JP2016127701A - リチウムイオン二次電池の充電制御方法、および、充電機構 - Google Patents

リチウムイオン二次電池の充電制御方法、および、充電機構 Download PDF

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Abstract

【課題】リチウムイオン二次電池の寿命を簡単な構成でより正確に求めることができる、リチウムイオン二次電池の充電制御方法と充電機構とを提供すること。
【解決手段】充電回数の積算値を把握するリチウムイオン二次電池の充電制御方法であって、充電開始前のリチウムイオン二次電池の電圧値である残留電圧値と前記リチウムイオン二次電池の前回充電時点からの経過時間とがいずれも所定の値以上である場合に、前記リチウムイオン二次電池の充電回数の積算値に所定値を加え、前記充電回数の積算値に基づいて前記リチウムイオン二次電池の寿命を推定する。
【選択図】図１

Description

本開示は、リチウムイオン二次電池の充電制御方法とリチウムイオン二次電池の充電機構とに関し、特に、充電時におけるリチウムイオン二次電池の状態からその劣化度合いを考慮した正確な寿命推定を行う、リチウムイオン二次電池の充電制御方法、および、充電機構に関する。
ポータブルタイプの電子機器の動作電源として、充電して繰り返し利用することができる充電式電池、いわゆる二次電池の開発が進んでいる。これら二次電池の中で、正極、負極と、これらの間に配置された電解質とにおけるリチウムイオンの移動を用いて充放電が可能なリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高く、メモリー効果が小さいなどの利点を有するために、ポータブルタイプの電子機器用をはじめとして電気自動車用を含めた電源用二次電池の主流となっている。
一方で、リチウムイオン二次電池であっても、充放電を繰り返すことに伴う劣化は避けられず、一定回数以上の充放電を行ったリチウムイオン二次電池は容量が低下していわゆる寿命を迎え、以降は長時間の連続使用が困難となるなどの弊害が生じる。特に、リチウムイオン二次電池が補聴器などの医療補助器具等の電源として用いられている場合には、連続使用の途中でリチウムイオン二次電池の電圧が低下してしまうと、突然器具の動作が停止することとなり使用者の安全をも脅かしかねない重大な事態に至る畏れがある。
このため、リチウムイオン二次電池の寿命推定、すなわち、あとどのくらいの間安心してリチウムイオン二次電池を使用することができるかをより正確に把握することに対する強いニーズがある。
従来、このようなニーズに応えてリチウムイオン二次電池の寿命や劣化度合いを検出する方法として、放電後の開回路時の電圧値として異なるサイクル数の充放電を行った後の複数の値を測定して、この電圧値から寿命を推定する方法（特許文献１参照）が提案されている。また、リチウムイオン二次電池を充電する際の定電流充電時における所定時間経過後の電圧値から、充電時点での実質的な容量を算出して初期の容量と対比することで劣化度を推定する方法（特許文献２参照）が提案されている。
特開２００９−１６２７５０号公報 特開２０１２−２３５５５１号公報
上記特許文献１や特許文献２に記載の従来のリチウムイオン二次電池の寿命推定方法は、リチウムイオン二次電池の使用の初期から中期までの状態における将来的な寿命を予測する上で効果がある。しかし、上記従来の寿命推定方法は、寿命検出の基礎データとして用いられる電圧値を測定する際のわずかな誤差によって寿命予測値が大きく変わる畏れがあり、特に寿命末期が近づいて来るにつれて、算出された寿命までの利用可能回数が増減するなどしてユーザの混乱を来す場合がある。
また、従来の寿命推定方法は、寿命を推定するために複数回の電圧値測定を行って得られた電圧値を用いて都度所定量の計算を行うものであるため、寿命判断のための電圧値測定や計算を行う回路構成を備えることが必要となる。このため、小型軽量化が求められる電子機器の動作電源として用いられるリチウムイオン二次電池の寿命推定方法としては、あまり好ましいものとは言えない。
本開示は、上記従来の課題を解決し、リチウムイオン二次電池の寿命を簡単な構成でより正確に求めることができる、リチウムイオン二次電池の充電制御方法と充電機構とを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため本願で開示するリチウムイオン二次電池の充電制御方法は、充電回数の積算値を把握するリチウムイオン二次電池の充電制御方法であって、充電開始前のリチウムイオン二次電池の電圧値である残留電圧値と前記リチウムイオン二次電池の前回充電時点からの経過時間とがいずれも所定の値以上である場合に、前記リチウムイオン二次電池の充電回数の積算値に所定値を加え、前記充電回数の積算値に基づいて前記リチウムイオン二次電池の寿命を推定する。
また、本願で開示するリチウムイオン二次電池の充電機構は、充電回路部と、充電対象のリチウムイオン二次電池の電圧を検知する電圧検知部と、前記リチウムイオン二次電池の充電回数の積算値が記録されるメモリ部と、前記リチウムイオン二次電池の前回の充電終了時点からの経過時間を把握するタイマ部と、前記充電回路と前記電圧検知部と前記メモリ部と前記タイマ部とを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記電圧検知部が検知した充電開始前の前記リチウムイオン二次電池の残留電圧値と、前記タイマ部が把握した前記経過時間とがいずれも所定の値以上である場合に、前記充電回数の積算値に所定値を加え、前記充電回数の積算値に基づいて前記リチウムイオン二次電池の寿命を推定する。
本願で開示するリチウムイオン二次電池の充電制御方法、および、充電機構は、充電開始前の残留電圧値と前回の充電時点からの経過時間とがいずれも所定の値以上の場合に、リチウムイオン二次電池の充電回数に所定の数値を加え、充電回数の積算値に基づいてリチウムイオン二次電池の寿命を推定する。このため、リチウムイオン二次電池の劣化特性を反映したより正確な寿命の推定に基づいた充電の制御を行うことができる。
本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の充電機構の構成を示すブロック図である。 本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の充電動作を説明するためのフローチャートである。 補聴器の動作電源としてリチウムイオン二次電池が用いられた場合の、充電機構の構成例を示すブロック図である。 携帯型電子機器の動作電源である電池パック内の二次電池としてリチウムイオン二次電池が用いられた場合の、充電機構の構成例を示すブロック図である。
本開示にかかるリチウムイオン二次電池の充電制御方法は、充電回数の積算値を把握するリチウムイオン二次電池の充電制御方法であって、充電開始前のリチウムイオン二次電池の電圧値である残留電圧値と前記リチウムイオン二次電池の前回充電時点からの経過時間とがいずれも所定の値以上である場合に、前記リチウムイオン二次電池の充電回数の積算値に所定値を加え、前記充電回数の積算値に基づいて前記リチウムイオン二次電池の寿命を推定する。
本開示のリチウムイオン二次電池の充電制御方法は、充電対象のリチウムイオン二次電池について、充電開始前の残留電圧値と前回の充電時点からの経過時間とを把握し、これらの数値がいずれも所定の値以上の場合に、リチウムイオン二次電池の充電回数に所定の数値を加える。このため、充電回数の積算値に基づいて寿命を推定する充電制御方法において、長時間高い電圧の状態が維持されると劣化が進みやすいというリチウムイオン二次電池の特性を反映した、より正確な寿命推定を行うことができる。
また、本開示のリチウムイオン二次電池の充電機構は、充電回路部と、充電対象のリチウムイオン二次電池の電圧を検知する電圧検知部と、前記リチウムイオン二次電池の充電回数の積算値が記録されるメモリ部と、前記リチウムイオン二次電池の前回の充電終了時点からの経過時間を把握するタイマ部と、前記充電回路と前記電圧検知部と前記メモリ部と前記タイマ部とを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記電圧検知部が検知した充電開始前の前記リチウムイオン二次電池の残留電圧値と、前記タイマ部が把握した前記経過時間とがいずれも所定の値以上である場合に、前記充電回数の積算値に所定値を加え、前記充電回数の積算値に基づいて前記リチウムイオン二次電池の寿命を推定する。
このようにすることで、本開示のリチウムイオン二次電池の充電機構は、充電対象のリチウムイオン二次電池の充電開始前の残留電圧値と、当該リチウムイオン二次電池の前回の充電時点からの経過時間と、充電対象のリチウムイオン二次電池の充電回数の積算値とを把握することができる。そして、残留電圧値と経過時間とがいずれも所定の値以上の場合にリチウムイオン二次電池の充電回数に所定の数値を加えて、充電回数の積算値に基づいて寿命を推定する。このため、長時間高い電圧の状態が維持されると劣化が進みやすいというリチウムイオン二次電池の特性を反映した、より正確な寿命推定を行う充電機構を提供することができる。
本開示のリチウムイオン二次電池の充電機構では、前記残留電圧値と前記経過時間とがいずれも所定の値以上である場合に、前記制御部は、前記充電回数を０．５増加させることが好ましい。このようにすることで、長時間高い電圧の状態が維持された場合のリチウムイオン二次電池の劣化度を、正確に寿命推定に反映させることができる。
また、前記リチウムイオン二次電池の温度を検知する温度検知部をさらに備え、前記制御部は、充電中の前記リチウムイオン二次電池の温度が所定の温度以上である場合に、前記充電回数を１増加させることが好ましい。このようにすることで、充電中に高い温度に曝されたことによるリチウムイオン二次電池の劣化を、寿命の推定に反映することができる。
さらに、前記制御部は、前記充電回数の積算値が所定の警報値を超えている場合に、前記リチウムイオン二次電池の寿命が近づいていることをユーザに報知することが好ましい。このようにすることで、ユーザに対してリチウムイオン二次電池の交換の準備を促すことができる。
また、前記制御部は、前記充電回数の積算値が所定の限界値を超えている場合に、前記リチウムイオン二次電池が寿命を迎えていることをユーザに報知して充電を行わないことが好ましい。このようにすることで、寿命となったリチウムイオン二次電池を使用し続ける危険性を回避することができる。
本開示にかかるリチウムイオン二次電池の充電機構は、前記リチウムイオン二次電池で動作する機器と、前記リチウムイオン二次電池を充電する充電器とにおいて、前記電圧検知部の少なくとも一部と、前記メモリ部の少なくとも一部と、前記制御部の少なくとも一部とが、前記リチウムイオン二次電池ととともに前記機器内部に配置され、前記機器内部に配置された部分以外の前記充電機構を構成する各部が前記充電装置内部に配置され、前記機器と前記充電器との間で情報交換が可能であることが好ましい。このようにすることで、本開示にかかる充電機構を実現したより小型の携帯型電子機器を実現することができる。
この場合において、前記機器が補聴器であり、前記補聴器と前記充電装置との間で非接触電力供給が行われることが好ましい。
以下、本開示にかかるリチウムイオン二次電池の充電制御方法と、リチウムイオン二次電池の充電機構との実施形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態）
図１は、本実施形態のリチウムイオン二次電池の充電機構の概略構成を示すブロック図である。
なお図１は、本実施形態のリチウムイオン二次電池の充電機構を構成するそれぞれの構成要素とその相互関係とを機能面から説明するものであり、図１に示した各ブロックそれぞれは物理的に独立した部材を示すものではない。したがって、図１における一つのブロックが、２つの異なる部材として別々に構成される場合があり、また、複数のブロックが１つの部材として構成される場合がある。
図１に示すように、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の充電機構２００は、リチウムイオン二次電池１００を充電すると共に、充電時にその寿命を推定する機能を備えている。
本実施形態において、リチウムイオン二次電池１００は、正極と、負極と、正極および負極の間に配置された電解質とを含み、これらの間でのリチウムイオンの移動を利用して充電と放電とが可能な二次電池セルである電池本体１０１と、これに接続されたプラス（＋）端子１０２とマイナス（−）端子１０３を備えている。
なお、携帯型電子機器の電源として用いられている電池パックとして、電池本体以外に、電池本体の充電と放電とを制御する制御回路、電池保護回路、出力電圧の変換回路、残量検知回路などの各種付加回路が組み込まれているものがある。これら電池本体と共に組み込まれて電池本体の充放電における付加機能を果たす各種の構成部分は、本実施形態ではリチウムイオン二次電池１００を充電する充電機構２００内の構成要素として把握されるため、電池本体以外の負荷回路構成を備えた電池パックは、本実施形態におけるリチウムイオン二次電池１００には該当しない。
本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池１００は、その取り得る形状に限定はなく、携帯型電子機器に多く用いられる薄型の略直方体形状、乾電池と互換可能な筒型形状、大容量バッテリなどのボックス型形状、補聴器など小型の機器に用いられるコイン型（ボタン型）形状などのさまざまな形状を採ることができる。
本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の充電機構２００は、充電回路部２０１、制御部２０４、電池識別部２０５、温度センサ２０６、メモリ部２０７、タイマ部２０８、報知部２０９を備えている。
充電回路部２０１は、リチウムイオン二次電池１００を充電するための回路構成を備えた回路ブロックである。充電回路部２０１内部には、図示しない充電電源が備えられていて、リチウムイオン二次電池１００のプラス（＋）端子１０２とマイナス（−）端子１０３とにそれぞれ接続される２つの充電端子２０２と２０３とを備えている。
一般にリチウムイオン二次電池１００の充電は、まず定電流充電を行った後に定電圧充電が行われるという充電プログラムにしたがって行われる。また、充電開始時点での電池電圧が所定の値よりも低い場合には、電池を保護して劣化を防ぐことを目的として、低電圧での予備充電が行われる。このような充電プログラムを実行可能とするために、充電回路部２０１には、充電端子２０２、２０３を介してリチウムイオン二次電池１００の電圧値や充電端子２０２、２０３からリチウムイオン二次電池１００に供給される電流値を検知する電圧センサや電流センサを備えている。この意味で、充電回路部２０１は、リチウムイオン二次電池１００の電圧値を検知する電圧検知部を兼ねている。
また、上記例示した充電プログラムの実行は、充電回路部２０１の電圧センサや電流センサで検知された電圧値、電流値に基づいて、制御部２０４が制御して行われる。
本実施形態のリチウムイオン二次電池１００の充電機構２００では、充電機構２００にリチウムイオン二次電池１００が正しく接続されているか否かを検知することができる。充電機構２００にリチウムイオン二次電池１００が接続されていることを検知する方法の一つとして、充電回路部２０１の充電端子２０２、２０３に外部から所定の電圧が印加されたことを検知する方法が考えられる。また、充電回路部２０１の充電端子２０２、２０３間に電流が流れたことを検知して、リチウムイオン二次電池１００の接続を検知することができる。この意味で、充電回路部２０１は、電池装着の装着センサとしての機能を有している。
このように、充電回路部２０１を用いてリチウムイオン二次電池１００の正しい装着を検知することによって、微細金属片などによってリチウムイオン二次電池１００の端子１０２、１０３間が短絡されている場合や、リチウムイオン二次電池１００の端子１０２、１０３と充電機構２００の充電端子２０２、２０３との間に異物が挟まっていて絶縁状態となっている場合など、物理的にはリチウムイオン二次電池１００が装着されているものの充電が正しく行えない場合などの異常状態をも検知することができる。
なお、充電機構２００にリチウムイオン二次電池１００が接続されたことを検知する方法としては、充電機構２００のリチウムイオン二次電池１００装着部に設けた図示しない検出ピンが、リチウムイオン二次電池１００が装着されることで押圧されることを検出するなどの機械的方法を用いることができる。また、光学的、もしくは、電磁的な検出機器を用いて、充電機構２００の所定位置にリチウムイオン二次電池１００が装着されたことを検知する方法を採用することができる。
本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の充電機構２００において、制御部２０４は、リチウムイオン二次電池１００の充電制御を行うと同時に、当該リチウムイオン二次電池１００の寿命推定を行う。
より具体的には、制御部２０４は、充電対象であるリチウムイオン二次電池１００に関する各種の情報を、充電回路部２０１、電池識別部２０５、温度センサ２０６、メモリ部２０７から受け取り、タイマ部２０８から得られた当該リチウムイオン二次電池１００の充電間隔に関する経過時間情報に基づいて、充電対象のリチウムイオン二次電池１００の寿命を推定する指標である充電回数の積算値を更新する。
そして、制御部２０４は、充電対象であるリチウムイオン二次電池１００の寿命を推定する指標である充電回数の積算値に基づいて、当該リチウムイオン二次電池１００の寿命が近づいている場合には、報知部２０９よりその旨をユーザに報知する。また、制御部２０４は、充電対象のリチウムイオン二次電池１００が既に寿命を迎えていると判断される場合には、報知部２０９よりその旨をユーザに報知し、充電を中止する。
一方、制御部２０４が、充電対象のリチウムイオン二次電池１００がまだ使用可能であると判断される場合には、充電回路部２０１を制御して所定の受電プログラムにしたがってリチウムイオン二次電池１００を充電する。なお、制御部２０４は、充電プログラムを実行するに際して適宜温度センサ２０６からの温度情報を参照する。
また、充電が完了すると、制御部２０４は報知部２０９から充電完了をユーザに報知する。さらに、充電中に異常が生じて正しく充電ができなかった場合にも、制御部２０４は、報知部２０９からその旨をユーザに報知する。
電池識別部２０５は、充電機構２００に装着された充電対象のリチウムイオン二次電池１００の識別情報を取得する。リチウムイオン二次電池１００の識別情報の取得は、例えば光学検知手段を備えた電池識別部２０５が、リチウムイオン二次電池１００の表面に添付されたバーコード等の情報を読み取る光学的な方法により実現することができる。また、その他にも、電磁的な方法、または、接触ピンを用いた機械的な方法によっても実現することができる。さらに、充電機構２００とリチウムイオン二次電池１００との間で、情報のやりとりが可能な無線もしくは有線による通信手段などの情報伝達手段を備えている場合には、電池識別部２０５の一部を構成するこの情報伝達手段を用いてリチウムイオン二次電池１００内に記録されているＩＤ情報を読み取ることができる。
なお、電池識別部２０５が、充電機構２００への充電対象のリチウムイオン二次電池１００の装着を検知する場合には、充電回路部２０１が装着センサとしての機能を果たす必要はなくなる。また、電池識別部２０５が、装着されたリチウムイオン二次電池１００の識別情報を正しく得られたこと自体を、充電対象のリチウムイオン二次電池１００が充電機構２００に装着されたことを確認する情報として利用することができる。
また、本実施形態のリチウムイオン二次電池の充電機構２００が、リチウムイオン二次電池１００と一体不可分の形態で実現される場合、もしくは、充電機構２００が充電する充電対象のリチウムイオン二次電池１００が常に同一のものである場合には、電池識別部２０５を備えない場合が想定され得る。
温度センサ２０６は、装着されたリチウムイオン二次電池１００の温度を、直接的または間接的に検知する温度検知部である。温度センサ２０６で検知されたリチウムイオン二次電池１００の温度情報は、制御部２０４におけるリチウムイオン二次電池１００の寿命判定、および／または、制御部２０４におけるリチウムイオン二次電池１００の充電プログラム実行における情報として利用される。なお、温度センサ２０６は、本実施形態にかかる充電機構２００において必ずしも必要な部材ではなく、制御部２０４が、充電対象であるリチウムイオン二次電池１００の温度情報を必要としない制御のみを行う場合には、温度センサ２０６は不要となる。
温度センサ２０６は、直接的または間接的にリチウムイオン二次電池１００の温度を測定することができればよく、熱電対やサーミスタなどの電気的素子、光学的サーモセンサなどの光学素子等、対象物の温度を測定することができる既存のまたは新規の各種手段を使用することができる。
メモリ部２０７は、制御部２０４によって充電対象のリチウムイオン二次電池１００の各種情報が記録され、制御部２０４に対して記録された情報を提供することができる。本実施形態のリチウムイオン二次電池の充電機構２００では、リチウムイオン二次電池１００の寿命を推定するために用いる指標として、対象となるリチウムイオン二次電池１００の充電回数の積算値を用いる。このためメモリ部２０７には、充電対象であるリチウムイオン二次電池１００の前回の充電の際に更新された充電回数の積算値が、当該リチウムイオン二次電池１００の電池識別情報と関連づけられて記録される。また、制御部２０４は、メモリ部２０７に記録されていた充電対象のリチウムイオン二次電池１００の充電回数の積算値を読み出して寿命判断をした後、リチウムイオン二次電池１００を充電し、新たに更新された充電回数の積算値を電池識別情報と共にメモリ部２０７に記録する。
本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の充電機構２００におけるメモリ部２０７としては、適宜情報の更新と記録が可能なＲＡＭなどの各種メモリ素子、記憶メディアなどを使用することができる。
なお、リチウムイオン二次電池１００とこれを充電する充電機構２００とが一対一で対応しておらず、リチウムイオン二次電池１００が異なる充電機構２００で充電されることが想定される場合には、メモリ部２０７はリチウムイオン二次電池１００とともに、リチウムイオン二次電池１００の電池パックや、当該リチウムイオン二次電池１００により動作する機器の内部に設けられ、異なる充電器で充電された場合でも、寿命を推定するための指標である充電回数の積算値を更新していくことが好ましい。
また、メモリ部２０７には、充電対象のリチウムイオン二次電池１００のその他の各種経過情報、例えば、製造情報や使用履歴、充電電圧や充電電流特性などの仕様、充電時のエラー発生経歴や充電時の温度変化の経緯などを記憶させて、制御部２０４が充電プログラムを実行する際に参照可能とすることができる。
タイマ部２０８は、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の充電機構２００における、充電対象であるリチウムイオン二次電池１００の充電間隔としての経過時間、すなわち、前回の充電時から今回の充電時までの間の時間を把握する。
タイマ部２０８が把握した、充電対象のリチウムイオン二次電池１００の前回の充電時からの経過時間の値に基づいて、制御部２０４は、当該リチウムイオン二次電池１００の寿命を示す指標である充電回数の数値に、所定の数値を付加するかそのままで維持するかを決定する。
なお、タイマ部２０８としては、充電機構２００内に備えられ、常に時間経過をカウントするタイマーカウンターとして実現することができる。また、リチウムイオン二次電池１００を充電するタイミングごとに電波時計用の現在時情報などを取得して、取得された現在時情報に基づいて充電間隔である経過時間の値を把握する方法として実現することができる。
報知部２０９は、制御部２０４が検出したリチウムイオン二次電池１００の装着や寿命などのさまざまな状態、充電機構２００での充電動作の進行状況、異常の発生状況などをユーザに報知する部材である。
報知部２０９としては、１または複数個のＬＥＤランプ、液晶パネルやＥＬパネルなどの表示デバイスなど、ユーザの視覚に訴える情報を表示する部材の他、ブザーや電子音、合成音声などのユーザの聴覚に訴える音声手段など、各種の報知手段を用いることができる。
なお、本実施形態のリチウムイオン二次電池の充電機構２００において、報知部２０９は必須の構成部材ではなく、ユーザへの報知を行わない構成とすることもできる。
次に、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の充電機構２００の制御部２０４が行う、充電対象となるリチウムイオン二次電池１００の寿命推定方法について説明する。
本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の充電機構２００では、充電開始時のリチウムイオン二次電池１００の電圧値である残留電圧値Ｖが、所定の電圧値Ｖ0以上であって、かつ、当該リチウムイオン二次電池１００の充電間隔である経過時間ｔが所定の期間ｔ0以上である場合に、制御部２０４が、充電回数値を所定の値だけ増加させる。
リチウムイオン二次電池は充電回数による劣化に加えて、高い充電電圧を維持したまま長時間が経過した場合にもその充放電特性が劣化するという特徴を有する。本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の充電方法では、充電開始時のリチウムイオン二次電池の維持電圧Ｖが所定の電圧値Ｖ0以上で、当該リチウムイオン二次電池の経過時間ｔが所定の期間ｔ0以上である場合に、リチウムイオン二次電池の劣化がある程度進んだと判断して劣化を示す指標である充電回数値を増加させる。このようにすることで、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の充電機構２００では、リチウムイオン二次電池に特有の充放電特性の劣化要因を正しく反映させて、より正確な寿命判断を行うことができる。
以下、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の充電機構における寿命判断の具体的な内容について、リチウムイオン二次電池１００として補聴器の電源として用いられるコイン型リチウムイオン二次電池を用いた場合について説明する。
コイン型リチウムイオン二次電池である日立マクセル株式会社製ＣＬＢ２０３０（製品名）は、充電電圧４．２Ｖ、放電終止電圧３．０Ｖであり、充電回数５００サイクルでの容量維持率が９０％、充電温度範囲が０〜＋４５℃という仕様のものである。このため、寿命に至る充電回数値である限界値を５００回と設定し、本実施形態にかかる充電機構２００を用いて、充電が行われるごとに制御部２０４が寿命を示す指標である充電回数値ＣＴ（Charged Times）を＋１ずつカウントし、メモリ部２０７に記憶させる。このとき、制御部２０４は、充電開始時のコイン型リチウムイオン二次電池の維持電圧Ｖが充電定格電圧の約９３％に相当する所定電圧Ｖ0＝３．９Ｖ以上であり、かつ、前回の充電からの経過時間ｔが所定時間であるｔ0＝１２時間以上である場合に、充電回数値ＣＴを＋０．５とする。このようにすることで、本実施形態のリチウムイオン二次電池の充電機構では、充電回数のみによらず、高い電圧値で長時間経過することにより劣化が進行するという、リチウムイオン二次電池特有の劣化要因を反映させた寿命管理を行うことができる。
なお、本実施形態の充電機構では、リチウムイオン二次電池の劣化要因として考えられる充電時の温度上昇にも対応して、リチウムイオン二次電池の充電時に、電池温度Ｔが所定の値Ｔ0＝４０℃以上となった場合にも、制御部２０４が充電回数ＣＴを＋１とする。このようにすることで、本実施形態にかかる充電機構では、制御部２０４が充電異常であるとして充電を停止しない温度範囲である４５℃以下ではあるものの、リチウムイオン二次電池の劣化要因でありその寿命を短くさせる充電時の温度上昇が生じた場合に、これを正しく反映して充電対象のリチウムイオン二次電池の寿命判断を行うことができる。
また、制御部２０４が行う寿命判断として、充電対象のリチウムイオン二次電池が寿命となったことをユーザに報知する前に、寿命が近づきつつあることを事前に警告報知することができる。例えば、本実施形態のリチウムイオン二次電池の充電機構２００として、寿命を推定する充電回数値が限界値として規定した数値５００回に到達していないがこの値に近づいてきた場合、例えば、寿命判断となる回数５００回の９０％である４５０回を警報値として、この警報値を超えた回数となった場合に、報知部２０９によってユーザに寿命が近づきつつあることを警告するように設定することができる。このようにすることで、ユーザは、リチウムイオン二次電池の寿命が近いことを予め知ることができ、例えば代替のリチウムイオン二次電池の準備をするなどの対応を行うことができる。また、充電対象のリチウムイオン二次電池の寿命の事前報知としては、簡単なインジケータを用いて、充電の都度残りの寿命をユーザに報知する構成とすることもできる。
本実施形態のリチウムイオン二次電池の充電機構２００では、上記のようにして本来の充電回数に加えて、高電圧値での長時間維持が行われた回数と、充電時に高い温度となった回数とを充電回数に反映させて把握することで、リチウムイオン二次電池の寿命をより正確に判断することができ、このようにしてカウントされた充電回数値ＣＴの値が所定の限界値ＣＴ＝５００回となった場合に、制御部２０４は充電を行わず、ユーザに対して充電対象のリチウムイオン二次電池が寿命となったことをＬＥＤランプなどの表示部２０９として構成された報知部から報知する。
上記説明では、リチウムイオン二次電池の劣化が生じる目安の維持電圧Ｖ0として、充電定格電圧値の９３％に相当する３．９Ｖと設定したが、この目安の維持電圧は３．９Ｖに限られるものでないことは言うまでもない。寿命を推定する対象である充電機構で充電するリチウムイオン二次電池の容量や大きさ、正極、負極、電解質の材料などによって定まる劣化特性に合わせて、目安の維持電圧値Ｖ0は適宜設定されるべきである。なお、この目安の維持電圧値Ｖ0は、一例として充電定格電圧値の９０％以上の値とすることが好ましい。
また、上記本実施形態では、高電圧状態で経過する経過時間の基準値ｔ0として、１２時間と設定した。この数値も、目安の電圧値Ｖ0と同様に、寿命判定対象であるリチウムイオン二次電池の劣化特性に応じて適宜定めるべき値である。一般的には、概ね１２時間以上とすることが実用的である。
さらに、上記実施形態では、リチウムイオン二次電池の劣化要因としての充電中の温度上昇の基準値Ｔ0を４０℃としたが、この数値も寿命判定対象であるリチウムイオン二次電池の劣化特性に応じて適宜定めるべきである。ただし、この充電中における温度上昇の基準値Ｔ0は、リチウムイオン二次電池の電池本体が充電時にどのような状態でおかれているかの周辺環境要因により変動する可能性が高く、リチウムイオン二次電池本体の周辺でこれを取り巻く部材の材料や隣接して配置される電池本体の個数、その他、熱源となるような回路部品等がリチウムイオン二次電池の近傍に配置されているか否かなどの要因も踏まえて設定することが好ましい。
さらに、上記実施形態では、高電圧で長時間経過した場合の充電回数値の増加量を＋０．５とし、充電中に電池温度が一定以上に上昇した場合の充電回数値の増加量を＋１．０としたが、これらの数値も、寿命推定対象のリチウムイオン二次電池の諸特性を考慮して適宜定めるべき数値である。なお、この充電回数値は、所定の回数（上記実施形態では５００回）を超えたか否かによって当該リチウムイオン二次電池が寿命を迎えたことを判別するものであるため、小数点以下のあまり細かな数値として規定する意味はなく、本実施形態として示した、１回または０．５回単位での指標として換算することが実際の運用上は好ましく、結果として十分正確な寿命推定を行うことができる。
次に、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の充電機構における充電動作について説明する。
図２は、本実施形態にかかる充電機構によるリチウムイオン二次電池の充電動作と、充電動作と同時に行われる寿命判断指標の調整動作との流れを説明するフローチャートである。なお、図２のフローチャートの説明において、充電機構は、本実施形態で図１を用いてその構成例を示した充電機構２００が用いられた場合として説明し、各部材の符号として図１に示したものを用いることとする。
図２に示すように、本実施形態にかかる充電機構２００での充電動作では、まず、ユーザが充電器の充電開始ボタン等を押下するなどして、リチウムイオン二次電池１００の充電動作が開始される（ステップＳ１０１）。
充電動作が開始されると、制御部２０４は、充電回路部２０１または電池識別部２０５等からの信号に基づいて、充電機構２００の所定位置に充電対象のリチウムイオン二次電池１００が正しく装着されているか否かを判断する（ステップＳ１０２）。
ステップＳ１０２で電池の正しい装着が検出されなかった場合（「Ｎｏ」の場合）には、制御部２０４は報知部２０９から電池が正しく装着されていないエラー報知を行い（ステップＳ１０３）、充電動作を中止する（ステップＳ１０４）。
一方、リチウムイオン二次電池１００が正しく装着されていることを検出した場合（ステップＳ１０２で「Ｙｅｓ」の場合）には、制御部２０４は、装着されたリチウムイオン二次電池１００のＩＤデータなどの電池識別情報を電池識別部２０５から取得する。また、制御部２０４は、取得したＩＤデータを用いてメモリ部２０７から充電対象のリチウムイオン二次電池１００の充電回数値ＣＴを取得する（ステップＳ１０５）。なお、充電対象のリチウムイオン二次電池１００の充電回数値ＣＴが、リチウムイオン二次電池１００内のメモリ部に記録されている場合は、制御部２０４は電池識別情報と同時に電池識別部２０５から当該電池の充電回数値ＣＴを取得することとなる。
次に、制御部２０４は、取得したリチウムイオン二次電池１００の寿命を表す指標である充電回数値ＣＴが、当該二次電池の寿命として定められた充電回数に近く、ユーザに警告を知らせるべき警報値ＣＴ0以上であるか否かを判別する（ステップＳ１０６）。
充電回数ＣＴがＣＴ0以上ではないとき（「Ｎｏ」の場合）、制御部２０４は、装着されたリチウムイオン二次電池１００がまだ寿命を迎えておらず、ユーザにも警告する必要がないと判断して、所定の充電プログラムによる充電動作を開始する。
制御部２０４は、充電回路部２０１から、充電プログラムの開始前の状態でのリチウムイオン二次電池１００の電圧値である維持電圧値Ｖを取得する。そして、取得した維持電圧値Ｖが所定の基準電圧値Ｖ0以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。
維持電圧値Ｖが、基準電圧値Ｖ0以上である場合には（ステップＳ１０７で「Ｙｅｓ」の場合）、制御部２０４は、ステップＳ１０８へと進んで、タイマ部２０８から当該充電対象のリチウムイオン二次電池１００の前回の充電時からの経過時間ｔを取得する。そして、制御部２０４は、取得した経過時間ｔが、所定の期間値ｔ0以上の場合（ステップＳ１０８で「Ｙｅｓ」の場合）には、ステップＳ１０９へと進んで、当該リチウムイオン二次電池１００の充電回数値ＣＴとして、充電開始前のＣＴの値に＋０．５加えた値とする。
そして予め定められていた手順の充電プログラムにしたがって、リチウムイオン二次電池１００の充電を行う（ステップＳ１１０）。
一方、取得した維持電圧値Ｖが基準電圧値Ｖ0以上ではない場合（ステップＳ１０７で「Ｎｏ」の場合）、または、取得した経過時間ｔが所定の期間値ｔ0以上ではない場合（ステップＳ１０８で「Ｎｏ」の場合）には、制御部２０４は当該リチウムイオン二次電池１００の充電回数値ＣＴをそのまま維持した状態で、予め定められていた手順の充電プログラムにしたがって、リチウムイオン二次電池１００の充電を行う（ステップＳ１１０）。
なお、本実施形態にかかる充電機構で行う充電プログラムとしては、上記例示した補聴器用のコイン型リチウムイオン二次電池の充電プログラムのように、必要に応じて予備充電を行った後に、まず定電流充電を行ってその後定電圧充電を行う充電プログラムとすることができる。制御部２０４は、充電回路部２０１から得られるリチウムイオン二次電池１００の電圧値や充電電流値、温度センサ２０６で得られるリチウムイオン二次電池１００の温度データなどに基づいて、充電回路部２０１を制御して所定プログラムでの充電を行う。
制御部２０４は、上記充電プログラムでの充電動作中に、リチウムイオン二次電池１００の温度が異常な高温となった場合、一定の充電時間が経過してもリチウムイオン二次電池１００の電圧値が上昇しない場合、充電電流が設定以上の大電流となってしまった場合など、充電プログラムの実行中に何らかのエラーが生じたと判断される場合（ステップＳ１１１で「Ｙｅｓ」の場合）は、ステップＳ１１２で報知部２０９によりユーザに充電エラーを報知して、充電動作を停止する（ステップＳ１１３）。
異常なく充電が終了した場合（ステップＳ１１１で「Ｎｏ」の場合）は、制御部２０４は、温度センサ２０６からの充電中のリチウムイオン二次電池１００の温度データに基づいて、充電動作中にリチウムイオン二次電池１００の温度が充電エラーとして充電動作を中止するまでの温度ではないものの、所定の基準温度Ｔ0以上となったことが認められるか否かを判断する（ステップＳ１１４）。
充電中のリチウムイオン二次電池１００の温度が、基準温度Ｔ0以上となった場合（ステップＳ１１４で「Ｙｅｓ」の場合）には、寿命検出のための指標である充電回数値ＣＴの値を１増加させる（ステップＳ１１５）。
このようにすることで、リチウムイオン二次電池１００の劣化に繋がる充電時の温度上昇が起こったことを、当該リチウムイオン二次電池１００の寿命を表す指標として反映させることができる。
なお、充電エラーとなる温度とは、上記例示したコイン型リチウムイオン二次電池の場合での４５℃以上であり、ステップＳ１１４で「Ｙｅｓ」となる充電異常ではないもの電池の特性に悪影響を与える基準温度以上の異常状態の基準温度Ｔ0とは、同じくコイン型リチウムイオン二次電池における温度４０℃〜４５℃の範囲となる状態である。また、制御部２０４が、充電中のリチウムイオン二次電池１００の温度が所定の基準温度Ｔ0以上となったと判断する場合として、当該基準温度Ｔ0以上の状態が連続して１０分間続いた状態とするなど、基準温度Ｔ0以上の状態が継続された時間を判断する滋養兼を付すことにより、制御部２０４での判断をより正確なものとすることができる。
以上で所定の充電プログラムが終了したため、制御部２０４は、充電対象のリチウムイオン二次電池１００の充電回数値ＣＴを＋１とする（ステップＳ１１６）。
なお、本実施形態で説明したように、充電プログラムが全て完了した後に時誘電対象のリチウムイオン二次電池１００の充電回数値ＣＴを＋１とするように設定した場合には、十分な充電時間がない場合や、何らかの突発的な理由で充電が途中で強制的に終了させられてしまった場合には、充電回数値ＣＴのカウント対象外となってしまう。このため、制御部２０４は、図２ではステップＳ１１６として示した充電回数値を１増やす制御を、充電プログラムが全て終了した後に設定するのではなく、充電開始から３０分経過後など、ある程度の時間充電状態が継続した場合に行うように設定することができる。
充電プログラムが終了した後、制御部２０４は、数値１を増加させて現状に見合った値となった充電回数値ＣＴを、その時点での寿命判断指標としての正しい数値として、メモリ部２０７に記憶させる（ステップＳ１１７）。これによって、充電対象のリチウムイオン二次電池１００の充電回数が、現状に即した正しい値で保管され、次の充電時にはこの数値に基づいて寿命判断が行われることとなる。
制御部２０４は、充電が完了したことをユーザーに報知して（ステップＳ１１８）、充電動作が終了する。
なお、充電開始時に制御部２０４が、充電対象のリチウムイオン二次電池１００の充電回数値ＣＴがまもなく寿命を迎える警報値ＣＴ0を超えていると判断した場合（ステップＳ１０６で「Ｙｅｓ」の場合）、制御部２０４は改めて、充電回数値ＣＴが当該リチウムイオン二次電池１００の寿命を示す限界値ＣＴ1を超えているか否かを判断する（ステップＳ１１９）。
充電回数値ＣＴが、警報値ＣＴ0を超えているが、限界値ＣＴ1を超えていない場合は、制御部２０４は、充電対象のリチウムイオン二次電池１００の寿命が近づいているとして、報知部２０９を通じてユーザに警告を行う（ステップＳ１２０）。
その後、制御部２０４は、ステップＳ１０７に進んで、充電プログラムでの充電動作を行う。
充電回数値ＣＴが、限界値ＣＴ1を超得ている場合（ステップＳ１１９で「Ｙｅｓ」の場合）には、制御部２０４はユーザに当該リチウムイオン二次電池１００が寿命を迎えていて、充電しても所期の特性が得られないことを報知して（ステップＳ１２１）、充電動作を中止する（ステップＳ１２２）。
なお、上記説明から明らかなように、図２のフローチャートによって充電動作が行われた場合には、充電動作が開始した直後の判断時点でのステップＳ１０６の段階では、充電回数値ＣＴが寿命を示す限界値ＣＴ1を超えていない場合でも、充電途中でのリチウムイオン二次電池１００の状態によっては、充電終了時には充電回数ＣＴが限界値ＣＴ1を超えてしまう事態が生じうる。しかし、一般的にリチウムイオン二次電池の劣化は、数回程度の充電回数の差によって大きく進行するものではないため、図２に示すように、充電開始時点での充電回数値ＣＴが、限界値ＣＴ1を上回っていなければ、そのまま充電して使用しても大きな問題は生じないと考えられる。また、この場合の充電回数値ＣＴの誤差を考慮して、限界値ＣＴ1の値を、設計上の寿命限度数値から数回程度小さな値に設定することも考えられる。
このように、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の充電機構では、充電動作において寿命への影響を見極めて寿命を示す指標となる充電回数値を適宜更新することで、充電対象のリチウムイオン二次電池におけるより正確な寿命判断を行うことができる。
上記図１で説明した本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の充電機構２００は、説明の冒頭に記載したように、リチウムイオン二次電池１００を動作電源とする電子機器と、リチウムイオン二次電池１００を充電する充電装置とが取り得る具体的な形態によって、装置構成との関係における各要素ブロックの配置位置が異なって構成される。以下、本実施形態のリチウムイオン二次電池の充電機構２００について、具体的な機器での配置例について説明する。
図３は、上記実施形態において例示説明した、補聴器の電源としてリチウムイオン二次電池を用いた場合の、装置構成例を示すブロック図である。
図３に示す、補聴器の場合の装置構成では、機器３００として示される補聴器内にリチウムイオン二次電池３０１が内蔵されている。リチウムイオン二次電池で動作する電子機器として補聴器の場合には、ユーザが一定時間連続して使用するものであって、かつ、連続使用の途中でリチウムイオン二次電池からの電力供給が停止してしまって動作しなくなると、ユーザの安全を脅かすような事態にまで発展する懸念がある。また、ユーザが機器３００である補聴器から二次電池３０１を取り出すことができないようになっていて、さらに、補聴器の充電を行う充電装置４００とは、機器３００である補聴器が一対一で対応するようになっている。
さらにまた、本実施形態で示す補聴器では、ユーザの利便性を考慮して、機器３００側と充電装置４００側とに、互いに非接触で電力を供給することができる受電コイル３１０と給電コイル４１０とが備えられている。このため、ユーザは、睡眠時などの使用しない時間に補聴器を所定の場所に載置もしくは収納するだけで、補聴器内部の二次電池３０１の充電が行われるようになっている。
図３は、このように、二次電池３１０が収容された機器３００と、充電回路部４０１が収容された充電装置４００との間に強い対応関係が保たれていることを考慮した場合の構成例である。
図３に示すように、補聴器である機器３００内部には、動作電源である二次電池３０１と、補聴器の全体動作を制御する機器制御部３０２とが配置されている。機器制御部３０２は、リチウムイオン二次電池の充電機構の制御部としての役割を果たすと共に、機器３００である補聴器の動作を制御するもので、マイコン等を用いて実現できる。
また、図３に示した補聴器の場合には、充電装置４００からの充電を非接触で行うために、充電装置４００と機器３００内の二次電池３０１とが接触しないため、二次電池３０１の温度を監視する温度センサ３０３、二次電池の電圧値を監視する電圧センサ３０４は、機器３００内部に配置されている。
機器３００内部には、さらに機器メモリ部３０５を備えることで、収容されているリチウムイオン二次電池３０１のＩＤ情報や、当該二次電池３０１の充電回数値ＣＴなどを記憶させることができる。また、二次電池３０１に異常が生じた場合や寿命となった場合にこれを表示する機器報知部３０６を備えている。さらに、機器３００内部には、受電コイル３１０と送電コイル４１０での電力やりとりとは独立して、機器３００と充電装置４００との間で、所定の制御信号や記憶されているデータのやりとりを行うことができるように、機器通信部３０７を備えている。
一方、充電装置４００側には、充電電力を送電コイル４１０から受電コイル３１０へと供給する充電回路部４０１と、充電装置４００全体の制御を行うと共に、必要に応じて機器３００との情報のやりとりを行いながら充電機構における制御部の機能を果たす機器制御部４０２、充電装置４００側で二次電池の充電回数ＣＴなどの所定の情報を記憶する装置メモリ部４０３、充電対象のリチウムイオン二次電池３０１の充電間隔である経過時間ｔを算出するためのタイマ部４０４、充電装置４００側で充電状態や二次電池３０１の異常や、寿命が来たことなどを報知する装置報知部４０５、装置制御部４０２に制御されて機器３００内の機器通信部３０７との間で情報のやりとりを行う装置通信部４０６を備えている。
図３に示すように、本実施形態の充電機構を構成する各要素ブロックを、補聴器である機器３００と、充電装置４００とに適宜分散させて配置することで、図２のフローチャートを用いて説明した本実施形態にかかる充電機構における、充電動作と寿命推定動作とを実行することができる。
なお、図３において、充電機器４００に配置したタイマ部４０４は、機器３００内に配置することも可能である。しかし、補聴器である機器３００は、小型軽量であることがより強く求められるものである、機器３００側、および、充電装置４００側のいずれにも配置することが可能なタイマ部４０４などの部材は、小型軽量化への要求が比較的乏しく、かつ、商用電源の利用が見込まれるために動作電源の確保の面でも問題が生じにくい充電装置４００側に配置することがより実用的である。
なお、図３における補聴器の例では、機器３００の二次電池３０１を無線給電方法により充電する構成を示したが、二次電池３０１の充電のために、機器３００と充電装置４００とを有線で接続する場合が想定でき、さらに、適宜無線給電と有線給電とを切り替えて使用できる構成とすることもできる。また、機器通信部３０７と装置通信部４０５との間の通信も、有線、無線、もしくはその両方のいずれの手段をも用いることができる。
次に図４は、充電対象であるリチウムイオン二次電池として、携帯電話やノート型パソコンなどの携帯用電子機器の電池パック内に配置されたものとし、これを充電する充電器内に本実施形態のリチウムイオン二次電池の充電機構の主要部分が配置された構成の場合の、各構成要素の分配配置例を示すブロック図である。
図３で示した、機器３００としての補聴器内にリチウムイオン二次電池を配置する場合と異なり、携帯型電子機器の電源として用いられる電池パック５００は、比較的容易に交換使用されるものであるため、二次電池５０１以外の搭載部材を極力少なくすることが求められる。一方、携帯型電子機器の電池パック５００の充電は、電池パック５００を電子機器から取り出して充電装置によって充電が行われる場合や、携帯型電子機器内に装着した状態で充電装置から充電のためのコードを接続等することによって行われる場合などが想定される。
また、一つの電子機器で複数の電池パック５００が併用される場合が想定されるなど、電池パック５００と充電器６００との対応が取れないことが多いと想定される。
これらの事情を踏まえて、図４に示すように、電池パック５００内にはリチウムイオン二次電池５０１と、リチウムイオン二次電池５０１の充電回数値ＣＴを記憶する電池メモリ部５０４、さらに、電池メモリ部５０４の情報を必要に応じて充電器６００側に伝達するとともに、充電器６００から送信された情報を受け取ることができる電池通信部５０５のみが収容されている。なお、電池メモリ部５０４からのデータの読み出しと電池メモリ部５０４へのデータの収納とは、電池メモリ５０４の付加機能で対応できるようになっている。
一方の充電器６００側には、電池パック５００の充電端子５０２、５０３とそれぞれ接続された充電器側充電端子６０２、６０３から、リチウムイオン二次電池５０１を充電する電力を供給すると共に、二次電池５０１の電圧値や充電電流値を検出する充電回路部６０１、充電回路部６０１を制御して充電を行う制御部６０４が収容されている。また、図４に示すように、充電器６００内には、充電時に電池パック５００に接触して二次電池５０１の温度を検知する温度センサ６０５、電池パック５００内の電池通信部５０５を介して電池メモリ部５０４の情報を制御部６０４とやりとりするための充電器通信部６０６、充電器６００側で所定の情報を記憶する充電器メモリ部６０７、充電間隔である経過時間を把握するためのタイマ部６０８、充電状態やリチウムイオン二次電池５０１の異常、寿命などの各種情報をユーザに報知する報知部６０９が収容されている。
このようにすることで、電池パック５００内に必要最小限の構成部材を配置し、充電を制御する主たる構成部品は、電池パック５００を充電する充電器６００内に配置することで、電池パック５００を充電器６００で充電する際に本実施形態のリチウムイオン二次電池の充電機構が構成され、図２で説明したフローチャートにしたがって、本実施形態にかかる充電機構の充電動作と寿命推定動作とを行うことができる。
なお、図３、図４に示した構成例は例示であり、補聴器や携帯用電子機器の電池パックにおいて、図３、図４の構成以外の配置構成を採用することができる。また、図３、図４に示したような、本実施形態にかかる充電機構が、２つの部材に分割して配置される以外にも、例えば、充電対象であるリチウムイオン二次電池とともにこれを充電するための部材全てがリチウムイオン二次電池を動作電源とする電子機器内に備えられる構成の場合には、充電機構も全て一つの電子機器内に備えられる。この結果、図３、図４で示す構成例の場合に例示した、２つの機器間の情報伝達を行う津運部などが不要となりより簡単な構成で充電機構を実現できる。さらに、リチウムイオン二次電池の充電を行うために電力が必要となる充電回路部を、他の制御に関する機構部分と切り分けて商用電源が使用可能な機器に収容する場合など、本実施形態の充電機構が３つ以上の機器に分散配置れる場合も想定できる。
以上説明したように、本実施形態のリチウムイオン二次電池の充電制御方法と充電機構とは、リチウムイオン二次電池の寿命特性に対応して、リチウムイオン二次電池が高電圧を維持した状態で一定の時間が経過した場合にも、寿命を表す指標である充電回数値に換算することでこれを反映した寿命推定を行うことができる。このため、充電回数を指標として用いるという簡易な構成でありながら、実際の使用状態に応じたリチウムイオン二次電池の正確な寿命推定を行うことができる。
本開示のリチウムイオン二次電池の充電制御方法、および、リチウムイオン二次電池の充電機構は、簡単な構成でありながら、リチウムイオン二次電池特有の劣化要因を勘案したより正確な寿命の推定を行うことができる。このため、電子機器の電源として広く使用されるリチウムイオン二次電池の充電制御方法、充電機構として有用である。
特に、補聴器などの医療補助機器など、連続使用が前提であり、かつ、正確な寿命判断に基づいた充電制御が必要な機器の動作電源として用いられるリチウムイオン二次電池の充電制御を行う充電制御方法、充電機構として、極めて有用である。
１００ リチウムイオン二次電池
１０１ 電池本体
２００ リチウムイオン二次電池の充電機構
２０１ 充電回路部（電圧検知部）
２０４ 制御部
２０７ メモリ部
２０８ タイマ部

Claims (8)

  1. 充電回数の積算値を把握するリチウムイオン二次電池の充電制御方法であって、
    充電開始前のリチウムイオン二次電池の電圧値である残留電圧値と前記リチウムイオン二次電池の前回充電時点からの経過時間とがいずれも所定の値以上である場合に、前記リチウムイオン二次電池の充電回数の積算値に所定値を加え、
    前記充電回数の積算値に基づいて前記リチウムイオン二次電池の寿命を推定する、リチウムイオン二次電池の充電制御方法。
  2. 充電回路部と、
    充電対象のリチウムイオン二次電池の電圧を検知する電圧検知部と、
    前記リチウムイオン二次電池の充電回数の積算値が記録されるメモリ部と、
    前記リチウムイオン二次電池の前回の充電終了時点からの経過時間を把握するタイマ部と、
    前記充電回路と前記電圧検知部と前記メモリ部と前記タイマ部とを制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、
    前記電圧検知部が検知した充電開始前の前記リチウムイオン二次電池の残留電圧値と、前記タイマ部が把握した前記経過時間とがいずれも所定の値以上である場合に、前記充電回数の積算値に所定値を加え、
    前記充電回数の積算値に基づいて前記リチウムイオン二次電池の寿命を推定する、リチウムイオン二次電池の充電機構。
  3. 前記残留電圧値と前記経過時間とがいずれも所定の値以上である場合に、前記制御部は、前記充電回数を０．５増加させる、請求項２に記載のリチウムイオン二次電池の充電機構。
  4. 前記リチウムイオン二次電池の温度を検知する温度検知部をさらに備え、
    前記制御部は、充電中の前記リチウムイオン二次電池の温度が所定の温度以上である場合に、前記充電回数を１増加させる、請求項２または３に記載のリチウムイオン二次電池の充電機構。
  5. 前記制御部は、前記充電回数の積算値が所定の警報値を超えている場合に、前記リチウムイオン二次電池の寿命が近づいていることをユーザに報知する、請求項２〜４のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池の充電機構。
  6. 前記制御部は、前記充電回数の積算値が所定の限界値を超えている場合に、前記リチウムイオン二次電池が寿命を迎えていることをユーザに報知して充電を行わない、請求項２〜５のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池の充電機構。
  7. 前記リチウムイオン二次電池で動作する機器と、前記リチウムイオン二次電池を充電する充電器とにおいて、
    前記電圧検知部の少なくとも一部と、前記メモリ部の少なくとも一部と、前記制御部の少なくとも一部とが、前記リチウムイオン二次電池ととともに前記機器内部に配置され、
    前記機器内部に配置された部分以外の前記充電機構を構成する各部が前記充電装置内部に配置され、
    前記機器と前記充電器との間で情報交換が可能である、請求項２〜６のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池の充電機構。
  8. 前記機器が補聴器であり、前記補聴器と前記充電装置との間で非接触電力供給が行われる、請求項７に記載のリチウムイオン二次電池の充電機構。
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