充电控制电路以及具备该充电控制电路的充电装置、电池组件的制作方法

专利名称：充电控制电路以及具备该充电控制电路的充电装置、电池组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制二次电池的充电的充电控制电路、以及具备该充电控制电路的充 电装置、电池组件。
背景技术：
近年来，二次电池与太阳能电池或发电装置组合起来，作为电源系统而被广泛利 用。发电装置通过风力、水力等自然能源或者内燃机关等人工动力而被驱动。组合这样的 二次电池的电源系统将剩余的电力蓄积在二次电池中，并在负载装置需要时从二次电池供 电，从而力求实现能源效率的提高。作为这样的系统的一个示例，可列举出太阳能发电系统。太阳能发电系统在由太 阳光产生的发电量比负载装置的耗电量大的情况下，利用剩余电力对二次电池进行充电。 相反，在发电量比负载装置的耗电量小的情况下，为了弥补不足的电力，从二次电池输出电 力，驱动负载装置。这样，在太阳能发电系统中，由于能够将以往没有被利用的剩余电力蓄积在二次 电池中，所以与未使用二次电池的电源系统相比，能够提高能源效率。在这样的太阳能发电系统中，当二次电池处于充满电时，不能将剩余电力充电至 二次电池，因而会产生损失。对此，为了将剩余电力高效率地充电至二次电池，以不让二次 电池的充电状态(以下，称为SOC =State Of Charge)达到100%地进行充电控制。此夕卜， 为了能在必要时驱动负载装置，以不让使SOC处于0 (零)％地进行充电控制。具体而言，通 常，以使SOC在20 %至80 %的范围内推移的方式进行充电控制。此外，使用发动机和电动机的混合动力汽车(HEV:Hybrid Electric Vehicle)也 利用了这样的原理。HEV在来自发动机的输出大于行驶所需的动力的情况下，利用剩余的发 动机输出驱动发电机，对二次电池进行充电。此外，HEV在车辆的制动或减速时，通过将电 动机作为发电机使用，来对二次电池进行充电。另外，有效利用夜间电力的负载均衡化电源(load leveling power supply)和 插电式混合动力车(plug-in HEV)最近也受到关注。负载均衡化电源是在电力消耗少、电 费便宜的夜间将电力储存到二次电池，而在电力消耗达到高峰的白天利用储存的电力的系 统。其目的在于，通过使电力的消耗量平滑化，来使电力的发电量为一定，从而对电力设备 的有效率的运用和设备投资的削减作出贡献。此外，插电式混合动力车的目的在于，利用夜间电力，在燃油效率(fuel efficiency)差的城市街道行驶时以从二次电池供电的EV行驶为主，在长距离行驶时进行 利用发动机和电动机的HEV行驶，由此来削减CO2的总排放量。另外，二次电池随着使用会劣化，容量减小。正确地把握二次电池的SOC较为重 要。例如，如无法正确把握二次电池的S0C，让二次电池被过充电，则有损于二次电池的寿命 等的长期可靠性。因此，需要精确地判断使用的二次电池的S0C，特别是判断二次电池是否接近满充电，并进行充电控制。图7是表示二次电池的SOC与端子电压之间的关系的曲线图。图7的横轴表示 S0C，纵轴表示二次电池的无负载时的端子电压、S卩OCV (Open Circuit Voltage)。关于二次 电池的端子电压，如图7的曲线Gl所示，一般随着充电的深入SOC增大，二次电池的端子电 压也随之上升。对此，以往利用如曲线Gl所示的性质，通过将二次电池的端子电压换算为 SOC来检测SOC。然而，在二次电池中存在这样的二次电池例如图7的曲线G2所示，端子电压的变 化相对于SOC的变化较小，具有平坦的电压特性。在这样的端子电压的变化相对于SOC的 变化平坦的二次电池的情况下，由于相对于SOC的变化，端子电压和缓地变化，所以当基于 端子电压来检测SOC时，SOC的检测精度较低。而且，如果基于精度低的SOC进行充电控制， 则存在无法恰当地对二次电池进行充电的问题。例如，存在实际的SOC为20%但却误检测为80%的可能性。在这样的情况下，尽管 放电深入SOC减小，但由于SOC被误认而不进行充电，因此处于充电不足的状态，可放电的 时间缩短，无法充分地发挥电池的性能。相反，存在实际的SOC为80%但却误检测为20%， 本无需充电却进行充电的可能性。此时，超过满充电而多余地充电，则还存在被过充电的可 能性。这样，存在电池的寿命及可靠性受损的可能性。为了解决该问题，例如出于提高SOC检测精度的目的，提出了混合使用两种 以上的正极材料来使电池的SOC检测容易的方法(例如，参照日本专利公开公报特开 2007-250299号(以下称作“专利文献1”))。根据该提案所述，存在电压电平不同的两种 以上的电压准平坦部，因此SOC的检测精度提高。如果存在多个电压电平不同的电压准平 坦部，则宏观地看，相对于SOC的变化，充电电压的倾斜看起来较大。然而，在专利文献1所记载的技术中，为了提高SOC的检测精度而使用两种以上的 正极材料，其与使用一种正极材料的二次电池相比，电池特性发生了变化。因此，存在无法 实现希望的电池特性的可能性。

发明内容
本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种可提高对相对于SOC的变化端子电压 的变化较小的二次电池的充电控制的精度的充电控制电路、以及具备该充电控制电路的充 电装置、电池组件。本发明所涉及的充电控制电路，用于控制通过对二次电池供给充电电流来进行充 电的充电部的动作，包括电压检测部，检测所述二次电池的端子电压；主充电处理部，在 所述充电部对所述二次电池进行充电的状态下，将由所述电压检测部检测出的端子电压作 为第一端子电压取得的充电处理；充电休止电压取得部，在经所述主充电处理部取得所述 第一端子电压后且所述充电部的充电处于停止的状态下，将由所述电压检测部检测出的端 子电压作为第二端子电压取得；充电结束判断部，基于由所述主充电处理部取得的第一端 子电压和由所述充电休止电压取得部取得的第二端子电压之差，来判断是否结束所述二次 电池的充电。根据该结构，通过主充电处理部取得对二次电池供给充电电流时的二次电池的端 子电压来作为第一端子电压。而且，通过充电休止电压取得部取得停止充电电流的供给的状态下的二次电池的端子电压来作为第二端子电压。而且，通过充电结束判断部，基于第一 端子电压和第二端子电压之差，来判断是否结束二次电池的充电。这样，由于第一端子电压 和第二端子电压之差随着二次电池的SOC而变化，因此即便在使用相对于SOC的变化端子 电压的变化较小的二次电池时，通过基于第一端子电压和第二端子电压之差来判断是否结 束充电，从而与基于通过端子电压直接换算的SOC进行的充电控制相比，可提高充电控制 的精度。另外，本发明所涉及的充电装置具备上述的充电控制电路和所述充电部。根据该结构，在充电装置中，能够提高针对相对于SOC的变化端子电压的变化较 小的二次电池的充电控制的精度。另外，本发明所涉及的电池组件具备上述的充电控制电路和所述二次电池。根据该结构，在电池组件中，能够提高针对相对于SOC的变化端子电压的变化较 小的二次电池的充电控制的精度。


图1是表示具备本发明的一实施方式所涉及的充电控制电路的电池组件、及充电 系统的结构的一例的方框图。图2是用于说明图1所示的控制部的结构的一例的方框图。图3是用于说明在充电电流流入图1所示的二次电池后使充电电流变为零时的端 子电压的变化的说明图。图4是表示图1所示的充电系统的动作的一例的流程图。图5是表示图1所示的充电系统的动作的一例的流程图。图6是表示图1所示的充电系统的动作的一例的流程图。图7是表示二次电池的SOC与端子电压之间的关系的曲线图。
具体实施例方式下面，根据附图对本发明所涉及的实施方式进行说明。另外，在各附图中标注相同 符号的结构表示相同结构，并省略其说明。图1是表示具备本发明的一实施方式所涉及的 充电控制电路的电池组件、及充电系统的结构的一例的方框图。图1所示的充电系统1由 电池组件2与充电装置3 (充电部)组合而构成。此外，该充电系统1也可以还包括从电池组件2进行供电的未图示的负载装置，来 作为便携式个人计算机、数字照相机、手机等电子设备，电动汽车、混合动力汽车等车辆，等 的电池搭载设备系统。在这种情况下，在图1中由充电装置3对电池组件2进行充电，但是 也可以将该电池组件2安装于所述负载装置，通过负载装置进行充电。电池组件2具备连接端子11、12、13、组电池14 ( 二次电池)、电流检测阻抗16、充 电控制电路4、通信部203以及开关元件Q1、Q2。另外，充电控制电路4具备模拟数字(A/ D)转换器201、控制部202、电压检测电路15(电压检测部)以及温度传感器17(温度检测 部)。此外，充电系统1并不限于电池组件2与充电装置3可分离的结构，也可以采用由 充电系统1整体构成一个充电控制电路4的结构。另外，也可以由电池组件2与充电装置3分担具备充电控制电路4。另外，组电池14并不必须被制成电池组件。另外，充电控制电 路4也可作为例如车载用的ECU (Electric Control Unit)而构成。充电装置3具备连接端子31、32、33、控制IC34以及充电电流供给部35。控制IC34 具备通信部36和控制部37。充电电流供给部35经由连接端子31、32向电池组件2供给对 应于来自控制部37的控制信号的电流。控制部37例如是采用微电脑构成的控制电路。电池组件2和充电装置3通过进行供电的直流高侧连接端子11、31、通信信号用连 接端子13、33、用于供电以及通信信号的连接端子12、32而相互连接。通信部203、36是能够 经由连接端子13、33相互收发数据的通信接口电路(communication interface circuit)。在电池组件2中，连接端子11经由充电用的开关元件Q2与放电用的开关元件Ql 连接于组电池14的正极。作为开关元件Q1、Q2，例如可以使用ρ沟道的FET(Field Effect Transistor，场效应晶体管)。开关元件Ql的寄生二极管的负极(cathode)朝向组电池14 的方向。另外，开关元件Q2的寄生二极管的负极朝向连接端子11的方向。另外，连接端子12经由电流检测阻抗16连接于组电池14的负极，构成从连接端 子11经由开关元件Q1、Q2、组电池14以及电流检测阻抗16至连接端子12的电流路径。电 流检测阻抗16将组电池14的充电电流以及放电电流转换为电压值。组电池14例如由多个电池块(二次电池)B1、B2、……、BN串联而构成。而且，电 池块B1、B2、……、BN例如分别由多个二次电池141串联而构成。此外，组电池14例如可 以是单个电池，例如也可以是多个二次电池并联连接的组电池，例如还可以是将串联与并 联组合连接的组电池。二次电池141例如是使用作为橄榄石型材料的一例的LiFePO4作为正极活性物质 的锂离子二次电池。另外，正极活性物质例如也可以是LixFePO4(C) < χ彡1)。采用LiFePO4作为正极活性物质的锂离子二次电池例如图7的曲线G2所示，在较 广的区域内，相对于SOC的变化端子电压的变化小而平坦。例如，作为二次电池141，可以使 用SOC从10%变化至95%的情况下端子电压的变化量为0. OlV以上且低于0. 3V的二次电 池。此外，本申请的发明者们通过实验发现如图3所示，采用LiFePO4作为正极活性 物质的锂离子二次电池具有SOC越大，充电停止时产生的端子电压的降低量越大的性质。图3是用于说明在充电电流流入二次电池141后、使充电电流变为零时的端子电 压的变化的说明图。如图3所示，当采用LiFePO4作为正极活性物质的二次电池141中流 过充电电流时，端子电压逐渐上升。而且，当充电电流变为零时端子电压逐渐降低，经过时 间tw后，端子电压变为一定的电压而保持稳定。此时，本申请的发明者们通过实验发现关于充电电流变为零之前的端子电压与 端子电压降低并稳定时的电压的差，与二次电池141的SOC较小时(Δ1)相比，在二次电池 141满充电时(Δ2)更大。温度传感器17是检测组电池14的温度的温度传感器。并且，利用温度传感器17 检测组电池14的温度，并输入到充电控制电路4内的模拟数字转换器201。另外，电池块 B1、B2、……、BN的各端子电压Vbl、Vb2、……、VbN分别由电压检测电路15检测，并输入 到充电控制电路4内的模拟数字转换器201。并且，由电流检测阻抗16检测出的充放电电流Ic的电流值也被输入到充电控制电路4内的模拟数字转换器201。模拟数字转换器201将各输入值转换为数字值，并输出至 控制部202。图2是用于说明图1所示的控制部202的结构的一例的方框图。控制部202例 如具备执行指定的运算处理的CPU (Central Processing Unit)、储存有指定的控制程序 的 R0M(Read Only Memory)、临时储存数据的 RAM (Random Access Memory)、计时电路、及其 周边电路等。并且，控制部202通过执行存储在ROM中的控制程序而发挥作为保护控制部 211、预备充电部212、预备后电压取得部213、主充电可否判断部214、主充电处理部215、充 电休止电压取得部216、充电结束判断部217、辅助充电处理部218、辅助充电休止电压取得 部219以及再充电可否判断部220的功能。保护控制部211根据来自模拟数字转换器201的各输入值检测连接端子11、12之 间的短路及来自充电装置3的异常电流等电池组件2外部的异常，及组电池14的异常的温 度上升等异常。具体而言，例如，在由电流检测阻抗16检测出的电流值超过预先设定的异 常电流判断阈值时，判断为发生了基于连接端子11、12之间的短路、来自充电装置3的异常 电流的异常，例如，在由温度传感器17检测出的组电池14的温度超过预先设定的异常温度 判断阈值时，判断为组电池14发生了异常。并且，保护控制部211在检测出这种异常的情 况下，进行断开开关元件Q1、Q2，保护组电池14免遭过电流或过热等异常的保护动作。预备充电部212在执行主充电处理部215的充电处理前，从通信部203经由连 接端子13、32(应为33)向充电装置3发送小于电流值Icc(主充电用电流值)的电流值 Ipc (预备充电用电流值)的充电电流的请求，从而通过充电装置3对组电池14进行预备充 电，并且取得由电压检测电路15检测出的端子电压Vbl、Vb2、……、VbN，来作为第三端子 电压 V3bl、V3b2、......、V3bN。在此，设以恒流放电二次电池141的标称容量值，在1小时内该二次电池的残存容 量变为零的电流值为ic( = lit =电池容量(Ah)/1(h))，则电流值Icc例如设定为0. 7C。预备后电压取得部213在通过预备充电部212取得第三端子电压V3bl、 V3b2、……、V3bN后，向充电装置3发送充电停止请求。而且，预备后电压取得部213取得 在停止充电装置3的充电的状态下由电压检测电路15检测出的端子电压Vbl、Vb2、……、 VbN,来作为第四端子电压V4b 1、V4b2、……、V4bN。主充电可否判断部214基于由预备充电部212取得的第三端子电压V3bl、 V3b2、……、V3bN和由预备后电压取得部213取得的第四端子电压￥仙1、￥牝2、……、V4bN 之差，针对各电池块B1、B2、……、BN分别判断是否执行主充电处理部215的充电处理。主充电处理部215执行如下的充电处理通过充电装置3对组电池14进行充电， 并且取得由电压检测电路15检测出的端子电压Vbl、Vb2、……、VbN，来作为第一端子电压 Vlbl、Vlb2、......,VlbN0充电休止电压取得部216取得在由主充电处理部215取得第一端子电压Vlbl、 Vlb2、……、VlbN后停止充电装置3的充电的状态下，由电压检测电路15检测出的端子电 压 Vbl、Vb2、......、VbN，来作为第二端子电压 V2bl、V2b2、......、V2bN。充电结束判断部217基于由主充电处理部215取得的第一端子电压Vlbl、 Vlb2、……、VlbN和由充电休止电压取得部216取得的第二端子电压V2bl、V2b2、……、 V2bN之差，判断是否结束组电池14的充电。
辅助充电处理部218进行辅助充电，例如连续辅助充电，以弥补在组电池14达到 满充电而充电结束后例如因组电池14的自放电引起的SOC的降低。具体而言，辅助充电处 理部218在由充电结束判断部217进行了结束组电池14的充电的判断后，每隔预先设定的 时间tcyc，通过充电装置3对组电池14进行充电，并取得由电压检测电路15检测出的端子 电压Vbl、Vb2、......、VbN，来作为第五端子电压V5bl、V5b2、......、V5bN。辅助充电休止电压取得部219取得在由辅助充电处理部218取得第五端子电压 V5bl、V5b2、……、V5bN后停止充电装置3的充电的状态下通过电压检测电路15检测出的 端子电压Vbl、Vb2、......、VbN，来作为第六端子电压V6bl、V6b2、......、V6bN。再充电可否判断部220基于由辅助充电处理部218取得的第五端子电压V5bl、 V5b2、……、V5bN和由辅助充电休止电压取得部219取得的第六端子电压V6b 1、V6b2、……、 V6bN之差，判断是否重新开始辅助充电处理部218的辅助充电和第五端子电压V5bl、 V5b2、......、V5bN 的取得。在充电装置3中，控制IC34利用通信部36接收来自控制部202的请求，控制部37 控制充电电流供给部35，以与来自控制部202的请求相应的电压值以及电流值，从充电电 流供给部35输出充电电流。充电电流供给部35采用AC-DC转换器或DC-DC转换器等开关 电源电路而构成，例如由商用交流电源电压生成由控制部37指示的充电电压及充电电流， 并经由连接端子31、11 ；32、12供给至电池组件2。下面，说明如上所述地构成的充电系统1的动作。图4、图5、图6是表示图1所 示的充电系统1的动作的一例的流程图。另外，在以下的说明中，将电池块Bi、B2、……、 BN总称为电池块B，将端子电压Vbl、Vb2、……、VbN总称为端子电压Vb，将第一端子电压
Vlbl、Vlb2、......、VlbN总称为第一端子电压VI，将第二端子电压V2bl、V2b2、......、V2bN
总称为第二端子电压V2，将第三端子电压V3bl、V3b2、……、V3bN总称为第三端子电压V3， 将第四端子电压V4bl、V4b2、……、V4bN总称为第四端子电压V4，将第五端子电压V5bl、
V5b2、......、V5bN总称为第五端子电压V5，将第六端子电压V6bl、V6b2、......、V6bN总称
为第六端子电压V6。首先，组电池14的充电开始后，通过预备充电部212从通信部203经由连接端子 13、32(应为33)向充电装置3发送电流值Ipc的充电电流的请求。于是，通过充电装置3 以电流值Ipc开始进行组电池14的预备充电(步骤Si)。电流值Ipc是比电流值Icc小的 电流值，例如设定为0. 3C左右的电流值。接着，当开始预备充电后的经过时间超过预先设定的时间a，例如3分钟(在步骤 S2为“是”)时，则通过预备充电部212取得由电压检测电路15检测出的端子电压Vb，来作 为第三端子电压V3(步骤S3)。然后，通过预备后电压取得部213向充电装置3发送充电停止请求，通过充电装置 3将充电电流降为零，停止预备充电(步骤S4)。接着，如充电装置3的充电的停止状态超 过预先设定的设定时间β而持续时(在步骤S5为“是”)，则通过预备后电压取得部213取 得由电压检测电路15检测出的端子电压Vb，来作为第四端子电压V4(步骤S6)。设定时间β被预先设定为充电电流变为零后端子电压Vb处于稳定所需的时间tw 以上的时间。由此，端子电压Vb稳定后取得第四端子电压V4(以及后述的第二端子电压 V2、第六端子电压V6)，因此第四端子电压V4(以及后述的第二端子电压V2、第六端子电压V6)的精度提高。接着，通过主充电可否判断部214，从电池块Bi、B2、……、BN的各第三端子电压 V3中减去第四端子电压V4，算出各电压差AV(步骤S7)。并且，通过主充电可否判断部214 将各电压差ΔΥ与预先设定的预备判断电压b进行比较(步骤S8)，例如当各电压差AV中 的任意至少一个超过预备判断电压b (在步骤S8为“是”)，则可认为电池块Bl、B2、……、 BN中的至少一个接近满充电，因此结束充电，以避免过充电(步骤S9)。关于预备判断电压 b，在采用电流值Ipc的充电电流时，例如通过实验预先求得接近满充电的二次电池141的 电压差AV，该电压差ΔΥ被设定为预备判断电压b。另一方面，在步骤S8，例如当所有的电压差AV均在预备判断电压b以下时(在步 骤S8为“否”)，则组电池14还有充电的余地，因此转移至步骤SlO以进行主充电。以上，根据步骤Sl至S9的处理，即便在对相对于SOC的变化端子电压的变化较小 的平坦的二次电池充电时，也可基于电压差AV精确地判断组电池14的充电状态，提高充 电控制的精度。另外，进行主充电前，通过使比主充电时小的充电电流流到组电池14来检 测电压差Δν，因此即便在例如组电池14于充电开始时已为满充电的情况下，与从最初就 进行步骤SlO之后的主充电的情况相比，流到组电池14的电流较小，结果能够降低组电池 14被过充电而劣化的危险。接着，通过主充电处理部215从通信部203经由连接端子13、32向充电装置3发 送电流值Icc的充电电流的请求。于是，通过充电装置3以电流值Icc对组电池14进行恒 流充电，以此进行主充电(步骤S10)。而且，通过主充电处理部215取得由电压检测电路 15检测出的端子电压Vb，来作为第一端子电压Vl (步骤Sll)。接着，利用充电休止电压取得部216，将第一端子电压Vl与预先设定的判断电压 α进行比较(步骤S12)。判断电压α被预先设定为接近电池块B处于满充电时的电池块 B的端子电压的电压。而且，当所有的第一端子电压Vlbl、Vlb2、……、VlbN均在判断电压 α以下时(在步骤S12为“否”)，则可认为组电池14还有充电的余地，因此再次转移至步 骤Sll继续进行主充电。另一方面，当第一端子电压Vlbl、Vlb2、……、VlbN中的至少一个超过判断电压 α时(在步骤S12为“是”)，可认为电池块Β1、Β2、……、ΒΝ中的至少一个接近满充电，因 此转移至步骤S13，以更精确地判断电池块B的充电状态。而且，通过充电休止电压取得部 216向充电装置3发送充电停止请求，通过充电装置3将充电电流降为零，主充电休止(步 骤 S13)。二次电池141相对于SOC的变化端子电压的变化较小，具有平坦的特性，因此仅比 较第一端子电压Vl与判断电压α，无法精确地判断电池块B是否满充电，但可大致地判断 是否接近满充电。在此，在步骤S12，仅在第一端子电压Vlbl、Vlb2、……、VlbN中的至少 一个超过判断电压0，电池块附』2、……、BN中的至少一个接近满充电的可能性较高时， 才转移至步骤S13，因此降低了不必要地反复休止主充电的可能性，其结果降低了充电时间 拖长的可能性。接着，当充电装置3的充电的停止状态超过预先设定的设定时间β而持续时(在 步骤S14为“是”)，则通过充电休止电压取得部216取得由电压检测电路15检测出的端子 电压Vb，来作为第二端子电压V2 (步骤S15)。
接着，通过充电结束判断部217，从电池块Bi、B2、……、BN的各第一端子电压Vl 减去第二端子电压V2，算出各电压差AV(步骤S16)。并且，通过充电结束判断部217，将各 电压差ΔΥ与预先设定的基准电压Υ进行比较(步骤S17)，例如各电压差ΔΥ中的任意至 少一个超过基准电压Y (在步骤S8为“是”)，可认为电池块Β1、Β2、……、ΒΝ中的至少一 个达到了满充电，因此结束充电以避免过充电(步骤S18)，并转移至弥补组电池14自放电 的步骤S21。基准电压Y，是在采用电流值Icc的充电电流时，将达到满充电的二次电池141的 电压差Δν，例如经实验求得，并将该电压差预先设定为基准电压Y。另一方面，在步骤S17，当所有的电压差Δ V均在基准电压γ以下时(在步骤S17 为“否”)，则组电池14还有充电的余地，因此转移至步骤SlO以重新开始主充电。以上，根据步骤SlO至S18的处理，基于电压差Δ V判断电池块B的充电状态，因 此能够提高对使用相对于SOC的变化端子电压的变化较小的二次电池141的组电池14的 充电控制的精度。接着，在步骤S21，通过辅助充电处理部218从通信部203经由连接端子13、32向 充电装置3发送电流值Itc的充电电流的请求。于是，通过充电装置3以电流值Itc开始 进行对组电池14的辅助充电，例如连续补充充电(步骤S21)。电流值Itc被设定为可弥补 组电池14的自放电量程度的电流值，例如1/30C左右的电流值。然后，开始辅助充电后每隔预先设定的时间tcyc，定期转移至步骤S23，执行组电 池14的充电状态的判断。时间tcyc例如被设定为10分钟左右。而且，通过辅助充电处理 部218取得由电压检测电路15检测出的端子电压Vb，来作为第五端子电压V5 (步骤S23)。接着，通过辅助充电休止电压取得部219向充电装置3发送充电停止请求，通过充 电装置3将充电电流降为零，停止辅助充电(步骤S24)。接着，当充电装置3的充电的停 止状态超过预先设定的设定时间β而持续时(在步骤S25为“是”)，则通过充电休止电压 取得部219取得由电压检测电路15检测出的端子电压Vb，来作为第六端子电压V6(步骤 S26)。然后，通过再充电可否判断部220，从电池块Bi、B2、……、BN的各第五端子电压 V5减去第六端子电压V6，算出各电压差AV(步骤S27)。并且，通过再充电可否判断部220 将各电压差ΔΥ与预先设定的判断电压δ进行比较(步骤S28)，例如当各电压差AV中的 任意至少一个超过判断电压δ时(在步骤S28为“是”)，可认为电池块Β1、Β2、……、BN 中的至少一个达到了满充电，因此结束辅助充电，以避免过充电(步骤S29)。关于判断电压 δ，在采用电流值Itc的充电电流时，例如通过实验预先求得接近满充电的二次电池141的 电压差Δ V，该电压差Δ V被设定为判断电压δ。另一方面，在步骤S28，例如当所有的电压差AV均在判断电压δ以下时(在步骤 S28为“否”)，组电池14还有充电的余地，因此转移至步骤S21以重新开始辅助充电。以上，根据步骤S21至S29的处理，即便在针对相对于SOC的变化端子电压的变化 较小的平坦的二次电池进行用于弥补自放电的连续辅助充电等辅助充电的情况下，也可基 于电压差△ V精确地判断组电池14的充电状态，提高辅助充电时的充电控制的精度。另外，作为二次电池141，例示了使用SOC越大，停止充电时产生的端子电压的降 低量越大的二次电池的情况，但通过适当变更步骤S8、S17、S28的判断条件，也可使用SOC越大，停止充电时产生的端子电压的降低量越小的二次电池来作为二次电池141。即，本发明所涉及的充电控制电路，用于控制通过对二次电池供给充电电流来进 行充电的充电部的动作，包括电压检测部，检测所述二次电池的端子电压；主充电处理 部，在所述充电部对所述二次电池进行充电的状态下，将由所述电压检测部检测出的端子 电压作为第一端子电压取得的充电处理；充电休止电压取得部，在经所述主充电处理部取 得所述第一端子电压后且所述充电部的充电处于停止的状态下，将由所述电压检测部检测 出的端子电压作为第二端子电压取得；充电结束判断部，基于由所述主充电处理部取得的 第一端子电压和由所述充电休止电压取得部取得的第二端子电压之差，来判断是否结束所 述二次电池的充电。根据该结构，通过主充电处理部取得对二次电池供给充电电流时的二次电池的端 子电压来作为第一端子电压。另外，通过充电休止电压取得部取得停止充电电流的供给的 状态下的二次电池的端子电压来作为第二端子电压。而且，通过充电结束判断部，基于第一 端子电压与第二端子电压之差，判断是否结束二次电池的充电。这样，由于第一端子电压与 第二端子电压之差随着二次电池的SOC而变化，因此即便在使用相对于SOC的变化端子电 压的变化较小的二次电池时，通过基于第一端子电压与第二端子电压之差来判断是否结束 充电，从而与基于由端子电压直接换算出的SOC的充电控制相比，可提高充电控制的精度。另外，较为理想的是，所述二次电池，其停止充电时产生的端子电压的降低量随其 SOC的增大而增大，所述充电结束判断部，当所述第一端子电压与所述第二端子电压之差超 过预先设定的基准电压时，判断为应结束所述二次电池的充电。根据该结构，SOC越大，停止充电时产生的端子电压的降低量越大，因此SOC越大， 第一端子电压与所述第二端子电压之差越大。在此，当第一端子电压与所述第二端子电压 之差超过基准电压时判断为应结束二次电池的充电，从而与将端子电压直接换算为SOC的 情况相比，可提高充电控制的精度。另外，较为理想的是，所述二次电池为采用橄榄石型材料作为正极活性物质的锂 离子二次电池。使用橄榄石型材料作为正极活性物质的锂离子二次电池，其SOC越大，停止充电 时产生的端子电压的降低量则越大，因此适合作为上述二次电池。另外，较为理想的是，所述正极活性物质为LiFeP04。使用LiFePO4作为正极活性物质的锂离子二次电池，其SOC越大，停止充电时产生 的端子电压的降低量则越大，因此适合作为上述二次电池。另外，较为理想的是，所述充电休止电压取得部，在所述主充电处理部取得所述第 一端子电压后，所述充电部的充电的停止状态持续了预先设定的设定时间后，取得所述第
二端子电压。二次电池的端子电压在充电停止后缓慢降低，在稳定为恒定的电压为止需要一定 的时间。这里，充电休止电压取得部在充电部的充电停止状态持续预先设定的设定时间后 取得第二端子电压，从而能够在二次电池的端子电压稳定后取得第二端子电压，因此能够 提高第二端子电压的精度。另外，较为理想的是，所述充电休止电压取得部，在由所述主充电处理部取得所述 第一端子电压，且由所述电压检测部检测出的端子电压超过作为表示所述二次电池接近满充电的电压而被预先设定的判断电压时，让所述充电部停止充电，并取得所述第二端子电压。根据该结构，仅在二次电池的端子电压超过判断电压，因而可认为二次电池接近 满充电时停止充电，并进行基于第一端子电压与第二端子电压之差的充电控制。于是，仅在 使用基于二次电池的端子电压的、精度较低的判断方法大致地判断二次电池接近满充电的 情况下才停止充电，因此降低了不必要地停止充电从而使充电时间延长的可能性。另外，较为理想的是，所述主充电处理部，在所述充电处理中，通过所述充电部对 所述二次电池供给预先设定的主充电用电流值的充电电流来进行恒流充电，所述充电控制 电路还包括预备充电部，在执行由所述主充电处理部进行的所述充电处理之前，让所述充 电部以小于所述主充电用电流值的预备充电用电流值对所述二次电池进行充电，并将由所 述电压检测部检测出的端子电压作为第三端子电压取得；预备后电压取得部，在经所述预 备充电部取得所述第三端子电压后且所述充电部的充电处于停止的状态下，将由所述电压 检测部检测出的端子电压作为第四端子电压取得；主充电可否判断部，基于由所述预备充 电部取得的第三端子电压与由所述预备后电压取得部取得的第四端子电压之差，来判断是 否执行由所述主充电处理部进行的所述充电处理。根据该结构，在执行主充电处理部的充电处理之前，由预备充电部取得以小于主 充电用电流值的预备充电用电流值向二次电池供给充电电流时的二次电池的端子电压来 作为第三端子电压。另外，通过预备后电压取得部取得停止充电电流的供给的状态下的二 次电池的端子电压来作为第四端子电压。而且，通过主充电可否判断部，基于第三端子电压 与第四端子电压之差，判断是否执行主充电处理部的充电处理。这样，在执行以主充电用电流值的充电电流进行充电的充电处理之前，向二次电 池供给小于主充电用电流值的预备充电用电流值的充电电流，从而能够基于第三端子电压 与第四端子电压之差精确地判断是否以主充电用电流值的充电电流进行充电，因此即便在 例如充电开始时二次电池已为满充电的情况下，与从最初即以主充电用电流值进行充电的 情况相比，流经二次电池的电流减小，结果能够降低二次电池被过充电而劣化的可能性。另外，较为理想的是，所述主充电处理部，在所述充电处理中，通过所述充电部对 所述二次电池供给预先设定的主充电用电流值的充电电流来进行恒流充电，所述充电控制 电路还包括辅助充电处理部，在所述充电结束判断部判断为结束所述二次电池的充电之 后，执行让所述充电部以小于所述主充电用电流值的电流值对所述二次电池进行充电，并 每隔预先设定的经过时间取得通过所述电压检测部检测出的端子电压来作为第五端子电 压的辅助充电处理；辅助充电休止电压取得部，在所述第五端子电压经所述辅助充电处理 部取得后所述充电部的充电处于停止的状态下，将由所述电压检测部检测出的端子电压作 为第六端子电压取得；再充电可否判断部，基于由所述辅助充电处理部取得的第五端子电 压与由所述辅助充电休止电压取得部取得的第六端子电压之差，来判断是否重新开始由所 述辅助充电处理部进行的所述辅助充电处理。根据该结构，由充电结束判断部判断为结束二次电池的充电之后，以小于主充电 用电流值的电流值对二次电池进行充电，从而弥补二次电池的放电引起的充电量的减少。 而且，通过辅助充电处理部每隔预先设定的经过时间定期地取得对二次电池供给充电电流 时的二次电池的端子电压来作为第五端子电压。另外，通过辅助充电休止电压取得取得停止充电电流的供给的状态下的二次电池的端子电压来作为第六端子电压。而且，通过再充 电可否判断部，基于第五端子电压与第六端子电压之差，判断是否重新开始辅助充电处理， 因此与基于由端子电压直接换算出的SOC进行用于降低因辅助充电处理而产生二次电池 的过充电的危险的充电控制相比，可提高充电控制的精度。另外，本发明所涉及的充电装置具备上述的充电控制电路和所述充电部。根据该结构，在充电装置中，能够提高针对相对于SOC的变化端子电压的变化较 小的二次电池的充电控制的精度。另外，本发明所涉及的电池组件具备上述的充电控制电路和所述二次电池。根据该结构，在电池组件中，能够提高针对相对于SOC的变化端子电压的变化较 小的二次电池的充电控制的精度。产业上的可利用性本发明能够在便携个人计算机或数码相机、移动电话等电子设备、电动汽车或混 合动力汽车等车辆、太阳能电池或发电装置与二次电池组合而成的电源系统等电池搭载装 置中，适宜用作控制二次电池的充电的充电控制电路以及具备该电路的电池组件、充电系 统。
权利要求
一种充电控制电路，用于控制通过对二次电池供给充电电流来进行充电的充电部的动作，其特征在于包括电压检测部，检测所述二次电池的端子电压；主充电处理部，在所述充电部对所述二次电池进行充电的状态下，执行将由所述电压检测部检测出的端子电压作为第一端子电压取得的充电处理；充电休止电压取得部，在经所述主充电处理部取得所述第一端子电压后且所述充电部的充电处于停止的状态下，将由所述电压检测部检测出的端子电压作为第二端子电压取得；充电结束判断部，基于由所述主充电处理部取得的第一端子电压和由所述充电休止电压取得部取得的第二端子电压之差，来判断是否结束所述二次电池的充电。
2.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于所述二次电池，其停止充电时产生的端子电压的降低量随其SOC的增大而增大，所述充电结束判断部，当所述第一端子电压与所述第二端子电压之差超过预先设定的 基准电压时，判断为应结束所述二次电池的充电。
3.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于所述二次电池为采用橄榄石型材料作为正极活性物质的锂离子二次电池。
4.根据权利要求3所述的充电控制电路，其特征在于所述正极活性物质为LiFeP04。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的充电控制电路，其特征在于所述充电休止电压取得部，在所述主充电处理部取得所述第一端子电压后，所述充电 部的充电的停止状态持续了预先设定的设定时间后，取得所述第二端子电压。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的充电控制电路，其特征在于所述充电休止电压取得部，在由所述主充电处理部取得所述第一端子电压，且由所述 电压检测部检测出的端子电压超过作为表示所述二次电池接近满充电的电压而被预先设 定的判断电压时，让所述充电部停止充电，并取得所述第二端子电压。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的充电控制电路，其特征在于所述主充电处理部，在所述充电处理中，通过所述充电部对所述二次电池供给预先设 定的主充电用电流值的充电电流来进行恒流充电，所述充电控制电路还包括预备充电部，在执行由所述主充电处理部进行的所述充电处理之前，让所述充电部以 小于所述主充电用电流值的预备充电用电流值对所述二次电池进行充电，并将由所述电压 检测部检测出的端子电压作为第三端子电压取得；预备后电压取得部，在经所述预备充电部取得所述第三端子电压后且所述充电部的充 电处于停止的状态下，将由所述电压检测部检测出的端子电压作为第四端子电压取得；主充电可否判断部，基于由所述预备充电部取得的第三端子电压与由所述预备后电压 取得部取得的第四端子电压之差，来判断是否执行由所述主充电处理部进行的所述充电处 理。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的充电控制电路，其特征在于所述主充电处理部，在所述充电处理中，通过所述充电部对所述二次电池供给预先设 定的主充电用电流值的充电电流来进行恒流充电，所述充电控制电路还包括辅助充电处理部，在所述充电结束判断部判断为结束所述二次电池的充电之后，执行 让所述充电部以小于所述主充电用电流值的电流值对所述二次电池进行充电，并每隔预先 设定的经过时间取得通过所述电压检测部检测出的端子电压来作为第五端子电压的辅助 充电处理；辅助充电休止电压取得部，在所述第五端子电压经所述辅助充电处理部取得后所述充 电部的充电处于停止的状态下，将由所述电压检测部检测出的端子电压作为第六端子电压 取得；再充电可否判断部，基于由所述辅助充电处理部取得的第五端子电压与由所述辅助充 电休止电压取得部取得的第六端子电压之差，来判断是否重新开始由所述辅助充电处理部 进行的所述辅助充电处理。
9.一种充电装置，其特征在于包括如权利要求1至8中任一项所述的充电控制电路；以及所述充电部。
10.一种电池组件，其特征在于包括如权利要求1至8中任一项所述的充电控制电路；以及所述二次电池。
全文摘要
本发明提供一种充电控制电路，用于控制通过对二次电池供给充电电流来进行充电的充电部的动作，包括电压检测部，检测所述二次电池的端子电压；主充电处理部，在所述充电部对所述二次电池进行充电的状态下，将由所述电压检测部检测出的端子电压作为第一端子电压取得的充电处理；充电休止电压取得部，在经所述主充电处理部取得所述第一端子电压后且所述充电部的充电处于停止的状态下，将由所述电压检测部检测出的端子电压作为第二端子电压取得；充电结束判断部，基于由所述主充电处理部取得的第一端子电压和由所述充电休止电压取得部取得的第二端子电压之差，来判断是否结束所述二次电池的充电。
文档编号H01M10/44GK101939893SQ200980104550
公开日2011年1月5日 申请日期2009年1月6日 优先权日2008年2月18日
发明者中嶋琢也, 谷口明宏, 饭田琢磨 申请人:松下电器产业株式会社