专利名称：二次电池的充电方法、二次电池的充电控制装置及组式电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于充电电流的目标值对二次电池进行充电的二次电池的充电方法、二次电池的充电控制装置、及具备该二次电池的充电控制装置的组式电池。
背景技术：
在对以锂离子电池为代表的二次电池(以下简称电池)进行充电时，通常根据在各个电池所允许的最大电流及最大电压(用于防止过充电的保护电压)的范围内设定的设定电流及设定电压进行充电。过去，虽然提案出关于此种充电控制方法的各种各样的技术， 但以下所谓的恒定电流/恒定电压充电方式(或恒定电压/恒定电流充电方式)成为主流， 即，充电开始初期以充电电压的上限作为设定电压、以设定电流进行恒定电流充电，使电池电压上升，在充电电流低于设定电流后转移为根据设定电压的恒定电压充电。设定电压的高低左右电池的寿命(劣化的程度)、和电池实际可放电的容量即实际容量，它们相对于设定电压的高低处于相反的关系。例如，在专利文献1中公开有通过电池每次重复充放电时使设定电压下降，来一面确保充放电次数比较少时的实际容量的大小，一面延长电池的寿命的技术。另一方面，在以恒定电流/恒定电压充电方式对串联连接了多个电池的组电池进行充电的时候，由于需要考虑因重复进行充放电而在各电池的电池电压上产生不平衡，所以设定电压及设定电流大多按照电压最高的电池的电池电压而设定得相当小。例如，在专利文献2中公开有在任何电池的电池电压超过设定电压的时候减少进行充电的电力、根据降低了的设定电压及/或设定电流继续进行充电，由此抑制产生不平衡的组电池的充电时间的增大和实际容量的减少的技术。但是，电池具有许多内部电阻，由于在充电时设定电流流入而施加在内部电阻中产生的电压，为了防止电池电压异常上升，而希望按照未进行充放电时的电池电压的高/ 低来将设定电流向小/大进行变更。已知此内部电阻随电池温度的高/低向小/大变化。 相对于此，在专利文献2中，公开有按照电池电压及电池温度的高/低使设定电流的值最佳化的技术。虽然以此种技术为基础，但为了加快进行电池电压的充电，而使充电电压的上限高于保护电压进行充电。专利文献1 JP特开2008-5644号公报专利文献2 JP特开2009-44946号公报
发明内容
但是，在使充电电压的上限比保护电压高的时候，当开始基于比较大的设定电流的充电时，电池电压常常超出电池所允许的最大电压，存在为了规避这种情况，必须减少本来为了缩短充电时间而应当增大的设定电流、或在电池电压超出最大电压时，停止充电保护电池这样的问题。该问题例如在电池从放电迅速切换为充电的时候，在按照检测出的伴随放电仅降低了内部电阻的电压下降的部分的电池电压而使充电的设定电流最佳化时就容易产生。此外，在组电池中，即使在充电电压比组电池整体的最大电压低的时候，也会在开始基于设定电流的充电时，常常因各电池的电池电压的不平衡，而使得一部分电池的电池电压超过保护电压。鉴于这样的情况下而进行本发明，其目的在于，提供一种即使在因充电开始初期的比较大的充电电流而使得二次电池的电池电压超过保护电压的情况下，也能继续进行充电的二次电池的充电方法、二次电池的充电控制装置、及通过该充电方法进行充电的组式电池。本发明的二次电池的充电方法，基于作为充电电流的最大设定值的目标值，以恒定电流/恒定电压对二次电池进行充电，其特征在于，按照时间序列来检测上述二次电池的电压，判定检测出的电压值是否比规定电压值大，统计判定为比规定电压值大的次数，在统计出的次数是规定次数以下的时候，降低上述目标值。本发明的二次电池的充电控制装置，基于作为充电电流的最大设定值的目标值， 以恒定电流/恒定电压使二次电池的充电器进行充电，其特征在于，该二次电池的充电控制装置包括按照时间序列来检测上述二次电池的电压的检测部；判定由该检测部检测出的电压值是否比规定电压值大的判定单元；统计该判定单元判定为比规定电压值大的次数的计数单元；和在该计数单元统计出的次数是规定次数以下的时候，降低上述目标值的降低单元。本发明的二次电池的充电控制装置，其特征在于，该二次电池的充电控制装置包括将上述二次电池的充电电流断路的断路器；在上述计数单元统计出的次数超过上述规定次数的时候，上述断路器进行断路。本发明的二次电池的充电控制装置，其特征在于，上述判定单元判定由上述检测部连续M次(M是2以上的整数)检测出的电压值是否全都比上述规定电压值大；该二次电池的充电控制装置包括判定由上述检测部连续M+N次(N是1以上的整数)检测出的电压值是否全都比上述规定电压值小、比第二电压值大的单元；和在该单元判定为大的时候，降低上述目标值的第二降低单元。本发明的二次电池的充电控制装置，其特征在于，该二次电池的充电控制装置包括判定由上述检测部检测出的电压值是否比上述规定电压值小、比第二电压值大的单元； 和在该单元判定为比第二电压值大的时候，开始计时的计时单元；上述判定单元在从上述计时单元开始计时到经过规定时间的期间内，判定由上述检测部检测出的电压值是否比上述规定电压值大；该二次电池的充电控制装置包括在到经过上述规定时间为止的期间内，上述判定单元判定为不大的时候，降低上述目标值的第二降低单元。本发明的二次电池的充电控制装置，其特征在于，上述第二降低单元以规定降低率降低上述目标值。本发明的二次电池的充电控制装置，其特征在于，该二次电池的充电控制装置包括按照时间序列来检测上述二次电池的充电电流的检测单元；和对上述检测单元检测出的充电电流值进行平均化的平均单元；上述第二降低单元降低上述平均单元平均化后的值，以作为目标值。本发明的组式电池，其特征在于，该组式电池包括上述二次电池的充电控制装置；和通过充电器进行以从该充电控制装置给予的电流值作为目标值的充电的1个或多个二次电池。本发明的组式电池，其特征在于，上述多个二次电池串联或并联地连接，上述检测部以针对各二次电池检测出的电压值中、最高的电压值作为检测值。本发明的组式电池，其特征在于，上述二次电池是锂离子二次电池。根据本发明，在按照时间序列检测出的二次电池的电压值比规定电压值变大的次数在规定次数以下的时候，将充电电流的目标值降低到比作为初期目标的电流值(以下称为设定电流)小的电流值。由此，在因设定电流过大使得电池电压超过保护电压的次数在限制次数以下的时候，通过使针对充电器的目标值比设定电流小，就能减少来自充电器的充电电流，使得电池电压不超过保护电压。根据本发明，在按照时间序列检测的二次电池的电池电压比规定电压值变大的次数超过规定次数的时候，将二次电池的充电电流断路。由此，在担心二次电池过充电的时候，及二次电池本身有异常的时候，能强制地使充电停止，在二次电池中不产生发热、破损等事故。根据本发明，在按照时间序列连续M次(或连续M+N次)检测出的二次电池的电压值全都比规定电压值大(或比小于规定电压值的第二电压值大)的时候，降低目标值。由此，在超过设定为常规的充电时的上限的电压(以下称为设定电压)的时候，通过降低针对充电器的目标值，就能够减少来自充电器的充电电流，使电池电压低于设定电压。因此，无论降低前的目标值是设定电流还是此后降低了的电流值，每逢电池电压超过设定电压，通过降低目标值并继续进行充电，就能慢慢地增大二次电池的实际容量。此外，在按照充电开始初期的电池电压的上升速度适当地增大N的值的时候，由于在连续M+N次检测出的电池电压变得比第二电压值大之前，就进行连续M次检测出的电池电压超过规定电压值这样的判定，所以能够确实地检测电池电压超过保护电压的情形。 因此，能迅速地将过大的设定电流降低到小的电流值。根据本发明，在检测出的二次电池的电压值，在从变得比小于规定电压值的第二电压值大时到经过规定时间的期间，在变得比规定电压值大的时候及未变得比规定电压值大的时候，分别以不同的方法降低目标值。由此，在检测的电池电压虽然未超过保护电压但超过设定电压的时候，通过降低针对充电器的目标值，就能减少来自充电器的充电电流，使电池电压比设定电压低。因此， 无论降低前的目标值是设定电流还是此后降低了的电流值，每逢电池电压超过设定电压， 通过降低目标值继续进行充电，就能慢慢地增大二次电池的实际容量。此外，在检测的电池电压超过保护电压的时候，能迅速地将过大的设定电流降低到小的电流值。根据本发明，每逢检测的电池电压超过设定电压，通过以规定降低率降低目标值， 就能一面使充电电流按指数函数逐渐降低，一面继续进行充电。由此，能将二次电池的实际容量一直增大到充电电流的下限所允许的界限。根据本发明，按照时间序列来检测实际流入二次电池的充电电流，设对检测值进行平均化后的值为降低前的目标值。
由此，在检测的电池电压超过设定电压的时候，不降低目标值本身，而降低对充电电流的时间序列的检测值进行平均化后的值，并设为新的目标值。因此，可根据实际流入二次电池的充电电流的大小，决定充电电流的下一目标值。根据本发明，以从上述二次电池的充电控制装置给予充电器的电流值作为目标值，向1个或多个二次电池进行充电。由此，在组式电池中可应用在因过大的设定电流而使得电池电压超过保护电压的次数在限制次数以下的时候，可使来自充电器的充电电流减少、继续进行充电的二次电池的充电控制装置。根据本发明，在二次电池是多个的时候，串联或并联地连接各电池，以针对各个二次电池检测的电压值中、最高的电压值作为二次电池的电池电压的检测值。由此，在多个二次电池串联连接的时候，以电池电压最高的二次电池为基准，降低充电电流的目标值。因此，即使在串联连接的二次电池的电池电压中产生不平衡的时候，也能刚好适当地进行针对充电器的目标值的降低。根据本发明，二次电池是锂离子二次电池，二次电池的充电控制装置由于进行适于锂离子电池的充电的控制，所以能最大限度地引出二次电池的特性。发明效果根据本发明，在电池电压成为规定电压以上的次数是规定次数以下的时候，将充电电流的目标值降低到比初期目标的设定电流小的值。由此，在因设定电流过大、电池电压超过保护电压的次数在限制次数以下的时候， 通过使针对充电器的目标值比设定电流小，就能减少来自充电器的充电电流，使电池电压不超过保护电压。因此，可提供一种即使在因充电开始初期的比较大的充电电流而使得二次电池的电池电压超过保护电压的时候，也能继续进行充电的二次电池的充电方法、二次电池的充电控制装置、及通过该充电方法进行充电的组式电池。此外，即使在因充电器异常而提供超过目标值的充电电流的时候，也能够防止电池电压超过保护电压。
图1是表示本发明的实施方式1的组式电池的结构例的方框图。图2是例示与电池块的电压范围及电池的温度区相应的充电电流的目标值的初始值的一览的图表。图3是示意地表示电池块的电压及充电电流的目标值的时间变化的图表。图4是表示根据电池块的电压来设置规定标志(flag)的CPU的处理程序的流程图。图5是表示对充电电流的检测值进行平均化的CPU的处理程序的流程图。图6是表示降低充电电流的目标值的CPU的处理程序的流程图。图7是表示降低充电电流的目标值的CPU的处理程序的流程图。图8是表示根据本发明的实施方式2的组式电池的电池块的电压来设置规定标志的CPU的处理程序的流程图。符号说明
1-电池，Bi、B2、B3-电池块，11、12、13、21、22、23、31、32、33_ 电池单元(二次电池)，2_电流检测器(检测单元)，3_温度检测器，4-A/D转换部(检测部)，5_控制部， 51-CPU, 52-R0M, 54-计时器(计时单元)，7-断路器，71、72_M0SFET，9-通信部，10-组式电池，20-负载设备，21-控制·电源部(充电器)
具体实施例方式下面，根据表示其实施方式的附图详述本发明。但是，以下所示的实施方式例示出用于具体化本发明的组式电池，本发明未将二次电池的充电方法、二次电池的充电控制装置及组式电池特定为以下的方法及电池。并且，此说明书未将权利要求的范围所示的部件特定为实施方式中所述的部件。实施方式1图1是表示本发明的实施方式1的组式电池的结构例的方框图。图中10是组式电池，组式电池10可拆装地安装在个人计算机(PC)、便携式终端等负载设备20上。组式电池10具备按此顺序串联连接电池块B1、B2、B3而形成的电池1，其中，3个3个地顺序并联连接由锂离子二次电池组成的电池单元11、12、13、21、22、23、31、32、33从而形成电池块 B1、B2、B3。电池1以电池块B3的正极及电池块Bl的负极分别作为正极端子及负极端子。电池块Bl、B2、B3的电压分别独立地被给予A/D转换部4的模拟输入端子，被转换为数字的电压值后从A/D转换部4的数字输出端子给予由微型计算机构成的控制部5。密接配置在电池1上、通过包含热敏电阻(thermistor)的电路来检测电池1的温度的温度检测器3的检测输出、和插入电池1的负极端子侧的充放电路中、由检测电池1的充电电流及放电电流的电阻器(resistor)构成的电流检测器2的检测输出还被给予A/D转换部4的模拟输入端子。这些检测输出，被转换成数字的检测值从A/D转换部4的数字输出端子给予控制部5。在电池1的正极端子侧的充放电路中插入由分别将充电电流及放电电流断路的 P沟道型M0SFET71、72构成的断路器7。M0SFET7U72按照漏电极彼此对接的方式串联连接。并联连接在M0SFET71、72各自的漏电极及源电极间的二极管是寄生二极管(体二极管 body diode)0控制部5具有CPTOl，CPU51与存储程序等信息的R0M52、存储临时产生的信息的 RAM53、进行时间计时的计时器M、及对组式电池10内的各部进行输入输出的I/O端口 55 相互进行总线连接。I/O端口 55连接在A/D转换部4的数字数出端子、M0SFET71、72各自的栅电极、及与负载设备20所具有的控制·电源部(充电器)21进行通信的通信部9上。 R0M52 是由 EEPROM(ElectricalIy Erasable Programmable ROM)或闪速存储器构成的非易失性存储器，在R0M52中，除程序外，还存储电池容量的学习值、充放电的周期数、检测出的温度的最大·最小值、异常时的各检测值等保存数据、及各种设定数据。再有，控制部5、电流检测器2、温度检测器3、A/D转换部4、断路器7、及通信部9 构成电池1的充电控制装置。CPU51根据预先保存在R0M52中的控制程序执行运算及输入输出等处理。例如， CPU51以固定周期(本实施方式1中250ms)取入电池块Bl B3的电压值及电池1的温度， 根据取入的电压值及温度决定充电电流的目标值，以相同周期写入通信部9的未图示的寄存器中。断路器7在常规充放电时通过从I/O端口 55向M0SFET71、72的栅电极给予L (低) 电平的接通(on)信号，就能使M0SFET71、72各自的漏电极及源电极间导通。在将电池1的充电电流断路的时候，通过从I/O端口 55向M0SFET71的栅电极给予H(高)电平的断开 (off)信号，就能将M0SFET71的漏电极及源电极间的导通断路。同样地，在将电池1的放电电流断路的时候，通过从I/O端口 55向M0SFET72的栅电极给予H(高)电平的断开信号， 就能将M0SFET72的漏电极及源电极间的导通断路。在电池1处于适度充电后的状态的时候，断路器7的M0SFET71、72都接通，电池1成为可放电及充电的状态。负载设备20具备连接在控制·电源部21上的负载22。控制·电源部21在由未图示的商用电源提供电力、驱动负载22的同时，还向电池1的充放电路提供充电电流。控制·电源部21，还在来自商用电源的电力的供给被中断的时候，利用从电池1的充放电路提供的放电电流来驱动负载22。在控制·电源部21进行充电的电池1是锂离子电池的时候，进行规定了最大的电流及最大的电压的恒定电流(MAX电流0.5 IC左右)/恒定电压 (MAX4. 2 4. 4V/单元左右)充电，设在电池1的电压为规定值以上、及充电电流为规定值以下的条件时为满充电。在控制·电源21及通信部9间，通过以控制·电源部21为主(master)、以通信部9为辅(slave)，基于SMBus (System Management Bus)方式进行通信。此情况下，串行时钟(SCL)由控制·电源部21提供，在控制·电源部21及通信部9间双向地授受串行数据(SDA)。在本实施方式1中，控制·电源部21以2秒周期定时询问(polling 一1J > ^'i-6)通信部9、读出通信部9的上述寄存器的内容。通过此定时询问，例如，控制 电源部21应当提供给电池1的充放电路的充电电流的目标值以2秒周期从通信部9提交给控制·电源部21。再有，上述定时询问周期的2秒是由控制·电源部21决定的值。下面，说明到对电池1开始充电前，应当传递给控制·电源部21的充电电流的最大的设定值即目标值的初始值(即设定电流)。图2是例示与电池块Bl B3的电压范围及电池1的温度区相应的充电电流的目标值的初始值的一览的图表。电池块Bl B3的电压范围被区分为“A(单位是V。以下相同)不足”、“A以上B不足”、“B以上C不足”、及“C以上”，电池1的温度区被区分为“低温度区”、“标准温度区”及“高温度区”。充电电流的目标值的初始值由这些电压范围及温度区的组合决定，图2所示的4行3列的表中的各单元的值作为与各个电压范围及温度区相应的充电电流的目标值的初始值(单位是mA)被存储在R0M52中。在此，“C”表示放电时间率。例如，0. 5C代表2小时可提供相当于电池块Bl B3的各容量(mAh)的电量的电流值(mA)。电压范围中的“A”、“B”及“C”分别是4. 00,4. 08,4. 15。此外，温度区中的“低温度
区”及“标准温度区”的边界温度是10°c，“标准温度区”及“高温度区”的边界温度是45°C。 但是，并不是限定为这些值。充电电流的目标值的初始值随电池块Bl B3的电压范围的低/高、温度区的高 /低，从0. IC到0. 8C向大/小变化。这是因为，在充电电流流入电池块Bl B3时，电池块Bl B3的电压仅上升在各自的内部电阻中产生的电压的部分，防止其超过设定为充电时的上限的设定电压。此外，使低温度区中的充电电流的目标值的初始值为标准温度区及高温度区中的充电电流的目标值的初始值的同等以下是为了特别地在低温度区中较低地设定充电电流的上限值。基于图2所示的表，在决定应当传递给控制·电源部21的充电电流的目标值的初始值时，电压范围可采用包含电池块Bl B3的电压值中的最大值的范围。这是因为，考虑在串联连接的电池块Bl B3的各电压中产生不平衡的情况，使电压最高的电池块(以下称为电池块Bh)的电压不超过设定电压。关于温度区，可采用包含检测出的电池1的温度的范围。从R0M52中读出由像这样采用的电压范围及温度区的组合来决定的初始值，将读出的值作为应当向控制·电源部21传递的充电电流的目标值的初始值写入通信部9的寄存器中。针对通信部9的寄存器的充电电流的目标值的初始值的写入，在未针对电池1进行充电时以固定周期(例如250ms)进行。电池1是否为充电中的检测，例如着眼于充电电流及放电电流的方向的不同，根据电流检测器2的检测值的符号来进行。接着，说明按照在电池1的充电中检测出的电池块Mi的电压值来控制充电电流的目标值的方法。图3是示意地表示电池块Mi的电压及充电电流的目标值的时间变化的图表。图 3(a)表示电池块Mi的电压，图3(b)表示充电电流的目标值。在图3中，横轴表示时间 (秒)，图3(a)的纵轴表示电池块Mi的电压(V)，图3(b)的纵轴表示充电电流的目标值 (mA)。在图3(a)中，4. 37V是充电电压(的最大值)，4. 32V是未超过电池块M1的电压的保护电压。此外，4. 30V是设定为充电时的上限的设定电压。电池块Mi的电压以250ms周期被取入。下面，以在图3的时刻TO将电池1从放电切换为充电的情形为例进行说明。例如，控制·电源部21在利用从电池1的充放电路提供的放电电流驱动负载22时，当开始来自商用电源的电力供给的时候，控制·电源部21通过开始向电池1的充放电路提供充电电流，使得电池1从放电切换为充电。此时的充电电流的目标值是目标值的初始值。因此，时刻TO的充电电流的目标值成为基于时刻TO的电池块Mi的电压及电池1的温度来决定出的值。但是，在时刻TO以前电池1放电的时候，电池块Mi的电压仅下降电池块B1 B3 的各自的内部电阻引起的电压下降的部分。例如，在时刻TO以前的电池块Mi的电压一直下降到不足4. 00V、电池1的温度在10°C以上的时候，即使在过去基于图2所示的表应当决定为0. 5C或0. IC的时候，充电电流的目标值也会被决定为0. 8C。此后，在从时刻TO实际开始进行充电电流目标值为0. 8C的充电的时候，由于向电池1提供设定以上的充电电流， 所以电池块Mi的电压常常超过保护电压。例如，在图3的时刻T2检测出电池块M1的电压超过保护电压的时候，在本实施方式1中，将充电电流的目标值降低到0.1C。由此，即使以后继续进行充电也能够使电池块 Mi的电压不超过保护电压。再有，应当降低充电电流的目标值的值不限于0. 1C，例如，可以在充电电流的目标值的初始值上乘以固定的值计算出。此后，在继续将充电电流的目标值降低为0. IC的充电中，在时刻T4、T6中检测出电池块Mi的电压超过设定电压(4. 30V)的时候，为了增大电池1的实际容量，而进一步降低充电电流的目标值继续进行充电。在从时刻T2到T4及从T4到T6的充电电流的平均值上乘以0. 9计算出在时刻T4及T6中分别降低的充电电流的目标值。基于平均值计算新的目标值是为了根据实际提供给电池1的充电电流的大小来降低充电电流的目标值。再有，乘以充电电流的平均值的值不限于0.9，既可以是1以下的其它值，也可以是用规定算式计算出的1以下的值。此后，在继续将充电电流的目标值比0. IC更降低的充电中，在时刻T8中检测出电池块Mi的电压再次超过保护电压(4. 32V)的时候，作为组式电池10中的电池1的保护处理，向M0SFET71的栅极给予断开信号，将充电电流断路。再有，保护处理不限于通过断路器 7的充电电流的断路，也可以通过其它手段使充电电流实际为零。接着，说明取入电池块Mi的电压值进行判定的方法。在本实施方式1中，在判定为例如到图3(a)的时刻T2之前以250ms周期取入的电池块Mi的电压值在时刻T2连续2次超过保护电压的时候，检测电池块Mi的电压超过保护电压(4.32V)的情形。此外，在判定为例如到图3(a)的时刻T4之前以250ms周期取入的电池块Mi的电压值在时刻T4连续3次超过设定电压(4. 30V)的时候，检测电池块Mi的电压超过设定电压的情形。像这样，使连续超过保护电压的次数的判定值0次)比连续超过设定电压的次数的判定值(3次)小，是为了防止在电池块Mi的电压一下子上升了的情况下，无论上述电压是否超过保护电压，都先检测超过设定电压的情形。相反，希望预先适当设定上述判定值的组合，以便先检测电池块Mi的电压超过保护电压的情形。在图3中，纵向引出虚线的时刻分别表示取入电池块M1的电压值的计时中的特定的连续的计时，时刻Tl T2及时刻T7 T8的时间间隔是500ms Q50msX2)，时刻T3 T4及时亥Ij T5 T6的时间间隔是750ms (250ms X 3)。具体地，虽然在时刻Tl (或T7)中判定为取入的电压值未超过保护电压，但由于在到时刻T2(或Τ8)之前的2次判定中连续判定为超过保护电压，所以检测出在时刻Τ2(或Τ8)中电池块Mi的电压超过保护电压。同样地，虽然在时刻Τ3 (或1 中判定为取入的电压值未超过设定电压，但由于在到时刻T4 (或 T6)之前的3次判定中连续判定为超过设定电压，所以检测出在时刻T4(或T6)中电池块 Mi的电压超过设定电压。图4是表示根据电池块Mi的电压设置规定标志的CPTOl的处理程序的流程图。下面的处理，以250ms周期在电池1的充电中启动，根据预先保存在R0M52中的控制程序，由 CPTOl执行。启动的周期不限于250ms，在下面的处理中使用的OVP计数器、OVP标志、CC计数器及CC标志，被存储在RAM53中，在程序的初始化时进行清零。图4的处理启动的时候，CPU51从I/O端口 55取入由A/D转换部4转换的电池块Bl B3的电压值(Si 1)，将电压值最高的电池块M1的电压值存储为Vh (S12)。再有，在步骤Sll中，虽然各取入1次电池块Bl B3的电压值，但也可以设置短的时间间隔(例如IOms)各取入多次，导出针对电池块Bl B3分别取入的电压值的最大值、最小值、平均值、及中央值的至少一个，基于导出的值存储Vh。此后，CPU51判定Vh是否超过保护电压 (4. 32V) (S13)，在超过的时候(S13 是)，对OVP计数器进行累加(S14)。接着，CPU51判定 OVP计数器是否为2以上(S15)，在OVP计数器是2以上的时候(S15 是)，将OVP标志设置为1(S16)。由此，检测电池块Mi的电压超过保护电压并进行存储。在步骤S13中Vh未超过保护电压的时候(S13 否)，CPU15将OVP计数器清零(S17)。在结束步骤S16的处理的时候，在步骤S15中OVP计数器不是2以上的情况下 (S15 否)，或在结束步骤S17的处理的时候，CPU51判定Vh是否超过设定电压(4. 30V) (S18)，在超过设定电压的情况下(S18:是)，对CC计数器进行累加(S19)。接着，CPTOl判定CC计数器是否在3以上(S20)，在CC计数器是3以上的时候(S20 是)，将CC标志设置为1(S21)。由此，检测电池块Mi的电压超过设定电压并进行存储。在步骤S18中Vh未超过设定电压的情况下(S18 否)，CPU51将CC计数器清零(S22)。在结束上述步骤S21的处理的时候，在步骤S20中CC计数器不是3以上的情况下 (S20 否)，或在结束步骤S22的处理的时候，CPU51终止图4的处理。再有，在上述处理中，在Vh超过保护电压的情况下(步骤S13 是)，当结束后续的步骤S16的处理时，及在步骤S15中OVP计数器不是2以上的时候(S15 否)，虽然将处理移向步骤S18，但也可以不将处理移向步骤S18就这样终止图4的处理。S卩，可以仅在Vh未超过保护电压的情况下(步骤S13 否)，将处理从步骤S17移向步骤S18，判定Vh是否超过设定电压。由此，无论电池块Mi的电压是否超过保护电压，都能够更加确实地防止先检测超过设定电压的情形。接着，说明计算充电电流的平均值的方法。在本实施方式1中，以250ms周期取入充电电流的检测值加以存储，计算其每次加法平均值并存储为Iavg。平均值的计算不限于加法平均，也可以进行乘法平均、加权平均等的平均化。图5是表示对充电电流的检测值进行平均化的CPTOl的处理程序的流程图。下面的处理，以250ms周期在电池1的充电中启动，根据预先保存在R0M52中的控制程序，由 CPU51执行。启动的周期不限于250ms。在下面的处理中使用的AVG标志被存储在RAM53 中，在程序的初始化时进行清零。AVG标志取0至2的值，在后述的处理中通过将AVG标志设置为1，通知在图5的处理中开始平均值的计算。图5的处理启动的时候，CPU51判定AVG标志是否为1 (S31)，在是1的时候(S31 是)，在将作业中的排列清零(S32)的同时，将AVG标志更新为2(S33)。由此，存储是在平均值的计算中的情形。在结束步骤S33的处理的时候，或在步骤S31中AVG标志不是1的时候(S31 否)，CPU51判定AVG标志是否为2(S34)，在不是2的时候(S34 否)，即不是平均值的计算中的时候，就这样结束处理。在步骤S34中AVG标志是2的时候(S34 是)，CPU51从I/O端口 55取入电流检测器2的检测值(S35)，将取入的检测值存储在上述排列中(S36)。此后CPU51计算排列要素的平均值(S37)，以计算出的平均值作为充电电流的平均值，存储为Iavg(S38)，终止图5 的处理。最后，说明参照图4的处理中设置的OVP标志及CC标志、和图5处理中存储的 Iavg，在通信部9的寄存器中写入充电电流的目标值的处理。图6及图7是表示降低充电电流的目标值的CPU51的处理程序的流程图。下面的处理，被给予比图4、图5的处理更低的执行优先度，以250ms周期在电池1的充电中启动， 根据预先保存在R0M52中的控制程序，由CPTOl执行。启动的周期不限于250ms。在下面的处理中使用的超OVP次数被存储在RAM53中，在程序的初始化时进行清零。
图6的处理启动的时候，CPU51判定OVP标志是否为1 (S41)，在是1的时候(S41 是)，即检测出Vh超过保护电压的时候，在将OVP标志清零(S42)的同时，使将充电电流断路的MOSFET (充电FET) 71断开(S43)。具体地，从I/O端口 55向M0SFET71的栅电极给予 H电平的断开信号。此后，CPTOl对超OVP次数进行累加(S44)，判定超OVP次数是否在1以下(S45)。在比1大的时候(S45 否),CPU51将在步骤S43中执行的M0SFET71的断开作为保持处理，就这样终止图6的处理。为了使这里的保护处理确实进行，也可以在终止图6的处理之前将CC标志清零。在超OVP次数是1以下的时候(S45 是)，CPTOl从R0M52中读出用于降低充电电流的目标值的降低值(S46)。此降低值是用于在图3的时刻T2、T4或T6中降低充电电流的目标值的值，如上所述，在本实施方式1中是0. 1C。再有，此降低值与图2的表中所示的值一起被预先存储在R0M52中。此后，CPTOl将读出的降低值作为应当从控制·电源部21读出的充电电流的目标值，写入通信部9的寄存器中(S47)。接着，CPU51使计时器M开始计时(S48)，判定基于控制·电源部21的定时询问的通信是否经过了 2周期(S49)，在到经过2周期之前都进行待机(S49 否)。在此的定时询问周期被预先存储在R0M52中，在本实施方式中为2秒。此外，在到通信经过2周期之前都待机是为了保证将降低的充电电流的目标值确实地传递给控制·电源部21。在经过2周期的通信时候(S49 是)，CPTOl为了使将充电电流断路的M0SFET71 再次接通(S50)，并通知图5的处理开始充电电流的平均值的计算，而将AVG标志设置为 1(S51)，终止图6的处理。下面接着图6的处理说明图7的处理。在图6的步骤S41中OVP标志不是1的时候(S41 否)，CPU51将处理移向图7 的步骤S61，判定CC标志是否为1 (S61)。在CC标志不是1的时候(S61 否)，CPU51就这样结束图7的处理。在CC标志是1的时候(S61 是)，即检测出Vh超过设定电压的时候， CPTOl在将CC标志清零(S62)的同时，使将充电电流断路的M0SFET71断开(S63)。此后， CPU51读出在图5的处理中计算出的Iavg(充电电流的平均值)(S64)，计算在读出的值上乘以0.9后得到的值(S65)，将计算出的值作为降低了的充电电流的目标值写入通信部9的寄存器中(S66)。接着CPU51使计时器M开始计时(S67)，判定基于控制 电源部21的定时询问的通信是否经过2周期(S68)，在到经过2周期之前都进行待机(S68 否)。在通信经过2周期的时候(S68:是)，CPTO1使将充电电流断路的M0SFET71再次接通(S69)，为了在图5的处理中开始充电电流的平均值的计算，所以将AVG标志设置为1(S70)，终止图7的处理。根据以上这样的本实施方式1，在充电中按照时间序列检测出的电池块的电压比保护电压变大的次数在1次以下的时候，将充电电流的目标值降低到比初始值小的电流值 (0. 1C)。由此，在因充电电流的目标值的初始值过大而使得电池块的电压超过保护电压的次数在限制次数以下的时候，通过使充电电流的目标值比初始值小，就能减少来自控制 电源部的充电电流，使电池块的电压不超过保护电压。因此，能够提供一种即使在因充电开始初期的比较大的充电电流而使得二次电池的电池电压超过保护电压的时候，也能够继续进行充电的二次电池的充电方法，二次电池的充电控制装置及通过该充电方法进行充电的组式电池。此外，在为了缩短充电时间而以比上述保护电压或设定电压更大的电压的值作为充电电压的最大值的时候，能一面防止过充电一面缩短充电时间。此外，在按照时间序列检测出的电池块的电压超过保护电压的检测次数超过1次的时候，用断路器将充电电流断路。因此，在担心二次电池过充电的时候、及二次电池本身有异常的时候，能强制地使充电停止，在二次电池中不产生发热、破损等事故。并且，在按照时间序列连续2次(或连续3次)取入的电池块的电压值全都比保护电压(或设定电压)大的时候，检测电池块的电压超过保护电压(或设定电压)的情形， 将充电电流的目标值降低到0. 1C(或比此目标值更降低)。由此，就能先检测电池块的电压超过保护电压的情形。因此，能确实地检测二次电池的电池电压超过保护电压，迅速地将充电电流的目标值的过大的初始值降低到小的电流值。此外，在二次电池的电池电压未超过保护电压而超过设定电压的时候，通过降低充电电流的目标值并继续进行充电，就能慢慢地增大二次电池的实际容量。并且，每逢检测出电池块的电压超过设定电压，通过以固定的降低率降低充电电流的目标值，就能一面使提供的充电电流按指数函数逐渐减少，一面继续进行充电。因此，能将二次电池的实际容量一直增大到充电电流的下限所允许的界限。并且，还使用充电电流的平均值即在充电电流的目标值是相同的值的期间、按照时间序列来检测实际流入电池块的充电电流并对其进行平均化后得到的值作为降低前的充电电流的目标值。因此，可根据实际流入二次电池的充电电流的大小，决定充电电流的下一目标值。并且，还以从电池的充电控制装置给予的电流值作为充电电流的目标值，开始从控制·电源部向多个电池块的充电。因此，能够在组式电池中应用如下二次电池的充电控制装置，S卩，在因充电开始初期的比较大的充电电流而使得二次电池的电池电压超过保护电压的次数在限制次数以下的时候，可继续进行充电的二次电池的充电控制装置。并且，串联连接将电池单元并联连接后得到的电池块，以针对各个电池块取入的电压值中、最高的电压值作为电池块的电压值。因此，即使在串联连接的二次电池的电池电压中产生不平衡的时候，也能防止过充电、进行适当的充电控制，能够刚好适当地进行目标值的降低。并且，电池单元是锂离子电池，由于充电控制装置进行适于锂离子电池的充电的控制，所以能最大限度地引出二次电池的特性。根据本实施方式1，虽然针对充电电流的目标值是相同的值的期间来计算充电电流的平均值，但并不限于此，也可以计算固定时间(例如1分钟)的充电电流的移动平均值，也可以通过其它的平均化方法计算充电电流的平均值。此外，根据本实施方式1，虽然在图6的处理中超OVP次数是1以下的时候、即1 的时候，将充电电流的目标值降低到从R0M52中读出的0. 1C，但不限于此，例如也可以在超 OVP次数是2的时候降低到比0. 1更小的电流值。
实施方式2相对实施方式1是并列检测电池块Mi的电压分别超过保护电压及设定电压的方式，实施方式2是在从判定为电池块M1的电压超过设定电压到经过规定时间为止判定为超过保护电压时(或到经过规定时间为止判定为未超过保护电压时)，检测电池块Mi的电压超过保护电压(或设定电压)的方式。图8是表示根据本发明的实施方式2的组式电池10的电池块Mi的电压来设置规定标志的CPTOl的处理程序的流程图。下面的处理，以250ms周期在电池1的充电中启动， 根据预先保存在R0M52中的控制程序，由CPTOl执行。启动的周期不限于250ms。在下面的处理中使用的OVP标志及CC标志被存储在RAM53中，在程序的初始化时进行清零。图8的处理启动的时候，CPU51从I/O端口 55取入由A/D转换部4转换的电池块 Bl B3的电压值(S81)，将电压值最高的电池块M1的电压值存储为Vh (S82)。再有，在步骤S81中，设置短的时间间隔(例如10ms)、各多次取入电池块Bl B3的电压值，导出针对电池块Bl B3分别取入的电压值的最大值、最小值、平均值、及中央值中的至少一个与实施方式1相同。此后，CPTOl判定Vh是否超过设定电压(4. 30V) (S83)，在未超过的时候(S83 否)，就这样终止图8的处理。S卩，直到Vh超过设定电压之前，不进行任何处理而终止。在Vh超过设定电压的时候(S83 是)，CPU51使计时器M开始计时(S84)，判定 Vh是否超过保护电压(S85)。在超过保护电压的时候(S85 是)，CPTOl将OVP标志设置为 1(S86)，终止图8的处理。由此，检测电池块M1的电压超过保护电压并进行存储。在步骤S85 中未超过Vh的时候(S85 否)，CPU51判定从计时器M开始计时起是否经过250ms (S87)。 在未经过250ms的时候(S87 否)，CPTOl将处理返回步骤S85。在经过250ms的时候(S87 是)，CPU51将CC标志设置为1 (S88)，终止图8的处理。由此，检测电池块Bh的电压超过设定电压并进行存储。在步骤S85、S87的处理循环中，Vh超过保护电压最大持续250ms是用于保证从Vh 超过设定电压到其超过保护电压的时间的处理，在此的250ms不限于此时间。除此之外，对于与实施方式1对应的部位赋予相同的符号，省略其详细的说明。像这样，根据本实施方式2，在取入的电池块的电压值在从变得比设定电压的值大时到经过250ms的期间、变得比保护电压的值大的时候(或不比保护电压值大的时候)，将充电电流的目标值降低为0. IC (或比此值更进一步降低充电电流的目标值)。因此，在二次电池的电池电压超过最大电压的时候，能迅速地将充电电流的目标值的过大的初始值降低为小的电流值。此外，在二次电池的电池电压未超过最大电压、超过设定电压的时候，通过降低充电电流的目标值、继续进行充电，就能够慢慢地增大二次电池的实际容量。再有，根据实施方式2，虽然在从Vh超过设定电压时到经过250ms的期间判定Vh 是否超过保护电压，但不限于此，例如也可以在从Vh超过设定电压时到经过250ms时，判定 Vh是否超过保护电压，在超过的时候(或未超过的时候)将OVP标志(或CC标志)设置为 1。此外，根据实施方式1及2，虽然在电池1的充电中启动流程图中示出的各处理， 但由于电池块Mi的电压超过设定电压仅限于充电中，所以在启动上述处理时，不必检测电池1是在充电中，可以以常时固定周期进行启动。但是，如上面已经说明的那样，进行对通信部9的充电电流的目标值的初始值的写入仅限于在不对电池1进行充电的时候。
权利要求
1.一种二次电池的充电方法，基于作为充电电流的最大设定值的目标值，以恒定电流 /恒定电压对二次电池进行充电，其特征在于，按照时间序列来检测上述二次电池的电压， 判定检测出的电压值是否比规定电压值大， 统计判定为比规定电压值大的次数， 在统计出的次数是规定次数以下的时候，降低上述目标值。
2.一种二次电池的充电控制装置，基于作为充电电流的最大设定值的目标值，以恒定电流/恒定电压使二次电池的充电器进行充电，其特征在于，该二次电池的充电控制装置包括检测部，其按照时间序列来检测上述二次电池的电压；判定单元，其判定由该检测部检测出的电压值是否比规定电压值大；计数单元，其统计该判定单元判定为比规定电压值大的次数；以及降低单元，其在该计数单元统计出的次数是规定次数以下的时候，降低上述目标值。
3.根据权利要求2所述的二次电池的充电控制装置，其特征在于， 该二次电池的充电控制装置包括断路器，其将上述二次电池的充电电流断路，在上述计数单元统计出的次数超过上述规定次数的时候，上述断路器进行断路。
4.根据权利要求2或3所述的二次电池的充电控制装置，其特征在于，上述判定单元判定由上述检测部连续M次检测出的电压值是否全都比上述规定电压值大，其中，M是2以上的整数，该二次电池的充电控制装置包括判定由上述检测部连续M+N次检测出的电压值是否全都比小于上述规定电压值的第二电压值大的单元，其中，N是1以上的整数；和在该单元判定为大的时候，降低上述目标值的第二降低单元。
5.根据权利要求2或3所述的二次电池的充电控制装置，其特征在于， 该二次电池的充电控制装置包括判定由上述检测部检测出的电压值是否比小于上述规定电压值的第二电压值大的单元；和在该单元判定为比第二电压值大的时候，开始计时的计时单元， 上述判定单元在从上述计时单元开始计时到经过规定时间的期间内，判定由上述检测部检测出的电压值是否比上述规定电压值大， 该二次电池的充电控制装置包括第二降低单元，其在到经过上述规定时间为止的期间内，上述判定单元判定为不大的时候，降低上述目标值。
6.根据权利要求4或5所述的二次电池的充电控制装置，其特征在于， 上述第二降低单元以规定降低率降低上述目标值。
7.根据权利要求4至6中任意一项所述的二次电池的充电控制装置，其特征在于， 该二次电池的充电控制装置包括检测单元，其按照时间序列来检测上述二次电池的充电电流；和平均单元，其对上述检测单元检测出的充电电流值进行平均化， 上述第二降低单元降低上述平均单元平均化后的值，以作为目标值。
8.一种组式电池，其特征在于， 该组式电池包括权利要求2至7中任意一项所述的二次电池的充电控制装置；和通过充电器进行以从该充电控制装置给予的电流值作为目标值的充电的1个或多个次电池。
9.根据权利要求8所述的组式电池，其特征在于， 上述多个二次电池串联或并联地连接，上述检测部以针对各二次电池检测出的电压值中、最高的电压值作为检测值。
10.根据权利要求8或9所述的组式电池，其特征在于，上述二次电池是锂离子二次电
全文摘要
本发明提供一种即使在因充电开始初期的比较大的充电电流而使得二次电池的电池电压超过保护电压的情况下，也能继续进行充电的二次电池的充电方法、二次电池的充电控制装置及通过该充电方法进行充电的组式电池。在以250ms周期连续2次(或连续3次)取入的电池块的电压值全都比4.32V的保护电压(或4.30V的设定电压)的值大的情况下，检测出电池块的电压超过保护电压(或设定电压)的情形，在检测的第一次中将充电电流的目标值降低为0.1C(或降低得比此目标值更低)。每逢检测出电池块的电压超过设定电压，通过以固定的降低率使充电电流的目标值降低，从而一面指数函数地逐渐减少提供的充电电流一面继续进行充电。在第二次电池块的电压超过保护电压的时候，利用断路器将充电电流断路。
文档编号H02J7/00GK102163755SQ20111004713
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月24日 优先权日2010年2月24日
发明者贝野友美 申请人:三洋电机株式会社