JP2004166364A - 充電器および充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池を充電するにあたり、二次電池の接続を検出する機能を有すると共に二次電池の小型化・薄型化を可能にしつつ、さらに、二次電池が過充電状態に至るのを防止できる充電器および充電方法を提供する。
【解決手段】充電器１１は、外部から充電器正極端子４１と充電器負極端子４３との間に印加される端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔが、リチウムイオン電池１３の使用可能領域に含まれる場合には、充電器側端子部４１，４３と電池側端子部６１，６３とが接続状態であると判定し、リチウムイオン電池１３に対して充電用の電力供給を行う。つまり、充電器１１は、リチウムイオン電池１３との接続判定を行うにあたり、内部のＡＣアダプタ２３から一対の充電器側端子部４１，４３に電力供給を行わないため、リチウムイオン電池１３への電圧印加が行われなくなり、リチウムイオン電池１３が過充電状態になるのを防止できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の充電器側端子部から二次電池の電池側端子部に対して電力供給を行うことで二次電池を充電する充電器、およびそのような充電器を用いて二次電池を充電する充電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、充放電可能に構成された二次電池と、二次電池に対して電力供給することで二次電池を充電する充電器と、が知られている。
なお、二次電池の充電に際しては、二次電池に対する電力供給が過剰となり過充電状態に至ると、二次電池が破裂・発火するなどの危険性がある。
【０００３】
また、蓄積電力が過剰に放電されて過放電状態となった二次電池については、電池内部の構成材料（負極の集電体（Ｃｕ））の一部が溶け出すことがあり、溶け出した構成材料は、二次電池を充電する際に、針状形状となって析出する場合がある。このとき、針状形状となった構成材料が通電経路を短絡（ショート）することがあり、針状の構成材料による通電経路の短絡に伴って、二次電池が破裂・発火する危険性がある。
【０００４】
そこで、こうした問題に対しては、二次電池が過充電状態・過放電状態になるのを防止するための充放電装置が提案されている（特許文献１参照）。この装置は、充電作業時に二次電池が満充電状態になると、バイパス回路により二次電池への充電電力をバイパスするため、二次電池が過充電状態になるのを防止でき、また、放電時に二次電池が過放電状態に近づくと、過放電警報を送出するため、二次電池が過放電状態になるのを防止できる。
【０００５】
つまり、二次電池の充電状態（換言すれば、充電残容量）を正常充電状態（過放電状態・過充電状態ではない状態）である使用可能領域となるよう制御して、二次電池の充電状態が過充電状態や過放電状態などの使用厳禁領域に至るのを防止するのである。使用可能領域に制御された二次電池は、破裂・発火などの危険を伴うことなく安全に充電作業を行うことができ、また、充電作業後には電気機器に対して正常に電力供給を行うことができる。
【０００６】
ここで、出力電圧を基準として、二次電池の使用可能領域および使用厳禁領域を表した説明図を図４に示す。なお、図４では、縦軸が二次電池の出力電圧であり、図において上になるほど電圧値が大きくなるよう領域を表しており、二次電池として後述する保護回路を備えた電池パックを例に挙げて、各領域を表している。また、第１電圧Ｖ１は０［Ｖ］よりも大きく、第１電圧Ｖ１から順番に、第２電圧Ｖ２、第３電圧Ｖ３、第４電圧Ｖ４、第５電圧Ｖ５になるほど、電圧値が大きくなる。
【０００７】
図４では、０［Ｖ］から第１電圧Ｖ１までの使用厳禁領域が過放電状態を表し、また、第５電圧Ｖ５よりも大きい領域の使用厳禁領域が過充電状態を表す。このことから、充電器の充電器動作領域、保護回路の作動領域および電気機器の機器使用領域は、使用厳禁領域を含まないように設定することで、二次電池が過充電状態になるのを防止でき、また、過放電状態の二次電池への充電作業を避けることができる。
【０００８】
また、二次電池は、使用可能領域であっても、充電残容量が多い場合や少ない場合には、耐久性（寿命）への悪影響があるため、第３電圧Ｖ３から第４電圧Ｖ４までの領域が耐久性への悪影響が少ない通常使用領域であるのに対して、第１電圧Ｖ１から第３電圧Ｖ３までの領域、および第４電圧Ｖ４から第５電圧Ｖ５までの領域は、耐久性への悪影響が大きい寿命低下領域となる。このため、充電器動作領域や機器使用領域は、寿命低下領域を考慮して設定することで、二次電池の耐久性を向上させることが出来る。
【０００９】
ところで、充電器は、上記特許文献に記載された装置のように二次電池と一体に構成されるものに限られず、二次電池とは別体に構成することができる。図５に、二次電池とは別体に構成される充電器１０３と、二次電池１０５とを有して構成される充電システム１０１（以下、従来型充電システム１０１ともいう）の概略構成図を示す。
【００１０】
この従来型充電システム１０１に備えられる充電器１０３は、二次電池１０５に備えられる一対の電池側端子部１０９と電気的に接続可能に配置される一対の充電器側端子部１０７を備えている。そして充電器側端子部１０７と電池側端子部１０９とを接続して、充電器側端子部１０７から電池側端子部１０９に対して（換言すれば、充電器１０３から二次電池１０５に対して）電力供給を行うことで、二次電池１０５を充電する。
【００１１】
また、充電器１０３は、二次電池１０５が接続されたことを検出するために、内部の電力供給源（図示省略）から一対の充電器側端子部１０７に対して接続確認用電圧を印加するよう構成されている。つまり、二次電池１０５が未接続の状態では、接続確認用電圧を印加しても、一対の充電器側端子部１０７の間には通電経路が存在しないため電流は流れないのに対し、二次電池１０５が接続された状態であれば、二次電池１０５が通電経路として機能するため、接続確認用電圧の印加時に一対の充電器側端子部１０７の間に電流が流れる。
【００１２】
このように構成された充電器１０３によれば、二次電池１０５が接続されたことを充電器１０３が判断できるため、二次電池１０５を充電器１０３に接続した後、使用者が充電開始スイッチを操作するなどの充電開始操作を行うことなく充電作業を開始できるため、充電作業の煩雑さを解消することが出来る。
【００１３】
なお、この充電器１０３は、満充電状態の二次電池が接続された場合においても、確実に二次電池１０５に対して電流を流すことが出来るように、接続確認用電圧として、二次電池１０５の使用可能領域の上限電圧（図４における第５電圧Ｖ５）よりも大きい電圧値を、一対の充電器側端子部１０７に印加するよう構成されている。この場合、接続確認用電圧の印加時間を短時間に設定することで、接続確認用電圧の印加による二次電池の破損が発生するのを防止できる。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−２２３５２５号公報（請求項１、図１、段落番号［０００９］、段落番号［００１６］〜［００１７］）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、内部の電力供給源から一対の充電器側端子部に対して接続確認用電圧を印加する構成の充電器１０３（以下、従来型充電器１０３ともいう）においては、二次電池の接続確認動作（接続確認用電圧の印加動作）が繰り返し行われることに起因して、二次電池１０５が過充電状態に至る虞がある。
【００１６】
つまり、二次電池１０５は、従来型充電器１０３に接続される毎に、自身の定格出力電圧値よりも大きい接続確認用電圧が印加されることから、接続確認用電圧によって少しずつ充電残容量が増加することになる。なお、接続確認用電圧の印加時間を短く設定して、接続確認用電圧の印加に伴う充電量の増加を抑えることで、一回の接続確認用電圧の印加作業により二次電池が過充電状態に至ることは抑制できる。
【００１７】
しかしながら、二次電池の用途によっては、充電器からの離脱後、ほとんど電力消費が行われない状態で再び充電器に接続される場合があり、このように電力消費量が少ない状態での充電器への接続・離脱が頻繁に繰り返されると、二次電池が過充電状態に至る可能性がある。
【００１８】
これに対して、上記の特許文献に記載の装置は、充電作業時において二次電池が過充電状態に至るのを防止することはできるものの、充電作業よりも前に実行される二次電池の接続確認動作に起因する過充電を防止することは出来ない。
また、内部の電力供給源から一対の充電器側端子部に対して接続確認用電圧を印加する構成の従来型充電器１０３は、過放電状態の二次電池が接続された場合に、上述したように、電池内部の構成材料が針状に析出することに起因して、二次電池が破裂・発火する虞がある。
【００１９】
このような問題に対しては、電力を蓄積する二次電池本体部と、過放電または過充電を防止するための保護回路とが一体に備えられた保護回路一体型二次電池（いわゆる電池パック）を、上記の二次電池１０５に代えて用いることが考えられる。
【００２０】
図６に、電池パック１１１と充電器１３３とを有して構成される第２従来型充電システム１１０の概略構成図を示す。なお、充電器１３３は、従来型充電器１０３と同様の構成であり、一対の充電器側端子部１３７が一対の充電器側端子部１０７に相当する。
【００２１】
電池パック１１１は、二次電池本体部１１３と、保護回路１１５と、充電器１３３の一対の充電器側端子部１３７に接続可能な一対の電池パック側端子部１１９と、を備えて構成されている。
保護回路１１５においては、保護制御回路１２１がＦＥＴからなる放電用スイッチ１２３および充電用スイッチ１２５を駆動制御して、放電時の電流方向と充電時の電流方向を反転させて、充電動作および放電動作のそれぞれの電流方向を制御する。また、保護回路１１５は、二次電池本体部１１３に過大電流が流れた場合には、保護制御回路１２１が放電用スイッチ１２３および充電用スイッチ１２５を開放状態に駆動制御して、二次電池本体部１１３が過充電状態に至るのを防止する。さらに、保護回路１１５は、二次電池本体部１１３が過放電状態に至る前に、保護制御回路１２１が放電用スイッチ１２３および充電用スイッチ１２５を開放状態に駆動制御することで、二次電池本体部１１３が過放電状態に至るのを防止することができる。
【００２２】
このように保護回路を有する電池パックは、二次電池本体部が過充電状態・過放電状態になるのを防止できるため、安全性が向上するという利点がある。
しかし、近年、二次電池の用途の多様化から、二次電池に対して小型化・薄型化の要求が高まっているのに対して、保護回路を備える二次電池（詳細には、電池パック）は、保護回路を備える分だけ体積が大きくなるため、小型化・薄型化の要求に応えられないという問題がある。このため、小型化・薄型化が優先される用途においては、保護回路を有さない構成の二次電池を用いる必要があるが、過充電状態や過放電状態になる可能性が高くなり、二次電池の寿命が短くなるという問題が生じる。
【００２３】
そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、二次電池を充電するにあたり、二次電池の接続を検出する機能を有すると共に二次電池の小型化・薄型化を可能にしつつ、さらに、二次電池が過充電状態に至るのを防止できる充電器および充電方法を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた本発明の第１態様は、二次電池を充電するための充電電力を供給する電力供給手段と、電力伝達経路を介して電力供給手段に電気的に接続されると共に、二次電池に備えられる一対の電池側端子部と電気的に接続可能に配置される一対の充電器側端子部と、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態である場合には、電力伝達経路を通電状態に制御し、充電器側端子部と電池側端子部とが未接続状態である場合には、電力伝達経路を遮断状態に制御する充電状態制御手段と、を備えて、二次電池を充電する充電器であって、外部から一対の充電器側端子部に対して供給される電力の供給状態である外部電力供給状態が、正常動作時の二次電池による電力の供給状態である正常電池電力供給状態と同等になる場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であると判定し、外部電力供給状態が正常電池電力供給状態と異なる場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが未接続状態であると判定する接続状態判定手段を備え、充電状態制御手段が、接続状態判定手段での判定結果に基づき、電力伝達経路の状態を制御することを特徴とする。
【００２５】
また、上記目的を達成するためになされた本発明の１方法は、二次電池に備えられる一対の電池側端子部と電気的に接続可能に配置される一対の充電器側端子部を備える充電器を用いて、二次電池を充電する充電方法であって、外部から一対の充電器側端子部に対して供給される電力の供給状態である外部電力供給状態が、正常動作時の二次電池による電力の供給状態である正常電池電力供給状態と同等になる場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であると判定して、充電器側端子部から電池側端子部に対する電力供給を行い、外部電力供給状態が正常電池電力供給状態と異なる場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが未接続状態であると判定して、充電器側端子部から電池側端子部に対する電力供給を行わないことを特徴とする。
【００２６】
つまり、本発明の充電器および充電方法においては、二次電池が接続されたか否かを判断するにあたり、内部の電力供給手段から一対の充電器側端子部に電力供給を行うのではなく、外部から一対の充電器側端子部に供給される外部電力供給状態に基づいて、二次電池の電池側端子部が充電器側端子部に接続されたか否かを判定する。
【００２７】
これにより、二次電池に対する接続確認用電圧の印加に起因して、二次電池の充電量が増加するのを避けることが出来る。
そして、二次電池の電池側端子部が充電器側端子部に接続されると、二次電池の出力電力が充電器に対して供給されることから、外部電力供給状態が、正常動作時の二次電池による正常電池電力供給状態と同等になる場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であると判定することができる。ここで、正常動作時の二次電池とは、例えば、上述の使用可能領域に含まれる状態の二次電池を指す。
【００２８】
なお、本発明では、接続判定に際して二次電池が電力供給するため、放電状態の二次電池が接続された場合には、その二次電池における充電残容量がさらに減少することになる。しかし、そのような過放電状態の二次電池による電力供給状態は、正常電池電力供給状態とは異なることから、二次電池は未接続であると判定するため、過放電状態の二次電池に対して充電用の電力供給を行うことはない。これにより、過放電状態の二次電池に対して充電が行われるのを防止でき、過放電状態の二次電池に対する充電作業に伴う破裂・発火などの危険を回避することができる。
【００２９】
よって、本発明の充電器および充電方法によれば、電池側端子部が充電器側端子部に接続されたこと（すなわち、二次電池の接続）を検出する機能を有しており、充電作業の煩雑さを解消できると共に、二次電池が過充電状態に至るのを防止することができる。また、過放電状態の二次電池に対して充電用電力が供給されるのを防止でき、発火・破裂などの危険を回避することができる。そして、二次電池の過充電を防止できるため、二次電池に保護回路（保護手段）を備える必要がなくなり、二次電池の小型化・薄型化が可能となる。
【００３０】
次に、上記の充電器は、外部から一対の充電器側端子部の間に印加される電圧である端子部両端電圧が、正常動作時の二次電池が出力する電圧範囲である正常電池出力電圧範囲に含まれる場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であると判定し、端子部両端電圧が正常電池出力電圧範囲に含まれない場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが未接続状態であると判定するように、接続状態判定手段を判定するよう構成することが出来る。
【００３１】
また、同様に、上述の充電方法は、外部から一対の充電器側端子部の間に印加される電圧である端子部両端電圧が、正常動作時の二次電池が出力する電圧範囲である正常電池出力電圧範囲に含まれる場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であると判定して、充電器側端子部から電池側端子部に対する電力供給を行い、端子部両端電圧が正常電池出力電圧範囲に含まれない場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが未接続状態であると判定して、充電器側端子部から電池側端子部に対する電力供給を行わないようにすることができる。
【００３２】
つまり、外部から一対の充電器側端子部の間に印加される電圧である端子部両端電圧は、外部電力供給状態を判断する指標として用いることができ、端子部両端電圧が正常電池出力電圧範囲に含まれる場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であると判定することができる。
【００３３】
ここで、正常電池出力電圧範囲とは、二次電池の出力電圧の変動範囲のうち、上述の使用可能領域に相当する領域を指す。
よって、本発明によれば、端子部両端電圧に基づいて、二次電池が接続されたことを判定できるため、充電作業の煩雑さを解消できると共に、二次電池が過充電状態に至るのを防止することができる。
【００３４】
なお、正常電池出力電圧範囲は二次電池の種類によって異なることから、充電対象となる二次電池の種類に応じて、正常電池出力電圧範囲を更新する手段を設けても良い。これにより、多様な二次電池に対応可能な充電器および充電方法を実現することができる。
【００３５】
さらに、上記の充電器は、外部から一対の充電器側端子部の間に通電される電流である端子部間電流が、正常動作時の二次電池が出力する電流範囲である正常電池出力電流範囲に含まれる場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であると判定し、端子部間電流が正常電池出力電流範囲に含まれない場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが未接続状態であると判定するように、接続状態判定手段を構成してもよい。
【００３６】
同様に、上述の充電方法は、外部から一対の充電器側端子部の間に通電される電流である端子部間電流が、正常動作時の二次電池が出力する電流範囲である正常電池出力電流範囲に含まれる場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であると判定して、充電器側端子部から電池側端子部に対する電力供給を行い、端子部間電流が正常電池出力電流範囲に含まれない場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが未接続状態であると判定して、充電器側端子部から電池側端子部に対する電力供給を行わないようにしてもよい。
【００３７】
つまり、外部から一対の充電器側端子部の間に通電される電流である端子部間電流は、外部電力供給状態を判断する指標として用いることができ、端子部間電流が正常電池出力電流範囲に含まれる場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であると判定することができる。
【００３８】
よって、本発明によれば、端子部両端電圧に基づいて、二次電池が接続されたことを判定できるため、充電作業の煩雑さを解消できると共に、二次電池が過充電状態に至るのを防止することができる。
なお、端子部両端電圧および端子部間電流の両方を用いて、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であるか否かを判定する際には、端子部両端電圧が正常電池出力電圧範囲に含まれ、かつ、端子部間電流が正常電池出力電流範囲に含まれる場合に、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であると判定するとよい。このように端子部両端電圧および端子部間電流の両方を用いて判定を行うことで、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であることを、さらに精度良く確実に判定することができる。
【００３９】
また、正常電池出力電流範囲は二次電池の種類によって異なることから、充電対象となる二次電池の種類に応じて、正常電池出力電流範囲を更新する手段を設けても良い。これにより、多様な二次電池に対応可能な充電器および充電方法を実現することができる。
【００４０】
次に、上述の充電器は、接続状態判定手段により充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であると判定された場合において、電力供給手段から二次電池に対して供給される充電時供給電流が、正常な充電作業時の二次電池に通電される電流範囲である充電時正常通電電流範囲を逸脱する場合には、電力伝達経路を遮断状態に制御する充電状態判定制御手段を備えても良い。
【００４１】
同様に、上述（請求項８から請求項１０のいずれか）の充電方法は、請求項１１に記載のように、充電器側端子部から電池側端子部に対する電力供給を開始した後において、充電器側端子部から二次電池に供給される充電時供給電流が、正常な充電作業時の二次電池に通電される電流範囲である充電時正常通電電流範囲を逸脱する場合には、充電器側端子部から電池側端子部に対する電力供給を停止するようにしてもよい。
【００４２】
この充電器または充電方法によれば、充電時供給電流が過剰に増加して二次電池の充電時正常通電電流範囲の上限値を上回る場合には、充電器から二次電池に対する電力供給を停止することで、過大な電流通電に伴う二次電池の破損・発火などが発生するのを防止できる。例えば、何らかの要因により異常が生じた二次電池は、充電作業時に過大電流が流れることがあるが、この充電器または充電方法を用いることで、過大電流の通電に伴う破裂・発火などの危険を回避することができる。
【００４３】
また、本発明の充電器または充電方法を用いることで、充電時供給電流が大幅に減少して二次電池の充電時正常通電電流範囲の下限値を下回る場合にも、充電器から二次電池に対する電力供給を停止できる。例えば、二次電池が満充電状態になり電流値が減少した場合に、電力供給を停止できるため、満充電状態の二次電池に対して充電用の電力が無駄に供給されるのを防止できる。あるいは、二次電池が何らかの原因で異常状態であるために充電時供給電流が過小になる場合にも、電力供給を停止できるため、異常状態の二次電池に対する充電用電力の供給が原因で二次電池の破裂・発火などの危険が発生するのを防止できる。
【００４４】
よって、本発明によれば、二次電池の破裂・発火などの危険を回避することができ、また、無駄な充電用電力の消費を抑えることで、効率よく二次電池の充電を行うことができる。
なお、本発明によれば、接続された二次電池が異常状態である場合には、充電器側端子部と電池側端子部とが未接続状態であると判定されるため、充電器から二次電池への充電用電力の供給は行われない。また、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であると判定されても、充電時供給電流が二次電池の充電時正常通電電流範囲を逸脱する場合には、充電器側端子部から電池側端子部に対する電力供給が停止される。
【００４５】
このように電力供給が停止される場合、充電器の使用者は、充電器の故障により二次電池への充電電力供給が行われないものと誤認識してしまう虞がある。
そこで、上述のように、電力伝達経路を遮断状態に制御する場合には、二次電池が異常状態であることを報知する電池異常報知手段を備えるとよい。
【００４６】
同様に、上述のように、充電器側端子部から電池側端子部に対する電力供給を行わない場合には、二次電池が異常状態であることを報知するとよい。
つまり、二次電池が異常状態であることを報知することで、充電器が故障していると誤って認識されるのを防ぐことができる。また、この充電器または充電方法は、二次電池を廃棄するか否かを判断するために用いることもできる。
【００４７】
なお、報知方法としては、例えば、音声やブザー等による報知方法や、文字表示などによる報知方法などを採用することができる。
ところで、上述したように、二次電池には、二次電池本体部と保護回路とが一体に備えられた保護回路一体型二次電池（いわゆる電池パック）があり、電池パックは、過充電・過放電を防止できるため、安全性が向上するという利点がある。しかし、電池パックは、保護回路やサーミスタなどの構成部品を含むため、体積が大きくなるというマイナス面があるため、小型化・薄型化が優先される用途に用いることは難しい。そのため、小型化・薄型化が優先される用途においては、保護回路を備えない構成の二次電池を用いることになるが、過充電状態や過放電状態になる可能性が高くなり、二次電池の寿命が短くなるという問題が生じる。
【００４８】
そこで、上述の充電器および充電方法では、充電対象の二次電池が、過放電または過充電を防止するための保護回路を有さない二次電池であるとよい。
つまり、本発明の充電器および本発明方法の充電方法は、二次電池が過充電状態に至るのを防止でき、また、過放電状態の二次電池に対して電力供給を停止することができる。
【００４９】
このため、充電対象の二次電池が過放電または過充電を防止するための保護回路を有さない二次電池であることで、過充電状態に至ることでの危険や過放電状態の二次電池への充電に伴う危険などを回避できるという、本発明が有する効果をより一層発揮させることができる。そして、本発明の充電器、および本発明方法の充電方法によれば、二次電池の小型化・薄型化を実現することができる。
【００５０】
なお、過充電・過放電による耐久性の低下（寿命の短縮）が生じやすい二次電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池が挙げられる。
このため、上記の充電器および上記の充電方法においては、充電対象の二次電池がリチウムイオン二次電池であることで、過充電状態に至ることでの危険や過放電状態の二次電池への充電に伴う危険などを回避できるという、本発明及び本発明方法が有する効果をより一層発揮させることができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
まず、図１は、本発明の実施例である充電器１１とリチウムイオン電池１３とを有して構成される充電システム１の概略構成図である。なお、図１では、充電器１１の内部構成をブロック図として表している。
【００５２】
リチウムイオン電池１３は、定格出力電圧が３．７［Ｖ］の充放電可能な二次電池であり、充電器１１から電力を受電するため、あるいは各種電気機器（図示省略）に対して電力を出力するための電池正極端子６１および電池負極端子６３を備えている。なお、本実施例のリチウムイオン電池１３は、過放電状態または過充電状態に至るのを防止する保護回路は備えていない。
【００５３】
また、リチウムイオン電池１３の充電状態（換言すれば、充電残容量）が正常充電状態（過放電状態・過充電状態ではない状態）となる使用可能領域は、出力電圧が１．５〜４．２５［Ｖ］となる領域であり、また、使用可能領域のうち通常使用領域（寿命低下が生じがたい領域）は、出力電圧が３．０〜４．２［Ｖ］となる領域である。
【００５４】
なお、使用可能領域のうち、出力電圧が１．５〜２．４５［Ｖ］となる領域においては、過放電状態に近い状態であり、大きな電流を通電すると、電池内部の構成材料（負極の集電体（Ｃｕ））が針状に析出する可能性がある。そのため、出力電圧が１．５〜２．４５［Ｖ］である場合には、後述する予備充電（小電流の供給による充電）を行った後に通常充電を行うことで、リチウムイオン電池１３の破裂・発火などの危険を回避することができる。
【００５５】
リチウムイオン電池１３は、使用可能領域に制御されることで、破裂・発火などの危険を伴うことなく安全に充電作業を行うことができると共に、充電作業後には電気機器に対して正常に電力供給を行うことができる。また、リチウムイオン電池１３は、通常使用領域内となる環境下で使用することにより、寿命の低下を抑制できると共に、耐久性を向上させることができる。
【００５６】
さらに、リチウムイオン電池１３は、温度測定のためのサーミスタ６０と、サーミスタ６０での検出温度に応じた温度信号を出力するための温度信号出力端子６５とを備えている。なお、サーミスタ６０は、一端が電池負極端子６３に接続されており、他端が温度信号出力端子６５に接続されている。
【００５７】
充電器１１は、各種制御処理を実行する充電制御回路２９を有する充電回路２１と、外部の交流電源装置５１から受電した交流電力を直流電力に変換するＡＣアダプタ２３と、各種情報を表示するための表示部２５と、各種音声情報を出力するための音声出力部２７と、リチウムイオン電池１３の電池正極端子６１に電気的に接続される充電器正極端子４１と、リチウムイオン電池１３の電池負極端子６３に電気的に接続される充電器負極端子４３と、リチウムイオン電池１３の温度信号出力端子６５に電気的に接続される温度信号入力端子４５と、を備えて構成されている。
【００５８】
充電器正極端子４１および充電器負極端子４３は、それぞれリチウムイオン電池１３の電池正極端子６１および電池負極端子６３に接続可能な形状に形成されると共に、電池正極端子６１および電池負極端子６３に接続可能な位置に配置されている。温度信号入力端子４５は、リチウムイオン電池１３の温度信号出力端子６５に接続可能な形状に形成されると共に、温度信号出力端子６５に接続可能な位置に配置されている。
【００５９】
ＡＣアダプタ２３は、直流電力を出力するための直流出力正極端子４７および直流出力負極端子４９を備えており、交流電源装置５１から受電した交流電力を交流−直流変換して直流電力を生成した後、その直流電力を直流出力正極端子４７および直流出力負極端子４９から出力する。
【００６０】
なお、充電器１１においては、充電器正極端子４１が、第１電力伝達経路５３を介して直流出力正極端子４７と電気的に接続されており、充電器負極端子４３が、第２電力伝達経路５５を介して直流出力負極端子４９と電気的に接続されている。
【００６１】
充電回路２１は、上述した充電制御回路２９の他に、第１電力伝達経路５３の経路上に配置される通電制御用スイッチ３１、抵抗素子３３および整流用ダイオード３５を備えると共に、充電器正極端子４１および充電器負極端子４３における電圧および電流を検出する電圧電流検出回路３７を備えている。
【００６２】
通電制御用スイッチ３１は、一端が充電器正極端子４１に接続され、他端が抵抗素子３３を介して整流用ダイオード３５のカソードに接続されており、充電制御回路２９からの指令に基づき短絡状態または開放状態に駆動制御されることで、第１電力伝達経路５３を通電状態または遮断状態に制御する。なお、通電制御用スイッチ３１は、例えば、ＦＥＴを用いて構成することができ、その場合には、寄生ダイオードにより電流通電が許容される電流方向が、充電器正極端子４１から直流出力正極端子４７（ＡＣアダプタ２３）に向かう方向となるように接続される。
【００６３】
整流用ダイオード３５は、アノードがＡＣアダプタ２３の直流出力正極端子４７に接続されており、ＡＣアダプタ２３から充電器正極端子４１に向かう電流を許容し、反対方向の電流通電を阻止する。
電圧電流検出回路３７は、充電器正極端子４１と充電器負極端子４３との間に印加される電圧値、および充電器正極端子４１と充電器負極端子４３との間に流れる電流値を検出し、検出した電圧値（端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔ）に応じた検出電圧信号と、検出した電流値（端子部間電流Ｉ＿Ｂａｔ）に応じた検出電流信号とを、充電制御回路２９に対して出力する。
【００６４】
充電制御回路２９は、各種演算処理を行うＣＰＵ、記憶部としてのメモリ、外部回路との間で信号入出力を行う入出力部などを備えるマイクロコンピュータを主体に構成されており、充電作業に関する各種制御処理を実行することで、リチウムイオン電池１３を充電するように充電器１１の各部を制御する。なお、充電制御回路２９は、通電制御用スイッチ３１などに対して各種指令信号を出力するための各種信号経路（図示省略）が接続されており、また、ＡＣアダプタ２３から電力供給ライン（図示省略）を介して駆動用電力を受電している。
【００６５】
そして、充電制御回路２９は、通電制御用スイッチ３１を短絡状態（オン状態）に駆動制御することで、充電器正極端子４１および充電器負極端子４３から外部に対する電圧値の出力状態を制御することができる。このとき、充電器１１が出力する出力電圧値は一定値（例えば、４．２［Ｖ］）であり、本実施例の充電器１１は、リチウムイオン電池１３に対する出力電圧値が一定電圧となる定電圧出力状態を実現でき、ＣＶ充電（定電圧充電）を実行することができる。
【００６６】
なお、充電器１１が一定電圧を出力する場合であっても、接続されたリチウムイオン電池１３の両端電圧の影響を受けて、見かけ上の電圧値が低下することがあるが、リチウムイオン電池１３の充電残容量が増加して電圧値は次第に上昇していき、最終的に目標充電電圧（４．２［Ｖ］）に到達する。
【００６７】
また、充電制御回路２９は、例えば、通電制御用スイッチ３１がＦＥＴで構成される場合には、ＦＥＴゲート電圧を制御することで、充電器正極端子４１および充電器負極端子４３から外部に出力される電流値を一定値に制御することができる。例えば、充電制御回路２９に外付けコンデンサ（図示省略）を設けて、その外付けコンデンサによってＦＥＴゲート電圧を一定値にすることで、充電器１１から外部への出力電流値が一定値となる。そして、本実施例の充電器１１は、外付けコンデンサ（図示省略）を備えており、リチウムイオン電池１３に対する出力電流値が一定電流となる定電流出力状態を実現でき、ＣＣ充電（定電流充電）を実行することができる。
【００６８】
なお、充電制御回路２９は、リチウムイオン電池１３の両端電圧が目標充電電圧に到達すると、両端電圧を監視しながら、目標充電電圧を超過しないようにＦＥＴゲート電圧を制御して、出力電流値（充電電流）を低下させていく。そして、出力電流値が充電終止電流以下まで減少すると充電を終了する。
【００６９】
表示部２５は、例えば、液晶パネルで構成することができ、充電回路２１（詳細には、充電制御回路２９）からの表示指令信号に基づき各種情報を表示する。音声出力部２７は、例えば、スピーカで構成することができ、充電回路２１（詳細には、充電制御回路２９）からの音声出力指令信号に基づき各種音声情報を出力する。
【００７０】
次に、充電制御回路２９の内部で実行される充電制御処理について説明する。図２に、充電制御処理の処理内容を表すフローチャートを示す。
充電制御処理が開始されると、まず、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す。以下同じ）では、リチウムイオン電池１３が所定の電池配置部（図示省略）に配置されたか（セットされたか）否かを判断しており、肯定判定されるとＳ１２０に移行し、否定判定されるとＳ１４０に移行する。なお、充電器１１の電池配置部には、配置されたリチウムイオン電池１３によって押下される位置に機械式押ボタンスイッチ（図示省略）が備えられており、Ｓ１１０では、機械式押ボタンスイッチの状態に基づいて判定を行う。
【００７１】
Ｓ１１０での判定は、機械式スイッチを用いる場合に限定されることはなく、例えば、充電器正極端子４１と充電器負極端子４３との間に印加されている端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔに基づいて判定しても良く、端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔが０［Ｖ］を超える場合に、リチウムイオン電池１３が電池配置部（図示省略）に配置されたと判断しても良い。
【００７２】
Ｓ１１０で肯定判定されてＳ１２０に移行すると、Ｓ１２０では、リチウムイオン電池１３の温度が正常動作温度範囲（０〜４５［℃］）内であるか否かを判断しており、肯定判定される場合にはＳ１３０に移行し、否定判定される場合にはＳ１４０に移行する。Ｓ１２０では、サーミスタ６０から温度信号出力端子６５および温度信号入力端子４５を介して充電制御回路２９に入力される温度信号に基づき、リチウムイオン電池１３の温度を検出する処理を行う。
【００７３】
なお、サーミスタ６０は温度に応じて電気抵抗値が変化する特性があるため、Ｓ１２０では、まず、リチウムイオン電池１３から充電器１１に入力される温度信号に基づきサーミスタ６０の電気抵抗値を算出し、そのあと、サーミスタ６０の電気抵抗値−温度特性に基づき定められたマップや計算式と、算出したサーミスタ６０の電気抵抗値とに基づいて、リチウムイオン電池１３の温度を検出することができる。
【００７４】
Ｓ１２０で肯定判定されてＳ１３０に移行すると、Ｓ１３０では、充電器正極端子４１と充電器負極端子４３との間に印加されている端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔが、使用可能領域（１．５〜４．２５［Ｖ］の範囲）内であるか否かを判断しており、肯定判定されるとＳ１５０に移行し、否定判定されるとＳ１４０に移行する。つまり、Ｓ１３０では、充電器１１の充電器側端子部（充電器正極端子４１および充電器負極端子４３）に対して、リチウムイオン電池１３の電池側端子部（電池正極端子６１および電池負極端子６３）が接続されたか否かを判断している。
【００７５】
なお、Ｓ１３０では、電圧電流検出回路３７から入力される検出電圧信号に基づき端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔを検出して、検出した端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔを用いて判定を行う。また、Ｓ１３０では、本ステップの処理開始時に通電制御用スイッチ３１が短絡状態である場合には、端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔの検出前に、通電制御用スイッチ３１を開放状態に制御して第１電力伝達経路５３を遮断状態に設定することで、ＡＣアダプタ２３から充電器側端子部（充電器正極端子４１および充電器負極端子４３）に対する電力供給を停止させる。
【００７６】
Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０のいずれかで否定判定されてＳ１４０に移行すると、Ｓ１４０では、リチウムイオン電池１３が異常状態であると判定し、リチウムイオン電池１３の異常状態を示す警告表示を表示部２５に表示すると共に、リチウムイオン電池１３の異常状態を示す警報音を音声出力部２７から出力する処理を行う。また、Ｓ１４０では、本ステップの処理開始時に通電制御用スイッチ３１が短絡状態である場合には、通電制御用スイッチ３１を開放状態に制御して第１電力伝達経路５３を遮断状態に設定することで、ＡＣアダプタ２３から充電器側端子部（充電器正極端子４１および充電器負極端子４３）に対する電力供給を停止させる。
【００７７】
なお、後述するＳ１９０、Ｓ２００、Ｓ２６０、Ｓ２７０、Ｓ３１０、Ｓ３２０のいずれかのステップで否定判定された場合、あるいはＳ２１０、Ｓ２８０、Ｓ３３０のいずれかのステップで肯定判定された場合にも、Ｓ１４０の処理が実行される。
【００７８】
また、Ｓ１３０で肯定判定されてＳ１５０に移行すると、Ｓ１５０では、Ｓ１３０にて検出した端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔが、通常使用領域（２．４５［Ｖ］以上の範囲）内であるか否かを判断しており、肯定判定されるとＳ２３０に移行し、否定判定されるとＳ１６０に移行する。
【００７９】
Ｓ１５０で否定判定されてＳ１６０に移行すると、Ｓ１６０では、４時間の時間経過を計測するための４時間タイマでの時間カウント動作をスタートさせる処理を実行する。なお、Ｓ１６０では、予備充電作業の経過時間を計測するために、４時間タイマを始動させている。
【００８０】
続くＳ１７０では、通電制御用スイッチ３１を短絡状態に駆動制御する短絡指令信号を出力して、予備充電作業を開始する処理を行う。
次のＳ１８０では、充電器正極端子４１および充電器負極端子４３から外部への電流出力状態が予備用定電流出力状態となるように、通電制御用スイッチ３１のＦＥＴゲート電圧を制御する処理を行う。これにより、充電器１１は、微小な電流通電によりリチウムイオン電池１３の充電を行う状態（予備用定電流充電状態）となる。
【００８１】
なお、予備用定電流出力状態とは、単位時間当たりの電流供給量が予備充電許容範囲に含まれる状態で定電流を出力する状態を表す。また、予備充電許容範囲は、充電残容量が減少した状態（寿命低下領域（図４における第１電圧Ｖ１から第３電圧Ｖ３まで））のリチウムイオン電池１３において、電流供給する際に破裂・発火などの危険が発生しない安全な電流供給量の範囲（例えば、１〜４［ｍＡ／Ｈ］）が設定される。
【００８２】
つまり、Ｓ１５０で否定判定される場合（端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔが、例えば、２．４５［Ｖ］未満である場合）には、リチウムイオン電池１３は、使用可能領域ではあるものの充電残容量が少ない状態（過放電状態に近い状態）である。そのような状態のリチウムイオン電池１３に対して大きな電流を供給すると、電池内部で溶け出した構成材料（負極の集電体（Ｃｕ））が針状に析出する可能性が高くなり、通電経路の短絡（ショート）などによって破裂・発火などの危険が生じる虞がある。そのため、大きい電流が流れる可能性が高い後述の通常充電作業（Ｓ２３０からＳ３４０までの処理）の前に、小さい電流の供給により充電を行う予備充電作業を行い、充電残容量を増加させることで、構成材料が針状に析出するのを防止して、リチウムイオン電池１３の破裂・発火などの危険を回避するのである。
【００８３】
続くＳ１９０では、Ｓ１２０と同様に、リチウムイオン電池１３の温度が正常動作温度範囲（０〜４５［℃］）内であるか否かを判断しており、肯定判定される場合にはＳ２００に移行し、否定判定される場合にはＳ１４０に移行する。
Ｓ１９０で肯定判定されてＳ２００に移行すると、Ｓ２００では、充電器正極端子４１と充電器負極端子４３との間に流れる端子部間電流Ｉ＿Ｂａｔが、予備充電用電流範囲（１〜４［ｍＡ］の範囲）内であるか否かを判断しており、肯定判定されるとＳ２１０に移行し、否定判定されるとＳ１４０に移行する。なお、Ｓ２００では、電圧電流検出回路３７から入力される検出電流信号に基づき端子部間電流Ｉ＿Ｂａｔを検出して判定を行う。
【００８４】
Ｓ２００で肯定判定されてＳ２１０に移行すると、Ｓ２１０では、４時間タイマによるカウント時間に基づき、予備充電作業の経過時間が４時間を超えたか否か（タイムアウトであるか否か）を判断しており、肯定判定されるとＳ１４０に移行し、否定判定されるとＳ２２０に移行する。
【００８５】
Ｓ２１０で否定判定されてＳ２２０に移行すると、Ｓ２２０では、端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔが通常使用領域（２．４５［Ｖ］以上の範囲）内であるか否かを判断しており、肯定判定されるとＳ２３０に移行し、否定判定されると再びＳ１８０に移行する。なお、Ｓ２２０では、Ｓ１３０と同様に、電圧電流検出回路３７から入力される検出電圧信号に基づき端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔを検出して、検出した端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔを用いて判定を行う。
【００８６】
Ｓ１５０で肯定判定されるか、Ｓ２２０で肯定判定されてＳ２３０に移行すると、Ｓ２３０では、４時間の時間経過を計測する４時間タイマによる時間カウント動作をスタートさせる処理を実行する。なお、Ｓ２３０では、通常充電作業の経過時間を計測するために、４時間タイマを始動させている。
【００８７】
続くＳ２４０では、通電制御用スイッチ３１を短絡状態に駆動制御する短絡指令信号を出力して、通常充電作業を開始する処理を行う。
次のＳ２５０では、充電器正極端子４１および充電器負極端子４３から外部への電流出力状態が通常定電流出力状態となるように、通電制御用スイッチ３１のゲート電圧を制御する処理を行う。これにより、充電器１１は、通常の大きさの電流通電によりリチウムイオン電池１３の充電を行う通常定電流充電状態となる。
【００８８】
なお、通常定電流出力状態とは、単位時間当たりの電流供給量が通常充電許容範囲に含まれる状態で定電流を出力する状態を表す。また、通常充電許容範囲は、充電残容量が通常使用領域内となる状態のリチウムイオン電池１３において、電流供給する際に破裂・発火などの危険が発生しない安全な電流供給量の範囲（例えば、１５〜２５［ｍＡ／Ｈ］）が設定される。
【００８９】
続くＳ２６０では、Ｓ１２０と同様に、リチウムイオン電池１３の温度が正常動作温度範囲（０〜４５［℃］）内であるか否かを判断しており、肯定判定される場合にはＳ２７０に移行し、否定判定される場合にはＳ１４０に移行する。
Ｓ２６０で肯定判定されてＳ２７０に移行すると、Ｓ２７０では、端子部間電流Ｉ＿Ｂａｔが通常充電用電流範囲（１５〜２５［ｍＡ］の範囲）内であるか否かを判断しており、肯定判定されるとＳ２８０に移行し、否定判定されるとＳ１４０に移行する。なお、Ｓ２７０では、Ｓ２００と同様に、電圧電流検出回路３７から入力される検出電流信号に基づき端子部間電流Ｉ＿Ｂａｔを検出して判定を行う。
【００９０】
Ｓ２７０で肯定判定されてＳ２８０に移行すると、Ｓ２８０では、４時間タイマによるカウント時間に基づき、通常充電作業の経過時間が４時間を超えたか否か（タイムアウトであるか否か）を判断しており、肯定判定されるとＳ１４０に移行し、否定判定されるとＳ２９０に移行する。
【００９１】
Ｓ２８０で否定判定されてＳ２９０に移行すると、Ｓ２９０では、端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔが寿命低下領域（４．２０［Ｖ］以上の範囲）であるか否かを判断しており、肯定判定されるとＳ３００に移行し、否定判定されると再びＳ２５０に移行する。なお、Ｓ２９０では、Ｓ１３０と同様に、電圧電流検出回路３７から入力される検出電圧信号に基づき端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔを検出して判定を行う。
【００９２】
Ｓ２９０で肯定判定されてＳ３００に移行すると、Ｓ３００では、充電器正極端子４１および充電器負極端子４３から外部への電圧出力状態が通常定電圧出力状態となるように、通電制御用スイッチ３１を短絡状態（オン状態）に制御する処理を行う。なお、通常定電圧出力状態とは、出力電流値の変動は許容して、出力電圧値が目標電圧値となるように定電圧を出力する状態を表す。また、目標電圧値は、リチウムイオン電池１３の通常使用領域における最大電圧値（４．２０［Ｖ］）が設定される。
【００９３】
続くＳ３１０では、Ｓ１２０と同様に、リチウムイオン電池１３の温度が正常動作温度範囲（０〜４５［℃］）内であるか否かを判断しており、肯定判定される場合にはＳ３２０に移行し、否定判定される場合にはＳ１４０に移行する。
Ｓ３１０で肯定判定されてＳ３２０に移行すると、Ｓ３２０では、端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔが目標電圧値（４．２０［Ｖ］）に等しいか否かを判断しており、肯定判定されるとＳ３３０に移行し、否定判定されるとＳ１４０に移行する。なお、Ｓ３２０では、Ｓ１３０と同様に、電圧電流検出回路３７から入力される検出電圧信号に基づき端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔを検出して判定を行う。
【００９４】
Ｓ３２０で肯定判定されてＳ３３０に移行すると、Ｓ３３０では、Ｓ２３０で開始した４時間タイマによるカウント時間に基づき、通常充電作業の経過時間が４時間を超えたか否か（タイムアウトであるか否か）を判断しており、肯定判定されるとＳ１４０に移行し、否定判定されるとＳ３４０に移行する。
【００９５】
Ｓ３３０で否定判定されてＳ３４０に移行すると、Ｓ３４０では、リチウムイオン電池１３が満充電状態であるか否かを判断するために、端子部間電流Ｉ＿Ｂａｔが満充電判定基準範囲（２［ｍＡ］以下の範囲）内であるか否かを判断しており、肯定判定されるとＳ３５０に移行し、否定判定されると再びＳ３００に移行する。なお、Ｓ３４０では、Ｓ２００と同様に、電圧電流検出回路３７から入力される検出電流信号に基づき端子部間電流Ｉ＿Ｂａｔを検出して、検出した端子部間電流Ｉ＿Ｂａｔを用いて判定を行う。
【００９６】
Ｓ３４０で肯定判定されてＳ３５０に移行すると、Ｓ３５０では、通電制御用スイッチ３１を開放状態に駆動制御する開放指令信号を出力して、通常充電作業を終了する処理を行う。
Ｓ１４０またはＳ３５０の処理が終了すると、充電制御処理は終了する。
【００９７】
なお、本実施例においては、ＡＣアダプタ２３が特許請求の範囲に記載の電力供給手段に相当し、充電器正極端子４１および充電器負極端子４３が一対の充電器側端子部に相当し、充電回路２１が充電状態制御手段に相当し、充電制御処理のＳ１３０および電圧電流検出回路３７が接続状態判定手段に相当する。
【００９８】
また、充電制御処理におけるＳ１４０、Ｓ２００、Ｓ２７０、Ｓ３４０、Ｓ３５０が、特許請求の範囲における充電状態判定制御手段に相当し、充電制御処理のＳ１４０、表示部２５および音声出力部２７が電池異常報知手段に相当する。
さらに、リチウムイオン電池１３の出力電圧の使用可能領域が、特許請求の範囲における正常電池出力電圧範囲に相当し、端子部間電流Ｉ＿Ｂａｔが充電時供給電流に相当し、Ｓ２００の処理で用いる予備充電用電流範囲、Ｓ２７０の処理で用いる通常充電用電流範囲およびＳ３４０の処理で用いる満充電判定基準範囲がそれぞれ充電時正常通電電流範囲に相当する。
【００９９】
以上説明したように、本実施例の充電システム１に備えられる充電器１１は、外部から充電器正極端子４１と充電器負極端子４３との間に印加される端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔが、リチウムイオン電池１３の使用可能領域に含まれる場合には、充電器側端子部４１，４３と電池側端子部６１．６３とが接続状態であると判定し、通電制御用スイッチ３１を短絡状態に設定して第１電力伝達経路５３を通電状態に制御することで、リチウムイオン電池１３に対して充電用の電力供給を行う。
【０１００】
また、端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔがリチウムイオン電池１３の使用可能領域（１．５〜４．２５［Ｖ］）に含まれない場合には、充電器側端子部４１，４３と電池側端子部６１．６３とが未接続状態であると判定し、通電制御用スイッチ３１を開放状態に駆動制御して第１電力伝達経路５３を遮断状態に制御することで、充電器側端子部４１，４３から外部への電力供給を停止する。
【０１０１】
つまり、充電器１１は、リチウムイオン電池１３が接続されたか否かを判断するにあたり、内部のＡＣアダプタ２３から一対の充電器側端子部４１，４３に電力供給を行うのではなく、外部（実際には、リチウムイオン電池１３）から一対の充電器側端子部４１，４３に供給される外部電力供給状態に基づいて、接続判断を行う。
【０１０２】
これにより、リチウムイオン電池１３の接続判定を行うにあたり、リチウムイオン電池１３への電圧印加が行われなくなり、接続判定を行う際にリチウムイオン電池１３の充電量が増加するのを回避できる。
そして、Ｓ１３０では、判定基準値として、リチウムイオン電池１３の使用可能領域を用いていることから、端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔに基づいて、リチウムイオン電池１３が接続されたか否かを判断することができる。
【０１０３】
さらに、Ｓ１３０では、過放電状態（出力電圧が１．５［Ｖ］未満）のリチウムイオン電池１３が接続された場合には、端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔが使用可能領域（１．５〜４．２５［Ｖ］）ではなく使用厳禁領域（１．５［Ｖ］未満）となるため否定判定することになり、そのリチウムイオン電池１３に対する充電作業は実行しない。これにより、過放電状態のリチウムイオン電池に対して充電作業を行うのを防止することができ、過大電流の通電に伴う破裂・発火などの危険が生じるのを回避できる。
【０１０４】
よって、本実施例の充電器１１は、電池側端子部６１，６３が充電器側端子部４１，４３に接続されたこと（すなわち、リチウムイオン電池１３が充電器１１に接続されたこと）を検出する機能を有しており、充電作業の煩雑さを解消できると共に、リチウムイオン電池１３が過充電状態に至るのを防止できる。また、過放電状態のリチウムイオン電池１３に対して充電用電力が供給されるのを防止できることから、発火・破裂などの危険を回避することができる。そして、充電器１１を用いる場合には、リチウムイオン電池１３の過充電を防止できるため、リチウムイオン電池１３に保護回路（保護手段）を備える必要がなくなり、リチウムイオン電池１３の小型化・薄型化が可能となる。
【０１０５】
次に、充電器１１の充電制御回路２９で実行される充電制御処理では、リチウムイオン電池１３が接続されたと判定（Ｓ１３０で肯定判定）された場合において、リチウムイオン電池１３に供給される端子部間電流Ｉ＿Ｂａｔが充電時正常通電電流範囲を逸脱する場合には、Ｓ１４０あるいはＳ３５０にて、通電制御用スイッチ３１を開放状態に駆動制御して第１電力伝達経路５３を遮断状態に制御している。なお、予備充電用電流範囲（Ｓ２００）、通常充電用電流範囲（Ｓ２７０）および満充電判定基準範囲（Ｓ３４０）が、それぞれ充電時正常通電電流範囲である。
【０１０６】
このため、充電器１１は、リチウムイオン電池１３に供給される通電電流（充電時供給電流）が、充電時正常通電電流範囲の上限値を上回る場合には、充電器１１からリチウムイオン電池１３に対する電力供給を停止することができ、過大な電流通電に伴うリチウムイオン電池１３の破損・発火などを防止できる。例えば、リチウムイオン電池１３が、何らかの原因で異常状態となり、充電作業時に過大電流が流れるような場合においても、充電器１１を用いていれば、過大電流の通電に伴うリチウムイオン電池１３の破裂・発火などの危険を回避できる。
【０１０７】
また、充電器１１は、リチウムイオン電池１３への充電時供給電流が充電時正常通電電流範囲の下限値を下回る場合には、充電器１１からリチウムイオン電池１３に対する電力供給を停止することができる。これにより、リチウムイオン電池１３が満充電状態になり電流値が減少した場合に、電力供給を停止できるため、満充電状態のリチウムイオン電池１３に対して充電用の電力が無駄に供給されるのを防止できる。あるいは、リチウムイオン電池１３が何らかの原因で異常状態であるために充電時供給電流が過小になる場合にも、電力供給を停止できるため、異常状態のリチウムイオン電池１３に対する充電用電力の供給が原因で破裂・発火などの危険が発生するのを防止できる。
【０１０８】
よって、本実施例の充電器１１によれば、リチウムイオン電池１３の破裂・発火などの危険を回避することができ、また、無駄な充電用電力の消費を抑えることで、効率よくリチウムイオン電池１３の充電を行うことができる。
次に、充電器１１は、リチウムイオン電池１３が電池配置部に配置されたことを検出した後、通電制御用スイッチ３１を開放状態に駆動制御して、第１電力伝達経路５３を遮断状態に制御する場合には、表示部２５にリチウムイオン電池１３の異常状態を示す警告表示を行うと共に、音声出力部２７からリチウムイオン電池１３の異常状態を示す警報音を出力する。このように、リチウムイオン電池１３が異常状態であることを報知することで、充電器１１が故障していると誤って認識されるのを防止できる。
【０１０９】
なお、耐用年数（寿命）を過ぎたリチウムイオン電池１３は、異常状態となることから、この充電器１１を用いることで、リチウムイオン電池１３が耐用年数（寿命）を過ぎているか、換言すれば、リチウムイオン電池１３を廃棄するか否かを判断するために用いることもできる。
【０１１０】
また、本実施例の充電器１１は、保護回路を有さないリチウムイオン電池１３であっても過充電状態になるのを防止しつつ充電作業を行うことができ、また、過放電状態のリチウムイオン電池１３に対する電力供給を停止できる。このため、充電対象であるリチウムイオン電池１３は、小型化・薄型化を図ることができると共に、過放電状態での充電による危険を回避することができ、また、過充電状態になるのを防止することができる。
【０１１１】
次に、充電器１１を用いたリチウムイオン電池１３の充電作業が可能であることを確認するために実施した測定結果について説明する。なお、本測定では、充電作業の時間経過に伴う電池両端電圧（リチウムイオン電池１３の両端電圧）の変化、および時間経過に伴う通電電流（充電器１１からリチウムイオン電池１３への出力電流）の変化をそれぞれ測定した。図３に、横軸を充電時間（経過時間）とし、縦軸を電池両端電圧および通電電流とする座標平面に対して測定結果を表した説明図を示す。
【０１１２】
図３に示すように、充電時間が０分から約９２分までの区間では、通電電流が一定となる通常定電流出力状態での充電作業（通常充電作業）が行われており、時間経過と共に電池両端電圧が増加している。また、充電時間が約９２分から約１５２分までの区間では、印加電圧が一定となる通常定電圧出力状態での充電作業（通常充電作業）が行われており、リチウムイオン電池１３の充電残容量が増加することに伴い、通電電流が低下している。
【０１１３】
そして、充電時間が約１５２分になると、通電電流が満充電判定基準値（本測定では、２［ｍＡ］に設定されている）以下となり、リチウムイオン電池１３が満充電状態に到達したと判定されて、充電器１１は、リチウムイオン電池１３への電力供給を停止して充電作業を終了する。
【０１１４】
つまり、この測定結果によれば、充電器１１を用いた充電作業においては、リチウムイオン電池１３が過充電状態になることなく満充電状態まで適切に充電することができ、また、通電電流値が一定範囲内に抑制できるため、過大電流による破裂・発火などの危険が生じるのを防止できることが判る。また、リチウムイオン電池１３の充電作業を開始できていることから、リチウムイオン電池１３の出力電力を用いて、リチウムイオン電池１３の接続を確認できることが判る。
【０１１５】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、こうした実施例に限定されることはなく、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施例では、充電制御処理のＳ１３０にてリチウムイオン電池１３（二次電池）が接続されたか否かを判断するにあたり、端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔを用いたが、充電器正極端子４１と充電器負極端子４３との間に通電される端子部間電流Ｉ＿Ｂａｔを用いても良い。つまり、端子部間電流Ｉ＿Ｂａｔが使用可能領域（正常電池出力電流範囲）に含まれるか否かに基づいて、二次電池が接続されたか否かを判定しても良い。
【０１１６】
また、端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔおよび端子部間電流Ｉ＿Ｂａｔの両方を用いて二次電池が接続状態であるか否かを判定してもよく、その場合には、端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔが正常電池出力電圧範囲に含まれ、かつ、端子部間電流Ｉ＿Ｂａｔが正常電池出力電流範囲に含まれる場合に、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であると判定するとよい。このように端子部両端電圧Ｖ＿Ｂａｔおよび端子部間電流Ｉ＿Ｂａｔの両方を用いて判定を行うことで、充電器側端子部と電池側端子部とが接続状態であること（充電器に二次電池が電気的に接続されたこと）を、さらに精度良く判定することができる。
【０１１７】
さらに、リチウムイオン電池１３が異常状態であるために電流供給を停止する場合に、Ｓ１４０では、表示部２５への警告表示および音声出力部２７からの警報音出力の２つの報知処理を実行するが、必要に応じて、警告表示または警報音出力のいずれか一方のみを行うようにしてもよい。
【０１１８】
また、充電制御処理における各数値は、実施例としての一例を示しただけであり、本発明および本発明方法を実施する際には、上記数値に限定されることはなく、充電対象の二次電池の種類、容量や用途などに応じて適切な数値を設定することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】充電器とリチウムイオン電池とを有して構成される充電システムの概略構成図である。
【図２】充電制御処理の処理内容を表すフローチャートである。
【図３】充電作業の時間経過に伴う電池両端電圧の変化、および時間経過に伴う通電電流の変化をそれぞれ測定した測定結果を示す説明図である。
【図４】二次電池の出力電圧を基準として、二次電池の使用可能領域および使用厳禁領域を表した説明図である。
【図５】二次電池とは別体に構成される充電器と、二次電池とを有して構成される従来型充電システムの概略構成図である。
【図６】電池パックと充電器とを有して構成される第２従来型充電システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１…充電システム、１１…充電器、１３…リチウムイオン電池、２１…充電回路、２３…ＡＣアダプタ、２５…表示部、２７…音声出力部、２９…充電制御回路、３１…通電制御用スイッチ、３７…電圧電流検出回路、４１…充電器正極端子、４３…充電器負極端子、５３…第１電力伝達経路、５５…第２電力伝達経路、６１…電池正極端子、６３…電池負極端子。

Claims (14)

1. 二次電池を充電するための充電電力を供給する電力供給手段と、
   電力伝達経路を介して前記電力供給手段に電気的に接続されると共に、前記二次電池に備えられる一対の電池側端子部と電気的に接続可能に配置される一対の充電器側端子部と、
   前記充電器側端子部と前記電池側端子部とが接続状態である場合には、前記電力伝達経路を通電状態に制御し、前記充電器側端子部と前記電池側端子部とが未接続状態である場合には、前記電力伝達経路を遮断状態に制御する充電状態制御手段と、
   を備えて、二次電池を充電する充電器であって、
   外部から前記一対の充電器側端子部に対して供給される電力の供給状態である外部電力供給状態が、正常動作時の前記二次電池による電力の供給状態である正常電池電力供給状態と同等になる場合には、前記充電器側端子部と前記電池側端子部とが接続状態であると判定し、前記外部電力供給状態が前記正常電池電力供給状態と異なる場合には、前記充電器側端子部と前記電池側端子部とが未接続状態であると判定する接続状態判定手段を備え、
   前記充電状態制御手段は、前記接続状態判定手段での判定結果に基づき、前記電力伝達経路の状態を制御すること、
   を特徴とする充電器。
2. 前記接続状態判定手段は、
   外部から前記一対の充電器側端子部の間に印加される電圧である端子部両端電圧が、正常動作時の前記二次電池が出力する電圧範囲である正常電池出力電圧範囲に含まれる場合には、前記充電器側端子部と前記電池側端子部とが接続状態であると判定し、
   前記端子部両端電圧が前記正常電池出力電圧範囲に含まれない場合には、前記充電器側端子部と前記電池側端子部とが未接続状態であると判定すること、
   を特徴とする請求項１に記載の充電器。
3. 前記接続状態判定手段は、
   外部から前記一対の充電器側端子部の間に通電される電流である端子部間電流が、正常動作時の前記二次電池が出力する電流範囲である正常電池出力電流範囲に含まれる場合には、前記充電器側端子部と前記電池側端子部とが接続状態であると判定し、
   前記端子部間電流が前記正常電池出力電流範囲に含まれない場合には、前記充電器側端子部と前記電池側端子部とが未接続状態であると判定すること、
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の充電器。
4. 前記接続状態判定手段により前記充電器側端子部と前記電池側端子部とが接続状態であると判定された場合において、前記電力供給手段から前記二次電池に対して供給される充電時供給電流が、正常な充電作業時の前記二次電池に通電される電流範囲である充電時正常通電電流範囲を逸脱する場合には、前記電力伝達経路を遮断状態に制御する充電状態判定制御手段を備えること、
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の充電器。
5. 前記電力伝達経路を遮断状態に制御する場合には、前記二次電池が異常状態であることを報知する電池異常報知手段を備えること、
   を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の充電器。
6. 充電対象の前記二次電池が、過放電または過充電を防止するための保護回路を有さない二次電池であること、
   を特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の充電器。
7. 充電対象の前記二次電池が、リチウムイオン二次電池であること、
   を特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の充電器。
8. 二次電池に備えられる一対の電池側端子部と電気的に接続可能に配置される一対の充電器側端子部を備える充電器を用いて、二次電池を充電する充電方法であって、
   外部から前記一対の充電器側端子部に対して供給される電力の供給状態である外部電力供給状態が、正常動作時の前記二次電池による電力の供給状態である正常電池電力供給状態と同等になる場合には、前記充電器側端子部と前記電池側端子部とが接続状態であると判定して、前記充電器側端子部から前記電池側端子部に対する電力供給を行い、
   前記外部電力供給状態が前記正常電池電力供給状態と異なる場合には、前記充電器側端子部と前記電池側端子部とが未接続状態であると判定して、前記充電器側端子部から前記電池側端子部に対する電力供給を行わないこと、
   を特徴とする充電方法。
9. 外部から前記一対の充電器側端子部の間に印加される電圧である端子部両端電圧が、正常動作時の前記二次電池が出力する電圧範囲である正常電池出力電圧範囲に含まれる場合には、前記充電器側端子部と前記電池側端子部とが接続状態であると判定して、前記充電器側端子部から前記電池側端子部に対する電力供給を行い、
   前記端子部両端電圧が前記正常電池出力電圧範囲に含まれない場合には、前記充電器側端子部と前記電池側端子部とが未接続状態であると判定して、前記充電器側端子部から前記電池側端子部に対する電力供給を行わないこと、
   を特徴とする請求項８に記載の充電方法。
10. 外部から前記一対の充電器側端子部の間に通電される電流である端子部間電流が、正常動作時の前記二次電池が出力する電流範囲である正常電池出力電流範囲に含まれる場合には、前記充電器側端子部と前記電池側端子部とが接続状態であると判定して、前記充電器側端子部から前記電池側端子部に対する電力供給を行い、
    前記端子部間電流が前記正常電池出力電流範囲に含まれない場合には、前記充電器側端子部と前記電池側端子部とが未接続状態であると判定して、前記充電器側端子部から前記電池側端子部に対する電力供給を行わないこと、
    を特徴とする請求項８または請求項９に記載の充電方法。
11. 前記充電器側端子部から前記電池側端子部に対する電力供給を開始した後において、前記充電器側端子部から前記二次電池に供給される充電時供給電流が、正常な充電作業時の前記二次電池に通電される電流範囲である充電時正常通電電流範囲を逸脱する場合には、前記充電器側端子部から前記電池側端子部に対する電力供給を停止すること、
    を特徴とする請求項８から請求項１０のいずれかに記載の充電方法。
12. 前記充電器側端子部から前記電池側端子部に対する電力供給を行わない場合には、前記二次電池が異常状態であることを報知すること、
    を特徴とする請求項８から請求項１１のいずれかに記載の充電方法。
13. 充電対象の前記二次電池が、過放電または過充電を防止するための保護回路を有さない二次電池であること、
    を特徴とする請求項８から請求項１２のいずれかに記載の充電方法。
14. 充電対象の前記二次電池が、リチウムイオン二次電池であること、
    を特徴とする請求項８から請求項１３のいずれかに記載の充電方法。

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