JP2007267499A - 充電装置、充電システム及び電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、充電時間が短くなるように効率よくリチウムイオン二次電池を充電し得る充電装置、充電システム及び電気機器を提供する。
【解決手段】本発明に係る、充電対象のリチウムイオンの二次電池３１を定電流−定電圧の充電方式で充電する充電装置は、定電流充電中及び定電圧充電中の少なくとも一方の充電中に、当該充電中における充電電流の電流値よりも小さい互いに異なる複数の電流値の電流を直流電源部１３から二次電池３１へそれぞれ流すことによって電圧測定部１１で二次電池３１の複数の電圧を測定し、複数の電流値及び測定結果の複数の電圧値に基づいて、直流電源部１３で二次電池３１を充電する回路を、直流電源部、前記回路のインピーダンス及び二次電池３１の起電圧が直列に接続された回路モデルで表現した場合の前記回路のインピーダンスを求め、求めた前記回路のインピーダンスに基づいて設定電圧値を補正して当該充電を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池を充電する充電装置に関する。そして、この充電装置とリチウムイオン二次電池の二次電池装置とを備える充電システム及びこの充電装置が組み込まれた電気機器に関する。

近年、電動工具、電気剃刀、携帯電話及びノート型パーソナルコンピュータ等の様々な電気機器における駆動電源として、リチウムイオン二次電池が利用されるようになってきている。

図１３は、リチウムイオン二次電池の充電特性を示す図である。図１３の横軸は、Ａｈ単位で示す充電容量を表し、その右縦軸は、Ｖ単位で示す電池電圧Ｖｂを示し、その左縦軸は、Ａ単位で示す充電電流Ｉｃを示す。また、実線は、充電電流Ｉｃであり、一点鎖線は、電池電圧Ｖｂである。

このリチウムイオン二次電池を充電する場合において、リチウムイオン二次電池へ流れる電流（充電電流）Ｉｃの電流値Ｉｘが一定値になるように充電を行う定電流充電が行われるが、リチウムイオン二次電池は、定電流充電で充電を続けると過充電されて電池電圧Ｖｂが異常に高くなる結果、劣化してしまう。そのため、リチウムイオン二次電池は、定電流充電だけでは満充電にすることができず、図１３に示すように、リチウムイオン二次電池における電圧（電池電圧）Ｖｂの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値（電圧閾値）Ｅｔｈに達するまでは所定の一定電流値Ｉｃｃで定電流充電（ａ）が行われ、電池電圧Ｖｂの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈに達した後は、リチウムイオン二次電池に流れる充電電流Ｉｃを漸次減少させて電池電圧Ｖｂの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈを越えないように充電を行う定電圧充電（ｂ）が行われる。

図１４は、背景技術に係る充電システムの構成を示すブロック図である。図１４（Ａ）及び（Ｂ）は、充電システムの第１及び第２の構成をそれぞれ示す。

従来、このような定電流−定電圧の充電方式でリチウムイオン二次電池を充電する充電システム１００１は、例えば、図１４（Ａ）に示すように、リチウムイオン二次電池装置１０１１と、リチウムイオン二次電池装置１０１１を充電する充電装置１０２１とを備えて構成される。

リチウムイオン二次電池装置１０１１は、１又は複数のリチウムイオン二次電池セルを備えて構成されるリチウムイオン二次電池１０１２と、リチウムイオン二次電池１０１２の充電電流Ｉｃが流れる電線路に介挿された抵抗１０１３と、リチウムイオン二次電池１０１２から電池電圧Ｖｂ及び電池温度Ｔｂを取得すると共に抵抗１０１３の端子間電圧からリチウムイオン二次電池１０１２の電池電流Ｉｃを取得してリチウムイオン二次電池１０１２に対する充放電の状態監視を行って監視結果を接続端子１０１５を介して充電装置１０２１に出力する制御部１０１４とを備えて構成される。

充電装置１０２１は、接続端子１０２４を介してリチウムイオン二次電池装置１０１１の制御部１０１４から監視結果を受信して、監視結果の電池温度Ｔｂ、充電電流Ｉｃ及び電池電圧Ｖｂに基づいて定電流−定電圧の充電方式でリチウムイオン二次電池１０１２を充電する充電制御部１０２２と、充電装置１０２１の充電以外のその他の機能を実現するための機能ブロック１０２３とを備えて構成される。

このような構成の充電システム１００１では、充電装置１０２１の充電制御部１０２２は、リチウムイオン二次電池装置１０１１の制御部１０１４から接続端子１０１５、１０２４を介して監視結果を受信して、監視結果の電池温度Ｔｂ、充電電流Ｉｃ及び電池電圧Ｖｂに基づいて定電流−定電圧の充電方式でリチウムイオン二次電池１０１２を充電する。

なお、このような充電電流Ｉｃ及び電池電圧Ｖｂを測定してリチウムイオン二次電池１０１２に対する充放電の状態監視をリチウムイオン二次電池装置１０１１側で行うタイプの充電システム１００１は、定電流−定電圧の充電制御も行っているが、例えば、特許文献１に開示されている。

また例えば、図１４（Ｂ）に示すように、充電システム１００２は、リチウムイオン二次電池装置１０３１と、リチウムイオン二次電池装置１０３１を充電する充電装置１０４１とを備えて構成される。

リチウムイオン二次電池装置１０３１は、１又は複数のリチウムイオン二次電池セルを備えて構成されるリチウムイオン二次電池１０３２と、リチウムイオン二次電池１０１２の温度を検出して検出結果を接続端子１０３４を介して充電装置１０２１に出力するサーミスタ１０３３とを備えて構成される。

充電装置１０４１は、接続端子１０４４を介してリチウムイオン二次電池装置１０３１のサーミスタ１０３３から検出結果を電池温度Ｔｂとして受信すると共に、リチウムイオン二次電池装置１０３１への充電電流Ｉｃが流れる電線路から電流Ｉ及び電圧Ｅを充電電流Ｉｃ及び電池電圧Ｖｂとして測定して、これら電池温度Ｔｂ、充電電流Ｉｃ及び電池電圧Ｖｂに基づいて定電流−定電圧の充電方式でリチウムイオン二次電池１０３２を充電する充電制御部１０４２と、充電装置１０４１の充電以外のその他の機能を実現するための機能ブロック１０４３とを備えて構成される。

このような構成の充電システム１００２では、充電装置１０４１の充電制御部１０４２は、リチウムイオン二次電池装置１０３１のサーミスタ１０３３から接続端子１０３４、１０４４を介してその検出結果を電池温度Ｔｂとして受信すると共に、リチウムイオン二次電池装置１０３１への充電電流Ｉｃが流れる電線路から電流Ｉ及び電圧Ｅを充電電流Ｉｃ及び電池電圧Ｖｂとして測定して、これら電池温度Ｔｂ、充電電流Ｉｃ及び電池電圧Ｖｂに基づいて定電流−定電圧の充電方式でリチウムイオン二次電池１０３２を充電する。
特開２０００−０９２７３７号公報

ところで、上述の充電電流Ｉｃ及び電池電圧Ｖｂを測定してリチウムイオン二次電池１０１２に対する充放電の状態監視をリチウムイオン二次電池装置１０１１側で行うタイプの充電システム１００１では、リチウムイオン二次電池１０１２の電池電圧Ｖｂを直接的に測定するので、測定結果の電池電圧Ｖｂと実際の電池電圧Ｖｂとの差が少ない。仮に、制御部１０１４とリチウムイオン二次電池１０１２との間の回路パターンによる電圧降下やリチウムイオン二次電池１０１２の製造バラツキ等があったとしても制御部１０１４がリチウムイオン二次電池装置１０１１に組み込まれているので、これらの誤差要因を予め考慮して測定結果の電池電圧Ｖｂを補正可能であるから、測定結果の電池電圧Ｖｂと実際の電池電圧Ｖｂとの差を少なくすることも可能である。そのため、このタイプの充電システム１００１は、リチウムイオン二次電池１０１２に対する充放電の状態監視を比較的正確に行うことができることから、リチウムイオン二次電池１０１２の電池電圧Ｖｂが略真に設定電圧値Ｅｔｈに達するまで定電流充電を行うことができ、また、その後、電池電圧Ｖｂが略真に設定電圧値Ｅｔｈを越えない充電電流Ｉｃで定電圧充電を行うことができる。従って、このタイプの充電システム１００１は、リチウムイオン二次電池１０１２を劣化させることなく、充電時間が短くなるように効率よくリチウムイオン二次電池１０１２を充電することができる。

しかしながら、リチウムイオン二次電池装置１０１１内に制御部１０１４を設けることから、制御部１０１４及びその周辺回路並びに駆動電源等が必要となる。そのため、このタイプの充電システム１００１は、リチウムイオン二次電池装置１０１１の大型化、高コスト化及び制御部１０１４の消費電力（即ち、リチウムイオン二次電池装置１０１１が供給可能な供給電力量の低下）等の問題を有している。

図１５は、リチウムイオン二次電池に対する充放電の状態監視を充電装置側で行う場合におけるリチウムイオン二次電池の充電特性を示す図である。図１５（Ａ）は、充電容量−電池電圧特性を示し、その横軸は、Ａｈ単位で示す充電容量を表し、その縦軸は、Ｖ単位で示す電池電圧Ｖｂを示す。図１５（Ｂ）は、時間−充電電流特性を示し、その横軸は、ｍｉｎ（分）単位で示す時間を表し、その縦軸は、Ａ単位で示す充電電流Ｉｃを示す。また、実線は、実際のリチウムイオン二次電池の特性を示し、破線は、充電装置側で測定された電池電圧Ｖｂ及び充電電流Ｉｃを示す。

一方、上述の充電電流Ｉｃ及び電池電圧Ｖｂを測定してリチウムイオン二次電池１０３２に対する充放電の状態監視を充電装置１０４１側で行うタイプの充電システム１００２では、これらリチウムイオン二次電池装置１０３１の大型化、高コスト化及び制御部の消費電力等の問題を低減することができる。

しかしながら、このタイプの充電システム１００２では、充電装置１０４１とリチウムイオン二次電池１０３２とを接続する接続端子１０４４、１０３４の間における接触状態の良不良に依る接触抵抗値の変動、リチウムイオン二次電池装置１０３１内の回路パターンによる電圧降下、及び、リチウムイオン二次電池１０３２の製造バラツキ等により、図１５（Ａ）に示すように、充電装置１０４１側で測定した電池電圧Ｖｂと実際の電池電圧Ｖｂとの間に比較的大きな誤差Ｖ_Ｒが生じてしまう。そのため、このタイプの充電システム１００２では、充電装置１０４１側で測定した電池電圧Ｖｂ及び充電電流Ｉｃに基づく充電容量−電池電圧特性及び時間−充電電流特性（図中の破線）は、実際のリチウムイオン二次電池１０３２の特性（図中の実線）に一致しない。その結果、このタイプの充電システム１００２は、リチウムイオン二次電池１０３２に対する充放電の状態監視をリチウムイオン二次電池１０３２側で行うタイプに較べて、リチウムイオン二次電池１０３２を効率よく充電することができず、時間ｔｒだけ充電時間が延びてしまう。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、充電装置側で電池電圧を測定する場合でも、充電時間が短くなるように効率よくリチウムイオン二次電池を充電することができる充電装置を提供することを目的とする。そして、この充電装置とリチウムイオン二次電池とを備える充電システム及びこの充電装置が組み込まれた電気機器を提供することを目的とする。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。即ち、本発明に係る一態様では、充電対象のリチウムイオン二次電池を、前記リチウムイオン二次電池の電池電圧が設定電圧値に達するまでは定電流充電を行って、前記リチウムイオン二次電池の電池電圧が前記設定電圧値に達した後は前記リチウムイオン二次電池の充電電流が設定電流値に達するまで前記リチウムイオン二次電池の電池電圧が前記設定電圧値を実質的に越えない充電電流で定電圧充電を行う充電装置において、前記リチウムイオン二次電池を充電する電力を供給する電源部と、前記リチウムイオン二次電池の電圧を測定する電圧測定部と、前記リチウムイオン二次電池へ流れる電流を測定する電流測定部と、前記定電流充電中及び前記定電圧充電中の少なくとも一方の充電中に、該充電中における充電電流の電流値よりも小さい互いに異なる複数の電流値の電流を前記電源部から前記リチウムイオン二次電池へそれぞれ流すことによって前記電圧測定部で前記リチウムイオン二次電池の複数の電圧を測定し、前記複数の電流値及び前記測定結果の複数の電圧値に基づいて、前記電源部で前記リチウムイオン二次電池を充電する回路を、前記電源部、前記回路のインピーダンス及び前記リチウムイオン二次電池の起電圧が直列に接続された回路モデルで表現した場合の前記回路のインピーダンスを求め、求めた前記回路のインピーダンスに基づいて前記設定電圧値を補正して前記充電を行うように前記電源部を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

そして、上述の充電装置において、前記回路のインピーダンスは、前記電源部から前記リチウムイオン二次電池に至るまでの外部回路の外部抵抗と前記リチウムイオン二次電池の内部インピーダンスとの直列接続であることを特徴とする。

また、上述の充電装置において、前記リチウムイオン二次電池の内部インピーダンスは、抵抗であることを特徴とする。

さらに、上述の充電装置において、前記リチウムイオン二次電池の内部インピーダンスは、第１抵抗と、並列接続の第２抵抗及び容量との直列接続であることを特徴とする。

そして、これら上述の充電装置において、前記定電流充電中における前記リチウムイオン二次電池の内部インピーダンスは、第１抵抗と、並列接続の第２抵抗及び容量との直列接続であり、前記定電圧充電中における前記リチウムイオン二次電池の内部インピーダンスは、抵抗であることを特徴とする。

また、これら上述の充電装置において、前記リチウムイオン二次電池の電池温度に応じて前記設定電圧値を補正する設定電圧補正部をさらに備えることを特徴とする。

そして、本発明に係る他の一態様では、リチウムイオン二次電池を備える二次電池装置と、前記リチウムイオン二次電池を充電する充電装置とを備える充電システムにおいて、前記充電装置は、これら上述のうちの何れかの充電装置であることを特徴とする。

また、本発明に係る他の一態様では、これら上述のうちの何れかの充電装置が組み込まれた電気機器である。

このような構成の充電装置、充電システム及び電気機器は、充電時間が短くなるように効率よくリチウムイオン二次電池を充電することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
（実施形態の構成）
図１は、実施形態に係る充電システムの構成を示す図である。図２は、実施形態に係る充電システムの等価回路モデルを示す図である。

図１において、充電システム１は、充電装置２と、二次電池装置３とを備えて構成され、充電電流Ｉｃ及び電池電圧Ｖｂを測定して二次電池装置３のリチウムイオン二次電池３１に対する充放電の状態監視を充電装置２側で行うタイプである。充電装置１は、二次電池装置３のリチウムイオン二次電池３１への充電電流Ｉｃが流れる電線路から電流Ｉ及び電圧Ｅを充電電流Ｉｃ及び電池電圧Ｖｂとして測定することによって、二次電池装置３のリチウムイオン二次電池３１を定電流−定電圧の充電方式で充電する装置であり、充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２と、電圧測定部１１と、電源制御部１２と、直流電源部１３と、電流測定部１４とを備えて構成される。二次電池装置３は、充電装置２の充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２に接続するための電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２と、電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２間に接続され、１又は複数のリチウムイオン二次電池セル４１（４１−１、４１−２、・・・、４１−ｎ）を備えるリチウムイオン二次電池３１とを備えて構成される。複数のリチウムイオン二次電池セル４１は、全てが直列に接続されてもよく、また所定の個数が直列に接続されてセルグループを構成し各セルグループが並列に接続されてもよく、二次電池装置３の定格及び１個のリチウムイオン二次電池セル４１の定格等に応じて適宜に接続される。

充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２は、充電対象の二次電池装置３を充電するための電力を出力すると共に、二次電池装置３の電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２と接続するための電極端子である。

電圧測定部１１は、充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２に接続され、充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２間の電圧Ｅを測定し、この測定した電圧（測定電圧）Ｅを電源制御部１２に出力する回路である。電圧測定部１１は、例えば、充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２間に接続される、直列に接続された２個の抵抗と、これら２個の抵抗における相互接続点から出力される充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２間の電圧に対する分圧電圧をアナログ信号からディジタル信号に変換して測定電圧として電源制御部１２に出力するアナログ／ディジタル変換部（以下、「Ａ／Ｄ変換部」と略記する。）とを備えて構成される。

直流電源部１３は、充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２に接続され、二次電池装置３を充電するための電力をその電力値を調整しながら充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２を介して二次電池装置３に供給する直流電源回路である。直流電源部１３は、例えば、本実施形態では、二次電池装置３を充電するための電力を生成する電源部２６と、電源部２６の出力に接続され（リチウムイオン二次電池３１を充電するための電流（充電電流）Ｉｃが流れる電線路に介挿され）、電源制御部１２の制御によってその出力の電流値Ｉｘを調整する充電電流調整部２７とを備えて構成される。電源部２６は、例えば、商用電源を直流に整流する整流回路と、整流回路で整流された直流を平滑する平滑回路と、平滑回路の直流の電圧値を所望の電圧値に変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備えて構成される。充電電流調整部２７は、例えば、電源制御部１２の制御によって電流の通電時間を調整することで電源部２６の出力の電流値Ｉを調整する回路であり、より具体的には、制御端子を備え、該制御端子に入力される制御信号により電流の通電をオンオフするスイッチング素子（例えば電界効果トランジスタ等のトランジスタ）を備えて構成される。

電流測定部１４は、リチウムイオン二次電池３１を充電するための充電電流Ｉｃが流れる電線路に介挿され、直流電源部１３から充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２を介して二次電池装置３へ流れる電流Ｉを測定し、この測定した電流（測定電流）Ｉを電源制御部１２に出力する。直流電源部１３は、より具体的には、本実施形態では、直流電源部１３と充電端子Ｔｓ２の間に配置される。電流測定部１４は、例えば、抵抗と、この抵抗に流れる電流によって生じたその端子間電圧をＡ／Ｄ変換して測定電流として電源制御部１２に出力するＡ／Ｄ変換回路とを備えて構成される。

電源制御部１２は、二次電池装置３における充電対象のリチウムイオン二次電池３１を、リチウムイオン二次電池３１の電池電圧Ｖｂが設定電圧値Ｅｔｈに達するまでは定電流充電を行って、リチウムイオン二次電池３１の電池電圧Ｖｂが設定電圧値Ｅｔｈに達した後はリチウムイオン二次電池３１の充電電流Ｉｃが設定電流値Ｉｔｈに達するまでリチウムイオン二次電池３１の電池電圧Ｖｂが設定電圧値Ｅｔｈを実質的に越えない充電電流Ｉｃで定電圧充電を行う定電流−定電圧の充電方式で充電するように、電圧測定部１１で測定した測定電圧Ｅ及び電流測定部１４で測定した測定電流Ｉに基づいて直流電源部１３の充電電流調整部２７を制御する。電源制御部１２は、機能的に、充電制御部２１と、回路モデル生成部２２と、タイマ部２３と、制御データ記憶部２４とを備える。

充電制御部２１は、定電流充電中及び定電圧充電中の少なくとも一方の充電中に、当該充電中における充電電流Ｉｃの電流値よりも小さい互いに異なる複数の電流値Ｉｘの電流を直流電源部１３から充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２及び電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２を介して二次電池装置３のリチウムイオン二次電池３１へそれぞれ流すことによって電圧測定部１１で充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２及び電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２を介したリチウムイオン二次電池３１の複数の電圧Ｅを測定し、これら複数の電流値Ｉｘ及び測定結果のこれら複数の電圧値Ｅｘを回路モデル生成部２２に通知し、回路モデル生成部２２から取得した電圧補正値△Ｖで設定電圧値Ｅｔｈを補正して当該充電を行うように直流電源部１３を制御するものである。

回路モデル生成部２２は、充電制御部２１から通知された前記複数の電流値Ｉｘ及び測定結果の複数の電圧値Ｅｘに基づいて、直流電源部１３で二次電池装置３のリチウムイオン二次電池３１を充電する回路を、直流電源部１３、前記回路のインピーダンス及びリチウムイオン二次電池３１の起電圧Ｅｂが直列に接続された回路モデルで表現した場合の前記回路のインピーダンスを求め、この求めた前記回路のインピーダンスに当該充電における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｘを乗じることによって設定電圧値Ｅｔｈを補正する電圧補正値△Ｖを求め、この求めた電圧補正値△Ｖを充電制御部２１に通知するものである。

タイマ部２３は、充電制御部２１によって所定時間ｔｎが設定されると計時を開始すると共に所定時間ｔｎが経過するとその旨を充電制御部２１に通知するものである。

制御データ記憶部２４は、定電流で充電する場合における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｃ、定電圧で充電する場合における充電電圧Ｅｃの電圧値Ｅｘである設定電圧値Ｅｔｈ（過充電によりリチウムイオン二次電池３１が劣化を引き起こさないリチウムイオン二次電池３１に印加可能な充電電圧Ｅｃの上限電圧値、定電流充電の終了を判断するための充電電圧Ｅｃの電圧値）、及び、充電終了を判断するための充電電流Ｉｃの電流値Ｉｘである設定電流値Ｉｔｈ等を予め記憶するものである。これら電流値Ｉｃｃ、設定電圧値Ｅｔｈ、設定電流値Ｉｔｈは、リチウムイオン二次電池３１の定格及びリチウムイオン二次電池セル４１の定格等に応じて適宜に設定される。

このような電源制御部１２は、例えば、演算処理を実行する中央処理部（ＣＰＵ、Central Processing Unit）、後述する定電流−定電圧の充電方式を実現するための充電プログラム等の制御プログラムやデータ等を記憶する例えばＲＯＭ（Read Only Memory）やＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の不揮発性記憶素子、データを一時的に記憶する等の所謂ＣＰＵのワークキングメモリとなる例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性記憶素子、及び、周辺回路等を備えて構成されるマイクロコンピュータである。

このような構成の充電システム１は、図２に示す等価回路モデルで表現することができる。この図２に示す等価回路モデルＭ１は、充電装置２の直流電源部１３に対応する定電流定電圧源Ｓ１に、抵抗Ｒ０及び二次電池装置３のリチウムイオン二次電池３１が直列に接続されている。抵抗Ｒ０は、例えば充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２と電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２との接触抵抗や直流電源部１３からリチウムイオン二次電池３１に至るまでの回路パターンによる抵抗等に起因する、直流電源部１３からリチウムイオン二次電池３１に至るまでの外部回路の抵抗である。そして、リチウムイオン二次電池３１は、その内部抵抗Ｒ１とその起電圧Ｓ２とが直列に接続された直列回路で表現することができる。

言い換えれば、図２に示す等価回路モデルＭ１では、直流電源部１３でリチウムイオン二次電池３１を充電する回路が直流電源部１３、当該回路のインピーダンス（図２に示す例では抵抗Ｒ０と内部抵抗Ｒ１との直列回路）及びリチウムイオン二次電池３１の起電圧Ｓ２の直列回路で表現されている。

このような等価回路モデルＭ１では、定電圧定電流源Ｓ１の電圧値をＥ_０、抵抗Ｒ０の抵抗値をＲ_０、内部抵抗Ｒ１の抵抗値をＲ_１、起電圧Ｓ２の電圧値をＥ_ｂとし、定電流定電圧源Ｓから抵抗Ｒ０を介してリチウムイオン二次電池３１へ流れる充電電流Ｉｃの電流値をＩｘ１、Ｉｘ２としてその際におけるリチウムイオン二次電池３１の電池電圧Ｖｂの電圧値をＶｂ１、Ｖｂ２とすると、式１−１、式１−２が成り立つ。なお、式中の“・”は、乗算の演算子である。
Ｖｂ１＝Ｅ_０−Ｒ_０・Ｉｘ１ ・・・ （式１−１）
Ｖｂ２＝Ｅ_０−Ｒ_０・Ｉｘ２ ・・・ （式１−２）
Ｖｂ１＝Ｅ_ｂ−Ｒ_０・Ｉｘ１ ・・・ （式２−１）
Ｖｂ２＝Ｅ_ｂ−Ｒ_０・Ｉｘ２ ・・・ （式２−２）
よって、式１−１及び式１−２から式３が成り立ち、そして、式２−１及び式２−２から式４が成り立つ。
Ｒ_０＝（Ｖｂ２−Ｖｂ１）／（Ｉｘ１−Ｉｘ２） ・・・ （式３）
Ｒ_１＝（Ｖｂ２−Ｖｂ１）／（Ｉｘ２−Ｉｘ１） ・・・ （式４）

従って、互いに異なる複数の電流値Ｉｘの電流Ｉ、即ち、本実施形態では、互いに異なる２個の電流値Ｉｘ１、Ｉｘ２の充電電流Ｉｃを直流電源部１３からリチウムイオン二次電池３１に流して電圧測定部１１で電圧Ｅをそれぞれ測定することによって式３及び式４から抵抗Ｒ０の抵抗値Ｒ_０及び内部抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ_１を見積もることができ、この抵抗値Ｒ_０と抵抗値Ｒ_１との和に当該充電方式における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｘを乗じることでこの直列接続された抵抗Ｒ０及び抵抗Ｒ１による電圧降下△Ｖ（＝（Ｒ_０＋Ｒ_１）・Ｉｃ）を求めることができる。そして、リチウムイオン二次電池３１の内部抵抗Ｒ１は、温度依存性を有するが、実測されるので、この温度依存性が考慮された内部抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ_１が見積もられる。この電圧降下△Ｖで設定電圧値Ｅｔｈを補正することによって、内部抵抗Ｒ１の温度依存性が考慮されたこの直列接続された抵抗Ｒ０及び内部抵抗Ｒ１による電圧降下△Ｖの影響を除去した設定電圧値Ｅｔｈを求めることができるから、リチウムイオン二次電池３１を効率よく充電することができる。

このため、本実施形態に係る電源制御部１２は、定電流充電中及び定電圧充電中の少なくとも一方の充電中に、当該充電中における充電電流Ｉｃの電流値よりも小さい互いに異なる第１及び第２電流値Ｉｓ１、Ｉｓ２の第１及び第２電流を直流電源部１３から充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２及び電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２を介して二次電池装置３のリチウムイオン二次電池３１へ流すことによって電圧測定部１１で充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２及び電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２を介したリチウムイオン二次電池３１の第１及び第２電圧Ｅを測定し、前記第１及び第２電流の第１及び第２電流値Ｉｓ１、Ｉｓ２並びに前記測定結果の第１及び第２電圧値Ｖｂ１、Ｖｂ２に基づいて設定電圧値Ｅｔｈを補正して当該充電を行うように直流電源部１３の充電電流調整部２７を制御するものである。

次に、本実施形態の動作について説明する。
（実施形態の動作）
図３及び図４は、実施形態に係る充電装置の定電流−定電圧充電の動作を示すフローチャートである。図５は、定電流−定電圧充電における電流及び電圧の時間的変化を示す図である。図５（Ａ）は、電流の時間的変化のグラフであり、その横軸はｍｉｎ（分）単位で示す時間であり、その縦軸は、Ａ単位で示す電流である。図５（Ｂ）は、電圧の時間的変化のグラフであり、その横軸は、ｍｉｎ（分）単位で示す時間であり、その縦軸は、Ｖ単位で示す電圧である。実線は、本実施形態における電流及び電圧の時間的変化を表し、破線は、背景技術の欄で説明した上述の、リチウムイオン二次電池に対する充放電の状態監視を充電装置側で行うタイプの充電システムにおける電流及び電圧の時間的変化を表す。

図３乃至図５において、充電装置２に二次電池装置３がセットされ、充電が開始されると、充電装置２の電源制御部１２における充電制御部２１は、タイマ部２３の初期化を行った後にタイマ部２３に所定時間ｔｎを設定し、タイマ部２３に計時を開始させる（Ｓ１１）。タイマ部２３は、充電制御部２１によって所定時間ｔｎが設定されると計時開始を開始し、所定時間ｔｎが経過するとその旨を充電制御部２１に通知する。

次に、充電制御部２１は、電流測定部１４の測定電流を参照しながら充電電流調整部２７の通電時間を調整することによって、定電流充電を行う場合に予め設定されている電流値Ｉｃｃの電流Ｉが充電装置２から充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２及び電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２を介して二次電池装置３へ流れるように直流電源部１３の充電電流調整部２７を制御する（Ｓ１２）。これによって充電装置２は、二次電池装置３のリチウムイオン二次電池３１を電流値Ｉｃｃの定電流で充電する。

次に、充電制御部２１は、所定時間ｔｎが経過したか否かを判断する（Ｓ１３）。より具体的には、本実施形態では、充電制御部２１は、タイマ部２３から所定時間ｔｎが経過した旨の通知が為されている場合には所定時間ｔｎが経過したと判断し、一方、タイマ部２３から所定時間ｔｎが経過した旨の通知が為されていない場合には所定時間ｔｎが経過していないと判断する。

処理Ｓ１３における判断の結果、所定時間ｔｎが経過していない場合（Ｎｏ）には、充電制御部２１は、電圧測定部１１から測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘを取得し、これを電池電圧Ｖｂとする（Ｓ１４）。そして、充電制御部２１は、この電池電圧Ｖｂとした測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ以上であるか否かを判断する（Ｓ１９）。これによって定電流充電の終了が判断される。

処理Ｓ１９における判断の結果、測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ以上である場合（Ｅｘ≧Ｅｔｈ）には、定電流充電の終了であり、充電制御部２１は、後述の処理Ｓ２０を行い、一方、測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ未満である場合（Ｅｘ＜Ｅｔｈ）には、定電流充電の続行であり、充電制御部２１は、処理を処理Ｓ１２に戻す。

このように動作するので、測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ未満であって所定時間ｔｎが経過する前までは、充電制御部２１は、所定の一定の電流値Ｉｃｃが充電装置２から二次電池装置３へ流れるように充電電流調整部２７を制御した状態における電圧測定部１１で測定した測定電圧Ｅを電池電圧Ｖｂとして処理Ｓ１２、処理Ｓ１３、処理Ｓ１４及び処理Ｓ１９を繰り返し、定電流充電を行う。この結果、図５に示すように、充電電流Ｉｃが一定の電流値Ｉｃｃでリチウムイオン二次電池３１が充電され、電圧測定部１１の測定電圧Ｅは、時間経過に従って漸次増加する。

一方、処理Ｓ１３における判断の結果、所定時間ｔｎが経過している場合（Ｙｅｓ）には、充電制御部２１は、まず、電流測定部１４の測定電流Ｉを参照しながら充電電流調整部２７の通電時間を調整することによって、定電流充電中における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｃよりも小さい第１電流値Ｉｓ１の第１電流が充電装置２から充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２及び電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２を介して二次電池装置３へ流れるように直流電源部１３の充電電流調整部２７を制御し、電圧測定部１１から測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘを取得し、これを電池電圧Ｖｂの第１電圧値Ｖｂ１とする。充電制御部２１は、電流測定部１４の測定電流を参照しながら充電電流調整部２７の通電時間を調整することによって、定電流充電中における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｃよりも小さい第２電流値Ｉｓ２の第２電流が充電装置２から充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２及び電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２を介して二次電池装置３へ流れるように直流電源部１３の充電電流調整部２７を制御し、電圧測定部１１から測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘを取得し、これを電池電圧Ｖｂの第２電圧値Ｖｂ２とする。そして、充電制御部２１は、これら第１及び第２電流値Ｉｓ１、Ｉｓ２並びに測定結果の第１及び第２電圧値Ｖｂ１、Ｖｂ２を電源制御部１２における回路モデル生成部２２に通知する（Ｓ１５）。第１電流値Ｉｓ１と第２電流値Ｉｓ２とは、互いに異なる値である。

この測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘは、定電流充電中における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｃよりも小さい電流値Ｉｓ１、Ｉｓ２の電流を充電装置２から二次電池装置３へ流しながら電圧測定部１１で測定された値であるので、定電流充電中における電流値Ｉｃｃの充電電流Ｉｃを充電装置２から二次電池装置３へ流している状態のままで電圧測定部１１で測定される場合に較べて、リチウムイオン二次電池３１における実際の電池電圧Ｖｂにより近い値となり、実際の電池電圧Ｖｂに対する誤差Ｖ_Ｒが小さくなる。

このため、処理Ｓ１５における電流値Ｉｓが０に近い値であるほど、例えば充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２と電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２との接触抵抗や直流電源部１３からリチウムイオン二次電池３１までの回路パターンによる抵抗等に基づく電圧降下が小さくなるから、測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘは、実際の電池電圧Ｖｂにより近い値となり、実際の電池電圧Ｖｂに対する誤差Ｖ_Ｒがより小さくなるので、処理Ｓ１５における電流値Ｉｓ（Ｉｓ１、Ｉｓ２）は、０により近い値であることが好ましい。

次に、電源制御部１２の回路モデル生成部２２は、設定電圧値Ｅｔｈを補正するための電圧補正値△Ｖを演算し、この演算した電圧補正値△Ｖを充電制御部２１に通知する（Ｓ１６）。より具体的には、回路モデル生成部２２は、第１及び第２電流値Ｉｓ１、Ｉｓ２並びに測定結果の第１及び第２電圧値Ｖｂ１、Ｖｂ２を式３及び式４に用いて抵抗Ｒ０の抵抗値Ｒ_０及び抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ_１をそれぞれ演算し、定電流充電の電流値Ｉｃｃを用いて電圧補正値△Ｖ＝（Ｒ_０＋Ｒ_１）・Ｉｃｃを演算することによって電圧補正値△Ｖを演算し、この演算した電圧補正値△Ｖを充電制御部２１に通知する。

次に、充電制御部２１は、電圧補正値△Ｖを用いて設定電圧値Ｅｔｈを補正する（Ｓ１７）。より具体的には、充電制御部２１は、現在の設定電圧値Ｅｔｈに電圧補正値△Ｖを加算して新たな設定電圧値Ｅｔｈ（＝Ｅｔｈ＋△Ｖ）を求めることによって設定電圧値Ｅｔｈを補正する。

次に、充電制御部２１は、処理Ｓ１１と同様に、タイマ部２３の初期化を行った後にタイマ部２３に所定時間ｔｎを設定し、タイマ部２３に計時を開始させ（Ｓ１８）、処理を処理Ｓ１２に戻す。

このように測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ未満であって所定時間ｔｎ（図５に示す例ではｔｎ＝ｔ１）が経過すると、処理Ｓ１５乃至処理Ｓ１８が実行され、図５に示すように、定電流充電中における電流値Ｉｃｃよりも小さい電流値Ｉｓの電流が充電装置２から二次電池装置３へ流され、例えば充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２と電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２との接触抵抗や直流電源部１３からリチウムイオン二次電池３１までの回路パターンによる抵抗等に基づく電圧降下の影響が低減された電圧Ｅが電圧測定部１１で測定される。そして、電流値Ｉｓ及び測定結果の電圧値Ｅｘ（Ｖｂ）に基づいて電圧補正値△Ｖが演算され、設定電圧値Ｅｔｈが補正される。

そして、再び処理Ｓ１２、処理Ｓ１３、処理Ｓ１４及び処理Ｓ１９が繰り返され、また、所定時間ｔｎが経過すると、処理Ｓ１５乃至処理Ｓ１８が実行される。このような処理が測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ以上となるまで、繰り返される。この結果、図５に示すように、充電電流Ｉｃが一定の電流値Ｉｃｃでリチウムイオン二次電池３１が充電され、電圧測定部１１の測定電圧Ｅは、時間経過に従って漸次増加する一方で、所定時間ｔｎ（図５に示す例ではｔｎ＝ｔ１）が経過するたびにその時点では、充電電流Ｉｃが電流値Ｉｃｃより小さい電流値Ｉｓとなり、上述の電圧降下の影響が低減された電圧Ｅが電圧測定部１１で測定される。そして、電流値Ｉｓ及び測定結果の電圧値Ｅｘ（Ｖｂ）に基づいて電圧補正値△Ｖが演算され、設定電圧値Ｅｔｈが補正される。

このように所定時間ｔｎの経過ごとに、充電電流Ｉｃが電流値Ｉｃｃより小さい電流値Ｉｓとされ、上述の電圧降下の影響が低減された電圧Ｅが電圧測定部１１で測定され、これら電流値Ｉｓ及び測定結果の電圧値Ｅｘ（Ｖｂ）に基づいて電圧補正値△Ｖが演算され、設定電圧値Ｅｔｈが補正される。このため、本発明では、本発明が適用されない場合に較べて定電流充電の電流値Ｉｃｃを大きくすることができるから、電流Ｉ及び電圧Ｅが図５に示す実線のように変化し、本発明が適用されない場合に較べて充電時間が短くなるように効率よくリチウムイオン二次電池３１を定電流で充電することができる。

一方、処理Ｓ２０において、充電制御部２１は、電流測定部１４の測定電流Ｉを参照しながら充電電流調整部２７の通電時間を調整することによって、定電流充電中における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｃよりも小さい電流値Ｉｓの電流が充電装置２から二次電池装置３へ流れるように直流電源部１３の充電電流調整部２７を制御する。

次に、充電制御部２１は、電圧測定部１１から測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘを取得し、これを電池電圧Ｖｂとする（Ｓ２１）。

次に、充電制御部２１は、処理Ｓ１９と同様に、処理Ｓ２０で電池電圧Ｖｂとした測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ以上であるか否かを判断する（Ｓ２２）。

処理Ｓ２２における判断の結果、測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ以上である場合（Ｅｘ≧Ｅｔｈ）には、定電流充電の終了であり、充電制御部２１は、後述の処理Ｓ２３を行い、一方、測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ未満である場合（Ｅｘ＜Ｅｔｈ）には、定電流充電の続行であり、充電制御部２１は、処理を処理Ｓ１２に戻す。

このように処理Ｓ１９の判断で測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ以上であると判断された場合（Ｅｘ≧Ｅｔｈ）に、処理Ｓ２０乃至処理Ｓ２２の各処理を実行するのは、処理Ｓ１４で電池電圧Ｖｂとした測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘを用いて処理Ｓ１９の判断を行って測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ以上であると判断された場合（Ｅｘ≧Ｅｔｈ）では、処理Ｓ１４の測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが実際の電池電圧Ｖｂに対して比較的大きな誤差Ｖ_Ｒを含む場合があるので、より正確に定電流充電の終了を判断するためである。

処理Ｓ１１乃至処理Ｓ２２を実行することにより定電流充電が終了すると、処理Ｓ２３において、充電制御部２１は、まず、処理Ｓ１１と同様に、タイマ部２３の初期化を行った後にタイマ部２３に所定時間ｔｎを設定し、タイマ部２３に計時を開始させる。

次に、充電制御部２１は、現在の充電電流Ｉｃを定電圧充電における初期の充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｖとして電源制御部１２に記憶する（Ｓ２４）。

そして、充電制御部２１は、充電電流調整部２７の通電時間を調整することによって、電源制御部１２に記憶されている電流値Ｉｃｖの電流Ｉが充電装置２から充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２及び電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２を介して二次電池装置３へ流れるように直流電源部１３の充電電流調整部２７を制御する（Ｓ２５）。これによって充電装置２は、電流値Ｉｃｖで二次電池装置３を充電する。

次に、充電制御部２１は、所定時間ｔｎが経過したか否かを判断する（Ｓ２６）。

処理Ｓ２６における判断の結果、所定時間ｔｎが経過している場合（Ｙｅｓ）には、充電制御部２１は、処理Ｓ１５と同様に、電流測定部１４の測定電流Ｉを参照しながら充電電流調整部２７の通電時間を調整することによって、定電流充電中における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｃよりも小さい第１及び第２電流値Ｉｓ１、Ｉｓ２の第１及び第２電流が充電装置２から充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２及び電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２を介して二次電池装置３へそれぞれ流れるように直流電源部１３の充電電流調整部２７を制御し、電圧測定部１１から測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘをそれぞれ取得し、これらを電池電圧Ｖｂの第１及び第２電圧値Ｖｂ１、Ｖｂ２とする．そして、充電制御部２１は、これら第１及び第２電流値Ｉｓ１、Ｉｓ２並びに第１及び第２電圧値Ｖｂ１、Ｖｂ２を回路モデル生成部２２に通知する（Ｓ２８）。第１電流値Ｉｓ１と第２電流値Ｉｓ２とは、互いに異なる値である。

次に、回路モデル生成部２２は、処理Ｓ１６と同様に、設定電圧値Ｅｔｈを補正するための電圧補正値△Ｖを演算し、この演算した電圧補正値△Ｖを充電制御部２１に通知する（Ｓ２９）。

次に、充電制御部２１は、処理Ｓ１７と同様に、電圧補正値△Ｖを用いて設定電圧値Ｅｔｈを補正する（Ｓ３０）。

次に、充電制御部２１は、処理Ｓ１８と同様に、タイマ部２３の初期化を行った後にタイマ部２３に所定時間ｔｎを設定し、タイマ部２３に計時を開始させ（Ｓ３１）、処理を処理Ｓ１２に戻す。

一方、処理Ｓ２６における判断の結果、所定時間ｔｎが経過していない場合（Ｎｏ）には、充電制御部２１は、処理Ｓ１４と同様に、電圧測定部１１から測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘを取得し、これを電池電圧Ｖｂとする（Ｓ２７）。そして、充電制御部２１は、この電池電圧Ｖｂとした測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ以上であるか否かを判断する（Ｓ３２）。

処理Ｓ３２における判断の結果、測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ未満である場合（Ｅｘ＜Ｅｔｈ）には、充電制御部２１は、充電電圧Ｅｃを上昇させる余裕△Ｅ（＝Ｅｔｈ−Ｅｘ）があるので、電源制御部１２に記憶している充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｖを所定値△Ｉｃｖだけ増加させ（Ｉｃｖ＝Ｉｃｖ＋△Ｉｃｖ）、この増加させた電流値Ｉｃｖを定電圧充電における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｖとして電源制御部１２に記憶し、処理を処理Ｓ２５に戻す（Ｓ３３）。これによって処理Ｓ２５で所定値△Ｉｃｖだけ増加した電流値Ｉｃｖの充電電流Ｉｃが充電装置２から二次電池装置３へ流れ、二次電池装置３が充電される。

なお、この処理Ｓ３３を省略してもよい。即ち、処理Ｓ３２における判断の結果、測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ未満である場合（Ｅｘ＜Ｅｔｈ）に、充電制御部２１は、処理Ｓ３３を実行することなく、処理を処理Ｓ２５に戻す。このように構成することによって、充電制御部２１は、定電圧充電の場合に充電電流Ｉｃを増加させることがないので、過充電を回避することができ、安全性や信頼性が向上する。

一方、処理Ｓ３２における判断の結果、測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ以上である場合（Ｅｘ≧Ｅｔｈ）には、充電制御部２１は、電流測定部１４の測定電流Ｉを参照しながら充電電流調整部２７の通電時間を調整することによって、定電圧充電中における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｖよりも小さい電流値Ｉｓの電流が充電装置２から二次電池装置３へ流れるように直流電源部１３の充電電流調整部２７を制御する（Ｓ３４）。

次に、充電制御部２１は、電圧測定部１１から測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘを取得し、これを電池電圧とする（Ｓ３５）。

次に、充電制御部２１は、測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ以上であり、かつ、定電圧充電中における充電電流Ｉの電流値Ｉｃｖが所定の設定電流値Ｉｔｈ以下であるか否かを判断する（Ｓ３６）。これによって定電圧充電の終了が判断される。

この測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘは、定電圧充電中における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｖよりも小さい電流値Ｉｓの電流Ｉを充電装置２から二次電池装置３へ流しながら電圧測定部１１で測定されるので、処理Ｓ３１のように定電圧充電中における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｖの電流を充電装置２から二次電池装置３へ流している状態のままで電圧測定部１１で測定される場合に較べて、リチウムイオン二次電池３１における実際の電池電圧Ｖｂにより近い値となり、実際の電池電圧Ｖｂに対する誤差Ｖ_Ｒが小さくなる。よって、電流値Ｉｃｖのままで電圧測定部１１で電圧Ｅを測定して定電圧充電の終了を判断する場合に較べてより正確に判断することができる。従って、充電装置３は、リチウムイオン二次電池３１を劣化させることなく、充電時間が短くなるように効率よくリチウムイオン二次電池３１を充電することができる。

処理Ｓ３６における判断の結果、測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ以上であって、定電圧充電中における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｖが所定の設定電流値Ｉｔｈ以下である場合（Ｅｘ≧Ｅｔｈ ａｎｄ Ｉｃｖ≦Ｉｔｈ）には、定電圧充電の終了、即ち、充電の終了であり、充電制御部２１は、リチウムイオン二次電池３１を充電する本処理を終了する。

一方、処理Ｓ３６における判断の結果、定電圧充電中における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｖが所定の設定電流値Ｉｔｈより大きい場合（Ｉｃｖ＞Ｉｔｈ）には、定電圧充電の続行であり、充電制御部２１は、まず、充電制御部２１は、測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ以上であるか否かを判断する（Ｓ３７）。

処理Ｓ３７における判断の結果、測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ以上である場合（Ｅｘ≧Ｅｔｈ）には、充電制御部２１は、充電電圧Ｅｃの電圧値Ｅｘを下げるべく、電源制御部１２に記憶している充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｖを所定値△Ｉｃｖだけ減少させ（Ｉｃｖ＝Ｉｃｖ−△Ｉｃｖ）、この減少させた電流値Ｉｃｖを定電圧充電における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｖとして電源制御部１２に記憶し、処理を処理Ｓ２５に戻す（Ｓ３８）。これによって処理Ｓ２５で所定値△Ｉｃｖだけ減少した電流値Ｉｃｖの充電電流Ｉｃが充電装置２から二次電池装置３へ流れ、二次電池装置３が充電される。なお、所定値△Ｉｃｖは、充電装置２の仕様等に応じて適宜に設定され、また、処理Ｓ２６で充電電流Ｉｃを増加させる場合の所定値△Ｉｃｖとこの処理Ｓ３１で充電電流Ｉｃを減少させる場合の所定値△Ｉｃｖとは、同一でも異なってもよい。

一方、処理Ｓ３７における判断の結果、測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ未満である場合（Ｅｘ＜Ｅｔｈ）には、充電制御部２１は、電源制御部１２に記憶している電流値Ｉｃｖのままで定電流充電を続行するべく、現在の充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｖを保持して、即ち、電源制御部１２に記憶されている電流値Ｉｃｖのままで、処理を処理Ｓ２５に戻す（Ｓ３９）。これによって処理Ｓ２５で現在の電流値Ｉｃｖの充電電流Ｉｃが充電装置２から二次電池装置３へ流れ、二次電池装置３が充電される。

このように定電圧充電の充電電流Ｉｃｖが所定の設定電流値Ｉｔｈより大きくて所定時間ｔｎ（図５に示す例ではｔｎ＝ｔ２）が経過すると、処理Ｓ２７乃至処理Ｓ３０が実行され、図５に示すように、定電圧充電中における電流値Ｉｃｖよりも小さい電流値Ｉｓの電流Ｉが充電装置２から二次電池装置３へ流され、例えば充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２と電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２との接触抵抗や直流電源部１３からリチウムイオン二次電池３１までの回路パターンによる抵抗等に基づく電圧降下の影響が低減された電圧Ｅが電圧測定部１１で測定される。そして、電流値Ｉｓ及び測定結果の電圧値Ｅｘ（Ｖｂ）に基づいて電圧補正値△Ｖが演算され、設定電圧値Ｅｔｈが補正される。

そして、再び処理Ｓ２７乃至処理Ｓ３０を除く処理Ｓ２３乃至処理Ｓ３９が繰り返され、また、所定時間ｔｎが経過すると、処理Ｓ２７乃至処理Ｓ３０が実行される。このような処理が測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ以上であって定電圧充電中における電流値Ｉｃｖが所定の設定電流値Ｉｔｈ以下となるまで、繰り返される。この結果、図５に示すように、充電電圧Ｅｃが実質的に設定電圧値Ｅｔｈを越えない充電電流Ｉｃでリチウムイオン二次電池３１が充電され、電流測定部１４の測定電流Ｉは、時間経過に従って漸次減少する一方で、所定時間ｔｎ（図５に示す例ではｔｎ＝ｔ２）が経過するたびにその時点では、充電電流Ｉｃが電流値Ｉｃｖより小さい電流値Ｉｓとなり、上述の電圧降下の影響が低減された電圧Ｅが電圧測定部１１で測定される。そして、電流値Ｉｓ及び測定結果の電圧値Ｅｘ（Ｖｂ）に基づいて電圧補正値△Ｖが演算され、設定電圧値Ｅｔｈが補正される。

このように所定時間ｔｎの経過ごとに、充電電流Ｉｃが電流値Ｉｃｖより小さい電流値Ｉｓとされ、上述の電圧降下の影響が低減された電圧Ｅが電圧測定部１１で測定され、これら電流値Ｉｓ及び測定結果の電圧値Ｅｘ（Ｖｂ）に基づいて電圧補正値△Ｖが演算され、設定電圧値Ｅｔｈが補正される。このため、処理Ｓ３１及び処理Ｓ３２において、リチウムイオン二次電池３１の電池電圧Ｅｃが設定電圧値Ｅｔｈを実質的に越えない充電電流Ｉｃｖで定電圧充電を行う判断をより正確に行うことができる。従って、本発明を適用しない場合に較べて定電圧充電の電流値Ｉｃｖが大きくなるから、充電装置３は、リチウムイオン二次電池３１を劣化させることなく、充電時間が短くなるように効率よくリチウムイオン二次電池３１を充電することができる。

また、このように所定時間ｔｎの経過ごとに設定電圧値Ｅｔｈが補正され、そして、定電圧充電中における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｖよりも小さい電流値Ｉｓの電流Ｉを充電装置２から二次電池装置３へ流しながら電圧測定部１１で電圧Ｅが測定されるので、処理Ｓ３６における定電圧充電の終了をより正確に判断することができる。従って、充電装置３は、リチウムイオン二次電池３１を劣化させることなく、充電時間が短くなるように効率よくリチウムイオン二次電池３１を充電することができる。

さらに、このように所定時間ｔｎの経過ごとに設定電圧値Ｅｔｈが補正され、そして、定電圧充電中における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｖよりも小さい電流値Ｉｓの電流Ｉを充電装置２から二次電池装置３へ流しながら電圧測定部１１で電圧Ｅが測定されるので、処理Ｓ３７において、リチウムイオン二次電池３１の電池電圧Ｅｃが設定電圧値Ｅｔｈを実質的に越えない充電電流Ｉｃｖで定電圧充電を行う判断をより正確に行うことができる。従って、本発明を適用しない場合に較べて定電圧充電の電流値Ｉｃｖが大きくなるから、充電装置３は、リチウムイオン二次電池３１を劣化させることなく、充電時間が短くなるように効率よくリチウムイオン二次電池３１を充電することができる。

図６は、充電電流の変動と充電電圧との関係を示す図である。図６（Ａ）は、制御信号の時間的変化を示し、その縦軸は、電流である。図６（Ｂ）は、充電電流の時間的変化を示し、その縦軸は、電流である。そして、図６（Ｃ）は、充電電圧の時間的変化を示し、その縦軸は、電圧である。図７は、実施形態に係る充電システムの容量を考慮した等価回路モデル及びブロック線図を示す図である。図７（Ａ）は、実施形態に係る充電システムの容量を考慮した等価回路モデルを示し、図７（Ｂ）は、等価回路モデルのブロック線図を示す図である。図８は、電圧補正値△Ｖを求める場合の電流値Ｉｓを説明するための図である。

実施形態に係る充電装置２は、上述したように、設定電圧値Ｅｔｈを補正する電圧補正値△Ｖを求める場合に、当該充電中における充電電流Ｉｃの電流値よりも小さい電流値Ｉｓの電流Ｉを充電装置２から二次電池装置３へ流しながら電圧測定部１１で電圧Ｅを測定する。この場合において、充電制御部２１は、図６（Ａ）に示すように、矩形波の制御信号を充電電流調整部２７に出力するが、電流測定部１４で測定される電流Ｉには、図６（Ｂ）に示すように、過渡応答が存在し、電流測定部１４で測定される電流Ｉは、制御信号の立ち下がり時刻ｔｓ０に直ちに電流値Ｉｓとなるのではなく、制御信号の立ち下がり時刻ｔｓ０から遅れた時刻ｔｓｎ（図６に示す例ではｔｓ２）で電流値Ｉｓとなる。これに応じて電圧測定部１１で測定される電圧Ｅも、図６（Ｃ）に示すように、制御信号の立ち下がり時刻ｔｓ０に直ちに定常状態の電圧値Ｅｓ（Ｖｂ）となるのではなく、制御信号の立ち下がり時刻ｔｓ０から遅れた時刻ｔｓｎ（図６に示す例ではｔｓ４）で定常状態となる。これは、リチウムイオン二次電池３１が容量成分を含んでいるためであると考えられる。そこで、上述の実施形態では、リチウムイオン二次電池３１を内部抵抗Ｒ１と起電圧Ｓ２との直列回路で表現し、図１に示す充電システム１を図２に示す等価回路モデルＭ１で表現したが、リチウムイオン二次電池３１を、第１内部抵抗Ｒ２と、並列接続の第２内部抵抗Ｒ３及び容量Ｃ０と、起電圧Ｓ２との直列回路で表現し、図１に示す充電システム１を図７（Ａ）に示す等価回路モデルＭ２で表現してもよい。この第１内部抵抗Ｒ２は、例えばリチウムイオン二次電池３１の極構成やその構成材料等に起因する。この第２内部抵抗Ｒ３及び容量Ｃ０は、例えばリチウムイオン二次電池３１の化学反応等に起因する。

この図７（Ａ）に示す等価回路モデルＭ２は、充電装置２の直流電源部１３に対応する定電流定電圧源Ｓ１に、抵抗Ｒ０及び二次電池装置３のリチウムイオン二次電池３１が直列に接続されている。抵抗Ｒ０は、例えば充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２と電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２との接触抵抗や直流電源部１３からリチウムイオン二次電池３１に至るまでの回路パターンによる抵抗等に起因する、直流電源部１３からリチウムイオン二次電池３１に至るまでの外部回路の抵抗である。そして、リチウムイオン二次電池３１は、上述したように、第１内部抵抗Ｒ２と、並列接続の第２内部抵抗Ｒ３及び容量Ｃ０と、起電圧Ｓ２とが直列接続されている。

このような等価回路モデルＭ２では、定電圧定電流源Ｓ１の電圧値をＥ_０、抵抗Ｒ０の抵抗値をＲ_０、第１内部抵抗Ｒ２の抵抗値をＲ_２、第２内部抵抗Ｒ３の抵抗値をＲ_３、容量Ｃ０の容量値をＣ_０、起電圧Ｓ２の電圧値をＥ_ｂとし、定電流定電圧源Ｓから抵抗Ｒ０を介してリチウムイオン二次電池３１へ流れる充電電流Ｉｃの電流をｉ（ｔ）、容量Ｃ０に流れる電流をｉ１（ｔ）、第２内部抵抗Ｒ３に流れる電流をｉ２（ｔ）としてその際の電池電圧をＶｂとすると、式５−１乃至式５−４が成り立つ。
ｉ（ｔ）＝ｉ１（ｔ）＋ｉ２（ｔ） ・・・ （式５−１）
Ｖｂ＝Ｅ_０−Ｒ_０・ｉ（ｔ） ・・・ （式５−２）
Ｖｂ＝Ｅ_ｂ−Ｒ_２・ｉ（ｔ）＋Ｒ_３・ｉ２（ｔ） ・・・ （式５−３）
１／Ｃ_０∫ｉ１（ｔ）ｄｔ＝Ｒ_３−Ｒ_０・ｉ２（ｔ） ・・・ （式５−４）

従って、図７（Ａ）に示す等価回路モデルＭ２は、図７（Ｂ）に示すブロック線図で表現される。図７（Ａ）において、電流ｉ（ｔ）は、インピーダンスＺ１及び減算部Ｓｕｂに入力される。インピーダンスＺ１は、外部抵抗Ｒ０及び第１内部抵抗Ｒ１の直列回路に対応し、外部抵抗Ｒ０の抵抗値Ｒ_０と第１内部抵抗Ｒ２の抵抗値Ｒ_２との和（Ｒ_０＋Ｒ_２）の値を持つ。電流ｉ（ｔ）は、インピーダンスＺ１で電流電圧変換され、（Ｒ_０＋Ｒ_２）・ｉ（ｔ）が加算部ａｄｄに入力される。減算部Ｓｕｂの出力ｉ２（ｔ）は、インピーダンスＺ２に入力される。インピーダンスＺ２は、第２内部抵抗Ｒ３に対応し、第２内部抵抗Ｒ３の抵抗値Ｒ_３の値を持つ。減算部Ｓｕｂの出力ｉ２（ｔ）は、インピーダンスＺ２で電流電圧変換され、Ｒ_３・ｉ２（ｔ）が加算部ａｄｄ及びインピーダンスＺ３に入力される。インピーダンスＺ３は、容量Ｃ０に対応し、容量Ｃ０のインピーダンスｓＣ_０の値を持つ。ｓは、ラプラス変換の演算子である。インピーダンスＺ２の出力Ｒ_３・ｉ２（ｔ）は、インピーダンスＺ３で電圧電流変換され、ｉ１（ｔ）が減算部Ｓｕｂに入力される。減算部Ｓｕｂでは、電流ｉ（ｔ）から電流ｉ１（ｔ）が減算され、電流ｉ２（ｔ）が上述したようにインピーダンスＺ２に入力される。加算部Ａｄｄでは、インピーダンスＺ１の出力（Ｒ_０＋Ｒ_２）・ｉ（ｔ）とインピーダンスＺ２の出力Ｒ_３・ｉ２（ｔ）とが加算され、電圧補正値△Ｖ（＝Ｅ_０−Ｅ_ｂ）を出力する。このように電圧補正値△Ｖは、インピーダンスＺ１、インピーダンスＺ２及びインピーダンスＺ３から成る１次遅れ系の伝達関数Ｚと電流ｉ（ｔ）との積によって表される。

一方、式５−１乃至式５−４から式６が成り立ち、そして、電圧補正値△Ｖは、式７によって表される。
ｉ（ｔ）＝β・ｅ^−α・ｔ＋Ｂ ・・・ （式６）
△Ｖ＝Ｚ・ｉ（ｔ）＝Ｚ・（β・ｅ^−α・ｔ＋Ｂ） ・・・ （式７）
ここで、α、β、Ｂは、定数である。

従って、α、β、Ｂを求めることによって電圧補正値△Ｖを求めることができる。これは、当該充電中における充電電流Ｉｃの電流値よりも小さい電流値Ｉｓの電流Ｉを充電装置２から二次電池装置３へ流しながら電圧測定部１１で電圧Ｅを測定する測定時間ｔｓ中、図８に示すように、当該充電中における充電電流Ｉｃの電流値から段階的に漸次に小さくしながら電圧測定部１１で電圧Ｅを測定することによって逆同定法によりα、β、Ｂを求めることができる。図８（Ａ）に示す例では、測定時間ｔｓが時刻ｔｓ０から時刻ｔｓ１まで、時刻ｔｓ１から時刻ｔｓ２まで、及び、時刻ｔｓ２から時刻ｔｓ３までの３個に区分され、時刻ｔｓ０から時刻ｔｓ１までの時間では、当該充電中における充電電流Ｉｃの電流値よりも小さい第１電流値Ｉｓ１とされ、時刻ｔｓ１から時刻ｔｓ２までの時間では、第１電流値Ｉｓ１よりも小さい第２電流値Ｉｓ２とされ、そして、時刻ｔｓ２から時刻ｔｓ３までの時間では、第２電流値Ｉｓ２よりも小さい第３電流値Ｉｓ３とされる。これに応じて誤差Ｖ_Ｒも段階的に変化している。

このような図７（Ａ）の等価回路モデルＭ２を用いる充電システム１では、充電装置２は、図３に示す処理Ｓ１５乃至処理Ｓ１８及び図４に示す処理Ｓ２７乃至処理Ｓ３０の各処理は、次のように処理される。

即ち、処理Ｓ１５では、充電制御部２１は、まず、電流測定部１４の測定電流Ｉを参照しながら充電電流調整部２７の通電時間を調整することによって、定電流充電中における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｃよりも小さい第１電流値Ｉｓ１の第１電流が充電装置２から充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２及び電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２を介して二次電池装置３へ流れるように直流電源部１３の充電電流調整部２７を制御し、電圧測定部１１から測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘを取得し、これを電池電圧Ｖｂの第１電圧値Ｖｂ１とする。充電制御部２１は、電流測定部１４の測定電流を参照しながら充電電流調整部２７の通電時間を調整することによって、第１電流値Ｉｓ１よりも小さい第２電流値Ｉｓ２の第２電流が充電装置２から充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２及び電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２を介して二次電池装置３へ流れるように直流電源部１３の充電電流調整部２７を制御し、電圧測定部１１から測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘを取得し、これを電池電圧Ｖｂの第２電圧値Ｖｂ２とする。充電制御部２１は、電流測定部１４の測定電流を参照しながら充電電流調整部２７の通電時間を調整することによって、第２電流値Ｉｓ１よりも小さい第３電流値Ｉｓ３の第３電流が充電装置２から充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２及び電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２を介して二次電池装置３へ流れるように直流電源部１３の充電電流調整部２７を制御し、電圧測定部１１から測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘを取得し、これを電池電圧Ｖｂの第３電圧値Ｖｂ３とする。そして、充電制御部２１は、これら第１乃至第３電流値Ｉｓ１、Ｉｓ２、Ｉｓ３並びに測定結果の第１乃至第３電圧値Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｂ３を電源制御部１２における回路モデル生成部２２に通知する（Ｓ１５）。第１乃至第３電流値Ｉｓ１、Ｉｓ２、Ｉｓ３は、充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｃ＞第１電流値Ｉｓ１＞第２電流値Ｉｓ２＞第３電流値Ｉｓ３の関係にあり、この関係の下に、第１の実施形態と同様に、０により近い値であることが好ましい。

処理Ｓ２７も、処理Ｓ１５における「定電流充電中における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｃ」が「定電圧充電中における充電電流Ｉｃの電流値Ｉｃｖ」であることを除き、処理Ｓ１５と同様である。

処理Ｓ１６では、回路モデル生成部２２は、設定電圧値Ｅｔｈを補正するための電圧補正値△Ｖを演算し、この演算した電圧補正値△Ｖを充電制御部２１に通知する。より具体的には、回路モデル生成部２２は、第１乃至第３電流値Ｉｓ１、Ｉｓ２、Ｉｓ３並びに測定結果の第１乃至第３電圧値Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｂ３を式５乃至式７に用いて逆同定法によって式７のインピーダンスＺをそれぞれ演算し、定電流充電の電流値Ｉｃｃを用いて電圧補正値△Ｖ＝Ｚ・Ｉｃｃを演算することによって電圧補正値△Ｖを演算し、この演算した電圧補正値△Ｖを充電制御部２１に通知する。処理Ｓ２８も処理Ｓ１６と同様である。ここで、第１及び第２内部抵抗Ｒ２、Ｒ３並びに容量Ｃ０は、温度依存性を有するが、実測しているので、これらの温度依存性を考慮した上で電圧補正値△Ｖが求められている。

処理Ｓ１７では、充電制御部２１は、現在の設定電圧値Ｅｔｈに電圧補正値△Ｖを加算して新たな設定電圧値Ｅｔｈ（＝Ｅｔｈ＋△Ｖ）を求めることによって設定電圧値Ｅｔｈを補正する。処理Ｓ２９も処理Ｓ１７と同様である。

処理Ｓ１８では、充電制御部２１は、タイマ部２３の初期化を行った後にタイマ部２３に所定時間ｔｎを設定し、タイマ部２３に計時を開始させ、処理を処理Ｓ１２に戻す。処理Ｓ３０も処理Ｓ１８と同様である。

よって、図７の等価回路モデルＭ２を用いる充電システム１では、電源制御部１２は、定電流充電中及び定電圧充電中の少なくとも一方の充電中に、当該充電中における充電電流Ｉｃの電流値よりも小さい互いに異なる第１乃至第３電流値Ｉｓ１、Ｉｓ２、Ｉｓ３の第１乃至第３電流を直流電源部１３から充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２及び電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２を介して二次電池装置３のリチウムイオン二次電池３１へ流すことによって電圧測定部１１で充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２及び電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２を介したリチウムイオン二次電池３１の第１乃至第３電圧Ｅを測定し、第１乃至第３電流の第１乃至第３電流値Ｉｓ１、Ｉｓ２、Ｉｓ３並びに測定結果の第１乃至第３電圧値Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｂ３に基づいて設定電圧値Ｅｔｈを補正して当該充電を行うように直流電源部１３の充電電流調整部２７を制御するものである。

このように処理Ｓ１５乃至処理Ｓ１８及び処理Ｓ２７乃至処理Ｓ３０が実行され、設定電圧値Ｅｔｈが補正される。そして、図７に示す等価回路モデルＭ２に基づく上述の処理では、過渡応答が考慮されているので、図６に示す定常状態の電圧値Ｅｓ（Ｖｂ）となるまで測定する必要がない。このため、図７に示す等価回路モデルＭ２に基づく充電装置２は、図２に示す等価回路モデルＭ１に基づく場合に較べて、測定時間ｔｓを短くすることができる。従って、充電装置３は、リチウムイオン二次電池３１を劣化させることなく、充電時間がさらに短くなるように効率よくリチウムイオン二次電池３１を充電することができる。

ここで、上述したように、図２に示す等価回路モデルＭ１では、式３及び式４に基づいて電圧補正値△Ｖを求める一方で、図７に示す等価回路モデルＭ２では、式５乃至式７に基づいて電圧補正値△Ｖを求めている。このため、図２に示す等価回路モデルＭ１では、情報処理量が図７に示す等価回路モデルＭ２の場合に較べて少ない。一方、図７に示す等価回路モデルＭ２では、過渡応答を考慮しているので、電圧補正値△Ｖが図２に示す等価回路モデルＭ１の場合に較べてより精度よく求めることができる。また、図３に示す定電流充電の動作と図４に示す定電圧充電の動作とを比較すると分かるように、定電流充電の情報処理量は、定電圧充電の場合に較べて少ない。さらに、電源制御部１２がＰＷＭ制御によって充電電流調整部２７の通電時間を制御する場合、ＰＷＭの１周期における通電を遮断する通電遮断時間では、電圧測定部１１で測定される測定電圧Ｅや電流測定部１４で測定される測定電流Ｉには、過渡応答によりリップルが発生する。このリップルは、通電遮断時間が短いほど測定電圧Ｅや測定電流Ｉの変化において支配的である。

このため、上述の実施形態において、充電装置２は、定電流充電中では、図７に示す等価回路モデルＭ２で電圧補正値△Ｖを求め、定電圧充電中では、図２に示す等価回路モデルＭ１で電圧補正値△Ｖを求めるように構成されてもよい。即ち、充電制御部２１は、処理Ｓ１５乃至処理Ｓ１８では、図７に示す等価回路モデルＭ２で電圧補正値△Ｖを求め、処理Ｓ２７乃至処理Ｓ３０では、図２に示す等価回路モデルＭ１で電圧補正値△Ｖを求めるように構成されてもよい。このように構成することによって定電流充電の情報処理量と定電圧充電の情報処理量とを調和させることができ、電源制御部１２のハードウェアの性能、コスト及び電圧補正値△Ｖに要求される精度に対して充電装置２を最適化することができる。

そして、上述の実施形態において、電源制御部１２の情報処理負荷の軽減や充電時間の短縮を図るために、図３の処理Ｓ２０乃至処理Ｓ２２を省略してもよい。即ち、処理Ｓ１９における判断の結果、測定電圧の電圧値Ｅが所定の設定電圧値Ｅｔｈ以上である場合（Ｅｘ≧Ｅｔｈ）には処理Ｓ２３が実行され、一方、測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘが所定の設定電圧値Ｅｔｈ未満である場合（Ｅ＜Ｅｔｈ）には処理が処理Ｓ１２に戻るように充電装置２が構成されてもよい。このように構成することによって上述の図３に示す動作を行う場合に較べて、図３の処理Ｓ２０乃至処理Ｓ２２を省略した分に相当する電源制御部１２の情報処理負荷が軽減され、そして、その分の充電時間が短縮される。

また、上述の実施形態において、所定時間ｔｎは、一定ではなく変化させてもよく、また、各所定時間ｔｎにおける電流値Ｉｓの値は、一定ではなく変化させてもよい。

図９は、設定電圧値の温度特性を示す図である。図９の横軸は、温度Ｔｅｍｐであり、その縦軸は、設定電圧値Ｅｔｈ（Ｔｅｍｐ）である。リチウムイオン二次電池３１（リチウムイオン二次電池セル４１）の設定電圧値Ｅｔｈは、図９に示すように温度Ｔｅｍｐに依存する。設定電圧値Ｅｔｈは、温度Ｔｅｍｐの上昇に伴って緩やかに大きくなる。

このため、上述の実施形態において、充電装置２は、設定電圧値Ｅｔｈを温度Ｔｅｍｐに応じて補正するように構成されてもよい。このように構成することによって温度変化に伴う設定電圧値Ｅｔｈの変化を考慮した設計マージンを少なくすることができる。

このような設定電圧値Ｅｔｈを温度Ｔｅｍｐに応じて補正する充電システム１の構成は、実施形態に係る二次電池装置３に図１に破線で示すように、リチウムイオン二次電池３１の温度Ｔを電池温度Ｔｂとして検出する温度検出部３２と、温度検出部３２で検出した検出結果を出力する共に充電側通信端子Ｔｃ２に接続するための電池側通信端子Ｔｃ１をさらに備え、第１及び第２の実施形態に係る充電装置２に図１に破線で示すように、二次電池装置３の温度検出部３２で検出した検出結果を出力する電池側通信端子Ｔｃ１と接続するための充電側通信端子Ｔｃ２と、充電側温度端子Ｔｃ２から入力された検出結果をＡ／Ｄ変換して電池温度Ｔｂとして電源制御部１２に出力するＡ／Ｄ変換部１６とをさらに備える。温度検出部３２は、例えば、サーミスタ等の温度によってその抵抗値が変化する温度検出素子であり、リチウムイオン二次電池３１に対して温度検出素子が１個設けられてもよく、また複数のリチウムイオン二次電池セル４１に対して温度検出素子が１個設けられてもよく、また個々のリチウムイオン二次電池セル４１に対して温度検出素子が１個設けられてもよい。複数の温度検出素子が設けられている場合には、設定電圧値Ｅｔｈの温度特性が図９に示すように温度の上昇に応じて大きくなるので、各検出温度のうち最低温度が温度検出部３２の出力とされる。

そして、充電制御部２１は、図３及び図４では処理Ｓ１９、処理Ｓ２２、処理Ｓ３２、処理Ｓ３６及び処理Ｓ３７のように、電圧測定部１１で測定した測定電圧Ｅの電圧値Ｅｘと設定電圧値Ｅｔｈとを比較する処理を行う前に、二次電池装置３の温度検出部３２から電池側通信端子Ｔｃ１、充電側通信端子Ｔｃ２及びＡ／Ｄ変換部１６を介して電池温度Ｔｂを取得し、この取得した電池温度Ｔｂに基づいて設定電圧値Ｅｔｈを補正する。

この補正は、例えば、複数の温度範囲ごとに設定電圧値Ｅｔｈを対応させたルックアップテーブルを電源制御部１２に予め記憶させておき、温度検出部３２から取得した電池温度Ｔｂに対応する設定電圧値Ｅｔｈをこのルックアップテーブルから取得することによって行う。このルックアップテーブルは、例えば図９に示す設定電圧値Ｅｔｈの温度特性を複数の温度範囲に区切って、各温度範囲における設定電圧値Ｅｔｈを設定することによって作成される。

また例えば、この補正は、設定電圧値Ｅｔｈの温度特性を示す関数式を電源制御部１２に予め記憶させておき、温度検出部３２から取得した電池温度Ｔｂに対応する設定電圧値Ｅｔｈをこの関数式を用いて演算することによって行う。この関数式は、例えば、設定電圧値Ｅｔｈの温度特性を多項式近似することによって作成される。

このように構成することによって温度変化に伴う設定電圧値Ｅｔｈの変化を考慮した設計マージンを少なくすることができる。そして、温度変化に応じて設定電圧値Ｅｔｈを変更するので、過充電を回避することができ、安全性や信頼性が向上する。

このような充電装置２は、電池式装置における駆動電源として汎用されるリチウムイオン二次電池に対して適用可能であるが、一例として、電動工具の駆動電源として用いられるリチウムイオン二次電池の場合について以下に説明する。

図１０は、実施形態に係る充電装置が適用される充電式電動工具セットの要部を示す外観構成図である。図１１は、電動工具本体の装着部に電池パックが装着された状態を示す図である。図１２は、充電装置の装着孔部に電池パックが装着された状態を示す図である。

図１０において、充電式電動工具セット１００は、充電式ドリルドライバーを構成する電動工具本体１１０と、この電動工具本体１１０に装着される電池パック（二次電池装置）１２０と、この電池パック１２０を充電する充電装置１３０とを備えている。

電動工具本体１１０は、筐体１１１の把持部の内部に形成され、電池パック１２０が取外し自在に装着される装着部１１２と、筐体１１１の内部に配設され、電池パック１２０から電流が供給されることで駆動されるモータ１１３と、筐体１１１の把持部に設けられ、モータ１１３への電流の供給をオンオフ制御するトリガースイッチ１１４と、筐体１１１の先端に設けられ、ドリル歯などが取り付けられる回転部１１５とを備えている。装着部１１２の底部には、モータ１１３に接続された一対の電極端子１１６が取り付けられている。

電池パック（二次電池装置）１２０は、１又は複数のリチウムイオン二次電池セルを備えて構成されるリチウムイオン二次電池１２２等が筐体１２１内に収納された本体部１２３と、本体部１２３の一面側に突出し、電動工具本体１１０の装着部１１２に装着される電極部１２４とを備えている。電極部１２４は、先端部の対向面にリチウムイオン二次電池１２２の電極に接続された一対の電池端子１２５が設けられている。この一対の電池端子１２５は、電動工具本体１１０の装着部１１２に装着された場合に装着部１１２の一対の電極端子１１６が圧接されるようになっている。また、図１１に、電動工具本体１１０の装着部１１２に電池パック１２０が装着された状態を示している。

充電装置１３０は、内部に直流電源部や電源制御部等を構成する回路ブロック１３１が設けられ、上面側に電池パック１２０の電極部１２４が取外し自在に装着される装着孔部１３２が設けられている。この装着孔部１３２内部の対向位置に一対の充電端子１３３（一方のみ図示）が設けられており、電池パック１２０の電極部１２４が装着された場合にその一対の電池端子１２５に装着孔部１３２の一対の充電端子１３３が圧接されるようになっている。また、図１２に、充電装置１３０の装着孔部１３２に電池パック１２０が装着された状態を示している。

なお、電池温度Ｔｂを検出する場合には、破線で示すように、リチウムイオン二次電池１２２の温度を電池温度Ｔｂとして検出する温度検出部１２７（不図示）で検出した検出結果を出力する電池側通信端子１２６が電極部１２４の先端部に設けられてもよく、これに応じて、装着孔部１３２内部に充電側通信端子１３４（不図示）が設けられてもよく、電池パック１２０の電極部１２４が装着された場合にその電池側通信端子１２６に装着孔部１３２の充電側通信端子１３４が圧接されるように構成されてもよい。

ここで、充電装置１３０が図１に示す充電装置２に対応し、回路ブロック１３１が図１に示す電圧測定部１１、電源制御部１２、直流電源部１３及び電流測定部１４に対応し、充電端子１３３が図１に示す充電端子Ｔｓ１、Ｔｓ２に対応する。また、電池パック１２０が図１に示す二次電池装置３に対応し、リチウムイオン二次電池１２２が図１に示すリチウムイオン二次電池３１に対応し、電池端子１２５が図１に示す電池端子Ｔｂ１、Ｔｂ２に対応する。なお、電池温度Ｔｂを検出する場合であって電池側通信端子１２６及び充電側通信端子１３４を備える場合では、充電側通信端子１３４が図１に示す充電側通信端子Ｔｃ２に対応し、電池側通信端子１２６が図１に示す電池側通信端子Ｔｃ１に対応する。

このように、充電装置１３０に電池パック１２０が装着されて両者が回路接続されることで、充電装置１３０は、上述のように電池パック１２０を定電流−定電圧で充電する。このため、電池パック１２０のリチウムイオン二次電池１２２を劣化させることなく、充電時間が短くなるように効率よくリチウムイオン二次電池３１を充電することができる。

また、実施形態に係る充電装置２が電動工具、電気剃刀、携帯電話及びノート型パーソナルコンピュータ等の様々な電気機器に組み込まれて構成されてもよい。このように構成された場合でも、充電装置２が上述のように電池パック１２０を定電流−定電圧で充電することによって、電池パック１２０のリチウムイオン二次電池１２２を劣化させることなく、充電時間が短くなるように効率よくリチウムイオン二次電池３１を充電することができる。

実施形態に係る充電装置の構成を示す図である。 実施形態に係る充電システムの等価回路モデルを示す図である。 実施形態に係る充電装置の定電流−定電圧充電の動作を示すフローチャート（その１）である。 実施形態に係る充電装置の定電流−定電圧充電の動作を示すフローチャート（その２）である。 定電流−定電圧充電における電流及び電圧の時間的変化を示す図である。 充電電流の変動と充電電圧との関係を示す図である。 実施形態に係る充電システムの容量を考慮した等価回路モデル及びブロック線図を示す図である。 電圧補正値△Ｖを求める場合の電流値Ｉｓを説明するための図である。 設定電圧値の温度特性を示す図である。 実施形態に係る充電装置が適用される充電式電動工具セットの要部を示す外観構成図である。 電動工具本体の装着部に電池パックが装着された状態を示す図である。 充電装置の装着孔部に電池パックが装着された状態を示す図である。 リチウムイオン二次電池の充電特性を示す図である。 背景技術に係る充電システムの構成を示すブロック図である。 リチウムイオン二次電池に対する充放電の状態監視を充電装置側で行う場合におけるリチウムイオン二次電池の充電特性を示す図である。

符号の説明

１ 充電システム
２ 充電装置
３ 二次電池装置
１１ 電圧測定部
１２ 電源制御部
１３ 直流電源部
１４ 電流測定部
１６ アナログ／ディジタル変換部
２１ 充電制御部
２２ 回路モデル生成部
２３ タイマ部
２４ 制御データ記憶部
３１ リチウムイオン二次電池
３２ 温度検出部
４１ リチウムイオン二次電池セル

Claims (8)

1. 充電対象のリチウムイオン二次電池を、前記リチウムイオン二次電池の電池電圧が設定電圧値に達するまでは定電流充電を行って、前記リチウムイオン二次電池の電池電圧が前記設定電圧値に達した後は前記リチウムイオン二次電池の充電電流が設定電流値に達するまで前記リチウムイオン二次電池の電池電圧が前記設定電圧値を実質的に越えない充電電流で定電圧充電を行う充電装置において、
   前記リチウムイオン二次電池を充電する電力を供給する電源部と、
   前記リチウムイオン二次電池の電圧を測定する電圧測定部と、
   前記リチウムイオン二次電池へ流れる電流を測定する電流測定部と、
   前記定電流充電中及び前記定電圧充電中の少なくとも一方の充電中に、該充電中における充電電流の電流値よりも小さい互いに異なる複数の電流値の電流を前記電源部から前記リチウムイオン二次電池へそれぞれ流すことによって前記電圧測定部で前記リチウムイオン二次電池の複数の電圧を測定し、前記複数の電流値及び前記測定結果の複数の電圧値に基づいて、前記電源部で前記リチウムイオン二次電池を充電する回路を、前記電源部、前記回路のインピーダンス及び前記リチウムイオン二次電池の起電圧が直列に接続された回路モデルで表現した場合の前記回路のインピーダンスを求め、求めた前記回路のインピーダンスに基づいて前記設定電圧値を補正して前記充電を行うように前記電源部を制御する制御部とを備えること
   を特徴とする充電装置。
2. 前記回路のインピーダンスは、前記電源部から前記リチウムイオン二次電池に至るまでの外部回路の外部抵抗と前記リチウムイオン二次電池の内部インピーダンスとの直列接続であること
   を特徴とする請求項１に記載の充電装置。
3. 前記リチウムイオン二次電池の内部インピーダンスは、抵抗であること
   を特徴とする請求項２に記載の充電装置。
4. 前記リチウムイオン二次電池の内部インピーダンスは、第１抵抗と、並列接続の第２抵抗及び容量との直列接続であること
   を特徴とする請求項２に記載の充電装置。
5. 前記定電流充電中における前記リチウムイオン二次電池の内部インピーダンスは、第１抵抗と、並列接続の第２抵抗及び容量との直列接続であり、
   前記定電圧充電中における前記リチウムイオン二次電池の内部インピーダンスは、抵抗であること
   を特徴とする請求項２に記載の充電装置。
6. 前記リチウムイオン二次電池の電池温度に応じて前記設定電圧値を補正する設定電圧補正部をさらに備えること
   を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の充電装置。
7. リチウムイオン二次電池を備える二次電池装置と、前記リチウムイオン二次電池を充電する充電装置とを備える充電システムにおいて、
   前記充電装置は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の充電装置であること
   を特徴とする充電システム。
8. 請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の充電装置が組み込まれた電気機器。

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