(57)【要約】【課題】リフレッシュ放電を短時間で実行可能とした充電装置等を提供する。【解決手段】充電装置は、複数の二次電池１１０を各々脱着自在に装着するための装着部１０２と、装着部１０２に装着された二次電池１１０を充電する充電回路と、装着部１０２に装着された二次電池１１０に対し、リフレッシュ放電を実行するためのスイッチ部１０３と、各二次電池１１０をリフレッシュ放電する際に該二次電池１１０と平行に接続可能な複数の放電抵抗１７０と、複数の二次電池１１０のいずれか１つ以上をリフレッシュ放電する際に、リフレッシュ放電される二次電池１１０に複数の放電抵抗１７０を並列に接続するよう接続状態を切り替えるための放電抵抗切替部１０８とを備える。【選択図】図２
2005184898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池(110)を各々脱着自在に装着するための装着部(102)と、
前記装着部(102)に装着された二次電池(110)を充電する充電回路とを備える充電装置であって、
前記装着部(102)に装着された二次電池(110)に対し、リフレッシュ放電を実行するためのスイッチ部(103)と、
各二次電池(110)をリフレッシュ放電する際に該二次電池(110)と接続可能な複数の放電抵抗(170)と、
複数の二次電池(110)のいずれか１つ以上をリフレッシュ放電する際に、リフレッシュ放電される二次電池(110)に複数の放電抵抗(170)を並列に接続するよう接続状態を切り替えるための放電抵抗切替部(108)と、
を備えることを特徴とする充電装置。
【請求項２】
複数の二次電池(110)を各々脱着自在に装着するための装着部(102)と、
前記装着部(102)に装着された二次電池(110)を充電する充電回路とを備える充電装置であって、
前記装着部(102)に装着された二次電池(110)に対し、リフレッシュ放電を実行するためのスイッチ部(103)と、
各二次電池(110)をリフレッシュ放電する際に該二次電池(110)と接続可能な複数の放電抵抗(170)と、
各々の放電抵抗(170)が複数の抵抗を直列に接続しており、複数の二次電池(110)のいずれか１つ以上をリフレッシュ放電する際に、リフレッシュ放電される二次電池(110)の放電抵抗(170)を構成する複数の抵抗の内、１つ以上をショートするよう接続状態を切り替えるための放電抵抗切替部(108)と、
を備えることを特徴とする充電装置。
【請求項３】
複数の二次電池(210)を各々脱着自在に装着するための装着部と、
前記装着部に装着された二次電池(210)を充電する充電回路とを備える充電装置であって、
前記装着部に装着された二次電池(210)に対し、リフレッシュ放電を実行するためのスイッチ部(203)と、
各二次電池(210)をリフレッシュ放電する際に該二次電池(210)と平行に接続可能な複数の放電抵抗(270)と、
複数の二次電池(210)のいずれか２つ以上をリフレッシュ放電する際に、リフレッシュ放電される二次電池(210)同士を直列に接続するよう接続状態を切り替えるための電池接続切替部(207)と、
を備えることを特徴とする充電装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の充電装置であって、さらに前記装着部(102)に各々二次電池(110)が装着されたか否かを電圧を検出して判別する電圧検出部8109)を備えることを特徴とする充電装置。
【請求項５】
複数の二次電池(110)を各々脱着自在に装着するための装着部(102)と、
各装着部(102)に装着された各二次電池(110)に各々接続され、リフレッシュ放電時に通電させるための複数の放電抵抗(170)と、
前記装着された二次電池(110)を充電する充電回路とを備える充電装置を利用した二次電池の放電方法であって、
前記装着部(102)に装着可能な最大本数よりも少ない数の二次電池(110)をリフレッシュ放電する際に、
前記装着部(102)に各々二次電池(110)が装着されたか否かを判別するステップと、
前記装着部(102)での二次電池(110)の装着の有無に応じて、装着された二次電池(110)に接続される放電抵抗(170)に対し、二次電池(110)が装着されていない装着部(102)に接続された放電抵抗(170)を並列に接続するよう接続状態を切り替えた後、リフレッシュ放電を行うステップと、
を備えることを特徴とする二次電池の放電方法。
【請求項６】
複数の二次電池(110)を各々脱着自在に装着するための装着部(102)と、
各装着部(102)に装着された各二次電池(110)と各々平行に接続され、リフレッシュ放電時に通電させるための複数の放電抵抗(170)と、
前記装着された二次電池(110)を充電する充電回路とを備える充電装置を利用した二次電池の放電方法であって、
前記装着部(102)に装着された二次電池(110)をリフレッシュ放電する際に、
前記装着部(102)に各々二次電池(110)が装着されたか否かを判別するステップと、
前記装着部(102)に装着された二次電池(110)の一以上に複数の放電抵抗(170)を並列に接続するよう接続状態を切り替えた後、該二次電池(110)のリフレッシュ放電を行うステップと、
該二次電池(110)のリフレッシュ放電の終了後に充電を行うステップと、
該二次電池(110)の充電が終了した後、他の二次電池(110)に対して、同様に複数の放電抵抗(170)を並列に接続しリフレッシュ放電を実行するステップを、各二次電池(110)毎に順次行うステップと、
を備えることを特徴とする二次電池の放電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単３電池や単４電池等の規格電池を充電する充電装置および充電方法に関し、特に電池のリフレッシュ機能を備える充電装置および二次電池の放電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電気機器やデジタルカメラ等の普及により、繰り返し使用可能な二次電池の需要が高まっている。二次電池は、充電器などの充電装置で充電することにより繰り返し使用できる。しかしながら、ニッケル−水素電池やニッケル−カドミウム電池等のアルカリ電池は、深く放電させないで浅い充放電を頻繁に繰り返すと、見かけ上電池容量が減少するいわゆるメモリ効果によって放電できる容量が実質的に小さくなる性質がある。この状態は、一旦電池を深く放電するリフレッシュ放電を行うことで解消できる。リフレッシュ放電は、電池にリフレッシュ放電用の負荷抵抗を接続して強制的に放電するものである。リフレッシュ放電機能を備える充電器は、例えば特許文献１、２に記載されるものが開発されている。
【０００３】
しかしながら、リフレッシュ放電には時間がかかるという問題があった。しかも、リフレッシュ放電が終了後に、通常は続けて充電する必要があるため、さらに時間がかかってしまう。例えば、放電に８時間を要し、さらに充電に８時間を要する場合は、併せて１６時間も必要となってしまう。このような長時間では、例え就寝時にリフレッシュ放電を行っても、翌朝になっても充電が完了しておらず電池が使用できないことになる。
【特許文献１】特開平７−４５３０７号公報
【特許文献１】特開平７−２８８９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような問題点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の主な目的は、リフレッシュ放電を短時間で実行可能とした充電装置および二次電池の放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】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１の充電装置は、複数の二次電池１１０を各々脱着自在に装着するための装着部１０２と、前記装着部１０２に装着された二次電池１１０を充電する充電回路とを備える充電装置であって、前記装着部１０２に装着された二次電池１１０に対し、リフレッシュ放電を実行するためのスイッチ部１０３と、各二次電池１１０をリフレッシュ放電する際に該二次電池１１０と平行に接続可能な複数の放電抵抗１７０と、複数の二次電池１１０のいずれか１つ以上をリフレッシュ放電する際に、リフレッシュ放電される二次電池１１０に複数の放電抵抗１７０を並列に接続するよう接続状態を切り替えるための放電抵抗切替部１０８とを備えることを特徴とする。
【０００６】
この構成によって、リフレッシュ放電時に使用されていない放電抵抗１７０を並列に接続して実質的に抵抗値を低減し、放電電流を大きくすることでリフレッシュ放電を短時間で行うことができる。
【０００７】
また、請求項２に記載の充電装置は、複数の二次電池１１０を各々脱着自在に装着するための装着部１０２と、前記装着部１０２に装着された二次電池１１０を充電する充電回路とを備える充電装置であって、前記装着部１０２に装着された二次電池１１０に対し、リフレッシュ放電を実行するためのスイッチ部１０３と、各二次電池１１０をリフレッシュ放電する際に該二次電池１１０と平行に接続可能な複数の放電抵抗１７０と、各々の放電抵抗１７０が複数の抵抗を直列に接続しており、複数の二次電池１１０のいずれか１つ以上をリフレッシュ放電する際に、リフレッシュ放電される二次電池１１０の放電抵抗１７０を構成する複数の抵抗の内、１つ以上をショートするよう接続状態を切り替えるための放電抵抗切替部１０８とを備える。
【０００８】
この構成によって、リフレッシュ放電時には放電抵抗１７０に対してバイパス回路を構成するなどして実質的に抵抗値を下げ、放電電流を大きくすることでリフレッシュ放電を短時間で行うことができる。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の充電装置は、複数の二次電池２１０を各々脱着自在に装着するための装着部と、前記装着部に装着された二次電池２１０を充電する充電回路とを備える充電装置であって、前記装着部に装着された二次電池２１０に対し、リフレッシュ放電を実行するためのスイッチ部と、各二次電池２１０をリフレッシュ放電する際に該二次電池２１０と平行に接続可能な複数の放電抵抗２７０と、複数の二次電池２１０のいずれか２つ以上をリフレッシュ放電する際に、リフレッシュ放電される二次電池２１０同士を直列に接続するよう接続状態を切り替えるための電池接続切替部２０７とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によって、リフレッシュ放電時には対象となる二次電池を直列に接続することで電圧を上げ、これによって放電電流を大きくすることができ、リフレッシュ放電を短時間で行うことができる。
【００１１】
さらにまた、請求項４に記載の充電装置は、請求項１から３のいずれかに記載の充電装置であって、さらに前記装着部１０２に各々二次電池１１０が装着されたか否かを電圧を検出して判別する電圧検出部１０９を備えることを特徴とする。
【００１２】
この構成によって、装着部に装着された二次電池の本数を検出でき、これに応じて最適なリフレッシュ放電を行うことができる。
【００１３】
また、請求項５に記載の二次電池の放電方法は、複数の二次電池１１０を各々脱着自在に装着するための装着部１０２と、各装着部１０２に装着された各二次電池１１０と各々平行に接続され、リフレッシュ放電時に通電させるための複数の放電抵抗１７０と、前記装着された二次電池１１０を充電する充電回路とを備える充電装置を利用した二次電池の放電方法であって、前記装着部１０２に装着可能な最大本数よりも少ない数の二次電池１１０をリフレッシュ放電する際に、前記装着部１０２に各々二次電池１１０が装着されたか否かを電圧を検出することで判別するステップと、前記装着部１０２での二次電池１１０の装着の有無に応じて、装着された二次電池１１０に接続される放電抵抗１７０に対し、二次電池１１０が装着されていない装着部１０２に接続された放電抵抗１７０を並列に接続するよう接続状態を切り替えた後、リフレッシュ放電を行うステップとを備えることを特徴とする。
【００１４】
これによって、リフレッシュ放電時に使用されていない放電抵抗１７０を並列に接続して実質的に抵抗値を低減し、放電電流を大きくすることでリフレッシュ放電を短時間で行うことができる。さらに短縮されたリフレッシュ放電に続けて充電を行う場合でも、リフレッシュ放電と充電に要するトータルの時間を短縮できる。
【００１５】
さらに、請求項６に記載の二次電池の放電方法は、複数の二次電池１１０を各々脱着自在に装着するための装着部１０２と、各装着部１０２に装着された各二次電池１１０と各々平行に接続され、リフレッシュ放電時に通電させるための複数の放電抵抗１７０と、前記装着された二次電池１１０を充電する充電回路とを備える充電装置を利用した二次電池の放電方法であって、前記装着部１０２に装着された二次電池１１０をリフレッシュ放電する際に、前記装着部１０２に各々二次電池１１０が装着されたか否かを電圧を検出することで判別するステップと、前記装着部１０２に装着された二次電池１１０の一以上に複数の放電抵抗１７０を並列に接続するよう接続状態を切り替えた後、該二次電池１１０のリフレッシュ放電を行うステップと、該二次電池１１０のリフレッシュ放電の終了後に充電を行うステップと、該二次電池１１０の充電が終了した後、他の二次電池１１０に対して、同様に複数の放電抵抗１７０を並列に接続しリフレッシュ放電を実行するステップを、各二次電池１１０毎に順次行うステップとを備えることを特徴とする。
【００１６】
これによって、一以上の二次電池１１０に複数の放電抵抗１７０を並列に接続して放電するため、実質的に放電抵抗値を下げて放電電流を大きくし、リフレッシュ放電に要する時間を短縮できる。この方法では、放電電流自体は大きくなるがそれぞれの放電抵抗に流れる電流は変わらないので、全体の発熱量を増加させずに放電時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の充電装置および二次電池の放電方法によれば、充電電流を実質的に上げることによりリフレッシュ放電に要する時間を短縮できる。従来のリフレッシュ放電には相当の時間を要している上、続けて充電も行う必要があるため、トータルでかなりの時間を要し、使用者に不便となっていた。これに対して本発明では、例えば使用されていない放電抵抗を利用して、並列接続するよう放電回路を構成することで実質的に抵抗値を下げ、これによって短時間で放電が行われるようにしている。あるいは、放電に係る二次電池を直列接続するよう構成することで、放電電流を大きくし短時間で放電を完了できる。以上のように本発明によれば、放電に要する時間を短縮して早期に放電、充電を完了し、使用者の待ち時間を減らすことができるという優れた特長を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための充電装置および二次電池の放電方法を例示するものであって、本発明は充電装置および二次電池の放電方法を以下のものに特定しない。
【００１９】
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００２０】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１に係る充電装置の外形を図１に示す。この図に示す充電装置１００は、ケース１０１の一部に二次電池を脱着可能な装着部１０２を形成すると共に、装着部１０２に装着された二次電池を充電するための充電回路をケース１０１内部に内蔵している。図に示す充電装置は、４本の単三型電池を装着可能な大きさ及び形状に装着部１０２をケース１０１の一部に一体的に成形している。さらにケース１０１の一部に、リフレッシュ放電を実行するためのスイッチ部１０３を設けている。図の例では、ケース１０１の側面に押しボタン式のスイッチ部１０３を配置し、このスイッチ部１０３をユーザが押下することでリフレッシュ放電を命令する。
【００２１】
本明細書において二次電池とは、充電可能な電池を意味し、例えばニッケル−水素電池やニッケル−カドミウム電池等のアルカリ電池等が好適に利用できる。ただ、本発明はメモリ効果を生じ得る他の種類の電池にも適用できる。
【００２２】
充電回路の一例を、図２に示す。この図に示す充電回路は、例として２本の二次電池１１０を充放電するための回路例を示している。充電回路は、装着された二次電池１１０を充電するための充電部１０５と、充電部１０５など充電回路に電力を供給するための電源部１０６と、リフレッシュ放電時に通電するための放電抵抗１７０と、放電抵抗１７０の接続状態を切り替えるための放電抵抗切替部１０８と、装着部１０２に装着された二次電池１１０の電圧を検出するための電圧検出部１０９と、電圧検出部１０９で検出された二次電池１１０の電池電圧等に基づき各部を制御するための制御部１２０と、制御部１２０に制御されて必要な情報を表示するための表示部１３０と、制御部１２０を操作するためのスイッチ部１０３とを備える。
【００２３】
充電部１０５は、二次電池１１０を電源部１０６に接続して充電回路をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子で構成され、例えばＭＯＳ−ＦＥＴなどが好適に利用できる。好ましくは、充電用のスイッチング素子と放電用のスイッチング素子をそれぞれ設ける。
【００２４】
放電抵抗１７０は、二次電池を放電するための負荷抵抗であり、装着部１０２に装着される二次電池１１０を同時に放電可能なように、接続可能な二次電池の個数分設けられる。放電抵抗１７０を各二次電池１１０と各々並列に接続することで、すべての二次電池１１０を放電できる。
【００２５】
放電抵抗１７０は放電抵抗切替部１０８で接続状態を切り替えられる。制御部１２０は、装着部１０２に装着された二次電池１１０の本数や位置に応じて、短時間でリフレッシュ放電を行えるよう放電抵抗切替部１０８の切替を制御する。
【００２６】
電圧検出部１０９は装着部１０２に二次電池１１０を装着するための端子電圧を検出することにより、二次電池１１０の装着の有無を判別する。例えば、二次電池１１０を装着部１０２にセットする端子をプルアップ抵抗（図示せず）に接続し、この端子電圧の変化を測定することにより、二次電池の有無を判別できる。本実施例においては、電圧検出部１０９により装着部１０２に装着された二次電池１１０の本数及び配置を検出することで、この検出結果に応じて制御部１２０は放電抵抗切替部１０８を切り替えて適切な接続状態とし、リフレッシュ放電を行う。リフレッシュ放電中に電圧検出部１０９で二次電池１１０の電圧を監視することにより、電池電圧が所定の電圧以下に低下するとリフレッシュ放電が終了したと検出される。リフレッシュ放電の終了が検出されると、制御部１２０は放電抵抗１７０を二次電池１１０から切り離した後、充電部１０５を制御して二次電池１１０の充電を引き続き開始する。二次電池１１０の充電も、電圧検出部１０９により二次電池１１０の電池電圧を監視することにより判断される。この制御部１２０は、ＣＰＵやＬＳＩといったＦＰＧＡ、ＡＳＩＣを利用したゲートアレイ等で構成される。
【００２７】
また表示部１３０は、制御部１２０に制御されて二次電池が放電中あるいは充電中であることや、満充電状態であること等を表示する。表示部１３０は、例えば発光ダイオード等の点灯部材で構成され、発光色や発光状態で電池の充電状態を表示する。一例として、二次電池を充電中に赤色の発光ダイオードを点灯し、二次電池が満充電されると発光ダイオードを消灯しあるいは発光ダイオードの発光色を赤色から緑色に変更する。またこれに代わって、充電中に発光ダイオードを連続して点灯し、満充電されると発光ダイオードを消灯することで満充電を表示することもでき、さらには充電中に発光ダイオードを点滅させ、満充電されると発光ダイオードを連続点灯させて満充電を表示することもできる。また、充電表示部は、液晶などのディスプレイとして文字や数字、グラフィックなどで電池の満充電を表示することもできる。なお、リフレッシュ放電に続いて充電を連続的に行うよう構成する場合、リフレッシュ放電も含めて充電の工程として扱うことができる。これによってユーザはリフレッシュ放電実行後も充電をし忘れることなく、充電されて利用可能となった二次電池を確実に得ることができる。したがって、リフレッシュ放電中も充電中の扱いとして表示部１３０で表示される。ただ、リフレッシュ放電中であることを区別して表示可能に構成することも可能であることはいうまでもない。この場合は、例えば、充電中は発光ダイオードを赤色に点灯させ、放電中は橙色に点灯させ、充電終了時には消灯させることができる。
【００２８】
放電抵抗切替部１０８はスイッチング素子等で構成でき、制御部１２０の指示に応じて放電抵抗１７０の接続状態を切り替え可能とする。図２に示す放電抵抗切替部１０８が、放電抵抗１７０と二次電池１１０との接続状態を切り替える様子の一例を、図３に基づいて説明する。図３（ａ）に示す回路は、二個の二次電池１１１・１１２を接続可能とした回路例であり、各二次電池をセットした状態で並列に接続可能な放電抵抗１７１・１７２と、放電抵抗１７１・１７２をそれぞれ二次電池１１１・１１２と接続するための放電スイッチＳＷ１・ＳＷ２と、放電抵抗１７１・１７２をいずれかの二次電池１１０に対して並列接続するための切替スイッチＳＷ３とを備える。図３（ａ）に示すように、二個の二次電池１１０を装着部１０２にセットした状態で、放電スイッチＳＷ１・ＳＷ２を閉じ、かつ切替スイッチＳＷ３を開放すると、図３（ｂ）に示すように二次電池１１１・１１２がそれぞれ放電される。
【００２９】
一方、一個の二次電池が接続される場合、図３（ｃ）に示すように放電スイッチＳＷ１・ＳＷ２を閉じ、かつ切替スイッチＳＷ３も閉じることで２つの放電抵抗１７１・１７１を並列に接続し、これらの合成抵抗の抵抗値を１／２とすることができる。抵抗を並列に接続すると、合成抵抗の逆数は各抵抗値の逆数の和となる。したがって、同じ抵抗値を抵抗を並列に接続すると、合成抵抗は抵抗の数に応じて減少し、逆に放電電流は抵抗数に比例して大きくなる。これにより、放電に要する時間を短縮できる。
【００３０】
図３の回路において放電を行う手順を、図４に基づいて説明する。まずステップＳ１で放電の対象となる二次電池の本数を確認する。１本の場合はステップＳ２−１に進み、放電抵抗１７０を並列に接続するよう、制御部１２０が放電抵抗切替部１０８を制御して放電スイッチおよび切り替えスイッチを切り替えて図３（ｂ）の状態とする。一方、二次電池が２本の場合はステップＳ２−２に進み、各二次電池に放電抵抗１７０を接続し、図３（ｃ）の状態とする。そしてステップＳ３で放電を開始し、続くステップＳ４で充電装置に接続されたすべての二次電池が所定の電圧まで放電されたか否かを電圧検出部１０９で判定し、未だの場合はステップＳ１に戻って上記ステップを繰り返し、すべての電池で所定の電圧まで放電された場合は終了する。さらに続けて、二次電池の充電を行っても良い。
【００３１】
このように、未使用状態の放電抵抗を他の電池の放電に利用することで、実質的に放電抵抗値を下げて、放電電流を増やし、短時間で放電が行われる。特に、充電装置は装着されたすべての二次電池を同時に放電できるよう、二次電池毎に放電抵抗が用意されている。したがって、装着可能な二次電池のスペースに空きがある場合は、この二次電池用の放電抵抗を利用し、他の二次電池の放電抵抗に利用することで、部品点数を増やすことなく高速な放電が実現できる。図３の例では、単純計算で電流を２倍にして倍速放電を行える。さらに、二次電池を３個装着可能な充電装置では３倍速放電、４個装着可能な場合は４倍速放電を実現できる。
【００３２】
図３では、二次電池が二個の例を説明したが、３本、４本以上の場合でも同様の方法で放電抵抗が並列になるよう回路構成を放電抵抗切替部で切り替える。特に、二次電池の装着可能な本数と、実際に装着される二次電池の本数に応じて、放電抵抗の接続を適宜切り替えることにより、適切な放電が行える。例えば４本の二次電池が装着可能な充電装置において、２本が装着される場合、各二次電池にそれぞれ未使用の放電抵抗を並列となるように接続して、２本の二次電池の放電抵抗値をそれぞれ半分にできる。
【００３３】
また、この充電装置に１本の二次電池を装着する場合は、４個の放電抵抗を並列に接続して抵抗値を１／４にする、あるいは３個の放電抵抗を並列に接続して抵抗値を１／３にすることにより、さらに高速な放電が実行される。放電抵抗を並列に接続する個数は、発熱量に応じて設定され、好ましくは上限を設ける。特に、放電電流が大きくなるに従い、ジュール熱により二次電池や抵抗の発熱量が多くなるため、充電装置の熱容量に応じて、最大放電電流を制御する。また、放電電流や二次電池または放電抵抗の温度をモニタし、電流値や温度が所定値を超える場合は放電を停止する等、放電の状態に応じて放電を制御することもできる。
【００３４】
さらにまた、この充電装置に３本の二次電池を装着する場合、いずれか一本の二次電池に未使用の放電抵抗を並列に接続し、この二次電池のみ倍速放電を実行できる。この場合において、放電抵抗を並列に接続した二次電池の放電が先に終了すると、二個の放電抵抗が利用可能となるため、これらを他の放電中の二次電池に接続して、トータルの放電時間を短縮できる。
【００３５】
［実施の形態２］
以上の実施の形態１では、放電抵抗を並列に接続することにより実質的に抵抗値を下げて放電に要する時間を短縮した。これ以外に、二次電池を直列接続とすることでも、同様に放電電流を大きくして放電時間を短縮できる。この方法を実現する充電装置として、本発明の実施の形態２に係る充電装置の回路例を図５に示す。この図に示す充電装置は、図２に示す回路に加えて、電池を直列接続に切り替えるための電池接続切替部２０７を備えている。なお、図２に示す回路と下二桁が同じ符号で示す部材は同様の機能を備えており、詳細説明は省略する。
【００３６】
電池接続切替部２０７は、二次電池２１０の接続本数や配置に応じて電池同士を直列接続に切り替え可能に制御部２２０に制御される。制御部２２０は、電圧検出部２０９で電圧を検出することにより二次電池２１０の接続本数や配置を判別し、これに応じて電池接続切替部２０７を制御する。電池接続切替部２０７はスイッチング素子等で構成でき、制御部２２０の指示に応じて二次電池２１０を通常の個別の接続状態から直列接続に切り替え可能とする。電池接続切替部２０７で回路の接続状態を変更する様子を、図６に基づいて説明する。図６（ａ）は、二個の二次電池１１３・１１４を接続する例を示しており、二次電池１１３・１１４は正負極が逆向きとなるように接続されている。またこの回路は、放電スイッチＳＷ４・ＳＷ５を各二次電池１１３・１１４とそれぞれ直列に接続されると共に、放電スイッチＳＷ４・ＳＷ５の間に切替スイッチＳＷ６を配置している。
【００３７】
この回路において、二次電池１１３・１１４を二個接続した状態でリフレッシュ放電を行うには、図６（ｂ）に示すように放電スイッチＳＷ４・ＳＷ５を共に開放し、切替スイッチＳＷ６を閉塞する。これにより、二個の二次電池１１３・１１４の直列接続で電圧が２倍となり、１個の放電抵抗に対して２倍の放電電流を通電できるので、約１／２の時間で放電を行える。またこの方法であれば、二個の二次電池２１０を同時に短時間で放電できる。二次電池２１０を直列に接続して放電する手順を、図７に基づいて説明する。まず、ステップＳ’１で放電対象となる二次電池２１０の本数を電圧検出部２０９により判別する。そして図６の例において二次電池２１０が２本の場合はステップＳ’２−１に進み、電池接続切替部２０７によりこれら二次電池２１０を直列に接続する。一方電池が１本の場合はステップＳ’２−２に進み、通常通り二次電池２１０を並列に接続する。そして以後は図４と同様にステップＳ’３で放電を開始し、ステップＳ’４ですべての二次電池２１０の電池電圧が所定の電圧値以下となったか否か、すなわち放電が終了したか否かを電圧検出部２０９で検出し、未だの場合はステップＳ’１に戻って上記ステップを繰り返し、検出された場合は放電を終了し、適宜放電などのステップに移行する。
【００３８】
一方、図６の回路において二次電池２１０を１個ずつ接続する場合は、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように放電スイッチＳＷ４・ＳＷ５および切替スイッチＳＷ６を切り替えることで、個別の放電が可能となる。
【００３９】
また、１個ずつの放電において実施の形態１の放電抵抗を並列に接続する方法を利用してもよい。この場合は図５に示す放電抵抗切替部２０８で、図３と同様に放電抵抗２７０を並列接続に切り替える。さらに、２個の二次電池を直列接続して放電する際においても、実施の形態１の手法を組み合わせて実質的な抵抗値を下げ、放電に要する時間をさらに短縮することもできる。いずれの場合においても、放電電流が増加する分だけ発熱量が大きくなるので、十分な放熱対策を講じておくことはいうまでもない。あるいは、放電抵抗２７０の切替を行うことなく、電池接続切替部２０７のみにより放電電流を制御する方法としても良い。この方法は、切り替え回路を簡素化できるので安価に構成できる。
【００４０】
充電装置では、一般に装着部に装着可能な二次電池のすべてで同時に充電を行う際の発熱が許容範囲に収まるように熱設計が行われている。一方、上記実施の形態で説明した急速放電では発生する熱量が多くなるため、通常の熱対策では充電装置の装着部に装着可能な二次電池すべてを同時に急速放電することはできない。ただ、セットされた二次電池の本数が少ない場合は、各二次電池や放電抵抗が熱くなっても充電装置全体としての発熱量として許容し得るので、上述の方法により放電電流を増やしてリフレッシュ放電を短縮できる。なお複数の二次電池を急速放電する際は、放熱性を改善するためこれらを離間させて配置することが好ましい。例えば、図１の充電装置において２本の二次電池を放電するには、装着部１０２の最も離れた位置、すなわち両端の位置に二次電池を装着する。これによって、隣接する二次電池が相互の放熱による加熱される事態を回避し、効果的な放熱を図ることができる。例えば、ケース１０１の装着部１０２において、二次電池の配置状態を文字あるいは図示を付して使用者に告知する。また安全のため、指示された配置以外では急速放電を実行できないように設定してもよい。
【００４１】
また、二次電池の電池温度をモニタし、電池温度が所定の温度以上に達した場合、放電を停止する、あるいは放電抵抗の接続状態を戻す等の方法で放電電流を低下させても良い。これにより、発熱量を制御して安全な充放電が実現される。
【００４２】
さらに、多数の二次電池を同時に放電させると発熱量が多くなるが、二次電池を切り替えて放電させることで、充電装置全体として発生する発熱量を抑制しつつ個々の電池を短時間でリフレッシュ放電できる。さらにリフレッシュ放電の完了した電池から順次充電することで使用可能な電池を短時間で得ることができ、他の電池を充電中でも放電・充電の完了した電池から使用可能として、待ち時間を少なくして効率よく使用できる。また順次放電する回路は放電回路や充電回路を共通化できるので、回路構成を簡素化できる上、回路で発生する発熱量を少なくすることもできる。
【００４３】
また、上記の実施の形態ではリフレッシュ放電を行う例について説明したが、リフレッシュ放電以外の放電にも本発明を適用可能であることはいうまでもない。例えば、電池の残容量検出のための放電等に、本発明を利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の充電装置および充電方法は、単三電池や単四電池等の規格電池の充電器として好適に利用でき、特に携帯電話やＰＤＡなどの携帯電気機器用の二次電池の充電に好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る充電装置の外形を示す斜視図である。
【図２】充電装置を構成する充電回路の一例を示す回路図である。
【図３】放電のため放電抵抗と二次電池との接続状態を切り替える様子の一例を示す回路図である。
【図４】放電抵抗を並列に接続して放電する手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る充電装置を構成する充電回路の一例を示す回路図である。
【図６】放電のため放電抵抗と二次電池との接続状態を切り替える様子の一例を示す回路図である。
【図７】二次電池を直列に接続して放電する手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１００…充電装置
１０１…ケース
１０２…装着部
１０３、２０３…スイッチ部
１０５、２０５…充電部
１０６、２０６…電源部
１０８、２０８…放電抵抗切替部
１０９、２０９…電圧検出部
１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、２１０…二次電池
１２０、２２０…制御部
１３０、２３０…表示部
１７０、１７１、１７２、２７０、２７１、２７２…放電抵抗
２０７…電池接続切替部
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ５…放電スイッチ
ＳＷ３、ＳＷ６…切替スイッチ
【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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