JP2011015481A - 充電制御方法、充電制御装置およびパック電池 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の繰り返し充電特性（サイクル寿命）の向上を図ることのできる充電制御方法を提供する。
【解決手段】予め設定された最大の充電電圧の下で、充電開始時には予め設定された電流値にて二次電池を定電流充電すると共に、充電に伴う前記二次電池のセル電圧が予め設定された充電電流切換電圧に達する都度、前記二次電池に対する充電電流を低減して該二次電池を充電するに際し、前記二次電池の充放電サイクル回数に応じて前記最大の充電電圧および／または前記充電電流切換電圧を低減する。
【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池の繰り返し充電特性（サイクル寿命）の向上を図ることのできる充電制御方法、充電制御装置およびパック電池に関する。

二次電池を充電するに際して、予め設定された最大の充電電圧の下で二次電池の電池電圧（セル電圧）が設定電圧まで上昇するまで該二次電池を定電流充電し、その後、二次電池を上記設定電圧にて定電圧充電する手法が、定電圧・定電流充電方法として知られている。この際、充放電の繰り返し回数（サイクル回数）に応じて前記定電圧充電を行う上での設定電圧を徐々に低くすることで二次電池の劣化を防止し、二次電池の実質充電容量を大きくすると共にその電池寿命を延ばすことが提唱されている（例えば特許文献１を参照）。

また本発明者等は先に、充電中における二次電池のセル電圧を検出し、セル電圧が予め設定した電圧に達する都度、前記二次電池に対する充電電圧を低下させ、或いは二次電池の充電電流を低減することで、電池性能を低下させることなく二次電池を最適に充電する手法を提唱した（例えば特許文献２を参照）。

特開２００８−５６４４号公報 特開２００９−４４９４６号公報

しかしながら本発明者等による実験・研究において、例えば充放電の繰り返し（サイクル回数）に応じて、定電流充電から定電圧充電に切り替える上での設定電圧を低下させたり、或いは設定電圧に達する都度、二次電池に対する充電電流を低下させるだけでは、二次電池の性能を十分に活かしながらその長寿命化を図ることができないことを見出した。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、度重ねて二次電池を充電した場合でも、つまり充放電サイクル回数が増えた場合でも二次電池を十分に充電することができ、そのサイクル特性（電池寿命）の向上を図ることのできる充電制御方法および充電制御装置を提供することにある。

同時に本発明の別の目的は、上記充電制御装置を備えたパック電池を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係る充電制御方法は、予め設定された最大の充電電圧の下で、充電開始時には予め設定された電流値にて二次電池を定電流充電すると共に、充電に伴う前記二次電池のセル電圧が予め設定された充電電流切換電圧に達する都度、上記定電流充電する電流値を低減して該二次電池を満充電まで充電するに際して、
前記二次電池における充放電の繰り返しに伴って前記最大の充電電圧および／または前記充電電流切換電圧を低減することを特徴としている。

ちなみに前記二次電池における充放電の繰り返しは、例えば前記二次電池の充放電サイクル回数として求められ、前記最大の充電電圧および／または前記充電電流切換電圧の低減は上記充放電サイクル回数に応じて行うことが好ましい。この際、更に充放電の繰り返し、具体的には充放電サイクル回数に伴って前記二次電池に対する充電保護電圧閾値を低減することも好ましい。

好ましくは前記充電電流切換電圧は、例えば充電開始時に用いられる第１の充電電流切換電圧と、充電電流の低減後に用いられる第２の充電電流切換電圧とからなり、前記第１の充電電流切換電圧は前記第２の充電電流切換電圧よりも低く設定することが望ましい。尚、前記充放電サイクル回数は、前記二次電池の積算充電容量が予め設定した充電量に達する毎に、または前記二次電池の１回の充電が満充電に達する毎に、若しくは前記二次電池の積算放電容量が予め設定した放電量に達する毎、或いは満充電に充電した前記二次電池を完全放電する毎に歩進されるものである。

また本発明に係る充電制御装置は、
予め設定された最大の充電電圧の下で定電流充電される二次電池の充電時における該二次電池のセル電圧と、予め設定された充電電流切換電圧とを比較し、前記二次電池のセル電圧が前記充電電流切換電圧に達する都度、前記二次電池に対する充電電流を低減する充電制御部と、
前記二次電池のセル電圧または充放電電流に基づいて該二次電池の充放電サイクル回数を管理する管理手段と、
前記二次電池の充電開始に先立って前記管理手段にて求めた放電サイクル回数に応じて前記二次電池に対する最大の充電電圧および／または前記充電電流切換電圧を低減する充電条件変更手段と
を具備したことを特徴としている。

そして本発明に係るパック電池は、上記構成の充電制御装置とを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、充放電の繰り返しに応じて、具体的には充放電サイクル回数に応じて前記二次電池に対する最大の充電電圧および／または充電電流切換電圧を下げるので、充放電の繰り返しに伴って電池特性が次第に劣化する二次電池に対して充電電流が及ぼす悪影響を低減することができ、そのサイクル寿命を改善することができる。
また充放電サイクル回数に応じて前記二次電池に対する最大の充電電圧を下げるので、充放電サイクルの繰り返しに伴って電池特性が次第に劣化した二次電池に対して、その過充電保護を確実に働かせることが可能となり、その安全性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るパック電池の要部概略構成図。 本発明の一実施形態に係る充電制御方法の概念を示す図。 二次電池に対する充電制御の形態を示す図。 本発明の一実施形態に係る充電制御装置にて実行される充電制御手順の一例を示す図。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る充電制御方法、充電制御装置およびパック電池について説明する。
図１は本発明に係るパック電池の要部概略構成を示す図であって、１０はパック電池、２０は前記パック電池１０が着脱自在に装着されるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）や携帯端末等の負荷機器である。パック電池１０は、基本的には二次電池（ＢＡＴ）１１と、該二次電池１１の充放電を制御する制御部（マイクロプロセッサユニット；ＭＰＵ）１２とを備えて構成され、負荷機器２０に装着して使用される。

具体的には前記パック電池１０における二次電池１１は、例えば２６００ｍＡｈ／セル程度のリチウムイオン電池からなる複数の電池セルを２個ずつ並列に接続すると共に、これらの並列接続された電池セルを３段直列に接続した、いわゆる３直２並タイプのものからなる。尚、ここでは３直２並タイプの二次電池１１を例に説明するが、電池セルの並列接続数および直列接続段数は、電池仕様として与えられる定格出力電圧および定格出力電流容量に応じて決定すれば良いものである。

さてこの二次電池１１の充放電路には、その充放電を制御するＦＥＴ等のスイッチ素子１３が直列に介装されると共に、充放電電流を検出する電流検出部１４が直列に介挿されている。また前記パック電池１０における制御部（ＭＰＵ）１２は、その主体部である、いわゆるマイコンによる充電制御手段としての制御・演算部１５と、前記二次電池１１の端子電圧、具体的には各段の電池セルの端子電圧（セル電圧）をそれぞれ検出する電圧検出部１６、および前記負荷機器２０との間で情報通信する通信処理部１７とを具備して構成される。

ちなみに前記制御・演算部１５は、サーミスタ等の温度検出素子１８にて検出される前記二次電池１１の温度（電池温度）、前記電圧検出部１６にて検出されるセル電圧、および前記電流検出部１４にて検出される充放電電流に応じて前記スイッチ素子１３をオン・オフ制御すると共に、通信処理部１７を介して前記負荷機器２０側に制御指令を与えて前記二次電池１１に対する充電電圧や充電電流を制御する役割を担う。

また前記負荷機器２０は、基本的には外部電力（図示せず；商用電源）を受けて該負荷機器２０の本体部である負荷２１を駆動すると共に、前記パック電池１０に対して電力を供給して前述した二次電池１１を充電する制御・電源部２２を備えて構成される。また制御・電源部２２は、例えば外部電力の供給が途絶えたとき、前記パック電池１０の二次電池１１から供給される電力にて前記負荷２１を駆動する役割を担う。前記制御・電源部２２による二次電池１１の充電は、該二次電池１１がリチウムイオン電池である場合には、特許文献１,２においても紹介されているような、最大電流（一般的には０.５〜１Ｃ程度）および最大電圧（一般的には約４.２Ｖ／セル程度）をそれぞれ規制した定電流・定電圧充電により行われる。

尚、制御・電源部２２は、前記パック電池１０における通信処理部１７との間で、例えばデータラインＳＤＡおよびクロックラインＳＣｌを介してＳＭＢＵＳ方式にて情報通信する機能を備える。前記パック電池１０の制御部（ＭＰＵ）１２は上記情報通信機能を利用して前記制御・電源部２２の作動を制御し、該制御・電源部２２による前記二次電池１１の充電電圧や充電電流を可変設定する。この制御・電源部２２の制御により、後述するように二次電池１１に対する充電が制御される。

ここで前記制御部（ＭＰＵ）１２による二次電池１１の充電制御について説明する。尚、前記制御部１２は、二次電池１１に対する充電制御機能を備えることのみならず、二次電池１１の放電制御機能や故障・異常監視機能、更には充電残容量の監視機能、性能（寿命）判定機能等のパック電池１０の安全運用に拘わる各種機能を備える。しかしこれらの機能については、本発明の主旨である二次電池１１の充電制御とは直接関係がないので、ここではその説明については省略する。

本発明に係る充電制御は、図２にその概念を模式的に示すように、例えば二次電池１１に印加する最大の充電電圧Ｖａ、二次電池１１に対する最大の充電電流を制御する為の充電電流切換電圧Ｖｂ、および二次電池１１の異常を判定する保護電圧Ｖｃからなる３つの制御パラメータの下で実行され、特に充放電サイクル回数（サイクルカウント数）に応じて上記制御パラメータを変更することで、二次電池１１の再充電を繰り返す場合であっても該二次電池１１を効率的に充電することを特徴としている。

ちなみに上記充放電サイクルは、例えば二次電池１１の充電に着目して、該二次電池１１を使用開始時の初期状態から、或いは二次電池１１が再充電容量まで放電した状態から満充電状態まで充電するまで過程を１サイクルとして定義される。尚、充電電流値とその充電時間との乗算値として二次電池１１の充電容量を求め、その充電容量が該二次電池１１の満充電容量値に達する都度、これを１サイクルとして求めることも可能である。また二次電池１１の放電に着目した場合には、例えば満充電まで充電した二次電池１１が、その放電に伴って予め設定した容量以上放電したとき、或いは完全放電したとき、これを１サイクルとして求めるようにすれば良い。１サイクルの放電が行われた二次電池１１は、再度充電に供せられることになるので、この放電サイクルも前述した充電サイクルと同様な意味を持つ。従って充電サイクルまたは放電サイクルとして求められる充放電サイクル回数（サイクルカウント数）は、二次電池１１の繰り返し再充電回数としての意味を持つことになる。このような充放電サイクル数の管理は、前述した制御・演算部１５における充放電管理プログラム（管理手段）の下で実行される。

さて二次電池１１の１サイクルに亘る充電は、図３に充電に伴うセル電圧Ｖcellの変化の様子と、変更制御される充電電流Ｉの様子とを対比して示すように、基本的には二次電池１１の充電中に検出されるセル電圧Ｖcellと前記充電電流切換電圧Ｖｂとを比較し、該セル電圧Ｖcellが前記充電電流切換電圧Ｖｂに達する都度、前記二次電池１１に対する充電電流Ｉを低減すると言う制御を、該二次電池１１が満充電に達するまで繰り返し実行して行われる。尚、充電電流Ｉの低減制御は、予め定めた最小充電電流値をリミット（低減限界）として行われる。そして二次電池１１の満充電が検出されたときにその充電を停止し、同時にそれ以上の充電（過充電）を禁止する。

このようにして充電された二次電池１１は、その後、前記負荷機器２０に対する電力供給源として用いられて該二次電池１１の放電が行われる。この際、二次電池１１に対する放電制御が実行され、該二次電池１１が深放電状態に状態に至る前に、例えばその残容量が予め定めた容量（再充電容量）に達したとき、その放電が停止（禁止）される。そして放電によって電荷エネルギ（充電容量）を消費した二次電池１１は、再度、前述した充電制御の下で充電（再充電）される。

尚、ここでは前記充電電流切換電圧Ｖｂとして、前記二次電池１１の充電開始時における最初の充電電流Ｉの切り替え制御に用いる第１の充電電流切換電圧Ｖｂ１と、２回目以降の充電電流Ｉの切り替え制御に用いる第２の充電電流切換電圧Ｖｂ２とが設定されている。そしてこの実施形態の場合には、先ず前記二次電池１１の充電に伴って前記セル電圧Ｖcellが前記第１の充電電流切換電圧Ｖｂ１に達したとき、前述したように充電電流Ｉを低減し、その後の充電制御に用いる充電電流切換電圧Ｖｂを前記第２の充電電流切換電圧Ｖｂ２に変更するものとなっている。

ちなみに前記二次電池１１がリチウムイオン電池の場合、例えば前記第１の充電電流切換電圧Ｖｂ１は４.１０Ｖ／cellとして、また前記第２の充電電流切換電圧Ｖｂ２は４.２０Ｖ／cellとして、第２の充電電流切換電圧Ｖｂ２よりも第１の充電電流切換電圧Ｖｂ１が低くなるように定められる。このようにして設定される第１および第２の充電電流切換電圧Ｖｂ１,Ｖｂ２は、充電開始時においては二次電池１１の充電容量自体が少ないが故に、その充電量のわりにはさほどセル電圧が高くならないこと、また二次電池１１が或る程度充電されると、その充電量に応じてセル電圧が応答性良く変化することに対する配慮である。尚、充電電流Ｉの切り替えに用いる充電電流切換電圧については、３段階、或いは４段階として設定することも可能である。この場合にはその切り替え条件に応じて，予め前記充電電流切換電圧をＶｂ３,Ｖｂ４等として設定しておけば良い。

上述した如く充電電流Ｉを制御して二次電池１１を満充電まで充電したならば、この実施形態においては前述した充電サイクル回数を示すサイクルカウント数Ｎを歩進（＋１）し、二次電池１１の放電後の再充電に備える（管理手段）。そして二次電池１１を再充電する場合には、上述したサイクルカウント数Ｎに応じて前述した最大の充電電圧Ｖａ、充電電流切換電圧Ｖｂ（Ｖｂ１,Ｖｂ２）、および保護電圧Ｖｃをそれぞれ後述するように変更し、これらの変更した制御パラメータの下で前述した二次電池１１の充電制御を実行する。

尚、制御パラメータ（最大の充電電圧Ｖａ、充電電流切換電圧Ｖｂ、および保護電圧Ｖｃ）の変更は、例えば前記サイクルカウント数Ｎが［４］を越える場合から実施される。換言すれば、電池パック１０の使用開始時には、二次電池１１の繰り返し再充電によっても、該二次電池１１の電池特性がさほど変化しないので、敢えて制御パラメータの変更は行わない。そして二次電池１１の繰り返し再充電に起因して、該二次電池１１の電池特性が徐々に劣化し始めるとき、具体的には二次電池１１の充電が４回以上繰り返されて電池性能が次第に劣化するとき、その電池特性の劣化に応じて前述したように充電制御パラメータの変更を行う。

即ち、本発明に係る充電制御は、基本的には上述した如く予め設定された最大充電電圧Ｖａの下で、その充電電流Ｉを段階的に低減しながら二次電池１１を満充電まで充電する処理を、繰り返し実行するに際して、その充放電サイクル回数を計数し、サイクルカウント数Ｎに応じて前述した二次電池１１の充電制御パラメータである最大充電電圧Ｖａおよび／または充電電流切換電圧Ｖｂを変更することを特徴としている。特にサイクルカウント数Ｎが所定値（例えば４）を越えたとき、特に最大充電電圧Ｖａと前述した充電制御に用いる充電電流切換電圧（制御パラメータ）Ｖｂとを所定の割合ずつ低下させることで、充放電サイクルの繰り返しに伴って前記二次電池１１の性能（電池特性）が次第に劣化してきた場合であっても、そのサイクル回数に拘わることなく二次電池１１を効率的に充電することを特徴としている。

より具体的には上述した充電制御は、例えば図４に示す手順に従って実行される。この例は、６個のリチウムイオン電池（電池セル）を２個ずつ並列接続し、これを３段直列に接続した二次電池１１に対する充電制御例を示している。この場合には、先ず上記二次電池１１に対する充電制御パラメータとしてサイクルカウント数Ｎを［０］、最大の充電電圧Ｖａを１２.６Ｖ（３×４.２０Ｖ／cell）、充電電流切換電圧Ｖｂ（第１の電流切換電圧Ｖｂ１）として４.１０Ｖ／cell、第２の充電電流切換電圧Ｖｂ２として４.２０Ｖ／cellそして保護電圧Ｖｃとして４.２５Ｖ／cellをそれぞれ初期設定する＜ステップＳ１＞。

その上で二次電池１１に対する充電を開始するか否かを判定し＜ステップＳ２＞、充電を開始する場合には先ず前記サイクルカウント数Ｎを歩進（＋１）する＜ステップＳ３＞。そして歩進されたサイクルカウント数Ｎが、例えば［４］以下であるか否かを判定し＜ステップＳ４＞、サイクルカウント数Ｎが［４］を越える場合には、前述した充電制御パラメータＶａ,Ｖｂ,Ｖｃをそれぞれ変更した後＜ステップＳ５＞、ステップＳ６からの充電制御に移行する。またサイクルカウント数Ｎが［４］以下である場合には、初期設定された充電制御パラメータＶａ,Ｖｂ（Ｖｂ１,Ｖｂ２）,Ｖｃをそのまま用いてステップＳ６からの充電制御に移行する。尚、充電サイクル数に代えて放電サイクル数を管理する場合にも、そのサイクルカウント数Ｎに応じて上述した処理が同様にして実行されることは言うまでもない。

これらのステップＳ２〜Ｓ５に示される処理は、ステップＳ６以降に示す二次電池１１に対する充電制御に用いる制御パラメータの設定処理手順であって、上述したようにサイクルカウント数Ｎに応じて実行される。そしてサイクルカウント数Ｎが［４］を越える場合には、前述したように１２.６Ｖとして初期設定された最大の充電電圧Ｖａを、例えば［２×３×（Ｎ−４）］ｍＶだけ低減する。尚、上記式中の［２×３］は、直列に接続された３段の電池セルに対して、その充電電圧を１サイクル当たり２ｍＶ／cellずつ低減することを示している。具体的には１０サイクル目である場合には、最大の充電電圧Ｖａを３６ｍＶだけ低減し、１２.５６Ｖとして設定する。

また充電電流切換電圧Ｖｂおよび保護電圧Ｖｃについては、例えば［２×（Ｎ−４）］ｍＶ／cellだけ低減する。尚、式中の［２］は、充電電圧を１サイクル当たり２ｍＶ／cell低減することを示している。具体的には１０サイクル目である場合には、充電電流切換電圧Ｖｂおよび保護電圧Ｖｃをそれぞれ１２ｍＶ／cellだけ低減し、４.１０Ｖ／cellとして初期設定された第１の充電電流切換電圧Ｖｂ１を４.０８８Ｖ／cellに、４.２０Ｖ／cellとして初期設定された第２の充電電流切換電圧Ｖｂ１を４.１８８Ｖ／cellに、また４.２５Ｖ／cellとして初期設定された保護電圧Ｖｃを４.２３８Ｖ／cellにそれぞれ変更する。但し、充電電流切換電圧Ｖｂおよび保護電圧Ｖｃについての減少値については二次電池（電池セル）の特性を考慮して、例えば最大で５０ｍＶ／cellとする。従ってこの例においては、２９サイクル目以降においては最大の充電電圧Ｖａ、充電電流切換電圧Ｖｂおよび保護電圧Ｖｃの低減に対する制限が加わり、最大の充電電圧Ｖａは１２.４５Ｖに、充電電流切換電圧Ｖｂ１,Ｖｂ２は４.０５Ｖ／cell, ４.１５Ｖ／cellに、そして保護電圧Ｖｃは４.２０Ｖ／cellに固定されることになる。尚、第１の充電電流切換電圧Ｖｂ１については、４.１０Ｖ／cellとして固定的に設定しておくことも可能である。

さて上述した如くして充放電サイクル数Ｎに応じて制御パラメータが設定されると、これらの制御パラメータを用いた二次電池１１の充電制御が行われる。この二次電池１１の充電は、例えば充電電流Ｉの初期値を４.１Ａとして開始され、先ずその充電電流Ｉが初期値のままであるか否かの判定が、つまり充電電流Ｉの変更前であるか否かの判定が行われる＜ステップＳ６＞。そして充電電流Ｉの変更前である場合には、前記第１の充電電流切換電圧Ｖｂ１を用いてセル電圧Ｖcellの判定を行い＜ステップＳ７＞、また充電電流Ｉが初期値が変更されている場合には前述した第２の充電電流切換電圧Ｖｂ２を用いてセル電圧Ｖcellの判定を行う＜ステップＳ８＞。この判定に用いるセル電圧Ｖcellについては、３段直列に接続された各電池セルのセル電圧中の最大のものを、その代表として用いることが好ましい。

そしてセル電圧Ｖcellが第１または第２の充電電流切換電圧Ｖｂ１,Ｖｂ２に満たない場合には、上述した充電電流Iの下での充電をそのまま継続し、セル電圧Ｖcellが第１または第２の充電電流切換電圧Ｖｂ１,Ｖｂ２を越えた場合には、前述した充電電流Ｉを低減する＜ステップＳ９＞。この充電電流Ｉの低減は、例えば充電電流Ｉを１０％だけ小さくすることにより行われる。具体的には、例えばそのときの平均充電電流を求め、この平均充電電流を０.９倍して新たな充電電流Ｉを設定し、変更された充電電流Ｉの下で二次電池１１の充電を継続する。但し、充電電流Ｉについては、０.０２Ｃ（この例では１１２ｍＡ）を下回らないように制限を加えることが望ましい。

このような充電電流Ｉの低減制御の下で行われる二次電池１１の充電は、二次電池１１が満充電に至るまで継続して行われる＜ステップＳ１０＞。そして二次電池１１が満充電状態に至った場合には、充電完了として充電処理が停止される＜ステップＳ１１＞。具体的には４.１Ａの充電電流Ｉにて二次電池１１の充電を開始した場合には、先ず充電中におけるセル電圧Ｖcellを前述した第１の充電電流切換電圧Ｖｂ１と比較し、セル電圧Ｖcellが第１の充電電流切換電圧Ｖｂ１を越えたときに充電電流Ｉを３.６９Ａに変更する。そして変更された充電電流Ｉにより前記二次電池１１の充電を継続し、今度は前記セル電圧Ｖcellを前述した第２の充電電流切換電圧Ｖｂ２と比較する。そしてセル電圧Ｖcellが第２の充電電流切換電圧Ｖｂ２に達する都度、前記充電電流Ｉを３.３２Ａ、２.９９Ａ、２.６９Ａ、２.４２Ａ、…として順次低減する。そして二次電池１１が満充電に至ったとき、その充電を停止する。

かくして上述した如く実行される充電制御によれば、二次電池１１の充放電サイクル回数Ｎに応じて該二次電池１１に対する充電条件が変更されるので、特にこの例では充放電サイクル数が５回を越えた場合には、その充電制御パラメータである最大の充電電圧Ｖａ、充電電流切換電圧Ｖｂ、および保護電圧Ｖｃをそれぞれ低減するので、充放電の繰り返しに伴って二次電池１１の性能（電池特性）が徐々に劣化しても、その特性劣化に拘わることなく二次電池１１を効率的に、しかも安全に充電することができる。

特に本発明によれば、セル電圧Ｖcellが充電電流切換電圧Ｖｂに達する都度、その充電電流Ｉを低減しながら充電を継続する充電制御の特徴を活かしながら、その制御パラメータ（充電電圧Ｖａ。充電電流切換電圧Ｖｂ、および保護電圧Ｖｃ）を充放電サイクルの繰り返し回数に応じて適正に設定することができる。従って個々の充放電サイクルにおける二次電池１１の充電効率を高めることができる等の効果が奏せられる。

また本発明によれば、充放電の繰り返しに伴う電池特性の劣化の程度に応じて二次電池１１に対する充電制御パラメータを変更するので、例えば特性が劣化した二次電池１１に過剰な充電電圧Ｖａを印加してしまうような不具合がない。従って二次電池１１自体に過度の負担を掛けることがなく、二次電池１１が有する電池性能を最大限に活かし、またその長寿命化を図ることが可能となる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば満充電の検出処理については、従来より提唱されている種々の手法を適宜採用することができる。また充放電サイクルについても、例えば断続して充放電される二次電池１１の充電容量を積算して管理することも可能である。具体的には実質容量が１７００ｍＡｈの二次電池の場合であって、例えば１回目には５００ｍＡｈ、２回目には３００ｍＡｈ等として断続的に充電される場合、その充電容量を積算し、その積算値が１７００ｍＡｈに達したとき、これを１サイクルの充電完了として検出するようにしても良い。この場合、複数回に亘って二次電池１１を充電する期間において、二次電池１１を放電することは勿論可能であり、また二次電池１１を満充電にしてその充電を休止させることも勿論可能である。

更には上述した充電量に代えて、二次電池１１の放電量に着目して充放電サイクルをカウントすることも可能である。この場合には充放電が繰り返される二次電池１１の放電容量を積算（累積）し、その積算値（累積値）が二次電池１の実質容量に達する毎にこれを１サイクルとしてカウントすれば良い。この場合においても、その途中で二次電池１１を充電することは勿論可能である。

また前述した実施形態においては、充放電サイクル数（サイクルカウント数）に応じて充電制御に用いる制御パラメータ（最大の充電電圧Ｖａ、充電電流切換電圧Ｖｂ、および保護電圧Ｖｃ）を変更したが、例えば充放電の繰り返しに伴って電池性能が徐々に劣化するので、逆に電池性能の劣化の程度から充放電の繰り返しを推定して、或いは電池性能の劣化の程度に応じて前記制御パラメータ（最大の充電電圧Ｖａ、充電電流切換電圧Ｖｂ、および保護電圧Ｖｃ）を変更することも可能である。

例えば繰り返し充電して使用されるパック電池の使用時間を計時して、二次電池１１の特性劣化の程度を判定（推定）することも可能である。具体的にはパック電池に組み込まれたリアルタイムクロック（タイマー）を用いて、パック電池の使用開始時点からその使用時間を監視する。そして二次電池１１を充放電している実働時間（充電時間＋放電時間）を計時すると共に、二次電池１１の充放電を停止させている、いわゆる待機時間を計時する。その上で上記待機時間に所定の係数を乗じて求められる実働看做し時間を前記実働時間に加えて二次電池１１の使用時間を求め、この使用時間を電池性能の劣化度として評価し、劣化度に応じて前述した制御パラメータ（最大の充電電圧Ｖａ、充電電流切換電圧Ｖｂ、および保護電圧Ｖｃ）を変更するようにしても良い。また二次電池の充放電の繰り返しに伴ってその内部抵抗が次第に大きくなることに着目し、この内部抵抗を検出して二次電池１１の電池性能の劣化の程度や、充放電の繰り返し回数（充放電サイクル）を推定して、前述した充電制御パラメータ（最大の充電電圧Ｖａ、充電電流切換電圧Ｖｂ、および保護電圧Ｖｃ）を変更することも可能である。要は二次電池が繰り返し充放電されることに伴って、その充電制御パラメータを前述したように徐々に変更制御すれば良い。

また本発明に係る充電制御装置を、図１に示したように二次電池１１と一体に組み込んだパック電池として実現することも可能であるが、単体として取り扱われる二次電池を充電する為の専用の充電器として実現することも可能である。更には二次電池を使用する端末機器２０に組み込まれた充電制御装置として実現することも可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１０ パック電池
１１ 二次電池
１２ 制御部（ＭＰＵ）
１３ スイッチ素子（ＦＥＴ）
１４ 電流検出部
１５ 制御・演算部
１６ 電圧検出部
１７ 通信処理部
１８ 温度検出素子
２０ 負荷機器（ＰＣ）
２１ 負荷
２２ 制御・電源部

Claims (10)

1. 予め設定された最大の充電電圧の下で、充電開始時には予め設定された電流値にて二次電池を定電流充電すると共に、充電に伴う前記二次電池のセル電圧が予め設定された充電電流切換電圧に達する都度、上記定電流充電する電流値を低減して該二次電池を満充電まで充電するに充電制御方法において、
   前記二次電池における充放電の繰り返しに伴って前記最大の充電電圧および／または前記充電電流切換電圧を低減することを特徴とする充電制御方法。
2. 請求項１に記載の充電制御方法において、
   更に前記二次電池における充放電の繰り返しに伴って前記二次電池に対する充電保護電圧閾値を低減することを特徴とする充電制御方法。
3. 前記二次電池における充放電の繰り返しは、前記二次電池の充放電サイクル回数として求められ、前記最大の充電電圧および／または前記充電電流切換電圧の低減は上記充放電サイクル回数に応じて行われるものである請求項１に記載の充電制御方法。
4. 前記充電電流切換電圧は、充電開始時に用いられる第１の充電電流切換電圧と、充電電流の低減後に用いられる第２の充電電流切換電圧とからなり、前記第１の充電電流切換電圧は前記第２の充電電流切換電圧よりも低く設定されている請求項１に記載の充電制御方法。
5. 前記充放電サイクル回数は、前記二次電池の積算充電容量または積算放電容量が予め設定した充電量に達する毎に、または前記二次電池の１回の充電が満充電に達する毎に、若しくは満充電に充電した前記二次電池を完全放電する毎に歩進されるものである請求項３に記載の充電制御方法。
6. 予め設定された最大の充電電圧の下で定電流充電される二次電池の充電時における該二次電池のセル電圧と、予め設定された充電電流切換電圧とを比較し、前記二次電池のセル電圧が前記充電電流切換電圧に達する都度、前記二次電池に対する充電電流を低減する充電制御部と、
   前記二次電池のセル電圧または充放電電流に基づいて該二次電池の充放電サイクル回数を管理する管理手段と、
   前記二次電池の充電開始に先立って前記管理手段にて求めた充放電サイクル回数に応じて前記二次電池に対する最大の充電電圧および／または前記充電電流切換電圧を低減する充電条件変更手段と
   を具備したことを特徴とする充電制御装置。
7. 前記充電電流切換電圧は、充電開始時に二次電池のセル電圧との比較に用いられる第１の充電電流切換電圧と、前記充電制御部による充電電流の低減後に前記二次電池のセル電圧との比較に用いられる第２の充電電流切換電圧とからなり、前記第１の充電電流切換電圧は前記第２の充電電流切換電圧よりも低く設定されている請求項６に記載の充電制御装置。
8. 前記管理手段は、前記二次電池のセル電圧または充電電流に基づいて求められる該二次電池の積算充電容量が予め設定した充電量に達する毎に、または前記二次電池の１回の充電が満充電に達する毎に、若しくは満充電に充電した前記二次電池を完全放電する毎に該二次電池の充放電サイクル回数を歩進するものである請求項６に記載の充電制御装置。
9. 前記充電条件変更手段は、更に前記充放電サイクル回数に応じて前記二次電池に対する充電保護電圧閾値を低減するものである請求項６に記載の充電制御装置
10. 二次電池と、請求項６〜９のいずれ１項に記載の充電制御装置とを備えたことを特徴とするパック電池。

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