(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の端子電圧を測定する電圧測定回路と測定された端子電圧に応じて前記二次電池への充電電流を制御する電流制御回路とを有する二次電池の充電装置において、
前記二次電池の充電を開始し、前記端子電圧が前記二次電池の内部抵抗の正常時上限値および充電電流から求められる第１電圧値に達した時点で前記充電を終了し、前記充電終了後に前記二次電池の開放電圧を測定し、前記開放電圧が第２閾値より小のとき、充電中の第１端子電圧と予備充電終了後の開放時の第２端子電圧とから前記二次電池の内部抵抗を求め、前記内部抵抗が許容範囲外のとき前記二次電池は異常であると判定する異常判定部を、
備えたことを特徴とする二次電池の充電装置。
【請求項２】
前記電流制御回路は、前記異常判定部が前記二次電池は正常であると判定したとき、前記二次電池の急速充電を行う、
請求項１に記載の二次電池の充電装置。
【請求項３】
前記異常判定部が前記二次電池は異常であると判定したとき異常を表示する表示部を備えた、請求項１または２に記載の二次電池の充電装置。
【請求項４】
二次電池の端子電圧を測定する電圧測定回路と測定された端子電圧に応じて前記二次電池への充電電流を制御する電流制御回路とを有する二次電池の充電方法において、
前記二次電池の予備充電を開始し、
前記端子電圧が前記二次電池の内部抵抗の正常時上限値および充電電流から求められる第１電圧値に達した時点で前記予備充電を終了し、
前記予備充電終了後に前記二次電池の開放電圧を測定し、
前記開放電圧が第２閾値より小のとき、充電中の第１端子電圧と予備充電終了後の開放時の第２端子電圧とから前記二次電池の内部抵抗を求め、
前記内部抵抗が許容範囲外のとき前記二次電池は異常であると判定する、
各ステップを備えたことを特徴とする二次電池の充電方法。
【請求項５】
前記開放電圧が第２閾値以上のとき、前記二次電池は正常であると判定し、前記二次電池の急速充電を行う、
請求項４に記載の二次電池の充電方法。
【請求項６】
前記二次電池は異常であると判定されたとき異常を表示する、請求項４または５に記載の二次電池の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二次電池の充電装置およびその方法に関し、特に充電時に二次電池の異常を検出する二次電池の充電装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、二次電池は、充電放電の繰り返しにより直流電力を保存し必要に応じて外部に直流を供給できる電池であり、ノートパソコン等の携帯用電子機器やコンピュータのメモリバックアップ等に使用されている。二次電池には、例えばリチウムイオン電池を用いることが知られている。従来技術による二次電池の充電装置は、急速充電を行う前に予備充電を行い、充電開始から一定時間内に開放電圧が閾値以上に達しない場合に電池は異常であると判定し急速充電を行わずに、例えばＬＥＤで異常を表示し、充電開始から一定時間内に開放電圧が閾値以上に達した場合に電池は正常であると判定し、以降急速充電を行っている。この為、一定時間内に周期的に電池の予備充電と電池の受電端の開放とを繰り返しては開放電圧を確認する制御を行っている。
【０００３】
図４は従来技術による充電装置における電流制御のフローチャートである。充電装置は、二次電池（以下、単に電池と記す）を充電するに際し、先ず予備充電を行い、電池に異常がないことを確認した後に急速充電を行うよう充電電流が制御される。
【０００４】
ステップＳ１０１では、充電装置にＡＣ電源が投入されると、予備充電を開始し、電池に予備充電電流、例えば１００ｍＡを流す。
【０００５】
ステップＳ１０２では、予備充電開始から一定時間、例えば１０秒経過したか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ１０３に進み、ＮＯのときはステップＳ１０１に戻り予備充電を継続する。
【０００６】
ステップＳ１０３では、電池の端子を開放して予備充電を停止し、電池の開放時の端子電圧を測定する。
【０００７】
ステップＳ１０４では、ステップ１０３の予備充電停止から一定時間、例えば１秒経過したか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ１０５に進み、ＮＯのときはステップＳ１０３に戻り予備充電の停止を継続する。
【０００８】
ステップＳ１０５では、ステップ１０４で測定した開放電圧が所定の閾値より大か否かを判定し、ＹＥＳのときはステップでＳ１０８に進み、ＮＯのときはテップＳ１０６に進む。
【０００９】
ステップＳ１０６では、充電時間が充電開始から所定時間、例えば１時間経過したか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ１０７に進み、ＮＯのときはステップＳ１０１に戻り予備充電を再開する。
【００１０】
ステップＳ１０７では、ＬＥＤを点灯して電池の異常を表示し、充電を終了する。
【００１１】
ステップＳ１０８では、急速充電を行う。
【００１２】
ステップＳ１０９では、その時の端子電圧が所定の電圧に達したか否かを判定し、ＹＥＳのときは充電を終了し、ＮＯのときはステップＳ１０８に戻り急速充電を継続する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術による二次電池の充電装置は、異常な二次電池を充電する場合、一定時間（例えば１時間）内に周期的に予備充電・開放を繰り返しては開放電圧を確認するが、開放電圧が閾値を超えず長時間予備充電を行った後にしか電池の異常を検出できないという問題がある。
【００１４】
また、開放電圧が閾値を超えた二次電池の中にも異常なものが含まれているため、二次電池の異常検出が確実なものではないという問題がある。
【００１５】
それゆえ、本発明は短時間で厳密かつ確実に二次電池の異常検出を行う二次電池の充電装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による二次電池の充電装置は、二次電池の端子電圧を測定する電圧測定回路と測定された端子電圧に応じて前記二次電池への充電電流を制御する電流制御回路とを有する二次電池の充電装置において、前記二次電池の充電を開始し、前記端子電圧が前記二次電池の内部抵抗の正常時上限値および充電電流から求められる第１電圧値に達した時点で前記充電を終了し、前記充電終了後に前記二次電池の開放電圧を測定し、前記開放電圧が第２閾値より小のとき、充電中の第１端子電圧と予備充電終了後の開放時の第２端子電圧とから前記二次電池の内部抵抗を求め、前記内部抵抗が許容範囲外のとき前記二次電池は異常であると判定する異常判定部を、備えたことを特徴とする。
【００１９】
上記本発明による二次電池の充電装置において、前記電流制御回路は、前記異常判定部が前記二次電池は正常であると判定したとき、前記二次電池の急速充電を行う。
上記本発明による二次電池の充電装置は、前記異常判定部が前記二次電池は異常であると判定したとき異常を表示する表示部を備える。
【００２０】
上記目的を達成するため本発明による二次電池の充電方法は、二次電池の端子電圧を測定する電圧測定回路と測定された端子電圧に応じて前記二次電池への充電電流を制御する電流制御回路とを有する二次電池の充電方法において、前記二次電池の予備充電を開始し、前記端子電圧が前記二次電池の内部抵抗の正常時上限値および充電電流から求められる第１電圧値に達した時点で前記予備充電を終了し、前記予備充電終了後に前記二次電池の開放電圧を測定し、前記開放電圧が第２閾値より小のとき、充電中の第１端子電圧と予備充電終了後の開放時の第２端子電圧とから前記二次電池の内部抵抗を求め、前記内部抵抗が許容範囲外のとき前記二次電池は異常であると判定する、各ステップを備えたことを特徴とする。
上記本発明による二次電池の充電方法において、前記開放電圧が第２閾値以上のとき、前記二次電池は正常であると判定し、前記二次電池の急速充電を行う。
上記本発明による二次電池の充電方法は、前記二次電池は異常であると判定されたとき異常を表示する。
【００２１】
上記本発明による二次電池の充電装置および方法によれば、内部抵抗の正常時上限値と充電電流から求められる第１予備充電終止電圧値を設定することで二次電池の端子を開放せずに充電中の端子電圧を測定し、測定した端子電圧を第１予備充電終止電圧値と比較することが可能になり、充電・開放を繰り返すような煩雑な制御が不要となる。
【００２２】
また、充電中の端子電圧が第１予備充電終止電圧に達し、予備充電終了後の開放時の端子電圧が第２異常判定閾値を下回っていた場合は、内部抵抗が正常時上限値以上になっていると見なせるため、異常電池と判定することが可能である。
【００２３】
さらに、充電中の端子電圧と充電終了後の開放時の端子電圧から内部抵抗を求め、内部抵抗が正常時の許容範囲内かを判定することで、開放電圧が第２異常判定閾値を下回っていた場合は内部抵抗が正常時上限値以上になっていると見なせ、一方開放電圧が第３異常検出閾値より上回った場合は内部抵抗が正常時加減値以下になっていると見なせるため、二次電池は異常であると判定でき、より確実に異常な二次電池の検出が可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による二次電池の充電装置の概略構成図である。
【００２５】
図１において、電子機器１は、直流電源回路２、電池パック３および充電装置４を有する。直流電源回路２は、例えばＡＣアダプタと称され、交流電源に接続され充電装置４に直流電力を供給する。電池パック３は、複数の電池セルを直列接続してなる二次電池（以下、単に電池と記す）を収容し、過電流や過放電を防止するための保護回路（図示せず）を内蔵している。充電装置４は、例えばＬＥＤ等からなる表示部５、電池３の端子電圧を測定する電圧測定回路６、測定された端子電圧に応じて電池３への充電電流を制御する電流制御回路７および電池３への充電電流を測定する電流測定回路８を有する。
【００２６】
図２は図１に示す充電装置における電流制御のフローチャートであり、図３は二次電池の充電時の電流と電圧の変化を示す図であり、（ａ）は二次電池が正常の場合を示す図であり、（ｂ）は二次電池が異常の場合を示す図である。
【００２７】
充電装置４は、電流制御回路７の制御により、電池３を充電するに際し、先ず予備充電を行い、電池３に異常がないことを確認した後に急速充電を行う。この制御を図１〜図３を参照して以下に説明する。
【００２８】
ステップＳ１では、時刻ｔ０（図３−ａ参照）に直流電源回路２にＡＣ電源が投入されると、先ず閾値１（Ｖ１）および閾値３（Ｖ３）を計算する。
【００２９】
閾値１（Ｖ１）は、その二次電池の内部抵抗の正常時上限値（Ｒｉｈ）と充電電流（Ｉ）と二次電池の特性から定まる異常検出電圧の閾値２（Ｖ２）とから次式（１）により求める。
【００３０】
Ｖ１＝Ｒｉｈ×Ｉ＋Ｖ２…（１）
また、閾値３（Ｖ３）はその二次電池の内部抵抗の正常時下限値（Ｒｉｌ）と充電電流（Ｉ）と閾値１（Ｖ１）とから次式（２）により求める。
【００３１】
Ｖ３＝Ｖ１−Ｒｉｌ×Ｉ…（２）
ステップＳ２では、電流制御回路７は予備充電を開始し、電池３に予備充電電流、例えば１００ｍＡを流す。
【００３２】
ステップＳ３では、電池３の端子電圧を測定し、測定した電圧が閾値１（Ｖ１）より大か否かを判定し、ＹＥＳのとき（時刻ｔ１（図３−ａ参照））にはステップＳ４に進み、ＮＯのときはステップＳ８に進む。
【００３３】
ステップＳ４では、電池３の端子を開放して予備充電を停止し、電池３の開放時の端子電圧を測定する。
【００３４】
ステップＳ５では、ステップ４で測定した開放電圧が閾値２と閾値３の間にあるか否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ６に進み、ＮＯのときはステップＳ９に進む。
【００３５】
ステップＳ６では、急速充電を行い、電池３に１Ａの充電電流を流す。
【００３６】
ステップＳ７では、端子電圧が所定の電圧に達したとき（時刻２（図３−ａ参照））から充電電流を徐々に減少させ、その後電流測定回路８で測定した充電電流が所定の電流値、例えば１００ｍＡまで降下したか否か、すなわち急速充電完了か否かを判定し、ＹＥＳのとき（時刻ｔ３（図３−ａ参照））は急速充電を停止する制御信号を電流制御回路７に送り充電を終了し、ＮＯのときはステップＳ６に戻り急速充電を継続する。
【００３７】
ステップＳ８では、予備充電停止から一定時間、例えば１時間経過した（時刻ｔ１０（図３−ｂ参照））か否かを判定し、ＹＥＳのときはステップＳ９に進み、ＮＯのときはステップＳ３に戻る。
【００３８】
ステップＳ９では、ＬＥＤ５を点灯して電池３の異常を表示し、充電を終了する。
【００３９】
以上の制御により、通常、充電時は充電停止している場合の電池の端子が開放している時の開放電圧に対し、内部抵抗×充電電流の分だけ端子電圧が高いため、二次電池が正常な場合の内部抵抗上限値をその二次電池の特性から定めることにより閾値１（Ｖ１）を導くことができる。したがって、ステップＳ３で充電中の端子電圧が閾値１より大になったか否かを監視することのみで、予備充電の終了タイミングを検出することが可能となる。
【００４０】
さらに、ステップＳ４で予備充電を停止した後の端子電圧（開放電圧）を測定し、ステップＳ５で開放電圧を閾値２（Ｖ２）と比較することで、開放電圧が異常検出電圧以下の異常電池であるか否かを検出できる。この場合、二次電池の内部抵抗値が正常時の上限値Ｖ１を超えている為、それ以上予備充電して、開放電圧がＶ２より大きくなるのを待つ必要がない。
【００４１】
また、ステップＳ５では、予備充電停止後の端子電圧（開放電圧）を閾値３（Ｖ３）とも比較することで、二次電池の内部抵抗値が正常時の下限値を下回っているかの判断ができ、より厳密に異常電池の検出が可能となる。
【００４２】
（付記１）  二次電池の端子電圧を測定する電圧測定回路と測定された端子電圧に応じて前記二次電池への充電電流を制御する電流制御回路とを有する二次電池の充電装置において、
前記二次電池の充電を開始し、前記端子電圧が前記二次電池の内部抵抗の正常時上限値および充電電流から求められる第１電圧値に達した時点で前記充電を終了し、前記充電終了後に前記二次電池の開放電圧を測定し、前記開放電圧が第２閾値より小のとき前記二次電池は異常であると判定する異常判定部を、
備えたことを特徴とする二次電池の充電装置。
【００４３】
（付記２）  前記異常判定部は、前記開放電圧が第３閾値より大のとき二次電池は異常であると判定する、
付記１に記載の二次電池の充電装置。
【００４４】
（付記３）  前記異常判定部は、充電中の第１端子電圧と予備充電終了後の開放時の第２端子電圧とから前記二次電池の内部抵抗を求め、前記内部抵抗が許容範囲外のとき二次電池は異常であると判定する、
付記１または２に記載の二次電池の充電装置。
【００４５】
（付記４）  前記電流制御回路は、前記異常判定部が前記二次電池は正常であると判定したとき急速充電を行う、
付記１乃至３の何れか１項に記載の二次電池の充電装置。
【００４６】
（付記５）  前記異常判定部が前記二次電池は異常であると判定したとき異常を表示する表示部を備えた、
付記１乃至４の何れか１項に記載の二次電池の充電装置。
【００４７】
（付記６）  二次電池の端子電圧を測定する電圧測定回路と測定された端子電圧に応じて前記二次電池への充電電流を制御する電流制御回路とを有する二次電池の充電方法において、
前記二次電池の予備充電を開始し、
前記端子電圧が前記二次電池の内部抵抗の正常時上限値および充電電流から求められる第１電圧値に達した時点で前記予備充電を終了し、
前記予備充電終了後に前記二次電池の開放電圧を測定し、
前記開放電圧が第２閾値より小のとき前記二次電池は異常であると判定する、各ステップを備えたことを特徴とする二次電池の充電方法。
【００４８】
（付記７）  前記開放電圧が第３閾値より大のとき二次電池は異常であると判定する、
付記６に記載の二次電池の充電方法。
【００４９】
（付記８）  前記異常判定部は、充電中の第１端子電圧と予備充電終了後の開放時の第２端子電圧とから前記二次電池の内部抵抗を求め、前記内部抵抗が許容範囲外のとき二次電池は異常であると判定する、
付記６または７に記載の二次電池の充電方法。
【００５０】
（付記９）  前記電流制御回路は、前記異常判定部が前記二次電池は正常であると判定したとき急速充電を行う、
付記６乃至８の何れか１項に記載の二次電池の充電方法。
【００５１】
（付記１０）  前記二次電池は異常であると判定したとき異常を表示する、付記６乃至９の何れか１項に記載の二次電池の充電方法。
【００５２】
（付記１１）  二次電池の端子電圧を測定する電圧測定回路と測定された端子電圧に応じて前記二次電池への充電電流を制御する電流制御回路とを有する二次電池の充電装置において、
前記二次電池の予備充電を開始し、前記端子電圧が前記二次電池の内部抵抗の正常時上限値および充電電流から求められる第１電圧値に達した時点で前記予備充電を終了し、前記予備充電終了後に前記二次電池の開放電圧を測定し、前記開放電圧が第２閾値より小のとき前記二次電池は異常であると判定する異常判定部を、
備えたことを特徴とする二次電池の充電装置。
【００５３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、既存の充電装置における電流制御回路の制御を変更するだけで、予備充電時の二次電池の異常検出を簡単にでき、かつより厳密な二次電池の異常検出を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による二次電池の充電装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す充電装置における電流制御のフローチャートである。
【図３】図３は二次電池の充電時の電流と電圧の変化を示す図であり、（ａ）は二次電池が正常の場合を示す図であり、（ｂ）は二次電池が異常の場合を示す図である。
【図４】従来技術による充電装置における電流制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１…電子機器
２…直流電源回路
３…充電パック
４…充電装置
５…表示部
６…電圧測定回路
７…電流制御回路
８…電流測定回路
【図１】
0003929264.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003929264.tif 000004
【図４】
0003929264.tif 000005