(57)【要約】【課題】長期間にわたって充放電を繰り返し行った二次電池を充電する場合においても、充電制御を安定して行うことができる二次電池の充電装置及び充電方法を提供する。【解決手段】二次電池１００の充電装置１は、充電制御装置４を具備し、充電制御装置４は、切替手段１１を具備し、充電開始から初期充電時間Ｔ２０経過後に充電電圧Ｅの供給状態を切替手段１１により印加状態から遮断状態に切り替え、第一所定時間Ｔ２１経過後に切替手段１１により充電電圧Ｅの供給状態を遮断状態から印加状態へ切り替え、切替時点から第二所定時間Ｔ２２経過後に電流異常検出回路３から充電電流ｉｃｈａｒｇｅを取得し、切替時点から第三所定時間Ｔ２３経過後に充電電圧Ｅの供給状態を印加状態から遮断状態に切り替えることを繰り返し、その取得した充電電流ｉｃｈａｒｇｅの変化傾向に基づいて充電を終了させるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池に充電電圧を供給する充電電圧供給手段と、
二次電池の充電電流を検出する充電電流検出手段と、
二次電池の充電電流の異常を検出する電流異常検出手段と、
二次電池の充電を制御する充電制御手段と、
を具備し、
前記充電制御手段は、
前記充電電圧供給手段から二次電池への充電電圧の供給状態を印加状態もしくは遮断状態に切り替える切替手段を具備し、
充電開始から初期充電時間経過後に充電電圧の供給状態を前記切替手段により印加状態から遮断状態に切り替え、第一所定時間経過後に前記切替手段により二次電池への充電電圧の供給状態を遮断状態から印加状態へ切り替え、切替時点から第二所定時間経過後に前記電流異常検出手段から充電電流を取得し、切替時点から第三所定時間経過後に充電電圧の供給状態を印加状態から遮断状態に切り替えることを繰り返し、その取得した充電電流の変化傾向に基づいて充電を終了させる、
ことを特徴とする二次電池の充電装置。
【請求項２】
前記切替手段は、前記遮断状態においては、前記充電電圧供給手段から二次電池へ供給される充電電圧を満充電平衡電圧に設定して、前記印加状態においては、前記充電電圧供給手段から二次電池へ供給される充電電圧を所定の充電印加電圧に設定して、
前記充電制御手段は、
前記二次電池へ供給する充電電圧を前記充電電圧供給手段により充電印加電圧から満充電平衡電圧に切り替え、その切替後に前記充電電流検出手段により検出された充電電流が所定の判断基準電流以下であるとき、充電を終了させる、
請求項１に記載の二次電池の充電装置。
【請求項３】
前記充電制御手段は、
充電開始から前記初期充電時間経過後に前記電流異常検出手段により検出された最大の充電電流が所定の値だけ減少するまでに、充電電圧の供給状態を前記切替手段により遮断状態から印加状態に切り替えた回数が、所定の回数を超えたとき、充電を終了させる、
請求項１または２に記載の二次電池の充電装置。
【請求項４】
前記充電制御手段は、
充電開始から前記初期充電時間経過後であって、切替時点から第二所定時間経過後に前記電流異常検出手段により検出された充電電流を、前回に検出された充電電流と比較し、その充電電流が前回に検出された充電電流を超えたとき、充電を終了させる、
請求項１または２に記載の二次電池の充電装置。
【請求項５】
二次電池へ供給する充電電圧を充電印加電圧から満充電平衡電圧に切り替え、その切替後の充電電流が所定の判断基準電流以下であるとき、充電を終了させる第一充電終了制御と、
充電開始から初期充電時間経過後に充電電圧の供給状態を前記切替手段により印加状態から遮断状態に切り替え、第一所定時間経過後に前記切替手段により二次電池への充電電圧の供給状態を遮断状態から印加状態へ切り替え、切替時点から第二所定時間経過後に前記充電電流検出手段により充電電流を検出し、切替時点から第三所定時間経過後に充電電圧の供給状態を印加状態から遮断状態に切り替えることを繰り返し、その検出された充電電流の変化傾向に基づいて充電を終了させる第二充電終了制御と、を併用する、
二次電池の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛、ニッケル水素、リチウムイオン電池等の所謂二次電池の充電装置及び二次電池の充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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。
そこで、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性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公知となっている（例えば特許文献１参照）。
また、二次電池は多数回充電すると、過充電や二次電池を構成する電解液や電極板の劣化等の原因により、蓄電容量が初期に比べて少なくなってしまい、劣化が進行して最終的にはこの二次電池を使用することができなくなってしまっていた。
そこで、間欠充電によって二次電池を充電する場合、二次電池を負荷から切り離さずに、二次電池の劣化を判定することができる二次電池の劣化判定方法及びその装置を提供する技術が公知となっている（例えば特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４３０４３９号公報
【特許文献２】特許第３９１３４４３号公報
【特許文献３】特許第３５３９１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、二次電池は劣化が激しくなることにより、充放電過程における制御がその制御可能領域を大きく逸脱し制御不能状態となることがあった。また、電池の異常状態を検知する方法として、温度センサー、圧力センサー、煙センサー等の独立系統による検知機構があるが、温度上昇や煙の発生等の異常が確認されなければ充電が終了することはなかった。
【０００５】
そこで、本発明は係る課題に鑑み、長期間にわたって充放電を繰り返し行った二次電池を充電する場合においても、充電制御を安定して行うことができる二次電池の充電装置及び充電方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、二次電池に充電電圧を供給する充電電圧供給手段と、二次電池の充電電流を検出する充電電流検出手段と、二次電池の充電電流の異常を検出する電流異常検出手段と、二次電池の充電を制御する充電制御手段と、を具備し、前記充電制御手段は、前記充電電圧供給手段から二次電池への充電電圧の供給状態を印加状態もしくは遮断状態に切り替える切替手段を具備し、充電開始から初期充電時間経過後に充電電圧の供給状態を前記切替手段により印加状態から遮断状態に切り替え、第一所定時間経過後に前記切替手段により二次電池への充電電圧の供給状態を遮断状態から印加状態へ切り替え、切替時点から第二所定時間経過後に前記電流異常検出手段から充電電流を取得し、切替時点から第三所定時間経過後に充電電圧の供給状態を印加状態から遮断状態に切り替えることを繰り返し、その取得した充電電流の変化傾向に基づいて充電を終了させるものである。
【０００８】
請求項２においては、前記切替手段は、前記遮断状態においては、前記充電電圧供給手段から二次電池へ供給される充電電圧を満充電平衡電圧に設定して、前記印加状態においては、前記充電電圧供給手段から二次電池へ供給される充電電圧を所定の充電印加電圧に設定して、前記充電制御手段は、前記二次電池へ供給する充電電圧を前記充電電圧供給手段により充電印加電圧から満充電平衡電圧に切り替え、その切替後に前記充電電流検出手段により検出された充電電流が所定の判断基準電流以下であるとき、充電を終了させるものである。
【０００９】
請求項３においては、前記充電制御手段は、充電開始から前記初期充電時間経過後に前記電流異常検出手段により検出された最大の充電電流が所定の値だけ減少するまでに、充電電圧の供給状態を前記切替手段により遮断状態から印加状態に切り替えた回数が、所定の回数を超えたとき、充電を終了させるものである。
【００１０】
請求項４においては、前記充電制御手段は、充電開始から前記初期充電時間経過後であって、切替時点から第二所定時間経過後に前記電流異常検出手段により検出された充電電流を、前回に検出された充電電流と比較し、その充電電流が前回に検出された充電電流を超えたとき、充電を終了させるものである。
【００１１】
請求項５においては、二次電池へ供給する充電電圧を充電印加電圧から満充電平衡電圧に切り替え、その切替後の充電電流が所定の判断基準電流以下であるとき、充電を終了させる第一充電終了制御と、充電開始から初期充電時間経過後に充電電圧の供給状態を前記切替手段により印加状態から遮断状態に切り替え、第一所定時間経過後に前記切替手段により二次電池への充電電圧の供給状態を遮断状態から印加状態へ切り替え、切替時点から第二所定時間経過後に前記充電電流検出手段により充電電流を検出し、切替時点から第三所定時間経過後に充電電圧の供給状態を印加状態から遮断状態に切り替えることを繰り返し、その検出された充電電流の変化傾向に基づいて充電を終了させる第二充電終了制御と、を併用するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
請求項１においては、二次電池の充電を異常が生じる前に確実に終了させることが可能となる。したがって、二次電池の劣化の進行に対して充電制御を正常に行うことが可能な期間の延長化を図り、長期間にわたって充放電を繰り返し行った二次電池を充電する場合においても、充電制御を安定して行うことができる。
【００１４】
請求項２においては、二次電池の充電を過充電が生じる前に確実に終了させることが可能となる。したがって、二次電池の劣化の進行に対して充電制御を正常に行うことが可能な期間の延長化を図り、長期間にわたって充放電を繰り返し行った二次電池を充電する場合においても、充電制御を安定して行うことができる。
【００１５】
請求項３においては、電池劣化に起因する充電電流の変化傾向を容易かつ適確に把握して、充電制御を行うことが可能となる。したがって、充電制御を精度良く行うことができる。
【００１６】
請求項４においては、電池劣化に起因する充電電流の変化傾向を容易かつ適確に把握して、充電制御を行うことが可能となる。したがって、充電制御を精度良く行うことができる。
【００１７】
請求項５においては、二次電池の充電を過充電が生じる前に確実に終了させることが可能となる。また、二次電池の充電を異常が生じる前に確実に終了させることが可能となる。したがって、二次電池の劣化の進行に対して充電制御を正常に行うことが可能な期間の延長化を図り、長期間にわたって充放電を繰り返し行った二次電池を充電する場合においても、充電制御を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る充電装置の回路図。
【図２】充電制御装置の制御構成を示すブロック図。
【図３】第一充電制御の制御フロー図。
【図４】第一実施形態にかかる第二充電制御の制御フロー図。
【図５】充電電圧と時間経過との関係を示すグラフ図。
【図６】一実施形態にかかる充電終了判断制御の制御フロー図。
【図７】充電電流及び充電電圧と時間経過との関係を示すグラフ図。
【図８】別の実施形態にかかる充電終了判断制御の制御フロー図。
【図９】充電電流及び充電電圧と時間経過との関係を示すグラフ図。
【図１０】第二実施形態にかかる第二充電制御の制御フロー図。
【図１１】充電電流及び充電電圧と時間経過との関係を示すグラフ図。
【図１２】充電電流及び充電電圧と時間経過との関係を示すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず、本発明の一実施例である二次電池１００の充電装置について説明する。ここで、二次電池１００とは、充放電を繰り返し行うことができる電池をいい、電気エネルギーを化学エネルギーに変換して蓄え、また逆に、蓄えた化学エネルギーを電気エネルギーに変換して使用することができる電池をいう。例えば、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素金属電池、リチウムイオン電池等がある。
【００２０】
図１に示すように、充電装置１は、二次電池１００に充電電圧Ｅを供給する充電電圧供給手段としての充電電源２と、二次電池１００の充電電流ｉｃｈａｒｇｅの異常を検出する電流異常検出手段としての電流異常検出回路３と、二次電池１００の電流を検出する充電電流検出手段５を具備する。
また、充電装置１は、図２に示すように、二次電池１００の充電を制御する充電制御手段としての充電制御装置４を具備しており、充電制御装置４は、充電電源２と、電流異常検出回路３と充電電流検出手段５とに接続されている。
また、充電制御装置４は、充電電源２から二次電池１００への充電電圧Ｅの供給状態を印加状態もしくは遮断状態に切り替える切替手段１１と、記憶手段１２とを具備する。
【００２１】
次に、図１を用いて充電装置１の回路について説明する。
充電電源２は、可変電源で構成されており、二次電池１００に印加する充電電圧Ｅを変更することが可能となっている。
電流異常検出回路３は、検知用抵抗２１とトランジスタ等のスイッチング素子で構成される第一ゲート３１、第二ゲート３２、第三ゲート３３、第四ゲート３４と、増幅器４１とを具備している。
増幅器４１は、二つの入力信号の差分を一定係数で増幅する増幅回路である。増幅器４１のプラス側には二次電池１００に印加されている充電電圧Ｅから算出された充電電流ｉｃｈａｒｇｅが入力される。一方増幅器４１のマイナス側には、電流検出用電源２２より印加される電流検出用電圧から算出された第二判断基準電流Ｊ２が入力される。このように構成することにより、増幅器４１は、プラス側に入力された充電電流ｉｃｈａｒｇｅとマイナス側に入力された第二判断基準電流Ｊ２とを比較することができる。
【００２２】
第一ゲート３１、第二ゲート３２、第三ゲート３３、第四ゲート３４はそれぞれＮＰＮ型のトランジスタで形成されており、エミッタ側が接地されている。第一ゲート３１、第二ゲート３２、第三ゲート３３、第四ゲート３４はベース電位を高電位又は低電位に切り替えることにより、ＯＮ／ＯＦＦを切り替えることが可能となるスイッチ回路として用いられている。ここで、第一ゲート３１のベース電位を低電位から高電位に切り替えることにより、第一ゲート３１がＯＦＦからＯＮへ切り替えられ、増幅器４１のマイナス側に入力される第二判断基準電流Ｊ２が小さくなる。同様に、第二ゲート３２、第三ゲート３３、及び第四ゲート３４を順番にＯＦＦからＯＮへ切り替えることにより、増幅器４１のマイナス側に入力される第二判断基準電流Ｊ２が一定量ずつ小さくなる。これにより、充電電流ｉｃｈａｒｇｅと比較する対象となる第二判断基準電流Ｊ２を一定量ずつ減少させることが可能となる。
充電電流検出手段５は、チェック電流ｉｃｈｅｃｋを検出するものである。ここで、チェック電流とは充電電流であって、二次電池１００に充電電源２から満充電平衡電位Ｅｅｑを印加した場合における充電電流を指す。
【００２３】
次に、充電制御について図３及び図４のフローを用いて説明する。
まず、従来の第一充電制御について図３を用いて説明する。
まず、第一充電制御を行う前に、ユーザー自身が充電する二次電池１００の種類を充電制御装置４に入力することにより、記憶手段１２のテーブルの中から二次電池１００の種類に相当する所定の充電印加電圧Ｅｓと、満充電平衡電位Ｅｅｑとが選択設定される。そして、充電装置１に二次電池１００をセットし、図示せぬマニュアルスイッチを接続することにより、第一充電制御が開始される。
【００２４】
第一充電制御では、まず、切替手段１１により二次電池１００に印加される充電電圧Ｅを所定の充電印加電圧Ｅｓに設定する（ステップＳ１０）。これにより、二次電池１００には比較的大きな電流が流れる。次に、一定時間Ｔ１１が経過したか否かを判断し（ステップＳ２０）、経過するまでループ処理を行う。これにより、所定の充電印加電圧Ｅｓを一定時間Ｔ１１保持して充電することができる。
【００２５】
その後、切替手段１１により二次電池１００に印加されている充電電圧Ｅを充電印加電圧Ｅｓに設定して印加している状態から、充電電圧Ｅを遮断する短絡状態に切り替える（ステップＳ３０）。これにより、電極界面の電荷を除去することができる。次に、極小時間Ｔ１２が経過したか否かを判断し（ステップＳ４０）、経過するまでループ処理を行う。これにより、短絡状態を極小時間Ｔ１２保持することができる。
【００２６】
その後、切替手段１１により充電電圧Ｅを遮断した短絡状態から、充電電圧Ｅを満充電平衡電位Ｅｅｑに切り替える（ステップＳ５０）。次に、微小時間Ｔ１３が経過したか否かを判断し（ステップＳ６０）、経過するまでループ処理を行う。これにより、所定の満充電平衡電位Ｅｅｑを微小時間Ｔ１３印加することができる。
【００２７】
そして、充電電流検出手段５によって満充電平衡電位Ｅｅｑにおけるチェック電流ｉｃｈｅｃｋを検出した情報を取得する（ステップＳ７０）。ここで、チェック電流ｉｃｈｅｃｋの判定を行い（ステップＳ８０）、チェック電流ｉｃｈｅｃｋが第一判断基準電流Ｊ１より大きな値で検出されていれば、切替手段１１により充電電圧Ｅを満充電平衡電位Ｅｅｑから充電印加電圧Ｅｓに切り替える（ステップＳ９０）。そして、ステップＳ２０に戻り、上記のフローを繰り返す。一方、チェック電流ｉｃｈｅｃｋが第一判断基準電流Ｊ１以下となったときは、二次電池１００は満充電状態にあり、ここで、充電を停止する。
【００２８】
なお、第一判断基準電流Ｊ１は定数であり、記憶手段１２に記憶されている。理論的には、満充電状態における第一判断基準電流Ｊ１は０ｍＡに設定すればよいのであるが、実際は、満充電平衡電位Ｅｅｑは、電池によって極わずかながらばらつきがあり、よって過充電を防止すべく、第一判断基準電流Ｊ１を０ｍＡよりやや大きな値、例えば、１０ｍＡ程度で設定すると良い。
【００２９】
第一充電制御を行った場合における充電電圧Ｅと時間経過との関係について図５に示す。図５に示すように、一定時間Ｔ１１の間充電印加電圧Ｅｓで充電した後、極小時間Ｔ１２の間充電電圧Ｅを遮断して短絡状態にさせ、その後、微小時間Ｔ１３の間満充電平衡電位Ｅｅｑを印加する。そして、再び一定時間Ｔ１１の間充電印加電圧Ｅｓで充電し、以下一連の電圧変化を繰り返すものである。なお、微小時間Ｔ１３の設定を１秒以上とした場合には、ステップＳ３０及びステップＳ４０は省略することもできる。
【００３０】
次に、第二充電制御の制御フローについて説明する。
［第一実施形態］
【００３１】
第一充電制御と第二充電制御を併用した場合について図４を用いて説明する。
第二充電制御は、長期間にわたって充放電を繰り返し行った二次電池１００を充電するための制御である。すなわちこのような二次電池１００は劣化が進行し、蓄電容量が極端に小さくなることがある。そのような場合においては、満充電平衡電位Ｅｅｑにおけるチェック電流ｉｃｈｅｃｋがいつまでも第一判断基準電流Ｊ１より大きくなってしまうことがあり、充電を停止できず過充電となることがあった。そこで、第二充電制御を行うことにより、長期間にわたって充放電を繰り返し行った結果、劣化が進行した二次電池１００を充電するものである。
【００３２】
まず、充電開始時点から初期充電期間Ｔ２０経過しているか否かを判断し（ステップＳ１０５）、経過するまでループ処理を行う。次に、充電電圧Ｅを切替手段１１により印加状態から遮断状態に切り替える（ステップＳ１１０）。ここで、遮断状態とは、前記第一充電制御において二次電池１００に満充電平衡電位Ｅｅｑが印加される状態を指す。第一充電制御と第二充電制御とを併用する場合においては、第一充電制御のステップＳ３０において、切替手段１１により二次電池１００に印加されている充電電圧Ｅを充電印加電圧Ｅｓに設定して印加している状態から、充電電圧Ｅを遮断する短絡状態に切り替え、次にステップＳ４０において、極小時間Ｔ１２が経過したか否かを判断し、経過するまでループ処理を行い、その後ステップＳ５０において、切替手段１１により充電電圧Ｅを遮断した短絡状態から、充電電圧Ｅを満充電平衡電位Ｅｅｑに切り替える一連の処理が行われることにより、ステップＳ１１０が処理されることとなる。
次に、第一所定時間Ｔ２１が経過したか否かを判断し（ステップＳ１２０）、経過するまでループ処理を行う。ここで、第一所定時間Ｔ２１は極小時間Ｔ１２と微小時間Ｔ１３とを合わせた時間と等しい。また、極小時間Ｔ１２は極小な時間であるので、第一所定時間Ｔ２１は略微小時間Ｔ１３と等しい。
その後、切替手段１１により二次電池１００への充電電圧Ｅの供給状態を遮断状態から印加状態へ切り替える（ステップＳ１３０）。ここで印加状態とは、前記第一充電制御において、二次電池１００に所定の充電印加電圧Ｅｓが印加される状態を指す。第一充電制御と第二充電制御を併用する場合においては、第一充電制御において満充電平衡電位Ｅｅｑから所定の充電印加電圧Ｅｓへ切り替える制御がされることにより、ステップＳ１３０が処理されることとなる。
【００３３】
次に、ステップＳ１３０における切替時点から第二所定時間Ｔ２２が経過したか否かを判断し（ステップＳ１４０）、経過するまでループ処理を行う。その後、電流異常検出回路３から充電電流ｉｃｈａｒｇｅを取得する（ステップＳ１５０）。その後、充電電流ｉｃｈａｒｇｅの変化傾向に基づいて充電を終了させるか否かの判断を行う充電終了判断制御を行う（ステップＳ１６０）。そして、前記充電終了判断制御において充電終了となるか否かを判断し（ステップＳ１７０）、充電終了と判断された場合は充電を終了する。
【００３４】
充電終了判断制御で充電終了と判断されなかった場合は、ステップＳ１３０における切替時点から第三所定時間Ｔ２３が経過したか否かを判断し（ステップＳ１８０）、経過するまでループ処理を行う。なお、第一充電制御と第二充電制御を併用する場合においては、第三所定時間Ｔ２３は、一定時間Ｔ１１と等しい。
その後、切替手段１１により充電電圧Ｅの供給状態を印加状態から遮断状態に切り替える（ステップＳ１９０）。
第一充電制御と第二充電制御とを併用する場合においては、第一充電制御のステップＳ３０において、切替手段１１により二次電池１００に印加されている充電電圧Ｅを充電印加電圧Ｅｓに設定して印加している状態から、充電電圧Ｅを遮断する短絡状態に切り替え、次にステップＳ４０において、極小時間Ｔ１２が経過したか否かを判断し、経過するまでループ処理を行い、その後ステップＳ５０において、切替手段１１により充電電圧Ｅを遮断した短絡状態から、充電電圧Ｅを満充電平衡電位Ｅｅｑに切り替える一連の処理が行われることにより、ステップＳ１９０が処理されることとなる。
【００３５】
次に第二充電制御における充電電流ｉｃｈａｒｇｅの変化傾向に基づいて充電を終了させる充電終了判断制御の具体的な判断方法について説明する。
【００３６】
第二充電制御における充電電流ｉｃｈａｒｇｅの変化に基づく充電終了判断制御として、ステップＳ１３０において充電開始から初期充電時間Ｔ２０経過後に電流異常検出回路３により検出された最大充電電流ｉｍａｘが所定の値Δｉだけ減少するまでに、充電電圧Ｅの供給状態を切替手段１１により遮断状態から印加状態に切り替えた回数ｍが、所定の回数Ｍを超えたとき、充電を終了させる制御がある。
【００３７】
ここで、初期充電時間Ｔ２０経過後に電流異常検出回路３により検出された最大充電電流ｉｍａｘは、充電が進むに連れて充電電流ｉｃｈａｒｇｅが減少する場合には、第二充電制御において初めて処理されたステップＳ１３０において電流異常検出回路３により検出された充電電流ｉｃｈａｒｇｅとなる。
【００３８】
次に図６を用いて制御フローについて説明する。
まず、第二充電制御におけるステップＳ１４０を初めて処理する場合のみ、係数ｎ、回数ｍを初期化し、最大充電電流ｉｍａｘを記憶する（ステップＳ２１０）。
次に、第二判断基準電流Ｊ２を算出する（ステップＳ２２０）。第二判断基準電流Ｊ２は以下の数式により算出される。
Ｊ２＝ｉｍａｘ−（ｎ＋１）Δｉ
ここで、Δｉは、最大充電電流ｉｍａｘを所定の定数Ｎで割ったものである。
次に、充電電流ｉｃｈａｒｇｅが第二判断基準電流Ｊ２より小さいか否かについて判断する（ステップＳ２３０）。充電電流ｉｃｈａｒｇｅが第二判断基準電流Ｊ２より小さい場合には、係数ｎを１増加させ（ステップＳ２４０）、回数ｍを１にする（ステップＳ２５０）。そして充電継続と判断して（ステップＳ２６０）、リターンする。
一方、充電電流ｉｃｈａｒｇｅが第二判断基準電流Ｊ２以上である場合には、回数ｍを１増加させ（ステップＳ２７０）、回数ｍが所定の回数Ｍより小さいか否かについて判断する（ステップＳ２８０）。回数ｍが所定の回数Ｍ以上である場合には充電終了と判断して（ステップＳ２９０）リターンする。回数ｍが所定の回数Ｍより小さい場合には、充電継続と判断して（ステップＳ３００）、リターンする。
【００３９】
例えば、所定の回数Ｍを５回と設定した場合には、図７に示すように、最大充電電流ｉｍａｘからΔｉ減少するのに前記遮断状態から印加状態に切り替えた回数は２回であるので、充電を継続する。
また、図７に示すように、充電電流ｉｃｈａｒｇｅが第二判断基準電流Ｊ２（＝ｉｍａｘ−Δｉ）からさらにΔｉ減少するのに前記遮断状態から印加状態に切り替えた回数は４回であるので、充電を継続する。以下、同様に充電電流ｉｃｈａｒｇｅが第二判断基準電流Ｊ２（＝ｉｍａｘ−ｎΔｉ）からΔｉ減少するのに前記遮断状態から印加状態に切り替えた回数が５回を超えるか否かを判断し、５回を超えない場合は充電を継続する。
図７に示すように、ｉｍａｘ−２ΔｉからさらにΔｉ減少するのに前記遮断状態から印加状態に切り替えた回数はｋ回（ｋ＞５）であり、５回を越えるので充電を終了する。
【００４０】
また、第二充電制御における充電電流ｉｃｈａｒｇｅの変化に基づく充電終了判断制御として、充電開始から初期充電時間Ｔ２０が経過した（ステップＳ１０５）後であって、切替時点（ステップＳ１１０）から第二所定時間経過した（ステップＳ１４０）後に電流異常検出回路３により検出された充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｎ）を、前回に検出された充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｎ−１）と比較し、その充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｎ）が前回に検出された充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｎ−１）を超えたとき、充電を終了させる制御がある。
【００４１】
図８を用いて制御フローを説明する。
まず、第二充電制御におけるステップＳ１４０を初めて処理する場合のみ、ｎに１を代入する（ステップＳ４１０）。次に、ｎ回目に取得した充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｎ）に直前の第二充電制御のステップＳ１３０において、電流異常検出回路３により検出された充電電流ｉｃｈａｒｇｅを代入し、記憶手段１２に記憶させる（ステップＳ４２０）。そして、ｎ回目に取得した充電電流が前回（ｎ−１回目）に取得した充電電流より大きいか否かについて判定する（ステップＳ４３０）。なお、ｎ＝１の場合における前回の充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（０）は十分大きな値を予め記憶させておくことにより、充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（１）が充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（０）より大きくなることが無いように構成している。
【００４２】
ｎ回目に取得した充電電流が前回（（ｎ−１）回目）に取得した充電電流以下である場合には、ｎを１増加させた後（ステップＳ４４０）、充電継続と判断して（ステップＳ４５０）、リターンする。また、ｎ回目に取得した充電電流が前回（ｎ−１回目）に取得した充電電流より大きい場合には、充電終了と判断して（ステップＳ４６０）、リターンする。
【００４３】
例えば、図９に示すように、一回目に記憶した充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（１）と二回目に記憶した充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（２）とを比較すると、ｉｃｈａｒｇｅ（２）はｉｃｈａｒｇｅ（１）以下であることから、充電継続と判断される。
【００４４】
また、図９に示すように、二回目に記憶した充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（２）と二回目に記憶した充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（３）とを比較すると、ｉｃｈａｒｇｅ（３）はｉｃｈａｒｇｅ（２）以下であることから、充電継続と判断される。以下、三回目以降も同様に充電終了判断制御を行う。
【００４５】
そして、例えば、図９に示すように、ｋ回目に記憶した充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｋ）と（ｋ−１）回目に記憶した充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｋ−１）とを比較すると、ｉｃｈａｒｇｅ（ｋ）はｉｃｈａｒｇｅ（ｋ−１）よりも大きいことから、充電終了と判断される。
このように構成することにより、充電電流ｉｃｈａｒｇｅが減少後増加に転じるような異常が起こった場合に、充電を迅速に終了させることができる。
［第二実施形態］
【００４６】
また、第二充電制御のみを適用した場合について説明する。
第二充電制御は、長期間にわたって充放電を繰り返し行った二次電池１００を充電するための制御である。すなわちこのような二次電池１００は劣化が進行し、蓄電容量が極端に小さくなることがある。そのような場合においては、長時間充電を停止できず過充電となることがあった。そこで、第二充電制御を行うことにより、長期間にわたって充放電を繰り返し行った結果、劣化が進行した二次電池１００を充電するものである。
【００４７】
まず、図１０に示すように、充電開始時点から初期充電期間Ｔ２０経過しているか否かを判断し（ステップＳ５０５）、経過するまでループ処理を行う。次に、充電電圧Ｅを切替手段１１により印加状態から遮断状態に切り替える（ステップＳ５１０）。ここで、遮断状態とは、充電電圧Ｅを遮断する短絡状態を指す。
次に、第一所定時間Ｔ２１が経過したか否かを判断し（ステップＳ５２０）、経過するまでループ処理を行う。
その後、切替手段１１により二次電池１００への充電電圧Ｅの供給状態を遮断状態から印加状態へ切り替える（ステップＳ５３０）。ここで印加状態とは、二次電池１００に所定の充電印加電圧Ｅｓが印加される状態を指す。
【００４８】
次に、ステップＳ５３０における切替時点から第二所定時間Ｔ２２が経過したか否かを判断し（ステップＳ５４０）、経過するまでループ処理を行う。その後、電流検出回路３から充電電流ｉｃｈａｒｇｅを取得する（ステップＳ５５０）。その後、充電電流ｉｃｈａｒｇｅの変化傾向に基づいて充電を終了させるか否かの判断を行う充電終了判断制御を行う（ステップＳ５６０）。そして、前記充電終了判断制御において充電終了となるか否かを判断し（ステップＳ５７０）、充電終了と判断された場合は充電を終了する。
【００４９】
前記充電終了判断制御で充電終了と判断されなかった場合は、ステップＳ５３０における切替時点からから第三所定時間Ｔ２３が経過したか否かを判断し（ステップＳ５８０）、経過するまでループ処理を行う。
その後、切替手段１１により充電電圧Ｅの供給状態を印加状態から遮断状態に切り替える（ステップＳ５９０）。
【００５０】
次に第二充電制御における充電電流ｉｃｈａｒｇｅの変化傾向に基づいて充電を終了させる充電終了判断制御の具体的な判断方法について説明する。
【００５１】
第二充電制御における充電電流ｉｃｈａｒｇｅの変化に基づく充電終了判断制御として、ステップＳ５３０において充電開始から初期充電時間Ｔ２０経過後に電流異常検出回路３により検出された最大充電電流ｉｍａｘが所定の値Δｉだけ減少するまでに、充電電圧Ｅの供給状態を切替手段１１により遮断状態から印加状態に切り替えた回数ｍが、所定の回数Ｍを超えたとき、充電を終了させる制御がある。
【００５２】
ここで、初期充電時間Ｔ２０経過後に電流異常検出回路３により検出された最大充電電流ｉｍａｘは、充電が進むに連れて充電電流ｉｃｈａｒｇｅが減少する場合には、第二充電制御において初めて処理されたステップＳ５３０において電流異常検出回路３により検出された充電電流ｉｃｈａｒｇｅとなる。
【００５３】
次に図６を用いて制御フローについて説明する。
まず、第二充電制御におけるステップＳ５４０を初めて処理する場合のみ、係数ｎ、回数ｍを初期化し、最大充電電流ｉｍａｘを記憶する（ステップＳ２１０）。
次に、第二判断基準電流Ｊ２を算出する（ステップＳ２２０）。第二判断基準電流Ｊ２は以下の数式により算出される。
Ｊ２＝ｉｍａｘ−（ｎ＋１）Δｉ
ここで、Δｉは、ｉｍａｘを所定の定数Ｎで割ったものである。
次に、充電電流ｉｃｈａｒｇｅが第二判断基準電流Ｊ２より小さいか否かについて判断する（ステップＳ２３０）。充電電流ｉｃｈａｒｇｅが第二判断基準電流Ｊ２より小さい場合には、係数ｎを１増加させ（ステップＳ２４０）、回数ｍに１を代入する（ステップＳ２５０）。そして充電継続と判断して（ステップＳ２６０）、リターンする。
一方、充電電流ｉｃｈａｒｇｅが第二判断基準電流Ｊ２以上である場合には、回数ｍを１増加させ（ステップＳ２７０）、回数ｍが所定の回数Ｍより小さいか否かについて判断する（ステップＳ２８０）。回数ｍが所定の回数Ｍ以上である場合には充電終了と判断して（ステップＳ２９０）リターンする。回数ｍが所定の回数Ｍより小さい場合には、充電継続と判断して（ステップＳ３００）、リターンする。
【００５４】
例えば、所定の回数Ｍを５回と設定した場合には、図１１に示すように、最大充電電流ｉｍａｘからΔｉ減少するのに前記遮断状態から印加状態に切り替えた回数は２回であるので、充電を継続する。
また、図１１に示すように、充電電流ｉｃｈａｒｇｅが第二判断基準電流Ｊ２（＝ｉｍａｘ−Δｉ）からさらにΔｉ減少するのに前記遮断状態から印加状態に切り替えた回数は４回であるので、充電を継続する。以下、同様に、充電電流が第二判断基準電流Ｊ２（ｉｍａｘ−ｎΔｉ）からΔｉ減少するのに前記遮断状態から印加状態に切り替えた回数が５回を超えるか否かを判断し、５回を超えない場合は充電を継続する。
図１１に示すように、第二判断基準電流Ｊ２（＝ｉｍａｘ−２Δｉ）からさらにΔｉ減少するのに前記遮断状態から印加状態に切り替えた回数はｋ回（ｋ＞５）であり、５回を越えるので充電を終了する。
【００５５】
また、第二充電制御における充電電流ｉｃｈａｒｇｅの変化に基づく充電終了判断制御として、充電開始から初期充電時間Ｔ２０が経過した（ステップＳ５０５）後であって、切替時点（ステップＳ５１０）から第二所定時間Ｔ２２が経過した（ステップＳ５４０）後に電流異常検出回路３により検出された充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｎ）を、前回に検出された充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｎ−１）と比較し、その充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｎ）が前回に検出された充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｎ−１）を超えたとき、充電を終了させる制御がある。
【００５６】
図８を用いて制御フローを説明する。
まず、第二充電制御におけるステップＳ５４０を初めて処理する場合のみ、ｎに１を代入する（ステップＳ４１０）。次に、ｎ回目に取得した充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｎ）に直前の第二充電制御のステップＳ１３０において、電流異常検出回路３により検出された充電電流ｉｃｈａｒｇｅを代入し、記憶手段１２に記憶させる（ステップＳ４２０）。そして、ｎ回目に取得した充電電流ｉｃｈａｒｇｅが前回（ｎ−１回目）に取得した充電電流ｉｃｈａｒｇｅより大きいか否かについて判定する（ステップＳ４３０）。なお、ｎ＝１の場合における前回の充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（０）は十分大きな値を予め記憶させておくことにより、充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（１）が充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（０）より大きくなることが無いように構成している。
【００５７】
ｎ回目に取得した充電電流が前回（（ｎ−１）回目）に取得した充電電流以下である場合には、ｎを１増加させた後（ステップＳ４４０）、充電継続と判断して（ステップＳ４５０）、リターンする。また、ｎ回目に取得した充電電流が前回（ｎ−１回目）に取得した充電電流より大きい場合には、充電終了と判断して（ステップＳ４６０）、リターンする。
【００５８】
例えば、図１２に示すように、一回目に記憶した充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（１）と二回目に記憶した充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（２）とを比較すると、ｉｃｈａｒｇｅ（２）はｉｃｈａｒｇｅ（１）以下であることから、充電継続と判断される。
【００５９】
また、図１２に示すように、二回目に記憶した充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（２）と二回目に記憶した充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（３）とを比較すると、ｉｃｈａｒｇｅ（３）はｉｃｈａｒｇｅ（２）以下であることから、充電継続と判断される。以下、三回目以降も同様に充電終了判断制御を行う。
【００６０】
そして、例えば、図１２に示すように、ｋ回目に記憶した充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｋ）と（ｋ−１）回目に記憶した充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｋ−１）とを比較すると、ｉｃｈａｒｇｅ（ｋ）はｉｃｈａｒｇｅ（ｋ−１）よりも大きいことから、充電終了と判断される。
このように構成することにより、充電電流ｉｃｈａｒｇｅが減少後増加に転じるような異常が起こった場合に、充電を迅速に終了させることができる。
【００６１】
以上のように、二次電池１００の充電装置１は、二次電池１００に充電電圧Ｅを供給する充電電源２と、二次電池１００のチェック電流ｉｃｈｅｃｋを検出する充電電流検出手段５と、二次電池１００の充電電流ｉｃｈａｒｇｅの異常を検出する電流異常検出回路３と、二次電池１００の充電を制御する充電制御装置４と、を具備し、充電制御装置４は、充電電源から二次電池１００への充電電圧Ｅの供給状態を印加状態もしくは遮断状態に切り替える切替手段１１を具備し、充電開始から初期充電時間Ｔ２０経過後に充電電圧Ｅの供給状態を切替手段１１により印加状態から遮断状態に切り替え、第一所定時間Ｔ２１経過後に切替手段１１により二次電池１００への充電電圧Ｅの供給状態を遮断状態から印加状態へ切り替え、切替時点から第二所定時間Ｔ２２経過後に電流異常検出回路３から充電電流ｉｃｈａｒｇｅを取得し、切替時点から第三所定時間Ｔ２３経過後に充電電圧Ｅの供給状態を印加状態から遮断状態に切り替えることを繰り返し、その取得した充電電流ｉｃｈａｒｇｅの変化傾向に基づいて充電を終了させるものである。
このように構成することにより、二次電池１００の充電を異常が生じる前に確実に終了させることが可能となる。したがって、二次電池１００の劣化の進行に対して充電制御を正常に行うことが可能な期間の延長化を図り、長期間にわたって充放電を繰り返し行った二次電池１００を充電する場合においても、充電制御を安定して行うことができる。
【００６２】
また、切替手段１１は、遮断状態においては、充電電源２から二次電池１００へ供給される充電電圧Ｅを満充電平衡電圧Ｅｅｑに設定して、印加状態においては、充電電源２から二次電池１００へ供給される充電電圧Ｅを所定の充電印加電圧Ｅｓに設定して、充電制御装置４は、二次電池１００へ供給する充電電圧Ｅを充電電源２により所定の充電印加電圧Ｅｓから満充電平衡電圧Ｅｅｑに切り替え、その切替後に電流異常検出回路３により検出された充電電流ｉｃｈａｒｇｅが第二判断基準電流Ｊ２以下であるとき、充電を終了させることもできる。
このように構成することにより、二次電池１００の充電を異常が生じる前に確実に終了させることが可能となる。したがって、二次電池１００の劣化の進行に対して充電制御を正常に行うことが可能な期間の延長化を図り、長期間にわたって充放電を繰り返し行った二次電池１００を充電する場合においても、充電制御を安定して行うことができる。
【００６３】
また、充電制御装置４は、充電開始から初期充電時間Ｔ２０経過後に電流異常検出回路３により検出された最大の充電電流ｉｍａｘが所定の値Δｉだけ減少するまでに、充電電圧Ｅの供給状態を切替手段１１により遮断状態から印加状態に切り替えた回数ｍが、所定の回数Ｍを超えたとき、充電を終了させることもできる。
このように構成することにより、充電電流ｉｃｈａｒｇｅの変化傾向を容易かつ適確に把握して、充電制御を行うことが可能となる。したがって、充電制御を精度良く行うことができる。
【００６４】
また、充電制御装置４は、充電開始から初期充電時間Ｔ２０経過後であって、切替時点から第二所定時間Ｔ２２経過後に電流異常検出回路３により検出された充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｎ）を、前回に検出された充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｎ−１）と比較し、その充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｎ）が前回に検出された充電電流ｉｃｈａｒｇｅ（ｎ−１）を超えたとき、充電を終了させることもできる。
このように構成することにより、充電電流ｉｃｈａｒｇｅの変化傾向を容易かつ適確に把握して、充電制御を行うことが可能となる。したがって、充電制御を精度良く行うことができる。
【符号の説明】
【００６５】
１    充電装置
２    充電電源
３    電流異常検出回路
４    充電制御装置
５    充電電流検出手段
１１    切替手段
１００    二次電池
【図１】
2011015556.tif 000003
【図２】
2011015556.tif 000004
【図３】
2011015556.tif 000005
【図４】
2011015556.tif 000006
【図５】
2011015556.tif 000007
【図６】
2011015556.tif 000008
【図７】
2011015556.tif 000009
【図８】
2011015556.tif 000010
【図９】
2011015556.tif 000011
【図１０】
2011015556.tif 000012
【図１１】
2011015556.tif 000013
【図１２】
2011015556.tif 000014