(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池と、
前記二次電池の電圧、電流および温度を測定する測定部と、
前記測定部からの測定電圧、測定電流および測定温度が供給され、前記二次電池の充電電圧および充電電流を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、
前記測定電圧が所定の電圧より大きいか、または、前記測定温度が常温領域外のとき、定電流定電圧充電を行うように前記充電電圧および前記充電電流を制御し、
前記測定電圧が所定の電圧より小さく、且つ、前記測定温度が常温領域内のときに、急速充電を行うように前記充電電圧および前記充電電流を制御し、
前記急速充電においては、その公称容量を超えた電流値を第１の充電電流に設定し、
設定した第１の充電電流による定電流充電を行いながら、前記二次電池の測定電圧を、定電流定電圧充電においてサイクル数が設定値以下の場合の充電電圧である規定充電電圧より小の第１の閾値電圧と比較し、
前記測定電圧が前記第１の閾値電圧より大となると、前記第１の充電電流を所定量減少させて第２の充電電流にすると共に、前記第１の閾値電圧を所定量上昇させて第２の閾値電圧とし、
設定した第２の充電電流による定電流充電を行いながら、前記二次電池の測定電圧を前記規定充電電圧より小の前記第２の閾値電圧と比較し、
前記測定電圧が前記第２の閾値電圧より大となると、前記第２の充電電流を所定量減少させて第３の充電電流にすると共に、前記第２の閾値電圧を所定量上昇させて第３の閾値電圧とし、
前記測定電圧と閾値電圧との比較と、前記充電電流の減少および閾値電圧の所定量上昇とを繰り返し、第ｎの充電電流が所定電流まで低下し、且つ前記測定電圧が所定電圧より大となる場合に、前記急速充電を終了して定電流定電圧充電に切り換える制御を行い、
前記二次電池のサイクル数に応じて定電流定電圧充電時の充電電圧及び前記所定電圧を下げることを特徴とする
電池装置。
【請求項２】
急速充電時の充電電圧を二次電池の前記規定充電電圧よりも高い電圧に設定するようにした請求項１に記載の電池装置。
【請求項３】
充電対象の二次電池の測定電圧、測定電流および測定温度が供給され、前記二次電池の充電電圧および充電電流を制御する充電制御装置であって、
前記測定電圧が所定の電圧より大きいか、または、前記測定温度が常温領域外のとき、定電流定電圧充電を行うように前記充電電圧および前記充電電流を制御し、
前記測定電圧が所定の電圧より小さく、且つ、前記測定温度が常温領域内のときに、急速充電を行うように前記充電電圧および前記充電電流を制御し、
前記急速充電においては、その公称容量を超えた電流値を第１の充電電流に設定し、
設定した第１の充電電流による定電流充電を行いながら、前記二次電池の測定電圧を、定電流定電圧充電においてサイクル数が設定値以下の場合の充電電圧である規定充電電圧より小の第１の閾値電圧と比較し、
前記測定電圧が前記第１の閾値電圧より大となると、前記第１の充電電流を所定量減少させて第２の充電電流にすると共に、前記第１の閾値電圧を所定量上昇させて第２の閾値電圧とし、
設定した第２の充電電流による定電流充電を行いながら、前記二次電池の測定電圧を前記規定充電電圧より小の前記第２の閾値電圧と比較し、
前記測定電圧が前記第２の閾値電圧より大となると、前記第２の充電電流を所定量減少させて第３の充電電流にすると共に、前記第２の閾値電圧を所定量上昇させて第３の閾値電圧とし、
前記測定電圧と閾値電圧との比較と、前記充電電流の減少および閾値電圧の所定量上昇とを繰り返し、第ｎの充電電流が所定電流まで低下し、且つ前記測定電圧が所定電圧より大となる場合に、前記急速充電を終了して定電流定電圧充電に切り換える制御を行い、
前記二次電池のサイクル数に応じて定電流定電圧充電時の充電電圧及び前記所定電圧を下げることを特徴とする
充電制御装置。
【請求項４】
急速充電時の充電電圧を二次電池の前記規定充電電圧よりも高い電圧に設定するようにした請求項３に記載の充電制御装置。
【請求項５】
充電対象の二次電池の測定電圧、測定電流および測定温度を受け取り、前記二次電池の充電電圧および充電電流を制御する充電制御方法であって、
前記測定電圧が所定の電圧より大きいか、または、前記測定温度が常温領域外のとき、定電流定電圧充電を行うように前記充電電圧および前記充電電流を制御し、
前記測定電圧が所定の電圧より小さく、且つ、前記測定温度が常温領域内のときに、急速充電を行うように前記充電電圧および前記充電電流を制御し、
前記急速充電においては、その公称容量を超えた電流値を第１の充電電流に設定し、
設定した第１の充電電流による定電流充電を行いながら、前記二次電池の測定電圧を、定電流定電圧充電においてサイクル数が設定値以下の場合の充電電圧である規定充電電圧より小の第１の閾値電圧と比較し、
前記測定電圧が前記第１の閾値電圧より大となると、前記第１の充電電流を所定量減少させて第２の充電電流にすると共に、前記第１の閾値電圧を所定量上昇させて第２の閾値電圧とし、
設定した第２の充電電流による定電流充電を行いながら、前記二次電池の測定電圧を前記規定充電電圧より小の前記第２の閾値電圧と比較し、
前記測定電圧が前記第２の閾値電圧より大となると、前記第２の充電電流を所定量減少させて第３の充電電流にすると共に、前記第２の閾値電圧を所定量上昇させて第３の閾値電圧とし、
前記測定電圧と閾値電圧との比較と、前記充電電流の減少および閾値電圧の所定量上昇とを繰り返し、第ｎの充電電流が所定電流まで低下し、且つ前記測定電圧が所定電圧より大となる場合に、前記急速充電を終了して定電流定電圧充電に切り換える制御を行い、
前記二次電池のサイクル数に応じて定電流定電圧充電時の充電電圧及び前記所定電圧を下げることを特徴とする
充電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えばリチウムイオン二次電池を急速充電することができる電池装置、充電制御装置および充電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、例えばスマートフォンの電源として広く使用されている。スマートフォンのユーザの要望として、電池を短時間で充電することができる急速充電が挙げられる。急速充電の達成には大電流による充電が必要とされるが、大電流充電はサイクル経過による容量の劣化への影響が懸念される。従来から下記の特許文献１乃至特許文献４に記載されているような急速充電装置が提案されている。【０００３】
特許文献１には、急速充電のために、充電電流を大きくしたり、充電を高温雰囲気下で行った場合にサイクル特性が劣化する問題を解決するために、大電流で１段目の定電流充電を行い、規定充電電圧に達した時点で直ちに充電電流を低減させて低減後の電流によって２段目の充電を行う処理を繰り返して行うものである。【０００４】
特許文献２には、リチウムイオン二次電池の公称容量を超えた充電電流によって充電を行い、最大充電容量の半分以内まで充電を行い、その後は、定格充電電流によって充電を行うことが記載されている最大充電容量の半分以内の充電であれば、サイクル特性の著しい劣化を生じないものとされている。【０００５】
特許文献３には、特許文献１と同様に、二次電池の規定の充電電圧付近に測定電圧が達した時、充電電流を下げる制御を行うことが記載されている。【０００６】
特許文献４は、一次側電源制御回路と二次側充電制御回路の組み合わせからなる、充電機の構成に関するものである。充電器の小型化対応のため、従来の回路構成から部品削減をした場合でも充電電圧および充電電流を制御することを目的としている。一次側と二次側にそれぞれ別の充電制御を組み込むことで、部品削減前の充電制御と同様の制御を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２９６８５３号公報
【特許文献２】特開２００２−１３５９９０号公報
【特許文献３】特開２０１３−１３２５８号公報
【特許文献４】特開２０１３−５１８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１および特許文献３の充電制御方法では、二次電池の規定充電電圧に近い状態が長く続いてしまうので、サイクル特性の劣化（すなわち、サイクル経過による容量の劣化）が顕著に現れてしまうおそれがある。さらに、特許文献３の場合、充電開始時に測定した電池電圧に応じて徐々に充電電流を上げる制御のため、急速充電を目的とした場合、充電電流が上限まで到達するまでのタイムロスが発生してしまう。【０００９】
特許文献２の場合、充電開始時、二次電池の充電容量が最大充電容量の半分を超えた状態では、低い充電電流による第２充電制御に遷移してしまうので、急速充電を行うことができない。【００１０】
特許文献４に記載のものでは、ある閾電圧に達すると定電圧充電へと移行している。また、充電電流に関しても、特許文献４では、緩やかに低下させている。このような制御の結果、急速充電を行うことが不十分である。【００１１】
本開示は、これらの特許文献１乃至４に記載の問題点を考慮して、サイクル特性の劣化を防止して急速充電を行うことができる電池装置、充電制御装置および充電制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示は、二次電池と、
二次電池の電圧、電流および温度を測定する測定部と、
測定部からの測定電圧、測定電流および測定温度が供給され、二次電池の充電電圧および充電電流を制御する制御部とを有し、
制御部は、
測定電圧が所定の電圧より大きいか、または、測定温度が常温領域外のとき、定電流定電圧充電を行うように充電電圧および充電電流を制御し、
測定電圧が所定の電圧より小さく、且つ、測定温度が常温領域内のときに、急速充電を行うように充電電圧および充電電流を制御し、
急速充電においては、その公称容量を超えた電流値を第１の充電電流に設定し、
設定した第１の充電電流による定電流充電を行いながら、二次電池の測定電圧を、定電流定電圧充電においてサイクル数が設定値以下の場合の充電電圧である規定充電電圧より小の第１の閾値電圧と比較し、
測定電圧が第１の閾値電圧より大となると、第１の充電電流を所定量減少させて第２の充電電流にすると共に、第１の閾値電圧を所定量上昇させて第２の閾値電圧とし、
設定した第２の充電電流による定電流充電を行いながら、二次電池の測定電圧を規定充電電圧より小の第２の閾値電圧と比較し、
測定電圧が第２の閾値電圧より大となると、第２の充電電流を所定量減少させて第３の充電電流にすると共に、第２の閾値電圧を所定量上昇させて第３の閾値電圧とし、
測定電圧と閾値電圧との比較と、充電電流の減少および閾値電圧の所定量上昇とを繰り返し、第ｎの充電電流が所定電流まで低下し、且つ測定電圧が所定電圧より大となる場合に、急速充電を終了して定電流定電圧充電に切り換える制御を行い、
二次電池のサイクル数に応じて定電流定電圧充電時の充電電圧及び所定電圧を下げることを特徴とする電池装置である。
本開示は、充電対象の二次電池の測定電圧、測定電流および測定温度が供給され、二次電池の充電電圧および充電電流を制御する充電制御装置であって、
測定電圧が所定の電圧より大きいか、または、測定温度が常温領域外のとき、定電流定電圧充電を行うように充電電圧および充電電流を制御し、
測定電圧が所定の電圧より小さく、且つ、測定温度が常温領域内のときに、急速充電を行うように充電電圧および充電電流を制御し、
急速充電においては、その公称容量を超えた電流値を第１の充電電流に設定し、
設定した第１の充電電流による定電流充電を行いながら、二次電池の測定電圧を、定電流定電圧充電においてサイクル数が設定値以下の場合の充電電圧である規定充電電圧より小の第１の閾値電圧と比較し、
測定電圧が第１の閾値電圧より大となると、第１の充電電流を所定量減少させて第２の充電電流にすると共に、第１の閾値電圧を所定量上昇させて第２の閾値電圧とし、
設定した第２の充電電流による定電流充電を行いながら、二次電池の測定電圧を規定充電電圧より小の第２の閾値電圧と比較し、
測定電圧が第２の閾値電圧より大となると、第２の充電電流を所定量減少させて第３の充電電流にすると共に、第２の閾値電圧を所定量上昇させて第３の閾値電圧とし、
測定電圧と閾値電圧との比較と、充電電流の減少および閾値電圧の所定量上昇とを繰り返し、第ｎの充電電流が所定電流まで低下し、且つ測定電圧が所定電圧より大となる場合に、急速充電を終了して定電流定電圧充電に切り換える制御を行い、
二次電池のサイクル数に応じて定電流定電圧充電時の充電電圧及び所定電圧を下げることを特徴とする充電制御装置である。
本開示は、充電対象の二次電池の測定電圧、測定電流および測定温度を受け取り、二次電池の充電電圧および充電電流を制御する充電制御方法であって、
測定電圧が所定の電圧より大きいか、または、測定温度が常温領域外のとき、定電流定電圧充電を行うように充電電圧および充電電流を制御し、
測定電圧が所定の電圧より小さく、且つ、測定温度が常温領域内のときに、急速充電を行うように充電電圧および充電電流を制御し、
急速充電においては、その公称容量を超えた電流値を第１の充電電流に設定し、
設定した第１の充電電流による定電流充電を行いながら、二次電池の測定電圧を、定電流定電圧充電においてサイクル数が設定値以下の場合の充電電圧である規定充電電圧より小の第１の閾値電圧と比較し、
測定電圧が第１の閾値電圧より大となると、第１の充電電流を所定量減少させて第２の充電電流にすると共に、第１の閾値電圧を所定量上昇させて第２の閾値電圧とし、
設定した第２の充電電流による定電流充電を行いながら、二次電池の測定電圧を規定充電電圧より小の第２の閾値電圧と比較し、
測定電圧が第２の閾値電圧より大となると、第２の充電電流を所定量減少させて第３の充電電流にすると共に、第２の閾値電圧を所定量上昇させて第３の閾値電圧とし、
測定電圧と閾値電圧との比較と、充電電流の減少および閾値電圧の所定量上昇とを繰り返し、第ｎの充電電流が所定電流まで低下し、且つ測定電圧が所定電圧より大となる場合に、急速充電を終了して定電流定電圧充電に切り換える制御を行い、
二次電池のサイクル数に応じて定電流定電圧充電時の充電電圧及び所定電圧を下げることを特徴とする充電制御方法である。
【発明の効果】
【００１３】
少なくとも一つの実施形態によれば、本開示は、二次電池の公称容量を超えた電流値を充電電流に設定することで急速充電を行なうことができる。加えて、本開示では、規定充電電圧より小の電圧の範囲で急速充電を行うことによって、サイクル特性の劣化を防止することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の一実施の形態のブロック図である。
【図２】本開示の一実施の形態の充電制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】充電制御を説明するためのグラフである。
【図４】充電制御のグラフの一部を拡大したグラフである。
【図５】閾値電圧を規定充電電圧より小に設定した場合のサイクル特性を示すグラフである。
【図６】劣化抑制制御の有無に応じたサイクル特性の相違を示すグラフである。
【図７】本開示の第１の変形例のブロック図である。
【図８】本開示の第２の変形例のブロック図である。
【図９】本開示の第３の変形例のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に説明する実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
なお、本開示の説明は、下記の順序にしたがってなされる。
＜１．一実施の形態＞
＜２．変形例＞
【００１６】
＜１．一実施の形態＞
「バッテリパック」
本開示の一実施の形態は、図１に示すように、二次電池の電池セル１と制御部２と関連する素子とが同一の筐体（ケース）内に収納されているバッテリパックに対して本開示を適用したものである。電池セル１は、例えばリチウムイオン二次電池である。電池セル１の規定充電電圧が例えば４．３５Ｖに設定されている。
【００１７】
バッテリパックには、外部との接続用のコネクタ３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄが設けられている。コネクタ３ａと電池セル１の正極とが接続され、コネクタ３ｂが電池セル１の負極とが接続される。コネクタ３ｃおよび３ｄは、制御部２と外部との通信用端子である。
【００１８】
バッテリパックを制御する制御部２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、Ｉ／Ｏ(Input/Output)、ＡＦＥ(Analog Front End)等で構成されるマイクロコンピュータである。ＡＦＥは、アナログ信号部と制御部２のＣＰＵとの間に配されるアナログ回路である。なお、バッテリパック内に充電電流をオン／オフするスイッチング素子、並びに放電電流をオン／オフするスイッチング素子を設けて、これらのスイッチング素子を制御部２によって制御するようにしても良い。
【００１９】
制御部２には、電池セル１の電圧が供給される。さらに、バッテリパック内の温度が温度検出素子例えばサーミスタ４によって測定され、測定された温度情報が制御部２に供給される。さらに、電池セル１の電流経路を流れる電流が電流検出抵抗５によって検出され、検出された電流値が制御部２に供給される。
【００２０】
「充電制御」
制御部２によって電池セル１に対する充電動作が制御される。制御部２によってなされる制御は、図２のフローチャートで示される。なお、充電時には、充電装置の正負の出力端子とバッテリパックのコネクタ３ａ、３ｂとが接続され、充電装置の通信端子とコネクタ３ｃ、３ｄとが接続される。充電装置は、一例として商用電源から所定の値の充電電圧と充電電流とを生成するものであり、バッテリパックの制御部２との通信によって、充電電圧および充電電流が設定される。通信方式としては、例えばシリアル通信が使用される。
【００２１】
本開示の一実施の形態では、電池セル１の公称容量を超えた電流値を充電電流として設定するようになされる。その結果、急速充電が行われる。加えて、サイクル特性の劣化を抑えるために、電池セル１の測定データに応じて充電パラメータを変化させる。測定データは、サイクル数、総動作時間、高電圧放置時間、高温放置時間、充放電時間、容量値、電池セルの内部インピーダンス等である。これら測定データは、電池セルの劣化に関係するデータであり、例えば制御部２内の不揮発性メモリに測定データが記憶されている。
【００２２】
図２のフローチャートを参照して充電制御について説明する。
ステップＳＴ１：充電が開始される。
ステップＳＴ２：電池セル１の電圧（電池電圧）が測定される。例えば２秒間測定され、その平均値が使用される。
ステップＳＴ３：測定電圧が所定の電圧例えば４．１Ｖ以上であるか、またはバッテリパックの温度が常温領域外であるか否かが調べられる。ステップＳＴ３は、満充電付近まで充電されているかどうかの判定と、急速充電を行うのに適した温度環境であるかどうかの判定とを行うものである。
【００２３】
測定電圧が４．１Ｖ以上であれば、満充電に近いので、本開示の急速充電を行う必要性が低いので、ステップＳＴ４以降の通常充電が行われる。通常充電は、定電流定電圧充電である。すなわち、定電流定電圧充電は、所定電圧まで定電流で充電を行い、所定電圧に電池電圧が達すると、定電圧で充電する方法である。定電流充電から定電圧充電に切り換わる電圧値は、例えば４．２４Ｖである。さらに、バッテリパックの温度が常温領域外の場合には、より温度を上昇させることを防ぐために、急速充電がなされない。
【００２４】
ステップＳＴ４：測定データ例えばサイクル数が設定値以下かどうかが判定される。ステップＳＴ４は、電池セル１の劣化の程度を判定するものである。
ステップＳＴ５：ステップＳＴ４の判定結果が肯定の場合では、充電電圧が電池セル１の規定充電電圧（例えば４．３５Ｖ）に設定される。
ステップＳＴ６：定電流定電圧充電が行われる。例えば規定の充電電圧として４．３５Ｖが使用され、充電電流が０．７ＩｔＡに設定される。なお、電流ＩｔＡは、（ＩｔＡ＝定格容量（Ａｈ）／１（ｈ））と定義され、１Ｃと等しい値である。
【００２５】
ステップＳＴ７：満充電条件が成立するかどうかが判定される。満充電条件としては、従来の方法を使用できる。例えば充電電流が所定値（例えば公称容量の１／２０以下の値）となることを満充電として検出するようになれる。なお、電池セル１の電圧と充電電圧との差が所定値以下となることを満充電として検出しても良い。満充電条件が成立しない場合には、ステップＳＴ６（定電流定電圧充電）に処理が戻る。
ステップＳＴ８：満充電条件が成立することによって満充電が検出される。
ステップＳＴ９：そして、充電動作が終了する。
【００２６】
ステップＳＴ１０：ステップＳＴ４において、測定データが設定値以下でないと判定されると、測定データに合わせて充電電圧が設定される。例えば充電電圧が規定充電電圧より小さい値に設定される。そして、ステップＳＴ６の定電流定電圧充電がなされる。以降の処理は、上述したのと同様である。
【００２７】
上述したステップＳＴ３の判定結果が否定の場合、すなわち、測定電圧が４．１Ｖより小であり、且つバッテリパックの温度が常温領域内である場合には、ステップＳＴ１１に処理が移り、ステップＳＴ１１以降の処理によって急速充電が行われる。
【００２８】
ステップＳＴ１１：コネクタ３ａ、３ｂに供給される充電電圧を規定充電電圧以上の電圧例えば＋５．０Ｖに上昇させると共に、充電電流を急速充電用の値に設定する。充電電圧を上げる理由は、電池セル１の内部抵抗や電子回路による抵抗によって生じる電圧上昇を考慮して、大電流充電時の充電電流の垂下を抑制させるためである。また、充電電流を急速充電に合わせた大きい電流値に設定することで、充電時間の短縮を狙う。急速充電に合わせた電流値は、電池セル１の公称容量を超えた電流値であり、例えば１．８ＩｔＡに設定される。例えば１．８ＩｔＡ＝５２７４ｍＡとされる。
ステップＳＴ１２：設定された充電電圧および充電電流によって急速充電を行う。
【００２９】
ステップＳＴ１３：急速充電中に、測定した電池電圧が閾値電圧Ａより大となるかどうかが判定されてる。電池電圧が閾値電圧Ａ以下の場合には、充電電圧および充電電流を変更しないでステップＳＴ１２の急速充電が続行される。閾値電圧Ａは、規定充電電圧以下の値の電圧である。一例として、閾値電圧Ａの初期値が４．２４Ｖに設定される。
ステップＳＴ１４：ステップＳＴ１３の判定結果が肯定の場合、すなわち、電池電圧が閾値電圧Ａより大と判定されると、充電電流が所定量例えば０．１ＩｔＡ低下させると共に閾値電圧Ａを所定量１０ｍＶ上昇させる処理がなされる。
【００３０】
ステップＳＴ１５：（充電電流＜所定値）で且つ（測定電圧≧所定値）の関係が成立するかどうかが判定される。例えば（充電電流＜０．７１ＩｔＡ）で且つ（測定電圧≧充電電圧）の関係とされる。この条件が成立すると、満充電付近であると判定し、充電電圧を５．０Ｖから規格充電電圧へと下げる。そして、処理がステップＳＴ４（測定データが設定値以下かどうかの判定）に戻る。ステップＳＴ４以降、満充電まで定電流定電圧充電が行われる。
【００３１】
このように急速充電時では、制御された充電電圧および充電電流による定電流充電がなされる、二次電池の測定電圧が閾値電圧Ａ（電池セル１の規定充電電圧以下）に達する度に、充電電流が例えば０．１ＩｔＡずつ逐次低減される。充電電流が１段階下がったことで、測定電圧も閾値電圧Ａより小さくなり、次に、測定電圧が１０ｍＶ上昇された閾値電圧Ａよりも大となると、充電電流が０．１ＩｔＡ下げられる。このように充電電流を逐次低減させながら段階的に充電を行うと、閾値電圧Ａへの到達と電圧降下が繰り返される。かかる制御によって、大電流による充電にもかかわらず、充電中に電池セル１の規定充電電圧に近い状態にある時間を短く抑えることができ、サイクル経過による容量の劣化に対する影響を小さくすることができる。
【００３２】
「充電制御のグラフ」
図３は、本開示の一実施の形態の充電制御を示すグラフである。図３の横軸が時間経過を示し、縦軸が電圧（ｍＶ）または電流（ｍＡ）とＳＯＣ（％）とを示す。このグラフでは、時刻Ｔにおいて、急速充電から定電流定電圧充電に切り換わっている。なお、急速充電から定電流定電圧充電に切り換えずに、満充電まで急速充電を行うようにしても良い。本開示の一実施の形態のように、急速充電から定電流定電圧充電に切り換えるのは、充電電流を次第に小とする本開示の場合では、急速充電のみでは、充電にかかる時間が長くなる可能性があるためである。
【００３３】
さらに、図４は、時刻Ｔまでの充電電圧、充電電流、電池電圧のそれぞれを拡大して示すグラフであり、一方の縦軸が電圧（ｍＶ）を示し、他方の縦軸が電流（ｍＡ）を示す。図４には、規定充電電圧４３５０（ｍＶ）（１点鎖線）および最初の閾値電圧４２４０（ｍＶ）（１点鎖線）がそれぞれ示されている。
【００３４】
最初は、充電電圧が５０００（ｍＶ）（参照符号１１）に設定されると共に、充電電流が５２７４（ｍＡ）（参照符号１２）に設定される。電池電圧が急速に上昇し、閾値電圧を超えると、充電電流が０．１ＩｔＡ（例えば２９３（ｍＡ））減少される。充電電流が減少されると、電池電圧が一旦小さくなる。そして、再び電圧が上昇して、次の閾値電圧（４２４０（ｍＶ）＋１０（ｍＶ）＝４２５０（ｍＶ））を電圧が超えると、充電電流が０．１ＩｔＡ減少される。
【００３５】
そして、充電電流が０．７ＩｔＡ（２０５１（ｍＡ））を超え、且つ電圧が規定充電電圧（４３５０（ｍＶ））を超える時刻Ｔで急速充電から定電流定電圧充電に切り換わる。なお、充電電流および電流は、時刻Ｔまでは、同様に変化し、時刻Ｔ以降は、充電電流が一定であるのに対して、電流が一旦上昇した後は、徐々に小さくなる。
【００３６】
充電が進むにしたがって、ＳＯＣ（参照符号１４）が上昇する。図３および図４に示すように、充電開始から１５分で約４１%、３０分で約７１%、６０分時点で約９３%まで充電することが可能である。
【００３７】
上述した本開示の一実施の形態においては、充電電流が１．８ＩｔＡから０．１ＩｔＡのステップでもって段階的に０．７ＩｔＡまで減少される。この関係から充電電流が減少するステップ数が求められる。すなわち、（１．８−０．７）／０．１＝１１（ステップ）である。さらに、最初の電圧変化は、（４３５０（ｍＶ）−４２４０（ｍＶ）＝１１０（ｍＶ））であるので、１１０（ｍＶ）／１１＝１０（ｍＶ）となる。したがって、閾値電圧を上昇させる単位が１０（ｍＶ）と設定されている。
【００３８】
「本開示の効果」
図４のグラフから分かるように、本開示の一実施の形態では、大電流で充電される期間において、閾値電圧が規定充電電圧（４３５０（ｍＶ））より小さい範囲に設定されている。本開示の発明者の実験等によると、サイクル経過による容量劣化には、二次電池の高電圧時間の他、高電圧状態での大電流による充電も関係があることが判明した。そのため、充電電流を逐次低減させていく制御では、初回の大電流充電時は閾値電圧Ａを低く設定しておき、充電電流の低下に伴って閾値電圧Ａを逐次上げていく制御を行なっている。この制御により、目標である急速充電と容量劣化の抑制を両立させている。
【００３９】
図５は、サイクル特性を示している。充電電流を低減させる際の閾値電圧Ａを二次電池の規定充電電圧に設定した場合のサイクル特性２１と、規定充電電圧よりも低い値に設定した場合のサイクル特性２２とを比較すると分かるように、サイクル経過による容量の差が大きく生じる。規定充電電圧を検出してから充電電流を低減させる方法では、規定充電電圧に近い状態の時間が長くなってしまうため、放電容量の低下が大きくなる問題が生じる。
【００４０】
＜２．変形例＞
二次電圧の様々な測定データ（サイクル数、総動作時間、高電圧放置時間、高温放置時間、充放電時間、容量値、インピーダンス等）を参照して、測定データの値が設定した値以上になったと判定される場合、容量劣化が進んでいると判断して、充電パラメータを可変する。
【００４１】
可変させる充電パラメータは、例えば急速充電で充電電流が公称容量の０．７ＩｔＡまで低減した際の充電電圧および閾値電圧Ａを、二次電池の規定充電電圧から１０（ｍＶ）下げた値にそれぞれ設定する。また、サイクル経過による内部抵抗の上昇も考慮して、急速充電用に設定している充電開始時の電流値も０．１ＩｔＡ下げた値に設定する。この制御では複数の設定値を段階的に用意しておき、例えばサイクル数が一定値増加する毎に段階的に充電電圧、閾値電圧Ａ、充電電流を下げることができる。このような充電パラメータを可変する制御によって、より長期的な劣化を抑制することが可能である。
【００４２】
図６に示すグラフは、二次電池のサイクル数に応じて急速充電後の定電流定電圧充電での充電電圧および急速充電から移行する際の閾値電圧Ａを１０（ｍＶ）ずつ下げる制御を導入した二次電池と、規定充電電圧まで充電させた二次電池のサイクル試験の結果である。サイクルが進むたびに充電電圧が１０（ｍＶ）ずつ低下していくので、短期的に見れば制御ありの二次電池の方が容量低下している。しかしながら、充電中の電圧が規定充電電圧を超えることがなくなるので、長期的に見れば規定充電電圧まで充電した二次電池よりも容量低下を抑えることができる。
【００４３】
二次電圧の容量低下には環境温度も大きく影響するため、本開示の急速充電制御において、充電開始時に測定した二次電池の温度が常温領域の場合のみ動作する、としても良い。さらに、環境温度が低温領域か、高温領域かに応じて充電電流および／または充電電圧を変更するとしても良い。
【００４４】
上述した一実施の形態は、本開示をバッテリパックに対して適用した例である。しかしながら、図７に示すように、電子機器の側で充電を制御するようにしても良い。バッテリパック４１には、電池セル１およびサーミスタ４が設けられている。電子機器４２が制御部４３および電流検出抵抗４４を備えている。ＡＣ／ＤＣ変換装置４５により形成される直流電源が充電電源として使用される。電子機器４２の制御部４３が上述した一実施の形態の制御部２と同様の制御（図２のフローチャート参照）を行う。かかる構成によっても同様の効果が得られる。
【００４５】
図８に示すように、バッテリパック４１を充電する充電装置５１側で制御する構成も可能である。充電装置５１は、制御部５３および電流検出抵抗５４を備えており、充電装置５１の制御部５３が上述した一実施の形態の制御部２と同様の制御（図２のフローチャート参照）を行う。かかる構成によっても同様の効果が得られる。
【００４６】
上述した一実施の形態は、本開示を一つの電池セル１を有するバッテリパックに対して適用した例である。しかしながら、図９に示すように、複数例えば４個の電池セル１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが直列接続された電池を有するバッテリパックに対しても、本開示を同様に適用でき、同様の効果が得られる。
【００４８】
「変形例」
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いても良い。
【００４９】
また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１，１ａ〜１ｄ    電池セル
２，４３，５３    制御部
５，４４，５４    電流検出抵抗
【図１】
0006500911.tif 000002
【図２】
0006500911.tif 000003
【図３】
0006500911.tif 000004
【図４】
0006500911.tif 000005
【図５】
0006500911.tif 000006
【図６】
0006500911.tif 000007
【図７】
0006500911.tif 000008
【図８】
0006500911.tif 000009
【図９】
0006500911.tif 000010