[发明专利]用电池电芯的表面温度进行充电控制的充电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种使表面温度不超过上限地对二次电池进行充电的技术。

背景技术

在作为便携型电子设备的一例的笔记本型个人计算机(以后称为笔记本 PC)中，使用收纳了锂离子电池的电池组件(battery pack)。近年来报告了多 起电池组件的着火事故，通过社团法人电池工业会(Battery Association of Japan)和社团法人电子信息技术产业协会(Japan Electronic and Information Technology Industries Association)的协作，发表了使用锂离子电池的安全指南。 安全指南可以从他们的因特网主页得到。

在该安全指南中，推荐在对锂离子电池进行充电时根据电池电芯的表面温 度来限制充电电流以及充电电压或者其中某一方的最大值。图9(A)、图9(B) 表示该指南中所示的电池电芯的表面温度和充电电流以及充电电压的最大值 之间的关系。在该指南中，如图9(A)以及图9(B)所示，针对电池电芯的 表面温度，定义了T1～T2的低温度区、T2～T3的标准温度区、以及T3～T4 的高温度区。在该指南中，规定各温度区的值是制造商进行规定的试验以及验 证后决定的值，而现在已规定下限充电温度值T1为0度、标准温度区的下限 值(低温度区的上限值)T2为10度、标准温度区的上限值(高温度区的下限 值)T3为45度、以及上限充电温度值T4为55度。

在该指南中，针对各温度区规定了最大充电电流和上限充电电压。标准温 度区是对最大充电电流以及上限充电电压可以应用最高值的电池电芯的表面 温度区域。该指南提倡将标准温度区中的标准最大充电电流值Imax1设定为 0.7ItA、将标准上限充电电压Vmax1设定为4.25V。这里所谓ItA的单位表示 充放电时在二次电池中流动的电流的单位，被定义为ItA＝额定容量(Ah)/1 (h)。低温度区以及高温度区中的最大充电电流以及上限充电电压由制造商来 决定。

低温度区是比标准温度区低的温度区，并且是为了安全起见通过降低标准 最大充电电流值Imax1以及标准上限充电电压值Vmax1或者其中某一方而可 容许的充电时的电池电芯的表面温度区域。作为一例，将低温度区中的低温最 大充电电流值Imax2设定为0.3ItA，将低温上限充电电压值Vmax2设定为 4.15V。高温度区是比标准温度区高的温度区，并且是为了安全起见通过改变 标准最大充电电流值Imax1以及标准上限充电电压值Vmax1或者其中某一方 而可容许的充电时的电池电芯的表面温度区域。作为一例，将高温度区中的高 温最大充电电流值Imax3设定为0.3ItA，将高温上限充电电压值Vmax3设定 为4.20V。

专利文献1公开为了不使电池温度变得异常，预想开始充电起X秒后的 电池温度，并根据预想温度控制充电电流的技术。专利文献2公开如下技术， 即，为了解决当二次电池的周边温度超过容许值时停止充电、从而到满充电为 止的时间变长的问题，预先将充电电流值和二次电池的周边的上升温度之间的 关系数据库化，当周边的温度在充电过程中由于环境等的影响而上升时，通过 控制向二次电池的充电电流值来抑制二次电池的温度上升，从而无需中断而完 成充电。

专利文献3公开如下技术，即，为了在NiMH电池温度在充电容许温度 范围的上限附近时开始充电的情况下也可以实现满充电，在当前的电池温度接 近充电容许温度的上限附近时，计算与电池温度对应的电流值，通过将充电电 流降低至该计算出的电流值，使电池温度不超过上限地进行控制。专利文献4 公开如下技术，即，为了使NiMH电池在充电过程中达不到危险温度，控制 充电率以使温度的时间上升率(△T/△t)保持一定。

电池电芯在充电以及放电时发热，在充电末期，电池电芯的外壳的表面温 度(以后简单称为表面温度)上升约7度左右。在安装在笔记本PC中的电池 组件中，当置于通常温度环境中的笔记本PC从AC/DC适配器接收电力供给 的同时工作时，表面温度约为30度。在该状态下拆卸AC/DC适配器，由电池 组件对笔记本PC供给电力时，在放电末期，表面温度达到约45度。此后， 当连接AC/DC适配器来对电池电芯进行充电时，表面温度有可能在充电结束 之前进入高温度区。