充電装置及び充電方法
【課題】二次電池の充電に要する時間を極力短縮することができる充電装置及び充電方法を提供する。
【解決手段】充電装置１は、二次電池Ｂに接続可能に構成され、二次電池Ｂに接続された状態で二次電池からの電力が入力される電力回路（スイッチ１３及び抵抗１４）と、二次電池Ｂの充電中に、上記の電力回路を所定時間だけ二次電池Ｂに接続して二次電池Ｂに充電された電力を電力回路に放電させる制御を行う充電制御装置１８とを備える。
【解決手段】充電装置１は、二次電池Ｂに接続可能に構成され、二次電池Ｂに接続された状態で二次電池からの電力が入力される電力回路（スイッチ１３及び抵抗１４）と、二次電池Ｂの充電中に、上記の電力回路を所定時間だけ二次電池Ｂに接続して二次電池Ｂに充電された電力を電力回路に放電させる制御を行う充電制御装置１８とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充電を行う充電装置及び充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機を始めとした携帯性を有する電子機器は、再充電が可能なリチウムイオン二次電池等の二次電池を電源として用いるものが殆どである。また、動力発生源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）や、動力発生源としてモータのみを用いる電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）においても、二次電池が用いられている。このように、近年においては様々な用途に二次電池が用いられている。
【０００３】
二次電池の充電は、一般的にＣＣ／ＣＶ（Constant-Current/Constant-Voltage：定電流／定電圧）充電法を用いて行われる。ここで、ＣＣ／ＣＶ充電法とは、二次電池の電圧が定格電圧に達するまで一定の電流で充電（ＣＣ充電）し、二次電池の電圧が定格電圧に達した後は二次電池に印加される電圧を一定に保って充電（ＣＶ充電）する充電法である。図４は、従来のＣＣ／ＣＶ充電法により充電される二次電池の充電状態の変化例を示す図である。
【０００４】
図４に示す例では、充電が開始された時刻ｔ１００から二次電池の電圧が定格電圧（例えば、最大電圧の９０％の電圧）に達する時刻ｔ１０１まではＣＣ充電が行われ、時刻ｔ１０１以後はＣＶ充電が行われている。この図４を参照すると、ＣＣ充電が行われている間は時間の経過とともに二次電池の充電量が増加するが、ＣＶ充電に切り替わると充電量の増加量が極端に小さくなり、満充電に達するまでに長い時間（例えば、１時間程度）要するのが分かる。尚、二次電池が満充電状態になった時刻ｔ１０２以後は、ＣＶ充電により満充電状態が維持される。
【０００５】
以下の特許文献１には、二次電池の充電を短時間で行い得る充電方法の一例が開示されている。具体的に、この引用文献１に開示された充電方法は、二次電池の電圧が予め設定された第１電圧に達するまで行うＣＣ充電と、二次電池の電圧が第１電圧から第２電圧に低下するまでの充電休止とを繰り返し、充電休止の期間が所定値以上になった場合にＣＶ充電を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２１３３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した特許文献１に開示された充電方法を用いれば、二次電池の充電に要する時間を、従来よりは短縮することができると考えられる。しかしながら、上記の特許文献１では、二次電池の充電を休止している期間において、二次電池の電圧が第１電圧から第２電圧に低下するのを待つ必要があるため、充電に要する時間が十分に短縮されているとは言い難い。
【０００８】
現状において、前述した電気自動車やハイブリッド自動車（所謂、プラグイン・ハイブリッド車）は、二次電池の充電に長時間を要する点が短所の１つとして挙げられている。近年においては、地球環境の保護の観点から、旧来のガソリン車等に代わって電気自動車等の早急な普及が望まれている状況であり、上記の短所を解消して電気自動車等の普及を促進するのが極めて重要である。また、携帯電話機等の電子機器においても、二次電池が短時間で充電できれば利便性が高まると考えられる。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、二次電池の充電に要する時間を極力短縮することができる充電装置及び充電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の充電装置は、二次電池（Ｂ）の充電を行う充電装置（１、２）において、前記二次電池に接続可能に構成され、前記二次電池に接続された状態で前記二次電池からの電力が入力される電力回路（１３、１４、２１〜２６）と、前記二次電池の充電中に、前記電力回路を所定時間だけ前記二次電池に接続して前記二次電池に充電された電力を前記電力回路に放電させる制御を行う制御装置（１８、２７）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の充電装置は、前記二次電池の電圧を測定する電圧計（１５）を備えており、前記制御装置が、前記二次電池の充電中に、前記電圧計の測定電圧が予め設定された所定の閾電圧に達した場合に、前記電力回路を所定時間だけ前記二次電池に接続する制御を行うことを特徴としている。
また、本発明の充電装置は、前記制御装置が、前記所定時間の経過後に、前記電力回路を前記二次電池から切り離す制御を行うことを特徴としている。
また、本発明の充電装置は、前記電力回路が、前記二次電池に接続可能に構成され、前記二次電池から放電される電力を消費する抵抗（１４）を備えることを特徴としている。
また、本発明の充電装置は、前記電力回路が、前記二次電池に接続可能に構成され、前記二次電池から放電される電力を蓄えるコンデンサ（２６）を備えることを特徴としている。
また、本発明の充電装置は、前記制御装置が、前記所定時間の経過後に、前記コンデンサに蓄えられた電力を用いて前記二次電池を充電する制御を行うことを特徴としている。
本発明の充電方法は、二次電池（Ｂ）の充電を行う充電方法であって、前記二次電池の充電を開始する第１ステップと、前記二次電池の充電中に、前記二次電池に充電された電力を所定時間だけ放電させる第２ステップとを有することを特徴としている。
また、本発明の充電方法は、前記第２ステップの後に、前記第２ステップで前記二次電池から放電された電力を用いて前記二次電池を充電する第３ステップを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、二次電池の充電中に電力回路を所定時間だけ二次電池に接続して二次電池に充電された電力を電力回路に放電させて二次電池の開放端子電圧を低下させているため、二次電池の充電に要する時間を従来よりも短縮することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による充電装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による充電装置により充電される二次電池の充電状態の変化例を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態による充電装置の要部構成を示すブロック図である。
【図４】従来のＣＣ／ＣＶ充電法により充電される二次電池の充電状態の変化例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による充電装置及び充電方法について詳細に説明する。
【００１４】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による充電装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の充電装置１は、充電器１１、スイッチ１２、スイッチ１３（電力回路）、抵抗１４（電力回路）、電圧計１５、電流計１６，１７、及び充電制御装置１８（制御装置）を備えており、充電器１１の出力端（正出力端、負出力端）の各々に接続される端子Ｔ１，Ｔ２間に接続されるリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池Ｂの充電を行う。
【００１５】
充電器１１は、端子Ｔ１，Ｔ２間に接続される二次電池Ｂに対し、その二次電池Ｂを充電するための直流電力を供給する。この充電器１１は、例えばコンバータ、インバータ、及び整流器等を備えており、電圧が１００Ｖ（或いは、２００Ｖ）の商用交流電源から二次電池Ｂの充電に必要となる直流電力を生成する。尚、充電器１１は、その出力電圧が二次電池Ｂの特性に合わせた電圧に設定されており、ＣＣ充電及びＣＶ充電を行うことができる。
【００１６】
スイッチ１２は、充電器１１の正出力端と、二次電池Ｂの正電極が接続される端子Ｔ１との間に設けられており、充電制御装置１８の制御の下で、充電器１１の正出力端と端子Ｔ１との間を導通状態又は非導通状態にする。具体的に、充電器１１の正出力端と端子Ｔ１との間は、スイッチ１２がオン状態になると導通状態になり、スイッチ１２がオフ状態になると非導通状態になる。
【００１７】
スイッチ１３は、二次電池Ｂの正電極が接続される端子Ｔ１と抵抗１４の一端との間に設けられており、充電制御装置１８の制御の下で、端子Ｔ１と抵抗１４の一端との間を導通状態又は非導通状態にする。具体的に、端子Ｔ１と抵抗１４の一端との間は、スイッチ１３がオン状態になると導通状態になり、スイッチ１３がオフ状態になると非導通状態になる。
【００１８】
抵抗１４は、一端がスイッチ１３を介して二次電池Ｂの正電極が接続される端子Ｔ１に接続されるとともに、他端が二次電池Ｂの負電極が接続される端子Ｔ２に接続されており、二次電池Ｂの充電中に二次電池Ｂから放電される電力を消費するために設けられる。ここで、二次電池Ｂに充電された電力の一部を二次電池Ｂの充電中に放電させるのは、二次電池Ｂの充電に要する時間を短縮するためである。
【００１９】
二次電池Ｂの電圧（開放端子電圧）は、一般的に電流に対してヒステリシス特性を有しており、充電容量が同じであっても放電後の開放端子電圧は充電後の開放端子電圧よりも低くなる。二次電池Ｂの充電中に充電された電力の一部を短時間（例えば、１０秒程度）放電することによって二次電池Ｂの開放端子電圧を低下させることができるため、その後の充電電流を大きくすることが可能となり、これにより二次電池Ｂの充電に要する時間を短縮することができる。
【００２０】
電圧計１５は、充電器１１の正出力端とスイッチ１２との間に設けられており、二次電池Ｂが充電されているときの二次電池Ｂの電圧を測定する。この電圧計１５で測定された電圧（測定電圧）は充電制御装置１８に入力される。電流計１６は、充電器１１の負出力端と端子Ｔ２との間に設けられており、二次電池Ｂの充電中に二次電池Ｂに流れる電圧を測定する。電流計１７は、抵抗１４の他端と端子Ｔ２との間に設けられており、二次電池Ｂを放電する際に抵抗１４に流れる電流を測定する。これら電流計１６，１７で測定された電流（測定電流）は充電制御装置１８に入力される。
【００２１】
充電制御装置１８は、電圧計１５及び電流計１６，１７の測定結果を参照しつつ、スイッチ１２，１３を制御することにより、二次電池Ｂの充電制御を行う。具体的に、充電制御装置１８は、二次電池Ｂを充電する場合にはスイッチ１２をオン状態にするとともにスイッチ１３をオフ状態にして二次電池Ｂを充電器１１に接続する。二次電池Ｂの充電を終了する場合にはスイッチ１２，１３を共にオフ状態にして二次電池Ｂを充電器１１及び抵抗１４から切り離す。
【００２２】
また、二次電池Ｂの放電を行う場合には、スイッチ１２をオフ状態にするとともにスイッチ１３をオン状態にして二次電池Ｂを抵抗１４に接続する。尚、二次電池Ｂの放電が終了した場合には、充電制御装置１８は、スイッチ１２をオン状態にするとともにスイッチ１３をオフ状態にして抵抗１４を二次電池Ｂから切り離しつつ二次電池Ｂを充電器１１に接続する。
【００２３】
ここで、充電制御装置１８は、二次電池Ｂの充電中に電圧計１５及び電流計１６の測定結果に基づいて、二次電池Ｂの電圧及び充電量を求める。また、電圧計１５の測定電圧が予め設定された所定の閾電圧（例えば、二次電池Ｂの最大電圧の９０％の電圧）に達した場合に、充電制御装置１８は、スイッチ１２をオフ状態にするとともにスイッチ１３をオン状態にして二次電池Ｂを放電させる。二次電池Ｂの放電が行われている間は、充電制御装置１８は、電流計１７の測定電流に基づいて二次電池Ｂから放電された電力量を求める。
【００２４】
次に、上記構成における充電装置１の動作について説明する。図２は、本発明の第１実施形態による充電装置により充電される二次電池の充電状態の変化例を示す図である。まず、充電すべき二次電池Ｂを充電装置１に接続し、二次電池Ｂの正電極及び負電極を充電装置１の端子Ｔ１，Ｔ２にそれぞれ導通させる。尚、二次電池Ｂの充電が開始される前の初期状態においては、充電装置１に設けられたスイッチ１２，１３が共にオフ状態になっており、二次電池Ｂの充電量は０％であるとする。
【００２５】
二次電池Ｂの接続が完了し、充電制御装置１８に対して充電開始の指示が行われると、充電制御装置１８の制御によって、スイッチ１２がオン状態にされるとともにスイッチ１３がオフ状態にされる。これによって、二次電池Ｂが充電器１１に接続され、充電器１１から供給される直流電力によって二次電池Ｂの充電（ＣＣ充電）が開始される（時刻ｔ０：第１ステップ）。二次電池Ｂの充電が開始されると、図２に示す通り、時間の経過とともに二次電池Ｂの充電量が増加する。尚、二次電池Ｂの充電中は、電圧計１５及び電流計１６の測定結果に基づいて、二次電池Ｂの電圧及び充電量が充電制御装置１８により求められる。
【００２６】
二次電池Ｂの充電量が増加するにつれて二次電池Ｂの電圧も上昇する。二次電池Ｂの充電中において、充電制御装置１８は電圧計１５の測定電圧を常時モニタしており、電圧計１５の測定電圧が閾電圧を超えたか否かを判断している。電圧計１５の測定電圧が閾電圧を超えたと判断すると、充電制御装置１８の制御によって、スイッチ１２がオフ状態にされるとともにスイッチ１３がオン状態にされる。これにより、二次電池Ｂが抵抗１４に接続され、二次電池Ｂに充電された電力が放電されて抵抗１４によって消費される（時刻ｔ１）。
【００２７】
充電制御装置１８は、以上の状態を時刻ｔ２まで短時間（例えば、１０秒程度）維持し、二次電池Ｂに充電された電力を放電させて抵抗１４に消費させる（第２ステップ）。これにより、図２に示す通り、時刻ｔ２における二次電池Ｂの充電量は、時刻ｔ１における二次電池Ｂの充電量よりも低下する。また、この充電量の低下に伴って、二次電池Ｂの電圧も低下する。尚、二次電池Ｂの放電中は、電流計１７の測定結果に基づいて、二次電池Ｂの放電量が充電制御装置１８により求められる。
【００２８】
時刻ｔ２が経過すると、充電制御装置１８によってスイッチ１３がオフ状態にされるとともにスイッチ１２がオン状態にされる。これにより、抵抗１４が二次電池Ｂから切り離されて二次電池Ｂが充電器１１に接続され、充電器１１から供給される直流電力によって二次電池Ｂの充電（ＣＣ充電）が再開される。二次電池Ｂの充電が再開されると、図２に示す通り、時間の経過とともに二次電池Ｂの充電量が増加する（時刻ｔ２〜ｔ３）。
【００２９】
ここで、時刻ｔ１〜ｔ２の間に行われた放電によって二次電池Ｂの開放端子電圧は低下しており、上記の閾電圧に比べて二次電池Ｂの電圧は小さくなっている。また、二次電池Ｂの開放端子電圧が低下したことにより、時刻ｔ２〜ｔ３の期間で二次電池Ｂの充電を再度行うときの電流を大きくすることができる。このため、図２に示す通り、再充電が完了した時刻ｔ３における二次電池Ｂの充電量を、放電を開始する時刻ｔ１の充電量よりも多くすることができる。
【００３０】
時刻ｔ３において電圧計１５の測定電圧が閾電圧を超えたとすると、充電制御装置１８の制御によってスイッチ１２がオフ状態にされるとともにスイッチ１３がオン状態にされる。これにより、二次電池Ｂが抵抗１４に再び接続され、二次電池Ｂに充電された電力が放電されて抵抗１４によって消費される。充電制御装置１８は、前述したｔ１〜ｔ２の期間の長さと同じ時間（例えば、１０秒程度）だけ二次電池Ｂに充電された電力を放電させて抵抗１４に消費させる（時刻ｔ３〜ｔ４）。
【００３１】
時刻ｔ４が経過すると、充電制御装置１８によってスイッチ１３がオフ状態にされるとともにスイッチ１２がオン状態にされる。これにより、抵抗１４が二次電池Ｂから切り離されて二次電池Ｂが充電器１１に接続され、充電器１１から供給される直流電力によって二次電池Ｂの充電（ＣＣ充電）が再開される。このようにして、本実施形態では、二次電池Ｂに対するＣＣ充電と二次電池Ｂの放電とが繰り返される。そして、二次電池Ｂの充電量が、放電を実施してもＣＣ充電ができない充電量に達したらＣＣ充電からＣＶ充電に切り替えられ、最大容量まで二次電池ＢのＣＶ充電が行われる。
【００３２】
以上の通り、本実施形態では、二次電池Ｂの充電中に抵抗１４を二次電池Ｂに接続し、二次電池Ｂに充電された電力の一部を抵抗１４で消費させることで二次電池Ｂの開放端子電圧を低下させている。そして、二次電池Ｂの開放端子電圧が低下した状態で二次電池Ｂの充電を再開している。二次電池Ｂの開放端子電圧が下がることによって、二次電池Ｂの充電を再度行うときの電流を大きくすることができるため、二次電池Ｂの充電に要する時間を短縮することができる。
【００３３】
〔第２実施形態〕
図３は、本発明の第２実施形態による充電装置の要部構成を示すブロック図である。図３に示す通り、本実施形態の充電装置２は、図１に示す充電装置１が備えるスイッチ１３、抵抗１４、及び充電制御装置１８に代えてトランジスタ２１，２２（電力回路）、ダイオード２３，２４（電力回路）、コイル２５（電力回路）、コンデンサ２６（電力回路）、及び充電制御装置２７（制御装置）を備える。
【００３４】
トランジスタ２１は、二次電池Ｂの正電極が接続される端子Ｔ１とコイル２５の一端との間に設けられており、充電制御装置２７の制御の下で端子Ｔ１とコイル２５の一端との間を導通状態又は非導通状態にする。具体的に、端子Ｔ１とコイル２５の一端との間は、トランジスタ２１がオン状態になると導通状態になり、トランジスタ２１がオフ状態になると非導通状態になる。
【００３５】
トランジスタ２２は、コイル２５の一端と二次電池Ｂの負電極が接続される端子Ｔ２との間に設けられており、充電制御装置２７の制御の下でコイル２５の一端と端子Ｔ２との間を導通状態又は非導通状態にする。具体的に、コイル２５の一端と端子Ｔ２との間は、トランジスタ２２がオン状態になると導通状態になり、トランジスタ２２がオフ状態になると非導通状態になる。
【００３６】
上記のトランジスタ２１，２２としては、バイポーラトランジスタ或いはＦＥＴトランジスタ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）等を用いることが可能である。尚、本実施形態では、トランジスタ２１，２２がバイポーラトランジスタである場合を例に挙げて説明する。ダイオード２３，２４は、トランジスタ２１，２２のコレクタ・エミッタ間にそれぞれ設けられた整流のための素子である。
【００３７】
コイル２５は、一端にトランジスタ２１，２２が接続されるとともに他端にコンデンサ２６の一方の電極が接続されている。コンデンサ２６は、一方の電極がコイル２５の他端に接続されるとともに、他方の電極が二次電池Ｂの負電極が接続される端子Ｔ２に接続されており、二次電池Ｂの充電中に二次電池Ｂから放電される電力を蓄えるために設けられる。
【００３８】
つまり、前述した第１実施形態では、二次電池Ｂの充電に要する時間を短縮するために二次電池Ｂに充電された電力の一部を放電させて抵抗１４で消費していた。これに対し、本実施形態では、二次電池Ｂから放電された電力をコンデンサ２６に一時的に蓄積し、二次電池Ｂの放電終了後にコンデンサ２６に蓄積された電力を用いて二次電池Ｂを充電することで、エネルギーの有効利用を図っている。
【００３９】
充電制御装置２７は、電圧計１５及び電流計１６，１７の測定結果を参照しつつ、スイッチ１２及びトランジスタ２１，２２を制御することにより、二次電池Ｂの充電制御を行う。具体的に、充電制御装置２７は、二次電池Ｂを充電する場合にはスイッチ１２をオン状態にするとともにトランジスタ２１，２２をオフ状態にして二次電池Ｂを充電器１１に接続する。二次電池Ｂの充電を終了する場合にはスイッチ１２及びトランジスタ２１，２２の全てをオフ状態にして二次電池Ｂを充電器１１並びにコイル２５及びコンデンサ２６等から切り離す。
【００４０】
また、二次電池Ｂの放電を行う場合には、スイッチ１２及びトランジスタ２２をオフ状態にするとともにトランジスタ２１をオン状態にして二次電池Ｂをコイル２５及びコンデンサ２６に接続する。二次電池Ｂの放電が終了した場合には、充電制御装置２７は、トランジスタ２１をオフ状態にするとともに、トランジスタ２２をごく短時間だけオン状態にし、コンデンサ２６に蓄えられた電力を用いて二次電池Ｂを充電（パルス充電）する。
【００４１】
ここで、パルス充電とは、二次電池２０に対してごく短時間の充電と休止とを繰返す充電方法をいう。このパルス充電では、二次電池２０の温度や電池容量によって二次電池２０に供給する電流値やパルスの最適化が図られる。尚、コンデンサ２６に蓄えられた電力が無くなった場合には、充電制御装置２７は、スイッチ１２をオン状態にするとともにトランジスタ２１，２２をオフ状態にして二次電池Ｂを充電器１１に接続する。
【００４２】
充電制御装置２７は、図１に示す充電制御装置１８と同様に、二次電池Ｂの充電中に電圧計１５及び電流計１６の測定結果に基づいて、二次電池Ｂの電圧及び充電量を求める。また、電圧計１５の測定電圧が予め設定された所定の閾電圧（例えば、二次電池Ｂの最大電圧の９０％の電圧）に達した場合に、充電制御装置２７は、スイッチ１２及びトランジスタ２２をオフ状態にするとともにトランジスタ２３をオン状態にして二次電池Ｂを放電させる。また、充電制御装置２７は、二次電池Ｂの放電が行われている間は電流計１７の測定電流に基づいて二次電池Ｂから放電された電力量を求め、コンデンサ２６に蓄えられた電力による二次電池Ｂの充電が行われている間は電流計１７の測定電流に基づいてコンデンサ２６から放電された電力量を求める。
【００４３】
次に、上記構成における充電装置２の動作について説明する。本実施形態の充電装置２は、前述した第１実施形態の充電装置１と同様に、二次電池Ｂに充電された電力の一部を放電させて二次電池Ｂの開放端子電圧を低下させ、その後に二次電池Ｂの充電を再開している。但し、本実施形態では、二次電池Ｂから放電された電流をコンデンサ２６に一時的に蓄え、コンデンサ２６に蓄えられた電力を用いて二次電池Ｂの充電を再開している。以下、詳細に説明する。
【００４４】
まず、前述した第１実施形態と同様に、充電すべき二次電池Ｂを充電装置２に接続し、二次電池Ｂの正電極及び負電極を充電装置２の端子Ｔ１，Ｔ２にそれぞれ導通させる。二次電池Ｂの接続が完了した後に、充電制御装置２７に対して充電開始の指示が行われると、充電制御装置２７の制御によって、スイッチ１２がオン状態にされるとともにトランジスタ２１，２２がオフ状態にされる。これによって、二次電池Ｂが充電器１１に接続され、充電器１１から供給される直流電力によって二次電池Ｂの充電（ＣＣ充電）が開始される（第１ステップ）。二次電池Ｂの充電が開始されると、第１実施形態と同様に、時間の経過とともに二次電池Ｂの充電量が増加し、これに伴って二次電池Ｂの電圧が上昇する。
【００４５】
ここで、電圧計１５の測定電圧が閾電圧を超えたと判断すると、充電制御装置２７の制御によって、スイッチ１２がオフ状態にされるとともにトランジスタ２１が短時間（例えば、１０秒程度）の間だけオン状態にされる。これにより、二次電池Ｂがコイル２５及びコンデンサ２６に接続され、二次電池Ｂに充電された電力が放電されてコンデンサ２６に蓄えられる（第２ステップ）。尚、二次電池Ｂが放電されることにより、二次電池Ｂの開放端子電圧が低下する。
【００４６】
以上の放電期間が経過すると、充電制御装置２７によってトランジスタ２１がオフ状態にされるとともに、トランジスタ２２がごく短時間だけオン状態され、コンデンサ２６に蓄えられた電力を用いて二次電池Ｂが充電（パルス充電）される（第３ステップ）。二次電池Ｂがパルス充電されている間、充電制御装置２７は、電流計１７の測定電流に基づいてコンデンサ２６から放電された電力量を求め、コンデンサ２６に蓄えられた電力が零になったか否かを判断している。
【００４７】
コンデンサ２６に蓄えられた電力が零になったと判断した場合には、充電制御装置２７の制御によって、トランジスタ２１，２２がオフ状態にされるとともにスイッチ１２がオン状態にされる。これにより、コイル２５及びコンデンサ２６が二次電池Ｂから切り離されて二次電池Ｂが充電器１１に接続され、充電器１１から供給される直流電力によって二次電池Ｂの充電（ＣＣ充電）が再開される。
【００４８】
このように、本実施形態では、二次電池Ｂから放電される電力がコンデンサ２６に蓄えられる点、及びコンデンサ２６に蓄えられた電力を用いて二次電池Ｂの充電（パルス充電）が行われる点を除いて、第１実施形態と同様の動作により二次電池Ｂが充電される。このため、本実施形態においても二次電池Ｂの充電に要する時間を短縮することができる。加えて、本実施形態では、コンデンサ２６に蓄えられた電力を用いて二次電池Ｂの充電を行っているためエネルギーの有効利用を図ることができる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態による充電装置及び充電方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、予め設定された時間（例えば、１０秒）の間スイッチ１３又はトランジスタ２１をオン状態にすることで、二次電池Ｂの放電量を制御する例について説明した。しかしながら、電流計１７の測定結果から求められる放電量に応じてスイッチ１３又はトランジスタ２１をオン状態にすることで、二次電池Ｂの放電量を制御しても良い。
【符号の説明】
【００５０】
１，２ 充電装置
１３ スイッチ
１４ 抵抗
１５ 電圧計
１８ 充電制御装置
２１，２２ トランジスタ
２３，２４ ダイオード
２５ コイル
２６ コンデンサ
２７ 充電制御装置
Ｂ 二次電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充電を行う充電装置及び充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機を始めとした携帯性を有する電子機器は、再充電が可能なリチウムイオン二次電池等の二次電池を電源として用いるものが殆どである。また、動力発生源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）や、動力発生源としてモータのみを用いる電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）においても、二次電池が用いられている。このように、近年においては様々な用途に二次電池が用いられている。
【０００３】
二次電池の充電は、一般的にＣＣ／ＣＶ（Constant-Current/Constant-Voltage：定電流／定電圧）充電法を用いて行われる。ここで、ＣＣ／ＣＶ充電法とは、二次電池の電圧が定格電圧に達するまで一定の電流で充電（ＣＣ充電）し、二次電池の電圧が定格電圧に達した後は二次電池に印加される電圧を一定に保って充電（ＣＶ充電）する充電法である。図４は、従来のＣＣ／ＣＶ充電法により充電される二次電池の充電状態の変化例を示す図である。
【０００４】
図４に示す例では、充電が開始された時刻ｔ１００から二次電池の電圧が定格電圧（例えば、最大電圧の９０％の電圧）に達する時刻ｔ１０１まではＣＣ充電が行われ、時刻ｔ１０１以後はＣＶ充電が行われている。この図４を参照すると、ＣＣ充電が行われている間は時間の経過とともに二次電池の充電量が増加するが、ＣＶ充電に切り替わると充電量の増加量が極端に小さくなり、満充電に達するまでに長い時間（例えば、１時間程度）要するのが分かる。尚、二次電池が満充電状態になった時刻ｔ１０２以後は、ＣＶ充電により満充電状態が維持される。
【０００５】
以下の特許文献１には、二次電池の充電を短時間で行い得る充電方法の一例が開示されている。具体的に、この引用文献１に開示された充電方法は、二次電池の電圧が予め設定された第１電圧に達するまで行うＣＣ充電と、二次電池の電圧が第１電圧から第２電圧に低下するまでの充電休止とを繰り返し、充電休止の期間が所定値以上になった場合にＣＶ充電を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２１３３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した特許文献１に開示された充電方法を用いれば、二次電池の充電に要する時間を、従来よりは短縮することができると考えられる。しかしながら、上記の特許文献１では、二次電池の充電を休止している期間において、二次電池の電圧が第１電圧から第２電圧に低下するのを待つ必要があるため、充電に要する時間が十分に短縮されているとは言い難い。
【０００８】
現状において、前述した電気自動車やハイブリッド自動車（所謂、プラグイン・ハイブリッド車）は、二次電池の充電に長時間を要する点が短所の１つとして挙げられている。近年においては、地球環境の保護の観点から、旧来のガソリン車等に代わって電気自動車等の早急な普及が望まれている状況であり、上記の短所を解消して電気自動車等の普及を促進するのが極めて重要である。また、携帯電話機等の電子機器においても、二次電池が短時間で充電できれば利便性が高まると考えられる。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、二次電池の充電に要する時間を極力短縮することができる充電装置及び充電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の充電装置は、二次電池（Ｂ）の充電を行う充電装置（１、２）において、前記二次電池に接続可能に構成され、前記二次電池に接続された状態で前記二次電池からの電力が入力される電力回路（１３、１４、２１〜２６）と、前記二次電池の充電中に、前記電力回路を所定時間だけ前記二次電池に接続して前記二次電池に充電された電力を前記電力回路に放電させる制御を行う制御装置（１８、２７）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の充電装置は、前記二次電池の電圧を測定する電圧計（１５）を備えており、前記制御装置が、前記二次電池の充電中に、前記電圧計の測定電圧が予め設定された所定の閾電圧に達した場合に、前記電力回路を所定時間だけ前記二次電池に接続する制御を行うことを特徴としている。
また、本発明の充電装置は、前記制御装置が、前記所定時間の経過後に、前記電力回路を前記二次電池から切り離す制御を行うことを特徴としている。
また、本発明の充電装置は、前記電力回路が、前記二次電池に接続可能に構成され、前記二次電池から放電される電力を消費する抵抗（１４）を備えることを特徴としている。
また、本発明の充電装置は、前記電力回路が、前記二次電池に接続可能に構成され、前記二次電池から放電される電力を蓄えるコンデンサ（２６）を備えることを特徴としている。
また、本発明の充電装置は、前記制御装置が、前記所定時間の経過後に、前記コンデンサに蓄えられた電力を用いて前記二次電池を充電する制御を行うことを特徴としている。
本発明の充電方法は、二次電池（Ｂ）の充電を行う充電方法であって、前記二次電池の充電を開始する第１ステップと、前記二次電池の充電中に、前記二次電池に充電された電力を所定時間だけ放電させる第２ステップとを有することを特徴としている。
また、本発明の充電方法は、前記第２ステップの後に、前記第２ステップで前記二次電池から放電された電力を用いて前記二次電池を充電する第３ステップを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、二次電池の充電中に電力回路を所定時間だけ二次電池に接続して二次電池に充電された電力を電力回路に放電させて二次電池の開放端子電圧を低下させているため、二次電池の充電に要する時間を従来よりも短縮することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による充電装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による充電装置により充電される二次電池の充電状態の変化例を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態による充電装置の要部構成を示すブロック図である。
【図４】従来のＣＣ／ＣＶ充電法により充電される二次電池の充電状態の変化例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による充電装置及び充電方法について詳細に説明する。
【００１４】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による充電装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の充電装置１は、充電器１１、スイッチ１２、スイッチ１３（電力回路）、抵抗１４（電力回路）、電圧計１５、電流計１６，１７、及び充電制御装置１８（制御装置）を備えており、充電器１１の出力端（正出力端、負出力端）の各々に接続される端子Ｔ１，Ｔ２間に接続されるリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池Ｂの充電を行う。
【００１５】
充電器１１は、端子Ｔ１，Ｔ２間に接続される二次電池Ｂに対し、その二次電池Ｂを充電するための直流電力を供給する。この充電器１１は、例えばコンバータ、インバータ、及び整流器等を備えており、電圧が１００Ｖ（或いは、２００Ｖ）の商用交流電源から二次電池Ｂの充電に必要となる直流電力を生成する。尚、充電器１１は、その出力電圧が二次電池Ｂの特性に合わせた電圧に設定されており、ＣＣ充電及びＣＶ充電を行うことができる。
【００１６】
スイッチ１２は、充電器１１の正出力端と、二次電池Ｂの正電極が接続される端子Ｔ１との間に設けられており、充電制御装置１８の制御の下で、充電器１１の正出力端と端子Ｔ１との間を導通状態又は非導通状態にする。具体的に、充電器１１の正出力端と端子Ｔ１との間は、スイッチ１２がオン状態になると導通状態になり、スイッチ１２がオフ状態になると非導通状態になる。
【００１７】
スイッチ１３は、二次電池Ｂの正電極が接続される端子Ｔ１と抵抗１４の一端との間に設けられており、充電制御装置１８の制御の下で、端子Ｔ１と抵抗１４の一端との間を導通状態又は非導通状態にする。具体的に、端子Ｔ１と抵抗１４の一端との間は、スイッチ１３がオン状態になると導通状態になり、スイッチ１３がオフ状態になると非導通状態になる。
【００１８】
抵抗１４は、一端がスイッチ１３を介して二次電池Ｂの正電極が接続される端子Ｔ１に接続されるとともに、他端が二次電池Ｂの負電極が接続される端子Ｔ２に接続されており、二次電池Ｂの充電中に二次電池Ｂから放電される電力を消費するために設けられる。ここで、二次電池Ｂに充電された電力の一部を二次電池Ｂの充電中に放電させるのは、二次電池Ｂの充電に要する時間を短縮するためである。
【００１９】
二次電池Ｂの電圧（開放端子電圧）は、一般的に電流に対してヒステリシス特性を有しており、充電容量が同じであっても放電後の開放端子電圧は充電後の開放端子電圧よりも低くなる。二次電池Ｂの充電中に充電された電力の一部を短時間（例えば、１０秒程度）放電することによって二次電池Ｂの開放端子電圧を低下させることができるため、その後の充電電流を大きくすることが可能となり、これにより二次電池Ｂの充電に要する時間を短縮することができる。
【００２０】
電圧計１５は、充電器１１の正出力端とスイッチ１２との間に設けられており、二次電池Ｂが充電されているときの二次電池Ｂの電圧を測定する。この電圧計１５で測定された電圧（測定電圧）は充電制御装置１８に入力される。電流計１６は、充電器１１の負出力端と端子Ｔ２との間に設けられており、二次電池Ｂの充電中に二次電池Ｂに流れる電圧を測定する。電流計１７は、抵抗１４の他端と端子Ｔ２との間に設けられており、二次電池Ｂを放電する際に抵抗１４に流れる電流を測定する。これら電流計１６，１７で測定された電流（測定電流）は充電制御装置１８に入力される。
【００２１】
充電制御装置１８は、電圧計１５及び電流計１６，１７の測定結果を参照しつつ、スイッチ１２，１３を制御することにより、二次電池Ｂの充電制御を行う。具体的に、充電制御装置１８は、二次電池Ｂを充電する場合にはスイッチ１２をオン状態にするとともにスイッチ１３をオフ状態にして二次電池Ｂを充電器１１に接続する。二次電池Ｂの充電を終了する場合にはスイッチ１２，１３を共にオフ状態にして二次電池Ｂを充電器１１及び抵抗１４から切り離す。
【００２２】
また、二次電池Ｂの放電を行う場合には、スイッチ１２をオフ状態にするとともにスイッチ１３をオン状態にして二次電池Ｂを抵抗１４に接続する。尚、二次電池Ｂの放電が終了した場合には、充電制御装置１８は、スイッチ１２をオン状態にするとともにスイッチ１３をオフ状態にして抵抗１４を二次電池Ｂから切り離しつつ二次電池Ｂを充電器１１に接続する。
【００２３】
ここで、充電制御装置１８は、二次電池Ｂの充電中に電圧計１５及び電流計１６の測定結果に基づいて、二次電池Ｂの電圧及び充電量を求める。また、電圧計１５の測定電圧が予め設定された所定の閾電圧（例えば、二次電池Ｂの最大電圧の９０％の電圧）に達した場合に、充電制御装置１８は、スイッチ１２をオフ状態にするとともにスイッチ１３をオン状態にして二次電池Ｂを放電させる。二次電池Ｂの放電が行われている間は、充電制御装置１８は、電流計１７の測定電流に基づいて二次電池Ｂから放電された電力量を求める。
【００２４】
次に、上記構成における充電装置１の動作について説明する。図２は、本発明の第１実施形態による充電装置により充電される二次電池の充電状態の変化例を示す図である。まず、充電すべき二次電池Ｂを充電装置１に接続し、二次電池Ｂの正電極及び負電極を充電装置１の端子Ｔ１，Ｔ２にそれぞれ導通させる。尚、二次電池Ｂの充電が開始される前の初期状態においては、充電装置１に設けられたスイッチ１２，１３が共にオフ状態になっており、二次電池Ｂの充電量は０％であるとする。
【００２５】
二次電池Ｂの接続が完了し、充電制御装置１８に対して充電開始の指示が行われると、充電制御装置１８の制御によって、スイッチ１２がオン状態にされるとともにスイッチ１３がオフ状態にされる。これによって、二次電池Ｂが充電器１１に接続され、充電器１１から供給される直流電力によって二次電池Ｂの充電（ＣＣ充電）が開始される（時刻ｔ０：第１ステップ）。二次電池Ｂの充電が開始されると、図２に示す通り、時間の経過とともに二次電池Ｂの充電量が増加する。尚、二次電池Ｂの充電中は、電圧計１５及び電流計１６の測定結果に基づいて、二次電池Ｂの電圧及び充電量が充電制御装置１８により求められる。
【００２６】
二次電池Ｂの充電量が増加するにつれて二次電池Ｂの電圧も上昇する。二次電池Ｂの充電中において、充電制御装置１８は電圧計１５の測定電圧を常時モニタしており、電圧計１５の測定電圧が閾電圧を超えたか否かを判断している。電圧計１５の測定電圧が閾電圧を超えたと判断すると、充電制御装置１８の制御によって、スイッチ１２がオフ状態にされるとともにスイッチ１３がオン状態にされる。これにより、二次電池Ｂが抵抗１４に接続され、二次電池Ｂに充電された電力が放電されて抵抗１４によって消費される（時刻ｔ１）。
【００２７】
充電制御装置１８は、以上の状態を時刻ｔ２まで短時間（例えば、１０秒程度）維持し、二次電池Ｂに充電された電力を放電させて抵抗１４に消費させる（第２ステップ）。これにより、図２に示す通り、時刻ｔ２における二次電池Ｂの充電量は、時刻ｔ１における二次電池Ｂの充電量よりも低下する。また、この充電量の低下に伴って、二次電池Ｂの電圧も低下する。尚、二次電池Ｂの放電中は、電流計１７の測定結果に基づいて、二次電池Ｂの放電量が充電制御装置１８により求められる。
【００２８】
時刻ｔ２が経過すると、充電制御装置１８によってスイッチ１３がオフ状態にされるとともにスイッチ１２がオン状態にされる。これにより、抵抗１４が二次電池Ｂから切り離されて二次電池Ｂが充電器１１に接続され、充電器１１から供給される直流電力によって二次電池Ｂの充電（ＣＣ充電）が再開される。二次電池Ｂの充電が再開されると、図２に示す通り、時間の経過とともに二次電池Ｂの充電量が増加する（時刻ｔ２〜ｔ３）。
【００２９】
ここで、時刻ｔ１〜ｔ２の間に行われた放電によって二次電池Ｂの開放端子電圧は低下しており、上記の閾電圧に比べて二次電池Ｂの電圧は小さくなっている。また、二次電池Ｂの開放端子電圧が低下したことにより、時刻ｔ２〜ｔ３の期間で二次電池Ｂの充電を再度行うときの電流を大きくすることができる。このため、図２に示す通り、再充電が完了した時刻ｔ３における二次電池Ｂの充電量を、放電を開始する時刻ｔ１の充電量よりも多くすることができる。
【００３０】
時刻ｔ３において電圧計１５の測定電圧が閾電圧を超えたとすると、充電制御装置１８の制御によってスイッチ１２がオフ状態にされるとともにスイッチ１３がオン状態にされる。これにより、二次電池Ｂが抵抗１４に再び接続され、二次電池Ｂに充電された電力が放電されて抵抗１４によって消費される。充電制御装置１８は、前述したｔ１〜ｔ２の期間の長さと同じ時間（例えば、１０秒程度）だけ二次電池Ｂに充電された電力を放電させて抵抗１４に消費させる（時刻ｔ３〜ｔ４）。
【００３１】
時刻ｔ４が経過すると、充電制御装置１８によってスイッチ１３がオフ状態にされるとともにスイッチ１２がオン状態にされる。これにより、抵抗１４が二次電池Ｂから切り離されて二次電池Ｂが充電器１１に接続され、充電器１１から供給される直流電力によって二次電池Ｂの充電（ＣＣ充電）が再開される。このようにして、本実施形態では、二次電池Ｂに対するＣＣ充電と二次電池Ｂの放電とが繰り返される。そして、二次電池Ｂの充電量が、放電を実施してもＣＣ充電ができない充電量に達したらＣＣ充電からＣＶ充電に切り替えられ、最大容量まで二次電池ＢのＣＶ充電が行われる。
【００３２】
以上の通り、本実施形態では、二次電池Ｂの充電中に抵抗１４を二次電池Ｂに接続し、二次電池Ｂに充電された電力の一部を抵抗１４で消費させることで二次電池Ｂの開放端子電圧を低下させている。そして、二次電池Ｂの開放端子電圧が低下した状態で二次電池Ｂの充電を再開している。二次電池Ｂの開放端子電圧が下がることによって、二次電池Ｂの充電を再度行うときの電流を大きくすることができるため、二次電池Ｂの充電に要する時間を短縮することができる。
【００３３】
〔第２実施形態〕
図３は、本発明の第２実施形態による充電装置の要部構成を示すブロック図である。図３に示す通り、本実施形態の充電装置２は、図１に示す充電装置１が備えるスイッチ１３、抵抗１４、及び充電制御装置１８に代えてトランジスタ２１，２２（電力回路）、ダイオード２３，２４（電力回路）、コイル２５（電力回路）、コンデンサ２６（電力回路）、及び充電制御装置２７（制御装置）を備える。
【００３４】
トランジスタ２１は、二次電池Ｂの正電極が接続される端子Ｔ１とコイル２５の一端との間に設けられており、充電制御装置２７の制御の下で端子Ｔ１とコイル２５の一端との間を導通状態又は非導通状態にする。具体的に、端子Ｔ１とコイル２５の一端との間は、トランジスタ２１がオン状態になると導通状態になり、トランジスタ２１がオフ状態になると非導通状態になる。
【００３５】
トランジスタ２２は、コイル２５の一端と二次電池Ｂの負電極が接続される端子Ｔ２との間に設けられており、充電制御装置２７の制御の下でコイル２５の一端と端子Ｔ２との間を導通状態又は非導通状態にする。具体的に、コイル２５の一端と端子Ｔ２との間は、トランジスタ２２がオン状態になると導通状態になり、トランジスタ２２がオフ状態になると非導通状態になる。
【００３６】
上記のトランジスタ２１，２２としては、バイポーラトランジスタ或いはＦＥＴトランジスタ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）等を用いることが可能である。尚、本実施形態では、トランジスタ２１，２２がバイポーラトランジスタである場合を例に挙げて説明する。ダイオード２３，２４は、トランジスタ２１，２２のコレクタ・エミッタ間にそれぞれ設けられた整流のための素子である。
【００３７】
コイル２５は、一端にトランジスタ２１，２２が接続されるとともに他端にコンデンサ２６の一方の電極が接続されている。コンデンサ２６は、一方の電極がコイル２５の他端に接続されるとともに、他方の電極が二次電池Ｂの負電極が接続される端子Ｔ２に接続されており、二次電池Ｂの充電中に二次電池Ｂから放電される電力を蓄えるために設けられる。
【００３８】
つまり、前述した第１実施形態では、二次電池Ｂの充電に要する時間を短縮するために二次電池Ｂに充電された電力の一部を放電させて抵抗１４で消費していた。これに対し、本実施形態では、二次電池Ｂから放電された電力をコンデンサ２６に一時的に蓄積し、二次電池Ｂの放電終了後にコンデンサ２６に蓄積された電力を用いて二次電池Ｂを充電することで、エネルギーの有効利用を図っている。
【００３９】
充電制御装置２７は、電圧計１５及び電流計１６，１７の測定結果を参照しつつ、スイッチ１２及びトランジスタ２１，２２を制御することにより、二次電池Ｂの充電制御を行う。具体的に、充電制御装置２７は、二次電池Ｂを充電する場合にはスイッチ１２をオン状態にするとともにトランジスタ２１，２２をオフ状態にして二次電池Ｂを充電器１１に接続する。二次電池Ｂの充電を終了する場合にはスイッチ１２及びトランジスタ２１，２２の全てをオフ状態にして二次電池Ｂを充電器１１並びにコイル２５及びコンデンサ２６等から切り離す。
【００４０】
また、二次電池Ｂの放電を行う場合には、スイッチ１２及びトランジスタ２２をオフ状態にするとともにトランジスタ２１をオン状態にして二次電池Ｂをコイル２５及びコンデンサ２６に接続する。二次電池Ｂの放電が終了した場合には、充電制御装置２７は、トランジスタ２１をオフ状態にするとともに、トランジスタ２２をごく短時間だけオン状態にし、コンデンサ２６に蓄えられた電力を用いて二次電池Ｂを充電（パルス充電）する。
【００４１】
ここで、パルス充電とは、二次電池２０に対してごく短時間の充電と休止とを繰返す充電方法をいう。このパルス充電では、二次電池２０の温度や電池容量によって二次電池２０に供給する電流値やパルスの最適化が図られる。尚、コンデンサ２６に蓄えられた電力が無くなった場合には、充電制御装置２７は、スイッチ１２をオン状態にするとともにトランジスタ２１，２２をオフ状態にして二次電池Ｂを充電器１１に接続する。
【００４２】
充電制御装置２７は、図１に示す充電制御装置１８と同様に、二次電池Ｂの充電中に電圧計１５及び電流計１６の測定結果に基づいて、二次電池Ｂの電圧及び充電量を求める。また、電圧計１５の測定電圧が予め設定された所定の閾電圧（例えば、二次電池Ｂの最大電圧の９０％の電圧）に達した場合に、充電制御装置２７は、スイッチ１２及びトランジスタ２２をオフ状態にするとともにトランジスタ２３をオン状態にして二次電池Ｂを放電させる。また、充電制御装置２７は、二次電池Ｂの放電が行われている間は電流計１７の測定電流に基づいて二次電池Ｂから放電された電力量を求め、コンデンサ２６に蓄えられた電力による二次電池Ｂの充電が行われている間は電流計１７の測定電流に基づいてコンデンサ２６から放電された電力量を求める。
【００４３】
次に、上記構成における充電装置２の動作について説明する。本実施形態の充電装置２は、前述した第１実施形態の充電装置１と同様に、二次電池Ｂに充電された電力の一部を放電させて二次電池Ｂの開放端子電圧を低下させ、その後に二次電池Ｂの充電を再開している。但し、本実施形態では、二次電池Ｂから放電された電流をコンデンサ２６に一時的に蓄え、コンデンサ２６に蓄えられた電力を用いて二次電池Ｂの充電を再開している。以下、詳細に説明する。
【００４４】
まず、前述した第１実施形態と同様に、充電すべき二次電池Ｂを充電装置２に接続し、二次電池Ｂの正電極及び負電極を充電装置２の端子Ｔ１，Ｔ２にそれぞれ導通させる。二次電池Ｂの接続が完了した後に、充電制御装置２７に対して充電開始の指示が行われると、充電制御装置２７の制御によって、スイッチ１２がオン状態にされるとともにトランジスタ２１，２２がオフ状態にされる。これによって、二次電池Ｂが充電器１１に接続され、充電器１１から供給される直流電力によって二次電池Ｂの充電（ＣＣ充電）が開始される（第１ステップ）。二次電池Ｂの充電が開始されると、第１実施形態と同様に、時間の経過とともに二次電池Ｂの充電量が増加し、これに伴って二次電池Ｂの電圧が上昇する。
【００４５】
ここで、電圧計１５の測定電圧が閾電圧を超えたと判断すると、充電制御装置２７の制御によって、スイッチ１２がオフ状態にされるとともにトランジスタ２１が短時間（例えば、１０秒程度）の間だけオン状態にされる。これにより、二次電池Ｂがコイル２５及びコンデンサ２６に接続され、二次電池Ｂに充電された電力が放電されてコンデンサ２６に蓄えられる（第２ステップ）。尚、二次電池Ｂが放電されることにより、二次電池Ｂの開放端子電圧が低下する。
【００４６】
以上の放電期間が経過すると、充電制御装置２７によってトランジスタ２１がオフ状態にされるとともに、トランジスタ２２がごく短時間だけオン状態され、コンデンサ２６に蓄えられた電力を用いて二次電池Ｂが充電（パルス充電）される（第３ステップ）。二次電池Ｂがパルス充電されている間、充電制御装置２７は、電流計１７の測定電流に基づいてコンデンサ２６から放電された電力量を求め、コンデンサ２６に蓄えられた電力が零になったか否かを判断している。
【００４７】
コンデンサ２６に蓄えられた電力が零になったと判断した場合には、充電制御装置２７の制御によって、トランジスタ２１，２２がオフ状態にされるとともにスイッチ１２がオン状態にされる。これにより、コイル２５及びコンデンサ２６が二次電池Ｂから切り離されて二次電池Ｂが充電器１１に接続され、充電器１１から供給される直流電力によって二次電池Ｂの充電（ＣＣ充電）が再開される。
【００４８】
このように、本実施形態では、二次電池Ｂから放電される電力がコンデンサ２６に蓄えられる点、及びコンデンサ２６に蓄えられた電力を用いて二次電池Ｂの充電（パルス充電）が行われる点を除いて、第１実施形態と同様の動作により二次電池Ｂが充電される。このため、本実施形態においても二次電池Ｂの充電に要する時間を短縮することができる。加えて、本実施形態では、コンデンサ２６に蓄えられた電力を用いて二次電池Ｂの充電を行っているためエネルギーの有効利用を図ることができる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態による充電装置及び充電方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、予め設定された時間（例えば、１０秒）の間スイッチ１３又はトランジスタ２１をオン状態にすることで、二次電池Ｂの放電量を制御する例について説明した。しかしながら、電流計１７の測定結果から求められる放電量に応じてスイッチ１３又はトランジスタ２１をオン状態にすることで、二次電池Ｂの放電量を制御しても良い。
【符号の説明】
【００５０】
１，２ 充電装置
１３ スイッチ
１４ 抵抗
１５ 電圧計
１８ 充電制御装置
２１，２２ トランジスタ
２３，２４ ダイオード
２５ コイル
２６ コンデンサ
２７ 充電制御装置
Ｂ 二次電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の充電を行う充電装置において、
前記二次電池に接続可能に構成され、前記二次電池に接続された状態で前記二次電池からの電力が入力される電力回路と、
前記二次電池の充電中に、前記電力回路を所定時間だけ前記二次電池に接続して前記二次電池に充電された電力を前記電力回路に放電させる制御を行う制御装置と
を備えることを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記二次電池の電圧を測定する電圧計を備えており、
前記制御装置は、前記二次電池の充電中に、前記電圧計の測定電圧が予め設定された所定の閾電圧に達した場合に、前記電力回路を所定時間だけ前記二次電池に接続する制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記所定時間の経過後に、前記電力回路を前記二次電池から切り離す制御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の充電装置。
【請求項４】
前記電力回路は、前記二次電池に接続可能に構成され、前記二次電池から放電される電力を消費する抵抗を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の充電装置。
【請求項５】
前記電力回路は、前記二次電池に接続可能に構成され、前記二次電池から放電される電力を蓄えるコンデンサを備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の充電装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記所定時間の経過後に、前記コンデンサに蓄えられた電力を用いて前記二次電池を充電する制御を行うことを特徴とする請求項５記載の充電装置。
【請求項７】
二次電池の充電を行う充電方法であって、
前記二次電池の充電を開始する第１ステップと、
前記二次電池の充電中に、前記二次電池に充電された電力を所定時間だけ放電させる第２ステップと
を有することを特徴とする充電方法。
【請求項８】
前記第２ステップの後に、前記第２ステップで前記二次電池から放電された電力を用いて前記二次電池を充電する第３ステップを有することを特徴とする請求項７記載の充電方法。
【請求項１】
二次電池の充電を行う充電装置において、
前記二次電池に接続可能に構成され、前記二次電池に接続された状態で前記二次電池からの電力が入力される電力回路と、
前記二次電池の充電中に、前記電力回路を所定時間だけ前記二次電池に接続して前記二次電池に充電された電力を前記電力回路に放電させる制御を行う制御装置と
を備えることを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記二次電池の電圧を測定する電圧計を備えており、
前記制御装置は、前記二次電池の充電中に、前記電圧計の測定電圧が予め設定された所定の閾電圧に達した場合に、前記電力回路を所定時間だけ前記二次電池に接続する制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の充電装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記所定時間の経過後に、前記電力回路を前記二次電池から切り離す制御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の充電装置。
【請求項４】
前記電力回路は、前記二次電池に接続可能に構成され、前記二次電池から放電される電力を消費する抵抗を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の充電装置。
【請求項５】
前記電力回路は、前記二次電池に接続可能に構成され、前記二次電池から放電される電力を蓄えるコンデンサを備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の充電装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記所定時間の経過後に、前記コンデンサに蓄えられた電力を用いて前記二次電池を充電する制御を行うことを特徴とする請求項５記載の充電装置。
【請求項７】
二次電池の充電を行う充電方法であって、
前記二次電池の充電を開始する第１ステップと、
前記二次電池の充電中に、前記二次電池に充電された電力を所定時間だけ放電させる第２ステップと
を有することを特徴とする充電方法。
【請求項８】
前記第２ステップの後に、前記第２ステップで前記二次電池から放電された電力を用いて前記二次電池を充電する第３ステップを有することを特徴とする請求項７記載の充電方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２３９５７８（Ｐ２０１１−２３９５７８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０９２８１（Ｐ２０１０−１０９２８１）
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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