(57)【要約】【課題】過充電保護機能が働いた場合であっても、二次電池としての安全性を保証しながら二次電池を構成する電池セルの機能を十分に利用し得る電池装置を提供する。【解決手段】二次電池の端子電圧Ｖbatおよび前記各電池セルの端子電圧Ｖcellをそれぞれ検出する電圧検出手段と、前記二次電池の端子電圧Ｖbatに応じて該二次電池に対する充電を制御する充電制御手段と、前記各電池セルの端子電圧Ｖcellから前記複数の電池セル間における電池特性のバラツキを判定するバラツキ検出手段と、前記複数の電池セル間のバラツキが検出されたとき、電池セルの最大端子電圧Ｖmaxに応じて前記充電制御手段における充電制御電圧Ｖchargeを低減する設定電圧変更手段とを備える。【選択図】図１
2008005693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを直列に接続した二次電池と、
この二次電池の端子電圧および前記各電池セルの端子電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、
前記二次電池の端子電圧に応じて該二次電池に対する充電を制御する充電制御手段と、
前記各電池セルの端子電圧から前記複数の電池セル間における電池特性のバラツキを判定するバラツキ検出手段と、
前記複数の電池セル間のバラツキが検出されたとき、前記二次電池に対する過充電保護電圧を低減する制御・演算部と
を具備したことを特徴とする電池装置。
【請求項２】
複数の電池セルを直列に接続した二次電池と、
この二次電池の端子電圧および前記各電池セルの端子電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、
前記二次電池の端子電圧に応じて該二次電池に対する充電を制御する充電制御手段と、
前記各電池セルの端子電圧から前記複数の電池セル間における電池特性のバラツキを判定するバラツキ検出手段と、
前記複数の電池セル間のバラツキが検出されたとき、電池セルの最大端子電圧に応じて前記充電制御手段における充電制御電圧を低減する設定電圧変更手段と
を具備したことを特徴とする電池装置。
【請求項３】
前記バラツキ検出回路は、前記各電池セルの端子電圧を相互に比較して複数の電池セル間のバラツキを判定するものである請求項１または２に記載の電池装置。
【請求項４】
前記バラツキ検出回路は、前記各電池セルの端子電圧が、その過充電保護電圧を超えるか否かをそれぞれ判定して複数の電池セル間のバラツキを判定するものである請求項１または２に記載の電池装置。
【請求項５】
前記設定電圧変更手段は、電池セルの最大端子電圧がその過充電保護電圧よりも低くなるように前記二次電池に対する充電制御電圧を変更するものである請求項２に記載の電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池セルを直列接続した二次電池における前記電池セル間の特性のバラツキに起因する不具合を回避する機能を備えた電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池セルを直列に接続した二次電池は、通常、その充電電圧を監視しながらその充電が行われる。例えば充電装置側において二次電池の端子電圧Ｖbatを監視し、この端
子電圧Ｖbatから求められる上記各電池セル１個当たりの端子電圧Ｖcellが予め設定した
電圧に達したとき、その充電電流を減少させる等して満充電状態での充電電圧を一定化するようにしている。
【０００３】
ところでリチウムイオン電池等の非水溶媒系の二次電池においては、電池セルの充電電圧Ｖcellが高くなりすぎるとその電池性能が劣化したり、また電池としての安全性が損なわれる虞がある。これ故、従来においては、例えば二次電池に対する急速充電時間を制御することで該二次電池（電池セル）に対する過充電を防止するようにしている（例えば特許文献１を参照）。また、例えば電池セルの充電電圧Ｖcellが予め設定した過充電保護電圧Ｖoverに達したときに作動して、前記二次電池に対する充放電回路を遮断する保護機能を組み込む等の対策が講じられている（例えば特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開平８−２０５４１８号公報
【特許文献２】特開２００１−１２６７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで種々の手法を用いて二次電池の充電を制御しているにも拘わらずに生じる電池セルの過充電は、専ら、電池セルの特性劣化（電池寿命）に起因することが多い。しかも直列に接続した複数の電池セルの全てが一斉に特性劣化することは極めて希である。従って上述した電池セルの過充電は、複数の電池セル間における電池特性のバラツキに起因すると考えられる。
【０００５】
しかしながら、例えば直列に接続した複数の電池セルの１つが特性劣化し、これに起因して過充電が生じて過充電保護機能が作動したとしても、残りの電池セルは未だ十分に電池としての機能を有している。従って上記過充電保護機能が作動したことを以て該二次電池の安全性が低下した（安全性が保証されない）と看做し、その二次電池をそのまま使用禁止とする（廃棄する）ことは甚だ不経済である。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、電池セルの特性劣化に起因して過充電保護機能が働いた場合であっても、二次電池としての安全性を保証しながら、その二次電池に残されている電池機能を十分に利用することのできる電池装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するべく本発明に係る電池装置は、複数の電池セルを直列に接続した二次電池を備え、例えば電池パック化されてノート型パーソナルコンピュータ等の負荷に対するバックアップ電源装置として用いるに好適なものであって、
<ａ>  前記二次電池の端子電圧Ｖbatおよび前記各電池セルの端子電圧Ｖcellをそれぞれ
検出する電圧検出手段と、
<ｂ>  前記二次電池の端子電圧Ｖbatに応じて該二次電池に対する充電を制御する充電制御手段と、
<ｃ>  前記各電池セルの端子電圧Ｖcellから前記複数の電池セル間における電池特性のバラツキを判定するバラツキ検出手段と、
<ｄ>  前記複数の電池セル間のバラツキが検出されたとき、前記二次電池に対する過充電保護電圧を低減する制御・演算部と
を具備したことを特徴としている。
【０００８】
或いは上記制御・演算部に代えて、
<ｅ>  前記複数の電池セル間のバラツキが検出されたとき、電池セルの最大端子電圧Ｖmaxに応じて前記充電制御手段における充電制御電圧Ｖchargeを低減する設定電圧変更手段
を具備したことを特徴としている。
ちなみに前記バラツキ検出回路は、例えば前記各電池セルの端子電圧Ｖcellを相互に比較して複数の電池セル間のバラツキを判定するように構成される。或いは前記バラツキ検出回路は、前記各電池セルの端子電圧Ｖcellが、その過充電保護電圧Ｖoverを超えるか否かをそれぞれ判定して複数の電池セル間のバラツキを判定するように構成される。そして前記設定電圧変更手段は、電池セルの最大端子電圧Ｖmaxがその過充電保護電圧Ｖoverよ
りも低くなるように前記二次電池に対する充電制御電圧Ｖchargeを変更するものとして実現される。
【発明の効果】
【０００９】
上述した構成の電池装置によれば、二次電池を構成する直列接続された複数の電池セル間における電池特性にバラツキが生じ、例えば、これに起因して或る電池セルの端子電圧Ｖcellが過充電保護電圧Ｖlimを超えて過電圧保護機能が作動するような事態が生じても
、その後の二次電池に対する過充電保護電圧を低減するので、或いはその後の前記二次電池に対する充電電圧Ｖbatが低く抑えられるので、これによって上記特性劣化した電池セ
ルの端子電圧cellを前記過充電保護電圧Ｖlimよりも低く抑えることができる。この結果
、二次電池としての全体的な安全性を保証しながら、特性が劣化していない電池セルを有効に活用することで、二次電池としての機能を継続させることが可能となる。
【００１０】
尚、二次電池に対する充電電圧Ｖbatを低く抑えることでその充電容量が少なくなり、
この結果、二次電池の使用可能時間が短くなる。しかしこの状態で二次電池が機能している間に、該二次電池の性能が劣化した（電池寿命が近付いてきた）旨を警告表示し、これによって新しい二次電池への交換を促すようにすれば良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る電池装置について説明する。
図１は、ノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器３０に装着されて、該電子機器３０のバックアップ電源として用いられる、いわゆる電池パック化された本発明の一実施形態に係る電池装置１０の概略構成を示している。この電池装置１０は、基本的には前記電子機器３０が内蔵する制御・電源部３１に接続されて充電される二次電池１を備え、充電により上記二次電池１に蓄積した電力エネルギを、前記電子機器３０の本体部であるＣＰＵやメモリ等の負荷３２に対して前記制御・電源部３１を介して供給するように構成される。
【００１２】
さてリチウムイオン電池やニッケル水素電池等からなる二次電池１は、例えば複数の電池セル２を直並列に接続して所定の電池電圧と電池容量とを確保した電池群として実現される。例えばリチウムイオン電池の満充電状態で４.２Ｖとなる電池セル２を用いる場合
には、電池セル２を３段直列に接続することで、全体として１２.６Ｖの電池電圧を有す
る二次電池として実現される。また各段の電池セル２を、それぞれ複数の電池セルを並列接続したものとすることで、必要な電気容量が確保される。
【００１３】
ちなみにこれらの複数の電池セル２の並列接続および直列接続は、例えば金属板やリード線からなる接続タブ３を用いて行われ、二次電池１はこれらの電池セル群を１つにまとめてパッケージ化したものとして実現される。尚、電池セル２の並列接続数や、直列接続する電池セル２の段数については、負荷２に応じて二次電池１に要求される仕様（電池電圧・電池容量）に従って定められるものであり、図１に例示する３並列・３段直列構成の二次電池に限定されないことは言うまでもない。またこのような二次電池１には、例えばその電池温度Ｔを検出する為のサーミスタ等の温度センサ４が一体に組み込まれる。
【００１４】
一方、電池装置１０は、二次電池１の充放電路に、その充放電電流Ｉを検出するための電流検出部５を備えている。この電流検出部５は、例えば上記充放電路に直列に介挿されたシャント抵抗と、このシャント抵抗の両端間に生じた電圧から前記二次電池１の充放電電流Ｉを検出するセンシングアンプとにより構成される。二次電池１の充放電路に流れる電流が充電電流であるか、或いは放電電流であるかは、上記シャント抵抗の両端間に生じる電圧の極性から判定されることは言うまでもない。
【００１５】
また前記二次電池１の充放電路には、前記二次電池１の過充電阻止する為の充電制御スイッチ６と、二次電池１の過放電を阻止する為の放電制御スイッチ７とがそれぞれ設けられる。これらの制御スイッチ６,７は、例えば前記充放電路にそれぞれ直列に介挿された
２つのＰチャネル型のＭＯＳ−ＦＥＴからなる。これらの制御スイッチ（ＦＥＴ）６,７
は、後述する制御・演算部２０によりその動作が制御されるものであって、例えばそのゲートにハイレベル（Ｈ）の制御信号が印加されたときに遮断（オフ）動作して、前記二次電池１に対する充電電流または放電電流をそれぞれ遮断する機能、つまり二次電池１の充電および放電をそれぞれ禁止する役割を担う。
【００１６】
さて前述した充電制御スイッチ６および放電制御スイッチ７の作動をそれぞれ制御する制御・演算部２０は、例えばマイクロプロセッサにより実現される。この制御・演算部２０は、基本的には前記二次電池１の端子電圧Ｖbat、および二次電池１を構成する前記各電池セル２の端子電圧Ｖcellをそれぞれ検出して前記各スイッチ６,７のオン・オフ動作を制御する役割を担う。また制御・演算部２０は、前述した電流検出部４にて検出される二次電池１の充放電電流Ｉを入力すると共に、前記温度センサ４を用いて温度検出部８が検出する電池温度Ｔを入力し、例えば前記二次電池１の充電容量（残容量）を管理する機能を備える。
【００１７】
ちなみに図１に例示する前記制御・演算部２０は、３段に直列接続された複数の電池セル２における各正極側の電圧Ｖ１,Ｖ２,Ｖ３、電流検出部４にて検出された充放電電流Ｉ、および温度検出部８にて検出された電池温度Ｔをマルチプレクサ２１を介して選択的に入力し、これをＡ／Ｄコンバータ２２を介してデジタル変換して取り込むものとなっている。これらの情報（電圧・電流・温度）の入力は、マルチプレクサ２１およびＡ／Ｄコンバータ２２のサンプリング周期に同期して、所定の周期で巡回的に行われる。そして上記複数の電池セル２の各正極電圧Ｖ１,Ｖ２,Ｖ３から、前述した二次電池１の端子電圧Ｖbat、および前記各電池セル２の端子電圧Ｖcell１,Ｖcell２,Ｖcell３をそれぞれ検出するものとなっている。
【００１８】
具体的には前記制御・演算部２０は、前記複数の電池セル２の各正極電圧Ｖ１,Ｖ２,Ｖ３から、前記二次電池１の端子電圧Ｖbat、および前記各電池セル２の端子電圧Ｖcell１,Ｖcell２,Ｖcell３を
Ｖbat＝Ｖ１
Ｖcell１＝Ｖ１−Ｖ２
Ｖcell２＝Ｖ２−Ｖ３  Ｖcell３＝Ｖ３
としてそれぞれ求めている。
【００１９】
この制御・演算部２０は、基本的には通信処理部２３を介して前記制御・電源部３０の作動を制御して前記二次電池１の充電自体を制御する機能（満充電制御）、前述した充電制御スイッチ６の作動を制御して前記二次電池１の過充電を阻止する機能（過充電保護）、および前記放電制御スイッチ７の作動を制御して前記二次電池１の過放電を阻止する機能（過放電保護）を備える。
【００２０】
上述した満充電制御機能は、ニッケル水素電池等においては、例えば二次電池１の充電時に該二次電池１の端子電圧Ｖbatが徐々に上昇し、満充電状態において上記端子電圧Ｖbatがピークに達した後、一定電圧（ΔＶ）だけ低下する現象を利用して満充電（１００％充電）状態を判定し（−ΔＶ方式）、二次電池１に対する充電を停止するものである。またリチウムイオン電池を充電するときのように電流値を所定値以下、電圧値を所定値以下にて充電する定電流・定電圧充電においては、定電流充電の後の定電圧充電時において、その充電電流値が所定値以下になると満充電と判定している。尚、電池温度Ｔの変化や充電電流Ｉの変化から満充電状態を検出する等、従来より種々提唱されている充電制御方式を適宜採用可能なことは言うまでもない。また本発明は二次電池１の満充電制御自体に直接関与するものではないので、満充電制御についてのこれ以上の説明は省略する。
【００２１】
一方、前述した過充電保護機能は、例えば二次電池１の端子電圧Ｖbatが予め設定した
二次電池１としての過充電保護電圧を超えたとき、或いは二次電池１を構成する複数段の電池セル２の個々の端子電圧Ｖcellが、各電池セル２に固有な過充電保護電圧を超えたとき、前述した充電制御スイッチ６を作動させてその充電路を強制的に遮断し、それ以上の充電（過充電）を阻止する役割を担う。尚、二次電池１の端子電圧Ｖbatは、充電制御に
おける満充電電圧により管理されているので、前記充電制御スイッチ６の作動による過充電防止は、専ら、個々の電池セル２の端子電圧Ｖcellが、その過充電保護電圧を超えたときに作動する。
【００２２】
また過放電保護機能は、例えば二次電池１の端子電圧Ｖbatが予め設定した二次電池１
としての過放電保護電圧に近付いたとき、或いは複数段の電池セル２の個々の端子電圧Ｖcellが、各電池セル２に固有な過放電保護電圧に近付いたとき、或いは過放電保護電圧に至ったとき、前述した放電制御スイッチ７を作動させてその充電路を強制的に遮断して該二次電池１の深放電（過放電）を防止する役割を担う。
【００２３】
このような機能の他にも前記制御・演算部２０は、例えば前述した電池温度Ｔから前記二次電池１の異常発熱が検出されたときや、前記充放電電流Ｉから二次電池１に対する異常（過大）な充放電電流が検出されたとき、充電制御スイッチ６および／または放電制御スイッチ７を作動させてその充放電路を遮断して、二次電池１のみならず負荷３２等を保護する機能等を備える。
【００２４】
さて上述した過充電保護機能を備えた電池装置１０において本発明が特徴とするところは、前述した制御・演算部２０において二次電池１の過充電を検出して前述した充電制御スイッチ６を作動させたとき、二次電池１を構成する複数の電池セル２の端子電圧Ｖcellのバラツキに応じて上記二次電池１に対する充電制御電圧を低減し、これによって各電池セル２の充電電圧Ｖcellを過充電保護電圧Ｖlimt以下に抑えて二次電池１の継続使用を可能としたことにある。
【００２５】
即ち、本発明に係る電池装置１０における制御・演算部２０は、前述した基本機能に加えて、複数の電池セル２間における電池特性のバラツキを判定するバラツキ検出手段２０ａと、複数の電池セル２間のバラツキが検出されたとき、電池セルの最大端子電圧に応じて前述した充電制御手段（制御・電源部３１）における充電制御電圧を低減する設定電圧変更手段２０ｂとを備えることを特徴としている。
【００２６】
具体的には上記バラツキ検出手段２０ａは、例えば前述した電池セル２の端子電圧Ｖcell１,Ｖcell２,Ｖcell３がその過充電保護電圧Ｖlimtを超えているか否かを判定している。
そして設定電圧変更手段２０ｂは、電池セル２の端子電圧Ｖcellが過充電保護電圧Ｖlimtを超えているとき、該電池セル２の端子電圧Ｖcellを上記過充電保護電圧Ｖlimt以下に抑えるべく、その後の二次電池１の充電制御電圧を低く設定するものとなっている。
【００２７】
例えば３段直列に接続された３つの電池セル２の全てが正常な電池特性を有している場合、リチウムイオン電池を充電するときのように電流値を所定値以下、電圧値を所定値以下にて充電する定電流・定電圧充電において、二次電池１を規定の電圧Ｖ１まで充電したときにはこれらの電池セル２が略均等に充電されるので、各電池セル２の端子電圧Ｖcell１,Ｖcell２,Ｖcell３は図２(ａ)に示すように略等しくなる。しかしながら、例えば２段目の電池セル２の特性が劣化した場合、仮に二次電池１を規定の電圧Ｖ１まで充電したとしても、各電池セル２の端子電圧Ｖcell１,Ｖcell２,Ｖcell３にアンバランスが生じ、例えば図２(ｂ)に示すように２段目の電池セル２の端子電圧Ｖcell２だけが異常に高くなり、その分、１段目および３段目の電池セル２の端子電圧Ｖcell１,Ｖcell３が低く抑えら
れる。そして異常に高くなった２段目の電池セル２の端子電圧Ｖcell２を検出することで前述した過充電保護機能が作動し、それ以上の充電が阻止される（充電制御スイッチ６をオフとする）。このように過充電保護機能が作動する以前に、満充電が検出されたならばその充電自体が停止される。
【００２８】
しかしこの状態においては放電制御スイッチ７は作動していないので、二次電池１に充電した電力エネルギは、充電制御スイッチ６の寄生ダイオードおよび放電制御スイッチ７を介して取り出すことが可能である。従って電池装置１０そのものについては、負荷３２に対するバックアップ用電源としてそのまま継続使用可能である。しかしこの電源装置１０を再度充電して使用するには、既に２段目の電池セル２の性能結果に起因する過充電保護機能の作動の事実が確認されているので安全性が低下している。
【００２９】
そこでこの電池装置１０においては前述した設定電圧変更手段２０ｂを用いて、前記二次電池１を再充電する際の充電制御電圧（＝定電圧時の所定電圧値）を低減し、上述した性能が劣化した２段目の電池セル２の充電電圧Ｖcell２が過充電保護電圧Ｖlimt以下となるようにしている。具体的には、例えば過電圧保護機能が働いた際、又は充電を停止した際の各電池セル２の端子電圧Ｖcell１,Ｖcell２,Ｖcell３の比に基づいて、２段目の電池セル２の充電電圧Ｖcell２が過充電保護電圧Ｖlimt以下となるときの二次電池１に対する充電電圧Ｖbat’を求める。そして前記二次電池１を再充電する際の充電制御電圧として上記充電電圧Ｖbat’を設定し、二次電池１に対する充電電圧を図２(ｃ)に示すように低減する。すると二次電池１を構成する前記３段の電池セル２はその電池性能に応じて充電されるので、各電池セル２の端子電圧Ｖcell１,Ｖcell２,Ｖcell３は前述した電圧比に応じたものとなる。従って各電池セル２に対する充電容量が低減するものの、各電池セル２の端子電圧Ｖcell１,Ｖcell２,Ｖcell３のそれぞれが図２(ｃ)に示すように過充電保護電圧Ｖlimt以下に抑えられる。故に二次電池１の安全性を保証しながら、該二次電池１の再使用を可能とし得る。
上記の例では電圧バラツキの判断を過電圧保護機能が働いた際、又は充電を停止した際（例えば、満充電検出時）に行い、充電電圧への反映を再充電時としているが、充電電流が流れている状況で電圧バラツキ判断を行っても良いし、充電電圧への反映も充電中に行ってよい。
図４のフローにて、具体例での充電電圧Ｖbat（＝充電制御電圧＝定電圧時の所定電圧値）の変更について説明する。
ステップＳ４１において、保護を行いたい電圧として、過充電保護電圧Ｖlimtを、４．２Ｖとする。３つの電池セル２を充電するために、４．２Ｖ×３＝１２．６Ｖを充電電圧Ｖbatとして充電を行う。
ステップＳ４２において、端子電圧Ｖcell１,Ｖcell２,Ｖcell３において、いずれかの端子電圧が、過充電保護電圧Ｖlimtより大きい過電圧保護機能動作電圧Ｖprotect(＝４．３Ｖ)に至ったとき、過充電保護機能が作動して、充電を終了する。例として、Ｖcell１,Ｖcell２,Ｖcell３が、各々、４．２Ｖ、４．３Ｖ、４．１Ｖになり、充電を終了する。このような充電の終了は、このような過電圧保護機能動作電圧Ｖprotect(＝４．３Ｖ)に至ったときでなくても、満充電検出時（例えば、充電電流が所定値以下となったときや満充電検出電圧に到達したとき）に行ってもよい。
ステップＳ４３において、制御・演算部２０にて、充電電圧の変更を行う手順に入る。
ステップＳ４４において、過電圧保護機能動作電圧Ｖprotect(＝４．３Ｖ)に至ったＶcell２にて、各端子電圧を割り算すると、各端子電圧の比は、Vcell1: Vcell2: Vcell3 = 0.977:1:0.953となる。
ステップＳ４５において、比率を足し算した値に、保護を行いたい電圧である過充電保護電圧Ｖlimtをかけて、(0.977+1+0.953)*4.2V = 12.31Vの充電電圧を得る。この充電電圧で充電を行う。
ステップＳ４６において、通常、ステップＳ４５の後の充電時には、各端子電圧の比は、前回の比とほぼ同じで、充電が進むので、１２．３１Ｖにて充電するとき、満充電検出時（例えば、充電電流が所定値以下となったとき）、各端子電圧は、Vcell1,2,3 = 4.1V,4.2V,4.0Vとなり、電圧がもっとも高いＶcell２でも、過充電保護電圧Ｖlimt(４．２Ｖ)以下となる。そして、このようなフローを繰り返して、詳しい説明は省略するが負荷への放電と、充電とを繰り返すことになる。
また、図４のフローでは、各端子電圧、充電電圧に具体的な数値を用いて説明したが、図５のフローでは、このような値を、一般的数式を利用して、説明する。
ステップＳ５１において、保護を行いたい電圧として、過充電保護電圧Ｖlimtを、４．２Ｖとする。３つの電池セル２を充電するために、４．２Ｖ×３＝１２．６Ｖを充電電圧Ｖbatとして充電を行う。
ステップＳ５２において、充電終了時の端子電圧Ｖcell１,Ｖcell２,Ｖcell３を、確認する。このような充電の終了は、いずれかの端子電圧が過電圧保護機能動作電圧Ｖprotect(＝４．３Ｖ)に至ったとき、満充電検出したとき（例えば、充電電流が所定値以下となったときや満充電検出電圧に到達したとき）に行う。
ステップＳ５３において、制御・演算部２０にて、いずれかの端子電圧が、保護したい電圧Vlimitを超えているかを、確認する。保護したい電圧Vlimitを超えていないなら、ステップＳ５２に戻る。
保護したい電圧Vlimitを超えているなら、ステップＳ５４において、一番高い電圧を母数として、各端子電圧を割り算し、各端子電圧の比として、Vcell1: Vcell2: Vcell3 = r1:r2:r3を算出する。
ステップＳ５５において、比率を足し算した値に、保護を行いたい電圧である過充電保護電圧Ｖlimtをかけて、新充電電圧（=(r1+r2+r3)*Vlimit）を得る。そして、ステップＳ５６において、この新充電電圧で充電を行い、ステップＳ５２に戻る。
また、図５のフローでは、充電終了時の各端子電圧を確認して、充電電圧の変更を進めているが、図６のフローでは、充電を終了することなく、充電電流が流れている状況で電圧バラツキ判断を行っている。
ステップＳ６１において、保護を行いたい電圧として、過充電保護電圧Ｖlimtを、４．２Ｖとする。３つの電池セル２を充電するために、４．２Ｖ×３＝１２．６Ｖを充電電圧Ｖbatとして充電を行う。
ステップＳ６２において、充電を行いつつ、端子電圧Ｖcell１,Ｖcell２,Ｖcell３を、確認する。
ステップＳ６３において、制御・演算部２０にて、いずれかの端子電圧が、保護したい電圧Vlimitを超えているかを、確認する。保護したい電圧Vlimitを超えていないなら、ステップＳ６２に戻る。
保護したい電圧Vlimitを超えているなら、ステップＳ６４において、一番高い電圧を母数として、各端子電圧を割り算し、各端子電圧の比として、Vcell1: Vcell2: Vcell3 = r1:r2:r3を算出する。
ステップＳ６５において、比率を足し算した値に、保護を行いたい電圧である過充電保護電圧Ｖlimtをかけて、新充電電圧（=(r1+r2+r3)*Vlimit）を得る。そして、ステップＳ６６において、この新充電電圧で充電を行い、ステップＳ５２に戻る。
【００３０】
尚、二次電池１に対する充電制御電圧を低減するに際しては、例えば図３に示すように過充電保護機能の作動が繰り返し生じることを確認してから行うことが好ましい。
これにより、充電制御電圧の変更回数を減らすことができ、N回目の充電で下げた制御電圧値をN+1回目で戻す（上げる）といった頻繁に発生する充電電圧の変更をなくすことができる。
具体的には図３に示すようにその制御パラメータｎを初期設定した後（ステップＳ１）、前述した過充電保護機能が作動したか否かを判定する（ステップＳ２）。そして過充電保護機能が作動した場合には上記制御パラメータｎをインクリメントし（ステップＳ３）、制御パラメータｎが制御管理値Ｎに達したか否かを判定する（ステップＳ４）。そして制御パラメータｎが制御管理値Ｎに達したとき、つまり所定回数に亘って過充電保護機能が繰り返し作動したとき、電池セル２の性能が劣化したと判定して充電制御電圧を低減するようにすれば良い（ステップＳ５）。
【００３１】
このようにな制御形態を採用すれば、例えば１つの電池セル２の性能が劣化しただけで、これを二次電池１としての性能の全てが劣化していると判定することがないので、電池性能が維持されている他の電池セル２が有する機能（電池性能）を十分に活用することができる。従って性能が劣化した電池セル２の過充電を防止してその安全性を確保しながら二次電池１が有する機能（性能）を十分に活用する上で好ましい。この際、充電制御電圧の低減、後述する過充電保護電圧Ｖlimtの低減によって二次電池１に充電し得る電気エネルギ量（充電量）も少なくなるので、例えば『電池性能が劣化しており、二次電池の交換時期が迫っている』旨の警告をメッセージ出力する（ステップＳ６）ことが望ましい。
【００３２】
尚、図３に示したステップＳ５に代えて、前述したステップＳ４において制御パラメータｎが制御管理値Ｎに達したとき、予め設定した二次電池１に対する過充電保護電圧Ｖlimtを低減しても良い。このとき、過充電保護機能が動作した過充電状態の電池セルだけその過充電保護電圧Ｖlimtを低減しても良いし、全部の電池セルにおいて過充電保護電圧Ｖlimtを低減するようにしても良い。このような過充電保護電圧Ｖlimtを低減する機能は、制御・演算部２０が備えている。
また、更には、図３に示したステップＳ５に代えて、前述したステップＳ４において制御パラメータｎが制御管理値Ｎに達したとき、予め設定した二次電池１に対する過充電保護機能が作動する過充電保護機能動作電圧Ｖprotect(＝４．３Ｖ)を低減しても良い。このとき、過充電保護機能が動作した過充電状態の電池セルだけその過充電保護機能動作電圧Ｖprotectを低減しても良いし、全部の電池セルにおいて過充電保護機能動作電圧Ｖprotectを低減するようにしても良い。このような過充電保護機能動作電圧Ｖprotectを低減する機能は、制御・演算部２０が備えている。この場合、過充電保護機能動作電圧Ｖprotectは、過充電保護電圧Ｖlimtと表現することもできる。
【００３３】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば複数の電池セル２の端子電圧Ｖcellを個々にチェックすることに代えて複数の電池セル２の端子電圧を相互に比較し、これによって複数の電池セル２間のバラツキを判定するようにしても良い。そしてバラツキの度合いが大きいとき、二次電池１に対する充電制御電圧を低減するようにその充電を制御すれば良い。また充電制御電圧の低減の割合を一定化しておき、充電制御電圧の低減処理を数回実行したとき、これを二次電池１の寿命であると判定することも可能である。
【００３４】
またここでは二次電池１を主体として構成され、電子機器３０側に設けられた充電制御手段（制御電源部３１）に接続されて使用される電池パックを例に説明したが、二次電池１と共に、その充電制御手段（制御電源部３１）を内蔵した電池装置にも同様に適用することができることは勿論のことである。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３５】
次に参考例１として、図７にブロック回路図を示す。参考例１においては、電池装置１０としての電池パック（＝バッテリーパック）１００及びこれを充電する充電器１３０を有している。この例においては、電池パック１００において、専用充電器１３０からの無負荷入力電圧を検出する制御回路１２０と、充電電流をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子１０６を内蔵し、充電開始前に充電器１３０からの無負荷電圧値が正しい（＝専用充電器）である場合のみ、スイッチング素子１０６をＯＮし充電可能とするものである。  
ここで、専用充電器１３０は、無負荷〜負荷時において出力電圧値がほとんど変化しないものであり、直流電源(CV/CC出力を備える)と、充電制御回路(高精度CV制御を備える)とを備えている。
そして、無負荷電圧検出／判定から、スイッチング素子１０６をＯＮするまでの間に所定のタイムラグを設けている。充電開始後もスイッチング素子１０６を周期的にＯＦＦし、同様の無負荷電圧の検出を継続して、無負荷電圧が所定値を超えた場合には、スイッチング素子をＯＦＦし充電を終了する。  
この参考例１においては、専用充電器以外の充電器では充電されないため、安全性が向上する。                                                  
次に、参考例2として、充電時、放電時において、パック電池の温度上昇をおさえる構造について、説明する。パック電池内に、温度維持材料を配置することで、パック電池の温度上昇をおさえることができる。温度維持材料としては、三菱製紙(株)の商品「サーモメモリー」等を利用できる。
パック電池の温度上昇は、放電電流が大きいときに、また、充電の末期に、特に発生する。ここで、パック電池内の電池セルに、シート状の温度維持材料を巻く。温度維持材料は、電池セルの放電最大温度である８０℃近辺で温度維持できる材料とすることで、セルの温度上昇をおさえることができる。また、パック電池内の充電制御、放電制御を行うスイッチング素子のＦＥＴにおいて、ＦＥＴを封止するシリコン上に、温度維持材料を配置する。これにより、温度を数度〜5度程度低下させることができ、温度の定格がひとつ下のＦＥＴを利用することができる。
次に、参考例３として、プリチャージ異常検出について、以下に説明する。充放電制御機能を有するパック電池においては、電池電圧が低いとき、小電流にてプリチャージを行い、最小セル電圧が特定のセル電圧（3.0V）に到達したら、プリチャージから大電流の急速充電へ移行していた。一方、特定のセル電圧に、所定時間に到達しないものは、電池の異常として、充電を停止していた。ここで、パック電池内に、フ゜リチャーシ゛回路をもたず、充電電源を備えるＰＣ本体側にフ゜リチャーシ゛回路をもつものにおいて、電池電圧が低いにもかかわらず、通信で電池電圧不足（＝フ゜リチャーシ゛が必要）であることを伝達しているにもかかわらず、プリチャージを行わず、急速充電から開始するものがあった。
参考例３では、これを防止するために、パック電池側で、電池電圧不足でフ゜リチャーシ゛が必要な状態のときは、フ゜リチャーシ゛が一定時間ないことを検出して、異常検出する。つまり、プリチャージから急速充電へ移行する際の判定に、従来の最小セル電圧判定に加えて、プリチャージが開始されてから経過した時間が一定時間以上になることの判断をANDで追加する。閾値として使用するプリチャージの経過時間は、プリチャージ開始時の最小セル電圧で決まり、この時間が経過すれば3.0Vに十分到達するであろう時間とする。
次に、参考例４として、以下のように、電池チェック機能を備える充電器及びバッテリーシステムを利用することもできる。この例は、図１に示すパック電池（＝電池装置１０）と、これを充電制御する以下のような充電器が採用できる。参考例４においては、充電器において、パック電池からの通信（例えば、SMBus）で得られる電圧、電流及び温度データと、充電器で測定されたデータを比較チェックし、異常を検出した場合には、警告表示を行い、また、パック電池側に異常を知らせる機能を備える。このような情報により、充放電を禁止し、警告表示を、パック電池が行う。
電圧については、パック電池からSMBusを通じて出力されたセル電圧値のトータルと充電器で測定された電圧を比較して、差が大きい場合には、バッテリ異常として、警告表示を行う。また、電池パック側に異常を知らせ、充放電を禁止し、警告表示を行う。
電流については、パック電池からSMBusを通じて出力された電流値と充電器で測定された電流値を比較して、差が大きい場合には、バッテリ異常として、警告表示を行う。また、電池パック側に異常を知らせ、充放電を禁止し、警告表示を行う。
温度については、パック電池からSMBusを通じて出力されたパック電池の温度（パック電池内のマイコンに接続されたサーミスタに測定される温度）と充電器で測定された温度（バッテリ内のサーミスタを直接充電器のマイコンに接続して測定された温度）を比較して、差が大きい場合には、バッテリ異常として、警告表示を行う。また、電池パック側に異常を知らせ、充放電を禁止し、警告表示を行う。
次に、参考例５として、以下のようなバッテリーシステムを利用することができる。まず、問題として、今までは、パック電池が、異常な電圧、電流の充電器に接続された場合、パック電池内のイオン電池の保護回路が動作して、充電が停止する。例えば、異常に高い電圧の充電器で充電される場合に、過充電保護電圧まで充電された後に、充電が停止する。このような充電器を利用している場合、充電される度に、過充電保護電圧までの充電が繰り返されることとなる。この異常な充電が繰り返されることにより、電池の劣化、及び安全性が悪化する。
この問題を解決するため、参考例５においては、充電器とパック電池がお互いの情報を通信できる機能を備え、充電器のシリアル番号等の認証番号を、通信でパック電池にて認識できる。異常な電圧、電流で過去に充電された充電器の認証番号を、パック電池が記憶しておき、特定の認証番号の充電器により、所定回数以上、充電された場合に、パック電池側で充電が開始されないようにする機能を備える。これにより、異常な条件で、充電されない為、電池の劣化を防止し、安全性が確保できる。
次に、参考例６として、以下のような、過充電保護を行い、過充電によるダメージを軽減することができる。充電時、電池電圧が所定の過充電電圧を超えると、過充電を検出して、充電を停止し、過充電電圧より小さく設定された電圧（ヒステリシスを持たせた電圧）に下がったとき、充電停止を解除している。複数の電池セルを直列接続した組電池においては、長期にわたり使用しているとセル電圧にバラツキが起こり、特定のセルの過充電を検出し、過充電保護動作と、解除が繰り返し頻繁に行われるようになる。
この問題を解消するために、参考例６においては、過充電に至る回数を、所定回数検出すると、上記ヒステリシスを持たせた電圧に低下したことに加えて、充電停止の解除を、一定時間、延期させるようにする。これにより、過充電保護動作の回数を減らすことができ、電池に対するダメージが低減し、安全性が確保できる。
次に、参考例７として、以下のように、過放電保護を行い、イオン電池を適切に使用することができる。
過放電保護を設けたリチウムイオン電池のパック電池においては、過放電電圧を、単一の電圧値としていた。大電流放電によって、まだ残量が残っていても、電流が流れている間、電圧が低下するが、放電電流が小さくなると電圧が高い値に戻る。こうした過渡的な電圧低下でも、セルはダメージを受けるが、その程度は、本当に残量が低下して電圧が低下した場合に比べて、著しく軽い。
そこで、参考例７においては、流れる電流を閾値にして、複数の過放電保護電圧を設定することで、大電流放電による一時的な電圧低下では、低い電圧にて過放電保護を行い、放電電流がゼロか低い値の場合は、高い電圧で過放電保護をかける。これにより、セルへのダメージを最小限にとどめつつ、セルの放電能力を最大限に引き出すことができる。
更には、セルの温度を考慮した過放電保護電圧とすることもできる。即ち、低温時には、放電電流による電圧低下が大きく現れるため、高温時に比べ、より過放電保護電圧を下げることで、セルの能力をより引き出すことが可能になる。また、２段階でなく、温度と放電電流を因子にして、多段階、あるいは、連続的に、過放電電圧を変化させることもできる。具体的には、例えば、放電電流０．２ＣＡ未満が１０秒連続したときは、過放電保護を、２．５Ｖ／cellで作動させる。また、放電電流０．２ＣＡ以上を検出したとき、過放電保護を、１．５Ｖ／cellで作動させる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池装置の要部概略構成図。
【図２】本発明に係る電池装置での二次電池に対する充電電圧制御の概念を模式的に示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係る電池装置における充電制御電圧の低減処理実行手順の例を示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係る電池装置における充電制御電圧の低減処理実行手順の例（例2）を示す図。
【図５】本発明の一実施形態に係る電池装置における充電制御電圧の低減処理実行手順の例（例３）を示す図。
【図６】本発明の一実施形態に係る電池装置における充電制御電圧の低減処理実行手順の例（例４）を示す図。
【図７】参考例1を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  二次電池
２  電池セル
２０  制御・演算部
２０ａ  バラツキ検出手段
２０ｂ  設定電圧変更手段  ３１  制御・電源部
３２  負荷
【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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