(57)【要約】【課題】  制御の煩雑化を避けつつ劣化を抑制可能な充電方法及び充電装置を提供する。【解決手段】充電装置１及びその充電方法では、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖが水素ガス発生電位Ｖ２に到達した後に、定電流充電状態と充電休止状態とを交互に繰り返すパルス充電方式によって充電を行う。特に、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖがガス発生電位Ｖ２に達したときに充電を休止して充電休止状態に移行するので、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖが水素ガス発生電位Ｖ２を超えることがない。また、充電休止状態から定電流充電状態への移行に電圧の検出値を用いる必要がなく制御が容易である。よって、充電装置１及びその充電方法によれば、鉛蓄電池５の充電の制御が煩雑化することを避けつつ鉛蓄電池５の劣化を抑制することが可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を充電するための充電方法であって、
前記二次電池の充電を開始してから前記二次電池の充電電圧が特定電圧値に到達するまで所定の充電方式によって前記二次電池の充電を行う第１充電ステップと、
前記二次電池の充電電圧が前記特定電圧値に到達した後に、定電流充電状態と充電休止状態とを交互に繰り返すパルス充電方式によって前記二次電池を充電する第２充電ステップと、を備え、
前記第２充電ステップでは、前記定電流充電状態において前記二次電池の充電電圧が前記特定電圧値に達したときに充電を休止して前記充電休止状態とし、前記充電休止状態としてから一定時間後に前記二次電池の充電を再開して前記定電流充電状態とする、ことを特徴とする充電方法。
【請求項２】
前記充電休止状態は、前記二次電池への充電電流値を０とする状態である、ことを特徴とする請求項１に記載の充電方法。
【請求項３】
前記二次電池は、密閉型鉛蓄電池であって、
前記特定電圧値は、前記密閉型鉛蓄電池における水素ガス発生電位である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の充電方法。
【請求項４】
前記二次電池の充電を再開してから前記二次電池の充電電圧が前記特定電圧値に到達するまでの到達時間間隔に基づいて、前記二次電池のリフレッシュ充電の要否を判定する判定ステップをさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電方法。
【請求項５】
二次電池を充電するための充電装置であって、
前記二次電池の充電を開始してから前記二次電池の充電電圧が特定電圧値に到達するまで所定の充電方式によって前記二次電池の充電を行う第１充電手段と、
前記二次電池の充電電圧が前記特定電圧値に到達した後に、定電流充電状態と充電休止状態とを交互に繰り返すパルス充電方式によって前記二次電池を充電する第２充電手段と、を備え、
前記第２充電手段は、前記定電流充電状態において前記二次電池の充電電圧が前記特定電圧値に達したときに充電を休止して前記充電休止状態とし、前記充電休止状態としてから一定時間後に前記二次電池の充電を再開して前記定電流充電状態とする、ことを特徴とする充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を充電するための充電方法、及び充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電池の端子間電圧が特定の電圧になるまで定電流を印加する定電流区間と、電池の端子間電圧が特定の電圧になった後に定電流パルスを印加する定電流パルス区間とを含むように電池の充電を行う充電方法が記載されている。特に、定電流パルス区間は、電池の端子間電圧に関係なく特定の時間間隔で電流の印加と遮断とを繰り返す静的定電流パルス区間と、時間に関係なく、電池の端子間電圧の検出値が上限値となったときに電流を遮断すると共に下限値となったときに電流を印加する動的定電流パルス区間とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１８５０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に記載の充電方法によれば、静的定電流パルス区間においては、電池の端子間の電圧に関係なく電流の印加と遮断とを繰り返すため、電池の端子間電圧が、電池の劣化を引き起こすような電圧を超過してしまうおそれがある。また、動的定電流パルス区間においては、電流の印加状態から遮断状態への変更、及び、電流の遮断状態から印加状態への変更の両方において、電池の端子間電圧の検出値を利用することから、制御が煩雑となるおそれがある。
【０００５】
本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、制御の煩雑化を避けつつ劣化を抑制可能な充電方法、及び充電装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る充電方法は、二次電池を充電するための充電方法であって、二次電池の充電を開始してから二次電池の充電電圧が特定電圧値に到達するまで所定の充電方式によって二次電池の充電を行う第１充電ステップと、二次電池の充電電圧が特定電圧値に到達した後に、定電流充電状態と充電休止状態とを交互に繰り返すパルス充電方式によって二次電池を充電する第２充電ステップと、を備え、第２充電ステップでは、定電流充電状態において二次電池の充電電圧が特定電圧値に達したときに充電を休止して充電休止状態とし、充電休止状態としてから一定時間後に二次電池の充電を再開して定電流充電状態とする、ことを特徴とする。
【０００７】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る充電装置は、二次電池を充電するための充電装置であって、二次電池の充電を開始してから二次電池の充電電圧が特定電圧値に到達するまで所定の充電方式によって二次電池の充電を行う第１充電手段と、二次電池の充電電圧が特定電圧値に到達した後に、定電流充電状態と充電休止状態とを交互に繰り返すパルス充電方式によって二次電池を充電する第２充電手段と、を備え、第２充電手段は、定電流充電状態において二次電池の充電電圧が特定電圧値に達したときに充電を休止して充電休止状態とし、充電休止状態としてから一定時間後に二次電池の充電を再開して定電流充電状態とする、ことを特徴とする。
【０００８】
この充電方法及び充電装置においては、二次電池の充電電圧が特定電圧値に到達した後には、定電流充電状態と充電休止状態とを交互に繰り返すパルス充電方式によって充電を行う。特に、この充電方法及び充電装置においては、二次電池の充電電圧が特定電圧値に達したときに充電を休止して充電休止状態に移行するので、二次電池の充電電圧が特定電圧値を超えることがない。したがって、特定電圧値を二次電池の劣化を引き起こすような電圧値として設定すれば、二次電池の劣化を抑制することができる。また、この充電方法及び充電装置においては、充電休止状態としてから一定時間後に二次電池の充電を再開して定電流充電状態に移行するので、充電休止状態から定電流充電状態への移行に電圧の検出値を用いる必要がなく、制御が容易である。以上のように、この充電方法及び充電装置によれば、二次電池の充電の制御が煩雑化することを避けつつ、二次電池の劣化を抑制することが可能となる。
【０００９】
本発明に係る充電方法においては、充電休止状態は、二次電池への充電電流値を０とする状態であるものとすることができる。この場合、二次電池の充電の制御がより容易となる。
【００１０】
本発明に係る充電方法においては、二次電池は、密閉型鉛蓄電池であって、特定電圧値は、密閉型鉛蓄電池における水素ガス発生電位であるものとすることができる。このように密閉型鉛蓄電池に適用すれば、その充電の制御の煩雑化を避けつつ、水素ガス発生電位の超過を防止して劣化を抑制することができる。
【００１１】
本発明に係る充電方法においては、二次電池の充電を再開してから二次電池の充電電圧が特定電圧値に到達するまでの到達時間間隔に基づいて、二次電池のリフレッシュ充電の要否を判定する判定ステップをさらに備えることができる。充電を再開してから充電電圧が特定電圧に達するまでの時間間隔は、二次電池のセル間電圧のばらつきの増大に応じて短くなる傾向がある。したがって、この場合のように、当該時間間隔に基づいてリフレッシュ充電の要否を判定すれば、適切なタイミングでリフレッシュ充電を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、制御の煩雑化を避けつつ劣化を抑制可能な充電方法、及び充電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る充電装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示された充電装置が実施する充電方法の主要な工程を示すフローチャートである。
【図３】図１に示された充電装置が充電を実施しているときの鉛蓄電池の充電電圧を示すグラフである。
【図４】図３の一部分Ｐを拡大して示す模式的なグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る充電装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る充電方法、及び充電装置について、図面を参照して詳細に説明する。各図において、同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１実施形態］
【００１５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る充電装置の構成を示す図である。図１に示される充電装置１は、鉛蓄電池５といった二次電池を充電するためのものである。ここでは、鉛蓄電池５は密閉型鉛蓄電池である。充電装置１は、例えば多段定電流方式により鉛蓄電池５を充電する。充電装置１は、第１充電制御部（第１充電手段）１１と第２充電制御部（第２充電手段）１２とを備えている。
【００１６】
第１充電制御部１１は、鉛蓄電池５の充電を開始してから鉛蓄電池５の充電電圧が水素ガス発生電位（特定電圧値）に到達するまで多段定電流方式（所定の充電方式）によって鉛蓄電池５の充電を行う。第２充電制御部１２は、鉛蓄電池５の充電電圧が水素ガス発生電位に到達した後に、パルス充電方式によって鉛蓄電池５の充電を行う。パルス充電方式は、一定の充電電流値によって鉛蓄電池５の充電を行う定電流充電状態と、充電電流値を０とする充電休止状態とを交互に繰り返しながら鉛蓄電池５の充電を行う充電方式である。
【００１７】
第２充電制御部１２は、定電流充電状態において鉛蓄電池５の充電電圧が水素ガス発生電位に達したときに充電を休止して充電休止状態とすると共に、充電を休止して充電休止状態としてから一定時間後に充電を再開して定電流充電状態とする。なお、充電休止状態は、微小電流にて鉛蓄電池５を充電している状態や、鉛蓄電池５を放電している状態とすることもできる。
【００１８】
なお、第１充電制御部１１及び第２充電制御部１２は、コンピュータを主体として構成されるものであり、第１充電制御部１１及び第２充電制御部１２の機能は、そのコンピュータ上において実現される。
【００１９】
充電装置１が実施する充電方法についてより具体的に説明する。この充電方法は、鉛蓄電池５といった二次電池を充電するためのものである。図２は、図１に示された充電装置が実施する充電方法の主要な工程を示すフローチャートである。図３は、図１に示された充電装置が充電を実施しているときの鉛蓄電池の充電電圧を示すグラフである。
【００２０】
図２，３に示されるように、ここでは、充電装置１は、多段（５段）定電流充電方式によって鉛蓄電池５の充電を行う。充電装置１は、まず、第１充電制御部１１の制御の下で、１段目〜４段目までの充電を行う（ステップＳ１０１：第１充電ステップ）。鉛蓄電池５の充電の１段目〜４段目においては、一定の充電電流値での充電を実施すると共に、鉛蓄電池５の充電電圧が切替電圧Ｖ１に達したときに各段の切り替えを行う。切替電位Ｖ１は、鉛蓄電池５の特性及び種類や電池状態等に応じて適宜設定することができる。
【００２１】
続いて、充電装置１は、第１充電制御部１１の制御の下で、一定の充電電流値によって鉛蓄電池５の５段目初期の充電を行う（ステップＳ１０２：第１充電ステップ）。このステップＳ１０２における充電は、鉛蓄電池５の充電電圧が水素ガス発生電位Ｖ２に達するまで行われる。
【００２２】
そして、充電装置１は、鉛蓄電池５の５段目の充電中において、鉛蓄電池５の充電電圧が水素ガス発生電位Ｖ２に達した後には、第２充電制御部１２の制御の下で、鉛蓄電池５の５段目終期の充電を行う（ステップＳ１０３：第２充電ステップ）。このステップＳ１０３での充電においては、上述したような定電流充電状態と充電休止状態とを交互に繰り返すパルス充電方式によって鉛蓄電池５を充電する。その結果、図３に示されるように、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖが、下降と上昇とを交互に繰り返すこととなる。
【００２３】
特に、このステップＳ１０３においては、第２充電制御部１２の制御の下で、定電流充電状態において鉛蓄電池５の充電電圧が水素ガス発生電位Ｖ２に達したときに充電を休止して（電流を遮断して）充電休止状態とし、充電休止状態としてから一定時間後に二次電池の充電を再開して定電流充電状態とする。
【００２４】
より具体的には、図４に示されるように、まず、一定電流値での鉛蓄電池５の充電を実施しているときに、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖが水素ガス発生電位Ｖ２に初めて到達したタイミングｔ１で鉛蓄電池５の充電を休止する（充電休止状態に移行する）。その結果、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖが下降する。
【００２５】
続いて、鉛蓄電池５の充電を休止してから一定時間△ｔが経過したタイミングｔ２で、一定電流での鉛蓄電池５の充電を再開する（定電流充電状態に移行する）。その結果、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖが上昇する。続いて、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖが再び水素ガス発生電位Ｖ２に到達したタイミングｔ３で鉛蓄電池５の充電を再び休止する。その結果、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖが再び下降する。
【００２６】
さらに、鉛蓄電池５の充電を休止してから一定時間△ｔが経過したタイミングｔ４で、一定電流での鉛蓄電池５の充電を再開する。その結果、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖが再び上昇する。そして、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖが再び水素ガス発生電位Ｖ２に到達したタイミングｔ５で鉛蓄電池５の充電を再度休止する。その後は、例えば鉛蓄電池５の充電が満了するまで、同様の動作を繰り返す。なお、充電を再開してから鉛蓄電池５の充電電圧Ｖが水素ガス発生電位Ｖ２に到達するまでの到達時間間隔は、最初の到達時間間隔△ｔ２よりも次の到達時間間隔△ｔ４の方が短いといったように、徐々に短くなる。
【００２７】
このように、このステップＳ１０３においては、第２充電制御部１２が、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖが水素ガス発生電位Ｖ２に到達することを充電休止状態への移行の契機とし、充電を休止してから一定時間△ｔが経過したことを定電流状態への移行の契機とする。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態に係る充電装置１及びその充電方法においては、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖが水素ガス発生電位Ｖ２に到達した後には、定電流充電状態と充電休止状態とを交互に繰り返すパルス充電方式によって充電を行う。特に、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖがガス発生電位Ｖ２に達したときに充電を休止して充電休止状態に移行するので、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖが水素ガス発生電位Ｖ２を超えることがない。したがって、鉛蓄電池５の劣化を抑制することができる。なお、図３に示されるように、上述したようなパルス充電方式での充電を適用しない場合には、鉛蓄電池５の充電電圧値ＶＡが水素ガス発生電位Ｖ２を超過することがある。
【００２９】
また、本実施形態に係る充電装置１及びその充電方法においては、充電休止状態としてから一定時間△ｔ後に鉛蓄電池５の充電を再開して定電流充電状態に移行するので、充電休止状態から定電流充電状態への移行に電圧の検出値を用いる必要がなく、制御が容易である。以上のように、本実施形態に係る充電装置１及びその充電方法によれば、鉛蓄電池５の充電の制御が煩雑化することを避けつつ、鉛蓄電池５の劣化を抑制することが可能となる。
［第２実施形態］
【００３０】
図５は、本発明の第２実施形態に係る充電装置の構成を示す図である。図５に示されるように、充電装置１Ａは、第１実施形態に係る充電装置１と比較して、判定部１３をさらに備える点で充電装置１と相違している。
【００３１】
判定部１３は、上述した到達時間間隔（例えば図４における到達時間間隔△ｔ２や到達時間間隔△ｔ４）に基づいて、鉛蓄電池５のリフレッシュ充電の要否を判定する。つまり、充電装置１Ａが実施する充電方法は、鉛蓄電池５の充電を再開してから鉛蓄電池５の充電電圧が水素ガス発生電位に達するまでの到達時間間隔に基づいて、鉛蓄電池５のリフレッシュ充電の要否を判定するステップ（判定ステップ）を備えている。
【００３２】
ここで、鉛蓄電池５にあっては、その充電を繰り返すことにより、充電を再開してから充電電圧が水素ガス発生電位に達するまでの到達時間間隔が短くなっていく傾向がある。したがって、判定部１３は、その到達時間間隔が所定の閾値を下回ったときに、或いは、所定の閾値を下回った到達時間間隔が出現したときに、鉛蓄電池５のリフレッシュ充電が必要であると判定する（例えばフラグを立てる）。
【００３３】
このように、充電装置１Ａによれば、当該到達時間間隔に基づいてリフレッシュ充電の要否を判定するので、適切なタイミングでリフレッシュ充電を行うことが可能となる。なお、リフレッシュ充電は、例えば、二次電池を繰り返し使用したときに生じる電池セルごとのばらつきを均等にするために過充電を行う充電等である。
【００３４】
以上の実施形態は、本発明に係る充電方法及び充電装置の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る充電方法及び充電装置は、上述したものに限定されない。本発明に係る充電方法及び充電装置は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、任意上述したものを変更し、或いは他のものに適用することができる。
【００３５】
例えば、上記実施形態においては、本発明に係る充電装置及び充電方法を密閉型鉛蓄電池に適用した場合について説明したが、本発明に係る充電装置及び充電方法は、密閉型鉛蓄電池に限らず、リチウムイオン電池等の任意の二次電池に対して適用することができる。リチウムイオン電池に適用する場合には、特定電圧値として、水素ガス発生電位に代えて使用上限電位（金属の析出等が生じて電池が劣化するおそれがあり、実際使用する上で上限値として推奨される電圧値）を用いることができる。
【００３６】
また、第１充電制御部１１が実施する充電方式は、多段定電流方式に限らず、定電流充電方式、準定電圧充電方式、及び定電圧充電方式等の任意の充電方式とすることができる。さらに、上記実施形態における５段目「初期」及び５段目「終期」という表現は、鉛蓄電池５の充電電圧Ｖが最初に水素ガス発生電位Ｖ２に到達するまでと、それ以降とを区別するための便宜的な表現であり、必ずしも、実際の時間についての初期及び終期、或いは、充電量についての初期及び終期等を示すものではない。
【符号の説明】
【００３７】
１，１Ａ…充電装置、５…鉛蓄電池（密閉型鉛蓄電池、二次電池）、１１…第１充電制御部（第１充電手段）、１２…第２充電制御部（第２充電手段）、△ｔ２，△ｔ４…到達時間間隔、Ｖ…充電電圧、Ｖ２…水素ガス発生電位（特定電圧値）。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図３】
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