JPH08236160A

JPH08236160A - ２次電池の充電方法

Info

Publication number: JPH08236160A
Application number: JP7193804A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takechi; 裕章武智; Tomohiro Ono; 朋寛小野; Masato Suzuki; 正人鈴木
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1996-09-13
Anticipated expiration: 2015-07-28
Also published as: DE69534489D1; CN1145695A; ES2250979T3; EP0760532B1; CN1255897C; US5864224A; EP0760532A1; DE69534489T2; WO1996020511A1; EP0760532A4; JP3902253B2

Abstract

(57)【要約】【課題】２次電池にダメージを与える低温および高温
での充電並びに長時間の充電を防止することができ、サ
イクル寿命を向上させることができる２次電池の充電方
法を提供する。【解決手段】２次電池Ｂに充電手段Ａからほぼ一定の
電流を供給する定電流充電を行う２次電池の充電方法で
ある。定電流充電は、Ａ：２次電池の充電を開始して所
定時間経過した後にピーク値をとったとき、Ｂ：２次電
池の温度が所定範囲を逸脱したとき、Ｃ：２次電池への
充電開始から所定時間経過したとき、のいずれかの条件
が満たされたときに終了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、補助動力付き自転
車などのような電動車両等の電源として用いて好適な２
次電池の充電方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、補助動力付き自転車に搭載さ
れる２次電池は、家庭用電源により充電を行うようにな
っており、そのような２次電池としては、ＮｉＣｄ電池
が知られている。ＮｉＣｄ電池における充電は、電池電
圧を検出して制御される。すなわち、充電を開始すると
電池電圧が徐々に上昇してしばらくするとほぼ一定とな
り、フル充電状態となる手前で一度ピーク値をとる。そ
して、充電は、ピーク値からの電圧の降下（−δＶ）が
検出されたときに終了するように制御される。あるい
は、そのような制御とともに、充電時間をタイマーで計
時し、（−δＶ）の検出かタイマーの計時終了のうちの
いずれかの条件が満たされたとき、または、両方の条件
が満たされたときに充電を終了するように制御してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばＮｉ
Ｃｄ電池の充電は、温度条件に非常に敏感であることが
知られている。したがって、充電を行う際には、電池の
温度に対応した制御を行わないと電池のサイクル寿命に
悪影響を及ぼすことが心配される。しかしながら、電池
温度を考慮した充電方法は未だ提供されていないのが実
情である。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、電池温度に対応して適切な処理を行うことにより、
サイクル寿命を向上させることができる２次電池の充電
方法を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るために、請求項１に記載の２次電池の充電方法は、２
次電池に充電手段からほぼ一定の電流を供給する定電流
充電を行う２次電池の充電方法において、上記定電流充
電を、Ａ：２次電池の充電を開始して所定時間経過した
後にピーク値をとったとき、Ｂ：２次電池の温度が所定
範囲を逸脱したとき、Ｃ：２次電池への充電開始から所
定時間経過したとき、のいずれかの条件が満たされたと
きに終了することを特徴としている。

【０００６】請求項２に記載の２次電池の充電方法は、
請求項１に記載の充電方法において、前記２次電池と前
記充電手段とを接続した後に、上記２次電池の温度が所
定範囲内となるまで待機した後に上記２次電池への電流
の供給を開始することを特徴としている。

【０００７】請求項３に記載の２次電池の充電方法は、
請求項１または２に記載の充電方法において、前記定電
流充電を前記条件ＡまたはＢが満たされて終了した後
に、上記定電流充電よりも低いほぼ一定の電流を供給す
る第２の定電流充電を行うことを特徴としている。

【０００８】請求項４に記載の２次電池の充電方法は、
請求項３に記載の充電方法において、前記第２の定電流
充電を終了した後に、前記２次電池が所定温度まで降温
するのを待って充電終了を示す表示をすることを特徴と
している。

【０００９】請求項５に記載の２次電池の充電方法は、
請求項３または４に記載の充電方法において、前記第２
の定電流充電を行う際に、前記２次電池が所定温度範囲
の範囲外であるときに上記第２の定電流充電を停止しあ
るいは開始せず、上記２次電池が所定温度範囲となるま
で待機して上記第２の定電流充電を行うことを特徴とし
ている。

【００１０】請求項６に記載の２次電池の充電方法は、
請求項１または２に記載の充電方法において、前記定電
流充電を前記条件Ｃが満たされて終了した後に、前記２
次電池が所定温度まで降温するのを待って充電終了を示
す表示をすることを特徴としている。

【００１１】請求項７に記載の２次電池の充電方法は、
請求項４ないし６のいずれかに記載の充電方法におい
て、前記第２の定電流充電が終了した後に前記２次電池
の電圧を検出し、上記電圧が所定電圧に達していない場
合に前記定電流充電を再度行うことを特徴としている。

【００１２】請求項８に記載の２次電池の充電方法は、
請求項２ないし７のいずれかにおいて、前記２次電池の
温度が前記所定範囲のうち上限以上であるために、上記
２次電池の温度が上記上限未満となるまで待機した場合
に、さらに所定時間待機して上記２次電池への電流の供
給を開始することを特徴としている。

【００１３】（作用）請求項１記載の２次電池の充電方
法によれば、２次電池の電圧、温度および充電時間のう
ちのいずれか１つの条件が満たされれば定電流充電を終
了するので、２次電池にダメージを与える高低温での充
電および長時間の充電が防止される。よって、２次電池
のサイクル寿命が向上される。

【００１４】請求項２に記載の２次電池の充電方法によ
れば、２次電池と充電手段とを接続しても直ちに充電は
開始されず、２次電池の温度が所定範囲内となるまで待
機する。よって、高温での充電のみならず、２次電池に
ダメージを与える低温での充電も防止される。

【００１５】請求項３に記載の２次電池の充電方法によ
れば、定電流充電の後にそれよりも低いほぼ一定の電流
を供給する第２の定電流充電を行うから、過不足のない
精密な充電を行うことができる。また、低い電流で第２
の定電流充電を行うから、過充電を防止することもでき
る。

【００１６】請求項４および６に記載の２次電池の充電
方法によれば、２次電池が所定温度まで降温するのを待
って充電終了を示す表示がなされるので、高温で充電す
ることによる２次電池へのダメージが防止される。

【００１７】請求項５に記載の２次電池の充電方法によ
れば、第２の定電流充電においても高温または低温で充
電することによる２次電池へのダメージが防止される。

【００１８】充電終了後も２次電池が充電器に接続され
たまま長時間放置されると自己放電によって電圧が低下
する。請求項７に記載の２次電池の充電方法によれば、
２次電圧の電圧が所定電圧に達していない場合に定電流
充電を再度行うから、最終的な充電電圧つまり充電量が
保障され、充電完了の表示がある場合には必ずある一定
量の充電がなされているという信頼性を得ることができ
る。

【００１９】請求項８に記載の２次電池の充電方法によ
れば、２次電池の温度が予め設定された上限値まで下が
ると、その後さらに待機して２次電池の温度を降下させ
るから、温度範囲の上限値をある程度高く設定すること
ができる。一方、上限値を下げると、夏場など周温が高
い場合には、永久に充電を始めないことが考えられる
が、この方法によれば、夏場など外気温が高い場合でも
２次電池の温度を上限値以下にさせて次の処理を進める
ことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】

Ａ．第１実施形態図１ないし図４を参照をしながら本発明の第１実施形態
について説明する。図１は、本発明を実施するための充
電器Ａと２次電池Ｂの接続を示す概略の回路図である。
まず、２次電池Ｂの構成について説明すると、図中符号
１は電池ケースである。電池ケース１の内部には、互い
に直列に接続されたＮｉＣｄ電池からなる複数の単電池
（セル）２が配置されている。また、単電池２の外周部
には帯状のヒータ４が巻き付けられ、各ヒータ４，…は
直列に接続されている。また、電池ケース１の内部には
サーミスタ５が配置されている。そして、単電池２、ヒ
ータ４およびサーミスタ５はコネクタ６のレセプタクル
６ａに接続されている。

【００２１】次に、充電器Ａの構成について説明する。
図中符号１０は充電器Ａの各部を制御する充電制御部で
あり、充電制御部１０は充電部１１に充電を行うための
制御信号を供給する。充電部１１には家庭用電源が接続
され、充電制御部１０の制御に基づいて２次電池Ｂへの
給電および給電停止を行う。また、充電制御部１０は、
ＦＥＴ１２のゲートにリレー制御信号を供給し、これに
よって、コイル１３ａに励磁電流が流れてリレー１３が
オン・オフ制御される。

【００２２】リレー１３がオンになると、家庭用電源が
コネクタ６を介してヒータ４に供給され、単電池２を加
熱する。一方、サーミスタ５からの出力電圧は充電制御
部１０によって検出され、充電制御部１０は、サーミス
タ５からの出力電圧、つまり、単電池２の温度（電池温
度）を示す信号に基づいてリレー１３を制御する。な
お、コネクタ６のプラグ６ｂはレセプタクル６ａに着脱
自在に接続されている。また、図示はしないが、充電器
Ａには２次電池Ｂの電圧を検出する電圧検出部が内蔵さ
れ、２次電池の電圧の値は充電制御部１０に入力され
る。

【００２３】次に、図２（Ａ）は、サーミスタ５と充電
制御部１０との接続の詳細を示す図である。この図に示
すように、サーミスタ５の一端はコネクタ６を介して直
流電源（例えば＋５Ｖ）に接続され、他端は接地されて
いる。また、サーミスタ５の一端には抵抗Ｒが介装さ
れ、抵抗Ｒとサーミスタ５との中間部は充電制御部１０
に接続されている。このような回路により、サーミスタ
５の温度に応じて充電制御部１０に出力される電圧が変
化する。図３はサーミスタ５の周囲の温度と充電制御部
１０に出力される電圧との関係を示す線図である。この
図に示すように、サーミスタ５の周囲温度が上昇してサ
ーミスタ５の抵抗が減少すると、充電制御部１０に出力
される電圧が減少する。

【００２４】通常の使用状態では、サーミスタ５の周囲
の温度は０〜４０゜Ｃ程度であるから、図３から、充電
制御部１０への出力電圧は１．３〜３．２Ｖ程度とな
る。しかしながら、コネクタ６が外れているときは、電
源電圧（＋５Ｖ）に近い値となる。したがって、充電制
御部１０は、サーミスタ５の出力電圧の値によりコネク
タ６が接続されているか否かを判定することができる。
この判定は、後述する充電の制御に利用される。

【００２５】次に、図２（Ｂ）は、サーミスタ５と充電
制御部１０との接続の他の例を示す図である。この例で
は、サーミスタ５の一端はコネクタ６を介して直流電源
（例えば＋５Ｖ）に接続され、他端は充電制御部１０に
接続されている。また、サーミスタ５の他端は抵抗Ｒを
介して接地されている。このような回路では、サーミス
タ５の周囲温度が上昇してサーミスタ５の抵抗が減少す
ると、充電制御部１０に出力される電圧は増加する。そ
して、通常の使用状態では、充電制御部１０への出力電
圧は１．３〜３．２Ｖ程度となるが、コネクタ６が外れ
ているときは、０Ｖに近い値となる。したがって、この
場合にも、充電制御部１０はサーミスタ５の出力電圧の
値によりコネクタ６が接続されているか否かを判定する
ことができる。

【００２６】次に、上記構成の充電器Ａおよび２次電池
Ｂを用いて充電を行う手順について説明する。図４は充
電器Ａの状態を時間を追って示す遷移図である。この図
において、ステップＳ１〜Ｓ７は充電が正常に進行する
場合の処理を示し、最初にそのような処理について説明
する。なお、この実施形態では、充電の状態を使用者に
表示するために、ＬＥＤを点灯、消灯、点滅のいずれか
の状態とし、さらに、点滅については周期の長い点滅と
周期の短い点滅の２種類を用いている。以下の説明で
は、ＬＥＤの状態についても各ステップ毎に説明する。

【００２７】さて、充電を開始するには、まず、充電器
Ａを家庭用電源に接続する（ステップＳ１）。これによ
り、充電器Ａの充電制御部１０が作動する。次に、充電
制御部１０は、サーミスタ５側の電圧により、充電器Ａ
のプラグ６ｂが２次電池Ｂのレセプタクル６ａに差し込
まれたか否かを判定する（ステップＳ２）。

【００２８】ここで、サーミスタ５の周囲の温度が例え
ば１５゜Ｃのときに充電制御部１０への出力電圧は３Ｖ
となる（図３参照）。したがって、プラグ６ｂがレセプ
タクル６ａに差し込まれている場合には、出力電圧が予
め記憶した使用範囲内であるから、充電制御部１０は、
両者が接続されたと判定してステップＳ３へ進む。一
方、プラグ６ｂがレセプタクル６ａに差し込まれていな
い場合には、出力電圧が予め記憶した使用範囲外（この
実施形態では電源電圧＋５ｖ付近）となるから、充電制
御部１０は、両者が接続されていないと判定する。そし
て、充電制御部１０は、プラグ６ｂがレセプタクル６ａ
に差し込まれるまでステップＳ２における判定を繰り返
す。

【００２９】次に、ステップＳ３において充電制御部１
０は、サーミスタ５により検出された電池温度が所定範
囲（Ｔ₁〜Ｔ₂゜Ｃ）か否かを判定する。電池温度がＴ₁
゜Ｃを下回る場合には、充電制御部１０はリレー１３を
オンにし、ヒータ４に給電する。一方、電池温度がＴ₂
゜Ｃ以上の場合には、電池温度が降下してＴ₂゜Ｃ未満
となるまで待機する。このように、充電開始の電池温度
を制御するのは、低温（すなわちＴ₁゜Ｃ未満）で充電
を行うと、充電効率が極端に低下するために充電不足に
なりやすく、しかも、単電池２内部の電解液がガスとな
って寿命が極端に低下してしまうからである。また、高
温で充電を行うと、２次電池のサイクル寿命に悪影響を
及ぼすことが種々の実験で確認されている。本実施形態
では、後述するように充電時の最高温度をＴ₃゜Ｃと設
定し、これよりも低い温度（Ｔ₂゜Ｃ未満）で充電を開
始するようにしている。また、ステップＳ３へ進むと、
今まで消灯していたＬＥＤが長い周期で点滅し始める。
これにより、使用者は、充電が上記のような待機状態で
あることを知ることができる。

【００３０】以上のようにして電池温度が所定範囲内に
なると、ステップＳ４へ進み、単電池２，…への給電、
つまり充電を開始する。このときＬＥＤは点灯し、使用
者は充電が開始されたことを知ることができる。この充
電は、例えば１．５Ａという一定の電流値で行われる。
また、充電が開始されると同時に、充電制御部１０に内
蔵したタイマー（図示略）が計時を開始する。このタイ
マーの計時開始から相当時間（ｔ₁）経過すると、後述
するように、給電を停止してステップＳ７へ進んで充電
を終了するようになっている。さらに、ステップＳ４で
は、電池温度がＴ₁゜Ｃを下回った場合にもステップＳ
７へ進むようになっている。これについても後に詳細に
説明する。

【００３１】前述のように、ステップＳ４において充電
を開始すると、電池電圧が徐々に上昇してしばらくする
とほぼ一定となり、フル充電状態となる手前で一度ピー
ク値をとって減少する。そして、充電の処理は、ピーク
値からの電圧の降下（−δＶ）が検出されたときに１．
５Ａ定電流充電を終了してステップＳ５へ進む。なお、
充電を開始してしばらくは電池電圧が安定せず、（−δ
Ｖ）を上回るような電圧の降下が生じることもある。そ
こで、この実施形態では、充電制御部１０に内蔵した検
出遅延タイマー（図示せず）を作動させて、充電を開始
してから所定時間経過してから（−δＶ）の検出を行う
ようにしている。

【００３２】１．５Ａ定電流充電は、上記（−δＶ）を
検出した場合以外に、電池温度が充電終了温度、つまり
前述した充電の最高温度Ｔ₃゜Ｃ（Ｔ₂＜Ｔ₃）に達した
ときにも終了する。すなわち、（−δＶ）と充電終了温
度Ｔ₃゜Ｃのいずれか一方が検出されたときにステップ
Ｓ５へ進む。充電終了温度Ｔ₃゜Ｃを充電開始の閾値
（Ｔ₂゜Ｃ）よりも高くしているのは、充電により２次
電池Ｂの温度が上昇するからである。このように、本実
施形態では、電池温度をも加味して１．５Ａ定電流充電
を終了させることにより、２次電池Ｂへのダメージが生
じないようにしている。

【００３３】なお、充電終了温度Ｔ₃゜Ｃの設定によっ
ては、以下の理由により、充電を開始してから所定時間
経過してから充電終了温度Ｔ₃゜Ｃの検出が行われる。
すなわち、充電終了温度がＴ₃゜Ｃよりも低いＴ₂゜Ｃに
設定されることもある。この場合において、ステップＳ
４では、電池温度がＴ₂゜Ｃ未満であることを条件とし
て１．５Ａ定電流充電が開始されるが、電池温度の検出
のばらつきにより充電開始直後に検出温度がＴ₂゜Ｃに
達してしまうことが考えられる。一方、充電を開始して
しばらくは２次電池の吸熱反応により電池温度が降下す
るため、充電を開始して所定時間経過してから充電終了
温度Ｔ₃゜Ｃの検出を開始すれば、上記のような検出温
度を充電終了温度Ｔ₃゜Ｃとして検出するようなことが
生じない。

【００３４】次に、ステップＳ５では、どのような条件
でステップＳ４からステップＳ５へ進んだかによってＬ
ＥＤの発光状態を分けている。すなわち、（−δＶ）の
検出によりステップＳ５へ進んだ場合には、ＬＥＤは消
灯する。一方、電池温度が充電終了温度Ｔ₃゜Ｃに達し
たことによりステップＳ５へ進んだ場合には、ＬＥＤは
短い周期で点滅する。これにより、使用者は２次電池の
温度異常によりステップＳ４が終了したことを知ること
ができる。

【００３５】さて、ステップＳ５では、ステップＳ４よ
りも低い電流値（例えば０．５Ａ）による定電流充電
（第２の定電流充電、以下、この充電を「追い充電」と
称する）を行う。すなわち、１．５Ａ定電流充電におい
て（−δＶ）を検出した時点では、２次電池の単電池２
が全てフル充電状態となっているとは限らない。しかし
ながら、（−δＶ）を検出した後においても１．５Ａ定
電流充電を続行すると過充電となる可能性がある。そこ
で、この実施形態では、０．５Ａという低い電流値で仕
上げの充電を行うことにより、過不足のない充電を行う
ようにしている。このような追い充電の時間は、タイマ
ー（図示せず）により設定され、設定時間（ｔ₂）経過
したらステップＳ７へ進んで充電を終了する。

【００３６】なお、ステップＳ７へ進んだ後もＬＥＤは
消灯したままである。このように、正常な充電が行われ
た場合には、ステップＳ５およびステップ７においてＬ
ＥＤは消灯している。このため、使用者は、ステップＳ
５が終了しないうちに電源を切って充電を終了させてし
まうことも考えられる。しかしながら、ステップＳ４の
終了により充電は実質的に終了しているので、２次電池
の使用上問題はない。

【００３７】以上は、充電が正常に行われた場合の処理
の手順である。次に、充電が正常に行われなかった場合
の処理について説明する。まず、１．５Ａ定電流充電
（ステップＳ４）において、相当時間経過しても電圧降
下（−δＶ）も充電終了温度Ｔ₃゜Ｃも検出されないこ
とが生じうる。そのような場合に１．５Ａ定電流充電を
続行すると、２次電池に過充電等のダメージを与えるこ
とになるため、ステップＳ４においては、１．５Ａ定電
流充電を開始して設定時間（ｔ₁）経過したら、ステッ
プＳ７へ進んで充電を停止する。なお、１．５Ａ定電流
充電を所定時間続行すればフル充電あるいはそれに近い
状態まで充電が進んでいると考えられるので、本実施形
態では、０．５Ａ定電流充電（ステップ５）へ進まずに
充電を停止する。

【００３８】また、室内で充電を開始し、その後暖房を
停止するなどの事情により室温がＴ₁゜Ｃ未満になって
しまうことが想定される。このような場合に充電を行う
と、前述のように、単電池２内でのガスの発生という電
池寿命に重大な悪影響を及ぼす現象が生じる。そこで、
ステップＳ４において電池温度がＴ₁゜Ｃ未満となった
場合には、ステップＳ７へ進んで充電を停止する。そし
て、この場合には、ＬＥＤを短い周期で点滅させて使用
者に温度以上が生じたことを報知する。なお、電池温度
がＴ₁゜Ｃに近い状態でステップＳ３からステップＳ４
へ進んだ場合には、充電開始時の吸熱反応による温度降
下により電池温度がＴ₁゜Ｃ未満となってしまう。この
ような場合に充電を停止するのは使用上不便であるの
で、充電終了温度Ｔ₃゜Ｃの検出の場合と同様に、検出
遅延タイマーにより、充電を開始して所定時間経過して
から電池温度の検出が行われる。

【００３９】また、前述のように、電池温度がＴ₃゜Ｃ
以上の状態で充電を行うと２次電池に悪影響を及ぼす。
このため、ステップＳ４において、充電温度が充電終了
温度Ｔ₃゜Ｃに達した場合に、ステップＳ５へ進んでそ
のまま０．５Ａ定電流充電を行うことは避けなければな
らない。そこで、ステップＳ５では、電池温度がＴ₃゜
Ｃ以上であるか否かを判定し、Ｔ₃゜Ｃ以上である場合
にはステップＳ８へ進んで適正温度になるまで待機する
ことにしている。したがって、電池温度がＴ₃゜Ｃ以上
となったためにステップＳ４からステップＳ５へ進んだ
場合には、ステップＳ５から直ちにステップＳ８へ進む
ことになる。

【００４０】この場合、電池温度の異常がどのステップ
で生じたかを使用者に報知するために、ＬＥＤの発光方
法が変えられる。すなわち、ステップＳ４において温度
異常は生じなかったが、ステップＳ５で追い充電を行っ
ているときに電池温度がＴ₃゜Ｃに達してステップＳ８
へ進んだ場合には、さほど重大な異常ではないため、Ｌ
ＥＤは消灯させられる。一方、ステップＳ４において電
池温度がＴ₃゜Ｃに達してしまった場合には、看過でき
ない異常としてＬＥＤは短い周期で点滅させられる。

【００４１】さて、ステップＳ８においては、電池温度
がＴ₃゜Ｃ以上の場合には、Ｔ₃゜Ｃよりもやや低い所定
の温度になるまで２次電池Ｂの自然冷却を待つ。そし
て、電池温度が上記した所定温度以下となったら、ステ
ップＳ５へ戻って０．５Ａ追い充電を再会する。そし
て、０．５Ａ追い充電が終了したらステップＳ７へ進ん
で充電を終了する。また、ステップＳ８において待機し
ている間に、０．５Ａ追い充電の開始から上記した設定
時間（ｔ₂）を経過してしまうことがある。この場合に
は、ステップＳ７へ進んで充電を終了する。

【００４２】ステップＳ７では、ステップＳ４において
電池温度がＴ₁゜Ｃ未満となって充電が停止された場合
と、ステップＳ４において電池温度がＴ₃゜Ｃ以上とな
って１．５Ａ定電流充電が停止された場合には、ＬＥＤ
は短い周期で点滅し、それ以外の場合にはＬＥＤは消灯
する。したがって、使用者には、充電の過程において単
電池２に看過できない異常が生じたことを知ることがで
きる。

【００４３】上記した２次電池の充電方法においては、
ステップＳ４において、２次電池Ｂの電圧、温度および
充電時間のうちのいずれか１つの条件が満たされれば定
電流充電を終了するので、２次電池Ｂにダメージを与え
る高低温での充電および長時間の充電が防止される。よ
って、２次電池のサイクル寿命を向上させることができ
る。

【００４４】また、上記実施形態では上記のような本発
明の効果の他に、以下のような効果を有する。すなわ
ち、ステップＳ４において、２次電池Ｂの電圧、温度お
よび充電時間のうちのいずれか１つの条件が満たされれ
ば定電流充電を終了するので、２次電池Ｂにダメージを
与える高低温での充電および長時間の充電が防止され
る。よって、２次電池のサイクル寿命を向上させること
ができる。

【００４５】上記実施形態では、２次電池Ｂと充電器Ａ
とを接続しても直ちに充電は開始されず、２次電池Ｂの
温度が所定範囲内となるまで待機する（ステップＳ
３）。よって、高温での充電のみならず、２次電池にダ
メージを与える低温での充電も防止される。また、１．
５Ａ定電流充電の後に０．５Ａの追い充電を行うから、
過不足のない精密な充電を行うことができるとともに、
追い充電の電流値が低いから、過充電を確実に防止する
こともできる。

【００４６】上記実施形態では、２次電池Ｂと充電器Ａ
とを接続しても直ちに充電は開始されず、２次電池Ｂの
温度が所定範囲内となるまで待機する（ステップＳ
３）。よって、２次電池にダメージを与える高低温での
充電が確実に防止される。また、１．５Ａ定電流充電の
後に０．５Ａ追い充電を行うから、過不足のない精密な
充電を行うことができるとともに、追い充電の電流値が
低いから、過充電を確実に防止することもできる。

【００４７】上記実施形態では、各単電池２をヒータ４
で被覆しているので、単電池２を均一に加熱することが
でき、充電の際の温度制御を正確に行うことができる。
加えて、コネクタ６の接続状態をサーミスタ５からの出
力電圧により判定するので、その回路を構成するための
コストアップを大幅に抑えることができる。

【００４８】上記実施形態では、１．５Ａ定電流充電
（ステップＳ４）を行っている際に電池温度がＴ₁゜Ｃ
未満となった場合に、ステップＳ７へ進んで充電を停止
するから、使用者は、充電を開始して短時間で温度異常
を示すＬＥＤ表示を視認することにより、低温による温
度異常であることを知ることができる。したがって、使
用者は、部屋を代えて充電をやり直す等の適切な処置を
採ることができる。さらに、上記実施形態では、各単電
池２をヒータ４で被覆しているので、単電池２を均一に
加熱することができ、充電の際の温度制御を正確に行う
ことができる。

【００４９】上記実施形態では、サーミスタ５と充電制
御部１０との接続を利用してコネクタ６が接続されてい
るか否かを判定するから、その判定のための特別な配線
や部材を必要とせずに充電制御部１０のソフトウエアだ
けで接続の判定を行うことができ、極めて経済的であ
る。また、２次電池Ｂが過放電状態であったり短絡が生
じていたりした場合であっても、そのようなトラブルの
影響を一切受けずに接続の判定を行うことができる。

【００５０】Ｂ．第２実施形態次に、図５を参照して第２実施形態について説明する。
この実施形態は、前記第１実施形態のステップＳ５とＳ
７の間に、２次電池の温度降下を待つステップＳ６を挿
入した点、ステップＳ４において設定時間（ｔ₁）経過
したときにステップＳ６へ進む点、およびステップＳ８
からステップＳ６へ進む点で第１実施形態と異なってい
る。なお、それ以外の動作については第１実施形態とほ
ぼ同じであるので、同じ動作については説明を省略す
る。

【００５１】まず、ステップＳ４においては、１．５Ａ
定電流充電を開始して設定時間（ｔ₁）経過したら、給
電を停止してステップＳ６へ進み、２次電池Ｂの温度降
下を待つ。一方、ステップＳ４において電池温度がＴ₁
゜Ｃ未満となった場合には、第１実施形態と同様に、ス
テップＳ７へ進んで充電を停止する。

【００５２】また、単電池２への給電を終了した直後に
は単電池２の温度は上昇しており、そのような状態で放
電を行うと、２次電池の寿命低下等の種々の悪影響が生
じることが確認されている。そこで、第２実施形態で
は、０．５Ａ追い充電（ステップＳ５）の終了後に電池
温度が所定温度（Ｔ₂゜Ｃよりもわずかに高い温度）ま
で降下して充電終了とすることにしている。そして、第
２実施形態では、正常な温度で充電が終了したことを表
示するために、ステップＳ５およびＳ６においてＬＥＤ
を点灯し、ステップＳ７へ進んだときに消灯するように
している。

【００５３】また、第１実施形態では、ステップＳ８か
らステップＳ７へ進んで充電を終了していたが、第２実
施形態では、ステップＳ６へ進んで２次電池が上記所定
温度になるのを待つ。そして、２次電池が所定の温度に
なったらステップＳ７へ進んで充電を終了する。また、
充電の終了を表示するために、ステップＳ８ではどのよ
うな場合にもＬＥＤを点灯し、ステップＳ６を経由して
ステップＳ７へ進んで始めて消灯するようにしている。
ただし、１．５Ａ定電流充電（ステップＳ４）におい
て、電池温度がＴ₁゜Ｃ未満となって充電を停止した場
合と、電池温度がＴ₂゜Ｃ以上となって０．５Ａ追い充
電に入った場合には、温度異常が生じたことを報知する
ためにＬＥＤを短い周期で点滅させる。

【００５４】上記第２実施形態では、第１実施形態と同
等の効果を奏することは勿論のこと、２次電池Ｂが所定
温度まで降温するのを待って充電を終了し、かつ、充電
終了を示す表示をするので、使用者は、ＬＥＤが消灯し
ていることを確認してから２次電池を使用することがで
きる。したがって、２次電池を高温で放電することによ
る２次電池へダメージを与えるようなことが防止され、
サイクル寿命を一層向上させることができる。

【００５５】Ｃ．第３実施形態次に、図６を参照して本発明の第３実施形態について説
明する。第３実施形態は、以下のような補充電を行う点
において前記各実施形態と異なっている。すなわち、ス
テップＳ６の後に、充電完了後の２次電池の電圧を検出
するとともに、電圧が所定電圧以下か否かを判定する
（ステップＳ９）。そして、電圧が所定電圧以下と判定
したらステップＳ４へ戻り、１．５Ａ定電流充電を再度
行う。そして、２回目の１．５Ａ定電流充電は、電圧降
下（−δＶ）を検出した場合、電池温度が充電終了温度
Ｔ₃゜Ｃに達したとき、および、１．５Ａ定電流充電を
開始してから設定時間（ｔ₁）経過したとき、のいずれ
かの条件が満足されることにより停止し、その後ステッ
プＳ６へ進む。また、ステップＳ４において電池温度が
Ｔ₁゜Ｃ未満となった場合には、ステップＳ９へ進んで
充電を停止する。なお、この第３実施形態でも検出遅延
タイマーが使用され、（−δＶ）の検出および電池温度
の検出は所定時間経過後に行われる。

【００５６】上記第３実施形態においても前記実施形態
と同様に２次電池のサイクル寿命を向上させることがで
きる。特に、充電終了後も２次電池が充電器に接続され
たまま長時間放置されると自己放電によって電圧が低下
するが、この変更例では、２次電圧の電圧が所定電圧に
達していない場合に１．５Ａ定電流充電を再度行うか
ら、最終的な充電電圧つまり充電量が保障され、充電完
了の表示がある場合には必ずある一定量の充電がなされ
ているという信頼性を得ることができる。

【００５７】Ｄ．第４実施形態次に、図７を参照して本発明の第４実施形態について説
明する。第４実施形態は、主として充電待ちの工程を２
種類設けた点、充電器Ａの内部温度も検出して充電を制
御するようにした点において前記第１実施形態と異なっ
ている。以下、これらの点を中心にして第４実施形態を
説明する。

【００５８】図４におけるステップＳ１およびＳ２での
処理は第１実施形態と同じである。次に、ステップＳ３
では、第１実施形態と同様に、サーミスタ５により検出
された電池温度が所定範囲（Ｔ₁〜Ｔ₂゜Ｃ）か否かを判
定する。電池温度がＴ₁゜Ｃを下回る場合には、充電制
御部１０はリレー１３をオンにし、ヒータ４に給電す
る。一方、電池温度がＴ₂゜Ｃ以上の場合には、電池温
度が降下してＴ₂゜Ｃ未満となるまで待機する。また、
ステップＳ３へ進むと、今まで消灯していたＬＥＤが長
い周期で点滅し始める。これにより、使用者は、充電が
上記のような待機状態であることを知ることができる。

【００５９】また、ステップＳ３では、充電器Ａの内部
温度がＴ₄゜Ｃ以下か否かを判定する。これは、充電器
Ａの内部が環境温度をかなり上回る温度に達すると、充
電器Ａ内の電子素子が破壊されてしまうからである。こ
のようにして電池温度および充電器Ａの内部温度が所定
範囲内になると、ステップＳ４へ進み、単電池２，…へ
の給電、つまり充電を開始する。この場合、２次電池の
容量が５Ａｈであるとすると、５×０．３Ａという一定
の電流値で充電を行う（以下、そのような充電を０．３
Ｃ定電流充電、また、５×０．１Ａの場合には０．１Ｃ
定電流充電と称する）。このときＬＥＤは点灯し、使用
者は充電が開始されたことを知ることができる。なお、
ステップＳ４での処理については後に詳述する。

【００６０】ここで、ステップＳ３において電池温度が
Ｔ₂゜Ｃ未満となるまで待機した場合には、第４実施形
態では、ステップＳ３’へ進んで所定時間待機する。こ
れは、電池温度の上限値Ｔ₂゜Ｃは、できるだけ低く設
定して常温からあまり外れない範囲で充電が行われるよ
うにする必要がある一方、常温と大差ない温度では夏場
などにおいていくら待機してもＴ₂゜Ｃに達しない場合
が生じ得る。そこで、本実施形態では、上限値Ｔ₂゜Ｃ
をある程度高く設定することにより、そのような不具合
を解消するとともに、ステップＳ３’において充電待ち
を行うことにより、電池温度が上記上限値Ｔ₂゜Ｃより
も十分に低くなるようにしている。

【００６１】ステップＳ３’における充電待ちは設定時
間（ｔ₃）行い、設定時間（ｔ₃）経過後にステップＳ４
へ進んで０．３Ｃ定電流充電を行う。ただし、環境温度
が上昇したような場合には、ステップＳ３’において待
機している間に電池温度が上限値Ｔ₂゜Ｃ以上となって
しまうことも考えられる。そこで、そのような場合に
は、ステップＳ３へ戻って最初の充電待ちを再度行う。
なお、ステップＳ３’において充電待ちを行っている間
は、待機状態であることを示すためにＬＥＤが長い周期
で点滅している。

【００６２】次に、ステップＳ４では、電圧の降下（−
δＶ）が検出されたときに０．３Ｃ定電流充電を終了し
てステップＳ５へ進む。この場合、第１実施形態と同様
に、検出遅延タイマ（図示略）を作動させて、充電を開
始してから所定時間経過してから（−δＶ）の検出を行
う。また、１．５Ａ定電流充電は、上記（−δＶ）を検
出した場合以外に、電池温度が充電の最高温度Ｔ₃゜Ｃ
（Ｔ₂＜Ｔ₃）に達したときにも終了してステップＳ５へ
進む。この場合も充電を開始してから所定時間経過して
から充電終了温度Ｔ₃゜Ｃの検出を行う。

【００６３】以上はステップＳ４における充電が正常に
行われたときの処理である。１．５Ａ定電流充電が正常
に行われなかった場合には、ステップＳ７へ進んで充電
を終了する。以下、ステップＳ４からステップＳ７へ進
む場合の条件について説明する。まず、１．５ＡＣ定電
流充電において、設定時間（ｔ₁）経過しても電圧降下
（−δＶ）も充電終了温度Ｔ₃゜Ｃも検出されない場合
には、ステップＳ７へ進んで充電を停止する。この場合
には、フル充電あるいはそれに近い状態まで充電が進ん
でいると考えられるので、本実施形態では、ステップ７
へ進んで充電を停止し、充電終了を示すためにＬＥＤを
消灯する。

【００６４】さらに、ステップＳ４においては、室内で
充電を開始し、その後暖房を停止するなどの事情により
室温がＴ₁゜Ｃ未満になってしまうことがあることか
ら、電池温度がＴ₁゜Ｃ未満となった場合には、ステッ
プＳ７へ進んで充電を停止する。また、電池温度がＴ₁
゜Ｃに近い状態でステップＳ３からステップＳ４へ進ん
だ場合には、充電開始時の吸熱反応による温度降下によ
り電池温度がＴ₁゜Ｃ未満となってしまうことがあるの
で、この場合においても、検出遅延タイマーにより、充
電を開始して所定時間経過してから電池温度Ｔ₁の検出
を行う。また、ステップＳ４において充電器Ａの内部温
度がＴ₄゜Ｃになった場合にも、ステップＳ７へ進んで
充電を停止する。さらに、充電器Ａのプラグ６ｂが２次
電池Ｂのレセプタクル６ａに差し込まれてステップＳ２
における電池接続判定が「ＹＥＳ」であるにも拘わら
ず、断線などの原因により充電電流が供給されない場合
がある。この場合、充電制御部１０は、充電部１１に設
けた電流センサ（図示略）による検出値が０であること
を認識し、ステップＳ７へ進んで充電を停止する。以上
の場合には、ＬＥＤを短い周期で点滅させ、異常が生じ
て充電が行われなかったことを使用者に報知する。

【００６５】次に、ステップＳ５では、第１実施形態と
同様に０．５Ａ追い充電を行い、追い充電開始から設定
時間（ｔ₂）経過すると、ステップＳ７へ進んで充電を
終了しＬＥＤを消灯する。この実施形態のステップ５で
は、電池温度が充電終了温度Ｔ₃゜Ｃに達してステップ
Ｓ５へ進んだ場合であってもＬＥＤを消灯する。また、
ステップＳ５において、充電器Ａの内部温度がＴ₄゜Ｃ
になった場合にはステップＳ７へ進んで充電を停止す
る。また、電池接続判定が「ＹＥＳ」でありながら断線
によって充電電流が途中から供給されなくなることも考
えられるため、そのような場合もステップＳ７へ進んで
充電を停止する。これらの場合には、異常が生じたこと
を報知するためにＬＥＤを短い周期で点滅させる。

【００６６】また、ステップＳ５では、電池温度が充電
終了温度にＴ₃゜Ｃ以上になった場合にはステップＳ８
へ進んで適正温度になるまで待機し、適正温度まで下が
ったらステップＳ８へ戻って追い充電を続行する。な
お、この場合においても、ステップＳ８において待機し
ている間に設定時間（ｔ₂）経過すると、ステップＳ７
へ進んで充電を終了する。この場合には、充電が充分に
行われていると考えられるので、ＬＥＤを消灯する。

【００６７】また、ステップＳ８においても、充電器Ａ
の内部温度がＴ₄゜Ｃになった場合にはステップＳ７へ
進んで充電を停止する。また、断線によって充電電流が
途中から供給されなくなった場合にもステップＳ７へ進
んで充電を停止する。これらの場合においても、異常が
生じたことを報知するためにＬＥＤを短い周期で点滅さ
せる。

【００６８】上記第４実施形態においても前記第１実施
形態と同等の効果を奏するのは勿論のこと、温度範囲の
上限値Ｔ₂゜Ｃをある程度高く設定しても、２回目の待
機によって電池温度を確実に降下させることができる。
よって、夏場など室温が高い場合であっても、次の行程
へ進んで定電流充電を確実に行うことができる。

【００６９】Ｅ．変更例本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下
のような種々の変更が可能である。定電流充電および追い充電の電流値、充電時間並びに
各種温度設定は前記実施形態の数値に限らず任意に設定
することができる。第３実施形態ではステップＳ９の判定に応じてステッ
プＳ４へ戻るようになっているが、ステップＳ５へ戻っ
て０．５Ａ定電流充電を行うようにしてもよい。第２実施形態では、１．５Ａ定電流充電（ステップＳ
４）を開始して設定時間（ｔ₁）経過するとステップＳ
６へ進んで充電終了の温度待ちを行うが、ステップＳ７
へ直接進んで充電を終了してもよい。第３実施形態では、１．５Ａ定電流充電（ステップＳ
４）を開始して設定時間（ｔ₁）経過するとステップＳ
６へ進んで充電終了の温度待ちを行うが、ステップＳ９
へ直接進んで充電終了時の電池電圧を検出するようにし
てもよい。また、第２実施形態においてもステップＳ７
に代えてステップＳ９を設け、ステップＳ４からステッ
プＳ９へ進むようにしてもよい。上記実施形態および変更例では、０．５Ａ追い充電
（ステップＳ５）を行う際に２次電池の適正温度待ちを
行い（ステップＳ８）、その場合に０．５Ａ追い充電開
始から開始される計時を続行しているが、ステップＳ８
へ進んだときに計時を一時停止し、ステップＳ８からス
テップＳ５へ戻る際に計時を再開するようにしても良
い。充電中に充電器Ａと電源あるいは充電器と２次電池Ｂ
との接続が外れて再び接続されることが考えられる。そ
のような場合には、最初の状態（ステップＳ１）から充
電を開始するように制御することができる。単電池を加熱する構成については、前記実施形態のも
のに限定されるものではなく、バッテリーケース１内の
雰囲気温度を上昇させるヒータを内蔵する等、その構成
は任意である。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
２次電池にダメージを与える高低温での充電および長時
間の充電が防止されるので、そのサイクル寿命を向上さ
せることができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】充電器と２次電池の概略の回路を示す図であ
る。

【図２】（Ａ）はサーミスタと充電制御部との接続を
示す図、（Ｂ）は他の例を示す図である。

【図３】サーミスタの周囲の温度と出力電圧との関係
を示す線図である。

【図４】本発明の第１実施形態を示す状態遷移図であ
る。

【図５】本発明の第２実施形態を示す状態遷移図であ
る。

【図６】本発明の第３実施形態を示す状態遷移図であ
る。

【図７】本発明の第４実施形態を示す状態遷移図であ
る。

【符号の説明】

２…単電池、５…サーミスタ、６…コネクタ、１０…充
電制御部、１１…充電部、Ａ…充電器、Ｂ…２次電池。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次電池に充電手段からほぼ一定の電流
を供給する定電流充電を行う２次電池の充電方法におい
て、上記定電流充電を、Ａ：２次電池の充電を開始して所定時間経過した後にピ
ーク値をとったとき、Ｂ：２次電池の温度が所定範囲を逸脱したとき、Ｃ：２次電池への充電開始から所定時間経過したとき、のいずれかの条件が満たされたときに終了することを特
徴とする２次電池の充電方法。
【請求項２】前記２次電池と前記充電手段とを接続し
た後に、上記２次電池の温度が所定範囲内となるまで待
機した後に上記２次電池への電流の供給を開始すること
を特徴とする請求項１に記載の２次電池の充電方法。
【請求項３】前記定電流充電を前記条件ＡまたはＢが
満たされて終了した後に、上記定電流充電よりも低いほ
ぼ一定の電流を供給する第２の定電流充電を行うことを
特徴とする請求項１または２に記載の２次電池の充電方
法。
【請求項４】前記第２の定電流充電を終了した後に、
前記２次電池が所定温度まで降温するのを待って充電終
了を示す表示をすることを特徴とする請求項３に記載の
２次電池の充電方法。
【請求項５】前記第２の定電流充電を行う際に、前記
２次電池が所定温度範囲の範囲外であるときに上記第２
の定電流充電を停止しあるいは開始せず、上記２次電池
が所定温度範囲となるまで待機して上記第２の定電流充
電を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の２
次電池の充電方法。
【請求項６】前記定電流充電を前記条件Ｃが満たされ
て終了した後に、前記２次電池が所定温度まで降温する
のを待って充電終了を示す表示をすることを特徴とする
請求項１または２に記載の２次電池の充電方法。
【請求項７】前記定電流充電または前記第２の定電流
充電が終了した後に前記２次電池の電圧を検出し、上記
電圧が所定電圧に達していない場合に前記定電流充電を
再度行うことを特徴とする請求項４ないし６のいずれか
に記載の２次電池の充電方法。
【請求項８】前記２次電池の温度が前記所定範囲のう
ち上限以上であるために、上記２次電池の温度が上記上
限未満となるまで待機した場合に、さらに所定時間待機
して上記２次電池への電流の供給を開始することを特徴
とする請求項２ないし７のいずれかに記載の２次電池の
充電方法。