JP6022145B2 - 二次電池充電装置及び二次電池充電システム - Google Patents

Description

本発明は、二次電池の充電を制御する二次電池充電装置、及び二次電池に対して充電を行う二次電池充電システムに関するものである。

携帯情報端末（ＰＤＡ）や携帯電話などの携帯端末機は、大容量の情報を短時間で授受でき、多方面で用いられている。
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）。

特開２００４−１６６４０４号公報

しかしながら、自然エネルギを発電源とする充電源からの充電電流により、二次電池を充電する特許文献１の電源装置の場合、商用交流電源からＡＣ（Alternating Current）アダプタを用いた充電に比較し、自然エネルギを電気エネルギに変換するため、発電の特性上、出力電力が不安定となる。
このような出力電力が不安定な電源装置を用いて二次電池を充電する際、環境によって発電電力が小さくなり、二次電池を充電するための充電電流を十分に確保できない場合が予想される。

一方、二次電池及び二次電池搭載機器の側において、確実な充電を実現させるための充電制御を行っているが、商用交流電源からＡＣアダプタを用いた充電電流による充電制御に対するシーケンス制御となっている。
このシーケンス制御では、自然エネルギを発電源とした電源装置からの小さな電力には対応できず、十分な充電が行われなかったり、また、充電電流が小さすぎる場合、充電電流の電流値の検出において、充電完了時の充電電流の減少と、環境変化に伴う充電電流の現象との判別が付かずに誤動作が起こる場合がある。

また、上述したシーケンス制御において、少ない充電電流により充電処理が行われている場合、供給される充電電流の量を、二次電池搭載機器側における充電処理に用いられる消費電流の量が上回ってしまう可能性がある。
この結果、一見、充電処理が実行されているように見えるが、実際には消費される電流が供給される充電電流より多いため、二次電池の充電量がより減少してしまうことになる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、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なものであっても、二次電池及び二次電池搭載機器の変更を行うことなく、二次電池及び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、二次電池の充電量がより減少することなく、満充電まで充電させる二次電池充電装置及び二次電池充電システムを提供することを目的としている。

本発明の二次電池充電システムは、二次電池の充電源となる充電電流を供給する発電装置と、前記充電電流により二次電池が満充電か否かの判定機能を有する電池制御部が設けられた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、前記二次電池充電装置を稼動可能とする下限の電圧として設定された充電限界電圧と、前記二次電池の充電量が増加する充電には不十分な電流値の充電電流しか流すことができない上限の電圧として設定された不安定上限電圧とで規定される電圧範囲であって、下限は充電限界電圧、上限は不安定上限電圧であ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う充電制御部と、前記出力電圧が前記不安定電圧範囲に含まれている不安定時間をカウントし、前記出力電圧が前記不安定電圧範囲から外れた場合、カウントした不安定時間をリセットする時間管理タイマ部とを備え、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遮断し、前記発電装置は、太陽光のエネルギを太陽電池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。

本発明の二次電池充電システムは、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、前記充電制御部が、前記充電スイッチを遮断することを特徴とする。

本発明の二次電池充電システムは、予め設定された周期をカウントする周期タイマ部をさらに有し、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。

本発明の二次電池充電システムは、ユーザの制御により、前記充電制御部が前記不安定電圧範囲及び前記監視時間を任意に設定することを特徴とする。

本発明の二次電池充電システムは、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及び前記監視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不安定電圧範囲及び前記監視時間を設定し、前記充電スイッチの制御を行うことを特徴とする。

本発明の二次電池充電装置は、充電電流により二次電池が満充電か否かの判定機能を有する電池制御部が設けられた二次電池に対し、前記二次電池の充電源となる充電電流を供給する発電装置からの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、前記二次電池充電装置を稼動可能とする下限の電圧として設定された充電限界電圧と、前記二次電池の充電量が増加する充電には不十分な電流値の充電電流しか流すことができない上限の電圧として設定された不安定上限電圧とで規定される電圧範囲であって、下限は充電限界電圧、上限は不安定上限電圧であ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う充電制御部と、前記出力電圧が前記不安定電圧範囲に含まれている不安定時間をカウントし、前記出力電圧が前記不安定電圧範囲から外れた場合、カウントした不安定時間をリセットする時間管理タイマ部とを備え、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遮断し、前記発電装置は、太陽光のエネルギを太陽電池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。

この本発明によれば、二次電池が満充電と検知する充電電流の電流値より大きい不安定電圧範囲において、二次電池充電装置が充電電流を停止させ、二次電池が充電処理を行わないように制御するため、二次電池及び二次電池搭載機器の変更を行うことなく、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なものであっても、二次電池及び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、かつ二次電池の充電量を低下させることなく、二次電池を満充電まで充電させることができる。

この発明の一実施形態による二次電池充電装置を用いた二次電池充電システムの構成例を示すブロック図である。 二次電池充電装置３の充電動作におけるメインルーチンを示すフローチャートである。 二次電池充電装置３による電圧入力処理の動作を示すフローチャートである。 二次電池充電装置３によるタイマカウント処理の動作を示すフローチャートである。 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安定電圧の監視時間ｔ１及び不安定電圧範囲（充電限界電圧Ｖ２、不安定上限電圧Ｖ３）の対応を示すテーブルの構成の図である。 この発明の他の実施形態による二次電池充電装置を用いた二次電池充電システムの構成例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態による二次電池充電装置を用いた二次電池充電システムの構成例を示す概略ブロック図である。
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稼動し、電圧監視部３１、充電スイッチ３２、充電制御部３３及び時間管理タイマ部３４を備えている。

二次電池１００は、定電流の充電期間及び定電圧の充電期間を有しており、充電電流が予め設定されている充電終了電流未満の場合、満充電となったと判定し、充電処理を終了する電池制御部（不図示）が設けられている。
また、二次電池１００の電池制御部は、充電処理において、充電電流を監視し、充電開始からの経過時間をカウントする保護タイマ部を有している。この保護タイマ部は、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、保護タイマ部のカウントする第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部によりカウントする。

発電装置２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発電装置である。
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る場合がある。
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。

電圧監視部３１は、発電装置２の発電電力の出力端子に接続されており、発電装置２の出力端子の端子電圧を測定し、測定した端子電圧を監視電圧Ｖとして充電制御部３３へ出力する。

充電スイッチ３２は、ノーマリオフ（二次電池充電装置３が稼動していない場合、オフ 、すなわち遮断状態）であり、発電装置２の出力端子と二次電池との間に介挿されるように設けられ、発電装置２の出力端子と二次電池との間の接続を導通状態あるいは遮断状態に制御する。
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。

時間管理タイマ部３４は、監視時間後述する充電制御部３３により、カウント動作を開始、あるいは停止する。
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）。

充電制御部３３は、電圧監視部３１から供給される監視電圧Ｖが、予め設定されている充電限界電圧Ｖ２と不安定上限電圧Ｖ３との間、すなわち不安定電圧範囲に含まれているか否かの判定を行う（監視電圧ＶがＶ２≦Ｖ≦Ｖ３の場合不安定電圧範囲に含まれている）。
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。

上述した充電限界電圧Ｖ２は二次電池充電装置３が稼動可能となる限界の電圧であり、不安定上限電圧Ｖ３は二次電池１００に対して充電を行うためには不十分な電流値しか流すことができない電圧の上限値である。すなわち、不安定電圧範囲は、二次電池充電装置３が稼動状態にあるが、二次電池１００には実質的に充電量が増加する充電が行われていない状態の電圧範囲を示している。後述する無負荷時充電可能電圧Ｖ１は、充電限界電圧Ｖ２及び不安定上限電圧Ｖ３より高い電圧である。また、充電限界電圧Ｖ２は、二次電池１００が二次電池充電装置３に接続され、かつ充電スイッチ３２がオンしている場合、二次電池１００が充電完了時と判定する充電電流の電流値を超える電流値の充電電流を供給できる電力を発電装置２が発電していると判定できる電圧である。
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。
このようにして、充電制御部３３は、発電装置２からの充電電流を二次電池１００へ供給するか否かの制御を、充電スイッチ３２のオン、オフの制御により行う。
上述したように、本実施形態において、充電制御部３３は、監視電圧ＶがＶ２≦Ｖ≦Ｖ３である状態が、監視時間ｔ１の間に継続している場合、充電処理を一旦停止する。

次に、図２、図３及び図４を用いて、本実施形態による二次電池充電装置３の動作を説明する。図２は、二次電池充電装置３の充電動作におけるメインルーチンを示すフローチャートである。図３は、二次電池充電装置３による電圧入力処理の動作を示すフローチャートである。図４は、二次電池充電装置３によるタイマカウント処理の動作を示すフローチャートである。

＜メインルーチン＞
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、内部に設けられたタイマカウントフラグ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）するとともに、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を設定する。ここで、タイマカウントフラグ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。
このとき、充電制御部３３は、充電スイッチ３２をオフし、遮断状態とする。

また、充電制御部３３は、内部に２０ｍｓ（ミリ秒）タイマと１ｓ（秒）タイマとを有している。ここで、２０ｍｓタイマは発電装置２の監視電圧Ｖ（端子電圧）の検出を行う周期をカウントする。１ｓタイマはタイマ部処理を行う周期をカウントする。
そして、充電制御部３３は、この２０ｍｓタイマ部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。

ステップＳ２：
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。

ステップＳ３：
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のフローチャート）の実行を行う。

ステップＳ４：
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。

ステップＳ５：
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４のフローチャート）の実行を行う。

＜電圧入力処理ルーチン＞
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ＳＡ５へ進める。

ステップＳＡ２：
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。

ステップＳＡ３：
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。

ステップＳＡ４：
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。

ステップＳＡ５：
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。

ステップＳＡ６：
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ＳＡ７：
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。
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、時間管理タイマ部３４に対してカウント動作を停止させるため、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。
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する。
なお、ステップＳＡ７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ＳＡ５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。

ステップＳＡ８：
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。

ステップＳＡ９：
充電制御部３３は、監視時間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。

ステップＳＡ１０：
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。
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。

ステップＳＡ１１：
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。

ステップＳＡ１２：
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、処理をメインルーチンのステップＳ４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ＳＡ１１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ＳＡ１１およびステップＳＡ１２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。

ステップＳＡ１３：
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。

ステップＳＡ１４：
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。

ステップＳＡ１５：
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。

ステップＳＡ１６：
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。

ステップＳＡ１７：
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ＳＡ１４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。

＜タイマカウント処理ルーチン＞
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。

ステップＳＢ２：
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。

ステップＳＢ３：
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。

ステップＳＢ４：
現状が充電状態であるため、充電制御部３３は、充電スイッチ３２をオフして、充電電流を二次電池１００に対して流さない遮断状態とする。
そして、充電制御部３３は、充電スイッチ３２をオフして、充電電流が二次電池１００に流れないように遮断したため、充電状態フラグＦｃに０を設定し、動作状態を充電停止状態とする。
また、充電制御部３３は、タイマカウントフラグＦｔに０を設定し、処理をメインルーチンのステップＳ２へ進める。

上述した構成により、本実施形態によれば、二次電池１００が満充電であると検知する充電電流の電流値より大きい不安定電圧範囲を設定し、この不安定電圧範囲において監視電圧Ｖが推移している時間が予め設定した監視時間ｔ１を超えた場合、二次電池１００に対して二次電池充電装置３が二次電池１００に対して充電電流を停止させ、二次電池１００を二次電池充電装置３に対して非接続の状態とし、二次電池１００に充電処理を行わせず、充電されている充電量を消費させずに制御し、充電量の低下を抑制することができる。
また、二次電池充電装置３は、発電装置２の発電量が二次電池１００に対して充電することができると判定した場合、二次電池１００を二次電池充電装置３に対して接続の状態とし、二次電池１００の充電処理を再開させることができる。
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、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なもので、充電電流が少ない場合あっても、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。

また、充電制御部３３は、二次電池の種類と、その種類に対応した監視時間ｔ１、充電限界電圧Ｖ２及び不安定上限電圧Ｖ３との対応関係を、内部記憶部にテーブルとして記憶している。
図５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、充電限界電圧Ｖ２及び不安定上限電圧Ｖ３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、すなわちユーザの制御指示に対応して２次電池の種別を検出する。
そして、充電制御部３３は、内部記憶部の上述したテーブルから、検出した２次電池の種別に対応する監視時間ｔ１を読み出し、すでに説明した時間管理タイマ部３４の設定レジスタに設定するカウント時間Ｔとして用いる。
また、充電制御部３３は、同様に、充電限界電圧Ｖ２及び不安定上限電圧Ｖ３とを上記対応テーブルより読み出し、監視電圧Ｖとの比較に用いる。
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。

次に、図６は本発明の他の実施形態による二次電池充電装置３Ａを用いた二次電池充電システム１Ａの構成例を示す概略ブロック図である。
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。

他の実施形態における二次電池充電装置３は、図１の一実施形態の構成に加え、周期タイマ部３５が設けられている。
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、一実施形態における構成及び動作に加えて、以下の構成及び動作を行う。
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。

次に、充電制御部３３Ａは、新たに充電スイッチ３２が遮断される毎に、遮断回数レジスタの遮断回数Ｒをインクリメント（１を加算）することにより、遮断された回数のカウントを行う。
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。

そして、充電制御部３３Ａは、時間内遮断回数Ｑの値が、不具合判定回数を超えている場合、短時間に充電スイッチ３２の遮断と導通とが繰り返されていると判定する。
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。

この他の実施形態によれば、一実施形態によ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充電を満充電まで行えるという効果に加え、二次電池１００側に不具合がある場合など、充電スイッチ３２の遮断と導通とが繰り返される状態を防止し、充電スイッチ３２の劣化を抑制することができる。

また、図１における電圧監視部３１、充電制御部３３、時間管理タイマ部３４、または電圧監視部３１、充電制御部３３Ａ、時間管理タイマ部３４、周期タイマ部３５の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより二次電池に対する充電制御の管理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
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。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１，１Ａ…二次電池充電システム
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
１００…二次電池

Claims (6)

1. 二次電池の充電源となる充電電流を供給する発電装置と、前記充電電流により二次電池が満充電か否かの判定機能を有する電池制御部が設けられた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、
   前記二次電池充電装置を稼動可能とする下限の電圧として設定された充電限界電圧と、前記二次電池の充電量が増加する充電には不十分な電流値の充電電流しか流すことができない上限の電圧として設定された不安定上限電圧とで規定される電圧範囲であって、下限は充電限界電圧、上限は不安定上限電圧であ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う充電制御部と、
   前記出力電圧が前記不安定電圧範囲に含まれている不安定時間をカウントし、前記出力電圧が前記不安定電圧範囲から外れた場合、カウントした不安定時間をリセットする時間管理タイマ部とを備え、
   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遮断し、
   前記発電装置は、太陽光のエネルギを太陽電池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二次電池充電システム。
2. 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、前記充電制御部が、前記充電スイッチを遮断す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。
3. 予め設定された周期をカウントする周期タイマ部をさらに有し、
   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または請求項２に記載の二次電池充電システム。
4. ユーザの制御により、前記充電制御部が前記不安定電圧範囲及び前記監視時間を任意に設定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の二次電池充電システム。
5. 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及び前記監視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不安定電圧範囲及び前記監視時間を設定し、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４に記載の二次電池充電システム。
6. 充電電流により二次電池が満充電か否かの判定機能を有する電池制御部が設けられた二次電池に対し、前記二次電池の充電源となる充電電流を供給する発電装置からの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、
   前記二次電池充電装置を稼動可能とする下限の電圧として設定された充電限界電圧と、前記二次電池の充電量が増加する充電には不十分な電流値の充電電流しか流すことができない上限の電圧として設定された不安定上限電圧とで規定される電圧範囲であって、下限は充電限界電圧、上限は不安定上限電圧であ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う充電制御部と、
   前記出力電圧が前記不安定電圧範囲に含まれている不安定時間をカウントし、前記出力電圧が前記不安定電圧範囲から外れた場合、カウントした不安定時間をリセットする時間管理タイマ部とを備え、
   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遮断し、
   前記発電装置は、太陽光のエネルギを太陽電池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二次電池充電装置。

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