JPH07194017A - 充電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バッテリーの劣化を抑制し、しかも充電時間
を短縮し得る充電器を提供する。 【構成】 ワンチップマイコン１４内のリアルタイムク
ロックにより時刻を計時し、所定の時刻にサーミスタ２
７により周囲温度を検出し、該検出値が所定設定値以下
になると放電を行った後に、充電を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポータブル型電子機器
等に用いられる充電可能な２次電池用の充電器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に用いられている充電器は、放電機
能を備えていないが、放電機能を備えた充電器も従来用
いられている。

【０００３】従来、用いられている放電機能付きの−Δ
Ｖ方式の充電器の構成の一例を図７及び図８に示す。ま
た、従来のバッテリーパックの構成を図９に示す。

【０００４】図７は充電器の外観斜視図であり、同図に
おいて１は、ポータブル型電子機器に用いられる充電可
能な２次電池用の充電器で、長方形箱状の充電器本体１
ａを有している。充電器本体１ａの一端面には、家庭用
のＡＣコンセントに差し込むＡＣプラグ２がコード２ａ
を介して接続されている。また、充電器本体１ａの上面
には、充電中であること及び充電が終了したことをそれ
ぞれ表示するための第１ＬＥＤ３と、放電状態であるこ
とを表示するための第２ＬＥＤ４とが設けられている。
更に、充電器本体１ａの電池収容部５内には、ＤＣ端子
６が設けられている。

【０００５】図８は、図７の充電器１の回路構成図であ
り、同図において、７は、ＡＣプラグ２が差し込まれた
交流電源から２次電圧を取り出すトランス、８は、トラ
ンスから取り出された交流の２次電圧を直流電圧にする
ための整流用のダイオードブリッジ、９は、ダイオード
ブリッジ８によって整流された電流を一定の電流となる
ように出力の負荷に応じて制御するための定電流回路で
あって、図９に示すバッテリーパック２２の電圧である
４Ｖから８Ｖの範囲において８００ｍＡの電流を流すも
のである。１０は、充電のＯＮ／ＯＦＦを行なうための
第１トランジスタ、１１は、図９に示すバッテリーパッ
ク２２からの逆流を防止するためのダイオードである。
１２は、第１トランジスタ１０をドライブするための第
２トランジスタである。

【０００６】１３は、３端子型の定電圧出力用レギュー
タ（ＲＥＧ）であり、充電器本体１ａの制御系の電源で
あるＶＣＣ＝５Ｖを供給する。１４は、充電器１全体を
制御するマイクロプロセッサであるワンチップマイコン
で、ＲＯＭ，ＲＡＭ，タマイー、割り込みコントロー
ラ、ＡＤコンバータ、ＩＯポート等の機能を内蔵してい
る。１５は、第１ＬＥＤ３をドライブするための第３ト
ランジスタ、１６は、第２ＬＥＤ４をドライブするため
の第４トランジスタ、１７は、ハードウエアリセットを
作り出すためのリセットＩＣで、動作電圧である４．５
Ｖを越えるとハードウェアリセットを解除する、１８
は、−ΔＶを検出するためにバッテリーの電圧レベルを
ワンチップマイコン１４の図示しないＡＤコンバータの
入力レベルへ変換するためのアンプ、１９は、図９のバ
ッテリーパック２２の放電を行なう放電回路、２０は、
放電状態と充電状態とに択一的に切り替えるための第５
トランジスタ、２１は、第５トランジスタ２０をドライ
ブするための第６トランジスタである。

【０００７】図９は、バッテリーパックの回路構成図で
あり、同図中、２２はバッテリーパックで、定格電圧は
６Ｖ、定格電流は７００ｍＡｈにそれぞれ設定されてい
る。２３は、充電可能な２次電池、２４は、図示しない
ポータブル型電子機器に接続される充放電のためのＤＣ
端子、２５は、所定設定値以上の温度または電流によっ
て作動する自動復帰型のブレーカである。

【０００８】上記構成において、ＡＣコンセントにＡＣ
プラグ２が差し込まれるとトランス７に交流電源が供給
される。トランス７は、交流電圧を降圧してダイオード
ブリッジ８へ供給する。ダイオードブリッジ８は、トラ
ンス７から供給された交流電圧を全波整流して直流電圧
に変換して、定電流回路９及びレギュレータ１３へ供給
する。該レギュレータ１３によって電源であるＶＣＣが
供給されると、該ＶＣＣは上昇し、その値が動作電圧で
ある４．５Ｖを越えるとリセットＩＣ１７によってハー
ドウエアリセットが解除され、ワンチップマイコン１４
が動作状態になる。

【０００９】このワンチップマイコン１４は、図９のバ
ッテリーパック２２が接続されているか否かを検出する
ためにドライブ用である第２トランジスタ１２をＯＮに
する。該第２トランジスタ１２のＯＮによって第１トラ
ンジスタ１０はＯＮし、ダイオード１１を介してＤＣ端
子６へ電流を供給する。該ＤＣ端子６の端子電圧は、図
１０のバッテリーパック２２が接続されている場合はバ
ッテリーの電圧、接続されていない場合は解放電圧であ
る１６Ｖを出力している。

【００１０】ＤＣ端子６に図９のバッテリーパック２２
が接続されていない場合、アンプ１８によってレベル変
換された解放電圧はワンチップマイコン１４の図示しな
いＡＤコンバータへ入力されてバッテリーの接続待ち状
態になる。次にＤＣ端子６に図９のバッテリーパック２
２が接続されると充電電流が流れ、定電流回路９によっ
て電流が制限されるため端子電圧は下がり、解放電圧よ
り低いバッテリーの電圧が出力される。端子電圧が４Ｖ
以上の場合、ワンチップマイコン１４は放電を行なうた
めに第１トランジスタ１０をＯＦＦにして充電電流を一
旦止めて、放電のための第５トランジスタ２０をＯＮに
すると同時に第４トランジスタ１６をＯＮにし、第２Ｌ
ＥＤ４を点灯して、放電中であることを表示する。

【００１１】放電は放電回路１９で行なわれ、バッテリ
ーの１時間あたりの定格電流である７００ｍＡにおいて
端子電圧が４Ｖまで続けられる。該端子電圧の４Ｖの検
出はワンチップマイコン１４のＡＤコンバータによって
行なわれる。端子電圧が４Ｖ以下になったことを確認す
ると、ワンチップマイコン１４は充電を行なうために第
５トランジスタ２０をＯＦＦにして放電を止めて、第４
トランジスタ１６をＯＦＦにし、放電状態であることを
表示する第２ＬＥＤ４を消灯し、充電のための第１トラ
ンジスタ１０をＯＮにすると同時に、第３トランジスタ
１５をＯＮにし、第１ＬＥＤ３を点灯して、充電中であ
ることを表示する。

【００１２】ワンチップマイコン１４は一定の間隔でＡ
Ｄコンバータからの入力をサンプリングして、−ΔＶの
検出を行なう。−ΔＶの検出はＡＤコンバータからの入
力をサンプリングした値の最大値を記憶して、記憶して
いる値から次のサンプリングの値を差し引いた値が１０
０ｍＶ以上となったことにより判断する。満充電である
−ΔＶが検出されるとワンチップマイコン１４は第１ト
ランジスタ１０をＯＦＦにし、充電を終了させると同時
に第３トランジスタ１５をＯＦＦにして第１ＬＥＤ３を
消灯して、使用者に充電が終了したことを表示する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら放電機能
を備えていない従来の充電器では、重い負荷の電子機器
に使用したバッテリーや低温の環境下で使用されたバッ
テリーで、諸条件によってメモリ効果を起こし十分な放
電容量を得られなくなったバッテリーの放電容量を回復
出来ないという問題点があった。また、上記従来例のよ
うに放電機能を備えた充電器では、充電時に必ず放電を
行なってから充電を行なうため、バッテリーの劣化を早
めたり、毎回放電から行なうために充電時間が長くなる
という問題点があった。

【００１４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、バッテリーの劣化を抑制
し、しかも充電時間を短縮し得る充電器を提供すること
である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、放電機能を備えた充電器において、時刻を計
時する計時手段と、周囲温度を検出する検出手段と、所
定の時刻に前記検出手段による周囲温度を検出し該検出
した値が所定設定値以下になると放電を行なった後に充
電を行なうように制御する制御手段とを具備したことを
特徴とするものである。

【００１６】また、同じ目的を達成する上で、検出手段
により周囲温度を検出する時刻を設定する設定手段を備
えることが望ましい。

【００１７】

【作用】所定の時刻に周囲温度の検出を行ない、その検
出値が所定設定値以下になると放電を行なった後に充電
を行なう。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図７に基づき
説明する。

【００１９】［第１実施例］まず、本発明の第１実施例
を図１〜図５を参照して説明する。本実施例は、一般に
用いられている−ΔＶ方式の充電器に適用したものであ
る。

【００２０】図１は、本発明の第１実施例に係る充電器
の外観斜視図、図２は、図１の充電器の回路構成図であ
る。なお、図１及び図２において、上述した従来の図８
及び図９と同一部分には、同一符号を付してある。ま
た、本実施例におけるバッテリーパックは上述した従来
の図１０の構成と同一であるから、同図を流用して説明
する。

【００２１】図１において図８と異なる点は、図８の構
成に周囲温度を検出する時間を設定するための５ビット
のディップスイッチ（設定手段）２６を設けたことであ
る。

【００２２】また、図２において図９と異なる点は、図
９の構成に上述したディップスイッチ２６、周囲温度を
検出するサーミスタ（検出手段）２７、抵抗２８、リア
ルタイムクロック（計時手段）のバックアップ用リチウ
ム電池２９、第２及び第３ダイオード３０，３１を付加
したことである。

【００２３】ディップスイッチ２６は、５ビットの各々
のスイッチが抵抗で、バックアップ電源であるＶＢＢに
プルアップされており、ワンチップマイコン（制御手
段）１４のＩＯポートへ各々のＯＮ／ＯＦＦ状態が確認
できるように接続されている。サーミスタ２７は、抵抗
２８の分圧した電圧をワンチップマイコン１４内の図示
しないＡＤコンバータの−ΔＶ検出とは別のチャンネル
で、アナログ−デジタル変換することにより、周囲温度
を測定する。

【００２４】前記リアルタイムクロックは、日付及び時
刻を計時するもので、ワンチップマイコン１４内に設け
られている。バックアップ用リチウム電池２９は、第３
ダイオード３１を介してバックアップ電源であるＶＢＢ
に接続されている。第２ダイオード３０は、本充電器１
の制御系の電源であるＶＣＣからバックアップ電源ＶＢ
Ｂへ動作のための電圧を供給するものである。

【００２５】本実施例におけるリセットＩＣ１７は、バ
ックアップ電源ＶＢＢが動作電圧である２．５Ｖを越え
るとハードウエアリセットを解除するようになってい
る。

【００２６】上記構成において、リチウム電池２９が接
続されると第３ダイオード３１を介してバックアップ電
源ＶＢＢは上昇し、その値が動作電圧である２．５Ｖを
越えるとリセットＩＣ１７によってハードウエアリセッ
トが解除され、ワンチップマイコン１４が動作状態にな
り、その内部の図示しないリアルタイムクロックが日時
及び時刻の計時を開始する。ディップスイッチ２６によ
り設定される時間は５ビットの各スイッチの一つ一つに
重みがあり、ＯＮしている場合は、図２の右から
「１」、「２」、「４」、「８」、「１６」の値とな
る。従って、例えば、図２の右から２つのスイッチが同
時にＯＮしている場合、１＋２＝３となって、３時に温
度測定を行なう旨の設定がなされる。また、５ビット総
てのスイッチがＯＦＦの場合、放電は行なわず、５ビッ
ト総てのスイッチがＯＮの場合、毎回放電を行なうもの
とする。更に、ワンチップマイコン１４内部の図示しな
いリアルタイムクロックによって計時される時間がディ
ップスイッチ２６により設定された時間になると、ワン
チップマイコン１４の図示しないＡＤコンバータがサー
ミスタ２７による周囲温度の測定データ（検出値）を読
み込み、所定設定値と比較される。そして、読み込んだ
測定データが所定設定値より大きければフラグをＯＮに
し、小さければフラグをＯＦＦにする。

【００２７】次に、ＡＣコンセントにＡＣプラグ２が差
し込まれるとトランス７に交流電源が供給され、該トラ
ンス７は、交流電圧を降圧してダイオードブリッジ８へ
供給する。ダイオードブリッジ８はトランス７から供給
された交流電圧を全波整流して直流電圧に変換して、定
電流回路９及びレギュレータ１３へ供給する。該レギュ
レータ１３によって電源であるＶＣＣが供給されると、
該ＶＣＣは上昇し、その値が２．５Ｖを越えると、第２
ダイオード３０を介してバックアップ電源ＶＢＢへ電源
が供給され、充電器１は充電待ち状態になる。

【００２８】ワンチップマイコン１４は、図１０のバッ
テリーパック２２が接続されているか否かを検出するた
めにドライブ用である第２トランジスタ１２をＯＮにす
る。該第２トランジスタ１２のＯＮによって第１トラン
ジスタ１０はＯＮとなり、第１ダイオード１１を介して
ＤＣ端子６へ電流を供給する。ＤＣ端子６の端子電圧
は、図１０のバッテリーパック２２が接続されている場
合はバッテリーの電圧を、接続されていない場合は解放
電圧である１６Ｖをそれぞれ出力している。

【００２９】ＤＣ端子６に図１０のバッテリーパック２
２が接続されていない場合、アンプ１８によってレベル
変換された解放電圧は、ワンチップマイコン１４の図示
しないＡＤコンバータへ入力されてバッテリーの接続待
ち状態になる。次にＤＣ端子６に図１０のバッテリーパ
ック２２が接続されると充電電流が流れ、定電流回路９
によって電流が制限されるため端子電圧は下がり、解放
電圧より低いバッテリーの電圧が出力される。

【００３０】放電を行うか行わないかは、ディップスイ
ッチ２６によって予め設定された時間サーミスタ２７に
より検出された周囲温度の値と所定設定値とを比較し、
その結果、検出された周囲温度の値が所定設定値より低
い場合、即ちフラグがＯＮしている時は、放電から行う
ように設定される。放電を行う事が判断されると端子電
圧が４Ｖ以上の場合、ワンチップマイコン１４は放電を
行うために第１トランジスタ１０をＯＦＦにして充電電
流を一旦止めて、放電のための第５トランジスタ２０を
ＯＮにすると同時に第４トランジスタ１６をＯＮにし、
第２ＬＥＤ４を点灯して、放電中であることを表示す
る。

【００３１】放電は放電回路１９で行われ、バッテリー
の１時間あたりの定格電流である７００ｍＡにおいて端
子電圧が４Ｖまで続けられる。該端子電圧４Ｖの検出は
ワンチップマイコン１４の図示しないＡＤコンバータに
よって行われる。端子電圧が４Ｖ以下になったことを確
認すると、ワンチップマイコン１４は充電を行うために
第５トランジスタ２０をＯＦＦにし放電を止めて、第４
トランジスタ１６をＯＦＦにし、放電の表示である第２
ＬＥＤ４を消灯し、充電のための第１トランジスタ１０
をＯＮにすると同時に、第３トランジスタ１５をＯＮに
し、第１ＬＥＤ３を点灯し、充電中であることを表示す
る。

【００３２】ワンチップマイコン１４は一定の間隔でＡ
Ｄコンバータからの入力をサンプリングして、−ΔＶの
検出を行う。該−ΔＶの検出はＡＤコンバータからの入
力をサンプリングした値の最大値を記憶して、記憶して
いる値から次のサンプリングの値を差し引いた値が１０
０ｍＶ以上となったことにより判断する。満充電である
−ΔＶが検出されるとワンチップマイコン１４は第１ト
ランジスタ１０をＯＦＦにし、充電を終了させると同時
に第３トランジスタ１５をＯＦＦにして第１ＬＥＤ３を
消灯して、使用者に充電の終了を表示する。

【００３３】次に、ワンチップマイコン１４の制御動作
を、図２と共に図３及び図４のフローチャートを用いて
説明する。

【００３４】まず、図３のステップＳ３０１でソフトウ
エアイニシャルである処理に必要なカウンタやフラグの
クリア、第１ＬＥＤ３及び第２ＬＥＤ４のＯＦＦ等のポ
ートやその他デバイスの初期化を行う。次いでステップ
Ｓ３０２に進んでＤＣ端子６へ充電電流を供給するため
に第１トランジスタ１０をＯＮにし、次のステップＳ２
０３でＤＣ端子６へのバッテリーの接続待ちとなる。そ
して、バッテリーが接続されると次のステップＳ３０４
で放電フラグがＯＮしているか否かが判別され、ＯＮし
ている場合、放電のサイクルであると判断して放電のた
めステップＳ３０５へ進む。このステップＳ３０５で
は、一旦充電電流をＯＦＦにし、次のステップＳ３０６
で放電のために第５トランジスタ２０をＯＮにして放電
を行う。次いでステップＳ３０７に進んで放電中である
第２ＬＥＤ４を点灯し、次のステップＳ３０８で放電終
了の検出のため端子電圧が４Ｖ以下になったか否かの判
別をワンチップマイコン１４の図示しないＡＤコンバー
タによって行う。そして、放電が終了したと判別する
と、図４のステップＳ３０９に進み、第５トランジスタ
２０をＯＦＦにし、次のステップＳ３１０で放電終了の
表示のため第２ＬＥＤ４を消灯する。次いで、ステップ
Ｓ３１１に進んで充電電流を再び流すために第１トラン
ジスタ１０をＯＮにし、次いでオーバラップステップＳ
３１２で第１ＬＥＤ３を点灯して、充電中であることを
表示する。

【００３５】次いでステップＳ３１３に進んで−ΔＶの
検出のためにワンチップマイコン１４のＡＤコンバータ
から入力した電圧のデータをサンプリングし、次のステ
ップＳ３１４で電圧値の最大値（例えば、１００ｍＶ）
を記憶する。次のステップＳ３１５で前記ステップＳ３
１４において記憶している値と前記ステップＳ３１３に
おいてサンプリングした値とを比較し、１００ｍＶ以下
の時はステップＳ３１９でサンプリングの１秒程度待機
した後、再び前記ステップＳ３１３に戻ってＡＤコンバ
ータからの入力を行う。前記ステップＳ３１５で前記ス
テップＳ３１４において記憶している値と前記ステップ
Ｓ３１３においてサンプリングした値とを比較し、１０
０ｍＶ以上となった時は充電終了と判断し、次のステッ
プＳ３１６においてＤＣ端子６に対する充電電流の供給
を停止するために第１トランジスタ１０をＯＦＦにす
る。

【００３６】次いでステップＳ３１７に進み充電中であ
ることを示す第２ＬＥＤ４を消灯し、次のステップＳ３
１８でバッテリーが外されるまで待ち、バッテリーが外
されると前記図３のステップＳ３０２に戻ってバッテリ
ーの接続待ち状態となる。

【００３７】また、前記図３のステップＳ３０４におい
て放電フラグがＯＮでなければ前記図４のステップＳ３
１１に進んで充電電流を流すために第１トランジスタ１
０をＯＮにする。

【００３８】次にワンチップマイコン１４の図示しない
リアルタイムクロックによる１秒毎に起こる割り込み処
理の制御手順を図５のフローチャートに基づき説明す
る。ワンチップマイコン１４はイニシャル処理の中で図
示しない時計用のタイマーを起動してその１秒ごとの割
り込みをカウントアップすることによって日付及び時刻
の計時を行う。割り込みが起こると図５のステップＳ５
０１で日付及び時刻の計時を行い、次のステップＳ５０
２で時刻が周囲温度測定の時刻と一致したかを判断し、
一致していなければそのままリターンし、一致していれ
ば、ステップＳ５０３へ進み図示しないＡＤコンバータ
より周囲温度の値を読み込む。次いでステップＳ５０４
で前記ステップＳ５０３において読み込んだ周囲温度の
値と所定設定値とを比較して、読み込んだ値が所定設定
値より低ければステップＳ５０５において放電フラグを
ＯＮにし、高ければステップＳ５０６において放電フラ
グをＯＦＦにして、リターンする。

【００３９】［第２実施例］次に本発明の第２実施例を
図６に基づき説明する。

【００４０】なお、本実施例における充電器の基本的な
構成は、上述した第１実施例の図１及び図２と同一であ
るから、これら両図を流用して説明する。また、本実施
例におけるワンチップマイコン１４の制御動作におい
て、ソフトウエアイニシャルである処理に必要なカウン
タやフラグのクリア、第１ＬＥＤ３及び第２ＬＥＤ４の
ＯＦＦ等のポートやその他のデバイスの初期化を行って
から、放電終了の検出のため端子電圧が４Ｖ以下になっ
たか否かの判別をワンチップマイコン１４の図示しない
ＡＤコンバータによって行うまでの一連の処理は、上述
した第１実施例の図３と同一であるから、同図を流用し
て説明する。

【００４１】本実施例は、タイマー方式の充電器に適用
したものである。本実施例における充電の制御は、ワン
チップマイコン１４の中の図示しないタイマーによって
行われるもので、８時間で充電が停止するように制御さ
れる。また、定電流回路９は充電のための電流が１５０
ｍＡとなるように構成される。図６は、本実施例におけ
るワンチップマイコン１４の制御動作を示すフローチャ
ートである。なお、図７のステップＳ６０１〜ステップ
Ｓ６０４、ステップＳ６０７〜ステップＳ６０９は上述
した第１実施例の図４のステップＳ３０９〜ステップＳ
３１２、ステップＳ３１６〜ステップＳ３１８と同一で
あるから、その説明を省略し、本実施例特有の処理につ
いて説明する。

【００４２】図６のステップＳ６０４で第２ＬＥＤ４を
点灯して充電中であることを表示した後、次のステップ
Ｓ６０５でワンチップマイコン１４内のタイマーをスタ
ートさせ、次のステップＳ６０６で前記タイマーのオー
バーフローをカウントして８時間の計時を行う。そし
て、８時間経過して満充電になると、次のステップＳ６
０８に進んでＤＣ端子６へ充電電流の供給を停止するた
めに第１トランジスタ１０をＯＦＦにする。

【００４３】なお、本実施例におけるリアルタイムクロ
ックの１秒毎に起こる割り込み処理は、図５と同一であ
るから、その説明を省略する。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の充電器に
よれば、所定の時刻に周囲温度の検出を行い、その検出
値が所定設定値以下になると放電を行った後に、充電を
行うから、バッテリーの劣化を抑制し得ると共に、従来
の放電機能を備えた充電器に比べて充電時間を大幅に短
縮することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る充電器の外観斜視図
である。

【図２】同実施例に係る充電器の回路構成図である。

【図３】同実施例に係る充電器におけるワンチップマイ
コンの制御動作を示すフローチャートである。

【図４】同実施例に係る充電器におけるワンチップマイ
コンの制御動作を示すフローチャートである。

【図５】同ワンチップマイコンのリアルタイムクロック
による割り込み処理の制御動作を示すフローチャートで
ある。

【図６】本発明の第２実施例に係る充電器における図４
と同状図である。

【図７】従来の充電器の外観斜視図である。

【図８】同充電器の回路構成図である。

【図９】同充電器に用いるバッテリーパックの回路構成
図である。

【符号の説明】

１ 充電器 １４ ワンチップマイコン（計時手段） ２６ ディップスイッチ（設定手段） ２７ サーミスタ（検出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電機能を備えた充電器において、時刻
   を計時する計時手段と、周囲温度を検出する検出手段
   と、所定の時刻に前記検出手段による周囲温度を検出し
   該検出した値が所定設定値以下になると放電を行なった
   後に充電を行なうように制御する制御手段とを具備した
   ことを特徴とする充電器。
2. 【請求項２】 前記検出手段により周囲温度を検出する
   時刻を設定する設定手段を備えたことを特徴とする請求
   項１記載の充電器。