(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のリチウムイオン二次電池からなる電池を直列に接続している組電池を、各々の電池電圧を検出しながらパルス充電する充電方法であって、
いずれかの電池電圧が、第２の設定電圧を超えると充電スイッチをオフに切り換えて充電電流を遮断し、第２の設定電圧よりも低く設定している第１の設定電圧を全ての電池電圧が下回ると充電スイッチをオンに切り換えて充電電流を流してパルス充電し、さらに、充電スイッチをオンに切り換えて充電電流を流す状態で、第２の設定電圧よりも高く設定している第３の設定電圧をいずれかの電池の電圧が超えると充電を終了する組電池の充電方法。
【請求項２】
いずれかの電池電圧が第５の設定電圧に上昇するまでは、組電池を定電圧・定電流充電し、いずれかの電池電圧が第５の設定電圧を超えた後、パルス充電に切り換えて充電する請求項１に記載される組電池の充電方法。
【請求項３】
充電スイッチをオンとして、組電池をパルス充電する状態において、所定の時間にわたって全ての電池電圧が第２の設定電圧を超えない状態では、あらかじめ設定している強制オフ時間（ｔ１）を経過すると充電スイッチをオフに切り換える請求項１に記載される組電池の充電方法。
【請求項４】
強制オフ時間（ｔ１）を３０秒以上で３分以下としている請求項３に記載される組電池の充電方法。
【請求項５】
充電スイッチをオンとして、組電池をパルス充電する状態において、充電スイッチを一定の時間はオフに切り換えない非オフ時間（ｔ３）を設けており、この非オフ時間（ｔ３）を前記強制オフ時間（ｔ１）よりも短く設定している請求項３に記載される組電池の充電方法。
【請求項６】
所定のサンプリング周期（ｔ２）で各々の電池電圧を検出すると共に、前記非オフ時間（ｔ３）をサンプリング周期（ｔ２）以上に設定している請求項５に記載される組電池の充電方法。
【請求項７】
充電スイッチをオンに切り換えて充電電流を流す状態で、所定のサンプリング周期（ｔ２）で各々の電池電圧を単数回または複数回にわたって検出し、非オフ時間(ｔ３)の経過後に、いずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超えると充電スイッチをオフに切り換えて充電を終了し、あるいは、非オフ時間(ｔ３)において、いずれかの電池電圧があらかじめ設定している設定回数第３の設定電圧を超えると充電スイッチをオフに切り換えて充電を終了する請求項５に記載される組電池の充電方法。
【請求項８】
前記第３の設定電圧よりも高く設定している第４の設定電圧をいずれかの電池電圧が超えると、非復帰素子を非通電状態として、復帰不可能な状態とする請求項１に記載される組電池の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のリチウムイオン二次電池を直列に接続している組電池を充電する方法に関し、とくに、特定の電池電圧が高くなると、この電池を保護しながら充電する充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
組電池をパルス充電する方法は開発されている。（特許文献１参照）パルス充電は、組電池を短時間で満充電できる。ただ、複数のリチウムイオン二次電池を直列に接続している組電池をパルス充電すると、各々の電池に電圧差が発生する。組電池は、各々の電池を直列に接続しているので、全ての電池に同じ充電電流が流れる。したがって、全ての電池の電気特性が同一であれば、全ての電池は同じように電圧が上昇する。しかしながら、充放電を繰り返して電池が劣化するにしたがって、各々の電池の電気特性はアンバランスになる。各々の電池の劣化がアンバランスになるからである。アンバランスな電池は、同じ電流で充電されても、電圧に差ができ、劣化した電池の電圧が高くなる。したがって、トータル電圧で充電をコントロールしながら組電池を充電する方法は、特定の電池の電圧が他の電池よりも高くなる。電圧が高くなる電池は過充電されやすく、過充電によってますます劣化する。
【０００３】
この欠点を解消するために、本出願人は、各々の電池電圧を検出しながらパルス充電する方法を開発した。この充電方法は、組電池をパルス充電する充電スイッチのオンオフを各々の電池の電圧を検出して制御する。すなわち、全ての電池電圧が、あらかじめ設定している電圧まで低下すると、充電スイッチをオンに切り換え、その後、一定時間経過すると、充電スイッチをオフに切り換える。この動作を繰り返して組電池をパルス充電する。パルス充電において、充電する平均電流が小さくなると、満充電されたとして充電を終了する。
【特許文献１】特開２００１−１６７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上の充電方法は、各々の電池の電圧を監視しながらパルス充電するので、電池がアンバランスになった状態でも、充電終了時に、特定の電池の電圧を低くおさえることができる。しかしながら、この充電方法によっても、劣化した電池の電圧が異常に高くなって、十分な安全性を確保できなくなることがある。それは、全ての電池電圧が設定電圧まで低下した後、充電スイッチをオンにして一定時間は充電するからである。すなわち、充電スイッチを一定時間はオンに保持するので、この充電タイミングにおいて、劣化した電池の電圧が異常に高く上昇するのを阻止できないからである。
【０００５】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、複数のリチウムイオン二次電池からなる組電池を十分な安全性を確保しながら、パルス充電によって速やかに満充電できる組電池の充電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の組電池の充電方法は、複数のリチウムイオン二次電池からなる電池２を直列に接続している組電池１を、各々の電池電圧を検出しながらパルス充電する。この充電方法は、いずれかの電池電圧が第２の設定電圧を超えると充電スイッチ５をオフに切り換えて充電電流を遮断し、第２の設定電圧よりも低く設定している第１の設定電圧を全ての電池電圧が下回ると充電スイッチ５をオンに切り換えて充電電流を流してパルス充電する。さらに、充電スイッチ５をオンに切り換えて充電電流を流す状態で、第２の設定電圧よりも高く設定している第３の設定電圧をいずれかの電池電圧が超えると充電を終了する。
【０００７】
本発明の請求項２の組電池の充電方法は、いずれかの電池電圧が第５の設定電圧に上昇するまでは、組電池１を定電圧・定電流充電し、いずれかの電池電圧が第５の設定電圧を超えた後、パルス充電に切り換えて充電する。
【０００８】
本発明の請求項３の組電池の充電方法は、充電スイッチ５をオンとして、組電池１をパルス充電する状態において、所定の時間にわたって、いずれの電池も電圧が第２の設定電圧を超えない状態では、あらかじめ設定している強制オフ時間（ｔ１）を経過すると充電スイッチ５をオフに切り換える。
【０００９】
本発明の請求項４の組電池の充電方法は、強制オフ時間（ｔ１）を３０秒以上で３分以下としている。
【００１０】
本発明の請求項５の組電池の充電方法は、充電スイッチ５をオンとして、組電池をパルス充電する状態において、充電スイッチ５を一定の時間はオフに切り換えない非オフ時間（ｔ３）を設けており、この非オフ時間（ｔ３）を強制オフ時間（ｔ１）よりも短く設定している。
【００１１】
本発明の請求項６の組電池の充電方法は、所定のサンプリング周期（ｔ２）で各々の電池電圧を検出しており、非オフ時間（ｔ３）をサンプリング周期（ｔ２）以上に設定している。
【００１２】
本発明の請求項７の組電池の充電方法は、充電スイッチ５をオンに切り換えて充電電流を流す状態で、所定のサンプリング周期（ｔ２）で各々の電池電圧を単数回もしくは複数回にわたって検出し、非オフ時間(ｔ３)の経過後に、いずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超えると充電スイッチ５をオフに切り換えて充電を終了し、あるいは、非オフ時間(ｔ３)において、いずれかの電池電圧があらかじめ設定している設定回数第３の設定電圧を超えると充電スイッチをオフに切り換えて充電を終了する。
【００１３】
本発明の請求項８の組電池の充電方法は、第３の設定電圧よりも高く設定している第４の設定電圧をいずれかの電池電圧が超えると、非復帰素子９を非通電状態として、復帰不可能な状態とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の組電池の充電方法は、複数のリチウムイオン二次電池を直列に接続している組電池を、十分な安全性を確保しながら、パルス充電によって速やかに満充電できる特徴がある。それは、本発明の充電方法が、いずれかの電池電圧が、あらかじめ設定している第２の設定電圧を超えると充電スイッチをオフに切り換えて充電電流を遮断し、第２の設定電圧よりも低く設定している第１の設定電圧を全ての電池の電圧が下回ると充電スイッチをオンに切り換えて充電電流を流してパルス充電し、さらに、充電スイッチをオンに切り換えて充電電流を流す状態で、第２の設定電圧よりも高く設定している第３の設定電圧をいずれかの電池電圧が超えると充電を終了するからである。すなわち、本発明の充電方法は、充電スイッチをオフに切り換えてパルス充電のオフタイミングを特定する第２の設定電圧と、パルス充電を終了してその後の充電を禁止する第３の設定電圧とを設けている。この方法は、電池電圧が第２の設定電圧を超えると充電スイッチをオフに切り換えながらパルス充電するが、パルス充電している状態で、第２の設定電圧よりも高く設定している第３の設定電圧を超える電圧にいずれかの電池電圧が上昇すると充電を終了させる。このため、いずれかの電池の電圧が第３の設定電圧を超えて長く充電されることがなく、極めて安全に組電池をパルス充電できる特徴が実現される。
【００１５】
また、本発明の請求項２の充電方法は、いずれかの電池電圧が、あらかじめ設定している第５の設定電圧に上昇するまでは、組電池を定電圧・定電流充電し、いずれかの電池電圧が第５の設定電圧を超えた後、パルス充電に切り換えて充電するので、組電池をより安全に急速充電できる。
【００１６】
また、本発明の請求項３の充電方法は、組電池をパルス充電する状態で、所定の時間にわたって、全ての電池電圧が第２の設定電圧を超えない状態では、あらかじめ設定している強制オフ時間（ｔ１）を経過すると充電スイッチをオフに切り換える。この方法により、充電終了後の電池電圧を第１の設定電圧以下に抑えることができる。とくに、本発明の請求項４の充電方法は、強制オフ時間（ｔ１）を３０秒以上で３分以下とするので、この時間は電池電圧が第２の設定電圧まで上昇しなくとも継続して充電する。このため、急速充電しながら安全に充電できる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項５の充電方法は、組電池をパルス充電する状態において、充電スイッチを一定の時間はオフに切り換えない非オフ時間（ｔ３）を設けており、この非オフ時間（ｔ３）を強制オフ時間（ｔ１）よりも短く設定している。この充電方法は、充電スイッチをオンに切り換えた後、一定時間はオンに保持するので、電圧誤検出等による誤作動を確実に防止しながら、安定してパルス充電できる。
【００１８】
さらにまた、本発明の請求項７の充電方法は、充電スイッチをオンに切り換えて充電電流を流す状態で、所定のサンプリング周期（ｔ２）で各々の電池電圧を単数回または複数回にわたって検出し、非オフ時間（ｔ３）の経過後にいずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超えると充電スイッチをオフに切り換えて充電を終了し、あるいは、非オフ時間(ｔ３)において、いずれかの電池電圧があらかじめ設定している設定回数第３の設定電圧を超えると充電スイッチをオフに切り換えて充電を終了するので、充電中の電池が第３の設定電圧を超えて長く充電されることがない。
【００１９】
また、本発明の請求項９の充電方法は、いずれかの電池電圧が第３の設定電圧よりも高く設定している第４の設定電圧を超えると、非復帰素子を非通電状態として、復帰不可能な状態とするので、たとえば、いずれかの電池の電圧が異常に高くなると、ヒューズを溶断する等の方法でより安全に充電を禁止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための組電池の充電方法を例示するものであって、本発明は組電池の充電方法を以下の方法に特定するものではない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２１】
図１の組電池１は、複数のリチウムイオン二次電池２を直列に接続している。この組電池１は、定電圧・定電流電源３で充電される。定電圧・定電流電源３は、出力電圧をあらかじめ設定している設定電圧以下に制限し、かつ出力電流を設定電流以下に制限して組電池１を充電する。放電された組電池１は、出力電圧が定電圧・定電流充電の設定電圧以下に低下している。この組電池１が定電圧・定電流電源３で充電されると、組電池１の電圧が定電圧・定電流電源３の設定電圧よりも低いので、電圧は制限されず、出力電流を設定電流に制限して、一定の電流で定電流充電される。充電されるにしたがって組電池１の出力電圧は上昇する。組電池１の出力電圧が定電圧・定電流電源３の設定電圧まで上昇すると、設定電圧に制限され、定電圧充電される。したがって、組電池１は、定電圧・定電流電源３によって、最初は定電流充電され、出力電圧が設定電圧になると、この電圧で定電圧充電される。
【００２２】
定電圧・定電流電源３の設定電圧は、たとえば、接続する電池の直列数×４．２Ｖ（所望定電圧）に設定される。したがって、３個のリチウムイオン二次電池２を直列に接続している組電池１は、定電圧充電する設定電圧（＝所望電圧）を１２．６Ｖに設定する。この設定電圧を高くして、組電池１の充電容量を大きくできる。ただ、設定電圧を高くすると電池の劣化が大きくなるので、電池の劣化と充電容量を考慮して最適値に設定される。また、設定電圧は、リチウムイオン二次電池２のタイプ、たとえば電極材料なども考慮して最適値に設定される。
【００２３】
さらに、定電圧・定電流電源３が組電池１を定電流充電する電流値を大きくして、組電池１の充電時間を短縮できる。ただ、充電電流を大きくすると、電池に与える影響が大きなって、劣化しやすくなる。したがって、定電流充電の電流値は、電池の寿命と充電時間を考慮して最適値に設定される。
【００２４】
さらに、定電圧・定電流電源３は、組電池１の充電電流を検出して満充電を判定する満充電検出回路（図示せず）を備える。この満充電検出回路は、充電する組電池１の充電電流の平均値を検出して、満充電を判定できる。リチウムイオン二次電池２を直列に接続している組電池１は、最後の定電圧充電において、満充電になるにしたがって充電電流が減少する。したがって、満充電検出回路は、充電している組電池１の充電電流の平均値が満充電電流よりも小さくなると、満充電されたと判定して、充電を停止する。本発明の充電方法は、電池がアンバランスになるとパルス充電するので、満充電検出回路は、パルス充電における平均電流を検出して、組電池１の満充電を判定する。また、満充電検出回路は、電池２の電圧から組電池１の満充電を検出することもできる。
【００２５】
直列に接続している全ての電池の特性が均一でアンバランスがなく、あるいはアンバランスが小さいとき、組電池１は、定電圧・定電流充電して満充電される。しかしながら、組電池１は、充放電を繰り返すにしたがって、各々の電池の電気特性がアンバランスになる。たとえば、充放電を１００サイクル繰り返すことで、組電池１は電池の電気特性にアンバランスが発生する。電池にアンバランスが発生した組電池は、最後まで定電圧・定電流充電されない。この組電池は、いずれかの電池電圧が第５の設定電圧を超えると、パルス充電に切り換えられる。第５の設定電圧は、たとえば４．２０Ｖに設定されるが、４．１５Ｖないし４．２５Ｖの範囲で変更することもできる。
【００２６】
図１の充電回路は、各々の電池電圧を電圧検出回路６で検出して、充電をコントロールする制御回路４と、この制御回路４でオンオフに切り換えられる充電スイッチ５と、電池２が異常な状態となると、制御回路４に制御されて組電池１の電流を遮断する非復帰素子９とを備えている。制御回路４は、直列に接続している各々の電池電圧を検出する電圧検出回路６と、この電圧検出回路６の出力で充電スイッチ５をオンオフに切り換えて、パルス充電する制御部７とを備える。充電スイッチ５は、たとえば、ＦＥＴ等のスイッチング素子である。さらに、制御部７は、電池２が異常な状態になったと判定されると、非復帰素子９を非通電状態として、復帰不可能な状態とする。非復帰素子９は、ヒューズやブレーカ等の素子である。
【００２７】
制御部７は、電圧検出回路６から入力される各々の電池電圧を、あらかじめ記憶している第５の設定電圧に比較し、いずれかの電池電圧が第５の設定電圧よりも高くなると、定電圧・定電流充電をパルス充電に切り換える。図２は、定電圧・定電流充電がパルス充電に切り換えられる状態を示すグラフである。この図において、曲線Ａは電圧上昇の大きい高電圧電池の電圧特性を示し、曲線Ｂは電圧上昇が小さい低電圧電池の電圧特性を示している。図１のように、電池２を３個利用するとき、電圧上昇の大きい電池は、曲線Ａの特性を示し、他の２つの電池の特性は、曲線Ｂの特性を示す。
【００２８】
制御部７は、充電スイッチ５をオンオフに切り変えて組電池１をパルス充電する。制御部７が組電池１をパルス充電する状態を図２に示している。制御部７は、電圧検出回路６で各々の電池２の電圧を検出し、検出したいずれかの電池電圧が、第２の設定電圧を超えると充電スイッチ５をオフに切り換えて充電電流を遮断し、第２の設定電圧よりも低く設定している第１の設定電圧を全ての電池電圧が下回ると充電スイッチ５をオンに切り換えて充電電流を流してパルス充電する。第２の設定電圧は、たとえば４．２５Ｖに設定する。ただし、第２の設定電圧は、リチウムイオン二次電池の種類によっては４．２Ｖないし４．３Ｖに設定することもできる。また、第１の設定電圧は、たとえば４．２０Ｖに設定する。ただし、第１の設定電圧は、リチウムイオン二次電池の種類によっては４．１５Ｖないし４．２０Ｖに設定することもできる。
【００２９】
定電圧・定電流充電からパルス充電に切り換えた最初は、充電スイッチ５をオンに切り換えてから、いずれかの電池電圧が第２の設定電圧まで上昇するのに時間がかかる。図３のパルス充電は、充電スイッチ５をオンに切り換えて組電池をパルス充電する状態において、所定の時間にわたって全ての電池電圧が第２の設定電圧を超えない状態では、あらかじめ設定している強制オフ時間（ｔ１）を経過すると充電スイッチ５をオフに切り換える。図３の波形Ａで示すように、定電圧・定電流充電から切り換えられた初期のパルス充電において、強制オフ時間（ｔ１）を経過後、充電スイッチ５をオフに切り換える。したがって、制御回路は強制オフ時間（ｔ１）を記憶するタイマ８を備える。強制オフ時間（ｔ１）は、たとえば６０秒に設定される。ただし、強制オフ時間（ｔ１）は、３０秒以上で３分以下に設定することもできる。充電スイッチ５をオフに切り換えた後、第２の設定電圧よりも低く設定している第１の設定電圧を全ての電池の電圧が下回ると充電スイッチ５をオンに切り換えて充電電流を流してパルス充電する。この方法により、充電終了後の電池電圧を第１の設定電圧以下におさえることができる。
【００３０】
さらに、図３のパルス充電は、所定のサンプリング周期（ｔ２）で各々の電池電圧を検出して、検出電圧で充電スイッチ５を制御している。サンプリング周期（ｔ２）は、たとえば２００ｍｓｅｃないし３００ｍｓｅｃとされる。ただし、サンプリング周期（ｔ２）は、これよりも短く、あるいは長くすることもできる。サンプリング周期（ｔ２）を短くすると電池の電圧変化を速やかに検出できるが部品コストが高くなる。したがって、サンプリング周期（ｔ２）は、部品コストと電池の電圧変化から最適な時間に設定される。図３は、電池電圧を検出するタイミングを縦の鎖線で示している。さらに、図３のパルス充電は、充電スイッチ５をオンに切り換えた後、一定の時間は充電スイッチ５をオフに切り換えない非オフ時間（ｔ３）を設けており、この非オフ時間（ｔ３）を経過した後、いずれかの電池電圧が第２の設定電圧を超えると充電スイッチ５をオフに切り換えている（図３の波形Ｂ及び波形Ｃ参照）。
【００３１】
以上の充電方法は、従来の方法（特許文献１参照）のように、一定時間、充電スイッチをオンに保持するパルス充電に移行するのではない。すなわち、充電スイッチをオンに切り換えた後、一定時間経過すると、充電スイッチをオフに切り換える制御を行うのではない。この充電方法は、強制オフ時間（ｔ１）以内であれば、電池電圧が第２の設定電圧より高くなるまでは充電スイッチ５をオンに保持してオフに切り換えない。本発明では、この制御を続けることにより、充電時間を短縮することができる。
【００３２】
図３において、非オフ時間（ｔ３）は、サンプリング周期（ｔ２）以上であって、強制オフ時間（ｔ１）よりも短く設定している。このように、非オフ時間（ｔ３）を設けることにより、充電スイッチ５をオンに切り換えた後、一定時間は充電スイッチ５をオンに保持するので、電圧誤検出等による誤作動を確実に防止しながら、安定してパルス充電できる。図３に示すパルス充電では、非オフ時間（ｔ３）をサンプリング周期（ｔ２）と等しくしている。ただ、非オフ時間（ｔ３）は、サンプリング周期（ｔ２）によって最適値に変更される。たとえば、図５に示すように、サンプリング周期（ｔ２）が短く、電池電圧を頻繁に検出する方法にあっては、非オフ時間(ｔ３)をサンプリング周期（ｔ２）よりも大きく、例えば、サンプリング周期（ｔ２）の複数倍（図の例では５倍）とすることもできる。
【００３３】
さらに、図３のパルス充電では、非オフ時間（ｔ３）を経過時において、電池電圧が第２の設定電圧より高い場合であっても（図３の波形Ｄ参照）、充電スイッチ５をオフに切り換えることなく、さらにサンプリング周期（ｔ２）後の電圧を確認している。そして、このときの電池電圧が第３の設定電圧以下の場合、充電スイッチ５をオフに切り換えるパルス充電を行っている。この方法は、サンプリング周期（ｔ２）のうち、早いタイミングで電圧検出される電池２の電圧が、サンプリング周期（ｔ２）の終わりのタイミングで、第３の設定電圧を超えている状態となるのを防ぐことができる。すなわち、図３の鎖線で示すように（波形Ｅ参照）、電圧の上昇傾向が急峻であって、第３の設定電圧を超える傾向にある電池が、サンプリングのタイミングによってこのことを検出されずに充電スイッチ５がオフに切り換えられて、パルス充電が繰り返されるのを確実に防止できる。
【００３４】
さらに、パルス充電される組電池は、図４に示すように、いずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超えることがある。この状態は、電池の劣化が進んで、電池のアンバランスが大きくなる状態、もしくは、定電圧・定電流電源３の出力が異常になることで発生する。第３の設定電圧は、第２の設定電圧よりもさらに高い電圧に設定され、たとえば、４．３Ｖに設定される。図４に示すように、非オフ時間(ｔ３)の経過後に、いずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超えると、制御部７は充電スイッチ５をオフに切り換え、その後、全ての電池の電圧が第１の設定電圧より低下しても充電スイッチ５をオンに切り換えることなくオフに保持して充電を終了する。ただ、第３の設定電圧は第２の設定電圧よりも高く設定しているので、非オフ時間を設けることなく、充電スイッチをオンに切り換えてからいずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超えると、直ちに充電スイッチをオフに切り換えて充電を終了することもできる。
【００３５】
さらに、図５に示すように、サンプリング周期（ｔ２）が短く、電池電圧を頻繁に検出する方法にあっては、各々の電池電圧を複数回にわたって検出し、非オフ時間(ｔ３)内において、いずれかの電池電圧があらかじめ設定している設定回数第３の設定電圧を超えると充電スイッチ５をオフに切り換えて充電を終了することもできる。ここでは、サンプリング周期（ｔ２）を、非オフ時間（ｔ３）に対して十分に短い時間、たとえば５０ｍｓｅｃ以下に設定している。図５は、電池電圧があらかじめ設定している第３の設定電圧を超える回数が３回に達すると充電スイッチ５をオフに切り換えて充電を終了する状態を示している。ただし、この設定回数は、電池電圧を検出するサンプリング周期によって種々に変更される。設定回数は、たとえば、サンプリング周期が短くなると多くし、サンプリング周期が長くなると少なくすることができる。また、この設定回数は、少なく設定すると、いずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超えたことを早く検出でき、反対に多く設定すると、誤検出をより確実に防止できる。したがって、この設定回数は、これらのことを考慮して、１〜５回、好ましくは２〜３回とすることができる。この充電方法は、非オフ時間(ｔ３)内であっても、いずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超える回数が設定回数になると充電スイッチ５をオフに切り換えて充電を終了するので、電池電圧が第３の設定電圧を超えた状態で長く充電されるのを確実に阻止できる。また、設定回数を複数回とすることで、誤検出等による誤作動を確実に防止できる。
【００３６】
さらに、充電される組電池は、図６に示すように、第３の設定電圧よりも高く設定している第４の設定電圧をいずれかの電池電圧が超えることがある。第４の設定電圧は、たとえば第３の設定電圧よりも５０ｍＶ高い４．３５Ｖに設定される。ただし、第４の設定電圧は、第３の設定電圧よりも２０ｍＶないし８０ｍＶ高く設定することもできる。この状態になると、制御回路４は、電池２または定電圧・定電流電源３が異常な状態になったと判定して、非復帰素子９を非通電状態として、復帰不可能な状態とする。非復帰素子９は、ヒューズやブレーカ等の素子である。ヒューズは溶断して非通電状態とし、ブレーカはオフに切り換えて非通電状態とする。
【００３７】
以上の充電回路は、図７に示す以下のステップで組電池１を充電する。
［ｎ＝１のステップ］
組電池１は、定電圧・定電流電源３で充電される。定電圧・定電流電源３は、組電池１のトータル電圧を検出して、トータル電圧がトータル設定電圧になるまでは定電流充電し、トータル電圧がトータル設定電圧まで上昇すると、この電圧で定電圧充電する。
［ｎ＝２のステップ］
組電池１が定電流充電され、あるいは定電圧充電される状態で、各々の電池電圧と充電電流を検出する。各々の電池電圧は、制御回路４の電圧検出回路６で検出される。電圧検出回路６は、充電される状態で電池の電圧を検出する。すなわち、電圧検出回路６は、電池の充電電圧を検出する。電池の充電電流は、満充電検出回路（図示せず）で検出される
［ｎ＝３、４のステップ］
満充電検出回路は、検出した充電電流が満充電検出電流より大きいかどうかを判定する。充電電流が満充電検出電流以下であると、組電池１が満充電されたと判定して、ｎ＝４のステップに進み、満充電処理を行う。充電電流が満充電検出電流よりも大きいと、ｎ＝５のステップに進む。
［ｎ＝５のステップ］
電圧検出回路６で検出される各電池電圧のうち、いずれかの電池電圧が第５の設定電圧を超えるかどうかを判定する。第５の設定電圧は、例えば４．２０Ｖに設定する。いずれかの電池電圧が第５の設定電圧を超えるまで、ｎ＝２、３、５のステップをループする。
【００３８】
［ｎ＝６、７のステップ］
いずれかの電池電圧が第５の設定電圧を超えると、パルス充電制御を開始する。制御部７は充電スイッチ５をオン状態として、組電池１をパルス充電する。さらに、制御部７は、タイマ８のカウントを開始する。
［ｎ＝８、９のステップ］
充電スイッチ５をオンに切り換えた後、１回目のサンプリングにおける電池電圧を検出し、いずれかの電池電圧が第２の設定電圧を超えたかどうかを判定する。いずれかの電池電圧が第２の設定電圧を超えていると、ｎ＝１９のステップに進み、いずれの電池電圧も第２の設定電圧を超えていないと、ｎ＝１０のステップに進む。
［ｎ＝１０〜１３のステップ］
ｎ＝１０のステップで、各々の電池電圧と充電電流を検出する。ここで、満充電検出回路は、パルス充電における平均電流を充電電流として検出する。
ｎ＝１１のステップにおいて、平均電流が満充電検出電流より大きいかどうかを判定して満充電を検出する。平均電流が満充電検出電流以下であると、組電池１が満充電されたと判定して、ｎ＝４のステップに進んで満充電処理を行う。充電電流が満充電検出電流よりも大きいと、ｎ＝１２のステップに進んで、いずれかの電池電圧が第２の設定電圧を超えたかどうかを判定する。
ｎ＝１２のステップにおいて、いずれかの電池電圧が第２の設定電圧を超えている判定されると、ｎ＝１７のステップに進む。また、いずれの電池電圧も第２の設定電圧を超えていない判定されると、ｎ＝１３のステップに進んで、強制オフ時間（ｔ１）が経過したかどうかを判定する。
ｎ＝１３のステップにおいて、強制オフ時間（ｔ１）が経過していないと、ｎ＝１０のステップに戻る。その後、充電電流が満充電検出電流以下となり、あるいは、いずれかの電池電圧が第２の設定電圧を超え、あるいはまた、強制オフ時間（ｔ１）が経過するまで、ｎ＝１０〜１３のステップをループする。
ｎ＝７〜１３のステップにおけるパルス充電では、所定の時間である強制オフ時間（ｔ１）だけ充電スイッチ５をオン状態として、組電池１をパルス充電する。この強制オフ時間（ｔ１）は、例えば６０秒に設定する。
［ｎ＝１４〜１６のステップ］
ｎ＝１３のステップで、強制オフ時間（ｔ１）が経過していると、ｎ＝１４のステップにおいて、充電スイッチ５をオフに切り換えて、タイマ８をリセットする。その後、ｎ＝１５のステップで各々の電池電圧を検出し、ｎ＝１６のステップで、全ての電池電圧が第１の設定電圧より小さくなったかどうかを判定する。全ての電池電圧が第１の設定電圧より小さくなるまで、ｎ＝１５と１６のステップをループする。全ての電池電圧が第１の設定電圧より小さくなると、ｎ＝７のステップに戻って、パルス充電を再開する。
【００３９】
［ｎ＝１７、１８のステップ］
ｎ＝１２のステップで、いずれかの電池電圧が第２の設定電圧を超えたと判定されると、ｎ＝１７ステップで、いずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超えたかどうかを判定する。ここで、いずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超えていると、ｎ＝２２のステップに進んで、充電を終了する。また、いずれの電池電圧も第３の設定電圧を超えていないと、ｎ＝１８ステップに進んで、充電スイッチ５をオン状態とする時間が非オフ時間（ｔ３）を経過したかどうかを判定する。この非オフ時間（ｔ３）は、たとえば２００ｍｓｅｃないし３００ｍｓｅｃに設定される。
ｎ＝１８ステップで、非オフ時間（ｔ３）が経過していないと、ｎ＝１０のステップに戻って充電を継続する。その後、平均電流が満充電検出電流以下となり、あるいは、いずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超え、あるいはまた、非オフ時間（ｔ３）が経過するまで、ｎ＝１０〜１２、１７、及び１８のステップをループする。
ｎ＝１８ステップで、非オフ時間（ｔ３）が経過していると、ｎ＝１４のステップに戻って、充電スイッチ５をオフに切り換えた後、全ての電池電圧が第１の設定電圧より小さくなるまで時間を経過し、その後、ｎ＝７のステップに戻ってパルス充電を再開する。
【００４０】
［ｎ＝１９〜２２のステップ］
ｎ＝９のステップで、いずれかの電池電圧が第２の設定電圧を超えたと判定されると、ｎ＝１９ステップで、いずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超えたかどうかを判定する。このステップにおいて、いずれの電池電圧も第３の設定電圧を超えていないと判定されると、ｎ＝２０ステップで各々の電池電圧を検出した後、ｎ＝２１ステップにおいて、再び、いずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超えたかどうかを判定する。これは、充電スイッチ５をオンに切り換えた後、１回目のサンプリングにおいて第２の設定電圧を超えた電池の電圧が、サンプリングのタイミングによって第３の設定電圧を超えた状態となるかどうかを検出するためである。
ここで、いずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超えていると、ｎ＝２２のステップに進んで充電を終了する。また、いずれの電池電圧も第３の設定電圧を超えていないときは、ｎ＝１４のステップに戻って、充電スイッチ５をオフに切り換えた後、全ての電池電圧が第１の設定電圧より小さくなるまで時間を経過し、その後、ｎ＝７のステップに戻ってパルス充電を再開する。
［ｎ＝２３、２４のステップ］
ｎ＝１９のステップにおいて、いずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超えていると判定されると、ｎ＝２３のステップにおいて、さらに、いずれかの電池電圧が第４の設定電圧を超えたかどうかを判定する。第４の設定電圧は、いずれかの電池電圧がこれを超えると、電池が異常な状態になったと判定して電流を遮断して電池を保護する設定電圧である。この第４の設定電圧は、たとえば、４．３５Ｖに設定される。
ｎ＝２３のステップにおいて、いずれの電池電圧も第４の設定電圧を超えていないと、電池が異常な状態であるとは判定されない。ただ、いずれかの電池電圧が第３の設定電圧を超えているので、ｎ＝２２のステップに進んで充電を終了する。
ｎ＝２３のステップにおいて、いずれかの電池電圧が第４の電池電圧を超えていると、電池が異常な状態になったと判定して、ｎ＝２４のステップに進する。ｎ＝２４のステップでは、異常処理として、充電スイッチ５をオフに切り換えると共に、非復帰素子９を非通電状態として、復帰不可能な状態とする。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例にかかる組電池の充電方法に使用する充電回路の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる充電方法で充電される電池の電圧特性を示すグラフである。
【図３】パルス充電される電池の電圧特性の一例を示すグラフであって、電池電圧が第２の設定電圧を超える状態を示すグラフである。
【図４】パルス充電される電池の電圧特性の一例を示すグラフであって、電池電圧が第３の設定電圧を超える状態を示すグラフである。
【図５】パルス充電される電池の電圧特性の一例を示すグラフであって、サンプリング周期を短くする状態を示すグラフである。
【図６】パルス充電される電池の電圧特性の一例を示すグラフであって、電池電圧が第４の設定電圧を超える状態を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施例にかかる充電方法で組電池を充電するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１…組電池
２…電池
３…定電圧・定電流電源
４…制御回路
５…充電スイッチ
６…電圧検出回路
７…制御部
８…タイマ
９…非復帰素子
【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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