JP3584502B2 - 充電制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、いわゆる−△Ｖが現れない２次電池を有するバッテリパックなどに用いて好適な充電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２次電池のうちの、例えばリチュウムイオン電池などに代表される非水系電池では、例えばＮｉｃｄやＮｉＭＨ、あるいは鉛電池などに代表される水系電池と異なり、満充電時における電池電圧の特異点が現れない。このため、非水系電池と水系電池とは、異なった充電方法で充電される。
【０００３】
即ち、非水系電池の充電方法としては、例えば充電電圧を、所定の一定の値にし、充電電流が充分小さくなった時点で充電を終了するものが一般的であり、リチュウムイオン電池などに対して行われる定電流定電圧方式などが、その代表的なものである。また、水系電池の充電方法としては、例えば満充電時における特異点を検出して充電を終了するものが一般的であり、Ｎｉｃｄ電池やＮｉＭＨ電池に対して行われる、いわゆる−△Ｖ方式などが、その代表的なものである。
【０００４】
非水系電池においては、水系電池のように電気化学的な自己保護作用がないので、非水系電池を内蔵するバッテリパックには、過充電保護のための電気回路が設けられるのが一般的である。この過充電保護のための電気回路は、通常、大きく分けて、電池電圧を検出するブロック（検出ブロック）と、その電池電圧に対応して、電池に流れる充電電流をスイッチング（オン／オフ）するブロック（スイッチブロック）とから構成される。スイッチブロックは、スイッチング素子を有し、このスイッチング素子としては、電池に直列に配置され、充電電流が流れる回路系を開放状態にすることにより、充電電流を遮断するようになされているものや、電池に並列に配置され、充電電流をバイパスさせることにより、電池に流れる充電電流を制御（オン／オフを含む）して、電池電圧をある設定電圧に収斂させるようになされているものなどがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、非水系電池と水系電池では、以上のように充電方法が異なるので、それらを充電する充電器も異なるが、例えば水系電池を充電する充電器（以下、水系充電器という）で、非水系電池の充電を行うことができれば便利である。
【０００６】
しかしながら、水系充電器は、−△Ｖを検出することにより充電を終了するようになされていたので、これを用いて、非水系電池の充電を、安全に、かつ充分に行うことは困難であった。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、水系電池を充電する充電器で、非水系電池の充電を、安全に、かつ充分に行うことができるようにするものである。
【０００８】
本発明の第１の充電制御装置は、充電中の非水系の２次電池の電圧が所定の基準電圧以上になった場合、所定の充電時間だけ２次電池に充電電流を強制的に流して充電を停止し、充電停止後の２次電池の電圧が基準電圧以下に降下した場合、充電電流を流して充電を開始することを繰り返す間欠充電、または、充電時間が経過するまでの強制的な充電を除く充電が行われている最中の２次電池の電圧が基準電圧以上になった場合、充電を停止し、充電停止後の２次電池の電圧が基準電圧以下に降下した場合、再び、充電を開始し、２次電池の電圧が基準電圧以上になっても、充電時間が経過するまでは、充電電流を強制的に流すことを繰り返す間欠充電の制御を行う制御手段と、制御手段により制御され、充電電流をオン／オフするスイッチング手段とを有する２次電池パック内を備え、−△Ｖ方式の充電の制御を行う充電制御装置であって、充電停止後、２次電池の電圧が基準電圧に降下するまでの電圧降下時間を計時し、電圧降下時間が所定の基準時間以上であるか否かを判定する判定手段を備え、制御手段は、電圧降下時間が基準時間以上になった後の充電時間が、電圧降下時間が基準時間以上になる前の充電時間より長くなるように、スイッチング手段を制御するようにすることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の充電装置は、充電中の非水系の２次電池の電圧が所定の基準電圧以上になった場合、所定の充電時間だけ２次電池に充電電流を強制的に流して充電を停止し、充電停止後の２次電池の電圧が基準電圧以下に降下した場合、充電電流を流して充電を開始することを繰り返す間欠充電、または、充電時間が経過するまでの強制的な充電を除く充電が行われている最中の２次電池の電圧が基準電圧以上になった場合、充電を停止し、充電停止後の２次電池の電圧が基準電圧以下に降下した場合、再び、充電を開始し、２次電池の電圧が基準電圧以上になっても、充電時間が経過するまでは、充電電流を強制的に流すことを繰り返す間欠充電の制御を行う制御手段と、制御手段により制御され、充電電流をオン／オフするスイッチング手段とを有する２次電池パックを備え、−△Ｖ方式の充電の制御を行う充電制御装置であって、充電停止後、２次電池の電圧が基準電圧に降下するまでの電圧降下時間を計時し、電圧降下時間が所定の基準時間以上であるか否かを判定する判定手段を備え、制御手段は、電圧降下時間が基準時間以上になった後の充電時間が、電圧降下時間が基準時間以上になる前の充電時間より短くなるように、スイッチング手段を制御した後、所定の周期ごとに、一定時間だけスイッチング手段をオフ状態にすることを特徴とする。
【００１３】
上記構成の第１の充電制御装置においては、電圧降下時間が基準時間以上になった後の充電時間が、電圧降下時間が基準時間以上になる前の充電時間より長くなるように、充電電流のオン／オフが制御される。また、上記構成の第１の充電制御装置においては、電圧降下時間が基準時間以上になった後の充電時間が、電圧降下時間が基準時間以上になる前の充電時間より短くなるように、充電電流のオン／オフが制御された後、所定の周期ごとに、一定時間だけ充電電流がオフにされる。従って、この装置を有するバッテリパックを、水系充電器で充電した場合、その充電器によって、充電が充分に進行した時点で、擬似的な−△Ｖが検出されることになり、その結果、非水系電池の充電を、水系充電器によって、安全に、かつ充分に行うことができる。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明するが、まず、その前段階の準備として、本発明の前提となる技術について説明する。
【００１５】
図１は、本発明を適用するバッテリパックの構成例を示している。２次電池１は、例えばリチュウムイオン系の電池で、その＋端子は、バッテリパックの端子ＥＢ＋に接続されており、また−端子は、２次電池１に直列に接続された過電流検出回路６、並びにＦＥＴ３および４で構成されるスイッチング回路１０を介して、バッテリパックの端子ＥＢ−に接続されている。
【００１６】
制御回路２は、２次電池１の＋端子と、その−端子との間に接続されており、その間の電圧、即ち２次電池１の電圧（以下、適宜、電池電圧という）を検出するようになされている。また、制御回路２は、端子ＤＯとＣＯを有し、それぞれは、ゲートコントローラ５を介して、ＦＥＴ（ＮチャネルＭＯＳ ＦＥＴ）３またはＦＥＴ（ＮチャネルＭＯＳ ＦＥＴ）４のゲート（Ｇ）に接続されている。ゲートコントローラ５は、放電用ゲートコントローラ５Ａと充電用ゲートコントローラ５Ｂとから構成されている。放電用ゲートコントローラ５Ａまたは充電用ゲートコントローラ５Ｂは、制御回路２の端子ＤＯまたはＣＯから出力される信号を、必要ならばグランドシフトして、ＦＥＴ３またはＦＥＴ４のゲートそれぞれに印加するようになされている。
【００１７】
ＦＥＴ３のソース（Ｓ）は、過充電検出回路６を介して、制御回路２と２次電池１の−端子との接続点に接続されており、そのドレイン（Ｄ）は、ＦＥＴ４のドレインと接続されている。ＦＥＴ４のソースは、端子ＥＢ−と接続されている。
【００１８】
ＦＥＴ３には、そのソースとドレインとの間に、２次電池１の充電電流が流れる方向に（２次電池１の放電電流が流れない方向に）、寄生ダイオード３Ａが形成されている。また、ＦＥＴ４には、そのソースとドレインとの間に、２次電池１の放電電流が流れる方向に（２次電池１の充電電流が流れない方向に）、寄生ダイオード４Ａが形成されている。
【００１９】
制御回路２は、通常（検出している２次電池１の電圧が、所定の範囲の電圧である場合）、その端子ＤＯおよびＣＯからＬおよびＨレベルのうちの、例えばＨレベルを出力している。このＨレベルは、ゲートコントローラ５（放電用ゲートコントローラ５Ａ、充電用ゲートコントローラ５Ｂ）でＦＥＴ３および４をオンにするレベル（Ｈレベル）にされて、ＦＥＴ３および４のゲートに印加され、これによりＦＥＴ３および４は、通常、オン状態にされる。
【００２０】
従って、端子ＥＢ＋とＥＢ−との間に、負荷（図示せず）が接続された場合、２次電池１、端子ＥＢ＋、負荷、端子ＥＢ−，ＦＥＴ４（ＦＥＴ４のソースおよびドレイン）、ＦＥＴ３（ＦＥＴ３のドレインおよびソース）、過電流検出回路６の経路で、放電電流が流れる。
【００２１】
このとき、制御回路２は、電池電圧を検出しており、これが、所定の第１の基準電圧（２次電池１が過放電状態になるおそれがある電圧）より小さくなると、その端子ＤＯの出力レベルを、ＨレベルからＬレベル（グランドレベル）にする。これにより、ＦＥＴ３のゲートには、Ｌレベルが印加され、ＦＥＴ３はオフにされる。ＦＥＴ３の寄生ダイオード３Ａは、充電電流が流れる方向、即ち放電電流が流れない方向に接続されているため、ＦＥＴ３がオフにされると、放電電流は遮断される。これにより、過放電が防止される。
【００２２】
そして、この状態において、端子ＥＢ＋とＥＢ−との間に、充電器（図示せず）が接続され、２次電池１に対する充電が開始された場合、充電器、端子ＥＢ＋、２次電池１、過電流検出回路６、寄生ダイオード３Ａ，ＦＥＴ４の経路で、充電電流が流れる。しかしながら、この場合、寄生ダイオード３Ａでは、ＦＥＴ３のソース・ドレイン間に比較して（ＦＥＴ３（ＦＥＴ４も同様）に、ある程度のレベル以上の電圧がゲートに印加されている場合、そのオン抵抗が微小値になるので、そのソース・ドレイン間の電圧降下は微小なものである）、例えば約０．６乃至０．８Ｖ程度の大きな電圧降下が生じるので、効率的な充電を行うことができない。
【００２３】
そこで、制御回路２は、充電が開始されると、即ち充電器が接続されると、例えばそれにより生じる電圧降下（例えば、０．１乃至０．４Ｖ程度の電圧降下）を検出し、その後、端子ＤＯの出力レベルを、強制的にＬレベルからＨレベルにする。これにより、ＦＥＴ３のゲートには、Ｈレベルが印加され、ＦＥＴ３はオンにされる。そして、充電器、端子ＥＢ＋、２次電池１、過電流検出回路６、ＦＥＴ３，ＦＥＴ４の経路で、充電電流が行われる。
【００２４】
充電が行われている間、制御回路２は、やはり電池電圧を検出しており、これが、所定の第２の基準電圧（２次電池１が過充電状態になるおそれがある電圧）より大きくなると、その端子ＣＯの出力レベルを、ＨレベルからＬレベル（グランドレベル）にする。これにより、ＦＥＴ４のゲートには、Ｌレベルが印加され、ＦＥＴ４はオフにされる。ＦＥＴ４の寄生ダイオード４Ａは、放電電流が流れる方向、即ち充電電流が流れない方向に接続されているため、ＦＥＴ４がオフにされると、充電電流は遮断される。これにより、過充電が防止される。
【００２５】
そして、この状態において、端子ＥＢ＋とＥＢ−との間に、再び負荷が接続され、２次電池１の放電が開始された場合、２次電池１、端子ＥＢ＋、負荷、寄生ダイオード４Ａ，ＦＥＴ３、過電流検出回路６の経路で、放電電流が流れる。しかしながら、この場合、寄生ダイオード４Ａでは、上述した寄生ダイオード３Ａと同様に大きな電圧降下が生じるので、効率的な放電を行うことができない。
【００２６】
そこで、制御回路２は、放電が開始されると、即ち負荷が接続されると、例えばそれにより生じる電圧降下（例えば、０．１乃至０．４Ｖ程度の電圧降下）を検出し、その後、端子ＣＯの出力レベルを、強制的にＬレベルからＨレベルにする。これにより、ＦＥＴ４はオンにされ、効率的な放電が行われる。
【００２７】
以上から、ＦＥＴ３または４は、それぞれ過放電防止用または過充電防止用ののＦＥＴということができる。
【００２８】
過電流検出回路６は、そこに流れる電流を検出し、その電流値が所定の値より大きいと、放電用ゲートコントローラ５ＡにＬレベルを出力させるようになされている。これにより、即ち過大電流が流れている場合には、ＦＥＴ３はオフにされ、電流（放電電流）が遮断される。なお、過電流検出回路６には、過大電流が流れている場合、放電用ゲートコントローラ５Ａだけでなく、充電用ゲートコントローラ５ＢにもＬレベルを出力させるようにすることができる。この場合、放電および充電のいずれの場合であっても、過大電流が流れた場合には、ＦＥＴ３および４の両方がオフにされるので、放電電流および充電電流のいずれも遮断されることになる。
【００２９】
パワーダウン制御回路８には、放電用ゲートコントローラ５Ａの出力が供給されるようになされており、そこで、Ｌレベルが受信された場合、即ちバッテリパックが過放電状態にある場合（または過電流が流れた場合）、制御回路２やゲートコントローラ５などの動作モードを、それらにおける消費電流を小さくするパワーダウンモードとし、これにより２次電池１の放置可能期間を長期間化するようになされている。なお、パワーダウン制御回路８は、その後、充電器が端子ＥＢ＋とＥＢ−との間に接続されると、それによる端子ＥＢ−の電圧レベルの変化を検出し、制御回路２やゲートコントローラ５などの動作モードを元に戻すようになされている。
【００３０】
図１に示した場合においては、スイッチング回路１０は、バッテリパックのグランド側に設けてあるので、放電時または充電時のグランドは、図中、放電ＧＮＤまたは充電ＧＮＤでそれぞれ示す点のレベルとなる。
【００３１】
なお、スイッチング回路１０は、図１に示したものの他、例えば図２に示すように構成することが可能である。即ち、図２（ａ）は、ＦＥＴ３および４のゲートに共通に、放電ゲートコントローラ５Ａと充電用ゲートコントローラ５Ｂの出力の論理和が供給されるようになされている。従って、このスイッチング回路１０においては、過放電（過電流）および過充電のいずれの場合でも、ＦＥＴ３および４は、両方ともオフにされることになる。
【００３２】
但し、この場合、ＦＥＴ３および４のゲートに印加する信号のグランドレベルは、それらを正常にオフさせるために、放電時は放電ＧＮＤに、充電時は充電ＧＮＤに、それぞれする必要がある。そこで、スイッチング回路１０を、図２（ａ）に示したように構成する場合には、図１に示すように、グランドセレクト（ＧＳ）回路７を設ける必要がある。このＧＳ回路７は、放電時または充電時は、放電ＧＮＤまたは充電ＧＮＤを選択し、それをゲートコントローラ５のグランドとするようになされている。ゲートコントローラ５は、放電ＧＮＤおよび充電ＧＮＤのうちの、ＧＳ回路７で選択されている方のレベルに、出力する信号のグランドレベルをシフトするようになされており、その結果、ＦＥＴ３および４は正常にオフすることとなる。
【００３３】
なお、ＧＳ回路７は、例えば放電ＧＮＤおよび充電ＧＮＤのレベルを、コンパレータなどで比較し、そのうちの低い方を選択するように構成したり、あるいは、放電用ゲートコントローラ５Ａまたは充電用ゲートコントローラ５ＢがＬレベルを出力しようとしているときに（過放電状態（過電流が流れている状態）または過充電状態）、それぞれ放電ＧＮＤまたは充電ＧＮＤを選択するように構成することができる。
【００３４】
次に、スイッチング回路１０は、図２（ｂ）に示すように、内部に寄生ダイオードが形成されていないバイラテラルＦＥＴを用い、そのゲートに、放電ゲートコントローラ５Ａと充電用ゲートコントローラ５Ｂの出力の論理和が供給されるように構成することも可能である。
【００３５】
ここで、バイラテラルＦＥＴは、そのサブストレートが、その端子Ｔ１またはＴ２に接続された場合、それぞれＦＥＴ３または４の寄生ダイオード３Ａまたは４Ａと同様の寄生ダイオードが、その内部に形成される。従って、放電時または充電時に、サブストレートが、端子Ｔ１またはＴ２にそれぞれ接続されるようにすることにより、図１で説明したように過放電または過充電の防止が可能となる。
【００３６】
但し、バイラテラルＦＥＴのゲートに印加する信号のグランドレベルは、図２（ａ）における同様に、放電時は放電ＧＮＤに、充電時は充電ＧＮＤに、それぞれする必要がある。そこで、スイッチング回路１０を、図２（ｂ）に示したように構成する場合には、やはりＧＳ回路７を設ける必要がある。従って、放電時または充電時に、サブストレートが、端子Ｔ１またはＴ２にそれぞれ接続されるようにするには、サブストレートを、ＧＳ回路７の出力端子（ゲートコントローラ５とＧＳ回路７との接続点）に接続しておくようにすれば良い。
【００３７】
ところで、以上のようなリチュウムイオン電池などでなる２次電池１を含むバッテリパックは、前述したように、いわゆる−△Ｖを検出することができないので、例えば次のようにして充電が行われていた。即ち、まず定電流により充電が行われ、２次電池１の電圧が、満充電電圧に等しくなると、定電圧により充電が行われる。これにより、２次電池１の電圧が満充電電圧を超えないように、そこに流れる電流（充電電流）が徐々に抑制される。そして、充電電流が、所定値以下になったとき、充電が終了される。
【００３８】
しかしながら、２次電池は、実際には、理想的な電池と内部抵抗から構成されるため、２次電池の充電を停止（終了）すると、その電圧は、内部抵抗のドロップ電圧（内部抵抗値と電流との積）（ＩＲロス）だけ低下する。さらに、その後、２次電池１の電圧は、その電極の分極（ＩＲＰロス）により徐々に低下する。
【００３９】
そこで、定電圧での充電時間を長くし、ドロップ電圧や分極により降下した後の電池電圧が満充電電圧となるようにする方法がある。
【００４０】
しかしながら、この方法では、充電時間が長くなることになる。
【００４１】
そこで、最近では、間欠充電により、バッテリパックの充電が行われるようになされている。
【００４２】
ここで、図３および図４を参照して、間欠充電について説明する。
【００４３】
図３は、第１の間欠充電方法により充電を行った場合の電池電圧（２次電池１の端子間電圧Ｅ）、充電電流、充電器の端子間電圧を示している。
【００４４】
第１の間欠充電方法では、充電電流が流れ、電池電圧が上昇して、前述した第２の基準レベル（２次電池１が過充電になるおそれがある電圧）（以下、適宜、過充電検出レベルという）になると、その後、所定の時間Ｔｄ経過後に、充電電流がオフにされる。そして、充電電流がオフにされている場合に、電池電圧が、前述した内部抵抗や分極によって低下し、再び、過充電検出レベルになると、即座に充電電流がオンにされる。以下、同様の処理が繰り返される。
【００４５】
図３においては、２次電池１が定電流（充電電流）で充電されることにより（図３（ｂ））、電池電圧Ｅが上昇して（図３（ａ））、過充電検出レベルとなり、その後、さらに充電が続けられ、電池電圧が上昇している。そして、電池電圧が過充電検出レベルに等しくなってから、所定の時間Ｔｄが経過すると、充電電流がオフにされている。この場合、電池電圧は、その内部抵抗による電圧降下によって、過充電検出レベル以下に瞬時に下がるため、即座に充電電流はオンにされている。
【００４６】
ここで、この場合、電池電圧の電圧降下は、ほとんどその内部抵抗によるものであるから、電池電圧は、充電電流がオンされることによって即座に、それがオフされる前の電圧になる。
【００４７】
従って、充電電流がオンされると、電池電圧は、即座に過充電検出レベルを超えるので、それから所定の時間Ｔｄ経過後、充電電流は、再びオフされる。
【００４８】
以上の繰り返しにより、２次電池１に対するエネルギ（充電電流の時間積分値）の供給、即ち充電がほぼ充分に行われ、充電中の電池電圧が、過充電検出レベルに比較して内部抵抗による電圧降下分より大きくなると、充電電流がオフされても、電池電圧は、即座には、過充電検出レベル以下に下がらず、その後に徐々に現れる分極による電圧降下によって、充電検出レベルに下がる。即ち、２次電池の充電がほぼ充分に行われた場合には、充電電流のオフ時間が長くなる。
【００４９】
従って、充電電流が長時間流れなくなった場合、例えばタイマなどを動作させるなどして、所定の時間を計時後、充電を終了することによって、２次電池１の充電を充分行うことができる。
【００５０】
次に、図４は、第２の間欠充電方法により充電を行った場合の電池電圧（２次電池１の端子間電圧Ｅ）、充電電流、充電器の端子間電圧を示している。
【００５１】
第２の間欠充電方法においては、２次電池１に充電電流が流れている場合に、電池電圧が上昇して、過充電検出レベルになると、即座に、充電電流がオフされるようになされている。そして、充電電流がオフされている場合に、電池電圧が、前述した内部抵抗や分極によって低下し、過充電検出レベル以下になると、即座に充電電流がオンされ、その後所定の時間Ｔｄが経過するまでは、電池電圧に関わらず、充電電流がオンのままにされるようになされている。
【００５２】
図４においては、２次電池１が定電流（充電電流）で充電されることにより（図４（ｂ））、電池電圧が上昇して（図４（ａ））、過充電検出レベルに等しくなると、充電電流が即座にオフされている。この場合、電池電圧は、その内部抵抗による電圧降下によって、過充電検出レベル以下に瞬時に下がるため、即座に充電電流はオンにされている。この場合においては、上述した第１の間欠充電方法における場合と同様に、電池電圧は、充電電流がオンされることによって即座に、それがオフされる前の電圧に戻る。
【００５３】
従って、充電電流がオンされると、電池電圧は、即座に過充電検出レベルを超えるが、いまの場合は、充電電流がオフしている間に、電池電圧が低下して過充電検出レベル以下になり、充電電流がオンされた場合であるから、それから所定の時間Ｔｄが経過するまでは、電池電圧に関わらず、充電電流はオン状態のままとされる。
【００５４】
よって、電池電圧は、過充電検出レベルを超え、さらに上昇する。そして、所定の時間Ｔｄが経過すると、電池電圧は、過充電検出レベルを超えているから、充電電流は、再び即座にオフされる。
【００５５】
以上の繰り返しにより、２次電池１の充電がほぼ充分に行われると、上述した第１の間欠充電方法における場合と同様に、電池電圧が、過充電検出レベル以下に低下するまでに時間がかかるようになり、その結果、充電電流のオフ時間が長くなる。
【００５６】
従って、第２の間欠充電方法による場合においても、充電電流が長時間流れなくなったとき、例えばタイマなどを動作させるなどして、所定の時間を計時後、充電を終了することによって、２次電池１の充電を充分行うことができる。
【００５７】
なお、充電器（非水系電池用の充電器、水系充電器）の端子間電圧は、第１および第２の間欠充電方法のいずれの場合であっても、図３（ｃ）または図４（ｃ）それぞれに示すように、充電電流がオフのときは、高い電圧（オープン電圧ＨＶ）になり、充電電流がオンのときは、バッテリパックの端子間電圧に等しい電圧（電池電圧にほぼ等しい電圧）となる。
【００５８】
次に、図５乃至図１０を参照して、以上の説明した間欠充電方法を、図１のバッテリパックに適用した場合について説明する。なお、図５、図７、および図９において、図１における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。また、図１のバッテリパックを構成するブロックのうち、充電に直接関係ないものは、図示を省略してある。
【００５９】
図５は、第１の間欠充電方法により充電が行われるバッテリパックの構成例を示している。コンパレータ１１は、その非反転入力端子（＋端子）が、２次電池１の＋端子とバッテリパックの端子ＥＢ＋との接続点に接続され、その反転入力端子（−端子）が、基準電圧電源１１Ａを介して、２次電池１の−端子とバッテリパックの端子ＥＢ−との接続点に接続されている。なお、基準電圧電源１１Ａは、その＋端子が、コンパレータ１１に、その−端子が２次電池１の−端子に、それぞれ接続されており、過充電検出レベルに等しい電圧を、コンパレータ１１の−端子に印加している。
【００６０】
コンパレータ１１は、その非反転入力端子に印加される電圧が、その反転入力端子に印加される電圧（過充電検出レベル）以上のとき、Ｈレベルを出力し、その非反転入力端子に印加される電圧が、その反転入力端子に印加される電圧（過充電検出レベル）未満のとき、Ｌレベルを出力するようになされている。
【００６１】
なお、コンパレータ１１および基準電圧電源１１Ａは、図１の制御回路２に相当するものである。
【００６２】
遅延回路１２は、コンパレータ１１の出力を所定の時間Ｔｄだけ遅延して、ドライバ１３に出力するようになされている。ドライバ１３は、遅延回路１２の出力に対応して、ＦＥＴ４をオン／オフ（ドレインとソースとの間に流れる電流（充電電流）をオン／オフ）させるようになされている。なお、遅延回路１２およびドライバ１３は、図１の充電用ゲートコントローラ５Ｂに相当するものである。また、ドライバ１３は、そこから出力する信号のグランドレベルを、充電ＧＮＤにシフトするようになされており、これによりＦＥＴ４を、確実にオフさせることができるようになされている。
【００６３】
次に、図６を参照して、その動作について説明する。まず、端子ＥＢ＋とＥＢ−に充電器（図示せず）が接続され、そこから充電電流が、２次電池１に供給されることにより充電が開始される。これにより、電池電圧が上昇し（図３（ａ））、コンパレータ１１の−端子に印加されている基準電圧、即ち過充電検出レベルになると、コンパレータ１１の出力が、図６（ａ）に示すように、ＬレベルからＨレベルになる。
【００６４】
遅延回路１２は、例えば抵抗とコンデンサのいわゆるＣＲ回路を含み、このＣＲ回路においては、Ｈレベルが印加されると、その出力は、所定の時定数をもって徐々に上昇し、図６（ｂ）に示すように、所定の時間Ｔｄ経過後に、閾値Ｓ１に達するようになされている。なお、このＣＲ回路の出力は、コンパレータ１１の出力がＬレベルになると、即座にＬレベルになるようになされている。
【００６５】
遅延回路１２では、ＣＲ回路の出力が、閾値Ｓ１以上（図６（ｂ）において、斜線を付してある部分）になると、Ｈレベルが出力される。従って、コンパレータ１１からＨレベルが出力されてから、所定の時間Ｔｄが経過すると、遅延回路１２は、ドライバ１３にＨレベルを出力する。なお、遅延回路１２は、ＣＲ回路の出力が、閾値Ｓ１未満の場合には、Ｌレベルを出力する。
【００６６】
ドライバ１３は、図６（ｃ）に示すように、遅延回路１２の出力がＬまたはＨレベルの場合、ＨまたはＬレベルを、ＦＥＴ４のゲートにそれぞれ印加し、これによりＦＥＴ４をオンまたはオフにするようになされている。よって、いまの場合、ＦＥＴ４は、オフにされる。
【００６７】
従って、電池電圧が上昇し（図３（ａ））、過充電電圧に等しくなると、それから所定の時間Ｔｄ経過後に、ＦＥＴ４がオフにされ、これにより充電電流がオフされる。
【００６８】
この場合、電池電圧は、上述したように、その内部抵抗による電圧降下によって、基準電圧電源１１Ａが、コンパレータ１１の−端子に印加する過充電検出レベル以下に瞬時に下がる。
【００６９】
すると、コンパレータ１１の出力はＨレベルからＬレベルになり（図６（ａ））、これにより遅延回路１２の出力もＨレベルからＬレベルになる（図６（ｂ））。従って、ドライバ１３の出力は、ＬレベルからＨレベルになり（図６（ｃ））、これによりＦＥＴ４はオンにされ、２次電池１に対する充電電流の供給が、即座に再開されることになる（図３（ｂ））。
【００７０】
上述したように、この場合においては、電池電圧の低下は、ほとんどその内部抵抗によるものであるから、電池電圧は、充電電流がオンされることによって即座に、それがオフされる前の電圧になる（図３（ａ））。
【００７１】
従って、充電電流がオンされると、電池電圧は、即座に基準電圧電源１１Ａの基準電圧である過充電検出レベルを超えるので、コンパレータ１１の出力も、即座にＬレベルからＨレベルになり（図６（ａ））、それから所定の時間Ｔｄ経過後、遅延回路１２の出力はＬレベルからＨレベルになる（図６（ｂ））。遅延回路１２の出力がＨレベルになると、ドライバ１３の出力はＬレベルになり（図６（ｃ））、ＦＥＴ４はオフにされる。従って、充電電流はオンにされてから、所定の時間Ｔｄ経過後、再びオフされることになる。
【００７２】
以上の繰り返しにより、２次電池１の充電が進行すると、上述したように、電池電圧が、過充電検出レベル以下に低下するまでに時間がかかるようになる。
【００７３】
従って、コンパレータ１１の出力（図６（ａ））、または遅延回路１２の出力（図６（ｂ））それぞれはＨレベルの状態が長く続くようになり、ドライバ１３の出力（図６（ｃ））は、Ｌレベルの状態が長く続くようになる。これにより、充電電流のオフ時間も長くなる（図３（ｂ））。
【００７４】
次に、図７は、第２の間欠充電方法により充電が行われるバッテリパックの構成例を示している。なお、図中、図５における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。
【００７５】
このバッテリパックにおいては、コンパレータ１１の出力は、ドライバ１３に直接供給されるようになされている。また、コンパレータ１１の出力は、遅延回路２１にも供給されるようになされている。遅延回路２１は、通常はＬレベルを出力しており、コンパレータ１１の出力がＨレベルからＬレベルになったときのみ、即ち電池電圧が降下して、過充電検出レベルになったときのみ、その時点から所定の時間ＴｄだけＨレベルを出力するようになされている。
【００７６】
抵抗Ｒ１は、その一端が、２次電池１の＋端子とバッテリパックの端子ＥＢ＋との接続点と接続されており、他端がコンパレータ１１の非反転入力端子に接続されている。抵抗Ｒ２は、その一端が、抵抗Ｒ１とコンパレータ１１との接続点に接続されており、その他端が、スイッチＳＷ１を介して２次電池１の−端子に接続されている。スイッチＳＷ１は、遅延回路２１の出力に対応して、オン／オフするようになされている。
【００７７】
即ち、スイッチＳＷ１は、遅延回路２１の出力がＨレベルのとき、即ち電池電圧が降下して過充電検出レベルになってから所定の時間Ｔｄだけオンし、遅延回路２１の出力がＬレベルのとき、オフするようになされている。
【００７８】
次に、図８を参照して、その動作について説明する。まず、端子ＥＢ＋とＥＢ−に充電器が接続され、そこから充電電流が、２次電池１に供給されることにより充電が開始される。これにより、電池電圧が上昇し（図４（ａ））、コンパレータ１１の−端子に印加されている基準電圧、即ち過充電検出レベルになると、コンパレータ１１の出力が、図８（ａ）に示すように、ＬレベルからＨレベルになる。このＨレベルは、ドライバ１３に供給される。
【００７９】
従って、ドライバ１３の出力は、図８（ｃ）に示すように、Ｌレベルとなり、ＦＥＴ４は、オフにされる。
【００８０】
従って、電池電圧が上昇し（図４（ａ））、過充電検出レベルに等しくなると、ＦＥＴ４は即座にオフにされ、これにより充電電流がオフされる。
【００８１】
この場合、電池電圧は、上述したように、その内部抵抗による電圧降下によって、基準電圧電源１１Ａが、コンパレータ１１の−端子に印加する過充電検出レベル以下に瞬時に下がる。
【００８２】
すると、コンパレータ１１の出力はＨレベルからＬレベルになり（図８（ａ））、これによりドライバ１３の出力はＬレベルからＨレベルになる（図８（ｃ））。従って、ＦＥＴ４はオンにされ、２次電池１に対する充電電流の供給が、即座に再開されることになる（図４（ｂ））。
【００８３】
ここで、上述したように、この場合においては、電池電圧の低下は、ほとんどその内部抵抗によるものであるから、電池電圧は、充電電流がオンされることによって即座に、それがオフされる前の電圧、即ち過充電検出レベル以上の電圧となる（図４（ａ））。
【００８４】
しかしながら、コンパレータ１１の出力は、ドライバ１３だけでなく、遅延回路２１にも供給されている。遅延回路２１は、上述したように、コンパレータ１１の出力がＨレベルからＬレベルになってから、即ち電池電圧が降下して、過充電検出レベルになってから、所定の時間ＴｄだけＨレベルを出力する（図８（ｂ））。
【００８５】
従って、電池電圧が降下して、過充電検出レベルになってから、所定の時間Ｔｄの間、スイッチＳＷ１はオンにされることになる。
【００８６】
コンパレータ１１の非反転入力端子には、スイッチＳＷ１がオフのときには、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れないため、電池電圧が印加され、充電電流がオンのときには、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れるため、電池電圧から、抵抗Ｒ１による電圧降下分を差し引いた電圧（ＥＢ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））が印加されることになる。
【００８７】
これにより、コンパレータ１１の検出レベル（コンパレータ１１がＨレベルを出力する電池電圧）は、図８（ｄ）に示すように、電池電圧が降下して、過充電検出レベルになってから、所定の時間Ｔｄの間は、それ以外の期間の検出レベルに比べてが高くなる。
【００８８】
その結果、上述したように、電池電圧は、充電電流がオンされることによって即座に、過充電検出レベルを超えるが（図４（ａ））、その後、所定の時間Ｔｄが経過するまでは、コンパレータ１１では、その電圧は検出されず、従ってその出力はＬレベルのままとなる。
【００８９】
そして、その所定の時間Ｔｄが経過後、遅延回路１２の出力はＬレベルになるから（図８（ｂ））、コンパレータ１１の検出レベルも下がり（図８（ｄ））、従ってコンパレータ１１では、過充電検出レベルを超えている電池電圧が検出され、その出力は、再びＨレベルになる（図８（ａ））。
【００９０】
以上の繰り返しにより、２次電池１の充電が進行すると、上述したように、電池電圧が、過充電検出レベル以下に低下するまでに時間がかかるようになる。
【００９１】
従って、コンパレータ１１の出力（図８（ａ））は、Ｈレベルの状態が長く続くようになり、さらにドライバ１３の出力（図６（ｃ））も、Ｌレベルの状態が長く続くようになる。これにより、充電電流のオフ時間も長くなる（図４（ｂ））。
【００９２】
次に、図９は、第２の間欠充電方法により充電が行われるバッテリパックの他の構成例を示している。なお、図中、図７における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。
【００９３】
即ち、このバッテリパックは、遅延回路２１またはコンパレータ１１に代えて、それぞれ遅延回路３２またはコンパレータ（ヒステリシスコンパレータ）３１が設けられている他は、図７のバッテリパックと同様に構成されており、従って、コンパレータ３１の非反転入力端子には、スイッチＳＷ１がオフのときには、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れないため、電池電圧が印加され、スイッチＳＷ１がオンのときには、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れるため、電池電圧から、抵抗Ｒ１による電圧降下分を差し引いた電圧（ＥＢ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））が印加されるようになされている。
【００９４】
コンパレータ３１は、その検出レベルがヒステリシスを有するものとされている。即ち、コンパレータ３１は、その非反転入力端子に印加される電圧が上昇し、その反転入力端子に印加される電圧に等しくなったとき、Ｈレベルを出力するようになされているが、Ｌレベルは、非反転入力端子に印加される電圧が降下し、その反転入力端子に印加される電圧に等しくなったときではなく、その電圧より幾分低い電圧に等しくなったときに出力されるようになされている。
【００９５】
即ち、いま基準電圧電源１１Ａより供給される電圧、即ち過充電検出レベルをＶＲＥＦとした場合、ＶＯＦＦ＝ＶＲＥＦ−ε（但し、εは、コンパレータ３１のヒステリシスに対応する正の電圧）なる電圧ＶＯＦＦを定義すると、コンパレータ３１の出力は、その非反転入力端子に印加される電圧が上昇し、電圧ＶＲＥＦに等しくなったとき、ＬレベルからＨレベルになり、非反転入力端子に印加される電圧が降下し、電圧ＶＯＦＦに等しくなったとき、ＨレベルからＬレベルになるようになされている。ここで、以下、コンパレータ３１の出力が、ＬレベルからＨレベルになるとき、またはＨレベルからＬレベルになるときそれぞれの電池電圧を、検出レベルまたは解除（検出解除）レベルという。
【００９６】
遅延回路３２は、コンパレータ３１の出力が、ＨレベルからＬレベルになったとき、コンパレータ３１が出力していたＨレベルを所定の時間Ｔｄだけ保持するようになされている。
【００９７】
次に、図１０を参照して、その動作について説明する。まず充電器より充電電流が、２次電池１に供給されることにより充電が開始されると、電池電圧が上昇し（図４（ａ））、コンパレータ３１の−端子（反転入力端子）に印加されている電圧、即ちこの場合においては過充電検出レベルとなると（ＳＷ１はオフにされている）、コンパレータ３１の出力が、図１０（ａ）に示すように、ＬレベルからＨレベルになる。
【００９８】
コンパレータ３１の出力が、Ｈレベルになると、ドライバ１３の出力は、図１０（ｃ）に示すように、Ｌレベルになり、ＦＥＴ４は、オフにされる。従って、電池電圧が上昇し（図４（ａ））、過充電検出レベルとなると、即座にＦＥＴ４がオフにされ、これにより充電電流がオフされる。
【００９９】
一方、コンパレータ３１の出力は、ドライバ１３だけでなく、遅延回路３２にも供給される。遅延回路３２は、例えば抵抗とコンデンサのいわゆるＣＲ回路を含み、このＣＲ回路においては、コンパレータ３１からＨレベルが印加されると、その出力は、図１０（ｂ）に示すように、瞬時に所定の電圧になり、その後、Ｈレベルの印加が停止されると（コンパレータ３１の出力がＨレベルからＬレベルになると）、所定の時定数をもって徐々に降下し、所定の時間Ｔｄ経過後に、閾値Ｓ２になるようになされている。なお、このＣＲ回路の出力は、コンパレータ３１の出力がＨレベルの間は、所定の電圧（Ｈレベル）を保持するようになされている。
【０１００】
遅延回路３２では、ＣＲ回路の出力が、閾値Ｓ２より大きい（図１０（ｂ）において、斜線を付してある部分）場合にはＨレベルが出力され、閾値Ｓ２以下の場合にはＬレベルが出力されるようになされている。従って、遅延回路３２は、コンパレータ３１の出力がＬレベルからＨレベルになると、即座にＨレベルを、スイッチＳＷ１に出力し、またコンパレータ３１の出力がＨレベルからＬレベルになると、その後所定の時間Ｔｄが経過してから、Ｌレベルを、スイッチＳＷ１に出力する。
【０１０１】
よって、いまの場合、スイッチＳＷ１はオンになり、抵抗Ｒ１，Ｒ２、およびスイッチＳＷ１に電流が流れ、図７における場合と同様に、コンパレータ３１の解除レベル（検出レベル（図１０（ｄ）において実線で示す）も同様）は、図１０（ｄ）において点線で示すように上昇する。ここで、図１０においては、抵抗Ｒ１により降下する電圧が、コンパレータ３１のヒステリシスに対応する電圧、即ちコンパレータ３１の検出レベルと解除レベルとの差に等しくなるように、抵抗値Ｒ１およびＲ２が設定されており、これにより、高くなったときの解除レベルと、元の（抵抗Ｒ１，Ｒ２、およびスイッチＳＷ１に電流が流れていないときの）検出レベルとが等しくなるようになされている。
【０１０２】
但し、抵抗値Ｒ１およびＲ２は、高くなったときの解除レベルと、元の検出レベルとが等しくなるようにではなく、いずれか一方が、他方より大きくなるように設定することも可能である。なお、高くなったときの解除レベルと、元の検出レベルとの関係をどのようにしても、電池電圧は、高くなったときの解除レベルに収束する。
【０１０３】
充電電流がオフになると、電池電圧は、上述したように、その内部抵抗による電圧降下によって、高くなった検出解除レベル以下に瞬時に下がる。すると、コンパレータ３１の出力はＨレベルからＬレベルになるので（図１０（ａ））、ドライバ１３の出力は、ＬレベルからＨレベルになり（図１０（ｃ））、これによりＦＥＴ４はオンにされ、２次電池１に対する充電電流の供給が、即座に再開されることになる（図４（ｂ））。
【０１０４】
上述したように、この場合においては、電池電圧の低下は、ほとんどその内部抵抗ｒによるものであるから、電池電圧は、充電電流がオンされることによって即座に、それがオフされる前の電圧になる（図４（ａ））。
【０１０５】
一方、遅延回路３２は、コンパレータ３１の出力がＨレベルからＬレベルになってから、所定の時間Ｔｄを経過するまでは、Ｈレベルを出力し、その後Ｌレベルを出力するようになるので、充電電流の供給が開始されてから、所定の時間Ｔｄを経過するまでは、抵抗Ｒ１，Ｒ２、およびスイッチＳＷ１に電流が流れており、その後スイッチＳＷ１がオフにされ、そこに流れる電流が遮断される。
【０１０６】
従って、充電電流の供給が開始されてから、所定の時間Ｔｄを経過するまでは、コンパレータ３１の検出レベルは高くなっており、その後、元の値に下がる（図１０（ｄ））。
【０１０７】
よって、充電電流がオンされてから、所定の時間Ｔｄを経過するまでは、電池電圧が、高くなっているコンパレータ３１の検出レベルにはならず、その後、コンパレータ３１の検出レベルが元の値に戻ると（コンパレータ３１の検出レベルが下がると）、電池電圧は、その検出レベル以上となり、コンパレータ３１の出力はＬレベルからＨレベルになる（図１０（ａ））。
【０１０８】
すると、ドライバ１３の出力はＬレベルになり（図１０（ｃ））、ＦＥＴ４はオフにされるので、この場合、充電電流はオンにされてから、所定の時間Ｔｄ経過後、再びオフされる。
【０１０９】
以上の繰り返しにより、２次電池１の充電が進行すると、上述したように、電池電圧が、高くされたコンパレータ３１の解除レベル以下に低下するまでに時間がかかるようになる。
【０１１０】
従って、コンパレータ３１の出力（図１０（ａ））は、Ｈレベルの状態が長く続くようになり、ドライバ１３の出力（図１０（ｃ））は、Ｌレベルの状態が長く続くようになる。これにより、充電電流のオフ時間も長くなる（図４（ａ））。
【０１１１】
次に、図１１は、図９に示したバッテリパックのより詳細な構成例を示している。この図１１におけるバッテリパックにおいては、遅延回路３２がインバータ４１，ＰＮＰトランジスタ４２、抵抗ＲＸ、コンデンサＣＸ、およびバッファ４３で構成されているとともに、スイッチＳＷ１がＦＥＴ（ＮチャネルＭＯＳ ＦＥＴ）４４で構成されている。また、ドライバ１３に代えて、ドライバ４５が設けられている。なお、ドライバ４５は、そこに入力されるレベルの信号を、そのままのレベルで（ドライバ１３のように反転せずに）、ＦＥＴ４のゲートに印加する他は、ドライバ１３と同様に構成されている。
【０１１２】
ＦＥＴ４４のドレインは、抵抗Ｒ２の、抵抗Ｒ１と接続されていない方の一端に接続されており、そのソースは、２次電池１の−端子に接続されている。また、ＦＥＴ４４のゲートは、バッファ４３の出力端子と接続されている。
【０１１３】
遅延回路３２を構成するインバータ４１の入力端子は、コンパレータ３１の出力端子と接続されている。また、インバータ４１の出力端子は、ドライバ４５およびトランジスタ４２のベースに接続されている。トランジスタ４２のエミッタは、２次電池１の＋端子と接続されており、またそのコレクタは、抵抗ＲＸの一端に接続されている。
【０１１４】
抵抗ＲＸの他端は、２次電池１の−端子と接続されている。また、抵抗ＲＸとトランジスタ４２のコレクタとの接続点は、コンデンサＣｘの一端およびバッファ４３の出力端子に接続されている。コンデンサＣＸの他端は、２次電池１の−端子に接続されている。
【０１１５】
なお、このバッテリパックにおいては、所定の時間Ｔｄは、抵抗ＲＸおよびコンデンサＣＸで決まる時定数により設定されるようになされている。
【０１１６】
以上のように構成されるバッテリパックでは、充電が開始され、電池電圧が上昇して、過充電検出レベルを超えると、上述したように、コンパレータ３１の出力レベルは、ＬレベルからＨレベルになる。この信号は、インバータ４１を介して、Ｌレベルとされ、さらにドライバ４５を介して、ＦＥＴ４のゲートに印加されるから、充電電流はオフされる。
【０１１７】
一方、インバータ４１から出力されたＬレベルは、トランジスタ４２のベースにも印加されるから、トランジスタ４２は、オン状態になる。その結果、トランジスタ４２のエミッタからコレクタに電流が流れ、コンデンサＣＸが、即座にチャージされる。
【０１１８】
これにより、点Ｐ１の電圧は高くなり、バッファ４３から、ＦＥＴ４４のゲートに対し、Ｈレベルが出力される。従って、ＦＥＴ４４はオンし、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れるようになるので、図１０で説明したように、コンパレータ３１の検出レベルおよび検出解除レベルは上昇することになる。
【０１１９】
ここで、バッファ４３は、その入力端子に印加されるレベルが、図１０に示した閾値Ｓ２以上であるとき、または閾値Ｓ２以下であるとき、それぞれＨレベルまたはＬレベルを出力するようになされている。
【０１２０】
図９および図１０で説明したように、充電電流がオフにされることにより、電池電圧は、高くなった検出解除レベル以下に瞬時に下がるから、コンパレータ３１の出力は、ＨレベルからＬレベルになり、その結果、ＦＥＴ４はオンにされ、２次電池１に対する充電電流の供給が、即座に再開されることになる。
【０１２１】
充電電流の供給が開始されると、上述したように、電池電圧は、即座に上昇するが、この場合、コンパレータ３１の検出レベルは高くなっているので、コンパレータ３１の出力レベルはＬレベルのままとされる。
【０１２２】
そして、その後、コンデンサＣＸがディスチャージされ、点Ｐ１の電圧が、閾値Ｓ２以下となると、即ちコンパレータ３１の出力レベルが、ＨレベルからＬレベルにされた後、所定の時間Ｔｄだけ経過すると、バッファ４３の出力はＬレベルとなり、これによりＦＥＴ４４はオフにされ、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れなくなり、その結果、コンパレータ３１の検出レベルおよび検出解除レベルが元のレベルに戻される。
【０１２３】
従って、コンパレータ３１では、過充電検出レベルを超えている電池電圧が検出されるようになり、以下、同様にして充電が行われていく。
【０１２４】
次に、以上説明したバッテリパックを充電するのに、水系充電器を用いた場合について説明するが、その前に、水系充電器による充電方法（−△Ｖ方式による充電方法）について説明する。
【０１２５】
前述したように、Ｎｉｃｄ電池などの水系電池の充電にあたっては、満充電時に−△Ｖを検出することができるから、水系充電器は、その−△Ｖを検出して充電を終了する。
【０１２６】
即ち、水系電池を水系充電器で充電する場合、図１２に示すように、充電の進行とともに、水系充電器の端子間電圧（水系電池を水系充電器で充電する場合、水系充電器の端子間電圧は、水系電池の端子間電圧に等しい）は上昇していき、ある点でピークとなって、その後下降していく。水系充電器では、ピーク点における電圧（ピーク電圧）を検出すると、そのピーク電圧と、それ以降の下降していく端子間電圧とを比較する。そして、その差が所定の電圧△Ｖｄとなった時刻ｔ１から、所定の時間Ｔａが経過するまでの端子間電圧が、時刻ｔ１における端子間電圧以下であれば、その所定の時間Ｔａが経過した時点で、−△Ｖを検出（確定）することができたとして、充電を終了するようになされている。
【０１２７】
ところで、水系充電器においては、ノイズなどの影響を避けるため、実際の端子間電圧を、所定の平均化幅Ｔａｂで移動平均したものが、−△Ｖを検出するための電圧として用いられる。
【０１２８】
ここで、データを、所定の平均化幅Ｔａｂで移動平均した値とは、平均化幅Ｔａｂが時刻の進行方向に移動していくことを考えた場合、新たなデータが平均化幅Ｔａｂに取り込まれるとき、既に取り込まれているデータの総和から、その平均値（既に、平均化幅Ｔａｂ内にあるデータの総和を、平均化幅Ｔａｂで除算した値）を減算した値に、新たなデータを加算した値を、平均化幅Ｔａｂで除算した値である。
【０１２９】
この移動平均値は、データを、時間Ｔａｂのタイムコンスタントの、抵抗とコンデンサでなるローパスフィルタ（ＲＣフィルタ）を通過させて得られる値と等価である。図１３に、Ｔａｂを１６秒とした場合の、ステップ関数の移動平均値を示す。
【０１３０】
以上説明したバッテリパックを充電するのに、水系充電器を用いた場合、その端子間電圧（水系充電器の端子間電圧）は、図３（ｃ）（図４（ｃ））に示したようになるが、この移動平均値を考えてみると、それは図１４に示すようになる。
【０１３１】
即ち、図１４（ａ）は、非水系電池を内蔵するバッテリパックを充電したときのある期間の充電器の端子間電圧を示しており、図１４（ｂ）は、その移動平均値を示している。なお、充電器の端子間電圧は、実際には、図３（ｃ）（図４（ｃ）に示したように、その下部が、電池電圧に相当し、従って充電の進行とともに徐々に上昇するが、図１４（ａ）（以下に示す充電器の端子間電圧も同様）においては、下部のレベルを一定値にし、簡略化して図示してある。
【０１３２】
充電器の端子間電圧の移動平均値（図１４（ｂ））は、充電電流がオフの期間（電圧降下時間）Ｔｏｆｆに徐々に上昇し、また充電電流がオンの期間（充電時間）Ｔｄに徐々に下降する。また、移動平均値は、過去の（平均化幅Ｔａｂ内の）充電器の端子間電圧が徐々に反映されていくから、その全体について見れは、充電の進行とともに徐々に上昇していく。従って、図１４（ｂ）に示すように、ＴｏｆｆからＴｄの期間に変わるときに現れるピーク点における移動平均値より、△Ｖｄだけ小さい移動平均値となる点ｔ１と、その点ｔ１における移動平均値に等しい移動平均値となる点ｔ２との期間Ｔａ’が、図１２で説明したＴａ以上であれば、非水系電池を内蔵するバッテリパックを、水系充電器で充電した場合であっても、いわば疑似的な−△Ｖが検出されることになる。
【０１３３】
そこで、次に、移動平均値を求める際のパラメータとなる平均化幅Ｔａｂ、充電電流をオフしている期間Ｔｏｆｆ、充電電流をオンしている期間Ｔｄ、および−△Ｖを検出するのに必要なピーク点からの電圧降下△Ｖｄ、−△Ｖが検出されるのに必要な期間Ｔａの関係を考えてみる。
【０１３４】
まず、Ｔａｂが非常に小さいとき、即ち、例えばＴａｂが０のとき、移動平均値は、図１５（ａ）に示すように、充電器の端子間電圧そのものとなる。この場合、ＴｏｆｆからＴｄの期間に変わるときの移動平均値（充電器の端子間電圧）の変化は大きく、従って、ＴｏｆｆからＴｄの期間に変わるときのタイミングで、毎回△Ｖｄだけの電位差が生じると考えることができる。従って、Ｔｄ＞Ｔａならば、ＴｏｆｆからＴｄの期間に変わった後は、基本的に、毎回、−△Ｖが検出されるが、Ｔｄ≦Ｔａのときは、ピーク点（ＴｏｆｆからＴｄの期間に変わる点）より、電圧が△Ｖｄ以上低い点が、Ｔａ以上連続することはないから、−△Ｖは、永久に検出されることはない。
【０１３５】
次に、図１５（ｂ）または図１５（ｃ）は、それぞれＴａｂを比較的小さくまたは大きくしたときの、図１５（ａ）に示す充電器の端子間電圧の移動平均値を示している。図１５（ｂ）および図１５（ｃ）からわかるように、移動平均値は、Ｔａｂが小さいほど急峻に変化し、またＴａｂが大きいほど滑らかに変化する。また、ピーク点に対して、ある程度の電位差（移動平均値の差）（△Ｖｄ）が生じる点は、Ｔｏｆｆがある程度大きくならないと現れない。そして、ピーク点に対して、ある程度の電位差（移動平均値の差）（△Ｖｄ）がある点は、Ｔａｂが大きくなるほど、移動平均値の変化が滑らかになるから、Ｔｏｆｆが大きくならなければ現れない。但し、Ｔａｂが０でない場合は、ＴｄからＴｏｆｆの期間に変わった後の移動平均値は徐々に上昇していくから、Ｔｄ＞Ｔａのときだけでなく、Ｔｄ≦Ｔａであっても、−△Ｖが検出されることがある。
【０１３６】
また、−△Ｖを検出するのに必要なピーク点からの電圧降下△Ｖｄについては、その値が小さいときは、Ｔｏｆｆが小さい時点で、即ち移動平均値の上昇がそれほど大きくない時点で、−△Ｖを検出することができるが、△Ｖｄの値が大きいときは、Ｔｏｆｆが大きくならないと、即ち移動平均値が大きく上昇するようにならないと、−△Ｖを検出することができない。また、△Ｖｄが小さければ、ピーク点に対して△Ｖｄだけの電位差がある期間は長くなるので、Ｔｄが小さくても、−△Ｖを検出することができる。
【０１３７】
以上のように、水系充電器における−△Ｖの検出には、Ｔａｂ，Ｔｏｆｆ，Ｔｄ，Ｔａ，△Ｖｄが関係してくる。また、−△Ｖの検出には、上述のパラメータの他、水系充電器のオープン電圧ＨＶや、過充電検出レベルＬＶも関係してくる。
【０１３８】
以上のパラメータのうち、Ｔａｂ，Ｔａ，△Ｖｄ，ＨＶは、水系充電器ごとに、あらかじめ定まっており、Ｔｄ，Ｔｏｆｆ、およびＬＶについては、バッテリパックで定めることができる。また、Ｔｄ，Ｔｏｆｆ、およびＬＶのうち、Ｔｏｆｆは、基本的には、２次電池１に対する充電の進行具合によって決まるものであり、ＬＶは２次電池１として用いる２次電池によって決まるものであるから、Ｔｄを適当な値にすることによって、非水系電池である２次電池１を有するバッテリパックを、水系充電器で充電した場合に、−△Ｖが検出され、正常に充電が終了することになる。
【０１３９】
ここで、Ｔａｂ＝１６秒、△Ｖｄ＝８０ｍＶ，Ｔａ＝６０秒、ＨＶ＝１０Ｖ，ＬＶ＝８．４Ｖとした場合に、−△Ｖが検出されるのに必要な最低限のＴｄを、シミュレーションによって求めた結果、このＴｄは、Ｔｏｆｆ：Ｔｄに関係しており、次のようになることがわかった。
【０１４０】
即ち、ＴｏｆｆがＴｄに比較して充分大きい場合（Ｔｏｆｆ：Ｔｄ≒∞：１）、移動平均値は、図１６に示すようになり、−△Ｖが検出されるのに必要な最低限のＴｄは、約２０秒であった。また、ＴｏｆｆとＴｄとがほぼ等しい場合（Ｔｏｆｆ：Ｔｄ≒１：１）、移動平均値は、図１７に示すようになり、−△Ｖが検出されるのに必要な最低限のＴｄは、約３３秒であった。さらに、ＴｏｆｆがＴｄのほぼ半分である場合（Ｔｏｆｆ：Ｔｄ≒１：２）、移動平均値は、図１８に示すようになり、−△Ｖが検出されるのに必要な最低限のＴｄは、約４３秒であった。
【０１４１】
従って、上述したようなスペックの水系充電器によって、非水系のバッテリパック（非水系の２次電池を有するバッテリパック）を、充分に充電し、かつその時点で、水系充電器に−△Ｖを検出させるには、即ちＴｏｆｆが充分大きくなった時点で、水系充電器に−△Ｖを検出させるには、Ｔｄを、約２０秒以上とする必要がある。
【０１４２】
ところで、上述したようなスペックの水系充電器によっては、Ｔｄを、約２０秒以上とすることにより、非水系のバッテリパックを適切に行う（非水系のバッテリパックを充分に充電し、かつその時点で、−△Ｖの検出を確実に行う）ことができるが、その他のスペックの水系充電器でも、この非水系のバッテリパックを適切に行うことができるとは限らない。
【０１４３】
即ち、ある水系充電器に対して適切なＴｄを決めたとしても、そのＴｄが、その他の水系充電器に対して適切であるとは限らない。つまり、従来の非水系のバッテリパックでは、Ｔｄは固定値とされるが、この場合、非水系のバッテリパックを充分に、かつ安全に充電することができるとは限らない。
【０１４４】
具体的には、例えば、ある水系充電器では、充電が充分になされていない時点で、−△Ｖが検出され、充電が終了されてしまう場合がある。さらに、他の水系充電器では、充電が充分になされても、−△Ｖを検出することができず、従ってその後も充電が続けられてしまう場合があり、このようなことは、安全性の面から好ましくない。また、水系充電器によっては、長時間、−△Ｖを検出することができないと、充電を中断し、充電エラーを表示するものがあるが、この場合、充電が充分になされているのにも関わらず、使用者は、充電が正常に行われていないと勘違いすることになる。
【０１４５】
そこで、水系充電器によって、非水系のバッテリパックを充分に、かつ安全に充電するには、充分な充電がなされた時点でのみ−△Ｖが検出されるように、Ｔｄを、２次電池１に対する充電の進行具合に対応して変化させれば良い。
【０１４６】
図１９は、本発明の第１の原理について説明するための図である。第１の原理では、同図（ａ）に示すように、充電器の端子間電圧において、充電開始時はＴｄを、水系充電器で−△Ｖが検出されない程度に小さくしておき、充電が進行することによりＴｏｆｆが大きくなるのに併せて、Ｔｄも大きくするようにする。なお、充電開始時から、Ｔｏｆｆがある程度の長さになるまでは、Ｔｄを小さくしておき、Ｔｏｆｆがある程度の長さになった後に、Ｔｄを、いわば離散的に大きくするようにしても良い。
【０１４７】
以上のように、Ｔｄを変化させた場合の充電器の端子間電圧の移動平均値は、図１９（ｂ）に示すようになる。同図からわかるように、Ｔｏｆｆが小さい間は、Ｔｄも小さく、従って、ピーク点に対して、△Ｖｄだけの電位差がある点は、基本的に現れず、またそのような点が現れたとしても、ピーク点に対して、△Ｖｄだけの電位差がある期間は短いから、−△Ｖは検出されない。そして、充電が進行して、充電が充分なされ、Ｔｏｆｆがある程度の長さになると、その後のＴｄが大きくされることにより、ピーク点に対して、△Ｖｄだけの電位差がある点が現れ、さらにピーク点に対して、△Ｖｄだけの電位差がある期間は長くなるから、−△Ｖが検出されることになる。
【０１４８】
図２０は、以上の第１の原理によって充電がなされるバッテリパックの構成例（本発明を適用したバッテリパックの第１実施例の構成）を示している。なお、図中、図１１における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このバッテリパックは、抵抗ＲＸおよびコンデンサＣＸに代えて、抵抗Ｒ３乃至Ｒ５、コンデンサＣ１、およびダイオードＤが設けられている他は、図１１のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１４９】
抵抗Ｒ４の一端は、トランジスタ４２のコレクタに接続されており、その他端は、抵抗Ｒ５を介して、２次電池１の−端子に接続されている。抵抗Ｒ４とＲ５との接続点は、ダイオードＤのアノードに接続されており、そのカソードは、抵抗Ｒ３の一端に接続されている。抵抗Ｒ３の他端は、トランジスタ４２と抵抗Ｒ４との接続点に接続されている。コンデンサＣ１の一端は、ダイオードＤと抵抗Ｒ３との接続点に接続されており、その他端は、２次電池１の−端子に接続されている。そして、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ１との接続点と、バッファ４３の出力端子とが接続されている。
【０１５０】
以上のように構成されるバッテリパックでは、図１１で説明したように、電池電圧が過充電検出レベルを超えて、コンパレータ３１がＨレベルを出力し、これによりトランジスタ４２がオンすると、トランジスタ４２、抵抗Ｒ４、ダイオードＤ、コンデンサＣ１の経路Ｗ１と、トランジスタ４２、抵抗Ｒ３、コンデンサＣ１の経路Ｗ２とで、コンデンサＣ１に電流が流れる。２次電池１に対する充電が充分でないときは、上述したように、コンパレータ３１の出力は、Ｈレベルになっても即座にＬレベルに戻るが、このような短い時間では、経路Ｗ２で電流はほとんど流れず、従って、この場合、コンデンサＣ１は、ダイオードＤを有する経路Ｗ１で流れる電流によってチャージされる。
【０１５１】
この場合、コンデンサＣ１にチャージされる電荷の量は、抵抗Ｒ４とＲ５との分圧比によって決まる。図２０のバッテリパックでは、以上のようにしてコンデンサＣ１にチャージされる電荷の量が少なくなるように、抵抗Ｒ４およびＲ５の抵抗値が設定されており、従ってコンデンサＣ１は短い時間でディスチャージされる。その結果、図１０（ｂ）に示した遅延回路３２の出力に相当するバッファ４３がＨレベルである時間、即ち電池電圧が過充電検出レベルを超えた後のＦＥＴ４がオンしている期間であるＴｄは、充電開始後しばらくの間は、短く（小さく）なる。
【０１５２】
そして、充電が進行し、Ｔｏｆｆが大きくなると、即ち、コンパレータ３１がＨレベルを出力している時間が長くなると、トランジスタ４２がオンしている時間も長くなる。その結果、コンデンサＣ１は、経路Ｗ１で流れる電流によりチャージされるだけでなく、経路Ｗ２で流れる電流によってもチャージされるようになる。
【０１５３】
以上から、Ｔｏｆｆが大きくなると、バッファ４３がＨレベルである時間、即ち電池電圧が過充電検出レベルを超えた後のＦＥＴ４がオンしている期間であるＴｄは、充電が充分なされると長くなることになる。従って、図１９で説明したように、充電が充分なされると、水系充電器において、−△Ｖが検出されることになる。
【０１５４】
ところで、図３および図４で説明した間欠充電においては、電池電圧が過充電検出レベルを超えてもなお、充電電流を強制的に流すことから、２次電池１の容量に対し、充電電流が大きいときには（２次電池の容量が小さいのに、水系充電器の充電電流が、例えば１Ｃ（Ｃｈａｒｇｅ）（１Ｃとは、例えば１０００ｍＡＨの容量の電池に、１０００ｍＡ流すこと）となっているときなど）、２次電池１の性能劣化が生じることになる。これを防止するためには、Ｔｄの期間において、充電電流を高周波数でオン／オフさせ、電池電圧が過充電検出レベルを超えた後の充電電流の等価平均電流値を下げてやれば良い。ここで、図２１（ａ）または図２１（ｂ）に、Ｔｄの期間において、充電電流を高周波数でオン／オフさせたときの電池電圧または充電器の端子間電圧を、それぞれ示す。
【０１５５】
充電電流を高周波数でオン／オフさせるには、ＦＥＴ４を、高周波数でオン／オフさせれば良いことから、バッテリパックは、図２２に示すように構成すれば良い。
【０１５６】
即ち、図２２は、本発明を適用したバッテリパックの第２実施例の構成を示している。なお、図中、図２０における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このバッテリパックは、オシレータ（ＯＳＣ）５１およびＡＮＤゲート５２が新たに設けられている他は、図２０のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１５７】
オシレータ５１には、バッファ４３の出力が供給されるようになされている。そして、オシレータ５１は、バッファ４３の出力がＬレベルのときは動作を停止してＨレベルを、またバッファ４３の出力がＨレベルのときは動作して、所定の高周波数のパルスを、それぞれＡＮＤゲート５２の一方の入力端子に供給するようになされている。従って、Ｔｄの期間においてのみ、オシレータ５１からＡＮＤゲート５２の一方の入力端子に、高周波数のパルスが供給され、それ以外では、Ｈレベルが供給される。
【０１５８】
ＡＮＤゲートの他方の入力端子は、インバータ４１に接続され、その出力端子は、ドライバ４５に接続されている。従って、ＡＮＤゲート５２からは、Ｔｄ以外の期間では、インバータ４１を介したコンパレータ３１の出力がそのまま出力され、Ｔｄの期間では、インバータ４１を介したコンパレータ３１の出力がＨレベルなので、オシレータ５１が出力するパルスに対応してレベルの変化する信号が出力される。その結果、ＦＥＴ４は、Ｔｄの期間において、オシレータ５１が出力するパルスに対応してオン／オフすることになり、充電電流も高周波数でオン／オフすることになる。よって、上述したように、２次電池１の性能劣化を防止することができる。
【０１５９】
次に、２次電池１の性能劣化を防止するためには、上述したように、Ｔｄの期間において、充電電流を高周波数でオン／オフさせる他、電池電圧が過充電検出レベルを超えた後、充電電流を一旦オフしたときは（充電を停止したときは）、電池電圧に関わらず、少なくとも所定の一定期間は、そのまま充電電流を停止するようにしても良い。即ち、Ｔｏｆｆが、所定の一定期間以上となるようにしても、充電電流の等価平均電流値を下げることができる（電池電圧が過充電検出レベルを超えているときは、充電電流が、例えば０．５Ｃ以下となるように、そのデューティー比を設定するのが好ましい）。ここで、図２３（ａ）または図２３（ｂ）に、Ｔｏｆｆが、所定の一定期間以上となるようにしたときの電池電圧または充電器の端子間電圧を、それぞれ示す。
【０１６０】
図２４は、以上のようにして充電が行われるバッテリパックの構成例（本発明を適用したバッテリパックの第３実施例の構成）を示している。なお、図中、図２０における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このバッテリパックは、ダイオードＤが取り除かれている他は、図２０のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１６１】
従って、このバッテリパックでは、コンデンサＣ１のチャージは、抵抗Ｒ３を介して流れる電流（上述した経路Ｗ２を流れる電流）によってのみ行われるので、そのチャージには時間がかかることになる。その結果、電池電圧が過充電検出レベルを超え、コンパレータ３１の出力がＨレベルになっても、ＦＥＴ４４は、即座にオンされず、所定の時間が経過して、コンデンサＣ１に所定量のチャージがなされた後オンされる。
【０１６２】
以上から、電池電圧が過充電レベルを超え、ＦＥＴ４がオフにされて、電池電圧が瞬時に降下しても、コンパレータ３１の検出解除レベルは、電池電圧が過充電レベルを超えてから、所定の時間が経過しなければ、上昇しない。従って、その間は、コンパレータ３１の出力はＨレベルのままにされることになり、即ちＦＥＴ４はオフのままにされることになり、上述したように、Ｔｏｆｆは、所定の一定期間以上となる。
【０１６３】
次に、図２５を参照して、本発明の第２の原理について説明する。第２の原理では、同図（ａ）に示すように、充電器の端子間電圧において、充電開始時は、第１の原理における場合と同様に、水系充電器で−△Ｖが検出されない程度にＴｄを小さくしておき、充電が充分になさて、Ｔｏｆｆがある程度大きくなったのを検出して、Ｔｄを、さらに極端に小さくするようにする。なお、Ｔｄを、極端に小さくする期間は、Ｔａより大きな期間とする。
【０１６４】
以上のように、Ｔｄを変化させた場合の充電器の端子間電圧の移動平均値は、図２５（ｂ）に示すようになる。同図からわかるように、Ｔｏｆｆが小さい間は、図１９（ｂ）で説明したように、−△Ｖは検出されない。そして、充電が進行して、充電が充分なされ、Ｔｏｆｆがある程度の長さになると、その後のＴｄが、極端に小さくされることにより、即ち充電電流がオンされている時間が極端に短くされることにより、電池電圧が過充電検出レベルにまで降下する時間であるＴｏｆｆも小さくなる。
【０１６５】
従って、この場合、Ｔｏｆｆがある程度の長さになった後の充電器の端子間電圧は、図２５（ａ）に示したように、周期の短いパルス波形となる。ある程度の長さのＴｏｆｆの後、短いＴｄとＴｏｆｆが繰り返されると、充電器の端子間電圧の移動平均値には、図２５（ｂ）に示すように、ある程度の長さのＴｏｆｆの終了時にピーク点が現れ、その後の移動平均値は、そのピーク点における移動平均値より小さな値をジグザグに変動しながら、ＴｄとＴｏｆｆの比によって定まるある値に下降していくようになる。従って、この場合、ピーク点に対して、△Ｖｄだけの電位差がある点が現れるようになり、また、Ｔｄを、極端に小さくする期間は、Ｔａより大きな期間であるから、ピーク点に対して、△Ｖｄだけの電位差がある期間も、Ｔａより大きな期間となるようになり、その結果、−△Ｖが検出されることになる。
【０１６６】
なお、ＴｄがＴｏｆｆに対して大きいほど、移動平均値は、図２５（ｂ）に点線で示すように、大きな傾きで下降していく。
【０１６７】
図２６は、以上の第２の原理によって充電がなされるバッテリパックの構成例（本発明を適用したバッテリパックの第４実施例の構成）を示している。なお、図中、図１１における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このバッテリパックは、Ｔｏｆｆ検出回路５５、スイッチＳＷ２、およびコンデンサＣ２が新たに設けられている他は、図１１のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１６８】
Ｔｏｆｆ検出回路５５には、インバータ４１の出力が供給されるようになされている。Ｔｏｆｆ検出回路５５は、インバータ４１の出力がＨレベルからＬレベルになると、時間の計時を開始し、インバータ４１の出力が連続してＬレベルになっている時間、即ち電池電圧が、過充電検出レベルに降下するまでの時間であるＴｏｆｆを検出する。そして、Ｔｏｆｆが基準時間以上であるか否かを判定し、Ｔｏｆｆが基準時間以上である場合、即ち２次電池１の充電が充分になされている場合はＨレベルを、Ｔｏｆｆが基準時間以上でない場合、即ち２次電池１の充電が充分になされていない場合はＬレベルを、それぞれスイッチＳＷ２に出力する。
【０１６９】
コンデンサＣＸまたはＣ２の一端は、それぞれスイッチＳＷ２の端子ｂまたはａを介して、トランジスタ４２と抵抗ＲＸとの接続点に接続されている。また、それぞれの他端は、２次電池１の−端子に接続されている。スイッチＳＷ２は、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力に応じて端子ａまたはｂを選択するようになされている。即ち、スイッチＳＷ２は、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力がＨレベルまたはＬレベルのとき、それぞれ端子ａまたはｂを選択するようになされている。
【０１７０】
なお、コンデンサＣＸの容量は、Ｔｄが、水系充電器で−△Ｖが検出されない程度の大きさとなるような値とされており、コンデンサＣ２の容量は、コンデンサＣＸの容量より充分小さなものとされている。
【０１７１】
以上のように構成されるバッテリパックでは、充電開始時後しばらくの間は、Ｔｏｆｆが短いから、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力はＬレベルであり、スイッチＳＷ２は端子ｂを選択する。従って、この場合、水系充電器において、−△Ｖは検出されず、間欠充電が進行していく。
【０１７２】
そして、２次電池１に対する充電が充分になされ、Ｔｏｆｆが基準時間以上となると、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力は、ＬレベルからＨレベルとなり、スイッチＳＷ２は、端子ａを選択する。コンデンサＣ２の容量は、コンデンサＣＸの容量より充分小さいから、トランジスタ４２がオンされたときに、コンデンサＣ２にチャージされる電荷は、コンデンサＣＸにチャージされていた電荷より少なくなる。その結果、スイッチＳＷ２が端子ａを選択した後は、ＦＥＴ４４がオンしている期間に相当するＴｄは、スイッチＳＷ２が端子ｂを選択しているときよりも極端に小さくなる。
【０１７３】
従って、図２５で説明したように、充分な充電がなされた後、水系充電器では、−△Ｖが検出されることになる。
【０１７４】
なお、図２５では、Ｔｏｆｆが基準時間以上となった後のＴｏｆｆが、所定の一定の微小幅となるように図示したが、図２６に示したバッテリパックでは、２次電池１の充電が進むにつれ、Ｔｏｆｆは、実際には徐々に大きくなる。
【０１７５】
また、コンデンサＣ２の容量は、コンデンサＣＸの容量より充分小さなものするのではなく、それとは逆に、コンデンサＣＸの容量より充分大きなものするようにしても良い。この場合、充分な充電がなされた後に、Ｔｄは離散的に大きくなるから、このようにした場合でも、図１９で説明した第１の原理に基づいて、やはり充分な充電がなされた後、水系充電器で−△Ｖが検出されることになる。
【０１７６】
次に、図２７は、本発明を適用したバッテリパックの第５実施例の構成を示している。なお、図中、図１１または図２６における場合と対応する部分については同一の符号を付してある。また、このバッテリパックは、図２５で説明した第２の原理にしたがって充電が行われるようになされている。
【０１７７】
図２７に示したバッテリパックは、コンデンサＣＸに代えて可変コンデンサＣ３が設けられ、さらにＴｏｆｆ検出回路５５およびカウンタ６１が新たに設けられている他は、図１１のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１７８】
カウンタ６１は、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルを受信すると、その後、図示せぬ回路から供給されるクロックのカウントを開始し、そのカウント値に基づいて、所定の周期ごとに、コンデンサＣ３を制御し、その容量を変化させるようになされている。
【０１７９】
以上のように構成されるバッテリパックでは、Ｔｏｆｆが基準時間以上になることにより、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルが出力される。カウンタ６１は、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルを受信すると、クロックのカウントを開始するとともに、図２８に示すように、Ｔｄが極端に小さくなるように、コンデンサＣ３の容量を変化させる（小さくする）。従って、その後は、図２６で説明した場合と同様にして、水系充電器で−△Ｖが検出されることになる。
【０１８０】
ところで、第２の原理では、図２５（ｂ）に示すように、ある程度の長さのＴｏｆｆの終了時にピーク点が現れ、その後の移動平均値は、そのピーク点における移動平均値より小さな値の範囲をジグザグに変動するようになるが、この移動平均値がジグザグに変動している範囲内で、水系充電器が−△Ｖの検出に失敗することが考えられる。
【０１８１】
図２６で説明したように、Ｔｄを極端に小さくした直後は、Ｔｏｆｆも小さくなるが、２次電池１の充電が進むにつれ、Ｔｏｆｆは徐々に大きくなるから、移動平均値がジグザグに変動している範囲内で、水系充電器が−△Ｖの検出に失敗すると、その後は、疑似的な−△Ｖが出現しないこととなる。
【０１８２】
従って、疑似的な−△Ｖは、繰り返し出現するようにしておく方が好ましい。そこで、図２７のバッテリパックでは、充電器の端子間電圧に、図２８においてＸで示す区間の波形が繰り返し出現するようになされている。
【０１８３】
即ち、カウンタ６１は、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルを受信すると、上述したようにクロックのカウントを開始し、そのカウント値に基づいて、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルを受信してから、時間Ｔ１（但し、Ｔ１は、Ｔａより大きい値）だけ経過したか否かを判定する。そして、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルを受信してから、時間Ｔ１だけ経過すると、カウンタ６１は、コンデンサＣ３を元の容量に戻す。これにより、図２８に示すように、Ｔｄも元に戻るから、充電電流はいままでより長い時間流れるようになる。その結果、電池電圧が、充電電流がオフされてから、過充電検出レベルにまで降下する時間であるＴｏｆｆも長くなる。
【０１８４】
長いＴｏｆｆの出現後、カウンタ６１は、カウント値をリセットして、再度、クロックのカウントを開始すると同時に、Ｔｄが極端に小さくなるように、コンデンサＣ３の容量を変化させる。
【０１８５】
以下、同様の動作が、水系充電器で充電が終了されるまで繰り返される。従って、この場合、水系充電器に、確実に−△Ｖを検出させることができる。
【０１８６】
なお、上述した場合においては、基準時間以上のＴｏｆｆの後は、Ｔｄを極端に小さくし、その後、時間Ｔ１が経過するまでは、そのままの値とするようにしたが、この他、Ｔｄを極端に小さくした後は、時間の経過とともに、その値を徐々に元の値に変化させるようにすることも可能である。これは、カウンタ６１のカウント値の増加にしたがって、コンデンサＣ３の容量を大きくするようにすれば良い。
【０１８７】
また、この場合、基準時間以上のＴｏｆｆの後は、Ｔｄを極端に大きくし、その後、時間の経過とともに、その値を徐々に小さい値に変化させるようにすることも可能である（この場合、Ｔｏｆｆも徐々に小さくなる）。これは、カウンタ６１のカウント値が０のとき、コンデンサＣ３の容量を大きくし、以後、カウント値の増加にしたがって、コンデンサＣ３の容量を小さくするようにすれば良い。この場合は、図１９で説明した第１の原理によって、−△Ｖが確定される。
【０１８８】
次に、図２９は、本発明を適用したバッテリパックの第６実施例の構成を示している。なお、図中、図１１または図２７における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。また、このバッテリパックは、図２５で説明した第２の原理にしたがって充電が行われるようになされている。
【０１８９】
図２９に示したバッテリパックは、コンデンサＣ４、スイッチＳＷ３、Ｔｏｆｆ検出回路５５、パルス発生回路７１、ＡＮＤゲート７２、およびカウンタ７３が新たに設けられている他は、図１１のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１９０】
コンデンサＣ４は、その一端が、トランジスタ４２と抵抗ＲＸとの接続点に接続されており、その他端は、スイッチＳＷ３を介して、２次電池１の−端子と接続されている。スイッチＳＷ３は、Ｔｏｆｆ検出回路５５がＬレベルまたはＨレベルのとき、それぞれオンまたはオフにされるようになされている。
【０１９１】
カウンタ７３は、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルを受信すると、その後、図示せぬ回路から供給されるクロックのカウントを開始し、そのカウント値に基づいて、所定の周期毎に、パルス発生回路７１を制御するようになされている。
【０１９２】
パルス発生回路７１は、通常はＨレベルを出力しており、カウンタ７３から制御信号を受信すると、そのときだけ、所定の時間幅のＬレベルを出力するようになされている。ＡＮＤゲート７２は、その一方の入力端子がパルス発生回路７１に、その他端がインバータ４１に接続されている。そして、ＡＮＤゲート７２は、パルス発生回路７１の出力とインバータ４１の出力の論理和をとって、ドライバ４５に出力するようになされている。従って、パルス発生回路７１が所定の時間幅のＬレベルを出力しているときは、ＦＥＴ４はオフにされ、それ以外では、インバータ４１を介したコンパレータ３１の出力に応じて、ＦＥＴ４はオン／オフされる。
【０１９３】
なお、コンデンサＣＸとＣ４の並列に接続したときの容量（以下、並列容量という）は、Ｔｄが水系充電器で−△Ｖが検出されない程度の大きさとなるような値とされており、コンデンサＣＸの容量は、コンデンサＣＸとＣ４の並列容量より充分小さなものとされている。
【０１９４】
次に、その動作について、図３０に示す充電器（水系充電器）の端子間電圧波形を参照して説明する。充電開始時後しばらくの間は、Ｔｏｆｆが短いから、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力はＬレベルであり、スイッチＳＷ３はオンになっている。また、この場合、パルス発生回路７１は、Ｈレベルを出力しているから、ＡＮＤゲート７２からは、インバータ４１を介したコンパレータ３１の出力がそのまま、ドライバ４５に出力される。従って、この場合、水系充電器において、−△Ｖは検出されず、間欠充電が進行していく。
【０１９５】
そして、２次電池１に対する充電が充分になされ、Ｔｏｆｆが基準時間以上となると、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力は、ＬレベルからＨレベルとなり、スイッチＳＷ３はオフになる。上述したように、コンデンサＣＸの容量は、コンデンサＣＸとＣ４の並列容量より充分小さいから、図２６で説明した場合と同様に、スイッチＳＷ３オフになった後は、ＦＥＴ４４がオンしている期間に相当するＴｄは、スイッチＳＷ３がオンしているときよりも極端に小さくなる。
【０１９６】
従って、基準時間以上のＴｏｆｆが出現した後は、充電器の端子間電圧は、図２８で説明した場合と同様となる。
【０１９７】
一方、カウンタ７３は、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力がＬレベルからＨレベルとなると、クロックのカウントを開始し、そのカウント値に基づいて、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力がＨレベルになってから、時間Ｔ２（但し、Ｔ２は、Ｔａより大きい値）だけ経過したか否かを判定する。そして、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力がＨレベルになってから、時間Ｔ２だけ経過すると、カウンタ７３は、パルス発生回路７１に、所定の時間幅Ｔ３のＬレベルを出力させる。
【０１９８】
従って、その時間幅の間は、ＡＮＤゲート７２の出力は、コンパレータ３１の出力に関わらずＬレベルとなり、その間、ＦＥＴ４はオフにされる。その結果、充電器の端子間電圧には、図３０に示すように、基準時間以上のＴｏｆｆが検出されてから時間Ｔ２経過後に、所定の時間幅Ｔ３と同じ長さのＴｏｆｆが現れることになる。
【０１９９】
その後、カウンタ７３は、カウント値をリセットして、再度、クロックのカウントを開始する。
【０２００】
以下、同様の動作が、水系充電器で充電が終了されるまで繰り返される。従って、この場合、基準時間以上のＴｏｆｆが出現した後は、図３０においてＹで示す区間の波形が繰り返されるので、このバッテリパックによっても、図２７における場合と同様に、水系充電器に、確実に−△Ｖを検出させることができる。
【０２０１】
次に、図３１は、本発明を適用したバッテリパックの第７実施例の構成を示している。なお、図中、図２９における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。また、このバッテリパックは、図２５で説明した第２の原理にしたがって充電が行われるようになされている。
【０２０２】
このバッテリパックにおいては、ＯＲゲート８２の一方の入力端子に、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力が供給されるようになされており、その他方の入力端子には、インバータ４１の出力が供給されるようになされている。またＯＲゲート８２の出力端子は、３入力のＡＮＤゲート８３の第１の入力端子に接続されている。
【０２０３】
オシレータ８１には、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力が供給されるようになされている。そして、オシレータ８１は、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルを受信すると、即ち基準時間以上のＴｏｆｆが出現すると、動作を開始し、高周波数の、パルス幅の小さいパルスを出力するようになされている。なお、オシレータ８１の出力は、ＡＮＤゲート８３の第２の入力端子に供給されるようになされている。また、オシレータ８１の出力は、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＬレベルを受信している間は、Ｈレベルにされている。
【０２０４】
ＡＮＤゲート８３の第３の入力端子には、パルス発生回路７１の出力が供給されるようになされており、またその出力端子は、ドライバ４５に接続されている。
【０２０５】
なお、コンデンサＣＸの容量は、Ｔｄが、水系充電器で−△Ｖが検出されない程度の大きさとなるような値とされている。
【０２０６】
次に、その動作について、図３２に示す充電器（水系充電器）の端子間電圧波形を参照して説明する。充電開始時後しばらくの間は、Ｔｏｆｆが短いから、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力はＬレベルであり、従って、ＯＲゲート８２からは、インバータ４１を介したコンパレータ３１の出力がそのまま、ＡＮＤゲート８３に供給される。また、この場合、上述したように、パルス発生回路７１およびオシレータ８１の出力はＨレベルであるから、ＡＮＤゲート８３の出力は、ＯＲゲート８２の出力そのものとなる。
【０２０７】
以上から、ドライバ４５には、インバータ４１を介したコンパレータ３１の出力が供給される。そして、コンデンサＣＸの容量は、Ｔｄが、水系充電器で−△Ｖが検出されない程度の大きさとなるような値とされているから、Ｔｏｆｆが基準時間を超えるまでは、水系充電器において、−△Ｖは検出されず、間欠充電が進行していく。
【０２０８】
そして、２次電池１に対する充電が充分になされ、Ｔｏｆｆが基準時間以上となると、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力は、ＬレベルからＨレベルとなり、これにより、ＯＲゲート８２からは、コンパレータ３１の出力とは無関係に、常にＨレベルが出力されるようになる。
【０２０９】
また、この場合、オシレータ８１は、高周波数の、パルス幅の小さいパルスの出力を開始する。さらに、カウンタ７３では、クロックのカウントが開始されるが、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力がＨレベルになってから、時間Ｔ２が経過するまでは、パルス発生回路７１を動作させないから、パルス発生回路７１の出力は、Ｈレベルのままとされる。
【０２１０】
従って、ＡＮＤゲート８３からは、オシレータ８１が出力する信号がそのまま出力され、この信号にしたがって、ＦＥＴ４がドライブされる。その結果、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力がＨレベルになってから、時間Ｔ２が経過するまでは、充電器の端子間電圧は、図３２に示すように、オシレータ８１が出力する高周波数の、パルス幅の小さいパルスに対応した波形となる。
【０２１１】
以上から、基準時間以上のＴｏｆｆが検出された後は、図２５で説明したように、疑似的な−△Ｖが検出されることになる。
【０２１２】
仮に、ここで−△Ｖの検出に失敗したとした場合、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力がＨレベルになってから、時間Ｔ２だけ経過すると、図２９で説明したように、カウンタ７３は、パルス発生回路７１に、所定の時間幅Ｔ３のＬレベルを出力させる。
【０２１３】
従って、その時間幅の間は、ＡＮＤゲート８３の出力は、オシレータ８１の出力に関わらずＬレベルとなり、その間、ＦＥＴ４はオフにされる。その結果、充電器の端子間電圧には、図３２に示すように、基準時間以上のＴｏｆｆが検出されてから時間Ｔ２経過後に、所定の時間幅（基準時間以上のＴｏｆｆと同じ程度）Ｔ３と同じ長さのＴｏｆｆが出現することになる。
【０２１４】
その後、カウンタ７３は、カウント値をリセットして、再度、クロックのカウントを開始する。
【０２１５】
以下、同様の動作が、水系充電器で充電が終了されるまで繰り返される。従って、この場合、基準時間以上のＴｏｆｆが出現した後は、図３２においてＺで示す区間の波形が繰り返されるので、このバッテリパックによっても、図２７における場合と同様に、水系充電器に、確実に−△Ｖを検出させることができる。
【０２１６】
以上のようにバッテリパックを構成して、次のようなスペックの水系充電器を用いて充電実験を行ったところ、いずれも、充分な充電がなされた後、−△Ｖが検出されて充電が終了されたことが確認された。
【０２１７】
（１）ＡＣ−Ｖ３０（ソニー（株）製）
充電電流：１．１Ａ
無負荷電圧：１０Ｖ
△Ｖｄ：８０ｍＶ
平均化幅Ｔａｂ：１６秒
Ｔａ：６０秒
【０２１８】
（２）ＡＣ−Ｓ１０，ＢＣ−Ｓ１０（ソニー（株）製）
充電電流：１．３Ａ
無負荷電圧：１０Ｖ
△Ｖｄ：６０ｍＶ
平均化幅Ｔａｂ：１６秒
Ｔａ：３０秒
【０２１９】
（３）ＡＣ−Ｓ２５（ソニー（株）製）
充電電流：１．１Ａ
無負荷電圧：１０Ｖ
△Ｖｄ：６０ｍＶ
平均化幅Ｔａｂ：１６秒
Ｔａ：３０秒
【０２２０】
以上、本発明をバッテリパックに適用した場合について説明したが、本発明は、バッテリパックの他、バッテリパックと充電器とを接続するためのアダプタなどに適用可能である。
【０２２１】
なお、本実施例においては、バッテリパック内に設ける２次電池を１つとしたが、バッテリパック内には、複数の２次電池を設けるようにすることができる。また、その際の過充電検出などは、２次電池ごとに行うようにすることが可能である。
【０２２２】
さらに、第１の原理による充電の応用例として、図２１乃至図２４で説明した方式は、第２の原理による充電にも適用可能である。
【０２２３】
また、本実施例では、本発明を、図１１（図９）に示す構成のバッテリパックに適用した場合について説明したが、本発明は、この他、図５や図７に示した構成のバッテリパックなどにも適用可能である。
【０２２４】
さらに、本実施例においては、バッテリパックを、コンパレータや、トランジスタ、抵抗、コンデンサ、ダイオードなどの素子によって構成するようにしたが、上述した機能をソフトウェア化するようにすることも可能である。この場合、バッテリパックは、例えば図３３に示すように構成するようにすれば良い。
【０２２５】
このバッテリパックにおいては、２次電池１の電圧が、Ａ／Ｄ変換器９１でＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ９２に供給される。ＣＰＵ９２では、上述した過充電検出や、Ｔｏｆｆの検出、ＦＥＴ４をオン／オフすることによる充電電流制御などが、所定のプログラムにしたがって行われる。この場合、図中、点線で示すように、バッテリパックに信号端子を設け、水系充電器から、そのスペックを供給させるようにすることにより、ＣＰＵ９２では、水系充電器ごとの−△Ｖ検出方式の違い、充電電流の大小などに対応して、より適切なＦＥＴ４のオン／オフ制御（ＦＥＴ４をオン／オフさせる信号（パルス）の周波数や、デューティー比などの設定）や、Ｔｄを大きくまたは小さくするタイミングの設定が可能となる。
【０２２６】
さらに、この場合、２次電池１の容量や、バッテリパックの構成に適した処理を行うことなども容易に可能となる。
【０２２７】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、２次電池の充電が充分になされた時点で、疑似的な−△Ｖが検出されるので、２次電池の充電を、いわゆる−△Ｖ方式の充電器によって、安全に、かつ充分に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するバッテリパックの構成例を示す図である。
【図２】図１のスイッチング回路１０の他の構成例を示す図である。
【図３】第１の間欠充電方法を説明する図である。
【図４】第２の間欠充電方法を説明する図である。
【図５】第１の間欠充電方法により充電が行われるバッテリパックの構成例を示す図である。
【図６】図５のバッテリパックの動作を説明するための図である。
【図７】第２の間欠充電方法により充電が行われるバッテリパックの構成例を示す図である。
【図８】図７のバッテリパックの動作を説明するための図である。
【図９】第２の間欠充電方法により充電が行われるバッテリパックの他の構成例を示す図である。
【図１０】図９のバッテリパックの動作を説明するための図である。
【図１１】図９のバッテリパックのより詳細な構成を示す図である。
【図１２】−△Ｖの検出方法を説明する図である。
【図１３】ステップ関数の移動平均値を示す図である。
【図１４】バッテリパックを間欠充電した場合の充電器の端子間電圧とその移動平均値を示す波形図である。
【図１５】種々の平均化幅に対する移動平均値を示す図である。
【図１６】充電器の端子間電圧の移動平均値を示す図である。
【図１７】充電器の端子間電圧の移動平均値を示す図である。
【図１８】充電器の端子間電圧の移動平均値を示す図である。
【図１９】本発明の第１の原理を説明するための図である。
【図２０】本発明を適用したバッテリパックの第１実施例の構成を示す図である。
【図２１】図２２のバッテリパックを充電したときの２次電池１の電圧と、水系充電器の端子間電圧とを示す波形図である。
【図２２】本発明を適用したバッテリパックの第２実施例の構成を示す図である。
【図２３】図２４のバッテリパックを充電したときの２次電池１の電圧と、水系充電器の端子間電圧とを示す波形図である。
【図２４】本発明を適用したバッテリパックの第３実施例の構成を示す図である。
【図２５】本発明の第２の原理を説明する図である。
【図２６】本発明を適用したバッテリパックの第４実施例の構成を示す図である。
【図２７】本発明を適用したバッテリパックの第５実施例の構成を示す図である。
【図２８】図２７のバッテリパックの動作を説明するための図である。
【図２９】本発明を適用したバッテリパックの第６実施例の構成を示す図である。
【図３０】図２９のバッテリパックの動作を説明するための図である。
【図３１】本発明を適用したバッテリパックの第７実施例の構成を示す図である。
【図３２】図３１のバッテリパックの動作を説明するための図である。
【図３３】本発明を適用したバッテリパックの第８実施例の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ ２次電池
２ 制御回路
３ ＦＥＴ
３Ａ 寄生ダイオード
４ ＦＥＴ
４Ａ 寄生ダイオード
５ ゲートコントローラ
５Ａ 放電用ゲートコントローラ
５Ｂ 充電用ゲートコントローラ
６ 過電流検出回路
７ グランドセレクト（ＧＳ）回路
８ パワーダウン制御回路
１０ スイッチング回路
１１ コンパレータ
１２ 遅延回路
１３ ドライバ
２１ 遅延回路
３１ コンパレータ
３２ 遅延回路
４１ インバータ
４２ トランジスタ
４３ バッファ
４４ ＦＥＴ
４５ ドライバ
５１ オシレータ（ＯＳＣ）
５２ ＡＮＤゲート
５５ Ｔｏｆｆ検出回路
６１ カウンタ
７１ パルス発生回路
７２ ＡＮＤゲート
７３ カウンタ
８１ オシレータ（ＯＳＣ）
８２ ＯＲゲート
８３ ＡＮＤゲート
９１ Ａ／Ｄ変換器
９２ ＣＰＵ
【産業上の利用分野】
本発明は、いわゆる−△Ｖが現れない２次電池を有するバッテリパックなどに用いて好適な充電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２次電池のうちの、例えばリチュウムイオン電池などに代表される非水系電池では、例えばＮｉｃｄやＮｉＭＨ、あるいは鉛電池などに代表される水系電池と異なり、満充電時における電池電圧の特異点が現れない。このため、非水系電池と水系電池とは、異なった充電方法で充電される。
【０００３】
即ち、非水系電池の充電方法としては、例えば充電電圧を、所定の一定の値にし、充電電流が充分小さくなった時点で充電を終了するものが一般的であり、リチュウムイオン電池などに対して行われる定電流定電圧方式などが、その代表的なものである。また、水系電池の充電方法としては、例えば満充電時における特異点を検出して充電を終了するものが一般的であり、Ｎｉｃｄ電池やＮｉＭＨ電池に対して行われる、いわゆる−△Ｖ方式などが、その代表的なものである。
【０００４】
非水系電池においては、水系電池のように電気化学的な自己保護作用がないので、非水系電池を内蔵するバッテリパックには、過充電保護のための電気回路が設けられるのが一般的である。この過充電保護のための電気回路は、通常、大きく分けて、電池電圧を検出するブロック（検出ブロック）と、その電池電圧に対応して、電池に流れる充電電流をスイッチング（オン／オフ）するブロック（スイッチブロック）とから構成される。スイッチブロックは、スイッチング素子を有し、このスイッチング素子としては、電池に直列に配置され、充電電流が流れる回路系を開放状態にすることにより、充電電流を遮断するようになされているものや、電池に並列に配置され、充電電流をバイパスさせることにより、電池に流れる充電電流を制御（オン／オフを含む）して、電池電圧をある設定電圧に収斂させるようになされているものなどがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、非水系電池と水系電池では、以上のように充電方法が異なるので、それらを充電する充電器も異なるが、例えば水系電池を充電する充電器（以下、水系充電器という）で、非水系電池の充電を行うことができれば便利である。
【０００６】
しかしながら、水系充電器は、−△Ｖを検出することにより充電を終了するようになされていたので、これを用いて、非水系電池の充電を、安全に、かつ充分に行うことは困難であった。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、水系電池を充電する充電器で、非水系電池の充電を、安全に、かつ充分に行うことができるようにするものである。
【０００８】
本発明の第１の充電制御装置は、充電中の非水系の２次電池の電圧が所定の基準電圧以上になった場合、所定の充電時間だけ２次電池に充電電流を強制的に流して充電を停止し、充電停止後の２次電池の電圧が基準電圧以下に降下した場合、充電電流を流して充電を開始することを繰り返す間欠充電、または、充電時間が経過するまでの強制的な充電を除く充電が行われている最中の２次電池の電圧が基準電圧以上になった場合、充電を停止し、充電停止後の２次電池の電圧が基準電圧以下に降下した場合、再び、充電を開始し、２次電池の電圧が基準電圧以上になっても、充電時間が経過するまでは、充電電流を強制的に流すことを繰り返す間欠充電の制御を行う制御手段と、制御手段により制御され、充電電流をオン／オフするスイッチング手段とを有する２次電池パック内を備え、−△Ｖ方式の充電の制御を行う充電制御装置であって、充電停止後、２次電池の電圧が基準電圧に降下するまでの電圧降下時間を計時し、電圧降下時間が所定の基準時間以上であるか否かを判定する判定手段を備え、制御手段は、電圧降下時間が基準時間以上になった後の充電時間が、電圧降下時間が基準時間以上になる前の充電時間より長くなるように、スイッチング手段を制御するようにすることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の充電装置は、充電中の非水系の２次電池の電圧が所定の基準電圧以上になった場合、所定の充電時間だけ２次電池に充電電流を強制的に流して充電を停止し、充電停止後の２次電池の電圧が基準電圧以下に降下した場合、充電電流を流して充電を開始することを繰り返す間欠充電、または、充電時間が経過するまでの強制的な充電を除く充電が行われている最中の２次電池の電圧が基準電圧以上になった場合、充電を停止し、充電停止後の２次電池の電圧が基準電圧以下に降下した場合、再び、充電を開始し、２次電池の電圧が基準電圧以上になっても、充電時間が経過するまでは、充電電流を強制的に流すことを繰り返す間欠充電の制御を行う制御手段と、制御手段により制御され、充電電流をオン／オフするスイッチング手段とを有する２次電池パックを備え、−△Ｖ方式の充電の制御を行う充電制御装置であって、充電停止後、２次電池の電圧が基準電圧に降下するまでの電圧降下時間を計時し、電圧降下時間が所定の基準時間以上であるか否かを判定する判定手段を備え、制御手段は、電圧降下時間が基準時間以上になった後の充電時間が、電圧降下時間が基準時間以上になる前の充電時間より短くなるように、スイッチング手段を制御した後、所定の周期ごとに、一定時間だけスイッチング手段をオフ状態にすることを特徴とする。
【００１３】
上記構成の第１の充電制御装置においては、電圧降下時間が基準時間以上になった後の充電時間が、電圧降下時間が基準時間以上になる前の充電時間より長くなるように、充電電流のオン／オフが制御される。また、上記構成の第１の充電制御装置においては、電圧降下時間が基準時間以上になった後の充電時間が、電圧降下時間が基準時間以上になる前の充電時間より短くなるように、充電電流のオン／オフが制御された後、所定の周期ごとに、一定時間だけ充電電流がオフにされる。従って、この装置を有するバッテリパックを、水系充電器で充電した場合、その充電器によって、充電が充分に進行した時点で、擬似的な−△Ｖが検出されることになり、その結果、非水系電池の充電を、水系充電器によって、安全に、かつ充分に行うことができる。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明するが、まず、その前段階の準備として、本発明の前提となる技術について説明する。
【００１５】
図１は、本発明を適用するバッテリパックの構成例を示している。２次電池１は、例えばリチュウムイオン系の電池で、その＋端子は、バッテリパックの端子ＥＢ＋に接続されており、また−端子は、２次電池１に直列に接続された過電流検出回路６、並びにＦＥＴ３および４で構成されるスイッチング回路１０を介して、バッテリパックの端子ＥＢ−に接続されている。
【００１６】
制御回路２は、２次電池１の＋端子と、その−端子との間に接続されており、その間の電圧、即ち２次電池１の電圧（以下、適宜、電池電圧という）を検出するようになされている。また、制御回路２は、端子ＤＯとＣＯを有し、それぞれは、ゲートコントローラ５を介して、ＦＥＴ（ＮチャネルＭＯＳ ＦＥＴ）３またはＦＥＴ（ＮチャネルＭＯＳ ＦＥＴ）４のゲート（Ｇ）に接続されている。ゲートコントローラ５は、放電用ゲートコントローラ５Ａと充電用ゲートコントローラ５Ｂとから構成されている。放電用ゲートコントローラ５Ａまたは充電用ゲートコントローラ５Ｂは、制御回路２の端子ＤＯまたはＣＯから出力される信号を、必要ならばグランドシフトして、ＦＥＴ３またはＦＥＴ４のゲートそれぞれに印加するようになされている。
【００１７】
ＦＥＴ３のソース（Ｓ）は、過充電検出回路６を介して、制御回路２と２次電池１の−端子との接続点に接続されており、そのドレイン（Ｄ）は、ＦＥＴ４のドレインと接続されている。ＦＥＴ４のソースは、端子ＥＢ−と接続されている。
【００１８】
ＦＥＴ３には、そのソースとドレインとの間に、２次電池１の充電電流が流れる方向に（２次電池１の放電電流が流れない方向に）、寄生ダイオード３Ａが形成されている。また、ＦＥＴ４には、そのソースとドレインとの間に、２次電池１の放電電流が流れる方向に（２次電池１の充電電流が流れない方向に）、寄生ダイオード４Ａが形成されている。
【００１９】
制御回路２は、通常（検出している２次電池１の電圧が、所定の範囲の電圧である場合）、その端子ＤＯおよびＣＯからＬおよびＨレベルのうちの、例えばＨレベルを出力している。このＨレベルは、ゲートコントローラ５（放電用ゲートコントローラ５Ａ、充電用ゲートコントローラ５Ｂ）でＦＥＴ３および４をオンにするレベル（Ｈレベル）にされて、ＦＥＴ３および４のゲートに印加され、これによりＦＥＴ３および４は、通常、オン状態にされる。
【００２０】
従って、端子ＥＢ＋とＥＢ−との間に、負荷（図示せず）が接続された場合、２次電池１、端子ＥＢ＋、負荷、端子ＥＢ−，ＦＥＴ４（ＦＥＴ４のソースおよびドレイン）、ＦＥＴ３（ＦＥＴ３のドレインおよびソース）、過電流検出回路６の経路で、放電電流が流れる。
【００２１】
このとき、制御回路２は、電池電圧を検出しており、これが、所定の第１の基準電圧（２次電池１が過放電状態になるおそれがある電圧）より小さくなると、その端子ＤＯの出力レベルを、ＨレベルからＬレベル（グランドレベル）にする。これにより、ＦＥＴ３のゲートには、Ｌレベルが印加され、ＦＥＴ３はオフにされる。ＦＥＴ３の寄生ダイオード３Ａは、充電電流が流れる方向、即ち放電電流が流れない方向に接続されているため、ＦＥＴ３がオフにされると、放電電流は遮断される。これにより、過放電が防止される。
【００２２】
そして、この状態において、端子ＥＢ＋とＥＢ−との間に、充電器（図示せず）が接続され、２次電池１に対する充電が開始された場合、充電器、端子ＥＢ＋、２次電池１、過電流検出回路６、寄生ダイオード３Ａ，ＦＥＴ４の経路で、充電電流が流れる。しかしながら、この場合、寄生ダイオード３Ａでは、ＦＥＴ３のソース・ドレイン間に比較して（ＦＥＴ３（ＦＥＴ４も同様）に、ある程度のレベル以上の電圧がゲートに印加されている場合、そのオン抵抗が微小値になるので、そのソース・ドレイン間の電圧降下は微小なものである）、例えば約０．６乃至０．８Ｖ程度の大きな電圧降下が生じるので、効率的な充電を行うことができない。
【００２３】
そこで、制御回路２は、充電が開始されると、即ち充電器が接続されると、例えばそれにより生じる電圧降下（例えば、０．１乃至０．４Ｖ程度の電圧降下）を検出し、その後、端子ＤＯの出力レベルを、強制的にＬレベルからＨレベルにする。これにより、ＦＥＴ３のゲートには、Ｈレベルが印加され、ＦＥＴ３はオンにされる。そして、充電器、端子ＥＢ＋、２次電池１、過電流検出回路６、ＦＥＴ３，ＦＥＴ４の経路で、充電電流が行われる。
【００２４】
充電が行われている間、制御回路２は、やはり電池電圧を検出しており、これが、所定の第２の基準電圧（２次電池１が過充電状態になるおそれがある電圧）より大きくなると、その端子ＣＯの出力レベルを、ＨレベルからＬレベル（グランドレベル）にする。これにより、ＦＥＴ４のゲートには、Ｌレベルが印加され、ＦＥＴ４はオフにされる。ＦＥＴ４の寄生ダイオード４Ａは、放電電流が流れる方向、即ち充電電流が流れない方向に接続されているため、ＦＥＴ４がオフにされると、充電電流は遮断される。これにより、過充電が防止される。
【００２５】
そして、この状態において、端子ＥＢ＋とＥＢ−との間に、再び負荷が接続され、２次電池１の放電が開始された場合、２次電池１、端子ＥＢ＋、負荷、寄生ダイオード４Ａ，ＦＥＴ３、過電流検出回路６の経路で、放電電流が流れる。しかしながら、この場合、寄生ダイオード４Ａでは、上述した寄生ダイオード３Ａと同様に大きな電圧降下が生じるので、効率的な放電を行うことができない。
【００２６】
そこで、制御回路２は、放電が開始されると、即ち負荷が接続されると、例えばそれにより生じる電圧降下（例えば、０．１乃至０．４Ｖ程度の電圧降下）を検出し、その後、端子ＣＯの出力レベルを、強制的にＬレベルからＨレベルにする。これにより、ＦＥＴ４はオンにされ、効率的な放電が行われる。
【００２７】
以上から、ＦＥＴ３または４は、それぞれ過放電防止用または過充電防止用ののＦＥＴということができる。
【００２８】
過電流検出回路６は、そこに流れる電流を検出し、その電流値が所定の値より大きいと、放電用ゲートコントローラ５ＡにＬレベルを出力させるようになされている。これにより、即ち過大電流が流れている場合には、ＦＥＴ３はオフにされ、電流（放電電流）が遮断される。なお、過電流検出回路６には、過大電流が流れている場合、放電用ゲートコントローラ５Ａだけでなく、充電用ゲートコントローラ５ＢにもＬレベルを出力させるようにすることができる。この場合、放電および充電のいずれの場合であっても、過大電流が流れた場合には、ＦＥＴ３および４の両方がオフにされるので、放電電流および充電電流のいずれも遮断されることになる。
【００２９】
パワーダウン制御回路８には、放電用ゲートコントローラ５Ａの出力が供給されるようになされており、そこで、Ｌレベルが受信された場合、即ちバッテリパックが過放電状態にある場合（または過電流が流れた場合）、制御回路２やゲートコントローラ５などの動作モードを、それらにおける消費電流を小さくするパワーダウンモードとし、これにより２次電池１の放置可能期間を長期間化するようになされている。なお、パワーダウン制御回路８は、その後、充電器が端子ＥＢ＋とＥＢ−との間に接続されると、それによる端子ＥＢ−の電圧レベルの変化を検出し、制御回路２やゲートコントローラ５などの動作モードを元に戻すようになされている。
【００３０】
図１に示した場合においては、スイッチング回路１０は、バッテリパックのグランド側に設けてあるので、放電時または充電時のグランドは、図中、放電ＧＮＤまたは充電ＧＮＤでそれぞれ示す点のレベルとなる。
【００３１】
なお、スイッチング回路１０は、図１に示したものの他、例えば図２に示すように構成することが可能である。即ち、図２（ａ）は、ＦＥＴ３および４のゲートに共通に、放電ゲートコントローラ５Ａと充電用ゲートコントローラ５Ｂの出力の論理和が供給されるようになされている。従って、このスイッチング回路１０においては、過放電（過電流）および過充電のいずれの場合でも、ＦＥＴ３および４は、両方ともオフにされることになる。
【００３２】
但し、この場合、ＦＥＴ３および４のゲートに印加する信号のグランドレベルは、それらを正常にオフさせるために、放電時は放電ＧＮＤに、充電時は充電ＧＮＤに、それぞれする必要がある。そこで、スイッチング回路１０を、図２（ａ）に示したように構成する場合には、図１に示すように、グランドセレクト（ＧＳ）回路７を設ける必要がある。このＧＳ回路７は、放電時または充電時は、放電ＧＮＤまたは充電ＧＮＤを選択し、それをゲートコントローラ５のグランドとするようになされている。ゲートコントローラ５は、放電ＧＮＤおよび充電ＧＮＤのうちの、ＧＳ回路７で選択されている方のレベルに、出力する信号のグランドレベルをシフトするようになされており、その結果、ＦＥＴ３および４は正常にオフすることとなる。
【００３３】
なお、ＧＳ回路７は、例えば放電ＧＮＤおよび充電ＧＮＤのレベルを、コンパレータなどで比較し、そのうちの低い方を選択するように構成したり、あるいは、放電用ゲートコントローラ５Ａまたは充電用ゲートコントローラ５ＢがＬレベルを出力しようとしているときに（過放電状態（過電流が流れている状態）または過充電状態）、それぞれ放電ＧＮＤまたは充電ＧＮＤを選択するように構成することができる。
【００３４】
次に、スイッチング回路１０は、図２（ｂ）に示すように、内部に寄生ダイオードが形成されていないバイラテラルＦＥＴを用い、そのゲートに、放電ゲートコントローラ５Ａと充電用ゲートコントローラ５Ｂの出力の論理和が供給されるように構成することも可能である。
【００３５】
ここで、バイラテラルＦＥＴは、そのサブストレートが、その端子Ｔ１またはＴ２に接続された場合、それぞれＦＥＴ３または４の寄生ダイオード３Ａまたは４Ａと同様の寄生ダイオードが、その内部に形成される。従って、放電時または充電時に、サブストレートが、端子Ｔ１またはＴ２にそれぞれ接続されるようにすることにより、図１で説明したように過放電または過充電の防止が可能となる。
【００３６】
但し、バイラテラルＦＥＴのゲートに印加する信号のグランドレベルは、図２（ａ）における同様に、放電時は放電ＧＮＤに、充電時は充電ＧＮＤに、それぞれする必要がある。そこで、スイッチング回路１０を、図２（ｂ）に示したように構成する場合には、やはりＧＳ回路７を設ける必要がある。従って、放電時または充電時に、サブストレートが、端子Ｔ１またはＴ２にそれぞれ接続されるようにするには、サブストレートを、ＧＳ回路７の出力端子（ゲートコントローラ５とＧＳ回路７との接続点）に接続しておくようにすれば良い。
【００３７】
ところで、以上のようなリチュウムイオン電池などでなる２次電池１を含むバッテリパックは、前述したように、いわゆる−△Ｖを検出することができないので、例えば次のようにして充電が行われていた。即ち、まず定電流により充電が行われ、２次電池１の電圧が、満充電電圧に等しくなると、定電圧により充電が行われる。これにより、２次電池１の電圧が満充電電圧を超えないように、そこに流れる電流（充電電流）が徐々に抑制される。そして、充電電流が、所定値以下になったとき、充電が終了される。
【００３８】
しかしながら、２次電池は、実際には、理想的な電池と内部抵抗から構成されるため、２次電池の充電を停止（終了）すると、その電圧は、内部抵抗のドロップ電圧（内部抵抗値と電流との積）（ＩＲロス）だけ低下する。さらに、その後、２次電池１の電圧は、その電極の分極（ＩＲＰロス）により徐々に低下する。
【００３９】
そこで、定電圧での充電時間を長くし、ドロップ電圧や分極により降下した後の電池電圧が満充電電圧となるようにする方法がある。
【００４０】
しかしながら、この方法では、充電時間が長くなることになる。
【００４１】
そこで、最近では、間欠充電により、バッテリパックの充電が行われるようになされている。
【００４２】
ここで、図３および図４を参照して、間欠充電について説明する。
【００４３】
図３は、第１の間欠充電方法により充電を行った場合の電池電圧（２次電池１の端子間電圧Ｅ）、充電電流、充電器の端子間電圧を示している。
【００４４】
第１の間欠充電方法では、充電電流が流れ、電池電圧が上昇して、前述した第２の基準レベル（２次電池１が過充電になるおそれがある電圧）（以下、適宜、過充電検出レベルという）になると、その後、所定の時間Ｔｄ経過後に、充電電流がオフにされる。そして、充電電流がオフにされている場合に、電池電圧が、前述した内部抵抗や分極によって低下し、再び、過充電検出レベルになると、即座に充電電流がオンにされる。以下、同様の処理が繰り返される。
【００４５】
図３においては、２次電池１が定電流（充電電流）で充電されることにより（図３（ｂ））、電池電圧Ｅが上昇して（図３（ａ））、過充電検出レベルとなり、その後、さらに充電が続けられ、電池電圧が上昇している。そして、電池電圧が過充電検出レベルに等しくなってから、所定の時間Ｔｄが経過すると、充電電流がオフにされている。この場合、電池電圧は、その内部抵抗による電圧降下によって、過充電検出レベル以下に瞬時に下がるため、即座に充電電流はオンにされている。
【００４６】
ここで、この場合、電池電圧の電圧降下は、ほとんどその内部抵抗によるものであるから、電池電圧は、充電電流がオンされることによって即座に、それがオフされる前の電圧になる。
【００４７】
従って、充電電流がオンされると、電池電圧は、即座に過充電検出レベルを超えるので、それから所定の時間Ｔｄ経過後、充電電流は、再びオフされる。
【００４８】
以上の繰り返しにより、２次電池１に対するエネルギ（充電電流の時間積分値）の供給、即ち充電がほぼ充分に行われ、充電中の電池電圧が、過充電検出レベルに比較して内部抵抗による電圧降下分より大きくなると、充電電流がオフされても、電池電圧は、即座には、過充電検出レベル以下に下がらず、その後に徐々に現れる分極による電圧降下によって、充電検出レベルに下がる。即ち、２次電池の充電がほぼ充分に行われた場合には、充電電流のオフ時間が長くなる。
【００４９】
従って、充電電流が長時間流れなくなった場合、例えばタイマなどを動作させるなどして、所定の時間を計時後、充電を終了することによって、２次電池１の充電を充分行うことができる。
【００５０】
次に、図４は、第２の間欠充電方法により充電を行った場合の電池電圧（２次電池１の端子間電圧Ｅ）、充電電流、充電器の端子間電圧を示している。
【００５１】
第２の間欠充電方法においては、２次電池１に充電電流が流れている場合に、電池電圧が上昇して、過充電検出レベルになると、即座に、充電電流がオフされるようになされている。そして、充電電流がオフされている場合に、電池電圧が、前述した内部抵抗や分極によって低下し、過充電検出レベル以下になると、即座に充電電流がオンされ、その後所定の時間Ｔｄが経過するまでは、電池電圧に関わらず、充電電流がオンのままにされるようになされている。
【００５２】
図４においては、２次電池１が定電流（充電電流）で充電されることにより（図４（ｂ））、電池電圧が上昇して（図４（ａ））、過充電検出レベルに等しくなると、充電電流が即座にオフされている。この場合、電池電圧は、その内部抵抗による電圧降下によって、過充電検出レベル以下に瞬時に下がるため、即座に充電電流はオンにされている。この場合においては、上述した第１の間欠充電方法における場合と同様に、電池電圧は、充電電流がオンされることによって即座に、それがオフされる前の電圧に戻る。
【００５３】
従って、充電電流がオンされると、電池電圧は、即座に過充電検出レベルを超えるが、いまの場合は、充電電流がオフしている間に、電池電圧が低下して過充電検出レベル以下になり、充電電流がオンされた場合であるから、それから所定の時間Ｔｄが経過するまでは、電池電圧に関わらず、充電電流はオン状態のままとされる。
【００５４】
よって、電池電圧は、過充電検出レベルを超え、さらに上昇する。そして、所定の時間Ｔｄが経過すると、電池電圧は、過充電検出レベルを超えているから、充電電流は、再び即座にオフされる。
【００５５】
以上の繰り返しにより、２次電池１の充電がほぼ充分に行われると、上述した第１の間欠充電方法における場合と同様に、電池電圧が、過充電検出レベル以下に低下するまでに時間がかかるようになり、その結果、充電電流のオフ時間が長くなる。
【００５６】
従って、第２の間欠充電方法による場合においても、充電電流が長時間流れなくなったとき、例えばタイマなどを動作させるなどして、所定の時間を計時後、充電を終了することによって、２次電池１の充電を充分行うことができる。
【００５７】
なお、充電器（非水系電池用の充電器、水系充電器）の端子間電圧は、第１および第２の間欠充電方法のいずれの場合であっても、図３（ｃ）または図４（ｃ）それぞれに示すように、充電電流がオフのときは、高い電圧（オープン電圧ＨＶ）になり、充電電流がオンのときは、バッテリパックの端子間電圧に等しい電圧（電池電圧にほぼ等しい電圧）となる。
【００５８】
次に、図５乃至図１０を参照して、以上の説明した間欠充電方法を、図１のバッテリパックに適用した場合について説明する。なお、図５、図７、および図９において、図１における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。また、図１のバッテリパックを構成するブロックのうち、充電に直接関係ないものは、図示を省略してある。
【００５９】
図５は、第１の間欠充電方法により充電が行われるバッテリパックの構成例を示している。コンパレータ１１は、その非反転入力端子（＋端子）が、２次電池１の＋端子とバッテリパックの端子ＥＢ＋との接続点に接続され、その反転入力端子（−端子）が、基準電圧電源１１Ａを介して、２次電池１の−端子とバッテリパックの端子ＥＢ−との接続点に接続されている。なお、基準電圧電源１１Ａは、その＋端子が、コンパレータ１１に、その−端子が２次電池１の−端子に、それぞれ接続されており、過充電検出レベルに等しい電圧を、コンパレータ１１の−端子に印加している。
【００６０】
コンパレータ１１は、その非反転入力端子に印加される電圧が、その反転入力端子に印加される電圧（過充電検出レベル）以上のとき、Ｈレベルを出力し、その非反転入力端子に印加される電圧が、その反転入力端子に印加される電圧（過充電検出レベル）未満のとき、Ｌレベルを出力するようになされている。
【００６１】
なお、コンパレータ１１および基準電圧電源１１Ａは、図１の制御回路２に相当するものである。
【００６２】
遅延回路１２は、コンパレータ１１の出力を所定の時間Ｔｄだけ遅延して、ドライバ１３に出力するようになされている。ドライバ１３は、遅延回路１２の出力に対応して、ＦＥＴ４をオン／オフ（ドレインとソースとの間に流れる電流（充電電流）をオン／オフ）させるようになされている。なお、遅延回路１２およびドライバ１３は、図１の充電用ゲートコントローラ５Ｂに相当するものである。また、ドライバ１３は、そこから出力する信号のグランドレベルを、充電ＧＮＤにシフトするようになされており、これによりＦＥＴ４を、確実にオフさせることができるようになされている。
【００６３】
次に、図６を参照して、その動作について説明する。まず、端子ＥＢ＋とＥＢ−に充電器（図示せず）が接続され、そこから充電電流が、２次電池１に供給されることにより充電が開始される。これにより、電池電圧が上昇し（図３（ａ））、コンパレータ１１の−端子に印加されている基準電圧、即ち過充電検出レベルになると、コンパレータ１１の出力が、図６（ａ）に示すように、ＬレベルからＨレベルになる。
【００６４】
遅延回路１２は、例えば抵抗とコンデンサのいわゆるＣＲ回路を含み、このＣＲ回路においては、Ｈレベルが印加されると、その出力は、所定の時定数をもって徐々に上昇し、図６（ｂ）に示すように、所定の時間Ｔｄ経過後に、閾値Ｓ１に達するようになされている。なお、このＣＲ回路の出力は、コンパレータ１１の出力がＬレベルになると、即座にＬレベルになるようになされている。
【００６５】
遅延回路１２では、ＣＲ回路の出力が、閾値Ｓ１以上（図６（ｂ）において、斜線を付してある部分）になると、Ｈレベルが出力される。従って、コンパレータ１１からＨレベルが出力されてから、所定の時間Ｔｄが経過すると、遅延回路１２は、ドライバ１３にＨレベルを出力する。なお、遅延回路１２は、ＣＲ回路の出力が、閾値Ｓ１未満の場合には、Ｌレベルを出力する。
【００６６】
ドライバ１３は、図６（ｃ）に示すように、遅延回路１２の出力がＬまたはＨレベルの場合、ＨまたはＬレベルを、ＦＥＴ４のゲートにそれぞれ印加し、これによりＦＥＴ４をオンまたはオフにするようになされている。よって、いまの場合、ＦＥＴ４は、オフにされる。
【００６７】
従って、電池電圧が上昇し（図３（ａ））、過充電電圧に等しくなると、それから所定の時間Ｔｄ経過後に、ＦＥＴ４がオフにされ、これにより充電電流がオフされる。
【００６８】
この場合、電池電圧は、上述したように、その内部抵抗による電圧降下によって、基準電圧電源１１Ａが、コンパレータ１１の−端子に印加する過充電検出レベル以下に瞬時に下がる。
【００６９】
すると、コンパレータ１１の出力はＨレベルからＬレベルになり（図６（ａ））、これにより遅延回路１２の出力もＨレベルからＬレベルになる（図６（ｂ））。従って、ドライバ１３の出力は、ＬレベルからＨレベルになり（図６（ｃ））、これによりＦＥＴ４はオンにされ、２次電池１に対する充電電流の供給が、即座に再開されることになる（図３（ｂ））。
【００７０】
上述したように、この場合においては、電池電圧の低下は、ほとんどその内部抵抗によるものであるから、電池電圧は、充電電流がオンされることによって即座に、それがオフされる前の電圧になる（図３（ａ））。
【００７１】
従って、充電電流がオンされると、電池電圧は、即座に基準電圧電源１１Ａの基準電圧である過充電検出レベルを超えるので、コンパレータ１１の出力も、即座にＬレベルからＨレベルになり（図６（ａ））、それから所定の時間Ｔｄ経過後、遅延回路１２の出力はＬレベルからＨレベルになる（図６（ｂ））。遅延回路１２の出力がＨレベルになると、ドライバ１３の出力はＬレベルになり（図６（ｃ））、ＦＥＴ４はオフにされる。従って、充電電流はオンにされてから、所定の時間Ｔｄ経過後、再びオフされることになる。
【００７２】
以上の繰り返しにより、２次電池１の充電が進行すると、上述したように、電池電圧が、過充電検出レベル以下に低下するまでに時間がかかるようになる。
【００７３】
従って、コンパレータ１１の出力（図６（ａ））、または遅延回路１２の出力（図６（ｂ））それぞれはＨレベルの状態が長く続くようになり、ドライバ１３の出力（図６（ｃ））は、Ｌレベルの状態が長く続くようになる。これにより、充電電流のオフ時間も長くなる（図３（ｂ））。
【００７４】
次に、図７は、第２の間欠充電方法により充電が行われるバッテリパックの構成例を示している。なお、図中、図５における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。
【００７５】
このバッテリパックにおいては、コンパレータ１１の出力は、ドライバ１３に直接供給されるようになされている。また、コンパレータ１１の出力は、遅延回路２１にも供給されるようになされている。遅延回路２１は、通常はＬレベルを出力しており、コンパレータ１１の出力がＨレベルからＬレベルになったときのみ、即ち電池電圧が降下して、過充電検出レベルになったときのみ、その時点から所定の時間ＴｄだけＨレベルを出力するようになされている。
【００７６】
抵抗Ｒ１は、その一端が、２次電池１の＋端子とバッテリパックの端子ＥＢ＋との接続点と接続されており、他端がコンパレータ１１の非反転入力端子に接続されている。抵抗Ｒ２は、その一端が、抵抗Ｒ１とコンパレータ１１との接続点に接続されており、その他端が、スイッチＳＷ１を介して２次電池１の−端子に接続されている。スイッチＳＷ１は、遅延回路２１の出力に対応して、オン／オフするようになされている。
【００７７】
即ち、スイッチＳＷ１は、遅延回路２１の出力がＨレベルのとき、即ち電池電圧が降下して過充電検出レベルになってから所定の時間Ｔｄだけオンし、遅延回路２１の出力がＬレベルのとき、オフするようになされている。
【００７８】
次に、図８を参照して、その動作について説明する。まず、端子ＥＢ＋とＥＢ−に充電器が接続され、そこから充電電流が、２次電池１に供給されることにより充電が開始される。これにより、電池電圧が上昇し（図４（ａ））、コンパレータ１１の−端子に印加されている基準電圧、即ち過充電検出レベルになると、コンパレータ１１の出力が、図８（ａ）に示すように、ＬレベルからＨレベルになる。このＨレベルは、ドライバ１３に供給される。
【００７９】
従って、ドライバ１３の出力は、図８（ｃ）に示すように、Ｌレベルとなり、ＦＥＴ４は、オフにされる。
【００８０】
従って、電池電圧が上昇し（図４（ａ））、過充電検出レベルに等しくなると、ＦＥＴ４は即座にオフにされ、これにより充電電流がオフされる。
【００８１】
この場合、電池電圧は、上述したように、その内部抵抗による電圧降下によって、基準電圧電源１１Ａが、コンパレータ１１の−端子に印加する過充電検出レベル以下に瞬時に下がる。
【００８２】
すると、コンパレータ１１の出力はＨレベルからＬレベルになり（図８（ａ））、これによりドライバ１３の出力はＬレベルからＨレベルになる（図８（ｃ））。従って、ＦＥＴ４はオンにされ、２次電池１に対する充電電流の供給が、即座に再開されることになる（図４（ｂ））。
【００８３】
ここで、上述したように、この場合においては、電池電圧の低下は、ほとんどその内部抵抗によるものであるから、電池電圧は、充電電流がオンされることによって即座に、それがオフされる前の電圧、即ち過充電検出レベル以上の電圧となる（図４（ａ））。
【００８４】
しかしながら、コンパレータ１１の出力は、ドライバ１３だけでなく、遅延回路２１にも供給されている。遅延回路２１は、上述したように、コンパレータ１１の出力がＨレベルからＬレベルになってから、即ち電池電圧が降下して、過充電検出レベルになってから、所定の時間ＴｄだけＨレベルを出力する（図８（ｂ））。
【００８５】
従って、電池電圧が降下して、過充電検出レベルになってから、所定の時間Ｔｄの間、スイッチＳＷ１はオンにされることになる。
【００８６】
コンパレータ１１の非反転入力端子には、スイッチＳＷ１がオフのときには、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れないため、電池電圧が印加され、充電電流がオンのときには、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れるため、電池電圧から、抵抗Ｒ１による電圧降下分を差し引いた電圧（ＥＢ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））が印加されることになる。
【００８７】
これにより、コンパレータ１１の検出レベル（コンパレータ１１がＨレベルを出力する電池電圧）は、図８（ｄ）に示すように、電池電圧が降下して、過充電検出レベルになってから、所定の時間Ｔｄの間は、それ以外の期間の検出レベルに比べてが高くなる。
【００８８】
その結果、上述したように、電池電圧は、充電電流がオンされることによって即座に、過充電検出レベルを超えるが（図４（ａ））、その後、所定の時間Ｔｄが経過するまでは、コンパレータ１１では、その電圧は検出されず、従ってその出力はＬレベルのままとなる。
【００８９】
そして、その所定の時間Ｔｄが経過後、遅延回路１２の出力はＬレベルになるから（図８（ｂ））、コンパレータ１１の検出レベルも下がり（図８（ｄ））、従ってコンパレータ１１では、過充電検出レベルを超えている電池電圧が検出され、その出力は、再びＨレベルになる（図８（ａ））。
【００９０】
以上の繰り返しにより、２次電池１の充電が進行すると、上述したように、電池電圧が、過充電検出レベル以下に低下するまでに時間がかかるようになる。
【００９１】
従って、コンパレータ１１の出力（図８（ａ））は、Ｈレベルの状態が長く続くようになり、さらにドライバ１３の出力（図６（ｃ））も、Ｌレベルの状態が長く続くようになる。これにより、充電電流のオフ時間も長くなる（図４（ｂ））。
【００９２】
次に、図９は、第２の間欠充電方法により充電が行われるバッテリパックの他の構成例を示している。なお、図中、図７における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。
【００９３】
即ち、このバッテリパックは、遅延回路２１またはコンパレータ１１に代えて、それぞれ遅延回路３２またはコンパレータ（ヒステリシスコンパレータ）３１が設けられている他は、図７のバッテリパックと同様に構成されており、従って、コンパレータ３１の非反転入力端子には、スイッチＳＷ１がオフのときには、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れないため、電池電圧が印加され、スイッチＳＷ１がオンのときには、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れるため、電池電圧から、抵抗Ｒ１による電圧降下分を差し引いた電圧（ＥＢ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））が印加されるようになされている。
【００９４】
コンパレータ３１は、その検出レベルがヒステリシスを有するものとされている。即ち、コンパレータ３１は、その非反転入力端子に印加される電圧が上昇し、その反転入力端子に印加される電圧に等しくなったとき、Ｈレベルを出力するようになされているが、Ｌレベルは、非反転入力端子に印加される電圧が降下し、その反転入力端子に印加される電圧に等しくなったときではなく、その電圧より幾分低い電圧に等しくなったときに出力されるようになされている。
【００９５】
即ち、いま基準電圧電源１１Ａより供給される電圧、即ち過充電検出レベルをＶＲＥＦとした場合、ＶＯＦＦ＝ＶＲＥＦ−ε（但し、εは、コンパレータ３１のヒステリシスに対応する正の電圧）なる電圧ＶＯＦＦを定義すると、コンパレータ３１の出力は、その非反転入力端子に印加される電圧が上昇し、電圧ＶＲＥＦに等しくなったとき、ＬレベルからＨレベルになり、非反転入力端子に印加される電圧が降下し、電圧ＶＯＦＦに等しくなったとき、ＨレベルからＬレベルになるようになされている。ここで、以下、コンパレータ３１の出力が、ＬレベルからＨレベルになるとき、またはＨレベルからＬレベルになるときそれぞれの電池電圧を、検出レベルまたは解除（検出解除）レベルという。
【００９６】
遅延回路３２は、コンパレータ３１の出力が、ＨレベルからＬレベルになったとき、コンパレータ３１が出力していたＨレベルを所定の時間Ｔｄだけ保持するようになされている。
【００９７】
次に、図１０を参照して、その動作について説明する。まず充電器より充電電流が、２次電池１に供給されることにより充電が開始されると、電池電圧が上昇し（図４（ａ））、コンパレータ３１の−端子（反転入力端子）に印加されている電圧、即ちこの場合においては過充電検出レベルとなると（ＳＷ１はオフにされている）、コンパレータ３１の出力が、図１０（ａ）に示すように、ＬレベルからＨレベルになる。
【００９８】
コンパレータ３１の出力が、Ｈレベルになると、ドライバ１３の出力は、図１０（ｃ）に示すように、Ｌレベルになり、ＦＥＴ４は、オフにされる。従って、電池電圧が上昇し（図４（ａ））、過充電検出レベルとなると、即座にＦＥＴ４がオフにされ、これにより充電電流がオフされる。
【００９９】
一方、コンパレータ３１の出力は、ドライバ１３だけでなく、遅延回路３２にも供給される。遅延回路３２は、例えば抵抗とコンデンサのいわゆるＣＲ回路を含み、このＣＲ回路においては、コンパレータ３１からＨレベルが印加されると、その出力は、図１０（ｂ）に示すように、瞬時に所定の電圧になり、その後、Ｈレベルの印加が停止されると（コンパレータ３１の出力がＨレベルからＬレベルになると）、所定の時定数をもって徐々に降下し、所定の時間Ｔｄ経過後に、閾値Ｓ２になるようになされている。なお、このＣＲ回路の出力は、コンパレータ３１の出力がＨレベルの間は、所定の電圧（Ｈレベル）を保持するようになされている。
【０１００】
遅延回路３２では、ＣＲ回路の出力が、閾値Ｓ２より大きい（図１０（ｂ）において、斜線を付してある部分）場合にはＨレベルが出力され、閾値Ｓ２以下の場合にはＬレベルが出力されるようになされている。従って、遅延回路３２は、コンパレータ３１の出力がＬレベルからＨレベルになると、即座にＨレベルを、スイッチＳＷ１に出力し、またコンパレータ３１の出力がＨレベルからＬレベルになると、その後所定の時間Ｔｄが経過してから、Ｌレベルを、スイッチＳＷ１に出力する。
【０１０１】
よって、いまの場合、スイッチＳＷ１はオンになり、抵抗Ｒ１，Ｒ２、およびスイッチＳＷ１に電流が流れ、図７における場合と同様に、コンパレータ３１の解除レベル（検出レベル（図１０（ｄ）において実線で示す）も同様）は、図１０（ｄ）において点線で示すように上昇する。ここで、図１０においては、抵抗Ｒ１により降下する電圧が、コンパレータ３１のヒステリシスに対応する電圧、即ちコンパレータ３１の検出レベルと解除レベルとの差に等しくなるように、抵抗値Ｒ１およびＲ２が設定されており、これにより、高くなったときの解除レベルと、元の（抵抗Ｒ１，Ｒ２、およびスイッチＳＷ１に電流が流れていないときの）検出レベルとが等しくなるようになされている。
【０１０２】
但し、抵抗値Ｒ１およびＲ２は、高くなったときの解除レベルと、元の検出レベルとが等しくなるようにではなく、いずれか一方が、他方より大きくなるように設定することも可能である。なお、高くなったときの解除レベルと、元の検出レベルとの関係をどのようにしても、電池電圧は、高くなったときの解除レベルに収束する。
【０１０３】
充電電流がオフになると、電池電圧は、上述したように、その内部抵抗による電圧降下によって、高くなった検出解除レベル以下に瞬時に下がる。すると、コンパレータ３１の出力はＨレベルからＬレベルになるので（図１０（ａ））、ドライバ１３の出力は、ＬレベルからＨレベルになり（図１０（ｃ））、これによりＦＥＴ４はオンにされ、２次電池１に対する充電電流の供給が、即座に再開されることになる（図４（ｂ））。
【０１０４】
上述したように、この場合においては、電池電圧の低下は、ほとんどその内部抵抗ｒによるものであるから、電池電圧は、充電電流がオンされることによって即座に、それがオフされる前の電圧になる（図４（ａ））。
【０１０５】
一方、遅延回路３２は、コンパレータ３１の出力がＨレベルからＬレベルになってから、所定の時間Ｔｄを経過するまでは、Ｈレベルを出力し、その後Ｌレベルを出力するようになるので、充電電流の供給が開始されてから、所定の時間Ｔｄを経過するまでは、抵抗Ｒ１，Ｒ２、およびスイッチＳＷ１に電流が流れており、その後スイッチＳＷ１がオフにされ、そこに流れる電流が遮断される。
【０１０６】
従って、充電電流の供給が開始されてから、所定の時間Ｔｄを経過するまでは、コンパレータ３１の検出レベルは高くなっており、その後、元の値に下がる（図１０（ｄ））。
【０１０７】
よって、充電電流がオンされてから、所定の時間Ｔｄを経過するまでは、電池電圧が、高くなっているコンパレータ３１の検出レベルにはならず、その後、コンパレータ３１の検出レベルが元の値に戻ると（コンパレータ３１の検出レベルが下がると）、電池電圧は、その検出レベル以上となり、コンパレータ３１の出力はＬレベルからＨレベルになる（図１０（ａ））。
【０１０８】
すると、ドライバ１３の出力はＬレベルになり（図１０（ｃ））、ＦＥＴ４はオフにされるので、この場合、充電電流はオンにされてから、所定の時間Ｔｄ経過後、再びオフされる。
【０１０９】
以上の繰り返しにより、２次電池１の充電が進行すると、上述したように、電池電圧が、高くされたコンパレータ３１の解除レベル以下に低下するまでに時間がかかるようになる。
【０１１０】
従って、コンパレータ３１の出力（図１０（ａ））は、Ｈレベルの状態が長く続くようになり、ドライバ１３の出力（図１０（ｃ））は、Ｌレベルの状態が長く続くようになる。これにより、充電電流のオフ時間も長くなる（図４（ａ））。
【０１１１】
次に、図１１は、図９に示したバッテリパックのより詳細な構成例を示している。この図１１におけるバッテリパックにおいては、遅延回路３２がインバータ４１，ＰＮＰトランジスタ４２、抵抗ＲＸ、コンデンサＣＸ、およびバッファ４３で構成されているとともに、スイッチＳＷ１がＦＥＴ（ＮチャネルＭＯＳ ＦＥＴ）４４で構成されている。また、ドライバ１３に代えて、ドライバ４５が設けられている。なお、ドライバ４５は、そこに入力されるレベルの信号を、そのままのレベルで（ドライバ１３のように反転せずに）、ＦＥＴ４のゲートに印加する他は、ドライバ１３と同様に構成されている。
【０１１２】
ＦＥＴ４４のドレインは、抵抗Ｒ２の、抵抗Ｒ１と接続されていない方の一端に接続されており、そのソースは、２次電池１の−端子に接続されている。また、ＦＥＴ４４のゲートは、バッファ４３の出力端子と接続されている。
【０１１３】
遅延回路３２を構成するインバータ４１の入力端子は、コンパレータ３１の出力端子と接続されている。また、インバータ４１の出力端子は、ドライバ４５およびトランジスタ４２のベースに接続されている。トランジスタ４２のエミッタは、２次電池１の＋端子と接続されており、またそのコレクタは、抵抗ＲＸの一端に接続されている。
【０１１４】
抵抗ＲＸの他端は、２次電池１の−端子と接続されている。また、抵抗ＲＸとトランジスタ４２のコレクタとの接続点は、コンデンサＣｘの一端およびバッファ４３の出力端子に接続されている。コンデンサＣＸの他端は、２次電池１の−端子に接続されている。
【０１１５】
なお、このバッテリパックにおいては、所定の時間Ｔｄは、抵抗ＲＸおよびコンデンサＣＸで決まる時定数により設定されるようになされている。
【０１１６】
以上のように構成されるバッテリパックでは、充電が開始され、電池電圧が上昇して、過充電検出レベルを超えると、上述したように、コンパレータ３１の出力レベルは、ＬレベルからＨレベルになる。この信号は、インバータ４１を介して、Ｌレベルとされ、さらにドライバ４５を介して、ＦＥＴ４のゲートに印加されるから、充電電流はオフされる。
【０１１７】
一方、インバータ４１から出力されたＬレベルは、トランジスタ４２のベースにも印加されるから、トランジスタ４２は、オン状態になる。その結果、トランジスタ４２のエミッタからコレクタに電流が流れ、コンデンサＣＸが、即座にチャージされる。
【０１１８】
これにより、点Ｐ１の電圧は高くなり、バッファ４３から、ＦＥＴ４４のゲートに対し、Ｈレベルが出力される。従って、ＦＥＴ４４はオンし、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れるようになるので、図１０で説明したように、コンパレータ３１の検出レベルおよび検出解除レベルは上昇することになる。
【０１１９】
ここで、バッファ４３は、その入力端子に印加されるレベルが、図１０に示した閾値Ｓ２以上であるとき、または閾値Ｓ２以下であるとき、それぞれＨレベルまたはＬレベルを出力するようになされている。
【０１２０】
図９および図１０で説明したように、充電電流がオフにされることにより、電池電圧は、高くなった検出解除レベル以下に瞬時に下がるから、コンパレータ３１の出力は、ＨレベルからＬレベルになり、その結果、ＦＥＴ４はオンにされ、２次電池１に対する充電電流の供給が、即座に再開されることになる。
【０１２１】
充電電流の供給が開始されると、上述したように、電池電圧は、即座に上昇するが、この場合、コンパレータ３１の検出レベルは高くなっているので、コンパレータ３１の出力レベルはＬレベルのままとされる。
【０１２２】
そして、その後、コンデンサＣＸがディスチャージされ、点Ｐ１の電圧が、閾値Ｓ２以下となると、即ちコンパレータ３１の出力レベルが、ＨレベルからＬレベルにされた後、所定の時間Ｔｄだけ経過すると、バッファ４３の出力はＬレベルとなり、これによりＦＥＴ４４はオフにされ、抵抗Ｒ１およびＲ２に電流が流れなくなり、その結果、コンパレータ３１の検出レベルおよび検出解除レベルが元のレベルに戻される。
【０１２３】
従って、コンパレータ３１では、過充電検出レベルを超えている電池電圧が検出されるようになり、以下、同様にして充電が行われていく。
【０１２４】
次に、以上説明したバッテリパックを充電するのに、水系充電器を用いた場合について説明するが、その前に、水系充電器による充電方法（−△Ｖ方式による充電方法）について説明する。
【０１２５】
前述したように、Ｎｉｃｄ電池などの水系電池の充電にあたっては、満充電時に−△Ｖを検出することができるから、水系充電器は、その−△Ｖを検出して充電を終了する。
【０１２６】
即ち、水系電池を水系充電器で充電する場合、図１２に示すように、充電の進行とともに、水系充電器の端子間電圧（水系電池を水系充電器で充電する場合、水系充電器の端子間電圧は、水系電池の端子間電圧に等しい）は上昇していき、ある点でピークとなって、その後下降していく。水系充電器では、ピーク点における電圧（ピーク電圧）を検出すると、そのピーク電圧と、それ以降の下降していく端子間電圧とを比較する。そして、その差が所定の電圧△Ｖｄとなった時刻ｔ１から、所定の時間Ｔａが経過するまでの端子間電圧が、時刻ｔ１における端子間電圧以下であれば、その所定の時間Ｔａが経過した時点で、−△Ｖを検出（確定）することができたとして、充電を終了するようになされている。
【０１２７】
ところで、水系充電器においては、ノイズなどの影響を避けるため、実際の端子間電圧を、所定の平均化幅Ｔａｂで移動平均したものが、−△Ｖを検出するための電圧として用いられる。
【０１２８】
ここで、データを、所定の平均化幅Ｔａｂで移動平均した値とは、平均化幅Ｔａｂが時刻の進行方向に移動していくことを考えた場合、新たなデータが平均化幅Ｔａｂに取り込まれるとき、既に取り込まれているデータの総和から、その平均値（既に、平均化幅Ｔａｂ内にあるデータの総和を、平均化幅Ｔａｂで除算した値）を減算した値に、新たなデータを加算した値を、平均化幅Ｔａｂで除算した値である。
【０１２９】
この移動平均値は、データを、時間Ｔａｂのタイムコンスタントの、抵抗とコンデンサでなるローパスフィルタ（ＲＣフィルタ）を通過させて得られる値と等価である。図１３に、Ｔａｂを１６秒とした場合の、ステップ関数の移動平均値を示す。
【０１３０】
以上説明したバッテリパックを充電するのに、水系充電器を用いた場合、その端子間電圧（水系充電器の端子間電圧）は、図３（ｃ）（図４（ｃ））に示したようになるが、この移動平均値を考えてみると、それは図１４に示すようになる。
【０１３１】
即ち、図１４（ａ）は、非水系電池を内蔵するバッテリパックを充電したときのある期間の充電器の端子間電圧を示しており、図１４（ｂ）は、その移動平均値を示している。なお、充電器の端子間電圧は、実際には、図３（ｃ）（図４（ｃ）に示したように、その下部が、電池電圧に相当し、従って充電の進行とともに徐々に上昇するが、図１４（ａ）（以下に示す充電器の端子間電圧も同様）においては、下部のレベルを一定値にし、簡略化して図示してある。
【０１３２】
充電器の端子間電圧の移動平均値（図１４（ｂ））は、充電電流がオフの期間（電圧降下時間）Ｔｏｆｆに徐々に上昇し、また充電電流がオンの期間（充電時間）Ｔｄに徐々に下降する。また、移動平均値は、過去の（平均化幅Ｔａｂ内の）充電器の端子間電圧が徐々に反映されていくから、その全体について見れは、充電の進行とともに徐々に上昇していく。従って、図１４（ｂ）に示すように、ＴｏｆｆからＴｄの期間に変わるときに現れるピーク点における移動平均値より、△Ｖｄだけ小さい移動平均値となる点ｔ１と、その点ｔ１における移動平均値に等しい移動平均値となる点ｔ２との期間Ｔａ’が、図１２で説明したＴａ以上であれば、非水系電池を内蔵するバッテリパックを、水系充電器で充電した場合であっても、いわば疑似的な−△Ｖが検出されることになる。
【０１３３】
そこで、次に、移動平均値を求める際のパラメータとなる平均化幅Ｔａｂ、充電電流をオフしている期間Ｔｏｆｆ、充電電流をオンしている期間Ｔｄ、および−△Ｖを検出するのに必要なピーク点からの電圧降下△Ｖｄ、−△Ｖが検出されるのに必要な期間Ｔａの関係を考えてみる。
【０１３４】
まず、Ｔａｂが非常に小さいとき、即ち、例えばＴａｂが０のとき、移動平均値は、図１５（ａ）に示すように、充電器の端子間電圧そのものとなる。この場合、ＴｏｆｆからＴｄの期間に変わるときの移動平均値（充電器の端子間電圧）の変化は大きく、従って、ＴｏｆｆからＴｄの期間に変わるときのタイミングで、毎回△Ｖｄだけの電位差が生じると考えることができる。従って、Ｔｄ＞Ｔａならば、ＴｏｆｆからＴｄの期間に変わった後は、基本的に、毎回、−△Ｖが検出されるが、Ｔｄ≦Ｔａのときは、ピーク点（ＴｏｆｆからＴｄの期間に変わる点）より、電圧が△Ｖｄ以上低い点が、Ｔａ以上連続することはないから、−△Ｖは、永久に検出されることはない。
【０１３５】
次に、図１５（ｂ）または図１５（ｃ）は、それぞれＴａｂを比較的小さくまたは大きくしたときの、図１５（ａ）に示す充電器の端子間電圧の移動平均値を示している。図１５（ｂ）および図１５（ｃ）からわかるように、移動平均値は、Ｔａｂが小さいほど急峻に変化し、またＴａｂが大きいほど滑らかに変化する。また、ピーク点に対して、ある程度の電位差（移動平均値の差）（△Ｖｄ）が生じる点は、Ｔｏｆｆがある程度大きくならないと現れない。そして、ピーク点に対して、ある程度の電位差（移動平均値の差）（△Ｖｄ）がある点は、Ｔａｂが大きくなるほど、移動平均値の変化が滑らかになるから、Ｔｏｆｆが大きくならなければ現れない。但し、Ｔａｂが０でない場合は、ＴｄからＴｏｆｆの期間に変わった後の移動平均値は徐々に上昇していくから、Ｔｄ＞Ｔａのときだけでなく、Ｔｄ≦Ｔａであっても、−△Ｖが検出されることがある。
【０１３６】
また、−△Ｖを検出するのに必要なピーク点からの電圧降下△Ｖｄについては、その値が小さいときは、Ｔｏｆｆが小さい時点で、即ち移動平均値の上昇がそれほど大きくない時点で、−△Ｖを検出することができるが、△Ｖｄの値が大きいときは、Ｔｏｆｆが大きくならないと、即ち移動平均値が大きく上昇するようにならないと、−△Ｖを検出することができない。また、△Ｖｄが小さければ、ピーク点に対して△Ｖｄだけの電位差がある期間は長くなるので、Ｔｄが小さくても、−△Ｖを検出することができる。
【０１３７】
以上のように、水系充電器における−△Ｖの検出には、Ｔａｂ，Ｔｏｆｆ，Ｔｄ，Ｔａ，△Ｖｄが関係してくる。また、−△Ｖの検出には、上述のパラメータの他、水系充電器のオープン電圧ＨＶや、過充電検出レベルＬＶも関係してくる。
【０１３８】
以上のパラメータのうち、Ｔａｂ，Ｔａ，△Ｖｄ，ＨＶは、水系充電器ごとに、あらかじめ定まっており、Ｔｄ，Ｔｏｆｆ、およびＬＶについては、バッテリパックで定めることができる。また、Ｔｄ，Ｔｏｆｆ、およびＬＶのうち、Ｔｏｆｆは、基本的には、２次電池１に対する充電の進行具合によって決まるものであり、ＬＶは２次電池１として用いる２次電池によって決まるものであるから、Ｔｄを適当な値にすることによって、非水系電池である２次電池１を有するバッテリパックを、水系充電器で充電した場合に、−△Ｖが検出され、正常に充電が終了することになる。
【０１３９】
ここで、Ｔａｂ＝１６秒、△Ｖｄ＝８０ｍＶ，Ｔａ＝６０秒、ＨＶ＝１０Ｖ，ＬＶ＝８．４Ｖとした場合に、−△Ｖが検出されるのに必要な最低限のＴｄを、シミュレーションによって求めた結果、このＴｄは、Ｔｏｆｆ：Ｔｄに関係しており、次のようになることがわかった。
【０１４０】
即ち、ＴｏｆｆがＴｄに比較して充分大きい場合（Ｔｏｆｆ：Ｔｄ≒∞：１）、移動平均値は、図１６に示すようになり、−△Ｖが検出されるのに必要な最低限のＴｄは、約２０秒であった。また、ＴｏｆｆとＴｄとがほぼ等しい場合（Ｔｏｆｆ：Ｔｄ≒１：１）、移動平均値は、図１７に示すようになり、−△Ｖが検出されるのに必要な最低限のＴｄは、約３３秒であった。さらに、ＴｏｆｆがＴｄのほぼ半分である場合（Ｔｏｆｆ：Ｔｄ≒１：２）、移動平均値は、図１８に示すようになり、−△Ｖが検出されるのに必要な最低限のＴｄは、約４３秒であった。
【０１４１】
従って、上述したようなスペックの水系充電器によって、非水系のバッテリパック（非水系の２次電池を有するバッテリパック）を、充分に充電し、かつその時点で、水系充電器に−△Ｖを検出させるには、即ちＴｏｆｆが充分大きくなった時点で、水系充電器に−△Ｖを検出させるには、Ｔｄを、約２０秒以上とする必要がある。
【０１４２】
ところで、上述したようなスペックの水系充電器によっては、Ｔｄを、約２０秒以上とすることにより、非水系のバッテリパックを適切に行う（非水系のバッテリパックを充分に充電し、かつその時点で、−△Ｖの検出を確実に行う）ことができるが、その他のスペックの水系充電器でも、この非水系のバッテリパックを適切に行うことができるとは限らない。
【０１４３】
即ち、ある水系充電器に対して適切なＴｄを決めたとしても、そのＴｄが、その他の水系充電器に対して適切であるとは限らない。つまり、従来の非水系のバッテリパックでは、Ｔｄは固定値とされるが、この場合、非水系のバッテリパックを充分に、かつ安全に充電することができるとは限らない。
【０１４４】
具体的には、例えば、ある水系充電器では、充電が充分になされていない時点で、−△Ｖが検出され、充電が終了されてしまう場合がある。さらに、他の水系充電器では、充電が充分になされても、−△Ｖを検出することができず、従ってその後も充電が続けられてしまう場合があり、このようなことは、安全性の面から好ましくない。また、水系充電器によっては、長時間、−△Ｖを検出することができないと、充電を中断し、充電エラーを表示するものがあるが、この場合、充電が充分になされているのにも関わらず、使用者は、充電が正常に行われていないと勘違いすることになる。
【０１４５】
そこで、水系充電器によって、非水系のバッテリパックを充分に、かつ安全に充電するには、充分な充電がなされた時点でのみ−△Ｖが検出されるように、Ｔｄを、２次電池１に対する充電の進行具合に対応して変化させれば良い。
【０１４６】
図１９は、本発明の第１の原理について説明するための図である。第１の原理では、同図（ａ）に示すように、充電器の端子間電圧において、充電開始時はＴｄを、水系充電器で−△Ｖが検出されない程度に小さくしておき、充電が進行することによりＴｏｆｆが大きくなるのに併せて、Ｔｄも大きくするようにする。なお、充電開始時から、Ｔｏｆｆがある程度の長さになるまでは、Ｔｄを小さくしておき、Ｔｏｆｆがある程度の長さになった後に、Ｔｄを、いわば離散的に大きくするようにしても良い。
【０１４７】
以上のように、Ｔｄを変化させた場合の充電器の端子間電圧の移動平均値は、図１９（ｂ）に示すようになる。同図からわかるように、Ｔｏｆｆが小さい間は、Ｔｄも小さく、従って、ピーク点に対して、△Ｖｄだけの電位差がある点は、基本的に現れず、またそのような点が現れたとしても、ピーク点に対して、△Ｖｄだけの電位差がある期間は短いから、−△Ｖは検出されない。そして、充電が進行して、充電が充分なされ、Ｔｏｆｆがある程度の長さになると、その後のＴｄが大きくされることにより、ピーク点に対して、△Ｖｄだけの電位差がある点が現れ、さらにピーク点に対して、△Ｖｄだけの電位差がある期間は長くなるから、−△Ｖが検出されることになる。
【０１４８】
図２０は、以上の第１の原理によって充電がなされるバッテリパックの構成例（本発明を適用したバッテリパックの第１実施例の構成）を示している。なお、図中、図１１における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このバッテリパックは、抵抗ＲＸおよびコンデンサＣＸに代えて、抵抗Ｒ３乃至Ｒ５、コンデンサＣ１、およびダイオードＤが設けられている他は、図１１のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１４９】
抵抗Ｒ４の一端は、トランジスタ４２のコレクタに接続されており、その他端は、抵抗Ｒ５を介して、２次電池１の−端子に接続されている。抵抗Ｒ４とＲ５との接続点は、ダイオードＤのアノードに接続されており、そのカソードは、抵抗Ｒ３の一端に接続されている。抵抗Ｒ３の他端は、トランジスタ４２と抵抗Ｒ４との接続点に接続されている。コンデンサＣ１の一端は、ダイオードＤと抵抗Ｒ３との接続点に接続されており、その他端は、２次電池１の−端子に接続されている。そして、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ１との接続点と、バッファ４３の出力端子とが接続されている。
【０１５０】
以上のように構成されるバッテリパックでは、図１１で説明したように、電池電圧が過充電検出レベルを超えて、コンパレータ３１がＨレベルを出力し、これによりトランジスタ４２がオンすると、トランジスタ４２、抵抗Ｒ４、ダイオードＤ、コンデンサＣ１の経路Ｗ１と、トランジスタ４２、抵抗Ｒ３、コンデンサＣ１の経路Ｗ２とで、コンデンサＣ１に電流が流れる。２次電池１に対する充電が充分でないときは、上述したように、コンパレータ３１の出力は、Ｈレベルになっても即座にＬレベルに戻るが、このような短い時間では、経路Ｗ２で電流はほとんど流れず、従って、この場合、コンデンサＣ１は、ダイオードＤを有する経路Ｗ１で流れる電流によってチャージされる。
【０１５１】
この場合、コンデンサＣ１にチャージされる電荷の量は、抵抗Ｒ４とＲ５との分圧比によって決まる。図２０のバッテリパックでは、以上のようにしてコンデンサＣ１にチャージされる電荷の量が少なくなるように、抵抗Ｒ４およびＲ５の抵抗値が設定されており、従ってコンデンサＣ１は短い時間でディスチャージされる。その結果、図１０（ｂ）に示した遅延回路３２の出力に相当するバッファ４３がＨレベルである時間、即ち電池電圧が過充電検出レベルを超えた後のＦＥＴ４がオンしている期間であるＴｄは、充電開始後しばらくの間は、短く（小さく）なる。
【０１５２】
そして、充電が進行し、Ｔｏｆｆが大きくなると、即ち、コンパレータ３１がＨレベルを出力している時間が長くなると、トランジスタ４２がオンしている時間も長くなる。その結果、コンデンサＣ１は、経路Ｗ１で流れる電流によりチャージされるだけでなく、経路Ｗ２で流れる電流によってもチャージされるようになる。
【０１５３】
以上から、Ｔｏｆｆが大きくなると、バッファ４３がＨレベルである時間、即ち電池電圧が過充電検出レベルを超えた後のＦＥＴ４がオンしている期間であるＴｄは、充電が充分なされると長くなることになる。従って、図１９で説明したように、充電が充分なされると、水系充電器において、−△Ｖが検出されることになる。
【０１５４】
ところで、図３および図４で説明した間欠充電においては、電池電圧が過充電検出レベルを超えてもなお、充電電流を強制的に流すことから、２次電池１の容量に対し、充電電流が大きいときには（２次電池の容量が小さいのに、水系充電器の充電電流が、例えば１Ｃ（Ｃｈａｒｇｅ）（１Ｃとは、例えば１０００ｍＡＨの容量の電池に、１０００ｍＡ流すこと）となっているときなど）、２次電池１の性能劣化が生じることになる。これを防止するためには、Ｔｄの期間において、充電電流を高周波数でオン／オフさせ、電池電圧が過充電検出レベルを超えた後の充電電流の等価平均電流値を下げてやれば良い。ここで、図２１（ａ）または図２１（ｂ）に、Ｔｄの期間において、充電電流を高周波数でオン／オフさせたときの電池電圧または充電器の端子間電圧を、それぞれ示す。
【０１５５】
充電電流を高周波数でオン／オフさせるには、ＦＥＴ４を、高周波数でオン／オフさせれば良いことから、バッテリパックは、図２２に示すように構成すれば良い。
【０１５６】
即ち、図２２は、本発明を適用したバッテリパックの第２実施例の構成を示している。なお、図中、図２０における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このバッテリパックは、オシレータ（ＯＳＣ）５１およびＡＮＤゲート５２が新たに設けられている他は、図２０のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１５７】
オシレータ５１には、バッファ４３の出力が供給されるようになされている。そして、オシレータ５１は、バッファ４３の出力がＬレベルのときは動作を停止してＨレベルを、またバッファ４３の出力がＨレベルのときは動作して、所定の高周波数のパルスを、それぞれＡＮＤゲート５２の一方の入力端子に供給するようになされている。従って、Ｔｄの期間においてのみ、オシレータ５１からＡＮＤゲート５２の一方の入力端子に、高周波数のパルスが供給され、それ以外では、Ｈレベルが供給される。
【０１５８】
ＡＮＤゲートの他方の入力端子は、インバータ４１に接続され、その出力端子は、ドライバ４５に接続されている。従って、ＡＮＤゲート５２からは、Ｔｄ以外の期間では、インバータ４１を介したコンパレータ３１の出力がそのまま出力され、Ｔｄの期間では、インバータ４１を介したコンパレータ３１の出力がＨレベルなので、オシレータ５１が出力するパルスに対応してレベルの変化する信号が出力される。その結果、ＦＥＴ４は、Ｔｄの期間において、オシレータ５１が出力するパルスに対応してオン／オフすることになり、充電電流も高周波数でオン／オフすることになる。よって、上述したように、２次電池１の性能劣化を防止することができる。
【０１５９】
次に、２次電池１の性能劣化を防止するためには、上述したように、Ｔｄの期間において、充電電流を高周波数でオン／オフさせる他、電池電圧が過充電検出レベルを超えた後、充電電流を一旦オフしたときは（充電を停止したときは）、電池電圧に関わらず、少なくとも所定の一定期間は、そのまま充電電流を停止するようにしても良い。即ち、Ｔｏｆｆが、所定の一定期間以上となるようにしても、充電電流の等価平均電流値を下げることができる（電池電圧が過充電検出レベルを超えているときは、充電電流が、例えば０．５Ｃ以下となるように、そのデューティー比を設定するのが好ましい）。ここで、図２３（ａ）または図２３（ｂ）に、Ｔｏｆｆが、所定の一定期間以上となるようにしたときの電池電圧または充電器の端子間電圧を、それぞれ示す。
【０１６０】
図２４は、以上のようにして充電が行われるバッテリパックの構成例（本発明を適用したバッテリパックの第３実施例の構成）を示している。なお、図中、図２０における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このバッテリパックは、ダイオードＤが取り除かれている他は、図２０のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１６１】
従って、このバッテリパックでは、コンデンサＣ１のチャージは、抵抗Ｒ３を介して流れる電流（上述した経路Ｗ２を流れる電流）によってのみ行われるので、そのチャージには時間がかかることになる。その結果、電池電圧が過充電検出レベルを超え、コンパレータ３１の出力がＨレベルになっても、ＦＥＴ４４は、即座にオンされず、所定の時間が経過して、コンデンサＣ１に所定量のチャージがなされた後オンされる。
【０１６２】
以上から、電池電圧が過充電レベルを超え、ＦＥＴ４がオフにされて、電池電圧が瞬時に降下しても、コンパレータ３１の検出解除レベルは、電池電圧が過充電レベルを超えてから、所定の時間が経過しなければ、上昇しない。従って、その間は、コンパレータ３１の出力はＨレベルのままにされることになり、即ちＦＥＴ４はオフのままにされることになり、上述したように、Ｔｏｆｆは、所定の一定期間以上となる。
【０１６３】
次に、図２５を参照して、本発明の第２の原理について説明する。第２の原理では、同図（ａ）に示すように、充電器の端子間電圧において、充電開始時は、第１の原理における場合と同様に、水系充電器で−△Ｖが検出されない程度にＴｄを小さくしておき、充電が充分になさて、Ｔｏｆｆがある程度大きくなったのを検出して、Ｔｄを、さらに極端に小さくするようにする。なお、Ｔｄを、極端に小さくする期間は、Ｔａより大きな期間とする。
【０１６４】
以上のように、Ｔｄを変化させた場合の充電器の端子間電圧の移動平均値は、図２５（ｂ）に示すようになる。同図からわかるように、Ｔｏｆｆが小さい間は、図１９（ｂ）で説明したように、−△Ｖは検出されない。そして、充電が進行して、充電が充分なされ、Ｔｏｆｆがある程度の長さになると、その後のＴｄが、極端に小さくされることにより、即ち充電電流がオンされている時間が極端に短くされることにより、電池電圧が過充電検出レベルにまで降下する時間であるＴｏｆｆも小さくなる。
【０１６５】
従って、この場合、Ｔｏｆｆがある程度の長さになった後の充電器の端子間電圧は、図２５（ａ）に示したように、周期の短いパルス波形となる。ある程度の長さのＴｏｆｆの後、短いＴｄとＴｏｆｆが繰り返されると、充電器の端子間電圧の移動平均値には、図２５（ｂ）に示すように、ある程度の長さのＴｏｆｆの終了時にピーク点が現れ、その後の移動平均値は、そのピーク点における移動平均値より小さな値をジグザグに変動しながら、ＴｄとＴｏｆｆの比によって定まるある値に下降していくようになる。従って、この場合、ピーク点に対して、△Ｖｄだけの電位差がある点が現れるようになり、また、Ｔｄを、極端に小さくする期間は、Ｔａより大きな期間であるから、ピーク点に対して、△Ｖｄだけの電位差がある期間も、Ｔａより大きな期間となるようになり、その結果、−△Ｖが検出されることになる。
【０１６６】
なお、ＴｄがＴｏｆｆに対して大きいほど、移動平均値は、図２５（ｂ）に点線で示すように、大きな傾きで下降していく。
【０１６７】
図２６は、以上の第２の原理によって充電がなされるバッテリパックの構成例（本発明を適用したバッテリパックの第４実施例の構成）を示している。なお、図中、図１１における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。即ち、このバッテリパックは、Ｔｏｆｆ検出回路５５、スイッチＳＷ２、およびコンデンサＣ２が新たに設けられている他は、図１１のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１６８】
Ｔｏｆｆ検出回路５５には、インバータ４１の出力が供給されるようになされている。Ｔｏｆｆ検出回路５５は、インバータ４１の出力がＨレベルからＬレベルになると、時間の計時を開始し、インバータ４１の出力が連続してＬレベルになっている時間、即ち電池電圧が、過充電検出レベルに降下するまでの時間であるＴｏｆｆを検出する。そして、Ｔｏｆｆが基準時間以上であるか否かを判定し、Ｔｏｆｆが基準時間以上である場合、即ち２次電池１の充電が充分になされている場合はＨレベルを、Ｔｏｆｆが基準時間以上でない場合、即ち２次電池１の充電が充分になされていない場合はＬレベルを、それぞれスイッチＳＷ２に出力する。
【０１６９】
コンデンサＣＸまたはＣ２の一端は、それぞれスイッチＳＷ２の端子ｂまたはａを介して、トランジスタ４２と抵抗ＲＸとの接続点に接続されている。また、それぞれの他端は、２次電池１の−端子に接続されている。スイッチＳＷ２は、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力に応じて端子ａまたはｂを選択するようになされている。即ち、スイッチＳＷ２は、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力がＨレベルまたはＬレベルのとき、それぞれ端子ａまたはｂを選択するようになされている。
【０１７０】
なお、コンデンサＣＸの容量は、Ｔｄが、水系充電器で−△Ｖが検出されない程度の大きさとなるような値とされており、コンデンサＣ２の容量は、コンデンサＣＸの容量より充分小さなものとされている。
【０１７１】
以上のように構成されるバッテリパックでは、充電開始時後しばらくの間は、Ｔｏｆｆが短いから、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力はＬレベルであり、スイッチＳＷ２は端子ｂを選択する。従って、この場合、水系充電器において、−△Ｖは検出されず、間欠充電が進行していく。
【０１７２】
そして、２次電池１に対する充電が充分になされ、Ｔｏｆｆが基準時間以上となると、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力は、ＬレベルからＨレベルとなり、スイッチＳＷ２は、端子ａを選択する。コンデンサＣ２の容量は、コンデンサＣＸの容量より充分小さいから、トランジスタ４２がオンされたときに、コンデンサＣ２にチャージされる電荷は、コンデンサＣＸにチャージされていた電荷より少なくなる。その結果、スイッチＳＷ２が端子ａを選択した後は、ＦＥＴ４４がオンしている期間に相当するＴｄは、スイッチＳＷ２が端子ｂを選択しているときよりも極端に小さくなる。
【０１７３】
従って、図２５で説明したように、充分な充電がなされた後、水系充電器では、−△Ｖが検出されることになる。
【０１７４】
なお、図２５では、Ｔｏｆｆが基準時間以上となった後のＴｏｆｆが、所定の一定の微小幅となるように図示したが、図２６に示したバッテリパックでは、２次電池１の充電が進むにつれ、Ｔｏｆｆは、実際には徐々に大きくなる。
【０１７５】
また、コンデンサＣ２の容量は、コンデンサＣＸの容量より充分小さなものするのではなく、それとは逆に、コンデンサＣＸの容量より充分大きなものするようにしても良い。この場合、充分な充電がなされた後に、Ｔｄは離散的に大きくなるから、このようにした場合でも、図１９で説明した第１の原理に基づいて、やはり充分な充電がなされた後、水系充電器で−△Ｖが検出されることになる。
【０１７６】
次に、図２７は、本発明を適用したバッテリパックの第５実施例の構成を示している。なお、図中、図１１または図２６における場合と対応する部分については同一の符号を付してある。また、このバッテリパックは、図２５で説明した第２の原理にしたがって充電が行われるようになされている。
【０１７７】
図２７に示したバッテリパックは、コンデンサＣＸに代えて可変コンデンサＣ３が設けられ、さらにＴｏｆｆ検出回路５５およびカウンタ６１が新たに設けられている他は、図１１のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１７８】
カウンタ６１は、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルを受信すると、その後、図示せぬ回路から供給されるクロックのカウントを開始し、そのカウント値に基づいて、所定の周期ごとに、コンデンサＣ３を制御し、その容量を変化させるようになされている。
【０１７９】
以上のように構成されるバッテリパックでは、Ｔｏｆｆが基準時間以上になることにより、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルが出力される。カウンタ６１は、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルを受信すると、クロックのカウントを開始するとともに、図２８に示すように、Ｔｄが極端に小さくなるように、コンデンサＣ３の容量を変化させる（小さくする）。従って、その後は、図２６で説明した場合と同様にして、水系充電器で−△Ｖが検出されることになる。
【０１８０】
ところで、第２の原理では、図２５（ｂ）に示すように、ある程度の長さのＴｏｆｆの終了時にピーク点が現れ、その後の移動平均値は、そのピーク点における移動平均値より小さな値の範囲をジグザグに変動するようになるが、この移動平均値がジグザグに変動している範囲内で、水系充電器が−△Ｖの検出に失敗することが考えられる。
【０１８１】
図２６で説明したように、Ｔｄを極端に小さくした直後は、Ｔｏｆｆも小さくなるが、２次電池１の充電が進むにつれ、Ｔｏｆｆは徐々に大きくなるから、移動平均値がジグザグに変動している範囲内で、水系充電器が−△Ｖの検出に失敗すると、その後は、疑似的な−△Ｖが出現しないこととなる。
【０１８２】
従って、疑似的な−△Ｖは、繰り返し出現するようにしておく方が好ましい。そこで、図２７のバッテリパックでは、充電器の端子間電圧に、図２８においてＸで示す区間の波形が繰り返し出現するようになされている。
【０１８３】
即ち、カウンタ６１は、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルを受信すると、上述したようにクロックのカウントを開始し、そのカウント値に基づいて、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルを受信してから、時間Ｔ１（但し、Ｔ１は、Ｔａより大きい値）だけ経過したか否かを判定する。そして、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルを受信してから、時間Ｔ１だけ経過すると、カウンタ６１は、コンデンサＣ３を元の容量に戻す。これにより、図２８に示すように、Ｔｄも元に戻るから、充電電流はいままでより長い時間流れるようになる。その結果、電池電圧が、充電電流がオフされてから、過充電検出レベルにまで降下する時間であるＴｏｆｆも長くなる。
【０１８４】
長いＴｏｆｆの出現後、カウンタ６１は、カウント値をリセットして、再度、クロックのカウントを開始すると同時に、Ｔｄが極端に小さくなるように、コンデンサＣ３の容量を変化させる。
【０１８５】
以下、同様の動作が、水系充電器で充電が終了されるまで繰り返される。従って、この場合、水系充電器に、確実に−△Ｖを検出させることができる。
【０１８６】
なお、上述した場合においては、基準時間以上のＴｏｆｆの後は、Ｔｄを極端に小さくし、その後、時間Ｔ１が経過するまでは、そのままの値とするようにしたが、この他、Ｔｄを極端に小さくした後は、時間の経過とともに、その値を徐々に元の値に変化させるようにすることも可能である。これは、カウンタ６１のカウント値の増加にしたがって、コンデンサＣ３の容量を大きくするようにすれば良い。
【０１８７】
また、この場合、基準時間以上のＴｏｆｆの後は、Ｔｄを極端に大きくし、その後、時間の経過とともに、その値を徐々に小さい値に変化させるようにすることも可能である（この場合、Ｔｏｆｆも徐々に小さくなる）。これは、カウンタ６１のカウント値が０のとき、コンデンサＣ３の容量を大きくし、以後、カウント値の増加にしたがって、コンデンサＣ３の容量を小さくするようにすれば良い。この場合は、図１９で説明した第１の原理によって、−△Ｖが確定される。
【０１８８】
次に、図２９は、本発明を適用したバッテリパックの第６実施例の構成を示している。なお、図中、図１１または図２７における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。また、このバッテリパックは、図２５で説明した第２の原理にしたがって充電が行われるようになされている。
【０１８９】
図２９に示したバッテリパックは、コンデンサＣ４、スイッチＳＷ３、Ｔｏｆｆ検出回路５５、パルス発生回路７１、ＡＮＤゲート７２、およびカウンタ７３が新たに設けられている他は、図１１のバッテリパックと同様に構成されている。
【０１９０】
コンデンサＣ４は、その一端が、トランジスタ４２と抵抗ＲＸとの接続点に接続されており、その他端は、スイッチＳＷ３を介して、２次電池１の−端子と接続されている。スイッチＳＷ３は、Ｔｏｆｆ検出回路５５がＬレベルまたはＨレベルのとき、それぞれオンまたはオフにされるようになされている。
【０１９１】
カウンタ７３は、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルを受信すると、その後、図示せぬ回路から供給されるクロックのカウントを開始し、そのカウント値に基づいて、所定の周期毎に、パルス発生回路７１を制御するようになされている。
【０１９２】
パルス発生回路７１は、通常はＨレベルを出力しており、カウンタ７３から制御信号を受信すると、そのときだけ、所定の時間幅のＬレベルを出力するようになされている。ＡＮＤゲート７２は、その一方の入力端子がパルス発生回路７１に、その他端がインバータ４１に接続されている。そして、ＡＮＤゲート７２は、パルス発生回路７１の出力とインバータ４１の出力の論理和をとって、ドライバ４５に出力するようになされている。従って、パルス発生回路７１が所定の時間幅のＬレベルを出力しているときは、ＦＥＴ４はオフにされ、それ以外では、インバータ４１を介したコンパレータ３１の出力に応じて、ＦＥＴ４はオン／オフされる。
【０１９３】
なお、コンデンサＣＸとＣ４の並列に接続したときの容量（以下、並列容量という）は、Ｔｄが水系充電器で−△Ｖが検出されない程度の大きさとなるような値とされており、コンデンサＣＸの容量は、コンデンサＣＸとＣ４の並列容量より充分小さなものとされている。
【０１９４】
次に、その動作について、図３０に示す充電器（水系充電器）の端子間電圧波形を参照して説明する。充電開始時後しばらくの間は、Ｔｏｆｆが短いから、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力はＬレベルであり、スイッチＳＷ３はオンになっている。また、この場合、パルス発生回路７１は、Ｈレベルを出力しているから、ＡＮＤゲート７２からは、インバータ４１を介したコンパレータ３１の出力がそのまま、ドライバ４５に出力される。従って、この場合、水系充電器において、−△Ｖは検出されず、間欠充電が進行していく。
【０１９５】
そして、２次電池１に対する充電が充分になされ、Ｔｏｆｆが基準時間以上となると、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力は、ＬレベルからＨレベルとなり、スイッチＳＷ３はオフになる。上述したように、コンデンサＣＸの容量は、コンデンサＣＸとＣ４の並列容量より充分小さいから、図２６で説明した場合と同様に、スイッチＳＷ３オフになった後は、ＦＥＴ４４がオンしている期間に相当するＴｄは、スイッチＳＷ３がオンしているときよりも極端に小さくなる。
【０１９６】
従って、基準時間以上のＴｏｆｆが出現した後は、充電器の端子間電圧は、図２８で説明した場合と同様となる。
【０１９７】
一方、カウンタ７３は、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力がＬレベルからＨレベルとなると、クロックのカウントを開始し、そのカウント値に基づいて、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力がＨレベルになってから、時間Ｔ２（但し、Ｔ２は、Ｔａより大きい値）だけ経過したか否かを判定する。そして、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力がＨレベルになってから、時間Ｔ２だけ経過すると、カウンタ７３は、パルス発生回路７１に、所定の時間幅Ｔ３のＬレベルを出力させる。
【０１９８】
従って、その時間幅の間は、ＡＮＤゲート７２の出力は、コンパレータ３１の出力に関わらずＬレベルとなり、その間、ＦＥＴ４はオフにされる。その結果、充電器の端子間電圧には、図３０に示すように、基準時間以上のＴｏｆｆが検出されてから時間Ｔ２経過後に、所定の時間幅Ｔ３と同じ長さのＴｏｆｆが現れることになる。
【０１９９】
その後、カウンタ７３は、カウント値をリセットして、再度、クロックのカウントを開始する。
【０２００】
以下、同様の動作が、水系充電器で充電が終了されるまで繰り返される。従って、この場合、基準時間以上のＴｏｆｆが出現した後は、図３０においてＹで示す区間の波形が繰り返されるので、このバッテリパックによっても、図２７における場合と同様に、水系充電器に、確実に−△Ｖを検出させることができる。
【０２０１】
次に、図３１は、本発明を適用したバッテリパックの第７実施例の構成を示している。なお、図中、図２９における場合と対応する部分については、同一の符号を付してある。また、このバッテリパックは、図２５で説明した第２の原理にしたがって充電が行われるようになされている。
【０２０２】
このバッテリパックにおいては、ＯＲゲート８２の一方の入力端子に、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力が供給されるようになされており、その他方の入力端子には、インバータ４１の出力が供給されるようになされている。またＯＲゲート８２の出力端子は、３入力のＡＮＤゲート８３の第１の入力端子に接続されている。
【０２０３】
オシレータ８１には、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力が供給されるようになされている。そして、オシレータ８１は、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＨレベルを受信すると、即ち基準時間以上のＴｏｆｆが出現すると、動作を開始し、高周波数の、パルス幅の小さいパルスを出力するようになされている。なお、オシレータ８１の出力は、ＡＮＤゲート８３の第２の入力端子に供給されるようになされている。また、オシレータ８１の出力は、Ｔｏｆｆ検出回路５５からＬレベルを受信している間は、Ｈレベルにされている。
【０２０４】
ＡＮＤゲート８３の第３の入力端子には、パルス発生回路７１の出力が供給されるようになされており、またその出力端子は、ドライバ４５に接続されている。
【０２０５】
なお、コンデンサＣＸの容量は、Ｔｄが、水系充電器で−△Ｖが検出されない程度の大きさとなるような値とされている。
【０２０６】
次に、その動作について、図３２に示す充電器（水系充電器）の端子間電圧波形を参照して説明する。充電開始時後しばらくの間は、Ｔｏｆｆが短いから、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力はＬレベルであり、従って、ＯＲゲート８２からは、インバータ４１を介したコンパレータ３１の出力がそのまま、ＡＮＤゲート８３に供給される。また、この場合、上述したように、パルス発生回路７１およびオシレータ８１の出力はＨレベルであるから、ＡＮＤゲート８３の出力は、ＯＲゲート８２の出力そのものとなる。
【０２０７】
以上から、ドライバ４５には、インバータ４１を介したコンパレータ３１の出力が供給される。そして、コンデンサＣＸの容量は、Ｔｄが、水系充電器で−△Ｖが検出されない程度の大きさとなるような値とされているから、Ｔｏｆｆが基準時間を超えるまでは、水系充電器において、−△Ｖは検出されず、間欠充電が進行していく。
【０２０８】
そして、２次電池１に対する充電が充分になされ、Ｔｏｆｆが基準時間以上となると、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力は、ＬレベルからＨレベルとなり、これにより、ＯＲゲート８２からは、コンパレータ３１の出力とは無関係に、常にＨレベルが出力されるようになる。
【０２０９】
また、この場合、オシレータ８１は、高周波数の、パルス幅の小さいパルスの出力を開始する。さらに、カウンタ７３では、クロックのカウントが開始されるが、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力がＨレベルになってから、時間Ｔ２が経過するまでは、パルス発生回路７１を動作させないから、パルス発生回路７１の出力は、Ｈレベルのままとされる。
【０２１０】
従って、ＡＮＤゲート８３からは、オシレータ８１が出力する信号がそのまま出力され、この信号にしたがって、ＦＥＴ４がドライブされる。その結果、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力がＨレベルになってから、時間Ｔ２が経過するまでは、充電器の端子間電圧は、図３２に示すように、オシレータ８１が出力する高周波数の、パルス幅の小さいパルスに対応した波形となる。
【０２１１】
以上から、基準時間以上のＴｏｆｆが検出された後は、図２５で説明したように、疑似的な−△Ｖが検出されることになる。
【０２１２】
仮に、ここで−△Ｖの検出に失敗したとした場合、Ｔｏｆｆ検出回路５５の出力がＨレベルになってから、時間Ｔ２だけ経過すると、図２９で説明したように、カウンタ７３は、パルス発生回路７１に、所定の時間幅Ｔ３のＬレベルを出力させる。
【０２１３】
従って、その時間幅の間は、ＡＮＤゲート８３の出力は、オシレータ８１の出力に関わらずＬレベルとなり、その間、ＦＥＴ４はオフにされる。その結果、充電器の端子間電圧には、図３２に示すように、基準時間以上のＴｏｆｆが検出されてから時間Ｔ２経過後に、所定の時間幅（基準時間以上のＴｏｆｆと同じ程度）Ｔ３と同じ長さのＴｏｆｆが出現することになる。
【０２１４】
その後、カウンタ７３は、カウント値をリセットして、再度、クロックのカウントを開始する。
【０２１５】
以下、同様の動作が、水系充電器で充電が終了されるまで繰り返される。従って、この場合、基準時間以上のＴｏｆｆが出現した後は、図３２においてＺで示す区間の波形が繰り返されるので、このバッテリパックによっても、図２７における場合と同様に、水系充電器に、確実に−△Ｖを検出させることができる。
【０２１６】
以上のようにバッテリパックを構成して、次のようなスペックの水系充電器を用いて充電実験を行ったところ、いずれも、充分な充電がなされた後、−△Ｖが検出されて充電が終了されたことが確認された。
【０２１７】
（１）ＡＣ−Ｖ３０（ソニー（株）製）
充電電流：１．１Ａ
無負荷電圧：１０Ｖ
△Ｖｄ：８０ｍＶ
平均化幅Ｔａｂ：１６秒
Ｔａ：６０秒
【０２１８】
（２）ＡＣ−Ｓ１０，ＢＣ−Ｓ１０（ソニー（株）製）
充電電流：１．３Ａ
無負荷電圧：１０Ｖ
△Ｖｄ：６０ｍＶ
平均化幅Ｔａｂ：１６秒
Ｔａ：３０秒
【０２１９】
（３）ＡＣ−Ｓ２５（ソニー（株）製）
充電電流：１．１Ａ
無負荷電圧：１０Ｖ
△Ｖｄ：６０ｍＶ
平均化幅Ｔａｂ：１６秒
Ｔａ：３０秒
【０２２０】
以上、本発明をバッテリパックに適用した場合について説明したが、本発明は、バッテリパックの他、バッテリパックと充電器とを接続するためのアダプタなどに適用可能である。
【０２２１】
なお、本実施例においては、バッテリパック内に設ける２次電池を１つとしたが、バッテリパック内には、複数の２次電池を設けるようにすることができる。また、その際の過充電検出などは、２次電池ごとに行うようにすることが可能である。
【０２２２】
さらに、第１の原理による充電の応用例として、図２１乃至図２４で説明した方式は、第２の原理による充電にも適用可能である。
【０２２３】
また、本実施例では、本発明を、図１１（図９）に示す構成のバッテリパックに適用した場合について説明したが、本発明は、この他、図５や図７に示した構成のバッテリパックなどにも適用可能である。
【０２２４】
さらに、本実施例においては、バッテリパックを、コンパレータや、トランジスタ、抵抗、コンデンサ、ダイオードなどの素子によって構成するようにしたが、上述した機能をソフトウェア化するようにすることも可能である。この場合、バッテリパックは、例えば図３３に示すように構成するようにすれば良い。
【０２２５】
このバッテリパックにおいては、２次電池１の電圧が、Ａ／Ｄ変換器９１でＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ９２に供給される。ＣＰＵ９２では、上述した過充電検出や、Ｔｏｆｆの検出、ＦＥＴ４をオン／オフすることによる充電電流制御などが、所定のプログラムにしたがって行われる。この場合、図中、点線で示すように、バッテリパックに信号端子を設け、水系充電器から、そのスペックを供給させるようにすることにより、ＣＰＵ９２では、水系充電器ごとの−△Ｖ検出方式の違い、充電電流の大小などに対応して、より適切なＦＥＴ４のオン／オフ制御（ＦＥＴ４をオン／オフさせる信号（パルス）の周波数や、デューティー比などの設定）や、Ｔｄを大きくまたは小さくするタイミングの設定が可能となる。
【０２２６】
さらに、この場合、２次電池１の容量や、バッテリパックの構成に適した処理を行うことなども容易に可能となる。
【０２２７】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、２次電池の充電が充分になされた時点で、疑似的な−△Ｖが検出されるので、２次電池の充電を、いわゆる−△Ｖ方式の充電器によって、安全に、かつ充分に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するバッテリパックの構成例を示す図である。
【図２】図１のスイッチング回路１０の他の構成例を示す図である。
【図３】第１の間欠充電方法を説明する図である。
【図４】第２の間欠充電方法を説明する図である。
【図５】第１の間欠充電方法により充電が行われるバッテリパックの構成例を示す図である。
【図６】図５のバッテリパックの動作を説明するための図である。
【図７】第２の間欠充電方法により充電が行われるバッテリパックの構成例を示す図である。
【図８】図７のバッテリパックの動作を説明するための図である。
【図９】第２の間欠充電方法により充電が行われるバッテリパックの他の構成例を示す図である。
【図１０】図９のバッテリパックの動作を説明するための図である。
【図１１】図９のバッテリパックのより詳細な構成を示す図である。
【図１２】−△Ｖの検出方法を説明する図である。
【図１３】ステップ関数の移動平均値を示す図である。
【図１４】バッテリパックを間欠充電した場合の充電器の端子間電圧とその移動平均値を示す波形図である。
【図１５】種々の平均化幅に対する移動平均値を示す図である。
【図１６】充電器の端子間電圧の移動平均値を示す図である。
【図１７】充電器の端子間電圧の移動平均値を示す図である。
【図１８】充電器の端子間電圧の移動平均値を示す図である。
【図１９】本発明の第１の原理を説明するための図である。
【図２０】本発明を適用したバッテリパックの第１実施例の構成を示す図である。
【図２１】図２２のバッテリパックを充電したときの２次電池１の電圧と、水系充電器の端子間電圧とを示す波形図である。
【図２２】本発明を適用したバッテリパックの第２実施例の構成を示す図である。
【図２３】図２４のバッテリパックを充電したときの２次電池１の電圧と、水系充電器の端子間電圧とを示す波形図である。
【図２４】本発明を適用したバッテリパックの第３実施例の構成を示す図である。
【図２５】本発明の第２の原理を説明する図である。
【図２６】本発明を適用したバッテリパックの第４実施例の構成を示す図である。
【図２７】本発明を適用したバッテリパックの第５実施例の構成を示す図である。
【図２８】図２７のバッテリパックの動作を説明するための図である。
【図２９】本発明を適用したバッテリパックの第６実施例の構成を示す図である。
【図３０】図２９のバッテリパックの動作を説明するための図である。
【図３１】本発明を適用したバッテリパックの第７実施例の構成を示す図である。
【図３２】図３１のバッテリパックの動作を説明するための図である。
【図３３】本発明を適用したバッテリパックの第８実施例の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ ２次電池
２ 制御回路
３ ＦＥＴ
３Ａ 寄生ダイオード
４ ＦＥＴ
４Ａ 寄生ダイオード
５ ゲートコントローラ
５Ａ 放電用ゲートコントローラ
５Ｂ 充電用ゲートコントローラ
６ 過電流検出回路
７ グランドセレクト（ＧＳ）回路
８ パワーダウン制御回路
１０ スイッチング回路
１１ コンパレータ
１２ 遅延回路
１３ ドライバ
２１ 遅延回路
３１ コンパレータ
３２ 遅延回路
４１ インバータ
４２ トランジスタ
４３ バッファ
４４ ＦＥＴ
４５ ドライバ
５１ オシレータ（ＯＳＣ）
５２ ＡＮＤゲート
５５ Ｔｏｆｆ検出回路
６１ カウンタ
７１ パルス発生回路
７２ ＡＮＤゲート
７３ カウンタ
８１ オシレータ（ＯＳＣ）
８２ ＯＲゲート
８３ ＡＮＤゲート
９１ Ａ／Ｄ変換器
９２ ＣＰＵ
Claims (2)
- 充電中の非水系の２次電池の電圧が所定の基準電圧以上になった場合、所定の充電時間だけ前記２次電池に充電電流を強制的に流して充電を停止し、充電停止後の前記２次電池の電圧が前記基準電圧以下に降下した場合、前記充電電流を流して充電を開始することを繰り返す間欠充電、
または、前記充電時間が経過するまでの強制的な充電を除く充電が行われている最中の前記２次電池の電圧が前記基準電圧以上になった場合、充電を停止し、充電停止後の前記２次電池の電圧が前記基準電圧以下に降下した場合、再び、充電を開始し、前記２次電池の電圧が前記基準電圧以上になっても、前記充電時間が経過するまでは、前記充電電流を強制的に流すことを繰り返す間欠充電
の制御を行う制御手段と、
前記制御手段により制御され、前記充電電流をオン／オフするスイッチング手段とを有する２次電池パックを備え、−△Ｖ方式の充電の制御を行う充電制御装置において、
充電停止後、前記２次電池の電圧が前記基準電圧に降下するまでの電圧降下時間を計時し、前記電圧降下時間が所定の基準時間以上であるか否かを判定する判定手段を備え、
前記制御手段は、前記電圧降下時間が前記基準時間以上になった後の前記充電時間が、前記電圧降下時間が前記基準時間以上になる前の前記充電時間より長くなるように、前記スイッチング手段を制御する
ことを特徴とする充電制御装置。 - 充電中の非水系の２次電池の電圧が所定の基準電圧以上になった場合、所定の充電時間だけ前記２次電池に充電電流を強制的に流して充電を停止し、充電停止後の前記２次電池の電圧が前記基準電圧以下に降下した場合、前記充電電流を流して充電を開始することを繰り返す間欠充電、
または、前記充電時間が経過するまでの強制的な充電を除く充電が行われている最中の前記２次電池の電圧が前記基準電圧以上になった場合、充電を停止し、充電停止後の前記２次電池の電圧が前記基準電圧以下に降下した場合、再び、充電を開始し、前記２次電池の電圧が前記基準電圧以上になっても、前記充電時間が経過するまでは、前記充電電流を強制的に流すことを繰り返す間欠充電
の制御を行う制御手段と、
前記制御手段により制御され、前記充電電流をオン／オフするスイッチング手段とを有する２次電池パックを備え、−△Ｖ方式の充電を制御する充電制御装置において、
充電停止後、前記２次電池の電圧が前記基準電圧に降下するまでの電圧降下時間を計時し、前記電圧降下時間が所定の基準時間以上であるか否かを判定する判定手段を備え、
前記制御手段は、前記電圧降下時間が前記基準時間以上になった後の前記充電時間が、前記電圧降下時間が前記基準時間以上になる前の前記充電時間より短くなるように、前記スイッチング手段を制御した後、所定の周期ごとに、一定時間だけ前記スイッチング手段をオフ状態にする
ことを特徴とする充電制御装置。
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