(57)【要約】【課題】寿命に達した二次電池の安全性を向上させつつ、ユーザが新たな二次電池を入手するまでに二次電池が寿命に達して使用できなくなるおそれを低減することができる電池パック、電池回路、及び充電システムを提供する。【解決手段】組電池１４の寿命を判定する寿命判定部２１２と、寿命に達した場合に組電池１４の放電及び充電のうち少なくとも一方を禁止する禁止部２１３と、組電池１４の寿命が近いことを検出する近寿命判定部２１４と、組電池１４の寿命が近い場合にその旨報知するＬＥＤ２３と、組電池１４の延命を行うか否かの選択指示を受け付ける設定スイッチ２４と、近寿命判定部２１４によって組電池１４の寿命が近いと判定され、かつ延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、組電池１４の放電及び充電のうち少なくとも一方を、組電池１４の劣化が少なくなるように制御する劣化低減制御部２１５とを備えた。【選択図】図１
2008277136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池と、
前記二次電池が、予め設定された寿命判定条件を満たす場合に当該二次電池が寿命に達したと判定する寿命判定部と、
前記寿命判定部によって前記二次電池が寿命に達したと判定された場合に、当該二次電池の放電及び充電のうち少なくとも一方を禁止する禁止部と、
前記二次電池が、前記寿命判定条件よりも劣化の程度が少ない条件に予め設定された近寿命判定条件を満たす場合に、当該二次電池の寿命が近いと判定する近寿命判定部と、
前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定された場合に、当該二次電池の寿命が近いことを報知する報知部と、
前記二次電池の延命を行うか否かの選択指示を受け付ける受付部と、
前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、当該二次電池の放電及び充電のうち少なくとも一方を、当該二次電池の劣化が少なくなるように制御する劣化低減制御部と
を備えることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
外部からの要求に応じて前記二次電池を充電する充電部と接続するための接続端子と、
前記充電部によって前記二次電池を充電させると共に、当該二次電池の充電中に満充電を判定するための条件として予め設定された充電判定条件が満たされた場合、当該充電部による二次電池の充電を終了させる充電制御部とをさらに備え、
前記劣化低減制御部は、
前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、前記充電部による二次電池の充電中において、前記充電判定条件が満たされるまで当該二次電池を充電した場合の充電深度よりも浅い充電深度で当該充電部による充電を終了させること
を特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記二次電池の充電電流を検出する電流検出部をさらに備え、
前記充電制御部は、
前記充電部によって予め設定された設定電圧を印加させることにより前記二次電池を充電させると共に、当該二次電池の充電中に前記電流検出部により検出された充電電流値が所定の充電終止電流値以下になる条件を前記充電判定条件として用い、
前記劣化低減制御部は、
前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、前記充電終止電流値を増大すること
を特徴とする請求項２記載の電池パック。
【請求項４】
前記二次電池の充電電流を検出する電流検出部をさらに備え、
前記充電制御部は、
前記充電部によって所定の設定電圧を印加させることにより前記二次電池を充電させると共に、当該二次電池の充電中に前記電流検出部により検出された充電電流値が予め設定された充電終止電流値以下になる条件を前記充電判定条件として用い、
前記劣化低減制御部は、
前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、前記設定電圧を低下させること
を特徴とする請求項２記載の電池パック。
【請求項５】
前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された二次電池の端子電圧が、当該二次電池の過放電を防止するための所定の放電禁止電圧以下になった場合、当該二次電池の放電を禁止する放電禁止処理部とをさらに備え、
前記劣化低減制御部は、
前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、前記放電禁止電圧を増大させること
を特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項６】
前記二次電池における使用に適した電圧範囲の下限値として設定された放電終止電圧を示す情報を、当該二次電池から供給される電圧を受電する負荷装置へ送信する放電終止電圧送信部をさらに備え、
前記劣化低減制御部は、
前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、前記放電終止電圧の設定値を増大させること
を特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項７】
前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された二次電池の端子電圧が、前記二次電池における使用に適した電圧範囲の下限値として設定された放電終止電圧を下回った場合、当該二次電池から供給される電力を受電する負荷装置へ、当該負荷装置における電力消費の低減を要求する電力消費低減要求部とをさらに備え、
前記劣化低減制御部は、
前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、前記放電終止電圧の設定値を増大させること
を特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項８】
前記二次電池は、複数のセルが直列接続された組電池であり、
前記組電池の各セルの端子電圧を検出するセル電圧検出部をさらに備え、
前記寿命判定部は、
前記セル電圧検出部により検出された各セルの端子電圧における最大値と最小値との差が、予め設定された第１判定電圧値以上になる条件を、前記寿命判定条件として用い、
前記近寿命判定部は、
前記セル電圧検出部により検出された各セルの端子電圧における最大値と最小値との差が、前記第１判定電圧値より小さい第２判定電圧値以上になる条件を、前記近寿命判定条件として用いること
を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項９】
前記寿命判定部は、
前記二次電池の充電電流及び放電電流の積算値が、予め設定された第１積算電流判定値以上になる条件を、前記寿命判定条件として用い、
前記近寿命判定部は、
前記二次電池の充電電流及び放電電流の積算値が、前記第１積算電流判定値より小さい第２積算電流判定値以上になる条件を、前記近寿命判定条件として用いること
を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項１０】
前記寿命判定部は、
前記二次電池が製造されたときからの経過時間が、予め設定された第１経過時間判定値以上になる条件を、前記寿命判定条件として用い、
前記近寿命判定部は、
前記二次電池が製造されたときからの経過時間が、前記第１経過時間判定値より小さい第２経過時間判定値以上になる条件を、前記近寿命判定条件として用いること
を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項１１】
前記寿命判定部は、
前記二次電池の充放電サイクル数が、予め設定された第１サイクル数判定値以上になる条件を、前記寿命判定条件として用い、
前記近寿命判定部は、
前記二次電池の充放電サイクル数が、前記第１サイクル数判定値より小さい第２サイクル数判定値以上になる条件を、前記近寿命判定条件として用い、
前記劣化低減制御部は、
前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、前記第１サイクル数判定値の設定値を増大させること
を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項１２】
二次電池に接続される接続端子と、
前記二次電池が、予め設定された寿命判定条件を満たす場合に当該二次電池が寿命に達したと判定する寿命判定部と、
前記寿命判定部によって前記二次電池が寿命に達したと判定された場合に、当該二次電池の放電及び充電のうち少なくとも一方を禁止する禁止部と、
前記二次電池が、前記寿命判定条件よりも劣化の程度が少ない条件に予め設定された近寿命判定条件を満たす場合に、当該二次電池の寿命が近いと判定する近寿命判定部と、
前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定された場合に、当該二次電池の寿命が近いことを報知する報知部と、
前記二次電池の延命を行うか否かの選択指示を受け付ける受付部と、
前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、当該二次電池の放電及び充電のうち少なくとも一方を、当該二次電池の劣化が少なくなるように制御する劣化低減制御部と
を備えることを特徴とする電池回路。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電池パックと、
前記二次電池を充電する充電部と、
を備えることを特徴とする充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、寿命が切れた二次電池の使用を制限する電池パック、電池回路、及び充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、鉛蓄電池等、二次電池の種類にかかわらず、経年劣化や充放電を繰り返す充放電サイクルに伴う劣化等、種々の特性劣化要因があり、使用に耐える期間、すなわち寿命に限りがある。そして、劣化して寿命に達した二次電池の使用をさらに続けて充放電させた場合、発熱が増大する等、安全上のリスクが増大することが知られている。そこで、二次電池の寿命を検出し、寿命に達した二次電池の充放電を禁止することで、安全性を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１０２０９２号公報
【特許文献２】特開２００５−３２１９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のように、寿命に達した二次電池の充放電を禁止する場合、二次電池で駆動される電池駆動機器の使用中に二次電池が寿命に達すると、電池駆動機器を使用する必要があるにもかかわらず不意に電池駆動機器が使用できなくなってしまうという不都合があった。特に、ユーザが予備の二次電池を準備していなかった場合、新たな二次電池を入手するまでの期間、電池駆動機器が使用できなくなり、不都合である。さらに、二次電池が電器店の店頭で販売されていないような特殊な種類の二次電池であったり、電池駆動機器専用の二次電池であったりした場合、新たな二次電池をメーカに注文して入手する必要が生じるため、電池駆動機器の使用できない期間が長期化するおそれがある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みて為された発明であり、寿命に達した二次電池の安全性を向上させつつ、ユーザが新たな二次電池を入手するまでに二次電池が寿命に達して使用できなくなるおそれを低減することができる電池パック、電池回路、及び充電システム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】
【０００５】
本発明に係る電池パックは、二次電池と、前記二次電池が、予め設定された寿命判定条件を満たす場合に当該二次電池が寿命に達したと判定する寿命判定部と、前記寿命判定部によって前記二次電池が寿命に達したと判定された場合に、当該二次電池の放電及び充電のうち少なくとも一方を禁止する禁止部と、前記二次電池が、前記寿命判定条件よりも劣化の程度が少ない条件に予め設定された近寿命判定条件を満たす場合に、当該二次電池の寿命が近いと判定する近寿命判定部と、前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定された場合に、当該二次電池の寿命が近いことを報知する報知部と、前記二次電池の延命を行うか否かの選択指示を受け付ける受付部と、前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、当該二次電池の放電及び充電のうち少なくとも一方を、当該二次電池の劣化が少なくなるように制御する劣化低減制御部とを備える。
【０００６】
また、本発明に係る電池回路は、二次電池に接続される接続端子と、前記二次電池が、予め設定された寿命判定条件を満たす場合に当該二次電池が寿命に達したと判定する寿命判定部と、前記寿命判定部によって前記二次電池が寿命に達したと判定された場合に、当該二次電池の放電及び充電のうち少なくとも一方を禁止する禁止部と、前記二次電池が、前記寿命判定条件よりも劣化の程度が少ない条件に予め設定された近寿命判定条件を満たす場合に、当該二次電池の寿命が近いと判定する近寿命判定部と、前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定された場合に、当該二次電池の寿命が近いことを報知する報知部と、前記二次電池の延命を行うか否かの選択指示を受け付ける受付部と、前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、当該二次電池の放電及び充電のうち少なくとも一方を、当該二次電池の劣化が少なくなるように制御する劣化低減制御部とを備える。
【０００７】
この構成によれば、二次電池が寿命判定条件を満たす場合、寿命判定部によって、当該二次電池が寿命に達したと判定され、禁止部によって当該二次電池の放電及び充電のうち少なくとも一方が禁止されて二次電池の使用が制限されることにより、寿命に達した二次電池の安全性を向上することができる。また、二次電池が、寿命判定条件よりも劣化の程度が少ない条件に予め設定された近寿命判定条件を満たす場合に、近寿命判定部によって、当該二次電池の寿命が近いと判定される。そして、近寿命判定部により二次電池の寿命が近いと判定された場合、報知部によって、当該二次電池の寿命が近いことが報知される。そうすると、当該二次電池が寿命に達して使用できなくなる前に、ユーザに二次電池の寿命が近いことを報知することができるので、不意に当該二次電池で駆動される電池駆動機器が使用できなくなってしまうおそれが低減されると共に、ユーザは、二次電池が使用できなくなる前に、新たな二次電池を手配する時間的猶予が得られる。そして、受付部によって、二次電池の延命を行うか否かの選択指示が受け付けられる。さらに、近寿命判定部により二次電池の寿命が近いと判定され、かつ受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、劣化低減制御部によって、当該二次電池の放電及び充電のうち少なくとも一方が、当該二次電池の劣化が少なくなるように制御される。そうすると、新たな二次電池を入手するまでの期間、できるだけ長期間現状の二次電池を継続使用したい場合には、ユーザは、受付部を用いて二次電池の延命を行う旨の選択指示を行うことにより、劣化低減制御部によって、当該二次電池の劣化が低減されて寿命が延びるので、報知部による報知後、ユーザが新たな二次電池を入手するまでに二次電池が寿命に達して使用できなくなるおそれを低減することができる。
【０００８】
また、外部からの要求に応じて前記二次電池を充電する充電部と接続するための接続端子と、前記充電部によって前記二次電池を充電させると共に、当該二次電池の充電中に満充電を判定するための条件として予め設定された充電判定条件が満たされた場合、当該充電部による二次電池の充電を終了させる充電制御部とをさらに備え、前記劣化低減制御部は、前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、前記充電部による二次電池の充電中において、前記充電判定条件が満たされるまで当該二次電池を充電した場合の充電深度よりも浅い充電深度で当該充電部による充電を終了させることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、充電部によって、二次電池が充電され、当該二次電池の充電中に満充電を判定するための条件として予め設定された充電判定条件が満たされた場合、当該二次電池の充電が終了する。また、近寿命判定部によって二次電池の寿命が近いと判定され、かつ受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、劣化低減制御部によって、充電部による二次電池の充電中において、充電判定条件が満たされるまで当該二次電池を充電した場合の充電深度よりも浅い充電深度で当該充電部による充電が終了される。そうすると、報知部によって当該二次電池の寿命が近いことが報知された場合、ユーザが、受付部を用いて二次電池の延命を行う旨の選択指示を行うと、劣化低減制御部によって、充電部による二次電池の充電が終了される際の充電深度が浅くされる結果、二次電池の劣化が低減されて寿命が延ばされる。また、充電終了時の充電深度が浅くされると使用可能な電池容量が減少するので、電池容量が減少しては困る場合等には、ユーザが、受付部を用いて二次電池の延命を行わない旨の選択指示を行うと、充電終了時の充電深度が浅くされることがなく、現状の電池容量を維持したまま寿命になるまで二次電池を継続使用することができる。
【００１０】
また、前記二次電池の充電電流を検出する電流検出部をさらに備え、前記充電制御部は、前記充電部によって予め設定された設定電圧を印加させることにより前記二次電池を充電させると共に、当該二次電池の充電中に前記電流検出部により検出された充電電流値が所定の充電終止電流値以下になる条件を前記充電判定条件として用い、前記劣化低減制御部は、前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、前記充電終止電流値を増大することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、充電部によって、予め設定された設定電圧が印加されて二次電池が充電され、当該二次電池の充電中に充電電流値が所定の充電終止電流値以下になった場合に充電が終了する。そして、近寿命判定部によって二次電池の寿命が近いと判定され、かつ受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、劣化低減制御部によって、充電終止電流値が増大される。充電終止電流値が増大されると、充電部による二次電池の充電が終了される際の充電深度が浅くなる結果、二次電池の劣化が低減されて二次電池の寿命を延ばすことができる。
【００１２】
また、前記二次電池の充電電流を検出する電流検出部をさらに備え、前記充電制御部は、前記充電部によって所定の設定電圧を印加させることにより前記二次電池を充電させると共に、当該二次電池の充電中に前記電流検出部により検出された充電電流値が予め設定された充電終止電流値以下になる条件を前記充電判定条件として用い、前記劣化低減制御部は、前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、前記設定電圧を低下させることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、充電部によって、所定の設定電圧が印加されて二次電池が充電され、当該二次電池の充電中に充電電流値が予め設定された充電終止電流値以下になった場合に充電が終了する。そして、近寿命判定部によって二次電池の寿命が近いと判定され、かつ受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、劣化低減制御部によって、前記設定電圧が低下される。前記設定電圧が低下されると、充電部による二次電池の充電が終了される際の充電深度が浅くなる結果、二次電池の劣化が低減されて二次電池の寿命を延ばすことができる。
【００１４】
また、前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部により検出された二次電池の端子電圧が、当該二次電池の過放電を防止するための所定の放電禁止電圧以下になった場合、当該二次電池の放電を禁止する放電禁止処理部とをさらに備え、前記劣化低減制御部は、前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、前記放電禁止電圧を増大させるようにしてもよい。
【００１５】
この構成によれば、放電禁止処理部によって、二次電池の端子電圧が、当該二次電池の過放電を防止するための所定の放電禁止電圧以下になった場合、当該二次電池の放電が禁止される。また、近寿命判定部によって二次電池の寿命が近いと判定され、かつ受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、劣化低減制御部によって、放電禁止電圧が増大される。そうすると、放電禁止処理部によって、二次電池の放電が禁止される際の残存容量が増大するので、二次電池が過放電になるまでに余裕のある状態で二次電池の放電が禁止される結果、二次電池の劣化が低減されて二次電池の寿命を延ばすことができる。
【００１６】
また、前記二次電池における使用に適した電圧範囲の下限値として設定された放電終止電圧を示す情報を、当該二次電池から供給される電圧を受電する負荷装置へ送信する放電終止電圧送信部をさらに備え、前記劣化低減制御部は、前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、前記放電終止電圧の設定値を増大させるようにしてもよい。
【００１７】
この構成によれば、放電終止電圧送信部によって、二次電池における使用に適した電圧範囲の下限値として設定された放電終止電圧を示す情報が、当該二次電池から供給される電圧を受電する負荷装置へ送信される。そうすると、放電終止電圧送信部から放電終止電圧を示す情報を受信した負荷装置では、二次電池の使用に適した電圧範囲の下限値である放電終止電圧を知ることができるので、二次電池から供給される電圧が放電終止電圧を下回った場合、負荷装置側で電力消費を低減したり電源オフしたりすることにより、二次電池の使用に適さない電圧範囲での使用を回避することが可能となる。そして、近寿命判定部により二次電池の寿命が近いと判定され、かつ受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、劣化低減制御部によって、放電終止電圧の設定値が増大される。そうすると、放電終止電圧送信部によって、負荷装置へ送信される情報における放電終止電圧を示す情報が増大されるので、負荷装置において、電力消費を低減したり電源オフしたりする電圧を上昇させることが可能となり、二次電池が過放電になるまでに余裕のある状態で二次電池の放電電流を低減したり放電を停止させたりすることが可能となる結果、二次電池の劣化を低減して二次電池の寿命を延ばすことが可能となる。
【００１８】
また、前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部により検出された二次電池の端子電圧が前記二次電池における使用に適した電圧範囲の下限値として設定された放電終止電圧を下回った場合、当該二次電池から供給される電力を受電する負荷装置へ、当該負荷装置における電力消費の低減を要求する電力消費低減要求部とをさらに備え、前記劣化低減制御部は、前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、前記放電終止電圧の設定値を増大させるようにしてもよい。
【００１９】
この構成によれば、二次電池の端子電圧が、記二次電池における使用に適した電圧範囲の下限値として設定された放電終止電圧を下回り、すなわち二次電池が使用に適さなくなった場合、電力消費低減要求部によって、当該二次電池から供給される電力を受電する負荷装置へ、当該負荷装置における電力消費の低減が要求される。そして、近寿命判定部によって二次電池の寿命が近いと判定され、かつ受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、電力消費低減要求部によって、放電終止電圧の設定値が増大されるので、電力消費低減要求部によって、当該負荷装置における電力消費の低減が要求される際の二次電池の端子電圧が上昇され、二次電池が過放電になるまでに余裕のある状態で負荷装置の電力消費を低減させることが可能となる結果、二次電池の劣化を低減して二次電池の寿命を延ばすことが可能となる。
【００２０】
また、前記二次電池は、複数のセルが直列接続された組電池であり、前記組電池の各セルの端子電圧を検出するセル電圧検出部をさらに備え、前記寿命判定部は、前記セル電圧検出部により検出された各セルの端子電圧における最大値と最小値との差が、予め設定された第１判定電圧値以上になる条件を、前記寿命判定条件として用い、前記近寿命判定部は、前記セル電圧検出部により検出された各セルの端子電圧における最大値と最小値との差が、前記第１判定電圧値より小さい第２判定電圧値以上になる条件を、前記近寿命判定条件として用いることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、二次電池は複数のセルが直列接続された組電池にされている。そうすると、このような二次電池の充放電を繰り返して二次電池の劣化が進むほど、各セルの端子電圧のバラツキが増大し、各セルの端子電圧の最大値と最小値との差が増大する。そのため、寿命判定部は、当該組電池における各セルの端子電圧の最大値と最小値との差が、予め設定された第１判定電圧値以上になることを検出することで、二次電池が寿命に達したと判定することができる。そして、近寿命判定部は、当該組電池における各セルの端子電圧の最大値と最小値との差が、第１判定電圧値より小さい第２判定電圧値以上になることを検出することで、二次電池が寿命に達する前に、二次電池の寿命が近くなったことを検出することができる。
【００２２】
また、前記寿命判定部は、前記二次電池の充電電流及び放電電流の積算値が、予め設定された第１積算電流判定値以上になる条件を、前記寿命判定条件として用い、前記近寿命判定部は、前記二次電池の充電電流及び放電電流の積算値が、前記第１積算電流判定値より小さい第２積算電流判定値以上になる条件を、前記近寿命判定条件として用いるようにしてもよい。
【００２３】
この構成によれば、二次電池は、充電電流及び放電電流が累積するほど劣化が進む。そして、充電電流及び放電電流の積算値が、予め設定された第１積算電流判定値以上になった場合に寿命判定部によって、二次電池が寿命に達したと判定されるので、二次電池の充放電電流に伴う劣化に基づき、寿命を判定することができる。また、二次電池の充電電流及び放電電流の積算値が、第１積算電流判定値より小さい第２積算電流判定値以上になった場合、近寿命判定部によって、二次電池の寿命が近いと判定されるので、二次電池が寿命に達する前に、二次電池の寿命が近くなったことを検出することができる。
【００２４】
また、前記寿命判定部は、前記二次電池が製造されたときからの経過時間が、予め設定された第１経過時間判定値以上になる条件を、前記寿命判定条件として用い、前記近寿命判定部は、前記二次電池が製造されたときからの経過時間が、前記第１経過時間判定値より小さい第２経過時間判定値以上になる条件を、前記近寿命判定条件として用いるようにしてもよい。
【００２５】
この構成によれば、二次電池は、二次電池が製造されたときから時間が経過するほど経年劣化が進む。そして、二次電池が製造されたときからの経過時間が、予め設定された第１経過時間判定値以上になった場合、寿命判定部によって、二次電池が寿命に達したと判定されるので、二次電池の経年劣化に基づき、寿命を判定することができる。さらに、近寿命判定部によって、二次電池が製造されたときからの経過時間が、第１経過時間判定値より小さい第２経過時間判定値以上になった場合、二次電池の寿命が近いと判定されるので、二次電池が寿命に達する前に、二次電池の寿命が近くなったことを検出することができる。
【００２６】
また、前記寿命判定部は、前記二次電池の充放電サイクル数が、予め設定された第１サイクル数判定値以上になる条件を、前記寿命判定条件として用い、前記近寿命判定部は、前記二次電池の充放電サイクル数が、前記第１サイクル数判定値より小さい第２サイクル数判定値以上になる条件を、前記近寿命判定条件として用い、前記劣化低減制御部は、前記近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ前記受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、前記第１サイクル数判定値の設定値を増大させるようにしてもよい。
【００２７】
この構成によれば、二次電池は、充放電サイクル数が増大するほど劣化が進む。そして、二次電池の充放電サイクル数が、予め設定された第１サイクル数判定値以上になると、寿命判定部によって、二次電池が寿命に達したと判定されるので、二次電池の充放電サイクルに伴う劣化に基づき、寿命を判定することができる。さらに、近寿命判定部によって、二次電池の充放電サイクル数が、第１サイクル数判定値より小さい第２サイクル数判定値以上になった場合、二次電池の寿命が近いと判定されるので、二次電池が寿命に達する前に、二次電池の寿命が近くなったことを検出することができる。そして、近寿命判定部によって前記二次電池の寿命が近いと判定され、かつ受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、劣化低減制御部によって、第１サイクル数判定値の設定値が増大される結果、寿命判定部によって、二次電池が寿命に達したと判定されるまでの充放電サイクル数が増大され、すなわち二次電池の寿命が延ばされる。
【００２８】
また、本発明に係る充電システムは、上述の電池パックと、前記二次電池を充電する充電部とを備える。この構成によれば、上述の電池パックを充電することができる。
【発明の効果】
【００２９】
このような構成の電池パック、充電装置、及び充電システムは、二次電池が寿命判定条件を満たす場合、寿命判定部によって、当該二次電池が寿命に達したと判定され、禁止部によって当該二次電池の放電及び充電のうち少なくとも一方が禁止されて二次電池の使用が制限されることにより、寿命に達した二次電池の安全性を向上することができる。また、二次電池が、寿命判定条件よりも劣化の程度が少ない条件に予め設定された近寿命判定条件を満たす場合に、近寿命判定部によって、当該二次電池の寿命が近いと判定される。そして、近寿命判定部により二次電池の寿命が近いと判定された場合、報知部によって、当該二次電池の寿命が近いことが報知される。そうすると、当該二次電池が寿命に達して使用できなくなる前に、ユーザに二次電池の寿命が近いことを報知することができるので、不意に当該二次電池で駆動される電池駆動機器が使用できなくなってしまうおそれが低減されると共に、ユーザは、二次電池が使用できなくなる前に、新たな二次電池を手配する時間的猶予が得られる。そして、受付部によって、二次電池の延命を行うか否かの選択指示が受け付けられる。さらに、近寿命判定部により二次電池の寿命が近いと判定され、かつ受付部によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、劣化低減制御部によって、当該二次電池の放電及び充電のうち少なくとも一方が、当該二次電池の劣化が少なくなるように制御される。そうすると、新たな二次電池を入手するまでの期間、できるだけ長期間現状の二次電池を継続使用したい場合には、ユーザは、受付部を用いて二次電池の延命を行う旨の選択指示を行うことにより、劣化低減制御部によって、当該二次電池の劣化が低減されて寿命が延びるので、報知部による報知後、ユーザが新たな二次電池を入手するまでに二次電池が寿命に達して使用できなくなるおそれを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る電池回路の一例である電池パック２、及び充電システム１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す充電システム１は、電池パック２と充電装置３とを備えている。なお、この充電システム１は、電池パック２から給電が行われる図示しない負荷装置をさらに含めて電子機器システムとして構成されてもよい。その場合、電池パック２は、図１では充電装置３から充電が行われるけれども、該電池パック２が前記負荷装置に装着されて、負荷装置を通して充電が行われてもよい。
【００３１】
電池パック２は、接続端子１１，１２，１３、組電池１４、電圧検出回路１５（電圧検出部、セル電圧検出部）、電流検出抵抗１６（電流検出部）、温度センサ１７、制御ＩＣ１８、スイッチング素子２１，２２、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）２３（報知部）、及び設定スイッチ２４（受付部）を備えている。また、制御ＩＣ１８は、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器２０１と、制御部２０２と、通信部２０３（放電終止電圧送信部）とを備えている。
【００３２】
充電装置３は、接続端子３１，３２，３３、制御ＩＣ３４、及び充電電流供給部３５（充電部）を備えている。制御ＩＣ３４は、通信部３６と制御部３７とを備えている。充電電流供給部３５は、制御部３７からの制御信号に応じた電流を、接続端子３１，３３を介して電池パック２へ供給する電源回路である。制御部３７は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成された制御回路である。
【００３３】
なお、制御部２０２、ＬＥＤ２３、及び設定スイッチ２４を電池パック２に備える例に限られず、充電装置３に制御部２０２、ＬＥＤ２３、及び設定スイッチ２４を備えて電池回路としてもよい。また、ＬＥＤ２３、設定スイッチ２４、及び制御部２０２に含まれる充放電制御部２１１、寿命判定部２１２、禁止部２１３、近寿命判定部２１４、劣化低減制御部２１５を電池パック２と充電装置３とで分担して備えるようにしてもよい。
【００３４】
電池パック２及び充電装置３は、給電を行う直流ハイ側の接続端子１１，３１と、通信信号用の接続端子１２，３２と、給電および通信信号のための接続端子１３，３３とによって相互に接続される。前記負荷装置が設けられる場合も、同様の端子が設けられる。
【００３５】
なお、充電システム１は、必ずしも電池パック２と充電装置３とに分離可能に構成されるものに限られず、充電システム１全体で一つの電池回路として構成されていてもよい。この場合、接続端子１１，３１及び接続端子１３，３３は、組電池１４を充放電するための電流経路を充電電流供給部３５と接続するものであればよく、例えばコネクタであってもよく、ランドやパッド等の配線パターンであってもよい。
【００３６】
電池パック２では、接続端子１１は、放電用のスイッチング素子２１と充電用のスイッチング素子２２とを介して組電池１４の正極に接続されている。スイッチング素子２１，２２としては、例えばｐチャネルのＦＥＴ（Field Effect Transistor）が用いられる。スイッチング素子２１，２２は、寄生ダイオードの向きが互いに逆になるように接続されている。また、接続端子１３は、電流検出抵抗１６を介して組電池１４の負極に接続されており、接続端子１１からスイッチング素子２１，２２、組電池１４、及び電流検出抵抗を介して接続端子１３に至る電流経路が構成されている。
【００３７】
電流検出抵抗１６は、組電池１４の充電電流および放電電流を電圧値に変換する。組電池１４は、複数、例えば三個の二次電池１４１，１４２，１４３が直列に接続された組電池である。二次電池１４１，１４２，１４３は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の二次電池である。
【００３８】
温度センサ１７は、二次電池１４１，１４２，１４３の温度を検出する温度センサである。そして、二次電池１４１，１４２，１４３の温度は温度センサ１７によって検出され、制御ＩＣ１８内のアナログデジタル変換器２０１に入力される。また、組電池１４の端子電圧Ｖｔ、及び二次電池１４１，１４２，１４３の各端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は電圧検出回路１５によってそれぞれ読取られ、制御ＩＣ１８内のアナログデジタル変換器２０１に入力される。さらにまた、電流検出抵抗１６によって検出された充電電流Ｉｃの電流値も、制御ＩＣ１８内のアナログデジタル変換器２０１に入力される。アナログデジタル変換器２０１は、各入力値をデジタル値に変換して、制御部２０２へ出力する。
【００３９】
制御部２０２は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、これらの周辺回路等とを備えて構成され、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、充放電制御部２１１（充電制御部、放電禁止処理部、電力消費低減要求部）、寿命判定部２１２、禁止部２１３、近寿命判定部２１４、及び劣化低減制御部２１５として機能する。
【００４０】
充放電制御部２１１は、アナログデジタル変換器２０１からの各入力値に応答して、充電装置３に対して、出力を要求する充電電流の電圧値、電流値を演算し、通信部２０３から接続端子１２，３２を介して充電装置３へ送信することで、いわゆるＣＣＣＶ（定電流定電圧）充電を行う。
【００４１】
具体的には、充放電制御部２１１は、例えば、充電装置３から、電流値Ｉｃｃの充電電流Ｉｃを供給させることにより定電流充電を実行し、組電池１４の端子電圧Ｖｔが予め設定された終止電圧Ｖｆ（設定電圧）に達すると、終止電圧Ｖｆを印加して組電池１４を充電する定電圧充電に切り替える。そして、充放電制御部２１１は、組電池１４に流れる充電電流Ｉｃが充電終止電流値Ｉａ以下になると、組電池１４が満充電になったものと判定して充電を終了する。
【００４２】
電流値Ｉｃｃは、たとえば公称容量値ＮＣを定電流放電して、１時間で放電できるレベルを１Ｃとして、その７０％に、並列セル数ＰＮを乗算した電流値（例えば、ＮＣ＝２０００ｍＡｈで、２個並列であるとき、７０％で２８００ｍＡ）に設定されている。
【００４３】
終止電圧Ｖｆは、二次電池１４１，１４２，１４３がリチウムイオン二次電池の場合、例えば、二次電池１４１，１４２，１４３の負極電位が実質的に０Ｖになったときの、正極電位と負極電位との電位差、すなわち二次電池１４１，１４２，１４３の端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を、基準電圧Ｖｅとしたとき、基準電圧Ｖｅに直列セル数ＳＮを乗じた電圧が用いられる。基準電圧Ｖｅは、リチウムイオン二次電池の場合約４．２Ｖであるから、終止電圧Ｖｆとして、例えば４．２Ｖ×３＝１２．６Ｖが予め設定されている。
【００４４】
なお、「負極電位が実質的に０Ｖ」とは、二次電池１４１，１４２，１４３の温度等の環境条件や、製造上の特性バラツキ、測定誤差等によるバラツキの範囲を０Ｖに含む意であり、例えば負極電位が０Ｖ±０．１Ｖの範囲となることを示すものとする。
【００４５】
充電終止電流値Ｉａは、通常、０．０５ＩｔＡ（ＩｔＡ＝電池容量（Ａｈ）／１（ｈ））に設定されている。一方、近寿命判定部２１４によって二次電池１４１，１４２，１４３の寿命が近いと判定された場合には、充電終止電流値Ｉａは、劣化低減制御部２１５によって増大され、例えば０．２ＩｔＡに設定されるようになっている。
【００４６】
また、充放電制御部２１１の充電方法はＣＣＣＶ充電に限られず、定電流充電の後にパルス状に充電電流を供給するパルス充電を行うものや、定電流充電の後に微少電流により充電を行うトリクル充電等を行うもの等、種々の充電方式を用いることができる。また、図略の負荷回路へ負荷電流を供給しながら組電池１４を充電する構成であってもよい。
【００４７】
また、充放電制御部２１１は、アナログデジタル変換器２０１からの各入力値から、接続端子１１，１３間の短絡や充電装置３からの異常電流などの電池パック２の外部における異常や、組電池１４の異常な温度上昇等の異常を検出する。具体的には、例えば、電流検出抵抗１６によって検出された電流値が、予め設定された異常電流判定閾値を超えると、接続端子１１，１３間の短絡や充電装置３からの異常電流に基づく異常が生じたと判定し、例えば温度センサ１７によって検出された二次電池１４１，１４２，１４３の温度が予め設定された異常温度判定閾値を超えると、組電池１４の異常が生じたと判定する。そして、充放電制御部２１１は、このような異常を検出した場合、スイッチング素子２１，２２をオフさせて、過電流や過熱等の異常から、組電池１４を保護する保護動作を行う。
【００４８】
また、充放電制御部２１１は、例えば電圧検出回路１５により検出された二次電池１４１，１４２，１４３の端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のいずれかが、二次電池の過放電を防止するために予め設定された放電禁止電圧Ｖｏｆｆ以下になった場合、スイッチング素子２１，２２をオフさせて、過放電による二次電池１４１，１４２，１４３の劣化を防止するようになっている。放電禁止電圧Ｖｏｆｆは、例えば２．５０Ｖに設定されている。なお、充放電制御部２１１は、端子電圧ＶｔがＶｏｆｆ×ＳＮ以下になった場合、スイッチング素子２１，２２をオフさせる構成としてもよい。
【００４９】
また、充放電制御部２１１は、電圧検出回路１５により検出された端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が、二次電池１４１，１４２，１４３における使用に適した電圧範囲の下限値として設定された放電終止電圧Ｖｅｎｄを下回った場合、通信部２０３によって、接続端子１１，１２，１３に接続される図略の負荷装置へ、負荷装置における電力消費の低減を要求する要求指示を送信させる。放電終止電圧Ｖｅｎｄは、例えば３．００Ｖに設定されている。これにより、図略の負荷装置では、電力消費の低減を要求する要求指示を受信した場合に、負荷装置側で電力消費を低減したり電源オフしたりすることにより、二次電池１４１，１４２，１４３の使用に適さない電圧範囲での使用を回避することができる。
【００５０】
なお、充放電制御部２１１は、通信部２０３によって、電力消費の低減を要求する要求指示を送信させる代わりに、放電終止電圧Ｖｅｎｄを示す情報を、通信部２０３によって、接続端子１１，１２，１３に接続される図略の負荷装置へ送信させるようにしてもよい。充放電制御部２１１は、放電終止電圧Ｖｅｎｄを示す情報として、放電終止電圧Ｖｅｎｄと直列セル数ＳＮとを乗じた電圧値を送信するようにしてもよく、放電終止電圧Ｖｅｎｄと直列セル数ＳＮとを送信するようにしてもよい。
【００５１】
これにより、負荷装置は、二次電池１４１，１４２，１４３の放電終止電圧Ｖｅｎｄを知ることができるので、電池パック２から供給される電圧ＶｔがＶｅｎｄ×ＳＮを下回った場合、負荷装置側で電力消費を低減したり電源オフしたりすることにより、二次電池１４１，１４２，１４３の使用に適さない電圧範囲での使用を回避することができる。
【００５２】
寿命判定部２１２は、電圧検出回路１５により検出された二次電池１４１，１４２，１４３の各端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３における最大値と最小値との差が、予め設定された第１判定電圧値Ｖｔｈ１以上になった場合に二次電池１４１，１４２，１４３が寿命に達したと判定する。
【００５３】
組電池１４の二次電池１４１，１４２，１４３は、初期状態では特性が同一にされており、二次電池１４１，１４２，１４３の直列回路に電圧を印加して充電すると、各端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は等しくなる。また、このようにバランスがとれた状態では、二次電池１４１，１４２，１４３から出力される端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３もまた等しくなる。しかしながら、組電池１４の充放電を繰り返すと、二次電池１４１，１４２，１４３の劣化の程度に差が生じ、劣化が進んだ二次電池ほど端子電圧が高くなり、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の間に差が生じるいわゆるアンバランス状態になることが知られている。そうすると、組電池１４の充放電が繰り返され、二次電池１４１，１４２，１４３の劣化が進むほど端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３間の差が増大することとなる。
【００５４】
そこで、第１判定電圧値Ｖｔｈ１は、二次電池１４１，１４２，１４３の劣化が進んで寿命に達した場合に、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３における最大値と最小値との間に生じる電圧が、例えば実験的に求められて設定されている。これにより、寿命判定部２１２は、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３における最大値と最小値との差が、第１判定電圧値Ｖｔｈ１以上になった場合に二次電池１４１，１４２，１４３が寿命に達したと判定することができるようになっている。
【００５５】
禁止部２１３は、寿命判定部２１２によって二次電池１４１，１４２，１４３が寿命に達したと判定された場合に、スイッチング素子２１，２２をオフして二次電池１４１，１４２，１４３の充電及び放電を禁止する。また、禁止部２１３は、充電装置３へ、通信部２０３によって、充電電流をゼロにする旨の要求を送信して充電電流Ｉｃをゼロにさせることにより、充電を禁止するようにしてもよい。
【００５６】
近寿命判定部２１４は、電圧検出回路１５により検出された二次電池１４１，１４２，１４３の端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３における最大値と最小値との差が、第１判定電圧値Ｖｔｈ１より小さい第２判定電圧値Ｖｔｈ２以上になった場合に二次電池１４１，１４２，１４３の寿命が近いと判定し、ＬＥＤ２３を発光させる。第２判定電圧値Ｖｔｈ２は、例えば、第１判定電圧値Ｖｔｈ１×０．８程度の値が設定されている。
【００５７】
なお、報知部は、ＬＥＤ２３に限られず、例えば液晶表示パネルによって、寿命が近い旨のメッセージを表示したり、あるいはブザーによって警告音を発することで寿命が近い旨報知したり、音声合成で寿命が近い旨のメッセージを音声で報知するものであってもよい。
【００５８】
端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３間の差は、二次電池１４１，１４２，１４３の劣化が進むほど徐々に増大する。従って、近寿命判定部２１４は、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３における最大値と最小値との差が、第１判定電圧値Ｖｔｈ１より小さい、例えば８０％の第２判定電圧値Ｖｔｈ２以上になることを検出することによって、二次電池１４１，１４２，１４３が寿命に達する前に、寿命に近い状態を検出するようになっている。
【００５９】
設定スイッチ２４は、ユーザが操作可能な押しボタンスイッチや、切替スイッチ等の操作スイッチであり、二次電池の延命を行うか否かの選択指示を受け付けて、当該選択指示を制御部２０２へ出力する。
【００６０】
劣化低減制御部２１５は、近寿命判定部２１４によって、二次電池１４１，１４２，１４３の寿命が近いと判定され、かつ設定スイッチ２４によって当該二次電池の延命を行う旨の選択指示が受け付けられた場合、充電終止電流値Ｉａを、例えば０．０５ＩｔＡから０．２ＩｔＡに増大させて、充電終了時における二次電池１４１，１４２，１４３の充電深度を低下させる。これにより、二次電池１４１，１４２，１４３の放電可能な電池容量が減少する代わりに、二次電池１４１，１４２，１４３の劣化が低減される。
【００６１】
充電装置３では、充放電制御部２１１からの要求を、制御ＩＣ３４において、通信部３６で受信し、制御部３７が充電電流供給部３５を制御して、充放電制御部２１１からの要求に応じた電圧値、及び電流値で、充電電流を供給させる。充電電流供給部３５は、ＡＣ−ＤＣコンバータやＤＣ−ＤＣコンバータなどから成り、例えば商用交流電源電圧から、制御部３７で指示された充電電圧及び充電電流を生成し、接続端子３１，１１；３３，１３を介して電池パック２へ供給する。
【００６２】
なお、充電装置３は、制御部３７の代わりに制御部２０２を備え、制御部２０２からの要求により充電電流供給部３５の動作を制御してもよく、通信部２０３は、アナログデジタル変換器２０１により取得された端子電圧Ｖｔや充電電流Ｉｃを通信部３６を介して充電装置３に設けられた制御部２０２へ送信するようにしてもよい。この場合、通信部３６が電圧検出部、及び電流検出部の一例に相当する。
【００６３】
また、充電装置３は、電池パック２を充電するものに限られず、制御部２０２、電圧検出回路１５、電流検出抵抗１６等を備え、接続端子３１，３３に直接接続された組電池１４を充電するものであってもよい。
【００６４】
次に、上述のように構成された充電システム１の動作について説明する。図２は、充電システム１の動作の一例を説明するためのフローチャートである。なお、以下のフローチャートにおいて、同一の動作には同一のステップ番号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
まず、寿命判定部２１２によって、電圧検出回路１５により検出された二次電池１４１，１４２，１４３の端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３における最大値と最小値との差Ｖｄが算出される（ステップＳ１）。そして、寿命判定部２１２によって、第１判定電圧値Ｖｔｈ１と差Ｖｄとが比較され（ステップＳ２）、差Ｖｄが第１判定電圧値Ｖｔｈ１以上であれば二次電池１４１，１４２，１４３が寿命に達したと判定され（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ３へ移行する一方、差Ｖｄが第１判定電圧値Ｖｔｈ１に満たなければ二次電池１４１，１４２，１４３はまだ寿命に達していないと判定され（ステップＳ２でＮＯ）、ステップＳ４へ移行する。
【００６６】
二次電池１４１，１４２，１４３が寿命に達していると判断された場合、ステップＳ３において、禁止部２１３によってスイッチング素子２１，２２がオフされ、処理を終了する。これにより、寿命に達した二次電池１４１，１４２，１４３が充放電されることがなくなり、安全性を向上させることができる。
【００６７】
一方、二次電池１４１，１４２，１４３はまだ寿命に達していないと判定されてステップＳ４へ移行すると、近寿命判定部２１４によって、第２判定電圧値Ｖｔｈ２と差Ｖｄとが比較され（ステップＳ４）、差Ｖｄが第２判定電圧値Ｖｔｈ２に満たなければ二次電池１４１，１４２，１４３はまだ充分に寿命が残存していると判断されて（ステップＳ４でＮＯ）、充電終止電流値Ｉａが０．０５ＩｔＡに設定される（ステップＳ７）一方、差Ｖｄが第２判定電圧値Ｖｔｈ２以上であれば二次電池１４１，１４２，１４３は寿命が近いと判断されて（ステップＳ４でＹＥＳ）、ユーザに二次電池１４１，１４２，１４３の寿命が近いことを報知するべく近寿命判定部２１４によってＬＥＤ２３が点灯される（ステップＳ５）。
【００６８】
これにより、二次電池１４１，１４２，１４３が寿命に達して使用できなくなる前に、ユーザに二次電池１４１，１４２，１４３の寿命が近いことを報知することができるので、不意に電池パック２が使用できなくなることが抑制されると共に、ユーザは、二次電池１４１，１４２，１４３が使用できなくなる前に、新たな電池パック２を手配する時間的猶予が得られる。
【００６９】
次に、劣化低減制御部２１５によって、設定スイッチ２４の設定状態が確認され（ステップＳ６）、二次電池の延命を行う旨のスイッチ設定がされていれば（ステップＳ６でＹＥＳ）、二次電池１４１，１４２，１４３の劣化を低減して寿命に達するまでの期間を延長するべく充電終止電流値Ｉａが０．２ＩｔＡに設定される（ステップＳ８）一方、二次電池の延命を行わない旨のスイッチ設定がされていれば（ステップＳ６でＮＯ）、充電終止電流値Ｉａが０．０５ＩｔＡに設定されて（ステップＳ７）処理を終了する。
【００７０】
これにより、ユーザは、ＬＥＤ２３の点灯によって二次電池１４１，１４２，１４３の寿命が近いことを知ることができるので、ユーザが予期せぬタイミングで突然電池パック２によって駆動される電池駆動機器が使用できなくなってしまうおそれが低減される。また、例えばユーザが予備の二次電池を準備しておらず、新たな二次電池を入手するまでの期間、できるだけ長期間現状の二次電池１４１，１４２，１４３を継続使用したい場合には、ユーザは、設定スイッチ２４を用いて二次電池の延命を行う旨のスイッチ設定を行うことにより、後述するように二次電池１４１，１４２，１４３の劣化が低減されて寿命が延びるので、ＬＥＤ２３の点灯後、ユーザが新たな二次電池を入手するまでに二次電池が寿命に達して使用できなくなるおそれを低減することができる。
【００７１】
また、後述するように、充電終止電流値Ｉａを０．２ＩｔＡに設定して二次電池１４１，１４２，１４３の寿命を延ばすと、充電後の二次電池１４１，１４２，１４３の電池容量が減少してしまう。そこで、ユーザは、予備の電池パック２がある等の理由により使用中の二次電池１４１，１４２，１４３の寿命を延ばす必要がない場合や、電池容量が減少しては困る場合等には、設定スイッチ２４を用いて二次電池の延命を行わない旨のスイッチ設定を行うことにより、二次電池１４１，１４２，１４３の電池容量を維持したまま寿命になるまで継続使用することができる。
【００７２】
このように、寿命に達した二次電池の安全性を向上させつつ、ユーザの事情に応じて二次電池の延命と容量確保とを選択可能にすることで、ユーザが新たな二次電池を入手するまでに二次電池が寿命に達して電池使用機器が使用できなくなるおそれを低減することができる。
【００７３】
次に、劣化低減制御部２１５によって充電終止電流値Ｉａが増大されることにより二次電池の劣化が低減される場合の充放電制御部２１１の動作について説明する。図３は、図１に示す充放電制御部２１１の動作を説明するための説明図である。まず、充放電制御部２１１によって、電流値Ｉｃｃの充電電流Ｉｃを要求する要求指示が、通信部２０３及び通信部３６を介して制御部３７へ送信され、制御部３７によって充電電流供給部３５から出力される充電電流Ｉｃが電流値Ｉｃｃに設定されて、定電流充電が開始される（タイミングＴ１）。そうすると、組電池１４が電流値Ｉｃｃの充電電流Ｉｃによって充電されるにつれて、組電池１４の端子電圧Ｖｔと、組電池１４の充電深度（ＳＯＣ）とが徐々に増大する。
【００７４】
次に、充放電制御部２１１によって、終止電圧Ｖｆと電圧検出回路１５で検出された端子電圧Ｖｔとが比較され、端子電圧Ｖｔが終止電圧Ｖｆに達すると、充放電制御部２１１によって、定電流充電から定電圧充電に切り替えられる。そして、充放電制御部２１１によって、終止電圧Ｖｆを出力すべき旨の要求指示が制御部３７へ送信され、制御部３７によって、充電電流供給部３５の出力電圧が終止電圧Ｖｆに設定される。そうすると、充電電流供給部３５によって、接続端子３１，３３間に終止電圧Ｖｆが印加され、接続端子１１，１３を介して組電池１４の両端に終止電圧Ｖｆが印加されて定電圧充電が開始される（タイミングＴ２）。
【００７５】
定電圧充電の実行中は、充放電制御部２１１からの指示に応じて、電圧検出回路１５で検出される端子電圧Ｖｔが終止電圧Ｖｆを維持するように、充電電流供給部３５から供給される充電電流Ｉｃが減少されてゆく。そして、充放電制御部２１１によって、電流検出抵抗１６で検出された充電電流Ｉｃと、予め設定された充電終止電流値Ｉａとが比較され、充電電流Ｉｃが充電終止電流値Ｉａ以下になると満充電と判定されて充電電流の供給が停止され、充電を終了する。
【００７６】
このとき、ステップＳ４において差Ｖｄが第２判定電圧値Ｖｔｈ２に満たず、二次電池１４１，１４２，１４３はまだ充分に寿命が残存していると判断された場合（ステップＳ４でＮＯ）、及びステップＳ６において設定スイッチ２４に二次電池の延命を行わない旨のスイッチ設定がされていた場合（ステップＳ６でＮＯ）は、充電終止電流値Ｉａが０．０５ＩｔＡに設定されているので、タイミングＴ４まで定電圧充電が継続され、このときの充電深度（ＳＯＣ）は例えば１００％となる。
【００７７】
一方、ステップＳ６において設定スイッチ２４に二次電池の延命を行う旨のスイッチ設定がされていた場合（ステップＳ６でＹＥＳ）は、充電終止電流値Ｉａが０．２ＩｔＡに設定されているので、一点鎖線で示すように、タイミングＴ４より早いタイミングＴ３で充電が終了し、タイミングＴ４まで充電を継続する場合より充電を終了する際の充電深度（ＳＯＣ）が浅く、例えば９０％となる。二次電池１４１，１４２，１４３は、充電深度（ＳＯＣ）が１００％に近づくほど充電による電荷の受け入れ性が低下し、充電により注入された電荷による劣化が増大する。従って、充電終了時の充電深度（ＳＯＣ）を低下させることにより、二次電池１４１，１４２，１４３の劣化を低減することができる。
【００７８】
このように、劣化低減制御部２１５は、充電終止電流値Ｉａを増大することによって、通常よりも浅い充電深度（ＳＯＣ）で充放電制御部２１１による充電を終了させることで、二次電池１４１，１４２，１４３の劣化を低減する。
【００７９】
なお、劣化低減制御部２１５は、ステップＳ８において、充電終止電流値Ｉａの値を増大させることにより、二次電池の劣化を低減する例を示したが、二次電池の劣化を低減することができればよく、劣化の低減方法は限定されない。
【００８０】
例えば、図４のフローチャートに示すように、劣化低減制御部２１５は、ステップＳ７の代わりにステップＳ７ａにおいて、終止電圧Ｖｆとして、Ｖｅ×ＳＮ（例えば４．２Ｖ×３）を設定し、ステップＳ８の代わりにステップＳ８ａにおいて、終止電圧Ｖｆを低下させて、充電深度（ＳＯＣ）９０％相当の電圧×ＳＮ（例えば４．１０Ｖ×３）を設定するようにしてもよい。
【００８１】
図５は、劣化低減制御部２１５によって終止電圧Ｖｆが低下されることにより二次電池の劣化が低減される場合の充放電制御部２１１の動作の一例を示す説明図である。まず、充放電制御部２１１によって、電流値Ｉｃｃの充電電流Ｉｃを要求する要求指示が、通信部２０３及び通信部３６を介して制御部３７へ送信され、制御部３７によって充電電流供給部３５から出力される充電電流Ｉｃが電流値Ｉｃｃに設定されて、定電流充電が開始される（タイミングＴ１）。そうすると、組電池１４が電流値Ｉｃｃの充電電流Ｉｃによって充電されるにつれて、組電池１４の端子電圧Ｖｔと、組電池１４の充電深度（ＳＯＣ）とが徐々に増大する。
【００８２】
次に、充放電制御部２１１によって、終止電圧Ｖｆと電圧検出回路１５で検出された端子電圧Ｖｔとが比較され、端子電圧Ｖｔが終止電圧Ｖｆに達すると、充放電制御部２１１によって、定電流充電から定電圧充電に切り替えられる。そして、充放電制御部２１１によって、終止電圧Ｖｆを出力すべき旨の要求指示が制御部３７へ送信され、制御部３７によって、充電電流供給部３５の出力電圧が終止電圧Ｖｆに設定される。そうすると、充電電流供給部３５によって、接続端子３１，３３間に終止電圧Ｖｆが印加され、接続端子１１，１３を介して組電池１４の両端に終止電圧Ｖｆが印加されて定電圧充電が開始される。
【００８３】
このとき、ステップＳ４において差Ｖｄが第２判定電圧値Ｖｔｈ２に満たず、二次電池１４１，１４２，１４３はまだ充分に寿命が残存していると判断された場合（ステップＳ４でＮＯ）、及びステップＳ６において設定スイッチ２４に二次電池の延命を行わない旨のスイッチ設定がされていた場合（ステップＳ６でＮＯ）は、終止電圧ＶｆがＶｅ×ＳＮ（例えば４．２Ｖ×３）に設定されており、上述の図３に示す場合と同様に、タイミングＴ２において定電流充電から定電圧充電に切り替えられ、タイミングＴ４において充電深度（ＳＯＣ）が例えば１００％になるまで充電されて充電を終了する。
【００８４】
一方、ステップＳ６において設定スイッチ２４に二次電池の延命を行う旨のスイッチ設定がされていた場合（ステップＳ６でＹＥＳ）は、終止電圧Ｖｆが充電深度（ＳＯＣ）９０％相当の電圧×ＳＮ（例えば４．１０Ｖ×３）に設定されているので、一点鎖線で示すように、タイミングＴ２より早いタイミングＴ５で充放電制御部２１１によって、定電流充電から定電圧充電に切り替えられる。そして、定電圧充電の実行中は、充放電制御部２１１からの指示に応じて、電圧検出回路１５で検出される端子電圧Ｖｔが充電深度（ＳＯＣ）９０％相当の電圧×ＳＮ（例えば４．１０Ｖ×３）に設定された終止電圧Ｖｆを維持するように、充電電流供給部３５から供給される充電電流Ｉｃが減少されてゆく。そうすると、電流検出抵抗１６で検出される充電電流Ｉｃは、タイミングＴ４より早いタイミングＴ６で充電終止電流値Ｉａ以下になり、充放電制御部２１１によって満充電と判定されて充電電流の供給が停止され、充電を終了する。この場合、タイミングＴ４まで充電を継続する場合より充電を終了する際の充電深度（ＳＯＣ）が浅く、例えば９０％となるので、上述と同様に二次電池１４１，１４２，１４３の劣化を低減することができる。
【００８５】
このように、劣化低減制御部２１５は、終止電圧Ｖｆを低下させることによって、通常よりも浅い充電深度（ＳＯＣ）で充放電制御部２１１による充電を終了させることで、二次電池１４１，１４２，１４３の劣化を低減するようにしてもよい。
【００８６】
また、劣化低減制御部２１５は、上述のように二次電池１４１，１４２，１４３の充電を制御することにより、劣化を低減するものに限らない。例えば、図６のフローチャートに示すように、劣化低減制御部２１５は、ステップＳ７の代わりにステップＳ７ｂにおいて、放電終止電圧Ｖｅｎｄとして例えば３．００Ｖを設定すると共に放電禁止電圧Ｖｏｆｆとして例えば２．５０Ｖを設定し、ステップＳ８の代わりにステップＳ８ｂにおいて、放電終止電圧Ｖｅｎｄを増大させて例えば３．２５Ｖを設定すると共に放電禁止電圧Ｖｏｆｆを増大させて例えば２．７５Ｖを設定するようにしてもよい。
【００８７】
図７は、二次電池１４１，１４２，１４３の端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と、二次電池１４１，１４２，１４３の各放電容量との関係の一例を示すグラフである。ステップＳ４において差Ｖｄが第２判定電圧値Ｖｔｈ２に満たず、二次電池１４１，１４２，１４３はまだ充分に寿命が残存していると判断された場合（ステップＳ４でＮＯ）、及びステップＳ６において設定スイッチ２４に二次電池の延命を行わない旨のスイッチ設定がされていた場合（ステップＳ６でＮＯ）は、放電終止電圧Ｖｅｎｄが例えば３．００Ｖに設定され、放電禁止電圧Ｖｏｆｆが例えば２．５０Ｖに設定されている（ステップＳ７ｂ）。そうすると、二次電池１４１，１４２，１４３が放電されて端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のいずれか最小のものが３．００Ｖを下回ると、充放電制御部２１１によって、通信部２０３から図略の負荷装置へ、負荷装置における電力消費の低減を要求する要求指示が送信される。そして、図略の負荷装置において、電力消費の低減を要求する要求指示が受信されて、負荷装置側で電力消費を低減したり電源オフしたりすると、二次電池１４１，１４２，１４３の放電容量は、Ｃ１となる。
【００８８】
一方、ステップＳ６において設定スイッチ２４に二次電池の延命を行う旨のスイッチ設定がされていた場合（ステップＳ６でＹＥＳ）は、放電終止電圧Ｖｅｎｄが増大されて例えば３．２５Ｖに設定されている（ステップＳ８ｂ）ので、二次電池１４１，１４２，１４３が放電されて端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のいずれか最小のものが３．２５Ｖまで低下すると、充放電制御部２１１によって、通信部２０３から図略の負荷装置へ負荷装置における電力消費の低減を要求する要求指示が送信され、図略の負荷装置において、負荷装置側で電力消費を低減したり電源オフしたりされるので、二次電池１４１，１４２，１４３の放電容量は、Ｃ１より少ないＣ２に維持され、あるいはＣ２より減少することが低減される。そうすると、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のいずれか最小のものが３．００Ｖに低下するまで二次電池１４１，１４２，１４３の通常の放電が維持される場合よりも、過放電になるまでの残存容量が大きくなり、過放電になりにくくなる結果、二次電池１４１，１４２，１４３の劣化が低減される。
【００８９】
なお、充放電制御部２１１によって、通信部２０３から、電力消費の低減を要求する要求指示を送信させる代わりに、放電終止電圧Ｖｅｎｄを示す情報を、図略の負荷装置へ送信させる構成とした場合であっても、ステップＳ８ｂにおいて、放電終止電圧Ｖｅｎｄが増大されて例えば３．２５Ｖに設定されることにより、同様の効果が得られる。
【００９０】
さらに、負荷装置による電力消費の停止がなされず、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３がさらに低下した場合であっても、ステップＳ４において差Ｖｄが第２判定電圧値Ｖｔｈ２に満たず、二次電池１４１，１４２，１４３はまだ充分に寿命が残存していると判断された場合（ステップＳ４でＮＯ）、及びステップＳ６において設定スイッチ２４に二次電池の延命を行わない旨のスイッチ設定がされていた場合（ステップＳ６でＮＯ）は、放電禁止電圧Ｖｏｆｆが例えば２．５０Ｖに設定されている（ステップＳ７ｂ）。そうすると、二次電池１４１，１４２，１４３が放電されて端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のいずれか最小のものが２．５０Ｖまで低下すると、充放電制御部２１１によってスイッチング素子２１，２２がオフされるので、二次電池１４１，１４２，１４３の放電容量は、Ｃ３となる。
【００９１】
一方、ステップＳ６において設定スイッチ２４に二次電池の延命を行う旨のスイッチ設定がされていた場合（ステップＳ６でＹＥＳ）は、放電禁止電圧Ｖｏｆｆが増大されて例えば２．７５Ｖに設定されている（ステップＳ８ｂ）ので、二次電池１４１，１４２，１４３が放電されて端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のうちいずれか最小のものが２．７５Ｖまで低下すると、充放電制御部２１１によってスイッチング素子２１，２２がオフされるので、二次電池１４１，１４２，１４３の放電容量は、Ｃ３より少ないＣ４となる。
【００９２】
そうすると、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のいずれか最小のものが２．５０Ｖに低下するまで二次電池１４１，１４２，１４３が放電される場合よりも、過放電になるまでの残存容量が大きくなり、過放電になりにくくなる結果、二次電池１４１，１４２，１４３の劣化が低減される。
【００９３】
また、複数の二次電池１４１，１４２，１４３からなる組電池１４を用いる場合、上述のように、放電終止電圧Ｖｅｎｄ及び放電禁止電圧Ｖｏｆｆの判定を、端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のうちいずれか最小の電圧によって行うことにより、組電池１４の端子電圧Ｖｔが、放電終止電圧Ｖｅｎｄ×直列セル数ＳＮや、放電禁止電圧Ｖｏｆｆ×直列セル数ＳＮより高くても、最小のセル電圧が、平均放電終止電圧よりも低く、放電終止電圧Ｖｅｎｄ及び放電禁止電圧Ｖｏｆｆ以下になれば、負荷機器での電力消費の停止、低減、あるいは電池パック２での放電禁止処理を行うことができる。そうすると、放電により、最も端子電圧が低下したセルは、最も劣化が進んでいると考えられるから、最も劣化が進んでいるセルの端子電圧に基づいて、上記放電終止電圧Ｖｅｎｄ及び放電禁止電圧Ｖｏｆｆの判定を行うことにより、最も劣化が進んでいるセルの劣化を低減することができる。
【００９４】
なお、寿命判定部２１２は、二次電池１４１，１４２，１４３の寿命を判定できれば良く、寿命の判定方法は限定されない。
【００９５】
寿命判定部２１２は、例えば二次電池１４１，１４２，１４３の充電電流及び放電電流を積算し、当該積算値が、予め設定された第１積算電流判定値以上になった場合に二次電池１４１，１４２，１４３が寿命に達したと判定し、近寿命判定部２１４は、二次電池１４１，１４２，１４３の充電電流及び放電電流の積算値が、第１積算電流判定値より小さい第２積算電流判定値（例えば第１積算電流判定値の８０％程度）以上になった場合に、寿命が近いと判定し、ステップＳ５以降の処理を行う構成としてもよい。これにより、二次電池の充放電電流に伴う劣化に基づき、寿命を判定することができる。
【００９６】
また、寿命判定部２１２は、例えば二次電池１４１，１４２，１４３の製造年月日からの経過時間に基づき、寿命を判定してもよい。具体的には、例えば、不揮発性の記憶素子に、二次電池１４１，１４２，１４３の製造年月日を示す情報を予め記憶しておき、寿命判定部２１２は、カレンダー機能を有するリアルタイムクロック（ＲＴＣ）等を用いて現在の年月日を示す情報を取得し、記憶素子に記憶された製造年月日とリアルタイムクロックで得られる現在日時とから、二次電池１４１，１４２，１４３が製造されたときからの経過時間を算出し、当該算出された経過時間が予め設定された第１経過時間判定値以上になった場合に二次電池１４１，１４２，１４３が寿命に達したと判定するようにしてもよい。そして、近寿命判定部２１４は、同様に二次電池１４１，１４２，１４３が製造されたときからの経過時間が、第１経過時間判定値より小さい第２経過時間判定値（例えば第１経過時間判定値の８０％程度）以上になった場合に、寿命が近いと判定し、ステップＳ５以降の処理を行う構成としてもよい。これにより、二次電池の経年劣化に基づき、寿命を判定することができる。
【００９７】
また、寿命判定部２１２は、例えば二次電池１４１，１４２，１４３の充放電サイクル数を積算し、当該積算値が、予め設定された第１サイクル数判定値以上になった場合に二次電池１４１，１４２，１４３が寿命に達したと判定し、近寿命判定部２１４は、二次電池１４１，１４２，１４３の充放電サイクルの積算値が、第１サイクル数判定値より小さい第２サイクル数判定値（例えば第１サイクル数判定値の８０％程度）以上になった場合に、寿命が近いと判定し、ステップＳ５以降の処理を行う構成としてもよい。これにより、二次電池の充放電サイクルに伴う劣化に基づき、寿命を判定することができる。
【００９８】
そして、劣化低減制御部２１５は、近寿命判定部２１４によって二次電池１４１，１４２，１４３の寿命が近いと判定され、かつ設定スイッチ２４に二次電池の延命を行わない旨のスイッチ設定がされていた場合、第１サイクル数判定値を増大させるようにしてもよい。この場合、劣化低減制御部２１５の機能のさせ方にもよるが、第１サイクル数判定値を１．５倍〜２．０倍程度に増大させて、寿命を延ばすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、等の電池搭載装置の電源として用いられる電池パック、電池回路、及びこのような電池パックを充電する充電システムとして好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池パックを備えた充電システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す充電システムの動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示す充放電制御部の動作を説明するための説明図である。
【図４】図２に示す充電システムの動作の変形例を示すフローチャートである。
【図５】図１に示す充放電制御部の動作の変形例を説明するための説明図である。
【図６】図２に示す充電システムの動作の変形例を示すフローチャートである。
【図７】図１に示す充放電制御部の動作の変形例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１  充電システム
２  電池パック
３  充電装置
１４  組電池
１５  電圧検出回路
１６  電流検出抵抗
１７  温度センサ
２１，２２  スイッチング素子
２３  ＬＥＤ
２４  設定スイッチ
３５  充電電流供給部
３６  通信部
３７  制御部
１４１，１４２，１４３  二次電池
２０１  アナログデジタル変換器
２０２  制御部
２０３  通信部
２１１  充放電制御部
２１２  寿命判定部
２１３  禁止部
２１４  近寿命判定部
２１５  劣化低減制御部
Ｉａ  充電終止電流値
Ｉｃ  充電電流
Ｉｃｃ  電流値
ＮＣ  公称容量値
ＳＮ  直列セル数
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖｔ  端子電圧
Ｖｆ  終止電圧
Ｖｅｎｄ  放電終止電圧
Ｖｏｆｆ  放電禁止電圧
【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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