JPH07203634A

JPH07203634A - ２次電池セルの充電装置

Info

Publication number: JPH07203634A
Application number: JP5349812A
Authority: JP
Inventors: Kenji Harada; 憲治原田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-12-30
Filing date: 1993-12-30
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】２次電池セルを時分割方式で充電することに
より、複数の２次電池セルの特性のバラツキの発生を防
止する。【構成】マイコン制御部８は、電圧監視入力により、
装着部３の端子４、５間に２次電池セルＣが装着されて
いることを知り、その数により単位時間Ｔを均等に分割
して、分割した時間ごとに、該当する端子４、５間に１
つづつ順に充電電流が流れるように、出力制御により直
流定電圧制御部１を制御するとともに、時分割スイッチ
制御出力により各スイッチ６を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ニッケル・カドミウ
ム、ニッケル水素、リチウムイオン電池等の再充電可能
な２次電池セルの充電装置に関し、特に複数の２次電池
セルを同時に使用する場合に、各２次電池セルの特性を
一定に保持することのできる２次電池セルの充電装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】市販の電池により作動する携帯用端末無
線機（携帯セルラー電話や小電力携帯トランシーバ等）
や電池駆動式ＯＡ端末機器等の機器においては、マンガ
ン、水銀、アルカリ電池等の１次電池セル、もしくはニ
ッケル・カドミウム、ニッケル水素、リチウムイオン電
池等の再充電可能な２次電池セルを使用することができ
る。１次電池セルは、放電により使い捨てられ、新品に
交換されるが、２次電池セルは再充電して使用可能であ
る。しかし、２次電池セルを複数装填して所定電圧を得
ようとすると、２次電池セル個々の特性のバラツキや充
放電繰り返し可能回数（寿命）により、均一性を維持す
ることが容易でない。このため、個々の電池セルを随時
入れ替え可能な電池カセット用の開放組み電池としては
２次電池セルは適さず、１次電池セルが利用されてい
た。

【０００３】また、２次電池セルを複数個組み合わせて
必要な電源電圧を得ようとする場合には、予め工場にて
均一特性である２次電池セルの接続配線を行って組み電
池を構成し、使用される各機器のスタイルに合わせた形
状の電池用ケースに密閉搭載したものを「電池パック」
として製造販売していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような電池パック
においては、特性のそろった２次電池セルを組み電池に
して一括充電できるので、個々の電池セルの状態を管理
する手間が省ける反面、組まれた２次電池セルが一本で
も所定の寿命を待たずに特性劣化等を起こし、組み電池
としての特性バランスが崩れると、高価な電池パックを
丸ごと交換しなければならず、非常に不経済であり、資
源の浪費を招いていた。

【０００５】よって本発明の目的は、複数の２次電池セ
ルそれぞれの特性を一定に保持しつつ充電することによ
り、２次電池セル単位で個々に任意装填できる開放組み
電池方式にて２次電池セルを使用することを可能にし、
もって不経済性及び資源の有効利用性を改善できる２次
電池セルの充電装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、２次電池セルをそれぞれ一
定の向きに複数装着可能であり、装着された各２次電池
セルの両電極にそれぞれ接触する複数の端子の組を有す
る装着手段と、装着手段の各端子の組に充電方向の定電
圧直流電流である充電電流をそれぞれ出力する電源手段
と、各端子の組ごとに充電電流のスイッチングをそれぞ
れ行うスイッチング手段と、各端子の組の間の放電方向
の電圧値を測定する電圧値測定手段と、所定の単位時間
を、電圧値測定手段により電圧が検出され、かつ測定さ
れた電圧値が一定値以下である端子の組の数で均等に分
割し、該端子の組それぞれに、分割した時間ごとに１組
づつ順に充電電流が流れるように電源手段及び各スイッ
チング手段を制御する制御手段とから２次電池セルの充
電装置を構成した。

【０００７】請求項２に記載の発明は、前記制御手段
は、前記電圧値測定手段により測定された放電方向の電
圧値が２次電池セルの所定の満充電値である前記一定値
を超え、かつ所定の１００％充電値未満である前記端子
の組に、補充電電流として適当な量の電流になるよう
に、前記分割した時間より短い時間だけ充電電流が流れ
るように前記各スイッチング手段を制御するように請求
項１に記載の２次電池セルの充電装置を構成した。

【０００８】請求項３に記載の発明は、前記スイッチン
グ手段と放電用負荷接続切替手段とを介して前記各端子
の組に接続された放電用負荷手段を有し、所定の完全放
電電圧値に達するまで、該端子の組それぞれから順に放
電電流が流れ、かつ前記電源手段から充電電流が流れな
いように、前記制御手段により前記電源手段、前記放電
用負荷接続切替手段及び前記スイッチング手段が制御さ
れる放電回路を備えて請求項２に記載の２次電池セルの
充電装置を構成した。

【０００９】請求項４に記載の発明は、前記制御手段
は、充電過程と補充電過程とを１回だけ順に行う１回充
電モードと、充電過程と補充電過程と放電過程とを順に
繰り返す放電モードとを選択可能であり、選択した方の
モードに従って各手段を制御するように請求項３に記載
の２次電池セルの充電装置を構成した。

【００１０】請求項５に記載の発明は、前記モードの選
択は、手動切替により行われるように請求項４に記載の
２次電池セルの充電装置を構成した。

【００１１】請求項６に記載の発明は、前記制御手段
は、所定の単位時間を、前記電圧値測定手段により放電
方向の電圧が検出された端子の組の数で均等に分割し、
該端子の組それぞれから分割した時間ごとに１組づつ順
に放電電流が流れるように前記電源手段、前記放電用負
荷接続切替手段及び前記スイッチング手段を制御し、か
つ充電過程と補充電過程とを１回だけ順に行う１回充電
モードと、充電過程と補充電過程と放電過程とを順に繰
り返す放電モードとを選択可能であり、選択した方のモ
ードに従って各手段を制御するように請求項３に記載の
２次電池セルの充電装置を構成した。

【００１２】請求項７に記載の発明は、前記各端子の組
に装着された各２次電池セルの異常を検出する異常検出
手段を備えて請求項６に記載の２次電池セルの充電装置
を構成した。

【００１３】請求項８に記載の発明は、前記異常検出手
段は、前記各端子の組ごとに、充電時と放電時との一定
の幅の充放電電圧変化に要する累積稼働時間の比率であ
る実測充放電時間比率を求めて所定の標準充放電特性と
比較し、一定以上の誤差がある場合には、該端子の組に
装着された２次電池セルを異常と判断するように請求項
７に記載の２次電池セルの充電装置を構成した。

【００１４】請求項９に記載の発明は、前記異常検出手
段は、前記各端子の組の間の放電電圧値を計測する前記
電圧計測手段によりそれぞれ計測された実測電圧値変化
と、所定の標準電圧値変化とを比較し、所定の範囲を逸
脱している場合には、該端子の組に装着された２次電池
セルを異常と判断するように請求項７に記載の２次電池
セルの充電装置を構成した。

【００１５】請求項１０に記載の発明は、前記異常検出
手段手段は、前記各端子の組に電極が接触する各２次電
池セルの表面温度をそれぞれ計測する複数の温度計測手
段によりそれぞれ計測された実測温度と所定の標準温度
とを比較し、一定以上の誤差がある場合には、該端子の
組に装着された２次電池セルを異常と判断するように請
求項７に記載の２次電池セルの充電装置を構成した。

【００１６】請求項１１に記載の発明は、放電モードに
おいて、充電過程、補充電過程、放電過程の各過程で前
記異常検出手段により異常が検出されなければ、放電過
程終了後に、該端子の組については１回充電モードに切
り替えられ、２度目の充電過程、補充電過程、放電過程
でも再び異常が検出された場合には、前記各端子の組ご
とに付設された警告手段のうちの該当するものを作動さ
せるとともに、該端子の組について作業を中断するよう
に請求項７に記載の２次電池セルの充電装置を構成し
た。

【００１７】請求項１２に記載の発明は、前記放電用負
荷手段の少なくとも一部は、順方向に接続された発光ダ
イオードであるように請求項３に記載の２次電池セルの
充電装置を構成した。

【００１８】

【作用】本発明は上記の構成としたので、次のような作
用を奏する。

【００１９】請求項１に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置においては、充電しようとする複数の２次電
池セルを装着手段に装着することにより、各２次電池セ
ルの両電極に各端子の組が接触し、電圧値測定手段によ
り放電方向の電圧が検出される。これにより、どの端子
の組に２次電池セルが装着されているか知ることができ
る。制御手段は、電圧が検出され、かつ測定された電圧
値が一定値以下である（すなわち充電が必要である）端
子の組の数（１以上）で、所定の単位時間を均等に分割
し、充電方向の定電圧直流電流である充電電流を出力す
る電源手段と、各端子の組ごとに充電電流のスイッチン
グを行うスイッチング手段とを制御して、該当する端子
の組それぞれに、分割した時間ごとに１組づつ順に充電
電流を流す。２次電池セルの充電が進み、電圧値測定手
段により測定される電圧値が一定値を越えると、該端子
の組に装着された２次電池セルには十分充電されたと判
断され、該端子の組への充電電流の供給は停止される。
この場合、端子の組の数は１つ減り、時分割し直されて
他の端子の組への充電電流の供給が継続される。これ
は、最初に充電電流が流された全ての端子の組につい
て、電圧値が一定値を超えるまで続けられる。

【００２０】請求項２に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置においては、放電方向の電圧値の一定値は、
２次電池セルの所定の満充電値に設定されている。満充
電値を超えた端子の組については、補充電が行われる。
補充電は、補充電電流として適当な量の電流になるよう
に、単位時間を分割した時間より短い時間だけ充電電流
を流すようにスイッチング手段を制御することにより行
われる。補充電は、電圧値が所定の１００％充電値以上
になるまで継続される。なお、満充電値及び１００％充
電値は、２次電池セルの種類ごとに予め設定可能であ
る。

【００２１】請求項３に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置には放電用負荷手段を有する放電回路が備え
られている。放電用負荷手段は、スイッチング手段と放
電用負荷接続切替手段とを介して各端子の組に接続され
ている。制御手段は、電源手段、スイッチング手段、放
電用負荷接続切替手段を制御し、放電用負荷接続切替手
段により各端子と放電用負荷が接続された放電過程にお
いては、電源手段から充電電流が流れないように、電源
手段の出力が停止される。放電は、電圧値が所定の完全
放電電圧値に達するまで継続され、所定の完全放電電圧
値に達した端子の組については放電が停止される。な
お、完全放電電圧値は、２次電池セルの種類ごとに予め
設定可能である。

【００２２】請求項４に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置においては、制御手段は１回充電モードと放
電モードとを選択可能であり、１回充電モードにおいて
は充電過程と補充電過程とを１回だけ順に行い、放電モ
ードにおいては充電過程と補充電過程と放電過程とを順
に繰り返すように各手段を制御する。

【００２３】請求項５に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置においては、モードの選択は、手動切替によ
り行われる。

【００２４】請求項６に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置においては、放電は、所定の単位時間を、電
圧値測定手段により放電方向の電圧が検出された端子の
組の数で均等に分割し、該端子の組それぞれから分割し
た時間ごとに１組づつ順に放電電流が流れるようにスイ
ッチング手段を制御することにより行われる。放電は、
電圧値が所定の完全放電電圧値に達するまで継続され、
所定の完全放電電圧値に達した端子の組については放電
が停止されて、端子の組の数が１つ減り、時分割し直さ
れて他の端子の組についての放電が継続される。また、
制御手段は１回充電モードと放電モードとを選択可能で
あり、１回充電モードにおいては充電過程と補充電過程
とを１回だけ順に行い、放電モードにおいては充電過程
と補充電過程と放電過程とを順に繰り返すように各手段
を制御する。

【００２５】請求項７に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置においては、前記各端子の組に装着された各
２次電池セルの異常は、異常検出手段により検出され
る。

【００２６】請求項８に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置においては、異常検出手段は、各端子の組ご
とに、充電時と放電時との一定の幅の充放電電圧変化に
要する累積稼働時間の比率である実測充放電時間比率を
求めて所定の標準充放電特性と比較する。一定以上の誤
差がある場合には、該端子の組に装着された２次電池セ
ルを異常と判断する。標準充放電特性は、２次電池セル
の種類ごとに予め設定可能である。

【００２７】請求項９に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置においては、異常検出手段は、各端子の組の
間の放電電圧値を計測する前記電圧計測手段によりそれ
ぞれ計測された実測電圧値変化と、所定の標準電圧値変
化とを比較する。所定の範囲を逸脱している場合には、
該端子の組に装着された２次電池セルを異常と判断す
る。標準電圧値変化は、２次電池セルの種類ごとに予め
設定可能である。

【００２８】請求項１０に記載の発明に係る２次電池セ
ルの充電装置においては、異常検出手段手段は、各端子
の組に電極が接触する各２次電池セルの表面温度をそれ
ぞれ計測する複数の温度計測手段によりそれぞれ計測さ
れた実測温度と所定の標準温度とを比較する。一定以上
の誤差がある場合には、該端子の組に装着された２次電
池セルを異常と判断する。標準温度は、２次電池セルの
種類ごとに予め設定可能である。

【００２９】請求項１１に記載の発明に係る２次電池セ
ルの充電装置においては、放電モードにある時に、充電
過程、補充電過程、放電過程の各過程で異常検出手段に
より異常が検出されなければ、放電過程終了後に、該端
子の組については一回充電モードに切り替えられて、充
電過程、補充電過程を経て充電が終了する。異常が検出
されれば、該端子の組については、放電モードにより再
度充電、補充電、放電の各過程を繰り返す。そして、２
度目の充電過程、補充電過程、放電過程でも再び異常が
検出された場合には、該端子の組に装着された２次電池
セルには治癒し難い異常があるものと判断し、各端子の
組ごとに付設された警告手段のうちの該当するものを作
動させるとともに、該端子の組について作業を中断す
る。

【００３０】請求項１２に記載の発明に係る２次電池セ
ルの充電装置においては、放電用負荷手段の少なくとも
一部は、順方向に接続された発光ダイオードなので、負
荷電流は熱ではなく光に変換される。また、逆流を防止
できる。

【００３１】

【実施例】以下図示の実施例について説明する。

【００３２】図１は、本発明に係る２次電池セルの充電
装置の一実施例の構成を示すブロック図である。

【００３３】同図において、定電圧の直流電流である充
電電流は、直流定電圧制御部１から供給される。本実施
例の充電装置は、自動車の電源及び商用交流電源から電
力を得ることができ、車載時には、バッテリから＋１２
Ｖないし＋２４Ｖの直流電源から直接充電電流に変換す
る。商用交流電源を使用する場合には、交流整流部２に
おいて、プラグから得られた交流１００Ｖを直流に変換
した後に充電電流に変換して安定化電圧を作り出す。

【００３４】直流定電圧制御部１は、２次電池セルが複
数装着される装着部３の複数の端子４に接続され、各端
子４は装着部３に装着された各２次電池セルＣの正極に
それぞれ接触し、２次電池セルＣの各負極はそれぞれ端
子５に接触している。各端子４と直流定電圧制御部１と
の間には、２次電池セルＣから直流定電圧制御部１に電
流が逆流するのを防止するために、それぞれ並列に転流
用のダイオードＤが接続され、また各端子５にはそれぞ
れスイッチ６が接続されて接地されている。端子４、
５、スイッチ６等は、装着部３に装着可能な各２次電池
セルＣと同じ数だけ備えられているが、図ではそれぞれ
４つづつ示してある。

【００３５】ダイオードＤと端子４との間には、それぞ
れ放電用負荷接続切替部７が接続されている。放電用負
荷接続切替部７は、端子４からの入力をまとめて出力す
る一斉負荷切断制御を行う。放電用負荷接続切替部７の
出力側には、順方向のＬＥＤと、ＬＥＤと直列に接続さ
れた保護抵抗Ｒとの組を複数並列に接続した放電用負荷
が設けられている。図では２組のみを示す。この順方向
のＬＥＤは、負荷用として通常の抵抗器を用いるとジュ
ール熱が発生し、後述するサーミスタＴほかの機器に悪
影響を及ぼすことを防止すること、かつＬＥＤの順電圧
（通常１．１〜１．４Ｖ程度）を採用することで、負荷
電流として各２次電池セルの電極電圧に依存した順電流
特性（１０〜５０ｍＡ）が得られ、２次電池セルの電極
電圧が仮に１．０Ｖ以下での過負荷放電は、その順電流
特性を利用することで制限（負荷電流遮断）できること
を目的としている。

【００３６】装着部３には、端子４、５間に装着される
各２次電池セルＣの表面温度を計測するサーミスタＴが
取り付けられている。また、各２次電池セルＣごとに発
光ダイオードである警告ランプＰが付設されている。各
警告ランプＰは、各２次電池セルＣを特定するように付
設されており、必ずしも位置的に近接して設けられてい
るものに限定されず、例えば外部キャビネットに２次電
池セルＣごとに振られて表示された番号に隣接して露出
しているような場合もある。

【００３７】マイコン制御部８は、各サーミスタＴから
表面温度検出センサ入力を受け取るとともに、端子４と
ダイオードＤとの間に接続されたラインからの電圧監視
入力により各端子４、５の組の間の電圧値を知ることが
でき、また出力制御により直流定電圧制御部１を、時分
割スイッチ制御出力によりスイッチ６を、負荷切替用制
御出力により放電用負荷接続切替部７を、警告ランプ制
御出力により警告ランプＰの各動作を制御する。マイコ
ン制御部８には、所定の電圧値や標準値を予め記憶し、
充電される各２次電池セルごとのデータを記憶しておく
ＲＡＭ９が接続されている。各２次電池セルごとの各デ
ータは、その２次電池セルが装着部３から抜き取られる
までＲＡＭ９に記憶しておく。なお、マイコン制御部８
には、モード切替スイッチが付属している（図示してい
ない）。

【００３８】次に図２以下のフローチャートを参照しつ
つ本実施例の充電装置の動作について説明する。

【００３９】図２のメインチャートに示すように、充電
（ステップ１）、補充電（ステップ２）が終了すると、
モード判別（ステップ３）により、時分割放電（ステッ
プ４）、放電（ステップ５）、終了のいずれかに進む。

【００４０】このうち固定モードにおいては、充電、補
充電、通常の放電の過程を数回繰り返す。通常の放電に
おいては、２次電池セルが装着された端子５に接続され
た各スイッチ６を連続して閉じておき、完全放電電圧に
なるまで放電したら、また充電、補充電を行う過程を数
回繰り返すことにより、新品の２次電池セルの慣らしや
メモリ効果の軽減が行われる。

【００４１】一回充電モードにおいては、放電した２次
電池セルに充電、補充電を行うのみであり、放電は行わ
ない。これは、普通の性能の２次電池セルを充電する時
に選択するモードである。

【００４２】自動モードは、複数の２次電池セルの特性
バランスを整合させるために選択するモードである。以
下、図３、４、５を参照しつつ自動モードの時の動作を
中心に、充電過程、補充電過程、時分割放電過程の順で
説明する。

【００４３】充電過程においては、まず、装着部３に充
電しようとする２次電池セルを装着し、２次電池セルの
両電極と各端子４、５とを接触させると、マイコン制御
部８には電圧監視入力が入力される。マイコン制御部８
は、放電方向の電圧が検出され、かつ測定された電圧値
が所定の満充電値Ｖｆ以下である端子の組には充電を要
する２次電池セルが装着されているものと判断する（ス
テップ１１）。満充電値Ｖｆは予めＲＡＭ９に記憶され
ている。なお、電圧値が異常（例えば方向が異なった
り、極端に高かったりする場合）ならば、その端子４、
５の組には充電電流が供給されない。

【００４４】次に、所定の単位時間Ｔを、充電を要する
２次電池セルが装着された端子４、５の組の数ｎで均等
に分割し、分割した時間ｔ１を得る（ステップ１２）。
単位時間Ｔは、例えば１秒であり、ｎが４であるとすれ
ば、ｔ１は０．２５秒である。ｎが３ならば、ｔ１は
０．３３秒となる。１つしか２次電池を装着しなけれ
ば、ｔ１は１秒である。

【００４５】ｔ１が求まったら、充電が開始される（ス
テップ１３）。本実施例においては、いずれかの２次電
池セルの充電が終了するのを待って次の２次電池セルを
充電する順次式充電方式とは異なり、複数個の２次電池
セルを装着した場合には、２次電池セル単位で時分割式
に充放電を実行する。

【００４６】これを図６により説明する。図６（ａ）
（ｂ）は充電時の時分割タイミングを示す図である。図
６（ａ）は２次電池セル３個を装着した場合、図６
（ｂ）は４個を装着した場合である。３個を装着した場
合、１秒の単位時間Ｔは３つに分割され、ＣＨ１＝０．
３３秒の間、１個目の２次電池セルＣ１に充電がなされ
る。すなわち２次電池セルＣ１の装着された端子５に接
続されたスイッチ６ａのみが閉じ、他のスイッチ６が開
いた状態が０．３３秒継続する。０．３３秒経過した
ら、スイッチ６ａは開き、ＣＨ２＝０．３３秒の間、２
次電池セルＣ２の装着された端子５に接続されたスイッ
チ６ｂのみが閉じ、次はスイッチ６ｃのみが閉じる。こ
の過程を繰り返す。

【００４７】図６（ｂ）の４個装着した場合も同様であ
り、各スイッチ６ａ〜ｄはＣＨ５＝ＣＨ６＝ＣＨ７＝Ｃ
Ｈ８＝０．２５秒の間、順に開いて、時分割式に充電を
行う。このような時分割式の充電により、複数の２次電
池セルは、順次式充電方式とは異なり、ほとんど同じ条
件で充電が行われるので、特性にバラツキが生じにく
い。

【００４８】充電を行っている間にも、マイコン制御部
８は常に電圧の監視を続けており、充電は端子４、５間
の放電方向の電圧値が満充電値Ｖｆを超えるまで継続さ
れる（ステップ１４）。

【００４９】また、充電の間、マイコン制御部８は各端
子間４、５の電圧値の変化率、及びサーミスタＴにより
各２次電池セルＣの上昇温度率を監視しており、ＲＡＭ
９に記憶された標準の変化率や上昇温度率を超えた場合
には、異常と判断し（ステップ１５）、充電を中断す
る。さらにまた、充電の過程において、マイコン制御部
８は各端子４、５の組ごとに、累積充電時間を算出し、
ＲＡＭ９に記憶しておく。

【００５０】ある端子４、５間の放電方向の電圧値が満
充電値Ｖｆを超えたら、さらにその端子４、５間につい
ては、図４に示すような補充電過程に移行する。補充電
は、マイコン制御部８により、補充電電流として適当な
量の電流になるように、直流定電圧制御部１からの充電
電流をステップ２において分割した時間よりも短い時間
だけ流れるように該当する端子４、５の組のスイッチ６
を制御することにより行われる。

【００５１】まず、電圧判別により、各端子間４、５の
電圧値が満充電値Ｖｆを超えているものについてのみ補
充電を行うようにする（ステップ２１）。充電過程と同
様、電圧値が異常な場合には補充電を行わない。

【００５２】次に、補充電時間ｔ２を求める（ステップ
２２）。図６（ｃ）に示すように、４つの２次電池セル
Ｃ１〜４のうち、２次電池セルＣ２、Ｃ４が補充電過程
に移行しているものとする。他の２次電池セルＣ１、Ｃ
３には、引き続きＣＨ９＝ＣＨ１１＝ＣＨ５＝０．２５
秒の間の充電が行われている。

【００５３】補充電過程での占有時間は、以下のように
して求められる。補充電用電流容量ＩＬは、例えばＩＬ
＝Ｉｃ×０．０２で表すことができる。ここで、Ｉｃは
２次電池セル公称容量であり、０．０２は補充電電流と
して適当な値である。また、直流定電圧制御部１からの
出力電流容量をＩｏとすると、ＩＬ＝Ｉｏ×（Ｔ／ｔ
２）の関係で表される。ここで、ｔ２は補充電時間であ
り、充電時間ｔ１＝Ｔ×１／ｎとは、ｔ２＝ｔ１×１／
ｍの関係にある。ここでｍは、ＩＬ＝Ｉｃ×０．０２を
満足するように設定される補充電分割比であり、１以上
である。従って、ｔ１≧ｔ２である。

【００５４】例えば直流定電圧制御部１からの出力電流
容量Ｉｏを８００ｍＣ（Ｃ：capasity) とし、２次電池
セル公称容量Ｉｃ＝８００ｍＡ／ｈ、ｎ＝４とすると、
ＩＬは１６ｍＡであるから、ｔ２は、１６÷８００＝１
／５０＝２ｍｓｅｃとなる。さらに、補充電分割比ｍ
は、ｔ１／ｔ２＝１２．５となる。すなわち、補充電過
程における占有時間は、充電時間ｔ１を補充電分割比ｍ
＝１２．５で分割して、２ｍｓｅｃとなることが分か
る。このように、補充電分割比ｍを可変することで、単
位時間Ｔあたりの所定の積分した電流値を供給すること
ができる。このように時分割補充電することにより、順
次方式とは異なり、複数の２次電池セルを充電しても特
性のバラツキが出にくい。

【００５５】このようにして求められた時間ＣＨ１０＝
ＣＨ１２だけ、２次電池セルＣ２、Ｃ４には充電電流が
流されるようにスイッチ６ｂ、６ｄが制御されるが、こ
の間もマイコン制御部８は常に電圧を監視しており、Ｒ
ＡＭ９に記憶された１００％充電値Ｖｈに達するまで補
充電を継続する（ステップ２４）。

【００５６】補充電中に、２次電池セルの表面温度、電
圧、充電や補充電に要する時間などに異常が検出された
場合には（ステップ２５）、その２次電池セルに関する
作業は中断される。

【００５７】自動モードの場合には、補充電過程が終了
すると、放電過程に移行する。なお放電過程は、装着さ
れている全ての２次電池セルについての充電、補充電が
終了もしくは中断してから行われる。

【００５８】放電過程においては、充電時と同様に、単
位時間Ｔを該当する端子の数ｌで均等に割ることにより
放電占有時間ｔ３を得て（ステップ４１）、放電を行う
（ステップ４２）。これにより、順次放電方式とは異な
り、特性のバラツキの生じにくい放電が可能である。

【００５９】放電は放電電圧が完全放電電圧値Ｖｅ以下
になるまで続けられ（ステップ４３）、放電中には、充
電時と同様、電圧変化率や温度上昇率が監視される他、
充放電時間比率が調査されて異常検出が行われる（ステ
ップ４４）。充放電時間比率とは、充電時と放電時で、
各２次電池セルの端子４、５間の電圧値が一定の幅で変
化するまでの累積稼働時間を比べた比率であり、実測さ
れた充放電時間比率は標準充放電特性との間に一定以上
の誤差がないか比較される。この試験は、２次電池セル
の特性を最もよく反映している。

【００６０】異常が検出されることなく放電電圧が完全
放電電圧値Ｖｅ以下になると、モードが切り替えられ
（ステップ４５）、再び充電過程、補充電過程を経て、
２次電池セルの充電が正常に完了する。

【００６１】もしも、異常が検出されたならば、マイコ
ン制御部８はＲＡＭ９からその２次電池セルに関するデ
ータ（充電過程や補充電過程における異常検出を含む）
を読み出し、前回の充電過程、補充電過程、放電過程で
も異常が検出され、今回の異常の検出が２度目であるか
どうか判断する（ステップ４５）。これにより、本実施
例においては、１回目の異常検出によっては直ちに２次
電池セルが異常であるとは判断せず、放電過程、充電過
程、補充電過程を経て異常が治癒すれば、これを正常な
ものとして、ステップ４５においてモードが切り替わ
り、充電して使用することができる。また、異常でなく
ても、例えば新品の２次電池セルのように、１回目の充
電過程で電圧異常として充電されなかったものを異常と
判別してしまうようなことを避けることができる。

【００６２】異常の検出が２度目である場合、マイコン
制御部８は警告灯制御出力を出力し、該当する端子４、
５の組に付設された警告ランプＰを点灯させることによ
り（ステップ４６）、使用者に該端子の組に装着された
２次電池セルの廃棄、交換を促し、混用防止を実現する
ことができる。

【００６３】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の要旨の範囲内において適宜変形実施可能であることは
言うまでもない。

【００６４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明に係る２次電池セ
ルの充電装置によれば、充電は分割した時間ごとに１組
づつ順に行われ、複数の２次電池セルに充電を行う場
合、ほとんど同じ段階を踏んで充電されるので、特に途
中で充電を中止した場合などにも特性のバラツキが生じ
にくい。

【００６５】請求項２に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置によれば、補充電は１組づつ順に行われるの
で、複数の２次電池セルに補充電を行っていても、特に
途中で補充電を中止した場合などでも特性のバラツキが
生じにくい。

【００６６】請求項３に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置には放電回路が備えられているので、充電、
補充電、放電を繰り返すことにより、新品の２次電池セ
ルの慣らしや、メモリ効果の軽減を行うことができる。

【００６７】請求項４に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置においては、普通の２次電池セルは１回充電
モードで普通に充電し、新品やメモリ効果の生じた２次
電池セルは放電モードとにより充電することができる。

【００６８】請求項５に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置においては、モードの選択は、２次電池セル
如何によって、手動切替により行うことができる。

【００６９】請求項６に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置によれば、放電は、分割された時間ごとに１
つづつ順に行われるので、特に複数の２次電池セルの放
電を途中で中止した場合などでも特性のバラツキが生じ
にくい。

【００７０】請求項７に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置によれば、前記各端子の組に装着された各２
次電池セルの異常は、異常検出手段により検出できる。

【００７１】請求項８に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置によれば、２次電池セルの特性を表す実測充
放電時間比率により異常を検出できる。

【００７２】請求項９に記載の発明に係る２次電池セル
の充電装置によれば、２次電池セルの特性を表す実測電
圧値変化により異常を検出できる。

【００７３】請求項１０に記載の発明に係る２次電池セ
ルの充電装置によれば、２次電池セルの特性を表す各２
次電池セルの表面温度により異常を検出できる。

【００７４】請求項１１に記載の発明に係る２次電池セ
ルの充電装置によれば、一度異常が検出されただけでは
異常と断定せず、二度目の異常検出で初めて異常とし、
警告するので、異常が治癒したり、正常なものを異常と
したりすることがない。

【００７５】請求項１２に記載の発明に係る２次電池セ
ルの充電装置によれば、放電時に発光ダイオードを負荷
抵抗にすることにより、ジュール熱の発生を抑制するこ
とができ、他の機器に熱による悪影響を与えることがな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る２次電池セルの充電装置
の一実施例の構成を示すブロック構成図である。

【図２】図２は、図１に示した実施例の動作を示すメイ
ンフローである。

【図３】図３は、図２のメインフローにおける充電過程
ルーチンを示すフローチャートである。

【図４】図４は、図２のメインフローにおける補充電過
程ルーチンを示すフローチャートである。

【図５】図５は、図２のメインフローにおける放電過程
ルーチンを示すフローチャートである。

【図６】図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ時分割タ
イミングを示す図である。

【符号の説明】

１直流定電圧制御部３装着部４、５端子６スイッチ８マイコン制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次電池セルをそれぞれ一定の向きに複
数装着可能であり、装着された各２次電池セルの両電極
にそれぞれ接触する複数の端子の組を有する装着手段
と、装着手段の各端子の組に充電方向の定電圧直流電流
である充電電流をそれぞれ出力する電源手段と、各端子
の組ごとに充電電流のスイッチングをそれぞれ行うスイ
ッチング手段と、各端子の組の間の放電方向の電圧値を
測定する電圧値測定手段と、所定の単位時間を、電圧値
測定手段により電圧が検出され、かつ測定された電圧値
が一定値以下である端子の組の数で均等に分割し、該端
子の組それぞれに、分割した時間ごとに１組づつ順に充
電電流が流れるように電源手段及び各スイッチング手段
を制御する制御手段とからなることを特徴とする２次電
池セルの充電装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記電圧値測定手段に
より測定された放電方向の電圧値が２次電池セルの所定
の満充電値である前記一定値を超え、かつ所定の１００
％充電値未満である前記端子の組に、補充電電流として
適当な量の電流になるように、前記分割した時間より短
い時間だけ充電電流が流れるように前記各スイッチング
手段を制御する請求項１に記載の２次電池セルの充電装
置。
【請求項３】前記スイッチング手段と放電用負荷接続
切替手段とを介して前記各端子の組に接続された放電用
負荷手段を有し、所定の完全放電電圧値に達するまで、
該端子の組それぞれから順に放電電流が流れ、かつ前記
電源手段から充電電流が流れないように、前記制御手段
により前記電源手段、前記放電用負荷接続切替手段及び
前記スイッチング手段が制御される放電回路を備えた請
求項２に記載の２次電池セルの充電装置。
【請求項４】前記制御手段は、充電過程と補充電過程
とを１回だけ順に行う１回充電モードと、充電過程と補
充電過程と放電過程とを順に繰り返す放電モードとを選
択可能であり、選択した方のモードに従って各手段を制
御する請求項３に記載の２次電池セルの充電装置。
【請求項５】前記モードの選択は、手動切替により行
われる請求項４に記載の２次電池セルの充電装置。
【請求項６】前記制御手段は、所定の単位時間を、前
記電圧値測定手段により放電方向の電圧が検出された端
子の組の数で均等に分割し、該端子の組それぞれから分
割した時間ごとに１組づつ順に放電電流が流れるように
前記電源手段、前記放電用負荷接続切替手段及び前記ス
イッチング手段を制御し、かつ充電過程と補充電過程と
を１回だけ順に行う１回充電モードと、充電過程と補充
電過程と放電過程とを順に繰り返す放電モードとを選択
可能であり、選択した方のモードに従って各手段を制御
する請求項３に記載の２次電池セルの充電装置。
【請求項７】前記各端子の組に装着された各２次電池
セルの異常を検出する異常検出手段を備えた請求項６に
記載の２次電池セルの充電装置。
【請求項８】前記異常検出手段は、前記各端子の組ご
とに、充電時と放電時との一定の幅の充放電電圧変化に
要する累積稼働時間の比率である実測充放電時間比率を
求めて所定の標準充放電特性と比較し、一定以上の誤差
がある場合には、該端子の組に装着された２次電池セル
を異常と判断する請求項７に記載の２次電池セルの充電
装置。
【請求項９】前記異常検出手段は、前記各端子の組の
間の放電電圧値を計測する前記電圧計測手段によりそれ
ぞれ計測された実測電圧値変化と、所定の標準電圧値変
化とを比較し、所定の範囲を逸脱している場合には、該
端子の組に装着された２次電池セルを異常と判断する請
求項７に記載の２次電池セルの充電装置。
【請求項１０】前記異常検出手段手段は、前記各端子
の組に電極が接触する各２次電池セルの表面温度をそれ
ぞれ計測する複数の温度計測手段によりそれぞれ計測さ
れた実測温度と所定の標準温度とを比較し、一定以上の
誤差がある場合には、該端子の組に装着された２次電池
セルを異常と判断する請求項７に記載の２次電池セルの
充電装置。
【請求項１１】放電モードにおいて、充電過程、補充
電過程、放電過程の各過程で前記異常検出手段により異
常が検出されなければ、放電過程終了後に、該端子の組
については１回充電モードに切り替えられ、２度目の充
電過程、補充電過程、放電過程でも再び異常が検出され
た場合には、前記各端子の組ごとに付設された警告手段
のうちの該当するものを作動させるとともに、該端子の
組について作業を中断する請求項７に記載の２次電池セ
ルの充電装置。
【請求項１２】前記放電用負荷手段の少なくとも一部
は、順方向に接続された発光ダイオードである請求項３
に記載の２次電池セルの充電装置。