(57)【要約】【課題】転極が生じた二次電池に対しても極性判定を行いつつ充電すること。【解決手段】充電器１は、収容される電池ＢＡＴのそれぞれの電極端子に当接する第１接点Ｔ１及び第２接点Ｔ２を含む電池収容部２と、電池ＢＡＴを充電する電力が供給される高電位電源線３及び低電位電源線４と、第１接点Ｔ１が高電位電源線３に接続されると共に第２接点Ｔ２が低電位電源線４に接続される第１接続状態と、第２接点Ｔ２が高電位電源線３に接続されると共に第１接点Ｔ１が低電位電源線４に接続される第２接続状態と、を切り替え可能な接続切替回路５と、接続切替回路５を制御して電池ＢＡＴの充電制御を行う制御装置７と、を備え、制御装置７は、第１接続状態で電池ＢＡＴに予備充電を行い、電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超えない場合に第２接続状態に切り替えて電池ＢＡＴに予備充電及び通常充電を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容される電池のそれぞれの電極端子に当接する第１接点及び第２接点を含む電池収容部と、
前記電池を充電する電力が供給される高電位電源線及び低電位電源線と、
前記第１接点が前記高電位電源線に接続されると共に前記第２接点が前記低電位電源線に接続される第１接続状態と、前記第２接点が前記高電位電源線に接続されると共に前記第１接点が前記低電位電源線に接続される第２接続状態と、を切り替え可能な接続切替回路と、
前記接続切替回路を制御し、前記電池の電池電圧を取得すると共に、前記電池の充電制御を行う制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第１接続状態で前記電池に予備充電を行い、前記電池電圧が所定の設定電圧を超えない場合に前記第２接続状態に切り替えて前記電池に予備充電を行い、前記電池電圧が前記設定電圧を超えた場合に前記電池に通常充電を行う、充電器。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１接続状態及び前記第２接続状態のいずれにおいても前記予備充電を行なったときの前記電池電圧が前記設定電圧を超えない場合に、充電を停止する、請求項１に記載の充電器。
【請求項３】
前記制御装置は、前記予備充電を開始してから所定時間が経過するまでの期間において、前記電池電圧が前記設定電圧を超えた場合に前記通常充電を開始する、請求項１又は２に記載の充電器。
【請求項４】
前記制御装置は、前記予備充電を開始する前に既に前記電池電圧の絶対値が前記設定電圧を超えている場合に、前記予備充電を行うことなく前記通常充電を行う、請求項１乃至３のいずれかに記載の充電器。
【請求項５】
電池のそれぞれの電極端子に当接する第１接点及び第２接点のうち、前記第１接点が高電位電源線に接続されると共に前記第２接点が低電位電源線に接続される第１接続状態に制御する第１接続工程と、
前記第１接続状態で前記電池の予備充電を行う第１予備充電工程と、
前記第１予備充電工程で前記電池の電池電圧が所定の設定電圧を超えない場合に、前記第２接点が前記高電位電源線に接続されると共に前記第１接点が前記低電位電源線に接続される第２接続状態に切り替える第２接続工程と、
前記第２接続状態で前記予備充電を行う第２予備充電工程と、
前記予備充電で前記電池電圧が前記設定電圧を超えた場合に前記電池に通常充電を行う通常充電工程と、を含む充電方法。
【請求項６】
前記第１接続状態及び前記第２接続状態のいずれにおいても前記予備充電を行なったときの前記電池電圧が前記設定電圧を超えない場合に、充電が停止される、請求項５に記載の充電方法。
【請求項７】
前記予備充電を開始してから所定時間が経過するまでの期間において、前記電池電圧が前記設定電圧を超えた場合に前記通常充電を開始する、請求項５又は６に記載の充電方法。
【請求項８】
前記予備充電を開始する前に既に前記電池電圧の絶対値が前記設定電圧を超えている場合に、前記予備充電を行うことなく前記通常充電を行う、請求項５乃至７のいずれかに記載の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電器及び充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電器は、二次電池を充電することで当該二次電池を繰り返し使用することを可能にする機器として広く利用されている。このような充電器に電池を装着する際には、電池の極性を確認する必要がある。つまり、電池は、正極端子が当接すべき接点に正極端子が当接し、負極端子が当接すべき接点に負極端子が当接する正しい接続方向で充電器に装着する必要がある。
【０００３】
しかし、充電器は、接続方向が逆方向の場合、接続を防ぐ構造になっている場合が多いが、それでも正しい接続方向とは逆に電池が装着されてしまう可能性がある。そして、充電器は、正しい接続方向とは逆の接続方向で電池が装着されると、電池の充電ができないことになるだけでなく、例えば電池の液漏れ等を引き起こす虞もある。
【０００４】
このような課題を解決することを目的とする従来技術の一例として、例えば特許文献１には、電池の正極端子及び負極端子から流入する電流の有無をそれぞれ検知する一対のフォトカプラにより電池の接続方向を判定する充電器が開示されている。また、例えば特許文献２には、電池の正極端子及び負極端子の電圧を比較する一対のオペアンプを備え、当該一対のオペアンプの出力電圧の大小関係に基づいて電池の接続方向を判定する充電器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３９０７６号公報
【特許文献２】特開２０１８−１５３０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、二次電池は、正常な電池電圧の範囲が規定されており、例えば電池電圧が放電終止電圧を下回るいわゆる過放電状態においては、電池の劣化が促進されてしまうことが知られている。また、二次電池は、例えば電池容量の異なる複数の電池を直列に接続して過度に放電を行なった場合には、電池容量の小さい電池において正極端子の電位よりも負極端子の電位が高くなる転極現象が生じることがある。転極現象が生じた二次電池は、例えば低充電レートによる予備充電により正常な極性に是正できることが知られている。このため、転極現象が生じた二次電池は、予備充電機能を有する充電器により、極性が戻された後に通常充電が行われることになる。
【０００７】
しかしながら、上記した極性判定機能を有する従来の充電器においては、二次電池のそれぞれの電極端子の電位を比較することにより二次電池に供給する充電電力の向きを切り替えるため、転極が生じた二次電池に対しては極性判定を誤り、二次電池を適切に充電することができない虞が生じる。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、転極が生じた二次電池に対しても極性判定を行いつつ充電することができる充電器及び充電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、収容される電池のそれぞれの電極端子に当接する第１接点及び第２接点を含む電池収容部と、前記電池を充電する電力が供給される高電位電源線及び低電位電源線と、前記第１接点が前記高電位電源線に接続されると共に前記第２接点が前記低電位電源線に接続される第１接続状態と、前記第２接点が前記高電位電源線に接続されると共に前記第１接点が前記低電位電源線に接続される第２接続状態と、を切り替え可能な接続切替回路と、前記接続切替回路を制御し、前記電池の電池電圧を取得すると共に、前記電池の充電制御を行う制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第１接続状態で前記電池に予備充電を行い、前記電池電圧が所定の設定電圧を超えない場合に前記第２接続状態に切り替えて前記電池に予備充電を行い、前記電池電圧が前記設定電圧を超えた場合に前記電池に通常充電を行う、充電器である。
【００１０】
充電器は、電池が収容される電池収容部に対して充電電力を供給する向きを接続切替回路により切り替えることができるよう構成されており、電池電圧に基づいて電池の極性を判定しつつ充電制御を行う。そして、充電器は、第１接続状態で予備充電を行ったときの電池電圧が所定の設定電圧を超えない場合には、第２接続状態に切り替えて予備充電を行い、電池電圧が設定電圧を超える場合に通常充電を行う。
【００１１】
これにより、本発明の第１実施形態に係る充電器によれば、充電前の電池に転極が生じている場合であっても、電池の電池電圧が充電可能な電圧を超えない場合には接続切替回路の接続状態を切り替えるため、転極が生じた二次電池に対しても極性判定を行いつつ充電することができる。
【００１２】
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、上記した本発明の第１の態様において、前記制御装置は、前記第１接続状態及び前記第２接続状態のいずれにおいても前記予備充電を行なったときの前記電池電圧が前記設定電圧を超えない場合に、充電を停止する、充電器である。
【００１３】
本発明の第２の態様に係る充電器によれば、第１接続状態及び第２接続状態の両方の接続状態において、予備充電によって電池電圧が前記設定電圧を超えない場合に、電池の充電が不可能で且つ是正も不可能であると判定することができるため、充電を停止して安全性を確保することができる。
【００１４】
＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、上記した本発明の第１又は２の態様において、前記制御装置は、前記予備充電を開始してから所定時間が経過するまでの期間において、前記電池電圧が前記設定電圧を超えた場合に前記通常充電を開始する、充電器である。
【００１５】
本発明の第３の態様に係る充電器は、予備充電を所定時間行なった後に電池電圧が設定電圧を超えた場合に電池が充電可能な状態となったと判定するのではなく、予備充電を開始してから所定時間が経過するまでの期間において、電池電圧が設定電圧を超えた場合に、その時点で通常充電を開始する。これにより、本発明の第３の態様に係る充電器によれば、電池の過放電の程度に応じて予備充電の所要時間を短縮することができる。
【００１６】
＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、上記した本発明の第１乃至３のいずれかの態様において、前記制御装置は、前記予備充電を開始する前に既に前記電池電圧の絶対値が前記設定電圧を超えている場合に、前記予備充電を行うことなく前記通常充電を行う、充電器である。
【００１７】
本発明の第４の態様に係る充電器は、充電制御の開始時において既に電池電圧の絶対値が設定電圧を超えている場合には、電池が転極状態又は過放電状態でないと判定することができるため、制御装置が取得する電池電圧の符号により電池の極性を判定すれば予備充電を行うことなく通常充電を行うことができる。これにより、本発明の第４の態様に係る充電器によれば、不要な予備充電を行わないため、充電制御を開始してから終了するまでに要する時間を短縮することができる。
【００１８】
＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、電池のそれぞれの電極端子に当接する第１接点及び第２接点のうち、前記第１接点が高電位電源線に接続されると共に前記第２接点が低電位電源線に接続される第１接続状態に制御する第１接続工程と、前記第１接続状態で前記電池の予備充電を行う第１予備充電工程と、前記第１予備充電工程で前記電池の電池電圧が所定の設定電圧を超えない場合に、前記第２接点が前記高電位電源線に接続されると共に前記第１接点が前記低電位電源線に接続される第２接続状態に切り替える第２接続工程と、前記第２接続状態で前記予備充電を行う第２予備充電工程と、前記予備充電で前記電池電圧が前記設定電圧を超えた場合に前記電池に通常充電を行う通常充電工程と、を含む充電方法である。
【００１９】
本発明の第５実施形態に係る充電方法は、予備充電を行なった後に電池電圧に基づいて電池の極性を判定し、電池が収容される電池収容部に対して充電電力を供給する向きを切り替えて充電制御を行う。そして、第１接続状態で予備充電を行ったときの電池電圧が所定の設定電圧を超えない場合には、第２接続状態に切り替えて予備充電を行い、電池電圧が設定電圧を超える場合に通常充電を行う。
【００２０】
これにより、本発明の第５実施形態に係る充電方法によれば、充電前の電池に転極が生じている場合であっても、電池電圧が充電可能な電圧を超えない場合には電池収容部の接続状態を切り替えるため、転極が生じた二次電池に対しても極性判定を行いつつ充電することができる。
【００２１】
＜本発明の第６の態様＞
本発明の第６の態様は、上記した本発明の第５の態様において、前記第１接続状態及び前記第２接続状態のいずれにおいても前記予備充電を行なったときの前記電池電圧が前記設定電圧を超えない場合に、充電が停止される、充電方法である。
【００２２】
本発明の第６の態様に係る充電方法によれば、第１接続状態及び第２接続状態の両方の接続状態において、予備充電によって電池電圧が前記設定電圧を超えない場合に、電池の充電が不可能で且つ是正も不可能であると判定することができるため、充電を停止して安全性を確保することができる。
【００２３】
＜本発明の第７の態様＞
本発明の第７の態様は、上記した本発明の第５又は６の態様において、前記予備充電を開始してから所定時間が経過するまでの期間において、前記電池電圧が前記設定電圧を超えた場合に前記通常充電を開始する、充電方法である。
【００２４】
本発明の第７の態様に係る充電方法は、予備充電を所定時間行なった後に電池電圧が設定電圧を超えた場合に電池が充電可能な状態となったと判定するのではなく、予備充電を開始してから所定時間が経過するまでの期間において、電池電圧が設定電圧を超えた場合に、その時点で通常充電を開始する。これにより、本発明の第７の態様に係る充電方法によれば、電池の過放電の程度に応じて予備充電の所要時間を短縮することができる。
【００２５】
＜本発明の第８の態様＞
本発明の第８の態様は、上記した本発明の第５乃至７のいずれかの態様において、前記予備充電を開始する前に既に前記電池電圧の絶対値が前記設定電圧を超えている場合に、前記予備充電を行うことなく前記通常充電を行う、充電方法である。
【００２６】
本発明の第８の態様に係る充電方法によれば、充電制御の開始時において既に電池電圧の絶対値が設定電圧を超えている場合には、電池が転極状態又は過放電状態でないと判定することができるため、電池電圧の符号により電池の極性を判定すれば予備充電を行うことなく通常充電を行うことができる。これにより、本発明の第８の態様に係る充電方法によれば、不要な予備充電を行わないため、充電制御を開始してから終了するまでに要する時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、転極が生じた二次電池に対しても極性判定を行いつつ充電することができる充電器及び充電方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る充電器の回路図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る充電方法を示すフローチャートである。
【図３】転極した電池が充電される場合の電池電圧の変化の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る充電方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。
【００３０】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る充電器１の回路図である。本実施形態の充電器１は、電池収容部２、高電位電源線３、低電位電源線４、接続切替回路５、充電スイッチ６、制御装置７、電源入力端子Ｔを備える。そして、充電器１は、２つの電源入力端子Ｔ(＋)及びＴ(−)の間に充電器１の外部から電力が供給されることにより、電池収容部２に収容される電池ＢＡＴの極性、すなわち電池ＢＡＴの接続方向を判定し、適切な接続方向で電池ＢＡＴを充電する。
【００３１】
電池収容部２は、収容される電池ＢＡＴのそれぞれの電極端子に当接する第１接点Ｔ１及び第２接点Ｔ２を含む。すなわち、電池ＢＡＴは、正極端子が第１接点Ｔ１に当接して電池収容部２に収容される場合には負極端子が第２接点Ｔ２に当接し、負極端子が第１接点Ｔ１に当接して電池収容部２に収容される場合には正極端子が第２接点Ｔ２に当接する。
【００３２】
ここで、電池ＢＡＴは、本実施形態においては、公称電圧1.2[V]のニッケル水素二次電池であるものとする。また、本実施形態の電池ＢＡＴは、放電終止電圧が1.0[V]、充電終止電圧が1.3[V]であり、この電圧範囲において正常な充放電が行われるものとする。
【００３３】
高電位電源線３及び低電位電源線４は、２つの電源入力端子Ｔ(＋)及びＴ(−)にそれぞれ接続され、両者の間に電池ＢＡＴを充電するための電力が供給されるほか、制御装置７を動作させるための電源電力を供給する。
【００３４】
接続切替回路５は、高電位電源線３及び低電位電源線４との間において、電池ＢＡＴが収容された電池収容部２の接続状態を切り替える回路である。より具体的には、接続切替回路５は、例えば電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor：ＦＥＴ）からなる第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３、及び第４スイッチＳＷ４を含む。第１スイッチＳＷ１は、一端が第１接点Ｔ１に接続され、他端が高電位電源線３に接続されている。第２スイッチＳＷ２は、一端が第２接点Ｔ２に接続され、他端が低電位電源線４に接続されている。第３スイッチＳＷ３は、一端が第２接点Ｔ２に接続され、他端が高電位電源線３に接続されている。第４スイッチＳＷ４は、一端が第１接点Ｔ１に接続され、他端が低電位電源線４に接続されている。
【００３５】
これにより、接続切替回路５は、例えば、第１接点Ｔ１が高電位電源線３に接続されると共に第２接点Ｔ２が低電位電源線４に接続される第１接続状態と、第２接点Ｔ２が高電位電源線３に接続されると共に第１接点Ｔ１が低電位電源線４に接続される第２接続状態と、を切り替えることができる。尚、接続切替回路５の各スイッチは、制御装置７により断接制御される。
【００３６】
充電スイッチ６は、本実施形態においては、例えば電界効果トランジスタからなり、電源入力端子Ｔ(＋)と高電位電源線３との間に設けられている。そして、充電スイッチ６は、後述するように、制御装置７による制御に基づいて充電器１の外部から供給される電力の断接制御を行うことで、電池ＢＡＴへの充電電力を制御する。尚、充電スイッチ６に替えてＤＣ−ＤＣコンバータを使用することにより、充電電力の電圧変換を行なってもよい。
【００３７】
制御装置７は、例えば公知のマイコン制御回路からなり、詳細を後述するように、電池ＢＡＴの極性判定や電池ＢＡＴの充電制御を含めて、充電器１の全体を統括制御する。また、本実施形態の制御装置７は、回路上のアナログ電圧をデジタル電圧に変換して読み込むＡＤコンバータ（図示せず）を内蔵している。そして、制御装置７は、内蔵するＡＤコンバータにより高電位電源線３及び低電位電源線４の電圧がそれぞれ入力される。尚、制御装置７は、規定された絶対最大定格を超える電圧が入力されないよう、高電位電源線３との導電路上に適宜、抵抗回路が設けられてもよい。
【００３８】
次に、電池収容部２に収容された電池ＢＡＴの極性を判定して充電する制御装置７の制御手順の一例を説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る充電方法を示すフローチャートである。制御装置７は、電池ＢＡＴが電池収容部２に収容された状態で図２の制御をスタートする。尚、制御開始時においては、接続切替回路５の各スイッチ、及び充電スイッチ６がいずれもＯＦＦであるものとする。
【００３９】
制御動作が開始されると、制御装置７は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２をＯＮ、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４をＯＦＦに制御する（ステップＳ１、第１接続工程）。これにより、電池収容部２は、第１接点Ｔ１が高電位電源線３に接続されると共に第２接点Ｔ２が低電位電源線４に接続される上記の第１接続状態となる。
【００４０】
また、制御装置７は、電池ＢＡＴの正極端子が第１接点Ｔ１に当接する方向で電池収容部２に収容されていると仮定し、接続切替回路５を第１接続状態に制御した状態で電池ＢＡＴに対して予備充電を行う（ステップＳ２、第１予備充電工程）。より具体的には、制御装置７は、充電スイッチ６を制御することにより、接続切替回路５を介して所定時間に亘り電池ＢＡＴに低充電レートで充電を行い、電池ＢＡＴが充電可能か否かを判定する。ここで、予備充電は、電池ＢＡＴの正極端子が第２接点Ｔ２に当接する方向で電池収容部２に収容されている場合や、電池ＢＡＴが故障している場合であっても、十分に安全な程度に低い充電電力が電池ＢＡＴに供給されるものである。
【００４１】
これにより、制御装置７は、電池収容部２に収容された電池ＢＡＴが二次電池であるか、及び電池収容部２が劣化等により故障していないかを確認する。このとき、電池ＢＡＴは、正極端子が第１接点Ｔ１に当接する方向で電池収容部２に収容されているにも拘らず転極が生じていた場合には、所定時間の予備充電により当該転極が是正され、充電可能な状態に復帰することになる。すなわち、予備充電の継続時間は、電池ＢＡＴに転極が生じている場合であっても、当該転極が是正される時間として予め設定される。
【００４２】
そして、第１接続状態における予備充電が完了すると、制御装置７は、接続切替回路５及び高電位電源線３を介して取得される電池ＢＡＴの電池電圧ＶＢ、及び所定の設定電圧ＶＳを比較することにより、電池ＢＡＴの正極端子が第１接点Ｔ１に当接する方向で電池収容部２に収容されているか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、所定の設定電圧ＶＳは、電池ＢＡＴの電池電圧ＶＢが、正常な充放電が行われる電圧範囲内にあるか否かを判定するために予め設定される閾値である。
【００４３】
ところで、高電位電源線３と低電位電源線４との間には、電池ＢＡＴの正極端子が第１接点Ｔ１に当接する方向で電池収容部２に収容されている場合には、電池ＢＡＴに転極が生じていない限り、第１接続状態で順方向に接続された電池ＢＡＴの電池電圧ＶＢにより正の電圧が出力される。また、高電位電源線３と低電位電源線４との間には、電池ＢＡＴの正極端子が第２接点Ｔ２に当接する方向で電池収容部２に収容されている場合には、電池ＢＡＴに転極が生じていない限り、第１接続状態で逆方向に接続された電池ＢＡＴの電池電圧ＶＢにより負の電圧が出力される。
【００４４】
このため、制御装置７は、接続切替回路５を第１接続状態に制御した状態で、高電位電源線３と低電位電源線４との間の電圧を読み込むことにより、電池ＢＡＴが正極端子を第１接点Ｔ１に当接させた状態で電池収容部２に収容されているか否かを判定することができる。
【００４５】
そして、電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超えたと判定された場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、制御装置７は、電池ＢＡＴが充電可能な状態であるとして、電池ＢＡＴに通常充電を行う（ステップＳ４、通常充電工程）。尚、通常充電においては充電レートを問わない。
【００４６】
これにより、電池ＢＡＴが満充電状態に達した場合には、制御装置７は、充電スイッチ６による充電電流の供給を停止させ、接続切替回路５の各スイッチをＯＦＦに制御することにより、電池ＢＡＴの充電を終了して一連の制御手順を完了する。このとき、制御装置７は、充電の正常終了をユーザに通知してもよい。
【００４７】
一方、電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超えないと判定された場合（ステップＳ３でＮｏ）、制御装置７は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２をＯＦＦ、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４をＯＮに切り替える（ステップＳ５、第２接続工程）。これにより、電池収容部２は、第２接点Ｔ２が高電位電源線３に接続されると共に第１接点Ｔ１が低電位電源線４に接続される上記の第２接続状態となる。
【００４８】
また、制御装置７は、電池ＢＡＴの正極端子が第２接点Ｔ２に当接する方向で電池収容部２に収容されていると仮定し、接続切替回路５を第２接続状態に制御した状態で電池ＢＡＴに対して予備充電を行う（ステップＳ６、第２予備充電工程）。
【００４９】
これにより、制御装置７は、電池収容部２に収容された電池ＢＡＴが二次電池であるか、及び電池収容部２が劣化等により故障していないかを確認する。このとき、電池ＢＡＴは、正極端子が第２接点Ｔ２に当接する方向で電池収容部２に収容されているにも拘らず転極が生じていた場合には、所定時間の予備充電により当該転極が是正され、充電可能な状態に復帰することになる。
【００５０】
第２接続状態における予備充電が完了すると、制御装置７は、電池ＢＡＴの電池電圧ＶＢと設定電圧ＶＳとを比較することにより、電池ＢＡＴの正極端子が第２接点Ｔ２に当接する方向で電池収容部２に収容されているか否かを判定する（ステップＳ７）。
【００５１】
そして、電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超えたと判定された場合（ステップＳ７でＹｅｓ）、制御装置７は、第２接続状態において電池ＢＡＴが充電可能な状態であるとして、電池ＢＡＴに通常充電を行う（ステップＳ４、通常充電工程）。
【００５２】
また、制御装置７は、第１接続状態及び第２接続状態のいずれにおいても予備充電を行なったときの電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超えない場合には（ステップＳ７でＮｏ）、電池ＢＡＴが故障しているものとして充電を停止する。すなわち、制御装置７は、充電スイッチ６による充電電力の供給を停止させ、接続切替回路５の各スイッチをＯＦＦに制御することにより、電池ＢＡＴの充電を終了して一連の制御手順を完了する。このとき、制御装置７は、充電の異常終了をユーザに通知してもよい。
【００５３】
このように、制御装置７は、予備充電により電池ＢＡＴが充電可能な状態となるように、第１接続状態又は第２接続状態に切り替えることで、電池ＢＡＴに対して適切な方向で通常充電を行う。
【００５４】
ここで、電池ＢＡＴが充電開始時において転極していた場合の充電制御について、電池電圧ＶＢの変化の様子と共に説明する。図３は、転極した電池ＢＡＴが充電される場合の電池電圧ＶＢの変化の一例を示す図である。図３の縦軸は、電池ＢＡＴの負極端子に対する正極端子の絶対的な電位を表し、転極状態においては負の電圧を示すことになる。ただし、制御装置７が読み込む電圧の値は、接続切替回路５の接続状態によって符号が反転する。また、ここでは、電池ＢＡＴは、転極した状態で、正極端子が第２接点Ｔ２に当接する方向で電池収容部２に収容されているものとする。
【００５５】
制御装置７は、本実施形態における電池ＢＡＴの充電開始時において、まずは接続切替回路５を第１接続状態に制御した上で予備充電を開始する。このとき、電池ＢＡＴは、正極端子が第２接点Ｔ２に当接する方向で電池収容部２に収容されているものの、転極により負極端子の方が正極端子よりも電圧が高い状態となっている。このため、制御装置７は、接続切替回路５を第１接続状態に制御している状態においては、高電位電源線３を介して正の電圧が入力されることになる。すなわち、制御装置７は、電池ＢＡＴが過放電状態にある場合には、電池ＢＡＴの絶対的な電池電圧ＶＢが正である状態と、電池ＢＡＴの絶対的な電池電圧ＶＢが負で且つ転極している状態とを識別することができない。
【００５６】
このため、本実施形態においては、制御装置７は、まずは電池ＢＡＴの正極端子が第１接点Ｔ１に当接する方向で電池収容部２に収容されているものと仮定し、所定時間だけ予備充電を行い、電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超えない場合には第２接続状態に切り替える（図３のタイミングｔ１）。
【００５７】
また、制御装置７は、第２接続状態において所定時間だけ予備充電を行うことにより、電池ＢＡＴが転極状態にある場合には当該転極を是正する。そして、制御装置７は、タイミングｔ１から所定時間が経過したタイミングｔ２において、電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超えた場合には、第２接続状態で電池ＢＡＴの通常充電を開始する（図３のタイミングｔ２）。
【００５８】
以上のように、本発明の第１実施形態に係る充電器１は、第１接続状態で予備充電を行ったときの電池ＢＡＴの電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超えない場合には、第２接続状態に切り替えて予備充電を行い、電池ＢＡＴの電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超える場合に、電池ＢＡＴに通常充電を行う。これにより、本発明の第１実施形態に係る充電器１によれば、充電前の電池ＢＡＴに転極が生じている場合であっても、電池ＢＡＴの電池電圧ＶＢが充電可能な電圧を超えない場合には接続切替回路５の接続状態を切り替えるため、転極が生じた二次電池に対しても極性判定を行いつつ充電することができる。
【００５９】
＜第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る充電器１は、第１実施形態の充電器１に対して、回路構成が共通で制御手順が異なる。以下、第１実施形態と異なる部分について説明することとし、第１実施形態と共通する構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６０】
図４は、本発明の第２実施形態に係る充電方法を示すフローチャートである。制御装置７は、電池ＢＡＴが電池収容部２に収容された状態で図４の制御をスタートする。尚、制御開始時においては、接続切替回路５の各スイッチ、及び充電スイッチ６がいずれもＯＦＦであるものとする。
【００６１】
制御動作が開始されると、制御装置７は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２をＯＮ、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４をＯＦＦに制御する（ステップＳ１０、第１接続工程）。これにより、電池収容部２は、第１接点Ｔ１が高電位電源線３に接続されると共に第２接点Ｔ２が低電位電源線４に接続される上記の第１接続状態となる。
【００６２】
そして、制御装置７は、電池ＢＡＴの電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超えているか否かを判定することにより、電池ＢＡＴの正極端子が第１接点Ｔ１に当接する方向で電池収容部２に収容されているか否かに加え、電池ＢＡＴが過放電状態であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００６３】
電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超えている場合（ステップＳ１１でＹｅｓ）、制御装置７は、第１接続状態において電池電圧ＶＢが正であることから電池ＢＡＴの正極端子が第１接点Ｔ１に当接する方向で電池収容部２に収容されているとし、更に、電池ＢＡＴが過放電状態ではないとして、電池ＢＡＴに対する予備充電を省略する。そして、制御装置７は、電池収容部２に収容された電池ＢＡＴが一次電池でないことを確認する電池検査だけを行い（ステップＳ１２）、電池ＢＡＴに通常充電を行う（ステップＳ１３、通常充電工程）。尚、電池収容部２に一次電池が収容される可能性を考慮しなくてよい場合には、当該電池検査を省略してもよい。
【００６４】
また、電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超えていない場合（ステップＳ１１でＮｏ）、制御装置７は、電池電圧ＶＢが符号を反転した設定電圧ＶＳを下回っているか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００６５】
電池電圧ＶＢが符号を反転した設定電圧ＶＳを下回っている場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、制御装置７は、第１接続状態において電池電圧ＶＢが負であることから電池ＢＡＴの正極端子が第２接点Ｔ２に当接する方向で電池収容部２に収容されているとし、更に、電池ＢＡＴが過放電状態ではないとして電池ＢＡＴに対する予備充電を省略する。
【００６６】
このため、制御装置７は、接続切替回路５を第１接続状態から第２接続状態へ切り替えて（ステップＳ１５）、上記と同様に電池検査（ステップＳ１２）を行なった後、電池ＢＡＴに通常充電を行う（ステップＳ１３、通常充電工程）。
【００６７】
つまり、制御装置７は、電池ＢＡＴに対する予備充電を開始する前に既に電池電圧ＶＢの絶対値が設定電圧ＶＳを超えている場合に、予備充電を行うことなく通常充電を行う。これにより、制御装置７は、接続切替回路５の状態と電池電圧ＶＢの読み取り値に基づいて、充電開始時において電池ＢＡＴに転極が生じているか否かを確認できるため、転極が確認されない場合には転極の是正を目的とした予備充電を省略することができ、充電時間の短縮を図ることができる。
【００６８】
一方、電池電圧ＶＢが符号を反転した設定電圧ＶＳを下回っていない場合（ステップＳ１４でＮｏ）、制御装置７は、電池ＢＡＴが転極状態又は過放電状態であるとして、上記した第１実施形態と同様に、第１接続状態で予備充電を行ったときの電池ＢＡＴの電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超えない場合には、第２接続状態に切り替えて予備充電を行い、電池ＢＡＴの電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超える場合に、電池ＢＡＴに通常充電を行う。ここで、図４における本実施形態のステップＳ１６からステップＳ２１までの手順は、図２における第１実施形態のステップＳ２からＳ３まで、及びステップＳ５からステップＳ８までの手順とそれぞれ同一であるため、詳細な説明を省略する。
【００６９】
以上のように、本発明の第２実施形態に係る充電器１は、充電制御の開始時において既に電池電圧ＶＢの絶対値が設定電圧ＶＳを超えている場合には、電池ＢＡＴが転極状態又は過放電状態でないと判定することができるため、制御装置７が取得する電池電圧ＶＢの符号により電池ＢＡＴの極性を判定すれば予備充電を行うことなく通常充電を行うことができる。これにより、本発明の第２実施形態に係る充電器１によれば、不要な予備充電を行わないため、充電制御を開始してから終了するまでに要する時間を短縮することができる。
【００７０】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の各実施形態では、予備充電を所定時間行なった後に電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超えた場合に、電池ＢＡＴが充電可能な状態となったと判定しているが、予備充電を開始してから所定時間が経過するまでの期間において、電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超えた場合に、その時点で通常充電を開始してもよい。それにより、充電器１は、電池ＢＡＴの過放電の程度に応じて予備充電の所要時間を短縮することができる。
【００７１】
また、上記の各実施形態では、電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳを超えたことを以て電池ＢＡＴの電圧が充電可能な正常範囲であると判定しているが、電池電圧ＶＢが設定電圧ＶＳから充電終止電圧までの範囲内であることを判定条件としてもよい。これにより、制御装置７は、電池ＢＡＴの電池電圧ＶＢが想定以上に高い場合にも異常判定を行うことができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  充電器
２  電池収容部
３  高電位電源線
４  低電位電源線
５  接続切替回路
６  充電スイッチ
７  制御装置
ＢＡＴ  電池
Ｔ１〜Ｔ２  第１接点〜第２接点
Ｔ(＋)、Ｔ(−)  電源入力端子
【図１】
2020092566.tif 000003
【図２】
2020092566.tif 000004
【図３】
2020092566.tif 000005
【図４】
2020092566.tif 000006