(57)【要約】【課題】二次電池に印加される電圧が確実に過充電検出電圧以下となるように充電を行う。【解決手段】二次電池１１に対する電流経路上に、スイッチおよび抵抗を並列に接続する。充電中において、二次電池１１の電圧ＶＢ１またはＶＢ２が予め設定された第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡ以上となった場合にスイッチ１９をＯＦＦして、充電電流を抵抗部２０を介して流す。抵抗部２０の電圧降下によって二次電池に対する充電電圧を低下させ、二次電池の電圧が過充電検出電圧を超えないように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または互いに接続された複数の二次電池と、
外部の機器が接続される正極端子および負極端子と、
上記二次電池の正極と上記正極端子との間、または、上記二次電池の負極と上記負極端子との間に接続された抵抗値が変化する可変抵抗部と、
上記二次電池の電圧を測定する電池電圧測定部と、
上記電池電圧測定部の測定結果に基づき上記可変抵抗部の抵抗値を制御する制御部と
を有する電池パック。
【請求項２】
１または互いに接続された複数の二次電池と、
外部の機器が接続される正極端子および負極端子と、
上記二次電池の正極と上記正極端子との間、または、上記二次電池の負極と上記負極端子との間に接続された第１のスイッチと、
上記第１のスイッチに対して並列に接続された第１の抵抗部と、
上記二次電池の電圧を測定する電池電圧測定部と、
上記電池電圧測定部の測定結果に基づき上記第１のスイッチの開放状態および接続状態を制御する制御部と
を有する電池パック。
【請求項３】
１または互いに接続された複数の二次電池と、
外部の機器が接続される正極端子および負極端子と、
上記二次電池の正極と上記正極端子との間、または、上記二次電池の負極と上記負極端子との間に接続された第１のスイッチと、
上記第１のスイッチに対して並列に接続された第１の抵抗部と、
上記二次電池の電圧を測定する電池電圧測定部と、
上記電池電圧測定部の測定結果に基づき上記第１のスイッチの開放状態および接続状態を制御する制御部と
を有し、
上記制御部は、
上記１または複数の二次電池のうち少なくとも１の電圧が予め設定された第１の充電上限電池電圧以上となる場合に、上記第１のスイッチを上記開放状態に切り替えて、上記正極端子および上記負極端子に接続された外部の電圧供給部から供給される充電電流を、上記第１の抵抗部を介して上記二次電池に流す電池パック。
【請求項４】
上記二次電池の正極と上記正極端子との間、または、上記二次電池の負極と上記負極端子との間に接続された電流検出抵抗部と、
上記電流検出抵抗部の両端の電圧を測定する電流検出用電圧測定部と
をさらに有し、
上記電流検出用電圧測定部は、
上記電流検出抵抗部が上記二次電池の正極と上記正極端子との間に接続されている場合に、上記電流検出抵抗部における上記二次電池の正極側の端子の電圧を基準電位とし、
上記電流検出抵抗部が上記二次電池の負極と上記負極端子との間に接続されている場合に、上記電流検出抵抗部における上記負極端子側の端子の電圧を基準電位とし、
上記電流検出抵抗部の両端の電圧が予め設定された充電判定電圧以上である場合に、充電中であると判定し、
上記電流検出抵抗部の両端の電圧が予め設定された充電判定電圧未満である場合に、非充電中であると判定し、
上記判定の結果、充電中である場合に上記制御部による制御を行う請求項１、２または３に記載の電池パック。
【請求項５】
上記電池電圧測定部は、
上記１または複数の二次電池の電圧を所定周期毎に２回以上測定し、
所定の時点において測定された上記二次電池の電圧から１周期前に測定された上記二次電池の電圧を減算した値が正の値である場合に、充電中であると判定し、
所定の時点において測定された上記二次電池の電圧から１周期前に測定された上記二次電池の電圧を減算した値が負の値である場合に、非充電中であると判定し、
充電中である場合に、上記制御部による制御を行う請求項１、２または３に記載の電池パック。
【請求項６】
上記電池電圧測定部は、
上記１または複数の二次電池の電圧を所定周期毎に３回測定し、
所定の時点において測定された上記二次電池の電圧から１周期前に測定された上記二次電池の電圧を減算した値が予め設定された判定差分値以上、または、上記１周期前に測定された上記二次電池の電圧から２周期前に測定された上記二次電池の電圧を減算した値が予め設定された判定差分値以上である場合に、充電中であると判定し、
上記所定の時点において測定された上記二次電池の電圧から１周期前に測定された上記二次電池の電圧を減算した値が予め設定された判定差分値以下、且つ、上記１周期前に測定された上記二次電池の電圧から上記２周期前に測定された上記二次電池の電圧を減算した値が予め設定された判定差分値以下である場合に、非充電中であると判定し、
充電中である場合に、上記制御部による制御を行う請求項１、２または３に記載の電池パック。
【請求項７】
第２のスイッチおよび第２の抵抗部の直列接続からなる１または複数の第１の放電制御部をさらに有し、
上記第１の放電制御部が上記１または複数の二次電池に対してそれぞれ並列に接続され、
上記制御部は、
充電中に、上記電池電圧測定部によって測定された上記１または複数の二次電池の電圧のうち何れかの電圧が予め設定された第２の充電上限電池電圧以上となる場合に、対応する上記第２のスイッチを接続状態に切り替えて上記第２の抵抗部を介して上記二次電池を放電させる請求項１、２または３に記載の電池パック。
【請求項８】
第２のスイッチおよび第２の抵抗部の直列接続からなる複数の第１の放電制御部をさらに有し、
上記第１の放電制御部が上記複数の二次電池に対してそれぞれ並列に接続され、
上記制御部は、
充電中に、上記電池電圧測定部によって測定された上記複数の二次電池の電圧差が予め設定された上限電池電圧差以上となる場合に、上記第２のスイッチを接続状態に切り替えて上記第２の抵抗部を介して上記二次電池を放電させる請求項１、２または３に記載の電池パック。
【請求項９】
第３のスイッチおよび第３の抵抗部の直列接続からなる第２の放電制御部をさらに有し、
上記複数の二次電池が直列接続され、
上記第２の放電制御部が上記直列接続された複数の二次電池に対して並列に接続され、
上記制御部は、
上記電池電圧測定部によって測定された上記複数の二次電池の電圧のうち何れかの電圧が予め設定された第３の充電上限電池電圧以上となる場合に、上記第３のスイッチを接続状態に切り替えて、上記第３の抵抗部を介して上記二次電池を放電させる請求項１、２または３に記載の電池パック。
【請求項１０】
電池パックの内部に配置され、上記電池パックの内部の温度を測定する温度センサをさらに有し、
上記制御部は、
上記温度センサによって測定された温度に基づき上記第１のスイッチを制御する請求項２または３に記載の電池パック。
【請求項１１】
電池パックの内部に配置され、上記電池パックの内部の温度を測定する温度センサをさらに有し、
上記温度センサによって測定された温度に応じて、上記第１の充電上限電池電圧、上記第２の充電上限電池電圧または上記第３の充電上限電池電圧の値を変化させる請求項３、７または９に記載の電池パック。
【請求項１２】
電池パックの内部に配置され、上記電池パックの内部の温度を測定する温度センサをさらに有し、
上記制御部は、
上記温度センサによって測定された上記電池パックの内部の温度が予め設定された充電上限温度を超える場合、上記第２のスイッチを開放状態に切り替えて上記第２の抵抗部の電流を遮断する請求項７または８に記載の電池パック。
【請求項１３】
電池パックの内部に配置され、上記電池パックの内部の温度を測定する温度センサと、
上記可変抵抗部または上記第１の抵抗部に対して直列接続される第４のスイッチと
をさらに有し、
上記制御部は、
上記温度センサによって測定された上記温度が予め設定された充電上限温度を超える場合、または、上記温度が予め設定された充電下限温度よりも低い場合に、上記第４のスイッチを開放状態に切り替えて上記充電電流を遮断する請求項１、２または３に記載の電池パック。
【請求項１４】
上記二次電池の近傍に配置され、上記二次電池の温度を測定する温度センサをさらに有し、
上記制御部は、
充電中に、上記温度センサによって測定された上記二次電池の温度が予め設定された充電上限温度を超える場合、または、上記温度が予め設定された充電下限温度よりも低い場合、または、上記二次電池の電圧が上記第１の充電上限電池電圧以上となる場合に、上記第１のスイッチを開放状態に切り替えて上記第１の抵抗部を介して上記充電電流を流す請求項２または３に記載の電池パック。
【請求項１５】
上記第１、第２および第３の抵抗部に対して、所定の温度で接続状態から開放状態に切り替わる温度スイッチ素子が直列に接続される請求項２、３、７、８または９に記載の電池パック。
【請求項１６】
上記第１、第２および第３の抵抗部は、温度の変動による抵抗値の変動が小さい素子である請求項２、３、７、８または９に記載の電池パック。
【請求項１７】
上記第１、第２および第３の抵抗部は、温度が上昇するに従って抵抗値が増大する素子である請求項２、３、７、８または９に記載の電池パック。
【請求項１８】
１または互いに接続された複数の二次電池の電圧を測定し、
充電中に、上記二次電池の電圧が予め設定された第１の充電上限電池電圧以上となる場合に、上記二次電池に流れる充電電流の電流経路に設けられた第１のスイッチを開放状態に切り替えて、上記第１のスイッチに対して並列に接続された第１の抵抗部を介して上記充電電流を流す充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過充電状態を検出可能な電池パックおよび充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な電子機器の電源として、高出力、高エネルギー密度、小型、軽量といった利点を有するリチウムイオン二次電池が広く使用されている。リチウムイオン二次電池は、例えばニッケルカドミウムやニッケル水素を用いた他の二次電池と比較してエネルギー密度が高いので、電池の安全性を十分に確保することが非常に重要である。そのため、リチウムイオン二次電池を用いた電池パックには、通常、過充電や過放電などを検出して充放電を禁止する保護回路や保護ＩＣ（Integrated Circuit）が搭載されている。
【０００３】
図４５は、従来の電池パック１００の一例の構成を示す。電池パック１００は、二次電池（以下、単に電池と適宜称する）１０１、保護回路１０２、マイクロコンピュータ１０３、充電制御ＦＥＴ１０４、放電制御ＦＥＴ１０５、セルバランス回路１０６で構成されている。一例として、２つの電池１０１が直列に接続されている。電池パック１００は、充電時には電圧供給部２００に装着され、正極端子１０９および負極端子１１０がそれぞれ電圧供給部の正極端子および負極端子に接続され、充電が行われる。
【０００４】
保護回路１０２は、電池１０１の電圧をそれぞれ測定し、測定結果に基づき過充電状態や過放電状態の検出を行い、検出結果に基づき充電制御ＦＥＴ１０４および放電制御ＦＥＴ１０５を制御する。電池電圧が過充電検出電圧となったときは、充電制御ＦＥＴ１０４をＯＦＦし、充電電流が流れないように制御する。電池電圧が過放電検出電圧となったときは、放電制御ＦＥＴ１０５がＯＦＦされ、放電電流が流れない。
【０００５】
また、保護回路１０２は、測定した電池１０１の電圧をマイクロコンピュータ１０３に供給する。マイクロコンピュータ１０３は、供給された電池１０１の電圧によってセルバランスが崩れているか否かを判断する。セルバランスが崩れていると判断されると、電池１０１に対して並列に接続されたセルバランス回路１０６のスイッチ１０７のＯＮ／ＯＦＦが制御され、セル電圧が高い側の電池１０１が抵抗１０８を介して放電される。
【０００６】
このように、電池の電圧を測定し、測定結果に基づいて過充電状態を検出し、検出結果に応じて充放電制御ＦＥＴを制御する技術が、下記の特許文献１に記載されている。
【０００７】
一般に、リチウムイオン二次電池の電池を用いた電池パックにおいては、電池の電圧が４．２Ｖ（ボルト）となるように充電される。例えば、図４５に示す例において、電圧供給部による充電電圧が８．４Ｖ±０．１Ｖの場合、電池１０１に印加される電圧の最大値が４．２５Ｖとなる。実際には、セルバランス回路１０６による補正は、マイクロコンピュータ１０３の電圧測定精度のバラツキが存在し、電池１０１の電圧を完全に等しくするのが困難であった。したがって、充電電圧が８．４Ｖ±０．１Ｖの場合でも、一つの電池当たりで、最大４．２５Ｖ以上の電圧が印加される可能性がある。したがって、各電池に印加される電圧が最大４．２５Ｖの制御を行うことが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２９５２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、近い将来、電気用品安全法の改正が予定されている。この電気用品安全法の改正法では、電池の安全性をより十分に確保することを目的として、各電池に印加される充電電圧を４．２５Ｖ以下とするように規定されている。今後は、各電池の電圧が４．２５Ｖを超えることがないような対策を行う必要がある。
【００１０】
対策の一つの方法として、電池に印加される電圧が４．２５Ｖを超えないような充電電圧を発生する充電器を新たに設計することがある。しかしながら、既存の充電器を使用して充電を行う場合には、上述したように、電池に印加される電圧が４．２５Ｖを超えてしまうので、既存の充電器を使用することができなくなる。
【００１１】
他の対策として、電池パック内の保護回路の精度を向上させ、過充電検出電圧が４．２５Ｖ以下となるように設定することが考えられる。高精度のＩＣを使用しても、４．２４Ｖ±０．０１Ｖの過充電保護の制御となる。この場合では、電池に印加される電圧が４．２３Ｖとなると、過充電と判断される。そのため、正常な充電状態であるにもかかわらず、過充電保護がなされる問題がある。過充電保護によって充電制御ＦＥＴ１０４がＯＦＦした場合、通常、充電異常としてアラームが発生する。このように、正常な充電状態にアラームが発生することは、好ましいことではない。
【００１２】
したがって、この発明の目的は、電池に印加される電圧が過充電検出電圧以下となるように充電を行うことができる電池パックおよび充電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するために、この発明は、１または互いに接続された複数の二次電池と、
外部の機器が接続される正極端子および負極端子と、
二次電池の正極と正極端子との間、または、二次電池の負極と負極端子との間に接続された抵抗値が変化する可変抵抗部と、
二次電池の電圧を測定する電池電圧測定部と、
電池電圧測定部の測定結果に基づき可変抵抗部の抵抗値を制御する制御部と
を有する電池パックである。
【００１４】
この発明は、１または互いに接続された複数の二次電池と、
外部の機器が接続される正極端子および負極端子と、
二次電池の正極と正極端子との間、または、二次電池の負極と負極端子との間に接続された第１のスイッチと、
第１のスイッチに対して並列に接続された第１の抵抗部と、
二次電池の電圧を測定する電池電圧測定部と、
電池電圧測定部の測定結果に基づき第１のスイッチの開放状態および接続状態を制御する制御部と
を有する電池パックである。
【００１５】
この発明は、１または互いに接続された複数の二次電池と、
外部の機器が接続される正極端子および負極端子と、
二次電池の正極と正極端子との間、または、二次電池の負極と負極端子との間に接続された第１のスイッチと、
第１のスイッチに対して並列に接続された第１の抵抗部と、
二次電池の電圧を測定する電池電圧測定部と、
電池電圧測定部の測定結果に基づき第１のスイッチの開放状態および接続状態を制御する制御部と
を有し、
制御部は、
１または複数の二次電池のうち少なくとも１の電圧が予め設定された第１の充電上限電池電圧以上となる場合に、第１のスイッチを開放状態に切り替えて、正極端子および負極端子に接続された外部の電圧供給部から供給される充電電流を、第１の抵抗部を介して二次電池に流す電池パックである。
【００１６】
この発明は、１または互いに接続された複数の二次電池の電圧を測定し、
充電中に、二次電池の電圧が予め設定された第１の充電上限電池電圧以上となる場合に、二次電池に流れる充電電流の電流経路に設けられた第１のスイッチを開放状態に切り替えて、第１のスイッチに対して並列に接続された第１の抵抗部を介して充電電流を流す充電方法である。
【００１７】
上述したように、この発明では、１または互いに接続された複数の二次電池の電圧を測定し、測定結果に基づき可変抵抗部の抵抗値を制御するようにしているため、充電中における二次電池に対する印加電圧を低下させることができる。
【００１８】
また、この発明では、１または互いに接続された複数の二次電池の電圧を測定し、充電中に、二次電池の電圧が予め設定された第１の充電上限電池電圧以上となった場合に、二次電池に流れる充電電流の電流経路に設けられた第１のスイッチをＯＦＦして、第１のスイッチに対して並列に接続された第１の抵抗部を介して充電電流を流すようにしているため、充電中における二次電池に対する印加電圧を低下させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明は、二次電池に対する電流経路中に可変抵抗部を設け、二次電池の電圧の測定結果に基づき可変抵抗部の抵抗値を制御するようにしている。そのため、充電中における二次電池に対する印加電圧を低下させ、過充電検出電圧を超えないように充電を行うことができるという効果がある。
【００２０】
また、この発明は、二次電池に対する電流経路中に、並列に接続された第１のスイッチおよび第１の抵抗部を設け、充電中に、二次電池の電圧が第１の充電上限電池電圧以上となった場合に、第１のスイッチをＯＦＦして、充電電流を第１の抵抗部を介して流すようにしている。そのため、充電中における二次電池に対する印加電圧を低下させ、過充電検出電圧を超えないように充電を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の第１の実施形態による電池パックの一例の構成を示すブロック図である。
【図２】スイッチの制御方法について説明するためのブロック図である。
【図３】制御ＩＣの一例の構成を示すブロック図である。
【図４】第１の判定方法について説明するための略線図である。
【図５】無負荷時に第１の判定方法を適用した場合について説明するための略線図である。
【図６】第４の判定方法について説明するための略線図である。
【図７】第５の判定方法について説明するための略線図である。
【図８】第６の判定方法について説明するためのブロック図である。
【図９】第７の判定方法について説明するためのブロック図である。
【図１０】セルバランスの制御方法について説明するためのブロック図である。
【図１１】抵抗部の構成について説明するための略線図である。
【図１２】抵抗部における温度および抵抗値の関係の一例を示す略線図である。
【図１３】抵抗部における温度および抵抗値の関係の一例を示す略線図である。
【図１４】第１の実施形態による電池パックの充電制御処理の流れについて説明するためのフローチャートである。
【図１５】スイッチ１９の制御処理の流れについて説明するためのフローチャートである。
【図１６】スイッチ１７の制御処理の流れについて説明するためのフローチャートである。
【図１７】この発明の第１の実施形態による電池パックの他の一例の構成を示すブロック図である。
【図１８】この発明の第１の実施形態による電池パックの他の一例の構成を示すブロック図である。
【図１９】この発明の第２の実施形態による電池パックの一例の構成を示すブロック図である。
【図２０】この発明の第３の実施形態による電池パックの一例の構成を示すブロック図である。
【図２１】温度センサを回路基板上に配置した場合の一例の構造を示す略線図である。
【図２２】温度センサを電池の近傍に配置した場合の一例の構造を示す略線図である。
【図２３】温度センサを抵抗部の近傍に配置した場合のスイッチの制御方法について説明するためのブロック図である。
【図２４】温度センサを電池の近傍に配置した場合のスイッチの制御方法について説明するためのブロック図である。
【図２５】第１の充電上限電池電圧の一例を示す略線図である。
【図２６】第２の充電上限電池電圧の一例を示す略線図である。
【図２７】第３の実施形態による電池パックの充電制御処理の流れについて説明するためのフローチャートである。
【図２８】スイッチ１９の制御処理の流れについて説明するためのフローチャートである。
【図２９】スイッチ５１の制御処理の流れについて説明するためのフローチャートである。
【図３０】この発明の第３の実施形態による電池パックの別の構成を示すブロック図である。
【図３１】この発明の第４の実施形態による電池パックの一例の構成を示すブロック図である。
【図３２】可変抵抗部を用いた場合の電池パックの充電制御例について説明するための略線図である。
【図３３】固定抵抗部を設けた電池パックの一例の構成を示すブロック図である。
【図３４】固定抵抗部を用いた場合の電池パックの充電制御例について説明するための略線図である。
【図３５】この発明の第４の実施形態による電池パックの他の一例の構成を示すブロック図である。
【図３６】この発明の第５の実施形態による電池パックの一例の構成を示すブロック図である。
【図３７】実施例１の測定結果について説明するための略線図である。
【図３８】実施例１の測定結果について説明するための略線図である。
【図３９】実施例２の測定結果について説明するための略線図である。
【図４０】実施例２の測定結果について説明するための略線図である。
【図４１】比較例１の測定結果について説明するための略線図である。
【図４２】比較例１の測定結果について説明するための略線図である。
【図４３】比較例２の測定結果について説明するための略線図である。
【図４４】比較例２の測定結果について説明するための略線図である。
【図４５】従来の電池パックの一例の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明の実施の形態について説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
＜１．第１の実施形態（電流経路にスイッチおよび抵抗部を設けた例）＞
＜２．第２の実施形態（充電制御ＦＥＴを強制的に制御する例）＞
＜３．第３の実施形態（温度センサを設けた例）＞
＜４．第４の実施形態（電流経路に可変抵抗部を設けた例）＞
＜５．第５の実施形態（外部電極端子間にスイッチおよび抵抗部を設けた例）＞
なお、以下に説明する実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
【００２３】
＜１．第１の実施形態＞
この発明の第１の実施形態について説明する。この発明の第１の実施形態では、二次電池に対する充電電流の経路中に、並列に接続されたスイッチおよび抵抗部を設ける。そして、二次電池の電圧が予め設定された充電上限電池電圧を超えた場合にスイッチをＯＦＦして、充電電流を抵抗部を介して流す。結果、二次電池に印加される充電電圧が低下し、二次電池の電圧が所定の電圧を超えない範囲で充電がなされる。
【００２４】
「電池パックの構成」
図１は、この発明の第１の実施形態による電池パック１の一例の構成を示す。電池パック１は、組電池１０、保護回路１２、マイクロコンピュータ１３を有する。さらに、保護回路によって制御される充電制御ＦＥＴ（Field Effect Transistor）１４ａおよび放電制御ＦＥＴ１５ａを有する。セルバランス回路１６ａ、１６ｂおよびスイッチ１９がマイクロコンピュータ１３によって制御される。スイッチ１９と並列に抵抗部２０が接続される。スイッチ１９は、ＦＥＴ，リレー等の構成とされる。
【００２５】
組電池１０は、直列接続された電池１１ａおよび１１ｂからなる。電池１１ａおよび１１ｂとしては、例えばリチウムイオン二次電池を用いることができる。リチウムイオン二次電池の場合、定電流充電と定電圧充電とを組合せたＣＣ・ＣＶ(Constant Current Constant Voltage:定電流定電圧)充電方式でもって電池パックが充電される。充電開始時は、定電流で充電する定電流充電が行われ、電池電圧が所定の電圧に達した時に、定電流充電から２次電池を定電圧で充電する定電圧充電に切り替えられる。なお、以下の説明において、電池１１ａおよび１１ｂを特に区別する必要がない場合には、単に電池１１と適宜称する。
【００２６】
保護回路１２は、電池１１の電圧（以下、セル電圧と適宜称する）を測定し、測定結果から過充電状態または過放電状態を検出し、検出結果によって、充電制御ＦＥＴ１４ａおよび放電制御ＦＥＴ１５ａを制御する。セル電圧が過充電検出電圧になると、充電制御ＦＥＴ１４ａがＯＦＦし、充電電流が阻止される。充電制御ＦＥＴ１４ａのＯＦＦ後は、寄生ダイオード１４ｂを介することによって放電のみが可能となる。セル電圧が過放電検出電圧になると、放電制御ＦＥＴ１５ａがＯＦＦし、放電電流が阻止される。放電制御ＦＥＴ１５ａのＯＦＦ後は、寄生ダイオード１５ｂを介することによって充電のみが可能となる。さらに、保護回路１２は、測定した電池１１のセル電圧をマイクロコンピュータ１３に供給する。
【００２７】
マイクロコンピュータ１３によってスイッチ１９が制御される。スイッチ１９は、電池１１の充電電流の経路に挿入されている。放電時では、スイッチ１９がＯＮされる。マイクロコンピュータ１３は、電池１１のセル電圧が所定の電圧を超えた場合に、スイッチ１９をＯＮからＯＦＦに切り替える。スイッチ１９がＯＦＦされると、スイッチ１９に対して並列に接続された抵抗部２０に充電電流が流れ、抵抗部２０による電圧降下が発生する。この抵抗部２０による電圧降下により、電池１１に対する充電電圧が低下される。
【００２８】
セルバランス回路１６ａは、スイッチ１７ａおよび抵抗部１８ａの直列接続からなり、直列接続が電池１１ａに対して並列に接続されている。セルバランス回路１６ｂは、スイッチ１７ｂおよび抵抗部１８ｂの直列接続からなり、直列接続が電池１１ｂに対して並列に接続されている。マイクロコンピュータ１３は、セルバランスが崩れているか否かを判断する。電池１１ａおよび１１ｂの電圧が一致しない場合に、セルバランスが崩れていると判断される。
【００２９】
セルバランスが崩れていると判断すると、電池１１ａおよび１１ｂに対して並列に接続されたセルバランス回路１６ａおよび１６ｂを制御して、電池１１ａおよび１１ｂのうち、セル電圧が高い側の電池１１を放電される。例えば、電池１１ａのセル電圧が電池１１ｂのセル電圧よりも高い場合には、スイッチ１７ａがＯＮされ、電池１１ａが放電される。逆に、電池１１ｂのセル電圧が電池１１ａのセル電圧よりも高い場合には、スイッチ１７ｂがＯＮされ、電池１１ｂが放電される。なお、以下の説明において、スイッチ１７ａおよび１７ｂ、ならびに抵抗部１８ａおよび１８ｂを特に区別する必要がない場合には、それぞれスイッチ１７ならびに抵抗部１８と適宜称する。
【００３０】
さらに、マイクロコンピュータ１３は、図示しないが、測定したセル電圧などの各種データを記憶する記憶部や、接続された本体機器と通信を行うための通信端子を備えている。
【００３１】
「充電制御方法」
第１の実施形態では、電池１１のセル電圧に応じてスイッチ１９が制御され、充電時の最大セル電圧が予め設定された所定の設定電圧、例えば４．２５Ｖ（ボルト）を超えないように制御される。
【００３２】
スイッチ１９の制御方法について説明する。図２は、スイッチ１９の制御方法についての説明を容易とするため、図１に示す構成から、説明に必要な構成以外の部分を省略したものである。すなわち、図２に示す電池パック１では、図１に示すセルバランス回路１６ａおよび１６ｂ、充電制御ＦＥＴ１４ａ、放電制御ＦＥＴ１５ａの図示を省略している。制御ＩＣ３０は、図１に示す保護回路１２およびマイクロコンピュータ１３の機能を有するＩＣであり、電池１１のセル電圧を測定し、測定結果に基づいてスイッチ１９を制御する。
【００３３】
ここで、電池１１のセル電圧に関して所定の条件が成立した場合には、制御ＩＣ３０の制御によってスイッチ１９がＯＦＦされ、充電電流ＩＣが抵抗部２０を介して流れる。抵抗部２０に充電電流が流れることにより、この抵抗部２０において電圧降下が発生し、この電圧降下によって電池１１に印加される電圧が低下するため、充電時の最大セル電圧を設定電圧（例えば４．２５Ｖ）以下に抑えることができる。抵抗部２０の値は、下記のように設定される。
｛（バラツキにより単一の電池にかかる最大電圧）−４．２５Ｖ｝／（充電終止電流）
ここで、充電終止電流は、充電器が充電完了を検出するために設定された充電電流の値である。
【００３４】
「スイッチ１９の第１の制御方法」
スイッチ１９の第１の制御方法について説明する。第１の制御方法では、充電中の電池１１のセル電圧の上限を示す第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡを予め設定する。制御ＩＣ３０は、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２と第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡとを比較する。少なくとも一方のセル電圧が第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡ以上となると、スイッチ１９がＯＦＦされる。すなわち、制御ＩＣ３０は、次の式（１）に示す条件が成立すると、スイッチ１９をＯＦＦする。
ＶＢ１≧ＶＢＣＡ  または  ＶＢ２≧ＶＢＣＡ    ・・・（１）
【００３５】
スイッチ１９がＯＦＦ状態では、充電電流ＩＣが抵抗部２０に流れ、抵抗部２０において電圧降下ＶＲＡが発生する。抵抗部２０で発生する電圧降下ＶＲＡは、抵抗部２０の抵抗値をＲＡとすると、式（２）によって算出される。
ＶＲＡ＝ＲＡ×ＩＣ    ・・・（２）
【００３６】
抵抗部２０において発生する電圧降下により、電池１１における最大セル電圧を設定電圧以下となるように制御することができる。例えば、設定電圧を４．２５Ｖとした場合、第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡを４．１９Ｖとし、抵抗部２０の抵抗値ＲＡを０．８Ω（オーム）とすることにより、電池１１における最大セル電圧を４．２５Ｖ以下とすることができる。
【００３７】
例えば、充電電圧が４．２４Ｖの電圧供給部２で充電した場合、スイッチ１９がＯＦＦされると、抵抗部２０における電圧降下が４０ｍＶとなる。すなわち、電池１１に対する充電電圧は、電圧供給部２の充電電圧４．２４Ｖから４０ｍＶを減じた４．２Ｖとなる。これは、一般的なリチウムイオン二次電池における定格の充電電圧である。したがって、このように充電を制御することにより、電池１１に対して適切な充電電圧で充電することができる。
【００３８】
第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡは、過充電検出電圧よりも低い値に設定することによって、充電中に電池電圧が上昇して充電制御ＦＥＴ１４ａがＯＦＦする前に、充電電圧を低下させ、充電が停止することを防止できる。なお、スイッチ１９をＯＦＦした後、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２が共に第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡ未満となった場合に、スイッチ１９をＯＮさせることによって、充電状態に復帰する。
【００３９】
制御ＩＣ３０は、図３に示すように、電圧比較器３１ａおよび３１ｂ、論理和演算器３２を備える。電圧比較器３１ａは、電池１１ａのセル電圧ＶＢ１と第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡとを比較し、比較結果に応じた値を論理和演算器３２に出力する。例えば、セル電圧ＶＢ１が第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡ以上である場合には、値「１」を出力し、セル電圧ＶＢ１が第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡ未満である場合には、値「０」を出力する。
【００４０】
電圧比較器３１ｂは、電圧比較器３１ａと同様に、電池１１ｂのセル電圧ＶＢ２と第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡとを比較し、比較結果に応じた値を論理和演算器３２に出力する。例えば、セル電圧ＶＢ２が第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡ以上である場合には、値「１」を出力し、セル電圧ＶＢ２が第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡ未満である場合には、値「０」を出力する。
【００４１】
論理和演算器３２は、電圧比較器３１ａおよび３１ｂから供給された値の論理和出力をスイッチ１９を制御するための制御信号として出力する。すなわち、電圧比較器３１ａおよび３１ｂから供給された値の論理和を演算し、少なくとも何れか一方の値が「１」である場合に、スイッチ１９をＯＦＦするための制御信号を出力する。
【００４２】
［スイッチ１９の第２の制御方法］
スイッチ１９の第２の制御方法について説明する。第２の制御方法では、上述した第１の方法に加えて、さらに充電中であるか否かを制御ＩＣ３０により判定する。充電中の場合に限り、スイッチ１９のＯＦＦを可能とする。すなわち、制御ＩＣ３０は、式（３）に示す条件が成立した場合にスイッチ１９をＯＦＦし、この条件が成立しなかった場合にスイッチ１９をＯＮする。
「充電中」且つ（ＶＢ１≧ＶＢＣＡ  または  ＶＢ２≧ＶＢＣＡ）  ・・・（３）
【００４３】
スイッチ１９がＯＦＦになると、上述の第１の制御方法と同様に、式（２）に基づく電圧降下ＶＲＡが抵抗部２０に発生するため、電池１１における最大セル電圧を設定電圧以下となるように制御することができる。
【００４４】
第２の制御方法は、スイッチ１９をＯＦＦした後、充電が終了するまでＯＦＦ状態を保持し、充電が終了した時点でスイッチ１９をＯＮする。このように、充電中であるか否かを判定することにより、放電時に抵抗部２０が挿入されることによる電力消費を回避することができる。
【００４５】
ここで、充電中であるか否かの判定方法について説明する。以下で説明する第１〜第７の判定方法のうち何れかを用いて充電中であるか否かを判定することができる。
【００４６】
「第１の判定方法」
第１の判定方法について説明する。第１の判定方法では、所定のサンプリング周期毎に組電池１０の電圧（以下、電池電圧と適宜称する）ＶＢＴを測定する。そして、連続する２つの電池電圧ＶＢＴの差分値ＤＶを算出し、差分値ＤＶと予め設定された設定差分値ＳＤＶとを比較することにより、充電中であるか否かが判定される。
【００４７】
図４に示すように、制御ＩＣ３０は、サンプリング周期毎に電池電圧ＶＢＴ１、ＶＢＴ２、ＶＢＴ３およびＶＢＴ４を測定し、記憶する。そして、電池電圧ＶＢＴ１〜ＶＢＴ４に基づいて、連続する電池電圧の差分値ＤＶ１、ＤＶ２およびＤＶ３を算出する。差分値ＤＶ１〜ＤＶ３は、式（４）〜（６）によって算出される。
ＤＶ１＝ＶＢＴ２−ＶＢＴ１    ・・・（４）
ＤＶ２＝ＶＢＴ３−ＶＢＴ２    ・・・（５）
ＤＶ３＝ＶＢＴ４−ＶＢＴ３    ・・・（６）
【００４８】
次に、制御ＩＣ３０は、算出された差分値ＤＶ１〜ＤＶ３と予め設定された設定差分値ＳＤＶとを比較する。下記の式（７）に示す条件の中で、２つ以上の条件が成立する場合に充電中であると判断し、それ以外の場合に非充電中であると判断する。
ＤＶ１≧ＳＤＶ，ＤＶ２≧ＳＤＶ，ＤＶ３≧ＳＤＶ    ・・・（７）
【００４９】
このように、充電中であるか否かを判定することができる。例えば、サンプリング周期を１０秒、設定差分値ＳＤＶを０．０１Ｖとし、サンプリング周期毎に測定された電池電圧ＶＢＴ１〜ＶＢＴ４がそれぞれ８．００Ｖ、８．１０Ｖ、７．９５Ｖ、７．９８Ｖである場合について考える。
【００５０】
この場合、式（４）〜（６）に基づいて算出される差分値ＤＶ１〜ＤＶ３は、それぞれ０．１Ｖ、−０．１５Ｖ、０．０３Ｖとなる。したがって、ＤＶ１およびＤＶ３が設定差分値ＳＤＶ以上となるため、充電状態が検出される。
【００５１】
一方、電池パック１に対して充電器や本体機器が接続されていない無負荷時には、図５に示すように、充電電流および放電電流の何れも流れていないため、電池電圧ＶＢＴ１'〜ＶＢＴ４'が変化しない。そのため、上述した式（４）〜（６）に基づいて算出される電池電圧ＶＢＴ１'〜ＶＢＴ４'の差分値ＤＶ１'〜ＤＶ３'は、それぞれ略０Ｖとなる。したがって、上述した式（７）の条件が成立しないので、非充電中と判断することができる。
【００５２】
なお、電池電圧を測定する回数は、４回程度とすると好ましい。電池電圧の測定回数を２回と設定した場合を考える。最初の電圧測定と次の電圧測定との間でスイッチ１９がＯＦＦすると、抵抗部２０における電圧降下により、電池１１に対する充電電圧および充電電流が低下し、電池電圧ＶＢＴが低下する。その結果、上述した判定を行うと、差分値ＤＶが設定差分値ＳＤＶ未満となり、充電中にも関わらず非充電中と判定されてしまう問題が生じる。
【００５３】
「第２の判定方法」
第２の判定方法について説明する。第２の判定方法では、抵抗部２０の両端の電圧によって、充電中であるか否かが判定される。制御ＩＣ３０は、抵抗部２０の両端の電圧を測定し、測定された電圧が、充電方向の電圧値として予め設定された所定値以上である場合に、充電中であると判定する。
【００５４】
「第３の判定方法」
第３の判定方法について説明する。第３の判定方法では、組電池１０の電池電圧ＶＢＴと、電圧供給部２に接続される正極端子３および負極端子４の間の電圧（以下、端子電圧と適宜称する）ＶＢＥとに基づいて充電中であるか否かを判定する。
【００５５】
充電中においては、電圧供給部２から供給される充電電圧ＶＢＥよりも、組電池１０の電池電圧ＶＢＴの方が低いと考えられる。したがって、電池電圧ＶＢＴおよび端子電圧ＶＢＥを比較することにより、充電中であるか否かが判定できる。
【００５６】
制御ＩＣ３０は、電池１１のセル電圧に基づいて組電池１０の電池電圧ＶＢＴを算出する。また、制御ＩＣ３０は、電池パック１の正極端子３および負極端子４の電圧に基づいて端子電圧ＶＢＥを算出する。電池電圧ＶＢＴおよび端子電圧ＶＢＥを比較し、式（８）に示す条件が成立した場合に充電中であると判定し、この条件が成立しなかった場合に非充電中であると判定する。
電池電圧ＶＢＴ＜端子電圧ＶＢＥ    ・・・（８）
【００５７】
「第４の判定方法」
第４の判定方法について説明する。図６に示すように、電池パック１には、充電対象の電池パックが正規のものであるか否かを判定するために、認識用端子５が設けられ、認識用端子５と負極端子４との間に認識用抵抗７が接続される。電池パック１に対して電圧供給部２が接続されると、認識用抵抗７に対して所定の電流が流れる。認識用抵抗７に流れる電流や、認識用抵抗７で発生する電圧降下に基づいて、充電中であるか否かを判定する。例えば、認識用抵抗７に電圧降下が発生した場合には、充電中であると判定する。
【００５８】
「第５の判定方法」
第５の判定方法について説明する。図７に示すように、電池パック１には、例えば通信用端子６が設けられ、マイクロコンピュータ１３に接続されている。マイクロコンピュータ１３は、電池パック１に本体機器１１１'のマイクロコンピュータと通信を行う。電池パック１に設けられた通信端子６を用いて、本体機器１１１'と通信を行っているか否かに基づいて、充電中であるか否かを判断する。例えば、マイクロコンピュータ１３が通信端子６を介して本体機器１１１'と通信を行っている場合は、放電中であると判定される。一方、マイクロコンピュータ１３が本体機器１１１'と通信を行っていない場合は、充電中であると判定される。
【００５９】
「第６の判定方法」
第６の判定方法について説明する。第６の判定方法では、充電電流が測定され、測定結果に基づいて充電中であるか否かが判定される。図８に示すように、電流経路中に電流検出部２１を設ける。電流検出部２１は、電流経路を流れる電流の大きさおよび向きを測定し、測定結果を制御ＩＣ３０に供給する。制御ＩＣ３０は、測定結果に基づいて、電流が充電方向に流れている場合に充電中であると判定する。一方、放電方向に流れている場合や電流が流れていない場合には、非充電中であると判定する。
【００６０】
電流検出部２１は、例えば予め設定されたサンプリング周期毎に所定回数だけ電流を測定し、測定された所定回数分の電流値に基づいて平均電流値を算出して判定に用いるようにしてもよい。第６の判定方法では、充電電流を直接測定するため、電池電圧に基づく判定方法と比較して、充電中であるか否かをより確実に判定することができる。
【００６１】
「第７の判定方法」
第７の判定方法について説明する。第７の判定方法では、電流経路に設けられた電流検出抵抗の電圧が測定され、測定結果に基づいて充電中であるか否かが判定される。図９に示すように、電流検出部２１は、電流検出抵抗２２および電流検出器２３を備える。電流検出器２３は、電流検出抵抗２２の両端の電圧ＶＲＢを測定し、測定結果を制御ＩＣ３０に供給する。
【００６２】
制御ＩＣ３０は、供給された電圧ＶＲＢと予め設定された充電判定電圧とを比較し、電圧ＶＲＢが充電判定電圧以上である場合に、充電中であると判定する。すなわち、制御ＩＣ３０は、式（９）に示す条件が成立した場合に充電中であると判定し、この条件が成立しなかった場合に非充電中であると判定する。
電圧ＶＲＢ≧充電判定電圧    ・・・（９）
【００６３】
電流検出器２３は、予め設定されたサンプリング周期毎に所定回数だけ電流検出抵抗２２の電圧を測定し、測定された所定回数分の電圧値に基づいて平均電圧値を算出して判定に用いるようにしてもよい。
【００６４】
「セルバランスの制御方法」
セルバランスの制御方法について、図１０を参照して説明する。この発明の第１の実施形態では、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２が略等しくなるように各電池電圧を制御する。
【００６５】
なお、図１０は、セルバランスの制御方法を説明するのに必要な構成の部分のみを示す。すなわち、図１０に示す電池パック１では、充電制御ＦＥＴ１４ａ、放電制御ＦＥＴ１５ａの図示が省略されている。制御ＩＣ３０は、保護回路１２およびマイクロコンピュータ１３の機能を有する。
【００６６】
電池１１ａおよび１１ｂに対してセルバランス回路１６ａおよび１６ｂがそれぞれ並列に接続されている。セルバランス回路１６ａおよび１６ｂに設けられたスイッチ１７ａおよび１７ｂがＯＦＦ状態では、セルバランス回路１６ａおよび１６ｂには、電流が流れない。電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧に関して所定の条件が成立した場合には、制御ＩＣ３０によってスイッチ１７ａおよび１７ｂがＯＮされる。
【００６７】
セルバランス回路１６ａに設けられたスイッチ１７ａがＯＮすると、電池１１ａの放電電流が抵抗部１８ａに流れ、電池１１ａのセル電圧が低下する。充電中では、電圧供給部２からの充電電流の一部が抵抗部１８ａに流れ、電池１１ａの電圧上昇が抑えられる。同様に、セルバランス回路１６ｂに設けられたスイッチ１７ｂがＯＮされると、電池１１ｂの放電電流が抵抗部１８ｂに流れ、電池１１ｂのセル電圧が低下する。充電では、電圧供給部２からの充電電流の一部が抵抗部１８ｂに流れ、電池１１ｂの電圧上昇が抑えちれる。
【００６８】
スイッチ１７ａおよび１７ｂの制御方法としては、以下に述べる第１〜第３の制御方法を用いることができる。
【００６９】
「スイッチ１７ａおよび１７ｂの第１の制御方法」
第１の制御方法は、セルバランスを制御する際に用いる第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢおよび上限電池電圧差ＶＢＤＬを予め設定する。制御ＩＣ３０は、充電中であり、且つ、電池１１ａのセル電圧ＶＢ１が第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢ以上である場合に、スイッチ１７ａをＯＮする。制御ＩＣ３０は、充電中であり、且つ、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２の差分(ＶＢ１−ＶＢ２)が上限電池電圧差ＶＢＤＬ以上である場合においても、スイッチ１７ａをＯＮする。
【００７０】
すなわち、制御ＩＣ３０は、式（１０）に示す条件が成立する場合にスイッチ１７ａをＯＮし、この条件が成立しない場合にスイッチ１７ａをＯＦＦする。
「充電中」且つ（ＶＢ１≧ＶＢＣＢまたはＶＢ１−ＶＢ２≧ＶＢＤＬ）・・・（１０）
【００７１】
上述と同様に、制御ＩＣ３０がスイッチ１７ｂを制御する。すなわち、制御ＩＣ３０は、式（１１）に示す条件が成立する場合にスイッチ１７ｂをＯＮし、この条件が成立しない場合にスイッチ１７ｂをＯＦＦする。
「充電中」且つ（ＶＢ２≧ＶＢＣＢまたはＶＢ２−ＶＢ１≧ＶＢＤＬ）・・・（１１）
【００７２】
ここで、第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢは、上述した第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡとは別の設定値として用意する。第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢは、第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡと同一、または第１の充電上限電池電圧よりも低い値とすると好ましい。
【００７３】
第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢは、過充電検出電圧よりも低い値に設定すると好ましい。こうすることにより、充電中に過充電を検出して充電制御ＦＥＴ１４ａがＯＦＦする前に、セルバランス回路１６ａおよび１６ｂによる放電によってセル電圧を低下させ、充電が停止することを防止することができるからである。
【００７４】
上述したスイッチ１７ａおよび１７ｂの第１の制御方法では、所定の制御周期時間毎にセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２の測定、ならびにスイッチ１７ａおよび１７ｂを制御するようにしている。第１の制御方法に基づいてスイッチ１７ａおよび１７ｂをＯＮした後は、抵抗部１８ａおよび１８ｂに放電電流が流れることにより、セル電圧ＶＢ１およびＶＢ２が直ちに低下する。
【００７５】
このとき、スイッチ１７ａおよび１７ｂをＯＮした後、制御周期時間経過後に第１の制御方法に示す処理を行うと、セル電圧の低下により式（１０）および（１１）に示す条件が不成立となるため、スイッチ１７ａおよび１７ｂを再度ＯＦＦすることになる。スイッチ１７ａおよび１７ｂを再度ＯＦＦした場合には、セル電圧が十分に低下していないため、すぐにセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２が上昇し、次の制御周期時間経過後に式（１０）および（１１）に示す条件が成立してしまう。すなわち、制御周期時間毎にスイッチ１７ａおよび１７ｂを制御すると、スイッチ１７ａおよび１７ｂのＯＮ／ＯＦＦ動作を制御周期時間毎に繰り返してしまう。
【００７６】
そこで、第１の制御方法では、スイッチ１７ａおよび１７ｂの状態を保持する保持時間を予め設定し、スイッチ１７ａおよび／または１７ｂがＯＮされた場合には、設定された保持時間の間、スイッチ１７ａおよび１７ｂの状態を保持すると好ましい。具体的には、例えば制御周期時間を１０秒程度に設定した場合、保持時間を６０秒程度とする。
【００７７】
「スイッチ１７ａおよび１７ｂの第２の制御方法」
第２の制御方法では、充電中であり、且つ、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２の差分（ＶＢ１−ＶＢ２）が上限電池電圧差ＶＢＤＬ以上である場合に、スイッチ１７ａをＯＮする。すなわち、制御ＩＣ３０は、式（１２）に示す条件が成立する場合にスイッチ１７ａをＯＮし、この条件が成立しない場合にスイッチ１７ａをＯＦＦする。
「充電中」且つＶＢ１−ＶＢ２≧ＶＢＤＬ    ・・・（１２）
【００７８】
上述と同様に、制御ＩＣ３０は、式（１３）に示す条件が成立する場合にスイッチ１７ｂをＯＮし、この条件が成立しない場合にスイッチ１７ｂをＯＦＦする。
「充電中」  且つ  ＶＢ２−ＶＢ１≧ＶＢＤＬ    ・・・（１３）
【００７９】
なお、この第２の制御方法は、上述した第１の制御方法と同様に、所定の制御周期時間毎にスイッチ１７ａおよび１７ｂの制御を行い、スイッチ１７ａおよび１７ｂをＯＮした後は、保持時間の間、ＯＮ状態を保持する。
【００８０】
「スイッチ１７ａおよび１７ｂの第３の制御方法」
第３の制御方法では、充電中であり、且つ、電池１１ａのセル電圧ＶＢ１が第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢ以上である場合に、スイッチ１７ａをＯＮする。すなわち、制御ＩＣ３０は、式（１４）に示す条件が成立する場合にスイッチ１７ａをＯＮし、この条件が成立しない場合にスイッチ１７ａをＯＦＦする。
「充電中」且つＶＢ１≧ＶＢＣＢ    ・・・（１４）
【００８１】
上述と同様に、充電中であり、且つ、電池１１ｂのセル電圧ＶＢ２が第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢ以上である場合に、スイッチ１７ｂをＯＮする。すなわち、制御ＩＣ３０は、式（１５）に示す条件が成立する場合にスイッチ１７ｂをＯＮし、この条件が成立しない場合にスイッチ１７ｂをＯＦＦする。
「充電中」且つＶＢ２≧ＶＢＣＢ    ・・・（１５）
【００８２】
上述した第１および第２の制御方法と同様に、所定の制御周期時間毎にスイッチ１７ａおよび１７ｂの制御を行い、スイッチ１７ａおよび１７ｂをＯＮした後は、保持時間の間、ＯＮ状態を保持する。
【００８３】
「抵抗部２０および１８の構成例」
抵抗部２０および１８として適用可能な素子について説明する。図１１Ａは、抵抗部２０および１８を、１つの抵抗素子３５で構成する場合を示す。抵抗素子３５としては、固定抵抗器や正特性サーミスタ、ポジスタ、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）、ヒューズ抵抗器等を用いることができる。固定抵抗器は、温度による抵抗値の変化が小さい素子である。正特性サーミスタは、温度が高くなるに従って、抵抗値が増大する素子である。正特性サーミスタは、抵抗値によってポジスタやＰＴＣに分類される。
【００８４】
ポジスタは、正特性サーミスタの一種であり、後述するＰＴＣと比較して抵抗値が大きく、約１０Ω以上が主流の素子である。ポジスタは、一般的に所定の温度領域において抵抗値が急激に増大する。ポジスタを抵抗素子３５として使用した場合、抵抗素子３５に過大電圧が印加され、過大電流が流れて温度が高温となった場合に、抵抗値が急激に増大して流れる電流が小さくなる。
【００８５】
ＰＴＣは、正特性サーミスタの一種であり、ポジスタと比較して抵抗値が小さく、約１Ω以下が主流の素子である。ＰＴＣは、ポジスタと同様に、一般的に所定の温度領域において抵抗値が急激に増大する。例えば、ＰＴＣを抵抗素子３５として使用した場合、抵抗素子３５に過大電圧が印加され、過大電流が流れて温度が高温となった場合に、抵抗値が急激に増大して流れる電流が小さくなる。
【００８６】
ヒューズ抵抗器は、過大電圧が印加され、過大電流が流れて温度が高温となった場合に、素子の電流経路が溶断して電流を遮断することができる。
【００８７】
抵抗部２０としては、例えば図１１Ｂに示すように、抵抗素子３５および温度スイッチ素子３６を直列に接続したものを使用できる。温度スイッチ素子３６としては、例えば、サーモスタットや温度ヒューズを用いることができる。
【００８８】
サーモスタットは、素子の温度が予め設定された温度よりも高くなった場合に、スイッチをＯＦＦして電流を遮断する。また、素子の温度が設定温度よりも低くなった場合に、スイッチをＯＮする。一般的に、スイッチをＯＦＦする際の設定温度（遮断温度）と、スイッチをＯＮする際の設定温度（復帰温度）とが異なり、遮断温度が復帰温度よりも高く、その温度差が１℃〜２０℃程度となるように設定されている。
【００８９】
温度ヒューズは、素子の温度が高温となった場合に、ヒューズのエレメントを溶断することによって流れる電流を遮断する。ヒューズエレメントを遮断した場合には、再度電流を流すことができない。温度ヒューズに用いられるヒューズエレメントは、一般的に、融点が１００℃〜２００℃程度の低融点金属が用いられる。
【００９０】
図１２は、抵抗部２０における温度および抵抗値の関係の一例を示す。抵抗部２０に用いられる抵抗素子３５としては、通常、抵抗値が１０ｍΩ〜９０Ω程度のものが用いられ、より好適には、抵抗値が１００ｍΩ〜５Ω程度のものが用いられる。この例では、抵抗部２０に用いられる抵抗素子３５として、周囲の温度が２３℃の場合に抵抗値が約０．８Ωとなるような固定抵抗器、サーミスタおよびポジスタを用いた場合の特性を示している。
【００９１】
図１２に示すように、固定抵抗器は、温度による抵抗値の変動が少なく、抵抗値が常に略０．８Ω程度である。サーミスタは、温度が上昇するに従って抵抗値が増大する。ポジスタは、温度が上昇するに従って抵抗値が増大するが、特に、温度が１００℃程度になった場合に、抵抗値が急激に増大する。
【００９２】
ここで、例えば、充電上限電圧が４．２５Ｖである２つの電池１１が直列接続され、抵抗値が９０ｍΩの固定抵抗器からなる抵抗部２０を用いた電池パック１を充電した場合について考える。この電池パック１に対して、充電電圧が８．４Ｖであり、充電電流値が１００ｍＡである電圧供給部２を接続して充電を行った場合、抵抗部２０の電圧は、９ｍＶとなる。
【００９３】
このとき、例えば一方の電池１１のセル電圧が４．１０Ｖであるとすると、他方の電池１１のセル電圧は、４．２９１Ｖとなり、充電上限電圧である４．２５Ｖを超えてしまうことになる。
【００９４】
このように、抵抗部２０の抵抗値が小さい場合には、抵抗部２０による電圧降下が小さく、電池１１のセル電圧を十分に低下させることができない。
【００９５】
例えば、抵抗値が１００Ωの固定抵抗器からなる抵抗部２０と、抵抗値が０．０２Ωのスイッチ１９とを用いた電池パック１を充電した場合について考える。この場合において、スイッチ１９がＯＦＦされたときの抵抗部２０の電圧が０．０２Ｖであるとすると、抵抗部２０に流れる電流は、０．２ｍＡとなる。一方、スイッチ１９がＯＮされたときのスイッチ１９の電圧が０．０２Ｖであるとすると、スイッチ１９に流れる電流は、１Ａとなる。
【００９６】
したがって、スイッチ１９がＯＦＦされた場合には、スイッチ１９がＯＮされた場合と比較して、流れる電流が減少してしまうため、充電時間が約２倍以上長くなってしまう。
【００９７】
例えば、抵抗部２０としてポジスタを用いた場合について考える。抵抗部２０としてポジスタを用いた場合、図１２に示すように、温度が２３℃のときに抵抗値が約０．８Ωである。スイッチ１９がＯＦＦされたときの抵抗部２０の電圧が０．１Ｖであるとすると、抵抗部２０に流れる電流は、約１２５ｍＡとなる。
【００９８】
そして、抵抗部２０に流れる電流によって温度が９０℃となると、抵抗部２０の抵抗値が約２Ωとなる。そのため、抵抗部１８に流れる電流が約５０ｍＡに減少する。
【００９９】
このように、抵抗部２０としてポジスタを用いた場合には、高温時に抵抗値が増大するため、抵抗部２０に流れる電流量を抑え、温度の上昇を防ぐことができる。
【０１００】
抵抗部２０に用いる抵抗素子３５としては、電池パック１の使用条件や電池１１の特性に応じて決定するとよい。例えば、電池１１の電池容量や、最大充電電流値、充電終了条件の充電電流値を考慮して、抵抗部２０に用いる抵抗素子３５を決定するとより好ましい。
【０１０１】
図１３は、抵抗部１８における温度および抵抗値の関係の一例を示す。抵抗部１８に用いられる抵抗素子３５としては、通常、抵抗値が１Ω〜９ｋΩ程度のものが用いられ、より好適には、抵抗値が１０Ω〜１ｋΩ程度のものが用いられる。この例では、抵抗部１８に用いられる抵抗素子３５として、周囲の温度が２３℃の場合に抵抗値が約１２０Ωとなるような固定抵抗器、サーミスタおよびポジスタを用いた場合の特性を示している。
【０１０２】
図１３に示すように、固定抵抗器は、温度による抵抗値の変動が少なく、抵抗値が常に略１２０Ω程度である。サーミスタは、温度が上昇するに従って抵抗値が増大する。ポジスタは、温度が上昇するに従って抵抗値が増大するが、特に、温度が１００℃程度になった場合に、抵抗値が急激に増大する。
【０１０３】
ここで、例えば、定格放電容量が１５００ｍＡｈであり、電池電圧が４．２５Ｖである電池１１と、抵抗値が１０ｋΩの固定抵抗器からなる抵抗部１８とを用いた電池パック１を充電した場合について考える。この場合において、スイッチ１７がＯＮされると、抵抗部１８に流れる電流は、０．４２５ｍＡとなるため、この状態を１時間続行した場合の抵抗部１８による放電電流容量は、０．４２５ｍＡｈとなる。この抵抗部１８による放電電流容量は、電池１１の定格放電容量に対して、約０．０３％程度であるため、セル電圧を十分に調整することができない。
【０１０４】
この場合の抵抗部１８による発熱量は、約１．８ｍＷであり、発熱量を小さくすることができる。そのため、抵抗部１８の発熱による温度上昇量を小さくすることができる。
【０１０５】
このように、抵抗部１８の抵抗値が大きい場合には、温度上昇量を小さくすることができるが、セル電圧を十分に調整することができない。
【０１０６】
例えば、定格放電容量が１５００ｍＡｈであり、電池電圧が４．２５Ｖである電池１１と、抵抗値が９Ωの固定抵抗器からなる抵抗部１８とを用いた電池パック１を充電した場合について考える。この場合において、スイッチ１７がＯＮされると、抵抗部１８に流れる電流は、約４７２ｍＡとなるため、この状態を１時間続行した場合の抵抗部１８による放電電流容量は、４７２ｍＡｈとなる。この抵抗部１８による放電電流容量は、電池１１の定格放電容量に対して、約３１％程度であるため、セル電圧を十分に調整することができる。
【０１０７】
一方、この場合の抵抗部１８による発熱量は、約２Ｗであり、発熱量が大きくなってしまう。そのため、抵抗部１８の発熱による温度上昇量が大きくなってしまう。
【０１０８】
このように、抵抗部１８の抵抗値が小さい場合には、セル電圧を十分に調整することができるが、温度上昇量が大きくなってしまう。
【０１０９】
そこで、温度上昇量を抑える場合には、抵抗部１８として、例えばポジスタを用いる。抵抗部１８としてポジスタを用いた場合、図１３に示すように、温度が２３℃のときに抵抗値が約１２０Ωである。スイッチ１７がＯＮされ、例えば抵抗部１８に４．２Ｖの電圧が印加されると、抵抗部１８に流れる電流は、約３５ｍＡとなり、抵抗部１８による発熱量は、約１４７ｍＷとなる。
【０１１０】
そして、抵抗部１８に流れる電流によって温度が９０℃となると、抵抗部１８の抵抗値が２００Ωとなる。そのため、抵抗部１８に流れる電流が約２１ｍＡに減少し、抵抗部１８による発熱量が約８８．２ｍＷとなる。
【０１１１】
このように、抵抗部１８としてポジスタを用いた場合には、高温時に抵抗値が増大するため、温度の上昇による発熱量の増大を抑え、温度の上昇を防ぐことができる。
【０１１２】
抵抗部１８に用いる抵抗素子３５としては、電池パック１の使用条件や電池１１の特性に応じて決定するとよい。例えば、電池１１の電池容量や、最大充電電流値、充電終了条件を考慮して、抵抗部２０に用いる抵抗素子３５を決定するとより好ましい。また、電池１１の定格放電容量が大きい場合には、抵抗部１８の抵抗値を小さい値に設定し、電池１１の定格放電容量が小さい場合には、抵抗部１８の抵抗値を大きい値に設定するとよい。
【０１１３】
「充電制御処理」
次に、この発明の第１の実施形態による電池パック１の充電制御処理の流れについて、図１４〜図１６に示すフローチャートを参照して説明する。なお、特別な記載がない限り、以下の処理は、マイクロコンピュータ１３の制御の下で行われるものとする。
【０１１４】
この発明の第１の実施形態では、スイッチ１９およびスイッチ１７を制御して、電池１１ａおよび１１ｂに対する充電を制御している。図１４に示すように、電池パック１に対する充電制御処理では、スイッチ１９の制御（ステップＳ１）およびスイッチ１７の制御（ステップＳ２）が並行して行われる。以下では、ステップＳ１およびＳ２で行われる各スイッチの制御処理について、ステップ毎に説明する。
【０１１５】
先ず、ステップＳ１に示すスイッチ１９の制御処理の流れについて、図１５を参照して説明する。ここでは、上述したスイッチ１９の第２の制御方法について説明する。ステップＳ１１では、予め設定された制御周期時間だけ待機し、制御周期時間に達した時点でステップＳ１２以降の処理に移行する。
【０１１６】
ステップＳ１２では、充電中であるか否かが判定される。充電中であるか否かの判定は、上述した第１〜第７の判定方法のうち、何れかの方法を用いることによって行われる。充電中であると判定されると、処理がステップＳ１３に移行する。一方、非充電中であると判定されると、ステップＳ１７において、スイッチ１９がＯＮされる。
【０１１７】
ステップＳ１３において、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２と第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡとが比較される。比較の結果、セル電圧ＶＢ１が第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡ以上である場合、またはセル電圧ＶＢ２が第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡ以上である場合には、ステップＳ１４において、スイッチ１９がＯＦＦされる。
【０１１８】
次のステップＳ１５では、充電中であるか否かが判定される。充電中であると判定されると、処理がステップＳ１５に戻り、充電中であるか否かが再度判定される。非充電中であると判定されると、ステップＳ１６において、スイッチ１９がＯＮされる。そして、処理がステップＳ１１に戻る。
【０１１９】
一方、ステップＳ１３に示す条件が成立しないと、ステップＳ１７において、スイッチ１９がＯＮされる。
【０１２０】
次に、ステップＳ２に示すスイッチ１７の制御処理の流れについて、図１６を参照して説明する。ここでは、上述したスイッチ１７ａおよび１７ｂの第１の制御方法が用いられる。ステップＳ２１では、予め設定された制御周期時間だけ待機し、制御周期時間に達した時点でステップＳ２２以降の処理に移行する。
【０１２１】
ステップＳ２２では、スイッチ１７ａおよび１７ｂがＯＦＦされ、ステップＳ２３において、充電中であるか否かが判定される。充電中であるか否かの判定は、上述した第１〜第７の判定方法のうち、何れかの方法を用いることによって行われる。充電中であると判定されると、処理がステップＳ２４に移行する。一方、非充電中であると判定されると、処理がステップＳ２１に戻り、制御周期時間だけ待機する。
【０１２２】
ステップＳ２４では、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２と第２の充電上限電池電圧とが比較される。比較の結果、セル電圧ＶＢ１が第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢ以上であり、且つ、セル電圧ＶＢ２が第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢ以上である場合には、処理がステップＳ２５に移行する。
【０１２３】
ステップＳ２５では、スイッチ１７ａおよび１７ｂがＯＮされ、セルバランス回路１６ａおよび１６ｂにより電池１１ａおよび１１ｂの放電処理が行われる。そして、次のステップＳ２６において、スイッチ１７ａおよび１７ｂのＯＮ状態が予め設定された保持時間だけ保持され、保持時間経過後に処理がステップＳ２１に戻る。
【０１２４】
一方、ステップＳ２４に示す条件が成立しないと、処理がステップＳ２７に移行する。ステップＳ２７では、電池１１ａのセル電圧ＶＢ１と第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢとが比較される。また、セル電圧ＶＢ１およびＶＢ２の差分（ＶＢ１−ＶＢ２）と上限電池電圧差ＶＢＤＬとが比較される。比較の結果、セル電圧ＶＢ１が第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢ以上である場合、または差分（ＶＢ１−ＶＢ２）が上限電池電圧差ＶＢＤＬ以上である場合には、セルバランスが崩れ、セル電圧ＶＢ１が高いと判断される。そして、処理がステップＳ２８に移行する。
【０１２５】
ステップＳ２８では、スイッチ１７ａがＯＮされるとともにスイッチ１７ｂがＯＦＦされ、セルバランス回路１６ａにより電池１１ａの放電処理が行われる。そして、次のステップＳ２９において、スイッチ１７ａのＯＮ状態およびスイッチ１７ｂのＯＦＦ状態が保持時間だけ保持され、保持時間経過後に処理がステップＳ２１に戻る。
【０１２６】
一方、ステップＳ２７に示す条件が成立しないと、処理がステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０では、電池１１ｂのセル電圧ＶＢ２と第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢとが比較される。また、電池１１ｂおよび１１ａのセル電圧ＶＢ２およびＶＢ１の差分ＶＢ２−ＶＢ１と上限電池電圧差ＶＢＤＬとが比較される。比較の結果、セル電圧ＶＢ２が第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢ以上である場合、または差分ＶＢ２−ＶＢ１が上限電池電圧差ＶＢＤＬ以上である場合には、電池１１ａおよび１１ｂのセルバランスが崩れ、セル電圧ＶＢ２が高いと判断される。そして、処理がステップＳ３１に移行する。
【０１２７】
ステップＳ３１では、スイッチ１７ａがＯＦＦされるとともにスイッチ１７ｂがＯＮされ、セルバランス回路１６ｂにより電池１１ｂの放電処理が行われる。次のステップＳ３２において、スイッチ１７ａのＯＦＦ状態およびスイッチ１７ｂのＯＮ状態が保持時間だけ保持され、保持時間経過後に処理がステップＳ２１に戻る。
【０１２８】
一方、ステップＳ３０に示す条件が成立しないと、電池１１ａおよび１１ｂのセルバランスが崩れていないと判断され、処理がステップＳ２１に戻る。
【０１２９】
このように、スイッチ１９、スイッチ１７ａおよび１７ｂを制御することにより、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２が過充電検出電圧などの所定の電圧を超えないように充電できる。
【０１３０】
なお、この発明の第１の実施形態では、複数の電池１１ａおよび１１ｂからなる電池パック１を例にとって説明したが、これはこの例に限られない。例えば、図１７に示すように、１つの電池１１からなる電池パック１’についても、上述したスイッチ１９の第１および第２の制御方法を適用して充電制御を行うことができる。
【０１３１】
図１７において、制御ＩＣ３０は、電池電圧測定部３３および制御部３４で構成されている。スイッチ１９は、電池電圧測定部３３で測定された電池１１のセル電圧ＶＢＴに基づき、上述したスイッチ１９の第１および第２の制御方法に従って、制御部３４によって制御される。
【０１３２】
また、並列に接続されたスイッチ１９および抵抗部２０は、電池１１のマイナス端子と負極端子４との間に設ける場合に限られず、例えば図１８に示す電池パック１''のように、電池１１のプラス端子と正極端子３との間に設けるようにしてもよい。
【０１３３】
＜２．第２の実施形態＞
この発明の第２の実施形態について説明する。この発明の第２の実施形態では、直列に接続されたスイッチおよび抵抗を充電制御ＦＥＴのドレイン端子およびソース端子間に並列に接続するとともに、他のスイッチを充電制御ＦＥＴのゲート端子およびソース端子間に接続する。二次電池の電圧が予め設定された充電上限電池電圧を超えた場合にこれらのスイッチを制御し、充電電流を抵抗を介して流すことにより、二次電池に対する充電電圧を低下させ、二次電池の電圧が所定の電圧を超えないように充電を行う。
【０１３４】
「電池パックの構成」
図１９は、この発明の第２の実施形態による電池パック４０の構成を示す。なお、図１９において、図１と共通する部分については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。第２の実施形態による電池パック４０では、第１の実施形態におけるスイッチ１９および抵抗部２０の代わりに、スイッチ４１、抵抗部４２およびスイッチ４３が設けられている。
【０１３５】
スイッチ４１および抵抗部４２は、直列に接続され、充電制御ＦＥＴ１４ａのドレイン端子およびソース端子の間に並列に接続される。マイクロコンピュータ１３'の制御によって、スイッチ４１は、通常動作時にはＯＦＦされ、電池１１のセル電圧が第１の充電上限電池電圧を超えた際にＯＮするように制御される。
【０１３６】
スイッチ４３は、充電制御ＦＥＴ１４ａのゲート端子およびソース端子の間に並列に接続されている。マイクロコンピュータ１３'の制御によって、スイッチ４３は、通常動作時にはＯＦＦされ、電池１１のセル電圧が第１の充電上限電池電圧を超えた際にＯＮするように制御される。
【０１３７】
「電池パックの動作」
通常動作時には、スイッチ４１およびスイッチ４３がＯＦＦされており、充電電流が充電制御ＦＥＴ１４ａを介して流れ、抵抗部４２に充電電流が流れない。充電中において、電池１１のセル電圧が第１の充電上限電池電圧を超えると、マイクロコンピュータ１３'の制御によってスイッチ４１がＯＮされ、充電電流がスイッチ４１および抵抗部４２を介して流れる。スイッチ４１のＯＮと同時に、マイクロコンピュータ１３'によってスイッチ４３がＯＮされ、充電制御ＦＥＴ１４ａがＯＦＦされる。
【０１３８】
このようにスイッチ４１および４３を制御することにより、充電電流が充電制御ＦＥＴ１４ａを介さずにスイッチ４１および抵抗部４２を介して流れる。抵抗部４２に充電電流が流れることにより、この抵抗部４２において電圧降下が発生し、電圧降下によって電池１１に印加される電圧が低下するため、充電時の最大セル電圧が設定電圧以下に抑えられる。
【０１３９】
このように、この発明の第２の実施形態では、スイッチ４１および４３を制御することにより、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧が所定の電圧を超えないように充電を行うことができる。
【０１４０】
上述した第１の実施形態による電池パック１では、電流経路中にスイッチ１９が設けられているため、スイッチ１９で損失が発生する。一方、電池パック４０では、通常時の電流経路中にスイッチ等の負荷となる素子が設けられていないため、通常動作時において出力効率を低下させることなく、第１の実施形態と同様の充電制御を行うことができる。
【０１４１】
＜３．第３の実施形態＞
この発明の第３の実施形態について説明する。この発明の第３の実施形態は、温度センサを設け、温度に基づき充電電圧を制御するとともに、高温による素子の破損や二次電池の劣化を防ぐものである。
【０１４２】
「電池パックの構成」
図２０は、この発明の第３の実施形態による電池パック５０の構成を示す。なお、図２０において、図１と共通する部分については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。電池パック５０では、第１の実施形態による電池パック１に対して、さらにスイッチ５１、ダイオード５２および温度センサ５３が設けられている。
【０１４３】
スイッチ５１は、抵抗部２０に対して直列に接続される。スイッチ５１は、通常動作時にはＯＮされ、制御ＩＣ３０'の制御に基づいて動作が制御される。ダイオード５２は、スイッチ１９と、直列に接続された抵抗部２０およびスイッチ５１とに対して並列に接続されている。ダイオード５２は、スイッチ１９およびスイッチ５１がＯＦＦされている場合でも、放電電流を流すことができるように接続されている。
【０１４４】
温度センサ５３は、電子部品が実装された基板上や、電池１１の近傍に配置され、周囲の温度に基づく温度情報を制御ＩＣ３０'に対して出力する。温度センサ５３としては、高温時に抵抗値が増大する正特性サーミスタや、高温時に抵抗時が減少する負特性サーミスタ、温度によって抵抗値が変化する金属抵抗器等を用いることができる。
【０１４５】
制御ＩＣ３０'は、図１に示す保護回路１２およびマイクロコンピュータ１３の機能を有するＩＣである。制御ＩＣ３０'は、上述した第１の実施形態と同様に、電池１１のセル電圧を測定し、測定結果に基づいて過充電状態や過放電状態を検出し、充電制御ＦＥＴ１４ａおよび放電制御ＦＥＴ１５ａを制御する。制御ＩＣ３０'は、測定したセル電圧に基づいてセルバランスが崩れているか否かを判断し、判断結果に応じて所定の電池を放電させるようにセルバランス回路１６ａおよび１６ｂを制御する。
【０１４６】
さらに、制御ＩＣ３０'は、温度センサ５３から供給された温度情報に基づいてスイッチ１９およびスイッチ５１を制御する。例えば、抵抗部２０や電池１１の温度が所定の温度に達した場合に、スイッチ１９およびスイッチ５１をＯＦＦする。
【０１４７】
図２１は、温度センサ５３を回路基板上に配置した場合の一例の構造を示す。電池パック５０の筐体内には、電池１１ａおよび１１ｂ、回路基板が配置されている。電池１１ａのプラス端子および電池１１ｂのマイナス端子が電極タブによって接続されることにより、電池１１ａおよび１１ｂが直列に接続されている。また、電池１１ａのマイナス端子が配線を介して回路基板に接続されるとともに、電池１１ｂのプラス端子が配線を介して回路基板に接続される。
【０１４８】
回路基板は、正極端子３および負極端子４を備え、筐体の外部に露出するように設けられている。回路基板には、制御ＩＣ３０'や抵抗部２０等の各種の電子部品が実装されている。この例では、回路基板に対して、さらに温度センサ５３が実装されている。
【０１４９】
温度センサ５３は、主に回路基板に実装された電子部品の温度を測定する。例えば、温度センサ５３を基板上の抵抗部２０の近傍に配置した場合には、抵抗部２０による発熱を測定することができる。抵抗部２０から離れた位置に配置した場合には、抵抗部２０による発熱の影響が少なくなり、また、回路基板の温度と電池１１の温度との差が１０℃以内程度であるため、電池１１の温度を間接的に測定することができる。
【０１５０】
図２２は、温度センサ５３を電池１１の近傍に配置した場合の一例の構造を示す。図２２に示す例では、温度センサ５３が電池１１の近傍に配置され、配線を介して回路基板に接続されている。この場合、温度センサ５３は、主に電池１１の温度を測定し、図２１に示す例と比較して、電池１１の温度をより正確に測定することができる。
【０１５１】
「充電制御方法」
この発明の第３の実施形態による電池パック５０の充電制御方法について説明する。第３の実施形態では、温度センサ５３による温度情報に基づいてスイッチ１９、スイッチ１７および第３のスイッチ５１を制御し、充電時の最大セル電圧が予め設定された所定の設定電圧を超えないように充電を行う。なお、スイッチ１７の制御方法については、上述した第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【０１５２】
スイッチ１９およびスイッチ５１の制御方法について、図２３および図２４を参照して説明する。図２３および図２４は、スイッチ１９およびスイッチ５１の制御方法についての説明を容易とするため、図２０に示す構成から、説明に必要な構成以外の部分が省略されている。すなわち、図２０に示すセルバランス回路１６ａおよび１６ｂ、充電制御ＦＥＴ１４ａ、放電制御ＦＥＴ１５ａの図示が省略されている。図２３は、温度センサ５３を抵抗部２０の近傍に配置した例を示し、図２４は、温度センサ５３を電池１１の近傍に配置した例を示す。
【０１５３】
図２３および図２４に示すように、第３の実施形態による電池パック５０では、スイッチ１９と、直列に接続された抵抗部２０およびスイッチ５１とが並列に接続され、電池１１に対する電流経路中に設けられている。通常動作時には、スイッチ１９およびスイッチ５１がＯＮされており、スイッチ１９を介して電流が流れるため、抵抗部２０およびスイッチ５１に電流が流れない。
【０１５４】
電池１１のセル電圧または温度センサ５３の温度に対して所定の条件が成立すると、制御ＩＣ３０'の制御に基づいてスイッチ１９がＯＦＦされ、充電電流ＩＣが抵抗部２０を介して流れる。抵抗部２０に充電電流が流れることにより、この抵抗部２０において電圧降下が発生し、この電圧降下によって電池１１に印加される電圧が低下するため、充電時の最大セル電圧を設定電圧以下に抑えることができる。
【０１５５】
温度センサ５３の温度に対して別の条件が成立した場合には、制御ＩＣ３０'の制御に基づいてスイッチ５１がＯＦＦされ、電池１１に対する充電が禁止される。それによって、図２３に示す例においては、異常な発熱による抵抗部２０の破損を防止することができる。図２４に示す例においては、異常な発熱による電池１１の劣化を防止することができる。
【０１５６】
図２３を参照して、温度センサ５３を抵抗部２０の近傍に配置した場合におけるスイッチ１９の制御方法について説明する。スイッチ１９の制御方法としては、以下に述べる第１および第２の制御方法を用いることができる。
【０１５７】
「スイッチ１９の第１の制御方法」
スイッチ１９の第１の制御方法では、抵抗部２０の上限温度を示す抵抗部上限温度ＲＵＬＣが予め設定される。制御ＩＣ３０'は、温度センサ５３の温度ＴＡと抵抗部上限温度ＲＵＬＣとを比較する。また、制御ＩＣ３０'は、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２と第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡとを比較する。比較の結果、温度ＴＡが抵抗部上限温度ＲＵＬＣよりも大きい場合、スイッチ１９をＯＦＦする。またはセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２うち、少なくとも一方のセル電圧が第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡ以上となった場合に、スイッチ１９をＯＦＦする。
【０１５８】
制御ＩＣ３０'は、式（１６）に示す条件が成立した場合にスイッチ１９をＯＦＦし、この条件が成立しなかった場合にスイッチ１９をＯＮする。
ＴＡ＞ＲＵＬＣまたはＶＢ１≧ＶＢＣＡまたはＶＢ２≧ＶＢＣＡ・・・（１６）
【０１５９】
スイッチ１９の第１の制御方法では、スイッチ１９をＯＦＦした後、充電が終了するまでＯＦＦ状態を保持し、充電が終了した時点でスイッチ１９をＯＮする。
【０１６０】
「スイッチ１９の第２の制御方法」
温度センサ５３を抵抗部２０の近傍に配置した場合におけるスイッチ１９の第２の制御方法について説明する。スイッチ１９の第２の制御方法では、温度センサ５３の温度ＴＡと抵抗部上限温度ＲＵＬＣとを比較する。また、セル電圧ＶＢ１およびＶＢ２と第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡとを比較する。比較の結果、温度ＴＡが抵抗部上限温度ＲＵＬＣよりも大きい場合、またはセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２が第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡ以上となった場合に、スイッチ１９をＯＦＦする。
【０１６１】
制御ＩＣ３０'は、式（１７）に示す条件が成立した場合にスイッチ１９をＯＦＦし、この条件が成立しなかった場合にスイッチ１９をＯＮする。
ＴＡ＞ＲＵＬＣまたは（ＶＢ１≧ＶＢＣＡ且つＶＢ２≧ＶＢＣＡ）・・・（１７）
【０１６２】
なお、スイッチ１９の第２の制御方法では、スイッチ１９をＯＦＦした後、充電が終了するまでＯＦＦ状態を保持し、充電が終了した時点でスイッチ１９をＯＮする。
【０１６３】
「スイッチ５１の第１の制御方法」
温度センサ５３を抵抗部２０の近傍に配置した場合におけるスイッチ５１の第１の制御方法について説明する。スイッチ５１の第１の制御方法は、温度センサ５３の温度ＴＡと抵抗部上限温度ＲＵＬＣとを比較する。比較の結果、温度ＴＡが抵抗部上限温度ＲＵＬＣよりも大きい場合に、スイッチ５１をＯＦＦする。
【０１６４】
制御部３０'は、式（１８）に示す条件が成立した場合にスイッチ５１をＯＦＦし、この条件が成立しなかった場合にスイッチ５１をＯＮする。
ＴＡ＞ＲＵＬＣ    ・・・（１８）
【０１６５】
このように、抵抗部２０の温度が抵抗部上限温度ＲＵＬＣよりも高くなった場合には、スイッチ１９およびスイッチ５１をＯＦＦして充電を禁止することにより、異常な発熱による抵抗部２０の破損を防ぐことができる。ここで、抵抗部上限温度ＲＵＬＣは、例えば８０℃程度に設定される。
【０１６６】
次に、図２４に示すように、温度センサ５３を電池１１の近傍に配置した場合におけるスイッチ１９の制御方法について説明する。スイッチ１９の制御方法としては、以下に述べる第３の制御方法を用いることができる。
【０１６７】
「スイッチ１９の第３の制御方法」
温度センサ５３を電池１１の近傍に配置した場合におけるスイッチ１９の第３の制御方法について説明する。スイッチ１９の第３の制御方法は、電池１１の上限温度を示す充電上限温度ＣＵＬＴおよび下限温度を示す充電下限温度ＣＬＬＴを予め設定する。制御ＩＣ３０'は、温度センサ５３の温度ＴＢと充電上限温度ＣＵＬＴおよび充電下限温度ＣＬＬＴとを比較する。また、制御ＩＣ３０'は、セル電圧ＶＢ１およびＶＢ２と第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡとを比較する。比較の結果、充電中であり、且つ、温度ＴＢが充電上限温度ＣＵＬＴよりも高い場合、または、温度ＴＢが充電下限温度ＣＬＬＴよりも低い場合、スイッチ１９をＯＦＦする。または、セル電圧ＶＢ１およびＶＢ２うち、少なくとも一方のセル電圧が第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡ以上となった場合に、スイッチ１９をＯＦＦする。
【０１６８】
制御ＩＣ３０'は、式（１９）に示す条件が成立した場合にスイッチ１９をＯＦＦし、この条件が成立しなかった場合にスイッチ１９をＯＮする。
「充電中」且つ（ＴＢ＞ＣＬＵＴ  または  ＴＢ＜ＣＬＬＴ  または
ＶＢ１≧ＶＢＣＡ  または  ＶＢ２≧ＶＢＣＡ）                ・・・（１９）
【０１６９】
なお、スイッチ１９の第３の制御方法では、スイッチ１９をＯＦＦした後、充電が終了するまでＯＦＦ状態を保持し、充電が終了した時点でスイッチ１９をＯＮする。
【０１７０】
また、充電中であるか否かの判定方法としては、上述した第１の実施形態における第１〜第７の判定方法を用いることができる。
【０１７１】
「スイッチ５１の第２の制御方法」
温度センサ５３を電池１１の近傍に配置した場合におけるスイッチ５１の第２の制御方法について説明する。スイッチ５１の第２の制御方法は、温度センサ５３の温度ＴＢと充電上限温度ＣＵＬＴおよび充電下限温度ＣＬＬＴとを比較する。比較の結果、温度ＴＢが充電上限温度ＣＵＬＴよりも大きい場合、または温度ＴＢが充電下限温度ＣＬＬＴよりも小さい場合に、スイッチ５１をＯＦＦする。制御部３０'は、式（２０）に示す条件が成立した場合にスイッチ５１をＯＦＦし、この条件が成立しなかった場合にスイッチ５１をＯＮする。
ＴＢ＞ＣＵＬＴ  または  ＴＢ＜ＣＬＬＴ    ・・・（２０）
【０１７２】
このように、電池１１の温度が充電上限温度ＣＵＬＴよりも高くなった場合や、電池１１の温度が充電下限温度ＣＬＬＴよりも低くなった場合には、スイッチ１９およびスイッチ５１をＯＦＦして充電を禁止する。その結果、異常な発熱による電池１１の劣化を防ぐことができる。充電上限温度ＣＵＬＴは、例えば６０℃程度とし、充電下限温度ＣＬＬＴは、例えば０℃程度に設定される。
【０１７３】
なお、スイッチ１９を制御する際に用いられる第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡは、温度センサ５３の温度に応じて変化させてもよい。例えば、図２５に示すように、常温時（１１℃〜４４℃）における第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡが４．１９Ｖに設定される。０℃以下の場合に４．０Ｖ、１℃〜１０℃の場合に４．１Ｖ、４５℃〜５９℃の場合に４．０Ｖ、６０℃以上の場合に３．９Ｖに設定される。
【０１７４】
スイッチ１７を制御する際に用いられる第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢについても、第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡと同様に、温度センサ５３の温度に応じて変化させてもよい。例えば、第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢを第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡと同一の値とした場合には、図２６Ａに示すように、常温時（１１℃〜４４℃）における第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢが４．１９Ｖに設定される。０℃以下の場合に４．０Ｖ、１℃〜１０℃の場合に４．１Ｖ、４５℃〜５９℃の場合に４．０Ｖ、６０℃以上の場合に３．９Ｖに設定される。
【０１７５】
さらに、第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢが第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡよりも低くなるように設定した場合には、図２６Ｂに示すように、常温時（１１℃〜４４℃）における第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢが４．１８Ｖに設定される。０℃以下の場合に３．９Ｖ、１℃〜１０℃の場合に４．０Ｖ、４５℃〜５９℃の場合に３．９Ｖ、６０℃以上の場合に３．８Ｖに設定される。
【０１７６】
このように、常温時の充電上限電池電圧を基準とし、高温または低温になるに従って第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡおよび第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢが低下するように設定してもよい。
【０１７７】
「充電制御処理」
次に、この発明の第３の実施形態による電池パック５０の充電制御処理の流れについて、図２７〜図２９に示すフローチャートを参照して説明する。なお、特別な記載がない限り、以下の処理は、マイクロコンピュータ１３の制御の下で行われるものとする。
【０１７８】
この発明の第３の実施形態では、スイッチ１９、スイッチ１７およびスイッチ５１を制御して、電池１１ａおよび１１ｂに対する充電が制御される。図２７に示すように、電池パック５０に対する充電制御処理では、スイッチ１９の制御（ステップＳ４１）、スイッチ５１の制御（ステップＳ４２）およびスイッチ１７の制御（ステップＳ２）が並行して行われる。
【０１７９】
以下では、ステップＳ４１およびＳ４２で行われる各スイッチの制御処理について、ステップ毎に説明する。なお、ステップＳ２におけるスイッチ１７の制御処理については、図１６に示す処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【０１８０】
先ず、ステップＳ４１に示すスイッチ１９の制御処理の流れについて、図２８を参照して説明する。ここでは、上述したスイッチ１９の第３の制御方法を用いた場合を例にとって説明する。ステップＳ５１では、予め設定された制御周期時間だけ待機し、制御周期時間に達した時点でステップＳ５２以降の処理に移行する。
【０１８１】
ステップＳ５２では、充電中であるか否かが判定される。充電中であるか否かの判定は、上述した第１〜第７の判定方法のうち、何れかの方法を用いることによって行われる。充電中であると判定されると、処理がステップＳ５３に移行する。一方、非充電中であると判定されると、処理がステップＳ５８に移行し、スイッチ１９がＯＮされる。
【０１８２】
ステップＳ５３において、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２と第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡとが比較される。比較の結果、セル電圧ＶＢ１が第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡ以上である場合、またはセル電圧ＶＢ２が第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡ以上である場合には、処理がステップＳ５５に移行する。
【０１８３】
一方、ステップＳ５３に示す条件が成立しないと、処理がステップＳ５４に移行する。ステップＳ５４では、センサ温度ＴＢと充電上限温度ＣＵＬＴおよび充電下限温度ＣＬＬＴとが比較される。比較の結果、センサ温度ＴＢが充電上限温度ＣＵＬＴより高い場合、またはセンサ温度ＴＢが充電下限温度ＣＬＬＴより低い場合には、処理がステップＳ５５に移行する。
【０１８４】
ステップＳ５５では、スイッチ１９がＯＦＦされ、次のステップＳ５６において、充電中であるか否かが判定される。充電中であると判定されると、処理がステップＳ５６に戻り、充電中であるか否かが再度判定される。非充電中であると判定されると、処理がステップＳ５７に移行し、スイッチ１９がＯＮされる。そして、処理がステップＳ５１に戻る。
【０１８５】
一方、ステップＳ５４における条件が成立しないと、処理がステップＳ５８に移行し、スイッチ１９がＯＮされる。
【０１８６】
次に、ステップＳ４２に示すスイッチ５１の制御処理の流れについて、図２９を参照して説明する。ここでは、上述したスイッチ５１の第２の制御方法を用いた場合を例にとって説明する。ステップＳ６１では、予め設定された制御周期時間だけ待機し、制御周期時間に達した時点でステップＳ６２以降の処理に移行する。
【０１８７】
ステップＳ６２では、センサ温度ＴＢと充電上限温度ＣＵＬＴおよび充電下限温度ＣＬＬＴとが比較される。比較の結果、センサ温度ＴＢが充電上限温度ＣＵＬＴより高い場合、またはセンサ温度ＴＢが充電下限温度ＣＬＬＴより低い場合には、処理がステップＳ６４に移行し、スイッチ５１がＯＦＦされ、一連の処理が終了する。
【０１８８】
一方、ステップＳ６２に示す条件が成立しないと、処理がステップＳ６３に移行し、スイッチ５１がＯＮされる。そして、処理がステップＳ６１に戻る。
【０１８９】
このように、この発明の第３の実施形態では、温度に応じてスイッチ１９、スイッチ１７およびスイッチ５１を制御することにより、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２が過充電検出電圧などの所定の電圧を超えないように充電を行うことができる。
【０１９０】
また、温度に応じてスイッチ５１をＯＦＦして充電を禁止することにより、異常な高温による電池１１の劣化や抵抗部２０等の素子の破損を防ぐことができる。
【０１９１】
なお、この第３の実施形態による電池パック５０では、スイッチ１９、スイッチ１７およびスイッチ５１として、例えば図３０に示すようにＦＥＴを用いたスイッチ１９'、スイッチ１７'およびスイッチ５１'とすることができる。また、第１および第２の実施形態で用いられているスイッチ４１等の他のスイッチについても、同様にＦＥＴを用いることが可能である。
【０１９２】
＜４．第４の実施形態＞
この発明の第４の実施形態について説明する。この発明の第４の実施形態では、上述した第１の実施形態において充電電流の経路中に設けられたスイッチ１９および抵抗部２０の代わりに、可変抵抗部を設ける。そして、二次電池の電圧が予め設定された充電上限電池電圧を超えた場合に可変抵抗部の抵抗値を変化させることにより、二次電池に印加される充電電圧を低下させ、所定の電圧を超えない範囲で二次電池の充電がなされる。
【０１９３】
「電池パックの構成」
図３１は、この発明の第４の実施形態による電池パック６０の一例の構成を示す。電池パック６０は、図２に示す第１の実施形態による電池パック１に並列接続されて設けられたスイッチ１９および抵抗部２０の代わりに、可変抵抗部６１が設けられている。また、制御ＩＣ３０は、電池電圧測定部３３および制御部３４で構成されている。なお、図２と共通する部分については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１９４】
電池電圧測定部３３は、電池１１のセル電圧を測定し、制御部３４に供給する。制御部３４は、測定された電池１１のセル電圧に基づき可変抵抗部６１の抵抗値を制御する。可変抵抗部６１は、電池１１のマイナス端子と負極端子４との間に設けられている。制御部３４の制御によって、可変抵抗部６１は、通常動作時には低い抵抗値が設定され、電池１１のセル電圧が第１の充電上限電池電圧を超えた際に、通常動作時よりも高い抵抗値に設定される。
【０１９５】
「充電制御方法」
この発明の第４の実施形態による電池パック６０の充電制御方法について説明する。第４の実施形態では、電池１１のセル電圧に基づいて可変抵抗部６１の抵抗値を制御し、充電時の最大セル電圧が予め設定された所定の設定電圧を超えないように充電を行う。
【０１９６】
通常動作時、可変抵抗部６１は、低い抵抗値に設定されている。充電中において、電池１１のセル電圧に対して所定の条件が成立すると、制御部３４の制御によって可変抵抗部６１が通常動作時よりも高い抵抗値に設定される。可変抵抗部６１の抵抗値設定条件としては、上述した第１の実施形態におけるスイッチ１９の第１および第２の制御方法に示す条件と同様の条件を適用することができる。すなわち、電池１１のセル電圧ＶＢＴが第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡを超えた場合に、可変抵抗部６１を高い抵抗値に設定する。
【０１９７】
電池パック６０に電圧供給部２を接続して充電した場合、電池１１のセル電圧ＶＢＴは、可変抵抗部６１の抵抗値ＲＡおよび充電電流ＩＣに基づき、以下の式（２１）によって算出される。
ＶＢＴ＝ＶＢＥ−ＲＡ×ＩＣ    ・・・（２１）
【０１９８】
可変抵抗部６１を高い抵抗値に設定することにより、可変抵抗部６１での電圧降下量が増大するため、電池１１に印加される電圧が低下し、充電時の最大セル電圧を設定電圧以下に抑えることができる。
【０１９９】
例えば、放電容量が約５３０ｍＡｈであり、開放電圧を３．１Ｖとした電池パック６０に、電圧供給部２として最大電圧が４．３Ｖであり、最大電流が５００ｍＡである直流電源を接続した場合について考える。この例では、第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡを４．２１Ｖに設定し、充電電流が約１００ｍＡ以下となった時点で充電が終了するように設定する。また、可変抵抗部６１としては、抵抗値ＲＡが約２７０ｍΩと約１．１Ωとを切り替え可能な抵抗を適用する。
【０２００】
この場合、図３２に示すように、充電開始から約６５分後に、セル電圧ＶＢＴが充電上限電池電圧ＶＢＣＡである４．２１Ｖに到達し、可変抵抗部６１の抵抗値ＲＡが約２７０ｍΩから約１．１Ωに切り替えられ、この状態が充電終了まで保持される。そして、充電開始から約７４分後に、充電電流ＩＣが約１００ｍＡ以下となって充電が終了し、このときの可変抵抗部６１における電圧降下量ＶＲＡが０．１１Ｖとなる。そのため、電池１１のセル電圧ＶＢＴは、端子電圧ＶＢＥから可変抵抗部６１による電圧降下量ＶＲＡを減算した４．１９Ｖとなる。したがって、セル電圧に基づき可変抵抗部６１の抵抗値を制御することにより、最大セル電圧を設定電圧（４．２５Ｖ）以下に制御することができる。
【０２０１】
ここで、この発明の第４の実施形態に対する理解を容易とするため、図３３に示すように、可変抵抗部６１の代わりに抵抗値が固定である固定抵抗部６２を設けた電池パック６０'について説明する。この例では、上述した第４の実施形態と同様に、放電容量が約５３０ｍＡｈであり、開放電圧を３．１Ｖとした電池パック６０'に、電圧供給部２として最大電圧が４．３Ｖであり、最大電流が５００ｍＡである直流電源を接続する。そして、充電電流が約１００ｍＡ以下となった時点で充電が終了するように設定する。また、固定抵抗部６２としては、抵抗値が約１９０ｍΩである抵抗を適用する。
【０２０２】
この場合、図３４に示すように、充電開始から約７５分後に、充電電流が約１００ｍＡ以下となって充電が終了する。このときの固定抵抗部６２における電圧降下量ＶＲＡは、１９ｍＶとなる。そのため、電池１１のセル電圧ＶＢＴは、端子電圧ＶＢＥから固定抵抗部６２による電圧降下量ＶＲＡを減算した４．２８１Ｖとなり、設定電圧である４．２５Ｖを超えてしまう。したがって、充電電流の経路中に固定抵抗部６２を設けた場合には、電池１１のセル電圧を設定電圧以下に制御することができない。
【０２０３】
このように、この発明の第４の実施形態では、可変抵抗部６１を制御することにより、電池１１のセル電圧が所定の設定電圧を超えないように充電を行うことができる。なお、この第４の実施形態による構成は、上述した第１〜第３の実施形態と組み合わせて適用することも可能である。
【０２０４】
また、この例では、可変抵抗部６１を電池１１のマイナス端子と負極端子４との間に設けた場合について説明したが、これはこの例に限られず、例えば図３５に示すように、可変抵抗部６１を電池１１のプラス端子と正極端子３との間に設けるようにしてもよい。さらに、この例では、１つの電池１１を用いた場合について説明したが、複数の電池を用いた場合にも同様に適用可能である。
【０２０５】
＜５．第５の実施形態＞
この発明の第５の実施形態について説明する。この発明の第５の実施形態では、直列に接続されたスイッチおよび抵抗部を外部電極端子間に設ける。そして、二次電池の電圧が予め設定された充電上限電池電圧を超えた場合に、スイッチをＯＮして充電電流を抵抗部を介して流すことにより、二次電池の電圧が所定の電圧を超えない範囲で充電を行う。
【０２０６】
「電池パックの構成」
図３６は、この発明の第５の実施形態による電池パック７０の一例の構成を示す。電池パック７０では、電池１１ａのマイナス端子と負極端子４との間に抵抗部７３が設けられ、抵抗部７３における電池１１ａのマイナス端子側と正極端子３との間に、スイッチ７１および抵抗部７２が直列接続されて設けられている。また、制御ＩＣ３０は、第４の実施形態と同様に、電池電圧測定部３３および制御部３４で構成されている。なお、図２および図３１と共通する部分については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０２０７】
スイッチ７１は、制御部３４によって制御され、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧が所定の電圧以下である場合にはＯＦＦされている。制御部３４は、電池１１ａおよび１１ｂの何れかのセル電圧が所定の電圧を超えた場合に、スイッチ７１をＯＦＦからＯＮに切り替える。
【０２０８】
「充電制御方法」
この発明の第５の実施形態による電池パック７０の充電制御方法について説明する。第５の実施形態では、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧に基づいてスイッチ７１を制御し、充電時の最大セル電圧が予め設定された所定の設定電圧を超えないように充電を行う。
【０２０９】
通常動作時、スイッチ７１はＯＦＦされている。充電中において、電池１１ａおよび１１ｂの何れかのセル電圧が所定の電圧を超えると、制御部３４の制御によってスイッチ７１がＯＮされる。スイッチ７１をＯＮする条件としては、上述した第１の実施形態におけるスイッチ１９の第１および第２の制御方法に示す条件と同様の条件を適用することができる。すなわち、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２の何れかが第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡを超えた場合に、スイッチ７１をＯＮする。スイッチ７１がＯＮすることにより、スイッチ７１に対して直列に接続された抵抗部７２に充電電流が流れ、電池１１ａおよび１１ｂの電圧を低下させることができる。
【０２１０】
スイッチ７１がＯＮすることによって低下する電池１１ａおよび１１ｂの電池電圧ＶＢＴの低下電圧ΔＶＢＴは、抵抗部７３の抵抗値ＲＡおよび抵抗部７２の抵抗値ＲＢに基づき、以下の式（２２）によって算出される。
ΔＶＢＴ＝｛（ＶＢ１＋ＶＢ２）／ＲＢ｝×ＲＡ    ・・・（２２）
【０２１１】
例えば、第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡを４．２１Ｖに設定し、抵抗部７２の抵抗値ＲＡが１００ｍΩ、抵抗部７３の抵抗値ＲＢが１００Ωである場合について考える。この場合において、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２が４．２１Ｖとなったときには、スイッチ７１がＯＮし、電池１１の電池電圧ＶＢＴが低下する。このときの電池電圧ＶＢＴの低下電圧ΔＶＢＴは、式（２２）に基づき８．４２ｍＶとなる。
【０２１２】
このように、この発明の第５の実施形態では、スイッチ７１を制御することにより、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧が所定の設定電圧を超えないように充電を行うことができる。なお、この第５の実施形態による構成は、上述した第１〜第４の実施形態と組み合わせて適用することも可能である。
【実施例】
【０２１３】
以下、実施例により、この発明の第１の実施形態による電池パックについて具体的に説明するが、この第１の実施形態は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【０２１４】
＜実施例１＞
先ず、以下のようにして、残放電容量が１０％の電池１１ａを作製した。放電容量が１５００ｍＡｈである電池１１ａを負荷に接続し、電圧が２．３Ｖとなるまで１５０ｍＡで放電した。この放電を電池１１ａの開放電圧が３．０Ｖ以下となるまで繰り返した。そして、この電池１１ａを直流電源に接続し、最大電圧が４．２Ｖとなるように、１５０ｍＡの充電電流で６０分間充電した。このようにして、放電容量が１５０ｍＡｈ、すなわち残放電容量が１０％の電池１１ａを作製した。
【０２１５】
次に、以下のようにして、残放電容量が０％の電池１１ｂを作製した。放電容量が１５００ｍＡｈである電池１１ｂを負荷に接続し、電圧が２．３Ｖとなるまで１５０ｍＡで放電した。この放電を電池１１ｂの開放電圧が３．０Ｖ以下となるまで繰り返した。このようにして、放電容量が０ｍＡｈ、すなわち残放電容量が０％の電池１１ｂを作製した。
【０２１６】
このようにして作製された電池１１ａおよび１１ｂを直列接続し、図２に示す電池パックを作製した。ここでは、抵抗部２０の抵抗値を０．８Ωとした。
【０２１７】
＜実施例２＞
実施例１と同様にして、残放電容量が１０％の電池１１ａおよび残放電容量が０％の電池１１ａを作製した。そして、このようにして作製された電池１１ａおよび１１ｂを直列接続し、図１０に示す電池パックを作製した。ここでは、抵抗部２０の抵抗値を０．８Ωとし、抵抗部１８ａおよび１８ｂの抵抗値を１２０Ωとした。
【０２１８】
＜比較例１＞
実施例１と同様にして、残放電容量が１０％の電池１１ａおよび残放電容量が０％の電池１１ａを作製した。そして、このようにして作製された電池１１ａおよび１１ｂを直列接続した電池パックを作製した。
【０２１９】
＜比較例２＞
実施例１における電池１１ｂの作製方法と同様にして、残放電容量が０％の電池１１ａおよび１１ｂを作製した。そして、このようにして作製された電池１１ａおよび１１ｂを直列接続した電池パックを作製した。
【０２２０】
＜充電特性の測定＞
上述のようにして作製された実施例１および実施例２、ならびに比較例１および比較例２の電池パックに対して、最大電圧および最大電流が８．４Ｖおよび１．２Ａに制限された直流電源を接続して定電流定電圧充電を行った。そして、充電電流が約４２ｍＡとなったときに、充電を終了した。
【０２２１】
実施例１および実施例２においては、電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２が第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡ以上となる場合に、スイッチ１９をＯＦＦし、充電が終了するまでＯＦＦ状態を保持する。ここで、実施例１および実施例２においては、第１の充電上限電池電圧ＶＢＣＡを４．１９Ｖとした。
【０２２２】
実施例２においては、セル電圧ＶＢ１が第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢ以上となる場合、またはセル電圧ＶＢ１、ＶＢ２の電圧差ＶＢ１−ＶＢ２が上限電池電圧差ＶＢＤＬ以上となる場合に、スイッチ１７ａをＯＮし、保持時間、ＯＮ状態を保持する。また、セル電圧ＶＢ２が第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢ以上となる場合、またはセル電圧ＶＢ２およびＶＢ１の電圧差ＶＢ２−ＶＢ１が上限電池電圧差ＶＢＤＬ以上となる場合に、スイッチ１７ｂをＯＮし、保持時間の間、ＯＮ状態を保持する。ここで、実施例２においては、第２の充電上限電池電圧ＶＢＣＢを４．１９Ｖとし、上限電池電圧差ＶＢＤＬを２０ｍＶとし、スイッチ１７ａおよび１７ｂの保持時間を６０秒とした。
【０２２３】
このような電池パックの充電において、所定の時点Ａ〜Ｅにおける電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２、セル電圧差ＶＢ１−ＶＢ２およびＶＢ２−ＶＢ１、充電電流ＩＣ、抵抗部２０の電圧ＶＲＡを測定した。ここで、時点Ａは、スイッチ１９をＯＦＦする直前の時点である。時点Ｂは、スイッチ１９をＯＦＦしてから３分経過した時点である。時点Ｃは、充電が終了する直前の時点である。時点Ｄは、受電が終了した時点である。時点Ｅは、充電が終了してから２０分経過した時点である。このときの電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２が４．２５Ｖ以下となるものを合否判定の基準とした。
【０２２４】
上述のようにして作製された実施例１および実施例２、ならびに比較例１および比較例２の電池パックについて、各時点Ａ〜Ｅにおける測定結果を、図３７〜図４４および表１に示す。なお、実施例２においては、セル電圧ＶＢ２がセル電圧ＶＢ１よりも常に低く、スイッチ１７ｂが動作しなかったため、スイッチ１７ｂの動作については、測定結果に記載していない。また、比較例１および比較例２においては、抵抗部２０が設けられていないため、抵抗部２０の電圧ＶＲＡの項目はない。さらに、比較例１および比較例２においては、スイッチ１９が設けられていないため、時点Ａおよび時点Ｂにおける測定は行っていない。
【０２２５】
【表１】
2010246225.tif 000003
【０２２６】
この結果から、実施例１では、充電終了直前の時点Ｃにおける電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２が最大セル電圧となった。このように、スイッチ１９をＯＦＦして抵抗部２０に電流を流すことにより、セル電圧ＶＢ１およびＶＢ２を４．２５Ｖ以下とすることができる。
【０２２７】
ここで、スイッチ１９をＯＦＦしてから３分経過した時点Ｂにおける充電電流ＩＣは、３４８ｍＶであり、抵抗部２０の電圧ＶＲＡは、２７８ｍＶである。すなわち、スイッチ１９をＯＦＦすることにより、抵抗部２０による電圧降下が２７８ｍＶとなり、電池１１ａおよび１１ｂに印加される電圧を２７８ｍＶだけ低下させることができる。
【０２２８】
実施例２では、実施例１と同様に、充電終了直前の時点Ｃにおける電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２が最大セル電圧となった。このように、スイッチ１９をＯＦＦして抵抗部２０に電流を流すとともに、スイッチ１７ａおよび１７ｂをＯＮしてセルバランス回路１６ａおよび１６ｂに電流を流すことにより、セル電圧ＶＢ１およびＶＢ２を４．２５Ｖ以下とすることができる。
【０２２９】
また、図４０に示すように、抵抗部１８ａにおける放電容量は、１１９ｍＡｈであり、充電前の放電容量差である１５０ｍＡｈに対して差異を約７９％低下させることができる。
【０２３０】
ここで、スイッチ１９をＯＦＦしてから３分経過した時点Ｂにおける充電電流ＩＣは、３４１ｍＶであり、抵抗部２０の電圧ＶＲＡは、２７３ｍＶである。すなわち、スイッチ１９をＯＦＦすることにより、抵抗部２０による電圧降下が２７３ｍＶとなり、電池１１ａおよび１１ｂに印加される電圧を２７３ｍＶだけ低下させることができる。
【０２３１】
また、実施例２では、スイッチ１７ａおよび１７ｂをＯＮすることにより、実施例１と比較して最大セル電圧を１８ｍＶ低下させることができるため、セル電圧をより効果的に制御することができる。
【０２３２】
一方、比較例１では、充電終了直前の時点Ｃにおける電池１１ａのセル電圧ＶＢ１が最大セル電圧（４．２６１Ｖ）となり、セル電圧が４．２５Ｖを超えてしまう。なお、比較例２では、充電終了直前の時点Ｃにおける電池１１ａおよび１１ｂのセル電圧ＶＢ１およびＶＢ２が最大セル電圧となった。このように、電池１１ａおよび１１ｂの残放電容量に差異がない場合には、セル電圧ＶＢ１およびＶＢ２を４．２５Ｖ以下とすることができる。
【０２３３】
上述の結果から、残放電容量に差異がある場合のセル電圧を４．２５Ｖ以下とするためには、スイッチ１９を制御する必要があることがわかる。また、スイッチ１７ａおよび１７ｂを制御して、電池の残放電容量の差異を低下させることにより、セル電圧をより効果的に制御することがわかる。
【０２３４】
以上、この発明の実施の第１〜第５の形態について説明したが、この発明は、上述したこの発明の実施の第１〜第５の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述した例では、電池１１のマイナス端子と負極端子４との間に抵抗部２０を設けるように説明したが、これに限られず、例えば、電池１１のプラス端子と正極端子３との間に抵抗部２０を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０２３５】
１、１'、１''、４０、５０、６０、７０  電池パック
１０  組電池
１１ａ、１１ｂ  電池
１２  保護回路
１３  マイクロコンピュータ
１４ａ  充電制御ＦＥＴ
１５ａ  放電制御ＦＥＴ
１６ａ、１６ｂ  セルバランス回路
１７ａ、１７ｂ  スイッチ
１８ａ、１８ｂ  抵抗部
１９、４１、４３、５１、７１  スイッチ
２０、４２、７２、７３  抵抗部
３０、３０'  制御ＩＣ
３３  電池電圧測定部
３４  制御部
３５  抵抗素子
３６  温度スイッチ素子
５３  温度センサ
６１  可変抵抗部
【図１】
2010246225.tif 000004
【図２】
2010246225.tif 000005
【図３】
2010246225.tif 000006
【図４】
2010246225.tif 000007
【図５】
2010246225.tif 000008
【図６】
2010246225.tif 000009
【図７】
2010246225.tif 000010
【図８】
2010246225.tif 000011
【図９】
2010246225.tif 000012
【図１０】
2010246225.tif 000013
【図１１】
2010246225.tif 000014
【図１２】
2010246225.tif 000015
【図１３】
2010246225.tif 000016
【図１４】
2010246225.tif 000017
【図１５】
2010246225.tif 000018
【図１６】
2010246225.tif 000019
【図１７】
2010246225.tif 000020
【図１８】
2010246225.tif 000021
【図１９】
2010246225.tif 000022
【図２０】
2010246225.tif 000023
【図２１】
2010246225.tif 000024
【図２２】
2010246225.tif 000025
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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