(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-02-14
(45)【発行日】2023-02-22
(54)【発明の名称】電池極性判定回路、充電器、及び電子機器
(51)【国際特許分類】
H02J 7/00 20060101AFI20230215BHJP
H01M 10/44 20060101ALI20230215BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20230215BHJP
【ＦＩ】
H02J7/00 T
H01M10/44 P
H01M10/48 P
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2018229152
(22)【出願日】2018-12-06
(65)【公開番号】P2020092539
(43)【公開日】2020-06-11
【審査請求日】2021-11-10
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 平成３０年９月７日に発明した充電器をアスクル株式会社に卸した。
(73)【特許権者】
【識別番号】000237721
【氏名又は名称】ＦＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090022
【弁理士】
【氏名又は名称】長門 侃二
(72)【発明者】
【氏名】北村 謙治
(72)【発明者】
【氏名】溝口 康成
(72)【発明者】
【氏名】狩野 貴史
【審査官】佐藤 卓馬
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１５３０３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－３２０１５４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ７／００
Ｈ０１Ｍ １０／４４
Ｈ０１Ｍ １０／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
収容される電池のそれぞれの電極端子に当接する第１接点及び第２接点を含む電池収容部と、前記電池収容部から前記電池の電圧が引き出される電圧引出点に抵抗器を介して接続され、前記電池収容部に収容される前記電池の極性を判定する制御装置と、
前記第１接点が前記電圧引出点に接続されると共に前記第２接点が接地される第１接続状態と、前記第２接点が前記電圧引出点に接続されると共に前記第１接点が接地される第２接続状態と、を切り替え可能な接続切替回路と、
前記抵抗器と前記制御装置とが接続される電圧読込点にカソードが接続され、アノードが接地されるダイオードと、を備え、
前記制御装置は、前記接続切替回路の接続状態に対する前記電圧読込点の電圧に基づいて前記電池の極性を判定し、
前記ダイオードの順方向電圧は、前記電圧読込点の電圧が前記制御装置の絶対最大定格の下限値以上となるように設定される、電池極性判定回路。
【請求項2】
前記ダイオードは、ショットキバリアダイオードである、請求項１に記載の電池極性判定回路。
【請求項3】
前記抵抗器は、前記ダイオードから流入する電流が前記ダイオードの許容電流を超えないように抵抗値が設定される、請求項１又は２に記載の電池極性判定回路。
【請求項4】
前記制御装置は、前記第１接続状態及び前記第２接続状態のいずれにおいても前記電圧読込点の電圧が所定の電圧範囲にない場合に、前記電池の異常判定を行う、請求項１乃至３のいずれかに記載の電池極性判定回路。
【請求項5】
請求項１乃至４のいずれかに記載の前記電池極性判定回路と、前記制御装置による制御に基づいて、前記電池を充電するための充電電力を前記電圧引出点に出力する電源回路と、を備え、
前記制御装置は、前記電池の極性を判定した後、前記第１接続状態又は前記第２接続状態のうち前記電圧読込点の電圧が前記電池の電圧となる接続状態で前記電池を充電する、充電器。
【請求項6】
前記制御装置は、前記電池の極性を判定してから充電を開始するまでの間に、前記第１接続状態又は前記第２接続状態のうち前記電池の正極端子が接地される逆バイアスの接続状態により前記電池を放電終止電圧まで放電させる、請求項５に記載の充電器。
【請求項7】
前記制御装置は、前記逆バイアスの接続状態と、前記第１接点及び前記第２接点が共に開放される開放状態と、を切り替えるＰＷＭ制御により前記電池の放電電流を制御する、請求項６に記載の充電器。
【請求項8】
請求項１乃至４のいずれかに記載の前記電池極性判定回路と、前記電圧引出点に出力される前記電池の電力で動作する負荷装置と、を備え、
前記制御装置は、前記電池の極性を判定した後、前記第１接続状態又は前記第２接続状態のうち前記電圧読込点の電圧が前記電池の電圧となる接続状態で前記電池を放電する、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電池極性判定回路、充電器、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に円筒形の乾電池や二次電池は、様々な電子機器の電源として広く利用されている。また二次電池は、充電することで繰り返し使用することが可能であり、二次電池を充電する機器として充電器が広く利用されている。このような電子機器又は充電器に電池を装着する際には、電池の極性を確認する必要がある。つまり電池は、正極端子が当接すべき接点に正極端子が当接し、負極端子が当接すべき接点に負極端子が当接する正しい接続方向で、電子機器又は充電器に装着する必要がある。
【0003】
しかし、電子機器及び充電器は、接続方向が逆方向でも電池が装着可能な構成になっている場合が多いため、正しい接続方向とは逆の接続方向で電池が装着される可能性がある。そして正しい接続方向とは逆の接続方向で電池が装着されると、電子機器は動作しないことになり、また充電器においては、電池の充電ができないことになるだけでなく、例えば電池の液漏れ等が生ずる虞もある。
【0004】
このような課題を解決することを目的とする従来技術の一例として、例えば特許文献１には、電池の正極端子及び負極端子から流入する電流の有無をそれぞれ検知する一対のフォトカプラにより電池の接続方向を判定する充電器が開示されている。また、例えば特許文献２には、電池の正極端子及び負極端子の電圧を比較する一対のオペアンプを備え、当該一対のオペアンプの出力電圧の大小関係に基づいて電池の接続方向を判定する充電器及び電子機器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開平７－３９０７６号公報
【文献】特開２０１８－１５３０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記の従来技術は、いずれもフォトカプラやオペアンプ等の比較的高価な電子部品を使用しているため、充電器及び電子機器の低コスト化が妨げられる虞が生じる。一方、低コスト化を目的として、これらの比較的高価な電子部品を使用することなく、電池の電圧を制御装置で直接読み取ることも考えられる。しかしながら、この場合には、制御装置は、電池の接続方向によっては絶対最大定格の範囲外の電圧が入力されて破損する虞が生じる。
【0007】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、破損の虞を低減しつつ低コストで電池極性を判定することができる電池極性判定回路、充電器、及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、収容される電池のそれぞれの電極端子に当接する第１接点及び第２接点を含む電池収容部と、前記電池収容部から前記電池の電圧が引き出される電圧引出点に抵抗器を介して接続され、前記電池収容部に収容される前記電池の極性を判定する制御装置と、前記第１接点が前記電圧引出点に接続されると共に前記第２接点が接地される第１接続状態と、前記第２接点が前記電圧引出点に接続されると共に前記第１接点が接地される第２接続状態と、を切り替え可能な接続切替回路と、前記抵抗器と前記制御装置とが接続される電圧読込点にカソードが接続され、アノードが接地されるダイオードと、を備え、前記制御装置は、前記接続切替回路の接続状態に対する前記電圧読込点の電圧に基づいて前記電池の極性を判定し、前記ダイオードの順方向電圧は、前記電圧読込点の電圧が前記制御装置の絶対最大定格の下限値以上となるように設定される、電池極性判定回路である。
本発明の第１の態様は、収容される電池のそれぞれの電極端子に当接する第１接点及び第２接点を含む電池収容部と、前記電池収容部から前記電池の電圧が引き出される電圧引出点に抵抗器を介して接続され、前記電池収容部に収容される前記電池の極性を判定する制御装置と、前記第１接点が前記電圧引出点に接続されると共に前記第２接点が接地される第１接続状態と、前記第２接点が前記電圧引出点に接続されると共に前記第１接点が接地される第２接続状態と、を切り替え可能な接続切替回路と、前記抵抗器と前記制御装置とが接続される電圧読込点にカソードが接続され、アノードが接地されるダイオードと、を備え、前記制御装置は、前記接続切替回路の接続状態に対する前記電圧読込点の電圧に基づいて前記電池の極性を判定し、前記ダイオードの順方向電圧は、前記電圧読込点の電圧が前記制御装置の絶対最大定格の下限値以上となるように設定される、電池極性判定回路である。
【0009】
電池極性判定回路は、電池収容部に収容される電池のそれぞれの電極端子が、接続切替回路により電圧引出点又はグランドにそれぞれ接続されるように制御されると共に、電圧引出点とグランドとの間で直列接続される抵抗器とダイオードとの接続点としての電圧読込点における電圧により、電池収容部での電池の接続方向、すなわち電池極性が判定される。このとき、ダイオードは、アノードが接地され、カソードが電圧読込点に接続されると共に、電圧読込点の電圧が制御装置の絶対最大定格の下限値以上となるように順方向電圧が設定されている。
【0010】
このため、電池極性判定回路は、電池極性を判定するための回路構成が抵抗器及びダイオードの比較的安価な素子のみからなるため、フォトカプラやオペアンプ等の比較的高価な電子部品を使用する回路と比較して安価に構成することができる他、回路基板上の実装面積を低減することができるため小型化に寄与することができる。また、制御装置は、電池との接続方向に拘らず、絶対最大定格を超過する電圧が入力されないことになる。従って、本発明の第１の態様に係る電池極性判定回路によれば、破損の虞を低減しつつ低コストで電池極性を判定することができる。
【0011】
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、上記した本発明の第１の態様において、前記ダイオードは、ショットキバリアダイオードである、電池極性判定回路である。
本発明の第２の態様は、上記した本発明の第１の態様において、前記ダイオードは、ショットキバリアダイオードである、電池極性判定回路である。
【0012】
本発明の第２の態様に係る電池極性判定回路によれば、整流素子の中でも順方向電圧が低いショットキバリアダイオードにより電圧読込点における電圧の低下を抑制することができるため、制御装置に入力される電圧に起因して制御装置が破損する虞をより低減することができる。
【0013】
＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、上記した本発明の第１又は２の態様において、前記抵抗器は、前記ダイオードから流入する電流が前記ダイオードの許容電流を超えないように抵抗値が設定される、電池極性判定回路である。
本発明の第３の態様は、上記した本発明の第１又は２の態様において、前記抵抗器は、前記ダイオードから流入する電流が前記ダイオードの許容電流を超えないように抵抗値が設定される、電池極性判定回路である。
【0014】
本発明の第３の態様に係る電池極性判定回路によれば、ダイオードに許容電流を超える電流が流れないように、抵抗器における抵抗値が設定されているため、ダイオードに入力される電流に起因してダイオードが破損する虞を低減することができる。
【0015】
＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、上記した本発明の第１乃至３のいずれかの態様において、前記制御装置は、前記第１接続状態及び前記第２接続状態のいずれにおいても前記電圧読込点の電圧が所定の電圧範囲にない場合に、前記電池の異常判定を行う、電池極性判定回路である。
本発明の第４の態様は、上記した本発明の第１乃至３のいずれかの態様において、前記制御装置は、前記第１接続状態及び前記第２接続状態のいずれにおいても前記電圧読込点の電圧が所定の電圧範囲にない場合に、前記電池の異常判定を行う、電池極性判定回路である。
【0016】
本発明の第４の態様に係る電池極性判定回路によれば、電池と制御装置との接続状態を接続切替回路において切り替えることにより、電池の電圧を読み込むことができるため、電池の電圧が所定の電圧範囲にない異常状態で電池が充電されないようにすることができる。
【0017】
＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、上記した本発明の第１乃至４のいずれかの態様における前記電池極性判定回路と、前記制御装置による制御に基づいて、前記電池を充電するための充電電力を前記電圧引出点に出力する電源回路と、を備え、前記制御装置は、前記電池の極性を判定した後、前記第１接続状態又は前記第２接続状態のうち前記電圧読込点の電圧が前記電池の電圧となる接続状態で前記電池を充電する、充電器である。
本発明の第５の態様は、上記した本発明の第１乃至４のいずれかの態様における前記電池極性判定回路と、前記制御装置による制御に基づいて、前記電池を充電するための充電電力を前記電圧引出点に出力する電源回路と、を備え、前記制御装置は、前記電池の極性を判定した後、前記第１接続状態又は前記第２接続状態のうち前記電圧読込点の電圧が前記電池の電圧となる接続状態で前記電池を充電する、充電器である。
【0018】
本発明の第５の態様に係る充電器によれば、電池極性判定回路により電池の極性を判定した上で、電源回路と電池との適切な接続状態で充電を行うことができ、破損の虞を低減しつつ低コスト化を図ることができる。
【0019】
＜本発明の第６の態様＞
本発明の第６の態様は、上記した本発明の第５の態様において、前記制御装置は、前記電池の極性を判定してから充電を開始するまでの間に、前記第１接続状態又は前記第２接続状態のうち前記電池の正極端子が接地される逆バイアスの接続状態により前記電池を放電終止電圧まで放電させる、充電器である。
本発明の第６の態様は、上記した本発明の第５の態様において、前記制御装置は、前記電池の極性を判定してから充電を開始するまでの間に、前記第１接続状態又は前記第２接続状態のうち前記電池の正極端子が接地される逆バイアスの接続状態により前記電池を放電終止電圧まで放電させる、充電器である。
【0020】
本発明の第６の態様に係る充電器は、電池極性判定回路の回路構成に伴い、第１接続状態又は第２接続状態のうち電池の正極端子が接地される接続状態に制御した場合に、電池の電池容量が抵抗器において消費される閉回路が形成される。このため、本発明の第６の態様に係る充電器によれば、新たな構成を追加することなく、電池の極性判定から充電開始までの間に電池のリフレッシュ放電を行うことができる。
【0021】
＜本発明の第７の態様＞
本発明の第７の態様は、上記した本発明の第６の態様において、前記制御装置は、前記逆バイアスの接続状態と、前記第１接点及び前記第２接点が共に開放される開放状態と、を切り替えるＰＷＭ制御により前記電池の放電電流を制御する、充電器である。
本発明の第７の態様は、上記した本発明の第６の態様において、前記制御装置は、前記逆バイアスの接続状態と、前記第１接点及び前記第２接点が共に開放される開放状態と、を切り替えるＰＷＭ制御により前記電池の放電電流を制御する、充電器である。
【0022】
本発明の第７の態様に係る充電器によれば、接続切替回路に対するＰＷＭ制御により、電池の放電電流を制御することができ、電池の特性に適したリフレッシュ放電が可能になる。
【0023】
＜本発明の第８の態様＞
本発明の第８の態様は、上記した本発明の第１乃至４のいずれかの態様における前記電池極性判定回路と、前記電圧引出点に出力される前記電池の放電電力で動作する負荷装置と、を備え、前記制御装置は、前記電池の極性を判定した後、前記第１接続状態又は前記第２接続状態のうち前記電圧読込点の電圧が前記電池の電圧となる接続状態で前記電池を放電する、電子機器である。
本発明の第８の態様は、上記した本発明の第１乃至４のいずれかの態様における前記電池極性判定回路と、前記電圧引出点に出力される前記電池の放電電力で動作する負荷装置と、を備え、前記制御装置は、前記電池の極性を判定した後、前記第１接続状態又は前記第２接続状態のうち前記電圧読込点の電圧が前記電池の電圧となる接続状態で前記電池を放電する、電子機器である。
【0024】
本発明の第８の態様に係る電子機器は、電池収容部に収容される電池がいずれの向きであっても、電池の極性を判定した上で、適切な接続方向で電池を放電することができる。また、電子機器は、電池の極性を判定する回路が比較的安価な素子のみからなり、制御装置に絶対最大定格を超過する電圧が入力されない。これにより本発明の第８の態様に係る電子機器によれば、破損の虞を低減しつつ低コストで電池極性を判定することができる。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、破損の虞を低減しつつ低コストで電池極性を判定することができる電池極性判定回路、充電器、及び電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。
【0028】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る充電器１の回路図である。本実施形態に係る充電器１は、電池収容部２、制御装置３、接続切替回路４、抵抗器Ｒ、及びダイオードＤを備える「電池極性判定回路」、並びに電源回路５から構成される。そして、充電器１は、電池収容部２に収容される電池ＢＡＴの極性、すなわち電池ＢＡＴの接続方向を判定し、適切な接続方向で電池ＢＡＴを充電する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る充電器１の回路図である。本実施形態に係る充電器１は、電池収容部２、制御装置３、接続切替回路４、抵抗器Ｒ、及びダイオードＤを備える「電池極性判定回路」、並びに電源回路５から構成される。そして、充電器１は、電池収容部２に収容される電池ＢＡＴの極性、すなわち電池ＢＡＴの接続方向を判定し、適切な接続方向で電池ＢＡＴを充電する。
【0029】
電池収容部２は、収容される電池ＢＡＴのそれぞれの電極端子に当接する第１接点Ｔ１及び第２接点Ｔ２を含む。すなわち、電池ＢＡＴは、正極端子が第１接点Ｔ１に当接して電池収容部２に収容される場合には負極端子が第２接点Ｔ２に当接し、負極端子が第１接点Ｔ１に当接して電池収容部２に収容される場合には正極端子が第２接点Ｔ２に当接する。ここで、電池ＢＡＴは、本実施形態においては、公称電圧1.2[V]のニッケル水素二次電池であるものとする。
【0030】
制御装置３は、例えば公知のマイコン制御回路からなり、詳細を後述するように、電池ＢＡＴの極性判定や電池ＢＡＴの充電制御を含めて、充電器１の全体を統括制御する。また、本実施形態の制御装置３は、回路上のアナログ電圧をデジタル電圧に変換して読み込むＡＤコンバータ（図示せず）を内蔵している。ここで、制御装置３は、本実施形態においては、高電位側の電源電圧がＶＤＤ＝5[V]、低電位側の電源電圧がＶＳＳ＝0[V]であり、許容される入力電圧がＶＳＳ－0.3[V]≦ＶＩＮ≦ＶＤＤ＋0.3[V]の範囲である一般的な絶対最大定格が規定されているものとする。
【0031】
接続切替回路４は、図１に示す電圧引出点Ｐ１及び接地点ＧＮＤとの間において、電池ＢＡＴが収容された電池収容部２の接続状態を切り替える回路である。より具体的には、接続切替回路４は、例えば電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor：ＦＥＴ）からなる第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３、及び第４スイッチＳＷ４を含む。第１スイッチＳＷ１は、一端が第１接点Ｔ１に接続され、他端が電圧引出点Ｐ１に接続されている。第２スイッチＳＷ２は、一端が第２接点Ｔ２に接続され、他端が接地されている。第３スイッチＳＷ３は、一端が第２接点Ｔ２に接続され、他端が電圧引出点Ｐ１に接続されている。第４スイッチＳＷ４は、一端が第１接点Ｔ１に接続され、他端が接地されている。
【0032】
これにより、接続切替回路４は、例えば、第１接点Ｔ１が電圧引出点Ｐ１に接続されると共に第２接点Ｔ２が接地される第１接続状態と、第２接点Ｔ２が電圧引出点Ｐ１に接続されると共に第１接点Ｔ１が接地される第２接続状態と、を切り替えることができる。尚、接続切替回路４の各スイッチは、制御装置３により断接制御される。
【0033】
抵抗器Ｒは、一端が電圧引出点Ｐ１に接続され、他端が制御装置３との接続点としての電圧読込点Ｐ２に接続されている。抵抗器Ｒは、電圧引出点Ｐ１と電圧読込点Ｐ２との間に流れる電流を制限する。
【0034】
ダイオードＤは、本実施形態においてはショットキバリアダイオードであり、カソードが電圧読込点Ｐ２に接続され、アノードが接地されている。ダイオードＤは、アノードの電圧がカソードの電圧と所定の順方向電圧ＶＦとの和よりも高い場合に順方向に電流が流れる。ここで、本発明に係るダイオードＤは、電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２が制御装置３の絶対最大定格の下限値である－0.3[V]以上となるように順方向電圧ＶＦが設定される。本実施形態においては、順方向電圧ＶＦがＶＦ＝0.3[V]であるショットキバリアダイオードが使用されているものとして説明するが、更に低ＶＦタイプのショットキバリアダイオードを採用してもよい。また、制御装置３の絶対最大定格の下限値がより低い場合には、ショットキバリアダイオード以外の整流素子を採用してもよい。
【0035】
電源回路５は、制御装置３による制御に基づいて、電池ＢＡＴを充電するための充電電力を電圧引出点Ｐ１に出力する。より具体的には、電源回路５は、例えば、図示しない外部電源から供給される電力を、電池ＢＡＴの状態を監視する制御装置３の制御に基づいて電池ＢＡＴの充電に適した電圧に変換するＤＣ－ＤＣコンバータである。
【0036】
次に、電池収容部２に収容された電池ＢＡＴの極性を判定して充電する制御装置３の制御手順の一例を説明する。図２は、制御装置３の制御動作を示すフローチャートである。制御装置３は、電池ＢＡＴが電池収容部２に収容された状態で図２の制御をスタートする。尚、制御開始時においては、接続切替回路４の各スイッチがいずれもＯＦＦであり、電源回路５が充電電力を出力していないものとする。
【0037】
制御動作が開始されると、制御装置３は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２をＯＮ、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４をＯＦＦに制御する（ステップＳ１）。これにより、電池収容部２は、第１接点Ｔ１が電圧引出点Ｐ１に接続されると共に第２接点Ｔ２が接地される上記の第１接続状態となる。
【0038】
ここで、電圧引出点Ｐ１の電圧ＶＰ１は、電池ＢＡＴの正極端子が第１接点Ｔ１に当接する方向で電池収容部２に収容されている場合には、第１接続状態により順方向に接続された電池ＢＡＴの電圧として約1.2[Ｖ]となる。このとき、電圧引出点Ｐ１から抵抗器Ｒ、電圧読込点Ｐ２、及びダイオードＤを介して接地に至る回路においては、ダイオードＤに逆方向の電圧が印加されることにより電流が流れない状態となる。このため、電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２は、抵抗器Ｒにおける電圧降下を受けないことにより、電圧引出点Ｐ１と同じく約1.2[Ｖ]となる。
【0039】
また、電圧引出点Ｐ１の電圧ＶＰ１は、電池ＢＡＴの負極端子が第１接点Ｔ１に当接する方向で電池収容部２に収容されている場合には、第１接続状態により逆方向に接続された電池ＢＡＴの電圧として約－1.2[Ｖ]となる。このとき、電圧引出点Ｐ１から抵抗器Ｒ、電圧読出点Ｐ２、及びダイオードＤを介して接地に至る回路においては、ダイオードＤに順方向の電圧が印加されることにより電流が流れる状態となる。このため、電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２は、電圧引出点Ｐ１よりも抵抗器Ｒにおける電圧降下分が加算された電圧として、ダイオードＤの順方向電圧ＶＦの大きさに伴う－0.3[Ｖ]となる。このとき、抵抗器Ｒは、ダイオードＤから流入する電流がダイオードＤの許容電流を超えないような抵抗値ｒを有するものが採用されている。
【0040】
このように、制御装置３は、接続切替回路４を第１接続状態に制御した状態で、電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２を読み込むことにより、電池ＢＡＴが正極端子を第１接点Ｔ１に当接させた状態で電池収容部２に収容されているか否かを判定することができる。より具体的には、制御装置３は、電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２が、所定の電圧範囲（ＶＭＩＮ≦ＶＰ２≦ＶＭＡＸ）内であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ここで、所定の電圧範囲とは、正常な電池ＢＡＴの電圧変動域を規定する範囲であり、本実施形態におけるニッケル水素二次電池の場合は、例えば、下限値ＶＭＩＮが放電終止電圧としての1.0[V]に設定され、上限値ＶＭＡＸが充電終止電圧としての1.3[V]として設定される。
【0041】
第１接続状態における電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２が所定の電圧範囲内である場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、制御装置３は、電池ＢＡＴが第１接続状態により順方向に接続されているものとして、電源回路５に充電電力を出力させる制御を行い、第１接続状態で電池ＢＡＴを充電する（ステップＳ３）。
【0042】
また、制御装置３は、電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２に基づいて、電池ＢＡＴの電圧（＝電圧引出点Ｐ１の電圧ＶＰ１＝電圧引出点Ｐ２の電圧ＶＰ２）を監視し、当該電圧の値又はその変化量ΔＶなどの指標に基づき、電池ＢＡＴが満充電状態に達したか否かの判定を行う（ステップＳ４）。電池ＢＡＴが満充電状態に達するまでは、制御装置３は、電池ＢＡＴの充電を継続する（ステップＳ４でＮｏ）。
【0043】
そして、電池ＢＡＴが満充電状態に達した場合には（ステップＳ４でＹｅｓ）、制御装置３は、電源回路５による充電電力の供給を停止させ、接続切替回路４の各スイッチをＯＦＦに制御することにより、電池ＢＡＴの充電を終了して一連の制御手順を完了する。このとき、制御装置３は、充電の正常終了をユーザに通知してもよい。
【0044】
一方、ステップＳ２において、第１接続状態における電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２が所定の電圧範囲にない場合（ステップＳ２でＮｏ）、制御装置３は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２をＯＦＦ、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４をＯＮに制御する（ステップＳ５）。これにより、電池収容部２は、第２接点Ｔ２が電圧引出点Ｐ１に接続されると共に第１接点Ｔ１が接地される上記の第２接続状態となる。
【0045】
そして、制御装置３は、接続切替回路４を第２接続状態に制御した状態で、電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２を読み込むことにより、電池ＢＡＴが正極端子を第２接点Ｔ２に当接させた状態で電池収容部２に収容されているか否かを判定する。より具体的には、制御装置３は、第２接続状態において、電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２が、上記の所定の電圧範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
【0046】
第２接続状態における電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２が所定の電圧範囲内である場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、制御装置３は、電池ＢＡＴが第２接続状態により順方向に接続されているものとして、上記説明したように、満充電状態になるまで電池ＢＡＴを充電する（ステップＳ３、ステップＳ４）。
【0047】
これに対し、第２接続状態における電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２が所定の電圧範囲にない場合（ステップＳ６でＮｏ）、制御装置３は、電池ＢＡＴの故障や、電池収容部２における電池ＢＡＴの接触不良などにより、電池ＢＡＴの充電を正常に行うことができないものとして異常判定を行い（ステップＳ７）、一連の制御手順を完了する。このとき、制御装置３は、充電の異常終了をユーザに通知してもよい。
【0048】
ところで、二次電池は、浅い充放電を頻繁に繰り返すと、いわゆるメモリ効果によって、電池容量が見かけ上減少し、放電できる容量が実質的に小さくなることがある。このメモリ効果による見かけ上の電池容量の減少は、例えば二次電池の深放電を行うリフレッシュ放電によって解消することができる。本発明に係る電池極性判定回路は、図１に示す回路に新たな構成を追加することなく当該リフレッシュ放電を行うこともできる。
【0049】
より具体的には、上記の制御装置３は、リフレッシュ放電が必要な場合において、ステップＳ２又はステップＳ５において電池ＢＡＴの極性を判定してからステップＳ３における充電を開始するまでの間に、電池ＢＡＴを放電終止電圧まで放電させる。すなわち、制御装置３は、電池ＢＡＴの極性判定の後、上記の第１接続状態又は第２接続状態のうち、電池ＢＡＴの正極端子が接地される逆バイアスの接続状態となるように接続切替回路４を制御する。
【0050】
例えば、正極端子が第２接点Ｔ２に当接した状態であると判定された場合、制御装置３は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２をＯＮに制御し、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４をＯＦＦに制御することにより第１接続状態を形成する。これにより、電池極性判定回路においては、第２接点Ｔ２、第２スイッチＳＷ２、ダイオードＤ、抵抗器Ｒ、第１スイッチＳＷ１、及び第１接点Ｔ１を順に接続する閉回路が形成されることにより、電池ＢＡＴの充電容量が抵抗器Ｒで消費されることになる。
【0051】
また、このとき、制御装置３は、上記した逆バイアスの接続状態と、各スイッチを全てＯＦＦにして第１接点Ｔ１及び第２接点Ｔ２を共に開放する開放状態と、をＰＷＭ制御により繰り返し切り替えて放電させることで、電池ＢＡＴの特性に適した放電電流でリフレッシュ放電を行うことができる。
【0052】
以上のように、本発明の第１実施形態に係る充電器１は、電池ＢＡＴの接続状態を切り替える接続切替回路４を制御しつつ、抵抗器ＲとダイオードＤとの接続点としての電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２に基づいて電池ＢＡＴの極性を判定することができ、適切な接続方向で電池ＢＡＴを充電することができる。このとき、電池ＢＡＴの極性を判定する回路は、抵抗器Ｒ及びダイオードＤの比較的安価な素子のみからなるため、フォトカプラやオペアンプ等の比較的高価な電子部品を使用する回路と比較して安価に構成することができる他、回路基板上の実装面積を低減することができるため小型化に寄与することができる。また、本発明の第１実施形態に係る充電器１は、ダイオードＤの順方向電圧ＶＦが制御装置３の絶対最大定格に基づいて設定されているため、制御装置３と電池ＢＡＴとの接続方向に拘らず、制御装置３に絶対最大定格を超過する電圧が入力されないようにすることができる。従って、本発明の第１実施形態に係る充電器１によれば、破損の虞を低減しつつ低コストで電池極性を判定することができる。
【0053】
＜第２実施形態＞
続いて、本発明に係る電池極性判定回路を備える電子機器について、図３を参照しながら第２実施形態として説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る電子機器１０の回路図である。第２実施形態に係る電子機器１０は、上記した第１実施形態の充電器１における電源回路５に代えて負荷装置２０を備える点で、上記の第１実施形態と回路構成が異なる。以下、第１実施形態と異なる部分について説明することとし、第１実施形態と共通する構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
続いて、本発明に係る電池極性判定回路を備える電子機器について、図３を参照しながら第２実施形態として説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る電子機器１０の回路図である。第２実施形態に係る電子機器１０は、上記した第１実施形態の充電器１における電源回路５に代えて負荷装置２０を備える点で、上記の第１実施形態と回路構成が異なる。以下、第１実施形態と異なる部分について説明することとし、第１実施形態と共通する構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【0054】
第２実施形態に係る電子機器１０は、電池収容部２に電池ＢＡＴが収容されることにより、電池ＢＡＴから負荷装置２０へ供給される電力により動作する。ここで、電子機器１０は、上記した第１実施形態の充電器１と同様に、内部に備える電池極性判定回路により電池ＢＡＴの極性を判定する。そして、制御装置３は、上記した第１接続状態又は第２接続状態のうち、電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２が電池ＢＡＴの電圧となる接続状態、すなわち電池ＢＡＴの正極端子が第１接点Ｔ１に接続される状態に接続切替回路４を制御することで、電池ＢＡＴから負荷装置２０に電力を供給することができる。
【0055】
これにより、本発明の第２実施形態に係る電子機器１０によれば、電池収容部２に収容される電池ＢＡＴがいずれの向きであっても、電池ＢＡＴの極性を判定した上で、適切な接続方向で電池ＢＡＴを放電することができる。また、電子機器１０は、電池ＢＡＴの極性を判定する回路が比較的安価な素子のみからなり、制御装置３に絶対最大定格を超過する電圧が入力されない。従って、本発明の第２実施形態に係る電子機器１０によれば、破損の虞を低減しつつ低コストで電池極性を判定することができる。
【0056】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の第１実施形態では、図２のステップＳ３において第２接続状態に制御されるよりも先に、ステップＳ１において第１接続状態に制御される制御手順を例示したが、ステップＳ１とステップＳ３との順序は逆であってもよい。また、例えば、上記の第１実施形態では、第１接続状態において電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２が所定の電圧範囲内であることを以って充電を開始する制御手順を例示したが（図２のステップＳ２でＹｅｓ）、第１接続状態における電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２を読み込んだ直後に、第２接続状態における電圧読込点Ｐ２の電圧ＶＰ２を読み込むことにより、制御手順の初期の段階で電池ＢＡＴの極性に加えて充電可否を判定してもよい。
【符号の説明】
【0057】
１ 充電器
２ 電池収容部
３ 制御装置
４ 接続切替回路
５ 電源回路
１０ 電子機器
２０ 負荷装置
ＢＡＴ 電池
Ｔ１～Ｔ２ 第１接点～第２接点
ＳＷ１～ＳＷ４ 第１スイッチ～第４スイッチ
Ｒ 抵抗器
Ｄ ダイオード
Ｐ１ 電圧引出点
Ｐ２ 電圧読込点
２ 電池収容部
３ 制御装置
４ 接続切替回路
５ 電源回路
１０ 電子機器
２０ 負荷装置
ＢＡＴ 電池
Ｔ１～Ｔ２ 第１接点～第２接点
ＳＷ１～ＳＷ４ 第１スイッチ～第４スイッチ
Ｒ 抵抗器
Ｄ ダイオード
Ｐ１ 電圧引出点
Ｐ２ 電圧読込点
【図1】
【図2】
【図3】