(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出された過去の検出値の内の最大値であるピーク値を更新して記憶する計数手段とを備え、前記計数手段は、アナログデジタル変換により測定した前記二次電池の電圧の現在値が、記憶している前記ピーク値より大きい場合でも、ピーク値をその大きい場合の値に直接更新せず、ピーク値をアナログデジタル変換の精度の１カウントだけ計数しプラスして更新すると共に、この計数手段の計数が所定時間更新されなければ、充電電流の大きさを変えるか、又は、充電を終了する制御手段を備えた充電器。
【請求項２】
充電開始直後と充電開始から所定時間経過後における二次電池の電圧の検出用サンプリング周期を変える請求項１に記載の充電器。
【請求項３】
二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、二次電池の電圧を増幅する増幅手段と、前記電圧検出手段、前記増幅手段により検出された過去の検出値の内の最大値であるそれぞれのピーク値を更新して記憶する計数手段とを備え、前記計数手段は、アナログデジタル変換により測定した、前記二次電池の電圧の現在値および増幅後の二次電池の電圧の現在値双方が、記憶している前記それぞれのピーク値より大きい場合でも、ピーク値をその大きい場合の値に直接更新せず、ピーク値をアナログデジタル変換の精度の１カウントだけ計数しプラスして更新すると共に、前記電圧検出手段および増幅手段のピーク値双方が所定時間更新されなければ、充電電流の大きさを変えるか、又は、充電を終了する制御手段を備えた充電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニッケルカドミウム電池のような二次電池の充電を行う充電器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の充電器の構成を、図１２、１３を用いて説明する。
【０００３】
図１２において、商用電源１に一次側が接続されるトランス２と、前記トランス２の二次側に接続されて整流動作を行うダイオードブリッジ３と、電流の平滑を行うコンデンサ４とを有し、前記ダイオードブリッジ３と前記コンデンサ４の作用によって生じた直流電圧が定電流回路５を介して二次電池６に印加されるよう構成されている。この時、電圧検出手段７によって前記二次電池６の電圧を測定し、その推移より推定される前記二次電池６の充電量に応じて最適な大きさの充電電流を選定し、信号制御手段９から前記定電流回路５に信号を送り、所定の充電電流が前記二次電池６に供給されるようになっている。
【０００４】
充電量の推定法には大きく次のようなものがある。
【０００５】
１．−△Ｖ検知方式：充電中の電池電圧のピークを検出し、そこからの電池電圧の降下量−△Ｖが設定値−△Ｖｘに達したときに電池が満充電されたと推定する。
【０００６】
２．温度制御充電方式：充電中の電池温度を測定し、電池温度Ｔが所定の値に達するか、Ｔの降下量−△Ｔが所定の値に達したら電池が満充電されたと推定する。
【０００７】
３．タイマー方式：充電開始からの経過時間をカウントし、所定の時間が経過したら電池が満充電されたと推定する。
【０００８】
上記の様な方法によって、満充電されたと推定された時、電池の過充電を防止するために、トリクル充電（通常の充電電流の１０分の１程度の電流での充電）に移行するか、あるいは充電を終了する様にしていた。
【０００９】
以上の動作を図１３を用いて説明する。尚、図１３は−△Ｖ検知方式とタイマー方式を併用した充電器のフローチャートであり、温度制御充電方式の動作は−△Ｖ検知方式と同一であるため省略する。
【００１０】
ステップ１で二次電池６が充電端子１０に接続された時にタイマーのカウントを開始し、ステップ２で所定の時間が経過したかどうかの判定を行い、経過していればトリクル充電に移行し、経過していなければステップ３で充電開始から現時点までの電池電圧のピーク値を求める。そして電圧現在値がピーク値以上でないと、ステップ４で電池電圧の最大値と現在値の比較を行い、その差−△Ｖが設定値−△Ｖｘ以上であれば満充電されたと判断してトリクル充電に移行し、−△Ｖｘ未満であれば通常充電を行う。ステップ５では二次電池６が充電端子１０から外されたかどうかの判定を行い、外されたならばタイマーをリセットし、充電を終了する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
通常、二次電池６の充電電圧は満充電になる前にピーク値に達し、その後再び低下して一定値に落ち着くという特性を持っている。電池６と充電端子１０との接触状態の変化やノイズ等で充電途中に電池電圧がかなり大きな値になり、その値をピーク値として更新するとその時点をピーク値を誤判断し、−△Ｖの検出により充電を終了してしまい、充電量が不十分となる場合がある。
【００１２】
本発明は、以上のような従来の課題を解決しようとするものであって、電池の充電不足をなくすことを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出された過去の検出値の内の最大値であるピーク値を更新して記憶する計数手段とを備え、前記計数手段は、アナログデジタル変換により測定した前記二次電池の電圧の現在値が、記憶している前記ピーク値より大きい場合でも、ピーク値をその大きい場合の値に直接更新せず、ピーク値をアナログデジタル変換の精度の１カウントだけ計数しプラスして更新すると共に、この計数手段の計数が所定時間更新されなければ、充電電流の大きさを変えるか、又は、充電を終了するようにしたもので、ピーク値が更新されると計数手段は例えばピーク値に１カウントだけ計数するので、ノイズ等によりピーク値が更新されることがあってもピーク値は１カウント分しか増加してないのでその後徐々に電圧が上昇してきた場合にピーク値を再認識することができ、ピーク値を誤判断することがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出された過去の検出値の内の最大値であるピーク値を更新して記憶する計数手段とを備え、前記計数手段は、アナログデジタル変換により測定した前記二次電池の電圧の現在値が、記憶している前記ピーク値より大きい場合でも、ピーク値をその大きい場合の値に直接更新せず、ピーク値をアナログデジタル変換の精度の１カウントだけ計数しプラスして更新すると共に、この計数手段の計数が所定時間更新されなければ、充電電流の大きさを変えるか、又は、充電を終了するようにしたもので、ピーク値が更新されると計数手段は例えばピーク値に１カウントだけ計数するので、ノイズ等によりピーク値が更新されることがあってもピーク値は１カウント分しか増加してないのでその後徐々に電圧が上昇してきた場合にピーク値を再認識することができ、ピーク値を誤判断することがない。
【００１５】
本発明の請求項２記載の発明は、充電開始直後と充電開始から所定時間経過後での二次電池の電圧の検出用サンプリング周期を変えるようにしたもので、充電開始直後の電圧変化が大きい場合は検出用サンプリング周期を短く、また所定時間経過して電圧変化が小さくなると検出用サンプリング周期を長くするので、電池電圧をいつでも正確に計測できるため、ひいてはピーク値を正確にとらえられ、ピーク時点を誤判断することなく、充電するようにして電池の充電不足をなくす効果を有する。
【００１６】
本発明の請求項３記載の発明は、二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、二次電池の電圧を増幅する増幅手段と、前記電圧検出手段、前記増幅手段により検出された過去の検出値の内の最大値であるそれぞれのピーク値を更新して記憶する計数手段とを備え、前記計数手段は、アナログデジタル変換により測定した、前記二次電池の電圧の現在値および増幅後の二次電池の電圧の現在値双方が、記憶している前記ピーク値より大きい場合でも、ピーク値をその大きい場合の値に直接更新せず、ピーク値をアナログデジタル変換の精度の１カウントだけ計数しプラスして更新すると共に、前記電圧検出手段および増幅手段のピーク値双方が前記電圧検出手段および増幅手段のピーク値が所定時間更新されなければ、充電電流の大きさを変えるか、又は、充電を終了するようにしたもので、電圧変化の小さい範囲においても増幅手段によりその変化を正確に検出することができ、充電における終了時期の起点となるピーク時点を精度良く検出でき、充電を十分に行い充電不足をなくす効果がある。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施例について図１〜３を用いて説明する。なお、従来例と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００１８】
商用電源１に一次側が接続されるトランス２と、前記トランス２の二次側に接続されて整流動作を行うダイオードブリッジ３と、電流の平滑を行うコンデンサ４とを有し、前記ダイオードブリッジ３と前記コンデンサ４の作用によって生じた直流電圧が定電流回路５を介して二次電池６に印加されるよう構成されている。
【００１９】
７は、前記二次電池６の電圧を検出する電圧検出手段で、計数手段であるピーク値設定手段８により、前記電圧検出手段７により検出された二次電池６の電圧のピーク値を記憶する。このピーク値設定手段８は８ビットのアナログデジタル変換（以下Ａ／Ｄ変換）により電圧を測定し、この測定した電圧が記憶しているピーク値より大きい場合には記憶しているピーク値を＋１カウントアップする。
【００２０】
二次電池６の電圧の推移より推定される前記二次電池６の充電量に応じて最適な大きさの充電電流を選定し、信号制御手段９から前記定電流回路５に信号を送り、所定の充電電流が前記二次電池６に供給されるようになっている。第１のタイマー１１は電池６が充電端子１０に接続される絶対時間を計測し、また、第２のタイマー１２は第１のタイマー１１より短い所定時間をカウントするものである。
【００２１】
ステップ１で二次電池６が充電端子１０に接続された時に第１のタイマー１１のカウントを開始し、ステップ２で第１のタイマー１１が所定時間Ｔ１時間経過したかどうかの判定を行い、経過していれば満充電であると判断してトリクル充電のフラグをたて、充電電流の大きさを変えるか、または充電を終了する。所定時間Ｔ１経過していなければ、ステップ３で二次電池６の電圧の現在値とそれまでのピーク値との大小をピーク値設定手段８で判定し、二次電池６の電圧の現在値がピーク値以下であれば、ステップ４で第２のタイマー１２のカウントを開始し、ピーク値より二次電池６の電圧の現在値の方が大きい場合、ステップ６でピーク値をピーク値設定手段８でＡ／Ｄ変換の精度の１カウントだけプラスして更新し（例えば１６進値６８より１カウント大きい１６進値６９にする）、第２のタイマー１２をリセットする。ステップ５でピーク時点から第２のタイマー１２が所定時間Ｔ２時間経過していれば満充電されたと判断してトリクル充電のフラグをたて、充電電流の大きさを変えるか、または充電を終了する。
【００２２】
上記構成による作用は以下の通りである。
【００２３】
ステップ３，ステップ６で何らかの要因で二次電池６の電圧の現在値がかなり大きい場合でも、ピーク値をその大きい場合の値に直接更新せず、ピーク値をＡ／Ｄ変換の精度の１カウントだけ計数しプラスして更新する。図３（ａ）のようにピーク値を大きい値に直接更新すると、その時点がピーク点と誤認識するが、図３（ｂ）のようにピーク値をＡ／Ｄ変換の精度の１カウントだけ計数し、プラスして更新するとその後徐々に電圧が上昇してきた場合にピーク時点と再認識することができ、再認識時点より第２のタイマー１２のカウントをし、所定時間Ｔ２経過した時点では十分に充電電流が供給できているため所定時間Ｔ２経過後に充電電流の大きさを変えるか、または充電を終了することにより、充電を十分に行い充電不足をなくす効果がある。
【００２４】
（実施例２）
次に、本発明の第２の実施例について図４を参照しながら説明する。なお、第１の実施例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。
【００２５】
一般に充電開始して直後は電池電圧の上昇は急峻で、充電が進行すると電池電圧の上昇は抑えられる。電池電圧の電圧検出手段７による電池電圧サンプリング周期を充電開始直後は短く、充電開始直後の急峻な上昇においても電池電圧を正確に計測でき、充電が進行すれば電池電圧サンプリング周期を長く行い、電池電圧の変化があまりないため、計測を遅くしても支障がない。電池電圧をいつでも正確に計測できるため、ひいてはピーク時点を正確にとらえられ、ピーク時点から所定時間Ｔ２経過した時点では十分に充電電流が供給できているため所定時間Ｔ２経過後に充電電流の大きさを変えるか、充電を終了することにより、充電を十分に行い充電不足をなくす効果がある。
【００２６】
（実施例３）
次に、本発明の第３の実施例について、図５〜８を参照しながら説明する。なお、上記第１の実施例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。
【００２７】
電池電圧を計測するために増幅器１３、第２の電圧検出手段１４、第２のピーク値設定手段１５を追加し、電池電圧をそのまま計測する場合と増幅する場合の複数系統で行う。
【００２８】
ステップ３で電池電圧そのままの第１の電圧検出手段７の値（１倍電圧現在値）および増幅後の第２の電圧検出手段１４の値（増幅電圧現在値）の双方の値がそれぞれのピーク値以上かを第１のピーク値設定手段８、第２のピーク値設定手段１５で判定し、ピーク値より小さければ、第２のタイマー１２のカウントを開始し、ピーク値より電池電圧の現在値の方が大きい場合、ピーク値を第１のピーク値設定手段８、第２のピーク値設定手段１５でＡ／Ｄ変換器の精度の１カウントだけプラスして更新し、第２のタイマー１２をリセットする。第１および第２のピーク値設定手段８、１５ともにピーク値が更新されなければ、ステップ４でピーク時点から第２のタイマー１２が所定時間Ｔ２時間経過していれば満充電されたと判断してトリクル充電のフラグをたて、充電電流の大きさを変えるか、または充電を終了する。
【００２９】
増幅をすると電池電圧の変化も増大するため検出が精度良くおこなえるが、温度や電池の充電量等によりバラツキが生じ、電池電圧の絶対電圧が大きく増幅すれば電圧検出範囲を超え、第２の電圧検出手段１４の出力が飽和し、変化がない場合も存在する。図８に第２の電圧検出手段１４の出力が飽和し、変化がない場合を示す。この場合は電池電圧そのままの第１の電圧検出手段７の出力が変化しピーク時点を検出できる。点Ａは電池電圧そのままおよび増幅した電圧がともに上昇しない場合であり、つまり第１および第２のピーク値設定手段８、１５ともにピーク値が更新されない点をピーク時点と検出できる。よって、充電における終了時期の起点となるピーク時点を精度良く検出でき、充電を十分に行い充電不足をなくす効果がある。
【００３０】
（参考例１）
次に、本発明の第１の参考例について、図９〜１１を参照しながら説明する。
【００３１】
なお、上記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。
【００３２】
図９において、電池電圧を計測するために増幅器１３、第２の電圧検出手段１４、第２のピーク値設定手段１５を追加し、電池電圧をそのまま計測する場合と増幅する場合の複数系統で行う。ステップ３で電池電圧そのままの第１の電圧検出手段７の値（１倍電圧現在値）とピーク値とを第１のピーク値設定手段８で判定し、ステップ４でピーク値より所定値△Ｖ１以上低下したら、充電電流の大きさを変えるか、充電を終了する。また、ステップ５で電池電圧増幅後の第２の電圧検出手段１４の値（増幅電圧現在値）とピーク値とをピーク値設定手段１５で判定し、ステップ６でピーク値より所定値△Ｖ２以上低下したら、充電電流の大きさを変えるか、充電を終了する。
【００３３】
図１０に示すようにどちらかがそれぞれのピーク値から△Ｖ１および△Ｖ２以上低下したら充電電流の大きさを変えるか、充電を終了する。増幅をすると電池電圧の変化も増大するため検出が精度良くおこなえるが、温度や電池の充電量等によりバラツキが生じ、電池電圧の絶対電圧が大きく増幅すれば電圧検出範囲を超え、第２の電圧検出手段１４の出力が飽和し、変化がない場合も存在する。
【００３４】
図１１に第２の電圧検出手段１４の出力が飽和し、変化がない場合を示す。この場合は電池電圧そのままの第１の電圧検出手段７の出力が変化しピーク時点を検出できる。点Ｂは電池電圧そのまままたは増幅した電圧のどちらかが下降し、所定値だけ電池電圧が低下した場合であり、つまり第１および第２のピーク値設定手段８、１５どちらかがそれぞれのピーク値から△Ｖ１および△Ｖ２以上低下した点を充電終了時点と検出できる。温度や電池の充電量等によりバラツキが生じても、充電における終了時期を精度良く検出でき、充電を十分に行い充電不足をなくす効果がある。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の発明によると、電池電圧が大きく変化しても、充電を十分に行い、充電不足をなくす効果がある。
【００３６】
本発明の請求項２記載の発明によると、ピーク時点を正確にとらえられ、充電を十分に行い充電不足をなくす効果がある。
【００３７】
本発明の請求項３記載の発明によると、充電における終了時期の起点となるピーク時点を精度良く検出でき、充電を十分に行い電池の充電不足をなくす効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例を示す充電器のブロック図
【図２】  同充電器の要部フローチャート
【図３】  （ａ）同充電器のピーク値更新特性図（ピーク値を直接更新）
（ｂ）同充電器のピーク値更新特性図（ピーク値を＋１カウント更新）
【図４】  本発明の第２の実施例を示す充電器の充電特性図
【図５】  本発明の第３の実施例を示す充電器のブロック図
【図６】  同充電器の要部フローチャート
【図７】  同充電器の充電特性図
【図８】  同充電器のバラツキあり時の充電特性図
【図９】  本発明の第１の参考例を示す充電器の要部フローチャート
【図１０】  同充電器の充電特性図
【図１１】  同充電器のバラツキあり時の充電特性図
【図１２】  従来の充電器のブロック図
【図１３】  同充電器の要部フローチャート
【符号の説明】
６  二次電池
７  電圧検出手段
８  ピーク値設定手段
９  信号制御手段
１０  充電端子
１３  増幅器
【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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【図１０】
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【図１１】
0003945050.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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