JP2003333765A

JP2003333765A - 二次電池の充電方法

Info

Publication number: JP2003333765A
Application number: JP2002142605A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Takaoka; 浩実高岡; Shigetomo Matsui; 繁朋松井
Original assignee: Techno Core International Co Ltd
Current assignee: Techno Core International Co Ltd
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2003-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】二次電池の充電時間、又は現時点における二
次電池の充電率を把握することが可能な二次電池の充電
方法を提供する。【解決手段】二次電池１を、満充電平衡電圧Ｅeq以上
の所定の電圧値Ｅｓで、一定時間印加した後、印加電圧
を満充電平衡電圧Ｅeqに切り換え、上記満充電平衡電圧
Ｅeqにおける電流値ｉを検出することによって、上記電
流値ｉが、充電完了時に検出される充電完了基準値Ｊに
達するまでの所要充電時間ｔ、又は上記電流検出時点で
の充電率を求める。そして、上記検出された電流値ｉが
充電完了基準値Ｊ以下のときに二次電池１の充電を停止
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉛蓄電池、ニッ
ケル−カドミウム電池、ニッケル−水素金属電池、リチ
ウムイオン電池等の二次電池の充電方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディジタルカメラ、ディジタルム
ービー、ノートパソコン等の電子機器、携帯電話等の通
信機器、電動工具、掃除機といった動力機器等の電源
に、二次電池を使用するケースが著しく増加してきてい
る。上記二次電池とは、充放電を繰り返し行うことがで
きる電池をいい、電気エネルギーを化学エネルギーに変
換して蓄え、また逆に蓄えた化学エネルギーを電気エネ
ルギーに変換して利用される。上記二次電池のうちで実
用的に使用されている代表的なものとしては、ニッケル
−カドミウム電池、ニッケル−水素金属電池、リチウム
イオン電池、ＮＡＳ電池等が挙げられる。

【０００３】ところで、上記二次電池の内部で生じる起
電反応、放電反応は、化学的反応や、電気的反応、及び
これら両反応が相互に関わる複雑なエネルギー変換、及
び授受が伴い、また、そこにはこれら種々の反応に対す
る時間的要素が介在する。従ってこれらの反応を考慮し
ながら充電を行う必要があり、過度に電流を流して充電
を行えば、意図しない発熱反応や、膨潤等の異常で、電
池の内部構造を破壊してしまう場合がある。また、そこ
までには至らないにしても、上記二次電池の内部構造を
劣化させ、電池寿命は縮まり、サイクル使用回数を減少
させてしまうことになる。

【０００４】そこで、従来では上記二次電池が適切に充
電されるように、上記二次電池の充電装置の制御部に、
充電時間の進行に伴い印加電圧を変化させるようなプロ
グラムを組み込み、上記プログラムによる制御に従って
二次電池に電圧を印加するように構成している。また、
上記充電装置に二次電池の電圧を検出する電池電圧検出
部を設け、上記電池電圧を制御量として、被充電電池の
充電終了を判定制御する充電装置も数多く出願されてい
る。

【０００５】例えば、特開平８−９５６３号公報におけ
る二次電池充電装置は、被充電電池の定電流による充電
電圧の負の電位差を検出する電圧検出回路と、上記被充
電電池の定電流に伴う単位時間当りの電池温度の変化
（温度微分値）を検出する温度検出回路と、上記電圧検
出回路で検出した負の電位差及び温度微分値と予め設定
した各基準値とをそれぞれ対比して、充電スイッチを制
御する充電制御回路とで構成され、検出された負の電位
差及び温度微分値が、予め選択設定した基準となる負の
電位差及び温度微分値に到達したときを充電の終了とし
て制御している。このように公知技術においては、充電
装置の制御部で、電池電圧の検出値、あるいはその温度
値を制御量として被充電電池の状態を監視し、充電終了
状態を判定している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな充電終了検出方法を二次電池の状態を無視して単純
に適用していくと以下に示すような種々の不都合が生じ
ることになる。すなわち、その電極種や、電解質種の違
い、また電池構造の違い等、二次電池の種類によって充
電時における特性は異なり、また同一種、同型番の二次
電池であっても、受電時の環境条件の違い、上記二次電
池の使用履歴、電気化学的遍歴等によってその特性が大
きく異なる。このため、従来のような同一パターンでの
充電は結果的に過充電となることがあり、これによっ
て、二次電池内部で異常な化学反応を引き起こして発熱
し、電気エネルギーが熱エネルギーに変換されるため充
電効率が低下するといった問題がある。また、ガスの発
生により二次電池の内圧が上昇して漏液する危険性もあ
る。この結果、充電／放電の繰り返しに必要な二次電池
の内部構造に欠陥が生じ、そのサイクル寿命が縮まって
しまうという問題が生じている。

【０００７】また、上記二次電池の充電時間は出来る限
り短いことが望ましいが、上記したような同一パターン
での充電では、二次電池の種類によっては充電時におけ
る印加電圧がその定格値よりも低いことがあり、この場
合は特に、充電が完了するまでにかなりの時間を要する
という問題がある。さらに、充電しようとする二次電池
がどれだけ蓄電されているのか、また充電にどれだけの
時間を要するのかを知る方法もなく、ユーザにとっては
極めて不便であるという問題もある。

【０００８】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、二次電池の充電
時間、又は現時点における二次電池の充電率を把握する
ことが可能な二次電池の充電方法を提供することにあ
る。また、上記二次電池の過充電を防止すると共に、上
記充電時間の短縮化を図ることもこの発明の目的であ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１の二次電
池の充電方法は、二次電池１を充電制御する方法におい
て、二次電池１に所定の電圧を印加し、このとき流れる
電流値ｉを検出することによって、満充電までの所要充
電時間ｔ、又は上記電流検出時点での充電率を求めるよ
うに構成したことを特徴としている。

【００１０】上記請求項１の二次電池の充電方法では、
電流値ｉを検出するという容易な方法で、満充電までの
所要充電時間ｔ、又は現時点でどれだけ充電されている
のかを示す充電率を把握することができる。

【００１１】また請求項２の二次電池の充電方法は、二
次電池１に、上記所定電圧以上の電圧を一定時間印加し
た後、印加電圧を上記所定電圧に切り換えて、このとき
流れる電流値ｉを検出するように構成したことを特徴と
している。

【００１２】上記請求項２の二次電池の充電方法では、
上記二次電池１の充電は主に、上記所定電圧以上の電圧
値で行うことができるため、比較的に大きな充電電流を
二次電池１に流すことができ、これによって充電時間の
短縮化を図ることができる。

【００１３】さらに請求項３の二次電池の充電方法は、
上記所定電圧は、満充電平衡電圧Ｅeqであることを特徴
としている。

【００１４】上記請求項３の二次電池の充電方法では、
二次電池１に満充電平衡電圧Ｅeqを印加した場合、いか
なる二次電池１においても満充電時に検出される電流値
ｉは略ゼロとなるため、検出が行い易く、また満充電ま
での所要充電時間ｔ、又は現時点における充電率をより
正確に求めることができる。

【００１５】また請求項４の二次電池の充電方法は、上
記所要充電時間ｔとは、検出された上記電流値ｉが、充
電完了時に検出される充電完了基準値Ｊに達するまでの
時間であり、上記電流値ｉが充電完了基準値Ｊ以下のと
きに充電を停止するように構成したことを特徴としてい
る。

【００１６】上記請求項４の二次電池の充電方法では、
上記二次電池１の電流値ｉを検出することで、その充電
状態を定期的に観測し、上記電流値ｉが充電完了基準値
Ｊ以下となったときに充電を停止するように構成したこ
とによって、過度な化学反応（酸化還元反応）を引き起
こすことなく、満充電状態まで適正に充電が行え、二次
電池１の内部構造に損傷を与えないため、サイクル寿命
を飛躍的に向上させることができる。

【００１７】さらに請求項５の二次電池の充電方法は、
上記所要充電時間ｔ経過後に、二次電池１の充電を停止
するように構成したことを特徴としている。

【００１８】上記請求項５の二次電池の充電方法では、
上記所要充電時間ｔ経過後、すなわち所要充電時間ｔが
ゼロ以下となったときに充電を停止するように構成した
ことによって、簡素な構成で確実に充電を停止させるこ
とができる。またこれによって、過度な化学反応（酸化
還元反応）を引き起こすことなく、満充電状態まで適正
に充電が行え、二次電池１の内部構造に損傷を与えない
ため、サイクル寿命を飛躍的に向上させることができ
る。

【００１９】また請求項６の二次電池の充電方法は、二
次電池１を充電制御する方法において、二次電池１に、
満充電平衡電圧Ｅeq以上の所定の電圧値Ｅｓを一定時間
印加した後、印加電圧を満充電平衡電圧Ｅeqに切り換
え、このとき流れる電流値ｉを検出することによって、
上記電流値ｉが充電完了時に検出される充電完了基準値
Ｊに達するまでの所要充電時間ｔ、又は上記電流検出時
点での充電率を求めると共に、上記所要充電時間ｔ又は
充電率が所定値に達したときに、二次電池１の充電を停
止するように構成したことを特徴としている。

【００２０】上記請求項６の二次電池の充電方法では、
上記二次電池１の充電は主に、上記満充電平衡電圧Ｅeq
以上の所定の電圧値Ｅｓで行うことができるため、比較
的に大きな充電電流を二次電池１に流すことができ、こ
れによって充電時間の短縮化を図ることができる。ま
た、上記二次電池１に満充電平衡電圧Ｅeqを印加した場
合、いかなる二次電池１においても満充電時に検出され
る電流値ｉは略ゼロとなるため、検出が行い易く、また
満充電までの所要充電時間ｔ、又は現時点での充電率を
より正確に求めることができる。さらに、上記所要充電
時間ｔ又は充電率が所定値に達したときに充電を停止す
るように構成したことによって、過度な化学反応（酸化
還元反応）を引き起こすことなく、満充電状態まで適正
に充電が行え、二次電池１の内部構造に損傷を与えない
ため、サイクル寿命を飛躍的に向上させることができ
る。

【００２１】さらに請求項７の二次電池の充電方法は、
上記所要充電時間ｔ、又は上記電流検出時点での充電率
を表示するように構成したことを特徴としている。

【００２２】上記請求項７の二次電池の充電方法では、
ユーザは満充電までに要する時間、又は現時点における
二次電池１の充電率を知ることができるため、利便性が
向上する。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、この発明の二次電池の充電
方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。図１はこの発明の第１実施形態にお
ける二次電池の充電方法の構成を示すブロック図であ
る。図１において、１は二次電池、２は電源部であり、
上記電源部２は商用交流電気を直流に変換する変圧、整
流回路を含んでいる。さらに３は上記二次電池１に通電
される充電電流の電流値を検出するための電流検出部、
また９は上記二次電池１に印加されている電圧値を検出
するための電圧検出部であり、上記各検出部３、９で検
出された電流値、及び電圧値をプログラム・演算制御部
４に送信するように構成している。ここで、上記プログ
ラム・演算制御部４では、上記二次電池１が満充電に達
したか否かの判断や、満充電までの所要充電時間ｔの演
算等が行われる。また５は上記プログラム・演算制御部
４からの指令に基づいて上記二次電池１に印加する電
圧、電流の切換制御等を行う電圧・電流制御部である。
また６はスタート指示により、上記電圧・電流制御部５
で定められた充電電圧を二次電池１に供給する一方、上
記プログラム・演算制御部４からの終了指示により充電
を完了する充電電圧供給部である。さらに７は、上記プ
ログラム・演算制御部４で演算された所要充電時間ｔを
表示するための表示部、８はユーザがスタート操作等を
行うための操作部である。

【００２４】次に、この第１実施形態における二次電池
１の充電方法について述べるが、ここではまず、本願に
おける充電方法を説明する上で基本となる二次電池１の
充電電圧と充電電流との特性について、図２のグラフに
基づいて説明する。図２におけるグラフの横軸には電池
端子電圧を、また縦軸には充電電流をとっており、充電
率が異なる各二次電池１の電圧−電流特性をそれぞれ示
している。すなわち図における破線で示す曲線は、二次
電池１の充電率が略０％の状態（電池がなくなった状
態）を示しており、この場合は標準電圧Ｅ₀（公称電
圧）より低い電圧を印加しても充電電流が流れ出す。こ
こで上記標準電圧Ｅ₀は、二次電池１の正極、負極を構
成する物質によって決まる定数で、例えば、ニッケル−
カドミウム二次電池の場合は約１．２Ｖとなる。また、
上記印加電圧を上昇させていくにつれて、略それに比例
して充電電流も増大するが、所定の電圧を過ぎると、印
加電圧に対する充電電流の増加率は減少し、上に凸の曲
線を辿り、さらに昇圧すると、充電電流はほとんど上昇
しなくなり、さらには電流ピーク値を経て充電電流が減
少し始める。

【００２５】また、同図の一点鎖線で示す充電率が約５
０％の状態では、充電率が略０％のときよりも充電電圧
の立ち上がり電圧（開放電圧）が高くなり、上記電流ピ
ーク値の電圧は逆に低くなる。そして、同図の二点鎖線
で示す充電率が約９０％の状態では、充電率が約５０％
のときよりもさらに充電電圧の立ち上がり電圧が高くな
り、電流ピーク値の電圧もさらに低くなる。そして、同
図の実線で示す１００％の状態では、充電率が約９０％
のときよりもさらに充電電圧の立ち上がり電圧が高くな
り、電流ピーク値の電圧もさらに低くなる。一方、上記
充電率に対する立ち上がり電圧の上昇率については、満
充電状態に近づくにつれて減少する傾向にある。

【００２６】さらに図２において、斜線で示す領域Ｄ、
すなわち上記電流ピーク値を連ねた境界線よりも電圧の
高い領域では、活物質の酸化還元反応がさらに進んで、
電気分解反応を引き起こす不可逆化学反応領域Ｄとな
る。この不可逆化学反応領域Ｄでは、意図しない発熱反
応や、膨潤等の異常により、ともすれば二次電池１の内
部構造の破壊に繋がる恐れがある。またそこまでには至
らないにしても、不可逆反応が伸展し、二次電池１のサ
イクル寿命に大きな影響を与えてしまうため、上記不可
逆化学反応領域Ｄに達しないように充電制御することが
必要となる。

【００２７】ところで、上記二次電池１の蓄電容量は、
充電電流と充電時間との積で求められる。これより充電
時間を短くしようとすれば、充電電流を増やすことが必
要である。これより、図２に示す上記充電率が略０％の
二次電池１の端子電圧を、比較的に高い充電電流を流す
ことが可能な充電印加電圧値Ｅｓに固定して充電を行っ
た場合について検討する。同図において、上記充電電流
は時間と共にIsoからIsdに減少し、このIsdで上記不可
逆化学反応領域Ｄの上限に達し、ここで満充電となる。
しかしながら、上記所定の充電印加電圧値Ｅｓにおいて
満充電となるときの充電電流の値Isdは、必ずしも一定
値をとるわけではなく、同一メーカにおける同一機種の
二次電池１同士でも３０％程度の差が生じることがあ
る。まして他メーカにおける同一機種においては、５０
％程度、あるいはそれ以上の差が生じることがあるた
め、実際の充電では、このIsdで満充電状態を判断して
充電を終了するとなると、機種によっては過度に充電が
進んで、不可逆化学反応領域Ｄに達するものもあり、適
切ではない。これに対して、上記二次電池１の端子電圧
を、満充電平衡電圧Ｅeqに固定して充電するようにする
と、この場合は満充電状態で充電電流が０となるため、
充電終了の判定が行いやすく、また不可逆化学反応領域
Ｄに達することもないため、二次電池１の内部構造に損
傷を与える心配がない。しかしながら、上記充電印加電
圧値Ｅｓで充電する場合に比べて、充電電流が低いた
め、上記充電時間が桁違いに長くなってしまう。

【００２８】そこでこの第１実施形態では、上記二次電
池１の充電特性に鑑み、以下のような制御を行うことに
よって、上記二次電池１に損傷を与えることなく、急速
充電を行うと共に、満充電までに要する時間を表示する
ように構成した。すなわち、この実施形態においては、
二次電池１に、満充電平衡電圧Ｅeq以上の所定の充電印
加電圧Ｅｓを一定時間Ｔ₁印加する大電流充電を行った
後、上記印加電圧Ｅｓを満充電平衡電圧Ｅeqに切り換え
る。そして、この満充電平衡電圧Ｅeqにおける電流値ｉ
を検出し、この電流値ｉから満充電までの所要充電時間
ｔを求め、ＬＥＤ、又はＬＣＤ等によって上記所要充電
時間ｔを二次電池１の表示部７に表示すると共に、上記
電流値ｉと予め設定した充電完了基準値Ｊとを比較する
ことによって、上記電流値ｉの方が大きければ再び上記
充電印加電圧Ｅｓでの充電を行い、上記電流値ｉが充電
完了基準値Ｊ以下であれば、充電を停止するように制御
している。

【００２９】ところで、上記満充電までの所要充電時間
ｔは、例えば図３に示すような電流値ｉと所要充電時間
ｔとの関係を示したグラフから求めることができる。す
なわち図３に示すグラフは、満充電平衡電圧Ｅeq印加時
に検出される電流値ｉと、満充電までに要する充電時間
ｔとの関係を示しているが、充電率が０％の二次電池１
に、満充電平衡電圧Ｅeqを印加したときに検出される電
流値ｉをIeqo（図２参照）とすると、上記グラフは、充
電が進むにつれて所要充電時間ｔが短くなると共に、こ
れに伴って検出される電流値も小さくなることを示して
いる。そしてこの場合は、上記電流値がｉ＝０になった
とき、充電率１００％の満充電状態となるため、所要充
電時間もｔ＝０となる。従って、このようなグラフ、又
は上記グラフから導出される関係式を予め作成しておけ
ば、検出される電流値ｉから満充電までの所要充電時間
ｔを簡単に求めることができる。

【００３０】次に、上記第１実施形態における二次電池
１の充電方法についての制御フローチャートを図４に示
す。まず上記ステップＳ１において、ユーザが充電する
二次電池１の種類を操作部７から入力すると、プログラ
ム・演算制御部４中に予め記憶設定されたテーブルの中
から、上記二次電池１の種類に相当する所定の充電印加
電圧Ｅｓと、満充電平衡電圧Ｅeqとがそれぞれ選択され
る。ここで、上記充電印加電圧Ｅｓ、及び満充電平衡電
圧Ｅeqは、ニッケルカドミウム、ニッケル水素、リチウ
ムイオン二次電池等の種類と型番によって予め設定され
る値であり、例えば、上記ニッケルカドミウム二次電池
の場合、上記満充電平衡電圧Ｅeqは約１．４Ｖであり、
また上記充電印加電圧Ｅｓはそれよりも高い電圧として
約１．６５Ｖが選択される。次に、ステップＳ２におい
て、ユーザが充電開始操作を行うと、上記二次電池１に
所定の充電印加電圧ＥｓがＴ₁時間継続して印加される
（ステップＳ３）。ここで、上記印加時間Ｔ₁の設定に
関しては、上記充電印加電圧Ｅｓを印加した場合におけ
る充電電流の時間変化から割出される。そして上記Ｔ₁
時間経過後、ステップＳ４において上記二次電池１を極
小時間Ｔ₂短絡させ、電界面の電荷を除去した上で、今
度は上記充電電圧を満充電平衡電圧Ｅeqに切り換える
（ステップＳ５）。そして、上記満充電平衡電圧Ｅeqを
Ｔ₃時間印加している間に、上記満充電平衡電圧Ｅeqに
おける電流値ｉを電流検出部３で検出する（ステップＳ
６）。次にステップＳ７において、上記で検出された電
流値ｉから満充電までに要する時間、すなわち上記電流
値ｉが充電完了基準値Ｊ（満充電時に検出されると推測
される電流値）に達するまでの所要充電時間ｔを求め、
この所要充電時間ｔを二次電池１の表示部７に表示す
る。またこれと同時に、上記充電完了基準値Ｊと検出さ
れた電流値ｉとを比較して（ステップＳ８）、上記検出
された電流値ｉが充電完了基準値Ｊよりも大きければ、
ステップＳ３に戻って、上記充電印加電圧Ｅｓを二次電
池１に印加する上記充電制御を繰り返し行う一方、上記
電流値ｉが充電完了基準値Ｊ以下であれば、二次電池１
が満充電状態に達しているとして、ここで充電を停止す
る。

【００３１】ところで、上記満充電平衡電圧Ｅeqを印加
した場合、理論的には図２又は図３のグラフに示すよう
に、充電率１００％（満充電状態）で電流値ｉはゼロに
なるが、実際には電池によって極僅かながらバラツキが
生じるため、これによる過充電を防止しようとすれば、
上記充電完了基準値Ｊは０ｍＡよりもやや大きな値、例
えば、１０ｍＡ程度で設定するのが好ましい。そしてこ
の場合、上記所要充電時間ｔは、上記電流値ｉが１０ｍ
Ａ以下に達するまでの時間となる。また、上記所定の充
電印加電圧Ｅｓが印加される充電時間Ｔ₁は、二次電池
１の容量、構造、形状等によって異なるが、例えばニッ
ケルカドミウム二次電池の場合は、約１２０秒が選ばれ
る。また上記短絡させる極小時間Ｔ₂は、二次電池１の
電界面にチャージした電荷を除去して、上記電界面をク
リーンな状態にするのに要する時間で決められ、上記と
同上の二次電池１の場合は約０．００１秒が選ばれる。
また満充電平衡電圧Ｅeqが印加される時間Ｔ₃としては
約０．１秒が選ばれる。

【００３２】また、上記図４のフローチャートに示した
充電電圧の切り換えは、例えば、図５に示す回路を用い
て行うことが可能である。すなわち、同図における１は
二次電池、３、９は上記二次電池１の電流及び電圧を検
出するための電流検出手段と電圧検出手段であり、上記
回路中には、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）等のス
イッチング素子で構成される第１ゲートＧ１、第２ゲー
トＧ２、第３ゲートＧ３がそれぞれ介設されている。ま
たＢ１は、印加電圧を二次電池１の種類、又は機種ごと
に応じた満充電平衡電圧Ｅeqに設定変更することが可能
な第１電源（可変電源）であり、Ｂ２は所定の充電印加
電圧Ｅｓを印加することが可能な第２電源である。

【００３３】そして、上記二次電池１のプラス端子を第
１ゲートＧ１のエミッタと、第２ゲートＧ２のエミッタ
と、第３ゲートＧ３のコレクタと、電圧検出手段９のマ
イナス端子とにそれぞれ共通接続し、上記第１ゲートＧ
１のコレクタを第２電源Ｂ２のプラス端子に接続し、上
記第２電源Ｂ２のマイナス端子を第１電源Ｂ１のプラス
端子と、第２ゲートＧ２のコレクタに接続する。また、
上記第１電源Ｂ１のマイナス端子に電流検出手段３のプ
ラス端子を接続し、上記電流検出手段３のマイナス端子
に電圧検出手段９のプラス端子と、上記二次電池のマイ
ナス端子と、上記第３ゲートＧ３のエミッタとを共通接
続する。

【００３４】次に、上記図５に示す回路を用いて二次電
池に印加する充電電圧を制御する方法について、図６及
び図７を参照しながら説明する。ここで図６は二次電池
１の端子電圧の切り換えを示すタイムチャートであり、
また図７は上記二次電池１の端子電圧の切り換えに伴う
印加電圧を示すグラフである。すなわち、まず始めに上
記第１ゲートＧ１のみをＯＮにすることで、二次電池１
に所定の充電印加電圧ＥｓをＴ₁時間印加した後、上記
第１ゲートＧ１をＯＦＦして、第３ゲートのみをＯＮに
することでＴ₂時間短絡する。この短絡によって、電界
面の電荷を除去し、次の充電電圧の投入をスムーズに
し、また、充電電圧切り換え直後における電流を安定さ
せて、電流測定における精度の向上を図っている。そし
て、上記Ｔ ₂時間経過後、上記第３ゲートＧ１をＯＦＦ
にすると共に、今度は第２ゲートをＯＮにして、二次電
池１に満充電平衡電圧ＥeqをＴ₃時間印加する。そして
この間に、上記二次電池１の電流値ｉの測定を行うと共
に、この電流値ｉから満充電か否かの判定、及び満充電
までに要する時間ｔを求め、上記Ｔ₃時間経過後に第２
ゲートＧ２をＯＦＦする。そして上記判定の結果、まだ
満充電に達していなければ、上記第１ゲートＧ１をＯＮ
にして充電印加電圧Ｅｓを印加するという上記一連の制
御を繰り返し行う一方、満充電状態にあると判定された
場合は、ここで充電を停止するように構成されている。

【００３５】以上のように上記第１実施形態における二
次電池１の充電方法によれば、二次電池１の電流値ｉを
検出することで、その充電状態を定期的に観測するよう
に構成したことによって、過度な化学反応（酸化還元反
応）を引き起こすことなく、満充電状態まで適正に充電
を行うことができる。またこれによって、二次電池１の
内部構造に損傷を与えるのを防止することができるた
め、サイクル寿命を飛躍的に向上させることができる。
さらに、この方法での主なる充電は、満充電平衡電圧Ｅ
eq以上の所定の充電印加電圧Ｅｓで行われるため、比較
的に大きな充電電流が二次電池１に流されることとな
り、これによって充電時間の短縮化を図ることができ
る。また、上記二次電池１の電流値ｉから所要充電時間
ｔを求めて、これを表示部７に表示するように構成した
ことによって、ユーザは満充電までに要する時間を知る
ことができるため、利便性の向上を図ることができる。

【００３６】次に、この発明の二次電池１の充電方法に
おける第２実施形態について説明する。この実施形態で
は、上記二次電池１の電流値ｉから求めた所要充電時間
ｔが経過した後に、二次電池１の充電を停止するように
構成した点が、上記第１実施形態と異なる点である。こ
れより、上記第２実施形態における二次電池１の充電方
法を図８に示す制御フローチャートを用いて詳細に説明
する。まず上記ステップＳ１において、ユーザが充電す
る二次電池１の種類を入力すると、プログラム・演算制
御部４において、上記二次電池１の種類に相当する所定
の充電印加電圧Ｅｓと、満充電平衡電圧Ｅeqの値とがそ
れぞれ選択される。次に、ステップＳ２において、ユー
ザが充電開始操作を行うと、上記二次電池１に所定の充
電印加電圧ＥｓがＴ₁時間継続して印加される（ステッ
プＳ３）。そして上記Ｔ₁時間経過後、ステップＳ４に
おいて上記二次電池１を極小時間Ｔ₂短絡させ、電界面
の電荷を除去した上で、今度はステップＳ５に移行し
て、上記充電電圧を満充電平衡電圧Ｅeqに切り換える。
そして、上記満充電平衡電圧ＥeqをＴ₃時間印加してい
る間に、上記満充電平衡電圧Ｅeqにおける電流値ｉを電
流検出部３で検出する（ステップＳ６）。次にステップ
Ｓ７において、上記で検出された電流値ｉから、満充電
までに要する時間、すなわち上記電流値ｉが充電完了基
準値Ｊ（満充電時に検出されると推測される電流値ｉ）
に達するまでの所要充電時間ｔを求め、この所要充電時
間ｔを二次電池１の表示部７に表示する。次に、ステッ
プＳ８において、上記所要充電時間ｔがゼロ以下である
か否かの判断を行う。このとき、上記所要充電時間ｔが
ゼロよりも大きければ、ステップＳ９に移行して、二次
電池１に所定の充電印加電圧ＥｓをＴ₄時間印加し、そ
の後、再びステップＳ８に戻って、上記所要充電時間ｔ
が経過したか否かの判断を行う。また上記ステップＳ８
において、上記所要充電時間ｔがゼロ以下、すなわち所
要充電時間ｔが経過していれば、二次電池１が満充電状
態に達しているとして、自動的に充電を停止するように
構成している。なお、この実施形態におけるその他の構
成は、上記第１実施形態と略同様であるため、その説明
を省略する。

【００３７】ここで、上記図８に示す制御フローチャー
トにおいては、一旦、上記電流値ｉから所要充電時間ｔ
を求めた後は、この時間ｔが経過するまでは上記二次電
池１に所定の充電印加電圧Ｅｓを印加する充電を継続し
て行い、上記所要充電時間ｔ経過後に自動的に充電を停
止するように構成したが、上記ステップＳ８において、
上記所要充電時間ｔがゼロよりも大きければ、ステップ
Ｓ３に戻って上記一連の充電制御を繰り返し行い、上記
所要充電時間ｔがゼロ以下となったときに充電を停止す
るように構成することも可能である。

【００３８】以上のように、上記所要充電時間ｔ経過後
に自動的に充電を停止するように構成すれば、簡素な構
成で確実に充電を停止させることが可能となる。またこ
れによって、過度な化学反応（酸化還元反応）を引き起
こすことなく、満充電状態まで適正に充電が行え、二次
電池の内部構造に損傷を与えないため、サイクル寿命を
飛躍的に向上させることができると共に、充電時間の短
縮化を図ることもできる。さらに、ユーザは満充電まで
に要する時間を知ることができるため、これによって利
便性の向上を図ることができる。

【００３９】以上にこの発明の二次電池１の充電方法の
具体的な実施の形態について説明をしたが、この発明は
上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の
範囲内で種々変更して実施することが可能である。すな
わち、上記各実施形態では、満充電までの所要充電時間
ｔを求めるように構成したが、上記検出される電流値ｉ
から、図２に示すグラフ等を用いて、上記電流値ｉの検
出時点における二次電池１の充電率を求め、この充電率
が所定値に達したときに充電を停止するように構成する
ことも可能である。また上記各実施形態においては、満
充電平衡電圧Ｅeq以上の所定の充電印加電圧Ｅｓで、二
次電池１を一定時間Ｔ₁充電した後に、満充電平衡電圧
Ｅeqに切り換えるように構成したが、上記切り換えを行
わずに所定の電圧を印加し、このとき検出される電流値
ｉから満充電までの所要充電時間ｔを求めるように構成
することも可能である。また、上記各実施形態に示すよ
うに、二次電池１に印加する充電電圧を、所定の充電印
加電圧Ｅｓから満充電平衡電圧Ｅeqに切り換える前に、
二次電池１を短絡させれば、二次電池１の電界面にチャ
ージした電荷を除去して、よりスムーズに上記充電電圧
の切り換えを行うことができ、また切り換え後の充電電
流も安定するため好ましいが、短絡させずに切り換えを
行うことも可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上のように上記請求項１の二次電池の
充電方法によれば、電流値を検出するという容易な方法
で、満充電までの所要充電時間、又は現時点でどれだけ
充電されているのかを示す充電率を把握することができ
る。

【００４１】上記請求項２の二次電池の充電方法によれ
ば、比較的に大きな充電電流を二次電池１に流すことが
でき、これによって充電時間の短縮化を図ることができ
る。

【００４２】上記請求項３の二次電池の充電方法によれ
ば、いかなる二次電池においても満充電時に検出される
電流値は略ゼロとなるため、検出が行い易く、また満充
電までの所要充電時間、又は現時点における充電率をよ
り正確に求めることができる。

【００４３】上記請求項４の二次電池の充電方法によれ
ば、過度な化学反応（酸化還元反応）を引き起こすこと
なく、満充電状態まで適正に充電が行え、二次電池の内
部構造に損傷を与えないため、サイクル寿命を飛躍的に
向上させることができる。

【００４４】上記請求項５の二次電池の充電方法によれ
ば、簡素な構成で確実に充電を停止させることができ
る。またこれによって、過度な化学反応（酸化還元反
応）を引き起こすことなく、満充電状態まで適正に充電
が行え、二次電池の内部構造に損傷を与えないため、サ
イクル寿命を飛躍的に向上させることができる。

【００４５】上記請求項６の二次電池の充電方法によれ
ば、比較的に大きな充電電流を二次電池１に流すことが
でき、これによって充電時間の短縮化を図ることができ
る。また、いかなる二次電池においても満充電時に検出
される電流値は略ゼロとなるため、検出が行い易く、満
充電までの所要充電時間、又は現時点での充電率をより
正確に求めることができる。さらにこの方法によれば、
過度な化学反応（酸化還元反応）を引き起こすことな
く、満充電状態まで適正に充電が行え、二次電池の内部
構造に損傷を与えないため、サイクル寿命を飛躍的に向
上させることができる。

【００４６】上記請求項７の二次電池の充電方法によれ
ば、ユーザは満充電までに要する時間、又は現時点にお
ける二次電池の充電率を知ることができるため、利便性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態における二次電池の充
電方法の構成を示すブロック図である。

【図２】上記二次電池の充電率ごとの電流−電圧特性を
示すグラフである。

【図３】上記二次電池の電流値と所要充電時間との関係
を示すグラフである。

【図４】上記第１実施形態における二次電池の充電方法
を示す制御フローチャートである。

【図５】上記第１実施形態における二次電池の端子電圧
を切り換えるための回路図である。

【図６】上記第１実施形態における二次電池の端子電圧
の切り換えを示すタイムチャートである。

【図７】上記第１実施形態における二次電池の端子電圧
の切り換えに伴う印加電圧を示すグラフである。

【図８】上記第２実施形態における二次電池の充電方法
を示す制御フローチャートである。

【符号の説明】

１二次電池Ｅｓ充電印加電圧Ｅeq 満充電平衡電圧ｉ電流値ｔ所要充電時間Ｊ充電完了基準値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5G003 AA01 BA01 CA04 CA12 CA15 CB06 GC05 5H030 AA03 AS11 BB01 FF42 FF43 FF52

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次電池（１）を充電制御する方法にお
いて、二次電池（１）に所定の電圧を印加し、このとき
流れる電流値（ｉ）を検出することによって、満充電ま
での所要充電時間（ｔ）、又は上記電流検出時点での充
電率を求めるように構成したことを特徴とする二次電池
の充電方法。
【請求項２】二次電池（１）に、上記所定電圧以上の
電圧を一定時間印加した後、印加電圧を上記所定電圧に
切り換えて、このとき流れる電流値（ｉ）を検出するよ
うに構成したことを特徴とする請求項１の二次電池の充
電方法。
【請求項３】上記所定電圧は、満充電平衡電圧（Ｅe
q）であることを特徴とする請求項１又は請求項２の二
次電池の充電方法。
【請求項４】上記所要充電時間（ｔ）とは、検出され
た上記電流値（ｉ）が、充電完了時に検出される充電完
了基準値（Ｊ）に達するまでの時間であり、上記電流値
（ｉ）が充電完了基準値（Ｊ）以下のときに充電を停止
するように構成したことを特徴とする請求項１〜請求項
３のいずれかの二次電池の充電方法。
【請求項５】上記所要充電時間（ｔ）経過後に、二次
電池（１）の充電を停止するように構成したことを特徴
とする請求項１〜請求項３のいずれかの二次電池の充電
方法。
【請求項６】二次電池（１）を充電制御する方法にお
いて、二次電池（１）に、満充電平衡電圧（Ｅeq）以上
の所定の電圧値（Ｅｓ）を一定時間印加した後、印加電
圧を満充電平衡電圧（Ｅeq）に切り換え、このとき流れ
る電流値（ｉ）を検出することによって、上記電流値
（ｉ）が充電完了時に検出される充電完了基準値（Ｊ）
に達するまでの所要充電時間（ｔ）、又は上記電流検出
時点での充電率を求めると共に、上記所要充電時間
（ｔ）又は充電率が所定値に達したときに、二次電池
（１）の充電を停止するように構成したことを特徴とす
る二次電池の充電方法。
【請求項７】上記所要充電時間（ｔ）、又は上記電流
検出時点での充電率を表示するように構成したことを特
徴とする請求項１〜請求項６の二次電池の充電方法。