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 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。此外， 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 SOC， 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 SOC， 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 SOC， 纵轴表示二次电池的无负载时的端子电压、 即 OCV(Open Circuit Voltage)。 关于二次 电池的端子电压， 如图 7 的曲线 G1 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 G1 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。 附图说明
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 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 Q1 连接于组电池 14 的正极。作为开关元件 Q1、 Q2， 例如可以使用 p 沟道的 FET(Field Effect Transistor， 场效应晶体管 )。开关元件 Q1 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(0 ＜ x ≤ 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 0.01V 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 Vb1、 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 ROM(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 Vb1、 Vb2、……、 VbN， 来作为第三端子 电压 V3b1、 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 1C( ＝ 1It ＝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 V3b1、 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 Vb1、 Vb2、……、 VbN， 来作为第四端子电压 V4b1、 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 V3b1、 V3b2、……、 V3bN 和由预备后电压取得部 213 取得的第四端子电压 V4b1、 V4b2、……、 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 Vb1、 Vb2、……、 VbN， 来作为第一端子电压 V1b1、 V1b2、……、 V1bN。
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 V1b1、 V1b2、……、 V1bN 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 Vb1、 Vb2、……、 VbN， 来作为第二端子电压 V2b1、 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 V1b1、 V1b2、……、 V1bN 和由充电休止电压取得部 216 取得的第二端子电压 V2b1、 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 Vb1、 Vb2、……、 VbN， 来作为第五端子电压 V5b1、 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 V5b1、 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 Vb1、 Vb2、……、 VbN， 来作为第六端子电压 V6b1、 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 V5b1、 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 V6b1、 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 V5b1、 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 B1、 B2、……、 BN 总称为电池块 B， 将端子电压 Vb1、 Vb2、……、 VbN 总称为端子电压 Vb， 将第一端子电压 V1b1、 V1b2、……、 V1bN 总称为第一端子电压 V1， 将第二端子电压 V2b1、 V2b2、……、 V2bN 总称为第二端子电压 V2， 将第三端子电压 V3b1、 V3b2、 ……、 V3bN 总称为第三端子电压 V3， 将第四端子电压 V4b1、 V4b2、……、 V4bN 总称为第四端子电压 V4， 将第五端子电压 V5b1、 V5b2、……、 V5bN 总称为第五端子电压 V5， 将第六端子电压 V6b1、 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 S1)。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 B1、 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 ΔV( 步骤 S7)。 并且， 通过主充电可否判断部 214 将各电压差 ΔV 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 ΔV 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 B1、 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 ΔV， 该电压差 ΔV 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 ΔV 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 S10 以进行主充电。
以上， 根据步骤 S1 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 ΔV 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 ΔV， 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 S10 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 V1( 步骤 S11)。
接着， 利用充电休止电压取得部 216， 将第一端子电压 V1 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 V1b1、 V1b2、……、 V1bN 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 S11 继续进行主充电。
另一方面， 当第一端子电压 V1b1、 V1b2、……、 V1bN 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 B1、 B2、……、 BN 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 V1 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 V1b1、 V1b2、……、 V1bN 中的至少 一个超过判断电压 α， 电池块 B1、 B2、……、 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 B1、 B2、……、 BN 的各第一端子电压 V1 减去第二端子电压 V2， 算出各电压差 ΔV( 步骤 S16)。 并且， 通过充电结束判断部 217， 将各 电压差 ΔV 与预先设定的基准电压 γ 进行比较 ( 步骤 S17)， 例如各电压差 ΔV 中的任意至 少一个超过基准电压 γ( 在步骤 S8 为 “是” )， 可认为电池块 B1、 B2、……、 BN 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 γ， 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 ΔV， 例如经实验求得， 并将该电压差预先设定为基准电压 γ。
另一方面， 在步骤 S17， 当所有的电压差 ΔV 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 S10 以重新开始主充电。
以上， 根据步骤 S10 至 S18 的处理， 基于电压差 ΔV 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 B1、 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 ΔV( 步骤 S27)。并且， 通过再充电可否判断部 220 将各电压差 ΔV 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 ΔV 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 B1、 B2、……、 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 ΔV， 该电压差 ΔV 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 ΔV 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 ΔV 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 LiFePO4。
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。