JP3005460B2

JP3005460B2 - 二次電池の充電方法

Info

Publication number: JP3005460B2
Application number: JP7302950A
Authority: JP
Inventors: 幹隆玉井
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-04-18
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 2000-01-31
Anticipated expiration: 2015-11-21
Also published as: JPH097641A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、充電と休止とを繰り返
して二次電池をパルス充電する方法であって、特に鉛蓄
電池やリチウムイオン二次電池等の二次電池の充電に好
適な充電方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】二次電池の１つであるリチウムイオン二
次電池を充電する方法としては、定電流充電した後に定
電圧充電するのが一般的である。この充電方法は、電池
電圧が設定電圧（例えば、4.10Ｖ）になるまで定電流充
電し、電圧が設定電圧に到達した後は、電池電圧が設定
電圧を越えて上昇しないように、設定電圧による定電圧
充電に切り換えるものである。この充電方法は、定電流
充電する充電電流を大きくすることにより、満充電する
時間を短くすることができる。しかしながら、充電電流
を大きくしても、充電閉回路内に存在する直流抵抗成分
によって定電流充電期間が短くなるため、充電電流を大
きくすればする程、充電時間が短縮されるというもので
はない。更に、充電電流を余りに大きくすると、電池性
能が低下する恐れがある。

【０００３】一方、特開平２−１１９５３９号公報に記
載された充電方法は、定電流充電するときの電池の最終
電圧を、その後に定電圧充電するときの設定電圧（4.10
Ｖ）よりも高い電圧（例えば、4.40Ｖ）とすることによ
って、二次電池の充電時間の短縮化を図るものである。
この充電方法は、最初に最終電圧を高くして定電流充電
するので、定電流充電時の充電量を多くして、トータル
の充電時間を短くすることができる。更にこの充電方法
は、定電流充電するときの最終電圧を高くする程、充電
時間を短くできるものである。しかしながら、定電流充
電するときの設定電圧を高くすると、リチウムイオン二
次電池の電池性能を低下させる弊害がある。

【０００４】本発明者は、これを解消することを目的と
して、充電と休止とを繰り返すパルス充電によって、電
池性能の低下を防止して充電時間を短縮する技術を開発
した（特開平６−１１３４７４号公報）。この充電方法
は、充電を開始した当初は、電池電圧が第１の電圧（例
えば、4.40Ｖ）に上昇するまで定電流充電し、その後、
第１の電圧での定電圧充電と充電休止とを繰り返すパル
ス充電を行うものである。パルス充電後は、第１の電圧
より低い第２の電圧（4.10Ｖ）で定電圧充電して満充電
する。

【０００５】この充電方法は、パルス充電する工程にお
いて、二次電池の満充電電圧より高い第１の電圧での充
電を行うが、充電と休止とを繰り返すので、電池性能の
低下を防止できる。また、第２の電圧より高い第１の電
圧による充電を行うので、充電時間を短くできるが、定
電流充電回路、パルス充電回路及び定電圧充電回路を必
要とするため、充電回路が複雑となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、リチウ
ムイオン二次電池等の二次電池を急速充電する方法が種
々提案されているが、いずれも十分に満足できるもので
はなかった。

【０００７】そこで、本発明は、二次電池の過充電によ
る劣化を招くことなく、二次電池を急速充電する充電方
法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、充電と休止と
を繰り返して二次電池をパルス充電する方法であって、
１パルス当りの充電として前記二次電池を所定容量だけ
充電した後に前記二次電池の充電を休止し、この休止中
に前記二次電池の電池電圧が第１の設定電圧以下になる
と前記二次電池の充電を再開することを繰り返して前記
二次電池をパルス充電することを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【作用】本発明の二次電池の充電方法によれば、二次電
池は、１パルス当りの充電として所定容量だけの充電が
行われた後、一旦充電が休止される。この休止中に前記
二次電池の電池電圧が第１の設定電圧以下になると、前
記二次電池の充電が再開される。以後、これを繰り返し
て前記二次電池はパルス充電される。

【００１０】

【実施例】以下、実施例を参照しながら本発明の説明を
行うが、本発明における「充電の休止」とは、充電電流
を０にすることのみを意味するのではなく、充電電流を
微小電流としてトリクル充電を行うこと、二次電池を第
１の設定電圧Ｖ1で定電圧充電すること、または二次電
池の微小放電を行うことも意味するものとする。

【００１１】まず、本発明の充電方法は、その基本原理
を表す図１の波形図に示している如く、以下のようにし
て二次電池をパルス充電することを特徴とするものであ
る。即ち、二次電池は、１パルス当りの充電として所定
容量だけ充電される。具体的には、二次電池の充電量で
ある［充電電流Ｉc×充電時間Ｔa］が、１パルス当りの
充電として二次電池の満充電容量の10％以下となるよう
に、好ましくは５％以下、更に好ましくは１％以下とな
るように、二次電池を充電する。なお、この所定容量
は、二次電池の充電中において常時一定に保持される必
要はなく、10％を越えない範囲で変動してもよい。

【００１２】例えば、二次電池の満充電容量が1300mAh
であり、充電電流Ｉcが１Ｃ（＝1300mA）の定電流であ
るとすると、充電時間Ｔaを360秒以下に設定して充電す
ればよい。なお、充電電流が図１のように定電流でな
く、三角波状や正弦波状等のように規則正しく変動する
場合には、平均電流を前述の充電電流Ｉcとして、充電
時間Ｔaを適宜に算出すればよい。一方、不規則に変動
する場合には、充電電流を検出しながら、［充電電流×
充電時間］を積算することによって充電容量を演算す
る。そして、この演算容量が二次電池の満充電容量の10
％以内となるように、二次電池の充電を行えば良い。

【００１３】斯る所定容量の充電が終了すると、二次電
池の充電が休止される。そして、この休止中に二次電池
の電池電圧が第１の設定電圧Ｖ1（二次電池を過充電し
ない電圧、換言すれば二次電池の満充電電圧であり、例
えば、4.10Ｖ/cell）以下になると二次電池の所定量の
充電を再開する。以後、所定量の充電と休止とを繰り返
して、二次電池はパルス充電される。

【００１４】なお、図１において、充電の休止後に二次
電池の充電を再開するに際して、二次電池の電池電圧が
第１の設定電圧Ｖ1以下になると、即座に充電を再開し
ているが、充電の休止中における二次電池の電池電圧を
正確に測定し、回路の誤動作を防止するためには、充電
を休止する時間を所定時間以上とし、当該時間経過後に
充電を再開するのが好ましい。

【００１５】また、図１において、二次電池のパルス充
電は、二次電池を連続充電して、二次電池の電池電圧が
第２の設定電圧Ｖ2（例えば、4.15Ｖ/cell）に到達した
後に行われているが、二次電池の充電の開始直後からパ
ルス充電するようにしてもよい。この第２の設定電圧Ｖ
2は、第１の設定電圧Ｖ1と同じ電圧でも、あるいは第１
の設定電圧Ｖ1より高くまたは低く設定してもよい。

【００１６】図２は斯る充電方法の基本原理を実施する
ための概略回路図である。この回路は、直流電源２１
と、二次電池Ｂと、第１スイッチＳＷ１と、充電電流検
出回路２２と、充電制御回路２３とを備える。また、第
１スイッチＳＷ１と並列に、第２スイッチＳＷ２及び電
流制限抵抗Ｒ１からなるトリクル充電回路２４と、第３
スイッチＳＷ３及び定電圧回路２５からなる定電圧充電
回路２６とが接続され、更に、二次電池Ｂと並列に、第
４スイッチＳＷ４及び放電抵抗Ｒ２からなる放電回路２
７が接続されている。

【００１７】なお、トリクル充電回路２４、定電圧充電
回路２６または放電回路２７は夫々、充電の休止とし
て、充電電流を微小電流としてトリクル充電を行うこ
と、二次電池を第２の設定電圧Ｖ2で定電圧充電するこ
と、または二次電池の微小放電を行うことのいずれかを
選択する場合にのみ設ければよい。

【００１８】直流電源２１は、商用電源である交流100
Ｖを、二次電池Ｂの充電に適した直流に変換する。直流
電源２１の電圧値及び電流値は特に制限されないが、電
圧値として、二次電池を過充電しない値（例えば、二次
電池の満充電電圧が4.10Ｖ/cellであるとすると、4.35
Ｖ/cell程度）に設定されると、本発明による充電方法
を実施するための充電制御回路（詳細は後述参照）に故
障が発生しても、二次電池を過充電することがない。

【００１９】第１スイッチＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４
は、トランジスタやMOSFET等の半導体スイッチング素子
からなる。第１スイッチＳＷ１がオンのとき、二次電池
Ｂは充電され、オフのとき、二次電池Ｂの充電は休止さ
れる。

【００２０】また第１スイッチＳＷ１がオフ状態におい
て、第２スイッチＳＷ２がオンのとき、二次電池Ｂはト
リクル充電され、第３スイッチＳＷ３がオンのとき、二
次電池Ｂは第１の設定電圧Ｖ1で定電圧充電される。更
にまた第１スイッチＳＷ１がオフ状態において、第４ス
イッチＳＷ４がオンのとき、二次電池Ｂは微小電流で放
電される。

【００２１】充電制御回路２３は、まず二次電池Ｂの電
池電圧を検出する。電池電圧の検出は、図に示すよう
に、直列接続された複数の二次電池Ｂの全体電圧を測定
しても良いが、二次電池の電池電圧にばらつきが生じる
可能性がある場合には、各二次電池の過充電を確実に防
止するために、各二次電池の電圧を測定し、その中の最
大電圧による制御を行うようにするのが好ましい。更
に、充電制御回路２３は、充電電流検出回路２２にて検
出された充電電流に基づいて充電量を演算する。そし
て、これら電池電圧及び充電量に応答して、第１スイッ
チＳＷ１〜第４スイッチＳＷ４をオンオフ制御する。

【００２２】この回路の動作について、充電電流を０に
して充電を休止する場合を簡単に説明すると、まず、第
１スイッチＳＷ１をオン状態として、二次電池Ｂの電池
電圧が第２の設定電圧Ｖ2（4.15Ｖ/cell）に到達するま
で、二次電池Ｂを充電する。二次電池Ｂの電池電圧が第
２の設定電圧Ｖ2に到達すると、二次電池Ｂを、所定容
量（二次電池の満充電容量の10％以下の容量）だけ充電
する。この充電は、直流電源１が定電流を発生する場合
には充電時間を制御し、そうでない場合には、充電電流
検出回路２２により検出された充電電流に基づいて充電
制御回路２３が充電量を積算演算して制御する。

【００２３】斯る所定容量の充電が終了すると、第１ス
イッチＳＷ１をオフとして二次電池Ｂの充電を休止す
る。そして、この休止に伴って二次電池Ｂの電池電圧が
第１の設定電圧Ｖ1以下になると、二次電池Ｂの所定容
量の充電を再開する。以後、二次電池Ｂの充電と休止と
を繰り返して、二次電池Ｂをパルス充電する。

【００２４】以上が本発明の基本原理についての説明で
あるが、本発明では、二次電池Ｂの特性劣化を防止し、
より一層の安全性を向上するために、第１の設定電圧Ｖ
1（及び第２の設定電圧Ｖ2）を周囲温度により適宜に補
正してもよい。即ち、周囲温度が低い場合にはこれら設
定電圧を高くし、周囲温度が高い場合には低くする。ま
た、所定容量の充電におけるその充電量を、周囲温度が
低い場合には大きく、高い場合には小さく設定するのが
好ましい。

【００２５】更に、第３の設定電圧Ｖ3（第１の設定電
圧Ｖ1より高い値）を設定し、充電中に二次電池の電池
電圧がこの第３の設定電圧Ｖ3に到達すると、それまで
の充電量に関係なく、充電を休止または禁止するか、あ
るいはこの第３の設定電圧Ｖ3での定電圧を行う等、二
次電池Ｂが過充電しないようにするのが好ましい。この
第３の設定電圧Ｖ3についても、周囲温度が低い場合に
は高くし、高い場合には低くするのが好ましい。

【００２６】以下、本発明のより具体例である第１実施
例について、図３に基いて説明する。この例では、電池
電圧が第１の設定電圧Ｖ1（既述の第２の設定電圧Ｖ2に
相当する電圧）に到達した後にパルス充電を開始するも
のである。

【００２７】この充電回路は直列接続された２個のリチ
ウムイオン二次電池Ｂ１、Ｂ２を内蔵するパック電池３
４の充電回路を示す。この充電回路は、直流電源３１
と、スイッチングトランジスタＳＷと、充電制御回路３
２と、充電終了制御回路３３とを備える。

【００２８】直流電源３１は、商用電源である交流100
Ｖを、二次電池Ｂ１、Ｂ２の充電に適した直流の定電圧
及び定電流（例えば、10Ｖの定電圧と1.3Ａの定電流）
を発生する。スイッチングトランジスタＳＷは、トラン
ジスタやMOSFET等の半導体スイッチング素子からなる。
スイッチングトランジスタＳＷがオンのとき、二次電池
Ｂ１、Ｂ２は定電流充電され、スイッチングトランジス
タＳＷがオフのときに二次電池Ｂ１、Ｂ２の充電は休止
される。スイッチングトランジスタＳＷがオンオフに切
り換えられて、二次電池Ｂ１、Ｂ２がパルス充電され
る。

【００２９】パック電池３４は、二次電池Ｂ１、Ｂ２の
個々の電圧を検出して電池の過充電を保護する過充電保
護回路を内蔵している。過充電保護回路は、二次電池Ｂ
１、Ｂ２の個々の電池電圧を検出し、電池電圧が4.35Ｖ
（前述の第３の設定電圧Ｖ3に相当）以上になると過充
電検出信号を発生する電圧検出回路３５、３６と、電圧
検出回路３５、３６からの過充電検出信号が30ミリ秒以
上継続して出力されると充電禁止信号を出力する遅延回
路３７と、二次電池Ｂ１、Ｂ２に直列接続され、充電禁
止信号に応答して充電を禁止するMOSFET３８とからな
る。

【００３０】過充電保護回路は次の動作により、二次電
池Ｂ１、Ｂ２の過充電を防止する。二次電池Ｂ１、Ｂ２
の電池電圧がいずれも4.35Ｖより低いとき、電圧検出回
路３５、３６は過充電検出信号を発しない。従って、遅
延回路３７から充電禁止信号は発生されず、MOSFET３８
はオフ状態とならない。一方、二次電池Ｂ１、Ｂ２の少
なくとも一方の電池電圧が、4.35Ｖよりも高くなると、
電圧検出回路３５、３６のいずれかは過充電検出信号を
発する。そして、斯る過充電検出信号が30ミリ秒以上継
続して発せられると、遅延回路３７から充電禁止信号が
発生され、MOSFET３８はオフ状態となる。

【００３１】即ち、過充電保護回路は、二次電池Ｂ１、
Ｂ２の内、少なくとも一方の電池電圧が30ミリ秒以上の
時間継続して4.35Ｖ以上になると、MOSFET３８を強制的
にオフ状態として二次電池Ｂ１、Ｂ２の充電を禁止し、
二次電池Ｂ１、Ｂ２の過充電を防止するようになってい
る。一方、二次電池Ｂ１、Ｂ２の電圧が4.35Ｖを越えな
いとき、及びいずれかの電圧が4.35Ｖ以上になってもそ
の時間が30ミリ秒以下であるときは、MOSFET３８をオン
状態に保持する。

【００３２】充電制御回路３２は、スイッチングトラン
ジスタＳＷをオンオフに切り換えて、二次電池Ｂ１、Ｂ
２をパルス充電する。このため、充電制御回路３２は、
二次電池Ｂ１、Ｂ２の合計電圧を第１の設定電圧Ｖ1
（この実施例では、8.20Ｖとなる）と比較する差動アン
プ３９と、差動アンプ３９の出力によりオンオフされる
MOSFET４０と、MOSFET４０と並列に接続されたコンデン
サＣ１と、コンデンサＣ１とMOSFET４０に電力を供給す
る定電流源４１と、コンデンサＣ１の両端電圧を基準電
圧Ｅ1と比較する差動アンプ４２とを備える。差動アン
プ４２の出力信号がHighとなると、スイッチングトラン
ジスタＳＷはオン状態からオフ状態に切り換えられる。

【００３３】この充電制御回路３２は、二次電池Ｂ１、
Ｂ２の合計電圧を第１の設定電圧Ｖ1と比較するように
しているが、二次電池Ｂ１、Ｂ２の電池電圧のばらつき
による過充電を防止するために、個々の二次電池Ｂ１、
Ｂ２の電池電圧を検出して、夫々を第１の設定電圧Ｖ1
（この場合、4.10Ｖとなる）と比較し、いずれかの二次
電池Ｂ１、Ｂ２の電池電圧が第１の設定電圧Ｖ1に到達
すると差動アンプ４２の出力信号がHighとなるように構
成してもよい。

【００３４】充電終了制御回路３３は、スイッチングト
ランジスタＳＷをオフに切り換えて、二次電池Ｂ１、Ｂ
２の充電を終了する。このため、充電終了制御回路３３
は、差動アンプ４２の出力信号を入力するインバータ４
３と、インバータ４３の出力によりオンオフされるMOSF
ET４４と、MOSFET４４と並列に接続されたコンデンサＣ
２と、コンデンサＣ２とMOSFET４４に電力を供給する定
電流源４５と、コンデンサＣ２の両端電圧を基準電圧Ｅ
2と比較する差動アンプ４６と、差動アンプ４６の出力
信号をラッチするラッチ回路４７と、ラッチ回路４７の
ラッチ信号によりオンオフされるトランジスタ４８とを
備える。差動アンプ４２の出力信号がHighとなって設定
時間（例えば、10秒）が経過すると、二次電池Ｂ１、Ｂ
２はマン充電されたものとして、スイッチングトランジ
スタＳＷがオフ状態に切り換わり、二次電池Ｂ１、Ｂ２
の充電が終了する。

【００３５】以下、第１実施例の充電方法について説明
する。まず二次電池Ｂ１、Ｂ２は、定電流充電される。
そして、二次電池Ｂ１、Ｂ２の合計電圧が、第１の設定
電圧Ｖ1を越えると、差動アンプ３９の出力信号はLowと
なり、MOSFET４０はオフ状態となる。その結果、コンデ
ンサＣ１が定電流源４１により充電され、所定時間が経
過すると、コンデンサＣ１の両端電圧が基準電圧Ｅ1の
電圧を越え、差動アンプ４２の出力信号がHighとなる。
差動アンプ４２の出力信号がHighとなると、スイッチン
グトランジスタＳＷはオン状態から強制的にオフ状態に
切り換えられ、二次電池Ｂ１、Ｂ２の充電が休止され
る。

【００３６】即ち、二次電池Ｂ１、Ｂ２は、その合計電
圧が第１の設定電圧Ｖ1を越えてから、所定時間が経過
するまで充電された後、充電が休止される。

【００３７】ここで、所定時間は、既述の如く、二次電
池Ｂ１、Ｂ２を過充電して劣化させない充電量の充電を
行うように設定されるものであり、所定時間内での二次
電池Ｂ１、Ｂ２の充電量が、二次電池Ｂ１、Ｂ２の満充
電容量の10％以下となるように設定される。

【００３８】斯る充電休止に伴って二次電池Ｂ１、Ｂ２
の電池電圧は低下する。そして、電池電圧が第１の設定
電圧Ｖ1以下になると、差動アンプ３９の出力信号はHig
hとなり、MOSFET４０はオン状態となる。従って、コン
デンサＣ１がMOSFET４０を通じて放電され、差動アンプ
４２の出力信号がLowとなる。差動アンプ４２の出力信
号がLowとなると、スイッチングトランジスタＳＷはオ
フ状態から再度にオン状態に切り換えられ、二次電池Ｂ
１、Ｂ２の充電が再開される。

【００３９】この充電の再開により、二次電池Ｂ１、Ｂ
２の電池電圧は、再び第１の設定電圧Ｖ1を越えるた
め、前述と同様に、所定時間が経過すると再び充電が休
止される。以後、二次電池Ｂ１、Ｂ２は、所定時間の充
電と、二次電池Ｂ１、Ｂ２の電池電圧が第１の設定電圧
Ｖ1を下回るまでの休止とを繰り返してパルス充電され
る。

【００４０】ところで、差動アンプ４２の出力がHighに
なると、インバータ４３の出力がLowとなって、MOSFET
４４はオフ状態となる。その結果、コンデンサＣ２が定
電流源４５により充電される。但し、差動アンプ４２の
出力が一旦Highとなっても、10秒より短い時間でLowに
変わる（即ち、二次電池Ｂ１、Ｂ２の充電が再開され
る）と、MOSFET４４がオフ状態からオン状態に変わるた
め、コンデンサＣ２の両端電圧は基準電圧Ｅ2を越える
ことはない。その結果、スイッチングトランジスタＳＷ
はオフ状態に切り換えられず、二次電池Ｂ１、Ｂ２の充
電（即ち、前述のパルス充電）は継続される。

【００４１】一方、差動アンプ４２の出力のHigh状態が
10秒以上継続されると、コンデンサＣ２の両端電圧は基
準電圧Ｅ2の電圧を越え、差動アンプ４６の出力信号がH
ighとなる。差動アンプ４６の出力信号がHighとなる
と、ラッチ回路４７のラッチ信号がLowとなる。その結
果、トランジスタ４８がオン状態となって、スイッチン
グトランジスタＳＷはオフ状態に切り換えられ、二次電
池Ｂ１、Ｂ２は満充電されたとして、充電が終了する。

【００４２】なお、二次電池Ｂ１、Ｂ２の充電を直ちに
終了せず、ラッチ信号がLowとなった後、更に任意の時
間、追加充電を行ったり、第１の設定電圧Ｖ1による定
電圧充電を行っても良い。更には、これら充電が終了し
た後、二次電池を所定量放電し、更に再充電を行うよう
にしてもよい。

【００４３】図４は第１実施例におけるパック電池３４
内に設けられた過充電保護回路の他の実施例を示してい
る。この過充電保護回路は、二次電池Ｂに直列接続され
た電流ヒューズＨと、二次電池Ｂの電池電圧が第１の設
定電圧Ｖ1を越えた状態で所定容量を越える充電が継続
した行われたことを検出する検出回路ＩＣと、検出回路
ＩＣの出力に応答して、電流ヒューズＨを溶断するため
のスイッチング動作を行う４つのスイッチＱ１〜Ｑ４を
備えている。

【００４４】検出回路ＩＣは、二次電池Ｂの電池電圧が
第１の設定電圧Ｖ1を越えた状態で所定容量を越える充
電が継続して行われたことを検出するために、電池電圧
検出部と充電容量検出部とを有している。充電容量検出
部は、二次電池Ｂの充電が定電流で行われる場合には、
充電時間を測定して充電容量を検出する。

【００４５】斯る構成において、検出回路ＩＣが、二次
電池Ｂの電池電圧が第１の設定電圧Ｖ1を越えた状態で
所定容量を越える充電が継続して行われたことを検出す
ると、検出回路ＩＣの出力端子OUTよりHigh信号が出力
される。これにより、４つのスイッチＱ１〜Ｑ４がオン
状態となって、スイッチＱ４のオン状態は以後継続さ
れ、電流ヒューズＨが溶断し、二次電池Ｂの充電が完全
に阻止される。

【００４６】なお、電流ヒューズに換えて、温度ヒュー
ズと加熱素子（例えば、発熱抵抗）とによるもの、また
は温度ヒューズとトランジスタとをサーモカップリング
したものを用いてもよい。

【００４７】図５は本発明の具体的な第２実施例を示し
ている。この例でも、二次電池の電池電圧が第１の設定
電圧Ｖ1に到達した後にパルス充電を行っている。

【００４８】この充電回路はリチウムイオン二次電池Ｂ
を含むパック電池５０内に充電制御回路が設けられた例
を示しており、直流電源５１と、スイッチングトランジ
スタＳＷと、充電制御回路５２とを備える。

【００４９】直流電源５１は、商用電源である交流100
Ｖを、二次電池Ｂの充電に適した直流の定電圧及び定電
流（例えば、５Ｖの電圧と1.3Ａの定電流）を発生す
る。スイッチングトランジスタＳＷは、トランジスタや
MOSFET等の半導体スイッチング素子からなり、これがオ
ンオフに切り換えられて、二次電池Ｂはパルス充電され
る。

【００５０】充電制御回路５２は、スイッチングトラン
ジスタＳＷをオンオフに切り換えて、二次電池Ｂをパル
ス充電する。このため、充電制御回路５２は、二次電池
Ｂの電池電圧を第１の設定電圧Ｖ1（この実施例では、
4.10Ｖとなる）と比較する差動アンプ５３と、差動アン
プ５３の出力によりオンオフされるMOSFET５４と、MOSF
ET５４と並列に接続されたコンデンサＣと、コンデンサ
ＣとMOSFET５４に電力を供給する定電流源５５と、コン
デンサＣの両端電圧が反転閾値を越えるとLow信号を出
力するインバータ５６と、インバータ５６の出力信号に
よりオンオフされる２段のトランジスタ５７及び５８
と、スイッチングトランジスタＳＷのゲート端子に接続
されたＣＲ積分回路５９とを備える。

【００５１】なお、定電流源５５は、二次電池Ｂの電池
電圧に比例した電流値を発生する（即ち、二次電池Ｂの
電池電圧が大きくなると大きな電流を発生する）ように
なっており、単に抵抗から構成してもよい。

【００５２】以下、第２実施例の充電方法について図６
の波形図を参照して説明する。まず二次電池Ｂは、定電
流充電される。そして、二次電池Ｂの電池電圧が、第１
の設定電圧Ｖ1を越えると、差動アンプ５３の出力信号
はLowとなり、MOSFET５４はオフ状態となる。その結
果、コンデンサＣが定電流源５５により充電され、所定
時間が経過すると、コンデンサＣの両端電圧がインバー
タ５６の反転閾値を越え、インバータ５６の出力信号が
Lowとなる。これにより、２段のトランジスタ５７及び
５８は共にオン状態となって、スイッチングトランジス
タＳＷはオン状態から強制的にオフ状態に切り換えら
れ、二次電池Ｂの充電が休止される。

【００５３】即ち、二次電池Ｂは、その電池電圧が第１
の設定電圧Ｖ1を越えてから、所定時間が経過するまで
充電された後、充電が休止される。

【００５４】この実施例においても第１実施例と同様
に、所定時間とは、二次電池Ｂを過充電して劣化させな
い充電量の充電を行うように設定されたものであり、所
定時間内での二次電池Ｂの充電量が、二次電池Ｂの満充
電容量の10％以下となるように設定される。

【００５５】斯る充電休止に伴って二次電池Ｂの電池電
圧は低下する。そして、電池電圧が第１の設定電圧Ｖ1
以下になると、差動アンプ５３の出力信号はHighとな
り、MOSFET５４はオン状態となる。従って、コンデンサ
ＣがMOSFET５４を通じて放電され、インバータ５６の出
力信号がHighとなる。インバータ５６の出力信号がHigh
となると、２段のトランジスタ５７及び５８は共にオフ
状態となる。この時、ＣＲ積分回路５９により、トラン
ジスタ５８がオフ状態となってからＣＲ積分回路５９の
時定数経過後に、スイッチングトランジスタＳＷはオフ
状態から再度にオン状態に切り換えられ、二次電池Ｂの
充電が再開される。

【００５６】即ち、二次電池Ｂの充電初期にあっては、
充電が休止すると即座に二次電池Ｂの電池電圧が第１の
設定電圧Ｖ1以下となるが、スイッチングトランジスタ
ＳＷがオン状態となるまでには、ＣＲ積分回路５９の時
定数の時間を要する、換言すれば、充電休止時間は、少
なくともＣＲ積分回路５９の時定数に相当する時間だけ
確保される。

【００５７】充電が再開されると、二次電池Ｂの電池電
圧は、再び第１の設定電圧Ｖ1を越えるため、前述と同
様に、所定時間が経過すると再び充電が休止される。以
後、二次電池Ｂは充電と休止とを繰り返してパルス充電
される。

【００５８】ここで、定電流源５５が二次電池の電池電
圧Ｂに比例する電流を発生するため、前記所定時間は、
二次電池Ｂの電池電圧に反比例して短くなる。よって、
二次電池Ｂのパルス充電は、二次電池Ｂの充電が進むに
従って、充電時間が短くなり、また休止時間が長くなる
ような形態で行われることとなる。これにより、二次電
池Ｂが満充電状態に近付くにつれて、二次電池Ｂが高電
圧状態に晒されることを抑制し、二次電池Ｂの劣化を防
止するという効果がある。

【００５９】ところで、図５に示す回路において、二次
電池Ｂの＋端子とトランジスタ５８のベース端子との間
にツェナダイオードを逆バイアス方向に接続することに
より、二次電池Ｂの過電圧充電保護を行うことができ
る。即ち、直流電源５１の故障等によって二次電池Ｂに
過電圧が印加されると、ツェナダイオード及びトランジ
スタ５８はオン状態となるため、スイッチングトランジ
スタＳＷがオフ状態となり、二次電池Ｂの充電が禁止さ
れる。

【００６０】これは、二次電池Ｂの−端子とトランジス
タ５８のベース端子との間にダイオードを順バイアス方
向に接続することでも達成できる。

【００６１】以上のように、本発明は、二次電池を所定
容量だけ充電した後、二次電池の充電を休止する。そし
て、この休止中に二次電池の電池電圧が第１の設定電圧
Ｖ1以下になると二次電池の充電を開始する。以後これ
を繰り返して二次電池をパルス充電するものである。

【００６２】ところで、本発明の充電方法によれば、図
１に示すように、充電の休止時間が次第に長くなるた
め、平均充電電流も次第に少なくなる。従って、平均充
電電流を測定することにより、二次電池の充電状態を認
識することができる。これを利用して、二次電池の充電
量表示を行ったり、あるいは、満充電検出を行うことが
可能である。

【００６３】更に、充電休止中の電池電圧を検出し、こ
の電池電圧に基づいて二次電池の充電状態を認識するこ
ともできる。また、充電の休止として、第１の設定電圧
Ｖ1による定電圧充電を行う場合には、斯る定電圧充電
時の充電電流の大きさを検出することにより、二次電池
の充電状態を認識することもできる。

【００６４】

【発明の効果】本発明は、充電と休止とを繰り返して二
次電池をパルス充電する方法であって、１パルス当りの
充電として前記二次電池を所定容量だけ充電した後に前
記二次電池の充電を休止し、この休止中に前記二次電池
の電池電圧が第１の設定電圧以下になると前記二次電池
の充電を再開することを繰り返して前記二次電池をパル
ス充電するので、二次電池の電池性能を劣化させること
なく、二次電池を短時間で急速充電することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本原理を示す波形図

【図２】本発明の基本回路を示す概略ブロック回路図

【図３】本発明の第１実施例を示す回路図

【図４】本発明の第１実施例における過充電保護回路の
他の例を示す回路図

【図５】本発明の第２実施例を示す回路図

【図６】本発明の第２実施例における動作を示す波形図

【符号の説明】

２１直流電源２２充電電流検出回路２３充電制御回路ＳＷ１〜ＳＷ４第１〜第４スイッチ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】充電と休止とを繰り返して二次電池をパ
ルス充電する方法であって、１パルス当りの充電として
前記二次電池を所定容量だけ充電した後に充電を休止
し、この休止中に前記二次電池の電池電圧が第１の設定
電圧以下になると前記二次電池の充電を再開することを
繰り返して前記二次電池をパルス充電することを特徴と
する二次電池の充電方法。
【請求項２】前記パルス充電は、前記二次電池の電池
電圧が第２の設定電圧に到達してから開始することを特
徴とする請求項１の二次電池の充電方法。
【請求項３】前記第２の設定電圧は、第１の設定電圧
と同電圧であることを特徴とする請求項２の二次電池の
充電方法。
【請求項４】前記所定容量は、前記二次電池の満充電
容量の１０％以下の容量であることを特徴とする請求項
１の二次電池の充電方法。
【請求項５】前記所定容量は、前記二次電池の充電が
進行するに従って低減されることを特徴とする請求項１
の二次電池の充電方法。
【請求項６】前記二次電池の充電再開は、充電休止か
ら所定時間経過後に行うことを特徴とする請求項１の二
次電池の充電方法。
【請求項７】前記二次電池の充電は、前記第１の設定
電圧より高い第３の設定電圧により規制されることを特
徴とする請求項１の二次電池の充電方法。
【請求項８】前記第３の設定電圧による規制は、充電
の禁止、充電の休止あるいは前記第３の設定電圧による
定電圧充電であることを特徴とする請求項７の二次電池
の充電方法。
【請求項９】前記第１の設定電圧は、周囲温度に略反
比例するように変化することを特徴とする請求項１の二
次電池の充電方法。
【請求項１０】前記第２の設定電圧は、周囲温度に略
反比例するように変化することを特徴とする請求項２の
二次電池の充電方法。
【請求項１１】前記第３の設定電圧は、周囲温度に略
反比例するように変化することを特徴とする請求項７の
二次電池の充電方法。
【請求項１２】前記所定容量は、周囲温度に略反比例
するように変化することを特徴とする請求項１の二次電
池の充電方法。