(57)【要約】【課題】  直列に接続された複数の二次電池セルのそれぞれに対して過充電保護電圧値を超えないように充電電圧を制御する充電装置において、充電電圧制御が確実に動作することを確認する。【解決手段】  直列接続される複数の二次電池セルと、温度端子を有するバッテリーパックを充電する充電装置であって、１つの二次電池セルに対する充電電圧の設定値を記憶する第１の記憶手段と、温度端子の電圧に対応したバッテリーパックに対する充電電圧の設定値を記憶する第２の記憶手段と、複数の二次電池セルの中で最大電圧の二次電池セルの電圧が第１の記憶手段に記憶されている充電電圧の設定値を超えないようにバッテリーパックに対する充電電圧を制御する第１のモードと、温度端子の電圧に対応して、第２の記憶手段に記憶されているバッテリーパックに対する充電電圧を制御する第２のモードとで動作する制御部とを有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続される複数の二次電池セルと、前記複数の二次電池セル間に接続される中点端子と、温度検出素子が接続される温度端子を有するバッテリーパックを充電する充電装置であって、
前記バッテリーパックの電圧を測定するバッテリーパック電圧測定手段と、
前記バッテリーパックの前記中点端子の電圧を測定する中点端子電圧測定手段と、
前記バッテリーパックの前記温度端子の電圧を測定する温度端子電圧測定手段と、
前記バッテリーパックの電圧と前記中点端子の電圧に基づいて、前記複数の二次電池セルの中で最大電圧の二次電池セルの電圧を算出する算出手段と、
１つの二次電池セルに対する充電電圧の設定値を記憶する第１の記憶手段と、
前記温度端子の電圧に対応した前記バッテリーパックに対する充電電圧の設定値を記憶する第２の記憶手段と、
前記複数の二次電池セルの中で最大電圧の二次電池セルの電圧が前記第１の記憶手段に記憶されている充電電圧の設定値を超えないように前記バッテリーパックに対する充電電圧を制御する第１のモードと、前記温度端子の電圧に対応して、前記第２の記憶手段に記憶されている前記バッテリーパックに対する充電電圧を制御する第２のモードとで動作する制御部とを有することを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記バッテリーパックに対する充電電流を測定する電流測定手段を有し、
前記制御部は前記充電電流が所定値以下となったときに前記バッテリーパックに対する充電動作を完了するものであって、前記第２のモードにて動作している場合には、前記充電電流が所定値以下となっても前記バッテリーパックに対する充電動作を完了しないように動作することを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記温度端子の電圧に対応した前記バッテリーパックに対する充電電流の設定値を記憶する第３の記憶手段を有し、
前記制御部は、前記温度端子の電圧に対応して、前記第３の記憶手段に記憶されている前記バッテリーパックに対する充電電流を制御する第３のモードで動作することを特徴とする請求項１または２に記載の充電装置。
【請求項４】
異常表示を行う表示手段を有し、
前記制御部が前記第２のモードまたは前記第３のモードによる動作する際に、前記第２の記憶手段で記憶された充電電圧が出力されない場合、または前記第３の記憶手段で記憶された充電電流が出力されない場合に前記表示手段に異常表示を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
直列に接続された複数の二次電池セルを内蔵するバッテリーパックの充電を行うバッテリーパックを充電する充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直列に接続された複数の二次電池セルを内蔵するバッテリーパックの充電を行う充電装置が知られている。
【特許文献１】特開平１１−２７５７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の充電装置では、直列に接続された複数のセル全体として過充電保護電圧値を超えないように充電電圧を制御している。
【０００４】
すなわち、複数のセルのそれぞれに対して充電電圧を監視していないので、複数のセルの電圧バランスが崩れている場合には、過充電保護電圧値を超えてしまうセルが出てしまうという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、直列に接続された複数のセルのそれぞれに対して過充電保護電圧値を超えないように充電電圧を制御する充電装置において、製造段階で充電電圧制御および充電電流制御が確実に動作することが確認することの可能な充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の充電装置は、直列接続される複数の二次電池セルと、前記複数の二次電池セル間に接続される中点端子と、温度検出素子が接続される温度端子を有するバッテリーパックを充電する充電装置であって、前記バッテリーパックの電圧を測定するバッテリーパック電圧測定手段と、前記バッテリーパックの前記中点端子の電圧を測定する中点端子電圧測定手段と、前記バッテリーパックの前記温度端子の電圧を測定する温度端子電圧測定手段と、前記バッテリーパックの電圧と前記中点端子の電圧に基づいて、前記複数の二次電池セルの中で最大電圧の二次電池セルの電圧を算出する算出手段と、１つの二次電池セルに対する充電電圧の設定値を記憶する第１の記憶手段と、前記温度端子の電圧に対応した前記バッテリーパックに対する充電電圧の設定値を記憶する第２の記憶手段と、前記複数の二次電池セルの中で最大電圧の二次電池セルの電圧が前記第１の記憶手段に記憶されている充電電圧の設定値を超えないように前記バッテリーパックに対する充電電圧を制御する第１のモードと、前記温度端子の電圧に対応して、前記第２の記憶手段に記憶されている前記バッテリーパックに対する充電電圧を制御する第２のモードとで動作する制御部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、バッテリーパック内部で直列に接続された複数の二次電池セルのうち、電圧が最大の二次電池セルが過充電保護電圧値を超えないように充電電圧を制御する充電装置に対して、充電電圧制御を実動作で機能確認することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態に係る充電装置の外観図である。
【００１０】
図１に示した充電装置６は、中点端子付きのバッテリーパックを充電する充電装置である。
【００１１】
バッテリーパック１は、＋端子（＋）２、中点端子（Ｃ）３、温度端子（Ｔ）４、−端子（−）５を有している。
【００１２】
充電装置６は、バッテリーパック１の各端子に対応する端子として、＋端子（＋）７、中点端子（Ｃ）８、温度端子（Ｔ）９、−端子（−）１０を有している。
【００１３】
バッテリーパック１は、２つの二次電池セル（以下、セルと省略する。）が直列接続されている。
【００１４】
中点端子（Ｃ）３と中点端子（Ｃ）８は、バッテリーパック１のセル間の中点電圧を出力する出力端子（複数の二次電池セル間に接続される中点端子）として機能する。
【００１５】
また、温度端子（Ｔ）４と温度端子（Ｔ）９は、バッテリーパック１の温度を出力する出力端子として機能する。
【００１６】
これら対応する各端子は、バッテリーパック１を充電装置６の装着部１１に装着することにより、互いに接続される。
【００１７】
充電装置６が充電を行うための電力は、ＡＣコード１２、ＡＣプラグ１３を介して家庭用交流電源（ＡＣ電源）から供給することができる。
【００１８】
バッテリーパック１が充電装置６に装着されると、充電装置６は、バッテリーパック１の充電を開始する。
【００１９】
充電装置６にバッテリーパック１が接続されているかどうかは温度端子９にサーミスタ１３５（温度検出素子）が接続されているかどうかによって判別している。
【００２０】
このサーミスタ１３５は、バッテリーパック１の温度端子４と−端子５との間に接続され、後述するように、バッテリーパック１の温度測定手段として機能する（図２参照）。
【００２１】
充電中のバッテリーパック１の電圧（充電電圧）は、充電装置６に内蔵された充電制御マイコン３０１（図２参照）により検出される。
【００２２】
また、バッテリーパック１の中点端子３からは、直列接続された２つのセル１４１、１４２（図２参照）の中点電圧が出力される。
【００２３】
充電制御マイコン３０１（制御部）は、充電中にバッテリーパック１の＋端子２の電圧（直列接続された２つのセル全体の電圧）と中点端子３の中点電圧に基づいて、各セル１４１、１４２の電圧を算出する。
【００２４】
そして、充電制御マイコン３０１は、セルの最大充電電圧がセルの過充電保護電圧値を超えないように、充電電圧を制御する。
【００２５】
このセルの過充電保護電圧値は、温度情報と対応付けて充電制御マイコン３０１内のメモリに予め記憶されている。
【００２６】
図２は、図１に示した充電装置６とバッテリーパック１の電気回路の構成を示すブロック図である。
【００２７】
なお図２では、本発明の説明に必要のない一般的な構成については、図示省略した。
【００２８】
図２に示した充電装置６の構成要素に付した符号は、次の要素を示している。
【００２９】
１０２はＡＣ入力部、１０３は一次電源回路、１０４はトランス、１０５はフォトカプラ、１０６は二次平滑回路、１０７はレギュレータを示している。
【００３０】
１０８、１１１、１１２、１１６、１１８、１１９、１２０、１２１、１２２、１２３、１４０は抵抗器を示している。１０９、１１０はオペアンプを示している。１１３はボリューム、１１４は急速充電スイッチを示している。１１７はトリクル充電スイッチを示している。１２４、１３８、１３９はスイッチを示している。
【００３１】
７は充電装置６の＋端子、８は充電装置６の中点端子、９は充電装置６の温度端子、１０は充電装置６の−端子を示している。
【００３２】
３０１は充電マイコン、３０２はメモリ、３０３は中点端子８の電圧測定部、３０４はモード選択入力部、３０５はバッテリーパック電圧入力部、３０６は温度端子電圧入力部、３０７は充電電流入力部である。
【００３３】
３０８は充電電圧設定出力（１）、３０９は充電電圧設定出力（２）、３１０は充電電圧設定出力（３）、３１１は充電電流設定出力を示している。３１２、３１４、３１６は抵抗器を示している。３１３、３１５はスイッチ、３１７は表示部を示している。
【００３４】
図２に示したバッテリーパック１の構成要素の符号は、次の要素を示している。
【００３５】
２はバッテリーパック１の＋端子、３はバッテリーパック１の中点端子、４はバッテリーパック１の温度端子、５はバッテリーパック１の−端子を示している。
【００３６】
１３４は電池保護回路、１３５はサーミスタ、１３６は充電保護ＦＥＴ、１３７は放電保護ＦＥＴ、１４１、１４２はセルを示している。
【００３７】
ＡＣ入力部１０２にＡＣ電力が入力されると、そのＡＣ電力は一次電源回路１０３を介してトランス１０４に供給される。
【００３８】
トランス１０４は、一次側の高電圧から二次側の低電圧に電圧変換すると共に、一次側と二次側のＧＮＤラインを分離する。
【００３９】
トランス１０４の二次側出力は、二次平滑回路１０６で整流されて後段の充電制御回路に出力される。
【００４０】
レギュレータ１０７は、二次平滑回路１０６からの出力電圧を、バッテリーパック１の各セル１４１、１４２の最大充電電圧の規格値（過充電保護電圧値）である４．２Ｖに変換して出力する。
【００４１】
このレギュレータ１０７からの４．２Ｖの電圧の電力は、バッテリーパック１のセル電圧を調整するための電力として利用される。
【００４２】
また、トランス１０４の二次側電圧は、電圧帰還用の抵抗器１１２と、充電電圧の最大値を調整するボリューム１１３によって分圧される。
【００４３】
このトランス１０４の二次側電圧は、充電制御マイコン３０１により、オペアンプ１０９とフォトカプラ１０５を介して制御される。
【００４４】
充電装置６の温度端子９には、レギュレータ１０７の出力電圧が抵抗器１１９を介して供給される。
【００４５】
バッテリーパック１のスイッチ１３８、１３９はセル１４１とセル１４２の電圧の不均衡とセル１４２の過放電を防止するためのスイッチである。
【００４６】
バッテリーパック１の温度端子４に電圧が発生していない場合、すなわち充電装置６が接続されていないとき、スイッチ１３８、１３９はＯＦＦとなっている。
【００４７】
このとき、バッテリーパック１の中点端子３には、セル１４１とセル１４２の間の中点電圧は出力されない。
【００４８】
この状態でバッテリーパック１の中点端子３が＋端子２又は−端子５と短絡しても、セル１４１又はセル１４２からは放電されないため、セルの不均衡とセルの過放電を防止することが可能になる。
【００４９】
充電装置６にバッテリーパック１が接続されると、バッテリーパック１の温度端子４には、レギュレータ１０７の出力電圧を抵抗器１１９とサーミスタ１３５により分圧した電圧が発生する。
【００５０】
充電制御マイコン３０１は、抵抗器１１９とサーミスタ１３５により分圧された電圧を温度端子９を介して検出することにより、バッテリーパック１の装着を検出して、バッテリーパック１への充電制御を開始する。
【００５１】
バッテリーパック１のスイッチ１３８、スイッチ１３９は、温度端子４に電圧が発生することによりＯＮする。スイッチ１３８、１３９がＯＮすることにより、セル１４１とセル１４２との間の中点電圧が、抵抗器１４０を介して中点端子３に出力される。
【００５２】
サーミスタ１３５の抵抗値は、バッテリーパック１の内部温度によって変化するので、サーミスタ１３５は、バッテリーパック１の内部温度を測定するセンサとして利用される。
【００５３】
充電装置６は、基本的には、サーミスタ１３５により測定されたバッテリーパック１の内部温度に基づいてバッテリーパック１を充電する際の充電電圧および充電電流を決定している。
【００５４】
この充電制御の詳細は後述する。
【００５５】
充電装置６の充電制御マイコン３０１は、温度端子９の電圧レベルにより、バッテリーパック１の装着および内部温度を検出する。
【００５６】
また、充電制御マイコン３０１は、抵抗器１２０、１２１を介して充電電圧を測定する。
【００５７】
充電制御マイコン３０１は、温度端子９の電圧によりバッテリーパック１の装着を検出した場合に、バッテリーパック１の充電電圧および中点端子３の中点電圧を測定する。
【００５８】
すなわち、充電制御マイコン３０１は、バッテリーパック電圧測定手段と中点端子電圧測定手段として機能する。
【００５９】
測定した中点電圧は、セル１４１、１４２の充電電圧を個別に算出するために利用される。
【００６０】
充電制御マイコン３０１は、バッテリーパック１の電圧が予め設定された規定値（Ｖａｄｊ）より低く、且つセル１４１とセル１４２との間の電位差が閾値（ＶＤ）より高い場合、すなわちセル間の電圧バランスが崩れた場合に、セル電圧調整を行う。
【００６１】
このセル電圧調整は、セル１４１とセル１４２との間の電位差を充電前に解消するものである。これにより、バッテリーパック１の充電を好適に行うことができる。
【００６２】
セル電圧調整は、バッテリーパック１の−極側のセル１４２を充放電することによって行う。
【００６３】
すなわち、セル１４２の電圧がセル１４１の電圧より高い場合は、スイッチ１２４をＯＮして抵抗器１４０、１２３を介して、中点端子８からセル１４２の放電を行う。
【００６４】
セル１４２の電圧がセル１４１の電圧より低い場合は、抵抗器１２２、１４０を介して、中点端子８からセル１４２の充電を行う。
【００６５】
本実施形態のセル電圧調整では、バッテリーパック１の＋極側のセル１４１に対しては充放電を行わない。
【００６６】
本実施形態のセル電圧調整に代えて、＋端子７と中点端子８との間に抵抗器およびスイッチ（図示省略）を設け、−極側のセル１４２の充電を行うと共に＋極側のセル１４１の放電を行うことにより、セル電圧調整の時間短縮を図ることも可能である。
【００６７】
セル電圧調整中に中点端子８から充放電を行っている状態では、抵抗器１４０により、セル１４１、１４２間の実際の中点電圧と中点端子８の測定電圧との間に電位差が生じる。
【００６８】
このため、中点端子８の電圧、すなわち中点電圧の測定は、セル電圧調整を一時的に休止して行い、その後、セル電圧調整を再開するようにしている。
【００６９】
なお、予め設定された周期毎に中点電圧の測定を行い、必要に応じて、電圧、温度環境等により測定周期を変更しても良い。
【００７０】
セル電圧調整は、セル１４１とセル１４２の間に電位差が予め設定された値以下になった場合、或いは規定時間を経過した場合に終了し、トリクル充電に移行する。
【００７１】
トリクル充電は、抵抗器１１６によって制限された充電電流をバッテリーパック１に供給することにより行う。
【００７２】
このトリクル充電は、バッテリーパック１の電圧が急速充電可能な電圧に満たない場合に行われ、急速充電可能な電圧に達した場合に終了する。
【００７３】
急速充電は、充電初期の段階では、バッテリーパック１に一定の充電電流を供給する定電流充電を行い、その後、バッテリーパック１に一定の充電電圧を供給する定電圧充電に移行する。
【００７４】
充電電流値は、抵抗器１１８を介して電圧レベルに変換される。
【００７５】
充電電流値の設定は、レギュレータ１０７の出力電圧を抵抗器１０８、１１１で分圧した分圧値で決定される。
【００７６】
充電電流値は、オペアンプ１１０とフォトカプラ１０５を介して制御される。
【００７７】
充電電流が流れることにより、充電装置６の＋端子７とバッテリーパック１の＋端子２の間の接触抵抗、充電装置６の−端子１０とバッテリーパック１の−端子５の間の接触抵抗に対して電位差が発生する。
【００７８】
また、セル１４１と＋端子２との間の回路抵抗、セル１４２と−端子５との間の回路抵抗、セル１４１とセル１４２との間の回路抵抗等の抵抗成分に対しても、充電電流が流れることによる電位差が発生する。
【００７９】
そこで、充電制御マイコン３０１は、バッテリーパック１の充電電圧と中点端子８の中点電圧に基づいて、セル１４１、セル１４２の電圧を算出する際に、上述の電位差を補正する。
【００８０】
充電電流値が十分小さいときには、上述の電位差も僅かであるので、充電電流値が予め設定した値よりも小さい場合には、補正する必要がない。
【００８１】
充電制御マイコン３０１は、セルの適切な充電電圧値を内蔵のメモリ（図示省略）に記憶している。
【００８２】
この適切な充電電圧値は、過充電保護のための電圧値（過充電保護電圧値）であり、温度によって異なるものである。
【００８３】
本実施の形態では、メモリ容量を節約するために、小さな温度差の単位で多数の過充電保護電圧値を記憶するのではなく、表１のように５つの温度範囲毎に過充電保護電圧値を記憶している。
【００８４】
なお、充電制御マイコン３０１は、５つの温度範囲毎に充電電流値も変更する。
【００８５】
表１は充電制御マイコン３０１のメモリ（第１の記憶手段）に記憶されている温度範囲−過充電保護電圧値テーブルおよび温度範囲−充電電流値テーブルである。
【００８６】
このテーブルは温度範囲毎に設定された過充電保護電圧値と充電電流値とを示している。
【００８７】
【表１】
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【００８８】
すなわち、充電制御マイコン３０１は、急速充電中のバッテリーパック１の内部温度を検出し、検出した内部温度に応じて、過充電保護電圧値と充電電流値を決定する。
【００８９】
充電中の充電制御マイコン３０１は、充電電圧の高い方のセルの充電電圧が、セルの過充電保護電圧値を超えないように、バッテリーパック１の充電電圧を制御する。すなわち、充電制御マイコン３０１は、複数の二次電池セルの中で最大電圧の二次電池セルの電圧がメモリに記憶されている過充電保護電圧値を超えないように前記バッテリーパックに対する充電電圧を制御する。
【００９０】
充電電圧制御は、ボリューム１１３に並列に抵抗器２０３を接続し、この抵抗器２０３に直列にスイッチ２０４を接続している。ボリューム１１３に並列に、抵抗器２０３とは異なる抵抗値の抵抗器２０５とスイッチ２０６を接続している。ボリューム１１３に並列に、抵抗器２０３、２０５とは異なる抵抗値の抵抗器３１２とスイッチ３１３を接続している。
【００９１】
スイッチ２０４をＯＮすることにより、充電電圧を第１の過充電保護電圧値に設定される。スイッチ２０６をＯＮすることにより、充電電圧を第２の過充電保護電圧値に設定される。スイッチ３１３をＯＮすることにより、充電電圧を第３の過充電保護電圧値に設定される。さらに、スイッチ２０４、２０６、３１３を同時にＯＮすることにより、充電電圧を第４の過充電保護電圧値に設定される。
【００９２】
また、充電電流を変更する手段として、抵抗器１１１に並列に抵抗器２０１とスイッチ２０２を接続している。
【００９３】
さらに、上記のような抵抗器とスイッチをより多く設けることにより、より精細に充電電圧（過充電保護電圧値）および充電電流を変更することが可能になる。
【００９４】
充電制御マイコン３０１は、充電電流値を電圧レベルに変換する抵抗１１８の電位差を検出することにより充電電流を測定する。
【００９５】
充電制御マイコン３０１は、急速充電中の充電電圧の上昇と充電電流の減少を検出し、その上昇および減少の程度により急速充電を完了するか否かを判定する。
【００９６】
本実施の形態の充電装置は、充電中の充電制御を行う第１のモードと、温度端子９の電圧に応じて充電電圧と充電電流を設定する第２のモード、第３のモードを記憶するメモリ３０２を有する。
【００９７】
第１のモードでは、通常の充電制御モードにてバッテリーパック１の充電制御が行われる。
【００９８】
第２のモードでは、充電制御マイコン３０１が温度端子９の電圧を温度端子電圧測定部３０６で測定し、メモリ３０２に記憶されている温度端子電圧と充電出力の関係を表すデータに基づいてスイッチ２０４、２０６、３１３を制御する。メモリ３０２は第２の記憶手段および第３の記憶手段として機能する。
【００９９】
ここで、メモリ３０２に記憶する温度端子電圧と充電出力の関係を表すデータについて、図１４を用いて説明を行う。
【０１００】
図１４において、製造検査設備で温度端子電圧（Ｖｔ）を４．０Ｖ＜Ｖｔの条件に設定すると、スイッチ２０４、２０６、３１３が全てＯＮとなり、その時の出力電圧は８．４０Ｖに設定される。
【０１０１】
同様に、３．５Ｖ＜Ｖｔ≦４．０Ｖの条件に設定すると、スイッチ２０４、２０６、３１３は順にＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮに設定され、出力電圧は８．３５Ｖに設定される。
【０１０２】
このようにして、製造検査設備で順次温度端子電圧を変化させることでスイッチの状態を変化させ、出力電圧を制御して全ての条件を確認する。
【０１０３】
第３のモードでは、温度端子９の電圧を充電制御マイコン３０１が温度端子９の電圧を測定し、メモリ３０２に記憶されている温度端子電圧と充電出力の関係を表すデータにもとづいてスイッチ２０２を制御する。
【０１０４】
図１４において、例えば温度端子電圧（Ｖｔ）が０．５Ｖ＜Ｖｔの条件では、スイッチ２０２はＯＦＦに設定され、出力電流は７００ｍＡに設定される。
【０１０５】
温度端子電圧（Ｖｔ）がＶｔ≦０．５Ｖの条件では、スイッチ２０２はＯＮに設定され、出力電流は５００ｍＡに設定される。
【０１０６】
また、本実施の形態の充電装置では、第２のモード、第３のモードでの動作時には、充電完了検出を行わないように制御される。
【０１０７】
また、本実施の形態の充電装置では、表示部を設け、第２のモード、第３のモードでの動作時に所定の制御動作を行わない場合、表示部３１７に異常表示を行うようにした。
【０１０８】
本実施の形態は、温度端子電圧と充電出力の関係を表すデータがまとめて記憶されている例を示したが、抵抗器１１１と並列に抵抗器とスイッチを複数設け、充電電流を精細に調整する場合には、第３のモードのみを検査する方法も考えられる。
【０１０９】
第３のモードのみを検査する場合、温度端子電圧と充電出力の関係を表すデータに、温度端子電圧と充電電流の関係を示すデータのみを記憶させる方法も可能である。
【０１１０】
なお、充電電流のみを検査する場合、中点端子による充電制御は技術的には無関係となる。
【０１１１】
次に、実施の形態での急速充電制御のフローの概要を、図３のフローチャートに基づいて説明する。
【０１１２】
充電制御マイコン３０１は、モード選択入力部３０４の電圧が、”Ｈ”レベルか”Ｌ”レベルかを検出する（ステップＳ２００１）。
【０１１３】
スイッチ３１５の入力が抵抗器３１４側に接続されている場合、モード選択入力部３０４が”Ｈ”レベルとなるため、充電制御マイコン３０１は、ステップＳ１に進んで、通常の充電動作を行う第１のモードで制御を行う。
【０１１４】
スイッチ３１５の入力が抵抗器３１６側に接続されている場合、モード選択入力部３０４が”Ｌ”レベルとなるため、充電制御マイコン３０１は、製造検査を行う第２のモード、第３のモードで制御を行う。
【０１１５】
製造検査モード（第２のモード、第３のモード）では、先ず充電制御マイコン３０１は、温度端子９の電圧を温度端子電圧測定部３０６で測定する（ステップＳ２００２）。
【０１１６】
充電制御マイコン３０１は、温度端子電圧の測定結果、メモリ３０２に記憶されている温度端子電圧と充電出力の関係を表すデータを参照して、スイッチ２０４、２０６、３１３を制御して出力電圧を設定する（ステップＳ２００３）。
【０１１７】
充電制御マイコン３０１は、温度端子電圧の測定結果、メモリ３０２に記憶されている温度端子電圧と充電出力の関係を表すデータを参照して、スイッチ２０２を制御して出力電流を設定する（ステップＳ２００４）。
【０１１８】
次に、充電制御マイコン３０１は、＋端子７の電圧を抵抗器１２０と１２１で分圧してパック電圧測定部３０５で測定する（ステップＳ２００５）。
【０１１９】
次に、充電制御マイコン３０１は、充電電流測定部３０７で出力電流の測定を行う（ステップＳ２００６）。
【０１２０】
出力電流の測定を行う際には一般に、検査装置で擬似バッテリーパックを接続して、充電電流が発生可能な条件を設定する。
【０１２１】
そして、充電制御マイコン３０１は、ステップＳ２００５とステップＳ２００６で測定した出力電圧と出力電流が、メモリ３０２に記憶されている温度端子電圧と充電出力の関係を表すデータから外れているかどうかを判断する（ステップＳ２００７）。
【０１２２】
そして、充電出力が温度端子電圧と充電出力の関係を表すデータから外れている場合に、表示部に異常表示を行う（ステップＳ２００８）。
【０１２３】
異常表示は、ＬＥＤの点滅による表示、音による表示等が考えられる。
【０１２４】
また、図示は省略するが、検査設備に通信を行い、検査設備上への表示を行っても良い。
【０１２５】
ステップＳ２００１にて、スイッチ３１５の入力が抵抗器３１４側に接続されている場合、モード選択入力部３０４が”Ｈ”レベルとなる。このとき、充電制御マイコン３０１は、通常の充電動作を行う第１のモードで制御を行う。
【０１２６】
充電制御マイコン３０１は、バッテリーパック１が装着されているかどうかを判断する（ステップＳ１）。
【０１２７】
具体的には、レギュレータ１０７の出力電圧を抵抗器１１９とサーミスタ１３５により分圧した電圧が温度端子９に発生するかどうかによって、バッテリーパック１の装着を判断している。
【０１２８】
バッテリーパック１が装着されている場合には、そのバッテリーパック１の温度、中点端子８の電圧（中点電圧）、バッテリーパック１の電圧（Ｖ７：＋端子７の充電電圧）を、順次検出する（ステップＳ２〜Ｓ４）。
【０１２９】
バッテリーパック１の電圧検出処理の詳細は、後述する。
【０１３０】
次に、充電制御マイコン３０１は、検出した中点端子８の中点電圧、バッテリーパック１の電圧に基づいて、セル１４１、１４２のセル電圧を算出する（ステップＳ５）。
【０１３１】
このセル電圧算出処理の詳細は後述する。
【０１３２】
次に、充電制御マイコン３０１は、検出したバッテリーパック１の電圧（Ｖ７）が規定値（Ｖａｄｊ）より低いか否かを判別する（ステップＳ６）。
【０１３３】
その結果、バッテリーパック１の電圧（Ｖ７）が規定値（Ｖａｄｊ）より低ければ、充電制御マイコン３０１は、セル電圧調整処理を行う（ステップＳ７）。
【０１３４】
上記の第１の設定値（Ｖａｄｊ）は、バッテリーパック１が電源として使用される電子機器が動作可能な最低電圧に基づいて設定されている。このように第１の設定値（Ｖａｄｊ）を設定することで、放電末期のセル電圧を揃えるためにセル電圧調整処理を行うことができる。
【０１３５】
このように、放電末期のセル電圧を揃えるようにしたのは、セル電圧が高い状態でセル電圧を揃えると、放電末期でセル電圧の低下が急峻になり、電子機器の使用電圧範囲を上げる必要が生じて電子機器の使用可能時間が減少することになるからである。
【０１３６】
このセル電圧調整処理の詳細は後述する。
【０１３７】
バッテリーパック１の電圧（Ｖ７）が第１の設定値（Ｖａｄｊ）以上の場合には、充電制御マイコン３０１は、検出したバッテリーパック１の温度に基づいて、セル充電電圧設定値を決定する（ステップＳ８）。
【０１３８】
第１の設定値（Ｖａｄｊ）以上である場合にバッテリーパック１は充電が行われるので、本実施形態において、第１の設定値（Ｖａｄｊ）はバッテリーパック１への充電を開始する充電開始電圧となっている。
【０１３９】
このセル充電電圧設定値の決定処理の詳細は後述するが、本実施の形態では、前述の過充電保護電圧値をセル充電電圧値として決定している。
【０１４０】
次に、充電制御マイコン３０１は、検出したバッテリーパック１の温度に基づいて、充電電流値（Ｉｃｈｇ）を決定し、急速充電を開始する（ステップＳ９、Ｓ１０）。
【０１４１】
充電電流値の決定処理の詳細は後述する。
【０１４２】
充電制御マイコン３０１は、急速充電を開始すると、セル１４１、１４２の何れかのセル電圧（セル充電電圧）が、ステップＳ８で決定されたセル充電電圧の設定値、すなわち過充電保護電圧値に達したか否かを判別する（ステップＳ１１）。
【０１４３】
充電装置６は、セル１４１、１４２の何れも過充電保護電圧値に達していなければ、定電流制御を行う（ステップＳ１２）。
【０１４４】
この定電流制御処理の詳細は後述する。
【０１４５】
なお、ステップＳ７の調整処理でセル１４１、１４２のセル電圧の不均衡が解消されているので、セル１４１、１４２の充電電圧が上記の過充電保護電圧値に達するタイミングのズレは、小さくなっている。
【０１４６】
一方、セル１４１、１４２の何れかのセル充電電圧が過充電保護電圧に達した場合は、充電制御マイコン３０１は、その過充電保護電圧値を超えることなく維持するように、充電電圧の制御を行う。
【０１４７】
そして、充電制御マイコン３０１は、充電電流の低下によりセル１４１、１４２の充電量が所定値に達したか否かを判別し（ステップＳ１３）、充電量が所定値に達していなければステップＳ１に戻り、所定値に達していれば、本急速充電制御を終了する。すなわち、充電制御マイコン３０１は、充電電流が所定値以下となったときにバッテリーパック１に対する充電動作を完了する。
【０１４８】
次に、図３のステップＳ２におけるバッテリーパック１の温度検出処理の詳細を、図４のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【０１４９】
この温度検出処理では、充電制御マイコン３０１は、先ず、温度端子９の電圧を測定する（ステップＳ２１）。
【０１５０】
そして、充電制御マイコン３０１は、その温度端子９の電圧に対応するバッテリーパック１の温度をメモリに登録された温度／電圧テーブルを参照する（ステップＳ２２）。
【０１５１】
次に、充電制御マイコン３０１は、参照した温度端子９の電圧に対応するサーミスタ１３５の温度を、バッテリーパック１の温度として判断し（ステップＳ２３）、図３のフローにリターンする。
【０１５２】
次に、図３のステップＳ５におけるセル電圧算出処理の詳細を、図５のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【０１５３】
このセル電圧算出処理では、充電制御マイコン３０１は、先ず、バッテリーパック１の電圧（Ｖ７）と中点端子８の電圧（Ｖ８）を参照する（ステップＳ５１、Ｓ５２）。
【０１５４】
そして、充電制御マイコン３０１は、セル１４２の−接点から−端子１０までの電位差Ｖｚ２を算出する（ステップＳ５３）。
【０１５５】
具体的には、充電制御マイコン１１５が充電電流値（Ｉｃｈｇ）を検出する。そして、充電制御マイコン１１５の内蔵メモリ１４９に記憶されているセル１４２の−接点から−端子１０までの抵抗成分の総和（Ｚ２）を読み出して、Ｖｚ２＝（Ｉｃｈｇ×Ｚ２）なる演算式により算出される。
【０１５６】
この電位差Ｖｚ２は、上記の演算式に示したように、ＧＮＤラインの抵抗成分と充電電流値により算出される。
【０１５７】
すなわち、電位差Ｖｚ２は、−端子１０と−端子５との間の接触抵抗、充電保護用のＦＥＴ１３６と放電保護用のＦＥＴ１３７のドレイン−ソース間抵抗Ｒｄｓ（ＯＮ）とパターン抵抗の総和（Ｚ２）に、充電電流値（Ｉｃｈｇ）を乗算して求められる。
【０１５８】
次に、充電制御マイコン３０１は、セル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）を算出する（ステップＳ５４）。
【０１５９】
このセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）は、中点端子８の電圧（Ｖ８）から上記のセル１４２の−接点から―端子１０までの電位差Ｖｚ２を減算して求められる。
【０１６０】
次に、充電制御マイコン３０１は、セル１４１の＋接点から＋端子７までの電位差Ｖｚ１を算出する（ステップＳ５５）。
【０１６１】
具体的には、充電制御マイコン１１５が充電電流値（Ｉｃｈｇ）を検出する。そして、充電制御マイコン１１５の内蔵メモリ１４９に記憶されているセル１４１の＋接点から＋端子７までの抵抗成分の総和（Ｚ１）を読み出して、Ｖｚ１＝（Ｉｃｈｇ×Ｚ１）なる演算式により算出される。
【０１６２】
すなわち、この電位差Ｖｚ１は、＋端子７と＋端子２の間の接触抵抗とパターン抵抗の総和（Ｚ１）に充電電流値（Ｉｃｈｇ）を乗算して求められる。
【０１６３】
次に、充電制御マイコン３０１は、セル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）を算出して（ステップＳ５６）、図３のフローにリターンする。
【０１６４】
このセル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）は、＋端子７の電圧（Ｖ７）からＶｚ１、セル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）およびＶｚ２を減算して求められる。
【０１６５】
次に、図３のステップＳ７におけるセル電圧調整処理の詳細を、図６のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【０１６６】
このセル電圧調整処理では、充電制御マイコン３０１は、先ず、タイマーをスタートさせ（ステップＳ７１）、タイマー時間（Ｔｍ）はカウントアップされていく。
【０１６７】
次に、セル１４１、セル１４２への充放電を停止する（ステップＳ７２）。
【０１６８】
充放電を停止した後、バッテリーパック１の電圧（Ｖ７）と中点端子８の電圧（Ｖ８）を検出する（ステップＳ７３、ステップＳ７４）。
【０１６９】
ステップＳ７３、ステップＳ７４にて検出したバッテリーパック１の電圧（Ｖ７）および中点端子８の電圧（Ｖ８：中点電圧）から、セル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）とセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）を算出する（ステップＳ７５）。
【０１７０】
ステップＳ７５で算出されるセル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）とセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）はセル１４１、セル１４２への充放電を停止した状態での電圧である。したがって、ステップＳ７５で算出されるセル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）とセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）はステップＳ５にて算出したル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）とセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）とは一致しない。
【０１７１】
また、充放電を停止した状態でバッテリーパック１の電圧（Ｖ７）および中点端子８の中点電圧（Ｖ８）を検出しているので、図３のステップＳ５でのセル電圧算出とは異なり接触抵抗や回路抵抗による電位差は考慮しない。
【０１７２】
充電制御マイコン３０１は、セル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）とセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）との差が閾値（ＶＤ）より小さいかどうかを判別する（ステップＳ７６）。
【０１７３】
セル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）とセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）との差が閾値（ＶＤ）より小さい場合には、セル電圧調整処理を行わず図３のフローにリターンする。すなわち、セル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）とセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）とがほぼ同じ電圧の場合には、セル電圧調整処理を行わず図３のフローにリターンする。
【０１７４】
一方、セル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）とセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）との差が閾値（ＶＤ）以上である場合には、セル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）とセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）とのうち、どちらの電圧が高いかを判断する（ステップＳ７７）。
【０１７５】
そして、充電制御マイコン３０１は、セル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）の方がセル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）より高い場合は、セル１４２を放電する（ステップＳ７８）。
【０１７６】
このセル１４２の放電は、スイッチ１２４をＯＮして抵抗器１２３、１４０を介して行う。
【０１７７】
一方、セル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）の方がセル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）より低い場合は、充電制御マイコン３０１は、セル１４２を充電する（ステップＳ７９）。
【０１７８】
このセル１４２の充電は、スイッチ１２４をＯＦＦしスイッチ１３９をＯＮして、抵抗器１２２、１４０を介して行う。
【０１７９】
充電制御マイコン３０１は、再度、セル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）とセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）との差が閾値（ＶＤ）より小さいかどうかを判別する（ステップＳ８０−１）。
【０１８０】
セル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）とセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）との差が閾値（ＶＤ）より小さい場合には、セル電圧調整処理を行わず、図３のフローにリターンする。すなわち、セル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）とセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）とがほぼ同じ電圧の場合には、セル電圧調整処理を行わず、図３のフローにリターンする。
【０１８１】
一方、セル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）とセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）との差が閾値（ＶＤ）以上である場合には、タイマー時間（Ｔｍ）が予め設定された限界時間（ＴＬ）以上となるかどうかを判断する（ステップＳ８０−２）。
【０１８２】
タイマー時間（Ｔｍ）が限界時間（ＴＬ）以上となった場合には、図３のフローにリターンする。
【０１８３】
タイマー時間（Ｔｍ）が限界時間（ＴＬ）となっていない場合には、ステップＳ７２に戻る。
【０１８４】
このようにして、セル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）とセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）との差が閾値（ＶＤ）より小さくなるまでセル電圧調整処理は実行される。
【０１８５】
次に、図３のステップＳ８におけるセル充電電圧設定値の決定処理の詳細を、図７のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【０１８６】
このセル充電電圧設定値の決定処理では、充電制御マイコン３０１は、先ず、ステップＳ２で検出したバッテリーパック１の温度を参照する（ステップＳ８１）。
【０１８７】
そして、充電制御マイコン３０１は、当該充電制御マイコン３０１内のメモリに登録された温度範囲−過充電保護電圧値テーブルを参照する（ステップＳ８２）。
【０１８８】
このテーブルに登録された過充電保護電圧値は、温度範囲に対応する過充電保護のための上限電圧値である。
【０１８９】
次に、充電制御マイコン３０１は、この温度範囲に対応する過充電保護のための上限電圧値として登録された過充電保護電圧値を読出し、この過充電保護電圧値をセル充電電圧設定値として決定し（ステップＳ８３）、図３のフローにリターンする。
【０１９０】
次に、図３のステップＳ９における充電電流値の決定処理の詳細を、図８のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【０１９１】
この充電電流値の決定処理では、充電制御マイコン３０１は、先ず、ステップＳ２で検出したバッテリーパック１の温度を参照する（ステップＳ９１）。
【０１９２】
そして、充電制御マイコン３０１は、当該充電制御マイコン３０１内のメモリに登録された温度範囲−充電電流値テーブルを参照し、バッテリーパック１の充電電流値を決定し（ステップＳ９２）、図３のフローにリターンする。
【０１９３】
次に、図３のステップＳ１２における充電電圧制御処理の詳細を、図９のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【０１９４】
この充電電圧制御処理では、充電制御マイコン３０１は、先ず、前述の算出したセル１４１の電圧（Ｖｃ１４１：セル充電電圧）とセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２：セル充電電圧）を参照する（ステップＳ１２０１）。
【０１９５】
次に、充電制御マイコン３０１は、セル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）がセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ１２０２）。
【０１９６】
セル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）がセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）よりも大きい場合には、セル１４１が過充電保護電圧値を超えないように充電電圧を制御する（ステップＳ１２０３）。
【０１９７】
一方、セル１４１の電圧（Ｖｃ１４１）がセル１４２の電圧（Ｖｃ１４２）よりも小さい場合には、セル１４２が過充電保護電圧値を超えないように充電電圧を制御し（ステップＳ１２０４）、図３のフローにリターンする。
【０１９８】
以上説明したように、充電制御マイコン３０１は、モード選択入力が製造検査モードに設定してある場合、第２、第３のモードで制御され、製造検査設備で設定した温度端子電圧の測定を行う。
【０１９９】
そして、温度端子電圧の測定結果に応じて、メモリ３０２に記憶されている温度端子電圧と充電出力の関係を表すデータを参照して、スイッチ２０４、２０６、３１３を制御して出力電圧を設定する。
【０２００】
また、温度端子電圧の値が出力電流を制御する電圧の場合には、スイッチ２０２を制御して出力電流の設定を行う。
【０２０１】
これらの第２、第３のモードで動作している場合、通常の充電時のように充電電流の低下を検出して充電完了検出を行うと、検査中に充電完了条件になってしまうため、充電完了検出を行わないようにしている。
【０２０２】
更に、出力電圧と出力電流を測定し、規定の出力電圧と出力電流が発生しているかを検出し、規定の出力が出ていない場合には、表示部に異常表示を行うようにした。
【０２０３】
すなわち、本実施の形態では、直列に接続された複数のセルのそれぞれに対して過充電保護電圧値を超えないように充電電圧を制御する充電装置において、製造段階で充電電圧制御、充電電流制御が確実に動作することを確認することが可能になった。
【０２０４】
本発明は、本実施の形態に限定されることなく、例えば、３つ以上のセルが直列接続されたバッテリーパックに適用することも可能である。この場合は、（セル数−１）の個数の中点端子を設けて、各セル間の中点電圧を検出することになる。
【０２０５】
また、充電制御マイコンの代わりに専用ＩＣを用いることも可能である。バッテリーパックの温度は、サーミスタではなく温度検出ＩＣを用いて検出してもよい。バッテリーパックと充電装置の間で通信を行う端子を設け、バッテリーパックに内蔵するメモリから各セルの充電電圧情報を入手し、充電電圧を調整・制御することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２０６】
【図１】本発明の実施の形態に係る充電装置の外観図である。
【図２】図１に示した充電装置とバッテリーパックの電気回路の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示した充電装置の動作のフローの概要を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ２におけるバッテリーパック温度検出処理の詳細を示すフローチャートである。
【図５】図３のステップＳ５におけるセル電圧算出処理の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図３のステップＳ７におけるセル電圧調整処理の詳細を示すフローチャートである。
【図７】図３のステップＳ８におけるセル充電電圧設定値の決定処理の詳細を示すフローチャートである。
【図８】図３のステップＳ９における充電電流値の決定処理の詳細を示すフローチャートである。
【図９】図３のステップＳ１２における充電電圧制御処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１０】温度端子電圧と充電出力の関係を表すデータである。
【符号の説明】
【０２０７】
１  バッテリーパック
６  充電装置
７  充電装置の＋端子
８  充電装置の中点端子
９  充電装置の温度端子
１０  充電装置の−端子
１３５  サーミスタ
３０１  充電制御マイコン
３０２  メモリ
【図１】
2010057251.tif 000004
【図２】
2010057251.tif 000005
【図３】
2010057251.tif 000006
【図４】
2010057251.tif 000007
【図５】
2010057251.tif 000008
【図６】
2010057251.tif 000009
【図７】
2010057251.tif 000010
【図８】
2010057251.tif 000011
【図９】
2010057251.tif 000012
【図１０】
2010057251.tif 000013