(57)【要約】  本発明の電池パック（１０）は、電池セル（１００）と、電池セル（１００）の温度を測定する温度測定手段（温度センサ（２１０）および温度算出部（２００））と、電池セル（１００）を充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定手段（制御部（３００））と、電池セル（１００）の充電を終了させる充電制御手段（制御部（３００））と、を備えている。そして、電池セル（１００）の温度が少なくとも２０℃以上４５℃未満において、充電終止電流値を電池セル（１００）の温度に基づいて変化させる。制御部（３００）は、温度測定手段の検出結果に基づいて、電池セル（１００）を充電するときの充電終止電流値を算出する。また、制御部（３００）は、電池セル（１００）の充電電流が充電終止電流値以下になったときに、電池セル（１００）の充電を終了させる。
2013008396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池セルと、
前記電池セルの温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段の検出結果に基づいて、前記電池セルを充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定手段と、
前記電池セルの充電電流が前記充電終止電流値以下になったときに、前記電池セルの充電を終了させる充電制御手段と、
を備え、
前記電池セルの温度が少なくとも２０℃以上４５℃未満において、
前記充電終止電流値を前記電池セルの温度に基づいて変化させる電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
前記終止電流設定手段は、前記温度測定手段による前記電池セルの温度が高くなるにつれて前記充電終止電流値を高く設定する電池パック。
【請求項３】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
前記電池セルの温度と満充電時の充電終止電流値である満充電終止電流値との関係を示す満充電終止電流データを記憶する記憶手段を備え、
前記終止電流設定手段は、前記満充電終止電流データを用いて前記充電終止電流値を設定する電池パック。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか一項に記載の電池パックにおいて、
前記電池セルの現在の容量を測定する容量測定手段を備え、
前記終止電流設定手段は、前記電池セルの初期容量値に対する前記容量測定手段の測定値の比に基づいて、前記充電終止電流値を補正する電池パック。
【請求項５】
請求項４に記載の電池パックにおいて、
前記初期容量値に対する前記測定値の比が小さくなるにつれて前記充電終止電流値を低く補正する電池パック。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれか一項に記載の電池パックにおいて、
前記温度測定手段は、複数の前記電池セルの温度をそれぞれ測定し、
前記終止電流設定手段は、前記温度の中の最大温度を用いて前記充電終止電流値を算出する電池パック。
【請求項７】
電池セルの温度を受信する温度受信手段と、
前記温度受信手段の検出結果に基づいて、前記電池セルを充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定手段と、
前記電池セルの充電電流が前記充電終止電流値以下になったときに、前記電池セルの充電を終了させる充電制御手段と、
を備え、
前記電池セルの温度が少なくとも２０℃以上４５℃未満において、
前記充電終止電流値を前記電池セルの温度に基づいて変化させる充電制御システム。
【請求項８】
請求項７に記載の充電制御システムにおいて、
前記終止電流設定手段は、前記温度受信手段による前記温度が高くなるにつれて前記充電終止電流値を高く設定する充電制御システム。
【請求項９】
請求項７に記載の充電制御システムにおいて、
前記電池セルの温度と満充電時の充電終止電流値である満充電終止電流値との関係を示す満充電終止電流データを記憶する記憶手段を備え、
前記終止電流設定手段は、前記満充電終止電流データを用いて前記充電終止電流値を設定する充電制御システム。
【請求項１０】
請求項７乃至９いずれか一項に記載の充電制御システムにおいて、
前記電池セルの現在の容量を測定する容量測定手段を備え、
前記終止電流設定手段は、前記電池セルの初期容量値に対する前記容量測定手段の測定値の比に基づいて、前記充電終止電流値を補正する充電制御システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の充電制御システムにおいて、
前記初期容量値に対する前記測定値の比が小さくなるにつれて前記充電終止電流値を低く補正する充電制御システム。
【請求項１２】
請求項７乃至１１いずれか一項に記載の充電制御システムにおいて、
前記温度受信手段は、複数の前記電池セルの温度をそれぞれ受信し、
前記終止電流設定手段は、前記温度の中の最大温度を用いて前記充電終止電流値を算出する充電制御システム。
【請求項１３】
電池セルに充電を開始し、かつ、充電中の前記電池セルの温度を測定する充電開始ステップと、
測定温度に基づいて、前記電池セルを充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定ステップと、
前記電池セルの充電電流が前記充電終止電流値以下になったとする条件を判定する判定ステップと、
前記条件を満たさないとき、前記充電を継続させ、前記条件を満たすとき、前記電池セルの充電を終了させる充電制御ステップと、
を備え、
前記電池セルの温度が少なくとも２０℃以上４５℃未満において、
前記充電終止電流値を前記電池セルの温度に基づいて変化させる充電方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の充電方法において、
前記終止電流設定ステップは、前記測定温度が高くなるにつれて前記充電終止電流値を高く設定する充電方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の充電方法において、
前記終止電流設定ステップは、前記電池セルの温度と満充電時の充電終止電流値である満充電終止電流値との関係を示す満充電終止電流データを用いて、前記充電終止電流値を設定する充電方法。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５いずれか一項に記載の充電方法において、
前記終止電流設定ステップは、前記電池セルの初期容量値に対する前記電池セルの現在の容量値の比に基づいて、前記充電終止電流値を補正する充電方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の充電方法において、
前記初期容量値に対する現在の前記容量値の比が小さくなるにつれて前記充電終止電流値を低く補正する充電方法。
【請求項１８】
請求項１３乃至１７いずれか一項に記載の充電方法において、
前記充電開始ステップは、複数の前記電池セルの温度をそれぞれ測定し、
前記終止電流設定ステップは、前記温度の中の最大温度を用いて前記充電終止電流値を算出する充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パック、充電制御システムおよび充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池の充電方法には、定電流定電圧充電法が用いられている。定電流定電圧充電法とは、電池電圧が特定の電圧に達するまでは一定の電流で充電をおこない（以下、定電流モードと呼ぶ。）、特定の電圧に達した後は印加する電圧を一定にする（以下、定電圧モードと呼ぶ。）充電方法である。【０００３】
定電流定電圧充電法では、定電圧モードの電流値が充分に小さい値（以下、充電終止電流値と呼ぶ。）になったら充電が終了する。【０００４】
一方、定電流定電圧充電法を用いて、リチウムイオン二次電池の充電をおこなった場合、電池の使用環境や充電条件によって、電池のサイクル性能が悪化する場合があった。【０００５】
特許文献１（特開２００５−２９４１９６号公報）には、温度が４５℃以上となりうる電池に対して、充電終止レートを０．２ＩｔＡ以上に設定する充電方法が記載されている。
４５℃以上の温度環境下において、充放電サイクル性能を低下させる原因としては充電時の副反応によるものが大きな割合を占めており、その副反応の程度は４５℃以上で急に高くなると記載されている。特許文献１では、この副反応は充電時の定電圧モードで印加される電位と関連していると考えており、充電終止レートを０．２ＩｔＡとすることによって、充電中の定電圧モードの時間を短縮している。定電圧モードの時間が短縮した結果、上記の副反応が抑えられ、放電サイクルを繰り返したときの電池性能の低下が抑えられると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２９４１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような充電方法を用いると、十分な充電容量が得られない場合や過充電状態になってしまう場合があった。そのような場合には、このような充電方法を用いても電池のサイクル性能が悪化してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は電池のサイクル性能が悪化するメカニズムを鋭意調べたところ、４５℃以上で充電終止電流値を切り替えるだけでは不十分であり、少なくとも２０℃以上４５℃未満において電池の温度ごとに充電終止電流値を切り替える必要があると考えた。
電池の温度に応じて充電終止電流値をそれぞれ設定することにより、過充電になることを防止し、かつ、満充電に近づけることができることを見出した。【０００９】
本発明によれば、
電池セルと、
前記電池セルの温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段の検出結果に基づいて、前記電池セルを充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定手段と、
前記電池セルの充電電流が前記充電終止電流値以下になったときに、前記電池セルの充電を終了させる充電制御手段と、
を備え、
前記電池セルの温度が少なくとも２０℃以上４５℃未満において、
前記充電終止電流値を前記電池セルの温度に基づいて変化させる電池パックが提供される。【００１０】
本発明によれば、
電池セルの温度を受信する温度受信手段と、
前記温度受信手段の検出結果に基づいて、前記電池セルを充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定手段と、
前記電池セルの充電電流が前記充電終止電流値以下になったときに、前記電池セルの充電を終了させる充電制御手段と、
を備え、
前記電池セルの温度が少なくとも２０℃以上４５℃未満において、
前記充電終止電流値を前記電池セルの温度に基づいて変化させる充電制御システムが提供される。【００１１】
本発明によれば、
電池セルに充電を開始し、かつ、充電中の前記電池セルの温度を測定する充電開始ステップと、
測定温度に基づいて、前記電池セルを充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定ステップと、
前記電池セルの充電電流が前記充電終止電流値以下になったとする条件を判定する判定ステップと、
前記条件を満たさないとき、前記充電を継続させ、前記条件を満たすとき、前記電池セルの充電を終了させる充電制御ステップと、
を備え、
前記電池セルの温度が少なくとも２０℃以上４５℃未満において、
前記充電終止電流値を前記電池セルの温度に基づいて変化させる充電方法が提供される。【００１２】
本発明者は、電池のサイクル性能が悪化する理由を以下のように考えた。
リチウムイオン二次電池は温度が高いほど活性化して、直流抵抗が小さくなる。そのため電圧や電流、時間などの充電条件が同じであっても、電池の温度が高いほど容量が入りやすくなってしまう。したがって、同じ充電条件では、電池の温度が高いほど過充電気味となり、電池のサイクル性能が悪化しやすくなる。また、同じ充電条件では、電池の温度が低いほど満充電容量が得られなくなる。
本発明によれば、電池セルの温度に基づいて、充電終止電流値をそれぞれ設定する。こうすることにより、電池セルの温度が高くなっても過充電になることを抑制でき、電池セルの温度が低くなっても満充電容量に近づけることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電池セルを過充電にすることなく、満充電に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
【図１】第１の実施形態に係る電池パックの構成を示す回路図である。
【図２】第１の実施形態に係る充電方法を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態に係る充電方法を示すフローチャートである。
【図４】温度が異なる電池セルの充電曲線を説明するための図である。
【図５】第２の実施形態に係る電池パックの構成を示す回路図である。
【図６】第２の実施形態に係る充電方法を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態に係る充電方法を示すフローチャートである。
【図８】第３の実施形態に係る電池パックおよび制御回路の構成を示す回路図である。
【図９】第４の実施形態に係る電池パックおよび制御回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１６】
ここでいう「電池パック１０」とは、少なくとも一つ以上の電池ユニットを有している組電池のことをいう。また、「電池ユニット」とは、少なくとも一つ以上の電池セル１００を有しているものをいう。さらに、「電池ユニット」に含まれる電池セル１００は、正極および負極等を有する１つ以上の単電池を有していてもよい。また、複数の「電池ユニット」は、それぞれ異なる数量の電池セル１００を有していてもよい。以下では、並列に接続された二つの単電池を有する電池セル１００が複数直列に接続された場合を説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１を用いて、第１の実施形態に係る電池パック１０について説明する。図１は、第１の実施形態に係る電池パック１０の構成を示す回路図である。この電池パック１０は、電池セル１００と、電池セル１００の温度を測定する温度測定手段（温度算出部２００および温度センサ２１０）と、電池セル１００を充電するときの充電終止電流値を算出する終止電流設定手段（制御部３００）と、電池セル１００の充電を終了させる充電制御手段（制御部３００）と、を備えている。そして、制御部３００は、電池セル１００の温度が少なくとも２０℃以上４５℃未満において、充電終止電流値を電池セル１００の温度に基づいて変化させる。
制御部３００は、温度測定手段の検出結果に基づいて、電池セル１００を充電するときの充電終止電流値を算出する。また、制御部３００は、電池セル１００の充電電流が充電終止電流値以下になったときに、スイッチ５００により充電電流を遮断するか、外部通信端子７６０から充電器に信号を送ることで電池セル１００の充電を終了させる。
【００１８】
第１の実施形態においては、電池パック１０は複数の電池セル１００を備えている。複数の電池セル１００は直列に接続されている。また、上述のように電池セル１００は、二つの単電池を有している。具体的には、電池セル１００は、リチウムイオン二次電池である。
【００１９】
第１の実施形態における電池パック１０は、電池セル１００のほかに、制御回路２０を有している。制御回路２０は、温度算出部２００、制御部３００、測定部４００、電流測定部８００およびスイッチ（ＳＷ）５００を備えている。以下、詳細を説明する。
【００２０】
第１の実施形態における制御回路２０は、直列に接続された電池セル１００に接続されている。制御回路２０は、内部正極端子６２０、内部負極端子６４０、外部正極端子７２０および外部負極端子７４０を有している。内部正極端子６２０は、直列に接続された電池セル１００の中で最も正極側に位置する電池セル１００の正極に接続している。また、内部負極端子６４０は、直列に接続された電池セル１００の中で最も負極側に位置する電池セル１００の負極に接続している。
【００２１】
内部正極端子６２０は、制御回路２０内の配線を介して、電池パック１０を使用する外部機器に接続するための外部正極端子７２０に接続している。また、内部負極端子６４０は、制御回路２０内の配線を介して、電池パック１０を使用する外部機器に接続するための外部負極端子７４０に接続している。
【００２２】
内部正極端子６２０と外部正極端子７２０との間には、充電または放電を停止するためのスイッチ５００が設けられている。スイッチ５００は、例えば、電池セル１００側の内部正極端子６２０と外部正極端子７２０との間に設けられている。この場合、スイッチ５００は、例えば、ＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。スイッチ５００内には、二つのＰチャネルのＭＯＳＦＥＴが設けられている。これにより、片方のＭＯＳＦＥＴが充電を制御するために用いられる。一方、他方のＭＯＳＦＥＴが放電を制御するために用いられる。また、スイッチ５００における各々のＭＯＳＦＥＴは、測定部４００に接続している。
【００２３】
なお、スイッチ５００がＮチャネルのＭＯＳＦＥＴである場合は、スイッチ５００は、内部負極端子６４０と外部負極端子７４０との間に配置される。その他、スイッチ５００は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ）、リレーまたはブレーカーであってもよい。
【００２４】
第１の実施形態における温度測定手段は、温度算出部２００と温度センサ２１０とを備えている。温度センサ２１０は、温度算出部２００に接続されている。温度センサ２１０は、例えば、複数の電池セル１００内の中央部分（図１のＣｅｌｌ３）に配置されている。温度センサ２１０は、複数の電池セル１００内の他の場所に配置されていてもよい。
温度センサ２１０は電池セル１００の温度を検出する。温度算出部２００は、温度センサ２１０から出力されている信号を用いて電池セル１００の温度を算出する。
【００２５】
第１の実施形態における終止電流設定手段は、制御部３００を備えている。制御部３００には、温度算出部２００、測定部４００が接続している。制御部３００は、温度算出部２００が算出した電池セル１００の温度に基づいて演算処理を行う。具体的には、制御部３００は、温度算出部２００により算出された電池セル１００の温度に基づいて、電池セル１００を充電するときの充電終止電流値を算出する。
【００２６】
制御部３００は、後述する、電池セル１００の温度と、満充電時の充電終止電流値である満充電終止電流値と、の関係を示す満充電終止電流データを記憶する記憶部（不図示）を有していても良い。
【００２７】
制御部３００には、外部機器に信号を送受信するための外部通信端子７６０が接続している。制御部３００は、外部通信端子７６０を介して信号を外部機器（不図示）に送信する。また、制御部３００は、外部通信端子７６０を介して外部機器からの信号を受信する。
【００２８】
電池パック１０は、安全性、充放電のサイクル寿命を向上させるため、保護回路を有している。保護回路は、制御部３００と、測定部４００と、スイッチ５００とを備えている。保護回路は、電池セル１００に対して、過充電保護電圧を超える電圧が充電された場合、充電を強制終了させる機能を有している。
【００２９】
測定部４００は、電池セル１００の電圧および電流を測定する。測定部４００には、制御部３００が接続している。制御部３００は、測定部４００が測定した充電電流値が、算出した充電終止電流値以下になったときに、電池セル１００の充電を終了させる。
【００３０】
このように、第１の実施形態では、複数の電池セル１００および制御回路２０を含み、電池パック１０としてパッケージされている。
【００３１】
次に、図２および図３を用いて、第１の実施形態における電池パック１０の充電方法について説明する。図２および図３は、第１の実施形態に係る充電方法について説明するためのフローチャートである。なお、図３は、図２の変形例である。
第１の実施形態に係る充電方法は、以下のステップを備えている。電池セル１００の充電を開始する（Ｓ１１０）。電池セル１００の温度を測定する（Ｓ１２０）。測定した温度に基づいて、電池セル１００を充電するときの充電終止電流値を算出する（Ｓ１３０）。定電圧モードとなり電流が絞られ始めてから、充電電流が充電終止電流値以下になったとする条件を判定する（Ｓ１４０）。条件を満たさないとき（Ｓ１４０Ｎｏ）、充電を継続させる。条件を満たすとき（Ｓ１４０Ｙｅｓ）、電池セル１００の充電を終了させる（Ｓ１５０）。以下、各ステップを詳細に説明する。
【００３２】
まず、外部正極端子７２０および外部負極端子７４０を電力供給元の正極および負極に接続する。これにより、電池セル１００の充電を開始する。これと同時に、測定部４００は電池セル１００の電圧を測定し、電流測定部８００は電池セル１００の充電電流を測定する（Ｓ１１０）。
【００３３】
次いで、温度算出部２００は、温度センサ２１０から出力されている信号を用いて、電池セル１００の温度を算出する（Ｓ１２０）。
【００３４】
次いで、制御部３００は、温度算出部２００から算出した温度結果を受信し、その温度結果に基づいて、電池セル１００を充電するときの充電終止電流値を算出する（Ｓ１３０）。ここで、充電終止電流値の算出方法について、以下に説明する。
【００３５】
第１の実施形態における充電終止電流値は、電池セル１００の温度が少なくとも２０℃以上４５℃未満において、電池セル１００の温度が高くなるにつれて充電終止電流値を高く設定する。
電池セル１００は、温度が高くなるほど活性化して、直流抵抗が小さくなる。また、電池セル１００は、温度が低くなるほど、直流抵抗が高くなる。例えば、２０℃での充電曲線をＶ２０とし、４０℃での充電曲線をＶ４０とした場合、４０℃の電池セル１００の方が、直流抵抗が小さいため、定電流領域において抵抗差×ＩＲＳ分だけ電圧が下がる（図４（ａ）参照）。そのため、４０℃の電池セル１００の方が定電圧モードの電圧Ｖ１に到達するのがｔ２−ｔ１だけ遅くなり、定電流モードがｔ２−ｔ１だけ長く継続する。その結果、早く満充電容量Ｃ１に達する（図４（ｂ）参照）。よって、充電終止電流値を２０℃と同じIaに設定すると、満充電容量を超えて充電されてしまう。
したがって、同じ充電条件では、電池セル１００は電池の温度が高いほど過充電気味となり、電池の温度が低いほど満充電容量が得られなくなる。
第１の実施形態においては、電池セル１００の温度が高くなるにつれて充電終止電流値を高く設定することにより、電池セル１００の充電が早く終了する。そのため、温度が高くなるほど電池セル１００の充電時間は短くなり、電池セル１００が過充電となることを抑制できる。また、電池セル１００の温度が低くなるにつれて充電終止電流値を低く設定することにより、電池セル１００の充電が遅く終了する。そのため、温度が低くなるほど電池セル１００の充電時間は長くなり、電池セル１００を満充電に近づけることができる。
【００３６】
また、第１の実施形態における充電終止電流値の算出方法は、電池セル１００の温度が少なくとも２０℃以上４５℃未満において、電池セル１００の温度と、各温度における満充電容量となる充電終止電流値と、の関係を示す満充電終止電流データに基づいておこなうのがより好ましい。満充電終止電流データは、電池セル１００の特性により異なるため、複数の電池セル１００ごとに、あらかじめデータを取得しておくことが好ましい。
ここで、満充電容量とは、基準温度において標準的な充電条件で電池パック１０を充電したときの充電容量をいう。例えば、２０℃で、充電電圧４．２Ｖ、充電終止電流値は充電終止レートが０．０５ＩｔＡとなる値、の条件で充電したときの容量である。基準温度は室温が好ましい。
各温度における満充電容量となる充電終止電流値とは、電池セル１００をある一定の温度に設定したとき、その温度において上記の満充電容量になったときの電流値をいう。
各温度における満充電容量となる充電終止電流値をそれぞれ測定することにより、電池セル１００の温度と、各温度における満充電容量となる充電終止電流値との関係を示す満充電終止電流データを作成する。満充電終止電流データは、制御部３００の記憶部（不図示）に記憶しておいても良いし、外部機器に保存しておき、外部通信端子７６０から受信してもよい。
【００３７】
このように、電池セル１００の温度と、各温度における満充電容量となる充電終止電流値と、の関係を示す満充電終止電流データに基づいて充電終止電流値を算出することにより、各温度において電池セル１００を過充電にすることなく、満充電に近づけることがより一層正確におこなうことができる。
【００３８】
また、終止電流設定手段は、電池セル１００の初期の満充電容量である初期容量値に対する現在の満充電容量の比に基づいて、充電終止電流値を補正することが好ましい。具体的には、初期容量値に対する現在の満充電容量の比が小さくなるにつれて充電終止電流値を低く補正するのが好ましい。
電池セル１００は繰り返し使用していると、劣化により徐々に抵抗が上昇していく。そのため、初期の満充電容量を用いて算出した充電終止電流値を固定して用いていると、劣化が進むにつれて満充電容量が得られなくなる。
したがって、第１の実施形態においては、電池セル１００の初期容量値に対する現在の満充電容量の比が小さくなるにつれて充電終止電流値を低く補正することにより、充電終止レートを変化させることなく、電池セル１００を満充電に近づけることができる。例えば、劣化により、満充電容量が５Ａｈから４Ａｈになった電池セル１００を充電する場合は、充電終止電流値を２５０ｍＡから２００ｍＡに補正する。こうすることにより、充電終止レートを２５０ｍＡ／５Ａｈ＝０．０５ＩｔＡから２００ｍＡ／４Ａｈ＝０．０５ＩｔＡと変化させることなく、満充電に近づけることができる。
電池セルの現在の満充電容量は、容量測定手段により測定する。具体的には、電流測定部８００により電流を測定し、制御部３００でその電流値を積算することにより算出することができる。
【００３９】
次いで、制御部３００は、測定部４００より電池セル１００の充電電流を受信し、充電電流が、算出した充電終止電流値以下になったとする条件を判定する（Ｓ１４０）。条件を満たさないときは、充電を継続させる（Ｓ１４０Ｎｏ）。このとき、図２のように、充電を継続させた後、電池セル１００の温度を再測定し、電池セル１００を充電するときの充電終止電流値を改めて算出してもよい。また、図３のように、充電を継続させた後、電池セル１００の温度の再測定をおこなわずに、充電電流が充電終止電流値以下になったとする条件を判定してもよい。
【００４０】
条件を満たすとき（Ｓ１４０Ｙｅｓ）は、制御部３００の外部通信端子７６０から信号を電力供給元（不図示）に送信し、電池セル１００の充電を終了させる（Ｓ１５０）。あるいは、制御部３００から信号をスイッチ５００に送信し、スイッチ５００により充電電流を遮断することで電池セル１００の充電を終了させる（Ｓ１５０）。
【００４１】
以上のようにして、第１の実施形態に係る電池パック１０の充電を制御する。
【００４２】
次に、第１の実施形態の効果について説明する。
電池セル１００は、電池セル１００の温度が少なくとも２０℃以上４５℃未満において、高温になるほど活性化して、直流抵抗が小さくなる。そのため電圧や電流、時間などの充電条件が同じであっても、電池の温度が高いほど容量が入りやすくなる。したがって、同じ充電条件では、電池の温度が高いほど電池セル１００は過充電気味となり、電池の温度が低いほど電池セル１００は満充電容量が得られなくなる。
第１の実施形態における電池パック１０は、電池セル１００の温度に基づいて、充電終止電流値をそれぞれ設定する。具体的には、電池セルの温度が少なくとも２０℃以上４５℃未満において、電池セル１００の温度が高くなるにつれて充電終止電流値を高く設定する。こうすることにより、電池セル１００の温度が高くなるにつれて電池セル１００の充電時間が短くなるため、電池セル１００が過充電になることを抑制できる。また、電池セル１００の温度が低くなるにつれて充電終止電流値を低く設定する。こうすることにより、電池セル１００の温度が低くなるにつれて電池セル１００の充電時間が長くなるため、電池セル１００を満充電に近づけることができる。
【００４３】
以上のように、第１の実施形態によれば、電池セル１００を有する電池パック１０を、過充電にすることを防止し、満充電に近づけることができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る電池パック１０について説明する。第２の実施形態は、それぞれの電池セル１００ごとに温度センサ２１０を備えている以外は、第１の実施形態と同様である。そのため、第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４５】
図５は、第２の実施形態に係る電池パック１０の構成を示す回路図である。
第２の実施形態における温度測定手段は、温度算出部２００と、それぞれの電池セル１００ごとに設けられた複数の温度センサ２１０と、を備えている。それぞれの温度センサ２１０は、温度算出部２００に接続されている。
それぞれの温度センサ２１０は、それぞれの電池セル１００の温度を検出する。温度算出部２００は、それぞれの温度センサ２１０の検出結果に基づいて、複数の電池セル１００の温度をそれぞれ算出し、複数の電池セル１００の中で最大温度を特定する。
【００４６】
第２の実施形態における終止電流設定手段は、温度算出部２００により特定された複数の電池セル１００の中の最大温度に基づいて、電池セル１００を充電するときの充電終止電流値を算出する。
【００４７】
次に、図６および図７を用いて、第２の実施形態における電池パック１０の充電方法について説明する。図６および図７は、第２の実施形態に係る充電方法について説明するためのフローチャートである。なお、図７は、図６の変形例である。
第２の実施形態に係る充電方法は、以下のステップを備えている。電池セル１００の充電を開始する（Ｓ１１０）。複数の電池セル１００の温度をそれぞれ測定する（Ｓ１２２）。複数の電池セル１００の中で最大温度を特定する（Ｓ１２４）。特定された電池セル１００の最大温度に基づいて、電池セル１００を充電するときの充電終止電流値を算出する（Ｓ１３２）。定電圧モードとなり電流が絞られ始めてから、充電電流が充電終止電流値以下になったとする条件を判定する（Ｓ１４０）。条件を満たさないとき（Ｓ１４０Ｎｏ）、充電を継続させる。条件を満たすとき（Ｓ１４０Ｙｅｓ）、電池セル１００の充電を終了させる（Ｓ１４０）。以下、各ステップを詳細に説明する。
【００４８】
まず、外部正極端子７２０および外部負極端子７４０を電力供給元の正極および負極に接続する。これにより、電池セル１００の充電を開始する。これと同時に、測定部４００は電池セル１００の電圧を測定し、電流測定部８００は電池セル１００の充電電流を測定する（Ｓ１１０）。
【００４９】
次いで、温度センサ２１０により複数の電池セル１００の温度をそれぞれ検出する（Ｓ１２２）。温度算出部２００は、温度センサ２１０から各電池セル１００の温度の検出結果をそれぞれ受信し、それらの検出結果に基づいて電池セル１００の温度をそれぞれ算出し、複数の電池セル１００の中で最大温度を特定する（Ｓ１２４）。
【００５０】
次いで、制御部３００は、温度算出部２００から最大温度結果を受信し、その最大温度に基づいて、電池セル１００を充電するときの充電終止電流値を算出する（Ｓ１３２）。
以下のステップは、電池セル１００の最大温度を用いる以外は第１の実施形態と同様である。
【００５１】
次に、第２の実施形態の効果について説明する。
電池パック１０内の複数の電池セル１００は、電池セル１００の配置により内部で温度バラツキが生じることがある。とくに中央付近に向かうほど電池セル１００内部の熱が拡散しにくくなるため、中央付近の電池セル１００（図５のＣｅｌｌ３付近）は温度が高くなりやすい。上述したように電池セル１００は、高温になるほど活性化して、直流抵抗が小さくなる。そのため電圧や電流、時間などの充電条件が同じであっても、電池の温度が高いほど電池セル１００は容量が入りやすくなる。したがって、同じ充電条件では、電池の温度が高い電池セル１００ほど過充電気味となってしまう。とくに、電池セル１００は過充電保護電圧を超える電圧に到達すると、保護回路により充電が強制終了されてしまう。
第２の実施形態における電池パック１０は、各電池セル１００の中で最大温度に基づいて、充電終止電流値を設定する。こうすることにより、過充電保護電圧を超える電圧に到達する電池セル１００が抑制されるため、保護回路により充電が強制終了されにくくなる。
【００５２】
以上のように、第２の実施形態によれば、電池パック１０に含まれる複数の電池セル１００がそれぞれ過充電になることを抑制しながら、それぞれ満充電に近づけることができる。
【００５３】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係る電池パック１０および制御回路２０の構成を示す回路図である。第３の実施形態は、制御回路２０が電池パック１０の外側に設けられている点を除いて、第１の実施形態と同様である。以下、詳細を説明する。
【００５４】
図８のように、制御回路２０は、電池パック１０の外側に設けられている。制御回路２０は、例えば、電池パック１０から独立した充電機器（不図示）等に設けられている。または、制御回路２０は、電池パック１０を放電して使用する際に用いる使用機器内に設けられていてもよい。
【００５５】
電池パック１０には、電池パック１０の充放電を行うための正極端子８２０および負極端子８４０が設けられている。
【００５６】
制御回路２０は、温度算出部２００、制御部３００、測定部４００およびスイッチ（ＳＷ）５００を備えている。制御回路２０の電池パック１０側のうち、電池パック１０の正極端子８２０と対応する位置に、制御回路２０の正極端子９２０が設けられている。また、電池パック１０の負極端子８４０と対応する位置に、制御回路２０の負極端子９４０が設けられている。これらの端子は、相互に配線（符号不図示）により接続されている。これにより、制御回路２０から電池パック１０に、充電の電力が供給される。
【００５７】
第３の実施形態によれば、制御回路２０が電池パック１０の外側に設けられている。制御回路２０は、配線を介して、電池セル１００に接続されている。これにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
（第４の実施形態）
図９は、第４の実施形態に係る電池パック１０および制御回路２０の構成を示す回路図である。第４の実施形態は、複数の温度センサ２１０がそれぞれの電池セル１００ごとに設けられている以外は、第３の実施形態と同様である。
【００５９】
第４の実施形態における終止電流設定手段は、第２の実施形態と同様に、温度算出部２００により特定された電池セル１００の中の最大温度に基づいて、電池セル１００を充電するときの充電終止電流値を算出する。
【００６０】
よって、第４の実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
以上の第３の実施形態および第４の実施形態において、制御回路２０が電池パック１０の外側に設けられている場合を説明したが、その他、様々な構成とすることが可能である。例えば、制御部３００だけが、電池パック１０の外側に設けられていてもよい。
【００６２】
以上の実施形態において、上記した制御回路２０を備える充電機器も開示されている。
【００６３】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００６４】
この出願は、２０１１年７月８日に出願された日本出願特願２０１１−１５２１６８号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
2013008396.tif 000003
【図２】
2013008396.tif 000004
【図３】
2013008396.tif 000005
【図４】
2013008396.tif 000006
【図５】
2013008396.tif 000007
【図６】
2013008396.tif 000008
【図７】
2013008396.tif 000009
【図８】
2013008396.tif 000010
【図９】
2013008396.tif 000011
【国際調査報告】
2013008396.tif 000012
2013008396.tif 000013
2013008396.tif 000014
2013008396.tif 000015