WO1997044878A1

WO1997044878A1 - Procede de charge par impulsions et chargeur

Info

Publication number: WO1997044878A1
Application number: PCT/JP1997/001721
Authority: WO
Inventors: Hirokazu Hasegawa; Yasutaka Iwao; Keita Matsuda; Akihide Konno
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 1997-11-27
Also published as: JP3580828B2; US5945811A; DE69732084D1; EP0847123A1; DE69732084T2; EP0847123A4; EP0847123B1

Description

明細書パルス充電方法及び充電装匱技術分野

本発明は、 2次電池のパルス充電方法及び充電装置に関し、特に、半導体（F ET) の発熱を防止し、パック内蔵を可能とするリチウムイオン電池などの非水系 2次電池のパルス充電方法及び充電装置に関するものである。背景技術

従来、非水系 2次電池の充電装置としては、図 24に示されるものが知られていた。すなわち、 ACアダプタ 30によって出力される直流電圧 V i nが携帯機器 20に供給され、それを受けた携帯機器 20の充電用 DC/DCコンパータは、定電圧定電流電源として動作し、電池パック 1 0の非水系 2次電池に充電電流 I CHGを供給して、充電するものである。

電池パック 1 0の非水系 2次電池の電圧 V Battは、図 25のような特性に基づいて充電される。すなわち、電池電圧 V Battが通常一定の電池制御電圧 V c になるまでは定電流充電され、電池電圧 V Battが電池制御電圧 V cになった後は、電池電圧 V Battが電池制御電圧 V c以上にならないように、定電圧充電に切り換える。定電圧充電になると充電電流 I CHGは減少してゆく。これを電流検出手段で検出し、充電電流が規定値未満となったことを検出すると制御手段は DCZDCコンバータの出力を停止し、充電を終了させる。このようにして、非水系 2次電池は充電されていた。

しかし、従来の非水系 2次電池の充電装匱は、高精度の充電制御電圧 V c を出力できる充電用 DC/DCコンバータを必要としており、このためコストが高いものになってしまうという課題があった。

また、前記充電用 D C / D Cコンバータに代えてドロッパ方式の定電圧制御回路を用いて前記のコスト高を軽減する方式も提案されているが、ドロツバ方式の定電圧制御回路から発せられる熱が大きいという課題があった。

さらに、電池パック内で充電制御を行うことを考えた場合には、前記充電用 D C // D Cコンバータ方式ではコスト面、形状（部品点数）面で内蔵は不可能であり、また、ドロツバ方式では発熱が大で電池および他の電子部品への影響を考慮すると内蔵は不可能であるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の問題を解決するもので、安価で発熱がなくかつ充電時間の短縮が可能な非水系 2次電池のパルス充電方法及び充電装置を提供することを目的とするものである。また電池パックへの内蔵を可能にする非水系 2次電池のパルス充電方法及び充電装置を提供することを目的とするものである。発明の開示

前記目的を達成するために本発明のパルス充電方法は、充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を決定して充電を行うパルス充電方法であって、規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧以上となった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を減少させるようにし、また、規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を増加させるようにし、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするものである。

このパルス充電方法を実現する本発明のパルス充電装置は、規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧以上となった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を減少させるようにするデューティ比减少手段と, 規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデュ一ティ比を増加させるようにするデューティ比増加手段と、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段とを有する。

このように本発明のパルス充電方法では、充電開始当初から一貫してパルス充電方式を採用しているために安価で発熱がなくかつ充電時間の短縮が可能となる。

また、前記パルス充電方法を採用した本発明の他の観点のパルス充電装置は、前記充電装置と同様に、充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を決定して充電を行うパルス充電装匱であって、この充電装匱は充電電流のオン/オフを行うスィツチ手段と、各電池セル毎の電圧を検出する電池電圧検出手段と、パルス充電の全体制御を司るパルス充電制御手段とを備え、更に、このパルス充電制御手段は、後記する各手段に対してそれぞれ制御を行う制御手段と、この制御手段に基づいて充電制御電圧となる基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記電池電圧検出手段から得た各セル電圧を合わせて電池電圧として、これを記憶し、規定期間内に記憶された電池電圧の平均値を算出し、この平均電池電圧と前記基準電圧と電圧比較する電圧比較手段と、充電周期を規定する周期タイマ設定手段と、規定の充電周期とデューティ比との積によって決定されるデューティ時間を設定するデューテイタイマ設定手段と、前記電圧比較手段の電圧比較の結果、平均電池電圧が充電制御電圧以上となったことをラッチするラッチ手段と、前記各手段に対して制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明のパルス充電装置は、前記ラツチ手段を省略することも可能である。すなわち、パルスのオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルスデューティ充電方法にて充電を行うパルス充電装匱において、充電電流のオン zオフを行うスィッチ手段と、各電池セル毎の電圧を検出する電池電圧検出手段と、パルス充電の全体制御を司るパルス充電制御手段と、を前記パルス充電装置と同様に備えており、更に、前記パルス充電制御手段は、後記する各手段に対してそれぞれ制御を行う制御手段と、前記制御手段に基づいて充電制御電圧となる基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記電池電圧検出手段から得た各電池セル毎の電圧を加算した電池電圧を記憶し、規定の期間内に記憶された電池電圧の平均値である平均電池電圧と前記基準電圧発生手段の基準電圧との電圧比較を行う電圧比較手段と、規定の充電周期を設定する周期タイマ設定手段と、規定の充電周期とデューティ比との積によって決定されるデューティ時間を設定するデューティタイマ設定手段とを含むものである。前記パルス充電制御手段は、前記デューティタイマ設定手段に設定した前記デュ一ティ時間の超過に基づいて前記電圧比較手段による電圧比較を行うことを特徴とする。

この構成によれば、パルス充電制御手段は、デューティタイマ設定手段に設定したデューティ時間の超過に基づいて電圧比較手段による電圧比較を行うようにしたから、パルス充電制御手段内からラッチ手段を排除でき、低コスト化することができる。

さらにまた本発明は、充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を決定して充電を行い、パルスのオンデュ一ティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにする充電制御に加え、電池温度を検出する温度検出手段からの温度データを充電制御に反映し、パルスのオンデューティ比を決定するパルス充電方法を実施するパルス充電装置である。このパルス充電装置は、各セルの電圧を検出する電圧検出手段と、各セルの温度を検出して電池温度を検出する温度検出手段と、充電電流が前記電圧検出手段と前記温度検出手段とから決まる第 1の規定の平均電流値を超過する場合には、前記第 1の規定の平均電流値をその時の充電電流で除算した値を最大デューティ比に設定する最大デューティ比設定手段と、規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧以上となった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデュ一ティ比を減少させるようにするデューティ比減少手段と、規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデュ一ティ比を增加させるようにするデューティ比増加手段と、次の規定の充電周期での平均電流値が前記第 1の規定の平均電流値より低い第 2の平均電流値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記電池温度に基づいて充電制御を行うパルス充電方法に加え、別の発明として、充電時の充電経路抵抗を算出し、この値をパルス充電制御に適用することも可能とするものである。これによると本発明は、充電開始から規定の充電周期內に次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を決定して充電を行うパルス充電方法において、充電時の電圧から充電停止時の電圧を差し引いて求めた電圧と充電電流から充電線路抵抗を求める充電線路抵抗決定手段と、前記充電線路抵抗決定手段により求められた充電線路抵抗と充電電流とパルスのオンデューティ比と充電線路抵抗の測定精度で決まる 0から 1の間の定数である安全率とを掛け合わせた値を、固定の充電制御電圧に加算して充電制御電圧を補正する充電制御電圧補正手段と、規定の充電周期内に平均電池電圧が補正した充電制御電圧以上となった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を減少させるようにするデューティ比減少手段と、規定の充電周期内に平均電池電圧が補正した充電制御電圧未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を増加させるようにするデュ一ティ比増加手段と、次の規定の充電周期でのパルスのオンデュ一ティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段と、を備えることもできるものである。

この構成によれば、充電経路抵抗と充電電流にて決まる値を通常の充電制御電圧に嵩上げして充電時間の短縮化が可能になるという作用を有する。

一方、本発明のパルス充電方法は前記パルスのオンデューティ比を変更するパルス充電方法に替えて、パルスの充電周期を変更し、充電制御を行う。このパルス充電方法は、充電開始から規定の充電パルス周期内に次の規定の充電パルス周期を決定して充電を行うパルス充電方法であって、規定の充電パルス周期内に平均電池電圧が充電制御電圧以上となった場合は、次の規定の充電パルス周期を増加させるようにし、また、規定の充電パルス周期内に平均電池電圧が充電制御電圧未満であった場合は、次の規定の充電パルス周期を維持または減少させるようにし、次の規定の充電パルス周期が規定値より大きくなった時にパルス充電を終了させるようにするものである。

この充電パルス周期を変更する充電制御を行うパルス充電装置は、規定の充電パルス周期内に平均電池電圧が充電制御電圧以上となった場合は、次の規定の充電パルス周期を増加させる充電パルス周期増加手段と、規定の充電パルス周期内に平均電池電圧が充電制御電圧未満であった場合は、次の規定の充電パルス周期を減少させる充電パルス周期減少手段と、次の規定の充電パルス周期が規定値より大きくなった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段とを有するものである。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係わるパルス充電装置を含む電池パックの概略構成を示す図である。

図 2は、本発明の第 1の実施の形態におけるパルス充電装匱の詳細なブロック図である。図 3は、本発明の第 1の実施の形態の充電動作を説明するフ口一チヤ一ト図である。

図 4は、本発明の第 1の実施の形態の充電の様子を示す図である。

図 5は、本発明の第 2の実施の形態の充電動作を説明するフローチヤ一ト図である。

図 6の（a ) は、本発明の第 2の実施の形態の充電の様子を示す概略図である。

図 6の（b ) は、本発明の第 1の実施の形態の充電の様子を示す概略図である。

図 7は、本発明の第 3の実施の形態におけるパルス充電装置の詳細なブロック図である。

図 8は、本発明の第 3の実施の形態の充電動作を説明するフローチャート図である。

図 9は、本発明の第 3の実施の形態における電圧検出のタイミングを示す図である。

図 1 0は、本発明の第 4の実施の形態におけるパルス充電装置の詳細なプロック図である。

図 1 1は、本発明の第 4の実施の形態の充電動作を説明するフローチャート図である。

図 1 2は、本発明の第 4の実施の形態において A Cアダプタの定電流制御故障が発生して充電電流が電池の許容充電電流容量を超過していることを検知してデュ一ティ制御による電流制限が開始される様子を示す図である。

図 1 3は、本発明の第 4の実施の形態において電池温度が摂氏ゼロ度未満になったことを検知してデューティ制御による電流制限が開始される様子を示す図である。図 1 4は、低温度充電時に充電制御電圧 V c を制御して過充電を防止する様子を示す図である。

図 1 5 ( a ) は、入力パラメータとしての電池電圧と許容平均電流値との関係を示す図である。

図 1 5 ( b ) は、入力パラメータとしての電池温度と許容平均電流値との関係を示す図である。

図 1 6は、フローティング充電の様子を示す図である。

図 1 7は、本発明の第 5の実施の形態の充電動作を説明するフローチヤ一ト図である。

図 1 8は、充電線路抵抗を等価回路として表現した図である。

図 1 9は、線路抵抗 R c と電池内の化学変化に基づく電圧降下の様子を示す図である。

図 2 0は、嵩上げ補正された充電制御電圧 V c Xと安全率 αとの関係を示す図である。

図 2 1は、本発明の第 6の実施の形態におけるパルス充電装置の詳細なプロック図である。

図 2 2は、本発明の第 6の実施の形態の充電動作を説明するフローチヤ一トである。

図 2 3は、本発明の第 6の実施の形態における充電の様子を示す図である。図 2 4は、従来装置の概略構成を示す図である。

図 2 5は、従来装匱の充電の様子を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明を実施するため最良の形態について図面を用いて説明する。

(第 1の実施の形態）図 1は、本発明のパルス充電制御装置を含む電池パック 1 0の概略構成を示す図である。図 1において、充電は、電池パック 1 0内のパルス充電制御装置 1 1において実施される。図 1における A Cアダプタ 3 0は充電用電源として安定した特性を有しており、充電電流 I CHG を定電流で供給する能力を有している。

図 2は、本発明の第 1の実施の形態の詳細なブロック図である。図 1におけるパルス充電制御装置は、図 2においては、充電電流のオン/オフを行うスィツチ手段 1 と、各電池セル毎の電圧を検出する電池電圧検出手段 2と、充電電流にて A Cアダプタ 3 0が接続されたことを検出する電流検出手段 4と、パルス充電の全体制御を司るパルス充電制御手段 5から構成される。更に、パルス充電制御手段 5は、後記する各手段に対して制御を行う制御手段 5 1 と、制御手段 5 1 の制御に基づいて充電制御電圧を基準電圧として発生する基準電圧発生手段 5 2と、充電周期を規定する周期タイマ設定手段 5 3と、規定の充電周期とデュ一ティ比との積によつて決定されるデューティ時問を設定するデュ一ティタイマ設定手段 5 4と、前記電池電圧検出手段 2から得た各セル電圧をたし合わせて電池電圧 V Bat tを算出 ·記憶し、現時から過去に至る規定の期間内における電池電圧 V Battの平均値、すなわち平均電池電圧 VBattを算出し、得られた値と前記基準電圧発生手段 5 2の基準電圧とを電圧比較する電圧比較手段 5 5と、前記電圧比較手段の電圧比較の結果、平均電池電圧 VBattが充電制御電圧以上となったことをラッチするラッチ手段 5 6から構成されており、これらの手段は、マイク口コンピュータで実現することができる。

図 3は、本発明の第 1の実施の形態の充電動作を説明するフローチャートである。ステップ 1 0 1で、充電開始が指示されると、ステップ 1 0 2で、パルスのオンデューティ比 Dが開始時点で 1 0 0 %に設定される。次いで、ステツプ 1 0 3において、周期タイマ設定手段 5 3により、周期タイマとして Tが、そしてデューティタイマ設定手段 5 4により、デューティ時間 T X Dがそれぞれ設定される。なお、周期 Tとしては、 5 O m s〜2 s e c中の適当な値が選ばれるのが良い。

ステップ 1 0 4において、ラッチ手段 5 6のラッチがリセットされ、スイツチ手段 1における充電スィツチがオンにセットされる。ステップ 1 0 5において、 2次電池の平均電池電圧 VBattが充電制御電圧 V c以上であるかどうかが判定される。この判定は、電池電圧比較手段 5 5によって各セル電圧を加算し、規定の期間内の平均電池電圧 VBattを算出し、この得られた電池電圧検出手段

2が検出した VBattと、基準電圧発生手段 5 2で設定した充電制御電圧 V cとを電圧比較することによって実現される。もしも、 VBattが V c以上であれば、ステップ 1 0 6でラッチ手段 5 6のラッチがセットされて、ステップ 1 0 7に進み、またもしも、 VBattが V c未満であれば、ステップ 1 0 7に直接進む。ステップ 1 0 7において、設定されたデュ一ティ時間 T X Dを超過しているかどうかが判定される。もしも、デューティ時間 T X Dを超過していなければ、再度ステップ 1 0 5に戻る。また、もしも、デューティ時間 T X Dを超過していれば、ステップ 1 0 8に進む。ステップ 1 0 8においては、設定された周期タイマ Tを超過しているかどうかが判定される。もしも、設定された周期タイマ Tを超過していなければ、ステップ 1 0 9に進む。また、もしも、設定された周期タイマ Tを超過していれば、ステップ】 1 1に進む。

ステップ 1 0 9においては、スィツチ手段 1における充電スィツチがオフにセットされる。ステップ 1 1 0において、設定された周期タイマ Tを超過するまでステップ 1 1 0が繰り返され、設定された周期タイマ Tを超過すれば、ステツプ 1 1 1に進む。

ステップ 1 1 1においては、ラッチ手段 5 6のラッチがセットされているかどうかが判定される。判定の結果、ラッチ手段 5 6のラッチがセットされていれば、ステップ 1 1 2に移行し、そこでパルスのオンデュ一ティ比 Dがデクリメント（減少）されて、ステップ] 1 5に進む。また判定の結果、ラッチ手段 5 6のラッチがセットされていなければ、ステップ 1 1 3に移行する。

ステップ 1 1 3において、パルスのオンデュ一ティ比 Dが 1 0 0 %かどうかが判定される。もしも、 Dが 1 0 0 %であればステップ 1 1 5に進む。また、 Dが 1 0 0 %でなければステップ 1 1 4に進み、そこでパルスのオンデューティ比 Dがインクリメント（増加）されて、ステップ 1 1 5に進む。

ステップ 1 1 5において、パルスのオンデ一ティ比 Dが規定値（ここでは、 1 0 %) 未満であるかどうかが判定される。判定の結果、パルスのオンデューティ比 Dが規定値未満であれば充電を終了する。しかし、判定の結果、パルスのオンデューティ比 Dが規定値未满でなければ、ステップ 1 0 3に戻る。

以上のようにして本発明の第 1の実施の形態の充電が実行される。この時の充電の様子を図 4に示す。図 4から明らかなように、充電開始直後はパルスのオンデューティ比 Dが 1 0 0 %で推移して、実質は定電流充電が行われる。そして、 2次電池の平均電池電圧 VBattが充電制御電圧 V c以上であることが検出された直後の周期 Tからオンデューティ比 Dのデクリメン卜が始まり、オンデューティ比 Dのデクリメントによりオンデューティ比 Dが規定値（ここでは、 1 0 %) 未満になった時点で充電を終了する。

オンデュ一ティ比 Dのデクリメントが始まり、オンデュ一ティ比 Dのデクリメントによりオンデューティ比 Dが規定値（ここでは、 1 0 % ) 未満になる時点までが実質パルス充電となる。しかし、本発明の第 1の実施の形態の充電動作は、充電開始から一貫してパルス充電方式であることを認識することが重要である。そして、オンデューティ比 Dのデクリメントあるいはインクリメントを前記実施の形態では、 1 %としているが、この値は、任意に設定できることは云うまでもない。また、充電終了を判定する規定値も前記実施の形態では 1 0。/oとしている力この値も任意に設定できるものである。

また、充電時において、各電池セルの電圧は一般にそのセル容量や自己放電についてバラツキが生じてしまうので、容量の小さいセルから電圧が高くなる。したがって、パルス充電制御手段は、定期的に各電池セル毎の電圧を検出するよう電池電圧検出芊段 2を制御し、電池電圧検出手段 2が検出した各電池セル毎の電圧のうち最も高い電圧を基準にしてパルス充電制御を行うようにする。こうすることで、各電池セルベースでの過充電を確実に防止することができる。さらに、図 1および図 2では、パルス充電制御装置を電池パック 1 0の中に持たしめた例を示したが、電池パック外、例えば携帯機器の中に持たしめるようにすることもできることは云うまでもないことである。

(第 2の実施の形態）

図 5は、本発明の第 2の実施の形態の充電動作を説明するフローチヤ一卜である。本実施の形態に係わるフローチャートでは、オンデューティ比が 0 %からスタートすることを特徴とする。ステップ 2 0 1で、充電開始が指示されると、ステップ 2 0 2で、パルスのオンデューティ比 I〕が開始時点で 0 %に設定される。次いで、ステップ 2 0 3において、周期タイマ設定手段 5 3により、周期タイマとして Tが、そしてデューティタイマ設定手段 5 4により、デュ一ティ時間 T X Dがそれぞれ設定される。なお、周期 Tとしては、 5 0 m s〜2 s e c中の適当な値が選ばれるのが良い。

ステップ 2 0 4において、ラッチ手段 5 6のラッチがリセットされる。ステップ 2 0 5において、パルスのオンデューティ比 Dが開始時点のままの 0 %であるかどうかが判定される。判定の結果、パルスのオンデューティ比 Dが開始時点のままの 0 %であれば、ステップ 2 0 6でスィツチ手段 1における充電スイッチがオフのままの状態に置かれる。また判定の結果、パルスのオンデューティ比 Dが開始時点のままの 0 %でなければ、ステップ 2 0 7でスィッチ手段における充電スィッチがオンにセットされる,

ステップ 2 0 8において、 2次電池の平均電池電圧 VBaUが充電制御電圧 V c 以上であるかどうかが判定される。この判定は、電池電圧比較手段 5 5によつて各セル電圧を加算し、規定の期間内の平均値を算出した平均電池電圧 VBaUと、基準電圧発生手段 5 2で設定した充電制御電圧 V cとを電圧比較することによって実現される。もしも、 VBattが V c以上であれば、ステップ 2 0 9でラッチ手段 5 6のラッチがセットされて、ステップ 2 1 0に進み、またもしも、 VBattが V c未満であれば、ステップ 2 1 0に直接進む。

ステップ 2 1 0において、設定されたデュ一ティ時間 T X Dを超過しているかどうかが判定される。もしも、デューティ時間 T X Dを超過していなければ、再度ステップ 2 0 8に戻る。また、もしも、デューティ時間 T X Dを超過していれば、ステップ 2 1 1 に進む。ステップ 2 1 1においては、設定された周期タイマ Tを超過しているかどうかが判定される。もしも、設定された周期タイマ Tを超過していなければ、ステップ 2 1 2に進む。また、もしも、設定された周期タイマ Tを超過していれば、ステップ 2 1 4に進む。

ステップ 2 1 2においては、スィツチ手段 1における充電スィツチがオフにセッ卜され、ステップ 2 1 3に進む。ステップ 2 1 3において、設定された周期タイマ Tを超過するまでステップ 2 1 3が繰り返され、設定された周期タイマ Tを超過すれば、ステップ 2 1 4に進む。

ステップ 2 1 4においては、ラッチ手段 5 6のラッチがセットされているかどうかが判定される。判定の結果、ラッチ手段 5 6のラッチがセットされていれぱ、ステップ 2 1 5に移行し、そこでパルスのオンデューティ比 Dがデクリメント（減少）されて、ステップ 2 1 6に進み、ステップ 2 1 6において、パルスのオンデューティ比 Dが規定値（ここでは、 1 0 %) 未満であるかどうかが判定される。判定の結果、パルスのオンデューティ比 Dが規定値未満であれば充電を終了する。しかし、判定の結果、パルスのオンデューティ比 Dが規定値未満でなければ、ステップ 2 0 3に戻る。

またステップ 2 1 4における判定の結果、ラッチ手段 5 6のラッチがセットされていなければ、ステップ 2 1 7に進み、ステップ 2 1 7において、パルスのオンデューティ比 I〕が 1 0 0 %かどうかが判定される。もしも、 Dが 1 0 0 % であればステップ 2 3に接戻る。また、 Dが 1 0 0 %でなければステツプ 2 1 8に進み、そこでパルスのオンデューティ比 Dがインクリメント（増加）されて、ステップ 2 0 3に戻る。

以上のようにして本発明の第 2の実施の形態の充電が実行される。充電の様子の概略を図 6 ( a ) に示す。図 6 ( b ) は、前記第 1の実施の形態の充電の様子の概略を示し、充電開始直後は 1 0 0 %のオンデューティ比からスタ一トしている。 -方、本発明の第 2の実施の形態の充電方式は、図 6 ( a ) から明らかなように、充電開始直後はパルスのオンデュ一ティ比 Dが 0 %からスタートするので、充電完了電池を再充電するような場合には、前記第 1の実施の形態の充電方式よりも速く充電を終了することができる。

(第 3の実施の形態）

図 7は、本発明の第 3の実施の形態の概略構成を示す図であり、パルス充電制御手段のラツチ手段を排除した構成に特徴を有するものである。この図 7において、充電装置は、図 2と同様に充電電流のオン/オフを行うスィッチ手段 1 と、各電池セル毎の電圧を検出する電池電圧検出手段 2と、充電電流により A Cアダプタ 3 0が接続されたことを検出し、後記する制御手段 5 1に信号出力する電流検出手段 4と、パルス充電の全体制御を司るパルス充電制御手段 5 とから構成される。

また、パルス充電制御手段 5は制御手段 5 1の制御に基づいて充電制御電圧を基準電圧として発生する基準電圧発生手段 5 2と、規定の充電周期を規定する周期タイマ設定手段 5 3と、規定の充電周期とデューティ比との積によって決定されるデュ一ティ時間を設定するデューティタイマ設定手段 5 4と、前記電池電圧検出手段 2から得た各セル電圧をもとに電池電圧 V Bat tを算出 ·記憶し、次いで規定の期間内の V Battの平均を演算した平均電池電圧 VBattと前記基準電圧発生手段からの基準電圧とを電圧比較する電圧比較手段 5 5とから構成されており、これらの手段は、マイクロコンピュータで実現することができる。本実施の形態では、デューティ時間により設定された時間が経過した後、平均電池電圧 VBattと、基準電圧値との比較を行うことで、パルス充電制御を行う。

図 8は、第 3の実施の形態における充電動作を説明するフローチャートである。ステップ 3 0 1で、充電開始が指示されると、ステップ 3 () 2で、パルスのオンデューティ比 Dが開始時点で 1 0 0 %に設定される。次いで、ステップ 3 0 3において、周期タイマ設定手段 5 3により、周期タイマとして Tが、そしてデューティタイマ設定手段 5 4により、周期タイマとデュ一ティから定められるデューティ時間 T X Dがそれぞれ設定される。なお、周期 Tとしては、 5 0 m s〜2 s e c中の適当な値が選ばれるのが良い。

ステップ 3 0 4において、スィツチ手段 1 における充電スィツチがオンにセットされる。ステップ 3 0 5において、設定されたデューティ時間 T X Dを超過するまでステップ 3 0 5が繰り返される。

ステップ 3 0 6において、 2次電池の平均電池電圧 VBattが充電制御電圧 V c 以上であるかどうかが判定される。この判定は、電池電圧比較手段 5 5によつて各セル電圧を加算し、規定の期間内の平均値を算出した平均電池電圧

VBattと、基準電圧発生手段 5 2で設定した充電制御電圧 V cとを電圧比較することによって実現される。

もしも、 VBattが V c以上であれば、ステップ 3 0 7でパルスのオンデュ一ティ比 Dがデクリメント（減少）されて、ステップ 3 1 0に進む。またもしも、

VBattが V c未満であれば、ステップ 3 0 8に進む。

ステップ 3 0 8において、パルスのオンデューティ比 Dが 1 0 0 %かどう力が判定される。もしも、 Dが 1 0 0 %であればステップ 3 1 0に進む。また、 Dが 1 0 0 %てなければステップ 3 0 9に進み、そこでパルスのオンデュ一ティ比 Dがインクリメント（増加）されて、ステップ 3 1 0に進む。

ステップ 3 1 0において、設定された周期タイマ Tを超過しているかどうかが判定される。もしも、設定された周期タイマ Tを超過していなければ、ステッブ 3 1 1 に進む。また、もしも、設定された周期タイマ Tを超過していれば、ステップ 3 1 3に進む。

ステップ 3 1 1 においては、スィッチ手段 1 における充電スィッチがオフにセットされ、ステップ 3 1 2に進む。ステップ 3 1 2においては、周期タイマ Tを超過するまでステップ 3 1 2が繰り返され、設定された周期タイマ Tを超過すれば、ステップ 3 1 3に進む。

ステップ 3 1 3において、パルスのオンデューティ比 Dが規定値（ここでは、 1 0 %とした）未満であるかどうかが判定される。判定の結果、パルスのオンデューティ比 Dが規定値未満であれば充電を終了する. しかし、判定の結果、パルスのオンデューティ比 Dが規定値未満てなければ、ステップ 3 0 3に戻る。以上のようにして本発明の実施の形態の充電が実行される。本実施の形態における電圧検出のタイミングを図 9に示す。この図 9から明らかなように、ノルス充電制御手段は、デューティタイマ設定手段に設定したデューティ時間の超過に基づいて電圧比較手段による電圧比較を行うようにした。これにより、パルス充電制御手段内からラッチ手段を排除できる。さらに、ラッチ手段をマイク口コンピュータに構成した場合に要する使用 R AMおよび R OM領域の削減という効果がある。一方、ラッチ手段をマイクロコンピュータでなくフリツプフロップで構成した場合に対しては低コスト化の効果を奏する。

なお、オンデューティ比 Dのデクリメントあるいはィンクリメントを本実施の形態では、 l。/oとしているが、この値は、任意に設定できることは云うまでもない。また、充電終了を判定する規定値も本実施の形態では 1 0 %としているが、この値も任意に設定できるものである。

(第 4の実施の形態）

図 1 0は、第 4の実施の形態における詳細ブロック図である。本実施の形態では、第 1の実施の形態におけるパルス充電制御装置に、電池温度を検出する温度検出手段を付加した構成を有しており、パルス充電制御に温度条件に基づく制御を加えたことを特徴とするものである。この図 1 0において、パルス充電制御装置は、前記各実施の形態と同等の構成を有しており、充電電流のオンオフを行うスィツチ手段 1 と、各電池セルの電圧を検出する電池電圧検出手段 2と、充電電流の大きさを検出する電流検出手段 4と、パルス充電の全体制御を司るパルス充電制御手段 5を有し、さらに各電池セルの温度を検出して電池温度を検出する温度検出手段 6から構成される。

また、パルス充電制御手段 5は、後記する各手段に対して制御を行う制御手段 5 1 と、制御手段 5 1の制御に基づいて充電制御電圧を基準電圧として発生する基準電圧発生手段 5 2と、充電周期を規定する周期タイマ設定手段 5 3と、規定の充電周期とデュー 5 4と、前記電池電圧検出手段 2から得た各セル電圧をたし合わせて電池電圧 V Battを算出 ·記憶し、現時から過去に至る規定の期間内における電池電圧 V Bat tの平均値、すなわち平均電池電圧 VBattを演算し、得られた値と前記基準電圧発生手段 5 2の基準電圧とを電圧比較する電圧比較手段 5 5と、前記電圧比較手段の比較の結果、電池電圧が充電制御電圧以上となったことをラッチするラッチ手段 5 6とを前記実施の形態と同様に具備する。さらにパルス充電制御手段 5は、充電電流が前記電池電圧検出手段 2と前記温度検出手段 6とを基にして決められる第 1の規定の平均電流値を超過する場合に、この第 1の規定の平均電流値をその時の充電電流で除算した値で決まる最大デュ一ティ比に設定する最大デューティ比設定手段 5 7を具備するものである。これらの手段は、マイクロコンピュータで実現することができることは言うまでもない。

図 1 1は、本発明の実施の形態における充電動作を示すフローチャートである。ステップ 4 0 1で、充電開始が指示されると、ステップ 4 0 2で、開始時点のパルスのオンデューティ比 Dが 1 0 0 %に設定される。次いで、ステップ 4 0 3において、周期タイマ設定手段 5 3により、周期タイマとして Tが、そしてデューティタイマ設定手段 5 4により、デューティ時間 T X Dがそれぞれ設定される。なお、周期 Tとしては、 5 0 m s〜 2 s e cの問の適当な値が選ばれる。

ステップ 4 0 4において、スィツチ手段 1における充電スィツチがオンにセットされ、また平均電池電圧 VBatt、電池温度 T Batt および充電電流 I CHG の測定が開始される。この時、平均電池電圧 VBattは電池電圧検出手段 2において検出された各セル電圧（V l 、 V 2、 V 3 ) を電圧比較手段 5 5で加算することにより算出され、また電池温度 T Battは温度検出手段 6において、充電電流 I CHGは電流検出手段 4においてそれぞれ測定される。

ステップ 4 0 5において、設定されたデューティ時間 T X Dが超過するまでステップ 4 0 5が繰り返される。設定されたデューティ時間 T X Dを超過すると、ステップ 4 0 6に進む。ステップ 4 0 6において、電池電圧 V Batt、電池温度 T Battおよび充電電流 I CHGの測定が終了されると、ステップ 4 0 7に進む。

ステップ 4 0 7において、設定された周期タイマ Tを超過しているかどうかが判定される。もしも、設定された周期タイマ Tを超過していなければ、ステップ 4 0 8に進む。また、もしも、設定された周期タイマ Tを超過していれば、ステップ 4 1 0に進む。

ステップ 4 0 8において、スィツチ手段 1における充電スィツチがオフにセットされる。ステップ 4 0 9において、設定された周期タイマ Tを超過するまでステップ 4 0 9が繰り返され、設定された周期タイマ Tを超過すれば、ステップ 4 1 0に進む。

ステップ 4 1 0において、充電電流が電池の許容充電電流容量を超過しているかどうかが判定される。すなわち、非水系 2次電池の場合には通常充電電流は 0 . 7 C A以內に制限されており、これを超える充電電流が検出されれば故障が発生したと判定できるので、このような判定条件をステップ 4 1 0で設定している。

もしも、充電電流が電池の許容充電電流容量を超過しているならば、ステツプ 4 1 1において、パルスのオンデューティ比の最大 D max力';、 0 . 7 C A/ I CHGに設定されて電流制限が課せられる。また、もしも、充電電流が電池の許容充電電流容量を超過していなければ、ステップ 4 1 2において、パルスのオンデューティ比の最大 D maxが 1 0 0 °/₀に設定される。そして、ステップ 4 1 3において、電池温度 T Battが摂氏ゼロ度未満かどうかが判定される。ステップ 4 1 3において、電池温度 T Battが摂氏ゼロ度未満であれば、ステップ 4 1 4においてパルスのオンデューティ比の最大 D max力 0 . 2 C A / I CHGに設定され、一層の電流制限が課せられる。これは、非水系 2次電池の場合には電池温度 T Battが摂氏ゼロ度未満になると、通常の充電電流で充電されると電池が急激に劣化するからで、それを防止するための判定条件を設定しておくことが肝要である。なお、ステップ 4 1 3においては電池温度 T Bat tを下限の摂氏ゼロ度未満かどうかを判定するようになっているが、実際には電池温度 T Batt を上限の摂氏 6 5度以上かどうかをもあわせて判定するようになつている。さらにその場合には、ステップ 4 1 4において、パルスのオンデュ一ティ比の最大 D max力';、前記 0 . 2 C A 1 CHGよりもさらに厳しい値に設定されてより一層の電流制限が課せられることになる（図 1 5 (b)参照）。ステップ 4 1 5においては、平均電池電圧 VBattが充電制御電圧 V c以上であるがどうかが判定される。もしも、 VBattが V c以上であれば、ステップ 4 1 6でパルスのオンデューティ比 I〕がデクリメント（減少）されて、ステップ

4 1 8に進む。またもしも、 VBattが V c未満であれば、ステップ 4 1 7において、パルスのオンデューティ比 Dがインクリメント（増加）されて、ステツプ 4 1 8に直接進む。

ステップ 4 1 8においては、パルスのオンデューティ比 Dがパルスのオンデュ一ティ比の最大 D max以上であるかどうかか判定される。

判定の結果もしも、パルスのオンデューティ比 Dがパルスのオンデュ一ティ比の最大 D max以上であるならば、ステップ 4 1 9でパルスのオンデュ一ティ比の最大 D maxがパルスのオンデューティ比 Dとして設定されて、ステップ 4 2 0に進む。一方、判定の結果がパルスのオンデュ一ティ比 Dがパルスのオンデューティ比の最大 D max未満であるならば、直接ステップ 4 2 0に進む。ステップ 4 2 0において、パルスのオンデューティ比 Dと充電電流の積すなわち平均電流値が、 0 . 0 7 C A未満であるかどうかが判定される。平均電流値が、 0 . 0 7 C A未満であれば、充電を終了する。これは、平均電流値に着目して過充電の恐れがなくて、しかも電池劣化をおこさないで充電完了したことに相当する。また、平均電流値が、 0 . 0 7 C A未満でなければ、ステップ 4 0 3に戻る。

以上のようにして本発明の実施の形態の充電が実行される。充電の様子を図 1 2および図 1 3に示す。図 1 2は、 A Cアダプタ 3 0の定電流制御故障が発生して充電電流が電池の許容充電電流容量を超過していることを検知してデュ一ティ制御による電流制限が開始される様子を示しており、これにより許容充電電流容量を超過している最大電流のまま充電されることからくる電池および充電スィツチの破壊を防止することができる。

また、図 1 3は、充電開始中に電池温度が摂氏ゼロ度未満になったことを検知してデュ一ティ制御による電流制限が開始される様子を示しており、通常電流のまま充電されることからくる電池劣化を防止することができる。なお、充電開始中に電池温度が摂氏ゼロ度未満になったことを検知した場合に、充電制御電圧 V c を制御しても低温度充電時に発生する急激な電池劣化を防止することができる。この様子を図 1 4に示す。すなわち、電池温度が摂氏ゼロ度未満になったら、充電制御電圧 V cを 0 . 1 V ,セルほど低下させるようにする。さらに、前記説明では、もっぱら低温側について説明したが、高温側（例えば摂氏 6 5度以上）について同様のことを行うことによつても同様な効果が奏せられることはいうまでもない。

図 1 5 ( a ) 及び図 1 5 ( b ) に入力パラメ一タとしての電池電圧ならびに電池温度と許容平均電流値との関係を概略図示する。これらは、図 1 1のステップ 4 1 0、ステップ 4 1 4およびステップ 4 2 0の各判定条件の目安となるものである。そして、入力パラメータ変化による許容平均電流値の変化が図 1 5 ( a ) 及び図 1 5 ( b ) で同時に発生した場合には許容平均電流値としては低い値を選択する。

ここで、フローティング充電の場合について説明する。フローティング充電の場合、携帯機器 2 0で消費される電流 I CHG2は、携帯機器 2 0の動作状態により図 1 6のように大きく変動する。したがって、電池パック 1 0への充電電流 I CHG1は、 A Cアダプタ 3 0の出力電流を I CHG とすると、 I CHG1= I CHG 一 I CHG2なので、電流 I CHG2の変動につれて変化する。

オンデューティ比 Dが規定値（ここでは、 1 0 %) 未満になる時点を充電終了としてフローティング充電を行うと、電流 I CHG2が小さくなればなるほど過充電となり、また充電時間も延びることになる。

しかして、図 1 6において、充電開始 ϊ≥後はパルスのオンデューティ比 Dが 1 0 0 %で推移して定電流充電が行われる。そして、 2次電池の甲-均電池電圧 VBattが充電制御電圧 V cを越えるようになると、前記したようにデュ一ティ制御による電流制限が開始され、規定された平均電流値になった場合には充電を終了する。このようにすれば、電流 I CHG2の大きさに関係なく同一充電容量で充電を終了とすることができるから過充電を防止することができるとともに充電時間を短縮することができる。

(第 5の実施の形態）

次に、充電時の電圧から充電停止時の電圧を差し引いて求めた電圧と、充電電流とを参照して充電線路抵抗を求める充電線路抵抗決定手段を具備し、充電経路抵抗と充電電流にて決まる値を通常の充電制御電圧に嵩上げして充電時間の短縮化を行うパルス充電制御装置について説明する。本実施の形態に係わるパルス充電装置は、図 2に示す具体回路構成を有しており、その詳細な説明については省略する。充電線路抵抗決定手段は、パルス充電制御手段 5中の制御手段 5 1に具備されるものであり、電流検出手段 4にて検出された充電電流と、使用する非水系 2次電池の特性の応じて定まる電圧特性もしくは電池電圧検出手段 2において検出される電池電圧とを参照し、パルス充電制御手段 5が制御するスィッチ手段 1の状態、すなわち充電時もしくは充電停止時かの判断を行うことで、充電線路抵抗を検出する。

以下、この求められた充電線路抵抗をパルス充電制御方法に反映させた本実施の形態におけるパルス充電制御方法について説明する。図 1 7は、本発明の実施の形態の充電動作を説明するフ口一チヤ一卜である。ステップ 5 0 1で、充電開始が指示されると、ステップ 5 0 2で、使用する非水系 2次電池の特性に応じて決まる充電時の電圧 V 1 = 0、充電停止時の電圧 V 2 = 0および開始時点でのパルスのオンデューティ比 D = 1 0 0。/₀がそれぞれ設定される。

次いで、ステップ 5 0 3において、電流検出手段 4により検出された電流に基づいて計算で求まる充電線路抵抗と充電電流とパルスのデューティ比と安全率 ctとを掛け合わせた値で充電制御電圧 V cを補正した V c Xと、周期タイマ設定手段 5 3により、周期タイマとして Tが、そしてデューティタイマ設定手段 5 4により、デューティ時間 T X Dがそれぞれ設定される。なお、周期丁としては、 5 O m s 〜 2 s e c中の適当な値が、また安全率ひとしては 0から 1 の間、好ましくは、 0 . 3から 0 . 7の間の定数が選ばれる。

ステップ 5 0 4において、スィツチ手段 1における充電スィツチがオンにセットされる。ステップ 5 0 5において、設定されたデューティ時間 T X Dを超過するまでステップ 5 0 5が繰り返され、デュ一ティ時間 T X Dを超過するとステップ 5 0 6に進む。ステップ 5 0 6において、電圧検出手段 2により充電時の電圧 V 1が測定される。そして、ステップ 5 0 7において、平均電池電圧 VBattが補正した充電制御電圧 V c X以上であるかどうかが判定される。平均電池電圧 VBattが補正した充電制御電圧 V c X以上であれば、ステップ 5 0 8 に進み、ステップ 5 0 8において、パルスのオンデューティ比 Dがデクリメント（減少）されて、ステップ 5 1 1に進む。

平均電池電圧 VBattが補正した充電制御電圧 V c X未満であれば、ステップ 5 0 9に進む。ステップ 5 0 9において、パルスのオンデュ一ティ比 Dが 1 0 0 %かどうかが判定される。もしも、 Dが 1 0 0 %であればステップ 5 1 1に進む。また、 Dが 1 0 0 %でなければステップ 5 1 0に進み、そこでパルスのオンデューティ比 Dがインクリメント（増加）されて、ステップ 5 1 1に進む。ステップ 5 1 1において、設定された周期タイマ Tを超過しているかどうかが判定される。もしも、設定された周期タイマ Tを超過していなければ、ステップ 5 1 2に進む。また、もしも、設定された周期タイマ Tを超過していれば、ステップ 5 1 4に進む。ステップ 5 1 2においては、スィッチ手段 1における充電スィッチがオフにセットされて、ステップ 5 1 3に進み、ステップ 5 1 3 において、充電停止時の電圧 V 2が測定される。その後ステップ 5 1 4に進み、ステップ 5 1 4において、設定された周期タイマ Tを超過するまでステップ 5 1 4が繰り返され、設定された周期タイマ Tを超過すれば、ステップ 5 1 5に進む。

ステップ 5 1 5において、パルスのオンデューティ比 Dが規定値（ここでは、 1 0 % ) 未満であるかどうかが判定される。判定の結果、パルスのオンデューティ比 Dが規定値未満であれば充電を終了する。しかし、判定の結果、パルスのオンデュ一ティ比 Dが規定値未満でなければ、ステップ 5 0 3に戻る。

以上のようにして本発明の実施の形態の充電が実行される。本発明の実施の形態の充電においては、線路抵抗 R cを計算で求めている。図 1 8から明らかなように、線路抵抗は、配線抵抗や F E Tスィッチ等の回路抵抗 Rと電池の内部抵抗 r と和と考えられる。そして、線路抵抗 R cに基づく電圧降下と電池內の化学変化（分極）による電圧降下を示す特性は図 1 9に示されるとおりである。

また、この線路抵抗 R cの測定精度を勘案して安全率 αを考えておき、その安全率 αと、前記線路抵抗 R cと、パルスのデュ一ティ比 Dと、充電電流 I CHG との掛け合わせに基づいて充電制御電圧 V cを嵩上げ補正している。嵩上げ補正された充電制御電圧 V c Xと安全率 αとの関係は、図 2 0に示されるとおりであり、安全率 αが 1に近ければ近いほどより急速充電が可能になる。

本実施の形態では、線路抵抗 R cを計算で求めているので、例えば線路抵抗 R cが規定範囲から外れることがあれば電池セルまたは回路部品の故障が発生しているものとみなすことができる。そして、故障を検出したならば充電を停止し、この旨を外部に出力することにより、充電制御方式の信頼性を確保することができる。線路抵抗 R cは充電中に定期的にあるいは不定期に計測し、そして更新される。

(第 6の実施の形態）

本実施形態に係わるパルス充電制御装置は、前記各実施の形態におけるパルスのオンデュ一ティ比を変化させる充電方法に替えて、パルスの周期を変化させる点に特徴を有するものである。この周期を変化させるパルス充電方法は、規定の充電パルス周期內に平均電池電圧 VBattが充電制御電圧 V c以上となつた場合は、次の規定の充電パルス周期を増加させるようにし、また、規定の充電パルス周期内に平均電池電圧 VBattが充電制御電圧 V c未満であった場合は、次の規定の充電パルス周期を維持または減少させるようにし、次の規定の充電パルス周期が規定値より大きくなった時にパルス充電を終了させるものである。図 2 1に本実施の形態に関わるパルス充電装置の具体回路構成を示す。

図 2 1において、図 2と同様にスィッチ手段 1、電池電圧検出手段 2、電流検出手段 4及びパルス充電制御手段 5から構成される。パルス充電を司るパルス充電制御手段 5は、前記各実施の形態におけるパルス充電制御手段と同様に、充電パルス周期を増加、減少させる手段、パルス充電の終了を判定する手段を有するとともに後記する各手段を制御する制御手段 5 1 と、充電制御電圧を基準電圧として発生する基準電圧発生手段 5 2と、充電パルス周期を決定する周期タイマ一設定手段 5 3と、電池電圧検出手段 2から得た各セル電圧（V l 、 V 2、 V 3 ) を加算し、電池電圧 V Battを算出 ·記憶し、規定の期間內の平均電池電圧 VBattと、基準電圧発生手段 5 2の基準電圧とを電圧比較する電圧比較手段 5 5と、電圧比較手段 5 5の電圧比較の結果、平均電池電圧 VBattが充電制御電圧 V c以上となったことをラッチするラッチ手段 5 6とを有しており、オンデューティ比を設定するデューティタイマ設定手段に替えて、パルス電流オン時間を設定するオンタイマー設定手段 5 8から構成される。また前記各実施の形態と同様に、これらの各手段はマイク口コンピュータで実現されることは言うまでもない。

図 2 2は、本発明の実施の形態 6におけるパルス充電の動作を説明するフロ —チャートである。ステップ 6 0 1で、充電開始が指示されると、ステップ 6 0 2で開始時点に周期タイマ一設定手段 5 3に充電パルス周期の初期値 T c = T ini tが、ステップ 6 0 3でオンタイマー設定手段 5 8にパルス電流オン時間 T p = T on (一定）が設定される。これらのタイマ一設定手段に設定される初期値に関しては任意の値が設定可能である。

ステップ 6 0 4において、ラッチ手段 5 6のラッチがリセットされた後、スィツチ手段 1における充電スィツチがオンにセットされる。ステップ 6 0 5において、 2次電池の平均電池電圧 VBattが充電制御電圧 V c以上であれば、ステツプ 6 0 6でラツチ手段 5 6のラツチがセットされた後、ステップ 6 0 7に進み、また VBattが V c未満であればステップ 6 0 7に直接進む。

ステップ 6 0 7では、パルス電流オン時間 T pがオンタイマー設定手段 5 8 に設定された T onを超過しているかどうかが判定され、オン時間 T onを超過していなければ、再度ステップ 6 0 5に戻り充電を続行する。また、オン時問 T onを超過していれば、ステップ 6 0 8に進む。ステップ 6 0 8においては、スィツチ手段 1により充電スィツチがオフにセッ卜される。ステップ 6 0 9においては、ステップ 6 0 2において設定された充電パルス周期 T cの超過判定が繰り返され、設定された充電パルス周期 T _Cを超過すればステップ 6 1 0に進む。

ステップ 6 1 0においては、ラツチ手段 5 6のラッチがセットされているかどうかが判定される。判定の結果、ラッチ手段 5 6のラッチがセットされていれば、ステップ 6 11に移行し、そこで周期タイマ一設定手段 5 3の設定値 T c に規定の周期増減量 A T cが加えられて、ステップ 6 1 3に進む。また判定の結果、ラッチ手段 5 6のラッチがセットされていなければステップ 6 1 2に進み、そこで周期タイマー設定手段 5 3の設定値 T cから規定の周期増減量 Δ Τ cがひかれて、ステップ 6 1 3に進む。なおこの際、 T c ^ T onの関係は常に満たすように設定しておく必要があることはいうまでもない。

ステップ 6 1 3では、充電パルス周期が規定値 T max以上であるかが判定される。判定の結果、充電パルス周期 T cが規定値 T max以上であれば充電を終了する。しカゝし、判定の結果、充電パルス周期 T cが規定値 T max以上でなければ、ステップ 6 0 3に戻り、ステップ 6 0 3からステップ 6 1 3の動作を繰り返す。

本実施の形態 6における充電の様子を図 2 3に示す。ここで、充電開始時に T init = T onとすれば、図 2 3から明らかなように、充電開始直後は充電パルス周期 T c = T on (オンタイマ一設定時問）で推移して、実質は定電流充電が行われる。そして、 2次電池の平均電池電圧 VBat tが充電制御電圧 V c以上であることが検出された直後の充電パルス周期から周期の増加が始まり、充電パルス周期 T cが規定値 T max以上になった時点で充電を終了する。

本実施の形態における充電方法によると、実際に充電するパルス電流オン時間 T pは- 定であるが、 VBatt V cとなると充電パルス周期 T cが徐々に增加していくので相対的な充電電流は减少していく。産業上の利用可能性

以上のように、本発明のパルス充電方法は充電開始当初から終了まで一貫して、パルス充電制御を行う方法を採用しており、規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルスのオンデュ一ティ比を決定して充電を行う。このようなパルス充電方法により充電を行う第 1の実施の形態に記載されたパルス充電装置によれば、充電開始当初から一貫してパルス充'進により充電を実施するために、安価で発熱がなくかつ充電時間の短縮が可能な非水系 2次電池のパルス充電装匱を提供することができるという優れた効果が捋られる。また、各電池セル毎に電圧を測定するようにしたので、各電池セルべ一スで過充電を防止することができる。

パルスの周期 Tを短くすればするほど、またオンデューティ比の減少あるいは増加を細かくすればするほど従来から知られている充電特性に近づけることができ、パルス充電装置として優位性が保持できる。

本発明のパルス充電装置は、電池パック 1 ()に内蔵して電池電圧 V BaUをより直接的に検出するようにした構成を採ったために定電圧部（実質的なパルス充電部）の時間が短縮され、結果として充電時間の短縮が可能になり、パルス充電装置を電池パックに内蔵することを可能にする非水系 2次電池のパルス充電装匱を提供することができるという優れた効果が得られる。

第 2の実施の形態に記載されたパルス充電装置によれば、スタ一ト時のオンデューティ比を 0 %近傍に設定してスタートさせる構成とし、充電完了電池を再充電するような場合には、速く充電を終了することができる非水系 2次電池のパルス充電装置を提供することができるという優れた効果が得られる。

加えて、電池電圧 V BaUをより直接的に検出するようにした構成を採ったために定電圧部（実質的なパルス充電部）の時間が短縮され、結果として充電時間の短縮が可能になる電池パックを提供することができるという優れた効果が 4等られる。

第 3の実施の形態に記載されたパルス充電装置では、デューティタイマ設定手段に設定したデューティ時間の超過に基づいて電圧比較手段による電圧比較を行うようにしたから、パルス充電制御手段內からラッチ手段を排除でき、低コスト化することができる。第 4の実施の形態に記載されたパルス充電装置では、前記の特徴に加え、故障等に対応するため平均電流を制限するようにしているので、過大充電電流による電池劣化を防止できる効果が得られる。また、フローティング充電を行う場合に、過充電を起こすことがなく、かつ充電時間を短縮する非水系 2次電池のパルス充電制御装置を提供することができるという効果が得られる。

一方、第 5の実施の形態に記載されたパルス充電装置では、充電線路抵抗と充電電流にて決まる値を通常の充電制御電圧に嵩上げして充電時問の短縮が可能になるという特有の効果が得られる。

また、第 6の実施の形態に記載されたパルス充電装置では、第 1の実施の形態と同様の効果が得られる。

Claims

請求の範囲

1 . 充電開始から規定の充電周期内に次の規 'の充電周期でのパルスのオンデューティ比を決定して充電を行うパルス充電方法であって、

規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧以上となった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を減少させるようにし、また、規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を増加させるようにし、

次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにすることを特徴とするパルス充電方法。

2 . 充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を決定して充電を行うパルス充電装匱であって、

規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧以上となった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を減少させるようにするデューティ比減少手段と、

規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を增加させるようにするデューティ比増加手段と、

次の規定の充電周期でのパルスのオンデュ一ティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段と、

を有することを特徴とするパルス充電装置。

3 . 前記デューティ比減少手段と、前記デューティ比増加手段と、前記パルス充電終了判定手段を電池パックに內蔵させるようにしたことを特徴とする請求項 2記載のパルス充電装置。

4 . パルスのオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電装匱であって、前記パルス充電装置は、

充電電流のオン/オフを行うスィッチ手段と、

各電池セル毎の電圧を検出する電池電圧検出手段と、

パルス充電の全体制御を司るパルス充電制御手段と、を備え、更に、前記パルス充電制御手段は、

充電制御電圧を基準電圧として発生する基準電圧発生手段と、前記！;池電圧検出手段から得た各セル電圧をたし合わせた電池電圧の規定の期間内における平均電池電圧と前記基準電圧発生手段の基'準電圧とを電圧比較する電圧比較 - 段と、充電周期を規定する周期タイマ設定手段と、規定の充電周期とデューティ比との積によって決定されるデューティ時間を設定するデューティタイマ設定手段と、前記電圧比較手段における電圧比較の結果、平均電池電圧が充電制御電圧以上となったことをラツチするラッチ手段と、前記各手段に対して制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とするパルス充電装匱。

5 . 充電開始時に充電周期のパルスのオンデューティ比を最大に設定し、充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルスのオンデュ一ティ比を決定して充電を行うパルス充電装匱であって、

規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧以上となったことをラッチするラッチ手段と、

規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧以上となった場合は、前記ラツチ手段がラッチしていることを条件に次の規定の充電周期でのパルスのォンデューティ比を减少させるようにするデューティ比減少手段と、

規定の充電周期內に平均電池電圧が充電制御電圧未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を増加させるようにするデューティ比増加手段と、

次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段と、

を有することを特徴とするパルス充電装匱。

6 . 充電開始時に充電周期のパルスのオンデューティ比を最小に設定し、充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を決定して充電を行うパルス充電装置であって、

規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧以上となった場合は、前記ラッチ手段がラッチしていることを条件に次の規定の充電周期でのパルスのォンデューティ比を減少させるようにするデューティ比減少手段と、

規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧未満であつた場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を増加させるようにするデューティ比増加手段と、

次の規定の充電周期でのパルスのオンデュ一ティ比が規定値未満となつた時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段と、

を有することを特徴とするパルス充電装置。

7 . パルスのオンデューティ比が規定値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電装匱において、

充電電流のオン/オフを行うスィツチ手段と、

各電池セル毎の電圧を検出する電池電圧検出手段と、

後記する各手段に対してそれぞれ制御を行う制御手段と、前記制御手段に基づいて充電制御電圧となる基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記電池電圧検出手段から得た各セル電圧をたし合わせた電池電圧の規定の期間内における平均電池電圧と前記基準電圧発生手段の基準電圧とを電圧比較する電圧比較手段と、規定の充電周期を提示する周期タイマ設定手段と、規定の充電周期とデューティ比との積によって決定されるデューティ時間を設定するデューティタイマ設定手段とを含み、

前記パルス充電制御手段は、前記デューティタイマ設定手段に設定した前記デューティ時間の超過に基づいて前記電圧比較手段による電圧比較を行うことを特徴とするパルス充電装置。

8 . 充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を決定して充電を行うパルス充電装置であって、

各セルの電圧を検出する電圧検出手段と、

各セルの温度を検出して電池温度を検出する温度検出手段と、

充電電流が前記電圧検出手段と前記温度検出手段とから決まる第 1の規定の平均電流値を超過する場合には、前記第 1の規定の平均電流値をその時の充電電流で除算した値に最大デューティ比を設定する最大デュ一ティ比設定手段と、前記電圧検出手段から得た各セル電圧をたし合わせた電池電圧の規定の期問内における平均電池電圧と、充電制御電圧との比較を行う電圧比較手段と、規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧以上となつた場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を減少させるようにするデューティ比減少手段と、

規定の充電周期内に平均電池電圧が充電制御電圧未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を増加させるようにするデューティ比増加手段と、

次の規定の充電周期での平均電流値が前記第 1の規定の平均電流値より低い第 2の平均電流値未満となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段と、を備えることを特徴とするパルス充電装置。

9 . 充電開始から規定の充電周期内に次の規定の充電周期でのパルスのオンデュ一ティ比を決定して充電を行うパルス充電装匱において、

充電時の電圧から充電停止時の電圧を差し引いて求めた電圧と充電電流から充電線路抵抗を求める充電線路抵抗決定手段と、

前記充電線路抵抗決定手段により求められた充電線路抵抗と充電電流とパルスのオンデュ一ティ比と充電線路抵抗の測定精度で決まる（）から 1の間の定数である安全率とを掛け合わせた値を、固定の充電制御電圧に加算して充電制御電圧を補正する充電制御電圧補正手段と、

規定の充電周期内に平均電池電圧が補正した充電制御電圧以上となった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を减少させるようにするデューティ比减少手段と、

規定の充電周期內に平均電池電圧が補正した充電制御電圧未満であった場合は、次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比を増加させるようにするデューティ比増加手段と、

次の規定の充電周期でのパルスのオンデューティ比が規定値未满となった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段と、

を備えることを特徴とするパルス充電装置。

1 0 . 前記充電線路抵抗決定手段における充電線路抵抗を求める際の充電停止時の電圧は、電池内の化学変化による電圧降下が起こる直前の時間内に求めることを特徴とする請求項 9記載のパルス充電装置。

1 1 . 前記充電制御電圧補正手段で使用する安全率は、 0 . 3から 0 . 7の間の定数であることを特徴とする請求項 9記載のパルス充電装置。

1 2 . 充電開始から規定の充電パルス周期内に次の規定の充電パルス周期を決定して充電を行うパルス充電方法であって、規定の充電パルス周期内に平均電池電圧が充電制御電圧以上となった場合は、次の規定の充電パルス周期を増加させるようにし、また、規定の充電パルス周期内に平均電池電圧が充電制御電圧未満であった場合は、次の規定の充電パルス周期を維持または減少させるようにし、

次の規定の充電パルス周期が規定値より大きくなった時にパルス充電を終了させるようにすることを特徴とするパルス充電方法。

1 3 . 充電開始から規定の充電パルス周期内に次の規定の充電パルス周期を決定して充電を行うパルス充電装置であって、

規定の充電パルス周期内に平均電池電圧が充電制御電圧以上となった場合は、次の規定の充電パルス周期を増加させる充電パルス周期増加手段と、

規定の充電パルス周期内に平均電池電圧が充電制御電圧未満であった場合は、次の規定の充電パルス周期を維持または減少させる充電パルス周期減少手段と、次の規定の充電パルス周期が規定値より大きくなった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電終了判定手段と、

を有することを特徴とするパルス充電装置。

1 4 . 充電パルス周期増加手段と、充電パルス周期減少手段と、パルス充電終了判定手段とを電池パックに內蔵させるようにしたことを特徴とする請求項 1 3記載のパルス充電装匱。

1 5 . パルス充電装置は、規定の充電パルス周期内に平均電池電圧が充電制御電圧以上になった際にラツチするラッチ手段を備え、

前記ラッチ手段がラッチしていることを条件に充電パルス周期増加手段は次の規定の充電パルス周期を増加させ、前記ラツチ手段がラッチしていないことを条件に充電パルス周期減少手段は次の規定の充電パルス周期を維持または減少させることを特徴とする請求項 1 3記載のパルス充電装置。

1 6 . 充電開始から規定の充電パルス周期内に次の規定の充電パルス周期を決定して充電を行い、充電パルス周期が規定値より大きくなった時にパルス充電を終了させるようにするパルス充電装置であって、

前記パルス充電装匱は、

充電電流のオンオフを行うスィツチ手段と、

各電池セル毎の電圧を検出する電池電圧検出手段と、

パルス充電の全体制御を司るパルス充電制御手段と、を備え、

更に、前記パルス充電制御手段は、

充電制御電圧を基準電圧として発生する基準電圧発生手段と、前記電池電圧検出手段から得た各セル電圧をたし合わせた電池電圧の規定の期間内における平均電池電圧と前記基準電圧発生手段の基準電圧とを電圧比較する電圧比較手段と、充電周期を規定する周期タイマ設定手段と、パルス電流オン時間を設定するオンタイマ一設定手段と、前記電圧比蛟手段における電圧比較の結果、平均電池電圧が充電制御電圧以上となったことをラッチするラッチ手段と、前記各手段に対して制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とするパルス充電装置。