(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電・放電が可能なバッテリーと、
商用電源から供給されるＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣアダプタと、
前記バッテリーが放電した電力を消費する負荷と、
充電時は前記ＡＣアダプタから供給されるＤＣ電力を前記バッテリーに出力し、放電時は前記バッテリーから放出される放電電圧が前記負荷に供給されるように前記バッテリーの充電・放電を切り替える第１制御手段と、
前記バッテリーの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記バッテリーの周辺温度を検出する温度検出手段と、
温度による電圧補正データテーブルを予め記憶しているとともに前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残量である第１残容量のときに充電を開始し満充電まで充電された充電回数を記憶する記憶手段と、
前記温度による電圧補正データテーブルに基づき、前記温度検出手段により検出されるバッテリー周辺温度に応じて前記電圧検出手段により検出されるバッテリー電圧値を補正し、その補正した電圧値に基づき前記バッテリーの残容量を算出し、前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し前記満充電まで充電された充電回数が所定の回数に到達したときは、前記バッテリーの残容量が所定の第２残容量になるまで放電してから充電を開始するように第１制御回路に対して充電・放電切り替え信号を送る第２制御手段とを有し、
前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し前記満充電まで充電された充電回数を、前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し所定の時間経過後に前記満充電まで充電された充電回数とすることを特徴とする充電装置。
【請求項２】
充電・放電が可能なバッテリーと、
商用電源から供給されるＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣアダプタと、
前記バッテリーが放電した電力を消費する負荷と、
充電時は前記ＡＣアダプタから供給されるＤＣ電力を前記バッテリーに出力し、放電時は前記バッテリーから放出される放電電圧が前記負荷に供給されるように前記バッテリーの充電・放電を切り替える第１制御手段と、
前記バッテリーの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記バッテリーの周辺温度を検出する温度検出手段と、
温度による電圧補正データテーブルを予め記憶しているとともに前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残量である第１残容量のときに充電を開始し満充電まで充電された充電回数を記憶する記憶手段と、
前記温度による電圧補正データテーブルに基づき、前記温度検出手段により検出されるバッテリー周辺温度に応じて前記電圧検出手段により検出されるバッテリー電圧値を補正し、その補正した電圧値に基づき前記バッテリーの残容量を計測する第２制御手段と、
前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときは所定の第２残容量になるまで放電してから充電を開始するように第２制御手段が第１制御回路に充電・放電切り替え信号を送る第１制御方法、前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し前記満充電まで充電された充電回数が所定の回数に到達したときは前記バッテリーの残容量が所定の第２残容量になるまで放電してから充電を開始するように第２制御手段が第１制御回路に充電・放電切り替え信号を送る第２制御方法、放電は行わない第３制御方法のいずれかを選択する選択手段とを有し、
前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し前記満充電まで充電された充電回数を、前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し所定の時間経過後に前記満充電まで充電された充電回数とすることを特徴とする充電装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記電圧検出手段から第２制御手段に入力される信号の測定誤差を測定し該誤差を校正した校正結果を予め記憶しているとともに、
第２制御手段は、前記校正結果に応じて前記電圧検出手段により検出されるバッテリー電圧値を校正したものを前記電圧検出手段により検出されるバッテリー電圧値として、前記温度による電圧補正データテーブルにアドレスすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の充電装置。
【請求項４】
前記記憶手段は、前記温度検出手段から第２制御手段に入力される信号の測定誤差を測定し該誤差を校正した校正結果を予め記憶しているとともに、
第２制御手段は、前記校正結果に応じて前記温度検出手段により検出されるバッテリー周辺温度を校正したものを前記温度検出手段により検出されるバッテリー周辺温度として、前記温度による電圧補正データテーブルにアドレスすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリーの充電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バッテリーを電源とする電気機器、例えばノートパソコンやビデオカメラ、ＣＤやＭＤなどのポータブル再生機器では、通常、（１）バッテリーによる駆動、（２）ＡＣアダプタによる駆動及びバッテリーへの充電、の２種類の運用形態を有し、充電は別体である専用の充電器を用いるものと本体機器の内部に充電回路を備えたものとがある。
【０００３】
これらの電気機器はＡＣアダプタによって駆動しないときは、バッテリーによって駆動し、バッテリーは放電される。バッテリーは、通常、完全に放電して使えなくなるまで使用することは少なく、浅い放電で終了し、次回に使用するため充電される。
【０００４】
また、携帯電話のように主にバッテリーで駆動し、使用者が帰宅後に毎日或いはバッテリーが残容量が空になる前にほぼ定期的に充電するような電気機器もある。
【０００５】
このようにバッテリーの残容量が空になる前に充電を行うことを繰り返すと、バッテリー（特にニッカド充電池）はメモリー効果といわれる不活性化を起こす。メモリー効果はバッテリー容量を低下させる原因となり、電気機器の動作時間の低下させる。
【０００６】
このようなメモリー効果を防ぐには、次の三つの方法がある。第一の方法は毎回、ほぼバッテリーの残容量が空になるまで使用する。或いは、毎回充電前に放電し、バッテリーの残容量をほぼ空にしてから充電する。第二の方法は、メモリー効果が発生したら、数回深い充電と放電を繰り返す。第三の方法は、浅い放電と充電が繰り返さないように時々バッテリーの残容量をほぼ空にしてから充電する。このようにバッテリーの残容量をほぼ空にすることによって、メモリー効果を解消したりメモリー効果の発生を防止することをリフレッシュと呼んでいる。
【０００７】
従来の技術では、リフレッシュを次のように行っている。第一のリフレッシュ方法は、放電回路を設け使用者が充電装置に設けているリフレッシュボタンを押すと、バッテリーの残容量がほぼ空になるまで放電し、続いて自動的に充電する構成である。第二のリフレッシュ方法は、充電開始前のバッテリーの電圧、或いは充電開始後のバッテリーの電圧を計測し、メモリー効果の発生し易い電圧を検出したときは、放電を行ってバッテリーの残容量をほぼ空にしてから充電を行う構成である。第三のリフレッシュ方法は、例えば特許第２６６５１０８号公報に提案されているように、バッテリーの電圧を計測して浅い放電が行われた回数を計数し、所定の回数に達すると数回深い放電と充電を繰り返し、リフレッシュを行う構成である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
第一のリフレッシュ方法は、リフレッシュボタンが付いているものは、専用の充電器にいちいちセットして充電するのは面倒であり、放電状態も注意して設定していないとバッテリーの寿命を短くすることになるので、煩わしい。
【０００９】
また、第二、第三のリフレッシュ方法はバッテリーの残容量をバッテリーの充電電圧あるいは放電電圧に基づき計測するが、最近のバッテリーの高容量化に伴い、充電時間に対するバッテリーの電圧の変化が小さくなっているため、バッテリーの電圧の計測精度をよくする必要がある。
【００１０】
図１（ａ）はニッケル水素バッテリーの室温（２４℃）での充電電圧Ｖ１を示している。このバッテリーは０．３６Ｃ充電では約１７０分で満充電になり、充電時間に対するバッテリーの電圧変化が小さい領域（充電時間５０分から１１５分）での電圧変動は１６ｍＶである。この電圧変動は、１Ｃ充電を行ったときの充電時間に対するバッテリーの電圧変化が小さい領域での電圧変動の約３０％になる。従って、１Ｃ充電において充電時間に対するバッテリーの電圧変化が小さい領域でバッテリーの残容量を１０％程度以下の誤差計測しようとすると、バッテリーの電圧測定において５ｍＶ以下の測定精度が必要となる。
【００１１】
図１（ｂ）はニッケル水素バッテリーの０℃での充電電圧Ｖ２を示している。室温での充電電圧Ｖ１と０℃での充電電圧Ｖ２とを同一充電時間で比較すると図１（ｃ）に示すように、充電時間５０分では温度による充電電圧の差（Ｖ２−Ｖ１）は６２．２ｍＶとなり、充電時間１１５分では温度による充電電圧の差（Ｖ２−Ｖ１）は１１５．８ｍＶとなる。従って、温度の影響を考慮しなければバッテリーの充電電圧測定において５ｍＶ以下の測定精度を実現することができないことが分かる。
【００１２】
また、図２（ａ）はニッケル水素バッテリーの室温での放電電圧Ｖ３を示している。区間Ｐ１内の放電電圧で放電を終止して充電を行うことを繰り返すとメモリー効果が生じ易くなる。メモリー効果が生じると、放電電圧Ｖ３から図２（ｂ）に示すような放電電圧Ｖ４に変化する。
【００１３】
メモリー効果の発生し易い区間Ｐ１では放電時間に対する放電電圧Ｖ３の変化が小さいので、放電電圧によってバッテリーの残容量を判定しメモリー効果が起こり易いか判断するには、放電電圧の測定精度を相当高くする必要がある。また、放電電圧も充電電圧と同様に温度によって変化するので、温度を検知せずに検出した放電電圧に基づいてバッテリーの残容量を判定した場合誤差が大きくなる。
【００１４】
従って、バッテリーの周辺温度を考慮せずに、検出されたバッテリーの充電電圧若しくは放電電圧をそのまま用いてメモリー効果が生じやすい残容量であるかを判定すると、バッテリー残容量の算出誤差が大きいために、必要以上に充電と放電を繰り返しバッテリーの寿命を低下させる虞がある。
【０００１５】
本発明は、上記の問題点に鑑み、バッテリーの残容量を正確に測定し、そのバッテリーの残容量に基づいてリフレッシュを行う充電装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る充電装置は、充電・放電が可能なバッテリーと、商用電源から供給されるＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣアダプタと、前記バッテリーが放電した電力を消費する負荷と、充電時は前記ＡＣアダプタから供給されるＤＣ電力を前記バッテリーに出力し、放電時は前記バッテリーから放出される放電電圧が前記負荷に供給されるように前記バッテリーの充電・放電を切り替える第１制御手段と、前記バッテリーの電圧を検出する電圧検出手段と、前記バッテリーの周辺温度を検出する温度検出手段と、温度による電圧補正データテーブルを予め記憶しているとともに前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残量である第１残容量のときに充電を開始し満充電まで充電された充電回数を記憶する記憶手段と、前記温度による電圧補正データテーブルに基づき、前記温度検出手段により検出されるバッテリー周辺温度に応じて前記電圧検出手段により検出されるバッテリー電圧値を補正し、その補正した電圧値に基づき前記バッテリーの残容量を算出し、前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し前記満充電まで充電された充電回数が所定の回数に到達したときは、前記バッテリーの残容量が所定の第２残容量になるまで放電してから充電を開始するように第１制御回路に対して充電・放電切り替え信号を送る第２制御手段とを有し、前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し前記満充電まで充電された充電回数を、前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し所定の時間経過後に前記満充電まで充電された充電回数とする。
【００１７】
このような構成にすることで、バッテリー周辺温度に応じて検出されたバッテリーの電圧値を補正し、その補正されたバッテリーの電圧値に基づきバッテリーの残容量を算出するので、温度によるバッテリー残容量の測定誤差がなくなる。また、バッテリー残容量がメモリー効果を起こし易い範囲にあるときに充電を開始した回数が所定の回数に達すると、リフレッシュを行う。さらに、所定の時間以上充電したもののみ前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し前記満充電まで充電された充電回数として計数するので、メモリー効果を生じさせない短時間で打ち切れた充電をメモリー効果を生じさせやすい充電回数に加えることがなくなる。これにより、メモリー効果を生じさせやすい充電回数を正確に計数でき、設定通りのリフレッシュを行うことができる。
【００１８】
また、本発明に係る充電装置は、充電・放電が可能なバッテリーと、商用電源から供給されるＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣアダプタと、前記バッテリーが放電した電力を消費する負荷と、充電時は前記ＡＣアダプタから供給されるＤＣ電力を前記バッテリーに出力し、放電時は前記バッテリーから放出される放電電圧が前記負荷に供給されるように前記バッテリーの充電・放電を切り替える第１制御手段と、前記バッテリーの電圧を検出する電圧検出手段と、前記バッテリーの周辺温度を検出する温度検出手段と、温度による電圧補正データテーブルを予め記憶しているとともに前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残量である第１残容量のときに充電を開始し満充電まで充電された充電回数を記憶する記憶手段と、前記温度による電圧補正データテーブルに基づき、前記温度検出手段により検出されるバッテリー周辺温度に応じて前記電圧検出手段により検出されるバッテリー電圧値を補正し、その補正した電圧値に基づき前記バッテリーの残容量を計測する第２制御手段と、前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときは所定の第２残容量になるまで放電してから充電を開始するように第２制御手段が第１制御回路に充電・放電切り替え信号を送る第１制御方法、前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し前記満充電まで充電された充電回数が所定の回数に到達したときは前記バッテリーの残容量が所定の第２残容量になるまで放電してから充電を開始するように第２制御手段が第１制御回路に充電・放電切り替え信号を送る第２制御方法、放電は行わない第３制御方法のいずれかを選択する選択手段とを有し、前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し前記満充電まで充電された充電回数を、前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し所定の時間経過後に前記満充電まで充電された充電回数とする。
【００１９】
このような構成にすることで、バッテリー周辺温度に応じて検出されたバッテリーの電圧値を補正し、その補正されたバッテリーの電圧値に基づきバッテリーの残容量を算出するので、温度によるバッテリー残容量の測定誤差がなくなる。また、リフレッシュを行うか否かや、リフレッシュの方法を選択することができる。さらに、所定の時間以上充電したもののみ前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し前記満充電まで充電された充電回数として計数するので、メモリー効果を生じさせない短時間で打ち切れた充電をメモリー効果を生じさせやすい充電回数に加えることがなくなる。これにより、メモリー効果を生じさせやすい充電回数を正確に計数でき、設定通りのリフレッシュを行うことができる。
【００２２】
また、上記の構成に加え、第２の制御手段に前記電圧検出手段から受け取る信号を校正する電圧校正手段を設けてもよい。さらに、第２の制御手段に前記温度検出手段から受け取る信号を校正する温度校正手段を設けてもよい。
【００２３】
このような構成にすることで、バッテリーの残容量を算出する際の誤差を小さくすることができ、バッテリーの残容量がメモリー効果を起こし易い残容量の範囲内であるか否かの判定精度を向上することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図３は第一実施形態の充電装置の回路ブロック図である。１は、充電・放電が可能なバッテリーである。ＡＣアダプタ２は商用電源（図示せず）から供給されるＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換して制御回路３に出力する。制御回路３はスイッチ４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５と、バッテリー１の＋側と、に接続されている。スイッチ４の制御回路３と接続されていない側は抵抗Ｒ３に接続されている。抵抗Ｒ３のスイッチ４と接続されていない側と、バッテリー１の−側とは接地されている。
【００２５】
制御回路３は、後述するマイクロコンピュータ６から送られる充電・放電制御信号Ｓ３に基づき、ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ４をスイッチ４に送るとともに、バッテリー１へ供給するＤＣ電圧ＶＤＣ１の出力を制御する。
【００２６】
また、制御回路３は、電源ライン９を介してマイクロコンピュータ６や電気機器に設けられた他の回路（図示せず）にＤＣ電圧ＶＤＣ２を供給する。これにより、マイクロコンピュータ６や電気機器に設けられた他の回路（図示せず）は、バッテリー１が充電やリフレッシュ放電状態にあるときでも動作することができる。
【００２７】
制御回路３からＤＣ電力の供給が行われなくなった場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５はマイクロコンピュータ６からの昇圧信号Ｓ６に基づきバッテリー１から放電されるＤＣ電圧を所定の電圧まで昇圧したのち、スイッチ１０を介してマイクロコンピュータ６や電気機器に設けられた他の回路（図示せず）に供給する。これにより、電気機器が商用電源に接続されていないときは、バッテリー１によって電気機器が駆動する。
【００２８】
バッテリー１の＋端子側は、演算増幅器７の非反転入力端子（＋）に接続されている。演算増幅器７の反転入力端子（−）は抵抗Ｒ２を介して接地されているとともに、抵抗Ｒ１を介して演算増幅器７の出力端子に接続されている。演算増幅器７の出力端子はマイクロコンピュータ６に接続されている。
【００２９】
抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２を所定の値に設定することで所望の増幅率に増幅された出力電圧を得ることができる。本実施形態では、演算増幅器７から出力されるバッテリー電圧信号Ｓ１がバッテリー１の電圧が３倍に増幅された電圧信号になるように、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の値を設定している。
【００３０】
また、温度センサ８によって検出された温度データ信号Ｓ２はマイクロコンピュータ６に送られる。温度センサ８はシリコンダイオード（図示せず）から成っており、所定の電流をシリコンダイオードに流したときのシリコンダイオードの両端電圧が温度データ信号Ｓ２になる。
【００３１】
尚、バッテリー電圧信号Ｓ１及び温度データ信号Ｓ２はマイクロコンピュータ６のＡＤ入力端子に入力され、ＡＤ変換される。
【００３２】
次に、マイクロコンピュータ６の動作について図４に示すフローチャートを用いて説明する。マイクロコンピュータ６は、スイッチ１０にＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ５を送りスイッチ１０をオン状態にするとともに、制御回路３に充電・放電信号Ｓ３を送る。制御回路３は充電・放電信号Ｓ３に基づきスイッチ４にＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ４を送りスイッチ４をオフ状態にする（ステップ＃１０）。これにより、主にマイクロコンピュータ６と演算増幅器７から成る一定負荷に接続された状態で放電が開始する。
【００３３】
上記条件におけるバッテリー１の放電電圧が演算増幅器７によって増幅され、バッテリー電圧信号Ｓ１となり、マイクロコンピュータ６のＡＤ入力端子に入力される。また、温度センサ８から温度データ信号Ｓ２がマイクロコンピュータ６のＡＤ入力端子に入力される。マイクロコンピュータ６は、ＡＤ入力端子から取り込みまれた温度データ信号Ｓ２と、メモリー６Ａに予め記憶されている電圧−温度データテーブルから、温度を確定する。メモリー６Ａには温度による電圧補正データテーブルも予め記憶されている。確定した温度と電圧補正データテーブルとを用いて、バッテリー電圧信号Ｓ１を温度補正し、温度補正した放電電圧値からバッテリーの残容量Ｅを算出する（ステップ＃２０）。
【００３４】
ここで、本実施形態での電圧検出精度について説明する。マイクロコンピュータ６の電源電圧を３．６Ｖとし、測定するバッテリー１の電圧範囲を１．２Ｖ（０．８Ｖから２．０Ｖ）とする。演算増幅器７のゲインは上述したように３倍である。マイクロコンピュータ６のＡＤ部の性能は１０ビットとし、最近のＡＤの精度は一般に４ＬＳＢ程度以下であることから、ＡＤの分解能は約３．６ｍＶ（３．６ｍＶ＝３６００ｍＶ÷２１０）となる。測定精度はＡＤの分解能にＡＤの精度をかけたものを電圧増幅器のゲインで割った値であり、約４．８ｍＶ（４ＬＳＢ×３．６ｍＶ÷３）となる。これは、前述したニッケル水素バッテリーの残容量が、バッテリーの放電特性のうち条件の悪い放電時間に対して放電電圧の変動が小さい領域においても、１０％以下の誤差で特定できることを意味している。
【００３５】
次に、ステップ＃２０で算出したバッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い残容量であるか否かを判定する。具体的には、バッテリー１の残容量Ｅが、メモリー６Ａに予め記憶されている下限値ＥＬから上限値ＥＨまでの範囲であるか否かを判定する（ステップ＃３０）。バッテリー１の残容量Ｅが下限値ＥＬから上限値ＥＨまでの範囲であるとき、すなわちバッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い残容量であれば（ステップ＃３０のＹ）、後述するステップ＃５０に移行する。一方、バッテリー１の残容量Ｅが下限値ＥＬから上限値ＥＨまでの範囲でないとき、すなわちバッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い残容量でなければ（ステップ＃３０のＮ）、ステップ＃４０に移行する。
【００３６】
ステップ＃４０では、スイッチ１０にＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ５を送りスイッチ１０をオフ状態にするとともに、制御回路３に充電・放電信号Ｓ３を送る。制御回路３は充電・放電信号Ｓ３に基づきＤＣ電圧ＶＤＣ１をバッテリー１に供給する。これにより充電を開始し、後述するステップ＃９０に移行する。
【００３７】
ステップ＃５０では、スイッチ１０にＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ５を送りスイッチ１０をオフ状態にするとともに、制御回路３に充電・放電信号Ｓ３を送る。制御回路３は充電・放電信号Ｓ３に基づきスイッチ４にＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ４を送りスイッチ４をオン状態にする。これにより、バッテリー１から放電される放電電圧が負荷Ｒ３で消費されるリフレッシュ放電を開始し、ステップ＃６０に移行する。
【００３８】
ステップ＃６０では、前述したステップ＃２０と同様にしてバッテリー１の残容量Ｅを算出する。バッテリー１の残容量Ｅがメモリー６Ａに予め記憶されている閾値Ｅｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップ＃７０）。バッテリー１の残容量Ｅが閾値Ｅｔｈ以下でなければ、ステップ＃６０に移行しリフレッシュ放電を続行する（ステップ＃７０のＮ）。一方、バッテリー１の残容量Ｅが閾値Ｅｔｈ以下であれば深い放電になっているので、ステップ＃８０に移行する（ステップ＃７０のＹ）。尚、本実施形態では、バッテリー１の温度補正された電圧が１．０Ｖのときに算出される残容量を閾値Ｅｔｈとしている。
【００３９】
ステップ＃８０では、制御回路３に充電・放電信号Ｓ３を送る。制御回路３は充電・放電信号Ｓ３に基づき、スイッチ４にＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ４を送りスイッチ４をオフ状態にするとともに、ＤＣ電圧ＶＤＣ１をバッテリー１に供給する。これによりリフレッシュ放電を終了し、ステップ＃４０と同様に充電を開始し、ステップ＃９０に移行する。
【００４０】
ステップ＃９０では、ステップ＃２０と同様にしてバッテリー１の残容量Ｅが算出される。次に、バッテリー１の残容量Ｅが予めメモリー６Ａに記憶されている満充電残容量ＥＦＵＬＬ以上であるか否かを判定する（ステップ＃１００）。バッテリー１の残容量Ｅが満充電残容量ＥＦＵＬＬ以上でなければ（ステップ＃１００のＮ）、ステップ＃９０に移行し充電を続行する。一方、バッテリー１の残容量Ｅが満充電残容量ＥＦＵＬＬ以上であれば（ステップ＃１００のＹ）、バッテリー１が満充電されたので、ステップ＃１１０に移行する。
【００４１】
ステップ＃１１０では、制御回路３は、マイクロコンピュータ６から送られる充電・放電信号Ｓ３に基づき、ＤＣ電圧ＶＤＣ１の供給を停止する。これにより、充電が終了する。
【００４２】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態の充電装置のブロック図を図５に示す。図３に示した第一実施形態の充電装置と同一の部品には同一の符号を付し説明を省略する。ＥＥＰＲＯＭ１１は、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲にあるときに充電を開始した回数Ｎを記憶する。ＥＥＰＲＯＭ１１は不揮発性メモリーなので、電気機器に電力が供給されなくなっても充電回数の記憶が消滅することはない。
【００４３】
第二実施形態の充電装置の動作について図６のフローチャートを用いて説明する。バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲にあるときに充電を開始した回数Ｎが、メモリー６Ａに予め記憶されている所定の回数Ｎｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップ＃２１０）。バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲にあるときに充電を開始した回数Ｎが所定の回数Ｎｔｈ以上であれば、後述するステップ＃３４０に移行する。一方、バッテリー１の残容量がメモリー効果を起こし易い範囲にあるときに充電を開始した回数Ｎが所定の回数Ｎｔｈ以上でなければ、ステップ＃２２０に移行する。
【００４４】
ステップ＃２２０では、マイクロコンピュータ６は、スイッチ１０にＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ５を送りスイッチ１０をオン状態にするとともに、制御回路３に充電・放電信号Ｓ３を送る。制御回路３は充電・放電信号Ｓ３に基づきスイッチ４にＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ４を送りスイッチ４をオフ状態にする。これにより、主にマイクロコンピュータ６と演算増幅器７から成る一定負荷に接続された状態で放電が開始する。
【００４５】
上記条件におけるバッテリー１の放電電圧が演算増幅器７によって増幅され、バッテリー電圧信号Ｓ１となり、マイクロコンピュータ６のＡＤ入力端子に入力される。また、温度センサ８から温度データ信号Ｓ２がマイクロコンピュータ６のＡＤ入力端子に入力される。マイクロコンピュータ６は、ＡＤ入力端子から取り込みまれた温度データ信号Ｓ２と、メモリー６Ａに予め記憶されている電圧−温度データテーブルから、温度を確定する。メモリー６Ａには温度による電圧補正データテーブルも予め記憶されている。確定した温度と電圧補正データテーブルとを用いて、バッテリー電圧信号Ｓ１を温度補正し、温度補正した放電電圧値からバッテリーの残容量Ｅを算出する（ステップ＃２３０）。
【００４６】
次に、ステップ＃２３０で算出したバッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い残容量であるか否かを判定する。具体的には、バッテリー１の残容量Ｅが、メモリー６Ａに予め記憶されている下限値ＥＬから上限値ＥＨまでの範囲であるか否かを判定する（ステップ＃２３０）。
【００４７】
バッテリー１の残容量Ｅが下限値ＥＬから上限値ＥＨまでの範囲であるとき、すなわちバッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い残容量であれば（ステップ＃２４０のＹ）、変数Ｊに１を入力して、その変数ＪをＥＥＰＲＯＭ１１で記憶させ（ステップ＃２６０）、後述するステップ＃２７０に移行する。一方、バッテリー１の残容量Ｅが下限値ＥＬから上限値ＥＨまでの範囲でないとき、すなわちバッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い残容量でなければ（ステップ＃３０のＮ）、変数Ｊに０を入力して、その変数ＪをＥＥＰＲＯＭ１１で記憶させ（ステップ＃２５０）、ステップ＃２７０に移行する。
【００４８】
ステップ＃２７０では、スイッチ１０にＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ５を送りスイッチ１０をＯＦＦにするとともに、制御回路３に充電・放電信号Ｓ３を送る。制御回路３は充電・放電信号Ｓ３に基づきＤＣ電圧ＶＤＣ１をバッテリー１に供給する。これにより充電を開始する。また、マイクロコンピュータ６に内蔵しているタイマーをリセットし、充電開始とともに時間Ｔの計測を開始する。
【００４９】
次のステップ＃２８０では、充電中止命令があるか否かを判定する。充電中止命令があれば、後述するステップ＃３００に移行する。一方、充電中止命令がなければ、ステップ＃２９０に移行する。
【００５０】
ステップ＃２９０では、ステップ＃２３０と同様にしてバッテリー１の残容量Ｅが算出される。次に、バッテリー１の残容量Ｅが予めメモリー６Ａに記憶されている満充電残容量ＥＦＵＬＬ以上であるか否かを判定する（ステップ＃３００）。バッテリー１の残容量Ｅが満充電残容量ＥＦＵＬＬ以上でなければ（ステップ＃３００のＮ）、ステップ＃２８０に移行し充電を続行する。一方、バッテリー１の残容量Ｅが満充電残容量ＥＦＵＬＬ以上であれば（ステップ＃３００のＹ）、バッテリー１が満充電されたので、ステップ＃３１０に移行する。
【００５１】
ステップ＃３１０では、制御回路３は、マイクロコンピュータ６から送られる充電・放電信号Ｓ３に基づき、ＤＣ電圧ＶＤＣ１の供給を停止する。これにより、充電が終了する。
【００５２】
ステップ＃３２０では、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲であるときに充電が開始され、かつ、所定の時間以上充電が行われた否かを判定する。変数Ｊが１であり、かつ、時間Ｔがメモリー６Ａで予め記憶されている時間Ｔｔｈ以上であれば（ステップ＃３２０のＹ）、ステップ＃３３０に移行し、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲にあるときに充電を開始した回数Ｎに１を足したものを新たにＮとしてＥＥＰＲＯＭ１１に記憶し直した後、動作を終了する。一方、変数Ｊが１でない場合、又は、時間Ｔがメモリー６Ａで予め記憶されている時間Ｔｔｈ以上でない場合（ステップ＃３２０のＮ）は、バッテリー１の残容量がメモリー効果を起こし易い範囲にあるときに充電を開始した回数Ｎはそのままで動作を終了する。
【００５３】
次に、前述したバッテリー１の残容量がメモリー効果を起こし易い範囲にあるときに充電を開始した回数ＮがＮｔｈであった場合（ステップ＃２１０のＹ）について説明する。この場合、ステップ＃３４０以降の動作で数回深い充電と放電を繰り返すことにより、リフレッシュを行う。まず、ステップ＃３４０では、変数Ｍに０を入力し、ＥＥＰＲＯＭ１１に記憶する。この変数Ｍは深い充電と放電の繰り返し回数をカウントするためのものである。
【００５４】
次のステップ＃３５０では、スイッチ１０にＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ５を送りスイッチ１０をオフ状態にするとともに、制御回路３に充電・放電信号Ｓ３を送る。制御回路３は充電・放電信号Ｓ３に基づきスイッチ４にＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ４を送りスイッチ１０をオン状態にする。これにより、バッテリー１から放電される放電電圧が負荷Ｒ３で消費されるリフレッシュ放電を開始する。
【００５５】
ステップ＃３６０では、前述したステップ＃２３０と同様にしてバッテリー１の残容量Ｅを算出する。バッテリー１の残容量Ｅがメモリー６Ａに予め記憶されている閾値Ｅｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップ＃３７０）。バッテリー１の残容量Ｅが閾値Ｅｔｈ以下でなければ、ステップ＃３６０に移行しリフレッシュ放電を続行する（ステップ＃３７０のＮ）。一方、バッテリー１の残容量Ｅが閾値Ｅｔｈ以下であれば深い放電になっているので、ステップ＃３８０に移行する（ステップ＃３７０のＹ）。尚、本実施形態においても、第一実施形態と同様にバッテリー１の温度補正された電圧が１．０Ｖのときに算出される残容量を閾値Ｅｔｈとしている。
【００５６】
ステップ＃３８０では、制御回路３に充電・放電信号Ｓ３を送る。制御回路３は充電・放電信号Ｓ３に基づき、スイッチ４にＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ４を送りスイッチ４をオフ状態にするとともに、ＤＣ電圧ＶＤＣ１をバッテリー１に供給する。これによりリフレッシュ放電を終了し、充電を開始する。
【００５７】
次のステップ＃３９０では、ステップ＃２３０やステップ＃３６０と同様にしてバッテリー１の残容量Ｅが算出される。次に、バッテリー１の残容量Ｅが予めメモリー６Ａに記憶されている満充電残容量ＥＦＵＬＬ以上であるか否かを判定する（ステップ＃４００）。バッテリー１の残容量Ｅが満充電残容量ＥＦＵＬＬ以上でなければ（ステップ＃４００のＮ）、ステップ＃３９０に移行し充電を続行する。一方、バッテリー１の残容量Ｅが満充電残容量ＥＦＵＬＬ以上であれば（ステップ＃４００のＹ）、バッテリー１が満充電されたので、ステップ＃４１０に移行する。
【００５８】
ステップ＃４１０では、制御回路３は、マイクロコンピュータ６から送られる充電・放電信号Ｓ３に基づき、ＤＣ電圧ＶＤＣ１の供給を停止する。これにより、充電が終了する。
【００５９】
ステップ＃３５０からステップ＃４１０までの動作で深い放電と充電が１回行われたので、変数Ｍに１を足したものを新たにＭとしてＥＥＰＲＯＭ１１に記憶し直す（ステップ＃４２０）。
【００６０】
次のステップ＃４３０では、変数Ｍがメモリー６Ａに予め記憶されている所定の回数Ｍｔｈに達したか否かを判定する。変数Ｍが所定の回数Ｍｔｈに達していなければ（ステップ＃４３０のＮ）、リフレッシュが十分に行えていないのでステップ＃３５０に移行し、深い放電と充電を繰り返す。一方、変数Ｍが所定の回数Ｍｔｈに達していれば（ステップ＃４３０のＹ）、リフレッシュを終了しステップ＃４４０に移行する。
【００６１】
前述したステップ＃３５０からステップ＃４３０の動作においてリフレッシュが終了したので、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲にあるときに充電を開始した回数Ｎを０にリセットしてＥＥＰＲＯＭ１１に記憶し（ステップ＃４４０）、動作を終了させる。
【００６２】
尚、本実施形態においては、時間Ｔを計測し、バッテリー１の残容量がメモリー効果を起こし易い範囲から充電を行ったときに時間Ｔｔｈに達するまでに充電が取りやめられた場合は、バッテリー１の残容量がメモリー効果を起こし易い範囲のときに充電を行った回数Ｎを更新しない構成としたが、バッテリー１の残容量がメモリー効果を起こし易い範囲から充電を行ったときは、たとえ短時間で充電が取りやめられた場合でも、バッテリー１の残容量がメモリー効果を起こし易い範囲のときに充電を行った回数Ｎを更新する構成にしてもよい。
【００６３】
次に、本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態の充電装置のブロック図を図７に示す。図５に示した第二実施形態の充電装置と同一の部品には同一の符号を付し説明を省略する。液晶表示部１２には、（Ａ）ＥＶＥＲＹ、（Ｂ）ＡＵＴＯ、（Ｃ）ＣＡＮＣＥＬの３つのモードが表示される。使用者は電気機器の外部に配設されている押しボタン１３によって３つのモードの中から１つを選択する。マイクロコンピュータ６は、押しボタン１３からの指示に基づき次のように動作する。
【００６４】
押しボタン１３によって使用者が（Ａ）ＥＶＥＲＹモードを選択した場合、マイクロコンピュータ６は図４に示す第一実施形態と同様の動作を行う。すなわち、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲である場合は毎回、充電前に所定の残容量になるまで放電するリフレッシュを行ってから充電する。
【００６５】
押しボタン１３によって使用者が（Ｂ）ＡＵＴＯモードを選択した場合、マイクロコンピュータ６は図６に示す第二実施形態と同様の動作を行う。すなわち、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲であるときに充電を開始した回数ＮをＥＥＰＲＯＭ１１で記憶し、所定の回数に達すると数回深い充電と放電を繰り返す。
【００６６】
押しボタン１３によって使用者が（Ｃ）ＣＡＮＣＥＬモードを選択した場合、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲であるときに充電を開始した回数Ｎやバッテリー１の残容量Ｅにかかわらず、リフレッシュを行うことなく満充電なるまで充電を行う。
【００６７】
このような構成にすることで、使用者が選択したメニューの通りに、バッテリー１のメモリー効果対応を自動的に行うことができる。また、今までと異なるバッテリーに交換した場合、（Ｂ）ＡＯＴＯモードから（Ｃ）ＣＡＮＳＥＬモードに切り替えることで、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲であるときに充電を開始した回数Ｎが０になる。その後、再び（Ｂ）ＡＯＴＯモードを選択することにより、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲であるときに充電を開始した回数Ｎが初期化され、交換した新しいバッテリーのリフレッシュが期待通りに行われる。
【００６８】
本実施形態では、（Ｂ）ＡＯＴＯモードから（Ｃ）ＣＡＮＳＥＬモードに切り替えたときは、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲であるときに充電を開始した回数Ｎが０になるような構成にしたが、次のような構成にして、（Ｂ）ＡＯＴＯモードから（Ｃ）ＣＡＮＳＥＬモードに切り替えたときでもバッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲であるときに充電を開始した回数Ｎが０にならない構成にしてもよい。
【００６９】
（Ｃ）ＣＡＮＳＥＬモードにおいて、充電前にバッテリー１の残容量Ｅを算出し、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲内であるときは、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲であるときに充電を開始した回数Ｎに１を足したものを、新たにＮとしてＥＥＰＲＯＭ１１に記憶し直してから充電する。一方、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲外のときは、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲であるときに充電を開始した回数Ｎはそのままにしておく。
【００７０】
さらに、（Ａ）ＥＶＥＲＹモードのときも図４のフローチャートのステップ＃７０とステップ＃８０の間にステップ＃７５を設け、ステップ＃７５ではバッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲であるときに充電を開始した回数Ｎを０とするような構成にするとよい。このような構成にすると、（Ｂ）ＡＯＴＯモードから他のモードに変更しても、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲であるときに充電を開始した回数Ｎはリフレッシュされるまでリセットされない。また、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲から充電された場合は、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲であるときに充電を開始した回数Ｎが更新される。この構成の場合、押しボタン１３にバッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い範囲であるときに充電を開始した回数Ｎを０にするリセットボタンを設け、今までと異なるバッテリーに交換した場合はそのリセットボタンを押すようにするとよい。
【００７１】
次に、本発明の第四実施形態について説明する。第四実施形態の充電装置のブロック図は、図７に示す第三実施形態と同様である。本実施形態では、第三実施形態の充電装置に温度及びバッテリー電圧の校正機能を付加している。
【００７２】
マイクロコンピュータ６は、メモリー６Ａに温度及びバッテリー電圧の校正プログラムを備えている。ＥＥＰＲＯＭ１１は、温度及びバッテリー電圧の校正結果を記憶する。
【００７３】
温度校正の手順を以下に説明する。マイクロコンピュータ６は温度センサ８に所定の電流を流し、温度センサ８の両端の電圧である温度データ信号Ｓ２をＡＤ入力端子から受け取る。この電圧は、同一温度条件下に充電装置を設置しても、温度センサ８であるシリコンダイオードの物性ばらつきやＡＤ変換の際の誤差を含んでおり、個々の充電装置毎に異なった値となる。
【００７４】
そこで、高精度の温度測定器で充電装置周囲の正確な温度を測定し、この正確な温度と、メモリー６Ａに予め記憶されている電圧−温度データテーブルを参照してマイクロコンピュータ６が受け取る温度センサ８の両端の電圧値から求まる誤差を含んだ温度とを比較し、メモリー６Ａに予め記憶されている校正プログラムに基づき校正を行い、その結果をＥＥＰＲＯＭ１１に記憶する。
【００７５】
次に、バッテリー電圧校正の手順を以下に説明する。バッテリー１の代わりに定電圧電源を接続し、演算増幅器７の非反転入力端子（＋）とグランドとの間に所定の電圧を印加する。演算増幅器７の非反転入力端子（＋）とグランドとの間の電圧は、３倍に増幅されバッテリー電圧信号Ｓ１となり、マイクロコンピュータ６でＡＤ変換される。この電圧は、演算増幅器７、抵抗Ｒ１、Ｒ２の物性ばらつきやＡＤ変換の際の誤差を含んでおり、個々の充電装置毎に異なった値となる。
【００７６】
そこで、高精度の電圧測定器で上記定電圧電源から出力される電圧を測定し、この正確な電圧値と、マイクロコンピュータ６が受け取るバッテリー電圧信号Ｓ１から求まる誤差を含んだバッテリー電圧値とを比較し、メモリー６Ａに予め記憶されている校正プログラムに基づき校正を行い、その結果をＥＥＰＲＯＭ１１に記憶する。
【００７７】
このような校正を実施することで、バッテリー１の残容量を算出する際の誤差を小さくすることができ、バッテリー１の残容量Ｅがメモリー効果を起こし易い残容量の範囲内であるか否かの判定精度を向上することができる。尚、このような校正は、工場出荷設定時に行うとよい。
【００７８】
また、本実施形態では、第三実施形態の充電装置に温度及び電圧の校正機能を付加した構成としたが、同様にして第二実施形態の充電装置に温度及び電圧の校正機能を付加をしたり、第一実施形態の充電装置にＥＥＰＲＯＭ１１を設けて温度及び電圧の校正機能を付加してもよい。
【００７９】
また、上記第一〜第四実施形態の充電装置においては、充電開始前のバッテリー１の残容量Ｅを算出するのに、主にマイクロコンピュータ６と演算増幅器７から成る一定の負荷にバッテリー１が接続された状態でバッテリー１が放出する放電電圧を用いたが、短時間充電を行い、充電電圧を測定することでバッテリー１の残容量Ｅを算出してもよい。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によると、バッテリー周辺温度に応じて電圧検出手段により検出されるバッテリー電圧値を補正し、その補正した電圧値に基づき前記バッテリーの残容量を算出するので、バッテリーの算用量の算出において温度による誤差がなくなる。これにより、メモリー効果を起こし易い残容量であるか否かの判定精度が向上し、不要なリフレッシュ放電を行わなくなり、バッテリーの寿命を短くする虞がなくなる。
【００８１】
また、本発明によると、前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し前記満充電まで充電された充電回数が所定の回数に達するとリフレッシュ放電を行うので、上記効果に加えリフレッシュ放電を行う頻度が減る。これにより、１回平均の充電時間が短縮される。
【００８２】
また、本発明によると、第１〜第３制御方法のいずれかを選択する選択手段を有しているので、リフレッシュ方法を選択したり、リフレッシュを行わないように選択することができる。これにより、電気機器の使用目的や充電時間に割り当てることができる時間等に応じて最適な充電方法を選択することができる。
【００８３】
本発明によると、所定の時間以上充電したもののみ前記バッテリーの残容量が所定の範囲の残容量である第１残容量のときに充電を開始し前記満充電まで充電された充電回数として計数するので、メモリー効果を生じさせない短時間で打ち切れた充電をメモリー効果を生じさせやすい充電回数に加えることがなくなる。これにより、メモリー効果を生じさせやすい充電回数を正確に計数でき、設定通りのリフレッシュを行うことができる。
【００８４】
また、本発明によると、電圧検出手段により検出されるバッテリー電圧値を校正したものを電圧検出手段により検出されるバッテリー電圧値として、温度による電圧補正データテーブルにアドレスするので、電圧検出手段の物性ばらつきや電圧検出手段から検出される電圧信号をＡＤ変換する際に生じる誤差を校正することができる。これにより、バッテリーの残容量の算出が更に高精度で行える。
【００８５】
また、本発明によると、温度検出手段により検出されるバッテリー周辺温度を校正したものを温度検出手段により検出されるバッテリー周辺温度として、温度による電圧補正データテーブルにアドレスするので、温度検出手段の物性ばらつきや温度検出手段から検出される電圧信号をＡＤ変換する際に生じる誤差を校正することができる。これにより、バッテリーの残容量の算出が更に高精度で行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】ニッケル水素バッテリでの充電電圧の特性を示した図である。
【図２】ニッケル水素バッテリでの放電電圧の特性を示した図である。
【図３】本発明の第一実施形態における充電装置の回路ブロック図である。
【図４】本発明の第一実施形態における充電装置に設けられるマイクロコンピュータの動作を示すフローチャート図である。
【図５】本発明の第二実施形態における充電装置の回路ブロック図である。
【図６】本発明の第二実施形態における充電装置に設けられるマイクロコンピュータの動作を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の第三及び第四実施形態における充電装置の回路ブロック図である。
【符号の説明】
１    バッテリ
２    ＡＣアダプタ
３    制御回路
４    スイッチ
５    ＤＣ／ＤＣコンバータ
６    マイクロコンピュータ
７    演算増幅器
８    温度センサ
９    電源ライン
１０    スイッチ
１１    ＥＥＰＲＯＭ
１２    液晶表示部
１３    押しボタン
Ｓ１    バッテリー電圧信号
Ｓ２    温度データ信号
Ｓ３    充電・放電制御信号
Ｓ４、Ｓ５    ＯＮ／ＯＦＦ信号
Ｓ６    昇圧信号
Ｒ１〜Ｒ３    抵抗
【図１】
0003619957.tif 000002
【図２】
0003619957.tif 000003
【図３】
0003619957.tif 000004
【図４】
0003619957.tif 000005
【図５】
0003619957.tif 000006
【図６】
0003619957.tif 000007
【図７】
0003619957.tif 000008