(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池パック(2)又は二次電池(4)を内蔵する電気機器(3)を同じ出力端子(8)(9)に接続する充電器(1)を利用する充電方法であって、充電器(1)に電池パック(2)が接続されたときは、電池パック(2)が満充電された後に電流供給を遮断して充電を中止し、充電器(1)に二次電池(4)を内蔵する電気機器(3)が接続されたときは、二次電池(4)が満充電された後も、電気機器(3)に微小電流の供給を継続する充電方法。
【請求項２】
電気機器(3)に内蔵された二次電池(4)が満充電された後に、充電器(1)から電気機器(3)に供給する微小電流を、電気機器(3)の消費電流以下に設定する請求項１に記載の充電方法。
【請求項３】
電気機器(3)に内蔵された二次電池(4)が満充電された後に、充電器(1)から電気機器(3)に供給する微小電流が、電気機器(3)の消費電流以下になるように、充電器(1)の出力電圧を安定化する請求項１に記載の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機器から取り出された電池パックと、電気機器に内蔵される二次電池とを充電する方法に関する。なお、本発明における電気機器に内蔵される二次電池とは、電気機器に取り外し不可能に装着されている二次電池のみならず、電気機器に着脱自在に装着されている二次電池あるいは電池パックを含む。
【０００２】
【従来の技術】
充電器は、電気機器から取り出された電池パックと、電気機器に内蔵する二次電池の両方を充電できるものがある。この充電器は、電池パックの装着部と、二次電池を内蔵する電気機器の装着部とを備える。電池パックと、電気機器に内蔵される二次電池が満充電されると、充電を停止するように構成されている。この充電方法は、充電器に装着した状態では電気機器を使用しないものについては、便利に使用できる。
【０００３】
しかしながら、たとえば携帯電話のように、電気機器が動作している状態で、内蔵する二次電池を充電する場合は、二次電池が満充電された後に、充電を停止すると、内蔵する二次電池が放電される弊害がある。内蔵する二次電池が放電されると、電気機器を充電器から外したときに、二次電池を常に満充電状態にできず、使用できる時間が短くなってしまう欠点がある。
【０００４】
この弊害は、電気機器に内蔵される二次電池を、満充電された後も継続してトリクル充電することで解消できる。二次電池をトリクル充電する電流は、連続して満充電された電池を充電しても電池性能を低下させない電流値、たとえば、Ｃ／１５〜Ｃ／２０（Ｃ；電池容量）に設定される。トリクル充電は、電池性能を低下させないので、満充電された電池パックを充電し、電気機器に内蔵された二次電池を充電し、さらに、使用状態にある電気機器に電力を供給できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電池性能を低下させないで満充電状態に保持できるトリクル充電電流と、電気機器の負荷電流とは必ずしも同じでない。たとえば、電池パックと二次電池の電池性能を低下させないトリクル充電電流が５０ｍＡで、電気機器の負荷電流が１００ｍＡであると、トリクル充電する状態においても二次電池は次第に放電される欠点がある。二次電池が放電されないように、トリクル充電電流を１００ｍＡに設定すると、電池が過充電されて電池性能が低下する。
【０００６】
この弊害を防止するために、トリクル充電を変化させる充電方法が開発されている（特開平３−４０７２８号公報）。この公報に記載される充電方法は、電気機器が使用状態にないときは第１トリクル充電し、電気機器が使用状態にあるときは、第２トリクル充電する。第１トリクル充電は二次電池の電池性能を低下させない充電電流に設定されている。第２トリクル充電は、第１トリクル充電よりも充電電流が大きく、負荷にも電力が供給できる充電電流に設定されている。
【０００７】
この充電方法は、電気機器が使用されないときに充電電流を小さくするので、このときに電池が過充電されて性能が低下するのを防止できる。また、電気機器を使用するときには、充電電流を大きくするので、電気機器に内蔵される二次電池が放電されるのも防止できる。しかしながら、実際には、この充電方法で電池を充電すると、電池性能が次第に低下する弊害がある。とくに、リチウムイオン二次電池等の電池は、電池性能が相当に低下してしまう欠点がある。
【０００８】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電池の過充電に起因する性能低下を有効に防止でき、さらに、電気機器を使用状態としても、内蔵する二次電池が放電されるのを防止できる充電方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載される電池の充電方法は、電池パック２又は二次電池４を内蔵する電気機器３を同じ出力端子８、９に接続する充電器１を利用する充電方法であって、充電器１に電池パック２が接続されたときは、電池パック２が満充電された後に電流供給を遮断して充電を中止する。すなわち、満充電された電池パック２は、トリクル充電しない。充電器１に、二次電池４を内蔵する電気機器３が接続されたときは、二次電池４が満充電された後も、電気機器３に微小電流を供給して、二次電池４が放電されるのを防止する。
【００１０】
さらに、本発明の請求項２に記載される電池の充電方法は、電気機器３に内蔵された二次電池４を満充電した後に、充電器１から電気機器３に供給する微小電流を、電気機器３の消費電流以下に設定する。満充電された二次電池４を充電しないようにするためである。
【００１１】
さらにまた、本発明の請求項３に記載される電池の充電方法は、電気機器３に内蔵された二次電池４を満充電した後に、充電器１から電気機器３に供給される微小電流を、電気機器３の消費電流以下になるように、充電器１の出力電圧を安定化させる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための充電方法を例示するものであって、本発明は電池の充電方法を下記の方法に特定しない。
【００１３】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。
【００１４】
図１は、本発明の充電方法に使用する充電器１と電池パック２と電気機器３を示す。以下、電池パック２と二次電池４がリチウムイオン二次電池である実施の形態を詳述する。ただし、本発明の充電方法は、電池パックと二次電池をリチウムイオン二次電池に特定しない。電池パックと二次電池には、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池とすることもできる。この図の充電器１は、電池パック２と、電気機器３に内蔵される二次電池４を充電する電源５と、電池パック２及び二次電池４の充電時間を設定するタイマー６と、タイマー６の出力でオンオフに切り換えられる制御トランジスターＱ１と、制御トランジスターＱ１にオンオフ制御されるスイッチングトランジスターＱ２とを備える。
【００１５】
電源５は、商用電源５である交流１００Ｖを、電池パック２と二次電池４の充電電圧である直流に変換する。電池パック２と二次電池４をリチウムイオン二次電池とする充電器１は、電源５を定電圧定電流電源とする。定電圧定電流電源は、電池パック２と二次電池４を充電する最高電圧と、最大電流を一定値以下に保持して充電する。電池パック２と二次電池４に、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池を使用する場合は、充電器１の電源５を定電流電源とする。
【００１６】
タイマー６は、電池パック２と二次電池４を満充電できる時間に設定されている。タイマー６は、充電を開始して設定時間が経過すると、発光ダイオード７を点灯して、電池パック２、または電気機器３に内蔵される二次電池４が満充電されたことを表示する。さらに、タイマー６は設定時間経過すると、制御トランジスターＱ１に”Ｌｏｗ”信号を出力する。タイマー６は、設定時間経過するまでは制御トランジスターＱ１に”Ｈｉｇｈ”信号を出力している。
【００１７】
制御トランジスターＱ１は、スイッチングトランジスターＱ２をオンオフに切り換える。制御トランジスターＱ１は、コレクタとエミッタを、スイッチングトランジスターＱ２のベースとアースとの間に接続している。制御トランジスターＱ１がオンになると、スイッチングトランジスターＱ２は、ベースをアースに接続してオン状態になる。制御トランジスターＱ１がオフになると、スイッチングトランジスターＱ２もオフになる。ベースがアースに接続されなくなって、ベース電流が流れなくなるからである。
【００１８】
スイッチングトランジスターＱ２は、電源５と＋出力端子８との間に接続されている。スイッチングトランジスターＱ２がオフになると、電池パック２と二次電池４には電流が供給されなくなる。スイッチングトランジスターＱ２がオンのときに、充電器１から電池パック２、または二次電池４に電流が供給される。スイッチングトランジスターＱ２は、エミッタを電源５に、コレクタを＋出力端子８に接続している。スイッチングトランジスターＱ２のオンオフは、制御トランジスターＱ１と、制御端子１０に接続される電気機器３に制御される。
【００１９】
電気機器３は、充電器１の制御端子１０に接続される識別端子１１を備える。識別端子１１は、電気機器３を充電器１に装着した状態で、充電器１の制御端子１０に接続される。識別端子１１は、電気機器３の内部でマイナス側に接続されている。電池パック２は識別端子１１を開放状態にしている。図１に示す電池パック２は、識別端子１１を備えるが、識別端子１１を設けない構造とすることもできる。
【００２０】
図１に示す充電器１は、下記のようにして電池パック２と、電気機器３に内蔵される二次電池４を満充電する。
［充電器に電池パックを装着するとき］
▲１▼  充電器１に電池パック２が装着されると、電池パック２は、＋出力端子８と−出力端子９に接続される。
▲２▼  タイマー６がカウントを開始する。タイマー６は、たとえば図示しないが、電池パック２を装着したことを知らせるセットボタンからの信号でカウントを開始する。タイマー６がカウントを開始すると、タイマー６は”Ｈｉｇｈ”信号を制御トランジスターＱ１のベースに出力する。
▲３▼  制御トランジスターＱ１は、タイマー６の”Ｈｉｇｈ”信号でオン状態に切り換えられる。
▲４▼  オン状態の制御トランジスターＱ１は、スイッチングトランジスターＱ２をオン状態にして、電池パック２を充電する。
▲５▼  タイマー６の設定時間が経過すると電池パック２は満充電される。発光ダイオード７が点灯されて、電池パック２が満充電されたことが表示される。タイマー６の出力は、”Ｈｉｇｈ”から”Ｌｏｗ”に切り換えられる。
▲６▼  タイマー６の出力が”Ｌｏｗ”になると、制御トランジスターＱ１がオフになり、制御トランジスターＱ１でスイッチングトランジスターＱ２もオフに切り換えられる。これは、制御端子１０が開放状態にあって、マイナス側に接続されていないからである。この状態になると、電池パック２への電流供給は遮断されて、充電は停止される。
【００２１】
［充電器に電気機器を接続するとき］
▲１▼  充電器１に電気機器３が装着されると、＋出力端子８と−出力端子９とに接続される共に、電気機器３の識別端子１１が、充電器１の制御端子１０に接続される。
▲２▼  スイッチングトランジスターＱ２のベースが、マイナス側に接続されてオン状態となる。電気機器３でスイッチングトランジスターＱ２がオン状態に保持されるので、タイマー６の出力信号に関係なく、スイッチングトランジスターＱ２はオン状態に保持される。
▲３▼  オン状態のスイッチングトランジスターＱ２は、電源５を電気機器３に接続して、電気機器３に内蔵される二次電池４を充電し、また、電気機器３に電力を供給する。
▲４▼  電気機器３を装着してカウントを開始したタイマー６は、設定時間を経過すると、発光ダイオード７を点灯して、二次電池４が満充電されたことを表示する。タイマー６がセットアップする時間は、二次電池４を満充電できる時間に設定されている。
▲５▼  二次電池４が満充電されてタイマー６がセットアップした後も、充電器１の制御端子１０は、電気機器３を介してマイナス側に接続されて、スイッチングトランジスターＱ２はオン状態に保持される。したがって、電源５は電気機器３に微小電流を供給する状態に保持される。
【００２２】
二次電池４が満充電された状態で、電源５から電気機器３に供給される微小電流は、電気機器３の消費電流に設定される。充電器１の微小電流を、電気機器３の消費電流に正確に一致させると、二次電池４は全く充電されなくなる。充電器１の出力が全て電気機器３に消費されるからである。充電器１の微小電流は、この状態に設定するのを理想とする。二次電池４が過充電されて電池性能が低下しないからである。ただ、電気機器３の負荷電流は多少変動することがある。たとえば、電気機器３が携帯電話である場合、電話がかかってベルが鳴ると、電気機器３の消費電流が増加する。このため、充電器１は、微小電流を正確に電気機器３の負荷電流に設定できないことがある。充電器１の微小電流が、正確に電気機器３の消費電流に設定されなくても、微小電流と電気機器３の消費電流とをほぼ等しく調整しておくと、充電器１の微小電流と、電気機器３の消費電流の差電流が二次電池４に流れるに過ぎないので、二次電池４が過充電されて劣化することはない。したがって、二次電池４が満充電された後に、充電器１から電気機器３に供給される微小電流は、電気機器３の消費電流にほぼ等しく調整される。
【００２３】
この場合、好ましくは、充電器１の微小電流を、電気機器３の負荷電流以下に設定する。二次電池４が過充電されることがないからである。ただ、充電の微小電流が電気機器３の消費電流よりも小さいと、二次電池４はわずかに放電される。二次電池４は、放電されると電池の電圧が低下する。二次電池４の電池電圧が低下すると、定電圧定電流電源は出力電流を増加して、二次電池４が一定以上は放電されないように保持する。
【００２４】
二次電池４が満充電されたときに、充電器１から電気機器３に供給される微小電流は、定電圧定電流電源の出力電圧で調整できる。出力電圧を高くすると、微小電流は大きくなり、出力電圧を低くすると微小電流は小さくなる。
【００２５】
図１に示す充電器１は、電池パック２と電気機器３を充電器１の同じ部分に装着する。電池パック２と電気機器３は、図２に示すように、充電器１の異なる部分に装着することもできる。
【００２６】
さらに、本発明の充電方法は、電気機器の内部に設けた電気回路によらず、図３に示すように、電気機器が装着されたことをスイッチ等で検出して、スイッチングトランジスターＱ２を制御することもできる。この図に示す充電器１は、電気機器３を装着する部分にリミットスイッチ１２を配設している。リミットスイッチ１２は、電気機器３が装着されるとオン、電気機器３を外すとオフになる。
【００２７】
この図の充電器１は、電気機器３を装着したときに、リミットスイッチ１２でスイッチングトランジスターＱ２を強制的にオン状態に保持する。このため、電気機器３を充電器１に装着すると、電気機器３の二次電池４が満充電された後も、充電器１から電気機器３に微小電流が供給される。電気機器３を外して、電池パック２を装着するときは、リミットスイッチ１２がオフ状態になって、スイッチングトランジスターＱ２をオン状態に保持しない。したがって、スイッチングトランジスターＱ２は、タイマー６に設定された時間はオン状態になって、電池パック２を満充電する。電池パック２が満充電された後は、タイマー６と制御トランジスターＱ１がスイッチングトランジスターＱ２がオフに切り換え、電池パック２の充電が停止される。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の電池の充電方法は、電池パックを充電するときは、電池パックが満充電されると充電電流を遮断して、電池パックの過充電を防止する。ところが、二次電池が内蔵される電気機器を装着して、内蔵される二次電池を充電するときは、二次電池が満充電された後も、充電器から電気機器に微小電流を供給する。充電器から電気機器に供給される微小電流は、電気機器に負荷電流として供給される。このため、電気機器に内蔵される二次電池の過充電を阻止して、電池性能の低下を有効に防止し、さらに、電気機器に内蔵される二次電池が放電されるのも有効に防止できる。したがって、本発明の充電方法は、電気機器から取り出した電池パックと、電気機器に内蔵される二次電池の両方を、電池性能が低下しないように理想的な状態で充電でき、しかも、電気機器を充電器から外して使用するときには、内蔵する二次電池で長時間使用できる特長が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の方法に使用する充電器と電池パックと電気機器の回路図
【図２】本発明の実施の形態の方法に使用する充電器と電池パックと電気機器の回路図
【図３】本発明の実施の形態の方法に使用する充電器と電池パックと電気機器の回路図
【符号の説明】
１…充電器
２…電池パック
３…電気機器
４…二次電池
５…電源
６…タイマー
７…発光ダイオード
８…＋出力端子
９…−出力端子
１０…制御端子
１１…識別端子
１２…リミットスイッチ
【図１】
0003557004.tif 000002
【図２】
0003557004.tif 000003
【図３】
0003557004.tif 000004