(57)【要約】【課題】寿命切れの二次電池の処置に煩わされることなく、寿命切れの二次電池に対する再充電や、機器における寿命切れ二次電池の誤使用を防止することのできる充電器を提供する。【解決手段】二次電池を充電する充電器において、印字可能な領域を有する二次電池について、寿命切れであると判定した場合に、その二次電池の印字可能領域に寿命切れを印字する。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を充電する充電器において、
充電される二次電池が、印字可能な領域を有する二次電池であって、
充電中の二次電池の電圧変化に基づいて、該二次電池を充電して使用することが不能な該二次電池の寿命切れを判定する電池寿命切れ判定部と、
前記電池寿命切れ判定部による電池寿命切れである旨の判定を受けて、充電のために装着されている二次電池の印字可能領域に該二次電池の寿命切れを印字する印字部とを備えたことを特徴とする充電器。
【請求項２】
電池寿命切れ判定部は、所定の第１の電圧から該第１の電圧よりも高い所定の第２の電圧あるいはフル充電電圧に充電されるまでの時間を計測し、該時間が所定時間よりも短時間であることをもって充電中の二次電池の寿命切れを判定するものであることを特徴とする請求項１記載の充電器。
【請求項３】
前記所定時間は二次電池の種類に応じて設定されたものであることを特徴とする請求項２記載の充電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池を充電する充電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・水素電池、およびリチウムイオン電池などの充放電可能な二次電池が知られている。
【０００３】
これら二次電池は、充放電を繰り返すと、劣化して充電性能が次第に低下する。この充電性能がかなり低下した、すなわちサイクル寿命の切れている二次電池を充電して使用しようとすると、充電に要する時間は当初に比べ極端に短くなるとともに、それを使用する機器の動作可能時間も極端に短くなってしまう。
【０００４】
ところが、そのような寿命切れの二次電池の使用においては、電力供給の急激な低下も考えられるため、例えば、デジタルカメラなどにおいてそれが発生すると、使用時間が短くなるばかりでなく、カメラがダメージを受けるおそれがある。
【０００５】
そこで、特開平６−２６０２１３号公報、あるいは特開平１１−３２９５１２号公報には、二次電池を充電する充電器に、充電中の二次電池が寿命の過ぎたものであるか否かを判定する機能を持たせ、その二次電池が寿命の過ぎたものであると判定した場合には、そのことを、例えば、ＬＥＤの点灯や、アラームの発生によって知らせるものが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これだと、充電器からこの二次電池を取り外した後は、この電池を、他の充電可能な二次電池と混ぜてしまわないようにしないと、寿命切れの二次電池に対し再度の充電を行ってしまったり、寿命切れの二次電池を誤使用してダメージを機器に与えてしまうおそれがあり、煩わしいという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、寿命切れの二次電池の処置に煩わされることなく、寿命切れの二次電池に対する再充電や、機器における寿命切れ二次電池の誤使用を防止することのできる充電器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の充電器は、
二次電池を充電する充電器において、
充電される二次電池が、印字可能な領域を有する二次電池であって、
充電中の二次電池の電圧変化に基づいて、該二次電池を充電して使用することが不能な該二次電池の寿命切れを判定する電池寿命切れ判定部と、
上記電池寿命切れ判定部による電池寿命切れである旨の判定を受けて、充電のために装着されている二次電池の印字可能領域に該二次電池の寿命切れを印字する印字部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の充電器では、充電中の、印字可能な領域を有する二次電池が寿命切れであると判定されると、そのことが二次電池自身に印字される。したがって、本発明の充電器によれば、一目でその二次電池が寿命切れであるか否かが判るため、寿命切れの二次電池の処置に煩わされることなく、寿命切れの二次電池に対する再充電や、二次電池を使用する機器における、寿命切れ電池の使用を防止することができる。
【００１０】
ここで、本発明の充電器の電池寿命切れ判定部は、所定の第１の電圧から該第１の電圧よりも高い所定の第２の電圧あるいはフル充電電圧に充電されるまでの時間を計測し、該時間が所定時間よりも短時間であることをもって充電中の二次電池の寿命切れを判定するものであることが好ましい。
【００１１】
これは、寿命切れの二次電池には、当初に比べて充電性能がかなり低下しているために、当初に比べフル充電電圧に短時間で到達するという特性があることを利用するものであり、このようにすると、簡単に、しかも正確に寿命切れの判定を行うことができる。
【００１２】
さらに、本発明の充電器の電池寿命切れ判定部における判定において使用する前記所定時間は、二次電池の種類に応じて設定されたものであることも好ましい態様である。
【００１３】
このようにすると、さらに判定の精度を高めることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の充電器の一実施形態の、右前方からの外観斜視図である。尚、ここでは、図の繁雑さを避けるために、二次電池のプラス端子およびマイナス端子に接触する充電器側の端子などの図示は省略されている。
【００１６】
図１に示す本実施形態の充電器１は、単３形二次電池を充電するものであり、図１には、２本のリチウムイオン電池１０が接続されている様子が示されている他、右側面には、接続されている電池の種類を選択するために設けられている識別スイッチ４０も示されている。尚、この充電器１には、ＡＣ／ＤＣアダプタ（図３参照）が内蔵されており、外部電源から得られる電流は交流から直流に変換され、接続される二次電池の充電に使用されている。
【００１７】
図１の示すリチウムイオン電池１０には、印字可能な領域（以下、この印字可能領域を印字帯と呼称する）が設けられており、充電器１には、このリチウムイオン電池１０に設けられた印字帯１０ａに印字を行なう光照射ヘッド２０が備えられている。
【００１８】
図２は、充電不能を表わす文字が印字された二次電池を示す図である。
【００１９】
図２に示すリチウムイオン電池１０には、充放電が繰り返し行なわれたことで寿命切れとなったことを表わす文字‘ＮＧ’が印字されている。
【００２０】
このように、本実施形態の充電器１では、接続された二次電池が寿命切れのものであるか否かを判定し、寿命切れのものである場合には、所定の位置に印字帯が設けられている二次電池に対して文字‘ＮＧ’を印字する。
【００２１】
図３は、本実施形態の充電器の内部ブロック図である。尚、図３には、二次電池も示されている。
【００２２】
図３には、外部からの交流電流を直流電流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ７０、上記印字帯１０ａが設けられているリチウムイオン電池１０、接続される二次電池の充電および放電を制御するとともに寿命を判定する制御部８０、ＡＣ／ＤＣコンバータ７０から出力される充電電流を、制御部８０からの指示を受けて制御する充電制御部６０、二次電池のセル温度を検出する温度センサ３０、二次電池に設けられている印字帯に対し印字を行なう印字ヘッド２０、接続する二次電池の種類に応じて操作される識別スイッチ４０、接続される二次電池が寿命切れの電池である場合に、そのことをアラームで通知する通知部５０、および各種パラメータが記憶されているメモリ９０が示されている。
【００２３】
充電制御部６０は、制御部８０からの制御信号を受けて、この接続される二次電池に対する充電電流の出力を制御すると共に、接続されている二次電池の電池電圧が所定の電圧を超えている場合には、それを放電させて所定の電圧未満に一旦落とさせるリフレッシュ機能を有している。この機能は、メモリ効果が顕著なニッケルカドミウム電池に対し特に有効である。尚、接続されている二次電池の電池電圧は、制御部８０によってモニタされている。
【００２４】
識別スイッチ４０は、接続される二次電池の種類に応じて切替えられるスイッチである。このように、接続される二次電池の種類を正確に認識しておくことで、電池の寿命切れを正確に判断することが可能となる。
【００２５】
印字ヘッド２０は、接続される二次電池に巻きつけられた印字帯１０ａに対し文字を記録する。
【００２６】
温度センサ３０は、接続される二次電池に近接する位置に設けられた、二次電池の温度を検出する温度検出素子である。この温度センサ３０から出力される温度情報は制御部８０に出力される。尚、接続される二次電池の電池電圧の変化を表わす充電電圧曲線は、その二次電池の温度によっても異なるため、二次電池の寿命の判定には、詳しくは後述するが、二次電池の温度も考慮されている。
【００２７】
制御部８０は、二次電池の電池電圧と、二次電池の種類および二次電池の温度を表わす入力信号と、メモリ９０に記憶されたパラメータとに基づき、接続された二次電池が寿命切れであるか否かの判定を行なうと共に、充電制御部６０に対する制御を行なう。また、制御部８０は、その二次電池が寿命切れであると判定すると、アラームを発音するための信号を通知部５０に送ると共に、充電処理の中止を指示する制御信号を充電制御部６０に送り、印字ヘッド２０には、印字帯に対する印字を指示する。尚、制御部８０による寿命切れの判定動作については後述する。
【００２８】
メモリ９０は、二次電池の種類に応じて設定されている各種パラメータが格納されており、制御部８０によって指定された情報を供給する。
【００２９】
以下、本実施形態の充電器１の充電動作について説明する。
【００３０】
図４は、本実施形態の充電器の充電および寿命切れの判定処理のフローチャートである。尚、本実施形態の充電器では、寿命切れの判定精度を上げるために、二次電池を２種類に分け、それぞれの種類に応じた充電方式、および、これら２種類の充電方式それぞれに対応した寿命切れ判定方法が採用されている。
【００３１】
図１に示す充電器１の所定の位置に単３形二次電池が接続されると、まず、ステップＳ１において、制御部８０は、接続されている二次電池の種類についての情報を識別スイッチ４０から受け取る。尚、この識別スイッチ４０では、リチウムイオン電池（Ｌｉ）、あるいはニッケル系（ニッケルカドミウム、ニッケル水素）電池（Ｎｉ）のいずれかを選択することができる。その後、ステップＳ２に進み、選択されている電池がリチウムイオン電池か否かが判定される。接続された電池がリチウムイオン電池の場合は、この充電器１では、まず定電流（ＣＣ）充電を行なった後、電池電圧が所定の電圧に到達した時点で定電圧（ＣＶ）充電に切替えられる充電方式が採られ、電池寿命切れの判定は、この定電流（ＣＣ）充電から定電圧（ＣＶ）充電への切替えタイミングを利用する。
【００３２】
ステップＳ２において、リチウムイオン電池が選択されていると判定されると、ステップＳ３に進み、サブルーチン‘リチウムイオン電池処理’が実行される。
【００３３】
図５は、サブルーチン‘リチウムイオン電池処理’のフローチャートである。
【００３４】
まず、ステップＳ３０１では、この充電器１に接続されたリチウムイオン電池が、フル充電状態にあるか否かが判定される。これは、充電が完了している電池を誤って未使用のまま再び接続した場合に対処するためである。
【００３５】
ステップＳ３０１において、既にフル充電状態のために充電が不要であると判定されると、このサブルーチンを終了し、図４に示すステップＳ５に戻る。
【００３６】
ステップＳ３０１において、フル充電状態ではないと判定されるとステップＳ３０２に進み、接続されているリチウムイオン電池の電池電圧が電圧ＶＰ１以上であるか否かが判定される。この電圧ＶＰ１は、このリチウムイオン電池について、前述したリフレッシュ処理を行なうか否かの基準電圧である。
【００３７】
ステップＳ３０２において、リチウムイオン電池の電池電圧が電圧ＶＰ１以上ではないと判定されると、ステップＳ３０５に進み、充電が開始される。
【００３８】
ステップＳ３０２において、このリチウムイオン電池の電池電圧が基準電圧ＶＰ１以上であると判定されると、Ｓ３０３に進み、リフレッシュ処理である放電処理が行なわれ、次のステップＳ３０４において、リチウムイオン電池の電池電圧が基準電圧ＶＰ１未満であると判定されるまで放電処理が繰り返され、リチウムイオン電池の電池電圧が基準電圧ＶＰ１未満であると判定されると、ステップＳ３０５に進む。
【００３９】
ステップＳ３０５において充電が開始された後、ステップＳ３０６に進み、電池電圧が基準電圧ＶＰ１を超えたか否かが判定され、基準電圧ＶＰ１未満であると判定されるとステップＳ３０６を繰り返す。
【００４０】
ステップＳ３０６において、電池電圧が基準電圧ＶＰ１以上であると判定されると、ステップＳ３０７に進み、計時が開始される。その後、ステップＳ３０８に進み、このリチウムイオン電池に対する充電が、定電流（ＣＣ）充電から定電圧（ＣＶ）充電に切替えられたか否かが判定され、切替えが行なわれるまでステップＳ３０８を繰り返し、上記切り替えが行なわれると、このサブルーチンを抜けて、図４に示すステップＳ５に戻る。
【００４１】
図４に示すルーチンのステップＳ５では、サブルーチン‘リチウムイオン電池処理’のステップＳ３０７において開始されていた計時が終了される。
【００４２】
ここで、このリチウムイオン電池の寿命切れを精度良く判定するために採られている、定電流（ＣＣ）充電から定電圧（ＣＶ）充電への切替えタイミングを利用する判定方法について、図６を参照しながら説明する。
【００４３】
図６は、リチウムイオン電池に対する充電による、リチウムイオン電池電圧の一般的変化を示す図である。
【００４４】
図６には、右肩上りで示される一点鎖線および実線が、縦軸が電圧、横軸が時間のグラフ上に示されており、目標電圧値Ｖ１に到達するまでの時間は異なるが、一点鎖線および実線の双方共に、その目標電圧値Ｖ１に到達し、その後は、その目標電圧値Ｖ１に安定している様子が示されている。図６に示される一点鎖線および実線は、同じリチウムイオン電池の中でも、既に行なわれている充放電の回数が異なるものを充電した場合の電池電圧の変化を示しており、一点鎖線は、実線で表わされているリチウムイオン電池よりも、充放電の回数が多くなされているリチウムイオン電池の電池電圧の変化を表わしている。
【００４５】
また、図６には、一点鎖線および実線それぞれにおける、リフレッシュ処理が行なわれるか否かの基準となる基準電圧ＶＰ１から目標電圧Ｖ１に到達するまでの時間であるＴＬ１およびＴＬ２が示されている。ＴＬ１は、ＴＬ２に比べると時間的に短くなっており、これは、一点鎖線で示されている、すなわち充放電の回数が多くなされているリチウムイオン電池の電池電圧の方が、実線で表わされる充放電の回数が少ないリチウムイオン電池の電池電圧に比べ立ちあがりが速くなることを示している。つまり、定電流（ＣＣ）充電から定電圧（ＣＶ）充電への切替えタイミングを利用する判定では、リチウムイオン電池の電池電圧が、基準電圧ＶＰ１に到達したタイミングから、定電流（ＣＣ）充電から定電圧（ＣＶ）充電に切替わる切替えタイミングである目標電圧Ｖ１に到達するタイミングまでの時間である判定対象時間が計測される。したがって、寿命の切れた二次電池の判定対象時間は、使用当初に比べかなり短くなる。
【００４６】
ここで、図４に示すステップＳ６に進んだところに話を戻して説明を続ける。
【００４７】
ステップＳ６では、図３に示す温度センサ３０からの温度情報を基に、図３に示すメモリ９０に記憶されているパラメータから得られる補正値によって、上記判定対象時間に対する補正が行なわれる。その後、ステップＳ７に進む。
【００４８】
ステップＳ７では、補正された判定対象時間が、接続されている二次電池の種類に応じてそれぞれ設定されている、その電池が寿命切れであるか否かを判定するための基準時間である基準所要時間よりも短いか否かが判定される。
【００４９】
ステップＳ７において、これが短くない、すなわち寿命切れではないと判定されると、このルーチンを終了する。
【００５０】
ステップＳ７において、短い、すなわち寿命切れであると判定されると、ステップＳ８に進み、充電停止が指示される。その後、ステップＳ９に進む。
【００５１】
ステップＳ９では、接続されている二次電池が寿命切れであることが、図３に示す通知部に伝達される。それを受けた通知部では、アラームの発音が行なわれる。その後、ステップＳ１０に進む。
【００５２】
ステップＳ１０では、図３に示す、印字ヘッド２０に対し、図２に示す文字‘ＮＧ’の印字指示が出される。その後、このルーチンを終了する。
【００５３】
一方、ステップＳ２において、今回接続されている二次電池がリチウムイオン電池ではないと判定されると、サブルーチン‘ニッケル系電池処理’を実行する。尚、接続される電池がリチウムイオン電池以外の電池である場合は、この充電器１では、定電流（ＣＣ）充電のみを行なう充電方式が採られ、これに伴い、電池寿命切れの判定は、電池電圧がフル充電電圧に到達したタイミングが利用される。
【００５４】
一方、図４に示すステップＳ２において、接続されている二次電池がリチウムイオン電池ではないと判定されると、ステップＳ４に進み、サブルーチン‘ニッケル系電池処理’が実行される。
【００５５】
図７は、サブルーチン‘ニッケル系電池処理’のフローチャートである。
【００５６】
このサブルーチンのステップＳ４０１では、この充電器１に接続されたニッケル系の二次電池が、フル充電状態にあるか否かが判定される。これは、充電が完了している電池を誤って未使用のまま再び接続した場合に対処するためである。
【００５７】
ステップＳ４０１において、既にフル充電状態のために充電が不要であると判定されると、このサブルーチンを終了し、図４に示すステップＳ５に戻る。
【００５８】
ステップＳ４０１において、フル充電状態ではないと判定されるとステップＳ４０２に進み、接続されているニッケル系二次電池の電池電圧が電圧ＶＰ２以上であるか否かが判定される。この電圧ＶＰ２は、このニッケル系電池について、前述したリフレッシュ処理を行なうか否かの基準電圧である。
【００５９】
ステップＳ４０２において、ニッケル系電池の電池電圧が基準電圧ＶＰ２以上ではないと判定されると、ステップ４０５に進み、充電が開始される。
【００６０】
ステップＳ４０２において、このニッケル系電池の電池電圧が基準電圧ＶＰ２以上であると判定されると、ステップＳ４０３に進み、リフレッシュ処理である放電処理が行なわれ、次のステップＳ４０４において、ニッケル系電池の電池電圧が基準電圧ＶＰ２未満であると判定されるまで放電処理が繰り返され、ニッケル系電池の電池電圧が基準電圧ＶＰ２未満であると判定されると、ステップＳ４０５に進む。
【００６１】
ステップＳ４０５において充電が開始された後、ステップＳ４０６に進み、基準電圧ＶＰ２を超えたか否かが判定され、基準電圧ＶＰ２未満であると判定されるとステップＳ４０６を繰り返す。
【００６２】
ステップＳ４０６において、基準電圧ＶＰ２以上であると判定されると、ステップＳ４０７に進み、計時が開始される。その後、ステップＳ４０８に進み、このニッケル系電池に対する充電において、電池電圧がフル充電電圧Ｖ２に到達したか否かが判定され、到達が確認されるまでステップＳ４０８が繰り返えされる。その後、フル充電電圧Ｖ２への到達が確認されると、このサブルーチンを抜けて図４に示すステップＳ５に戻る。
【００６３】
図４に示すステップＳ５では、図７に示すステップＳ４０５で開始した計時が終了される。
【００６４】
ここで、このニッケル系二次電池の寿命切れを精度良く検出するために採られている定電流（ＣＣ）充電におけるフル充電電圧への到達タイミングを利用する判定方法について、図８を参照しながら説明する。
【００６５】
図８は、ニッケル系二次電池に対する充電による電池電圧の一般的変化を示す図である。
【００６６】
図８には、右肩上りで示される点線および実線が、縦軸が電圧、横軸が時間のグラフ上に示されており、点線および実線それぞれの、フル充電電圧Ｖ２に到達するまでの時間は異なるが、そのフル充電電圧Ｖ２に到達した後は、そのフル充電電圧Ｖ２から減少に転じている様子が示されている。図８に示される点線および実線は、同じニッケル系電池の中でも、既に行なわれている充放電の回数が異なるものを充電した場合の電池電圧の変化を示しており、点線は、実線で表わされているニッケル系電池よりも、充放電の回数が多くなされているニッケル系電池の電池電圧の変化を表わしている。
【００６７】
また、図８には、点線および実線それぞれの、リフレッシュ処理が行なわれるか否かの基準電圧である電圧ＶＰ２に到達したタイミングから、フル充電電圧Ｖ２に到達したタイミングまでの時間であるＴＮ１およびＴＮ２が示されている。ＴＮ１は、ＴＮ２に比べると時間的に短くなっており、これは、点線で示されている、充放電の回数が多くなされているニッケル系電池の電池電圧の方が、実線で表わされる充放電の回数が少ないニッケル系電池の電池電圧に比べ立ちあがりが速くなることを示している。つまり、定電流（ＣＣ）充電において電池電圧がフル充電電圧に到達するタイミングを利用する判定では、ニッケル系電池の電池電圧が、リフレッシュ処理が行なわれるか否かの基準電圧値である電圧値ＶＰ２に到達したタイミングから、電池電圧がフル充電電圧に到達したタイミングまでの時間が計測され、この計測時間が温度情報によって補正され、補正された計測時間が、このニッケル系二次電池に対応して設定されている基準所要時間よりも短いか否かによって、このニッケル系電池の寿命切れが判定される。尚、これ以降の説明については、既に説明してあるので省略する。
【００６８】
以上説明した本実施形態の充電器１では、二次電池を２種類に分類し、それぞれの種類に応じた充電方式を採用して、それぞれの充電方式に対応する方法で寿命切れの判定が行なわれ、対象の二次電池が寿命切れと判定された場合は、そのことを示す印字がその二次電池自身に対して行なわれる。したがって、本実施形態の充電器１によれば、一目で、その二次電池が寿命切れの電池であるか否かがわかるので、寿命切れの二次電池の処置に煩わされることなく、寿命切れの二次電池に対する再充電や、機器における寿命切れ電池の誤使用を防止することができる。
【００６９】
尚、本実施形態では、二次電池を２種類に分け、種類に応じた充電方法によって得られた判定対象時間が、二次電池の種類に応じて設定されている基準所要時間よりも短いか否かで、寿命切れであるか否かが判定されているが、二次電池についての寿命切れの判定は２種類に限らず、１種類のみ、あるいは３種類以上の二次電池についての寿命切れを判定するものであってもよく、さらには、充電中の二次電池の電圧変化に基づいて寿命切れを判定するものであれば、他の充電方法および他の判定方法で、寿命切れを判定するものであってもよく、また、基準所要時間が二次電池の種類それぞれに応じて設定されているが、これが共通に１つだけ設定されているものであってもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の充電器によれば、寿命切れの二次電池の処置に煩わされることなく、寿命切れの二次電池に対する再充電や、機器における寿命切れ二次電池の誤使用を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の、右前方からの外観斜視図である。
【図２】充電不能を表わす文字が印字された二次電池を示す図である。
【図３】本実施形態の充電器の内部ブロック図である。
【図４】本実施形態の充電器の充電および寿命判定動作のフローチャートである。
【図５】サブルーチン‘リチウムイオン電池処理’のフローチャートである。
【図６】リチウムイオン電池に対する充電によるリチウムイオン電池電圧の一般的変化を示す図である。
【図７】サブルーチン‘ニッケル系電池処理’のフローチャートである。
【図８】ニッケルカドミウム電池に対する充電によるニッケルカドミウム電池電圧の一般的変化を示す図である。
【符号の説明】
１　充電器
１０　リチウムイオン電池
１０ａ　印字帯
２０　光照射ヘッド
３０　温度センサ
４０　識別スイッチ
５０　通知部
６０　充電制御部
７０　ＡＣ／ＤＣコンバータ
８０　制御部
９０　メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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