(57)【要約】【課題】複数の二次電池搭載機器に対して短時間で高容量な充電を行うことの可能な充電装置を提供する。【解決手段】  本開示の一態様にかかる充電装置は、複数の結合器と、充電動作を制御する制御部とを備える。１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器の数が設定数未満の場合に、制御部は、１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれを連続的な電流で充電する。１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器の数が設定数以上の場合に、制御部は、同時に充電電流が供給される１つ以上の二次電池搭載機器を順次選択的に切り替えながら、充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれへの充電を休止時間を挟んで間欠的に繰り返し、かつ、制御部は、充電すべき二次電池搭載機器の数の増加に応じて、充電電流を大きくし、１回の充電あたりの充電電流の印加時間を短くする。【選択図】図１
2015208215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池搭載機器を充電する充電装置であって、
それぞれが二次電池搭載機器に接続可能な複数の結合器と、
前記複数の結合器のうちの１つ以上の結合器にそれぞれ接続されている１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器への充電動作を制御する制御部と
を備え、
前記１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器の数が設定数未満の場合に、前記制御部は、前記１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれを連続的な電流で充電し、
前記１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器の数が前記設定数以上の場合に、前記制御部は、同時に充電電流が供給される１つ以上の二次電池搭載機器を順次選択的に切り替えながら、前記充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれへの充電を休止時間を挟んで間欠的に繰り返し、かつ、前記制御部は、前記充電すべき二次電池搭載機器の数の増加に応じて、前記充電電流を大きくし、１回の充電あたりの前記充電電流の印加時間を短くする、
充電装置。
【請求項２】
前記設定数は２であり、
前記１つ以上の二次電池搭載機器の数が２以上の場合に、１つの二次電池搭載機器が充電されている間、他の二次電池搭載機器は前記休止時間である、
請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記１つ以上の充電すべき前記二次電池搭載機器の数が前記設定数以上の場合、前記充電すべき二次電池搭載機器の数の増加に応じて、前記休止時間を増加させる
請求項１または２に記載の充電装置。
【請求項４】
１回の充電あたりの前記充電電流の前記印加時間をＴＣ、前記充電電流の大きさをＩ、前記休止時間をＴＰとするとき、前記制御部は、Ｉ×ＴＣ／（ＴＣ＋ＴＰ）で表される充電電流の時間平均を、前記充電すべき二次電池搭載機器の数の増加によらず、一定に維持する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項５】
前記充電電流の時間平均が、前記連続的な電流と同程度である、
請求項４に記載の充電装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記印加時間の途中で前記充電すべき二次電池搭載機器の数が増加した場合に、当該印加時間が完了する前に、前記充電電流を大きくし、前記印加時間を短くする、
請求項１から５のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記充電すべき二次電池搭載機器の数によらず、前記充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれにおいて、１回の充電あたりの充電電気量または充電電力量を一定に維持する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記充電すべき二次電池搭載機器間において、前記充電電流の大きさと、１回の充電あたりの前記充電電流の前記印加時間との少なくとも一方を、互いに等しくする、
請求項７に記載の充電装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記充電すべき二次電池搭載機器の満充電容量が大きいほど、１回の充電あたりの前記充電電流の前記印加時間を長くする、
請求項１から８のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項１０】
前記複数の結合器は無線給電によって構成されている、
請求項１から９のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項１１】
前記充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれから二次電池の情報を取得して前記制御部に送る情報取得部をさらに備え、
前記制御部は、前記情報に基づいて充電条件を決定する、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項１２】
前記充電すべき二次電池搭載機器の数が０または前記複数の結合器の数よりも少ないときに充電可能であり、前記充電すべき二次電池搭載機器の数が２以上のときに給電可能である蓄電部をさらに備える、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項１３】
１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器の数を検知するステップ（ａ）と、
前記１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器の数が設定数未満の場合に、前記１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれを連続的な電流で充電するステップ（ｂ）と、
前記１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器の数が前記設定数以上の場合に、前記充電すべき二次電池搭載機器の中から、同時に充電電流が供給される１つ以上の二次電池搭載機器を順次選択的に切り替えながら、前記充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれへの充電を休止時間を挟んで間欠的に繰り返すステップ（ｃ）とを含み、
前記ステップ（ｃ）において、さらに、前記充電すべき二次電池搭載機器の数の増加を検知した場合に、前記充電電流を大きくし、１回の充電あたりの前記充電電流の印加時間を短くする、
充電方法。
【請求項１４】
前記設定数は２である、
請求項１３に記載の充電方法。
【請求項１５】
前記ステップ（ｃ）において、前記充電すべき二次電池搭載機器の数の増加に応じて、前記休止時間を増加させる、
請求項１３または１４に記載の充電方法。
【請求項１６】
１回の充電あたりの前記充電電流の前記印加時間をＴＣ、前記充電電流の大きさをＩ、前記休止時間をＴＰとするとき、前記ステップ（ｃ）において、Ｉ×ＴＣ／（ＴＣ＋ＴＰ）で表される充電電流の時間平均を、前記充電すべき二次電池搭載機器の数の増加によらず、一定に維持する、
請求項１３から１５のいずれか一項に記載の充電方法。
【請求項１７】
前記ステップ（ｃ）において、前記印加時間の途中で前記充電すべき二次電池搭載機器の数の増加を検知した場合に、当該印加時間が完了する前に、前記充電電流を大きくし、前記印加時間を短くする、
請求項１３から１６のいずれか一項に記載の充電方法。
【請求項１８】
前記充電すべき二次電池搭載機器の数によらず、前記充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれにおいて、１回の充電あたりの充電電気量または充電電力量を一定に維持する、
請求項１３から１７のいずれか一項に記載の充電方法。
【請求項１９】
前記充電すべき二次電池搭載機器間において、前記充電電流の大きさと、１回の充電あたりの充電電流の印加時間との少なくとも一方を、互いに等しくする、
請求項１３から１８のいずれか一項に記載の充電方法。
【請求項２０】
前記充電すべき二次電池搭載機器の満充電容量が大きいほど、１回の充電あたりの前記充電電流の前記印加時間を長くする、
請求項１３から１９のいずれか一項に記載の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数の二次電池搭載機器を充電することの可能な充電装置および複数の二次電池搭載機器を充電する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池搭載機器を実用化するにあたり、充電設備の共用化が求められている。特に、充電設備の共用化は、移動して利用される二次電池搭載機器に対して、大きな利点をもたらす。そのような二次電池搭載機器は、例えば、モバイル機器、車輌である。
【０００３】
充電設備における種々の充電方式が提案されている。特許文献１には、二次電池を構成する複数の電池ユニットが、パルス電流で充電される方法が開示されている。特許文献２には、電源で充電される電池が時分割に切り換えられて、複数の電池がパルス充電される方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２３７８７７号公報
【特許文献２】特開平１１−１８５１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の二次電池搭載機器で１つの充電装置を共用する場合、より短時間に高容量でそれらの機器が充電されることが求められる。
【０００６】
本開示は、複数の二次電池搭載機器を、短時間で高容量に充電する充電装置および充電方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様は、複数の二次電池搭載機器を充電する充電装置であって、それぞれが二次電池搭載機器に接続可能な複数の結合器と、前記複数の結合器のうちの１つ以上の結合器にそれぞれ接続されている１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器への充電動作を制御する制御部とを備え、前記１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器の数が設定数未満の場合に、前記制御部は、前記１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれを連続的な電流で充電し、前記１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器の数が前記設定数以上の場合に、前記制御部は、同時に充電電流が供給される１つ以上の二次電池搭載機器を順次選択的に切り替えながら、前記充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれへの充電を休止時間を挟んで間欠的に繰り返し、かつ、前記制御部は、前記充電すべき二次電池搭載機器の数の増加に応じて、前記充電電流を大きくし、１回の充電あたりの前記充電電流の印加時間を短くする。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様によれば、複数の二次電池搭載機器を、短時間で高容量に充電できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、充電装置の一構成例を示す模式図である。
【図２】図２は、参照例１の充電方法の一例を示す模式図である。
【図３】図３は、参照例２の充電方法の一例を示す模式図である。
【図４】図４は、参照例３の充電方法の一例を示す模式図である。
【図５】図５は、他の充電装置の一構成例を示す模式図である。
【図６】図６は、充電方法の一工程を例示する模式図である。
【図７】図７は、充電方法の他の一工程を例示する模式図である。
【図８】図８は、充電方法の他の一工程を例示する模式図である。
【図９】図９は、充電方法の他の一工程を例示する模式図である。
【図１０】図１０は、充電方法の他の一工程を例示する模式図である。
【図１１】図１１は、充電方法の他の一工程を例示する模式図である。
【図１２】図１２は、セルＣ−１の連続充電における充電電流と充電容量との関係の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、セルＣ−１の間欠充電における充電電流と充電容量との関係の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、セルＣ−１の間欠充電における充電電流間隔（休止時間）と二次電池の充電容量との関係の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、セルＣ−２の連続充電における充電電流と充電容量との関係の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、セルＣ−２の間欠充電における充電電流と充電容量との関係の別の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、セルＣ−２の間欠充電における平均充電電流と充電容量との関係の一例を示す図である。
【図１８】図１８は、従来の充電装置における充電方法の一工程を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本開示の基礎となった知見］
本開示の基礎となった知見は以下のとおりである。
【００１１】
図２は、参照例１の充電方法を示す。参照例１の充電方法において、並列に接続された複数の二次電池搭載機器６は、電源２からの電力で同時に充電される。この方法では、複数の二次電池搭載機器がそれぞれ仕様の異なる二次電池を搭載していても、それらは同じ充電電圧条件で充電される。このため、充電電圧が、一部の二次電池搭載機器に適合し、他の二次電池搭載機器に適合しない場合がある。二次電池の端子間の電圧が高くなりすぎると、電解質の分解などにより電池が急速に劣化し、電池容量が低下する。逆に、電圧が低すぎると、十分な充電が行われず、十分な充電容量が得られない。
【００１２】
図３は、参照例２の充電方法を示す。参照例２の充電方法において、共通の制御部３が、複数の二次電池搭載機器６と電源２との間に設けられる。制御部３は、各二次電池搭載機器６ａ〜６ｅの電圧をモニタし、その電圧値が所定値以上になると充電を停止させる。これにより過電圧が抑制される。しかし、複数の二次電池搭載機器６間の充電電圧が異なっている場合に、制御部３は、それらを最適な条件で充電できない。
【００１３】
図４は、参照例３の充電方法を示す。参照例３の充電方法において、複数の制御部３が、複数の二次電池搭載機器６にそれぞれ設けられる。複数の制御部３のそれぞれは、各二次電池搭載機器６ａ〜６ｅの電圧を個々にモニタする。この方法によると、二次電池搭載機器６のそれぞれに適合した充電が行われうる。しかし、装置コストが高くなる。
【００１４】
参照例１〜３とは異なり、複数の二次電池搭載機器を１つずつ順に充電する参照例４の充電方法が考えられる。この場合、複数の二次電池搭載機器のうち、電源に接続される機器が、順に切り替えられる。この方法によると、装置コストが抑えられつつ、全ての二次電池搭載機器の二次電池がより確実に満充電されうる。従来、二次電池を満充電するために、充電電流値を低めに抑える必要があることが知られている。そのため、参照例４の充電方法において、低い充電電流で複数の二次電池搭載機器が順に充電されると、充電に要する時間が非常に長くなる。
【００１５】
このように、簡便な装置で、複数の二次電池搭載機器に搭載された二次電池を短時間で満充電することは困難である。
【００１６】
これに対し、本発明者らは、充電電流を連続定電流充電の電流よりも大きくし、１回の充電あたりの充電電流の供給時間を短くし、休止時間を挟みながら小容量の充電を間欠的に繰り返すことにより、十分な充電容量が得られることを見出した。本発明者らは、仮にそれが連続的な電流であったならば充電容量を低下させてしまうほどの大きさを有するパルス電流を用いて、上記の充電方法を行った。その結果、大きなパルス電流で間欠充電を行ったときの満充電容量は、小さな連続的な電流で連続定電流充電を行っときの満充電容量と、ほぼ同等であった。この検証の詳細については後述する。
【００１７】
一方、上記の充電方法によると、大電流での充電が繰り返されるため、複数の二次電池搭載機器の接続の切り替え等によって、充電装置の耐久性が低下する可能性がある。充電設備が長期運用される場合、充電設備の劣化の抑制、および、信頼性や耐久性の向上が求められる。
【００１８】
このような検討に基づいて、本発明者らは、充電すべき二次電池搭載機器の数が少ないときには、小電流で連続定電流充電を行い、充電すべき二次電池搭載機器の数が多いときには、大電流でパルス状の電流で間欠充電を行う充電方法を見出し、本開示に至った。
【００１９】
本開示の一態様は、上記の知見に基づくものであり、従来の概念にはない充電方法を具現化するための充電装置である。本開示の一態様の概要は以下のとおりである。
【００２０】
［実施形態の概要］
本開示の一態様である充電装置は、複数の二次電池搭載機器を充電する充電装置であって、それぞれが二次電池搭載機器に接続可能な複数の結合器と、前記複数の結合器のうちの１つ以上の結合器にそれぞれ接続されている１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器への充電動作を制御する制御部とを備え、前記１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器の数が設定数未満の場合に、前記制御部は、前記１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれを連続的な電流で充電し、前記１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器の数が前記設定数以上の場合に、前記制御部は、同時に充電電流が供給される１つ以上の二次電池搭載機器を順次選択的に切り替えながら、前記充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれへの充電を休止時間を挟んで間欠的に繰り返し、かつ、前記制御部は、前記充電すべき二次電池搭載機器の数の増加に応じて、前記充電電流を大きくし、１回の充電あたりの前記充電電流の印加時間を短くする。
【００２１】
これにより、充電すべき二次電池搭載機器の数が少ないとき、それらは連続的な電流で充電が行われ、充電すべき二次電池搭載機器の数が多いとき、それらは休止時間を挟んで印加される充電電流によって間欠的に充電される。その結果、充電すべき二次電池搭載機器の数が多い場合であっても、充電装置は、簡便な構成で、それらを短時間で充電することができる。また、充電すべき二次電池搭載機器の数が少ない場合、充電装置にかかる負担が軽減され、充電装置の耐久性の低下が抑制される。
【００２２】
例えば、前記設定数は２であり、前記１つ以上の二次電池搭載機器の数が２以上の場合に、１つの二次電池搭載機器が充電されている間、他の二次電池搭載機器は前記休止時間であってもよい。例えば、充電装置は、単一の電源から供給される電力に基づいて充電動作を実行してもよい。
【００２３】
例えば、前記制御部は、前記１つ以上の充電すべき前記二次電池搭載機器の数が前記設定数以上の場合、前記充電すべき二次電池搭載機器の数の増加に応じて、前記休止時間を増加させてもよい。
【００２４】
例えば、１回の充電あたりの前記充電電流の前記印加時間をＴＣ、前記充電電流の大きさをＩ、前記休止時間をＴＰとするとき、前記制御部は、Ｉ×ＴＣ／（ＴＣ＋ＴＰ）で表される充電電流の時間平均を、前記充電すべき二次電池搭載機器の数の増加によらず、一定に維持してもよい。
【００２５】
例えば、前記充電電流の時間平均が、前記連続的な電流と同程度であってもよい。
【００２６】
例えば、前記制御部は、前記印加時間の途中で前記充電すべき二次電池搭載機器の数が増加した場合に、当該印加時間が完了する前に、前記充電電流を大きくし、前記印加時間を短くしてもよい。
【００２７】
例えば、前記制御部は、前記充電すべき二次電池搭載機器の数によらず、前記充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれにおいて、１回の充電あたりの充電電気量または充電電力量を一定に維持してもよい。なお、充電電気量は、例えば、充電電流の時間波形の面積に相当する。
【００２８】
例えば、前記制御部は、前記充電すべき二次電池搭載機器間において、前記充電電流の大きさと、１回の充電あたりの前記充電電流の前記印加時間との少なくとも一方を、互いに等しくしてもよい。
【００２９】
例えば、前記制御部は、前記充電すべき二次電池搭載機器の満充電容量が大きいほど、１回の充電あたりの前記充電電流の前記印加時間を長くしてもよい。
【００３０】
例えば、前記複数の結合器は無線給電によって構成されていてもよい。
【００３１】
例えば、前記充電装置は、前記充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれから二次電池の情報を取得して前記制御部に送る情報取得部をさらに備え、前記制御部は、前記情報に基づいて充電条件を決定してもよい。
【００３２】
例えば、前記充電装置は、前記充電すべき二次電池搭載機器の数が０または前記複数の結合器の数よりも少ないときに充電可能であり、前記充電すべき二次電池搭載機器の数が２以上のときに給電可能である蓄電部をさらに備えてもよい。
【００３３】
本開示の一態様である充電方法は、１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器の数を検知するステップ（ａ）と、前記１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器の数が設定数未満の場合に、前記１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれを連続的な電流で充電するステップ（ｂ）と、前記１つ以上の充電すべき二次電池搭載機器の数が前記設定数以上の場合に、前記充電すべき二次電池搭載機器の中から、同時に充電電流が供給される１つ以上の二次電池搭載機器を順次選択的に切り替えながら、前記充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれへの充電を休止時間を挟んで間欠的に繰り返すステップ（ｃ）とを含み、前記ステップ（ｃ）において、さらに、前記充電すべき二次電池搭載機器の数の増加を検知した場合に、前記充電電流を大きくし、１回の充電あたりの前記充電電流の印加時間を短くする。
【００３４】
これにより、充電すべき二次電池搭載機器の数が少ないとき、それらは連続的な電流で充電が行われ、充電すべき二次電池搭載機器の数が多いとき、それらは休止時間を挟んで印加される充電電流によって間欠的に充電される。その結果、充電すべき二次電池搭載機器の数が多い場合であっても、それらが短時間で満充電されうる。また、充電すべき二次電池搭載機器の数が少ない場合、充電電流の供給を切り替える負担が軽減される。
【００３５】
例えば、前記設定数は２であってもよい。
【００３６】
例えば、前記ステップ（ｃ）において、前記充電すべき二次電池搭載機器の数の増加に応じて、前記休止時間を増加させてもよい。
【００３７】
例えば、１回の充電あたりの前記充電電流の前記印加時間をＴＣ、前記充電電流の大きさをＩ、前記休止時間をＴＰとするとき、前記ステップ（ｃ）において、Ｉ×ＴＣ／（ＴＣ＋ＴＰ）で表される充電電流の時間平均を、前記充電すべき二次電池搭載機器の数の増加によらず、一定に維持してもよい。
【００３８】
例えば、前記ステップ（ｃ）において、前記印加時間の途中で前記充電すべき二次電池搭載機器の数の増加を検知した場合に、当該印加時間が完了する前に、前記充電電流を大きくし、前記印加時間を短くしてもよい。
【００３９】
例えば、前記充電すべき二次電池搭載機器の数によらず、前記充電すべき二次電池搭載機器のそれぞれにおいて、１回の充電あたりの充電電気量または充電電力量を一定に維持してもよい。
【００４０】
例えば、前記充電すべき二次電池搭載機器間において、前記充電電流の大きさと、１回の充電あたりの充電電流の印加時間との少なくとも一方を、互いに等しくしてもよい。
【００４１】
例えば、前記充電すべき二次電池搭載機器の満充電容量が大きいほど、１回の充電あたりの前記充電電流の前記印加時間を長くしてもよい。
【００４２】
（実施形態）
以下、図面を参照しながら、本開示による実施形態の充電装置及び充電方法を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は一例であり、本開示は以下の実施形態に限定されない。また、以下の実施形態では、同一部材に同一の符号が付され、重複する説明が省略される場合がある。
【００４３】
［充電装置］
図１は、本開示の一実施形態に係る充電装置の一構成例を示す模式図である。図１に示される充電装置１１は、複数の結合器５と、制御部３と、複数の送電線４とを備える。充電装置１１は、電源２からの電力を受け、結合器５に接続された複数の二次電池搭載機器６を充電することが可能である。電源２は充電装置１１の外部に配置されていてもよい。複数の結合器５のそれぞれは、二次電池搭載機器６に接続可能である。「二次電池搭載機器に接続可能」とは、充電装置１１が、結合器５を介して、その結合器５に接続された二次電池搭載機器６に電流を供給可能であればよい。すなわち、「二次電池搭載機器に接続可能」は、結合器５と二次電池搭載機器６とが直接接触する構成の他、無線給電により接続される構成も広く含む。図１には５個の結合器５ａ〜５ｅが例示されているが、結合器５の個数は特に限定されない。例えば、結合器５がｎ個であれば、最大でｎ台の二次電池搭載機器６を充電装置１１に同時に接続することができる。この例では、５個の結合器５ａ〜５ｅのそれぞれに二次電池搭載機器６ａ〜６ｅが示されている。なお、結合器５に接続する二次電池搭載機器６の台数は特に限定されず、最大接続数ｎ（ここでは結合器５の個数）以下であればよい。
【００４４】
各二次電池搭載機器６は、二次電池を搭載している。二次電池は、正極活物質層を含む正極、負極活物質層を含む負極、および正極と負極との間に配置された電解質を備える。正極活物質層は、正極活物質を含む。正極活物質の例としては、コバルト酸リチウム、またはリチウム複合金属酸化物が挙げられる。リチウム複合金属酸化物は、例えば、コバルト、ニッケル、マンガンを含む。正極活物質層は、必要に応じて、導電助剤やバインダーなどを含んでもよい。負極活物質層は、黒鉛、リチウム、またはシリコンなどの負極活物質を含む。負極活物質層は、必要に応じて、導電助剤やバインダーなどを含んでもよい。電解質は、例えば、溶媒に電解質塩を溶解させた電解液、または、固体電解質であってもよい。電解質が電解液を含む場合、二次電池は、多孔質フィルムや不織布などからなるセパレータを備えてもよい。本実施形態における二次電池搭載機器６を構成する材料は、これらの例に限定されない。また、二次電池反応を担う可動イオンは、リチウムイオンに限定されず、ナトリウムイオンなどであってもよい。
【００４５】
電源２は、複数の結合器５のそれぞれに接続された二次電池搭載機器６を充電するための電流を供給する。この例では、単一の電源２からの電流によって、複数の二次電池搭載機器６が充電される。なお、充電装置１１は、電源２を備えていなくてもよい。その場合、充電装置１１は、外部にある電源２に接続可能な入力部を有していてもよい。
【００４６】
送電線４は、電源２と複数の結合器５のそれぞれとの間に配置され、各結合器５に接続された二次電池搭載機器６に充電するための電流を送る。送電線４の数は、結合器５の数と同じである。この例では、結合器５ａ〜５ｅのそれぞれに送電線４ａ〜４ｅが設けられている。なお、送電線４は、複数の結合器５にそれぞれ接続された複数の二次電池搭載機器６のうち、選択された二次電池搭載機器６に通電できればよく、図示する個数や構成に限定されない。例えば、送電線４の替わりに、選択された二次電池搭載機器６に無線で電力が供給されてもよい。
【００４７】
制御部３は、複数の二次電池搭載機器６への充電動作を制御する。制御部３は、２以上の結合器５のそれぞれに充電すべき二次電池搭載機器６が接続されている場合に、これらの二次電池搭載機器６のそれぞれを、休止時間を挟んで繰り返し充電する。
【００４８】
制御部３は、例えば、複数の結合器５と電源２との間の電気的接続をオンオフするスイッチング回路と、スイッチング回路に制御信号を出力する信号回路とを含んでもよい。信号回路は、例えば、集積回路（ＩＣ）、又はＬＳＩ（large scale integration）を含む電子回路であってもよい。制御信号は、充電電流が供給される二次電池搭載機器を選択し、充電電流の大きさや印加時間を指定するものであってもよい。
【００４９】
制御部３は、充電すべき二次電池搭載機器６のうち１つの二次電池搭載機器に対する充電の休止時間に、他の二次電池搭載機器を充電する。このようにして、制御部３は、充電される二次電池搭載機器を切り替えながら、複数の充電すべき二次電池搭載機器６のそれぞれを、休止時間を挟んで繰り返し充電する。例えば、制御部３は、電源２と接続するべき二次電池搭載機器６を選択するコントローラと、送電線４と電源２との接続を切り替える切り替え器とを備えている。切り替え器は、コントローラによって選択された二次電池搭載機器６につながっている送電線４を電源２に接続する。ここでいう「接続」は、電気的に接続されている状態を指す。例えば、各送電線４にスイッチが設けられている場合には、「接続」は、そのスイッチがオンとなった状態を指す。制御部３は、二次電池搭載機器６の電池電圧を計測するモニタをさらに備えていてもよい。その場合、コントローラは、モニタで計測された電池電圧に基づき、電源２と接続するべき二次電池搭載機器６を選択してもよい。
【００５０】
制御部３は、さらに、充電すべき二次電池搭載機器６の台数の増加に応じて、各二次電池搭載機器６に印加される充電電流を大きくする。なお、本開示において、「充電すべき二次電池搭載機器の台数」は、充電装置１１に結合器５を介して接続されている二次電池搭載機器の台数と同じとは限らない。例えば、充電装置１１に接続されている二次電池搭載機器の台数から、その時点では充電不要と判断されている二次電池搭載機器の台数を差し引いた数である。充電不要の二次電池搭載機器とは、例えば、満充電になった後の二次電池搭載機器などである。
【００５１】
充電装置１１は、複数の二次電池搭載機器６のうち充電する二次電池搭載機器６を切り替えながら充電するので、二次電池搭載機器６ごとに電源や制御部を設けなくてもよい。このため、充電装置１１の構成が簡素化されうる。１つの二次電池搭載機器の充電の休止時間に他の二次電池搭載機器を充電できるので、短時間で充電が行われうる。充電すべき二次電池搭載機器６の台数の増加に伴って充電電流が大きくなっても、休止時間を挟みながら充電が繰り返される。そのため、大容量で充電することが可能である。一方、充電すべき二次電池搭載機器６が少ないときには、充電電流値を小さく抑えられる。そのため、充電装置１１の耐久性を高めることができる。
【００５２】
充電装置１１は、複数の充電すべき二次電池搭載機器６が接続されている場合に、充電電流が供給される二次電池搭載機器６を短時間で順次切り替えながら、複数の二次電池搭載機器６のそれぞれに対する小容量の充電を繰り返す。短時間とは、例えば５分以内である。前述したように、複数回の充電が休止時間を挟んで行われることにより、連続充電では高い充電容量が得られないような大きな電流でも、高い充電容量が確保されうる。従って、充電電流が増加しても、短時間で高容量な充電が実現されうる。複数の二次電池搭載機器６間で繰り返し充電のタイミングが異なっているため、１つの二次電池搭載機器への充電の休止時間において、他の二次電池搭載機器が充電されうる。充電装置１１は、例えば、最初の二次電池搭載機器６ａから最後の二次電池搭載機器６ｅまで順次、充電した後、再び最初の二次電池搭載機器６ａから最後の二次電池搭載機器６ｅまで順次、充電する。このとき、１回あたりの充電の時間は、連続定電流充電の場合に比べて短い。これによって、個々の二次電池搭載機器６に個別の電源を配することなく、単一の電源２を用いて、複数の二次電池搭載機器６の全てが高速に充電されうる。
【００５３】
充電装置１１は、充電すべき二次電池搭載機器６の台数の増加に応じて、増加前から充電を行なっていた各二次電池搭載機器６への充電電流を大きくする。従って、充電すべき二次電池搭載機器が多くなったときでも、短時間で高効率な充電が可能である。一方、充電すべき二次電池搭載機器が少ないときには、多い場合よりも充電電流が小さく抑えられる。このため、充電すべき二次電池搭載機器６が、その台数にかかわらず常に大電流で充電される場合と比べて、大電流のオンオフに起因する充電装置１１内の電流接点等の劣化が抑制されうる。従って、充電装置１１の耐久性が高まる。
【００５４】
このように、充電装置１１は、より簡便な構造で、複数の二次電池搭載機器６に対する高容量な充電を、短時間に、高効率に行うことが可能である。加えて、充電装置１１は、高い耐久性を有する。
【００５５】
制御部３は、充電すべき二次電池搭載機器６の台数の増加に応じて、充電すべき二次電池搭載機器６に対する、１回の充電あたりの充電電流の印加時間ＴＣを短くしてもよい。これにより、充電すべき二次電池搭載機器６の台数が増加しても、短時間で高容量な充電をすることが可能となる。詳しい理由は後述する。一方、制御部３は、充電すべき二次電池搭載機器の台数の減少に応じて、充電電流の印加時間ＴＣを長くしてもよい。これにより、充電電流の印加時間ＴＣが短い場合に生じやすい一次電源電力の利用効率の低下が抑制されうる。加えて、電流のオンオフに起因する充電装置１１内の電流接点等の劣化が抑制されうる。
【００５６】
制御部３は、充電すべき二次電池搭載機器６の台数の増加に応じて、同一の二次電池搭載機器に対する充電の休止時間ＴＰを増加させてもよい。これにより、充電すべき二次電池搭載機器６の台数が増加しても、十分な休止時間ＴＰが確保されうる。従って、二次電池搭載機器が大電流で充電される場合でも、より確実に、短時間で高容量の充電が実現されうる。
【００５７】
制御部３は、同一の二次電池搭載機器６における、充電開始から休止時間を挟んで次の充電開始までの充電電流の時間平均を、充電すべき二次電池搭載機器６の台数によらず略一定としてもよい。充電電流の時間平均Ｉｍは、例えば、１回の充電における充電電流の印加時間をＴＣ、その充電電流の印加を停止してから次の充電電流の印加を開始するまでの休止時間をＴＰ、充電電流値をＩとするとき、Ｉ×ＴＣ／（ＴＣ＋ＴＰ）で表される。充電すべき二次電池搭載機器６のそれぞれにおける充電電流の時間平均は、充電すべき二次電池搭載機器６の台数によらず、その二次電池搭載機器が連続的な定電流で充電される場合に設定される充電電流と同程度であってもよい。充電電流の時間平均の制御は、充電すべき二次電池搭載機器６の台数の変化によらず、より確実に、短時間で高容量な充電を実現しうる。
【００５８】
制御部３は、充電すべき二次電池搭載機器６の台数によらず、同一の二次電池搭載機器６に対する１回あたりの充電における充電電力量を一定に維持してもよい。このとき、制御部３は、複数の充電すべき二次電池搭載機器６にそれぞれ供給される複数の充電電流の印加時間ＴＣを、互いに等しくしてもよい。これにより、充電すべき二次電池搭載機器６の台数が増加しても、より確実に、短時間で高容量な充電が実現されうる。
【００５９】
制御部３は、充電すべき二次電池搭載機器６のそれぞれにおける、１回の充電あたりの充電電流の印加時間ＴＣを、満充電容量の大きい二次電池搭載機器ほど長くしてもよい。これにより、充電装置１１は、複数の充電すべき二次電池搭載機器６に電力を効率的に配分することができる。そのため、充電装置１１が必要とする最大電力が低減されうる。一例として、制御部３は、各二次電池搭載機器６に対する充電電流の印加時間ＴＣを、満充電容量の比に応じて配分してもよい。
【００６０】
制御部３は、複数の充電すべき二次電池搭載機器６に、同じ大きさの充電電流を供給してもよい。これにより、充電装置１１が必要とする最大電力が低減されうる。
【００６１】
複数の結合器５は、無線給電用の結合器であってもよい。これにより、結合器５の形状と二次電池搭載機器６の形状とが適合しないことによる充電不能が防止されうる。また、結合器５からの二次電池搭載機器６の脱着による手間と作業リスクが軽減されうる。また、二次電池搭載機器６の脱着に伴う結合器５の劣化が抑制されうる。
【００６２】
充電装置１１は、電池情報取得部をさらに備えていてもよい。電池情報取得部は、充電すべき二次電池搭載機器６のそれぞれから二次電池の仕様に関する情報を取得し、その情報を制御部３に送る。制御部３は、その情報を読み取って、充電すべき二次電池搭載機器６のそれぞれに対する充電条件を決定できる。これにより、充電装置１１は、接続された二次電池搭載機器６の仕様を読み取ることによって、充電条件をより正確に決定することが可能になる。
【００６３】
充電装置１１は、蓄電部をさらに備えてもよい。この場合、制御部３は、充電すべき二次電池搭載機器６の台数が０または複数の結合器５の数（最大接続数）よりも少ないときに、蓄電部を電源によって充電することができる。また、制御部３は、充電すべき二次電池搭載機器６の台数が２以上のときに、蓄電部の電力によって充電すべき二次電池搭載機器を充電することができる。これにより、充電装置１１の最大消費電力が低減されうる。そのため、充電装置１１の一次側受電部の構造が簡素化されうる。また、最大消費電力が小さくなることにより、電気料金体系によっては、充電装置を運営するための電気料金が低減されうる。
【００６４】
［充電方法］
本実施形態の充電方法を説明する。
【００６５】
まず、複数の二次電池搭載機器のうちの１番目の二次電池搭載機器が選択される。続いて、選択された二次電池搭載機器が充電される。充電電流は、例えば、選択された二次電池搭載機器の仕様、および、充電すべき二次電池搭載機器の台数に基づいて設定され得る。充電は、例えば所定の充電電流の印加時間ＴＣが経過したら停止される。充電の停止とは、二次電池搭載機器へ所定の充電電流の印加を終了することを指す。この後、複数の充電すべき二次電池搭載機器のうち、現在選択されている二次電池搭載機器以外の二次電池搭載機器が、２番目の二次電池搭載機器として選択される。言い換えると、充電電流が印加される二次電池搭載機器が切り替えられる。ここでは、複数の充電すべき二次電池搭載機器のうち２以上の二次電池搭載機器が同時に充電されないように、充電電流が印加される二次電池搭載機器が切り替えられる。選択された２番目の二次電池搭載機器が、１番目の二次電池搭載機器と同様に充電される。その後、次の二次電池搭載機器が選択される。このように、１番目からＮ番目の二次電池搭載機器までが順次選択され、充電される。このサイクルは、複数回繰り返される。例えば、Ｎ番目の二次電池搭載機器が充電された後、次のサイクルに入り、再び１番目の二次電池搭載機器が選択される。このように、サイクルが繰り返されることにより、各二次電池搭載機器は、休止時間を挟んで複数回充電される。複数の二次電池搭載機器が順次充電されている間に、充電すべき二次電池搭載機器の台数の増加が検知された場合、充電電流を大きくするように充電条件が変更される。充電電流の大きさに加えて、他の充電条件が変更されてもよい。
【００６６】
上記方法において、選択された二次電池搭載機器の充電中に、充電中の二次電池搭載機器の電圧が監視されてもよい。例えば、電圧が所定の充電終止電圧値に達したときに、充電中の二次電池搭載機器への充電が停止されてもよい。充電終止電圧値は、例えば、二次電池搭載機器に搭載された二次電池の仕様に沿って決められてもよい。二次電池がコバルト酸リチウム正極と黒鉛負極を有する場合、充電終止電圧値は例えば４．２Ｖである。単一の電圧監視装置が、複数の二次電池搭載機器の電圧を監視してもよい。
【００６７】
選択された二次電池搭載機器の充電中に、充電中の二次電池搭載機器の温度が監視されてもよい。例えば、温度が所定の充電停止温度に達したときに、充電中の二次電池搭載機器への充電が停止されてもよい。これにより、過昇温が防止されうる。充電停止温度は、搭載された二次電池を構成する材料やサイズに応じて設定される。例えば、金属缶やラミネート外装を具備する二次電池の場合、充電停止温度は、４０℃程度に設定され得る。
【００６８】
選択された二次電池搭載機器の充電中に、その二次電池搭載機器のうち二次電池を収容している筐体の膨張変形または内圧が監視されてもよい。例えば、膨張変形または内圧が所定の値に達したときに、充電中の二次電池搭載機器への充電が停止されてもよい。これにより、筐体の破損が抑制され、充電装置の信頼性が向上しうる。上記所定の値は、筐体の材料や形状によって適宜設定され得る。例えば筐体が１０％膨張したとき、あるいは、筐体の内圧が２０％増加したときに、充電が停止されてもよい。
【００６９】
続いて、図面を参照しながら、本実施形態の充電方法の一例をより具体的に説明する。図６〜図１１は、それぞれ、充電方法の一例を説明するための模式図である。図６〜図１１は、各二次電池搭載機器へ供給される充電電流のタイミングチャートを併せて示している。タイミングチャートは、例えば、各送電線４ａ〜４ｅを流れる電流の代表波形イメージである。タイミングチャート中、同様の波形が繰り返される場合には、その一部のみが示されている。
【００７０】
まず、充電装置１１は、二次電池搭載機器が接続されていない状態にある。その後、図６に示されるように、１台の二次電池搭載機器６ａが結合器５ａに接続されると、充電装置１１の制御部３は、二次電池搭載機器６ａと電源２をつなぐ送電線４ａを選択し、電源２と送電線４ａとの間を電気的に接続する。これによって、直流充電電流が、電源２から送電線４ａおよび結合器５ａを介して二次電池搭載機器６ａに供給され、二次電池搭載機器６ａが充電される。このときの充電電流値Ｉａは例えば１Ａである。直流電流は、本開示における「連続的な電流」の一例である。直流電流の代わりに、若干の変動のある電流、短い時間間隔で印加される連続パルス電流などの直流電流に準ずる電流が用いられてもよい。これらの電流も、「連続的な電流」の例に含まれる。
【００７１】
続いて、図７に示されるように、もう１台の二次電池搭載機器６ｂが結合器５ｂを介して充電装置１１にさらに接続されると、制御部３は、二次電池搭載機器６ａへの充電電流を直流電流からパルス状の電流に変更する。これにより、二次電池搭載機器６ａに対し間欠的な充電が行われる。ここでいう「パルス状の電流」とは、休止時間を挟んで繰り返し供給される電流を広く含む。「パルス状の電流」は、例えば、１回の充電あたりの充電電流の印加時間が比較的長い電流、例えば１０分程度の電流であってもよい。「パルス状の電流」は、例えば、短い時間間隔で印加される複数のパルスから構成されてもよい。この場合、短い時間間隔で印加される複数のパルスの包絡線が、パルス状となる。本開示において「印加時間」とは、特に断りのない限り、１回の充電あたりの充電電流の印加時間を意味する。
【００７２】
二次電池搭載機器６ｂにもパルス状の電流を用いた充電が行われる。二次電池搭載機器６ａへ供給されるパルス状の電流と二次電池搭載機器６ｂへ供給されるパルス状の電流とは、重ならない。二次電池搭載機器６ａ、６ｂに供給される充電電流のそれぞれは、間欠的に印加される複数のパルスを含み、複数のパルスの間には休止時間ＴＰが設定されている。このようにして、二次電池搭載機器６ａと二次電池搭載機器６ｂとが交互に充電される。
【００７３】
図７に示される例において、二次電池搭載機器６ａは、印加時間ＴＣ（ａ２）の間、充電電流値Ｉａ（２）で充電される。印加時間ＴＣ（ａ２）は、例えば１分、休止時間ＴＰ（ａ２）は例えば１分、充電電流値Ｉａ（２）は例えば２Ａに設定される。このとき、１回の休止時間ＴＰ（ａ２）及び１回の印加時間ＴＣ（ａ２）で構成される１サイクルにおける充電電流の時間平均Ｉｍ（ａ２）は、１Ａである。二次電池搭載機器６ｂは、印加時間ＴＣ（ｂ２）の間、充電電流値Ｉｂ（２）で充電される。印加時間ＴＣ（ｂ２）は例えば１分、休止時間ＴＰ（ｂ２）は例えば１分、充電電流値Ｉｂ（２）は例えば２Ａに設定される。充電電流の時間平均Ｉｍ（ｂ２）は例えば１Ａである。なお、充電電流の大きさおよび印加時間は、二次電池搭載機器ごとに異なってもよい。
【００７４】
充電電流値Ｉａ（２）、Ｉｂ（２）および印加時間ＴＣ（ａ２）、ＴＣ（ｂ２）の決め方は特に限定されない。効率的な制御方法の一例として、二次電池搭載機器６ａの充電電流値Ｉａ（２）は、充電装置１１に二次電池搭載機器６ａのみが接続されているとき（図６）の充電電流値Ｉａの約２倍に設定されてもよい。同様に、二次電池搭載機器６ｂの充電電流値Ｉｂ（２）は、充電装置１１に二次電池搭載機器６ｂのみが接続されているときの充電電流値Ｉｂの約２倍に設定されてもよい。印加時間ＴＣ（ａ２）及びＴＣ（ｂ２）はほぼ同じ時間に設定されてもよい。印加時間ＴＣ（ａ２）及びＴＣ（ｂ２）は、例えば３〜１２０秒であってもよいが、これに限定されない。この方法によれば、充電条件の決定が容易であり、制御部３の構造や制御プログラムが簡潔化されうる。また、充電装置１１に接続される二次電池搭載機器６の台数によらず、満充電されるまでのトータルの充電時間がほぼ一定に維持されうる。
【００７５】
効率的な制御方法の他の一例として、二次電池搭載機器６ａおよび二次電池搭載機器６ｂのうち満充電容量の大きい方に、より大きな印加時間の充電電流が供給されてもよい。例えば、二次電池搭載機器６ｂの満充電容量Ｂが二次電池搭載機器６ａの満充電容量Ａよりも大きいときには、制御部３は、印加時間ＴＣ（ｂ２）を印加時間ＴＣ（ａ２）よりも大きくしてもよい。例えば、図８に示されるように、印加時間ＴＣ（ａ２）と印加時間ＴＣ（ｂ２）との比は、二次電池搭載機器６ａの満充電容量Ａと二次電池搭載機器６ｂの満充電容量Ｂとの比と同等であってもよい（Ａ：Ｂ＝ＴＣ（ａ２）：ＴＣ（ｂ２））。この場合、二次電池搭載機器６ａ、６ｂの充電電流値Ｉａ（２）、Ｉｂ（２）は、ほぼ同じ電流値に設定されてもよい。印加時間ＴＣ（ａ２）、ＴＣ（ｂ２）は、例えば３〜１２０秒であってもよいが、これに限定されない。あるいは、充電装置１１に二次電池搭載機器６ａのみが接続されているときの充電電流値をＩａ、充電装置１１に二次電池搭載機器６ｂのみが接続されているときの充電電流値をＩｂとすると、充電電流値Ｉａ（２）、Ｉｂ（２）は、例えば以下のように設定されてもよい。
Ｉａ（２）＝（Ａ＋Ｂ）×Ｉａ／Ａ
Ｉｂ（２）＝（Ａ＋Ｂ）×Ｉｂ／Ｂ
この方法によれば、充電装置１１の充電電流の最大値が低く抑えられる。そのため、充電装置１１の一次側受電部の構造が簡素化されうる。最大消費電力が低減されるため、電気料金体系によっては、充電装置１１を運営するための電気料金が軽減されうる。
【００７６】
続いて、図９に示されるように、もう１台の二次電池搭載機器６ｃがさらに接続されると、充電装置１１の制御部３は、二次電池搭載機器６ａおよび６ｂへの充電電流の大きさを変更する。変更後の二次電池搭載機器６ａへの充電電流値Ｉａ（３）は、充電すべき二次電池搭載機器が２台の場合の充電電流値Ｉａ（２）よりも大きい。同様に、変更後の二次電池搭載機器６ｂへの充電電流値Ｉｂ（３）は、充電すべき二次電池搭載機器が２台の場合の充電電流値Ｉｂ（２）よりも大きい（Ｉｂ（３）＞Ｉｂ（２））。新たに接続された二次電池搭載機器６ｃにもパルス状の電流を用いた充電が行われる。二次電池搭載機器６ａ、６ｂ、６ｃへのパルス状の電流は、互いに重ならない。二次電池搭載機器６ａ、６ｂ、６ｃに供給される充電電流のそれぞれは、間欠的に印加される複数のパルスを含み、複数のパルスの間に休止時間ＴＰ（ａ３）、ＴＰ（ｂ３）、ＴＰ（ｃ３）が設定される。二次電池搭載機器６ａ〜６ｃは順に繰り返し充電される。
【００７７】
図９に示される例において、二次電池搭載機器６ａ、６ｂ、６ｃは、それぞれ、印加時間ＴＣ（ａ３）、ＴＣ（ｂ３）、ＴＣ（ｃ３）の間、充電電流値Ｉａ（３）、Ｉｂ（３）、Ｉｃ（３）で充電される。印加時間ＴＣ（ａ３）、ＴＣ（ｂ３）、ＴＣ（ｃ３）は例えば４０秒、休止時間ＴＰ（ａ３）、ＴＰ（ｂ３）、ＴＰ（ｃ３）は例えば８０秒に設定される。充電電流値Ｉａ（３）、Ｉｂ（３）、Ｉｃ（３）は例えば３Ａに設定される。このとき、１回の休止時間ＴＰ（ａ３）及び１回の印加時間ＴＣ（ａ３）からなる１サイクルにおける、充電電流の時間平均Ｉｍ（ａ３）は１Ａである。同様に、充電電流の時間平均Ｉｍ（ｂ３）、Ｉｍ（ｃ３）も１Ａである。なお、充電電流の大きさおよび充電電流の印加時間ＴＣは、二次電池搭載機器ごとに異なってもよい。
【００７８】
充電電流値Ｉａ（３）、Ｉｂ（３）、Ｉｃ（３）および印加時間ＴＣ（ａ３）、ＴＣ（ｂ３）、ＴＣ（ａ３）の決め方は特に限定されない。効率的な制御方法の一例として、二次電池搭載機器６ａの充電電流値Ｉａ（３）は、充電装置１１に二次電池搭載機器６ａのみが接続されているとき（図６）の充電電流値Ｉａの約３倍に設定されてもよい。二次電池搭載機器６ｂの充電電流値Ｉｂ（３）は、充電装置１１に二次電池搭載機器６ｂのみが接続されているときの充電電流値Ｉｂの約３倍に設定されてもよい。二次電池搭載機器６ｃの充電電流値Ｉｃ（３）は、充電装置１１に二次電池搭載機器６ｃのみが接続されているときの充電電流値Ｉｃの約３倍に設定されてもよい。印加時間ＴＣ（ａ３）、ＴＣ（ｂ３）、ＴＣ（ｃ３）はほぼ同じであってもよい。印加時間ＴＣ（ａ３）、ＴＣ（ｂ３）、ＴＣ（ｃ３）は、例えば３〜１２０秒であってもよいが、これに限定されない。この方法によれば、充電条件の決定が容易であり、制御部３の構造や制御プログラムが簡潔化されうる。また、充電装置１１に接続される二次電池搭載機器６の台数によらず、満充電されるまでのトータルの充電時間がほぼ一定に維持される。
【００７９】
効率的な制御方法の他の一例として、二次電池搭載機器６ａ〜６ｃの充電電流のうち、より満充電容量の大きい二次電池搭載機器に、より大きな印加時間の充電電流が供給されてもよい。例えば、印加時間ＴＣ（ａ３）と印加時間ＴＣ（ｂ３）と印加時間ＴＣ（ｃ３）との比は、二次電池搭載機器６ａの満充電容量Ａと二次電池搭載機器６ｂの満充電容量Ｂと二次電池搭載機器６ｃの満充電容量Ｃとの比と同等であってもよい（Ａ：Ｂ：Ｃ＝ＴＣ（ａ３）：ＴＣ（ｂ３）：ＴＣ（ｃ３））。この場合、二次電池搭載機器６ａ〜６ｃの充電電流値Ｉａ（３）、Ｉｂ（３）、Ｉｃ（３）は、ほぼ同じ電流値に設定されてもよい。印加時間ＴＣ（ａ３）、ＴＣ（ｂ３）、ＴＣ（ｃ３）は、例えば３〜１２０秒であってもよいが、これに限定されない。あるいは、充電装置１１に二次電池搭載機器６ａのみが接続されているときの充電電流値をＩａ、充電装置１１に二次電池搭載機器６ｂのみが接続されているときの充電電流値をＩｂ、充電装置１１に二次電池搭載機器６ｃのみが接続されているときの充電電流値をＩｃとすると、充電電流値Ｉａ（３）、Ｉｂ（３）、Ｉｃ（３）は、例えば以下のように設定されてもよい。
Ｉａ（３）＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）×Ｉａ／Ａ
Ｉｂ（３）＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）×Ｉｂ／Ｂ
Ｉｃ（３）＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）×Ｉｃ／Ｃ
この方法によれば、充電装置１１の充電電流の最大値が低く抑えられる。そのため、充電装置１１の一次側受電部の構造が簡素化されうる。最大消費電力が低減されるため、電気料金体系によっては、充電装置１１を運営するための電気料金が軽減されうる。
【００８０】
図９に示される状態から、更にもう１台の二次電池搭載機器６ｄが接続される場合も、同様に、充電装置１１の制御部３は、二次電池搭載機器６ａ〜６ｃの充電電流の大きさを変更する。変更後の二次電池搭載機器６ａへの充電電流値Ｉａ（４）は、充電電流値Ｉａ（３）よりも大きい。同様に、変更後の二次電池搭載機器６ｂ、６ｃへの充電電流値Ｉｂ（４）、Ｉｃ（４）は、それぞれ、充電電流値Ｉｂ（３）、Ｉｃ（３）よりも大きい。新たに接続された二次電池搭載機器６ｄにもパルス電流による充電が行われる。さらにもう一台の二次電池搭載機器６ｅが接続され、充電すべき二次電池搭載機器が５台となった場合も同様に、制御部３は充電電流を大きくする。二次電池搭載機器６ａ〜６ｅの充電パルス電流が互いに重ならない。二次電池搭載機器６ａ〜６ｅに供給される充電電流のそれぞれは、間欠的に印加される複数のパルスを含み、複数のパルスの間に休止時間が設定される。二次電池搭載機器６ａ〜６ｅは順に繰り返し充電される。
【００８１】
上記の方法と同様に、充電すべき二次電池搭載機器６が５台のとき、それらへの充電電流の印加時間ＴＣは等しく設定されてもよい。例えば、二次電池搭載機器６ａ〜６ｅの充電電流値Ｉａ（５）〜Ｉｅ（５）は、それぞれ、充電装置１１にそれぞれの二次電池搭載機器が単独で接続されたときの充電電流値Ｉａ〜Ｉｅの約５倍に設定されてもよい。このように、充電すべき二次電池搭載機器６の台数がＮのとき、１つの二次電池搭載機器６への充電電流値Ｉ（Ｎ）は、その二次電池搭載機器６のみを充電装置１１で充電する場合の充電電流値ＩのＮ倍に設定され得る。
【００８２】
充電電流の印加時間ＴＣは、二次電池搭載機器６ごとに異ならせてもよい。この場合、二次電池搭載機器６への充電電流は、満充電容量の大きい二次電池搭載機器ほど大きくなるように設定されてもよい。例えば、二次電池搭載機器６ａの満充電容量をＡ、５台の充電すべき二次電池搭載機器６ａ〜６ｅの満充電容量の合計を（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）とすると、二次電池搭載機器６ａへの充電電流値Ｉａ（５）は、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）×Ｉａ／Ａに設定されてもよい。このように、充電すべき二次電池搭載機器６の台数がＮ台であるとき、１つの二次電池搭載機器への充電電流は、その二次電池搭載機器を単独で充電する場合の充電電流値Ｉと、Ｎ台の二次電池搭載機器の満充電容量の合計に対するその二次電池搭載機器の満充電容量の割合に応じて設定されてもよい。
【００８３】
一方、制御部３は、充電すべき二次電池搭載機器６の台数が減少した場合に、充電電流を変更してもよい。例えば、図１０は、図９に示されるように３台の二次電池搭載機器６ａ〜６ｃが充電装置１１に接続された状態から、１台の二次電池搭載機器６ａへの充電が完了した後の状態を示す。１台の二次電池搭載機器６ａへの充電が完了すると、充電すべき二次電池搭載機器の台数は３から２に減る。これに伴い、制御部３は、二次電池搭載機器６ｂおよび二次電池搭載機器６ｃへの充電電流の大きさを変更する。変更後の二次電池搭載機器６ｂへの充電電流値Ｉｂ’（２）は、充電すべき二次電池搭載機器が３台の場合の充電電流値Ｉｂ（３）よりも小さい。同様に、変更後の二次電池搭載機器６ｃへの充電電流値Ｉｃ'（２）は、充電すべき二次電池搭載機器が３台の場合の充電電流値Ｉｃ（３）よりも小さい。なお、充電電流値Ｉｂ’（２）は、図７を参照しながら前述した充電電流値Ｉｂ（２）と異なっていてもよいし、同じ値であってもよい。二次電池搭載機器６ｂ、６ｃのパルス状の電流が重ならない。二次電池搭載機器６ｂ、６ｃに供給される充電電流のそれぞれは、間欠的に印加される複数のパルスを含み、複数のパルスの間に休止時間が設定される。これにより、二次電池搭載機器６ｂと二次電池搭載機器６ｃとが交互に繰り返し充電される。充電電流の大きさおよび印加時間の決め方は特に限定されず、図７〜図９を参照しながら前述した方法を用いることができる。
【００８４】
続いて、図１１に示すように、１台の二次電池搭載機器６ｂの充電がさらに完了すると、充電すべき二次電池搭載機器は二次電池搭載機器６ｃの１台のみになる。これに伴い、制御部３は、二次電池搭載機器６ｃの充電電流条件を変更してもよい。例えば、二次電池搭載機器６ｃは、直流電流、または、直流電流に準ずる電流によって充電され得る。図１１に示される例では、二次電池搭載機器６ｃは、充電電流値Ｉｃを有する連続的な定電流で、充電される。
【００８５】
［充電装置のその他の例］
次に、図面を参照しながら、本実施形態の充電装置の他の一例を説明する。図５は、本実施形態の他の充電装置１２の構成例を示す模式図である。充電装置１２は、蓄電部７を備える点で、図１に示される充電装置１１と異なっている。他の構成は同様であるため、説明を省略する。
【００８６】
充電装置１２において、充電すべき二次電池搭載機器６の台数が０のとき、または結合器５の数より少ないときに、蓄電部７は、電源２によって充電され得る。図５に示される例では、充電すべき二次電池搭載機器６の台数は２であり、結合器５の数よりも小さいため、蓄電部７へ電源２から電流が供給され得る。言い換えると、充電すべき二次電池搭載機器６の台数が少ないときに、蓄電部７が充電される。これにより、充電すべき二次電池搭載機器６の台数が多くなったときに、蓄電部７は、二次電池搭載機器６へ給電できる。典型的に、充電装置の一次側受電部は、一次側電流が大電流となるほど大型化するおそれがある。これに対し、充電装置１２は、蓄電部７を備えるので、充電装置１２の最大消費電力を小さくすることができる。その結果、充電装置１２の一次側受電部の構造が簡素化されうる。また、最大消費電力が小さくなることにより、電気料金体系によっては、充電装置を運営するための電気料金が低減されうる。
【００８７】
本実施形態における制御部３は、選択された二次電池搭載機器６への充電電流の印加を開始してから所定の印加時間ＴＣが経過した後に、当該機器６への充電を停止し、次に充電電流を印加する二次電池搭載機器６へと切り替えてもよい。
【００８８】
制御部３は、充電電流の印加時間ＴＣだけでなく、充電中の二次電池搭載機器６の電圧に基づいて、二次電池搭載機器６の切り替えを行なってもよい。例えば、制御部３は、充電されている二次電池搭載機器６の電圧を監視する。充電の進行に伴って監視されている電圧が所定の値に達したとき、制御部３は、充電中の二次電池搭載機器６への充電を停止し、次に充電電流を印加する二次電池搭載機器６へと切り替えてもよい。これにより、二次電池搭載機器６への過充電がより効果的に防止されうる。そのため、二次電池の劣化が抑制されうる。この切り替えは、設定された印加時間ＴＣが経過する前、すなわち、充電電流が印加されている間に実行されてもよい。この場合、そのときの充電における充電時間は、設定された印加時間よりも短くなる。これにより、例えば、１回の充電あたりの印加時間が比較的長く設定されている場合でも、より確実に過充電が抑制されうる。言い換えると、過充電を抑制しながら、印加時間が長く設定されうる。そのため、充電する二次電池搭載機器６の切り替え回数が低減されうる。その結果、切り替え時間のロスや切り替えに起因する接点劣化を抑制できる。また、設定された印加時間よりも短い時間で充電が切り上げられた場合、短縮された時間の分だけ、次に充電される二次電池搭載機器への充電が早く開始される。したがって、二次電池のトータルの充電時間が短縮されうる。「トータルの充電時間」とは、例えば、１台目の二次電池搭載機器の最初の充電を開始してから、全ての二次電池搭載機器が満充電されるまでの時間をいう。
【００８９】
二次電池搭載機器６の電圧を監視するために、制御部３は、電圧監視装置を設けてもよい。複数の電圧監視装置が、二次電池搭載機器６ごとに配置されてもよい。単一の電圧監視装置が、複数の二次電池搭載機器６の電圧を監視してもよい。電圧監視装置が、二次電池搭載機器６の電圧を間欠的かつ頻繁に監視することで、二次電池の劣化が防止されうる。
【００９０】
例えば、所定の電圧に達した二次電池搭載機器６に、さらに印加時間ＴＣの短い充電電流が間欠的に印加されてもよい。これにより、充電容量が少しずつ増加しうる。このとき、印加時間ＴＣは、例えば１０秒であってもよい。また、印加時間ＴＣは、二次電池搭載機器６の電圧に応じて、２秒以下、あるいは１秒以下に変更されてもよい。
【００９１】
所定の値に達した二次電池搭載機器６をさらに充電するか、あるいは充電を終了するかの選択は、その二次電池搭載機器６が次に選択されたときに判断されてもよい。この判断は、その二次電池搭載機器６の電圧に応じて行われてもよい。所定の値に達した二次電池搭載機器６をさらに充電する場合、その回数が設定されてもよい。これにより、充電装置または二次電池搭載機器の負担が低減される。
【００９２】
制御部３は、二次電池搭載機器６の電圧を監視する替わりに、二次電池搭載機器６の温度を監視してもよい。制御部３は、例えば、温度監視装置を備えてもよい。複数の温度監視装置が、二次電池搭載機器６ごとに配置されてもよい。単一の温度監視装置が、複数の二次電池搭載機器６の温度を監視してもよい。充電中の二次電池搭載機器６の温度が所定の温度以上に達した場合における充電対象の切り替え方法として、電圧を監視する場合と同様の方法が採用されうる。
【００９３】
制御部３は、二次電池搭載機器６の電圧を監視する替わりに、二次電池搭載機器６の二次電池を収容している筐体の膨張変形あるいは内圧を監視してもよい。制御部３は、例えば、位置センサ、圧電センサ、または、引っ張り破断の起きるフィルムまたは線材を含むセンサを備えてもよい。充電中の二次電池の膨張変形或いは内圧が所定の程度以上に達した場合における充電対象の切り替え方法として、電圧を監視する場合と同様の方法が採用されうる。
【００９４】
以上のような各種切り替え制御のために、制御部３は、計測制御用デバイスを備えてもよい。計測制御用デバイスの例として、タイマ、充電電圧監視器、温度監視器、膨張監視器などが挙げられる。制御部３は、選択制御ユニットと、切り替え器とを備えてもよい。選択制御ユニットは、計測制御用デバイスからの信号に基づいて、充電を行う二次電池搭載機器６を選択する。切り替え器は、選択制御ユニットの動作に基づいて、送電線４と電源２との接続を切り替える。選択制御ユニットは、例えば、プログラマブルコントローラ等で構成されたシーケンサ、あるいはリレーシーケンサ、あるいはコンピュータを用いた制御部などである。切り替え器は、例えば、機械式リレー、ソリッドステートリレー、光学式等の各種カップラーを用いた切り替え器、あるいは無線給電式の接続器である。ただし、制御部３の構成はこれらに限定されない。
【００９５】
なお、図１では、各送電線４ａ〜４ｅを、各々一本の線で代表しているが、各々の送電線４は複数のケーブルで構成されていてもよい。各送電線４ａ〜４ｅは、二次電池搭載機器６の電圧の監視や、温度の監視などを行うために、複数のケーブル、または多芯のケーブルであってもよい。
【００９６】
送電線４の一部が、無線給電器で代替されてもよい。各種監視用データが無線通信によって送られてもよい。
【００９７】
送電線または無線を通した通信内容は、例えば、二次電池搭載機器６の型式や充電条件の情報を含む。これにより、制御部３は、最適な充電条件を選択できる。これにより、充電トラブルや二次電池の劣化が抑制されうる。充電装置１１は、充電作業の記録を残してもよい。この記録は、トラブル発生時の原因追跡等にも役立てることができる。
【００９８】
［充電電流の大きさと印加時間］
パルス状の充電電流は、仮にその電流が連続定電流である場合には高い充電容量が得られないような大電流であってもよい。その電流値は、使用する二次電池搭載機器６によって異なる。パルス状の充電電流は、仮にその電流が二次電池搭載機器６に長時間に供給された場合に、所望の電池容量に達する前に電池電圧が上昇して充電が打ち切られてしまうような大電流であってもよい。
【００９９】
例えば、充電装置は、充電すべき二次電池搭載機器６が所定の台数以上のとき、あるいは結合器５の数と等しいときに、上記のような大電流で充電を行なってもよい。所定の台数は、例えば３以上であってもよい。例えば、パルス状の充電電流は、仮にその電流が連続定電流であった場合には充電容量を２０％以上低下させるような大電流であってもよい。このとき、１回の充電あたりの充電電流の印加時間ＴＣは、例えば、充電電流を大きくする前よりも短く設定される。印加時間ＴＣは、例えば５分以内であってもよいし、１分以内であってもよいし、３０秒以内であってもよい。
【０１００】
ここで、連続充電において、最大充電容量に対して充電容量を２０％低下させる電流値を「基準充電電流値ｓ１」と呼ぶ。このとき、パルス状の充電電流は、基準充電電流値ｓ１以上の値に設定されてもよい。より高速で充電を行うために、充電電流は、連続充電において充電容量が５０％または７０％低下するような電流以上の大きさであってもよい。充電電流は、連続充電において充電容量が顕著に低下する電流値ｓ２以上に設定されてもよい。充電電流は、二次電池搭載機器内の二次電池の推奨電流の５倍以上、好ましくは１０倍以上の電流値に設定されてもよい。例えば、充電電流の時間平均は、基準充電電流値ｓ１以下あるいは電流値ｓ２以下となるように設定され得る。
【０１０１】
次に、本実施形態の充電装置および充電方法が、複数の二次電池搭載機器の充電装置および充電方法として特に優れている理由について説明する。
【０１０２】
典型的に、充電電流を大きくしすぎると二次電池の充電容量が顕著に低下する。このため、大きな充電容量を得るために、典型的に、充電電流はある程度以下に設定される。充電電流が大き過ぎると十分な充電容量が得られない原因は、以下のように考えられる。電解液や活物質内で、イオンが拡散できる速度には限りがある。二次電池に大電流が供給された場合、活物質表面でリチウム等のイオンの急激な濃度勾配が生じる。この濃度勾配によって、イオンの拡散が妨げられ、充電に利用できるイオンが低下する。本発明者らの実験によれば、大きな充電電流で連続充電を行った場合、大きな充電容量は得られなかった。
【０１０３】
したがって、従来の充電方法において、二次電池は、大きな充電容量を得るために、比較的小さい電流で連続充電されていた。この方法で、複数の二次電池搭載機器を充電する場合、図１８に示されるように、複数の電源２、あるいは、複数出力の出力回路を用意する必要がある。そのため、装置が大型化し、装置コストも高くなる。
【０１０４】
これに対し、本実施形態の充電方法において、パルス状の充電電流が複数の二次電池搭載機器６に対して休止時間を挟んで繰り返し供給される。これにより、充電電流値が大きい場合であっても、休止時間にイオンが拡散しうる。そのため、大きい充電容量が確保されうる。また、従来よりも短時間に、複数の二次電池搭載機器６が高効率で充電されうる。
【０１０５】
パルス状の充電電流が大電流であるとき、印加時間ＴＣは、例えば充電容量が最大充電容量の２０％以上低下する充電時間未満に設定されてもよい。印加時間ＴＣは、例えば、１時間未満に設定されうる。印加時間ＴＣが短いほど、充電容量の低下が効果的に抑制されうる。印加時間ＴＣは、例えば、５分以内１分以内、または３０秒以内である。一方、印加時間ＴＣは、例えば１秒以上、１０秒以上、または３０秒以上に設定され得る。これにより、切り替えによる時間のロスや、高周波成分によるエネルギーロスが抑制されうる。休止時間ＴＰは、例えば３秒以上、あるいは３０秒以上である。これにより、イオンが移動する時間が確保されうる。休止時間ＴＰは、５分以上であってもよい。休止時間ＴＰは、充電電流の印加時間ＴＣの２倍以上、または５倍以上であってもよい。Ｎ個の二次電池搭載機器６が充電される場合には、休止時間ＴＰは、印加時間ＴＣのＮ倍以上となり得る。
【０１０６】
［実験例］
次に、本実施形態の充電方法に関連する実験例について説明する。本発明者らは、活物質材料の異なる２種類の評価用のセルＣ−１、Ｃ−２のそれぞれについて、充電電流と充電容量との関係を調べた。
【０１０７】
＜セルＣ−１の充電方法の検討＞
まず、充電方法の検討に使用されるセルＣ−１が準備された。正極は、アルミ箔上に形成された、正極活物質、導電助剤、及びバインダーを含む塗工膜であった。アルミ箔の厚さは１５μｍであった。正極活物質は、リチウムを含有するＮｉとＣｏとＭｎの複合酸化物であった。塗工膜の厚さは５０μｍであった。負極は、銅電極上に押しつけて貼り合わされたリチウム金属箔であった。リチウム金属箔の厚さは３００μｍであった。正極と負極との間には、２枚の多孔質セパレータが配置された。セパレータの厚さは２０μｍだった。セパレータは電解液で満たされた。電解液は、１ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ6が非水溶媒に溶解されていた。
【０１０８】
次いで、セルＣ−１が直流定電流で連続充電され、充電電流と充電容量との関係が測定された。図１２は、セルＣ−１の連続充電における充電電流と充電容量との関係の一例を示す。
【０１０９】
図１２に示す結果から、連続充電において、充電電流が増加するにつれて充電容量が低下していることが分かる。従って、最大またはそれに近い大きな充電容量を得るためには、充電電流は例えば２Ｃ程度以下とする必要がある。図１２に示される例において、セルＣ−１は４Ｃで連続充電されると、低電流で充電した場合に得られる最大充電容量（ここでは１５０〜１６０ｍＡｈ／ｇ程度）の２５％程度の充電容量しか得られない。ここで「１Ｃ」とは、その電池が低電流で満充電容量まで充電された場合の充電量に相当する電気量を、１時間で送電するときの電流値を表す。Ｃ値が大きいほど、充電電流が大きい。例えば、０．１Ｃでの充電とは、１０時間で満充電容量に達する電気量での充電を意味する。
【０１１０】
セルＣ−１を連続充電して最大充電容量の８０％超の容量を得るためには、充電電流は、例えば２Ｃ未満の低電流に設定される必要がある。このため、充電装置に接続された全ての二次電池搭載機器が満充電されるためには、長い時間がかかる。
【０１１１】
図１２に示される例において、充電容量が最大充電容量に対して２０％低下する電流値である基準充電電流値ｓ１は、２Ｃ程度であった。充電容量が大きく低下する電流値ｓ２は、３．５Ｃ程度であった。なお、電流値ｓ２は、例えば図１２に示すグラフの傾きが最大となる電流値であってもよい。言い換えると、充電容量をＣA、充電電流をＩとするとき、ΔＣA／ΔＩが最大となる電流値であってもよい。
【０１１２】
次いで、セルＣ−１が休止時間を挟んだパルス状の充電電流で間欠的に充電され、充電電流と充電容量との関係が測定された。間欠充電において、充電電流の印加時間ＴＣは１０秒、休止時間ＴＰは９０秒であった。図１３は、セルＣ−１の間欠充電における充電電流と充電容量との関係の一例を示す。
【０１１３】
図１３に示される結果から、間欠充電によると、連続充電よりも大きい充電電流でも高い充電容量が得られることが分かる。例えば、基準充電電流値ｓ１以上、あるいは電流値ｓ２以上の充電電流で間欠充電が行われても、十分な充電容量が確保される。図１３に示される例では、２Ｃ〜１２Ｃ程度の大電流でセルＣ−１が充電されても、最大充電容量の８０％程度の充電容量が得られた。従って、この結果は、各二次電池搭載機器に基準充電電流値ｓ１以上あるいは電流値ｓ２以上の電流で間欠充電を行われた場合に、高い充電容量が得られることを示している。
【０１１４】
図１４は、セルＣ−１の間欠充電における充電の休止時間ＴＰの長さと充電容量との関係の一例を示す。ここでは、印加時間ＴＣを１０秒、充電電流を３Ｃに固定し、休止時間ＴＰの長さを異ならせて、セルＣ−１の間欠充電を行った。
【０１１５】
図１４に示す結果から、休止時間ＴＰが５秒以上の場合に、最大充電容量と略同等の高い充電容量が得られることが分かる。休止時間ＴＰが５秒のとき、充電電流の時間平均Ｉｍは次式より２Ｃとなる。
（Ｉ×ＴＣ）／（ＴＣ＋ＴＰ）＝（３Ｃ×１０ｓｅｃ）／（１０ｓｅｃ＋ＴＰ（ｓｅｃ））＝２（Ｃ）
この充電電流の時間平均は、前述した基準充電電流値ｓ１と概ね等しい。この結果は、充電電流の時間平均が例えば基準充電電流値ｓ１以下となるように、充電電流の印加時間ＴＣ、休止時間ＴＰおよび充電電流が設定されるとき、より確実に高い充電容量が得られることを示している。
【０１１６】
なお、図１４は、充電パルスの幅を１０秒、充電電流を３Ｃとしたときの結果を例示しているが、充電パルスの幅や充電電流が異なっても同様の結果が得られる。例えば、充電パルスの幅を５秒とし、充電電流を６Ｃとしたときも、同様の結果が得られる。
【０１１７】
＜セルＣ−２の充電方法の検討＞
セルＣ−１とは活物質材料の異なるセルＣ−２が準備され、上記と同様の検討が行われた。正極活物質は、リチウムを含有するＣｏ酸化物であった。塗工膜の厚さは３８μｍであった。それ以外の条件はセルＣ−１と同様であった。
【０１１８】
次いで、セルＣ−２が直流定電流で連続充電され、充電電流と充電容量との関係が測定された。図１５は、セルＣ−２の連続充電における充電電流と充電容量との関係の一例を示す。
【０１１９】
図１５に示す結果から、連続充電において、充電電流が増加するにつれて充電容量が低下していることが分かる。従って、最大またはそれに近い大きな充電容量を得るためには、充電電流は例えば１．５Ｃ程度以下とする必要がある。図１５に示される例において、セルＣ−２は３Ｃで連続充電されると、低電流で充電した場合に得られる最大充電容量（ここでは１３０〜１４０ｍＡｈ／ｇ程度）の５％以下の充電容量しか得られない。
【０１２０】
このように、セルＣ−２を連続充電で充電して最大充電容量の８０％超の容量を得るためには、充電電流は、例えば１．５Ｃ未満の低電流に設定される必要がある。このため、充電装置に接続された全ての二次電池搭載機器が満充電されるためには、長い時間がかかる。
【０１２１】
図１５に示される例において、充電容量が最大充電容量に対して２０％以上低下する電流値である基準充電電流値ｓ１、および、充電容量が大きく低下する電流値ｓ２は、いずれも１．５Ｃ程度であった。なお、電流値ｓ２は、例えば図１５に示すグラフの傾きが最大となる電流値であってもよい。
【０１２２】
次いで、セルＣ−２がパルス状の充電電流で間欠的に充電され、充電電流と充電容量との関係が測定された。印加時間ＴＣは１０秒、休止時間ＴＰは９０秒であった。図１６は、間欠充電における充電電流と充電容量との関係の一例を示す。
【０１２３】
図１６に示される結果から、間欠充電によると、連続充電よりも大きい充電電流でも高い充電容量が得られることが分かる。例えば、基準充電電流値ｓ１以上、あるいは電流値ｓ２以上の充電電流で間欠充電が行われても十分な充電容量が確保される。図１６に示される例では、１．５Ｃ〜２．５Ｃ程度の大電流でセルＣ−２が充電されても、最大充電容量の８０％程度の充電容量が得られた。従って、この結果は、各二次電池搭載機器に基準充電電流値ｓ１以上あるいは電流値ｓ２以上の電流で間欠充電が行われた場合に、高い充電容量が得られることを示している。
【０１２４】
図１７は、間欠充電における平均充電電流値と充電容量との関係の一例を示す。ここでは、印加時間ＴＣを１０秒に固定し、充電電流の大きさ、および、休止時間ＴＰの長さを異ならせて充電を行った。図１７に示される平均充電電流値は、１つの二次電池搭載機器の充電に用いられたパルス状の充電電流が平均充電電流値に換算された値である。
【０１２５】
図１７に示される例において、平均充電電流値が２．５Ｃ未満のときに、１．５Ｃ以下の低電流で連続充電された場合の充電容量と同等の高い充電容量が得られた。この結果は、間欠充電によれば、複数の二次電池搭載機器が効率よく充電されることを示している。
【０１２６】
本開示を実施するための形態として上記に具体的に述べたが、本開示は、これらに限定されるものではない。実施の形態で示された、数値、材料、構成要素、構成要素の配置、接続形態、波形などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、上記で例示された構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【０１２７】
本実施形態では、充電装置１１、１２への二次電池搭載機器６の最大接続数が５の場合を例に述べた。しかし、二次電池搭載機器の最大接続数はこれに限定されない。また、上述の実験例において、正極活物質がコバルト酸リチウムである例と、正極活物質がリチウムを含有するＮｉとＣｏとＭｎの複合酸化物である例とが示された。しかし、本実施形態の正極活物質は、これらに限定されない。正極活物質は、例えばニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、または、リン酸鉄リチウムであってもよい。上述の実験例において、負極活物質がリチウムである例が示された。しかし、本実施形態の負極活物質は、これに限定されない。負極活物質は、例えば黒鉛、ケイ素化合物、またはスズ化合物であってもよい。上記では、二次電池反応を担うイオンがリチウムイオンの場合を例に説明された。しかし、本実施形態の可逆イオン物質は、これに限定されない。可逆イオン物質は、例えばナトリウムであってもよい。また、二次電池反応を行う電子数は、複数であってもよい。
【０１２８】
上記の説明では、充電すべき二次電池搭載機器が１台のときに連続定電流充電が実行され、充電すべき二次電池搭載機器が２台以上のときに間欠充電が実行された。しかし、連続定電流充電から間欠充電へと切り替える条件は、例えば充電装置の出力数に応じて適宜設定されうる。例えば、充電すべき二次電池搭載機器が１または２台のときに連続定電流充電が実行され、充電すべき二次電池搭載機器が３台以上のときに間欠充電が実行されてもよい。充電装置が同時に複数の電流を出力できる場合、例えば、複数の二次電池搭載機器に同時にパルス状の充電電流が供給されてもよい。例えば、４台の充電すべき二次電池搭載機器が、２台ずつ、交互に充電されてもよい。間欠充電に切り替える基準となる設定数は、設計者によって予め決められた固定値であってもよい。その場合、例えば、制御部内の信号回路が、当該設定数を組み込んだ回路として設計されてもよい。あるいは、設定数は、充電装置のベンダーによって設定されてもよい。その場合、例えば、制御部は、入力された設定数を記憶する記憶部を有してもよい。あるいは、設定数は、制御部によって決定されてもよい。例えば、制御部が、情報取得部からの情報に応じて設定数を設定してもよい。その場合、例えば、制御部は、当該情報と設定数とを対応付けたテーブルが格納された記憶部を有してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本開示の一態様の充電装置および充電方法は、例えば各種モバイル機器用電源、定置電源、車輌用電源などに利用されうる。
【符号の説明】
【０１３０】
１１、１２    充電装置
２    電源
３    制御部
４、４ａ〜４ｅ    送電線
５、５ａ〜５ｅ    結合器
６、６ａ〜６ｅ    二次電池搭載機器
７    蓄電部
【図１】
2015208215.tif 000003
【図２】
2015208215.tif 000004
【図３】
2015208215.tif 000005
【図４】
2015208215.tif 000006
【図５】
2015208215.tif 000007
【図６】
2015208215.tif 000008
【図７】
2015208215.tif 000009
【図８】
2015208215.tif 000010
【図９】
2015208215.tif 000011
【図１０】
2015208215.tif 000012
【図１１】
2015208215.tif 000013
【図１２】
2015208215.tif 000014
【図１３】
2015208215.tif 000015
【図１４】
2015208215.tif 000016
【図１５】
2015208215.tif 000017
【図１６】
2015208215.tif 000018
【図１７】
2015208215.tif 000019
【図１８】
2015208215.tif 000020