JPH07312231A - 二次電池の充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】満充電またはそれに近い状態の電池に対しては
急速充電を行わないようにすることにより、電池のサイ
クル寿命を長くすることができると共に、ユーザに対し
て異常な熱さを感じさせることのない二次電池の充電装
置を提供する。 【構成】二次電池の温度をサーミスタとＡ／Ｄ変換器４
１および電池温度計算部４３を介して検出するととも
に、二次電池の急速充電終了後の経過時間を計測すタイ
マ４９を設け、充電装置に二次電池がセットされたとき
検出された電池温度が所定値以上で、かつタイマ４９に
より計測された経過時間が所定値未満の場合には急速充
電を禁止する充電制御部５０を有する。

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装置に係
り、特にニッケルカドミウム二次電池や、ニッケル水素
二次電池などのアルカリ二次電池の急速充電に適した充
電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】二次電池を短時間で充電するための急速
充電器においては、一般に電池がセットされると急速充
電を開始し、満充電となった状態で急速充電を終了す
る。急速充電器に電池をセットする方法としては、電池
パックを単体で充電器にセットする形態と、電池パック
が組み込まれた携帯電話機などの機器を充電器にセット
する形態がある。

【０００３】ところで、従来の急速充電器では、急速充
電が終了した満充電状態の電池を充電器から取り外し、
その電池を全く使用しないか、あるいは数分程度など極
く短時間だけ使用した後、充電器に再セットした場合、
電池が満充電状態であるにもかかわらず再度急速充電を
行うように構成されている。この場合、電池が特にニッ
ケルカドミウム二次電池や、ニッケル水素二次電池など
のアルカリ二次電池の場合、過充電状態となったり、急
速充電後は電池温度が上昇しているにもかかわらず再度
急速充電を行うために電池温度がさらに上昇し、電池の
サイクル寿命が短くなるという問題がある。また、この
ように電池の温度が大きく上昇した状態（例えば５０℃
にも達する）で携帯電話機などの機器を使用した場合、
ユーザは異常な熱さを感じることになり、苦情の原因と
なる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
急速充電器では、急速充電が終了した満充電状態の電池
を充電器から取り外し、その電池を全く使用しないか、
あるいは極く短時間だけ使用した後、充電器に再びセッ
トした場合でも再度急速充電を行うため、電池が過充電
状態となったり、異常に温度上昇したりする結果、電池
のサイクル寿命が短くなり、またユーザが異常な熱さを
感じるという問題点があった。

【０００５】本発明は、このような従来の急速充電器の
問題点を解消するためになされたもので、満充電または
それに近い状態の電池に対しては急速充電を行わないよ
うにすることにより、電池のサイクル寿命を長くするこ
とができると共に、ユーザに対して異常な熱さを感じさ
せることのない二次電池の充電装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る二次電
池の充電装置は、二次電池の温度を検出する温度検出手
段と、二次電池の急速充電終了後の経過時間を計測する
時間計測手段と、充電装置に二次電池がセットされたと
き前記温度検出手段により検出された温度が所定値以上
で、かつ前記時間計測手段により計測された経過時間が
所定値未満の場合には急速充電を禁止する充電制御手段
とを備えたことを特徴とする。

【０００７】第２の発明に係る二次電池の充電装置は、
二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、充電装置に
二次電池がセットされたとき前記電圧検出手段により検
出された電圧が所定のしきい値電圧以上の場合には急速
充電を禁止する充電制御手段とを備えたことを特徴とす
る。

【０００８】また、第２の発明に係る二次電池の充電装
置において、二次電池の温度を検出する温度検出手段
と、充電装置に二次電池がセットされたときに前記温度
検出手段により検出された温度に応じて前記しきい値電
圧を補正する補正手段とをさらに備えたことを特徴とす
る。

【０００９】さらに、第２の発明に係る二次電池の充電
装置において、二次電池の温度を検出する温度検出手段
と、急速充電終了時に前記電圧検出手段および温度検出
手段により検出された電圧および温度に応じて前記しき
い値電圧を補正する補正手段とをさらに備えたことを特
徴とする。

【００１０】

【作用】第１の発明では、充電装置に二次電池がセット
されたとき、電池温度が所定値以上で、かつ前回の急速
充電終了時点からの経過時間が所定値未満の場合は、電
池が満充電状態であると判断され、急速充電が禁止され
る。これにより満充電状態の電池を急速充電してしまう
ことによる過充電が防止されると共に、電池の異常温度
上昇が防止される。

【００１１】ここで、電池温度のみで急速充電するか否
かの判定を行うと、例えば周囲温度が高い場合など、電
池が過充電状態でないにもかかわらず急速充電しない可
能性がある。また、前回の急速充電終了時点からの経過
時間のみで急速充電するか否かの判定を行うと、短時間
の間に急速に電池を消耗させた場合など、やはり電池が
過充電状態でないにもかかわらず急速充電しない可能性
がある。第２の発明によると、電池温度と経過時間の両
方で急速充電するか否かの判定を行うため、電池がほぼ
過充電状態の場合にのみ急速充電を禁止することが可能
となる。

【００１２】第２の発明では、充電装置に二次電池がセ
ットされたとき電池電圧が所定のしきい値電圧以上の場
合には、電池が満充電状態であると判断して急速充電が
禁止される。すなわち、急速充電終了後、電池がほとん
ど使用されずほぼ満充電状態のときは比較的高く、電池
電圧があるしきい値電圧以上となるため、このようなと
きは急速充電を禁止する。これにより満充電状態の電池
を急速充電してしまうことによる過充電が防止されると
共に、電池の異常温度上昇が防止される。

【００１３】ここで、しきい値電圧は電池の充電容量が
１００％に近い値、例えば９７％のとの電池電圧に相当
する値に設定されるが、この電池電圧は電池電圧−電池
温度特性によって電池温度に応じて変化し、また電池の
サイクル特性によって急速充電終了時の電池電圧および
電池温度に応じて変化する。そこで、第２の発明におい
ては充電装置に電池をセットしたときの電池温度や、急
速充電終了時の電池電圧および電池温度に応じてしきい
値電圧を補正することにより、しきい値電圧を補正する
ことで、急速充電を行うか否かの判定を的確に行うこと
ができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、第１の発明に係る実施例を示す二次電池
の充電装置の回路構成図である。図１において、電池パ
ック１はアルカリ二次電池などの二次電池（以下、単に
電池という）２と、この電池２の近傍に配置された温度
測定用のサーミスタ３を筐体内に設けたものである。図
１は、この電池パック１が充電装置４にセットされた状
態を示している。なお、電池パック１が組み込まれた携
帯電話機その他の機器を充電装置４にセットするように
してもよい。

【００１５】充電装置４は、次のように構成されてい
る。充電装置４には商用交流電源５（例えば１００Ｖ）
からの電力が入力され、ノイズ除去のためのフィルタ６
を介して整流平滑回路７により直流化された後、トラン
ス８の一次側に与えられる。トランス８の一次側には、
パワーＭＯＳトランジスタからなるスイッチングトラン
ジスタ９が抵抗１０を介して接続されている。スイッチ
ングトランジスタ９は、ＰＷＭ（パルス幅変調）回路１
１の出力によってスイッチングされる。これによりトラ
ンス８の一次側にパルス電流が流れ、トランス８の二次
側にエネルギーが伝達される。トランス８の二次側に生
じた出力は、整流平滑回路１２により直流化された後、
急速充電用トランジスタ１３、またはトリクル充電用ト
ランジスタ１４と抵抗１５の直列回路を通り、さらに逆
流防止用ダイオード１６を介して、電池２に充電電流と
して供給される。なお、整流平滑回路１２の出力はフォ
トカプラ１７の発光素子１８にも供給され、フォトカプ
ラ１７の受光素子１９の出力はＰＷＭ回路１１に入力さ
れる。

【００１６】マイクロコントローラ２０は、マイクロコ
ンピュータを主体として構成され、急速充電用トランジ
スタ１３、トリクル充電用トランジスタ１４、フォトカ
プラ１７およびＬＥＤ３１の制御を行うものである。こ
のマイクロコントローラ２０には、抵抗２１とサーミス
タ３との接続点の電圧（以下、サーミスタ電圧という）
Ｖｔと、抵抗２２，２３により電池２の電圧ＶB を分圧
した電圧（以下、電池電圧分圧値という）Ｖｂが入力さ
れている。

【００１７】抵抗２４〜２９および演算増幅器３０は、
充電電流を一定にする制御を行うために設けられてい
る。演算増幅器３０の反転入力端子には、充電路に直列
に挿入されて充電電流を検出する抵抗２４の端子電圧が
抵抗２７を介して入力され、非反転入力端子には＋５Ｖ
の電源電圧を抵抗２５，２６により分圧した電圧（基準
電圧）が抵抗２８を介して入力される。演算増幅器３０
の反転入力端子と出力端子との間には抵抗２９が接続さ
れ、抵抗２７と抵抗２９により演算増幅器３０の利得が
決定される。演算増幅器３０の出力端子は、フォトカプ
ラ１７の発光素子１８の整流平滑回路１２の出力端子に
接続された側と反対側に接続されている。このような構
成により、演算増幅器３０の反転入力端子と非反転入力
端子の電位が等しくなるようにフィードバック制御が施
される。

【００１８】例えば、電池２の充電電流が大きく、電流
検出用抵抗２４の端子電圧が大きいときは、演算増幅器
３０の非反転入力端子より反転入力端子の方が高電位と
なるため、演算増幅器３０の出力電圧は低くなり、発光
素子１８に流れる電流が増大する。この結果、ＰＷＭ回
路１１の出力パルス幅、つまりスイッチングトランジス
タ９のオン時間幅が短くなり、トランス８の二次側に伝
達されるエネルギーが減少して、充電電流が小さくな
る。

【００１９】逆に、電池２の充電電流が小さいときは、
演算増幅器３０の非反転入力端子より反転入力端子の方
が低電位となるため演算増幅器３０の出力電圧は高くな
り、発光素子１８に流れる電流が減少するため、ＰＷＭ
回路１１の出力パルス幅、つまりスイッチングトランジ
スタ９のオン時間幅が長くなり、トランス８の二次側に
伝達されるエネルギーが増加することにより、充電電流
は大きくなる。

【００２０】このようにして、充電電流に応じた抵抗２
４の端子電圧と抵抗２５，２６により得られた基準電圧
とが等しくなるようにフィードバック制御が行われ、充
電電流が定電流制御される。

【００２１】マイクロコントローラ２０は、マイクロコ
ンピュータを用いたソフトウェア処理によって制御を行
うものである。図２に、マイクロコントローラ２０の機
能ブロック図を示す。

【００２２】図２において、サーミスタ電圧Ｖｔおよび
電池電圧分圧値ＶｂはＡ／Ｄ変換器４１，４２によりそ
れぞれディジタル値に変換された後、電池温度計算部４
３および電池電圧検出部４４にそれぞれ入力され、電池
温度ＴB および電池電圧ＶBが求められる。電池温度計
算部４３の出力は、電池温度判定部４５と温度微分計算
部４６に入力される。電池温度判定部４５は、電池電圧
がどのような温度範囲にあるかを判定するものである。
温度微分計算部４６は、電池温度の微分つまり単位時間
当たりの温度上昇量を求めるものである。電池電圧検出
部４４の出力は、電池状態判定部４７に入力される。電
池状態判定部４７は、電池電圧から電池２が正常かどう
かを判定するものである。Ａ／Ｄ変換器４１の出力は、
電池パックセット検出部４８にも入力される。電池パッ
クセット検出部４８は、電池パック１が充電装置４にセ
ットされているかどうかを検出するものである。

【００２３】Ａ／Ｄ変換器４１、電池温度判定部４５、
温度微分計算部４６、電池状態判定部４７および電池パ
ックセット検出部４８の出力は充電制御部５０に入力さ
れ、充電制御部５０はこれらの出力と急速充電終了後の
経過時間を計測するタイマ４９の出力（タイマ値）に基
づいて、急速充電用トランジスタ１３への急速充電制御
信号５１、トリクル充電用トランジスタ１４へのトリク
ル充電制御信号５２、および充電スタート信号５３を発
生する。充電スタート信号５３は、図１における抵抗２
８の一端に供給される。

【００２４】次に、図３に示すフローチャートを参照し
て本実施例の動作を説明する。まず、サーミスタ電圧Ｖ
ｔがＡ／Ｄ変換器４１を介して読み込まれる（ステップ
１０１）。電池パック１が充電装置４にセットされる
と、サーミスタ電圧Ｖｔはそれまでの＋５Ｖからサーミ
スタ３と抵抗２１との分圧によって低下する。ここで、
サーミスタ電圧Ｖｔが所定値（例えば、４．８Ｖ）以下
になると、電池パックセット検出部４８によって電池パ
ック１が充電装置４にセットされたことが検出される
（ステップ１０２）。

【００２５】ステップ１０２において電池パック１のセ
ットが検出されると、電池温度計算部４３によりサーミ
スタ電圧Ｖｔが温度データに変換されて電池温度ＴB が
計算され（ステップ１０３）、次いで電池温度判定部４
５により電池温度ＴB が０℃以上、かつ４０℃以下の範
囲にあるかどうかが判定される（ステップ１０４）。電
池温度ＴB が０℃≦ＴB ≦４０℃の範囲に入ると、引き
続いて電池温度判定部４５によりＴB が３５℃を越えた
かどうかが判定される（ステップ１０５）。

【００２６】ここで、電池温度ＴB が３５℃を越える
と、最終急速充電後のタイマ値が計算される（ステップ
１０６）。タイマ４９は、充電装置４にセットされた電
池パック１内の電池２の最後の急速充電が終了した時点
でスタートし、この時点からの経過時間を計測してお
り、この時間が充電制御部５０に取り込まれる。次に、
この経過時間を示すタイマ値が所定時間、例えば１５分
を越えているかどうかが判定され（ステップ１０７）、
１５分を越えていなければ処理は終了し、急速充電は行
われない。すなわち、最終急速充電後の経過時間が１５
分以内であれば、電池２は全く使用されていないか、ご
く僅かしか使用されておらず、従って電池２は満充電ま
たはそれに近い状態であると判断し、電池パック１がセ
ットされても急速充電を行わない。これにより、電池２
の過充電や異常な温度上昇を避けることができる。

【００２７】一方、ステップ１０５において電池温度Ｔ
B が３５℃に満たない場合には、充電制御部５０から出
力されるトリクル充電制御信号５２が“Ｌ”レベルとな
ることにより、トリクル充電用トランジスタ１４がオン
となって、トリクル充電が行われる（ステップ１０
８）。この後、電池電圧分圧値ＶｂがＡ／Ｄ変換器４２
を介して読み込まれ（ステップ１０９）、電池電圧検出
部４４により電池電圧ＶＢが求められ、さらに電池状態
判定部４７によって電池電圧ＶＢ から電池２が正常か
どうかが判定される（ステップ１１０）。ここで、電池
２が正常でなければ処理は終了し、急速充電は行われな
い。電池２が正常の場合は、充電制御部５０から出力さ
れる急速充電制御信号５１が“Ｌ”レベルとなることに
より、急速充電用トランジスタ１３がオンになると共
に、充電スタート信号５３が“Ｌ”レベルとなることに
よって、急速充電が行われる（ステップ１１１）。この
間、ＬＥＤ３１がマイクロコントローラ２０により制御
されて点灯し、急速充電が行われていることを示す。ま
た、この急速充電中、充電電流は前述したフィードバッ
ク制御によって一定に保たれる。

【００２８】さらに、この急速充電の間、温度微分計算
部４６によって電池温度ＴB の温度微分、つまり単位時
間（例えば１分）当たりの温度上昇率が計算され、この
温度微分が所定値（例えば１℃／１分）以上となると電
池２は満充電と判定される（ステップ１１２）。電池２
が満充電と判定されると、充電制御部５０によりタイマ
４９がリセットされ（ステップ１１３）、タイマ４９が
再スタートすると共に、急速充電制御信号５１および充
電スタート信号５３が共に“Ｈ”レベルとなることによ
り、急速充電は終了する。

【００２９】図４は、電池電圧ＶB 、電池温度ＴB およ
び急速充電電流Ｉの時間変化を示したものである。時刻
ｔ０で急速充電が開始されると、充電が進行するに従っ
て電池電圧ＶB および電池温度ＴB は図のように上昇し
てゆき、電池温度ＴB が急激に上昇してその温度微分が
例えば１℃／１分に達した時刻ｔａで、急速充電が終了
する。電池温度ＴB は、例えば時刻ｔ０では２５℃、時
刻ｔａでは４０℃となり、１５℃上昇する。

【００３０】今、時刻ｔａで電池パック１が充電装置４
から取り外された後、電池パック１が全く使用されずに
５分後の時点ｔｂで充電装置４に再セットされたとす
る。この場合、従来の急速充電器では電池が満充電状態
であるにもかかわらず急速充電を行うため、電池温度Ｔ
B は実線で示すように急激に上昇し、時刻ｔｂから例え
ば７分経過後の時刻ｔｃで電池温度の温度微分が１℃／
１分に達したことが検知され、急速充電が停止される。
このとき、電池温度ＴB は時刻ｔｂでは３５℃、時刻ｔ
ｃでは５０℃にも達することになる。

【００３１】これに対し、本実施例では時刻ｔｂで電池
パック１がセットされたとき、急速充電終了時刻ｔａか
ら所定時間、この例では１５分が経過しているかどうか
を判定し、１５分を経過していないときは急速充電を行
わない。従って、ｔｂ以後は電池温度ＴB は破線で示す
ように下降してゆき、従来のように温度が異常に上昇す
ることはない。

【００３２】図５は、電池のサイクル寿命を示したもの
であり、横軸にサイクル数、縦軸に電池容量をとってい
る。同図に示されるように、従来の場合に比較して本発
明によるとサイクル寿命が長くなる。これは、急速充電
終了後の電池を全く使用せずに、あるいはほとんど使用
しないうちに急速充電器にセットした場合、従来では電
池が満充電またはそれに近い状態であるにもかかわらず
急速充電が行われてしまう結果、電池が過充電となるの
に対し、本発明では上記実施例に示したように、急速充
電終了後の電池を短時間でセットした場合には、電池は
満充電またはそれに近い状態であると判断して急速充電
が行われないため、電池が過充電とならないからであ
る。

【００３３】図６は、第２の発明に係る一実施例を示す
二次電池の充電装置の回路構成図である。図６において
図１と対応する部分に同一符号を付して、先の実施例と
の相違点を中心に説明する。図６においては、放電用ト
ランジスタ３２が追加されている。この放電用トランジ
スタ３２は、後述する急速充電終了時に電池電圧を記憶
する際、電池２を一定時間、一定電流で放電させるため
のものであり、コレクタは電池２の＋端子が接続される
充電端子に抵抗３３を介して接続され、エミッタは接地
され、ベースは抵抗３４を介して＋５Ｖの電源に接続さ
れると共に、マイクロコントローラ２０に接続される。

【００３４】また、本実施例ではマイクロコントローラ
２０の構成が先の実施例とは異なっている。図７に、本
実施例におけるマイクロコントローラ２０の機能ブロッ
ク図を示す。

【００３５】図７において、サーミスタ電圧Ｖｔおよび
電池電圧分圧値ＶｂはＡ／Ｄ変換器４１，４２によりそ
れぞれディジタル値に変換された後、電池温度計算部４
３および電池電圧検出部４４にそれぞれ入力され、電池
温度ＴB および電池電圧ＶBが求められる。電池温度計
算部４３の出力は、電池温度判定部４５と温度微分計算
部４６に入力される。電池温度判定部４５は、電池電圧
がどのような温度範囲にあるかを判定するものである。
温度微分計算部４６は、電池温度の微分値つまり単位時
間当たりの温度上昇量を求めるものである。電池電圧検
出部４４の出力は、電池状態判定部４７に入力される。
電池状態判定部４７は、電池電圧から電池２が正常かど
うかを判定するものである。Ａ／Ｄ変換器４１の出力
は、電池パックセット検出部４８にも入力される。電池
パックセット検出部４８は、電池パック１が充電装置４
にセットされているかどうかを検出するものである。

【００３６】Ａ／Ｄ変換器４１、電池温度判定部４５、
温度微分値計算部４６、電池状態判定部４７および電池
パックセット検出部４８の出力は充電制御部５０に入力
され、充電制御部５０はこれらの出力としきい値電圧補
正テーブル５４を参照して、急速充電用トランジスタ１
３への急速充電制御信号５１、トリクル充電用トランジ
スタ１４へのトリクル充電制御信号５２、充電スタート
信号５３および放電制御信号５５を発生する。充電スタ
ート信号５３は、図６における抵抗２８の一端に供給さ
れ、放電制御信号５５は図６における放電用トランジス
タ３２のベースに供給される。

【００３７】しきい値電圧補正テーブル５４は、電池電
圧ＶB を判定するためのしきい値電圧Ｖthを後述のよう
に（１）電池温度、（２）急速充電終了時の電池電圧お
よび電池温度等に応じて補正するためのデータを予め格
納したメモリであり、ＲＯＭによって実現される。

【００３８】次に、図８に示すフローチャートを参照し
て本実施例の動作を説明する。まず、サーミスタ電圧Ｖ
ｔがＡ／Ｄ変換器４１を介して読み込まれる（ステップ
２０１）。電池パック１が充電装置４にセットされる
と、サーミスタ電圧Ｖｔはそれまでの＋５Ｖからサーミ
スタ３と抵抗２１との分圧によって低下する。ここで、
サーミスタ電圧Ｖｔが所定値（例えば、４．８Ｖ）以下
になると、電池パックセット検出部４８によって電池パ
ック１が充電装置４にセットされたことが検出される
（ステップ２０２）。

【００３９】ステップ２０２において電池パック１のセ
ットが検出されると、電池温度計算部４３によりサーミ
スタ電圧Ｖｔが温度データに変換されて電池温度ＴB が
計算され（ステップ２０３）、次いで電池温度判定部４
５により電池温度ＴB が０℃以上、かつ４０℃以下の範
囲にあるかどうかが判定される（ステップ２０４）。電
池ＴB が０℃≦ＴB ≦４０℃の範囲に入ると、引き続き
電池電圧分圧値ＶｂがＡ／Ｄ変換器４２を介して読み込
まれ（ステップ２０５）、電池電圧検出部４４により電
池電圧ＶB が求められる。

【００４０】次いで、急速充電を行うか否かを判定する
ためのしきい値電圧Ｖthがしきい値電圧補正テーブル５
４を参照して計算される（ステップ２０６）。そして、
電池電圧ＶB としきい値Ｖthとが比較され（ステップ２
０７）、ＶB ≧Ｖthであれば処理は終了し、急速充電は
行われない。すなわち、電池電圧ＶB がしきい値電圧Ｖ
th以上であれば、電池２は全く使用されていないか、ご
く僅かしか使用されておらず、満充電またはそれに近い
状態であると判断し、電池パック１がセットされても急
速充電を行わない。これにより、電池２の過充電や異常
な温度上昇を避けることができる。なお、しきい値電圧
Ｖthは例えば電池２の充電容量が９７％に達した時の電
池電圧ＶB に対応する値（例えば１．３５Ｖ）に設定さ
れる。

【００４１】一方、ステップ２０７において電池電圧Ｖ
B がしきい値電圧Ｖthに満たない場合には、充電制御部
５０から出力されるトリクル充電制御信号５２が“Ｌ”
レベルとなることにより、トリクル充電用トランジスタ
１４がオンとなって、トリクル充電が行われる（ステッ
プ２０８）。この後、電池電圧分圧値ＶｂがＡ／Ｄ変換
器４２を介して読み込まれ（ステップ２０９）、電池電
圧検出部４４により電池電圧ＶB が求められ、さらに電
池状態判定部４７によって電池電圧ＶB から電池２が正
常かどうかが判定される（ステップ２１０）。ここで、
電池２が正常でなければ処理は終了し、急速充電は行わ
れない。電池２が正常の場合は、充電制御部５０から出
力される急速充電制御信号５１が“Ｌ”レベルとなるこ
とにより、急速充電用トランジスタ１３がオンになると
共に、充電スタート信号５３が“Ｌ”レベルとなること
によって、急速充電が行われる（ステップ２１１）。こ
の間、ＬＥＤ３１がマイクロコントローラ２０により制
御されて点灯し、急速充電が行われていることを示す。
また、この急速充電中、充電電流は前述したフィードバ
ック制御によって一定に保たれる。

【００４２】さらに、この急速充電の間、温度微分計算
部４６によって電池温度ＴB の温度微分、つまり単位時
間（例えば１分）当たりの温度上昇率が計算され、この
温度微分が所定値（例えば１℃／１分）以上となると電
池２は満充電と判定される（ステップ２１２）。電池２
が満充電と判定されると、充電制御部５０から出力され
る急速充電制御信号５１および充電スタート信号５３が
共に“Ｈ”レベルとなることにより、急速充電は終了す
る。また、この急速充電終了時の電池温度ＴBや電池電
圧ＶB がしきい値電圧Ｖthの補正のために充電制御部５
０内のメモリに記憶される。

【００４３】図９は、電池２の急速充電後の開放電圧特
性を示している。同図に示されるように、時刻ｔ０で急
速充電を開始し、時刻ｔａで急速充電を終了すると、電
池電圧ＶB は急速充電終了後短時間の間は充電電流がオ
フになったことで急峻な電圧低下を示し、その後はなだ
らかな電圧低下を示す。

【００４４】図１０は、電池２を急速充電終了後一定時
間放置したときの１Ｃ放電電圧特性を示している。同図
に示されるように、電池電圧ＶB は急速充電終了後ｔａ
〜ｔｈの短時間の間は急峻な電圧低下を示し、その後ｔ
ｈ〜ｔｄの期間はなだらかな電圧低下を示す。次に、時
刻ｔｄで１Ｃ放電を開始すると、直後は急激な電圧低下
を示し、その後なだらかな低下を示した後、再び大きな
電圧低下を示して、時刻ｔｇで終止電圧＝１．０Ｖ（電
池１セル当り）となる。

【００４５】ここで、時刻ｔｈにおいて使用機器（電池
パック１を含む）が電源オンにより動作したとすると、
電池２が放電し始めることにより、破線で示すように電
池電圧ＶB は低下し、時刻ｔｊで機器の電源をオフにす
ると、電池電圧ＶB は開放電圧となり、Ｖth＝１．３５
Ｖより高電圧となる。ｔｈ〜ｔｊの時間が長く、電池２
の放電エネルギーがそれなりに大きいときは、時刻ｔｊ
での電池電圧ＶB もより低くなっている。従って、電池
パック１を充電装置４にセットした時点ｔｄにおいて
も、電池電圧ＶB はＶth＝１．３５Ｖより低くなってい
る。逆に、ｔｈ〜ｔｊの時間が短いときは、電池電圧Ｖ
B は時刻ｔｊでの電池電圧ＶB もより高くなっている。

【００４６】ここで、従来の場合は充電装置４電池パッ
ク１をセットした場合、時刻ｔｄにおいて電池電圧ＶB
に関係なく急速充電を開始していたが、本実施例の場合
は時刻ｔｄで電池電圧ＶB がしきい値電圧Ｖth（図の例
では、Ｖth＝１．３５Ｖ）以上か否かを判定して急速充
電を行うか否かを決定し、ＶB がＶth以上の場合にはｔ
ｈ〜ｔｊの時間が短く、電池２は満充電状態であると判
断して急速充電を禁止することになる。

【００４７】本実施例において、しきい値電圧Ｖthは携
帯電話機などの使用機器に応じて予め定めた一定の値と
してもよいが、これを低めに設定すると、電池２の充電
容量が少ないとき（例えば９０％以下）は充電不足とな
り、必要な充電容量を確保できないことがある。逆に、
しきい値電圧Ｖthを高めに設定すると、電池パック１を
充電装置４にセットしたとき、ほとんどの場合に急速充
電が行われることになり、過充電ぎみとなる。

【００４８】しきい値電圧Ｖthを一定にした場合のこの
ような過不足充電を防止するため、しきい値電圧Ｖthを
例えば下記（１）（２）のような方法により補正するこ
とが望ましい。

【００４９】（１）電池温度によりしきい値電圧Ｖthを
補正する方法 図１１は、電池２の１Ｃ充放電時の電池電圧−電池温度
特性を示している。同図に示されるように、充電時は時
刻ｔａでの電池電圧差は２０℃〜０℃の温度範囲では約
６０ｍＶ、２０℃〜４５℃の温度範囲では約−６０ｍＶ
である。一方、放電時は２０℃〜０℃の温度範囲では電
池電圧差は約−３０ｍＶ、２０℃〜４５℃の温度範囲で
は約２０ｍＶとなっている。そこで、このような電池電
圧−電池温度特性を考慮して、しきい値電圧Ｖthを補正
する。この場合、しきい値電圧補正テーブル５４には、
電池温度としきい値電圧Ｖthの補正値との関係を予め求
めて記憶させておく。

【００５０】図７に示したマイクロコントローラ２０に
おいては、Ａ／Ｄ変換器４１を介して電池温度計算部４
３で求められた現在の電池温度ＴB を充電制御部５０に
取り込む。ここで、例えば現在の電池温度がＴB ＝３５
℃とし、２０℃のときのしきい値電圧Ｖthが例えば１．
３５Ｖであるとすると、ＴB ＝３５℃のときの補正値＝
−０．０３Ｖをしきい値電圧補正テーブル５４から検索
し、Ｖth＝１．３５Ｖ−０．０３Ｖ＝１．３２Ｖのごと
く温度補正されたしきい値電圧Ｖthを得る。

【００５１】（２）急速充電終了時の電池電圧と電池温
度に応じてしきい値電圧Ｖthを補正する方法 二次電池のサイクル特性として、急速充電終了時点での
電池電圧がサイクル数を重ねるに従って少しずつ上昇す
る特性を持った電池が存在する。この場合、最終の急速
充電終了時点の電池電圧ＶB および電池温度ＴB と、し
きい値電圧Ｖthの補正値との関係をしきい値電圧補正テ
ーブル５４に記憶しておく。そして、急速充電終了時に
求められた電池電圧ＶB および電池温度ＴB を充電制御
部５０内の不揮発性メモリに記憶しておき、電池パック
１がセットされたとき該メモリから読み出したＶB ，Ｔ
B の値をキーとしてしきい値電圧テーブル５４から補正
値を検索し、これを用いてしきい値電圧Ｖthを補正す
る。

【００５２】上記（１）（２）のような補正方法を単独
で実施するか、あるいは両者を併用して、しきい値電圧
Ｖthを補正することにより、図１１に示した電池温度−
電池電圧特性や電池のサイクル特性にかかわらず、電池
２が満充電状態にあるか否かを確実に判定することがで
きる。

【００５３】ところで、図１０の時刻ｔｊにおいて使用
機器の電源をオフとして負荷電流を零にすると、破線で
示すように電池電圧ＶB は開放電圧となって上昇する
が、その上昇はミリ秒オーダの短時間でなく、秒のオー
ダである。従って、ｔｊ〜ｔｄ間の時間幅が変化する
と、電池パック１を充電装置４にセットした時刻ｔｄで
の電池電圧ＶB が変化することになり、電池電圧ＶB の
検出誤差が生じる。このため、ステップ２０７での電池
電圧ＶB としきい値電圧Ｖthとの比較に基づいて、例え
ば充電容量９７％を境界として急速充電するか否かを判
定する際の判定誤差が発生する可能性がある。

【００５４】そこで、本実施例では電池パック１を充電
装置４にセットした際、マイクロコントローラ２０から
出力される放電制御信号５５を“Ｈ”レベルにして放電
用トランジスタ３２を微小時間オンにすることにより電
池２を放電させるとともに、トリクル充電用トランジス
タ１４をオンにしてトリクル充電電流を流すことによ
り、ｔｊ〜ｔｄ間の時間幅に影響を受けることなく、ス
テップ２０７での電池電圧ＶB としきい値電圧Ｖthとの
比較による急速充電するか否かの判定を的確に行うこと
ができる。なお、この放電時の電流値や時間幅は任意で
あり、また放電用トランジスタ３２をスイッチングさせ
てパルス状の放電電流を流すようにしてもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば満
充電またはそれに近い状態の電池に対しては急速充電を
禁止することにより、過充電を防止して電池のサイクル
寿命を長くすることができ、また過充電による電池の温
度上昇によりユーザに対して異常な熱さを感じさせるこ
とがなくなるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る二次電池の充電装置の
回路構成図

【図２】図１におけるマイクロコントローラの機能ブロ
ック図

【図３】同実施例の動作を説明するためのフローチャー
ト

【図４】同実施例の動作を説明するための電池電圧、電
池温度および急速充電電流の時間変化を示す図

【図５】本発明と従来のサイクル寿命特性を示す図

【図６】本発明の他の実施例に係る二次電池の充電装置
の回路構成図

【図７】図６におけるマイクロコントローラの機能ブロ
ック図

【図８】同実施例の動作を説明するためのフローチャー
ト

【図９】同実施例における急速充電後の開放電圧特性を
示す図

【図１０】同実施例における急速充電終了後一定時間放
置したときの１Ｃ放電電圧特性を示す図

【図１１】同実施例における充放電時の電池電圧−電池
温度特性を示す図

【符号の説明】

１…電池パック ２…二次電池 ３…サーミスタ ４…充電装置 ５…商用交流電源 ６…フィルタ ７…整流平滑回路 ８…トランス ９…スイッチングトランジスタ １１…パルス幅変調
回路 １２…整流平滑回路 １３…急速充電用
トランジスタ １４…トリクル充電用トランジスタ １６…逆流防止用
ダイオード １７…フォトカプラ ２０…マイクロコ
ントローラ ３０…演算増幅器 ３２…放電用トラ
ンジスタ ４１…Ａ／Ｄ変換器 ４２…Ａ／Ｄ変換
器 ４３…電池温度計算部 ４４…電池電圧検
出部 ４５…電池温度判定部 ４６…温度微分計
算部 ４７…電池状態判定部 ４８…電池パック
セット検出部 ４９…タイマ ５０…充電制御部 ５１…急速充電制御信号 ５２…トリクル充
電制御信号 ５３…充電スタート信号 ５４…しきい値電
圧補正テーブル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二次電池を急速充電する機能を備えた充電
   装置において、 前記二次電池の温度を検出する温度検出手段と、 前記二次電池の急速充電終了後の経過時間を計測する時
   間計測手段と、 前記充電装置に前記二次電池がセットされたとき前記温
   度検出手段により検出された温度が所定値以上で、かつ
   前記時間計測手段により計測された経過時間が所定値未
   満の場合には急速充電を禁止する充電制御手段とを備え
   たことを特徴とする二次電池の充電装置。
2. 【請求項２】二次電池を急速充電する機能を備えた充電
   装置において、 前記二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、 前記充電装置に前記二次電池がセットされたとき前記電
   圧検出手段により検出された電圧が所定のしきい値電圧
   以上の場合には急速充電を禁止する充電制御手段とを備
   えたことを特徴とする二次電池の充電装置。
3. 【請求項３】前記二次電池の温度を検出する温度検出手
   段と、前記充電装置に前記二次電池がセットされたとき
   に前記温度検出手段により検出された温度に応じて前記
   しきい値電圧を補正する補正手段とをさらに備えたこと
   を特徴とする請求項２に記載の二次電池の充電装置。
4. 【請求項４】前記二次電池の温度を検出する温度検出手
   段と、急速充電終了時に前記電圧検出手段および前記温
   度検出手段により検出された電圧および温度に応じて前
   記しきい値電圧を補正する補正手段とをさらに備えたこ
   とを特徴とする請求項２または３に記載の二次電池の充
   電装置。