JP2003157908A - Charging device for lithium ion secondary cell, and charging method of the same - Google Patents
Charging device for lithium ion secondary cell, and charging method of the sameInfo
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- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池を充電するためのリチウムイオン二次電池充電装
置および方法に関する。更に詳しくは、複数個のリチウ
ムイオン二次電池が直列・並列状に接続された組電池内
の各単セルの充電をバランス良く行う充電装置および方
法に関するものであって、フロート充電により充電状態
で待機して使用される組電池を、複雑な制御回路を使用
しないで安価かつ効率的に充電する技術に関するもので
ある。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lithium-ion secondary battery charging device and method for charging a lithium-ion secondary battery. More specifically, it relates to a charging device and method for charging each single cell in an assembled battery in which a plurality of lithium ion secondary batteries are connected in series / parallel in a well-balanced manner. The present invention relates to a technique for inexpensively and efficiently charging an assembled battery that is used while waiting without using a complicated control circuit.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、携帯電話機やコードレス電話機
などの移動無線通信機をはじめ、ビデオカメラやノート
型パソコンなどでは、体積エネルギー密度および重量エ
ネルギー密度が高いリチウムイオン二次電池が多く使わ
れている。このリチウムイオン二次電池は、複数個を直
列接続して組電池とされ、上記の電子機器の電源として
使用されるのが通例である。2. Description of the Related Art Generally, a lithium ion secondary battery having a high volume energy density and a high weight energy density is often used in a mobile radio communication device such as a mobile phone or a cordless phone, a video camera and a notebook computer. . This lithium-ion secondary battery is usually used as a power source for the above-mentioned electronic device by connecting a plurality of batteries in series to form an assembled battery.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、リチ
ウムイオン二次電池の充電方式として、単セル当たり
４．１Ｖまたは４．２Ｖという一定値に充電完了電圧を
設定し、電池電圧がこれらの充電完了電圧に到達するま
では一定電流値で充電し、充電完了電圧に達した後は、
定電圧充電に移行する定電流・定電圧充電方式が採用さ
れている。この方式によれば、ｎ個（ｎは任意の自然
数）の直列接続されたリチウムイオン二次電池からなる
組電池を充電する場合、例えば単セル当たりの充電完了
電圧を４．１Ｖとすると、組電池の端子電圧がｎ×４．
１Ｖになるまで、組電池に対して定電流充電を行うこと
になる。By the way, conventionally, as a charging method for a lithium ion secondary battery, the charging completion voltage is set to a constant value of 4.1 V or 4.2 V per unit cell, and the battery voltage is set to such a value. Charge at a constant current value until reaching the completion voltage, and after reaching the charging completion voltage,
A constant-current / constant-voltage charging method that shifts to constant-voltage charging is used. According to this method, when charging a battery pack composed of n lithium ion secondary batteries connected in series (n is an arbitrary natural number), for example, if the charging completion voltage per single cell is 4.1 V, The terminal voltage of the battery is n × 4.
Constant current charging is performed on the assembled battery until the voltage reaches 1V.
【０００４】しかしながら、セル間の端子電圧にアンバ
ランスが存在すると、組電池の端子電圧がｎ×４．１Ｖ
に達する前に、いずれか一つのセルが充電完了電圧に達
し、他のセルが充電完了電圧に達していない状態が起こ
る。このため、先に充電完了電圧に到達したセルに対し
て定電流充電が継続して行われ、このセルのリチウムイ
オン二次電池が過充電状態になるという問題がある。However, if there is an imbalance in the terminal voltage between cells, the terminal voltage of the assembled battery is n × 4.1V.
Occurs before any one of the cells reaches the charge completion voltage and the other cells do not reach the charge completion voltage. For this reason, there is a problem that constant current charging is continuously performed on a cell that has reached the charge completion voltage, and the lithium ion secondary battery of this cell is overcharged.
【０００５】この問題を更に説明する。直列接続された
複数個のリチウムイオン二次電池からなる組電池をフロ
ート充電方式で充電する場合、個々のリチウムイオン二
次電池の容量や内部抵抗が常に同じであれば、全てのリ
チウムイオン二次電池をバランス良く充電できる。しか
しながら、実際には、各リチウムイオン二次電池の容量
や内部抵抗には若干のばらつきが存在する。また、初期
において各リチウムイオン二次電池の内部抵抗が同じで
あったとしても、フロート充電により、時間の経過に伴
って電池の内部特性が変化し、各リチウムイオン二次電
池の容量や内部抵抗も変化する。その結果、各リチウム
イオン二次電池の特性上のバランスが崩れ、組電池をな
す特定のリチウムイオン二次電池が過充電状態になる。This problem will be further explained. When a battery pack consisting of multiple lithium-ion secondary batteries connected in series is charged by the float charging method, if the capacity and internal resistance of each lithium-ion secondary battery are always the same, all lithium-ion secondary batteries The battery can be charged with good balance. However, in reality, there is some variation in the capacity and internal resistance of each lithium ion secondary battery. Even if the internal resistance of each lithium-ion secondary battery is the same in the initial stage, the internal characteristics of the battery change over time due to float charging, and the capacity and internal resistance of each lithium-ion secondary battery change. Also changes. As a result, the balance of the characteristics of each lithium ion secondary battery is lost, and the specific lithium ion secondary battery forming the assembled battery is overcharged.
【０００６】また、組電池が満充電状態に達すると定電
流充電が終了するが、特定のリチウムイオン二次電池が
過充電状態になると、この組電池をなす他のリチウムイ
オン二次電池が満充電状態に達しない状態で充電が終了
することになる。従って、これらのリチウムイオン二次
電池が保有している能力を十分に活用できなくなるとい
う問題もある。このように、従来の充電方式によれば、
組電池をなす各リチウムイオン二次電池を満充電状態に
までバランスよく充電することができないという問題が
ある。When the assembled battery reaches the fully charged state, the constant current charging ends, but when a specific lithium ion secondary battery becomes overcharged, the other lithium ion secondary battery forming this assembled battery becomes full. Charging will end without reaching the state of charge. Therefore, there is also a problem that the capacity of these lithium ion secondary batteries cannot be fully utilized. Thus, according to the conventional charging method,
There is a problem that it is not possible to charge each lithium-ion secondary battery that forms the assembled battery in a well-balanced state until it is fully charged.
【０００７】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、直列接続された複数個
のリチウムイオン二次電池からなる組電池を、フロート
充電状態で待機している場合に、安価かつ効率的に充電
することを可能とするリチウムイオン二次電池充電装置
および方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to wait an assembled battery composed of a plurality of lithium-ion secondary batteries connected in series in a float charge state. In this case, it is an object to provide a lithium ion secondary battery charging device and method that enable inexpensive and efficient charging.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明は以下の構成を有する。請求項１に記載さ
れた発明に係るリチウムイオン二次電池充電装置は、直
列接続された複数個のリチウムイオン二次電池からなる
組電池を充電するための充電装置において、前記組電池
を充電する第一の充電装置と、前記組電池をなす各リチ
ウムイオン二次電池の端子を選択するためのスイッチ切
替手段と、前記スイッチ切替手段により選択された端子
の電圧をモニターしながら前記組電池をなす複数個のリ
チウムイオン二次電池をセル毎に充電する第二の充電装
置と、を備えて構成されたことを特徴とする。In order to solve the above problems, the present invention has the following constitution. The lithium ion secondary battery charging device according to the invention described in claim 1 is a charging device for charging an assembled battery composed of a plurality of lithium ion secondary batteries connected in series, wherein the assembled battery is charged. A first charging device, a switch switching unit for selecting a terminal of each lithium-ion secondary battery forming the assembled battery, and the assembled battery is formed while monitoring the voltage of the terminal selected by the switch switching unit. And a second charging device that charges a plurality of lithium ion secondary batteries cell by cell.
【０００９】請求項２に記載された発明に係るリチウム
イオン二次電池充電装置は、請求項１に記載されたリチ
ウムイオン二次電池充電装置において、前記第一の充電
装置が、前記組電池をなす複数個のリチウムイオン二次
電池のうちの何れか一つが満充電状態になるまで前記組
電池を充電し、前記第二の充電装置が、前記組電池をな
す複数個のリチウムイオン二次電池のうちの何れか一つ
が満充電状態になった場合、前記複数個のリチウムイオ
ン二次電池のうち、満充電状態に至っていない他のリチ
ウムイオン二次電池を１セルずつ充電することを特徴と
する。A lithium-ion secondary battery charging device according to a second aspect of the present invention is the lithium-ion secondary battery charging device according to the first aspect, wherein the first charging device is the assembled battery. A plurality of lithium-ion secondary batteries that charge the assembled battery until any one of the plurality of lithium-ion secondary batteries that constitutes the assembled battery is fully charged. When any one of the plurality of lithium ion secondary batteries is fully charged, another lithium ion secondary battery which is not yet fully charged is charged one cell at a time. To do.
【００１０】請求項３に記載された発明に係るリチウム
イオン二次電池充電装置は、直列接続された複数個のリ
チウムイオン二次電池からなる組電池であって互いに並
列接続された第一および第二の組電池を充電するための
充電装置において、前記第一の組電池および第二の組電
池を充電する第一の充電装置と、前記第一の組電池をな
す各リチウムイオン二次電池の端子を選択するための第
一のスイッチ切替手段と、前記第二の組電池をなす各リ
チウムイオン二次電池の端子を選択するための第二のス
イッチ切替手段と、前記第一のスイッチ切替手段により
選択された端子の電圧をモニターしながら前記第一の組
電池をなす複数個のリチウムイオン二次電池をセル毎に
充電し、前記第二のスイッチ切替手段により選択された
端子の電圧をモニターしながら前記第二の組電池をなす
複数個のリチウムイオン二次電池をセル毎に充電する第
二の充電装置と、を備えて構成されたことを特徴とす
る。A lithium-ion secondary battery charging device according to a third aspect of the present invention is an assembled battery composed of a plurality of lithium-ion secondary batteries connected in series, wherein the first and second batteries are connected in parallel with each other. A charging device for charging a second assembled battery, comprising: a first charging device that charges the first assembled battery and a second assembled battery; and a lithium ion secondary battery that forms the first assembled battery. First switch switching means for selecting a terminal, second switch switching means for selecting a terminal of each lithium ion secondary battery forming the second assembled battery, and the first switch switching means The plurality of lithium ion secondary batteries forming the first assembled battery are charged for each cell while monitoring the voltage of the terminal selected by, and the voltage of the terminal selected by the second switch switching means is monitored. Chromatography and characterized in that a plurality of lithium ion secondary batteries constituting the second set battery was constructed and a second charging device for charging for each cell while.
【００１１】請求項４に記載された発明に係るリチウム
イオン二次電池充電方法は、直列接続された複数個のリ
チウムイオン二次電池からなる組電池を充電するための
充電方法において、（ａ）前記組電池をなす複数個のリ
チウムイオン二次電池のうちの何れか一つが満充電状態
になるまで前記組電池を定電流で充電するステップと、
（ｂ）前記組電池をなす複数個のリチウムイオン二次電
池のうちの何れか一つが満充電状態になった場合、前記
複数個のリチウムイオン二次電池のうち、満充電状態に
至っていない他のリチウムイオン二次電池を１セルずつ
定電流で充電するステップと、（ｃ）前記組電池をなす
複数個のリチウムイオン二次電池をセル毎に充電した後
に、前記組電池をフロート充電するステップと、を含む
ことを特徴とする。A method for charging a lithium ion secondary battery according to a fourth aspect of the present invention is a charging method for charging an assembled battery composed of a plurality of lithium ion secondary batteries connected in series, which comprises (a) Charging the assembled battery with a constant current until any one of the plurality of lithium ion secondary batteries forming the assembled battery is in a fully charged state,
(B) If any one of the plurality of lithium-ion secondary batteries forming the assembled battery is in a fully charged state, the other of the plurality of lithium-ion secondary batteries is not in a fully charged state. Charging the lithium-ion secondary battery cell by cell at a constant current, and (c) charging the plurality of lithium-ion secondary cells forming the battery pack cell by cell, and then floating-charging the battery pack. And are included.
【００１２】請求項５に記載された発明に係るリチウム
イオン二次電池充電装置は、請求項１または２に記載さ
れたリチウムイオン二次電池充電装置において、前記第
一の充電装置が、前記第二の充電装置により前記複数個
のリチウムイオン二次電池が充電されたことによって前
記組電池の端子電圧として現れる第一の電圧よりも低い
第二の電圧で前記組電池をフロート充電することを特徴
とする。請求項６に記載された発明に係るリチウムイオ
ン二次電池充電装置は、請求項３に記載されたリチウム
イオン二次電池充電装置において、前記第一の充電装置
が、前記第二の充電装置により前記第一および第二の組
電池をなす複数個のリチウムイオン二次電池が充電され
たことによって前記第一および第二の組電池の端子電圧
として現れる第一の電圧よりも低い第二の電圧で前記第
一および第二の組電池をフロート充電することを特徴と
する。請求項７に記載された発明に係るリチウムイオン
二次電池充電方法は、前記組電池をフロート充電するス
テップでは、請求項４に記載されたリチウムイオン二次
電池充電方法において、前記第二の充電装置により前記
複数個のリチウムイオン二次電池が充電されたことによ
って前記組電池の端子電圧として現れる第一の電圧より
も低い第二の電圧で前記組電池をフロート充電すること
を特徴とする。請求項８に記載された発明に係るリチウ
ムイオン二次電池充電装置は、請求項１、２、３の何れ
か１項に記載されたリチウムイオン二次電池充電装置に
おいて、前記組電池をなす複数のリチウムイオン二次電
池の各端子電圧をモニターし、何れかの端子電圧が所定
値にまで低下した場合、前記組電池の放電を停止させる
手段を備えたことを特徴とする。A lithium ion secondary battery charging device according to a fifth aspect of the present invention is the lithium ion secondary battery charging device according to the first or second aspect, wherein the first charging device is the The battery pack is float-charged at a second voltage lower than a first voltage appearing as a terminal voltage of the battery pack by charging the plurality of lithium ion secondary batteries by a second charging device. And A lithium ion secondary battery charging device according to the invention described in claim 6 is the lithium ion secondary battery charging device according to claim 3, wherein the first charging device is the second charging device. A second voltage lower than the first voltage appearing as the terminal voltage of the first and second assembled batteries due to the charging of the plurality of lithium ion secondary batteries forming the first and second assembled batteries And the first and second assembled batteries are float-charged. In the method of charging a lithium ion secondary battery according to the invention described in claim 7, in the step of float charging the assembled battery, in the lithium ion secondary battery charging method described in claim 4, the second charging The battery pack is float-charged with a second voltage lower than a first voltage that appears as a terminal voltage of the battery pack when the plurality of lithium ion secondary batteries are charged by the device. The lithium-ion secondary battery charging device according to the invention described in claim 8 is the lithium-ion secondary battery charging device according to any one of claims 1, 2, and 3, wherein a plurality of batteries forming the assembled battery are provided. The lithium ion secondary battery is monitored by each terminal voltage, and when any one of the terminal voltages drops to a predetermined value, a means for stopping the discharge of the assembled battery is provided.
【００１３】本発明の構成によれば、直列接続された複
数個のリチウムイオン二次電池を充電する場合、第一の
充電装置を適用していずれかの電池が充電完了電圧にな
るまで定電流で充電し、いずれかの電池が充電完了電圧
に達した後は、組電池に接続した第一の充電装置を切り
離し、単セルを充電可能な第二の充電装置を適用して充
電完了電圧に達していない他の電池を順番に充電完了電
圧まで充電する。According to the structure of the present invention, when a plurality of lithium-ion secondary batteries connected in series are charged, a constant current is applied until one of the batteries reaches a charge completion voltage by applying the first charging device. After charging any of the batteries to reach the charging completion voltage, disconnect the first charging device connected to the assembled battery and apply the second charging device that can charge single cells to the charging completion voltage. Charge the other batteries that have not reached in sequence to the charge completion voltage.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。なお、この実施の形態において、
「セル」なる用語は、組電池をなす各リチウムイオン二
次電池を表すものとする。図１に、本実施の形態１に係
るリチウムイオン二次電池充電装置の構成および適用例
を示す。図１において、組電池１は、バックアップ用の
電源として機能するものであって、直列接続された複数
個のリチウムイオン二次電池１−１〜１−ｎから構成さ
れ、非常時に負荷４に対し直流電力を供給するものであ
る。以下の説明では、適宜、組電池１をなす複数のリチ
ウムイオン二次電池１−１〜１−ｎのそれぞれを「単セ
ル」と称す。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in this embodiment,
The term "cell" is meant to represent each lithium-ion secondary battery that forms an assembled battery. FIG. 1 shows the configuration and application example of the lithium-ion secondary battery charging device according to the first embodiment. In FIG. 1, an assembled battery 1 functions as a power source for backup and is composed of a plurality of lithium-ion secondary batteries 1-1 to 1-n connected in series. It supplies DC power. In the following description, each of the plurality of lithium ion secondary batteries 1-1 to 1-n forming the assembled battery 1 is appropriately referred to as a “single cell”.
【００１５】第一充電装置２は、組電池１をなすリチウ
ムイオン二次電池１−１〜１−ｎを同時的に充電するた
めの充電手段であり、スイッチＳを介して組電池１に接
続される。第二充電装置３は、組電池１の単セルを充電
可能な程度の充電能力を有する小型の充電装置であっ
て、スイッチ回路５を介してリチウムイオン二次電池１
−１〜１−ｎの各端子に接続されている。スイッチ回路
５は、組電池１と第一充電装置２とを切断して、組電池
１をなす各リチウムイオン二次電池の端子を選択するも
のであり、第一充電装置２と組電池１との間の充電経路
上に設けられたスイッチＳと、組電池１をなすリチウム
イオン二次電池１−１〜１−ｎの各端子を選択するため
のスイッチＳ−１〜Ｓ−ｎから構成される。なお、特に
図示しないが、スイッチ回路５の各スイッチの開閉を制
御するためシーケンスを実行する制御部が設けられてい
る。The first charging device 2 is a charging means for simultaneously charging the lithium ion secondary batteries 1-1 to 1-n forming the assembled battery 1, and is connected to the assembled battery 1 via the switch S. To be done. The second charging device 3 is a small-sized charging device having a charging capacity capable of charging a single cell of the assembled battery 1, and the lithium-ion secondary battery 1 via the switch circuit 5.
It is connected to each terminal of -1 to 1-n. The switch circuit 5 disconnects the assembled battery 1 and the first charging device 2 and selects a terminal of each lithium-ion secondary battery forming the assembled battery 1, and the first charging device 2 and the assembled battery 1 are connected to each other. Between the switches S-1 to S-n for selecting the terminals of the lithium ion secondary batteries 1-1 to 1-n forming the assembled battery 1. It Although not shown in the drawing, a control unit for executing a sequence is provided to control opening / closing of each switch of the switch circuit 5.
【００１６】次に、このように構成されたリチウムイオ
ン二次電池充電装置の動作を、図２および図３を参照し
て説明する。このリチウムイオン二次電池充電装置の一
連の動作は、上述の制御部による制御の下に行われる。
非常時の放電が終わった組電池１を充電する場合、まず
初めにスイッチ回路５のスイッチＳをＯＮとし、第一充
電装置２が定電流により組電池１を充電する。例えば、
単セル当たりの充電完了電圧を４．１Ｖとすると、ｎ個
のリチウムイオン二次電池が直列接続された組電池１
は、その端子電圧がｎ×４．１Ｖに達するまで第一充電
装置２により定電流で充電が行われる。第一充電装置２
は、組電池１をなす複数個のリチウムイオン二次電池１
−１〜１−ｎのうち、何れか一つが満充電状態になるま
で組電池１を定電流により充電する。Next, the operation of the lithium-ion secondary battery charging device thus constructed will be described with reference to FIGS. 2 and 3. A series of operations of the lithium ion secondary battery charging device is performed under the control of the above-mentioned control unit.
When charging the assembled battery 1 that has been discharged in an emergency, first, the switch S of the switch circuit 5 is turned on, and the first charging device 2 charges the assembled battery 1 with a constant current. For example,
Assuming that the charging completion voltage per unit cell is 4.1 V, an assembled battery 1 in which n lithium ion secondary batteries are connected in series
Is charged with a constant current by the first charging device 2 until its terminal voltage reaches n × 4.1V. First charging device 2
Is a plurality of lithium-ion secondary batteries 1 forming the assembled battery 1.
The assembled battery 1 is charged with a constant current until any one of -1 to 1-n is fully charged.
【００１７】ここで、リチウムイオン二次電池１−１〜
１−ｎのすべてが、同じ充電時間で４．１Ｖにまで充電
されることが理想ではあるが、実際には、充電時間の経
過に伴って各リチウムイオン二次電池の内部特性が変化
し、電池の容量および内部抵抗が変化する結果、各リチ
ウムイオン二次電池の端子電圧にアンバランスが生じ
る。このため、リチウムイオン二次電池１−１〜１−ｎ
のうち、どれかが先に充電完了電圧４．１Ｖに達する。
図３に示す例では、リチウムイオン二次電池１−ｎの充
電電圧Ｖ（１−ｎ）だけが、時刻ｔ１において充電完了
電圧４．１Ｖに先に到達し、リチウムイオン二次電池１
−１や１−３等の他のセルは充電完了電圧４．１Ｖに達
していない。Here, the lithium ion secondary batteries 1-1 to 1-1
Ideally, all of 1-n are charged to 4.1 V in the same charging time, but in reality, the internal characteristics of each lithium ion secondary battery change as the charging time elapses, As a result of the change in battery capacity and internal resistance, the terminal voltage of each lithium ion secondary battery becomes unbalanced. Therefore, the lithium ion secondary batteries 1-1 to 1-n
Of these, one of them reaches the charging completion voltage of 4.1V first.
In the example shown in FIG. 3, only the charging voltage V (1-n) of the lithium-ion secondary battery 1-n first reaches the charging completion voltage 4.1V at the time t1, and the lithium-ion secondary battery 1
Other cells such as -1 and 1-3 do not reach the charge completion voltage of 4.1V.
【００１８】ここで、リチウムイオン二次電池１−ｎが
充電完了電圧４．１Ｖに達した後に継続して組電池１を
第一充電装置２により定電流で充電すると、既に充電完
了電圧に達したリチウムイオン二次電池１−ｎが過充電
となってしまう。そこで、組電池１をなすリチウムイオ
ン二次電池１−１〜１−ｎのうちの何れか一つが満充電
状態になった場合には、第一充電装置による組電池１の
充電を停止させ、第二充電装置３により、満充電状態に
至っていない他のリチウムイオン二次電池を１セルずつ
充電する。Here, if the battery pack 1 is continuously charged with a constant current by the first charging device 2 after the lithium ion secondary battery 1-n reaches the charge completion voltage 4.1V, the charge completion voltage is already reached. The lithium ion secondary battery 1-n is overcharged. Therefore, when any one of the lithium ion secondary batteries 1-1 to 1-n forming the assembled battery 1 is fully charged, the charging of the assembled battery 1 by the first charging device is stopped, The second charging device 3 charges the other lithium-ion secondary batteries, which have not reached the fully charged state, one cell at a time.
【００１９】具体的には、電圧プローブ６によりリチウ
ムイオン二次電池１−ｎが満充電状態になったことが検
出されると、スイッチＳを開放してＯＦＦとし、第一充
電装置２による組電池１の充電を停止する。そして、以
下に説明するように、スイッチＳ−１〜Ｓ−ｎ＋１を選
択的に閉じてＯＮとし、第二充電装置３を使用して、充
電完了電圧４．１Ｖに達していないリチウムイオン二次
電池１ａ〜１ｎをセル毎に定電流で順次充電する。Specifically, when the voltage probe 6 detects that the lithium ion secondary battery 1-n is in a fully charged state, the switch S is opened to turn it off, and the first charging device 2 sets it. Stop charging the battery 1. Then, as described below, the switches S-1 to S-n + 1 are selectively closed to be turned on, and the second charging device 3 is used to charge the lithium-ion secondary battery that has not reached the charging completion voltage 4.1V. The batteries 1a to 1n are sequentially charged with a constant current for each cell.
【００２０】即ち、組電池１をセル毎に充電する場合、
電圧プローブ６を用いて各セルの端子電圧をモニターし
ながら、図２に示すような順番でスイッチＳ−１とＳ−
２、スイッチＳ−２とＳ−３、スイッチＳ−３とＳ−４
というように、各セルのリチウムイオン二次電池を挟む
両端の２個のスイッチを選択的にＯＮとし、第二充電装
置３が一セルずつ（セル毎に）リチウムイオン二次電池
１−１〜１−ｎを順次充電する。That is, when the assembled battery 1 is charged for each cell,
While monitoring the terminal voltage of each cell using the voltage probe 6, the switches S-1 and S- are arranged in the order shown in FIG.
2, switches S-2 and S-3, switches S-3 and S-4
In this way, the two switches at both ends sandwiching the lithium ion secondary battery of each cell are selectively turned on, and the second charging device 3 is operated one cell at a time (for each cell). 1-n are sequentially charged.
【００２１】図２に、第一充電装置２および第二充電装
置３による一連の充電動作におけるスイッチ回路５の状
態を示す。この例では、放電終了後の組電池１を第一充
電装置２により充電する場合、スイッチＳのみがＯＮと
され、他のスイッチＳ−１〜Ｓ−ｎ＋１の全てがＯＦＦ
とされる。これにより、第一充電装置２のみが組電池１
に接続され、この組電池１が定電流で充電される。続い
て、組電池１をなす複数個のリチウムイオン二次電池１
−１〜１−ｎのうち、何れか一つが満充電状態になった
ことが検出されると、スイッチＳがＯＦＦとされ、第一
充電装置２による充電が停止される。そして、リチウム
イオン二次電池１−１の両端子に接続された２個のスイ
ッチＳ−１，Ｓ−２のみがＯＮとされ、このセルが第二
充電装置３により充電される。このセルが満充電状態に
なると、リチウムイオン二次電池１−２の両端子に接続
された２個のスイッチＳ−２，Ｓ−３のみがＯＮとさ
れ、このセルが満充電状態にまで充電される。FIG. 2 shows the state of the switch circuit 5 in a series of charging operations by the first charging device 2 and the second charging device 3. In this example, when the assembled battery 1 after discharging is charged by the first charging device 2, only the switch S is turned on, and all the other switches S-1 to S-n + 1 are turned off.
It is said that As a result, only the first charging device 2 has the assembled battery 1
And the assembled battery 1 is charged with a constant current. Then, a plurality of lithium ion secondary batteries 1 forming the assembled battery 1
When it is detected that any one of -1 to 1-n is in the fully charged state, the switch S is turned off and the charging by the first charging device 2 is stopped. Then, only the two switches S-1 and S-2 connected to both terminals of the lithium ion secondary battery 1-1 are turned on, and this cell is charged by the second charging device 3. When this cell is fully charged, only two switches S-2 and S-3 connected to both terminals of the lithium ion secondary battery 1-2 are turned on, and this cell is charged to the fully charged state. To be done.
【００２２】以下同様にして、リチウムイオン二次電池
１−ｎまで第二充電装置３によりセル毎に順次充電され
る。これにより、リチウムイオン二次電池１−１〜１−
ｎの全てが充電完了電圧４．１Ｖに達した状態で、組電
池１の端子電圧がｎ×４．１Ｖに達する。この後、スイ
ッチＳ−１〜Ｓ−ｎ＋１の全てをＯＦＦとし、スイッチ
Ｓを再びＯＮとする。そして、第一充電装置２が組電池
１をフロート充電（定電圧充電）し、組電池１をなすリ
チウムイオン二次電池１−１〜１−ｎの全てが満充電状
態で、次の非常時の電池放電に備える。In the same manner, the lithium ion secondary battery 1-n is sequentially charged by the second charging device 3 cell by cell. Thereby, the lithium ion secondary batteries 1-1 to 1-
The terminal voltage of the assembled battery 1 reaches n × 4.1V in a state where all of n have reached the charge completion voltage of 4.1V. After that, all the switches S-1 to S-n + 1 are turned off, and the switch S is turned on again. Then, the first charging device 2 float-charges (constant voltage charging) the assembled battery 1, and all of the lithium-ion secondary batteries 1-1 to 1-n forming the assembled battery 1 are in a fully charged state, and the next emergency Prepare for battery discharge.
【００２３】（実施の形態２）次に、この発明の実施の
形態２を説明する。上述の実施の形態１によれば、スイ
ッチＳをオフして第二充電装置による単セル充電を行っ
ている最中に、停電等による放電要請があった場合、こ
の要請に対応できない。そこで、この実施の形態２で
は、図４に示すように、負荷４に対して二組の組電池１
１，１２を互いに並列に接続し、これら組電池のセル充
電を相補的に行う。(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described. According to the first embodiment described above, if there is a discharge request due to a power failure or the like while the switch S is turned off and single cell charging is being performed by the second charging device, this request cannot be met. Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG.
1 and 12 are connected in parallel to each other, and the cells of these assembled batteries are complementarily charged.
【００２４】具体的に構成を説明する。第一充電装置２
０は、組電池１１，１２を充電するためのものであっ
て、スイッチＳ１，Ｓ２を介して組電池１１，１２にそ
れぞれ接続される。組電池１１は、直列接続されたリチ
ウムイオン二次電池１１−１〜１１−３からなり、組電
池１２は、同じく直列接続されたリチウムイオン二次電
池１２−１〜１２−３からなる。第二充電装置３０は、
組電池１１，１２をセル毎に充電するためのものであっ
て、スイッチ回路５１，５２を介して組電池１１，１２
にそれぞれ接続される。スイッチ回路５１は、組電池１
１に対する第一充電装置２０の充電経路上に設けられた
スイッチＳ１と、リチウムイオン二次電池１１−１〜１
１−３の各端子を選択するためのスイッチＳ１−１〜Ｓ
１−４からなる。スイッチ回路５２は、組電池１２に対
する第一充電装置２０の充電経路上に設けられたスイッ
チＳ２と、リチウムイオン二次電池１２−１〜１２−３
の各端子を選択するためのスイッチＳ２−１〜Ｓ２−４
からなる。The configuration will be specifically described. First charging device 2
0 is for charging the assembled batteries 11 and 12, and is connected to the assembled batteries 11 and 12 via switches S1 and S2, respectively. The assembled battery 11 is composed of lithium ion secondary batteries 11-1 to 11-3 connected in series, and the assembled battery 12 is composed of lithium ion secondary batteries 12-1 to 12-3 similarly connected in series. The second charging device 30 is
The battery packs 11 and 12 are used to charge the battery packs 11 and 12 cell by cell, and the battery packs 11 and 12 are connected via switch circuits 51 and 52.
Respectively connected to. The switch circuit 51 is the assembled battery 1
1, the switch S1 provided on the charging path of the first charging device 20 and the lithium ion secondary batteries 11-1 to 11-1.
Switches S1-1 to S for selecting each terminal of 1-3
It consists of 1-4. The switch circuit 52 includes a switch S2 provided on the charging path of the first charging device 20 for the assembled battery 12, and the lithium ion secondary batteries 12-1 to 12-3.
Switches S2-1 to S2-4 for selecting each terminal of
Consists of.
【００２５】次に、この実施の形態２の動作について、
各セルを充電する場合を説明する。まず、第二充電装置
３０により組電池１１の単セルの充電を先に行う。即
ち、スイッチ回路５１により、リチウムイオン二次電池
１１−１〜１１−３の端子を順次選択し、この選択され
た端子の電圧をモニターしながらリチウムイオン二次電
池１１−１〜１１−３をセル毎に充電する。この組電池
１１の単セルの充電が終了すると、その後に、組電池１
２の単セルの充電に移行する。即ち、スイッチ回路５２
により、リチウムイオン二次電池１２−１〜１２−３の
端子を順次選択し、この選択された端子の電圧をモニタ
ーしながらリチウムイオン二次電池１２−１〜１２−３
をセル毎に充電する。Next, regarding the operation of the second embodiment,
The case of charging each cell will be described. First, the single cell of the assembled battery 11 is charged by the second charging device 30 first. That is, the switch circuit 51 sequentially selects the terminals of the lithium ion secondary batteries 11-1 to 11-3, and the lithium ion secondary batteries 11-1 to 11-3 are switched while monitoring the voltage of the selected terminals. Charge each cell. When the charging of the single cell of the assembled battery 11 is completed, then the assembled battery 1
The procedure proceeds to the charging of the single cell of No. 2. That is, the switch circuit 52
, The terminals of the lithium ion secondary batteries 12-1 to 12-3 are sequentially selected, and the lithium ion secondary batteries 12-1 to 12-3 are monitored while monitoring the voltage of the selected terminals.
Is charged for each cell.
【００２６】このように、この実施の形態２によれば、
必ず組電池１１か組電池１２が負荷４に対して放電可能
な状態で並列に接続されていることになる。従って、第
二充電装置３０による単セル充電を行っている最中に、
停電等による非常時の放電要請があったとしても、これ
に対応することが可能となる。また、上述の実施の形態
によれば、何れか一つのリチウムイオン二次電池が満充
電状態に達した後は、セル毎に端子電圧をモニターして
充電するようにしたので、セル間の端子電圧のアンバラ
ンス（即ち各セルの容量や内部抵抗のバラツキ）に起因
する過充電や充電不足を容易に解消することができ、複
数個のリチウムイオン二次電池をバランス良く満充電状
態にまで充電すると共に、これらリチウムイオン二次電
池からなる組電池を満充電状態にまで充電することがで
きる。従って、各リチウムイオン二次電池の能力を有効
に活用することが可能になる。As described above, according to the second embodiment,
The assembled battery 11 or the assembled battery 12 is always connected in parallel to the load 4 in a dischargeable state. Therefore, during the single cell charging by the second charging device 30,
Even if there is an emergency discharge request due to a power failure or the like, it is possible to respond to this. Further, according to the above-described embodiment, after any one of the lithium ion secondary batteries reaches the fully charged state, the terminal voltage is monitored and charged for each cell. It is possible to easily eliminate overcharging or insufficient charging due to voltage imbalance (that is, variations in cell capacity or internal resistance), and to charge multiple lithium ion secondary batteries in a well-balanced and fully charged state. At the same time, the battery pack including these lithium ion secondary batteries can be fully charged. Therefore, it becomes possible to effectively utilize the capacity of each lithium ion secondary battery.
【００２７】さらに、上述の実施の形態によれば、直列
接続された複数個のリチウムイオン二次電池の充電を目
的の異なる二種類の充電装置により、セルのバランスを
調整することで、複雑な電子部品や高精度な電圧判定回
路を要することなく、安価なリチウムイオン二次電池充
電装置を容易に実現することができる。なお、この発明
は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、要旨
を変えない範囲で種々変形可能である。例えば、上述の
各実施の形態では、組電池をバックアップ用として使用
するものとしたが、これに限定されることなく、この組
電池を主電源として使用する場合にも本発明を適用する
ことができる。Further, according to the above-described embodiment, by compensating the cell balance by using two kinds of charging devices having different purposes for charging a plurality of lithium-ion secondary batteries connected in series, a complicated structure is achieved. An inexpensive lithium-ion secondary battery charging device can be easily realized without the need for electronic parts and a highly accurate voltage determination circuit. The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be variously modified without departing from the scope of the invention. For example, in each of the above-described embodiments, the assembled battery is used as a backup, but the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to the case where the assembled battery is used as a main power source. it can.
【００２８】（実施の形態３）次に、この発明の実施の
形態３を説明する。上述の実施の形態１によれば、第二
充電装置３により組電池１をなすリチウムイオン二次電
池１−１〜１−ｎの全てが４．１Ｖにまで充電される
と、組電池１の端子電圧がｎ×４．１Ｖとなり、その
後、組電池１は、ｎ×４．１Ｖの電圧で第一充電装置１
によりフロート充電された状態に移行する。このフロー
ト充電の状態が長期間に及ぶと、組電池１をなす複数の
リチウムイオン二次電池の特性上のバラツキ（例えば内
部抵抗のバラツキ）に起因して各セル（リチウムイオン
二次電池）の端子電圧にアンバランスが生じ、その結
果、組電池１の放電容量が低下して放電持続時間が短く
なる場合がある。(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described. According to the above-described first embodiment, when all of the lithium ion secondary batteries 1-1 to 1-n forming the assembled battery 1 are charged to 4.1V by the second charging device 3, the assembled battery 1 The terminal voltage becomes n × 4.1V, and then the assembled battery 1 is at the voltage of n × 4.1V and the first charging device 1
Causes the float to be charged. When the state of this float charge is extended for a long period of time, due to variations in the characteristics of the plurality of lithium ion secondary batteries forming the assembled battery 1 (for example, variations in internal resistance), the cells (lithium ion secondary batteries) of each cell (lithium ion secondary battery) are affected. The terminal voltage may be unbalanced, and as a result, the discharge capacity of the battery pack 1 may be reduced and the discharge duration may be shortened.
【００２９】図５（ａ）に、フロート充電状態にある組
電池１の各セルの端子電圧を示す。この図に示す例は、
上述の実施の形態１において、１セルあたり４．１Ｖと
して第一充電装置２により組電池１をフロート充電する
場合を想定したものであって、ｎ個のリチウムイオン二
次電池からなる組電池１の端子電圧はｎ×４．１Ｖに維
持される。同図から理解されるように、充電初期では、
各セルの端子電圧は比較的そろっているが、フロート充
電時間の経過に伴って各セルの端子電圧に徐々にバラツ
キが生じ、次第にそのバラツキが拡大する傾向を示す。
このように各セルの端子電圧にバラツキが存在すると、
直列接続された複数のリチウムイオン二次電池１−１〜
１−ｎのうち、一部のリチウムイオン二次電池（セル）
の端子電圧が低下する。このため、組電池１の放電容量
が、端子電圧の低下したセルの制約を受けるため、放電
時間が短くなる。図６に、各セルの放電特性（放電電流
一定）の一例を示す。同図において、特性曲線Ｖ１ａ，
Ｖ１ｃ，Ｖ１ｎは、バラツキによる放電電圧の低下の度
合いが、小、中、大の場合を示している。同図から理解
されるように、放電電圧の低下の度合いが大きい程、放
電終止電圧（３Ｖ）に到達するまでの放電時間（ｔ１）
が短くなる。FIG. 5A shows the terminal voltage of each cell of the assembled battery 1 in the float charge state. The example shown in this figure is
In the first embodiment described above, it is assumed that the assembled battery 1 is float-charged by the first charging device 2 with 4.1 V per cell, and the assembled battery 1 includes n lithium ion secondary batteries. The terminal voltage of is maintained at n × 4.1V. As can be seen from the figure, in the initial stage of charging,
Although the terminal voltage of each cell is relatively uniform, the terminal voltage of each cell gradually varies with the elapse of the float charging time, and the variation tends to gradually increase.
If there are variations in the terminal voltage of each cell,
A plurality of lithium-ion secondary batteries 1-1 connected in series
Part of 1-n lithium-ion secondary battery (cell)
Terminal voltage drops. For this reason, the discharge capacity of the battery pack 1 is restricted by the cell having the lowered terminal voltage, and the discharge time is shortened. FIG. 6 shows an example of the discharge characteristics (constant discharge current) of each cell. In the figure, the characteristic curve V1a,
V1c and V1n indicate the cases where the degree of decrease in the discharge voltage due to variations is small, medium and large. As can be seen from the figure, the greater the degree of decrease in discharge voltage, the longer the discharge time (t1) until the discharge end voltage (3V) is reached.
Becomes shorter.
【００３０】上述の放電時間に関する不都合に加えて、
リチウムイオン二次電池の場合、過放電により端子電圧
が極端に低下すると、負電極の集電体である銅の溶出が
起きることによって損傷を受け、電池容量が著しく低下
する結果、組電池１から負荷４への電力供給時間（放電
時間）が設計された時間よりも遙かに短くなってしまう
という不都合も抱えている。このため、リチウムイオン
二次電池を過放電から保護する必要上、個々のリチウム
イオン二次電池の端子電圧が極端に低下することを防止
する必要がある。実施の形態２についても同様の不都合
が存在する。この実施の形態３に係るリチウムイオン二
次電池充電装置は、上述したような不都合を解消するも
のであって、フロート充電状態において、組電池１をな
す各リチウムイオン二次電池の端子電圧のバラツキを抑
える機能と、各リチウムイオン二次電池を過放電から保
護する機能とを備える。In addition to the above-mentioned disadvantages regarding the discharge time,
In the case of a lithium-ion secondary battery, if the terminal voltage drops extremely due to over-discharging, it is damaged by the elution of copper, which is the current collector of the negative electrode, and the battery capacity drops significantly. There is also an inconvenience that the power supply time (discharge time) to the load 4 becomes much shorter than the designed time. Therefore, in order to protect the lithium ion secondary battery from over-discharge, it is necessary to prevent the terminal voltage of each lithium ion secondary battery from dropping extremely. The second embodiment has the same disadvantage. The lithium-ion secondary battery charging device according to the third embodiment solves the above-described inconvenience, and in the float charging state, variations in the terminal voltage of each lithium-ion secondary battery forming the battery pack 1. And a function of protecting each lithium ion secondary battery from over discharge.
【００３１】以下、この実施の形態３に係るリチウムイ
オン二次電池充電装置について、前述の図１を援用する
と共に、図５ないし図７を参照して説明する。この実施
の形態３に係るリチウムイオン二次電池充電装置の構成
は、前述の図１に示す実施の形態１に係るリチウムイオ
ン二次電池充電装置の構成と基本的には同様であるが、
フロート充電での第一充電装置２の動作状態が異なって
いる。図７に、この実施の形態３に係る第一充電装置２
および第二充電装置３の各動作状態と出力状態との関係
を示す。同図において、「回復充電モード」は、図２に
示す「第一充電装置による組電池定電流充電」および
「第二充電装置による単セル定電流充電」に対応した動
作モードであり、「フロート充電モード」は、「第一充
電装置による組電池フロート充電」に対応した動作モー
ドである。また「第一の充電電圧」は、第二の充電装置
３により複数個のリチウムイオン二次電池１−１〜１−
ｎが充電されたことによって組電池１の端子電圧として
現れる電圧（この例ではｎ×４．１Ｖ）である。さらに
「第二の充電電圧」は、組電池１が満充電状態にあるも
のと見なし得る限度において、第一の充電電圧よりも低
く設定された所定の電圧である。この実施の形態３で
は、第二の充電電圧の下限を１００ｍＶとし、第二の充
電電圧を１セルあたり４．０５Ｖ程度に設定する。な
お、図７に示す「第一充電装置による組電池定電流充
電」、「第二充電装置による単セル定電流充電」、およ
び「第一充電装置による組電池フロート充電」の各モー
ドでのスイッチＳ，Ｓ−１，〜Ｓ−ｎ＋１の状態（ＯＮ
／ＯＦＦ）については図２と同様である。Hereinafter, the lithium ion secondary battery charging device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 7 while referring to FIG. 1 mentioned above. The configuration of the lithium ion secondary battery charging device according to the third embodiment is basically the same as the configuration of the lithium ion secondary battery charging device according to the first embodiment shown in FIG. 1 described above,
The operation state of the first charging device 2 in float charging is different. FIG. 7 shows the first charging device 2 according to the third embodiment.
And the relationship between each operating state and the output state of the second charging device 3 is shown. In the figure, the "recovery charging mode" is an operation mode corresponding to the "assembled battery constant current charging by the first charging device" and the "single cell constant current charging by the second charging device" shown in FIG. The "charging mode" is an operation mode corresponding to "the assembled battery float charging by the first charging device". In addition, the “first charging voltage” means a plurality of lithium ion secondary batteries 1-1 to 1-by the second charging device 3.
It is a voltage (n × 4.1 V in this example) that appears as a terminal voltage of the assembled battery 1 when n is charged. Further, the “second charging voltage” is a predetermined voltage set lower than the first charging voltage within a limit where the assembled battery 1 can be considered to be in a fully charged state. In the third embodiment, the lower limit of the second charging voltage is 100 mV, and the second charging voltage is set to about 4.05 V per cell. It should be noted that the switch in each mode of "assembly battery constant current charging by the first charging device", "single cell constant current charging by the second charging device", and "assembly battery float charging by the first charging device" shown in FIG. State of S, S-1, to S-n + 1 (ON
/ OFF) is the same as in FIG.
【００３２】同図から理解されるように、「回復充電モ
ード」において、「第一充電装置による組電池定電流充
電」の項目については、第一充電装置２が「ＯＮ」とさ
れ、第二充電装置３が「ＯＦＦ」とされる。このとき、
第一充電装置２は第一の充電電圧を出力する。また、
「回復充電モード」において、「第二充電装置による単
セル定電流充電」の項目については、第一充電装置２が
「ＯＮ」に維持され、第二充電装置３が「ＯＮ」とされ
る。このとき、第一充電装置２および第二の充電装置３
の双方が第一の充電電圧を出力する。この後、回復充電
モードからフロート充電モードに移行し、「第一充電装
置による組電池フロート充電」の制御が行われる。この
項目では、第一充電装置２が「ＯＮ」に維持され、第二
充電装置３が「ＯＦＦ」とされる。このとき、第一充電
装置２が第二の充電電圧を出力する。このように、フロ
ート充電に移行すると、組電池１は、第一の充電電圧よ
りも低い第二の充電電圧に設定される。As can be seen from the figure, in the "recovery charging mode", the first charging device 2 is set to "ON" for the item "constant current charging of the assembled battery by the first charging device", and the second The charging device 3 is turned off. At this time,
The first charging device 2 outputs a first charging voltage. Also,
In the “recovery charging mode”, the first charging device 2 is kept “ON” and the second charging device 3 is “ON” for the item “single cell constant current charging by the second charging device”. At this time, the first charging device 2 and the second charging device 3
Both output the first charging voltage. After that, the recovery charging mode is shifted to the float charging mode, and the control of "the assembled battery float charging by the first charging device" is performed. In this item, the first charging device 2 is kept "ON" and the second charging device 3 is "OFF". At this time, the first charging device 2 outputs the second charging voltage. In this way, when shifting to the float charging, the battery pack 1 is set to the second charging voltage lower than the first charging voltage.
【００３３】図５（ｂ）に、１セルあたりの端子電圧を
４．０５Ｖとして第二の充電電圧を設定した場合におけ
る各リチウムイオン二次電池の端子電圧を示す。同図か
ら理解されるように、長期間にわたって組電池１をフロ
ート充電状態においても、組電池１をなす各リチウムイ
オン二次電池の端子電圧のバラツキは小さく抑制され、
しかもこのバラツキはほとんど拡大しない。なお、上述
のフロート充電時に１セルあたり４．０５Ｖとして第二
の充電電圧を設定したが、これは一例であって、組電池
に使用するセルの特性に応じて第二の充電電圧を適切に
設定すればよい。その下限値についても同様である。以
上のように、回復充電モードでは、上述の実施の形態１
と同様に第一の充電電圧で組電池１を充電し、フロート
充電モードでは、第一の充電電圧よりも低い第二の充電
電圧で組電池１のフロート充電を行う。これにより、フ
ロート充電期間中の各セルの端子電圧のバラツキ、とり
わけ各セルの端子電圧の低下を抑制し、組電池１の放電
容量を確保している。FIG. 5B shows the terminal voltage of each lithium ion secondary battery when the second charging voltage is set with the terminal voltage per cell being 4.05V. As understood from the figure, even when the assembled battery 1 is float-charged for a long period of time, the variation in the terminal voltage of each lithium ion secondary battery forming the assembled battery 1 is suppressed to a small level,
Moreover, this variation hardly increases. The second charging voltage was set to 4.05 V per cell during the above-described float charging, but this is an example, and the second charging voltage is appropriately set according to the characteristics of the cells used in the assembled battery. Just set it. The same applies to the lower limit value. As described above, in the recovery charge mode, the first embodiment described above is used.
Similarly, the assembled battery 1 is charged with the first charging voltage, and in the float charging mode, the assembled battery 1 is float-charged with the second charging voltage lower than the first charging voltage. As a result, variations in the terminal voltage of each cell during the float charging period, particularly a decrease in the terminal voltage of each cell, is suppressed, and the discharge capacity of the assembled battery 1 is secured.
【００３４】次に、リチウムイオン二次電池の過放電を
防止するための機能について説明する。上述したよう
に、組電池１をなすリチウムイオン二次電池の過放電を
防止する必要がある。この実施の形態３では、非常時に
組電池１から負荷４に対して放電が行われる際、組電池
１をなす各セルの端子電圧を電圧プローブ６でモニター
し、何れかのセルの端子電圧が所定値にまで低下した場
合、スイッチＳを開放させることにより、負荷４に対す
る組電池１の放電を停止させる。これにより、組電池１
をなす各リチウムイオン二次電池の過放電を防止する。
スイッチＳを開放するための条件である所定の電圧（プ
ローブ６によるモニター値）は、リチウムイオン二次電
池の構成材料によって異なるが、正極にコバルト酸リチ
ウムやマンガン酸リチウムを使用したものでは、１セル
あたり２．５Ｖが目安となる。以上で実施の形態３を説
明した。Next, the function for preventing over-discharge of the lithium ion secondary battery will be described. As described above, it is necessary to prevent the lithium-ion secondary battery forming the assembled battery 1 from being over-discharged. In the third embodiment, when the battery pack 1 is discharged from the load 4 in an emergency, the terminal voltage of each cell forming the battery pack 1 is monitored by the voltage probe 6, and the terminal voltage of any cell is detected. When the voltage drops to a predetermined value, the switch S is opened to stop the discharge of the assembled battery 1 to the load 4. As a result, the battery pack 1
To prevent over-discharge of each lithium ion secondary battery.
The predetermined voltage for opening the switch S (monitored value by the probe 6) varies depending on the constituent material of the lithium ion secondary battery, but in the case where lithium cobalt oxide or lithium manganate is used for the positive electrode, it is 1 A guideline is 2.5V per cell. The third embodiment has been described above.
【００３５】以上、この発明の実施の形態を説明した
が、この発明は上述の実施の形態に限定されるものでは
なく、この発明の要旨を逸脱しない範囲での設計変更を
含む。例えば、上述の実施の形態３では、実施の形態１
の構成を前提としたが、実施の形態２の構成を前提とし
て同様に構成してもよい。また、上述の実施の形態３で
は、フロート充電モードでの充電電圧を低下させるため
の制御と、過放電を防止するための制御を併用するもの
としたが、これに限定されることなく、何れかの制御を
行うものとしてもよく、これらの制御と上述の実施の形
態１および２とどのように組み合わせてもよい。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments and includes design changes within the scope not departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described third embodiment, the first embodiment
Although the above configuration is assumed, the configuration may be similarly configured based on the configuration of the second embodiment. Further, in the third embodiment described above, the control for lowering the charging voltage in the float charging mode and the control for preventing over-discharging are used together, but the present invention is not limited to this. The above control may be performed, and these controls may be combined in any manner with the above-described first and second embodiments.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、直列接続された複数個のリチウムイオン二次電池組
電池のそれぞれの電池電圧を検出し、いずれか一つの電
池が充電完了電圧に到達すると第一充電装置による充電
を停止し、その他の電池に対して第二充電装置により、
充電完了電圧に到達するまで順番に充電するようにした
ので、直列接続された複数個のリチウムイオン二次電池
からなる組電池を、フロート充電状態で待機している場
合に効率的に充電することが可能となり、そのようなリ
チウムイオン二次電池充電装置を安価に実現することが
できる。As described above, according to the present invention, the battery voltage of each of a plurality of lithium-ion secondary battery assembled batteries connected in series is detected, and one of the batteries becomes the charging completion voltage. When it reaches, the charging by the first charging device is stopped, and for the other batteries by the second charging device,
Since the batteries are sequentially charged until the charge completion voltage is reached, it is necessary to efficiently charge the assembled battery consisting of multiple lithium-ion secondary batteries connected in series when waiting in the float charge state. It is possible to realize such a lithium-ion secondary battery charging device at low cost.
【図１】 この発明の実施の形態１に係るリチウムイオ
ン二次電池充電装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a lithium-ion secondary battery charging device according to Embodiment 1 of the present invention.
【図２】 この発明の実施の形態１に係るリチウムイオ
ン二次電池充電装置が有するスイッチの開閉状態（ＯＮ
／ＯＦＦ）を説明するための図である。FIG. 2 is an open / closed state (ON of a switch) included in the lithium-ion secondary battery charging device according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure for demonstrating / OFF).
【図３】 この発明の実施の形態１に係るリチウムイオ
ン二次電池の充電時の電圧特性および電流特性を示す図
である。FIG. 3 is a diagram showing voltage characteristics and current characteristics during charging of the lithium-ion secondary battery according to Embodiment 1 of the present invention.
【図４】 この発明の実施の形態２に係るリチウムイオ
ン二次電池充電装置の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a lithium-ion secondary battery charging device according to a second embodiment of the present invention.
【図５】 この発明の実施の形態３に係るリチウムイオ
ン二次電池充電装置による組電池の端子電圧（フロート
充電時）の特性を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing characteristics of a terminal voltage (at the time of float charging) of an assembled battery by the lithium-ion secondary battery charging device according to the third embodiment of the present invention.
【図６】 この発明の実施の形態３に係る組電池の端子
電圧（放電時の電圧）のバラツキを説明するための特性
図である。FIG. 6 is a characteristic diagram for explaining variations in terminal voltage (voltage during discharge) of the battery pack according to Embodiment 3 of the present invention.
【図７】 この発明の実施の形態３に係るリチウムイオ
ン二次電池充電装置の動作を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the lithium-ion secondary battery charging device according to the third embodiment of the present invention.
１，１１，１２…組電池（直列接続された複数個のリチ
ウムイオン二次電池）
１−１〜１−ｎ…リチウムイオン二次電池（セル）
２，２０…第一充電装置
３，３０…第二充電装置
４…負荷
５，５１，５２…スイッチ回路
６，６０…電圧プローブ
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２…スイッチ
Ｓ−１〜Ｓ−ｎ＋１，Ｓ１−１〜Ｓ１−４，Ｓ２−１〜
Ｓ２−４…スイッチ1, 11, 12 ... Assembly battery (plurality of lithium ion secondary batteries connected in series) 1-1 to 1-n ... Lithium ion secondary battery (cell) 2, 20 ... First charging device 3, 30 ... Second charging device 4 ... Loads 5, 51, 52 ... Switch circuits 6, 60 ... Voltage probes S, S1, S2 ... Switches S-1 to S-n + 1, S1-1 to S1-4, S2-1.
S2-4 ... switch
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA03 CA02 CA14 CC02 5H030 AA09 AS14 BB03 BB04 FF43 FF44 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 5G003 AA01 BA03 CA02 CA14 CC02 5H030 AA09 AS14 BB03 BB04 FF43 FF44
Claims (8)
二次電池からなる組電池を充電するための充電装置にお
いて、 前記組電池を充電する第一の充電装置と、 前記組電池をなす各リチウムイオン二次電池の端子を選
択するためのスイッチ切替手段と、 前記スイッチ切替手段により選択された端子の電圧をモ
ニターしながら前記組電池をなす複数個のリチウムイオ
ン二次電池をセル毎に充電する第二の充電装置と、 を備えて構成されたことを特徴とするリチウムイオン二
次電池充電装置。1. A charging device for charging an assembled battery composed of a plurality of lithium-ion secondary batteries connected in series, comprising: a first charging device for charging the assembled battery; and each lithium forming the assembled battery. A switch switching unit for selecting a terminal of the ion secondary battery, and a plurality of lithium ion secondary batteries forming the assembled battery are charged for each cell while monitoring the voltage of the terminal selected by the switch switching unit. A lithium-ion secondary battery charging device comprising: a second charging device;
次電池充電装置において、 前記第一の充電装置は、前記組電池をなす複数個のリチ
ウムイオン二次電池のうちの何れか一つが満充電状態に
なるまで前記組電池を充電し、 前記第二の充電装置は、前記組電池をなす複数個のリチ
ウムイオン二次電池のうちの何れか一つが満充電状態に
なった場合、前記複数個のリチウムイオン二次電池のう
ち、満充電状態に至っていない他のリチウムイオン二次
電池を１セルずつ充電することを特徴とするリチウムイ
オン二次電池充電装置。2. The lithium-ion secondary battery charging device according to claim 1, wherein the first charging device is one of a plurality of lithium-ion secondary batteries forming the assembled battery. The assembled battery is charged until a charged state is reached, and the second charging device is configured such that when any one of the plurality of lithium ion secondary batteries forming the assembled battery is in a fully charged state, the plurality of A lithium-ion secondary battery charging device, characterized in that, of the individual lithium-ion secondary batteries, another lithium-ion secondary battery that has not reached a fully charged state is charged one cell at a time.
二次電池からなる組電池であって互いに並列接続された
第一および第二の組電池を充電するための充電装置にお
いて、 前記第一の組電池および第二の組電池を充電する第一の
充電装置と、 前記第一の組電池をなす各リチウムイオン二次電池の端
子を選択するための第一のスイッチ切替手段と、 前記第二の組電池をなす各リチウムイオン二次電池の端
子を選択するための第二のスイッチ切替手段と、 前記第一のスイッチ切替手段により選択された端子の電
圧をモニターしながら前記第一の組電池をなす複数個の
リチウムイオン二次電池をセル毎に充電し、前記第二の
スイッチ切替手段により選択された端子の電圧をモニタ
ーしながら前記第二の組電池をなす複数個のリチウムイ
オン二次電池をセル毎に充電する第二の充電装置と、 を備えて構成されたことを特徴とするリチウムイオン二
次電池充電装置。3. A battery pack comprising a plurality of lithium-ion secondary batteries connected in series, the charging device charging a first battery pack and a second battery pack connected in parallel to each other. A first charging device for charging the assembled battery and the second assembled battery; first switch switching means for selecting a terminal of each lithium-ion secondary battery forming the first assembled battery; Second switch switching means for selecting a terminal of each lithium ion secondary battery forming the assembled battery, and the first assembled battery while monitoring the voltage of the terminal selected by the first switch switching means. Charging a plurality of lithium ion secondary batteries for each cell, and monitoring a voltage of a terminal selected by the second switch switching means while forming a plurality of lithium ion secondary batteries forming the second assembled battery. Pond second charging device and a lithium ion secondary battery charging apparatus characterized by being configured with a charging each cell.
二次電池からなる組電池を充電するための充電方法にお
いて、 （ａ）前記組電池をなす複数個のリチウムイオン二次電
池のうちの何れか一つが満充電状態になるまで前記組電
池を定電流で充電するステップと、 （ｂ）前記組電池をなす複数個のリチウムイオン二次電
池のうちの何れか一つが満充電状態になった場合、前記
複数個のリチウムイオン二次電池のうち、満充電状態に
至っていない他のリチウムイオン二次電池を１セルずつ
定電流で充電するステップと、 （ｃ）前記組電池をなす複数個のリチウムイオン二次電
池をセル毎に充電した後に、前記組電池をフロート充電
するステップと、 を含むことを特徴とするリチウムイオン二次電池充電方
法。4. A charging method for charging an assembled battery comprising a plurality of lithium ion secondary batteries connected in series, comprising: (a) any one of a plurality of lithium ion secondary batteries forming the assembled battery. Charging the assembled battery with a constant current until one of them is in a fully charged state; (b) Any one of a plurality of lithium ion secondary batteries forming the assembled battery is in a fully charged state. In this case, among the plurality of lithium-ion secondary batteries, a step of charging another lithium-ion secondary battery that has not reached a fully charged state with a constant current one cell at a time, (c) Charging the lithium-ion secondary battery cell by cell, and then floating-charging the assembled battery, and a method of charging a lithium-ion secondary battery, comprising:
二次電池が充電されたことによって前記組電池の端子電
圧として現れる第一の電圧よりも低い第二の電圧で前記
組電池をフロート充電することを特徴とする請求項１ま
たは２に記載されたリチウムイオン二次電池充電装置。5. The first charging device is lower than a first voltage appearing as a terminal voltage of the assembled battery due to the plurality of lithium ion secondary batteries being charged by the second charging device. The lithium ion secondary battery charging device according to claim 1 or 2, wherein the assembled battery is float-charged with a second voltage.
をなす複数個のリチウムイオン二次電池が充電されたこ
とによって前記第一および第二の組電池の端子電圧とし
て現れる第一の電圧よりも低い第二の電圧で前記第一お
よび第二の組電池をフロート充電することを特徴とする
請求項３に記載されたリチウムイオン二次電池充電装
置。6. The first and second charging devices charge the plurality of lithium ion secondary batteries forming the first and second battery packs by the second charging device. The lithium ion secondary battery according to claim 3, wherein the first and second assembled batteries are float-charged with a second voltage lower than a first voltage appearing as a terminal voltage of the second assembled battery. Battery charger.
では、 前記第二の充電装置により前記複数個のリチウムイオン
二次電池が充電されたことによって前記組電池の端子電
圧として現れる第一の電圧よりも低い第二の電圧で前記
組電池をフロート充電することを特徴とする請求項４に
記載されたリチウムイオン二次電池充電方法。7. The step of float-charging the battery pack, wherein the first voltage appearing as a terminal voltage of the battery pack due to the plurality of lithium-ion secondary batteries being charged by the second charging device is higher than the first voltage. The lithium-ion secondary battery charging method according to claim 4, wherein the assembled battery is float-charged with a second voltage that is also low.
二次電池の各端子電圧をモニターし、何れかの端子電圧
が所定値にまで低下した場合、前記組電池の放電を停止
させる手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし３
の何れか１項に記載されたリチウムイオン二次電池充電
装置。8. A means for monitoring the terminal voltage of each of the plurality of lithium ion secondary batteries forming the assembled battery, and stopping the discharge of the assembled battery when any of the terminal voltages drops to a predetermined value. 4. The method according to claim 1, wherein
The lithium-ion secondary battery charging device described in any one of 1.
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