(57)【要約】【課題】  満充電を高い精度で判定することのできる満充電判定方法およびこれを用いる二次電池の充電制御方法を提供することである。【解決手段】  二次電池１２の満充電判定方法は、内圧検出工程と、充電状態検出工程とを含んで構成される。二次電池１２は、密閉された容器を有し、容器内における気体の反応を利用して充放電する。内圧検出工程では、前記容器の内圧を検出する。充電状態検出工程では、内圧検出工程における内圧の検出結果に基づいて、二次電池１２の充電状態を検出する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉された容器を有し、前記容器内における気体の反応を利用して充放電する二次電池について、前記容器の内圧を検出する内圧検出工程と、
内圧検出工程における内圧の検出結果に基づいて前記二次電池の充電状態を検出する充電状態検出工程とを含むことを特徴とする二次電池の満充電判定方法。
【請求項２】
前記二次電池の開放電圧を検出する開放電圧検出工程と、
前記開放電圧検出工程における開放電圧の検出結果が、予め定める設定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定工程と、
前記二次電池に対して定電流による充電が行われるときの印加電圧の変化速度を測定する電圧変化測定工程と、
前記電圧変化測定工程における変化速度の測定結果が、予め定める設定速度以上であるか否かを判定する電圧速度判定工程とをさらに含み、
前記充電状態検出工程は、前記内圧検出工程における内圧の検出結果が、予め定める条件を満たすか否かを判定する内圧判定段階を含み、
前記充電状態検出工程では、
（ａ）前記開放電圧検出工程における開放電圧の検出結果に基づく、開放電圧判定工程における判定結果が、前記設定電圧以上であり、
（ｂ）前記電圧変化測定工程における変化速度の測定結果に基づく、電圧速度判定工程における判定結果が、前記設定速度以上であり、かつ
（ｃ）前記内圧検出工程における内圧の検出結果に基づく、内圧判定段階における判定結果が、前記予め定める条件を満たすとの結果であるときに、満充電であると判定することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の満充電判定方法。
【請求項３】
前記予め定める条件は、前記内圧検出工程における内圧の検出結果が、予め定める設定内圧以上であるという条件であることを特徴とする請求項２に記載の二次電池の満充電判定方法。
【請求項４】
前記予め定める条件は、前記内圧検出工程における内圧の検出結果が、単位時間当たりに、予め定める設定上昇速度以上の上昇速度で上昇するという条件であることを特徴とする請求項２に記載の二次電池の満充電判定方法。
【請求項５】
前記設定電圧を補正する電圧基準補正工程を含み、
前記電圧基準補正工程では、前記開放電圧検出工程における開放電圧の検出結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、前記設定電圧を補正することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の二次電池の満充電判定方法。
【請求項６】
前記二次電池の温度を検出する温度検出工程と、
前記設定電圧を補正する温度基準補正工程とを含み、
前記温度基準補正工程では、前記温度検出工程における温度の検出結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、前記設定電圧を補正することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の二次電池の満充電判定方法。
【請求項７】
二次電池において適正な充電電流として予め定められる適正充電電流を取得する適正電流取得工程と、
前記設定電圧を補正する設定基準補正工程とを含み、
前記設定基準補正工程では、前記適正電流取得工程における適正充電電流の取得結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、前記設定電圧を補正することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の二次電池の満充電判定方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の二次電池の満充電判定方法を利用して二次電池の充電を制御することを特徴とする二次電池の充電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池が満充電であるか否かを判定する、二次電池の満充電判定方法と、定電流で連続的にまたは断続的に二次電池を充電するときの充電を制御する、二次電池の充電制御方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術に係る満充電判定方法として、充電休止時における二次電池の開放電圧に対する基準値を、電池の温度に基づいて可変設定する手法が知られる。この満充電判定方法は、ニッケル水素電池の充電に用いられる。この充電方法では、充電休止時における二次電池の開放電圧を検出し、検出された開放電圧が、基準値として予め定められる閾値電圧よりも低いときに、充電を開始する（たとえば特許文献１参照）。この閾値電圧は、二次電池に含まれるニッケル水素電池の個数と、電池の温度とに基づく予め定める範囲内に可変設定される。これによって、二次電池をパルス充電するときに、二次電池が過充電に至る前の満充電状態を判定し、充電を停止させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３１８０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電池の温度は、充電に伴って上昇するけれども、電池の温度も、またこの温度の上昇速度も、環境温度に依存するので、電池の温度のみに基づく満充電の判定方法では、満充電を高い精度で判定することができないという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、満充電を高い精度で判定することのできる満充電判定方法およびこれを用いる二次電池の充電制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、密閉された容器を有し、前記容器内における気体の反応を利用して充放電する二次電池について、前記容器の内圧を検出する内圧検出工程と、
内圧検出工程における内圧の検出結果に基づいて前記二次電池の充電状態を検出する充電状態検出工程とを含むことを特徴とする二次電池の満充電判定方法である。
【０００７】
また本発明は、前記二次電池の開放電圧を検出する開放電圧検出工程と、
前記開放電圧検出工程における開放電圧の検出結果が、予め定める設定電圧以上であるか否かを判定する開放電圧判定工程と、
前記二次電池に対して定電流による充電が行われるときの印加電圧の変化速度を測定する電圧変化測定工程と、
前記電圧変化測定工程における変化速度の測定結果が、予め定める設定速度以上であるか否かを判定する電圧速度判定工程とをさらに含み、
前記充電状態検出工程は、前記内圧検出工程における内圧の検出結果が、予め定める条件を満たすか否かを判定する内圧判定段階を含み、
前記充電状態検出工程では、
（ａ）前記開放電圧検出工程における開放電圧の検出結果に基づく、開放電圧判定工程における判定結果が、前記設定電圧以上であり、
（ｂ）前記電圧変化測定工程における変化速度の測定結果に基づく、電圧速度判定工程における判定結果が、前記設定速度以上であり、かつ
（ｃ）前記内圧検出工程における内圧の検出結果に基づく、内圧判定段階における判定結果が、前記予め定める条件を満たすとの結果であるときに、満充電であると判定することを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、前記予め定める条件は、前記内圧検出工程における内圧の検出結果が、予め定める設定内圧以上であるという条件であることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、前記予め定める条件は、前記内圧検出工程における内圧の検出結果が、単位時間当たりに、予め定める設定上昇速度以上の上昇速度で上昇するという条件であることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記設定電圧を補正する電圧基準補正工程を含み、
前記電圧基準補正工程では、前記開放電圧検出工程における開放電圧の検出結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、前記設定電圧を補正することを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記二次電池の温度を検出する温度検出工程と、
前記設定電圧を補正する温度基準補正工程とを含み、
前記温度基準補正工程では、前記温度検出工程における温度の検出結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、前記設定電圧を補正することを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、二次電池において適正な充電電流として予め定められる適正充電電流を取得する適正電流取得工程と、
前記設定電圧を補正する設定基準補正工程とを含み、
前記設定基準補正工程では、前記適正電流取得工程における適正充電電流の取得結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、前記設定電圧を補正することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記二次電池の満充電判定方法を利用して二次電池の充電を制御することを特徴とする二次電池の充電制御方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、二次電池は、密閉された容器を有し、容器内における気体の反応を利用して充放電する。内圧検出工程では、前記容器の内圧を検出する。充電状態検出工程では、内圧検出工程における内圧の検出結果に基づいて、二次電池の充電状態を検出する。これによって、容器内における気体の物質量の増減に関する情報を得ることができ、これに基づいて、充電状態を検出することができる。したがって、従来技術に比べて充電状態を精確に検出することができる。気体の物質量は、密閉された容器内において充電に関する化学反応の結果として変化する。したがって、内圧を検出することによって、充電に関する化学反応の進行の程度について、情報を得ることができ、これを充電状態の検出に反映することができる。これによって、従来技術に比べて、高い精度で満充電を判定することができる。
【００１５】
また本発明によれば、二次電池の満充電判定方法において、充電状態検出工程では、（ａ）開放電圧測定工程における開放電圧の測定結果が、設定電圧以上であると判定され、（ｂ）電圧変化測定工程における変化速度の測定結果が、設定速度以上であると判定され、かつ（ｃ）内圧検出工程における内圧の検出結果が、予め定める条件を満たすとの結果であるときに、満充電であると判定する。これによって、二次電池の満充電を、開放電圧と、印加電圧の変化速度と、二次電池の容器の内圧とに基づいて判定することができる。したがって、従来技術に比べて、満充電の判定を、高い精度で行うことができる。
【００１６】
また本発明によれば、前記予め定める条件は、内圧検出工程における内圧の検出結果が、予め定める設定内圧以上であるという条件である。これによって、複雑な計算をすることなく、満充電の判定を行うことができる。内圧は、充電率の上昇に伴って、増加および減少の両方が生じることはなく、当然に増加および減少が繰返されたりすることはない。内圧は、充電率の上昇に伴って上昇するので、充電状態の判定に有効に利用することができる。
【００１７】
また本発明によれば、前記予め定める条件は、内圧検出工程における内圧の検出結果が、単位時間当たりに予め定める設定上昇速度以上の変化速度で上昇するという条件である。これによって、たとえば、温度条件などが異なる場合であっても、精確に充電状態を判定することができる。充電率の上昇に伴う内圧の上昇割合は、充電率に応じて異なり、定電流で充電するときの内圧の上昇速度の、充電率に対する依存性は、たとえば温度条件などの影響をほとんど受けない。したがって、内圧の上昇速度は、充電状態の判定に有効に利用することができる。
【００１８】
また本発明によれば、二次電池の満充電判定方法は、設定電圧を補正する電圧基準補正工程を含んで構成される。電圧基準補正工程では、開放電圧測定工程における開放電圧の測定結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、設定電圧を補正する。これによって、満充電の判定に用いる基準を、充電開始時の二次電池の条件に基づいて補正することができる。したがって、充電開始時において二次電池の充電状態が異なる複数の場合に、高い精度で満充電を判定することができる。
【００１９】
また本発明によれば、二次電池の満充電判定方法は、二次電池の温度を検出する温度検出工程と、設定電圧を補正する温度基準補正工程とを含んで構成される。温度基準補正工程では、温度検出工程における温度の検出結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、設定電圧を補正する。これによって、満充電の判定に用いる基準を、充電開始時における温度条件に基づいて補正することができる。温度条件は、二次電池が充電されるときの環境の条件を反映するので、二次電池が置かれる環境に応じて、満充電の判定に用いる基準を補正することができる。したがって、環境の条件が異なる場合にも、従来技術に比べて、高い精度で満充電を判定することができる。
【００２０】
また本発明によれば、二次電池の満充電判定方法は、適正電流取得工程と、設定電圧を補正する設定基準補正工程とを含んで構成される。適正電流取得工程では、適正充電電流を取得する。適正充電電流は、二次電池において適正な充電電流として予め定められる。設定基準補正工程では、適正電流取得工程における適正充電電流の取得結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、設定電圧を補正する。これによって、各二次電池の種別に応じて満充電を判定することができる。開放電圧のみでは、各二次電池の充電状態を精確に検出することはできない。開放電圧の、充電率に対する依存性は、二次電池の種別によって異なる。各二次電池に定められる充電電流に対応することで、各二次電池の種別において、その二次電池の充電率に依存した開放電圧に応じて、満充電を判定することができる。したがって、従来技術に比べて、高い精度で満充電を判定することができる。
【００２１】
また本発明によれば、二次電池の充電制御方法は、前記二次電池の満充電判定方法を利用して二次電池の充電を制御する。これによって、精確に満充電を判定することができるので、精確に満充電まで充電することと、過充電を防止することとを両立することができる。
【００２２】
このように過充電を防止することによって、電極の劣化を防止することができる。これによって、二次電池の性能を長く維持することが可能となる。二次電池の性能が高い場合であっても、過充電によって電極が劣化すると、二次電池の性能は低下する。電極の劣化を防ぐことによって、二次電池に対する充放電を多く繰返しても、二次電池の性能を高く維持することができるので、二次電池の修理または交換の頻度を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る満充電判定方法の工程を表すフローチャートである。
【図２】本発明の第１実施形態における満充電判定装置１０と、これを含む充電制御装置１１との構成を表す図である。
【図３】本発明の第１実施形態における満充電判定装置１０および充電制御装置１１の構成を、さらに詳細に表すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態において満充電判定の対象となる二次電池１２の外観を表す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態において満充電判定の対象となる二次電池１２の構成を表す斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態において、充電率と充電率に応じて変化する二次電池１２の物理量との関係を表す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る満充電判定方法の工程を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための複数の形態について説明する。第２実施形態以降の説明においては、先行する実施形態ですでに説明している事項に対応している部分については、重複する説明を略す場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。各実施の形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。またそれぞれの実施形態は、本発明に係る技術を具体化するために例示するものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明に係る技術内容は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。
【００２５】
以下の説明は、二次電池の満充電判定方法、二次電池の充電制御方法についての説明をも含む。以下、二次電池の満充電判定方法を、単に「満充電判定方法」と称し、二次電池の充電制御方法を、単に「充電制御方法」と称する。また二次電池の満充電判定装置１０を、単に「満充電判定装置」（１０）と称し、二次電池の充電制御装置１１を、単に「充電制御装置」（１１）と称する。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る満充電判定方法の工程を表すフローチャートである。図２は、本発明の第１実施形態における満充電判定装置１０と、これを含む充電制御装置１１との構成を表す図である。図３は、本発明の第１実施形態における満充電判定装置１０および充電制御装置１１の構成を、さらに詳細に表すブロック図である。
【００２７】
第１実施形態において満充電判定方法は、二次電池１２が満充電であるか否かを判定する方法である。また第１実施形態において充電制御方法は、満充電判定方法を用い、定電流で連続的にまたは断続的に二次電池１２を充電するときの、二次電池１２の充電を制御する方法である。満充電判定方法は、満充電判定装置１０を用いて実施され、充電制御方法は、充電制御装置１１を用いて実施される。充電制御装置１１は、満充電判定装置１０を利用して二次電池１２の充電を制御する。
【００２８】
満充電判定装置１０は、内圧検出部１３と、充電状態検出部１６とを含んで構成される。内圧検出部１３は、容器を有する二次電池１２について、容器の内圧を検出する。二次電池１２は、密閉された容器を有し、容器内における気体の反応を利用して充放電する。充電状態検出部１６は、内部検出部による内圧の検出結果に基づいて、二次電池１２の充電状態を検出する。具体的には「充電状態」は、予め定める充電率以上であるか否かの情報を含んでいれば、足りる。たとえば７０％または８０％などの充電率が達成されたことを充電状態検出部１６によって検出することができれば、これに基づいて、総合判定部分が充電率１００％が達成される時刻までの時間を予測したり、充電率１００％が達成されるまでの充電に必要となる電気量を算出したりすることも可能となる。予め定める充電率は、零％以上１００％以下の範囲内で、少なくとも１つ定められ、複数の充電率が定められる構成としてもよい。
【００２９】
満充電判定装置１０は、開放電圧検出部１７と、開放電圧判定部１８と、電圧変化測定部１９と、電圧速度判定部２０とをさらに含んで構成される。開放電圧検出部１７は、二次電池１２の開放電圧を検出する。開放電圧判定部１８は、開放電圧検出部１７による開放電圧の検出結果が、予め定める設定電圧以上であるか否かを判定する。電圧変化測定部１９は、二次電池１２に対して定電流による充電が行われるときの印加電圧の変化速度を測定する。電圧速度判定部２０は、電圧変化測定部１９による変化速度の測定結果が、予め定める設定速度以上であるか否かを判定する。
【００３０】
充電状態検出部１６は、内圧判定部分２１を含み、内圧判定部分２１は、内圧検出部１３による内圧の検出結果が、予め定める条件を満たすか否かを判定する。充電状態検出部１６では、（ａ）開放電圧検出部１７による開放電圧の検出結果が、設定電圧以上であると判定され、（ｂ）電圧変化測定部１９による変化速度の測定結果が、設定速度以上であると判定され、かつ（ｃ−１）内圧検出部１３による内圧の検出結果が、前記予め定める条件を満たすと判定されたときに、満充電であると判定する。具体的には、第１実施形態において内圧判定部分２１は、内圧検出部１３による内圧の検出結果が、予め定める設定内圧以上であるか否かを判定する。充電状態検出部１６では、（ａ）開放電圧の検出結果が設定電圧以上で、（ｂ）変化速度の測定結果が設定速度以上であり、かつ（ｃ−２）内圧の検出結果が設定内圧以上であると判定されたときに、満充電であると判定する。
【００３１】
本発明の第１実施形態に係る満充電判定装置１０が、判定の対象とする二次電池１２は、たとえば電力を駆動力として走行する電気バスなどに搭載される。二次電池１２は、満充電のときにおよそ４００Ｖの出力電圧を示す。他の実施形態において電気バスは、ガソリンを燃料とするエンジンを併用してもよいけれども、第１実施形態において電気バスは、二次電池１２が供給する電力のみで走行可能である。二次電池１２の容量は、電気バスが３時間以上または４時間以上、走行可能な電気量を蓄積可能に設定される。
【００３２】
二次電池１２は、複数のセル２２を含んで構成され、各セル２２は、ニッケルおよび水素の反応を利用する。各セル２２の起電力は１．２Ｖで、およそ３３０個のセル２２が直列的に接続されることで、およそ４００Ｖの出力電圧を達成する。複数のセル２２は、放熱板２３によって仕切られている。各セル２２の正極は、水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）２／ＮｉＯＯＨ）を含み、負極は水素吸蔵合金（Ｍ／ＭＨ）を含み、電解液は、濃水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨａｑ．）を含む。各電極での反応は、次の式（１）および式（２）で表される。
正極：ＮｉＯＯＨ＋Ｈ２Ｏ＋ｅ−⇔Ｎｉ(ＯＨ)２＋ＯＨ−             …（１）
負極：ＭＨ＋ＯＨ−⇔Ｍ＋Ｈ２Ｏ＋ｅ−                            …（２）
【００３３】
図４は、本発明の第１実施形態において満充電判定の対象となる二次電池１２の外観を表す斜視図である。図５は、本発明の第１実施形態において満充電判定の対象となる二次電池１２の構成を表す斜視図である。二次電池１２は、電気バスにおいて、普通のバスではエンジンが搭載される場所に搭載される。二次電池１２は、およそ直方体の形状の筐体２６を含み、筐体２６と配線とを除く残余の部品は、筐体２６内に収容されている。筐体２６には、外部との接続を配線によって行うときに、配線が通る貫通孔、また二次電池１２に含まれる冷却ファンによって外気を取入れるための貫通孔が形成される。
【００３４】
二次電池１２は、筐体２６内に複数のモジュール２４を含み、各モジュール２４は、複数のセル２２と容器とを有する。第１実施形態では、３０個のセル２２が、１つのモジュール２４に含まれ、１つの容器内に収容される。各モジュール２４において容器は、密閉され、容器の内圧の変化による変形は防止されている。各モジュール２４には、冷却ファン２５なども取付けられている。二次電池１２は、温度計２７と、圧力計２８とを含む。温度計２７と圧力計２８とは、１つの二次電池１２に対して１つ以上含まれる。たとえば温度計２７および圧力計２８のうち少なくともいずれか一方は、複数設けられ、複数のモジュール２４に配置されてもよい。
【００３５】
二次電池１２は、充電率が零％である状態と、１００％である状態とが、それぞれ予め定められる。充電率が１００％の状態、すなわち満充電の状態は、各二次電池１２において、電極の消耗が生じない範囲において最もエネルギを多く蓄積できる状態として定められる。充電率は、ＳＯＣ（state of charge）と称されることもあり、充電率が零％の状態では、起電力を生じない。二次電池１２に充電を行うと、充電される電気量、すなわち充電回路を移動した電荷の量に比例して充電率は上昇する。定電流で充電するので、充電率は、およそ充電回路に電圧が印加された時間に比例して上昇する。充電状態を精確に検出し、満充電を精確に判定できる範囲内で、充電を行う時間は、短い方が好ましい。
【００３６】
充電率が零％の状態で充電を開始して、１時間で充電率１００％、すなわち満充電を達成する充電速度の容量に対する割合を、１Ｃとする。仮に３０分で満充電を達成する充電速度の割合は、２Ｃとなる。第１実施形態の二次電池１２に対しては、たとえば２５０Ａの定電流で充電し、およそ２Ｃの充電速度の割合で充電する。実際の充電は、充電率が零％よりも大きい状態で開始される場合が多いので、２Ｃの充電速度の割合で充電すると、２０分〜２５分で満充電が達成されることが多い。２Ｃの充電速度の割合は、いわゆる急速充電に相当する。
【００３７】
二次電池１２には、予め適正な充電速度、すなわち充電電流が設定される。二次電池１２の容量は、各二次電池１２において一定しているので、単位「Ｃ」で定められることと、単位「Ａ」（アンペア）で定められることとは、技術的に同じ意味である。これらの速度を「適正充電電流」と称する。各二次電池１２に予め定められる、適正充電電流は、電流設定部３２によって、満充電判定装置１０に入力され設定される。二次電池１２に対する充電電流が、適正充電電流以下の電流であれば、二次電池１２に不都合が生じることはないけれども、充電電流が小さければ小さいほど充電開始から満充電が達成されるまでの時間が長くなる。
【００３８】
充電のために印加している電圧を「印加電圧」と称する。充電が行われるときには、電流が発生するので、印加電圧は、二次電池１２の内部抵抗に応じて、開放電圧よりも大きな値となる。二次電池１２の内部抵抗は、たとえば温度などの条件によって変化するので、開放電圧を印加電圧から算出すると、算出される開放電圧に誤差が含まれる。したがって第１実施形態において開放電圧は、充電を停止し、電流が停止した状態において測定される。
【００３９】
第１実施形態では、充電のための電圧を数十秒〜百数十秒の間の予め定める時間、印加し、その直後数秒間、電圧の印加を停止し、二次電池１２が有する開放電圧を測定する。二次電圧が示す電圧は、常時、電圧計３３によって測定を続ける構成であってもよいけれども、いずれの時刻において示される二次電池１２の電圧が、印加電圧であるか、開放電圧であるかは把握する必要がある。第１実施形態では、印加電圧は、電圧変化測定部１９が取得し、その時間変化を測定する。開放電圧は、開放電圧検出部１７が検出する。
【００４０】
第１実施形態において満充電判定の対象となる二次電池１２は、多数のセル２２を含み、また発生する水素を水素吸蔵合金で吸蔵する。この二次電池１２は、２５０Ａという大きな電流で充電が行われる。したがって、たとえば電動ドリル、デジタルカメラなどに使用される二次電池１２の充電における物質の移動に比較して、単位時間当たりに移動する物質の物質量は、大きい。このような大形の二次電池１２の急速充電においては、数秒間の充電停止時間を設定しても、数秒間のうちに安定した電圧が示されることはない。充電停止後、充分に時間が経過した状態における、安定した理想的な電圧を、以下「理想開放電圧」と称する。
【００４１】
印加電圧と理想開放電圧との差異を１００％とすれば、数秒間の充電停止時間のうちには、５０％から９０％の割合で、理想開放電圧に近づく。印加電圧が印加されている状態から、充電を停止すると、充電を停止した直後は急速に電圧が低下し、理想開放電圧に近づくけれども、充電停止後の時間が経過すればするほど、理想開放電圧に近づく速度は遅くなる。したがって、３分〜６分経過しても、完全には理想開放電圧に一致していない状態が続く。
【００４２】
第１実施形態における満充電判定方法において、開放電圧を１つの基準として利用するけれども、これは充電のための電圧の印加および電流を停止させてから、数秒後の状態における電圧を「開放電圧」として利用する。充電開始から満充電を達成するまでの時間は、短く設定したいという要望があるので、理想開放電圧を精確に測定することよりも、充電を停止している時間を短く設定することの方が、技術的な重要性を有する。
【００４３】
また開放電圧は、充電率が１００％に近づけば近づくほど、充電率の変化に対する開放電圧の上昇割合は、小さくなる。したがって、従来技術のように開放電圧だけで、満充電を判定すると、急速に充電し、かつ満充電の判定に係る精度を高く設定することはできないという問題点がある。
【００４４】
また充電率が上昇するに伴って二次電池１２の温度は上昇するけれども、温度上昇の速度は、環境温度に依存する。また温度上昇の速度は、充電を行う前の二次電池１２の初期の温度にも依存するので、温度に関して閾値を設定しても、温度についての閾値を用いて満充電を高い精度で判定することができない、という問題点がある。また充電率が満充電に近づいても、温度変化の速度はおよそ一定しており、温度変化の速度を計測したとしても、温度上昇の速度から精確に満充電を判定することはできない、という問題点がある。
【００４５】
図１に示すように、第１実施形態に係る二次電池１２の満充電判定方法は、内圧検出工程と、充電状態検出工程とを含んで構成される。内圧検出工程では、前記容器の内圧を検出する。充電状態検出工程では、内圧検出工程における内圧の検出結果に基づいて、二次電池１２の充電状態を検出する。
【００４６】
二次電池１２の満充電判定方法はさらに、開放電圧検出工程と、開放電圧判定工程と、電圧変化測定工程と、電圧速度判定工程とを含んで構成される。開放電圧検出工程では、二次電池１２の開放電圧を検出する。開放電圧判定工程では、開放電圧検出工程における開放電圧の検出結果が、予め定める設定電圧以上であるか否かを判定する。電圧変化測定工程では、二次電池１２に対して定電流による充電が行われるときの印加電圧の変化速度を測定する。電圧速度判定工程では、電圧変化測定工程における変化速度の判定結果が、予め定める変化速度以上であるか否かを判定する。
【００４７】
充電状態検出工程は、内圧判定段階を含み、内圧判定段階では、内圧検出工程における検出結果が、予め定める設定内圧以上であるか否かを判定する。また充電状態検出工程では、（ａ）開放電圧検出工程における開放電圧の検出結果が、設定電圧以上であると判定され、（ｂ）電圧変化測定工程における変化速度の測定結果が、設定速度以上であると判定され、かつ（ｃ）内圧検出工程における内圧の検出結果が、前記設定内圧以上であると判定されたときに、満充電であると判定する。二次電池１２の充電制御方法は、前記二次電池１２の満充電判定方法を利用して二次電池１２の充電を制御する。
【００４８】
満充電判定装置１０は、図２および図３に示すように、内圧検出部１３と、充電状態検出部１６と、開放電圧検出部１７と、開放電圧判定部１８と、電圧変化測定部１９と、補正部３５と、温度検出部３６とを含む。これらは、満充電判定装置１０において、入出力および演算を行う。第１実施形態において、これらの構成要素は、１つの中央処理装置（central processing unit, 略称「ＣＰＵ」）によって実現される。ただしこれらの構成要素は、他の実施形態においては複数のＣＰＵ３８によって実現されてもよく、また構成要素毎に異なる部品、たとえばディスクリート部品群によって実現されてもよい。
【００４９】
満充電判定装置１０は、記憶部３９と、測定用タイマー４２とをさらに含んで構成される。内圧検出部１３は、二次電池１２の内圧を検出する。第１実施形態において内圧検出部１３は、圧力計２８を含まず、圧力計２８から出力される測定結果を取得する。内圧検出部１３によるこの場合の「検出」は、「出力される測定結果情報を受信することによって取得すること」を意味する。他の実施形態において内圧検出部１３は、圧力計２８を含んでいてもよい。その場合の内圧検出部１３による「検出」は、「測定」を含み、「測定によって測定結果情報を取得すること」を意味する。第１実施形態における開放電圧検出部１７は、電圧計３３を含まずに構成されるけれども、他の実施形態においては、内圧検出部１３が圧力計２８を含んでもよいのと同様に、開放電圧検出部１７は、電圧計３３を含んで構成されてもよい。
【００５０】
内圧検出部１３は、検出用タイマー１４を含み、内圧の値のみならず、内圧の単位時間当たりの変化量を測定することが可能に構成されている。内圧は、充電率の上昇に伴って上昇するので、検出用タイマー１４を含むことによって、内圧の上昇速度を満充電の判定に利用することも可能となる。ただし第１実施形態においては、内圧の値を満充電の判定に利用するので、内圧の上昇速度を満充電判定に利用しない構成が可能である。
【００５１】
図６は、本発明の第１実施形態において、充電率と充電率に応じて変化する二次電池１２の物理量との関係を表す図である。図６において横軸は充電率を表しており、図６の左側に示す縦軸は、開放電圧を表している。また右に離れて示す縦軸の目盛は、内圧を表しており、充電率の最大値の目盛から縦に延びて記載される縦軸の目盛は、二次電池１２の温度を表している。図６に示す３つの曲線のうち、最も下段に示しているのは、充電率に対する内圧の変化Ｐ１である。また中段に示しているのは、二次電池１２の温度変化Ｐ２である。この温度変化は、環境温度が２５℃であるときの充電に伴う温度変化であり、充電が進行するにつれて次第に上昇する温度の様子を表している。最も上段に示しているのは、開放電圧Ｐ３である。
【００５２】
充電状態検出部１６は、内圧判定部分２１と、充電状態判定部分４４と、総合判定部分４６とを含む。内圧検出部１３による内圧の検出結果は、内圧判定部分２１によって内圧に基づく充電状態の判定に用いられる。内圧は、充電率が小さい範囲と大きい範囲とでは、充電率に対する変化の割合が異なる。つまり内圧は、充電率が１００％未満の特定の充電率を境界として、内圧の充電率に対する依存性が変化する。この特定の充電率を、図６において依存性変化点Ｐ４として示す。
【００５３】
図６に示す二次電池１２では、内圧の変化は、依存性変化点以下の範囲では充電率に対して線形的に依存し、依存性変化点を超える範囲で、充電率に対して非線形で依存する。第１実施形態では、依存性変化点は、充電率に対する内圧の変化を表す曲線において微分不可能な点として現れる。依存性変化点は、充電率が１００％未満の範囲で存在する。これを利用することによって、充電状態を検出することができる。
【００５４】
内圧判定部分２１は、充電率に対する内圧の変化の様子と、依存性変化点とを記憶している。二次電池１２において、形状、大きさ、セル２２の数、用いられる材質などの種類が同一であれば、充電率に対する依存性は、同一の曲線となる。また内圧判定部分２１は、予め定める設定内圧を記憶している。これによって内圧に基づいて充電状態を判定することが可能となる。
【００５５】
二次電池１２を充電するときには、定電流出力を行う充電用電源４８によって充電を行う。この定電流出力電源４８は、印加電圧を制御して、出力される電流を予め定める一定の電流に調整する機能を有する。二次電池１２と定電流出力電源４８との間には、電流調整部４９が介在する。充電制御装置１１は、満充電判定装置１０と、電流調整部４９と、電圧計３３と、電流設定部３２とを含んで構成される。電流調整部４９は、定電流出力電源４８に接続され、定電流出力電源４８から一定に出力される電流の電流値を制御する。電流調整部４９は、定電流出力電源４８からの出力電流値を零Ｖ以上数百Ｖ以下の範囲で設定可能である。この電流調整部４９は、たとえばＣＰＵ３８の動作によって制御可能であって、定電流電源４８による二次電池１２に対する印加のオン状態とオフ状態とを切換える機能をも有する。
【００５６】
電流調整部４９は、充電状態検出部１６に接続され、充電状態検出部１６によって制御される。ただし他の実施形態では、電流調整部４９は、開放電圧検出部１７に接続され、開放電圧検出部１７に制御される構成とすることも可能である。開放電圧検出部１７は、直接または充電状態検出部１６を介して充電に関する印加状態がオンであるかオフであるかを検出し、電圧計３３によって測定された電圧が開放電圧であるか否かを検知する。この検知結果と電圧計３３による測定結果とに基づいて、開放電圧を検出する。
【００５７】
開放電圧検出部１７による開放電圧の検出結果は、開放電圧判定部１８によって開放電圧が予め定める設定電圧以上であるか否かの判定に利用される。この判定結果は、充電状態判定部分４４によって充電状態の判定に利用される。設定電圧は、開放電圧判定部１８に接続される記憶部３９に予め記憶されていてもよいけれども、第１実施形態では、開放電圧判定部１８が、予め定める設定電圧を記憶している。
【００５８】
電流調整部４９は、制御用タイマー５１を含んで構成される。他の実施形態では、直接またはＣＰＵ３８を介して制御用タイマー５１に接続されてもよい。第１実施形態において制御用タイマー５１は、時間を秒以下の単位で計測する。たとえば水晶発振子、電気的な共振回路などを用いてもよい。これによって電流調整部４９は、前述のように数十秒〜百数十秒の間の予め定める時間の印加状態と、数秒間の印加停止状態とを繰り返すことが可能となる。印加状態、すなわち印加のオン状態と、印加停止状態、すなわち印加のオフ状態とのそれぞれの時間は、たとえばＣＰＵ３８などによって変更して設定することも可能である。
【００５９】
電圧変化測定部１９は、電圧計３３と測定用タイマー４２とに接続され、電圧計３３による電圧の測定結果が印加状態におけるものであるか否かと、印加状態における電圧の測定結果の時間依存性とを測定する。電圧変化測定部１９は、電流調整部４９に直接接続されていてもよい。充電電圧、すなわち印加状態における二次電池１２に対する印加電圧は、充電率の上昇に伴って増加する。電圧変化測定部１９は、この増加の割合を、時間経過に対する割合、すなわち速度として測定する。この測定結果は、電圧速度判定部２０において利用される。またこの電圧速度判定部２０による判定結果は、充電状態判定部分４４において利用される。
【００６０】
電圧速度判定部２０は、電圧の変化速度に関して予め定める設定速度を記憶している。これによって、印加電圧の変化速度に関する電圧変化測定部１９による測定結果について、その大小を判定することができる。他の実施形態においては、開放電圧検出部１７および電圧変化測定部１９は、それぞれ電圧計３３を内在していてもよい。
【００６１】
第１実施形態において充電状態判定部分４４は、内圧判定部分２１による判定結果と、開放電圧判定部１８による判定結果と、電圧速度判定部２０による判定結果とに基づいて、充電状態を判定する。充電状態判定部分４４による充電状態の判定結果は、総合判定部分４６によって、二次電池１２が満充電であるか否かの総合判定に利用される。
【００６２】
図３には、充電制御装置１１に含まれる電流設定部３２と、満充電判定装置１０内のＣＰＵ３８に含まれる補正部３５と、ＣＰＵ３８とともに満充電判定装置１０に含まれる記憶部３９とを図示しているけれども、第１実施形態においては、これらを使用せず満充電判定方法を実施することが可能である。
【００６３】
満充電判定方法では、本処理に先立って、二次電池１２と充電用電源４８とを、充電制御装置１１を介して接続する。本処理開始後、図１に示すステップａ１の開放電圧検出工程に移行し、開放電圧の検出を行う。これは、開放電圧検出部１７によって行う。第１実施形態では、電圧計３３は、開放電圧検出部１７とは別に設けられるので、開放電圧検出工程は、電圧計３３と開放電圧検出部１７とによって行われる。次にステップａ２の開放電圧判定工程に移行し、開放電圧検出部１７による検出結果が予め定める設定電圧以上であるか否かの判定を行う。これは、開放電圧判定部１８が行う。
【００６４】
次にステップａ３の印加開始工程に移行し、電圧の印加を開始することによって、定電流による充電を開始する。電圧の印加の開始は、電流調整部４９によって行われる。次にステップａ４の電圧変化測定工程に移行し、定電流による充電が行われているときの電圧の変化速度の測定を開始する。これは、電圧変化測定部１９によって行われる。次にステップａ５の電圧速度判定工程に移行し、電圧変化測定部１９による電圧の変化速度が予め定める設定速度以上であるか否かの判定を行う。これは、電圧速度判定部２０が行う。
【００６５】
次にステップａ６の内圧検出工程に移行し、二次電池１２の内圧の検出を行う。これは、内圧検出部１３によって行われる。第１実施形態において圧力計２８は、内圧検出部１３とは別に設けられるので、内圧検出工程は、圧力計２８と内圧検出部１３とによって行われる。次に充電状態検出工程Ｓ１に移行する。充電状態検出工程Ｓ１は、内圧判定段階と、充電状態判定段階と、総合判定段階とを含む。内圧検出工程の後、ステップａ７の内圧判定段階に移行し、内圧検出部１３によって検出された内圧が、設定内圧以上であるか否かの判定を行う。この判定は、内圧判定部分２１によって行われる。
【００６６】
次に、ステップａ８の充電状態判定段階に移行し、充電状態の判定を行う。これは、充電率が零％から１００％までのすべての範囲内で、たとえば１％ずつの判定を行う必要はない。たとえば、内圧判定部分２１による判定結果と、開放電圧判定部１８による判定結果と、電圧変化測定部１９の測定結果とに基づいて、たとえば、依存性変化点を精確に検出し、これを二次電池１２に応じて定められる依存性変化点に応じた充電率として、充電率を求め、これによって充電状態を判定てもよい。充電状態判定段階は、充電状態判定部分４４によって行われる。
【００６７】
次にステップａ９の総合判定段階に移行し、充電状態判定部分４４の判定結果に基づいて、二次電池１２が満充電であるか否かを判定する。これは、総合判定部分４６が行う。その後、満充電判定方法は、終了する。満充電判定方法において、開放電圧検出工程は、開放電圧判定工程よりも前に行われる必要がある。印加電圧開始工程は、電圧変化測定工程よりも前に行われる必要があり、電圧変化測定工程は、電圧速度判定工程よりも前に行われる必要がある。内圧検出工程は、内圧判定段階よりも前に行われる必要がある。
【００６８】
充電状態検出工程内において、内圧判定段階と、充電状態判定段階と、総合判定段階とは、この順序で行われる。ただし他の実施形態において、開放電圧検出工程と、印加開始工程と、内圧検出工程との順序は、任意に変更することが可能である。たとえば印加開始工程を開放電圧検出工程に先立って行った場合には、開放電圧検出工程において、電流調整部４９によって一時的に印加を停止させて、電流が停止した状態で、開放電圧の検出を行う。また開放電圧判定工程と、電圧速度判定工程と、内圧判定段階との順序については、任意に変更することが可能である。
【００６９】
充電制御方法は、満充電判定方法と、充電電流停止工程とを含んで構成される。総合判定部分４６による総合判定の結果は、充電電流停止工程において、電流調整部４９の制御に用いられる。電流調整部４９の制御は、充電状態検出部１６によって行われる。したがって、充電状態検出部１６は、電流調整部４９を制御することによって、充電電流を停止させる充電電流停止部として機能する。総合判定部分４６は、充電率が１００％であるときに、満充電であると判定し、充電状態検出部１６は、電流調整部４９を制御することによって、定電流出力電源からの出力電流を零Ｖにさせる。これによって、二次電池１２に対する電圧の印加は停止され、二次電池１２の充電が停止される。その後、充電制御方法は、終了する。ただし他の実施形態では、たとえば充電率が９５％以上であることをもって満充電であると判定してもよい。
【００７０】
充電状態検出部１６は、充電率が１００％以下の範囲において、予め定める少なくとも１つの充電率が達成されたことを検出できれば、足りる。たとえば７０％または８０％などの充電率が達成されたことを充電状態判定部分４４によって判定することができれば、これに基づいて、総合判定部分が充電率１００％が達成される時刻を予測し、その時刻になったときに満充電と判定する構成とすることも可能である。
【００７１】
第１実施形態によれば、二次電池１２は、密閉された容器を有し、容器内における気体の反応を利用して充放電する。内圧検出工程では、前記容器の内圧を検出する。充電状態検出工程では、内圧検出工程における内圧の検出結果に基づいて、二次電池１２の充電状態を検出する。
【００７２】
これによって、容器内における気体の物質量の増減に関する情報を得ることができ、これに基づいて、充電状態を検出することができる。したがって、従来技術に比べて充電状態を精確に検出することができる。気体の物質量は、密閉された容器内において充電に関する化学反応の結果として変化する。したがって、内圧を検出することによって、充電に関する化学反応の進行の程度について、情報を得ることができ、これを充電状態の検出に反映することができる。これによって、従来技術に比べて、高い精度で満充電を判定することができる。
【００７３】
また第１実施形態によれば、開放電圧判定工程では、開放電圧検出工程における開放電圧の検出結果が、予め定める設定電圧以上であるか否かを判定する。電圧変化測定工程では、二次電池１２に対して定電流による充電が行われるときの印加電圧の変化速度を測定する。電圧速度判定工程では、電圧変化測定工程における変化速度の判定結果が、予め定める変化速度以上であるか否かを判定する。
【００７４】
充電状態検出工程は、内圧判定段階を含み、内圧判定段階では、内圧検出工程における検出結果が、予め定める条件を満たすか否かを判定する。また充電状態検出工程では、（ａ）開放電圧検出工程における開放電圧の検出結果が、設定電圧以上であると判定され、（ｂ）電圧変化測定工程における変化速度の測定結果が、設定速度以上であると判定され、かつ（ｃ）内圧検出工程における内圧の検出結果が、前記予め定める条件を満たすと判定されたときに、満充電であると判定する。
【００７５】
これによって、二次電池１２の満充電を、開放電圧と、印加電圧の変化速度と、二次電池１２の容器の内圧とに基づいて判定することができる。したがって、従来技術に比べて、満充電の判定を、高い精度で行うことができる。
【００７６】
また第１実施形態によれば、前記予め定める条件は、内圧検出工程における内圧の検出結果が、予め定める設定内圧以上であるという条件である。これによって、複雑な計算をすることなく、満充電の判定を行うことができる。内圧は、充電率の上昇に伴って、増加および減少の両方が生じることはなく、当然に増加および減少が繰返されたりすることはない。内圧は、充電率の上昇に伴って上昇するので、充電状態の判定に有効に利用することができる。
【００７７】
また第１実施形態によれば、充電制御方法は、満充電判定方法を利用して二次電池１２の充電を制御する。これによって、精確に満充電を判定することができるので、精確に満充電まで充電することと、過充電を防止することとを両立することができる。
【００７８】
このように過充電を防止することによって、電極の劣化を防止することができる。これによって、二次電池１２の性能を長く維持することが可能となる。二次電池１２の性能が高い場合であっても、過充電によって電極が劣化すると、二次電池１２の性能は低下する。電極の劣化を防ぐことによって、二次電池１２に対する充放電を多く繰返しても、二次電池１２の性能を高く維持することができるので、二次電池１２の修理または交換の頻度を抑制することができる。
【００７９】
また第１実施形態によれば、内圧の検出結果を満充電判定に利用することによって、複雑な数式に基づく計算を回避することができる。したがって、計算コストを下げ、簡単な方法によって、正確な満充電判定を行うことができる。
【００８０】
第１実施形態によるこれらの効果は、満充電判定方法が各工程を含むことによる効果でもあり、また満充電判定方法が、第１実施形態における満充電判定装置１０を使用することによる効果であるとも言える。また充電制御方法が、満充電判定方法および充電状態切換工程を含むことによるこれらの効果は、充電制御方法が、充電制御装置１１を使用することによる効果であるとも言える。
【００８１】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る満充電判定方法の工程を表すフローチャートである。第２実施形態に係る満充電判定方法は、第１実施形態に係る満充電判定方法に類似し、第２実施形態に係る充電制御方法は、第１実施形態に係る充電制御方法に類似する。以下、第１実施形態に対する第２実施形態の相違点を中心に説明する。
【００８２】
満充電判定装置１０は、設定電圧を補正する補正部３５を含んで構成される。補正部３５は、開放電圧検出部１７による開放電圧の検出結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、設定電圧を補正する。満充電判定装置１０は、二次電池１２の温度を検出する温度検出部３６と、設定電圧を補正する補正部３５とを含んで構成される。補正部３５は、温度検出部３６による温度の検出結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、設定電圧を補正する。
【００８３】
満充電判定装置１０は、適正電流取得部と、設定電圧を補正する補正部３５とを含んで構成される。適正電流取得部は、二次電池１２において適正な充電電流として予め定められる適正充電電流を取得する。補正部３５は、適正電流取得部による適正充電電流の取得結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、設定電圧を補正する。補正部３５は、複数の参照値と各参照値に応じて定められる補正値とを互いに対応付けられる補正情報を用いて、設定電圧を補正する。補正部３５は、中間値と、予め定める数式とを用いて、設定電圧を補正する。中間値は、補正情報のうち大小関係において隣合う２つの参照値の間の中間値である。予め定める数式は、中間値に応じた補正値を補間によって求めるための数式である。
【００８４】
満充電判定方法は、設定電圧を補正する補正工程を含んで構成される。補正工程では、開放電圧検出工程における開放電圧の検出結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、設定電圧を補正する。満充電判定方法は、二次電池１２の温度を検出する温度検出工程と、設定電圧を補正する補正工程とを含んで構成される。補正工程では、温度検出工程における温度の検出結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、設定電圧を補正する。特に開放電圧の検出結果を参照値として補正する場合の補正工程を、電圧基準補正工程とも称する。また温度の検出結果を参照値として補正する場合の補正工程を、温度基準補正工程とも称する。
【００８５】
満充電判定方法は、適正電流取得工程と、設定電圧を補正する補正工程とを含んで構成される。適正電流取得工程では、適正充電電流を取得する。適正充電電流は、二次電池１２において適正な充電電流として予め定められる。補正工程では、適正電流取得工程における適正充電電流の取得結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、設定電圧を補正する。補正工程では、補正情報を用いて、設定電圧を補正する。補正情報は、複数の参照値と各参照値に応じて定められる補正値とを表形式で互いに対応付ける。補正工程では、中間値と数式とを用いて、設定電圧を補正する。特に適正電流の取得結果を参照値として補正する場合の補正工程を、設定基準補正工程とも称する。
【００８６】
第２実施形態における満充電判定装置１０の構成を図示すると、図３と同様の図となる。補正部３５は、電流設定部３２に接続され、電流設定部３２によって設定される。これによって補正部３５は、二次電池１２の種別についての情報を取得する。二次電池１２の種別についての情報は、適正充電電流を含み、たとえば充電容量、使用が許容される適正な環境温度範囲などの情報を、さらに含んでいてもよい。
【００８７】
電流設定部３２は、人手によって入力を行うための入力部を備え、入力部の操作によって適正充電電流を含む二次電池１２の種別について、情報の入力が行われる。第２実施形態において、電流設定部３２から入力された適正充電電流を含む二次電池１２の種別についての情報は、補正部３５による設定電圧の補正に用いられる。電流設定部３２による適正充電電流の値の入力は、満充電判定装置１０および充電制御装置１１の操作者による操作によって入力される。一旦入力された適正充電電流の値は、操作者による電流設定部３２の操作によって設定変更されるまで補正部に記憶される。これによって、二次電池１２の充電を開始する度に設定入力が必要となることを回避することができる。
【００８８】
温度検出部３６は、二次電池１２の温度を検出する。温度検出部３６は、温度計２７を含んでいてもよいけれども、本実施形態において温度計２７は、二次電池１２の内部に予め含まれて設けられる。二次電池１２内に設けられる温度計２７が複数の場合には、温度検出部３６は、複数の温度計２７による測定結果の平均値を、二次電池１２の温度として取得する。温度検出部３６による温度の検出結果は、補正部３５において、設定電圧の補正に用いられる。また補正部３５は、開放電圧検出部１７による開放電圧の検出結果を取得する。開放電圧の検出結果も、設定電圧の補正に用いられる。
【００８９】
第２実施形態において設定電圧は、開放電圧判定部１８のみならず、記憶部３９にも記憶され、記憶部３９における設定電圧についての情報は、書換え可能に記憶されている。充電状態検出部１６において開放電圧の情報が利用されるときには、第２実施形態では、記憶部３９に記憶された情報を優先して用いる。
【００９０】
補正部３５は、電流設定部３２から取得した適性充電電流と、温度検出部３６で検出された温度と、開放電圧検出部１７で検出された開放電圧に応じて設定電圧を補正する。検出された開放電圧を参照値として設定電圧を補正するときには、たとえば以下の表１を用いる。
【００９１】
【表１】
2011175859.tif 000003
【００９２】
検出された温度を参照値として設定電圧を補正するときには、たとえば以下の表２を用いる。
【００９３】
【表２】
2011175859.tif 000004
【００９４】
取得された適正充電電流を参照値として設定電圧を補正するときには、たとえば以下の表３を用いる。
【００９５】
【表３】
2011175859.tif 000005
【００９６】
これら複数の参照値と各参照値に応じて定められる補正値とを表形式で互いに対応付ける情報を、「補正情報」と称する。第２実施形態において補正情報は、表形式で表されたこれらの情報のうちの一部を指す場合も、または全部を指す場合もある。
【００９７】
補正部３５は、記憶部３９に記憶される補正前の基準となる設定電圧Ｖｏｍ（Ｖ）に対し、開放電圧を参照値としたときの補正値Ｖ１と、温度を参照値としたときの補正値Ｖ２と、適正充電電流を参照値としたときの補正値Ｖ３とを加算することによって、補正後の設定電圧Ｖｏｆを算出し、記憶部３９に記憶される設定電圧Ｖｏｍを補正後の設定電圧Ｖｏｆで置き換える。ＣＰＵ３８において実行されるプログラムにおいては、記憶部３９において設定電圧Ｖｏｍが代入されている変数に、補正後の設定電圧Ｖｏｆを代入することによって、補正が行われる。補正後の設定電圧Ｖｏｆは、次の式（３）によって表される。
Ｖｏｆ＝Ｖｏｍ＋Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３                              …（３）
【００９８】
このように、第２実施形態における補正工程では、補正情報を用いて、設定電圧を補正する。補正情報は、複数の参照値と各参照値に応じて定められる補正値とを表形式で互いに対応付ける。これによって、設定電圧の決定において、参照値と補正値とを数式によって対応付ける必要がないので、これらの対応付けに近似を持ち込む必要がない。したがって、従来技術に比べて、高い精度で満充電を判定することができる。
【００９９】
図７に示すように、第２実施形態における満充電判定方法は、第１実施形態における満充電判定方法に比べて、適正電流取得工程と、温度検出工程と、補正工程とをさらに含んで構成される。本処理開始後、ステップｂ１の適正電流取得工程に移行し、補正部３５によって適正充電電流の取得が行われる。これは、人手による入力を含む場合があってもよく、第２実施形態では、電流設定部３２から過去すでに入力され設定された適正充電電流の値を、補正部３５が自動的に取得してもよい。
【０１００】
次にステップｂ２の温度検出工程に移行し、二次電池１２の温度についての情報を、温度計２７から取得する。充電が進行するにつれて、二次電池１２の温度は上昇する場合が多いけれども、補正のために温度検出部３６が検出する温度は、充電開始時の一時的な温度についての情報でよい。これは、二次電池１２の環境についての情報を含んでおり、その後の二次電池１２の温度変化は、充電開始時の温度情報、すなわち環境に関する情報から、推測が可能となる。
【０１０１】
次にステップｂ３の開放電圧検出工程に移行する。この工程は、図１におけるステップａ１の開放電圧検出工程と同様である。次にステップｂ４の補正工程に移行し、前述の表に示した参照値と補正値とに基づいて、設定電圧の補正を行う。これは、補正部３５によって行われる。次にステップｂ５の開放電圧判定工程に移行する。第２実施形態における開放電圧判定工程では、開放電圧判定部１８は、記憶部３９に記憶された、補正後の設定電圧を基準として開放電圧の判定を行う。
【０１０２】
開放電圧判定部１８には、補正部３５による補正の基準値とするために、基準となる設定電圧は記憶されている。１つの二次電池１２の充電が終了し、再び他の二次電池１２の充電を行うときには、開放電圧判定部１８は、記憶部３９に記憶される設定電圧を初期化し、再度の補正部３５による補正が行われる。
【０１０３】
図７のステップｂ５の開放電圧判定工程の後には、ステップｂ６の印加開始工程に移行する。この工程以降の工程は、図１に示したステップａ３の印加開始工程以降の工程と同様であり、図７の充電状態検出工程Ｓ１も図１の充電状態判別工程Ｓ１と同様である。また電流調整部４９の制御によって充電を停止する充電制御方法も、印加開始工程以降の工程では、第１実施形態と同様である。第２実施形態において適正電流取得工程、温度検出工程、および開放電圧検出工程の３つの工程は、補正工程よりも前に行う必要があるけれども、３つの工程の順序は、任意に変更することが可能である。
【０１０４】
補正部３５による補正における、これらの参照値は、満充電付近における二次電池１２の開放電圧に直接的に影響するということよりも、これらを利用して設定電圧を補正することで、満充電を検出するときの精度を向上させることができるという点で、技術的な重要性を有する。これら３つの項目、すなわち充電開始時の開放電圧、充電開始時の温度、二次電池１２に定められる充電電流の項目のうち、いずれか１つのみ、あるいはいずれか２つのみの項目について補正を行う構成とすることも可能である。
【０１０５】
第２実施形態によれば、補正工程では、開放電圧検出工程における開放電圧の検出結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、設定電圧を補正する。これによって、満充電の判定に用いる基準を、充電開始時の二次電池１２の条件に基づいて補正することができる。たとえば、充電率が３０％である場合と、充電率が４０％である場合とでは、充電開始時における開放電圧に差異が生じる。開放電圧に基づく補正を行うことによって、このような二次電池１２自身の状態に関する条件に基づいて、満充電の判定を修正することが可能となり、充電開始時における二次電池１２の充電率が異なる複数の場合にも、高い精度で満充電を判定することができる。
【０１０６】
また第２実施形態によれば、補正工程では、温度検出工程における温度の検出結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、設定電圧を補正する。これによって、満充電の判定に用いる基準を、充電開始時における温度条件に基づいて補正することができる。温度条件は、二次電池１２が充電されるときの環境の条件を反映するので、二次電池１２が置かれる環境に応じて、満充電の判定に用いる基準を補正することができる。したがって、環境の条件が異なる場合にも、従来技術に比べて、高い精度で満充電を判定することができる。
【０１０７】
また第２実施形態によれば、満充電判定方法は、補正工程では、適正電流取得工程における適正充電電流の取得結果を参照値として、この参照値に応じて定められる補正値によって、設定電圧を補正する。これによって、各二次電池１２の種別に応じて満充電を判定することができる。開放電圧のみでは、各二次電池１２の充電状態を精確に検出することはできない。開放電圧の、充電率に対する依存性は、二次電池１２の種別によって異なる。各二次電池１２に定められる充電電流に対応することで、各二次電池１２の種別において、その二次電池１２の充電率に依存した開放電圧に応じて、満充電を判定することができる。したがって、従来技術に比べて、高い精度で満充電を判定することができる。
【０１０８】
また第２実施形態では、これら充電開始時の開放電圧、充電開始時の温度、二次電池１２に定められる充電電流のすべての項目に基づいて補正する。これによって、充電率などの二次電池１２自身の条件、環境についての条件および二次電池１２の種別に関する条件を考慮することができるので、さまざまに存在しうる条件の組合せに充分に対応することができる。
【０１０９】
また第２実施形態では、補正工程では、補正情報を用いて、設定電圧を補正する。補正情報は、複数の参照値と各参照値に応じて定められる補正値とを表形式で互いに対応付ける。これによって、設定電圧の決定において、参照値と補正値とを数式によって対応付ける必要がないので、これらの対応付けに近似を持ち込む必要がない。したがって、従来技術に比べて、計算コストを低減することができ、かつ高い精度で満充電を判定することができる。
【０１１０】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る満充電判定方法は、第２実施形態に係る満充電判定方法に類似し、第３実施形態に係る充電制御方法は、第３実施形態に係る充電制御方法に類似する。以下、第２実施形態に対する第３実施形態の相違点を中心に説明する。
【０１１１】
第３実施形態における補正工程では、前記表１〜表３における中間値と、前記中間値に応じた補正値を補間によって求めるための数式とを用いて、前記設定電圧を補正することを特徴とする。中間値は、補正情報のうち大小関係において隣合う２つの参照値の間の値のことを意味する。数式は、たとえば参照値を横軸の定義域とし、補正値を縦軸の値域としたときの、これらの関係を表す。具体的には、数式は、中間値とこれに対応する補正値とを座標とする２つの点を通る一次関数で表される。したがって数式が表す関数は、中間値と補正値とを、線形の関係であるものとして表す。仮にこの関数を図示すれば、中間値と補正値とによって表される座標上の点は、前記２つの点を通る直線状に並ぶ。
【０１１２】
これによって、数式は、大小関係において隣合う２つの点を結ぶ直線として表すことができるので、簡単なものとすることができる。したがって、参照値として用いられる範囲全体の、参照値と補正値との関係を１つの数式で近似する訳ではないので、数式は簡単なものとすることができる。また複数の参照値に関する補正情報を利用するので、大小関係において隣合う２つの参照値および補正値の関係を数式決定に利用できるので、大きな誤差が含まれることを防止することができる。
【０１１３】
また参照値と補正値との関係に関して、利用できる関係を増大させることができる。第２実施形態における補正情報では、参照値と補正値とが表形式で対応付けられるので、大小関係において隣合う複数の参照値の間には、中間値が生じる。数式を用いることによって、中間値に応じた補正値を求めるので、使用する補正値を、大小関係において隣合う複数の参照値の間の全ての値に対応させることができる。また補正値を補間によって求めるための数式は、大小関係において隣合う２つの参照値の間の中間値に対応すればよいので、全ての参照値と補正値との関係を表す必要がない。したがって、全て補正値を数式で近似して求める場合に比べて、算出した補正値が含む誤差を低減することができる。
【０１１４】
また第３実施形態によれば、参照値と補正値と前述の数式とを満充電判定に利用することによって、複雑な数式に基づく計算を回避することができる。したがって、計算コストを下げ、簡単な方法によって、正確な満充電判定を行うことができる。
【０１１５】
また第１〜第３実施形態において達成される効果は、二次電池１２の規模が大きくなれば大きくなるほど、顕著な効果となる。規模の大きな二次電池１２については、温度計２７および圧力計２８が備えられている点で、たとえば電動ドリル、デジタルカメラなどに使用される二次電池１２とは、明確に区別が可能である。
【０１１６】
（変形例）
第１〜第３実施形態では、充電率が１００％のときに満充電と判定するものとしたけれども、他の実施形態では、充電率が１００％未満である状態において、積極的に充電を停止する制御を行ってもよい。これによって、二次電池１２にわずかでも過充電が行われる可能性を可及的に低減し、二次電池１２の劣化を防止し、二次電池１２の寿命を長くすることができる。
【０１１７】
また二次電池１２は、充電率積算部をさらに含んで構成されてもよい。充電率積算部は、充電および放電の両方において、電流の時間変化を積算し、これによって二次電池１２における化学反応に関する化学量論および移動電荷量を算出することができる。ただしこれは、充放電が繰返される中で誤差を含む可能性があるので、第１〜第３実施形態に類似する方法によって、充電率積算部における算出結果を校正することが好ましい。
【０１１８】
満充電判定装置１０が充電率積算部を含むことによって、充電状態判定部分４４が１００％よりも小さい、予め定める充電率を検出する構成としたときに、総合判定部分４６が、その予め定める充電率と充電率積算部の積算結果に基づいて、満充電を判定することも可能となる。したがって、充電状態判定部分４４が検出する、予め定める充電率の精度が充分に高ければ、この予め定める充電率を１００％よりも小さく定めることによる満充電判定の精度の低下を、防止することができる。充電状態判定部分４４が検出する、この予め定める充電率は、零％以上１００％以下の範囲において複数の充電率の値として定められてもよい。
【０１１９】
また第１〜第３実施形態において、容器の内圧を測定する圧力計２８による測定結果は、その絶対値が大きくなったとき、あるいはその変化が急激であった場合に、その絶対値または変化率に基づいて充電を停止する制御を行ってもよい。これによって、充電に伴う化学反応の速度を制御することができる。
【０１２０】
第１〜第３実施形態において内圧判定部分２１は、内圧検出部１３による内圧の検出結果が、予め定める設定内圧以上であるか否かを判定するものとし、充電状態検出部１６では、（ａ）開放電圧の検出結果が設定電圧以上で、（ｂ）変化速度の測定結果が設定速度以上であり、かつ（ｃ−２）内圧の検出結果が設定内圧以上であると判定されたときに、満充電であると判定する。
【０１２１】
ただし他の実施形態において、内圧判定部分２１は、内圧検出部における内圧の検出結果が、単位時間当たりに、予め定める設定上昇速度以上の上昇速度で上昇するか否かを判定してもよい。この場合には、充電状態検出部１６では、（ａ）開放電圧の検出結果が設定電圧以上で、（ｂ）変化速度の測定結果が設定速度以上であり、かつ（ｃ−３）内圧の検出結果が設定上昇速度以上の上昇速度で上昇すると判定されたときに、満充電であると判定する。単位時間は、たとえば１秒〜数十秒のいずれかの時間に設定してもよく、たとえば１分〜数分のいずれかの時間に設定してもよい。
【０１２２】
これによって、たとえば、温度条件などが異なる場合であっても、精確に充電状態を判定することができる。充電率の上昇に伴う内圧の上昇割合は、充電率に応じて異なり、定電流で充電するときの内圧の上昇速度の、充電率に対する依存性は、たとえば温度条件などの影響をほとんど受けない。したがって、内圧の上昇速度は、充電状態の判定に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１０  満充電判定装置
１１  充電制御装置
１２  二次電池
１３  内圧検出部
１６  充電状態検出部
１７  開放電圧検出部
１８  開放電圧判定部
１９  電圧変化測定部
２０  電圧速度判定部
２１  内圧判定部分
２４  モジュール
２７  温度計
２８  圧力計
３２  電流設定部
３３  電圧計
３５  補正部
３６  温度検出部
３９  記憶部
【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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