JP3577751B2 - バッテリー充電装置、バッテリーパック及びバッテリー充電方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばリチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池等に充電を行うバッテリー充電装置、リチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池を有するバッテリーパック、及び、複数の電池に充電する場合におけるバッテリー充電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日において、リチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池等のように充電可能な電池（二次電池）が知られている。この二次電池は、例えば図１０に示すようなバッテリー充電装置により充電される。
【０００３】
すなわち、上記図１０においてバッテリー充電装置は、直流電流源５０の正電極にスイッチ５３を介して充電用正電極５１が接続され、該直流電流源５０の負電極に充電用負電極５２が接続されている。上記充電用正電極５１及び充電用負電極５２は直列接続されており、その間に、例えば３つの二次電池５４が直列接続されるようになっている。また、上記各二次電池５４とそれぞれ並列に、抵抗５５及びスイッチ５６を直列接続した放電回路が設けられている。
【０００４】
このようなバッテリー充電装置は、上記二次電池５４が設けられ上記スイッチ５３がオン操作されると該二次電池５４に充電が開始される。なお、この充電開始時には、上記各放電回路のスイッチ５６は、それぞれオフ操作されている。
【０００５】
ここで、このように二次電池５４を直列接続し平行して充電を行うと、該二次電池５４はそれぞれ容量にバラツキがあるため、充電状態にバラツキを生ずる。
【０００６】
このため、従来は、上記３つの二次電池５４の電圧をそれぞれ検出し、充電状態にバラツキが生じたときに、一番充電の進んでいる二次電池５４及び２番目に充電の進んでいる二次電池５４の放電回路のスイッチ５６をそれぞれオン操作していた。これにより、上記一番充電の進んでいる二次電池５４及び２番目に充電の進んでいる二次電池５４に充電された電力が放電回路を介して放電される。
【０００７】
次に、上記一番充電の進んでいる二次電池５４及び２番目に充電の進んでいる二次電池５４の放電が進み、これら二次電池５４の電圧値が、一番充電の遅れている二次電池５４の電圧値と同じ電圧値となったときに、上記オン操作した放電回路のスイッチ５６をオフ操作する。これにより、再び充電が再開される。
【０００８】
従来のバッテリー充電装置は、このように上記スイッチ５６のオンオフ操作により充放電を繰り返し、複数の二次電池５４を均等に充電するようにしていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように充放電を繰り返しながら充電を行うと、一番充電の遅れている二次電池の充電状態に合わせて全ての二次電池の充電を行うこととなり、複数の二次電池を全て満充電にするまでに時間を要する問題がある。
【００１０】
また、電池の充電には、常に過充電の問題がある。この過充電は、電池及び充電装置の各回路に負担がかかり、発熱，破損等の安全面に悪影響を及ぼす。このため、過充電を防止して安全に充電を行うことができるようなバッテリー充電装置の開発が望まれている。
【００１１】
さらに、電池の性能評価は、通常、充電・休止・放電・休止を１サイクルとし、これを複数サイクル繰り返すことにより行われるが、現実の実使用状態では充電，放電，休止が不規則に発生するため、十分な品質評価とはならない。また、直列接続された複数の電池からなる組電池では、容量の最も小さい電池が満充電になった時点で充電を終了せざる得ず、各電池毎の容量ばらつきを考慮した評価を行うことができず、組電池としての真の性能を評価することはできないという問題点があった。
【００１２】
そこで、上述の如き従来の問題点に鑑み、本発明の目的は、電池の充電時間を短縮でき、また、安全に充電することができるようなバッテリー充電装置，バッテリーパック及びバッテリー充電方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電源回路からの電力を電池に充電するバッテリー充電装置において、上記電池に対して並列に接続され、該電池に流す電流を可変する電流可変手段と、上記電池の現在の電圧値を検出する電池電圧検出手段と、上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力する設定電圧出力手段と、上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段からの設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を制御する比較制御手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、電源回路からの電力を電池に充電するバッテリー充電装置において、直流の電流源の正電極と負電極に接続された正極端子と負極端子との間に直列接続された複数の充電部を有し、上記複数の充電部の各充電部は、それぞれ、充電可能な電池の正電極と負電極が接続される充電用正極端子と充電用負極端子と、上記充電用正極端子と充電用負極端子に正電極と負電極が接続された充電可能な電池に対して並列に接続され、該電池に流す電流を可変する電流可変手段と、上記電池の現在の電圧値を検出する電池電圧検出手段と、上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力する設定電圧出力手段と、上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段からの設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を制御する比較制御手段からなり、上記直列接続された複数の充電部により複数の電池を充電することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るバッテリー充電装置は、出力電流が可変可能な電源回路と、上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して設けられ、該各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出する複数の第１の電流検出手段と、上記電源回路からの出力電流値を検出する第２の電流検出手段と、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうちの最小の電流値を検出し、上記電源回路からの出力電流値が、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路からの出力電流値から上記最小の電流値を減算した出力電流値となるように上記電源回路を制御する電源回路制御手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係るバッテリー充電装置は、出力電流が可変可能な電源回路と、上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して設けられ、該各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出する複数の第１の電流検出手段と、上記電源回路からの出力電流値を検出する第２の電流検出手段と、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうちの最大の電流値を検出し、上記最大の電流値から、予め設定された上記電流可変手段に流すことができる電流の最大値を示す最大負荷設定値を減算処理することにより第１の減算電流値を生成し、上記第１の減算電流値の極性を検出し、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路の出力電流値から上記第１の減算電流値を減算することにより第２の減算電流値を生成するとともに、上記第１の減算電流値が正の場合のみ、上記電源回路の出力電流値が上記第２の減算電流値と同じ値となるように該電源回路を制御する電源回路制御手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るバッテリーパックは、充電可能な電池と、上記電池の正電極及び電源回路の正電極に接続される正電極端子と、上記電池の負電極及び電源回路の負電極に接続される負電極端子と、上記電池に対して並列となるように上記正電極端子及び負電極端子に接続され、該電池に流す電流を可変する電流可変手段と、上記電池の電圧を検出する電池電圧検出手段と、上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力する設定電圧出力手段と、上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段からの設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を可変制御する比較制御手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係るバッテリーパックは、直流の電流源の正電極に接続される正電極端子と、上記直流の電流源の負電極に接続される負電極端子と、上記正電極端子と負電極端子との間に直列接続された複数の充電部を有し、上記複数の充電部の各充電部は、それぞれ、充電可能な電池と、上記充電可能な電池に対して並列接続され、該電池に流す電流を可変する電流可変手段と、上記電池の電圧を検出する電池電圧検出手段と、上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力する設定電圧出力手段と、上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段からの設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を制御する比較制御手段とを有し、上記充電可能な複数の電池を充電する複数の充電部を直列接続してなることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係るバッテリーパックは、上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して設けられ、該各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出する第１の電流検出手段と、電源回路からの出力電流値を検出する第２の電流検出手段と、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうち最小の電流値を検出し、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路からの出力電流値から上記最小の電流値を減算した出力電流値となるように電源回路を制御するための制御信号を出力する制御信号出力手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係るバッテリーパックは、上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して複数設けられ、該各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出する第１の電流検出手段と、上記電源回路からの出力電流値を検出する第２の電流検出手段と、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうち最大の電流値を検出し、上記最大の電流値から上記電流可変手段に流れる電流の最大値を示す最大負荷設定値を減算処理することにより第１の減算電流値を形成し、上記第１の減算値の極性を検出し、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路の出力電流値から上記第１の減算電流値を減算処理することにより第２の減算電流値を形成するとともに、上記第１の減算電流値が正極性の場合のみ、電源回路の出力電流値が上記第２の減算電流値と同じ値となるように制御するための制御信号を出力する制御信号出力手段とを有することを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明は、 電源回路からの電力を複数の電池に充電するためのバッテリー充電方法であって、上記複数の電池にそれぞれ並列に設けられ、該各電池に流す電流をそれぞれ可変する複数の電流可変手段を制御して、上記各電池の現在の電圧値が設定電圧値に近づくにつれて、上記各電流可変手段に流れる電流を徐々に多くする際に、上記各電流可変手段の電流値をそれぞれ検出し、該電流値の中から最小の電流値を検出するとともに、上記電源回路の出力電流値を検出し、
上記電源回路の出力電流値から上記電流可変手段の最小の電流値を減算して減算電流値を生成し、上記電源回路の出力電流値を上記減算電流値となるように該電源回路を制御することを特徴とする。
【００２６】
【作用】
本発明に係るバッテリー充電装置は、電池に流す電流を可変可能な電流可変手段が、該電池に対して並列に接続されている。この電流可変手段としては、例えば抵抗値を可変することにより電流値を可変する可変抵抗や、ゲート電極に印加する電圧値を可変することによりソース−ドレイン間の電流値を可変する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等がある。
【００２７】
電池電圧検出手段は上記電池の現在の電圧値を検出し、この検出出力を比較制御手段に供給する。また、設定電圧出力手段は、上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力し、これを上記比較制御手段に供給する。上記比較制御手段は、上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段から出力された設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出する。そして、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を可変制御する。
【００２８】
具体的には、例えば上記電流可変手段として上記可変抵抗を設けた場合、最初は該可変抵抗の抵抗値を最大となるように制御して上記電池側に電流を流し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて、該可変抵抗の抵抗値を徐々に小さくするように制御して、該可変抵抗側に流れる電流を徐々に多くする。或いは、上記電流可変手段として上記ＦＥＴを設けた場合、最初は該ＦＥＴのゲート電極に印加する電圧を小さくしてソース−ドレイン間に流れる電流を少なくして上記電池側に多くの電流を流し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて、該ＦＥＴのゲート電極に印加する電圧を大きくしソース−ドレイン間に流れる電流を多くして上記電池側に流れる電流を少なくする。
【００２９】
これにより、充電が進み上記電池の電圧値が上記設定電圧（満充電）に近づくに連れて該電池に流す電流を徐々に減らすことができる。従って、過充電を防止することができる。
【００３０】
次に、本発明に係るバッテリー充電装置は、上述の充電装置を充電部として複数有しており、この複数の充電部を直列接続してなっている。上述のように、上記各充電部は、充電が進み上記電池の電圧値が上記設定電圧すなわち満充電に近づくに連れて該電池に流す電流を徐々に減らすことができる。従って、各充電部に設けられた電池の過充電を防止することができる。また、このように過充電を防止することができるため、各電池をそれぞれバラツキなく安全に満充電とすることができる。また、このような制御を、各電池毎に別々に行うことができるため、全ての電池が満充電となるまで一貫して充電を継続することができ、電池の充電時間を短縮化することができる。
【００３１】
ここで、このように上記電池が満充電に近づくに連れて該電池に流す電流を徐々に減らす代わりに上記電流可変手段に流す電流を多くすると、該電池が満充電になっても上記電流可変手段に電流が流れ続けることとなり電力の無駄であるうえ、該電流可変手段が発熱して破損する虞れがある。
【００３２】
このため、本発明に係るバッテリー充電装置は、電源回路として出力電流が可変可能なものを設け、上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して複数設けられた第１の電流検出手段により上記各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出するとともに、第２の電流検出手段により上記電源回路からの出力電流値を検出する。また、電源回路制御手段が、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうち最小の電流値を検出する。
【００３３】
そして、上記電源回路制御手段が、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路からの出力電流値から上記最小の電流値を減算処理し、この減算処理により算出された値となるように上記電源回路の出力電流値を制御する。
【００３４】
すなわち、上記電流可変手段の電流値が最小であるということは、その電流可変手段を有する充電部に設けられている電池の充電が一番遅れていることを示している。このため、上記電源回路からの出力電流値から上記最小の電流値を減算処理し、この減算処理により算出された値となるように上記電源回路の出力電流値を制御することにより、上記充電が一番遅れている電池の充電が進むに連れて、上記電源回路の出力電流値を徐々に下げることができる。
【００３５】
従って、上記充電が一番遅れている電池が満充電となったときに、上記電源回路を例えばオフ制御することができ、複数の電池の充電を平行して行う場合に最低限の電力で該複数の電池をバラツキなく全て満充電にすることができる。また、上記充電が一番遅れている電池の充電が進むに連れて上記電源回路の出力電流値を下げることができるため、他の充電部の電流可変手段に流れる電流を少なくすることができ、該電流可変手段の発熱及び破損を防止することができる。また、全ての電池が満充電となるまで充電を継続できるため、該全ての電池を満充電にするまでの時間を短縮することができる。
【００３６】
次に、本発明に係るバッテリー充電装置は、電源回路制御手段が、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうち最大の電流値を検出し、上記最大の電流値から上記電流可変手段に流れる電流の最大値を示す最大負荷設定値を減算処理することにより第１の減算電流値を形成するとともに、この第１の減算電流値の極性を検出する。そして、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路の出力電流値から上記第１の減算電流値を減算処理することにより第２の減算電流値を形成し、上記第１の減算電流値が正極性の場合のみ、上記電源回路の出力電流値が上記第２の減算電流値と同じ値となるように該電源回路を制御する。
【００３７】
すなわち、上記第１の減算電流値は、上記最大の電流値から、上記電流可変手段に流れる電流の最大値を示す最大負荷設定値を減算処理したものであるため、この第１の減算電流値は、その充電部に設けられている電池の充電状態を示すものとなる。
【００３８】
このため、上記電流可変手段の電流値が最大値を示すということは、その電流可変手段を有する充電部に設けられた電池の充電が一番進んでいることを示しているが、上記第１の減算電流値の極性が負極性であるときは、その充電部に設けられている上記電流可変手段に流れる電流を増加できることを示しているため、上記電源回路制御手段は、上記電源回路の出力電流値を下げるような制御は行わない。
【００３９】
逆に、上記第１の減算電流値の極性が正極性であるときは、その充電部に設けられている上記電流可変手段に上記最大負荷設定値を超えた電流が流れていることを示しているため、上記電源回路制御手段が上記電源回路の出力電流値を下げるように該電源回路を制御する。
【００４０】
このような制御を行うと、一番充電の進んでいる電池に応じて上記電源回路の出力電流値を下げることとなるため、他の電池の充電が遅れることとなるが、上記一番充電の進んでいる電池が設けられている充電部の電流可変手段に流れる電流が上記最大負荷設定値を越えたときに、該電流値を即座に下げることができるため、該電流可変手段を保護することができ、該電流可変手段の発熱及び破損を防止することができる。
【００４１】
次に、本発明に係るバッテリーパックは、二次電池に流す電流を可変可能な電流可変手段が、該電池に対して並列に接続されている。この電流可変手段としては、上述のように可変抵抗やＦＥＴ等を設けることができる。
【００４２】
電池電圧検出手段は上記電池の現在の電圧値を検出し、この検出出力を比較制御手段に供給する。また、設定電圧印加手段は、上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力し、これを上記比較制御手段に供給する。上記比較制御手段は、上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段により印加された設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出する。そして、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を可変制御する。
【００４３】
具体的には、例えば上記電流可変手段として上記可変抵抗を設けた場合、最初は該可変抵抗の抵抗値を最大となるように制御して上記電池側に電流を流し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて、該可変抵抗の抵抗値を徐々に小さくするように制御して、該可変抵抗側に流れる電流を徐々に多くする。或いは、上記電流可変手段として上記ＦＥＴを設けた場合、最初は該ＦＥＴのゲート電極に印加する電圧を小さくしてソース−ドレイン間に流れる電流を少なくして上記電池側に多くの電流を流し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて、該ＦＥＴのゲート電極に印加する電圧を大きくしソース−ドレイン間に流れる電流を多くして上記電池側に流れる電流を少なくする。
【００４４】
これにより、充電が進み上記電池の電圧値が上記設定電圧（満充電）に近づくに連れて該電池に流す電流を徐々に減らすことができる。従って、過充電を防止することができる。
【００４５】
次に、本発明に係るバッテリーパックは、このような回路構成からなる充電部を複数直列接続してなっている。上述のように、上記各充電部は、充電が進み上記電池の電圧値が上記設定電圧（満充電）に近づくに連れて該電池に流す電流を徐々に減らすことができる。従って、各充電部に設けられた電池の過充電を防止することができる。また、このように過充電を防止することができるため、各電池をそれぞれバラツキなく満充電とすることができる。
【００４６】
ここで、このように上記電池が満充電に近づくに連れて該電池に流す電流を徐々に減らす代わりに上記電流可変手段に流す電流を多くすると、該電池が満充電になっても上記電流可変手段に電流が流れ続けることとなり電力の無駄であるうえ、該電流可変手段が発熱して破損する虞れがある。
【００４７】
このため、本発明に係るバッテリーパックは、上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して複数設けられた第１の電流検出手段により上記各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出するとともに、第２の電流検出手段により電源回路からの出力電流値を検出する。また、制御信号出力手段が、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうち最小の電流値を検出する。
【００４８】
そして、上記制御信号出力手段が、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路からの出力電流値から上記最小の電流値を減算処理し、この減算処理により算出された値となるように電源回路を制御するための制御信号を出力する。
【００４９】
すなわち、上記電流可変手段の電流値が最小であるということは、その電流可変手段を有する充電部に設けられている電池の充電が一番遅れていることを示している。このため、上記電源回路からの出力電流値から上記最小の電流値を減算処理し、この減算処理により算出された値となるように上記電源回路の出力電流値を制御するための制御信号を出力することにより、上記充電が一番遅れている電池の充電が進むに連れて、上記電源回路の出力電流値を徐々に下げることができる。
【００５０】
従って、上記充電が一番遅れている電池が満充電となったときに、上記電源回路を例えばオフ制御することができ、複数の電池の充電を平行して行う場合に最低限の電力で該複数の電池をバラツキなく全て満充電にすることができる。また、上記充電が一番遅れている電池の充電が進むに連れて上記電源回路の出力電流値を下げることができるため、他の充電部の電流可変手段に流れる電流を少なくすることができ、該電流可変手段の発熱及び破損を防止することができる。また、上記複数の充電部に設けられている全ての電池が満充電となるまで充電を継続できるため、該全ての電池を満充電にするまでの時間を短縮することができる。
【００５１】
次に、本発明に係るバッテリーパックは、制御信号出力手段が、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうち最大の電流値を検出し、上記最大の電流値から上記電流可変手段に流れる電流の最大値を示す最大負荷設定値を減算処理することにより第１の減算電流値を形成するとともに、この第１の減算電流値の極性を検出する。そして、上記第２の電流検出手段により検出された電源回路の出力電流値から上記第１の減算電流値を減算処理することにより第２の減算電流値を形成し、上記第１の減算電流値が正極性の場合のみ、上記電源回路の出力電流値が上記第２の減算電流値と同じ値となるように該電源回路を制御するための制御信号を出力する。
【００５２】
すなわち、上記第１の減算電流値は、上記最大の電流値から、上記電流可変手段に流れる電流の最大値を示す最大負荷設定値を減算処理したものであるため、この第１の減算電流値は、その充電部に設けられている電池の充電状態を示すものとなる。
【００５３】
このため、上記電流可変手段の電流値が最大値を示すということは、その電流可変手段を有する充電部に設けられた電池の充電が一番進んでいることを示しているが、上記第１の減算電流値の極性が負極性であるときは、その充電部に設けられている上記電流可変手段に流れる電流を増加できることを示しているため、上記制御信号出力手段は、上記制御信号を出力しない。
【００５４】
逆に、上記第１の減算電流値の極性が正極性であるときは、その充電部に設けられている上記電流可変手段に上記最大負荷設定値を超えた電流が流れていることを示しているため、上記制御信号出力手段が、上記電源回路の出力電流値を下げるように該電源回路を制御するための制御信号を出力する。
【００５５】
これにより、一番充電の進んでいる電池に応じて上記電源回路の出力電流値を下げることとなるため、他の電池の充電が遅れることとなるが、上記一番充電の進んでいる電池が設けられている充電部の電流可変手段に流れる電流が上記最大負荷設定値を越えたときに、該電流値を即座に下げることができるため、該電流可変手段を保護することができ、該電流可変手段の発熱及び破損を防止することができる。
【００５６】
次に、本発明に係る充電方法は、電源回路からの電力を複数の電池に充電するための充電方法であって、上述の充電装置と同様に、上記複数の電池に対応して並列に、該各電池に流す電流をそれぞれ可変可能な複数の電流可変手段を設け、上記各電池の現在の電圧値が設定電圧値に近づくにつれて、上記各電流可変手段に流れる電流を徐々に多くするように該各電流可変手段をそれぞれ可変制御する。
【００５７】
これにより、充電が進み上記電池の電圧値が上記設定電圧（満充電）に近づくに連れて該電池に流す電流を徐々に減らすことができる。従って、過充電を防止することができる。
【００５８】
そして、上記各電流可変手段の電流値をそれぞれ検出するとともに、該電流値の中から最小の電流値を検出し、上記電源回路の出力電流値を検出し、上記電源回路の出力電流値から上記電流可変手段の最小の電流値を減算処理して減算電流値を形成し、上記電源回路の出力電流値を上記減算電流値となるように該電源回路を制御する。
【００５９】
これにより、充電が一番遅れている電池の充電が進むに連れて、上記電源回路の出力電流値を徐々に下げることができる。従って、上記充電が一番遅れている電池が満充電となったときに、上記電源回路を例えばオフ制御することができ、複数の電池の充電を平行して行う場合に最低限の電力で該複数の電池をバラツキなく全て満充電にすることができる。また、上記充電が一番遅れている電池の充電が進むに連れて上記電源回路の出力電流値を下げることができるため、他の電流可変手段に流れる電流を少なくすることができ、該電流可変手段の発熱及び破損を防止することができる。
【００６２】
また、本発明に係るバッテリー評価装置では、上記評価手段が、設定入力手段により設定された評価条件に応じたバッテリー評価プログラムに従って、上記可変電流源及び各可変負荷手段の可変制御を行い、上記メイン電流センサ及び負荷電流センサにより検出された各電流値に基づいて性能評価を行う。
【００６３】
【実施例】
以下、本発明に係るバッテリー充電装置，バッテリーパック，バッテリー充電方法及びバッテリー充電装置の好ましい実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００６４】
まず、本発明の第１の実施例に係るバッテリー充電装置は、図１に示すように直流の電流源１の正電極に正電極端子２が接続され、該電流源１の負電極に負電極端子３が接続されている。上記正電極端子２には、電池４の正電極が接続される充電用正電極端子５が接続されており、上記負電極端子３には、電池４の負電極が接続される充電用負電極端子６が接続されている。また、上記正電極端子２と上記負電極端子３との間には、上記電池４と並列となるように電流可変手段として可変抵抗７が挿入接続されている。
【００６５】
また、上記充電用正電極端子５及び上記充電用負電極端子６は、セル電圧検出部８の入力端にそれぞれ接続されており、該セル電圧検出部８の出力端は、コンパレータ部９の一方の入力端に接続されている。上記コンパレータ部９の他方の入力端には、上記電池４の充電電圧を設定するための設定電圧を出力する設定電圧回路１０が接続されている。また、上記コンパレータ部９の出力端は、上記可変抵抗７に接続されており、このコンパレータ部９からの出力により、上記可変抵抗７の抵抗値を可変制御するようになっている。
【００６６】
なお、上記電池４としては、例えばリチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池等が用いられる。
【００６７】
次に、このような構成を有する本発明の第１の実施例に係るバッテリー充電装置の動作説明をする。
【００６８】
まず、上記電池４の正電極が上記充電用正電極端子５に接触し、該電池４の負電極が上記充電用負電極端子６に接触するように、該電池４が当該充電装置に設けられると充電可能となる。この状態で上記電流源１をオン操作すると、該電流源１からの電力が上記正電極端子２及び負電極端子３を介して上記電池４に供給され充電が開始される。
【００６９】
上記充電が開始されると、上記セル電圧検出部８は、上記電池４に両電極端子５，６にあらわれる現在の電圧値を検出し、これを上記コンパレータ部９に供給する。上記コンパレータ部９には、上記設定電圧回路１０からの設定電圧が別に供給されている。上記コンパレータ部９は、上記設定電圧の電圧値と上記電池の現在の電圧値とを比較し、これらの差分の電圧を上記可変抵抗７に供給する。
【００７０】
これにより、上記電池４の充電状態に応じて上記可変抵抗７の抵抗値が可変制御されることとなる。
【００７１】
具体的には、最初は上記電池４の電圧は低いため、上記可変抵抗７の抵抗値は高くなるように制御される。これにより、図２のＡ区間に示すように上記電流源１からの設定電流Ｉは全て上記電池４側に供給され該電池４の電圧値が徐々に設定電圧に近づくようになる。次に、上記電池４の現在の電圧値が上記設定電圧と同じ電圧値となると、上記可変抵抗７の抵抗値は、徐々に低くなるように制御される。これにより、図２のＢ区間に示すように、上記電流源１からの設定電流Ｉは、上記可変抵抗７の抵抗値に応じて、電池４側及び可変抵抗７側に分流（図中、分流電流Ｉ−ｉ）するようになる。
【００７２】
従って、図２に示すように上記電池４の電圧値が上がるに連れてすなわち充電が進むに連れて、上記電池４に供給される電流値を徐々に低くすることができ、過充電を防止して上記電池４を安全に満充電とすることができる。
【００７３】
次に、本発明の第２の実施例に係るバッテリー充電装置は、図３に示すように上述の第１の実施例に係るバッテリー充電装置を充電部として複数設け、該各充電部を直列接続して複数の電池４を一度に充電できるようにしたものである。
【００７４】
この場合、上述のように各充電部は、上記電池４の充電が進むに連れて、上記電池４に供給される電流値を徐々に低くするような制御を別々に行うことができ、該各電池４の過充電をそれぞれ防止することができる。また、このように過充電を防止することができるため、各電池をそれぞれバラツキなく安全に満充電とすることができる。また、このような制御を、各電池４毎に別々に行うことができるため、全ての電池４が満充電となるまで一貫して充電を継続することができ、電池４の充電時間を短縮化することができる。
【００７５】
ここで、このような電流制御を行うと、上記各電池４に流れる電流は図４に実線で示すように上記電池４が満充電に近づくに連れて徐々に低くなるが、該電池４に流れなくなった分の電流は、同図に右斜線及び左斜線で示すように上記可変抵抗７に流れるようになる。このため、上記電池４が満充電になっても上記可変抵抗７に電流が流れ続けることとなり電力の無駄であるうえ、該可変抵抗７が発熱して破損する虞れがある。
【００７６】
このため、本発明の第３の実施例に係るバッテリー充電装置は、図５に示すように出力電流値が可変可能な電流源１を設け、直列接続した各充電部に、それぞれ上記可変抵抗７の電流値を検出する負荷電流センサ１１を設け、上記電流源１の出力電流値を検出するメイン電流センサ１３を設けるとともに、上記負荷電流センサ１１及びメイン電流センサ１３の検出出力に基づいて上記電流源１の出力電流値を制御する電源コントローラ１２を設けるようにした。
【００７７】
なお、本発明に係るバッテリー充電方法は、この第３の実施例に係るバッテリー充電装置に適用されている。
【００７８】
この図５に示すバッテリー充電装置は、充電が開始され上記電池４が満充電に近くなり上記可変抵抗７に電流が分流し始めると、上記各負荷電流センサ１１が該可変抵抗７の電流値を検出し、この検出出力を上記電源コントローラ１２に供給する。また、上記メイン電源センサ１３は、上記電流源１の出力電流値を検出し、この検出出力を上記電源コントローラ１２に供給する。
【００７９】
上記電源コントローラ１２は、上記各負荷電流センサ１１からの各電流値のうち、最小値の電流値（ｉｍｉｎ）を検出する。上記可変抵抗７の電流値が最小であるということは、その可変抵抗７を有する充電部に設けられている電池４の充電が一番遅れていることを示している。このため、当該充電装置では、上記メイン電源センサ１３により検出された上記電流源１の現在の出力電流値から上記最小値の電流値を減算処理し、電流制御信号＝電流源の現在の出力源流値−ｉｍｉｎとして、電流制御信号を形成する。そして、この電流制御信号をコントロール端子１ａを介して上記電流源１に供給する。
【００８０】
これにより、上記電流源１の出力電流値を、上記電流制御信号で示される値とすることができる。
【００８１】
このように、上記電流源１からの出力電流値から上記最小の電流値を減算処理し、この減算処理により算出された値となるように上記電流源１の出力電流値を制御することにより、図６に示すように上記充電が一番遅れている電池４の充電が進むに連れて、上記電流源１の出力電流値を徐々に下げることができる。
【００８２】
従って、上記充電が一番遅れている電池４が満充電となったときに、上記電流源１を例えばオフ制御することができ、複数の電池４の充電を平行して行う場合に最低限の電力で該複数の電池４をバラツキなく全て満充電にすることができる。また、上記充電が一番遅れている電池４の充電が進むに連れて上記電流源１の出力電流値を下げることができるため、他の充電部の可変抵抗７に流れる電流を少なくすることができ、該可変抵抗７の発熱及び破損を防止することができ、安全に充電を行うことができる。また、全ての電池４が満充電となるまで充電を継続できるため、該全ての電池を満充電にするまでの時間を短縮することができる。
【００８３】
次に、本発明の第４の実施例に係るバッテリー充電装置は、さらに安全面の万全等を期すべく、以下の制御を行う。
【００８４】
すなわち、上記図５において、本発明の第４の実施例に係るバッテリー充電装置は、充電が開始されると、上記電源コントローラ１２が、上記各負荷電流センサ１１からの各検出出力に基づいて、上記各可変抵抗７の電流値のうち最大の電流値（ｉｍａｘ）を検出する。
【００８５】
また、上記電源コントローラ１２は、上記最大の電流値から、上記可変抵抗７が許容し得る最大の電流値を示す最大負荷設定値を減算処理することにより第１の減算電流値を形成するとともに、この第１の減算電流値の極性を検出する。
【００８６】
そして、上記電源コントローラ１２は、上記メイン電源センサ１３により検出された上記電流源１の出力電流値から、上記第１の減算電流値を減算処理することにより第２の減算電流値を形成し、上記第１の減算電流値が正極性の場合のみ、上記電流源１の出力電流値が上記第２の減算電流値と同じ値となるように該電流源１を制御する。
【００８７】
すなわち、上記第１の減算電流値は、上記最大の電流値から、上記可変抵抗７の最大負荷設定値を減算処理したものであるため、この第１の減算電流値は、その充電部に設けられている電池４の充電状態を示すものとなる。
【００８８】
このため、上記可変抵抗７の電流値が最大値を示すということは、その可変抵抗７を有する充電部に設けられた電池４の充電が一番進んでいることを示しているが、上記第１の減算電流値の極性が負極性であるときは、その充電部に設けられている上記可変抵抗７にに流れる電流を増加できることを示しているため、上記電源コントローラ１２は、上記電流源１の出力電流値を下げるような制御は行わない。
【００８９】
逆に、上記第１の減算電流値の極性が正極性であるときは、その充電部に設けられている上記可変抵抗７に上記最大負荷設定値を超えた電流が流れていることを示しているため、上記電源コントローラ１２が上記電流源１の出力電流値を下げるように該電流源１を制御する。
【００９０】
このような制御を行うと、一番充電の進んでいる電池４の充電状態に応じて上記電流源１の出力電流値を下げることとなるため、他の電池４の充電が遅れることとなるが、上記一番充電の進んでいる電池４が設けられている充電部の可変抵抗７に流れる電流が上記最大負荷設定値を越えたときに、該電流値を即座に下げることができるため、該可変抵抗７を保護することができ、該可変抵抗７の発熱及び破損を防止することができる。従って、安全に全部の電池４を充電することができる。
【００９１】
次に、本発明の第５の実施例に係るバッテリーパックの説明をする。
【００９２】
この本発明の第５の実施例に係るバッテリーパックは、図７に示すように直流の電流源の正電極に接続される正電極端子２０が二次電池２２の正電極に接続され、上記電流源の負電極に接続される負電極端子２１が上記二次電池２２の負電極に接続されている。
【００９３】
上記正電極端子２０と上記負電極端子２１との間には、上記二次電池２２と並列となるように電流可変手段として電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２３が挿入接続されている。上記ＦＥＴ２３は、ソース電極２３Ｓが上記正電極端子２０と接続されており、ドレイン電極２３Ｄが上記負電極端子２１と接続されている。
【００９４】
また、上記正電極端子２０及び上記負電極端子２１は、セル電圧検出部２４の入力端にそれぞれ接続されており、該セル電圧検出部２４の出力端は、コンパレータ部２５の一方の入力端に接続されている。上記コンパレータ部２５の他方の入力端には、上記二次電池２２の充電電圧を設定するための設定電圧を出力する設定電圧回路２６が接続されている。また、上記コンパレータ部２５の出力端は、上記ＦＥＴ２３のゲート電極２３Ｇに接続されており、このコンパレータ部２５からの出力により、上記ＦＥＴ２３のソース２３Ｓ−ドレイン２３Ｄ間に流れる電流を制御して、上記二次電池２２側に流れる電流を制御するようになっている。
【００９５】
なお、上記二次電池２２としては、例えばリチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池等が用いられる。
【００９６】
次に、このような構成を有する本発明の第５の実施例に係るバッテリーパックの動作説明をする。
【００９７】
まず、上記正電極端子２０が電流源の正電極に接続され、上記負電極端子２１が該電流源の負電極に接続され、該電流源がオン制御されると、該電流源からの電力が該正電極端子２０及び負電極端子２１を介して上記二次電池２２に供給され充電が開始される。
【００９８】
上記充電が開始されると、上記セル電圧検出部２４は、上記二次電池２２の現在の電圧値を検出し、これを上記コンパレータ部２５に供給する。上記コンパレータ部２５には、上記設定電圧回路２６からの設定電圧が別に供給されている。上記コンパレータ部２５は、上記設定電圧の電圧値と上記二次電池２２の現在の電圧値とを比較し、これらの差分の電圧を上記ＦＥＴ２３のゲート電極２３Ｇに供給する。
【００９９】
これにより、上記二次電池２２の充電状態に応じて上記ＦＥＴ２３のソース２３Ｓ−ドレイン２３Ｄ間を流れる電流量が可変制御されることとなる。
【０１００】
具体的には、最初は上記二次電池２２の電圧は低いため、上記ＦＥＴ２３を流れる電流量が少なくなるように制御される。これにより、図２のＡ区間に示すように上記電流源からの設定電流Ｉは全て上記二次電池２２側に供給され該二次電池２２の電圧値が徐々に設定電圧に近づくようになる。次に、上記二次電池２２の現在の電圧値が上記設定電圧と同じ電圧値となると、上記ＦＥＴ２３を流れる電流量が徐々に多くなるように制御される。これにより、図２のＢ区間に示すように、上記電流源からの設定電流Ｉは、上記ＦＥＴ２３を流れる電流量に応じて、二次電池２２側及びＦＥＴ２３側に分流（図中、分流電流Ｉ−ｉ）するようになる。
【０１０１】
従って、図２に示すように上記二次電池２２の電圧値が上がるに連れてすなわち充電が進むに連れて、上記二次電池２２に供給される電流値を徐々に低くすることができ、過充電を防止して上記二次電池２２を安全に満充電とすることができる。
【０１０２】
次に、本発明の第６の実施例に係るバッテリーパックは、図８に示すように上述の第５の実施例に係るバッテリーパックの回路部を充電部として複数設け、該各充電部を直列接続して複数の二次電池２２を一度に充電するようにしたものである。
【０１０３】
この場合、上述のように各充電部は、上記二次電池２２の充電が進むに連れて、上記二次電池２２に供給される電流値を徐々に低くするような制御を別々に行うことができ、該各二次電池２２の過充電をそれぞれ防止することができる。また、このように過充電を防止することができるため、各電池をそれぞれバラツキなく安全に満充電とすることができる。また、このような制御を、各二次電池２２毎に別々に行うことができるため、全ての二次電池２２が満充電となるまで一貫して充電を継続することができ、二次電池２２の充電時間を短縮化することができる。
【０１０４】
ここで、このような電流制御を行うと、上記各二次電池２２に流れる電流は図４に実線で示すように上記二次電池２２が満充電に近づくに連れて徐々に低くなるが、該二次電池２２に流れなくなった分の電流は、同図に右斜線及び左斜線で示すように上記ＦＥＴ２３に流れるようになる。このため、上記二次電池２２が満充電になっても上記ＦＥＴ２３に電流が流れ続けることとなり電力の無駄であるうえ、該ＦＥＴ２３が発熱して破損する虞れがある。
【０１０５】
このため、本発明の第７の実施例に係るバッテリーパックは、図９に示すように直列接続した各充電部に、それぞれ上記ＦＥＴ２３の電流値を検出する負荷電流センサ２７を設け、上記電流源の出力電流値を検出するメイン電流センサ３０を設けるとともに、上記負荷電流センサ２７及びメイン電流センサ３０の検出出力に基づいて上記電流源の出力電流値を制御する電源コントローラ２８を設けるようにした。そして、以下に説明するように、上記電源コントローラ２８による上記各負荷電流センサ２７及びメイン電流センサ３０の検出出力に基づいて、出力電流値が可変可能な電流源の該出力電流値を可変制御するための電流制御信号を出力するようにした。
【０１０６】
なお、本発明に係るバッテリー充電方法は、この第７の実施例に係るバッテリーパックにも適用されている。
【０１０７】
この図９に示すバッテリーパックは、充電が開始され上記二次電池２２が満充電に近くなり上記ＦＥＴ２３に電流が分流し始めると、上記各負荷電流センサ２７が該ＦＥＴ２３の電流値を検出し、この検出出力を上記電源コントローラ２８に供給する。また、上記メイン電流センサ３０は、上記電流源の出力電流値を検出し、この検出出力を上記電源コントローラ２８に供給する。
【０１０８】
上記電源コントローラ２８は、上記各負荷電流センサ２７からの各電流値のうち、最小値の電流値（ｉｍｉｎ）を検出する。上記ＦＥＴ２３の電流値が最小であるということは、そのＦＥＴ２３を有する充電部に設けられている二次電池２２の充電が一番遅れていることを示している。このため、当該バッテリーパックでは、上記メイン電流センサ３０により検出された上記電流源の現在の出力電流値から上記最小値の電流値を減算処理し、電流制御信号＝電流源の現在の出力源流値−ｉｍｉｎ）として、電流制御信号を形成する。そして、この電流制御信号を出力端子２９を介して上記電流源に供給する。
【０１０９】
これにより、上記電流源の出力電流値を、上記電流制御信号で示される値とすることができる。
【０１１０】
このように、上記電流源からの出力電流値から上記最小の電流値を減算処理し、この減算処理により算出された値とすることができる電流制御信号を出力することにより、図６に示すように上記充電が一番遅れている二次電池２２の充電が進むに連れて、上記電流源の出力電流値を徐々に下げることができる。
【０１１１】
従って、上記充電が一番遅れている二次電池２２が満充電となったときに、上記電流源を例えばオフ制御することができ、複数の二次電池２２の充電を平行して行う場合に最低限の電力で該複数の二次電池２２をバラツキなく全て満充電にすることができる。また、上記充電が一番遅れている二次電池２２の充電が進むに連れて上記電流源の出力電流値を下げることができるため、他の充電部のＦＥＴ２３に流れる電流を少なくすることができ、該ＦＥＴ２３の発熱及び破損を防止することができ、安全に充電を行うことができる。また、全ての二次電池２２が満充電となるまで充電を継続できるため、該全ての電池を満充電にするまでの時間を短縮することができる。
【０１１２】
次に、本発明の第８の実施例に係るバッテリーパックは、さらに安全面の万全等を期すべく、以下の制御を行う。
【０１１３】
すなわち、上記図９において、本発明の第８の実施例に係るバッテリーパックは、充電が開始されると、上記電源コントローラ２８が、上記各負荷電流センサ２７からの各検出出力に基づいて、上記各ＦＥＴ２３の電流値のうち最大の電流値（ｉｍａｘ）を検出する。
【０１１４】
また、上記電源コントローラ２８は、上記最大の電流値から、上記ＦＥＴ２３が許容し得る最大の電流値を示す最大負荷設定値を減算処理することにより第１の減算電流値を形成するとともに、この第１の減算電流値の極性を検出する。
【０１１５】
そして、上記電源コントローラ２８は、上記メイン電流センサ３０により検出された上記電流源の出力電流値から、上記第１の減算電流値を減算処理することにより第２の減算電流値を形成し、上記第１の減算電流値が正極性の場合のみ、上記電流源の出力電流値が上記第２の減算電流値と同じ値となるように制御するための電流制御信号を出力する。
【０１１６】
すなわち、上記第１の減算電流値は、上記最大の電流値から、上記ＦＥＴ２３の最大負荷設定値を減算処理したものであるため、この第１の減算電流値は、その充電部に設けられている二次電池２２の充電状態を示すものとなる。
【０１１７】
このため、上記ＦＥＴ２３の電流値が最大値を示すということは、そのＦＥＴ２３を有する充電部に設けられた二次電池２２の充電が一番進んでいることを示しているが、上記第１の減算電流値の極性が負極性であるときは、その充電部に設けられている上記ＦＥＴ２３に流れる電流を増加できることを示しているため、上記電源コントローラ２８は、上記電流制御信号を出力しない。
【０１１８】
逆に、上記第１の減算電流値の極性が正極性であるときは、その充電部に設けられている上記ＦＥＴ２３に上記最大付加設定値を超えた電流が流れていることを示しているため、上記電源コントローラ２８が上記電流源の出力電流値を下げるような電流制御信号を出力する。
【０１１９】
このような電流制御信号を出力するようにすると、一番充電の進んでいる二次電池２２の充電状態に応じて上記電流源の出力電流値を下げることとなるため、他の二次電池２２の充電が遅れることとなるが、上記一番充電の進んでいる二次電池２２が設けられている充電部のＦＥＴ２３に流れる電流が上記最大負荷設定値を越えたときに、該電流値を即座に下げることができるため、該ＦＥＴ２３を保護することができ、該ＦＥＴ２３の発熱及び破損を防止することができる。従って、安全に全部の二次電池２２を充電することができる。
【０１２０】
なお、上述の実施例の説明では、電流可変手段として可変抵抗７やＦＥＴ２３を用いることとしたが、これは、電流制御を行うことができるような回路であれば何でもよい。また、電池としてリチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池を用いることとしたが、これは、電池であれば何でもよく、また、いわゆるボタン型，ガム型，円筒型等の形状にも限定されないことは勿論である。
【０１５８】
このような構成のバッテリィ評価装置では、上記コントローラ４４により上記データ入力部５２から入力される評価条件に応じて充電，放電，休止などを任意に組み合わせた試験パターンのバッテリー評価プログラムに従って上記電流源４１や各電子負荷４２，４７の可変制御を行うことによって、各電池４０を満充電することができるので、上記メンイン電流センサ４５や各負荷電流センサ４８、各温度センサ５０の検出出力に基づいて、上記各電池４０からなる組電池の性能評価を行うことにより、各電池の容量の差異、組電池としての真の容量、組電池としての真のサイクル特性すなわち繰り返し充放電による容量変化などを安全且つ正確に評価することができる。また、実使用状態をシュミレーションすることができ、市場不良の解析やトラブルの事前回避、あるいは、出荷前の品質管理の徹底が可能となる。
【０１５９】
【発明の効果】
本発明に係るバッテリー充電装置，バッテリーパック及びバッテリー充電方法では、満充電となると電池に電流を流さないようにすることができるため、過充電を防止することができる。また、複数の電池の充電を平行して行う場合、上記満充電となったときに電池に電流を流さないような制御を、各電池毎に別々に行うことができるため、全ての電池が満充電となるまで一貫して充電を継続することができ、電池の充電時間を短縮することができる。
【０１６０】
また、本発明に係るバッテリー充電装置，バッテリーパック及びバッテリー充電方法では、充電が一番遅れている電池の充電状態に応じて電源回路の出力電流値を可変制御することができるため、複数の電池の充電を平行して行う場合に最低限の電力で該複数の電池をバラツキなく全て満充電にすることができる。また、他の充電部の電流可変手段に流れる電流を少なくすることができ、該電流可変手段の発熱及び破損を防止することができる。また、全ての電池が満充電となるまで充電を継続できるため、該全ての電池を満充電にするまでの時間を短縮することができる。
【０１６１】
また、本発明に係るバッテリー充電装置，バッテリーパックでは、一番充電の進んでいる電池が設けられている充電部の電流可変手段に流れる電流が上記最大負荷設定値を越えたときに、該電流値を即座に下げることができるため、該電流可変手段を保護することができ、該電流可変手段の発熱及び破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るバッテリー充電装置のブロック図である。
【図２】上記第１の実施例に係るバッテリー充電装置の充電の電流制御を説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係るバッテリー充電装置のブロック図である。
【図４】上記第２の実施例に係るバッテリー充電装置の充電の電流制御を説明するための図である。
【図５】本発明の第３の実施例及び第４の実施例に係るバッテリー充電装置のブロック図である。
【図６】上記第３の実施例に係るバッテリー充電装置の充電の電流制御を説明するための図である。
【図７】本発明の第５の実施例に係るバッテリーパックのブロック図である。
【図８】本発明の第６の実施例に係るバッテリーパックのブロック図である。
【図９】本発明の第７の実施例及び第８の実施例に係るバッテリーパックのブロック図である。
【図１０】従来のバッテリー充電装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ 電流源
１ａ 電流源のコントロール端子
２ 正電極端子
３ 負電極端子
４ 電池
５ 充電用正電極端子
６ 充電用負電極端子
７ 可変抵抗
８ セル電圧検出部
９ コンパレータ部
１０ 設定電圧回路
１１ 負荷電流センサ
１２ 電源コントローラ
１３ メイン電流センサ
２０ 正電極端子
２１ 負電極端子
２２ 二次電池
２３ 電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
２３Ｓ ＦＥＴのソース電極
２３Ｄ ＦＥＴドレイン電極
２３Ｇ ＦＥＴゲート電極
２４ セル電圧検出部
２５ コンパレータ部
２６ 設定電圧回路
２７ 負荷電流センサ
２８ 電源コントローラ
２９ 電流制御信号の出力端子
３０ メイン電流センサ
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばリチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池等に充電を行うバッテリー充電装置、リチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池を有するバッテリーパック、及び、複数の電池に充電する場合におけるバッテリー充電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日において、リチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池等のように充電可能な電池（二次電池）が知られている。この二次電池は、例えば図１０に示すようなバッテリー充電装置により充電される。
【０００３】
すなわち、上記図１０においてバッテリー充電装置は、直流電流源５０の正電極にスイッチ５３を介して充電用正電極５１が接続され、該直流電流源５０の負電極に充電用負電極５２が接続されている。上記充電用正電極５１及び充電用負電極５２は直列接続されており、その間に、例えば３つの二次電池５４が直列接続されるようになっている。また、上記各二次電池５４とそれぞれ並列に、抵抗５５及びスイッチ５６を直列接続した放電回路が設けられている。
【０００４】
このようなバッテリー充電装置は、上記二次電池５４が設けられ上記スイッチ５３がオン操作されると該二次電池５４に充電が開始される。なお、この充電開始時には、上記各放電回路のスイッチ５６は、それぞれオフ操作されている。
【０００５】
ここで、このように二次電池５４を直列接続し平行して充電を行うと、該二次電池５４はそれぞれ容量にバラツキがあるため、充電状態にバラツキを生ずる。
【０００６】
このため、従来は、上記３つの二次電池５４の電圧をそれぞれ検出し、充電状態にバラツキが生じたときに、一番充電の進んでいる二次電池５４及び２番目に充電の進んでいる二次電池５４の放電回路のスイッチ５６をそれぞれオン操作していた。これにより、上記一番充電の進んでいる二次電池５４及び２番目に充電の進んでいる二次電池５４に充電された電力が放電回路を介して放電される。
【０００７】
次に、上記一番充電の進んでいる二次電池５４及び２番目に充電の進んでいる二次電池５４の放電が進み、これら二次電池５４の電圧値が、一番充電の遅れている二次電池５４の電圧値と同じ電圧値となったときに、上記オン操作した放電回路のスイッチ５６をオフ操作する。これにより、再び充電が再開される。
【０００８】
従来のバッテリー充電装置は、このように上記スイッチ５６のオンオフ操作により充放電を繰り返し、複数の二次電池５４を均等に充電するようにしていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように充放電を繰り返しながら充電を行うと、一番充電の遅れている二次電池の充電状態に合わせて全ての二次電池の充電を行うこととなり、複数の二次電池を全て満充電にするまでに時間を要する問題がある。
【００１０】
また、電池の充電には、常に過充電の問題がある。この過充電は、電池及び充電装置の各回路に負担がかかり、発熱，破損等の安全面に悪影響を及ぼす。このため、過充電を防止して安全に充電を行うことができるようなバッテリー充電装置の開発が望まれている。
【００１１】
さらに、電池の性能評価は、通常、充電・休止・放電・休止を１サイクルとし、これを複数サイクル繰り返すことにより行われるが、現実の実使用状態では充電，放電，休止が不規則に発生するため、十分な品質評価とはならない。また、直列接続された複数の電池からなる組電池では、容量の最も小さい電池が満充電になった時点で充電を終了せざる得ず、各電池毎の容量ばらつきを考慮した評価を行うことができず、組電池としての真の性能を評価することはできないという問題点があった。
【００１２】
そこで、上述の如き従来の問題点に鑑み、本発明の目的は、電池の充電時間を短縮でき、また、安全に充電することができるようなバッテリー充電装置，バッテリーパック及びバッテリー充電方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電源回路からの電力を電池に充電するバッテリー充電装置において、上記電池に対して並列に接続され、該電池に流す電流を可変する電流可変手段と、上記電池の現在の電圧値を検出する電池電圧検出手段と、上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力する設定電圧出力手段と、上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段からの設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を制御する比較制御手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、電源回路からの電力を電池に充電するバッテリー充電装置において、直流の電流源の正電極と負電極に接続された正極端子と負極端子との間に直列接続された複数の充電部を有し、上記複数の充電部の各充電部は、それぞれ、充電可能な電池の正電極と負電極が接続される充電用正極端子と充電用負極端子と、上記充電用正極端子と充電用負極端子に正電極と負電極が接続された充電可能な電池に対して並列に接続され、該電池に流す電流を可変する電流可変手段と、上記電池の現在の電圧値を検出する電池電圧検出手段と、上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力する設定電圧出力手段と、上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段からの設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を制御する比較制御手段からなり、上記直列接続された複数の充電部により複数の電池を充電することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るバッテリー充電装置は、出力電流が可変可能な電源回路と、上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して設けられ、該各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出する複数の第１の電流検出手段と、上記電源回路からの出力電流値を検出する第２の電流検出手段と、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうちの最小の電流値を検出し、上記電源回路からの出力電流値が、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路からの出力電流値から上記最小の電流値を減算した出力電流値となるように上記電源回路を制御する電源回路制御手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係るバッテリー充電装置は、出力電流が可変可能な電源回路と、上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して設けられ、該各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出する複数の第１の電流検出手段と、上記電源回路からの出力電流値を検出する第２の電流検出手段と、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうちの最大の電流値を検出し、上記最大の電流値から、予め設定された上記電流可変手段に流すことができる電流の最大値を示す最大負荷設定値を減算処理することにより第１の減算電流値を生成し、上記第１の減算電流値の極性を検出し、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路の出力電流値から上記第１の減算電流値を減算することにより第２の減算電流値を生成するとともに、上記第１の減算電流値が正の場合のみ、上記電源回路の出力電流値が上記第２の減算電流値と同じ値となるように該電源回路を制御する電源回路制御手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るバッテリーパックは、充電可能な電池と、上記電池の正電極及び電源回路の正電極に接続される正電極端子と、上記電池の負電極及び電源回路の負電極に接続される負電極端子と、上記電池に対して並列となるように上記正電極端子及び負電極端子に接続され、該電池に流す電流を可変する電流可変手段と、上記電池の電圧を検出する電池電圧検出手段と、上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力する設定電圧出力手段と、上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段からの設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を可変制御する比較制御手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係るバッテリーパックは、直流の電流源の正電極に接続される正電極端子と、上記直流の電流源の負電極に接続される負電極端子と、上記正電極端子と負電極端子との間に直列接続された複数の充電部を有し、上記複数の充電部の各充電部は、それぞれ、充電可能な電池と、上記充電可能な電池に対して並列接続され、該電池に流す電流を可変する電流可変手段と、上記電池の電圧を検出する電池電圧検出手段と、上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力する設定電圧出力手段と、上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段からの設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を制御する比較制御手段とを有し、上記充電可能な複数の電池を充電する複数の充電部を直列接続してなることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係るバッテリーパックは、上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して設けられ、該各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出する第１の電流検出手段と、電源回路からの出力電流値を検出する第２の電流検出手段と、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうち最小の電流値を検出し、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路からの出力電流値から上記最小の電流値を減算した出力電流値となるように電源回路を制御するための制御信号を出力する制御信号出力手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係るバッテリーパックは、上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して複数設けられ、該各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出する第１の電流検出手段と、上記電源回路からの出力電流値を検出する第２の電流検出手段と、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうち最大の電流値を検出し、上記最大の電流値から上記電流可変手段に流れる電流の最大値を示す最大負荷設定値を減算処理することにより第１の減算電流値を形成し、上記第１の減算値の極性を検出し、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路の出力電流値から上記第１の減算電流値を減算処理することにより第２の減算電流値を形成するとともに、上記第１の減算電流値が正極性の場合のみ、電源回路の出力電流値が上記第２の減算電流値と同じ値となるように制御するための制御信号を出力する制御信号出力手段とを有することを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明は、 電源回路からの電力を複数の電池に充電するためのバッテリー充電方法であって、上記複数の電池にそれぞれ並列に設けられ、該各電池に流す電流をそれぞれ可変する複数の電流可変手段を制御して、上記各電池の現在の電圧値が設定電圧値に近づくにつれて、上記各電流可変手段に流れる電流を徐々に多くする際に、上記各電流可変手段の電流値をそれぞれ検出し、該電流値の中から最小の電流値を検出するとともに、上記電源回路の出力電流値を検出し、
上記電源回路の出力電流値から上記電流可変手段の最小の電流値を減算して減算電流値を生成し、上記電源回路の出力電流値を上記減算電流値となるように該電源回路を制御することを特徴とする。
【００２６】
【作用】
本発明に係るバッテリー充電装置は、電池に流す電流を可変可能な電流可変手段が、該電池に対して並列に接続されている。この電流可変手段としては、例えば抵抗値を可変することにより電流値を可変する可変抵抗や、ゲート電極に印加する電圧値を可変することによりソース−ドレイン間の電流値を可変する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等がある。
【００２７】
電池電圧検出手段は上記電池の現在の電圧値を検出し、この検出出力を比較制御手段に供給する。また、設定電圧出力手段は、上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力し、これを上記比較制御手段に供給する。上記比較制御手段は、上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段から出力された設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出する。そして、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を可変制御する。
【００２８】
具体的には、例えば上記電流可変手段として上記可変抵抗を設けた場合、最初は該可変抵抗の抵抗値を最大となるように制御して上記電池側に電流を流し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて、該可変抵抗の抵抗値を徐々に小さくするように制御して、該可変抵抗側に流れる電流を徐々に多くする。或いは、上記電流可変手段として上記ＦＥＴを設けた場合、最初は該ＦＥＴのゲート電極に印加する電圧を小さくしてソース−ドレイン間に流れる電流を少なくして上記電池側に多くの電流を流し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて、該ＦＥＴのゲート電極に印加する電圧を大きくしソース−ドレイン間に流れる電流を多くして上記電池側に流れる電流を少なくする。
【００２９】
これにより、充電が進み上記電池の電圧値が上記設定電圧（満充電）に近づくに連れて該電池に流す電流を徐々に減らすことができる。従って、過充電を防止することができる。
【００３０】
次に、本発明に係るバッテリー充電装置は、上述の充電装置を充電部として複数有しており、この複数の充電部を直列接続してなっている。上述のように、上記各充電部は、充電が進み上記電池の電圧値が上記設定電圧すなわち満充電に近づくに連れて該電池に流す電流を徐々に減らすことができる。従って、各充電部に設けられた電池の過充電を防止することができる。また、このように過充電を防止することができるため、各電池をそれぞれバラツキなく安全に満充電とすることができる。また、このような制御を、各電池毎に別々に行うことができるため、全ての電池が満充電となるまで一貫して充電を継続することができ、電池の充電時間を短縮化することができる。
【００３１】
ここで、このように上記電池が満充電に近づくに連れて該電池に流す電流を徐々に減らす代わりに上記電流可変手段に流す電流を多くすると、該電池が満充電になっても上記電流可変手段に電流が流れ続けることとなり電力の無駄であるうえ、該電流可変手段が発熱して破損する虞れがある。
【００３２】
このため、本発明に係るバッテリー充電装置は、電源回路として出力電流が可変可能なものを設け、上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して複数設けられた第１の電流検出手段により上記各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出するとともに、第２の電流検出手段により上記電源回路からの出力電流値を検出する。また、電源回路制御手段が、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうち最小の電流値を検出する。
【００３３】
そして、上記電源回路制御手段が、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路からの出力電流値から上記最小の電流値を減算処理し、この減算処理により算出された値となるように上記電源回路の出力電流値を制御する。
【００３４】
すなわち、上記電流可変手段の電流値が最小であるということは、その電流可変手段を有する充電部に設けられている電池の充電が一番遅れていることを示している。このため、上記電源回路からの出力電流値から上記最小の電流値を減算処理し、この減算処理により算出された値となるように上記電源回路の出力電流値を制御することにより、上記充電が一番遅れている電池の充電が進むに連れて、上記電源回路の出力電流値を徐々に下げることができる。
【００３５】
従って、上記充電が一番遅れている電池が満充電となったときに、上記電源回路を例えばオフ制御することができ、複数の電池の充電を平行して行う場合に最低限の電力で該複数の電池をバラツキなく全て満充電にすることができる。また、上記充電が一番遅れている電池の充電が進むに連れて上記電源回路の出力電流値を下げることができるため、他の充電部の電流可変手段に流れる電流を少なくすることができ、該電流可変手段の発熱及び破損を防止することができる。また、全ての電池が満充電となるまで充電を継続できるため、該全ての電池を満充電にするまでの時間を短縮することができる。
【００３６】
次に、本発明に係るバッテリー充電装置は、電源回路制御手段が、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうち最大の電流値を検出し、上記最大の電流値から上記電流可変手段に流れる電流の最大値を示す最大負荷設定値を減算処理することにより第１の減算電流値を形成するとともに、この第１の減算電流値の極性を検出する。そして、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路の出力電流値から上記第１の減算電流値を減算処理することにより第２の減算電流値を形成し、上記第１の減算電流値が正極性の場合のみ、上記電源回路の出力電流値が上記第２の減算電流値と同じ値となるように該電源回路を制御する。
【００３７】
すなわち、上記第１の減算電流値は、上記最大の電流値から、上記電流可変手段に流れる電流の最大値を示す最大負荷設定値を減算処理したものであるため、この第１の減算電流値は、その充電部に設けられている電池の充電状態を示すものとなる。
【００３８】
このため、上記電流可変手段の電流値が最大値を示すということは、その電流可変手段を有する充電部に設けられた電池の充電が一番進んでいることを示しているが、上記第１の減算電流値の極性が負極性であるときは、その充電部に設けられている上記電流可変手段に流れる電流を増加できることを示しているため、上記電源回路制御手段は、上記電源回路の出力電流値を下げるような制御は行わない。
【００３９】
逆に、上記第１の減算電流値の極性が正極性であるときは、その充電部に設けられている上記電流可変手段に上記最大負荷設定値を超えた電流が流れていることを示しているため、上記電源回路制御手段が上記電源回路の出力電流値を下げるように該電源回路を制御する。
【００４０】
このような制御を行うと、一番充電の進んでいる電池に応じて上記電源回路の出力電流値を下げることとなるため、他の電池の充電が遅れることとなるが、上記一番充電の進んでいる電池が設けられている充電部の電流可変手段に流れる電流が上記最大負荷設定値を越えたときに、該電流値を即座に下げることができるため、該電流可変手段を保護することができ、該電流可変手段の発熱及び破損を防止することができる。
【００４１】
次に、本発明に係るバッテリーパックは、二次電池に流す電流を可変可能な電流可変手段が、該電池に対して並列に接続されている。この電流可変手段としては、上述のように可変抵抗やＦＥＴ等を設けることができる。
【００４２】
電池電圧検出手段は上記電池の現在の電圧値を検出し、この検出出力を比較制御手段に供給する。また、設定電圧印加手段は、上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力し、これを上記比較制御手段に供給する。上記比較制御手段は、上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段により印加された設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出する。そして、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を可変制御する。
【００４３】
具体的には、例えば上記電流可変手段として上記可変抵抗を設けた場合、最初は該可変抵抗の抵抗値を最大となるように制御して上記電池側に電流を流し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて、該可変抵抗の抵抗値を徐々に小さくするように制御して、該可変抵抗側に流れる電流を徐々に多くする。或いは、上記電流可変手段として上記ＦＥＴを設けた場合、最初は該ＦＥＴのゲート電極に印加する電圧を小さくしてソース−ドレイン間に流れる電流を少なくして上記電池側に多くの電流を流し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて、該ＦＥＴのゲート電極に印加する電圧を大きくしソース−ドレイン間に流れる電流を多くして上記電池側に流れる電流を少なくする。
【００４４】
これにより、充電が進み上記電池の電圧値が上記設定電圧（満充電）に近づくに連れて該電池に流す電流を徐々に減らすことができる。従って、過充電を防止することができる。
【００４５】
次に、本発明に係るバッテリーパックは、このような回路構成からなる充電部を複数直列接続してなっている。上述のように、上記各充電部は、充電が進み上記電池の電圧値が上記設定電圧（満充電）に近づくに連れて該電池に流す電流を徐々に減らすことができる。従って、各充電部に設けられた電池の過充電を防止することができる。また、このように過充電を防止することができるため、各電池をそれぞれバラツキなく満充電とすることができる。
【００４６】
ここで、このように上記電池が満充電に近づくに連れて該電池に流す電流を徐々に減らす代わりに上記電流可変手段に流す電流を多くすると、該電池が満充電になっても上記電流可変手段に電流が流れ続けることとなり電力の無駄であるうえ、該電流可変手段が発熱して破損する虞れがある。
【００４７】
このため、本発明に係るバッテリーパックは、上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して複数設けられた第１の電流検出手段により上記各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出するとともに、第２の電流検出手段により電源回路からの出力電流値を検出する。また、制御信号出力手段が、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうち最小の電流値を検出する。
【００４８】
そして、上記制御信号出力手段が、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路からの出力電流値から上記最小の電流値を減算処理し、この減算処理により算出された値となるように電源回路を制御するための制御信号を出力する。
【００４９】
すなわち、上記電流可変手段の電流値が最小であるということは、その電流可変手段を有する充電部に設けられている電池の充電が一番遅れていることを示している。このため、上記電源回路からの出力電流値から上記最小の電流値を減算処理し、この減算処理により算出された値となるように上記電源回路の出力電流値を制御するための制御信号を出力することにより、上記充電が一番遅れている電池の充電が進むに連れて、上記電源回路の出力電流値を徐々に下げることができる。
【００５０】
従って、上記充電が一番遅れている電池が満充電となったときに、上記電源回路を例えばオフ制御することができ、複数の電池の充電を平行して行う場合に最低限の電力で該複数の電池をバラツキなく全て満充電にすることができる。また、上記充電が一番遅れている電池の充電が進むに連れて上記電源回路の出力電流値を下げることができるため、他の充電部の電流可変手段に流れる電流を少なくすることができ、該電流可変手段の発熱及び破損を防止することができる。また、上記複数の充電部に設けられている全ての電池が満充電となるまで充電を継続できるため、該全ての電池を満充電にするまでの時間を短縮することができる。
【００５１】
次に、本発明に係るバッテリーパックは、制御信号出力手段が、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうち最大の電流値を検出し、上記最大の電流値から上記電流可変手段に流れる電流の最大値を示す最大負荷設定値を減算処理することにより第１の減算電流値を形成するとともに、この第１の減算電流値の極性を検出する。そして、上記第２の電流検出手段により検出された電源回路の出力電流値から上記第１の減算電流値を減算処理することにより第２の減算電流値を形成し、上記第１の減算電流値が正極性の場合のみ、上記電源回路の出力電流値が上記第２の減算電流値と同じ値となるように該電源回路を制御するための制御信号を出力する。
【００５２】
すなわち、上記第１の減算電流値は、上記最大の電流値から、上記電流可変手段に流れる電流の最大値を示す最大負荷設定値を減算処理したものであるため、この第１の減算電流値は、その充電部に設けられている電池の充電状態を示すものとなる。
【００５３】
このため、上記電流可変手段の電流値が最大値を示すということは、その電流可変手段を有する充電部に設けられた電池の充電が一番進んでいることを示しているが、上記第１の減算電流値の極性が負極性であるときは、その充電部に設けられている上記電流可変手段に流れる電流を増加できることを示しているため、上記制御信号出力手段は、上記制御信号を出力しない。
【００５４】
逆に、上記第１の減算電流値の極性が正極性であるときは、その充電部に設けられている上記電流可変手段に上記最大負荷設定値を超えた電流が流れていることを示しているため、上記制御信号出力手段が、上記電源回路の出力電流値を下げるように該電源回路を制御するための制御信号を出力する。
【００５５】
これにより、一番充電の進んでいる電池に応じて上記電源回路の出力電流値を下げることとなるため、他の電池の充電が遅れることとなるが、上記一番充電の進んでいる電池が設けられている充電部の電流可変手段に流れる電流が上記最大負荷設定値を越えたときに、該電流値を即座に下げることができるため、該電流可変手段を保護することができ、該電流可変手段の発熱及び破損を防止することができる。
【００５６】
次に、本発明に係る充電方法は、電源回路からの電力を複数の電池に充電するための充電方法であって、上述の充電装置と同様に、上記複数の電池に対応して並列に、該各電池に流す電流をそれぞれ可変可能な複数の電流可変手段を設け、上記各電池の現在の電圧値が設定電圧値に近づくにつれて、上記各電流可変手段に流れる電流を徐々に多くするように該各電流可変手段をそれぞれ可変制御する。
【００５７】
これにより、充電が進み上記電池の電圧値が上記設定電圧（満充電）に近づくに連れて該電池に流す電流を徐々に減らすことができる。従って、過充電を防止することができる。
【００５８】
そして、上記各電流可変手段の電流値をそれぞれ検出するとともに、該電流値の中から最小の電流値を検出し、上記電源回路の出力電流値を検出し、上記電源回路の出力電流値から上記電流可変手段の最小の電流値を減算処理して減算電流値を形成し、上記電源回路の出力電流値を上記減算電流値となるように該電源回路を制御する。
【００５９】
これにより、充電が一番遅れている電池の充電が進むに連れて、上記電源回路の出力電流値を徐々に下げることができる。従って、上記充電が一番遅れている電池が満充電となったときに、上記電源回路を例えばオフ制御することができ、複数の電池の充電を平行して行う場合に最低限の電力で該複数の電池をバラツキなく全て満充電にすることができる。また、上記充電が一番遅れている電池の充電が進むに連れて上記電源回路の出力電流値を下げることができるため、他の電流可変手段に流れる電流を少なくすることができ、該電流可変手段の発熱及び破損を防止することができる。
【００６２】
また、本発明に係るバッテリー評価装置では、上記評価手段が、設定入力手段により設定された評価条件に応じたバッテリー評価プログラムに従って、上記可変電流源及び各可変負荷手段の可変制御を行い、上記メイン電流センサ及び負荷電流センサにより検出された各電流値に基づいて性能評価を行う。
【００６３】
【実施例】
以下、本発明に係るバッテリー充電装置，バッテリーパック，バッテリー充電方法及びバッテリー充電装置の好ましい実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００６４】
まず、本発明の第１の実施例に係るバッテリー充電装置は、図１に示すように直流の電流源１の正電極に正電極端子２が接続され、該電流源１の負電極に負電極端子３が接続されている。上記正電極端子２には、電池４の正電極が接続される充電用正電極端子５が接続されており、上記負電極端子３には、電池４の負電極が接続される充電用負電極端子６が接続されている。また、上記正電極端子２と上記負電極端子３との間には、上記電池４と並列となるように電流可変手段として可変抵抗７が挿入接続されている。
【００６５】
また、上記充電用正電極端子５及び上記充電用負電極端子６は、セル電圧検出部８の入力端にそれぞれ接続されており、該セル電圧検出部８の出力端は、コンパレータ部９の一方の入力端に接続されている。上記コンパレータ部９の他方の入力端には、上記電池４の充電電圧を設定するための設定電圧を出力する設定電圧回路１０が接続されている。また、上記コンパレータ部９の出力端は、上記可変抵抗７に接続されており、このコンパレータ部９からの出力により、上記可変抵抗７の抵抗値を可変制御するようになっている。
【００６６】
なお、上記電池４としては、例えばリチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池等が用いられる。
【００６７】
次に、このような構成を有する本発明の第１の実施例に係るバッテリー充電装置の動作説明をする。
【００６８】
まず、上記電池４の正電極が上記充電用正電極端子５に接触し、該電池４の負電極が上記充電用負電極端子６に接触するように、該電池４が当該充電装置に設けられると充電可能となる。この状態で上記電流源１をオン操作すると、該電流源１からの電力が上記正電極端子２及び負電極端子３を介して上記電池４に供給され充電が開始される。
【００６９】
上記充電が開始されると、上記セル電圧検出部８は、上記電池４に両電極端子５，６にあらわれる現在の電圧値を検出し、これを上記コンパレータ部９に供給する。上記コンパレータ部９には、上記設定電圧回路１０からの設定電圧が別に供給されている。上記コンパレータ部９は、上記設定電圧の電圧値と上記電池の現在の電圧値とを比較し、これらの差分の電圧を上記可変抵抗７に供給する。
【００７０】
これにより、上記電池４の充電状態に応じて上記可変抵抗７の抵抗値が可変制御されることとなる。
【００７１】
具体的には、最初は上記電池４の電圧は低いため、上記可変抵抗７の抵抗値は高くなるように制御される。これにより、図２のＡ区間に示すように上記電流源１からの設定電流Ｉは全て上記電池４側に供給され該電池４の電圧値が徐々に設定電圧に近づくようになる。次に、上記電池４の現在の電圧値が上記設定電圧と同じ電圧値となると、上記可変抵抗７の抵抗値は、徐々に低くなるように制御される。これにより、図２のＢ区間に示すように、上記電流源１からの設定電流Ｉは、上記可変抵抗７の抵抗値に応じて、電池４側及び可変抵抗７側に分流（図中、分流電流Ｉ−ｉ）するようになる。
【００７２】
従って、図２に示すように上記電池４の電圧値が上がるに連れてすなわち充電が進むに連れて、上記電池４に供給される電流値を徐々に低くすることができ、過充電を防止して上記電池４を安全に満充電とすることができる。
【００７３】
次に、本発明の第２の実施例に係るバッテリー充電装置は、図３に示すように上述の第１の実施例に係るバッテリー充電装置を充電部として複数設け、該各充電部を直列接続して複数の電池４を一度に充電できるようにしたものである。
【００７４】
この場合、上述のように各充電部は、上記電池４の充電が進むに連れて、上記電池４に供給される電流値を徐々に低くするような制御を別々に行うことができ、該各電池４の過充電をそれぞれ防止することができる。また、このように過充電を防止することができるため、各電池をそれぞれバラツキなく安全に満充電とすることができる。また、このような制御を、各電池４毎に別々に行うことができるため、全ての電池４が満充電となるまで一貫して充電を継続することができ、電池４の充電時間を短縮化することができる。
【００７５】
ここで、このような電流制御を行うと、上記各電池４に流れる電流は図４に実線で示すように上記電池４が満充電に近づくに連れて徐々に低くなるが、該電池４に流れなくなった分の電流は、同図に右斜線及び左斜線で示すように上記可変抵抗７に流れるようになる。このため、上記電池４が満充電になっても上記可変抵抗７に電流が流れ続けることとなり電力の無駄であるうえ、該可変抵抗７が発熱して破損する虞れがある。
【００７６】
このため、本発明の第３の実施例に係るバッテリー充電装置は、図５に示すように出力電流値が可変可能な電流源１を設け、直列接続した各充電部に、それぞれ上記可変抵抗７の電流値を検出する負荷電流センサ１１を設け、上記電流源１の出力電流値を検出するメイン電流センサ１３を設けるとともに、上記負荷電流センサ１１及びメイン電流センサ１３の検出出力に基づいて上記電流源１の出力電流値を制御する電源コントローラ１２を設けるようにした。
【００７７】
なお、本発明に係るバッテリー充電方法は、この第３の実施例に係るバッテリー充電装置に適用されている。
【００７８】
この図５に示すバッテリー充電装置は、充電が開始され上記電池４が満充電に近くなり上記可変抵抗７に電流が分流し始めると、上記各負荷電流センサ１１が該可変抵抗７の電流値を検出し、この検出出力を上記電源コントローラ１２に供給する。また、上記メイン電源センサ１３は、上記電流源１の出力電流値を検出し、この検出出力を上記電源コントローラ１２に供給する。
【００７９】
上記電源コントローラ１２は、上記各負荷電流センサ１１からの各電流値のうち、最小値の電流値（ｉｍｉｎ）を検出する。上記可変抵抗７の電流値が最小であるということは、その可変抵抗７を有する充電部に設けられている電池４の充電が一番遅れていることを示している。このため、当該充電装置では、上記メイン電源センサ１３により検出された上記電流源１の現在の出力電流値から上記最小値の電流値を減算処理し、電流制御信号＝電流源の現在の出力源流値−ｉｍｉｎとして、電流制御信号を形成する。そして、この電流制御信号をコントロール端子１ａを介して上記電流源１に供給する。
【００８０】
これにより、上記電流源１の出力電流値を、上記電流制御信号で示される値とすることができる。
【００８１】
このように、上記電流源１からの出力電流値から上記最小の電流値を減算処理し、この減算処理により算出された値となるように上記電流源１の出力電流値を制御することにより、図６に示すように上記充電が一番遅れている電池４の充電が進むに連れて、上記電流源１の出力電流値を徐々に下げることができる。
【００８２】
従って、上記充電が一番遅れている電池４が満充電となったときに、上記電流源１を例えばオフ制御することができ、複数の電池４の充電を平行して行う場合に最低限の電力で該複数の電池４をバラツキなく全て満充電にすることができる。また、上記充電が一番遅れている電池４の充電が進むに連れて上記電流源１の出力電流値を下げることができるため、他の充電部の可変抵抗７に流れる電流を少なくすることができ、該可変抵抗７の発熱及び破損を防止することができ、安全に充電を行うことができる。また、全ての電池４が満充電となるまで充電を継続できるため、該全ての電池を満充電にするまでの時間を短縮することができる。
【００８３】
次に、本発明の第４の実施例に係るバッテリー充電装置は、さらに安全面の万全等を期すべく、以下の制御を行う。
【００８４】
すなわち、上記図５において、本発明の第４の実施例に係るバッテリー充電装置は、充電が開始されると、上記電源コントローラ１２が、上記各負荷電流センサ１１からの各検出出力に基づいて、上記各可変抵抗７の電流値のうち最大の電流値（ｉｍａｘ）を検出する。
【００８５】
また、上記電源コントローラ１２は、上記最大の電流値から、上記可変抵抗７が許容し得る最大の電流値を示す最大負荷設定値を減算処理することにより第１の減算電流値を形成するとともに、この第１の減算電流値の極性を検出する。
【００８６】
そして、上記電源コントローラ１２は、上記メイン電源センサ１３により検出された上記電流源１の出力電流値から、上記第１の減算電流値を減算処理することにより第２の減算電流値を形成し、上記第１の減算電流値が正極性の場合のみ、上記電流源１の出力電流値が上記第２の減算電流値と同じ値となるように該電流源１を制御する。
【００８７】
すなわち、上記第１の減算電流値は、上記最大の電流値から、上記可変抵抗７の最大負荷設定値を減算処理したものであるため、この第１の減算電流値は、その充電部に設けられている電池４の充電状態を示すものとなる。
【００８８】
このため、上記可変抵抗７の電流値が最大値を示すということは、その可変抵抗７を有する充電部に設けられた電池４の充電が一番進んでいることを示しているが、上記第１の減算電流値の極性が負極性であるときは、その充電部に設けられている上記可変抵抗７にに流れる電流を増加できることを示しているため、上記電源コントローラ１２は、上記電流源１の出力電流値を下げるような制御は行わない。
【００８９】
逆に、上記第１の減算電流値の極性が正極性であるときは、その充電部に設けられている上記可変抵抗７に上記最大負荷設定値を超えた電流が流れていることを示しているため、上記電源コントローラ１２が上記電流源１の出力電流値を下げるように該電流源１を制御する。
【００９０】
このような制御を行うと、一番充電の進んでいる電池４の充電状態に応じて上記電流源１の出力電流値を下げることとなるため、他の電池４の充電が遅れることとなるが、上記一番充電の進んでいる電池４が設けられている充電部の可変抵抗７に流れる電流が上記最大負荷設定値を越えたときに、該電流値を即座に下げることができるため、該可変抵抗７を保護することができ、該可変抵抗７の発熱及び破損を防止することができる。従って、安全に全部の電池４を充電することができる。
【００９１】
次に、本発明の第５の実施例に係るバッテリーパックの説明をする。
【００９２】
この本発明の第５の実施例に係るバッテリーパックは、図７に示すように直流の電流源の正電極に接続される正電極端子２０が二次電池２２の正電極に接続され、上記電流源の負電極に接続される負電極端子２１が上記二次電池２２の負電極に接続されている。
【００９３】
上記正電極端子２０と上記負電極端子２１との間には、上記二次電池２２と並列となるように電流可変手段として電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２３が挿入接続されている。上記ＦＥＴ２３は、ソース電極２３Ｓが上記正電極端子２０と接続されており、ドレイン電極２３Ｄが上記負電極端子２１と接続されている。
【００９４】
また、上記正電極端子２０及び上記負電極端子２１は、セル電圧検出部２４の入力端にそれぞれ接続されており、該セル電圧検出部２４の出力端は、コンパレータ部２５の一方の入力端に接続されている。上記コンパレータ部２５の他方の入力端には、上記二次電池２２の充電電圧を設定するための設定電圧を出力する設定電圧回路２６が接続されている。また、上記コンパレータ部２５の出力端は、上記ＦＥＴ２３のゲート電極２３Ｇに接続されており、このコンパレータ部２５からの出力により、上記ＦＥＴ２３のソース２３Ｓ−ドレイン２３Ｄ間に流れる電流を制御して、上記二次電池２２側に流れる電流を制御するようになっている。
【００９５】
なお、上記二次電池２２としては、例えばリチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池等が用いられる。
【００９６】
次に、このような構成を有する本発明の第５の実施例に係るバッテリーパックの動作説明をする。
【００９７】
まず、上記正電極端子２０が電流源の正電極に接続され、上記負電極端子２１が該電流源の負電極に接続され、該電流源がオン制御されると、該電流源からの電力が該正電極端子２０及び負電極端子２１を介して上記二次電池２２に供給され充電が開始される。
【００９８】
上記充電が開始されると、上記セル電圧検出部２４は、上記二次電池２２の現在の電圧値を検出し、これを上記コンパレータ部２５に供給する。上記コンパレータ部２５には、上記設定電圧回路２６からの設定電圧が別に供給されている。上記コンパレータ部２５は、上記設定電圧の電圧値と上記二次電池２２の現在の電圧値とを比較し、これらの差分の電圧を上記ＦＥＴ２３のゲート電極２３Ｇに供給する。
【００９９】
これにより、上記二次電池２２の充電状態に応じて上記ＦＥＴ２３のソース２３Ｓ−ドレイン２３Ｄ間を流れる電流量が可変制御されることとなる。
【０１００】
具体的には、最初は上記二次電池２２の電圧は低いため、上記ＦＥＴ２３を流れる電流量が少なくなるように制御される。これにより、図２のＡ区間に示すように上記電流源からの設定電流Ｉは全て上記二次電池２２側に供給され該二次電池２２の電圧値が徐々に設定電圧に近づくようになる。次に、上記二次電池２２の現在の電圧値が上記設定電圧と同じ電圧値となると、上記ＦＥＴ２３を流れる電流量が徐々に多くなるように制御される。これにより、図２のＢ区間に示すように、上記電流源からの設定電流Ｉは、上記ＦＥＴ２３を流れる電流量に応じて、二次電池２２側及びＦＥＴ２３側に分流（図中、分流電流Ｉ−ｉ）するようになる。
【０１０１】
従って、図２に示すように上記二次電池２２の電圧値が上がるに連れてすなわち充電が進むに連れて、上記二次電池２２に供給される電流値を徐々に低くすることができ、過充電を防止して上記二次電池２２を安全に満充電とすることができる。
【０１０２】
次に、本発明の第６の実施例に係るバッテリーパックは、図８に示すように上述の第５の実施例に係るバッテリーパックの回路部を充電部として複数設け、該各充電部を直列接続して複数の二次電池２２を一度に充電するようにしたものである。
【０１０３】
この場合、上述のように各充電部は、上記二次電池２２の充電が進むに連れて、上記二次電池２２に供給される電流値を徐々に低くするような制御を別々に行うことができ、該各二次電池２２の過充電をそれぞれ防止することができる。また、このように過充電を防止することができるため、各電池をそれぞれバラツキなく安全に満充電とすることができる。また、このような制御を、各二次電池２２毎に別々に行うことができるため、全ての二次電池２２が満充電となるまで一貫して充電を継続することができ、二次電池２２の充電時間を短縮化することができる。
【０１０４】
ここで、このような電流制御を行うと、上記各二次電池２２に流れる電流は図４に実線で示すように上記二次電池２２が満充電に近づくに連れて徐々に低くなるが、該二次電池２２に流れなくなった分の電流は、同図に右斜線及び左斜線で示すように上記ＦＥＴ２３に流れるようになる。このため、上記二次電池２２が満充電になっても上記ＦＥＴ２３に電流が流れ続けることとなり電力の無駄であるうえ、該ＦＥＴ２３が発熱して破損する虞れがある。
【０１０５】
このため、本発明の第７の実施例に係るバッテリーパックは、図９に示すように直列接続した各充電部に、それぞれ上記ＦＥＴ２３の電流値を検出する負荷電流センサ２７を設け、上記電流源の出力電流値を検出するメイン電流センサ３０を設けるとともに、上記負荷電流センサ２７及びメイン電流センサ３０の検出出力に基づいて上記電流源の出力電流値を制御する電源コントローラ２８を設けるようにした。そして、以下に説明するように、上記電源コントローラ２８による上記各負荷電流センサ２７及びメイン電流センサ３０の検出出力に基づいて、出力電流値が可変可能な電流源の該出力電流値を可変制御するための電流制御信号を出力するようにした。
【０１０６】
なお、本発明に係るバッテリー充電方法は、この第７の実施例に係るバッテリーパックにも適用されている。
【０１０７】
この図９に示すバッテリーパックは、充電が開始され上記二次電池２２が満充電に近くなり上記ＦＥＴ２３に電流が分流し始めると、上記各負荷電流センサ２７が該ＦＥＴ２３の電流値を検出し、この検出出力を上記電源コントローラ２８に供給する。また、上記メイン電流センサ３０は、上記電流源の出力電流値を検出し、この検出出力を上記電源コントローラ２８に供給する。
【０１０８】
上記電源コントローラ２８は、上記各負荷電流センサ２７からの各電流値のうち、最小値の電流値（ｉｍｉｎ）を検出する。上記ＦＥＴ２３の電流値が最小であるということは、そのＦＥＴ２３を有する充電部に設けられている二次電池２２の充電が一番遅れていることを示している。このため、当該バッテリーパックでは、上記メイン電流センサ３０により検出された上記電流源の現在の出力電流値から上記最小値の電流値を減算処理し、電流制御信号＝電流源の現在の出力源流値−ｉｍｉｎ）として、電流制御信号を形成する。そして、この電流制御信号を出力端子２９を介して上記電流源に供給する。
【０１０９】
これにより、上記電流源の出力電流値を、上記電流制御信号で示される値とすることができる。
【０１１０】
このように、上記電流源からの出力電流値から上記最小の電流値を減算処理し、この減算処理により算出された値とすることができる電流制御信号を出力することにより、図６に示すように上記充電が一番遅れている二次電池２２の充電が進むに連れて、上記電流源の出力電流値を徐々に下げることができる。
【０１１１】
従って、上記充電が一番遅れている二次電池２２が満充電となったときに、上記電流源を例えばオフ制御することができ、複数の二次電池２２の充電を平行して行う場合に最低限の電力で該複数の二次電池２２をバラツキなく全て満充電にすることができる。また、上記充電が一番遅れている二次電池２２の充電が進むに連れて上記電流源の出力電流値を下げることができるため、他の充電部のＦＥＴ２３に流れる電流を少なくすることができ、該ＦＥＴ２３の発熱及び破損を防止することができ、安全に充電を行うことができる。また、全ての二次電池２２が満充電となるまで充電を継続できるため、該全ての電池を満充電にするまでの時間を短縮することができる。
【０１１２】
次に、本発明の第８の実施例に係るバッテリーパックは、さらに安全面の万全等を期すべく、以下の制御を行う。
【０１１３】
すなわち、上記図９において、本発明の第８の実施例に係るバッテリーパックは、充電が開始されると、上記電源コントローラ２８が、上記各負荷電流センサ２７からの各検出出力に基づいて、上記各ＦＥＴ２３の電流値のうち最大の電流値（ｉｍａｘ）を検出する。
【０１１４】
また、上記電源コントローラ２８は、上記最大の電流値から、上記ＦＥＴ２３が許容し得る最大の電流値を示す最大負荷設定値を減算処理することにより第１の減算電流値を形成するとともに、この第１の減算電流値の極性を検出する。
【０１１５】
そして、上記電源コントローラ２８は、上記メイン電流センサ３０により検出された上記電流源の出力電流値から、上記第１の減算電流値を減算処理することにより第２の減算電流値を形成し、上記第１の減算電流値が正極性の場合のみ、上記電流源の出力電流値が上記第２の減算電流値と同じ値となるように制御するための電流制御信号を出力する。
【０１１６】
すなわち、上記第１の減算電流値は、上記最大の電流値から、上記ＦＥＴ２３の最大負荷設定値を減算処理したものであるため、この第１の減算電流値は、その充電部に設けられている二次電池２２の充電状態を示すものとなる。
【０１１７】
このため、上記ＦＥＴ２３の電流値が最大値を示すということは、そのＦＥＴ２３を有する充電部に設けられた二次電池２２の充電が一番進んでいることを示しているが、上記第１の減算電流値の極性が負極性であるときは、その充電部に設けられている上記ＦＥＴ２３に流れる電流を増加できることを示しているため、上記電源コントローラ２８は、上記電流制御信号を出力しない。
【０１１８】
逆に、上記第１の減算電流値の極性が正極性であるときは、その充電部に設けられている上記ＦＥＴ２３に上記最大付加設定値を超えた電流が流れていることを示しているため、上記電源コントローラ２８が上記電流源の出力電流値を下げるような電流制御信号を出力する。
【０１１９】
このような電流制御信号を出力するようにすると、一番充電の進んでいる二次電池２２の充電状態に応じて上記電流源の出力電流値を下げることとなるため、他の二次電池２２の充電が遅れることとなるが、上記一番充電の進んでいる二次電池２２が設けられている充電部のＦＥＴ２３に流れる電流が上記最大負荷設定値を越えたときに、該電流値を即座に下げることができるため、該ＦＥＴ２３を保護することができ、該ＦＥＴ２３の発熱及び破損を防止することができる。従って、安全に全部の二次電池２２を充電することができる。
【０１２０】
なお、上述の実施例の説明では、電流可変手段として可変抵抗７やＦＥＴ２３を用いることとしたが、これは、電流制御を行うことができるような回路であれば何でもよい。また、電池としてリチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池を用いることとしたが、これは、電池であれば何でもよく、また、いわゆるボタン型，ガム型，円筒型等の形状にも限定されないことは勿論である。
【０１５８】
このような構成のバッテリィ評価装置では、上記コントローラ４４により上記データ入力部５２から入力される評価条件に応じて充電，放電，休止などを任意に組み合わせた試験パターンのバッテリー評価プログラムに従って上記電流源４１や各電子負荷４２，４７の可変制御を行うことによって、各電池４０を満充電することができるので、上記メンイン電流センサ４５や各負荷電流センサ４８、各温度センサ５０の検出出力に基づいて、上記各電池４０からなる組電池の性能評価を行うことにより、各電池の容量の差異、組電池としての真の容量、組電池としての真のサイクル特性すなわち繰り返し充放電による容量変化などを安全且つ正確に評価することができる。また、実使用状態をシュミレーションすることができ、市場不良の解析やトラブルの事前回避、あるいは、出荷前の品質管理の徹底が可能となる。
【０１５９】
【発明の効果】
本発明に係るバッテリー充電装置，バッテリーパック及びバッテリー充電方法では、満充電となると電池に電流を流さないようにすることができるため、過充電を防止することができる。また、複数の電池の充電を平行して行う場合、上記満充電となったときに電池に電流を流さないような制御を、各電池毎に別々に行うことができるため、全ての電池が満充電となるまで一貫して充電を継続することができ、電池の充電時間を短縮することができる。
【０１６０】
また、本発明に係るバッテリー充電装置，バッテリーパック及びバッテリー充電方法では、充電が一番遅れている電池の充電状態に応じて電源回路の出力電流値を可変制御することができるため、複数の電池の充電を平行して行う場合に最低限の電力で該複数の電池をバラツキなく全て満充電にすることができる。また、他の充電部の電流可変手段に流れる電流を少なくすることができ、該電流可変手段の発熱及び破損を防止することができる。また、全ての電池が満充電となるまで充電を継続できるため、該全ての電池を満充電にするまでの時間を短縮することができる。
【０１６１】
また、本発明に係るバッテリー充電装置，バッテリーパックでは、一番充電の進んでいる電池が設けられている充電部の電流可変手段に流れる電流が上記最大負荷設定値を越えたときに、該電流値を即座に下げることができるため、該電流可変手段を保護することができ、該電流可変手段の発熱及び破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るバッテリー充電装置のブロック図である。
【図２】上記第１の実施例に係るバッテリー充電装置の充電の電流制御を説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係るバッテリー充電装置のブロック図である。
【図４】上記第２の実施例に係るバッテリー充電装置の充電の電流制御を説明するための図である。
【図５】本発明の第３の実施例及び第４の実施例に係るバッテリー充電装置のブロック図である。
【図６】上記第３の実施例に係るバッテリー充電装置の充電の電流制御を説明するための図である。
【図７】本発明の第５の実施例に係るバッテリーパックのブロック図である。
【図８】本発明の第６の実施例に係るバッテリーパックのブロック図である。
【図９】本発明の第７の実施例及び第８の実施例に係るバッテリーパックのブロック図である。
【図１０】従来のバッテリー充電装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ 電流源
１ａ 電流源のコントロール端子
２ 正電極端子
３ 負電極端子
４ 電池
５ 充電用正電極端子
６ 充電用負電極端子
７ 可変抵抗
８ セル電圧検出部
９ コンパレータ部
１０ 設定電圧回路
１１ 負荷電流センサ
１２ 電源コントローラ
１３ メイン電流センサ
２０ 正電極端子
２１ 負電極端子
２２ 二次電池
２３ 電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
２３Ｓ ＦＥＴのソース電極
２３Ｄ ＦＥＴドレイン電極
２３Ｇ ＦＥＴゲート電極
２４ セル電圧検出部
２５ コンパレータ部
２６ 設定電圧回路
２７ 負荷電流センサ
２８ 電源コントローラ
２９ 電流制御信号の出力端子
３０ メイン電流センサ
Claims (9)
- 電源回路からの電力を電池に充電するバッテリー充電装置において、
上記電池に対して並列に接続され、該電池に流す電流を可変する電流可変手段と、
上記電池の現在の電圧値を検出する電池電圧検出手段と、
上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力する設定電圧出力手段と、
上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段からの設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を制御する比較制御手段とを有することを特徴とするバッテリー充電装置。 - 電源回路からの電力を電池に充電するバッテリー充電装置において、
直流の電流源の正電極と負電極に接続された正極端子と負極端子との間に直列接続された複数の充電部を有し、
上記複数の充電部の各充電部は、それぞれ、充電可能な電池の正電極と負電極が接続される充電用正極端子と充電用負極端子と、上記充電用正極端子と充電用負極端子に正電極と負電極が接続された充電可能な電池に対して並列に接続され、該電池に流す電流を可変する電流可変手段と、上記電池の現在の電圧値を検出する電池電圧検出手段と、上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力する設定電圧出力手段と、上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段からの設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を制御する比較制御手段からなり、
上記直列接続された複数の充電部により複数の電池を充電することを特徴とするバッテリー充電装置。 - 出力電流が可変可能な電源回路と、
上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して設けられ、該各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出する複数の第１の電流検出手段と、
上記電源回路からの出力電流値を検出する第２の電流検出手段と、
上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうちの最小の電流値を検出し、上記電源回路からの出力電流値が、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路からの出力電流値から上記最小の電流値を減算した出力電流値となるように上記電源回路を制御する電源回路制御手段とを有することを特徴とする請求項２記載のバッテリー充電装置。 - 出力電流が可変可能な電源回路と、
上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して設けられ、該各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出する複数の第１の電流検出手段と、
上記電源回路からの出力電流値を検出する第２の電流検出手段と、
上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうちの最大の電流値を検出し、上記最大の電流値から、予め設定された上記電流可変手段に流すことができる電流の最大値を示す最大負荷設定値を減算処理することにより第１の減算電流値を生成し、上記第１の減算電流値の極性を検出し、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路の出力電流値から上記第１の減算電流値を減算することにより第２の減算電流値を生成するとともに、上記第１の減算電流値が正の場合のみ、上記電源回路の出力電流値が上記第２の減算電流値と同じ値となるように該電源回路を制御する電源回路制御手段とを有することを特徴とする請求項２記載のバッテリー充電装置。 - 充電可能な電池と、
上記電池の正電極及び電源回路の正電極に接続される正電極端子と、
上記電池の負電極及び電源回路の負電極に接続される負電極端子と、
上記電池に対して並列となるように上記正電極端子及び負電極端子に接続され、該電池に流す電流を可変する電流可変手段と、
上記電池の電圧を検出する電池電圧検出手段と、
上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力する設定電圧出力手段と、
上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段からの設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を可変制御する比較制御手段とを有することを特徴とするバッテリーパック。 - 直流の電流源の正電極に接続される正電極端子と、
上記直流の電流源の負電極に接続される負電極端子と、
上記正電極端子と負電極端子との間に直列接続された複数の充電部を有し、
上記複数の充電部の各充電部は、それぞれ、充電可能な電池と、上記充電可能な電池に対して並列接続され、該電池に流す電流を可変する電流可変手段と、上記電池の電圧を検出する電池電圧検出手段と、上記電池の満充電時の電圧値を設定電圧として出力する設定電圧出力手段と、上記電池電圧検出手段により検出された上記電池の電圧と、上記設定電圧出力手段からの設定電圧とを比較することにより、上記設定電圧値に対する上記電池の現在の電圧値を検出し、上記電池の現在の電圧値が上記設定電圧値に近づくにつれて徐々に上記電流可変手段に流れる電流が多くなるように該電流可変手段を制御する比較制御手段とを有し、
上記充電可能な複数の電池を充電する複数の充電部を直列接続してなることを特徴とするバッテリーパック。 - 上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して設けられ、該各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出する第１の電流検出手段と、電源回路からの出力電流値を検出する第２の電流検出手段と、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうち最小の電流値を検出し、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路からの出力電流値から上記最小の電流値を減算した出力電流値となるように電源回路を制御するための制御信号を出力する制御信号出力手段とを有することを特徴とする請求項６記載のバッテリーパック。
- 上記複数の充電部の各電流可変手段に対応して複数設けられ、該各電流可変手段に流れる電流値をそれぞれ検出する第１の電流検出手段と、上記電源回路からの出力電流値を検出する第２の電流検出手段と、上記各第１の電流検出手段からの各検出出力に基づいて、上記各電流可変手段の電流値のうち最大の電流値を検出し、上記最大の電流値から上記電流可変手段に流れる電流の最大値を示す最大負荷設定値を減算処理することにより第１の減算電流値を形成し、上記第１の減算値の極性を検出し、上記第２の電流検出手段により検出された上記電源回路の出力電流値から上記第１の減算電流値を減算処理することにより第２の減算電流値を形成するとともに、上記第１の減算電流値が正極性の場合のみ、電源回路の出力電流値が上記第２の減算電流値と同じ値となるように制御するための制御信号を出力する制御信号出力手段とを有することを特徴とする請求項６記載のバッテリーパック。
- 電源回路からの電力を複数の電池に充電するためのバッテリー充電方法であって、
上記複数の電池にそれぞれ並列に設けられ、該各電池に流す電流をそれぞれ可変する複数の電流可変手段を制御して、上記各電池の現在の電圧値が設定電圧値に近づくにつれて、上記各電流可変手段に流れる電流を徐々に多くする際に、
上記各電流可変手段の電流値をそれぞれ検出し、該電流値の中から最小の電流値を検出するとともに、上記電源回路の出力電流値を検出し、
上記電源回路の出力電流値から上記電流可変手段の最小の電流値を減算して減算電流値を生成し、
上記電源回路の出力電流値を上記減算電流値となるように該電源回路を制御することを特徴とするバッテリー充電方法。
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