(57)【要約】【課題】パルス充電で充電終了が表示されている場合には、ほぼ１００％の満充電の二次電池を得ることができる。【解決手段】手順Ｓ１１でパルス充電を開始した後、手順Ｓ２２が「ＹＥＳ」で充電パルスの休止期間Ｐが所定時間Ｐｃより長いことが検出された際に、充電終了を表示するが、これ以降も二次電池を充電器から外すまで、それまでの充電手順を最初から繰返している。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電と休止とを繰り返す電流パルスにより二次電池を充電するパルス充電制御方法において、充電を休止するときに二次電池の開放電圧を計測し、計測した開放電圧が設定電圧値以下に低下した際にパルス充電を再開し、所定の満充電条件に達した際に二次電池が満充電されたとして充電終了を通知すると共に、その後も、前記二次電池の開放電圧を計測して所定の充電手順を繰り返すことを特徴とするパルス充電制御方法。
【請求項２】
請求項１において、所定の満充電条件は、充電を休止するパルスの周期が予め定められた設定時間よりも長くなった状態であることを特徴とするパルス充電制御方法。
【請求項３】
請求項１において、所定の満充電条件は、パルス充電の開始後に所定の時間が経過した状態であることを特徴とするパルス充電制御方法。
【請求項４】
請求項１において、所定の満充電条件は、パルスによる充電期間と充電休止期間とのデューティー比から演算した時間が所定の値に達した状態であることを特徴とするパルス充電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電と休止とを繰り返す電流パルスにより二次電池を充電するパルス充電制御方法に関し、特に、充電終了の表示があるにもかかわらず充電が不充分であるような事態を回避することができるパルス充電制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リチウムイオン二次電池は、体積及び重量に対する充電容量が大きいので、優れた二次電池である。この充電には、まず電池電圧が設定電圧（例えば、４．２Ｖ）になるまで定電流充電し、電圧が設定電圧に到達した後では電池電圧が設定電圧を越えて上昇しないように、設定電圧による定電圧充電に切り替える方法がある。この充電方法のみで満充電する時間を短くするためには、定電流充電する充電電流を大きくする必要がある。しかし、充電電流を大きくすることは電池性能を低下させる恐れがあるので、望ましくない。
【０００３】
他方、定電流充電の際、充電電流を大きくする代りに、高い電圧（例えば、４．４Ｖ）として、二次電池を満充電することにより時間を短縮することが知られている。しかしながら、これもリチウムイオン二次電池の電池性能を低下させる問題がある。
【０００４】
このような問題を解消するため、充電と休止とを繰り返すパルス充電により、電池性能の低下を防止して充電時間を短縮する技術が開発されている。この充電方法は、充電と休止とを繰り返して二次電池をパルス充電する際、二次電池の充電を休止させる間に電池電圧を検出し、電池電圧が設定電圧に低下するまでは充電を休止し、電池電圧が設定電圧よりも低下すると、充電を再開している（例えば、特許文献１第０００６段落参照）。
【０００５】
この充電方法は、簡単な充電回路で二次電池を充電できる特長がある。
【０００６】
例えば、図１に示されるように、パルス状の充電電流Ｉによりパルス充電した場合、二次電池が満充電に近付くにしたがって、充電のための電流パルスにおける休止期間Ｐが長くなる。これは、満充電に近付いた二次電池では電池電圧の低下するのが遅くなるからである。従って、電池の休止期間Ｐを計測して満充電状態を検出することができる。
【０００７】
従来のパルス充電制御方法について、図２の機能ブロック図と図３のフローチャートとを併せ参照して説明する。図示される充電制御部１０は二次電池１に充電器２を接続して充電するために用いられ、充電制御部１０では制御ロジック１１により充電が実行される。
【０００８】
まず、充電制御部１０に充電器２が接続（手順Ｓ１）された際、制御ロジック１１が、電圧計測回路３により計測（手順Ｓ２）された二次電池１の開放電圧と基準電圧生成回路４で生成された定電流充電の基準電圧ＶＲＣとを比較（手順Ｓ３）する。計測電圧値Ｖがこの基準電圧値ＶＲＣに達していない場合、定電流充電が開始（手順Ｓ４）され、実行される。
【０００９】
この手順Ｓ４により計測電圧値Ｖがこの基準電圧値ＶＲＣに達した場合、定電流充電は停止され、パルス充電が開始（手順Ｓ１１）される。パルス充電の開始により、休止期間計時カウンタ８が「ゼロ」に初期化されると共に二次電池１に充電パルスが印加（手順Ｓ１２）される。
【００１０】
パルス充電では、図１を参照して説明したように、充電パルスとして一定電流が一定時間だけ二次電池１に供給される。従って、パルスの消滅で休止期間計時カウンタ８が起動されて充電休止期間の計測が開始（手順Ｓ１３）される。
【００１１】
これと同時に電圧計測回路３により二次電池１の開放電圧が計測（手順Ｓ１４）され、計測された二次電池１の電圧値Ｖが基準電圧生成回路４で生成されたパルス充電の基準電圧値ＶＲＰと比較（手順Ｓ１５）される。比較の結果、二次電池１の電圧値Ｖが基準電圧値ＶＲＰより高い間は、二次電池１の電圧値が基準電圧値ＶＲＰより低くなるまで、休止期間計時カウンタ８のカウントアップ（手順Ｓ１６）が休止期間Ｐとして継続される。
【００１２】
二次電池１の開放電圧値が低くなった時点でこの休止期間Ｐが計測（手順Ｓ２１）され、所定の休止時間Ｐｃと比較（手順Ｓ２２）される。手順Ｓ２２が「ＮＯ」で、休止期間Ｐが所定の休止時間Ｐｃより短い場合、手順は、上記手順Ｓ１２に戻り、計時カウンタの初期化と充電パルスの印加とからの手順を繰返す。
【００１３】
上述したように、満充電の時点で休止期間Ｐが所定の休止時間Ｐｃより長くなるので、所定時間Ｐｃより長くなったことにより充電終了が認識される。この結果、充電終了通知が送出され、例えば充電終了の表示ランプが点灯（手順Ｓ２３）して、充電手順が終了する。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−２３３７２６号公報（図１）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のパルス充電制御方法では、満充電条件の検出時点で充電手順を終了するが、充電容量と充電時間とのトレードオフが理由で１００パーセントの充電は困難であり、ほぼ９５パーセントから９９パーセントまでの範囲であり、更に、充電の終了時点から充電量が徐々に低減することは免れないという問題点がある。
【００１６】
本発明の課題は、このような問題点を解決し、充電器を外すまで二次電池の満充電を維持することができるパルス充電制御方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるパルス充電制御方法は、充電と休止とを繰り返す電流パルスにより二次電池（１）を充電する際の制御方法であって、充電制御部（２０）が電流パルスによる充電を休止するときに二次電池（１）の開放電圧Ｖを計測し、計測した開放電圧Ｖが設定電圧値ＶＲＰ以下に低下した際にパルス充電を再開し、次いで所定の満充電条件に達した際には二次電池（１）が満充電されたとして充電終了を通知して表示すると共に、その後も、二次電池（１）の開放電圧Ｖを計測して所定の充電手順を繰り返している。
【００１８】
上記所定の満充電条件は、充電を休止するパルスの周期Ｐが予め定められた設定時間Ｐｃよりも長くなった状態であること、パルス充電の開始後に所定の時間が経過した状態であること、またはパルスによる充電期間と充電休止期間とのデューティー比から演算した時間が所定の値に達した状態であることとすることができる。
【００１９】
上記括弧内の符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図４は本発明の実施の一形態を示す機能ブロック図である。図４に示されたパルス充電制御方法では、従来技術として参照した図２との相違は、制御ロジック２１にある。
【００２２】
充電制御部２０は、制御ロジック２１に対して、電圧計測回路３、基準電圧生成回路４、充電制御回路５、切替回路６、発振器７、休止期間計時カウンタ８、及び所定時間メモリ９を備えている。
【００２３】
電圧計測回路３は、接続されている二次電池１の電圧を計測して制御ロジック２１に通知する。基準電圧生成回路４は定電流充電の開始及び終了を判断する定電流充電基準電圧ＶＲＣと充電パルスの発生を判断するパルス充電基準電圧ＶＲＰとを、例えば分圧により生成して制御ロジック２１に通知している。
【００２４】
充電制御回路５は、制御ロジック２１の制御を受けて切替回路６を開閉する。切替回路６は、二次電池１へ充電器２から充電電流を供給する充電期間に充電回路を閉じ、休止期間には開いている。従って、電圧計測回路３は充電の休止期間に二次電池１の開放電圧を計測できる。
【００２５】
発振器７は、制御ロジック２１から駆動され、休止期間計時カウンタ８に計時用のパルスを送出する。休止期間計時カウンタ８は発振器７から受けるパルスを計数して、制御ロジック２１からの制御により充電パルス消滅中の休止期間を計測する。所定時間メモリ９には満充電状態を検出する時間Ｐｃが設定される。
【００２６】
次に、図４に図５を併せ参照して、本発明による動作手順について詳細に説明する。図５の上述した図３との相違は、手順Ｓ２２の「ＹＥＳ」からの手順が手順Ｓ２に戻り、充電の手順を繰り返す点である。
【００２７】
まず、充電制御部２０に充電器２が接続（手順Ｓ１）された際、制御ロジック１１は、電圧計測回路３により計測（手順Ｓ２）された二次電池１の開放電圧を受け、基準電圧生成回路４で生成された定電流充電の基準電圧ＶＲＣと比較（手順Ｓ３）する。
【００２８】
この手順Ｓ３が「ＮＯ」で計測電圧値Ｖがこの基準電圧値ＶＲＣに達していない場合、制御ロジック１１は、充電制御回路５を介して切替回路６を閉じ、定電流充電を開始（手順Ｓ４）し実行する。この結果、手順Ｓ３が「ＹＥＳ」で定電流充電による基準電圧値ＶＲＣに達した場合には切替回路６を開いて、制御ロジック１１は定電流充電を停止し、パルス充電を開始（手順Ｓ１１）する。
【００２９】
一方、手順Ｓ２での計測電圧値Ｖがこの基準電圧値ＶＲＣに最初から達していて手順Ｓ３が「ＹＥＳ」である場合には直ちに手順Ｓ１１のパルス充電が開始される。
【００３０】
上記手順Ｓ１１に続き、制御ロジック１１は、充電の休止期間計時カウンタ８を「ゼロ」に初期化すると共に切替回路６を閉じて二次電池１に充電パルスを印加（手順Ｓ１２）する。パルス充電では、図１を参照して説明したように、制御ロジック１１の制御により充電パルスとして一定値の電流が一定時間だけ二次電池１に供給される。
【００３１】
従って、上記手順Ｓ１２に続く手順では、制御ロジック１１は、パルスの消滅時点で休止期間計時カウンタ８を起動して充電休止期間の計測を開始（手順Ｓ１３）する。これと同時に制御ロジック１１は、電圧計測回路３により計測（手順Ｓ１４）された二次電池１の開放電圧を、基準電圧生成回路４で生成されたパルス充電の基準電圧値ＶＲＰと比較（手順Ｓ１５）する。
【００３２】
比較の結果として、手順Ｓ１５が「ＹＥＳ」で二次電池１の電圧値が基準電圧値ＶＲＰより高い間での制御ロジック１１は、二次電池１の電圧値が基準電圧値ＶＲＰより低くなるまで、休止期間計時カウンタ８のカウントアップ（手順Ｓ１６）を継続させて上記手順Ｓ１４に戻り、電圧計測回路３により二次電池１の開放電圧を計測する。
【００３３】
一方、手順Ｓ１５が「ＮＯ」で二次電池１の開放電圧値が低くなった時点で、制御ロジック１１は、この休止期間を計測（手順Ｓ２１）し、所定時間メモリ９の休止時間Ｐｃと比較（手順Ｓ２２）する。
【００３４】
この手順Ｓ２２が「ＮＯ」で休止期間Ｐが所定の休止時間Ｐｃより短い場合、手順は、上記手順Ｓ１２に戻り、計時カウンタの初期化と充電パルスの印加との実行から手順を繰り返す。
【００３５】
上述したように、満充電の時点では休止期間Ｐが所定の休止時間Ｐｃより長くなる。従って、制御ロジック１１は、手順Ｓ２２が「ＹＥＳ」で休止期間Ｐが所定休止時間Ｐｃより長くなったことにより充電終了を認識し、充電終了表示の有無を判断（手順Ｓ３１）する。手順Ｓ３１が「ＮＯ」で充電終了の表示がない場合、制御ロジック１１は、充電終了通知を送出して、例えば、充電終了を表示するランプを点灯（手順Ｓ３２）する。この点灯により、ほぼ満充電に達したことを認知することができる。
【００３６】
上記手順Ｓ３１が「ＹＥＳ」で充電終了が表示されている場合、または上記手順Ｓ３２に次いで、制御ロジック１１は、二次電池１の開放電圧を電圧計測回路３により計測する手順Ｓ２に戻り、上記手順を繰り返す。この繰返し手順は、フローチャートの紙面の大きさに限定され、図示は省略されているが、充電制御部２０から二次電池１又は充電器２の接続が切り離された時点で停止する。
【００３７】
すなわち、二次電池１を使用する時点まで充電手順を繰返して継続することができるので、満充電の程度を徐々に上昇させることができる。この結果、二次電池１におけるほぼ１００パーセントの満充電の確保が期待できる。
【００３８】
上記説明では、例えば休止期間の計測開始を手順Ｓ１３としたが充電パルス印加の手順Ｓ１２であってもよい。このように上記説明では、図示された機能ブロックおよび手順を参照しているが、機能の分離併合による配分または手順の前後入替えなどの変更は上記機能を満たす限り自由であり、上記説明が本発明を限定するものではない。
【００３９】
上記説明では、上記所定の満充電条件は、充電を休止するパルスの周期Ｐが予め定められた設定時間Ｐｃよりも長くなった状態であるとしたが、パルス充電の開始後に所定の時間が経過した状態、またはパルスによる充電期間と充電休止期間とのデューティー比から演算した時間が所定の値に達した状態とすることができる。
【００４０】
また、上記説明では、充電制御部に関してのみを説明したが、充放電制御または充電制御を含む回路または装置等にも適用可能であり、更に、二次電池の充電制御の全般に適用可能なものである。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、二次電池の充電に際し、所定のパルス充電で満充電とした後も、二次電池を充電器から外すまで、充電手順を最初から繰返すパルス充電制御方法が得られる。この方法によって、一回目の充電がせいぜい９５パーセント程度であっても、複数回の追加充電でほぼ１００パーセントまでの満充電を確保できる効果を得ることができる。この結果、充電終了の表示により二次電池を充電器から外す時点では常にほぼ１００パーセントの満充電が補償できるので、充電終了が表示されているにも拘わらず、その表示以降放置されたことにより、二次電池が充電不足である事態を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパルス充電方法による二次電池電圧及び充電電流の特性の一例を示す図である。
【図２】従来の機能ブロックの一例を示す図である。
【図３】従来の制御方法における手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の機能ブロックにおける実施の一形態を示す図である。
【図５】本発明の制御方法における手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    二次電池
２    充電器
３    電圧計測回路
４    基準電圧生成回路
５    充電制御回路
６    切替回路
７    発振器
８    休止期間計時カウンタ
９    所定時間メモリ
２０    充電制御部
２１    制御ロジック
【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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