JP2005124340A - 二次電池の充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電率が１００％に充電可能な二次電池の充電装置を提供することを課題とする。
【解決手段】二次電池の温度を検出する温度検出手段１３と、該温度検出手段１３により検出された電池温度が予め入力設定された判定基準温度値Ｔ_ｈ以上になったか否かを判定する温度判定手段１１ｃと、該温度判定手段１１ｃによる判定で前記温度検出手段１３により検出された電池温度が前記判定基準温度値Ｔ_ｈ以上となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ１で所定時間ｔ_ａ１充電する追い充電手段１１ｄと、を備えた二次電池の充電装置１１とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、１００％の充電率に充電が可能な二次電池の充電装置に関する。

近年、ポータブル機器の発達に伴い、デジタルカメラ、小型ビデオカメラ、コンピュータなどの電子機器、携帯電話などの通信機器、電動工具などの動力機器などの電源に、二次電池の使用が増加している。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、この二次電池を充電するための充電装置は多数発明されている（例えば、特許文献１から特許文献３参照）。

特開平８−９５６３号公報

特開平８−２８９４７８号公報

特許第２７９３１０４号公報

しかしながら、これらの充電装置は急速に充電を行うことを目的として発明されてはいるが、充電完了後の二次電池の充電率を測定してみると、その多くは８０％前後で、１００％まで充電ができていないという問題点があった。この原因には経験則に基づいて充電完了条件を設定していることなどが挙げられる。
産業界では、二次電池を電源とする機器の多くは持ち運ばれて使用されることから、これらの機器の連続使用時間をできるだけ長くするためにも、１００％の充電率まで充電が可能な充電装置が要望されている。また、完全に１００％まで充電が可能な充電装置はユーザに対しても利便性を高め、好印象を与えるものである。

そこで、本発明では、このような１００％の充電率に充電が可能な二次電池の充電装置を提供することを課題とする。

以上、発明が解決しようとする課題であり、次に、この課題を解決するための手段を説明する。
まず、請求項１に記載のように、二次電池を充電する充電装置において、二次電池の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された電池温度が予め入力設定された判定基準値以上になったか否かを判定する温度判定手段と、前記温度判定手段による判定で前記温度検出手段により検出された電池温度が前記判定基準値以上となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電する追い充電手段と、を備えた構成とする。

また、請求項２に記載のように、二次電池を充電する充電装置において、二次電池の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された電池温度の時間変化量又は時間微分値が予め入力設定された判定基準値以上になったか否かを判定する温度変化判定手段と、前記温度変化判定手段による判定で前記温度検出手段により検出された電池温度の時間変化量又は時間微分値が前記判定基準値以上となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電する追い充電手段と、を備えた構成とする。

そして、請求項３に記載のように、二次電池を充電する充電装置において、二次電池の電池電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出された電池電圧の単位時間当たりの変化量が負の値の判定基準値になったか否かを判定する電圧判定手段と、前記電圧判定手段による判定で前記電圧検出手段により検出された電池電圧の単位時間当たりの変化量が負の値の判定基準値となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電する追い充電手段と、を備えた構成とする。

また、請求項４に記載のように、二次電池を充電する充電装置において、二次電池に印加する印加電圧を所定の時間間隔でチェック電圧値に切り換える電圧切換手段と、前記チェック電圧値で二次電池を印加しているときに、該二次電池に通電される電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段により検出された電流値が予め入力設定された判定基準値以下になったか否かを判定する電流判定手段と、前記電流判定手段による判定で前記電流検出手段により検出された電流値が前記判定基準値以下となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電する追い充電手段と、を備えた構成とする。

さらに、請求項５に記載のように、二次電池を充電する充電装置において、二次電池の充電時間を計測するタイマーと、前記タイマーにより充電開始時から計測した充電時間が予め入力設定された設定時間に達したか否かを判定する充電時間判定手段と、前記充電時間判定手段による判定で前記充電開始時からの充電時間が前記設定時間に達して判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電する追い充電手段と、を備えた構成とする。

そして、請求項６に記載のように、前記充電装置は複数の二次電池をパックしたものを１つの二次電池体とみなして充電する構成で、前記検出手段は該二次電池体の少なくとも２つの二次電池にそれぞれ設けられて、前記判定手段では、該検出手段により検出した少なくとも２つの検出値のうち前記判定基準値に最も近いものを代表値に選んで、該代表値が該判定基準値に達したと判定した場合に、該二次電池体の充電を一旦停止し、前記追い充電手段によって該二次電池体をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電する。

また、請求項７に記載のように、前記充電装置は複数の二次電池をパックしたものを１つの二次電池体とみなして充電する構成で、前記検出手段は該二次電池体のある１つの二次電池に設けられ、前記判定手段では、該検出手段により検出した検出値が前記判定基準値に達したと判定した場合に、該二次電池体の充電を一旦停止し、前記追い充電手段によって該二次電池体をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電する。

さらに、請求項８に記載のように、前記追い充電手段は、前記判定手段による判定で判定条件が満たされたときに、二次電池の充電を一旦停止し、それまでの充電による二次電池の電解質の反応が安定するのに要する緩和時間が経過した後に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電する。

そうして、請求項９に記載のように、前記追い充電手段は、前記判定手段による判定で判定条件が満たされた場合の二次電池の充電率に基づき、前記それまでに充電していた電流値よりも低い電流値と、該電流値で二次電池を追い充電する所定時間と、を決定する。

以上、本発明の解決手段であり、次に本発明よる効果を説明する。
まず、請求項１に記載の発明では、前記追い充電手段により、前記温度判定手段による判定で前記温度検出手段で検出された電池温度が前記判定基準値以上となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間追い充電することで、二次電池の内部で過度の化学反応を引き起こすことなく二次電池の充電率が１００％以上になるように充電することができ、充電精度が向上して、ユーザの利便性が向上する。

また、請求項２に記載の発明では、前記追い充電手段により、前記温度変化判定手段による判定で前記温度検出手段により検出された電池温度の時間変化量又は時間微分値が前記判定基準値以上となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間追い充電することで、二次電池の内部で過度の化学反応を引き起こすことなく二次電池の充電率が１００％以上になるように充電することができ、充電精度が向上して、ユーザの利便性が向上する。

そして、請求項３に記載の発明では、前記追い充電手段により、前記電圧判定手段による判定で前記電圧検出手段により検出された電池電圧の単位時間当たりの変化量が負の値の判定基準値となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間追い充電することで、二次電池の内部で過度の化学反応を引き起こすことなく二次電池の充電率が１００％以上になるように充電することができ、充電精度が向上して、ユーザの利便性が向上する。

また、請求項４に記載の発明では、前記追い充電手段により、前記電流判定手段による判定で前記電流検出手段により検出された電流値が前記判定基準値以下となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間追い充電することで、二次電池の内部で過度の化学反応を引き起こすことなく二次電池の充電率が１００％以上になるように充電することができ、充電精度が向上して、ユーザの利便性が向上する。

さらに、請求項５に記載の発明では、前記追い充電手段により、前記充電時間判定手段による判定で前記充電開始時からの充電時間が前記設定時間に達して判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間追い充電することで、二次電池の内部で過度の化学反応を引き起こすことなく二次電池の充電率が１００％以上になるように充電することができ、充電精度が向上して、ユーザの利便性が向上する。

そして、請求項６に記載の発明では、前記検出手段により検出した少なくとも２つの検出値のうち前記判定基準値に最も近いものを代表値に選んで、該代表値が該判定基準値に達したと判定した場合に、二次電池体の充電を一旦停止し、該二次電池体をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間追い充電することで、二次電池体の各二次電池の内部で過度の化学反応を引き起こすことなく二次電池体の充電率が１００％以上になるように充電することができ、充電精度が向上して、ユーザの利便性が向上する。

また、請求項７に記載の発明では、前記検出手段により検出した検出値が前記判定基準値に達したと判定した場合に、二次電池体の充電を一旦停止し、該二次電池体をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間追い充電することで、二次電池体の各二次電池の内部で過度の化学反応を引き起こすことなく二次電池体の充電率が１００％以上になるように充電することができ、充電精度が向上して、ユーザの利便性が向上する。

さらに、請求項８に記載の発明によれば、それまでの充電による二次電池の電解質の反応が安定するのに要する緩和時間が経過するまで、二次電池の充電を休止することで、電極表面が安定して、充電精度が向上する。
補足すると、二次電池の充電中、電解液と接する電極の表面で電極反応が起こり、この電極反応の過程は、電解液内部から電極表面への反応物の移動と、反応物と電極の間での電子の移動と、電極表面から電解液内部への生成物の移動との同時過程であり、この移動にはかなりの時間を要することから、二次電池の充電休止直後は、電極表面付近で電気泳動している移動過程のイオン等のために、あたかも、満充電状態に達したかのように検知されてしまうことがある。この誤検知を防ぐためにも緩和時間を設けることは有効であり、緩和時間経過後は二次電池の電解質の反応が安定している。

そうして、請求項９に記載の発明によれば、追い充電での最適な電流値と、該電流値で二次電池を充電する最適な所定時間と、を決定することができ、追い充電時間の短縮を図ることもできる。

次に、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る充電装置１０・２０・３０・４０・５０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、鉛電池等の二次電池の充電が可能であり、該充電装置１０・２０・３０・４０・５０は、二次電池の充電を一旦完了した後に、追い充電を行うところに特徴がある。この追い充電は二次電池の充電を一旦完了したときに該二次電池の充電率が１００％に満たないために行っており、以下では、本発明に係る二次電池の充電装置１０・２０・３０・４０・５０について５つの実施形態を説明する。

まず、二次電池の充電装置１０の第１実施形態から説明する。
図１は第１実施形態に係る二次電池の充電装置１０の制御構成を示すブロック図であり、この充電装置１０は、二次電池の充電を制御するための制御手段１１と、二次電池を充電するための充電手段１２と、二次電池の温度を検出する温度検出手段１３と、ユーザが充電開始操作等を行うための操作手段１９と、を備えている。
ここで、充電手段１２による二次電池の充電は、定電流充電であっても、定電圧充電であってもよく、充電方法については特に限定はしないものとする。

前記制御手段１１は、各種制御情報を記憶する記憶手段（メモリ）１１ａと、充電時間又は電圧印加時間等を計測するタイマー１１ｂと、前記温度検出手段１３により検出された電池温度Ｔが予め入力設定された判定基準温度値Ｔ_ｈ以上になったか否かを判定する温度判定手段１１ｃと、前記温度判定手段１１ｃによる判定で前記温度検出手段１３により検出された電池温度Ｔが前記判定基準温度値Ｔ_ｈ以上となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ１で所定時間ｔ_ａ１充電する追い充電手段１１ｄと、を備えており、該温度判定手段１１ｃと該追い充電手段１１ｄとは、具体的には、制御プログラムとして制御手段１１に組み込まれている。

図２は二次電池の充電時間の経過に伴う電池温度の上昇を示す図であり、同図の実線で示すように、二次電池の充電を開始すると、電池内部での化学反応に伴って電池温度はＴ_ｃまで急激に上昇し、その後は二次電池の充電の進行に伴い、電池温度は緩やかに上昇していく。この充電過程では、二次電池の内部で過度な化学反応（酸化還元反応）を引き起こすことなく、充電が行われており、そして、二次電池の充電状態が満充電状態に近づくと、電池温度は急激に上昇し始め、充電装置１０は二次電池の電池温度（温度値Ｔ）が前記判定基準温度値Ｔ_ｈに達した場合に、二次電池の充電を一旦停止するように構成されている。

このように充電装置１０は、二次電池の内部で過度な化学反応（酸化還元反応）を引き起こす前に、充電を一旦停止しており、しかしながら、この充電を一旦停止したときの二次電池の充電率は８０％前後で、１００％には達していない。

そこで、この充電装置１０は、二次電池の充電を一旦停止した後、緩和時間ｔ_ｒが経過後に、追い充電手段１１ｄによって該二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ１で所定時間ｔ_ａ１追い充電を行って、該二次電池の充電率が１００％以上になるようにしている。

この緩和時間ｔ_ｒは充電を一旦停止したときからそれまでの充電による二次電池の電解質の反応が安定するのに要する時間であり、充電装置１０は、タイマー１１ｂにより該緩和時間ｔ_ｒを計測して、該緩和時間ｔ_ｒが経過した後に、追い充電手段１１ｄにより該二次電池を追い充電するように構成されている。

二次電池の充電中、電解液と接する電極の表面で電極反応が起こり、この電極反応の過程は、電解液内部から電極表面への反応物の移動と、反応物と電極の間での電子の移動と、電極表面から電解液内部への生成物の移動との同時過程であり、この移動にはかなりの時間を要することから、二次電池の充電休止直後は、電極表面付近で電気泳動している移動過程のイオン等のために、あたかも、満充電状態に達したかのようになっている。このため緩和時間ｔ_ｒを設けることは有効であり、緩和時間ｔ_ｒ経過後は二次電池の電解質の反応が安定している。
なお、この緩和時間ｔは設けずに、前記充電を一旦停止した直後に、二次電池の追い充電を開始してもよい。

そして、追い充電手段１１ｄは、前記温度判定手段１１ｃによる判定で判定条件が満たされたときの二次電池の充電率に基づき、それまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉａと、該電流値ｉ_ａ１で二次電池を追い充電する所定時間ｔ_ａ１と、を決定し、二次電池を該電流値ｉ_ａ１で該所定時間ｔ_ａ１追い充電するように構成されている。

温度判定手段１１ｃによる判定で二次電池の温度値Ｔが前記判定基準温度値Ｔ_ｈに達したときの二次電池の充電率は試験によって予め求めておくことができ、この充電率は二次電池の種類や機種によって略同じ値が得られる。
ここで、二次電池の蓄電容量をＣ〔ｍＡｈ〕、電池温度が判定基準温度値Ｔ_ｈに達したときの二次電池の充電率をＲ〔％〕とすれば、次の関係式（１）を満たすように、前記電流値ｉ_ａ１〔ｍＡ〕と前記所定時間ｔ_ａ１〔分〕とは決定される。

この関係式（１）を用いて、追い充電での最適な電流値ｉ_ａ１と、該電流値ｉ_ａ１で二次電池を充電する最適な所定時間ｔ_ａ１とを決定することができ、追い充電時間の短縮を図ることもできる。
以上、理論上の説明であるが、二次電池は充電率が１１５％前後までは安全基準内で許容範囲であることからも、前記所定時間ｔ_ａ１は理論値よりもやや長めに設定されており、確実に二次電池の充電率が１００％以上に達するように設定されている。
以上のように、二次電池の充電装置１０は構成されており、この充電装置１０による二次電池の充電制御をまとめると、以下のようになる。

図３は第１実施形態に係る充電装置１０による二次電池の充電制御を示すフローチャートであり、まず、ユーザは二次電池を充電装置１０にセットして、操作手段１９を操作して充電開始操作を行うと、充電手段１２によって該二次電池の充電が開始される（ステップＡ１）。

そして、充電が進行する過程で、温度検出手段１３により二次電池の電池温度（温度値Ｔ）が検出されており、温度判定手段１１ｃで該温度値Ｔが判定基準温度値Ｔ_ｈ以上と判定されると（ステップＡ２）、二次電池の充電が一旦停止される（ステップＡ３）。この充電を一旦停止したときからタイマー１１ｂによって前記緩和時間ｔ_ｒが計測されており、該緩和時間ｔ_ｒが経過後に（ステップＡ４）、追い充電手段１１ｄによって該二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ１で電池内部で過度の化学反応を引き起こさないように追い充電を行い（ステップＡ５）、タイマー１１ｂにより所定時間ｔ_ａ１の経過が計測されると（ステップＡ６）、該追い充電を停止する（ステップＡ７）。

こうして追い充電を終えた二次電池は、充電率が１００％以上に充電されており、充電装置１０によれば二次電池の充電精度が向上して、ユーザの利便性が向上する。

なお、前記充電装置は複数の二次電池をパックしたものを１つの二次電池体とみなして充電する構成で、上記実施の形態を適用することもできる。
この場合、前記温度検出手段１３・１３・・・を該二次電池体の少なくとも２つの二次電池にそれぞれ設けて、前記温度判定手段１１ｃでは、該温度検出手段１３・１３・・・により検出した少なくとも２つの温度値のうち最大のもの、すなわち、前記判定基準温度値Ｔ_ｈに最も近いものを代表値に選んで、該代表値が該判定基準温度値Ｔ_ｈに達したと判定した場合に、該二次電池体の充電を一旦停止し、前記追い充電手段１１ｄによって該二次電池体をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電するように構成することもできる。

あるいは、前記温度検出手段１３を該二次電池体のある１つの二次電池に設けて、前記温度判定手段１１ｃでは、該温度検出手段１３により検出した温度値が前記判定基準温度値Ｔ_ｈに達したと判定した場合に、該二次電池体の充電を一旦停止し、前記追い充電手段１１ｄによって該二次電池体をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電するように構成することもできる。

以上のような複数の二次電池をパックされた状態の１つの二次電池体として扱う構成の二次電池の充電装置においても、二次電池体の各二次電池の内部で過度の化学反応を引き起こすことなく二次電池体の充電率が１００％以上になるように充電することができ、充電精度が向上して、ユーザの利便性が向上する。

次に、二次電池の充電装置２０の第２実施形態について説明する。
図４は第２実施形態に係る二次電池の充電装置２０の制御構成を示すブロック図であり、この第２実施形態に係る充電装置２０は、第１実施形態に係る充電装置１０と略同様の構成で、二次電池の充電を制御するための制御手段２１と、二次電池を充電するための充電手段２２と、二次電池の温度を検出する温度検出手段２３と、ユーザが充電開始操作等を行うための操作手段２９と、を備えている。
この充電手段２２による二次電池の充電も、定電流充電であっても、定電圧充電であってもよく、充電方法については特に限定はしないものとする。

前記制御手段２１は、各種制御情報を記憶する記憶手段（メモリ）２１ａと、充電時間又は電圧印加時間等を計測するタイマー２１ｂと、前記温度検出手段２３により検出された電池温度の時間変化量（ΔＴ／Δｔ）が予め入力設定された判定基準値α（温度勾配）以上になったか否かを判定する温度変化判定手段２１ｃと、前記温度変化判定手段２１ｃによる判定で前記温度検出手段２３により検出された電池温度の時間変化量（ΔＴ／Δｔ）が前記判定基準値α以上となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ２で所定時間ｔ_ａ２充電する追い充電手段２１ｄと、を備えており、該温度変化判定手段２１ｃと該追い充電手段２１ｄとは、具体的には、制御プログラムとして制御手段２１に組み込まれている。
なお、温度変化判定手段２１ｃは電池温度の時間変化量（ΔＴ／Δｔ）の代わりに電池温度の時間微分値（ｄＴ／ｄｔ）を用いて、該時間微分値（ｄＴ／ｄｔ）が予め入力設定された判定基準値α以上になったか否かを判定するように構成してもよい。

図２は二次電池の充電時間の経過に伴う電池温度の上昇を示す図であり、同図の実線で示すように、二次電池の充電を開始すると、電池内部での化学反応に伴って電池温度は急激に上昇し、このときの温度勾配（温度上昇の時間変化量）は略γの一定の値となる。そして、電池温度がＴ_ｃに達すると、その後は二次電池の充電の進行に伴い、電池温度は緩やかに上昇していく。このときの温度勾配は略βの一定の値となり、この充電過程では、二次電池の内部で過度な化学反応（酸化還元反応）を引き起こすことなく、充電が行われている。そして、二次電池の充電状態が満充電状態に近づくと、電池温度は急激に上昇し始め、このときの温度勾配は略α（β＜α＜γ）の一定の値となり、充電装置２０は二次電池の電池温度の時間変化量が前記判定基準値αに達した場合に、二次電池の充電を一旦停止するように構成されている。

なお、充電開始直後に、温度勾配がγからβに移行するときに、温度検出手段２３によって二次電池の温度の時間変化量（ΔＴ／Δｔ）がαに達したと判定されることもあるが、このときは二次電池の充電は停止しないようにしている。

すなわち、温度変化判定手段２１ｃは前回の判定に用いた電池温度の時間変化量（ΔＴ／Δｔ）と今回の判定に用いる電池温度の時間変化量（ΔＴ／Δｔ）との差によって電池温度の時間変化量（ΔＴ／Δｔ）の増減を把握することができ、該差がマイナスのときに、電池温度の時間変化量（ΔＴ／Δｔ）がαに達したと判定された場合には、二次電池の充電は停止しないようにして、該差がプラスのときに、電池温度の時間変化量（ΔＴ／Δｔ）がαに達したと判定された場合に、二次電池の充電を停止するように構成されている。

あるいは、温度変化判定手段２１ｃは充電開始直後から、電池温度がＴ_ｃに達するのに要する時間ｔ_ｃが経過するまでは判定は行わないように構成して、該時間ｔ_ｃの経過後に、電池温度の時間変化量（ΔＴ／Δｔ）がαに達したと判定されていた場合に、二次電池の充電を停止するように構成してもよい。

以上のようにして、充電装置２０は、二次電池の温度の時間変化量（ΔＴ／Δｔ）がαに達して、二次電池の内部で過度な化学反応（酸化還元反応）を引き起こす前に、充電を一旦停止しており、しかしながら、この充電を一旦停止したときの二次電池の充電率は８０％前後で、１００％には達していない。

そこで、この充電装置２０も、二次電池の充電を一旦停止した後、前記の緩和時間ｔ_ｒが経過後に、追い充電手段２１ｄによって該二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ２で所定時間ｔ_ａ２追い充電を行って、該二次電池の充電率が１００％以上になるようにしている。
なお、第２実施形態に係る充電装置２０においても、この緩和時間ｔ_ｒは設けずに、前記充電を一旦停止した直後に、二次電池の追い充電を開始してもよい。

そして、追い充電手段２１ｄは、前記温度変化判定手段２１ｃによる判定で判定条件が満たされたときの二次電池の充電率に基づき、それまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ２と、該電流値ｉ_ａ２で二次電池を追い充電する所定時間ｔ_ａ２と、を決定し、二次電池を該電流値ｉ_ａ２で該所定時間ｔ_ａ２追い充電するように構成されている。

温度変化判定手段２１ｃによる判定で二次電池の温度の時間変化量（ΔＴ／Δｔ）が前記判定基準値αに達したときの二次電池の充電率は試験によって予め求めておくことができ、この充電率は二次電池の種類や機種によって略同じ値が得られる。
ここで、二次電池の蓄電容量をＣ〔ｍＡｈ〕、電池温度の時間変化量（ΔＴ／Δｔ）が判定基準値αに達したときの二次電池の充電率をＲ〔％〕とすれば、前記の関係式（１）を満たすように、前記電流値ｉ_ａ２〔ｍＡ〕と前記所定時間ｔ_ａ２〔分〕とは決定される。

この関係式（１）を用いて、追い充電での最適な電流値ｉ_ａ２と、該電流値ｉ_ａ２で二次電池を充電する最適な所定時間ｔ_ａ２とを決定することができ、追い充電時間の短縮を図ることもできる。
以上、理論上の説明であるが、二次電池は充電率が１１５％前後までは安全基準内で許容範囲であることからも、前記所定時間ｔ_ａ２は理論値よりもやや長めに設定されており、確実に二次電池の充電率が１００％以上に達するように設定されている。
以上のように、二次電池の充電装置２０は構成されており、この充電装置２０による二次電池の充電制御をまとめると、以下のようになる。

図５は第２実施形態に係る充電装置２０による二次電池の充電制御を示すフローチャートであり、まず、ユーザは二次電池を充電装置２０にセットして、操作手段２９を操作して充電開始操作を行うと、充電手段２２によって該二次電池の充電が開始される（ステップＢ１）。

そして、充電が進行する過程で、温度検出手段２３により二次電池の電池温度が検出されており、温度変化判定手段２１ｃで該温度検出手段２３により検出された電池温度の時間変化量（ΔＴ／Δｔ）が判定基準値α以上と判定されると（ステップＢ２）、二次電池の充電が一旦停止される（ステップＢ３）。この充電を一旦停止したときからタイマー２１ｂによって前記緩和時間ｔ_ｒが計測されており、該緩和時間ｔ_ｒが経過後に（ステップＢ４）、追い充電手段２１ｄによって該二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ２で電池内部で過度の化学反応を引き起こさないように追い充電を行い（ステップＢ５）、タイマー２１ｂにより所定時間ｔ_ａ２の経過が計測されると（ステップＢ６）、該追い充電を停止する（ステップＢ７）。

こうして追い充電を終えた二次電池は、充電率が１００％以上に充電されており、充電装置２０によっても二次電池の充電精度が向上して、ユーザの利便性が向上する。

なお、前記充電装置は複数の二次電池をパックしたものを１つの二次電池体とみなして充電する構成で、上記実施の形態を適用することもできる。
この場合、前記温度検出手段２３・２３・・・を該二次電池体の少なくとも２つの二次電池にそれぞれ設けて、前記温度変化判定手段２１ｃでは、該温度検出手段２３・２３・・・により検出した少なくとも２つの電池温度の時間変化量のうち最大のもの、すなわち、前記判定基準値αに最も近いものを代表値に選んで、該代表値が該判定基準値αに達したと判定した場合に、該二次電池体の充電を一旦停止し、前記追い充電手段２１ｄによって該二次電池体をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電するように構成することもできる。

あるいは、前記温度検出手段２３を該二次電池体のある１つの二次電池に設けて、前記温度変化判定手段２１ｃでは、該温度検出手段２３により検出した電池温度の時間変化量が前記判定基準値αに達したと判定した場合に、該二次電池体の充電を一旦停止し、前記追い充電手段２１ｄによって該二次電池体をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電するように構成することもできる。

以上のような複数の二次電池をパックされた状態の１つの二次電池体として扱う構成の二次電池の充電装置においても、二次電池体の各二次電池の内部で過度の化学反応を引き起こすことなく二次電池体の充電率が１００％以上になるように充電することができ、充電精度が向上して、ユーザの利便性が向上する。

次に、二次電池の充電装置３０の第３実施形態について説明する。
図６は第３実施形態に係る二次電池の充電装置３０の制御構成を示すブロック図であり、この第３実施形態に係る充電装置３０も、第１実施形態に係る充電装置１０と略同様の構成で、二次電池の充電を制御するための制御手段３１と、二次電池を充電するための充電手段３２と、二次電池の電池電圧（端子間電圧）を検出する電圧検出手段３３と、ユーザが充電開始操作等を行うための操作手段３９と、を備えている。
この充電手段３２による二次電池の充電も、定電流充電であっても、定電圧充電であってもよく、充電方法については特に限定はしないものとする。

前記制御手段３１は、各種制御情報を記憶する記憶手段（メモリ）３１ａと、充電時間又は電圧印加時間等を計測するタイマー３１ｂと、前記電圧検出手段３３により検出された電池電圧の単位時間当たりの変化量ΔＥが負の値の判定基準値になったか否かを判定する電圧判定手段３１ｃと、前記電圧判定手段３１ｃによる判定で前記電圧検出手段３３により検出された電池電圧の単位時間当たりの変化量ΔＥが負の値の判定基準値となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ３で所定時間ｔ_ａ３充電する追い充電手段３１ｄと、を備えており、該温度変化判定手段３１ｃと該追い充電手段３１ｄとは、具体的には、制御プログラムとして制御手段３１に組み込まれている。

図２は二次電池の充電時間の経過に伴う電池電圧の変化を示す図でもあり、二次電池の電池電圧は、同図の鎖線で示すように、二次電池の充電を開始した後、充電の進行に伴って、緩やかに上昇していき、この充電過程では、二次電池の内部で過度な化学反応（酸化還元反応）を引き起こすことなく、充電が行われている。そして、二次電池の充電状態が満充電状態に近づくと、電池電圧はピーク値Ｅ_ｈに達した後、上昇から下降に転じ、充電装置３０は二次電池の電池電圧の単位時間当たりの変化量ΔＥが負の値となった場合に、二次電池の充電を一旦停止するように構成されている。

このように充電装置３０は、二次電池の内部で過度な化学反応（酸化還元反応）を引き起こす前に、充電を一旦停止しており、しかしながら、この充電を一旦停止したときの二次電池の充電率は８０％前後で、１００％には達していない。

そこで、この充電装置３０も、二次電池の充電を一旦停止した後、前記の緩和時間ｔ_ｒが経過後に、追い充電手段３１ｄによって該二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ３で所定時間ｔ_ａ３追い充電を行って、該二次電池の充電率が１００％以上になるようにしている。
なお、第３実施形態に係る充電装置３０においても、この緩和時間ｔ_ｒは設けずに、前記充電を一旦停止した直後に、二次電池の追い充電を開始してもよい。

そして、追い充電手段３１ｄは、前記電圧判定手段３１ｃによる判定で判定条件が満たされたときの二次電池の充電率に基づき、それまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ３と、該電流値ｉ_ａ３で二次電池を追い充電する所定時間ｔ_ａ３と、を決定し、二次電池を該電流値ｉ_ａ３で該所定時間ｔ_ａ３追い充電するように構成されている。

電圧判定手段３１ｃによる判定で二次電池の電池電圧の単位時間当たりの変化量ΔＥが負の値に達したときの二次電池の充電率は試験によって予め求めておくことができ、この充電率は二次電池の種類や機種によって略同じ値が得られる。
ここで、二次電池の蓄電容量をＣ〔ｍＡｈ〕、電池電圧の単位時間当たりの変化量ΔＥが負の値に達したときの二次電池の充電率をＲ〔％〕とすれば、前記の関係式（１）を満たすように、前記電流値ｉ_ａ３〔ｍＡ〕と前記所定時間ｔ_ａ３〔分〕とは決定される。

この関係式（１）を用いて、追い充電での最適な電流値ｉ_ａ３と、該電流値ｉ_ａ３で二次電池を充電する最適な所定時間ｔ_ａ３とを決定することができ、追い充電時間の短縮を図ることもできる。
以上、理論上の説明であるが、二次電池は充電率が１１５％前後までは安全基準内で許容範囲であることからも、前記所定時間ｔ_ａ３は理論値よりもやや長めに設定されており、確実に二次電池の充電率が１００％以上に達するように設定されている。
以上のように、二次電池の充電装置３０は構成されており、この充電装置３０による二次電池の充電制御をまとめると、以下のようになる。

図７は第３実施形態に係る充電装置３０による二次電池の充電制御を示すフローチャートであり、まず、ユーザは二次電池を充電装置３０にセットして、操作手段３９を操作して充電開始操作を行うと、充電手段３２によって該二次電池の充電が開始される（ステップＣ１）。

そして、充電が進行する過程で、電圧検出手段３３により二次電池の電池電圧が検出されており、電圧判定手段３１ｃで該電圧検出手段３３により検出された電池電圧の単位時間当たりの変化量ΔＥが負の値になったと判定されると（ステップＣ２）、二次電池の充電が一旦停止される（ステップＣ３）。この充電を一旦停止したときからタイマー３１ｂによって前記緩和時間ｔ_ｒが計測されており、該緩和時間ｔ_ｒが経過後に（ステップＣ４）、追い充電手段３１ｄによって該二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ３で電池内部で過度の化学反応を引き起こさないように追い充電を行い（ステップＣ５）、タイマー３１ｂにより所定時間ｔ_ａ３の経過が計測されると（ステップＣ６）、該追い充電を停止する（ステップＣ７）。

こうして追い充電を終えた二次電池は、充電率が１００％以上に充電されており、充電装置３０によっても二次電池の充電精度が向上して、ユーザの利便性が向上する。

なお、前記充電装置は複数の二次電池をパックしたものを１つの二次電池体とみなして充電する構成で、上記実施の形態を適用することもできる。
この場合、前記電圧検出手段３３・３３・・・を該二次電池体の少なくとも２つの二次電池にそれぞれ設けて、前記電圧判定手段３１ｃでは、該電圧検出手段３３・３３・・・により検出した少なくとも２つの電池電圧の単位時間当たりの変化量のうち最小のもの、すなわち、負の値の判定基準値（本実施の形態では０未満）に最も近いものを代表値に選んで、該代表値が負の値に達したと判定した場合に、該二次電池体の充電を一旦停止し、前記追い充電手段３１ｄによって該二次電池体をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電するように構成することもできる。

あるいは、前記電圧検出手段３３を該二次電池体のある１つの二次電池に設けて、前記電圧判定手段３１ｃでは、該電圧検出手段３３により検出した電池電圧の単位時間当たりの変化量が負の値の判定基準値に達したと判定した場合に、該二次電池体の充電を一旦停止し、前記追い充電手段３１ｄによって該二次電池体をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電するように構成することもできる。

以上のような複数の二次電池をパックされた状態の１つの二次電池体として扱う構成の二次電池の充電装置においても、二次電池体の各二次電池の内部で過度の化学反応を引き起こすことなく二次電池体の充電率が１００％以上になるように充電することができ、充電精度が向上して、ユーザの利便性が向上する。

次に、二次電池の充電装置４０の第４実施形態について説明する。
図８は第４実施形態に係る二次電池の充電装置４０の制御構成を示すブロック図であり、この第４実施形態に係る充電装置４０も、第１実施形態に係る充電装置１０と略同様の構成で、二次電池の充電を制御するための制御手段４１と、二次電池を充電するための充電手段４２と、ユーザが充電開始操作等を行うための操作手段４９と、を備えている。
この充電手段４２による二次電池の充電も、定電流充電であっても、定電圧充電であってもよく、充電方法については特に限定はしないものとする。

前記制御手段４１は、各種制御情報を記憶する記憶手段（メモリ）４１ａと、充電時間又は電圧印加時間等を計測するタイマー４１ｂと、前記タイマー４１ｂにより充電開始時から計測した充電時間ｔが予め入力設定された設定時間ｔｓに達したか否かを判定する充電時間判定手段４１ｃと、前記充電時間判定手段４１ｃによる判定で前記充電開始時からの充電時間ｔが前記設定時間ｔｓに達して判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ４で所定時間ｔ_ａ４充電する追い充電手段４１ｄと、を備えており、該充電時間判定手段４１ｃと該追い充電手段４１ｄとは、具体的には、制御プログラムとして制御手段３１に組み込まれている。

前記設定時間ｔｓは、例えば、充電開始から二次電池の電池温度がＴ_ｈに達するまでに要する時間、又は、充電開始から二次電池の電池電圧がＥ_ｈに達するまでに要する時間などで設定されており、充電装置４０は充電開始時からの充電時間ｔが設定時間ｔｓに達した場合に、二次電池の充電を一旦停止するように構成されている。

このように充電装置４０は、二次電池の内部で過度な化学反応（酸化還元反応）を引き起こす前に、充電を一旦停止しており、しかしながら、この充電を一旦停止したときの二次電池の充電率は８０％前後で、１００％には達していない。

そこで、この充電装置４０も、二次電池の充電を一旦停止した後、前記の緩和時間ｔ_ｒが経過後に、追い充電手段４１ｄによって該二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ４で所定時間ｔ_ａ４追い充電を行って、該二次電池の充電率が１００％以上になるようにしている。
なお、第４実施形態に係る充電装置４０においても、この緩和時間ｔ_ｒは設けずに、前記充電を一旦停止した直後に、二次電池の追い充電を開始してもよい。

そして、追い充電手段４１ｄは、前記充電時間判定手段４１ｃによる判定で判定条件が満たされたときの二次電池の充電率に基づき、それまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ４と、該電流値ｉ_ａ４で二次電池を追い充電する所定時間ｔ_ａ４と、を決定し、二次電池を該電流値ｉ_ａ４で該所定時間ｔ_ａ４追い充電するように構成されている。

充電時間判定手段４１ｃによる判定で充電開始時からの充電時間ｔが設定時間ｔｓに達したときの二次電池の充電率は試験によって予め求めておくことができ、この充電率は二次電池の種類や機種によって略同じ値が得られる。
ここで、二次電池の蓄電容量をＣ〔ｍＡｈ〕、充電開始時からの充電時間ｔが設定時間ｔｓに達したときの二次電池の充電率をＲ〔％〕とすれば、前記の関係式（１）を満たすように、前記電流値ｉ_ａ４〔ｍＡ〕と前記所定時間ｔ_ａ４〔分〕とは決定される。

この関係式（１）を用いて、追い充電での最適な電流値ｉ_ａ４と、該電流値ｉ_ａ４で二次電池を充電する最適な所定時間ｔ_ａ４とを決定することができ、追い充電時間の短縮を図ることもできる。
以上、理論上の説明であるが、二次電池は充電率が１１５％前後までは安全基準内で許容範囲であることからも、前記所定時間ｔ_ａ４は理論値よりもやや長めに設定されており、確実に二次電池の充電率が１００％以上に達するように設定されている。
以上のように、二次電池の充電装置４０は構成されており、この充電装置４０による二次電池の充電制御をまとめると、以下のようになる。

図９は第４実施形態に係る充電装置４０による二次電池の充電制御を示すフローチャートであり、まず、ユーザは二次電池を充電装置４０にセットして、操作手段４９を操作して充電開始操作を行うと、充電手段４２によって該二次電池の充電が開始される（ステップＤ１）。

そして、充電時間判定手段４１ｃで充電開始時からの充電時間ｔが設定時間ｔｓに達したと判定されると（ステップＤ２）、二次電池の充電が一旦停止される（ステップＤ３）。この充電を一旦停止したときからタイマー４１ｂによって前記緩和時間ｔ_ｒが計測されており、該緩和時間ｔ_ｒが経過後に（ステップＤ４）、追い充電手段４１ｄによって該二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ４で電池内部で過度の化学反応を引き起こさないように追い充電を行い（ステップＤ５）、タイマー４１ｂにより所定時間ｔ_ａ４の経過が計測されると（ステップＤ６）、該追い充電を停止する（ステップＤ７）。

こうして追い充電を終えた二次電池は、充電率が１００％以上に充電されており、充電装置４０によっても二次電池の充電精度が向上して、ユーザの利便性が向上する。

次に、二次電池の充電装置５０の第５実施形態について説明する。
図１０は第５実施形態に係る二次電池の充電装置５０の制御構成を示すブロック図であり、この第５実施形態に係る充電装置５０は、二次電池の充電を制御するための制御手段５１と、二次電池に充電電圧を供給する充電電圧供給手段５２と、二次電池にチェック電圧を供給するチェック電圧供給手段５３と、二次電池に電圧を供給する電圧供給手段を、充電電圧供給手段５２又はチェック電圧供給手段５３に切り換える切換手段５４と、二次電池に通電される電流値を検出する電流検出手段５５と、ユーザが充電開始操作等を行うための操作手段５９と、を備えている。

前記制御手段５１は、各種制御情報を記憶する記憶手段（メモリ）５１ａと、充電時間又は電圧印加時間を計測するタイマー５１ｂと、前記電流検出手段５５により検出された電流値ｉが予め入力設定された判定基準電流値Ｊ以下になったか否かを判定する電流判定手段５１ｃと、前記電流判定手段５１ｃによる判定で前記電流検出手段５５により検出された電流値ｉが前記判定基準電流値Ｊ以下となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値ｉ_ａ５で所定時間ｔ_ａ５充電する追い充電手段５１ｄと、を備えており、該電流判定手段５１ｃと該追い充電手段５１ｄとは、具体的には、制御プログラムとして制御手段５１に組み込まれている。

前記チェック電圧供給手段５３が二次電池へ供給するチェック電圧は、例えば、満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑとしており、この満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑは充電率１００％の二次電池の起電力と平衡する電圧値で、該満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑによれば、二次電池の充電完了状態の判定が容易となる。また、前記充電電圧供給手段５２が二次電池へ供給する充電電圧は、満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑよりも高い電圧であり、例えば、充電率が略０％の二次電池に電圧を印加して、印加電圧を上昇させていったときに、印加電圧の上昇に対する充電電流の増加の割合（ΔＩ／ΔＥ）が減少していき、充電電流が上昇しなくなったときの不可逆化学反応領域外Ｄでの電流ピーク値Ｉ_ｓｏに対応する、その二次電池に特有の充電印加電圧値Ｅ_ｓとしている。

次に、この満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑと、該満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑよりも高いその二次電池に特有の充電印加電圧値Ｅ_ｓの特性について説明する。

図１１は充電率が異なる二次電池の電圧一電流特性を示すグラフであり、横軸に電池端子電圧を、縦軸に充電電流をとっている。
図１１における破線で示す曲線は、二次電池の充電率が略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Ｅ_０（公称電圧）より低い電圧Ｅ_αを印加しても充電電流が流れ出す。また、印加電圧を開放電圧Ｅ_αから上昇させていくにつれて、略それに比例して二次電池に流れる充電電流も増大するが、所定の電圧（電圧一電流曲線における変曲点）を過ぎると、印加電圧に対する充電電流の増加率（ΔＩ／ΔＥ）は減少し、やがて、印加電圧を上昇させても充電電流は殆ど上昇しなくなり、充電電流は電流ピーク値Ｉ_ｓｏに到達する。

この（印加電圧に対する充電電流の増加率（ΔＩ／ΔＥ）が０となったとき）の電流ピーク値Ｉ_ｓｏに対応する充電印加電圧値はＥ_ｓとなり、この特有の充電印加電圧値Ｅ_ｓは二次電池の種類や二次電池の劣化状態などによって決まる二次電池に固有の電圧値となる。この後、さらに印加電圧を上昇させても、充電電流はしばらくはＩ_ｓｏのままで上昇はしないが、二次電池の内部で負性抵抗特性が現れて、急激な温度上昇を来たすようになり、やがて、充電電流は印加電圧の上昇に伴って、再び上昇し始める。

この充電率が略０％の二次電池に印加する印加電圧が前記特有の充電印加電圧値Ｅ_ｓを越えると、該二次電池は、内部で活物質の酸化還元反応がさらに進んで、電気分解反応を惹き起こす不可逆化学反応領域Ｄに突入する。
また、図１１の一点鎖線で示す充電率が約５０％の二次電池では、印加電圧を（０〔Ｖ〕から）上昇させていったときに二次電池に充電電流が流れ始める開放電圧Ｅ_βは、充電率が略０％の二次電池の開放電圧Ｅ_αよりも高くなる。この開放電圧は二次電池の充電率が上昇するに連れて高くなり、図１１の二点鎖線で示す充電率が約９０％の二次電池の開放電圧はＥ_γ（Ｅ_γ＞Ｅ_β）、図１１の実線で示す充電率が略１００％の二次電池の開放電圧はＥ_δ（Ｅ_δ＞Ｅ_γ）となり、そして、充電率が１００％の（満充電状態の）二次電池の開放電圧は前記の満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑ（Ｅ_ｅｑ＞Ｅ_δ）となる。

二次電池は充電率に応じた開放電圧を越えると、略印加電圧に比例して充電電流が増大していき、やがて、印加電圧を上昇させても充電電流は殆ど上昇しなくなり、充電電流は前記の電流ピーク値Ｉ_ｓｏに到達する。この充電電流が上昇しなくなったときの電流ピーク値Ｉ_ｓｏに対応する電圧値は前記特有の充電印加電圧値Ｅ_ｓとなり、該特有の充電印加電圧値Ｅ_ｓを越えると、二次電池は、内部で活物質の酸化還元反応がさらに進んで、電気分解反応を惹き起こす不可逆化学反応領域Ｄに突入する。

この不可逆反応領域Ｄは図１１の斜線で示す領域で、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、二次電池のサイクル寿命に大きな影響を与えてしまうため、この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。

ところで、二次電池の蓄電容量は、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。
図１１に示す充電率が略０％の二次電池の端子電圧を、前記満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑに固定して充電すると、充電電流は充電率が上昇するに連れてＩ_ｅｑｏから減少していき、満充電状態では充電電流が０〔ｍＡ〕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、二次電池の内部構造に損傷を与える心配がない。

しかしながら、この満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑによる充電では、前記特有の充電印加電圧値Ｅ_ｓで充電する場合に比べて、充電電流が低く、充電時間が数倍長くなってしまう。

以上の充電特性から、第５実施形態に係る充電装置５０では、充電電流のピーク値Ｉ_ｓｏ（または略ピーク値Ｉ_ｓｏ）を得る充電印加電圧値であって、満充電平衡電圧値を超えるが不可逆化学反応領域Ｄには達しない二次電池に特有の充電印加電圧値Ｅ_ｓに固定して大電流充電を行い、満充電状態の判定は、前記チェック電圧供給手段５３に切り換えて行うことで、二次電池に満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑが印加されて、満充電状態の判定がし易いように構成されている。従って、この充電では、二次電池の内部構造に損傷を与えることなく、二次電池を急速に充電することができるようになっている。

なお、この大電流充電は、前記特有の充電印加電圧値Ｅ_ｓに限らず、充電率が略０％の二次電池に電圧を印加して、印加電圧を上昇させていったときに、該印加電圧に対する充電電流の増加率（ΔＩ／ΔＥ）が減少していき、充電電流が殆ど上昇しなくなったときの、不可逆化学反応領域Ｄ外における電流値に対応する充電印加電圧値で充電を行ってもよい。この充電印加電圧値による充電でも、電流ピーク値Ｉ_ｓｏ近くの電流が流れて、大電流充電を行うことができる。

次に、図１２に示すフローチャートを参照しながら、第５実施例に係る充電装置５０による二次電池の充電制御について説明する。
まず、ユーザは二次電池を充電装置５０にセットして、操作手段５９を操作して充電開始操作を行うと（ステップＦ１）、該二次電池は充電電圧供給手段５２によってその二次電池に特有の充電印加電圧値Ｅ_ｓが一定時間ｔ_１継続して印加される（ステップＦ２）。この特有の充電印加電圧値Ｅ_ｓの印加により、二次電池には大電流（電流ピーク値Ｉ_ｓｏ）が流れて、充電が行われる。

そして、この所定時間ｔ_１経過後に、切換手段５４により二次電池を印加する電圧供給手段を、充電電圧供給手段５２からチェック電圧供給手段５３に切り換える（ステップＦ３）。これにより二次電池はチェック電圧供給手段５３によって満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑが微小時間ｔ_２継続して印加される。この満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑで二次電池が微小時間ｔ_２印加されている間に、電流検出手段５５によって二次電池に通電される電流値ｉを検出する（ステップＦ４）。

前記ステップＦ２で二次電池に特有の充電印加電圧値Ｅ_ｓが印加される充電時間ｔ_１は、二次電池の容量、構造、形状等によって異なるが、例えば、該充電時間ｔ_１としては約５５〔秒〕が選ばれ、前記ステップＦ３で二次電池に満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑが印加される微小時間ｔ_２としては約５〔秒〕が選ばれる。また、前記ステップＦ４での二次電池に流れる電流の検出は、印加電圧を満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑに切り換えたときから、１［秒］以上経過した後に行われる。

この理由は、二次電池への印加電圧を満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑに切り換えた直後には、二次電池の電界面にはチャージした電荷が残っており、二次電池への充電電流が安定せず、この状態で、二次電池に流れる電流値を検出すると、正確に検出されない可能性が高く、従って、印加電圧を満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑに切り換えたときから、１［秒］以上待って、充電電流が安定した後に、二次電池に流れる電流値ｉを検出するようにしている。

そして、電流判定手段５１ｃによってこの検出した電流値ｉの判定を行い（ステップＦ５）、この検出した電流値ｉが前記判定基準電流値Ｊより大きな値であれば前記ステップＦ２に戻って上記のフロー（充電制御）を繰り返し、この検出した電流値ｉが前記判定基準電流値Ｊ以下であれば、二次電池が満充電状態に達しているとして、ここで二次電池の充電を一旦停止する（ステップＦ６）。

ここで、二次電池に満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑが印加された場合、理論的には、図１１のグラフに示すように、充電率が１００％（満充電状態）で電流値ｉは０〔ｍＡ〕になるが、実際には、同メーカ、同機種の二次電池によっても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、前記判定基準電流値Ｊは０〔ｍＡ〕よりもやや大きな値、例えば、１０〔ｍＡ〕程度で設定するのが好ましい。

このように充電装置５０は、二次電池の内部で過度な化学反応（酸化還元反応）を引き起こす前に、充電を一旦停止しており、しかしながら、この充電を一旦停止したときの二次電池の充電率は、１００％に達していない。

この理由は、二次電池の充電中、電解液と接する電極の表面で電極反応が起こり、この電極反応の過程は、電解液内部から電極表面への反応物の移動と、反応物と電極の間での電子の移動と、電極表面から電解液内部への生成物の移動との同時過程であり、この移動にはかなりの時間を要することから、二次電池の充電停止直後に、満充電状態をチェックすると、電極表面付近で電気泳動している移動過程のイオン等のために、あたかも、満充電状態に達したかのように検知されてしまうことがあるためである。そこで、それまでの充電による二次電池の電解質の反応が安定するのに要する緩和時間ｔ_ｒを設けることは有効であり、充電装置５０も、二次電池の充電を一旦停止した後、緩和時間ｔ_ｒが経過後に、追い充電を行うように構成されている。

すなわち、充電装置５０では、前記ステップＦ６で充電を一旦停止したときからタイマー４１ｂにより前記緩和時間ｔ_ｒが計測されており、該緩和時間ｔ_ｒが経過後に（ステップＦ７）、チェック電圧供給手段５３により二次電池に満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑを印加されて（ステップＦ８）、該満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑで二次電池が印加されている間に、電流検出手段５５によって二次電池に通電されている電流値ｉが検出される（ステップＦ９）。
そして、追い充電手段５１ｄでは、この検出された電流値ｉに基づき、二次電池の充電率が求められ、該充電率に基づき、二次電池をそれまで充電していた電流値Ｉ_ｓｏよりも低い電流値ｉ_ａ５と、該電流値ｉ_ａ５で追い充電する所定時間ｔ_ａ５とが求められる（ステップＦ１０）。

図１１に示すように、充電率毎に満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑを二次電池に印加したときに、該二次電池に流れる電流値を試験によって予め求めておくことができ、該電流値と該充電率との換算テーブル又は換算式を作成して、該換算テーブル又は該換算式を用いることで、前記ステップＦ９で検出された電流値ｉから緩和時間ｔ_ｒ経過後の二次電池の充電率が求められる。

こうして、充電率Ｒ〔％〕が求められると、二次電池の蓄電容量をＣ〔ｍＡｈ〕として、前記の関係式（１）を満たすように、前記電流値ｉ_ａ５〔ｍＡ〕と前記所定時間ｔ_ａ５〔分〕とは決定される。

この関係式（１）を用いて、追い充電での最適な電流値ｉ_ａ５と、該電流値ｉ_ａ５で二次電池を充電する最適な所定時間ｔ_ａ５とを決定することができ、追い充電時間の短縮を図ることもできる。
以上、理論上の説明であるが、二次電池は充電率が１１５％前後までは安全基準内で許容範囲であることからも、前記所定時間ｔ_ａ５は理論値よりもやや長めに設定されており、確実に二次電池の充電率が１００％以上に達するように設定されている。

こうして求められた電流値ｉ_ａ５が二次電池に通電されるように、充電電圧供給手段５２から出力される二次電池への印加電圧値Ｅ_ｐ（Ｅ_ｐ＜Ｅ_ｓ）が調整されて、該充電電圧供給手段５２により該印加電圧値Ｅ_ｐが二次電池に印加されて電池内部で過度の化学反応を引き起こさないように追い充電が行われ（ステップＦ１１）、そして、タイマー４１ｂにより所定時間ｔ_ａ５の経過が計測されると（ステップＦ１２）、該追い充電が停止される（ステップＦ１３）。

なお、前記充電装置は複数の二次電池をパックしたものを１つの二次電池体とみなして充電する構成で、上記実施の形態を適用することもできる。
この場合、前記電流検出手段５５・５５・・・を該二次電池体の少なくとも２つの二次電池にそれぞれ設けて、該二次電池体に充電電圧（例えば、二次電池体の二次電池を直列に接続している場合は、前記特有の充電印加電圧値Ｅ_ｓの直列に接続した電池の個数倍の値の電圧値）の印加と、充電状態をチェックするためのチェック電圧（例えば、二次電池体の二次電池を直列に接続している場合は、前記満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑの直列に接続した電池の個数倍の値の電圧値）の印加とを繰り返し、該二次電池体に該チェック電圧を印加しているときに、前記電流判定手段５１ｃで、該電流検出手段５５・５５・・・により検出した少なくとも２つの電流値のうち最小のもの、すなわち、判定基準電流値Ｊに最も近いものを代表値に選んで、該代表値が判定基準電流値Ｊに達したと判定した場合に、該二次電池体の充電を一旦停止し、前記追い充電手段５１ｄによって該二次電池体をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電するように構成することもできる。

あるいは、前記電流検出手段５５を該二次電池体のある１つの二次電池に設けて、該二次電池体に充電電圧（例えば、二次電池体の二次電池を直列に接続している場合は、前記特有の充電印加電圧値Ｅ_ｓの直列に接続した電池の個数倍の値の電圧値）の印加と、該ある１つの二次電池に満充電平衡電圧値Ｅ_ｅｑの印加とを繰り返し、前記電流判定手段５１ｃでは、該電流検出手段５５により検出した電流値が判定基準電流値Ｊ以下に達したと判定した場合に、該二次電池体の充電を一旦停止し、前記追い充電手段５１ｄによって該二次電池体をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電するように構成することもできる。

以上のような複数の二次電池をパックされた状態の１つの二次電池体として扱う構成の二次電池の充電装置においても、二次電池体の各二次電池の内部で過度の化学反応を引き起こすことなく二次電池体の充電率が１００％以上になるように充電することができ、充電精度が向上して、ユーザの利便性が向上する。

第１実施形態に係る二次電池の充電装置１０の構成を示すブロック図。 充電時間と電池温度、及び電池電圧の関係を示すグラフ。 第１実施形態に係る二次電池の充電装置１０による充電制御を示すフローチャート。 第２実施形態に係る二次電池の充電装置２０の構成を示すブロック図。 第２実施形態に係る二次電池の充電装置２０による充電制御を示すフローチャート。 第３実施形態に係る二次電池の充電装置３０の構成を示すブロック図。 第３実施形態に係る二次電池の充電装置３０による充電制御を示すフローチャート。 第４実施形態に係る二次電池の充電装置４０の構成を示すブロック図。 第４実施形態に係る二次電池の充電装置４０による充電制御を示すフローチャート。 第５実施形態に係る二次電池の充電装置５０の構成を示すブロック図。 二次電池の充電率ごとの電流一電圧特性を示すグラフ。 第５実施形態に係る二次電池の充電装置５０による充電制御を示すフローチャート。

符号の説明

１０ 充電装置
１１ｃ 温度判定手段
１１ｄ 追い充電手段
１２ 充電手段
１３ 温度検出手段
２０ 充電装置
２１ｃ 温度変化判定手段
２１ｄ 追い充電手段
２２ 充電手段
２３ 温度検出手段
３０ 充電装置
３１ｃ 電圧判定手段
３１ｄ 追い充電手段
３２ 充電手段
３３ 電圧検出手段
４０ 充電装置
４１ｃ 充電時間判定手段
４１ｄ 追い充電手段
４２ 充電手段
５０ 充電装置
５１ｃ 電流判定手段
５１ｄ 追い充電手段
５２ 充電電圧供給手段
５３ チェック電圧供給手段
５４ 切換手段
５５ 電流検出手段

Claims (9)

1. 二次電池を充電する充電装置において、
   二次電池の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段により検出された電池温度が予め入力設定された判定基準値以上になったか否かを判定する温度判定手段と、
   前記温度判定手段による判定で前記温度検出手段により検出された電池温度が前記判定基準値以上となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電する追い充電手段と、
   を備えたことを特徴とする二次電池の充電装置。
2. 二次電池を充電する充電装置において、
   二次電池の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段により検出された電池温度の時間変化量又は時間微分値が予め入力設定された判定基準値以上になったか否かを判定する温度変化判定手段と、
   前記温度変化判定手段による判定で前記温度検出手段により検出された電池温度の時間変化量又は時間微分値が前記判定基準値以上となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電する追い充電手段と、
   を備えたことを特徴とする二次電池の充電装置。
3. 二次電池を充電する充電装置において、
   二次電池の電池電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段により検出された電池電圧の単位時間当たりの変化量が負の値の判定基準値になったか否かを判定する電圧判定手段と、
   前記電圧判定手段による判定で前記電圧検出手段により検出された電池電圧の単位時間当たりの変化量が負の値の判定基準値となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電する追い充電手段と、
   を備えたことを特徴とする二次電池の充電装置。
4. 二次電池を充電する充電装置において、
   二次電池に印加する印加電圧を所定の時間間隔でチェック電圧値に切り換える電圧切換手段と、
   前記チェック電圧値で二次電池を印加しているときに、該二次電池に通電される電流値を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段により検出された電流値が予め入力設定された判定基準値以下になったか否かを判定する電流判定手段と、
   前記電流判定手段による判定で前記電流検出手段により検出された電流値が前記判定基準値以下となって判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電する追い充電手段と、
   を備えたことを特徴とする二次電池の充電装置。
5. 二次電池を充電する充電装置において、
   二次電池の充電時間を計測するタイマーと、
   前記タイマーにより充電開始時から計測した充電時間が予め入力設定された設定時間に達したか否かを判定する充電時間判定手段と、
   前記充電時間判定手段による判定で前記充電開始時からの充電時間が前記設定時間に達して判定条件が満たされた場合に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電する追い充電手段と、
   を備えたことを特徴とする二次電池の充電装置。
6. 前記充電装置は複数の二次電池をパックしたものを１つの二次電池体とみなして充電する構成で、
   前記検出手段は該二次電池体の少なくとも２つの二次電池にそれぞれ設けられて、前記判定手段では、該検出手段により検出した少なくとも２つの検出値のうち前記判定基準値に最も近いものを代表値に選んで、該代表値が該判定基準値に達したと判定した場合に、該二次電池体の充電を一旦停止し、前記追い充電手段によって該二次電池体をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電することを特徴とする請求項１から請求項４のうち何れか一項に記載の二次電池の充電装置。
7. 前記充電装置は複数の二次電池をパックしたものを１つの二次電池体とみなして充電する構成で、
   前記検出手段は該二次電池体のある１つの二次電池に設けられ、前記判定手段では、該検出手段により検出した検出値が前記判定基準値に達したと判定した場合に、該二次電池体の充電を一旦停止し、前記追い充電手段によって該二次電池体をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電することを特徴とする請求項１から請求項４のうち何れか一項に記載の二次電池の充電装置。
8. 前記追い充電手段は、前記電流判定手段による判定で判定条件が満たされたときに、二次電池の充電を一旦停止し、それまでの充電による二次電池の電解質の反応が安定するのに要する緩和時間が経過した後に、二次電池をそれまでに充電していた電流値よりも低い電流値で所定時間充電することを特徴とする請求項１から請求項７のうち何れか一項に記載の二次電池の充電装置。
9. 前記追い充電手段は、前記判定手段による判定で判定条件が満たされた場合の二次電池の充電率に基づき、前記それまでに充電していた電流値よりも低い電流値と、該電流値で二次電池を追い充電する所定時間と、を決定することを特徴とする請求項１から請求項８のうち何れか一項に記載の二次電池の充電装置。

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