基準電圧Ｅｅが付与される。他方、コンパレー
タ１５の出力部はＰＷＭ回路１４の入力側に接続する。
以上により、定電圧制御回路５を構成し、検出抵抗Ｒｓ
の出力側の電圧、即ち、充電電圧Ｅを一定（電圧値Ｅ
ｓ）に制御する。なお、定電流制御回路４と定電圧制御
回路５は充電制御部６を構成する。
【００２３】さらにまた、検出抵抗Ｒｓの両端はオペア
ンプ１７の非反転入力部及び反転入力部にそれぞれ接続
し、その出力部はアナログ−ディジタル変換回路１８を
介してマイクロコンピュータ機能を有する充電終了制御
部８の入力側に接続する。そして、充電終了制御部８は
ＰＷＭ回路１４に接続されたスイッチ部１６を開閉する
ための制御信号を出力する。
ンプ１７の非反転入力部及び反転入力部にそれぞれ接続
し、その出力部はアナログ−ディジタル変換回路１８を
介してマイクロコンピュータ機能を有する充電終了制御
部８の入力側に接続する。そして、充電終了制御部８は
ＰＷＭ回路１４に接続されたスイッチ部１６を開閉する
ための制御信号を出力する。
【００２４】他方、二次電池装填部２に装填される二次
電池Ｂを構成するセルＢａの両端はコンパレータを利用
した過電圧検出回路２１の入力側に、セルＢｂの両端は
コンパレータを利用した過電圧検出回路２２の入力側
に、セルＢｃの両端はコンパレータを利用した過電圧検
出回路２３の入力側にそれぞれ接続する。また、過電圧
検出回路２１の出力側とセルＢａの負側はフォトカプラ
２４の各入力端子に、過電圧検出回路２２の出力側とセ
ルＢｂの負側はフォトカプラ２５の各入力端子に、過電
圧検出回路２３の出力側とセルＢｃの負側はフォトカプ
ラ２６の各入力端子にそれぞれ接続する。そして、各フ
ォトカプラ２４、２５、２６における一方の出力端子は
共通接続し、接地ラインに接続するとともに、他方の出
力端子も共通接続し、前記充電終了制御部８の入力側に
接続する。以上、過電圧検出回路２１〜２３及びフォト
カプラ２４〜２６は過電圧検出部９を構成するととも
に、充電終了制御部８及びスイッチ部１６は充電停止制
御部１０を構成する。
電池Ｂを構成するセルＢａの両端はコンパレータを利用
した過電圧検出回路２１の入力側に、セルＢｂの両端は
コンパレータを利用した過電圧検出回路２２の入力側
に、セルＢｃの両端はコンパレータを利用した過電圧検
出回路２３の入力側にそれぞれ接続する。また、過電圧
検出回路２１の出力側とセルＢａの負側はフォトカプラ
２４の各入力端子に、過電圧検出回路２２の出力側とセ
ルＢｂの負側はフォトカプラ２５の各入力端子に、過電
圧検出回路２３の出力側とセルＢｃの負側はフォトカプ
ラ２６の各入力端子にそれぞれ接続する。そして、各フ
ォトカプラ２４、２５、２６における一方の出力端子は
共通接続し、接地ラインに接続するとともに、他方の出
力端子も共通接続し、前記充電終了制御部８の入力側に
接続する。以上、過電圧検出回路２１〜２３及びフォト
カプラ２４〜２６は過電圧検出部９を構成するととも
に、充電終了制御部８及びスイッチ部１６は充電停止制
御部１０を構成する。
【００２５】なお、非水系二次電池Ｂの場合、外部温度
等による特性変動が小さいため、充電装置１側における
温度補償回路等は不要となる。
等による特性変動が小さいため、充電装置１側における
温度補償回路等は不要となる。
【００２６】次に、本発明に係る充電装置１の動作につ
いて、図１及び図２を参照して説明する。
いて、図１及び図２を参照して説明する。
【００２７】まず、充電すべき非水系二次電池Ｂは二次
電池装填部２に装填する。これにより、二次電池Ｂと充
電装置１は図１に示すように接続される。
電池装填部２に装填する。これにより、二次電池Ｂと充
電装置１は図１に示すように接続される。
【００２８】充電装置１において、スイッチングトラン
ジスタＱはＰＷＭ回路１４によりスイッチングされ、直
流電源部３の出力はパルス幅変調されたパルスに変換さ
れるとともに、整流平滑回路１１により電圧の大きさが
制御された直流に変換される。一方、定電流制御回路４
は検出抵抗Ｒｓに流れる充電電流Ｉを一定（電流値Ｉ
ｓ）に制御する。即ち、充電電流Ｉに比例する検出抵抗
Ｒｓの端子電圧はオペアンプ１３を介してＰＷＭ回路１
４に付与されるため、例えば、充電電流Ｉが増加すれ
ば、検出抵抗Ｒｓの端子電圧が上昇するため、ＰＷＭ回
路１４はパルス幅を小さくするように可変制御し、充電
電流Ｉを減少させる定電流制御を行う。また、定電圧制
御回路５は検出抵抗Ｒｓの出力側の電圧がコンパレータ
１５の反転入力部に付与されるため、非反転入力部に入
力する基準電圧Ｅｅと比較され、その偏差はＰＷＭ回路
１４に付与される。これにより、スイッチングトランジ
スタＱによりスイッチングされるパルス幅を可変制御
し、検出抵抗Ｒｓの出力側の電圧、即ち、充電電圧Ｅを
常に一定（電圧値Ｅｓ）にする定電圧制御を行う。
ジスタＱはＰＷＭ回路１４によりスイッチングされ、直
流電源部３の出力はパルス幅変調されたパルスに変換さ
れるとともに、整流平滑回路１１により電圧の大きさが
制御された直流に変換される。一方、定電流制御回路４
は検出抵抗Ｒｓに流れる充電電流Ｉを一定（電流値Ｉ
ｓ）に制御する。即ち、充電電流Ｉに比例する検出抵抗
Ｒｓの端子電圧はオペアンプ１３を介してＰＷＭ回路１
４に付与されるため、例えば、充電電流Ｉが増加すれ
ば、検出抵抗Ｒｓの端子電圧が上昇するため、ＰＷＭ回
路１４はパルス幅を小さくするように可変制御し、充電
電流Ｉを減少させる定電流制御を行う。また、定電圧制
御回路５は検出抵抗Ｒｓの出力側の電圧がコンパレータ
１５の反転入力部に付与されるため、非反転入力部に入
力する基準電圧Ｅｅと比較され、その偏差はＰＷＭ回路
１４に付与される。これにより、スイッチングトランジ
スタＱによりスイッチングされるパルス幅を可変制御
し、検出抵抗Ｒｓの出力側の電圧、即ち、充電電圧Ｅを
常に一定（電圧値Ｅｓ）にする定電圧制御を行う。
【００２９】そして、充電の開始により、二次電池Ｂに
は直流電源部３から充電電流Ｉが流れ、特に、充電前期
（定電流領域Ｚｉ）における充電電流Ｉは比較的大きく
なろうとするが、図２に示すように、定電流制御回路４
により一定（電流値Ｉｓ）となるように定電流制御され
る。なお、一定に制御される電流値Ｉｓとしては、概ね
０．５〔ＣＡ〕〜１．０〔ＣＡ〕程度に選定することが
望ましい。また、急速充電を行うためには充電電流Ｉを
大きく設定すればよい。
は直流電源部３から充電電流Ｉが流れ、特に、充電前期
（定電流領域Ｚｉ）における充電電流Ｉは比較的大きく
なろうとするが、図２に示すように、定電流制御回路４
により一定（電流値Ｉｓ）となるように定電流制御され
る。なお、一定に制御される電流値Ｉｓとしては、概ね
０．５〔ＣＡ〕〜１．０〔ＣＡ〕程度に選定することが
望ましい。また、急速充電を行うためには充電電流Ｉを
大きく設定すればよい。
【００３０】一方、充電初期における充電電圧Ｅは比較
的低いが、充電の進行により次第に上昇し、定電圧制御
回路５により定電圧制御が行われる充電電圧Ｅｓに達し
たなら（図２中、Ｈ１点）、以後の充電後期（定電圧領
域Ｚｖ）では、一定の充電電圧Ｅｓに制御される。この
ような定電圧制御により、オーバシュートや外乱等によ
る過電圧の印加が防止される。
的低いが、充電の進行により次第に上昇し、定電圧制御
回路５により定電圧制御が行われる充電電圧Ｅｓに達し
たなら（図２中、Ｈ１点）、以後の充電後期（定電圧領
域Ｚｖ）では、一定の充電電圧Ｅｓに制御される。この
ような定電圧制御により、オーバシュートや外乱等によ
る過電圧の印加が防止される。
【００３１】また、充電後期には充電電流Ｉが次第に減
少する。充電電流Ｉの大きさは検出抵抗Ｒｓの端子電圧
により検出できるため、当該端子電圧はオペアンプ１７
により比較増幅され、アナログ−ディジタル変換回路１
８により電流検出値Ｉｄに変換されるとともに、充電終
了制御部８に付与される。同制御部８には予め電流設定
値Ｉｅ（概ね０．０５〔ＣＡ〕以下）が設定され、電流
検出値Ｉｄが電流設定値Ｉｅに達したなら、スイッチ部
１６をオンにしてＰＷＭ回路１４を停止させる。即ち、
ＰＷＭ回路１４からゼロレベルを出力し、スイッチング
トランジスタＱをオフにする。これにより、充電は終了
する。この点を図２中、Ｈ２で示す。なお、電流設定値
Ｉｅを適宜設定すれば、充電率は９５〜９７パーセント
を確保でき、ほぼ満充電と見做すことができる。
少する。充電電流Ｉの大きさは検出抵抗Ｒｓの端子電圧
により検出できるため、当該端子電圧はオペアンプ１７
により比較増幅され、アナログ−ディジタル変換回路１
８により電流検出値Ｉｄに変換されるとともに、充電終
了制御部８に付与される。同制御部８には予め電流設定
値Ｉｅ（概ね０．０５〔ＣＡ〕以下）が設定され、電流
検出値Ｉｄが電流設定値Ｉｅに達したなら、スイッチ部
１６をオンにしてＰＷＭ回路１４を停止させる。即ち、
ＰＷＭ回路１４からゼロレベルを出力し、スイッチング
トランジスタＱをオフにする。これにより、充電は終了
する。この点を図２中、Ｈ２で示す。なお、電流設定値
Ｉｅを適宜設定すれば、充電率は９５〜９７パーセント
を確保でき、ほぼ満充電と見做すことができる。
【００３２】他方、充電中は各セルＢａ、Ｂｂ、Ｂｃに
過電圧が印加されないか否かを監視する。非水系二次電
池Ｂの場合、過電圧が印加されると、使用する有機溶剤
が不可逆反応により電気分解を起こすとともに、酸化物
によりリチウムイオンが炭素質材料に移動し、活物質の
構造的な分解、さらにはガスを発生する虞れがあり、過
電圧に対しては十分な監視を行う必要がある。まず、各
セルＢａ、Ｂｂ、Ｂｃの端子電圧を各過電圧検出回路２
１、２２、２３により検出する。即ち、各過電圧検出回
路２１、２２、２３では内蔵するそれぞれのコンパレー
タにより各セルＢａ、Ｂｂ、Ｂｃの端子電圧と予め設定
した設定電圧（基準電圧）を比較し、過電圧が発生して
端子電圧が設定電圧を越えたなら、過電圧検出信号
（「１」レベル）を出力する。これにより、対応するフ
ォトカプラ２４、２５、２６がオンする。なお、フォト
カプラ２４、２５、２６はＯＲ回路として機能し、いず
れか一つのフォトカプラ２４、２５又は２６がオン状態
となれば、このオン状態は充電終了制御部８により検出
され、充電終了制御部８はスイッチ部１６を制御して充
電を停止させる。よって、いずれかのセルＢａ…に過電
圧が印加されたとしても、それを直ちに検出し、かつ過
電圧印加を停止できるため、二次電池の破壊等を防止し
てその確実な保護が図れる。
過電圧が印加されないか否かを監視する。非水系二次電
池Ｂの場合、過電圧が印加されると、使用する有機溶剤
が不可逆反応により電気分解を起こすとともに、酸化物
によりリチウムイオンが炭素質材料に移動し、活物質の
構造的な分解、さらにはガスを発生する虞れがあり、過
電圧に対しては十分な監視を行う必要がある。まず、各
セルＢａ、Ｂｂ、Ｂｃの端子電圧を各過電圧検出回路２
１、２２、２３により検出する。即ち、各過電圧検出回
路２１、２２、２３では内蔵するそれぞれのコンパレー
タにより各セルＢａ、Ｂｂ、Ｂｃの端子電圧と予め設定
した設定電圧（基準電圧）を比較し、過電圧が発生して
端子電圧が設定電圧を越えたなら、過電圧検出信号
（「１」レベル）を出力する。これにより、対応するフ
ォトカプラ２４、２５、２６がオンする。なお、フォト
カプラ２４、２５、２６はＯＲ回路として機能し、いず
れか一つのフォトカプラ２４、２５又は２６がオン状態
となれば、このオン状態は充電終了制御部８により検出
され、充電終了制御部８はスイッチ部１６を制御して充
電を停止させる。よって、いずれかのセルＢａ…に過電
圧が印加されたとしても、それを直ちに検出し、かつ過
電圧印加を停止できるため、二次電池の破壊等を防止し
てその確実な保護が図れる。
【００３３】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、
細部の構成、手法、数値、数量等において、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で任意に変更できる。
本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、
細部の構成、手法、数値、数量等において、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で任意に変更できる。
【００３４】
【発明の効果】本発明に係る二次電池の充電装置は、負
極活物質としてリチウムイオンをドープ又は脱ドープし
得る炭素質材料を用いた非水系二次電池を充電するため
の二次電池の充電装置において、二次電池装填部に装填
した非水系二次電池を構成する各セルの端子電圧を検出
する過電圧検出部と、いずれかのセルの端子電圧が予め
設定した設定電圧を越えたときに充電を停止させる充電
停止制御部を備えてなるため、当該非水系二次電池に対
する的確で最適な充電を実現できるとともに、充電時に
おける二次電池の確実な保護を図れるという顕著な効果
を奏する。
極活物質としてリチウムイオンをドープ又は脱ドープし
得る炭素質材料を用いた非水系二次電池を充電するため
の二次電池の充電装置において、二次電池装填部に装填
した非水系二次電池を構成する各セルの端子電圧を検出
する過電圧検出部と、いずれかのセルの端子電圧が予め
設定した設定電圧を越えたときに充電を停止させる充電
停止制御部を備えてなるため、当該非水系二次電池に対
する的確で最適な充電を実現できるとともに、充電時に
おける二次電池の確実な保護を図れるという顕著な効果
を奏する。
【図１】本発明に係る充電装置のブロック構成図、
【図２】本発明に係る充電装置により非水系二次電池を
充電する際の充電特性図、
充電する際の充電特性図、
【図３】非水系二次電池の原理構成図、
【図４】従来技術に係る充電装置により二次電池を充電
する際の充電特性図、
する際の充電特性図、
１ 充電装置 ２ 二次電池装填部 ３ 直流電源部 ４ 定電流制御回路 ５ 定電圧制御回路 ６ 充電制御部 ７ 充電電流検出部 ８ 充電終了制御部 ９ 過電圧検出部 １０ 充電停止制御部 Ｂ 非水系二次電池 Ｂａ… セル
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年１１月２９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
Claims (2)
- 【請求項１】 負極活物質としてリチウムイオンをドー
プ又は脱ドープし得る炭素質材料を用いた非水系二次電
池を充電するための二次電池の充電装置において、二次
電池装填部に装填した非水系二次電池を構成する各セル
の端子電圧を検出する過電圧検出部と、いずれかのセル
の端子電圧が予め設定した設定電圧を越えたときに充電
を停止させる充電停止制御部を備えてなることを特徴と
する二次電池の充電装置。 - 【請求項２】 負極活物質としてリチウムイオンをドー
プ又は脱ドープし得る炭素質材料を用いた非水系二次電
池を装填する二次電池装填部と、直流電源部と、直流電
源部から二次電池に流す充電電流の大きさを一定に制御
する定電流制御回路及び二次電池に印加する充電電圧の
大きさを一定に制御する定電圧制御回路を有する充電制
御部と、充電電流の大きさを検出する充電電流検出部
と、電流検出値が予め設定した電流設定値に達したなら
充電を終了させる充電終了制御部と、二次電池装填部に
装填した非水系二次電池を構成する各セルの端子電圧を
検出する過電圧検出部と、いずれかのセルの端子電圧が
予め設定した設定電圧を越えたときに充電を停止させる
充電停止制御部を備えてなることを特徴とする二次電池
の充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3295135A JPH05111175A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 二次電池の充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3295135A JPH05111175A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 二次電池の充電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05111175A true JPH05111175A (ja) | 1993-04-30 |
Family
ID=17816736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3295135A Pending JPH05111175A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 二次電池の充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05111175A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7391183B2 (en) | 2002-01-17 | 2008-06-24 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | System for controlling charging of secondary battery |
-
1991
- 1991-10-14 JP JP3295135A patent/JPH05111175A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7391183B2 (en) | 2002-01-17 | 2008-06-24 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | System for controlling charging of secondary battery |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001102 |