JP2007104790A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易なアルゴリズムにより総合的な判断を行い、簡単な構成により充電電流の供給を行うことが可能な充電装置を提供する。
【解決手段】二次電池１に供給する充電電流Ｉ１を生成する充電電流生成手段２と、電池電圧ＶＢを検出する電圧検出手段３と、電池温度ＴＢを検出する温度検出手段４と、電圧変化量ΔＶを検出する電圧変化検出手段５と、温度変化量ΔＴを検出する温度変化検出手段６と、満充電状態を判定するための判定電圧範囲を設定する判定範囲設定手段７と、少なくとも電池電圧ＶＢが判定電圧範囲である場合に、電圧変化量ΔＶ、又は電圧変化量ΔＶ及び温度変化量ΔＴに基づいて二次電池１の充電状態を判定する判定手段８と、判定手段８の判定結果に基づいて充電電流の供給Ｉ１を制御する制御手段９と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池に充電電流を供給してこの二次電池を充電する充電装置に関する。

ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池などに代表される二次電池は、携帯電話、デジタルカメラなどの各種の機器を駆動する電源として広く使用されている。これら二次電池は満充電された時点での電池の端子間電圧である充電終止電圧と、電池容量を使い切ったと規定される時点での端子間電圧である放電終止電圧との範囲内で充放電を行い、繰り返し使用される。例えば、充電終止電圧は二次電池のいわゆる公称電圧（例えば、ニッケル水素電池で１．２Ｖ。）以上の電圧である。放電終止電圧は完全放電を意味するのではなく、二次電池ごとに規定された値（例えば、ニッケル水素電池で１．０Ｖ。）である。

下記に示す特許文献１には、充電の早切れや過充電を防止し、確実に二次電池を満充電する充電装置が記載されている。ニッケル水素電池などの二次電池は、充電に伴って徐々に端子電圧が上昇し、満充電になると電圧がピークに達した後に降下する性質を有する。従って、この降下する電池電圧が所定量を超えたにより満充電を検出する方法が知られている。特許文献１に記載の充電装置も、この降下する電池電圧を検出して充電を制御するものである。この充電装置には、さらに二次電池の電池電圧の上昇度合いを検出する温度検出手段が備えられている。ニッケル水素電池などの二次電池は、定電流で急速充電した場合、充電に伴って電池温度が上昇する。そして、充電の末期には電池温度が急激に上昇する。そこで、特許文献１の充電装置では、電池電圧が所定量低下し、温度上昇度合いが所定値以上である場合に、充電の制御が行われる。

下記に示す特許文献２には、満充電を正確に判定して過充電を起こさないようにした二次電池の充電装置が記載されている。この充電装置は、充電に伴って上昇する電池温度を検出し、電池温度の単位時間当たりの上昇量によって満充電を検出している。つまり、充電末期に電池温度が急上昇する性質を利用して、単位時間当たりの温度上昇量があるしきい値を越えた場合に満充電と判定される。しかし、電池温度を検出する温度検出素子の出力は非線形である。そこで、この充電装置は、温度検出手段により検出された温度が予め定められた複数の温度領域のどの領域にあるかを判定する判定手段を備える。さらに、この判定結果に基づいて、温度上昇量のしきい値を設定するしきい値設定手段を備える。

特開平６−７０４８１号公報（第１〜９段落、第１〜３図） 特開平８−６５９１０号公報（第１〜１１段落、第２、５〜８図）

上記、従来の充電装置は、充電される二次電池の電圧や温度に関する性質を適切に利用したものである。しかし、現実には二次電池は多様な環境下で充電される。従って、電池電圧、電池温度、充電の経過を総合的に判断して満充電を検出することが望ましい。特許文献１に記載の充電装置は、電池電圧の降下と電池温度との複数を用いている。しかし、電池電圧が降下するまでの、即ち充電末期に至るまでの途中経過については考慮されていない。特許文献２に記載の充電装置は、電池温度の変化を複数の領域ごとに判定している。しかし、電池温度の変化のみを満充電の判定に用いており、総合的に判定しているとはいえない。また、複数の領域に対する領域判定や、各領域ごとに異なる満充電の判定処理を必要とする。

電池電圧、電池温度、充電の経過などを総合的に判断して充電の制御を行うには、従来、専用のマイクロプロセッサや専用の電源制御ＩＣが必要であり、充電装置のコストを上昇させていた。上述したように二次電池は、携帯電話、デジタルカメラなどの各種の機器に内蔵され、今日ではそれらの機器に内蔵された状態で充電されるものも多い。これらの機器には既にマイクロプロセッサやこれに準じたプロセッサが搭載されている。これら既に搭載されているプロセッサの一部を利用して簡易なアルゴリズムにより総合的な判断を行い、専用の電源制御ＩＣを用いることなく汎用のディスクリート部品により充電電流供給を行うことが可能な充電装置が望まれている。

本願発明は、上記課題に鑑みて為されたもので、前述のように、簡易なアルゴリズムにより総合的な判断を行い、簡単な構成により充電電流の供給を行うことが可能な充電装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明に係る二次電池に充電電流を供給してこの二次電池を充電する充電装置は、以下の特徴を備える。
即ち、前記充電電流を生成する充電電流生成手段と、前記二次電池の電池電圧を検出する電圧検出手段と、前記二次電池の電池温度を検出する温度検出手段と、前記電圧検出手段の検出結果に基づいて前記二次電池の電圧変化量を検出する電圧変化検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記二次電池の温度変化量を検出する温度変化検出手段と、前記二次電池の満充電状態を判定するための判定電圧範囲を、上限が充電終止電圧よりも大きい所定の上限電圧、下限が放電終止電圧よりも大きい所定の下限電圧の範囲に設定する判定範囲設定手段と、少なくとも前記電池電圧が前記判定電圧範囲である場合に、前記電圧変化量、又は前記電圧変化量及び前記温度変化量に基づいて前記二次電池の充電状態を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて前記二次電池への前記充電電流の供給を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

この特徴構成によれば、判定電圧範囲が判定範囲設定手段によって設定され、判定手段は、電池電圧が判定電圧範囲である場合に、上記条件に基づいて二次電池の充電状態を判定する。判定電圧範囲は、上限が充電終止電圧よりも大きい所定の上限電圧、下限が放電終止電圧よりも大きい所定の下限電圧の範囲に設定される。
従って、電池電圧が前記下限電圧から前記上限電圧に至るまで、つまり充電末期に至るまでの途中経過を追って、二次電池の充電状態が判定される。また、判定電圧範囲は、複数の領域に分割されることなく、一つの領域であるから判定に掛かる演算負荷も小さい。さらに、判定電圧範囲において、電圧変化量、又は前記電圧変化量及び前記温度変化量に基づいて二次電池の充電状態が判定されるので、総合的な判定が可能である。制御手段は、この判定結果に基づいて、充電電流の供給を良好に制御することができる。
その結果、簡易なアルゴリズムにより総合的な判断を行い、簡単な構成により充電電流の供給を行うことが可能な充電装置を提供することが可能となる。

ここで、前記下限電圧は、前記電池温度によって異なる値として設定されることができる。

電池を含め、電気的性質を有する物質の電気的特性は環境温度に依存する。従って、二次電池の充電状態を客観的に示すことのできる要素である上記電圧変化量や温度変化量も環境温度に依存する。本発明の充電装置では、判定電圧範囲においては共通の判定基準に基づいて、充電状態を判定している。つまり、判定電圧範囲内において電気的特性を考慮すると不適当な判定基準となる電池温度の場合にも、同じ判定基準が適用される。これを場合分けすると、判定アルゴリズムの簡素化が損なわれる。
これに対し、本発明では、電池温度によって判定電圧範囲を異ならせ、不適当な判定基準となる電池温度の場合には判定を行わない。これにより、同じ判定基準を用いて、二次電池の充電状態を判定することができる。具体的には、電池温度によって上記下限電圧を変更することによって、判定電圧範囲を異ならせている。下限電圧は、充電の初期に相当する電圧であるから、誤判定による充電不足を防止することができる。上限電圧は充電終止電圧を超える値であるから、過充電は問題なく防止される。
その結果、簡易なアルゴリズムにより総合的な判断を行い、簡単な構成により充電電流の供給を行うことが可能な充電装置を提供することが可能となる。

ここで、前記下限電圧は、前記電池温度に比例した値として設定されることができる。つまり、判定範囲設定手段は、簡単な一次式により上記下限電圧を設定することができる。その結果、本発明の充電装置は、簡易なアルゴリズムで総合的な判断を行うことができる。

さらに、以下を特徴構成とすることができる。前記温度検出手段は、温度に応じた電圧値を出力する温度センサを有して構成される。そして、前記電池温度は、非線形の前記電圧値を線形近似することによって導出される。

温度に応じた電圧を出力する温度センサによって検出される電池温度は、一般に、非線形な特性をもつ。非線形の値を用いて上記下限電圧を設定すると、演算負荷が増大する。電池温度を線形近似すると、電池温度、下限電圧の演算の双方が一次式で計算可能となる。

さらに、前記電池温度は、前記二次電池と前記温度センサとの温度差を切片に含んで、線形近似されることができる。

二次電池と温度センサとは、近傍ではあっても密着して接触せずに配置されることが多い。従って、電池温度は空気や配線基板などを介して温度センサに検出される。このため、厳密には電池温度と温度センサの検出する温度との間には誤差を生じる。そこで、二次電池と温度センサとの温度差を線形近似された電池温度の一次式の切片に含めると、この誤差を補正することができる。
その結果、本発明の充電装置は、簡易なアルゴリズムにより精度良く総合的な判断を行うことが可能となる。

また、上記特徴構成に加え、前記充電電流生成手段は、定電流回路で構成される。

二次電池を充電する充電電流が定電流であると、電池電圧や電池温度は、安定して変化する。従って、満充電の判定に際して検出される電池電圧や電池温度の信頼性が高くなり、判定精度が向上する。その結果、簡易なアルゴリズムにより精度良く総合的な判断を行うことが可能な充電装置を提供することができる。

また、本発明の充電装置は上記特徴に加え、下記特徴を備えることができる。
前記判定手段は、前記電圧変化量が増加を示さず、前記温度変化量が所定の増加量を超える場合に、前記二次電池が満充電状態であると判定する。
前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に基づいて前記二次電池への前記充電電流の供給を完了する。

電圧変化量が増加を示さない場合、二次電池はほぼ満充電の状態に達したと予想される。そして、二次電池は充電末期には急速に電池温度が上昇するという性質を有している。従って、電圧変化量が増加を示さず、温度変化量が所定の増加量を超える場合、つまり所定値を超えて温度上昇する場合、二次電池が満充電状態であると判定することができる。
制御手段は、この判定結果に基づいて、二次電池への充電電流の供給を完了することができる。

また、本発明の充電装置は上記特徴に加え、下記特徴を備えることができる。
前記判定手段は、前記電圧変化量が所定の低下量を超える場合に、前記二次電池が満充電状態であると判定する。
前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に基づいて前記二次電池への前記充電電流の供給を完了する。

二次電池は、充電に伴って徐々に端子電圧が上昇し、満充電になると電圧がピークに達した後に降下する性質を有する。従って、この降下する電圧、即ち電圧変化量が所定の低下量を超える場合、二次電池が満充電状態であると判定することができる。

ここで、前記電圧変化検出手段は、前記電圧検出手段の検出結果の最大値と、最新値とに基づいて前記電圧変化量としての前記二次電池の電圧低下量を検出することができる。
また、前記判定手段は、前記電圧低下量が前記所定の低下量を超える場合に、前記二次電池が満充電状態であると判定することができる。

電圧変化量は、変化量同士の比較を容易且つ正確に行うため、検出時間間隔などの条件を一定にして検出される。検出時間間隔を一定にした場合、二次電池のピーク電圧と、ピーク後に降下した電圧との電圧差が正確に検出できない場合がある。
検出時間間隔に拘わらず、過去の電圧検出手段の検出結果の最大値と、最新値とに基づいて電圧変化量の一つとしての電圧低下量を検出すると、この問題を解決できる。つまり、二次電池のピーク電圧とその後降下した電圧との電圧差が正確に検出される。

また、本発明の充電装置は上記特徴に加え、下記特徴を備えることができる。
前記電圧検出手段及び前記温度検出手段は、前記電池電圧及び電池温度の複数回の測定結果を平均して平均電圧及び平均温度を検出する。
前記電圧変化検出手段及び前記温度変化検出手段は、前記平均電圧及び前記平均温度に基づいて、前記電圧変化量及び前記温度変化量を検出する。

上述したように二次電池は、携帯電話、デジタルカメラなどの各種の機器を駆動する電源として広く使用されている。従って、充電装置が外来ノイズを受ける場合も多く、電池電圧や電池温度の検出結果がノイズの影響を受けることもある。上記特徴構成のように、電池電圧や電池温度の複数回の測定結果を平均すれば、測定される信号がノイズの影響を受けた場合であっても、それが判定結果に与える影響を抑制することができる。

また、本発明の充電装置は上記特徴に加え、下記特徴を備えることができる。
前記二次電池へ前記充電電流が供給される時間を計測するタイマーが備えられる。前記タイマーにより所定の初期充電時間を経過したことが計測されるまでは、前記制御手段は、前記判定手段による満充電状態の判定結果に拘わらず、前記充電電流の供給を継続する。

充電の初期には、充電末期と同様に電池電圧や電池温度が急激に上昇するような現象が見られる場合がある。これが充電末期と誤判定された場合、充電不足を生じる。従って、このような誤判定を生じる可能性が比較的高い初期充電時間が経過するまでは、充電電流の供給が継続されるようにすると上記問題を回避することができる。既に満充電に近い充電がされていた場合には、初期充電時間において真の満充電判定をする場合がある。しかし、初期充電時間を適切な長さに定めれば、初期充電時間経過後、直ちに満充電判定がなされるので、過充電も防止することができる。

さらに、前記タイマーにより所定の最大充電時間を経過したことが計測された場合には、前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に拘わらず、前記二次電池への前記充電電流の供給を完了することを特徴とすることができる。

上述した種々の判定条件によって、本発明の充電装置は良好に満充電を検出することができる。しかし、なんらかの原因によって、いかなる条件にも合致せず、満充電状態であるにも拘わらず、満充電判定されない場合がないとはいえない。上記のごとく、タイマーによって最大充電時間を経過したことが計測された場合に、強制的に充電電流の供給を完了すると、少なくとも過充電を防止することができる。また、このような場合に、二次電池が満充電されておらず、充電不足を生じているような場合には、二次電池の破損や寿命が考えられる。充電装置の使用者は、二次電池の交換など、適切な処置を講じることが可能である。

本発明の充電装置は、さらに下記特徴を備えることができる。
前記電池電圧が前記上限電圧を超え、又は前記放電終止電圧より小さい充電下限電圧を下回る場合、或いは前記電池温度が所定の充電温度範囲にない場合、前記判定手段は、非充電対象状態と判定する。前記タイマーは、時間の計測を一時停止し、前記制御手段は、前記二次電池への前記充電電流の供給を一時停止する。

電池電圧や電池温度が、所定の充電対象範囲にない場合、判定手段は非充電対象状態と判定する。非充電対象状態から充電対象状態へ復帰することを考慮して、非充電対象状態の間、タイマーは一時停止される。同時に充電電流の供給も一時停止される。充電対象状態へ復帰した場合には、タイマーは時間計測を再開し、制御手段は充電電流の供給を再開する。従って、例えば夏に周囲温度が高かった場合などで、断続的に非充電対象状態と充電対象状態とを繰り返しても、総充電時間が最大充電時間を越えることはない。従って、充電電流の総供給量も、通常と同量となる。その結果、比較的好ましくない充電環境においても、通常の充電環境と同様の充電を行うことができる。

本発明の充電装置は、さらに下記特徴を備えることができる。
前記電池電圧が前記上限電圧よりも大きい充電待機電圧を超える場合、前記判定手段は、充電待機状態であると判定する。前記制御手段は、前記二次電池への前記充電電流の供給を停止する。

電池電圧が、前記上限電圧よりも大きい充電待機電圧を超える場合、充電装置自体が二次電池を充電可能な状態にないことが考えられる。「充電可能な状態にない」とは、故障などに限らず、充電装置が準備中である場合や、二次電池がセットされていないような場合も含むものである。このような場合には、判定手段は充電待機中であると判定し、制御手段は充電電流の供給を停止する。
その結果、不要に充電電流を生成することなく、安全且つ省電力な充電装置が実現できる。尚、充電電流を再供給するような場合は、二次電池がセットされた場合などであるから、タイマーなど一連の各手段は初期状態からスタートすればよい。

さらに、前記制御手段は、前記充電電流の供給を完了、一時停止又は停止する際に、前記充電電流よりも小さなトリクル充電電流を供給するトリクル充電手段を起動することができる。

充電電流の供給が行われない場合には、トリクル充電電流が供給される。従って、満充電判定後、充電装置に二次電池をセットした状態にしておいても、自然放電を抑制することができる。また、同一の制御手段により、充電電流とトリクル充電電流との供給が制御されるので、充電装置を簡素化できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１〜図４に基づいて、本発明の原理を説明する。図１に示すように、本発明に係る二次電池１を充電する充電装置は、充電電流生成手段２と、電圧検出手段３と、温度検出手段４と、電圧変化検出手段５と、温度変化検出手段６と、判定範囲設定手段７と、判定手段８と、制御手段９と、を備えている。また、本例では、これら各手段の他、タイマー１０、トリクル充電手段１１なども備えている。

充電電流生成手段２は、二次電池１に供給する充電電流（急速充電電流）Ｉ１を生成する。電圧検出手段３は、二次電池１の電池電圧ＶＢを検出する。温度検出手段４は、二次電池１の電池温度ＴＢを検出する。電圧変化検出手段５は、電圧検出手段３の検出結果に基づいて二次電池１の電圧変化量ΔＶを検出する。温度変化検出手段６は、温度検出手段４の検出結果に基づいて二次電池１の温度変化量ΔＴを検出する。

判定範囲設定手段７は、二次電池１の満充電状態を判定するための判定電圧範囲を設定する。判定電圧範囲については、図２に基づいて後述するが、上限電圧と下限電圧Ｖｄｅｔとの間として設定されるものである。上限電圧は、充電終止電圧よりも大きい所定の電圧である。下限電圧Ｖｄｅｔは、放電終止電圧よりも大きい所定の値である。これらの所定の値については、図２及び図３に基づいて後述する。充電終止電圧、放電終止電圧は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などの二次電池の仕様に応じて定められる値である。例えば、充電終止電圧は二次電池のいわゆる公称電圧（例えば、ニッケル水素電池で１．２Ｖ。）以上の電圧である。放電終止電圧は完全放電を意味するのではなく、二次電池ごとに規定された値（例えば、ニッケル水素電池で１．０Ｖ。）である。

判定手段８は、二次電池１の充電状態を判定する。詳細は、図２に基づいて後述するが、充電状態は、満充電状態、放電状態、充電中などの他、非充電対象状態、充電待機状態など、充電装置としての状態も含むものである。
判定手段８は、判定の一例として、電池電圧ＶＢが上記判定電圧範囲である場合に、二次電池が満充電状態であるか否かを判定する。この判定は、上記電圧変化量ΔＶに基づいて、或いは上記電圧変化量ΔＶと温度変化量ΔＴとに基づいて、行われる。
その他の判定については、後述する。

制御手段９は、判定手段８の判定結果に基づいて二次電池１への充電電流Ｉ１の供給を制御する。具体的には、制御手段９は、充電電流生成手段２を制御することにより、二次電池１への充電電流Ｉ１の供給を制御する。また、制御手段９は、トリクル充電（trickle charge）手段１１を制御することにより、二次電池１へのトリクル充電電流Ｉ２の供給を制御する。トリクル充電手段１１は、充電電流Ｉ１よりも遥かに小さなトリクル充電電流Ｉ２を生成する。例えば、充電電流Ｉ１は１００ｍＡオーダーの電流値、トリクル充電電流Ｉ２は数ｍＡオーダーの電流値である。尚、制御手段９は、充電電流Ｉ１とトリクル充電電流Ｉ２とを切り替えて、何れか一方の電流を二次電池１に供給してもよい。

タイマー１０は、二次電池１に対して充電電流Ｉ１が供給される時間を計測する。つまり、急速充電の継続時間を計測する。詳細は図１１及び１２に基づいて後述するが、制御手段９は、タイマー１０によって計測された時間を考慮して、二次電池１への充電電流Ｉ１の供給を制御する。

図２は、本発明に係る充電装置の制御原理を示す説明図である。充電装置内において検出される二次電池１の端子間電圧に応じて、充電状態を判定するための電圧範囲が定義される。本例では、いわゆる２セル電池（two cell battery）と称される二次電池を充電する場合の電圧範囲を示す。電圧範囲として、充電待機範囲、充電対象範囲、非充電対象範囲、判定電圧範囲が定義されている。判定電圧範囲は、充電対象範囲の中に設定されている。判定手段８は、二次電池１の端子電圧が充電待機範囲である場合は充電待機状態と判定し、非充電対象範囲である場合は非充電対象状態と判定する。

充電対象範囲は、充電終止電圧よりも大きい所定の充電上限電圧を上限とし、放電終止電圧よりも小さい所定の充電下限電圧を下限とする範囲に設定される。図２に示した例では、上限が３．３Ｖ、下限が１．８Ｖである。ニッケル水素電池の場合、例えば、充電終止電圧は公称電圧値である１．２Ｖ、放電終止電圧は１．０Ｖである。二次電池１が２セル電池の場合には、それぞれこの２倍の値の２．４Ｖ、２．０Ｖである。従って、充電対象範囲は、充電終止電圧２．４Ｖよりも大きい充電上限電圧３．３Ｖ、放電終止電圧２．０Ｖよりも小さい充電下限電圧１．８Ｖとの間に設定される。尚、これらの電圧値は一例であり、本発明を限定するものではない。

判定電圧範囲は、充電対象範囲の中に設定される。本例では、充電上限電圧と同じ値である上限電圧を上限とし、充電下限電圧及び放電終止電圧よりも大きい下限電圧Ｖｄｅｔを下限とする範囲に設定される。上限電圧を充電上限電圧と同じ値とすることにより、二次電池１の端子電圧が高い方向では、充電対象範囲の全範囲において満充電が判定される。一方、二次電池１の端子電圧が低い方向では、満充電状態である可能性が低く、逆に誤判定となった場合に充電不足となる。従って、充電下限電圧よりも高い電圧が設定される。また、二次電池１の端子電圧が低い時は、充電の初期である場合が多い。従って、充電下限電圧より大きな値で、且つ二次電池１の電池温度ＴＢに応じて異なる値となる下限電圧Ｖｄｅｔが設定される。この下限電圧Ｖｄｅｔについては、図３に基づいて後述する。

充電待機範囲は、充電上限電圧より大きい所定の充電待機電圧（図２に示す例では３．７Ｖ）を超える範囲である。この場合、充電装置自体が二次電池１を充電可能な状態にないことが考えられる。「充電可能な状態にない」とは、故障などに限らず、充電装置が準備中である場合や、二次電池１がセットされていないような場合も含むものである。このような場合には、判定手段８は充電待機状態であると判定し、制御手段９は充電電流Ｉ１の供給を停止するように制御する。尚、充電電流Ｉ１を再供給するような場合は、二次電池１が再セットされた場合などであるから、タイマー１０はリセットされた状態から再度スタートすればよい。尚、電圧値（３．７Ｖ）は一例であり、本発明を限定するものではない。

非充電対象範囲は、上述した充電対象範囲、充電待機範囲以外の範囲である。二次電池１の端子電圧が、非充電対象範囲にあるとき、判定手段８は非充電対象状態と判定する。非充電対象状態から充電対象状態へ復帰することを考慮して、タイマー１０は、時間の計測を一時停止し、制御手段９は、二次電池１への充電電流Ｉ１の供給を一時停止する。
尚、二次電池１の端子電圧が非充電対象範囲にある場合以外に、電池温度ＴＢが所定の充電対象範囲にない場合にも、非充電対象状態と判定される。所定の充電対象範囲に属する電池温度ＴＢとは、例えば、摂氏０度〜５５度である。尚、この温度範囲は一例であり、本発明を限定するものではない。

充電対象状態へ復帰した場合には、タイマー１０は時間計測を再開し、制御手段９は充電電流Ｉ１の供給を再開する。従って、例えば夏に周囲温度が高かった場合などで、断続的に非充電対象状態と充電対象状態とを繰り返しても、総充電時間が最大充電時間を越えることはない。従って、充電電流Ｉ１の総供給量も、通常と同量となる。

図３は、環境温度ごとの時間−電池電圧ＶＢの特性を示すグラフである。最も高電圧側の特性曲線が低温時（例えば摂氏０度）の特性、最も定電圧側の特性曲線が高温時（例えば摂氏５０度）の特性である。各特性曲線とも、電池電圧ＶＢは、充電初期に急激に上昇し、その後緩やかな上昇となり、充電末期に再び急激に上昇し、ピークを迎えた後、少し降下する。このように、充電初期と充電末期とで、電圧特性が似ているため、上記充電対象範囲の全範囲で満充電が判定されると、誤判定となる可能性を有する。そこで、電池電圧ＶＢが緩やかな上昇の後、再び急激な上昇に転じた点以降が上記判定電圧範囲として定められる。

グラフ中の丸印は、緩やかな上昇から再び急激な上昇に移る変化点を示している。グラフより明らかなように、環境温度ごとに変化点の電圧は異なっている。従って、上記判定電圧範囲を定義する下限電圧Ｖｄｅｔは、環境温度ごとに異なった値として設定される。さらに、環境温度と下限電圧Ｖｄｅｔとの関数を一次式に近似することにより、非常に簡単なアルゴリズムで下限電圧Ｖｄｅｔ、及び判定電圧範囲が設定可能である。尚、上記特性は、実験的には恒温槽などを用いて環境温度を一定に保って測定される（例えば図３のグラフ。）。しかし、実際の充電装置では充電に伴って変動する電池温度ＴＢに依存して電池電圧ＶＢの特性も変動する。従って、下限電圧Ｖｄｅｔは、二次電池１の電池温度ＴＢに比例した値として設定されるとよい。下限電圧Ｖｄｅｔを定めるための一つの実施形態として、下記の式１が提示される。尚、式中のＴＢは、摂氏温度（deg C）である。

Vdet[V] = -0.0014 x TB[deg C] + 2.94 ・・・〔式１〕

電池温度ＴＢは、充電装置の内部に備えられた温度センサによって測定される。温度センサは、例えば、サーモパイル（thermopile）を利用した非接触温度センサや、サーミスタ（thermistor）を利用した接触型温度センサなどである。温度センサは、温度検出手段４を構成するものである。
サーミスタは、温度によって抵抗値が変動する半導体素子である。しかし、サーミスタの抵抗値の変化は温度に対して線形な特性ではない。このため、サーミスタと直列に、あるいは並列に抵抗器を付加することで、線形化される。そして、抵抗器とサーミスタとを分圧抵抗として、温度に応じた電圧値ＶＴＨを出力する温度センサが構成される。

図４は、線形化された温度センサの出力（電圧値ＶＴＨ）と、電池温度ＴＢとの特性を示すグラフである。温度センサの出力は、線形化されたものではあるが、曲線であり、完全な一次関数ではない。そこで、上述した式１への適用が容易なように、温度センサの出力（電圧値ＶＴＨ）はさらに完全な一次関数に線形近似される。
また、二次電池１とサーミスタとの間の温度差も、上記一次関数の切片として近似式に考慮される。実験回路では二次電池１に直接、熱電対などを接触させて電池温度ＴＢを測定することが可能である。しかし、充電装置では二次電池１が脱着可能であることが多いため、二次電池１とサーミスタとは離間して配置される。従って、厳密には電池温度ＴＢと上記温度センサに測定される温度とは異なる。そこで、この差を上記一次関数の切片として付加することで、より正確に電池温度ＴＢが検出されるようにしている。

電池温度ＴＢを求めるための一つの実施形態として、下記の式２が提示される。尚、式中のＶＴＨは温度センサからの出力電圧、ＴＤは二次電池１とサーミスタとの温度差である。この温度差ＴＤは、実験回路によって求められ、充電装置には定数として与えられる。尚、一次式への近似は、充電装置が用いられる実用温度域において最も適合するようになされ、温度差ＴＤも実用温度域における温度差が用いられる。

TB[deg C] = -48 x VTH[V] + 68 + TD[deg C] ・・・〔式２〕

以上、説明したような原理に従って、判定範囲設定手段７は、判定電圧範囲を設定する。

以下、上記原理を適用した本発明の充電装置の実施形態について説明する。図５は、本発明の実施形態に係る充電装置の構成を模式的に示す回路ブロック図である。これは、携帯電話などに搭載されるブルートゥース（Bluetooth：登録商標）システムに、二次電池１の充電装置を付加した場合の例である。プロセッサ２０は、ブルートゥースのベースバンドＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＣＰＵコア（CPU core）などが、１チップ化されたシステムＬＳＩである。プロセッサ２０には、ＣＰＵコアとしての主制御部２１が内蔵されている。これは、本発明の電圧変化検出手段５、温度変化検出手段６、判定範囲設定手段７、判定手段８、制御手段９に相当する。また、プロセッサ２０には、Ａ／Ｄコンバータ２２も搭載される。これは、後述する他の回路と協働して電圧検出手段３、温度検出手段４を構成する。

このブルートゥースシステムは、二次電池１を備えており、クレードル（cradle）やＡＣアダプタなどから直流の電源電圧Ｖｉｎの供給を受けて、この二次電池１を充電する。本実施形態では、この電源電圧Ｖｉｎは、５．６Ｖ〜９．３Ｖ程度の直流電圧である。ＳＷ１は、クレードルやＡＣアダプタとの接続を検出する接続検出スイッチである。この検出結果は、プロセッサ２０に入力され、主制御部２１は電源電圧Ｖｉｎの供給を受け始めたことを認識する。

ダイオードＤ１は、二次電池１からの電流の逆流を防止するために備えられている。トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、抵抗器Ｒ１により、充電電流生成手段２が定電流回路として構成されている。この定電流回路は、ＮＰＮ型のトランジスタＴＲ３がオン状態の場合に機能する。トランジスタＴＲ３は、プロセッサ２０からの指示を受けて、オン／オフ制御され、上記定電流回路を駆動して二次電池１に充電電流Ｉ１を供給する。従って、トランジスタＴＲ３は、本発明の制御手段９の一機能を担うものである。抵抗器Ｒ４は、トランジスタＴＲ３のベース抵抗であり、同様に本発明の制御手段９の一機能を担うものである。また、抵抗器Ｒ３は、後述するように定電流回路のトランジスタＴＲ２にベース電圧を与える抵抗器である。従って、抵抗器Ｒ３は、本発明の制御手段９及び充電電流生成手段２の一機能を担うものである。

定電流回路には、ＰＮＰ型のトランジスタＴＲ１のベース−エミッタ間電圧と、抵抗器Ｒ１とで規定される電流が流れる。一例として、抵抗器Ｒ１の抵抗値が、５．６Ω〜７．５Ω程度であれば、約９０ｍＡ〜１２０ｍＡ程度の電流となる。トランジスタＴＲ１のコレクタ電流が増加すると、抵抗器Ｒ３の端子間電圧が大きくなり、ＰＮＰ型のトランジスタＴＲ２のベース電圧が増加する。ベース電圧が増加すると、トランジスタＴＲ２のコレクタ電流が下がる。すると、トランジスタＴＲ１のコレクタ電流が低下する。このように、トランジスタＴＲ１のコレクタ電流に対して帰還が掛かり、定電流回路として機能する。逆にトランジスタＴＲ１のコレクタ電流が減少した場合にも、逆の手順で帰還が掛かり、定電流回路として機能する。

トランジスタＴＲ３が、プロセッサ２０によってオフ状態に制御されると、トランジスタＴＲ１にはコレクタ電流が流れなくなる。つまり、定電流回路（充電電流生成手段２）からは、充電電流Ｉ１が供給されなくなる。そして、充電電流生成手段２に代わり、トリクル充電手段１１が、トリクル充電電流Ｉ２を二次電池１に供給する。本実施形態では、抵抗器Ｒ２がトリクル充電手段１１を構成する。本実施形態では、抵抗器Ｒ２は、２７０Ω〜４７０Ω程度の抵抗値を有し、数ｍＡ程度のトリクル充電電流Ｉ２を供給する。

このように、本実施形態では、トランジスタＴＲ３のオン／オフ制御によって、二次電池１に充電電流Ｉ１を供給する急速充電と、トリクル充電電流Ｉ２を供給するトリクル充電とが切り替え制御される。この切り替えは、図６に示すように、プロセッサ２０のポートからの信号によって行われる。このように、簡単なハイとローとのデジタル制御により、１つのポートで急速充電とトリクル充電とが切り替えられるので、非常に簡単に充電制御回路が構成される。

上記説明したように、一定の充電電流Ｉ１が供給されることによって、二次電池１は急速充電される。二次電池１は、図３に基づいて説明したように充電の経過に伴って、電池電圧ＶＢが上昇する。この電池電圧ＶＢは、プロセッサ２０に入力され、内蔵のＡ／Ｄコンバータ２２によってデジタル変換されて、主制御部２１に取り込まれる。本実施形態では、プロセッサ２０の電圧仕様や、内蔵されるＡ／Ｄコンバータ２２の電圧仕様に合わせて、抵抗器Ｒ６とＲ７とによって抵抗分圧した上で、入力されている。本実施形態において、抵抗器Ｒ６、Ｒ７、Ａ／Ｄコンバータ２２、後述するアナログマルチプレクサ（ＭＵＸ）２３は、本発明の電圧検出手段３を構成する。

また、上述したように二次電池１は、充電の経過に伴って電池電圧ＶＢが上昇する。この電池電圧ＶＢを検出するため、上述したように温度検出手段４としての温度センサが、二次電池１の近傍に備えられる。本実施形態では、抵抗器Ｒ５とＮＴＣ型のサーミスタＴＨ１とが直列に接続された構成の温度センサが備えられる。抵抗器Ｒ５とサーミスタＴＨ１との分圧抵抗である温度センサの出力電圧ＶＴＨは、プロセッサ２０に入力される。温度センサの電源ＶＣＣは、定電圧源としてプロセッサ２０のポートを介して与えられる。プロセッサ２０に入力された温度センサの出力電圧ＶＴＨは、内蔵のＡ／Ｄコンバータ２２によってデジタル変換されて、主制御部２１に取り込まれる。本実施形態において、Ａ／Ｄコンバータ２２、後述するアナログマルチプレクサ２３は、本発明の温度検出手段４を構成する。

本実施形態のプロセッサ２０は、アナログマルチプレクサ２３を有しており、抵抗分圧された二次電池１の端子電圧と、温度センサの出力電圧ＶＴＨとを、切り替えてＡ／Ｄコンバータ２２に入力する。従って、１つのＡ／Ｄコンバータ２２によって、電池電圧ＶＢと電池温度ＴＢとが検出可能に構成されている。但し、これは発明を限定するものではない。アナログマルチプレクサ２３を有さず、複数のＡ／Ｄコンバータ２２を備えて独立して電圧検出手段３及び温度検出手段４が構成されるものであってもよい。

図７を利用して、プロセッサ２０を用いて電池電圧ＶＢ、電圧変化量を検出する方法について説明する。図中のパルス波形は、データとしての電池電圧ＶＢを取得するタイミングを示している。図７に示すように、主制御部２１は所定の間隔ｄｔ（本例では３０秒）ごとに、アナログマルチプレクサ２３、Ａ／Ｄコンバータ２２を介して電池電圧ＶＢを取得する。そして、取得した８回のサンプリングデータ（電池電圧ＶＢ）を平均して平均電池電圧Ｖａｖｊ（ｊ：自然数）を算出する。順次、８回ごとに平均電池電圧Ｖａｖｊが算出される。このように平均化することによって、電池電圧ＶＢの検出のノイズ耐性が向上する。

そして、最新の平均電池電圧Ｖａｖｊと、前回の平均電池電圧Ｖａｖ（ｊ−１）との差分が、単位時間（Δｔ）当たりの電圧変化量ΔＶ（＋ΔＶ）として算出される。また、充電開始以後の平均電池電圧の最大値Ｖｐｅａｋと、最新の平均電池電圧Ｖｎｅｗｅｓｔとの差分が、電圧低下量（−ΔＶ）として、単位時間（Δｔ）ごとに算出される（図３参照）。
このように、単位時間（Δｔ＝４分＝３０秒×８回）ごとに、新たな平均電池電圧Ｖａｖｊが算出され、新たな電圧変化量ΔＶ及び電圧低下量（−ΔＶ）が算出される。

図８は、電圧変化検出手段５の構成を模式的に示すブロック図である。符号３１〜３５は、主制御部２１に備えられる一時記憶部としてのレジスタを模式的に示している。符号３６、３７は差分を算出する減算器（ＳＵＢ）である。
レジスタ３１には最新の平均電池電圧Ｖａｖｊが、レジスタ３２には前回の平均電池電圧Ｖａｖ（ｊ−１）が、レジスタ３３にはこれまでの平均電池電圧の最大値Ｖｐｅａｋが格納される。レジスタ３４には、最大値Ｖｐｅａｋと、最新の平均電池電圧Ｖａｖｊ（＝Ｖｎｅｗｅｓｔ）との差、つまり電圧低下量（−ΔＶ）が格納される。レジスタ３５には、最新の平均電池電圧Ｖａｖｊと、前回の平均電池電圧Ｖａｖ（ｊ−１）との差、つまり電圧変化量ΔＶ（＋ΔＶ）が格納される。尚、最大値Ｖｐｅａｋは、電圧低下量（−ΔＶ）を計算する前に、最新の平均電池電圧Ｖｎｅｗｅｓｔと比較して、更新してもよい。

図９を利用して、プロセッサ２０を用いて電池温度ＴＢ、温度変化量を検出する方法について説明する。図中のパルス波形は、データとしての電池温度ＴＢを取得するタイミングを示している。図９に示すように、主制御部２１は所定の間隔ｄｔ（本例では３０秒）ごとに、アナログマルチプレクサ２３、Ａ／Ｄコンバータ２２を介して電池温度ＴＢを取得する。そして、取得した８回のサンプリングデータ（電池温度ＴＢ）を平均して平均電池温度Ｔａｖｊ（ｊ：自然数）を算出する。順次、８回ごとに平均電池温度Ｔａｖｊが算出される。このように平均化することによって、電池温度ＴＢの検出のノイズ耐性が向上する。

そして、最新の平均電池温度Ｔａｖｊと、過去（前回、前々回又は３回前）の平均電池温度Ｔａｖｊとの差分が、所定時間当たりの温度変化量ΔＴとして算出される。
このように、単位時間（Δｔ＝４分＝３０秒×８回）ごとに、新たな平均電池温度Ｔａｖｊと、所定時間（Δｔ×１、２又は３）当たりの新たな温度変化量ΔＴが算出される。本例においては、４分前の平均電池温度Ｔａｖ（ｊ−１）、８分前の平均電池温度Ｔａｖ（ｊ−２）又は１２分前の平均電池温度Ｔａｖ（ｊ−３）の何れかと、最新の平均電池温度Ｔａｖｊとの差分が、４分ごとに新たな温度変化量ΔＴとして算出される。

尚、このインターバルは、主制御部２１のレジスタに設定されるパラメータＩｍ（＝１、２ｏｒ３）によって規定される。インターバルは、Ｉｍ＝１の場合は４分、Ｉｍ＝２の場合は８分、Ｉｍ＝３の場合は１２分である。本例ではデフォルト値は、Ｉｍ＝２である。
温度の変化は、充電される二次電池１の特性などによって差異が大きい。従って、このように温度変化量ΔＴを検出するインターバルを変更可能とすると、充電装置を柔軟性に富んだものとすることができる。

図１０は、温度変化検出手段６の構成を模式的に示すブロック図である。符号４１〜４５は、主制御部２１に備えられる一時記憶部としてのレジスタを模式的に示している。符号４６は、差分を計算する減算器（ＳＵＢ）、符号４７は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）である。
レジスタ４１には最新の平均電池温度Ｔａｖｊが、レジスタ４２には前回の平均電池温度Ｔａｖ（ｊ−１）が、レジスタ４３には前々回の平均電池温度Ｔａｖ（ｊ−２）が、レジスタ４４には３回前の平均電池温度Ｔａｖ（ｊ−３）が、格納される。レジスタ４２〜４４に格納された前回、前々回又は３回前の平均電池温度Ｔａｖ（ｊ−i）（ｉ：１、２ｏｒ３）は、レジスタ４６に格納されたパラメータＩｍの値に応じて選択される。尚、この選択は図に示すような物理的なマルチプレクサ４７の利用に限定されない。例えば、単にデータを読み出すレジスタ４２〜４４のアドレスを指定するものであってもよい。
レジスタ４５には、最新の平均電池温度Ｔａｖｊと、過去の平均電池電圧Ｔａｖ（ｊ−ｉ）との差、つまり温度変化量ΔＴが格納される。

尚、図７〜１０に基づいて説明した例では、Δｔ＝ｄｔ×４、ｄｔ＝３０秒としているが、これも発明を限定するものではない。電池電圧ＶＢ、電池温度ＴＢを平均せずにΔｔ＝ｄｔとしてもよい（この場合は平均電池電圧Ｖａｖｊ、平均電池温度Ｔａｖｊは算出される必要はない。）。また、Δｔ＝ｄｔ×２、Δｔ＝ｄｔ×８、などとしてもよい。
また、物理的に減算器３６、３７、４６が備えられている必要はない。プログラム等によって汎用の演算器により実行してもよい。つまり、機能として差分を検出することができるように構成されていれば充分である。

以下、図１１及び図１２のフローチャートを用いて、充電装置の制御例を説明する。
接続検出スイッチＳＷ１によって、クレードルやＡＣアダプタとの接続が検出されると、ＳＷ１の信号がハイ（１）となる。この検出結果は、プロセッサ２０に入力され、主制御部２１は電源電圧Ｖｉｎの供給を受け始めたことを認識する（＃１）。
続いて、タイマー１０や、主制御部２１内の各種レジスタ、カウンタなどが初期化される（＃２）。尚、全ての初期化処理をここで行う必要はなく、充電装置に電源が投入された後に、全て、或いは一部の初期化処理を終えておいても構わない。

初期化処理＃２が終わると、主制御部２１内の充電制御レジスタＣＨＧの値（ステータス）を１にする。主制御部２１の入出力制御部は、レジスタＣＨＧのステータスに基づいて、プロセッサ２０のポートからトランジスタＴＲ３のオン／オフ信号をハイ状態で出力する（＃３）。トランジスタＴＲ３は、オン状態となり、上述した定電流回路から充電電流Ｉ１が二次電池１に供給され始める（図５、図６参照）。つまり、急速充電が開始される。

主制御部２１は、電圧検出手段３、温度検出手段４による検出結果に基づいて、二次電池１が充電対象状態にあるか否かを判定する（＃４、図２参照）。具体的には、電池電圧ＶＢ及び電池温度ＢＴが、充電対象範囲であるか否かを判定する。二次電池１が充電対象状態ではない場合は、後述する＄１の別処理に移行する。
充電対象状態である場合には、タイマー１０の値を確認する。タイマー１０により、既に充電開始から１５分（初期充電時間）が経過したことが計測されていた場合には、主制御部２１は満充電の監視体制に移行する（＃５）。１５分経過前までは、上記の処理を繰り返す。

主制御部２１は、満充電の監視体制において、電池電圧ＶＢが判定電圧範囲であるか否かを判定する。具体的には、電池電圧ＶＢが、判定電圧範囲の下限電圧Ｖｄｅｔを超えているか否かを判定する（＃６）。超えている場合には、以下の満充電判定処理に移行する。
第一の判定処理は、電圧変化量ΔＶ（電圧低下量（−ΔＶ））が、所定の低下量であるマイナス４ｍＶを超えて減少しているか否かを判定することである（＃７）。電圧変化量ΔＶ（電圧低下量（−ΔＶ））が、マイナス４ｍＶを超える場合、主制御部２１は満充電状態と判定する。
第二の判定処理は、電圧変化量ΔＶが増加を示さず、且つ温度変化量ΔＴが所定の増加量である摂氏１度を超えているか否かを判定することである（＃８）。条件を満たしていた場合、主制御部２１は満充電状態と判定する。

上記、第一の判定処理（＃７）又は第二の判定処理（＃８）において、満充電状態と判定された場合には、主制御部２１は充電電流Ｉ１の供給を完了する。つまり、主制御装置２１はレジスタＣＨＧの値を０に変更し、入出力制御手段を介してプロセッサ２０のポートからトランジスタＴＲ３のオン／オフ信号をロー状態で出力する（＃１０）。トランジスタＴＲ３は、オフ状態となり、上述したように充電電流Ｉ１の供給に代えて、トリクル充電手段１１よりトリクル充電電流Ｉ２が二次電池１に供給される（図５、図６参照）。つまり、急速充電が完了し、トリクル充電が開始される。

尚、第一及び第二の判定処理の条件（第一及び第二の判定条件）を満足しないまま、充電時間が所定の最大充電時間（本例では、１２０分）を経過した場合も、急速充電が完了される（＃９）。

処理＃４において、充電対象状態ではないと判定された場合は、充電待機状態であるか、非充電対象状態であるかが判定される（＃２０）。
電池電圧ＶＢが充電待機電圧（本例では、３．７Ｖ）を超えている場合には、充電待機状態であると判定される。この場合、主制御装置２１はレジスタＣＨＧの値を０に変更し、上述したように充電電流Ｉ１の供給を停止する（＃３１）。
そして、電池電圧ＶＢが充電待機電圧を余裕を持って下回る（本例では３．５Ｖ未満）まで、充電電流Ｉ１の供給を停止し続ける（＃３２）。電池電圧ＶＢが充電待機電圧を余裕を持って下回った場合には、急速充電の処理を初めから実行する（＄３）。

処理＃２０において、非充電対象状態と判定された場合には、タイマー１０は、その時点で値を固定し、一時停止する（＃２１）。並びに、レジスタＣＨＧの値は０に変更されて、充電電流Ｉ１の供給も一時停止される（＃２２）。そして、電池電圧ＶＢ及び電池温度ＴＢの値が余裕を持って充電対象範囲に入るまで、充電電流Ｉ１の一時停止が継続される（＃２３）。
電池電圧ＶＢ及び電池温度ＴＢの値が余裕を持って充電対象範囲に入った場合には、上記一時停止状態が解かれる。つまり、タイマー１０は上記固定した値を起点として時間計測を再開し、以降時間計測を継続する（＃２４）。そして、上述した急速充電の処理（＃３〜＃１０）が継続される（＄２）。タイマー１０は継続して時間の計測を続けるので、一時停止期間が長くなっても、充電電流Ｉ１が供給される総時間は同じである。

尚、この一時停止中に電池電圧ＶＢがそれまでのピーク時から４ｍＶ以上低下すると、急速充電再開後の処理＃７において、誤判定を招く可能性がある。従って、急速充電処理の再開に先立って、電池電圧の最大値Ｖｐｅａｋは、一旦リセットされる（＃２５）。

尚、図５〜図１２に基づいて説明した実施形態、制御例は本発明を何ら限定するものではない。図１〜図４に基づいて説明した本発明の原理（技術思想）を実現する機能を備えていれば、他の形態をもって構成することも可能である。同様に制御例も、処理順序や判定値など、適宜改変可能である。

以上、本発明の好適な実施形態を携帯電話などに搭載されるブルートゥースシステムを利用する例を用いて説明した。本例においては、ブルートゥースのベースバンドＤＳＰやＣＰＵコアなどが集積されたプロセッサ２０を、本発明の判定手段８や制御手段９を始めとする多くの手段として活用している。このことにより、図５に示すようにプロセッサ２０と、僅かなディスクリート部品（トランジスタやサーミスタ、抵抗器など）により、本発明の充電装置を実現することを可能としている。つまり、高価な専用の充電制御ＩＣを用いることなく、既存のＣＰＵとディスクリート部品とを用いて充電装置を構成できる。その結果、簡単な構成で安価な充電装置を得ることが可能となる。

また、既存のＣＰＵを利用するに際して、簡易なアルゴリズムを採用している。例えば、電池温度ＴＢや判定電圧範囲を規定する下限電圧Ｖｄｅｔの値は、非常に演算付加の軽い一次式によって算出される。従って、複雑なデータテーブル等を必要とせず、メモリやレジスタなどの記憶容量や、ＣＰＵの処理負担の増加を招かない。

さらに、簡易なアルゴリズムでありながらも、電池電圧、電池温度、充電の経過などを総合的に判断可能である。例えば、電池電圧ＶＢが上昇していれば、電池温度ＴＢが判定値を超えて上昇しても満充電とは判定しない（図１１処理＃８参照）。また、常に過去（現在を含んでもよい。）の最大の電池電圧Ｖｐｅａｋを記憶しているので、マイナスの電圧変化量を正確に検出することができる。従って、精度のよい充電制御が可能である。

以上、本発明の原理、実施形態、制御例について詳細に説明したとおり、本発明によって、簡易なアルゴリズムにより総合的な判断を行い、簡単な構成により充電電流の供給を行うことが可能な充電装置を提供することが可能となる。

本発明に係る充電装置の構成原理を示すブロック図 本発明に係る充電装置の制御原理を示す説明図 環境温度ごとの時間−電池電圧の特性を示すグラフ 温度センサの出力と電池温度との特性を示すグラフ 本発明の実施形態に係る充電装置の構成を模式的に示す回路ブロック図 急速充電とトリクル充電とを切り替える切り替え信号の波形図 電池電圧、電圧変化量を検出するタイミングを説明するタイミングチャート 電圧変化検出手段の構成を模式的に示すブロック図 電池温度、温度変化量を検出するタイミングを説明するタイミングチャート 電圧変化検出手段の構成を模式的に示すブロック図 本発明に係る充電装置の制御例を示すフローチャート 本発明に係る充電装置の制御例を示すフローチャート

符号の説明

１ ：二次電池
２ ：充電電流生成手段
３ ：電圧検出手段
４ ：温度検出手段
５ ：電圧変化検出手段
６ ：温度変化検出手段
７ ：判定範囲設定手段
８ ：判定手段
９ ：制御手段
１０：タイマー
１１：トリクル充電手段
Ｉ１：充電電流
ＶＢ：電池電圧
ＴＢ：電池温度
ΔＶ：電圧変化量
ΔＴ：温度変化量
Ｖｄｅｔ：下限電圧

Claims (15)

1. 二次電池に充電電流を供給してこの二次電池を充電する充電装置であって、
   前記充電電流を生成する充電電流生成手段と、
   前記二次電池の電池電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記二次電池の電池温度を検出する温度検出手段と、
   前記電圧検出手段の検出結果に基づいて前記二次電池の電圧変化量を検出する電圧変化検出手段と、
   前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記二次電池の温度変化量を検出する温度変化検出手段と、
   前記二次電池の満充電状態を判定するための判定電圧範囲を、上限が充電終止電圧よりも大きい所定の上限電圧、下限が放電終止電圧よりも大きい所定の下限電圧の範囲に設定する判定範囲設定手段と、
   少なくとも前記電池電圧が前記判定電圧範囲である場合に、前記電圧変化量、又は前記電圧変化量及び前記温度変化量に基づいて前記二次電池の充電状態を判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定結果に基づいて前記二次電池への前記充電電流の供給を制御する制御手段と、を有する充電装置。
2. 前記下限電圧は、前記電池温度によって異なる値として設定される請求項１に記載の充電装置。
3. 前記下限電圧は、前記電池温度に比例した値として設定される請求項１又は２に記載の充電装置。
4. 前記温度検出手段は、温度に応じた電圧値を出力する温度センサを有して構成され、前記電池温度は、非線形の前記電圧値を線形近似することによって導出される請求項１〜３の何れか一項に記載の充電装置。
5. 前記電池温度は、前記二次電池と前記温度センサとの温度差を切片に含んで、線形近似される請求項４に記載の充電装置。
6. 前記充電電流生成手段は、定電流回路で構成される請求項１〜５の何れか一項に記載の充電装置。
7. 前記判定手段は、前記電圧変化量が増加を示さず、前記温度変化量が所定の増加量を超える場合に、前記二次電池が満充電状態であると判定し、
   前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に基づいて前記二次電池への前記充電電流の供給を完了する請求項１〜６の何れか一項に記載の充電装置。
8. 前記判定手段は、前記電圧変化量が所定の低下量を超える場合に、前記二次電池が満充電状態であると判定し、
   前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に基づいて前記二次電池への前記充電電流の供給を完了する請求項１〜７の何れか一項に記載の充電装置。
9. 前記電圧変化検出手段は、前記電圧検出手段の検出結果の最大値と、最新値とに基づいて前記電圧変化量としての前記二次電池の電圧低下量を検出し、
   前記判定手段は、前記電圧低下量が前記所定の低下量を超える場合に、前記二次電池が満充電状態であると判定する請求項８に記載の充電装置。
10. 前記電圧検出手段及び前記温度検出手段は、前記電池電圧及び電池温度の複数回の測定結果を平均して平均電圧及び平均温度を検出し、
    前記電圧変化検出手段及び前記温度変化検出手段は、前記平均電圧及び前記平均温度に基づいて、前記電圧変化量及び前記温度変化量を検出する請求項１〜９の何れか一項に記載の充電装置。
11. 前記二次電池へ前記充電電流が供給される時間を計測するタイマーが備えられ、前記タイマーにより所定の初期充電時間を経過したことが計測されるまでは、前記制御手段は、前記判定手段による満充電状態の判定結果に拘わらず、前記充電電流の供給を継続する請求項１〜１０の何れか一項に記載の充電装置。
12. 前記タイマーにより所定の最大充電時間を経過したことが計測された場合には、前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に拘わらず、前記二次電池への前記充電電流の供給を完了する請求項１１に記載の充電装置。
13. 前記電池電圧が前記上限電圧を超え、又は前記放電終止電圧より小さい所定の充電下限電圧を下回る場合、或いは前記電池温度が所定の充電温度範囲にない場合、
    前記判定手段は、非充電対象状態と判定し、前記タイマーは、時間の計測を一時停止し、前記制御手段は、前記二次電池への前記充電電流の供給を一時停止する請求項１１又は１２に記載の充電装置。
14. 前記二次電池の電圧が前記上限電圧よりも大きい充電待機電圧を超える場合、
    前記判定手段は、充電待機状態であると判定し、前記制御手段は、前記二次電池への前記充電電流の供給を停止する請求項１〜１３の何れか一項に記載の充電装置。
15. 前記制御手段は、前記充電電流の供給を完了、一時停止又は停止する際に、前記充電電流よりも小さなトリクル充電電流を供給するトリクル充電手段を起動する請求項１〜１４の何れか一項に記載の充電装置。

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