JP2012170292A - 二次電池充電装置、二次電池充電システム及び二次電池充電方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の二次電池充電システムは、発電装置と、発電装置からの充電電流で二次電池への充電を制御する二次電池充電装置とを有し、二次電池充電装置は、発電装置からの充電電流を二次電池へ供給するか否かの制御を行う充電スイッチと、発電装置の出力電圧を計測する充電電圧判定部と、発電装置の出力端子と基準電位との間に、疑似負荷及び接続スイッチが直列に接続されて構成された疑似負荷部と、充電スイッチ及び接続スイッチのオンオフ制御を行う充電制御部とを備え、充電制御部が、充電スイッチをオフした際の出力電圧が、充電可能電圧を超えた場合、接続スイッチをオフとし、充電スイッチをオンとする。
【選択図】図1
Description
このような携帯端末機は電源として二次電池を使用しており、使用に際して充電量が予め設定した値未満となると、二次電池を充電することが必要である。
上述した充電に用いる電力の発電源として、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギを用い、二次電池に充電する充電装置が広く知られている(例えば、特許文献1参照)。
一般的に、このシーケンス制御は、二次電池に設けられた充電制御機能により行われ、プリチャージモード→定電流充電モード→定電圧充電モードの順番で、二次電池に対する充電処理を行う。
定電流充電モードにおいては、二次電池の電池電圧が定電圧充電モードの充電を行う設定電圧となるまで、定められた定電流により高速充電を行う。
定電圧充電モードにおいては、二次電池に流れ込む充電電流が予め満充電とする完了電流値以下となるまで、二次電池が満充電となった際の電池電圧と同等な電圧値により充電を行う。そして、充電制御機能は、二次電池に流れ込む充電電流が完了電流値以下となると、二次電池に対する充電処理を終了する。
この原因としては、充電装置の発電装置の発電能力が低下した場合、充電装置から二次電池を取り外した場合、二次電池を内蔵した携帯電子機器が充電電流の電流値が減少したことにより満充電を行った場合、充電時間をカウントする保護タイマが充電終了時間を経過したことにより二次電池が充電を終了した場合、二次電池の電池電圧が低いために、充電装置の供給能力以上に充電電流を要求され、この結果として充電装置の出力電圧が低下することにより、充電電流が減少してしまう場合など、複数の場合が考えられる。
ところが、充電電流が十分な電流値により流れなくなる現象が、充電装置の供給する充電電流が十分でないことが原因で発生するのか、あるいはそれ以外の原因で発生するのかの特定ができず、満充電まで二次電池を充電させるための対策を効果的に行えない。
このため、ユーザは、発電装置の発電量が低下して二次電池の充電処理が停止する度に、一旦、充電装置から二次電池を取り外した後、再度取り付けを行う必要がある。
この煩雑な動作を行わないためには、発電装置の発電量が低下した場合、充電装置側にて充電処理を停止及び再開できる構成が必要となる。
この充電電流の判定のためには、発電装置の充電電流を出力する出力端子に対し、二次電池と並列に電流検出抵抗を設けて、この電流検出抵抗に流れる電流値を監視し、充電装置の充電電流の供給能力を判定することが考えられる。
また、電流値を監視するための回路が必要となり、充電装置の回路が複雑化し、消費電力が増加するため、エネルギーロスが発生し、自然エネルギを用いた発電の場合、少ない発電量をさらに減少させてしまうことになる。
本発明の二次電池充電システムは、前記充電制御部が、前記充電スイッチをオンとし、前記接続スイッチをオフとした際の前記出力電圧が、予め設定された前記二次電池が接続されていない場合の電圧として設定された無負荷時充電可能電圧を超えた場合、前記充電スイッチをオフとし、前記接続スイッチをオンとし、前記二次電池に対する充電を停止することを特徴とする。
本発明の二次電池充電方法は、前記発電装置が、太陽光のエネルギを太陽電池などにより直接に電力に変換して発電を行う太陽光発電や、風のエネルギをプロペラで受けてロータを回転させて発電する風力発電などの自然エネルギを利用した装置、あるいは燃料電池による発電を利用した装置であることを特徴とする。
このため、本発明によれば、発電能力が低下して充電電流が少なくなった場合を判定し、二次電池充電装置側にて充電処理を停止させるため、二次電池側で充電を停止させることなく、かつ充電処理を行っている際に、疑似負荷を切り離すため、充電中におけるエネルギーロスを発生させることなく、満充電まで二次電池を充電させることができる。
また、本発明によれば、発電装置の出力端子の電圧測定を、二次電池が接続されているか否かの判定を行うため、新たな回路の増加をすることなく、発電装置の発電量の監視を行うことができる。
図1において、二次電池充電システム1は、発電装置2と二次電池充電装置3とを備え、二次電池100の充電を行う。
二次電池充電装置3は、発電装置2の発電する電力により駆動され、電圧監視部31、充電スイッチ32、充電制御部33、時間管理タイマ部34、疑似負荷36及び接続スイッチ37を備えている。
また、二次電池100は、充電処理において、充電電流を監視し、一定開始からの経過時間をカウントする保護タイマを有している。この保護タイマは、予め充電時間が設定されており、充電開始からの経過時間を第1経過時間としてカウントする。
また、上記電池制御部は、二次電池100自身への二次電池充電装置3からの充電動作を停止する機能を有している。
この停止する機能として、電池制御部は、保護タイマのカウントする第1経過時間が充電時間を超えた場合、二次電池100への充電動作を停止する。また、この電池制御部は、二次電池100が二次電池充電装置3から外されたことを検知した後に、予め設定されている確認時間が経過した後に、再度、二次電池充電装置3に取り付けられたことを検知すると、充電を再開する。電池制御部は、上述した二次電池充電装置3から外されている時間も、確認時間として保護タイマによりカウントする。
このため発電装置2は、発電する電力量が周囲の自然環境に左右され、周囲の自然環境の変化により、発電量が変動するため、供給する電力量が不安定となり易い。
なお、発電装置2は、化学反応を利用した燃料電池であってもよい。燃料電池も反応速度の変化により発電量が変動する発電量が不安定となり易い。
ここで、充電スイッチ32が導通状態の場合、発電装置2から二次電池に対して充電電流が供給されて充電処理が行われる状態となり、一方、充電スイッチ32が遮断状態の場合、発電装置2から二次電池に充電電流が供給されずに充電処理が停止される状態となる。
すなわち、時間管理タイマ部34は、上述した監視電圧Vが予め設定した不安定電圧が継続していると判定するための不安定電圧監視時間(以下、監視時間)t1のカウント動作を行う。
ここで、時間管理タイマ部34は、減算カウンタを用いており、充電制御部33が設定レジスタにカウント時間Tとして書き込む監視時間t1を減算し、カウント時間Tとして書き込まれた監視時間t1が0となったときを、監視時間t1が経過したとして、カウントアップ信号を充電制御部33へ出力する(後述)。
また、同様に、時間管理タイマ部34は、上述した監視電圧Vが予め設定した不安定電圧が継続していると判定するための充電再開待機時間(以下、待機時間)t2のカウント動作を行う。
ここで、時間管理タイマ部34は、減算カウンタを用いており、充電制御部33が設定レジスタにカウント時間Tとして書き込む待機時間t2を減算し、カウント時間Tとして書き込まれた待機時間t2が0となったときを、待機時間t2が経過したとして、カウントアップ信号を充電制御部33へ出力する(後述)。
接続スイッチ37は、疑似負荷36を発電装置2の出力端子に対し、接続状態または非接続状態のいずれかの状態とする。すなわち、接続スイッチ37がオンして導通状態の場合、疑似負荷36は発電装置2の出力端子に接続された接続状態であり、一方、接続スイッチ37がオフして遮断状態の場合、疑似負荷36は発電装置2の出力端子に接続されていない非接続状態である。
疑似負荷36と接続スイッチ37とは、発電装置2の出力端子と、基準電位(接地電位)の配線との間に直列に接続され、疑似負荷部を構成している。
充電制御部33は、監視電圧Vが充電再開電圧V4を超えている場合、時間管理タイマ部34の設定レジスタにカウント時間Tとして待機時間t2を書き込み、カウント動作を開始させる。
充電制御部33は、時間管理タイマ部34からカウントアップ信号が供給されるまで、監視電圧Vが充電再開電圧V4を超えた状態であれば、接続スイッチ37をオフとし、充電スイッチ32をオンとし、二次電池100に対する充電を開始する。
一方、充電制御部33は、監視電圧Vが充電再開電圧V4以下の場合、接続スイッチ37をオンとし、充電スイッチ32をオフとして、二次電池100に対する充電を停止する。
また、充電制御部33は、監視電圧Vが不安定電圧範囲に含まれていた場合、時間管理タイマ部34の設定レジスタにカウント時間Tとして監視時間t1を書き込み、カウント動作を開始させる。
ここで、充電制御部33は、時間管理タイマ部34からカウントアップ信号が供給されるまで、監視電圧Vが不安定電圧範囲に含まれている場合(監視時間t1の間、監視電圧Vが不安定電圧範囲内の電圧値である場合)、充電スイッチ32をオフして遮断状態とし、充電処理を停止させる。
また、充電制御部33は、監視電圧Vが充電限界電圧V2未満の場合、充電スイッチ32をオフして遮断状態とし、充電処理を停止させる。
上述した充電スイッチ32がオフ状態となった際、充電制御部33は、接続スイッチ37をオンし、二次電池100を充電するために必要な電流値の充電電流を供給可能な発電量を発電装置2が発電しているか否かを監視する発電量の監視状態に移行する。
また、充電制御部33は、監視電圧Vが予め設定された無負荷時充電可能電圧V1以上の場合、二次電池充電装置3の出力端子に二次電池100が接続されていないとし、充電スイッチ32をオフして遮断状態とし、充電処理を停止させる。この無負荷時充電可能電圧V1は、二次電池充電装置3出力端子に二次電池100が接続されていない場合の開放電圧である。
同様に、充電制御部33は、発電装置2が二次電池100を充電するために必要な電流量を発電しているか否かの監視の制御を、接続スイッチ37及び充電スイッチ32のオン、オフの制御により行う。
そして、充電制御部33は、監視電圧VがV1>V>V4である状態が、待機時間t2の間に継続している場合、一旦停止した充電処理を再開する。ここで、V1>V>V4である状態が、待機時間t2の間に継続している場合、発電装置2は二次電池100を充電するに十分な電力を発電しているが、二次電池側で充電を停止していた可能性がある。このため、充電制御部33は、接続スイッチ37をオフし、充電スイッチ32をオンとして、充電を再開することになる。
また、本実施形態においては、充電限界電圧V2<不安定上限電圧V3<充電再開電圧V4<無負荷時充電可能電圧V1の電圧値の関係となっている。
図2に示すメインルーチンの処理を説明する。
ステップS1:
充電制御部33は、二次電池充電装置3が発電装置2に接続されると、発電装置2の出力する電力により起動する。
そして、充電制御部33は、内部に設けられたカウントタイマフラグFtに、時間管理タイマ部34がカウント動作を行っていないことを示す0を設定(リセット)し、タイマカウントフラグFtと同様に内部に設けられた充電状態フラグFcに、充電していない状態を示す0を設定し、発電装置2の出力端子に疑似負荷36が接続されているか否かを示す電力測定負荷フラグFdに、疑似負荷36が接続されていないことを示す0を設定する。ここで、カウントタイマフラグFtは、時間管理タイマ部34がカウント動作を行っているか否かを示し、0が設定されている場合、時間管理タイマ部34がカウント動作を行っていないことを示し、一方、1が設定されている場合、時間管理タイマ部34がカウント動作を行っていることを示す。同様に、充電状態フラグFcは、二次電池充電装置3が二次電池100に対して充電処理を行っているか否かを示し、0が設定されている場合、二次電池100に対する充電処理が行われていないことを示し、一方、1が設定されている場合、二次電池100に対する充電処理が行われていることを示す。また、電力測定負荷フラグFdは、充電制御部33が発電装置2の発電量の監視を行っているか否か(発電装置2の出力端子に疑似負荷36が接続されているか否か)を示し、0が設定されている場合、充電制御部33が発電装置2の発電量の監視を行っていないことを示し、一方、1が設定されている場合、充電制御部33が発電装置2の発電量の監視を行っていることを示す。
このとき、充電制御部33は、充電スイッチ32をオフして遮断状態とするとともに、接続スイッチ37をオフして遮断状態とする。
そして、充電制御部33は、この20msタイマのカウントアップを示すオーバーフロー監視フラグF20mをリセット(F20m=0)し、また1sタイマのカウントアップを示すオーバーフロー監視フラグF1sをリセット(F1s=0)する。
次に、充電制御部33は、20msタイマと1sタイマとに対してカウント動作を開始させる。
上述した20mタイマは、カウント動作を開始した後、20msが経過すると、オーバーフロー監視フラグF20mをセット(F20m=1)する。
同様に、1sタイマは、カウント動作を開始した後、1sが経過すると、オーバーフロー監視フラグF1sをセット(F1s=1)する。
充電制御部33は、20msタイマのカウントしている時間が、20ms経過したか否かの判定を、オーバーフロー監視フラグF20mが1であるか否かにより行う。
そして、充電制御部33は、20msタイマが20msをカウントして、オーバーフロー監視フラグF20mが1にセットされている場合、20msが経過したと判定し、処理をステップS3へ進める。
一方、充電制御部33は、20msタイマが20msをカウントしておらず、オーバーフロー監視フラグF20mが0のままである場合、20msが経過していないと判定し、処理をステップS4へ進める。
充電制御部33は、20msタイマのカウントアップしたオーバーフロー監視フラグF20mを0にリセット(F20m=0)する。
そして、充電制御部33は、20msタイマのカウント動作を開始するとともに、後述する電圧入力処理のルーチン(図3及び図4のフローチャート)の実行を行う。
充電制御部33は、1sタイマのカウントしている時間が、1s経過したか否かの判定を、オーバーフロー監視フラグF1sが1であるか否かにより行う。
そして、充電制御部33は、1sタイマが1sをカウントして、オーバーフロー監視フラグF1sが1にセットされている場合、1sが経過したと判定し、処理をステップS5へ進める。
一方、充電制御部33は、1sタイマが1sをカウントしておらず、オーバーフロー監視フラグF1sが0のままである場合、1sが経過していないと判定し、処理をステップS2へ進める。
充電制御部33は、1sタイマのカウントアップしたオーバーフロー監視フラグF1sを0にリセット(F1s=0)する。
そして、充電制御部33は、1sタイマのカウント動作を開始するとともに、後述するタイマカウント処理のルーチン(図5のフローチャート)の実行を行う。
ステップSA1:
充電制御部33は、充電状態フラグFcに1が設定されているか否かの検出を行う。
そして、充電制御部33は、充電状態フラグFcが1にセットされている場合、処理をステップSA2へ進める。
一方、充電制御部33は、充電状態フラグFcが1にセットされていない場合、すなわち充電状態フラグFcが0にセットされている場合、処理をステップSA11へ進める。
充電制御部33は、監視電圧Vの測定を行わせる制御信号を電圧監視部31へ出力する。
そして、電圧監視部31は、発電装置2の出力端子の監視電圧Vの検出、すなわち端子電圧の測定を行い、測定した監視電圧Vを充電制御部33へ出力する。
そして、充電制御部33は、処理をステップSA3へ進める。
充電制御部33は、測定した監視電圧Vと、予め設定されている二次電池充電装置3を動作させる下限電圧である充電限界電圧V2とを比較する。
このとき、充電制御部33は、監視電圧Vが充電限界電圧V2以上である場合、二次電池充電装置3を動作させる電力量を発電装置2が発電しているとして、処理をステップSA4へ進める。
一方、充電制御部33は、監視電圧Vが充電限界電圧V2未満である場合、発電装置2の発電量が二次電池充電装置3を動作させることができないとして、処理をステップSA10へ進める。
なお、監視電圧Vが充電限界電圧V2未満である場合、充電制御部33のシステム自体が電力不足により動作を停止する場合もある。このときはステップSA3およびステップSA10に到達する前に充電制御部33の動作が停止して電力不足により二次電池への充電は行われないため、ステップSA3およびステップSA10はなくても構わない。また、このような状態で充電制御部33の動作が停止した後に発電が回復した場合は、再びメインルーチンのS1からスタートする。
充電制御部33は、測定した監視電圧Vと、予め設定されている二次電池100に対して充電可能な充電電流を供給できない上限電圧である不安定上限電圧V3とを比較する。
このとき、充電制御部33は、監視電圧Vが不安定上限電圧V3以下である場合、二次電池100に対して充電可能な充電電流を供給できない電力しか発電装置2が発電していないとして、処理をステップSA8へ進める。
一方、充電制御部33は、監視電圧Vが不安定上限電圧V3を超える場合、二次電池100に対して充電可能な充電電流を供給できる電力を発電装置2が発電しているとして、処理をステップSA5へ進める。
充電制御部33は、測定した監視電圧Vと、予め設定されている二次電池充電装置3に二次電池100が接続されていないときの開放電圧、すなわち発電装置2の出力端子が無負荷であることを示す電圧である無負荷時充電可能電圧V1とを比較する。
このとき、充電制御部33は、監視電圧Vが無負荷時充電可能電圧V1未満である場合、二次電池充電装置3に二次電池100が接続されているとして、処理をステップSA6へ進める。
一方、充電制御部33は、監視電圧Vが無負荷時充電可能電圧V1以上である場合、二次電池充電装置3に二次電池100が接続されていないとして、処理をステップSA7へ進める。
充電制御部33は、時間管理タイマ部34にカウント処理を停止させるため、タイマカウントフラグFtに0を設定し、カウントフラグFtをリセットする。
そして、充電制御部33は、処理をメインルーチンのステップS4へ進める。
充電制御部33は、監視電圧Vが無負荷時充電可能電圧V1以上であるため、充電スイッチ32をオフして遮断状態とする。
このとき、充電制御部33は、充電再開電圧V4と、監視電圧Vとの比較を行うため、接続スイッチ37をオンして導通状態とする。
また、充電制御部33は、充電を停止したため、充電状態フラグFcに0を設定するとともに、発電装置2の発電量の監視状態となるため、電力測定負荷フラグFdに1を設定する。
そして、充電制御部33は、処理をメインルーチンのステップS4へ進める。
これにより、二次電池充電装置3は、二次電池100に対する充電を停止し、発電装置2の発電量の監視状態に移行する。
充電制御部33は、タイマカウントフラグFtに0が設定されているか否かの判定を行う。タイマカウントフラグFtに0が設定されている場合、時間管理タイマ部34で監視時間t1のカウント動作が行われておらず、一方、タイマカウントフラグFtに1が設定されている場合、時間管理タイマ部34で監視時間t1のカウント動作が行われている。
そして、充電制御部33は、タイマカウントフラグFtに0が設定されている(監視電圧Vが不安定電圧範囲に含まれた状態において、監視時間のカウントが行われていない)場合、処理をステップSA9へ進める。
一方、充電制御部33は、タイマカウントフラグFtに0が設定されていない場合(監視電圧Vが不安定電圧範囲に含まれた状態において、監視時間のカウントが行われている)場合、すなわちタイマカウントフラグFtに1が設定されている場合、処理をメインルーチンのステップS4へ進める。
充電制御部33は、監視時間t1のカウント動作を時間管理タイマ部34に開始させるため、タイマカウントフラグFtに1を設定するとともに、時間管理タイマ部34の設定レジスタに対し、不安定電圧の監視時間t1を、カウント時間Tとして書き込んで設定する。
そして、充電制御部33は、処理をメインルーチンのステップS4へ進める。
充電制御部33は、監視電圧Vが充電限界電圧V2未満である場合、二次電池100に対する充電を停止させるため、充電スイッチ32をオフにして遮断状態とする。
また、充電制御部33は、充電を停止させたため、充電状態フラグFcに0を設定するとともに、タイマカウントフラグFtに0を設定する。
そして、充電制御部33は、処理をメインルーチンのステップS4へ進める。
充電制御部33は、監視電圧Vの測定を行わせる制御信号を電圧監視部31へ出力する。
そして、
電圧監視部31は、発電装置2の出力端子の監視電圧Vの検出、すなわち端子電圧の測定を行い、測定した監視電圧Vを充電制御部33へ出力する。
そして、充電制御部33は、処理をステップSA12へ進める。
充電制御部33は、測定した監視電圧Vと、予め設定されている二次電池充電装置3を動作させる下限電圧である充電限界電圧V2とを比較する。
このとき、充電制御部33は、監視電圧Vが充電限界電圧V2以上である場合、二次電池充電装置3を動作させる電力量を発電装置2が発電しているとして、処理をステップSA13へ進める。
一方、充電制御部33は、監視電圧Vが充電限界電圧V2未満である場合、発電装置2の発電量が二次電池充電装置3を動作させることができないとして、充電処理を開始させることなく、処理をステップSA18へ進める。
充電制御部33は、二次電池充電装置3を動作させる電力量を発電装置2が発電しているため、充電スイッチ32をオンにして導通状態とし、充電処理を開始する。
そして、充電制御部33は、処理をステップSA14へ進める。
充電制御部33は、監視電圧Vの測定を行わせる制御信号を電圧監視部31へ出力する。
そして、電圧監視部31は、発電装置2の出力端子の監視電圧Vの検出、すなわち端子電圧の測定を行い、測定した監視電圧Vを充電制御部33へ出力する。
そして、充電制御部33は、処理をステップSA15へ進める。
充電制御部33は、測定した監視電圧Vと、無負荷時充電可能電圧V1との比較を行う。
このとき、充電制御部33は、監視電圧Vが無負荷時充電可能電圧V1未満である場合、二次電池充電装置3に二次電池100が接続されているとして、処理をステップSA16へ進める。
一方、充電制御部33は、監視電圧Vが無負荷時充電可能電圧V1以上である場合、二次電池充電装置3に二次電池100が接続されていないとして、処理をステップSA17へ進める。
充電制御部33は、二次電池100に対する充電を開始するため、充電状態フラグFcに対して1を設定し、処理をメインルーチンのステップS4へ進める。
充電制御部33は、二次電池100に対する充電を停止するため、充電スイッチ32をオフして遮断状態として、処理をメインルーチンのステップS4へ進める。
なお、ステップSA17で充電スイッチ32をオフにせず、次の電圧入力処理ルーチンではSA15から開始して二次電池接続状態となるまで充電スイッチオンのまま待機してもよい。
充電制御部33は、電力測定負荷フラグFdに1が設定されているか否かの検出を行う。
そして、充電制御部33は、電力測定負荷フラグFdが1にセットされている場合(発電装置2の発電量の監視が行われている場合)、処理をステップSA19へ進める。
一方、充電制御部33は、電力測定負荷フラグFdが1にセットされていない場合、すなわち電力測定負荷フラグFdが0にセットされている場合(発電装置2の発電量の監視が行われていない場合)、処理をメインルーチンのステップS4へ進める。この場合、発電装置2の発電量は、疑似負荷36に電流を流すことを含めた二次電池充電装置3を稼動することはできない。
なお、監視電圧Vが充電限界電圧V2未満である場合、充電制御部33のシステム自体が電力不足により動作を停止する場合もある。このときはステップSA18に到達する前に充電制御部33の動作が停止して電力不足により二次電池への充電は行われなくなる。このため、ステップSA11およびステップSA12をスキップしてSA18を実行しても構わない。この場合、ステップ18において電力測定用負荷フラグFdが1にセットされていない場合はステップSA13に進んで充電開始の可否を判断する。
充電制御部33は、測定した監視電圧Vと、二次電池100を充電するために必要な電流値の充電電流を供給可能な発電量を発電装置2が発電していることを示す充電再開電圧V4とを比較する。
このとき、充電制御部33は、監視電圧Vが充電再開電圧V4以下である場合、二次電池100に対して充電可能な充電電流を供給できない電力しか発電装置2が発電していないとして、処理をステップSA22へ進める。
一方、充電制御部33は、監視電圧Vが充電再開電圧V4を超える場合、二次電池100に対して充電可能な充電電流を供給できる電力を発電装置2が発電しているとして、処理をステップSA20へ進める。
充電制御部33は、タイマカウントフラグFtに0が設定されているか否かの判定を行う。タイマカウントフラグFtに0が設定されている場合、時間管理タイマ部34で待機時間t2のカウント動作が行われておらず、一方、タイマカウントフラグFtに1が設定されている場合、時間管理タイマ部34で待機時間t2のカウント動作が行われている。
そして、充電制御部33は、タイマカウントフラグFtに0が設定されている(監視電圧Vが充電再開電圧V4を超えた状態において、待機時間のカウントが行われていない)場合、処理をステップSA21へ進める。
一方、充電制御部33は、タイマカウントフラグFtに0が設定されていない場合(監視電圧Vが充電再開電圧V4を超えた状態において、待機時間のカウントが行われている)場合、すなわちタイマカウントフラグFtに1が設定されている場合、処理をメインルーチンのステップS4へ進める。
充電制御部33は、待機時間t2のカウント動作を時間管理タイマ部34に開始させるため、タイマカウントフラグFtに1を設定するとともに、時間管理タイマ部34の設定レジスタに対し、安定電圧の待機時間t2を、カウント時間Tとして書き込んで設定する。
そして、充電制御部33は、処理をメインルーチンのステップS4へ進める。
充電制御部33は、時間管理タイマ部34にカウント処理を停止させるため、タイマカウントフラグFtに0を設定し、カウントフラグFtをリセットする。
そして、充電制御部33は、処理をメインルーチンのステップS4へ進める。
ステップSB1:
時間管理タイマ部34は、充電制御部33のタイマカウントフラグFtに1が設定されているか否かの判定を行う。
このとき、時間管理タイマ部34は、充電制御部33のタイマカウントフラグFtに1が設定されている場合、処理をステップSB2へ進める。
一方、時間管理タイマ部34は、充電制御部33のタイマカウントフラグFtに1が設定されていない場合、すなわち充電制御部33のタイマカウントフラグFtに0が設定されている場合、処理をメインルーチンのステップS2へ進める。
時間管理タイマ部34は、設定レジスタのカウント時間Tを読み出し、読み出したカウント時間Tから1を減算(デクリメント)し、減算結果のカウント時間T−1を新たなカウント時間Tとして、設定レジスタに書き込む。
そして、時間管理タイマ部34は、処理をステップSB3へ進める。
次に、時間管理タイマ部34は、設定レジスタのカウント時間Tを読み出し、読み出したカウント時間Tが0か否かの判定を行う。
このとき、時間管理タイマ部34は、カウント時間Tが0の場合、充電制御部33に対してカウントアップ信号を出力した後、処理をステップSB4へ進める。
一方、時間管理タイマ部34は、カウント時間Tが0でない場合、すなわち1以上の場合、処理をメインルーチンのステップS2へ進める。
充電制御部33は、カウントアップ信号が供給されると、電力測定負荷フラグFdに0が設定されているか否かの検出を行う。
そして、充電制御部33は、電力測定負荷フラグFdが0にセットされている場合、時間管理タイマ部34が監視時間t1のカウントを行い、カウントアップしたことを検出し、処理をステップSB5へ進める。
一方、充電制御部33は、電力測定負荷フラグFdが0にセットされていない場合、すなわち電力測定負荷フラグFdが1にセットされている場合、時間管理タイマ部34が待機時間t2のカウントを行い、カウントアップしたことを検出し、処理をステップSB6へ進める。
充電制御部33は、電力測定負荷フラグFdが0に設定されているため、充電スイッチ32をオフして遮断状態とし、接続スイッチ37をオンして導通状態とし、発電装置2の発電量の監視状態に移行する。ここで、充電制御部33は、監視時間t1が経過したことを検出したため、監視電圧VがV2≦V≦V3の範囲の不安定状態に、監視時間t1の間において継続して含まれている、すなわち監視電圧Vが二次電池100の充電を行う十分な発電を監視時間t1の間で供給していないことを検出する。
このとき、充電制御部33は、充電再開電圧V4と、監視電圧Vとの比較を行うため、接続スイッチ37をオンして導通状態とする。
また、充電制御部33は、充電を停止したため、充電状態フラグFcに0を設定するとともに、発電装置2の発電量の監視状態となるため、電力測定負荷フラグFdに1を設定する。
そして、充電制御部33は、処理をメインルーチンのステップS4へ進める。
これにより、二次電池充電装置3は、二次電池100に対する充電を停止し、発電装置2の発電量の監視状態に移行する。
充電制御部33は、電力測定負荷フラグFdが1に設定されているため、接続スイッチ37をオフして遮断状態とし、充電スイッチ32をオンして導通状態とし、二次電池100の充電処理を行う状態に移行する。ここで、充電制御部33は、待機時間t2が経過したことを検出したため、監視電圧VがV4<V<V1の範囲の安定状態に、待機時間t2の間において継続して含まれている、すなわち監視電圧Vが二次電池100の充電を行う十分な発電を待機時間t2の間で供給していることを検出する。
このとき、充電制御部33は、監視電圧Vが、不安定電圧範囲に含まれているか否かの判定を行う充電状態となる。
また、充電制御部33は、接続スイッチ37をオフし、疑似負荷36と発電装置2の出力端子とを非接続としたため、電力測定負荷フラグFdに0を設定する。
同様に、充電制御部33は、設定充電スイッチ32をオンし、発電装置2の出力端子に二次電池100を接続したため、充電状態フラグFcに1を設定する。
そして、充電制御部33は、処理をメインルーチンのステップS4へ進める。
これにより、二次電池充電装置3は、発電装置2の発電量の監視状態から、二次電池100に対する充電を行う状態に移行する。
そして、本実施形態は、接続スイッチ37をオンとし、発電装置2の出力端子に、疑似負荷36を接続し、発電装置2の発電する発電量の監視を行い、監視電圧Vが充電再開電圧V4を待機電圧t2の間、継続して超えていることを検出すると、接続スイッチ37をオフし、充電スイッチ32をオンして、二次電池100の充電処理を再開する。
このため、本実施形態によれば、二次電池及び二次電池搭載機器の変更を行うことなく、発電装置2が自然エネルギを用いた発電装置のように、供給する発電電力が不安定であり、充電電流が少ない場合あっても、発電装置2の発電する発電量が、二次電池100の充電量を増加させるに十分な量であることの検出を、二次電池100を充電処理を行っている状態での、充電電流からのエネルギーをロスせずに行うことが可能である。
このため、本実施形態によれば、従来に比較して高い効率にて、二次電池100及び二次電池100を搭載した電子機器(二次電池搭載機器)における充電処理における誤動作等を抑止し、かつ二次電池100の充電量を低下させることなく、二次電池100を満充電まで充電させることができる。
図6は、充電制御部33の内部記憶部に記憶されている、二次電池の種類と、その種類に対応した監視時間t1、待機時間t2、充電限界電圧V2、不安定上限電圧V3及び充電再開電圧V4との対応を示すテーブルの構成の図である。
二次電池充電装置3の図示しない入力部、例えばスイッチにより、ユーザが2次電池の種別を選択すると、充電制御部33は、ユーザの設定したスイッチにより、2次電池の種別を検出する。
これにより、本実施形態によれば、二次電池充電装置が複数の種類の二次電池に対応することができ、複数の種類の二次電池の充電処理を行うことができる。また、無負荷時充電可能電圧V1も、上述したテーブルに監視時間t1、待機時間t2、充電限界電圧V2、不安定上限電圧V3及び充電再開電圧V4とともに、二次電池100の種類毎に組み合わせとして、予め記憶させおき、充電制御部33が二次電池の種類毎に対応する組み合わせにおける無負荷時充電可能電圧V1を読み出して用いても良い。
図1の一実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、再度の説明を省略する。以下、図1の一実施形態と異なる構成及び動作のみについて説明する。
この周期タイマ部35は、予め設定された時間長L(例えば、10秒など)の一定周期毎に周期信号を、充電制御部33へ出力する。
充電制御部33Aは、内部に遮断回数レジスタが設けられており、この遮断回数レジスタに対し、時間長L毎の充電スイッチ32をオフして遮断した回数として遮断回数Rを保持する。
すなわち、充電制御部33Aは、周期信号が入力されると、遮断回数レジスタから遮断回数Rを時間内遮断回数Qとして読み出し、この後、遮断回数レジスタの遮断回数Rを0としてリセットする。
また、充電制御部33Aは、周期信号が供給された際に遮断回数レジスタから読み出した時間内遮断回数Qの値と、予め設定された不具合判定回数とを比較し、この時間内遮断回数Qの値が不具合判定回数を超えているか否かの判定を行う。
このとき、充電制御部33Aは、二次電池100側の充電制御に不具合があるとして、充電スイッチ32をオフして遮断状態とする。
充電制御部33Aは、この時間内遮断回数Qの値が、不具合判定回数を超えたことにより充電スイッチ32をオフした場合、例えばユーザが二次電池充電装置3Aのリセットを行わない限り、充電処理を再開しない。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
2…発電装置
3,3A…二次電池充電装置
31…電圧監視部
32…充電スイッチ
33,33A…充電制御部
34…時間管理タイマ部
35…周期タイマ部
36…疑似負荷
37…接続スイッチ
100…二次電池
Claims (12)
- 二次電池に対して充電電流を供給する、発電能力が変動する発電装置と、前記充電電流により二次電池に対する充電を制御する二次電池充電装置とを有する二次電池充電システムであり、
前記二次電池充電装置は、
前記発電装置からの充電電流を前記二次電池へ供給するか否かの制御を行う充電スイッチと、
前記発電装置の出力電圧を計測する充電電圧判定部と、
前記発電装置の出力端子と基準電位との間に、疑似負荷及び接続スイッチが直列に接続されて構成された疑似負荷部と
前記充電スイッチ及び前記接続スイッチのオンオフ制御を行う充電制御部と
を備え、
前記充電制御部が、前記充電スイッチをオフとし、前記接続スイッチをオンとした際の前記出力電圧が、予め設定された充電可能電圧を超えた場合、前記接続スイッチをオフとし、前記充電スイッチをオンとして、前記二次電池に対する充電を開始する
ことを特徴とする二次電池充電システム。 - 前記発電装置は、太陽光のエネルギを太陽電池などにより直接に電力に変換して発電を行う太陽光発電や、風のエネルギをプロペラで受けてロータを回転させて発電する風力発電などの自然エネルギを利用した装置、あるいは燃料電池による発電を利用した装置であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池充電システム。
- 時間をカウントする時間管理タイマ部をさらに備え、
前記充電制御部が、前記二次電池充電装置を稼動可能とする電圧と、充電電流が充電には不十分として設定された電圧とで規定される不安定電圧範囲に、前記出力電圧が含まれているか否かの判定を行い、
前記時間管理タイマ部が、前記出力電圧が連続して前記不安定電圧範囲内に含まれている時間である不安定時間をカウントし、
前記充電制御部が、前記不安定時間が予め設定されている監視時間を超えた場合、前記充電スイッチをオフし、前記接続スイッチをオンとする
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の二次電池充電システム。 - 前記不安定時間が前記監視時間を超えて前記接続スイッチをオフされた後、
前記充電制御部が、前記出力電圧が予め設定している充電再開電圧を超えている安定時間を前記時間管理タイマ部にカウントさせ、前記安定時間が予め設定している待機時間を超えた場合、前記接続スイッチをオフとし、前記充電スイッチをオンとし、前記二次電池に対する充電を再開する
ことを特徴とする請求項3に記載の二次電池充電システム。 - 前記不安定電圧範囲、前記充電再開電圧、前記監視時間及び前記待機時間を任意に設定可能であることを特徴とする請求項4に記載の二次電池充電システム。
- 前記充電制御部は、内部に前記二次電池の種類毎に、前記不安定電圧範囲、前記充電再開電圧、前記監視時間及び前記待機時間の組み合わせが設定された設定テーブルを有し、充電対象の前記二次電池の種類に対応して前記不安定電圧範囲、前記充電再開電圧、前記監視時間及び前記待機時間を設定し、前記充電スイッチの制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の二次電池充電システム。
- 前記充電制御部が、前記充電スイッチをオンとし、前記接続スイッチをオフとした際の前記出力電圧が、予め設定された前記二次電池が接続されていない場合の電圧として設定された無負荷時充電可能電圧を超えた場合、前記充電スイッチをオフとし、前記接続スイッチをオンとし、前記二次電池に対する充電を停止する
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の二次電池充電システム。 - 前記充電装置が、前記出力電圧が前記不安定電圧範囲の下限値である充電限界電圧未満である場合、前記充電スイッチをオフとすることを特徴とする請求項3から請求項7のいずれか一項に記載の二次電池充電システム。
- 予め設定された周期をカウントする周期タイマをさらに有し、
前記充電制御部が、前記充電スイッチの遮断回数を計数し、前記周期における前記遮断回数が予め設定した設定回数を超えた場合、前記充電スイッチの遮断を継続することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の二次電池充電システム。 - 発電能力が変動する発電装置からの充電電流により二次電池に対する充電を制御する二次電池充電装置であり、
前記発電装置からの充電電流を前記二次電池へ供給するか否かの制御を行う充電スイッチと、
前記発電装置の出力電圧を計測する充電電圧判定部と、
前記発電装置の出力端子と基準電位との間に、疑似負荷及び接続スイッチが直列に接続されて構成された疑似負荷部と
前記充電スイッチ及び前記接続スイッチのオンオフ制御を行う充電制御部と
を備え、
前記充電制御部が、前記充電スイッチをオフとし、前記接続スイッチをオンとした際の前記出力電圧が、予め設定された充電可能電圧を超えた場合、前記接続スイッチをオフとし、前記充電スイッチをオンとして、前記二次電池に対する充電を開始する
ことを特徴とする二次電池充電装置。 - 二次電池に対して充電電流を供給する、発電能力が変動する発電装置と、前記充電電流により二次電池に対する充電を制御する二次電池充電装置とを有する二次電池充電システムを動作させる二次電池充電方法であり、
前記二次電池充電装置が、
前記発電装置からの充電電流を前記二次電池へ供給するか否かの制御のため、充電スイッチをオンオフする充電スイッチ開閉処理と、
前記発電装置の出力電圧を計測する充電電圧判定処理と、
前記発電装置の出力端子と基準電位との間に、疑似負荷及び接続スイッチが直列に接続されて構成された疑似負荷部における前記接続スイッチのオンオフを行う接続スイッチ開閉処理と
を行い、
前記二次電池充電装置が、
前記充電スイッチをオフとし、前記接続スイッチをオンとした際の前記出力電圧が、予め設定された充電可能電圧を超えた場合、前記接続スイッチをオフとし、前記充電スイッチをオンとして、前記二次電池に対する充電を開始する
ことを特徴とする二次電池充電方法。 - 前記発電装置は、太陽光のエネルギを太陽電池などにより直接に電力に変換して発電を行う太陽光発電や、風のエネルギをプロペラで受けてロータを回転させて発電する風力発電などの自然エネルギを利用した装置、あるいは燃料電池による発電を利用した装置であることを特長とする請求項11に記載の二次電池充電方法。
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