(57)【要約】【課題】オリビン結晶構造を有する複合酸化物を正極活物質として用いる非水電解質電池を複数直列に接続した電池パックの充電時における安全性を維持し、電池容量のばらつきを抑制する。【解決手段】  オリビン結晶構造を有する複合酸化物を正極活物質として用いる非水電解質電池の充電初期は、定電流・定電圧充電を行い、定電圧領域での電圧の変動が大きくなった場合には、複数の二次電池間の電池容量にばらつきが生じたものとして充電を終了し、次回の充電から充電方法を変更する。電池容量にばらつきが生じたと判断された場合には、定電流充電のみにより充電を行う。オリビン結晶構造を有する複合酸化物の充電特性である、定電流充電末期における急激な電圧上昇を検出した場合には、充電を終了させる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質としてオリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子を含み、直列に接続された複数の二次電池に記憶された情報に応じて、定電流充電と定電圧充電とを行う第１の充電制御方法と、定電流充電のみを行う第２の充電制御方法のいずれを行うかを判断する充電方法判断ステップと、
第１の充電制御方法として、
直列に接続された複数の上記二次電池が所定の電池電圧となるまで該二次電池の定電流充電を行う定電流充電ステップと、
上記二次電池が所定の電池電圧となった後に定電圧充電を行う定電圧充電ステップと、
定電圧充電開始後における複数の上記二次電池の電圧変化量を測定し、第１の所定時間内において該二次電池の電圧変化量が第１の設定値以上となったか否かを判断する判断ステップと、
上記判断ステップにおいて、上記第１の所定時間内において複数の上記二次電池の少なくとも一つの電圧変化量が上記第１の設定値以上となったと判断された場合には、上記第２の充電制御方法を選択するための情報を上記二次電池に記憶させるとともに、充電を終了させる第１の充電終了ステップと
を備え、
第２の充電制御方法として、
直列に接続された複数の上記二次電池の定電流充電を開始する定電流充電ステップと、
複数の上記二次電池の少なくとも一つにおいて、第２の設定時間内における電圧変化量が第２の設定値以上となった場合には、定電流充電を終了させる第２の充電終了ステップと
を備える
二次電池の充電方法。
【請求項２】
上記第１の充電制御方法の上記判断ステップにおいて、
複数の上記二次電池の少なくとも一つの電圧変化量が、第１の所定時間内において第１の設定値以上となったか否かを判断する
請求項１に記載の充電制御方法。
【請求項３】
上記第１の充電制御方法の上記判断ステップにおいて、
複数の上記二次電池の電圧変化量の平均値が、第１の所定時間内において第１の設定値以上となったか否かを判断する
請求項１に記載の充電制御方法。
【請求項４】
上記第２の設定時間が、上記第２の充電制御方法の定電流充電の開始時点を含まない
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の充電制御方法。
【請求項５】
上記第１の充電制御方法が、
定電圧充電開始後における複数の上記二次電池の電圧変化量を測定し、第１の所定時間よりも長い第２の所定時間内において該二次電池の電圧変化量が第１の設定値以上となったか否かを判断する判断ステップと、
上記判断ステップにおいて、上記第２の所定時間内において複数の上記二次電池の少なくとも一つの電圧変化量が上記第１の設定値以上となったと判断された場合には、上記第２の充電制御方法を選択するための情報を上記二次電池に記憶させるとともに、充電を終了させる第３の充電終了ステップと
を備える
請求項１に記載の充電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電池パックおよび電池パックで用いられる充電制御方法に関し、特に、オリビン結晶構造を有する正極活物質を用いた電池セルを有する電池パックの充放電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯型電子機器では、その電源として、リチウムイオン二次電池を用いた電池パックが広く使用されている。リチウムイオン二次電池は、軽量、高容量、残容量検出の容易さ、サイクル寿命の長さといった利点を有する。
【０００３】
リチウムイオン二次電池は、定電流・定電圧方式で充電を行い、充電時間または定電圧領域において電流値が所定電流値まで下がったことを検出する電流終止で充電を停止するのが一般的である。
【０００４】
従来用いられてきたコバルト系、マンガン系、ニッケル系の複合酸化物粒子を正極活物質として用いたリチウムイオン二次電池を定電流・定電圧で充電すると、図１のような充電特性を示す。定電流時は、電池の電圧が上昇して行き、所定の電圧に達すると徐々に電流値が減少してゆく。電流値を検出して充電を終止させる方法で場合は、電池の持つ容量を充分に生かすことが出来る。
【０００５】
所定の充電時間で充電を終了する場合は、電池が長時間高電圧状態にさらされ、電池寿命が短くなる可能性がある。また、複数のリチウムイオン二次電池を直列に接続した電池パックの充電においては、通常充電器からある一定の出力電圧で充電するため、各電池の電圧バランスが崩れることがあり、この場合には過充電保護機能にて充電を停止することが多い。
【０００６】
一方、電池寿命を延ばすため、または過充電などからの安全性を高めるために、先の定電流・定電圧方式ではなく、定電流方式で充電を行うことがある。従来用いられてきたコバルト系、マンガン系、ニッケル系の複合酸化物粒子を正極活物質として用いたリチウムイオン二次電池を定電流充電した場合の充電特性を図２に示す。しかしながら、電池の充電特性上、定電流方式では電池全体容量の８０％程度の充電率に止まり、電池本来の性能を発揮できないという問題がある。定電流充電の場合、電池電圧が所定の電圧に到達したところで充電を完了させるため充電時間は短いがその分、充電容量が少なくその電池の性能を生かすことが出来ない。
【０００７】
電圧のばらつきや劣化の進行の差が生じた複数の二次電池を用いる場合、充放電制御が困難となり、二次電池に負担をかけてしまう。例えば、放電終止電圧に達していない二次電池が多くあるにも関わらず、放電が停止してしまうことが考えられる。充電時においても、満充電に達していない二次電池があるにも関わらず、充電が停止してしまうという同様の問題が生じる。これにより、劣化が進むにつれて電池パックの使用可能時間（すなわち放電時間）が、満充電に達するために要する時間および充放電の回数が増加し、さらに二次電池の劣化を進行させることとなる。
【０００８】
一方、ある二次電池が放電終止電圧に達する、もしくは満充電状態に達しても、他の二次電池の電圧が充放電可能電圧であるために充放電が継続されるおそれもある。
【０００９】
これに対して、例えば、以下の特許文献１および特許文献２のように、放電の必要のある二次電池のみを一時的に放電させて二次電池間のバランスを取ることが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４２１３６２４号公報
【特許文献２】特許第３９５１０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の特許文献１および特許文献２のような構成では、二次電池の電池容量のばらつきを押さえるために放電を行うため、制御が煩雑となってしまう。
【００１２】
したがって、この発明は、オリビン結晶構造を有する正極活物質を用いた二次電池の状態を判断し、二次電池の状態に応じて充電方法を変化させる電池パック、充放電制御方法および充電器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
課題を解決するために、この発明の二次電池の充電制御方法は、正極活物質としてオリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子を含み、直列に接続された複数の二次電池に記憶された情報に応じて、定電流充電と定電圧充電とを行う第１の充電制御方法と、定電流充電のみを行う第２の充電制御方法のいずれを行うかを判断する充電方法判断ステップと、
第１の充電制御方法として、
直列に接続された複数の二次電池が所定の電池電圧となるまで二次電池の定電流充電を行う定電流充電ステップと、
二次電池が所定の電池電圧となった後に定電圧充電を行う定電圧充電ステップと、
定電圧充電開始後における複数の二次電池の電圧変化量を測定し、第１の所定時間において二次電池の電圧変化量が第１の設定値以上となったか否かを判断する判断ステップと、
判断ステップにおいて、第１の所定時間において複数の二次電池の少なくとも一つの電圧変化量が第１の設定値以上となったと判断された場合には、第２の充電制御方法を選択するための情報を二次電池に記憶させるとともに、充電を終了させる第１の充電終了ステップと
を備え、
第２の充電制御方法として、
直列に接続された複数の二次電池の定電流充電を開始する定電流充電ステップと、
複数の二次電池の少なくとも一つにおいて、第２の設定時間内における電圧変化量が第２の設定値以上となった場合には、定電流充電を終了させる第２の充電終了ステップと
を備えることを特徴とする。
【００１４】
上述の充電制御方法では、二次電池の使用初期には第１の充電制御方法を選択し、充放電が進んで直列に接続した二次電池の電池容量もしくは電池電圧に一定以上のばらつきが生じた場合に第２の充電制御方法を選択するようにする。第２の充電制御方法では、オリビン結晶構造を有する正極活物質の充電特性である、定電流充電末期における急激な電圧上昇を検出して終電を終了させる。これにより、充放電サイクルの進行に伴う電池容量のばらつきを抑制しつつ略満充電状態まで充電を行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、オリビン結晶構造を有する複合酸化物を正極活物質として用いる非水電解質電池の特長である高い安全性、電池のサイクル長寿命を更に効率よく維持することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】コバルト系、マンガン系、ニッケル系の複合酸化物粒子を正極活物質として用いたリチウムイオン二次電池の定電流・定電圧充電時の充電特性を示すグラフである。
【図２】コバルト系、マンガン系、ニッケル系の複合酸化物粒子を正極活物質として用いたリチウムイオン二次電池の定電流充電時の充電特性を示すグラフである。
【図３】オリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子を正極活物質として用いたリチウムイオン二次電池の定電流・定電圧充電時の充電特性を示すグラフである。
【図４】オリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子を正極活物質として用いたリチウムイオン二次電池の定電圧充電時の充電特性を示すグラフである。
【図５】オリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子を正極活物質として用いたリチウムイオン二次電池の定電流充電時の充電特性を示すグラフである。
【図６】この発明の電池パックおよび充電器の第１の実施形態における回路の一構成例を示すブロック図である。
【図７】この発明の第１の実施形態における充電方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】オリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子を正極活物質として用いたリチウムイオン二次電池の定電圧充電時の充電特性を示すグラフである。
【図９】この発明の第１の実施形態における充電方法の他の例を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の電池パックおよび充電器の第２の実施形態における回路の一構成例を示すブロック図である。
【図１１】この発明の第２の実施形態における充電方法の一例を示すフローチャートである。
【図１２】この発明の第２の実施形態における充電方法の他の例を示すフローチャートである。
【図１３】この発明における二次電池の一構成例を示す断面図である。
【図１４】この発明における二次電池の一構成例を示す断面図である。
【図１５】正極活物質であるリン酸鉄リチウムとコバルト酸リチウムとの混合比を変えた電池の電池特性を示すグラフである。
【図１６】この発明の電池パックの一構成例を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（充電器において充電制御を行う方法の例）
２．第２の実施の形態（電池パックにおいて充電制御を行う方法の例）
３．第３の実施の形態（第１の実施の形態の充電制御機能を備えた電池パックの例）
【００１８】
１．第１の実施の形態
以下、この発明の第１の実施の形態について図面を参照しながら説明する。第１の実施の形態では、正極活物質としてオリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子を含む正極を用いた非水電解質二次電池を備えた電池パックの第１の充電方法について説明する。この充電方法は、定電流・定電圧充電の定電圧充電領域において、複数の二次電池間の電池電圧のばらつきを検出し、検出結果に応じて充電を停止させ、かつ次回からの充電制御方法を変えるように充電器に対して制御信号を送出するように構成される。
【００１９】
（１−１）この発明の充電方法について
この発明では、複数の二次電池を備えた電池パックにおいて、定電流・定電圧充電を行った際に、二次電池それぞれの電池容量に大きなばらつきが生じた場合には、充電を終了させて、次回の充電から定電流充電のみで充電を行うようにする。そして、定電流充電では、それぞれの電池容量にばらつきが生じていることから、電池電圧にもばらつきが生じている。このため、設定された充電終止電圧の検出によってではなく、オリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子を正極活物質として用いた場合に得られる特異な充電特性を用いて充電を終了させる。
【００２０】
以下、オリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子を用いた場合の充電特性について説明する。
【００２１】
図３に、オリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子（以下、オリビン型複合酸化物粒子と適宜称する）を正極活物質として用いた非水電解質電池を定電流・定電圧充電した場合の充電特性を示す。図４に、定電圧充電時の充電特性を示す。図５に、定電流充電末期の充電特性を示す。
【００２２】
図３に示すように、オリビン型複合酸化物粒子を正極活物質として用いた非水電解質電池の場合、定電流充電時の電圧は比較的フラットな特性であり、定電流から定電圧に切り替わる直前に電圧が急激に上昇する傾向がある。
【００２３】
そして、オリビン型複合酸化物粒子を用いた非水電解質電池では、定電流領域でその電池の容量の９０％以上を充電することが出来る。そのため、オリビン型複合酸化物粒子を正極活物質として用いる非水電解質電池は、定電流の充電領域にて、ほぼ満充電付近の状態まで充電が行われる。
【００２４】
オリビン型複合酸化物粒子を用いた場合、定電流から定電圧充電に移行する時に電圧の上昇が急激になることから、非水電解質電池を２本以上直列に接続した多直列の電池パックでは、充放電を重ねた場合に電池容量のバランス崩れが生じる。これにより、定電圧充電に切り替わった際、電池容量の少ない電池が電圧上昇し、電池容量の多い電池の電圧が下がって行く傾向がある。この傾向は、電池容量のバランス崩れが大きいほど顕著になる。
【００２５】
そこで、電池電圧のバランス崩れがない場合は、従来の定電流・定電圧充電で、充電電流が設定値に達する、もしくは充電時間が設定値に達した時点で充電を終了する。この発明では、上述したオリビン型複合酸化物粒子特有の電圧上昇を検出することにより、定電流充電で充電を終了させる。
【００２６】
そして、電池容量もしくは電池電圧のばらつきの崩れがある一定の条件を満たしている場合には、定電圧充電を終了し、次回の充電からは定電流充電のみで充電を終了するようにする。電池電圧のばらつきの崩れは、図４に示すように、定電圧充電時に各電池の電圧を監視し、一定時間内（ΔＴ１）での電圧変化量が設定値に達するか否かで検出する。すなわち、電圧変化量ΔＶ１またはΔＶ２の少なくとも一方が設定値に達するか否かを判断する。なお、電圧変化量ΔＶ１またはΔＶ２は、電圧変化量の絶対値である。
【００２７】
また、電圧変化量ΔＶ１およびΔＶ２の合計値や、電圧変化量ΔＶ１とΔＶ２との平均値により判断してもよい。特に、直列に接続された二次電池の電圧変動は、電圧変動値の絶対値の少なくとも一つが設定値に達するか否かを判断するか、もしくは電圧変動値の絶対値の平均が設定値に達するか否かを判断することが好ましい。一定時間内（ΔＴ１）での電圧変化量が設定値に達した場合には、次回の充電からは定電流充電のみを行うようにする。
【００２８】
また、例えばΔＴ１より長い所定の時間ΔＴ２内で設定値に達した場合には、充電電流値および充電時間に関係なく、その時点で充電を終了するようにしても良い。このとき、次回の充電では定電流充電後に定電圧充電を行うようにする。一定時間内（ΔＴ１）での電圧変化量が設定値に達する場合よりも電池間の電池電圧のばらつきが小さいため、すぐに定電流充電のみの充電方法に切り替えないようにする。
【００２９】
このとき、充電初期には電池パック内部に設けられたマイクロコントローラのメモリに記憶される充電モード切替フラグを例えば０とし、充電モード切替フラグが０の場合には、定電流・定電圧充電を行うものとする。充電器３０では、電池パックのメモリに記憶された充電モード切替フラグを確認し、記憶された充電モード切替フラグに応じた受電方法で充電を行う。
【００３０】
そして、電池電圧のバランス崩れが大きくなった場合には、次回の充電より充電終了方式を変更させるため、電池パック内部に設けられたマイクロコントローラのメモリに記憶された充電モード切替フラグを更新する。すなわち、例えば、充電初期にメモリに記憶された充電モード切替フラグ０を、電池電圧のバランス崩れが大きくなった場合には、充電モード切替フラグ１として記憶する。充電モード切替フラグが１とされた電池パックは、次回の充電より、オリビン型複合酸化物粒子特有の電圧上昇を検出することにより、定電流充電で充電を終了させる。
【００３１】
充電モード切替フラグが０とされ、定電流充電のみの充電とされた場合には、図５に示すように定電流状態で各電池電圧の上昇（ΔＶ１）と時間（ΔＴ３）を監視し、一定時間（ΔＴ３）内の電圧上昇量が設定値に達した場合には、充電を終了させる。そして、さらに電圧バランスが崩れた場合、電池パック内に搭載した保護ＩＣにて過充電保護することにより、各電池電圧の過充電保護を二重保護にすることが出来る。
【００３２】
（１−２）電池パックおよび充電器の回路構成
図６は、第１の実施の形態における電池パック１および充電器３０の一構成例を示す回路図である。
【００３３】
［電池パックの構成］
図６に示すように、電池パック１は、例えば４本の二次電池１０ａ〜１０ｄからなる組電池１０、保護回路２０、プラス端子２ａおよびマイナス端子２ｂ、通信端子３ならびに電圧モニター端子４ａ〜４ｄから構成される。
【００３４】
組電池１０は、リチウムイオン二次電池等の複数の二次電池が直列および／または並列接続されたものである。この発明の第１の実施の形態では、４つの二次電池１０ａ〜１０ｄが直列に接続された場合について説明する。
【００３５】
プラス端子２ａおよびマイナス端子２ｂは、それぞれ充電器３０もしくは図示しない電子機器のプラス端子およびプラス端子に接続され、二次電池１０ａ〜１０ｄに対する充電および電子機器に対する放電が行われる。通信端子３は、電子機器との通信を行い、例えば電子機器に対して電池パックの状態を送信し、必要に応じて電子機器においてステータス表示を行うためのものである。例えば、電子機器のアラームランプを点灯させたり、電子機器の表示部に電池状態を文字やアイコン等で表示させたりすることができる。また、通信端子３を介して電子機器と通信を行うことにより、電池パック１が正規の製品であるかを認証したり、二次電池１０ａ〜１０ｄの残容量を電子機器に通知したりする。
【００３６】
電圧モニター端子４ａ〜４ｄは、監視した二次電池１０ａ〜１０ｄそれぞれの電池電圧を、充電器３０に送信するためのものである。第１の実施の形態では、充電器３０側において充電制御を行うため、電池電圧値は充電器３０に送信されて制御される。
【００３７】
保護回路２０は、メモリ２２を備えるマイクロコントローラ２１、保護ＩＣ（Integrated Circuit；集積回路）２３、放電制御ＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）２４および充電制御ＦＥＴ２５を備えている。
【００３８】
メモリ２２は、電池の充電方法、すなわち後に説明する充電モード切替フラグを記憶しており、通信端子３を介して充電器３０に充電モードが送信される。保護ＩＣ２３は、二次電池１０ａ〜１０ｄの過充電時および過放電時に放電制御ＦＥＴ２４および充電制御ＦＥＴ２５を制御して充電もしくは放電を停止させる信号を送信する。
【００３９】
放電制御ＦＥＴ２４および充電制御ＦＥＴ２５のそれぞれのドレイン・ソース間には、ダイオード２３ａおよび２４ａが存在する。ダイオード２３ａは、プラス端子２ａから組電池１０の方向に流れる充電電流に対して順方向で、マイナス端子２ｂから組電池１０の方向に流れる放電電流に対して逆方向の極性を有する。ダイオード２４ａは、充電電流に対して逆方向で、放電電流に対して順方向の極性を有する。
【００４０】
放電制御ＦＥＴ２４および充電制御ＦＥＴ２５のそれぞれのゲートには、保護ＩＣ２３からの制御信号ＤＯおよびＣＯがそれぞれ供給される。通常の充電動作および放電動作では、制御信号ＤＯが論理“Ｌ”レベル（以下、ローレベルと適宜称する）とされて放電制御ＦＥＴ２４がＯＮ状態とされる。また、制御信号ＣＯがローレベルとされて充電制御ＦＥＴ２５がＯＮ状態とされる。放電制御ＦＥＴ２４および充電制御ＦＥＴ２５はＰチャンネル型であるので、ソース電位より所定値以上低いゲート電位によってＯＮする。すなわち、通常の充電および放電動作では、制御信号ＤＯおよびＣＯがローレベルとされ、放電制御ＦＥＴ２４および充電制御ＦＥＴ２５がＯＮ状態とされる。一方、制御信号ＤＯおよびＣＯがハイレベルとされた時には、放電制御ＦＥＴ２４および充電制御ＦＥＴ２５がＯＦＦ状態とされる。
【００４１】
放電制御ＦＥＴ２４はダイオード２４ａを備え、上述のように保護ＩＣ２３からの信号に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。放電制御ＦＥＴ２４がＯＦＦされた場合には、ダイオード２４ａを介した充電のみが可能とされる。充電制御ＦＥＴ２５はダイオード２５ａを備え、保護ＩＣ２３からの信号に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。充電制御ＦＥＴ２５がＯＦＦされた場合には、ダイオード２５ａを介した放電のみが可能とされる。
【００４２】
［充電器の構成］
図６に示すように、充電器３０は、プラス端子３２ａ、マイナス端子３２ｂ、通信端子３３ならびに電圧モニター端子３４ａないし３４ｄ、マイクロコントローラ３５、充放電制御ＦＥＴ３６、電流検出抵抗３７、電源部３８から構成される。
【００４３】
マイクロコントローラ３５は、例えば各電池の電圧を監視する電池電圧監視部３５Ａ、電池パック１との通信を行う通信部３５Ｂおよび充電制御部３５Ｃで構成される。充電は、電池パック１のプラス端子２ａ、マイナス端子２ｂ、通信端子３および電圧モニター端子４ａ〜４ｄと、充電器３０のプラス端子３２ａ、マイナス端子３２ｂ、通信端子３３および電圧モニター端子３４ａないし３４ｄとが接続されて開始される。
【００４４】
マイクロコントローラ３５では、上述したように、電池電圧監視部３５Ａにおいて電池パック１の二次電池１０ａ〜１０ｄのそれぞれの電圧値を監視し、充電制御部３５Ｃに出力する。充電制御部３５Ｃには例えば図示しないカウンタが備えられており、充電時間を測定し、予め設定された充電時間となった場合には、制御信号を送信して充放電制御ＦＥＴ３６をＯＦＦし、充電を終了させる。また、電流検出抵抗３７により充電電流値を監視し、電池が略満充電となり、充電電流が所定値以下となった場合にも同様に、制御信号を送信して充放電制御ＦＥＴ３６をＯＦＦし、充電を終了させる。
【００４５】
また、充電制御部３５Ｃは、定電流・定電圧充電時の定電圧充電領域における一定時間内における電池電圧の変化量（図４におけるΔＶ１、ΔＶ２等）を検出する。そして、一定時間内における電池電圧の変化量が設定値を超えた場合には、複数の二次電池間の電池容量および電池電圧のばらつきが大きくなったと判断し、制御信号を送信して充放電制御ＦＥＴ３６をＯＦＦし、充電を終了させる。また、充電制御部３５Ｃは、通信部３５Ｂを介して電池パック１に信号を送信し、電池パック１のメモリ２２にあらかじめ記憶された充電モード切替フラグ＝０を、充電モード切替フラグ＝１となるように更新して記憶させる。さらに、充電制御部３５Ｃは、電流検出抵抗３７により充電電流値を監視し、過電流時には制御信号を送信して充放電制御ＦＥＴ３６をＯＦＦし、充電を終了させる。
【００４６】
さらに、充電モード切替フラグ＝１とされた後の定電流充電時において一定時間内における電池電圧の変化量（図５におけるΔＶ３等）を検出する。そして、一定時間内における電池電圧の変化量が設定値を超えた場合には、略満充電であると判断し、制御信号を送信して充放電制御ＦＥＴ３６をＯＦＦし、充電を終了させる。なお、充電制御部３５Ｃは、充電開始時に通信部３５Ｂを介して電池パック１のメモリ２２に記憶された充電モード切替フラグを読み出し、充電モード切替フラグに応じた充電制御を行う。
【００４７】
（１−３）充電制御方法
図７は、第１の実施の形態における充電方法を示すフローチャートである。以下、図７を用いてこの発明の第１の実施の形態における電池パック１の充電時の動作を説明する。以下の充電制御は、充電器のマイクロコントローラ３５によりなされる。
【００４８】
電池パック１のプラス端子２ａ、マイナス端子２ｂ、通信端子３および電圧モニター端子４ａ〜４ｄと、充電器３０のプラス端子３２ａ、マイナス端子３２ｂ、通信端子３３および電圧モニター端子３４ａないし３４ｄとが接続されることにより、充電が開始される。
【００４９】
充電開始後、ステップＳ１において、電池パック１のマイクロコントローラ２１のメモリ２２に書き込まれている充電モード切替フラグを充電器３０のマイクロコントローラ３５の通信部３５Ｂで読み込む。初期状態では、二次電池間の電池容量または電池電圧のばらつきが少ないため、電池パック１のマイクロコントローラ２１のメモリ２２には、例えば充電モード切替フラグ＝０が書き込まれているとする。ステップＳ１では、充電モード切替フラグが０であるか否かが判断される。ステップＳ１において充電モード切替フラグが０であると判断された場合には、定電流・定電圧充電を行うことを認識し、処理がステップＳ２に移る。
【００５０】
ステップＳ１において充電モード切替フラグが０であると判断された場合には、二次電池１０ａ〜１０ｄの電池容量または電池電圧のばらつきが少ないものとして、電池パック１では定電流・定電圧充電が行われる。ステップＳ２において、定電流充電が開始される。このとき、充電器３０の電流検出抵抗３７を用いて充電制御部３５Ｃにおいて電流が監視されると共に、必要に応じてマイクロコントローラ３５で定電流充電開始からの時間がカウントされる。ステップＳ１において充電モード切替フラグが０であると判断されなかった場合には、ステップＳ１１に処理が移る。
【００５１】
ステップＳ３では電池パック１の電圧モニター端子４ａ〜４ｄと接続された充電器３０の電圧モニター端子３４ａないし３４ｄにかかる電圧がマイクロコントローラ３５の電池電圧監視部３５Ａでそれぞれ監視される。電圧の監視は、所定時間毎に行われる。
【００５２】
ステップ４において、各二次電池の電圧が一定の電圧（例えば、上限電圧３．６Ｖ／セル）となったか否かが判断される。ステップＳ４で各二次電池の電圧が一定の電圧となったと判断された場合には、処理がステップＳ５に移る。ステップＳ４で各二次電池の電圧が一定の電圧となったと判断されなかった場合には、処理がステップＳ３に戻り、定電流充電を継続する。なお、ステップＳ４では、図６のように４本の二次電池１０ａ〜１０ｄを用いた電池パック１では、二次電池１０ａ〜１０ｄの全体の電圧が一定の電圧、すなわち３．６Ｖ×４＝１４．４Ｖとなったか否かで判断される。これにより、個々の二次電池１０ａ〜１０ｄの電池電圧のばらつきを考慮することなく定電流充電を終了させることができる。
【００５３】
ステップＳ４で各二次電池の電圧または電池パックの電圧が一定の電圧となったと判断された場合には、処理がステップＳ５に移り、定電圧充電が開始される。このとき、充電器３０の電流検出抵抗３７を用いて充電制御部３５Ｃにおいて電流が監視されると共に、必要に応じてマイクロコントローラ３５で定電圧充電開始からの時間がカウントされる。なお、定電流充電の開始時から継続して充電時間がカウントされている場合には、定電圧充電開始からの時間をカウントは不要である。
【００５４】
ステップＳ６において、マイクロコントローラ３５は電圧モニター端子４ａ〜４ｄを介して各二次電池１０ａ〜１０ｄの電圧を監視するとともに、所定時間ΔＴ１内における電圧変動ΔＶ（図４におけるΔＶ１またはΔＶ２、もしくはΔＶ１およびΔＶ２との差）を監視する。なお、以下、定電圧領域での電圧変化量は、二次電池の本数にかかわらずΔＶと適宜称する。
【００５５】
ステップＳ７において、各二次電池１０ａ〜１０ｄの定電圧充電開始からの電圧変動ΔＶが所定時間ΔＴ１内において設定値を超えるか否か、すなわち、ΔＶ／ΔＴ１≧設定値となったか否かを判断する。なお、所定時間ΔＴ１は、定電圧充電開始からの所定時間でもよく、また、定電圧充電開始時点を含まない所定時間であってもよい。ステップＳ７において、ΔＶ／ΔＴ１≧設定値ではないと判断された場合には、処理がステップＳ８に移る。ステップＳ７において、ΔＶ／ΔＴ１≧設定値であると判断された場合には、二次電池１０ａ〜１０ｄの電池容量または電池電圧のばらつきが大きくなったものとして、処理がステップＳ１０に移り、通信部３５Ｂを介して充電モード切替フラグ＝１を電池パック１のメモリ２２に記憶させる。続いてステップＳ９に処理が移り、充電を終了させる。
【００５６】
ステップＳ８において、例えば充電電流が所定の設定値以下となったか否かを判断する。ステップＳ８において充電電流が所定の設定値以下となった場合には、電池パック１が略満充電状態にあるとして処理がステップＳ９に移り、充電器３０からの出力を停止して電池パック１の充電が終了する。ステップＳ８において充電電流が所定の設定値以下となっていない場合には、ステップＳ７に戻って定電圧充電を継続する。
【００５７】
ステップＳ１０において電池パック１のマイクロコントローラ２１のメモリ２２に充電モード切替フラグが１と書き込まれた場合には、ステップＳ１において充電モード切替フラグが０でないと判断される。この場合には、定電流充電のみを行う充電方法であることが認識され、ステップＳ１１に処理が移り、定電流充電が開始される。ステップＳ１１で定電流充電が開始されると、マイクロコントローラ３５で時間がカウントされる。
【００５８】
ステップＳ１２では、電池パック１の電圧モニター端子４ａ〜４ｄと接続された充電器３０の電圧モニター端子３４ａないし３４ｄにかかる電圧をマイクロコントローラ３５の電池電圧監視部３５Ａでそれぞれ監視する。そして、所定時間ΔＴ３内における電圧変動ΔＶ３を監視する。
【００５９】
ステップＳ１３において、電圧変動ΔＶ３が所定時間ΔＴ３内において設定値を超えるか否か、すなわちΔＶ３／ΔＴ３≧設定値となったか否かを判断する。なお、オリビン型複合酸化物粒子を正極活物質として用いた非水電解質電池の充電特性である定電流充電末期の急激な電圧上昇を検出するために、所定時間ΔＴ３は、定電圧充電開始時点を含まないごく短い所定時間であることが好ましい。定電圧充電開始時点からの電圧変化量ではなく、急激な電圧上昇を検出するためである。このために、所定時間ΔＴ３は、例えば３０秒以内に設定されることが好ましい。ステップＳ１３において、ΔＶ３／ΔＴ３≧設定値となったと判断されない場合は、処理がステップＳ１２に戻り、定電流充電が継続される。ステップＳ１３において、ΔＶ３／ΔＴ３≧設定値となったと判断された場合には、定電流充電末期と判断されてステップＳ９に処理が移り、充電を終了させる。
【００６０】
（１−４）充電制御方法の変形例
図７に示すフローチャートの充電制御方法は、定電圧充電領域での電圧変化の検出により二次電池間の電池容量のばらつきを判断し、定電流充電のみの充電方法に切替えるものである。定電圧充電領域において、所定時間内に二次電池の電圧変化が設定値以上とならなければ、充電時間もしくは充電電流値によって充電を終了させる。
【００６１】
この充電制御方法の変形例では、第１の実施の形態で説明した充電方法の定電圧充電領域において、ΔＴ１の時間内に電池電圧が設定値以上変動しない場合であっても、図８に示すようにΔＴ１よりも長いΔＴ２の時間内に電池電圧が設定値以上変動した場合には、充電を終了させるようにする。このとき、ΔＴ１時間内では電池電圧が設定値以上変動していないため、充電モード切替フラグは０のままとし、充電のみ終了させるようにする。これにより、電圧のばらつきを促進しにくくすることができる。
【００６２】
このような充電方法は、図９のフローチャートで示すことができる。なお、図９のフローチャートにおいて、図７のフローチャートと同じ動作を行う部分は同じ参照番号とする。以下、図７のフローチャートと異なる部分のみ説明する。
【００６３】
図９のフローチャートでは、ステップＳ７およびステップＳ８との間に、所定時間ΔＴ２（ΔＴ２＞ΔＴ１）における電圧変動ΔＶ（図４におけるΔＶ１またはΔＶ２、もしくはΔＶ１およびΔＶ２との差）を監視するステップＳ２１を設ける。ステップＳ２１では、マイクロコントローラ３５は電圧モニター端子４ａ〜４ｄを介して各二次電池１０ａ〜１０ｄの電圧を監視するとともに、ΔＶ／ΔＴ２≧設定値となったか否かを判断する。そして、ステップＳ７において、ΔＶ／ΔＴ２≧設定値であると判断された場合には、処理がステップＳ９に移り、充電が終了される。このとき、充電モード切替フラグは０のままとする。そして、ステップＳ７において、ΔＶ／ΔＴ２≧設定値であると判断されなかった場合には、処理がステップＳ８に移る。
【００６４】
このように、充電終了条件を段階的に設定することにより、オリビン結晶構造を有する複合酸化物を正極活物質として用いる非水電解質電池の特長である高い安全性、電池のサイクル長寿命を更に効率よく維持することが出来る。また、電池容量のばらつきを抑制しつつ、定電流充電により略満充電状態まで充電することができる。このため、電池容量にばらつきが生じても、過充電状態を最小限に抑えることができる。
【００６５】
また、オリビン結晶構造を有する正極活物質を用いた電池パックの充電時間の短縮を実現できる。さらに、電池パックの劣化が極端に進んだ場合でも、この発明の充電終了検出と電池パック内の保護ＩＣ２３が持つ過充電保護機能を二重で使用できるため、電池の過電圧に対する安全性をさらに強固なものとすることができる。
【００６６】
なお、第１の実施の形態では、充電制御を充電器側で行う。このため、電池パック１の代わりに保護回路を備えていない二次電池とし、充電器３０を充電機能を備えた電子機器とすることも可能である。この場合、放電制御についても電子機器側で行うようにする必要がある。
【００６７】
２．第２の実施の形態
以下、この発明の第２の実施の形態について図面を参照しながら説明する。第２の実施の形態では、第１の実施形態における充電制御を電池パック１内で行うことを特徴とする。
【００６８】
（２−１）電池パックおよび充電器の回路構成
図１０は、第２の実施の形態における電池パック１および充電器３０の一構成例を示す回路図である。なお、以下、第１の実施の形態との相違点についてのみ説明する。
【００６９】
［電池パックの構成］
図１０に示すように、電池パック１は、例えば４本の二次電池１０ａ〜１０ｄからなる組電池１０、保護回路２０、プラス端子２ａおよびマイナス端子２ｂおよび通信端子３から構成される。
【００７０】
保護回路２０は、メモリ２２を備えるマイクロコントローラ２６、保護ＩＣ２３、放電制御ＦＥＴ２４および充電制御ＦＥＴ２５を備えている。
【００７１】
マイクロコントローラ２６は、例えば各電池の電圧を監視する電池電圧監視部２６Ａ、充電制御部２６Ｂおよび電流監視部２６Ｃで構成される。電池電圧監視部２６Ａは、二次電池１０ａ〜１０ｄのそれぞれの電圧値を直接監視して充電制御部２６Ｂに出力する点以外は、第１の実施の形態の電池電圧監視部３５Ａと同様である。電流監視部２６Ｃは、電流検出抵抗２７によって電流値を監視し、電流値を充電制御部２６Ｂに出力する。
【００７２】
充電制御部２６Ｂは、電流監視部２６Ｃから入力された充電時の二次電池１０ａ〜１０ｄのそれぞれの電圧と、電流監視部２６Ｃから入力された電流値を監視し、電圧値および電流値等に応じた充電制御信号を通信端子３を介して充電器３０に送信する点以外は、第１の実施の形態の充電制御部３５Ｃと同様である。
【００７３】
［充電器の構成］
図１０に示すように、充電器３０は、プラス端子３２ａ、マイナス端子３２ｂおよび通信端子３３、マイクロコントローラ３９、充放電制御ＦＥＴ３６、電流検出抵抗３７、電源部３８から構成される。
【００７４】
マイクロコントローラ３９は、充電制御部３９Ａと、電流監視部３９Ｂとを備えている。電流制御部３９Ａは、電池パック１から入力された充電制御信号を基に制御信号を出力して充放電制御ＦＥＴ３６をＯＦＦし、充電を終了させる。また、電流監視部３９Ｂは、電流検出抵抗３７により充電電流値を監視し、電池が略満充電となり、充電電流が所定値以下となった場合にも同様に、制御信号を送信して充放電制御ＦＥＴ３６をＯＦＦし、充電を終了させる。
【００７５】
（２−２）充電制御方法
図１１は、第２の実施の形態における充電方法を示すフローチャートである。以下、図１１を用いてこの発明の第２の実施の形態における電池パック１の充電時の動作を説明する。なお、第２の実施の形態における充電制御の判断は、電池パック１のマイクロコントローラ２６によりなされる。そして、電池パック１のマイクロコントローラ２６から充電器３０のマイクロコントローラ３９に対して充電制御信号を送信することにより、充電時の制御を行う。
【００７６】
電池パック１のプラス端子２ａ、マイナス端子２ｂ、通信端子３と、充電器３０のプラス端子３２ａ、マイナス端子３２ｂ、通信端子３３とが接続されることにより、充電が開始される。
【００７７】
充電開始後、ステップＳ３１において、電池パック１のマイクロコントローラ２６のメモリ２２に書き込まれている充電モード切替フラグを、マイクロコントローラ２６で読み込む。初期状態では、二次電池間の電池容量または電池電圧のばらつきが少ないため、電池パック１のマイクロコントローラ２１のメモリ２２には、例えば充電モード切替フラグ＝０が書き込まれているとする。ステップＳ３１では、充電モード切替フラグが０であるか否かが判断される。ステップＳ３１において充電モード切替フラグが０であると判断された場合には、定電流・定電圧充電を行うことを認識し、処理がステップＳ３２に移る。
【００７８】
ステップＳ３１において充電モード切替フラグが０であると判断された場合には、第１の実施の形態と同様に、電池パック１では定電流・定電圧充電が行われる。ステップＳ３２において、定電流充電が開始される。このとき、電池パック１の電流検出抵抗２７を用いて充電制御部２６Ｂにおいて電流が監視されると共に、必要に応じてマイクロコントローラ２６で定電流充電開始からの時間がカウントされる。ステップＳ３１において充電モード切替フラグが０であると判断されなかった場合には、ステップＳ４１に処理が移る。
【００７９】
ステップＳ３３では、二次電池１０ａ〜１０ｄの電圧が、直接マイクロコントローラ２６の電池電圧監視部２６Ａでそれぞれ監視される。
【００８０】
ステップＳ３４において、各二次電池の電圧が一定の電圧となったか否かが判断される。ステップＳ３４で各二次電池の電圧が一定の電圧または電池パックの電圧が一定の電圧となったと判断された場合には、処理がステップＳ３５に移る。ステップＳ３４で各二次電池の電または電池パックの電圧圧が一定の電圧となったと判断されなかった場合には、処理がステップＳ３３に戻り、定電流充電を継続する。
【００８１】
ステップＳ３５では、定電圧充電が開始される。このとき、電池パック１の電流検出抵抗２７を用いて充電制御部２６Ｂにおいて電流が監視されると共に、必要に応じてマイクロコントローラ２６で定電圧充電開始からの時間がカウントされる。
【００８２】
ステップＳ３６において、マイクロコントローラ２６は各二次電池１０ａ〜１０ｄの電圧を直接監視するとともに、所定時間ΔＴ１内における電圧変動ΔＶを監視する。
【００８３】
ステップＳ３７において、ΔＶ／ΔＴ１≧設定値となったか否かを判断する。ステップＳ３７において、ΔＶ／ΔＴ１≧設定値ではないと判断された場合には、処理がステップＳ３８に移る。ステップＳ３７において、ΔＶ／ΔＴ１≧設定値であると判断された場合には、処理がステップＳ４０に移り、充電制御部２６Ｂが充電モード切替フラグ＝１を電池パック１のメモリ２２に記憶させる。続いてステップＳ３９に処理が移り、充電を終了させる。
【００８４】
ステップＳ３８において、例えば充電電流が所定の設定値以下となったか否かを判断する。ステップＳ３８において充電電流が所定の設定値以下となった場合には、電池パック１が略満充電状態にあるとして処理がステップＳ３９に移り、電池パック１のマイクロコントローラ２６から充電器３０に対して、充電を停止するように制御信号を送信する。そして、充電器３０のマイクロコントローラ３９が、充放電制御ＦＥＴ３６に対してＯＦＦするように制御信号を出力することにより、充電器３０からの出力を停止して電池パック１の充電が終了する。ステップＳ３８において充電電流が所定の設定値以下となっていない場合には、ステップＳ３７に戻って定電圧充電を継続する。
【００８５】
ステップＳ４０において電池パック１のマイクロコントローラ２６のメモリ２２に充電モード切替フラグが１と書き込まれた場合には、ステップＳ３１において充電モード切替フラグが０でないと判断される。この場合には、定電流充電のみを行う充電方法であることが認識され、ステップＳ４１に処理が移る。そして、電池パック１のマイクロコントローラ２６から充電器３０のマイクロコントローラ３９に対して制御信号が送信されて、定電流充電が開始される。ステップＳ４１で定電流充電が開始されると、マイクロコントローラ３９で時間がカウントされる。
【００８６】
ステップＳ４２では、電池パック１のマイクロコントローラ２６が二次電池１０ａ〜１０ｄの電圧を直接監視する。そして、所定時間ΔＴ３内における電圧変動ΔＶ３を監視する。
【００８７】
ステップＳ４３において、ΔＶ３／ΔＴ３≧設定値となったか否かを判断する。所定時間ΔＴ３は、第１の実施の形態と同様に、定電圧充電開始時点を含まないごく短い所定時間であることが好ましい。ステップＳ４３において、ΔＶ３／ΔＴ３≧設定値となったと判断されない場合は、処理がステップＳ４２に戻り、定電流充電が継続される。ステップＳ４３において、ΔＶ３／ΔＴ３≧設定値となったと判断された場合には、定電流充電末期と判断されてステップＳ３９に処理が移り、電池パック１のマイクロコントローラ２６から充電器３０に対して、充電を停止するように制御信号を送信する。そして、充電器３０のマイクロコントローラ３９が、充放電制御ＦＥＴ３６に対してＯＦＦするように制御信号を出力することにより、充電器３０からの出力を停止して電池パック１の充電が終了する。
【００８８】
（２−３）充電制御方法の変形例
図１２に示すフローチャートの充電制御方法は、図９に示す充電方法と同様に、充電終了条件を段階的に設定したものである。
【００８９】
図１２に示す充電方法では、第１の実施の形態の変形例と同様に、ステップＳ３７とステップＳ３８との間にステップＳ５１を設け、ΔＴ１よりも長いΔＴ２の時間内に電池電圧が設定値以上変動した場合には、充電を終了させるようにする。このとき、ΔＴ１時間内では電池電圧が設定値以上変動していないため、充電モード切替フラグは０のままとし、充電のみ終了させるようにする。これにより、電圧のばらつきを促進しにくくすることができる。
【００９０】
このように、電池パック１で充電制御を行う場合であっても、第１の実施形態と同様に充電終了条件を段階的に設定して安全性、電池特性を維持することができる。
【００９１】
３．第３の実施の形態
第３の実施の形態では、この発明の第１および第２の実施の形態における充電制御を実施する電池パック１について説明する。
【００９２】
電池パック１は、オリビン型複合酸化物粒子を正極活物質として用いた二次電池を備えている。以下、二次電池の構成について説明する。
【００９３】
（３−１）二次電池の構成
図１３は、この発明の一実施形態による非水電解質電池（以下、二次電池と適宜称する）の断面構造を示す。この電池は、例えばリチウムイオン二次電池である。
【００９４】
図１３に示すように、この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶４１の内部に、帯状の正極５１と帯状の負極５２とがセパレータ５３を介して巻回された巻回電極体５０を有している。電池缶４１は、例えばニッケル（Ｎｉ）のめっきがされた鉄（Ｆｅ）により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶４１の内部には、巻回電極体５０を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板４６，４７がそれぞれ配置されている。
【００９５】
電池缶４１の開放端部には、電池蓋４２と、この電池蓋４２の内側に設けられた安全弁機構４３および熱感抵抗素子（Positive Temperature Coefficient；ＰＴＣ素子）１６とが、絶縁封口ガスケット４５を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶４１の内部は密閉されている。電池蓋４２は、例えば、電池缶４１と同様の材料により構成されている。
【００９６】
安全弁機構４３は、熱感抵抗素子４４を介して電池蓋４２と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板４３Ａが反転して電池蓋４２と巻回電極体５０との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子４４は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。絶縁封口ガスケット４５は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。
【００９７】
巻回電極体５０は、例えば、センターピン５４を中心に巻回されている。巻回電極体５０の正極５１にはアルミニウム（Ａｌ）などよりなる正極リード５５が接続されており、負極５２にはニッケル（Ｎｉ）などよりなる負極リード５６が接続されている。正極リード５５は安全弁機構４３に溶接されることにより電池蓋４２と電気的に接続されており、負極リード５６は電池缶４１に溶接され電気的に接続されている。
【００９８】
図１４は図１３に示した巻回電極体５０の一部を拡大して表すものである。
【００９９】
［正極］
正極５１は、例えば、正極集電体５１Ａと、正極集電体５１Ａの両面に設けられた正極活物質層５１Ｂとを有している。なお、正極集電体５１Ａの片面のみに正極活物質層５１Ｂが存在する領域を有するようにしてもよい。正極集電体５１Ａは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）箔などの金属箔により構成されている。
【０１００】
正極活物質層５１Ｂは、例えば、正極活物質と、繊維状炭素やカーボンブラック等の導電剤と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の結着剤とを含む。正極活物質としては、例えば、オリビン構造を有するリチウムリン酸化合物の一次粒子の凝集体である二次粒子を用いる。一次粒子としては、平均粒径が１μｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下である、粒子径が比較的小さい材料を用いる。これにより、活物質の反応面積を増大させることができるとともに、導電性の低いこの発明のオリビン型複合酸化物粒子の粒子内での導電性を向上させることができる。一般的に、この一次粒子は、二次粒子化されて正極活物質として用いられる。
【０１０１】
オリビン構造を有するリチウムリン酸化合物としては、例えば、化Ｉで表されるオリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子を挙げることができる。
（化Ｉ）
ＬｉＭxＰＯ4
（式中、Ｍは、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、タングステン（Ｗ）およびジルコニウム（Ｚｒ）からなる群のうちの少なくとも１種である。ｘは０≦ｘ≦１である。）
【０１０２】
化Ｉで表される化合物としては、ＬｉＦｅＰＯ4や、ＬｉＦｅ1-yＭｅyＰＯ4、ＬｉＦｅ1-y-zＭｅ１yＭｅ２zＰＯ4、ＬｉＣｏＰＯ4、ＬｉＣｏ1-yＭｅyＰＯ4、ＬｉＭｎ1-yＭｅyＰＯ4（式中、Ｍｅ、Ｍｅ１、Ｍｅ２は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、タングステン（Ｗ）およびジルコニウム（Ｚｒ）から選ばれる１種であり、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１である。）を用いることも可能である。
【０１０３】
このようなオリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子は、他の正極活物質材料とともに用いられてもよい。オリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子は、この発明の充電方法を用いるために、正極活物質全体の５重量％以上含まれることが好ましい。
【０１０４】
図１５に、オリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子の混合量が異なる正極活物質を用いた二次電池の充電特性を示す。図１５に示すように、オリビン結晶構造有するリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）を正極活物質の５重量％含む場合、この発明で検出すべき電圧変化が定充電末期に見られるため好ましい。
【０１０５】
なお、図１５の充電特性は、コイン型電池における充電特性を示しているが、他の形態の電池においても同様の充電特性傾向を示す。図１５において、実線は、オリビン結晶構造有するリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）５重量％と、層状構造を有するコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）９５重量％とを混合した正極活物質を用いた場合の充電特性である。点線は、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）１重量％と、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）９９重量％とを混合した正極活物質を用いた場合の充電特性である。一点鎖線は、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）０．１重量％と、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）９９．９重量％とを混合した正極活物質を用いた場合の充電特性である。細線は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）のみを用いた場合の充電特性である。
【０１０６】
なお、リチウムリン酸化合物の表面には、例えば、導電性を向上させるために炭素材料等を担持させてもよい。
【０１０７】
また、二次粒子は、例えばスプレードライ法等の一般的に用いられる方法により造粒できる。スプレードライ法では、上述の一次粒子を例えばカーボンの原材料とともに溶媒中に分散し、高温雰囲気下に噴霧することにより、瞬時に溶媒を飛ばして炭素材料が被覆された一次粒子が凝集した二次粒子を形成することができる。なお、二次粒子の細孔径は、一次粒子を分散させる溶媒の濃度やその他の造粒条件を調整することにより、変化させることができる。
【０１０８】
また、正極活物質層に含まれる導電剤としては、特に、繊維状炭素が好ましい。繊維状炭素は、略球形を有する炭素材料と比べて長径が長いことから、導電剤として用いた場合に、略球形の炭素材料を用いた場合と比較して導電剤同士の接点を少なくすることができる。導電剤同士は結着剤によって接続されているため、接点数が少なくなることにより導電経路の結着剤量が減少し、抵抗の上昇を抑制することができる。このため、繊維状炭素を用いることによって正極活物質層の厚み方向における導電性を向上させることが可能となる。
【０１０９】
繊維状炭素は、例えば気相法により形成されたいわゆる気相法炭素繊維を用いることができる。気相法炭素繊維は、例えば、高温雰囲気下に、触媒となる鉄と共に気化された有機化合物を吹き込む方法で製造することができる。気相法炭素繊維は、製造した状態のままのもの、８００〜１５００℃程度で熱処理したもの、２０００〜３０００℃程度で黒鉛化処理したもののいずれも使用可能であるが、熱処理さらには黒鉛化処理したものの方が炭素の結晶性が進んでおり、高導電性および高耐圧特性を有するため好ましい。
【０１１０】
繊維状炭素は、平均繊維径が１ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以上２００ｎｍがより好ましい。また、平均繊維径と平均繊維長を用いて（平均繊維長／平均繊維径）で算出されるアスペクト比は、平均２０以上２００００以下が好ましく、平均２０以上４０００以下がより好ましく、平均２０以上２０００以下がさらに好ましい。
【０１１１】
さらに、例えば電池の体積効率を向上させるために正極活物質層の厚さを厚くした場合、正極活物質層に含まれる導電剤としては、二次粒子化したカーボンブラック等を用いることが好ましい。導電剤として二次粒子化した炭素材料の長径は繊維状炭素の長径より長く、導電剤同士の接点が減少するため、結着剤によって導電性が低下するのを防止することができる。
【０１１２】
［負極］
負極５２は、例えば、負極集電体５２Ａと、負極集電体５２Ａの両面に設けられた負極活物質層５２Ｂとを有している。なお、負極集電体５２Ａの片面のみに負極活物質層５２Ｂが存在する領域を有するようにしてもよい。負極集電体５２Ａは、例えば銅（Ｃｕ）箔などの金属箔により構成されている。
【０１１３】
負極活物質層５２Ｂは、例えば負極活物質を含んでおり、必要に応じて導電剤、結着剤あるいは粘度調整剤などの充電に寄与しない他の材料を含んでいてもよい。導電剤としては、黒鉛繊維、金属繊維あるいは金属粉末などが挙げられる。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）などのフッ素系高分子化合物、またはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）あるいはエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＲ）などの合成ゴムなどが挙げられる。
【０１１４】
負極活物質としては、対リチウム金属２．０Ｖ以下の電位で電気化学的にリチウム（Ｌｉ）を吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか１種または２種以上を含んで構成されている。
【０１１５】
リチウム（Ｌｉ）を吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、炭素材料、金属化合物、酸化物、硫化物、ＬｉＮ3などのリチウム窒化物、リチウム金属、リチウムと合金を形成する金属、あるいは高分子材料などが挙げられる。
【０１１６】
炭素材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維あるいは活性炭が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。また、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
【０１１７】
このようなリチウム（Ｌｉ）を吸蔵および離脱可能な負極材料のなかでも、充放電電位が比較的リチウム金属に近いものが好ましい。負極５２の充放電電位が低いほど電池の高エネルギー密度化が容易となるからである。なかでも炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるので好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れたサイクル特性を得ることができるので好ましい。
【０１１８】
リチウム（Ｌｉ）を吸蔵および離脱可能な負極材料としては、また、リチウム金属単体、リチウム（Ｌｉ）と合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物が挙げられる。これらは高いエネルギー密度を得ることができるので好ましく、特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。なお、本明細書において、合金には２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とからなるものも含める。その組織には固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物あるいはそれらのうち２種以上が共存するものがある。
【０１１９】
このような金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、銀（Ａｇ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）またはハフニウム（Ｈｆ）が挙げられる。これらの合金あるいは化合物としては、例えば、化学式ＭａfＭｂgＬｉh、あるいは化学式ＭａsＭｃtＭｄuで表されるものが挙げられる。これら化学式において、Ｍａはリチウムと合金を形成可能な金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を表し、ＭｂはリチウムおよびＭａ以外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を表し、Ｍｃは非金属元素の少なくとも１種を表し、ＭｄはＭａ以外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を表す。また、ｆ、ｇ、ｈ、ｓ、ｔおよびｕの値はそれぞれｆ＞０、ｇ≧０、ｈ≧０、ｓ＞０、ｔ＞０、ｕ≧０である。
【０１２０】
なかでも、短周期型周期表における４Ｂ族の金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物が好ましく、特に好ましいのはケイ素（Ｓｉ）あるいはスズ（Ｓｎ）、またはこれらの合金あるいは化合物である。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
【０１２１】
リチウムを吸蔵・放出可能な負極材料としては、さらに、酸化物、硫化物、あるいはＬｉＮ3などのリチウム窒化物などの他の金属化合物が挙げられる。酸化物としては、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13、ＮｉＳ、ＭｏＳなどが挙げられる。その他、比較的電位が卑でリチウムを吸蔵および放出することが可能な酸化物として、例えば酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化チタン、酸化スズなどが挙げられる。硫化物としてはＮｉＳ、ＭｏＳなどが挙げられる。
【０１２２】
［セパレータ］
セパレータ５３としては、例えば、ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン多孔質フィルム、合成樹脂製不織布などを用いることができる。セパレータ５３には、液状の電解質である非水電解液が含浸されている。
【０１２３】
［非水電解液］
非水電解液は、液状の溶媒、例えば有機溶媒などの非水溶媒と、この非水溶媒に溶解された電解質塩とを含むものである。
【０１２４】
非水溶媒は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）などの環状炭酸エステルのうちの少なくとも１種を含んでいることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。特に、エチレンカーボネート（ＥＣ）と、プロピレンカーボネート（ＰＣ）とを混合して含むようにすれば、よりサイクル特性を向上させることができるので好ましい。
【０１２５】
非水溶媒は、また、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）あるいはメチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）などの鎖状炭酸エステルのうちの少なくとも１種を含んでいることが好ましい。サイクル特性をより向上させることができるからである。
【０１２６】
非水溶媒は、さらに、２，４−ジフルオロアニソールおよびビニレンカーボネート（ＶＣ）のうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。２，４−ジフルオロアニソールは放電容量を改善することができ、ビニレンカーボネート（ＶＣ）はサイクル特性をより向上させることができるからである。特に、これらを混合して含んでいれば、放電容量およびサイクル特性を共に向上させることができるのでより好ましい。
【０１２７】
非水溶媒は、さらに、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、これら化合物の水素基の一部または全部をフッ素基で置換したもの、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３−メトキシプロピロニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−メチルオキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドあるいはリン酸トリメチルなどのいずれか１種または２種以上を含んでいてもよい。
【０１２８】
組み合わせる電極によっては、上記非水溶媒群に含まれる物質の水素原子の一部または全部をフッ素原子で置換したものを用いることにより、電極反応の可逆性が向上する場合がある。したがって、これらの物質を適宜用いることも可能である。
【０１２９】
電解質塩としては、リチウム塩を用いることができる。リチウム塩としては、例えば、リチウム塩としては、例えば六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、六フッ化アンチモン酸リチウム（ＬｉＳｂＦ6）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、四塩化アルミニウム酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ4）などの無機リチウム塩や、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2）、リチウムビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2）、およびリチウムトリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチド（ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3）などのパーフルオロアルカンスルホン酸誘導体などが挙げられ、これらを１種単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することも可能である。中でも、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）は、高いイオン伝導性を得ることができると共に、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。
【０１３０】
（３−２）電池パックの構成
電池パック１は、上述の二次電池１０ａを少なくとも多直列に接続し、保護回路２０を接続したものである。
【０１３１】
図１６は、この発明の一実施形態による電池パック１の一構成例を示す斜視分解図である。電池パック１には、例えば、４本の二次電池１０ａ〜１０ｄが用いられ、二次電池１０ａ〜１０ｄが順に直列に接続されて組電池１０とされたものである。
【０１３２】
直列に接続された二次電池１０ａ〜１０ｄからなる組電池１０の＋端子側には、例えば接続板６ａが配置され、組電池１０と接続板６ａとが電気的に接続される。図１６に示すように、接続板６ａは、保護回路２０を備えた回路基板６１と電気的に接続される。
【０１３３】
また、組電池１０の−端子側には、接続板６ｂが配置され、組電池１０と接続板６ｂとが電気的に接続される。接続板６ｂは、回路基板６１と電気的に接続される。
【０１３４】
回路基板６１は、電子機器と電池パック１とを接続するためのコネクタ５を有している。コネクタ５は、電池パック１の外部に露出するように構成されており、プラス端子２ａ、マイナス端子２ｂ、通信端子３および電圧モニター端子４ａないし４ｄ等の端子が備えられている。コネクタ５は、充電器３０または電子機器側のコネクタと嵌合することにより、充電器３０または電子機器と電池パック１が電気的に接続される。
【０１３５】
これらの組電池１０、接続板６ａおよび６ｂおよび保護回路２０およびコネクタ５を備える回路基板６１は、上ケース６０ａと下ケース６０ｂとからなる外装ケースに収容される。上ケース６０ａおよび下ケース６０ｂは、例えばプラスチックモールドケースからなる。そして、上ケース６０ａおよび下ケース６０ｂの少なくとも一方には、上ケース６０ａおよび下ケース６０ｂを嵌合した際にコネクタ５を電池パック１の外部に露出させるための凹部が設けられている。
【０１３６】
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１３７】
例えば、オリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子以外の化合物で、上述のような充電末期に急激な電圧変動を有する化合物を用いた場合も、本願発明と同様の方法により充電終了を検出することができる。また、上述の各実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。二次電池の種類に応じて電池状態の判定基準が異なるため、用いる二次電池に応じて適切な基準値を設定する。
【０１３８】
また、電池パックの構造についても、任意の構造を用いることができる。
【符号の説明】
【０１３９】
１・・・電池パック
２ａ・・・プラス端子
２ｂ・・・マイナス端子
３・・・通信端子
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ・・・電圧モニター端子
５・・・コネクタ
１０・・・組電池
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ・・・二次電池
２０・・・保護回路
２１，２６，３５，３９・・・マイクロコントローラ
２２・・・メモリ
２３・・・保護ＩＣ
２４・・・放電制御ＦＥＴ
２５・・・充電制御ＦＥＴ
２６Ａ・・・電池電圧監視部
２６Ｂ・・・充電制御部
２６Ｃ・・・電流監視部
３０・・・充電器
３２ａ・・・プラス端子
３２ｂ・・・マイナス端子
３３・・・通信端子
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ・・・電圧モニター端子
３５Ａ・・・電池電圧監視部
３５Ｂ・・・通信部
３５Ｃ・・・充電制御部
３６・・・充放電制御ＦＥＴ
３７・・・電流検出抵抗
３８・・・電源部
【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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【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年7月7日(2011.7.7)
【手続補正１】
【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】
正極活物質としてオリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子を含む二次電池を、複数有する電池パックに記憶された情報に応じて、定電流充電と定電圧充電とを行う第１の充電制御方法と、定電流充電のみを行う第２の充電制御方法とのいずれを行うかを判断する充電方法判断ステップを備え、
上記第１の充電制御方法として、
複数の上記二次電池が所定の電池電圧となるまで該二次電池の定電流充電を行う定電流充電ステップと、
上記二次電池が所定の電池電圧となった後に定電圧充電を行う定電圧充電ステップと、
定電圧充電開始後における複数の上記二次電池の電圧変化量を測定し、第１の所定時間内において該二次電池の電圧変化量が第１の設定値以上となったか否かを判断する判断ステップと、
上記判断ステップにおいて、上記第１の所定時間内において複数の上記二次電池の電圧変化量が上記第１の設定値以上となったと判断された場合には、上記情報を上記第２の充電制御方法を選択するための情報に書き換えるとともに、充電を終了させる第１の充電終了ステップと
を備え、
上記第２の充電制御方法として、
複数の上記二次電池の定電流充電を開始する定電流充電ステップと、
複数の上記二次電池の少なくとも一つにおいて、第２の設定時間内における電圧変化量が第２の設定値以上となった場合には、定電流充電を終了させる第２の充電終了ステップと
を備える
二次電池の充電制御方法。
【請求項２】
上記第１の充電制御方法の上記判断ステップにおいて、
複数の上記二次電池の少なくとも一つの電圧変化量が、第１の所定時間内において第１の設定値以上となったか否かを判断する
請求項１に記載の充電制御方法。
【請求項３】
上記第１の充電制御方法の上記判断ステップにおいて、
複数の上記二次電池の電圧変化量の平均値が、第１の所定時間内において第１の設定値以上となったか否かを判断する
請求項１に記載の充電制御方法。
【請求項４】
上記第２の設定時間が、上記第２の充電制御方法の定電流充電の開始時点を含まない
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の充電制御方法。
【請求項５】
上記第１の充電制御方法が、
定電圧充電開始後における複数の上記二次電池の電圧変化量を測定し、第１の所定時間よりも長い第２の所定時間内において該二次電池の電圧変化量が第１の設定値以上となったか否かを判断する判断ステップと、
上記判断ステップにおいて、上記第２の所定時間内において複数の上記二次電池の少なくとも一つの電圧変化量が上記第１の設定値以上となったと判断された場合には、上記情報を上記第２の充電制御方法を選択するための情報に書き換えるとともに、充電を終了させる第３の充電終了ステップと
を備える
請求項１に記載の充電制御方法。
【請求項６】
正極活物質としてオリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子を含む複数の二次電池と、
外部の電子機器と接続して充放電を行うための第１および第２の端子と、
第１の制御信号により制御され、上記二次電池に対する放電電流をＯＮ／ＯＦＦする放電制御スイッチと、
第２の制御信号により制御され、上記二次電池に対する充電電流をＯＮ／ＯＦＦする充電制御スイッチと、
上記二次電池の電圧および電流を検出し、該二次電池の電圧、電流および温度に応じた上記第１および第２の制御信号を出力することにより、上記充電制御スイッチおよび上記放電制御スイッチを制御するとともに、充電制御を行う制御部と
定電流充電と定電圧充電とを行う第１の充電制御方法と、定電流充電のみを行う第２の充電制御方法のいずれかを選択するための情報を記憶する記憶部と
を備え、
上記制御部が、
上記記憶部に記憶された情報に応じて、上記第１の充電制御方法と上記第２の充電制御方法とのいずれにより複数の上記二次電池に対して充電を行うかを判断し、
上記第１の充電制御方法として、
複数の上記二次電池が所定の電池電圧となるまで該二次電池の定電流充電を行う定電流充電ステップと、
上記二次電池が所定の電池電圧となった後に定電圧充電を行う定電圧充電ステップと、
定電圧充電開始後における複数の上記二次電池の電圧変化量を測定し、第１の所定時間内において該二次電池の電圧変化量が第１の設定値以上となったか否かを判断する判断ステップと、
上記判断ステップにおいて、上記第１の所定時間内において複数の上記二次電池の電圧変化量が上記第１の設定値以上となったと判断された場合には、上記情報を上記第２の充電制御方法を選択するための情報に書き換えるとともに、充電を終了させる第１の充電終了ステップと
を備え、
上記第２の充電制御方法として、
複数の上記二次電池の定電流充電を開始する定電流充電ステップと、
複数の上記二次電池の少なくとも一つにおいて、第２の設定時間内における電圧変化量が第２の設定値以上となった場合には、定電流充電を終了させる第２の充電終了ステップと
を備える
電池パック。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、電池パックおよび電池パックで用いられる充電制御方法に関し、特に、オリビン結晶構造を有する正極活物質を用いた電池セルを有する電池パックの充電制御方法および電池パックに関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
電圧のばらつきや劣化の進行の差が生じた複数の二次電池を用いる場合、充放電制御が困難となり、二次電池に負担をかけてしまう。例えば、放電終止電圧に達していない二次電池が多くあるにも関わらず、放電が停止してしまうことが考えられる。充電時においても、満充電に達していない二次電池があるにも関わらず、充電が停止してしまうという同様の問題が生じる。これにより、劣化が進むにつれて電池パックの使用可能時間（すなわち放電時間）が減少し、満充電に達するために要する時間および充放電の回数が増加し、さらに二次電池の劣化を進行させることとなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
したがって、この発明は、オリビン結晶構造を有する正極活物質を用いた二次電池の状態を判断し、二次電池の状態に応じて充電方法を変化させる電池パックの充電制御方法および電池パックを提供することを目的とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
課題を解決するために、この発明の二次電池の充電制御方法は、正極活物質としてオリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子を含む二次電池を、複数有する電池パックに記憶された情報に応じて、定電流充電と定電圧充電とを行う第１の充電制御方法と、定電流充電のみを行う第２の充電制御方法とのいずれを行うかを判断する充電方法判断ステップを備え、
第１の充電制御方法として、
複数の二次電池が所定の電池電圧となるまで二次電池の定電流充電を行う定電流充電ステップと、
二次電池が所定の電池電圧となった後に定電圧充電を行う定電圧充電ステップと、
定電圧充電開始後における複数の二次電池の電圧変化量を測定し、第１の所定時間内において二次電池の電圧変化量が第１の設定値以上となったか否かを判断する判断ステップと、
判断ステップにおいて、第１の所定時間内において複数の二次電池の電圧変化量が第１の設定値以上となったと判断された場合には、情報を第２の充電制御方法を選択するための情報に書き換えるとともに、充電を終了させる第１の充電終了ステップと
を備え、
第２の充電制御方法として、
複数の二次電池の定電流充電を開始する定電流充電ステップと、
複数の二次電池の少なくとも一つにおいて、第２の設定時間内における電圧変化量が第２の設定値以上となった場合には、定電流充電を終了させる第２の充電終了ステップと
を備えることを特徴とする。
また、この発明の電池パックは、正極活物質としてオリビン結晶構造を有する複合酸化物粒子を含む複数の二次電池と、
外部の電子機器と接続して充放電を行うための第１および第２の端子と、
第１の制御信号により制御され、二次電池に対する放電電流をＯＮ／ＯＦＦする放電制御スイッチと、
第２の制御信号により制御され、二次電池に対する充電電流をＯＮ／ＯＦＦする充電制御スイッチと、
二次電池の電圧および電流を検出し、二次電池の電圧、電流および温度に応じた第１および第２の制御信号を出力することにより、充電制御スイッチおよび放電制御スイッチを制御するとともに、充電制御を行う制御部と
定電流充電と定電圧充電とを行う第１の充電制御方法と、定電流充電のみを行う第２の充電制御方法のいずれかを選択するための情報を記憶する記憶部と
を備え、
制御部が、
記憶部に記憶された情報に応じて、第１の充電制御方法と第２の充電制御方法とのいずれにより複数の上記二次電池に対して充電を行うかを判断し、
第１の充電制御方法として、
複数の二次電池が所定の電池電圧となるまで二次電池の定電流充電を行う定電流充電ステップと、
二次電池が所定の電池電圧となった後に定電圧充電を行う定電圧充電ステップと、
定電圧充電開始後における複数の二次電池の電圧変化量を測定し、第１の所定時間内において二次電池の電圧変化量が第１の設定値以上となったか否かを判断する判断ステップと、
判断ステップにおいて、第１の所定時間内において複数の二次電池の電圧変化量が第１の設定値以上となったと判断された場合には、情報を第２の充電制御方法を選択するための情報に書き換えるとともに、充電を終了させる第１の充電終了ステップと
を備え、
第２の充電制御方法として、
複数の二次電池の定電流充電を開始する定電流充電ステップと、
複数の二次電池の少なくとも一つにおいて、第２の設定時間内における電圧変化量が第２の設定値以上となった場合には、定電流充電を終了させる第２の充電終了ステップと
を備えることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上述の充電制御方法では、二次電池の使用初期には第１の充電制御方法を選択し、充放電が進んで複数の二次電池の電池容量もしくは電池電圧に一定以上のばらつきが生じた場合に第２の充電制御方法を選択するようにする。第２の充電制御方法では、オリビン結晶構造を有する正極活物質の充電特性である、定電流充電末期における急激な電圧上昇を検出して充電を終了させる。これにより、充放電サイクルの進行に伴う電池容量のばらつきを抑制しつつ略満充電状態まで充電を行うことができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
放電制御ＦＥＴ２４および充電制御ＦＥＴ２５のそれぞれのドレイン・ソース間には、ダイオード２４ａおよび２５ａが存在する。ダイオード２４ａは、プラス端子２ａから組電池１０の方向に流れる充電電流に対して順方向で、マイナス端子２ｂから組電池１０の方向に流れる放電電流に対して逆方向の極性を有する。ダイオード２５ａは、充電電流に対して逆方向で、放電電流に対して順方向の極性を有する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
マイクロコントローラ３９は、充電制御部３９Ａと、電流監視部３９Ｂとを備えている。充電制御部３９Ａは、電池パック１から入力された充電制御信号を基に制御信号を出力して充放電制御ＦＥＴ３６をＯＦＦし、充電を終了させる。また、電流監視部３９Ｂは、電流検出抵抗３７により充電電流値を監視し、電池が略満充電となり、充電電流が所定値以下となった場合にも同様に、制御信号を送信して充放電制御ＦＥＴ３６をＯＦＦし、充電を終了させる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
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