JP2743155B2 - 充電装置及び充電処理システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二次電池の充電処理シ
ステム及び二次電池充電装置に関するものであり、更に
詳しくは二次電池における充電処理操作に於いて、当該
二次電池を常に満充電に近い充電状態に達成させるとも
に、当該二次電池を常に効率良く作動させ、当該二次電
池の寿命を長く維持させることの出来る充電処理システ
ム及び二次電池充電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム
電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−亜鉛電池更には
リチウムイオン電池といった二次電池（セコンダリ・セ
ル）は、その耐用期間全体を通して何度も再充電されう
る。二次電池再充電技術の初期において、再充電作業は
数時間もの時間を要していた。つまり、従来の上記した
二次電池、の再充電操作に於いては、通常では、６時間
から長いものでは１６時間をかけて充電操作を実行して
おり、高速充電と称して比較的短時間で再充電する方法
でも１乃至２時間が必要とされている。

【０００３】処で、従来に於いては、係る再充電可能な
電池、蓄電池、バッテリと称される二次電池を再充電し
て所定の目的に使用する場合、出来るだけ充電時間は、
少ない方が良い事は判っているが、かかる二次電池の内
部の化学反応原理に基づく温度の上昇、内部圧力の上昇
と言った問題がネックとなっているので、大量の電流を
短時間に電池に流して充電する事は、セルの破壊に繋が
るのみでなく、当該セルの電池特性、即ち出力特性、充
電特性等を劣化させる事になる事から、採用されていな
かった。

【０００４】然しながら、近年、かかる二次電池の需要
が、各産業界の多方面で増大され、特に、工作機械の使
用現場、病院等の医療機器類、移動電話等を含めた通信
事業等に於いては、電源が途中で切れる事を極力嫌うと
同時に高速、望ましくは瞬時の再充電可能な二次電池に
対する要望が強くなって来ている。従って、二次電池に
より給電を受けている消費者向け装置が増々一般化して
いくにつれて、時間単位ではなく分単位で二次電池を再
充電できるシステムに対する要求が生じてきた。

【０００５】処で、二次電池を急速に充電することは可
能であるものの、これには、蓄電池に対する不可逆的な
損傷を防ぐための蓄電池再充電プロセスのより一層入念
な監視及び制御が必要であり、これまでに、二次電池を
急速に再充電することのできるさまざまな二次電池再充
電システムが開発されてきたが、いずれも満足な結果を
示していない。

【０００６】例えば特公昭６２−２３５２８号及び特公
昭６２−２３５２９号各公報には、ニッケル−カドミウ
ム電池等の二次電池の再充電方法に於いて、再充電操作
中に、電池の電圧波形の変化に注目し、係る電圧波形に
現れる複数個の変曲点を予め記憶させておき、記憶され
た複数個の変曲点が、所定の順序で発生した場合に、充
電操作を中断する様な方法が開示されているが、係る方
法では、各種の電池のそれぞれに付いて、個別に充電操
作中における電圧波形の変化を予め記録しておき、再充
電を行う必要のある電池の種類に応じて、当該充電操作
を実行する以前に記憶内容を当該電池に対応するものに
書換える操作が必要であり、操作が煩雑となると共に、
充電操作の環境、電池の履歴等によって、必ずしも、当
該電池の電圧出力波形が、記憶された通りの順序や大き
さ示さない場合があるので、正確な充電操作、再充電操
作を行う事ができず、従って、電池の性能を劣化させず
に高速充電操作を実行する事が困難で有った。

【０００７】又、従来の上記した二次電池の再充電操作
に於いては、通常では、６時間から長いものでは１６時
間をかけて充電操作を実行しており、高速充電と称して
比較的短時間で再充電する方法でも１乃至２時間が必要
とされている。処で、従来に於いては、係る再充電可能
な電池、蓄電池、バッテリと称されるものを再充電して
所定の目的に使用する場合、出来るだけ充電時間は、少
ない方が良い事は判っているが、かかる二次電池の内部
の化学反応原理に基づく温度の上昇、内部圧力の上昇と
言った問題がネックとなっているので、大量の電流を短
時間に電池に流して充電する事は、セルの破壊に繋がる
のみでなく、当該セルの電池特性、即ち出力特性、充電
特性等を劣化させる事になる事から、採用されていなか
った。

【０００８】然しながら、近年、かかる二次電池の需要
が、各産業界の多方面で増大され、特に、工作機械の使
用現場、病院等の医療機器類、移動電話等を含めた通信
事業等に於いては、電源が途中で切れる事を極力嫌うと
同時に高速、望ましくは瞬時の再充電可能な二次電池に
対する要望が強くなって来ている。処で、上記したそれ
ぞれの二次電池に於ける充電処理操作に於いては、新た
な問題が提起されて来ている。

【０００９】つまり、特に高速充電を行う場合に、充電
されている二次電池の出力特性、例えば、当該二次電池
の出力電圧特性カーブに図６に示す様に、特異な現象が
発生する。 即ち、当該二次電池が実質的に満充電され
る以前の充電状態に於いて、当該出力電圧特性カーブに
部分的な突起部（プレピーク）が発生し、例えば従来周
知のネガティブデルタＶ方式により当該二次電池の出力
電圧のピークを検出して、当該二次電池の充電状態が満
充電状態になったと判断して、充電操作を停止させる方
式、或いは、当該二次電池の出力電圧の上昇割合を検出
して、当該上昇割合が低下或いは０となった場合に二次
電池の充電状態が満充電状態になったと判断して、充電
操作を停止させる方式等に於いては、該プレピークに於
いて、充電操作を停止する事になり、結局当該二次電池
を、完全な満充電状態にする事が不可能となる。

【００１０】係る原因は、図７にも示されている通り、
二次電池を高速充電する場合に、必要とする充電量より
も少ない充電量で電池電圧のピークが発生すると言う基
本的問題が関係しており、その程度も当該二次電池の製
造条件等によってもかなり異なった状態を示す。従っ
て、係る状態に於いて充電操作を実行すると、あたかも
二次電池の電池の容量が小さく見えてしまい、実際の使
用に際して大きな問題が発生する事になる。

【００１１】かかる問題を解決する方法の一つとして
は、従来に於いては、少電流で一定時間追加充電を行う
方法が提案されているが、係る方法では高速充電の目的
が達成されず、又一定時間無条件で充電操作を行うの
で、当該二次電池が過充電され、二次電池を劣化させて
しまうと言う危険があった。又、実用的な観点から見る
と、充電操作中に於いて、満充電状態になるまでの時間
が待ちきれずに意識的に充電操作を中止して使用するつ
まり放電操作を実行させる場合が多く、或る種の二次電
池に於いては、この様な二次電池の使用方法を繰り返し
ていると、略８０％前後の充電量（充電率）に於いて上
記した出力電圧特性カーブに部分的なこぶ状の突起部
（プレピーク）が発生し、係るプレピークは、上記の充
電処理方法を繰り返す毎に大きくなるので、上記した様
な従来の充電処理方法では、充電操作が当該プレピーク
で停止されてしまい、電池の容量の低下として問題とな
ってくる。

【００１２】更に、一旦プレピークが発生すると、以後
の充電操作に於いても、当該充電操作は該プレピークで
停止されるので所謂メモリ効果が発生すると言う厄介な
問題も発生していた。係るプレピークの発生原因は、未
だ正確には解明されてはいないが、７０〜８０％の充電
量近辺での電池内部のガス発生が多くなることから、内
部でのガス消費率、及び電池の構成材料が原因ではない
かと推測されている。

【００１３】一方、二次電池の中で、製造直後の二次電
池や長期間保存されていた様な二次電池の様な所謂活性
化されていない二次電池を充電する場合、期待している
充電特性とはかけ離れた特性を示す事がある。例えば、
充電中の二次電池の出力電圧にピークが発生しない為、
充電操作が停止してしまったり、或いは充電を停止させ
る事ができず過充電となり、当該二次電池にダメージを
与えたり、又所定の充電時間より極端に早く当該二次電
池の出力電圧特性カーブにピークが発生して充電操作が
止まったりする事もある。

【００１４】更に別の問題として、二次電池が単一のセ
ルのみで構成されておらず、複数個のセルが直列に接続
されて構成されている様な二次電池である場合には、上
記と同様に図８に例示する様に、パック二次電池の充電
特性には満充電時に発生する真のピーク値出現以前にこ
れと似た様なピークＰ’が発生する事が多い。

【００１５】係るピークを疑似ピークＰ’と称してい
る。係る疑似ピークの発生原因は、パックされた複数個
の二次電池の充電時の出力電圧特性が、完全には同一で
はなく、各セル間の残留容量或いは容量が多少とも異な
っている事に起因していると考えられている。然も、係
る疑似ピークは、以後同様の充放電操作を実行する度
に、大きくなるので、ピーク検出や電圧上昇率検出によ
り充電操作を制御する場合には大きな問題となる事は明
らかである。

【００１６】係る問題に対する詳細な原因は未だ解明さ
れていないが、図９に示す様に、例えば４個の二次電池
セル（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が直列に接続されて１つのパッ
クを形成されており、それぞれの出力電圧特性カーブが
図９（Ａ）〜図９（Ｄ）であったとすると、当該パック
された二次電池全体の出力電圧特性カーブは、例えば図
９（Ｅ）に示す様なピーク部Ｐを有する形状を示し、図
９（Ａ）〜図９（Ｄ）のそれぞれのセルが示す出力電圧
特性カーブが合成されたものとなる。

【００１７】係る疑似ピークを有する出力電圧特性カー
ブを持った二次電池を充電処理する場合には、真のピー
クが発生しない内に当該疑似ピークに於い充電操作が停
止されるので、パックされた二次電池が本来持っている
容量まで充電出来ないと言う問題が発生する。つまり、
一般的には、それぞれのセル（素電池）の残留容量の違
いがある程度以上になると疑似ピークが発生する事が判
って来ている。

【００１８】そして、それぞれのセル（素電池）の残留
容量が異なる原因としては、例えば、（ａ）自己放電特
性がかなり異なるセル同志をパックしてある期間保存し
た場合、（ｂ）充電率が異なっているセル同志をパック
したものを満充電前に充電を止め、その後放電し、この
操作を繰り返した場合で、特に充電レートが大きい程顕
著に現れる。（ｃ）大電流放電を行った場合、（ｄ）過
放電され一部の電池が転極された場合、（ｅ）セルの寿
命が異なり、ある程度以上に容量の低下したセルが含ま
れている場合等が考えられる。

【００１９】更に、係る状態で充電した二次電池を、急
速に放電処理すると一部のセルは過放電となり、当該セ
ルの寿命を短くする事になる。つまり、図９（Ｅ）に示
す様な出力電圧特性カーブを持った複数個のセルからな
る二次電池を充電処理する場合で、当該二次電池の出力
電圧の変化を検出して当該二次電池の満充電状態を検出
する方法を採用して充電操作を実行する場合には、図９
（Ｅ）のＸ時点で満充電が達成されたと判断され充電操
作が停止されるので、セルＣは問題ないが、残りのセル
Ａ，Ｂ，Ｄに関しては満充電状態とならず、従って二次
電池全体の必要な容量を確保する事が不可能となる。

【００２０】又、急速に放電する場合には、セルＡ，
Ｂ，Ｄは過放電となる危険がある。一方、図９（Ｅ）に
示す様な出力電圧特性カーブを持った複数個のセルから
なる二次電池を充電処理する場合で、当該二次電池の出
力電圧のピーク値からある電圧だけ下がった時に満充電
状態を検出するような所謂ネガティブデルタＶ方式を採
用して充電操作を実行する場合には、図９（Ｅ）のＹ時
点で満充電が達成されたと判断され充電操作が停止され
るので、セルＢは問題ないが、残りのセルＡ，Ｃ，Ｄに
関しては過充電状態となり、セルＡ，Ｃ，Ｄに多大のダ
メージを与える事になるので、当該セル本来が持ってい
る寿命よりも短くなってしまい、更に係る状態を引き起
こしたセルの為に他の未だ寿命に達していないセルがあ
るにも係わらず本来のパック電池の寿命を短くしてしま
うと言う問題も有った。

【００２１】更に、係る特性を持つ二次電池を充電処理
操作するに際し、上記した様に当該疑似ピークで充電操
作を停止すると、以後の充電処理操作に於いても、同様
に当該疑似ピークで充電操作が停止してしまうので、二
次電池の本来の充電容量を維持する事が出来ず、従って
当該二次電池を有効利用する事が不可能でも有った。

【００２２】更に図１０には、図８とは別の構成からな
る複数個のセルからなる二次電池の出力電圧特性カーブ
を示したものであり、図８とは異なる疑似ピークＰ’が
発生している事が判る。係る出力電圧特性カーブを有す
る二次電池を２Ｃで放電処理した場合の例が図１１に示
されており、係る図１１から、図１０に示される特性を
有する二次電池の放電時間が、要求される必要放電時間
よりもかなり短くなっている事が理解され、従って、係
る二次電池は所定のパワーを発揮出来ないものである事
が理解される。

【００２３】係る問題を解決する方法として、従来に於
いては、１つのパックに複数個の二次電池セルを含ませ
る場合には、同一の公称容量を持つ二次電池セルを複数
個集める事は当然としても、同一公称容量を持つセルの
中でも、製造工程、製造メーカー、製造条件、製造時期
等が異なると、上記した様に出力電圧特性カーブがそれ
ぞれ異なっているので、その選択に際しては、一つ一つ
当該出力電圧特性カーブを測定して、同一若しくは略互
いに近似する出力電圧特性カーブを有するセルを選択し
て１つのパック内に組み込む操作が要求されている。係
る方法は、セルの生産歩留りが大幅に低下すると共に、
極めて複雑で長い工程が要求され、生産コストの大幅な
上昇が避けられない状態であり、係る生産コストの低減
が強く要求されてきている。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の欠点を改良し、二次電池が、単一のセル
により構成されている場合で有っても、又複数個のセル
で構成されている場合で有っても、充電処理操作に於い
て、当該二次電池の満充電状態に到達する時期を正確に
検出して、常時満充電状態に二次電池を充電処理する事
の出来る高速充電処理システムと高速二次電池充電装置
を提供するものであり、更には、過去の履歴によって不
適切な出力電圧特性カーブを有する二次電池を、適切な
出力電圧特性カーブを有する二次電池に蘇生させたり、
出力電圧特性カーブを互いに異にする複数個のセルを１
つのパックに構成した二次電池に於いても、各セルが、
当該セルの持つ個別の出力電圧特性カーブを、略同一の
望ましい出力電圧特性カーブを持つ様に再生させる事の
出来る充電処理システム及び二次電池充電装置を提供す
るものである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。即ち、本発明に係る充電
処理システムは、二次電池の充電特性を検出しながら二
次電池を充電するに際し、当該二次電池に対して所定の
量の電流値を有する電流を用いて充電処理を実行し、当
該二次電池に関する予め定められた所定の状態が検出さ
れた場合には、当該二次電池に対して前記所定の量の電
流値よりも少ない量の電流値を有する電流を用いて再度
充電処理を実行し、その後前記当該二次電池に関する予
め定められた所定の状態が検出された場合には、当該二
次電池に対してその直前の充電処理に於いて使用された
前記所定の量の電流値よりも更に少ない量の電流値を有
する電流を用いて再度充電処理を実行し、当該二次電池
に関して実質的にき充電終了を示す状態になる迄上記操
作を繰り返す充電処理システムである。

【００２６】本発明に係る充電処理システムのより具体
的な態様としては、二次電池の充電特性を検出しながら
二次電池を充電するに際し、当該二次電池に対して所定
の量の電流値を有する第１の電流を用いて充電処理を実
行する第１の期間、該第１の期間に於いて、当該二次電
池に関する予め定められた所定の状態が検出された場合
には、当該二次電池に対して前記第１の電流の所定の量
の電流値よりも少ない量の電流値を有する第２の電流を
用いて再度充電処理を実行する第２の期間、該第２の期
間に於いて、前記当該二次電池に関する予め定められた
所定の状態が検出された場合には、当該二次電池に対し
て前記第２の電流の電流値よりも更に少ない量の電流値
を有する第３の電流を用いて再度充電処理を実行する第
３の期間、及び当該二次電池に関して充電終了を示す状
態になる迄、前回に使用された所定の量の電流値よりも
少ない量の電流値を有する電流を用いて、上記第３の期
間の操作が繰り返えされる第４の期間とから構成されて
いる充電処理システムである。

【００２７】更に、本発明に係る二次電池充電装置とし
ては、基本的には、二次電池に対する充電端子、該二次
電池の充電特性を検出する充電特性を検出手段、当該充
電端子に接続され、且つ所定の電流源に接続された電流
量調整手段、該検出手段と該電流量調整手段とに接続さ
れ、該検出手段から出力される当該二次電池に関する予
め定められた所定の状態を示す検出信号、に応答して、
当該充電端子に供給される電流を停止させるか、当該充
電端子に供給される電流の電流量を変化させる様に該電
流量調整手段を制御する制御手段とから構成されている
二次電池充電装置である。

【００２８】

【作用】本発明に係る充電処理システム及び二次電池充
電装置は、上記した様な技術構成を有しているので、二
次電池に対して高速充電操作を実行しながら短時間で、
略満充電に近い充電状態を確実に達成させる事が出来る
と同時に、過去の履歴によって不適切な出力電圧特性カ
ーブを有する二次電池を、適切な出力電圧特性カーブを
有する二次電池に蘇生させる事が可能であり、更には、
出力電圧特性カーブを互いに異にする複数個のセルを１
つのパックに構成した二次電池に於いても、本発明に係
る充電処理システムを採用する事によって、当該各セル
の持つ個別の出力電圧特性カーブを、略同一の望ましい
出力電圧特性カーブを持つ様に再生させる事が出来る。

【００２９】

【実施例】以下に、本発明に係る充電処理システム及び
二次電池充電装置の具体例の構成を図面を参照しなから
詳細に説明する。

【００３０】図１は、本発明に係る充電処理システムの
基本的な処理手順を示すフローチャートであり、その基
本的な構成は、上記した様に、二次電池の充電特性を検
出しながら二次電池を充電するに際し、当該二次電池に
対して所定の量の電流値を有する電流を用いて充電処理
を実行し、当該二次電池に関する予め定められた所定の
状態が検出された場合には、当該二次電池に対して前記
所定の量の電流値よりも少ない量の電流値を有する電流
を用いて再度充電処理を実行し、その後前記当該二次電
池に関する予め定められた所定の状態が検出された場合
には、当該二次電池に対してその直前の充電処理に於い
て使用された前記所定の量の電流値よりも更に少ない量
の電流値を有する電流を用いて再度充電処理を実行し、
当該二次電池に関して実質的に充電終了を示す状態にな
る迄上記操作を繰り返す充電処理システムである。

【００３１】本発明に係る上記充電処理システムに於い
て、二次電池とは、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム電
池、ニッケル−水素電池、ニッケル−亜鉛電池更にはリ
チウムイオン電池といった二次電池（セコンダリ・セ
ル）を含むものであって、その耐用期間全体を通して何
度も再充電されうる機能を有するものである。更に、本
発明に於いては、充電処理される二次電池は、単一のセ
ルで構成されているもので有っても良く、又複数個のセ
ル群が、直列に接続された状態でパックされて１つの二
次電池を構成するもので有っても良い。

【００３２】又、本発明に於ける充電処理システムに於
いて、二次電池の充電特性を検出するが、当該二次電池
の充電特性とは特に限定されるものではないが、例え
ば、出力電圧、二次電池の表面温度、内部ガス発生量、
充電処理中の充電電流、或いは充電時間等であり、係る
特性値を時間軸に沿ってそのデータの変化をリアルタイ
ムに測定し記録するものである。又、本発明に於ける充
電処理システムに於いて、二次電池に関して予め定めら
れた所定の状態を検出するものであるが、二次電池に関
して予め定められた所定の状態とは、例えば、出力電
圧、二次電池の表面温度、内部ガス発生量、充電処理中
の充電電流、或いは充電時間等が予め定められた値に達
する状態と更には、上記出力電圧特性カーブに於ける疑
似ピーク若しくはプレピークの様な、二次電池に充電処
理操作を実行している間に、実質的に満充電状態に到達
してはいないが、満充電に到達したと判断するに十分な
状態を含むものである。

【００３３】更には、該二次電池の出力電圧が所定の値
に到達した場合、例えば、充電電流値が、所定の値以下
となるか、極端に小さくなった場合、二次電池の表面温
度が急激に上昇した場合、電圧値の上昇割合が所定の値
以下となった場合、電圧値の変化がなくなって出力電圧
特性カーブが水平状態となった場合、更には、充電処理
操作が開始されてから予め定められた所定の時間が経過
しても、例えば、該出力電圧特性カーブにピーク、或い
は長期の水平状態等が出現しない場合等も所定の状態を
いうものが考えられる。

【００３４】従って、本発明に於いて、当該出力電圧特
性カーブを特性値として採用する場合には、例えば従来
周知のネガティブデルタＶ方式により当該二次電池の出
力電圧のピークを検出するか、或いは当該二次電池の出
力電圧の上昇割合を検出して、当該上昇割合が低下或い
は０となった場合を検出する事が、本発明に於ける二次
電池に関して予め定められた所定の状態を検出する事の
一つに該当するが、本発明に於いては係る検出方法に限
定されるものではない。本発明に於いて、如何なる二次
電池の特性値を採用し、如何なる方法、手段によりそれ
を検出するかは、二次電池の種類により適宜選択して使
用する事が出来る。

【００３５】次に、本発明に於いては、上記した様に、
先ず、最初の充電処理操作に於いては、当該二次電池に
供給すべき充電電流量を決定する必要がある。本発明に
於いては、当該二次電池を短時間、好ましくは数１０分
以内に充電操作を完了させる事が一つの目的となってい
るので、当該充電電流の電流量は、高い電流量である事
が望ましい。

【００３６】ここで、本発明に於いて使用される充電電
流の電流量として、二次電池に関する公称規格値として
一般化されている１時間当たりの最大充電電流値Ｃに対
して何倍の電流を使用するかを示す値としてＣレート値
（Ｃ−ｒａｔｅ）を定義し、このＣレート値を用いて表
す事にしている。（ＪＩＳ規格Ｃ８７０５ （９）の備
考参照） つまり、公称容量値１２００ｍＡＨの二次電池に於い
て、０．１Ｃの充電電流量とは、当該二次電池に対して
１時間に１２０ｍＡの電流を流す事を意味し、２Ｃとは
３０分間に１２００ｍＡの電流を当該二次電池に対して
流す事を意味し、又４Ｃとは１５分間に１２００ｍＡの
電流を当該二次電池に対して流す事を意味するものであ
る。

【００３７】本発明に於いては、係る最初の充電処理操
作に於いて、予め定められた所定の量の電流値、例えば
４Ｃの充電電流量を採用した場合には、予め定められた
所定の電圧が検出されたか或いは、前記したプレピーク
若しくは疑似ピークが検出された時点に於いて、一旦充
電処理操作を中断する。この時点に於いては、多くの場
合、当該二次電池は、満充電状態には到達しておらず、
ただ高充電電流による充電処理操作では、これ以上充電
が実行されない状態になっている場合が多いことから、
この時点で前記した予め定められた所定の量の電流値、
例えば４Ｃの充電電流量を変化させ、再度充電処理操作
を繰り返すものであって、望ましくは、再充電処理操作
に使用される充電電流の電流量は、前回の充電処理操作
に使用された電流量よりも少ない電流量にすることであ
り、一例としては、２Ｃとするか１Ｃとするかが考えら
れるが、本発明に於いては、特に限定されるものではな
く、４Ｃよりも少ない量の電流量であれば如何なる値の
ものでも採用する事が可能である。

【００３８】本発明に於いては、次いで、例えば２Ｃの
電流量の充電電流を用いて再度充電処理操作が実行さ
れ、前回の充電処理操作と同様に、当該二次電池に関し
て予め定められた所定の状態を検出するものである。然
しながら、係る再充電処理操作に於いては、再度プレピ
ーク或いは疑似ピークが発生している場合もあり又、場
合によっては、当該二次電池に於ける実質的に満充電状
態が達成されている場合もあることから、検出結果に対
しては、双方の状態の有無を判断する事が望ましい。

【００３９】その為、該再充電処理操作に於いては、プ
レピーク或いは疑似ピーク又は本来のピークが検出され
て当該充電処理操作が停止された場合には、特に後者の
状態を検出する為に、別途、当該二次電池の出力電圧の
出力レベルを検出するとか、内部ガス発生状態、二次電
池の表面温度、電流量等を平行して検出して、それらを
総合して当該二次電池に於ける実質的に満充電状態に達
したか否かを判断する事が望ましい。

【００４０】本発明に於いては、係る最初の充電処理操
作に於いて、予め定められた所定の状態に到達したか否
かを簡便的に判断する方法としては、例えば、各充電処
理操作時に於いて、当該二次電池の出力電圧が、予め定
められた所定の電圧に到達した場合か否かを検出して判
断する事も可能である。つまり、各充電処理操作時に於
いて、予め該二次電池の出力電圧が、例えば４．２Ｖに
なった場合には、前記した予め定められた所定の状態に
到達したと判断して充電処理操作を停止させる様にして
も良い。

【００４１】その結果、当該再充電処理操作に於いて
は、当該二次電池が実質的に満充電状態に達していると
判断されうる場合には、その時点で当該充電処理操作を
停止させる必要があり、又当該二次電池が実質的に満充
電状態に達していないと判断されうる場合には、更に、
充電電流を再充電処理操作に於いて使用された充電電流
の電流量よりもさらに小さな電流量を持つ充電電流に変
更して、再度再充電処理操作を実行するものである。

【００４２】当該再再度充電処理操作に於いても、当該
二次電池が実質的に満充電状態に達していないと判断さ
れうる場合には、上記再度充電処理操作或いは再再度充
電処理操作を繰り返す事になり、当該充電処理操作は、
当該二次電池が実質的に満充電状態に達していると判断
されうる状態となる迄繰り返される事になる。本発明に
於いて、当該二次電池が実質的に満充電状態に達してい
ると判断する基準の例として、例えば、以下の様な状態
が考えられる。

【００４３】即ち、活性化されている二次電池を常温で
充電した場合に於いて、（１）当該二次電池の公称容量
値の９０％以上が確保された状態に達した場合、（２）
充電処理操作終了時の二次電池の表面温度の上昇率が１
５度以下の状態にある場合、（３）充電処理操作末期に
於ける二次電池の端子電圧が、１セル当たり１．９Ｖ以
下である場合、（４）当該二次電池に於ける充電効率が
９５％以上となっている場合である。更には、（５）当
該二次電池の出力電圧値が予め定められた所定の電圧値
に到達した場合、（６）当該二次電池に対する充電処理
操作が開始されてから予め定められた所定の時間が経過
した場合で、上記した予め定められた所定の状態が検出
されない場合等である。

【００４４】本発明に於いて採用される充電電流の低減
つまりステップダウンの程度、あるいはステップダウン
率は、最初の充電処理操作に於いて使用された充電電流
の電流量に対して、一定の割合で低減する方法で有って
もよく、又所定の電流量を順次差し引く方法で有っても
よく、更には、当該低減の割合や低減量は、各回の充電
処理操作毎に一定でなくても良く、必要に応じて変化さ
せるもので有ってもよい。

【００４５】例えば、２Ｃ、１Ｃ、０．５Ｃ、０．２５
Ｃの様にするか、４Ｃ、３Ｃ、２Ｃ、１Ｃの様にしても
良く、４Ｃ、３Ｃ、１Ｃ、０．２５Ｃの様にしても良
い。係る本発明の充電処理操作を実際に実行した場合の
例を図２に示す。図２は、充電時間が３３分で、３Ｃ、
１Ｃ、０．８Ｃとステップ状に充電電流の電流量をダウ
ンさせながら繰り返し３回の充電処理操作を行ったもの
であり、得られた二次電池の放電特性は図２に示す様に
放電時間が７９分が得られ、十分なパワーを発揮しえる
二次電池で有った事示している。

【００４６】つまり、本発明に係る充電処理システムの
基本的な技術構成をまとめると以下の通りとなる。即
ち、本発明に於いては、図７に示す様に、充電処理操作
中に於ける二次電池の出力電圧特性カーブに於いてピー
クが発生する位置は充電電流の電流量（つまり充電レー
ト若しくはＣレート）が高い程早く発生し、又図３に示
す様に、充電効率は満充電状態付近から急激に悪くなる
と言う二次電池の特性を有効に利用し、（１）所定の充
電レート若しくはＣレート“Ｃ”で充電停止まで待つ。
（２）次いで充電レート“Ｃ”をＣ／Ｎに下げて再度
充電処理操作を行い充電停止まで待つ。（３）当該二次
電池が実質的に満充電状態となるまで（２）の操作を繰
り返えすものである。

【００４７】即ち、本発明に於いては、（１）に於いて
充電に関与した当該二次電池のセルが、充電レート
“Ｃ”の下でプレピークによって仮想的な満充電状態と
なるか、若しくはセルが複数個組み合わされている二次
電池に有っては一部のセルが充電レート“Ｃ”の下で一
旦満充電状態となる。

【００４８】その後、（２）に於いては、充電に関与し
た当該二次電池のセルが、充電レート“Ｃ”／Ｎの下で
のプレピークによって再度仮想的な満充電状態となる
か、本来の満充電状態となる事により充電処理操作が停
止されるか、若しくはセルが複数個組み合わされている
二次電池に有っては一部の非満充電状態のセルが充電レ
ート“Ｃ”／Ｎの下で満充電状態となる事により充電処
理操作が停止される。このステップでは、充電レート
“Ｃ”／Ｎとなっているので、過充電によるセルへのダ
メージは殆どなく、更に充電効率がこの時点では大幅に
悪くなっているので、有効充電量は急激には増える事が
ない。尚、本発明に於ける上記Ｎの値は、整数である必
要はなく、小数点を有する値で有っても良い。

【００４９】従って、係る操作を繰り返す事によって、
当該二次電池が単一セルの場合には、確実に満充電状態
に到達出来、又セルが複数個組み合わされている二次電
池に有っては、各セ九は最終充電レートの下で満充電状
態に到達する事が出来る。その結果、特に複数個のセル
が組み合わされた二次電池に於いては、全てのセルが略
同一状態に充電されるので、その後深い放電を行っても
一部のセルが過充電状態になる事もなく、更には、従来
問題となっている、係る疑似ピークを持ってしまったパ
ック電子でも一旦本発明に係る充電処理システムにより
充電処理操作を行うと各セルの出力電圧特性カーブが略
同一の状態に揃えられるので、以後の充電処理操作に於
いては、係る疑似ピークの発生が無くなり、効率的な充
電処理操作が実行出来且つ二次電池のパワーを有効に発
揮させる事が可能となる。

【００５０】係る効果は、二次電池が単一のセルで構成
されている場合で有っても同様に達成されるものであ
る。更に、上記した本発明に係る充電処理システムの作
用効果は、充電処理操作に於ける充電操作停上手段を適
切に変更する事によって、前記した全ての二次電池に対
して適用する事が可能であり、短時間にセルにダメージ
を与える事なく満充電状態にする事が出来るのである。

【００５１】本発明に係る充電処理システムをより具体
例に説明するならば、二次電池の充電特性を検出しなが
ら二次電池を充電するに際し、当該二次電池に対して所
定の量の電流値を有する第１の電流を用いて充電処理を
実行する第１の期間、該第１の期間に於いて、当該二次
電池に関する予め定められた所定の状態が検出された場
合には、一旦当該充電処理操作を停止し、当該二次電池
に対して前記第１の電流の所定の量の電流値よりも少な
い量の電流値を有する第２の電流を用いて再度充電処理
を実行する第２の期間、該第２の期間に於いて、当該二
次電池に関して予め定められた所定の状態が検出された
場合には、当該充電処理操作を停止し、当該二次電池に
対して前記第２の電流の電流値よりも更に少ない量の電
流値を有する第３の電流を用いて再度充電処理を実行す
る第３の期間、及び当該二次電池に関して充電終了を示
す状態になる迄、前回に使用された所定の量の電流値よ
りも少ない量の電流値を有する電流を用いて、上記第３
の期間の操作が繰り返えされる第４の期間とから構成さ
れている充電処理システムである。

【００５２】本発明に於ける充電処理システムに於いて
は、上記各期間に於いて一旦或る期間い於いて充電処理
操作が一旦停止されて、次の期間に移る際に、充電電流
の電流量つまりＣレートをステップダウンさせてから次
の操作期間に移行するが、その際に、前の操作期間から
次の操作期間に移る間に所定の待ち時間が挿入される事
が望ましい。これは、通常上記充電処理操作を行うと二
次電池の電極に分極が発生し、当該二次電池の出力電圧
が実際の真の電圧値よりも高めになっている事が多いの
で、内部分極を取り除き出力電圧を安定化させてから当
該出力電圧を測定する事が必要である。係る待ち時間と
しては、例えば固定的に設定する事ができ、例えば数秒
とする事が出来る。

【００５３】本発明に於ける上記充電処理システムに於
いて、当該充電処理される二次電池が、実質的に略満充
電状態となったか否かの判断をする必要があり、その為
の方法の一例を前記で説明したか、係る判断をより簡便
に実行するため、上記各処理期間に於ける充電処理操作
の停止回数を計数しておき、予め定められた所定の回数
Ｍに達した場合には、当該二次電池は、実質的に略満充
電状態となったと判断して当該充電処理操作を終了する
様にしても良い。

【００５４】例えば、上記において、ステップダウン処
理を継続させ、当該充電処理操作が３回（Ｍ＝３）停止
した場合には、当該二次電池は、実質的に略満充電状態
となったと判断して当該充電処理操作を終了する様にす
るものである。尚、上記の整数Ｍは、電池の種類、特
性、使用環境等の相違によって任意に変更設定する事が
可能である。本発明に於いては、当該充電処理操作の停
止回数の総数Ｍは、最低２である事が好ましい。この事
は、本発明に於いては、少なくとも充電電流を２回替え
て充電処理操作を行う事が必要である事を意味する。

【００５５】本発明に於いては、別の簡便方法として、
該充電中の該二次電池の出力電圧値が予め定められた所
定の電圧値に到達したか否かを検出する事により、当該
二次電池が略満充電状態になったものと判断する様にし
てもよく、更には、該充電中の該二次電池に対する充電
電流の量が予め定められた値よりも小さい値になった場
合或いは極端に小さい値になった場合に当該二次電池が
略満充電状態になったものと判断する様にしてもよい。

【００５６】又、当該二次電池に対して所定の充電処理
操作を開始してから所定の時間経過しても何ら充電処理
操作を停止させうる様な前記予め定められた状態が検出
されなかった場合には、安全上の問題も配慮して充電処
理操作を終了させる事も採用し得る。

【００５７】具体的には、二次電池の充電特性を検出し
ながら二次電池を充電するに際し、当該二次電池に対し
て所定の量の電流値を有する電流を用いて充電処理を実
行し、該充電工程に於いて、当該二次電池に関する予め
定められた所定の状態が検出された場合には、一旦当該
充電操作を停止する第１の工程と当該二次電池に対して
前記充電電流の所定の量の電流値よりも少ない量の電流
値を用いて再度充電処理を実行し、該充電工程に於い
て、当該二次電池に関する予め定められた所定の状態が
検出された場合には、当該充電操作を停止する第２の工
程とを含み、且つ該第２の工程が繰り返されて当該充電
操作の総停止回数が予め定められた所定の回数に到達し
た場合に、当該二次電池が、実質的に充電が完了したと
見なして該充電操作を終了させる充電処理システムであ
る。

【００５８】尚、本発明に於いて使用される当該二次電
池が、複数個のセルが組み合わされて構成されている場
合、該複数個の各セルは互いに同一の公称規格容量を有
するセルで構成されており、且つ各セルはその全てが同
一の状態を有しているもので有っても良く、又その内の
少なくとも一つのセルは、他のセルとは異なる残留容
量、異なる充放電特性を有するものである。

【００５９】上記した本発明に係る二次電池の充電処理
システムの具体例に付いてその操作手順を図１のフロー
チャートに従って説明する。即ち、スタート後、ステッ
プ（１）に於いて所定の充電電流の電流量（以下Ｃレー
トと称する）Ｃに設定して充電処理操作を開始する。

【００６０】ステップ（２）に於いて、例えば当該二次
電池の出力電圧特性カーブから当該二次電池に於いて予
め定められた所定の状態が検出されたかどうかを判断
し、ＮＯであれば、当該検出操作を繰り返し、ＹＥＳで
あれば、ステップ（３）に進んで当該充電処理操作を停
止する。次いでステップ（４）に進み、当該停止操作の
停止回数が予め定められた回数Ｍに到達したか否かが判
断され、ＹＥＳであれば当該充電処理操作は終了する
が、ＮＯであればステップ（５）に進んでタイマーをス
タートさせステップ（６）に於いて予め定められた所定
の待ち時間Ｔが経過したか否かを判断し、ＮＯであれ
ば、当該演算操作を繰り返し、ＹＥＳであれば、当該待
ち時間Ｔがタイムアップしたと判断してステップ（７）
に進み、（３）に進んで、充電電流の電流量のＣレート
を、現在使用しているＣレートよりも小さくしたＣレー
ト（例えばＣ／Ｎ，Ｎは、任意の整数或いは小数点を含
む任意の数値であり、又固定された値で有っても、変数
で有っても良い。）を選択して決定する。その後ステッ
プ（１）に戻り、新たに選択されたＣレートを持つ充電
電流によって、充電処理操作を開始し、以下上記の各工
程を繰り返す。

【００６１】次に、上記した本発明に係る充電処理シス
テムを実行する為の充電装置の構成の具体例に付いて図
４〜図７を参照しながら説明する。即ち、図４は、本発
明に係る充電装置１の一具体例の構成を示すブロックダ
イアグラムで有って、図中、二次電池２に対する充電端
子３、該二次電池２の充電特性を検出する充電特性を検
出手段４、５、当該充電端子３に接続され、且つ所定の
電流源６に接続された電流量調整手段７、該検出手段
４、５と該電流量調整手段７とに接続され、該検出手段
４、５から出力される当該二次電池２の充電終了状態を
示す検出信号、若しくは当該二次電池２の充電終了状態
以前の状態に於いて予め定められた所定の状態を示す検
出信号等に応答して、当該充電端子３に供給される電流
を停止させるか、当該充電端子３に供給される電流の電
流量を変化させる様に該電流量調整手段７を制御する制
御手段８とから構成されている二次電池充電装置１が示
されている。

【００６２】本発明に係る充電装置１に於いて、該検出
手段４は当該二次電池２の出力電圧特性カーブを検出す
る機能を有するものであり、具体的には、当該二次電池
の出力電圧を抵抗Ｒ１とＲ２の接続部から分圧として取
り出して、該制御手段８に設けられてＡ／Ｄコンバータ
１３を介して中央演算手段ＣＰＵ９にその情報が伝達さ
れる。又検出手段５は当該二次電池２の表面温度を検出
する機能を有するものであり、具体的には、サーミスタ
で構成され、その出力データは、同様に該制御手段８に
設けられてＡ／Ｄコンバータ１３を介して中央演算手段
ＣＰＵ９にその情報が伝達される。

【００６３】該サーミスタは、当該二次電池２の表面温
度を測定する為の負の温度特性を有する抵抗体で構成さ
れているものである。本発明に於いては、当該検出手段
は、上記検出手段４と５の少なくとも一つあれば良く、
或いはそれ以外のもので有っても良く、更にはそれらの
組合せで有っても勿論良い。又、上記の電流源６として
は、プログラマブル電源が用いられており、該制御手段
８からの制御信号に応答して、任意のＣレートを有する
充電電流を発生させる事が可能な定電流源である。又、
該電流量調整手段７は、該制御手段８からの信号により
駆動されるドライバ用のトランジスタＱ２と該トランジ
スタＱ２により駆動されるスイッチングトランジスタＱ
１とで構成され、該プログラマブル電源６から出力され
る充電電流を二次電池に供給するものである。

【００６４】一方、該制御手段８は、中央演算手段とし
てのＣＰＵ９と該ＣＰＵ９に接続されたＡ／Ｄコンバー
タ１３、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、及び並列入出力（Ｐ
ＩＯ）手段１０とから構成されており、該並列入出力
（ＰＩＯ）手段１０が、該電流量調整手段７とプログラ
マブル電源６に直接接続されている。ここで、ＲＭＯ
は、ＣＰＵ９のプログラムや各種の参照用テーブルを書
き込んだり読み出したりする為の専用メモリーであり、
又ＲＡＭは、ＣＰＵ９周辺装置から読み取ったデータを
保存したり、演算の為の作業用等のリードライトメモリ
ーである。

【００６５】尚、該制御手段８には、更に該ＣＰＵ９と
直接接続されている、ＣＰＵ９の基本動作ステップの基
準信号を発生させるクロック手段１４と一定時間毎にＣ
ＰＵ９に割り込みをかけたり、時間経過を調べたりする
カウンタとしての機能を有するタイマー手段１５が接続
され、当該カウンタは、例えば、前記した二次電池に充
電処理操作を行うに際して、所定の充電量の充電電流を
設定して充電処理操作を開始し、所定の状態が検出され
た場合には、当該充電処理操作を一旦停止させると言う
各期間若しくは操作サイクルの開始時期と終期時期とを
制御する為に使用されても良く、又当該二次電池に対す
る最初の充電処理操作開始時期から、最終的に当該二次
電池に対する充電処理操作を終了する時期迄の期間を設
定して制御する様にするもので有っても良い。

【００６６】更には、本発明に係る充電装置には、エン
コーダ１６を介して表示手段１７が当該ＣＰＵ９と接続
されている。ここで、表示手段１７は、例えば７セグメ
ントのデータを表示するもので有っても良く、エンコー
ダ１６は７セグメント表示器用のコードに変換する機能
を有するものである。

【００６７】従って、図４の充電装置に於いては、上記
各期間に於いて、充電処理操作が停止される毎に、ＣＰ
Ｕ９からの指令信号に基づいて、該プログラマブル電源
６から、前回に使用された充電電流のＣレートに対し
て、そのＣレートよりも小さいＣレートを有する充電電
流を発生させ、その充電電流を以て再充電処理操作が行
われる様になっている。

【００６８】又、図５は、本発明に係る充電装置の他の
具体例の構成を示すブロックダイアグラムであり、基本
的には、図４の充電装置の構成と同一であるが、電源６
が固定の定電流源であり、電流量調整手段７が、ＣＰＵ
９に設けられた並列入出力（ＰＩＯ）手段１０から出力
されるデューティー比を変化させたパルス信号によって
駆動される様に構成されており、当該デューティー比を
変える事によって、充電電流のＣレートを変更させる様
に構成されているものである。

【００６９】従って、最初の充電処理操作に於いては、
当該並列入出力（ＰＩＯ）手段１０から出力されるパル
ス信号のＯＮ率が比較的大となる様に設定し、以後の充
電処理操作に於いては、逐次当該パルス信号のＯＮ率を
低減させる事によって、充電電流のＣレートを小さくし
ていく事が可能である。

【００７０】次に、上記した本発明に係る充電処理シス
テムをハードウェアで実現する場合の充電装置の具体例
に付いて以下に説明する。図１２は、二次電池２（３．
６Ｖ／７５０ｍＡの例えばリチウム−イオン電池或いは
鉛電池）を使用する事を前提として設計された本発明の
充電装置１の構成を示すブロックダイアグラムであり、
二次電池２に対する充電端子３、該二次電池２の充電特
性である出力電圧を検出する検出手段４、該検出手段４
からの出力信号と、適宜の基準電圧電源２０から出力さ
れる基準電圧信号とが入力されるコンパレータ２１で構
成される制御手段８とが設けられ、該制御手段８の出力
がカウンタ２２で構成される電流量調整手段７に接続さ
れており、該電流量調整手段７は該制御手段８の出力に
応答して充電電流のＣレートを変更する様に動作する。

【００７１】又、本具体例に於いては、複数個のそれぞ
れ出力電源を異にする固定電源（６−１、６−２、６−
３、６−４）からなる電源群６から構成されており、該
電源群６の何れかの固定電源（６−１、６−２、６−
３、６−４）を該制御手段８により選択して、必要なＣ
レートを持つ充電電流を選択して充電処理操作を実行す
る様に構成されている。即ち、該基準電源として、例え
ば４．２Ｖを設定しておくことにより、それぞれの充電
処理操作時に於いて、当該二次電池２からの出力電圧
が、該基準電圧を越えた場合に、当該制御手段８のコン
パレータ２１からＯＮ信号が出力され、電流量調整手段
７に設けられたカウンタ２２のクロック信号端子ＣＬＫ
に入力される。

【００７２】該基準電源として、４．２Ｖを設定するの
は、該二次電池２の満充電状態時に於ける出力電圧が略
４．２Ｖと見なされる事によるものである。該カウンタ
２２は、クロック信号端子ＣＬＫにＯＮ信号が入力され
る毎に出力端子Ｑ１〜Ｑ４の順に一つずつ選択してＯＮ
信号を出力する様に構成されている。

【００７３】一方、電源群６に於いては、４個の固定電
源６−１、６−２、６−３、６−４がそれぞれ制御トラ
ンジスタＴ１〜Ｔ４に接続され、且つ該制御トランジス
タＴ１〜Ｔ４の制御端子は前記したカウンタ２２の出力
端子Ｑ１〜Ｑ４にそれぞれ接続されている。又、電源群
６に於ける４個の固定電源６−１、６−２、６−３、６
−４は、それぞれ１ ５ｍＡ、０．７５ｍＡ、０．３７
５ｍＡ、０．１８７５ｍＡの固定電流を出力する様に設
定されており、当該二次電池２に対しては、それぞれ２
Ｃ、１Ｃ、０．５Ｃ、０．２５Ｃの充電電流を発生させ
る様に設定されている。

【００７４】係る充電装置１に於いては、先ず第１の充
電処理操作に於いては、固定電源６−１をカウンタ２２
の出力端子Ｑ１のＯＮ信号により駆動させ２Ｃの充電電
流を当該二次電池２に供給して充電処理を行い、当該二
次電池の出力電圧が４．２Ｖに達した場合には、該制御
手段８のコンパレータ２１からＯＮ信号が出力され、電
流量調整手段７に設けられたカウンタ２２のクロック信
号端子ＣＬＫに入力される事によって、カウンタ２２の
出力端子Ｑ１の出力がＯＦＦとなり、出力端子Ｑ２がＯ
Ｎとなるので、今度は、固定電源６−２が選択されるの
で、当該二次電池には１Ｃの充電電流が供給されて第２
回目の充電処理操作が開始されることになる。

【００７５】以下同様にして、当該二次電池２の出力電
圧が、それぞれの充電処理操作に於いて基準電圧に到達
する毎に、充電電流のＣレートを順次その前の充電処理
操作に於いて使用された充電電流のＣレートよりも低減
させた充電電流を使用して充電処理操作を繰り返し実行
し、４回の充電処理操作が終了した時点で、充電処理操
作を停止する様にしたものである。

【００７６】尚、上記の具体例に於いては、二次電池の
出力電圧の過電圧を除去する各充電処理操作期間の間に
待ち時間を挿入する操作は省略された例を示している。
又、図１３は、本発明に係る充電装置１の他の構成例を
説明するブロックダイアグラムであって、基本的な構成
は図１２と同様であるが、本具体例の充電装置１に於い
ては鉛電池の他、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル
−水素電池、ニッケル−亜鉛電池等の二次電池（セコン
ダリ・セル）を使用する為に設計された本発明の充電装
置１の構成を示すブロックダイアグラムであり、二次電
池２に対する充電端子３と該二次電池２の充電特性であ
る出力電圧を検出する検出手段４とが同一に構成され、
該検出手段４からの出力信号は、制御手段８の出力端子
Ｅ１（Ｐｏｗｅｒｏｕｔ）に接続され、該制御手段８内
に於いて、当該二次電池の出力電圧が所定の状態に到達
したか否かが演算処理される。該制御手段８の出力端子
（Ｐｏｗｅｒ ｏｕｔ）は、当然のことながら、当該二
次電池２の充電電流供給端子としても機能する。

【００７７】本具体例に於ける制御手段８に於いては、
該二次電池２の出力電圧が、ピークを越えたかどうか、
或いは該二次電池２の出力電圧の上昇率が、所定の値以
下に低減されたか否かを判断して、充電処理操作を停止
するか否かを決定するものであり、係る判断に基づい
て、充電処理操作を停止すべき状態となった場合には、
該制御手段８の端子Ｅ２（Ｃｈａｒｇｅ Ｆｉｎｉｓ
ｈ）から出力信号が出力される。又、該制御手段８の端
子Ｅ３（Ｐｏｗｅｒ Ｉｎ）に、電源手段６から所定の
充電電流が入力され、又、該制御手段８の端子Ｅ４（Ｒ
ｅｓｅｔ）は、電流量調整手段７に設けられたに設けら
れたカウンタ２２のクロック信号端子ＣＬＫと接続され
ている。

【００７８】一方、本具体例に於いては、図１２に示す
具体例とは異なり、該制御手段８の出力端子Ｅ２と該電
流量調整手段７に設けられたに設けられたカウンタ２２
のクロック信号端子ＣＬＫとの間に、ＮＯＲゲート回路
２４とインバータＩＮＶ２５とが設けられており、該制
御手段８の端子Ｅ２（Ｃｈａｒｇｅ Ｆｉｎｉｓｈ）か
ら出力される充電処理操作停止信号は、ＮＯＲゲート回
路２４とインバータＩＮＶ２５を介して該カウンタ２２
のクロック信号端子ＣＬＫに入力される様になってい
る。又、該インバータＩＮＶ２５から出力される充電処
理操作停止信号は、該制御手段８のリセット端子Ｅ４に
接続されており、該制御手段８内に於ける演算結果は、
当該充電処理操作の停止信号が出力される事にリセット
される様になっている。

【００７９】尚、該電流量調整手段７のカウンタ２２に
於ける出力端子Ｑ１〜Ｑ３と、トランジスタＴ１０〜Ｔ
１２、Ｔ２０〜Ｔ２２により制御される３個のそれぞれ
出力電源を異にする固定電源（６−１、６−２、６−
３）からなる電源群６との間の制御関係は、図１２と同
様であるので、詳細な説明は省略する。尚、本具体例に
於いては、３回目の充電処理操作により、固定電源６−
３から出力されるＣレートの最も小さい充電電流により
当該二次電池２の充電処理操作が実行された後は、該Ｎ
ＯＲゲートがディスエーブルの状態に設定されているの
で、制御手段８からの如何なる制御信号も該カウンタ２
２のクロック信号端子ＣＬＫに入力される事がないの
で、充電処理操作は終了する事になる。

【００８０】勿論、上記した充電装置１に於いては、該
制御手段８には、更に計時手段とタイマー手段とが含ま
れていても良い事は言うまでもない。該タイマー手段
は、所定の電流量の充電電流による充電操作が一旦停止
され、前記所定の電流量の充電電流よりも少ない電流量
の充電電流による充電操作が再開される迄の間に所定の
待ち時間を挿入させるものである。又、前記した様に、
当該二次電池の充電特性を検出する充電特性を検出手段
８は、当該二次電池の出力電圧若しくは当該二次電池の
表面温度を検出する手段と接続されているものである。

【００８１】又、本発明に係る充電装置１に於ける当該
制御手段は、上記説明より明らかな様に、該検出手段８
からの充電特性検出信号に応答して当該充電端子に供給
される電流の電流量を変化させる場合には、新規に設定
される充電電流の電流量を前回に於いて使用された充電
電流の電流量よりも少ない値に設定する機能を有するも
のである。

【００８２】図１２に示された充電装置１を用いてリチ
ウムイオン電池（ ３．６Ｖ／７５０ｍＡ）を充電処理
操作した場合の例を図１４〜図１６に従って説明する。
即ち、図１４に於けるグラフＡは、本発明に係る充電処
理操作を行った場合の該二次電池２の出力電圧特性カー
ブを示し、又グラフＢは、本発明に係る充電処理操作を
行った場合の該充電電流の電流量、つまりＣレートの変
化を示している。

【００８３】即ち、本発明に於いては、最初の充電処理
操作（第１の期間）に於いては２Ｃの充電電流で充電処
理操作を行うが、極めて早い段階で、予め定められた所
定の状態である、例えばプレピーク、或いは疑似ピー
ク、若しくは予め設定された基準電圧が検出されて、一
旦充電処理操作は停止され、次に充電電流のＣレートが
１Ｃに変更されて次の充電処理操作（第２の期間）が開
始されるが、多少の時間が経過した後に上記と同様の検
出が行われて、充電電流のＣレートが低減され第３の充
電処理操作（第３の期間）が開始され。以後、第３と第
４の期間が繰り返され、略６０００秒で所定の充電処理
操作が終了する。

【００８４】図１５は、図１４で使用したものと同一の
リチウムイオン電池（ ３．６Ｖ／７５０ｍＡ）を使用
して充電処理操作を行った場合の出力電圧特性カーブを
グラフＡに示し、又は、本発明に係る充電処理操作を行
った場合の該充電電流の電流量の変化をグラフＢに示し
てある。

【００８５】即ち、従来の方法に於いては、単に充電電
流は、充電処理操作を通じて同一となるように設定され
ているものの、充電率の上昇に従って自然発生的に減少
するに過ぎないものであり、その結果、充電処理操作が
満充電状態になったと判断される時点が不明瞭であるか
ら、如何なる段階で充電処理操作を終了すべきかが一定
せず、従って略１３３００秒経過時点で故意に充電処理
操作を終了させたものである。この結果を見れば明らか
な様に、従来の充電処理操作方法では、充電時間が３．
８６時間と長時間掛かっており、図１４の本発明に於け
る１．６時間とは著しい相違が有ることが判る。

【００８６】又、図１６は、図１４の本発明による充電
処理操作により処理した二次電池の放電電流を２００ｍ
Ａとした場合の放電電圧の変化を示すグラフＣと、図１
５の従来の方法により充電処理した二次電池の同様の放
電電圧変化を示すグラフＤとを比較したものであり、本
発明の二次電池は、従来の方法に比べて短時間の充電時
間にも係わらず、従来方法と同様に満充電状態となって
て充分な容量をうる事が出来る事が判る。

【００８７】本発明に係る充電処理システムは、上記の
技術思想の範囲内で、充電処理される二次電池の種類、
特性等に応じて任意に変更する事が可能であり、その他
の具体例としては、例えば、電流量が２Ｃで充電量を８
０％、電流量が１Ｃで充電量を９０％、電流量が１／２
Ｃで充電量を９７％、電流量が１／４Ｃで充電量を１０
０％充電出来る様な二次電池を以下に示す様なステップ
ダウン方式で充電処理操作を行うと、４５．６分で１０
０％の充電が出来る事になる。

【００８８】

【００８９】従来の方法で１００％の充電をするのに要
する時間は１／４Ｃでしか１００％充電が出来なかった
ので４時間の充電処理時間が必要となるので、本発明に
於いては、従来の充電処理時間に対して約１／５の時間
で充電処理が完了する事が可能となる。又、当該二次電
池に於いて充電量（％）が９７％で良い場合には、従来
の充電処理方法では２時間を必要とするのに対して、本
発明の充電処理システムに於いては３８．４分と従来の
充電処理時間に対して約１／３の時間で充電処理が完了
する事が可能となる。

【００９０】更に、当該二次電池に於いて充電量（％）
が９０％で良い場合には、従来の充電処理方法では１時
間を必要とするのに対して、本発明の充電処理システム
に於いては３０分と従来の充電処理時間に対して約１／
２の時間で充電処理が完了する事が可能となる。更に、
二次電池を充電処理すると、前記した様にプレピークが
発生し、その後の充電処理操作に於いて真のピークが発
生するが、本発明に係る充電処理システムを採用して充
電処理を行う事によって、略真の満充電状態まで充電処
理する事が出来、又、真のピーク迄充電を行うと、プレ
ピークが消滅し、以後の充電処理操作に於いては、プレ
ピークが全く発生しなくなるので、その後の充電処理操
作が極めて容易になり、充分なパワーを持った充電電池
を得ることが可能となる。

【００９１】即ち、本発明に係る充電処理システムを用
いる事によって、それまでに不十分な充電処理操作を繰
り返して来た二次電池でプレピークを有する二次電池を
再生させる事が出来るのである。即ち、二次電池が、公
称容量が同一である複数のセルを集合したパック電池で
ある場合で、通常は、それぞれのセルが互いに異なる残
留容量を持つか、異なるプレピーク値を持つか、異なる
出力電圧特性カーブを有する場合には、それぞれの各セ
ルのピーク値に於いてそれぞれ疑似ピークが発生し、前
記した問題が発生するが、本発明に係る充電処理システ
ムを用いる事によって、パック電池を構成する複数のセ
ルの充電特性を揃える事が出来、それ以降の充電処理操
作に於いては、全くプレピーク、疑似ピークが発生しな
くなるので、パック電池を構成する複数のセルを充電器
側で再生させる事が出来、その結果、複数のセルを集合
したパック電池に於ける充電処理操作に於いて常に略満
充電状態に充電する事が可能となるので、当該二次電池
のパワーを最大限に発揮させる事が出来る。

【００９２】この事は、従来複数のセルを集合させてパ
ック電池を構成する場合、一つ一つのセルの特性を検査
し、同一特性を有するセルのみを組み合わせてパック電
池を構成すると言う煩雑でコストの係る作業を必要とせ
ず、組み合わされる複数個のセルの個々の特性を気にす
る事なく、充電装置側で当該各セルの特性を揃える事が
出来、然かも、それ以後の充電処理操作に於いては、完
全充電を常時達成出来ると共に、極めて短時間に最大の
出力パワーを発揮しえる二次電池の充電方法であるか
ら、従来の充電の考え方を全く替えた画期的な充電処理
システムが提供されるのである。

【００９３】本発明に係る充電処理システムに於いて
は、上記Ｍを最低２に設定する事が望ましい。更に、従
来に於いては、単一のセルで構成された二次電池に、満
充電状態以前の状態に於いて出力電圧にピークが発生す
る原因として、電池内部の活性物質が充分活性化されて
いない為、充電電流に対して化学反応が追いつかず電池
温度が上昇したり、電池電圧が上昇し極端に早くピーク
が発生する事が判っているが、係る問題を解決する為
の、該活性物質の活性化方法としては、例えば内部の化
学反応が追いつける様な小さい電流で充電し満充電状態
に持っていく方法があるが、係る方法では、満充電状態
になるまでにかなり長い時間がかかり、高速充電の目的
が達成されないと言う問題がある。

【００９４】然るに、本発明に於いては最初は大きな充
電電流で充電して電池の温度が上昇する以前に、それよ
りも小さい充電電流に切り返ることで、電池を劣化させ
ることなく比較的短時間で活性化を行わせる事が可能と
なる。この場合、先ず当該二次電池が、前記した様な未
活性電池であるか否かの判断をする必要があり、又何を
きっかけにして充電電流を切り換えるかの判断及び何時
当該充電処理操作を終了させるかの判断を行う必要があ
る。先ず、当該二次電池が、未活性電池であるか否かの
判断に関しては、一般的に言えば、製造直後の電池や長
期間に亘たって保存されていた未活性の電池は、活性化
されていなので通常１．２Ｖを越えることがない。従っ
て、充電開始前の当該二次電池の出力電圧が１．２Ｖ以
下であれば未活性電池であると判断出来る。

【００９５】次に、充電処理システムに於いて充電処理
操作に於ける充電電流の切換えをどうするかに付いて
は、未活性電池の充電特性には主に２種類有り、その一
つは、電池電圧が上がらず平坦な特性カーブを描くもの
と、もう一つは、充電処理操作開始後かなり早い時点で
あたかも正常な電池と同じ様にピークを呈するものとが
ある。従って、この相違を念頭に於いて、例えば電圧の
レベルが所定の値を越えた場合とか、所定の時間が経過
した場合に充電電流の電流量を切り換える様にする事が
可能である。

【００９６】又、出力電圧特性カーブが平坦な特性を示
すものであれば、電池をそのまま充電し続けると電池の
温度はどんどん上昇してしまうので、一定時間経過後に
当該充電処理操作を停上して充電電流の電流量を切り換
える事が望ましい。つまり、未活性電池の充電は、上記
した充電電流の電流量を一回だけ切り換えて充電処理操
作を行う事で充分である。即ち、充電処理操作の停止が
２回目となった時点で充電処理操作を終了する事で充分
である。

【００９７】又、本具体例に於いては、最初（第１回
目）の充電処理操作に於いて使用された充電電流の電流
量に対して第２回目の充電処理操作に於いて使用される
充電電流の電流量は第１の充電処理操作に於いて使用さ
れた充電電流の電流量よりも小さくなるが、固定値とす
る事も出来る。つまり、第１回目の充電処理操作に於い
て使用された充電電流の電流量がＣレートで４Ｃであっ
ても２Ｃで有っても、第２回目の充電処理操作に於いて
使用される充電電流の電流量は、例えばＣレートで０．
２５Ｃに固定して充電処理操作を行う様にする事も出来
る。

【００９８】次に、上記した未活性二次電池の活性化処
理の為の充電処理システムの操作手順の例を図１７のフ
ローチャートを参照しながら説明する。即ち、スタート
後、ステップ（１）に於いて二次電池の電池電圧を測定
し、ステップ（２）に於いて、当該測定された二次電池
の電池電圧が１セル当たり１．２Ｖ以下であるか否かが
判断され、ＮＯ、即ち二次電池の電池電圧が１セル当た
り１．２Ｖ以上である場合は、活性化された電池と判断
して当該充電処理操作を中止するが、ＹＥＳである場合
には、当該二次電池が未活性二次電池である可能性が高
いと判断されるので、ステップ（３）に進んで、未活性
フラグを立てる。

【００９９】次いでステップ（４）に進んで、当該二次
電池に対して所定の電流量つまりＣレート、例えば、４
Ｃ或いは２Ｃ等、を有する充電電流を用いて充電処理操
作を開始し、ステップ（５）に於いて、前記した様な方
法の何れかを用いて当該二次電池が所定の状態を示した
場合に、該充電処理操作を終了させる。次いでステップ
（６）に進み、未活性フラグが立っているか否かが判断
され、ＮＯであれば当該充電処理操作を終了するが、Ｙ
ＥＳであれば、ステップ（７）に進んで、充電開始から
の充電処理操作終了迄の経過時間を測定し、当該充電経
過時間が、本来満充電状態になる迄に必要とされる必要
充電時間に対する所定の割合以下である場合、例えば当
該充電経過時間が、必要充電時間に対する７５％以内で
有るか否かが判断され、ＹＥＳであれば、当該二次電池
は、未活性二次電池と判断され、ステップ（９）に進ん
で再充電時間Ｔ４を演算により求めてセットする。

【０１００】尚、ステップ（７）に於いてＮＯである場
合には、ステップ（８）に進み、当該二次電池の充電量
が、本来満充電状態に於ける当該二次電池の充電量が所
定の割合以下であるか否、例えば当該二次電池の充電量
が６０％以下か否かを判断し、ＮＯであれば、当該二次
電池は活性二次電池と判断され、当該充電処理操作を終
了させるが、ＹＥＳであれば、上記した様にステップ
（９）に進んで再充電時間Ｔ４をセットする。

【０１０１】ここで、該再充電時間Ｔ４を求めるサブル
ーチンを図１８に示す。即ち、スタート後ステップ
（１）に於いて、Ｔ１←Ｔ２−Ｔ３を演算する。ここ
で、Ｔ２は、完全に放電された二次電池を満充電状態に
するのに要する時間を示し、又Ｔ３は、充電処理操作に
於ける充電処理経過時間、即ち図１７に於けるステップ
（４）とステップ（５）の間の経過時間を表わすもので
ある。そして、Ｔ１は、最初に設定された充電電流の電
流量Ｒｓ、例えば４Ｃ又は２Ｃにより残りの容量を充電
するのに要する充電時間を表わす。

【０１０２】次いでステップ（２）に進み、Ｔ４←Ｔ１
×（Ｒｓ／Ｒｆ）を演算する。ここで、Ｒｓは活性化充
電時の充電電流の電流量を示し、具体的には、例えば
０．２５Ｃ（固定された値）を示す。又Ｔ４は、新たに
設定された充電電流の電流量Ｒｓを用いて残りの容量を
充電するのに要する充電時間を表わす。ここで、再充電
時間Ｔ４が求まると該サブルーチンが終了して図１７の
ステップ（９）に戻る。

【０１０３】ステップ（１０）に於いて、前記した新た
に設定された充電電流の電流量Ｒｓに実際の充電処理操
作に於ける充電電流の電流量を設定し、ステップ（１
１）に於いて再充電処理操作を開始する。次いでステッ
プ（１２）に進み、充電処理時間がＴ４に到達したか否
かが判断され、ＮＯであれば、当該充電処理操作が継続
され、ＹＥＳである場合には、当該充電処理操作が終了
する。上記操作に於ける具体例を示すならば、Ｔ３＝１
０分、Ｒｓ＝４Ｃ、Ｒｆ＝１／４Ｃとすると、Ｔ２＝１
５分となり、Ｔ１＝Ｔ２−Ｔ３＝５分となる。従って、
Ｔ４＝５×４／０．２５＝８０分となる。

【０１０４】次に、上記フローチャートに於けるステッ
プ（８）の当該二次電池の充電量の測定方法の一例を以
下に説明すると、従来の充電量の測定に於いては、充電
中の電池電圧を測定してその測定電圧に対応した値をそ
のまま当該二次電池の充電量と決定していた。然しなが
ら、二次電池の充電に際して、当該二次電池の出力電圧
は、一般的に以下に示す様な関係が成立している。つま
り、充電中の二次電池の電圧Ｖｂは、 Ｖｂ＝Ｉ×Ｒｉｎｔ＋Ｖｐｏｌ＋Ｖｔｒ ここで、Ｉは充電電流、Ｒｉｎｔは二次電池の内部直流
抵抗、Ｖｐｏｌは分極による過電圧、及びＶｔｒは真の
二次電池電圧をそれぞれ示すものである。

【０１０５】つまり、二次電池に於ける充電中の電圧
は、真の電圧Ｖｔｒに対して、分極により発生する過電
圧と内部直流抵抗により発生する電圧とが加算されたも
のとなっており、測定直後の二次電池の電圧値に対応す
る値をそのまま当該二次電池の充電量とことは、かなり
の誤差を含むことになり、正確な二次電池の電圧を測定
し、且つ正確な充電量を測定する事が困難である。又、
上記の分極による過電圧Ｖｐｏｌは、充電電流、充電
量、電池容量、電池温度、構成材料等によって大きく変
化する事が判っている。

【０１０６】従って、従来の様な方法では常に過電圧を
含んだ値で充電量を算出しているのでその精度はかなり
悪いものとなっていた。一方、該過電圧は、以下の様な
性質を持っている事が判明した。 （１）温度が低い時の過電圧は大きく、高い時には小さ
い。 （２）充電電流が大きいと該過電圧も大きくなる。 （３）電流を遮断すると過電圧は徐々に下がり、その下
がり方は過電圧が大きいほど急に下がる。 （４）電流を遮断してから数十秒（例えば６０秒）後の
過電圧は同じ充電量であれば電池によらず概ね一定の値
に収斂する。

【０１０７】即ち、図１９に示す様に、二次電池の充電
中の電圧は、同一の二次電池で有っても、その条件によ
って異なる出力電圧特性カーブ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を
しめし、充電処理操作終了時点の時刻ｔ０に於いては、
それぞれ電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｂ３を示している。そ
れぞれの電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｂ３は、上記の様に、
当該二次電池の真の電圧値Ｖｔｒよりも高いレベルを示
している。

【０１０８】然しながら、当該各電圧値Ｖｂ１、Ｖｂ
２、Ｖｂ３は、所定の時間経過後、例えば６０秒経過後
の時刻ｔ２に於いては、真の電圧値Ｖｔｒに近似した略
同一の電圧レベルに収斂する。従って、時刻ｔ２まで当
該二次電池の電圧値の測定を遅延させれば、正確な二次
電池の電圧値を得る事が可能であるが、充電処理に時間
がかかり過ぎ、高速充電の意味が無くなるで、本発明に
於いては、例えば充電処理操作終了時点の時刻ｔ０と該
時刻ｔ０から数秒、例えば５秒経過した時刻ｔ１に於け
る二次電池の各電圧値を測定し、その電圧値の低下率を
演算した上で、公知の統計的手法を用いて時刻ｔ２に於
ける電圧値を予測し、その予測値を以て、当該二次電池
の充電量を算出する様にしたものである。

【０１０９】係る当該二次電池の充電量を算出する為
に、上記予測電圧値に対応する二次電池の充電量を記載
したルックアップテーブルを予め用意しておき、当該予
測電圧値が得られたら、該ルックアップテーブルから、
該二次電池の充電量を算出するものである。図２０は、
上記ルックアップテーブルの一例を示したものである。
尚、上記した二次電池の充電量の正確な測定方法は、上
記した本発明に係る充電処理操作が一旦停止され、新た
な充電量を有する充電電流が設定されて再度充電処理操
作が開始される間に実行される例として説明されている
が、上記二次電池の充電量の測定方法は、上記した具体
例に限定されるものではなく、一般的な充電処理操作が
実行されている間の如何なる時点においても、実行させ
ることが可能である。

【０１１０】つまり、上記した本発明に係る充電処理操
作を含む充電処理操作に於いて、充電量を測定するに際
しては、その測定時点で一旦充電電流を遮断した上で、
上記した様に少なくとも２点、好ましくは３点で当該二
次電池の出力電圧を測定して、その傾斜を算出し、その
収斂値を予測する事により実行するものである。より具
体的には、該充電処理操作を実行している間に予め定め
られた所定の時間間隔毎に、上記の測定と収斂値を予測
のための演算処理とを繰り返し実行し、二次電池の充電
量の予測値の制度を向上する様にしても良い。

【０１１１】次に、本発明に係る二次電池の充電処理シ
ステムを使用して得られる効果を示すデータを図２１〜
図３１に示す。図２１は、５セルが１パックを形成する
二次電池に於いてその中の一つのセルだけが他の４個の
セルに比べて残留容量が２０％大きいものであった場合
に於ける出力電圧特性カーブを示したものであって、充
電処理操作開始後約９００秒経過時点で疑似ピークＰ’
が発生している事を示している。

【０１１２】この二次電池に於いては、図２２に示す様
に従来の方法に基づく方法で充電処理操作開始後約９０
０秒経過時点で、充電操作が停止してしまい、充電時間
が極めて短く、従って電池の充電量も極めて僅かであっ
た。従って、図２３に示す様に、係る二次電池を２Ｃの
放電電流で放電処理した場合には、放電時間が７５０秒
と極めて短く、充分なパワーが得られなかった事が判
る。然かも、係る従来の充電処理操作に於いては、放電
特性に段部Ｄが発生するので、負荷を駆動するのにも適
していない事が判る。

【０１１３】一方、図２４は、図２１に於いて使用され
たものと同一の二次電池を使用して本発明に係る充電処
理システムにもとずいた充電処理操作を実行した場合の
出力電圧特性カーブを示したものである。即ち、第１回
目の充電処理操作に於いては、２Ｃの充電電流を用いて
充電処理操作を行うが、充電処理操作開始後約７５０秒
経過時点で充電処理操作が一旦停止され、６０秒の待ち
時間を経過後、第２回目の充電処理操作が１Ｃの充電電
流を用いて開始され２５５０秒経過時点で当該充電処理
操作が終了した事を示している。

【０１１４】図２５は、図２４の充電処理操作を受けた
二次電池の放電特性を示したグラフであり、放電時間が
１３５０秒と長くなり、充分なパワーが得る事が判る。
然かも、係る放電特性には、図２３に示される様な段部
Ｄの発生は見られない。

【０１１５】図２６は、図２４により充電処理された二
次電池を再び従来の方法に従って充電操作を行った場合
の出力電圧特性カーブを示すものであるが、図２１に示
す様な疑似ピークの発生はなく、該二次電池が、再生さ
れ、効率のよい二次電池に蘇生されたことを明らかに示
している。

【０１１６】図２７は、図２６で得られた充電された二
次電池の放電特性を示すグラフであって、放電時間も図
２５のものと同一の特性となっている事が判明する。次
に、一つのセルからなる二次電池に於いて、同様の充電
処理操作を行った場合の例を以下に示しておく。

【０１１７】図３４は、一つのセルからなる二次電池を
充電処理操作した場合に充電処理操作開始後約１８５０
秒経過時点でプレピークＰが発生している事を示してい
る。

【０１１８】この二次電池に於いては、図２８に示す様
に、従来の方法に基づく方法で充電処理操作開始後約１
７５０秒経過時点で、充電処理操作が停止してしまい、
充電時間が極めて短く、従って電池の充電量も極めて僅
かであった。この二次電池に於いては、図２９に示す様
に放電時間が約１４００秒と短く、充分なパワーが得ら
れなかった事が判る。

【０１１９】一方、図３０は、図２８に於いて使用され
たものと同一の二次電池を使用して本発明に係る充電処
理システムにもとずいた充電処理操作を実行した場合の
出力電圧特性カーブを示したものである。即ち、第１回
目の充電処理操作に於いては、２Ｃの充電電流を用いて
充電処理操作を行うが、充電処理操作開始後約１４００
秒経過時点で充電処理操作が一旦停止され、６０秒の待
ち時間を経過後、第２回目の充電処理操作が１Ｃの充電
電流を用いて開始され３１５０秒経過時点で当該充電処
理操作が終了した事を示している。

【０１２０】図３１は、図３０の充電処理操作を受けた
二次電池の放電特性を示したグラフであり、放電時間が
１８００秒と長くなっており充分なパワーが得る事が判
る。

【０１２１】次に、図３２は、図３０の充電処理操作を
受けた二次電池を再び従来の方法に従って充電操作を行
った場合の出力電圧特性カーブを示すものであるが、図
２８に示す様なプレピークの発生はなく、該二次電池
が、再生され、効率のよい二次電池に蘇生されたことを
明らかに示している。図３３は、図３２で得られた充電
された二次電池の放電特性を示すグラフであって、放電
時間も図３１のものと同一の特性となっている事が判明
する。

【０１２２】

【発明の効果】本発明に係る充電処理システム及び充電
装置を用いる事によって、二次電池が、単一のセルによ
り構成されている場合で有っても、又複数個のセルで構
成されている場合で有っても、充電処理操作に於いて、
当該二次電池の満充電状態に到達する時期を正確に検出
して、常時満充電状態に二次電池を充電処理する事の出
来る高速充電処理システムと高速二次電池充電装置を提
供するものであり、更には、過去の履歴によって不適切
な出力電圧特性カーブを有する二次電池を、適切な出力
電圧特性カーブを有する二次電池に蘇生させたり、出力
電圧特性カーブを互いに異にする複数個のセルを１つの
パックに構成した二次電池に於いても、各セルか、当該
セルの持つ個別の出力電圧特性カーブを、略同一の望ま
しい出力電圧特性カーブを持つ様に再生させる事の出来
る充電処理システム及び二次電池充電装置を提供するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る充電処理システムの処理
手順を示すフローチャートである。

【図２】図２は、本発明に係る充電処理システムの操作
を示すグラフである。

【図３】図３は、二次電池の充電効率を示すグラフであ
る。

【図４】図４は、本発明に係る二次電池の充電装置に於
ける一具体例の構成を示すブロックダイアフラムであ
る。

【図５】図５は、本発明に係る二次電池の充電装置に於
ける他の具体例の構成を示すブロックダイアグラムであ
る。

【図６】図６は、従来の二次電池の充電処理方法により
得られる出力電圧特性カーブの例を示すグラフである。

【図７】図７は、従来の二次電池の充電処理方法により
得られる充電量と電池電圧の関係を示すグラフである。

【図８】図８は、二次電池に於いてプレピークが発生す
る状態を示す出力電圧特性カーブである。

【図９】図９は、従来に於ける二次電池に於いて疑似ピ
ークが発生する原理を説明する図である。

【図１０】図１０は、従来に於ける二次電池の充電に於
いてプレピークが発生する状態を示すグラフである。

【図１１】図１１は、プレピークが発生した二次電池の
放電特性を説明するグラフである。

【図１２】図１２は、本発明に係る充電装置の別の具体
例の構成を示すブロックダイアグラムである。

【図１３】図１３は、本発明に係る充電装置の更に別の
具体例の構成を示すブロックダイアフラムである。

【図１４】図１４は、本発明に係る充電処理システムを
使用して二次電池を充電する経過をしめすグラフであ
る。

【図１５】図１５は、従来の二次電池の充電方法により
充電された二次電池の特性を示すグラフである。

【図１６】図１６は、従来の充電方法と本発明に係る充
電処理システムにより充電処理された二次電池の放電特
性を比較するグラフである。

【図１７】図１７は、本発明に係る充電処理システムに
於いて、未活性化の二次電池の活性化充電方法の例を説
明するフローチャートである。

【図１８】図１８は、図１７のフローチャートに於ける
サブルーチンを説明するフローチャートである。

【図１９】図１９は、本発明に於いて二次電池の充電量
を測定する方法の例を説明するグラフである。

【図２０】図２０は、本発明に於いて二次電池の充電量
を測定する方法に使用されるルックアップテーブルの例
を示すものである。

【図２１】図２１は、従来の二次電池に於いて疑似ピー
クが発生する状態を示すグラフである。

【図２２】図２２は、図２１の二次電池を従来の方法で
充電処理した時の出力電圧特性カーブを示すグラフであ
る 。

【図２３】図２３は、図２２により得られた充電された
二次電池の放電特性を示すグラフである。

【図２４】図２４は、図２１の二次電池を本発明に係る
充電処理システムで充電した場合の出力電圧特性カーブ
を示すグラフである。

【図２５】図２５は、図２４により処理された二次電池
の放電特性を示すグラフである。

【図２６】図２６は、図２４により処理された二次電池
を再度従来の充電方法で充電処理した場合の出力電圧特
性カーブを示すグラフである。

【図２７】図２７は、図２６により充電処理された二次
電池の放電特性を示すグラフである。

【図２８】図２８は、従来の充電方法に於いて１セルか
らなる二次電池の充電経過を示すグラフである。

【図２９】図２９は、図２８により得られた充電された
二次電池の放電特性を示すグラフである。

【図３０】図３０は、図２８の二次電池を本発明による
充電処理システムで処理した場合の出力電圧特性カーブ
を示すグラフである。

【図３１】図３１は、図３０により得られた二次電池の
放電特性を示すグラフである。

【図３２】図３２は、図３０により得られた充電された
二次電池を再度従来の充電方法で充電処理した場合の出
力電圧特性カーブを示すグラフである。

【図３３】図３３は、図３２により得られた二次電池の
放電特性を示すグラフである。

【図３４】図３４は、１セルからなる二次電池を充電処
理操作した場合に於けるプレピークＰが発生している状
態を示すグラフである。

【符号の説明】

１…充電装置 ２…二次電池 ３…電流供給端子 ４、５…二次電池特性検出手段 ６…電源手段 ７…電流量調整手段 ８…制御手段 ９…ＣＰＵ １０…ＰＩＯ １１…ＲＯＭ １２…ＲＡＭ １３…Ａ／Ｄコンバータ １４…クロック手段 １５…タイマー手段 １６…エンコーダー １７…表示手段

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次電池の充電特性を検出しながら二次
   電池を充電するに際し、当該二次電池に対して所定の量
   の電流値を有する電流を用いて充電処理を実行し、当該
   二次電池に関する予め定められた所定の状態が検出され
   た場合には、当該二次電池に対して前記所定の量の電流
   値よりも少ない量の電流値を有する電流を用いて再度充
   電処理を実行し、その後前記当該二次電池に関する予め
   定められた所定の状態が検出された場合には、当該二次
   電池に対してその直前の充電処理に於いて使用された前
   記所定の量の電流値よりも更に少ない量の電流値を有す
   る電流を用いて再度充電処理を実行し、当該二次電池に
   関して実質的に充電終了を示す状態になる迄上記操作を
   繰り返す様に構成すると共に、上記各充電操作が繰り返
   される間に所定の待ち時間が挿入されるものである事を
   特徴とする充電処理システム。
2. 【請求項２】 二次電池の充電特性を検出しながら二次
   電池を充電するに際し、当該二次電池に対して所定の量
   の電流値を有する第１の電流を用いて充電処理を実行す
   る第１の期間、該第１の期間に於いて、当該二次電池に
   関する予め定められた所定の状態が検出された場合に
   は、当該二次電池に対して前記第１の電流の所定の量の
   電流値よりも少ない量の電流値を有する第２の電流を用
   いて再度充電処理を実行する第２の期間、該第２の期間
   に於いて、前記当該二次電池に関する予め定められた所
   定の状態が検出された場合には、当該二次電池に対して
   前記第２の電流の電流値よりも更に少ない量の電流値を
   有する第３の電流を用いて再度充電処理を実行する第３
   の期間、及び当該二次電池に関して充電終了を示す状態
   になる迄、前回に使用された所定の量の電流値よりも少
   ない量の電流値を有する電流を用いて、上記第３の期間
   の操作が繰り返される第４の期間とから構成されている
   と共に、当該各操作期間の間に所定の待ち時間が挿入さ
   れるものである事を特徴とする充電処理システム。
3. 【請求項３】 当該二次電池は、一つのセル若しくは複
   数個のセルが組み合わされて構成されている事を特徴と
   する請求項１又は２記載の充電処理システム。
4. 【請求項４】 二次電池の充電特性を検出しながら二次
   電池を充電するに際し、当該二次電池に対して所定の量
   の電流値を有する電流を用いて充電処理を実行し、該充
   電工程に於いて、当該二次電池に関する予め定められた
   所定の状態が検出された場合には、一旦当該充電操作を
   停止する第１の工程と当該二次電池に対して前記充電電
   流の所定の量の電流値よりも少ない量の電流値を用いて
   再度充電処理を実行し、該充電工程に於いて、当該二次
   電池に関する予め定められた所定の状態が検出された場
   合には、当該充電操作を停止する第２の工程とを含み、
   且つ必要に応じて該第２の工程が繰り返されて当該充電
   操作の総停止回数が、前記第１と第２の工程に於ける当
   該充電操作の総停止回数を含めて予め定められた所定の
   回数（Ｍ）に到達した場合に、当該二次電池が、実質的
   に充電が完了したと見なして該充電操作を終了させる事
   を特徴とする充電処理システム。
5. 【請求項５】 当該充電操作の総停止回数に関して、予
   め定められた所定の回数（Ｍ）は、２又はそれ以上の整
   数である事を特徴とする請求項４記載の充電処理システ
   ム。
6. 【請求項６】 二次電池の充電特性を検出しながら二次
   電池を充電するに際し、当該二次電池に対して所定の量
   の電流値を有する電流を用いて充電処理を実行し、該充
   電工程に於いて、当該二次電池に関する予め定められた
   所定の状態が検出された場合には、一旦当該充電操作を
   停止する第１の工程と当該二次電池に対して前記充電電
   流の所定の量の電流値よりも少ない量の電流値を用いて
   再度充電処理を実行し、該充電工程に於いて、当該二次
   電池に関する予め定められた所定の状態が検出された場
   合には、当該充電操作を停止する第２の工程とを含み、
   且つ必要に応じて該第２の工程が繰り返されて、充電電
   流の量が予め定められた所定の電流量以下になった場合
   に当該二次電池が、実質的に充電が完了したと見なして
   該充電操作を終了させる事を特徴とする充電処理システ
   ム。
7. 【請求項７】 当該二次電池に対して所定の量の電流値
   を有する電流を用いて充電処理を実行し、当該二次電池
   に関する予め定められた所定の状態が検出された場合に
   は、一旦充電操作を停止し、当該二次電池に対して前記
   所定の量の電流値よりも少ない量の電流値を有する電流
   を用いて再度充電処理を実行すると言う工程を繰り返す
   に際し、当該所定の量の電流値を有する電流を用いて充
   電処理を開始してから充電操作が停止されるまでの時間
   を計測し、当該時間が、予め定められた所定の時間を経
   過しても当該充電操作が停止されない場合には、その時
   点で当該充電操作を終了させる事を特徴とする請求項１
   乃至６の何れかに記載の充電処理システム。
8. 【請求項８】 二次電池に対する充電端子、該二次電池
   の充電特性を検出する充電特性を検出手段、当該充電端
   子に接続され、且つ所定の電流源に接続された電流量調
   整手段、該検出手段と該電流量調整手段とに接続され、
   該検出手段から出力される当該二次電池に関する予め定
   められた所定の状態を示す検出信号、に応答して、当該
   充電端子に供給される電流を停止させるか、当該充電端
   子に供給される電流の電流量を変化させる様に該電流量
   調整手段を制御する制御手段と当該充電端子に供給され
   る電流の電流量を変化させる操作を実行する際に予め定
   められた所定の待ち時間を挿入する待ち時間挿入手段と
   から構成されている事を特徴とする二次電池充電装置。
9. 【請求項９】 当該二次電池充電装置に於ける該制御手
   段には、更に計時手段とタイマー手段とが含まれている
   事を特徴とする請求項８記載の二次電池充電装置。
10. 【請求項１０】 当該二次電池の充電特性を検出する充
    電特性の検出手段には、当該二次電池の出力電圧、当該
    二次電池の表面温度、若しくは充電電流量の中から選択
    された少なくとも一つを検出する手段が含まれている事
    を特徴とする請求項８又は９に記載の二次電池充電装
    置。
11. 【請求項１１】 当該制御手段は、該検出手段からの充
    電特性検出信号に応答して当該充電端子に供給される電
    流の電流量を変化させる場合には、新規に設定される充
    電電流の電流量を前回に於いて使用された充電電流の電
    流量よりも少ない値に設定する機能を有するものである
    事を特徴とする請求項８乃至１０の何れかに記載の二次
    電池充電装置。
12. 【請求項１２】 該タイマー手段は、所定の電流量の充
    電電流による充電操作が一旦停止され、前記所定の電流
    量の充電電流よりも少ない電流量の充電電流による充電
    操作が再開される迄の間に所定の待ち時間を挿入させる
    ものである事を特徴とする請求項９記載の二次電池充電
    装置。
13. 【請求項１３】 該タイマー手段は、所定の電流量の充
    電電流による充電操作が開始されてから以後の充電処理
    経過時間を制限するものである事を特徴とする請求項９
    記載の二次電池充電装置。
14. 【請求項１４】 所定の電流源は、複数個の個別電源を
    有している事を特徴とする請求項８乃至１３の何れかに
    記載の二次電池充電装置。
15. 【請求項１５】 所定の電流源は、プログラマブル電源
    で構成されている事を特徴とする請求項８記載の二次電
    池充電装置。
16. 【請求項１６】 所定の電流源は、固定された単一の電
    源で構成され、パルス電流のデューティー比を制御する
    事により、充電電流の電流量が調整されるものである事
    を特徴とする請求項８乃至１５記載の二次電池充電装
    置。
17. 【請求項１７】 当該二次電池が、複数個のセルが組み
    合わされて構成されている場合、該複数個の各セルは互
    いに同一の公称規格容量を有するセルで構成されてお
    り、且つ各セルの内少なくとも一つのセルは、他のセル
    とは異なる残留容量、異なる充放電特性を有するもので
    ある事を特徴とする請求項３記載の充電処理システム。
18. 【請求項１８】 二次電池の充電特性を検出しながら二
    次電池を充電するに際し、当該二次電池の電池電圧を測
    定する工程、当該二次電池の電池電圧が所定の電圧値以
    下である場合には、未活性フラグを立てた後に所定の量
    の電流値を有する電流を用いて充電処理操作を開始する
    工程、当該二次電池に関する予め定められた所定の状態
    が検出された場合には、当該充電処理操作を終了する工
    程、当該充電処理操作を終了後、未活性フラグが立って
    いるか否かを判断する工程、未活性フラグが立っている
    場合には、充電時間が予め定められた必要充電時間に対
    する所定の割合以内であるか否かを判断する工程、充電
    時間が予め定められた必要充電時間に対する所定の割合
    以内でない場合に、当該二次電池の充電量が所定の充電
    量以下か否かを判断する工程、充電時間が予め定められ
    た必要充電時間に対する所定の割合以内であるか、当該
    二次電池の充電量が所定の充電量以下かである場合に
    は、所定の追加充電時間を設定する工程、追加充電時間
    に於いて使用される充電電流の電流量を前記した充電処
    理操作に於いて使用された充電電流の電流量よりも小さ
    い充電電流の電流量を持つ予め定められた所定の値に設
    定して再充電処理操作を開始する工程、前記設定された
    追加充電時間が経過したら充電処理操作を終了する工程
    とから構成されている事を特徴とする二次電池の活性化
    システム。
19. 【請求項１９】 二次電池の充電特性を検出しながら二
    次電池を充電する充電方法に於いて、当該二次電池の電
    池電圧を測定して当該二次電池の充電量を決定するに際
    し、当該二次電池に対して所定の量の電流値を有する電
    流を用いて充電処理を実行し、所定の時間毎に充電電流
    の供給を停止しその時点に於ける当該二次電池の電池電
    圧を測定して当該二次電池の電池電圧値の収斂値を予測
    し、当該収斂予測電池電圧値に基づいて当該二次電池の
    充電量を決定する事を特徴とする二次電池に於ける充電
    量決定システム。