專利名稱：組電池的充電方法、充電器以及組電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測二次電池處于規(guī)定的電壓狀態(tài)的情況并以規(guī)定的設(shè)定電流對從充電路徑切斷的組電池進(jìn)行充電的組電池的充電方法、執(zhí)行該充電方法的充電器以及被該充電器充電的組電池。
背景技術(shù)：
以往，在以鋰離子電池為代表的二次電池的充電中，主要采用以設(shè)定電流進(jìn)行恒流充電，在端子電壓(以下稱作電池電壓)達(dá)到比二次電池所容許的最大電壓設(shè)定得低的設(shè)定電壓之后轉(zhuǎn)移到恒壓充電的所謂恒流 恒壓充電方式。在電池電壓超過了最大電壓的情況下，會損壞電池的壽命以及充放電容量，存在達(dá)到起火之虞，因此在充電中被控制為電池電壓不超過最大電壓。然而，在對將單位單體(單電池或者單元電池)串聯(lián)連接兩個以上而成的二次電池進(jìn)行充電的情況下，如果單體平衡崩潰，則通常能引起單體電壓超過充電電壓的“I/單位單體數(shù)”的電壓的情況。例如，在將兩個單位單體串聯(lián)連接并以8. 4V的充電電壓進(jìn)行充電的過程中，存在一個單位單體的單體電壓上升到4. 3V或者4. 3V以上的情況。另一方面，在與 PSE (Product+Safety+Electricalappliance&materials ；電氣用品安全法)的鋰離子電池相關(guān)的規(guī)定中的第2步驟中，要求控制為各單位單體的單體電壓不處于4. 25V以上。作為能與此相對應(yīng)的技術(shù)之一，在專利文獻(xiàn)I中公開了下述方法在具備將多個單位單體串聯(lián)連接而成的二次電池的組電池中，一邊檢測各個單位單體的單體電壓，一邊進(jìn)行恒流/恒壓充電，在其中一個單體電壓超過了最大設(shè)定電壓的情況下，減低對組電池的充電功率(例如設(shè)定電流)。根據(jù)該方法，例如由最大電壓檢測電路檢測電壓最低的單位單體的單體電壓處于4. 2V以上的情況，并向充電器通知最大電壓信號(參照專利文獻(xiàn)I的段落

以及圖11)。通知了最大電壓信號的充電器通過減低設(shè)定電流來減低實際的充電電流，從而使組電池中的各單位單體的單體電壓降低。 專利文獻(xiàn)I JP特開2009-44946號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，通過專利文獻(xiàn)I中所公開的技術(shù)，與PSE的第2步驟相對應(yīng)的情況需要用于將由組電池的最大電壓檢測電路所檢測出的最大電壓信號通知給充電器的電路以及信號線，故存在組電池以及充電器中的與成本提高相關(guān)聯(lián)之類的問題。該問題由于充電器的構(gòu)成而在組電池所具備的單位單體為I個的情況下也能引起。本發(fā)明正是鑒于上述事情而提出的，其目的在于提供一種即使在沒有向外部通知與組電池所具備的二次電池的電池電壓相關(guān)的信號的情況下，也能防止二次電池的過電壓的組電池的充電方法、充電器以及組電池。本發(fā)明涉及的組電池的充電方法，在二次電池的電池電壓繼續(xù)了規(guī)定時間以上并比規(guī)定電壓高的情況下，以規(guī)定的設(shè)定電流對將上述二次電池從充電路徑切斷的組電池進(jìn)行充電，該組電池的充電方法的特征在于，檢測有無對上述組電池充電的充電電流，在檢測到無充電電流的情況下減低上述設(shè)定電流。本發(fā)明相關(guān)的組電池的充電方法的特征在于，在上述電池電壓繼續(xù)了第2時間以上并處于比上述規(guī)定電壓低的第2電壓以下的情況下，上述組電池將上述二次電池連接到上述充電路徑，在減低了上述設(shè)定電流時開始計時，判定在計時到比上述第2時間長的第3時間之前是否檢測到有充電電流，在沒有檢測到有充電電流的情況下，結(jié)束充電。本發(fā)明相關(guān)的組電池的充電方法的特征在于，判定所減低后的設(shè)定電流是否比規(guī)定電流小，在比規(guī)定電流小的情況下，結(jié)束充電。本發(fā)明涉及的充電器，在二次電池的電池電壓繼續(xù)了規(guī)定時間以上并比規(guī)定電壓高的情況下，以規(guī)定的設(shè)定電流對將上述二次電池從充電路徑切斷的組電池進(jìn)行充電，該充電器的特征在于具備檢測有無對上述組電池充電的充電電流的單元；和在該單元檢測到無充電電流的情況下減低上述設(shè)定電流的減低單元。本發(fā)明涉及的充電器的特征在于，在上述電池電壓繼續(xù)了第2時間以上并處于比上述規(guī)定電壓低的第2電壓以下的情況下，上述組電池將上述二次電池連接到上述充電路徑，上述充電器具備在減低了上述設(shè)定電流時開始計時的單元；和判定在該單元計時到比上述第2時間長的第3時間之前是否檢測到有充電電流的單元，在該單元判定為沒有檢測到有充電電流的情況下，結(jié)束充電。本發(fā)明涉及的充電器的特征在于，上述充電器具備判定上述減低單元所減低后的設(shè)定電流是否比規(guī)定電流小的單元，在該單元判定為上述減低單元所減低后的設(shè)定電流比規(guī)定電流小的情況下，結(jié)束充電。本發(fā)明涉及的組電池，在二次電池的電池電壓繼續(xù)了規(guī)定時間以上并比規(guī)定電壓高的情況下，將上述二次電池從充電路徑切斷，該組電池的特征在于，在上述電池電壓繼續(xù)了第2時間以上并處于比上述規(guī)定電壓低的第2電壓以下的情況下，將上述二次電池連接到上述充電路徑。在本發(fā)明中，按照在二次電池的電池電壓比規(guī)定電壓高的狀態(tài)繼續(xù)了規(guī)定時間以上時從充電路徑切斷二次電池的方式構(gòu)成了組電池，在充電器側(cè)檢測向組電池供給的充電電流，在沒有檢測到充電電流的情況下，減低決定能向組電池供給的充電電流的上限的設(shè)定電流。由此，由于流入到組電池中的充電電流減低，因此二次電池的內(nèi)部電阻中所產(chǎn)生的電壓降減低，從而包括該電壓降的電池電壓降低。在本發(fā)明中，按照在二次電池的電池電壓處于比上述規(guī)定電壓低的第2電壓以下的狀態(tài)繼續(xù)了第2時間以上時將二次電池連接到充電路徑的方式構(gòu)成了組電池，從在充電器側(cè)沒有檢測到充電電流并且減低了設(shè)定電流時起直到經(jīng)過了比第2時間長的第3時間為止的期間，沒有檢測到充電電流的情況下，結(jié)束充電。由此，充電電流的減低所引起的電池電壓的降低量變小，在充電器側(cè)檢測到二次電池與充電路徑不再次連接，從而停止對組電池的充電。在本發(fā)明中，在沒有檢測到向組電池供給的充電電流時所減低的設(shè)定電流比規(guī)定電流小的情況下，結(jié)束充電。由于越是視作為充電末期越是進(jìn)行設(shè)定電流的減低，因此作為二次電池處于充滿電狀態(tài)的情況，能停止對組電池的充電。 在本發(fā)明中，在二次電池的電池電壓比規(guī)定電壓高的狀態(tài)繼續(xù)了規(guī)定時間以上時，從充電路徑切斷二次電池，在二次電池的電池電壓處于比上述規(guī)定電壓低的第2電壓以下的狀態(tài)繼續(xù)了第2時間以上時，將二次電池連接到充電路徑。由此，在二次電池的電池電壓接近于所容許的最大電壓時，在組電池中強(qiáng)制性中斷了對二次電池的充電，通過中斷充電而二次電池的內(nèi)部電阻中所產(chǎn)生的電壓降減低從而電池電壓降低時，在組電池中對二次電池的充電再次開始的準(zhǔn)備完成。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在沒有檢測到充電電流的情況下，通過減低決定能向組電池供給的充電電流的上限的設(shè)定電流，從而減低流入到組電池中的充電電流，因此二次電池的內(nèi)部電阻中所產(chǎn)生的電壓降減低從而電池電壓降低。因此，即使在沒有向外部通知與組電池所具備的二次電池的電池電壓相關(guān)的信號的情況下，也能防止二次電池的過電壓。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式I涉及的組電池以及充電器的構(gòu)成例的框圖。圖2是示意地表示單位單體的單體電壓、二次電池的電池電壓以及充電電流的時間變化的說明圖。圖3是表示在單位單體的單體電壓比上限電壓高的情況下，使充電暫時停止的比較電路的處理過程的流程圖。圖4是表示在沒有檢測到對組電池充電的充電電流的情況下，減低設(shè)定電流的CPU的處理過程的流程圖。圖5是表示本發(fā)明的實施方式2涉及的組電池以及充電器的構(gòu)成例的框圖。圖6是表示在單位單體的單體電壓比上限電壓高的情況下，使充電暫時停止的CPU的處理過程的流程圖。
具體實施例方式以下， 基于表示該實施方式的附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。(實施方式I)圖1是表示本發(fā)明的實施方式I涉及的組電池以及充電器的構(gòu)成例的框圖。圖中100為組電池，組電池100具備二次電池1，該二次電池I是將例如由鋰離子電池構(gòu)成的單位單體(單電池)11、12串聯(lián)連接而成的。單位單體的數(shù)目也可為一個或者三個以上。二次電池I的正極端子(單位單體11的正極)通過將放電用的M0SFET31的源電極以及漏電極、和充電用的M0SFET32的漏電極以及源電極串聯(lián)連接，而與露出到未圖示的殼體的外部的正(+)端子18相連接。二次電池I的負(fù)極端子(單位單體12的負(fù)極)與露出到殼體的外部的負(fù)(_)端子19相連接。另外，充電路徑由從正端子18經(jīng)由M0SFET32、31到達(dá)二次電池I的正極端子的電路和從二次電池I的負(fù)極端子到負(fù)端子19的電路構(gòu)成。組電池100還具備保護(hù)二次電池I的保護(hù)IC2。保護(hù)IC2具有各一端分別與單位單體11的正極以及負(fù)極連接的開關(guān)21、22 ;和各一端分別與單位單體12的正極以及負(fù)極連接的開關(guān)23、24。開關(guān)21、22各自的另一端經(jīng)由電阻器25而與差動放大器20的非反相輸入端子和電阻器26的一端連接。電阻器26的另一端與單位單體12的負(fù)極以及開關(guān)24的一端連接。開關(guān)23、24各自的另一端經(jīng)由電阻器27而與差動放大器20的反相輸入端子和電阻器28的一端連接。電阻器28的另一端與差動放大器20的輸出端子連接。差動放大器20的輸出端子與比較電路29的輸入端子相連接，該比較電路29對由該差動放大器20放大后的單位單體11或者12的單體電壓、和規(guī)定的上限電壓、下限電壓以及其他的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。在本實施方式I中，上限電壓為4. 24V(±0. 01V)，下限電壓為例如2. 75V。比較電路29具有分別與M0SFET31、32的柵電極連接的兩個輸出端子。在處于標(biāo)準(zhǔn)的使用狀態(tài)下，M0SFET31、32通過從比較電路29的兩個輸出端子向各自的柵電極提供的L(低)電平的接通信號而導(dǎo)通。開關(guān)21、22以及開關(guān)23、24按照分別聯(lián)動地切換接通/斷開的方式并且相互不同時接通的方式由比較電路29控制。例如，在將電阻器25、27各自的一端與單位單體11的兩端連接的情況下，被控制為開關(guān)21、22同時接通、開關(guān)23、24斷開。同樣，在將電阻器25、27各自的一端與單位單體12的兩端連接的情況下，被控制為開關(guān)23、24同時接通、開關(guān)21、22斷開。差動放大器20以及電阻器25、26、27、28構(gòu)成以一定的放大率放大向電阻器25、27的一端提供的電壓的差分的放大電路。`在本實施方式I中，成為電阻器25、27的電阻值相等、并且電阻器26、28的電阻值相等，放大率成為電阻器28的電阻值除以電阻器27的電阻值所得到的值。在此，設(shè)上述放大率為I。因此，單位單體11或者12的單體電壓在原始的大小下，從差動放大器20的輸出端子提供給比較電路29的輸入端子。在將上述放大率設(shè)為與I不同的值的情況下，也可配合放大率來增減應(yīng)與單體電壓相比較的上限電壓、下限電壓以及其他基準(zhǔn)電壓的大小。比較電路29分別比較從差動放大器20提供的單位單體11或者12的單體電壓、和上述的上限電壓、下限電壓以及其他基準(zhǔn)電壓。應(yīng)該比較這些基準(zhǔn)電壓和單體電壓的單位單體11、12的選擇是通過以數(shù)ms周期交替地切換開關(guān)21、22以及開關(guān)23、24來進(jìn)行的。追加比較結(jié)果是否繼續(xù)一定時間以上來進(jìn)行單體電壓和各基準(zhǔn)電壓的比較。例如，在單體電壓與上限電壓的比較中，在單體電壓處于比4. 24V高的狀態(tài)繼續(xù)了 0.5 I秒(s)以上時，判定為單體電壓比上限電壓高。此外，在單位單體11或者12的單體電壓處于比4. 20V(±0. 01V)低的狀態(tài)繼續(xù)了 150 250ms以上時，判定為從單體電壓比上限電壓高的狀態(tài)恢復(fù)回原狀了。比較電路29還按照上述的比較判定結(jié)果使M0SFET31、32截止。具體而言，在單位單體11或者12的單體電壓比上限電壓高的情況下，比較電路29通過將H(高)電平的截止信號提供給充電用的M0SFET32的柵電極，從而使M0SFET32截止。進(jìn)而，在從單位單體11或者12的單體電壓比上限電壓高的狀態(tài)恢復(fù)回原狀了的情況下，比較電路29通過將L電平的導(dǎo)通信號提供給充電用的M0SFET32的柵電極，從而使M0SFET32導(dǎo)通。此外，在單位單體11或者12的單體電壓比下限電壓低的情況下，比較電路29通過將H電平的截止信號提供給放電用的M0SFET31的柵電極，從而使M0SFET31截止。另外，在本實施方式I中，通過采用開關(guān)21、22、23、24來切換保護(hù)IC2所具有的一個差動放大器20的輸入端子側(cè)，從而交替地放大了單位單體11、12的單體電壓，但并不限定于此。例如也可采用兩個差動放大器20、20分別放大單位單體11、12各自的單體電壓，通過切換開關(guān)將各差動放大器20的輸出端子交替地連接到比較電路29的輸入端子。接下來，對充電器進(jìn)行說明。圖1中200為充電器，充電器200具備電源部4，該電源部4對從商用電源300供給的交流電壓進(jìn)行整流以及穩(wěn)定化之后生成充電電壓以及直流的電源電壓(未圖示)。輸出充電電壓的電源部4的正側(cè)的輸出端子經(jīng)由M0SFET5的源電極以及漏電極而與露出到未圖示的殼體的外部的正(+)端子48相連接。電源部4的負(fù)側(cè)的輸出端子經(jīng)由用于檢測充電電流的檢測電阻6而與露出到殼體的外部的負(fù)(-)端子49相連接。在安裝了組電池100時，正端子48以及負(fù)端子49分別與該組電池100的正端子18以及負(fù)端子19連接。充電器200還具備由微型計算機(jī)構(gòu)成的控制部7?？刂撇?具有CPU71，CPU71與存儲程序等信息的R0M72、暫時存儲所產(chǎn)生的信息的RAM73、以及并行地計時各種時間的計時器74，經(jīng)由總線相互連接。CPU71還經(jīng)由總線而連接了將對充電電壓以及充電電流進(jìn)行控制的控制信號提供給電源部4的I/O端口 75、向M0SFET5的柵電極提供導(dǎo)通信號以及截止信號的I/O端口 76、以及將模擬的電壓變換為數(shù)字的電壓值的A/D變換器77。R0M72 為由 EEPROM(ElectricalIy Erasable Programmable ROM)或者閃存構(gòu)成的非易失性存儲器。R0M72中除了程序之外，還存儲有與充電電流相關(guān)的設(shè)定值以及判定值、設(shè)定電流的減低率等各種固定數(shù)據(jù)。CPU71按照預(yù)先保存于R0M72中的控制程序來執(zhí)行用于實現(xiàn)作為本發(fā)明涉及的充電器200的功能的處理。電源部4通過經(jīng)由I/O端口 75所提供的控制信號來設(shè)定向二次電池I施加的充電電壓。在本實施方式I中，由于與單位單體11、12各自分別對應(yīng)的充電電壓為4. 20V，因此將向二次電池I整體施加的充電電壓固定為8. 40V。電源部4還通過經(jīng)由I/O端口 75所提供的控制信號來設(shè)定決定充電電流的上限值的設(shè)定電流。CPU71經(jīng)由I/O端口 75而在電源部4中設(shè)定的設(shè)定電流，通過上述控制信號被減低到任意大小的電流。M0SFET5通過從I/O端口 76提供L電平的導(dǎo)通信號而在充電開始時被導(dǎo)通，通過從I/O端口 76提供H電平的截止信號而在充電結(jié)束時被截止。A/D變換器77通過對在檢測電阻6的兩端所產(chǎn)生的模擬的電壓進(jìn)行采樣并進(jìn)行A/D變換，從而變換為數(shù)字的電壓值。所變換的數(shù)字的電壓值被取入到CPU71中并被換算為充電電流，從而檢測出充電電流。在此，考慮A/D變換器77的變換值中存在變換誤差這一點以及從充電器200向組電池100流入表觀上的充電電流這一點，而檢測流入到組電池100的20mA以上的電流作為充電電流。A/D變換器77還對從外部施加到正端子48與負(fù)端子49間的電壓進(jìn)行變換。所變換的電壓被取入到CPU71中，在通過CPU71判定為處于規(guī)定的電壓以上時，檢測組電池100的安裝。在檢測出安裝了組電池100的情況下，如以上那樣構(gòu)成的充電器200的CPU71開始對組電池100進(jìn)行充電。在開始充電時，CPU71在電源部4中設(shè)定了規(guī)定的設(shè)定電流之后，使M0SFET5導(dǎo)通。在充電中充電電流處于充電停止電流以下的狀態(tài)繼續(xù)了規(guī)定時間以上的情況下，視作充電電流被充分地縮小，因此CPU71使M0SFET5截止而結(jié)束充電。另一方面，在充電中沒有檢測到充電電流的情況下，CPU71以規(guī)定的比例減低在電源部4中所設(shè)定的設(shè)定電流，在所減低的設(shè)定電流處于規(guī)定的電流以下的情況下結(jié)束充電。此外，在減低了設(shè)定電流之后，在規(guī)定時間內(nèi)沒有檢測到充電電流的情況下，視作在組電池100側(cè)沒有從單體電壓比上限電壓高的狀態(tài)恢復(fù)回原狀，因此CPU71使MOSFET5截止而結(jié)束充電。接下來，采用附圖來說明組電池100的充電受充電器200控制的樣子。圖2是示意地表示單位單體11、12的單體電壓、二次電池I的電池電壓以及充電電流的時間變化的說明圖。圖2的縱軸表示單體電壓、電池電壓以及充電電流的大小，橫軸表示時間。此外，分別用細(xì)實線、粗實線以及單點劃線來表示單體電壓、電池電壓以及充電電流。尤其將單位單體11、12的單體電壓顯示為單體電壓A、單體電壓B。單體電壓A以及單體電壓B相加后的電壓成為電池電壓。在時刻t0開始了以規(guī)定的設(shè)定電流進(jìn)行的恒流充電的情況下，隨著時間的流逝，單體電壓A、單體電壓B以及電池電壓描繪向上凸的曲線來上升。在通過單體電壓A以及單體電壓B不均勻地上升而在時刻tl單體電壓A上升到4. 24V的上限電壓為止的情況下，根據(jù)組電池100的比較電路29中的單體電壓與上限電壓的比較判定結(jié)果，向M0SFET32的柵電極提供截止信號，從而M0SFET32截止并停止充電。其結(jié)果，在單位單體11、12的內(nèi)部電阻中產(chǎn)生的電壓成為零，單體電壓A以及單體電壓B經(jīng)由極其短的時間之后下降。之后，在單體電壓A比4. 20V低的狀態(tài)繼續(xù)了 150 250ms以上時，從比較電路29向M0SFET32的柵電極提供導(dǎo)通信號，從而M0SFET32導(dǎo)通并且充電再次開始的準(zhǔn)備完成。另一方面，在充電器200中，由于在時刻tl沒有檢測到充電電流，因此CPU71減低設(shè)定電流。之后，如上所述那樣，在組電池100側(cè)充電再次開始的準(zhǔn)備完成了時，再次開始充電并開始流動充電電流，根據(jù)電池電壓的上升而充電電流持續(xù)地比設(shè)定電流減低。同樣地，在時刻t2單體電壓A上升到4. 24V的上限電壓，在組電池100側(cè)M0SFET32截止并停止了充電的情況下，充電器200的CPU71進(jìn)一步減低設(shè)定電流，在組電池100側(cè)M0SFET32被截止時再次開始充電并開始流動充電電流。如上述那樣，在單體電壓A或者單體電壓B比上限電壓高時，在組電池100中暫時被停止充電，檢測出該情況的充電器200減低設(shè)定電流，之后再次開始對組電池100的充電。通過反復(fù)這種組電池100以及充電器200協(xié)調(diào)地進(jìn)行的動作，來繼續(xù)充電以使構(gòu)成二次電池I的單位單體11、12的單體電壓不會處于4. 25V以上。以下，將上述的組電池100以及充電器200的動作采用表示該動作的流程圖來進(jìn)行說明。圖3是表示在單位單體11、12的單體電壓比上限電壓高的情況下，使充電暫時停止的比較電路29的處理過程的流程圖，圖4是表示在沒有檢測到對組電池100充電的充電電流的情況下，減低設(shè)定電流的CPU71的處理過程的流程圖。通過比較電路29與開關(guān)21、22、23、24的切換周期同步地以硬件的方式執(zhí)行圖3所示的處理。從比較電路29被組裝到組電池100中并被提供電源時開始，持續(xù)執(zhí)行圖3的處理。另一方面，圖4所示的處理按照預(yù)先保存于R0M72中的控制程序而被執(zhí)行。該處理例如以250ms周期被啟動，但并不限定于此。首先，對圖3的處理進(jìn)行說明。比較電路29判定從差動放大器20交替地提供的單位單體11、12的單體電壓中、其中一個單體電壓處于4. 24V以上的狀態(tài)是否繼續(xù)了例如0.5秒鐘以上(Sll)，在判定條件不成立的情況下(Sll 否”)，判定其中一個單體電壓處于作為放電終止電壓的2. 75V以下的狀態(tài)是否繼續(xù)了例如I秒鐘以上(S12)。在該判定條件也不成立的情況下(S12 否”)，比較電路29將處理轉(zhuǎn)移到步驟SI I。在其中一個單體電壓處于2. 75V以下的狀態(tài)繼續(xù)了 I秒鐘以上的情況下(S12 “是”)，比較電路29將H電平的截止信號提供給M0SFET31的柵電極而使M0SFET31截止(S13)。由此，二次電池I的放電被強(qiáng)制性停止。之后，比較電路29判定單位單體11、12的兩個單體電壓處于3. 6V以上的狀態(tài)是否繼續(xù)了例如0. 5秒鐘以上(S14)，待機(jī)直到條件成立為止(S14 否”)。在兩個單體電壓處于3. 6V以上的狀態(tài)繼續(xù)了 0. 5秒鐘以上的情況下(S14 是”)，比較電路29將L電平的導(dǎo)通信號提供給M0SFET31的柵電極而使M0SFET31導(dǎo)通(S15)，將處理轉(zhuǎn)移到步驟SI I。由此，二次電池I的放電被再次開始。在步驟Sll中其中一個單體電壓處于4. 24V以上的狀態(tài)繼續(xù)了 0. 5秒鐘以上的情況下(Sll 是”)，比較電路29將H電平的截止信號提供給M0SFET32的柵電極而使M0SFET32截止(S16)。由此，二次電池I的充電被強(qiáng)制性停止。此后，比較電路29判定單位單體11、12的兩個單體電壓處于4. 20V以下的狀態(tài)是否繼續(xù)了例如0. 2秒鐘以上(S17)，待機(jī)直到條件成立為止(S17 否”)。在兩個單體電壓處于4. 20V以下的狀態(tài)繼續(xù)了 0. 2秒鐘以上的情況下(S17 是”)，比較電路29將L電平的導(dǎo)通信號提供給M0SFET32的柵電極而使M0SFET32導(dǎo)通(S18)，處理轉(zhuǎn)移到步驟S11。由此，二次電池I的充電再次開始的準(zhǔn)備完成。
接下來，對圖4的處理進(jìn)行說明。在圖4的處理被啟動的情況下，CPU71經(jīng)由I/O端口 75在電源部4中設(shè)定了規(guī)定的設(shè)定電流(S21)之后，經(jīng)由I/O端口 76將導(dǎo)通信號提供給M0SFET5的柵電極而使M0SFET5導(dǎo)通(S22)。由此，開始對組電池100的充電。此后，CPU71經(jīng)由A/D變換器77檢測在檢測電阻6中流動的充電電流，判定所檢測的充電電流是否為例如20mA以上(S23)。在判定為充電電流為20mA以上的情況下(S23 是”)、即實質(zhì)上處于充電中的情況下，CPU71使計時器74開始計時(S24)之后，為了確認(rèn)是否為充電末期，而判定新檢測到的充電電流是否為例如50mA以下(S25)。在不是50mA以下的情況下(S25 否”)，CPU71為了判定是否再次處于充電中，而將處理轉(zhuǎn)移到步驟S23。在新檢測到的充電電流為50mA以下的情況下(S25 是”)，CPU71為了確認(rèn)是否為充滿電，首先判定開始計時的計時器74是否計時了例如20秒(S26)，在仍未計時20秒的情況下(S26:“否”)，為了反復(fù)進(jìn)行判定處理而將處理轉(zhuǎn)移到步驟S25。在計時器74計時了 20秒的情況下(S26 是”)、即確認(rèn)為充滿電的情況下，CPU71經(jīng)由I/O端口 76將截止信號提供給M0SFET5的柵電極，從而使M0SFET5截止(S27)，結(jié)束圖4的處理。由此，使對組電池100的充電結(jié)束。在步驟S23中充電電流不為20mA以上的情況下(S23 否”)、即由于在組電池100中停止了充電而判定為沒有檢測到充電電流的情況下，CPU71為了確認(rèn)是否能夠進(jìn)一步減低設(shè)定電流，而判定設(shè)定電流是否為例如IOOmA以上(S28)。在不是IOOmA以上的情況下(S28 否”)，由于設(shè)定電壓被縮小而被視作充滿電，因此為了使M0SFET5截止而結(jié)束充電，從而CPU71將處理轉(zhuǎn)移到步驟S27。
在設(shè)定電流為1OOmA以上的情況下(S28 是”)，CPU71將設(shè)定電流乘以例如0. 7后的值作為新的設(shè)定電流(S29)，進(jìn)而使計時器74開始計時(S30)后，為了確認(rèn)充電電流是否流入到組電池100中，而判定新檢測到的充電電流是否為20mA以上(S31)。如果減低設(shè)定電流的比例被限定為0. 7，則例如也可只減低一定的電流值，也可適當(dāng)?shù)刈兏鼫p低率。在充電電流為20mA以上的情況下(S31 :“是”)，為了繼續(xù)充電，CPU71將處理轉(zhuǎn)移到步驟S23。在充電電流不是20mA以上的情況下(S31 否”)、即由于組電池100中繼續(xù)停止充電而判定為沒有檢測到充電電流的情況下，CPU71首先判定開始計時的計時器74是否計時了例如I秒(S32)，在仍未計時I秒的情況下(S32 否”)，為了反復(fù)進(jìn)行判定處理而將處理轉(zhuǎn)移到步驟S31。在計時器74計時了 I秒的情況下(332:“是”)、即在組電池100中在規(guī)定的時間內(nèi)充電再次開始的準(zhǔn)備沒有完成的情況下，為了使M0SFET5截止而結(jié)束充電，CPU71將處理轉(zhuǎn)移到步驟S27。如以上那樣，根據(jù)本實施方式I，在單體電壓比4. 24V高的狀態(tài)繼續(xù)了 0.5秒鐘以上時按照二次電池從充電路徑被切斷的方式構(gòu)成組電池，在充電器側(cè)檢測向組電池供給的充電電流，在沒有檢測到20mA以上的充電電流的情況下，將決定能向組電池供給的充電電流的上限的設(shè)定電流減低到0. 7倍。由此，由于減低流入到組電池的充電電流，因此在單位單體的內(nèi)部電阻中產(chǎn)生的電壓降減低，包括該電壓降的單體電壓也降低。因此，即使在組電池所具備的二次電池的電池電壓相關(guān)的信號沒有向外部通知的情況下，也能防止構(gòu)成二次電池的單位單體的過電壓。此外，在單位單體的單體電壓處于比4. 24V的上限電壓低的4. 20V以下的狀態(tài)繼續(xù)了 0.2秒鐘以上時，按照二次電池與充電路徑連接的方式構(gòu)成組電池，從在充電器側(cè)沒有檢測到20mA以上的充電電流并將設(shè)定電流減低到0. 7倍時起直到經(jīng)過比上述0. 2秒長的I秒鐘為止的期間，沒有檢測到20mA以上的充電電流的情況下，結(jié)束充電。因此，充電電流的減低所引起的單體電壓的降低量變小，在充電器側(cè)檢測到二次電池與充電路徑不再次連接，從而能停止對組電池的充電。進(jìn)而，在沒有檢測到向組電池供給的充電電流時所減低的設(shè)定電流比IOOmA小的情況下，結(jié)束充電。因此，由于越是視作為充電末期越是進(jìn)行設(shè)定電流的減低，因此作為二次電池處于充滿電狀態(tài)的情況，能停止對組電池的充電。此外，在單位單體的單體電壓比4. 24V高的狀態(tài)繼續(xù)了 0. 5秒鐘以上時從充電路徑切斷二次電池，在單體電壓處于比上述4. 24V低的4. 20V以下的狀態(tài)繼續(xù)了 0. 2秒鐘以上時將二次電池與充電路徑再次連接。因此，在單位單體的單體電壓接近于在PSE的第2步驟中所容許的最大電壓(4. 25V)時，在組電池中將對二次電池的充電強(qiáng)制性中斷，通過中斷充電而單位單體的內(nèi)部電阻中所產(chǎn)生的電壓降減少從而單體電壓降低了時，能夠在組電池中完成對二次電池的充電再次開始的準(zhǔn)備。(實施方式2)實施方式I的組電池100具備保護(hù)IC2，采用比較電路29將由差動放大器放大后的各單體電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的方式，與之相對地，實施方式2的組電池具備微型計算機(jī)，采用CPU將變換為數(shù)字的電壓值的單體電壓與基準(zhǔn)電壓值進(jìn)行比較的方式。圖5是表示本發(fā)明的實施方式2涉及的組電池以及充電器的構(gòu)成例的框圖。圖中101為組電池，組電池101具備將單位單體11、12串聯(lián)連接而成的二次電池I和由微型計算機(jī)構(gòu)成的保護(hù)電路8。二次電池I的正極端子通過串聯(lián)連接放電用的M0SFET31的源電極以及漏電極、和充電用的M0SFET32的漏電極以及源電極，而與正端子18連接。二次電池I的負(fù)極端子與負(fù)端子19連接。保護(hù)電路8具有CPU81，CPU81與存儲程序等信息的R0M82、暫時存儲所產(chǎn)生的信息的RAM83、以及并行地計時各種時間的計時器84，經(jīng)由總線相互連接。CPU81還經(jīng)由總線而連接了向M0SFET31、32各自的柵電極提供導(dǎo)通信號以及截止信號的I/O端口 85、和將模擬的電壓變換為數(shù)字的電壓值的A/D變換器86。A/D變換器86通過對單位單體11、12各自的單體電壓進(jìn)行采樣來進(jìn)行A/D變換，從而變換為數(shù)字的電壓值。所變換的數(shù)字的電壓值被取入到CPU81中，作為單體電壓被檢測出。CPU81分別比較所檢測出的各個單體電壓、和上述的上限電壓、下限電壓以及其他基準(zhǔn)電壓，基于比較結(jié)果經(jīng)由I/O端口 85向M0SFET31、32的柵電極提供導(dǎo)通信號以及截止信號，從而使M0SFET31、32導(dǎo)通/截止。以下，將上述的組電池101的動作采用表示該動作的流程圖來進(jìn)行說明。圖6是表示在單位單體11、12的單體電壓比上限電壓高的情況下，使充電暫時停止的CPU81的處理過程的流程圖。關(guān)于單位單體11、12的單體電壓比下限電壓低的情況下，CPU81以與圖6不同的過程(未圖示)進(jìn)行處理。按照預(yù)先保存于R0M82中的控制程序來執(zhí)行圖6所示的處理。該處理以25ms周期被啟動，但并不限定于此。此外，處理中的“截止標(biāo)記”為表示使M0SFET32截止的標(biāo)記，在CPU81的初始化時被清零。在圖6的處理被啟動的情況下，CPU81經(jīng)由A/D變換器86來檢測單位單體11、12的單體電壓(S41)，判定所檢測到的單體電壓中的其中一個單體電壓(具體而言為高的單體電壓)是否為4. 24V以上(S42)。在哪個單體電壓都不是4. 24V以上的情況下(S42 否”)，CPU81判定截止標(biāo)記是否被置位為I (S43)，在沒有被置位為I的情況下(S43 否”)，將用作處理次數(shù)計數(shù)器的CNTl清零(S44)，結(jié)束圖6的處理。由此，CNTl被事先初始化。在其中一個單體電壓為4. 24V以上的情況下(S42 是”)，CPU81將CNTl增加I (S45)，判定CNTl是否為例如20以上(S46)。在此，圖6的處理以25ms周期被執(zhí)行，因此判定CNTl是否處于20以上的情況與判定其中一個單體電壓處于4. 24V以上的狀態(tài)是否繼續(xù)了 0. 5秒鐘以上的情況等效。 在CNTl沒有處于20以上的情況下(S46 否”)，CPU81使圖6的處理暫時結(jié)束。在CNTl處于20以上的情況下(S46 是” )，CPU81通過經(jīng)由I/O端85將截止信號提供給M0SFET32的柵電極，從而使充電用的M0SFET32截止(S47)，進(jìn)而對截止標(biāo)記置位I (S48)，結(jié)束圖6的處理。在步驟S43中截止標(biāo)記被置位為I的情況下643:“是”)、即在使充電用的M0SFET32截止的情況下，CPU81判定單位單體11、12的兩個單體電壓是否處于4. 20V以下(S51)。在至少其中一個單體電壓沒有處于4. 20V以下的情況下(S51 否”)，CPU81將用作處理次數(shù)計數(shù)器的CNT2清零(S52)，結(jié)束圖6的處理。由此，CNT2被事先初始化。在兩個單體電壓處于4. 20V以下的情況下(S51 是”)，CPU81將CNT2增加I (S53)，判定CNT2是否處于例如8以上(S54)。在此，由于圖6的處理以25ms周期被執(zhí)行，因此判定CNTl是否為8以上的情況與判定兩個單體電壓處于4. 20V以下的狀態(tài)是否繼續(xù)了 0.2秒鐘以上的情況等效。在CNT2沒有處于8以上的情況下(S54 否”)，CPU81使圖6的處理暫時結(jié)束。在CNT2處于8以上的情況下(S54 是”)，CPU81通過經(jīng)由I/O端口 85將導(dǎo)通信號提供給M0SFET32的柵電極，從而使充電用的M0SFET32導(dǎo)通(S55)，進(jìn)而將截止標(biāo)記清零(S56)，結(jié)束圖6的處理。除此之外，對與實施方式I相對應(yīng)的地方賦予相同的符號，并省略其詳細(xì)的說明。另外，在本實施方式2的圖6所示的處理過程中，進(jìn)行了處理次數(shù)計數(shù)器(CNT1、CNT2)的計數(shù)來代替繼續(xù)時間的計時，但并不限定于此，例如也可如實施方式I的圖4所示的處理過程那樣判定計時器84是否計時了一定時間以上。如以上那樣，根據(jù)本實施方式2，在單位單體的單體電壓接近于最大電壓(4. 25V)時，使對二次電池的充電強(qiáng)制性中斷，通過中斷充電而在單位單體的內(nèi)部電阻中所產(chǎn)生的電壓降減低從而單體電壓降低了時，能在組電池中完成對二次電池的充電再次開始的準(zhǔn)備。

本次公開的實施方式全部的點只是例示，并不應(yīng)考慮為限制性內(nèi)容。本發(fā)明的范圍并不是由上述的內(nèi)容來表示，而由專利請求的范圍來表示,應(yīng)該包括與專利請求的范圍相等的意味以及范圍內(nèi)的所有變更。符號說明I 二次電池11、12 單位單體100、101 組電池200 充電器6檢測電阻(檢測有無充電電流的單元的一部分)71,81 CPU72、82 ROM73、83 RAM74計時器(開始計時的單元的一部分)75 I/O端口(減低單元的一部分)
權(quán)利要求
1.一種組電池的充電方法，在二次電池的電池電壓繼續(xù)了規(guī)定時間以上并比規(guī)定電壓高的情況下，以規(guī)定的設(shè)定電流對將上述二次電池從充電路徑切斷的組電池進(jìn)行充電，該組電池的充電方法的特征在于， 檢測有無對上述組電池充電的充電電流， 在檢測到無充電電流的情況下減低上述設(shè)定電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組電池的充電方法，其特征在于， 在上述電池電壓繼續(xù)了第2時間以上并處于比上述規(guī)定電壓低的第2電壓以下的情況下，上述組電池將上述二次電池連接到上述充電路徑， 在減低了上述設(shè)定電流時開始計時， 判定在計時到比上述第2時間長的第3時間之前是否檢測到有充電電流， 在沒有檢測到有充電電流的情況下，結(jié)束充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組電池的充電方法，其特征在于， 判定所減低后的設(shè)定電流是否比規(guī)定電流小， 在比規(guī)定電流小的情況下，結(jié)束充電。
4.一種充電器，在二次電池的電池電壓繼續(xù)了規(guī)定時間以上并比規(guī)定電壓高的情況下，以規(guī)定的設(shè)定電流對將上述二次電池從充電路徑切斷的組電池進(jìn)行充電，該充電器的特征在于具備 檢測有無對上述組電池充電的充電電流的單元；和 在該單元檢測到無充電電流的情況下減低上述設(shè)定電流的減低單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的充電器，其特征在于， 在上述電池電壓繼續(xù)了第2時間以上并處于比上述規(guī)定電壓低的第2電壓以下的情況下，上述組電池將上述二次電池連接到上述充電路徑， 上述充電器具備 在減低了上述設(shè)定電流時開始計時的單元；和 判定在該單元計時到比上述第2時間長的第3時間之前是否檢測到有充電電流的單元， 在該單元判定為沒有檢測到有充電電流的情況下，結(jié)束充電。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的充電器，其特征在于， 上述充電器具備判定上述減低單元所減低后的設(shè)定電流是否比規(guī)定電流小的單元， 在該單元判定為上述減低單元所減低后的設(shè)定電流比規(guī)定電流小的情況下，結(jié)束充電。
7.—種組電池，在二次電池的電池電壓繼續(xù)了規(guī)定時間以上并比規(guī)定電壓高的情況下，將上述二次電池從充電路徑切斷，該組電池的特征在于， 在上述電池電壓繼續(xù)了第2時間以上并處于比上述規(guī)定電壓低的第2電壓以下的情況下，將上述二次電池連接到上述充電路徑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種即使在沒有向外部通知與組電池所具備的二次電池的電池電壓相關(guān)的信號的情況下，也能防止二次電池的過電壓的組電池的充電方法、充電器以及組電池。在組電池側(cè)，在單體電壓A或者單體電壓B比4.24V高的狀態(tài)繼續(xù)了0.5秒鐘以上時(時刻t1以及t2)，從充電路徑切斷二次電池，在單體電壓A以及單體電壓B處于4.20V以下的狀態(tài)繼續(xù)了0.2秒鐘以上時，將二次電池連接到充電路徑。在充電器側(cè)檢測向組電池供給的充電電流，在沒有檢測到20mA以上的充電電流的情況下，將決定能提供給組電池的充電電流的上限的設(shè)定電流減低到0.7倍。
文檔編號H02J7/00GK103035967SQ20121036398
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月3日
發(fā)明者豐田和弘 申請人:三洋電機(jī)株式會社