JP2008259293A - 二次電池の充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストダウンを図りながら、二次電池の種類を検出することができるようにする。
【解決手段】バッテリー１３側のサーミスタ１５に接続された状態でバッテリー１３の温度を検出する温度検出部（制御部２３内）を備える。バッテリー識別用の抵抗に接続された状態でバッテリー１３の種類を識別する識別部（制御部２３内）とを備える。前記バッテリー識別用の抵抗は、前記サーミスタ１５の内部抵抗によって構成される。前記識別部は、前記サーミスタ１５と前記温度検出部３１とを接続する電池種類・温度信号ライン２６に接続されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、二次電池の種類を識別することができる二次電池の充電装置に関するものである。

従来のこの種の二次電池の充電装置としては、たとえば特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に開示された充電装置は、二次電池が収納された電池パックが着脱されるように構成されている。前記電池パックには、二次電池の容量毎に異なる抵抗を有する識別用回路と、二次電池の温度を検出するサーミスタを有する温度検出用回路とが設けられている。この電池パックには、二次電池の陽極に接続された陽極端子と、二次電池の陰極に接続された陰極端子と、前記識別用回路に接続された識別用端子と、前記温度検出用回路に接続された温度検出用端子とが設けられている。

前記識別用回路は、前記抵抗の一端部に前記識別用端子を接続するとともに、この抵抗の他端部に前記陰極端子を接続する線路によって形成されている。
前記温度検出用回路は、前記サーミスタの一端部に前記温度検出用を接続するとともに、このサーミスタの他端部に前記陰極端子を接続する線路によって形成されている。

この従来の充電装置は、前記電池パックの前記４個の端子にそれぞれ接続される４個の端子と、これらの端子に接続された充電回路と、この充電回路を収納する本体などによって構成されている。前記充電回路は、前記陽極端子と陰極端子とを介して前記二次電池に充電電力を供給する。

また、充電回路は、前記端子を介して二次電池が接続されている状態で前記識別用回路を用いて二次電池の種類を識別する識別部を備えている。充電回路は、この識別部によって識別された二次電池の種類に対応させて充電電流を制御する。二次電池の種類を識別するためには、前記抵抗の抵抗値に対応して変化する電圧を検出することによって行われている。

すなわち、抵抗値は、電池パックの種類毎に決められているから、前記電圧に基づいて抵抗値を求めることによって、電池パックの種類を識別することができるからである。
さらに、前記充電回路は、前記温度検出用回路を用いて二次電池の温度を検出する温度検出部を有し、この温度検出部によって検出された温度が予め定められた過充電時の温度に達することがないように充電電流を制御する必要がある。
実開平５−１１７４５号公報

特許文献１に記載されている従来の二次電池の充電装置では、二次電池の種類を識別するために専用の端子（識別用端子）を有する識別用回路が必要になる。このため、従来の二次電池の充電装置では、前記識別用端子、識別用回路がある分だけ部品数が多くなり、コストアップになるという問題があった。

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、コストダウンを図りながら、二次電池の種類を検出することができる二次電池の充電装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係る二次電池の充電装置は、二次電池側のサーミスタに接続された状態で二次電池の温度を検出する温度検出部と、二次電池識別用の抵抗に接続された状態で二次電池の種類を識別する識別部とを備えた二次電池の充電装置において、前記二次電池識別用の抵抗は、前記サーミスタの内部抵抗によって構成され、前記識別部は、前記サーミスタと前記温度検出部とを接続する線路に接続されているものである。

請求項２に記載した発明に係る二次電池の充電装置は、請求項１に記載した二次電池の充電装置において、前記サーミスタと前記温度検出部とを接続する前記線路を用いて二次電池が接続されているか否かを判定するための接続確認手段と、前記二次電池の電圧を検出するための電圧検出装置と、前記二次電池を流れる電流を検出するための電流検出装置と、充電電圧と充電電流とを制御するための充電制御装置とをさらに備え、前記充電制御装置は、充電電流を予め定めた一定値とし、前記電圧検出装置によって検出された電圧が予め定めた設定電圧に達するまで定電流充電を行う定電流充電部と、充電電圧を前記設定電圧からなる一定値とし、前記定電流充電に続けて定電圧充電を行う定電圧充電部と、前記定電圧充電中に前記電流検出装置によって検出された電流が予め定めた充電電流確認値より低下したときに充電を停止させる充電停止部と、前記充電停止部が前記定電圧充電を停止させた後、前記電圧検出装置によって検出された電圧が予め定めた正常電圧範囲の範囲外であり、かつ前記接続確認手段によって二次電池が接続されていると判定されている場合、異常処理を行う異常処理部とを備えているものである。

請求項３に記載した発明に係る二次電池の充電装置は、請求項２に記載した二次電池の充電装置において、前記充電制御装置は、前記充電停止部が定電圧充電を停止させた後、前記電圧検出装置によって検出された電圧が予め定めた正常電圧範囲にある場合、二次電池を再び充電する最終充電部をさらに備え、この最終充電部が充電するときの充電電流は、前記定電流充電時の電流値より小さい最終充電電流を越えることがないように設定され、この最終充電部が充電するときの充電電圧は、前記定電圧充電時の電圧値より小さい最終充電電圧を越えることがないように設定されているものである。

請求項４に記載した発明に係る二次電池の充電装置は、請求項３に記載した二次電池の充電装置において、前記充電制御装置の前記充電停止部は、前記最終充電部による充電中に前記接続確認手段によって二次電池が接続されていないと判定された場合にも充電を停止させ、前記充電制御装置の前記異常処理部は、前記最終充電部による充電が前記充電停止部によって停止させられた後、前記電圧検出装置によって二次電池の電圧が検出された場合にも異常処理を行うものである。

本発明によれば、二次電池の種類毎にサーミスタの特性（常温環境下において抵抗値の変化する範囲）を決めておくことにより、識別部によって二次電池の種類を識別することができる。このため、二次電池側には専ら二次電池を識別するための端子や回路は不要になる。しかも、サーミスタは、二次電池の温度を検出するために既に設けられているものであるから、部品数が増えることはない。

したがって、本発明によれば、コストダウンを図りながら、二次電池の種類を検出することができる二次電池の充電装置を提供することができる。
本発明に係る充電装置においては、上述したように二次電池の種類を識別することができることから、二次電池のセル構成が異なるような当該充電装置に適合しない二次電池には充電しないようにすることができる。

請求項２記載の発明によれば、充電終了後の二次電池の電圧が正常電圧範囲に入っていない場合は異常処理が行われる。したがって、充電終了後に充電が正しく行われたか否かを判定することができ、二次電池を使用する者に二次電池が不良品であることを知らせることが可能な二次電池の充電装置を提供することができる。ここでいう不良品とは、劣化が進んだ二次電池の他に、セル構成が異なるように当該充電装置に適合しない二次電池をも含む。
すなわち、本発明によれば、予め決められた二次電池とは異なる種類の二次電池に誤って充電したときに過度の充電により劣化が進行したり、二次電池が破損するようなことを防ぐことができる。

請求項３記載の発明によれば、満充電状態に近い状態の二次電池に低電流、低電圧でさらに充電するから、二次電池をより一層満充電に近くなるように充電することができる。この２回目の充電を行うに当たっては、二次電池の電圧が正常電圧範囲に入っていることが確認された後であり、劣化が進んだ二次電池や、不適切な二次電池に無理に充電するようなことはないから、二次電池の劣化を早めることがないように適正な充電を行うことができる。

請求項４記載の発明によれば、二次電池が充電装置から取外されたことを検出して充電を停止し、充電停止後に二次電池の電圧を検出した場合に異常処理が行われるから、充電装置と二次電池との接続部分の異常、充電回路の異常などをも検出することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る二次電池の充電装置の一実施の形態を図１〜図６によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る二次電池の充電装置を示す図で、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は側面図、同図（Ｃ）は電源入力用プラグの正面図、同図（Ｄ）は充電用プラグの正面図である。図２は本発明に係る二次電池の充電装置の構成を示すブロック図、図３は制御部の構成を示すブロック図、図４および図５は本発明に係る二次電池の充電装置の動作を説明するためのフローチャートである。図６は充電時の電流と電圧の変化を示すグラフである。

これらの図において、符号１で示すものは、本発明に係る二次電池用充電装置を示す。この充電装置１は、図１に示すように、アッパーケース２およびロアケース３からなる充電装置ケース４と、このケース４の中に収納された電子回路からなる充電装置本体５（図２参照）と、この充電装置本体５に接続された電源入力用プラグ６および充電用ソケット７などによって構成されている。

これらのプラグ６・ソケット７は、いずれも３極となるように形成されている。電源入力用プラグ６は、図示していない商用電源のコンセントに挿入するものである。充電用ソケット７は、図２に示すように、電池パック１１に突設された３本の雄型端子１１ａ〜１１ｃが挿抜可能に挿入される構造のものである。

電池パック１１は、図示していない電動二輪車の電源として使用するものである。この実施の形態による電池パック１１は、図２に示すように、４個の鉛蓄電池セル１２を直列に接続し、これらの電池セル１２を図示していないケースに収納した構造が採られている。各電池セル１２は、電圧が１２Ｖのものである。以下においては、４個の電池セル１２の組立体からなる二次電池を単にバッテリー１３という。この実施の形態においては、前記バッテリー１３によって本発明でいう二次電池が構成されている。

前記バッテリー１３の陽極には、前記３本の雄型端子１１ａ〜１１ｃのうち陽極用雄型端子１１ａが接続されている。前記バッテリー１３の陰極には、前記３本の雄型端子１１ａ〜１１ｃのうち陰極用雄型端子１１ｂが接続されている。この陰極用雄型端子１１ｂとバッテリー１３とを接続する線路１４には、バッテリー１３の種類や温度、接続の有無などを検出するために用いる検出用雄型端子１１ｃがサーミスタ１５を介して接続されている。
前記陽極用雄型端子１１ａは、前記充電ソケット７の雌型端子７ａに接続され、陰極用雄型端子１１ｂは、充電ソケット７の雌型端子７ｂに接続される。また、前記検出用雄型端子１１ｃは、充電ソケット７の雌型端子７ｃに接続される。

前記サーミスタ１５は、温度が上昇することにより抵抗値が減少する構成のもので、電池パック１１内における電池セル１２によって囲まれるような中央部に設けられている。なお、サーミスタ１５は、４個の電池セル１２毎に設けることができる。この場合、各サーミスタ１５をそれぞれ電池セル１２に接触させ、全てのサーミスタ１５を直列に接続する。

前記サーミスタ１５は、その特性（常温環境下において抵抗値が変化する範囲）が予め決められている。また、このサーミスタ１５は、同一のバッテリー１３を使用して複数の電池パック１１が形成される場合、同じ特性のものが各電池パック１１に設けられる。

充電装置本体５は、図２に示すように、前記電源入力用プラグ６が接続された電源部２１と、この電源部２１に接続された出力スイッチ２２、制御部２３および電流検知部２４と、前記制御部２３に接続された電圧検知部２５、電池種類・温度信号ライン２６および表示部２７などを備えている。

前記電源部２１は、ＡＣ−ＤＣコンバータ（図示せず）によって構成されており、後述する制御部２３に給電するとともに、バッテリー１３に充電電力を供給する。充電時の充電電流と充電電圧とは、後述する制御部２３によって制御される。

前記出力スイッチ２２は、電源部２１と前記充電ソケット７の雌型端子７ａとを接続する電源供給ライン２８に設けられており、制御部２３によってＯＮ・ＯＦＦの切り換えが行われるように構成されている。

前記制御部２３は、前記出力スイッチ２２のＯＮ・ＯＦＦの切り換えと、充電電圧、充電電流の制御などを行うもので、ＣＰＵ（図示せず）を有する電子回路によって構成されている。この実施の形態による制御部２３は、図３に示すように、後述する温度検出部３１、識別部３２、接続確認部３３、定電流充電部３４、定電圧充電部３５、充電停止部３６、異常処理部３７、最終充電部３８、メモリ３９およびタイマー４０などを備えている。この制御部２３によって、本発明でいう充電制御装置が構成されている。

前記電流検知部２４は、前記バッテリー１３を流れる電流を検出するためのものである。この電流検知部２４によって、本発明でいう電流検出装置が構成されている。
前記電圧検知部２５は、前記バッテリー１３の電圧を検出するためのものである。この電圧検知部２５は、図２に示すように、前記電源供給ライン２８における出力スイッチ２２と前記雌型端子７ａとの間と、接地ライン４１との間に設けられている。この電圧検知部２５によって、本発明でいう電圧検出装置が構成されている。なお、前記電流検知部２４と前記電圧検知部２５とは、図２に示す回路図上では単なる抵抗として描いてあるが、実際には電圧検知用回路、電流検知用回路によって構成されている。

前記電池種類・温度信号ライン２６は、バッテリー１３の種類や温度、充電装置１への電池パック１１の接続の有無などを検出するためのもので、制御部２３と充電ソケット７の雌型端子７ｃとを接続しており、抵抗４２を介して制御電圧が印加されている。この電池種類・温度信号ライン２６から制御部２３に加えられる電圧は、雌型端子７ｃに電池パック１１の雄型端子１１ｃが接続されていない状態と、雌型端子７ｃに前記雄型端子１１ｃが接続された状態とでは異なる。制御部２３は、この電圧の変化を検出することによってバッテリー１３の接続の有無を判定する。この電池種類・温度信号ライン２６と前記抵抗４２を有する制御電圧印加用の回路とによって、本発明でいう接続確認手段が構成されている。

また、充電装置１に電池パック１１が接続されている状態では、前記電池種類・温度信号ライン２６は、端子７ｃ，１１ｃ、前記サーミスタ１５、前記線路１４、端子１１ｂ，７ｂなどを介して接地ライン４１に接続される。このため、この状態では、電池種類・温度信号ライン２６と接地ライン４１との間の電圧（以下、単に電池種類・温度信号ライン２６の電圧という）は、抵抗４２の抵抗値とサーミスタ１５の抵抗値との分圧比によって決まる。制御部２３は、この電圧に基づいてバッテリー１３の種類や温度、充電装置１への電池パック１１の接続の有無を検出する。

前記表示部２７は、充電異常などが発生していることを使用者に知らせるためのもので、図１（Ｂ）に示すように、前記ケース４の一側部に露出するように取付けられたＬＥＤによって構成されている。

前記制御部２３の温度検出部３１は、前記サーミスタ１５を使用してバッテリー１３の温度を求める。詳述すると、温度検出部３１は、前記電池種類・温度信号ライン２６の電圧を検出し、この電圧に基づいて、たとえばマップ（図示せず）を使用してバッテリー１３の温度を求める。

前記制御部２３の識別部３２は、充電装置１に充電対象ではないバッテリーが取付けられたときに充電してしまうことがないように、バッテリー１３の種類を識別する。このバッテリー１３の種類の識別は、後述するように、電池パック１１に内蔵されているサーミスタ１５を用いて行う。

常温環境下では、サーミスタ１５の抵抗値は、予め決められた上限と下限との間で変化し、電池種類・温度信号ライン２６の電圧は、前記抵抗値が変化する範囲に対応した電圧範囲の中で変化する。
このため、常温環境下において、電池種類・温度信号ライン２６の電圧が前記電圧範囲の外にある場合、そのときに充電装置１に接続されている電池パック１１は充電対象のものではないことが分かる。

前記識別部３２は、前記温度検出部３１とともに前記電池種類・温度信号ライン２６に接続されており、この電池種類・温度信号ライン２６の電圧を検出し、この電圧が前記電圧範囲内にあるか否かを判定する。識別部３２は、前記電圧が前記電池範囲の中にある場合、充電装置１１に接続されている電池パックが正規の（充電対象の）電池パック１１であることを識別する。

前記制御部２３の接続確認部３３は、前記電池種類・温度信号ライン２６の電圧を検出し、バッテリー１３の接続の有無を判定する。すなわち、電池パック１１が充電装置１に接続されている場合と接続されていない場合とでは、電池種類・温度信号ライン２６の電圧が異なるから、接続確認部３３は、前記電圧の大きさに基づいてバッテリー１３（電池パック１１）の接続の有無を判定する。

前記定電流充電部３４は、予め定めた一定電流がバッテリー１３を流れるように定電流充電を行う。
この定電流充電部３４は、バッテリー１３が充電装置１に接続されてこれが正規のものであることが確認された後に出力スイッチ２２をＯＮ状態に切り換えて定電流充電を開始し、バッテリー１３の電圧が予め定めた設定電圧に達したときに定電流充電を停止させる。定電流充電中の充電電流は、前記電流検知部２４によって検出し、バッテリー１３の電圧は、前記電圧検知部２５によって検出する。

この実施の形態による定電流充電部３４は、充電電流の上限値を１．７Ａとして設定してあり、定電流充電中は前記充電電流上限値を超えることがないように充電電流を制御する。この定電流充電部３４が定電流充電を行うときの充電電流は１.７Ａに設定されている。また、定電流充電を終了させるときの前記設定電圧は、５８Ｖに設定されている。この電圧は、バッテリー１３の定格電圧（５５Ｖ）より高く設定されている。
この電圧値や前記電流値を示す数値データは、制御部２３内のメモリ３９に記憶されている。

前記定電圧充電部３５は、上述した定電流充電によりバッテリー１３の電圧が前記設定電圧に達したとき（定電流充電が終了したとき）に定電圧充電を開始する。この定電圧充電は、後述する充電停止部３６によって停止させられる。
この定電圧充電は、一定の電圧がバッテリー１３に印加されるように行う。この実施の形態において、定電圧充電部３５が定電圧充電を行うときの充電電圧は、前記定電流充電の停止時の電圧、すなわち５８Ｖに設定されている。

この実施の形態による定電圧充電部３５は、充電電圧の上限値を５８Ｖとして設定してあり、定電圧充電中は、前記充電電圧上限値を超えることがないように充電電圧を制御する。定電圧充電中のバッテリー１３の電圧も前記電圧検知部２５によって検出する。

前記充電停止部３６は、上述した定電圧充電中にバッテリー１３を流れる電流が予め定めた充電電流確認値より低下したときに定電圧充電部３５による定電圧充電を停止させ、これとともに前記出力スイッチ２２をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換える。この実施の形態における前記充電電流確認値は、３６０ｍＡに設定されている。この電流も前記電流検知部２４によって検出する。また、充電電流確認値を示す数値データもメモリ３９に記憶されている。

前記充電停止部３６は、このように定電圧充電を充電電流に基づいて停止させる他に、充電装置１から電池パック１１が取外されたときにも、そのときに行っている充電を停止させて出力スイッチ２２をＯＦＦ状態に切り換えるように構成されている。バッテリー１３が充電装置１から取外されたか否かは、前記接続確認部３３が判定する。

前記異常処理部３７は、バッテリー１３の異常や充電装置１の内部回路の異常などを検出し、異常を検出したときに異常処理を行う。この異常処理とは、充電中であれば充電動作を停止させ、使用者に異常を知らせるために前記表示部２７を点滅させることをいう。

この異常処理部３７は、１回の充電が終了するまでの過程において、以下に説明する第１〜第５の検出点において異常を検出する。
第１の異常検出点は、電池パック１１を充電装置１に接続した後であって、定電流充電が開始される以前である。

この第１の異常検出点において、異常処理部３７は、バッテリー１３の電圧を検出し、この電圧が予め定めた範囲内にあるか否かを判定する。この電圧範囲は、４１．２Ｖ〜６０Ｖに設定されている。異常処理部３７は、バッテリー１３の電圧が前記範囲外である場合に前記異常処理を行う。前記電圧範囲を示す数値データは、メモリ３９に記憶されている。

また、この第１の異常検出点において、異常処理部３７は、前記温度検出部３１によって検出されたバッテリー１３の温度が予め定めた正常範囲の外にある場合と、前記識別部３２によってバッテリー１３が充電対象のものではないと識別された場合との少なくとも一方の場合にも前記異常処理を行う。前記温度の正常範囲は、たとえば−１０℃〜６０℃に設定されている。前記識別は、上述したように、抵抗４２の抵抗値とサーミスタ１５の抵抗値との分圧比に基づいて行い、電池種類・温度信号ライン２６の電圧が予め定めた電圧範囲の中にあるか否かを判定することによって行う。

第２の異常検出点は、定電流充電・定電圧充電が行われているときである。この第２の異常検出点において、異常処理部３７は、先ず、制御部２３のタイマー４０によって充電開始からの経過時間を計り、定電流充電・定電圧充電が予め定めた時間を超えたときに異常処理を行う。この予め定めた時間は、１０時間〜１５時間の間の何れかの時間に設定されている。

また、異常処理部３７は、第２の異常検出点において、充電電流と充電電圧とを検出し、充電電流が１．９５Ａを超えたとき、または充電電圧が４１．２〜６０Ｖの範囲の外にあるときに異常処理を行う。さらに、異常処理部３７は、第２の異常検出点において、前記温度検出部３１によって検出されたバッテリー１３の温度が前記正常範囲の外にある場合にも異常処理を行う。

第３の異常検出点は、定電圧充電が終了した直後である。この第３の異常検出点において、異常処理部３７は、バッテリー１３の電圧が予め定めた正常電圧範囲の範囲外であり、かつ前記温度検出部３１に電池温度信号が入力されている場合に異常処理を行う。ここでいう電池温度信号とは、電池種類・温度信号ライン２６の電圧の大きさに基づくものであり、異常処理部３７は、電池種類・温度信号ライン２６の電圧が電池パック接続状態での電圧である場合、電池温度信号有りと判定する。前記正常電圧範囲は、４８Ｖ〜５８Ｖの範囲に設定されている。この正常電圧範囲を示す数値データもメモリ３９に記憶されている。

また、異常処理部３７は、前記第３の異常検出点において、バッテリー１３の電圧が予め定めた正常電圧範囲の範囲内であったとしても、バッテリー１３の温度が前記正常範囲の外にある場合には異常処理を行う。

第４の異常検出点は、後述する最終充電部３８による充電が行われているときである。この第４の異常検出点において、異常処理部３７は、前記温度検出部３１によって検出されたバッテリー１３の温度が前記正常範囲の外にあり、かつ温度検出部３１に電池温度信号が入力されている場合に異常処理を行う。

第５の異常検出点は、後述する最終充電部３８による充電が終了した直後である。この第４の異常検出点において、異常処理部３７は、前記電圧検知部２５によってバッテリー１３の電圧が検出された場合に異常処理を行う。

前記最終充電部３８は、前記充電停止部３６が定電圧充電を停止させた後にバッテリー１３の電圧が前記正常電圧範囲にある場合であって、かつ温度検出部３１によって検出されたバッテリー１３の温度が前記正常範囲内にある場合にバッテリー１３を再び定電圧充電によって充電する。
この最終充電部３８による定電圧充電は、電池パック１１が充電装置１から取外されるまで継続して行われる。

この最終充電部３８が定電圧充電を行うときの充電電圧は、定電圧充電部３５によって行われる定電圧充電の電圧値（５８Ｖ）より小さな値として予め設定された最終充電電圧を越えることがないように設定されている。この実施の形態では、このときの充電電圧は、バッテリー１３の定格上限電圧（５５Ｖ）に設定されている。
この最終充電部３８が前記定電圧充電を行うときの充電電流は、前記定電流充電時の一定の電流値（１．７Ａ）より小さな値として予め設定された最終充電電流を越えることがないように設定されている。

次に、前記制御部２３の動作を図４および図５に示すフローチャートと図６に示すグラフとを用いて説明する。
先ず、充電装置１の電源入力用プラグ６を商用電源のコンセントに挿入し、制御部２３が給電されるようにする。この状態では、図４に示すフローチャートのステップＰ１に示すように、接続確認部３３が電池パック１１（バッテリー１３）の接続の有無を判定する。

電池パック１１が充電装置１に取付けられると、ステップＰ１からステップＰ２に進み、異常処理部３７によってバッテリー１３の電圧が所定の範囲（４１．２Ｖ〜６０Ｖ）内にあるか否かが判定される。このときバッテリー１３の電圧が前記範囲の外である場合、ステップＰ３に進み、異常処理部３７が異常処理を行う。

バッテリー１３の電圧が前記範囲内にある場合、ステップＰ４において、前記温度検出部３１によってバッテリー１３の温度が検出されるとともに、前記識別部３２によってバッテリー１３の種類が識別される。このとき、バッテリー１３の温度が前記正常範囲の外にある場合は異常処理部３７が異常処理を行う。また、バッテリー１３の温度が正常範囲内にある場合であっても、バッテリー１３が正規のものではない場合には異常処理部３７が異常処理を行う。

ステップＰ４においてバッテリー１３の温度が正常範囲内にあり、かつバッテリー１３が正規のものである場合、ステップＰ５に進み、定電流充電部３４が出力スイッチ２２をＯＮ状態に切り換えて定電流充電を開始する。定電流充電が開始されると、バッテリー１３の電圧は、図６に示すように、時間の経過とともに上昇する。
この実施の形態では、バッテリー１３の電圧が５８Ｖに達した時点Ｔ１（図６参照）で定電流充電から定電圧充電に切り換わって充電が継続される。

この定電流充電と定電圧充電とが行われているときは、ステップＰ６，Ｐ７に示すように、常に異常処理部３７による異常判定が行われる。ステップＰ６においては、充電開始後の経過時間が閾値（１０時間〜１５時間の何れかの時間）より少ないか否かを検出し、経過時間が前記閾値に対したときにステップＰ３に進んで異常処理が行われる。

ステップＰ７においては、充電電流が１．９５Ａより小さいか否かと、充電電圧が４１．２Ｖ〜６０Ｖの範囲内にあるか否かと、バッテリー１３の温度が−１０℃〜６０℃の正常範囲内にあるか否かとを判定する。充電電流が１．９５Ａを超えている場合は異常であり、充電電圧が４１．２Ｖ〜６０Ｖの範囲外にある場合は異常であり、バッテリー１３の温度が−１０℃〜６０℃の範囲に入っていない場合は異常である。これらの充電電流、充電電圧およびバッテリー温度のうち少なくとも一つが異常である場合は、ステップＰ３に進んで異常処理が行われる。

このような異常判定の条件を満たすことなく充電が進み、充電電流が充電電流確認値（３６０ｍＡ）まで低下した場合、ステップＰ８からステップＰ９に進み、充電停止部３６が定電圧充電を停止させるとともに、出力スイッチ２２をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換える。定電圧充電が終了する時期、言い換えれば図６中に過電圧制御領域として示した第１回目の充電が終了する時期を図６において符号Ｔ２で示す。

このように定電圧充電が終了した後、図５に示すフローチャートのステップＰ１０に進み、異常処理部３７がバッテリー１３の電圧を検出し、このときの電圧が正常電圧範囲（４８Ｖ〜５８Ｖ）の範囲外であるか否かを判定する。バッテリー１３の電圧が正常電圧範囲外である場合、ステップＰ１１に進み、電池温度信号の有無を判定する。

ステップＰ１１において、電池温度信号有り（電池パック１１が接続されている）と判定された場合、バッテリー１３の電圧が異常であるため、ステップＰ１２に進んで異常処理が行われる。
ステップＰ１１において、電池温度信号無し（電池パック１１が接続されていない）と判定された場合は、ステップＰ１３に進み、接続待機状態に移行する。

前記ステップＰ１０において、バッテリー１３の電圧が前記正常電圧範囲にあると判定された場合、ステップＰ１４に進み、バッテリー１３の温度が前記正常範囲内にあるか否かを判定する。バッテリー１３の温度が正常範囲の外にある場合、ステップＰ１２に進んで異常処理部３７による異常処理が行われる。一方、バッテリー１３の温度が正常範囲内にある場合、ステップＰ１５に進み、最終充電部３８が出力スイッチ２２をＯＮ状態に切り換えて定電圧充電を再び行う。この充電時の充電電圧は、バッテリー１３の定格上限電圧である５５Ｖに設定され、充電電流は、０．５Ａ以下に設定される。

この最終充電部３８による定電圧充電中は、ステップＰ１６において、異常処理部３７によって充電電圧の異常の有無とバッテリー温度の異常の有無が判定される。定電圧充電中に充電電圧が４１．２Ｖ〜６０Ｖの範囲外であったり、バッテリー１３の温度が−１０℃〜６０℃の範囲外である場合、ステップＰ１７に進み、電池温度信号の有無が判定される。

ステップＰ１７において電池温度信号有り（ステップＰ１７においてはＮＯ）と判定された場合、バッテリー１３に何らかの異常が発生しているため、ステップＰ１８に進んで異常処理部３７による異常処理が行われる。
ステップＰ１７において、電池温度信号無しと判定された場合、充電停止部３６がステップＰ１９において出力スイッチ２２をＯＦＦ状態に切り換えて最終充電部３８による充電を停止させる。この最終充電部３８による充電が終了する時期、言い換えれば図６中に電池定格制御領域として示した第２回目の充電が終了する時期を図６において符号Ｔ３で示す。なお、上記最終充電部３８による定電圧充電中に使用者によって電池パック１１が充電装置１から取り外された場合は、ステップＰ１５→Ｐ１６→Ｐ１９へと進み、この定電圧充電が停止する。

ステップＰ１９において出力スイッチ２２がＯＦＦ状態に切り換えられた後、ステップＰ２０において、異常処理部３７が電圧検知部２５によってバッテリー１３の電圧が検出されている否かを判定する。このステップＰ２０において、バッテリー１３の電圧が検出されていると判定された場合は、電池パック１１が接続されていないにもかかわらずバッテリー１３の電圧が加えられている異常な状態であるか、または出力スイッチ２２がショートして異常な状態であるため、ステップＰ１８において異常処理が行われる。一方、ステップＰ２０において、バッテリー１３の電圧が加えられていないと判定された場合は、ステップＰ２１に進み、接続待機状態に移行する。

上述したように構成された充電装置１によれば、バッテリー１３の種類毎にサーミスタ１５の特性（常温環境下において抵抗値の変化する範囲）を決めておくことにより、識別部３２によってバッテリー１３の種類を識別することができる。このため、バッテリー１３側には専らバッテリーを識別するための端子や回路は不要になる。しかも、サーミスタ１５は、バッテリー１３の温度を検出するために従来から既に設けられているものであるから、部品数が増えることはない。

したがって、この実施の形態によれば、コストダウンを図りながら、バッテリー１３の種類を検出することができる充電装置を提供することができる。
この実施の形態による充電装置１においては、上述したようにバッテリー１３の種類を識別することができることから、セル構成が異なるバッテリー、すなわち当該充電装置１の充電対象ではないバッテリーには充電しないようにすることができる。

この実施の形態による充電装置１によれば、第１回目の充電が終了した後のバッテリー１３の電圧が正常電圧範囲に入っていない場合は、前記異常処理が行われる。したがって、この充電装置１を使用することにより、前記第１回目の充電が終了した後に充電が正しく行われたか否かを判定することができ、バッテリー１３が不良品である場合は、使用者にその旨を知らせることができる。ここでいう不良品とは、劣化が進んだバッテリーの他に、セル構成が異なるように当該充電装置に適合しないバッテリーをも含む。

この結果、この実施の形態によれば、予め決められたバッテリー１３とは異なる種類のバッテリーに誤って充電したときに過度の充電により劣化が進行したり、バッテリーが破損するようなことを防ぐことができる。

この実施の形態による充電装置１は、第１回目の充電が終了した後、満充電状態に近い状態のバッテリー１３に低電圧（電池定格上限電圧５５Ｖ以下）、低電流（０．５Ａ以下）でさらに充電するから、バッテリー１３をより一層満充電に近くなるように充電することができる。この２回目の充電を行うに当たっては、バッテリー１３の電圧が正常電圧範囲に入っていることが確認された後であり、劣化が進んだバッテリーや、不適切なバッテリーに無理に充電するようなことはないから、バッテリー１３の劣化を早めることがないように適正な充電を行うことができる。

この実施の形態による充電装置１は、第２回目の充電中にバッテリー１３が取外されたことを検出して第２回目の充電を停止し、充電停止後にバッテリー１３の電圧を検出した場合に異常処理が行われる。このため、この充電装置１によれば、充電装置１とバッテリー１３との接続部分の異常、充電回路の異常などをも検出することができる。

（第２の実施の形態）
上述した実施の形態ではサーミスタが陰極に接続されている例について説明したが、サーミスタは、図７に示すように陽極に接続することができる。

図７はサーミスタを陽極側に接続した他の実施の形態を示すブロック図である。同図において、前記図１〜図６によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。

図７に示すサーミスタ１５の一端部は、陽極用雄型端子１１ａとバッテリー１３の陽極とを接続する線路５１に接続され、他端部は、検出用雄型端子１１ｃに接続されている。また、図７に示す電池種類・温度信号ライン２６は、この実施の形態では制御電圧が印加されることはなく、抵抗５２を介して接地ライン４１に接続されている。

この実施の形態による制御部２３が電池種類・温度信号ライン２６の電圧を検出するに当たっては、サーミスタ１５の抵抗値と前記抵抗５２の抵抗値との分圧比によって決まる電圧を検出することによって行う。この実施の形態においては、充電が進むにしたがってバッテリー１３の電圧が増大するために、この増大分に対応させて前記電池種類・温度信号ライン２６の電圧を補正する。
図７に示す形態を採る場合であっても第１の実施の形態を採るときと同じ効果を奏する。

上述した各実施の形態においては、二次電池として鉛蓄電池を使用する例を示したが、本発明に係る充電装置１によって充電する二次電池としては、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池などを使用することができる。

また、上述した各実施の形態においては、発明を理解し易くするために、制御部２３を発明の構成要素（温度検出部３１、識別部３２、接続確認部３３、定電流充電部３４、定電圧充電部３５、充電停止部３６、異常処理部３７、最終充電部３８など）毎に区分けして説明した。しかし、制御部２３を電子回路によって実現するに当たっては、このような限定にとらわれることなく、発明の構成要素毎に電子回路を形成する他に、発明の構成要素となる回路の一部が他の構成要素となる回路に含まれる（共有される）ように形成することができる。たとえば、定電流充電部３４を構成する電子回路の一部や、定電圧充電部３５を構成する電子回路の一部の少なくとも一方を利用して最終充電部３８の電子回路の一部を形成することができる。

本発明に係る二次電池の充電装置を示す図である。 本発明に係る二次電池の充電装置の構成を示すブロック図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 本発明に係る二次電池の充電装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明に係る二次電池の充電装置の動作を説明するためのフローチャートである。 充電時の電流と電圧の変化を示すグラフである。 サーミスタを陽極に接続した他の実施の形態を示すブロック図である。

符号の説明

１…充電装置、１１…電池パック、１３…バッテリー、１５…サーミスタ、２２…出力スイッチ、２３…制御部、２４…電流検知部、２５…電圧検知部、２７…表示部、３１…温度検出部、３２…識別部、３３…接続確認部、３４…定電流充電部、３５…定電圧充電部、３６…充電停止部、３７…異常処理部、３８…最終充電部。

Claims (4)

1. 二次電池側のサーミスタに接続された状態で二次電池の温度を検出する温度検出部と、二次電池識別用の抵抗に接続された状態で二次電池の種類を識別する識別部とを備えた二次電池の充電装置において、
   前記二次電池識別用の抵抗は、前記サーミスタの内部抵抗によって構成され、
   前記識別部は、前記サーミスタと前記温度検出部とを接続する線路に接続されていることを特徴とする二次電池の充電装置。
2. 請求項１記載の二次電池の充電装置において、
   前記サーミスタと前記温度検出部とを接続する前記線路を用いて二次電池が接続されているか否かを判定するための接続確認手段と、
   前記二次電池の電圧を検出するための電圧検出装置と、
   前記二次電池を流れる電流を検出するための電流検出装置と、
   充電電圧と充電電流とを制御するための充電制御装置とをさらに備え、
   前記充電制御装置は、
   充電電流を予め定めた一定値とし、前記電圧検出装置によって検出された電圧が予め定めた設定電圧に達するまで定電流充電を行う定電流充電部と、
   充電電圧を前記設定電圧からなる一定値とし、前記定電流充電に続けて定電圧充電を行う定電圧充電部と、
   前記定電圧充電中に前記電流検出装置によって検出された電流が予め定めた充電電流確認値より低下したときに充電を停止させる充電停止部と、
   前記充電停止部が前記定電圧充電を停止させた後、前記電圧検出装置によって検出された電圧が予め定めた正常電圧範囲の範囲外であり、かつ前記接続確認手段によって二次電池が接続されていると判定されている場合、異常処理を行う異常処理部とを備えていることを特徴とする二次電池の充電装置。
3. 請求項２記載の二次電池の充電装置において、
   前記充電制御装置は、
   前記充電停止部が定電圧充電を停止させた後、前記電圧検出装置によって検出された電圧が予め定めた正常電圧範囲にある場合、二次電池を再び充電する最終充電部をさらに備え、
   この最終充電部が充電するときの充電電流は、前記定電流充電時の電流値より小さい最終充電電流を越えることがないように設定され、
   この最終充電部が充電するときの充電電圧は、前記定電圧充電時の電圧値より小さい最終充電電圧を越えることがないように設定されていることを特徴とする二次電池の充電装置。
4. 請求項３記載の二次電池の充電装置において、
   前記充電制御装置の前記充電停止部は、前記最終充電部による充電中に前記接続確認手段によって二次電池が接続されていないと判定された場合にも充電を停止させ、
   前記充電制御装置の前記異常処理部は、前記最終充電部による充電が前記充電停止部によって停止させられた後、前記電圧検出装置によって二次電池の電圧が検出された場合にも異常処理を行うことを特徴とする二次電池の充電装置。

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