(57)【要約】【課題】充電率が略１００％になるように充電することができる二次電池の充電装置を提供することを課題とする。【解決手段】所定の充電印加電圧値Ｅｔにより二次電池１０に大電流を流す主充電と、定格満充電平衡電圧値Ｅｅｑよりも低い最低チェック電圧値Ｅ０又は該最低チェック電圧値Ｅ０からインクリメントしていったチェック電圧値Ｅｃによる二次電池１０の充電状態のチェックと、を交互に繰り返しながら、このチェックで二次電池１０に流れる電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下になると、チェック電圧値Ｅｃをインクリメントして、今回のインクリメントと前回のインクリメントの間の所要時間が、前回のインクリメントと前々回のインクリメントの間の所要時間のｒ（ｒ≧１）倍を越えたときに、充電停止信号を出力するとともに二次電池１０の劣化状態を表示する二次電池の充電装置１を構成する。【選択図】図８
2006254640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電対象となる二次電池の定格満充電平衡電圧値よりも低い最低チェック電圧値から所定の刻み幅の電圧値でチェック電圧値をインクリメントしていく電圧値インクリメント手段と、
二次電池に前記定格満充電平衡電圧値よりも高いが不可逆化学反応領域には達しない所定の充電印加電圧値を供給する充電電圧供給手段と、
二次電池に印加する電圧値を前記充電電圧供給手段から供給される所定の充電印加電圧値、又は前記電圧値インクリメント手段から供給されるチェック電圧値に切り換える切換手段と、
二次電池に通電されている電流値を検出する電流検出手段と、
二次電池にチェック電圧値を印加している間に、前記電流検出手段によって検出された電流値が、判定基準電流値以下になったか否かを判定する電流判定手段と、
前記電流判定手段による判定で、前回のＹＥＳの判定から今回のＹＥＳの判定までの間の所要時間が、前々回のＹＥＳの判定から前回のＹＥＳの判定までの間の所要時間のｒ（ｒは１以上の実数）倍を越えたか否かを判定する満充電判定手段と、
二次電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、
二次電池にチェック電圧値を印加している間に、前記電圧検出手段によって検出された電圧値が、前記最低チェック電圧値よりも高いが前記定格満充電平衡電圧値よりも低い判定基準電圧値以上になったか否かを判定する電圧判定手段と、
前記電圧判定手段によりＹＥＳと判定されるまでの所要時間と、二次電池の充電が完了するまでの所要時間と、の比を演算する演算手段と、
前記演算手段により演算した比又は該比に基づく二次電池の劣化状態を表示する表示手段と、
を備え、
以下の第１ステップから第１０ステップに従って二次電池の充電を制御する二次電池の充電装置。
（第１ステップ）前記最低チェック電圧値で二次電池を微小時間印加して、該微小時間の間に、前記電流検出手段によって二次電池に通電されている電流値を検出するとともに、前記電圧検出手段によって二次電池の電圧値を検出する。
（第２ステップ）前記電圧判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、その所要時間を前記演算手段に記憶して次の第３ステップへ移行し、ＮＯと判定された場合は、そのまま次の第３ステップへ移行する。
（第３ステップ）前記電流判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、第５ステップへジャンプし、ＮＯと判定された場合は、次の第４ステップへ移行する。
（第４ステップ）前記切換手段により充電電圧を前記所定の充電印加電圧値に切り換えて、該所定の充電印加電圧値で二次電池を所定時間印加した後、前記切換手段により充電電圧を前記最低チェック電圧値に切り換え、前記第１ステップへ戻る。
（第５ステップ）前記電圧値インクリメント手段により、それまでのチェック電圧値に前記所定の刻み幅の電圧値をインクリメントした新たなチェック電圧値を設定する。
（第６ステップ）前記切換手段により充電電圧を前記所定の充電印加電圧値に切り換えて、該所定の充電印加電圧値で二次電池を所定時間印加した後、前記切換手段により充電電圧を前記新たなチェック電圧値に切り換え、該新たなチェック電圧値で二次電池を微小時間印加している間に、前記電流検出手段によって二次電池に通電されている電流値を検出するとともに、前記電圧検出手段によって二次電池の電圧値を検出する。
（第７ステップ）前記電圧判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、その所要時間を前記演算手段に記憶して次の第８ステップへ移行し、ＮＯと判定された場合は、そのまま次の第８ステップへ移行する。
（第８ステップ）前記電流判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、次の第９ステップへ移行し、ＮＯと判定された場合は、前記第６ステップへ戻る。
（第９ステップ）前記満充電判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、充電停止信号を出力して次の第１０ステップに移行し、ＮＯと判定された場合は、前記第５ステップへ戻る。
（第１０ステップ）前記演算手段で、前記電圧判定手段によりＹＥＳと判定されるまでの所要時間と、二次電池の充電が完了するまでの所要時間と、の比を演算して、前記表示手段に該比又は該比に基づく二次電池の劣化状態を表示する。
【請求項２】
充電対象となる二次電池の定格満充電平衡電圧値よりも低い最低チェック電圧値から所定の刻み幅の電圧値でチェック電圧値をインクリメントしていく電圧値インクリメント手段と、
二次電池に前記定格満充電平衡電圧値よりも高いが不可逆化学反応領域には達しない所定の充電印加電圧値又は該所定の充電印加電圧値よりも低い第２の所定の充電印加電圧値を供給する充電電圧供給手段と、
二次電池に印加する電圧値を前記充電電圧供給手段から供給される所定の充電印加電圧値、又は前記電圧値インクリメント手段から供給されるチェック電圧値に切り換える切換手段と、
二次電池に通電されている電流値を検出する電流検出手段と、
二次電池にチェック電圧値を印加している間に、前記電流検出手段によって検出された電流値が、判定基準電流値以下になったか否かを判定する電流判定手段と、
前記電流判定手段による判定で、前回のＹＥＳの判定から今回のＹＥＳの判定までの間の所要時間が、前々回のＹＥＳの判定から前回のＹＥＳの判定までの間の所要時間のｒ（ｒは１以上の実数）倍を越えたか否かを判定する満充電判定手段と、
二次電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により、二次電池に所定の充電印加電圧値を印加している間に検出された充電時電圧値と、二次電池にチェック電圧値を印加している間に検出されたチェック時電圧値と、の電圧差が所定の電圧差以上になったか否かを判定する電圧差判定手段と、
を備え、
以下の第１ステップから第１１ステップに従って二次電池の充電を制御する二次電池の充電装置。
（第１ステップ）前記最低チェック電圧値で二次電池を微小時間印加して、該微小時間の間に、前記電流検出手段によって二次電池に通電されている電流値を検出するとともに、前記電圧検出手段によって二次電池の電圧値を検出する。
（第２ステップ）前記電流判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、第６ステップへジャンプし、ＮＯと判定された場合は、次の第３ステップへ移行する。
（第３ステップ）前記切換手段により充電電圧を前記充電電圧供給手段から供給される所定の充電印加電圧値に切り換えて、該所定の充電印加電圧値で二次電池を所定時間印加して、該所定時間の間に、前記電圧検出手段によって二次電池の電圧値を検出する。
（第４ステップ）前記電圧差判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、次回の充電電圧への切り換えから前記充電電圧供給手段から供給される電圧値を前記第２の所定の充電印加電圧値に変更して次の第５ステップへ移行し、ＮＯと判定された場合は、そのまま次の第５ステップへ移行する。
（第５ステップ）前記所定時間の経過後、前記切換手段により充電電圧を前記電圧値インクリメント手段から供給される最低チェック電圧値に切り換えて、前記第１ステップへ戻る。
（第６ステップ）前記電圧値インクリメント手段により、それまでのチェック電圧値に前記所定の刻み幅の電圧値をインクリメントした新たなチェック電圧値を設定する。
（第７ステップ）前記切換手段により充電電圧を前記充電電圧供給手段から供給される所定の充電印加電圧値に切り換えて、該所定の充電印加電圧値で二次電池を所定時間印加し、該所定時間の間に、前記電圧検出手段によって二次電池の電圧値を検出する。
（第８ステップ）前記電圧差判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、次回の充電電圧への切り換えから前記充電電圧供給手段から供給される電圧値を前記第２の所定の充電印加電圧値に変更して次の第９ステップへ移行し、ＮＯと判定された場合は、そのまま次の第９ステップへ移行する。
（第９ステップ）前記所定時間の経過後、前記切換手段により充電電圧を前記電圧値インクリメント手段から供給される前記新たなチェック電圧値に切り換え、該新たなチェック電圧値で二次電池を微小時間印加している間に、前記電流検出手段によって二次電池に通電されている電流値を検出するとともに、前記電圧検出手段によって二次電池の電圧値を検出する。
（第１０ステップ）前記電流判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、次の第１１ステップへ移行し、ＮＯと判定された場合は、前記第７ステップへ戻る。
（第１１ステップ）前記満充電判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、充電停止信号を出力し、ＮＯと判定された場合は、前記第６ステップへ戻る。
【請求項３】
前記充電完了信号が出力されると、前記切換手段により充電電圧を前記充電電圧供給手段から供給される所定の充電印加電圧値に切り換えて、該所定の充電印加電圧値で二次電池を第２の所定時間印加した後、二次電池の充電を完了する、請求項１又は請求項２に記載の二次電池の充電装置。
【請求項４】
前記所要時間は、前記切換手段による前記チェック電圧値への切換回数をカウントすることで計測されることを特徴とする請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の二次電池の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素金属電池、鉛蓄電池等の二次電池を充電するための充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池の充電においては、充電の過程で、二次電池の持つ蓄電容量に対してどの程度まで充電されているかを知ることが重要である。
ところが、従来は、これを知る術はなく、従来の二次電池の充電装置は、二次電池内で起こる異常現象（温度上昇、―ΔＶ特性など）を検出することで、二次電池の充電を停止していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、このような充電方法では、過度に二次電池が充電されて、充電／放電の繰り返しに必要な二次電池の内部構造に欠陥が生じ、その結果、二次電池のサイクル寿命が縮まるという問題点があった。
【０００４】
そこで、このような問題点を鑑み、本願と同出願人によって、二次電池が満充電状態（充電率が１００％の状態）に達したかを定期的にチェックしながら、二次電池の内部構造に損傷を与えることなく適正且つ急速に充電を行うことができる二次電池の充電装置が発明されている（特許文献２参照）。
【０００５】
この二次電池の充電装置は、二次電池に大電流を流す主充電と、二次電池の満充電状態のチェックと、を交互に繰り返しながら、二次電池を充電している。
主充電では、二次電池に満充電平衡電圧値よりも高い所定の充電印加電圧値（充電率が略０％の二次電池に電圧を印加して、印加電圧を上昇させていったときに、該印加電圧に対する充電電流の増加率が減少していき、充電電流が上昇しなくなったときの、不可逆化学反応領域外の電流ピーク値に対応する所定の充電印加電圧値）を所定時間印加して、二次電池を充電する。
【０００６】
また、二次電池の満充電状態のチェックでは、二次電池に満充電平衡電圧値を微小時間印加している間に、二次電池に流れている電流値を検出し、該電流値と判定基準電流値とを比較して、二次電池が満充電状態に達したか否かをチェックする。
そして、この検出された電流値が判定基準電流値より大きいときは、二次電池がまだ満充電状態に達していないと判定して、再び主充電を行い、一方、検出された電流値が判定基準電流値以下のときには、二次電池が満充電状態に達したと判定して、ここで二次電池の充電を停止している。
【０００７】
この特許文献２に開示されている二次電池の充電装置では、充電する二次電池の種類に対応する満充電平衡電圧値と所定の充電印加電圧値とを手動でセットして前準備をした上で、充電を行うことになるが、その後、本願と同出願人によって、この前準備の手間を省き、二次電池の種類や型番等に関わらず、どのような二次電池であっても、その二次電池の満充電平衡電圧値を正確に探りながら、充電率が略１００％になるように充電することができる二次電池の充電装置が発明されている。
【０００８】
この発明は特願２００４−４９７８２号特許出願に記載されており、二次電池に充電対象となるどの種類の二次電池の定格満充電平衡電圧値よりも高いが不可逆化学反応領域には達しない所定の充電印加電圧値により二次電池に大電流を流す主充電と、充電対象となるどの種類の二次電池の定格満充電平衡電圧値よりも低い最低チェック電圧値又は該最低チェック電圧値からインクリメントしていったチェック電圧値による二次電池の充電状態のチェックと、を交互に繰り返しながら、第１の条件（二次電池の充電状態のチェックで二次電池に流れる電流値が判定基準電流値以下になるという条件）が満たされると、チェック電圧値をインクリメントして、第２の条件（今回のインクリメントと前回のインクリメントの間の所要時間が、前回のインクリメントと前々回のインクリメントの間の所要時間のｒ（ｒは１以上の実数）倍を越えるという条件）が満たされると、充電停止信号が出力されて、充電が停止されるように構成されている。
【特許文献１】特開平８−９５６３号公報
【特許文献２】特許第３４３０４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明では、本願の出願時点では出願公開されていない、この特願２００４−４９７８２号特許出願に記載されている発明を改良して、利便性の向上を図り、信頼性の向上を図った構成で、充電率が略１００％になるように充電することができる二次電池の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】
【００１０】
以上、発明が解決しようとする課題であり、次に、この課題を解決するための手段を説明する。
まず、請求項１に記載のように、充電対象となる二次電池の定格満充電平衡電圧値よりも低い最低チェック電圧値から所定の刻み幅の電圧値でチェック電圧値をインクリメントしていく電圧値インクリメント手段と、二次電池に前記定格満充電平衡電圧値よりも高いが不可逆化学反応領域には達しない所定の充電印加電圧値を供給する充電電圧供給手段と、二次電池に印加する電圧値を前記充電電圧供給手段から供給される所定の充電印加電圧値、又は前記電圧値インクリメント手段から供給されるチェック電圧値に切り換える切換手段と、二次電池に通電されている電流値を検出する電流検出手段と、二次電池にチェック電圧値を印加している間に、前記電流検出手段によって検出された電流値が、判定基準電流値以下になったか否かを判定する電流判定手段と、前記電流判定手段による判定で、前回のＹＥＳの判定から今回のＹＥＳの判定までの間の所要時間が、前々回のＹＥＳの判定から前回のＹＥＳの判定までの間の所要時間のｒ（ｒは１以上の実数）倍を越えたか否かを判定する満充電判定手段と、二次電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、二次電池にチェック電圧値を印加している間に、前記電圧検出手段によって検出された電圧値が、前記最低チェック電圧値よりも高いが前記定格満充電平衡電圧値よりも低い判定基準電圧値以上になったか否かを判定する電圧判定手段と、前記電圧判定手段によりＹＥＳと判定されるまでの所要時間と、二次電池の充電が完了するまでの所要時間と、の比を演算する演算手段と、前記演算手段により演算した比又は該比に基づく二次電池の劣化状態を表示する表示手段と、を備え、以下の第１ステップから第１０ステップに従って二次電池の充電を制御する二次電池の充電装置を構成する。
（第１ステップ）前記最低チェック電圧値で二次電池を微小時間印加して、該微小時間の間に、前記電流検出手段によって二次電池に通電されている電流値を検出するとともに、前記電圧検出手段によって二次電池の電圧値を検出する。
（第２ステップ）前記電圧判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、その所要時間を前記演算手段に記憶して次の第３ステップへ移行し、ＮＯと判定された場合は、そのまま次の第３ステップへ移行する。
（第３ステップ）前記電流判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、第５ステップへジャンプし、ＮＯと判定された場合は、次の第４ステップへ移行する。
（第４ステップ）前記切換手段により充電電圧を前記所定の充電印加電圧値に切り換えて、該所定の充電印加電圧値で二次電池を所定時間印加した後、前記切換手段により充電電圧を前記最低チェック電圧値に切り換え、前記第１ステップへ戻る。
（第５ステップ）前記電圧値インクリメント手段により、それまでのチェック電圧値に前記所定の刻み幅の電圧値をインクリメントした新たなチェック電圧値を設定する。
（第６ステップ）前記切換手段により充電電圧を前記所定の充電印加電圧値に切り換えて、該所定の充電印加電圧値で二次電池を所定時間印加した後、前記切換手段により充電電圧を前記新たなチェック電圧値に切り換え、該新たなチェック電圧値で二次電池を微小時間印加している間に、前記電流検出手段によって二次電池に通電されている電流値を検出するとともに、前記電圧検出手段によって二次電池の電圧値を検出する。
（第７ステップ）前記電圧判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、その所要時間を前記演算手段に記憶して次の第８ステップへ移行し、ＮＯと判定された場合は、そのまま次の第８ステップへ移行する。
（第８ステップ）前記電流判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、次の第９ステップへ移行し、ＮＯと判定された場合は、前記第６ステップへ戻る。
（第９ステップ）前記満充電判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、充電停止信号を出力して次の第１０ステップに移行し、ＮＯと判定された場合は、前記第５ステップへ戻る。
（第１０ステップ）前記演算手段で、前記電圧判定手段によりＹＥＳと判定されるまでの所要時間と、二次電池の充電が完了するまでの所要時間と、の比を演算して、前記表示手段に該比又は該比に基づく二次電池の劣化状態を表示する。
【００１１】
また、請求項２に記載のように、充電対象となる二次電池の定格満充電平衡電圧値よりも低い最低チェック電圧値から所定の刻み幅の電圧値でチェック電圧値をインクリメントしていく電圧値インクリメント手段と、二次電池に前記定格満充電平衡電圧値よりも高いが不可逆化学反応領域には達しない所定の充電印加電圧値又は該所定の充電印加電圧値よりも低い第２の所定の充電印加電圧値を供給する充電電圧供給手段と、二次電池に印加する電圧値を前記充電電圧供給手段から供給される所定の充電印加電圧値、又は前記電圧値インクリメント手段から供給されるチェック電圧値に切り換える切換手段と、二次電池にチェック電圧値を印加している間に、二次電池に通電されている電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段によって検出された電流値が、判定基準電流値以下になったか否かを判定する電流判定手段と、前記電流判定手段による判定で、前回のＹＥＳの判定から今回のＹＥＳの判定までの間の所要時間が、前々回のＹＥＳの判定から前回のＹＥＳの判定までの間の所要時間のｒ（ｒは１以上の実数）倍を越えたか否かを判定する満充電判定手段と、二次電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により、二次電池に所定の充電印加電圧値を印加している間に検出された充電時電圧値と、二次電池にチェック電圧値を印加している間に検出されたチェック時電圧値と、の電圧差が所定の電圧差以上になったか否かを判定する電圧差判定手段と、を備え、以下の第１ステップから第１１ステップに従って二次電池の充電を制御する二次電池の充電装置を構成する。
（第１ステップ）前記最低チェック電圧値で二次電池を微小時間印加して、該微小時間の間に、前記電流検出手段によって二次電池に通電されている電流値を検出するとともに、前記電圧検出手段によって二次電池の電圧値を検出する。
（第２ステップ）前記電流判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、第６ステップへジャンプし、ＮＯと判定された場合は、次の第３ステップへ移行する。
（第３ステップ）前記切換手段により充電電圧を前記充電電圧供給手段から供給される所定の充電印加電圧値に切り換えて、該所定の充電印加電圧値で二次電池を所定時間印加して、該所定時間の間に、前記電圧検出手段によって二次電池の電圧値を検出する。
（第４ステップ）前記電圧差判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、次回の充電電圧への切り換えから前記充電電圧供給手段から供給される電圧値を前記第２の所定の充電印加電圧値に変更して次の第５ステップへ移行し、ＮＯと判定された場合は、そのまま次の第５ステップへ移行する。
（第５ステップ）前記所定時間の経過後、前記切換手段により充電電圧を前記電圧値インクリメント手段から供給される最低チェック電圧値に切り換えて、前記第１ステップへ戻る。
（第６ステップ）前記電圧値インクリメント手段により、それまでのチェック電圧値に前記所定の刻み幅の電圧値をインクリメントした新たなチェック電圧値を設定する。
（第７ステップ）前記切換手段により充電電圧を前記充電電圧供給手段から供給される所定の充電印加電圧値に切り換えて、該所定の充電印加電圧値で二次電池を所定時間印加し、該所定時間の間に、前記電圧検出手段によって二次電池の電圧値を検出する。
（第８ステップ）前記電圧差判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、次回の充電電圧への切り換えから前記充電電圧供給手段から供給される電圧値を前記第２の所定の充電印加電圧値に変更して次の第９ステップへ移行し、ＮＯと判定された場合は、そのまま次の第９ステップへ移行する。
（第９ステップ）前記所定時間の経過後、前記切換手段により充電電圧を前記電圧値インクリメント手段から供給される前記新たなチェック電圧値に切り換え、該新たなチェック電圧値で二次電池を微小時間印加している間に、前記電流検出手段によって二次電池に通電されている電流値を検出するとともに、前記電圧検出手段によって二次電池の電圧値を検出する。
（第１０ステップ）前記電流判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、次の第１１ステップへ移行し、ＮＯと判定された場合は、前記第７ステップへ戻る。
（第１１ステップ）前記満充電判定手段による判定で、ＹＥＳと判定された場合、充電停止信号を出力し、ＮＯと判定された場合は、前記第６ステップへ戻る。
【００１２】
そして、請求項３に記載のように、前記充電完了信号が出力されると、前記切換手段により充電電圧を前記充電電圧供給手段から供給される所定の充電印加電圧値に切り換えて、該所定の充電印加電圧値で二次電池を第２の所定時間印加した後、二次電池の充電を完了する構成とする。
【００１３】
また、請求項４に記載のように、前記所要時間は、前記切換手段による前記チェック電圧値への切換回数をカウントすることで計測される構成とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、以上のように構成したことにより、次のような効果を奏する。
まず、請求項１に記載の発明によれば、二次電池の種類や型番等に関わらず、どのような二次電池であっても、その二次電池の満充電平衡電圧値を探り当てながら、充電率が略１００％になるように充電することができ、信頼性が向上する。また、この充電装置は、内部構造が一部破壊されて劣化している二次電池に対しても有効で、その二次電池の現時点の満充電平衡電圧値を探り当てて、現時点の蓄電容量に対して充電率が略１００％になるように充電することができる。さらに、この充電装置では、充電した二次電池の劣化状態を知ることができ、利便性が向上する。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明によれば、二次電池の種類や型番等に関わらず、どのような二次電池であっても、その二次電池の満充電平衡電圧値を探り当てながら、充電率が略１００％になるように充電することができ、信頼性が向上する。また、この充電装置は、内部構造が一部破壊されて劣化している二次電池に対しても有効で、その二次電池の現時点の満充電平衡電圧値を探り当てて、現時点の蓄電容量に対して充電率が略１００％になるように充電することができる。さらに、この充電装置では、充電過程で二次電池が過度に温度上昇することを防ぐことができ、信頼性が向上する。
【００１６】
そして、請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、さらに充電率が１００％に近づくように充電することができ、信頼性が向上する。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明によっても、請求項１から請求項３のうち何れか一項の発明と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に説明する二次電池の充電装置１は、充電時には、二次電池の内部構造を損傷させないように、不可逆化学反応領域Ｄ外で、最も高い印加電圧（所定の充電印加電圧値）Ｅｓを印加して二次電池１０に大電流を流し、定期的に、印加電圧を満充電平衡電圧値Ｅｅｑに切り換えて、二次電池１０が満充電状態に達したかをチェックしながら充電を行うところに特徴がある。この満充電平衡電圧値Ｅｅｑでの満充電状態のチェックでは、瞬時に精確に満充電状態を判定することができ、この充電装置１によれば、充電完了までの時間を３０分程度まで短縮することができ、また、過度な化学反応（酸化還元反応）を引き起こすことなく、満充電状態まで適正に充電ができ、その結果、二次電池の内部構造を痛めずサイクル寿命を５０００回以上に向上させることができる。
【００１９】
次に、図面を参照しながら、本発明の実施の一形態を説明する。
図１に示すように、二次電池の充電装置１は、商用交流電力を直流に変換する変圧、整流回路を含む電源部２と、ユーザがスタート操作等を行う操作手段としての操作スイッチ６と、二次電池１０の充電を制御するマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）４と、二次電池１０を満充電平衡電圧値Ｅｅｑ又は該満充電平衡電圧値Ｅｅｑを超える所定の充電印加電圧値Ｅｓ（図２参照。充電率が略０％の二次電池１０に印加した電圧を上昇させる中で印加電圧の上昇に対する充電電流の増加の割合（ΔＩ／ΔＥ）が減少して該充電電流が上昇しなくなったときの不可逆化学反応領域Ｄ外での電流ピーク値Ｉｓｏに対応する電圧値）で充電する充電制御回路５と、充電中又は充電完了等を報知する報知ランプ７と、二次電池１０の劣化状態等を表示する表示パネル８等を備え、マイコン４は入出力端子を介して電源部２、操作スイッチ６、充電制御回路５、報知ランプ７、表示パネル８等に接続されている。
【００２０】
制御手段であるマイコン４は、中央演算装置としてのマイクロプロセッシングユニット（以下、ＭＰＵ）４０と、リードオンリーメモリ（以下、ＲＯＭ）４１と、ランダムアクセスメモリ（以下、ＲＡＭ）４２と、パルス幅変調制御を行うＰＷＭ４３と、タイマ４４と、カウンタ４５と、二次電池１０に通電されている電流値を検出する電流検出手段としての電流検出部４６と、二次電池１０の端子間の電圧値を検出する電圧検出手段としての電圧検出部４７等を備えている。
【００２１】
充電制御手段である充電制御回路５は、電源部２からの電圧を所定の充電印加電圧値Ｅｓに下げて二次電池１０に供給する充電電圧供給手段としての充電電圧供給回路と、電源部２からの電圧を満充電平衡電圧値Ｅｅｑに下げて二次電池１０に供給するチェック電圧供給手段としてのチェック電圧供給回路と、二次電池１０に印加する電圧値を前記充電電圧供給回路から供給される所定の充電印加電圧値Ｅｓ又は前記チェック電圧供給回路から供給される満充電平衡電圧値Ｅｅｑに切り換える切換手段である切換スイッチと、を備え、そして、マイコン４の所定の１つの出力端子が電圧切換信号を出力する端子（電圧切換信号出力端子）に設定されて、前記切換スイッチで該電圧切換信号出力端子からの電圧切換信号を受信すると、二次電池１０に印加する電圧値が所定の充電印加電圧値Ｅｓ又は満充電平衡電圧値Ｅｅｑに切り換えられるように構成されている。
【００２２】
また、報知手段である報知ランプ７はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ランプ等で構成されており、表示手段である表示パネル８は液晶パネル等で構成されている。
【００２３】
次に、本発明の充電方法を説明する上で基本となる二次電池１０の充電電圧と充電電流との特性について、図２のグラフに基づいて説明する。
図２におけるグラフの横軸には電池端子電圧（印加電圧）Ｅ（Ｖ）を、また縦軸には充電電流Ｉ（ｍＡ）をとっており、充電率が異なる二次電池１０の電圧一電流特性をそれぞれ示している。
【００２４】
図２の破線で示すグラフαは、充電率が略０％の二次電池１０の充電時の電圧−電流特性を示しており、この場合は標準電圧Ｅ０（公称電圧）より低い電圧Ｅαを印加しても充電電流が流れ出す。この充電電流が流れ出す時の印加電圧（電池端子電圧）が開放電圧であり、この開放電圧は充電率が高いほど高くなる。
【００２５】
図２の一点鎖線で示すグラフβは、充電率が約５０％の二次電池１０の充電時における電圧−電流特性を示しており、印加電圧を（０（Ｖ）から）上昇させていったときに二次電池１０に充電電流が流れ始める開放電圧Ｅβは、充電率が略０％の二次電池１０の開放電圧Ｅαよりも高くなる。
【００２６】
図２の二点鎖線で示すグラフγは、充電率が約９０％の二次電池１０の充電時における電圧−電流特性を示しており、開放電圧はＥγ（Ｅγ＞Ｅβ）である。また、図２の実線で示すグラフδは、充電率が略１００％（１００％未満）の二次電池１０の充電時における電圧−電流特性を示しており、開放電圧はＥδ（Ｅδ＞Ｅγ）である。そして、充電率が１００％の（満充電状態の）二次電池１０の開放電圧の値が、満充電平衡電圧値Ｅｅｑ（Ｅｅｑ＞Ｅδ）である。
【００２７】
二次電池１０は充電率に応じた開放電圧Ｅα、Ｅβ、Ｅγ、Ｅδ等を越えると、略印加電圧に比例して充電電流が増大していき、所定の電圧（電圧一電流曲線における変曲点）を過ぎると、印加電圧に対する充電電流の増加率（ΔＩ／ΔＥ）は減少し、やがて、印加電圧を上昇させても充電電流は全く上昇しなくなり、充電電流は電流ピーク値Ｉｓｏに到達する。
【００２８】
このように、印加電圧に対する充電電流の増加率（ΔＩ／ΔＥ）が０となったときの電流ピーク値Ｉｓｏに対応する印加電圧値はＥｓとなり、この所定の充電印加電圧値Ｅｓは二次電池１０の種類や二次電池１０の劣化状態などによって決まる二次電池１０に固有の電圧値となる。
【００２９】
前記所定の充電印加電圧値Ｅｓを超える電圧が印加されると、二次電池１０は、内部で活物質の酸化還元反応がさらに進んで、電気分解反応を惹き起こし、負性抵抗特性が現れて、意図しない発熱反応や、膨潤等の異常により、ともすれば二次電池１０の内部構造の破壊に繋がる恐れがある。また、そこまでには至らないにしても、不可逆化学反応が伸展し二次電池１０のサイクル寿命に大きな影響を与えてしまう。このような、二次電池１０に悪影響を及ぼす不可逆化学反応が生じるような、充電電流と印加電圧との関係で画定される領域が、図２にて斜線で示す不可逆化学反応領域Ｄである。
【００３０】
従って、二次電池１０の充電においては、二次電池１０が満充電（充電率１００％）に至るまで、印加電圧に対する充電電流の相対値が反応分水嶺Ｌｄを越えて不可逆化学反応領域Ｄに入らないように印加電圧を制御することが必要となる。
【００３１】
ところで、二次電池１０の蓄電容量は、充電電流と充電時間との積で求められる。このため、充電時間を短くしようとすれば、充電電流を増やすことが必要である。
図２に示すように、充電率が略０％の二次電池１０に満充電平衡電圧値Ｅｅｑを印加すると、充電率が上昇するに連れて、二次電池１０に流れる充電電流はＩｅｑｏ（＜Ｉｓｏ）から減少していく。そして、二次電池１０が満充電状態（充電率１００％）に達したときには、充電電流は０（ｍＡ）となるため、満充電状態の判定が行いやすい。しかしながら、この満充電平衡電位Ｅｅｑによる充電では、前記所定の充電印加電圧値Ｅｓによる充電に比べて、充電電流が低く、充電時間がかなり長くなってしまう。
【００３２】
そこで、主充電では、二次電池１０に、不可逆化学反応領域Ｄ外で最も高い充電電流（電流ピーク値Ｉｓｏ）を流すことが可能な所定の充電印加電圧値Ｅｓを印加して、該二次電池１０に大電流を流し、そして、定期的に、二次電池１０に印加する電圧値を満充電平衡電圧値Ｅｅｑに切り換えて、二次電池１０が満充電状態に達したか否かのチェックを行うこととする。
なお、大電流充電のための印加電圧の値は、電流ピーク値Ｉｓｏに対応する前記所定の充電印加電圧値Ｅｓに限らず、それよりやや低い電流値に対応する電圧値（＜Ｅｓ）でもよい。
【００３３】
次に、本発明の二次電池の充電装置１に改良される前の、従来の二次電池の充電装置１について説明する。
この従来の二次電池の充電装置１は、後に示す本発明に係る二次電池の充電装置１の基本構成となっている。この従来の二次電池の充電装置１は、図１に示すように構成されており、マイコン４の読み出しと書き込みが可能な記憶手段であるＲＡＭ４２には、二次電池１０の種類毎に、満充電平衡電圧値Ｅｅｑと、該満充電平衡電圧値Ｅｅｑよりも高い前記の所定の充電印加電圧値Ｅｓと、が記憶されているとともに、満充電状態の判定に係る判定基準電流値Ｉｊ１（例えば、１０（ｍＡ））が記憶されている。また、マイコン４の読み出し専用の記憶手段であるＲＯＭ４１には、二次電池１０を満充電平衡電圧値Ｅｅｑで印加中に電流検出部４６で検出されたチェック電流値ｉと前記判定基準電流値Ｉｊ１を比較判定する電流判定手段としての電流判定プログラムが組み込まれている。
【００３４】
次に、図３を参照しながら従来の二次電池の充電装置１による充電の流れを説明する。
まず、ユーザが操作スイッチ６を切り換えて、今から充電する二次電池１０の種類をマイコン４に入力すると、該マイコン４中のＲＡＭ４２に予め記憶設定されたテーブルの中から、この二次電池１０の種類に相当する前記の所定の充電印加電圧値Ｅｓと、満充電平衡電圧値Ｅｅｑとがそれぞれ選択される。
【００３５】
この所定の充電印加電圧値Ｅｓと満充電平衡電圧値Ｅｅｑとは、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池等の二次電池の種類や蓄電容量、型番等によって決まる固有の値であり、例えば、ニッケル−カドミウム電池の場合、満充電平衡電圧値Ｅｅｑは約１．４１（Ｖ）、所定の充電印加電圧値Ｅｓはそれよりも高い約１．８０（Ｖ）として選択される。
【００３６】
次に、ユーザは操作スイッチ６を押すと、充電が開始されて（ステップＡ１）、二次電池１０は所定の充電印加電圧値Ｅｓで所定時間Ｔ１（例えば、５５（秒））継続して印加される（ステップＡ２）。そして、タイマ４４でこの所定時間Ｔ１の経過が計測されると、印加電圧が満充電平衡電圧値Ｅｅｑに切り換えられ（ステップＡ３）、この満充電平衡電圧値Ｅｅｑで二次電池１０を微小時間Ｔ２（例えば、５（秒））印加している間に、マイコン４のＲＯＭ４１内の電流検出部４６によって二次電池１０に流れている電流値ｉが検出される（ステップＡ４）。
【００３７】
そして、ＲＯＭ４１内の電流判定プログラムによって、この検出された電流値ｉと、判定基準電流値Ｉｊ１とが比較されて（ステップＡ５）、該電流値ｉが該判定基準電流値Ｉｊ１よりも大きければ、前記ステップＡ２に戻って、上述のフロー（充電制御）を繰り返し、一方、該電流値ｉが該判定基準電流値Ｉｊ１以下であれば、二次電池１０が満充電状態に達しているとして、ここで充電が停止される（ステップＡ６）。
【００３８】
以上のように、従来の二次電池の充電装置１によれば、二次電池１０の内部で過度な化学反応（酸化還元反応）を引き起こすことなく、二次電池１０を満充電状態まで適正に充電することができる。また、この充電装置１によれば、二次電池１０の内部構造に損傷を与えるのを防止することができるため、サイクル寿命を飛躍的に向上させることができる。さらに、この充電装置１は、主なる充電で、二次電池１０に満充電平衡電圧値Ｅｅｑ以上の所定の充電印加電圧値Ｅｓを印加して、該二次電池１０にかなり大きな充電電流を流しており、これにより充電時間を大幅に短縮することができる。
【００３９】
以上のように、本発明への改良前の従来の充電装置１は、定期的に二次電池１０に満充電平衡電圧値Ｅｅｑを印加して、その充電率が１００％に達しているか否かをチェックしながら、二次電池１０を充電しているが、ところが、次のような理由から、同じ種類（例えば、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素金属電池など）で同じ型番（例えば、単３型や単４型など）の二次電池１０であっても、充電率が１００％に達していないものがあることがその後にわかった。
【００４０】
この理由は、同じ種類で同じ型番の二次電池１０であっても、メーカの違い、機種の違い、使用履歴の違いなどによって、その蓄電容量や満充電平衡電圧値が微妙に異なり、また、外国製の二次電池１０の中には、種類、型番、メーカ、機種などが全て同じであっても、その蓄電容量や満充電平衡電圧値Ｅｅｑが異なるものもある。このために、従来の二次電池の充電装置１によって、同じ種類、同じ型番の二次電池１０を充電した場合に、その二次電池１０が持つ実際の満充電平衡電圧値と、充電装置１に設定されている満充電平衡電圧値Ｅｅｑとが微妙に違って、ある二次電池１０は充電率が９０％程度までしか充電されておらず、ある二次電池１０は充電率が１００％以上に過充電されていることもあった。
【００４１】
そこで、本発明に係る二次電池の充電装置１は、このような点を鑑み、次のように改良が図られている。
【００４２】
この本発明に係る二次電池の充電装置１も、図１に示すように構成されており、マイコン４と、充電制御回路５以外の構成は、前記従来の二次電池の充電装置１と略同様である。
【００４３】
次に、本発明に係る二次電池の充電装置１の第１実施例について説明する。
この第１実施例に係る二次電池の充電装置１では、マイコン４のＲＡＭ４２に、充電対象となる二次電池１０の定格満充電平衡電圧値Ｅｅｑよりも低い最低チェック電圧値Ｅ０と、充電対象となる二次電池１０の定格満充電平衡電圧値Ｅｅｑよりも高い最高チェック電圧値Ｅｎと、該最低チェック電圧値Ｅ０よりも高いが該定格満充電平衡電圧値Ｅｅｑよりも低い判定基準電圧値Ｅｊと、該満充電平衡電圧値Ｅｅｑを超えるが充電対象となるどの二次電池１０も不可逆化学反応領域Ｄには達しない所定の充電印加電圧値Ｅｔ（≦Ｅｓ）と、電圧値のインクリメントに係る所定の刻み幅の電圧値ΔＥと、満充電状態の判定に係る判定基準電流値Ｉｊ２（例えば、１（ｍＡ））と、が記憶されている。
【００４４】
マイコン４のＲＯＭ４１には、前記ＰＷＭ４３でのパルス幅変調制御に付設されるサブルーチンプログラムが組み込まれている。ＰＷＭ４３では、１周期をｎ（＝（Ｅｎ−Ｅ０）／ΔＥ）等分した時間刻み幅をｗとし、変数をｃ（ｃ＝１、２、・・・、ｎ）として、パルス幅ｃ・ｗのパルス波に変調を行い、サブルーチンプログラムでは、後述の条件が満たされた場合に、変数ｃを１からｎまで１ずつインクリメント（又はディクリメント）していくことで、パルス波のパルス幅ｃ・ｗを段階的に拡幅（又は減少）させている。なお、ここで、ｎは２以上の整数となるように、最高チェック電圧値Ｅｎ、最低チェック電圧値Ｅ０、所定の刻み幅の電圧値ΔＥが選択されている。
【００４５】
図４に示すように、マイコン４は多数の入出力端子を有し、この中の所定の１つの端子がＰＷＭ出力端子４８として設定されて、該ＰＷＭ出力端子４８から前記ＰＷＭ４３でパルス幅ｃ・ｗに変調されたパルス波が出力されるように構成されている。
【００４６】
前記充電制御回路５は、前記電源部２からの電圧を所定の充電印加電圧値Ｅｔに下げて二次電池１０に供給する充電電圧供給手段である充電電圧供給回路５６と、前記ＰＷＭ４３でパルス幅変調されたパルス波によりチェック電圧値Ｅｃを最低チェック電圧値Ｅ０から所定の刻み幅の電圧値ΔＥでインクリメントしていく電圧値インクリメント手段である電圧値インクリメント回路５０と、該電圧値インクリメント回路５０から出力されるチェック電圧値Ｅｃをその値で二次電池１０に供給するチェック電圧供給手段であるチェック電圧供給回路５７と、二次電池１０に印加する電圧値を該充電電圧供給回路５６から供給される所定の充電印加電圧値Ｅｔ又は該チェック電圧供給回路５７から供給されるチェック電圧値Ｅｃに切り換える切換手段としての切換スイッチ５８と、を備え、そして、マイコン４の所定の１つの出力端子が電圧切換信号を出力する端子（電圧切換信号出力端子）に設定されて、前記切換スイッチ５８で該電圧切換信号出力端子からの電圧切換信号を受信すると、二次電池１０に印加する電圧値が所定の充電印加電圧値Ｅｔ又はチェック電圧値Ｅｃに切り換えられるように構成されている。
【００４７】
さらに、マイコン４のＲＯＭ４１には、二次電池１０をチェック電圧値Ｅｃで印加中に電流検出部４６で検出された電流値ｉが前記判定基準電流値Ｉｊ２（例えば、１（ｍＡ））以下になったか否かを判定する電流判定プログラムと、該電流判定プログラムによる判定で、前回のＹＥＳの判定（二次電池１０にチェック電圧値Ｅｃ−１を印加している間に検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下との判定）から今回のＹＥＳの判定（二次電池１０にチェック電圧値Ｅｃを印加している間に検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下との判定）までの間に、充電制御回路５によるチェック電圧値Ｅｃへの切換回数を前記カウンタ４５でカウントして記録する計測プログラムと、該電流判定プログラムによる判定で、前回のＹＥＳの判定から今回のＹＥＳの判定までのチェック電圧値Ｅｃへの切換回数が前々回のＹＥＳの判定から前回のＹＥＳの判定までのチェック電圧値Ｅｃ−１への切換回数のｒ（ｒは１以上の実数であり、ベストモードは１≦ｒ≦２）倍を越えたか否かを判定する満充電判定プログラムと、二次電池１０をチェック電圧値Ｅｃで印加中に電圧検出部４７によって検出された電圧値ｅが前記判定基準電圧値Ｅｊ以上になったか否かを判定する電圧判定プログラムと、該電圧判定プログラムによりＹＥＳと判定されるまでの所要時間と、二次電池１０の充電が完了するまでの所要時間と、の比を演算する演算プログラムと、が組み込まれている。
ただし、この計測プログラムによる切換回数のカウントと、満充電判定プログラムによる判定とは、ｃ≧２の場合に行われるものとする。
【００４８】
以上のように、本発明の第１実施例に係る二次電池の充電装置１では、そのマイコン４のＲＯＭ４１に、電流判定手段である電流判定プログラムと、満充電判定手段である満充電判定プログラムと、計測手段である計測プログラムと、電圧判定手段である電圧判定プログラムと、演算手段である演算プログラムと、が格納されている。
【００４９】
なお、計測プログラムと満充電判定プログラムとは上記構成に限らず、計測プログラムは、前記電流判定プログラムによる判定で、前回のＹＥＳの判定から今回のＹＥＳの判定までの間の所要時間をタイマ４４で計測する構成とし、満充電判定プログラムは電流判定プログラムによる判定で、前回のＹＥＳの判定から今回のＹＥＳの判定までの間の所要時間が、前々回のＹＥＳの判定から前回のＹＥＳの判定までの間の所要時間のｒ倍を越えたか否かを判定する構成としてもよい。
【００５０】
次に、本発明に係る二次電池の充電装置１での充電の概要を説明する。
この本発明に係る二次電池の充電装置１による充電を、陸上競技の走り高跳びに例えて説明すると、ここに、その高飛び能力が正確にはわからない競技者（満充電平衡電圧値が正確にはわからない二次電池）がいるとする。
【００５１】
まず、バーの高さを最低高さ（最低チェック電圧値Ｅ０）に設定して、競技（充電）を行い、競技者がこの最低高さをクリアー（電流判定プログラムによる判定で、検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下と判定）すると、そのクリアーまでに要した試技の回数を記録しておく。通常の走り高跳びのルールでは、試技の回数は３回まであるが、ここでのルールは、試技の回数は前回の高さ（チェック電圧値Ｅｃ−１）でその高さをクリアーするまでに要した回数のｒ倍以内とする。例えば、このｒは２として、前回の高さ（チェック電圧値Ｅｃ−１）でその高さをクリアーするまでに３回の試技を要した場合は、バーの高さ（電圧値）を所定高さ（所定の刻み幅の電圧値ΔＥ）上げた後の今回の高さ（新たなチェック電圧値Ｅｃ）では試技の回数は６回までとして、６回を越えると（満充電判定プログラムによる判定）、そこで競技（充電）を終了するものとする。
【００５２】
図５は図２における矢視Ｐの部分を拡大した図であり、ニッケル−水素電池を例に挙げて説明する。
電圧−電流特性は、充電が進むに連れて（充電率が上昇するに連れて）、図５中の矢印の方向に推移していき、反応分水嶺Ｌｄに沿う直線が充電率１００％の直線となる。
まず、最低チェック電圧値Ｅ０を１．４０（Ｖ）に設定して、満充電平衡電圧値Ｅｅｑを超えるが不可逆化学反応領域Ｄには達しない所定の充電印加電圧値Ｅｔによる充電と、該最低チェック電圧値Ｅ０による充電状態のチェックとを繰り返していく。この最低チェック電圧値Ｅ０によるチェック回数が増えるに従って、チェック時に検出される電流値ｉは減少していき、図５中の１．４０（Ｖ）上の太線に沿って下降していく。そして、例えば、２０回目の最低チェック電圧値Ｅ０によるチェックで、検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下と判定されたとする。
【００５３】
そして、前記電圧値インクリメント装置によって、次のチェック電圧値Ｅ１を、最低チェック電圧値Ｅ０から０．０１（Ｖ）上げて１．４１（Ｖ）に設定し、このチェック電圧値Ｅ１による最初の充電状態チェックでは、ニッケル−水素電池に２（ｍＡ）弱の電流が流れ、該チェック電圧値Ｅ１によるチェック回数が増えるに従って、チェック時に検出される電流値ｉは減少していき、図５中の１．４１（Ｖ）上の太線に沿って下降していく。そして、例えば、３回目の充電状態チェックで、検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下と判定されたとする。この検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下と判定されるまでのチェック回数（３回）は前回の最低チェック電圧値Ｅ０で検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下と判定されるまでのチェック回数（２０回）よりも少なく、従って、さらに充電を続けるものとする。
【００５４】
そして、前記ＰＷＭ４３によるパルス幅変調制御によって、その次のチェック電圧値Ｅ２をチェック電圧値Ｅ１から０．０１（Ｖ）上げて１．４２（Ｖ）に設定し、このチェック電圧値Ｅ２による最初の充電状態チェックでは、ニッケル−水素電池に約２（ｍＡ）の電流が流れ、該チェック電圧値Ｅ１によるチェック回数が増えるに従って、チェック時に検出される電流値ｉは減少していき、図５中の１．４２（Ｖ）上の太線に沿って下降していく。そして、例えば、３回目の充電状態チェックで、検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下と判定されたとする。この検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下と判定されるまでのチェック回数（３回）は前回のチェック電圧値Ｅ１で検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下と判定されるまでのチェック回数（３回）と同じで、従って、この場合も、さらに充電を続けるものとする。
【００５５】
以後、同様に充電状態をチェックしていき、１．４７（Ｖ）のチェック電圧値で、検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下と判定されるまでのチェック回数が、その前の１．４６（Ｖ）のチェック電圧値で、検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下と判定されるまでのチェック回数の２倍（６回）を越えると、ここで、ニッケル−水素電池の充電を停止する。このように二次電池を充電することで、該二次電池の充電率は略１００％となる。
【００５６】
図６は上述のルールに従って、二次電池１０にチェック電圧値Ｅｃと所定の充電印加電圧値Ｅｔとを交互に印加しながら、充電を行ったときの二次電池１０の端子間電圧値ｅの変化を示すグラフであり、満充電状態に近づくに連れて、二次電池１０が若干温度上昇する結果、二次電池１０の端子間電圧値ｅが若干上昇していくことがわかった。この二次電池１０の温度上昇は、充電時間の短縮を図るべく、二次電池１０に満充電平衡電圧値Ｅｅｑよりも高いが不可逆化学反応領域Ｄには達しない所定の充電印加電圧値Ｅｔを印加して二次電池１０に大電流を流すために、二次電池１０の内部抵抗が発熱し、この発熱に伴い二次電池１０の内部抵抗の抵抗値も上昇していて、二次電池１０の端子間電圧値ｅが上昇するということがわかった。
【００５７】
この特性を応用して二次電池１０の劣化状態の判定を行い、以下、この方法について説明する。図７は劣化状態の異なる二次電池１０にチェック電圧値Ｅｃと所定の充電印加電圧値Ｅｔとを交互に印加しながら、充電を行ったときのチェック電圧値Ｅｃ印加時の二次電池１０の端子間電圧値ｅｃの変化を示すグラフであり、実線で示すグラフεは殆んど劣化していない二次電池１０、点線で示すグラフζはやや劣化して蓄電容量が減少している二次電池１０、一点鎖線で示すグラフηはかなり劣化して蓄電容量もかなり減少している二次電池１０の端子間電圧値ｅｃの変化を示し、グラフε→グラフζ→グラフηと劣化度が進行していく程、満充電状態に達するまでの所要時間Ｔｂ（Ｔｂ１＞Ｔｂ２＞Ｔｂ３）が短くなることがわかる。また、インクリメントしていったチェック電圧値Ｅｃを二次電池１０に印加しているときの二次電池１０の端子間電圧値ｅｃが、最低チェック電圧値Ｅ０よりも高いが定格満充電平衡電圧値Ｅｅｑよりも低い判定基準電圧値Ｅｊに達するまでの所要時間Ｔａ（Ｔａ１＞Ｔａ２＞Ｔａ３）も、二次電池１０の劣化度が進行している程、短くなることがわかる。
【００５８】
そして、この所要時間Ｔａと所要時間Ｔｂに関し、二次電池１０の劣化度が進行する程、所要時間Ｔａが短くなる度合いの方が、所要時間Ｔｂが短くなる度合いよりも大きいことがわかり、そこで、所要時間Ｔａと所要時間Ｔｂとの比、例えば、所要時間Ｔｂに対する所要時間Ｔａの比（Ｔａ／Ｔｂ）を求めることで、二次電池１０の劣化の進行具合を知ることができる。すなわち、この比（Ｔａ／Ｔｂ）が小さくなる程、二次電池１０の劣化が進行しており、図７においては、（Ｔａ１／Ｔｂ１）＞（Ｔａ２／Ｔｂ２）＞（Ｔａ３／Ｔｂ３）となり、３本の二次電池１０の中で、最も劣化が進行しているのはグラフηの二次電池１０Ｃで、その次に劣化が進行しているのはグラフζの二次電池１０で、最も劣化していないのがグラフεの二次電池１０であることがわかる。
【００５９】
以上の２つの理論（満充電平衡電圧値Ｅｅｑが正確にわからない二次電池１０の充電で、チェック電圧値Ｅｃをインクリメントしていってその二次電池１０の満充電平衡電圧値Ｅｅｑを探りながら充電を行う理論と、二次電池１０の劣化度を求める理論）に基づき、本発明の第１実施例に係る二次電池の充電装置１では充電を行うように構成している。
【００６０】
次に、図８から図１０を参照しながら、本発明の第１実施例に係る二次電池の充電装置１による充電の流れを説明する。
まず、ユーザは充電装置１に二次電池１０をセットして、操作スイッチ６を操作すると、二次電池１０は充電装置１による測定対象となる全ての種類、全ての型番の二次電池の定格満充電平衡電圧値よりも低い最低チェック電圧値Ｅ０（例えば、１．４０（Ｖ））で微小時間Ｔ２（例えば、５（秒））印加される（ステップＢ１）。
【００６１】
この最低チェック電圧値Ｅ０で二次電池１０を微小時間Ｔ２印加している間に、電流検出部４６によって二次電池１０に流れている電流値ｉが検出されるとともに（ステップＢ２）、電圧検圧部４７によって二次電池１０の端子間の電圧値ｅｃが検出される（ステップＢ３）。
【００６２】
そして、前記電圧判定プログラムで、この検出された電圧値ｅｃの判定が行われ（ステップＢ４）、この電圧判定プログラムによる判定で、ＹＥＳと判定された場合、すなわち、この検出された電圧値ｅｃが判定基準電圧値Ｅｊ以上になったと判定された場合、充電開始からのこのときまでの所要時間Ｔａが前記演算プログラムに記憶されて（ステップＢ５）、ステップＢ６へ移行する。一方、この電圧判定プログラムによる判定で、ＮＯと判定された場合、すなわち、この検出された電圧値ｅｃが判定基準電圧値Ｅｊ未満と判定された場合は、そのままステップＢ６へ移行する。
【００６３】
また、前記電流判定プログラムで、この検出された電流値ｉの判定が行われ（ステップＢ６）、この電流判定プログラムによる判定で、ＹＥＳと判定された場合、すなわち、この検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下と判定された場合、ステップＢ８へ移行する。一方、この電流判定プログラムによる判定で、ＮＯと判定された場合、すなわち、この検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２を越えていると判定された場合は、次のステップＢ７へ移行する。
【００６４】
前記電流判定プログラムによる判定で、ＮＯと判定された場合は（ステップＢ６）、切換スイッチ５８により充電電圧が前記所定の充電印加電圧値Ｅｔに切り換えられて、該所定の充電印加電圧値Ｅｔで二次電池１０が所定時間Ｔ１（例えば、５５（秒））印加される（ステップＢ７）。この所定の充電印加電圧値Ｅｔで二次電池１０の充電が行われ、所定時間Ｔ１の印加経過後、切換スイッチ５８により充電電圧が前記最低チェック電圧値Ｅ０に切り換えられて、再び、前記ステップＢ１へ戻る。
【００６５】
前記電流判定プログラムによる判定で、ＹＥＳと判定された場合は（ステップＢ６）、前記ＰＷＭ４３でのパルス幅変調制御により、それまでのチェック電圧値Ｅｃ（最低チェック電圧値Ｅ０を含む）に前記所定の刻み幅の電圧値ΔＥ（例えば、０．０１（Ｖ））が加算されて新たなチェック電圧値Ｅｃ（＝Ｅｃ−１＋ΔＥ）が設定されるとともに（ステップＢ８）、切換スイッチ５８により充電電圧が前記所定の充電印加電圧値Ｅｔに切り換えられて、該所定の充電印加電圧値Ｅｔで二次電池１０が所定時間Ｔ１（例えば、５５（秒））印加される（ステップＢ９）。
【００６６】
そして、この所定時間Ｔ１の経過後、切換スイッチ５８により充電電圧がこの新たなチェック電圧値Ｅｃに切り換えられて、該新たなチェック電圧値Ｅｃで二次電池１０が微小時間Ｔ２印加され（ステップＢ１０）、この微小時間Ｔ２の間に、電流検出部４６によって二次電池１０に流れている電流値ｉが検出されるとともに（ステップＢ１１）、電圧検出部４７によって二次電池１０の端子間の電圧値ｅｃが検出される（ステップＢ１２）。
【００６７】
そして、前記電圧判定プログラムで、この検出された電圧値ｅｃの判定が行われ（ステップＢ１３）、この電圧判定プログラムによる判定で、ＹＥＳと判定された場合、すなわち、この検出された電圧値ｅｃが判定基準電圧値Ｅｊ以上になったと判定された場合、充電開始からこのときまでの所要時間Ｔａが前記演算プログラムに記憶されて（ステップＢ１４）、ステップＢ１５へ移行する。一方、この電圧判定プログラムによる判定で、ＮＯと判定された場合、すなわち、この検出された電圧値ｅｃが判定基準電圧値Ｅｊ未満と判定された場合は、そのままステップＢ１５へ移行する。
【００６８】
また、前記電流判定プログラムで、この検出された電流値ｉの判定が行われ（ステップＢ１５）、この電流判定プログラムによる判定で、ＹＥＳと判定された場合、すなわち、この検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下と判定された場合、次のステップＢ１６へ移行する。一方、この電流判定プログラムによる判定で、ＮＯと判定された場合、すなわち、この検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２を越えていると判定された場合は、前記ステップＢ９へ戻る。
【００６９】
前記電流判定プログラムによる判定で、ＹＥＳと判定された場合（ステップＢ１５）、前記満充電判定プログラムによって前記電流判定プログラムによる前回のＹＥＳの判定（検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下との判定）から今回のＹＥＳの判定までの間に切り換えられた、チェック電圧値Ｅｃへの切換回数Ｎｃが、前々回のＹＥＳの判定から前回のＹＥＳの判定までの間のチェック電圧値Ｅｃ−１への切換回数Ｎｃ−１のｒ倍を越えているか否かの判定が行われる（ステップＢ１６）。
【００７０】
この切換回数Ｎｃは前記計測プログラムによって記録されており、この満充電判定プログラムによる判定で、ＹＥＳと判定された場合、すなわち、前記切換回数Ｎｃが前記切換回数Ｎｃ−１のｒ倍を越えていると判定された場合（ステップＢ１６）、充電停止信号が出力されて（ステップＢ１７）、二次電池１０の充電が停止される（ステップＢ１８）。一方、この満充電判定プログラムによる判定で、ＮＯと判定された場合、すなわち、前記切換回数Ｎｃが前記切換回数Ｎｃ−１のｒ倍以下と判定された場合は（ステップＢ１６）、前記ステップＢ８へ戻る。
【００７１】
なお、前記ステップＢ１７で、充電停止信号が出力されたときに、即座に二次電池１０の充電を停止してもよく、あるいは、追い充電を行ってある時間が経過した後に二次電池１０の充電を停止してもよい。後者の場合は、前記充電停止信号が出力されると、例えば、切換スイッチ５８により充電電圧を前記所定の充電印加電圧値Ｅｔに切り換えて、該所定の充電印加電圧値Ｅｔで二次電池１０を第２の所定時間Ｔ３印加した後、二次電池１０の充電を完了する。あるいは、前記充電停止信号が出力されると、前記所定の充電印加電圧値Ｅｔによる所定時間Ｔ１の電圧印加と、前記チェック電圧値Ｅｃによる微小時間Ｔ２の電圧印加とから成るサイクルを所定回数繰り返した後、二次電池１０の充電を完了するように構成してもよい。
このように充電することで、二次電池１０の充電率がさらに１００％に近づくように充電することができる。
【００７２】
そうして、二次電池１０の充電が停止されると（ステップＢ１８）、充電開始から充電停止までの所要時間Ｔｂが前記演算プログラムに記憶されて（ステップＢ１９）、該演算プログラムで、この二次電池１０の充電が完了するまでの所要時間Ｔｂに対する前記電圧判定プログラムによりＹＥＳと判定されるまでの所要時間Ｔａの比（Ｔａ／Ｔｂ）が演算されて（ステップＢ２０）、前記表示パネル８に該比（Ｔａ／Ｔｂ）又は該比（Ｔａ／Ｔｂ）に基づく二次電池１０の劣化状態が表示される（ステップＢ２１）。
【００７３】
前記の比（Ｔａ／Ｔｂ）に基づく二次電池１０の劣化状態の表示について説明すると、例えば、所要時間Ｔｂに対する所要時間Ｔａの比が９０％以上１００％以下のときは「劣化度Ａ」、該比が７０％以上９０％未満のときは「劣化度Ｂ」、該比が５０％以上７０％未満のときは「劣化度Ｃ」、該比が５０％未満のときは「劣化度Ｄ」等と表示パネル８に表示されて、ユーザは視覚を通じて二次電池１０の劣化状態を知ることができ、利便性の向上が図られている。この例によれば、「劣化度Ａ」→「劣化度Ｂ」→「劣化度Ｃ」→「劣化度Ｄ」となるに連れて、二次電池１０の内部構造の破壊等による劣化状態が進行しており、例えば、「劣化度Ｃ」に判定された二次電池１０では、時計など比較的消費電力の少ないものには使えるが、デジタルカメラ等消費電力の大きいものには適さないなど、この二次電池１０の劣化状態の表示は、ユーザにとっての判断の指標となり、利便性が向上する。
【００７４】
以上のような構成で、この本発明の第１実施例に係る二次電池の充電装置１によれば、二次電池１０の種類や型番等に関わらず、どのような二次電池１０であっても、その二次電池１０の満充電平衡電圧値を探り当てながら、充電率が略１００％になるように充電することができ、信頼性が向上する。さらに、この充電装置１は、内部構造が一部破壊されて劣化している二次電池１０に対しても有効で、その二次電池１０の現時点の満充電平衡電圧値を探り当てて、現時点の蓄電容量に対して充電率が略１００％になるように充電することができるとともに、充電した二次電池１０の劣化状態を知ることができて、利便性が向上する。
【００７５】
次に、本発明に係る二次電池の充電装置１の第２実施例について説明する。
この第２実施例に係る二次電池の充電装置１では、マイコン４のＲＡＭ４２に、充電対象となる二次電池１０の定格満充電平衡電圧値Ｅｅｑよりも低い最低チェック電圧値Ｅ０と、充電対象となる二次電池１０の定格満充電平衡電圧値Ｅｅｑよりも高い最高チェック電圧値Ｅｎと、該満充電平衡電圧値Ｅｅｑを超えるが充電対象となるどの二次電池１０も不可逆化学反応領域Ｄには達しない所定の充電印加電圧値Ｅｔ（≦Ｅｓ）と、該所定の充電印加電圧値Ｅｔよりもやや低い第２の所定の充電印加電圧値Ｅｕ（＜Ｅｔ）と、電圧値のインクリメントに係る所定の刻み幅の電圧値ΔＥと、満充電状態の判定に係る判定基準電流値Ｉｊ２（例えば、１（ｍＡ））と、所定の充電印加電圧値Ｅｔ印加時の二次電池１０の端子間電圧値ｅｔとチェック電圧値Ｅｃ印加時の二次電池１０の端子間電圧値ｅｃとの間の電圧差ｄ（＝ｅｔ−ｅｃ）の判定に係る所定の電圧差ｄｊと、が記憶されている。
【００７６】
マイコン４のＲＯＭ４１には、前記第１実施例に係る二次電池の充電装置１と同様に、前記ＰＷＭ４３でのパルス幅変調制御に付設されるサブルーチンプログラムが組み込まれている。また、前記充電制御回路５についても、前記第１実施例に係る二次電池の充電装置１と略同様の構成であるが、この第２実施例に係る二次電池の充電装置１では、充電電圧供給手段である充電電圧供給回路５６の構成が若干異なり、該充電電圧供給回路５６からは通常は前記所定の充電印加電圧値Ｅｔが供給されるが、以下で示す条件に達すると、該所定の充電印加電圧値Ｅｔよりもやや低い第２の所定の充電印加電圧値Ｅｕが供給されるように構成されている。
【００７７】
そして、この第２実施例に係る二次電池の充電装置１では、マイコン４のＲＯＭ４１に、二次電池１０をチェック電圧値Ｅｃで印加中に電流検出部４６で検出された電流値ｉが前記判定基準電流値Ｉｊ２（例えば、１（ｍＡ））以下になったか否かを判定する電流判定プログラムと、該電流判定プログラムによる判定で、前回のＹＥＳの判定（二次電池１０にチェック電圧値Ｅｃ−１を印加している間に検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下との判定）から今回のＹＥＳの判定（二次電池１０にチェック電圧値Ｅｃを印加している間に検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下との判定）までの間に、充電制御回路５によるチェック電圧値Ｅｃへの切換回数を前記カウンタ４５でカウントして記録する計測プログラムと、該電流判定プログラムによる判定で、前回のＹＥＳの判定から今回のＹＥＳの判定までのチェック電圧値Ｅｃへの切換回数が前々回のＹＥＳの判定から前回のＹＥＳの判定までのチェック電圧値Ｅｃ−１への切換回数のｒ（ｒは１以上の実数であり、ベストモードは１≦ｒ≦２）倍を越えたか否かを判定する満充電判定プログラムと、前記電圧検出部４７により、二次電池１０に所定の充電印加電圧値Ｅｔを印加している間に検出された充電時電圧値ｅｔと、二次電池１０にチェック電圧値Ｅｃを印加している間に検出されたチェック時電圧値ｅｃと、の電圧差ｄ（＝ｅｔ−ｅｃ）が所定の電圧差ｄｊ以上になったか否かを判定する電圧差判定プログラムと、が組み込まれている。
ただし、この計測プログラムによる切換回数のカウントと、満充電判定プログラムによる判定とは、ｃ≧２の場合に行われるものとする。
【００７８】
以上のように、本発明の第２実施例に係る二次電池の充電装置１では、そのマイコン４のＲＯＭ４１に、電流判定手段である電流判定プログラムと、満充電判定手段である満充電判定プログラムと、計測手段である計測プログラムと、電圧差判定手段である電圧差判定プログラムと、が格納されている。
【００７９】
なお、計測プログラムと満充電判定プログラムとは上記構成に限らず、計測プログラムは、前記電流判定プログラムによる判定で、前回のＹＥＳの判定から今回のＹＥＳの判定までの間の所要時間をタイマ４４で計測する構成とし、満充電判定プログラムは電流判定プログラムによる判定で、前回のＹＥＳの判定から今回のＹＥＳの判定までの間の所要時間が、前々回のＹＥＳの判定から前回のＹＥＳの判定までの間の所要時間のｒ倍を越えたか否かを判定する構成としてもよい。
【００８０】
この本発明の第２実施例に係る二次電池の充電装置１に関しても、前述の満充電平衡電圧値Ｅｅｑが正確にわからない二次電池１０の充電で、チェック電圧値Ｅｃをインクリメントしていってその二次電池１０の満充電平衡電圧値Ｅｅｑを探りながら充電を行う理論に基づき、充電を行うように構成しており、なお、この第２実施例に係る二次電池の充電装置１では二次電池１０が過度に温度上昇しないようようにした制御が組み込まれている。
【００８１】
この二次電池１０の過度の温度上昇を防ぐ制御について説明すると、この二次電池１０の温度上昇は、二次電池１０の内部抵抗が発熱するために起こり、この発熱は、二次電池１０の内部抵抗の抵抗値をＲ、所定の充電印加電圧値Ｅｔを印加時に二次電池１０に流れる電流値をＩとすると、ＲＩ２に比例する。
【００８２】
この所定の充電印加電圧値Ｅｔの印加により二次電池１０に流れる電流値Ｉは略一定であるから、二次電池１０の温度上昇を防ぐには、二次電池１０の内部抵抗の抵抗値Ｒの上昇を防ぐ必要がある。
【００８３】
また、二次電池１０に所定の充電印加電圧値Ｅｔを印加しているときに電圧検出部４７によって検出される二次電池１０の端子間電圧値をｅｔ、該所定の充電印加電圧値Ｅｔをチェック電圧値Ｅｃに切り換えて該チェック電圧値Ｅｃを二次電池１０に印加しているときに電圧検出部４７によって検出される二次電池１０の端子間電圧値をｅｃとすると、チェック電圧値Ｅｃを印加しているときには、二次電池１０に殆んど電流が流れないことから、ｅｔ−ｅｃ≒ＲＩとなる。
【００８４】
以上のようなことから、二次電池１０の内部抵抗が発熱してその抵抗値Ｒが上昇していくと、前記電圧値ｅｔと前記電圧値ｅｃとの電圧差ｄ＝ｅｔ−ｅｃも大きくなり、従って、この電圧差ｄを監視することで、二次電池１０の内部抵抗の抵抗値Ｒの温度上昇を間接的に知ることができ、この第２実施例に係る二次電池の充電装置１では、この第２実施例に係る二次電池の充電装置１では、この電圧差ｄが所定の電圧差ｄｊ以上になった場合に、該電圧差ｄを下げるべく、主充電で二次電池１０に印加する電圧を所定の充電印加電圧値Ｖｔから該所定の充電印加電圧値Ｖｔよりも低い第２の所定の充電印加電圧値Ｖｕに下げることで、二次電池１０が過度に温度上昇しないようように制御している。
【００８５】
次に、図１１から図１３を参照しながら、本発明の第２実施例に係る二次電池の充電装置１による充電の流れを説明する。
まず、ユーザは充電装置１に二次電池１０をセットして、操作スイッチ６を操作すると、二次電池１０は充電装置１による測定対象となる全ての種類、全ての型番の二次電池の定格満充電平衡電圧値よりも低い最低チェック電圧値Ｅ０（例えば、１．４０（Ｖ））で微小時間Ｔ２（例えば、５（秒））印加される（ステップＣ１）。
【００８６】
この最低チェック電圧値Ｅ０で二次電池１０を微小時間Ｔ２印加している間に、電流検出部４６によって二次電池１０に流れている電流値ｉが検出されるとともに（ステップＣ２）、電圧検圧部４７によって二次電池１０の端子間の電圧値ｅｃが検出される（ステップＣ３）。
【００８７】
そして、前記電流判定プログラムで、この検出された電流値ｉの判定が行われ（ステップＣ４）、この電流判定プログラムによる判定で、ＹＥＳと判定された場合、すなわち、この検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下と判定された場合、ステップＣ１０へジャンプする。一方、この電流判定プログラムによる判定で、ＮＯと判定された場合、すなわち、この検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２を越えていると判定された場合は、次のステップＣ５へ移行する。
【００８８】
前記電流判定プログラムによる判定で、ＮＯと判定された場合（ステップＣ４）から説明すると、この場合、切換スイッチ５８により充電電圧が前記所定の充電印加電圧値Ｅｔに切り換えられて、該所定の充電印加電圧値Ｅｔで二次電池１０が所定時間Ｔ１（例えば、５５（秒））印加される（ステップＣ５）。この所定の充電印加電圧値Ｅｔで二次電池１０の充電が行われ、該所定の充電印加電圧値Ｅｔで二次電池１０を所定時間Ｔ１印加している間に、電圧検圧部４７によって二次電池１０の端子間の電圧値ｅｔが検出される（ステップＣ６）。
【００８９】
そして、前記電圧差判定プログラムによる判定で、ＹＥＳと判定された場合（ステップＣ７）、すなわち、ステップＣ６で検出された充電時電圧値ｅｔと、ステップＣ３で検出されたチェック時電圧値ｅｃとの電圧差ｄ（＝ｅｔ−ｅｃ）が所定の電圧差ｄｊ以上になったと判定された場合、次回の充電電圧への切り換えから前記充電電圧供給回路５６から供給される電圧値が前記第２の所定の充電印加電圧値ｅｕに変更されて（ステップＣ８）、次のステップＣ９へ移行し、一方、ＮＯと判定された場合は、そのまま次のステップＣ９へ移行する。
【００９０】
そうして、この所定の充電印加電圧値Ｅｔで二次電池１０が所定時間Ｔ１印加された後、切換スイッチ５８により充電電圧が前記最低チェック電圧値Ｅ０に切り換えられて（ステップＣ９）、再び、前記ステップＣ１へ戻る。
【００９１】
一方、前記ステップＣ４での電流判定プログラムによる判定で、ＹＥＳと判定された場合、前記ＰＷＭ４３でのパルス幅変調制御により、それまでのチェック電圧値Ｅｃ（最低チェック電圧値Ｅ０を含む）に前記所定の刻み幅の電圧値ΔＥ（例えば、０．０１（Ｖ））が加算されて新たなチェック電圧値Ｅｃ（＝Ｅｃ−１＋ΔＥ）が設定されるとともに（ステップＣ１０）、切換スイッチ５８により充電電圧が前記所定の充電印加電圧値Ｅｔに切り換えられて、該所定の充電印加電圧値Ｅｔで二次電池１０が所定時間Ｔ１（例えば、５５（秒））印加される（ステップＣ１１）。この所定の充電印加電圧値Ｅｔで二次電池１０の充電が行われ、該所定の充電印加電圧値Ｅｔで二次電池１０を所定時間Ｔ１印加している間に、電圧検圧部４７によって二次電池１０の端子間の電圧値ｅｔが検出される（ステップＣ１２）。
【００９２】
そして、前記電圧差判定プログラムによる判定で、ＹＥＳと判定された場合（ステップＣ１３）、すなわち、ステップＣ１２で検出された充電時電圧値ｅｔと、ステップＣ３で検出されたチェック時電圧値ｅｃとの電圧差ｄ（＝ｅｔ−ｅｃ）が所定の電圧差ｄｊ以上になったと判定された場合、次回の充電電圧への切り換えから前記充電電圧供給回路５６から供給される電圧値が前記第２の所定の充電印加電圧値ｅｕに変更されて（ステップＣ１４）、次のステップＣ１５へ移行し、ＮＯと判定された場合は、そのまま次のステップＣ１５へ移行する。
【００９３】
そうして、この所定の充電印加電圧値Ｅｔで二次電池１０が所定時間Ｔ１印加された後、切換スイッチ５８により充電電圧が前記チェック電圧値Ｅｃに切り換えられる（ステップＣ１５）、該チェック電圧値Ｅｃで二次電池１０を微小時間Ｔ２印加している間に、電流検出部４６によって二次電池１０に流れている電流値ｉが検出されるとともに（ステップＣ１６）、電圧検圧部４７によって二次電池１０の端子間の電圧値ｅｃが検出される（ステップＣ１７）。
【００９４】
そして、前記電流判定プログラムで、この検出された電流値ｉの判定が行われ（ステップＣ１８）、この電流判定プログラムによる判定で、ＹＥＳと判定された場合、すなわち、この検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下と判定された場合、次のステップＣ１９へ移行する。一方、この電流判定プログラムによる判定で、ＮＯと判定された場合、すなわち、この検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２を越えていると判定された場合は、前記ステップＣ１１へ戻る。
【００９５】
前記電流判定プログラムによる判定で、ＹＥＳと判定された場合（ステップＣ１８）、前記満充電判定プログラムによって前記電流判定プログラムによる前回のＹＥＳの判定（検出された電流値ｉが判定基準電流値Ｉｊ２以下との判定）から今回のＹＥＳの判定までの間に切り換えられた、チェック電圧値Ｅｃへの切換回数Ｎｃが、前々回のＹＥＳの判定から前回のＹＥＳの判定までの間のチェック電圧値Ｅｃ−１への切換回数Ｎｃ−１のｒ倍を越えているか否かの判定が行われる（ステップＣ１９）。
【００９６】
この切換回数Ｎｃは前記計測プログラムによって記録されており、この満充電判定プログラムによる判定で、ＹＥＳと判定された場合、すなわち、前記切換回数Ｎｃが前記切換回数Ｎｃ−１のｒ倍を越えていると判定された場合（ステップＣ１９）、充電停止信号が出力されて（ステップＣ２０）、二次電池１０の充電が停止される（ステップＣ２１）。一方、この満充電判定プログラムによる判定で、ＮＯと判定された場合、すなわち、前記切換回数Ｎｃが前記切換回数Ｎｃ−１のｒ倍以下と判定された場合は（ステップＣ１９）、前記ステップＣ１０へ戻る。
【００９７】
なお、前記ステップＣ２０で、充電停止信号が出力されたときに、即座に二次電池１０の充電を停止してもよく、あるいは、追い充電を行ってある時間が経過した後に二次電池１０の充電を停止してもよい。後者の場合は、前記充電停止信号が出力されると、例えば、切換スイッチ５８により充電電圧を前記所定の充電印加電圧値Ｅｔに切り換えて、該所定の充電印加電圧値Ｅｔで二次電池１０を第２の所定時間Ｔ３印加した後、二次電池１０の充電を完了する。あるいは、前記充電停止信号が出力されると、前記所定の充電印加電圧値Ｅｔによる所定時間Ｔ１の電圧印加と、前記チェック電圧値Ｅｃによる微小時間Ｔ２の電圧印加とから成るサイクルを所定回数繰り返した後、二次電池１０の充電を完了するように構成してもよい。
このように充電することで、二次電池１０の充電率がさらに１００％に近づくように充電することができる。
【００９８】
以上のような構成で、この本発明の第１実施例に係る二次電池の充電装置１によれば、二次電池１０の種類や型番等に関わらず、どのような二次電池１０であっても、その二次電池１０の満充電平衡電圧値を探り当てながら、充電率が略１００％になるように充電することができ、信頼性が向上する。さらに、この充電装置１は、内部構造が一部破壊されて劣化している二次電池１０に対しても有効で、その二次電池１０の現時点の満充電平衡電圧値を探り当てて、現時点の蓄電容量に対して充電率が略１００％になるように充電することができるとともに、この充電装置１では、充電過程で二次電池１０が過度に温度上昇することを防ぐことができ、信頼性が向上する。
【００９９】
次に、前述の満充電平衡電圧値Ｅｅｑが正確にわからない二次電池１０の充電で、チェック電圧値Ｅｃをインクリメントしていってその二次電池１０の満充電平衡電圧値Ｅｅｑを探りながら充電を行う充電理論について詳説する。
【０１００】
図１４に示すように、一定値に近づく漸近特性をもつ関数の一般形としては、３つの例が挙げられる。このうち図１４中の（ｂ）の関数に関しては、本発明の二次電池の充電装置１による充電には当てはまらないため、図１４中の（ａ）の関数及び（ｃ）の関数について検討する。
まず、図１４中の（ａ）の関数について説明すると、図１５に示すように、充電率が１００％の満充電状態の飽和時の電位をＶｅｑ，ｆすると、起電電圧Ｖｅｑ（ｔ）は次式（ａ−１）で表される。
【０１０１】
【数１】
2006254640.tif 000003
【０１０２】
ここで、時刻ｔ＝ｔ１のときの起電電圧をＶｅｑ（ｔ１）とすると、次式（ａ−２）が成立する。
【０１０３】
【数２】
2006254640.tif 000004
【０１０４】
この状態からチェック電圧値をΔＶ上げて新たなチェック電圧値を設定し、電池起電電圧がこの新たなチェック電圧値に平衡するまでの所要時間をΔｔ（ｔｎ）とすると次式（ａ−３）が成立する。
【０１０５】
【数３】
2006254640.tif 000005
【０１０６】
この式（ａ−３）を整理すると、次式（ａ−４）が得られ、この式（ａ−４）は式（ａ−２）を使うと、式（ａ−５）で表される。
【０１０７】
【数４】
2006254640.tif 000006
【０１０８】
式（ａ−３）で示される時刻ｔ＝ｔ２から２Δｔ（ｔ１）の時の電池電圧Ｖｅｑ（ｔ２＋２Δｔ（ｔ１））を算出し、Ｖｅｑ（ｔ２）＋ΔＶと比較する。
すなわち、式（ａ−１）に、ｔ＝ｔ１＋３Δｔ（ｔ１）を代入した次式（ａ−６）と、式（ａ−１）に、ｔ＝ｔ２を代入してΔＶを足した次式（ａ−７）との比較になる。
【０１０９】
【数５】
2006254640.tif 000007
【０１１０】
式（ａ−６）が式（ａ−７）よりも大きければ、基点はｔ＝ｔ２となり、充電は続行する。一方、式（ａ−６）が式（ａ−７）よりも小さければ、充電は終止し、終止した電池起電電圧は式（ａ−６）で規定される。ここで、次式（ａ−８）は、式（ａ−６）から式（ａ−７）を引いた計算式である。
【０１１１】
【数６】
2006254640.tif 000008
【０１１２】
具体例として、ここで、ある二次電池が次の定数を持つとする。
Ｖｅｑ，ｆ＝１．４１７（Ｖ）、Ｖｅｑ（ｔ０）＝１．３８５（Ｖ）、定数λは充電電流によって決まる定数、比較電圧のアップはΔＶ＝０．０１（Ｖ）とする。計算の基点は図１６の時間−電圧のパターンの場合、時刻ｔ＝ｔ１となる。（チェック開始電圧は１．３８（Ｖ）としても、制御の対象となるのは同図の場合、時刻ｔ＝ｔ１以降となる。）
これらの値を前記の式（ａ−８）に代入すると、次式（ａ−９）が得られる。
【０１１３】
【数７】
2006254640.tif 000009
【０１１４】
以上の計算式に基づき、前記本発明の二次電池の充電装置１において、満充電判定プログラムでの判定に係る定数ｒを、ｒ＝２と設定したときの実例を説明する。
【０１１５】
図１７に示すように、まず、最低チェック電圧値を１．３９（Ｖ）に設定して、二次電池の充電を開始する。充電が進み二次電池の起電電圧が１．３９（Ｖ）に達すると平衡して充電は停止する。
次にチェック電圧値を０．０１（Ｖ）上げて１．４０（Ｖ）とすると、ある時間経過後（図１７の例では、無次元化された時間で０．４６３）、電池起電電圧は１．４０（Ｖ）に達する。さらに、チェック電圧値を０．０１（Ｖ）上げて１．４１（Ｖ）とし、１．４０（Ｖ）から１．４１（Ｖ）に達するに要した時間（無次元化された時間で０．８８７）の２倍の時間経過すると充電を終止させる。このときの電池起電電圧は１．４１５８（Ｖ）となり、本来の満充電時起電電圧の９９．９％に達している。 
【０１１６】
この制御方式は二次電池のもつ充電特性がこのパターンである限り、起電電圧に差があっても正しく満充電時の起電電圧に近づけることが可能であり、従って、二次電池の品種を問わず満充電が可能である。 
【０１１７】
次に、図１４中の（ｃ）の関数について説明する。
図１８に示すように、この場合の充電の概要を説明すると、時刻ｔ＝ｔ１で電池電圧がチェック電圧値に平衡し、そのときの電圧はＶｅｑ（ｔ１）となる。次にチェック電圧値をΔＶ上げて新たなチェック電圧値を設定して、充電を持続し、平衡するまでの時間をΔｔ（ｔ１）とする。そこでの平衡電圧はＶｅｑ（ｔ１）＋ΔＶである。さらにチェック電圧値をΔＶ上げて新たなチェック電圧値を設定し、充電を持続する。このとき、２Δｔ（ｔ１）経過しても平衡しないときは充電を終止する。平衡したときはその時間経過をΔｔ（ｔ２）とＶｅｑはＶｅｑ（ｔ１）＋２ΔＶとなる。そして、チェック電圧値をΔＶずつ上げて、以上の過程を繰り返す。
【０１１８】
以上の充電制御を数学的に演繹すると、図１８に示す電位曲線は次式（ｂ−１）に従うものとする。
【０１１９】
【数８】
2006254640.tif 000010
【０１２０】
時刻ｔ＝ｔ１のとき、式（ｂ−１）に代入すると、次式（ｂ−２）が得られる。
【０１２１】
【数９】
2006254640.tif 000011
【０１２２】
この時点より、電圧がΔＶ上昇するのに要する時間を計算する。
【０１２３】
【数１０】
2006254640.tif 000012
【０１２４】
上式（ｂ−３）を変形すると、次式（ｂ−３’）が得られる。
【０１２５】
【数１１】
2006254640.tif 000013
【０１２６】
また、前記の式（ｂ−２）を変形すると、次式（ｂ−２’）が得られる。
【０１２７】
【数１２】
2006254640.tif 000014
【０１２８】
以上の計算式に基づき、前記本発明の二次電池の充電装置１において、満充電判定プログラムでの判定に係る定数ｒを、ｒ＝２と設定したときの実例を説明する。
チェック電圧値を０．０１（Ｖ）ずつ上げていったときに、充電のステップ（充電の度合い）によって、そのバーの高さ（チェック電圧値）をクリアーするのに要する時間が異なり、その所要時間が前の２倍になったときに、充電を終止したときの平衡電圧を計算する。
【０１２９】
図１９では、最初のバーの高さである最低チェック電圧値を１．４０（Ｖ）に設定して、１．４０（Ｖ）から１．４１（Ｖ）にチェック電圧値をあげると、そこをクリアーするのに無次元化された時間で１．２９９要している。また、１．４３（Ｖ）から１．４４（Ｖ）には図１９の表中の最低時間（無次元化された時間で０．６７３）でクリアーし、チェック電圧値をさらに上げると、そのチェック電圧値をクリアーするのに要する時間が長くなり、あげくはいつまで経ってもクリアーできないことになる。そこで、最後にクリアーした所要時間の２倍を限度に充電を終止させた場合、目標値に達成度を計算したのが図１９の表の最下段の値となる。この表からもわかるように、この充電方法によれば、充電終止時に、本来の満充電時起電電圧の９９．９７％に達している。
【０１３０】
以上は、前記本発明の二次電池の充電装置１において、満充電判定プログラムでの判定に係る定数ｒを、ｒ＝２と設定した場合の説明である。この定数ｒの設定は、１以上であれば、限定するものではない。この定数ｒをｒ＝１と設定した場合には、図１８における電圧曲線の編曲点（時刻ｔ＝ｔｃでの電圧値）付近で充電が停止し、充電終了時の二次電池の充電率は約８０％となっている。このような設定の充電の方法も有効であり、不可逆反応領域Ｄに決して達することなく充電を行うことができて、サイクル寿命を５０００回を越えるまでに飛躍的に延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】二次電池の充電装置１の制御構成を示すブロック図。
【図２】二次電池１０の充電率ごとの電流一電圧特性を示すグラフ。
【図３】従来の二次電池の充電装置１による充電制御を示すフローチャート。
【図４】本発明の二次電池の充電装置１の充電制御回路５の構成を示すブロック図。
【図５】図２における矢視Ｐの部分を拡大した図。
【図６】二次電池１０にチェック電圧値Ｅｃと所定の充電印加電圧値Ｅｔとを交互に印加しながら、充電を行ったときの二次電池１０の端子間電圧値の変化を示すグラフ。
【図７】劣化状態の異なる二次電池１０にチェック電圧値Ｅｃと所定の充電印加電圧値Ｅｔとを交互に印加しながら、充電を行ったときのチェック電圧値Ｅｃ印加時の二次電池１０の端子間電圧値ｅｃの変化を示すグラフ。
【図８】本発明の第１実施例に係る二次電池の充電装置１による充電制御を示すフローチャート。
【図９】本発明の第１実施例に係る二次電池の充電装置１による充電制御を示すフローチャート。
【図１０】本発明の第１実施例に係る二次電池の充電装置１による充電制御を示すフローチャート。
【図１１】本発明の第２実施例に係る二次電池の充電装置１による充電制御を示すフローチャート。
【図１２】本発明の第２実施例に係る二次電池の充電装置１による充電制御を示すフローチャート。
【図１３】本発明の第２実施例に係る二次電池の充電装置１による充電制御を示すフローチャート。
【図１４】一定値に近づく漸近特性をもつ関数を示す図。
【図１５】図１４中の（ａ）に示す関数の漸近特性を示す図。
【図１６】図１４中の（ａ）に示す関数の漸近特性を示す図。
【図１７】チェック電圧値をインクリメントしていったときの充電終了状態の判定を示す表。
【図１８】図１４中の（ｃ）に示す関数の漸近特性を示す図。
【図１９】チェック電圧値をインクリメントしていったときの充電終了状態の判定を示す表。
【符号の説明】
【０１３２】
１    充電装置
２    電源部
４    マイコン
５    充電制御回路
８    表示パネル
１０    二次電池
４０    ＭＰＵ
４１    ＲＯＭ
４２    ＲＡＭ
４３    ＰＷＭ
４６    電流検出部
４７    電圧検出部
５６    充電電圧供給回路
５７    チェック電圧供給回路
５８    切換スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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