(57)【要約】      （修正有）【課題】装置を複雑にすることなく、バランス良く２次電池を充電可能な内部充電技術を提供する。【解決手段】ステップＳ１において、電池１と電池２の電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との大小を測定により判定する。ステップＳ２に示すように、電池１の電圧Ｖ１と電池２の電圧Ｖ２とを測定し、Ｖ１とＶ２とを比較する。Ｖ１＞Ｖ２の場合には（ＹＥＳ）、電池２の方が電池１よりも充電量が少ないと推定できるためステップＳ３に進み、充電量のより少ない方の電池である電池２の充電を行なう。ステップＳ４で、Ｖ１−Ｖ２＜Δ０になるまでステップＳ３の処理を繰り返し、Ｖ１−Ｖ２＜Δ（Δは、０に近い値で、Ｖ１とＶ２とがほぼ同じと見なせる程度に小さい、ある許容範囲の値）になると（ＹＥＳ）、ステップＳ５に進み、電池１と電池２とを直列に接続して充電を行ない、充電が終了すると処理を終了する（ステップＳ６）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の２次電池と第２の２次電池とのぞれぞれの電圧差を測定する第１ステップと、
前記電圧差がある許容値よりも大きい場合に、電圧の小さい方の２次電池を充電する第２ステップと、
前記電圧差が前記許容値よりも小さくなるまで前記第１のステップと前記第２のステップとを繰り返すステップと、
前記電圧差が前記許容値よりも小さくなった場合に、前記第１の２次電池と前記第２の２次電池とを直列接続して充電するステップと
を有することを特徴とする２次電池の充電方法。
【請求項２】
第１の２次電池と第２の２次電池とのぞれぞれの電圧差を測定する第１ステップと、
前記電圧差がある許容値よりも大きい場合に、電圧の大きい方の２次電池を放電させる第２ステップと、
前記電圧差が前記許容値よりも小さくなるまで前記第１のステップと前記第２のステップとを繰り返すステップと、
前記電圧差が前記許容値よりも小さくなった場合に、前記第１の２次電池と前記第２の２次電池とを直列接続して充電するステップと
を有することを特徴とする２次電池の充電方法。
【請求項３】
前記許容値は、前記第１の２次電池と前記第２の２次電池との充電量が略同一と見なせる範囲内の値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の２次電池の充電方法。
【請求項４】
複数本の２次電池を充電可能な充電装置であって、
前記複数本の２次電池を独立に又は直列接続で充放電可能に収容する電池収容部と、
充電器と、
該充電器による充電を独立に充電する構成と直列接続で充電する構成とに切換える制御を行なう制御部と、前記２次電池のそれぞれの電圧を検出する電圧検出部と、前記電池収容部と前記充電器とを接続する端子部と、を備えた充電制御回路と
を有する充電装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１の２次電池と前記第２の２次電池とのぞれぞれの電圧差がある許容値よりも大きい場合に、電圧の小さい方の２次電池を前記電圧差が前記許容値よりも小さくなるまで繰り返し充電し、前記電圧差が前記許容値よりも小さくなった場合に、前記第１の２次電池と前記第２の２次電池とを直列接続して充電する制御を行なうことを特徴とする請求項４に記載の２次電池の充電装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１の２次電池と前記第２の２次電池とのぞれぞれの電圧差がある許容値よりも大きい場合に、電圧の大きい方の２次電池を前記電圧差が前記許容値よりも小さくなるまで繰り返し放電し、前記電圧差が前記許容値よりも小さくなった場合に、前記第１の２次電池と前記第２の２次電池とを直列接続して充電する制御を行なうことを特徴とする請求項４に記載の２次電池の充電装置。
【請求項７】
請求項４から６までのいずれか１項に記載の充電装置を内蔵する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の内部充電技術に関し、特に、ニッケル水素電池などの市販の二次電池を２本以上直列使用する機器における内部充電技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ニッケル水素電池などの市販形（単３、単４型）の二次電池を２本以上直列に使用する機器においては、内部充電をすることができなかった。図９は、一般的な２本の二次電池を充電する充電セットの位置構成例を示す図である。図９（Ａ）に示すように、電池Ａと電池Ｂとを直列接続し電圧Ｖで充電するためには、例えば、電池Ａ、Ｂがともに空であるなど同じ充電量であることが前提となる。すなわち、図９（Ｂ）に示す充電器において、電池Ａ用の充電回路（１）と電池Ｂ用の充電回路（２）との２つの充電回路を用意し、両方の電池をそれぞれ独立に充電する必要があった。或いは、一度電池を取り出し、専用の充電器により各電池を別々に充電していた。
【０００３】
下記、特許文献１に記載の技術では、直列的な充電状態から並列的な充電状態へと切換えて複数の二次電池を充電している。
【特許文献１】特開平７−２８２８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術では、専用電池と異なり市販形の二次電池を使用するため、充電量の異なる電池の組み合わせが生じ、これにより、その電池を同時に直列で充電した場合に、初期の充電量が異なるケースが多く、同時には満充電とならずに必ず片方が満充電となった後に、他方の電池が遅れて満充電となってしまう。従って、先に充電完了となる電池は過充電となり、異常発熱での発熱や過充電による片方の電池のみ劣化が生じるなどの問題があった。
【０００５】
また、上記特許文献１に記載の方法では、直列的な充電状態から並列的な充電状態へと切換えて複数の二次電池を充電する必要があるため、装置自体が複雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、装置を複雑にすることなく、バランス良く２次電池を充電可能な内部充電技術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】
【０００７】
本発明の一観点によれば、第１の２次電池と第２の２次電池とのぞれぞれの電圧差を測定する第１ステップと、前記電圧差がある許容値よりも大きい場合に、電圧の小さい方の２次電池を充電する第２ステップと、前記電圧差が前記許容値よりも小さくなるまで前記第１のステップと前記第２のステップとを繰り返すステップと、前記電圧差が前記許容値よりも小さくなった場合に、前記第１の２次電池と前記第２の２次電池とを直列接続して充電するステップと、を有することを特徴とする２次電池の充電方法が提供される。
【０００８】
また、第１の２次電池と第２の２次電池とのぞれぞれの電圧差を測定する第１ステップと、前記電圧差がある許容値よりも大きい場合に、電圧の大きい方の２次電池を放電させる第２ステップと、前記電圧差が前記許容値よりも小さくなるまで前記第１のステップと前記第２のステップとを繰り返すステップと、前記電圧差が前記許容値よりも小さくなった場合に、前記第１の２次電池と前記第２の２次電池とを直列接続して充電するステップと、を有することを特徴とする２次電池の充電方法が提供される。
【０００９】
前記許容値は、前記第１の２次電池と前記第２の２次電池との充電量が略同一と見なせる範囲内の値であることが好ましい。
【００１０】
本発明の他の観点によれば、複数本の２次電池を充電可能な充電装置であって、前記複数本の２次電池を独立に又は直列接続で充放電可能に収容する電池収容部と、充電器と、該充電器による充電を独立に充電する構成と直列接続で充電する構成とに切換える制御を行なう制御部と、前記２次電池のそれぞれの電圧を検出する電圧検出部と、前記電池収容部と前記充電器とを接続する端子部と、を備えた充電制御回路と、を有する充電装置が提供される。
【００１１】
前記制御部は、前記第１の２次電池と前記第２の２次電池とのぞれぞれの電圧差がある許容値よりも大きい場合に、電圧の小さい方の２次電池を前記電圧差が前記許容値よりも小さくなるまで繰り返し充電し、前記電圧差が前記許容値よりも小さくなった場合に、前記第１の２次電池と前記第２の２次電池とを直列接続して充電する制御を行なうことが好ましい。
【００１２】
前記制御部は、前記第１の２次電池と前記第２の２次電池とのぞれぞれの電圧差がある許容値よりも大きい場合に、電圧の大きい方の２次電池を前記電圧差が前記許容値よりも小さくなるまで繰り返し放電し、前記電圧差が前記許容値よりも小さくなった場合に、前記第１の２次電池と前記第２の２次電池とを直列接続して充電する制御を行なうものでも良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、２次電池を１本ずつ充電する必要がなくなるため、内部充電回路が１つで済み、装置の小型化、コストダウンが可能となる。また、２次電池を装着したままで充電が可能なため、専用の充電器を用意する必要がないという利点がある。
【００１４】
さらに、同時に２本の電池を別々に充電する場合には、充電用電流を２つに分けていたが、本発明では、電流を直列充電とするため充電電流を約半分にすることが可能となる。
これは対象電池が２本の場合であり、また  当初専用充電器で２本同時に充電していた場合に比べ、各電池へ流す充電電流が同じとなることを考えると、充電電流が１／２に出来ることになる（各電池への充電電流が同じということは、充電完了時間が同じということを意味する）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明者は、２次電池の充電量と電圧とが対応関係にあること、すなわち、２次電池の電圧を測定することによりその時点における充電量を推測することを思いついた。特に、例えば、２本の２次電池の電圧をそれぞれ測定することにより、電圧の大小関係（高低）から、いずれの２次電池の充電量が少なく従ってまず充電しなければならないかを知ることができるとともに、同じ電圧になるまでそれぞれの２次電池を充電しながら、繰り返し２次電池の電圧値を測定していくことにより、最終的には同じ充電量にすることができ、両者の電圧値すなわち充電量が略同じになった時点で、直列に接続して電池の内部充電を行なうことができる。
【００１６】
以下、上記観点に基づいて、本発明の実施の形態による内部充電技術について図面を参照しながら説明を行なう。図１は、本実施の形態による内部充電技術の基本原理を示す図である。図２は、充電処理の最も簡単なシーケンス例を示す図である。ここでは、２本の二次電池の充電処理を例にして説明を行なう。
【００１７】
まず、図１（Ａ）に示すように、図の左側の電池（電池１）を電圧Ｖ１（電流Ｉ１）で例えばΔｔ１時間（図２）だけ充電する。一方、図１（Ｂ）に示すように、図の右側の電池（電池２）を電圧Ｖ２（電流Ｉ２）で例えばΔｔ２時間だけ（図２）充電する。尚、図２では、電池１と電池２とを、時間的にシリーズに充電するシーケンスを例にして説明しているが、パラレルに充電しても良い。このような充電を例えば数回にわたって繰り返した後、両者の充電量がほぼ同じと判断されたら電池１と電池２との２本の電池を直列に接続し、例えばΔｔ時間だけ充電を行なう。このように、２本の充電池を、まず１本ずつ独立した状態である時間まで充電する処理を継続した後、２本の充電池を直列接続し充電を行なう。このようにして充電する場合には、２本の電池をそれぞれ個別に充電する場合する場合と比べて、同じ充電のための電流であれば、本実施の形態の方法による方が短時間ですみ、同じ充電時間にすることを考えれば充電に要する電流を少なくすることができる。
【００１８】
充電時間は各電池へ流れる充電電流により決まるためであり、同じ電流（各電池への）であれば充電時間は等価となる。充電量は電流（Ａ）× 時間（ｈ）の積算量が充電量（Ａｈ）となるため、充電時間は充電電流に比例することになる。但し、この充電電流による充電量の適用は、ニカド電池、ニッケル水素電池に対しては良く当てはまるが、リチウムイオン電池については充電方法が一部異なるので、上記の充電電流×時間の積算量が充電量であるという計算は成り立たない。
【００１９】
図３は、上述の処理をまとめた本実施の形態による二次電池の内部充電方法の一処理例を示すフローチャート図である。適宜、図１、図２を参照しながら説明を行なう。まず、ステップＳ１において、電池１と電池２の電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との大小を測定により判定する。次いで、ステップＳ２に示すように、電池１の電圧Ｖ１と電池２の電圧Ｖ２とを測定し、Ｖ１とＶ２とを比較する。Ｖ１＞Ｖ２の場合には（ＹＥＳ）、電池２の方が電池１よりも充電量が少ないと推定できるためステップＳ３に進み、充電量のより少ない方の電池である電池２の充電を行なう。ステップＳ４で、Ｖ１−Ｖ２＜ΔになるまでステップＳ３の処理を繰り返し、Ｖ１−Ｖ２＜Δ（Δは、０に近い値で、Ｖ１とＶ２とがほぼ同じと見なせる程度に小さい、ある許容範囲の値）になると（ＹＥＳ）、ステップＳ５に進み、電池１と電池２とを直列に接続して充電を行ない、充電が終了すると処理を終了する（ステップＳ６）。
【００２０】
一方、ステップＳ２において、電池１の電圧Ｖ１と電池２の電圧Ｖ２とを測定し、Ｖ１とＶ２とを比較した際にＶ１＜Ｖ２の場合には（ＮＯ）、電池１の方が電池２よりも充電量が少ないと推定できるためステップＳ７に進み、充電量のより少ない方の電池である電池１の充電を行なう。ステップＳ８で、Ｖ２−Ｖ１＜ΔになるまでステップＳ７の処理を繰り返し、Ｖ１−Ｖ２＜Δ（Δは、０に近い値で、Ｖ１とＶ２とがほぼ同じと見なせる程度に小さい、ある許容範囲の値）になると（ＹＥＳ）、ステップＳ９に進み、電池１と電池２とを直列に接続して充電を行ない、充電が終了すると処理を終了する（ステップＳ６）。尚、ステップＳ２による測定結果が最初からＶ１−Ｖ２＜Δの場合には、直接、ステップＳ５又はステップＳ９に進む。
【００２１】
このように、電池１と電池２との両方の電圧、すなわち充電量が同じになった時点で初めて直列接続の内部充電を行なうことにより、内部充電において、両方の電池を均等な充電量にすることができる。
【００２２】
尚、充電による調整を行なう代わりに、充電量が多い電池の方を放電する処理を行なうことで、２本の電池の充電量をほぼ同じに調整する処理を行なうことも可能である。
【００２３】
次に、内部充電機能を備えた装置の具体的な構成例について説明を行なう。図４は、本実施の形態による二次電池の内部充電装置の一構成例を示す機能ブロック図である。図４に示すように、本実施の形態による内部充電回路Ｘは、電子機器セット（例えば、デジタルカメラ又はその専用充電キットなど）１１と、第１の電池１７と第２の電池２１とを充電するための配線Ｌを含む２次電池収容部３０と、電子機器セット１１に設けられ配線Ｌに接続される＋端子３１、−端子３５と、例えば充電コントロール回路１５によるオンオフ制御されるスイッチＳＷ（１）２３、ＳＷ（２）２５、ＳＷ（３）２７であって、第１の電池１７と第２の電池２１とのそれぞれの電池を独立に、又は、直列に、接続して充電することができるように構成できるＳＷと、を有している。
【００２４】
＋端子３１と−端子３５との間の電圧は例えば電圧計３７により検出可能になっている。＋端子３１と−端子３５とを介して、充電時にはセット１１側から電池側へ、放電時には電池側からセット１１側へ電力が供給される。例えば、充電コントロール回路１５は、一般的な充電器１５ａと、充電器の充電電圧やＳＷの開閉等を制御する制御部１５ｂと、２次電池のそれぞれの電圧を検出することができる電圧検出手段１５ｃと、を有している。
【００２５】
図５は、放電時の様子を示す図である。図５に示すように、放電時には、ＳＷ（１）２３がオン（導通）、ＳＷ（２）２５がオフ（非導通）、ＳＷ（３）２７がオフ（非導通）であり、これらのＳＷの状態により、第１の電池１７と第２の電池２１とから、放電がなされる。
【００２６】
図６は、第１の電池１７の充電時の様子を示す図である。図６に示すように、第１の電池１７の充電時には、ＳＷ（１）２３がオフ、ＳＷ（２）２５がオフ、ＳＷ（３）２７がオンであり、これらのＳＷの状態により、第１の電池１７のみに、セット１１から充電がなされる。
【００２７】
図７は、第２の電池２１の充電時の様子を示す図である。図７に示すように、第２の電池２１の充電時には、ＳＷ（１）２３がオフ、ＳＷ（２）２５がオン、ＳＷ（３）２７がオフであり、これらのＳＷの状態により、第２の電池２１のみに、セット１１から充電がなされる。
【００２８】
図８は、第１の電池１７と第２の電池２１との両方の電池を直列にして同時に充電している時の様子を示す図である。図８に示すように、両方の電池１７・２１の充電時には、ＳＷ（１）２３がオン、ＳＷ（２）２５がオフ、ＳＷ（３）２７がオフであり、これらのＳＷの状態により、第１の電池１７と第２の電池２１との両方に、セット１１から電池１７・２１の直列接続に対する充電がなされる。
【００２９】
以上に説明したように、本実施の形態による内部充電装置を用いると、１つの充電制御回路で２本の二次電池を充電することができるため、装置が簡単になるという利点がある。すなわち、電池を1本ずつ充電することが必要なくなるので、充電回路が1つで制御出来るため、装置の小型化、コストダウンが可能となる。電池を装着したまま、充電が出来るため、特に充電専用器を設ける必要がない。さらに、同時に２本の電池を別々に充電していた場合には充電用電流を２つに分けていたが、その電流を直列充電とするため、充電電流が約半分になるという利点がある。
【００３０】
尚、本実施の形態では、２本の２次電池を最終的に直列接続して充電を行なう技術について具体的に説明したが、３本以上の場合でも同様の原理で充電を行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、内部充電器又はそれを備えた機器に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態による内部充電技術の基本原理を示す図である。
【図２】充電処理の最も簡単なシーケンス例を示す図である。
【図３】本実施の形態による二次電池の内部充電方法の一処理例を示すフローチャート図である。
【図４】本実施の形態による二次電池の内部充電装置の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】放電時の回路の様子を示す図である。
【図６】第１の電池の充電時の様子を示す図である。
【図７】第２の電池の充電時の様子を示す図である。
【図８】第１の電池と第２の電池との両方の電池を直列にして同時に充電している時の様子を示す図である。
【図９】一般的な２本の二次電池を充電する充電セットの一構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
Ｌ…配線、Ｘ…内部充電回路、１１…電子機器セット、１５…充電コントロール回路、１７…第１の電池、２１…第２の電池、２３…スイッチＳＷ（１）、２５…ＳＷ（２）、２７…ＳＷ（３）３１…＋端子、３５…−端子。
【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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【図９】
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