(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を決定しこのパルス電流で電池パックの充電を行うパルス充電方法であって、
前記電池パックあるいは前記電池パックが装着される電子機器の内部で、
規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値以上となった場合は、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を減少させるようにし、また、規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を増加させるようにし、
次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにすることを特徴とするパルス充電方法。
【請求項２】
充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を決定しこのパルス電流で電池パックの充電を行うパルス充電装置であって、
規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値以上となった場合は、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を減少させるようにするデューティ比減少手段と、
規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を増加させるようにするデューティ比増加手段と、
次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段と、を有し、
前記デューティ比減少手段と、前記デューティ比増加手段と、前記パルス充電終了判定手段を前記電池パックあるいは前記電池パックが装着される電子機器に内蔵させるようにしたことを特徴とするパルス充電装置。
【請求項３】
パルス電流のオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電装置であって、
前記パルス充電装置は、
充電電流のオン／オフを行うスイッチ手段と、
各電池セル毎の電圧を検出する電池電圧検出手段と、
パルス充電の全体制御を司るパルス充電制御手段と、を備え、更に、
前記パルス充電制御装置は、
充電制御電圧基準値を基準電圧として発生する基準電圧発生手段と、前記電池電圧検出手段から得た各セル電圧をたし合わせた電池電圧の規定の期間内における平均電池電圧と前記基準電圧発生手段の基準電圧とを電圧比較する電圧比較手段と、充電周期を規定する周期タイマ設定手段と、規定の充電周期とデューティ比との積によって決定されるデューティ時間を設定するデューティタイマ設定手段と、前記電圧比較手段における電圧比較の結果、平均電池電圧が充電制御電圧基準値以上となったことをラッチするラッチ手段と、前記各手段に対して制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする請求項２記載のパルス充電装置。
【請求項４】
充電開始時に充電周期のパルス電流のオンデューティ比を最大に設定し、充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を決定しこのパルス電流で充電を行うパルス充電装置であって、
規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値以上となったことをラッチするラッチ手段と、
規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値以上となった場合は、前記ラッチ手段がラッチしていることを条件に次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を減少させるようにするデューティ比減少手段と、
規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を増加させるようにするデューティ比増加手段と、
次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段と、
を有することを特徴とするパルス充電装置。
【請求項５】
充電開始時に充電周期のパルス電流のオンデューティ比を最小に設定し、充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティを決定しこのパルス電流で充電を行うパルス充電装置であって、
規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値以上となったことをラッチするラッチ手段と、
規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値以上となった場合は、前記ラッチ手段がラッチしていることを条件に次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を減少させるようにするデューティ比減少手段と、
規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を増加させるようにするデューティ比増加手段と、
次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段と、
を有することを特徴とするパルス充電装置。
【請求項６】
パルス電流のオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電装置において、
充電電流のオン／オフを行うスイツチ手段と、
各電池セル毎の電圧を検出する電池電圧検出手段と、
パルス充電の全体制御を司るパルス充電制御手段と、を備え、更に、
前記パルス充電制御手段は、
後記する各手段に対してそれぞれ制御を行う制御手段と、前記制御手段に基づいて充電制御電圧基準値となる基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記電池電圧検出手段から得た各セル電圧をたし合わせた電池電圧の規定の期間内における平均電池電圧と前記基準電圧発生手段の基準電圧とを電圧比較する電圧比較手段と、規定の充電周期を提示する周期タイマ設定手段と、規定の充電周期とデューティ比との積によって決定されるデューティ時間を設定するデューティタイマ設定手段とを含み、
前記パルス充電制御手段は、前記デューティタイマ設定手段に設定した前記デューティ時間の超過に基づいて前記電圧比較手段による電圧比較を行うことを特徴とする請求項２記載のパルス充電装置。
【請求項７】
充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を決定しこのパルス電流で充電を行うパルス充電装置であって、
各セルの電圧を検出する電圧検出手段と、
各セルの温度を検出して電池温度を検出する温度検出手段と、
充電電流が前記電圧検出手段と前記温度検出手段とから決まる第１の規定の平均電流値を超過する場合には、前記第１の規定の平均電流値をその時の充電電流で除算した値に最大デューティ比を設定する最大デューティ比設定手段と、
前記電圧検出手段から得た各セル電圧をたし合わせた電池電圧と、充電制御電圧基準値との比較を行う電圧比較手段と、
規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値以上となった場合は、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を減少させるようにするデューティ比減少手段と、
規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を増加させるようにするデューティ比増加手段と、
次の規定の充電周期での平均電流値が前記第１の規定の平均電流値より低い第２の平均電流値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段と、
を備えることを特徴とするパルス充電装置。
【請求項８】
充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を決定しこのパルス電流で充電を行うパルス充電装置において、
充電時の電圧から充電停止時の電圧を差し引いて求めた電圧と充電電流から充電線路抵抗を求める充電線路抵抗決定手段と、
前記充電線路抵抗決定手段により求められた充電線路抵抗と充電電流とパルス電流のオンデューティ比と充電線路抵抗の測定精度で決まる０から１の間の定数である安全率とを掛け合わせた値を、固定の充電制御電圧基準値に加算して充電制御電圧基準値を補正する充電制御電圧基準値補正手段と、
規定の充電周期内に電池電圧が補正した充電制御電圧基準値以上となった場合は、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を減少させるようにするデューティ比減少手段と、
規定の充電周期内に電池電圧が補正した充電制御電圧基準値未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を増加させるようにするデューティ比増加手段と、
次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段と、
を備えることを特徴とするパルス充電装置。
【請求項９】
前記充電線路抵抗決定手段における充電線路抵抗を求める際の充電停止時の電圧は、電池内の化学変化による電圧降下が起こる直前の時間内に求めることを特徴とする請求項８記載のパルス充電装置。
【請求項１０】
前記充電制御電圧基準値補正手段で使用する安全率は、0.3から0.7の間の定数であることを特徴とする請求項８記載のパルス充電装置。
【請求項１１】
電池電圧は、現時から過去に至る規定の期間内における平均値を算出した平均電池電圧である請求項１記載のパルス充電方法。
【請求項１２】
電池電圧は、現時から過去に至る規定の期間内における平均値を算出した平均電池電圧である請求項２、４、５、７、８のいずれか一項に記載のパルス充電装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、２次電池のパルス充電方法及び充電装置に関し、特に、半導体（FET）の発熱を防止し、パック内蔵を可能とするリチウムイオン電池などの非水系２次電池のパルス充電方法及び充電装置に関するものである。
背景技術
従来、非水系２次電池の充電装置としては、図24に示されるものが知られていた。すなわち、ACアダプタ30によって出力される直流電圧Vinが携帯機器20に供給され、それを受けた携帯機器20の充電用DC/DCコンバータは、定電圧定電流電源として動作し、電池パック10の非水系２次電池に充電電流ＩCHGを供給して、充電するものである。
電池パック10の非水系２次電池の電圧ＶBattは、図25のような特性に基づいて充電される。すなわち、電池電圧ＶBattが通常一定の充電制御電圧基準値Vcになるまでは定電流充電され、電池電圧ＶBattが充電制御電圧基準値Vcになった後は、電池電圧ＶBattが充電制御電圧基準値Vc以上にならないように、定電圧充電に切り換える。定電圧充電になると充電電流ＩCHGは減少してゆく。これを電流検出手段で検出し、充電電流が規定値未満となったことを検出すると制御手段はDC/DCコンバータの出力を停止し、充電を終了させる。このようにして、非水系２次電池は充電されていた。
しかし、従来の非水系２次電池の充電装置は、高精度の充電制御電圧基準値Vcを出力できる充電用DC/DCコンバータを必要としており、このためコストが高いものになってしまうという課題があった。
また、前記充電用DC/DCコンバータに代えてドロッパ方式の定電圧制御回路を用いて前記のコスト高を軽減する方式も提案されているが、ドロッパ方式の定電圧制御回路から発せられる熱が大きいという課題があった。
さらに、電池パック内で充電制御を行うことを考えた場合には、前記充電用DC/DCコンバータ方式ではコスト面、形状（部品点数）面で内蔵は不可能であり、また、ドロッパ方式では発熱が大で電池および他の電子部品への影響を考慮すると内蔵は不可能であるという課題を有していた。
本発明は、前記従来の問題を解決するもので、安価で発熱がなくかつ充電時間の短縮が可能な非水系２次電池のパルス充電方法及び充電装置を提供することを目的とするものである。また電池パックへの内蔵を可能にする非水系２次電池のパルス充電方法及び充電装置を提供することを目的とするものである。
発明の開示
前記目的を達成するために本発明のパルス充電方法は、充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を決定しこのパルス電流で電池パックの充電を行うパルス充電方法であって、電池パックあるいは電池パックが装着される電子機器の内部で、規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧基準値以上となった場合は、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を減少させるようにし、また、規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を増加させるようにし、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするものである。
このパルス充電方法を実現する本発明のパルス充電装置は、規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値以上となった場合は、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を減少させるようにするデューティ比減少手段と、規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を増加させるようにするデューティ増加手段と、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段とを有し、これらが電池パックあるいは電池パックが装着される電子機器に内蔵されている。
このように本発明のパルス充電方法では、充電開始当初から一貫してパルス充電方式を採用しているため安価で発熱がなく充電時間の短縮が可能となる。
また、前記パルス充電方法を採用した本発明の他の観点のパルス充電装置は、前記充電装置と同様に、充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を決定して充電を行うパルス充電装置であって、この充電装置は充電電流のオン／オフを行うスイッチ手段と、各電池セル毎の電圧を検出する電池電圧検出手段と、パルス充電の全体制御を司るパルス充電制御手段とを備え、更に、このパルス充電制御手段は、後記する各手段に対してそれぞれ制御を行う制御手段と、この制御手段に基づいて充電制御電圧基準値となる基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記電池電圧検出手段から得た各セル電圧を合わせて電池電圧として、これを記憶し、規定期間内に記憶された電池電圧の平均値を算出し、この平均電池電圧と前記基準電圧と電圧比較する電圧比較手段と、充電周期を規定する周期タイマ設定手段と、規定の充電周期とデューティ比との積によって決定されるデューティ時間を設定するデューティタイマ設定手段と、前記電圧比較手段の電圧比較の結果、平均電池電圧が充電制御電圧基準値以上となったことをラッチするラッチ手段と、前記各手段に対して制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする。
本発明のパルス充電装置は、前記ラッチ手段を省略することも可能である。すなわち、パルス電流のオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルスデューティ充電方法にて充電を行うパルス充電装置において、充電電流のオン／オフを行うスイッチ手段と、各電池セル毎の電圧を検出する電池電圧検出手段と、パルス充電の全体制御を司るパルス充電制御手段と、を前記パルス充電装置と同様に備えており、更に、前記パルス充電制御手段は、後記する各手段に対してそれぞれ制御を行う制御手段と、前記制御手段に基づいて充電制御電圧基準値となる基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記電池電圧検出手段から得た各電池セル毎の電圧を加算した電池電圧を記憶し、規定の期間内に記憶された電池電圧の平均値である平均電池電圧と前記基準電圧発生手段の基準電圧との電圧比較を行う電圧比較手段と、規定の充電周期を設定する周期タイマ設定手段と、規定の充電周期とデューティ比との積によって決定されるデューティ時間を設定するデューティタイマ設定手段とを含むものである。前記パルス充電制御手段は、前記デューティタイマ設定手段に設定した前記デューティ時間の超過に基づいて前記電圧比較手段による電圧比較を行うことを特徴とする。
この構成によれば、パルス充電制御手段は、デューティタイマ設定手段に設定したデューティ時間の超過に基づいて電圧比較手段による電圧比較を行うようにしたから、パルス充電制御手段内からラッチ手段を排除でき、低コスト化することができる。
さらにまた本発明は、充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を決定して充電を行い、パルス電流のオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにする充電制御に加え、電池温度を検出する温度検出手段からの温度データを充電制御に反映し、パルス電流のオンデューティ比を決定するパルス充電方法を実施するパルス充電装置である。このパルス充電装置は、各セルの電圧を検出する電圧検出手段と、各セルの温度を検出して電池温度を検出する温度検出手段と、充電電流が前記電圧検出手段と前記温度検出手段とから決まる第１の規定の平均電流値を超過する場合には、前記第１の規定の平均電流値をその時の充電電流で除算した値を最大デューティ比に設定する最大デューティ比設定手段と、規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値以上となった場合は、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を減少させるようにするデューティ比減少手段と、規定の充電周期内に電池電圧が充電制御電圧基準値未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を増加させるようにするデューティ比増加手段と、次の規定の充電周期での平均電流値が前記第１の規定の平均電流値より低い第２の平均電流値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段と、を備えることを特徴とする。
また、前記電池温度に基づいて充電制御を行うパルス充電方法に加え、別の発明として、充電時の充電経路抵抗を算出し、この値をパルス充電制御に適用することも可能とするものである。これによると本発明は、充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルス電流のオンデューティ比を決定して充電を行うパルス充電方法において、充電時の電圧から充電停止時の電圧を差し引いて求めた電圧と充電電流から充電線路抵抗を求める充電線路抵抗決定手段と、前記充電線路抵抗決定手段により求められた充電線路抵抗と充電電流とパルスのオンデューティ比と充電線路抵抗の測定精度で決まる０から１の間の定数である安全率とを掛け合わせた値を、固定の充電制御電圧基準値に加算して充電制御電圧基準値を補正する充電制御電圧基準値補正手段と、規定の充電周期内に平均電池電圧が補正した充電制御電圧基準値以上となった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を減少させるようにするデューティ比減少手段と、規定の充電周期内に平均電池電圧が補正した充電制御電圧基準値未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を増加させるようにするデューティ比増加手段と、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段と、を備えることもできるものである。
この構成によれば、充電経路抵抗と充電電流にて決まる値を通常の充電制御電圧基準値に嵩上げして充電時間の短縮化が可能になるという作用を有する。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係わるパルス充電装置を含む電池パックの概略構成を示す図である。
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるパルス充電装置の詳細なブロック図である。
図３は、本発明の第１の実施の形態の充電動作を説明するフローチャート図である。
図４は、本発明の第１の実施の形態の充電の様子を示す図である。
図５は、本発明の第２の実施の形態の充電動作を説明するフローチャート図である。
図６の（ａ）は、本発明の第２の実施の形態の充電の様子を示す概略図である。
図６の（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態の充電の様子を示す概略図である。
図７は、本発明の第３の実施の形態におけるパルス充電装置の詳細なブロック図である。
図８は、本発明の第３の実施の形態の充電動作を説明するフローチャート図である。
図９は、本発明の第３の実施の形態における電圧検出のタイミングを示す図である。
図10は、本発明の第４の実施の形態におけるパルス充電装置の詳細なブロック図である。
図11は、本発明の第４の実施の形態の充電動作を説明するフローチャート図である。
図12は、本発明の第４の実施の形態においてACアダプタの定電流制御故障が発生して充電電流が電池の許容充電電流容量を超過していることを検知してデューティ制御による電流制限が開始される様子を示す図である。
図13は、本発明の第４の実施の形態において電池温度が摂氏ゼロ度未満になったことを検知してデューティ制御による電流制限が開始される様子を示す図である。
図14は、低温度充電時に充電制御電圧基準値Vcを制御して過充電を防止する様子を示す図である。
図15（ａ）は、入力パラメータとしての電池電圧と許容平均電流値との関係を示す図である。
図15（ｂ）は、入力パラメータとしての電池温度と許容平均電流値との関係を示す図である。
図16は、フローティング充電の様子を示す図である。
図17は、本発明の第５の実施の形態の充電動作を説明するフローチャート図である。
図18は、充電線路抵抗を等価回路として表現した図である。
図19は、線路抵抗Rcと電池内の化学変化に基づく電圧降下の様子を示す図である。
図20は、嵩上げ補正された充電制御電圧基準値Vcxと安全率αとの関係を示す図である。
図21は、参考例におけるパルス充電装置の詳細なブロック図である。
図22は、参考例の充電動作を説明するフローチャートである。
図23は、参考例における充電の様子を示す図である。
図24は、従来装置の概略構成を示す図である。
図25は、従来装置の充電の様子を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を実施するため最良の形態について図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明のパルス充電制御装置を含む電池パック10の概略構成を示す図である。図１において、充電は、電池パック10内のパルス充電制御装置11において実施される。図１におけるACアダプタ30は充電用電源として安定した特性を有しており、充電電流ＩCHGを定電流で供給する能力を有している。
図２は、本発明の第１の実施の形態の詳細なブロック図である。図１におけるパルス充電制御装置は、図２においては、充電電流のオン／オフを行うスイッチ手段１と、各電池セル毎の電圧を検出する電池電圧検出手段２と、充電電流にてACアダプタ30が接続されたことを検出する電流検出手段４と、パルス充電の全体制御を司るパルス充電制御手段５から構成される。更に、パルス充電制御手段５は、後記する各手段に対して制御を行う制御手段51と、制御手段51の制御に基づいて充電制御電圧基準値を基準電圧として発生する基準電圧発生手段52と、充電周期を規定する周期タイマ設定手段53と、規定の充電周期とデューティ比との積によって決定されるデューティ時間を設定するデューティタイマ設定手段54と、前記電池電圧検出手段２から得た各セル電圧をたし合わせて電池電圧ＶBattを算出し、得られた値と前記基準電圧発生手段52の基準電圧とを電圧比較する電圧比較手段55と、前記電圧比較手段の電圧比較の結果、電池電圧ＶBattが充電制御電圧基準値以上となったことをラッチするラッチ手段56から構成されており、これらの手段は、マイクロコンピュータで実現することができる。
図３は、本発明の第１の実施の形態の充電動作を説明するフローチャートである。ステップ101で、充電開始が指示されると、ステップ102で、パルスのオンデューティ比Ｄが開始時点で100％に設定される。次いで、ステップ103において、周期タイマ設定手段53により、周期タイマとしてＴが、そしてデューティタイマ設定手段54により、デューティ時間Ｔ×Ｄがそれぞれ設定される。なお、周期Ｔとしては、50ms〜2sec中の適当な値が選ばれるのが良い。
ステップ104において、ラッチ手段56のラッチがリセットされ、スイッチ手段１における充電スイッチがオンにセットされる。ステップ105において、２次電池の電池電圧ＶBattが充電制御電圧基準値Vc以上であるかどうかが判定される。この判定は、電池電圧比較手段55によって各セル電圧を加算し、規定の期間内の電池電圧ＶBattを算出し、この得られた電池電圧検出手段２が検出したＶBattと、基準電圧発生手段52で設定した充電制御電圧基準値Vcとを電圧比較することによって実現される。もしも、ＶBattがVc以上であれば、ステップ106でラッチ手段56のラッチがセットされて、ステップ107に進み、またもしも、ＶBattがVc未満であれば、ステップ107に直接進む。
ステップ107において、設定されたデューティ時間Ｔ×Ｄを超過しているかどうかが判定される。もしも、デューティ時間Ｔ×Ｄを超過していなければ、再度ステップ105に戻る。また、もしも、デューティ時間Ｔ×Ｄを超過していれば、ステップ108に進む。ステップ108においては、設定された周期タイマＴを超過しているかどうかが判定される。もしも、設定された周期タイマＴを超過していなければ、ステップ109に進む。また、もしも、設定された周期タイマＴを超過していれば、ステップ111に進む。
ステップ109においては、スイッチ手段１における充電スイッチがオフにセットされる。ステップ110において、設定された周期タイマＴを超過するまでステップ110が繰り返され、設定された周期タイマＴを超過すれば、ステップ111に進む。
ステップ111においては、ラッチ手段56のラッチがセットされているかどうかが判定される。判定の結果、ラッチ手段56のラッチがセットされていれば、ステップ112に移行し、そこでパルスのオンデューティ比Ｄがデクリメント（減少）されて、ステップ115に進む。また判定の結果、ラッチ手段56のラッチがセットされていなければ、ステップ113に移行する。
ステップ113において、パルスのオンデューティ比Ｄが100％かどうかが判定される。もしも、Ｄが100％であればステップ115に進む。また、Ｄが100％でなければステップ114に進み、そこでパルスのオンデューティ比Ｄがインクリメント（増加）されて、ステップ115に進む。
ステップ115において、パルスのオンデューティ比Ｄが規定値（ここでは、10％）未満であるかどうかが判定される。判定の結果、パルスのオンデューティ比Ｄが規定値未満であれば充電を終了する。しかし、判定の結果、パルスのオンデューティ比Ｄが規定値未満でなければ、ステップ103に戻る。
以上のようにして本発明の第１の実施の形態の充電が実行される。この時の充電の様子を図４に示す。図４から明らかなように、充電開始直後はパルスのオンデューティ比Ｄが100％で推移して、実質は定電流充電が行われる。そして、２次電池の電池電圧ＶBattが充電制御電圧基準値Vc以上であることが検出された直後の周期Ｔからオンデューティ比Ｄのデクリメントが始まり、オンデューティ比Ｄのデクリメントによりオンデューティ比Ｄが規定値（ここでは、10％）未満になった時点で充電を終了する。
オンデューティ比Ｄのデクリメントが始まり、オンデューティ比Ｄのデクリメントによりオンデューティ比Ｄが規定値（ここでは、10％）未満になる時点までが実質パルス充電となる。しかし、本発明の第１の実施の形態の充電動作は、充電開始から一貫してパルス充電方式であることを認識することが重要である。そして、オンデューティ比Ｄのデクリメントあるいはインクリメントを前記実施の形態では、１％としているが、この値は、任意に設定できることは云うまでもない。また、充電終了を判定する規定値も前記実施の形態では10％としているが、この値も任意に設定できるものである。
また、充電時において、各電池セルの電圧は一般にそのセル容量や自己放電についてバラツキが生じてしまうので、容量の小さいセルから電圧が高くなる。したがって、パルス充電制御手段は、定期的に各電池セル毎の電圧を検出するよう電池電圧検出手段２を制御し、電池電圧検出２が検出した各電池セル毎の電圧のうち最も高い電圧を基準にしてパルス充電制御を行うようにすることもできる。こうすることで、各電池セルベースでの過充電を確実に防止することができる。
さらに、図１および図２では、パルス充電制御装置を電池パック10の中に持たしめた例を示したが、電池パック外、例えば携帯機器の中に持たしめるようにすることもできることは云うまでもないことである。
なお電池電圧ＶBattに代え、電池電圧ＶBattの現時から過去に至る規定の期間内における平均値を算出した平均電池電圧ＶBattavを充電制御電圧基準値Vcと比較判断するよう構成してもよい。
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態の充電動作を説明するフローチャートである。本実施の形態に係わるフローチャートでは、オンデューティ比が０％からスタートすることを特徴とする。ステップ201で、充電開始が指示されると、ステップ202で、パルスのオンデューティ比Ｄが開始時点で０％に設定される。次いで、ステップ203において、周期タイマ設定手段53により、周期タイマとしてＴが、そしてデューティタイマ設定手段54により、デューティ時間Ｔ×Ｄがそれぞれ設定される。なお、周期Ｔとしては、50ms〜2sec中の適当な値が選ばれるのが良い。
ステップ205において、ラッチ手段56のラッチがリセットされる。ステップ205において、パルスのオンデューティ比Ｄが開始時点のままの０％であるかどうかが判定される。判定の結果、パルスのオンデューティ比Ｄが開始時点のままの０％であれば、ステップ206でスイッチ手段１における充電スイッチがオフのままの状態に置かれる。また判定の結果、パルスのオンデューティ比Ｄが開始時点のままの０％でなければ、ステップ207でスイッチ手段１における充電スイッチがオンにセットされる。
ステップ208において、２次電池の電池電圧ＶBattが充電制御電圧基準値Vc以上であるかどうかが判定される。この判定は、電池電圧比較手段55によって各セル電圧を加算し、算出した電池電圧ＶBattと、基準電圧発生手段52で設定した充電制御電圧基準値Vcとを電圧比較することによって実現される。もしも、ＶBattはVc以上であれば、ステップ209でラッチ手段56のラッチがセットされて、ステップ210に進み、またもしも、ＶBattがVc未満であれば、ステップ210に直接進む。
ステップ210において、設定されたデューティ時間Ｔ×Ｄを超過しているかどうかが判定される。もしも、デューティ時間Ｔ×Ｄを超過していなければ、再度ステップ208に戻る。また、もしも、デューティ時間Ｔ×Ｄを超過していれば、ステップ211に進む。ステップ211においては、設定された周期タイマＴを超過しているかどうかが判定される。もしも、設定された周期タイマＴを超過していなければ、ステップ212に進む。また、もしも、設定された周期タイマＴを超過していれば、ステップ214に進む。
ステップ212においては、スイッチ手段１における充電スイッチがオフにセットされ、ステップ213に進む。ステップ213において、設定された周期タイマＴを超過するまでステップ213が繰り返され、設定された周期タイマＴを超過すれば、ステップ214に進む。
ステップ214においては、ラッチ手段56のラッチがセットされているかどうかが判定される。判定の結果、ラッチ手段56のラッチがセットされていれば、ステップ215に移行し、そこでパルスのオンデューティ比Ｄがデクリメント（減少）されて、ステップ216に進み、ステップ216において、パルスのオンデューティ比Ｄが規定値（ここでは、10％）未満であるかどうかが判定される。判定の結果、パルスのオンデューティ比Ｄが規定値未満であれば充電を終了する。しかし、判定の結果、パルスのオンデューティ比Ｄが規定値未満でなければ、ステップ203に戻る。
またステップ214における判定の結果、ラッチ手段56のラッチがセットされていなければ、ステップ217に進み、ステップ217において、パルスのオンデューティ比Ｄが100％かどうかが判定される。もしも、Ｄが100％であればステップ23に直接戻る。また、Ｄが100％でなければステップ218に進み、そこでパルスのオンデューティ比Ｄがインクリメント（増加）されて、ステップ203に戻る。
以上のようにして本発明の第２の実施の形態の充電が実行される。充電の様子の概略を図６（ａ）に示す。図６（ｂ）は、前記第１の実施の形態の充電の様子の概略を示し、充電開始直後は100％のオンデューティ比からスタートしている。一方、本発明の第２の実施の形態の充電方式は、図６（ａ）から明らかなように、充電開始直後はパルスのオンデューティ比Ｄが０％からスタートするので、充電完了電池を再充電するような場合には、前記第１の実施の形態の充電方式よりも速く充電を終了することができる。
なお電池電圧ＶBattに代え、電池電圧ＶBattの現時から過去に至る規定の期間内における平均値を算出した平均電池電圧ＶBattavを充電制御電圧基準値Vcと比較判断するよう構成してもよい。
（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す図であり、パルス充電制御手段のラッチ手段を排除した構成に特徴を有するものである。この図７において、充電装置は、図２と同様に充電電流のオン／オフを行うスイッチ手段１と、各電池セル毎の電圧を検出する電池電圧検出手段２と、充電電流によりACアダプタ30が接続されたことを検出し、後記する制御手段51に信号出力する電流検出手段４と、パルス充電の全体制御を司るパルス充電制御手段５とから構成される。
また、パルス充電制御手段５は制御手段51の制御に基づいて充電制御電圧基準値を基準電圧として発生する基準電圧発生手段52と、規定の充電周期を規定する周期タイマ設定手段53と、規定の充電周期とデューティ比との積によって決定されるデューティ時間を設定するデューティタイマ設定手段54と、前記電池電圧検出手段２から得た各セル電圧をもとに電池電圧ＶBattを算出・記憶し、次いで規定の期間内のＶBattの平均を演算した平均電池電圧ＶBattavと前記基準電圧発生手段からの基準電圧とを電圧比較する電圧比較手段55とから構成されており、これらの手段は、マイクロコンピュータで実現することができる。本実施の形態では、デューティ時間により設定された時間が経過した後、平均電池電圧ＶBattavと、基準電圧値との比較を行うことで、パルス充電制御を行う。
図８は、第３の実施の形態における充電動作を説明するフローチャートである。ステップ301で、充電開始が指示されると、ステップ302で、パルスのオンデューティ比Ｄが開始時点で100％に設定される。次いで、ステップ303において、周期タイマ設定手段53により、周期タイマとしてＴが、そしてデューティタイマ設定手段54により、周期タイマとデューティから定められるデューティ時間Ｔ×Ｄがそれぞれ設定される。なお、周期Ｔとしては、50ms〜2sec中の適当な値が選ばれるのが良い。
ステップ304において、スイツチ手段１における充電スイツチがオンにセツトされる。ステップ305において、設定されたデューティ時間Ｔ×Ｄを超過するまでのステップ305が繰り返される。
ステップ306において、２次電池の平均電池電圧ＶBattavが充電制御電圧基準値Vc以上であるかどうかが判定される。この判定は、電池電圧比較手段55によって各セル電圧を加算し、規定の期間内の平均値を算出した平均電池電圧ＶBattavと、基準電圧発生手段52で設定した充電制御電圧基準値Vcとを電圧比較することによって実現される。
もしも、ＶBattavがVc以上であれば、ステップ307でオンデューティ比Ｄがデクリメント（減少）されて、ステップ310に進む。またもしも、ＶBattavがVc未満であれば、ステップ308に進む。
ステップ308において、パルスのオンデユーテイ比Ｄが100％かどうかが判定される。もしも、Ｄが100％であればステツブ310に進む。また、Ｄが100％でなければステツブ309に進み、そこでパルスのオンデューティ比Ｄがインクリメント（増加）されて、ステップ310に進む。
ステップ310において、設定された周期タイマＴを超過しているかどうかが判定される。もしも、設定された周期タイマＴを超過していなければ、ステツブ311に進む。また、もしも、設定された周期タイマＴを超過していれば、ステツブ313に進む。
ステップ311においては、スイツチ手段１における充電スイツチがオフにセツトされ、ステップ312に進む。ステツブ312においては、周期タイマＴを超過するまでステップ312が繰り返され、設定された周期タイマＴを超過すれば、ステツブ313に進む。
ステップ313において、パルスのオンデューティ比Ｄが規定値（ここでは、10％とした）未満であるかどうかが判定される。判定の結果、パルスのオンデューティ比Ｄが規定値未満であれば充電を終了する．しかし、判定の結果、パルスのオンデューティ比Ｄが規定値未満でなければ、ステップ303に戻る。
以上のようにして本発明の実施の形態の充電が実行される。本実施の形態における電圧検出のタイミングを図９に示す。この図９から明らかなように、パルス充電制御手段は、デューティタイマ設定手段に設定したデューティ時間の超過に基づいて電圧比較手段による電圧比較を行うようにした。これにより、パルス充電制御手段内からラッチ手段を排除できる。さらに、ラッチ手段をマイクロコンピュータに構成した場合に要する使用RAMおよびROM領域の削減という効果がある。一方、ラッチ手段をマイクロコンピュータでなくフリップフロップで構成した場合に対しては低コスト化の効果を奏する。
なお、オンデューティ比Ｄのデクリメントあるいはインクリメントを本実施の形態では、１％としているが、この値は、任意に設定できることは云うまでもない。また、充電終了を判定する規定値も本実施の形態では10％としているが、この値も任意に設定できるものである。
（第４の実施の形態）
図10は、第４の実施の形態における詳細ブロック図である。本実施の形態では、第１の実施の形態におけるパルス充電制御装置に、電池温度を検出する温度検出手段を付加した構成を有しており、パルス充電制御に温度条件に基づく制御を加えたことを特徴とするものである。この図10において、パルス充電制御装置は、前記各実施の形態と同等の構成を有しており、充電電流のオン／オフを行うスイッチ手段１と、各電池セルの電圧を検出する電池電圧検出手段２と、充電電流の大きさを検出する電流検出手段４と、パルス充電の全体制御を司るパルス充電制御手段５を有し、さらに各電池セルの温度を検出して電池温度を検出する温度検出手段６から構成される。
また、パルス充電制御手段５は、後記する各手段に対して制御を行う制御手段51と、制御手段51の制御に基づいて充電制御電圧基準値を基準電圧として発生する基準電圧発生手段52と、充電周期を規定する周期タイマ設定手段53と、規定の充電周期とデューティー比との積によって決定されるデューティタイマを設定するデューティタイマ設定手段54と、前記電池電圧検出手段２から得た各セル電圧をたし合わせて電池電圧ＶBattを算出し、得られた値と前記基準電圧発生手段52の基準電圧とを電圧比較する電圧比較手段55と、前記電圧比較手段の比較の結果、電池電圧が充電制御電圧基準値以上となったことをラッチするラッチ手段56とを前記実施の形態と同様に具備する。
さらにパルス充電制御手段５は、充電電流が前記電池電圧検出手段２と前記温度検出手段６とを基にして決められる第１の規定の平均電流値を超過する場合に、この第１の規定の平均電流値をその時の充電電流で除算した値で決まる最大デューティ比に設定する最大デューティ比設定手段57を具備するものである。
これらの手段は、マイクロコンピュータで実現することができることは言うまでもない。
図11は、本発明の実施の形態における充電動作を示すフローチャートである。ステップ401で、充電開始が指示されると、ステップ402で、開始時点のパルスのオンデューティ比Ｄが100％に設定される。次いで、ステップ403において、周期タイマ設定手段53により、周期タイマとしてＴが、そしてデューティタイマ設定手段54により、デューティ時間Ｔ×Ｄがそれぞれ設定される。なお、周期Ｔとしては、50ms〜2secの間の適当な値が選ばれる。
ステップ404において、スイッチ手段１における充電スイッチがオンにセットされ、また電池電圧ＶBatt、電池温度ＴBattおよび充電電流ＩCHGの測定が開始される。この時、電池電圧ＶBattは電池電圧検出手段２において検出された各セル電圧（V1、V2、V3）を電圧比較手段55で加算することにより算出され、また電池温度ＴBattは温度検出手段６において、充電電流ＩCHGは電流検出手段４においてそれぞれ測定される。
ステップ405において、設定されたデューティ時間Ｔ×Ｄが超過するまでステップ405が繰り返される。設定されたデューティ時間Ｔ×Ｄを超過すると、ステップ406に進む。ステップ406において、電池電圧ＶBatt、電池温度ＴBattおよび充電電流ＩCHGの測定が終了されると、ステップ407に進む。
ステップ407において、設定された周期タイマＴを超過しているかどうかが判定される。もしも、設定された周期タイマＴを超過していなければ、ステップ408に進む。また、もしも、設定された周期タイマＴを超過していれば、ステップ410に進む。
ステップ408において、スイッチ手段１における充電スイッチがオフにセットされる。ステップ409において、設定された周期タイマＴを超過するまでステップ409が繰り返され、設定された周期タイマＴを超過すれば、ステップ410に進む。
ステップ410において、充電電流が電池の許容充電電流容量を超過しているかどうかが判定される。すなわち、非水系２次電池の場合には通常充電電流は0.7CA以内に制限されており、これを超える充電電流が検出されれば故障が発生したと判定できるので、このような判定条件をステップ410で設定している。
もしも、充電電流が電池の許容充電電流容量を超過しているならば、ステップ411において、パルスのオンデューティ比の最大Dmaxが、0.7CA/ICHGに設定されて電流制限が課せられる。また、もしも、充電電流が電池の許容充電電流容量を超過していなければ、ステップ412において、パルスのオンデューティ比の最大Dmaxが100％に設定される。そして、ステップ413において、電池温度ＴBattが摂氏ゼロ度未満かどうかが判定される。
ステップ413において、電池温度ＴBattが摂氏ゼロ度未満であれば、ステップ414においてパルスのオンデューティ比の最大Dmaxが、0.2CA/ICHGに設定され、一層の電流制限が課せられる。これは、非水系２次電池の場合には電池温度ＴBattが摂氏ゼロ度未満になると、通常の充電電流で充電されると電池が急激に劣化するからで、それを防止するための判定条件を設定しておくことが肝要である。なお、ステップ413においては電池温度ＴBattを下限の摂氏ゼロ度未満かどうかを判定するようになっているが、実際には電池温度ＴBattを上限の摂氏65度以上かどうかをもあわせて判定するようになっている。さらにその場合には、ステップ414において、パルスのオンデューティ比の最大Dmaxが、前記0.2CA/ICHGよりもさらに厳しい値に設定されてより一層の電流制限が課せられることになる（図15（ｂ）参照）。
ステップ415においては、電池電圧ＶBattが充電制御電圧基準値Vc以上であるかどうかが判定される。もしも、ＶBattがVc以上であれば、ステップ416でパルスのオンデューティ比Ｄがデクリメント（減少）されて、ステップ418に進む。またもしも、ＶBattがVc未満であれば、ステップ417において、パルスのオンデューティ比Ｄがインクリメント（増加）されて、ステップ418に直接進む。
ステップ418においては、パルスのオンデューティ比Ｄがパルスのオンデューティ比の最大Dmax以上であるかどうかか判定される。
判定の結果もしも、パルスのオンデューティ比Ｄがパルスのオンデューティ比の最大Dmax以上であるならば、ステップ419でパルスのオンデューティ比の最大Dmaxがパルスのオンデューティ比Ｄとして設定されて、ステップ420に進む。一方、判定の結果がパルスのオンデューティ比Ｄがパルスのオンデューティ比の最大Dmax未満であるならば、直接ステップ420に進む。
ステップ420において、パルスのオンデューティ比Ｄと充電電流の積すなわち平均電流値が、0.07CA未満であるかどうかが判定される。平均電流値が、0.07CA未満であれば、充電を終了する。これは、平均電流値に着目して過充電の恐れがなくて、しかも電池劣化をおこさないで充電完了したことに相当する。また、平均電流値が、0.07CA未満でなければ、ステップ403に戻る。
以上のようにして本発明の実施の形態の充電が実行される。充電の様子を図12および図13に示す。図12は、ACアダプタ30の定電流制御故障が発生して充電電流が電池の許容充電電流容量を超過していることを検知してデューティ制御による電流制限が開始される様子を示しており、これにより許容充電電流容量を超過している最大電流のまま充電されることからくる電池および充電スイッチの破壊を防止することができる。
また、図13は、充電開始中に電池温度が摂氏ゼロ度未満になったことを検知してデューティ制御による電流制限が開始される様子を示しており、通常電流のまま充電されることからくる電池劣化を防止することができる。なお、充電開始中に電池温度が摂氏ゼロ度未満になったことを検知した場合に、充電制御電圧基準値Vcを制御しても低温度充電時に発生する急激な電池劣化を防止することができる。この様子を図14に示す。すなわち、電池温度が摂氏ゼロ度未満になったら、充電制御電圧基準値Vcを0.1v/セルほど低下させるようにする。
さらに、前記説明では、もっぱら低温側について説明したが、高温側（例えば摂氏65度以上）について同様のことを行うことによっても同様な効果が奏せられることはいうまでもない。
図15（ａ）及び図15（ｂ）に入力パラメータとしての電池電圧ならびに電池温度と許容平均電流値との関係を概略図示する。これらは、図11のステップ410、ステップ414およびステップ420の各判定条件の目安となるものである。そして、入力パラメータ変化による許容平均電流値の変化が図15（ａ）及び図15（ｂ）で同時に発生した場合には許容平均電流値としては低い値を選択する。
ここで、フローティング充電の場合について説明する。フローティング充電の場合、携帯機器20で消費される電流ＩCHG2は、携帯機器20の動作状態により図16のように大きく変動する。したがって、電池パック10への充電電流ＩCHG1は、ACアダプタ30の出力電流をＩCHGとすると、ＩCHG1＝ＩCHG−ＩCHG2なので、電流ＩCHG2の変動につれて変化する。
オンデューティ比Ｄが規定値（ここでは、10％）未満になる時点を充電終了としてフローティング充電を行うと、電流I CHG2が小さくなればなるほど過充電となり、また充電時間も延びることになる。
しかして、図16において、充電開始直後はパルスのオンデューティ比Ｄが100％で推移して定電流充電が行われる。そして、２次電池の電池電圧ＶBattが充電制御電圧基準値Vcを越えるようになると、前期したようにデューティ制御による電流制限が開始され、規定された平均電流値になった場合には充電を終了する。このようにすれば、電流ＩCHG2の大きさに関係なく同一充電容量で充電を終了とすることができるから過充電を防止することができるとともに充電時間を短縮することができる。
なお電池電圧ＶBattに代え、電池電圧ＶBattの現時から過去に至る規定の期間内における平均値を算出して平均電池電圧ＶBattavを充電制御電圧基準値Vcと比較判断するよう構成してもよい。
（第５の実施の形態）
次に、充電時の電圧から充電停止時の電圧を差し引いて求めた電圧と、充電電流とを参照して充電線路抵抗を求める充電線路抵抗決定手段を具備し、充電経路抵抗と充電電流にて決まる値を通常の充電制御電圧に嵩上げして充電時間の短縮化を行うパルス充電制御装置について説明する。本実施の形態に係わるパルス充電装置は、図２に示す具体回路構成を有しており、その詳細な説明については省略する。充電線路抵抗決定手段は、パルス充電制御手段５中の制御手段51に具備されるものであり、電流検出手段４にて検出された充電電流と、使用する非水系２次電池の特性の応じて定まる電圧特性もしくは電池電圧検出手段２において検出される電池電圧とを参照し、パルス充電制御手段５が制御するスイッチ手段１の状態、すなわち充電時もしくは充電停止時かの判断を行うことで、充電線路抵抗を検出する。
以下、この求められた充電線路抵抗をパルス充電制御方法に反映させた本実施の形態におけるパルス充電制御方法について説明する。図17は、本発明の実施の形態の充電動作を説明するフローチャートである。ステップ501で、充電開始が指示されると、ステップ502で、使用する非水系２次電池の特性に応じて決まる充電時の電圧V1＝０、充電停止時の電圧V2＝０および開始時点でのパルスのオンデューティ比Ｄ＝100％がそれぞれ設定される。
次いで、ステップ503において、電流検出手段４により検出された電流に基づいて計算で求まる充電線路抵抗と充電電流とパルスのデューティ比と安全率αとを掛け合わせた値で充電制御電圧基準値Vcを補正したVcxと、周期タイマ設定手段53により、周期タイマとしてＴが、そしてデューティタイマ設定手段54により、デューティ時間Ｔ×Ｄがそれぞれ設定される。なお、周期Ｔとしては、50ms〜2sec中の適当な値が、また安全率αとしては０から１の間、好ましくは、0.3から0.7の間の定数が選ばれる。
ステップ504において、スイッチ手段１における充電スイッチがオンにセットされる。ステップ505において、設定されたデューティ時間Ｔ×Ｄを超過するまでステップ505が繰り返され、デューティ時間Ｔ×Ｄを超過するとステップ506に進む。ステップ506において、電圧検出手段２により充電時の電圧V1が測定される。そして、ステップ507において、電池電圧ＶBatt（＝V1）が補正した充電制御電圧基準値Vcx以上であるかどうかが判定される。電池電圧ＶBattが補正した充電制御電圧基準値Vcx以上であれば、ステップ508に進み、ステップ508において、パルスのオンデューティ比Ｄがデクリメント（減少）されて、ステップ511に進む。
電池電圧ＶBattが補正した充電制御電圧基準値Vcx未満であれば、ステップ509に進む。ステップ509において、パルスのオンデューティ比Ｄが100％かどうかが判定される。もしも、Ｄが100％であればステップ511に進む。また、Ｄが100％でなければステップ510に進み、そこでパルスのオンデューティ比Ｄがインクリメント（増加）されて、ステップ511に進む。
ステップ511において、設定された周期タイマＴを超過しているかどうかが判定される。もしも、設定された周期タイマＴを超過していなければ、ステップ512に進む。また、もしも、設定された周期タイマＴを超過していれば、ステップ514に進む。ステップ512においては、スイッチ手段１における充電スイッチがオフにセットされて、ステップ513に進み、ステップ513において、充電停止時の電圧V2が測定される。その後ステップ514に進み、ステップ514において、設定された周期タイマＴを超過するまでステップ514が繰り返され、設定された周期タイマＴを超過すれば、ステップ515に進む。
ステップ515において、パルスのオンデューティ比Ｄが規定値（ここでは、10％）未満であるかどうかが判定される。判定の結果、パルスのオンデューティ比Ｄが規定値未満であれば充電を終了する。しかし、判定の結果、パルスのオンデューティ比Ｄが規定値未満でなければ、ステップ503に戻る。
以上のようにして本発明の実施の形態の充電が実行される。本発明の実施の形態の充電においては、線路抵抗Rcを計算で求めている。図18から明らかなように、線路抵抗は、配線抵抗やFETスイッチ等の回路抵抗Ｒと電池の内部抵抗ｒと和と考えられる。そして、線路抵抗Rcに基づく電圧降下と電池内の化学変化（分極）による電圧降下を示す特性は図19に示されるとおりである。
また、この線路抵抗Rcの測定精度を勘案して安全率αを考えておき、その安全率αと、前記線路抵抗Rcと、パルスのデューティ比Ｄと、充電電流ＩCHGとの掛け合わせに基づいて充電制御電圧基準値Vcを嵩上げ補正している。嵩上げ補正された充電制御電圧基準値Vcxと安全率αとの関係は、図20に示されるとおりであり、安全率αが１に近ければ近いほど急速充電が可能になる。
本実施の形態では、線路抵抗Rcを計算で求めているので、例えば線路抵抗Rcが規定範囲から外れることがあれば電池セルまたは回路部品の故障が発生しているものとみなすことができる。そして、故障を検出したならば充電を停止し、この旨を外部に出力することにより、充電制御方式の信頼性を確保することができる。線路抵抗Rcは充電中に定期的にあるいは不定期に計測し、そして更新される。
なお電池電圧ＶBattに代え、電池電圧ＶBattの現時から過去に至る規定の期間内における平均値を算出した平均電池電圧ＶBattavを充電制御電圧基準値Vcと比較判断するよう構成してもよい。
（参考例）
参考のパルス充電制御装置は、前記各実施の形態におけるパルス電流のオンデューティ比を変化させる充電方法に替えて、パルス電流の周期を変化させる点に特徴を有するものである。この周期を変化させるパルス充電方法は、パルス電流のオン時間は一定とし、規定の充電パルス周期内に電池電圧ＶBattが充電制御電圧基準値Vc以上となった場合は、次の規定の充電パルス周期を増加させるようにし、また、規定の充電パルス周期内に電池電圧ＶBattが充電制御電圧基準値Vc未満であった場合は、次の規定の充電パルス周期を維持または減少させるようにし、次の規定の充電パルス周期が規定値より大きくなった時にパルス充電を終了させるものである。図21に参考例のパルス充電装置の具体回路構成を示す。
図21において、図２と同様にスイッチ手段１、電池電圧検出手段２、電流検出手段４及びパルス充電制御手段５から構成される。パルス充電を司るパルス充電制御手段５は、前記各実施の形態におけるパルス充電制御手段と同様に、充電パルス周期を増加、減少させる手段、パルス充電の終了を判定する手段を有するとともに後記する各手段を制御する制御手段51と、充電制御電圧を基準電圧として発生する基準電圧発生手段52と、充電パルス周期を決定する周期タイマー設定手段53と、電池電圧検出手段２から得た各セル電圧（V1、V2、V3）を加算し、電池電圧ＶBattを算出し、電池電圧ＶBattと、基準電圧発生手段52の基準電圧とを電圧比較する電圧比較手段55と、電圧比較手段55の電圧比較の結果、電池電圧ＶBattが充電制御電圧基準値Vc以上となったことをラッチするラッチ手段56とを有しており、オンデューティ比を設定するデューティタイマ設定手段に替えて、パルス電流オン時間を設定するオンタイマー設定手段58から構成される。また前記各実施の形態と同様に、これらの各手段はマイクロコンピュータで実現されることは言うまでもない。
図22は、参考例におけるパルス充電の動作を説明するフローチャートである。ステップ601で、充電開始が指示されると、ステップ602で開始時点に周期タイマー設定手段53に充電パルス周期の初期値Tc＝Tinitが、ステップ603でオンタイマー設定手段58にパルス電流オン時間Tp＝Ton（一定）が設定される。これらのタイマー設定手段に設定される初期値に関しては任意の値が設定可能である。
ステップ604において、ラッチ手段56のラッチがリセットされた後、スイッチ手段１における充電スイッチがオンにセットされる。ステップ605において、２次電池の電池電圧ＶBattが充電制御電圧基準値Vc以上であれば、ステップ606でラッチ手段56のラッチがセットされた後、ステップ607に進み、またＶBattがVc未満であればステップ607に直接進む。
ステップ607では、パルス電流オン時間Tpがオンタイマー設定手段58に設定されたTonを超過しているかどうかが判定され、オン時間Tonを超過していなければ、再度ステップ605に戻り充電を続行する。また、オン時間Tonを超過していれば、ステップ608に進む。ステップ608においては、スイッチ手段１により充電スイッチがセットされる。ステップ609においては、ステップ602において設定された充電パルス周期Tcの超過判定が繰り返され、設定された充電パルス周期TCを超過すればステップ610に進む。
ステップ610においては、ラッチ手段56のラッチがセットされているかどうかが判定される。判定の結果、ラッチ手段56のラッチがセットされていれば、ステップ611に移行し、そこで周期タイマー設定手段53の設定Tcに規定の周期増減量ΔTcが加えられて、ステップ613に進む。また判定の結果、ラッチ手段56のラッチがセットされていなければステップ612に進み、そこで周期タイマー設定手段53の設定値Tcから規定の周期増減量ΔTcがひかれて、ステップ613に進む。なおこの際、Tc≧Tonの関係は常に満たすように設定しておく必要があることはいうまでもない。
ステップ613では、充電パルス周期が規定値Tmax以上であるかが判定される。判定の結果、充電パルス周期Tcが規定値Tmax以上であれば充電を終了する。しかし、判定の結果、充電パルス周期Tcが規定値Tmax以上でなければ、ステップ603に戻り、ステップ603からステップ613の動作を繰り返す。
本実施の形態６における充電の様子を図23に示す。ここで、充電開始時にTinit＝Tonとすれば、図23から明らかなように、充電開始直後は充電パルス周期Tc＝Ton（オンタイマー設定時間）で推移して、実質は定電流充電が行われる。そして、２次電池の電池電圧ＶBattが充電制御電圧基準値Vc以上であることが検出された直後の充電パルス周期から周期の増加が始まり、充電パルス周期Tcが規定値Tmax以上になった時点で充電を終了する。
参考例の充電方法によると、実際に充電するパルス電流オン時間Tpは一定であるが、ＶBatt≧Vcとなると充電パルス周期Tcが徐々に増加していくので相対的な充電電流は減少していく。
なお電池電圧ＶBattに代え、電池電圧ＶBattの現時から過去に至る規定の期間内における平均値を算出した平均電池電圧ＶBattavを充電制御電圧基準値Vcと比較判断するよう構成してもよい。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明のパルス充電方法は充電開始当初から終了まで一貫して、パルス充電制御を行う方法を採用しており、規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を決定して充電を行う。このようなパルス充電方法により充電を行う第１の実施の形態に記載されたパルス充電装置によれば、充電開始当初から一貫してパルス充電により充電を実施するために、安価で発熱がなくかつ充電時間の短縮が可能な非水系２次電池のパルス充電装置を提供することができるという優れた効果が得られる。また、各電池セル毎に電圧を測定するようにしたので、各電池セルベースで過充電を防止することができる。
パルスの周期Ｔを短くすればするほど、またオンデューティ比の減少あるいは増加を細かくすればするほど従来から知られている充電特性に近づけることができ、パルス充電装置として優位性が保持できる。
本発明のパルス充電装置は、電池パック10に内蔵して電池電圧ＶBattをより直接的に検出するようにした構成を採ったために定電圧部（実質的なパルス充電部）の時間が短縮され、結果として充電時間の短縮が可能になり、パルス充電装置を電池パックに内蔵することを可能にする非水系２次電池のパルス充電装置を提供することができるという優れた効果が得られる。
第２の実施の形態に記載されたパルス充電装置によれば、スタート時のオンデューティ比を０％近傍に設定してスタートさせる構成とし、充電完了電池を再充電するような場合には、速く充電を終了することができる非水系２次電池のパルス充電装置を提供することができるという優れた効果が得られる。
加えて、電池電圧ＶBattをより直接的に検出するようにした構成を採ったために定電圧部（実質的なパルス充電部）の時間が短縮され、結果として充電時間の短縮が可能になる電池パックを提供することができるという優れた効果が得られる。
第３の実施の形態に記載されたパルス充電装置では、デューティタイマ設定手段に設定したデューティ時間の超過に基づいて電圧比較手段による電圧比較を行うようにしたから、パルス充電制御手段内からラッチ手段を排除でき、低コスト化することができる。
第４の実施の形態に記載されたパルス充電装置では、前記の特徴に加え、故障等に対応するため平均電流を制限するようにしているので、過大充電電流による電池劣化を防止できる効果が得られる。また、フローティング充電を行う場合に、過充電を起こすことがなく、かつ充電時間を短縮する非水系２次電池のパルス充電制御装置を提供することができるという効果が得られる。
一方、第５の実施の形態に記載されたパルス充電装置では、充電線路抵抗と充電電流にて決まる値を通常の充電制御電圧基準値に嵩上げして充電時間の短縮が可能になるという特有の効果が得られる。
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１８】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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