WO2020175233A1 - パック電池の充電方法、パック電池、及び電源装置 - Google Patents

パック電池の充電方法、パック電池、及び電源装置 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a battery pack charging method for charging a battery pack by connecting the battery pack to a charger, a battery pack, and a power supply device including the battery pack and the battery charger, and particularly to a battery pack incorporating a lithium ion secondary battery. Charging method, battery pack, and power supply device.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery is fully charged by charging with a constant voltage and a constant current.
  • Constant-voltage constant-current charging is performed after charging the battery with a constant current until the voltage of the battery being charged rises to a preset voltage, for example, 4.2 V/cell, and then reaches the set voltage.
  • a preset voltage for example, 4.2 V/cell
  • the end-of-charge current can be set small, in other words, the charging time can be extended and the capacity for charging the battery can be increased. However, lowering the end-of-charge current and increasing the amount of charge in the battery increases the deterioration of the battery and shortens its life.
  • the method of changing the charge cutoff current with the internal resistance is to charge the battery by increasing the charge cutoff current of the battery as the deterioration deteriorates and the internal resistance increases. Battery capacity can be gradually reduced to reduce battery deterioration.
  • a battery pack that has deteriorated and has a large internal resistance and terminates charging by increasing the charge cut-off current has a low degree of battery deterioration, and Charging can be terminated in a state in which deterioration of the deteriorated battery is suppressed.
  • the battery pack used for the power supply of electronic devices especially the battery pack including the deteriorated battery, is charged by connecting it to a charger with a high output voltage, in other words, a charger with a high charging voltage for charging the battery.
  • the battery will be charged until the charged capacity becomes large and deterioration continues, and the charge/discharge cycle life will be shortened.
  • the capacity that is actually charged decreases and the user's usable time becomes shorter.
  • the present invention has been developed with the object of further eliminating the above-mentioned adverse effects.
  • One of the objects of the present invention is to charge a battery to an ideal capacity and to charge/discharge cycle life of the battery. (EN) It is possible to provide a battery pack charging method, a battery pack, and a power supply device that can extend the battery life.
  • a charging method for a battery pack is a charging method in which a battery pack 10 is connected to a charger 20 and a battery pack 10 is charged with a constant voltage and a constant current.
  • the battery 10 detects the deterioration level of the battery 11 and the supply voltage with which the charger 20 charges the battery pack 10 and terminates charging from both the supply voltage of the charger 20 and the deterioration level of the battery 11. Specify current and charge.
  • a battery pack according to another aspect of the present invention is a battery pack connected to a charger 20 and charged with a constant voltage and a constant current, wherein the charging voltage from the charger 20 and the battery 11
  • a detection circuit 12 that detects the degree of deterioration
  • an arithmetic circuit 13 that calculates the charge end current from the charging voltage and the deterioration degree that are detected by the detection circuit 12 and a charge end current that is calculated by the arithmetic circuit 13 are detected.
  • Signal end that outputs the charge stop signal to the charger 20 ⁇ 2020/175233 3 ⁇ (: 170? 2020/006227
  • a power supply device includes a charger 20 and a battery pack 10 connected to the charger 20 and charged with a constant voltage and a constant current.
  • the battery pack 10 calculates the charge end current from the charge voltage from the charger 20 and the detection circuit 12 that detects the degree of deterioration of the battery 11 and the charge voltage and the degree of deterioration detected by the detection circuit 1 2.
  • a signal terminal 17 for detecting a charge termination current calculated by the arithmetic circuit 13 and outputting a charge stop signal to the charger 20.
  • the charger 20 includes a charge stop circuit 22 that is connected to the signal terminal 17 and stops charging the battery pack 10 with a charge stop signal input from the signal terminal 17.
  • the present invention is characterized in that a deteriorated battery can be charged to an ideal capacity to prolong the usage time of a user, and at the same time, deterioration of the charged battery can be suppressed to a minimum and the charge/discharge cycle life can be extended. is there.
  • Fig. 1 is a block diagram of a power supply device including a battery pack and a charger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 A table showing an example of a lookup table for identifying the charge termination current from the deterioration degree of the battery and the charging voltage.
  • the above charging method allows the user to extend the usage time of the user by connecting the deteriorated battery to a charger having a different charging voltage and always charging the battery to the optimum capacity for the degree of deterioration of the battery. It has the feature that the deterioration of the battery in the charged state can be suppressed to a minimum and the charge/discharge cycle life can be extended.
  • the above charging method detects the degree of deterioration of the battery and the supply voltage at which the charger charges the battery pack, and identifies the end-of-charge current based on both the supply voltage of the charger and the degree of deterioration of the battery. This is because charging will end.
  • Constant-voltage constant-current charging performs constant-current charging when the battery voltage is lower than the set voltage, and controls so that the battery voltage of the battery does not become higher than the set voltage after the battery voltage rises to the set voltage.
  • a battery that is charged with a constant voltage gradually increases in battery voltage and gradually decreases in charging current. Therefore, charging ends when the charging current drops to the end-of-charge current.
  • the battery has the characteristic that the degree of deterioration changes depending on the remaining capacity, and that the deterioration increases when it is fully charged. Battery deterioration can be suppressed by reducing the charging capacity, but batteries with small charging capacity have the drawback of shortening the user's usage time.
  • the above-described charging method can connect the battery pack to a plurality of chargers having different charging voltages, and can minimize deterioration while charging to an ideal capacity, so that charging of the old type with different charging voltages is possible. Can be charged by both the charger and the new type of charger. Therefore, the user can conveniently use the battery pack with multiple chargers, and can charge the battery pack with both chargers while minimizing the deterioration of the battery and charging the battery to an ideal capacity. .. Therefore, while minimizing the deterioration of the battery pack, it is possible to safely increase the charging capacity and extend the time that the user can use it as a power source for electronic devices.
  • a method of charging a battery pack according to a second aspect of the present invention is the method of charging a battery included in a battery pack. ⁇ 2020/175233 6 ⁇ (: 170? 2020 /006227
  • the charging end current is increased to shorten the charging time, and further, the charging end current is reduced even if the charging voltage of the battery is increased. Since the battery charging time is made larger by shortening the charging time of the battery, the deterioration of the battery in a fully charged state can be minimized by reducing the charging capacity of the deteriorated battery.
  • the battery pack stores a deterioration level of the battery and a charge termination current with respect to a supply voltage in a look-up table, and the look-up table is stored. According to the above, the end-of-charge current is specified from the deterioration level of the battery and the supply voltage of the charger.
  • the battery pack stores a function for specifying the charge termination current from the degree of deterioration of the battery and the supply voltage, and based on this function, Identify the end-of-charge current from the deterioration level of the battery and the supply voltage of the charger
  • the battery pack contains a lithium-ion secondary battery.
  • the battery pack of the sixth invention of the present invention is a battery pack that is connected to a charger and charged with a constant voltage and a constant current, and detects the charging voltage from the charger and the degree of deterioration of the battery.
  • Detection circuit a calculation circuit that calculates the charge end current from the charge voltage and the degree of deterioration detected by the detection circuit, and a signal terminal that outputs the charge stop signal to the charger by detecting the charge end current calculated by the calculation circuit. It has and.
  • the arithmetic circuit is provided with a memory for storing a look-up table for specifying the charge end current from the deterioration degree of the battery and the supply voltage of the charger, and the memory stores the memory in the memory.
  • the end-of-charge current is specified based on the deterioration level of the battery and the supply voltage of the charger, based on the lookup table.
  • the arithmetic circuit is provided with a memory that stores a function that specifies the charge end current from the deterioration degree of the battery and the supply voltage of the charger, and is stored in the memory. Based on the function, the end-of-charge current is specified from the deterioration level of the battery and the supply voltage of the charger.
  • the battery pack can be charged to a capacity that is optimal for the degree of deterioration of the battery, and the usage time of the battery pack can be extended. It has the feature that the deterioration of the battery pack in the charged state can be suppressed to a minimum and the charge/discharge cycle life can be extended.
  • the above power supply detects the degree of deterioration of the battery included in the battery pack and the supply voltage at which the charger charges the power supply, and determines the supply voltage of the charger and the degree of deterioration of the battery included in the battery pack. This is because the charging end current is specified on both sides to terminate charging.
  • the battery pack is ⁇ 2020/175233 8 ⁇ (: 170? 2020/006227
  • the above power supply device charges the deteriorated battery pack to a state where the user can use it to the maximum, It can be used in a truly ideal state in which the deterioration of a charged battery pack can be suppressed to a minimum and the charge/discharge cycle life can be extended.
  • the arithmetic circuit includes a memory that stores a look-up table that specifies the charge termination current from the deterioration level of the battery and the supply voltage of the charger, The end-of-charge current is specified from the deterioration level of the battery and the supply voltage of the charger based on the stored lookup table.
  • the arithmetic circuit includes a memory that stores a function that specifies the charge termination current from the deterioration level of the battery and the supply voltage of the charger, and is stored in the memory. Based on this function, the cut-off current of the battery is specified from the deterioration level of the battery and the supply voltage of the charger.
  • the battery pack has a built-in lithium-ion secondary battery.
  • the power supply unit 100 in Fig. 1 consists of a charger 20 and a battery pack 100 connected to the charger 20 and charged at a constant voltage and a constant current.
  • the battery pack 10 calculates the charge end current from the charging voltage from the charger 20 and the detection circuit 12 that detects the deterioration level of the battery 11 and the charging voltage and the deterioration level that are detected by the detection circuit 1 2.
  • the charger 20 is connected to the signal terminal 17 of the battery pack 10 so that the signal terminal 1
  • a charge stop circuit 22 that stops charging of the battery pack 10 by a charge stop signal input from 7 is provided.
  • the charger 20 is equipped with a charging circuit 21 that charges the battery pack 10 at a constant voltage and a constant current.
  • Figure 2 shows an example of the characteristics of the charging circuit 21 charging the battery pack 10 at constant voltage and constant current.
  • the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents charging current and charging voltage.
  • the charging circuit 21 is a battery pack. ⁇ 2020/175 233 9 ⁇ (: 170? 2020 /006227
  • the charging voltage of 10 is limited to a certain voltage or less, and the charging current is limited to a certain current or less for charging. Since the voltage of the battery pack 10 is lower than the charging voltage when charging is started, constant current charging is performed at a constant current. When the battery voltage rises to the charging voltage due to constant current charging, switching to constant voltage charging is performed so that the battery voltage does not rise. Since the charging current of the battery pack 10 that is charged at a constant voltage decreases next, the charging circuit 21 stops charging when the charging current drops to the charging end current. The end-of-charge current is calculated by the pack battery 10 from the deterioration level of the battery 11 and the charging voltage.
  • the battery pack 10 calculates the degree of deterioration of the battery 11 in order to calculate the end-of-charge current, and further detects the charging voltage.
  • the battery pack 10 transmits the calculated end-of-charge current to the charging circuit 21.
  • the charging circuit 21 stops charging with the charge termination current transmitted from the pack battery 10. However, if the charging circuit 21 cannot stop charging normally, the charging is stopped by the switching element (not shown) provided in the battery pack 10.
  • the charger 20 of the battery pack 10 in which the battery 11 is a lithium-ion secondary battery has a charging voltage of 4.2/cell and a charging current corresponding to the capacity of the battery 11; It is charged with a charging current of .500 to 100, preferably 0.5 to 30 and more preferably about 10.
  • the charging circuit 21 of the battery pack 10 in which two lithium-ion secondary batteries are connected in series charges with a charging voltage of 8.4 V.
  • the battery charger 20 sets the charging voltage of the battery 11 to 0 V and ends charging.
  • the charger 20 has a signal terminal 27 for inputting an end-of-charge signal from the battery pack 10, and this signal terminal 27 is connected to the signal terminal 17 of the battery pack 10.
  • the battery pack 10 also includes a detection circuit 12 that detects the degree of deterioration of the battery and the charging voltage, and a II II 14 that calculates the end-of-charge current from the parameters detected by the detection circuit 12.
  • the detection circuit 12 calculates the degree of deterioration of the battery 11 by detecting the internal resistance of the battery 11, the number of charging/discharging times, the charged/discharged current, the environmental temperature, and the like. Battery 11 deteriorates as the number of times it is charged and discharged increases, the integrated value of the charged and discharged current increases, and when the environmental temperature rises above or falls below the set value. ⁇ 2020/175233 10 ⁇ (: 170? 2020/006227
  • the degree of deterioration can be detected and determined. Furthermore, as the battery 11 deteriorates, the internal resistance increases, so the degree of deterioration of the battery 11 can be calculated from the above parameters and internal resistance.
  • the detection circuit 12 includes a / ⁇ comparator 15 for detecting the charging voltage of the battery pack 10 and converting it into a digital signal.
  • the detection circuit 12 detects the charging voltage with the pack battery 10 connected to the charger 20.
  • the arithmetic circuit 13 can detect the charging voltage by disconnecting the battery pack 10 from the charging circuit 21 while the battery pack 10 is set in the charger 20. Since the battery pack 10 has a built-in charging switch (not shown) connected in series with the battery 11, the charging switch (not shown) is turned off to charge the battery 1 1 with a charging circuit. 2
  • the charge voltage can be detected separately from 1.
  • the charging voltage is converted into a digital signal at 8/ ⁇ Comparator 15 and input to ⁇ II 14.
  • the charging switch is turned on while the battery pack 10 is being charged.
  • the battery 14 calculates the end-of-charge current from the battery voltage detected by the detection circuit 12 and the degree of deterioration of the battery 11.
  • the data that identifies the end-of-charge current from the battery voltage and the degree of deterioration is stored in the memory 16 of the battery pack 10 as a lookup table.
  • the battery pack can also store the data that specifies the charge termination current from the battery voltage and the deterioration degree as a function in the memory 16 without storing it as a lookup table.
  • ⁇ II 14 calculates the charge termination current from the battery voltage and the degree of deterioration, based on the lookup table and functions stored in memory 16.
  • ⁇ II 14 increases the charge termination current as the degree of deterioration of the battery 11 increases, and increases the charge termination current as the supply voltage increases.
  • ⁇ 11 14 increases the battery deterioration level, and as the charging voltage of the charger 20 increases, the charging end current is set to a large value and the capacity for charging the battery 11 is gradually decreased. Suppresses deterioration of the battery 11. This is because if the deteriorated battery 11 is charged with a high charging voltage, the charging capacity becomes large and the deterioration becomes serious.
  • ⁇ II 14 has a higher degree of deterioration of battery 11 ⁇ 2020/175233 11 ⁇ (: 170? 2020/006227
  • the charging end current is increased to shorten the charging time, and as the charging voltage of battery 11 increases, the charging end current is increased to shorten the charging time of battery 11 to deteriorate the deteriorated battery.
  • the charge capacity of the battery is limited to a small value to minimize deterioration of the battery 11 when it is fully charged.
  • Fig. 3 shows a specific example of the lookup table for identifying the charge termination current from the charging voltage and the degree of deterioration.
  • the lookup table in this figure identifies the degree of deterioration of battery 11 in 6 stages from 0 to 5 as the deterioration progresses, and determines the charging voltage from 4.23 V/cell to 4%.
  • the voltages from .14 to 4.15 are specified in 10 steps.
  • the battery pack 10 charged by the charger 20 with a charging voltage of 4.23 or higher stops charging when the battery voltage rises to 4.23, that is, when the constant current charging ends.
  • the battery pack 10 that is charged by the charger 20 with a charging voltage of 4.22 to 4.23 has a deterioration level of 0.
  • the present invention can be effectively used as a pack battery optimal for charging with a plurality of chargers having different output voltages.

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Abstract

電池を理想的な容量に充電して、電池の充放電サイクル寿命を長くする。　パック電池の充電方法は、パック電池（１０）を充電器（２０）に接続して、パック電池（１０）を定電圧定電流充電する充電方法であって、パック電池（１０）が、電池（１１）の劣化度と、充電器（２０）がパック電池（１０）を充電する供給電圧を検出し、充電器（２０）の供給電圧と電池（１１）の劣化度の両方から充電終止電流を特定して充電する。

Description

\¥0 2020/175233 1 卩（：17 2020 /006227 明 細 書
発明の名称 ： パック電池の充電方法、 パック電池、 及び電源装置 技術分野
[0001 ] 本発明は、 パック電池を充電器に接続して充電するパック電池の充電方法 と、 パック電池、 及びパック電池と充電器からなる電源装置に関し、 とくに リチウムイオンニ次電池を内蔵するパック電池の充電方法、 パック電池、 及 び電源装置に関する。
背景技術
[0002] リチウムイオンニ次電池などの非水系電解液二次電池は、 定電圧定電流充 電して満充電される。 定電圧定電流充電は、 充電している電池の電圧が予め 設定している電圧、 たとえば、 4 . 2 V /セルに上昇するまでは、 一定の電 流で充電し、 設定電圧まで上昇した後は、 定電圧充電して電池を満充電にす る。 定電圧充電される電池は、 次第に電流が減少するので、 充電している電 流が予め設定している充電終止電流まで低下すると、 満充電と判定して充電 を終了する。 充電終止電流は、 小さく設定して、 言い換えると充電時間を長 く して電池に充電する容量を大きくできる。 しかしながら、 充電終止電流を 小さく して電池の充電量を大きくすることは、 電池の劣化を大きく して寿命 を短くする原因となる。
[0003] 以上の弊害を防止するために、 電池の温度や内部抵抗を考慮して充電終止 電流を決定するパック電池が開発されている （特許文献 1参照） 。
電池は劣化するにしたがって内部抵抗が増加するので、 内部抵抗で充電終 止電流を変更する方法は、 劣化して内部抵抗が増加するにしたがって電池の 充電終止電流を大きく して、 電池を充電する容量を次第に小さく して電池の 劣化を少なくできる。
先行技術文献
特許文献
[0004] 特許文献 1 :特開平 1 0— 1 4 5 9 8 1号公報 \¥0 2020/175233 2 卩（：17 2020 /006227 発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0005] 特許文献 1 に記載されるように、 劣化して内部抵抗が大きくなった電池の 充電終止電流を大きく して充電を終了するパック電池は、 電池の劣化度を少 なく して、 とくに劣化の進んだ電池の劣化を抑制する状態で充電を終了でき る。 しかしながら、 電子機器の電源に使用されるパック電池、 とくに劣化の 進んだ電池を含むパック電池が、 出力電圧の高い充電器、 言い換えると電池 を充電する充電電圧の高い充電器に接続して充電されると、 電池の劣化度で 充電終止電流を変更しても、 充電された容量が大きくなって劣化が進む状態 まで充電されて、 充放電サイクル寿命が短くなる。 反対に、 劣化の進んだ電 池を含むパック電池を出力電圧の低い充電器で充電すると、 実質的に充電さ れる容量が少なくなって、 ユーザーが使用できる時間が短くなる欠点がある
[0006] 本発明は、 さらに以上の弊害を解消することを目的として開発されたもの で、 本発明の目的の一は、 電池を理想的な容量に充電して、 電池の充放電サ イクル寿命を長くできるパック電池の充電方法、 パック電池、 及び電源装置 を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明のある態様にかかるパック電池の充電方法は、 パック電池 1 0を充 電器 2 0に接続して、 パック電池 1 〇を定電圧定電流充電する充電方法であ って、 パック電池 1 0が、 電池 1 1の劣化度と、 充電器 2 0がパック電池 1 〇を充電する供給電圧を検出し、 充電器 2 0の供給電圧と電池 1 1の劣化度 の両方から充電終止電流を特定して充電する。
[0008] 本発明の他の態様にかかるパック電池は、 充電器 2 0に接続されて定電圧 定電流充電されるパック電池であって、 充電器 2 0からの充電電圧と、 電池 1 1の劣化度を検出する検出回路 1 2と、 検出回路 1 2で検出する充電電圧 と劣化度から充電終止電流を演算する演算回路 1 3と、 演算回路 1 3で演算 される充電終止電流を検出して充電停止信号を充電器 2 0に出力する信号端 〇 2020/175233 3 卩（：170? 2020 /006227
子 1 7とを備えている。
［0009］ 本発明の他の態様にかかる電源装置は、 充電器 2 0と、 充電器 2 0に接続 されて定電圧定電流充電されるパック電池 1 0とからなる。 パック電池 1 0 は、 充電器 2 0からの充電電圧と、 電池 1 1の劣化度を検出する検出回路 1 2と、 検出回路 1 2で検出する充電電圧と劣化度から充電終止電流を演算す る演算回路 1 3と、 演算回路 1 3で演算される充電終止電流を検出して充電 停止信号を充電器 2 0に出力する信号端子 1 7とを備えている。 充電器 2 0 は、 信号端子 1 7に接続されて信号端子 1 7から入力される充電停止信号で パック電池 1 0の充電を停止する充電停止回路 2 2を備えている。
発明の効果
［0010］ 本発明は、 劣化した電池を理想的な容量まで充電してユーザーの使用時間 を長く しながら、 充電された電池の劣化を最小に抑制して充放電サイクル寿 命を長くできる特徴がある。
図面の簡単な説明
［001 1］ ［図 1］本発明の一実施形態にかかるパック電池と充電器を備える電源装置のブ ロック図である。
［図 2］充電器がパック電池を定電圧定電流充電する特性の一例を示すグラフで ある。
［図 3］電池の劣化度と充電電圧から充電終止電流を特定するルックアップテー ブルの一例を示す表である。
発明を実施するための形態
［0012］ 以下、 図面に基づいて本発明を詳細に説明する。 なお、 以下の説明では、 必要に応じて特定の方向や位置を示す用語 （例えば、 「上」 、 「下」 、 及び それらの用語を含む別の用語） を用いるが、 それらの用語の使用は図面を参 照した発明の理解を容易にするためであって、 それらの用語の意味によって 本発明の技術的範囲が制限されるものではない。 また、 複数の図面に表れる 同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、 本発明の技術思想の具体例を示すものであ 〇 2020/175233 4 卩（：170? 2020 /006227
って、 本発明を以下に限定するものではない。 また、 以下に記載されている 構成部品の寸法、 材質、 形状、 その相対的配置等は、 特定的な記載がない限 り、 本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、 例示することを意図 したものである。 また、 一の実施の形態、 実施例において説明する内容は、 他の実施の形態、 実施例にも適用可能である。 また、 図面が示す部材の大き さや位置関係等は、 説明を明確にするため、 誇張していることがある。
[0013] 本発明の第 1の発明のパック電池の充電方法は、 パック電池を充電器に接 続して、 パック電池を定電圧定電流充電する充電方法であって、 パック電池 が、 電池の劣化度と、 充電器がパック電池を充電する供給電圧を検出し、 充 電器の供給電圧と電池の劣化度の両方から充電終止電流を特定して充電する
[0014] 以上の充電方法は、 劣化した電池を充電電圧が異なる充電器に接続しなが ら、 常に電池の劣化度に最適な容量まで電池を充電してユーザーの使用時間 を長くでき、 しかも充電された状態における電池の劣化を最小に抑制して充 放電サイクル寿命を長くできる特徴がある。 それは、 以上の充電方法が、 電 池の劣化度と、 充電器がパック電池を充電する供給電圧を検出して、 充電器 の供給電圧と電池の劣化度の両方で充電終止電流を特定して充電を終了する からである。 定電圧定電流充電は、 電池電圧が設定電圧よりも低い状態では 定電流充電し、 電池電圧が設定電圧まで上昇した後は、 電池の電池電圧が設 定電圧よりも高くならないようにコントロールして充電する。 定電圧充電さ れる電池は、 電池電圧が次第に上昇して充電電流が次第に低下するので、 充 電電流が充電終止電流まで低下すると充電を終了している。 電池は残容量に よって劣化する程度が変化し、 満充電された状態で劣化が大きくなる特性が ある。 電池の劣化は、 充電する容量を小さく して抑制できるが、 充電容量の 小さい電池はユーザーの使用時間が短くなる欠点がある。 したがって、 電池 は出来る限り劣化を抑制しながら、 ユーザーの使用時間を最大とすることが 大切である。 電池は、 劣化するにしたがって充電する容量を小さく して劣化 の進行を少なくでき、 また安全性も確保できる。 ただ、 電池にとって、 劣化 〇 2020/175233 5 卩（：170? 2020 /006227
の抑制と、 ユーザーの使用時間を長くできることは、 互いに相反する特性で あって、 両方を満足することが難しく、 両方を最適な状態にコントロールす ることが大切である。 電池の充電容量は、 充電終止電流で調整でき、 充電終 止電流を低く して長い時間充電して充電容量を大きく し、 反対に充電終止電 流を高く して、 電池の充電時間を短く して充電容量を小さくできる。 さらに 、 充電終止電流を同じ電流値に設定しても、 電池の充電電圧によっても充電 容量は変化する。 充電電圧が高いと充電終止電流を同じ値に設定しても充電 容量は大きく、 反対に電池の充電電圧が低下すると、 充電終止電流が同じで あっても、 充電される容量は小さくなる。 したがって、 充電終止電流を同じ 電流値に設定して電池を充電しても、 充電電圧が高いと劣化した電池は充電 容量が大きくなって充電された状態での劣化が甚だしくなり、 反対に充電電 圧が低いと、 充電容量が小さくなってユーザーの使用時間が短くなる弊害が ある。
[0015] 以上の充電方法は、 電池の劣化度で、 充電終止電流を調整して充電容量を コントロールすることに加えて、 さらに充電電圧をも考慮して、 劣化度と充 電電流の両方で充電終止電流を最適値に設定する。 したがって、 劣化した電 池をユーザ—が最大に使用できる状態まで充電しながら、 充電された状態で の電池の劣化を最小に抑制して充放電サイクル寿命を長くできるという、 正 に理想的な状態での充電が可能となる。
[0016] さらに以上の充電方法は、 充電電圧が異なる複数の充電器にパック電池を 接続して、 理想的な容量に充電しながら劣化を最小に抑制できるので、 充電 電圧が異なる旧タイプの充電器と新しいタイプの充電器の両方で充電できる 。 したがって、 ユーザーは複数の充電器を使用してパック電池を便利に使用 でき、 しかも両方の充電器で充電しながら、 電池の劣化を最小に抑制して理 想的な容量に充電できる特徴がある。 このため、 パック電池の劣化を最小に 抑制しながら、 安全に充電容量を大きく してユーザーが電子機器の電源とし て使用できる時間を長くできる特徴がある。
[0017] 本発明の第 2の発明のパック電池の充電方法は、 パック電池に含まれる電 〇 2020/175233 6 卩（：170? 2020 /006227
池の劣化度が大きくなるにしたがって、 充電終止電流を大きく し、 さらに、 供給電圧が高くなるにしたがって充電終止電流を大きくする。
[0018] 以上の充電方法は、 電池の劣化度が大きくなるにしたがって、 充電終止電 流を大きく して充電時間を短く し、 さらに、 電池の充電電圧が高くなるにし たがっても充電終止電流を大きく して、 電池の充電時間を短くするので、 劣 化した電池の充電容量を小さく して、 満充電された状態における電池の劣化 を最小に抑制できる。
[0019] 本発明の第 3の発明のパック電池の充電方法は、 パック電池が、 電池の劣 化度と供給電圧に対する充電終止電流をルックアップテーブルに記憶してお り、 ルックアップテーブルの記憶にしたがって、 電池の劣化度と充電器の供 給電圧から充電終止電流を特定する。
[0020] 本発明の第 4の発明のパック電池の充電方法は、 パック電池が、 電池の劣 化度と供給電圧から充電終止電流を特定する関数を記憶しており、 この関数 に基づいて、 電池の劣化度と充電器の供給電圧から充電終止電流を特定する
[0021 ] 本発明の第 5の発明のパック電池の充電方法は、 パック電池がリチウムイ オンニ次電池を内蔵している。
[0022] 本発明の第 6の発明のパック電池は、 充電器に接続されて定電圧定電流充 電されるパック電池であって、 充電器からの充電電圧と、 電池の劣化度を検 出する検出回路と、 検出回路で検出する充電電圧と劣化度から充電終止電流 を演算する演算回路と、 演算回路で演算される充電終止電流を検出して充電 停止信号を充電器に出力する信号端子とを備えている。
[0023] 以上のパック電池は、 充電電圧が異なる充電器で充電されても、 劣化度に 最適な容量まで充電されてユーザーの使用時間を長くでき、 しかも充電され た状態における劣化を最小に抑制して充放電サイクル寿命を長くできる特徴 がある。 それは、 以上のパック電池が、 電池の劣化度と、 充電器がパック電 池を充電する供給電圧を検出して、 充電器の供給電圧と電池の劣化度の両方 で充電終止電流を特定して充電を終了するからである。 パック電池は、 出来 〇 2020/175233 7 卩（：170? 2020 /006227
る限り劣化を抑制しながら、 ユーザーの使用時間を最大とすることが大切で ある。 以上のパック電池は、 劣化した電池をユーザーが最大に使用できる状 態まで充電しながら、 充電された状態での電池の劣化を最小に抑制して充放 電サイクル寿命を長くできるという、 正に理想的な状態で充電される。
[0024] 本発明の第 7の発明のパック電池は、 演算回路が、 電池の劣化度と充電器 の供給電圧から充電終止電流を特定するルックアップテーブルを記憶するメ モリを備え、 メモリに記憶されるルックアップテーブルに基づいて、 電池の 劣化度と充電器の供給電圧から充電終止電流を特定している。
[0025] 本発明の第 8の発明のパック電池は、 演算回路が、 電池の劣化度と充電器 の供給電圧から充電終止電流を特定する関数を記憶するメモリを備え、 メモ リに記憶される関数に基づいて、 電池の劣化度と充電器の供給電圧から充電 終止電流を特定している。
[0026] 本発明の第 9の発明のパック電池は、 リチウムイオンニ次電池を内蔵して いる。
[0027] 本発明の第 1 0の発明の電源装置は、 充電器と、 充電器に接続されて定電 圧定電流充電されるパック電池を備え、 パック電池は、 充電器からの充電電 圧と、 電池の劣化度を検出する検出回路と、 検出回路で検出する充電電圧と 劣化度から充電終止電流を演算する演算回路と、 演算回路で演算される充電 終止電流を検出して充電停止信号を充電器に出力する信号端子とを備え、 充 電器が、 信号端子に接続されて信号端子から入力される充電停止信号でパッ ク電池の充電を停止する充電停止回路を備えている。
[0028] 以上の電源装置は、 パック電池を充電電圧が異なる充電器で充電しても、 電池の劣化度に最適な容量まで電池を充電して、 パック電池の使用時間を長 くでき、 しかも充電された状態におけるパック電池の劣化を最小に抑制して 充放電サイクル寿命を長くできる特徴がある。 それは、 以上の電源装置が、 パック電池に含まれる電池の劣化度と、 充電器が電源装置を充電する供給電 圧を検出して、 充電器の供給電圧とパック電池に含まれる電池の劣化度の両 方で充電終止電流を特定して充電を終了するからである。 パック電池は、 出 〇 2020/175233 8 卩（：170? 2020 /006227
来る限り劣化を抑制しながら、 ユーザーの使用時間を最大とすることが大切 であるが、 以上の電源装置は、 劣化したパック電池を、 ユーザーが最大に使 用できる状態まで電池を充電しながら、 充電されたパック電池の劣化を最小 に抑制して充放電サイクル寿命を長くできるという、 正に理想的な状態で使 用できる。
[0029] 本発明の第 1 1の発明の電源装置は、 演算回路が、 電池の劣化度と充電器 の供給電圧から充電終止電流を特定するルックアップテーブルを記憶するメ モリを備え、 メモリに記憶されるルックアップテーブルに基づいて、 電池の 劣化度と充電器の供給電圧から充電終止電流を特定している。
[0030] 本発明の第 1 2の発明の電源装置は、 演算回路が、 電池の劣化度と充電器 の供給電圧から充電終止電流を特定する関数を記憶するメモリを備え、 メモ リに記憶される関数に基づいて、 電池の劣化度と充電器の供給電圧から充電 終止電流を特定している。
[0031 ] 本発明の第 1 3の発明の電源装置は、 パック電池がリチウムイオンニ次電 池を内蔵している。
[0032] （実施の形態 1）
図 1の電源装置 1 〇〇は、 充電器 2 0と、 充電器 2 0に接続されて定電圧 定電流充電されるパック電池 1 〇とからなる。 パック電池 1 0は、 充電器 2 0からの充電電圧と、 電池 1 1の劣化度を検出する検出回路 1 2と、 検出回 路 1 2で検出する充電電圧と劣化度から充電終止電流を演算する演算回路 1 3と、 演算回路 1 3で演算される充電終止電流を検出して充電停止信号を充 電器 2 0に出力する信号端子 1 7を備える。
[0033] 充電器 2 0は、 パック電池 1 0の信号端子 1 7に接続されて、 信号端子 1
7から入力される充電停止信号でパック電池 1 0の充電を停止する充電停止 回路 2 2を備える。 充電器 2 0は、 パック電池 1 〇を定電圧定電流充電する 充電回路 2 1 を備える。 充電回路 2 1がパック電池 1 〇を定電圧定電流充電 する特性の一例を図 2に示す。 この図において、 横軸は時間、 縦軸は充電電 流と充電電圧を示している。 この図において、 充電回路 2 1は、 パック電池 〇 2020/175233 9 卩（：170? 2020 /006227
1 0の充電電圧を一定の電圧以下に制限し、 かつ充電電流を一定の電流以下 に制限して充電する。 充電を開始した状態でパック電池 1 0の電圧が充電電 圧よりも低いので、 一定の電流で定電流充電される。 定電流充電されて電池 電圧が充電電圧まで上昇すると、 電池電圧が上昇しないように定電圧充電に 切り換えて充電される。 定電圧充電されるパック電池 1 0は、 充電電流が次 第に減少するので、 充電電流が充電終止電流まで低下すると、 充電回路 2 1 は充電を停止する。 充電終止電流は、 電池 1 1の劣化度と充電電圧からパッ ク電池 1 0が演算する。 パック電池 1 0は、 充電終止電流を演算するために 電池 1 1の劣化度を演算し、 さらに充電電圧を検出する。 パック電池 1 0は 、 演算した充電終止電流を充電回路 2 1 に伝送する。 充電回路 2 1は、 パッ ク電池 1 0から伝送される充電終止電流で充電を停止する。 ただ、 充電回路 2 1が充電を正常に停止できない場合、 パック電池 1 0に設けているスイッ チング素子 （図示せず） で充電を停止する。
[0034] 電池 1 1 をリチウムイオンニ次電池とするパック電池 1 0の充電器 2 0は 、 充電電圧を例えば 4 . 2 /セル、 充電電流を電池 1 1の容量に対応して 、 例えば、 〇. 5〇~ 1 〇〇、 好ましくは〇. 5〇~ 3〇、 さらに好ましく は約 1 〇の充電電流で充電する。 2個のリチウムイオンニ次電池を直列に接 続しているパック電池 1 0の充電回路 2 1は、 充電電圧を 8 . 4 Vとして充 電する。 充電器 2 0は、 パック電池 1 0から充電終止信号が入力されると、 電池 1 1の充電電圧を〇 Vとして充電を終了する。 充電器 2 0は、 パック電 池 1 0から充電終止信号を入力する信号端子 2 7を有し、 この信号端子 2 7 をパック電池 1 0の信号端子 1 7に接続している。
[0035] パック電池 1 0は、 電池の劣化度と充電電圧を検出する検出回路 1 2と、 検出回路 1 2で検出されるパラメーターから充電終止電流を演算する〇 II 1 4も備える。 検出回路 1 2は、 電池 1 1の内部抵抗、 充放電の回数、 充放 電された電流、 環境温度などを検出して電池 1 1の劣化度を演算する。 電池 1 1は、 充電放電の回数が増加し、 充放電された電流の積算値が増加し、 ま た環境温度が設定値よりも高くあるいは低くなると劣化するので、 これ等を 〇 2020/175233 10 卩（：170? 2020 /006227
検出して劣化度を判定できる。 さらに、 電池 1 1は劣化すると内部抵抗が増 加するので、 以上のパラメーターや内部抵抗から電池 1 1の劣化度を演算で きる。
[0036] さらに、 検出回路 1 2は、 パック電池 1 0の充電電圧を検出してデジタル 信号に変換するために /〇コンパータ 1 5を備える。 検出回路 1 2は、 パ ック電池 1 0を充電器 2 0に接続した状態で充電電圧を検出する。 演算回路 1 3は、 パック電池 1 0を充電器 2 0にセッ トした状態で、 パック電池 1 0 を充電回路 2 1から切り離して、 充電電圧を検出できる。 パック電池 1 0は 、 電池 1 1 と直列に接続している充電スイッチ （図示せず） を内蔵している ので、 この充電スイッチ （図示せず） をオフ状態として、 電池 1 1 を充電回 路 2 1から切り離して充電電圧を検出できる。 充電電圧は、 八/〇コンパー 夕 1 5でデジタル信号に変換されて〇 II 1 4に入力される。 充電スイッチ は、 パック電池 1 0を充電する状態でオン状態に切り換えられる。
[0037] 〇 リ 1 4は、 検出回路 1 2で検出される電池電圧と電池 1 1の劣化度か ら充電終止電流を演算する。 電池電圧と劣化度から充電終止電流を特定する データは、 ルックアップテーブルとしてパック電池 1 0のメモリ 1 6に記憶 されている。 ただし、 パック電池は、 必ずしも電池電圧と劣化度から充電終 止電流を特定するデータを、 ルックアップテーブルとして記憶することなく 、 関数としてメモリ 1 6に記憶することもできる。 〇 II 1 4は、 メモリ 1 6に記憶するルックアップテーブルや関数に基づいて、 電池電圧と劣化度か ら充電終止電流を演算する。
[0038] 〇 II 1 4は、 電池 1 1の劣化度が大きくなるにしたがって充電終止電流 を大きく し、 かつ、 供給電圧が高くなるにしたがって充電終止電流を大きく する。 すなわち、 〇 11 1 4は、 電池の劣化度が大きくなり、 さらに充電器 2 0の充電電圧が高くなるにしたがって、 充電終止電流を大きく設定して、 電池 1 1 を充電する容量を次第に減少して、 電池 1 1の劣化を抑制する。 劣 化した電池 1 1 を高い充電電圧で充電すると、 充電容量が大きくなって劣化 が甚だしくなるからである。 〇 II 1 4は、 電池 1 1の劣化度が大きくなる 〇 2020/175233 11 卩（：170? 2020 /006227
にしたがって充電終止電流を大きく して充電時間を短く し、 さらに、 電池 1 1の充電電圧が高くなるにしたがって充電終止電流を大きく して、 電池 1 1 の充電時間を短く して、 劣化した電池の充電容量を小さく制限して、 満充電 された状態における電池 1 1の劣化を最小限に抑制する。
[0039] 図 3は、 充電電圧と劣化度から充電終止電流を特定するルックアップテー ブルの具体例を示している。 この図のルックアップテーブルは、 電池 1 1の 劣化度を、 劣化が進むにしたがって、 劣化度〇から 5までの 6段階に特定し て、 充電電圧を、 4. 23 V/セル以上から、 4. 1 4〜 4. 1 5 までの 電圧を 1 0段階に特定している。 充電電圧を 4. 23 以上とする充電器 2 0で充電されるパック電池 1 0は、 電池電圧が 4. 23 まで上昇すると、 すなわち定電流充電が終了すると充電を停止する。 充電電圧が 4. 22〜 4 . 23 までの充電器 20で充電されるパック電池 1 0は、 劣化度 0の状態 では、 充電終止電流を 230〇1八として、 劣化度
Figure imgf000013_0001
して充電状態での劣化を抑制する。
産業上の利用可能性
[0040] 本発明は、 出力電圧が異なる複数の充電器で充電するのに最適なパック電 池として有効に利用できる。
符号の説明
[0041] 1 00 電源装置
1 0 パック電池
1 1 電池
1 2 検出回路
1 3 演算回路
1 4 〇 II
1 5 八/〇コンバータ
1 6 メモリ
1 7 信号端子
2〇 充電器 \¥0 2020/175233 12 卩（：17 2020 /006227
2 1 充電回路
2 2 充電停止回路
2 7 信号端子

Claims

\¥0 2020/175233 13 卩（：17 2020 /006227 請求の範囲
[請求項 1 ] パック電池を充電器に接続して、 パック電池を定電圧定電流充電す る充電方法であって、
前記パック電池が、
電池の劣化度と、 前記充電器が前記パック電池を充電する供給電 圧を検出し、
前記充電器の供給電圧と前記電池の劣化度の両方から充電終止電流 を特定して充電することを特徴とするパック電池の充電方法。
[請求項 2] 請求項 1 に記載するパック電池の充電方法であって、
前記電池の劣化度が大きくなるにしたがって、 充電終止電流を大き く し、 さらに、
供給電圧が高くなるにしたがって、 充電終止電流を大きくすること を特徴とするパック電池の充電方法。
[請求項 3] 請求項 1又は 2のいずれかに記載するパック電池の充電方法であっ て、
前記パック電池が、 電池の劣化度と供給電圧に対する充電終止電流 をルックアップテーブルに記憶しており、
前記ルックアップテーブルの記憶にしたがって、 前記電池の劣化度 と前記充電器の供給電圧から充電終止電流を特定することを特徴とす るパック電池の充電方法。
[請求項 4] 請求項 1又は 2のいずれかに記載するパック電池の充電方法であっ て、
前記パック電池が、 電池の劣化度と供給電圧から充電終止電流を特 定する関数を記憶しており、
前記関数に基づいて、 前記電池の劣化度と前記充電器の供給電圧 から充電終止電流を特定することを特徴とするパック電池の充電方法
[請求項 5] 請求項 1ないし 4のいずれかに記載するパック電池の充電方法であ \¥0 2020/175233 14 卩（：17 2020 /006227
つて、
前記パック電池がリチウムイオンニ次電池を内蔵することを特徴と するパック電池の充電方法。
[請求項 6] 充電器に接続されて定電圧定電流充電されるパック電池であって、 前記充電器からの充電電圧と、 電池の劣化度を検出する検出回路と 前記検出回路で検出する充電電圧と劣化度から充電終止電流を演算 する演算回路と、
前記演算回路で演算される充電終止電流を検出して充電停止信号を 前記充電器に出力する信号端子とを備えてなることを特徴とするパッ ク電池。
[請求項 7] 請求項 6に記載するパック電池であって、
前記演算回路が、
電池の劣化度と前記充電器の供給電圧から充電終止電流を特定す るルックアップテーブルを記憶するメモリを備え、 前記メモリに記憶されるルックアップテーブルに基づいて、 前記電 池の劣化度と前記充電器の供給電圧から充電終止電流を特定すること を特徴とするパック電池。
[請求項 8] 請求項 6に記載するパック電池であって、
前記演算回路が、
電池の劣化度と前記充電器の供給電圧から充電終止電流を特定す る関数を記憶するメモリを備え、
前記メモリに記憶される関数に基づいて、 前記電池の劣化度と前記 充電器の供給電圧から充電終止電流を特定することを特徴とするパッ ク電池。
[請求項 9] 請求項 6ないし 8のいずれかに記載するパック電池であって、 前記パック電池がリチウムイオンニ次電池を内蔵することを特徴と するパック電池。 〇 2020/175233 15 卩（：170? 2020 /006227
[請求項 10] 充電器と、
前記充電器に接続されて定電圧定電流充電されるパック電池とから なる電源装置であって、
前記パック電池が、
前記充電器からの充電電圧と、 電池の劣化度を検出する検出回路 と、
前記検出回路で検出する充電電圧と劣化度から充電終止電流を演 算する演算回路と、
前記演算回路で演算される充電終止電流を検出して充電停止信号 を前記充電器に出力する信号端子を備え、
前記充電器が、 前記信号端子に接続されて前記信号端子から入力さ れる充電停止信号で前記パック電池の充電を停止する充電停止回路を 備えることを特徴とする電源装置。
[請求項 1 1 ] 請求項 1 〇に記載する電源装置であって、
前記演算回路が、
電池の劣化度と充電器の供給電圧から充電終止電流を特定するル ックアップテーブルを記憶するメモリを備え、
前記メモリに記憶されるルックアップテーブルに基づいて、 電池の 劣化度と充電器の供給電圧から充電終止電流を特定することを特徴と する電源装置。
[請求項 12] 請求項 1 〇に記載する電源装置であって、
前記演算回路が、
電池の劣化度と前記充電器の供給電圧から充電終止電流を特定す る関数を記憶するメモリを備え、
前記メモリに記憶される関数に基づいて、 前記電池の劣化度と前記 充電器の供給電圧から充電終止電流を特定することを特徴とする電源 装置。
[請求項 13] 請求項 1 0ないし 1 2のいずれかに記載する電源装置であって、 \¥0 2020/175233 16 卩（：17 2020 /006227 前記パック電池がリチウムイオンニ次電池を内蔵することを特徴と する電源装置。
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