JP5250727B1 - 組電池の充電方法、充電制御回路及び電源システム - Google Patents

Abstract

１個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を１個の充電器を用いて充電する組電池の充電方法である。この組電池の充電方法は、複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第１直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第１指標値を取得する第１工程（Ｓ１４）と、複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第２直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第２指標値を取得する第２工程（Ｓ１９）と、第１指標値に相応する第１充電電気量で組電池を充電する通常充電を行う第３工程（Ｓ３−Ｓ１６）と、第３工程に引き続いて、第２指標値に相応する第２充電電気量で組電池を充電するリフレッシュ充電を行う第４工程（Ｓ１８−Ｓ２１）と、を備える。

Description

本発明は、複数の鉛蓄電池からなる組電池の充電方法、充電制御回路及び電源システムに関し、特に、１個以上の鉛蓄電池を直列に接続した直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、１個の充電器を用いて好適に充電する技術に関する。

近年、鉛蓄電池は、その充放電特性の改良によって、高価なリチウムイオン二次電池では採算が合わない産業領域における高性能電源として、再び脚光を浴びつつある。上述した産業領域とは、ポータブルの電池搭載機器ではなくて、電池搭載機器の本体や鉛蓄電池のリサイクル制度が充実している電動カートやフォークリフトなどの特殊電動車両などを取り扱う領域である。

鉛蓄電池の充電受入性は、電池が晒される温度によって影響を受ける。例えば鉛蓄電池が低温に晒された場合、電解液の流動性や電極の反応性が低下する。このため、反応抵抗が上昇することにより充電受入性は低下する。ここで、反応抵抗とは、電池における電気化学反応の起こりやすさを表す。例えば、電池が低温に晒された場合には、電気化学反応が起こりにくくなるため、反応抵抗は上昇する。逆に、電池が高温に晒された場合には、電気化学反応が起こりやすくなるため、反応抵抗は低下する。

一方、鉛蓄電池では、充電不足が続くとサルフェーション（放電生成物である硫酸鉛が不活性になって電池容量が損なわれる現象）が進み、過充電が続くと特に正極で格子が腐食することにより短寿命化が進む。したがって、鉛蓄電池を適切に充電するには、鉛蓄電池が晒されている温度を精確に把握して充電条件に反映させる必要がある。

特許文献１には、鉛蓄電池が晒されている温度を都度計測し、温度を変数とする式にその計測値を反映させて充電制御電圧を算出し、充放電を制御することが記されている。また、特許文献２には、所定の充電終止電圧に達すると充電電流を低減して次段の充電へ進み、最終段の充電は、鉛蓄電池が充電終止電圧に達した後に所定時間が経過するまで行う３段以上の多段定電流充電（充電段数をｎ段とした時の充電電流Ｉｎは、Ｉ１＞Ｉ２＞・・・＞Ｉｎ−１）において、鉛蓄電池が晒されている温度が低くなるほど充電終止電圧を高くすることによって、充電を適切に制御することが記されている。

特開平１０−０３２０２０号公報 特開平１１−０８９１０４号公報

特許文献１および２は、単一の鉛蓄電池の場合、あるいは複数個の鉛蓄電池が直列に接続された１つの直列回路からなる組電池の場合において、優れた効果を発揮する。しかしながら、上述した特殊電動車両の場合、上記直列回路を複数個並列に接続して組電池を構成して電源とすることが多い。このような組電池では、直列回路ごとに、鉛蓄電池が晒される温度が異なりやすくなる。

しかしながら、このような異なる温度状態に配慮せずに同じ条件で充電すると、高温に晒されることにより充電受入性が高い直列回路の鉛蓄電池は、過充電に陥りやすくなる一方、低温に晒されることにより充電受入性が低い直列回路の鉛蓄電池は、充電不足に陥りやすくなる。したがって、国際公開第２０１０／０７９５６３号に記載されるように、直列回路ごとに充電器を有する構成を採るしかないと考えられてきた。ところが、このような構成では、充電器の数が増大するのに応じて、高価になる上に、特殊電動車両の内部に収納するのに必要なスペースも増大する。

本発明は、上述した課題を解決するものであって、１個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、１個の充電器を用いて、過充電や充電不足になることなく充電することができる組電池の充電方法、充電制御回路及び電源システムを提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る組電池の充電方法は、１個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、１個の充電器を用いて充電する組電池の充電方法であって、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第１直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第１指標値を取得する第１工程と、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第２直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第２指標値を取得する第２工程と、前記第１指標値に相応する第１充電電気量で前記組電池を充電する通常充電を行う第３工程と、前記第３工程に引き続いて、前記第２指標値に相応する第２充電電気量で前記組電池を充電するリフレッシュ充電を行う第４工程と、を備える。

本発明の一局面に係る充電制御回路は、１個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、１個の充電器を用いて充電する充電制御回路であって、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第１直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第１指標値を取得し、かつ、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第２直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第２指標値を取得する取得部と、前記１個の充電器を制御して、第１指標値に相応する第１充電電気量で前記組電池を充電する通常充電を行い、前記通常充電に引き続いて、前記第２指標値に相応する第２充電電気量で前記組電池を充電するリフレッシュ充電を行う充電制御部と、を備える。

本発明の一局面に係る電源システムは、１個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池と、前記組電池を充電する１個の充電器と、前記１個の充電器を制御する上記の充電制御回路と、を備える。

本発明によれば、１個の充電器を用いるだけで、最も抵抗値の低い第１直列回路に含まれる鉛蓄電池が、通常充電により過充電になるのを抑制することができ、リフレッシュ充電により、最も抵抗値の高い第２直列回路に含まれる鉛蓄電池のサルフェーションを好適に解消することが可能になる。

電源システムの第１実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。 組電池が充電される際の端子電圧Ｖｔ及び充電電流Ｉｃの推移の例を概略的に示す図である。 押込み充電時間を決定するためのテーブルを示す図である リフレッシュ充電時間を決定するためのテーブルを示す図である。 第１実施形態の電源システムにおける組電池の充電動作の一例を示すフローチャートである。 第１実施形態の電源システムにおける組電池の充電動作の一例を示すフローチャートである。 電源システムの第２実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。 第２実施形態の電源システムにおける組電池の充電動作の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態の電源システムにおける組電池の充電動作の一例を示すフローチャートである。 電源システムの第３実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。 押込み充電時間を決定するためのテーブルを示す図である。 リフレッシュ充電時間を決定するためのテーブルを示す図である。 電源システムの第４実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。 実施例および比較例１，２の寿命特性を示す図である。

（発明者の知見）
最初に、発明者の知見が説明される。発明者らは、過充電による悪影響（正極での格子腐食による短寿命化）と、充電不足による悪影響（サルフェーションによる容量低下）との差を比較検討した。その結果、過充電によって起こる化学変化（腐食）は不可逆であるものの、充電不足によって起こる化学変化（サルフェーション）は、例えば国際公開第２０１０／１３７３３４号に記載されるリフレッシュ充電により可逆的に解消可能であると推量した。

そこで、発明者らは、１個の鉛蓄電池（または複数の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路）が、複数個並列に接続されて構成された組電池を、１個の充電器を用いて充電した場合でも、全ての直列回路が重篤な過充電に陥らない条件について検討した。その結果、通常充電における充電電気量を、最も抵抗値が低い直列回路の抵抗値に相応させた。これによって、最も抵抗値が低い直列回路が過充電に陥ることを防げるようになった。

ここで、通常充電とは、例えば使用者が充電器をオンにさせたときに必ず行う充電である。また、充電電気量を最も抵抗値が低い直列回路の抵抗値に相応させるとは、具体的には、最も抵抗値が低い直列回路の抵抗値が高いほど充電電気量を大きくすることを意味する。また、最も抵抗値が低い直列回路とは、充電効率が高く、過充電に陥りやすい直列回路である。

ただし、この条件で通常充電を繰り返すと、最も抵抗値が高い直列回路の鉛蓄電池のサルフェーションが重篤になっていくことが明らかとなった。ここで、最も抵抗値が高い直列回路とは、充電効率が低く、充電不足に陥りやすい直列回路である。

そこで、通常充電の数回に１回、国際公開第２０１０／１３７３３４号に記載のリフレッシュ充電、つまり通常充電における充電電気量を超える電気量により不活性になった硫酸鉛を充電生成物に変えるための充電を行う。そして、リフレッシュ充電における充電電気量を、最も抵抗値が高い直列回路の抵抗値に相応させることにより、最も抵抗値が高い直列回路の鉛蓄電池のサルフェーションを解消するようにした。ここで、最も抵抗値が高い直列回路の抵抗値に相応させるとは、具体的には、最も抵抗値が高い直列回路の抵抗値が高いほど、リフレッシュ充電における充電電気量を大きくすることを意味する。

この構成に関して、発明者らが知見したなかで重要な事項を、次に示す。通常充電の繰り返しによって、最も抵抗値が高い直列回路の鉛蓄電池ではサルフェーションが重篤化する。この直列回路の鉛蓄電池のサルフェーションを解消するには、リフレッシュ充電において相当量の充電電気量が必要となる。したがって、最も抵抗値が低い直列回路では、リフレッシュ充電の間に過充電によって鉛蓄電池の正極において格子の腐食が進むものと考えられる。しかしながら、リフレッシュ充電における充電電流値が十分に小さい場合、実際には、正極における格子の腐食はさほど進行しない。

ここで、充電電流値が十分に小さいとは、例えば、Ｎ段定電流充電（後述）におけるＮ段目の充電電流値以下、具体的には例えば０．０２５Ｃ以下を意味する。なお、「Ｃ」とは、下記に示す「１Ｃ」を単位として電流値を示すことを意味している。１Ｃは、電池を、ＳＯＣが１００％から０％になるまで１Ｃの電流値で放電した場合（つまり電池の公称容量値を１Ｃの電流値で放電した場合）に、１時間で電池のＳＯＣが０％（蓄電電気量がゼロ）になるような電流値である。なお、「Ｃ」は、「Ｉｔ」とも呼ばれている。

上記格子の腐食が進行しない理由については、鋭意解明中であるが、以下のように推察される。充電電流値が十分に小さいので、充電効率が高く副反応が起こりにくい。その上に、鉛蓄電池が制御弁式であって、リフレッシュ充電における充電電流値が十分に小さい場合、抵抗値が低い直列回路では、正極で緩やかに発生し続ける酸素ガスと負極で発生する水素ガスとが再結合する反応（つまり水への還元反応）が比較的活性に生じる。このため、酸素ガスが正極付近で滞留しないことから、酸素ガスが正極と接触して格子を腐蝕する機会が少ない。このため、格子の腐食が進行しないと推察される。

上述のように、発明者らは、通常充電及びリフレッシュ充電における充電電気量を、直列回路の抵抗値に相応させて増減させることによって、過充電を抑制しつつ、サルフェーションを好適に解消できることを見出した。直列回路の抵抗値を変化させるものとしては、個々の鉛蓄電池の固有内部抵抗（格子の固有抵抗、極板耳と接続部品との接続抵抗、接続部品どうしの接続抵抗、極柱と端子との接続抵抗など）や、鉛蓄電池どうしの接続抵抗、直列回路と充電器との導線接続に係る抵抗などが挙げられる。しかしながら、直列回路の抵抗値に対して最も影響が大きいものは、鉛蓄電池が晒されている温度によって増減する反応抵抗である。そこで、直列回路の抵抗値を検出するのに代えて、鉛蓄電池の表面温度を用いてもよい。

以下に、本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

（第１実施形態）
図１は、電源システムの第１実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。図２は、組電池が充電される際の端子電圧Ｖｔ及び充電電流Ｉｃの推移の例を概略的に示す図である。図３は、押込み充電時間Ｔｆを決定するためのテーブルを示す図である。図４は、リフレッシュ充電時間Ｔｒを決定するためのテーブルを示す図である。図２では、説明の便宜上、１個の鉛蓄電池における端子電圧Ｖｔが示されている。

図１に示される電池搭載機器１０は、電源システム１１と負荷１２とを含む。電池搭載機器１０は、この実施形態では例えば特殊電動車両である。スイッチ１３がオンにされると、例えばモータからなる負荷１２に電源システム１１から電力が供給される。電源システム１１は、組電池４と、温度センサ５ａ，５ｂと、制御部６と、充電器７と、スイッチ８とを含む。

組電池４は、並列に接続された直列回路１、２および３を含む。直列回路１は、直列に接続された鉛蓄電池（ＬＳＢ：Ｌｅａｄ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｂａｔｔｅｒｙ）１ａ、１ｂおよび１ｃを含む。同様に、直列回路２は、直列に接続された鉛蓄電池（ＬＳＢ）２ａ、２ｂおよび２ｃを含み、直列回路３は、直列に接続された鉛蓄電池（ＬＳＢ）３ａ、３ｂおよび３ｃを含む。図１に模式的に示されるように、直列回路１と直列回路３とに物理的に挟まれるように、直列回路２が配置されている。また、鉛蓄電池１ａ〜３ｃは、図１に示されるように、例えば格子状に、物理的に配置されている。本実施形態では、鉛蓄電池１ａ〜３ｃは、それぞれ、例えば公称電圧１２［Ｖ］であり、公称容量６０［Ａｈ］である。

充電器７は、制御部６により制御されて、組電池４を充電する。すなわち、この実施形態では、組電池４に含まれる、互いに並列に接続された直列回路１、２および３の各鉛蓄電池を、１個の充電器７を用いて充電する。そして、組電池４は、充電が終了した後はスイッチ１３をオンにすることにより負荷１２に対して放電することが可能である。

図１に模式的に示されるように、直列回路１および３が直列回路２を挟むような構成を組電池４が採る場合、低温に晒されることにより抵抗値が高くなるのは、隣接する電池数が少ない直列回路１および３である。直列回路１および３のなかでも、特に、端に配置された鉛蓄電池１ａ、１ｃ、３ａおよび３ｃは、低温に晒されることにより、その抵抗値が高くなる。逆に高温に晒されることにより抵抗値が低くなるのは、隣接する電池数が多い直列回路２である。直列回路２のなかでも、特に、中央に配置された鉛蓄電池２ｂは、高温に晒されることにより、その抵抗値が低くなる。

本実施形態では、図１に示すように、最も低温に晒される（最も抵抗値が高くなる）鉛蓄電池３ａに温度センサ（ＴＳ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ）５ａが設けられ、最も高温に晒される（最も抵抗値が低くなる）鉛蓄電池２ｂに温度センサ（ＴＳ）５ｂが設けられている。温度センサ５ａ，５ｂは、鉛蓄電池３ａ，２ｂの表面温度をそれぞれ測定する。温度センサ５ａ，５ｂは、測定した表面温度を制御部６にそれぞれ出力する。

制御部６は、電圧検出部６１、メモリ６２、計時部６３を含む。電圧検出部６１は、組電池４の端子４１，４２間の電圧を端子電圧Ｖｔとして検出する。メモリ６２は、図３および図４に示されるテーブルを保存している。また、メモリ６２には、１段目の充電時間Ｔ１（後述）が保存される。計時部６３は、充電時間をカウントする。制御部６は、スイッチ８がオンにされると、充電器７を制御して、図２に示されるように、Ｎ段定電流充電による通常充電を開始させる。制御部６は、充電器７を制御して、通常充電が予め設定されたＫ回（Ｋは１以上の整数）行われる度に、通常充電に引き続いてリフレッシュ充電を実行させる。

Ｎ段定電流充電は、図２に示されるように、所定の充電電流値により１段目の定電流充電を開始し、組電池４の端子電圧Ｖｔが充電終止電圧Ｖｔｈに達すると、充電電流Ｉｃを低減して次段の定電流充電に進む充電を（Ｎ−１）段（Ｎは２以上の整数）繰り返し、（Ｎ−１）段目に組電池４の端子電圧Ｖｔが充電終止電圧Ｖｔｈに達すると、（Ｎ−１）段目の充電電流値より低い電流値または実質的に同一の電流値で、Ｎ段目の定電流充電を所定時間Ｔｆ行うものである。図２では、Ｎ＝５の例が示されている。

なお、Ｎ段目の定電流充電は、（Ｎ−１）段目の充電電流値より小さい電流値で行ってもよい。また、図２では、説明の便宜上、１個の鉛蓄電池の端子電圧Ｖｔが示されているため、Ｖｔｈ＝１４．４になっている。しかし、この第１実施形態では、直列回路１〜３は、それぞれ直列接続された３個の鉛蓄電池を含むため、実際には、Ｖｔｈ＝１４．４×３＝４３．２である。

図２において、領域αは、組電池４が充電終止電圧Ｖｔｈに達したら充電電流値を小さくして次段の定電流充電へ進む領域である。領域βは、充電終止電圧Ｖｔｈに達した後にＮ段目（図２ではＮ＝５）の定電流充電を所定時間Ｔｆまで行う領域で、いわゆる「押込み充電」を行う領域である。すなわち領域αとβとからなる領域は、Ｎ段（Ｎ＝５）定電流充電に相当する。

図２では、１段目の設定電流値Ｉｓである電流値Ｉｃ１が０．２Ｃ、２段目の設定電流値Ｉｓである電流値Ｉｃ２が０．１Ｃ、３段目の設定電流値Ｉｓである電流値Ｉｃ３が０．０５Ｃ、４段目及び５段目の設定電流値Ｉｓである電流値Ｉｃ４，Ｉｃ５がそれぞれ０．０２５Ｃ、充電終止電圧Ｖｔｈが１４．４Ｖである例を示している。なお、１４．４Ｖは、鉛蓄電池の温度Ｔｐが２５℃の場合に適した充電終止電圧Ｖｔｈの一例である。従って、充電終止電圧Ｖｔｈは１４．４Ｖに限らず、適宜設定すればよい。このように、この実施形態では、充電電流ＩｃＮは、Ｉｃ１＞Ｉｃ２＞Ｉｃ３＞Ｉｃ４＝Ｉｃ５に設定されている。領域αおよびβにおけるＮ段定電流充電が、第３工程における通常充電の一例に相当する。

制御部６のメモリ６２は、例えば図３に示すようなテーブルを保存している。図３は、１段目の充電時間Ｔ１と、温度センサ５ｂにより測定された電池温度Ｔｐ１とに、押込み充電すべき所定時間Ｔｆを対応付けたテーブルを示す。温度センサ５ｂが測定した鉛蓄電池２ｂの表面温度が制御部６に出力されると、制御部６は、測定された電池温度Ｔｐ１と、後述する１段目の充電時間Ｔ１とを図３のテーブルと照合して、領域βにおいて押込み充電すべき所定時間Ｔｆを決定する。制御部６は、決定した所定時間Ｔｆに基づき充電器７を制御する。この構成を採ることにより、最も高温に晒されている（つまり最も抵抗値が低く充電受入性が高い）鉛蓄電池２ｂ（つまり直列回路２の鉛蓄電池）が、領域αおよびβの充電（通常充電）において過充電とならないようにしている。

なお、Ｎ段定電流充電における１段目の充電電気量（充電時間Ｔ１）は、充電が開始される時刻ｔ１の直前の充電状態（ＳＯＣ）が小さいほど、大きく（長く）なる。したがって、１段目の充電電気量は、領域βにおいて押込み充電すべき所定時間Ｔｆに影響する。このため、図３に示されるように、１段目の充電電気量が大きいほど（つまり充電時間Ｔ１が長いほど）、領域βにおいて押込み充電すべき所定時間Ｔｆが長く設定されている。

図２の領域γは、領域αおよびβにおける充電（通常充電）を終えた後で、引き続いて所定時間Ｔｒだけ行うリフレッシュ充電の領域である。制御部６のメモリ６２は、例えば図４に示すようなテーブルを保存している。温度センサ５ａが測定した鉛蓄電池３ａの表面温度が制御部６に出力されると、制御部６は、測定された電池温度Ｔｐ２と、後述する１段目の充電時間Ｔ１とを図４のテーブルと照合して、領域γにおいてリフレッシュ充電すべき所定時間Ｔｒを決定する。制御部６は、決定した所定時間Ｔｒに基づき充電器７を制御する。この構成を採ることにより、最も低温に晒されている（つまり最も抵抗値が高く充電受入性が低い）鉛蓄電池３ａ（つまり直列回路３の鉛蓄電池）のサルフェーションが、リフレッシュ充電により十分に解消できるようにしている。領域γの充電が、第４工程におけるリフレッシュ充電の一例に相当する。

なお、図３、図４では、充電時間Ｔｆ，Ｔｒが設定されているが、これに限られず、充電電気量Ｑｆ，Ｑｒを設定してもよい。本実施形態では、押込み充電及びリフレッシュ充電のいずれも電流値Ｉｃ５の定電流充電であるので、Ｑｆ＝Ｔｆ×Ｉｃ５、Ｑｒ＝Ｔｒ×Ｉｃ５になる。本実施形態において、図２の領域αおよびβの充電における充電電気量が、第１充電電気量の一例に相当し、図２の領域γの充電における充電電気量が、第２充電電気量の一例に相当する。また、温度センサ５ｂにより測定された電池温度Ｔｐ１（図３に用いられる電池温度Ｔｐ１）が第１指標値の一例に相当し、温度センサ５ａにより測定された電池温度Ｔｐ２（図４に用いられる電池温度Ｔｐ２）が第２指標値の一例に相当する。また、制御部６が、取得部及び充電制御部の一例に相当する。

図５、図６は、第１実施形態の電源システムにおける組電池の充電動作の一例を示すフローチャートである。図１〜図６を用いて、第１実施形態における組電池の充電動作が説明される。

スイッチ８がオンにされると、図５の動作が開始され、まず、リフレッシュ充電を実行すべきか否かを判定するために通常充電（Ｎ段定電流充電、つまり図２の領域α及びβの充電）の実行回数を計数するカウント値Ｃｖが１だけ増加される（ステップＳ１）。次に、制御部６によって、設定電流値Ｉｓとして、電流値Ｉｃ１が設定される（ステップＳ２）。そして、制御部６からの制御信号に応じて、充電器７によって、設定電流値Ｉｓの充電電流が組電池４へ供給されて、組電池４が定電流充電される（ステップＳ３、図２の時刻ｔ１）。続いて、計時部６３は、１段目の充電時間Ｔ１の計時を開始する（ステップＳ４）。

図２に示されるように、ステップＳ３による定電流充電によって、０．２Ｃの電流値Ｉｃ１による定電流充電が実行され、組電池４の端子電圧Ｖｔが徐々に上昇していく。ここで、充電電流は、直列回路１〜３に分配される。このため、直列回路１〜３に流れる電流値がＩｃ１になるように、充電器７から電流値（Ｉｃ１×３）の充電電流が組電池４に供給される。

なお、上述のように、直列回路１〜３は、温度の差異に起因して、抵抗値が互いに異なる。したがって、充電器７から直列回路１〜３にそれぞれ供給される充電電流は、同じ電流値Ｉｃ１にはならない。その結果、温度が低い（つまり抵抗値が高い）ことにより充電電気量が少ない直列回路と、温度が高い（つまり抵抗値が低い）ことにより充電電気量が多い直列回路とが生じる。

但し、本実施形態では、温度が高い（つまり充電電気量が多い）直列回路に適合するように通常充電の充電電気量を決定しているため、過充電を防止できる。また、温度が低い（つまり充電電気量が少ない）直列回路に適合するようにリフレッシュ充電の充電電気量を決定しているため、サルフェーションを解消することができ、同時に、充電不足を解消できる。

図５に戻って、制御部６は、端子電圧Ｖｔと充電終止電圧Ｖｔｈとを比較し（ステップＳ５）、端子電圧Ｖｔが充電終止電圧Ｖｔｈに満たなければ（ステップＳ５でＮＯ）、充電を継続しつつ待機する。そして、端子電圧Ｖｔが充電終止電圧Ｖｔｈ以上になると（ステップＳ５でＹＥＳ、図２の時刻ｔ２）、１段目の充電時間Ｔ１がメモリ６２に保存され（ステップＳ６）、２段目の定電流充電を開始すべく変数ｉに２が代入される（ステップＳ７）。

次に、制御部６によって、設定電流値Ｉｓとして、電流値Ｉｃｉ（Ｉｃ２＝０．１Ｃ、Ｉｃ３＝０．０５Ｃ、Ｉｃ４＝０．０２５Ｃ）が設定される（ステップＳ８）。ここで、電流値Ｉｃｉは、ｉ＝２のときＩｃ２を意味し、ｉ＝３のときＩｃ３を意味し、ｉ＝４のときＩｃ４を意味する。そして、制御部６からの制御信号に応じて、充電器７によって、設定電流値Ｉｓの充電電流が組電池４へ供給されて、組電池４が定電流充電される（ステップＳ９）。

次に、制御部６は、端子電圧Ｖｔと充電終止電圧Ｖｔｈとを比較し（ステップＳ１０）、端子電圧Ｖｔが充電終止電圧Ｖｔｈに満たなければ（ステップＳ１０でＮＯ）、ステップＳ９〜Ｓ１０を繰り返す。そして、端子電圧Ｖｔが充電終止電圧Ｖｔｈ以上になると（ステップＳ１０でＹＥＳ）、（Ｎ−１）段目まで充電が終了したか否かを確認するべく変数ｉを（Ｎ−１）と比較する（ステップＳ１１、本実施形態ではＮ−１＝４）。

そして、変数ｉが（Ｎ−１）と等しくなければ（ステップＳ１１でＮＯ）、次の段の定電流充電を実行するべく変数ｉに１を加算して（ステップＳ１２）、再びステップＳ８〜Ｓ１１を繰り返す。一方、変数ｉが（Ｎ−１）と等しければ（ステップＳ１１でＹＥＳ、図２の時刻ｔ３）、ステップＳ１３に進む。以上のステップＳ２〜Ｓ１１までの定電流充電が、図２における領域αに対応する。

ステップＳ１３において、制御部６は、押込み充電時間の計時を開始する。ここで、ステップＳ９の（Ｎ−１）段目の定電流充電から引き続いて、定電流充電がＮ段目の定電流充電（押込み充電）として継続されている。次いで、制御部６は、温度センサ５ｂにより測定された鉛蓄電池２ｂの電池温度Ｔｐ１を取得する（ステップＳ１４、第１工程の一例に相当）。

続いて、制御部６は、取得した電池温度Ｔｐ１と、ステップＳ６でメモリ６２に保存した１段目の充電時間Ｔ１とを、メモリ６２に保存されている図３のテーブルと照合し、Ｎ段目の定電流充電である押込み充電の所定時間Ｔｆを選択する（ステップＳ１５、第５工程の一例に相当）。次いで、制御部６は、計時されている押込み充電時間が、ステップＳ１５で選択された所定時間Ｔｆに到達したか否かを判定する（ステップＳ１６）。

そして、押込み充電時間が所定時間Ｔｆに到達するまで（ステップＳ１６でＮＯ）、待機し、押込み充電時間が所定時間Ｔｆに到達すると（ステップＳ１６でＹＥＳ）、制御部６は、カウント値Ｃｖが設定回数Ｋ（この実施形態では例えばＫ＝５）と等しくないか否かを判定する（ステップＳ１７）。そして、カウント値Ｃｖが設定回数Ｋと等しくなければ（ステップＳ１７でＹＥＳ）、リフレッシュ充電を行わずに、充電を終了する。

一方、カウント値Ｃｖが設定回数Ｋと等しければ（ステップＳ１７でＮＯ）、制御部６は、リフレッシュ充電時間の計時を開始する（ステップＳ１８）。ここで、ステップＳ９の（Ｎ−１）段目の定電流充電から引き続いて行われていたＮ段目の定電流充電（押込み充電）が、リフレッシュ充電として継続されている。次いで、制御部６は、温度センサ５ａにより測定された鉛蓄電池３ａの電池温度Ｔｐ２を取得する（ステップＳ１９、第２工程の一例に相当）。

続いて、制御部６は、取得した電池温度Ｔｐ２と、ステップＳ６でメモリ６２に保存した１段目の充電時間Ｔ１とを、メモリ６２に保存されている図４のテーブルと照合し、リフレッシュ充電の所定時間Ｔｒを選択する（ステップＳ２０、第６工程の一例に相当）。次いで、制御部６は、計時されているリフレッシュ充電時間が、ステップＳ２０で選択された所定時間Ｔｒに到達したか否かを判定する（ステップＳ２１）。

そして、リフレッシュ充電時間が所定時間Ｔｒに到達するまで（ステップＳ２１でＮＯ）、待機し、リフレッシュ充電時間が所定時間Ｔｒに到達すると（ステップＳ２１でＹＥＳ）、制御部６は、カウント値Ｃｖを０にリセットして（ステップＳ２２）、充電を終了する。この動作によって、通常充電がＫ回（この実施形態では例えばＫ＝５）行われる度に、リフレッシュ充電が行われることとなる。

以上のように、第１実施形態では、温度センサ５ｂにより測定された鉛蓄電池２ｂの電池温度Ｔｐ１に基づき、通常充電における押込み充電時間である所定時間Ｔｆを決定している。したがって、最も抵抗値が低い鉛蓄電池の過充電を防止することができる。また、第１実施形態では、温度センサ５ａにより測定された鉛蓄電池３ａの電池温度Ｔｐ２に基づき、リフレッシュ充電時間である所定時間Ｔｒを決定している。したがって、最も抵抗値が高い鉛蓄電池のサルフェーションを十分に解消することができる。

このように、第１実施形態では、鉛蓄電池が直列に接続された直列回路１〜３が並列に接続されて構成された組電池４を、１個の充電器７を用いて、過充電を避けつつ、サルフェーションを十分に解消して、好適に充電を行うことができる。

（第２実施形態）
図７は、電源システムの第２実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。図７では、第１実施形態と同一要素には同一符号が付されている。以下、第１実施形態との相違点を中心に、第２実施形態が説明される。

第２実施形態の電池搭載機器１０ａは、第１実施形態の電池搭載機器１０において、電源システム１１に代えて電源システム１１ａを含む。第２実施形態の電源システム１１ａは、第１実施形態の電源システム１１において、組電池４に代えて組電池４ａを含み，制御部６に代えて制御部６ａを含む。また、第２実施形態の組電池４ａでは、図７に模式的に示されるように、全ての鉛蓄電池（ＬＳＢ）に、その表面温度を測定する温度センサ（ＴＳ）が設けられている。

すなわち、直列回路１の鉛蓄電池１ａ，１ｂ，１ｃに、温度センサ５１ａ，５１ｂ，５１ｃがそれぞれ設けられている。また、直列回路２の鉛蓄電池２ａ，２ｂ，２ｃに、温度センサ５２ａ，５２ｂ，５２ｃがそれぞれ設けられている。また、直列回路３の鉛蓄電池３ａ，３ｂ，３ｃに、温度センサ５３ａ，５３ｂ，５３ｃがそれぞれ設けられている。温度センサ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５３ａ，５３ｂ，５３ｃは、それぞれ測定した電池温度Ｔｐを制御部６ａに出力する。

制御部６ａは、充電器７を制御して、Ｎ段定電流充電（第２実施形態では、Ｎ＝２）を行う。制御部６ａは、温度センサ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５３ａ，５３ｂ，５３ｃから出力された鉛蓄電池の表面温度である電池温度Ｔｐを取得する。制御部６ａは、取得した電池温度Ｔｐのうち、最も高い温度値を電池温度Ｔｐ１として選択し、その電池温度Ｔｐ１から次式
Ｖｔｈ＝１４．４−０．０３（Ｔｐ１−２５） （１）
により、充電終止電圧Ｖｔｈを設定する。なお、上記第１実施形態で説明したように、直列回路１〜３は、それぞれ直列接続された３個の鉛蓄電池を含むため、実際には、充電終止電圧Ｖｔｈは、上記式で設定した値の３倍である。

制御部６ａは、取得した電池温度Ｔｐのうち、最も高い温度値を電池温度Ｔｐ１（第１指標値の一例に相当）として選択し、その電池温度Ｔｐ１から、図３のテーブルを用いて、押込み充電の充電時間Ｔｆを決定する。また、制御部６ａは、取得した電池温度Ｔｐのうち、最も低い温度値を電池温度Ｔｐ２（第２指標値の一例に相当）として選択し、その電池温度Ｔｐ２から、図４のテーブルを用いて、リフレッシュ充電の充電時間Ｔｒを決定する。

図８、図９は、第２実施形態の電源システムにおける組電池の充電動作の一例を示すフローチャートである。図３、図４、図７〜図９を用いて、第２実施形態における組電池の充電動作が説明される。

スイッチ８がオンにされて充電開始操作が行われると（ステップＳ３１）、まず、制御部６ａは、充電条件を確認して充電条件が満たされているか否かを判定する（ステップＳ３２）。ここで、制御部６ａは、例えば組電池４の端子電圧が（１２．８×３）Ｖ未満かつ電池温度の最大値が５５℃未満のときに、充電条件が満たされていると判定し（ステップＳ３２でＹＥＳ）、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３３では、カウント値Ｃｖが１増加される。

一方、制御部６ａは、例えば組電池４の端子電圧が（１２．８×３）Ｖ以上、または、電池温度の最大値が５５℃以上のときに、充電条件が満たされていないと判定し（ステップＳ３２でＮＯ）、ステップＳ３１に戻って、次にスイッチ８がオンにされるのを待機する。すなわち、組電池４の端子電圧が（１２．８×３）Ｖ以上の場合は、満充電状態であると判定して、過充電による劣化を防止するために、充電を行わない。また、電池温度の最大値が５５℃以上の場合は、温度が高すぎて異常が発生しないようにするために、充電を行わない。

なお、電圧検出部６１は、個々の鉛蓄電池１ａ〜１ｃ、２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｃの端子電圧を個別に検出してもよい。この場合には、制御部６ａは、端子電圧が１２．８Ｖ以上の鉛蓄電池が１個でも存在したときに充電を行わないようにしてもよい。また、この場合には、制御部６ａは、鉛蓄電池１ａ〜１ｃの各端子電圧の合計値、または鉛蓄電池２ａ〜２ｃの各端子電圧の合計値、または鉛蓄電池３ａ〜３ｃの各端子電圧の合計値を、端子電圧Ｖｔとして用いてもよい。

また、ステップＳ３２の充電条件の確認は、組電池４が充電に適した状態にあるか否かを判断することができればよい。したがって、ステップＳ３２の充電条件の確認において、他の方法によって、組電池４が充電に適した状態にあるか否かを判断してもよい。

次に、制御部６は、設定電流値Ｉｓとして、電流値Ｉｃ１（例えばＩｃ１＝０．２Ｃ）を設定し、定電流充電を開始する（ステップＳ３４）。ここで、充電電流は、直列回路１〜３に分配される。このため、直列回路１〜３に流れる電流値がＩｃ１になるように、充電器７から電流値（Ｉｃ１×３）の充電電流が組電池４に供給される。

なお、上述のように、直列回路１〜３は、温度の差異に起因して、抵抗値が互いに異なる。したがって、充電器７から直列回路１〜３にそれぞれ供給される充電電流は、同じ電流値Ｉｃ１にはならない。その結果、温度が低い（つまり抵抗値が高い）ことにより充電電気量が少ない直列回路と、温度が高い（つまり抵抗値が低い）ことにより充電電気量が多い直列回路とが生じる。

但し、本実施形態では、温度が高い（つまり充電電気量が多い）直列回路に適合するように通常充電の充電電気量を決定しているため、過充電を防止できる。また、温度が低い（つまり充電電気量が少ない）直列回路に適合するようにリフレッシュ充電の充電電気量を決定しているため、サルフェーションを解消することができ、同時に、充電不足を解消できる。

次いで、計時部６３は、充電時間Ｔ１の計時を開始する（ステップＳ３５）。続いて、制御部６ａは、温度センサ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５３ａ，５３ｂ，５３ｃから出力された電池温度Ｔｐを取得し（ステップＳ３６）、取得した電池温度Ｔｐのうち最も高い温度値を電池温度Ｔｐ１として選択し（ステップＳ３７）、上記式（１）により充電終止電圧Ｖｔｈを設定する（ステップＳ３８）。

次いで、制御部６ａは、端子電圧Ｖｔと充電終止電圧Ｖｔｈとを比較し（ステップＳ３９）、端子電圧Ｖｔが充電終止電圧Ｖｔｈに満たなければ（ステップＳ３９でＮＯ）、ステップＳ３６〜Ｓ３９を繰り返す。そして、端子電圧Ｖｔが充電終止電圧Ｖｔｈ以上になると（ステップＳ３９でＹＥＳ）、１段目の充電時間Ｔ１がメモリ６２に保存される（ステップＳ４０）。

次いで、制御部６ａは、設定電流値Ｉｓとして、電流値Ｉｃ２（例えばＩｃ２＝０．０２５Ｃ）に切り替えて、押込み充電を開始し（ステップＳ４１）、計時部６３は、充電時間の計時を開始する（ステップＳ４２）。ここで、ステップＳ３４の１段目の定電流充電から引き続いて、２段目の定電流充電（押込み充電）が継続されている。このように、第２実施形態では、Ｎ段定電流充電（第３工程における通常充電の一例に相当）において、Ｎ＝２になっている。

次に、制御部６ａは、カウント値Ｃｖが設定回数Ｋ（この実施形態では例えばＫ＝５）と等しくないか否かを判定する（ステップＳ４３）。そして、カウント値Ｃｖが設定回数Ｋと等しくなければ（ステップＳ４３でＹＥＳ）、処理は、リフレッシュ充電を行わずに通常の押込み充電のみを行うべく、ステップＳ４４に進み、カウント値Ｃｖが設定回数Ｋと等しければ（ステップＳ４３でＮＯ）、処理は、通常の押し込む充電に加えてリフレッシュ充電を行うべく、ステップＳ４５に進む。

ステップＳ４４において、制御部６ａは、温度センサ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５３ａ，５３ｂ，５３ｃから出力された電池温度Ｔｐを取得し、取得した電池温度Ｔｐのうち最も高い温度値を電池温度Ｔｐ１として選択する。そして、制御部６ａは、選択した電池温度Ｔｐ１と、ステップＳ４０でメモリ６２に保存した１段目の充電時間Ｔ１とを、メモリ６２に保存されている図３のテーブルと照合して、押込み充電の所定時間Ｔｆを選択する。そして、処理は、ステップＳ４６に進む。ステップＳ４４が、第１工程、第５工程の一例に相当する。

ステップＳ４５において、制御部６ａは、温度センサ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５３ａ，５３ｂ，５３ｃから出力された電池温度Ｔｐを取得し、取得した電池温度Ｔｐのうち最も高い温度値を電池温度Ｔｐ１として選択し、最も低い温度値を電池温度Ｔｐ２として選択する。そして、制御部６ａは、選択した最も高い電池温度Ｔｐ１と、ステップＳ４０でメモリ６２に保存した１段目の充電時間Ｔ１とを、メモリ６２に保存されている図３のテーブルと照合して、押込み充電の所定時間Ｔｆを選択する。また、制御部６ａは、選択した最も低い電池温度Ｔｐ２と、ステップＳ４０でメモリ６２に保存した１段目の充電時間Ｔ１とを、メモリ６２に保存されている図４のテーブルと照合して、リフレッシュ充電の所定時間Ｔｒを選択する。そして、制御部６ａは、所定時間（Ｔｆ＋Ｔｒ）を算出し、処理は、ステップＳ４６に進む。ステップＳ４５が、第１工程、第２工程、第５工程、第６工程の一例に相当し、リフレッシュ充電が、第４工程におけるリフレッシュ充電の一例に相当する。

ステップＳ４６において、制御部６ａは、計時されている充電時間が、所定時間に到達したか否かを判定する。すなわち、処理がステップＳ４４からステップＳ４６に進んだ場合には、制御部６ａは、充電時間が所定時間Ｔｆに到達したか否かを判定し、処理がステップＳ４５からステップＳ４６に進んだ場合には、制御部６ａは、充電時間が所定時間（Ｔｆ＋Ｔｒ）に到達したか否かを判定する。

ステップＳ４６において、計時されている充電時間が所定時間に到達していないと判定されると（ステップＳ４６でＮＯ）、充電を継続しつつ待機する。一方、計時されている充電時間が所定時間に到達したと判定されると（ステップＳ４６でＹＥＳ）、制御部６ａは、カウント値Ｃｖが設定回数Ｋ（この実施形態では例えばＫ＝５）と等しくないか否かを判定する（ステップＳ４７）。そして、カウント値Ｃｖが設定回数Ｋと等しくなければ（ステップＳ４７でＹＥＳ）、そのまま充電を終了する。一方、カウント値Ｃｖが設定回数Ｋと等しければ（ステップＳ４７でＮＯ）、カウント値Ｃｖを０にリセットして（ステップＳ４８）、充電を終了する。この動作によって、通常充電がＫ回（この実施形態では例えばＫ＝５）行われる度に、リフレッシュ充電が行われることとなる。

以上のように、第２実施形態では、全ての鉛蓄電池に温度センサを設け、最も高い電池温度と、最も低い電池温度とを取得している。したがって、より好適に、押込み充電時間である所定時間Ｔｆと、リフレッシュ充電時間である所定時間Ｔｒとを決定することができる。このため、最も抵抗値が低い鉛蓄電池の過充電を防止することができ、最も抵抗値が高い鉛蓄電池のサルフェーションを十分に解消することができる。その結果、１個の充電器７を用いて、組電池４を好適に充電することができる。

また、第２実施形態では、充電終止電圧Ｖｔｈを最も低い電池温度に基づき、設定している。したがって、最も抵抗値が低い鉛蓄電池の過充電を、より確実に防止することができる。

なお、図８では、ステップＳ３２において充電条件を確認した後で、充電を開始しているが、上記第２実施形態は、これに限られない。例えば、充電を開始した後で、図８のステップＳ４０の充電時間Ｔ１が所定時間（例えば１分）以下であれば、制御部６ａは、組電池４が満充電状態であると判定して、以降の充電を停止するようにしてもよい。

また、上記第１実施形態の図５においても、制御部６は、図８のステップＳ３２と同様に、充電条件を確認するようにしてもよい。また、例えば、充電を開始した後で、図５のステップＳ６の充電時間Ｔ１が所定時間（例えば１分）以下であれば、制御部６は、組電池４が満充電状態であると判定して、以降の充電を停止するようにしてもよい。あるいはまた、２段目の充電まで行い、１段目及び２段目の充電時間の合計が所定時間（例えば１分）以下であれば、制御部６は、組電池４が満充電状態であると判定して、以降の充電を停止するようにしてもよい。

（第３実施形態）
図１０は、電源システムの第３実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。図１１は、押込み充電時間Ｔｆを決定するためのテーブルを示す図である。図１２は、リフレッシュ充電時間Ｔｒを決定するためのテーブルを示す図である。図１０では、第１実施形態と同一要素には同一符号が付されている。以下、第１実施形態との相違点を中心に、第３実施形態が説明される。

第３実施形態の電池搭載機器１０ｂは、第１実施形態の電池搭載機器１０において、電源システム１１に代えて電源システム１１ｂを含む。第３実施形態の電源システム１１ｂは、第１実施形態の電源システム１１において、組電池４に代えて組電池４ｂを含み，制御部６に代えて制御部６ｂを含む。第３実施形態の制御部６ｂは、第１実施形態の制御部６において、メモリ６２に代えてメモリ６２ｂを含み、さらに電流検出部６４を含む。

第３実施形態の組電池４ｂは、直列回路１，２，３にそれぞれ直列に接続された電流検出抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を含む。また、組電池４ｂには、鉛蓄電池の表面温度を測定する温度センサが設けられていない。制御部６ｂの電流検出部６４は、電流検出抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３における電圧降下に基づき、直列回路１，２，３の充電電流値をそれぞれ検出する。制御部６ｂのメモリ６２ｂは、図１１および図１２に示されるテーブルを保存している。

制御部６ｂは、充電器７を制御して、第１実施形態と同様に、図２に示されるＮ段定電流充電（第３実施形態では、第１実施形態と同じＮ＝５）を行う。制御部６ｂは、３段目から４段目への切替時点（図２の時刻ｔ６）の直前の電圧検出部６１により検出された端子電圧Ｖａ（＝Ｖｔｈ）及び電流検出部６４により検出された検出電流値Ｉａと、切替直後の電圧検出部６１により検出された端子電圧Ｖｂ及び電流検出部６４により検出された検出電流値Ｉｂとから、抵抗Ｒｘ＝（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｉａ−Ｉｂ）を算出する。制御部６ｂは、直列回路１〜３のそれぞれについて、この抵抗Ｒｘを算出する。

制御部６ｂは、算出された直列回路１〜３の抵抗Ｒｘのうち、最も低い抵抗Ｒｘ１（第１指標値の一例に相当）と、最も高い抵抗Ｒｘ２（第２指標値の一例に相当）とを選択する。制御部６ｂは、メモリ６２ｂに保存されている１段目の充電時間Ｔ１と、選択した最も低い抵抗Ｒｘ１とを、図１１のテーブルと照合して、押し込み充電の充電時間である所定時間Ｔｆを決定する。また、制御部６ｂは、メモリ６２ｂに保存されている１段目の充電時間Ｔ１と、選択した最も高い抵抗Ｒｘ２とを、図１２のテーブルと照合して、リフレッシュ充電の充電時間である所定時間Ｔｒを決定する。

なお、図１１では、Ｔｘ１１＜Ｔｘ１２＜Ｔｘ１３に設定され、Ｔｘ２１＜Ｔｘ２２＜Ｔｘ２３に設定され、Ｔｘ３１＜Ｔｘ３２＜Ｔｘ３３に設定されている。また、Ｔｘ１１＜Ｔｘ２１＜Ｔｘ３１に設定され、Ｔｘ１２＜Ｔｘ２２＜Ｔｘ３２に設定され、Ｔｘ１３＜Ｔｘ２３＜Ｔｘ３３に設定されている。

また、図１２では、Ｔｘ４１＜Ｔｘ４２＜Ｔｘ４３に設定され、Ｔｘ５１＜Ｔｘ５２＜Ｔｘ５３に設定され、Ｔｘ６１＜Ｔｘ６２＜Ｔｘ６３に設定されている。また、Ｔｘ４１＜Ｔｘ５１＜Ｔｘ６１に設定され、Ｔｘ４２＜Ｔｘ５２＜Ｔｘ６２に設定され、Ｔｘ４３＜Ｔｘ５３＜Ｔｘ６３に設定されている。

この第３実施形態でも、第１実施形態と同様に、好適に、押込み充電時間である所定時間Ｔｆと、リフレッシュ充電時間である所定時間Ｔｒとを決定することができる。したがって、最も抵抗値が低い鉛蓄電池の過充電を防止することができ、最も抵抗値が高い鉛蓄電池のサルフェーションを十分に解消することができる。

また、第３実施形態では、鉛蓄電池の表面温度に代えて、直列回路１〜３の抵抗Ｒｘをそれぞれ求めている。したがって、より好適に、所定時間Ｔｆと、所定時間Ｔｒとを決定することができる。

（第４実施形態）
図１３は、電源システムの第４実施形態を含む電池搭載機器の構成例を模式的に示すブロック図である。図１３では、第１実施形態と同一要素には同一符号が付されている。以下、第１実施形態との相違点を中心に、第４実施形態が説明される。

第４実施形態の電池搭載機器１０ｃは、第１実施形態の電池搭載機器１０において、電源システム１１に代えて電源システム１１ｃを含む。第４実施形態の電源システム１１ｃは、第１実施形態の電源システム１１において、組電池４に代えて組電池４ｃを含み，制御部６に代えて制御部６ｃを含む。第３実施形態の制御部６ｃは、第１実施形態の制御部６において、メモリ６２に代えてメモリ６２ｃを含む。

第４実施形態の組電池４ｃは、温度センサ５ｃを含む。温度センサ５ｃは、組電池４ｃの環境温度Ｔａを検出する。温度センサ５ｃは、検出した環境温度Ｔａを制御部６ｃに出力する。また、組電池４ｃには、鉛蓄電池の表面温度を測定する温度センサが設けられていない。

制御部６ｃは、温度センサ５ｃにより検出された環境温度Ｔａに、温度差ΔＴｈｉ（例えばΔＴｈｉ＝３０℃）を加算して、鉛蓄電池２ｂの電池温度Ｔｐとする。そして、第１実施形態と同様に、制御部６ｃは、この電池温度Ｔｐと、メモリ６２ｃに保存されている図３のテーブルとに基づき、押込み充電の充電時間である所定時間Ｔｆを決定する。

制御部６ｃは、温度センサ５ｃにより検出された環境温度Ｔａに、温度差ΔＴｌｏ（例えばΔＴｌｏ＝１０℃）を加算して、鉛蓄電池３ａの電池温度Ｔｐとする。そして、第１実施形態と同様に、制御部６ｃは、この電池温度Ｔｐと、メモリ６２ｃに保存されている図４のテーブルとに基づき、リフレッシュ充電の充電時間である所定時間Ｔｒを決定する。ここで、温度差ΔＴｈｉ，ΔＴｌｏは、例えば実験的に予め求めておき、メモリ６２ｃに保存されている。

この第４実施形態でも、第１実施形態と同様に、好適に、押込み充電時間である所定時間Ｔｆと、リフレッシュ充電時間である所定時間Ｔｒとを決定することができる。このため、最も抵抗値が低い鉛蓄電池の過充電を防止することができ、最も抵抗値が高い鉛蓄電池のサルフェーションを十分に解消することができる。その結果、１個の充電器７を用いて、組電池４の充電を好適に行うことができる。

（その他）
上記各実施形態において、Ｎ段定電流充電は、第１実施形態ではＮ＝５とし、第２実施形態ではＮ＝２としているが、これに限られない。Ｎ＝３、４または６以上でもよい。

また、上記第１実施形態において、直列回路１の端の鉛蓄電池１ａまたは１ｃにも、表面温度を測定する温度センサを取り付けてもよい。そして、制御部６は、鉛蓄電池１ａまたは１ｃの電池温度Ｔｐと、鉛蓄電池３ａの電池温度Ｔｐとで、低い方を電池温度Ｔｐ２として選択して、リフレッシュ充電時間Ｔｒを決定するようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、設定回数ＫをＫ＝５としているが、上記各実施形態は、Ｋ＝５に限られない。Ｋは、１以上の整数であればよい。つまり、通常充電が行われると、毎回、リフレッシュ充電を行ってもよい。但し、サルフェーションを解消することができる範囲で、Ｋを大きい値にすれば、充電時間を短縮できるため、好ましい。また、Ｋは固定値でなくてもよい。つまり、例えば通常充電が５回行われた後、引き続いてリフレッシュ充電が行われ、次に、通常充電が４回行われた後、引き続いてリフレッシュ充電が行われてもよい。

図１４は、実施例および比較例１，２の寿命特性を示す図である。上記実施形態による効果を実施例によって示す。組電池４は、上記第１実施形態（図１）と同様に構成した。鉛蓄電池１ａ〜３ｃとして、公称電圧が１２Ｖであり、公称容量が６０ＡｈのＥＣ−ＦＶ１２６０（パナソニックストレージバッテリー株式会社製）を用いた。そして、鉛蓄電池３ａと鉛蓄電池２ｂとの表面には、それぞれ温度センサ５ａと温度センサ５ｂとを取り付け、温度測定値を制御部６に出力するようにした。

ＳＯＣ＝１００％の組電池４をＳＯＣ＝５０％まで放電した後、環境温度２５℃下で図２に示す５段定電流充電（第１実施形態と同様に、１段目＝０．２Ｃ、２段目＝０．１Ｃ、３段目＝０．０５Ｃ、４段目＝５段目＝０．０２５Ｃ、充電終止電圧Ｖｔｈ＝１４．４Ｖ）による通常充電を行った。なお、ＳＯＣ＝５０％まで放電された後に充電したため、１段目の充電時間Ｔ１は、１．９ｈとなり、１．５≦Ｔ１＜２．０の範囲内になった。

また、５段目の定電流充電時間（押込み充電時間）Ｔｆは、温度センサ５ｂが測定した鉛蓄電池２ｂの表面温度を図３に示すテーブルと照合することにより、決定した。そして、第１実施形態と同様に、通常充電の５回に１回、リフレッシュ充電を行った。リフレッシュ充電時間Ｔｒは、直近に温度センサ５ａが測定した鉛蓄電池３ａの表面温度を図４に示すテーブルと照合することにより、決定した。このパターン（通常充電の５回に１回、リフレッシュ充電を行う）を繰り返した場合の寿命特性Ｐ１を図１４に示す。

比較例１は、実施例に対して鉛蓄電池３ａおよび２ｂの表面温度を反映させず、２５℃という環境温度のみを図３および図４に示すテーブルに反映させた。つまり、図３から押込み充電時間Ｔｆ＝１．５を選択し、図４からリフレッシュ充電時間Ｔｒ＝３．５を選択した。比較例１では、これ以外は全て実施例と同様にした。比較例１の寿命特性Ｐ２を図１４に併記する。

比較例２は、比較例１に対して、リフレッシュ充電を行わず、通常充電のみを行うようにした態様である。比較例２の寿命特性Ｐ３を図１４に併記する。

ところで、図１４に示すように、本実施例における寿命特性Ｐ１は、初期容量を１００％とした電池放電容量比率（単位：％）を縦軸とし、期待寿命（単位：％）を横軸として示した。この「期待寿命」とは、理想的な充電（１つのＥＣ−ＦＶ１２６０のみを１つの充電器で充電した場合）における、鉛蓄電池が活性化して電池放電容量が伸長した後で劣化によってもう一度初期放電容量と同等になるまでのサイクル数を１００％として示したものである。すなわち、図１４において、「電池放電容量比率＝１００％」の直線から早く乖離するほど、寿命特性が芳しくないということになる。

図１４から分かるように、リフレッシュ充電を行った比較例１の寿命特性Ｐ２は、比較例２の寿命特性Ｐ３よりも改善されるものの十分ではない。組電池４は、直列回路１〜３を並列に接続して構成したものである。このため、環境温度を一定にした場合でも、直列回路１〜３が晒される熱環境はばらつく。したがって、１個の充電器を用いて、環境温度のみを拠り所にして充電を制御して長寿命化を図ることには限界がある。

これに対して、本実施例のように、熱環境のバラツキを前提として、適所の鉛蓄電池の温度を測定し、これらを個別に通常充電（通常充電における押込み充電）とリフレッシュ充電とにそれぞれ反映させることにより、１個の充電器７を用いた場合でも、長寿命化が図れるようになる。

なお、上述した具体的実施形態及び実施例には、以下の構成を有する発明が主に含まれている。

本発明の一局面に係る組電池の充電方法は、１個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、１個の充電器を用いて充電する組電池の充電方法であって、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第１直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第１指標値を取得する第１工程と、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第２直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第２指標値を取得する第２工程と、前記第１指標値に相応する第１充電電気量で前記組電池を充電する通常充電を行う第３工程と、前記第３工程に引き続いて、前記第２指標値に相応する第２充電電気量で前記組電池を充電するリフレッシュ充電を行う第４工程と、を備える。

この構成によれば、第１工程において、複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第１直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第１指標値が取得される。第２工程において、複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第２直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第２指標値が取得される。第３工程において、第１指標値に相応する第１充電電気量で組電池を充電する通常充電が行われる。第４工程において、第３工程に引き続いて、第２指標値に相応する第２充電電気量で組電池を充電するリフレッシュ充電が行われる。

このように、第１指標値に相応する第１充電電気量で組電池を充電する通常充電が行われる。したがって、最も抵抗値の低い第１直列回路に含まれる鉛蓄電池が、通常充電により過充電になるのを抑制することができる。また、第２指標値に相応する第２充電電気量でリフレッシュ充電が行われる。したがって、リフレッシュ充電により、最も抵抗値の高い第２直列回路に含まれる鉛蓄電池のサルフェーションを好適に解消することが可能になる。その結果、１個の充電器を用いるだけで、組電池を好適に充電することができる。

上記の組電池の充電方法において、前記第３工程が複数回実行されると、前記第４工程が１回実行されるとしてもよい。

この構成によれば、第３工程が複数回実行されると、第４工程が１回実行されるため、リフレッシュ充電を好適な頻度で行うことが可能になる。

上記の組電池の充電方法において、前記第３工程は、前記第１指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど前記第１充電電気量を大きい電気量にするとしてもよい。

この構成によれば、第３工程において、第１充電電気量は、第１指標値に対応する抵抗値が高くなるほど大きい電気量にされる。したがって、鉛蓄電池の抵抗値の高さに応じた第１充電電気量で、通常充電を好適に行うことができる。

上記の組電池の充電方法において、前記第４工程は、前記第２指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど前記第２充電電気量を大きい電気量にするとしてもよい。

この構成によれば、第４工程において、第２充電電気量は、第２指標値に対応する抵抗値が高くなるほど大きい電気量にされる。したがって、鉛蓄電池の抵抗値の高さに応じた第２充電電気量で、リフレッシュ充電を好適に行うことができる。

上記の組電池の充電方法において、前記第３工程は、前記通常充電として、Ｎ段定電流充電を行い、前記Ｎ段定電流充電は、所定の充電電流値により１段目の定電流充電を開始し、前記組電池の電圧が所定の充電終止電圧Ｖｔｈに達すると、前記充電電流値を低減して次段の定電流充電に進む充電を（Ｎ−１）段（Ｎは２以上の整数）繰り返し、（Ｎ−１）段目に前記組電池の電圧が前記充電終止電圧Ｖｔｈに達すると、（Ｎ−１）段目の充電電流値より低い電流値または実質的に同一の電流値で、Ｎ段目の定電流充電を所定時間Ｔｆ行う充電であるとしてもよい。

この構成によれば、第３工程では、通常充電として、Ｎ段定電流充電が行われる。Ｎ段定電流充電では、所定の充電電流値により１段目の定電流充電が開始される。そして、組電池の電圧が所定の充電終止電圧Ｖｔｈに達すると充電電流値が低減されて、次段の定電流充電に進む充電が、（Ｎ−１）段（Ｎは２以上の整数）繰り返される。そして、（Ｎ−１）段目に組電池の電圧が充電終止電圧Ｖｔｈに達すると、（Ｎ−１）段目の充電電流値より低い電流値または実質的に同一の電流値で、Ｎ段目の定電流充電が所定時間Ｔｆ行われる。したがって、通常充電としてＮ段定電流充電が実行されることにより、比較的短時間で、十分な電気量の充電を行うことが可能になる。

上記の組電池の充電方法において、前記第３工程は、前記第１指標値に基づき、前記所定時間Ｔｆを決定する第５工程を含むとしてもよい。

この構成によれば、第５工程において、第１指標値に基づき、所定時間Ｔｆが決定される。したがって、第１充電電気量を容易に決定することができる。

上記の組電池の充電方法において、前記第４工程は、前記リフレッシュ充電として、前記第３工程の前記Ｎ段目の定電流充電における充電電流値と実質的に同一の電流値で、前記所定時間Ｔｆの経過後、引き続いてさらに所定時間Ｔｒの定電流充電を行うとしてもよい。

この構成によれば、第４工程において、リフレッシュ充電として、第３工程のＮ段目の定電流充電における充電電流値と実質的に同一の電流値で、所定時間Ｔｆの経過後、引き続いてさらに所定時間Ｔｒの定電流充電が行われる。したがって、リフレッシュ充電における充電電流値が比較的小さくなる。このため、過充電による正極での格子腐食などの悪影響を生じにくくすることができる。

上記の組電池の充電方法において、前記第４工程は、前記第２指標値に基づき、前記所定時間Ｔｒを決定する第６工程を含むとしてもよい。

この構成によれば、第６工程において、第２指標値に基づき、所定時間Ｔｒが決定される。したがって、第２充電電気量を容易に決定することができる。

上記の組電池の充電方法において、前記所定時間Ｔｒは、前記第２指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど長くなるとしてもよい。

この構成によれば、リフレッシュ充電が行われる所定時間Ｔｒは、第２指標値に対応する抵抗値が高くなるほど長くなる。このため、第２直列回路の抵抗値が高いほど、リフレッシュ充電の充電電気量である第２充電電気量が増大される。その結果、抵抗値が高い鉛蓄電池のサルフェーションを十分に解消することができる。

上記の組電池の充電方法において、前記充電終止電圧Ｖｔｈは、前記第１指標値に相応するように設定されているとしてもよい。

この構成によれば、充電終止電圧Ｖｔｈは、第１指標値に相応するように設定されている。したがって、Ｎ段定電流充電の電気量、すなわち通常充電の第１充電電気量を好適な電気量にすることができる。

上記の組電池の充電方法において、前記充電終止電圧Ｖｔｈは、前記第１指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど高くなるように設定されているとしてもよい。

この構成によれば、充電終止電圧Ｖｔｈは、第１指標値に対応する抵抗値が高くなるほど高くなるように設定されている。したがって、Ｎ段定電流充電の電気量、すなわち通常充電の第１充電電気量を抵抗値の高さに応じた電気量とすることができる。

上記の組電池の充電方法において、前記第１工程は、前記第１指標値として、前記第１直列回路に含まれる前記鉛蓄電池の表面温度を取得し、前記第２工程は、前記第２指標値として、前記第２直列回路に含まれる前記鉛蓄電池の表面温度を取得するとしてもよい。

この構成によれば、第１工程では、第１指標値として、第１直列回路に含まれる鉛蓄電池の表面温度が取得される。第２工程では、第２指標値として、第２直列回路に含まれる鉛蓄電池の表面温度が取得される。鉛蓄電池の表面温度が高くなると、鉛蓄電池の反応抵抗が低下する。したがって、鉛蓄電池の表面温度を取得することにより、第１指標値及び第２指標値を好適に取得することができる。また、鉛蓄電池の表面温度は、容易に検出できるため、第１指標値及び第２指標値を容易に取得することが可能になる。

上記の組電池の充電方法において、前記第３工程は、前記第１指標値として取得された前記鉛蓄電池の表面温度が低いほど前記第１充電電気量を大きい電気量にし、前記第４工程は、前記第２指標値として取得された前記鉛蓄電池の表面温度が低いほど前記第２充電電気量を大きい電気量にするとしてもよい。

この構成によれば、第３工程において、第１充電電気量は、第１指標値として取得された鉛蓄電池の表面温度が低いほど大きい電気量にされる。第４工程において、第２充電電気量は、第２指標値として取得された鉛蓄電池の表面温度が低いほど大きい電気量にされる。鉛蓄電池の表面温度が高くなると、鉛蓄電池の反応抵抗が低下する。したがって、上記構成によって、鉛蓄電池の抵抗値の高さに応じた第１充電電気量で、通常充電を好適に行うことができ、鉛蓄電池の抵抗値の高さに応じた第２充電電気量で、リフレッシュ充電を好適に行うことができる。

本発明の一局面に係る充電制御回路は、１個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、１個の充電器を用いて充電する充電制御回路であって、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第１直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第１指標値を取得し、かつ、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第２直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第２指標値を取得する取得部と、前記１個の充電器を制御して、第１指標値に相応する第１充電電気量で前記組電池を充電する通常充電を行い、かつ、前記通常充電が２回以上行われる度に、前記通常充電に引き続いて、前記第２指標値に相応する第２充電電気量で前記組電池を充電するリフレッシュ充電を行う充電制御部と、を備える。

この構成によれば、取得部により、複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第１直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第１指標値が取得される。取得部により、複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第２直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第２指標値が取得される。充電制御部により、１個の充電器が制御されて、第１指標値に相応する第１充電電気量で組電池を充電する通常充電が行われる。また、充電制御部により、通常充電が２回以上行われる度に、通常充電に引き続いて、第２指標値に相応する第２充電電気量で組電池を充電するリフレッシュ充電が行われる。

このように、第１指標値に相応する第１充電電気量で通常充電が行われる。したがって、最も抵抗値の低い第１直列回路に含まれる鉛蓄電池が、通常充電により過充電になるのを抑制することができる。また、第２指標値に相応する第２充電電気量でリフレッシュ充電が行われる。したがって、リフレッシュ充電により、最も抵抗値の高い第２直列回路に含まれる鉛蓄電池のサルフェーションを好適に解消することが可能になる。その結果、１個の充電器を用いるだけで、組電池を好適に充電することができる。

本発明の一局面に係る電源システムは、１個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池と、前記組電池を充電する１個の充電器と、前記１個の充電器を制御する上記の充電制御回路と、を備える。

この構成によれば、組電池は、１個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される。この組電池は、１個の充電器により充電される。この１個の充電器は、上記の充電制御回路により制御される。したがって、最も抵抗値の低い第１直列回路に含まれる鉛蓄電池が、通常充電により過充電になるのを抑制することができ、リフレッシュ充電により最も抵抗値の高い第２直列回路に含まれる鉛蓄電池のサルフェーションを好適に解消することが可能になる。その結果、１個の充電器を用いるだけで、組電池を好適に充電することができる。

本発明を活用することで、主電源として鉛蓄電池を用いた電動車両が低廉化できるようになる。よって産業上の利用可能性が高いだけでなく、非常に有益である。

Claims (15)

1. １個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、１個の充電器を用いて充電する組電池の充電方法であって、
   前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第１直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第１指標値を取得する第１工程と、
   前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第２直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第２指標値を取得する第２工程と、
   前記第１指標値に相応する第１充電電気量で前記組電池を充電する通常充電を行う第３工程と、
   前記第３工程に引き続いて、前記第２指標値に相応する第２充電電気量で前記組電池を充電するリフレッシュ充電を行う第４工程と、
   を備えることを特徴とする組電池の充電方法。
2. 前記第３工程が複数回実行されると、前記第４工程が１回実行されることを特徴とする請求項１記載の組電池の充電方法。
3. 前記第３工程は、前記第１指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど前記第１充電電気量を大きい電気量にすることを特徴とする請求項１または２記載の組電池の充電方法。
4. 前記第４工程は、前記第２指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど前記第２充電電気量を大きい電気量にすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の組電池の充電方法。
5. 前記第３工程は、前記通常充電として、Ｎ段定電流充電を行い、
   前記Ｎ段定電流充電は、所定の充電電流値により１段目の定電流充電を開始し、前記組電池の電圧が所定の充電終止電圧Ｖｔｈに達すると、前記充電電流値を低減して次段の定電流充電に進む充電を（Ｎ−１）段（Ｎは２以上の整数）繰り返し、（Ｎ−１）段目に前記組電池の電圧が前記充電終止電圧Ｖｔｈに達すると、（Ｎ−１）段目の充電電流値より低い電流値または実質的に同一の電流値で、Ｎ段目の定電流充電を所定時間Ｔｆ行う充電であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の組電池の充電方法。
6. 前記第３工程は、前記第１指標値に基づき、前記所定時間Ｔｆを決定する第５工程を含むことを特徴とする請求項５記載の組電池の充電方法。
7. 前記第４工程は、前記リフレッシュ充電として、前記第３工程の前記Ｎ段目の定電流充電における充電電流値と実質的に同一の電流値で、前記所定時間Ｔｆの経過後、引き続いてさらに所定時間Ｔｒの定電流充電を行うことを特徴とする請求項５または６記載の組電池の充電方法。
8. 前記第４工程は、前記第２指標値に基づき、前記所定時間Ｔｒを決定する第６工程を含むことを特徴とする請求項７記載の組電池の充電方法。
9. 前記所定時間Ｔｒは、前記第２指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど長くなることを特徴とする請求項７または８記載の組電池の充電方法。
10. 前記充電終止電圧Ｖｔｈは、前記第１指標値に相応するように設定されていることを特徴とする請求項５ないし９のいずれか１項に記載の組電池の充電方法。
11. 前記充電終止電圧Ｖｔｈは、前記第１指標値に対応する前記抵抗値が高くなるほど高くなるように設定されていることを特徴とする請求項１０記載の組電池の充電方法。
12. 前記第１工程は、前記第１指標値として、前記第１直列回路に含まれる前記鉛蓄電池の表面温度を取得し、
    前記第２工程は、前記第２指標値として、前記第２直列回路に含まれる前記鉛蓄電池の表面温度を取得することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の組電池の充電方法。
13. 前記第３工程は、前記第１指標値として取得された前記鉛蓄電池の表面温度が低いほど前記第１充電電気量を大きい電気量にし、
    前記第４工程は、前記第２指標値として取得された前記鉛蓄電池の表面温度が低いほど前記第２充電電気量を大きい電気量にすることを特徴とする請求項１２記載の組電池の充電方法。
14. １個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池を、１個の充電器を用いて充電する充電制御回路であって、
    前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の低い第１直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第１指標値を取得し、かつ、前記複数の直列回路のうちで最も抵抗値の高い第２直列回路の当該抵抗値と相関関係を有して対応する指標値である第２指標値を取得する取得部と、
    前記１個の充電器を制御して、前記第１指標値に相応する第１充電電気量で前記組電池を充電する通常充電を行い、前記通常充電に引き続いて、前記第２指標値に相応する第２充電電気量で前記組電池を充電するリフレッシュ充電を行う充電制御部と、
    を備えることを特徴とする充電制御回路。
15. １個以上の鉛蓄電池が直列に接続された直列回路が複数個並列に接続されて構成される組電池と、
    前記組電池を充電する１個の充電器と、
    前記１個の充電器を制御する請求項１４記載の充電制御回路と、
    を備えることを特徴とする電源システム。

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