(57)【要約】【課題】充電器に装着された被充電電池が一次電池であると判断したとき、タイマー回路の基準発振の時定数の抵抗値を小さく切換え基準発振の周波数を短くしてタイマー時間を短縮する方式において、時定数の抵抗値を切換えるスイッチとして使用するトランジスタのベース抵抗からの漏れ電流が時定数に影響を与え、正常充電時のタイマー時間が一定にならならず、タイマー時間の短縮時に極度に短い基準発振の周波数とした場合、タイマー回路の仕様範囲外となり、タイマー時間短縮時の動作が不安定となる課題を有していた。【解決手段】電源部と、出力スイッチと、タイマー回路と、電池判別部を備え、電池判別部において一次電池や電池電圧が適正でない電池を充電していると判別したとき、タイマー回路のカウンター数を減少させてタイマー時間を短くし、充電を早期に終了させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を充電する時間をタイマー回路で制御する充電器において、充電するために装着された被充電電池が一次電池や電池電圧が適正でない二次電池か適正な二次電池かを電池電圧を検出することによって判断する電池判別部と、タイマー回路のカウンター数を切換えるカウンター数切換部とを備え、上記電池判別部が適正でない電池と判断することによりカウンター数切換部によってタイマー回路のカウンター数を減少させて早期に充電を終了させるようにしたことを特徴とする充電器。
【請求項２】
前記カウンター数切換部として、電池判別部で検出した適正な二次電池の電池電圧によってカウンター数を増減するように構成した請求項１記載の充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル水素電池等の二次電池を充電する時間をタイマー回路で制御する充電器において、充電するために装着された被充電電池が適正でない電池と判断したとき、タイマー時間を切換えて早期に充電を終了させるように制御する充電器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般的な単３形や単４形等と同じ形状で充電すると再利用が可能なニッケル水素電池等の二次電池の使用が増加しつつある。また、その二次電池を充電するための充電器も多く提供されている。これらの充電器の充電制御には、充電完了時の電池電圧の降下を検知する方式や、タイマーによって充電時間を制御する方式等、多くの方式が用いられているが、一次電池の充電防止や二次電池の充電時の温度上昇への対策などの安全面や使い勝手の向上を図りながら、価格面ではより安価に提供できるよう開発が行われ商品化されていくと考えられる。
【０００３】
例えば、タイマー回路によって充電時間を制御する充電器は簡素な構成のため価格面で安価に実現できる反面、付加機能等の追加が難しいが、そのような中で一次電池の充電防止の方式としては、被充電電池が一次電池であると判別したときに、図４に示すようにタイマー回路４の基準発振の時定数の抵抗値を小さく切換えて基準発振の周波数を短くし、タイマー時間を短縮して早期に一次電池の充電を終了させる方式等が提供されている。
【０００４】
図４において、１は充電用電源及び制御回路用電源を供給する電源部であり、２は充電出力を入り切りする出力スイッチであり、３は被充電電池の電池電圧を検出して一次電池や電池電圧が適正でない二次電池か適正な二次電池かを判断する電池判別部であり、４は充電時間を制御するタイマー回路であり基準発振の時定数の抵抗とコンデンサを備えている。７はタイマー回路４の基準発振の時定数抵抗を切換える時定数抵抗切換回路であり、６はニッケル水素電池等の被充電電池である。すなわち、商用電源を降圧・整流して充電用電源と制御回路用電源を得る電源部１に出力スイッチ２を介して被充電電池６を接続し、この被充電電池６に並列に電池判別部３を設けて被充電電池６が装着されるとタイマー回路４のカウントが開始され、このタイマー回路４の出力により出力スイッチ２をオン状態として充電を開始し、被充電電池６が一次電池と判別されるとタイマー回路４に接続された時定数抵抗切換回路７が時定数の抵抗値を小さくして充電を早期に終了させる構成としていた。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３９９２７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、特許文献１のように、充電器に装着された被充電電池６が一次電池であると判断したとき、図４に示すようにタイマー回路４の基準発振の時定数の抵抗値を小さく切換え基準発振の周波数を短くしてタイマー時間を短縮する方式においては、時定数の抵抗値を切換えるスイッチとしてトランジスタを使用する場合が多いが、トランジスタのベース抵抗からの漏れ電流が時定数に影響を与え、正常充電時のタイマー時間が一定にならないという課題があった。また、被充電電池６が一次電池であると判断したときは、できるだけ早期に充電を終了させるために基準発振の時定数を極度に小さくし周波数を極度に短くする必要があるが、その場合はその極度に短い基準発振の周波数がタイマー回路４の仕様範囲外となり、タイマー時間の短縮時の動作が不安定となって短縮時間が一定にならないという課題も有していた。
【０００７】
本発明は以上のような従来の課題を除去し、適切でない電池が装着されたと判断するとタイマー回路のカンター数設定端子の入力を切換えてカウンター数を減少させてタイマー時間を短縮することにより、タイマー時間の短縮時であっても安定した動作を得ることができる充電器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために本発明の充電器は、充電するために装着された被充電電池が一次電池や電池電圧が適正でない二次電池か適正な二次電池かを電池電圧を検出することによって判断する電池判別部と、タイマー回路のカウンター数を切換えるカウンター数切換部とを備え、上記電池判別部が適正でない電池と判断することによりカウンター数切換部によってタイマー回路のカウンター数を減少させて早期に充電を終了させるというものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、タイマー回路の基準発振の時定数をトランジスタ等のスイッチによって切換えることが不要となるため、トランジスタのベース抵抗からの漏れ電流の影響により正常充電時のタイマー時間が一定にならないという課題を解決することができる。また、タイマー回路の基準発振の周波数を変更しないため、その基準発振の周波数がタイマー回路の仕様範囲外となることはなく、タイマー時間の短縮時も安定した動作と安定した時間が得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１による充電器のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１による電池電圧と充電電流の図
【図３】本発明の実施の形態２による電池電圧と充電電流の図
【図４】従来の方式による充電器のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の第１の発明は、二次電池を充電する時間をタイマー回路で制御する充電器において、充電するために装着された被充電電池が一次電池や電池電圧が適正でない二次電池か適正な二次電池かを電池電圧を検出することによって判断する電池判別部と、タイマー回路のカウンター数を切換えるカウンター数切換部とを備え、上記電池判別部が適正でない電池と判断することによりカウンター数切換部によってタイマー回路のカウンター数を減少させて早期に充電を終了させるようにしたことを特徴とする充電器であり、タイマー回路の基準発振の時定数抵抗を小さく切換え基準発振の周波数を短くすることが不要となり、タイマー回路のカウンター数設定端子の入力を切換えてカウンター数を減少させて基準発振の周波数を変えることなくタイマー時間を安定して短くし、充電を早期に終了させることができるという作用効果を奏する。
【００１２】
また、本発明の第２の発明は、前記カウンター数切換部として、電池判別部で検出した適正な二次電池の電池電圧によってカウンター数を増減するように構成した充電器であり、この構成とすることにより放電されずに容量が残った状態で充電器に装着されたニッケル水素電池等の二次電池の充電をより適正に制御することができるという作用効果が得られる。
【００１３】
以下本発明を実施するための形態について、図を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるニッケル水素電池等の二次電池を充電する時間をタイマー回路で制御する充電器のブロック図である。図１において、１は充電用電源及び制御回路用電源を供給する電源部であり、２は充電出力を入り切りする出力スイッチであり、３は被充電電池の電池電圧を検出して一次電池や電池電圧が適正でない二次電池か適正な二次電池かを判断する電池判別部である。４は充電時間を制御するタイマー回路であり、基準発振の時定数の抵抗とコンデンサ及びカウンター数設定のための入力端子Ａ及び入力端子Ｂを備えている。５はタイマー回路４のカウンター数設定端子の入力を切換えるカウンター数設定スイッチであり、６はニッケル水素電池等の被充電電池である。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
表１はタイマー回路４のカウンター数設定スイッチとカウンター数の設定例であり、タイマー回路４の入力端子Ａ及び入力端子Ｂに入力されるＨレベルまたはＬレベルの組み合わせの設定により、カウンター数の切換え、即ちタイマー時間の切換えの設定を示している。
【００１７】
図２は充電時の被充電電池の電池電圧と充電電流の図であり、Ｖｂ１はニッケル水素電池等の適正な二次電池の電池電圧であり、Ｉｃｈ１はそのときの充電電流である。Ｖｂ２は一次電池等の適切でない電池の電池電圧の推移であり、Ｉｃｈ２はそのときの充電電流である。Ｖｃは電池電圧が適正でないと判断する判定電圧であり、被充電電池の電池電圧がＶｃ以上となると適正でない電池と判断して充電を早期に終了させる動作を行う。
【００１８】
本実施の形態においてはこの判定電圧Ｖｃを１．８Ｖに設定している。また、ｔ１はニッケル水素電池等の適正な二次電池の充電完了時期であり、ｔ２は一次電池等の適切でない電池の充電終了時期であり、ｔｃは判定電圧Ｖｃにより短縮された後のタイマー時間である。
【００１９】
図１、表１、図２を用いて、本実施の形態による充電器について詳細に説明する。図１において、電源部１で商用電源を降圧・整流して被充電電池６を充電するための充電用電源と制御回路用の回路用電源を得る。ニッケル水素二次電池等の被充電電池６が充電器に装着されたことを電池判別部３が検出するとタイマー回路４のカウント動作が開始され、タイマー回路４の出力により出力スイッチ２がオン状態となる。そして、電源部１から出力スイッチ２を介して被充電電池６に充電電流が流れ充電が開始される。被充電電池６が適正なニッケル水素電池等の二次電池である場合は、被充電電池６の電池電圧は判定電圧Ｖｃ＝１．８Ｖ未満を推移するため、電池判別部３は被充電電池６の電池電圧は適正範囲であるとして判断する。このときカウンター数設定スイッチ５は、例えば表１における入力端子Ａ＝Ｈ、入力端子Ｂ＝Ｈの状態で保持されるとすると、タイマー回路４のカウンター数は６５５３６個で保持され、正常な充電状態が継続される。そして時間が経過しタイマー回路４が６５５３６個のカウントを終了すると、タイマー回路４の出力が切換わり出力スイッチ２がオフ状態となって充電電流が停止し被充電電池６の充電が完了する。
【００２０】
図２を用いて説明すると、時間ｔ＝０にて被充電電池６が装着され充電電流Ｉｃｈ１が流れて充電が開始され、その後電池電圧Ｖｂ１は除々に上昇するがＶｃ＝１．８Ｖ未満を推移するため適正範囲として正常な充電が継続し、時間ｔ＝ｔ１においてタイマー回路４のカウントが終了し充電電流Ｉｃｈ１が停止して被充電電池６の充電が完了する。
【００２１】
次にアルカリ乾電池等の一次電池が被充電電池６として装着された場合について説明する。図１において、アルカリ乾電池等の一次電池が被充電電池６として装着された場合、一次電池であっても初期の電池電圧は判定電圧Ｖｃ＝１．８Ｖ未満であるため電池電圧は適正範囲として判断され、ニッケル水素電池等の二次電池の場合と同様に、被充電電池６が充電器に装着されたことを電池判別部３が検出し、タイマー回路４のカウント動作が開始され、タイマー回路４の出力により出力スイッチ２がオン状態となって、電源部１から出力スイッチ２を介してアルカリ乾電池である被充電電池６に充電電流が流れる。
【００２２】
この時点においては、カウンター数設定スイッチ５は、ニッケル水素電池の場合と同様に、表１における入力端子Ａ＝Ｈ、入力端子Ｂ＝Ｈの状態となり、タイマー回路４のカウンター数は６５５３６個となっている。そして時間が経過し充電が進行すると、アルカリ乾電池等の一次電池の場合は電池電圧が急激に上昇し判定電圧Ｖｃ＝１．８Ｖに達する。すると電池判別部３は被充電電池が適正でない電池として判断し、カウンター数設定スイッチ５を表１に示す入力端子Ａ＝Ｌ、入力端子Ｂ＝Ｌの状態に切換える。これによりタイマー回路４のカウンター数は６５５３６個から２５６個に切換えられ、タイマー時間は１／２５６に短縮される。
【００２３】
一例として、正常充電時のタイマー時間を８時間と設定していた場合は、約１１０秒に短縮されることになる。これにより被充電電池６の電池電圧が判定電圧Ｖｃ＝１．８Ｖに達した後、短縮されたタイマー時間ｔｃが経過すると、タイマー回路４がカウントを終了し、タイマー回路４の出力が切換わり、出力スイッチ２がオフ状態となって充電電流が停止し、アルカリ乾電池である被充電電池６の充電が早期に終了する。
【００２４】
図２を用いて説明すると、時間ｔ＝０にてアルカリ乾電池である被充電電池６が装着され、充電電流Ｉｃｈ２が流れて充電が開始され、その後アルカリ乾電池の電池電圧Ｖｂ２は急激に上昇し判定電圧Ｖｃ＝１．８Ｖに達する。そしてタイマー回路４のカウンター数が６５５３６個から２５６個に切換えられ、タイマー時間が短縮され、短縮されたタイマー時間ｔｃが経過すると、時間ｔ＝ｔ２においてタイマー回路４のカウントが終了し、充電電流Ｉｃｈ２が停止して、アルカリ乾電池である被充電電池６充電が早期に終了する。
【００２５】
このように、本実施の形態によれば、タイマー時間の短縮をタイマー回路４のカウンター数を切換えて行うため、図４に示す従来の方式のようにタイマー回路４の基準発振の時定数の抵抗値を小さく切換える必要がないため、時定数の抵抗値を切換えるスイッチであるトランジスタのベース抵抗からの漏れ電流が時定数に影響を与え正常充電時のタイマー時間が一定にならないという課題を解決することができる。
【００２６】
また、被充電電池が一次電池であると判断したときにおいても、タイマー回路４の基準発振の周波数を切り換えないため、従来の方式のように極度に短くなった基準発振の周波数がタイマー回路４の仕様範囲外となって、タイマー時間短縮時の動作が不安定となって短縮時間が一定にならないという課題も解決することができる。
【００２７】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における充電時の被充電電池の電池電圧と充電電流の図である。Ｖｂ１２は通常のニッケル水素電池等の二次電池の電池電圧であり、Ｉｃｈ１２はそのときの充電電流である。Ｖｂ１３はより高い電圧推移を示すニッケル水素電池等の二次電池の電池電圧であり、Ｉｃｈ１３はそのときの充電電流である。Ｖｃ１２は電池電圧に応じてタイマー時間を切換えるための第１の切換電圧であり、Ｖｃ１３は電池電圧に応じてタイマー時間を切換えるための第２の切換電圧である。
【００２８】
また、ｔ１２は通常のニッケル水素電池等の二次電池の充電完了時期であり、ｔ１３はより高い電圧推移を示すニッケル水素電池等の二次電池の充電終了時期であり、ｔｃ１２は切換電圧Ｖｃ１２に応じて短縮された後のタイマー時間であり、ｔｃ１３は切換電圧Ｖｃ１３に応じて短縮された後のタイマー時間である。
【００２９】
図３を用いて、本実施の形態における充電の方式について詳細に説明する。二次電池を充電する時間をタイマー回路で制御する充電器においては、充電状態の二次電池、あるいは少ししか放電されておらず容量が多く残っている二次電池が充電器に装着された場合でも、通常のタイマー時間で再度充電されるため、二次電池としては過充電となってしまう。但し、そのような場合でも問題が無いような小さな充電電流値に設定されているため、現実的な問題は何も発生しないが、できることなら二次電池が充電状態に達した後は早期に充電を終了することが望ましい。
【００３０】
図３において、電池電圧Ｖｂ１２は、少ししか放電されておらず容量が多く残っているニッケル水素電池等の二次電池の電池電圧の推移を示しており、時間ｔ＝０において充電が開始された後、短時間で二次電池が充電状態に達するため、電池電圧Ｖｃ１２の上昇する時期も早くなる。そして電池電圧Ｖｂ１２が切換電圧Ｖｃ１２に達すると、電池判別部３は被充電電池６の電池電圧が切換電圧Ｖｃ１２に達したと判断し、カウンター数設定スイッチ５を表１に示す入力端子Ａ＝Ｈ、入力端子Ｂ＝Ｌの状態に切換える。これによりタイマー回路４のカウンター数は６５５３６個から８１９２個に切換えられ、タイマー時間は１／８に短縮される。一例として、正常充電時のタイマー時間を８時間と設定していた場合は、ｔｃ１２として約１時間に短縮されることになる。
【００３１】
そしてこの切換電圧Ｖｃ１２に応じて短縮された後のタイマー時間ｔｃ１２がカウントされている間に、二次電池である被充電電池６の電池電圧Ｖｂ１２はピーク電圧を呈し充電状態に達する。その後、タイマー回路４が切換電圧Ｖｃ１２に応じて短縮された後のタイマー時間ｔｃ１２のカウントを終了し、時間ｔ＝ｔ１２において充電が完了する。
【００３２】
電池電圧Ｖｂ１３も電池電圧Ｖｂ１２と同様に少ししか放電されておらず容量が多く残っているニッケル水素電池等の二次電池の電池電圧の推移を示しているが、充電途中から電池電圧Ｖｂ１２より更に高く電池電圧が上昇する場合である。切換電圧Ｖｃ１３は切換電圧Ｖｃ１２より更に高い電圧に設定されている。電池電圧Ｖｂ１３が上昇して切換電圧Ｖｃ１２に達し、そのタイマー時間がｔｃ１２に短縮された後、更に電池電圧Ｖｂ１３は上昇を続け、切換電圧Ｖｃ１３に達すると、電池判別部３は被充電電池６の電池電圧が切換電圧Ｖｃ１３に達したと判断し、カウンター数設定スイッチ５を表１に示す入力端子Ａ＝Ｌ、入力端子Ｂ＝Ｈの状態に切換える。これによりタイマー回路４のカウンター数は８１９２個から１０２４個に切換えられ、タイマー時間は更に１／８に短縮される。一例として、正常充電時のタイマー時間を８時間と設定していた場合は、ｔｃ１３として約７分に短縮されることになる。
【００３３】
その後、タイマー回路４が切換電圧Ｖｃ１３に応じて短縮された後のタイマー時間ｔｃ１３のカウントを終了し、時間ｔ１３において充電が終了する。ニッケル水素電池等の二次電池は、電池性能が劣化すると充電時の電池電圧が高くなる傾向があり、切換電圧Ｖｃ１３は正常な電池では達しないであろう電圧より少し高い電圧に設定している。また、外来ノイズ等により一時的に電池電圧が上昇し、切換電圧Ｖｃ１２や切換電圧Ｖｃ１３に達したとしてもその後速やかに元の電池電圧に降下した場合は、タイマー時間を元の設定値に戻すよう、電池判別部３の電池電圧検出にはラッチ機能を備えていない。
【００３４】
このように被充電電池６の電池電圧に応じて複数段階にタイマー時間を切換えることにより、より適正にニッケル水素電池等の二次電池の充電を制御することが可能となるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明にかかる二次電池を充電する時間をタイマー回路で制御する充電器は、タイマー回路の基準発振の時定数をトランジスタ等のスイッチによって切換えることが不要となるため、正常充電時に安定したタイマー時間が得られるとともに、二次電池の電池電圧によってタイマー回路のカウンター数を増減するように構成すれば、より適正に二次電池を充電することが可能となり、価格面と機能面においてより有益な充電器を使用者に提供する手段として有用である。
【符号の説明】
【００３６】
１  電源部
２  出力スイッチ
３  電池判別部
４  タイマー回路
５  カウンター数設定スイッチ
６  被充電電池
７  時定数抵抗切換回路
Ｖｂ１  ニッケル水素電池等の適正な二次電池の電池電圧
Ｖｂ２  一次電池等の適切でない電池の電池電圧
Ｉｃｈ１  ニッケル水素電池等の適正な二次電池の充電電流
Ｉｃｈ２  一次電池等の適切でない電池の充電電流
Ｖｃ  電池電圧が適正でないと判断する判定電圧
ｔ１  ニッケル水素電池等の適正な二次電池の充電完了時期
ｔ２  一次電池等の適切でない電池の充電終了時期
ｔｃ  判定電圧Ｖｃにより短縮された後のタイマー時間
Ｖｂ１２  通常のニッケル水素電池等の二次電池の電池電圧
Ｖｂ１３  より高い電圧推移を示すニッケル水素電池等の二次電池の電池電圧
Ｉｃｈ１２  通常のニッケル水素電池等の二次電池の充電電流
Ｉｃｈ１３  より高い電圧推移を示すニッケル水素電池等の二次電池の充電電流
Ｖｃ１２  電池電圧に応じてタイマー時間を切換えるための第１の切換電圧
Ｖｃ１３  電池電圧に応じてタイマー時間を切換えるための第２の切換電圧
ｔ１２  通常のニッケル水素電池等の二次電池の充電完了時期
ｔ１３  より高い電圧推移を示すニッケル水素電池等の二次電池の充電終了時期
ｔｃ１２  切換電圧Ｖｃ１２に応じて短縮された後のタイマー時間
ｔｃ１３  切換電圧Ｖｃ１３に応じて短縮された後のタイマー時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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