JP2010160967A - 不活性検知回路、充電器、及び不活性検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の不活性を検知することができる不活性検知方法、不活性検知回路、及びこれを用いた充電器を提供する。
【解決手段】充電制御部２７１による二次電池の充電期間中において、電圧取得部２７３により取得された端子電圧のピーク値を取得するピーク値取得部２７４と、不活性判定処理として、二次電池の充電期間中においてピーク値取得部２７４によって直近に取得されたピーク値と電圧取得部２７３によって取得された端子電圧との差が、充電制御部２７１による充電開始から不活性判定時間Ｔｔｈが経過する前に、不活性判定閾値Ｖｄを超えたとき、二次電池が不活性になっていると判定する処理を実行する不活性判定部２７７とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池の不活性状態を検知することができる不活性検知方法、不活性検知回路、及びこれを用いた充電器に関する。

従来、二次電池が劣化すると内部抵抗が増大する特性に基づいて、二次電池の内部抵抗を検出し、内部抵抗が増大した場合に当該二次電池の劣化を検知する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、二次電池を充電した後、当該二次電池を開放状態にしたときの、開放中の二次電池の端子電圧の変化に基づいて、当該二次電池の劣化を検知する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平８−２９３３２９号公報 特開２００７−１７８３３３号公報

ところで、二次電池は、長期保存されると劣化していなくても、内部の化学材料が反応しにくくなって、満充電容量が減少する不活性状態になる現象が知られている。

しかしながら、上述の特許文献１、２に記載の技術では、二次電池の劣化を検知することは出来ても不活性になっていることは検知できないという、不都合があった。

本発明の目的は、二次電池の不活性を検知することができる不活性検知方法、不活性検知回路、及びこれを用いた充電器を提供することである。

本発明に係る不活性検知回路は、二次電池に一定の充電電流を供給する電流供給部と、前記電流供給部によって前記充電電流を前記二次電池へ供給させることで、前記二次電池を充電する充電制御部と、前記二次電池の端子電圧を取得する電圧取得部と、前記二次電池の充電期間中において、前記電圧取得部により取得された端子電圧のピーク値を取得するピーク値取得部と、不活性判定処理として、前記二次電池の充電期間中において前記ピーク値取得部によって直近に取得されたピーク値と前記電圧取得部によって取得された端子電圧との差が、前記充電制御部による充電開始から予め設定された不活性判定時間が経過する前に、所定の不活性判定閾値を超えたとき、前記二次電池が不活性になっていると判定する処理を実行する不活性判定部とを備える。

また、本発明に係る不活性検知方法は、電流供給部が、二次電池に一定の充電電流を供給する工程と、充電制御部が、前記電流供給部によって前記充電電流を前記二次電池へ供給させることで、前記二次電池を充電する工程と、電圧取得部が、前記二次電池の端子電圧を取得する工程と、ピーク値取得部が、前記二次電池の充電期間中において、前記電圧取得部により取得された端子電圧のピーク値を取得する工程と、不活性判定部が、不活性判定処理として、前記二次電池の充電期間中において前記ピーク値取得部によって直近に取得されたピーク値と前記電圧取得部によって取得された端子電圧との差が、前記充電制御部による充電開始から予め設定された不活性判定時間が経過する前に、所定の不活性判定閾値を超えたとき、前記二次電池が不活性になっていると判定する処理を実行する工程とを含む。

不活性状態の二次電池は、充電開始後、充電初期に端子電圧が低下する。そこで、この構成によれば、二次電池の充電期間中における直近の端子電圧のピーク値と、二次電池の端子電圧との差が、充電開始から予め設定された不活性判定時間が経過する前に所定の不活性判定閾値を超えたとき、二次電池が不活性になっていると判定することで、二次電池の不活性を検知することができる。

また、前記充電制御部は、さらに、前記充電開始から前記不活性判定時間が経過した後に、前記二次電池の充電期間中において前記ピーク値取得部によって直近に取得されたピーク値と前記電圧取得部によって取得された端子電圧との差が、予め設定された満充電判定閾値を超えた場合、当該二次電池への充電電流の供給を停止することが好ましい。

充電中の二次電池が満充電になると、端子電圧が低下する。そこで、この構成によれば、充電開始から不活性判定時間が経過した後の充電期間中における直近の端子電圧のピーク値と、二次電池の端子電圧との差が、予め設定された満充電判定閾値を超えた場合、満充電になったと判定して当該二次電池への充電電流の供給を停止し、充電を終了する。この場合、不活性判定時間が経過した後でなければ充電電流の供給を停止しないので、充電初期に端子電圧が低下する不活性状態を満充電と誤るおそれが低減されて、満充電で充電を終了させる精度が向上する。

また、前記不活性判定部は、前記充電制御部による前記充電が開始されるときの前記二次電池の端子電圧である初期電圧が、所定の初期電圧閾値を超える場合、前記不活性判定処理における前記二次電池が不活性になっている旨の判定を行わないことが好ましい。

二次電池が満充電に近い状態で充電が開始された場合、充電開始から不活性判定時間が経過する前に満充電になって、直近の端子電圧のピーク値と二次電池の端子電圧との差が不活性判定閾値を超えてしまうおそれがある。

そこで、この構成によれば、二次電池の初期電圧が、所定の初期電圧閾値を超える高い電圧値であり、従ってＳＯＣが大きいと考えられる場合には、例え充電開始から不活性判定時間が経過する前に、直近の端子電圧のピーク値と二次電池の端子電圧との差が不活性判定閾値を超えても二次電池が不活性になっている旨の判定を行わないことで、誤って不活性になっている旨の判定がされるおそれが低減される。

また、前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された温度が高いほど前記初期電圧閾値が小さくなるように当該初期電圧閾値を設定する初期電圧閾値設定部とをさらに備えることが好ましい。

ここで、二次電池の初期電圧は、二次電池の温度が高いほど低下する特性がある。そこで、この構成によれば、二次電池の温度が高いほど初期電圧閾値が小さな値に設定されるので、温度の影響が低減されて不活性の判定精度を向上させることができる。

また、前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された温度が高いほど前記不活性判定閾値が小さくなるように、当該不活性判定閾値を設定する不活性判定閾値設定部とをさらに備えることが好ましい。

ここで、不活性状態に起因する充電中の端子電圧の低下は、二次電池の温度が高いほど小さくなる特性がある。そこで、この構成によれば、二次電池の温度が高いほど不活性判定閾値が小さな値に設定されるので、温度の影響を低減して不活性の判定精度を向上させることができる。

また、前記不活性判定部は、前記充電制御部によって、前記充電が開始されてから予め設定された待機時間が経過するまでの間、前記不活性判定処理における前記二次電池が不活性になっている旨の判定を行わないことが好ましい。

二次電池は、充電開始直後はセルの特性が安定せず、端子電圧が不安定になるおそれがある。そこで、この構成によれば、充電開始後、予め設定された待機時間が経過するまでの端子電圧が不安定な期間においては、二次電池が不活性になっている旨の判定が行われないので、不安定な端子電圧に基づき誤って不活性の判定がされるおそれが低減される。

また、前記不活性判定部によって、前記二次電池が不活性になっていると判定されたとき、当該二次電池が不活性である旨を報知する報知部をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、ユーザに二次電池が不活性になっている旨を報知することができるので、ユーザは、必要に応じて不活性になっている二次電池を新品と交換したり、当該二次電池で機器を駆動できる時間が通常より短くなることに留意しつつ機器を使用したりすることができ、利便性が向上する。

また、前記二次電池は、アルカリ二次電池であることが好ましい。

アルカリ二次電池は、不活性状態になると、充電開始後、充電初期に端子電圧が低下する特性を有するから、前記二次電池として好適である。

また、前記二次電池は複数であり、前記複数の二次電池の充放電経路を切り替える切換部をさらに備え、前記充電制御部は、前記複数の二次電池を充電する充電期間中に、前記複数の二次電池を、予め設定された充電単位時間ずつ順次、前記切換部によって、繰り返し前記電流供給部に接続させて前記各二次電池へパルス状に充電電流を供給させ、前記電圧取得部は、前記各二次電池について、それぞれ、前記充電電流が供給されているタイミングと供給されていないタイミングのうち、いずれか一方のタイミングのみにおいて、前記二次電池の端子電圧を取得することが好ましい。

この構成によれば、複数の二次電池に、充電単位時間ずつ順次充電電流が供給されて各二次電池が充電されるので、すべての二次電池が満充電になる前にユーザが充電を中止した場合であっても、各二次電池のＳＯＣが同程度になるようにすることができる。

また、前記切換部によって前記複数の二次電池を直列に接続させることで、当該二次電池の直列回路から電力を外部へ出力する放電制御部をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、複数の二次電池を直列に接続し、その直列回路から電力が外部へ出力されるので、外部への供給電圧を増大させることができる。

また、本発明に係る充電器は、上述の不活性検知回路と、前記二次電池を充電するための外部接続端子とを備える。

この構成によれば、充電器において、二次電池の不活性を検知することができる。

このような構成の不活性検知方法、不活性検知回路、及びこれを用いた充電器は、二次電池の充電期間中における直近の端子電圧のピーク値と、二次電池の端子電圧との差が、充電開始から予め設定された不活性判定時間が経過する前に所定の不活性判定閾値を超えたとき、二次電池が不活性になっていると判定することで、二次電池の不活性を検知することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る不活性検知方法を用いる不活性検知回路を備えた充電器の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す充電器１は、不活性検知回路２と、外部接続端子Ｔｉ＋，Ｔｉ−，Ｔｏ＋，Ｔｏ−とを備えている。

不活性検知回路２は、例えば単１、単２、単３、又は単４型等の二次電池Ｂ１，Ｂ２を脱着可能にされている。二次電池Ｂ１，Ｂ２としては、例えばニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム電池等のアルカリ二次電池等、種々の電池を用いることができる。

なお、二次電池Ｂ１，Ｂ２は、それぞれ複数のセルが直列、並列、又は直列と並列とが組み合わされて構成された組電池であってもよい。以下、二次電池Ｂ１，Ｂ２としてニッケル水素二次電池の単セルを用いた場合を例に、説明する。

外部接続端子Ｔｉ＋，Ｔｉ−は、外部機器１０１に接続されて、二次電池Ｂ１，Ｂ２を充電するための電力を外部機器１０１から受電する。外部機器１０１としては、例えばパーソナルコンピュータを用いることができ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルを用いて外部機器１０１と外部接続端子Ｔｉ＋，Ｔｉ−とを接続することで、外部機器１０１から供給された電力を外部接続端子Ｔｉ＋，Ｔｉ−で受電するようになっている。外部機器１０１は、充電器１に電力供給できるものであればよく、例えばＡＣアダプタ等であってもよい。

外部接続端子Ｔｏ＋，Ｔｏ−は、外部に接続された携帯電子機器１０２へ、二次電池Ｂ１，Ｂ２から出力された電力を供給するための接続端子である。携帯電子機器１０２としては、例えば携帯電話機や携帯音楽プレーヤ等、種々のモバイル機器を用いることが出来る。これにより、充電器１は、二次電池Ｂ１，Ｂ２を充電すると共に、二次電池Ｂ１，Ｂ２を充電器１に収納した状態でユーザが携帯することにより、携帯電子機器１０２の電源として用いることが可能な、いわゆる携帯型充電器にされている。

なお、充電器１は、外部接続端子Ｔｏ＋，Ｔｏ−や後述する出力制御部２２を備えない充電専用の充電器であってもむろんよい。また、不活性検知回路２は、必ずしも充電器に組み込まれる例に限られず、例えば携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ、ハイブリッドカー等の電気自動車等の電池搭載機器に内蔵されていてもよい。

不活性検知回路２は、直流電流回路２１、ダイオードＤ１、出力制御部２２、電圧検出部２３、温度センサ２４、表示部２５（報知部）、切換部２６、及び制御部２７を備えている。また、切換部２６は、充電用スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２と、放電用スイッチング素子ＳＷ３とを備えている。

そして、外部接続端子Ｔｉ＋は、直流電流回路２１の入力側端子に接続され、直流電流回路２１の出力側端子がダイオードＤ１のアノードに接続され、ダイオードＤ１のカソードが二次電池Ｂ１の正極に接続されている。また、二次電池Ｂ１の負極は、充電用スイッチング素子ＳＷ１を介してグラウンドに接続されると共に、放電用スイッチング素子ＳＷ３と二次電池Ｂ２とを介してグラウンドに接続されている。

また、ダイオードＤ１のカソードは、充電用スイッチング素子ＳＷ２を介して二次電池Ｂ２の正極に接続され、二次電池Ｂ２の負極が、外部接続端子Ｔｉ−及び外部接続端子Ｔｏ−と接続されて、グラウンドにされている。

また、二次電池Ｂ１の正極が、出力制御部２２の入力側端子に接続され、出力制御部２２の出力側端子が外部接続端子Ｔｏ＋に接続されている。

直流電流回路２１は、外部接続端子Ｔｉ＋，Ｔｉ−によって、外部機器１０１から受電された電力に基づき直流電流を生成し、二次電池Ｂ１，Ｂ２の充電電流Ｉｃｈとして二次電池Ｂ１及び充電用スイッチング素子ＳＷ２へ供給する。そして、充電用スイッチング素子ＳＷ１がオン、充電用スイッチング素子ＳＷ２及び放電用スイッチング素子ＳＷ３がオフすると、二次電池Ｂ１が充電電流Ｉｃｈで充電され、充電用スイッチング素子ＳＷ２がオン、充電用スイッチング素子ＳＷ１及び放電用スイッチング素子ＳＷ３がオフすると、二次電池Ｂ２が充電電流Ｉｃｈで充電されるようになっている。

充電電流Ｉｃｈは、例えば０．４Ｉｔ（０．４Ｃ）程度の電流値に設定されている。１Ｉｔ（電池容量（Ａｈ）／１（ｈ））は、二次電池の公称容量値を定電流で放電して、１時間で二次電池の残容量がゼロとなる電流値である。

また、充電用スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２がオフ、放電用スイッチング素子ＳＷ３がオンすると、二次電池Ｂ１，Ｂ２が直列接続されて、二次電池Ｂ１，Ｂ２の合計電圧が出力制御部２２へ出力される。

以下、充電用スイッチング素子ＳＷ１がオン、充電用スイッチング素子ＳＷ２及び放電用スイッチング素子ＳＷ３がオフされた状態を二次電池Ｂ１接続状態と称し、充電用スイッチング素子ＳＷ２がオン、充電用スイッチング素子ＳＷ１及び放電用スイッチング素子ＳＷ３がオフされた状態を二次電池Ｂ２接続状態と称し、充電用スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２がオフ、放電用スイッチング素子ＳＷ３がオンされた状態を直列接続状態と称する。

なお、二次電池を１つとして切換部２６を備えない構成としてもよい。また、二次電池を三つ以上備えて、切換部２６は、各二次電池をそれぞれ充電するためのスイッチング素子と、各二次電池をすべて直列接続するスイッチング素子とを備えていてもよい。

電圧検出部２３は、例えばアナログデジタルコンバータを用いて構成されており、ダイオードＤ１のカソードとグラウンドとの間の電圧を検出し、デジタル値に変換して制御部２７へ出力する。

これにより、電圧検出部２３は、切換部２６が二次電池Ｂ１接続状態のときは、二次電池Ｂ１の端子電圧を検出し、切換部２６が二次電池Ｂ２接続状態のときは、二次電池Ｂ２の端子電圧を検出し、切換部２６が直列接続状態のときは、二次電池Ｂ１，Ｂ２の合計電圧を検出することになる。

温度センサ２４は、二次電池Ｂ１，Ｂ２の温度Ｔｂを検出する温度センサである。温度センサ２４は、例えばサーミスタや熱電対等の感熱素子と、アナログデジタルコンバータ等とを用いて構成されている。

制御部２７は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、タイマ回路と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。そして、制御部２７は、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、充電制御部２７１、放電制御部２７２、電圧取得部２７３、ピーク値取得部２７４、初期電圧閾値設定部２７５、不活性判定閾値設定部２７６、及び不活性判定部２７７として機能する。

充電制御部２７１は、例えば図略の電圧検知回路によって外部接続端子Ｔｉ＋，Ｔｉ−間に外部機器１０１から電圧が印加されたことが検出される等して、外部接続端子Ｔｉ＋，Ｔｉ−に外部機器１０１が接続されたことが検知されると、直流電流回路２１によって充電電流Ｉｃｈを出力させると共に、切換部２６を二次電池Ｂ１接続状態と二次電池Ｂ２接続状態とを、予め設定された充電単位時間Ｔｅ（例えば０．５秒）ずつ交互に切り替えることで、二次電池Ｂ１，Ｂ２にパルス状に充電電流を供給して充電する。

放電制御部２７２は、例えば図略の電圧検知回路によって外部接続端子Ｔｉ＋，Ｔｉ−間の電圧が略ゼロであることが検出される等して、外部接続端子Ｔｉ＋，Ｔｉ−に外部機器１０１が接続されていないことが検知されると、切換部２６を直列接続状態にして二次電池Ｂ１，Ｂ２を直列接続させ、二次電池Ｂ１，Ｂ２の合計電圧を出力制御部２２へ供給させる。

出力制御部２２は、例えば昇圧回路や定電流回路等を用いて構成されており、制御部２７からの制御信号に応じて、二次電池Ｂ１，Ｂ２の合計電圧（例えば２．８Ｖ）を、携帯電子機器１０２が必要とする電圧（例えば５．０Ｖ）に昇圧したり、定電流（例えば０．５Ａ）を、外部接続端子Ｔｏ＋を介して携帯電子機器１０２へ供給したりする。

電圧取得部２７３は、充電制御部２７１によって切換部２６が二次電池Ｂ１接続状態にされて二次電池Ｂ１が充電されているタイミングにおいて電圧検出部２３によって検出された二次電池Ｂ１の端子電圧Ｖｂ１と、充電制御部２７１によって切換部２６が二次電池Ｂ２接続状態にされて二次電池Ｂ２が充電されているタイミングにおいて電圧検出部２３によって検出された二次電池Ｂ２の端子電圧Ｖｂ２とを取得する。

なお、電圧取得部２７３は、切換部２６が二次電池Ｂ２接続状態にされて二次電池Ｂ１に充電電流が流れていないタイミングにおいて電圧検出部２３によって検出された二次電池Ｂ１の端子電圧と、切換部２６が二次電池Ｂ１接続状態にされて二次電池Ｂ２に充電電流が流れていないタイミングにおいて電圧検出部２３によって検出された二次電池Ｂ２の端子電圧とを取得する構成であってもよい。

ピーク値取得部２７４は、二次電池Ｂ１，Ｂ２の充電期間中において、電圧取得部２７３により取得された二次電池Ｂ１，Ｂ２の端子電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２のピーク値Ｖｐ１，Ｖｐ２を、それぞれ取得する。

初期電圧閾値設定部２７５は、温度センサ２４によって検出された二次電池Ｂ１，Ｂ２の温度Ｔｂが高いほど初期電圧閾値Ｖｔが小さくなるように当該初期電圧閾値Ｖｔを設定する。初期電圧閾値Ｖｔは、二次電池Ｂ１，Ｂ２の充電深度（ＳＯＣ：State Of Charge）が大きいために充電開始後、不活性を判定するために設けられた不活性判定時間Ｔｔｈより短い時間で満充電になることがないような、低ＳＯＣの二次電池の端子電圧が用いられる。初期電圧閾値Ｖｔとしては、二次電池Ｂ１，Ｂ２の温度が標準的な温度、例えば２５℃のとき、１．３Ｖ程度の電圧値を用いることができる。

不活性判定閾値設定部２７６は、温度センサ２４によって検出された二次電池Ｂ１，Ｂ２の温度Ｔｂが高いほど不活性判定閾値Ｖｄが小さくなるように、不活性判定閾値Ｖｄを設定する。不活性判定閾値Ｖｄは、不活性が生じた二次電池を充電電流Ｉｃｈで充電した場合に生じる端子電圧の低下量が、例えば予め実験的に求められて設定されている。不活性判定閾値Ｖｄとしては、二次電池Ｂ１，Ｂ２の温度が標準的な温度、例えば２５℃のとき、セルあたり５ｍＶ程度の電圧値を用いることができる。

不活性判定部２７７は、充電制御部２７１による充電が開始されるときに、切換部２６を二次電池Ｂ１接続状態にさせた状態で電圧検出部２３によって検出させた二次電池Ｂ１の初期電圧Ｖｓｂ１と、切換部２６を二次電池Ｂ２接続状態にさせた状態で電圧検出部２３によって検出させた二次電池Ｂ２の初期電圧Ｖｓｂ２のうちいずれかが、初期電圧閾値設定部２７５によって設定された初期電圧閾値Ｖｔ以下であった場合、当該初期電圧が初期電圧閾値Ｖｔ以下であった二次電池について、ピーク値取得部２７４によって直近に取得されたピーク値と電圧取得部２７３によって取得された端子電圧との差が、充電制御部２７１による充電開始から予め設定された不活性判定時間Ｔｔｈが経過する前に不活性判定閾値設定部２７６によって設定された不活性判定閾値Ｖｄを超えたとき、当該二次電池が不活性になっていると判定する。

そして、不活性判定部２７７は、表示部２５によって、不活性になっていると判定した二次電池を報知させる。表示部２５としては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）や液晶表示器等を用いることができる。なお、不活性判定部２７７は、二次電池Ｂ１，Ｂ２のうちいずれかが不活性であった場合、二次電池を特定せずに不活性が生じた旨表示部２５によって表示させる構成であってもよい。また、報知部は、ブザー音や音声によって不活性になっている二次電池、あるいは不活性が生じている旨を報知するものであってもよい。

また、不活性判定部２７７は、初期電圧Ｖｓｂ１，Ｖｓｂ２のうちいずれかが、初期電圧閾値Ｖｔを超える場合、当該初期電圧が初期電圧閾値Ｖｔを超えた二次電池については、端子電圧の変化にかかわらず、不活性になっている旨の判定を行わない。

次に、上述のように構成された充電器１の動作について説明する。図２、図３、図４は、図１に示す充電器１の動作の一例を示すフローチャートである。まず、充電制御部２７１によって、外部接続端子Ｔｉ＋，Ｔｉ−への外部機器１０１の接続の有無が確認される（ステップＳ１）。

そして、充電制御部２７１によって外部接続端子Ｔｉ＋，Ｔｉ−に外部機器１０１が接続されたことが検知されると（ステップＳ１でＹＥＳ）、初期電圧閾値設定部２７５によって、温度センサ２４によって検出された二次電池Ｂ１，Ｂ２の温度Ｔｂが高いほど初期電圧閾値Ｖｔが小さくなるように当該初期電圧閾値Ｖｔが設定される（ステップＳ２）。

次に、不活性判定閾値設定部２７６によって、温度センサ２４によって検出された二次電池Ｂ１，Ｂ２の温度Ｔｂが高いほど不活性判定閾値Ｖｄが小さくなるように、不活性判定閾値Ｖｄが設定される（ステップＳ３）。

次に、不活性判定部２７７によって切換部２６が二次電池Ｂ１接続状態にされ、電圧検出部２３によって端子電圧Ｖｂ１が検出され、この端子電圧Ｖｂ１が不活性判定部２７７によって初期電圧Ｖｓｂ１として取得される。次に、不活性判定部２７７によって切換部２６が二次電池Ｂ２接続状態にされ、電圧検出部２３によって端子電圧Ｖｂ２が検出され、この端子電圧Ｖｂ２が不活性判定部２７７によって初期電圧Ｖｓｂ２として取得される（ステップＳ４）。

次に、充電制御部２７１によって、二次電池Ｂ１，Ｂ２の充電が開始される（ステップＳ５）。そして、充電制御部２７１は、例えばタイマ回路を用いて充電開始からの経過時間Ｔｐの計時を開始する（ステップＳ６）。

図５は、図１に示す充電制御部２７１による充電動作の一例を説明するための説明図である。まず、充電制御部２７１によって、二次電池Ｂ１，Ｂ２の充電が開始され、直流電流回路２１によって充電電流Ｉｃｈが出力されると共に、切換部２６が二次電池Ｂ１接続状態に設定される（タイミングＴ１）。

そうすると、充電電流Ｉｃｈが、二次電池Ｂ１に流れる電流Ｉｂ１として供給され、二次電池Ｂ１が充電される。二次電池Ｂ１に充電電流Ｉｃｈが流れると、二次電池Ｂ１の内部抵抗で電圧が生じて二次電池Ｂ１の出力が端子電圧Ｖｂ１ｕまで上昇する。

そして、充電単位時間Ｔｅが経過すると、充電制御部２７１によって、切換部２６が二次電池Ｂ２接続状態に設定される（タイミングＴ２）。そうすると、電流Ｉｂ１がゼロとなって二次電池Ｂ１の出力が端子電圧Ｖｂ１ｄまで低下する一方、充電電流Ｉｃｈが、二次電池Ｂ２に流れる電流Ｉｂ２として供給され、二次電池Ｂ２が充電される。二次電池Ｂ２に充電電流Ｉｃｈが流れると、二次電池Ｂ２の内部抵抗で電圧が生じて二次電池Ｂ２の出力が端子電圧Ｖｂ２ｕまで上昇する。

充電制御部２７１は、タイミングＴ１，Ｔ２の動作を充電単位時間Ｔｅずつ交互に切り替えることで、二次電池Ｂ１，Ｂ２に交互にパルス状の充電電流を供給して充電する。

なお、二次電池が三個以上の場合、順次パルス状の充電電流を供給して充電するようにすればよい。また、必ずしも各二次電池に交互、又は順次充電電流を供給する必要はなく、複数の直流電流回路２１を備えて各二次電池を同時並行で充電してもよいが、交互、又は順次充電電流を供給することにより、複数の直流電流回路２１を備える必要がない。また、一方の二次電池が満充電になってから他の二次電池の充電を開始するようにしてもよいが、充電単位時間Ｔｅずつ交互、又は順次充電電流を供給することにより、すべての二次電池が満充電になる前にユーザが充電を中止した場合であっても、各二次電池のＳＯＣが同程度になるようにすることができる。

次に、充電開始（タイミングＴ１）から待機時間Ｔｗが経過すると（ステップＳ７でＹＥＳ、タイミングＴ３）、電圧取得部２７３によって、切換部２６が二次電池Ｂ１接続状態にされているタイミングＴ４において電圧検出部２３によって検出された二次電池Ｂ１の端子電圧Ｖｂ１と、充電制御部２７１によって切換部２６が二次電池Ｂ２接続状態にされているタイミングＴ５において電圧検出部２３によって検出された二次電池Ｂ２の端子電圧Ｖｂ２とが取得される（ステップＳ８）。

二次電池Ｂ１，Ｂ２は、充電開始直後はセルの特性が安定せず、端子電圧が不安定になるおそれがある。そこで、充電開始後セルの特性が安定するまでの時間を、例えば実験的に求め、この時間、例えば５分が待機時間Ｔｗとして予め設定されている。

そして、ステップＳ７，Ｓ８によって、充電開始後、待機時間Ｔｗが経過し、セルの特性が安定してから電圧取得部２７３によって、端子電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２が取得されるので、不安定な端子電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２に基づき誤って不活性の判定や充電終了の判定をしてしまうおそれが低減される。

図６は、充電時の二次電池Ｂ１，Ｂ２の端子電圧の変化を説明するための説明図である。図６（ａ）は、二次電池Ｂ１に充電電流が流れているときの端子電圧Ｖｂ１ｕと二次電池Ｂ１に充電電流が流れていないときの端子電圧Ｖｂ１ｄとを示し、図６（ｂ）は、二次電池Ｂ２に充電電流が流れているときの端子電圧Ｖｂ２ｕと二次電池Ｂ２に充電電流が流れていないときの端子電圧Ｖｂ２ｄとを示している。図６（ａ）では、二次電池Ｂ１が不活性状態になっており、図６（ｂ）では、二次電池Ｂ２が不活性状態ではない場合の例を示している。

図６（ａ）に示すように、不活性状態の二次電池Ｂ１では、充電開始後、不活性判定時間Ｔｔｈが経過するより前、すなわち充電初期に、端子電圧Ｖｂ１が低下する。そのため、タイミングＴ６において端子電圧Ｖｂ１ｕにピークが生じ、ピーク値取得部２７４によって、タイミングＴ６における端子電圧Ｖｂ１ｕがピーク値Ｖｐ１として取得される（ステップＳ９）。

次に、不活性判定部２７７によって、初期電圧Ｖｓｂ１と初期電圧閾値Ｖｔとが比較される（ステップＳ１１）。そして、初期電圧Ｖｓｂ１が初期電圧閾値Ｖｔ以下であれば不活性の判定を行うべくステップＳ１２へ移行し（ステップＳ１１でＹＥＳ）、不活性判定部２７７によって、ピーク値Ｖｐ１と端子電圧Ｖｂ１ｕとの電圧差である△Ｖ（＝Ｖｐ１−Ｖｂ１ｕ）が、不活性判定閾値Ｖｄと比較される（ステップＳ１２）。

そして、電圧差△Ｖが不活性判定閾値Ｖｄを超えるとき（ステップＳ１２でＹＥＳ、タイミングＴ７）、不活性判定部２７７によって、二次電池Ｂ１は不活性になっていると判定されて、その旨表示部２５で表示され（ステップＳ１３）、ステップＳ１４へ移行する。

これにより、不活性になっている二次電池を検知することができ、ユーザに二次電池が不活性になっている旨報知することができるので、ユーザは、必要に応じて不活性になっている二次電池を新品と交換したり、当該二次電池で携帯電子機器１０２が駆動できる時間が通常より短くなることに留意しつつ携帯電子機器１０２を使用したりすることができ、二次電池の利便性が向上する。

ここで、電圧差△Ｖは、二次電池の温度が高いほど小さくなる特性があるが、不活性判定閾値設定部２７６は、二次電池Ｂ１，Ｂ２の温度Ｔｂが高いほど不活性判定閾値Ｖｄを小さな値に設定するので、温度の影響を低減して不活性の判定精度を向上させることができる。

一方、ステップＳ１１において、初期電圧Ｖｓｂ１が初期電圧閾値Ｖｔを超えていれば不活性の判定を行うことなくステップＳ１４へ移行する。

図６（ｂ）において示すように、アルカリ二次電池は、不活性が生じていなくても、満充電になると（タイミングＴ１１）、端子電圧が低下する。そのため、満充電に近い状態の二次電池に対して充電を行うと、充電開始から不活性判定時間Ｔｔｈが経過する前に満充電になって端子電圧が低下し、誤って不活性と判定してしまうおそれがある。

そこで、二次電池Ｂ１の初期電圧Ｖｓｂ１が初期電圧閾値Ｖｔを超えており、ＳＯＣが大きく不活性判定時間Ｔｔｈが経過する前に満充電になると考えられる場合には、二次電池Ｂ１について不活性の判定を行うことなくステップＳ１４へ移行することで、誤って不活性の判定をするおそれが低減される。

また、アルカリ二次電池における不活性は、長期保存された場合に生じるが、一般的にはアルカリ二次電池は自己放電が大きいため、不活性が生じている場合には端子電圧が低下している可能性が高い。そのため、二次電池Ｂ１の初期電圧Ｖｓｂ１が初期電圧閾値Ｖｔを超えている場合に不活性の判定を行わなかったとしても、不活性を見逃してしまう可能性は低い。

また、アルカリ二次電池は、ＳＯＣの変化に対する端子電圧の変化が小さい特性を有している。そのため、初期電圧Ｖｓｂ１のみに基づいて、不活性により生じた電圧差△Ｖと満充電により生じた電圧差△Ｖとを判別しようとすると判別精度が低下して、満充電による電圧差△Ｖにより誤って不活性の判定をしたり、不活性の電圧差△Ｖにより誤って満充電判定をして充電を終了したりするおそれがある。

しかしながら、不活性判定部２７７は、後述のステップＳ１７によって、初期電圧Ｖｓｂ１が初期電圧閾値Ｖｔ以下であっても、充電開始からの経過時間が不活性判定時間Ｔｔｈを超えない期間のみ、不活性の判定を行うので、不活性の判定精度が向上する。

ここで、初期電圧Ｖｓｂ１，Ｖｓｂ２は、二次電池の温度Ｔｂが高いほど低下する特性があるが、初期電圧閾値設定部２７５は、二次電池Ｂ１，Ｂ２の温度Ｔｂが高いほど初期電圧閾値Ｖｔを小さな値に設定するので、温度の影響を低減して不活性の判定精度を向上させることができる。

以下、ステップＳ１４〜Ｓ１６において、ステップＳ１１〜Ｓ１３と同様の処理により、二次電池Ｂ２について不活性判定処理が実行される。

次に、ステップＳ１７において、不活性判定部２７７は、充電開始からの経過時間Ｔｐが、不活性判定時間Ｔｔｈを超えたか否かを判定する（ステップＳ１７）。そして、経過時間Ｔｐが不活性判定時間Ｔｔｈに満たなければ（ステップＳ１７でＹＥＳ）、不活性判定処理を継続するべく再びステップＳ８〜Ｓ１７を繰り返す。

一方、経過時間Ｔｐが不活性判定時間Ｔｔｈ以上であれば（ステップＳ１７でＮＯ）、満充電の判定処理を実行するべくステップＳ２１へ移行し、以後不活性の判定を実行しない。これにより、満充電により生じた電圧差△Ｖによって、誤って不活性が生じていると判定してしまうおそれが低減され、不活性の判定精度が向上される。

次に、ステップＳ２１において、ステップＳ８と同様にして、電圧取得部２７３によって、二次電池Ｂ１，Ｂ２の端子電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２が取得される（ステップＳ２１）。また、ステップＳ９と同様にして、ピーク値取得部２７４によって、タイミングＴ９における端子電圧Ｖｂ２ｕがピーク値Ｖｐ２として取得され、直近のピークであるタイミングＴ１０における端子電圧Ｖｂ１ｕがピーク値Ｖｐ１として取得される（ステップＳ２２）。

次に、充電制御部２７１によって、ピーク値Ｖｐ１と端子電圧Ｖｂ１ｕとの電圧差である△Ｖ（＝Ｖｐ１−Ｖｂ１ｕ）が、満充電判定閾値Ｖｆｃと比較される（ステップＳ２３）。二次電池Ｂ１，Ｂ２が満充電になったときに生じる電圧差△Ｖは、不活性のために生じる電圧差△Ｖより大きいので、満充電判定閾値Ｖｆｃは、不活性判定閾値Ｖｄより大きな値、例えばセルあたり８ｍＶが予め設定されている。

そして、電圧差△Ｖが満充電判定閾値Ｖｆｃを超えるとき（ステップＳ２３でＹＥＳ、タイミングＴ１２）、充電制御部２７１は、二次電池Ｂ１は満充電になったと判定し、確実に満充電にするため切換部２６の二次電池Ｂ１接続状態において直流電流回路２１から出力される電流を減少させ（ステップＳ２５）、さらに経過時間を計時するべく図略の補充電タイマＴａｘ１をカウントアップ（計時を実行）させてステップＳ２７へ移行する（ステップＳ２６）。

ここでもし、補充電タイマＴａｘ１の計時値が予め設定された補充電満了時間Ｔｃｍｐ以上であった場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、充電制御部２７１は、二次電池Ｂ１の充電を終了してステップＳ２７へ移行する（ステップＳ３２）。

二次電池Ｂ１の充電が終了した後は、二次電池Ｂ２の充電がまだ終了していなければ、切換部２６は二次電池Ｂ２接続状態のまま維持される。

一方、ステップＳ２３において、電圧差△Ｖが満充電判定閾値Ｖｆｃ以下のとき（ステップＳ２３でＮＯ）、ステップＳ２５における二次電池Ｂ１の補充電に移行することなくステップＳ２７へ移行する。

次に、ステップＳ２７において、ステップＳ２３と同様に、二次電池Ｂ２の満充電判定が行われ、充電制御部２７１によって満充電と判定されれば（ステップＳ２７でＹＥＳ、タイミングＴ１１）、充電制御部２７１は、二次電池Ｂ２を確実に満充電にするため切換部２６の二次電池Ｂ２接続状態において直流電流回路２１から出力される電流を減少させて（ステップＳ２９）、さらに経過時間を計時するべく図略の補充電タイマＴａｘ２をカウントアップ（計時を実行）させてステップＳ３１へ移行する（ステップＳ３０）。

ここでもし、補充電タイマＴａｘ２の計時値が予め設定された補充電満了時間Ｔｃｍｐ以上であった場合（ステップＳ２８でＹＥＳ）、充電制御部２７１は、二次電池Ｂ２の充電を終了してステップＳ３１へ移行する（ステップＳ３３）。

二次電池Ｂ２の充電が終了した後は、二次電池Ｂ１の充電がまだ終了していなければ、切換部２６は二次電池Ｂ１接続状態のまま維持される。

一方、ステップＳ２７において、電圧差△Ｖが満充電判定閾値Ｖｆｃ以下のとき（ステップＳ２７でＮＯ）、ステップＳ２９における二次電池Ｂ２の補充電に移行することなくステップＳ３１へ移行する。

ステップＳ３１において、充電制御部２７１は、二次電池Ｂ１，Ｂ２が両方とも満充電と判定され（ステップＳ２３およびステップＳ２７でＹＥＳ）、かつ補充電タイマＴａｘ１およびＴａｘ２の計時値が補充電満了時間Ｔｃｍｐ以上となって充電を終了しているか否か（ステップＳ２４およびステップＳ２８でＹＥＳ）を確認し、一方でも終了していなければ（ステップＳ３１でＮＯ）、再びステップＳ２１〜Ｓ３１を繰り返し、両方とも終了していれば（ステップＳ３１でＹＥＳ）、処理を終了する。

なお、充電器１は、切換部２６を備えず、二次電池を１つだけ充電する構成であってもよい。この場合、二次電池は定電流で充電されるから、充電中における二次電池の端子電圧は、図６（ａ）、図６（ｂ）における端子電圧Ｖｂ１ｕ（不活性が生じている場合）、端子電圧Ｖｂ２ｕ（不活性が生じていない場合）で示される。

本発明に係る不活性検知回路、充電器、及び不活性検知方法は、充電器、特に携帯電子機器の二次電池を充電したり携帯電子機器を駆動したりする携帯型充電器の他、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、太陽電池や発電装置と二次電池とを組み合わされた電源システム等、種々の電池搭載装置、システムにおいて、好適に利用することができる。

本発明の一実施形態に係る不活性検知方法を用いる不活性検知回路を備えた充電器の構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す充電器の動作の一例を示すフローチャートである。 図１に示す充電器の動作の一例を示すフローチャートである。 図１に示す充電器の動作の一例を示すフローチャートである。 図１に示す充電制御部による充電動作の一例を説明するための説明図である。 充電時の二次電池の端子電圧の変化を説明するための説明図である。（ａ）は、二次電池が不活性状態の場合、（ｂ）は、二次電池が不活性状態ではない場合の例を示している。

１ 充電器
２ 不活性検知回路
２１ 直流電流回路
２２ 出力制御部
２３ 電圧検出部
２４ 温度センサ
２５ 表示部
２６ 切換部
２７ 制御部
２７１ 充電制御部
２７２ 放電制御部
２７３ 電圧取得部
２７４ ピーク値取得部
２７５ 初期電圧閾値設定部
２７６ 不活性判定閾値設定部
２７７ 不活性判定部
Ｂ１，Ｂ２ 二次電池
Ｄ１ ダイオード
Ｉｃｈ 充電電流
ＳＷ１，ＳＷ２ 充電用スイッチング素子
ＳＷ３ 放電用スイッチング素子
Ｔｂ 温度
Ｔｅ 充電単位時間
Ｔｉ＋，Ｔｉ−，Ｔｏ＋，Ｔｏ− 外部接続端子
Ｔｐ 経過時間
Ｔｔｈ 不活性判定時間
Ｔｗ 待機時間
Ｖｂ１，Ｖｂ１ｄ，Ｖｂ１ｕ，Ｖｂ２，Ｖｂ２ｄ，Ｖｂ２ｕ 端子電圧
Ｖｄ 不活性判定閾値
Ｖｆｃ 満充電判定閾値
Ｖｐ１，Ｖｐ２ ピーク値
Ｖｓｂ１，Ｖｓｂ２ 初期電圧
Ｖｔ 初期電圧閾値

Claims (12)

1. 二次電池に一定の充電電流を供給する電流供給部と、
   前記電流供給部によって前記充電電流を前記二次電池へ供給させることで、前記二次電池を充電する充電制御部と、
   前記二次電池の端子電圧を取得する電圧取得部と、
   前記二次電池の充電期間中において、前記電圧取得部により取得された端子電圧のピーク値を取得するピーク値取得部と、
   不活性判定処理として、前記二次電池の充電期間中において前記ピーク値取得部によって直近に取得されたピーク値と前記電圧取得部によって取得された端子電圧との差が、前記充電制御部による充電開始から予め設定された不活性判定時間が経過する前に、所定の不活性判定閾値を超えたとき、前記二次電池が不活性になっていると判定する処理を実行する不活性判定部と
   を備えることを特徴とする不活性検知回路。
2. 前記充電制御部は、さらに、
   前記充電開始から前記不活性判定時間が経過した後に、前記二次電池の充電期間中において前記ピーク値取得部によって直近に取得されたピーク値と前記電圧取得部によって取得された端子電圧との差が、予め設定された満充電判定閾値を超えた場合、当該二次電池への充電電流の供給を停止すること
   を特徴とする請求項１記載の不活性検知回路。
3. 前記不活性判定部は、
   前記充電制御部による前記充電が開始されるときの前記二次電池の端子電圧である初期電圧が、所定の初期電圧閾値を超える場合、前記不活性判定処理における前記二次電池が不活性になっている旨の判定を行わないこと
   を特徴とする請求項１又は２記載の不活性検知回路。
4. 前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部によって検出された温度が高いほど前記初期電圧閾値が小さくなるように当該初期電圧閾値を設定する初期電圧閾値設定部とをさらに備えること
   を特徴とする請求項３記載の不活性検知回路。
5. 前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部によって検出された温度が高いほど前記不活性判定閾値が小さくなるように、当該不活性判定閾値を設定する不活性判定閾値設定部とをさらに備えること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の不活性検知回路。
6. 前記不活性判定部は、
   前記充電制御部によって、前記充電が開始されてから予め設定された待機時間が経過するまでの間、前記不活性判定処理における前記二次電池が不活性になっている旨の判定を行わないこと
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の不活性検知回路。
7. 前記不活性判定部によって、前記二次電池が不活性になっていると判定されたとき、当該二次電池が不活性である旨を報知する報知部をさらに備えること
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の不活性検知回路。
8. 前記二次電池は、アルカリ二次電池であること
   を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の不活性検知回路。
9. 前記二次電池は複数であり、
   前記複数の二次電池の充放電経路を切り替える切換部をさらに備え、
   前記充電制御部は、
   前記複数の二次電池を充電する充電期間中に、前記複数の二次電池を、予め設定された充電単位時間ずつ順次、前記切換部によって、繰り返し前記電流供給部に接続させて前記各二次電池へパルス状に充電電流を供給させ、
   前記電圧取得部は、
   前記各二次電池について、それぞれ、前記充電電流が供給されているタイミングと供給されていないタイミングのうち、いずれか一方のタイミングのみにおいて、前記二次電池の端子電圧を取得すること
   を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の不活性検知回路。
10. 前記切換部によって前記複数の二次電池を直列に接続させることで、当該二次電池の直列回路から電力を外部へ出力する放電制御部をさらに備えること
    を特徴とする請求項９に記載の不活性検知回路。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の不活性検知回路と、
    前記二次電池を充電するための外部接続端子とを備えること
    を特徴とする充電器。
12. 電流供給部が、二次電池に一定の充電電流を供給する工程と、
    充電制御部が、前記電流供給部によって前記充電電流を前記二次電池へ供給させることで、前記二次電池を充電する工程と、
    電圧取得部が、前記二次電池の端子電圧を取得する工程と、
    ピーク値取得部が、前記二次電池の充電期間中において、前記電圧取得部により取得された端子電圧のピーク値を取得する工程と、
    不活性判定部が、不活性判定処理として、前記二次電池の充電期間中において前記ピーク値取得部によって直近に取得されたピーク値と前記電圧取得部によって取得された端子電圧との差が、前記充電制御部による充電開始から予め設定された不活性判定時間が経過する前に、所定の不活性判定閾値を超えたとき、前記二次電池が不活性になっていると判定する処理を実行する工程と
    を含むことを特徴とする不活性検知方法。

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