JPWO2013008409A1 - 電池パックの製造方法および電池パック - Google Patents

Abstract

満充電容量の異なる複数の電池ユニットを有する電池パックを、最大限に充放電する。この電池パックの製造方法は、以下の工程を備えている。まず、満充電容量の異なる電池セルを個別に充電し、満充電にする（充電工程、Ｓ１２０）。次いで、満充電になった複数の電池セルを直列に接続する（接続工程、Ｓ１３０）。

Description

本発明は、電池パックの製造方法および電池パックに関する。

電池の過充電、過放電を防止するため、様々な充放電方法や制御回路が提案されている。

特許文献１（特開２００９−２３２５５９号公報）には、以下のような電池パック充電バランス回路が記載されている。この電池パック充電バランス回路は、第１のバランス制御回路、第２のバランス制御回路および保護回路を備えている。第１のバランス制御回路および第２のバランス制御回路は、充放電回路の両充放電端子の間に直列接続されている。第１のバランス制御回路は、複数の電池ユニットに対応して、並列接続された制御ユニットを有している。第２のバランス制御回路は、並列接続された第１の分岐および第２の分岐を有している。これにより、予め設定されたアンバランス保護起動電圧に達した電池ユニットに対して、分流を行い、保護回路が早期に過充電保護機能を起動するのを防止することができる。したがって、各々の電池ユニットへの充電をバランスさせることができるとされている。

また、特許文献２（特開２００９−２７７６２７号公報）には、以下のような二次電池の交換方法が記載されている。まず、組電池に再利用可能な二次電池を、自身または他の組電池の再利用対象とされて完全放電状態まで放電する。次いで、完全放電状態とされた二次電池を、その完全放電状態となってから一定時間以上経過させるために、保管領域に保管する。次いで、完全放電状態で保管されていた自身と、他の再利用可能な二次電池と、または新しい二次電池とを組み合わせて、組電池の再構成を行う。これにより、十分な性能を有する組電池を、容易に再構成することができるとされている。

また、特許文献３（特開平１１−２３４９１６号公報）には、以下のようなリチウムイオン電池パックが記載されている。電池セルの各々に対して、抵抗、スイッチ素子および制御回路を備えている。制御回路は、電池セルの両電極間の電圧が所定値以上のときにスイッチ素子を導通させて、電池セルの両電極を、抵抗を介して短絡させる。また、制御回路は、電池セルの両電圧に応じて、短絡させるか、または電池セルを充電するかを制御する。これにより、電池セルの充電の進行中から、電池セル間での充電速度の調整を行うことにより、短い時間で全ての電池セルの充電量を揃えることができるとされている。

特開２００９−２３２５５９号公報 特開２００９−２７７６２７号公報 特開平１１−２３４９１６号公報

発明者は、満充電容量の異なる電池ユニットを直列に接続した電池パックにおいて、以下のような課題が発生することを見出した。電池ユニットを直列接続する場合、なかでも最も満充電容量の小さい電池ユニットは、他の電池ユニットよりも速く充電電圧が上昇する。このため、電池パックを充電する際、最も満充電容量の小さい電池ユニットが過充電保護電圧に至ったとき、このタイミングで充電が終了する。このとき、全ての電池セルは、充電が不十分なままとなってしまう可能性があった。

本発明によれば、
満充電容量の異なる電池ユニットを個別に充電し、満充電にする充電工程と、
満充電になった複数の前記電池ユニットを直列に接続する接続工程と、
を備える電池パックの製造方法が提供される。

本発明によれば、
直列に接続された複数の電池ユニットを備え、
各々の前記電池ユニットの満充電容量は、それぞれ個別に異なっており、
各々の前記電池ユニットのうち、前記満充電容量から現在の充電量を引いた差分量が、互いに略同一である電池パックが提供される。

本発明によれば、満充電容量の異なる複数の電池ユニットを個別に満充電にしてから、直列に接続して電池パックを形成する。したがって、満充電容量の異なる複数の電池ユニットを有する電池パックの充電量を多くすることができる。

本発明によれば、満充電容量の異なる複数の電池ユニットを有する電池パックの充電量を多くすることができる。

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

第１の実施形態に係る電池パックの構成を示す回路図である。 第１の実施形態に係る充電方法を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る充電工程を示す図である。 第１の実施形態の効果を説明するための比較例の図である。 第１の実施形態に係る電池パックの放電時を示す図である。 第１の実施形態に係る電池パックの再充電工程を示す図である。 第２の実施形態に係る充電方法を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る電池パックの構成を示す回路図である。 第３の実施形態に係る充電方法を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る充電方法を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る充電方法を説明するための図である。 第４の実施形態に係る電池パックおよび制御回路の構成を示す回路図である。 第５の実施形態に係る電池パックおよび制御回路の構成を示す回路図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

ここでいう「電池パック１０」とは、複数の電池ユニットを有している組電池のことをいう。また、「電池ユニット」とは、少なくとも一つ以上の電池セル１００を有しているものをいう。さらに、「電池ユニット」に含まれる電池セル１００は、正極および負極等を有する複数の単電池を有していてもよい。また、複数の「電池ユニット」は、それぞれ異なる数量の電池セル１００を有していてもよい。以下では、「電池パック１０」に含まれる「電池ユニット」は、並列に接続された二つの単電池を有する電池セル１００である場合を説明する。

（第１の実施形態）
図１を用い、第１の実施形態に係る電池パック１０について説明する。図１は、第１の実施形態に係る電池パック１０の構成を示す回路図である。この電池パック１０は、直列に接続された複数の電池セル１００を備えている。各々の電池セル１００の満充電容量は、それぞれ個別に異なっている。これらの電池セル１００は、個別に満充電にしてから、直列に接続されている。このため、各々の電池セルのうち、満充電から現在の充電量を引いた差分量は、互いに略同一である。以下、詳細を説明する。

図１のように、電池パック１０は、複数の電池セル１００を備えている。具体的には、電池パック１０は、たとえば、Ｎ個の電池セル１００を備えている。また、上述のように電池セル１００は、二つの単電池を有している。具体的には、電池セル１００は、たとえば、Ｌｉイオン二次電池である。

複数の電池セル１００は、電池パック１０の外装体１２の内部に収容されている。

複数の電池セル１００は、直列に接続されている。電池セル１００の正極側には、電池セル１００の正極端子１２０が設けられている。一方、電池セル１００の負極側には、電池セル１００の負極端子１４０が設けられている。Ｃｅｌｌ１の電池セル１００の負極端子１４０と、Ｃｅｌｌ２の電池セル１００の正極端子１２０とが接続されている。このように電池セル１００は順に直列に接続され、ＣｅｌｌＮ-１の電池セル１００の負極端子１４０と、ＣｅｌｌＮの電池セル１００の正極端子１２０とが接続されている。

また、最も正極側に設けられた、Ｃｅｌｌ１の電池セル１００の正極端子１２０は、外部正極端子１６０に接続している。一方、最も負極側に設けられた、ＣｅｌｌＮの電池セル１００の負極端子１４０は、外部負極端子１８０に接続している。また、外部正極端子１６０および外部負極端子１８０は、電池パック１０の外装体１２から露出されている。これにより、外部機器の正極端子および負極端子に、それぞれ接続することができる。なお、ここでいう「最も正極側の電池セル１００」とは、直列に接続した電池セル１００の中で、最も高電位側に位置する電池セル１００のことをいう。また、ここでいう「最も負極側の電池セル１００」とは、直列に接続した電池セル１００の中で、最も低電位側に位置する電池セル１００のことをいう。

第１の実施形態によれば、後述のように、満充電容量の異なる電池セル１００は、個別に充電して満充電にしてから、直列に接続されている。したがって、各々の電池セル１００の満充電から現在の充電量を引いた差分量は、互いに略同一である。この電池パック１０の効果については、詳細を後述する。

次に、図２および図３を用い、第１の実施形態に係る電池パック１０の製造方法について、説明する。図２は、第１の実施形態に係る充電方法を示すフローチャートである。図３は、第１の実施形態に係る充電工程を示す図である。第１の実施形態に係る電池パック１０の製造方法は、充電工程（Ｓ１２０）と接続工程（Ｓ１３０）とを備えている。充電工程（Ｓ１２０）は、満充電容量の異なる電池セル１００を個別に充電し、満充電にする。接続工程（Ｓ１３０）は、満充電になった複数の電池セル１００を直列に接続する。以下、これらの工程の詳細を説明する。

まず、満充電容量の異なる電池セル１００を準備する（Ｓ１１０）。ここでは、たとえば、いわゆる新品で、且つ、満充電容量の異なる電池セル１００を準備する。また、ここでいう「新品」とは、電池セル１００を製造後、ユーザーが充放電を行っていない状態のものをいう。

次いで、満充電容量の異なる電池セル１００を個別に充電し、満充電にする（充電工程、Ｓ１２０）。ここで、図３（ａ）は、充電工程における充電開始時刻からの時間と電池セル１００の電圧との関係を示している。図３（ｂ）は、充電開始時刻からの時間と電池セル１００の残容量との関係、および、充電開始時刻からの時間と電池セル１００の電流との関係を示している。また、これらの図は、各々の電池セル１００に対して、たとえば、異なる充電器を用い、定電圧定電流充電を行う場合を示している。ただし、これらの図は、それぞれの電池セル１００に対する充電電圧が同一の定電圧（第１基準電圧Ｖ_１）であり、かつ、それぞれの電池セル１００に対する充電電流が異なる電流である条件下で充電を行った場合を示している。

図３では、満充電容量の異なる電池セル１００のうち、満充電容量が最も小さいものを容量最小セルａとし、最も大きいものを容量最大セルｂとする。また、それぞれの電圧、残容量、電流を、Ｖ_ａ並びにＶ_ｂ、Ｃ_ａ並びにＣ_ｂ、およびＩ_ａ並びにＩ_ｂとする。また、時刻をｔ_１等とする。

図３（ａ）のように、各々の電池セル１００の満充電容量は異なるため、電池セル１００の電圧Ｖ_ａおよびＶ_ｂは、それぞれ異なっている。充電工程（Ｓ１２０）において、それぞれの電池セル１００を個別に充電する。時刻ｔ_１まで、電圧Ｖ_ａおよびＶ_ｂは急峻に上昇する。そして、時刻ｔ_１のとき、それぞれの電池セル１００の電圧Ｖ_ａおよびＶ_ｂは、第１基準電圧Ｖ_１となる。時刻ｔ_１以降は、定電圧充電となる。このため、それぞれの電流は緩やかに減少する。また、残容量も緩やかに上昇する。時刻ｔ_ｆにおいて、電流が充電終止電流Ｉ_０となるまで、充電を行う。これにより、各々電池セル１００を満充電とする。

このように、満充電における電池セル１００の電圧は、過充電保護電圧Ｖ_ＯＰ未満の第１基準電圧Ｖ_１である。ここで、「第１基準電圧Ｖ_１」とは、過充電保護電圧Ｖ_ＯＰよりも低く設定される電圧の基準値である。具体的には、「第１基準電圧Ｖ_１」は、たとえば、定格充電電圧である。これにより、各々の電池セル１００を、過充電に近い電圧まで充電することが無いため、電池セル１００の劣化を抑制することができる。なお、「定格充電電圧」とは、電池パック１０を充電する際に、安全性を考慮して、過充電保護電圧Ｖ_ＯＰよりも低く設定した充電可能な電圧のことである。

ここで、「過充電保護電圧Ｖ_ＯＰ」とは、たとえば、リチウムイオン二次電池などにおいて、発煙、発火または破裂などの不良が生じないようにするための電圧の上限値のことである。リチウムイオン二次電池である電池セル１００が過充電状態になると、デンドライト状（樹枝状晶）のリチウムが発生し、正極と負極を短絡させてしまう。この場合、短絡に起因して発熱が生じ、電池パック１０が破裂する危険性がある。このため、充電電圧の最大値として「過充電保護電圧Ｖ_ＯＰ」を設定している。

また、図３（ｂ）のように、充電工程（Ｓ１２０）において、時刻ｔ_１までは定電流充電であるため、時刻ｔ_１までの充電電流Ｉ_ＲＳａおよびＩ_ＲＳｂは、それぞれ一定である。また、時刻ｔ_１まで、残容量Ｃ_ａおよびＣ_ｂは線形に上昇する。次いで、時刻ｔ_１以降は定電圧充電であるため、徐々に電池セル１００が満充電に近くなるにつれて、充電電流Ｉ_ＲＳａおよびＩ_ＲＳｂは、それぞれ単調に減少していく。また、時刻ｔ_１以降は、残容量Ｃ_ａおよびＣ_ｂは緩やかに上昇していく。そして、時刻ｔ_ｆにおいて、残容量Ｃ_ａおよびＣ_ｂは、満充電容量Ｃ_ＲａおよびＣ_Ｒｂとなる。また、時刻ｔ_ｆにおいて、電流Ｉ_ａおよびＩ_ｂは、充電終止電流Ｉ_０まで減少する。このようにして、各々の電池セル１００を、個別に充電する。

次いで、満充電になった複数の電池セル１００を直列に接続する（接続工程、Ｓ１３０）。満充電の状態で、複数の電池セル１００を接続することは、相互の正極端子１２０および負極端子１４０を短絡させてしまうなどの危険を伴う。このため、接続工程（Ｓ１３０）において、最も正極側の電池セル１００における正極端子１２０、および最も負極側の電池セル１００における負極端子１４０を絶縁カバーなどで保護しながら、順次直列に接続していくことが好ましい。

次いで、接続工程（Ｓ１３０）の後に、複数の電池セル１００を、外装体１２の内部に収容する。これとともに、最も正極側に設けられた電池セル１００の正極端子１２０に接続する外部正極端子１６０と、最も負極側に設けられた電池セル１００の負極端子１４０に接続する外部負極端子１８０とを、外装体１２から露出するように設ける（パッケージ工程、Ｓ１４０）。

以上のようにして、第１の実施形態の電池パック１０を得る。

次に、図３〜図６を用い、比較例と対比しながら、第１の実施形態における効果について説明する。

まず、図４を用い、比較例について説明する。図４は、第１の実施形態の効果を説明するための比較例の図である。

比較例は、たとえば、以下のような工程で電池パック１０を製造した場合である。まず、満充電容量の異なる電池セル１００を準備する。次いで、各々の電池セル１００を完全放電させる。なお、ここでいう「完全放電」とは、電池セル１００の電圧が放電終止電圧Ｖ_０となるまで放電させることをいう。次いで、充電工程前に、完全放電された複数の電池セル１００を直列に接続する。次いで、複数の電池セル１００を電池パック１０の外装体１２に収容する。次いで、電池パック１０を、定電流で充電する。このようにして製造した比較例の電池パック１０について考える。

図４（ａ）は、比較例の充電工程における充電開始時刻からの時間と電池セル１００の電圧との関係を示している。図４（ｂ）は、比較例の充電工程において、充電開始時刻からの時間と電池セル１００の残容量との関係、および、充電開始時刻からの時間と電池セル１００の電流との関係を示している。

図４（ａ）のように、比較例では充電前に完全放電させているため、比較例の充電工程において、電池セル１００の電圧Ｖ_ａおよびＶ_ｂの初期値は、それぞれ放電終止電圧Ｖ_０に近い値となっている。具体的には、放電終止電圧Ｖ_０に、放電の際に内部抵抗の電圧降下の分を足した電圧から充電が開始される。ここでいう「放電終止電圧Ｖ_０」とは、たとえば、リチウムイオン二次電池などにおいて、放電する際に、安全性を考慮して、過放電電圧よりも高く設定した放電可能な電圧のことである。

比較例では、充電工程において、完全放電され、直列に接続された電池セル１００全体を一度に充電する。このため、容量最小セルａの電圧Ｖ_ａは、Ｖ_ｂよりも速く上昇する。各々の電池セル１００に出来る限り充電を行った場合、時刻ｔ_１のとき、容量最小セルａの電圧Ｖ_ａは、過充電保護電圧Ｖ_ＯＰまで上昇する。このため、電池パック１０に対する充電が強制終了する。このため、容量最大セルｂの電圧Ｖ_ｂが第１基準電圧Ｖ_１になる前に、充電が終了してしまう。

また、図４（ｂ）のように、全ての電池セル１００の残容量は、充電によって線形に上昇する。しかし、時刻ｔ_１のとき、上記のように充電が強制終了する。このため、全ての電池セル１００の残容量が満充電となる前に、充電が終了してしまう。このように、比較例では、充電後の電池パック１０全体の残容量は、個々の電池セル１００の満充電容量の総和よりも少ない。

また、比較例において、最大限に電池パック１０に充電を行うためには、容量最小セルａの電圧Ｖ_ａが第１基準電圧Ｖ_１を超えるように充電しなければならない。すなわち、比較例においては、容量最小セルａが過充電の状態で、充電を終了させなければならない。このため、充電を繰り返すごとに、容量最小セルａの劣化を促進させてしまう可能性がある。

また、比較例において、容量最小セルａ以外の電池セル１００は、満充電となっていない。このため、充電後の電池パック１０を使用し始める際には、容量最小セルａ以外の電池セル１００は、電圧が低い状態から放電し始める。したがって、放電を続けた場合、全ての電池セル１００の電圧は、速く降下してしまう可能性がある。

次に、図３、図５および図６を用い、第１の実施形態の作用効果について説明する。

図３で述べたように、第１の実施形態では、充電工程（Ｓ１２０）において、満充電容量の異なる各々の電池セル１００を個別に充電して、満充電にする。これにより、満充電容量の異なる電池セル１００を有する電池パック１０の充電量を多くすることができる。また、各々の電池セル１００の電圧が第１基準電圧Ｖ_１を超えることが無いため、電池セル１００の劣化を抑制することができる。

さらに、第１の実施形態において、上記充電工程（Ｓ１２０）で充電させた電池パック１０を定電流で放電させ、さらに再充電させた場合を考える。

図５は、第１の実施形態に係る電池パックの放電時を示す図である。図５（ａ）は、第１の実施形態の電池パック１０を放電させた場合において、放電開始時刻からの時間と電池セル１００の電圧との関係を示している。図５（ｂ）は、第１の実施形態の電池パック１０を放電させた場合において、放電開始時刻からの時間と電池セル１００の残容量との関係、および、放電開始時刻からの時間と電池セル１００の電流との関係を示している。

図５(ａ)のように、容量最小セルａおよび容量最大セルｂを含む全ての電池セル１００は、図３で示された充電工程（Ｓ１２０）によって、満充電の第１基準電圧Ｖ_１まで充電されている。したがって、放電開始時において、それぞれの電池セル１００の電圧は、ともにＶ_１に近い値である。

放電が行われていくにつれて、それぞれの電池セル１００の電圧が降下していく。このとき、容量最大セルｂは満充電まで充電されていたため、電圧Ｖ_ｂの降下は、容量最小セルａなどの他の電池セル１００よりも遅い。

時刻ｔ_０まで放電したとき、容量最小セルａの電圧Ｖ_ａは、Ｖ_ａ０まで降下する。一方、容量最大セルｂの電圧Ｖ_ｂは、Ｖ_ｂ０まで降下する。このとき、容量最大セルｂの電圧Ｖ_ｂ０は、容量最小セルの電圧Ｖ_ａ０などよりも高い。このように、第１の実施形態の電池パック１０は、比較例の電池パック１０に対比して、放電時に長く高い電圧を維持することができる。

一方、図５（ｂ）のように、各々の電池セル１００は直列に接続されているため、放電時における各々の電池セル１００の電流は、一定の放電電流Ｉ_Ｄである。

また、各々の電池セル１００の残容量は、線形に降下していく。たとえば、容量最小セルａの残容量Ｃ_ａおよび容量最大セルｂの残容量Ｃ_ｂは、放電により線形に降下していく。時刻ｔ_０のとき、容量最小セルａの残容量Ｃ_ａおよび容量最大セルｂの残容量Ｃ_ｂは、それぞれＣ_ａ０およびＣ_ｂ０となる。

このとき、各々の電池セル１００の放電量は等しい。言い換えれば、各々の電池ユニットのうち、満充電容量から現在の充電量を引いた差分量（すなわち時刻ｔ_０までの放電量）が、互いに略同一である。好ましくは、当該差分量が互いに同一である。ここでいう「略同一」とは、本実施形態の電池パック１０を放電した際に、各電池セル１００間で生じる放電量のバラつきの範囲を含んだ同一の範囲のことをいう。また、この「バラつきの範囲」は、例えば、「各々の電池セル１００の差分量の最大値と最小値の差が、定格満充電容量の３％以内」等とすることができる。ここで、満充電容量の異なる各々の電池セル１００において、たとえば、それぞれの内部抵抗は異なっている。このため、各々の電池セル１００のうち、時刻ｔ_０までの各々の放電量は、各々の電池セル１００の内部抵抗の損失分だけ異なっていくことが考えられる。このため、満充電容量から現在の充電量を引いた差分量が互いに完全に同一でなくてもよい。この場合では、電池セル１００の内部抵抗による損失分等を合算した範囲で、当該差分量が略同一であればよい。

たとえば、容量最小セルａの残容量Ｃ_ａおよび容量最大セルｂの残容量Ｃ_ｂについて、下記式（１）を満たす。（ただし、上述のように、Ｃ_Ｒａ、Ｃ_ａ０、Ｃ_ＲｂおよびＣ_ｂ０は、それぞれ、容量最小セルａの満充電容量、放電した時刻ｔ_０のときの容量最小セルａの残容量、容量最大セルｂの満充電容量および放電した時刻ｔ_０のときの容量最大セルｂの残容量である）

Ｃ_Ｒａ―Ｃ_ａ０＝Ｃ_Ｒｂ−Ｃ_ｂ０ ・・・（１）

なお、上記式（１）についても、左辺と右辺が完全に等しいという状態だけでなく、上記したバラつきの範囲で等しい状態であればよい。

次に、図６を用い、第１の実施形態の電池パック１０を再充電した場合を考える。図６は、第１の実施形態に係る電池パックの再充電工程を示す図である。図６（ａ）は、第１の実施形態の電池パック１０を再充電させた場合において、再充電開始時刻からの時間と電池セル１００の電圧との関係を示している。図６（ｂ）は、第１の実施形態の電池パック１０を再充電させた場合において、再充電開始時刻からの時間と電池セル１００の残容量との関係、および、再充電開始時刻からの時間と電池セル１００の電流との関係を示している。

図６（ａ）のように、放電後の時刻ｔ_０のとき、容量最小セルａの電圧Ｖ_ａは、Ｖ_ａ０である。また、このとき、容量最大セルｂの電圧Ｖ_ｂは、Ｖ_ｂ０である。放電後の時刻ｔ_０のとき、容量最小セルａの電圧Ｖ_ａ０は、容量最大セルｂの電圧Ｖ_ｂ０よりも小さい。

図３の充電工程と同様にして、再充電工程の際における容量最小セルａの電圧Ｖ_ａは、容量最大セルｂの電圧Ｖ_ｂよりも速く上昇する。各々の電池セル１００の放電量は等しいため、各々の電池セル１００は、ほぼ同じタイミングで第１基準電圧Ｖ_１に到達する。たとえば、容量最小セルａの電圧Ｖ_ａおよび容量最大セルｂの電圧Ｖ_ｂは、時刻ｔ_２のとき、第１基準電圧Ｖ_１に到達する。

図６（ｂ）のように、再充電工程において、各々の電池セル１００は直列に接続されているため、各々の電池セル１００に流れる電流は等しい。再充電工程において、時刻ｔ_２までは定電流充電であるため、各々の電池セル１００の電流は、充電電流Ｉ_ＲＳで一定である。また、時刻ｔ_２まで、残容量Ｃ_ａおよびＣ_ｂは線形に上昇する。そして、各々の電池セル１００の放電量は等しいため、各々の電池セル１００は、ほぼ同じタイミングで第１基準電圧Ｖ_１に到達する。次いで、時刻ｔ_２以降は定電圧充電であるため、徐々に各々の電池セル１００が満充電に近くなるにつれて、電流は、単調に減少していく。また、時刻ｔ_２以降は、残容量Ｃ_ａおよびＣ_ｂは緩やかに上昇していく。ここでは、時刻ｔ_ｆ２において、残容量Ｃ_ａおよびＣ_ｂは、満充電容量Ｃ_ＲａおよびＣ_Ｒｂとなる。

上述のように、各々の電池ユニットのうち、満充電容量から現在の充電量を引いた差分量が、互いに略同一である。これにより、電池パック１０を再充電したとき、各々の電池セル１００を、ほぼ同じタイミングで満充電とすることができる。このようにして、満充電容量の異なる各々の電池セル１００を、繰り返し充電する度に満充電にすることができる。すなわち、各々の電池セル１００を満充電の状態から使用できるため、放電時の電圧が高い状態を長く維持することができる。

以上のように、第１の実施形態によれば、満充電容量の異なる複数の電池セル１００を有する電池パック１０を、最大限に充放電することができる。

（第２の実施形態）
図７を用い、第２の実施形態に係る電池パック１０について説明する。図７は、第２の実施形態に係る充電方法を示すフローチャートである。第２の実施形態は、電池セル１００がリサイクルされている点を除いて、第１の実施形態と同様である。以下、詳細を説明する。

第２の実施形態における電池パック１０の構成は、図１で示された第１の実施形態と同様である。

第２の実施形態において、電池セル１００は、たとえば、リサイクルされている。ここでいう「リサイクル」とは、メーカーが使用済みの電池パック１０を回収した後に、電池パック１０を分解して、使用済みの電池セル１００を再使用することをいう。また、「使用済みの電池パック１０」とは、ユーザーが、少なくとも一回以上、充電または放電を行った電池パック１０のことをいう。したがって、電池パック１０は、リサイクルした電池セル１００の組電池となる。以下では、電池セル１００がリサイクルされている場合を説明する。

また、電池セル１００がリサイクルされている場合、使用されていた電池パック１０毎に、電池セル１００の使用時間が異なっている。このため、劣化の程度も異なっている。これにより、各々の電池セル１００の満充電容量は、それぞれ個別に異なっている。

第１の実施形態と同様に、リサイクルされた電池セル１００は、個別に充電して満充電にしてから、直列に接続されている。したがって、各々の電池セル１００の満充電から現在の充電量を引いた差分量は、互いに略同一である。

次に、図７を用い、第２の実施形態に係る電池パック１０の製造方法について、説明する。以下、詳細を説明する。

図７のように、まず、リサイクルされた電池セル１００を準備する（Ｓ１１２）。このリサイクルされた電池セル１００である場合でいう「準備」とは、回収した使用済みの電池パック１０から電池セル１００を分解することをいう。また、上述のように、「使用済みの電池パック１０」とは、ユーザーが一定の充放電を繰り返した電池パック１０のことをいう。

また、リサイクルされた電池セル１００を準備する工程（Ｓ１１２）において、使用済み電池セル１００を、正極材料、負極材料または電解液などの部材を交換、または修復を行ってもよい。

ここで、リサイクルされた電池セル１００の満充電容量を検査する工程を行ってもよい。具体的には、一度リサイクルされた電池セル１００を完全放電させる。次いで、後述の充電工程を行う。これにより、リサイクルされた電池セル１００の満充電容量を把握することができる。

次いで、満充電容量の異なる電池セル１００を個別に充電し、満充電にする（充電工程、Ｓ１２０）。

次いで、満充電になった複数の電池セル１００を直列に接続する（接続工程、Ｓ１３０）。満充電の状態で、複数の電池セル１００を接続することは、相互の正極端子１２０および負極端子１４０を短絡させてしまうなどの危険を伴う。このため、第２の実施形態においても、接続工程（Ｓ１３０）において、正極端子１２０および負極端子１４０を絶縁カバーなどで保護しながら、順次直列に接続していくことが好ましい。

次いで、接続工程（Ｓ１３０）の後に、複数の電池セル１００を、外装体１２の内部に収容する。これとともに、最も正極側に設けられた電池セル１００の正極端子１２０に接続する外部正極端子１６０と、最も負極側に設けられた電池セル１００の負極端子１４０に接続する外部負極端子１８０とを、外装体１２から露出するように設ける（パッケージ工程、Ｓ１４０）。

以上のようにして、第２の実施形態の電池パック１０を得る。

次に、第２の実施形態における効果について説明する。

電池セル１００がリサイクルされている場合、使用されていた電池パック１０毎に、劣化の程度が異なっている。このため、各々の電池セル１００の満充電容量は、それぞれ個別に異なっている。したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、リサイクルされた複数の電池セル１００を有する電池パック１０を、最大限に充放電することができる。

また、第２の実施形態によれば、再充電工程において、リサイクルされた電池セル１００が過充電となることがない。これにより、過充電による劣化を抑制することができる。したがって、リサイクルされた電池セル１００であっても、長く使用し続けることができる。

（第３の実施形態）
図８を用い、第３の実施形態に係る電池パック１０について説明する。図８は、第３の実施形態に係る電池パック１０の構成を示す回路図である。第３の実施形態は、以下の点を除いて、第１の実施形態または第２の実施形態と同様である。第３の実施形態の電池パック１０は、さらに、バランス回路２００、測定部３００および制御部４００を備えている。バランス回路２００は、各々の電池セル１００の充電量を調整する。測定部３００は、電池セル１００の電圧を測定する。制御部４００は、測定部３００が測定した電圧に基づいて、バランス回路２００の動作を制御する。また、制御部４００は、電池セル１００に充電を行っているときに、測定部３００が測定した電圧に基づいて、電圧が最大である電圧最大セルを特定する。また、制御部４００は、電圧最大セルの電圧が第２基準電圧Ｖ_２以上になったとする第１条件を満たさないとき、充電を継続させる。一方、第１条件を満たすとき、バランス回路２００を作動させることにより、電圧最大セルの電圧を降下させる。以下、詳細を説明する。

ここで、第１の実施形態または第２の実施形態の電池パック１０の充放電を繰り返した場合、各々の電池セル１００は、必ずしも均等に劣化するとは限らない。この場合、各々の電池セル１００の容量が異なってくることが予想される。容量最小セルａの容量がさらに小さくなった場合、第１の実施形態で述べた比較例と同様の状態になってしまう可能性がある。第３の実施形態は、継時的な容量の変化にも対応できるように、電池パック１０は、制御回路２０を有している。

図８のように、第３の実施形態における電池パック１０は、電池セル１００のほかに、制御回路２０を有している。制御回路２０は、バランス回路２００、測定部３００、制御部４００およびスイッチ５００を備えている。

電池セル１００は、第２の実施形態と同様に、たとえば、リサイクルされたものである。また、複数の電池セル１００は、満充電になった状態で、直列に接続されている。そのうち、容量最小セルａの残容量Ｃ_ａは、継時劣化により、リサイクル時よりも小さくなっていると仮定する。

また、制御回路２０は、直列に接続された電池セル１００に接続されている。制御回路２０は、電池正極端子１６０、電池負極端子１８０、外部正極端子７２０および外部負極端子７４０を有している。電池正極端子１６０は、直列に接続された一方の電池セル１００の正極に接続している。また、電池負極端子１８０は、直列に接続された他方の電池セル１００の負極に接続している。

電池正極端子１６０は、制御回路２０内の配線（符号不図示）を介して、当該電池パック１０を使用する外部機器に接続するための外部正極端子７２０に接続している。また、電池負極端子１８０も同様に、外部負極端子７４０に接続している。

電池正極端子１６０と外部正極端子７２０との間には、充電または放電を停止するためのスイッチ５００が設けられている。スイッチ５００は、たとえば、電池セル１００側の電池正極端子１６０と外部正極端子７２０との間に設けられている。この場合、スイッチ５００は、たとえば、ＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。スイッチ５００内には、二つのＰチャネルのＭＯＳＦＥＴが設けられている。これにより、片方のＭＯＳＦＥＴが充電を制御するために用いられる。一方、他方のＭＯＳＦＥＴが放電を制御するために用いられる。また、スイッチ５００における各々のＭＯＳＦＥＴは、測定部３００に接続している。

なお、スイッチ５００がＮチャネルのＭＯＳＦＥＴである場合は、スイッチ５００は、電池負極端子１８０と外部負極端子７４０との間に配置される。その他、スイッチ５００は、たとえば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ）、リレーまたはブレーカーであってもよい。

測定部３００は、複数の電池セル１００のそれぞれの電圧および電流を測定する。測定部３００は、バランス回路２００を介して、電池セル１００に接続されている。

また、バランス回路２００は、測定部３００よりも電池セル１００側に設けられている。このバランス回路２００は、各々の電池セル１００の充電量を調整するため、各々の電池セル１００の間に接続されている。

測定部３００の外部正極端子７２０および外部負極端子７４０側には、制御部４００が接続している。制御部４００は、測定部３００が測定した電圧に基づいて、バランス回路２００の動作を制御する。制御部４００は、測定部３００が測定した電圧または電流に基づいて、演算処理を行う演算部（不図示）を有している。また、制御部４００は、制御部４００からの信号を外部機器（不図示）に送信し、または外部機器からの信号を受信するための通信部（不図示）を有している。制御部４００には、外部機器に信号を送受信するための外部通信端子７６０が接続している。

また、測定部３００、制御部４００およびスイッチ５００は、安全性、充放電のサイクル寿命を向上させるため、保護回路として機能する。測定部３００、制御部４００およびスイッチ５００は、電池セル１００に対して、過充電保護電圧Ｖ_ＯＰを超える電圧が充電された場合、充電を強制終了させる。その他、制御部４００は、後述する第２基準電圧Ｖ_２等を記憶する記憶部（不図示）を有している。なお、充電に係る当該制御部４００の動作については、詳細を後述する。

このように、第３の実施形態では、複数の電池セル１００および制御回路２０を含み、電池パック１０としてパッケージされている。

次に、第３の実施形態に係る電池パック１０の製造方法について説明する。第３の実施形態の製造方法は、パッケージ工程（Ｓ１４０）が異なる点を除いて、第１の実施形態の製造方法と同様である。

第３の実施形態では、パッケージ工程（Ｓ１４０）において、まず、バランス回路２００、測定部３００および制御部４００を備える制御回路２０を外装体１２内に収容する。このとき、制御回路２０を、組み立てられた状態で収容してもよいし、電池パック１０でそれぞれを接続してもよい。

次いで、接続工程（Ｓ１３０）後の直列に接続された電池セル１００と、制御回路２０とを接続する。このように、制御回路２０の収容よりも後に、電池セル１００を収容することにより、製造工程において、不要に放電させることを防ぐことができる。

以上のようにして、第３の実施形態の電池パック１０を得る。

次に、図９〜図１１を用いて、上記した電池パック１０の充電方法について説明する。図９および図１０は、第３の実施形態に係る充電方法について説明するためのフローチャートである。なお、図１０は、図９の変形例である。図１１は、第３の実施形態に係る充電方法を説明するための図である。第３の実施形態に係る充電方法は、以下のステップを備えている。まず、電池パック１０と外部充電機器（不図示）とを接続し、複数の電池セル１００の充電を開始する（Ｓ２１０）。ここで、充電の開始に伴い、測定部３００は直列に接続された複数の電池セル１００の電圧の測定を開始する。次いで、制御部４００は、制御部３００が測定した電圧に基づいて、電圧が最大である電圧最大セルおよび電圧が最小である電圧最小セルを特定する（Ｓ２２０）。次いで、制御部４００は、電圧最大セルの電圧が第２基準電圧Ｖ_２以上となったとする第１条件を判定する（Ｓ２３０）。次いで、制御部４００は、第１条件を満たさないとき（Ｓ２３０Ｎｏ）、充電を継続させる。一方、制御部４００は、第１条件を満たすとき（Ｓ２３０Ｙｅｓ）、バランス回路２００を作動させることにより、電圧最大セルの電圧を降下させる（バランス回路作動ステップ、Ｓ２５０）。以下、詳細を説明する。

なお、以下で言う第２基準電圧Ｖ_２は、第１基準電圧Ｖ_１と等しくてもよい。

まず、図８において、スイッチ５００を充電側に切替え、外部正極端子７２０および外部負極端子７４０を電力供給元の外部充電機器（不図示）の正極および負極に接続する。これにより、複数の電池セル１００の充電を開始する（Ｓ２１０）。この充電は、定電圧定電流により行われる。ここでは、たとえば、電池セル１００の電圧が第２基準電圧Ｖ_２となるように、充電電圧をＮＶ_２とする。また、充電電流をＩ_ＲＳとする。充電の開始と同時に、測定部３００は、直列に接続された複数の電池セル１００の電圧を測定する。また、測定部３００は、電池セル１００の電流も測定する。

次いで、制御部４００は、測定部３００が測定した電圧に基づいて、電圧が最大である電圧最大セルおよび電圧が最小である電圧最小セルを特定する（Ｓ２２０）。なお、電圧最大セルと電圧最小セルは、測定中に切り替わることもある。

ここで、図１１（ａ）は、第３の実施形態における充電開始時刻からの時間と電池セル１００の電圧との関係を示している。なお、第１の実施形態と同様に、容量最小セルをａ、容量最大セルをｂとしている。また、時刻ｔは、第１の実施形態の値とは独立であるとする。

このとき、全ての電池セル１００は、直列に接続されている。このため、各々の電池セル１００に流れる電流は、全て等しい。したがって、複数の電池セル１００のうち、容量最小セルａの残容量Ｃ_ａは速く満たされていくため、電圧Ｖ_ａの上昇が容量最大セルｂの電圧Ｖ_ｂよりも速い。このため、時刻ｔ_ａのとき、容量最小セルａの電圧Ｖ_ａは、容量最大セルｂの電圧Ｖ_ｂよりも大きくなる。したがって、制御部４００は、時刻ｔ_ａ以降では、容量最小セルａを「電圧最大セル」と特定する。一方、制御部４００は、時刻ｔ_ａ以降では、容量最大セルｂを「電圧最小セル」と特定する。以降、容量最小セルａを「電圧最大セル」、容量最大セルｂを「電圧最小セル」と呼ぶ。なお、第２の実施形態では、電池セル１００内に二つの単電池が並列に接続されているため、劣化が小さい方の単電池に大きい電流が流れる。

また、図１１（ｂ）は、第３の実施形態における充電開始時刻からの時間と電池セル１００の残容量との関係、および時間と電池セル１００の電流との関係を示している。図１１（ｂ）のように、容量最小セルの残容量をＣ_ａとして太い実線で示している。また、容量最大セルの残容量をＣ_ｂとして、細い実線で示している。図１１（ｂ）のように、充電中の各々の電池セル１００の電流は、定電流充電であるため、一定の充電電流Ｉ_ＲＳである。したがって、各々の電池セル１００の残容量は、線形に上昇していく。

次いで、制御部４００は、電圧最大セルの電圧が第２基準電圧Ｖ_２以上となったとする第１条件を判定する（Ｓ２３０）。この「第２基準電圧Ｖ_２」は、制御部４００の記憶部に記憶されている。ここでいう「第２基準電圧Ｖ_２」とは、たとえば、電池パック１０の製造工程の充電工程において、電池セル１００を満充電としたときの第１基準電圧Ｖ_１と等しい。具体的には、「第２基準電圧Ｖ_２」は、たとえば、定格充電電圧である。これにより、電圧最大セルを、過充電まで充電することが無いため、電圧最大セルの劣化を抑制することができる。

なお、「第２基準電圧Ｖ_２」は、後述するように、バランス回路２００を作動させるかを判断するための基準電圧であるため、必ずしも所望の定格充電電圧と同一値である必要は無い。すなわち、「第２基準電圧Ｖ_２」は、定格充電電圧以上、過充電保護電圧Ｖ_ＯＰ未満であってもよい。なお、「過充電保護電圧Ｖ_ＯＰ」は、制御部４００の記憶部に記憶されている。

次いで、制御部４００は、電圧最大セルの電圧が第２基準電圧Ｖ_２未満であって、第１条件を満たさないとき（Ｓ２３０Ｎｏ）、充電を継続させる。

一方、制御部４００は、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａが第２基準電圧Ｖ_２以上となって、第１条件を満たすとき（Ｓ２３０Ｙｅｓ）、電圧最大セルと電圧最小セルとの電圧差が所定値未満であるとする第２条件を判定する（Ｓ２４０）。ここでいう「所定電圧」は、電圧最大セルと電圧最小セルとの電圧差の許容範囲、測定部３００の測定精度、または充電許容時間などに基づいて決定される。具体的には、「所定電圧」は、たとえば、測定部３００の測定精度の限界値である。

ここで、上述の仮定のように、電圧最大セルである容量最小セルａは、リサイクル時よりもさらに劣化している。このため、図１１（ａ）のように、電圧最大セルである容量最小セルａの電圧Ｖ_ａは、その他のセルより速く上昇し、最も速く第２基準電圧Ｖ_２まで上昇する。

図１１（ａ）のように、時刻ｔ_１のとき、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａは、第２基準電圧Ｖ_２となっている。したがって、電圧最大セルの電圧Ｖ_２は、第１条件を満たしている状態である。一方、電圧最小セルの電圧Ｖｂは、第２基準電圧Ｖ２に至っていない。また、電圧最大セルと電圧最小セルとの電圧差が大きいため、第２条件も満たさない状態である。したがって、時刻ｔ_１のとき、第１条件を満たし、かつ第２条件を満たさない状態である。

また、図１１（ｂ）のように、時刻ｔ_１のとき、電圧最大セルの残容量Ｃ_ａは、満充電容量Ｃ_Ｒａに至っていない。また、電圧最小セルの残容量Ｃ_ｂも、満充電容量Ｃ_Ｒｂに至っていない。すなわち、電圧最小セルは、未だ十分に充電されていない状態である。第１の実施形態のように、電池パック１０の製造直後の再充電では、全ての電池セル１００は同じタイミングで満充電となっていた。しかし、本実施形態では、劣化によって、満充電となるタイミングが異なってしまっている。

このように、第１条件を満たし、かつ第２条件を満たさないとき（Ｓ２４０Ｎｏ）、以下のようにして、制御部４００は、充電を一時停止し（Ｓ２５０）、バランス回路２００を作動させる（バランス回路作動ステップ、Ｓ２６０）。

まず、制御部４００は、測定部３００を介して、スイッチ５００に対して充電を停止させる信号を送信する。ここで、測定部３００は、バランス回路２００を介して、各々の電池セル１００に接続されている。このような電池パック１０において、充電を継続したままバランス回路２００を作動させた場合、その間、測定部３００が正確に電池セル１００の電圧を測定することができない。このため、電池セル１００が過充電状態となったことを認知することができない。このため、各々の電池セル１００の電圧が過充電に近づいた場合、電池セル１００が過充電状態となったことを検出するタイミングが遅くなり、危険である。したがって、バランス回路作動ステップ（Ｓ２６０）の前において、電池セル１００への充電を一時停止させることにより、制御部４００は安全にバランス回路２００を作動させることができる。

次いで、充電を一時停止（Ｓ２５０）させた後、制御部４００は、バランス回路２００を作動させる（Ｓ２６０）。

ここで、図１１（ａ）および図１１（ｂ）において、バランス回路作動ステップ（Ｓ２６０）は、時刻ｔ_１から時刻ｔ_２までである。図１１（ａ）のように、時刻ｔ_１から時刻ｔ_２において、電圧最大セルは、バランス回路２００の内部抵抗によって電力を消費する。これにより、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａは降下する。一方、電圧最小セルなどの他の電池セル１００は、バランス回路２００が作動している間、負荷がかけられず、かつ上記のように充電も行われない。このため、他の電池セル１００は、自己の（電池セル１００の）内部抵抗による電圧降下または自己放電等の微小な電圧降下のみである。したがって、上記した電圧最大セルの電圧降下は、他の電池セル１００の電圧降下よりも大きい。これにより、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａと、電圧最小セルの電圧Ｖ_ｂを、徐々に近づけることができる。なお、図１１（ｂ）のように、時刻ｔ_１から時刻ｔ_２において、たとえば、電圧最小セルの残容量Ｃ_ｂは一定のままである。また、充電されていないため、電流も０となっている。

図９のように、制御部４００は、バランス回路作動ステップ（Ｓ２６０）において、たとえば、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａが第２基準電圧Ｖ_２よりも低い第３基準電圧Ｖ_３となったかを判定する（Ｓ２７０）。または、図１０のように、制御部４００は、バランス回路作動ステップ（Ｓ２６０）において、バランス回路２００を作動させてから、バランス回路２００の作動時間が第１基準時間以上となったかについて、判定する（Ｓ２７２）。または、制御部４００はこれら二つの条件を同時に判定してもよい。なお、第３の実施形態では、図９の条件を適用するものとする。なお、バランス回路２００の内部抵抗が大きく、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａの降下が遅い場合は、図１０の条件を適用することが好ましい。

電圧最大セルの電圧Ｖ_ａが第３基準電圧Ｖ_３となったとき（Ｓ２７０Ｙｅｓ）、制御部４００は、測定部３００を介して、スイッチ５００に充電を再開させるための信号を送信する。同時に、制御部４００は、バランス回路２００を停止させ、電池セル１００の充電を再開させる（Ｓ２８０）。

ここで、図１１（ａ）および図１１（ｂ）において、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａが第３基準電圧Ｖ_３となったときは、時刻ｔ_２のときである。また、充電を再開した状態は、時刻ｔ_２から時刻ｔ_３の間である。図１１（ａ）のように、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａおよび電圧最小セルの電圧Ｖ_ｂは、ともに再度上昇する。また、図１１（ｂ）のように、電圧最大セルの残容量Ｃ_ａおよび電圧最小セルの残容量Ｃ_ｂは、再度上昇する。加えて、電圧最大セルおよび電圧最小セルの電流は、充電電流Ｉ_ＲＳとなる。

このように、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａが第２基準電圧Ｖ_２となったか等の条件を設定することにより、制御部４００はバランス回路作動ステップ（Ｓ２６０）を終了させ、充電を再開させることができる。

なお、このバランス回路作動ステップ（Ｓ２６０）を終了させる条件は、上記に限られるものではなく、電圧最大セルと電圧最小セルの電圧差が所定電圧未満となるという第２条件と同一の条件を適用することもできる。このバランス回路作動ステップ（Ｓ２６０）を終了させる条件は、バランス回路２００への負荷などを考慮して、適宜調整することができる。

バランス回路が停止した後（Ｓ２８０の後）は、Ｓ２２０〜Ｓ２８０が繰り返し行われる。図１１（ａ）のように、時刻ｔ_２から時刻ｔ_８において、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａは、充電による上昇と、バランス回路作動ステップ（Ｓ２６０）における降下とを繰り返す。一方、電圧最小セルの電圧Ｖ_ｂは、充電による上昇と、バランス回路作動ステップ（Ｓ２６０）における電圧保持とを繰り返す。これにより、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａおよび電圧最小セルの電圧Ｖ_ｂを、徐々に近づけることができる。また、図１１（ｂ）のように、電圧最大セルの残容量Ｃ_ａを満充電容量Ｃ_Ｒａに、電圧最小セルの残容量Ｃ_ｂを満充電容量Ｃ_Ｒｂに、それぞれ徐々に近づけることができる。

なお、Ｓ２２０〜Ｓ２８０までのステップを繰り返す間に、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａが降下することにより、電圧最大セルが他の電池セル１００と入れ替わっていてもよい。その場合は、制御部４００は、新しい電圧最大セルの電圧をＶ_ａとして、第１条件等を判定していく。

このように第２条件を設定することにより、電圧最大セルと電圧最小セルとの電圧差が所定電圧未満となるまで、充電およびバランス回路作動ステップ（Ｓ２６０）が繰り返される。したがって、ここでいう「電圧最大セルと電圧最小セルとの電圧差が所定電圧未満となる」とする第２条件は、充電が繰り返される際の充電の終了条件である。

次いで、図１１（ａ）、図１１（ｂ）における時刻ｔ_８の状態であるとする。図１１（ａ）、図１１（ｂ）における時刻ｔ_８の状態は、バランス回路２００を停止させた状態（Ｓ２８０）である。上述のように、制御部４００は、バランス回路２００を停止させ、電池セル１００の充電を再開させる。

図１１（ｂ）のように、時刻ｔ_９の状態から、電池パック１０内の電池セル１００の全てが満充電に近づいている。このため、それぞれの電池セル１００に対して、充電がされにくくなり、電流が減少し始める。すなわち、時刻ｔ_９から、充電が定電圧充電となる。図１１（ａ）のように、時刻ｔ_９の状態から、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａおよび電圧最小セルの電圧Ｖ_ｂは、緩やかに上昇していく。

図１１（ａ）において、時刻ｔ_１０のとき、たとえば、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａは、第２基準電圧Ｖ_２に等しくなっている。また、電圧最大セルと電圧最小セルとの電圧差は、ほぼ０になっている。したがって、第１条件を満たし、かつ第２条件を満たすため（Ｓ２４０Ｙｅｓ）、制御部４００は、測定部３００を介して、スイッチ５００に充電を停止させるための信号を送信し、充電を終了させる。このとき、制御部４００は、スイッチ５００に信号を送信するのではなく、外部通信端子７６０を介し、外部の充電機器に対して充電を停止させるための信号を送信してもよい。

以上のようにして、第３の実施形態に係る電池パック１０の充電を制御することができる。

次に、第３の実施形態の効果について説明する。

第３の実施形態は、製造時においては、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。しかし、電池パック１０の充放電を繰り返した場合、各々の電池セル１００は劣化することが考えられる。この場合、各々の電池セル１００は、必ずしも均等に劣化するとは限らない。また、各々の電池セル１００の満充電容量が異なってくることが予想される。容量最小セルａの満充電容量Ｃ_Ｒａがさらに小さくなった場合、第１の実施形態で述べた比較例と同様の状態になってしまう可能性がある。

第３の実施形態によれば、電池パック１０を使用した後に、当該電池パック１０を充電する際において、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａが第２基準電圧Ｖ_２以上になったとする第１条件を満たすとき、制御部４００がバランス回路２００を作動させる。これにより、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａを降下させる。したがって、電圧最大セルを過充電にすることを防止することができる。また、電圧最大セルの電圧Ｖ_ａを、他の電池セル１００の電圧に近づけることができる。

このように、第３の実施形態によれば、継時的な満充電容量の変化に対して、充電量を補正していくことができる。

また、第３の実施形態によれば、容量最小セルａの満充電容量Ｃ_Ｒａが継時劣化によりさらに小さくなった場合でも、容量最小セルａの電圧Ｖ_ａが過充電保護電圧Ｖ_ＯＰのように高い状態、すなわち容量最小セルａが過充電の状態で、充電を終了させることがない。したがって、容量最小セルａの劣化の進行を抑制することができる。

以上、第３の実施形態では、第１条件を判定した後に、再度充電を再開させる場合を説明したが、電圧最大セルと電圧最小セルの電圧差が所定電圧未満となるとする第２条件を満たすまで、バランス回路２００を作動させ続けても良い。

また、第３の実施形態では、繰り返し充電がなされる際に、第２条件を用いて、充電を終了させる場合を説明したが、第１条件のみを用い、ユーザーが任意に充電を終了させる充電制御システム、または充電方法であってもよい。

また、上記充電の終了条件は、第２条件に限られるものではない。充電の終了条件は、たとえば、第１条件を満たし、かつ、当該充電中におけるバランス回路２００の作動回数の積算値が所定値以上であるとする第３条件であってもよい。また、充電の終了条件は、たとえば、当該充電中における充電を行った積算した充電時間が、第１基準時間より長い第２基準時間を経過したとする第４条件であってもよい。また、充電の終了条件は、たとえば、各々の電池セル１００の電流が基準電流以下であるとする第５条件であってもよい。

また、第３の実施形態では、バランス回路作動ステップ（Ｓ２６０）において、充電を一時停止させる場合を説明したが、バランス回路２００と測定部３００とが別系統として電池セル１００に接続されている場合は、バランス回路作動ステップ（Ｓ２６０）において、充電を一時停止させる必要はない。この場合、バランス回路２００によって、電圧最大セルのみを電圧降下させ、他の電池セル１００に充電をし続ける充電制御システム、または充電方法であってもよい。

（第４の実施形態）
図１２は、第４の実施形態に係る電池パック１０および制御回路２０の構成を示す回路図である。第４の実施形態は、制御回路２０が電池パック１０の外側に設けられている点を除いて、第３の実施形態と同様である。以下、詳細を説明する。

図１２のように、制御回路２０は、電池パック１０の外側に設けられている。制御回路２０は、たとえば、電池パック１０から独立した充電機器（不図示）等に設けられている。または、制御回路２０は、電池パック１０を放電して使用する際に用いる使用機器内に設けられていてもよい。

電池パック１０には、第２の実施形態と同様に、リサイクルされた複数の電池セル１００が直列に接続されている。電池パック１０には、電池パック１０の外部正極端子１６０および外部負極端子１８０が設けられている。

また、隣接する電池セル１００の正極端子（１２０）と負極端子（１４０）との間には、各々の電池セル１００の電圧を検出するための測定端子１３０が設けられている。

また、制御回路２０は、バランス回路２００、測定部３００および制御部４００を備えている。制御回路２０の電池パック１０側には、バランス回路２００が設けられている。また、制御回路２０の電池パック１０側には、制御回路正極端子６２０および制御回路負極端子６４０が設けられている。制御回路正極端子６２０は、配線（符号不図示）を介して、電池パック１０の外部正極端子１６０に接続している。また、制御回路負極端子６４０は、配線（符号不図示）を介して、電池パック１０の外部負極端子１８０に接続している。これにより、制御回路２０側から電池パック１０に、充電の電力が供給される。

また、制御回路２０には、バランス回路２００のバランス回路端子６６０が設けられている。バランス回路端子６６０は、配線（符号不図示）を介して、電池セル１００の測定端子１３０に接続している。これにより、制御回路２０が電池パック１０の外側に設けられていても、制御部４００は、バランス回路２００を作動させてそれぞれの電池セル１００を制御することができる。

第４の実施形態によれば、電池パック１０には、各々の電池セル１００の電圧を検出するための測定端子１３０が設けられている。一方、制御回路２０は、電池パック１０の外側に設けられている。バランス回路２００は、配線を介して、それぞれの電池セル１００の測定端子１３０に接続されている。これにより、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第５の実施形態）
図１３は、第５の実施形態に係る電池パック１０および制御回路２０の構成を示す回路図である。第５の実施形態は、制御回路２０のうち、バランス回路２００以外が電池パック１０の外側に設けられている点を除いて、第４の実施形態と同様である。以下、詳細を説明する。

図１２のように、バランス回路２００は、電池パック１０内に設けられている。一方、バランス回路２００を除く、測定部３００および制御部４００を含む制御回路２０は、電池パック１０の外側に設けられている。

電池パック１０内において、バランス回路２００は各々の電池セル１００の間に接続されている。電池パック１０には、電池パック１０の充放電を行うための外部正極端子１６０および外部負極端子１８０が設けられている。その他、バランス回路２００に対する信号、バランス回路２００からの信号を送受信するためのバランス回路端子２２０が設けられている。

制御回路２０の電池パック１０側には、測定部３００が設けられている。また、制御回路２０の電池パック１０側には、制御回路２０の制御回路正極端子６２０および制御回路負極端子６４０が設けられている。制御回路２０の制御回路正極端子６２０および制御回路負極端子６４０は、それぞれ、電池パックの外部正極端子１６０および外部負極端子１８０に接続している。

測定部３００の電池パック１０側には、測定信号端子６８０が設けられている。測定信号端子６８０は、配線（符号不図示）を介して、バランス回路端子２２０に接続されている。これにより、制御回路２０は、バランス回路２００を作動させる信号や、電池セル１００からの電圧および電流の信号を送受信することができる。

第５の実施形態によれば、バランス回路２００は、電池パック１０内に設けられている。一方、制御回路２０のうち、バランス回路２００以外が電池パック１０の外側に設けられている。このような構成においても、第１の実施形態または第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上の第４の実施形態および第５の実施形態において、制御回路２０が電池パック１０の外側に設けられている場合を説明したが、その他、様々な構成とすることが可能である。たとえば、制御部４００だけが、電池パック１０の外側に設けられていてもよい。

以上の実施形態において、電池セル１００は満充電の状態で直列に接続する場合を説明したが、安全面を考慮して、所定量を放電してから接続してもよい。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

この出願は、２０１１年７月８日に出願された日本出願特願２０１１−１５２３７３号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (18)

1. 満充電容量の異なる電池ユニットを個別に充電し、満充電にする充電工程と、
   満充電になった複数の前記電池ユニットを直列に接続する接続工程と、
   を備える電池パックの製造方法。
2. 請求項１に記載の電池パックの製造方法において、
   前記電池ユニットは、リサイクルされている電池パックの製造方法。
3. 請求項１または２に記載の電池パックの製造方法において、
   前記充電工程において、
   前記満充電における前記電池ユニットの電圧は、過充電保護電圧未満の第１基準電圧である電池パックの製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池パックの製造方法において、
   前記接続工程の後に、複数の前記電池ユニットを外装体の内部に収容するとともに、最も正極側に設けられた前記電池ユニットの正極端子に接続する外部正極端子と、最も負極側に設けられた前記電池ユニットの負極端子に接続する外部負極端子とを、前記外装体から露出するように設けるパッケージ工程をさらに備える電池パックの製造方法。
5. 請求項４に記載の電池パックの製造方法において、
   前記パッケージ工程において、
   各々の前記電池ユニットの電圧を検出するための測定端子を設ける電池パックの製造方法。
6. 請求項４に記載の電池パックの製造方法において、
   前記パッケージ工程において、
   各々の前記電池ユニットに接続し、当該電池ユニットの充電量を調整するためのバランス回路を設ける電池パックの製造方法。
7. 請求項６に記載の電池パックの製造方法において、
   前記パッケージ工程において、
   前記電池ユニットの電圧を測定する測定部と、
   前記測定部が測定した前記電圧に基づいて、前記バランス回路の動作を制御する制御部と、
   を設け、
   前記制御部は、
   前記電池ユニットに充電を行っているときに、前記測定部が測定した前記電圧に基づいて、前記電圧が最大である電圧最大ユニットを特定し、
   前記電圧最大ユニットの前記電圧が第２基準電圧以上になったとする第１条件を満たさないとき、前記充電を継続させ、
   前記第１条件を満たすとき、前記バランス回路を作動させることにより、前記電圧最大ユニットの前記電圧を降下させる電池パックの製造方法。
8. 請求項７に記載の電池パックの製造方法において、
   前記制御部は、
   前記第１条件を満たすとき、前記充電を一時停止させ、前記バランス回路を作動させる電池パックの製造方法。
9. 請求項７または８に記載の電池パックの製造方法において、
   前記制御部は、
   前記第１条件を満たして、前記バランス回路を作動させてから、前記電圧最大ユニットが前記第２基準電圧より低い第３基準電圧となったとき、前記バランス回路を停止させ、前記充電を再開させる電池パックの製造方法。
10. 請求項７〜９のいずれか一項に記載の電池パックの製造方法において、
    前記制御部は、
    前記第１条件を満たして、前記バランス回路を作動させてから、当該バランス回路の作動時間が第１基準時間以上となったとき、前記バランス回路を停止させ、前記充電を再開させる電池パックの製造方法。
11. 直列に接続された複数の電池ユニットを備え、
    各々の前記電池ユニットの満充電容量は、それぞれ個別に異なっており、
    各々の前記電池ユニットのうち、前記満充電容量から現在の充電量を引いた差分量が、互いに略同一である電池パック。
12. 請求項１１に記載の電池パックにおいて、
    前記電池ユニットは、リサイクルされている電池パック。
13. 請求項１１または１２に記載の電池パックにおいて、
    各々の前記電池ユニットの電圧を検出するための測定端子をさらに備える電池パック。
14. 請求項１１または１２に記載の電池パックにおいて、
    各々の前記電池ユニットに接続し、当該電池ユニットの充電量を調整するためのバランス回路をさらに備える電池パック。
15. 請求項１４に記載の電池パックにおいて、
    前記電池ユニットの電圧を測定する測定部と、
    前記測定部が測定した前記電圧に基づいて、前記バランス回路の動作を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記電池ユニットに充電を行っているときに、前記測定部が測定した前記電圧に基づいて、前記電圧が最大である電圧最大ユニットを特定し、
    前記電圧最大ユニットの前記電圧が第２基準電圧以上になったとする第１条件を満たさないとき、前記充電を継続させ、
    前記第１条件を満たすとき、前記バランス回路を作動させることにより、前記電圧最大ユニットの前記電圧を降下させる電池パック。
16. 請求項１５に記載の電池パックにおいて、
    前記制御部は、
    前記第１条件を満たすとき、前記充電を一時停止させ、前記バランス回路を作動させる電池パック。
17. 請求項１５または１６に記載の電池パックにおいて、
    前記制御部は、
    前記第１条件を満たして、前記バランス回路を作動させてから、前記電圧最大ユニットが前記第２基準電圧より低い第３基準電圧となったとき、前記バランス回路を停止させ、前記充電を再開させる電池パック。
18. 請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の電池パックにおいて、
    前記制御部は、
    前記第１条件を満たして、前記バランス回路を作動させてから、当該バランス回路の作動時間が第１基準時間以上となったとき、前記バランス回路を停止させ、前記充電を再開させる電池パック。

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