(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電している電池の電圧を検出し、電池電圧からアルカリ二次電池と異種電池とを識別する方法であって、  電池電圧が、１．５５Ｖ〜１．７５Ｖの範囲の電圧に設定された判別電圧よりも高くなった後、第1設定時間内に−ΔＶを検出し、あるいは設定勾配よりも大きい勾配では電圧が上昇せず、あるいはまた判別電圧を越えている時間が第２設定時間よりも短い電池をアルカリ二次電池と識別し、第１設定時間内に−ΔＶを検出できず、あるいは設定勾配よりも大きい勾配で電圧が上昇し、あるいは判別電圧を越えている時間が第２設定時間よりも長い電池を異種電池と識別するアルカリ二次電池と異種電池との識別方法。
【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−水素電池やニッケル−カドミウム電池等のアルカリ二次電池と異種電池とを識別する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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二次電池を充電する充電器は、アルカリ二次電池でない異種電池を識別して、アルカリ二次電池のみを正常に充電する必要がある。アルカリ二次電池でない、アルカリ電池、マンガン電池、リチウムイオン一次電池等の異種電池は、アルカリ二次電池と同じようには充電できないからである。アルカリ二次電池と異種電池とを識別するために、従来は、充電している電池の電圧を検出し、検出した電池電圧があらかじめ設定されている判別電圧、たとえば１．８Ｖを越える電池を異種電池と識別している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、充電している電池の電圧を、判別電圧である１．８Ｖに比較してアルカリ二次電池と異種電池とを識別する方法は、アルカリ二次電池でない全ての異種電池を正確に検出するのが難しい欠点がある。とくに、最近に市販されるようになったリチウムイオン一次電池は、電池電圧が判別電圧である１．８Ｖに上昇するまでに時間がかかり、あるいは判別電圧まで上昇しないこともある。このため、リチウムイオン一次電池を正確に検出できずに間違って過充電する弊害が発生した。リチウムイオン一次電池であることを速やかに検出するために、判別電圧を低く設定すると、アルカリ二次電池がこの電圧を越えることがあって、アルカリ二次電池を誤って異種電池と識別する弊害が発生する。
【０００４】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、アルカリ二次電池と異種電池とを正確に識別できる識別方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のアルカリ二次電池と異種電池との識別方法は、充電している電池の電圧を検出し、電池電圧からアルカリ二次電池と異種電池とを識別する。この識別方法は、電池電圧が、１．５５Ｖ〜１．７５Ｖの範囲の電圧に設定された判別電圧よりも高くなった後、第1設定時間内に−ΔＶを検出し、あるいは設定勾配よりも大きい勾配では電圧が上昇せず、あるいはまた判別電圧を越えている時間が第２設定時間よりも短い電池をアルカリ二次電池と識別し、第1設定時間内に−ΔＶを検出できず、あるいは設定勾配よりも大きい勾配で電圧が上昇し、あるいは判別電圧を越えている時間が第２設定時間よりも長い電池を異種電池と識別する。
【０００６】
本発明のアルカリ二次電池と異種電池との識別方法は、判別電圧を、周囲温度または電池温度で変更することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのアルカリ二次電池と異種電池との識別方法を例示するものであって、本発明は識別方法を以下のものに特定しない。
【０００８】
図１は、アルカリ二次電池を充電する充電器の回路図を示す。この充電器は、アルカリ二次電池１であるニッケル−水素電池とニッケル−カドミウム電池を正常に充電し、アルカリ二次電池以外の二次電池を識別して充電を中止する。図の充電器は、アルカリ二次電池１を充電する電圧と電流を出力する電源回路２と、この電源回路２と二次電池１との間に接続しているスイッチ３と、このスイッチ３を接続する充電制御回路４と、二次電池１の電圧を検出する電圧検出回路５とを備える。充電器は、二次電池１を脱着できるように装着する装着部（図示せず）を備える。二次電池１が装着部に装着されると、スイッチ３を介して電源回路２に接続されて充電される。
【０００９】
電源回路２は、入力される電源、たとえば交流の商用電源を降圧して、アルカリ二次電池１を充電できる直流電圧に変換する。電源回路２は、スイッチ３をオンにする状態で、アルカリ二次電池１を所定の電流で充電する。スイッチ３は、充電制御回路４に制御されて、アルカリ二次電池１を充電するときにオン、アルカリ二次電池でない異種電池が装着されたことを検出するとオフに切り換えられて充電を停止する。
【００１０】
充電制御回路４は、電圧検出回路５から入力される電圧信号を演算して、アルカリ二次電池と異種電池を識別する。図２は、充電されるアルカリ二次電池と異種電池の電圧が時間と共に変化する特性を示している。この図に示すように、アルカリ二次電池であるニッケル−水素電池は、曲線ＡとＢで示すように、予め設定している判別電圧を越えることなく、満充電されると電池電圧がピーク電圧まで上昇した後、−ΔＶ低下する。曲線Ａは１００％放電したニッケル−水素電池、曲線Ｂは満充電したニッケル−水素電池の特性を示している。アルカリ二次電池であるニッケル−カドミウム電池の特性は、図示しないが、曲線ＡとＢに近似する特性を示す。
【００１１】
曲線Ｃ〜Ｆは、充電するように設計していない一次電池の特性を示す。曲線Ｃは、８０％放電したリチウム一次電池の特性を示す。この曲線Ｃで示すリチウム一次電池は、判別電圧を越えてアルカリ二次電池よりも電圧が高くなり、しかもこの判別電圧を越える領域でさらに電圧が所定の勾配で上昇を続ける。８０％放電したアルカリ電池は、曲線Ｄで示すように、判別電圧を越えた後、さらにリチウム一次電池よりも急峻な勾配で電圧が上昇を続ける。放電していないリチウム一次電池は、曲線Ｅで示すように、判別電圧を越えてからもさらに急峻な勾配で電圧が上昇を続ける。そして、放電していないアルカリ電池はリチウム一次電池よりもさらに急峻な勾配で判別電圧を越えて電圧が上昇を続ける。
【００１２】
以上の電圧特性から、充電制御回路４は、少なくともふたつのパラメーターで、アルカリ二次電池でない異種電池を識別する。第１のパラメーターは、電池電圧が判別電圧を越えるかどうかであり、第２のパラメーターは、判別電圧を越えてからの特性である。判別電圧を越えてからは、以下の▲１▼〜▲３▼のいずれかを検出して、異種電池をアルカリ二次電池から識別する。
【００１３】
▲１▼  判別電圧を越えてから設定時間以内に、電池電圧の−ΔＶを検出できないときは異種電池と判別し、−ΔＶが検出されるとアルカリ二次電池と判別する。判別電圧から−ΔＶを検出する設定時間は、たとえば１０分に設定される。判別電圧を越えてから設定時間以内に−ΔＶが検出されるのは、残容量の大きいアルカリ二次電池を充電するときである。残容量が大きいアルカリ二次電池は、充電を開始してから短時間で電圧が上昇する。また、残容量が多いので電池電圧が判別電圧を越えることがある。ただ、残容量が大きいので短時間で満充電されて、設定時間以内に−ΔＶが検出される。これに対して、リチウム一次電池等の異種電池は、判別電圧を越えてから設定時間に−ΔＶが検出されることがない。とくに、残容量の大きい未使用のリチウム一次電池は、充電を開始してから急激に電池電圧が上昇して−ΔＶが検出されることがなく、また残容量が少なくなるまで放電したリチウム一次電池も、判別電圧を越えてから電圧が継続して所定の勾配で上昇して、設定時間内に−ΔＶが検出されることがない。このため、判別電圧を越えてから設定時間内に−ΔＶが検出されるかどうかで、アルカリ二次電池と異種電池とを識別できる。
【００１４】
したがって、電池電圧が判別電圧を越えてから１０分以内に−ΔＶが検出される電池をアルカリ二次電池とし、この時間内に−ΔＶが検出されない電池を異種電池として識別できる。判別電圧を越えてから−ΔＶを検出してアルカリ二次電池とする設定時間は、必ずしも１０分とする必要はなく、たとえば、５〜２０分とすることもできる。ただし、設定時間が短過ぎると、アルカリ二次電池の−ΔＶを検出できないことがあって、アルカリ二次電池を異種電池と間違って判別することがあり、またこの時間を長くすると、判別電圧を越えて−ΔＶを示すことがあるリチウム一次電池をアルカリ二次電池と間違って認識することがある。
【００１５】
判別電圧は、たとえば１．６５Ｖに設定される。ただし判別電圧は１．５５Ｖ〜１．７５Ｖ、好ましくは１．６〜１．７Ｖの範囲の電圧に設定することもできる。さらに、電池電圧は温度が高くなると上昇するので、判別電圧を周囲温度や電池温度で最適値に変更することもできる。この場合、判別電圧は、周囲温度や電池温度が高くなると高くするように変更する。
【００１６】
判別電圧は、設定値を低くすると、アルカリ二次電池が判別電圧を越える確率が高くなり、しかも判別電圧を越えたアルカリ二次電池の−ΔＶを設定時間内に検出できないことがある。このため、設定時間で満充電できない残容量のアルカリ二次電池を満充電できないことがある。また、判別電圧を高くすると、リチウム一次電池を間違ってアルカリ二次電池と判定することがある。それは、残容量の少ないリチウム一次電池を充電するとき、判別電圧を越えてから設定時間に−ΔＶを示すことがあるからである。
【００１７】
▲２▼  電池電圧が判別電圧よりも高くなった後、設定勾配よりも大きい勾配で電圧が上昇する電池を異種電池と識別し、設定勾配よりも大きい勾配で電圧が上昇しない電池をアルカリ二次電池と識別する。
残容量の少ないアルカリ電池と、未使用で残容量の大きいリチウム一次電池と、未使用で残容量の大きいアルカリ電池は、図２の曲線Ｄ、Ｅ、Ｆで示すように、判別電圧を越えてからも、相当に大きい勾配で電圧が上昇する。したがって、判別電圧を越えてから電圧上昇が所定の勾配よりも大きい電池を、アルカリ二次電池でない異種電池と判定できる。
【００１８】
▲３▼  電池電圧が判別電圧よりも高くなった後、判別電圧を越えている時間が継続設定時間よりも長くなると異種電池と識別し、判別電圧を越える時間が継続設定時間よりも短い電池をアルカリ二次電池とする。継続設定時間は、例えば３０分に設定する。異種電池である残容量の少ないリチウム一次電池は、判別電圧を越えてからも電圧が判別電圧よりも低くなることがなく、長い時間にわたって電池電圧が判別電圧よりも高くなる。これに対して、アルカリ二次電池は、残容量が少ないときに判別電圧を越えることもあるが、この電池は充電を開始してから速やかに電圧が低下する。したがって、判別電圧を越えている時間が継続設定時間よりも長い電池を異種電池とし、判別電圧を越えている時間が継続設定時間よりも短い電池をアルカリ二次電池と判別できる。
【００１９】
充電制御回路４は、充電している電池の電圧が、判別電圧を越えるかどうかを検出し、判別電圧を越える電池にあっては、前述の▲１▼〜▲３▼のいずれかを検出して、アルカリ二次電池と異種電池とを識別する。
【００２０】
充電制御回路４は、充電器に装着された電池が異種電池であると識別すると、スイッチ３をオンからオフに切り換えて充電を停止する。アルカリ二次電池と識別されると、スイッチ３をオンからオフに切り換えることなく継続して充電して、アルカリ二次電池１を満充電する。充電制御回路４は、充電している二次電池１の満充電を検出すると、スイッチ３をオフに切り換えて充電を停止する。充電制御回路４は、電池電圧の−ΔＶを検出し、あるいはピーク電圧を検出してアルカリ二次電池１の満充電を検出する。
【００２１】
充電制御回路４はマイクロプロセッサで、デジタル処理してアルカリ二次電池と異種電池とを識別する。電圧検出回路５は、電池電圧を検出し、検出したアナログ信号である電圧信号を、Ａ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換して充電制御回路４に入力する。ただし、充電制御回路４は、必ずしもデジタル処理してアルカリ二次電池と異種電池とを識別する必要はなく、アナログ値で入力される電池電圧を演算してアルカリ二次電池と異種電池とを識別することもできる。
【００２２】
以上の充電器は、図３のフローチャートに示す以下のステップでアルカリ二次電池と異種電池とを識別する。
［ｎ＝１のステップ］
充電器の装着部に電池が装着されると、充電制御回路４がスイッチ３をオンに切り換えて電池の充電を開始する。
［ｎ＝２〜４のステップ］
電圧検出回路５から入力される電圧信号から、電池電圧が判別電圧を越えたかどうかを判定する。電池電圧が判別電圧を越えない間は、ｎ＝２と３のステップをループしながら電池の充電を継続する。
ｎ＝３のステップにおいて、電池電圧の−ΔＶを検出し、あるいはピーク電圧を検出すると、アルカリ二次電池が満充電されたとして充電を終了する。
【００２３】
［ｎ＝５のステップ］
電池電圧が判別電圧を越えると、タイマーがカウントを開始する。
［ｎ＝６〜７のステップ］
このステップでは、電池電圧が設定勾配よりも大きい勾配で上昇しているかどうかを判定する。充電制御回路４は、電池電圧が設定勾配よりも大きい勾配で上昇している電池を異種電池と識別して充電を停止する。
［ｎ＝８〜９のステップ］
このステップでは、電池電圧の−ΔＶが検出されたかどうかを判定する。−ΔＶが検出されると、アルカリ二次電池が満充電されたと識別して充電を終了する。
［ｎ＝１０のステップ］
タイマーのカウント値が設定時間を経過したかどうかを判定する。タイマーが設定時間を経過するまでは、ｎ＝６のステップにジャンプして、ｎ＝６〜１０のステップをループする。設定時間が経過すると次のステップに進むが、タイマーはカウントを継続する。
［ｎ＝１１〜１２のステップ］
電池電圧が判別電圧を越えているかどうかを判定する。電池電圧が判別電圧より低下していると、電池電圧の−ΔＶが検出されたと判定し、アルカリ二次電池が満充電されたと識別して充電を終了する。
［ｎ＝１３〜１４のステップ］
タイマーのカウント値が継続設定時間を経過したかどうかを判定する。タイマーが継続設定時間になるまでは、ｎ＝１１のステップにジャンプして、ｎ＝１１〜１３のステップをループする。タイマーがタイムアップしてカウント値が継続設定時間になると、異種電池と識別して充電を停止する。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のアルカリ二次電池と異種電池との識別方法は、アルカリ二次電池と異種電池とを正確に識別できる特長がある。それは、本発明の識別方法が、電池電圧が、１．５５Ｖ〜１．７５Ｖの範囲の電圧に設定された判別電圧よりも高くなった後、第1設定時間内に−ΔＶが検出されるかどうか、あるいは設定勾配よりも大きい勾配で電圧が上昇するかどうか、あるいはまた、判別電圧を越えている時間が第２設定時間よりも長いかどうかを判別して、アルカリ二次電池と異種電池とを識別しているからである。アルカリ二次電池と異種電池とでは、電池電圧が判別電圧を越えてからの電圧特性が異なる。本発明の識別方法は、この電圧特性の違いに注目して、従来のように判別電圧だけで電池を識別することなく、判別電圧を越えてからの別のパラメーターを検出してアルカリ二次電池と異種電池とを識別している。このため、アルカリ二次電池でない全ての異種電池、たとえばリチウム一次電池等であっても正確に識別して、異種電池が充電されるのを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる識別方法に使用する充電器の回路図
【図２】アルカリ二次電池と異種電池の電圧が時間と共に変化する特性を示すグラフ
【図３】充電制御回路がアルカリ二次電池と異種電池とを識別するステップを示すフローチャート
【符号の説明】
１…二次電池
２…電源回路
３…スイッチ
４…充電制御回路
５…電圧検出回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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