JP5502282B2 - 組電池の充電方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電池を直列に接続している組電池の充電方法に関し、とくに複数のリチウムイオン二次電池を直列に接続している組電池の充電に最適な充電方法に関する。

複数の電池を直列に接続している組電池が充電されると、各々の電池は同じ電流で充電される。このため、全ての電池の電気特性が全く同一であると、充電される各々の電池の電圧は同じ電圧となる。しかしながら、現実の組電池の充電において、各々の電池の電圧は同一にならない。全ての電池セルの電気特性を完全に一致できないからである。各々の電池の電圧差は、使用するにしたがって大きくなる。各々の電池の劣化がアンバランスになるからである。この欠点は、直列に接続している各々の電池を独立して充電する方法で解消できるが、この充電回路は極めて複雑になり、また、組電池には各々の電池の接続点を端子として外部に表出する必要があるので、現実には到底に採用されない。また、この構造の組電池も実用化されていない。このため、組電池は、正負の出力端子を充電器に接続して充電される。したがって、電池のアンバランスによって電圧差ができる。

充電するときに、特定の電池の電圧が最大設定電圧よりも高くなると、この電池が著しく劣化されると共に、組電池の安全な充電が実現できなくなる。このため、各々の電池の電圧を検出しながら組電池を充電し、いずれかの電池の電圧が最大設定電圧を超えると充電を停止する方法が提案されている。（特許文献１参照）
特開２００１−１２６７７２号公報

以上の充電方法は、各々の電池の電圧を最大設定電圧以下に制御しながら充電できる。ただ、この充電方法は、いずれかひとつの電池の電圧が最大設定電圧まで上昇すると充電を停止するので、電池にアンバランスが発生すると、組電池を十分な容量に充電できない欠点がある。それは、最大設定電圧まで電圧が上昇していない電池はさらに充電できる状態にあるにもかかわらず、充電が停止されるからである。

本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、各々の電池の電圧を最大設定電圧以下に制御しながら、組電池の充電容量を大きくできる充電方法を提供することにある。

本発明の組電池の充電方法は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
組電池の充電方法は、複数の電池を直列に接続している組電池を、各々の電池の電圧を検出しながら定電圧・定電流充電する。この充電方法は、検出したパラメータから特定される第１の設定電流にて充電を開始し、所定のサンプリング周期で各々の電池セルの電圧を検出し、いずれかの電池セル電圧があらかじめ設定している最大設定電圧を超えると、組電池を充電する充電電力を低下して定電圧・定電流充電する。充電中に、検出した電池温度から第２の設定電流を特定し、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧以下であると、低下した設定電流と、第２の設定電流とを比較し、低下した設定電流と、第２の設定電流とが等しくないとき、低い方の設定電流にて充電を継続する。
また、充電開始時の充電電流値の初期設定値について、温度と残容量、あるいは温度と電圧の２つのパラメータから決定する。

本発明の組電池の充電方法は、所定のサンプリング周期で各々の電池セルの電圧を検出し、いずれかの電池セル電圧があらかじめ設定している最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を低下して定電圧・定電流充電する。

本発明の組電池の充電方法は、いずれかの電池セル電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を特定の割合で低下させる。

本発明の組電池の充電方法は、いずれかの電池セル電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を低下させると共に、設定電流を低下させる割合を、各電池セルの電圧を加算した電圧値と、１セルあたりの最大設定電圧に直列接続したセル数を掛け合わせた電圧との差電圧から特定し、差電圧が大きいと設定電流を低下させる割合を大きくする。

本発明の組電池の充電方法は、いずれかの電池セル電圧が最大設定電圧を超えると、組
電池を充電する設定電流を低下させると共に、設定電流を低下させる割合を、最大設定電圧を超えた電池セルの内部抵抗から特定し、電池セルの内部抵抗が大きいと設定電流を低下させる割合を大きくする。

さらに、本発明の組電池の充電方法は、最大設定電圧を電池の温度で変更する。

さらに、本発明の組電池の充電方法は、設定電流を電池の温度で変更する。さらにまた、本発明の組電池の充電方法は、低下される設定電流を、多段階に設定された設定電流としている。
本発明の組電池の充電方法は、最大設定電圧を超えると低下させる設定電流値と、充電開始時の充電電流値の初期設定値とが、同じ値の中から設定される。
本発明の組電池の充電方法は、複数の電池を直列に接続している組電池を、各々の電池の電圧を検出しながら定電圧・定電流充電する組電池の充電方法であって、所定のサンプリング周期で各々の電池セルの電圧を検出し、いずれかの電池セル電圧があらかじめ設定している最大設定電圧を超えると、基準電圧と電池セル電圧とを比較する作動アンプからの出力にて、組電池を充電する充電電力を低下させる。
また、プラス側の電池セル電圧が入力される作動アンプの出力と、マイナス側の電池セル電圧が入力される作動アンプの出力とが入力されるOR回路の出力にて、組電池を充電する充電電力を低下する組電池の充電方法である。

本発明の組電池の充電方法は、各々の電池の電圧を最大設定電圧以下に制御しながら、組電池の充電容量を大きくできる特徴がある。それは、本発明の充電方法が、所定のサンプリング周期で各々の電池セルの電圧を検出し、いずれかの電池セル電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を定電圧充電する設定電圧を低下し、あるいは定電流充電する設定電流を減少して、さらに、その後に続いて組電池を定電圧・定電流充電するからである。

図４は、本発明の実施例にかかる充電方法で充電される組電池の電池セルの電圧と充電電流を示すグラフである。この図に示すように、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、このタイミング（ｔ１）において、組電池を充電する充電電力を小さく制御する。充電電力が小さく制御されるので、組電池の充電電圧は低下し、また充電電流も減少する。このため、高電圧電池セルの電圧は、充電電流の減少によって低下して最大設定電圧よりも低くなる。この状態でさらに組電池が充電されるので、高電圧電池セルが充電されて電圧を次第に上昇させる。高電圧電池セルの電圧が再び最大設定電圧を超えると、このタイミング（ｔ２）において、さらに充電電力を低下させる。この充電状態をタイミング（ｔ３、ｔ４）で繰り返して、組電池の充電電流が最小電流まで減少すると充電を終了する。この状態で充電される組電池は、常に高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えないように、正確には極めて短い時間は超えるが、その後は最大設定電圧を超えないように制御しながら、組電池を十分な容量に充電できる。とくに、本発明の充電方法は、充電を開始する最初から充電電流を小さく制限して、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えないように制御するのではない。本発明の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、充電電力を小さくするように制御するので、充電を開始する最初に大きな電流で充電しながら、高電圧電池セルの電圧を最大設定電圧よりも低くしながら、組電池を十分に充電できる。このため、本発明の充電方法は、組電池を短時間で満充電しながら、組電池の高電圧電池セルの電圧を最大設定電圧よりも低くし、かつ組電池の充電容量を大きくできる特徴が実現される。

さらに、本発明の請求項２の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する充電電圧を低下して充電電力を小さく制限し、また、本発明の請求項７の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を小さく制御して充電電力を小さくする。組電池の充電器は、ほとんど例外なくスイッチング電源が使用される。スイッチング電源は、入力される１００Ｖの交流を直流に変換し、直流電力をスイッチング素子を介してトランスの入力側に入力し、トランスの出力側を整流して直流に変換して、組電池を充電する電力を出力する。このスイッチング電源は、スイッチング素子をオンオフに切り変えるデューティーで、出力電圧と出力電流を安定化させている。出力電圧を安定化させるために、スイッチング素子をオンオフに切り変えるデューティーを制御する電圧フィードバック回路を備える。また、出力電流を安定化させるため、スイッチング素子をオンオフに切り変えるデューティーを制御する電流フィードバック回路を備える。本発明の請求項２の充電方法は、電圧フィードバック回路を制御して組電池の充電電力を簡単にコントロールできる。また、本発明の請求項７の充電方法は電流フィードバック回路を制御して組電池の充電電力を簡単にコントロールできる。

さらに、本発明の請求項３の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する充電電圧を特定の割合で低下させる。また、本発明の請求項８の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を特定の割合で低下させる。これらの充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超える毎に、組電池を充電する充電電圧を５％低下し、あるいは設定電流を２０％少なくする。この方法は、簡単な回路構成としながら、高電圧電池セルの電圧が異常に高くなるのを防止しながら、組電池を十分な容量に充電できる。

また、本発明の請求項４と請求項９の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、充電電圧を低下させる割合、あるいは設定電流を少なくする割合を、高電圧電池セルの電圧と最大設定電圧との差電圧から特定し、差電圧が大きいと充電電圧又は設定電流を小さくする割合を大きくする。この方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えた後に、組電池を充電する電圧や電流を最適値にできる。このため、高電圧電池セルの電圧が異常に高くなるのを防止しながら、短時間で組電池に十分な容量を充電できる。

さらにまた、本発明の請求項５と請求項１０の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、充電電圧又は設定電流を低下させる割合を、最大設定電圧を超えた電池セルの内部抵抗から特定し、電池セルの内部抵抗が大きいと充電電圧又は設定電流を低下させる割合を大きくする。この方法も、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えた後に、組電池を充電する電圧や電流を最適値にできるので、高電圧電池セルの電圧が異常に高くなるのを防止しながら、組電池を短時間で十分な容量に充電できる。

さらにまた、本発明の請求項６の充電方法は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する充電電圧を、各電池セルの電圧を加算した電圧値である電池電圧に低下して充電するので、充電電圧の制御を簡単にしながら、充電電圧が電池電圧より低くなるのを確実に防止して、組電池の充電を継続できる。

また、本発明の請求項１１の充電方法は、高電圧電池セルの電圧を比較する最大設定電圧を電池の温度で変更するので、電池が低温度域にあり、あるいは高温度域にある状態でも、電池を保護しながら、電池性能を低下させることなく組電池を充電できる。

さらにまた、本発明の請求項１２の充電方法は、電池を充電する設定電流を電池の温度で変更するので、電池が低温度域にあり、あるいは高温度域にある状態でも、電池を保護しながら、電池性能を低下させることなく組電池を充電できる。また、本発明の請求項１３の充電方法は、低下させる設定電流が、多段階に設定された設定電流であることより、簡便な充電方法であり、また、この方法を行う電源回路も簡単な安価なものとなる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための組電池の充電方法を例示するものであって、本発明は組電池の充電方法を以下の方法には特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１は、複数のリチウムイオン二次電池３からなる組電池１を充電する充電回路のブロック図である。この図の充電回路は、組電池１を定電圧・定電流充電する電源回路４と、この電源回路４が組電池１を充電する充電電圧と設定電流を制御する制御回路５と、この制御回路５に各々の電池３の電圧を検出して出力する電圧検出回路６と、電池３の充電電流を検出する電流検出回路７と、電池３の温度を検出して出力する温度検出回路８とを備える。

図の組電池１は、３組の電池セル２を直列に接続している。各々の電池セル２は、２個のリチウムイオン二次電池３を並列に接続している。この図に示すように、電池セル２は複数の素電池３を並列に接続することができる。ただし、電池セルをひとつの素電池で構成することもできる。さらに、図の組電池１は、３つの電池セル２を直列に接続しているが、本発明の方法で充電する組電池は、２個の電池セルを直列に接続し、あるいは４個以上の電池セルを直列に接続するものとすることもできる。

電源回路４は、スイッチング電源である。スイッチング電源は、商用電源９である交流１００Ｖを整流して得られる直流を、スイッチング素子１０でスイッチングしてトランス１１の一次側に入力する。トランス１１の二次側の交流出力が整流されて組電池１を充電する電力が出力される。このスイッチング電源は、スイッチング素子１０をオンオフに切り変えるデューティーで出力を制御する。スイッチング素子１０のオン時間を長くして出力を大きく、オン時間を短くして出力を小さくする。電源回路４は、組電池１を定電圧・定電流充電するので、出力電圧の最大値を一定に制御する電圧フィードバック回路１２と、出力電流の最大値を一定に制限する電流フィードバック回路１３をスイッチング素子１０の入力回路１４に接続している。電圧フィードバック回路１２は、入力回路１４を介してスイッチング素子１０のデューティーを制御して、出力電圧の最大値を組電池１の最高電圧に制御する。たとえば、３組の電池セル２を直列に接続している組電池１を充電する電源回路４は、出力電圧の最大値を１２．６Ｖに設定している。さらに、電流フィードバック回路１３は、入力回路１４を介してスイッチング素子１０のデューティーを制御して、出力電流の最大値を組電池１を充電する最大電流に制御する。

電圧検出回路６は、直列に接続している各々の電池セル２の電圧を検出し、検出した電圧をデジタル信号に変換して制御回路５に入力する。電流検出回路７は、組電池１の充電電流を検出し、検出した電流をデジタル信号に変換して制御回路５に入力する。さらに、温度検出回路８も電池３の表面温度を検出し、検出した温度をデジタル信号に変換して制御回路５に入力する。

制御回路５は、電池の最大設定電圧を記憶している記憶回路１５と、この記憶回路１５に記憶される最大設定電圧を電池の電圧に比較して、組電池１の充電電圧と充電電流を制御する電力低減回路１６とを備える。

図２は、記憶回路１５が記憶する最大設定電圧を示している。ここで、最大設定電圧とは、充電される電池が絶対に越えてはいけない過充電保護電圧よりも多少低く設定された電圧である。図２のデータを記憶している記憶回路１５は、充電される電池の温度帯域を、低温度域と、標準温度域と、高温度域とに区画して、各々の温度帯域における最大設定電圧を記憶している。低温度域と標準温度域の低温境界温度（Ｔ１）は１０℃である。ただし、この低温度域と標準温度域の低温境界温度（Ｔ１）は、５℃ないし１５℃とすることもできる。また、標準温度域と高温度域の高温境界温度（Ｔ２）は４５℃としている。ただし、標準温度域と高温度域の高温境界温度（Ｔ２）は、４０℃ないし６０℃とすることもできる。また、低温度域より、温度が低い領域（例えば、０℃未満）、高温度域より、温度が高い領域（例えば、６０℃を超える領域）においては、充電を停止することができる。

ここで、充電される電池が越えてはいけない過充電保護電圧は、充電される電池の温度帯域によって設定される。低温度域と高温度域における過充電保護電圧は、標準温度域における過充電保護電圧よりも低く設定され、また、低温度域における過充電保護電圧は、高温度域における過充電保護電圧よりも低く設定される。各々の温度帯域における最大設定電圧は、図２に示すように、各温度帯域で設定された過充電保護電圧よりも多少低く、たとえば２０ｍＶ〜１００ｍＶ低く設定している。すなわち、低温度域において電池を充電する第１の最大設定電圧（Ｖ１）は、標準温度域において電池を充電する第２の最大設定電圧（Ｖ２）よりも低くしている。また、高温度域において電池を充電する第３の最大設定電圧（Ｖ３）は、第２の最大設定電圧（Ｖ２）より低くしている。さらに第１の最大設定電圧（Ｖ１）は、第３の最大設定電圧（Ｖ３）よりも低くしている。ただ、第１の最大設定電圧（Ｖ１）は、第３の最大設定電圧（Ｖ３）よりも高くすることもできる。
なお、不所望に過充電保護電圧を、電池電圧が超える場合は、電池の直列に接続された充電用スイッチング素子をオフする等の保護動作を行い、充電を停止する。

第２の最大設定電圧（Ｖ２）は、リチウムイオン二次電池の種類に最適な電圧値に設定されることから、コバルト酸リチウム−炭素系のリチウムイオン二次電池にあっては、過充電保護電圧より２０ｍＶ〜１００ｍＶ低く、たとえば４．２５Ｖよりも３０ｍＶ低い４．２２Ｖとする。ただし、このタイプのリチウムイオン二次電池において、第２の最大設定電圧（Ｖ２）は、４．２Ｖ〜４．２４Ｖの範囲に設定することができる。第１の最大設定電圧（Ｖ１）は、低温度域における過充電保護電圧よりも２０ｍＶ〜１００ｍＶ低く設定され、たとえば、４．０３Ｖに設定される。第３の最大設定電圧（Ｖ３）は、高温度域における過充電保護電圧よりも２０ｍＶ〜１００ｍＶ低く設定され、たとえば、４．１３Ｖに設定される。

ただ、第１の最大設定電圧（Ｖ１）と第３の最大設定電圧（Ｖ３）は、第２の最大設定電圧（Ｖ２）に基づいて特定することもできる。たとえば、第１の最大設定電圧（Ｖ１）は、第２の最大設定電圧（Ｖ２）よりも３０ｍＶ〜３００ｍＶ低く設定することができる。また、第３の最大設定電圧（Ｖ３）を第２の最大設定電圧（Ｖ２）よりも低く、かつ第１の最大設定電圧（Ｖ１）よりも高く設定する場合、第３の最大設定電圧（Ｖ３）と第２の最大設定電圧（Ｖ２）との電圧差が、第２の最大設定電圧（Ｖ２）と第１の最大設定電圧（Ｖ１）の電圧差の３０％〜８０％となるように第３の最大設定電圧（Ｖ３）を設定することもできる。

電力低減回路１６は、温度検出回路８で検出する電池３の温度から、記憶回路１５に記憶されるデータに基づいて最大設定電圧を特定する。たとえば、電池の温度が２０℃にあると、最大設定電圧を４．２５Ｖよりも低く、たとえば４．２２Ｖに設定する。さらに、電力低減回路１６は、電圧検出回路６で検出する各々の電池セル２の電圧を最大設定電圧に比較し、電圧が最も高くなる高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、組電池１を充電する電源回路４の出力を小さく制御する。電力低減回路１６は、電圧フィードバック回路１２又は電流フィードバック回路１３を介してスイッチング素子１０をオンオフに切り変えるデューティーを制御して、出力電力を制御する。

電力低減回路１６は、高電圧電池セルが最大設定電圧を超えると、組電池１を充電する充電電圧を特定の割合で低下し、あるいは組電池１を充電する設定電流を特定の割合で低下して、充電電力を低下させる。この電力低減回路１６は、高電圧電池セル２の電圧が最大設定電圧を超えるごとに、充電電圧を、たとえば９５％に低下して、充電電力を小さくする。あるいは、この電力低減回路１６は、高電圧電池セル２の電圧が最大設定電圧を超えるごとに、設定電流を、たとえば８０％に低下して、充電電力を小さくする。ただし、この電力低減回路１６は、充電電圧や設定電流を低下する割合を、５０％ないし９９％とすることができる。

また、電力低減回路１６は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、組電池１を充電する充電電圧又は設定電流を低下させる割合を、電池セル電圧（ここでは、各電池セルの電圧を加算した電圧値）と最大設定電圧（ここでは、１セルあたりの最大設定電圧に、直列接続したセル数(本実施例では３)を掛け合わせた電圧）との差電圧から特定し、差電圧が大きいと充電電圧又は設定電流を低下させる割合を大きくすることができる。この電力低減回路１６は、たとえば、電池セル電圧と最大設定電圧との差に比例して、充電電圧や設定電流を低下させる割合を大きくすることができる。

さらに、電力低減回路１６は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、充電電圧を低下させる割合を、最大設定電圧を超えた電池セルの内部抵抗から特定し、電池セルの内部抵抗が大きいと充電電圧を低下させる割合を大きくすることができる。この電力低減回路１６は、高電圧電池セルの内部抵抗（Ｒ）を、高電圧電池セルを充電している状態での充電電圧（Ｅｃ）及び充電電流（Ｉ）と、充電を休止する開放電圧（Ｅｏ）とから、以下の式で演算し、演算された内部抵抗（Ｒ）から充電電圧又は設定電流を低下させる割合を演算する。たとえば、電力低減回路１６は、充電電圧又は設定電流を低下させる割合を内部抵抗（Ｒ）に比例して大きくする。
Ｒ＝（Ｅｃ−Ｅｏ）／Ｉ

図１の充電回路は、図３に示すフローチャートに基づいて、以下のステップで組電池１を充電する。なお、このフローチャートは、高電圧電池セルの電圧（Ｅcell）が最大設定電圧（Ｖmax）を超えると、組電池１を定電圧・定電流充電する充電電圧（Ｅｃ）を低下させる充電方法を示している。また、図４は、このフローチャートに基づいて充電される電池の電圧と電流の特性を示している。なお、図４において、実線Ａは高電圧電池セルの電圧の変化を、実線Ｂは他の電池セルの電圧の変化を、一点鎖線Ｃは組電池を定電圧・定電流充電する充電電圧（Ｅｃ）の変化（組電池１には、図４の充電電圧（Ｅｃ）を直列接続したセル数(本実施例では３)を掛け合わせた電圧を印加する）を、実線Ｄは充電される組電池の充電電流（Ｉ）の変化をそれぞれ示している。

［ｎ＝１のステップ］
温度検出回路８が電池の温度を検出する。
［ｎ＝２のステップ］
検出した電池の温度から最大設定電圧（Ｖmax）を特定する。
［ｎ＝３のステップ］
定電圧・定電流充電を開始する。
［ｎ＝４、５のステップ］
充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）よりも小さくなったかどうかを判定する。最小電流（Ｉmin）は、組電池１が満充電された状態における充電電流に設定している。したがって、組電池１の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）よりも小さくなると満充電されたと判定して、充電を終了する。
［ｎ＝６のステップ］
充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少しないと、高電圧電池セルの電圧（Ｅcell）を最大設定電圧（Ｖmax）に比較する。充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）となるか、あるいは高電圧電池セルの電圧（Ｅcell）が最大設定電圧（Ｖmax）よりも高くなるまで、ｎ＝４と６のステップをループする。
［ｎ＝７のステップ］
高電圧電池セルの電圧（Ｅcell）が最大設定電圧（Ｖmax）よりも高くなると、電源回路４が組電池１を充電する充電電圧（Ｅｃ）を、たとえば、９５％（１２．６Ｖで充電している電源回路４にあっては、約１２Ｖ）に低下して、組電池１を充電する電力を小さくし、ｎ＝３のステップに戻る。
その後、充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）以下になるまで、ｎ＝３、４、６、７のステップをループして、高電圧電池セルの電圧（Ｅcell）が最大設定電圧（Ｖmax）を超える毎に、電源回路４の出力電圧である充電電圧（Ｅｃ）を９５％に低下して、組電池１を充電する。
なお、定率で充電電圧を下げる場合、現在の電池電圧を、定率を乗じて算出した充電電圧の下限値とする。充電電圧と電池電圧が逆転すると、充電ができなくなるからである。したがって、定率を乗じて算出した充電電圧が電池電圧より小さくなると、充電電圧を電池電圧に設定する。ここで、電池電圧とは、上述の電池セル電圧と同様に、各電池セルの電圧を加算した電圧値である。
また、ここで、上述に代わって、高電圧電池セルの電圧（Ｅcell）が最大設定電圧（Ｖmax）を超える毎に、充電電圧（Ｅｃ）を低下するとき、充電電圧（Ｅｃ）を、各電池セルの電圧を加算した電圧値である電池電圧とすることもできる。

さらに、図５に示すフローチャートは、高電圧電池セルの電圧（Ｅcell）が最大設定電圧（Ｖmax）を超えると、組電池１を定電圧・定電流充電する設定電流（Ｉｃ）を低下させる充電方法を示している。図６は、このフローチャートに基づいて充電される電池の電圧と電流の特性を示している。なお、図６において、実線Ａは高電圧電池セルの電圧の変化を、実線Ｂは他の電池セルの電圧の変化を、実線Ｄは充電される組電池の充電電流（Ｉ）の変化を、一点鎖線Ｅは組電池を定電圧・定電流充電する設定電流（Ｉｃ）の変化を、それぞれ示している。

［ｎ＝１のステップ］
温度検出回路８が電池の温度を検出する。
［ｎ＝２のステップ］
検出した電池の温度から最大設定電圧（Ｖmax）を特定する。
［ｎ＝３のステップ］
定電圧・定電流充電を開始する。
［ｎ＝４、５のステップ］
充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）よりも小さくなったかどうかを判定する。最小電流（Ｉmin）は、組電池１が満充電された状態における充電電流に設定している。したがって、組電池１の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）よりも小さくなると満充電されたと判定して、充電を終了する。、
［ｎ＝６のステップ］
充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少しないと、高電圧電池セルの電圧（Ｅcell）を最大設定電圧（Ｖmax）に比較する。充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）となるか、あるいは高電圧電池セルの電圧（Ｅcell）が最大設定電圧（Ｖmax）よりも高くなるまで、ｎ＝４と６のステップをループする。
［ｎ＝７のステップ］
高電圧電池セルの電圧（Ｅcell）が最大設定電圧（Ｖmax）よりも高くなると、電源回路４が組電池１を充電する設定電流（Ｉｃ）を、たとえば、８０％に低下して、組電池１を充電する電力を小さくし、ｎ＝３のステップに戻る。
その後、充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）以下になるまで、ｎ＝３、４、６、７のステップをループして、高電圧電池セルの電圧（Ｅcell）が最大設定電圧（Ｖmax）を超える毎に、電源回路４の設定電流（Ｉｃ）を８０％に低下して、組電池１を充電する。
なお、定率を乗じて算出した充電電流値が満充電検出電流設定値より小さくなった場合は、満充電を誤検出することになるので、算出する充電電流の下限は、満充電検出電流設定値までとする。

さらに、本発明の充電方法は、電池温度を検出し、検出された電池温度から、組電池を充電する設定電流を特定することもできる。このことを実現する充電回路を図７に示す。この図は、複数のリチウムイオン二次電池３からなる組電池１を備えるパック電池１００を、パソコン等の電子機器２００に接続して充電する状態を示している。
なお、図７において、前述の図１に示す実施例と同じ構成要素については、同符号を付してその詳細な説明を省略する。

図の電子機器２００は、組電池１を定電圧・定電流充電する電源回路２４を備えている。この電子機器２００は、商用電源９である交流１００Ｖ〜２４０ＶをＡＣアダプタ２０で直流１６Ｖ〜２０Ｖに整流して電源回路２４に入力している。電源回路２４はスイッチング電源で、スイッチング素子１０をオンオフに切り換えるデューティーで出力を制御している。パック電池１００は、電源回路２４が組電池１を充電する充電電圧と設定電流を制御する制御回路２５を備えており、温度検出回路８で電池３の温度を検出すると共に、検出された電池温度から組電池１を充電する設定電流を特定して、電子機器２００側に出力している。制御回路２５は、電池温度から設定電流を特定するデータを記憶している記憶回路３５と、この記憶回路３５に記憶されるデータと温度検出回路８で検出される電池温度から設定電流を特定して、電源回路２４に出力する電力低減回路３６を備えている。

記憶回路３５が記憶するデータの一例を図８に示す。記憶回路３５は、この図に示すように、充電される電池の温度帯域を、低温度域と、標準温度域と、高温度域とに区画して、各々の温度帯域における設定電流を記憶している。低温度域と標準温度域の低温境界温度（Ｔ１）は１０℃である。ただし、この低温度域と標準温度域の低温境界温度（Ｔ１）は、５℃ないし１５℃とすることもできる。また、標準温度域と高温度域の高温境界温度（Ｔ２）は４５℃としている。ただし、標準温度域と高温度域の高温境界温度（Ｔ２）は、４０℃ないし６０℃とすることもできる。また、低温度域より温度が低い領域（例えば、０℃未満）、高温度域より温度が高い領域（例えば、６０℃を超える領域）においては、充電を停止することができる。

電池を充電する設定電流は、電池の温度帯域によって設定される。低温度域と高温度域における設定電流は、標準温度域における設定電流よりも低く設定され、また、低温度域における設定電流は、高温度域における設定電流よりも低く設定される。すなわち、低温度域において電池を充電する低温域設定電流（Ｉ１）は、標準温度域において電池を充電する標準設定電流（Ｉ２）よりも低くしている。また、高温度域において電池を充電する高温域設定電流（Ｉ３）は、標準設定電流（Ｉ２）より低くしている。さらに低温域設定電流（Ｉ１）は、高温域設定電流（Ｉ３）よりも低くしている。ただ、低温域設定電流（Ｉ１）は、高温域設定電流（Ｉ３）よりも高くすることもできる。
図８は、標準温度域における設定電流を０．７Ｃ（約０．５Ｃ以上１．２Ｃ以下の範囲で設定できる。）、低温度域における設定電流を０．１Ｃ（満充電時に低下する電流の満充電検出電流値よりも大きく設定する。）、高温度域における設定電流を０．３５Ｃ（上記標準温度域における設定電流の半分程度に設定される。）に設定している。

なお、各温度域において、充電開始時の充電電流値の初期設定値について、温度と残容量、あるいは温度と電圧の２つのパラメータから決定することもできる。例えば、以下の表１と表２に示すように、検出された最低の電池電圧（電池容量に対応した電池電圧）、または、周知技術を利用してパック電池内のマイコンで演算された残容量（ＲＳＯＣ電池容量）より、各温度域での設定電流を変更することもできる。
ここで、例えば、表１におけるＡ［Ｖ］は３．５Ｖ、Ｂ［Ｖ］は４．０Ｖとすることができる。また、例えば、表２におけるＣ［％］は４０％、Ｄ［％］は８０％とすることができる。

このような設定電流を採用するのは、主に以下の理由からである。電池容量が大きいとき、電池温度が低いと、大電流により電池電圧が上昇して、図２にて説明した最大設定電圧、過充電保護電圧を超えることを防止するためである。

電力低減回路３６は、記憶回路３５に記憶されるデータと電池温度から、組電池１を充電する設定電流を特定する。電力低減回路３６は、検出される電池の温度帯域によって、設定電流を、低温域設定電流（Ｉ１）と標準設定電流（Ｉ２）と高温域設定電流（Ｉ３）のいずれかに特定する。電力低減回路３６は、設定電流を特定する信号を電源回路２４の電流フィードバック回路３３に出力する。

電源回路２４は、制御回路２５から入力される信号を検出して、出力電流の最大値を制御する。電源回路２４の電流フィードバック回路３３は、出力電流の最大値として、低温域設定電流（Ｉ１）と標準設定電流（Ｉ２）と高温域設定電流（Ｉ３）とからなる３段階の設定電流に切り換えできる構造としている。つまり、あらかじめ、多段階に設定された設定電流に切り換えることができる電源回路２４である。このように多段階に設定された設定電流に切り換えることができる電源回路２４は、比較的構造が簡単で安価であり、これを利用する充電方法も簡便なものとなる。この電源回路２４は、電力低減回路３６から電流フィードバック回路３３に、設定電流を低温域設定電流（Ｉ１）と標準設定電流（Ｉ２）と高温域設定電流（Ｉ３）のいずれかに特定する信号が入力されると、電流フィードバック回路３３が駆動回路３４を介してスイッチング素子１０のデューティーを制御して、出力電流の最大値を、組電池１を充電する設定電流に制御する。すなわち、この電源回路２４は、電流フィードバック回路３３が、出力電流の最大値を、低温域設定電流（Ｉ１）と標準設定電流（Ｉ２）と高温域設定電流（Ｉ３）とのいずれかに切り換えて組電池を充電する。

以上の制御回路２５は、充電開始時の電池温度を検出し、この検出された電池温度から、組電池１を充電する設定電流を特定して電源回路２４に出力する。電源回路２４は、制御回路２５から入力される信号を検出して、出力電流の最大値を特定された設定電流に制御しながら組電池を充電する。さらに、制御回路２５は、組電池１の充電中においても、電池温度を検出し、検出された電池温度から設定電流を特定して電源回路２４に出力する。電源回路２４は、制御回路２５から入力される信号を検出して、出力電流の最大値を特定された設定電流に制御する。ただし、充電開始時において電池温度から特定される設定電流と、充電中において電池温度から特定される設定電流が異なる場合は、低い方の設定電流を選択して充電を継続する。たとえば、充電開始時において、電池温度が標準温度域にあった電池は、設定電流を標準設定電流（Ｉ２）として充電を開始する。その後、充電が進むにつれて、電池温度が高温度域まで上昇すると、設定電流を高温域設定電流（Ｉ３）に切り換えて充電を継続する。高温域設定電流（Ｉ３）を標準設定電流（Ｉ２）よりも低く設定しているからである。また、充電開始時において、電池温度が低温度域にあった電池は、設定電流を低温域設定電流（Ｉ１）として充電を開始するが、その後、充電が進むにつれて、電池温度が標準温度域まで上昇しても、設定電流を標準設定電流（Ｉ３）に切り換えることなく充電を継続する。低温域設定電流（Ｉ１）を標準設定電流（Ｉ２）よりも低く設定しているからである。このように、電池を充電する設定電流を、充電開始時の電池温度から特定される設定電流と、充電中の電池温度から特定される設定電流のうち、低い方の設定電流を優先する方法は、電池が危険な状態となるのを確実に防止しながら、安全に充電できる。

さらに、制御回路２５は、電力低減回路３６が、記憶回路３５に記憶される最大設定電圧を電池の電圧に比較して、組電池１の充電電流を制御する。電力低減回路３６は、高電圧電池セルが最大設定電圧を超えると、組電池１を充電する設定電流を下げて、充電電力を低下させる。この電力低減回路３６は、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えると、出力電流の最大値である設定電流を１ランク低い電流値に下げる信号を電源回路２４の電流フィードバック回路３３に出力する。たとえば、現在の設定電流（Ｉｃ）が標準設定電流（Ｉ２）のときは、設定電流（Ｉｃ）を高温域設定電流（Ｉ３）に下げ、現在の設定電流（Ｉｃ）が高温域設定電流（Ｉ３）のときは、設定電流（Ｉｃ）を低温域設定電流（Ｉ１）に下げる。すなわち、電源回路２４は、制御回路２５に制御されて、充電する設定電流を下げながら組電池１の充電を継続する。
つまり、高電圧電池セルが最大設定電圧を超えると、組電池１を充電する設定電流を下げ、この低下した設定電流を、あらかじめ電池の温度で変更、設定された設定電流としている。換言するなら、このような設定電流は、多段階に設定された設定電流としている。
上記の設定電流では、３段階の設定電流（Ｉ２）、（Ｉ３）、（Ｉ１）としているが、３段階を超える多段階の設定電流として、高電圧電池セルの電圧が、そのときの電池温度における最大設定電圧を超えると、出力電流の最大値である設定電流を１ランク低い電流値に下げることもできる。

さらに、制御回路２５は、組電池１の充電を継続する状態において、組電池１の充電中に検出される電池温度の温度帯域から特定される設定電流と、高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧を超えて下げられた設定電流のうち、低い方の設定電流を優先して、この設定電流で組電池の充電を継続する。

図７の充電回路は、図９に示すフローチャートに基づいて、以下のステップで組電池１を充電する。このフローチャートに示すように、充電回路は、高電圧電池セルの電圧（Ｅcell）が最大設定電圧（Ｖmax）を超えると、組電池１を定電圧・定電流充電する設定電流（Ｉｃ）を低下させて充電する。図１０は、このフローチャートに基づいて充電される電池の電圧と電流の特性を示している。なお、図１０において、実線Ａは高電圧電池セルの電圧の変化を、実線Ｂは他の電池セルの電圧の変化を、実線Ｄは充電される組電池の充電電流（Ｉ）の変化を、一点鎖線Ｅは組電池を定電圧・定電流充電する設定電流（Ｉｃ）の変化を、それぞれ示している。

［ｎ＝１のステップ］
温度検出回路８が電池の温度を検出する。
［ｎ＝２のステップ］
制御回路２５が、検出した電池温度から最大設定電圧（Ｖmax）を特定する。
［ｎ＝３のステップ］
制御回路２５が、検出した電池温度から、電池を充電する設定電流（Ｉｃ）を特定して、電源回路２４に出力する。制御回路２５は、記憶回路に記憶されるデータに基づいて、電池温度から設定電流（Ｉｃ）を特定する。設定電流（Ｉｃ）は、図８に示すように、検出される電池の温度帯域によって、低温域設定電流（Ｉ１）と標準設定電流（Ｉ２）と高温域設定電流（Ｉ３）のいずれかに特定される。
［ｎ＝４のステップ］
組電池１の充電を開始する。電源回路２４は、出力電流の最大値を、ｎ＝３のステップで特定された設定電流（Ｉｃ）に制御しながら、組電池１を定電圧・定電流充電する。
［ｎ＝５、６のステップ］
充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）以下になったかどうかを判定する。最小電流（Ｉmin）は、組電池１が満充電された状態における充電電流に設定している。したがって、組電池１の充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）以下になると満充電されたと判定して、充電を終了する。
［ｎ＝７のステップ］
充電電流（Ｉ）が最小電流（Ｉmin）まで減少していないと、制御回路２５は、このステップにおいて、高電圧電池セルの電圧（Ｅcell）を最大設定電圧（Ｖmax）に比較する。
［ｎ＝８のステップ］
高電圧電池セルの電圧（Ｅcell）が最大設定電圧（Ｖmax）以下であると、このステップで、温度検出回路８が電池の温度を検出し、検出した電池温度から設定電流（Ｉｃ）を特定する。
［ｎ＝９のステップ］
制御回路２５は、現在の設定電流（Ｉｃ）と、ｎ＝８のステップで特定した設定電流（Ｉｃ）とから、最新の設定電流（Ｉｃ）を特定する。たとえば、現在の設定電流がｎ＝３のステップで特定した設定電流（Ｉｃ）である場合は、ｎ＝８のステップで特定した設定電流（Ｉｃ）と、ｎ＝３のステップで特定した設定電流（Ｉｃ）から最新の設定電流（Ｉｃ）を特定する。制御回路２５は、現在の設定電流（Ｉｃ）と、ｎ＝８のステップで特定した設定電流（Ｉｃ）とが等しい時には、この設定電流を最新の設定電流（Ｉｃ）として、電源回路２４に出力する。さらに、制御回路２５は、現在の設定電流と、ｎ＝８のステップで特定した設定電流とが異なる時には、低い方の値を最新の設定電流（Ｉｃ）として、電源回路２４に出力する。
［ｎ＝１０のステップ］
電源回路２４は、出力電流の最大値を、前のステップで特定された最新の設定電流（Ｉｃ）に制御しながら、組電池１の充電を継続する。その後、ｎ＝５のステップに戻る。
［ｎ＝１１のステップ］
高電圧電池セルの電圧（Ｅcell）が最大設定電圧（Ｖmax）よりも高くなると、このステップで、現在の設定電流（Ｉｃ）が、最も低い設定電流である低温域設定電流（Ｉ１）まで下げられているかどうかを判定する。現在の設定電流（Ｉｃ）が低温域設定電流（Ｉ１）と等しいとき、設定電流（Ｉｃ）をこれ以上、下げることができないので、ｎ＝６のステップに進んで充電を終了する。
［ｎ＝１２のステップ］
現在の設定電流（Ｉｃ）が低温域設定電流（Ｉ１）と等しくないとき、現在の設定電流（Ｉｃ）が低温域設定電流（Ｉ１）よりも大きいと判定して、設定電流（Ｉｃ）を１ランク低い電流値に下げる。すなわち、現在の設定電流（Ｉｃ）が標準設定電流（Ｉ２）のときは、設定電流（Ｉｃ）を高温域設定電流（Ｉ３）に下げ、現在の設定電流（Ｉｃ）が高温域設定電流（Ｉ３）のときは、設定電流（Ｉｃ）を低温域設定電流（Ｉ１）に下げる。制御回路２５は、１ランク下げた設定電流を最新の設定電流（Ｉｃ）として、電源回路２４に出力する。その後、ｎ＝１０のステップに進み、組電池１の充電を継続する

以上の実施例は、電池の電圧を検出し、電池の電圧が最大設定電圧まで上昇して電流を減少させるが、電流の設定値を、標準温度域と、低温度域と、高温度域の設定電流としている。このパック電池は、電池の温度で電流をコントロールするために変化させる電流値と、電池の電圧が上昇して変化させる電流値とを同じ設定値に切り換えるので、回路構成を簡単にできる。また、電池を充電する設定電流を、電池の温度帯域によって低温度域と標準温度域と高温度域の３段階に切り換えできる構造としている。ただ、本発明の充電方法は、電池温度によって特定する設定電流を２段階とすることも、４段階以上とすることもできる。

さらに、パック電池は、電池の電圧や電流をデジタル信号に変換することなく、図１１の回路図に示すように、差動アンプでもって、電池の電圧や電流を検出する検出信号を基準電圧に比較して、電流や電圧をコントロールすることができる。図１１のパック電池は、充電している電池５３の電圧を検出して過充電を防止するために、最大電圧検出回路６０と設定電圧検出回路７０と、最大電圧検出回路６０と設定電圧検出回路７０に基準電圧を出力する基準電圧回路８１、８２とを備える。

図のパック電池は、２つの素電池５３を直列に接続して組電池５１としているので、プラス側の素電池５３とマイナス側の素電池５３の電圧を検出するために、最大電圧検出回路６０は、２組の差動アンプ６１を備える。マイナス側の差動アンプ６１Ｂは、マイナス側の入力端子に基準電圧回路８２から基準電圧を入力して、プラス側の入力端子をマイナス側の素電池５３に抵抗分圧回路６２を介して接続している。このマイナス側の差動アンプ６１Ｂは、マイナス側の素電池５３の電圧が最大電圧を超えると最大電圧信号を出力する。プラス側の差動アンプ６１Ａは、プラス側の入力端子に基準電圧回路８１から基準電圧を入力して、マイナス側の入力端子をプラス側の素電池５３に抵抗分圧回路６２を介して接続している。このプラス側の差動アンプ６１Ａは、プラス側の素電池５３の電圧が最大電圧を超えると最大電圧信号を出力する。これらの差動アンプ６１は、たとえば、素電池５３をリチウムイオン二次電池とするパック電池にあっては、プラス側とマイナス側の素電池５３が４．２５Ｖを超えると最大電圧信号を出力するように、抵抗分圧回路６２と基準電圧が設定される。

プラス側の差動アンプ６１Ａとマイナス側の差動アンプ６１Ｂの出力は、ＯＲ回路６３に入力される。ＯＲ回路６３は、いずれかの素電池５３が最大電圧（リチウムイオン二次電池にあっては４．２５Ｖ）を超えると最大電圧信号を出力して、この信号を充電器（図示せず）に出力して充電を停止させる。さらには、この信号でもって、上述のように、充電電圧や充電電流を減少させることができる。

設定電圧検出回路７０は、電池５３の過充電を検出する充電制御用の設定電圧検出回路７０Ａと、過放電を検出する放電制御用の設定電圧検出回路７０Ｂを備える。充電制御用の設定電圧検出回路７０Ａは、プラス側の素電池５３とマイナス側の素電池５３の設定電圧を検出するために、２組の差動アンプ７１を備える。マイナス側の差動アンプ７１Ｂはマイナス側の入力端子に基準電圧回路８２から基準電圧を入力して、プラス側の入力端子をマイナス側の素電池５３に分圧比変更回路７２を介して接続している。このマイナス側の差動アンプ７１Ｂは、マイナス側の素電池５３の電圧が設定電圧を超えると電圧信号を出力する。プラス側の差動アンプ７１Ａはプラス側の入力端子に基準電圧回路８１から基準電圧を入力して、マイナス側の入力端子をプラス側の素電池５３に分圧比変更回路７２を介して接続している。このプラス側の差動アンプ７１Ａは、プラス側の素電池５３の電圧が設定電圧を超えると電圧信号を出力する。

分圧比変更回路７２は、素電池５３の電圧を分圧する比率を変更して差動アンプ７１に入力する。したがって、充電を制御する差動アンプ７１は、第１の設定電圧と、第１の設定電圧よりも低い電圧に設定している第２の設定電圧を検出して電圧信号を出力できる。第１の設定電圧は、たとえば、標準温度域における最大設定電圧（図２において４．２２Ｖ）とし、第２の設定電圧は、高温度域又は低温度域における最大設定電圧（図２において４．０３Ｖまたは４．１３Ｖ）とすることができる。

図１１の分圧比変更回路７２は、分圧抵抗７４の一部をスイッチング素子７５で短絡して、分圧比を変更する。図の分圧比変更回路７２は、３つの抵抗器７４Ａの直列回路からなり、ひとつの抵抗器７４Ａにスイッチング素子７５を並列に接続している。スイッチング素子７５がひとつの抵抗器７４Ａの両端を短絡して分圧比を調整している。図の分圧比変更回路７２は、スイッチング素子７５をオフにする状態で分圧比が小さく、スイッチング素子７５をオンに切り換えて分圧比が大きくする。すなわち、スイッチング素子７５をオンオフに切り換えて、差動アンプ７１に入力する素電池５３の電圧の分圧比を変更できる。分圧比変更回路７２は、たとえば、スイッチング素子７５をオンとする状態で、差動アンプ７１が第１の設定電圧で電圧信号を出力し、スイッチング素子７５をオフとする状態で、差動アンプ７１が第２の設定電圧で電圧信号を出力するように、抵抗器７４Ａの電気抵抗を設定する。

充電制御用の設定電圧検出回路７０Ａは、入力側に分圧比変更回路７２を設定しているので第１の設定電圧と第２の設定電圧を検出して電圧信号を出力する。ここで、分圧比変更回路７２により、第１又は第２の設定電圧に設定される。充電制御用の設定電圧検出回路７０Ａは、スイッチング素子７５をオフとして、低い第２の設定電圧を検出して出力を”Ｈｉｇｈ”とした後、スイッチング素子７５をオンに切り換えて、高い第１の設定電圧を検出する。

電池５３の過充電を検出する充電制御用の設定電圧検出回路７０Ａは、電池５３のマイナス側に接続しているマイナス側の差動アンプ７１Ｂと、電池５３のプラス側に接続しているプラス側の差動アンプ７１Ａを備える。マイナス側の差動アンプ７１Ｂは、マイナス側の入力端子に基準電圧回路８２から基準電圧を入力して、プラス側の入力端子をマイナス側の素電池５３に分圧比変更回路７２を介して接続している。

マイナス側の差動アンプ７１Ｂは、マイナス側の素電池５３の電圧が設定電圧を超えると、このことを示す第２の出力信号を出力する。この第２の出力信号は、電池５３の電圧が設定電圧を超えたことを示す信号であるから、組電池５１と直列に設けられる充電用スイッチング素子（図示せず）をこの信号でもってオフとし、また、充電電圧や充電電流を減少させることもできる。第２の設定電圧は、たとえば、高温度域や低温度域における最大設定電圧（図２において４．０３Ｖまたは４．１３Ｖ）に設定されるので、電池５３の温度が高温度域や低温度域の場合は、この信号で充電が停止される。第２の出力信号は、スイッチング素子７５をオンに切り換えて分圧比変更回路７２の分圧比を大きくして、差動アンプ７１の入力電圧を低下させる。したがって、差動アンプ７１は、第２の出力信号を出力しない状態となる。標準温度域にある電池は、第２の出力信号で充電が停止されず、さらに充電して電圧が上昇する。電池５３の電圧が第１の設定電圧を超えると、第１の設定電圧を超えた信号として差動アンプ７１は第１の出力信号を出力する。第１の出力信号は、たとえば標準温度域の最大設定電圧（図２において４．２２Ｖ）に設定しているので、この信号で標準温度域で充電している電池５３の充電が停止される。

プラス側の差動アンプ７１Ａは、プラス側の入力端子に基準電圧回路８２から基準電圧を入力して、マイナス側の入力端子をプラス側の素電池５３に分圧比変更回路７２を介して接続している。このプラス側の差動アンプ７１Ａは、マイナス側の差動アンプ７１Ｂと同じように、プラス側の素電池５３の電圧が第２の設定電圧を超えると第２の出力信号を出力し、第１の設定電圧を超えると第１の出力信号を出力して電池５３の充電を制御する。

プラス側の差動アンプ７１Ａとマイナス側の差動アンプ７１Ｂの出力はＯＲ回路７３に入力される。ＯＲ回路７３は、いずれかの素電池５３が第１の設定電圧を超え、さらに、第２の設定電圧を超えると、第１又は第２の設定電圧を超えたことを示す信号を出力して、電池５３の充電を制御する。複数の素電池５３を直列に接続しているパック電池は、いずれかの電池５３の電圧が最大設定電圧を超えると充電を停止するので、いずれかの電池５３の電圧が第１又は第２の設定電圧を超えると充電を停止する。つまり、組電池５１と直列に設けられる充電用スイッチング素子（図示せず）をこの信号でもってオフとし、充電を停止する。

電池５３の過放電を検出する放電制御用の設定電圧検出回路７０Ｂは、電池５３のマイナス側に接続しているマイナス側の差動アンプ７６Ｂと、電池５３のプラス側に接続しているプラス側の差動アンプ７６Ａを備える。マイナス側の差動アンプ７６Ｂは、プラス側の入力端子に基準電圧回路８２から基準電圧を入力して、マイナス側の入力端子をマイナス側の素電池５３に分圧比変更回路７７を介して接続している。プラス側の差動アンプ７６Ａは、マイナス側の入力端子に基準電圧回路８１から基準電圧を入力して、プラス側の入力端子をプラス側の素電池５３に分圧比変更回路７７を介して接続している。

過放電を制御する放電制御用の設定電圧検出回路７０Ｂも、分圧比変更回路７７を介して素電池５３の電圧を差動アンプ７６に入力している。したがって、この放電制御用の設定電圧検出回路７０Ｂも、２つの設定電圧で電池５３の放電を制御できる。また、マイナス側の電池５３の電圧を検出するマイナス側の差動アンプ７６Ｂと、プラス側の電池の電圧を検出するプラス側の差動アンプ７６Ａを備えるので、マイナス側とプラス側のいずれかの電池５３の電圧を設定電圧に比較し、いずれかの電池５３の電圧が設定電圧よりも低くなることを検出して、放電を制御できる。つまり、組電池５１と直列に設けられる放電用スイッチング素子（図示せず）をこの信号でもってオフとし、放電を停止する。

さらに、図１２の回路図に示すパック電池３００は、正負の出力端子９７と通信端子９８を有する。このパック電池は、通信端子９８から電池９３の温度に対応する電圧信号で出力する。このパック電池は、各々の電池９３の電圧を検出する電圧検出回路９４と、電池９３の温度を検出する温度センサ９５と、この温度センサ９５と電圧検出回路９４から入力される信号を演算して、電池９３の温度に対応する電圧信号を出力する演算回路９６を備える。演算回路９６は、温度センサ９５から入力される温度信号で電池９３の温度を検出して、図１３に示すように、電池９３の温度が、低温以下温度域と、低温度域と、標準温度域と、高温度域と、高温以上温度域のいずれの温度帯域にあるかを判定する。図１３は、上述の図２と同様の内容を示すものであり、最大設定電圧の電圧値が、適宜に変更されている。また、図１３の縦軸は、最大設定電圧を示すと共に、各温度帯域における通信端子９８からの出力電圧も示している。

さらに、演算回路９６は、充電される電池９３の温度が低温度域にある状態にあっては、電池９３の電圧が第１の最大設定電圧（Ｖ１）（図１３にあっては４．０３Ｖ）よりも高いかどうかを判定し、電池９３の温度が第１の最大設定電圧（Ｖ１）よりも高いと、低温度域に相当する電圧信号（図１３にあっては３Ｖ）を通信端子９８から出力する。また演算回路９６は、電池９３の温度が標準温度域にある状態にあっては、電池９３の電圧が第２の最大設定電圧（Ｖ２）（図１３にあっては４．２２Ｖ）よりも高いかどうかを判定し、電池９３の電圧が第２の最大設定電圧（Ｖ２）よりも高いと、標準温度域に相当する電圧信号（図１３にあっては５Ｖ）を通信端子９８から出力する。さらにまた、演算回路９６は、電池９３の温度が高温度域にある状態にあっては、電池９３の電圧が第３の最大設定電圧（Ｖ３）（図１３にあっては４．１３Ｖ）よりも高いかどうかを判定し、電池９３の温度が第３の最大設定電圧（Ｖ３）よりも高いと、高温度域に相当する電圧信号（図１３にあっては４Ｖ）を通信端子９８から出力する。さらにまた、演算回路９６は、電池９３の温度が低温以下温度域にある状態にあっては、低温以下温度域に相当する電圧信号（図１３では１Ｖ）を通信端子９８から出力し、電池９３の温度が高温以上温度域にある状態にあっては、高温以上温度域に相当する電圧信号（図１３では２Ｖ）を通信端子９８から出力する。

パック電池３００が接続される電子機器４００は、ひとつの通信端子９８から入力される電圧信号でもって、各々の電池９３の電圧が設定電圧が超えたかどうかに加えて、電池９３の温度が、低温以下温度域と低温度域と標準温度域と高温度域と高温以上温度域のどの温度帯域にあるかを検出できる。そして、電池９３において、いずれかの高電圧電池セルが最大設定電圧を超えると、電池の充電を停止したり、充電電力を低下させ、充電電圧を下げたり、充電する設定電流を下げることができる。

本発明の一実施例にかかる組電池の充電方法に使用する充電回路の一例を示すブロック図である。 電池温度に対する最大設定電圧を示すグラフである。 本発明の一実施例にかかる組電池の充電方法を示すフローチャートである。 図３に示す工程で充電される電池の電圧と電流の特性を示すグラフである。 本発明の他の実施例にかかる組電池の充電方法を示すフローチャートである。 図５に示す工程で充電される電池の電圧と電流の特性を示すグラフである。 本発明の他の実施例にかかる組電池の充電方法に使用する充電回路の一例を示すブロック図である。 電池温度に対する設定電流を示すグラフである。 本発明の他の実施例にかかる組電池の充電方法を示すフローチャートである。 図９に示す工程で充電される電池の電圧と電流の特性を示すグラフである。 組電池の過充電や過放電を検出する回路の一例を示す回路図である。 電池温度の温度帯域を判定して出力するパック電池の一例を示すブロック図である。 電池温度に対する設定電圧の一例を示すグラフである。

符号の説明

１…組電池
２…電池セル
３…電池
４…電源回路
５…制御回路
６…電圧検出回路
７…電流検出回路
８…温度検出回路
９…商用電源
１０…スイッチング素子
１１…トランス
１２…電圧フィードバック回路
１３…電流フィードバック回路
１４…入力回路
１５…記憶回路
１６…電力低減回路
２０…ＡＣアダプタ
２４…電源回路
２５…制御回路
３３…電流フィードバック回路
３４…駆動回路
３５…記憶回路
３６…電力低減回路
５１…組電池
５３…電池
６０…最大電圧検出回路
６１…差動アンプ ６１Ａ…プラス側差動アンプ
６１Ｂ…マイナス側差動アンプ
６２…抵抗分圧回路
６３…ＯＲ回路
７０…設定電圧検出回路 ７０Ａ…充電制御用の設定電圧検出回路
７０Ｂ…放電制御用の設定電圧検出回路
７１…差動アンプ ７１Ａ…プラス側差動アンプ
７１Ｂ…マイナス側差動アンプ
７２…分圧比変更回路
７３…ＯＲ回路
７４…分圧抵抗 ７４Ａ…抵抗器
７５…スイッチング素子
７６…差動アンプ ７６Ａ…プラス側差動アンプ
７６Ｂ…マイナス側差動アンプ
７７…分圧比変更回路
８１…基準電圧回路
８２…基準電圧回路
９３…電池
９４…電圧検出回路
９５…温度センサ
９６…演算回路
９７…出力端子
９８…通信端子
１００…パック電池
２００…電子機器
３００…パック電池
４００…電子機器

Claims (10)

1. 複数の電池を直列に接続している組電池を、各々の電池の電圧を検出しながら定電圧・定電流充電する組電池の充電方法であって、
   検出したパラメータから特定される第１の設定電流にて充電を開始し、
   所定のサンプリング周期で各々の電池セルの電圧を検出し、いずれかの電池セル電圧があらかじめ設定している最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を低下させて、組電池を充電する充電電力を低下し、
   充電中に、検出した電池温度から第２の設定電流を特定し、
   高電圧電池セルの電圧が最大設定電圧以下であると、低下した設定電流と、第２の設定電流とを比較し、低下した設定電流と、第２の設定電流とが等しくないとき、低い方の設定電流にて充電を継続し、
   充電開始時の充電電流値の初期設定値について、温度と残容量、あるいは温度と電圧の２つのパラメータから決定する複数の設定値である定電圧・定電流充電する組電池の充電方法。
2. 最大設定電圧を超えると低下させる設定電流値と、
   充電開始時の充電電流値の初期設定値とが、同じ値の中から設定される請求項１に記載される組電池の充電方法。
3. いずれかの電池セル電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を特定の割合で低下させる請求項１に記載される組電池の充電方法。
4. いずれかの電池セル電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を低下させると共に、設定電流を低下させる割合を、各電池セルの電圧を加算した電圧値と、１セルあたりの最大設定電圧に直列接続したセル数を掛け合わせた電圧との差電圧から特定し、差電圧が大きいと設定電流を低下させる割合を大きくする請求項１に記載される組電池の充電方法。
5. いずれかの電池セル電圧が最大設定電圧を超えると、組電池を充電する設定電流を低下させると共に、設定電流を低下させる割合を、最大設定電圧を超えた電池セルの内部抵抗から特定し、電池セルの内部抵抗が大きいと設定電流を低下させる割合を大きくする請求
   項１に記載される組電池の充電方法。
6. 最大設定電圧を電池の温度で変更する請求項１に記載される組電池の充電方法。
7. 設定電流を電池の温度で変更する請求項１に記載される組電池の充電方法。
8. 低下される設定電流が、多段階に設定された設定電流である請求項７に記載される組電池の充電方法。
9. 所定のサンプリング周期で各々の電池セルの電圧を検出し、いずれかの電池セル電圧があらかじめ設定している最大設定電圧を超えると、
   基準電圧と電池セル電圧とを比較する作動アンプからの出力にて、組電池を充電する充電電力を低下する定電圧・定電流充電する請求項１に記載される組電池の充電方法。
10. プラス側の電池セル電圧が入力される作動アンプの出力と、
    マイナス側の電池セル電圧が入力される作動アンプの出力とが入力されるOR回路の出力にて、組電池を充電する充電電力を低下する請求項９に記載される組電池の充電方法。
    

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