JP5987711B2 - 二次電池システムおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は，二次電池を複数備える二次電池システムおよび画像形成装置に関する。さらに詳細には，複数の二次電池を直列に接続してなる組電池を有する二次電池システムおよびその二次電池システムを備える画像形成装置に関する。

近年，ニッケル水素二次電池などに代表される二次電池は，携帯電話やノート型パソコンなどのポータブル電子機器を始めとする様々な電子機器の電源として用いられている。また，様々な用途の電源として利用される際には，その用途に応じた出力を得るため，複数の二次電池を組み合わせた組電池として用いられる。

ここで，二次電池の満充電容量や内部抵抗などの電池特性は，その二次電池の製造時における品質のばらつきによって異なることがある。また，組電池における二次電池の温度は，その配置によって異なることがある。そして，二次電池は，温度によって劣化の進行度合いが異なる。よって，組電池を繰り返し充放電させることにより，組電池を構成する各二次電池の，満充電容量に対する残電池容量の割合である蓄電率にばらつきが生じることがある。

各二次電池の蓄電率がばらついている組電池を充電させた場合，二次電池ごとに，満充電になるタイミングが異なる。そして，組電池の充電の開始時に蓄電率が低かった二次電池の満充電のタイミングに合わせて組電池の充電を停止させた場合には，組電池の充電の開始時に蓄電率が高かった二次電池は過充電となってしまう。

一方，組電池の充電の開始時に蓄電率が高かった二次電池の満充電のタイミングに合わせて組み電池の充電を停止させた場合には，組電池の充電の開始時に蓄電率が低かった二次電池を満充電させることができない。そこで，各二次電池の蓄電率がばらついている組電池についても，すべての二次電池を適切に満充電することのできる従来技術として特許文献１が挙げられる。

特許文献１には，組電池を構成する複数の二次電池の電圧を個別に監視しつつ組電池の充電を行い，少なくとも１つの二次電池が満充電であることが検出されたときには，組電池の充電電流を低くして充電を続行させる充電装置が開示されている。これにより，組電池の充電の開始時に蓄電率の高かった二次電池の過充電を抑制しつつ，組電池の充電の開始時に蓄電率の低かった二次電池についても満充電させることができるとされている。

特開２０１０−６８５７１号公報

ところで，上記の従来技術では，組電池を構成する各二次電池の満充電の検出を，その二次電池ごとの電圧を検出することにより行っている。よって，組電池を構成する複数の二次電池ごとに，電圧を検出するための回路が必要である。このため，その電圧を検出するための回路の面積が大きくなってしまうという問題があった。さらには，複数ある二次電池ごとに電圧を検出する回路が必要であることにより，組電池を充電するためのシステムが高価なものとなってしまうという問題があった。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点の解決を目的としてなされたものである。すなわちその課題とするところは，安価であるとともに，組電池を構成する複数の二次電池を適切に満充電できる二次電池システムおよび画像形成装置を提供することである。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の二次電池システムは，複数の二次電池を直列に接続してなる組電池と，組電池の充放電を制御する電池制御部とを有する二次電池システムであって，複数の二次電池はいずれも，充電時には満充電に近づくほど電圧が上昇することと，充電開始から満充電に至る充電期間中に，電圧上昇率がより低い低上昇期間と，低上昇期間後の，電圧上昇率がより高い高上昇期間とを示すことと，満充電を超えてさらに充電すると電圧が低下することとを満たすものであり，組電池には，組電池の全体電圧を検出する電圧検出部が接続されており，電池制御部は，複数の二次電池の少なくとも１つにて高上昇期間が開始したときである高上昇開始時後に電圧検出部が取得した電圧値の変化に基づいて，組電池を構成する二次電池のうち，高上昇開始時後に新たに満充電に到達したものの個数を指標する値である満充電値を導出する満充電値導出部と，満充電値導出部が満充電値を導出する度に，その満充電値を積算して満充電値積算値を算出する満充電値積算部と，満充電値積算部が算出した満充電値積算値に基づいて組電池を充電する充電電流を規制する充電電流規制部とを有し，充電電流規制部は，満充電値積算値が予め定めた第１閾値以上となった場合には，充電電流を減少させるとともに，満充電値積算値が第１閾値より高い予め定めた第２閾値以上となった場合には，充電電流を終了させるものであることを特徴とする二次電池システムである。

本発明の二次電池システムは，複数の二次電池を直列に接続してなる組電池を有するものである。そして，電池制御部は，電圧検出部が検出する組電池の全体の電圧値に基づいて，組電池の充電を行う。すなわち，本発明の二次電池システムは，組電池を構成する各二次電池ごとの電圧を検出するための構成を有していないため，安価である。

また，電池制御部は，充電時には，組電池の全体電圧に基づいて，満充電値積算値を算出する。満充電値積算値は，組電池の充電の開始後に，満充電に到達した二次電池の総数を指標する値である。そして，満充電値積算値が第２閾値以上となったことにより，組電池を構成する二次電池のすべてが満充電に到達したと判断される場合には，組電池の充電を終了する。一方，満充電値積算値が第１閾値以上となってはいるが第２閾値には到達していないことにより，二次電池のすべてが満充電に到達していないと判断される場合には，充電電流規制部に組電池を充電する充電電流の規制を行わせつつ，組電池の充電を続行する。これにより，満充電に到達した二次電池を劣化させることなく，組電池を構成するすべての二次電池が満充電に到達するまで，組電池の充電を続行させることができる。

また，上記に記載の二次電池システムにおいて，電池制御部は，充電中に電圧検出部が取得した電圧値に基づいて組電池の全体電圧の上昇率を取得する上昇率取得部と，上昇率が予め定めた第１基準値未満から以上となったときを高上昇開始時と判断する高上昇開始時決定部とを有し，満充電値導出部は，高上昇開始時から電圧値のピークに至るまでの間の予め定めた基準時における上昇率が，第１基準値より高い予め定めた第２基準値より高い場合には，ピーク後の低下が見られたときに，その低下の程度に基づいて満充電値を導出し，基準時における上昇率が第２基準値以下である場合には，高上昇開始時から低下に至るまでの電圧値の積算値に基づいて満充電値を導出するものであることが好ましい。これにより，満充電値を正確に算出することができるからである。

また，上記に記載の二次電池システムにおいて，第１基準値は，二次電池単体の低上昇期間における電圧の上昇率の最大値以上，二次電池単体の高上昇期間の初期における電圧の上昇率以下の値であり，第２基準値は，二次電池単体の高上昇期間の初期における電圧の上昇率よりも高く，２つの二次電池の高上昇期間が重なったときの高上昇期間の初期における組電池の電圧の上昇率よりも低い値であることが好ましい。すなわち，組電池の電圧の上昇率が第１基準値未満から以上となったときには，組電池のうちの二次電池のいずれかが，満充電に到達する間近であることを適切に検出することができるからである。

さらに，基準時の上昇率が第２基準値よりも高いときには，複数の二次電池が同時に，満充電に到達する間近である。よって，その後の組電池の全体電圧の低下量により，同時に満充電となった二次電池の個数を適切に判断することができる。一方，基準時の上昇率が第２基準値以下であるときには，１つの二次電池が満充電に到達する間近である場合と，複数の二次電池がわずかにずれて満充電に到達する間近である場合とがある。よって，これらの場合には，上昇開始時から低下に至るまでの電圧値の積算値により，満充電となった二次電池の個数を適切に判断することができる。組電池の電圧値の積算値は，満充電となった二次電池の個数が多いほど，高い値となるからである。

また，上記に記載の二次電池システムにおいて，二次電池は，ニッケル水素二次電池であってもよい。

また本発明は，上記に記載の二次電池システムを有する電源部と，電源部より電力の供給を受けて動作する画像形成部とを備えることを特徴とする画像形成装置にもおよぶ。

本発明によれば，安価であるとともに，組電池を構成する複数の二次電池を適切に満充電できる二次電池システムおよび画像形成装置が提供されている。

本形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 本形態に係る二次電池の充電特性を示す図である。 本形態に係る二次電池の充電時における温度変化を示す図である。 組電池の充電前における二次電池の蓄電率がすべて同じであったときの，組電池の充電特性を示す図である。 組電池の充電前における二次電池のうちの１つの二次電池の蓄電率が異なっていたときの，組電池の充電特性を説明するための図である。 組電池の充電前における二次電池の蓄電率がすべて異なっていたときの，組電池の充電特性を説明するための図である。 組電池の充電前における二次電池の蓄電率がわずかにずれていたときの，組電池の充電特性を説明するための図である。 充電制御部による組電池の充電の処理手順を示すフローチャートである。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，電子機器の一例としての画像形成装置について本発明を具体化したものである。

図１は，本形態の画像形成装置１の概略構成を示すブロック図である。画像形成装置１は，図１に示すように，装置制御部１０，電源装置２０，処理部４０を有する。図１には，電力の供給に係る経路を実線の矢印で，各部の制御に係る制御信号の経路を破線の矢印で示している。

図１に示すように，処理部４０は，画像形成部４１，操作部４２，表示部４３を有している。画像形成部４１は，画像形成を行うためのものである。つまり，画像形成部４１には，画像形成を行うための各部やそれらを動作させるための駆動部，装置内部の排気や冷却を行うためのファンなどが含まれている。

操作部４２は，ユーザーが操作キーにより各種の指示，文字や数字などのデータの入力を行うためのものである。また，操作部４２は，後述する待機モードから稼働モードへと復帰するための復帰スイッチ４４を有している。表示部４３は，ユーザーが選択するメニューなどの表示がなされる液晶パネルである。画像形成部４１，操作部４２，表示部４３はいずれも，電力の供給を受けて動作する動作部である。

電源装置２０は，電源制御部２１，ＡＣ／ＤＣ変換部２２，リレー２３，電力センサー２４，組電池Ａ，充電制御部２５，放電制御部２６を有している。また，電源装置２０は，装置制御部１０，処理部４０に接続されている。

さらに，電源装置２０には外部電源２００が接続されている。外部電源２００は，例えば，画像形成装置１に交流電力を供給するための商用電源である。外部電源２００より供給される電力は，電力センサー２４，リレー２３，ＡＣ／ＤＣ変換部２２をこの順で介して電源制御部２１に入力される。

電力センサー２４は，外部電源２００より電源装置２０に供給される電力量を計測するためのものである。よって，電力センサー２４により，外部電源２００による電力の供給があるか否かを判断することができる。リレー２３は，電気回路におけるその接続位置での導通および非導通を切り替えることにより，外部電源２００から電源装置２０内への電力の供給を開閉するためのものである。ＡＣ／ＤＣ変換部２２は，外部電源２００からの交流電力を直流電力に変換するためのものである。

また，電源制御部２１は，処理管理部１１の指示に基づいて，画像形成装置１の各部へ供給する電力を制御するためのものである。具体的には，電源制御部２１は，処理管理部１１より画像形成装置１の動作状態や動作モードを受信する。そして，電源制御部２１は，その動作状態や動作モードに基づいて，装置制御部１０，処理部４０に対して，それらが必要とする電力を供給する。そのため，電源制御部２１は，電源装置２０の各部を制御する。

また，組電池Ａは，３つの二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を直列に接続してなるものである。本形態における二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３はいずれも，同じ仕様のニッケル水素二次電池である。よって以下，二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を特に区別しない場合には，二次電池Ｂとして説明する。

また，ＡＣ／ＤＣ変換部２２は，電源制御部２１への電力の供給経路とは別に，充電制御部２５への電力の供給経路を有している。充電制御部２５は，外部電源２００の電力により，組電池Ａの充電を行うためのものである。さらに，組電池Ａは，放電制御部２６を介して電源制御部２１に接続されている。放電制御部２６は，組電池Ａの放電を制御するためのものである。

また，組電池Ａには，電圧検出部２７が接続されている。本形態の電圧検出部２７は，二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を直列に接続してなる組電池Ａの全体の電圧を検出するためのものである。電圧検出部２７は，予め定めた時間間隔で組電池Ａの電圧を検出し，その検出値を充電制御部２５に出力する。電圧検出部２７による組電池Ａの電圧の検出の時間間隔は，例えば１秒などに定めることができる。

ここで図２に，二次電池Ｂ単体の充電特性のグラフを示す。図２において，縦軸に電池電圧を，横軸に時間をとっている。そして図２は，二次電池Ｂを，満充電容量に対する残電池容量の割合である蓄電率が０％の状態から，一定の電流値で充電させたときの電圧の推移を示したものである。つまり，充電が開始されたときの時刻Ｔ０における二次電池Ｂの蓄電率は０％である。なお，図２は，二次電池Ｂの充電を，二次電池Ｂの満充電容量（Ａｈ）を１時間で充電または放電することのできる電流値（Ａ）を１ＣとしたＣレートにおいて，０．５〜１．０Ｃの一定の電流値で行ったときのものである。また，本形態の二次電池Ｂの満充電容量は，２０００ｍＡである。

図２に示すように，充電時における二次電池Ｂの電池電圧は，時刻Ｔ０から時刻Ｔ３にかけて上昇し，時刻Ｔ３において最大値Ｖｍａｘとなっている。この電池電圧がＶｍａｘとなる時刻Ｔ３が，二次電池Ｂが満充電状態となる蓄電率１００％のときである。そして，二次電池Ｂの電池電圧は，時刻Ｔ３において最大値Ｖｍａｘとなった後，時刻Ｔ４にかけて低下している。その電池電圧のＶｍａｘからの電圧の低下量をＹとして，図２に示している。Ｙの電圧の低下後において，電池電圧はほぼ一定となっている。

また，二次電池Ｂの電池電圧は，充電が開始された初期の時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの区間と，満充電状態となる直前の時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけての区間とにおいて，大きな傾きで上昇している。一方，その間の時刻Ｔ１より後から時刻Ｔ２より前までの区間においては，二次電池Ｂの電池電圧は，わずかな傾きで上昇しているだけである。

そして，Ｔ０からＴ１までの区間を初期部ＩＥ，Ｔ１より後からＴ２より前までの区間を低上昇部ＩＬ，Ｔ２からＴ３までの区間を高上昇部ＩＨとする。よって，二次電池Ｂの電圧上昇率は，初期部ＩＥと高上昇部ＩＨとにおいて，低上昇部ＩＬよりも高いものである。なお，高上昇部ＩＨの時間は，１０分程度である。

また図２に示すように，低上昇部ＩＬから高上昇部ＩＨとなるＴ２におけるグラフ上の点を，特徴点Ｘとする。なお，本形態の二次電池Ｂにおいて，特徴点Ｘにおける蓄電率は，約９０％である。また，Ｙの電圧の低下が生じているＴ３より後からＴ４までの区間を，下降部Ｄとする。さらに図２には，特徴点Ｘを示す時刻Ｔ２からＹの電圧の低下が生じる時刻Ｔ４までの区間を，凸部Ｚとして示している。

また図３に，二次電池Ｂの充電時における温度変化のグラフを示す。図３において，縦軸に電池温度を，横軸に充電時間をとっている。図３に示す温度変化についても，図２と同様に蓄電量が０％の二次電池Ｂを，０．５〜１．０Ｃの一定の電流値で充電させたときのものである。

図３に示すように，二次電池Ｂの温度は，充電の開始直後にわずかに上昇し，その後，時刻Ｔ２までほぼ一定のまま推移している。そして，時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間，すなわち二次電池Ｂが満充電となる寸前より急激に上昇していることがわかる。これは，二次電池Ｂの蓄電率が低いうちには充電に消費されていたエネルギーが，二次電池Ｂの蓄電率が高くなることにより充電に消費されず，熱エネルギーとして消費されていることによるものである。なお，時刻Ｔ３の後のピーク値以後の温度低下は，充電の終了に伴うものである。

よって，二次電池Ｂの充電を，満充電後にもそのまま，０．５〜１．０Ｃの一定の電流値で続行させることは好ましくない。満充電の二次電池Ｂを０．５〜１．０Ｃもの高い電流値で過充電させ続けた場合には，電池温度が過度に上昇することにより，二次電池Ｂの電池性能を劣化させてしまうおそれがあるからである。なお，本形態の二次電池Ｂについては，満充電後であっても，０．２５Ｃ程度よりも低い電流値であれば，電池温度を過度に上昇させることなく，電流を流すことができる。すなわち，０．２５Ｃ程度よりも低い電流値であれば，二次電池Ｂの電池性能の劣化を抑制しつつ，満充電の二次電池Ｂに電流を流すことができる。

また，装置制御部１０は，処理管理部１１，処理管理記憶部１２，受付部１３，通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１４を有している。Ｉ／Ｆ部１４は，例えばＬＡＮカード，ＬＡＮボードといったＬＡＮ１００に接続するためのものであり，外部のＰＣなどからＬＡＮ１００を介して送られてくる画像データなどを受信するためのものである。なお，ＬＡＮ１００は，有線のものであっても無線のものであってもよい。外部Ｉ／Ｆ部１４が画像データを受信し，その画像データが受付部１３を介して処理管理部１１に入力されることにより，画像形成装置１には印刷ジョブが発生する。

処理管理記憶部１２は，画像形成装置１において実行される各種のプログラムなどを記憶しているものである。また，本形態の処理管理記憶部１２には，画像形成装置１の動作モードとして，稼働モードと待機モードとが記憶されている。

処理管理部１１は，装置全体の制御処理を行うためのものである。すなわち，処理管理部１１は，例えば，画像形成部４１を制御することにより，Ｉ／Ｆ部１４によって受信した画像データに基づいた画像形成動作を実行させる。また，処理管理記憶部１２に記憶されている動作モード間での切り替えなども行う。

稼働モードは，例えば，画像形成部４１により画像形成を行うときのモードである。また，表示部４３によりユーザーに対してメニュー表示などを行う場合や，即時に画像形成動作が可能なＲＥＡＤＹ状態などについても，稼働モードに含まれる。このため，稼働モードにおける画像形成装置１は，多くの電力を必要とする。そして，稼働モードにおける電源制御部２１は基本的には，リレー２３を導通状態としつつ，外部電源２００からの電力を画像形成装置１の各部に供給する。

なお，稼働モードにおける電源制御部２１は，例えば災害時などの停電により外部電源２００からの電力の供給がない場合には，放電制御部２６によって組電池Ａを放電させ，その放電による電力を画像形成装置１の各部に供給することもできる。そして，例えば稼働モードにおいて一定時間，Ｉ／Ｆ部１４における画像データの受信や，ユーザーによる操作部４２の操作などが行われなかった場合，処理管理部１１は動作モードを待機モードへと移行させる。また，操作部４２には待機モードへの移行スイッチを設けておき，その移行スイッチを用いたユーザーの操作指示により，動作モードを待機モードへと移行させることもできる。

待機モードは，稼働モードよりも画像形成装置１における消費電力を低減させるためのモードである。待機モードでは，例えば，画像形成部４１や表示部４３などが非稼働の状態とされる。このため，待機モードにおける電源制御部２１は，非稼働の状態である画像形成部４１や表示部４３などへの電力の供給を遮断する。これにより，待機モードの画像形成装置１では，稼働モードよりも消費電力が低減されている。

そして，待機モードにおける電源制御部２１は，リレー２３を非導通状態としつつ，組電池Ａからの電力を画像形成装置１の各部に供給する。このため，待機モードでは，外部電源２００の電力を必要とせず，待機電力がゼロである。なお，待機モードにおいては，Ｉ／Ｆ部１４が画像データを受信したときや，ユーザーによる操作部４２の復帰スイッチ４４が操作されることにより，稼働モードへと移行する。そのため，待機モードにおける電源制御部２１は，少なくともＩ／Ｆ部１４，受付部１３，処理管理部１１，復帰スイッチ４４への電力供給を行う。

また，電源制御部２１は，組電池Ａの残電池容量が少なくなった場合には，充電制御部２５に，外部電源２００の電力によって組電池Ａの充電を行わせる。充電を開始するときの組電池Ａの残電池容量は，例えば，満充電容量の５０％に定めることができる。そして，充電制御部２５は，組電池Ａの二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３がすべて満充電となったとき，組電池Ａの充電が完了したと判断し，組電池Ａの充電を停止する。なお，待機モードにおいて組電池Ａの充電を行う際には，一時的にリレー２３が導通状態とされる。また，待機モードにおいては，組電池Ａの充電の完了後，リレー２３は再び非導通状態とされる。

ここにおいて，組電池Ａの充電時における充電特性を図４に示す。図４において，二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３についてはそれぞれ単体の電池電圧により，組電池Ａについては組電池Ａの全体の電池電圧により示している。また，図４は，組電池Ａを構成する二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の充電前における蓄電率がすべて同じであったときの例である。

よって，二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のグラフ上の特徴点Ｘが現れるタイミングはいずれも，Ｔ５で同じである。また，二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の電池電圧がＶｍａｘを示す満充電のタイミングについてもすべて，Ｔ６で同じである。さらに，二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３にＹの電圧の低下が生じるタイミングについてもすべて，Ｔ７で同じである。

このため，組電池Ａのグラフにおいても，Ｔ５より電圧が大きく上昇している。そして，Ｔ５における組電池Ａのグラフ上の点を，特徴点ＸＡ１として示している。なお，組電池Ａの特徴点ＸＡ１の直後における電圧上昇率は，二次電池Ｂ単体の低上昇部ＩＬにおける電圧上昇率の最大値よりも高いものである。さらには，組電池Ａの特徴点ＸＡ１の直後における電圧上昇率は，二次電池Ｂ単体の特徴点Ｘの直後における電圧上昇率よりも高いものである。

また，組電池Ａの電圧は，Ｔ６において最大値を示している。さらに，Ｔ６より後からＴ７にかけて，電圧が低下している。この組電池Ａの電圧の低下量は，二次電池Ｂ単体の電圧の低下量Ｙの３倍の３Ｙである。また，組電池Ａの特徴点ＸＡ１から電圧の低下が生じるまでの凸部ＺＡ１は，二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のすべての凸部Ｚが重なっている部分である。

また，組電池Ａを構成する二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の蓄電率は，常に同じであるとは限らない。二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の満充電容量や内部抵抗などの電池特性は，それぞれの製造時における品質のばらつきによって異なることがある。また，組電池Ａにおける二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の温度はそれぞれ，その配置されている位置によって異なることがある。例えば二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ２がこの順で密着して配置されていた場合には，二次電池Ｂ１，Ｂ３の間に配置された二次電池Ｂ２の温度は，二次電池Ｂ１，Ｂ３の温度よりも上昇しがちである。そして，二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の劣化の進行度合いはそれぞれ，温度によって異なるものとなる。よって，組電池Ａを繰り返し充放電させることにより，組電池Ａを構成する二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の蓄電率にはばらつきが生じることがある。

図５に，組電池Ａの充電の開始時における二次電池Ｂ２，Ｂ３の蓄電率が，二次電池Ｂ１と比較して低かった場合の組電池Ａの充電特性を示す。図５の例では，組電池Ａの充電の開始時における二次電池Ｂ１の蓄電率は，図４と同じである。また，組電池Ａの充電の開始時における二次電池Ｂ２，Ｂ３の蓄電率は，同じである。なお，二次電池Ｂ２，Ｂ３について，特徴点Ｘが現れるタイミング，電池電圧がＶｍａｘを示すタイミング，Ｙの電圧の低下が生じるタイミングをそれぞれ，Ｔ８，Ｔ９，Ｔ１０として図５に示している。

そして，組電池Ａのグラフにおいては，まず，Ｔ５において，１つ目の特徴点ＸＡ２が現れている。その後，Ｔ６より後からＴ７にかけて，１つ目の電圧の低下が生じている。この組電池Ａの１つ目の特徴点ＸＡ２から電圧の低下が生じるまでの凸部ＺＡ２は，二次電池Ｂ１の凸部Ｚのみによるものである。つまり，１つ目の特徴点ＸＡ２および電圧の低下は，二次電池Ｂ１のみが満充電に到達したことによるものである。よって，組電池Ａの１つ目の電圧の低下量は，Ｙである。

なお，Ｔ６からＴ８の区間では，二次電池Ｂ２，Ｂ３の電圧値については，低上昇部ＩＬを示す。つまり，Ｔ６からＴ８にかけて，二次電池Ｂ２，Ｂ３の電圧値は上昇している。しかし，その二次電池Ｂ２，Ｂ３の電圧値の上昇の程度はわずかであるため，組電池Ａの全体電圧の低下量であるＹへの影響はわずかである。よって，説明の簡略化のため，低上昇部ＩＬの組電池Ａの電圧値への影響は省略している。この点，以下の図６においても同様である。

また，Ｔ８において，２つ目の特徴点ＸＡ３が現れている。その後，Ｔ９より後からＴ１０にかけて，２つ目の電圧の低下が生じている。この組電池Ａの２つ目の特徴点ＸＡ３から電圧の低下が生じるまでの凸部ＺＡ３は，二次電池Ｂ２，Ｂ３の凸部Ｚが重なっている部分である。つまり，２つ目の特徴点ＸＡ３および電圧の低下は，二次電池Ｂ２，Ｂ３の満充電によるものである。よって，組電池Ａの２つめの電圧の低下量は，２Ｙである。

また図６に，組電池Ａの充電の開始時における二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の蓄電率のすべてが，異なる場合の組電池Ａの充電特性を示す。図６の例では，組電池Ａの充電の開始時における二次電池Ｂ１，Ｂ２の蓄電率は，図５と同じである。また，組電池Ａの充電の開始時における二次電池Ｂ３の蓄電率は，図５よりも低いものである。なお，図６では，二次電池Ｂ３の特徴点Ｘが現れるタイミング，電池電圧がＶｍａｘを示すタイミング，Ｙの電圧の低下が生じるタイミングをそれぞれ，Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３として示している。

そして，組電池Ａのグラフにおいては，まず，Ｔ５において，１つ目の特徴点ＸＡ４が現れている。その後，Ｔ６より後からＴ７にかけて，１つ目の電圧の低下が生じている。この組電池Ａの１つ目の特徴点ＸＡ４から電圧の低下が生じるまでの凸部ＺＡ４は，二次電池Ｂ１の凸部Ｚのみによるものである。つまり，１つ目の特徴点ＸＡ２および電圧の低下は，二次電池Ｂ１のみの満充電によるものである。よって，組電池Ａの１つ目の電圧の低下量は，Ｙである。

また，Ｔ８において，２つ目の特徴点ＸＡ５が現れている。その後，Ｔ９より後からＴ１０にかけて，２つ目の電圧の低下が生じている。この組電池Ａの２つ目の特徴点ＸＡ５から電圧の低下が生じるまでの凸部ＺＡ５は，二次電池Ｂ２の凸部Ｚのみによるものである。つまり，２つ目の特徴点ＸＡ５および電圧の低下は，二次電池Ｂ２のみの満充電によるものである。よって，組電池Ａの２つめの電圧の低下量は，Ｙである。

さらに，Ｔ１１において，３つ目の特徴点ＸＡ６が現れている。その後，Ｔ１２より後からＴ１３にかけて，３つ目の電圧の低下が生じている。この組電池Ａの３つ目の特徴点ＸＡ６から電圧の低下が生じるまでの凸部ＺＡ６は，二次電池Ｂ３の凸部Ｚのみによるものである。つまり，３つ目の特徴点ＸＡ６および電圧の低下は，二次電池Ｂ３のみの満充電によるものである。よって，組電池Ａの３つめの電圧の低下量は，Ｙである。

また，上記の図４から図６に示す組電池Ａの充電特性は，二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の凸部Ｚについて，少なくとも２以上がほぼ完全に重なっている状態，あるいは，全く重なっていない状態のときのものである。しかし，二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のそれぞれの蓄電率のばらつき具合により，充電時には２以上の二次電池Ｂの凸部Ｚが少しずれた状態で重なる事もある。図７に，２つの二次電池Ｂ１，Ｂ２の凸部Ｚがずれた状態で重なった場合の例を示す。

図７は，組電池Ａの充電の開始時において，二次電池Ｂ１の蓄電率よりも二次電池Ｂ２の蓄電率がわずかに低かった場合である。図７において，実線で示す二次電池Ｂ１については，Ｔ１４において特徴点Ｘを示し，Ｔ１６においてＹの電圧の低下が生じている。一方，破線で示す二次電池Ｂ２については，Ｔ１５において特徴点Ｘを示し，Ｔ１７においてＹの電圧の低下が生じている。

また図７に示すように，Ｔ１４からＴ１５の時間をｔ１とする。ｔ１の時間は，凸部Ｚの時間よりも短い時間である。このため，二次電池Ｂ１の凸部Ｚと二次電池Ｂ２の凸部Ｚとは，ｔ１だけずれた状態で互いに重なっている。なお，図７では，二次電池Ｂ３の凸部Ｚは，二次電池Ｂ１，Ｂ２のいずれの凸部Ｚとも重なっておらず，図中には表れていない。

また，図７に太い実線で示す組電池Ａのグラフにおいては，Ｔ１４において特徴点ＸＡ７が現れており，Ｔ１７において，電圧の低下が生じている。その組電池Ａの電圧の低下量を，ＹＡとする。また，組電池Ａのグラフが特徴点ＸＡ７を示すＴ１４からＹＡの電圧の低下が生じるまでの区間を，凸部ＺＡ７として示している。

ここで，組電池Ａの特徴点ＸＡ７の直後における電圧上昇率は，二次電池Ｂ単体の特徴点Ｘの直後における電圧上昇率以上である。組電池Ａが特徴点ＸＡ７を示した直後において，二次電池Ｂ２は低上昇部ＩＬを示しているからである。つまり，二次電池Ｂ２の電圧は，わずかに上昇しているからである。また，組電池Ａが凸部ＺＡを示す時間は当然，二次電池Ｂ単体が凸部Ｚを示す時間よりも長いものである。さらに，組電池ＡのＹＡは，時間ｔ１によって異なる二次電池Ｂ１，Ｂ２の凸部Ｚの重なり具合によって異なるものである。しかし，組電池ＡのＹＡは少なくとも，二次電池Ｂ単体のＹよりも大きい値である。

次に，充電制御部２５による組電池Ａの充電の処理手順について，図８のフローチャートにより説明する。なお，本形態では，組電池Ａの充電は，０．５〜１．０Ｃの電流値で開始する。充電時における充電制御部２５は，まず，電圧検出部２７が検出する組電池Ａの電圧値よりその電圧上昇率を算出する（Ｓ１０１）。そして，その算出した電圧上昇率が，予め定めた第１基準上昇率以上であるか否かを判断する（Ｓ１０２）。

第１基準上昇率は，二次電池Ｂ単体の低上昇部ＩＬにおける電圧上昇率の最大値以上，二次電池Ｂ単体の変曲点Ｘの直後における電圧上昇率以下に定められたものである。すなわち，第１基準上昇率は，組電池Ａが特徴点ＸＡ１〜ＸＡ７の直後に示す電圧上昇率のいずれよりも低い値である。これにより，組電池Ａのうちのいずれかの二次電池Ｂが特徴点Ｘに到達したことを，適切に検出することができる。

次に，算出した組電池Ａの電圧上昇率が第１基準上昇率以上であった場合には（Ｓ１０２：ＹＥＳ），組電池Ａの電圧上昇率が第１基準上昇率未満から以上となったときに，組電池Ａが特徴点に到達したと判断する（Ｓ１０３）。また，その特徴点の直後における電圧上昇率が，予め定めた第２基準上昇率よりも高いか否かを判断する（Ｓ１０４）。

第２基準上昇率は，二次電池Ｂの特徴点Ｘにおける電圧上昇率を基準に定められたものである。すなわち，第２基準上昇率は，二次電池Ｂ単体の特徴点Ｘの直後における電圧上昇率よりも高い値に定められたものである。このため，第２基準上昇率は，第１基準上昇率よりも高い値に定められたものである。さらに，第２基準上昇率は，２つの二次電池の凸部Ｚが完全に重なったときに，組電池Ａが特徴点の直後に示す電圧上昇率よりも低い値に定められている。

なお，ステップＳ１０４における判断は，組電池Ａが特徴点に到達した直後における電圧上昇率により行うことに限られるものではない。前述したように，二次電池Ｂの電圧は特徴点Ｘを示した後，１０分程度の高上昇部ＩＨにおいて，高い電圧上昇率を示すものである。よって，組電池Ａが特徴点に到達した後，二次電池Ｂの高上昇部ＩＨの高い電圧上昇率を示す区間に相当する時点の組電池Ａの電圧上昇率により，第２基準上昇率との比較に係るステップＳ１０４の判断を行ってもよい。具体的には，例えば，組電池Ａが特徴点に到達した後，２分後の組電池Ａの電圧上昇率により，第２基準上昇率との比較に係るステップＳ１０４の判断を行うこととしてもよい。

そして，組電池Ａの特徴点の直後における電圧上昇率が第２基準上昇率よりも高かった場合には（Ｓ１０４：ＹＥＳ），組電池Ａを構成する二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のうちの２以上の二次電池Ｂが同時に，満充電に到達間近であると判断する（Ｓ１０５）。つまり，２以上の二次電池Ｂの凸部Ｚがほぼ完全に重なった状態で，それらの二次電池Ｂが満充電に到達する直前であると判断する。

続いて，電圧検出部２７の検出する組電池Ａの電圧値に，電圧の低下があるか否かを判断する（Ｓ１０６）。そして，組電池Ａに電圧の低下があった場合には（Ｓ１０６：ＹＥＳ），その電圧の低下量より，組電池Ａのうちの満充電状態となった二次電池Ｂの比率である満充電比率を算出する（Ｓ１０７）。例えば，電圧の低下量が２Ｙであったときには，満充電状態となった二次電池Ｂの個数が２であるため，組電池Ａの満充電比率は２／３である。

なお，本形態の二次電池Ｂの電池電圧は，二次電池Ｂの劣化時には，下降部Ｄのような挙動を示した後，２〜５分程度以内に再び上昇するようなことがある。このため本形態の充電制御部２５は，組電池Ａの電圧値が低下したときにはその後，２〜５分程度の間に再び電圧値が上昇しなかったときに，組電池Ａに電圧の低下がある（Ｓ１０６：ＹＥＳ）と判断する。

一方，組電池Ａの特徴点の直後における電圧上昇率が第２基準上昇率以下であった場合には（Ｓ１０４：ＮＯ），二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３について，そのうちの１つの二次電池Ｂが満充電に到達間近，または，２以上の二次電池Ｂがばらついた状態で満充電に到達間近であると判断する（Ｓ１０９）。２以上の二次電池Ｂがばらついた状態で満充電に到達間近とは，２以上の二次電池Ｂが，それらの凸部Ｚが互いにずれて重なった状態で満充電に到達間近のときである。

この場合には，充電制御部２５は，組電池Ａに特徴点が現れたときからの，電圧検出部２７が検出する組電池Ａの電圧値の積算値の算出を開始する（Ｓ１１０）。そして，組電池Ａの電圧値の積算値の算出を行いつつ，電圧検出部２７の検出する組電池Ａの電圧値に，電圧の低下があるか否かを判断する（Ｓ１１１）。組電池Ａに電圧の低下があった場合には（Ｓ１１１：ＹＥＳ），その電圧の低下時までの電圧値の積算値により，組電池Ａの満充電比率を算出する（Ｓ１１２）。

ここで，複数の二次電池Ｂの凸部Ｚが互いにずれて重なった状態でこれらの二次電池Ｂが満充電となった場合の組電池Ａの電圧値の積算値は当然，１つの二次電池Ｂのみが満充電となった場合の組電池Ａの電圧値の積算値よりも高い値となる。図７の例で前述したように，組電池Ａが凸部ＺＡ７を示す時間は，二次電池Ｂ単体が凸部Ｚを示す時間よりも長いものだからである。さらには，組電池Ａの電圧の低下量ＹＡは少なくとも，二次電池Ｂ単体の電圧の低下量Ｙよりも大きい値だからである。

また，複数の二次電池Ｂの凸部Ｚが互いにずれて重なった状態でこれらの二次電池Ｂが満充電となった場合には，その重なっている凸部Ｚの数により，組電池Ａの電圧値の積算値は異なる。互いに重なっている凸部Ｚの数が多いほど，そのときの組電池Ａの電圧値の積算値は高い値となるからである。よって，組電池Ａに特徴点が現れたときから電圧の低下時までの電圧値の積算値により，組電池Ａの満充電比率を算出することができる。

なお，組電池Ａの満充電比率は，組電池Ａに特徴点が現れる前の二次電池Ｂが低上昇部ＩＬを示す部分の傾きをベースとし，それよりも高い電圧値の部分の積算値を用いて算出することとしてもよい。すなわち，図７の例においては，特徴点ＸＡ７の直前の電圧上昇率を傾きとする直線に対して高い電圧値を示す凸部ＺＡ７の部分のみの積算値により，組電池Ａの満充電比率を算出するようにしてもよい。

次に，組電池Ａを構成する二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のすべてが，満充電状態であるか否かを判断する（Ｓ１０８）。すなわち，ステップＳ１０７またはステップＳ１１２における組電池Ａの満充電比率の算出が１回目である場合には，その値が１であるときに，二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のすべてが満充電状態であると判断する。また，ステップＳ１０７またはステップＳ１１２における組電池Ａの満充電比率の算出が２回目以降である場合には，それより前に算出した組電池Ａの満充電比率に今回算出した組電池Ａの満充電比率を加算する。そして，その加算後における組電池Ａの満充電比率の値が１であるときに，二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のすべてが満充電状態であると判断する。

二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のすべてが満充電状態である場合には（Ｓ１０８：ＹＥＳ），充電制御部２５は，組電池Ａの充電が完了したことにより，組電池Ａの充電を停止する。一方，二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のうちの１つでも満充電状態でない場合には（Ｓ１０８：ＮＯ），組電池Ａのうちの満充電状態となっていない二次電池Ｂの比率である組電池Ａの非満充電比率を算出し，その非満充電比率に合わせて予め定めた電流値に，組電池Ａを充電する電流値を切り替える（Ｓ１１３）。そして，切り替え後の電流値により，ステップＳ１０１に戻って組電池Ａの充電を続行することにより，満充電に到達していない二次電池Ｂの充電を行う。

組電池Ａの非満充電比率に合わせて切り替えられた後の電流値は，充電の開始時には０．５〜１．０Ｃであった電流値よりも低い電流値である。さらに，切り替え後の電流値は，組電池Ａのうちの満充電となった二次電池Ｂが過剰に発熱しない程度に，満充電に到達していない二次電池Ｂの比率に合わせて定められている。満充電に到達している二次電池Ｂを劣化させないためである。具体的には，例えば組電池Ａの非満充電比率が１／３であった場合には，切り替え後の電流値は，０．２５Ｃとすることができる。

以上詳細に説明したように，本発明の画像形成装置１の電源装置２０は，３つの二次電池Ｂを直列に接続してなる組電池Ａを有する。充電制御部２５は，電圧検出部２７が検出する組電池Ａの電圧値に基づいて，組電池Ａの充電を行う。電圧検出部２７は，組電池Ａの全体の電圧値を検出するものである。つまり，組電池Ａを構成する二次電池Ｂごとに電圧を検出するための構成がないため，安価である。また，充電制御部２５は，組電池Ａの充電時には，組電池Ａの全体の電圧に基づいて，組電池Ａを構成する二次電池Ｂのすべてが満充電に到達したか否かを判断する。そして，満充電に到達してない二次電池Ｂがある場合には，組電池Ａを充電する電流値を低下させる。これにより，満充電に到達した二次電池Ｂを劣化させることなく，すべての二次電池Ｂが満充電となるまで，組電池Ａの充電を続行させることができる。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。従って本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，組電池Ａは，３つの二次電池Ｂを直列に接続したものに限られるものではない。組電池Ａは，２つの二次電池Ｂを直列に接続したものであってもよいし，４つ以上の二次電池Ｂを直列に接続したものであってもよい。

また例えば，画像形成装置１の電源装置２０に電力を供給する外部電源２００としては，商用電源のみに限らず，太陽電池や熱電変換素子などを併用することもできる。またその場合には，太陽電池および熱電変換素子より供給される電力は，ＡＣ／ＤＣ変換部を介さずに直接，充電制御部２５に入力されるようにすればよい。このようにすれば，太陽電池および熱電変換素子より供給される電力により，組電池Ａを充電させることができる。

１…画像形成装置
２０…電源装置
２１…電源制御部
２５…充電制御部
Ａ…組電池
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…二次電池

Claims (5)

1. 複数の二次電池を直列に接続してなる組電池と，前記組電池の充放電を制御する電池制御部とを有する二次電池システムにおいて，
   前記複数の二次電池はいずれも，
   充電時には満充電に近づくほど電圧が上昇することと，
   充電開始から満充電に至る充電期間中に，電圧上昇率がより低い低上昇期間と，前記低上昇期間後の，電圧上昇率がより高い高上昇期間とを示すことと，
   満充電を超えてさらに充電すると電圧が低下することとを満たすものであり，
   前記組電池には，前記組電池の全体電圧を検出する電圧検出部が接続されており，
   前記電池制御部は，
   前記複数の二次電池の少なくとも１つにて前記高上昇期間が開始したときである高上昇開始時後に前記電圧検出部が取得した電圧値の変化に基づいて，前記組電池を構成する二次電池のうち，前記高上昇開始時後に新たに満充電に到達したものの個数を指標する値である満充電値を導出する満充電値導出部と，
   前記満充電値導出部が満充電値を導出する度に，その満充電値を積算して満充電値積算値を算出する満充電値積算部と，
   前記満充電値積算部が算出した満充電値積算値に基づいて前記組電池を充電する充電電流を規制する充電電流規制部とを有し，
   前記充電電流規制部は，
   前記満充電値積算値が予め定めた第１閾値以上となった場合には，充電電流を減少させるとともに，
   前記満充電値積算値が前記第１閾値より高い予め定めた第２閾値以上となった場合には，充電電流を終了させるものであることを特徴とする二次電池システム。
2. 請求項１に記載の二次電池システムにおいて，
   前記電池制御部は，
   充電中に前記電圧検出部が取得した電圧値に基づいて前記組電池の全体電圧の上昇率を取得する上昇率取得部と，
   上昇率が予め定めた第１基準値未満から以上となったときを前記高上昇開始時と判断する高上昇開始時決定部とを有し，
   前記満充電値導出部は，
   前記高上昇開始時から電圧値のピークに至るまでの間の予め定めた基準時における上昇率が，前記第１基準値より高い予め定めた第２基準値より高い場合には，
   前記ピーク後の低下が見られたときに，その低下の程度に基づいて満充電値を導出し，
   前記基準時における上昇率が前記第２基準値以下である場合には，
   前記高上昇開始時から前記低下に至るまでの電圧値の積算値に基づいて満充電値を導出するものであることを特徴とする二次電池システム。
3. 請求項２に記載の二次電池システムにおいて，
   前記第１基準値は，
   前記二次電池単体の前記低上昇期間における電圧の上昇率の最大値以上，前記二次電池単体の前記高上昇期間の初期における電圧の上昇率以下の値であり，
   前記第２基準値は，
   前記二次電池単体の前記高上昇期間の初期における電圧の上昇率よりも高く，２つの前記二次電池の前記高上昇期間が重なったときの前記高上昇期間の初期における前記組電池の電圧の上昇率よりも低い値であることを特徴とする二次電池システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の二次電池システムにおいて，
   前記二次電池は，ニッケル水素二次電池であることを特徴とする二次電池システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の二次電池システムを有する電源部と，前記電源部より電力の供給を受けて動作する画像形成部とを備えることを特徴とする画像形成装置。

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