(57)【要約】  充電方法は、２つ以上の単電池が直列に接続されて構成された組電池を充電する方法である。具体的には、組電池を定電流充電し、単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したときには充電電流値を第１電流値から第２電流値へ下げて充電電流値が第２電流値である定電流充電を組電池に対して行う。
2009119075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の単電池が直列に接続されて構成された組電池を充電する方法であって、
充電電流値が第１電流値である定電流充電を前記組電池に対して行うステップ（ａ）と、
前記単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したときには、前記充電電流値を前記第１電流値から第２電流値へ下げて前記充電電流値が前記第２電流値である定電流充電を前記組電池に対して行うステップ（ｂ）とを備えている充電方法。
【請求項２】
請求項１に記載の充電方法であって、
前記ステップ（ｂ）の後において前記単電池の何れかの端子間電圧値が前記第１電圧値に達したときには、前記充電電流値を前記第２電流値から第３電流値へ下げて前記充電電流値が前記第３電流値である定電流充電を前記組電池に対して行うステップ（ｃ）をさらに備えている充電方法。
【請求項３】
請求項１に記載の充電方法であって、
前記第１電圧値は、過電圧保護電圧値である充電方法。
【請求項４】
２つ以上の単電池が直列に接続されて構成された組電池を充電する方法であって、
前記組電池を定電流充電するステップ（ｄ）と、
前記単電池の何れかの端子間電圧値が第２電圧値に達したときには、端子間電圧値が前記第２電圧値に達している単電池に対して充電電圧値が前記第２電圧値である定電圧充電を行うステップ（ｅ）とを備え、
前記ステップ（ｅ）では、端子間電圧値が前記第２電圧値に達していない単電池の充電電圧値は、前記第２電圧値に達するまで上昇する充電方法。
【請求項５】
請求項４に記載の充電方法であって、
前記ステップ（ｅ）では、端子間電圧値が前記第２電圧値に達している単電池に供給する充電電流値は、端子間電圧値が前記第２電圧値に達していない単電池に供給する充電電流値と同一である充電方法。
【請求項６】
請求項４に記載の充電方法であって、
前記単電池は、リチウムイオン二次電池であり、
前記第２電圧値は、４．２Ｖである充電方法。
【請求項７】
請求項１に記載の充電方法を用いて電池パック内の前記組電池を充電する充電装置であって、
前記組電池に充電電流を供給する電源供給回路と、
前記単電池の何れかの端子間電圧値が前記第１電圧値に達したという情報を前記電池パックから受信したときに、前記充電電流値を下げるように前記電源供給回路を制御する充電制御部とを備えた充電装置。
【請求項８】
請求項７に記載の充電装置であって、
前記充電電流を前記組電池に供給する正極端子及び負極端子と、
前記充電制御部に接続され、前記情報を前記電池パックから受信する信号用端子とを備えている充電装置。
【請求項９】
請求項７に記載の前記充電装置により充電される電池パックであって、
前記組電池と、
前記単電池のそれぞれの端子間電圧値を監視する電圧監視部と、
前記組電池の温度を測定する温度測定部と、
前記充電装置に設けられた負極端子に接続される第１負極端子と、
前記充電装置に設けられた温度用端子に接続され、前記組電池の温度を前記充電装置へ送信する第１温度用端子と、
前記温度測定部に並列に接続されており、前記第１負極端子及び前記第１温度用端子にそれぞれ接続されたスイッチとを備え、
前記電圧監視部は、前記単電池の何れかの端子間電圧値が前記第１電圧値に達したことを検知したときには、前記スイッチを開状態から閉状態へ切り替える電池パック。
【請求項１０】
請求項４に記載の充電方法を用いて前記組電池を充電する充電装置であって、
前記組電池に充電電流を供給する電源供給回路と、
前記電源供給回路を制御する充電制御部とを備え、
前記充電制御部は、前記単電池のそれぞれの端子間電圧値を監視し、前記単電池の何れかの端子間電圧値が前記第２電圧値に達したときに端子間電圧値が前記第２電圧値に達している単電池に対して充電電圧値が前記第２電圧値である定電圧充電を行うように前記電源供給回路を制御する充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電方法、充電装置及び電池パックに関する。本発明は、特に、２以上の単電池が直列に接続されて構成された組電池を充電する方法と、その充電方法を用いて組電池を充電する充電装置と、その充電装置により充電される電池パックとに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ポータブルオーディオ又はデジタルスチルカメラ等の携帯可能な電子機器（携帯型電子機器）の市場が急成長を遂げている。携帯型電子機器を駆動させるための電源としては二次電池が使用されており、よって、二次電池は携帯型電子機器の市場において重要な役割を担っている。【０００３】
このような携帯型電子機器の電源として、２以上の二次電池を直列に接続して構成された組電池が用いられる場合がある。組電池を充電するための充電装置としては、例えば特許文献１及び２に開示された充電装置が知られている。【０００４】
特許文献１に開示された充電装置では、充電装置内の基準電圧源が有する誤差などに影響されることなく充電装置の充電電圧値を２次電池の設計終始電圧値に近づけることができる。【０００５】
特許文献２に開示された充電装置では、まず、組電池の正極端子と組電池の負極端子との間に一定電流を供給する（定電流充電）。その後、定電流充電から定電圧充電への移行により充電電流が減少すると、単電池のそれぞれに１つの充電回路が接続され、単電池にはその単電池に接続された充電回路から充電電流が供給される。
【特許文献１】特開平１１−９８７１４号公報
【特許文献２】特開２００３−１３４６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の充電装置を用いて組電池を充電し、その組電池を用いて電子機器を駆動させると、電子機器の駆動時間を確保できない場合があることが分かった。【０００７】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子機器の駆動時間を確保できる充電方法、充電装置及び電池パックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の充電方法は、充電電流値が第１電流値である定電流充電を組電池に対して行うステップ（ａ）と、単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したときには、充電電流値を第１電流値から第２電流値へ下げて充電電流値が第２電流値である定電流充電を組電池に対して行うステップ（ｂ）とを備えている。【０００９】
この充電方法では、単電池のそれぞれの端子間電圧値が第１電圧値を超えないように組電池を充電する。よって、組電池を構成する単電池のそれぞれを満充電させることができる。従って、この充電方法により充電された組電池を用いて電子機器を駆動させると、電子機器の駆動時間を確保できる。【００１０】
本発明の第１の充電方法では、ステップ（ｂ）の後において単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したときには、充電電流値を第２電流値から第３電流値へ下げて充電電流値が第３電流値である定電流充電を組電池に対して行うステップ（ｃ）をさらに備えていることが好ましい。この充電方法では、充電電流は多段階に亘って減少する。【００１１】
本発明の第１の充電方法では、第１電圧値は過電圧保護電圧値であることが好ましい。これにより、組電池を構成する単電池のそれぞれに過電圧が印加されることを抑止できる。なお、「過電圧保護電圧値」は、単電池に過電圧が印加されることを抑止するために設定された電圧値である。単電池としてリチウムイオン二次電池を使用する場合、単電池の充電電圧値が４．１〜４．２Ｖであるので、過電圧保護電圧値を例えば４．３〜４．４Ｖに設定すればよい。【００１２】
本発明の第１の充電装置は、本発明の第１の充電方法を用いて電池パック内の組電池を充電する充電装置であり、電源供給回路と充電制御部とを備えている。電源供給回路は、組電池に充電電流を供給する回路である。充電制御部は、単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したという情報を電池パックから受信したときに充電電流値を下げるように電源供給回路を制御する。【００１３】
本発明の第１の充電装置では、充電電流を組電池に供給する正極端子及び負極端子と、充電制御部に接続され、情報（単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したという情報）を電池パックから受信する信号用端子とを備えていることが好ましい。なお、この「信号用端子」は、単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したという情報を電池パックから受信するための端子である。【００１４】
この構成では、単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達すると、情報が電池パックから信号用端子へ送信される。充電制御部は、信号用端子が情報を受信したことを検知すると、充電電流値を下げるように電源供給回路を制御する。【００１５】
本発明の電池パックは、本発明の第１の充電装置により充電され、組電池と、電圧監視部と、温度測定部と、第１負極端子と、第１温度用端子と、スイッチとを備えている。温度測定部は、組電池の温度を測定する。第１負極端子は充電装置に設けられた負極端子に接続され、第１温度用端子は充電装置に設けられた温度用端子に接続され、組電池の温度を充電装置へ送信する。スイッチは、温度測定部に並列に接続されており、第１負極端子及び第１温度用端子にそれぞれ接続されている。電圧監視部は、単電池のそれぞれの端子間電圧値を監視し、単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したことを検知したときにはスイッチを開状態から閉状態へ切り替える。なお、この「温度用端子」は、組電池又は単電池の温度に関する情報を充電装置へ送信するための端子である。【００１６】
この構成では、単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達すると、組電池又は単電池の温度に関する情報が電池パックから充電装置の信号用端子へ送信されなくなる。充電装置の充電制御部は、信号用端子が単電池の温度に関する情報を受信したことを検知すると、充電電流値を下げるように充電装置の電源供給回路を制御する。【００１７】
本発明の第２の充電方法は、組電池を定電流充電するステップ（ｄ）と、単電池の何れかの端子間電圧値が第２電圧値に達しているときには、端子間電圧値が第２電圧値に達している単電池に対して充電電圧値が第２電圧値である定電圧充電を行うステップ（ｅ）とを備えており、ステップ（ｅ）では、端子間電圧値が第２電圧値に達していない単電池の充電電圧値は第２電圧値に達するまで上昇する。【００１８】
この充電方法では、本発明の第１の充電方法と同じく、単電池のそれぞれの端子間電圧値が第２電圧値を超えないように組電池を充電する。【００１９】
本発明の第２の充電方法では、ステップ（ｅ）において、端子間電圧値が第２電圧値に達している単電池に供給する充電電流値は、端子間電圧値が第２電圧値に達していない単電池に供給する充電電流値と同一であることが好ましい。つまり、本発明の第２の充電方法では、単電池のそれぞれには、別々の電源供給回路から充電電流が供給されるのではなく共通の電源供給回路から充電電流が供給される。【００２０】
後述の好ましい実施形態では、単電池はリチウムイオン二次電池であり、第２電圧値は４．２Ｖである。【００２１】
本発明の第２の充電装置は、本発明の第２の充電方法を用いて電池パック内の組電池を充電する充電装置であり、電源供給回路と、充電制御部とを備えている。電源供給回路は、組電池に充電電流を供給する。充電制御部は、単電池のそれぞれの端子間電圧値を監視し、単電池の何れかの端子間電圧値が第２電圧値に達したときに端子間電圧値が第２電圧値に達している単電池に対して充電電圧値が第２電圧値である定電圧充電を行うように電源供給回路を制御する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電子機器の駆動時間を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、従来の充電システムのブロック図である。
【図２】図２は、従来の充電システムを用いて組電池を充電したときの組電池の端子間電圧、単電池の端子間電圧、充電電流及び充電容量のそれぞれの時間変化を示すグラフ図である。
【図３】図３は、従来のシステムにおける不具合を説明するためのグラフ図であり、組電池の端子間電圧、第１単電池の端子間電圧、第２単電池の端子間電圧及び充電電流のそれぞれの時間変化を示すグラフ図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態１に係る充電システムのブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態１に係る充電システムを用いて組電池を充電したときの組電池の端子間電圧、第１単電池の端子間電圧、電池パックから充電装置への信号強度、充電電流及び充電容量のそれぞれの時間変化を示すグラフ図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態１に係る充電方法を示すフロー図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態１の変形例に係る充電システムのブロック図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態１の変形例に係る充電システムを用いて組電池を充電したときの組電池の端子間電圧、第１単電池の端子間電圧、電池パックから充電装置への信号強度、充電電流及び充電容量のそれぞれの時間変化を示すグラフ図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態２に係る充電システムのブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態２に係る充電システムを用いて組電池１０を充電したときの組電池の端子間電圧、第１単電池の端子間電圧、第２単電池の端子間電圧及び充電電流のそれぞれの時間変化を示すグラフ図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態２に係る充電方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２４】
１        充電装置 
２        電源供給回路 
３        充電制御部 
４        基準電圧レギュレーター 
５        抵抗分圧回路 
６        充電電流検出部 
７ａ      正極端子 
７ｂ      負極端子 
７ｃ      温度用端子 
７ｄ      信号用端子 
７ｅ      電位用端子 
８        電池パック 
９ａ      正極端子 
９ｂ      負極端子 
９ｃ      温度用端子 
９ｄ      信号用端子 
９ｅ      電位用端子 
１０      組電池 
１０Ａ    第１単電池 
１０Ｂ    第２単電池 
１２      電圧監視部 
１３      温度検出部 
１４      スイッチ 
１６      充電電流 
３１      充電装置 
３２      電源供給回路 
３８      電池パック 
３９      保護スイッチ 
４１      電圧算出部 
４２      第１充電制御部 
４３      第２充電制御部 
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下では、本発明の実施形態を説明する前に、本願発明者らが本発明を完成させるにあたり検討したことを説明する。本願発明者らは、単電池の具体例としてリチウムイオン二次電池を例に挙げ、その充電方法を検討した。まず、従来の充電システム及び充電方法を示す。【００２６】
図１は、従来の充電システムのブロック図である。図２は、図１に示す充電システムを用いて組電池を充電したときの組電池の端子間電圧の時間変化（図中のＬ２０１）、単電池の端子間電圧の時間変化（図中のＬ２０２）、充電電流の時間変化（図中のＬ２０３）及び充電容量の時間変化（図中のＬ２０４）を示すグラフ図である。なお、図２におけるＴｃは定電流充電が行われている期間を示しており、Ｔｖは定電圧充電が行われている期間を示している。【００２７】
従来の充電システムでは、充電装置１０１の正極端子１０７ａ、負極端子１０７ｂ及び温度用端子１０７ｃがそれぞれ電池パック１０８の正極端子１０９ａ、負極端子１０９ｂ及び温度用端子１０９ｃに電気的に接続されると、充電電流１１６（電流値Ｉｉ）が充電装置１０１内の電源供給回路１０２から電池パック１０８内の組電池１１０へ供給される。これにより、組電池１１０への充電が開始する。【００２８】
充電の初期では、充電電流値が一定である定電流充電が行われる。この定電流充電により、組電池１１０の端子間電圧が徐々に上昇する。そして、組電池１１０の端子間電圧値が所定値Ｖｆに到達すると（ｔ＝ｔ１）、定電流充電から定電圧充電へ移行する。この定電圧充電により、充電電流値は徐々に下がる。そして、充電電流値が微量な電流値Ｉｆ（例えば１００ｍＡ）まで低下すると、組電池１１０への充電が終了する。【００２９】
また、不図示であるが、第１単電池１１０Ａ又は第２単電池１１０Ｂの端子間電圧値が過電圧保護電圧値Ｖｏｖに到達すると、電圧監視部１１２は、組電池１１０への充電を停止させる。これにより、過電圧が第１単電池１１０Ａ及び第２単電池１１０Ｂに印加されることを防止できる。【００３０】
このように、従来の充電方法では、組電池１１０の端子間電圧値が所定値Ｖｆを超えないように組電池１１０を充電しており、第１単電池１１０Ａ又は第２単電池１１０Ｂの端子間電圧値が過電圧値Ｖｏｖに達すると組電池１１０への充電を停止させる。そのため、第１単電池１１０Ａ及び第２単電池１１０Ｂの安全性を低下させることなく組電池１１０を充電することができる。しかし、本願発明者らは、従来の充電方法では、組電池の充電容量値が設計時の充電容量値Ｃｓｅｔになるまで組電池を充電できない（組電池を満充電できない）場合があることを見出した。図３を用いてその不具合を説明する。【００３１】
図３は、組電池の端子間電圧の時間変化（図中のＬ３０１）、第１単電池の端子間電圧の時間変化（図中のＬ３０２）、第２単電池の端子間電圧の時間変化（図中のＬ３０３）及び充電電流の時間変化（図中のＬ３０４）を示すグラフ図である。なお、図３におけるＴｃは定電流充電が行われている期間であり、図３におけるＴｖは定電圧充電が行われている期間である。【００３２】
通常、組電池は、同一の条件で製造された単電池を直列に接続することにより構成される。よって、このような組電池を充電すると、充電完了後の単電池の充電容量値は互いに等しいと予想できる。ところが、実際には、複数の単電池を同一の条件で製造しても、製造された単電池の性能は互いに若干異なる。そのため、図３に示すように、定電流充電において第１単電池の端子間電圧値の方が第２単電池の端子間電圧値よりも高い等ということが起こる。従来の充電方法では、第１単電池の端子間電圧値と第２単電池の端子間電圧値とが互いに異なっていても第１単電池の端子間電圧値と第２単電池の端子間電圧値との合計値が所定値に達して時点で定電流充電から定電圧充電へ移行するので、充電が終了した組電池では、第１単電池の端子間電圧値（図３における「電圧１」）と第２単電池の端子間電圧値（図３における「電圧２」）とが互いに異なる場合がある。所定値Ｖｆは（単電池の充電電圧値）×（単電池の個数）であるので、第１単電池の端子間電圧値の方が第２単電池の端子間電圧値よりも大きいときには第２単電池が満充電されない虞がある。【００３３】
このような組電池を用いて電子機器を駆動させると、単電池が過熱するなどの不具合が生じる場合がある。そのため、組電池の安全性を確保することは難しい。また、このような組電池を用いて電子機器を駆動させれば、充電容量値が最も小さい単電池の放電が終了した時点で電子機器の駆動時間が終了する。そのため、電子機器の駆動時間を確保することが難しくなる。このような不具合を解消するため、本願発明者らは、以下に示す２つの充電方法を想起した。【００３４】
一つめの充電方法は、電池パック内において単電池のそれぞれの端子間電圧値を制御するというものである。具体的には、単電池の個数と同数の制御部が電池パック内に設けられており、各制御部は単電池の端子間電圧値が所定の値に達したときに充電電流値を下げるように充電装置内の電源供給回路を制御する。この充電方法では、単電池のそれぞれの端子間電圧値が所定の値を超えないように組電池を充電するため、単電池のそれぞれを満充電することができる。しかし、この充電方法では、単電池の個数と同数の制御部を電池パック内に設けるので、電池パックの大型化を招来する。【００３５】
二つめの充電方法は、単電池のそれぞれの端子間電圧値が所定の値に達しているか否かという情報を電池パックから充電装置へ送信するというものである。具体的には、電池パック内には、単電池の個数と同数の判断部が設けられている。また、電池パックには、各判断部での判断結果を充電装置へ送信するための送信用端子が設けられており、充電装置には、各送信用端子に接続される受信用端子が設けられている。つまり、電池パックには、単電池の個数と同数の送信用端子が設けられており、充電装置には、単電池の個数と同数の受信用端子が設けられている。単電池の端子間電圧値が所定の値に達していると何れかの判断部が判断したときには、その情報は、その判断部に接続された送信用端子及びその送信用端子に接続された受信用端子を介して充電装置へ入力される。これにより、充電装置内の電源供給回路は充電電流値を下げる。この充電方法でも、上記一つめの充電方法と同じく、単電池のそれぞれの端子間電圧値が所定の値を超えないように組電池を充電するので単電池のそれぞれを満充電することができる。しかし、この充電方法では、組電池を構成する単電池の個数と同数の判断部を電池パック内に設けなければならず、組電池を構成する単電池の個数と同数の送信用端子を電池パックに取り付けなければならない。また、組電池を構成する単電池の個数と同数の受信用端子を電池パックに取り付けなければならない。そのため、電池パック及び充電装置の大型化を招来する。【００３６】
本願発明者らは、検討を重ね、組電池を構成する単電池のそれぞれを満充電することができ、電池パック及び充電装置の小型化を維持することができる充電方法、充電装置及び電池パックを完成させた。以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されない。また、以下では、同一の部材に同一の符号を付け、その説明を省略する場合がある。【００３７】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１における充電方法は、第１電流値を充電電流値とする定電流充電を組電池に対して行い、組電池を構成する単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したときに充電電流値を第１電流値から第２電流値へ下げて第２電流値を充電電流値とする定電流充電を組電池に対して行うというものである。以下では、この充電方法を実現可能な充電システムの構成及び動作を説明した後、この充電方法を詳細に説明する。【００３８】
図４は、本実施形態における充電システムのブロック図である。【００３９】
本実施形態における充電システムは、充電装置１と電池パック８とを備えている。【００４０】
充電装置１には、正極端子７ａ、負極端子７ｂ、温度用端子７ｃ及び信号用端子７ｄが設けられている。温度用端子７ｃは、組電池１０又は各単電池の温度に関する情報を電池パック８から受信する端子である。信号用端子７ｄは、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達しているという情報を電池パック８から受信する端子である。第１電圧値は、単電池の充電電圧値よりも０．５〜１Ｖ程度高い電圧値であれば良く、過電圧保護電圧値（例えば４．３〜４．４Ｖ）であることが好ましい。また、充電装置１は、電源供給回路２と、充電制御部３と、基準電圧レギュレーター４と、抵抗分圧回路５と、充電電流検出部６とを有している。【００４１】
電源供給回路２は、正極端子７ａ及び負極端子７ｂにそれぞれ接続されており、電池パック８内の組電池１０に充電電流１６を供給する。また、電源供給回路２は、充電制御部３からの出力に応じて、充電電流値を変更する。【００４２】
充電制御部３は、組電池１０への充電を制御する。具体的には、充電制御部３は、組電池１０を構成する第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が基準電圧値を超えないように充電電圧値を制御する。この基準電圧値は、基準電圧レギュレーター４からの出力値であり、例えば４．２Ｖである。基準電圧レギュレーター４は抵抗分圧回路５を介して充電制御部３に接続されている。また、充電制御部３は、信号用端子７ｄに接続されており、第１単電池１０Ａ又は第２単電池１０Ｂの端子間電圧値が第１電圧値に達したという情報を信号用端子７ｄが電池パック８の信号用端子９ｄから受信したときには充電電流値を下げる。この充電電流値は、充電電流検出部６により検知される。【００４３】
電池パック８には、正極端子９ａ、負極端子（第１負極端子）９ｂ、温度用端子（第１温度用端子）９ｃ及び信号用端子９ｄが設けられている。温度用端子９ｃは、組電池１０又は各単電池の温度に関する情報を充電装置１へ送信する端子である。信号用端子９ｄは、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達しているという情報を充電装置１へ送信する端子である。また、電池パック８は、組電池１０と、電圧監視部１２と、温度検出部１３とを有している。【００４４】
組電池１０では、第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとが直列に接続されている。組電池１０の正極端子（第１単電池１０Ａの正極端子）は正極端子９ａに接続されており、組電池１０の負極端子（第２単電池１０Ｂの負極端子）は負極端子９ｂに接続されている。第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂは互いに同一の条件で製造された二次電池であり、二次電池の例としてはリチウムイオン二次電池を挙げることができる。【００４５】
電圧監視部１２は、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値を監視しており、充電中に第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が第１電圧値に達しているか否かを判断する。さらに、電圧監視部１２は、信号用端子９ｄに接続されており、充電中に第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達していると判断したときには第１単電池１０Ａ又は第２単電池１０Ｂの端子間電圧値が第１電圧値に達したという情報を信号用端子９ｄへ出力する。【００４６】
温度検出部１３は、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの温度を検出し、例えばサーミスタである。温度検出部１３は、負極端子９ｂ及び温度用端子９ｃに接続されている。【００４７】
図５は、本実施形態における充電システムを用いて組電池１０を充電したときの組電池１０の端子間電圧の時間変化（図中のＬ１１）、第１単電池１０Ａの端子間電圧の時間変化（図中のＬ１２）、電池パック８から充電装置１への信号強度の時間変化（図中のＬ１３）、充電電流の時間変化（図中のＬ１４）及び充電容量の時間変化（図中のＬ１５）を示すグラフ図である。なお、以下では、定電流充電中において第１単電池１０Ａの方が第２単電池１０Ｂよりも端子間電圧値が高いと仮定する。【００４８】
充電装置１の正極端子７ａ、負極端子７ｂ、温度用端子７ｃ及び信号用端子７ｄがそれぞれ電池パック８の正極端子９ａ、負極端子９ｂ、温度用端子９ｃ及び信号用端子９ｄに接続されると、充電装置１の電源供給回路２は一定電流（Ｉ１１）を電池パック８内の組電池１０に供給する。これにより、充電電流値がＩ１１である定電流充電が開始する。【００４９】
充電電流値がＩ１１である定電流充電が進行するにつれて、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が上昇する。そのため、この定電流充電が開始すると、電池パック８内の電圧監視部１２は、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値を監視し、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達しているか否かを判断する。【００５０】
どちらか一方の単電池（ここでは、第１単電池１０Ａであるが）の端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達したことを電池パック８内の電圧監視部１２が検知すると（ｔ＝Ｔ１１）、電圧監視部１２は、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達しているという情報を電池パック８の信号用端子９ｄへ出力する。本実施形態では、電圧監視部１２は、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達したと判断したときには、電池パック８の信号用端子９ｄから充電装置１の信号用端子７ｄへ送信される信号の強度をＬｏｗからＨｉｇｈへ切り替える。【００５１】
上記信号強度の切り替えを充電装置１内の充電制御部３が検知すると、充電制御部３は、充電電流値をＩ１１からＩ１２へ下げるように電源供給回路２を制御する。これにより、電源供給回路２は、電池パック８内の組電池１０に供給する充電電流値をＩ１１からＩ１２へ下げて定電流充電を行う。このとき、電池パック８の内部抵抗値を変更することなく、充電電流値をＩ１１からＩ１２へ下げる。そのため、充電電流値をＩ１１からＩ１２へ下げると、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値は瞬時に下がる。【００５２】
その後、充電電流値がＩ１２である定電流充電が進行するにつれ、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値は再び上昇し、第１単電池１０Ａの端子間電圧値は第１電圧値Ｖ１１に再び達する（ｔ＝Ｔ１２）。すると、上述の制御が行われる。【００５３】
つまり、電池パック８内の電圧監視部１２は、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に再び達したと判断すると（ｔ＝Ｔ１２）、電池パック８の信号用端子９ｄから充電装置１の信号用端子７ｄへ送信される信号の強度をＬｏｗからＨｉｇｈへ切り替える。充電装置１内の充電制御部３は、電圧監視部１２による上記信号の強度の切り替えを検知して、充電電流値を下げるように電源供給回路２を制御する。これにより、電源供給回路２は、充電電流値をＩ１２よりも下げて組電池１０に対して定電流充電を行う。【００５４】
充電電流値がＩ１２よりも下がると、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値は下がる。しかし、この定電流充電が進行するにつれて、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が上昇し、やがて、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達する。すると、上述の制御が再び行われる。その後、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達したことを電池パック８内の電圧監視部１２が検知したときに充電電流値が微量な電流値Ｉ１ｎ（例えば１００ｍＡ）であることを充電装置１内の充電制御部３が検知すると（ｔ＝Ｔ１３）、充電制御部３は、充電電流１６の供給を停止するように電源供給回路２を制御する。これにより、充電が終了する。【００５５】
以上をまとめると、本実施形態に係る充電システムでは、Ｉ１１での定電流充電の間に第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達していることを電池パック８内の電圧監視部１２が検知すると、充電装置１内の電源供給回路２は充電電流値をＩ１１からＩ１２へ下げて定電流充電を組電池１０に対して行う。その後、Ｉ１２での定電流充電の間に第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達していることを電圧監視部１２が検知すると、電源供給回路２は、充電電流値をＩ１２よりも下げて定電流充電を組電池１０に対して行う。この一連の制御は、充電電流値が微量な電流値Ｉ１ｎになるまで行われる。【００５６】
図６は、本実施形態に係る充電方法を示すフロー図である。【００５７】
まず、ステップＳ１１では、接続を確認する。具体的には、電池パック８の正極端子９ａ、負極端子９ｂ、温度用端子９ｃ及び信号用端子９ｄがそれぞれ充電装置１の正極端子７ａ、負極端子７ｂ、温度用端子７ｃ及び信号用端子７ｄに接続されていることを確認する。その後、ステップＳ１２へ進む。【００５８】
ステップＳ１２では、組電池１０に対して定電流充電を行う（ステップ（ａ））。具体的には、充電装置１内の電源供給回路２が一定の充電電流（充電電流値＝Ｉ１１）を電池パック８内の組電池１０に供給する。その後、ステップＳ１３へ進む。【００５９】
ステップＳ１３では、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達しているか否かを判断する。この判断は、電池パック８内の電圧監視部１２により行われる。そして、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの端子間電圧値が何れも第１電圧値Ｖ１１に達していない場合には（Ｎｏ）、充電電流値をＩ１１から変更することなく定電流充電を続行する。一方、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達している場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１４へ進む（ステップ（ｂ））。【００６０】
ステップＳ１４では、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達しているという情報を電池パック８から充電装置１へ送信する。本実施形態では、電池パック８内の電圧監視部１２が、電池パック８の信号用端子９ｄから充電装置１の信号用端子７ｄへ送信される信号の強度をＬｏｗからＨｉｇｈへ切り替える。その後、ステップＳ１５へ進む。【００６１】
ステップＳ１５では、充電電流値が微量な電流値Ｉ１ｎ（例えば１００ｍＡ）を超えているか否かを判断する。この判断は、充電装置１内の充電制御部３により行われる。そして、充電電流値が微量な電流値Ｉ１ｎ以下である場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１６へ進んで充電を終了させる。一方、充電電流値が微量な電流値Ｉ１ｎを超えている場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１７へ進む。【００６２】
ステップＳ１７では、充電電流値を下げる（ステップ（ｂ））。具体的には、充電装置１内の充電制御部３が充電電流値をＩ１１からＩ１２へ下げるように充電装置１内の電源供給回路２を制御する。このとき、電池パック８の内部抵抗は増減しないので、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値は下がる。その後、ステップＳ１２へ戻って、Ｉ１２を充電電流値とする定電流充電を組電池１０に対して行う。そして、ステップＳ１５において充電電流値が微量な電流値Ｉ１ｎ以下となるまで、この制御を繰り返し行う。【００６３】
以上説明したように、本実施形態では、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が第１電圧値を超えないように組電池１０を充電する。第１電圧値は、充電電圧値よりも高い。よって、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができる。従って、図５に示すように、充電が終了した組電池１０の充電容量値を設計時の充電容量値Ｃｓｅｔまで高めることができる。これにより、本実施形態に係る充電システムにおいて充電された組電池１０又は本実施形態に係る充電方法に従って充電された組電池１０を用いて電子機器を駆動すれば、電子機器の駆動時間を確保することができる。【００６４】
さらに、本実施形態では、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができるので、充電容量値が第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂ毎にばらつくことを抑止できる。よって、本実施形態に係る充電システムにおいて充電された組電池１０又は本実施形態に係る充電方法に従って充電された組電池１０を用いて電子機器を駆動すれば、電子機器の駆動中に第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの安全性が低下することを抑止できる。従って、電子機器を安全に使用することができる。【００６５】
その上、第１電圧値を過電圧保護電圧値とすれば、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が過電圧保護電圧値を超えないように組電池１０を充電することができる。よって、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれに過電圧が印加されることを防止できるので、充電中に単電池の安全性が低下することを抑止できる。【００６６】
それだけでなく、本実施形態では、単電池の個数と同数の制御部を電池パック内に設けることなく、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができる。また、単電池の個数と同数の判断部を電池パック内に設けることなく、単電池の個数と同数の信号用端子を電池パックに設けることなく、さらに、単電池の個数と同数の信号用端子を充電装置１に設けることなく、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができる。従って、電池パック８及び充電装置１の大型化を回避することができる。【００６７】
なお、本実施形態は、以下に示す構成であっても良い。【００６８】
充電電流値の低下量は特に限定されない。充電電流値の低下量が多すぎると、充電電流値の低下に起因する単電池の端子間電圧値の低下量が大きくなる。そのため、低下後の充電電流に要する時間が長くなるので好ましくない。また、充電電流値の低下量が少なすぎると、単電池の端子間電圧がすぐに第１電圧値に達するので、充電電流値を減少させる回数が増加する。そのため、この場合も充電電流に要する時間が長くなるので好ましくない。これらを勘案すると、充電電流値の低下量は、充電開始当初の充電電流の１０％以上２０％以下であることが好ましく、例えば１２．５％である。【００６９】
別の言い方をすると、図５には充電電流値の低下回数が２回である場合を図示しているが、充電電流値の低下回数は３回以上であっても良い。【００７０】
組電池を構成する単電池の個数は２個に限定されない。組電池を構成する単電池の個数が３個以上であっても、電池パックには１つの信号用端子が設けられていれば良く、充電装置には１つの信号用端子が設けられていれば良い。【００７１】
組電池を構成する単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したことを充電装置に知らせる方法は、本実施形態における方法に限定されることはなく、以下の変形例において説明する方法であっても良い。【００７２】
（変形例）
上記実施形態１に係る充電方法では、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したときには、電池パック８の信号用端子９ｄから充電装置１の信号用端子７ｄへ送信される信号の強度をＬｏｗからＨｉｇｈへ切り替える。本変形例に係る充電方法では、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したときには、電池パックから充電装置への信号の送信を一時的に停止する。以下では、上記実施形態１とは異なる部分を重点的に説明する。【００７３】
図７は、本変形例に係る充電システムのブロック図である。図８は、本変形例における充電システムを用いて組電池１０を充電したときの組電池１０の端子間電圧の時間変化（図中のＬ１１）、第１単電池１０Ａの端子間電圧の時間変化（図中のＬ１２）、電池パック８から充電装置１への信号強度の時間変化（図中のＬ２３）、充電電流の時間変化（図中のＬ１４）及び充電容量の時間変化（図中のＬ１５）を示すグラフ図である。【００７４】
本変形例に係る充電システムでは、充電装置１及び電池パック８はそれぞれ信号用端子を有しておらず、電池パック８はスイッチ１４を有している。【００７５】
スイッチ１４は、温度検出部１３に並列に接続されており、負極端子９ｂ及び温度用端子９ｃに接続されている。電圧監視部１２は、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値を超えていると判断したときには、スイッチ１４を開状態から閉状態へ切り替える。【００７６】
スイッチ１４が開状態のときには、組電池１０（又は単電池）の温度に関する情報が電池パック８の温度用端子９ｃ及び充電装置１の温度用端子７ｃを介して電池パック８から充電装置１へ送信される。スイッチ１４が開状態から閉状態に切り替わると、その情報が電池パック８から充電装置１へ送信されなくなる。つまり、スイッチ１４が開状態から閉状態に切り替わると、電池パック８の温度用端子９ｃから充電装置１の温度用端子７ｃへ送信される信号の強度がＨｉｇｈからＬｏｗになる。充電制御部３は、組電池１０（又は単電池）の温度に関する情報が充電装置１に入力されていないことを検知すると、第１単電池１０Ａ又は第２単電池１０Ｂの端子間電圧値が第１電圧値に達したと判断して、充電電流値を下げるように電源供給回路２を制御する。これにより、充電装置１内の電源供給回路２は充電電流値を下げる。【００７７】
本変形例に係る充電方法では、上記実施形態１に係る充電方法のステップＳ１３において第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達していると判断したときには、ステップＳ１４において電池パック８内のスイッチ１４を開状態から閉状態へ切り替えればよい。【００７８】
以上説明したように、本変形例と上記実施形態１とでは、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したことを充電装置１に知らせる具体的な方法が違う。従って、本変形例では、上記実施形態１において得られる効果と同一の効果を得ることができる。【００７９】
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２における充電方法は、組電池に対して定電流充電を行い、組電池を構成する単電池の何れかの端子間電圧値が第２電圧値に達したときには端子間電圧値が第２電圧値に達している単電池に対してのみ定電圧充電を行うというものである。以下では、この充電方法を実現可能な充電システムの構成及び動作を説明した後、この充電方法を詳細に説明する。【００８０】
図９は、本実施形態における充電システムのブロック図である。【００８１】
本実施形態に係る充電システムは、充電装置３１と電池パック３８とを備えている。【００８２】
充電装置３１には、正極端子７ａ、負極端子７ｂ、温度用端子７ｃ及び電位用端子７ｅが設けられている。温度用端子７ｃは、上記実施形態１において説明した通りである。電位用端子７ｅは、第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間における電位を電池パック８から受信する端子である。また、充電装置３１は、電源供給回路３２と、基準電圧レギュレーター４と、電圧算出部４１と、第１充電制御部４２と、第２充電制御部４３とを有している。【００８３】
電源供給回路３２は、正極端子７ａ及び負極端子７ｂにそれぞれ接続されており、電池パック３８内の組電池１０に充電電流を供給する。また、電源供給回路３２は、第１充電制御部４２及び第２充電制御部４３からの出力に応じて、充電電流値を変更する。【００８４】
電圧算出部４１は、電池パック３８内の第１単電池１０Ａの端子間電圧を算出する。具体的には、電圧算出部４１には、電池パック３８内の組電池１０の正極端子における電位が充電装置３１の正極端子７ａから入力され、第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間における電位が充電装置３１の電位用端子７ｅから入力される。電圧算出部４１は、充電装置３１の正極端子７ａからの入力値（組電池１０の正極端子における電位）から充電装置３１の電位用端子７ｅからの入力値（第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間の電位）を差し引くという演算を行い、これにより、電池パック３８内の第１単電池１０Ａの端子間電圧値を算出する。【００８５】
第１充電制御部４２は、電池パック３８内の第１単電池１０Ａの充電電圧値を制御する。具体的には、第１充電制御部４２には、基準電圧値（例えば４．２Ｖ）が基準電圧レギュレータ４から入力され、電池パック３８内の第１単電池１０Ａの端子間電圧値が電圧算出部４１から入力される。第１充電制御部４２は、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第２電圧値に達しているか否かを判断し、その判断結果を電源供給回路３２に出力する。第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂはリチウムイオン二次電池であるので、第２電圧値は４．２Ｖであることが好ましい。【００８６】
第２充電制御部４３は、電池パック３８内の第２単電池１０Ｂの充電電圧値を制御する。具体的には、第２充電制御部４３には、基準電圧値が基準電圧レギュレータ４から入力され、電池パック３８内の第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間における電位が電位用端子７ｅから入力される。第２充電制御部４３は、電池パック３８内の第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間における電位が第２電圧値に達しているか否かを判断し、その判断結果を電源供給回路３２に出力する。通常、電池パック３８の負極端子９ｂは接地されているので、電池パック３８内の第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間における電位は第２単電池１０Ｂの端子間電圧値である。【００８７】
電池パック３８には、正極端子９ａ、負極端子９ｂ、温度用端子９ｃ及び電位用端子９ｅが設けられている。温度用端子９ｃは、上記実施形態１において説明した通りである。電位用端子９ｅは、第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間における電位を充電装置３１へ送信する端子である。また、電池パック３８は、組電池１０と、温度検出部１３と、保護スイッチ３９とを有している。【００８８】
組電池１０及び温度検出部１３は、上記実施形態１において説明した通りである。【００８９】
保護スイッチ３９は、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が過電圧保護電圧値に達したときに組電池への充電を停止させる。【００９０】
図１０は、本実施形態に係る充電システムを用いて組電池１０を充電したときの組電池１０の端子間電圧の時間変化（図中のＬ３１）、第１単電池１０Ａの端子間電圧の時間変化（図中のＬ３２）、第２単電池１０Ｂの端子間電圧の時間変化（図中のＬ３３）及び充電電流の時間変化（図中のＬ３４）を示すグラフ図である。なお、図１０におけるＴｃは定電流充電が行われている期間を示している。また、以下では、定電流充電中において第１単電池１０Ａの方が第２単電池１０Ｂよりも端子間電圧値が高いと仮定する。【００９１】
充電装置３１の正極端子７ａ、負極端子７ｂ、温度用端子７ｃ及び電位用端子７ｅがそれぞれ電池パック３８の正極端子９ａ、負極端子９ｂ、温度用端子９ｃ及び電位用端子９ｅに接続されると、充電装置３１の電源供給回路３２は一定電流（Ｉ３１）を電池パック３８内の組電池１０に供給する。これにより、組電池１０に対する定電流充電が開始する。【００９２】
定電流充電が進行するにつれて、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が上昇する。そのため、この定電流充電が開始すると、充電装置３１内の第１充電制御部４２は、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第２電圧値Ｖ３１に達しているか否かを判断する。また、充電装置３１内の第２充電制御部４３は、第２単電池１０Ｂの端子間電圧値が第２電圧値Ｖ３１に達しているか否かを判断する。【００９３】
詳細には、定電流充電が開始すると、電池パック３８の電位用端子９ｅが第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間における電位を測定する。測定されたその電位は、充電装置３１の電位用端子７ｅを経由して充電装置３１内の電圧算出部４１及び第２充電制御部４３へそれぞれ入力される。【００９４】
電圧算出部４１では、入力された電位を基準電圧値から差し引く。このようにして、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が算出され、算出された第１単電池１０Ａの端子間電圧値は第１充電制御部４２へ入力される。第１充電制御部４２は、入力された第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第２電圧値Ｖ３１に達しているか否かを判断する。【００９５】
第２充電制御部４３では、入力された電位が第２電圧値Ｖ３１に達しているか否かを判断する。【００９６】
第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第２電圧値Ｖ３１に達したことを第１充電制御部４２が検知したときには（ｔ＝Ｔ３１）、第１充電制御部４２は、第２電圧値をＶ３１とする定電圧充電を第１単電池１０Ａに対して行うように電源供給回路３２を制御する。これにより、電源供給回路３２は、充電電流値を下げる。このとき、第２単電池１０Ｂの端子間電圧値は第２電圧値未満であるので、第２単電池１０Ｂに対しては端子間電圧値が第２電圧値に達するまで上昇するように充電が行われる。ここで、第１単電池１０Ａに供給される充電電流値は第２単電池１０Ｂに供給される充電電流値と同一であるので、電池パック３８の内部抵抗値を変更すればこの制御を実現することができる。具体的には、定電圧充電が進行するにつれ、第１単電池１０Ａの端子間電圧値を決定する電池パック３８の内部抵抗を増大させる一方、第２単電池１０Ｂの端子間電圧値を決定する電池パック３８の内部抵抗をそれほど増大させない。そして、電源供給回路３２は、充電電流値が微量な電流値Ｉ３ｎ（例えば１００ｍＡ）であることを検知したときには（ｔ＝Ｔ３２）、充電電流の供給を停止させる。これにより、充電が終了する。【００９７】
以上をまとめると、本実施形態に係る充電システムでは、定電流充電の間に第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第２電圧値に達していることを第１充電制御部４２が検知すると、第１単電池１０Ａに対しては充電電圧値が第２電圧値である定電圧充電を行う一方、第２単電池１０Ｂに対してはその端子間電圧値が第２電圧値に達するまで上昇するように充電を行う。【００９８】
図１１は、本実施形態に係る充電方法を示すフロー図である。【００９９】
まず、ステップＳ３１では、接続を確認する。具体的には、電池パック３８の正極端子９ａ、負極端子９ｂ、温度用端子９ｃ及び電位用端子９ｅがそれぞれ充電装置３１の正極端子７ａ、負極端子７ｂ、温度用端子７ｃ及び電位用端子７ｅに接続されていることを確認する。その後、ステップＳ３２へ進む。【０１００】
ステップＳ３２では、組電池１０への充電を開始する（ステップ（ｄ））。具体的には、充電装置３１内の電源供給回路３２が一定の充電電流（充電電流値＝Ｉ３１）を電池パック３８内の組電池１０に供給する。その後、ステップＳ３３へ進む。【０１０１】
ステップＳ３３では、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が第２電圧値に達しているか否かを判断する。この判断は充電装置３１内の第１充電制御部４２及び第２充電制御部４３により行われる。そして、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第２電圧値に達していないと第１充電制御部４２が判断し、且つ、第２単電池１０Ｂの端子間電圧値が第２電圧値に達していないと第２充電制御部４３が判断した場合には（Ｎｏ）、充電電流値をＩ３１から変更することなく定電流充電を続行する。一方、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第２電圧値に達していると第１充電制御部４２が判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ３４へ進む。【０１０２】
ステップＳ３４では、充電電流値が微量な電流値Ｉ３ｎ（例えば１００ｍＡ）を超えているか否かを判断する。そして、充電電流値が微量な電流値Ｉ３ｎ以下であると判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ３５へ進んで充電を終了させる。一方、充電電流値が微量な電流値Ｉ３ｎを超えていると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ３６へ進む。【０１０３】
ステップＳ３６では、充電電流値を下げる（ステップ（ｅ））。これにより、第１単電池１０Ａに対しては、端子間電圧値が第２電圧値を超えないように充電が行われる。一方、第２単電池１０Ｂに対しては、端子間電圧値が第２電圧値に達するまで上昇するように充電が行われる。その後、ステップＳ３４へ戻る。そして、ステップＳ３４において充電電流値が微量な電流値Ｉ３ｎ以下であると判断するまで、この制御を繰り返す。【０１０４】
以上説明したように、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が第２電圧値を超えないように組電池１０を充電する。第２電圧値が４．２Ｖであれば、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができる。従って、充電が終了した組電池１０の充電容量値を設計時の充電容量値まで高めることができる。これにより、本実施形態に係る充電システムにおいて充電された組電池１０又は本実施形態に係る充電方法に従って充電された組電池１０を用いて電子機器を駆動すれば、電子機器の駆動時間を確保することができる。【０１０５】
さらに、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができれば、充電容量値が第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂ毎にばらつくことを抑止できる。よって、本実施形態に係る充電システムにおいて充電された組電池１０又は本実施形態に係る充電方法に従って充電された組電池１０を用いて電子機器を駆動すれば、電子機器の駆動中に第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの安全性が低下することを抑止できる。従って、電子機器を安全に使用することができる。【０１０６】
その上、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が４．２Ｖを超えないように組電池１０を充電すれば、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれに過電圧が印加されることを防止できる。よって、充電中に単電池の安全性が低下することを抑止できる。【０１０７】
それだけでなく、本実施形態では、単電池の個数と同数の制御部を電池パック内に設けることなく、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができる。また、単電池の個数と同数の判断部を電池パック内に設けることなく、単電池の個数と同数の信号用端子を電池パックに設けることなく、さらに、単電池の個数と同数の信号用端子を充電装置３１に設けることなく、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができる。従って、電池パック３８及び充電装置３１の大型化を回避することができる。【０１０８】
なお、本実施形態では、組電池を構成する単電池の個数は３個以上であっても良い。【０１０９】
《その他の実施形態》
本発明は、以下に示す構成であっても良い。【０１１０】
単電池は、リチウムイオン二次電池に限定されることはなく、ニッケル水素電池又はニッカド電池であっても良い。【０１１１】
上記実施形態１における充電方法と上記実施形態２における充電方法とを組み合わせても良いし、上記実施形態１の変形例における充電方法と上記実施形態２における充電方法とを組み合わせても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
以上説明したように、本発明では、充電電圧にばらつきを生じさせることなく、２つ以上の単電池が直列に接続されて構成された組電池を充電できる。よって、本発明は、２つ以上の単電池が直列に接続されて構成された組電池を備えた充電システムに有用である。
【図１】
2009119075.tif 000003
【図２】
2009119075.tif 000004
【図３】
2009119075.tif 000005
【図４】
2009119075.tif 000006
【図５】
2009119075.tif 000007
【図６】
2009119075.tif 000008
【図７】
2009119075.tif 000009
【図８】
2009119075.tif 000010
【図９】
2009119075.tif 000011
【図１０】
2009119075.tif 000012
【図１１】
2009119075.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月2日(2010.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電方法、充電装置及び電池パックに関する。本発明は、特に、２以上の単電池が直列に接続されて構成された組電池を充電する方法と、その充電方法を用いて組電池を充電する充電装置と、その充電装置により充電される電池パックとに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ポータブルオーディオ又はデジタルスチルカメラ等の携帯可能な電子機器（携帯型電子機器）の市場が急成長を遂げている。携帯型電子機器を駆動させるための電源としては二次電池が使用されており、よって、二次電池は携帯型電子機器の市場において重要な役割を担っている。
【０００３】
このような携帯型電子機器の電源として、２以上の二次電池を直列に接続して構成された組電池が用いられる場合がある。組電池を充電するための充電装置としては、例えば特許文献１及び２に開示された充電装置が知られている。
【０００４】
特許文献１に開示された充電装置では、充電装置内の基準電圧源が有する誤差などに影響されることなく充電装置の充電電圧値を２次電池の設計終始電圧値に近づけることができる。
【０００５】
特許文献２に開示された充電装置では、まず、組電池の正極端子と組電池の負極端子との間に一定電流を供給する（定電流充電）。その後、定電流充電から定電圧充電への移行により充電電流が減少すると、単電池のそれぞれに１つの充電回路が接続され、単電池にはその単電池に接続された充電回路から充電電流が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−９８７１４号公報
【特許文献２】特開２００３−１３４６８６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、従来の充電装置を用いて組電池を充電し、その組電池を用いて電子機器を駆動させると、電子機器の駆動時間を確保できない場合があることが分かった。
【０００８】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子機器の駆動時間を確保できる充電方法、充電装置及び電池パックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の充電方法は、充電電流値が第１電流値である定電流充電を組電池に対して行うステップ（ａ）と、単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したときには、充電電流値を第１電流値から第２電流値へ下げて充電電流値が第２電流値である定電流充電を組電池に対して行うステップ（ｂ）とを備えている。
【００１０】
この充電方法では、単電池のそれぞれの端子間電圧値が第１電圧値を超えないように組電池を充電する。よって、組電池を構成する単電池のそれぞれを満充電させることができる。従って、この充電方法により充電された組電池を用いて電子機器を駆動させると、電子機器の駆動時間を確保できる。
【００１１】
本発明の第１の充電方法では、ステップ（ｂ）の後において単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したときには、充電電流値を第２電流値から第３電流値へ下げて充電電流値が第３電流値である定電流充電を組電池に対して行うステップ（ｃ）をさらに備えていることが好ましい。この充電方法では、充電電流は多段階に亘って減少する。
【００１２】
本発明の第１の充電方法では、第１電圧値は過電圧保護電圧値であることが好ましい。これにより、組電池を構成する単電池のそれぞれに過電圧が印加されることを抑止できる。なお、「過電圧保護電圧値」は、単電池に過電圧が印加されることを抑止するために設定された電圧値である。単電池としてリチウムイオン二次電池を使用する場合、単電池の充電電圧値が４．１〜４．２Ｖであるので、過電圧保護電圧値を例えば４．３〜４．４Ｖに設定すればよい。
【００１３】
本発明の第１の充電装置は、本発明の第１の充電方法を用いて電池パック内の組電池を充電する充電装置であり、電源供給回路と充電制御部とを備えている。電源供給回路は、組電池に充電電流を供給する回路である。充電制御部は、単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したという情報を電池パックから受信したときに充電電流値を下げるように電源供給回路を制御する。
【００１４】
本発明の第１の充電装置では、充電電流を組電池に供給する正極端子及び負極端子と、充電制御部に接続され、情報（単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したという情報）を電池パックから受信する信号用端子とを備えていることが好ましい。なお、この「信号用端子」は、単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したという情報を電池パックから受信するための端子である。
【００１５】
この構成では、単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達すると、情報が電池パックから信号用端子へ送信される。充電制御部は、信号用端子が情報を受信したことを検知すると、充電電流値を下げるように電源供給回路を制御する。
【００１６】
本発明の電池パックは、本発明の第１の充電装置により充電され、組電池と、電圧監視部と、温度測定部と、第１負極端子と、第１温度用端子と、スイッチとを備えている。温度測定部は、組電池の温度を測定する。第１負極端子は充電装置に設けられた負極端子に接続され、第１温度用端子は充電装置に設けられた温度用端子に接続され、組電池の温度を充電装置へ送信する。スイッチは、温度測定部に並列に接続されており、第１負極端子及び第１温度用端子にそれぞれ接続されている。電圧監視部は、単電池のそれぞれの端子間電圧値を監視し、単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したことを検知したときにはスイッチを開状態から閉状態へ切り替える。なお、この「温度用端子」は、組電池又は単電池の温度に関する情報を充電装置へ送信するための端子である。
【００１７】
この構成では、単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達すると、組電池又は単電池の温度に関する情報が電池パックから充電装置の信号用端子へ送信されなくなる。充電装置の充電制御部は、信号用端子が単電池の温度に関する情報を受信したことを検知すると、充電電流値を下げるように充電装置の電源供給回路を制御する。
【００１８】
本発明の第２の充電方法は、組電池を定電流充電するステップ（ｄ）と、単電池の何れかの端子間電圧値が第２電圧値に達しているときには、端子間電圧値が第２電圧値に達している単電池に対して充電電圧値が第２電圧値である定電圧充電を行うステップ（ｅ）とを備えており、ステップ（ｅ）では、端子間電圧値が第２電圧値に達していない単電池の充電電圧値は第２電圧値に達するまで上昇する。
【００１９】
この充電方法では、本発明の第１の充電方法と同じく、単電池のそれぞれの端子間電圧値が第２電圧値を超えないように組電池を充電する。
【００２０】
本発明の第２の充電方法では、ステップ（ｅ）において、端子間電圧値が第２電圧値に達している単電池に供給する充電電流値は、端子間電圧値が第２電圧値に達していない単電池に供給する充電電流値と同一であることが好ましい。つまり、本発明の第２の充電方法では、単電池のそれぞれには、別々の電源供給回路から充電電流が供給されるのではなく共通の電源供給回路から充電電流が供給される。
【００２１】
後述の好ましい実施形態では、単電池はリチウムイオン二次電池であり、第２電圧値は４．２Ｖである。
【００２２】
本発明の第２の充電装置は、本発明の第２の充電方法を用いて電池パック内の組電池を充電する充電装置であり、電源供給回路と、充電制御部とを備えている。電源供給回路は、組電池に充電電流を供給する。充電制御部は、単電池のそれぞれの端子間電圧値を監視し、単電池の何れかの端子間電圧値が第２電圧値に達したときに端子間電圧値が第２電圧値に達している単電池に対して充電電圧値が第２電圧値である定電圧充電を行うように電源供給回路を制御する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電子機器の駆動時間を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、従来の充電システムのブロック図である。
【図２】図２は、従来の充電システムを用いて組電池を充電したときの組電池の端子間電圧、単電池の端子間電圧、充電電流及び充電容量のそれぞれの時間変化を示すグラフ図である。
【図３】図３は、従来のシステムにおける不具合を説明するためのグラフ図であり、組電池の端子間電圧、第１単電池の端子間電圧、第２単電池の端子間電圧及び充電電流のそれぞれの時間変化を示すグラフ図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態１に係る充電システムのブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態１に係る充電システムを用いて組電池を充電したときの組電池の端子間電圧、第１単電池の端子間電圧、電池パックから充電装置への信号強度、充電電流及び充電容量のそれぞれの時間変化を示すグラフ図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態１に係る充電方法を示すフロー図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態１の変形例に係る充電システムのブロック図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態１の変形例に係る充電システムを用いて組電池を充電したときの組電池の端子間電圧、第１単電池の端子間電圧、電池パックから充電装置への信号強度、充電電流及び充電容量のそれぞれの時間変化を示すグラフ図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態２に係る充電システムのブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態２に係る充電システムを用いて組電池１０を充電したときの組電池の端子間電圧、第１単電池の端子間電圧、第２単電池の端子間電圧及び充電電流のそれぞれの時間変化を示すグラフ図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態２に係る充電方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下では、本発明の実施形態を説明する前に、本願発明者らが本発明を完成させるにあたり検討したことを説明する。本願発明者らは、単電池の具体例としてリチウムイオン二次電池を例に挙げ、その充電方法を検討した。まず、従来の充電システム及び充電方法を示す。
【００２６】
図１は、従来の充電システムのブロック図である。図２は、図１に示す充電システムを用いて組電池を充電したときの組電池の端子間電圧の時間変化（図中のＬ２０１）、単電池の端子間電圧の時間変化（図中のＬ２０２）、充電電流の時間変化（図中のＬ２０３）及び充電容量の時間変化（図中のＬ２０４）を示すグラフ図である。なお、図２におけるＴｃは定電流充電が行われている期間を示しており、Ｔｖは定電圧充電が行われている期間を示している。
【００２７】
従来の充電システムでは、充電装置１０１の正極端子１０７ａ、負極端子１０７ｂ及び温度用端子１０７ｃがそれぞれ電池パック１０８の正極端子１０９ａ、負極端子１０９ｂ及び温度用端子１０９ｃに電気的に接続されると、充電電流１１６（電流値Ｉｉ）が充電装置１０１内の電源供給回路１０２から電池パック１０８内の組電池１１０へ供給される。これにより、組電池１１０への充電が開始する。
【００２８】
充電の初期では、充電電流値が一定である定電流充電が行われる。この定電流充電により、組電池１１０の端子間電圧が徐々に上昇する。そして、組電池１１０の端子間電圧値が所定値Ｖｆに到達すると（ｔ＝ｔ１）、定電流充電から定電圧充電へ移行する。この定電圧充電により、充電電流値は徐々に下がる。そして、充電電流値が微量な電流値Ｉｆ（例えば１００ｍＡ）まで低下すると、組電池１１０への充電が終了する。
【００２９】
また、不図示であるが、第１単電池１１０Ａ又は第２単電池１１０Ｂの端子間電圧値が過電圧保護電圧値Ｖｏｖに到達すると、電圧監視部１１２は、組電池１１０への充電を停止させる。これにより、過電圧が第１単電池１１０Ａ及び第２単電池１１０Ｂに印加されることを防止できる。
【００３０】
このように、従来の充電方法では、組電池１１０の端子間電圧値が所定値Ｖｆを超えないように組電池１１０を充電しており、第１単電池１１０Ａ又は第２単電池１１０Ｂの端子間電圧値が過電圧値Ｖｏｖに達すると組電池１１０への充電を停止させる。そのため、第１単電池１１０Ａ及び第２単電池１１０Ｂの安全性を低下させることなく組電池１１０を充電することができる。しかし、本願発明者らは、従来の充電方法では、組電池の充電容量値が設計時の充電容量値Ｃｓｅｔになるまで組電池を充電できない（組電池を満充電できない）場合があることを見出した。図３を用いてその不具合を説明する。
【００３１】
図３は、組電池の端子間電圧の時間変化（図中のＬ３０１）、第１単電池の端子間電圧の時間変化（図中のＬ３０２）、第２単電池の端子間電圧の時間変化（図中のＬ３０３）及び充電電流の時間変化（図中のＬ３０４）を示すグラフ図である。なお、図３におけるＴｃは定電流充電が行われている期間であり、図３におけるＴｖは定電圧充電が行われている期間である。
【００３２】
通常、組電池は、同一の条件で製造された単電池を直列に接続することにより構成される。よって、このような組電池を充電すると、充電完了後の単電池の充電容量値は互いに等しいと予想できる。ところが、実際には、複数の単電池を同一の条件で製造しても、製造された単電池の性能は互いに若干異なる。そのため、図３に示すように、定電流充電において第１単電池の端子間電圧値の方が第２単電池の端子間電圧値よりも高い等ということが起こる。従来の充電方法では、第１単電池の端子間電圧値と第２単電池の端子間電圧値とが互いに異なっていても第１単電池の端子間電圧値と第２単電池の端子間電圧値との合計値が所定値に達して時点で定電流充電から定電圧充電へ移行するので、充電が終了した組電池では、第１単電池の端子間電圧値（図３における「電圧１」）と第２単電池の端子間電圧値（図３における「電圧２」）とが互いに異なる場合がある。所定値Ｖｆは（単電池の充電電圧値）×（単電池の個数）であるので、第１単電池の端子間電圧値の方が第２単電池の端子間電圧値よりも大きいときには第２単電池が満充電されない虞がある。
【００３３】
このような組電池を用いて電子機器を駆動させると、単電池が過熱するなどの不具合が生じる場合がある。そのため、組電池の安全性を確保することは難しい。また、このような組電池を用いて電子機器を駆動させれば、充電容量値が最も小さい単電池の放電が終了した時点で電子機器の駆動時間が終了する。そのため、電子機器の駆動時間を確保することが難しくなる。このような不具合を解消するため、本願発明者らは、以下に示す２つの充電方法を想起した。
【００３４】
一つめの充電方法は、電池パック内において単電池のそれぞれの端子間電圧値を制御するというものである。具体的には、単電池の個数と同数の制御部が電池パック内に設けられており、各制御部は単電池の端子間電圧値が所定の値に達したときに充電電流値を下げるように充電装置内の電源供給回路を制御する。この充電方法では、単電池のそれぞれの端子間電圧値が所定の値を超えないように組電池を充電するため、単電池のそれぞれを満充電することができる。しかし、この充電方法では、単電池の個数と同数の制御部を電池パック内に設けるので、電池パックの大型化を招来する。
【００３５】
二つめの充電方法は、単電池のそれぞれの端子間電圧値が所定の値に達しているか否かという情報を電池パックから充電装置へ送信するというものである。具体的には、電池パック内には、単電池の個数と同数の判断部が設けられている。また、電池パックには、各判断部での判断結果を充電装置へ送信するための送信用端子が設けられており、充電装置には、各送信用端子に接続される受信用端子が設けられている。つまり、電池パックには、単電池の個数と同数の送信用端子が設けられており、充電装置には、単電池の個数と同数の受信用端子が設けられている。単電池の端子間電圧値が所定の値に達していると何れかの判断部が判断したときには、その情報は、その判断部に接続された送信用端子及びその送信用端子に接続された受信用端子を介して充電装置へ入力される。これにより、充電装置内の電源供給回路は充電電流値を下げる。この充電方法でも、上記一つめの充電方法と同じく、単電池のそれぞれの端子間電圧値が所定の値を超えないように組電池を充電するので単電池のそれぞれを満充電することができる。しかし、この充電方法では、組電池を構成する単電池の個数と同数の判断部を電池パック内に設けなければならず、組電池を構成する単電池の個数と同数の送信用端子を電池パックに取り付けなければならない。また、組電池を構成する単電池の個数と同数の受信用端子を電池パックに取り付けなければならない。そのため、電池パック及び充電装置の大型化を招来する。
【００３６】
本願発明者らは、検討を重ね、組電池を構成する単電池のそれぞれを満充電することができ、電池パック及び充電装置の小型化を維持することができる充電方法、充電装置及び電池パックを完成させた。以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されない。また、以下では、同一の部材に同一の符号を付け、その説明を省略する場合がある。
【００３７】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１における充電方法は、第１電流値を充電電流値とする定電流充電を組電池に対して行い、組電池を構成する単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したときに充電電流値を第１電流値から第２電流値へ下げて第２電流値を充電電流値とする定電流充電を組電池に対して行うというものである。以下では、この充電方法を実現可能な充電システムの構成及び動作を説明した後、この充電方法を詳細に説明する。
【００３８】
図４は、本実施形態における充電システムのブロック図である。
【００３９】
本実施形態における充電システムは、充電装置１と電池パック８とを備えている。
【００４０】
充電装置１には、正極端子７ａ、負極端子７ｂ、温度用端子７ｃ及び信号用端子７ｄが設けられている。温度用端子７ｃは、組電池１０又は各単電池の温度に関する情報を電池パック８から受信する端子である。信号用端子７ｄは、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達しているという情報を電池パック８から受信する端子である。第１電圧値は、単電池の充電電圧値よりも０．５〜１Ｖ程度高い電圧値であれば良く、過電圧保護電圧値（例えば４．３〜４．４Ｖ）であることが好ましい。また、充電装置１は、電源供給回路２と、充電制御部３と、基準電圧レギュレーター４と、抵抗分圧回路５と、充電電流検出部６とを有している。
【００４１】
電源供給回路２は、正極端子７ａ及び負極端子７ｂにそれぞれ接続されており、電池パック８内の組電池１０に充電電流１６を供給する。また、電源供給回路２は、充電制御部３からの出力に応じて、充電電流値を変更する。
【００４２】
充電制御部３は、組電池１０への充電を制御する。具体的には、充電制御部３は、組電池１０を構成する第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が基準電圧値を超えないように充電電圧値を制御する。この基準電圧値は、基準電圧レギュレーター４からの出力値であり、例えば４．２Ｖである。基準電圧レギュレーター４は抵抗分圧回路５を介して充電制御部３に接続されている。また、充電制御部３は、信号用端子７ｄに接続されており、第１単電池１０Ａ又は第２単電池１０Ｂの端子間電圧値が第１電圧値に達したという情報を信号用端子７ｄが電池パック８の信号用端子９ｄから受信したときには充電電流値を下げる。この充電電流値は、充電電流検出部６により検知される。
【００４３】
電池パック８には、正極端子９ａ、負極端子（第１負極端子）９ｂ、温度用端子（第１温度用端子）９ｃ及び信号用端子９ｄが設けられている。温度用端子９ｃは、組電池１０又は各単電池の温度に関する情報を充電装置１へ送信する端子である。信号用端子９ｄは、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達しているという情報を充電装置１へ送信する端子である。また、電池パック８は、組電池１０と、電圧監視部１２と、温度検出部１３とを有している。
【００４４】
組電池１０では、第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとが直列に接続されている。組電池１０の正極端子（第１単電池１０Ａの正極端子）は正極端子９ａに接続されており、組電池１０の負極端子（第２単電池１０Ｂの負極端子）は負極端子９ｂに接続されている。第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂは互いに同一の条件で製造された二次電池であり、二次電池の例としてはリチウムイオン二次電池を挙げることができる。
【００４５】
電圧監視部１２は、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値を監視しており、充電中に第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が第１電圧値に達しているか否かを判断する。さらに、電圧監視部１２は、信号用端子９ｄに接続されており、充電中に第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達していると判断したときには第１単電池１０Ａ又は第２単電池１０Ｂの端子間電圧値が第１電圧値に達したという情報を信号用端子９ｄへ出力する。
【００４６】
温度検出部１３は、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの温度を検出し、例えばサーミスタである。温度検出部１３は、負極端子９ｂ及び温度用端子９ｃに接続されている。
【００４７】
図５は、本実施形態における充電システムを用いて組電池１０を充電したときの組電池１０の端子間電圧の時間変化（図中のＬ１１）、第１単電池１０Ａの端子間電圧の時間変化（図中のＬ１２）、電池パック８から充電装置１への信号強度の時間変化（図中のＬ１３）、充電電流の時間変化（図中のＬ１４）及び充電容量の時間変化（図中のＬ１５）を示すグラフ図である。なお、以下では、定電流充電中において第１単電池１０Ａの方が第２単電池１０Ｂよりも端子間電圧値が高いと仮定する。
【００４８】
充電装置１の正極端子７ａ、負極端子７ｂ、温度用端子７ｃ及び信号用端子７ｄがそれぞれ電池パック８の正極端子９ａ、負極端子９ｂ、温度用端子９ｃ及び信号用端子９ｄに接続されると、充電装置１の電源供給回路２は一定電流（Ｉ１１）を電池パック８内の組電池１０に供給する。これにより、充電電流値がＩ１１である定電流充電が開始する。
【００４９】
充電電流値がＩ１１である定電流充電が進行するにつれて、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が上昇する。そのため、この定電流充電が開始すると、電池パック８内の電圧監視部１２は、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値を監視し、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達しているか否かを判断する。
【００５０】
どちらか一方の単電池（ここでは、第１単電池１０Ａであるが）の端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達したことを電池パック８内の電圧監視部１２が検知すると（ｔ＝Ｔ１１）、電圧監視部１２は、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達しているという情報を電池パック８の信号用端子９ｄへ出力する。本実施形態では、電圧監視部１２は、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達したと判断したときには、電池パック８の信号用端子９ｄから充電装置１の信号用端子７ｄへ送信される信号の強度をＬｏｗからＨｉｇｈへ切り替える。
【００５１】
上記信号強度の切り替えを充電装置１内の充電制御部３が検知すると、充電制御部３は、充電電流値をＩ１１からＩ１２へ下げるように電源供給回路２を制御する。これにより、電源供給回路２は、電池パック８内の組電池１０に供給する充電電流値をＩ１１からＩ１２へ下げて定電流充電を行う。このとき、電池パック８の内部抵抗値を変更することなく、充電電流値をＩ１１からＩ１２へ下げる。そのため、充電電流値をＩ１１からＩ１２へ下げると、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値は瞬時に下がる。
【００５２】
その後、充電電流値がＩ１２である定電流充電が進行するにつれ、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値は再び上昇し、第１単電池１０Ａの端子間電圧値は第１電圧値Ｖ１１に再び達する（ｔ＝Ｔ１２）。すると、上述の制御が行われる。
【００５３】
つまり、電池パック８内の電圧監視部１２は、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に再び達したと判断すると（ｔ＝Ｔ１２）、電池パック８の信号用端子９ｄから充電装置１の信号用端子７ｄへ送信される信号の強度をＬｏｗからＨｉｇｈへ切り替える。充電装置１内の充電制御部３は、電圧監視部１２による上記信号の強度の切り替えを検知して、充電電流値を下げるように電源供給回路２を制御する。これにより、電源供給回路２は、充電電流値をＩ１２よりも下げて組電池１０に対して定電流充電を行う。
【００５４】
充電電流値がＩ１２よりも下がると、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値は下がる。しかし、この定電流充電が進行するにつれて、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が上昇し、やがて、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達する。すると、上述の制御が再び行われる。その後、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達したことを電池パック８内の電圧監視部１２が検知したときに充電電流値が微量な電流値Ｉ１ｎ（例えば１００ｍＡ）であることを充電装置１内の充電制御部３が検知すると（ｔ＝Ｔ１３）、充電制御部３は、充電電流１６の供給を停止するように電源供給回路２を制御する。これにより、充電が終了する。
【００５５】
以上をまとめると、本実施形態に係る充電システムでは、Ｉ１１での定電流充電の間に第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達していることを電池パック８内の電圧監視部１２が検知すると、充電装置１内の電源供給回路２は充電電流値をＩ１１からＩ１２へ下げて定電流充電を組電池１０に対して行う。その後、Ｉ１２での定電流充電の間に第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達していることを電圧監視部１２が検知すると、電源供給回路２は、充電電流値をＩ１２よりも下げて定電流充電を組電池１０に対して行う。この一連の制御は、充電電流値が微量な電流値Ｉ１ｎになるまで行われる。
【００５６】
図６は、本実施形態に係る充電方法を示すフロー図である。
【００５７】
まず、ステップＳ１１では、接続を確認する。具体的には、電池パック８の正極端子９ａ、負極端子９ｂ、温度用端子９ｃ及び信号用端子９ｄがそれぞれ充電装置１の正極端子７ａ、負極端子７ｂ、温度用端子７ｃ及び信号用端子７ｄに接続されていることを確認する。その後、ステップＳ１２へ進む。
【００５８】
ステップＳ１２では、組電池１０に対して定電流充電を行う（ステップ（ａ））。具体的には、充電装置１内の電源供給回路２が一定の充電電流（充電電流値＝Ｉ１１）を電池パック８内の組電池１０に供給する。その後、ステップＳ１３へ進む。
【００５９】
ステップＳ１３では、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達しているか否かを判断する。この判断は、電池パック８内の電圧監視部１２により行われる。そして、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの端子間電圧値が何れも第１電圧値Ｖ１１に達していない場合には（Ｎｏ）、充電電流値をＩ１１から変更することなく定電流充電を続行する。一方、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達している場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１４へ進む（ステップ（ｂ））。
【００６０】
ステップＳ１４では、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値Ｖ１１に達しているという情報を電池パック８から充電装置１へ送信する。本実施形態では、電池パック８内の電圧監視部１２が、電池パック８の信号用端子９ｄから充電装置１の信号用端子７ｄへ送信される信号の強度をＬｏｗからＨｉｇｈへ切り替える。その後、ステップＳ１５へ進む。
【００６１】
ステップＳ１５では、充電電流値が微量な電流値Ｉ１ｎ（例えば１００ｍＡ）を超えているか否かを判断する。この判断は、充電装置１内の充電制御部３により行われる。そして、充電電流値が微量な電流値Ｉ１ｎ以下である場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１６へ進んで充電を終了させる。一方、充電電流値が微量な電流値Ｉ１ｎを超えている場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１７へ進む。
【００６２】
ステップＳ１７では、充電電流値を下げる（ステップ（ｂ））。具体的には、充電装置１内の充電制御部３が充電電流値をＩ１１からＩ１２へ下げるように充電装置１内の電源供給回路２を制御する。このとき、電池パック８の内部抵抗は増減しないので、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値は下がる。その後、ステップＳ１２へ戻って、Ｉ１２を充電電流値とする定電流充電を組電池１０に対して行う。そして、ステップＳ１５において充電電流値が微量な電流値Ｉ１ｎ以下となるまで、この制御を繰り返し行う。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態では、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が第１電圧値を超えないように組電池１０を充電する。第１電圧値は、充電電圧値よりも高い。よって、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができる。従って、図５に示すように、充電が終了した組電池１０の充電容量値を設計時の充電容量値Ｃｓｅｔまで高めることができる。これにより、本実施形態に係る充電システムにおいて充電された組電池１０又は本実施形態に係る充電方法に従って充電された組電池１０を用いて電子機器を駆動すれば、電子機器の駆動時間を確保することができる。
【００６４】
さらに、本実施形態では、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができるので、充電容量値が第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂ毎にばらつくことを抑止できる。よって、本実施形態に係る充電システムにおいて充電された組電池１０又は本実施形態に係る充電方法に従って充電された組電池１０を用いて電子機器を駆動すれば、電子機器の駆動中に第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの安全性が低下することを抑止できる。従って、電子機器を安全に使用することができる。
【００６５】
その上、第１電圧値を過電圧保護電圧値とすれば、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が過電圧保護電圧値を超えないように組電池１０を充電することができる。よって、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれに過電圧が印加されることを防止できるので、充電中に単電池の安全性が低下することを抑止できる。
【００６６】
それだけでなく、本実施形態では、単電池の個数と同数の制御部を電池パック内に設けることなく、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができる。また、単電池の個数と同数の判断部を電池パック内に設けることなく、単電池の個数と同数の信号用端子を電池パックに設けることなく、さらに、単電池の個数と同数の信号用端子を充電装置１に設けることなく、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができる。従って、電池パック８及び充電装置１の大型化を回避することができる。
【００６７】
なお、本実施形態は、以下に示す構成であっても良い。
【００６８】
充電電流値の低下量は特に限定されない。充電電流値の低下量が多すぎると、充電電流値の低下に起因する単電池の端子間電圧値の低下量が大きくなる。そのため、低下後の充電電流に要する時間が長くなるので好ましくない。また、充電電流値の低下量が少なすぎると、単電池の端子間電圧がすぐに第１電圧値に達するので、充電電流値を減少させる回数が増加する。そのため、この場合も充電電流に要する時間が長くなるので好ましくない。これらを勘案すると、充電電流値の低下量は、充電開始当初の充電電流の１０％以上２０％以下であることが好ましく、例えば１２．５％である。
【００６９】
別の言い方をすると、図５には充電電流値の低下回数が２回である場合を図示しているが、充電電流値の低下回数は３回以上であっても良い。
【００７０】
組電池を構成する単電池の個数は２個に限定されない。組電池を構成する単電池の個数が３個以上であっても、電池パックには１つの信号用端子が設けられていれば良く、充電装置には１つの信号用端子が設けられていれば良い。
【００７１】
組電池を構成する単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したことを充電装置に知らせる方法は、本実施形態における方法に限定されることはなく、以下の変形例において説明する方法であっても良い。
【００７２】
（変形例）
上記実施形態１に係る充電方法では、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したときには、電池パック８の信号用端子９ｄから充電装置１の信号用端子７ｄへ送信される信号の強度をＬｏｗからＨｉｇｈへ切り替える。本変形例に係る充電方法では、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したときには、電池パックから充電装置への信号の送信を一時的に停止する。以下では、上記実施形態１とは異なる部分を重点的に説明する。
【００７３】
図７は、本変形例に係る充電システムのブロック図である。図８は、本変形例における充電システムを用いて組電池１０を充電したときの組電池１０の端子間電圧の時間変化（図中のＬ１１）、第１単電池１０Ａの端子間電圧の時間変化（図中のＬ１２）、電池パック８から充電装置１への信号強度の時間変化（図中のＬ２３）、充電電流の時間変化（図中のＬ１４）及び充電容量の時間変化（図中のＬ１５）を示すグラフ図である。
【００７４】
本変形例に係る充電システムでは、充電装置１及び電池パック８はそれぞれ信号用端子を有しておらず、電池パック８はスイッチ１４を有している。
【００７５】
スイッチ１４は、温度検出部１３に並列に接続されており、負極端子９ｂ及び温度用端子９ｃに接続されている。電圧監視部１２は、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値を超えていると判断したときには、スイッチ１４を開状態から閉状態へ切り替える。
【００７６】
スイッチ１４が開状態のときには、組電池１０（又は単電池）の温度に関する情報が電池パック８の温度用端子９ｃ及び充電装置１の温度用端子７ｃを介して電池パック８から充電装置１へ送信される。スイッチ１４が開状態から閉状態に切り替わると、その情報が電池パック８から充電装置１へ送信されなくなる。つまり、スイッチ１４が開状態から閉状態に切り替わると、電池パック８の温度用端子９ｃから充電装置１の温度用端子７ｃへ送信される信号の強度がＨｉｇｈからＬｏｗになる。充電制御部３は、組電池１０（又は単電池）の温度に関する情報が充電装置１に入力されていないことを検知すると、第１単電池１０Ａ又は第２単電池１０Ｂの端子間電圧値が第１電圧値に達したと判断して、充電電流値を下げるように電源供給回路２を制御する。これにより、充電装置１内の電源供給回路２は充電電流値を下げる。
【００７７】
本変形例に係る充電方法では、上記実施形態１に係る充電方法のステップＳ１３において第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達していると判断したときには、ステップＳ１４において電池パック８内のスイッチ１４を開状態から閉状態へ切り替えればよい。
【００７８】
以上説明したように、本変形例と上記実施形態１とでは、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したことを充電装置１に知らせる具体的な方法が違う。従って、本変形例では、上記実施形態１において得られる効果と同一の効果を得ることができる。
【００７９】
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２における充電方法は、組電池に対して定電流充電を行い、組電池を構成する単電池の何れかの端子間電圧値が第２電圧値に達したときには端子間電圧値が第２電圧値に達している単電池に対してのみ定電圧充電を行うというものである。以下では、この充電方法を実現可能な充電システムの構成及び動作を説明した後、この充電方法を詳細に説明する。
【００８０】
図９は、本実施形態における充電システムのブロック図である。
【００８１】
本実施形態に係る充電システムは、充電装置３１と電池パック３８とを備えている。
【００８２】
充電装置３１には、正極端子７ａ、負極端子７ｂ、温度用端子７ｃ及び電位用端子７ｅが設けられている。温度用端子７ｃは、上記実施形態１において説明した通りである。電位用端子７ｅは、第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間における電位を電池パック８から受信する端子である。また、充電装置３１は、電源供給回路３２と、基準電圧レギュレーター４と、電圧算出部４１と、第１充電制御部４２と、第２充電制御部４３とを有している。
【００８３】
電源供給回路３２は、正極端子７ａ及び負極端子７ｂにそれぞれ接続されており、電池パック３８内の組電池１０に充電電流を供給する。また、電源供給回路３２は、第１充電制御部４２及び第２充電制御部４３からの出力に応じて、充電電流値を変更する。
【００８４】
電圧算出部４１は、電池パック３８内の第１単電池１０Ａの端子間電圧を算出する。具体的には、電圧算出部４１には、電池パック３８内の組電池１０の正極端子における電位が充電装置３１の正極端子７ａから入力され、第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間における電位が充電装置３１の電位用端子７ｅから入力される。電圧算出部４１は、充電装置３１の正極端子７ａからの入力値（組電池１０の正極端子における電位）から充電装置３１の電位用端子７ｅからの入力値（第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間の電位）を差し引くという演算を行い、これにより、電池パック３８内の第１単電池１０Ａの端子間電圧値を算出する。
【００８５】
第１充電制御部４２は、電池パック３８内の第１単電池１０Ａの充電電圧値を制御する。具体的には、第１充電制御部４２には、基準電圧値（例えば４．２Ｖ）が基準電圧レギュレータ４から入力され、電池パック３８内の第１単電池１０Ａの端子間電圧値が電圧算出部４１から入力される。第１充電制御部４２は、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第２電圧値に達しているか否かを判断し、その判断結果を電源供給回路３２に出力する。第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂはリチウムイオン二次電池であるので、第２電圧値は４．２Ｖであることが好ましい。
【００８６】
第２充電制御部４３は、電池パック３８内の第２単電池１０Ｂの充電電圧値を制御する。具体的には、第２充電制御部４３には、基準電圧値が基準電圧レギュレータ４から入力され、電池パック３８内の第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間における電位が電位用端子７ｅから入力される。第２充電制御部４３は、電池パック３８内の第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間における電位が第２電圧値に達しているか否かを判断し、その判断結果を電源供給回路３２に出力する。通常、電池パック３８の負極端子９ｂは接地されているので、電池パック３８内の第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間における電位は第２単電池１０Ｂの端子間電圧値である。
【００８７】
電池パック３８には、正極端子９ａ、負極端子９ｂ、温度用端子９ｃ及び電位用端子９ｅが設けられている。温度用端子９ｃは、上記実施形態１において説明した通りである。電位用端子９ｅは、第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間における電位を充電装置３１へ送信する端子である。また、電池パック３８は、組電池１０と、温度検出部１３と、保護スイッチ３９とを有している。
【００８８】
組電池１０及び温度検出部１３は、上記実施形態１において説明した通りである。
【００８９】
保護スイッチ３９は、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が過電圧保護電圧値に達したときに組電池への充電を停止させる。
【００９０】
図１０は、本実施形態に係る充電システムを用いて組電池１０を充電したときの組電池１０の端子間電圧の時間変化（図中のＬ３１）、第１単電池１０Ａの端子間電圧の時間変化（図中のＬ３２）、第２単電池１０Ｂの端子間電圧の時間変化（図中のＬ３３）及び充電電流の時間変化（図中のＬ３４）を示すグラフ図である。なお、図１０におけるＴｃは定電流充電が行われている期間を示している。また、以下では、定電流充電中において第１単電池１０Ａの方が第２単電池１０Ｂよりも端子間電圧値が高いと仮定する。
【００９１】
充電装置３１の正極端子７ａ、負極端子７ｂ、温度用端子７ｃ及び電位用端子７ｅがそれぞれ電池パック３８の正極端子９ａ、負極端子９ｂ、温度用端子９ｃ及び電位用端子９ｅに接続されると、充電装置３１の電源供給回路３２は一定電流（Ｉ３１）を電池パック３８内の組電池１０に供給する。これにより、組電池１０に対する定電流充電が開始する。
【００９２】
定電流充電が進行するにつれて、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が上昇する。そのため、この定電流充電が開始すると、充電装置３１内の第１充電制御部４２は、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第２電圧値Ｖ３１に達しているか否かを判断する。また、充電装置３１内の第２充電制御部４３は、第２単電池１０Ｂの端子間電圧値が第２電圧値Ｖ３１に達しているか否かを判断する。
【００９３】
詳細には、定電流充電が開始すると、電池パック３８の電位用端子９ｅが第１単電池１０Ａと第２単電池１０Ｂとの間における電位を測定する。測定されたその電位は、充電装置３１の電位用端子７ｅを経由して充電装置３１内の電圧算出部４１及び第２充電制御部４３へそれぞれ入力される。
【００９４】
電圧算出部４１では、入力された電位を基準電圧値から差し引く。このようにして、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が算出され、算出された第１単電池１０Ａの端子間電圧値は第１充電制御部４２へ入力される。第１充電制御部４２は、入力された第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第２電圧値Ｖ３１に達しているか否かを判断する。
【００９５】
第２充電制御部４３では、入力された電位が第２電圧値Ｖ３１に達しているか否かを判断する。
【００９６】
第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第２電圧値Ｖ３１に達したことを第１充電制御部４２が検知したときには（ｔ＝Ｔ３１）、第１充電制御部４２は、第２電圧値をＶ３１とする定電圧充電を第１単電池１０Ａに対して行うように電源供給回路３２を制御する。これにより、電源供給回路３２は、充電電流値を下げる。このとき、第２単電池１０Ｂの端子間電圧値は第２電圧値未満であるので、第２単電池１０Ｂに対しては端子間電圧値が第２電圧値に達するまで上昇するように充電が行われる。ここで、第１単電池１０Ａに供給される充電電流値は第２単電池１０Ｂに供給される充電電流値と同一であるので、電池パック３８の内部抵抗値を変更すればこの制御を実現することができる。具体的には、定電圧充電が進行するにつれ、第１単電池１０Ａの端子間電圧値を決定する電池パック３８の内部抵抗を増大させる一方、第２単電池１０Ｂの端子間電圧値を決定する電池パック３８の内部抵抗をそれほど増大させない。そして、電源供給回路３２は、充電電流値が微量な電流値Ｉ３ｎ（例えば１００ｍＡ）であることを検知したときには（ｔ＝Ｔ３２）、充電電流の供給を停止させる。これにより、充電が終了する。
【００９７】
以上をまとめると、本実施形態に係る充電システムでは、定電流充電の間に第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第２電圧値に達していることを第１充電制御部４２が検知すると、第１単電池１０Ａに対しては充電電圧値が第２電圧値である定電圧充電を行う一方、第２単電池１０Ｂに対してはその端子間電圧値が第２電圧値に達するまで上昇するように充電を行う。
【００９８】
図１１は、本実施形態に係る充電方法を示すフロー図である。
【００９９】
まず、ステップＳ３１では、接続を確認する。具体的には、電池パック３８の正極端子９ａ、負極端子９ｂ、温度用端子９ｃ及び電位用端子９ｅがそれぞれ充電装置３１の正極端子７ａ、負極端子７ｂ、温度用端子７ｃ及び電位用端子７ｅに接続されていることを確認する。その後、ステップＳ３２へ進む。
【０１００】
ステップＳ３２では、組電池１０への充電を開始する（ステップ（ｄ））。具体的には、充電装置３１内の電源供給回路３２が一定の充電電流（充電電流値＝Ｉ３１）を電池パック３８内の組電池１０に供給する。その後、ステップＳ３３へ進む。
【０１０１】
ステップＳ３３では、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が第２電圧値に達しているか否かを判断する。この判断は充電装置３１内の第１充電制御部４２及び第２充電制御部４３により行われる。そして、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第２電圧値に達していないと第１充電制御部４２が判断し、且つ、第２単電池１０Ｂの端子間電圧値が第２電圧値に達していないと第２充電制御部４３が判断した場合には（Ｎｏ）、充電電流値をＩ３１から変更することなく定電流充電を続行する。一方、第１単電池１０Ａの端子間電圧値が第２電圧値に達していると第１充電制御部４２が判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ３４へ進む。
【０１０２】
ステップＳ３４では、充電電流値が微量な電流値Ｉ３ｎ（例えば１００ｍＡ）を超えているか否かを判断する。そして、充電電流値が微量な電流値Ｉ３ｎ以下であると判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ３５へ進んで充電を終了させる。一方、充電電流値が微量な電流値Ｉ３ｎを超えていると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ３６へ進む。
【０１０３】
ステップＳ３６では、充電電流値を下げる（ステップ（ｅ））。これにより、第１単電池１０Ａに対しては、端子間電圧値が第２電圧値を超えないように充電が行われる。一方、第２単電池１０Ｂに対しては、端子間電圧値が第２電圧値に達するまで上昇するように充電が行われる。その後、ステップＳ３４へ戻る。そして、ステップＳ３４において充電電流値が微量な電流値Ｉ３ｎ以下であると判断するまで、この制御を繰り返す。
【０１０４】
以上説明したように、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が第２電圧値を超えないように組電池１０を充電する。第２電圧値が４．２Ｖであれば、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができる。従って、充電が終了した組電池１０の充電容量値を設計時の充電容量値まで高めることができる。これにより、本実施形態に係る充電システムにおいて充電された組電池１０又は本実施形態に係る充電方法に従って充電された組電池１０を用いて電子機器を駆動すれば、電子機器の駆動時間を確保することができる。
【０１０５】
さらに、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができれば、充電容量値が第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂ毎にばらつくことを抑止できる。よって、本実施形態に係る充電システムにおいて充電された組電池１０又は本実施形態に係る充電方法に従って充電された組電池１０を用いて電子機器を駆動すれば、電子機器の駆動中に第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂの安全性が低下することを抑止できる。従って、電子機器を安全に使用することができる。
【０１０６】
その上、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれの端子間電圧値が４．２Ｖを超えないように組電池１０を充電すれば、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂのそれぞれに過電圧が印加されることを防止できる。よって、充電中に単電池の安全性が低下することを抑止できる。
【０１０７】
それだけでなく、本実施形態では、単電池の個数と同数の制御部を電池パック内に設けることなく、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができる。また、単電池の個数と同数の判断部を電池パック内に設けることなく、単電池の個数と同数の信号用端子を電池パックに設けることなく、さらに、単電池の個数と同数の信号用端子を充電装置３１に設けることなく、第１単電池１０Ａ及び第２単電池１０Ｂをそれぞれ満充電させることができる。従って、電池パック３８及び充電装置３１の大型化を回避することができる。
【０１０８】
なお、本実施形態では、組電池を構成する単電池の個数は３個以上であっても良い。
【０１０９】
《その他の実施形態》
本発明は、以下に示す構成であっても良い。
【０１１０】
単電池は、リチウムイオン二次電池に限定されることはなく、ニッケル水素電池又はニッカド電池であっても良い。
【０１１１】
上記実施形態１における充電方法と上記実施形態２における充電方法とを組み合わせても良いし、上記実施形態１の変形例における充電方法と上記実施形態２における充電方法とを組み合わせても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
以上説明したように、本発明では、充電電圧にばらつきを生じさせることなく、２つ以上の単電池が直列に接続されて構成された組電池を充電できる。よって、本発明は、２つ以上の単電池が直列に接続されて構成された組電池を備えた充電システムに有用である。
【符号の説明】
【０１１３】
１        充電装置 
２        電源供給回路 
３        充電制御部 
４        基準電圧レギュレーター 
５        抵抗分圧回路 
６        充電電流検出部 
７ａ      正極端子 
７ｂ      負極端子 
７ｃ      温度用端子 
７ｄ      信号用端子 
７ｅ      電位用端子 
８        電池パック 
９ａ      正極端子 
９ｂ      負極端子 
９ｃ      温度用端子 
９ｄ      信号用端子 
９ｅ      電位用端子 
１０      組電池 
１０Ａ    第１単電池 
１０Ｂ    第２単電池 
１２      電圧監視部 
１３      温度検出部 
１４      スイッチ 
１６      充電電流 
３１      充電装置 
３２      電源供給回路 
３８      電池パック 
３９      保護スイッチ 
４１      電圧算出部 
４２      第１充電制御部 
４３      第２充電制御部 
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の単電池が直列に接続されて構成された組電池を充電する方法であって、
充電電流値が第１電流値である定電流充電を前記組電池に対して行うステップ（ａ）と、
前記単電池の何れかの端子間電圧値が第１電圧値に達したときには、前記充電電流値を前記第１電流値から第２電流値へ下げて前記充電電流値が前記第２電流値である定電流充電を前記組電池に対して行うステップ（ｂ）とを備えている充電方法。
【請求項２】
請求項１に記載の充電方法であって、
前記ステップ（ｂ）の後において前記単電池の何れかの端子間電圧値が前記第１電圧値に達したときには、前記充電電流値を前記第２電流値から第３電流値へ下げて前記充電電流値が前記第３電流値である定電流充電を前記組電池に対して行うステップ（ｃ）をさらに備えている充電方法。
【請求項３】
請求項１に記載の充電方法であって、
前記第１電圧値は、過電圧保護電圧値である充電方法。
【請求項４】
２つ以上の単電池が直列に接続されて構成された組電池を充電する方法であって、
前記組電池を定電流充電するステップ（ｄ）と、
前記単電池の何れかの端子間電圧値が第２電圧値に達したときには、端子間電圧値が前記第２電圧値に達している単電池に対して充電電圧値が前記第２電圧値である定電圧充電を行うステップ（ｅ）とを備え、
前記ステップ（ｅ）では、端子間電圧値が前記第２電圧値に達していない単電池の充電電圧値は、前記第２電圧値に達するまで上昇する充電方法。
【請求項５】
請求項４に記載の充電方法であって、
前記ステップ（ｅ）では、端子間電圧値が前記第２電圧値に達している単電池に供給する充電電流値は、端子間電圧値が前記第２電圧値に達していない単電池に供給する充電電流値と同一である充電方法。
【請求項６】
請求項４に記載の充電方法であって、
前記単電池は、リチウムイオン二次電池であり、
前記第２電圧値は、４．２Ｖである充電方法。
【請求項７】
請求項１に記載の充電方法を用いて電池パック内の前記組電池を充電する充電装置であって、
前記組電池に充電電流を供給する電源供給回路と、
前記単電池の何れかの端子間電圧値が前記第１電圧値に達したという情報を前記電池パックから受信したときに、前記充電電流値を下げるように前記電源供給回路を制御する充電制御部とを備えた充電装置。
【請求項８】
請求項７に記載の充電装置であって、
前記充電電流を前記組電池に供給する正極端子及び負極端子と、
前記充電制御部に接続され、前記情報を前記電池パックから受信する信号用端子とを備えている充電装置。
【請求項９】
請求項７に記載の前記充電装置により充電される電池パックであって、
前記組電池と、
前記単電池のそれぞれの端子間電圧値を監視する電圧監視部と、
前記組電池の温度を測定する温度測定部と、
前記充電装置に設けられた負極端子に接続される第１負極端子と、
前記充電装置に設けられた温度用端子に接続され、前記組電池の温度を前記充電装置へ送信する第１温度用端子と、
前記温度測定部に並列に接続されており、前記第１負極端子及び前記第１温度用端子にそれぞれ接続されたスイッチとを備え、
前記電圧監視部は、前記単電池の何れかの端子間電圧値が前記第１電圧値に達したことを検知したときには、前記スイッチを開状態から閉状態へ切り替える電池パック。
【請求項１０】
請求項４に記載の充電方法を用いて前記組電池を充電する充電装置であって、
前記組電池に充電電流を供給する電源供給回路と、
前記電源供給回路を制御する充電制御部とを備え、
前記充電制御部は、前記単電池のそれぞれの端子間電圧値を監視し、前記単電池の何れかの端子間電圧値が前記第２電圧値に達したときに端子間電圧値が前記第２電圧値に達している単電池に対して充電電圧値が前記第２電圧値である定電圧充電を行うように前記電源供給回路を制御する充電装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009119075.tif 000014
【図２】
2009119075.tif 000015
【図３】
2009119075.tif 000016
【図４】
2009119075.tif 000017
【図５】
2009119075.tif 000018
【図６】
2009119075.tif 000019
【図７】
2009119075.tif 000020
【図８】
2009119075.tif 000021
【図９】
2009119075.tif 000022
【図１０】
2009119075.tif 000023
【図１１】
2009119075.tif 000024
【国際調査報告】
2009119075.tif 000025
2009119075.tif 000026
2009119075.tif 000027
2009119075.tif 000028