JPH04229027A - 充電装置及び充電方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は充電装置及び充電方法に
関する。より特定的には、ニッケル−水素２次バッテリ
（Ｎｉｃｋｅｌ−Ｍｅｔａｌ　　Ｈｙｄｒｉｄｅ　　Ｓ
ｅｃｏｎｄａｒｙＢａｔｔｅｒｙ，以下では単にＮｉ−
ＭＨバッテリと称す）の充電に最適な充電装置及び充電
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、２次バッテリの充電のための
種々の方式が提案され、かつ実用化されている。第１の
方式はたとえば１９８４年１月１３日付で公開された特
開昭５９−６７３１号公報に記載されている。この第１
の方式では、バッテリ温度が充電の進行に伴って上昇す
ることを利用して、バッテリ温度が一定値に達したとき
、満充電とみなして充電を停止する。

【０００３】第２の方式は、たとえば、いずれも本願発
明と同じ譲受人に譲渡された１９８２年１０月１２日付
で発行されたアメリカ特許第４，３５４，１４８号や１
９８３年６月７日付で発行されたアメリカ特許第４，３
８７，３３２号等において開示されているいわゆるマイ
ナス・デルタ・ブイ方式である。Ｎｉｃｋｅｌ−Ｃａｄ
ｍｉｕｍ（Ｎｉ−Ｃｄ）バッテリのバッテリ電圧は充電
の進行と共に図１１に示すように変化する。図１１のタ
イミングＸでバッテリ電圧はピークを呈するが、Ｎｉ−
Ｃｄバッテリは、このタイミングＸでは満充電されては
おらず、バッテリ電圧がピークを過ぎて僅かに降下して
タイミングＹで満充電状態となる。そこで、第２の方式
では、バッテリ電圧がピークを超えて若干低下したタイ
ミングで充電を停止する。第２の方式はＮｉ−Ｃｄバッ
テリに好適する。

【０００４】第３の方式は、１９６８年１月３日付で発
行されたイギリス特許第１，０９７，４５１号に開示さ
れている。第３の方式では、満充電状態でのバッテリ電
圧の時間に対する上昇率を予め測定し、その測定で得ら
れた上昇率を基準として用い、実際の充電においてバッ
テリ電圧の上昇率がこの基準値と等しいかそれ以下にな
ったとき、充電を停止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然るに、第１の方法で
は、バッテリ温度は周囲温度に影響され易いため、正確
な温度制御が行なえない。

【０００６】また、Ｎｉ−ＭＨバッテリでは、バッテリ
電圧はＮｉ−Ｃｄバッテリと同様に変化するが、バッテ
リ電圧がピークに達したタイミングＸ（図１１）が満充
電状態である。したがって、Ｎｉ−Ｃｄバッテリと同様
に第２の方式に従ってバッテリ電圧がピークに達した後
にも充電が継続されると、Ｎｉ−ＭＨバッテリの内部に
おける化学変化に伴う発熱等によって劣化を生じるとい
う問題がある。したがって、第２の方式はＮｉ−ＭＨバ
ッテリの充電装置としては適当ではない。

【０００７】更に、第３の方式は過充電による特性劣化
が大きな問題になるＮｉ−ＭＨバッテリの充電装置とし
て利用することはできるが、第３の方式では、バッテリ
の種類、バッテリ容量、残量、充電電流（急速充電また
は通常充電）などが変更される都度上記上昇率を実際に
測定しなければならず、汎用性に欠けるという欠点があ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】それゆえに、本発明の主
たる目的は、新規な充電装置及び充電方法を提供するこ
とである。

【０００９】本発明の他の目的は、Ｎｉ−ＭＨバッテリ
に好適する充電装置及び充電方法を提供することである
。

【００１０】本発明の他の目的は、煩雑な操作なしに、
Ｎｉ−ＭＨバッテリを確実に満充電状態にし得る、充電
装置及び充電方法を提供することである。

【００１１】本発明の他の目的は、Ｎｉ−ＭＨバッテリ
またはＮｉ−Ｃｄバッテリを満充電できる、充電装置及
び充電方法を提供することである。

【００１２】構成的に見ると、本発明の第１の特徴は、
２次バッテリに充電電流を供給する電源手段と、上記２
次バッテリのバッテリ電圧値を保持するバッテリ電圧値
保持手段と、該バッテリ電圧値保持手段に保持されたバ
ッテリ電圧値より上記２次バッテリのバッテリ電圧が所
定電圧上昇するであろう予測時間を設定する予測時間設
定手段と、上記予測時間内に上記２次バッテリのバッテ
リ電圧が上記所定電圧上昇しないとき上記充電電流の上
記２次バッテリへの供給を停止する手段とを備えたこと
にある。

【００１３】第２の特徴は、上記予測時間内に上記２次
バッテリのバッテリ電圧が上記所定電圧上昇したとき、
その時の上記２次バッテリのバッテリ電圧で上記バッテ
リ電圧値保持手段を更新する手段を備えたことにある。

【００１４】第３の特徴は、上記２次バッテリの上記バ
ッテリ電圧が上記所定電圧上昇するのに要する時間をカ
ウントするタイマ手段を備え、上記予測時間設定手段は
先に設定した予測時間及び上記タイマ手段によってカウ
ントした上記時間の少なくとも一方に基づいて新たな予
測時間を設定することにある。

【００１５】第４の特徴は、２次バッテリに充電電流を
供給する手段と、上記２次バッテリの種類を判別する種
類判別手段と、上記２次バッテリのバッテリ電圧値を保
持するバッテリ電圧値保持手段と、該バッテリ電圧値保
持手段に保持されたバッテリ電圧値より上記２次バッテ
リのバッテリ電圧が所定電圧上昇するのに要する時間に
基づいて上記２次バッテリのバッテリ電圧がピークに達
したかどうかを判別するピーク判別手段と、該ピーク判
別手段によって上記バッテリ電圧が上記ピークに達した
ことが判別されたとき、上記種類判別手段の判別に応じ
て上記充電電流の供給を継続するか否かを制御する制御
手段とを備えたことにある。

【００１６】第５の特徴は、上記２次バッテリに関連し
て設けられた抵抗性素子を備えると共に、上記種類判別
手段は上記抵抗性素子の抵抗値の変化に基づいて上記２
次バッテリの種類を判別する抵抗変化検出手段を有する
ことにある。

【００１７】第６の特徴は、上記２次バッテリは所定形
状のケースに収納されると共に、上記種類判別手段は上
記ケースの形状に基づいて上記２次バッテリの種類を判
別する形状検出手段を有することにある。

【００１８】第７の特徴は、上記２次バッテリは機械読
み取り可能なマークが付されたケースに収納されると共
に、上記種類判別手段は上記マークを検出することによ
り上記２次バッテリの種類を判別するマーク検出手段を
有することにある。

【００１９】第８の特徴は、上記抵抗性素子は上記２次
バッテリに熱結合された温度依存性抵抗素子であり、該
温度依存性抵抗素子は電圧源からの電圧を分圧する様に
接続され、上記抵抗変化検出手段は上記温度依存性抵抗
素子によって分圧された電圧レベルを検出する電圧レベ
ル検出手段を有することにある。

【００２０】第９の特徴は、上記電圧レベル検出手段に
よって上記電圧レベルを検出する時上記充電電流の供給
を停止する電流停止手段を備えたことにある。

【００２１】また、方法的に見ると本発明の特徴は、第
１に２次バッテリの電圧値を保持する第１ステップと、
上記保持電圧値より上記２次バッテリの電圧値が所定電
圧上昇するであろう予測時間を設定する第２ステップと
、上記予測時間内に上記２次バッテリの電圧値が上記保
持電圧値より上記所定電圧上昇しない時上記２次バッテ
リへの充電電流の供給を停止する第３ステップとからな
ることにある（第１０の特徴）と共に、上記予測時間内
に上記２次バッテリの電圧値が上記所定電圧以上上昇し
たとき、該上昇に要した時間及び上記予測時間の少なく
とも一方に基づいて新たな予測時間を設定するステップ
を更に備えたこと（第１１の特徴）にある。

【００２２】第２には、２次バッテリに充電電流を供給
するために上記２次バッテリを充電装置に装着する第１
ステップと、上記充電装置に装着された２次バッテリの
種類を判別する第２ステップと、上記２次バッテリの電
圧値を保持する第３ステップと、上記２次バッテリの電
圧値がピークに達したかどうかを上記保持電圧値に基づ
いて判別する第４ステップと、上記２次バッテリの電圧
値が上記ピークに達したことが判別されたとき、上記２
次バッテリの種類に応じて上記充電電流の供給を継続す
るか否かを決定する第５ステップとからなることにある
。

【００２３】

【作用】本発明の第１〜第３の特徴及び第１０、第１１
の特徴によれば、バッテリ電圧がピーク値に達すると充
電が停止されるので、Ｎｉ−ＭＨバッテリのようなピー
ク値以後充電されるべきでない２次バッテリに最適の充
電装置が得られる。しかも、予測時間はバッテリ電圧の
上昇割合に基づいて設定されるので、イギリス特許第１
，０９７，４５１号のような煩雑さがなく、この発明に
従った充電装置及び方法は汎用性に優れている。

【００２４】また、本発明の第４〜第８の特徴及び第１
２の特徴によれば、たとえば、Ｎｉ−ＭＨバッテリが充
電されるときにはバッテリ電圧のピーク値の検出に応答
してすぐに充電が終了され、Ｎｉ−Ｃｄバッテリが充電
されるときにはバッテリ電圧がピーク値に達した後所定
電圧低下するまで充電が継続される。この実施例によれ
ば、Ｎｉ−ＭＨバッテリまたはＮｉ−Ｃｄバッテリのい
ずれも最適の満充電状態が得られる。

【００２５】更に、本発明の第９の特徴によれば、充電
装置の端子におけるバッテリパックの端子との接触抵抗
に起因する温度検出誤差が抑制できる。

【００２６】

【実施例】図１に示す充電装置１０は端子Ｔ１、Ｔ２お
よびＴ３を含み、この端子Ｔ１、Ｔ２およびＴ３に図２
に示すバッテリパック１００または図３に示すバッテリ
パック２００が接続される。端子Ｔ２は接地される。

【００２７】図２に示すバッテリパック１００はＮｉ−
ＭＨバッテリ１０２を内蔵し、Ｎｉ−ＭＨバッテリ１０
２のプラス電極が端子Ｐ１に接続され、マイナス電極が
端子Ｐ２に接続され、そして端子Ｐ２は端子Ｔ２を通し
て接地される。Ｎｉ−ＭＨバッテリ１０２は複数のバッ
テリセルの直列接続を含み、各バッテリセルは約１．２
Ｖの出力電圧を有する。そして、端子Ｐ２と端子Ｐ３と
の間にはたとえば白金センサのような温度検出素子１０
４が接続される。温度検出素子１０４はＮｉ−ＭＨバッ
テリ１０２に近接して設けられていて、Ｎｉ−ＭＨバッ
テリ１０２の温度に応じてその抵抗値が変化する。温度
検出素子１０４の検出可能温度範囲はたとえば−２０℃
〜＋８０℃に設定されている。

【００２８】また、図３に示すバッテリパック２００は
Ｎｉ−Ｃｄバッテリ２０２を内蔵し、Ｎｉ−Ｃｄバッテ
リ２０２のプラス電極が端子Ｑ１に接続され、マイナス
電極が端子Ｑ２に接続され、そして端子Ｑ２は端子Ｔ２
を通して接地される。Ｎｉ−Ｃｄバッテリ２０２は複数
のバッテリセルの直列接続を含み、各バッテリセルは約
１．２Ｖの出力電圧を有する。そして、端子Ｑ２と端子
Ｑ３との間には抵抗２０４が接続される。抵抗２０４の
抵抗値は、上述の温度検出素子１０４の常温での抵抗値
と同じに設定されている。

【００２９】充電装置１０はマイクロコンピュータ１２
を含み、このマイクロコンピュータ１２が充電装置１０
の全体の動作を制御する。マイクロコンピュータ１２は
ＣＰＵ１４を含み、ＣＰＵ１４にはＲＯＭ１６およびＲ
ＡＭ１８が接続されるとともに、プログラマブルタイマ
２０が接続される。ＲＯＭ１６に制御プログラムがスト
アされていて、ＲＡＭ１８はＣＰＵ１４の動作に必要な
変数等を一時記憶するために利用される。プログラマブ
ルタイマ２０は減算カウンタまたは加算カウンタのどち
らとしても利用できる。減算カウンタとして利用する場
合、プログラマブルカウンタ２０はＣＰＵ１４によって
設定された初期値からダウンカウントし、そのカウント
値がＣＰＵ１４に与えられる。加算カウンタとして利用
する場合、プログラマブルカウンタ２０はＣＰＵ１４に
よってリセットされてアップカウントし、そのカウント
値がＣＰＵ１４に与えられる。

【００３０】バッテリパック１００が接続されたとき、
端子Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が充電装置１０の端子Ｔ１、Ｔ
２及びＴ３にそれぞれ接続されるので、Ｎｉ−ＭＨバッ
テリ１０２のバッテリ電圧が端子Ｐ１およびＴ１を通し
てオペアンプ２２に与えられ、オペアンプ２２の出力電
圧は第１のＡ／Ｄコンバータ２４に与えられる。また、
端子Ｔ３には、分圧抵抗２８を介して定電圧源２６の出
力電圧が印加される。したがって、バッテリパック１０
０の温度検出素子１０４の抵抗値と分圧抵抗２８とによ
って、定電圧源２６の電圧が分圧される。Ｎｉ−ＭＨバ
ッテリ１０２の温度に応じて温度検出素子１０４の抵抗
値が変化するので、端子Ｐ３およびＴ１からの電圧がＮ
ｉ−ＭＨバッテリ１０２の温度に応じて変化する。Ｎｉ
−ＭＨバッテリ１０２の温度が高いときには温度検出素
子１０４の抵抗値は大きく、したがって端子Ｔ３からの
電圧もまた大きくなる。Ｎｉ−ＭＨバッテリ１０２の温
度が低いときには温度検出素子１０４の抵抗値は小さく
、したがって端子Ｔ３からの電圧もまた小さくなる。 この端子Ｔ３からのＮｉ−ＭＨバッテリ１０２の温度に
応じた電圧がオペアンプ３０を通して第２のＡ／Ｄコン
バータ３２に与えられる。第１および第２のＡ／Ｄコン
バータ２４および３２はオペアンプ２２および３０から
の電圧をディジタルデータに変換してＣＰＵ１４に与え
る。

【００３１】なお、充電装置１０にバッテリパック２０
０が接続されると、端子Ｔ１にはＮｉ−Ｃｄバッテリ２
０２のバッテリ電圧が出力され、端子Ｔ３には分圧抵抗
２８と抵抗２０４とによって決まる一定電圧が出力され
る。

【００３２】また、上述のような構成を有するマイクロ
コンピュータ１２としては、たとえば三菱電機株式会社
製のマイクロコンピュータチップ「Ｍ５０７２７」が利
用可能である。

【００３３】充電装置１０は定電流源３４をさらに含み
、この定電流源３４は商用電源（図示せず）から２次バ
ッテリを充電するための直流電流（充電電流）を発生し
て出力する。定電流源３４からの直流電流はスイッチン
グ素子としてのトランジスタ３６およびダイオード３８
を介して、前述の端子Ｔ１すなわちバッテリパック１０
０の端子Ｐ１またはバッテリパック２００の端子Ｑ１に
与えられる。マイクロコンピュータ１２によってトラン
ジスタ３６のオンまたはオフを制御することによって、
端子Ｔ１からバッテリパック１００または２００に与え
られる充電電流の大きさが制御される。

【００３４】この実施例においては、簡単にいうと、マ
イクロコンピュータ１２は、Ａ／Ｄコンバータ２４から
のデータおよびプログラマブルタイマ２０のカウント値
に基づいて、端子Ｔ１の電圧すなわちＮｉ−ＭＨバッテ
リ１０２またはＮｉ−Ｃｄバッテリ２０２のバッテリ電
圧が一定置Ｖ０上昇する毎の時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，　
・・・（図１１）を計測する。その計測結果に基づいて
、マイクロコンピュータ１２は、次にバッテリ電圧が一
定電圧Ｖ０上昇するであろう時間を予測する。そ　して
、マイクロコンピュータ１２は、その予測時間の間にバ
ッテリ電圧がＶ０上　昇しないとき、Ｎｉ−ＭＨバッテ
リ１０２またはＮｉ−Ｃｄバッテリ２０２のバッテリ電
圧が図１１に示すピークに達したものと判断する。そし
て、その後、マイクロコンピュータ１２は端子Ｔ３から
の電圧に基づいて充電装置１０にバッテリパック１００
が接続されているのかバッテリパック２００が接続され
ているのかを判断して、それ以後の充電を制御する。

【００３５】以下に、この実施例の充電装置１０の詳細
な動作を、図１および図４を参照して説明する。以下の
説明にでる具体的な数値は、Ｎｉ−ＭＨバッテリ１０２
（図２）が、各々が１．２Ｖの出力電圧を有する１０個
のセルの直列接続を含み、Ｎｉ−Ｃｄバッテリ２０２（
図３）が、各々が１、２Ｖの出力電圧を有する１０個の
セルの直列接続を含み、充電電流が１Ａの場合に好適す
るものであり、これら数値は何ら限定的な意味をもたな
いことを予め留意されたい。

【００３６】図４の最初のステップＳ１において、ＣＰ
Ｕ１４は、正常なバッテリパックが充電装置１０に接続
されたかどうかを検出する。すなわち、充電装置１０の
端子Ｔ１、Ｔ２およびＴ３にバッテリパック１００の端
子Ｐ１、Ｐ２およびＰ３またはバッテリパック２００の
端子Ｑ１、Ｑ２およびＱ３が接続されると、上述のよう
に端子Ｔ３に或る電圧が生じるので、ＣＰＵ１４は端子
Ｔ３に電圧があるかどうかによって、充電装置１０にバ
ッテリパック１００または２００が接続されたかどうか
検出する。具体的には、充電装置１０にバッテリパック
１００が接続されているときには、Ｎｉ−ＭＨバッテリ
１０２の温度または周囲温度に依存する温度検出素子１
０４の抵抗値に応じた電圧が端子Ｔ３に生じる。充電装
置１０にバッテリパック２００が接続されているときに
は、抵抗２０４の抵抗値に応じた電圧が端子Ｔ３に生じ
る。

【００３７】なお、バッテリパック１００または２００
内において、短絡または断線が生じているときには、端
子Ｐ２およびＰ３またはＱ２およびＱ３の間の抵抗値が
ゼロまたは無限大になる。したがって、端子Ｔ３の電圧
値は非常に小さくまたは非常に大きくなる。その状態は
温度検出素子１０４が最低温度または最高温度を検出し
ている状態と類似している。したがって、故障している
バッテリパックが充電装置１０に接続されたにも拘らず
、ＣＰＵ１４は正常なバッテリパック１００が接続され
たと誤認する恐れがある。そこで、この実施例では、温
度検出素子１０４は−２０℃〜＋８０℃の範囲の温度を
検出できるにも拘らず、端子Ｔ３に生じた電圧が−１０
℃〜＋７０℃の範囲の温度に相当する電圧以外の電圧で
あったときには、充電装置１０に正常なバッテリパック
１００または２００が接続されていないと判断する。 この場合には、ＣＰＵ１４はプロセスを次のステップＳ
２に進めない。

【００３８】そして、ＣＰＵ１４は、ステップＳ１にお
いて正常なバッテリパック１００または２００が充電装
置１０に接続されていることを検出すると、ステップＳ
２を実行する。このステップＳ２では、ＲＡＭ１８（図
１）内の各変数が初期設定される。すなわち、ＣＰＵ１
４は、ＲＡＭ１８の所定記憶位置の変数Ｔｉｎｔを設定
　する。変数Ｔｉｎｔは上述の予測時間に相当し、この
実施例では「２分」が初期設　定される。さらに、ＣＰ
Ｕ１４は、第１のＡ／Ｄコンバータ２２から出力される
端子Ｔ１の電圧値のデータを変数Ｖｍａｘとして初期設
定するとともに、第２のＡ　／Ｄコンバータ３２から出
力される端子Ｔ３の電圧値のデータを基準温度として変
数ＣＣに初期設定する。

【００３９】その後、ＣＰＵ１４は、ステップＳ３にお
いて、スイッチング信号を出力してトランジスタ３６を
オンする。したがって、定電流源３４からの充電電流が
端子Ｔ１および端子Ｐ１またはＱ１を通して、バッテリ
パック１００または２００に与えられる。このようにし
て、充電が開始される。

【００４０】その後、ＣＰＵ１４がステップＳ４〜Ｓ１
０を実行して、バッテリ電圧のピークを検出する。すな
わち、実施例ではプログラマブルタイマ２０はダウンカ
ウンタとして利用しているので、ステップＳ４において
ＣＰＵ１４はＲＡＭ１８の変数Ｔｉｎｔをプログラマブ
ルタイマ２０に設定する。応じて、プログラマブルタイ
　マ２０はその変数Ｔｉｎｔを初期値としてクロック信
号または１秒信号毎にダウン　カウントする。プログラ
マブルタイマ２０のカウント値は逐次ＣＰＵ１４に入力
される。ステップＳ５において、プログラマブルタイマ
２０のカウント値が変数ＴｒとしてＲＡＭ１８にストア
される。続くステップＳ６において、ＣＰＵ１４　は、
変数Ｔｒが「０」より大きいかどうか（Ｔｒ＞０）を判
断する。もし、Ｔｒ＞　０であれば、ＣＰＵ１４は、ス
テップＳ７において、第１のＡ／Ｄコンバータ２２から
出力されるデータをそのときのバッテリ電圧を表す変数
ＶとしてＲＡＭ１８に設定する。そして、ステップＳ８
において、ＣＰＵ１４は、変数Ｖの値が先に設定されて
いる変数Ｖｍａｘより前述の一定電圧Ｖ０（たとえば１
０ｍＶ）以上大きいかどうか（Ｖ≧Ｖｍａｘ＋Ｖ０）を
判断する。もしＶ＜Ｖｍａｘ＋Ｖ０であれば、プロセス
はステップＳ５に戻り、もしＶ≧Ｖｍａｘ＋Ｖ０であれ
ば、ＣＰＵ１４はステップＳ９において、変数Ｖｍａｘ
の値を変数Ｖの値に変更する。このようにして、　最大
バッテリ電圧を示す変数Ｖｍａｘが刻々と変更される。

【００４１】ステップＳ１０においては、ＣＰＵ１４は
、次の式に従って予測時間を算出し、それを次の新たな
予測時間ＴｉｎｔとしてＲＡＭ１８に設定する。

【００４２】Ｔｉｎｔ＝Ｋ１・Ｔｉｎｔ＋Ｋ２・（Ｔｉ
ｎｔ−Ｔｒ） ただし、Ｋ１およびＫ２は任意の正の数値である。この
ようにして、次にバッテリ電圧が一定電圧Ｖ０だけ上昇
するであろう予測時間が変更される。

【００４３】なお、発明者は、数値Ｋ１およびＫ２を決
定するために種々の実験を行った。実験の結果に従って
Ｋ１＝３／４，Ｋ２＝１／２とした場合のＮｉ−ＭＨバ
ッテリ１０２のバッテリ電圧の変化（線Ａ）および予測
時間Ｔｉｎｔ（線Ｂ）の変化が　図５および図６に示さ
れる。図５のグラフはバッテリ残量が少ないときの急速
充電を示し、図６のグラフはバッテリ残量が多いときの
急速充電を示す。このようにＫ１＝３／４，Ｋ２＝１／
２に設定したとき、実験した限りにおいて、バッテリ電
圧がノイズの影響を受けていても誤動作することなく、
バッテリ電圧のピークを検出できることが確認された。

【００４４】そして、プロセスは先のステップＳ４に戻
り、上述のようにして決定された新たな予測時間の変数
ＴｉｎｔがＣＰＵ１４によってプログラマブルタイマ２
０に設　定され、それ以後、ステップＳ５〜Ｓ１０が繰
り返し実行される。すなわち、ステップＳ８において変
数Ｔｉｎｔで設定された予測時間以内にバッテリ電圧が
一定　値Ｖ０上昇したことを検出する都度、新たな変数
Ｖｍａｘおよび変数Ｔｉｎｔがステッ　プＳ９およびＳ
１０でそれぞれ設定される。この方法に従った実験では
、±１０ｍＶ以内の誤差範囲でバッテリ電圧のピークを
検出できることが確認された。

【００４５】ステップＳ８において予測時間の変数Ｔｉ
ｎｔ以内にバッテリ電圧が一定値Ｖ０上昇しなかったこ
とを検出し、かつステップＳ６においてＴｒ≦０と判断
したとき　には、プロセスは次のステップＳ１１に進む
。 ステップＳ１１では、ＣＰＵ１４は、第２のＡ／Ｄコン
バータ３２から出力されるデータを先にＲＡＭ１８に設
定されている温度の変数ＣＣと比較し、両者の差が±２
℃以内であるかどうかを判　断する。このステップＳ１
１において「ＮＯ」と判断されると、そのとき充電装置
１０に接続されているのはバッテリパック１００すなわ
ちＮｉ−ＭＨバッテリ１０２である。この場合、バッテ
リ電圧のピークが検出されているので、充電を継続する
必要はない。したがって、ＣＰＵ１４はステップＳ１４
においてスイッチング信号を出力し、トランジスタ３６
をオフする。このようにして、Ｎｉ−ＭＨバッテリ１０
２の充電が停止される。

【００４６】一方、充電装置１０にバッテリパック２０
０が接続されているときには、抵抗２０４の抵抗値は一
定であり、Ｎｉ−Ｃｄバッテリ２０２の温度変化はみか
け上、高々１〜２℃であるので、第２のＡ／Ｄコンバー
タ３２からのデータは最初にＲＡＭ１８に設定された変
数ＣＣと実質的に同じである。したがって、ステップ　
Ｓ１１において「ＹＥＳ」と判断される。この場合には
、Ｎｉ−Ｃｄバッテリ２０２が充電装置１０に接続され
ている。したがって、バッテリ電圧のピークは検出した
ものの、満充電状態にするために、充電をさらに継続す
る。したがって、プロセスはステップＳ１２に進む。ス
テップＳ１２では、ＣＰＵ１４は第１のＡ／Ｄコンバー
タ２２から出力されるバッテリ電圧を変数ＶとしてＲＡ
Ｍ１８に設定する。次のステップＳ１３において、ＣＰ
Ｕ１４はこの変数ＶがＲＡＭ１８に設定されている最大
バッテリ電圧に相当する変数Ｖｍａｘより一定値たとえ
ば１０　０ｍＶ以上小さいかどうかを判断する。そして
、Ｖｍａｘ−Ｖ＞１００ｍＶが検出　されるまで、ステ
ップＳ１２およびＳ１３が繰り返し実行される。

【００４７】なお、ステップＳ１２およびＳ１３におけ
る変数ＶｍａｘはステップＳ４〜Ｓ１　０においてＲＡ
Ｍ１８にストアされているバッテリ電圧のピーク値を示
している。先に説明したように、Ｎｉ−Ｃｄバッテリ２
０２では、このバッテリ電圧がピーク値より一定電圧（
実施例では１００ｍＶ）低下した図１１に示すタイミン
グＹで満充電となる。したがって、ステップＳ１２およ
びＳ１３を繰り返し実行することによって、Ｎｉ−Ｃｄ
バッテリ２０２の満充電を検出することができる。

【００４８】そして、ステップＳ１３においてＮｉ−Ｃ
ｄバッテリ２０２の満充電を検出すると、ＣＰＵ１４は
、先にＮｉ−ＭＨバッテリ１０２の満充電を検出したと
きと同様に、ステップＳ１４においてトランジスタ３６
をオフして充電電流の供給を停止する。

【００４９】図７は図１に示す実施例の変形例を示し、
この図７の実施例は、マイクロコンピュータ１２のＣＰ
Ｕ１４にＩ／Ｏポート４２を介してマイクロスイッチ４
０が接続される。このマイクロスイッチ４０はバッテリ
パックの形状によって、充電装置１０にバッテリパック
１００（図２）が接続されているかまたはバッテリパッ
ク２００（図３）が接続されているかを検出する。すな
わち、図７の実施例に用いられるバッテリパック１００
は、図８に示すように各面が平坦な直方体のケース１０
６を含み、そのケースの側面に図２で示す端子Ｐ１、Ｐ
２およびＰ３が露出される。また、図９に示すバッテリ
パック２００も直方体のケース２０６を含み、そのケー
スの側面に図３で示す端子Ｑ１、Ｑ２およびＱ３が露出
される。ケース２０６の一部には凹部２０８が形成され
、マイクロスイッチ４０は、バッテリパック２００が充
電装置１０に装着されたときマイクロスイッチ４０のア
クチュエータ（図示せず）が凹部２０８に嵌まるような
位置に設けられる。このようなバッテリパックのケース
の形状とマイクロスイッチ４０との協働によって、充電
装置１０に装着されているのかバッテリパック１００で
あるか２００であるかを判断することができる。すなわ
ち、バッテリパック１００が充電装置１０に装着された
とき、マイクロスイッチ４０のアクチュエータがケース
１０６に押されてマイクロスイッチ４０がオンとなる。 これに対して、バッテリパック２００が充電装置１０に
装着されたとき、凹部２０８の作用によってマイクロス
イッチ４０のアクチュエータが押されないので、マイク
ロスイッチ４０はオフのままである。したがってＣＰＵ
１４は、Ｉ／Ｏポート４２からの出力がハイレベルであ
るかローレベルであるかに基づいて、バッテリパック１
００または２００を識別する。

【００５０】図７〜図９に示す実施例は図４で示す実施
例のステップＳ１１と同じ機能を果たす。すなわち、先
の実施例では端子Ｔ３の電圧すなわち温度によってバッ
テリパック１００または２００を認識し、バッテリパッ
ク１００が装着されているときステップＳ１１からステ
ップＳ１４に進み、バッテリパック２００が装着されて
いるときステップＳ１１からステップＳ１２およびＳ１
３に進んだ。図７〜図９の実施例では、ＣＰＵ１４がロ
ーレベルのＩ／Ｏポート４２の出力を検出したときステ
ップＳ１４に進み、ハイレベルの出力を検出したときス
テップＳ１２およびＳ１３に進む。

【００５１】なお、図７の実施例では、バッテリパック
の形状によってその種類を判別するようにしているので
、充電装置１０の端子Ｔ３，定電圧源２６，分圧抵抗２
８，オペアンプ３０および第２のＡ／Ｄコンバータ３２
は省略されてもよい。

【００５２】図７〜図９に示す実施例におけるマイクロ
スイッチとバッテリパックの形状との協働は他の任意の
機械検出可能な方法に置き換えられてもよい。たとえば
、バッテリパック１００または２００によって異なる位
置に反射シートや透孔を設け充電装置１０にはいずれか
一方の反射シートまたは透孔を検出できる位置にフォト
センサを配置し、そのフォトセンサの出力をＣＰＵ１４
に与えるようにしてもよい。さらに、リードスイッチと
マグネットとの組み合わせが用いられ得る。

【００５３】次に、図１０を参照して、図４に示す実施
例の変形例について説明する。図１０に示す実施例では
、図４のステップＳ１およびＳ２が実行された後、ステ
ップＳ１０１において、マイクロコンピュータ１２のＣ
ＰＵがトランジスタ３６をオンして、定電流源３４から
のバッテリパック１００または２００への充電電流の供
給を開始する。次のステップＳ１０２においてＣＰＵ１
４はＲＡＭ１８の所定記憶位置の変数Ｎに「１」をセッ
トするとともに、ステップＳ１０３においてプログラマ
ブルタイマ２０のタイマ値を変数ＴＢとしてＲＡＭ１８
にストアする。　なお、変数Ｎは、以下の説明から明ら
かになるように、第２のＡ／Ｄコンバータ３２の出力を
ＣＰＵ１４が読み取った回数を示す。

【００５４】ステップＳ１０４において、ＣＰＵ１４は
充電が完了したかどうかを判断する。すなわち、このス
テップＳ１０４において図４に示すステップＳ４〜Ｓ１
３が実行され、Ｎｉ−ＭＨバッテリ１０２またはＮｉ−
Ｃｄバッテリ２０２の充電が完了したかどうかを判断す
る。ただし、ここでは重複する説明は省略する。そして
、充電が完了した場合には、先のステップＳ１４と同様
にして、ステップＳ１１５においてＣＰＵ１４はトラン
ジスタ３６をオフして充電電流の供給を停止する。

【００５５】ステップＳ１０４において充電がまだ完了
していないと判断されると、ステップＳ１０５において
、ＣＰＵ１４は、プログラマブルタイマ２０のタイマ値
を変数ＴＣとしてＲＡＭ１８にストアし、続くステップ
Ｓ１０６においてステップＳ　１０３処理後０．５秒経
過したかどうかを判断する。ステップＳ１０３からの経
過時間が０．５秒に達していないときには、プロセスは
ステップＳ１０４に戻り、０．５秒経過したときプロセ
スはステップＳ１０７に進む。このステップＳ１０７に
おいては、ＣＰＵ１４はトランジスタ３６をオフし、充
電電流の供給を停止する。そして、続くステップＳ１０
８において、１ｍ秒の経過を検出すると、ステップＳ１
０９において、ＣＰＵ１４は第２のＡ／Ｄコンバータ３
２の出力に基づいて、温度検出素子１０４（図２）で検
出された温度データを変数ＣＮとし　てＲＡＭ１８に設
定する。その後、ステップＳ１１０において、ＣＰＵ１
４はトランジスタ３６をオンして充電電流の供給を再開
する。

【００５６】そして、ステップＳ１１１では、ステップ
Ｓ１０２で設定した変数Ｎの値が「１０」に達したかど
うかを判断する。ステップＳ１１１で「ＮＯ」と判断さ
れると、ステップＳ１１２において変数Ｎをインクリメ
ントしてプロセスはステップＳ１０３に戻る。ステップ
Ｓ１１１において「ＹＥＳ」と判断されると、ステップ
Ｓ１１３において、ＣＰＵ１４は平均温度Ｃａｖを計算
する。すなわち、ステップＳ１１３にプロセスが進んだ
とき、ステップＳ１０９が１０回実行され、したがって
温度データＣ１，Ｃ２，…Ｃ１０がＲＡＭ１８にストア
されている。ＣＰＵ１４は、ステップＳ１１３おいて、
温度データＣ１，Ｃ２，…Ｃ１０の平均値Ｃａｖを算出
する。そして、ステップＳ１１４において、ＣＰＵ１４
は、算出した平均温度Ｃａｖが０℃〜６０℃の範囲にあ
るかどうか（０℃＜Ｃａｖ＜６０℃）を判断する。ステ
ップＳ１１４において「ＹＥＳ」と判断された場合には
、プロセスは先のステップＳ１０２に戻り、バッテリパ
ック１００または２００への充電電流の供給が継続され
る。ステップＳ１１４において「ＮＯ」と判断されると
、ＣＰＵ１４はステップＳ１１５において充電電流の供
給を遮断し、充電を終了する。なぜなら、平均温度Ｃａ
ｖが高いので、これ以上充電を継続するとＮｉ−ＭＨバ
ッテリ１０２またはＮｉ−Ｃｄバッテリ２０２の特性劣
化を生じるからである。

【００５７】図１０の実施例によれば、温度検出素子１
０４（図２）または抵抗２０４（図３）によって生じる
電圧をＣＰＵ１４が読み取るとき、Ｎｉ−ＭＨバッテリ
１０２またはＮｉ−Ｃｄバッテリ２０２への充電電流の
供給が停止される。したがって、バッテリパック１００
の端子Ｐ２またはバッテリパック２００の端子Ｑ２と充
電装置１０の端子Ｔ２との間に接触抵抗が生じても、検
出誤差を生じることがない。

【００５８】充電電流が１Ａ、分圧抵抗２８が１ｋΩで
あり、温度検出素子１０４として松下電子工業株式会社
製の薄膜白金温度センサ「ＴＯ−３７０」を用い、端子
Ｔ１における端子Ｐ２またはＱ２との接触抵抗が３０ｍ
Ωであり、温度検出素子１０４の許容電流が１０ｍＡ、
抵抗値がそれぞれ−２０℃、０℃、６０℃のとき９２０
Ω、１０００Ωおよび１２１３Ωである場合、バッテリ
パック１００または２００の温度が０℃でかつ充電電流
が供給されているときには、端子Ｔ２には３０ｍＶ（＝
１Ａ×３０ｍΩ）の電圧が発生しているので、端子Ｔ３
の電圧は２．５１５Ｖとなる。この電圧値は理論的には
温度検出素子１０４の検出温度が約３．４℃のときの電
圧値と同じであり、したがって、３０ｍΩの接触抵抗に
よって３．４℃の検出誤差が生じたことになる。一方、
バッテリパック１００または２００の温度が０℃でかつ
充電電流の供給が停止しているときには、端子Ｔ３の電
圧は約２．５０００４Ｖとなる。この電圧値は理論的に
は温度検出素子１０４の検出温度が約０．００９℃のと
きの電圧値と同じである。したがって、図１０の実施例
に従って温度検出時に充電電流の供給を停止するように
すれば、温度検出精度を飛躍的に向上することができる
。

【００５９】なお、図１０に示す実施例ではステップＳ
１０８において１ｍ秒の待機時間を設定している。これ
はステップＳ１０７において充電を停止した後の充電電
流の端子Ｔ２に対する影響がなくなる時間を確保するた
めである。

【００６０】さらに、図１０に示す実施例では、平均温
度を算出してその平均温度によって充電の継続の可否を
判断するようにしている（ステップＳ１１４）。しかし
ながら、数秒〜数＋秒毎に温度を検出し、その都度ステ
ップＳ１１４と同様の判断を行うようにしてもよいが、
この場合にはノイズにより検出誤差を生じる可能性があ
る。ただし、平均温度を算出するための温度検出時間間
隔および回数は任意に設定することができる。

【００６１】図１０に示す実施例においては、温度検出
期間中に充電電流の供給を停止するので充電時間が長く
なると考えられるが、この停止時間は約０．５秒毎に約
１ｍ秒であり、ほとんど無視できる。たとえば、図４に
示す実施例において連続的に充電した場合２．５時間の
充電時間が必要である場合、図１０に示す実施例で余分
な充電時間は僅か１８秒程度である。

【００６２】本発明が詳細に説明され図示されたが、そ
れは単なる図解および一例として用いたものであり、限
定であると解されるべきではないことは明らかであり、
この発明の精神および範囲は添付されたクレームの文書
によってのみ限定される。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、２次バッテリの電圧値
がピークとなった時点で充電を終了できるので例えばＮ
ｉ−ＭＨバッテリの充電に最適である。また、２次バッ
テリの種類により上記ピーク時点後の充電の継続もしく
は終了を自動的に判定するので、例えばＮｉ−ＭＨバッ
テリ及びＮｉ−Ｃｄバッテリの様に充電の終了時点が異
なるバッテリのいずれに対しても適切な充電を行なえる
。更に、本発明では２次バッテリに熱的に結合した温度
検出素子の検出出力を得る場合には、上記２次バッテリ
への充電電流を一時停止するので、正確な検出出力が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく充電装置の第１実施例を示すブ
ロック回路図である。

【図２】本発明の実施例に適用したＮｉ−ＭＨバッテリ
パックを示す回路図である。

【図３】本発明の実施例に適用したＮｉ−Ｃｄバッテリ
パックを示す回路図である。

【図４】本発明の第１実施例の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図５】図４のフローチャートに従って動作する際のバ
ッテリ電圧Ａと予測時間Ｂとの一例を示すグラフである
。

【図６】図４のフローチャートに従って動作する際のバ
ッテリ電圧Ａと予測時間Ｂとの他の例を示すグラフであ
る。

【図７】本発明に基づく充電装置の第２実施例を示すブ
ロック回路図である。

【図８】本発明の第２実施例に適用するＮｉ−ＭＨバッ
テリパックの外観を示す斜視図である。

【図９】本発明の第２実施例に適用するＮｉ−Ｃｄバッ
テリパックの外観を示す斜視図である。

【図１０】本発明の第３実施例の動作を説明するための
フローチャートである。

【図１１】２次バッテリの充電特性を示すグラフである
。

【符号の説明】

１０　　充電装置 １２　　マイクロコンピュータ １４　　ＣＰＵ １８　　ＲＡＭ（バッテリ電圧値保持手段）２０　　プ
ログラマブルタイマ ２６　　定電圧源 ３４　　定電流源 ３６　　トランジスタ（スイッチング素子）１００　　
Ｎｉ−ＭＨバッテリパック １０２　　Ｎｉ−ＭＨバッテリ １０４　　温度検出素子 １０６　　Ｎｉ−ＭＨバッテリケース ２００　　Ｎｉ−Ｃｄバッテリパック ２０２　　Ｎｉ−Ｃｄバッテリ ２０６　　Ｎｉ−Ｃｄバッテリケース

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　２次バッテリに充電電流を供給する電
   源手段と、上記２次バッテリのバッテリ電圧値を保持す
   るバッテリ電圧値保持手段と、該バッテリ電圧値保持手
   段に保持されたバッテリ電圧値より上記２次バッテリの
   バッテリ電圧が所定電圧上昇するであろう予測時間を設
   定する予測時間設定手段と、上記予測時間内に上記２次
   バッテリのバッテリ電圧が上記所定電圧上昇しないとき
   上記充電電流の上記２次バッテリへの供給を停止する手
   段とを備えたことを特徴とする充電装置。
2. 【請求項２】　　更に上記予測時間内に上記２次バッテ
   リのバッテリ電圧が上記所定電圧上昇したとき、その時
   の上記２次バッテリのバッテリ電圧で上記バッテリ電圧
   値保持手段を更新する手段を備えたことを特徴とする請
   求項１記載の充電装置。
3. 【請求項３】　　更に上記２次バッテリの上記バッテリ
   電圧が上記所定電圧上昇するのに要する時間をカウント
   するタイマ手段を備え、上記予測時間設定手段は先に設
   定した予測時間及び上記タイマ手段によってカウントし
   た上記時間の少なくとも一方に基づいて新たな予測時間
   を設定することを特徴とする請求項２もしくは３記載の
   充電装置。
4. 【請求項４】　　２次バッテリに充電電流を供給する手
   段と、上記２次バッテリの種類を判別する種類判別手段
   と、上記２次バッテリのバッテリ電圧値を保持するバッ
   テリ電圧値保持手段と、該バッテリ電圧値保持手段に保
   持されたバッテリ電圧値より上記２次バッテリのバッテ
   リ電圧が所定電圧上昇するのに要する時間に基づいて上
   記２次バッテリのバッテリ電圧がピークに達したかどう
   かを判別するピーク判別手段と、該ピーク判別手段によ
   って上記バッテリ電圧が上記ピークに達したことが判別
   されたとき、上記種類判別手段の判別に応じて上記充電
   電流の供給を継続するか否かを制御する制御手段とを備
   えたことを特徴とする充電装置。
5. 【請求項５】　　更に上記２次バッテリに関連して設け
   られた抵抗性素子を備えると共に、上記種類判別手段は
   上記抵抗性素子の抵抗値の変化に基づいて上記２次バッ
   テリの種類を判別する抵抗変化検出手段を有することを
   特徴とする請求項４記載の充電装置。
6. 【請求項６】　　更に上記２次バッテリは所定形状のケ
   ースに収納されると共に、上記種類判別手段は上記ケー
   スの形状に基づいて上記２次バッテリの種類を判別する
   形状検出手段を有することを特徴とする請求項４記載の
   充電装置。
7. 【請求項７】　　更に上記２次バッテリは機械読み取り
   可能なマークが付されたケースに収納されると共に、上
   記種類判別手段は上記マークを検出することにより上記
   ２次バッテリの種類を判別するマーク検出手段を有する
   ことを特徴とする請求項４記載の充電装置。
8. 【請求項８】　　上記抵抗性素子は上記２次バッテリに
   熱結合された温度依存性抵抗素子であり、該温度依存性
   抵抗素子は電圧源からの電圧を分圧する様に接続され、
   上記抵抗変化検出手段は上記温度依存性抵抗素子によっ
   て分圧された電圧レベルを検出する電圧レベル検出手段
   を有することを特徴とする請求項５記載の充電装置。
9. 【請求項９】　　上記電圧レベル検出手段によって上記
   電圧レベルを検出する時上記充電電流の供給を停止する
   電流停止手段を備えたことを特徴とする請求項８記載の
   充電装置。
10. 【請求項１０】　　２次バッテリの電圧値を保持する第
    １ステップと、上記保持電圧値より上記２次バッテリの
    電圧値が所定電圧上昇するであろう予測時間を設定する
    第２ステップと、上記予測時間内に上記２次バッテリの
    電圧値が上記保持電圧値より上記所定電圧上昇しない時
    上記２次バッテリへの充電電流の供給を停止する第３ス
    テップとからなることを特徴とする充電方法。
11. 【請求項１１】　　更に、上記予測時間内に上記２次バ
    ッテリの電圧値が上記所定電圧以上上昇したとき、該上
    昇に要した時間及び上記予測時間の少なくとも一方に基
    づいて新たな予測時間を設定する第４ステップを有する
    ことを特徴とする請求項１０記載の充電方法。
12. 【請求項１２】　　２次バッテリに充電電流を供給する
    ために上記２次バッテリを充電装置に装着する第１ステ
    ップと、上記充電装置に装着された２次バッテリの種類
    を判別する第２ステップと、上記２次バッテリの電圧値
    を保持する第３ステップと、上記２次バッテリの電圧値
    がピークに達したかどうかを上記保持電圧値に基づいて
    判別する第４ステップと、上記２次バッテリの電圧値が
    上記ピークに達したことが判別されたとき、上記２次バ
    ッテリの種類に応じて上記充電電流の供給を継続するか
    否かを決定する第５ステップとからなることを特徴とす
    る充電方法。