JP5714850B2

JP5714850B2 - 電池の充電装置及び充電方法

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Publication number: JP5714850B2
Application number: JP2010180865A
Authority: JP
Inventors: 孝椛澤; 寿則本間
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2010-08-12
Filing date: 2010-08-12
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2030-08-12
Also published as: EP2418751B1; EP2418751A3; CN102377218A; US8680814B2; JP2012044726A; CN102377218B; US20120038320A1; EP2418751A2

Description

本発明は電池の充電装置及び充電方法に係り、詳しくは多並列電池パックに充電を行う技術に関する。

複数の二次電池からなる多並列電池パックに充電を行う場合、各電池の残存容量に拘わらず、一つの電池が満充電になると充電を終了することが知られている。
ところが、一般に各電池間で残存容量が同じではないため、満充電になった電池以外の電池には未だ電池容量に余裕があり、各電池間で電池容量にアンバランスが生じ、電池パック全体として充分な電力を確保できないという問題がある。

そこで、各電池間で電池容量にアンバランスが生じないよう、電池毎に満充電を検出して充電を個別に終了する技術や、全ての電池が満充電になるのを待って充電を終了する技術が考えられている。
また、例えば、電池毎にそれぞれ一定時間だけ充電を行う技術も知られている（特許文献１参照）。

特開２００８−２５９２６０号公報

上記電池毎に満充電を検出して充電を個別に終了する技術の場合、個別に充電回路を持たなければならず、或いは満充電前における一の電池の発熱が他の電池に影響して他の電池の満充電を正確に検出できないという問題がある。
また、上記全ての電池が満充電になるのを待って充電を終了する技術の場合、先に満充電に達した電池が過充電となり電池の劣化を招くという問題がある。

さらに、上記特許文献１に開示の技術では、充電開始時において各電池間で残存容量が同じでない限り依然として各電池間での電池容量のアンバランスは解消されることはなく、基本的に満充電まで充電しないために電池の能力を充分に発揮することができないという問題がある。
本発明は上述の事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、簡単な構成でありながら、多並列電池パックの複数の二次電池にバランスよく満充電まで充電可能な電池の充電装置及び充電方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の電池の充電装置は、複数のニッケル水素二次電池からなる多並列電池パックに充電を行う電池の充電装置であって、充電パラメータを可変設定する充電パラメータ可変手段と、充電電流を検出する充電電流検出手段と、前記複数のニッケル水素二次電池に充電された各々の電池容量を検出する電池容量検出手段とを含み、前記充電パラメータ可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量より小さい所定容量に達し保持されるよう前記充電パラメータを第１の所定値に設定して前記複数のニッケル水素二次電池の全てに同時に充電を開始し、前記充電電流検出手段により充電電流が所定電流にまで低下したことが検出されると前記充電パラメータ可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量となるよう前記充電パラメータを第２の所定値に設定し、前記電池容量検出手段により前記複数のニッケル水素二次電池の少なくとも一つの電池容量が満充電容量に達したことが検出されると前記複数のニッケル水素二次電池の全ての充電を終了することを特徴とする。

請求項２の電池の充電装置では、請求項１において、前記充電パラメータは充電電圧であって、前記充電パラメータ可変手段は充電電圧を可変設定する充電電圧可変手段であり、前記充電電圧可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量より小さい所定容量に達し保持されるよう前記充電電圧を第１の所定電圧に設定して充電を開始し、前記充電電流検出手段により充電電流が所定電流にまで低下したことが検出されると前記充電電圧可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量となるよう前記充電電圧を前記第１の所定電圧より高い第２の所定電圧に設定し、前記電池容量検出手段により前記複数のニッケル水素二次電池の少なくとも一つの電池容量が満充電容量に達したことが検出されると充電を終了することを特徴とする。

請求項３の電池の充電装置では、請求項１において、前記充電パラメータは充電電流であって、前記充電パラメータ可変手段は充電電流を可変設定する充電電流可変手段であり、前記充電電流可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量より小さい所定容量に達し保持されるよう前記充電電流を第１の所定電流に設定して充電を開始し、前記充電電流検出手段により充電電流が所定電流にまで低下したことが検出されると前記充電電流可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量となるよう前記充電電流を前記第１の所定電流より低い第２の所定電流に設定し、前記電池容量検出手段により前記複数のニッケル水素二次電池の少なくとも一つの電池容量が満充電容量に達したことが検出されると充電を終了することを特徴とする。

請求項４の電池の充電方法では、充電装置により複数のニッケル水素二次電池からなる多並列電池パックに充電を行う電池の充電方法であって、前記充電装置は、充電パラメータを可変設定する充電パラメータ可変手段と、充電電流を検出する充電電流検出手段と、前記複数のニッケル水素二次電池に充電された各々の電池容量を検出する電池容量検出手段とを含み、前記充電パラメータ可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量より小さい所定容量に達し保持されるよう前記充電パラメータを第１の所定値に設定して前記複数のニッケル水素二次電池の全てに同時に充電を開始し、前記充電電流検出手段により充電電流が所定電流にまで低下したことが検出されると前記充電パラメータ可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量となるよう前記充電パラメータを第２の所定値に設定し、前記電池容量検出手段により前記複数のニッケル水素二次電池の少なくとも一つの電池容量が満充電容量に達したことが検出されると前記複数のニッケル水素二次電池の全ての充電を終了することを特徴とする。

本発明の請求項１の電池の充電装置によれば、複数のニッケル水素二次電池からなる多並列電池パックに充電を行う電池の充電装置において、充電パラメータ可変手段により複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量より小さい所定容量に達し保持されるよう充電パラメータを第１の所定値に設定して複数のニッケル水素二次電池の全てに同時に充電を開始し、充電電流検出手段により充電電流が所定電流にまで低下したことが検出されると充電パラメータ可変手段により複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量となるよう充電パラメータを第２の所定値に設定し、電池容量検出手段により複数のニッケル水素二次電池の少なくとも一つの電池容量が満充電容量に達したことが検出されると複数のニッケル水素二次電池の全ての充電を終了するようにしている。

従って、複数のニッケル水素二次電池の各々の残存容量がそれぞれ異なっている状態で複数のニッケル水素二次電池の全てに同時に充電を開始した場合であっても、充電パラメータを第１の所定値に設定して充電を開始することで、一旦ニッケル水素二次電池の全てについて満充電容量より小さい所定容量に揃えるようにできる。そして、その後充電パラメータを第２の所定値に設定して充電を継続することで、ニッケル水素二次電池の全てについて同時に満充電に達するようにでき、複数のニッケル水素二次電池の少なくとも一つが満充電になったことをもって複数のニッケル水素二次電池の全ての充電を終了することができる。
これにより、簡単な構成でありながら、多並列電池パックの複数のニッケル水素二次電池にバランスよく満充電まで充電を行うことができる。

また、請求項２の電池の充電装置によれば、充電パラメータを充電電圧とし、充電パラメータ可変手段を充電電圧を可変設定する充電電圧可変手段とすることで、充電電圧可変手段により複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量より小さい所定容量に達し保持されるよう充電電圧を第１の所定電圧に設定して充電を開始し、充電電流検出手段により充電電流が所定電流にまで低下したことが検出されると充電電圧可変手段により複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量となるよう充電電圧を第１の所定電圧より高い第２の所定電圧に設定し、電池容量検出手段により複数のニッケル水素二次電池の少なくとも一つの電池容量が満充電容量に達したことが検出されると充電を終了するようにしている。

従って、充電パラメータを充電電圧とし、充電電圧を第１の所定電圧に設定して充電を開始することで、一旦ニッケル水素二次電池の全てについて満充電容量より小さい所定容量に揃えるようにできる。そして、その後充電電圧を第１の所定電圧より高い第２の所定電圧に設定して充電を継続することで、ニッケル水素二次電池の全てについて同時に満充電に達するようにでき、複数のニッケル水素二次電池の少なくとも一つが満充電になったことをもって充電を終了することができる。
これにより、充電パラメータを充電電圧として充電電圧を可変させることにより、簡単な構成でありながら、多並列電池パックの複数のニッケル水素二次電池にバランスよく満充電まで充電を行うことができる。

また、請求項３の電池の充電装置によれば、充電パラメータを充電電流とし、充電パラメータ可変手段を充電電流を可変設定する充電電流可変手段とすることで、充電電流可変手段により複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量より小さい所定容量に達し保持されるよう充電電流を第１の所定電流に設定して充電を開始し、充電電流検出手段により充電電流が所定電流にまで低下したことが検出されると充電電流可変手段により複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量となるよう充電電流を第１の所定電流より低い第２の所定電流に設定し、電池容量検出手段により複数のニッケル水素二次電池の少なくとも一つの電池容量が満充電容量に達したことが検出されると充電を終了するようにしている。
従って、充電パラメータを充電電流とし、充電電流を第１の所定電流に設定して充電を開始することで、一旦ニッケル水素二次電池の全てについて満充電容量より小さい所定容量に揃えるようにできる。そして、その後充電電流を第１の所定電流より低い第２の所定電流に設定して充電を継続することで、ニッケル水素二次電池の全てについて同時に満充電に達するようにでき、複数のニッケル水素二次電池の少なくとも一つが満充電になったことをもって充電を終了することができる。

これにより、充電パラメータを充電電流として充電電流を可変させることにより、簡単な構成でありながら、多並列電池パックの複数のニッケル水素二次電池にバランスよく満充電まで充電を行うことができる。
また、請求項４の電池の充電方法によれば、複数のニッケル水素二次電池からなる多並列電池パックに充電を行う電池の充電方法において、充電パラメータ可変手段により複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量より小さい所定容量に達し保持されるよう充電パラメータを第１の所定値に設定して複数のニッケル水素二次電池の全てに同時に充電を開始し、充電電流検出手段により充電電流が所定電流にまで低下したことが検出されると充電パラメータ可変手段により複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量となるよう充電パラメータを第２の所定値に設定し、電池容量検出手段により複数のニッケル水素二次電池の少なくとも一つの電池容量が満充電容量に達したことが検出されると複数のニッケル水素二次電池の全ての充電を終了するようにしている。

本発明の第１実施例に係る電池の充電装置の概略構成図である。第１実施例に係る電池の充電装置の作動ルーチンを示すフローチャートである。図２の作動ルーチンに基づく電池電圧と充電電流の時間変化を示すタイムチャートである。充電開始時の第１実施例における充電電流と充電電圧との関係（電源特性）を模式的に示す図である。充電電圧を通常の充電電圧まで高めた場合の第１実施例における充電電流と充電電圧との関係（電源特性）を模式的に示す図である。本発明の第１実施例に係る電池の充電装置の概略構成図である。第１実施例に係る電池の充電装置の作動ルーチンを示すフローチャートである。図２の作動ルーチンに基づく電池電圧と充電電流の時間変化を示すタイムチャートである。充電開始時の第２実施例における充電電流と充電電圧との関係（電源特性）を模式的に示す図である。充電電流を通常の充電電流まで低下させた場合の第２実施例における充電電流と充電電圧との関係（電源特性）を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る電池の充電装置及び充電方法の実施の形態を図面に基づき説明する。
［第１実施例］
図１は、本発明の第１実施例に係る電池の充電装置の概略構成図である。
多並列電池パック１０は、複数の二次電池を並列に連結して構成した電池の集合体であり、ここでは、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの３個の二次電池を連結した例を示す。
これらＡ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの各正極からはそれぞれリード線１２が延びており、各リード線１２には入力コネクタ１４が接続されている。詳しくは、入力コネクタ１４はＡ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃに対応して入力コネクタ１４ａ、１４ｂ、１４ｃからなる。Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃとしては、例えばニッケル水素二次電池が採用されるが、他の構成の二次電池であってもよい。

充電装置は、主としてＤＣ／ＤＣコンバータ２０から構成され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０には入力コネクタ２２と出力コネクタ２４が設けられている、詳しくは、出力コネクタ２４はＡ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃに対応して出力コネクタ２４ａ、２４ｂ、２４ｃからなる。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、入力コネクタ２２にＤＣ／ＤＣコンバータ本体２６が接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ本体２６の入力側に電圧センス２８を介して電池２９が、出力側にスイッチ２３を介して出力コネクタ２４が設けられ、さらにＤＣ／ＤＣコンバータ本体２６の出力側配線部分が抵抗３０、３２を介して接地されるとともに抵抗３０、３２間の配線部分と電圧センス２８とが接続され、抵抗３０、３２間の配線部分と電圧センス２８との間の配線部分が抵抗３４、充電電圧切換スイッチ３６を介し接地されて構成されている。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ本体２６の出力側配線部分には、充電電流を検出する充電電流検出部４０（充電電流検出手段）と、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃに充電された各々の電池容量を検出する電池容量検出部４２（電池容量検出手段）とが設けられている。
詳しくは、スイッチ２３は、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃへの充電を開始及び停止するためのスイッチであり、出力コネクタ２４ａ、２４ｂ、２４ｃひいてはＡ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃに対応してスイッチ２３ａ、２３ｂ、２３ｃからなる。スイッチ２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、電池容量検出部４２からの電池容量情報に応じ、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃのいずれかの電池容量が満充電容量に達すると自動的にオフ（開）に切り換えられるよう構成されている。

充電電圧切換スイッチ３６は、オン（閉）の状態で通常の充電電圧により電力を供給し、オフ（開）の状態で通常の充電電圧よりも低い充電電圧により電力を供給するよう切り換えるものである（充電電圧可変手段、パラメータ可変手段）。そして、充電電圧切換スイッチ３６は、充電電流検出部４０からの充電電流情報に応じ、充電電流が所定電流以下になると自動的にオン（閉）に切り換えられるよう構成されている。
このように構成された充電装置は、充電時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の入力コネクタ２２に入力電源が接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力コネクタ２４ａ、２４ｂ、２４ｃに上記Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの入力コネクタ１４ａ、１４ｂ、１４ｃがそれぞれ接続されて、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃへの充電が行われる。

以下、このように構成された第１実施例に係る電池の充電装置の作動、即ち充電方法について説明する。
図２を参照すると、第１実施例に係る電池の充電装置の作動ルーチンがフローチャートで示されており、図３を参照すると作動ルーチンに基づく電池電圧と充電電流の時間変化がタイムチャートで示されており、以下同フローチャート及び同タイムチャートに基づき説明する。なお、ここでは、説明の便宜上、充電の開始時において、全電池容量に対する残存容量がＡ列電池１０ａで最も大きく５０％、Ｂ列電池１０ｂで次に大きく３０％、Ｃ列電池１０ｃで最小の０％である場合を例に説明する。
Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃへの充電が必要になると、先ず図２のステップＳ１０において、一斉に充電を開始する。具体的には、スイッチ２３ａ、２３ｂ、２３ｃをオン（閉）とする。このとき、充電電圧切換スイッチ３６についてはオフ（開）とし、通常の充電電圧よりも低い充電電圧（第１の所定電圧、第１の所定値）の電力をＡ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃに供給する。

このようにして充電を開始すると、図３に示すように、充電電流が一定の状態で充電が開始され（Constant Current Mode:ＣＣモードという）、先ずＡ列電池１０ａの電池電圧（実線）が上昇し始めるとともに充電電流（実線）が低下し、次にＢ列電池１０ｂの電池電圧（破線）が上昇し始めるとともに充電電流（破線）が低下し、最後にＣ列電池１０ｃの電池電圧（二点鎖線）が上昇し始めるとともに充電電流（二点鎖線）が低下する。即ち、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの充電電圧がそれぞれ一定の状態に移行する（Constant Voltage Mode:ＣＶモードという）。
図４には、充電開始時の第１実施例における充電電流と充電電圧との関係（電源特性）が模式的に示されているが、低い充電電圧の下、同図に矢印で示すように、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの各充電状態がＣＶモードに移行する。

このようにＡ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの充電状態がＣＶモードに移行すると、充電電流は所定電流Ａ1まで低下する一方で電池電圧は所定電圧（全電池電圧の８０％〜９０％の値）に達して保持されることとなる。ここに、電池電圧が全電池電圧の８０％〜９０％の領域では、一般に電池容量も全電池容量の８０％〜９０％であることが知られており、これより、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの電池電圧がそれぞれ所定電圧に達し保持されることで、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの全てについて電池容量が所定容量（全電池容量の８０％〜９０％）に揃うこととなる。

ステップＳ１２では、充電電流検出部４０において、充電電流が上記所定電流Ａ1以下になったか否かを判別する。即ち、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの全ての充電状態がＣＣモードからＣＶモードとなり、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの全てにおいて電池電圧が所定電圧ひいては電池容量が所定容量となったか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には判別を繰り返し、判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合には、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、充電電圧を上昇させる。具体的には、スイッチ２３ａ、２３ｂ、２３ｃをオン（閉）に保ったままに、充電電流検出部４０からの信号に基づき充電電圧切換スイッチ３６をオン（閉）とする。これにより充電電圧が通常の充電電圧（第２の所定電圧、第２の所定値）まで高められ、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの全ての充電状態がＣＶモードからＣＣモードとなる。なお、通常の充電電圧はＡ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの満充電電圧よりも高い値である。

図５には、充電電圧切換スイッチ３６をオフ（開）からオン（閉）に切り換え、充電電圧を通常の充電電圧まで高めた場合の第１実施例における充電電流と充電電圧との関係（電源特性）が模式的に示されているが、充電電圧を高めることで、同図に矢印で示すように、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの各充電状態がＣＶモードからＣＣモードに移行し、電池電圧がさらに高められる。
ステップＳ１６では、電池容量検出部４２において、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃのいずれかの電池容量が満充電容量に達したか否かを判別する。具体的には、図３に示すように、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃのいずれかの電池電圧の検出値が満充電電圧に達したか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には判別を繰り返し、判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合には、ステップＳ１８に進む。
上記ステップＳ１２の判別により、充電電流が所定電流Ａ1以下になったと判定された場合には、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの全てにおいて電池容量は所定容量（全電池容量の８０％〜９０％）に揃っているので、ステップＳ１４において充電電圧を通常の充電電圧まで高めると、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの３列全てにおいて電池容量は同時に満充電容量に達する。故に、ステップＳ１６においてＡ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの少なくともいずれか一つの電池容量が満充電容量に達したと判定されたときには、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの電池容量は、全てにおいて満充電容量に達していることとなる。

従って、ステップＳ１８では、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの全てにおいて電池容量が満充電容量に達したことを受け、電池容量検出部４２からの信号に基づきスイッチ２３ａ、２３ｂ、２３ｃをオフ（閉）とし、充電を停止する。
このように、本発明の第１実施例に係る電池の充電装置及び充電方法では、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの複数の二次電池を連結して構成した多並列電池パック１０に充電を行う場合において、通常の充電電圧よりも低い充電電圧の電力を一斉に複数の二次電池に供給することで充電を開始し、各二次電池の電池電圧が所定電圧（全電池電圧の８０％〜９０％の値）ひいては電池容量が所定容量（全電池容量の８０％〜９０％）に揃ったときに充電電圧を通常の充電電圧に高めるようにしている。
これにより、多並列電池パック１０において、複数の二次電池の全てについて同時に満充電に達するようにできる。

［第２実施例］
図６は、本発明の第２実施例に係る電池の充電装置の概略構成図である。
第２実施例は、上記第１実施例では充電電圧を可変させたのに対し、充電電流を可変させる点が第１実施例と相違しており、以下、上記第１実施例と共通する部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。
第２実施例において、充電装置は、主としてＤＣ／ＤＣコンバータ２０’から構成され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０’は、入力コネクタ２２にＤＣ／ＤＣコンバータ本体２６が接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ本体２６の出力側配線部分が抵抗３０’を介してスイッチ２３に接続されるとともに電圧センス２８に接続され、さらに抵抗３０’と並列に抵抗３４’及び充電電流切換スイッチ３７が接続されて構成されている。

充電電流切換スイッチ３７は、オン（閉）の状態で通常の充電電流よりも高い充電電流により電力を供給し、オフ（開）の状態で通常の充電電流で電力を供給するよう切り換えるものである（充電電流可変手段、パラメータ可変手段）。そして、充電電流切換スイッチ３７は、充電電流検出部４０からの充電電流情報に応じ、充電電流が所定電流以下になると自動的にオフ（開）に切り換えられるよう構成されている。
以下、このように構成された第２実施例に係る電池の充電装置の作動、即ち充電方法について説明する。
図７を参照すると、第２実施例に係る電池の充電装置の作動ルーチンがフローチャートで示されており、図８を参照すると作動ルーチンに基づく電池電圧と充電電流の時間変化がタイムチャートで示されており、以下同フローチャート及び同タイムチャートに基づき説明する。なお、ここでは、第１実施例の場合と同様、説明の便宜上、充電の開始時において、全電池容量に対する残存容量がＡ列電池１０ａで最も大きく５０％、Ｂ列電池１０ｂで次に大きく３０％、Ｃ列電池１０ｃで最小の０％である場合を例に説明する。

Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃへの充電が必要になると、先ず図７のステップＳ１１０において、一斉に充電を開始する。具体的には、スイッチ２３ａ、２３ｂ、２３ｃをオン（閉）とする。このとき、充電電流切換スイッチ３７についてもオン（閉）とし、通常の充電電流よりも高い充電電流（第１の所定電流、第１の所定値）の電力をＡ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃに供給する。
このようにして充電を開始すると、第１実施例の場合と同様、図８に示すように、充電電流が一定の状態で充電が開始され（ＣＣモード）、先ずＡ列電池１０ａの電池電圧（実線）が上昇し始めるとともに充電電流（実線）が低下し、次にＢ列電池１０ｂの電池電圧（破線）が上昇し始めるとともに充電電流（破線）が低下し、最後にＣ列電池１０ｃの電池電圧（二点鎖線）が上昇し始めるとともに充電電流（二点鎖線）が低下する。即ち、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの充電電圧がそれぞれ一定の状態に移行する（ＣＶモード）。

図９には、充電開始時の第２実施例における充電電流と充電電圧との関係（電源特性）が模式的に示されているが、高い充電電流の下、同図に矢印で示すように、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの各充電状態がＣＶモードに移行する。
このようにＡ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの充電状態がＣＶモードに移行すると、やはり、充電電流は所定電流Ａ1まで低下する一方で電池電圧は所定電圧（全電池電圧の８０％〜９０％の値）に達して保持され、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの全てについて電池容量が所定容量（全電池容量の８０％〜９０％）に揃うこととなる。
ステップＳ１１２では、充電電流検出部４０において、充電電流が上記所定電流Ａ1以下になったか否かを判別する。即ち、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの全ての充電状態がＣＣモードからＣＶモードとなり、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの全てにおいて電池電圧が所定電圧ひいては電池容量が所定容量となったか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には判別を繰り返し、判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合には、ステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１４では、充電電流を通常の充電電流（第２の所定電流、第２の所定値）まで低下させる。具体的には、スイッチ２３ａ、２３ｂ、２３ｃをオン（閉）に保ったままに、充電電流検出部４０からの信号に基づき充電電流切換スイッチ３７をオフ（開）とする。これにより、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの全ての充電状態がＣＶモードからＣＣモードとなる。
図１０には、充電電流切換スイッチ３７をオン（閉）からオフ（開）に切り換え、充電電流を通常の充電電流まで低下させた場合の第２実施例における充電電流と充電電圧との関係（電源特性）が模式的に示されているが、充電電流を低下させることで、同図に矢印で示すように、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの各充電状態がＣＶモードからＣＣモードに移行し、電池電圧がさらに高められる。

ステップＳ１１６では、電池容量検出部４２において、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃのいずれかの電池容量が満充電容量に達したか否かを判別する。具体的には、図８に示すように、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃのいずれかの電池電圧の検出値が満充電電圧に達したか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合には判別を繰り返し、判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合には、ステップＳ１１８に進み、電池容量検出部４２からの信号に基づきスイッチ２３ａ、２３ｂ、２３ｃをオフ（閉）とし、充電を停止する。
この場合にも、上記ステップＳ１１２の判別により、充電電流が所定電流Ａ1以下になったと判定された場合には、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの全てにおいて電池容量は所定容量（全電池容量の８０％〜９０％）に揃っているので、ステップＳ１１４において充電電流を通常の充電電流まで低下させると、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの３列全てにおいて電池容量は同時に満充電容量に達する。故に、ステップＳ１１６においてＡ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの少なくともいずれか一つの電池容量が満充電容量に達したと判定されたときには、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの電池容量は、全てにおいて満充電容量に達していることとなる。

このように、本発明の第２実施例に係る電池の充電装置及び充電方法では、Ａ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの複数の二次電池を連結して構成した多並列電池パック１０に充電を行う場合において、通常の充電電流よりも高い充電電流の電力を一斉に複数の二次電池に供給することで充電を開始し、各二次電池の電池電圧が所定電圧（全電池電圧の８０％〜９０％の値）ひいては電池容量が所定容量（全電池容量の８０％〜９０％）に揃ったときに充電電流を通常の充電電流に低下させるようにしている。
これにより、第１実施例の場合と同様、多並列電池パック１０において、複数の二次電池の全てについて同時に満充電に達するようにできる。
このように、本発明に係る電池の充電装置及び充電方法によれば、充電の開始時において多並列電池パックの複数の二次電池間で電池容量の残存容量が異なる場合であっても、簡単な構成でありながら、各二次電池間での電池容量のアンバランスを解消し、複数の二次電池の全てについてバランスよく満充電まで充電を完了することができる。

以上で本発明に係る電池の充電装置及び充電方法の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、多並列電池パック１０をＡ列電池１０ａ、Ｂ列電池１０ｂ、Ｃ列電池１０ｃの３個の二次電池を連結して構成した場合について説明したが、多並列電池パック１０の二次電池の数はこれに限られるものではなく、複数であれば幾つでもよく、二次電池の数が幾つであっても上記同様の効果を得ることができる。

１０多並列電池パック
１０ａＡ列電池
１０ｂＢ列電池
１０ｃＣ列電池
２０、２０’ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２３スイッチ
３６充電電圧切換スイッチ（充電電圧可変手段、パラメータ可変手段）
３７充電電流切換スイッチ（充電電流可変手段、パラメータ可変手段）
４０充電電流検出部（充電電流検出手段）
４２電池容量検出部（電池容量検出手段）

Claims

複数のニッケル水素二次電池からなる多並列電池パックに充電を行う電池の充電装置であって、
充電パラメータを可変設定する充電パラメータ可変手段と、充電電流を検出する充電電流検出手段と、前記複数のニッケル水素二次電池に充電された各々の電池容量を検出する電池容量検出手段とを含み、
前記充電パラメータ可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量より小さい所定容量に達し保持されるよう前記充電パラメータを第１の所定値に設定して前記複数のニッケル水素二次電池の全てに同時に充電を開始し、前記充電電流検出手段により充電電流が所定電流にまで低下したことが検出されると前記充電パラメータ可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量となるよう前記充電パラメータを第２の所定値に設定し、前記電池容量検出手段により前記複数のニッケル水素二次電池の少なくとも一つの電池容量が満充電容量に達したことが検出されると前記複数のニッケル水素二次電池の全ての充電を終了することを特徴とする電池の充電装置。
前記充電パラメータは充電電圧であって、前記充電パラメータ可変手段は充電電圧を可変設定する充電電圧可変手段であり、
前記充電電圧可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量より小さい所定容量に達し保持されるよう前記充電電圧を第１の所定電圧に設定して充電を開始し、前記充電電流検出手段により充電電流が所定電流にまで低下したことが検出されると前記充電電圧可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量となるよう前記充電電圧を前記第１の所定電圧より高い第２の所定電圧に設定し、前記電池容量検出手段により前記複数のニッケル水素二次電池の少なくとも一つの電池容量が満充電容量に達したことが検出されると充電を終了することを特徴とする、請求項１記載の電池の充電装置。
前記充電パラメータは充電電流であって、前記充電パラメータ可変手段は充電電流を可変設定する充電電流可変手段であり、
前記充電電流可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量より小さい所定容量に達し保持されるよう前記充電電流を第１の所定電流に設定して充電を開始し、前記充電電流検出手段により充電電流が所定電流にまで低下したことが検出されると前記充電電流可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量となるよう前記充電電流を前記第１の所定電流より低い第２の所定電流に設定し、前記電池容量検出手段により前記複数のニッケル水素二次電池の少なくとも一つの電池容量が満充電容量に達したことが検出されると充電を終了することを特徴とする、請求項１記載の電池の充電装置。
充電装置により複数のニッケル水素二次電池からなる多並列電池パックに充電を行う電池の充電方法であって、
前記充電装置は、充電パラメータを可変設定する充電パラメータ可変手段と、充電電流を検出する充電電流検出手段と、前記複数のニッケル水素二次電池に充電された各々の電池容量を検出する電池容量検出手段とを含み、
前記充電パラメータ可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量より小さい所定容量に達し保持されるよう前記充電パラメータを第１の所定値に設定して前記複数のニッケル水素二次電池の全てに同時に充電を開始し、前記充電電流検出手段により充電電流が所定電流にまで低下したことが検出されると前記充電パラメータ可変手段により前記複数のニッケル水素二次電池の各々の電池容量が満充電容量となるよう前記充電パラメータを第２の所定値に設定し、前記電池容量検出手段により前記複数のニッケル水素二次電池の少なくとも一つの電池容量が満充電容量に達したことが検出されると前記複数のニッケル水素二次電池の全ての充電を終了することを特徴とする電池の充電方法。