(57)【要約】【課題】周囲温度に拘わりなく二次電池の充電が速やかに行うことができるとともに充電による二次電池の劣化を防止することのできる充電装置を提供する。【解決手段】電池セル２１の温度を検知するサーミスタ２２と、このサーミスタ２２が検知する温度が予め設定した設定温度以下になったとき電池セル２１のの充電を開始する充電回路３０とを備え、充電セル２１の周囲の温度を検知するサーミスタ１８を設け、このサーミスタ１８が検知する温度に対応して前記設定温度を変える。【選択図】  図２
2004336932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の温度を検知する第１温度センサと、この第１温度センサが検知する温度が予め設定した設定温度以下になったとき前記二次電池の充電を開始する充電回路とを備えた充電装置であって、
前記二次電池の周囲の温度を検知する第２温度センサを設け、この第２温度センサが検知する温度に対応して前記設定温度を変えることを特徴とする充電装置。
【請求項２】
二次電池が載置される充電台と、前記二次電池の温度を検知する第１温度センサと、この第１温度センサが検知する温度が予め設定した設定温度以下になったとき、前記充電台に載置されている二次電池の充電を開始する充電回路とを備えた充電装置であって、
前記二次電池が充電台に載置されてから計時を開始するタイマを設け、このタイマが所定時間を計時した際、二次電池の充電が行われていないとき、その所定時間計時後の計時時間に応じて前記設定温度を上げていくことを特徴とする充電装置。
【請求項３】
二次電池が載置される充電台と、前記二次電池の温度を検知する第１温度センサと、この第１温度センサが検知する温度が予め設定した設定温度以下になったとき、前記充電台に載置されている二次電池の充電を開始する充電回路とを備えた充電装置であって、
前記二次電池の周囲の温度を検知する第２温度センサと、
前記二次電池が充電台に載置されてから計時を開始するタイマとを設け、
前記第２温度センサが検知する温度に対応して前記設定温度を変え、
前記タイマが所定時間を計時した際、二次電池の充電が行われていないとき、その所定時間計時後の計時時間に応じて、前記の変えられた設定温度を上げていくことを特徴とする充電装置。
【請求項４】
複数の二次電池が載置される充電台と、各二次電池の温度を検知する複数の第１温度センサと、前記充電台に載置されている各二次電池の充電を順番に行っていく充電回路とを備えた充電装置であって、
前記複数の第１温度センサが検知する各二次電池の温度のうち、低い温度の二次電池から充電を行うことを特徴とする充電装置。
【請求項５】
前記充電台に複数の二次電池が載置可能であり、
前記充電回路は、温度の低い二次電池から充電を順番に行っていくことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、二次電池の温度に基づいてその二次電池を充電する充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、二次電池の温度を検知する温度センサを備えた充電装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
かかる充電装置は、二次電池の温度を温度センサで検知し、この温度センサの温度に基づいて満充電を検出し、この満充電を検出して二次電池の充電を適正に行うようにしたものである。
【０００４】
ところで、例えばニッケル水素二次電池は、電池の温度が高いと充電効率が悪く、正しく充電がされない。
【０００５】
また、二次電池は放電すると図１２のグラフＧ１，Ｇ２に示すように温度が上昇していき、その放電が停止すると、その二次電池の温度は時間の経過とともに低下していく。グラフＧ１は二次電池の周囲温度が高い場合を示し、グラフＧ２はその周囲温度が低い場合を示す。
【０００６】
このように、二次電池を放電すると温度が上昇するので、その温度が設定温度以下になってから充電を行うようにした充電装置が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−４７１６５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような充電装置にあっては、周囲温度が高いと二次電池の温度が設定温度以下になるのに長時間要したり、設定温度以下にならなかったりするので充電が開始されないという問題がある。このため、夏場でも確実に充電が行えるように設定温度を例えば４５度という高い温度にしている。このため、充電効率の悪い温度範囲で充電することになるので、二次電池を劣化させてしまう問題があった。
【０００９】
この発明の目的は、周囲温度に拘わりなく二次電池の充電を速やかに行うことができるとともに、充電による二次電池の劣化を防止することのできる充電装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、二次電池の温度を検知する第１温度センサと、この第１温度センサが検知する温度が予め設定した設定温度以下になったとき前記二次電池の充電を開始する充電回路とを備えた充電装置であって、
前記二次電池の周囲の温度を検知する第２温度センサを設け、この第２温度センサが検知する温度に対応して前記設定温度を変えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、二次電池が載置される充電台と、前記二次電池の温度を検知する第１温度センサと、この第１温度センサが検知する温度が予め設定した設定温度以下になったとき、前記充電台に載置されている二次電池の充電を開始する充電回路とを備えた充電装置であって、
前記二次電池が充電台に載置されてから計時を開始するタイマを設け、このタイマが所定時間を計時した際、二次電池の充電が行われていないとき、その所定時間計時後の計時時間に応じて前記設定温度を上げていくことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、二次電池が載置される充電台と、前記二次電池の温度を検知する第１温度センサと、この第１温度センサが検知する温度が予め設定した設定温度以下になったとき、前記充電台に載置されている二次電池の充電を開始する充電回路とを備えた充電装置であって、
前記二次電池の周囲の温度を検知する第２温度センサと、
前記二次電池が充電台に載置されてから計時を開始するタイマとを設け、
前記第２温度センサが検知する温度に対応して前記設定温度を変え、
前記タイマが所定時間を計時した際、二次電池の充電が行われていないとき、その所定時間計時後の計時時間に応じて、前記の変えられた設定温度を上げていくことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、複数の二次電池が載置される充電台と、各二次電池の温度を検知する複数の第１温度センサと、前記充電台に載置されている各二次電池の充電を順番に行っていく充電回路とを備えた充電装置であって、
前記複数の第１温度センサが検知する各二次電池の温度のうち、低い温度の二次電池から充電を行うことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る充電装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１に示す充電装置１０は、電池セル（二次電池）２１を有する電池パック２０を装着（載置）する充電台１１と、この充電台１１内に設けられるとともに電池セル２１を充電する充電回路３０とを備えている。
【００１５】
電池パック２０には電池セル２１の温度を検知する温度センサ（第１温度センサ）２２が設けられている。２３はコネクタピンである。
【００１６】
充電台１１には、電池パック２０の一端（下部）を差し込んで電池パック２０を装着する差込口１２が設けられており、この差込口１２内には電池パック２０のコネクタピン２３に接続されるコネクタ１６が設けられている。また、充電台１１には電池パック２０の充電状態などを表示する表示部１７と、電池パック１２の周囲温度（室内温度）すなわち電池セル２１の周囲温度を検知する温度センサ（第２温度センサ）であるサーミスタ１８が設けられている。
【００１７】
充電回路３０は、図２に示すように、交流電圧を所定の直流電圧に変換する電源回路３１と、この電源回路３１から出力される直流電圧を電池パック２０の電池セル２１に印加させるためのスイッチトランジスタＱ１と、このスイッチトランジスタＱ１をオン・オフさせるトランジスタＱ２と、電池パック２０の電池セル２１に印加される電圧を検知する電圧検知回路３２と、トランジスタＱ２のオン・オフを制御する制御装置４０等とを有している。
【００１８】
スイッチトランジスタＱ１のエミッタは逆流防止用のダイオードＤ１を介して電源回路３１に接続され、スイッチトランジスタＱ１のコレクタはコネクタ１６の接続ピン１に接続され、スイッチトランジスタＱ１のベースは抵抗Ｒ１を介してトランジスタＱ２のコレクタに接続されている。トランジスタＱ２のエミッタは接地され、トランジスタＱ２のベースは抵抗Ｒ２を介して制御装置４０の出力端子Ｐ１に接続されている。そして、その出力端子Ｐ１の出力がＨレベルになるとトランジスタＱ２がオンし、このトランジスタＱ２のオンによりスイッチトランジスタＱ１がオンするようになっている。また、出力端子Ｐ１の出力がＬレベルになるとトランジスタＱ２がオフし、このトランジスタＱ２がオフによりスイッチトランジスタＱ１がオフする。
【００１９】
制御装置４０はＣＰＵ等から構成され、制御装置４０の入力端子Ｉ１が抵抗Ｒ３を介してコネクタ１６の接続ピン２に接続されている。また、制御装置４０の入力端子Ｉ２が電圧検知回路３２に接続され、入力端子Ｉ３が抵抗Ｒ４を介してサーミスタ１８の一方の端子に接続されている。このサーミスタ１８の他方の端子は接地されている。
【００２０】
また、サーミスタ１８の一方の端子は抵抗Ｒ５を介して図示しない５Ｖの電源回路に接続されている。また、コネクタ１６の接続ピン２は抵抗Ｒ６を介して５Ｖの電源回路に接続され、コネクタ１６の接続ピン３は接地されている。
【００２１】
そして、制御装置４０は、入力端子Ｉ１に入力される電圧を読み取って電池パック２０の電池セル２１の温度を求め、入力端子Ｉ３に入力される電圧を読み取って室内の温度を求め、これら求めた温度に基づいて出力端子Ｐ１の出力をＨ・Ｌレベルにするようになっている。また、制御装置４０は入力端子Ｉ２に入力される電圧を読み取って電池セル２１に印加される電圧や電池パック２０が装着されたことを判断するようになっている。
［動  作］
次に、上記のように構成される充電装置１０の動作について説明する。
【００２２】
先ず、放電された電池パック２０を充電台１１の差込口１２に差し込んで装着する。電池パック２０が充電台１１に装着されると、電圧検知回路３２が電池パック２０の電池セル２１の電圧を検出し、この検出により制御装置４０は充電台１１に電池パック２０が装着されたと判断する。
【００２３】
そして、制御装置４０は、入力端子Ｉ１，Ｉ３に入力される電圧を読み込んで電池パック２０の電池セル２１の温度と室内温度とを求める。電池セル２１の温度が予め設定した設定温度（例えば２０度）になっていれば出力端子Ｐ１の出力をＨレベルにする。電池セル２１の温度が２０度になっていなければ、室内の温度に応じて設定温度を変えていく。
【００２４】
例えば、室内の温度が３０度であれば、電池セル２１の温度が２０度に低下しないことになるので、設定温度を例えば３５度に設定する。この場合、電池セル２１の温度が５０度近いときには、電池セル２１の温度が３５度に低下するまで長時間要してしまうので、設定温度を例えば４０度にする。
【００２５】
このようにすることにより、室内の温度に拘わりなく短時間で電池セル２１の充電を開始することができる。また、室内の温度が３０度で電池セル２１の温度が４０度のときには、設定温度を３５度に設定しておけば、短時間で電池セル２１の充電を開始することができるとともに、電池セル２１の温度が比較的低いのでその充電によって電池セル２１が劣化してしまうことを防止することができる。
【００２６】
また、室内の温度が３５度以上で電池セル２１の温度が５０度に達しているとき、設定温度を４５度に設定する。これにより、短時間で電池セル２１の充電を開始することができる。この場合、電池セル２１の温度が４５度のとき充電を行ってしまうが、このような状態になることは少ないので、充電による電池セル２１の劣化を極力抑えることができることになる。
【００２７】
室内の温度が例えば１５度以下のときには、電池セル２１の温度が２０度に低下するので、電池セル２１の温度が例えば３０度以下であれば、設定温度を最初のままの２０度にしておけば、短時間で電池セル２１の充電を開始することができる。しかも、充電開始時の電池セル２１の温度が低くなっていることによりその充電によって電池セル２１が劣化してしまうことを確実に防止することができる。
【００２８】
この実施形態では、電池セル２１の温度と室内の温度とで設定温度を変えているが、室内の温度だけで設定温度を変えてもよい。
【００２９】
図３は他の例の充電回路１３０を示したものである。この充電回路１３０では、制御装置４０の入力端子Ｉ１に抵抗Ｒ３を介して接続される抵抗Ｒ６にサーミスタ１８を並列接続したものである。
【００３０】
この充電回路１３０によれば、室内の温度に応じて入力端子Ｉ１に入力する電圧が変化することになる。例えば、室内の温度が上昇すると抵抗Ｒ３の見かけの抵抗が低下し、入力端子Ｉ１の電圧が上昇する。この入力端子Ｉ１の電圧に基づいて設定温度を上げていくものであり、入力端子Ｉ１の電圧で室内の温度と電池セル２１の温度とを見ることになる。このため、入力端子Ｉ３の電圧を見る必要がなく、その入力端子Ｉ３の電圧を見るために制御装置４０のソフトを変える必要がない。
［第２実施形態］
図４は第２実施形態の充電回路２３０を示したものであり、この充電回路２３０の制御装置１４０は、内部タイマ１４１の計時時間に基づいて設定温度を変えていくものである。他の構成は第１実施形態と同様なのでその説明は省略する。
［動  作］
次に、第２実施形態の充電回路２３０の動作について説明する。
【００３１】
第１実施形態と同様に放電された電池パック２０を充電台１１の差込口１２に差し込んで装着すると、電圧検知回路３２が電池パック２０の電池セル２１の電圧を検出し、制御装置１４０は充電台１１に電池パック２０が装着されたと判断するとともに、入力端子Ｉ１に入力される電圧を読み込んで電池パック２０の電池セル２１の温度を求める。この温度が予め設定した設定温度Ｔ０になっているか否かを判断し、設定温度Ｔ０になっていれば出力端子Ｐ１の出力をＨレベルにして充電を行う。
【００３２】
設定温度Ｔ０になっていなければ、制御装置１４０は内部タイマ１４１の計時を開始し、出力端子Ｐ１の出力をＬレベルのままにしておく。
【００３３】
一方、電池パック２０の電池セル２１の温度は図５のグラフＧ３に示すように、時間の経過とともに低下していく。
【００３４】
そして、制御装置１４０は、内部タイマ１４１の計時時間がｈ１（例えば１時間）になっても、電池セル２１の温度が設定温度Ｔ０（例えば２５度）になっていなければ、設定温度Ｔ０をＴ１（例えば３０度）に変える。さらに、内部タイマ１４１の計時時間がｈ２（例えば２時間）になっても電池セル２１の温度が設定温度Ｔ１になっていなければ、設定温度Ｔ１をＴ２（３５度）に変えていく。電池セル２１の温度が設定温度Ｔになるまでこの動作を繰り返し行っていき、電池セル２１の温度が設定温度Ｔになったとき、例えば図５において、ｈ２＋Δｈの時点で設定温度Ｔ２になっているので、その時点で制御装置１４０は出力端子Ｐ１の出力をＨレベルにして充電を行う。
【００３５】
このように所定時間経過毎に設定温度Ｔを上げていくことにより、室内の温度に拘わりなく短時間で充電を開始することができる。しかも、電池セル２１の温度が低くなった時点で充電を行うことができるので、充電による電池セル２１の劣化を防止することができる。
【００３６】
この第２実施形態では、１時間毎に設定温度Ｔを５度づつ上げているが、これに限らず数十分毎にあるいは数分毎に５度づつあるいは数度づつ上げてもよい。
［第３実施形態］
図６は第３実施形態の充電回路３３０を示したものであり、この充電回路３３０の制御装置２４０は、サーミスタ１８が検出する室内温度と内部タイマ１４１の計時時間に基づいて設定温度を変えていくものである。
【００３７】
すなわち、室内温度が所定以下であれば図７に示すように初期の設定温度ＴはＴ０であり、第２実施形態と同様に実線で示すように内部タイマ１４１が所定時間計時する毎に設定温度ＴをＴ０からＴ１…ＴＮへと上げていくが、室内温度が高い場合には、例えば鎖線で示すように初期の設定温度ＴをＴ２にして、内部タイマ１４１が所定時間計時する毎にこの設定温度Ｔ２からＴ３…ＴＮへと上げていく。
【００３８】
このように、室内温度に応じて初期の設定温度Ｔ０をＴ１，Ｔ２，Ｔ３…にすることにより、室内の温度に拘わりなく電池セル２１の充電開始時間を第２実施形態よりさらに短時間にすることができる。
［第４実施形態］
図８および図９は第４実施形態の充電装置４１０を示すものであり、この充電装置４１０は、充電台４１１に複数の差込口１２Ａ〜１２Ｄを設け、複数の電池パック２０の電池セル２１の充電を行えるようにしたものである。
【００３９】
図１０は充電装置４１０の充電回路４３０を示す。この受電回路４３０は、各差込口１２Ａ〜１２Ｄに差し込まれた電池パック２０の電池セル２１の充電を行うためのスイッチトランジスタＱ１ａ〜Ｑ１ｄおよびトランジスタＱ２ａ〜Ｑ２ｄと、各電池パック２０の電池セル２１に印加される電圧を検知する電圧検知回路３２ａ〜３２ｄと、各トランジスタＱ２ａ〜Ｑ２ｄのオン・オフ等を制御する制御装置４４０等とを備えている。
【００４０】
制御装置４４０は、各トランジスタＱ２ａ〜Ｑ２ｄをオン・オフするための出力端子Ｐ１ａ〜Ｐ１ｄと、各差込口１２Ａ〜１２Ｄに装着された電池パック２０の電池セル２１の温度を読み込むための入力端子Ｉ１ａ〜Ｉ１ｄと、電池セル２１の印加電圧や電池パック２０の装着を判断するための入力端子Ｉ２ａ〜Ｉ２ｄ等を有している。
【００４１】
各スイッチトランジスタＱ１ａ〜Ｑ１ｄおよびトランジスタＱ２ａ〜Ｑ２と電圧検知回路３２ａ〜３２ｄの動作は第１実施形態のスイッチトランジスタＱ１およびトランジスタＱ２と電圧検知回路３２の動作と同じなのでその説明は省略する。
［動  作］
次に、第４実施形態の充電回路２３０の動作について説明する。
【００４２】
充電台４１１の差込口１２Ａ〜１２Ｄに電池パック２０がそれぞれ差し込まれると、制御装置４４０は差込口１２Ａ〜１２Ｄに差し込まれた各電池パック２０の電池セル２１の温度を検出し、最も温度の低い電池パック２０の電池セル２１から充電を行っていく。例えば、差込口１２Ｂに差し込まれた電池パック２０の電池セル２１の温度が最も低かった場合、制御装置４４０は出力端子Ｐ１ｂの出力をＨレベルにしてトランジスタＱ２ｂをオンにしてスイッチトランジスタＱ１ｂをオンにし、これにより差込口１２Ｂに差し込まれた電池パック２０の電池セル２１の充電を行っていく。
【００４３】
この充電が終了したら、次に低い温度の電池パック２０の電池セル２１の充電を行っていく。
【００４４】
また、差込口１２Ｂに差し込まれた電池パック２０の電池セル２１の充電を行っているとき、後から他の差込口１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｄに差し込まれた電池パック２０の電池セル２１の温度が低かった場合、例えば差込口１２Ｃに差し込まれた電池パック２０の電池セル２１の温度が低かった場合、差込口１２Ｂに差し込まれた電池パック２０の電池セル２１の充電を停止し、差込口１２Ｃに差し込まれた電池パック２０の電池セル２１の充電を優先して行う。
【００４５】
このように、温度の低い電池パック２０の電池セル２１から充電を順番に行っていくので、充電による電池セル２１の劣化を防止することができ、しかも室内の温度に拘わりなく短時間で電池セル２１の充電開始を行うことができる。
［第５実施形態］
図１１は第５実施形態の充電回路５３０を示したものである。この充電回路５３０は、第４実施形態と同様に温度の低い電池パック２０の電池セル２１から充電を順番に行っていくが、その充電の条件として第１実施形態と同様に充電を開始してもよい電池セル２１の設定温度を室内の温度に応じて変えていくものである。
【００４６】
例えば、差込口１２Ａ（図８参照）に差し込まれた電池パック２０の電池セル２１の温度が最も低かった場合、制御装置５４０は、その電池セル２１の温度が予め設定した設定温度（例えば２０度）になっていれば出力端子Ｐ１ａの出力をＨレベルにする。電池セル２１の温度が２０度になっていなければ、室内の温度応じて設定温度を第１実施形態と同様にして変えていく。
【００４７】
このようにすることにより、周囲温度に拘わりなく電池セル２１の充電を速やかに行うことができるとともに、温度の低い電池セル２１から充電を行うのでその充電による電池セル２１の劣化を防止することもできる。
【００４８】
この第５実施形態では、設定温度を室内の温度に応じて変えていくが、第２実施形態と同様に内部タイマの計時時間に基づいて設定温度を変えていくようにしてもよい。また、第３実施形態と同様に室内温度と内部タイマの計時時間とに基づいて設定温度を変えていくようしてもよい。これらいずれの場合も温度の低い電池パック２０の電池セル２１から充電を順番に行っていく。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、周囲温度に拘わりなく二次電池の充電が速やかに行うことができるとともに、充電による二次電池の劣化を防止することのできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る充電装置の構成を示した断面図である。
【図２】図１に示す充電装置の充電回路の構成を示した回路図である。
【図３】図２の充電回路の他の例の回路を示した回路図である。示す掃除機本体の一部を断面にした側面図である。
【図４】第２実施形態の充電回路の構成を示した回路図である。
【図５】電池セルの温度変化と設定温度との関係を示したグラフである。
【図６】第３実施形態の充電回路の構成を示した回路図である。
【図７】第３実施形態の電池セルの温度変化と設定温度との関係を示したグラフである。
【図８】第４実施形態の充電装置の外観を示した斜視図である。
【図９】図８の充電装置の断面図である。
【図１０】第４実施形態の充電装置の充電回路の構成を示した回路図である。
【図１１】第５実施形態の充電回路の構成を示した回路図である。
【図１２】電池セルの温度変化を示したグラフである。
【符号の説明】
１８            サーミスタ（第２温度センサ）
２１            電池セル（二次電池）
２２            サーミスタ（第１温度センサ）
３０            充電回路
【図１】
2004336932.tif 000003
【図２】
2004336932.tif 000004
【図３】
2004336932.tif 000005
【図４】
2004336932.tif 000006
【図５】
2004336932.tif 000007
【図６】
2004336932.tif 000008
【図７】
2004336932.tif 000009
【図８】
2004336932.tif 000010
【図９】
2004336932.tif 000011
【図１０】
2004336932.tif 000012
【図１１】
2004336932.tif 000013
【図１２】
2004336932.tif 000014