(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも被充電対象のリチウム二次電池と、前記リチウム二次電池を充電するための充電装置と電気的に接続する＋端子及び−端子と、前記リチウム二次電池の表面温度を検出するサーミスタと、前記サーミスタで検出された温度情報を充電装置に出力するパック側温度検出端子とを備え、
前記リチウム二次電池には、過充電抑止添加剤が含有され、
前記過充電抑止添加剤には、オルトターフェニル、ビフェニル、ジフェニルエーテルの少なくとも一つが含まれ、
電池パックの電圧と電流とを検出して電池パックの保護制御を行う保護制御手段と前記保護制御手段からの出力を受け充放電経路をＯＮ・ＯＦＦ制御するＦＥＴスイッチとを備えておらず、前記パック側温度検出端子からの出力を受けた充電装置が電池パック温度の上昇率が規定値以上である際に出力ＯＦＦを行う制御を受けて保護を行い、前記規定値は過充電の早期段階に対応する電池パック温度の上昇率であることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
少なくとも被充電対象のリチウム二次電池と、前記リチウム二次電池を充電するための充電装置と電気的に接続する＋端子及び−端子と、前記リチウム二次電池の電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記電池電圧検出手段で検出された電圧情報を充電装置に出力するパック側電圧検出端子とを備え、
前記リチウム二次電池には、過充電抑止添加剤が含有され、
前記過充電抑止添加剤には、オルトターフェニル、ビフェニル、ジフェニルエーテルの少なくとも一つが含まれ、
電池パックの電圧と電流とを検出して電池パックの保護制御を行う保護制御手段と前記保護制御手段からの出力を受け充放電経路をＯＮ・ＯＦＦ制御するＦＥＴスイッチとを備えておらず、前記パック側電圧検出端子からの出力を受けた充電装置が電池パック電圧の上昇率が規定値以下である際に出力ＯＦＦを行う制御を受けて保護を行い、前記規定値は過充電の早期段階に対応する０未満の電池パック電圧の上昇率であることを特徴とする電池パック。
【請求項３】
商用電源を直流変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記ＡＣ／ＤＣコンバータからの出力を電池パックに伝達する充電出力端子と、それに対応したＧＮＤ端子と、充電経路に配設した電圧・電流検出手段と、充電経路に配設した過電圧保護手段と、電池パックの電圧を検出する電圧検出端子と、電池パックの温度を検出する温度検出端子と、前記電圧・電流検出手段と前記電圧検出端子と前記温度検出端子からの信号を受け各種充電制御を行う充電制御手段と、充電経路に配設され前記充電制御手段からの信号を受け出力制御を行う出力制御スイッチとを備えた充電装置と、
少なくとも被充電対象のリチウム二次電池と、前記リチウム二次電池を充電するための充電装置と電気的に接続する＋端子及び−端子と、前記リチウム二次電池の表面温度を検出するサーミスタと、前記サーミスタで検出された温度情報を充電装置に出力するパック側温度検出端子とを備えた電池パックとからなり、
前記リチウム二次電池には、過充電抑止添加剤が含有され、
前記過充電抑止添加剤には、オルトターフェニル、ビフェニル、ジフェニルエーテルの少なくとも一つが含まれ、
前記パック側温度検出端子、前記温度検出端子を通じて前記充電制御手段が受ける前記電池パック温度の上昇率が規定値以上である際に、前記出力制御スイッチへ出力ＯＦＦとする信号を前記充電制御手段が送ることにより前記電池パックへの保護制御を行い、前記規定値は過充電の早期段階に対応する電池パック温度の上昇率であることを特徴とする充電システム。
【請求項４】
商用電源を直流変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記ＡＣ／ＤＣコンバータからの出力を電池パックに伝達する充電出力端子と、それに対応したＧＮＤ端子と、充電経路に配設した電圧・電流検出手段と、充電経路に配設した過電圧保護手段と、電池パックの電圧を検出する電圧検出端子と、電池パックの温度を検出する温度検出端子と、前記電圧・電流検出手段と前記電圧検出端子と前記温度検出端子からの信号を受け各種充電制御を行う充電制御手段と、充電経路に配設され前記充電制御手段からの信号を受け出力制御を行う出力制御スイッチとを備えた充電装置と、
少なくとも被充電対象のリチウム二次電池と、前記リチウム二次電池を充電するための充電装置と電気的に接続する＋端子及び−端子と、前記リチウム二次電池の電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記電池電圧検出手段で検出された電圧情報を充電装置に出力するパック側電圧検出端子とを備えた電池パックとからなり、
前記リチウム二次電池には、過充電抑止添加剤が含有され、
前記過充電抑止添加剤には、オルトターフェニル、ビフェニル、ジフェニルエーテルの少なくとも一つが含まれ、
前記パック側電圧検出端子、前記電圧検出端子を通じて前記充電制御手段が受ける前記電池パック電圧の上昇率が規定値以下である際に、前記出力制御スイッチへ出力ＯＦＦとする信号を前記充電制御手段が送ることにより前記電池パックへの保護制御を行い、前記規定値は過充電の早期段階に対応する０未満の電池パック電圧の上昇率であることを特徴とする充電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池パック及びその電池パックを用いた充電システムに関し、特にリチウムイオン二次電池において効果的な二次電池の保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機やＰＨＳ（簡易型無線電話機）あるいはＰＤＡ（携帯情報端末）といった携帯可能な電子機器の市場が急速に広がっている。さらには、その単体、もしくはパーソナルコンピュータに接続することで、電話回線を通じてデータ通信可能な電子機器端末（以下、携帯型電子機器という）も急速に増えている。そして、その電源としては、リチウムイオン二次電池を用いた電池パックを用いるのが一般的になっている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池に関しては、アルカリ蓄電池のようなガス吸収メカニズム（ノイマン機構）がないために安全性の面などにおいてそれまでのアルカリ蓄電池に比べて劣る点があり、それを用いる際には、過充電、過放電、過電流を防止するための保護回路を有して、それら過充電、過放電、過電流が検出されると、二次電池に流れる電流をオフするようになされている。
【０００４】
図４を用いて、電池パックにおける保護制御を具体的に説明する。図４において、リチウムイオン二次電池１１が逆流防止ダイオード１５を介して＋端子１６と−端子１７間に直列に接続され、かつこの二次電池１１に対して直列に過充電保護用の寄生ダイオード付きＭＯＳＦＥＴ（以下、充電ＦＥＴとする）と過放電保護用の寄生ダイオード付きＭＯＳＦＥＴ（以下、放電ＦＥＴとする）とからなるＦＥＴスイッチ１４とが配設されている。このＦＥＴスイッチ１４の充電ＦＥＴ及び放電ＦＥＴをオン・オフ制御する制御回路１２が設けられており、この制御回路１２には二次電池１１の両端電圧及びＦＥＴスイッチ１４の両端電圧にて放電電流が入力されている。
【０００５】
この制御回路１２は、前述の入力情報を受け、フリップフロップ１３を通じて、ＦＥＴスイッチ１４により、充電・放電ともオン、充電のみオン、放電のみオン、充放電ともオフの四値制御を行っている。これら、制御回路１２、フリップフロップ１３、ＦＥＴスイッチ１４などを含む保護回路は、一般にＳＵ（セーフティユニット）と呼ばれている。
【０００６】
従って、携帯型電子機器を充電する際には、それらの本体もしくは充電器による充電制御とその制御が故障している場合に作動する上述の電池パック内部のＳＵによる制御の大きく二つが独立に存在して、充電制御している。一般的な制御の方法としてそれぞれ以下のようになっている。
【０００７】
正常時の携帯型電子機器もしくは充電器の充電制御は、▲１▼４．２Ｖ定電圧充電、▲２▼０．７Ｃ最大電流制御、▲３▼充電終了制御（電流値，充電時間あるいはその組合せ）のいずれかで制御され、電池パック内部のＳＵは作動しない。
【０００８】
これらの制御が故障あるいは誤動作などで働かなかった場合に、電池パック内部のＳＵは、▲１▼充電電圧の制御の公差や温度バラツキを考慮し重ならない範囲で設定した４．３５Ｖ±０．０５Ｖの電圧を検知し充電回路を切断（復帰型，非復帰型がある）、▲２▼最大電流２．０Ｃ〜４．０Ｃを検知し充電回路を切断、といった制御を行う。
【０００９】
さらにこのＳＵが機能しなかった場合などに備えて、携帯型電子機器もしくは充電器側においても、▲１▼４．５５Ｖ±０．０５Ｖの電圧を検知し充電回路を切断、▲２▼最大充電電流の１．３倍の電流を検知し充電回路を切断、▲３▼温度（０℃〜４０℃）の範囲外は充電しない、▲４▼タイマー２〜３時間で充電をストップする、といった保護機能を有している。
【００１０】
このように何重もの過充電に対する保護機能を付加させることで商品の信頼性（安全性）を確保している。
【００１１】
まず充電器或いは携帯型電子機器本体の充電制御が全く壊れた場合（充電側の電圧検知機能が故障した場合）は、充電器が流しうる最大の耐電圧、電流で充電が行われる。一般的には、１０〜１２Ｖの耐電圧で３Ｃの連続充電がおこる。この場合ＳＵが働き４．３５Ｖに電池電圧が達したとき充電回路を切断する。或いは、同様のＳＵで過電流を検出し充電回路を切断する。このときＳＵが故障している場合や、ＳＵがない場合は電池にダイレクトにこの電流が印可される。従来このような場合には、電池内のガス発生などによる内圧上昇を利用した電流遮断機構（素電池に内蔵）が作動して充電電流を遮断する。
【００１２】
次に、誤動作などにより通常の４．２Ｖの制御が本体側でできなかった場合には、ＳＵが作動し４．３５Ｖに達したときに充電回路を切断する。このときＳＵが故障している場合や、ＳＵがない場合は、充電器側の４．５５Ｖの保護機能が働き充電を終了する。或いは、電池電圧が上がらないものなどはタイマーで終了する場合も考えられる。さらに、異常な大電流ではなく推奨充電電流での連続的な過充電に関しては上記の場合同様素電池単体で安全性は保障している。
【００１３】
このように、リチウムイオン二次電池の充電に関しては前記の大きな二項目の故障を想定して多重保護をかけるのが基本的な考え方となっている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＳＵ内蔵の電池パック及びその電池パックを用いた充電システムにおいては、電池パック内部のＳＵが存在することを前提として多重保護しているため、当然ながらＳＵをなくすことはできない。電池パックにおいて、制御回路１２、フリップフロップ１３、ＦＥＴスイッチ１４などのＳＵの主要部品だけで全体コストの３割程度を占めており、リチウムイオン二次電池を用いた電池パックの高コスト化の一因となっている。また、電池パック単体での保護機能向上については、特開平８−１１６６２７号公報にあるようなあらゆるアイデアが具現化されているが、これらを用いることはコスト面ではやはり大きな課題となる。
【００１５】
本発明はこのような従来の課題を解決するために、素電池としてリチウム二次電池、とりわけリチウムイオン二次電池を用いている電池パック単体を改良するだけでなく、充電システム全体を見直し、多重保護を行いながらもＳＵの主要部品を削除して、大幅なコストダウンとＳＵ主要部品削除による開発期間の短縮と電池パックの小型化を計ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の充電装置、電池パック、充電システムは、商用電源を直流変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記ＡＣ／ＤＣコンバータからの出力を電池パックに伝達する充電出力端子と、それに対応したＧＮＤ端子と、充電経路に配設した電圧・電流検出手段と、充電経路に配設した過電圧保護手段と、電池パックの電圧を検出する電圧検出端子と、電池パックの温度を検出する温度検出端子と、前記電圧・電流検出手段と前記電圧検出端子と前記温度検出端子からの信号を受け各種充電制御を行う充電制御手段と、充電経路に配設され前記充電制御手段からの信号を受け出力制御を行う出力制御スイッチとを備えた充電装置と、少なくとも被充電対象のリチウムイオン二次電池と、前記リチウムイオン二次電池を充電するための充電装置と電気的に接続する＋端子及び−端子と、前記リチウムイオン二次電池の表面温度を検出するサーミスタと、前記サーミスタで検出された温度情報を充電装置に出力するパック側温度検出端子とを備えた電池パックとからなり、前記リチウム二次電池には、過充電抑止添加剤が含有され、前記過充電抑止添加剤には、オルトターフェニル、ビフェニル、ジフェニルエーテルの少なくとも一つが含まれ、前記パック側温度検出端子、前記温度検出端子を通じて前記充電制御手段が受ける前記電池パック温度の上昇率が規定値以上である際に、前記出力制御スイッチへ出力ＯＦＦとする信号を前記充電制御手段が送ることにより前記電池パックへの保護制御を行い、前記規定値は過充電の早期段階に対応する電池パック温度の上昇率であることを特徴とするものである。
【００１７】
これにより、充電システム全体として多重保護を行いながらも構成要素の追加を特に行うことなく、電池パックからＳＵの主要部品を削減することによる電池パックの大幅なコストダウンと開発期間の短縮と小型化を計ることができる。
【００１８】
この際、素電池として用いられるリチウムイオン二次電池には、過充電抑止添加剤が含有されていることが望ましい。これにより、過充電となった際の電池表面温度の立ち上がりを早い段階にすることができる、もしくは急激にすることができるので、過充電となった際の温度上昇といった事象をとらえた保護制御を早い段階、もしくは容易に行うことができる。
【００１９】
また本発明の充電装置、電池パック、充電システムは、商用電源を直流変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記ＡＣ／ＤＣコンバータからの出力を電池パックに伝達する充電出力端子と、それに対応したＧＮＤ端子と、充電経路に配設した電圧・電流検出手段と、充電経路に配設した過電圧保護手段と、電池パックの電圧を検出する電圧検出端子と、電池パックの温度を検出する温度検出端子と、前記電圧・電流検出手段と前記電圧検出端子と前記温度検出端子からの信号を受け各種充電制御を行う充電制御手段と、充電経路に配設され前記充電制御手段からの信号を受け出力制御を行う出力制御スイッチとを備えた充電装置と、少なくとも被充電対象のリチウムイオン二次電池と、前記リチウムイオン二次電池を充電するための充電装置と電気的に接続する＋端子及び−端子と、前記リチウムイオン二次電池の電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記電池電圧検出手段で検出された電圧情報を充電装置に出力するパック側電圧検出端子とを備えた電池パックとからなり、前記リチウム二次電池には、過充電抑止添加剤が含有され、前記過充電抑止添加剤には、オルトターフェニル、ビフェニル、ジフェニルエーテルの少なくとも一つが含まれ、前記パック側電圧検出端子、前記電圧検出端子を通じて前記充電制御手段が受ける前記電池パック電圧の上昇率が規定値以下である際に、前記出力制御スイッチへ出力ＯＦＦとする信号を前記充電制御手段が送ることにより前記電池パックへの保護制御を行い、前記規定値は過充電の早期段階に対応する０未満の電池パック電圧の上昇率であることを特徴とするものである。
【００２０】
これにより、充電システム全体として多重保護を行いながらも構成要素の追加を特に行うことなく、電池パックからＳＵの主要部品を削減することによる電池パックの大幅なコストダウンと開発期間の短縮と小型化を計ることができる。
【００２１】
この際、素電池として用いられるリチウムイオン二次電池には、過充電抑止添加剤が含有されていることが望ましい。これにより、過充電となった際の電池電圧の降下を早い段階にすることができる、もしくは鋭角にすることができるので、過充電となった際の電池電圧降下といった事象をとらえた保護制御を早い段階、もしくは容易に行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２３】
図１は本発明の充電システムを示している。同図において、１はノートパソコンや携帯電話機などの機器と充電器またはＡＣアダプターとの組み合わせ、もしくは充電器単体などで表される充電装置であり、２は素電池としてリチウムイオン二次電池を用いた電池パックである。
【００２４】
充電装置１は、商用電源を直流変換するＡＣ／ＤＣコンバータ３と、充電経路に配設され電池パック２へ出力する電圧・電流を計測する電圧・電流検出手段４と、同じく充電経路に配設され過度な電圧が電池パック２に流れることを防止する過電圧保護手段５と、電池パック２に電圧出力するための充電出力端子６及びＧＮＤ端子７と、電池パックの温度を検出する温度検出端子８と、電池パックの電圧を検出する電圧検出端子９と、電圧・電流検出手段４、温度検出端子８、電圧検出端子９からの信号を受け各種充電制御を行う充電制御手段１０とを備えている。この充電制御手段１０は充電状況に応じてＬＥＤ１１を所定色に点灯・点滅させたり、電圧・電流制御手段１２、フォトカプラ１３、出力制御スイッチ１４を通じて、充電を開始・中止させる制御を行う。
【００２５】
電池パック２は、＋端子１６と、−端子１７と、単セルまたは複数セルのリチウムイオン二次電池２１と、逆流防止ダイオード２２と、電池電圧を計測するための電池電圧検出手段である抵抗２０と、その電池電圧情報を充電装置１に出力するパック側電圧検出端子１９と、リチウムイオン二次電池２１の表面温度を検出するサーミスタ２３と、その温度情報を充電装置１に出力するパック側温度検出端子１８とを備えている。
【００２６】
本発明においては、充電端子・温度検出端子・電圧検出端子などの各端子は接触式、非接触式を問わず、同等の制御を行うことができる。
【００２７】
図１からわかる通り、本発明においては、図４の四角で囲んだ部分の保護回路を削除する。この部分は電圧を測定・制御するＩＣ基板や半導体スイッチがある部分で保護回路の中でコストの大部分を占めている。一方ＰＴＣ・温度ヒューズやサーミスタ２３、また逆電流防止ダイオード２２などは低コストであり残しても良い。
【００２８】
単純にこの部分のＳＵをなくしてしまうと、多重保護の基本的な考え方が守れなくなる。本発明では、新たな充電制御を提案しＳＵなしでもこの多重保護の考え方を守ると同時に、さらに素電池内部に過充電抑止添加剤などを加えることで、過充電時の電圧や電池温度挙動に変化をもたらし、この挙動を充電装置１から検知して充電制御をすることでより過充電に対する信頼性を飛躍的に向上させるものである。
【００２９】
次に具体的な制御の変更ポイントについて説明をする。
【００３０】
第一に、充電装置１で従来４．５５Ｖであった電圧保護を４．３５Ｖにする。すなわち、従来ＳＵで保護していた電圧の領域を充電装置１内部に持たせる。
【００３１】
第二に、温度検出端子８を通じて充電制御手段１０がうける電池パック温度の上昇率が規定値以上である際に、出力制御スイッチ１４へ出力ＯＦＦとする信号を充電制御手段１０が送ることによるΔＴ／ｄｔ保護制御を行う。図２に示したように、過充電になると電池の表面温度が急激に変化する場所が有るので、この部分の変化量を見て充電を終了させる。具体的には、サーミスタ２３により検出された温度情報を充電装置１の充電制御手段１０が受け、演算処理をして、その上昇率が規定値以上である際に、出力制御スイッチ１４を切ることにより充電を終了させれば良い。規定値の具体的な値としては、素電池の特性にもよるが、誤検出を防止するために若干のゆとりを持たせてΔＴ／ｄｔが０．５℃／分以上、好ましくは１℃／分以上とすれば良い。
【００３２】
第三に、電圧検出端子９を通じて充電制御手段１０がうける電池パック電圧の上昇率が規定値以下である際に、出力制御スイッチ１４へ出力ＯＦＦとする信号を充電制御手段１０が送ることによるΔＶ／ｄｔ保護制御を行う。図３に示したように、過充電になると電池電圧は上昇するのだが５．５Ｖ付近をピークに一度電圧が低下する場所が有る。この挙動をとらえて充電を終了させる。具体的には、電池電圧検出手段２０により検出された電圧情報を充電装置１の充電制御手段１０が受け、演算処理をして、その上昇率が規定値以下である際に、出力制御スイッチ１４を切ることにより充電を終了させれば良い。規定値の具体的な値としては、誤検出を防止するために若干のゆとりを持たせてΔＶ／ｄｔ＜０とすれば良い。
【００３３】
このような三種類の充電制御をかける事で、ＳＵなしでも、従来の温度範囲制御やタイマー制御、温度ヒューズや素電池単体での電流遮断機構などによる制御と相まって多重保護の考え方を守ることが可能となる。第二、第三のいずれかは必須として、好ましくは第一をさらに付加し、より好ましくは第一〜第三の全ての制御を付加する。
【００３４】
以下、本構成において、上述の充電制御を用いた場合の大きな二項目の故障を想定する。
【００３５】
まず充電装置１の充電制御が全く壊れた場合（充電側の電圧検知機能が故障した場合）は、充電装置１が流しうる最大の耐電圧、電流で充電が行われる。一般的には、１０〜１２Ｖの耐電圧で、３Ｃの連続充電がおこる。この場合ＳＵがないままの電池パックで１００％保障しなければならないが、この課題に対しては素電池単体での保護制御の研究開発が従来より積極的に進んでおり、電流遮断機構の精度アップ、過充電抑制添加剤の添加、さらにＰＴＣや形状記憶合金を利用した高精度温度ヒューズなどの選択で信頼性における多重保護が可能である。
【００３６】
次に、誤動作のため通常の４．２Ｖ制御ができなかった場合は、通常はＳＵが作動し４．３５Ｖに達したときに充電回路を切断するのに対して、本発明の場合はＳＵがないので第一〜第三の機能により充電を終了する。第一の場合は従来同様４．３５Ｖで終了する。さらに、三重目の保護としては第二、第三の手段を付加する。
【００３７】
第二の場合は電池の表面温度変化が設定の値（例えば０．５℃／分）以上になると充電を終了する。三重目の保護としては上述の他の手段を付加すれば良い。この際、素電池中に前述した過充電抑止添加剤を添加することで、過充電時の電池温度挙動に変化をもたらし、早期に的確に保護制御を行うことができる。
【００３８】
第三の場合は、充電中は電圧は上昇し続けるが過充電領域になると５Ｖ付近をピークに一度電圧が低下する場所が有る。従って電池電圧がΔＶ／ｄｔ＜０となると充電を終了させる。三重目の保護としては上述の他の手段を付加すれば良い。この際、素電池中に前述した過充電抑止添加剤を添加することで、過充電時の電池電圧挙動に変化をもたらし、早期に的確に保護制御を行うことができる。
【００３９】
ここで、過充電抑止添加剤の選定或いは併用の効用に関する基本的な考え方について簡単に説明する。過充電抑止添加剤は通常の充放電中は何の作用もしないが、設定した充電電圧（現在は４．２Ｖ）を超えると作用する。その結果として、電池の急激な表面温度上昇や充電電圧がΔＶ／ｄｔ＜０となる現象を引き起こす。具体的には、充電設定電圧以上（過充電領域）になるとすばやく分解しガス発生を起こし、この反応熱や、ガスが電極間にたまり、電池内部抵抗が上昇し、結果として生じるジュール熱などで電池の表面温度を急激に上昇させることができる。過充電抑止添加剤がない場合は電解液の分解が始まるまでこの現象は起こらずに過充電が進行してしまうので、安全性の面で若干の不安がつきまとうが、添加剤がある場合はすぐにこの温度上昇現象が起こり過充電の進行が浅い状態で充電を停止できる。具体的な添加剤の種類に関しては、オルトターフェニル、ビフェニル、ジフェニルエーテルなどがあり、これらは４．５Ｖ付近で酸化重合反応を起こし極間に皮膜を形成し、これが抵抗分となってジュール熱を発生させるタイプとなっている。
【００４０】
図２に電池の表面温度に変化を与える過充電抑止添加剤を含有させた場合の電池表面温度変化を示している。同図からわかるように過充電抑止添加剤を含有させない場合には、満充電容量の２００％近くのＡ点で急激に電池の表面温度は立ち上がるため、検出自体は可能であるのだが、この際には既に過充電がかなり進んでいる状況であるため、安全性という面では若干の不安が生じてしまう。これを解消するために上述の過充電抑止添加剤を入れると、同図にさらに示しているように表面温度の立ち上がり開始が早くなり、例えば満充電容量の１２０％近くのＢ点で一定温度だけ上昇して、それ以降の温度上昇を比較的抑えるようにすることが可能となる。このため、安全性向上と早期に容易な検出の両立を達成することが可能となる。
【００４１】
同様に図３に電池電圧に変化を与える過充電抑止添加剤を含有させた場合の電池電圧変化を示している。同図からわかるように過充電抑止添加剤を含有させない場合には、電池電圧が５．５Ｖまで上昇した状態のＣ点で電圧の降下が起きるのでこの事象を捕らえることにより検出自体は可能であるのだが、この際には既に過充電がかなり進んでいる状況であるため、安全性という面では若干の不安が生じてしまう。これを解消するために上述の過充電抑止添加剤を入れると、同図にさらに示しているように電池電圧の低下を人為的に作ることが可能となり、例えば満充電容量の１２０％近くのＤ点で電圧降下を発生させて、その事象を捕らえることが可能となる。このため、安全性向上と容易な早期検出の両立を達成することが可能となる。
【００４２】
このように、過充電時におけるリチウムイオン電池２１の挙動を考慮に入れた保護制御を充電装置１側で行うことで、充電システム全体として多重保護を行いながらも構成要素の追加を特に行うことなく、電池パック２からＳＵの主要部品を削減することによる電池パック２の大幅なコストダウンと開発期間の短縮と小型化を計ることができる。
【００４３】
なお、本実施の形態においては、電池電圧値などは、単セルにおける数値で説明するが、複数セルの場合においても数値的なものが変わるだけで、同様の制御ができることは言うまでもない。
【００４４】
また、充電装置１では、本発明の保護制御が何らかの要因により機能しない場合に備えて、従来例と同様に最大充電電流の１．３倍の電流を検知し充電回路を切断する機能、温度（０℃〜４０℃）の範囲外で充電を休止する機能、２〜３時間タイマーで充電をストップする機能は併せ持つ方が望ましい。
【００４５】
また、本実施の形態においては、充電システム全体でのコストダウンを踏まえたため、本発明の温度の上昇率や電圧の上昇率検出による保護制御機能に要する制御手段とＦＥＴなどからなるスイッチを従来からある充電制御手段１０と出力制御スイッチ１４とで併用してソフトの変更により対応するようにしているが、充電制御手段１０や出力制御スイッチ１４の故障確率も考慮に入れながら、例えばスイッチだけ別に充電経路に設けるとか、制御手段とスイッチともに別に設けても良いことはいうまでもない。この際には、トータルでのコストダウンは果たしにくいが、電池パック２の大幅なコストダウンと開発期間の短縮と小型化を計ることができる。
【００４６】
なお、従来からアルカリ蓄電池の充電制御においては、満充電検出として電圧降下を検出して充電を休止するいわゆる−ΔＶ検出というものがあるが、リチウムイオン二次電池においては満充電時までには電圧降下という事象が得られず、また電池系が異なるため単純に類似の充電制御をとることは考えられず、まして保護制御に用いることについては、容易に類推できうることではない。
【００４７】
【発明の効果】
上記実施の形態から明らかなように、電池パック単体で保護制御を考えるのではなく、近年の素電池の安全性能向上や電池電圧・温度挙動の解析進捗を踏まえて充電システム全体として多重保護制御を考えることで、ＳＵの主要部品なしでも、本発明の充電装置による保護制御機能の追加と従来の温度範囲制御やタイマー制御、温度ヒューズや素電池単体での電流遮断機構などによる制御と相まって多重保護の考え方を守って充分な安全性を得ることが可能となり、その上でＳＵの主要部品をなくすことができるために電池パックの大幅なコストダウン、開発期間の短縮と小型化を計ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の充電システムのブロック図
【図２】リチウムイオン二次電池の過充電時の温度特性図
【図３】リチウムイオン二次電池の過充電時の電圧特性図
【図４】従来の電池パックのブロック図
【符号の説明】
１    充電装置
２    電池パック
３    ＡＣ／ＤＣコンバータ
４    電圧・電流検出手段
５    過電圧保護手段
６    充電出力端子
７    ＧＮＤ端子
８    温度検出端子
９    電圧検出端子
１０  充電制御手段
１１  ＬＥＤ
１２  電圧・電流制御手段
１３  フォトカプラ
１４  出力制御スイッチ
１６  ＋端子
１７  −端子
１８  パック側温度検出端子
１９  パック側電圧検出端子
２０  電池電圧検出手段
２１  リチウムイオン二次電池
２２  逆流防止ダイオード
２３  サーミスタ
【図１】
0004744673.tif 000002
【図２】
0004744673.tif 000003
【図３】
0004744673.tif 000004
【図４】
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