JP3382305B2 - 充電器および充電方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は二次電池の充電を制御す
る充電器および充電方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ニッカド電池やニッケル水素電池
などの二次電池の充電を制御する充電器として、満充電
時における電池の温度上昇率から充電完了を検出するい
わゆるΔＴ検出方式のものと、満充電時における電池の
電圧降下から充電完了を検出するいわゆるΔＶ検出方式
のものが知られている。

【０００３】例えば、図２７に示すようにΔＴ検出方式
の充電器１００は定電圧電源１０６、定電流回路１０
１、ＣＰＵ１０５およびＡ／Ｄコンバータ１０２を有
し、接続された電池パック１０７に定電流回路１０１か
ら一定の充電電流を供給する。電池パック１０７は数本
の電池１０３とサーミスタ１０４を組み合わせて一体化
されたものであり、電池１０３の外装表面に取り付けら
れたサーミスタ１０４によって電池１０３の温度が検出
される。検出された電池温度はＡ／Ｄコンバータ１０２
によってＣＰＵ１０５が取り扱えるデータに変換され
る。ＣＰＵ１０５は電池温度が１℃／分以上の温度上昇
率を示したときに満充電であるとして充電電流の供給を
停止する。

【０００４】つぎに、図２８〜図３０にしたがってΔＶ
検出方式の充電器３００を説明する。携帯型の充電器３
００は本体３００ａ、家庭用のＡＣコンセントに差し込
むＡＣプラグ３０１、充電中に点灯するＬＥＤ３１１お
よびバッテリーに接続されるＤＣプラグ３０７を有す
る。本体３００ａ内には電源回路３３０、スイッチング
回路３４０および制御回路３５０が設けられている。電
源回路３３０にはＡＣコンセントの商用電圧から２次電
圧を出力するトランス４０２、トランス４０２から出力
される交流を直流に変換するダイオードブリッジ４０３
ａを備えた平滑化回路４０３、ＶＣＣ＝５Ｖの電源電圧
を供給する３端子レギュレータ４０９および充電電流を
供給する定電流回路４０４が設けれている。この定電流
回路４０４は４Ｖから８Ｖのバッテリー電圧範囲におい
て８００ｍＡの電流を供給する。スイッチング回路３４
０には充電電流をスイッチングするトランジスタ４０
５、バッテリーからの逆流を防止するダイオード４０
６、トランジスタ４０５をドライブするトランジスタ４
０８が設けられている。制御回路３５０はワンチップマ
イコン４１０を中心にアンプ４１４、リセットＩＣ４１
３、ＬＥＤ４１１、トランジスタ４１２などから構成さ
れており、ワンチップマイコン４１０はマイクロプロセ
ッサの他に、周知のＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマー、割り込
みコントローラ、ＡＤコンバータ、Ｉ／Ｏポート等を内
蔵する。アンプ４１４はバッテリー電圧をレベル変換し
てワンチップマイコン４１０に内蔵されたＡＤコンバー
タに出力する。トランジスタ４１２はＬＥＤ４１１をド
ライブする。リセットＩＣ４１３はハードウェアリセッ
トに使用され、４．５Ｖを越えるとワンチップマイコン
４１０のリセットを解除する。

【０００５】このような構成において、ＡＣコンセント
にＡＣプラグ３０２が差し込まれるとトランス４０２に
商用電圧が供給される。平滑化回路４０３はトランス４
０２の二次電圧をダイオードブリッジ４０３ａによって
全波整流しコンデンサによって平滑化することで直流電
圧に変換し、この直流電圧を定電流回路４０４および３
端子レギュレータ４０９に供給する。３端子レギュレー
タ４０９から供給される電源電圧ＶＣＣが４．５Ｖを越
えるとリセットＩＣ４１３はハードウェアリセットを解
除し、ワンチップマイコン４１０が動作状態になる。ワ
ンチップマイコン４１０はトランジスタ４０８を駆動
し、トランジスタ４０５をオンにする。ここで、バッテ
リーが接続されているとＤＣプラグ４０７の端子電圧は
バッテリー電圧になるが、接続されていないときは解放
電圧１６Ｖになる。ＤＣプラグ４０７にバッテリーが接
続されているかどうかはアンプ４１４によってレベル変
換された端子電圧をワンチップマイコン４１０がＡＤコ
ンバータを介して判断する。ＤＣプラグ４０７にバッテ
リーが接続されていると解放電圧より低い端子電圧とな
るが、これは定電流回路４０４によってバッテリーに流
れる電流が制限されるため端子電圧が下がるのである。
ワンチップマイコン４１０はバッテリーの接続を確認す
ると、トランジスタ４１２をオンにしてＬＥＤ４１１を
点灯し充電中であることを表示する。ワンチップマイコ
ン４１０はＡＤコンバータに入力される端子電圧を一定
の間隔でサンプリングして図３０に示す満充電時の電圧
変化−ΔＶを検出する。満充電時の電圧変化−ΔＶの検
出はＡＤコンバータからの刻々とサンプリングされる電
圧の最大値を記憶しておき、この記憶された電圧からつ
ぎにサンプリングされた電圧の差が１００ｍＶに達した
ことにより行なわれる。満充電時の電圧変化−ΔＶが検
出されるとワンチップマイコン４１０はトランジスタ４
０８をオフし、充電を終了させると同時にトランジスタ
４１２をオフしてＬＥＤ４１１を消灯し使用者に充電の
終了を知らせる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ΔＴ検
出方式およびΔＶ検出方式のいずれの充電器においても
以下に示すように充電不良になってしまうことがあっ
た。ΔＴ検出方式の充電器では、サーミスタ１０４より
検出される電池パック１０７内の電池温度が充電器が置
かれた周囲温度より極めて低い状態で充電される場合、
例えば０℃の屋外で使用した電池パックをほぼその０℃
の状態のまま２０℃の屋内に置かれた充電器にセットし
て充電を開始するときなどである。このとき、電池パッ
ク１０７内の電池１０３は、充電時に発生する熱によっ
て起こる温度上昇に充電器の周囲から流れ込む熱によっ
て起こる温度上昇が加わって温度上昇することになる。
サーミスタ１０４で検出される温度上昇率が１℃／分を
越えると満充電と判断するが、このように周囲の温度の
影響も加わっているので、温度上昇率が１℃／分に至っ
たときを満充電と判断して充電を終了すると充電不足と
なってしまう問題があった。また、温度上昇率を１℃／
分より高い値に設定しておくと電池の温度が周囲の温度
とあまり変わらないときに今度は過充電となってしまう
ことが考えられた。

【０００７】同様に、ΔＶ検出方式の充電器では、満充
電時の電圧変化−ΔＶを検出する際に、ＤＣプラグ４０
７にバッテリーがうまく接続されておらず接触不良があ
ると図３１に示すように接点の断続的な接触によって急
激な電圧変動がくりかえされることがある。そのような
ときにその電圧変動を満充電時の電圧変化−ΔＶである
と判断して充電を終了してしまうことがあった。その結
果、使用者が知らないままに充電不良が起きていた。

【０００８】そこで、これらの問題を解決するために、
本発明は充電不良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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明の充電器は電池の温度を測定してこの温
度の単位時間当たりの変化分を温度変化率として検出す
る温度変化率検出手段と、前記温度変化率検出手段で検
出される前記温度変化率が第１の基準値を下回るかどう
かを判別する第１の基準値判別手段と、前記第１の基準
値判別手段により前記温度変化率が前記第１の基準値を
下回ると判別した後に、前記温度変化率検出手段で検出
される前記温度変化率が第２の基準値を上回るかどうか
を判別する第２の基準値判別手段と、前記第１の基準値
判別手段によって前記温度変化率が前記第１の基準値を
下回ると判別されたときに、前記電池の充電を開始し、
前記第２の基準値判別手段によって前記温度変化率が前
記第２の基準値を上回ると判別されたときに、前記電池
の充電を終了する充電制御手段とを備え、前記第１の基
準値判別手段により前記温度変化率が前記第１の基準値
を下回ると判別されたときに前記第１の基準値判別手段
から出力される出力信号に基づき、前記温度変化率検出
手段が前記第１の基準値判別手段に所定の信号を出力し
続けることにより充電開始前の温度変化率が前記第１の
基準値を下回った後に開始された電池への充電を継続
し、前記出力信号に基づき、前記温度変化率検出手段か
らの前記温度変化率が前記第２の基準値判別手段へ供給
されることを特徴とする。

【００１０】また、第２の発明の充電器は電池の温度を
測定してこの温度の単位時間当たりの変化分を温度変化
率として検出する温度変化率検出手段と、この温度変化
率検出手段によって検出される充電開始後の前記温度変
化率が所定の基準値に達すると充電を終了する充電制御
手段と、前記温度変化率検出手段によって検出される充
電開始前の前記温度変化率にしたがって、前記基準値の
補正値を設定する補正値設定手段と、この補正値設定手
段によって設定された補正値を前記基準値に補正する基
準値補正手段と、この基準値補正手段によって前記基準
値が補正される充電開始後の時間を、前記温度変化率検
出手段によって検出される前記充電開始前の温度変化率
にしたがって設定する補正時間設定手段とを備える。

【００１１】さらに、第３の発明の充電器は電池の周囲
の温度を測定する周囲温度測定手段と、前記電池の温度
を測定する電池温度測定手段と、この電池温度測定手段
で測定される前記温度の単位時間当たりの変化分を温度
変化率として検出する温度変化率検出手段と、この温度
変化率検出手段で検出される前記温度変化率が基準値に
達すると充電を終了する充電制御手段と、前記周囲温度
測定手段で測定された前記周囲の温度と前記電池温度測
定手段で測定された前記電池の温度に基づいて、充電開
始前に前記基準値を設定する基準値設定手段とを備え
る。ここで、第３の発明の充電器にあっては、周囲の温
度と電池の温度の差に基づいて基準値を設定してもよ
い。また、この差に基づく基準値の設定を周囲温度によ
って異なる値に設定してもよい。

【００１２】

【００１３】さらに、第４の発明の充電方法は、充電開
始前の電池の温度を測定してこの温度の単位時間当たり
の変化分を温度変化検出手段により温度変化率として検
出する工程と、該検出される前記温度変化率が第１の基
準値を下回るかどうかを第１の基準値判別手段により判
別する工程と、前記第１の基準値判別手段により前記温
度変化率が前記第１の基準値を下回ると判別されたとき
に、前記温度変化検出手段と充電制御手段に基準値を下
回ることを示す信号を出力する工程と、前記信号を受信
した前記温度検出手段から前記第１の基準値判別手段へ
所定の信号を出力する工程と、前記信号を受信した前記
充電制御手段により前記電池の充電を開始する工程と、
前記充電開始後に前記温度変化率検出手段から供給され
る前記充電開始後の前記電池の前記温度変化率が第２の
基準値を上回るかどうかを第２の基準値判別手段により
判別する工程と、前記第２の基準値判別手段により前記
温度変化率が前記第２の基準値を上回ると判別されたと
きに、前記充電制御手段による前記電池の充電を終了す
る工程とを有する。また、第５の発明の充電方法は、電
池の温度を測定してこの温度の単位時間当たりの変化分
を温度変化率として検出する工程と、該検出される充電
開始後の前記温度変化率が所定の基準値に達すると充電
を終了する工程と、前記検出される充電開始前の前記温
度変化率にしたがって、前記基準値の補正値を設定する
工程と、該設定された補正値を前記基準値に補正する工
程と、前記基準値が補正される充電開始後の時間を、前
記検出される前記充電開始前の温度変化率にしたがって
設定する工程とを有する。さらに、第６の発明の充電方
法は、電池の周囲の温度を測定する工程と、前記電池の
温度を測定する工程と、該測定される前記電池の温度の
単位時間当たりの変化分を温度変化率として検出する工
程と、該検出される前記温度変化率が基準値に達すると
充電を終了する工程と、前記測定された前記周囲の温度
と前記測定された前記電池の温度に基づいて、充電開始
前に前記基準値を設定する工程とを有する。

【００１４】

【作用】第１の発明の充電器は、温度変化率検出手段に
より電池の温度を測定してこの温度の単位時間当たりの
変化分を温度変化率として検出し、第１の基準値判別手
段により前記温度変化率検出手段で検出される前記温度
変化率が第１の基準値を下回るかどうかを判別し、前記
第１の基準値判別手段により前記温度変化率が前記第１
の基準値を下回ると判別した後に、第２の基準値判別手
段により前記温度変化率検出手段で検出される前記温度
変化率が第２の基準値を上回るかどうかを判別し、充電
制御手段により前記第１の基準値判別手段によって前記
温度変化率が前記第１の基準値を下回ると判別されたと
きに、前記電池の充電を開始し、前記第２の基準値判別
手段によって前記温度変化率が前記第２の基準値を上回
ると判別されたときに、前記電池の充電を終了する際、
前記第１の基準値判別手段により前記温度変化率が前記
第１の基準値を下回ると判別されたときに前記第１の基
準値判別手段から出力される出力信号に基づき、前記温
度変化率検出手段が前記第１の基準値判別手段に所定の
信号を出力し続けることにより充電開始前の温度変化率
が前記第１の基準値を下回った後に開始された電池への
充電を継続し、前記出力信号に基づき、前記温度変化率
検出手段からの前記温度変化率が前記第２の基準値判別
手段へ供給されることを特徴とする。

【００１５】また、第２の発明の充電器は電池の温度を
測定し、温度変化率検出手段により測定した前記温度の
単位時間当たりの変化分を前記温度変化率として検出
し、充電制御手段によりこの温度変化率検出手段によっ
て検出される充電開始後の前記温度変化率が所定の基準
値に達すると充電を終了し、補正値設定手段により前記
温度変化率検出手段によって検出される充電開始前の前
記温度変化率にしたがって前記基準値の補正値を設定
し、基準値補正手段によりこの補正値設定手段によって
設定された補正値を前記基準値に補正し、この基準値補
正手段によって前記基準値が補正される充電開始後の時
間を、前記温度変化率検出手段によって検出される充電
開始前の温度変化率にしたがって補正時間設定手段によ
り設定する。

【００１６】さらに、第３の発明の充電器は周囲温度測
定手段により電池の周囲の温度を測定し、電池温度測定
手段により前記電池の温度を測定し、温度変化率検出手
段によりこの電池温度測定手段で測定される前記温度の
単位時間当たりの変化分を温度変化率として検出し、充
電制御手段によりこの温度変化率検出手段で検出される
前記温度変化率が基準値に達すると充電を終了する際
に、前記周囲温度測定手段で測定された前記周囲の温度
と前記電池温度測定手段で測定された前記電池の温度に
基づいて、充電開始前に前記基準値を基準値設定手段に
より設定する。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【実施例】［第１実施例］本発明の実施例を図面に基づ
き説明する。図１は第１実施例の充電器１０の電気的構
成を示すブロック図である。充電器１０は充電回路１
６、制御回路２５および充電オンオフ回路２９を備え、
端子１４に電池パック１３が接続される。電池パック１
３にはいわゆるニッカド電池１１およびサーミスタ１２
が組み込まれており、サーミスタ１２は電池１１の表面
温度を検出する。

【００２０】制御回路２５はサーミスタ１２の端子電圧
を温度データに変換する温度変換回路１５、単位時間当
りの温度の変化を示す温度変化率を検出する温度変化率
検出回路２６の他に、コンパレータ２７、２８、アナロ
グスイッチ２１を備える。コンパレータ２７は温度変化
率検出回路２６からの温度変化率を基準電圧１と比較
し、電池の温度変化率が基準電圧１を下回ったかどうか
を判別する。基準電圧１は電池温度と周囲温度の開きが
小さくなって電池温度が十分に周囲になじんだときの電
池の温度変化率に相当する電圧（本実施例では０．５℃
／ｍｉｎの温度変化率に相当する電圧）に予め設定され
ている。

【００２１】コンパレータ２８はコンパレータ２７と同
様に温度変化率検出回路２６からの温度変化率を基準電
圧２と比較し、満充電時の温度変化率であるか否かを判
別する。基準電圧２は満充電時の温度変化率に相当する
電圧（本実施例では１℃／ｍｉｎの温度変化率に相当す
る電圧）に予め設定されている。コンパレータ２８の＋
入力端子には抵抗器２２が接続されており、アナログス
イッチ２１がオフのときに＋入力端子をプルブウンす
る。また、コンパレータ２７の出力とコンパレータ２８
の反転出力を入力とするアンドゲート２３が設けられて
おり、これを論理積演算しその出力をＲＳフリップフロ
ップ３１のＳ端子に入力することでＲＳフリップフロッ
プ３１のＳ端子およびＲ端子が同時にＨレベルになるの
を防いでいる。

【００２２】温度変換回路１５はアンプおよびボルテー
ジフォロワからなり、サーミスタ電圧Ｖｔｈを次段の温
度変化率検出回路２６に適した電圧に調整する。

【００２３】温度変化率検出回路２６は図２に示すよう
に遅延回路４１、ＯＰアンプ５６および各抵抗器Ｒ１、
Ｒ２、Ｒｆ１、Ｒｆ２を備える。遅延回路４１は温度変
換回路１５によって増幅されたサーミスタ電圧を一定時
間遅らせて出力する。ＯＰアンプ５６は抵抗器Ｒ１、Ｒ
２、Ｒｆ１、Ｒｆ２とともに差動増幅器を形成する。抵
抗器Ｒ１に流れる電流Ｉ１、抵抗器Ｒｆ１に流れる電流
Ｉｆ１、抵抗器Ｒ２に流れる電流Ｉ２、抵抗器Ｒｆ２に
流れる電流Ｉｆ２、ＯＰアンプ５６の＋入力端子にかか
る電圧Ｖｐ、ＯＰアンプ５６の−入力端子にかかる電圧
Ｖｎ、ＯＰアンプ５６の出力電圧Ｖｏ、サーミスタ電圧
Ｖｔｈ、遅延回路４１を介したサーミスタ電圧Ｖｔｈ１
と符号付けすると、ＯＰアンプ５６の出力電圧Ｖｏはつ
ぎの関係式（１ａ〜４ａ）から Ｖｏ＝Ｖｐ−Ｉｆ１・Ｒｆ１ ……（１ａ） Ｖｐ＝Ｒｆ２×Ｖｔｈ／（Ｒ２＋Ｒｆ２） ……（２ａ） Ｉｆ１＝Ｉ１＝（Ｖｔｈ１−Ｖｐ）／Ｒ１ ……（３ａ） Ｒ１＝Ｒ２ ……（４ａ） Ｒ１＝Ｒｆ１ ……（５ａ） 次式（１０Ａ）のように表される。

【００２４】 Ｖｏ＝Ｖｔｈ−Ｖｔｈ１ ……（１０ａ） したがって、ＯＰアンプ５６はサーミスタ電圧Ｖｔｈと
遅延回路４１で遅延されたサーミスタ電圧Ｖｔｈ１の変
化分を出力する。これにより遅延回路４１で設定された
遅延時間を単位とするサーミスタ電圧の変化率、即ち電
池１１の温度変化率を検出することができる。遅延回路
４１はＣＣＤを遅延素子として構成することができる。

【００２５】充電オンオフ回路２９はＲＳフリップフロ
ップ３１およびアナログスイッチ３２を有する。ＲＳフ
リップフロップ３１のＳ端子にＨレベル信号を入力する
とＱ端子の出力がＨレベルになってアナログスイッチ３
２がオンとなり、Ｒ端子にＨレベル信号を入力するとＱ
端子の出力がＬレベルになってアナログスイッチ３２が
オフとなる。充電回路１６は定電流回路を中心に構成さ
れ、充電オンオフ回路２９のアナログスイッチ３２によ
ってオンオフされる。

【００２６】上記の構成を有する充電器１０の充電制御
について説明する。充電器１０の端子１４に接続された
電池パック１３の電池温度が周囲温度に較べて低いとき
は電池温度は徐々に上昇していき高いときは徐々に下降
していき、やがて電池温度は周囲温度になじんでいく。
電池温度が周囲温度になじんでいないときは温度変化率
検出回路２６から出力される温度変化率は基準電圧１に
較べて大きな値となるので、コンパレータ２７の出力は
Ｌレベルになる。このとき、アンドゲート２３の出力も
Ｌレベルになり、そのままＲＳフリップフロップ３１の
Ｓ端子はＬレベルになる。したがって、アナログスイッ
チ３２はオフであり、充電回路１６はオンにならず電池
パック１３は充電されない。このとき、コンパレータ２
８の＋入力端子がＬレベルなのでＲＳフリップフロップ
３１のＲ端子はＬレベルのままでＱ端子の出力に影響を
与えない。

【００２７】つぎに、時間が経過して電池温度が周囲温
度になじんでくると温度変化率は徐々に小さな値とな
る。温度変化率がコンパレータ２７の基準電圧１以下に
なるとコンパレータ２７の出力はＨレベルとなってＲＳ
フリップフロップ３１のＱ端子がＨレベルにセットされ
るので、これによりアナログスイッチ３２がオンになり
充電回路１６をオンして電池１１に充電が開始される。
また、温度変化率検出回路２６はコンパレータ２７の出
力を信号ライン２７ａを介してフィードバックしてお
り、コンパレータ２７の−入力端子にその後もＬレベル
を出力し続け、コンパレータ２７の出力をＨレベルに保
持する。このとき、アナログスイッチ２１はオンとな
り、コンパレータ２８による温度変化率の検出が開始さ
れる。満充電時までは、基準電圧２の方が電池１１の温
度変化率より大きいのでコンパレータ２８からＬレベル
が出力されて充電は継続する。

【００２８】電池温度が満充電の状態に近づくにつれて
温度変化率は大きくなり、ついに基準電圧２を越えると
コンパレータ２８の出力はＨレベルになってＲＳフリッ
プフロップ３１をリセットする。これによりアナログス
イッチ３２はオフとなり充電回路１６による充電は終了
する。

【００２９】以上示したように、電池パック１３を端子
１４に接続した後に電池温度が周囲温度になじんだこと
をその電池温度曲線の傾きである温度変化率から判断し
十分なじんだことを確認してから充電を開始するので、
周囲温度と電池温度の開きが大きいことによる電池温度
の急な温度変化率を排除でき、満充電に至らないで充電
を終了するといった充電不足を解消できる。

【００３０】［第２実施例］つぎに、第２実施例につい
て説明する。図３は第２実施例の充電器７０の構成を示
すブロック図である。第２実施例の充電器７０は前記第
１実施例の充電器１０における制御回路２５およびＲＳ
フリップフロップ３１を除いて代わりにマイクロプロセ
ッサユニット（ＭＰＵ）７４を設けて構成される。この
マイクロプロセッサユニット７４は周知のＣＰＵ７４
ｄ、ＲＯＭ７４ｅ、ＲＡＭ７４ｆの他に、バッファレジ
スタ７４ｃ、入出力（Ｉ／Ｏ）ポート７４ａ、Ａ／Ｄコ
ンバータ７４ｂおよびタイマ７４ｇを備えたワンチップ
マイコンである。ＭＰＵ７４には充電オンオフ回路７９
のアナログスイッチ７９ａがＩ／Ｏポート７４ａを介し
て接続されている。また、ＭＰＵ７４には基準電圧発生
回路８１、８２および電池パック８３のサーミスタ８５
がＡ／Ｄコンバータ７４ｂを介して接続されている。基
準電圧発生回路８１、８２にはそれぞれ基準値を設定す
るための分割抵抗器８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂが
接続されており、それぞれ基準電圧１、基準電圧２を発
生する。基準電圧１、基準電圧２は前記第１実施例と同
じ値に設定されている。

【００３１】ＭＰＵ７４はサーミスタ８５と抵抗器８４
とで設定されるサーミスタ電圧Ｖｔｈを前述のＡ／Ｄコ
ンバータ７４ｂを介して読取り、読み取ったデータから
単位時間当たりの温度変化、つまり温度変化率を計算
し、その計算された温度変化率が基準電圧発生回路８１
で発生する基準電圧１より小さくなるまで、つまり、温
度変化率が十分に小さくなるまでは充電を開始せず、小
さくなってからＩ／Ｏポート７４ａを介して充電オンオ
フ回路７９にＨレベルの制御信号を出力する。アナログ
スイッチ７９ａはオンになり充電回路８０は充電を開始
する。充電開始後は温度変化率が基準電圧発生回路８２
で発生される基準電圧２より大きくなるまで充電を続
け、大きくなったらＬレベルの制御信号を充電オンオフ
回路７９に出力して充電を終了する。

【００３２】図４および図５はＭＰＵ７４が実行する充
電制御ルーチンを示すフローチャートである。ＭＰＵ７
４は起動するとくりかえし本ルーチンを実行する。始め
に、電池パック８３がセットされているかどうかを判断
し（ステップＳ１１０）、セットされていなければ本ル
ーチンを一旦終了する。セットされているときにはサー
ミスタ電圧Ｖｔｈの判定ステップＳ１１５を実行する。
まず、サーミスタ電圧Ｖｔｈを読み取り、バッファレジ
スタ７４ｃ内のＴｉレジスタにその値を記憶する（ステ
ップＳ１２０）。つぎに、タイマ７４ｇをスタートし
（ステップＳ１３０）、１０秒経過するのを待つ（ステ
ップＳ１４０）。１０秒経過後に再び、サーミスタ電圧
Ｖｔｈを読み取り、その値をバッファレジスタ７４ｃ内
のＴ１レジスタに記憶する（ステップＳ１５０）。Ｔｉ
レジスタの値からＴ１レジスタの値を差し引き、そのサ
ーミスタ電圧Ｖｔｈの変化分ΔＶｔｈをＴ０レジスタに
記憶すると（ステップＳ１６０）、さらにＴ１レジスタ
の値をＴｉレジスタに移してつぎのサーミスタ電圧Ｖｔ
ｈの読み込みに備える。サーミスタ電圧Ｖｔｈの変化分
ΔＶｔｈが基準電圧１に較べて小さいかどうか判断し
（ステップＳ１８０）、基準電圧１に較べて大きいとき
にはまだ電池温度と周囲温度に開きがあるとして充電を
スタートさせることなく、一旦、タイマ７４ｇをリセッ
トして再びステップＳ１３０からの処理をくりかえす
（ステップＳ１９０）。

【００３３】前述のステップＳ１８０で、変化分ΔＶｔ
ｈが基準電圧１に較べて大きいと判断されたときは充電
オンオフ回路７９にＨレベルの制御信号を出力して充電
をスタートさせる（ステップＳ２００）。充電が開始さ
れたら、前述のサーミスタ電圧Ｖｔｈの判定ステップＳ
１１５と同様の判定ステップ２１５を実行する。即ち、
サーミスタ電圧Ｖｔｈを読み取りその値をＴｉレジスタ
に記憶すると、タイマ７４ｇをスタートさせて１０秒経
過するのを待ち、１０秒経過したら再びサーミスタ電圧
Ｖｔｈを読み込んでその変化分ΔＶｔｈをＴ０レジスタ
に記憶する。Ｔ１レジスタの値をＴｉレジスタに移して
つぎのサーミスタ電圧Ｖｔｈの読み込みに備える（ステ
ップＳ２１０〜Ｓ２６０）。Ｔ０レジスタに記憶されて
いるサーミスタ電圧Ｖｔｈの変化分ΔＶｔｈが基準電圧
２以上になっているかどうか判断し（ステップＳ２７
０）、基準電圧２に達していないときは満充電に至って
いないと判断してタイマ７４ｇをリセットし（ステップ
Ｓ２８０）、再びステップＳ２２０からの処理をくりか
えす。変化分ΔＶｔｈが基準電圧２より以上になってい
るときには満充電に至ったとして充電を終了し（ステッ
プＳ２９０）、本ルーチンを一旦終了する。このよう
に、マイクロコンピュータベースの第２実施例の充電器
７０の場合も前記第１実施例と同様の効果を有する。ま
た、温度変化率に使用する単位時間の設定もプログラム
により簡単に変更することができる。

【００３４】［第３実施例］つぎに、図６に示す第３実
施例の充電器１１０について説明する。本実施例の充電
器１１０は前記第１実施例の制御回路２５および充電オ
ンオフ回路２９を変更して構成される。即ち、第３実施
例の制御回路１２５は前記第１実施例と同様の温度変換
回路１１５、温度変化率検出回路１１６およびコンパレ
ータ１１８の他に、電池有無判別回路１２３、タイマ１
２４ａ、１２４ｂ、Ａ／Ｄコンバータ１２５、補正時間
設定回路１２６、基準電圧セレクト回路１２７、基準電
圧発生器１２８および充電オンオフ制御回路１３３を有
する。電池有無判別回路１２３は電池パック１１３がセ
ットされたか否かを判断する。タイマ１２４ａは電池パ
ック１１３が端子に接続されてから設定時間（本実施例
では１分）が経過したときにＡ／Ｄコンバータ１２５に
イネーブル信号を出力する。Ａ／Ｄコンバータ１２５は
イネーブル信号を受けた時点で温度変化率検出回路１１
６からの温度変化率をディジタル値に変換する。補正時
間設定回路１２６はディジタル値に変換された温度変化
率に応じて補正時間を設定する。タイマ１２４ｂは設定
された補正時間が経過したときに基準電圧セレクト回路
１２７にセレクト信号を出力する。基準電圧セレクト回
路１２７はＡ／Ｄコンバータ１２５でディジタル値に変
換された温度変化率に応じて基準電圧発生器１２８の基
準電圧を選択する。基準電圧発生器１２８は直列に接続
された抵抗器１２８〜１３２の両端に加えられた電圧か
ら分圧された電圧を基準電圧として発生する。補正時間
および基準電圧の補正値はつぎの第８実施例と同じく図
８に示す値が用いられる。また、充電オンオフ回路１１
９はアナログスイッチ１１９ａだけから構成され、充電
オンオフ制御回路１３３の制御信号にしたがって充電回
路１１６をオンオフする。

【００３５】上記の構成を有する充電器１１０では、電
池有無判別回路１２３は端子１２３ａの電圧から電池パ
ック１１３が接続されたかどうかを検出する。電池パッ
ク１１３が接続されたことを検出すると、タイマ１２４
ａの計測を開始させる。タイマ１２４ａの設定時間（１
分）が経過すると、タイマ１２４ａはＡ／Ｄコンバータ
１２５にイネーブル信号を出力し、同時に充電オンオフ
制御回路１３３に制御信号を出力して充電を開始する。
Ａ／Ｄコンバータ１２５はこのイネーブル信号によって
ディジタル値に変換された温度変化率のデータを補正時
間設定回路１２６および基準電圧セレクト回路１２７に
出力する。補正時間設定回路１２６は温度変化率のデー
タにしたがって図８の補正時間を設定する。補正時間が
設定されるとタイマ１２４ｂが計測を開始する。また、
基準電圧セレクト回路１２７は温度変化率のデータにし
たがって基準電圧発生回路１２８に選択信号を出力し、
図８の補正値が付加された基準電圧を基準電圧発生回路
１２８から選択する。例えば、抵抗器１２９の端子電圧
Ｖａを補正された基準電圧とするとき、基準電圧セレク
ト回路１２７は端子電圧Ｖａの信号ライン１３５をコン
パレータ１１８の−入力端子１１８ａに接続する。タイ
マ１２４ｂが補正時間設定回路１２６によって設定され
た補正時間を計測し終わると基準電圧セレクト回路１２
７に信号を出力する。基準電圧セレクト回路１２７は補
正された基準電圧Ｖａから補正なしの基準電圧Ｖｂの選
択に切り替える。即ち、補正時間経過後は通常の基準電
圧Ｖｂをもとにコンパレータ１１８は充電を制御する。
以上示したように、電池パック１１３接続後の電池の温
度変化率から電池温度が周囲温度になじむまでの補正時
間を予測して基準電圧を補正するので、電池温度が周囲
温度になじむまで待つことなく充電を即座に開始でき
る。したがって、本実施例の充電器は急速充電に適す
る。

【００３６】［第４実施例］つぎに、図７に示す第４実
施例の充電器１５０について説明する。この充電器１５
０は前記第２実施例と同様にマイクロコンピュータベー
スのものである。前記第２実施例の基準電圧発生器８１
および基準電圧発生器８２の代わりに、電池パック１５
３が端子１５３ａに接続されているか否かを検出する電
池有無検出回路１５２および補正データメモリ１５８が
ＭＰＵ１５４に接続されている。タイマ１５４ｇ、１５
４ｈは２個設けられており、タイマ１５４ｇはサーミス
タ電圧Ｖｔｈの変化分の検出するときの単位時間として
使用され、タイマ１５４ｈは充電時間の測定に使用され
る。その他の電気的構成については第２実施例と同様で
ある。補正データメモリ１５８には温度変化率つまり、
サーミスタの電圧変化に対する基準電圧の補正値および
補正時間がテーブルで格納されており、図８に示すよう
に、このテーブルは電池パック１５３が接続された後の
所定時間（１分）経過後の電池温度の変化を示すサーミ
スタ電圧の変化（Ｖ）、そのサーミスタ電圧の変化が周
囲温度に対してなじむまでの補正時間（ｍｉｎ）および
補正値（Ｖ）が示されている。

【００３７】以上示した構成を有する充電器１５０で
は、電池パック１５３が接続されるとＭＰＵ１５４は電
池温度に対応したサーミスタ電圧ＶｔｈをＡ／Ｄコンバ
ータ１５４ｂを介して読み取り、さらに電池パック１５
３が充電器１５０に端子１５３ａに接続されてからの所
定時間（１分）後のサーミスタ電圧をＡ／Ｄコンバータ
１５４ｂを介して読み取って、この間のサーミスタ電圧
Ｖｔｈの変化を演算する。演算されたサーミスタ電圧Ｖ
ｔｈの変化分△Ｖｔｈを基に補正データメモリ１５８の
テーブルを参照して補正時間および補正値をデータバス
１５４ｋを介して読み込む。補正時間に達するまでは補
正値を加えた基準電圧にしたがって温度変化率の検出を
行なう。補正時間に達してからは補正値を加えない基準
電圧にしたがって温度変化率の検出を行ない充電を制御
する。これらの動作を図９および図１０に示す充電制御
フローチャートにしたがって説明する。

【００３８】本ルーチンはくりかえし実行される。電池
パック１５３が端子に接続されてセットされたかどうか
を判断し、セットされていないときには本ルーチンを一
旦終了する（ステップＳ４１０）。セットされていると
きにはサーミスタ電圧Ｖｔｈを読み取り、バッファレジ
スタ１５４ｃのＴｉレジスタにサーミスタ電圧Ｖｔｈを
記憶する（ステップＳ４２０）。同時にタイマ１５４ｇ
をスタートし（ステップＳ４３０）、タイマ１５４ｇの
設定時間（１分）が経過したら再度サーミスタ電圧Ｖｔ
ｈを読み取り、その読み取った値をバッファレジスタ１
５４ｃのＴ１レジスタに記憶する。Ｔｉレジスタの値か
らＴ１レジスタの値を引いた値を同じくバッファレジス
タ１５４ｃのＴｏレジスタに記憶する（ステップＳ４６
０）。ＭＰＵ１５４は補正データメモリ１５８のテーブ
ルを参照して（ステップＳ４７０）Ｔｏレジスタの値か
ら補正時間ｔおよび基準電圧の補正値を決定する（ステ
ップＳ４８０、ステップＳ４９０）。決定された補正時
間ｔおよび補正値はＲＡＭ１５４ｆに記憶される。この
後、ＭＰＵ１５４は充電オンオフ回路１５９のアナログ
スイッチ１５９ａをオンにして充電を開始し（ステップ
Ｓ５１０）、同時に充電用のタイマ１５４ｈの計測をス
タートする（ステップＳ５２０）。サーミスタ電圧Ｖｔ
ｈを読み取り、バッファレジスタ１５４ｃのＴｉレジス
タにサーミスタ電圧Ｖｔｈを記憶する（ステップＳ５３
０）。同時にタイマ１５４ｇをスタートし（ステップＳ
５４０）、タイマ１５４ｇの設定時間（１０秒）が経過
したら（ステップＳ５５０）再びサーミスタ電圧Ｖｔｈ
を読み取り、その値をＴ１レジスタに記憶する（ステッ
プＳ５６０）。Ｔｉレジスタの値からＴ１レジスタの値
を引いた値をＴｏレジスタに記憶し（ステップＳ５７
０）、Ｔ１レジスタの値をＴｉレジスタに移す（ステッ
プＳ５８０）。

【００３９】つぎに、タイマ１５４ｈの充電時間が補正
時間ｔに達したかどうかを判断する（ステップＳ５９
０）。補正時間ｔに達しているときには、Ｔｏレジスタ
に記憶されたサーミスタ電圧Ｖｔｈの変化分△Ｖｔｈ、
即ち温度変化率が基準電圧以上になっているかどうかを
判断し（ステップＳ６００）、基準電圧に至っていない
ときにはタイマ１５４ｇをリセットして（ステップＳ６
１０）再び、ステップＳ５４０からのサーミスタ電圧Ｖ
ｔｈの変化分△Ｖｔｈの測定をくりかえす。ステップＳ
６００でサーミスタ電圧Ｖｔｈの変化分が基準電圧を越
えているときには満充電に至ったとして充電を終了する
（ステップＳ６３０）。一方、ステップＳ５９０で充電
時間が補正時間ｔに達していないときには、Ｔｏレジス
タに記憶されたサーミスタ電圧Ｖｔｈの変化分△Ｖｔｈ
が補正値を加えた基準電圧以上になっているかどうかを
判断する（ステップＳ６２０）。補正した基準電圧（基
準電圧に補正値を加えた値）以上になっていれば充電を
終了する（ステップＳ６３０）が、基準電圧に達してい
ないときにはタイマ１５４ｇをリセットし、再びステッ
プＳ５４０からのサーミスタ電圧Ｖｔｈの変化分△Ｖｔ
ｈの測定をくりかえす。

【００４０】以上示したように、本実施例の充電器１５
０は前記第３実施例と同様の効果が得ることができ、急
速充電に適する。

【００４１】前記第１実施例〜第４実施例の充電器にお
いては、電池の温度および温度変化率からだけで充電制
御を行っているので、充電器などにサーミスタを設けな
くても済ますことができる。

【００４２】［第５実施例］図１１は第５実施例の充電
器１８０の電気的構成を示すブロック図である。この充
電器１８０はＣＰＵ１８１、定電圧電源１８２、定電流
回路１８３、Ａ／Ｄコンバータ１８６およびサーミスタ
１８７を備える。さらに、この第５実施例の充電器１８
０は前記第１〜第４実施例までの充電器と異なりサーミ
スタ１８７を充電器１８０の内側に設け、充電器の温度
（Ｔｃ）を測定するようにされている。充電器１８０の
端子１８０ａ、１８０ｂに着脱自在に接続される電池パ
ック１９０はニッケル水素電池１９４とサーミスタ１９
５を組み合わせたものである。ニッケル水素電池１９４
は公称電圧１．２Ｖ、公称容量１１００ｍＡｈの電池を
５本直列に接続したものであり、サーミスタ１９５はニ
ッケル水素電池１９４の電池温度（Ｔｂ）を測定する。

【００４３】Ａ／Ｄコンバータ１８６は一定のサンプリ
ング速度でサーミスタ１８７、１９５の信号をディジタ
ル値に変換する。ＣＰＵ１８１はＡ／Ｄコンバータ１８
６で変換されたデータをもとに演算を行なって定電流回
路１８３を駆動する。また、定電圧電源１８２は安定化
電源回路で、ＡＣ１００ＶからＣＰＵ１８１が動作する
のに必要なＤＣ５Ｖと定電流回路１８３を動作させるの
に必要なＤＣ１０Ｖを出力する。

【００４４】図１２はニッケル水素電池１９４を充電し
たときの充電曲線（ａ）および電池表面温度曲線
（ｂ）、（ｃ）を示すグラフである。曲線（ｂ）は電池
パック１９０を次式（１０Ａ）の条件で充電したときの
電池表面温度曲線であり、曲線（ｃ）は電池パック１９
０を次式（１０Ｂ）の条件で充電を開始したときの電池
表面温度曲線である。

【００４５】 電池温度（Ｔｂ）−充電器温度（Ｔｃ）≧ −５℃ ……（１０Ａ） 電池温度（Ｔｂ）−充電器温度（Ｔｃ）＜ −５℃ ……（１０Ｂ） 電池パック１９０は曲線（ａ）に示すように電池電圧の
最大（ｄ）を満充電時としてそれ以降の電圧は徐々に小
さくなる特性を示す。電池表面温度曲線の領域（ｆ）で
は式（１０Ａ）の下で電池の自己発熱により約０．３℃
／分の温度上昇率を示す。同じく式（１０Ａ）の下での
領域（ｅ）では満充電（ｄ）以降の温度上昇率として１
℃／分を示す。また、式（１０Ｂ）の下での領域（ｈ）
では電池の自己発熱と周囲温度の温度上昇が加算されて
約１．２℃／分の温度上昇率を示す。同じく式（１０
Ｂ）の下での領域（ｇ）では満充電以降の温度上昇率と
して、電池の自己発熱と周囲温度による温度上昇が加算
され１．５℃／分以上を示す。このように、式（１０
Ａ）の下で充電したときは電池の温度上昇率１℃／分が
満充電時を示し、式（１０Ｂ）の下で充電したときは電
池の温度上昇率１．５℃／分が満充電時を示す。

【００４６】つぎに、ＣＰＵ１８１が実行する充電制御
ルーチンについて説明する。図１３は充電制御ルーチン
を示すフローチャートである。本ルーチンを開始する
と、ＣＰＵ１８１はＡ／Ｄコンバータ１８６によってデ
ィジタル化されたデータを１秒間隔で５回サンプリング
し、その最大値と最小値を切り捨て３回分のデータの平
均をそれぞれとることによって電池温度（Ｔｂ）データ
と充電器温度（Ｔｃ）データを求める（ステップＳ６１
０）。ＣＰＵ１８１は定電流回路１８３に充電開始の指
令を出力する（ステップＳ６２０）。充電開始の指令と
同時に、ＣＰＵ１８１は内蔵タイマをスタートさせて１
分間計測する（ステップＳ６３０）。１分経過すると、
再び前述した手順により電池温度（Ｔｂ）データを測定
する（ステップＳ６４０）。単位時間を１分とする温度
上昇率ｄＴ／ｄｔを次式（２０Ａ）にしたがって算出す
る（ステップＳ６５０）。

【００４７】 ｄＴ／ｄｔ＝現在の電池温度（Ｔｂ）−１分前の電池温
度（Ｔｂ）……（２０Ａ） つぎに、充電前の電池温度（Ｔｂ）と充電器温度（Ｔ
ｃ）の差を算出し、その差が（Ｔｂ−Ｔｃ）≧−５℃を
満足するかどうかを判断する（ステップＳ６６０）。満
足するなら電池温度が十分に充電器温度になじんでいる
として、さらに電池１９４の温度上昇率がｄＴ／ｄｔ≧
１℃を満足するかどうかを判断する（ステップＳ６７
０）。満足しないのであれば未だ満充電に至っていない
としてステップＳ６３０からの処理をくりかえす。満足
していれば満充電に至ったとして本ルーチンを一旦終了
する（ステップＳ６９０）。また、ステップＳ６６０で
（Ｔｂ−Ｔｃ）≧−５℃を満足しないときは充電器温度
になじんでいないとして、さらに温度上昇率がｄＴ／ｄ
ｔ≧１．５℃を満足するかどうかを判断する（ステップ
Ｓ６８０）。満足しないのであれば未だ満充電に至って
いないとしてステップＳ６３０からの処理をくりかえ
す。満足していれば満充電に至ったとして本ルーチンを
一旦終了する（ステップＳ６９０）。

【００４８】尚、電池温度（Ｔｂ）と充電器温度（Ｔ
ｃ）の温度差を−５℃を基準とする２段階よりもっと細
かく段階設定してもよく、このとき、充電器温度にどの
程度なじんでいるかによって満充電時の温度上昇率を細
かく設定できる。

【００４９】また、電池温度（Ｔｂ）と充電器温度（Ｔ
ｃ）の温度差を求める際にステップＳ６１０で電池温度
（Ｔｂ）と充電器温度（Ｔｃ）のそれぞれの温度をＡ／
Ｄコンバータ１８６でアナログディジタル変換して温度
データを検出していたが、Ａ／Ｄコンバータ１８６の前
に差動増幅器を付加して電池温度（Ｔｂ）と充電器温度
（Ｔｃ）の差分をＡ／Ｄコンバータ１８６に入力するよ
うにしてもよい。このような構成にすると、充電開始前
の電池温度（Ｔｂ）と充電器温度（Ｔｃ）の温度差は差
動増幅器の出力をＡ／Ｄコンバータ１８６でアナログデ
ィジタル変換することによって得ることができ、得られ
た温度差から前述の式（１０Ａ）、（１０Ｂ）にしたが
って満充電時の温度上昇率を設定することができる。ま
た、充電開始後でも充電器温度（Ｔｃ）はほとんど変化
しないので、差動増幅器の出力をＡ／Ｄコンバータ１８
６を介してＣＰＵ１８１が所定時間毎に取り込むと差動
増幅器の出力の変化分は電池温度（Ｔｂ）の変化分を示
すことになる。この電池温度（Ｔｂ）の変化分、即ち温
度上昇率が満充電時の温度上昇率に達したときに充電を
終了する。このように差動増幅器を設けることで、Ａ／
Ｄコンバータを１台で済ますことができる。また、ＣＰ
Ｕ１８１によるＡ／Ｄコンバータのデータ取込みも半減
することができ、処理の高速化に繋がる。

【００５０】［第６実施例］つぎに、第６実施例として
△Ｖ検出方式の充電器２１０について説明する。図１４
は充電器２１０の外観を示す斜視図である。携帯型の充
電器２１０は本体２１０ａ、家庭用のＡＣコンセントに
差し込むＡＣプラグ２１１、充電中に点灯するＬＥＤ２
１３、異常時に点灯するＬＥＤ２１５およびバッテリー
に接続されるＤＣプラグ２０７を有する。本体２１０ａ
内には、図１５に示すように電源回路２４０、スイッチ
ング回路２４５および制御回路２６０が設けられてい
る。電源回路２４０にはＡＣコンセントの商用電圧から
２次電圧を出力するトランス２２２、トランス２２２か
ら出力される交流を直流に変換するダイオードブリッジ
２２３ａを備えた平滑化回路２２３、ＶＣＣ＝５Ｖの電
源電圧を供給する３端子レギュレータ２２９および充電
電流を供給する定電流回路２２４が設けれている。この
定電流回路２２４は４Ｖから８Ｖのバッテリー電圧範囲
において８００ｍＡの電流を供給する。スイッチング回
路２４５には充電電流をスイッチングするトランジスタ
２２５、バッテリーからの逆流を防止するダイオード２
２６、トランジスタ２２５をドライブするトランジスタ
２２８が設けられている。制御回路２６０はワンチップ
マイコン２３０を中心にアンプ２３４、リセットＩＣ２
３３、ＬＥＤ２１５、２１３、トランジスタ２３５、２
３２などから構成されており、ワンチップマイコン２３
０はマイクロプロセッサの他に、周知のＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ、タイマー、割り込みコントローラ、ＡＤコンバー
タ、Ｉ／Ｏポート等を内蔵する。

【００５１】アンプ２３４はバッテリー電圧をレベル変
換してワンチップマイコン２３０に内蔵されたＡＤコン
バータに出力する。トランジスタ２３５、２３２はそれ
ぞれＬＥＤ２１５、２１３をドライブする。リセットＩ
Ｃ２３３はハードウェアリセットに使用され、４．５Ｖ
を越えるとワンチップマイコン２３０のリセットを解除
する。

【００５２】さらに、ワンチップマイコン２３０には異
常検出回路２５０が接続されている。

【００５３】異常検出回路２５０はワンチップマイコン
２３０のカウンタ２３０ｂに接続されたコンパレータ２
５３、コンパレータ２５３の＋入力端子に接続される抵
抗分圧器２５５、−入力端子に微分回路２５６を介して
接続される抵抗分圧器２５８およびＤＣプラグ２０７の
端子電圧を反転して抵抗分圧器２５５、２５８に出力す
る反転増幅器２５７を備える。

【００５４】このような構成において、ＡＣコンセント
にＡＣプラグ２１１が差し込まれるとトランス２２２に
商用電圧が供給される。平滑化回路２２３はトランス２
２２の二次電圧をダイオードブリッジ２２３ａによって
全波整流しコンデンサによって平滑化することで直流電
圧に変換し、この直流電圧を定電流回路２２４および３
端子レギュレータ２２９に供給する。３端子レギュレー
タ２２９から供給される電源電圧ＶＣＣが４．５Ｖを越
えるとリセットＩＣ２３３はハードウェアリセットを解
除し、ワンチップマイコン２３０が動作状態になる。ワ
ンチップマイコン２３０はトランジスタ２２８を駆動
し、トランジスタ２２５をオンにする。ここで、バッテ
リーが接続されているとＤＣプラグ２０７の端子電圧は
バッテリー電圧になるが、接続されていないときは解放
電圧１６Ｖになる。ＤＣプラグ２０７にバッテリーが接
続されているかどうかはアンプ２３４によってレベル変
換された端子電圧をワンチップマイコン２３０がＡＤコ
ンバータ２３０ａを介して判断する。ＤＣプラグ２０７
にバッテリーが接続されていると解放電圧より低い端子
電圧となるが、これは定電流回路２２４によってバッテ
リーに流れる電流が制限されるため端子電圧が下がるの
である。ワンチップマイコン２３０はバッテリーの接続
を確認すると、トランジスタ２３２をオンにしてＬＥＤ
２１３を点灯し充電中であることを表示する。ワンチッ
プマイコン２３０はＡＤコンバータ２３０ａに入力され
る端子電圧を一定の間隔でサンプリングして前述した図
３０に示す満充電時の電圧変化−ΔＶを検出する。満充
電時の電圧変化−ΔＶの検出はＡＤコンバータ２３０ａ
からの刻々とサンプリングされる電圧の最大値を記憶し
ておき、この記憶された電圧からつぎにサンプリングさ
れた電圧の差が１００ｍＶに達したことにより行なわれ
る。満充電時の電圧変化−ΔＶが検出されるとワンチッ
プマイコン２３０はトランジスタ２２５をオフし、充電
を終了させると同時にトランジスタ２３２をオフしてＬ
ＥＤ２１３を消灯し使用者に充電の終了を知らせる。

【００５５】また、コンパレータ２５３の出力端子はワ
ンチップマイコン２３０の割込み端子に接続されてお
り、コンパレータ２５３の出力は＋、−の入力端子にか
かる電圧レベルで決定される。すなわち、ＤＣプラグ２
０７に急激な電圧変動がなければＤＣプラグ２０７の端
子電圧は反転増幅器２５７で反転して抵抗分圧器２５
５、２５８に与えられる。抵抗分圧器２５５、２５８で
は抵抗分圧器２５５で出力される電圧の方が抵抗分圧器
２５８で微分回路２５６を介して出力される電圧よりも
大きな値となっているので、コンパレータ２５３からＨ
レベルの出力信号がワンチップマイコン２３０に入力さ
れる。ところが、ＤＣプラグ２０７に接触不良が起きて
端子電圧に急激な変動が発生すると分圧抵抗器２５８に
接続されている微分回路２５６はこの電圧変動を増幅す
ることになり、この変動する微分回路２５６の電圧と抵
抗分圧器２５５の電圧を比較してコンパレータ２５３は
ＨレベルとＬレベルを交互に出力することになる。この
とき、ワンチップマイコン２３０はコンパレータ２５３
の出力信号の立ち下がりによって割込み処理を実行し、
カウンタ２３０ｂのエラーカウント値をインクリメント
する。カウンタ２３０ｂの値が一定値に達してオーバフ
ローするとトランジスタ２３５を駆動してＬＥＤ２１５
を点灯し異常を表示する。ＬＥＤ２１５が点灯した状態
でワンチップマイコン２３０は−△Ｖを検出しても充電
中に異常があったとして充電を終了せずに充電を再開す
る。このとき、ワンチップマイコン２３０に内蔵された
タイマ２３０ｃによってＬＥＤ２１３を０．５秒ごとに
点滅させて再充電であることを知らせる。使用者はＬＥ
Ｄ２１５の点灯によって異常のあったことを知り、ＬＥ
Ｄ２１３の点滅によって再充電であることを知ることが
できる。

【００５６】つぎに、ワンチップマイコン２３０によっ
て実行される充電制御ついて説明する。図１６は充電制
御ルーチンを示すフローチャートである。ワンチップマ
イコン２３０は本ルーチンをくりかえし実行し、始めに
ソフトウェアによるイニシャル処理を行ない、カウンタ
２３０ｂをクリア、タイマ２３０ｃをリセット、ＬＥＤ
２１３、２１５を消灯するなどの初期化を行なう（ステ
ップＳ７１０）。 つぎに、トランジスタ２２８を駆動
してトランジスタ２２５がオンとなり定電流回路２２４
によって充電電流の供給を開始する（ステップＳ７２
０）。バッテリがＤＣプラグ２０７に接続されるのを待
ち（ステップＳ７３０）、バッテリがＤＣプラグ２０７
に接続されるとＬＥＤ２１３を点灯する（ステップＳ７
４０）。ワンチップマイコン２３０はＡ／Ｄコンバータ
２３０ａを介してＤＣプラグ２０７の端子電圧をサンプ
リングにより入力する（ステップＳ７５０）。サンプリ
ングされたＤＣプラグ２０７の端子電圧が前回までに記
憶されている最大値に較べて大きいときには今回サンプ
リングされた端子電圧を最大値として更新する（ステッ
プＳ７６０）。また、記憶されている最大値に対してサ
ンプリングされたＤＣプラグ２０７の端子電圧が１００
ｍＶを下回るまで下がっているかどうかを判断する（ス
テップＳ７７０）。１００ｍＶを下回るまで下がってい
ないときは１秒間待った後に（ステップＳ７８０）、ス
テップＳ７５０に戻って再びサンプリングをサンプリン
グをくりかえす。ステップＳ７７０で１００ｍＶを下回
るまでに下がっていると判断されたときは一旦、トラン
ジスタ２２５をオフして充電電流の供給を停止する（ス
テップＳ７９０）。カウンタ２３０ｂのエラーカウント
値が一定値を越えてオバーフローし異常が起こったかど
うかを判断する（ステップＳ８１０）。エラーカウント
値が一定値以下で異常のなかったときは満充電に至った
としてＬＥＤ２１３を消灯し（ステップＳ８７０）、バ
ッテリが外されるのを待って本ルーチンを終了する（ス
テップＳ８９０）。一方、ステップＳ８１０でエラーカ
ウント値が一定値を越えてオーバフローしているときは
ＬＥＤ２１５を点灯して異常の起きたことを指示し（ス
テップＳ８３０）、さらにその異常が連続して起きたか
どうかを判断する（ステップＳ８４０）。連続して異常
が続いたのであればそれ以上の充電を中止するために前
述と同様にＬＥＤ２１３を消灯し（ステップＳ８７
０）、バッテリが外されるのを待つ（ステップＳ８９
０）。ステップＳ８４０で始めて起きたのだと判断され
ると、トランジスタ２２５を駆動して充電電流の供給を
再開する（ステップＳ８５０）。このとき、タイマ割込
みを０．５秒毎に行ってＬＥＤ２１３を交互にＯＮ／Ｏ
ＦＦし、点滅表示によって再充電中であることを指示す
る（ステップＳ８６０）。図１８はＬＥＤ２１３、２１
５の表示の態様を示している。この後、再びステップＳ
７５０に戻ってＤＣプラグ２０７の端子電圧のサンプリ
ングをくりかえす。

【００５７】図１７はカウンタ２３０ｂのエラーカウン
ト値が一定値を越えてオーバーフローしたときに、ワン
チップマイコン２３０が実行する割込み処理ルーチンの
フローチャートである。前述したように、ＤＣプラグ２
０７に接触不良などが起きて端子電圧に急激な変動が発
生すると分圧抵抗器２５８に接続されている微分回路２
５６はこの電圧変動を増幅することになり、この変動す
る微分回路２５６の電圧と抵抗分圧器２５３の電圧を比
較してコンパレータ２５３はＨレベルとＬレベルを交互
に出力する。ワンチップマイコン２３０はこの立ち下が
り信号によって割込み処理を行い、カウンタ２３０ｂの
エラーカウント値がオーバーフローしていない間はイン
クリメントする（ステップＳ９２０、Ｓ９２５）が、オ
バーフローするとそれ以後なにもせず割込み処理ルーチ
ンを終了する。

【００５８】以上示したように、本実施例によればＤＣ
プラグ２０７の端子とバッテリの間に接触不良が起きて
充電不足のまま充電が終了しても、その充電中に異常の
あったことをＬＥＤ２１５によって表示するので充電不
足であることを使用者は容易に知ることができ、バッテ
リにＤＣプラグを差し直すなどの処置によって充電不良
を回避できる。また、一過性の充電電圧の変動に対して
は即座に異常と判断して充電を中断しないので、しかも
連続して異常と判断されない限り中断した充電を再開さ
せるので、充電不良の発生を極めて抑えることができ
る。

【００５９】［第７実施例］本実施例の充電器２８０は
前記第６実施例の充電器２１０の表示制御の部分を違え
るだけで構成されるので、以下に相違する部分の構成を
説明する。図１９は充電器２８０の外観を示す斜視図で
ある。図において、特に説明を要しない部分は、前記第
６実施例と同じ符号で示す。この充電器２８０には前記
第６実施例のＬＥＤ２１３、２１５の代わりに緑色、赤
色のＬＥＤ２８５ａ、２８５ｂが一体に成形された２色
発光ダイオードが設けられている。ＬＥＤを駆動する回
路は前記第６実施例と同じであり、ＬＥＤ２１３、２１
５をそれぞれ緑色、赤色のＬＥＤ２８５ａ、２８５ｂに
するだけでよい。ワンチップマイコンが実行する充電制
御ルーチンは、前記第６実施例のステップＳ７９０〜ス
テップＳ８９０部分を変更するもので、図２０に示すよ
うにステップＳ８３０の代わりにステップＳ８８７に変
更し、ステップＳ８７０とステップＳ８９０の間にステ
ップＳ８７５およびステップＳ８８５を追加して構成さ
れる。即ち、カウンタでエラーカウント値がオーバーフ
ローしていて異常があったときはＬＥＤを点灯させる代
わりにワンチップマイコンのＲＡＭに異常状態であるこ
とをフラグのセットにより記憶しておく（ステップＳ９
１５）。始めての異常であればＬＥＤ２８５ａを点滅さ
せて（ステップＳ８８８）充電を再開するが、異常が連
続しているときには緑色のＬＥＤ２８５ａを消灯する
（ステップＳ８７３）。この後、途中で異常があったか
どうかをＲＡＭに記憶されているフラグの状態から判断
し（ステップＳ８７５）、異常がなければバッテリが外
されるのを待つ。異常があったときには赤色のＬＥＤ２
８５ｂを点灯してから同様に待つ（ステップＳ８８
５）。したがって、緑色、赤色のＬＥＤ２８５ａ、２８
５ｂの表示態様は図２１に示すように示される。

【００６０】［第８実施例］本実施例の充電器２９０も
前記第６実施例の充電器２１０の表示制御の部分を違え
るだけで構成されるので、以下に相違する部分の構成を
説明する。図２２は充電器２９０の外観を示す斜視図で
ある。図において、特に説明を要しない部分は、前記第
６実施例と同じ符号で示す。この充電器２９０は前記第
６実施例のＬＥＤを液晶表示（ＬＣＤ）モジュール２９
４に変更して構成される。図２３に示すように、前記第
６実施例のＬＥＤ２１３、２１５の駆動回路の代わりに
ＬＣＤモジュール２９４がワンチップマイコン２９５に
接続されており、このＬＣＤモジュール２９４はワンチ
ップマイコン２９５に内蔵されたＬＣＤドライバによっ
て駆動される。その他の電気的構成は前記第６実施例と
同様である。

【００６１】ワンチップマイコン２９５が実行する充電
制御ルーチンは前記第６実施例の表示制御に係る部分を
変更して構成され、ここではその変更部分についてだけ
説明する。図２４および図２５に示すように、ワンチッ
プマイコン２９５はイニシャル処理においてＬＣＤモジ
ュール２９４に「ＲＥＡＤＹ」のメッセージを表示する
（ステップＳ９０１）。バッテリがＤＣプラグに接続さ
れると「ジュウデン」を表示する（ステップＳ９０
４）。前記第７実施例と同様に充電中に異常があったと
きは異常状態をワンチップマイコンのＲＡＭにフラグを
セットすることで記憶し（ステップＳ９１５）、始めて
の異常であればＬＣＤモジュール９４０に「リトライ」
と表示して（ステップＳ９１８）充電を再開する。連続
して異常が起きたときは「エラー」を表示し（ステップ
Ｓ９１９）、１度異常があった後に再充電により満充電
に至ったときは「リトライＯＫ」と表示して（ステップ
Ｓ９２０）バッテリが外されるのを待って本ルーチンを
終了する。また、全く異常なく満充電に至ったときには
「シュウリョウ」と表示して（ステップＳ９１１）本ル
ーチンを終了する。

【００６２】［第９実施例］本実施例の充電器も前記第
６実施例の充電器２１０にタイマ機能を付加して構成さ
れるが、タイマは前記第６実施例で示したワンチップマ
イコン２３０に内蔵されたタイマ２３０ｃを用いている
ので電気的構成を特に変更させなくても実現できる。定
電流回路は１５０ｍＡの充電電流を供給する。本実施例
の充電制御ルーチンを図２６に示すフローチャートにし
たがって説明するが、本ルーチンは第６実施例のステッ
プＳ７５０〜ステップＳ７８０をステップＳ９５５およ
びステップＳ９５６に置き換えることで構成される。図
において、特に説明を要しない部分は、前記第６実施例
と同じ符号で示す。即ち、ワンチップマイコンはバッテ
リがＤＣプラグに接続されて充電を開始し、ＬＥＤの点
灯と同時にタイマをスタートさせる（ステップＳ９５
５）。タイマが８時間経過するまで充電を続ける（ステ
ップＳ９５６）。８時間経過したら充電を停止し、前記
第６実施例と同様にカウンタのエラーカウント値がオバ
ーフローしているかどうかを判断してその後の充電制御
を行なう。

【００６３】尚、上記実施例は本発明の範囲を逸脱しな
い限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、サ
ーミスタを内蔵した電池パックに限らず、サーミスタの
内蔵していない電池であってもよく、電池を充電器にセ
ットするとサーミスタが電池表面に接触して電池の温度
を測定できるようにされたものでもよい。また、温度を
検出する素子として、金属酸化物からなるサーミスタ以
外にバイメタル式の温度センサ等を使用することができ
る。また、サーミスタは正特性（ＰＴＣ）、負特性（Ｎ
ＴＣ）のいずれも用いることができる。

【００６４】

【発明の効果】電池の温度が周囲の温度に較べて差があ
る状態で電池を充電器に接続しても電池の温度変化率が
第１の基準値を下回るまで充電を開始しないので、充電
不足のままで充電が終了してしまうのを防ぐことができ
る。また、電池の温度を測定するだけで周囲の温度の影
響の有無を判断しているので、特に周囲の温度を測定す
る温度測定手段を設けなくともよく構成を簡単にするこ
とができる。

【００６５】また、電池の温度が周囲の温度に較べて差
がある状態で電池を充電器に接続しても充電開始前の電
池の温度変化率に応じて満充電時の基準値を補正しかつ
その補正時間を設定するので、電池の温度が周囲の温度
に影響されなくなるまで待つことなくすぐさま充電を開
始しても充電不足とならず、充電不良を解消することが
できる。

【００６６】さらに、充電開始前に周囲温度測定手段に
よって測定された周囲の温度と電池温度測定手段によっ
て測定された電池の温度に基づいて満充電時の基準値を
設定するので、電池の温度が周囲の温度に較べて差があ
る状態であっても即座に電池を充電器に接続して充電を
開始しても充電不足とならず、充電不良を解消すること
ができる。

【００６７】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の充電器１０の電気的構成を示すブ
ロック図である。

【図２】温度変化率検出回路２６の構成を示す回路図で
ある。

【図３】第２実施例の充電器７０の電気的構成を示すブ
ロック図である。

【図４】ＭＰＵ７４が実行する充電制御ルーチンを示す
フローチャートである。

【図５】図４に続く充電制御ルーチンを示すフローチャ
ートである。

【図６】第３実施例の充電器１１０の電気的構成を示す
ブロック図である。

【図７】第４実施例の充電器１５０の電気的構成を示す
ブロック図である。

【図８】サーミスタ電圧変化に対応する補正時間および
補正値を示す説明図である。

【図９】ＭＰＵ１５４が実行する充電制御ルーチンを示
すフローチャートである。

【図１０】図９に続く充電制御ルーチンを示すフローチ
ャートである。

【図１１】第５実施例の充電器１８０の電気的構成を示
すブロック図である。

【図１２】充電時間に対する電池電圧および電池温度の
特性を示す説明図である。

【図１３】ＣＰＵ１８１が実行する充電制御ルーチンを
示すフローチャートである。

【図１４】第６実施例の充電器２１０の外観を示す斜視
図である。

【図１５】充電器２１０の電気的構成を示す回路図であ
る。

【図１６】ワンチップマイコン２３０が実行する充電制
御ルーチンを示すフローチャートである。

【図１７】ワンチップマイコン２３０が実行する割り込
み処理ルーチンを示すフローチャートである。

【図１８】ＬＥＤ２１３、２１５の表示態様を示す説明
図である。

【図１９】第７実施例の充電器２８０の外観を示す斜視
図である。

【図２０】充電器２８０によって実行される充電制御ル
ーチンの一部を示すフローチャートである。

【図２１】ＬＥＤ２８５ａ、２８５ｂの表示態様を示す
説明図である。

【図２２】第８実施例の充電器２９０の外観を示す斜視
図である。

【図２３】充電器２９０の電気的構成の一部を示すブロ
ック図である。

【図２４】ワンチップマイコン２９５が実行する充電制
御ルーチンを示すフローチャートである。

【図２５】図２４に続く充電制御ルーチンを示すフロー
チャートである。

【図２６】第９実施例の充電器が実行する充電制御ルー
チンを示すフローチャートである。

【図２７】従来の充電器の電気的構成を示すブロック図
である。

【図２８】従来の充電器３００の外観を示す斜視図であ
る。

【図２９】充電器３００の電気的構成を示す回路図であ
る。

【図３０】充電時間に対する電池電圧を示す特性図であ
る。

【図３１】充電時間に対する端子電圧を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１０… 充電器 １１… 電池 １３… 電池パック １４… サーミスタ ２６… 温度変化率検出回路 ２７、２８… コンパレータ ２９… 充電オンオフ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−165405（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池の温度を測定してこの温度の単位時
   間当たりの変化分を温度変化率として検出する温度変化
   率検出手段と、前記 温度変化率検出手段で検出される前記温度変化率が
   第１の基準値を下回るかどうかを判別する第１の基準値
   判別手段と、前記第１の基準値判別手段により前記温度変化率が前記
   第１の基準値を下回ると判別した後に、前記温度変化率
   検出手段で検出される前記温度変化率が第２の基準値を
   上回るかどうかを判別する第２の基準値判別手段と、 前記 第１の基準値判別手段によって前記温度変化率が前
   記第１の基準値を下回ると判別されたときに、前記電池
   の充電を開始し、前記第２の基準値判別手段によって前
   記温度変化率が前記第２の基準値を上回ると判別された
   ときに、前記電池の充電を終了する充電制御手段とを備
   え、 前記第１の基準値判別手段により前記温度変化率が前記
   第１の基準値を下回ると判別されたときに前記第１の基
   準値判別手段から出力される出力信号に基づき、前記温
   度変化率検出手段が前記第１の基準値判別手段に所定の
   信号を出力し続けることにより充電開始前の温度変化率
   が前記第１の基準値を下回った後に開始された電池への
   充電を継続し、前記出力信号に基づき、前記温度変化率
   検出手段からの前記温度変化率が前記第２の基準値判別
   手段へ供給されることを特徴とする 充電器。
2. 【請求項２】 電池の温度を測定してこの温度の単位時
   間当たりの変化分を温度変化率として検出する温度変化
   率検出手段と、 この温度変化率検出手段によって検出される充電開始後
   の前記温度変化率が所定の基準値に達すると充電を終了
   する充電制御手段と、 前記温度変化率検出手段によって検出される充電開始前
   の前記温度変化率にしたがって、前記基準値の補正値を
   設定する補正値設定手段と、 この補正値設定手段によって設定された補正値を前記基
   準値に補正する基準値補正手段と、 この基準値補正手段によって前記基準値が補正される充
   電開始後の時間を、前記温度変化率検出手段によって検
   出される前記充電開始前の温度変化率にしたがって設定
   する補正時間設定手段とを備えた充電器。
3. 【請求項３】 電池の周囲の温度を測定する周囲温度測
   定手段と、 前記電池の温度を測定する電池温度測定手段と、 この電池温度測定手段で測定される前記温度の単位時間
   当たりの変化分を温度変化率として検出する温度変化率
   検出手段と、 この温度変化率検出手段で検出される前記温度変化率が
   基準値に達すると充電を終了する充電制御手段と、 前記周囲温度測定手段で測定された前記周囲の温度と前
   記電池温度測定手段で測定された前記電池の温度に基づ
   いて、充電開始前に前記基準値を設定する基準値設定手
   段とを備えた充電器。
4. 【請求項４】 充電開始前の電池の温度を測定してこの
   温度の単位時間当たりの変化分を温度変化検出手段によ
   り温度変化率として検出する工程と、 該検出される前記温度変化率が第１の基準値を下回るか
   どうかを第１の基準値判別手段により判別する工程と、前記第１の基準値判別手段により 前記温度変化率が前記
   第１の基準値を下回ると判別されたときに、前記温度変
   化検出手段と充電制御手段に基準値を下回ることを示す
   信号を出力する工程と、 前記信号を受信した前記温度検出手段から前記第１の基
   準値判別手段へ所定の信号を出力する工程と、 前記信号を受信した前記充電制御手段により 前記電池の
   充電を開始する工程と、前記充電開始後に前記温度変化率検出手段から供給され
   る 前記充電開始後の前記電池の前記温度変化率が第２の
   基準値を上回るかどうかを第２の基準値判別手段により
   判別する工程と、 前記第２の基準値判別手段により前記温度変化率が前記
   第２の基準値を上回ると判別されたときに、前記充電制
   御手段による前記電池の充電を終了する工程とを有する
   充電方法。
5. 【請求項５】 電池の温度を測定してこの温度の単位時
   間当たりの変化分を温度変化率として検出する工程と、 該検出される充電開始後の前記温度変化率が所定の基準
   値に達すると充電を終了する工程と、 前記検出される充電開始前の前記温度変化率にしたがっ
   て、前記基準値の補正値を設定する工程と、 該設定された補正値を前記基準値に補正する工程と、 前記基準値が補正される充電開始後の時間を、前記検出
   される前記充電開始前の温度変化率にしたがって設定す
   る工程とを有する充電方法。
6. 【請求項６】 電池の周囲の温度を測定する工程と、 前記電池の温度を測定する工程と、 該測定される前記電池の温度の単位時間当たりの変化分
   を温度変化率として検出する工程と、 該検出される前記温度変化率が基準値に達すると充電を
   終了する工程と、 前記測定された前記周囲の温度と前記測定された前記電
   池の温度に基づいて、充電開始前に前記基準値を設定す
   る工程とを有する充電方法。