JPH08213055A - 組電池の充電方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】組電池の充電に際して、充電当初に各単位二次
電池の容量のばらつきが生じていても、そのばらつきを
解消しつつ均等に各単位二次電池の容量を上昇させてい
くことができる充電方法を提供する。 【構成】単位二次電池２ａ，２ｂを直列に接続してなる
組電池１全体の電圧がその略満充電電圧となるまで定電
流の充電電流を組電池１に給電して充電を行う定電流充
電工程と、次いで組電池１に定電圧を付与して充電を行
う定電圧充電工程とを備える。定電流充電工程では、各
単位二次電池２ａ，２ｂの電圧を電圧検出手段４ａ，４
ｂにより時々刻々検出し、それらの検出電圧のうちの最
低電圧に対応する単位二次電池２ａ又は２ｂに定電流を
そのまま通電して充電すると共に、検出電圧が高い方の
単位二次電池２ｂ又は２ａには、定電流の一部を分流回
路部５ｂ又は５ａで分流させて、最低電圧の単位二次電
池２ａ又は２ｂよりも少ない充電電流で充電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の単位二次電池を
直列に接続してなる組電池の充電方法及びその装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば電気自動車等に搭載されるバッテ
リにあっては、大容量出力が要求されるため、複数の単
位二次電池を直列に接続してなる組電池が一般に使用さ
れている。

【０００３】そして、この種の組電池を充電する場合、
比較的充電効率がよく、充電所要時間を比較的短いもの
とすることができる定電流充電方式が一般に用いられて
いる。また、例えばリチウムイオン二次電池やリチウム
ポリマー二次電池を単位二次電池とする組電池を充電す
る場合には、その内部抵抗が比較的高く、定電流充電だ
けでは、充分に充電することが困難であることから、該
組電池の充電電圧（各単位二次電池の充電電圧の総和）
が所定の電圧となるまで、該組電池の定電流充電を行
い、その後、該組電池の満充電電圧に相当する定電圧で
もって充電を行う充電手法が用いられている。

【０００４】一方、前記組電池にあっては、その製造時
に各単位二次電池の容量のばらつきを生じたり、あるい
は、種々の放電態様での使用や、経時劣化等によって個
々の単位二次電池の容量のばらつきを生じる場合が多々
ある。特に、前記リチウムイオン二次電池やリチウムポ
リマー二次電池においては、このようなばらつきを生じ
やすい。

【０００５】そして、このように各単位電池の容量のば
らつきを生じている組電池にあっては、それを前述の充
電手法によって充電すると、定電流充電の際に、各単位
二次電池に同一の充電電流が流れるため、各単位二次電
池の単位時間当たりの充電量はいずれもほぼ同じとな
り、従って、各単位二次電池の時々刻々の容量あるいは
それに対応する各単位二次電池の電圧は、当初のばらつ
きを生じたまま上昇していくこととなる。

【０００６】しかしながら、このように各単位二次電池
の容量や電圧のばらつきを生じたまま充電が行われる
と、例えばその充電途中において、組電池を使用してそ
の放電を開始した場合、その組電池の放電能力は、最も
容量の低い単位電池の影響を大きく受け、本来の性能を
発揮することができなくなると共に、そのような放電と
充電とが繰り返されると、組電池の経時劣化を助長して
しまう。

【０００７】また、上記のように充電途中で組電池の放
電が開始されない場合であっても、各単位二次電池が満
充電状態に達するタイミングは相互に異なるため、定電
流充電を例えば組電池の電圧が略満充電電圧に達するま
で行うと、充電当初に最も容量の大きかった単位２次電
池が満充電状態となった後にも継続して充電されて過剰
充電状態となったり、あるいは、充電当初に最も容量の
小さかった単位２次電池が過少充電状態となったりし
て、その結果、組電池の経時劣化を助長してしまう。

【０００８】さらに、前述のように、定電流充電を組電
池の所定電圧まで行った後に定電圧充電を行う場合であ
っても、上記のような過剰充電を防止するために、前記
所定電圧を組電池の満充電電圧よりも充分に低い値に設
定しておく必要が生じ、このため、定電流充電に較べて
充電効率の低下を生じやすい定電圧充電を行う期間が長
くなり、組電池を満充電状態とするまでの充電時間が長
くなってしまう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる不都合
を解消し、組電池の充電に際して、充電当初に各単位二
次電池の容量のばらつきが生じていても、そのばらつき
を解消しつつ均等に各単位二次電池の容量を上昇させて
いくことができる充電方法及び充電装置を提供すること
を目的とする。

【００１０】そして、定電流充電と定電圧充電とを順次
行って組電池を満充電するに際し、定電流充電時の各単
位二次電池の容量のばらつきを解消しつつ均等な容量上
昇を行わせると共に、各単位二次電池の過剰充電や過少
充電を生じることなく効率よく組電池を満充電すること
ができる充電方法及び充電装置を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の組電池の充電方法は複数の単位二次電池
を直列に接続してなる組電池の充電方法において、前記
組電池に充電電流を給電する給電工程と、該充電電流の
給電時に前記組電池の各単位二次電池の電圧を時々刻々
検出する工程と、該電圧の各検出時点において、前記複
数の単位二次電池のうち、検出電圧の最も低い単位二次
電池を基準単位電池とし、その基準単位電池の単位時間
当たりの電圧上昇率が他の各単位二次電池よりも大きく
なるように各単位二次電池の充電電流を制御すると共
に、その充電電流の制御を、前記基準単位電池の検出電
圧が他の単位二次電池のうちの少なくとも一つの単位二
次電池の検出電圧を越えたとき、他の検出電圧の最も低
い単位二次電池を次の基準単位電池として順次基準単位
電池を更新しつつ行う電流制御工程とを備えたことを特
徴とする。

【００１２】そして、前記給電工程は前記組電池に定電
流の充電電流を給電し、前記電流制御工程は、前記基準
単位電池に前記定電流の充電電流をそのまま通電すると
共に、他の各単位二次電池にはその検出電圧に応じて前
記定電流の充電電流を各単位二次電池に並列に接続され
た分流路に分流することにより該定電流の充電電流より
も少ない充電電流を通電するように制御することを特徴
とする。

【００１３】また、前記電流制御工程は、前記の充電電
流の制御を各単位二次電池の検出電圧が各単位二次電池
の略満充電電圧に相当する所定電圧に略達するまで行
い、各単位二次電池の検出電圧が所定電圧に略達した後
には前記組電池にその満充電電圧に対応する定電圧を付
与して各単位電池の充電を行う定電圧充電工程を備えた
ことを特徴とする。

【００１４】さらに、前記単位二次電池は、リチウムイ
オン二次電池又はリチウムポリマー二次電池であること
を特徴とする。

【００１５】また、本発明の組電池の充電装置は、前記
の目的を達成するために、複数の単位二次電池を直列に
接続してなる組電池の充電装置において、前記組電池に
接続されて該組電池に充電電流を給電する給電手段と、
前記各単位二次電池に接続され、前記給電手段による充
電電流の給電時に各単位二次電池の電圧を時々刻々検出
する電圧検出手段と、前記電圧検出手段による各単位電
池の電圧の各検出時点において該電圧検出手段から得ら
れる各単位二次電池の検出電圧のうちの最低電圧を把握
する最低電圧把握手段と、各単位二次電池を流れる充電
電流を調整可能に各単位二次電池に並列に接続された分
流路と、前記最低電圧把握手段により時々刻々把握され
た最低電圧に対応する単位二次電池の単位時間当たりの
電圧上昇率を他の各単位二次電池よりも大きくすべく前
記各分流路に流れる分流電流を調整して各単位電池を流
れる充電電流を制御する充電電流制御手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１６】そして、前記給電手段は、前記組電池に定
電流の充電電流を給電する定電流給電手段であり、前記
充電電流制御手段は、前記最低電圧の単位二次電池につ
いては該単位二次電池に接続された前記分流路の分流電
流を遮断して前記定電流の充電電流を該単位二次電池に
そのまま流すと共に、他の各単位二次電池については該
単位二次電池に接続された各分流路に該単位二次電池の
前記検出電圧に応じた分流電流を流すことにより該単位
二次電池を流れる充電電流を前記定電流の充電電流より
も少なく制御することを特徴とする。

【００１７】また、前記組電池に定電圧を付与して各単
位二次電池を充電する定電圧給電手段と、前記電圧検出
手段から得られる各単位電池の検出電圧が各単位二次電
池の略満充電電圧に相当する所定電圧に略達するまで前
記定電流給電手段により前記組電池に充電電流を給電せ
しめ、その後は前記定電圧給電手段により前記組電池に
充電する充電方式切換手段とを備え、前記充電電流制御
手段は、前記定電流給電手段による充電時にのみ各単位
二次電池の充電電流を前記各分流路の分流電流により制
御することを特徴とする。

【００１８】さらに、前記各単位二次電池は、リチウム
イオン二次電池又はリチウムポリマー二次電池であるこ
とを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明の組電池の充電方法によれば、前記組電
池に充電電流を給電して該組電池を充電する際には、各
単位二次電池の電圧を時々刻々検出し、その検出の各時
点において、最も検出電圧の低い単位二次電池を基準単
位電池として、その基準単位二次電池の単位時間当たり
の電圧上昇率が他の単位二次電池よりも大きくなるよう
に各単位二次電池の充電電流を制御するので、充電の際
の各時点において、最も検出電圧の低い単位二次電池、
すなわち容量の最も低い単位二次電池が他の単位二次電
池よりも多くの充電量でもって充電されて、最も速く電
圧が上昇する。この場合、このように最も速く電圧が上
昇する基準単位電池は、やがてその電圧が他の単位二次
電池の電圧を越えるため、次には、基準単位二次電池が
新たに最も低い検出電圧となった単位二次電池に更新さ
れ、その更新された基準単位二次電池が他の二次電池よ
りも多くの充電量でもって充電されて、その電圧が最も
速く上昇するようになる。これにより、各単位二次電池
の電圧は、組電池の充電過程で常時、互いに同じ電圧に
なるように上昇し、各単位二次電池の容量がほぼ均等に
上昇していく。

【００２０】このような本発明の充電方法において、前
記組電池を定電流の充電電流により充電する場合には、
前記基準単位電池に定電流の充電電流をそのまま通電す
ることにより、充電過程で適宜更新される最低の検出電
圧の基準電池は常に定電流の充電電流でもって、効率よ
く充電される。そして、他の各単位二次電池について
は、その検出電圧に応じて前記定電流の充電電流を各単
位二次電池に並列に接続された分流路に分流すること
で、それらの各単位二次電池がその電圧に応じた定電流
の充電電流よりも少ない電流でもって充電され、各単位
二次電池が互いに迅速に均等な電圧及び容量となるよう
に充電される。

【００２１】また、前記電流制御工程の後に、前記定電
圧充電工程を行って、前記組電池を満充電する場合に
は、各単位二次電池は前述のように均等に充電されるた
め、各単位二次電池は、前記所定電圧にほぼ同時に達
し、その時点から前記定電圧充電工程が開始する。従っ
て、前記所定電圧を各単位二次電池の略満充電電圧とし
ても、定電圧充電工程の開始時に、過剰充電や過少充電
を生じていることはなく、しかも、各単位二次電池の略
満充電状態から定電圧充電工程を開始することで、該定
電圧充電工程により前記組電池を満充電状態にするまで
の時間を短いものとすることが可能となる。

【００２２】この場合、最終的に定電圧充電を行うこと
が好ましいリチウムイオン二次電池やリチウムポリマー
二次電池の充電に際して、上記のように定電圧充電工程
を短縮することが可能となることで、該リチウムイオン
二次電池やリチウムポリマー二次電池を単位二次電池と
する組電池の満充電を効率よく行うことが可能となる。

【００２３】次に、本発明の組電池の充電装置によれ
ば、前記給電手段により、前記組電池に充電電流を給電
して該組電池を充電する際に、前記最低電圧把握手段に
より前記電圧検出手段を介して時々刻々把握される最低
電圧に対応する単位二次電池の単位時間当たりの電圧上
昇率を他の各単位二次電池よりも大きくするように充電
電流制御手段により各単位二次電池に並列に接続された
分流路を流れる分流電流を調整することで、前述の充電
方法に従って、各単位二次電池の充電電流が制御され、
各単位二次電池の電圧が常時互いにほぼ同じ電圧となる
ように各単位二次電池が均等に充電される。

【００２４】この場合、前記給電手段して前記定電流給
電手段を用いたときには、最低電圧の単位二次電池につ
いては前記分流路を流れる分流電流を遮断して定電流給
電手段から給電される定電流の充電電流をそのまま該最
低電圧の単位二次電池に給電し、また、他の単位二次電
池については、その検出電圧に応じた分流電流を該単位
電池に対応する分流路に流すことで、最低電圧の単位二
次電池を常時、定電流の充電電流でもって効率よく充電
しつつ各単位二次電池を迅速に互いに均等な電圧及びそ
の電圧に対応した容量となるように充電される。

【００２５】また、前記定電圧給電手段を備えたときに
は、前記充電電流制御手段による各充電電流の制御を行
いつつ各単位二次電池の充電を行って、各単位二次電池
の検出電圧が各単位二次電池の略満充電電圧に相当する
所定電圧に略達すると、前記充電方式切換手段の制御に
より、前記定電圧給電手段による定電圧充電が行われて
前記組電池が満充電される。そして、この場合、各単位
二次電池の検出電圧が各単位二次電池の略満充電電圧に
相当する所定電圧に略達したときに定電圧給電手段によ
る定電圧充電を開始することで、その開始時に各単位二
次電池の過剰充電や過少充電が生じることはなく、しか
も、定電圧給電手段による最終的な定電圧充電が短くて
済む。

【００２６】従って、最終的に定電圧充電を行うことが
好ましいリチウムイオン二次電池やリチウムポリマー二
次電池を単位二次電池とする組電池の満充電を効率よく
行うことが可能となる。

【００２７】

【実施例】本発明の一実施例を図１乃至図４を参照して
説明する。図１は本実施例の充電装置の回路的構成図、
図２は本実施例で充電を行う組電池の単位二次電池の開
路電圧と残容量との関係を示す線図、図３は本実施例の
充電装置により組電池を充電した時の各単位二次電池の
電圧の変化の様子を示す線図、図４は本実施例の充電装
置により充電した組電池の各単位二次電池を放電させた
時の電圧の変化の様子を示す線図である。

【００２８】図１を参照して、１は例えば２個の単位二
次電池２ａ，２ｂを直列に接続して構成された組電池、
３は組電池１を充電する際に該組電池１に給電する給電
部（給電手段）、４ａ，４ｂはそれぞれ単位二次電池２
ａ，２ｂの電圧を検出する電圧検出部（電圧検出手
段）、５ａ，５ｂは給電部３から組電池１に流れる充電
電流をそれぞれ単位二次電池２ａ，２ｂについて適宜分
流させるための分流回路部、６はマイクロコンピュータ
等により構成された充電コントローラである。

【００２９】組電池１は、例えばリチウムイオン二次電
池を単位二次電池２ａ，２ｂとするものであり、各単位
二次電池２ａ，２ｂの満充電定格電圧は４．２Ｖ、組電
池１としての満充電定格電圧は８．４Ｖである。

【００３０】尚、各単位二次電池２ａ，２ｂの開路電圧
と容量（残存容量）との関係は図２に示すように、開路
電圧が大きくなるに従って残存容量が大きくなるような
関係（大略比例関係）となり、該開路電圧と残存容量と
は１対１に対応する。

【００３１】給電部４は、電源部７と、該電源部７の出
力から組電池１の定電流充電を行うための定電流と定電
圧充電を行うための定電圧とを充電コントローラ６の指
令により切換自在に生成する定電流・定電圧生成部８と
により構成されている。この場合、定電流・定電圧生成
部８が定電流充電時に生成する定電流は１Ａ、定電圧充
電時に生成する定電圧は組電池１の満充電定格電圧と同
じ８．４Ｖである。

【００３２】尚、電源部７及び定電流・定電圧生成部８
は、本発明の構成に対応して、定電流給電手段及び定電
圧給電手段を併せて構成するものである。

【００３３】分流回路部５ａ，５ｂは、いずれも同一構
成のものであり、各単位二次電池２ａ，２ｂのプラス極
側に接続されたスイッチ９と、該スイッチ９の前段から
切換スイッチ１０を介して各単位二次電池２ａ，２ｂに
並列に接続された一組の分流路１１，１２とにより構成
されている。この場合、分流路１１には、充電コントロ
ーラ６の指令により抵抗値を可変とした可変抵抗１１ａ
が介装され、該分流路１１には、切換スイッチ１０を図
１の矢印ｘ側に投入したとき、組電池１に供給される充
電電流の一部が可変抵抗１１ａの抵抗値に応じた分流電
流として流れる。また、分流路１２は、組電池１に供給
される充電電流を該分流路１２に対応する単位二次電池
２ａ又は２ｂに流さずに分流させるためのものであり、
切換スイッチ１０を図１の矢印ｙ側に投入すると共にこ
れに連動させてスイッチ９を開成したとき、組電池１に
供給される充電電流が該分流路１２に対応する単位二次
電池２ａ又は２ｂに流れることなく、該分流路１２に分
流する。

【００３４】尚、スイッチ９及び切換スイッチ１０は、
例えばトランジスタやＦＥＴ等の半導体スイッチ素子を
用いて構成されたものであり、その作動は充電コントロ
ーラ６の指令により行われる。

【００３５】充電コントローラ６は、その主要な機能的
構成として、各単位二次電池２ａ，２ｂに流れる充電電
流を各単位二次電池２ａ，２ｂに対応する分流回路部５
ａ，５ｂを介して制御する充電電流制御部１３（充電電
流制御手段）と、各電圧検出部４ａ，４ｂにより検出さ
れる各単位二次電池２ａ，２ｂの電圧のうちの最低電圧
を把握する最低電圧把握部１４（最低電圧把握手段）
と、組電池１の充電方式の切換を前記定電流・定電圧生
成部８に指示する充電方式切換制御部１５（充電方式切
換手段）とを備えている。これらの機能的構成は、組電
池１の充電時に各電圧検出部４ａ，４ｂにより検出され
る各単位二次電池２ａ，２ｂの電圧に基づき、後述する
ように作動する。

【００３６】次に、本実施例の充電装置を用いた組電池
１の充電作動を説明する。

【００３７】まず、組電池１に給電部４を接続し、充電
コントローラ６の充電電流制御部１３により各スイッチ
９を閉成した状態で、充電コントローラ６は、充電方式
切換制御部１５により、給電部４の定電流・定電圧生成
部８に定電流充電を指示する。この時、定電流・定電圧
生成部８は、１Ａの定電流を生成し、それを組電池１に
その充電電流として給電する。これにより、組電池１の
定電流充電が開始される。

【００３８】また、これと並行して、各電圧検出部４
ａ，４ｂは、接続された各単位二次電池２ａ，２ｂの電
圧を時々刻々検出し、その検出電圧を充電コントローラ
６に出力する。そして、充電コントローラ６の最低電圧
把握部１４は、各単位二次電池２ａ，２ｂの検出電圧の
うちの最低電圧を時々刻々把握する。さらに充電コント
ローラ６の充電電流制御部１３は、把握された最低電圧
の単位二次電池２ａ又は２ｂを基準単位電池として、そ
の基準単位電池に他の単位二次電池２ｂ又は２ａよりも
大きな充電電流が流れるように各分流回路部５ａ，５ｂ
を制御する。

【００３９】さらに詳細には、今現在、例えば単位二次
電池２ａの検出電圧が単位二次電池２ｂの検出電圧より
も低いとし、該単位二次電池２ａの検出電圧が最低電圧
であるとすると、充電電流制御部１３は、分流回路部５
ａの切換スイッチ１０を分流路１１，１２のいずれ側に
も接続することなく、分流路１１，１２を単位二次電池
２ａから切り離す。この時、単位二次電池２ａには、定
電流・定電圧生成部８により生成された定電流の充電電
流（１Ａ）がそのまま流れて、該単位二次電池２ａが充
電されていく。

【００４０】一方、検出電圧の高い側の単位二次電池２
ｂについては、充電電流制御部１３は、分流回路部５ｂ
の切換スイッチ１０を例えば可変抵抗１１ａを設けた分
流路１１側に接続し、前記定電流の充電電流の一部を分
流路１１に分流させると共に該定電流の残部を単位二次
電池２ｂに流す。この場合、分流回路部５ｂの分流路１
１に流す分流電流の大きさは、検出電圧に応じて可変抵
抗１１ａの抵抗値を調整することで調整され、単位二次
電池２ｂの検出電圧が、単位二次電池２ａの検出電圧よ
りも大きい程、分流回路部５ｂの分流路１１に多くの分
流電流を流すように、該分流路１１の可変抵抗１１ａの
抵抗値を調整する。尚、充電電流制御部１３は、単位二
次電池２ｂの検出電圧が単位二次電池２ａの検出電圧よ
りも所定量以上高くなっている場合には、分流回路部５
ｂの切換スイッチ１０を分流路１２に接続すると共に該
分流回路部５ｂのスイッチ９を開成し、前記定電流の充
電電流の全てを分流路１２に分流させて単位二次電池２
ｂには充電電流を流さない。

【００４１】これにより、検出電圧の低い単位二次電池
２ａには、単位二次電池２ｂよりも多くの充電電流が流
れることとなって、その充電による単位時間当たりの電
圧上昇率が単位二次電池２ｂよりも大きくなる。従っ
て、該単位二次電池２ａの検出電圧はやがて単位二次電
池２ｂの検出電圧を越える。このようになると、充電電
流制御部１３は、次に、検出電圧が新たに最低となった
単位二次電池２ｂを基準単位電池として、該単位二次電
池２ｂに前記定電流の充電電流がそのまま流れるように
上記の場合と同様に分流回路部５ｂを制御する（分流回
路部５ｂの切換スイッチ１０を両分流路１１，１２から
切り離す）。また、検出電圧の高くなった単位二次電池
２ａについては、前記定電流の充電電流の一部または全
部を分流回路部５ａの分流路１１又は１２に分流させる
ように該分流回路部５ａを制御する。以下、かかる充電
電流の制御が時々刻々行われていく。尚、各単位二次電
池２ａ，２ｂの検出電圧が同じである場合には、充電電
流制御部１３は、前記定電流の充電電流を分流させるこ
となくそのまま両単位二次電池２ａ，２ｂに流す。

【００４２】このように各単位二次電池２ａ，２ｂに流
す充電電流を制御することで、組電池１の充電開始時に
各単位二次電池２ａ，２ｂの検出電圧が相違している場
合、すなわち、各単位二次電池２ａ，２ｂの残容量のば
らつきが生じている場合には、例えば図３に示すように
各単位二次電池２ａ，２ｂは、充電により上昇していく
時々刻々の検出電圧が互いにほぼ同じ電圧となるように
上昇していく。そして、図２に示したように、単位二次
電池２ａ，２ｂの電圧と残容量とは大略比例関係となる
ので、各単位二次電池２ａ，２ｂの残容量も、ほぼ均等
に上昇していくこととなる。

【００４３】上記のように、充電電流を制御しつつ行う
定電流充電は、各単位二次電池２ａ，２ｂの検出電圧の
総和、すなわち、組電池１全体の電圧が、該組電池１の
前記満充電定格電圧（８．４Ｖ）に達するまで行われ
る。この場合、前述のように、各単位二次電池２ａ，２
ｂの電圧は均等に上昇していくので、組電池１全体の電
圧が満充電定格電圧（８．４Ｖ）に達した時（図３の時
刻Ｔｃ）には、各単位二次電池２ａ，２ｂの電圧は、い
ずれもその満充電定格電圧（４．２Ｖ）に略等しい電圧
となっている。従って、定電流充電の終了時に各単位二
次電池２ａ，２ｂの過剰充電や過少充電は生じていな
い。

【００４４】このように、組電池１全体の電圧が満充電
定格電圧（８．４Ｖ）に達すると、次に、充電コントロ
ーラ６の充電方式切換制御部１５は、給電部４の定電流
・定電圧生成部８に定電圧充電を指示する。この時、定
電流・定電圧生成部８は、組電池１の満充電定格電圧
（８．４Ｖ）である定電圧を生成し、それを組電池１に
付与する。また、これと連動して、充電電流制御部１３
は、各分流回路部５ａ，ｂの分流路１１，１２を切換ス
イッチ１０により各単位二次電池２ａ，２ｂから切り離
し、その状態を保持する。

【００４５】これにより、組電池１の定電圧充電が開始
され、その定電圧充電により組電池１の各単位二次電池
２ａ，２ｂが最終的に満充電状態まで充電される。本実
施例においては、前述の定電流充電と定電圧充電とを併
せたトータルの充電時間は、２．５時間とした。尚、定
電圧充電は、各単位二次電池２ａ，２ｂの電圧がほぼ同
じ電圧となっている状態で行われるので、該定電圧充電
においても、各単位二次電池２ａ，２ｂは最終的な満充
電状態まで均等に充電される。

【００４６】このような組電池１の充電を行うことで、
前述したように、組電池１の各単位二次電池２ａ，２ｂ
は均等に充電されるため、その充電途中で、組電池１を
使用し、その放電を開始しても、その時の各単位二次電
池２ａ，２ｂの各単位二次電池２ａ，２ｂの相互の容量
のばらつきがほとんどなく、これにより、組電池１は、
各単位二次電池２ａ，２ｂの総和に相当する容量でもっ
て、本来の性能を発揮することができる。

【００４７】また、前述のように満充電状態まで充電し
た組電池１を例えば０．５Ａの定電流でもって放電させ
ると、各単位二次電池２ａ，２ｂの電圧は、図４に示す
ように、放電の進行によっても、さほど大きな差異を生
じることなくほぼ同じように減少していき、このこと
は、前述したような組電池１の充電により、各単位二次
電池２ａ，２ｂの放電性能が互いに均一的なものとなっ
ていることを示している。

【００４８】さらに、組電池１の各単位二次電池２ａ，
２ｂは均等に充電されるため、定電流充電から定電圧充
電への切換えを、組電池１の電圧がその満充電定格電圧
（８．４Ｖ）になった時に行っても、その時の各単位二
次電池２ａ，２ｂの電圧は、ほぼその満充電定格電圧
（４．２Ｖ）であって、過剰充電や過少充電を生じるこ
とがない。そして、このように充電効率の比較的高い定
電流充電を各単位二次電池２ａ，２ｂが満充電定格電圧
に略達するまで行うことで、その後の定電圧充電を比較
的短い時間としても、組電池１の各単位二次電池２ａ，
２ｂを確実に満充電状態まで充電することができ、それ
により、組電池１を満充電状態に充電するまでのトータ
ルの充電時間を短縮することができる。

【００４９】

【比較例１】前記組電池１の単位二次電池２ａ，２ｂと
同じリチウムイオン二次電池を単位二次電池として、そ
れを３個直列に接続してなる組電池を、各単位二次電池
の電圧にばらつきを生じた状態から、定電流充電及びそ
れに続く定電圧充電により充電した。この場合、定電流
充電は、１Ａの定電流をそのまま各単位二次電池に通電
しつつ、組電池全体の電圧が、その満充電定格電圧であ
る１２．６Ｖ（４．２Ｖ×３）となるまで行い、その後
の定電圧充電は、該満充電定格電圧（１２．６Ｖ）を組
電池に付与して行った。トータルの充電時間は前記実施
例と同じ２．５時間とした。

【００５０】かかる充電を行った時の各単位二次電池の
電圧の変化の様子を図５に示した。

【００５１】図５を参照して明らかなように、各単位二
次電池の電圧は、充電開始時のばらつきを生じたまま充
電され、最も電圧の高い単位二次電池については、その
満充電定格電圧（４．２Ｖ）を越える電圧まで充電され
て過剰充電状態となっている傾向が見られる。同様に、
最も電圧の低い単位二次電池については、その満充電定
格電圧（４．２Ｖ）よりも低い電圧までしか充電され
ず、過少充電状態となっている傾向が見られる。そし
て、この比較例１のものと、前記図３に示した実施例の
ものとを比較して明らかなように、前記実施例による組
電池１の充電が各単位二次電池の過剰充電や過少充電を
生じずに均等に充電する上で効果的であることが判る。

【００５２】

【比較例２】前記組電池１の単位二次電池２ａ，２ｂと
同じリチウムイオン二次電池を単位二次電池として、そ
れを２個直列に接続してなる組電池を、各単位二次電池
の電圧にばらつきを生じた状態から、定電流充電及びそ
れに続く定電圧充電により充電し、その後、該組電池を
０．５Ａの定電流で放電させた。この場合、定電流充電
は、１Ａの定電流をそのまま各単位二次電池に通電しつ
つ、組電池全体の電圧が、その満充電定格電圧である
８．４Ｖ（４．２Ｖ×２）となるまで行い、その後の定
電圧充電は、該満充電定格電圧（８．４Ｖ）を組電池に
付与して行った。

【００５３】この場合の放電時における各単位二次電池
の電圧の変化の様子を、図６に示した。尚、上記充電時
の各単位二次電池の電圧の変化の様子は図示を省略する
が、充電終了時における各単位二次電池の電圧は前記比
較例１のものと同様にばらつきを生じた。

【００５４】図６を参照して明らかなように、各単位二
次電池の充電電圧がばらつきを生じたまま、組電池の放
電を行うと、各単位二次電池の電圧の差異が放電の進行
に伴って増大し、また、電圧の低い単位二次電池はそれ
よりも電圧の高い単位二次電池に較べて、比較的短い時
間で急激に電圧低下を生じ、過剰放電状態となることが
判る。このことは、組電池としての放電性能が電圧の低
い（容量の低い）単位二次電池に大きく支配されて本来
の放電性能を発揮することができなくなることを示して
いる。これに対して、前記実施例の充電を行った組電池
１にあっては、前記図４に示したように、各単位二次電
池２ａ，２ｂの放電がほぼ均等に行われるため、該組電
池１が本来の放電性能を充分な放電量まで比較的長期に
わたって発揮することができることが判る。

【００５５】尚、前記実施例においては、２個のリチウ
ムイオン二次電池を単位二次電池２ａ，２ｂとする組電
池１の充電を例にとって説明したが、さらに多くの単位
二次電池を直列に接続してなる組電池についても前記実
施例と同様に充電を行うことができることはもちろんで
あり、また、リチウムイオン二次電池と同様の特性を有
するリチウムポリマー二次電池を単位二次電池とする組
電池についても前記実施例と同様に充電を行うことがで
きる。

【００５６】また、前記実施例においては、定電流充電
だけでは満充電状態とすることが困難なリチウムイオン
二次電池を単位二次電池とする組電池を充電するため
に、定電流充電の後に定電圧充電を行うようにしたが、
定電流充電だけで満充電状態とすることが可能な他の種
類の単位二次電池とする組電池の充電にあっては、前記
実施例と同様に各単位二次電池について充電電流の制御
を行う定電流充電だけで、組電池を充電するようにして
もよい。さらには、その充電時の定電流を適宜変更する
ようにしてもよい。

【００５７】また、前記実施例においては、各分流回路
部５ａ，５ｂに、それに対応する単位二次電池２ａ，２
ｂへの充電電流を全て分流させるための分流路１２及び
スイッチ９を設けたが、これを省略することも可能であ
り、また、抵抗値が互いに相違する固定抵抗をそれぞれ
備えた複数の分流路を各単位二次電池にスイッチ素子を
用いて切換自在に並列に接続するようにしてもよい。

【００５８】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
の組電池の充電方法によれば、充電電流の給電時に組電
池の各単位二次電池の電圧を時々刻々検出し、その電圧
の各検出時点において、検出電圧の最も低い単位二次電
池を基準単位電池とし、その基準単位電池の単位時間当
たりの電圧上昇率が他の各単位二次電池よりも大きくな
るように各単位二次電池の充電電流を制御すると共に、
その充電電流の制御を、前記基準単位電池の検出電圧が
他の単位二次電池のうちの少なくとも一つの単位二次電
池の検出電圧を越えたとき、他の検出電圧の最も低い単
位二次電池を次の基準単位電池として順次基準単位電池
を更新しつつ行うようにしたことによって、組電池の各
単位二次電池の容量が互いに略同一となるように均等に
充電することができる。

【００５９】そして、定電流の充電電流を組電池に給電
しつつ、最低電圧の基準単位電池についてはその定電流
の充電電流をそのまま流して充電すると共に、他の単位
二次電池については、検出電圧に応じて定電流の充電電
流よりも少ない充電電流を流して充電するようにしたこ
とによって、最も電圧の低い、すなわち容量の低い単位
二次電池を常に定電流でもって効率よく充電しつつ、各
単位二次電池の相互の容量を均等なのものとして充電す
ることができ、それによって、各単位二次電池の均等な
充電を可能な限り効率よく行うことができる。

【００６０】さらに、各単位二次電池の充電電流を制御
しつつ行う充電を行った後、組電池に定電圧を付与して
組電池の満充電状態まで定電圧充電を行う場合に、各単
位二次電池の充電電流を制御しつつ行う充電によって、
各単位二次電池が均等に充電されるため、その充電を各
単位二次電池の過剰充電や過少充電を生じることなく各
単位二次電池の電圧が略満充電電圧に達するまで支障な
く行うことができ、それによって、その後の定電圧充電
に要する時間を可能な限り短くして、トータルの充電時
間の短縮化を図ることができる。

【００６１】従って、特に最終的に定電圧充電を行うこ
とが好ましいリチウムイオン二次電池やリチウムポリマ
ー二次電池を単位二次電池として構成された組電池を過
剰充電や過少充電を生じることなく効率よく充電するこ
とができる。

【００６２】また、本発明の組電池の充電装置によれ
ば、前記充電方法と同様の効果を奏することができるば
かりか、そのような効果を奏する充電装置を簡略な構成
で提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の組電池の充電装置の一例の回路的構成
図。

【図２】図１の装置により充電する組電池の単位二次電
池の電圧と容量との関係を示す線図。

【図３】図１の装置により組電池を充電した時の各単位
二次電池の電圧の変化の様子を示す線図。

【図４】図１の装置により充電した組電池の各単位二次
電池を放電させた時の電圧の変化の様子を示す線図。

【図５】比較例１における組電池の充電時の各単位二次
電池の電圧の変化の様子を示す線図。

【図６】比較例２において充電した組電池を放電させた
ときの各単位二次電池の電圧の変化の様子を示す線図。

【符号の説明】

１…組電池、２ａ，２ｂ…単位二次電池（リチウムイオ
ン二次電池）、３…給電手段、４ａ，４ｂ…電圧検出手
段、１１，１２…分流路、１３…充電電流制御手段、１
４…最低電圧把握手段、１５…充電方式切換手段。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の単位二次電池を直列に接続してなる
   組電池の充電方法において、前記組電池に充電電流を給
   電する給電工程と、該充電電流の給電時に前記組電池の
   各単位二次電池の電圧を時々刻々検出する工程と、該電
   圧の各検出時点において、前記複数の単位二次電池のう
   ち、検出電圧の最も低い単位二次電池を基準単位電池と
   し、その基準単位電池の単位時間当たりの電圧上昇率が
   他の各単位二次電池よりも大きくなるように各単位二次
   電池の充電電流を制御すると共に、その充電電流の制御
   を、前記基準単位電池の検出電圧が他の単位二次電池の
   うちの少なくとも一つの単位二次電池の検出電圧を越え
   たとき、他の検出電圧の最も低い単位二次電池を次の基
   準単位電池として順次基準単位電池を更新しつつ行う電
   流制御工程とを備えたことを特徴とする組電池の充電方
   法。
2. 【請求項２】前記給電工程は前記組電池に定電流の充電
   電流を給電し、前記電流制御工程は、前記基準単位電池
   に前記定電流の充電電流をそのまま通電すると共に、他
   の各単位二次電池にはその検出電圧に応じて前記定電流
   の充電電流を各単位二次電池に並列に接続された分流路
   に分流することにより該定電流の充電電流よりも少ない
   充電電流を通電するように制御することを特徴とする請
   求項１記載の組電池の充電方法。
3. 【請求項３】前記電流制御工程は、前記の充電電流の制
   御を各単位二次電池の検出電圧が各単位二次電池の略満
   充電電圧に相当する所定電圧に略達するまで行い、各単
   位二次電池の検出電圧が所定電圧に略達した後には前記
   組電池にその満充電電圧に対応する定電圧を付与して各
   単位電池の充電を行う定電圧充電工程を備えたことを特
   徴とする請求項１又は２記載の組電池の充電方法。
4. 【請求項４】前記単位二次電池は、リチウムイオン二次
   電池又はリチウムポリマー二次電池であることを特徴と
   する請求項３記載の組電池の充電方法。
5. 【請求項５】複数の単位二次電池を直列に接続してなる
   組電池の充電装置において、前記組電池に接続されて該
   組電池に充電電流を給電する給電手段と、前記各単位二
   次電池に接続され、前記給電手段による充電電流の給電
   時に各単位二次電池の電圧を時々刻々検出する電圧検出
   手段と、前記電圧検出手段による各単位電池の電圧の各
   検出時点において該電圧検出手段から得られる各単位二
   次電池の検出電圧のうちの最低電圧を把握する最低電圧
   把握手段と、各単位二次電池を流れる充電電流を調整可
   能に各単位二次電池に並列に接続された分流路と、前記
   最低電圧把握手段により時々刻々把握された最低電圧に
   対応する単位二次電池の単位時間当たりの電圧上昇率を
   他の各単位二次電池よりも大きくすべく前記各分流路に
   流れる分流電流を調整して各単位電池を流れる充電電流
   を制御する充電電流制御手段とを備えたことを特徴とす
   る組電池の充電装置。
6. 【請求項６】前記給電手段は、前記組電池に定電流の充
   電電流を給電する定電流給電手段であり、前記充電電流
   制御手段は、前記最低電圧の単位二次電池については該
   単位二次電池に接続された前記分流路の分流電流を遮断
   して前記定電流の充電電流を該単位二次電池にそのまま
   流すと共に、他の各単位二次電池については該単位二次
   電池に接続された各分流路に該単位二次電池の前記検出
   電圧に応じた分流電流を流すことにより該単位電池を流
   れる充電電流を前記定電流の充電電流よりも少なく制御
   することを特徴とする請求項５記載の組電池の充電装
   置。
7. 【請求項７】前記組電池に定電圧を付与して各単位二次
   電池を充電する定電圧給電手段と、前記電圧検出手段か
   ら得られる各単位電池の検出電圧が各単位二次電池の略
   満充電電圧に相当する所定電圧に略達するまで前記定電
   流給電手段により前記組電池に充電電流を給電せしめ、
   その後は前記定電圧給電手段により前記組電池に充電す
   る充電方式切換手段とを備え、前記充電電流制御手段
   は、前記定電流給電手段による充電時にのみ各単位二次
   電池の充電電流を前記各分流路の分流電流により制御す
   ることを特徴とする請求項５又は６記載の組電池の充電
   装置。
8. 【請求項８】前記各単位二次電池は、リチウムイオン二
   次電池又はリチウムポリマー二次電池であることを特徴
   とする請求項７記載の組電池の充電装置。