(57)【要約】【課題】  ファンやライトなどの付加機能を有する充電池の充電方法において、−▲△▼（デルタ）Ｖを検出できないときでも満充電を検知することができ、モータなどのノイズに影響されない充電方法を得ること。【解決手段】  充電池３、タイマー機能を備えるマイコン４、切り替え動作により切り替えられる複数のモードを有する付加機能、付加機能のモード変更を行う付加機能回路５、充電池への出力を制御する充電制御回路６、マイコン又は前記充電制御回路へ振り分けて出力する電源切替回路２を備え、充電電圧プロファイルに基づくデータから閾値Ａを設定し、充電池の充電池電圧を測定して所定時間ごとの電圧変化の傾きＳを算出し、この傾きＳが、閾値Ａを上昇後、当該閾値Ａを降下したときに満充電と判定する充電池の充電方法である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＵＳＢポートなどの出力電流が制限された電源を利用する充電システムであって、ファンやライトなどの付加機能を有する充電池の充電方法において、
充電池と、
充電開始からの経過時間をカウントするタイマー機能を備えるとともに、前記充電池の電圧及び電源電圧の監視、並びに、充電電流の制御と監視を行うマイコンと、
切り替え動作により切り替えられる複数のモードを有する付加機能と、
前記切り替え動作により前記付加機能の前記モードの変更を行う付加機能回路と、
前記電源からの電流を前記充電池へ出力制御する充電制御回路と、
前記電源と前記充電池から供給される電流を択一的に切り替えて前記マイコン又は前記充電制御回路へ振り分けて出力する電源切替回路と、
を備え、
前記充電池における充電電圧プロファイルに基づく充電時間と電池電圧変化とのデータ、又は当該充電池における充電時間と電池電圧変化との実測値データから、所定時間ごとの電圧変化グラフの傾きを算出して、前記電圧変化グラフの満充電と推定される近辺における電圧の傾きから閾値Ａを設定し、
前記充電池の充電池電圧を測定して、所定時間ごとの電圧変化の傾きを算出し、この傾きが、前記閾値Ａを上昇後、当該閾値Ａを降下したときに満充電と判定することを特徴とする充電池の充電方法。
【請求項２】
前記傾きが、一定時間ごとの平均値を算出した測定電圧に基づいて算出されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の充電池の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンやライトなどの付加機能を有する充電池の充電方法であって、例えば、ＵＳＢポートなどの出力電流が制限された電源を利用する充電池の充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のニッケル水素などの充電池の充電方法においては、−▲△▼（デルタ）Ｖ検出方式の充電方式を採用しているものが多く、一定のタイミング毎に充電池の開放電圧を測定し、満充電か否かの判定を行っている。また、過充電対策として、最大充電時間を設定するタイマー方式と併用しているものも多く見られる。
【０００３】
また、上記従来の充電池においては、充電池の充電プロファイル、すなわち、充電時間と電圧変化のグラフなどの充電池のデータシートや、充電池メーカーの試験結果データ、更には充電池そのものの公称電圧（例えば、３．６Ｖや４．８Ｖなど）は、予め与えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５５−１４１９３８号公報
【特許文献２】特開昭６１−２８８７４０号公報
【特許文献３】特開平９−２３３７２９号公報
【特許文献４】特開２００１−１８６６８３号公報
【特許文献５】特開２００７−２５２０８６号公報
【特許文献６】特開２０１２−２３８４９号公報
【特許文献７】特許第３２１９７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなファンやライトなどの付加機能を有する充電池の充電方法においては、充電と付加機能の動作、例えばファン動作を同時に行う場合に、次のような問題点が生じている。
【０００６】
ＵＳＢポートなどの出力電流に制限のある電源で充電する場合、付加機能の消費電流の影響で充電に使用できる電流が小さくなるため、−▲△▼（デルタ）Ｖを検出できない可能性がある。
【０００７】
また、付加機能を駆動するモータのノイズにより、充電池の開放電圧測定値の誤差が大きくなり、したがって満充電の誤検知をする可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、前述の充電池のプロファイルや、充電メーカーの試験結果データ、あるいは充電池の公称電圧など（以下、「充電電圧プロファイル」という。）を用いることにより、ＵＳＢポートなどの出力電流に制限のある電源を利用する場合に付加機能の消費電流の影響で充電電流が小さくなって、−▲△▼（デルタ）Ｖを検出できないときでも、満充電を検知することができる充電方法を提案するものである。
【０００９】
更に、本発明は、充電機能を有する付加機能において充電と付加機能の動作を同時に行う場合に、モータのノイズの影響下でも満充電を誤検知なくして充電することができる充電方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、ＵＳＢポートなどの出力電流が制限された電源を利用する充電システムであって、ファンやライトなどの付加機能を有する充電池の充電方法において、
充電池と、
充電開始からの経過時間をカウントするタイマー機能を備えるとともに、前記充電池の電圧及び電源電圧の監視、並びに、充電電流の制御と監視を行うマイコンと、
切り替え動作により切り替えられる複数のモードを有する付加機能と、
前記切り替え動作により前記付加機能の前記モードの変更を行う付加機能回路と、
前記電源からの電流を前記充電池へ出力制御する充電制御回路と、
前記電源と前記充電池から供給される電流を択一的に切り替えて前記マイコン又は前記充電制御回路へ振り分けて出力する電源切替回路と、
を備え、
前記充電池における充電電圧プロファイルに基づく充電時間と電池電圧変化とのデータ、又は当該充電池における充電時間と電池電圧変化との実測値データから、所定時間ごとの電圧変化グラフの傾きを算出して、前記電圧変化グラフの満充電と推定される近辺における電圧の傾きから閾値Ａを設定し、
前記充電池の充電池電圧を測定して、所定時間ごとの電圧変化の傾きを算出し、この傾きが、前記閾値Ａを上昇後、当該閾値Ａを降下したときに満充電と判定することを特徴とする充電池の充電方法である。
【００１１】
本願第２請求項に記載した発明は、請求項１において、前記傾きが、一定時間ごとの平均値を算出した測定電圧に基づいて算出されるように構成した充電池の充電方法である。
【００１２】
従来の満充電の後に−▲△▼（デルタ）Ｖを検出する方式のものは、過充電による化学反応で電圧降下がなされることを利用して満充電を検知するものであるが、付加機能を有する充電池では、消費電流の影響で充電電流が小さくなって化学反応での電圧降下が非常に小さいため、−▲△▼（デルタ）Ｖを検出することができない。
【００１３】
この点、本願は、−▲△▼（デルタ）Ｖを検出して満充電を判定するものではなく、充電池電圧（開放電圧）を測定して、所定時間ごとの電圧変化の傾き（電圧の上昇率）を算出することにより、満充電を判定するものである。
【００１４】
すなわち、満充電以降に−▲△▼（デルタ）Ｖを検出することができない場合であっても、所定時間ごとの電圧変化の傾き（電圧の上昇率）に着目すると、満充電と推定される近辺で充電池の開放電圧の電圧変化は漸増していても、この電圧変化の傾きは、図１に示すように、傾きのグラフの後半部に山の部分が発生する。その山の頂点Ｐ０に対して横軸の前後Ｔ１（経過時間）離れたポイントＰ１，Ｐ２の傾き値の大きい方と、頂点Ｐ０の傾き値の差（この例ではＰ０とＰ１の差）を閾値Ａに設定する。ここで、傾き値の大きい方（Ｐ１）を採用するのは、過充電状態を短くして、充電池の寿命に悪影響を及ぼさないようにするためである。
【００１５】
このようにして、充電する充電池における充電電圧プロファイルに基づく充電時間と電池電圧変化とのデータ又は当該充電池における充電時間と電池電圧変化との実測値データから、所定時間ごとの電圧変化グラフの傾きを算出しておき、前記電圧変化グラフの満充電と推定される近辺における電圧の傾きから閾値Ａを設定するものである。
【００１６】
そして、充電池の充電の際、充電池電圧を測定して、所定時間ごとの電圧変化の傾きを算出し、この傾きが、Ｐ１を過ぎて前記閾値Ａを上昇後、当該閾値Ａを降下したときに（Ｐ０から下降しＰ１以下の傾きになったところで）満充電と判定するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、付加機構の消費電流の影響で、−▲△▼（デルタ）Ｖ検出による満充電検出ができないような小さい充電電流で充電を行う場合でも、閾値Ａを用いることにより満充電が判定されるので、過充電を防止することができる。
【００１８】
更に、前記傾きが、一定時間ごとの平均値を算出した測定電圧に基づいて算出されるので、モータのノイズの影響下でも満充電を誤検知なくして充電することができるものである。
【００１９】
また、充電開始からの経過時間をカウントするタイマー機能を備えているので、充電経過時間が最大充電時間以上であるときは充電を終了して過充電を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の説明に供するグラフであって、横軸に「経過時間」、縦軸に「充電池電圧」及び「Ｔ１経過毎の傾き算出値」をとって「充電池の電圧変化」と「充電池の電圧変化グラフの傾きの変化」を示したグラフである。
【図２】本発明の実施例に係り、充電システム構成図である。
【図３】本発明の実施例に係り、充電動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図２は、本例の充電システム構成を示す図で、この例では、パソコンなどの電源機器のＵＳＢポートからの電源を利用している。
【００２２】
ＵＳＢポートの電源は、出力電流が制限されており、例えば、ＵＳＢ２．０では、５Ｖ、５００ｍＡの電力供給がなされる。尚、ＵＳＢ２．０のほか、ＵＳＢ３．０（５Ｖ、９００ｍＡ）のものを使用することもできる。
【００２３】
本例の充電システム構成１は、図２に示すように、電源機器１００のＵＳＢポートにＵＳＢケーブルで接続される電源切替回路２、充電池３、タイマー機能を内蔵するマイコン４、付加機能（例えばファン）のモード変更を行う付加機能回路５、電源切替回路２から出力された電流を充電池３へ供給する充電制御回路６を備える。
【００２４】
電源切替回路２は、前記ＵＳＢ電源と充電池３から供給される電流を択一的に切り替えてマイコン４又は充電制御回路６へ振り分けて出力する。
【００２５】
充電池３は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などの適宜の電池を用いる。
【００２６】
マイコン４は、充電開始からの経過時間をカウントするタイマー機能を備えて、充電池３の電圧及び電源電圧（ＵＳＢ電源）の監視、並びに、充電電流の制御と監視を行う。
【００２７】
付加機能回路５においては、付加機能のモード（オン・オフ、強・弱など）の変更が、例えば切替スイッチによるオン・オフ操作又は強・弱などの複数モードの切替操作によって行われる。
【００２８】
充電制御回路６は、前述したように、電源切替回路２から出力された電流を充電池３へ供給するものであり、その電流の出力はマイコン４により制御される。
【００２９】
上記のように構成される本例の充電システムにおいては、前記付加機能モードを確認して最大充電時間と充電電流最大値を設定する。そして、前記付加機能モードが変更された場合は、当該変更されたモードに基づき、前記充電電流最大値を変更するとともに、前記最大充電時間を切り替えるように構成されている。
【００３０】
以下、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３１】
ＵＳＢ電源から充電電流が供給されて充電動作が開始されると、ステップ１１０で閾値Ａを設定する。閾値Ａは、前述したように、当該充電池における充電電圧プロファイルに基づく「充電時間と電池電圧変化とのデータ」、又は、当該充電池を用いて予め測定した「充電時間と電池電圧変化との実測値データ」から、所定時間ごとの電圧変化グラフの傾きを算出して、前記電圧変化グラフの満充電と推定される近辺における電圧の傾きから閾値Ａを設定する。
【００３２】
ステップ１２０でタイマーがスタートして充電時間の計時を開始し、ステップ１３０で充電池電圧（開放電圧）の測定を開始する。この測定は、例えば１秒間隔で行われる。
【００３３】
ステップ１４０で所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。ここでＴ１は、例えば１０秒とし、１０秒経過した場合はステップ１５０で平均値が算出され、ステップ１６０でＴ１タイマーがリスタートされる。なお、ステップ１４０で所定時間Ｔ１が経過してないときは、後述するステップ２００へ進む。
【００３４】
ステップ１６０でＴ１タイマーがリスタートした後、ステップ１７０で所定時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。ここでＴ２は、例えば６０秒とすると、
ステップ１７０でＹＥＳであれば、この時点で６つの平均値を有しているので、ステップ１８０でこれら６つの平均値から傾きＳを算出する。なお、ステップ１７０でＮＯであれば、ステップ２００へ進むことになる。
【００３５】
ステップ１８０で平均値から傾きＳが算出されると、ステップ１９０で、この傾きＳは閾値Ａを上昇し且つそれからＡを下降したか否かが判定され、ＹＥＳであれば充電が終了される。なお、ステップ１９０でＮＯであれば、ステップ２００へ進む。
【００３６】
ステップ２００では、最大充電の状態にあるかが判定される。本例の場合、ステップ１２０のタイマースタートからの充電経過時間を算出し、充電経過時間が最大充電時間以上であるか否かを判定する。ステップ２００でＹＥＳであれば充電が終了され、一方、ステップ２００でＮＯであればステップ１３０へ移行して上述のステップを繰り返す。
【００３７】
前述のフローチャートにおいて、ステップ１４０で所定時間Ｔ１が経過した後にステップ１５０で平均値が算出され、更にステップ１７０で所定時間Ｔ２が経過した後にステップ１８０で傾きＳを算出するようにしているので、この傾きＳは、一定時間ごとの平均値を算出した測定電圧に基づいて算出されることとなり、したがって、モータのノイズの影響下でも満充電を誤検知なくして充電することができる。
【００３８】
また、本例では、充電開始からの経過時間をカウントするタイマー機能を備えているので、ステップ２００において、充電経過時間が最大充電時間以上であるときは充電を終了して過充電を回避することができる。
【００３９】
また、上述した実施例では、パソコンなどの電源機器のＵＳＢポートからの電源を利用した場合を例に採って説明したが、これに限られずに、出力電流が制限された電源機器一般のものを用いることができる。
【００４０】
更に、本発明は、実施例で用いた付加機能に限らず適宜の付加機能を用いることができ、また、その他の付加機能付き二次電池を用いる携帯電話やスマートフォンなどにも応用することができるものである。
【００４１】
なお、本発明における技術的構成は、付加機能を持たなくても、充電電流が小さく−▲△▼（デルタ）Ｖの検出が困難な場合（出力電流が小さい電源機器を利用する場合）に対して、同様の満充電検出機能が有効である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の充電システムは、ＵＳＢポートなどの出力電流が制限された電源を利用する充電システム一般に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１    充電システム構成
２    電源切替回路
３    充電池
４    マイコン
５    付加機能回路
６    充電制御回路
１００    電源機器
Ａ    閾値
Ｓ    傾き
【図１】
2017017932.tif 000003
【図２】
2017017932.tif 000004
【図３】
2017017932.tif 000005