JP2707163B2 - 二次電池の充電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子機器装置に関
し、特に、ＡＣ（交流）アダプタに組込まれ、いわゆる
ニッケル／カドミウム（ニッカド）電池などの二次電池
を充電するための装置に関する。

【０００２】図３は、ニッカド電池に対する充電装置と
しての機能を有する従来のＡＣアダプタのシステムブロ
ック図である。図３を参照して、従来のＡＣアダプタ１
ａは、ＡＣプラグ３とヒューズ４とを介して外部の電源
から与えられる交流電流を定電圧の直流（ＤＣ）に変換
してＤＣ出力端子２９に、定電流源に変換してバッテリ
２に対する充電端子であるバッテリ端子９にそれぞれ与
えるための交流／直流変換手段として動作するスイッチ
ングレギュレータ回路５と、スイッチングレギュレータ
回路５とＤＣ出力端子２９との間に設けられたＤＣ出力
スイッチ１２およびダイオード１３と、スイッチングレ
ギュレータ回路５とバッテリ端子９との間に直列に接続
された急速充電スイッチ回路６と定電流補正用抵抗７と
ダイオード８とを含む。スイッチングレギュレータ回路
５およびダイオード８の間には、急速充電スイッチ回路
６および定電流補正用抵抗７と並列に、トリクル充電ス
イッチ１０およびトリクル充電制限抵抗１１が接続され
ている。急速充電スイッチ回路６とトリクル充電スイッ
チ回路１０とＤＣ出力スイッチ１２との機能については
後述する。

【０００３】急速充電スイッチ回路６と、トリクル充電
スイッチ回路１０と、ＤＣ出力スイッチ１２とは、マイ
コン（マイクロコンピュータ）２０によって制御され
る。スイッチングレギュレータ回路５からＤＣ出力スイ
ッチ１２への接続線は途中で分岐し、ＤＣ／ＤＣ変換手
段として動作するスイッチングレギュレータ回路２４に
接続されている。スイッチングレギュレータ回路２４
は、スイッチングレギュレータ回路５から出力される１
５〜６Ｖの定電圧を５Ｖ程度の直流電圧に変換するため
のものである。スイッチングレギュレータ回路２４に
は、充電状態であることを表示するための充電ＬＥＤ
（Light Emitting Diode）２７と、充電ＬＥＤ２７と接
地電位との間に接続され、マイコン２０によって制御さ
れるスイッチ２８とが接続されている。

【０００４】ＡＣアダプタ１ａはさらに、入力がバッテ
リ端子９に接続され、バッテリ端子９にバッテリ２が装
着されたことを検出し、マイコン２０に伝達するための
バッテリ装着検出回路１４と、同じく入力がバッテリ端
子９に接続され、バッテリ２に対する充電が完了したこ
とを検出し、マイコン２０に伝達するための充電完了検
出回路１５とを含む。バッテリ装着検出回路１４と充電
完了検出回路１５とは、共にスイッチングレギュレータ
回路２４から電力の供給を受けて動作する。

【０００５】マイコン２０にはさらに、何らかの原因で
充電完了検出回路１５がバッテリ２に対する充電の完了
を検出することができなかった場合に、満充電によるバ
ッテリ２の損傷を防ぐために設けられるタイマ１９と、
バッテリ端子９へのバッテリ２の装着時のがたつき（チ
ャタリング）やあるいはいたずらなどによって、バッテ
リ装着検出回路１４の出力が不安定になった場合に、こ
のＡＣアダプタ１ａの動作モードが不安定になることを
防ぐためのメモリ回路２３と、マイコン２０に接続され
たパワースイッチ２２とが設けられている。

【０００６】マイコン２０はバッテリ装着検出回路１４
および充電完了検出回路１５の出力に応答して、バッテ
リ端子９にバッテリ２が装着されていない場合にはＤＣ
出力端子２９へのＤＣ出力を行なうＡＣアダプタモー
ド、バッテリ端子９にバッテリ２が装着されている場合
にはバッテリ２を充電する充電モード、さらにバッテリ
２に対する充電が終了したことを検出して、バッテリを
充電完了し、さらにバッテリの自己放電をカバーするた
めにおよび完全充電（満充電）するために少ない電流を
バッテリ２に対して与えるトリクル充電モードとを自動
的に選択し選択されたモードに従って各スイッチ６、１
０、１２を制御するためのものである。

【０００７】図３を参照して、従来の充電装置を含むＡ
Ｃアダプタは以下のように動作する。

【０００８】ＡＣアダプタモード ポータブル機器などにＤＣ電源を供給する場合、以下の
ような接続が行なわれる。ＡＣプラグ３は商用交流電源
のコンセントに接続される。ポータブル機器はＤＣケー
ブルなどでＤＣ出力端子２９に接続される。

【０００９】ＡＣアダプタモードはバッテリ端子９にバ
ッテリ２が装着されていない場合に選択される。バッテ
リ端子９にバッテリ２が装着されているかどうかは、バ
ッテリ装着検出回路１４により検出される。

【００１０】バッテリ２がバッテリ端子９に装着されて
いない場合、マイコン２０はＤＣ出力スイッチ１２およ
び急速充電スイッチ回路６をＯＮにし、トリクル充電ス
イッチ１０をＯＦＦとする。スイッチングレギュレータ
回路５は、ＡＣプラグ３から与えられる交流電圧を規定
の直流の定電圧Ｂ２に定電圧化し、ＤＣ出力スイッチ１
２に与える。この定電圧はＤＣ出力スイッチ１２がＯＮ
であるため、ダイオード１３およびＤＣ出力端子２９を
経てポータブル機器等に供給される。急速充電スイッチ
回路６がＯＮであるため、バッテリ端子９にバッテリ２
が装着されたことは、バッテリ装着検出回路１４によっ
て容易に検出できる。

【００１１】充電モード 以下の説明においては、本発明が特に関係するニッカド
（ニッケル−カドミウム）電池などの、定電流充電の必
要なバッテリについて説明する。バッテリ端子９にバッ
テリ２が装着されたことをバッテリ装着検出回路１４が
検出し、マイコン２０にその情報を与える。マイコン２
０はバッテリ装着検出回路１４の出力を受けて、ＤＣ出
力スイッチ１２をＯＦＦとする。急速充電スイッチ回路
６はＯＮ、トリクル充電スイッチ１０はＯＦＦに保たれ
る。

【００１２】スイッチングレギュレータ回路５は、プラ
グ３から供給される交流電圧を電圧Ｂ１の直流の定電流
に変換し、急速充電スイッチ回路６に与える。定電流の
大きさは、急速充電スイッチ回路６と、ダイオード８
と、バッテリ２の内部インピーダンスと、定電流補正用
抵抗７の抵抗値ｒ１とにより定まる値となる。充電電流
はスイッチングレギュレータ回路５から急速充電スイッ
チ回路６および定電流補正用抵抗７、そしてダイオード
８とバッテリ端子９を介してバッテリ２に与えられる。
そしてバッテリ２はこの電流により充電される。

【００１３】充電モードのときには、マイコン２０はス
イッチ２８をＯＮとする。スイッチングレギュレータ回
路２４は、スイッチレギュレータ回路５から出力される
１５〜６Ｖの電圧を５〜６Ｖに変換して充電ＬＥＤ２７
に与えている。スイッチ２８がＯＮすることにより、充
電ＬＥＤ２７が点灯し、充電中であることを表示する。

【００１４】トリクル充電モード バッテリ２に対する充電が完了すると、トリクル充電モ
ードに動作モードが移る。充電の完了は、充電完了検出
回路１５によって行なわれる。この検出は、以下のよう
にして行なわれる。バッテリ２の端子電圧は、充電中は
図５のグラフに示されるように徐々に増加する。しか
し、充電完了付近にくると、バッテリ２の端子電圧には
図５の充電時間ｔ１によって示されるように、電圧が低
下するポイントが見られる。このドロップ量がΔＶにな
った時点を検出して充電完了と判断する。このような方
式を−ΔＶ方式と呼ぶ。

【００１５】充電完了検出回路１５は、上述の−ΔＶ方
式によってバッテリ２の充電完了を検出し、マイコン２
０に充電完了を示す信号を与える。マイコン２０は、充
電完了を示す信号を受けると、トリクル充電スイッチ１
０をＯＮに、急速充電スイッチ回路６をＯＦＦとする。
スイッチングレギュレータ回路５から出力される充電電
流は、トリクル充電スイッチ１０、トリクル充電制限抵
抗１１（抵抗値ｒ２）、ダイオード８およびバッテリ端
子９を介してバッテリ２に与えられ、この電流によって
バッテリ２がトリクル充電される。

【００１６】前述のようにトリクル充電は、ニッカドバ
ッテリを完全充電する目的と、バッテリ２の自己放電を
カバーする目的で行なわれる。トリクル充電において使
用される電流は、通常の充電電流の約１／３０ほどの、
小さな電流である。ニッカドバッテリの場合、バッテリ
内の活性化が弱いため、トリクル充電を連続して流して
も、満充電による液漏れというような問題は発生しな
い。マイコン２０は、充電完了検出回路１５によって充
電の完了が検出された場合、スイッチ２８をＯＦＦさせ
る。これにより、充電ＬＥＤ２７が消灯する。

【００１７】何らかの原因で充電完了検出回路１５が、
上述の−ΔＶのドロップ電圧を検出することができない
場合が発生するおそれがある。そのような場合、充電が
継続され、満充電によるバッテリ２の損傷、すなわち過
充電による液漏れなどが発生するおそれがある。そのよ
うな不都合を防ぐため、タイマ１９によって充電時間を
制限する場合もある。

【００１８】メモリ回路２３は、ＡＣアダプタ１ａの充
電回路の動作が、充電端子９のがたつきなどによって不
安定になることを防ぐためのものである。すなわち、バ
ッテリ端子９のがたつきにより、バッテリ装着検出回路
１４の出力が、バッテリ装着を表わす値とバッテリを外
した状態を表わす値との間で細かく変化することが起こ
り得る。このようなことはバッテリ端子９のがたつきの
みならず、操作者が故意にバッテリ２をバッテリ端子９
に着脱することによっても発生し得る。メモリ回路２３
は、ある程度の時間が経過しなければモード切換えが起
こらないようにするために設けられたものである。

【００１９】図４は、ＡＣアダプタ１ａによるバッテリ
２の充電動作のフローを示す図である。図４において、
各ブロックは操作者による操作またはＡＣアダプタ１ａ
の動作状態を表わし、各ブロックを接続する線は条件に
よってＡＣアダプタ１ａの状態が遷移する経路を表わ
す。

【００２０】図４を参照して、ＡＣアダプタ１ａは、Ａ
Ｃプラグ３をコンセントに差込むことにより（ＡＣコー
ド入４１）、バッテリ脱のときには経路Ａを経てＰ−Ｏ
Ｎ４２に、バッテリ着のときには経路Ｂを経てＰ−ＯＮ
４３に状態がそれぞれ移る。バッテリ脱の状態（Ｐ−Ｏ
Ｎ４２）においてパワースイッチ２２がＯＮされた後、
そのままバッテリ脱の状態であれば経路Ａ１を経て状態
はＡＣアダプタモード４９に移る。ＡＣアダプタモード
４９においては、前述のとおりＤＣ出力端子２９から外
部にＤＣ電圧が与えられる。この状態でパワースイッチ
２２がＯＦＦされることにより、状態は経路Ｇを経てＰ
−ＯＮ４２に戻る。

【００２１】バッテリ脱の状態（Ｐ−ＯＮ４２）におい
てパワースイッチ２２がオンされた後バッテリ端子９に
バッテリ２が装着された場合、ＡＣアダプタ１ａの状態
は経路Ｂ′を経て急速充電モード４５に移行する。急速
充電モード４５においては、前述のようにバッテリ端子
９を経てバッテリ２に充電電流が供給され、バッテリ２
がその電流で充電される。急速充電モード４５による動
作モードにおいてバッテリが取外された場合、ＡＣアダ
プタの状態は経路Ａ２を経てＡＣアダプタモード４９に
移行する。急速充電モード４５において充電が完了した
場合には、ＡＣアダプタは経路Ｈを経てトリクル充電モ
ード４６に状態を移す。トリクル充電モード４６におい
てバッテリが取外された場合には経路Ａ３を経てＡＣア
ダプタモード４９に状態が移り、パワーオフされた場合
には経路Ｇ１を経てＰ−ＯＮ４３に状態が戻る。

【００２２】バッテリ着（Ｐ−ＯＮ３４）の状態でパワ
ースイッチ２２がＯＮされた場合、ＡＣアダプタ１ａの
動作は急速充電モード４５に移る。その後の動作はＰ−
ＯＮ４２から急速充電モード４５に状態が移った場合と
同様であるので、ここではその詳細は省略する。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
二次電池の充電装置には、以下のような問題点があっ
た。ニッカドバッテリの場合、短時間使用した後でも充
電し、常にバッテリを満充電状態にしたいという心理が
使用者にある。すなわち、図６に示されるように短い充
電と放電とが繰り返される可能性がある。しかし、この
ような場合にはバッテリにメモリ効果（Ｍｅｍｏｒｙ
Ｅｆｆｅｃｔ）と呼ばれる現象が引き起こされることが
知られている。

【００２４】図７を参照して、メモリ効果を起こすと、
バッテリの放電カーブ（図７の一点鎖線）が、通常の放
電カーブ（図７の実線）よりも下がる。このため、バッ
テリを満充電にしても、使用可能な時間が短くなる。図
７においては、バッテリの電圧が終止電圧（１．０Ｖ）
まで下がる時刻がｔ１からｔ２に移る。すなわち、同様
に満充電状態からバッテリの使用を開始した場合、メモ
リ効果を起こしたものの使用可能な時間はそうでないも
のに比べて短くなってしまう。

【００２５】このメモリ効果は、バッテリを一度使い切
ることによって解消できることが知られている。このよ
うにバッテリが部分放電を記憶しているかのようにふる
まうことからこの現象がメモリ効果と呼ばれているわけ
である。

【００２６】この現象が起こる原因として統一された説
はできていないが、考え方の１つとして以下ようなもの
がある。図８を参照して、図８（ａ）〜（ｅ）に示され
る円が、バッテリ内の活物質（実際に電荷を蓄え、放電
する源）の全量を表わすものとする。

【００２７】図８（ａ）は、使用前のバッテリを表わ
す。このバッテリにはメモリ効果は現われていない。バ
ッテリを図８（ｂ）に示されるように満充電状態にした
後、図８（ｃ）に示されるように部分的に放電する。図
８（ｂ）、（ｃ）において、斜線部分が電気を蓄えてい
る活物質、白地部分が放電済みの活物質をそれぞれ表わ
す。

【００２８】このような部分放電と充電とが何回も繰り
返されるものとする。活物質の反応は決まった部分にお
いて行なわれやすいため、図８（ｃ）の内側の円内の活
物質に蓄えられた電気は使用されずに残り続けることに
なる。その結果図８（ｄ）に示されるように、このバッ
テリを満充電状態にした場合、内側の円内の活物質は充
電後長時間を経ているのに対し、その外側の活物質は充
電直後であるという状態が発生し得る。

【００２９】このバッテリを図８（ｅ）のように完全放
電させる過程を考える。この場合まず内側の円の外側の
領域の活物質から先に放電が行なわれる。このときのバ
ッテリ電圧はほぼ通常のバッテリ電圧と同程度である。
外側領域の放電完了後、内側の円内の活物質からの放電
が開始される。前述のようにこの部分は充電後長時間を
経ている。そのため、この部分からの放電が行なわれて
いるときにはバッテリ電圧は低い。その結果、前述のよ
うなメモリ効果が引き起こされるものと考えられる。

【００３０】この様なメモリ効果は、使用による放電の
みならず、満充電状態からの自然放電をくり返すことに
よっても発生し得る。ただし、これは１ヶ月以内のくり
返し充電に限る。３ヶ月以上放置すれば、１．０Ｖ／セ
ル以下となる。

【００３１】メモリ効果による使用時間の現象は、短い
充放電１回で約１〜１．５％ほどである。使用時間は充
放電２０回で約２０％減少し、それ以上充放電を繰り返
すと最大約３０〜５０％程度減少することが知られてい
る。

【００３２】前述の説明からわかるようにメモリ効果を
改善するためには、一度バッテリを使い切ることが必要
である。ニッカドバッテリの場合、単セルの設定電圧は
１．２Ｖが標準とされる。これを放電がほぼ完全に行わ
れたと考えられる電圧（終止電圧）、すなわち１．０Ｖ
以下に低下するまでバッテリを使用すればよい。

【００３３】このような問題を解決すべく、バッテリを
強制的に放電させるための放電器と呼ばれるものや、放
電器を組込み、充電の前にバッテリを強制的に放電させ
るような充電装置がある。

【００３４】しかし、満充電に近い状態で強制的に放電
すると放電時間が長くなる。強制放電を人手を介して行
なうような装置は、商品的にあまり好ましくないものと
いえる。さらに、強制的な放電を何度も繰り返すと、バ
ッテリの寿命を短くする恐れがある。

【００３５】それゆえにこの発明の目的は、メモリ効果
の発生を自動的に抑止することができ、二次電池の充電
時間を不当に長くすることのない、二次電池の充電装置
を提供することである。

【００３６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の二次電
池の充電装置は、二次電池を着脱することが可能で、装
着された二次電池に充電のための直流電流を与えるため
の充電端子と、充電端子への二次電池の着脱を検知し、
二次電池が充電端子に装着されているときには予め定め
る第１の値を、取外されているときには予め定める第２
の値をそれぞれとる電池着脱検知信号を出力するための
電池着脱検知手段と、電池着脱検知信号の第２の値から
第１の値への変化に応答して、充電端子に装着された二
次電池の端子電圧を検出し、検出された端子電圧が、予
め定められた上限と、前記二次電池の終止電圧以上の予
め定められた下限との間の電圧範囲内にあるか否かを検
知するための端子電圧検知手段と、端子電圧検知手段に
応答し、検出された端子電圧が上記電圧範囲内にある場
合には、端子電圧が終止電圧以下になるまで二次電池を
強制的に放電させるための強制放電手段と、端子電圧検
知手段と強制放電手段とに応答して、検出された端子電
圧が上記電圧範囲外であることまたは強制放電手段によ
る強制的な放電が終了したことを検知して、充電端子を
介して二次電池を予め定める充電状態まで充電するため
の充電手段とを含む。

【００３７】請求項２に記載の二次電池の充電装置は、
請求項１に記載の装置に加えてさらに、充電端子に装着
された二次電池の強制的な放電を開始させるための強制
放電開始信号を出力するための、手操作可能な強制放電
開始信号出力手段を含み、強制放電手段は、検出された
端子電圧が上記電圧範囲内にある場合以外に、強制放電
開始信号にも応答して二次電池の強制的な放電を開始す
ることを特徴とする。

【００３８】

【作用】請求項１に記載の二次電池の充電装置において
は、二次電池が充電端子に装着されると、二次電池の端
子電圧がまず測定される。端子電圧が予め定める範囲外
にあるときには直ちに充電が開始されるが、それ以外の
場合には端子電圧が終止電圧以下に下がるまで強制放電
手段により二次電池の強制放電が行なわれる。その後充
電が行なわれる。

【００３９】請求項２に記載の二次電池の充電装置にお
いてはさらに、強制放電開始信号出力手段を用いて、手
操作により強制放電を開始させることができる。放電
は、端子電圧を検知することにより強制放電を行なうも
のと同一の強制放電手段により行なわれる。

【００４０】

【実施例】図１は本発明に係るニッカドバッテリの充電
装置を備えたＡＣアダプタ１のシステムブロック図であ
る。図１に示されるＡＣアダプタ１が図３に示される従
来のＡＣアダプタ１ａと異なるのは、一方端子がダイオ
ード８の出力に、他方端子が放電抵抗１７を介して接地
電位にそれぞれ接続され、マイコン２０によってオン／
オフ制御されることにより、バッテリ端子９に接続され
たバッテリの強制的な放電を制御するための放電手段た
る放電スイッチ１６と、放電制御スイッチ１６と放電抵
抗１７との接続点の電圧を検知し、マイコン２０にその
情報を与えるための端子電圧検知手段である電圧検知回
路１８とを含むことである。充電装置１はさらに、スイ
ッチングレギュレータ回路２４と接地電位との間に直列
に接続された、強制放電中であることを示すためのリフ
レッシュＬＥＤ２５およびマイコン２０によって制御さ
れるスイッチ２６とを含む。マイコン２０には、パワー
スイッチ２２のほかに、操作者がバッテリ２を強制放電
させたいときに使用する、強制放電開始信号出力手段た
るリフレッシュスイッチ２１が接続されている。

【００４１】図１と図３とにおいて、同一の部品には同
一の参照符号および名称が与えられている。それらの機
能も同一である。したがって、ここではそれらについて
の詳しい説明は繰り返されない。

【００４２】なお、放電抵抗１７の抵抗値は、バッテリ
の寿命を縮めないことおよび発熱などの問題を生ずるお
それがあるため、このＡＣアダプタ１に接続されるポー
タブル機器の負荷の約１／３〜１／４に設定するとよ
い。

【００４３】図１を参照して、この発明の一実施例に係
る充電装置を含むＡＣアダプタ１は以下のように動作す
る。ＡＣアダプタモードにおけるＡＣアダプタ１の動作
は、図３を参照して既に説明された従来のものと同様で
ある。したがって、ここではその説明は省略する。

【００４４】ニッカドバッテリ２に対する充電は以下の
ように行なわれる。充電端子９にニッカドバッテリ２が
装着されると、バッテリ装着検出回路１４がそれを検出
し、マイコン２０にバッテリ装着を表わす信号を与え
る。マイコン２０はバッテリ装着検出回路１４の出力変
化に応答して、強制放電スイッチ１６をオンする。急速
充電スイッチ回路６とＤＣ出力スイッチ１２とはオフさ
れる。電圧検知回路１８はバッテリ２の端子電圧を検知
してマイコン２０にその値を表わす信号を与える。

【００４５】マイコン２０は電圧検知回路１８の出力に
応答して以下のように動作する。マイコン２０は、検出
された端子電圧がバッテリ２の１セル当り約０．８Ｖ〜
１．１Ｖである場合にはスイッチ１６をオンに保つ。急
速充電スイッチ回路６、トリクル充電スイッチ回路１
０、ＤＣ出力スイッチ１２は、いずれもオフに保たれ
る。これにより、バッテリ２は、スイッチ１６および放
電抵抗１７を介して強制的に放電される。放電とともに
バッテリ２の端子電圧は低下していく。

【００４６】マイコン２０は、電圧検知回路１８の検知
するバッテリ２の端子電圧が０．８Ｖになると、放電制
御スイッチ１６をＯＦＦとする。マイコン２０は急速充
電スイッチ回路６をＯＮとする。これにより、従来の装
置と同様にバッテリ２に対する急速充電が開始される。

【００４７】バッテリ２が装着された際の電圧検知回路
１８の検知した端子電圧が１セル当り０．８Ｖ以下であ
る場合、または１．１Ｖ以上である場合にはマイコン２
０は直ちに放電制御スイッチ１６をＯＦＦし、急速充電
スイッチ回路６をＯＮとする。すなわち、この場合には
充電が即座に開始される。

【００４８】上述のようにバッテリ２の端子電圧を一旦
検知し、その値に応じてバッテリ２の強制放電を行なう
のは、以下のような考え方によるものである。前述のよ
うにメモリ効果は、バッテリの部分放電・充電が繰り返
されたときに発生する。メモリ効果を解消するために
は、バッテリをほぼ使い切ることが必要である。ところ
で、上述のような部分的放電・充電を繰り返すような使
用方法をする使用者であっても、ふだんよりもバッテリ
を長時間使用し、使い切った状態に近くなることがあ
る。そのようなときには、バッテリ２の端子電圧は１セ
ル当り約１．０Ｖに近くなる。このときに間違いなく端
子電圧を１セル当り１．０Ｖ以下にするように自動的に
放電を行なうことにより、メモリ効果が確実に解消され
る。強制放電の頻度が多くなることもなく、バッテリの
寿命が短くなるという問題も発生するおそれは少ない。
また、図７の実線のカーブで示されているが、端子電圧
が１セル当り１．１Ｖ以下の場合には放電カーブの傾斜
が大きい。そのため、この部分では放電に要する時間ｔ
０も短くて済む。

【００４９】すなわち、放電制御スイッチ１６と放電抵
抗１７と電圧検知回路１８とを新たに設け、充電端子９
にバッテリ２が装着されたときの端子電圧を検知して、
この端子電圧が予め定める範囲内にある場合にはバッテ
リ２を強制放電させることにより、バッテリ２のメモリ
効果が自動的に解消またはその発生が抑止されることに
なる。

【００５０】この場合、端子電圧がどの範囲にある場合
に強制放電を自動的に行なうかが問題となる。一般的に
ポータブル機器を設計する場合、使用されるバッテリの
セル数、公称電圧は、機器の最低動作電圧に対して約１
０％増の電圧になるように選択されている。これは、バ
ッテリの重さをできるだけ小さくするためである。

【００５１】たとえば、機器の最低動作電圧が５．３Ｖ
の場合には、セルを５個使用した公称電圧６Ｖのバッテ
リを、機器の最低動作電圧が約８．８Ｖである場合には
セル８個使用の９．６Ｖの公称電圧を有するバッテリを
使用して機器を駆動するような設計が行なわれる。この
数値から判断すると、機器を正常に動作させるために必
要な、ニッカドバッテリの１セル当りの電圧は約１．１
Ｖ程度であることがわかる。しかし、１セル当りの端子
電圧が約１．１Ｖとなったところでニッカドバッテリに
充電を行なえば、メモリ効果が生ずるおそれがある。そ
こで、メモリ効果を解消するためには端子電圧が１．０
Ｖ以下になるまでバッテリの放電を行なうことが望まし
い。本実施例の場合には放電を確実なものとするため
に、この電圧を約０．８Ｖに設定した。

【００５２】なお、以上のような自動的なバッテリの放
電が行なわれている場合でも、充電ＬＥＤ２７は通常の
充電時と同様に点灯される。使用者の混乱を避けるため
である。

【００５３】リフレッシュスイッチ２１は、充電端子９
に装着されたバッテリを、その端子電圧にかかわらず強
制的に放電させることをマイコン２０に指示するために
設けられたものである。このような電池の強制放電を
「リフレッシュ」と称する。リフレッシュは、バッテリ
２にメモリ効果が生じたと感ぜられたときなどに使用者
の意思によって行なわれる。

【００５４】リフレッシュは、バッテリを電源とするポ
ータブル機器を頻繁に使用する人（図６に示される使い
方をする人）にとって利用価値がある。そのような使用
状態においては、バッテリ２の端子電圧が１セル当り
１．１Ｖ以上に保たれたままで放電・充電が繰り返され
る。そのように充・放電が多数回繰り返された場合、端
子電圧は１．１Ｖ以上であっても明らかにメモリ効果が
発生したと感ぜられる場合がある。そのようなときに
は、前述の電圧検知回路１８による自動的な放電では対
応できない。リフレッシュはそのような場合に行なうべ
きものである。したがってこのリフレッシュはそれほど
頻繁に行なわれるものではない。

【００５５】リフレッシュモードにおいてはＡＣアダプ
タ１は以下のように動作する。リフレッシュスイッチ２
１が押下されると、マイコン２０は急速充電スイッチ回
路６、トリクル充電スイッチ回路１０をＯＦＦとする。
放電制御スイッチ１６はＯＮされる。バッテリ端子９に
装着されたバッテリ２は、放電制御スイッチ１６および
放電抵抗１７を介して強制的に放電される。このとき、
マイコン２０はスイッチ２６をＯＮ、スイッチ２８をＯ
ＦＦとする。リフレッシュＬＥＤ２５が点灯し、使用者
は強制放電中であることを知ることができる。電圧検知
回路１８の出力する端子電圧が十分低く、たとえば約
０．８Ｖ以下になったとき、マイコン２０は強制放電ス
イッチ１６をオフし、スイッチ２６もオフする。さらに
通常、バッテリ２を充電するべきであるから、マイコン
２０は急速充電スイッチ回路６をＯＮに、スイッチ２８
もＯＮにする。これによりバッテリ２には充電が行なわ
れ、充電ＬＥＤ２７が点灯して充電中であることを表示
する。充電完了後のＡＣアダプタ１の動作は、従来の装
置と同様である。したがって、ここではそれらについて
の詳しい説明は繰り返されない。

【００５６】図１に示されるＡＣアダプタにおいては、
リフレッシュのための強制放電回路と、端子電圧を検知
することによって自動的に放電を行なうための放電回路
とが兼用されている。したがって、従来のＡＣアダプタ
に組込まれたリフレッシュ機能付きの充電装置と比較し
てコストの上昇を抑えることができる。

【００５７】図２は、図１に示されるＡＣアダプタの動
作の流れを示すフロー図である。図２が図４に示される
従来のＡＣアダプタの動作を示すフロー図と異なるの
は、バッテリ端子９にバッテリ２が装着された状態でパ
ワーオンされたときに、バッテリの端子電圧を検知する
ための処理（電圧検知４４）と、検出された端子電圧が
予め定める範囲内にある場合に自動的に行なわれる自動
放電４７の処理と、リフレッシュスイッチ２１が押下さ
れたときに行なわれる強制放電処理４８とが新たに設け
られていることである。

【００５８】図２と図４とにおいて、同一の処理または
対応する処理には同一の参照符号および名称が与えられ
ている。それらにおいて行なわれる処理も同一である。
したがって、ここではそれらについての説明は省略す
る。

【００５９】自動放電処理４７および強制放電処理４８
は以下のような流れに従って実行される。バッテリ端子
９にＰ−ＯＮ４２の処理が行なわれた後バッテリ２が装
着されると、ＡＣアダプタの状態は経路Ｂ１を経て電圧
検知４４の処理に移行する。電圧検知４４においては、
前述のようにバッテリ２の端子電圧が測定され、その値
がどのような範囲にあるかが判断される。バッテリ１セ
ル当りの電圧が約０．８Ｖ以下または約１．１Ｖ以上で
ある場合には、ＡＣアダプタ１の状態は経路Ｃを経て急
速充電４５の処理に移行する。一方、バッテリ１セル当
りの電圧が約０．８Ｖ〜１．１Ｖである場合には、ＡＣ
アダプタ１の状態は経路Ｄを経て自動放電４７の処理に
移行する。

【００６０】自動放電４７の実行中に、バッテリ２の端
子電圧が１セル当り約０．８Ｖにまで下がった場合、Ａ
Ｃアダプタ１の状態は経路Ｅを経て急速充電４５の処理
に移行する。自動放電４７の処理中にリフレッシュスイ
ッチ２１がオンされると、ＡＣアダプタ１の状態は、経
路Ｆを経て強制放電４８の状態に移行する。急速充電４
５またはトリクル充電モード４６の実行中にリフレッシ
ュスイッチが押下された場合にも同様である。

【００６１】強制放電４８の処理によってバッテリ２の
強制放電が完了すると、ＡＣアダプタの状態は経路Ｉを
経て急速充電４５の状態に移行する。

【００６２】すなわち、自動放電４７の処理の後に急速
充電４５の処理が行なわれるような経路を設けることに
より、バッテリ２のメモリ効果を自動的に解消すること
ができる。さらに、自動放電４７、急速充電４５、トリ
クル充電モード４６のいずれにおいても、リフレッシュ
スイッチ２１が押されることによってＡＣアダプタの動
作は強制放電４８の処理に移行する（Ｆ，Ｆ１，Ｆ
２）。これにより、自動放電４７では対処できないよう
なメモリ効果を、使用者の意思に従って解消させること
ができる。

【００６３】上述の実施例においては、強制放電が行わ
れるべきバッテリ１セル当りの電圧は０．８〜１．１Ｖ
の範囲に設定した。しかし本発明はこれには限定され
ず、この範囲を多少変更しても差支えない。

【００６４】

【発明の効果】以上のように請求項１に記載の二次電池
の充電装置においては、充電開始に先立って二次電池の
端子電圧が調べられる。端子電圧が予め定める範囲外に
あるときには直ちに充電が開始され、それ以外の場合に
は充電に先立って二次電池の強制放電が自動的に行なわ
れる。強制放電がない場合と比較して、二次電池の完全
な放電が行なわれる機会が増え、メモリ効果を解消する
ことができる。無条件で強制的に放電を行なう場合より
も強制放電が行なわれる頻度が低く、二次電池の寿命を
不当に短くすることもない。さらに、端子電圧が二次電
池の終止電圧に近い場合のみ強制放電が行なわれるた
め、少ない時間で放電を完了することができ、充電にか
かる時間を不当に長くすることもない。

【００６５】請求項２に記載の二次電池の充電装置にお
いては、請求項１に記載の装置による効果に加えてさら
に、以下のような効果がある。この装置においては、利
用者の以上によって手操作で強制放電手段による放電を
開始させることができる。そのため、請求項１に記載の
装置による自動的な強制放電では対処できないようなメ
モリ効果をも有効に解消することができる。しかも、強
制放電手段そのものは請求項１に記載の手段をそのまま
用いることができ、装置を不当に複雑にする必要がな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る充電装置を有するＡＣ
アダプタのシステムブロック図である。

【図２】図１に示される装置の動作の流れを示すフロー
図である。

【図３】従来の充電装置を組込んだＡＣアダプタのシス
テムブロック図である。

【図４】従来のＡＣアダプタの動作の流れを示すフロー
図である。

【図５】充電時間とバッテリの１セル当り電圧との関係
を示すグラフである。

【図６】短い充電・放電が行なわれる場合の、時間とバ
ッテリ１セル当りの電圧との関係を示すグラフである。

【図７】バッテリのメモリ効果の影響を表わす、使用時
間とバッテリの１セル当りの電圧との関係を示すグラフ
である。

【図８】メモリ効果の原因を説明するための模式図であ
る。

【符号の説明】

１ ＡＣアダプタ ２ ニッカドバッテリ ６ 急速充電スイッチ回路 ９ バッテリ端子 １０ トリクル充電スイッチ １２ ＤＣ出力スイッチ １４ バッテリ装着検出回路 １５ 充電完了検出回路 １６ 放電制御スイッチ １７ 放電抵抗 １８ 電圧検知回路 ２０ マイコン ２１ リフレッシュスイッチ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次電池を着脱することが可能で、装着
   された二次電池に充電のための直流電流を与えるための
   充電端子と、 前記充電端子への二次電池の着脱を検知し、二次電池が
   前記充電端子に装着されているときには予め定める第１
   の値を、取外されているときには予め定める第２の値を
   それぞれとる電池着脱検知信号を出力するための電池着
   脱検出手段と、 前記電池着脱検知信号の前記第２の値から前記第１の値
   への変化に応答して、前記充電端子に装着された二次電
   池の端子電圧を検出し、前記検出された端子電圧が、予
   め定められた上限と、前記二次電池の終止電圧以上の予
   め定められた下限との間の電圧範囲内にあるか否かを検
   知するための端子電圧検知手段と、 前記端子電圧検知手段に応答し、前記検出された端子電
   圧が前記電圧範囲内にある場合には、前記端子電圧が前
   記終止電圧以下になるまで前記二次電池を強制的に放電
   させるための強制放電手段と、 前記端子電圧検知手段と前記強制放電手段とに応答し、
   前記検出された端子電圧が前記電圧範囲外であることま
   たは前記強制放電手段による強制的な放電が終了したこ
   とを検知して、前記充電端子を介して前記二次電池を予
   め定める充電状態まで充電するための充電手段とを含む
   二次電池の充電装置。
2. 【請求項２】 請求項１に従属の二次電池の充電装置で
   あって、前記充電端子に装着された二次電池の強制的な
   放電を開始させるための強制放電開始信号を出力するた
   めの、手操作可能な強制放電開始信号出力手段をさらに
   含み、前記強制放電手段は、前記検出された端子電圧が
   前記電圧範囲内にある場合以外に、前記強制放電開始信
   号にも応答して前記二次電池の強制的な放電を開始する
   ことを特徴とする、二次電池の充電装置。