(57)【要約】【課題】リチウムイオン二次電池の温度による保護を確保しながら、充電容量を大きくする。【解決手段】リチウムイオン二次電池の充電方法は、電池の温度に対応する複数の閾値電圧でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電する。この充電方法は、最低の閾値電圧でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電して、充電電流が最小電流に減少するまで充電し、その後、電池の温度を検出して、検出した電池の温度に対応する閾値電圧が、先に充電した閾値電圧よりも高くできる状態にあっては、先の閾値電圧よりも高い閾値電圧に設定してリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電する。【選択図】図５
2009022078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の温度に対応する複数の閾値電圧でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電する方法であって、
最低の閾値電圧でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電して充電電流が最小電流に減少するまで充電し、その後、電池の温度を検出して、検出した電池の温度に対応する閾値電圧が、先に充電した閾値電圧よりも高くできる状態にあっては、先の閾値電圧よりも高い閾値電圧に設定してリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電するリチウムイオン二次電池の充電方法。
【請求項２】
電池の温度に対応する複数の閾値電圧でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電する方法であって、
電池の温度を検出し、検出した温度に対応する閾値電圧以下の閾値電圧でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電して充電電流が最小電流に減少するまで充電した後、さらに電池の温度を検出し、検出した電池の温度によって特定される閾値電圧が、先に充電した閾値電圧よりも高いと、先の閾値電圧よりも高い閾値電圧でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電するリチウムイオン二次電池の充電方法。
【請求項３】
充電される電池の温度帯域を、低温度域と標準温度域とに区画し、低温度域において電池を充電する第１の閾値電圧（Ｖ１）を標準温度域において電池を充電する第２の閾値電圧（Ｖ２）よりも低くしてリチウムイオン二次電池を充電する請求項１又は２に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。
【請求項４】
低温度域と標準温度域の低温境界温度（Ｔ１）を５℃ないし１５℃とする請求項３に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。
【請求項５】
充電される電池の温度帯域を、標準温度域と高温度域とに区画し、高温度域において電池を充電する第３の閾値電圧（Ｖ３）を標準温度域において電池を充電する第２の閾値電圧（Ｖ２）より低くしてリチウムイオン二次電池を充電する請求項１又は２に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。
【請求項６】
標準温度域と高温度域の高温境界温度（Ｔ２）を４０℃ないし５０℃とする請求項５に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。
【請求項７】
充電される電池の温度帯域を、低温度域と、標準温度域と、高温度域とに区画し、低温度域において電池を充電する第１の閾値電圧（Ｖ１）を標準温度域において電池を充電する第２の閾値電圧（Ｖ２）よりも低くし、かつ高温度域において電池を充電する第３の閾値電圧（Ｖ３）を第２の閾値電圧（Ｖ２）より低くし、さらに第１の閾値電圧（Ｖ１）を第３の閾値電圧（Ｖ３）よりも低くしてリチウムイオン二次電池を充電する請求項１に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。
【請求項８】
第１の閾値電圧（Ｖ１）でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電し、充電電流が最小電流まで減少すると、その後に電池の温度を検出し、電池の温度が低温度域にあると充電を停止するが、電池の温度が標準温度域以上の温度帯域にあると第３の閾値電圧（Ｖ３）で充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電する請求項７に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。
【請求項９】
第１の閾値電圧（Ｖ１）で定電圧・定電流充電し、充電電流が最小電流まで減少すると、その後に電池の温度を検出し、電池の温度が低温度域にあると充電を停止するが、電池の温度が標準温度域以上の温度帯域にあると第３の閾値電圧（Ｖ３）で充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電し、さらにその後、電池の温度を検出して、電池の温度が低温度域にあると充電を停止するが、電池の温度が標準温度域にあると、第２の閾値電圧（Ｖ２）でもって、充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電して電池を満充電する請求項７に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。
【請求項１０】
充電される電池の温度帯域を、低温度域と、標準温度域と、高温度域とに区画し、低温度域において電池を充電する第１の閾値電圧（Ｖ１）を標準温度域において電池を充電する第２の閾値電圧（Ｖ２）よりも低くし、かつ高温度域において電池を充電する第３の閾値電圧（Ｖ３）を第２の閾値電圧（Ｖ２）より低くし、さらに第１の閾値電圧（Ｖ１）を第３の閾値電圧（Ｖ３）よりも低くしてリチウムイオン二次電池を充電する請求項２に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。
【請求項１１】
電池の温度を検出し、検出した電池温度が低温度域にあると、第１の閾値電圧（Ｖ１）でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電し、充電電流が最小電流まで減少すると、その後に電池の温度を検出し、電池の温度が低温度域にあると充電を停止するが、電池の温度が標準温度域以上の温度帯域にあると第３の閾値電圧（Ｖ３）で充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電し、さらにその後、電池の温度を検出して、電池の温度が低温度域にあると充電を停止するが、温度が標準温度域にあると、第２の閾値電圧（Ｖ２）でもって、充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電して電池を満充電する請求項１０に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。
【請求項１２】
電池の温度を検出し、検出した電池温度が標準温度域以上の温度帯域にあると、第３の閾値電圧（Ｖ３）でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電し、充電電流が最小電流まで減少すると、その後、電池の温度を検出して、電池の温度が高温度域にあると充電を停止するが、電池の温度が標準温度域にあると、第２の閾値電圧（Ｖ２）でもって、充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電して電池を満充電する請求項１０に記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。
【請求項１３】
第２の閾値電圧（Ｖ２）を４．２５Ｖよりも低い電圧としてリチウムイオン二次電池を充電する請求項３ないし１２のいずれかに記載されるリチウムイオン二次電池の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池を充電する方法に関し、とくに、電池の温度で閾値電圧を変更して充電する充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、電池電圧が充電の閾値電圧であるたとえば４．２Ｖに上昇するまでは定電流充電される。その後、電池の電圧が閾値電圧の４．２Ｖに達すると定電圧充電され、充電電流は次第に減少する。充電電流が最小電流まで減少すると満充電として充電を停止する。
【０００３】
リチウムイオン二次電池は、温度の影響で電気特性が変化する。このため、低温の状態で常温と同じ電圧で定電圧充電すると、リチウムイオン二次電池に弊害を与える。この欠点を解消するために、リチウムイオン二次電池の温度によって定電圧充電の閾値電圧を変更する充電方法が開発されている。（特許文献１参照）
【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】
リチウムイオン二次電池は、電池温度によって定電圧充電の閾値電圧を変更して充電して、低温における弊害を防止できる。この充電方法は、充電するリチウムイオン二次電池の温度を検出し、電池温度で定電圧充電の閾値電圧を変更する。図１は、この方法で温度の低いリチウムイオン二次電池を充電する電圧特性と電流特性を示している。この図に示すように、温度の低いリチウムイオン二次電池は、最初に低い閾値電圧で定電圧・定電流充電される。閾値電圧よりも低い電圧の電池は、最初に定電流充電される。定電流充電は充電電流が大きいので、この充電電流で電池の温度が高くなる。電池の温度が高くなると、定電圧充電の閾値電圧を高く変更する。この状態でリチウムイオン二次電池は、高い閾値電圧で定電圧・定電流充電される。この充電過程において、電池の電圧が閾値電圧まで上昇すると、定電流充電から定電圧充電に切り換わって、充電電流が減少する。充電電流が減少する電池は、充電電流による温度上昇が少なくなって電池温度が低下する。電池温度が低下する電池は、定電圧充電の閾値電圧を低い閾値電圧に切り換えられるが、電池電圧が閾値電圧よりも高くなっているので、このタイミングで充電は停止される。このため、電池の充電が途中で中断されて十分な容量を充電できなくなる。この弊害は、図の点線で示すように、電池の温度が低下しても閾値電圧を低下させない充電方法で解消できるが、この方法は、低温の電池を高い閾値電圧で充電することになって電池性能を低下させる。以上のように、リチウムイオン二次電池は、電池を保護しながら低い温度で閾値電圧を低くすると、十分な容量を充電できなくなる。すなわち、低温の電池の充電容量を大きくすることと、電池の保護とは互いに相反する特性であって、両方を満足するのが難しい。
【０００５】
本発明は、この難しい問題を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、リチウムイオン二次電池の温度による保護を確保しながら、充電容量を大きくできるリチウムイオン二次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】
本発明の請求項１のリチウムイオン二次電池の充電方法は、電池の温度に対応する複数の閾値電圧でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電する。この充電方法は、最低の閾値電圧でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電して、充電電流が最小電流に減少するまで充電し、その後、電池の温度を検出して、検出した電池の温度に対応する閾値電圧が、先に充電した閾値電圧よりも高くできる状態にあっては、先の閾値電圧よりも高い閾値電圧に設定してリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電する。
【０００７】
本発明の請求項２のリチウムイオン二次電池の充電方法は、電池の温度に対応する複数の閾値電圧でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電する。この充電方法は、電池の温度を検出し、検出した温度に対応する閾値電圧以下の閾値電圧でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電して、充電電流が最小電流に減少するまで充電した後、さらに電池の温度を検出し、検出した電池の温度によって特定される閾値電圧が、先に充電した閾値電圧よりも高いと、先の閾値電圧よりも高い閾値電圧でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電する。
【０００８】
本発明の請求項３のリチウムイオン二次電池の充電方法は、充電される電池の温度帯域を、低温度域と標準温度域とに区画し、低温度域において電池を充電する第１の閾値電圧（Ｖ１）を、標準温度域において電池を充電する第２の閾値電圧（Ｖ２）よりも低くしてリチウムイオン二次電池を充電する。さらに、本発明の請求項４のリチウムイオン二次電池の充電方法は、低温度域と標準温度域の低温境界温度を５℃ないし１５℃としている。
【０００９】
本発明の請求項５のリチウムイオン二次電池の充電方法は、充電される電池の温度帯域を、標準温度域と高温度域とに区画し、高温度域において電池を充電する第３の閾値電圧（Ｖ３）を、標準温度域において電池を充電する第２の閾値電圧（Ｖ２）よりも低くしてリチウムイオン二次電池を充電する。さらに、本発明の請求項６のリチウムイオン二次電池の充電方法は、標準温度域と高温度域の高温境界温度を４０℃ないし５０℃としている。
【００１０】
本発明の請求項７のリチウムイオン二次電池の充電方法は、請求項１に記載される充電方法であって、充電される電池の温度帯域を、低温度域と、標準温度域と、高温度域とに区画し、低温度域において電池を充電する第１の閾値電圧（Ｖ１）を、標準温度域において電池を充電する第２の閾値電圧（Ｖ２）よりも低くし、かつ高温度域において電池を充電する第３の閾値電圧（Ｖ３）を第２の閾値電圧（Ｖ２）より低くし、さらに第１の閾値電圧（Ｖ１）を第３の閾値電圧（Ｖ３）よりも低くしてリチウムイオン二次電池を充電する。
【００１１】
さらに、本発明の請求項８のリチウムイオン二次電池の充電方法は、請求項７に記載される充電方法であって、第１の閾値電圧でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電し、充電電流が最小電流まで減少すると、その後に電池の温度を検出し、電池の温度が低温度域にあると充電を停止するが、電池の温度が標準温度域以上の温度帯域にあると第３の閾値電圧で充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電する。
【００１２】
さらに、本発明の請求項９のリチウムイオン二次電池の充電方法は、請求項７に記載される充電方法であって、第１の閾値電圧で定電圧・定電流充電し、充電電流が最小電流まで減少すると、その後に電池の温度を検出し、電池の温度が低温度域にあると充電を停止するが、電池の温度が標準温度域以上の温度帯域にあると第３の閾値電圧で充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電する。さらに、その後、電池の温度を検出して、電池の温度が低温度域にあると充電を停止するが、電池の温度が標準温度域にあると、第２の閾値電圧でもって、充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電して電池を満充電する。
【００１３】
本発明の請求項１０のリチウムイオン二次電池の充電方法は、請求項２に記載される充電方法であって、充電される電池の温度帯域を、低温度域と、標準温度域と、高温度域とに区画し、低温度域において電池を充電する第１の閾値電圧（Ｖ１）を、標準温度域において電池を充電する第２の閾値電圧（Ｖ２）よりも低くし、かつ高温度域において電池を充電する第３の閾値電圧（Ｖ３）を第２の閾値電圧（Ｖ２）より低くし、さらに第１の閾値電圧（Ｖ１）を第３の閾値電圧（Ｖ３）よりも低くしてリチウムイオン二次電池を充電する。
【００１４】
さらに、本発明の請求項１１のリチウムイオン二次電池の充電方法は、請求項１０に記載される充電方法であって、電池の温度を検出し、検出した電池温度が低温度域にあると、第１の閾値電圧（Ｖ１）でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電し、充電電流が最小電流まで減少すると、その後に電池の温度を検出し、電池の温度が低温度域にあると充電を停止するが、電池の温度が標準温度域以上の温度帯域にあると第３の閾値電圧（Ｖ３）で充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電する。さらに、その後、電池の温度を検出して、電池の温度が低温度域にあると充電を停止するが、温度が標準温度域にあると、第２の閾値電圧（Ｖ２）でもって、充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電して電池を満充電する。
【００１５】
さらに、本発明の請求項１２のリチウムイオン二次電池の充電方法は、請求項１０に記載される充電方法であって、電池の温度を検出し、検出した電池温度が標準温度域以上の温度帯域にあると、第３の閾値電圧（Ｖ３）でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電し、充電電流が最小電流まで減少すると、その後、電池の温度を検出して、電池の温度が高温度域にあると充電を停止するが、電池の温度が標準温度域にあると、第２の閾値電圧（Ｖ２）でもって、充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電して電池を満充電する。
【００１６】
さらに、本発明の請求項１３のリチウムイオン二次電池の充電方法は、第２の閾値電圧（Ｖ２）を４．２５Ｖよりも低い電圧としてリチウムイオン二次電池を充電する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、リチウムイオン二次電池の温度による保護を確保しながら、充電容量を大きくできる特徴がある。それは、本発明の充電方法が、低い閾値電圧でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電して充電電流が最小電流に減少するまで充電し、その後、電池の温度を検出して、検出した電池の温度で充電できるかどうかを判定して、充電できる状態にあっては高い閾値電圧で定電圧・定電流充電するからである。この充電方法は、従来のように、充電電流が減少して電池の温度が低下して電池電圧が閾値電圧を超えることがなく、この状態で充電が中断されることがない。このため、温度が低いリチウムイオン二次電池であっても、電池を閾値電圧を超えて充電することなく、十分な容量に充電できる。
【００１８】
とくに、本発明の請求項１の充電方法は、最初に最低の閾値電圧で定電圧・定電流充電して充電電流が最小電流に減少するまで充電した後、電池の温度を検出し、検出した電池温度から、さらに充電できる状態にあっては、閾値電圧を高くして定電圧・定電流充電する。この充電方法は、充電している電池の温度が変化して、たとえば充電を開始したときよりも、さらに低下する状態となっても、電池の電気特性に弊害を与えることなく大きな容量を充電できる特徴がある。
【００１９】
また、本発明の請求項２の充電方法は、最初に電池の温度を検出し、検出した温度に対応する閾値電圧以下の閾値電圧で定電圧・定電流充電して充電電流が最小電流に減少するまで充電した後、電池の温度を検出して、検出した電池の温度によって特定される閾値電圧が、先に充電した閾値電圧よりも高くて、さらに充電できる状態にあっては閾値電圧を高くして定電圧・定電流充電するので、標準温度域にある電池を短時間で満充電しながら、低温度域にある電池の電気特性に弊害を与えることなく大きな容量に充電できる。
【００２０】
さらに、本発明の請求項３の充電方法は、充電される電池の温度帯域を、低温度域と標準温度域とに区画し、低温度域において電池を充電する第１の閾値電圧を標準温度域において電池を充電する第２の閾値電圧よりも低くしてリチウムイオン二次電池を充電するので、低温度域にある電池の電気特性に弊害を与えることなく大きな容量に充電できる。
【００２１】
また、本発明の請求項５の充電方法は、充電される電池の温度帯域を、標準温度域と高温度域とに区画し、高温度域において電池を充電する第３の閾値電圧を標準温度域において電池を充電する第２の閾値電圧より低くしてリチウムイオン二次電池を充電するので、高温度域にある電池の電気特性に弊害を与えることなく、大きな容量に充電できる。
【００２２】
さらにまた、本発明の請求項７と請求項１０の充電方法は、充電される電池の温度帯域を、低温度域と、標準温度域と、高温度域とに区画し、低温度域において電池を充電する第１の閾値電圧を標準温度域において電池を充電する第２の閾値電圧よりも低くし、かつ高温度域において電池を充電する第３の閾値電圧を第２の閾値電圧より低くし、さらに第１の閾値電圧を第３の閾値電圧よりも低くしてリチウムイオン二次電池を充電するので、低温度域と高温度域にある電池の電気特性に弊害を与えることなく、大きな容量に充電できる。
【００２３】
さらに、本発明の請求項８の充電方法は、第１の閾値電圧でリチウムイオン二次電池を定電圧・定電流充電し、充電電流が最小電流まで減少すると、その後に電池の温度を検出し、電池の温度が低温度域にあると充電を停止するが、電池の温度が標準温度域以上の温度帯域にあると第３の閾値電圧で充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電するので、いかなる温度帯域にある電池にも電気特性に弊害を与えることなく大きな容量に充電できる。
【００２４】
とくに、本発明の請求項９の充電方法は、第１の閾値電圧で定電圧・定電流充電し、充電電流が最小電流まで減少すると、その後に電池の温度を検出し、電池の温度が低温度域にあると充電を停止するが、電池の温度が標準温度域以上の温度帯域にあると第３の閾値電圧で充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電し、さらにその後、電池の温度を検出して、電池の温度が低温度域にあると充電を停止するが、温度が標準温度域にあると、第２の閾値電圧でもって、充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電して電池を満充電するので、全ての温度帯域にある電池の電気特性に弊害を与えることなく、理想的な状態で大きな容量に充電できる特徴がある。
【００２５】
さらに、本発明の請求項１１の充電方法は、電池の温度を検出し、検出した電池温度が低温度域にあると、第１の閾値電圧で定電圧・定電流充電し、充電電流が最小電流まで減少すると、その後に電池の温度を検出し、電池の温度が低温度域にあると充電を停止するが、電池の温度が標準温度域以上の温度帯域にあると第３の閾値電圧で充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電し、さらにその後、電池の温度を検出して、電池の温度が低温度域にあると充電を停止するが、温度が標準温度域にあると、第２の閾値電圧でもって、充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電して電池を満充電するので、充電開始時において低温度域にある電池の電気特性に弊害を与えることなく、理想的な状態で大きな容量に充電できる特徴がある。
【００２６】
さらに、本発明の請求項１２の充電方法は、電池の温度を検出し、検出した電池温度が標準温度域以上にあると、第３の閾値電圧で定電圧・定電流充電し、充電電流が最小電流まで減少すると、その後に電池の温度を検出し、電池の温度が高温度域にあると充電を停止するが、電池の温度が標準温度域にあると、第２の閾値電圧でもって、充電電流が最小電流に減少するまで定電圧・定電流充電して電池を満充電するので、充電開始時において標準温度域以上にある電池の電気特性に弊害を与えることなく、理想的な状態で大きな容量に充電できる特徴がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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リチウムイオン二次電池の充電方法を例示するものであって、本発明はリチウムイオン二次電池の充電方法を以下の充電条件には特定しない。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。
【００２８】
図２は、リチウムイオン二次電池を充電する充電回路のブロック図である。この図の充電回路は、リチウムイオン二次電池１を定電圧・定電流充電する電源回路２と、この電源回路２がリチウムイオン二次電池１を充電する閾値電圧を制御する制御回路３と、この制御回路３に電池１の温度を検出して出力する温度検出回路４と、電池１の充電電流を検出する電流検出回路５と、電池１の電圧を検出する電圧検出回路６とを備える。
【００２９】
制御回路３は、電池１の温度に対する閾値電圧を記憶している記憶回路７と、この記憶回路７に記憶されるデータに基づいて電池１を定電圧・定電流充電する閾値電圧を演算する演算回路８とを備える。
【００３０】
図３は、記憶回路７が記憶する閾値電圧を示している。図３のデータを記憶している記憶回路７は、充電される電池１の温度帯域を、低温度域と、標準温度域と、高温度域とに区画して、各々の温度帯域における閾値電圧を記憶している。低温度域と標準温度域の低温境界温度（Ｔ１）は１０℃である。ただし、この低温度域と標準温度域の低温境界温度（Ｔ１）は、５℃〜１５℃とすることもできる。また、標準温度域と高温度域の高温境界温度（Ｔ２）は４５℃としている。ただし、標準温度域と高温度域の高温境界温度（Ｔ２）は、４０℃〜５０℃とすることもできる。
【００３１】
低温度域において電池を充電する第１の閾値電圧（Ｖ１）は、標準温度域において電池を充電する第２の閾値電圧（Ｖ２）よりも低くしている。また、高温度域において電池を充電する第３の閾値電圧（Ｖ３）は、第２の閾値電圧（Ｖ２）より低くしている。さらに第１の閾値電圧（Ｖ１）は、第３の閾値電圧（Ｖ３）よりも低くしている。
【００３２】
第１の閾値電圧（Ｖ１）と、第３の閾値電圧（Ｖ３）は、第２の閾値電圧（Ｖ２）に基づいて特定される。第２の閾値電圧（Ｖ２）は、リチウムイオン二次電池の種類に最適な電圧値に設定されることから、コバルト酸リチウム−炭素系のリチウムイオン二次電池にあっては、好ましくは４．２５Ｖよりも低く、たとえば４．２５Ｖよりも３０ｍＶ低い４．２２Ｖとする。ただし、このタイプのリチウムイオン二次電池において、第２の閾値電圧（Ｖ２）は、４．２Ｖ〜４．２４Ｖの範囲に設定することができる。
【００３３】
第１の閾値電圧（Ｖ１）は、第２の閾値電圧（Ｖ２）よりも３０ｍＶ〜３００ｍＶ低く、たとえば、４．０３Ｖに設定される。第３の閾値電圧（Ｖ３）は、第２の閾値電圧よりも低く、かつ第１の閾値電圧（Ｖ１）よりも高く設定される。したがって、第３の閾値電圧（Ｖ３）と第２の閾値電圧（Ｖ２）との電圧差は、たとえば、第２の閾値電圧（Ｖ２）と第１の閾値電圧（Ｖ１）の電圧差の３０％〜８０％に設定され、第３の閾値電圧（Ｖ３）は、たとえば、４．１３Ｖに設定される。
【００３４】
図２の充電回路は、図４に示すフローチャートに基づいて、以下のステップでリチウムイオン二次電池を充電する。図５は、このフローチャートで充電される電池の電圧と電流の特性を示している。
【００３５】
［ｎ＝１、２のステップ］
電池の温度や電圧を検出することなく、電池を最低の閾値電圧で定電圧・定電流充電する。図２の充電回路は、最低の充電電圧を第１の閾値電圧（Ｖ１）としているので、第１の閾値電圧（Ｖ１）でリチウムイオン二次電池１を定電圧・定電流充電する。したがって、このステップにおいて、制御回路３は電源回路２を制御する。制御回路３に制御される電源回路２は、リチウムイオン二次電池１を定電圧・定電流充電する閾値電圧を、制御回路３の記憶回路７に記憶している第１の閾値電圧（Ｖ１）として、リチウムイオン二次電池１を充電する。電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）になるまで、ｎ＝１と２のステップをループする。ｎ＝１と２のステップにおいて、リチウムイオン二次電池１は、図５のＡの範囲で示す電圧と電流の特性で充電される。
［ｎ＝３のステップ］
制御回路３は、電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）になると、温度検出回路４で電池１の温度（Ｔ）を検出し、検出した温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）よりも高いかどうかを判定する。すなわち、電池の温度帯域が標準温度域又は高温度域にあるかどうか、すなわち、電池を充電できる閾値電圧が第１の閾値電圧（Ｖ１）よりも高い、第２の閾値電圧（Ｖ２）又は第３の閾値電圧（Ｖ３）にあるかどうかを判定する。検出された電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）よりも低いと、電池の温度帯域が低温度域にあって、第１の閾値電圧（Ｖ１）までしか充電できないので、ｎ＝１１のステップにジャンプして充電を停止する。
電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）よりも高いと、標準温度域又は高温度域にあるので、次のステップに進んでさらに充電する。ｎ＝１と２のステップでは、電池を第１の閾値電圧（Ｖ１）で定電圧・定電流充電しているので、電池の電圧は第１の閾値電圧（Ｖ１）となっている。この電圧に充電された電池の温度（Ｔ）が、標準温度域又は高温度域にあると、この電池は、第１の閾値電圧（Ｖ１）よりも高い第３の閾値電圧（Ｖ３）に充電できるので、次のステップに進む。
［ｎ＝４のステップ］
このステップでは、閾値電圧を第３の閾値電圧（Ｖ３）として、リチウムイオン二次電池１を定電圧・定電流充電する。
［ｎ＝５のステップ］
電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少したかどうかを判定する。
［ｎ＝６のステップ］
電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少していないと、電池は、第３の閾値電圧（Ｖ３）で継続して充電できる状態にある。ただ、充電される電池の環境温度が変化して、電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下になると、第１の閾値電圧（Ｖ１）よりも高い第３の閾値電圧（Ｖ３）での充電を継続できなくなる。したがって、このステップでは、温度検出回路４で電池１の温度（Ｔ）を検出し、検出した温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下であるかどうかを判定する。すなわち、電池の温度帯域が標準温度域又は高温度域にあって、第３の閾値電圧（Ｖ３）での充電を継続できるかどうかを判定する。検出された電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）よりも高いと、ｎ＝５のステップに戻って、第３の閾値電圧（Ｖ３）での充電を継続する。電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下であると、電池の温度帯域が低温度域にあって、第３の閾値電圧（Ｖ３）では充電できないので、ｎ＝１１のステップにジャンプして充電を停止する。
その後、充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで小さくなるか、あるいは、電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下に低下するまで、ｎ＝４〜６のステップをループする。ｎ＝４〜６のステップにおいて、リチウムイオン二次電池１は、図５のＢの範囲で示す電圧と電流の特性で充電される。
［ｎ＝７のステップ］
電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少すると、温度検出回路４で電池の温度（Ｔ）を検出し、検出した温度（Ｔ）が、低温境界温度（Ｔ１）よりも高く、かつ高温境界温度（Ｔ２）よりも低いかどうかを判定する。すなわち、電池の温度帯域が標準温度域にあるかどうか、すなわち、電池を充電できる閾値電圧が第３の閾値電圧（Ｖ３）よりも高い、第２の閾値電圧（Ｖ２）にあるかどうかを判定する。検出された電池の温度（Ｔ）が標準温度域にないと、ｎ＝１１のステップにジャンプして充電を停止する。
電池の温度（Ｔ）が標準温度域にあると、次のステップに進む。ｎ＝４〜６のステップでは、電池を第３の閾値電圧（Ｖ３）で定電圧・定電流充電しているので、電池の電圧は第２の閾値電圧（Ｖ２）よりも低い第３の閾値電圧（Ｖ３）となっている。この電圧に充電された電池の温度（Ｔ）が、標準温度域にあると、この電池は、第３の閾値電圧（Ｖ３）よりも高い第２の閾値電圧（Ｖ２）まで充電できるので、次のステップに進む。
［ｎ＝８のステップ］
このステップでは、閾値電圧を、最も高い閾値電圧である第２の閾値電圧（Ｖ２）として、リチウムイオン二次電池１を定電圧・定電流充電する。
［ｎ＝９のステップ］
電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少したかどうかを判定する。
［ｎ＝１０のステップ］
電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少していないと、電池は、第２の閾値電圧（Ｖ２）で継続して充電できる状態にある。ただ、充電される電池の環境温度が変化して、電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下となり、あるいは高温境界温度（Ｔ２）以上になると、最も高い閾値電圧である第２の閾値電圧（Ｖ２）での充電を継続できなくなる。したがって、このステップでは、温度検出回路４で電池１の温度（Ｔ）を検出し、検出した温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下に低下し、あるいは高温境界温度（Ｔ２）以上に上昇しているかどうかを判定する。すなわち、電池の温度帯域が標準温度域にあって、第２の閾値電圧（Ｖ２）での充電を継続できるかどうかを判定する。検出された電池の温度（Ｔ）が標準温度域にあると、ｎ＝８のステップに戻って、第２の閾値電圧（Ｖ２）での充電を継続する。電池の温度（Ｔ）が標準温度域にないと、第２の閾値電圧（Ｖ２）では充電できないので、ｎ＝１１のステップにジャンプして充電を停止する。
その後、充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで小さくなるか、あるいは、電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下に低下し、あるいは、高温境界温度（Ｔ２）以上に上昇するまで、ｎ＝８〜１０のステップをループする。ｎ＝８〜１０のステップにおいて、リチウムイオン二次電池１は、図５のＣの範囲で示す電圧と電流の特性で充電される。
［ｎ＝１１のステップ］
充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）になると充電を停止する。
【００３６】
さらに、図２の充電回路は、図６に示すフローチャートに基づいて、以下のステップでリチウムイオン二次電池を充電する。図７と図８は、このフローチャートで充電される電池の電圧と電流の特性を示している。
【００３７】
［ｎ＝１のステップ］
制御回路３は、温度検出回路４で電池１の温度を検出し、検出された電池温度から、記憶回路７に記憶されるデータに基づいて温度帯域における閾値電圧を検出する。このステップにおいて、制御回路３は、温度検出回路４で電池１の温度（Ｔ）を検出し、検出した温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下であるかどうかを判定する。すなわち、電池の温度帯域が低温度域にあるか、標準温度域以上にあるかを判定する。検出した電池温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下であると、電池の温度帯域が低温度域にあると判定して、ｎ＝２のステップに進む。また、検出した電池温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）よりも高いと、電池の温度帯域が標準温度域以上にあると判定して、ｎ＝１２のステップに進む。
［ｎ＝２、３のステップ］
電池温度（Ｔ）が低温度域にあると判定されると、制御回路３は電源回路２を制御して、電源回路２が電池を充電する閾値電圧を第１の閾値電圧（Ｖ１）としてリチウムイオン二次電池１を定電圧・定電流充電する。制御回路３は電源回路２を制御し、制御回路３に制御される電源回路２は、閾値電圧を、制御回路３の記憶回路７に記憶している第１の閾値電圧（Ｖ１）として、リチウムイオン二次電池１を充電する。電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）になるまで、ｎ＝２と３のステップをループする。ｎ＝２と３のステップにおいて、リチウムイオン二次電池１は、図７のＡの範囲で示す電圧と電流の特性で充電される。
［ｎ＝４のステップ］
制御回路３は、電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）になると、温度検出回路４で電池１の温度（Ｔ）を検出し、検出した温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）よりも高いかどうかを判定する。すなわち、電池の温度帯域が標準温度域又は高温度域にあるかどうか、すなわち、電池を充電できる閾値電圧が第１の閾値電圧（Ｖ１）よりも高い、第２の閾値電圧（Ｖ２）又は第３の閾値電圧（Ｖ３）にあるかどうかを判定する。検出された電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）よりも低いと、電池の温度帯域が低温度域にあって、第１の閾値電圧（Ｖ１）までしか充電できないので、ｎ＝１９のステップにジャンプして充電を停止する。
電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）よりも高いと、標準温度域又は高温度域にあるので、次のステップに進んでさらに充電する。ｎ＝２と３のステップでは、電池を第１の閾値電圧（Ｖ１）で定電圧・定電流充電しているので、電池の電圧は第１の閾値電圧（Ｖ１）となっている。この電圧に充電された電池の温度（Ｔ）が、標準温度域又は高温度域にあると、この電池は、第１の閾値電圧（Ｖ１）よりも高い第３の閾値電圧（Ｖ３）に充電できるので、次のステップに進む。
［ｎ＝５のステップ］
このステップでは、閾値電圧を第３の閾値電圧（Ｖ３）として、リチウムイオン二次電池１を定電圧・定電流充電する。
［ｎ＝６のステップ］
電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少したかどうかを判定する。
［ｎ＝７のステップ］
電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少していないと、電池は、第３の閾値電圧（Ｖ３）で継続して充電できる状態にある。ただ、充電される電池の環境温度が変化して、電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下になると、第１の閾値電圧（Ｖ１）よりも高い第３の閾値電圧（Ｖ３）での充電を継続できなくなる。したがって、このステップでは、温度検出回路４で電池１の温度（Ｔ）を検出し、検出した温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下であるかどうかを判定する。すなわち、電池の温度帯域が標準温度域又は高温度域にあって、第３の閾値電圧（Ｖ３）での充電を継続できるかどうかを判定する。検出された電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）よりも高いと、ｎ＝５のステップに戻って、第３の閾値電圧（Ｖ３）での充電を継続する。電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下であると、電池の温度帯域が低温度域にあって、第３の閾値電圧（Ｖ３）では充電できないので、ｎ＝１９のステップにジャンプして充電を停止する。
その後、充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで小さくなるか、あるいは、電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下に低下するまで、ｎ＝５〜７のステップをループする。ｎ＝５〜７のステップにおいて、リチウムイオン二次電池１は、図７のＢの範囲で示す電圧と電流の特性で充電される。
［ｎ＝８のステップ］
電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少すると、温度検出回路４で電池の温度（Ｔ）を検出し、検出した温度（Ｔ）が、低温境界温度（Ｔ１）よりも高く、かつ高温境界温度（Ｔ２）よりも低いかどうかを判定する。すなわち、電池の温度帯域が標準温度域にあるかどうか、すなわち、電池を充電できる閾値電圧が第３の閾値電圧（Ｖ３）よりも高い、第２の閾値電圧（Ｖ２）にあるかどうかを判定する。検出された電池の温度（Ｔ）が標準温度域にないと、ｎ＝１９のステップにジャンプして充電を停止する。
電池の温度（Ｔ）が標準温度域にあると、次のステップに進む。ｎ＝５〜７のステップでは、電池を第３の閾値電圧（Ｖ３）で定電圧・定電流充電しているので、電池の電圧は第２の閾値電圧（Ｖ２）よりも低い第３の閾値電圧（Ｖ３）となっている。この電圧に充電された電池の温度（Ｔ）が、標準温度域にあると、この電池は、第３の閾値電圧（Ｖ３）よりも高い第２の閾値電圧（Ｖ２）まで充電できるので、次のステップに進む。
［ｎ＝９のステップ］
このステップでは、閾値電圧を、最も高い閾値電圧である第２の閾値電圧（Ｖ２）として、リチウムイオン二次電池１を定電圧・定電流充電する。
［ｎ＝１０のステップ］
電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少したかどうかを判定する。
［ｎ＝１１のステップ］
電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少していないと、電池は、第２の閾値電圧（Ｖ２）で継続して充電できる状態にある。ただ、充電される電池の環境温度が変化して、電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下となり、あるいは高温境界温度（Ｔ２）以上になると、最も高い閾値電圧である第２の閾値電圧（Ｖ２）での充電を継続できなくなる。したがって、このステップでは、温度検出回路４で電池１の温度（Ｔ）を検出し、検出した温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下に低下し、あるいは高温境界温度（Ｔ２）以上に上昇しているかどうかを判定する。すなわち、電池の温度帯域が標準温度域にあって、第２の閾値電圧（Ｖ２）での充電を継続できるかどうかを判定する。検出された電池の温度（Ｔ）が標準温度域にあると、ｎ＝９のステップに戻って、第２の閾値電圧（Ｖ２）での充電を継続する。電池の温度（Ｔ）が標準温度域にないと、第２の閾値電圧（Ｖ２）では充電できないので、ｎ＝１９のステップにジャンプして充電を停止する。
その後、充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで小さくなるか、あるいは、電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下に低下し、あるいは、高温境界温度（Ｔ２）以上に上昇するまで、ｎ＝９〜１１のステップをループする。ｎ＝９〜１１のステップにおいて、リチウムイオン二次電池１は、図７のＣの範囲で示す電圧と電流の特性で充電される。
［ｎ＝１２のステップ］
ｎ＝１のステップで電池温度（Ｔ）が標準温度域以上にあると判定されると、制御回路３は電源回路２を制御して、電源回路２が電池を充電する閾値電圧を第３の閾値電圧（Ｖ１）としてリチウムイオン二次電池１を定電圧・定電流充電する。
［ｎ＝１３のステップ］
電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少したかどうかを判定する。
［ｎ＝１４のステップ］
電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少していないと、電池は、第３の閾値電圧（Ｖ３）で継続して充電できる状態にある。ただ、充電される電池の環境温度が変化して、電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下になると、第１の閾値電圧（Ｖ１）よりも高い第３の閾値電圧（Ｖ３）での充電を継続できなくなる。したがって、このステップでは、温度検出回路４で電池１の温度（Ｔ）を検出し、検出した温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下であるかどうかを判定する。すなわち、電池の温度帯域が標準温度域又は高温度域にあって、第３の閾値電圧（Ｖ３）での充電を継続できるかどうかを判定する。検出された電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）よりも高いと、ｎ＝１２のステップに戻って、第３の閾値電圧（Ｖ３）での充電を継続する。電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下であると、電池の温度帯域が低温度域にあって、第３の閾値電圧（Ｖ３）では充電できないので、ｎ＝２のステップにジャンプして、閾値電圧を第１の閾値電圧（Ｖ１）としてリチウムイオン二次電池１を定電圧・定電流充電する。
その後、充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで小さくなるか、あるいは、電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下に低下するまで、ｎ＝１２〜１４のステップをループする。ｎ＝１２〜１４のステップにおいて、リチウムイオン二次電池１は、図８のＤの範囲で示す電圧と電流の特性で充電される。
［ｎ＝１５のステップ］
電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少すると、温度検出回路４で電池の温度（Ｔ）を検出し、検出した温度（Ｔ）が、低温境界温度（Ｔ１）よりも高く、かつ高温境界温度（Ｔ２）よりも低いかどうかを判定する。すなわち、電池の温度帯域が標準温度域にあるかどうか、すなわち、電池を充電できる閾値電圧が第３の閾値電圧（Ｖ３）よりも高い、第２の閾値電圧（Ｖ２）にあるかどうかを判定する。検出された電池の温度（Ｔ）が標準温度域にないと、ｎ＝１９のステップにジャンプして充電を停止する。
電池の温度（Ｔ）が標準温度域にあると、次のステップに進む。ｎ＝１２〜１４のステップでは、電池を第３の閾値電圧（Ｖ３）で定電圧・定電流充電しているので、電池の電圧は第２の閾値電圧（Ｖ２）よりも低い第３の閾値電圧（Ｖ３）となっている。この電圧に充電された電池の温度（Ｔ）が、標準温度域にあると、この電池は、第３の閾値電圧（Ｖ３）よりも高い第２の閾値電圧（Ｖ２）まで充電できるので、次のステップに進む。
［ｎ＝１６のステップ］
このステップでは、閾値電圧を、最も高い閾値電圧である第２の閾値電圧（Ｖ２）として、リチウムイオン二次電池１を定電圧・定電流充電する。
［ｎ＝１７のステップ］
電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少したかどうかを判定する。
［ｎ＝１８のステップ］
電池の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少していないと、電池は、第２の閾値電圧（Ｖ２）で継続して充電できる状態にある。ただ、充電される電池の環境温度が変化して、電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下となり、あるいは高温境界温度（Ｔ２）以上になると、最も高い閾値電圧である第２の閾値電圧（Ｖ２）での充電を継続できなくなる。したがって、このステップでは、温度検出回路４で電池１の温度（Ｔ）を検出し、検出した温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下に低下し、あるいは高温境界温度（Ｔ２）以上に上昇しているかどうかを判定する。すなわち、電池の温度帯域が標準温度域にあって、第２の閾値電圧（Ｖ２）での充電を継続できるかどうかを判定する。検出された電池の温度（Ｔ）が標準温度域にあると、ｎ＝１６のステップに戻って、第２の閾値電圧（Ｖ２）での充電を継続する。電池の温度（Ｔ）が標準温度域にないと、第２の閾値電圧（Ｖ２）では充電できないので、ｎ＝１９のステップにジャンプして充電を停止する。
その後、充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで小さくなるか、あるいは、電池の温度（Ｔ）が低温境界温度（Ｔ１）以下に低下し、あるいは、高温境界温度（Ｔ２）以上に上昇するまで、ｎ＝１６〜１８のステップをループする。ｎ＝１６〜１８のステップにおいて、リチウムイオン二次電池１は、図８のＥの範囲で示す電圧と電流の特性で充電される。
［ｎ＝１９のステップ］
充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）になると充電を停止する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来の充電方法で充電される電池の電圧と電流の特性を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施例にかかるリチウムイオン二次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３】電池温度に対する閾値電圧を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施例にかかるリチウムイオン二次電池の充電方法を示すフローチャートである。
【図５】図４に示す工程で充電される電池の電圧と電流の特性を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施例にかかるリチウムイオン二次電池の充電方法を示すフローチャートである。
【図７】図６に示す工程で充電される電池の電圧と電流の特性を示すグラフである。
【図８】図６に示す工程で充電される電池の電圧と電流の特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１…電池
２…電源回路
３…制御回路
４…温度検出回路
５…電流検出回路
６…電圧検出回路
７…記憶回路
８…演算回路
【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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【図６】
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【図７】
2009022078.tif 000009
【図８】
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