JP2010008133A - 携帯型充電器およびそれに用いる二次電池の劣化診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】個々の二次電池の劣化の程度や組込み時の充電電気量差に影響されることなく、迅速に劣化度合いを予測し、かつ劣化の程度や充電電気量が異なる二次電池を安全に充電することが可能な携帯型充電器およびその劣化診断方法を安価に提供する。
【解決手段】二次電池を２セル以上交換可能に収納可能な携帯型充電器において、０．１〜０．３Ｃの電流で所定時間充電を行う予備充電により、予備充電直前と予備充電中の電池電圧の差に基づき劣化度合いを診断し、劣化の疑いがある二次電池が存在した場合、満充電状態にまで充電した後、パルス放電をし、パルス放電直前とパルス放電中の電池電圧の差およびパルス放電時の電流量を用いて二次電池内部抵抗値を算出し、算出した内部抵抗値に基づいて二次電池の劣化の程度を診断するとともに、充電制御においては、二次電池を個別充電することで劣化の程度や組込み時の充電電気量が異なる二次電池を安全に充電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池を２セル以上交換可能に収納可能な携帯型充電器に関するものであり、より詳しくはその二次電池の劣化診断方法並びに充電方法に関するものである。

二次電池を用いた機器は、二次電池の電圧、充放電電流、温度等を監視し、その充放電の制御、残量推定、劣化診断等を行う電池管理装置を備える。一般にこのような電池管理装置は、二次電池と一体化して電池パックを構成している。電池管理装置に用いる電池の劣化診断方法としては、電池の内部抵抗に基づいて電池の劣化を判定する方法が一般的であり、二次電池の複数のセル電池が直列接続された組電池の正負両端子間に定電流による短時間パルスの放電回路を接続し、組電池を短時間放電せしめ、この短時間放電中の所定の時間帯の電池電圧の変化の程度から放電容量、出力特性の低下などの劣化を判定することを行っている（例えば、特許文献１参照）。

また、トリクル充電中の組電池の両端の電圧と基準電圧とを比較回路で比較し、組電池の両端の電圧が基準電圧以上になった段階で劣化と判断する方法も提案されている。劣化した電池は、内部抵抗が大きくなるため、１／２０Ｃ程度のトリクル充電においても、その電圧は正常な電池のそれよりも高くなる。そこで、トリクル充電中の電圧が規定値よりも大きくなった場合に、劣化したと判定するものである（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−２９６３４１号公報 特開平０８−２９３３２９号公報

特許文献１に開示されているように、二次電池を定電流でパルス放電させる方法によると、ある程度正確に電池の劣化を推定することができる。しかしながら、二次電池は、化学反応によって電気を発生しているため、同じ活性物質や定格のものであっても、個々の放置状態、使用状態、温度環境等によって現在の内部抵抗が異なる。その結果、劣化状態を正確に推定するためには、予め長期間に亘って実測データを収集しデータテーブルを設定する必要がある。その他、特許文献２に開示されているように、トリクル充電中の電池電圧を検出する方法も提案されているが、この方法によると、劣化診断の精度が悪く大まかな判定しかできない。

さらに、このような劣化診断方法を適用できる電池は限定される。すなわち、ニッケル・カドミウム二次電池等、連続トリクル充電が可能な二次電池にのみ適用可能であって、その他の二次電池、例えばニッケル・水素二次電池、鉛酸蓄電池やリチウムイオン二次電池等に適用することは困難である。ニッケル・水素二次電池は、過充電を防止するために間欠充電を必要とする。また、鉛酸蓄電池やリチウムイオン二次電池においては、定電圧充電を行う必要がある。

本発明は、複数の二次電池の劣化診断方法に関し、制御部が発する指令信号に基づいて前記各二次電池を個別に充電する充電路を形成するステップと、前記制御部が発する指令信号に基づいて前記各二次電池の電圧を検出するステップと、前記制御部が発する指令信号に基づいて前記各二次電池を０．１〜０．３Ｃの電流で所定時間充電する予備充電において、前記制御部が発する指令信号に基づいて予備充電中の前記各二次電池の電圧を検出するステップと、前記両電圧の差を算出し、両電圧の差に基づいて前記各二次電池の劣化
度合いを診断するステップと、前記制御部が発する指令信号に基づいて前記二次電池を個別に満充電となるまで充電するステップと、劣化の疑いがある二次電池が存在した場合、前記制御部が発する指令信号に基づいて前記二次電池を直列に接続して放電する放電路を形成するステップと、前記制御部が発する指令信号に基づいて前記二次電池を定電流でパルス放電させながら、パルス放電中の前記二次電池の電圧を検出するステップと、前記両電圧の差およびパルス放電時の電流量を用いて前記二次電池の内部抵抗値を算出するステップと、前記内部抵抗値に基づいて前記二次電池の劣化の程度を診断するステップとを具備する。

本発明の携帯型充電器は、（ａ）二次電池を２セル以上交換可能に収納可能な携帯型充電器であって、制御部が発する指令信号に基づいて前記二次電池を個別に充電する充電路を複数のスイッチング素子によって形成する手段と、（ｂ）前記制御部が発する指令信号に基づいて前記各二次電池の電圧を検出する手段と、（ｃ）前記制御部が発する指令信号に基づいて前記各二次電池を０．１〜０．３Ｃの電流で所定時間充電する予備充電において、前記制御部が発する指令信号に基づいて予備充電中の前記各二次電池の電圧を検出する手段と、（ｄ）前記両電圧の差を算出し、両電圧の差に基づいて予め設定されたデータテーブルと比較し、前記各二次電池のおおよその劣化度合いを診断する手段と、（ｅ）前記制御部が発する指令信号に基づいて２セル以上交換可能に収容された前記二次電池を個別に電圧監視しながら定電流充電し、前記二次電池の電圧が最大値から充電時の電圧降下である−ΔＶの値が設定値を超えた時点で充電電流を減少させた後、更に定められた時間だけ充電して充電停止する手段と、（ｆ）前記二次電池において、ひとつでも劣化の疑いがある二次電池が存在した場合、前記制御部が発する指令信号に基づいて前記二次電池を直列に接続して放電する放電路を前記複数のスイッチング素子によって形成する手段と、（ｇ）前記制御部が発する指令信号に基づいて前記二次電池の電圧を検出する手段と、（ｈ）前記制御部が発する指令信号に基づいて前記二次電池を定電流でパルス放電させながら、パルス放電中の前記二次電池の電圧を検出する手段と、（ｉ）前記両電圧の差およびパルス放電時の電流量を用いて前記二次電池の内部抵抗値を算出する手段と、（ｊ）得られた前記内部抵抗値を予め設定されたデータテーブルと比較し、前記二次電池の劣化の程度を診断する手段を具備する。

また、前記二次電池の出力を電源とし、前記制御部が発する指令信号に基づいて出力電圧および出力電流を設定かつ維持可能な出力制御手段と、携帯電子機器を接続することにより、前記出力制御手段の出力を前記携帯電子機器に供給可能または前記携帯電子機器を充電可能とする出力端子とを具備することもできる。
本発明の携帯型充電器は、さらに、上記手段（ｄ）または（ｊ）で得られた情報を、機器使用者に通知する手段を具備することが好ましい。

本発明によると、電池の種類に関わらず精度よく電池の劣化を診断することができる携帯型充電器用の二次電池の劣化診断方法を安価に提供することができる。また、劣化の程度や充電電気量が異なる二次電池を安全に充電することが可能な携帯型充電器を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態１では、二次電池の劣化を検出する手段について説明する。図１に、本発明の実施の形態１の二次電池２セルの場合の携帯型充電器の構成を示す概略のブロック図、図２に同携帯型充電器内の電池管理装置に用いるパルス放電手段の構成を示す概略のブ
ロック図、図３に同携帯型充電器内の電池管理装置に用いる直並列切替手段の構成を示す概略のブロック図を示す。電池管理装置１ａは、交換可能に収納された二次電池２セルからなる組電池２と一体化され、携帯型充電器３を構成する。入力端子部Ｔｉに外部機器４を接続することにより、組電池２を充電可能となる。

直並列切替手段１１は、図３に示す構成を有し、充電スイッチ素子ＳＷ１およびＳＷ２と放電スイッチ素子ＳＷ３により構成される。充電スイッチ素子ＳＷ１は、接地と二次電池Ｂ１の負極の間に、充電スイッチ素子ＳＷ２は、充電制御手段９と二次電池Ｂ２の正極の間に、放電スイッチ素子ＳＷ３は、二次電池Ｂ１の負極と二次電池Ｂ２の正極の間に設けられる。

制御部８は、電池電圧検出手段５によって、組電池２およびそれを構成する二次電池Ｂ１およびＢ２の出力電圧をそれぞれ検出する。また、制御部８は、電池温度検出手段６およびサーミスタ７によって、組電池２およびそれを構成する二次電池Ｂ１およびＢ２の温度を検出する。 制御部８は、電池電圧検出手段５および電池温度検出手段６によって検出された情報に基づいて充電制御手段９を作動させる。制御部８は、充電制御手段９に指令信号を発して、組電池２を予備充電電流（例えば０．１〜０．３Ｃの電流）で所定時間充電するとともに、電池電圧検出手段５に予備充電前および予備充電中の電池電圧を検出させ、両電圧の差に基づきおおよその劣化度合いを診断する。制御部８は、組電池２を満充電状態にまで充電した後、劣化の疑いがある二次電池が存在した場合、パルス放電手段１２に指令信号を発して、組電池２を定電流でパルス放電させる。

パルス放電手段１２の定電流放電回路は、例えば 図２に示す構成を有する。マイクロコンピュータ１３にはＣＭＯＳが内蔵されていて、ＣＭＯＳ入力ポート１３ａには外部より定電圧Ｖｄｄが 印加されている。一方、ＣＭＯＳ出力ポート１３ｂはトランジスタ１４のベースと接続されている。複数個直列接続された単電池からなる組電池２の正極はトランジスタ１４のコレクタに接続されていて、負極は接地されている。トランジスタ１４のエミッタは、抵抗１５を介して接地されている。トランジスタ１４のベース電圧をＶｆとし、抵抗１５の抵抗値をＲとすると、ＣＭＯＳのプッシュプルポートをＨｉｇｈにしたときに図中矢印方向に流れる電流Ｉｃは、次の数式１で求まる。

上記の数式において例えば、Ｖｄｄ＝５．０Ｖ、Ｖｆ＝０．７Ｖ、およびＲ＝４．３Ωとすると、放電電流Ｉｃを１Ａとすることができる。

制御部８は、パルス放電手段１２に指令信号を発して、前述のようにして組電池２を定電流でパルス放電させ、放電前および放電中の電池電圧（それぞれＶｏおよびＶｐｄとする）を検出させる。制御部８は、得られた電池電圧ＶｏおよびＶｐｄとそのときの放電電流量（それぞれＩｏおよびＩｐｄとする）を以下の数式２に代入し、電池の内部抵抗Ｒｂを算出する。

なお、Ｉｐｄは、内部抵抗Ｒｂの測定精度およびパルス放電手段１２の定電流放電回路
の許容値を参酌して決定される。制御部８は、Ｒｂを算出すると、この値と内蔵されたＲＯＭ等の記憶手段に記録されたしきい値Ｒｔとを比較し、ＲｂがＲｔよりも大きければ、単電池が劣化したと判定する。なお、しきい値Ｒｔには、二次電池Ｂ１およびＢ２の温度を参酌し補正を加える。制御部８は、得られた情報を必要に応じて通知手段１０によって機器使用者に通知する。通知手段１０には、例えば、情報を表示する液晶ディスプレイやＬＥＤ、警告音を発するスピーカ、振動を発するバイブレータ等を用いる。

図４は図１に示す携帯型充電器の動作を説明するフローチャートである。図４のフローチャートを用いて、本実施例の手順をさらに詳しく説明する。まず、ステップ１０１において、制御部８により外部機器４の接続の有無をチェックし、充電動作を開始するか否かを判断する。外部機器４の接続を確認できた場合は、ステップ１０２へ進み、制御部８は、電池温度検出手段６およびサーミスタ７によって、組電池２を構成する二次電池Ｂ１およびＢ２の温度をそれぞれ検出した後、ステップ１０３へ進み、制御部８は、電池電圧検出手段５により組電池２を構成する二次電池Ｂ１およびＢ２の出力電圧（それぞれＶｏｂ１、Ｖｏｂ２とする）を検出する。制御部８は、電池電圧検出手段５および電池温度検出手段６によって検出された情報に基づいてステップ１０４へ進み、直並列切替手段１１を制御し順次接点を切り替え、二次電池Ｂ１およびＢ２を充電する。

より詳しくは、始めに充電スイッチ素子ＳＷ１をオン、充電スイッチ素子ＳＷ２をオフ、放電スイッチ素子ＳＷ３をオフとし（スイッチの状態は図示せず）、二次電池Ｂ１に充電制御手段９より予備充電電流（例えば０．１〜０．３Ｃの電流）を供給し、当該二次電池Ｂ１を所定時間（例えば０．５秒）充電する。次に、充電スイッチ素子ＳＷ１をオフ、充電スイッチ素子ＳＷ２をオンに切り替え（スイッチの状態は図示せず）、続く二次電池Ｂ２に充電制御手段９より予備充電電流（例えば０．１〜０．３Ｃの電流）を供給し、当該二次電池Ｂ２を所定時間（例えば０．５秒）充電し、ステップ１０５に進み、制御部８は、電池電圧検出手段５により、予備充電中の二次電池Ｂ１およびＢ２の電圧（それぞれＶｐｃｂ１、Ｖｐｃｂ２とする）を検出させる。ステップ１０６では、制御部８は、得られた電池電圧Ｖｏｂ１、Ｖｏｂ２およびＶｐｃｂ１、Ｖｐｃｂ２を下記の数式３及び数式４に代入し、二次電池Ｂ１における電圧の差Ｖｂ１、及び二次電池Ｂ２における電圧の差Ｖｂ２を算出する。

制御部８は、Ｖｂ１およびＶｂ２を算出すると、この値と内蔵されたＲＯＭ等の記憶手段に記録されたしきい値Ｖｔとを比較し、Ｖｂ１がＶｔよりも大きければ二次電池Ｂ１が、Ｖｂ２がＶｔよりも大きければ二次電池Ｂ２が劣化したと判定する。なお、しきい値Ｖｔには、二次電池Ｂ１およびＢ２の温度を参酌し補正を加える。

電池管理装置に用いる電池の劣化診断方法としては、電池の内部抵抗に基づいて電池の劣化を判定する方法が一般的である。劣化した電池は、内部抵抗が大きくなる。そこで、この方法では、電池に直流電圧を印加してその内部抵抗を測定し、得られた値の大きさにより電池の劣化を判定する。しかし、電池管理装置に劣化診断用として電圧印加手段を設けると、機器が大型化するため、電池管理装置と電池を電池パックとして一体化すること
は困難である。そこで、電池パックに用いるのに適した電池の劣化診断方法として、トリクル充電中の電池電圧を検出する方法も提案されている。劣化した電池は、上記のように内部抵抗が大きくなるため、１／２０Ｃ程度のトリクル充電においても、その電圧は正常な電池のそれよりも高くなる。本発明の携帯型充電器は、組電池を予備充電電流（例えば０．１〜０．３Ｃの電流）で所定時間充電し、充電中の電圧が規定値よりも大きくなった場合に劣化したと判定するものである。なお、通常は、規定値として、電池の容量が公称容量の５０％に低下したときの電圧値を用いている。

この方法によると、劣化診断用の電圧印加手段を設ける必要はない。従って、上記のように別途用意された電圧印加手段により電池に電圧を印加して内部抵抗を測定する方法と比べて、システムを大幅に小型化することができる。

この方法は劣化診断の精度が悪く、大まかな判定しかできないが、安価かつ迅速に判定可能であり、また、劣化状態未確定の二次電池に充電、放電を問わず大電流を流すことを避けることができる。

二次電池Ｂ１もしくはＢ２ともに劣化の疑いが認められなかった場合は、ステップ１０７および１０８において、充電スイッチ素子ＳＷ１と充電スイッチ素子ＳＷ２を所定間隔（例えば０．５秒）で交互に切り替え（スイッチの状態は図示せず）、制御部８は、二次電池Ｂ１およびＢ２を電池電圧検出手段５により電圧監視しながら定電流充電を行い、二次電池Ｂ１もしくはＢ２どちらか、例えば二次電池Ｂ１の電圧が最大値から充電時の電圧降下である−ΔＶの値が設定値を超えた場合、二次電池Ｂ１のみ充電電流を減少させた後、更に定められた時間だけ充電して充電スイッチ素子ＳＷ１をオフ、充電スイッチ素子ＳＷ２をオンに固定する（スイッチの状態は図示せず）。制御部８は、充電途中の二次電池Ｂ２を電池電圧検出手段５により電圧監視しながら、定電流充電を行い、二次電池Ｂ２の電圧が最大値から充電時の電圧降下である−ΔＶの値が設定値を超えた時点で充電電流を減少させ、更に定められた時間だけ充電して充電停止する。このことにより、二次電池の劣化の程度や残容量の差など、特性の異なる二次電池を満充電することができる。劣化の疑いがある二次電池が存在した場合は、ステップ１０９において、制御部８は、得られた劣化情報を必要に応じて通知手段１０によって機器使用者に通知する。通知手段１０には、例えば、情報を表示する液晶ディスプレイやＬＥＤ、警告音を発するスピーカ、振動を発するバイブレータ等を用いる。

次に、ステップ１１０および１１１において、充電スイッチ素子ＳＷ１と充電スイッチ素子ＳＷ２を所定間隔（例えば０．５秒）で交互に切り替え（スイッチの状態は図示せず）、制御部８は、二次電池Ｂ１およびＢ２を電池電圧検出手段５により電圧監視しながら定電流充電を行い、二次電池Ｂ１もしくはＢ２どちらか、例えば二次電池Ｂ１の電圧が最大値から充電時の電圧降下である−ΔＶの値が設定値を超えた場合、二次電池Ｂ１のみ充電電流を減少させた後、更に定められた時間だけ充電して充電スイッチ素子ＳＷ１をオフ、充電スイッチ素子ＳＷ２をオンに固定する（スイッチの状態は図示せず）。制御部８は、充電途中の二次電池Ｂ２を電池電圧検出手段５により電圧監視しながら、定電流充電を行い、二次電池Ｂ２の電圧が最大値から充電時の電圧降下である−ΔＶの値が設定値を超えた時点で充電電流を減少させ、更に定められた時間だけ充電して充電停止する。このことにより、二次電池の劣化の程度や残容量の差など、特性の異なる二次電池を満充電することができる。

次に、ステップ１１２において、充電スイッチ素子ＳＷ１およびＳＷ２を常にオフとし、放電スイッチ素子ＳＷ３をオンとし、二次電池Ｂ１とＢ２を直列に接続する。（スイッチの状態は図示せず）さらに、ステップ１１３へ進み、制御部８は、電池温度検出手段６およびサーミスタ７によって、組電池２を構成する二次電池Ｂ１およびＢ２の温度をそれ
ぞれ検出した後、ステップ１１４へ進み、制御部８は、電池電圧検出手段５により、組電池２を構成する二次電池Ｂ１およびＢ２の出力電圧（それぞれＶｏｐｄ１、Ｖｏｐｄ２とする）を検出するとともに、そのときの放電電気量Ｉｏを検出する。また、制御部８は、電圧検出手段５および電池温度検出手段６によって検出された情報に基づいて、ステップ１１５へ進み、制御部８は、パルス放電手段１２に指令信号を発して二次電池Ｂ１とＢ２を定電流でパルス放電させ、ステップ１１６へ進み、電池電圧検出手段５により、パルス放電中の電池電圧（それぞれＶｐｄｂ１、Ｖｐｄｂ２とする）を検出させる。ステップ１１７では、制御部８は、得られた電池電圧Ｖｏｐｄ１、Ｖｏｐｄ２およびＶｐｄｂ１、Ｖｐｄｂ２と、パルス放電電流量Ｉｐｄを以下の数式５、数式６に代入し、二次電池Ｂ１内部抵抗Ｒｂ１および二次電池Ｂ２内部抵抗Ｒｂ２を算出する。

なお、Ｉｐｄは、内部抵抗Ｒｂ１およびＲｂ２の測定精度およびパルス放電手段１２の定電流放電回路の許容値を参酌して決定される。例えば、ニッケル水素二次電池では、内部抵抗がセル当たり数十ｍΩ程度と小さいため、１Ｃ程度の大電流で放電する必要がある。放電開始直後に発生するサージを避けて安定した電池電圧を検出するためには、パルス放電開始より２００マイクロ秒経過後に上記の電圧を測定することが好ましい。また、長時間放電させるとイオンの拡散等の要素が測定値に複雑に混入するため、放電時間は１０ミリ秒以内が好ましい。

ここで、放電時間が１０ミリ秒と短時間であるため、パルス放電手段１２を構成するトランジスタ１４として、許容損失が小さいものを用いることができる。従って、安価な小型の電池劣化診断手段を実現することができる。なお、上記のような定電流放電時の内部抵抗は、電池の使用状況すなわち、充電時、放電時、待機時（間欠充電の休止時間を含む）に関わらず、測定が可能であることから、必要時にその都度、劣化診断を行うことができる。

制御部８は、Ｒｂ１およびＲｂ２を算出すると、この値と内蔵されたＲＯＭ等の記憶手段に記録されたしきい値Ｒｔとを比較し、Ｒｂ１がＲｔよりも大きければ二次電池Ｂ１が、Ｒｂ２がＲｔよりも大きければ二次電池Ｂ２が劣化したと判定する。なお、しきい値Ｒｔには、二次電池Ｂ１およびＢ２の温度を参酌し補正を加える。ステップ１１８において、制御部８は、得られた劣化情報を必要に応じて通知手段１０によって機器使用者に通知する。通知手段１０には、例えば、情報を表示する液晶ディスプレイやＬＥＤ、警告音を発するスピーカ、振動を発するバイブレータ等を用いる。

上記のように、本発明によると、単純な構成で定電流放電回路が得られることから、携帯型充電器に適した小型の電池劣化診断手段を実現することができる。特に、本発明によると、本質的に二次電池の内部抵抗に基づいて劣化を判定することから、電池の種類を問わず精度の高い劣化診断が可能になる。従って、電池の開放電圧を検出する方法では精度よく劣化を診断することができなかったニッケル・カドミウム二次電池、ニッケル・水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の電池についても、精度よく電池の劣化を診断する
ことができる。なお、検出する電圧変化を大きくして測定の精度を向上させるために大電流で放電させても、短時間の放電であることから電池の残容量はほとんど低下しない。

（実施の形態２）
本実施の形態２では、携帯電子機器に対して給電を行う手段について説明する。なお、実施の形態１と同一のものは同一の符号を用いて説明を省略する。図５は、本実施の形態２における二次電池２セルの場合の携帯電子機器用の出力端子付き携帯型充電器の構成を示す概略のブロック図を示す。本実施の形態２による携帯型充電器は、実施の形態１による携帯型充電器３に対して、組電池２の出力を携帯電子機器に給電する出力制御手段１７と一体化され、出力端子付き携帯型充電器を構成することを特徴とする。図５において、組電池２は単１、単２、単３または単４の決まったサイズの電池を２セル直列接続でき、出力制御手段１７は、組電池２の電圧を携帯電子機器１６内の二次電池（図示せず）を充電するのに必要な電圧以上に制御する（例えば５．０Ｖ）。出力制御手段１７は出力正極端子Ｔｏ＋と直列に接続され、制御部８が発する指令信号に基づいて出力正極端子Ｔｏ＋への電流が定電流（例えば０．５Ａ）になるように制御する。

本実施の形態１および形態２の参考例として、二次電池の充電制御方法について説明する。本実施の形態１および形態２の参考例の電池管理装置による充電制御機能においては、二次電池の開放電圧を検出し、得られた開放電圧を予め設定されたデータテーブルと比較して二次電池の残容量を推定する。このとき、二次電池の残容量がその満容量の９５％以下になると二次電池の充電を開始させる。

一般的に、開放電圧に基づく電池の残容量の推定には、あまり高い精度が期待できない。例えば、リチウムイオン二次電池においては、通常、電池の開放電圧を検出し、その残容量が８０％程度になったと推定されると、電池の充電を再開させるように設定されるが、その時点の実際の残容量 は６０〜９０％とばらつく。その原因としては、検出した開放電圧と比較するためのデータテーブルの精度および電池の個体差が挙げられる。

データテーブルは、実際に電池を放電させてそのときのデータに基づいて作成される。そのため、長期間にわたって実測データを収集する必要がある。従って、従来のように残容量が８０％程度になると充電を再開させるように制御するためには、容量８０〜１００％における電池電圧のデータを収集する必要がある。しかしながら、開発期間短縮の要請に応じるために、充分なデータ収集が行われず、適正なデータテーブルが設定されない場合が多い。そこで、本参考例では、二次電池の開放電圧に基づいてその残容量を推定する充電制御において、二次電池の残容量がその満容量の９５％以下になると二次電池の充電を開始させる。これにより、一度のデータ収集に必要とされる時間が大幅に短縮される。すなわち、容量９５〜１００％におけるデータの収集は、容量８０〜１００％でデータを収集するのに比べて大幅に短期間ですむ。

従って、全データの収集に従来と同程度の時間を費やすとすれば、より多くのデータを収集でき、残容量推定の精度を高くすることができる。これにより、電池の過充電や充電不足を防ぐことができる。

また、データ数を多くすると、電池間の性能のばらつきや使用環境の影響を把握することができ、実際の使用において、精度の高い残容量推定が可能になる。さらに、この方法によると、常に９５％以上の残容量が確保されることから、その出力時間が長くなるといった効果もある。

本発明の携帯型充電器用の電池管理装置は、交換可能に収納された二次電池の劣化の程
度を、個々の二次電池の劣化の程度や組込み時の充電電気量差に影響されることなく、迅速におおよその劣化度合いを予測可能であるとともに、劣化の疑いがある電池が存在した場合は、さらに精度よく二次電池の劣化の程度を診断し、かつ、劣化の程度が異なる二次電池を安全に充電することが可能な携帯型充電器の電池管理装置として有用である。

本発明の実施の形態１の携帯型充電器の構成を示す概略のブロック図 同実施の形態１の携帯型充電器内の電池管理装置に用いるパルス放電手段の構成を示す概略のブロック図 同実施の形態１の携帯型充電器内の電池管理装置に用いる直並列切替手段の構成を示す概略のブロック図 同実施の形態１の携帯型充電器の動作を説明するフローチャート 本発明の実施の形態２の携帯型充電器の構成を示す概略のブロック図

符号の説明

１ａ、１ｂ 電池管理装置
２ 組電池
３ 携帯型充電器
４ 外部機器
５ 電池電圧検出手段
６ 電池温度検出手段
７ サーミスタ
８ 制御部
９ 充電制御手段
１０ 通知手段
１１ 直並列切替手段
１２ パルス放電手段
１３ マイクロコンピュータ
１３ａ ＣＭＯＳ入力ポート
１３ｂ ＣＭＯＳ出力ポート
１４ トランジスタ
１５ 抵抗
１６ 携帯電子機器
１７ 出力制御手段
Ｂ１，Ｂ２ 単電池
ＳＷ１，ＳＷ２ 充電スイッチ素子
ＳＷ３ 放電スイッチ素子
Ｔｉ 入力端子
Ｔｉ＋ 入力正極端子
Ｔｉ− 入力負極端子
Ｔｏ 出力端子
Ｔｏ＋ 出力正極端子
Ｔｏ− 出力負極端子

Claims (4)

1. 複数の二次電池の劣化の程度を診断する方法であって、
   制御部が発する指令信号に基づいて前記各二次電池を個別に充電する充電路を形成するステップと、
   前記制御部が発する指令信号に基づいて前記各二次電池の電圧を検出するステップと、
   前記制御部が発する指令信号に基づいて前記各二次電池を０．１〜０．３Ｃの電流で所定時間充電する予備充電において、前記制御部が発する指令信号に基づいて予備充電中の
   前記各二次電池の電圧を検出するステップと、
   前記２つのステップで検出された電圧の差を算出し、電圧の差に基づいて前記各二次電池の劣化度合いを診断するステップと、
   前記制御部が発する指令信号に基づいて前記二次電池を個別に満充電となるまで充電するステップと、
   劣化の疑いがある二次電池が存在した場合、前記制御部が発する指令信号に基づいて前記二次電池を直列に接続して放電する放電路を形成するステップと、
   前記制御部が発する指令信号に基づいて前記二次電池を定電流でパルス放電させながら、パルス放電中の前記二次電池の電圧を検出するステップと、
   前記２つのステップで検出された電圧の差およびパルス放電時の電流量を用いて前記二次電池の内部抵抗値を算出するステップと、
   前記内部抵抗値に基づいて前記二次電池の劣化の程度を診断するステップとを具備することを特徴とする二次電池の劣化診断方法。
2. 二次電池を２セル以上交換可能に収納可能な携帯型充電器であって、
   制御部が発する指令信号に基づいて前記二次電池を個別に充電する充電路を複数のスイッチング素子によって形成する手段と、
   前記制御部が発する指令信号に基づいて前記各二次電池の電圧を検出する手段と、
   前記制御部が発する指令信号に基づいて前記各二次電池を０．１〜０．３Ｃの電流で所定時間充電する予備充電において、前記制御部が発する指令信号に基づいて予備充電中の前記各二次電池の電圧を検出する手段と、
   前記２つの手段で検出された電圧の差を算出し、電圧の差に基づいて予め設定されたデータテーブルと比較し、前記各二次電池のおおよその劣化度合いを診断する手段と、
   前記制御部が発する指令信号に基づいて２セル以上交換可能に収容された前記二次電池を個別に電圧監視しながら定電流充電し、前記二次電池の電圧が最大値から充電時の電圧降下である−ΔＶの値が設定値を超えた時点で充電電流を減少させた後、更に定められた時間だけ充電して充電停止する手段と、
   前記二次電池において、ひとつでも劣化の疑いがある二次電池が存在した場合、前記制御部が発する指令信号に基づいて前記二次電池を直列に接続して放電する放電路を前記複数のスイッチング素子によって形成する手段と、
   前記制御部が発する指令信号に基づいて前記二次電池の電圧を検出する手段と、
   前記制御部が発する指令信号に基づいて前記二次電池を定電流でパルス放電させながら、パルス放電中の前記二次電池の電圧を検出する手段と、
   前記２つの手段で検出された電圧の差およびパルス放電時の電流量を用いて前記二次電池の内部抵抗値を算出する手段と、
   得られた前記内部抵抗値を予め設定されたデータテーブルと比較し、前記二次電池の劣化の程度を診断する手段とを具備する携帯型充電器。
3. 二次電池の出力を電源とし、制御部が発する指令信号に基づいて出力電圧および出力電流を設定かつ維持可能な出力制御手段と、
   携帯電子機器を接続することにより、出力制御手段の出力を携帯電子機器に供給可能または携帯電子機器を充電可能とする出力端子とを具備することを特徴とする請求項２に記
   載の携帯型充電器。
4. 二次電池の劣化の程度を機器使用者に通知する手段を具備することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の携帯型充電器。
   

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