(57)【要約】【課題】      所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルを有する組電池を充電することができる汎用性の高い充電技術を提供する。【解決手段】  所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する１又は複数の電池セルを有する組電池１１０を備える電池パック１００につき、組電池１１０に充電電流が供給されて充電される際に、組電池１１０の電圧値が所定の充電電圧値（定電圧設定値Ｓ（Ｖ））に達することにより、組電池１１０が所定の充電電圧値以下の電圧で充電されるように組電池１１０の充電電流を分流する分流装置３００を有する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する１又は複数の電池セルを有する組電池を備える電池パックであって、
前記組電池に充電電流が供給されて充電される際に、当該組電池の電圧値が所定の充電電圧値に達することにより、当該組電池が前記所定の充電電圧値以下の電圧で充電されるように当該組電池の充電電流を分流する分流装置を有する電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックであって、
定電流充電器を用いて前記組電池が定電流充電される際に、前記電池セルが前記所定の基準電圧値以下の電圧で充電されるように、前記分流装置を用いて当該組電池の充電電流を分流する電池パック。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電池パックであって、
前記分流装置は、前記組電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、当該組電池の電圧値に基づいて、当該組電池を充電する充電電流を分流する量を決定する制御手段とを有する電池パック。
【請求項４】
請求項３に記載の電池パックであって、
前記組電池に、充電中の組電池が満充電となる際の満充電電圧低下を検出可能な充電器を用いて充電電流を供給する場合に、
前記制御手段は、前記組電池の電圧値が前記所定の充電電圧値に達した後に当該組電池が満充電となる際に、当該組電池の電圧値が、前記充電器で検出可能な前記満充電電圧低下が発生した場合の所定の電圧値となるように充電電流を分流する量を決定する電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルを有する組電池を充電する充電技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池セルを充電する充電技術の一例が、特開平１１−１８７５８８号公報に開示されている（特許文献１参照）。このような技術から理解されるように、リチウムイオン電池セルは定電流充電が続けられると電池セルの電圧値が使用可能電圧値を超えて上昇して種々の不具合が生じる可能性があることから、一般的に電圧制御方式の充電器を用いて充電が行われる。そして、リチウムイオン電池セルの充電には、多くは、電池セルの電圧値が所定の基準電圧値（電池セルの品質を損なわず、確実に充電を行うことができる電圧値）に達した後には、充電終了までこの基準電圧値で充電される定電圧充電が適用されている。
一方、ニッケル・カドミウム電池セルやニッケル水素電池セル等の電池セルは、充電電圧特性が平坦であるとともに充電末期の電池セルの電圧値の上昇率が少ないことから、電圧制御方式の充電には適しておらず、一般的に電流制御方式の充電器を用いて充電が行われる。そして、これらのニッケル系電池セルの充電には、多くは、充電開始から充電終了まで一定値の充電電流で充電される定電流充電が適用されている。
【特許文献１】特開平１１−１８７５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、組電池を構成する電池セルの種類に応じて異なる充電方式の充電器が必要であると、使用者は組電池を含む電池パックや機器を入手する際に、既に他の充電方式の充電器を所持していても、当該組電池を充電するための充電器を更に入手する必要がある。典型的には、使用者は、既に定電流充電器等の電流制御方式の充電器を所持していても、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要するリチウムイオン電池セル等を充電するためには、電圧制御方式の充電器を更に入手する必要があり、充電技術の汎用性の点で一層の技術探求が要請されていた。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルを有する組電池を充電することができる汎用性の高い充電技術を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明によれば、組電池を備える電池パックが構成される。
この「組電池」は、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する１又は複数の電池セルを有している。
所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルとしては、充電中に電池セルの電圧値が使用可能電圧値を超えると電池セルの劣化等種々の不具合が生じる二次電池（充電を行い繰り返し使用することが可能な電池）を広く包含する。典型的には、リチウムイオン電池セル等が用いられる。
なお、「所定の基準電圧値」とは、このような電池セルを充電する際に、電池セルの品質を損なわず確実に充電を完了することができる電圧値を示す。典型的には、リチウムイオン電池セルの場合には、電極の材質等により相違するが、電池セル１個につき概ね４．１（Ｖ）、もしくは４．２（Ｖ）の電圧値が基準電圧値として多用されている。
【０００５】
また、組電池としては、このような電池セルのみで構成される態様、このような電池セルと所定の基準電圧値以下の電圧で充電する必要がない電池セルとからなる態様等を全て包含する。また、同じ種類の電池セル（例えば、リチウムイオン電池セルのみ）で構成される態様、また異なる種類の電池セルが混在する状態で構成される態様を広く包含する。さらに、組電池中の各電池セルは相互に直列に接続してもよく、あるいは並列に接続してもよい。また、組電池の出力電圧の仕様（一般的に公称電圧と称呼されている。）は、組電池を構成する電池セルの種類、数、接続態様等によって決定される。典型的には、複数の電池セルを直列に接続した組電池の公称電圧は、各電池セルの公称電圧を加算した値として設定することができる。
【０００６】
このような、所定の基準電圧値以下の電圧で充電される１又は複数の電池セルを有する組電池を充電する際には、上記従来の技術でリチウムイオン電池セルの場合について説明したように、組電池の構成要素である其々の電池セルが、基準電圧値を超えないように充電されることが要請される。
本発明に係る電池パックでは、かかる要請に対処するべく、「分流装置」を備えている。「分流装置」では、組電池に充電電流が供給されて充電される際に、組電池の電圧値が所定の充電電圧値に達することにより、組電池が所定の充電電圧値以下の電圧で充電されるように組電池の充電電流を分流する。
ここで、「充電電流を分流する」とは、充電器から組電池に供給される充電電流を１又は複数の電流に分割して流すことを示す。
本発明における「所定の充電電圧値」は、典型的には、組電池を構成する電池セルの前記した基準電圧値に基づいて決定される。例えば、組電池が３個のリチウムイオン電池セルを直列に接続して構成されており、このリチウムイオン電池セルの基準電圧値が其々４．１（Ｖ）であれば、４．１（Ｖ）に３を乗じた１２．３（Ｖ）が組電池の「所定の充電電圧値」として決定される。
【０００７】
また「所定の充電電圧値以下の電圧」とは、組電池の充電を完了することが可能であるとともに前記した「所定の充電電圧値」以下である電圧を全て包含する。典型的には、「所定の充電電圧値以下の電圧」とは、「所定の充電電圧値」とその誤差の範囲内の電圧値である場合や、詳細は後述するが、充電器に組電池の充電完了を検出させる目的で発生させる電圧値の低下分（後述する、満充電電圧低下「−ΔＶ」の満充電電圧低下値「ΔＶ」）を、前記した「所定の充電電圧値」から減じた電圧値までの範囲の電圧である場合等を示す。
【０００８】
本発明において、組電池が「所定の充電電圧値以下の電圧」で充電される態様としては、分流装置を用いて組電池に供給される充電電流のうち分流する電流値を適宜決定することで組電池の電圧値を所定の充電電圧値以下とする態様、分流装置を用いて充電電流を分流するタイミングや時間を適宜決定することで組電池の電圧値を所定の充電電圧値以下とする態様等を広く包含する。典型的には、分流装置には、組電池に並列接続可能なインピーダンス回路が設けられており、組電池の電圧値が所定の充電電圧値に達したら、インピーダンス回路に充電電流の一部が分流されるように構成されている。この場合には、当該インピーダンス回路のインピーダンス値を可変とし、当該回路に分流される充電電流の量を調整可能に設定することが好ましい。
【０００９】
また、組電池を充電する充電電流の分流が開始される時点としては、組電池が所定の充電電圧値に達した時点、組電池が設定時間以内に所定の充電電圧値に達する（まもなく所定の充電電圧値に達する）時点等を全て包含する。また、組電池を充電する充電電流が分流される期間は、組電池が所定の充電電圧値に達してから充電完了するまでの全期間である場合、組電池が所定の充電電圧値に達してから充電完了するまでの一部の所定期間である場合等を広く包含する。組電池を充電する充電電流が分流される期間が上記一部の所定期間である場合には、充電電流が分流される期間が設けられる回数は、組電池の電圧値が所定の充電電圧値に達してから充電完了するまでの期間を通して１回でもよいし複数回でもよい。
【００１０】
本発明の電池パックによれば、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する１又は複数の電池セルを有する組電池を、組電池の品質を損なうことなく確実に所定の充電電圧値以下の電圧で充電することが可能となった。したがって、使用者は、既に定電流充電器等の電流制御方式の充電器を所持していれば、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルを有する組電池を充電するために、電圧制御方式の充電器を更に入手する必要がなく、充電機材の合理化、汎用化を図ることが可能となる。
【００１１】
とりわけ、電動工具等の機器には、公称電圧が９．６Ｖ，１２Ｖ，１４．４Ｖ，１８Ｖ，２４Ｖ等の仕様の異なる多種類の組電池が用いられている。また、特に電動工具用の組電池は、概して電池の消費量が多い使用状況にある場合が多く、充電器で相応の頻度で繰り返し充電しつつ使用するので、充電の迅速性や容易性が要求されることが多い。本発明の電池パックを用いれば、使用者は、組電池が所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルを有しているか否かを考慮する必要がなく、電流制御方式の充電器を用いて充電を行うことができる。勿論、本発明の電池パックは、従来の技術で記載した電圧制御方式の充電器でも充電を行うことができるので、充電の迅速性や容易性が要求される電動工具の電池パックにも好適に適用される。
【００１２】
（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の電池パックは、定電流充電器を用いて組電池が定電流充電される際に、電池セルが所定の基準電圧値以下の電圧で充電されるように、分流装置を用いて組電池の充電電流を分流する。
本発明における「定電流充電器」は、組電池に定電流値の充電電流を供給して組電池を充電する充電器を広く包含する。「定電流充電器」は、典型的には、ニッケル系の電池セル等に充電電流を供給する電流制御方式の充電器として多用されている。
【００１３】
一方、従来より、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルを充電する際には、上記従来の技術でリチウムイオン電池セルの場合について説明したように、電池セルの電圧値が所定の基準電圧値に達した後には、充電終了までこの基準電圧値で充電される定電圧充電器が用いられている。このような電池セルに、前記した定電流充電器を用いて定電流値の充電電流を供給すると、電池セルの電圧値が使用可能電圧値を超えて上昇して種々の不具合が生じる可能性があった。
そこで、本発明の電池パックでは、定電流充電器を用いて組電池が定電流充電される際には、電池セルが所定の基準電圧値以下の電圧で充電されるように、分流装置を用いて組電池の充電電流を分流するので、定電流充電器を用いて、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルの充電が可能となった。
【００１４】
（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の電池パックにおいて、分流装置は、組電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、組電池の電圧値に基づいて、組電池を充電する充電電流を分流する量を決定する制御手段とを有している。
「制御手段」は、典型的には、ＣＰＵと、ＲＯＭ等の記憶手段とを用いて構成される。記憶手段には、予め、組電池の電圧値から組電池を充電する充電電流を分流する量（Ａｈ）を決定するプログラムが記憶されているのが好ましい。充電電流を分流する量（Ａｈ）としては、電流値（Ａ）を変化させる態様、分流する時間（ｈ）を変化させる態様等を広く包含する。典型的には、この分流装置には、組電池に並列接続するインピーダンス回路が設けられている。そして、分流装置の制御手段は、記憶手段に記憶されている上記したプログラムに基づいて、電圧検出手段による組電池の電圧検出値を用いてインピーダンス回路のインピーダンス値を決定し、インピーダンス回路に分流する充電電流の電流値（Ａ）を調節する。インピーダンス回路には、例えば、複数の抵抗素子とスイッチング素子等の切換手段が設けられている。制御手段のＣＰＵは適宜のタイミングで、決定したインピーダンス値に基づいてこのスイッチング素子をオン／オフ制御し、インピーダンス回路を決定したインピーダンス値とする。勿論、インピーダンス回路のインピーダンス値が小さいほどインピーダンス回路に分流される電流値は大きくなるので、組電池の電圧値が所定の充電電圧値を超えそうな場合には、インピーダンス値を小さくするのが好ましい。なお、記憶手段は、制御手段とは別の部材で構成されていてもよい。
本発明の電池パックによれば、組電池が充電される際に、組電池の電圧値が所定の充電電圧値以下の電圧値で充電されるように充電電流を分流することが容易となった。
【００１５】
（請求項４に記載の発明）
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の電池パックの組電池に、充電中の組電池が満充電となる際の満充電電圧低下を検出可能な充電器を用いて充電電流を供給する場合に、制御手段は、組電池の電圧値が所定の充電電圧値に達した後に組電池が満充電となる際に、組電池の電圧値が、充電器で検出可能な満充電電圧低下が発生した場合の所定の電圧値となるように充電電流を分流する量を決定する。
【００１６】
一般的に、充電器は、充電中に種々の方法で組電池の満充電を検出して充電を停止する機能を有している。本発明に記載されている充電器は、組電池が満充電となる際の満充電電圧低下を検出可能な構成となっている。このような満充電の検出方法は、ニッケル・カドミウム電池セルやニッケル・水素電池セルを充電する定電流充電器において多用されている。これらの電池セルは、充電末期に１セル当たりの電圧値がピーク値から５〜２０ｍＡ程度低下する特性を有している。この電圧値の低下は一般的に「−ΔＶ」と称呼され、このような方式で電池セルの満充電を検出する方法は、一般的に「−ΔＶ方式」と称呼されている。複数の電池セルが直列に接続された組電池の場合には、組電池の「満充電電圧低下」（−ΔＶ）として、１セル当たりの「満充電電圧低下」に組電池を構成する電池セルの数を乗じた値が設定される。
【００１７】
この際、分流装置の制御手段は、組電池の電圧値が所定の充電電圧値に達した後に、典型的には、組電池が満充電される時点での組電池の電圧値を予測しつつ、満充電される時点において、組電池の電圧値が上記した「充電器で検出可能な満充電電圧低下が発生した場合の所定の電圧値」となるように、組電池の充電電流を分流する量を決定する。組電池が満充電となる時点の電圧値を予測する方法としては、その時点での組電池の充電量（例えば、組電池の電圧値に基づいて求めることができる。）に基づいて予測する方法が好適に適用される。
これによって充電器は、組電池が満充電になった際に、満充電電圧低下を検出して組電池の充電を停止することができる。
すなわち、本発明の電池パックを用いれば、電池パックの組電池が満充電となる際には、あたかも満充電低下が発生したかのように組電池の電圧値を低下させることができる。これによって、上記した充電器に組電池の満充電を検出させることができ、充電器は組電池の充電を停止することができる。したがって、組電池が満充電となった際には確実に充電が停止される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要する電池セルを有する組電池を充電することができる汎用性の高い充電技術が提供されることとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明を実施するための最良の形態の一例につき、図１〜図３、及び図５を参照しつつ説明する。本実施の形態では、一例として、本発明に係る電池パック１００は、所定の基準電圧値以下の電圧での充電を要するリチウムイオン電池セルを有し、この電池パック１００に定電流充電器を用いて定電流値の充電電流が供給される場合について説明する。図１には、本発明に係る電池パック１００の構成をブロック図に模式的に示す。また、図１では、電池パック１００を充電する充電器２００の一例の概略構成も併せて示す。図２では、電池パック１００の組電池の電圧値と充電電流の変化を経時的に示す。また、図３では、電池パック１００の制御手段が組電池の充電の際に実行するプログラムのフローチャート図を示す。また、図５では、充電器２００を用いてニッケル系組電池を充電する従来技術を示す。
【００２０】
まず、図１を用いて電池パック１００の構成を説明する。
電池パック１００は、組電池１１０と、分流装置３００と、充電器２００等の外部機器を用いて組電池１１０が充電されるための回路構成、及び電動工具等の機器が接続された時に組電池１１０が放電されるための（すなわち、組電池１１０が消費されるための）回路構成、及び充電器２００や電動工具等の機器の対応する端子に接続可能な端子ＴＥ１〜ＴＥ３が実装されたプリント基板とを有する。また、電池パック１００は、図示は省略しているものの、組電池１１０やプリント基板が収容される筺体を備え、充電器２００や電動工具等の機器に着脱可能な構成となっている。そして、電池パック１００が充電器２００に装着されると、電池パック１００の端子ＴＥ１〜ＴＥ３が対応する充電器２００の端子ＴＥ１１〜ＴＥ３に接続され、充電器２００を用いて電池パック１００の組電池１１０を充電可能な状態となる。一方、図示省略しているものの、電池パック１００が電動工具等の機器に装着されると、電池パック１００の端子ＴＥ１〜ＴＥ３が対応する機器の端子に接続され、電池パック１００の組電池１１０で機器に電源を供給可能な状態となる。
【００２１】
上記した電池パック１００の筺体に収容されている組電池１１０としては、３個のリチウムイオン電池セルが直列に接続されたリチウムイオン電池群が設けられている。また、プリント基板に実装されている各種回路構成は、ＣＰＵを有し電池パック１００の動作を制御する電池制御部１３０、充電器２００ないしは充電後の電池パック１００を機器に接続する端子ＴＥ１〜ＴＥ３、電池制御部１３０によってインピーダンス値が変更されるインピーダンス回路Ｚを備えている。
このリチウムイオン電池群（組電池１１０）が、本発明における「組電池」に対応し、リチウムイオン電池セルが、本発明における「所定の基準電圧以下の電圧での充電を要する電池セル」に対応する要素である。また、インピーダンス回路Ｚと電池制御部１３０が、本発明における「分流装置」に対応する要素である。
【００２２】
そして、組電池１１０のプラス側（図１に示す上側）は電池パック１００の端子ＴＥ１と、組電池１１０のマイナス側（図１に示す下側）は電池パック１００の端子ＴＥ２と接続されている。電池パック１００が充電器２００に装着されると、端子ＴＥ１，ＴＥ２は、後述する充電器２００の端子ＴＥ１１，ＴＥ１２にそれぞれ接続され、組電池１１０が充電される構成となっている。また、電池パック１００が電動工具等の機器に装着されると、端子ＴＥ１，ＴＥ２は、機器の対応する端子に接続され、組電池１１０が放電をして機器に電源を供給する構成となっている。
【００２３】
また、組電池１１０のプラス側には、インピーダンス回路Ｚの一端が接続されている。インピーダンス回路Ｚの他端は組電池１１０のマイナス側に接続されている。
また、組電池１１０のプラス側は、さらに、電池制御部１３０の端子１３１と、組電池１１０のマイナス側は、さらに、電池制御部１３０の端子１３２と接続されている。これにより、端子ＴＥ１、組電池１１０のプラス側、インピーダンス回路Ｚの一端、電池制御部１３０の端子１３１が接続されている。また、端子ＴＥ２、組電池１１０のマイナス側、インピーダンス回路Ｚの他端、電池制御部１３０の端子１３２が接続されている。
この構成により、電池制御部１３０は、適宜のタイミングで端子１３１及び端子１３２間の電位差を検出して、組電池１１０の電圧値を算出する。
この電池制御部１３０は記憶部を有しており、記憶部には、予め、組電池１１０の電圧値に基づいてインピーダンス回路Ｚのインピーダンス値を決定するプログラム等が記憶されている。これにより、電池制御部１３０は、インピーダンス回路Ｚのインピーダンス値を変更することができる。
このようにして算出した組電池１１０の電圧値が、本発明の「組電圧の電圧値」に対応する。また、組電池１１０の電圧値を検出する回路構成（端子１３１及び端子１３２間の電位差を検出する回路構成）、及び電池制御部１３０が実行するプログラムのうち組電池１１０の電圧値を検出する所定のステップ（後述する、図３に示すプログラムのステップＳ１０やステップＳ１９）が、本発明の「電圧検出手段」に対応する。
【００２４】
なお、電池制御部１３０は、組電池１１０を電源として動作するのが好ましいが、電池制御部１３０動作用の充電手段が設けられていて、組電池１１０が充電される際に、当該充電手段も充電され、電池制御部１３０はこれによって動作する構成としてもよい。また、充電器２００から電池制御部１３０動作用の制御電源が出力される構成としてもよい。この場合、充電器２００側に制御電源出力用の端子が設けられ、電池パック１００に制御電源入力用の端子が設けられる。
【００２５】
また、端子ＴＥ３は電池制御部１３０の端子１３３と接続される。これにより、充電器２００の充電制御部２２０には、詳細を後述する、設定電圧値Ｖｓ未満の所定値の電圧、もしくは設定電圧値Ｖｓ以上の所定値の電圧が、電池制御部１３０の端子１３３から入力される。
【００２６】
次に、電池パック１００を充電する充電器２００の構成の概要を説明する。
本実施の形態では、充電器２００は、組電池１１０の充電期間において一定の電流値の充電電流を供給する定電流充電器である場合について説明する。
充電器２００は、ＡＣ入力電源を電池パック１００充電用の直流電源に変換する電源回路２１０、電源回路２１０を制御する充電制御部２２０、電池パック１００との接続のための端子ＴＥ１１〜ＴＥ１３、ＡＣ入力電源を接続する入力端子ＳＥ１１，ＳＥ１２を備えている。
【００２７】
電源回路２１０の入力側は、ＡＣ入力電源を接続可能な入力端子ＳＥ１１，ＳＥ１２に接続されている。また、電源回路２１０の電源出力端子は、充電制御部２２０の制御のもとに、電源回路２１０でＡＣ入力電源から変換され電池パック１００を充電する直流電源の出力端子ＴＥ１１に接続されている。また、電源回路２１０の接地端子は、シャント抵抗を介して出力端子ＴＥ１２に接続されている。これにより、図１に示す充電器２００では、出力端子ＴＥ１１が電源供給端子、出力端子ＴＥ１２が接地電位供給端子となっている。
また、特に図示していないが、電源回路２１０からは、ＡＣ入力電源から変換された、充電器２００内のＩＣ等に供給される制御用電源（概ね５Ｖ）が出力され、充電制御部２２０等に供給されている。
また、充電制御部２２０には端子ＴＥ１２とシャント抵抗の一方端が接続されており、充電器２００は、この構成により充電電流値を検出可能な構成となっている。
また、充電制御部２２０は端子ＴＥ１３と接続されており、これによって電池パック１００の電池制御部１３０から、詳細を後述する、設定電圧値Ｖｓ未満の所定値の電圧、もしくは設定電圧値Ｖｓ以上の所定値の電圧が入力される。
【００２８】
次に、図２、図３を用いて、電池パック１００（すなわち、組電池１１０）を充電器２００で充電する動作を説明する。
図２では、本実施の形態の電池パック１００の組電池１１０を充電器２００で充電する場合の組電池１１０の電圧値の変化と充電電流の変化を経時的に示す。また、図３では、本実施の形態の電池パック１００の電池制御部１３０が組電池１１０の充電の際に実行するプログラムのフローチャート図を示す。
【００２９】
まず、充電器２００の入力端子ＳＥ１１，ＳＥ１２にＡＣ入力電源が接続される（併せて図１参照）。これにより、電源回路２１０でＡＣ入力電源が変換された制御電源が、充電器２００内の充電制御部２２０に供給され（特に図示していない。）、これによって充電器２００は動作を開始する。
【００３０】
電池パック１００が充電器２００に装着されると、充電器２００の各端子ＴＥ１１〜ＴＥ１３が電池パック１００の端子ＴＥ１〜３にそれぞれ接続される。
このように接続されることにより、充電器２００の充電制御部２２０は、電源回路２１０が定電流値の充電電流を出力するように制御する。このようにして電池パック１００の組電池１１０に対して充電が開始される。
なお、充電が開始される初期状態では、電池パック１００のインピーダンス回路Ｚのインピーダンス値は∞（無限大）に設定されている（インピーダンス回路Ｚは接続が遮断されている）。
【００３１】
そして、電池パック１００の電池制御部１３０は、図３のステップＳ１０に示すように、所定のタイミングで組電池１１０の電圧値を検出する。組電池１１０の電圧値は前述したように、電池制御部１３０の端子１３１，１３２間の電位差から検出することができる。そして、電池制御部１３０は、ステップＳ１２の処理に進む。
【００３２】
ステップＳ１２では、ステップＳ１０で検出された組電池１１０の電圧値が予め設定された定電圧設定値Ｓ（Ｖ）以上であるか否かが判別される。定電圧設定値Ｓ（Ｖ）未満である場合には、電池制御部１３０はリターンして、そのままの状態で充電を継続する(図２に示す、時刻ｔ０〜ｔ１)。一方、組電池１１０の電圧値が定電圧設定値Ｓ（Ｖ）以上である場合には（図２に示す、時刻ｔ１）、電池制御部１３０はステップＳ１４の処理に進む。
ここで、定電圧設定値Ｓ（Ｖ）としては、組電池１１０が、その品質を損なうことなく充電を終了することができる電圧値が、予め電池制御部１３０に設定されている。本実施の形態の組電池１１０は、３個のリチウムイオン電池セルから構成されているので、このリチウムイオン電池セル１個の定電圧設定値（本発明の「所定の基準電圧」に対応する。）が４．１（Ｖ）であれば、組電池１１０の定電圧設定値Ｓ（Ｖ）（本発明の「所定の充電電圧値」に対応する。）は、１２．３（Ｖ）（１２．３（Ｖ）＝４．１（Ｖ）×３）に設定されている。
【００３３】
ステップＳ１４では、電池制御部１３０の、後述する“タイマー機能”のタイマーがオフ状態の場合、タイマーをスタートさせる。そして、電池制御部１３０は、ステップ１６の処理に進む。
ここで、“タイマー機能”は、組電池１１０の電圧値が定電圧設定値Ｓ（Ｖ）に達してから（図２に示す、時刻ｔ１）組電池１１０の充電を終了するまでの時間を計測する。電池制御部１３０には、予め組電池１１０が満充電になる時間として設定値ｔｓ（秒）が設定されている。
【００３４】
ステップＳ１６では、電池制御部１３０は、インピーダンス回路Ｚのインピーダンス値を決定する。電池制御部１３０の記憶部には、予め、定電圧設定値Ｓ（Ｖ）と検出した電圧値との差に対応する複数のインピーダンス値が記憶されている。そして、例えば、検出した組電池１１０の電圧値が定電圧設定値Ｓ（Ｖ）と等しい場合や超えそうな場合には、現在選択されているインピーダンス値よりも小さいインピーダンス値が選択される。また、検出した組電池１１０の電圧値が定電圧設定値Ｓ（Ｖ）を所定の閾値以上下まわりそうな場合には、現在選択されているインピーダンス値よりも大きいインピーダンス値が選択される。インピーダンス値の選択条件としては、その時点での電圧値や電圧値の変化の割合等のデータが適宜用いられる。そして、インピーダンス回路Ｚのインピーダンス値を、例えば、インピーダンス回路Ｚが有する複数の抵抗素子を接続するスイッチング素子をオン／オフ制御することで、選択したインピーダンス値にする（すなわち、充電が開始されてから、最初にステップＳ１２の処理でＹｅｓになった場合には、インピーダンス値は、初期値∞（無限大）から、電池制御部１３０で選択したインピーダンス値に変更される。）。そして、電池制御部１３０は、ステップＳ１８の処理に進む。
【００３５】
ステップＳ１８では、“タイマー機能”のタイマーの値が設定値ｔｓ（秒）以上であるか否かが判別される。設定値ｔｓ（秒）未満であれば、電池制御部１３０はステップＳ１９の処理に進み、設定値ｔｓ（秒）以上であれば、ステップＳ２０の処理に進む。
ステップＳ１９では、電池制御部１３０は、組電池１１０の電圧値を検出してステップＳ１６の処理に戻る。
一方、ステップＳ２０ではタイマー機能のタイマーがオフされ、タイマーの値がクリアされる。そして、電池制御部１３０はステップＳ２２の処理に進む。
このように、図２に示す時刻ｔ１〜ｔ３（時刻ｔ１から設定値ｔｓ（秒）経過後までの間）ではステップＳ１６〜Ｓ１９の処理が適宜の間隔で繰り返されることにより、インピーダンス回路Ｚのインピーダンス値が適宜更新され、時刻ｔ１で定電圧設定値Ｓ（Ｖ）に達してから設定値ｔｓ（秒）が経過するまで、概ね定電圧設定値Ｓ（Ｖ）（定電圧設定値Ｓ（Ｖ）から所定の電圧値の範囲内）で充電が継続される。
そして、ステップＳ２２では、電池制御部１３０は端子１３５から、詳細を後述する、“設定電圧値Ｖｓ未満の所定値の電圧”を出力する。
【００３６】
ここで、ステップＳ２２で出力された“所定電圧値Ｖｓ未満の所定値の電圧”について詳細を説明する。
ここで、一般的に充電器２００には、充電中の組電池の温度に対応した温度指標出力信号を受信し、この温度指標出力信号に基づいて制御部で組電池の温度が所定の温度以上であることが判別された場合には、組電池の充電を停止する機能が設けられている場合がある。
例えば、図５に示す従来の電池パック１００ａでは、ニッケル系電池群１１０ａの近傍にサーミスタＴＭが設けられている。そして、充電器２００の充電制御部２２０は、サーミスタＴＭの両端の電圧値（上述した、温度指標出力信号）を、端子１３を介して検出することができる構成となっている。このサーミスタＴＭがＮＴＣサーミスタである場合には、サーミスタＴＭは、温度が上昇するとインピーダンス値が低くなる特性を有する。これにより、充電制御部２２０は、サーミスタＴＭの両端の電圧値からサーミスタＴＭが近傍に配置されている組電池１１０の温度が設定温度未満であるか否かを監視することができる。本実施の形態の充電器２００では、サーミスタＴＭの両端の電圧値が設定電圧値Ｖｓ以上であれば組電池１１０ａが高温状態ではないことを判別し、組電池１１０ａへの充電動作を継続可能とする。一方、サーミスタＴＭの両端の電圧値が設定電圧値Ｖｓ未満であれば組電池１１０ａが高温状態であることを判別し、組電池１１０ａへの充電動作を停止する。
図１に示す本実施の形態の電池パック１００の電池制御部１３０では、組電池１１０の充電が完了したら、上記したようなサーミスタＴＭの両端の電圧値を検出する機能が設けられている充電器２００の充電制御部２２０において電池パック１００の組電池１１０が高温状態であることを判別される電圧、すなわち設定電圧値Ｖｓ未満の所定の電圧を、端子１３３，電池パック１００の端子ＴＥ３，充電器２００の端子ＴＥ１３を介して、充電制御部２２０に出力する。
これにより、サーミスタＴＭの両端の電圧値を検出可能な充電器２００の充電制御部２２０は、組電池１１０が高温状態であることを判別して電池パック１００の充電を停止することができる。
【００３７】
このようにして、電池パック１００の組電池１１０を充電器２００を用いて充電した場合、図２に示すように、時刻ｔ０で充電を開始してから適宜のタイミングで組電池１１０の電圧値が検出される（図３に示すステップＳ１０の処理に対応）。時刻ｔ０〜ｔ１では、組電池１１０の電圧値が定電圧設定値Ｓ（Ｖ）に達していないので（図３に示すステップＳ１２の処理のＮｏ）、インピーダンス回路Ｚは接続が遮断されていて充電器２００による充電電流は組電池１１０側に全て流れる。
【００３８】
そして、時刻ｔ１で組電池１１０の電圧値が定電圧設定値Ｓ（Ｖ）に達したことが判別されると（図３に示すステップＳ１２の処理のＹｅｓ）、電池制御部１３０で決定されたインピーダンス値に設定された（図３に示すステップＳ１６の処理）インピーダンス回路Ｚが組電池１１０に並列接続される。また、同時に電池制御部１３０は充電終了時を検出するためのタイマーをスタートさせる（図３に示すステップＳ１４の処理）。時刻ｔ１以降も適宜のタイミングで組電池１１０の電圧値が検出され（図３に示すステップＳ１９に対応）、組電池１１０の電圧値が定電圧設定値Ｓ（Ｖ）であるようにインピーダンス値が更新され（ステップＳ１６に対応）、充電電流が更新されたインピーダンス値に基づいてインピーダンス回路Ｚに分流されつつ組電池１１０の充電が継続される。
【００３９】
これにより、組電池１１０の電圧値が最初に定電圧設定値Ｓ（Ｖ）に達した時刻ｔ１から設定値ｔｓ（秒）経過時までの間、概ね定電圧設定値Ｓ（Ｖ）で充電される。例えば、図２に示す、時刻ｔ２では、充電電流をＩ（Ａ）のうち、インピーダンス回路Ｚに電流Ｉａ（Ａ）、組電池１１０に電流Ｉｂ（Ａ）が流れている（充電電流Ｉ（Ａ）＝Ｉａ（Ａ）＋Ｉｂ（Ａ））。この状態で、組電池１１０の電圧値は、概ね定電圧設定値Ｓ（Ｖ）を保っている。
そして、時刻ｔ３でタイマーの値が所定値ｔｓに達したことを検出したら（図３に示す、ステップＳ１８に対応する）、電池制御部１３０は充電器２００に、前出した“設定電圧値Ｖｓ未満の所定値の電圧”を出力する（ステップＳ２２に対応する。）。
これにより、充電器２００の充電制御部２２０は、電池パック１００の組電池１１０の充電が完了したことを検出して充電を終了する。
【００４０】
このように、本実施の形態の電池パック１００では、定電圧設定値Ｓ（Ｖ）以下の電圧で充電する必要がある組電池１１０を、一定の充電電流値Ｉ（Ａ）の充電電流で充電を行う充電器２００を用いて、定電圧設定値Ｓ（Ｖ）以下の電圧で確実に充電することができる。すなわち、定電圧設定値Ｓ（Ｖ）以下の電圧で充電する必要がある組電池１１０充電用の充電器を別途準備する必要がない。このように、組電池１１０の充電に際して汎用性のある電池パック１００が提供されることとなった。
【００４１】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、図４を参照しつつ説明する。
本実施の形態では、充電器２００（併せて図１参照）が、いわゆる「−ΔＶ方式」で組電池の満充電を検出する機能を有し、電池パックの分流装置は、該充電器２００が「−ΔＶ方式」で組電池の満充電を検出できるように組電池を充電する充電電流の量を調整する場合について説明する。
第２の実施の充電器２００の充電制御部２２０は、組電池の電圧値がピーク値に達した後に所定の満充電電圧低下（「−ΔＶ」）を検出することにより充電を停止する。満充電電圧低下（「−ΔＶ」）は、数ｍＶ〜数十ｍＶの単位であればどのように設定されていてもよい。そして、特に図示していないが、第２の実施の形態の電池パックでは、第１の実施の形態で説明した電池パック１００（併せて図１参照）のように、組電池１１０が充電完了した際に“設定電圧値Ｖｓ未満の所定値の電圧”を出力する構成、すなわち、図１に示す端子ＴＥ３、及び端子ＴＥ３と電池制御部１３０の端子１３３への接続回路、及び図３に示すステップＳ２２の処理を備える必要がない。
さらに、第２の実施の電池パックでは、組電池が最初に定電圧設定値Ｓ（Ｖ）に達した後、インピーダンス回路Ｚのインピーダンス値を更新する方法（図３に示す、第１の実施の形態の電池パック１００で実行されているプログラムのステップＳ１６に相当する。）が電池パック１００の場合と相違する。
第２の実施の形態の電池パックのその他の構成は、第１の実施の形態の電池パック１００（併せて図１参照）と同様である。
【００４２】
このような電池パックを充電器２００で充電する動作を、図４を用いて説明する。図４では、第２の実施の形態の組電池を充電器２００で充電する場合の組電池の電圧値の変化と充電電流の変化を経時的に示す。
第２の実施の形態の電池パックの組電池を充電器２００を用いて充電した場合、時刻ｔ０で充電が開始された後、適宜のタイミングで組電池の電圧値が検出される。そして、時刻ｔ０〜ｔ１では、組電池の電圧値が定電圧設定値Ｓ（Ｖ）に達していないので、インピーダンス回路Ｚは接続が遮断されていて充電器２００の充電電流は組電池側に全て流れる。
【００４３】
そして、時刻ｔ１で組電池の電圧値が定電圧設定値Ｓ（Ｖ）に達したことが判別されると、電池制御部で決定されたインピーダンス値に設定されたインピーダンス回路Ｚが組電池に並列接続される。また、同時に、電池制御部は、第１の実施の形態の“タイマー機能”と同様のタイマーをスタート作動させる（併せて、図３に示す第１の実施の形態のステップＳ１４参照）。
そして、組電池の電圧値が定電圧設定値Ｓ（Ｖ）に達した時刻ｔ１から設定値ｔｓ（秒）経過時までの間、適宜のタイミングで組電池の電圧値を検出しつつ、組電池が満充電となる設定値ｔｓ（秒）経過時（本発明の「組電池の電圧値が所定の充電電圧値に達した後に満充電となる際」に対応する。）に組電池の電圧値が定電圧設定値Ｓ（Ｖ）からΔＶ（Ｖ）低下するように、インピーダンス回路Ｚのインピーダンス値を更新する。この電池制御部が実行する上記した処理が、図３に示す第１の実施の形態の場合のステップＳ１６の処理に対応する。
そして、適宜のタイミングで組電池の電圧値が検出され（図３に示すステップＳ１９の処理に対応する。）、その時点の電圧値に基づいて、設定値ｔｓ（秒）経過時の組電池の電圧値を予測しつつ、設定値ｔｓ（秒）経過時に、組電池の電圧値が定電圧設定値Ｓ（Ｖ）からΔＶ（Ｖ）低下するように、インピーダンス回路Ｚのインピーダンス値を補正し、更新する。（図３に示すステップＳ１６〜Ｓ１９の処理に対応する。）
設定値ｔｓ（秒）経過して、組電池の充電が完了すると、時刻ｔ３で組電池の電圧値が定電圧設定値Ｓ（Ｖ）からΔＶ（Ｖ）低下しているので、「−ΔＶ方式」で組電池の満充電を検出可能な充電器は、これにより組電池の満充電を検出して充電を停止する。
【００４４】
本実施の形態の電池パックによれば、電池パックの組電池が満充電になった時に、“設定電圧Ｖｓ未満の所定値の電圧”を出力する必要がなく、容易な構成で、従来の「−ΔＶ方式」により満充電の検出をする充電器２００に組電池の満充電を検出させることができる。これにより、充電に際しての電池パックの汎用性が向上する。
【００４５】
第１及び第２の実施の形態の電池パックでは、インピーダンス回路Ｚのインピーダンス値を、電池制御部が変更可能に構成したが、組電池を定電圧設定値Ｓ（Ｖ）以下で充電することができれば、インピーダンス値は固定であってもよい。インピーダンス回路のインピーダンス値が固定であれば、電池制御部１３０の処理が容易である。この場合、インピーダンス回路が組電池に接続状態となる時間と非接続状態となる時間の比率が変更されることで、組電池に供給される充電電流量（Ａｈ）が変更されるように構成されるのが好ましい。
【００４６】
また、インピーダンス回路Ｚとしては、組電池を定電流で充電する充電電流の一部を分流することができる回路であればよく、例えば、このような機能を実現するＩＣ等がインピーダンス回路Ｚとして設けられていてもよい。このように、インピーダンス回路ＺをＩＣ等を用いて構成すれば、部品点数が少なくてよいので、分流装置の組立工数が低減されることとなる。
【００４７】
また、実施の形態では、充電中に組電池の電圧値が最初に定電圧設定値Ｓ（Ｖ）となった時点でタイマー機能をスタートさせているが、このタイマー機能のスタート時点は実施の形態に限定されるもではなく、電池パックの充電終了時点までの時間を計測できればよい。例えば、電池制御部１３０が、充電開始時にタイマー機能をスタートさせる方法も用いられ得る。
【００４８】
また、組電池１００，１００ａの満充電につき、充電器２００に組電池１００，１００ａの充電を停止させる方法として、第１の実施の形態では、電池パック１００の電池制御部１３０が組電池１００があたかも高温状態となったことを示す電圧（設定電圧値Ｖｓ未満の所定値の電圧）を充電器２００に出力する場合について説明した。また、第２の実施の形態では、組電池１００ａが満充電となる時点であたかも満充電電圧低下（−ΔＶ）が発生したかのように組電池１００ａの電圧値を充電中のピーク値から低下させる場合について説明した。しかしながら、充電器２００に組電池１００，１００ａの充電を停止させる方法としては充電器２００が備えている機能を利用することができれば他の方法を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の実施の形態に係る電池パック１００の概略構成をブロック図にて示す。
【図２】電池パック１００が有する組電池１１０が充電される際の電圧値と充電電流の経時的な変化を示す。
【図３】電池パック１００の組電池１１０が定電流で充電される際に、インピーダンス回路Ｚのインピーダンス値を更新しつつ定電圧設定値Ｓ（Ｖ）で充電が行われるために電池制御部１３０が実行するプログラムの各処理を、フローチャート図で示す。
【図４】第２の実施の形態の電池パックが有する組電池が充電される際の電圧値と充電電流の経時的な変化を示す。
【図５】第１の実施の形態の電池制御部１３０の端子１３３が出力する“設定電圧値Ｖｓ未満の所定値の電圧”を説明するために、従来のサーミスタＴＭの温度指標出力信号を示す。
【符号の説明】
【００５０】
１００  電池パック
１１０  組電池
１３０  電池制御部
２００  充電器
３００  分流装置
Ｓ  定電圧設定値（Ｖ）
Ｚ  インピーダンス回路
【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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