[发明专利]充电控制装置和充电控制方法

说明书

技术领域

本公开涉及控制被用作便携式电子设备的主电源的二次电池的充电操作的充电控制装置和充电控制方法，特别地，涉及控制多个二次电池的充电操作的充电控制装置和充电控制方法。

背景技术

近年来，广泛使用包括数字照相机、个人计算机（PC）、移动电话、平板计算机等的便携式电子设备。这种类型的电子设备基本上都使用电池作为主电源。在电子设备中使用的大部分电池是二次电池，当其容量变得低时，使用商用电源，从而可以重新使用该设备许多次。例如，认为锂离子电池适合于便携式设备，因为单位体积和单位重量的电池容量大。

需要用于对如下设备的的电池进行高效充电的方法，即，该设备例如是数字照相机，设想其用在室外场合，其中没有商用电源，因此难以进行快速充电。此外，为了即使在难以对设备进行充电的场所也长时间驱动该设备，除了具有嵌入电池以外，还可以从外部将设备连接到另一扩展电池。例如，作为数字单反照相机的用于进行垂直位置拍摄的附件的“垂直位置把手”可以包括多个电池（例如，参见日本未审专利申请公报No.2009-58921(PTL 1)）。

图9示出了根据本公开第一实施例的锂离子电池的充电特性。该图具有如下电池组特性示例：两个电池串联连接，横轴表示时间轴，纵轴表示充电电流和充电电压（电池电压）。在此，假设利用与两个电池组的电池电压相等的8.4V的恒压电源进行充电。

在具有小容量的初始充电的过程中，电池电压（输出电池电压）处于低状态，如果用高电流执行充电，则担心电池过热或劣化。因此，有必要提供一种保护电路，然后以低电流进行充电。在图9所示的示例中，在初始充电时保持100mA的充电电流的情况下，用恒流（即，恒定电力）进行充电。

当由于充电，容量累积到特定程度时，电池电压逐渐增大。然后，当充电电压达到6V时，即使用高电流进行充电，也不会出现过热或劣化，因此，充电电流增大，这是高效的。在图9所示的示例中，利用1500mA的充电电流进行具有恒流的充电（即，具有恒定电力的充电）。

然后，如果充电进一步继续，那么充电电源电压与电池电压之间的电势差变小，因此，充电电流逐渐减小。在图9所示的示例中，当充电电流降低并达到50mA时，充电完成。通过对图中所示的充电曲线在时间方向的积分而获得的面积对应于电池的充电容量。

综上，在诸如锂离子电池的二次电池等中，在充电电压与充电电流之间存在确定的关系，并且可以认为在充电过程中存在如下前提。

（前提1）如果在电池电压低时用高电流进行充电，会出现电池的过热或劣化，因此，有必要提供一种保护电路，然后以低电流进行充电。相反，当电池电压高时，电源电压与电池电压之间的电势差变小，因此，充电电流变小。

再者，可以提出如下的诸如锂离子电池等的二次电池的充电时间的其他前提。

（前提2）由于与在常温下的情况相比，低温下的内部阻抗高，因此充电电流变低。

（前提3）如果重复充电和放电，那么与新产品相比内部阻抗变高，因此，充电电流变低。由于重复充电和放电导致的大内部阻抗等同于电池的“劣化”。存在如下趋势：与被充一半电然后闲置不用的诸如锂离子电池的二次电池相比，被充满电然后闲置不用的二次电池容易劣化。

（前提4）大多数电子设备的电池构成通过连接多个电池单元而形成的“组装电池”。如果电池是并联连接的，那么与仅具有一个单元的电池相比，可以用较高的电流对电池单元进行充电。

（前提5）诸如锂离子电池的二次电池应当配备保护电路，并在低温或高温下对电池进行充电时降低充电电压，以满足诸如电力设施和材料安全法案的安全规定。因此，充电电流变低。此外，由于为了满足诸如电力设施和材料安全法案的安全规定而设置保护电路，限制了电流，因此充电电流会变低。

（前提6）存在各种充电电源，如USB（通用串行总线）、AC适配器等。电源容量随充电电源而不同，即使对具有相同电池电压的同一电池进行充电，充电电流也会不同。

（前提7）当使用一个充电器对多个电池进行顺序充电时，使所有电池被充满所需的时间不受充电顺序的影响。然而，当在所有电池被充满之前停止充电时，与对从具有低充电电流的电池到具有高充电电流的电池进行顺序充电相比，对从具有高充电电流的电池到具有低充电电流的电池进行顺序充电更高效，因为后一情况的充电电流的积分值（即，所有电池的总充电量）更大。在本公开中，如此使用充电术语“高效”的含义，除非另有指定。