JP2010148277A

JP2010148277A - 充電装置

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Publication number: JP2010148277A
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Inventors: Akira Fukushima; 朗福島
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Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-07-01
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Abstract

【課題】直列に接続された複数の二次電池セルの構成を有する電池パックを充電可能な最大電圧で充電する。
【解決手段】電池パック１００は、内包された二次電池セル１０１に加わる電圧に応じて、二次電池セル１０１に流れる充電電流を遮断する遮断回路１０３を備え、充電装置２００において充電電流が遮断されたと判定された場合、充電装置２００が電池パックを充電するために出力する電圧を下げるように設定し、再び充電処理を行うようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電池パックを充電する充電装置及び当該充電装置を有する充電システムに関する。

従来、ビデオカメラや携帯電話等の電源として、繰り返し充電可能な二次電池が使われている。そして、近年では、これらの携帯機器の小型化が進む一方、液晶パネルなどの大型化によって、より大容量で小型の電池が要望されている。そこで、近年この種の携帯機器の電源としてエネルギー密度が高く且つ軽量なリチウムイオン電池が用いられるようになってきた。更に、機器によっては複数個の電池セルを直列に接続したリチウムイオン電池（セルパック）を用いるものがある。

このようなリチウムイオン電池パックを充電する充電システムにおいて、充電装置によって電池パックが過充電になるまで充電された場合、リチウムイオン電池には高い電圧が加えられるので、電池セルの性能の劣化や充電の安全性を損失する恐れがあった。これを防止するため、リチウムイオン電池に加わるリチウムイオン電池の電圧が一定の電圧を超えた場合、二次電池を保護するために電池パックの充電を停止させる保護回路が設けられていた。保護回路はリチウムイオン電池の保護のために、各電池セルに加わる各電池電圧を検出し、いずれか一つの電池電圧が所定電圧を超えた場合、電池パックの充電を停止させるように動作する。

また、充電装置は、リチウムイオン電池を充電する際、電池セルの負担を軽くするよう電池セルの電池電圧が所定電圧に上昇するまで定電流で充電した後、各電池電圧が所定電圧を超えないように定電圧で充電する定電流定電圧充電方式が知られている。（例えば、特許文献１参照）
特開平１０−１５０７２１号公報

このような充電システムにおいて、充電装置によって電池パックの充電が行われる際、各電池セルには同じ充電電流が流れ、電池セルが全て同じ電気特性を持つものであれば、充電電流によって各電池セルの電池電圧は同一に上昇し、充電される。

しかしながら、充放電に伴う電池セルの劣化、または電池セルの計時的変化や誤差等によって、各電池セルの電気特性にはばらつきが生じることが考えられる。

このように全ての電池セルの電気特性が同一ではない場合、同じ充電電流によって充電されたとしても、電池電圧の上昇が早い電池セルと電池電圧の上昇が遅い電池セルとが生じ、各電池セルの電池電圧の値には高低差ができる。

そのため、何れかの電池セルの電池電圧が他の電池セルより先に所定電圧を超えてしまい、他の電池セルの電池電圧が所定電圧に十分達していなかったとしても、保護回路によって電池パックの充電が停止されてしまうことになる。

このように、保護回路によって電池パックの充電が停止されることなく、各電池セルの電気特性のばらつきによる電池パックの充電の停止を防ぐためには、充電装置が電池パックを充電する際に出力する充電電圧を下げる必要がある。この場合、充電装置は出力する充電電圧を全ての電池セルの電池電圧が所定電圧に対して余裕を持った低い電圧で電池パックの充電を行えるように設定しなければならない。

また、近年では電池パックの大容量化が進んでおり、充電時に一層の安全性を確保するため、保護回路の動作電圧を低く設定することが検討されている。

上記のことを考慮して充電装置の充電電圧を設定し、電池パックの充電を行った場合、電池パックに対して充電装置は充電可能な最大の充電電圧で充電を行うことができず、全ての電池セルを最大容量まで充電することができないという問題があった。

本発明は、充電装置が充電可能な最大電圧で電池パックを充電するようにすることを目的とする。

本発明に係る充電装置は、直列に接続された複数の二次電池セルを含む電池パックを充電する充電装置であって、前記電池パックを充電するための電力を発生させる電源手段と、一定の電圧を出力するように前記電源手段を制御することにより、前記電池パックを充電する充電制御手段と、前記二次電池セルに流れる充電電流が遮断されたことを検知する検知手段とを有し、前記充電制御手段は、前記検知手段の出力に応じて、前記電源手段の出力電圧を下げるように前記電源手段を制御して、前記電池パックを充電することを特徴とする。

また、本発明に係る充電システムは、電池パックを充電する充電システムであって、直列に接続された複数の二次電池セルと、各二次電池セルに加わる電圧に応じて前記二次電池セルに流れる充電電流を遮断する前記遮断手段とを有する電池パックと、前記電池パックを充電するための電力を発生させる電源手段と、一定の電圧を出力するように前記電源手段を制御することにより、前記電池パックを充電する充電制御手段と、前記充電電流が遮断されたことを検知する検知手段とを有し、前記充電制御手段は、前記検知手段の出力に応じて、前記電源手段の出力電圧を下げるように前記電源手段を制御して、前記電池パックを充電することを特徴とする充電装置とを有することを特徴とする。

本発明によれば、電池パックを充電可能な最大電圧で充電することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも一例であって、必ずしも以下に示す実施形態に限定されるものではない。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る充電システムの概略構成の一例を示す図であり、電池パック１００と充電装置２００とを含む。充電装置２００は充電装置２００に装着された電池パック１００を充電することができる。図２は図１に示した充電システムの電池パック１００及び充電装置２００の一例を示すブロック図である。以下これらについて詳細に説明する。

＜電池パック＞
電池パック１００は、二次電池１０１、保護回路１０２、遮断回路１０３を有する。充電装置２００に電池パック１００が装着され、充電が開始された場合、電池パック１００に内包されている二次電池１０１は定電流定電圧充電方式で充電される。

また、電池パック１００は充電装置２００に接続するための端子を有しており、＋（プラス）端子１０４と−（マイナス）端子１０５は、充電装置２００の＋端子２０９と−端子２１０とに接続されることによって、電池パック１００は充電装置２００に装着される。

二次電池１０１は電池パック１００に内包されており、二次電池１０１はリチウムイオン電池等の二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂを有している。二次電池１０１の有している二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂは図２に示すように２つ直列に接続されている。

なお、二次電池セルの個数は二次電池セル１０１Ａと１０１Ｂのように２個の電池セルに限定されるものではなく、３個以上の二次電池セルを直列に接続してものであっても良い。

また、二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂはリチウムイオン電池等の非水溶媒系二次電池やニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池、ニッケル水素（Ｎｉ−Ｈ）電池、リチウム電池等の二次電池セルであってもよい。

保護回路１０２は、＋端子１０４の電圧情報、−端子１０５の電圧情報及び二次電池セル１０１Ａと二次電池セル１０１Ｂとの接続点の中間電圧情報を取得し、二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂの端子に加わる各バッテリー電圧を常に検知する。また、保護回路１０２は二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂの各バッテリー電圧と所定電圧とを比較して、その比較結果に応じて遮断回路１０３を制御するように動作する。なお、所定電圧の値として実施形態１ではこの値を「４．２２Ｖ±０．０３Ｖ」と設定している。

遮断回路１０３はＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄｅｆｆｅｃｔｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等によって構成された回路であり、遮断回路１０３の一端は二次電池１０１と接続され、他の一端は−端子１０５に接続されている。遮断回路１０３は保護回路１０２によって制御され、二次電池１０１と−端子１０５とを接続したり、遮断したりと動作する。

保護回路１０２によって二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂのうち少なくとも一方のバッテリー電圧が所定電圧を超えたと判定された場合、遮断回路１０３は保護回路１０２によってＯＦＦ（非導通状態）になるように制御される。この場合、遮断回路１０３は二次電池１０１と−端子１０５とを遮断するように動作する。これによって、電池パック１００の二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂに流れる充電電流は遮断され、電池パック１００の充電は停止されるので、二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂに過電流が流れるのを防ぐことができる。

また、保護回路１０２によって二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂの双方のバッテリー電圧が所定電圧以下であると判定された場合、遮断回路１０３は保護回路１０２によってＯＮ（導通状態）になるように制御される。この場合、遮断回路１０３は二次電池１０１と−端子１０５とを接続するように動作する。これによって充電電流が二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂに流れるように動作する。

＋端子１０４及び−端子１０５は電池パック１００を外部装置と接続するための外部接続端子である。＋端子１０４及び−端子１０５は電池パック１００を充電する際には、充電装置２００の接続端子と接続され、充電装置２００の接続端子を介して充電装置２００から電力を充電する。また、＋端子１０４及び−端子１０５は電池パック１００から電力を放電する際には、電力を供給する供給先である外部装置の接続端子と接続され、外部装置の接続端子を介して電力を放電する。

＜充電装置２００＞
充電装置２００は、ＡＣ入力部２０１、電源回路２０２、電流検知部２０３、電圧検知部２０４、充電制御部２０５、充電検知部２０６、タイマー２０７、表示部２０８を有する。充電装置２００は電池パック１００が装着された場合、電池パック１００を定電流定電圧充電方式で充電することができる。

また、充電装置２００は電池パック１００を装着するための端子を有しており、＋（プラス）端子２０９と−（マイナス）端子２１０は、各々の端子が電池パック１００の＋端子１０４と−端子１０５に接続されることによって、電池パック１００は装着される。

ＡＣ入力部２０１は商用交流電源に接続され、供給された商用交流電源の電力を整流し、充電装置２００に適する電力に変換する。ＡＣ入力部２０１によって交流電力から変換された直流電力は電源回路２０２に供給される。

電源回路２０２はＡＣ入力部２０１から供給される直流電力を制限し、電池パック１００を充電するための電力を発生させることができ、充電制御部２０５による制御に応じて電池パック１００に一定の電流や一定の電圧を出力する。

電流検知部２０３は、＋端子２０９に流れる電流を検知して、充電制御部２０５及び充電検知部２０６に出力する。なお、電池パック１００が充電装置２００に装着されている場合は、＋端子２０９に流れる電流は、充電装置２００によって充電される電池パック１００の二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂに流れる充電電流として検知することができる。

電圧検知部２０４は、＋端子２０９と−端子２１０間の端子電圧を検知して、充電制御部２０５に出力する。なお、電池パック１００が充電装置２００に装着されている場合は、＋端子２０９と−端子２１０間の端子電圧は、充電装置２００によって充電される電池パック１００の充電電圧として検知することができる。

充電制御部２０５は、二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂに加わる各バッテリー電圧が所定電圧を超えないようにするために電池パック１００に電源回路２０２が出力する電流値及び電圧値を設定する。また、充電制御部２０５は電流検知部２０３によって検知された充電電流及び電圧検知部２０４によって検知された充電電圧を監視しつつ、定電流定電圧充電方式で電池パック１００の充電を行うように電源回路２０２を制御する。

また、充電制御部２０５は充電検知部２０６やタイマー２０７、表示部２０８に指示を出して、各部の動作を制御することができる。また、充電装置２００の各部は各々の動作によって得られた情報等を充電制御部２０５に供給する。

充電検知部２０６は、電流検知部２０３によって検知された充電電流に応じて、充電の際に、電池パック１００の充電状態を検知する検知処理を行う。電池パック１００の状態として、充電状態、満充電状態、遮断状態の３つの状態があり、検知された充電電流の値が以下に示すような場合、充電電流に応じて電池パック１００の状態を判定する。
充電状態：充電電流≧８０ｍＡ
満充電状態：８０ｍＡ＞充電電流≧１０ｍＡ
遮断状態：１０ｍＡ＞充電電流
充電状態とは、二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂに加わる各バッテリー電圧が所定電圧「４．２２Ｖ±０．０３Ｖ」に達していない場合の電池パック１００の状態である。

満充電状態とは、二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂのうち少なくとも一方のバッテリー電圧が所定電圧「４．２２Ｖ±０．０３Ｖ」に達した場合の電池パック１００の状態である。なお、充電状態及び満充電状態においては、遮断回路１０３によって二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂに流れる充電電流は遮断されない。遮断状態とは、二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂのうち少なくとも一方のバッテリー電圧が所定電圧「４．２２Ｖ±０．０３Ｖ」を超えた場合の電池パック１００の状態である。なお、遮断状態においては、遮断回路１０３によって二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂに流れる充電電流は遮断される。

また、充電検知部２０６は検知した電池パック１００の状態を示す情報を充電制御部２０５に出力する。なお、充電検知部２０６によって検知される電池パック１００の状態として、充電状態、満充電状態、遮断状態の３つの状態を挙げたが、これに限られることなく、電池パック１００の充電の方法に応じて変更してもよい。また、実施形態１では電池パック１００の状態の判定として、充電電流の値を上記のように設定したが、これに限られることなく、電池パック１００や充電装置２００の設定に応じて変更してもよい。

また、充電検知部２０６は、電圧検知部２０４によって検知された充電電圧に応じて、電池パック１００の充電も制御する。

タイマー２０７は充電制御部２０５の指示に応じて充電装置２００内の各部の動作時間や休止時間、経過時間等を計測する。

表示部２０８はＬＥＤやＬＣＤ等の表示器によって構成され、充電制御部２０５の指示に応じて電池パック１００の充電状態を表示する。また、電池パック１００の充電状態以外に充電電流の値や充電電圧の値等の情報や所定のアイコンを表示しても良い。

＋端子２０９及び−端子２１０は充電装置２００を電池パック１００と接続するための外部接続端子である。＋端子２０９及び−端子２１０は電池パック１００を充電する際には、充電装置２００の接続端子と接続され、電池パック１００の接続端子を介して充電装置２００から二次電池１０１に電力を供給する。
＜充電装置２００に装着された電池パック１００を充電する充電処理＞
次に、図１、図２及び図３を参照し、実施形態１に係る充電システムにおける充電処理を説明する。図３は実施形態１に係る充電装置２００が充電装置２００に装着された電池パック１００を充電する際に行われる充電処理の一例を示すフローチャートである。図３のフローチャートが示す処理は、電池パック１００と充電装置２００とが各々の端子によって接続されている状態にあるときに実行される処理である。なお、このフローチャートにおいて、二次電池１０１と電池パック１００の−端子１０５とが遮断回路１０３によって接続されている状態であることを想定する。

ステップＳ３０１において、充電制御部２０５は、電源回路２０２の電流値を「７００ｍＡ±５０ｍＡ」と設定する。電源回路２０２は設定された値に応じて直流電力を制限して出力し、定電流制御による充電を開始する。充電の開始と共に、電流検知部２０３は充電電流の検知を、電圧検知部２０４は充電電圧の検知を開始する。充電制御部２０５は電流検知部２０３によって検知された充電電流が充電制御部２０５によって設定された電源回路２０２の電流値を超えないように常に監視をする。この場合、本フローチャートはステップＳ３０１からステップＳ３０２に進む。

なお、ステップＳ３０１において、充電制御部２０５は、電池パック１００の充電電圧が「８．４Ｖ±０．１Ｖ」を超えないように電池パック１００を充電するために電池パック１００に出力する電流を設定する必要がある。電池パック１００の充電電圧は二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂの各バッテリー電圧の合計電圧となるため、各バッテリー電圧の上限値が「４．２５Ｖ」である場合、充電電圧が上限値である「８．５Ｖ」を超えないように定電流で制御しなければならない。

また、充電制御部２０５によって設定される電流値は、電池パック１００の充電電圧が各バッテリー電圧の上限値の合計電圧を超えないように電池パック１００の充電を制御できる値であれば電流値「７００ｍＡ±５０ｍＡ」に限られない。

ステップＳ３０２において、充電検知部２０６は電圧検知部２０４によって検知された電池パック１００の充電電圧が「８．４Ｖ±０．１Ｖ」に達したか否かを判定する。充電検知部２０６によって、電池パック１００の充電電圧が「８．４Ｖ±０．１Ｖ」に達したと判定された場合、本フローチャートはステップＳ３０２からステップＳ３０３に進む。充電検知部２０６によって、電池パック１００の充電電圧が「８．４Ｖ±０．１Ｖ」に達していないと判定された場合、本フローチャートはステップＳ３０２からステップＳ３０１に戻る。

ステップＳ３０３において、充電制御部２０５は電池パック１００を定電流制御による充電から定電圧制御による充電に切り換え、電源回路２０２を制御して電池パック１００の定電圧充電処理を行う。定電圧充電処理を実行した後、充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が満充電状態であると判定された場合、充電制御部２０５は定電圧充電処理を終了させ、電源回路２０２を制御して電池パック１００の充電を停止させる。この場合、本フローチャートは終了し、充電処理は終了する。なお、定電圧充電処理とは、充電装置２００が一定の電圧を電池パック１００に出力しながら充電を行う処理である。

＜充電装置２００に装着された電池パック１００の定電圧充電処理＞
次に、図１、図２及び図４を参照し、実施形態１に係る充電システムにおける定電圧充電処理を説明する。図４は実施形態１に係る充電装置２００が充電装置２００に装着された電池パック１００を充電する際に行われる定電圧充電処理の一例を示すフローチャートである。

図４のフローチャートが示す処理は、電池パック１００と充電装置２００とが各々の端子によって接続されている状態にあるときに実行される処理である。なお、このフローチャートにおいて、二次電池１０１と電池パック１００の−端子１０５とは遮断回路１０３によって接続されている状態であることを想定する。また、電流検知部２０３による充電電流の検知及び電圧検知部２０４による充電電圧の検知がされていることを想定する。

ステップＳ４０１において、充電制御部２０５は、電源回路２０２の電圧値（出力電圧）を「８．４Ｖ±０．１Ｖ」と設定する。電源回路２０２は設定された値に応じて直流電力を制限して出力し、定電圧制御による充電を開始する。この場合、本フローチャートはステップＳ４０１からステップＳ４０２に進む。なお、実施形態１では電池パック１００の充電電圧の上限値は「８．５Ｖ」となるので、ステップＳ４０１において、充電制御部２０５が設定する電圧値を「８．４Ｖ±０．１Ｖ」と設定する。

ステップＳ４０２において、充電検知部２０６は電流検知部２０３によって検知された充電電流により電池パック１００の状態を検知する。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が充電状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ４０２からステップＳ４０１に戻る。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が満充電状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ４０２からステップＳ４１１に進む。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が遮断状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ４０２からステップＳ４０３に進む。

ステップＳ４０３において、充電制御部２０５は電源回路２０２の電圧値を「０Ｖ」になるように設定し、電源回路２０２に電池パック１００への出力を停止させる。電源回路２０２は設定された電圧値「０Ｖ」に電圧を下げるように制限し、電池パック１００の充電を停止させる。このように、充電制御部２０５が電源回路２０２に電池パック１００への出力を停止させ、電池パック１００の充電を停止させる処理を充電停止処理とする。また、充電制御部２０５はタイマー２０７に指示を出して、電池パック１００の充電が停止してから経過した時間を計測させる。この場合、本フローチャートはステップＳ４０３からステップＳ４０４に進む。

ステップＳ４０４において、充電制御部２０５はタイマー２０７によって計測された経過時間Ｔの情報を受け取り、経過時間Ｔが５分に達したか否かを判定する。充電制御部２０５によって経過時間Ｔが５分に達したと判定された場合、充電制御部２０５は充電停止処理を解除する。この場合、本フローチャートはステップＳ４０４からステップＳ４０５に進む。

充電制御部２０５によって経過時間Ｔが５分に達していないと判定された場合、本フローチャートはステップＳ４０４からステップＳ４０４に戻る。経過時間Ｔが５分に達するまでの間、充電制御部２０５は充電停止処理を続行する。

このように、経過時間Ｔが５分に達するまでの間、充電停止処理を実行し続けたのは、再び電池パック１００を充電するためには、二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂのバッテリー電圧を所定電圧以下に下げる必要があったからである。また、電池パック１００の充電が停止された後、瞬時にバッテリー電圧は放電電圧に変化するわけではなく、徐々に電圧値が下がっていくため、充電検知部２０６が電池パック１００の状態を誤判定しないように十分に充電の停止時間を設ける必要がある。経過時間Ｔが所定時間として５分に達するまでの間、充電停止処理を実行したが、経過時間Ｔは充電検知部２０６が電池パック１００の状態を誤判定しない程度にバッテリー電圧が下がる時間であれば良く、これに限られない。

ステップＳ４０５において、充電制御部２０５は、電源回路２０２の電圧値を、「８．４Ｖ±０．１Ｖ」から所定値０．１Ｖ下げて「８．３Ｖ±０．１Ｖ」に設定する。電源回路２０２は設定された値に応じて、直流電力を制限し、充電を開始する。この場合、本フローチャートはステップＳ４０５からステップＳ４０６に進む。

ステップＳ４０６において、充電検知部２０６は電池パック１００の状態を検知する。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が充電状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ４０６からステップＳ４０５に戻る。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が満充電状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ４０６からステップＳ４１１に進む。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が遮断状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ４０６からステップＳ４０７に進む。

ステップＳ４０７において、充電制御部２０５は充電停止処理を行い、タイマー２０７に指示を出して、電池パック１００が充電を停止してから経過した時間を計測させる。この場合、本フローチャートはステップＳ４０７からステップＳ４０８に進む。

ステップＳ４０８において、充電制御部２０５はタイマー２０７に計測された経過時間Ｔが５分に達したか否かを判定する。充電制御部２０５によって経過時間Ｔが５分に達したと判定された場合、充電制御部２０５は充電停止処理を解除する。この場合、本フローチャートはステップＳ４０８からステップＳ４０９に進む。充電制御部２０５によって経過時間Ｔが５分に達していないと判定された場合、本フローチャートはステップＳ４０８からステップＳ４０８に戻る。

ステップＳ４０９において、充電制御部２０５は、電源回路２０２の電圧値を「８．３Ｖ±０．１Ｖ」から０．１Ｖ下げて「８．２Ｖ±０．１Ｖ」に設定する。電源回路２０２は設定された値に応じて充電を開始する。この場合、本フローチャートはステップＳ４０９からステップＳ４１０に進む。

ステップＳ４１０において、充電検知部２０６は電池パック１００の状態を検知する。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が充電状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ４１０からステップＳ４０９に戻る。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が満充電状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ４１０からステップＳ４１１に進む。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が遮断状態であると判定された場合、充電制御部２０５は表示部２０８に電池パック１００の充電が遮断されたことを示す文字データやアイコン等を表示させる。この場合、本フローチャートはステップＳ４１０からステップＳ４１２に進む。

ステップＳ４１１において、充電制御部２０５は表示部２０８に電池パック１００の充電が終了したことを示す文字データやアイコン等を表示させる。この場合、本フローチャートはステップＳ４１１からステップＳ４１２に進む。

ステップＳ４１２において、充電制御部２０５は電源回路２０２に電力の出力を停止するように指示を出して定電圧充電処理を終了させる。この場合、本フローチャートは終了する。

以上のように、充電装置２００は保護回路１０２により充電電流が遮断された場合であっても、電池パック１００へ電圧の出力を所定時間停止させた後、電池パック１００に出力する電圧を下げて、再び、二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂを充電することができる。そのため、充電装置２００は、充電電流が遮断したことを検知した場合、充電電圧を所定値下げて再び充電処理を繰り返し行うことによって、充電電圧を下げ過ぎることなく、二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂを充電するのに適した電圧に設定することができる。

したがって、充電装置２００は、二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂを充電可能である最大電圧で充電することができるようになる。

また、充電電流が遮断された場合、充電装置２００は電池パック１００に所定時間出力を行わないようにすることで、一旦判定された電池パック１００の充電状態を重複して検知することを防止することができる。

なお、充電装置２００は、電池パック１００への出力を所定時間停止した後、再び充電処理を開始する場合、電圧値を所定値０．１Ｖ下げて再設定しているが、所定値をこれ以外の値とすることも可能である。

なお、実施形態１では、バッテリー電圧の所定電圧としてこの値を「４．２２Ｖ±０．０３Ｖ」と設定しているが、所定電圧の値はこの値に限られず、二次電池を安全に充電できる値であれば良い。

また、実施形態１では、充電電流が遮断したことを検知すると、充電電圧を下げて充電を再開するという処理を２回繰り返した。しかし、これに限らず、充電装置２００はｎ回（ｎは１以上の整数）充電電圧を下げて充電を再開する処理を繰り返し行うようにしてもよい。

この場合、再設定時に下げる所定値の値が小さいほどより最適な充電電圧で充電することが可能となる。一方、セル間のばらつきが大きい場合には、保護回路が動作しなくなるまでに充電電圧の再設定回数が多くなることが考えられる。

また、定電圧充電処理を行う際、充電制御部２０５によって設定される電圧は、「８．４Ｖ±０．１Ｖ」、「８．３Ｖ±０．１Ｖ」、「８．２Ｖ±０．１Ｖ」に限られない。充電制御部２０５によって設定される電圧値は、二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂの各バッテリー電圧が所定電圧を超えないように充電可能な電圧に設定すれば良く、所定電圧の値に応じて、変更しても良いものとする。

［実施形態２］
次に、図１、図２及び図５を参照し、実施形態２に係る充電システムにおける定電圧充電処理を説明する。実施形態２では、実施形態１と共通する部分についてはその説明を省略し、実施形態１と異なる部分を説明する。

＜充電装置２００に装着された電池パック１００の定電圧充電処理＞
図５は実施形態２に係る充電装置２００が充電装置２００に装着された電池パック１００を充電する際に行われる定電圧充電処理の一例を示すフローチャートである。図５のフローチャートが示す処理は、充電装置２００と電池パック１００とが各々の端子によって接続状態にあるときに実行される処理である。なお、このフローチャートにおいて、二次電池１０１と電池パック１００の−端子１０５とは遮断回路１０３によって接続された状態であることを想定する。また、電流検知部２０３による充電電流の検知及び電圧検知部２０４による充電電圧の検知がされていることを想定する。

ステップＳ５０１において、充電制御部２０５は、電源回路２０２の電圧値を「８．４Ｖ±０．１Ｖ」と設定する。電源回路２０２は設定された値に応じて、直流電力を制限し、定電圧制御による充電を開始する。この場合、本フローチャートはステップＳ５０１からステップＳ５０２に進む。なお、実施形態２も実施形態１と同様に電池パック１００の充電電圧の上限値は「８．５Ｖ」となるので、ステップＳ５０１において、充電制御部２０５が設定する電圧値を「８．４Ｖ±０．１Ｖ」と設定する。

ステップＳ５０２において、充電検知部２０６は充電検知部２０６によって検知された充電電流により電池パック１００の状態を検知する。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が充電状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ５０２からステップＳ５０１に戻る。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が満充電状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ５０２からステップＳ５１１に進む。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が遮断状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ５０２からステップＳ５０３に進む。

ステップＳ５０３において、充電検知部２０６が電池パック１００の状態が遮断状態であると判定した場合、充電制御部２０５は充電検知部２０６に電池パック１００の状態を検知する動作を停止させる指示を出して充電検知部２０６を停止させる。この充電検知部２０６を停止させるように充電制御部２０５が充電検知部２０６の検知制御する処理を検知停止処理とする。また、充電制御部２０５はタイマー２０７に指示を出して、電池パック１００の状態が遮断状態であると判定されてから経過した時間を計測させる。この場合、本フローチャートはステップＳ５０３からステップＳ５０４に進む。

ステップＳ５０４において、充電制御部２０５は、電源回路２０２の電圧値を「８．４Ｖ±０．１Ｖ」から０．１Ｖ下げて「８．３Ｖ±０．１Ｖ」に設定する。
電源回路２０２は設定された電圧値に応じて直流電力を制限して出力し、充電を開始する。この場合、本フローチャートはステップＳ５０４からステップＳ５０５に進む。

ステップＳ５０５において、充電制御部２０５はタイマー２０７によって計測された経過時間Ｔの情報を受け取り、経過時間Ｔが所定時間として５分に達したか否かを判定する。充電制御部２０５によって経過時間Ｔが５分に達したと判定された場合、充電制御部２０５は、検知停止処理を解除して充電検知部２０６の動作を開始させる。この場合、本フローチャートはステップＳ５０５からステップＳ５０６に進む。充電制御部２０５によって経過時間Ｔが５分に達していないと判定された場合、本フローチャートはステップＳ５０５からステップＳ５０５に戻る。経過時間Ｔが５分に達するまでの間、充電検知部２０６は検知停止処理を実行し続ける。

ステップＳ５０６において、充電検知部２０６は電流検知部２０３によって検知された充電電流により電池パック１００の状態を検知する。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が充電状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ５０６からステップＳ５０４に戻る。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が満充電状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ５０６からステップＳ５１１に進む。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が遮断状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ５０６からステップＳ５０７に進む。

ステップＳ５０７において、充電検知部２０６が電池パック１００の状態が遮断状態であると判定した場合、充電制御部２０５は検知停止処理を行う。また、充電制御部２０５はタイマー２０７に指示を出して、電池パック１００の状態が遮断状態であると判定されてからの時間を計測させる。この場合、本フローチャートはステップＳ５０７からステップＳ５０８に進む。

ステップＳ５０８において、充電制御部２０５は、電源回路２０２の電圧値を「８．３Ｖ±０．１Ｖ」から０．１Ｖ下げて「８．２Ｖ±０．１Ｖ」に設定する。電源回路２０２は設定された値に応じて、直流電力を制限し、充電を開始する。この場合、本フローチャートはステップＳ５０８からステップＳ５０９に進む。

ステップＳ５０９において、充電制御部２０５はタイマー２０７によって計測された経過時間Ｔの情報を受け取り、経過時間Ｔが５分に達したか否かを判定する。充電制御部２０５によって経過時間Ｔが５分に達したと判定された場合、充電制御部２０５は、検知停止処理を解除して充電検知部２０６の動作を開始させる。この場合、本フローチャートはステップＳ５０９からステップＳ５１０に進む。充電制御部２０５によって経過時間Ｔが５分に達していないと判定された場合、本フローチャートはステップＳ５０９からステップＳ５０９に戻る。

ステップＳ５１０において、充電検知部２０６は電池パック１００の状態を検知する。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が充電状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ５１０からステップＳ５１０に戻る。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が満充電状態であると判定された場合、本フローチャートはステップＳ５１０からステップＳ５１１に進む。充電検知部２０６によって、電池パック１００の状態が遮断状態であると判定された場合、充電制御部２０５は表示部２０８に電池パック１００の充電が遮断されたことを示す文字データやアイコン等を表示させる。この場合、本フローチャートはステップＳ５１０からステップＳ５１２に進む。

ステップＳ５１１において、充電制御部２０５は表示部２０８に電池パック１００の充電が完了したことを示す文字データやアイコン等を表示させる。この場合、本フローチャートはステップＳ５１１からステップＳ５１２に進む。

ステップＳ５１２において、充電制御部２０５は電源回路２０２に電力の出力を停止するように指示を出して定電圧充電処理を終了させる。この場合、本フローチャートは終了する。

以上のように、充電装置２００は保護回路１０２によって充電電流が遮断した場合においても、電池パック１００の状態検知を所定時間停止させた後、電池パック１００に出力する電圧を下げて、再び、二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂを充電することができる。そのため、充電装置２００は、充電電流が遮断したことを検知した場合、充電電圧を所定値下げて再び充電処理を繰り返すことによって、充電電圧を下げ過ぎることなく、二次電池セル１０１Ａ及び１０１Ｂを充電するのに適した電圧に設定することができる。

また、充電電流が遮断した場合、充電装置２００は電池パックの充電状態の検知を所定時間行わないようにすることで、一旦判定された電池パック１００の充電状態を重複して検知することや誤判定を防止することができる。

なお、充電装置２００は、電池パック１００の充電状態の検知を所定時間停止した後、再び充電処理を開始する場合、電圧値を所定値０．１Ｖ下げて再設定しているが、所定値をこれ以外の値とすることも可能である。

なお、実施形態２では、バッテリー電圧の所定電圧としてこの値を「４．２２Ｖ±０．０３Ｖ」と設定しているが、所定電圧の値はこの値に限られず、二次電池を安全に充電できる値であれば良い。

また、実施形態２も実施形態１と同様に、充電電流が遮断したことを検知すると、充電電圧を下げて充電を再開するという処理を２回繰り返した。しかし、これに限らず、充電装置２００はｎ回（ｎは１以上の整数）充電電圧を下げて充電を再開する処理を繰り返し行うようにしてもよい。

この場合、再設定時に下げる所定値が小さいほどより最適な充電電圧で充電することが可能となる。一方、セル間のばらつきが大きい場合には、保護回路が動作しなくなるまでに充電電圧の再設定回数が多くなることが考えられる。

［他の実施形態］
本発明に係る充電装置２００は、実施形態１及び２で説明した充電装置２００に限定されるものではない。例えば、本発明に係る充電装置２００は、複数の装置から構成されるシステムにより実現することも可能である。

また、実施形態１及び２で説明した様々な処理及び機能は、コンピュータプログラムにより実現することも可能である。この場合、本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータ（ＣＰＵ等を含む）で実行され、実施形態１及び２で説明した様々な機能を実現することになる。

本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）などを利用して、実施形態１及び２で説明した様々な処理及び機能を実現してもよいことは言うまでもない。

本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体から読み出され、コンピュータで実行されることになる。コンピュータ読取可能な記録媒体には、ハードディスク装置、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、メモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。また、本発明に係るコンピュータプログラムは、通信インターフェースを介して外部装置からコンピュータに提供され、当該コンピュータで実行されるようにしてもよい。

本発明の実施形態１及び２に係る充電システムの一例を示す図である。本発明の実施形態１及び２に係る充電システムの概略構成の一例を示すブロック図である。本発明の実施形態１及び２に係る充電システムにおける充電処理の一例を示すフローチャートである。本発明の実施形態１に係る充電システムにおける定電圧充電処理の一例を示すフローチャートである。本発明の実施形態２に係る充電システムにおける定電圧充電処理の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１００電池パック
１０１二次電池
１０１Ａ二次電池セル
１０１Ｂ二次電池セル
１０２保護回路
１０３遮断回路
１０４＋端子
１０５ −端子
２００充電装置
２０１ＡＣ入力部
２０２電源回路
２０３電流検知部
２０４電圧検知部
２０５充電制御部
２０６充電検知部
２０７タイマー
２０８表示部
２０９＋端子
２１０ −端子

Claims

直列に接続された複数の二次電池セルを含む電池パックを充電する充電装置であって、
前記電池パックを充電するための電力を発生させる電源手段と、
一定の電圧を出力するように前記電源手段を制御することにより、前記電池パックを充電する充電制御手段と、
前記二次電池セルに流れる充電電流が遮断されたことを検知する検知手段とを有し、
前記充電制御手段は、前記検知手段の出力に応じて、前記電源手段の出力電圧を下げるように前記電源手段を制御して、前記電池パックを充電することを特徴とする充電装置。
前記充電制御手段は、前記検知手段によって前記充電電流が遮断されたと検知された場合、前記出力電圧を所定値下げるように前記電源手段を制御して、前記電池パックを充電することを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
前記充電制御手段は、前記検知手段によって前記充電電流が遮断されたと検知された場合、前記出力電圧の出力を所定時間停止させた後、前記出力電圧を所定値下げるように前記電源手段を制御して、前記電池パックを充電することを特徴とする請求項１または２に記載の充電装置。
前記充電制御手段は、前記検知手段によって前記充電電流が遮断されたと検知された場合、前記出力電圧を所定値下げるように前記電源手段を制御して、前記電池パックの充電を行うことを繰り返すことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の通信装置。
前記検知手段を制御する検知制御手段をさらに有し、
前記充電制御手段は、前記検知手段によって前記充電電流が遮断されたと検知された場合、前記検知制御手段が前記検知手段の出力を所定時間停止させた後、前記出力電圧を所定値下げるように前記電源手段を制御して、前記電池パックを充電することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の充電装置。
電池パックを充電する充電システムであって、
直列に接続された複数の二次電池セルと、
各二次電池セルに加わる電圧に応じて前記二次電池セルに流れる充電電流を遮断する前記遮断手段とを有する電池パックと、
前記電池パックを充電するための電力を発生させる電源手段と、
一定の電圧を出力するように前記電源手段を制御することにより、前記電池パックを充電する充電制御手段と、
前記充電電流が遮断されたことを検知する検知手段とを有し、
前記充電制御手段は、前記検知手段の出力に応じて、前記電源手段の出力電圧を下げるように前記電源手段を制御して、前記電池パックを充電することを特徴とする充電装置と
を有することを特徴とする充電システム。
前記充電制御手段は、前記検知手段によって前記充電電流が遮断されたと検知された場合、前記出力電圧を所定値下げるように前記電源手段を制御して、前記電池パックを充電することを特徴とする請求項６に記載の充電システム。
前記充電制御手段は、前記検知手段によって前記充電電流が遮断されたと検知された場合、前記出力電圧の出力を所定時間停止させた後、前記出力電圧を所定値下げるように前記電源手段を制御して、前記電池パックを充電することを特徴とする請求項６または７に記載の充電システム。
前記充電制御手段は、前記検知手段によって前記充電電流が遮断されたと検知された場合、前記出力電圧を所定値下げるように前記電源手段を制御して、前記電池パックの充電を行うことを繰り返すことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の充電システム。
前記充電装置は、前記検知手段を制御する検知制御手段をさらに有し、
前記充電制御手段は、前記検知手段によって前記充電電流が遮断されたと検知された場合、前記検知制御手段が前記検知手段の出力を所定時間停止させた後、前記出力電圧を所定値下げるように前記電源手段を制御して、前記電池パックを充電することを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の充電システム。