(57)【要約】【課題】充電電池のなかにはまれに電池電圧の降下を検知できないような、徐々に電池電圧が上昇していくような充電電池が存在するため、意図した時間で充電が完了しないという問題がある。【解決手段】充電電池への電力の供給を制御する制御部と、充電電池を装着する充電電池装着部と、この充電電池の充電電圧を検出する電圧検出部と、同じく充電電池の温度を検出する温度検出部と、上記電圧検出部により充電電池の充電末期の電圧降下を検出し、その検出した後満充電を表示する表示部とを備えた充電器において、前記電圧検出部により所定のタイミングで検出した単位時間当たりの充電電池の電圧の変化量を検知して前もって設定したしきい値を基に、充電完了または充電継続などを判定する判定部を設けた充電器。【選択図】図１
2013115924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の電源部に接続された電流制御部を電圧入力切換部を介して複数の充電電池に接続し、この充電電池の温度検出部、電圧検出部およびピーク電圧からの降下電圧検出部の検出データを判定する判定部とこの判定部の判定結果に基づいて上記電流制御部および電圧入力切換部を制御する制御部を備えた充電器において、上記制御部としてピーク電圧からの降下電圧検出部の検出信号で充電完了としての制御を行なうとともに単位時間当りの電圧上昇幅のしきい値を設定することにより急な電圧上昇では充電を継続させ緩やかな電圧上昇の場合には充電を完了させるようにしたことを特徴とする充電器。
【請求項２】
前記温度検出部により入力した充電電池の温度の高低によって単位時間当りの電圧上昇幅のしきい値を変化させて設定することにより急な電圧上昇では充電を継続させ緩やかな電圧上昇の場合には充電を完了させるようにしたことを特徴とした請求項１記載の充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本個別に充電電池を充電する際に充電電池の電圧、温度を検出し、充電完了しにくい充電電池に対してもほぼ適切な時間で充電完了することができる充電器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境とエコロジーの観点から単一形〜単四形の乾電池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の使用が増加しつつある。また、その充電可能な電池を充電するための充電器も多く提供されている。
【０００３】
これらの充電器の充電制御には、一般的にマイコンやＩＣにより充電末期の電池電圧の降下を検知する方式（以下、−ΔＶ方式と称す）や、充電タイマーにより充電時間経過で充電完了させる方式（以下、タイマー方式と称す）などにより充電制御を行っているものが多い。（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２６１８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のように、マイコン制御の充電器にて充電末期の電池電圧の降下を検知する−ΔＶ方式の場合、ピーク電圧からの電圧降下や充電電池のピーク電圧が顕著に出現せずに徐々に電圧が上昇していくような充電電池や、低い充電電流で充電を行なう必要がある充電電池などは、充電をいつ停止させたら良いかを判別することが困難である。このような充電電池が存在するため、適切な充電時間で充電完了とならないで充電が継続し、過充電状態となり充電電池の劣化を進めるという課題があった。
【０００６】
本発明は以上のようなピーク電圧からの電圧降下や充電電池のピーク電圧が顕著に出現せずに徐々に電圧が上昇していくような充電電池や、低い充電電流で充電を行なう必要がある充電電池などの充電が停止しないという課題を解決し、しかも充電電池の過充電を防ぐ構成とした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】
【０００７】
前記の目的を達成するために本発明は、外部の電源部に接続された電流制御部を電圧入力切換部を介して複数の充電電池に接続し、この充電電池の温度検出部、電圧検出部およびピーク電圧からの降下電圧検出部の検出データを判定する判定部とこの判定部の判定結果に基づいて上記電流制御部および電圧入力切換部を制御する制御部を備えた充電器において、上記制御部としてピーク電圧からの降下電圧検出部の検出信号で充電完了としての制御を行なうとともに単位時間当りの電圧上昇幅のしきい値を設定することにより急な電圧上昇では充電を継続させ緩やかな電圧上昇の場合には充電を完了させるようにしたことを特徴とする充電器である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の構成とすることで、充電電池の中で充電電圧のピーク電圧からの電圧降下やピーク電圧が検知できずに徐々に電圧が上昇していくような充電電池に対して、適正な時間で充電完了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態を示す充電器のブロック図
【図２】本発明の一実施の形態の充電器の概略構成を示す説明図
【図３】一般的なピーク電圧からの電圧降下の電圧検知可能な充電電圧波形図
【図４】本発明で対応が可能な充電電圧波形図
【図５】単位時間の電圧上昇を示す波形図
【図６】本発明が対応する電圧判定処理の概略フローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の第１の発明は、外部の電源部に接続された電流制御部を電圧入力切換部を介して複数の充電電池に接続し、この充電電池の温度検出部、電圧検出部およびピーク電圧からの降下電圧検出部の検出データを判定する判定部とこの判定部の判定結果に基づいて上記電流制御部および電圧入力切換部を制御する制御部を備えた充電器において、上記制御部としてピーク電圧からの降下電圧検出部の検出信号で充電完了としての制御を行なうとともに単位時間当りの電圧上昇幅のしきい値を設定することにより急な電圧上昇では充電を継続させ緩やかな電圧上昇の場合には充電を完了させるようにしたものであり、充電電池の中で充電電圧の−ΔＶやピーク電圧が検知できずに徐々に電圧が上昇していくような充電電池を適正な時間で充電完了させることができる。
【００１１】
また、本発明の第１の発明は、前記温度検出部により入力した充電電池の温度の高低によって単位時間当りの電圧上昇幅のしきい値を変化させて設定することにより急な電圧上昇では充電を継続させ緩やかな電圧上昇の場合には充電を完了させるようにしたものであり、電圧のみの検出で制御を行なう場合よりも温度も併せて検知して制御を行なう方がより細かく精度の高い充電制御が可能となる。
【００１２】
以下本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態における充電器のブロック図、図２は、本発明の一実施の形態における複数本の充電電池を充電器に接続した構成を示す説明図である。
【００１４】
図２において、１は充電電池用の充電器本体であり、この充電器本体１の充電電池装着部６に充電電池３を装着することにより、装着された充電電池３に対して充電を行う。このとき、充電制御回路２により充電電池３の装着本数の判断や、装着されている場合にはその装着されている充電電池３に対して充電制御を行う。
【００１５】
また、ＬＥＤからなる表示部４の点灯・点滅・消灯などの組み合わせによって、装着された充電電池３の充電状態を示す。
【００１６】
同図を用いて、本実施の形態１における接続された充電電池３の充電方法について詳細に説明する。充電器本体１に充電電池３を装着するスペースを具備しており、充電電池３を装着し、充電器本体１に具備されているコンセントプラグ５を家庭用のコンセントに接続する。
【００１７】
これにより充電制御回路２が動作し、どのスペースに充電電池３が装着されているかの検出や電池の電圧や温度などを判断することよって、装着された充電電池３に対して充電制御を行う。
【００１８】
図１は図２における充電制御回路２を含めた充電器のブロック図である。図１において、７は電源部でありコンセントからの電源の供給を受けるコンセントプラグ５を含む回路からなっている。
【００１９】
上記電源部７は電流制御部８を介して複数のスイッチング素子からなる出力制御部９に接続され、この出力制御部９の出力側に充電電池３が接続されるようになっている。
【００２０】
また、充電電池３の近傍にはサーミスタなどの温度検出部を構成する温度検出素子１０が複数個配置され、この温度検出素子１０は温度検出部１１に接続されている。この温度検出部１１には充電電池３の検出した温度情報を判定する判定部１５が接続されている。
【００２１】
さらに充電電池３には電圧入力切換部１２が接続され、この電圧入力切換部１２は電圧検出部１３および電池電圧の詳細な上下変動を検知するためのΔＶ検出部１４に接続され、電圧検出部１３およびΔＶ検出部１４は個々の充電電池３の電圧を一定のタイミングで検出するようになっている。
【００２２】
この電圧検出部１３で検出した充電電池３の電圧の情報は、判定部１５に送られるように構成されている。また、検出した電池電圧や温度の情報は記憶部１８に保存しておき、その保存された各種情報は比較や演算の必要に応じて使用される。
【００２３】
充電電池３の個々の温度と電圧が所定の値に到達するか、または制御部１６に接続された時間カウント部１７による所定時間のカウントアップにより、制御部１６は信号を受け取り充電電池３の満充電検知を行なう。
【００２４】
ここで制御部１６は充電中や満充電などの充電状態を表示部４で作動させるように構成されている。
【００２５】
上記温度検出部１１、電圧検出部１３、ΔＶ検出部１４、判定部１５、制御部１６、時間カウント部１７、記憶部１８は１つのマイコン１９で構成されている。
【００２６】
図１の簡単な動作を説明する。家庭用のコンセントに充電器本体１に配置されたコンセントプラグ５を接続すると電源が入り充電が開始する。
【００２７】
電源が入ると搭載された充電制御用のマイコン１９が動作する。マイコン１９の内部に装備される制御部１６は充電電池装着部６に装着される充電電池３の有無の判別や、充電電池３が装着されている場合の一連の充電制御を行う。
【００２８】
まず電池有無の判断のために電池電圧の入力を行うが、電圧入力切換部１２の制御を行うことにより各々の充電電池３に対して順次切換えながら、電圧検出部１３から各充電電池３の電圧入力を行う。入力した電圧により充電電池３が装着されているかどうかの判断を行う。この電池電圧の入力は定期的に行い電池着脱の監視を行う。電池電圧入力により、適正な充電電池３が装着されていると判断した場合は、電流制御部８と出力制御部９をマイコン１９内の制御部１６から制御することにより、接続されている充電電池３に対して充電を行う。
【００２９】
充電電池３に対して充電を開始すると、定期的に電圧検出部１３で充電電池３の電圧を、温度検出素子１０で充電電池３の温度を監視する。場合により、温度監視機能が省かれている充電器もあるが、同様に電圧検出部１３およびΔＶ検出部１４にて、電池電圧や充電末期の電圧降下の有無の監視を行う。
【００３０】
また充電電池３を充電している間は時間カウント部１７において、充電している各々の充電電池３に対してどれだけの時間充電を行っているかをカウントしている。このカウントが充電最大時間を超える場合は、安全のために制御部１６は充電を終了させる。
【００３１】
上記に示すような充電の状態を、表示部４のＬＥＤなどを点灯、点滅、消灯させて表示するという一連の充電制御を行う。
【００３２】
このように、充電末期の電池電圧の降下−ΔＶの検知や、時間カウント監視などを組み合せた充電制御を行うことにより、充電電池３の充電不足や過充電などを抑制し、その電池に適正な充電が可能となる。通常状態においては、例えば図３の充電電圧波形に示すように正常に充電電池３の充電が行われる場合、その制御は充電電池３により決められた充電の標準時間設定を行い、その時間付近に現れる電池充電末期の電池電圧の降下−ΔＶを検知することにより充電を完了させるといった充電制御となる。
【００３３】
また充電電池の使用環境などにより、図４に示す充電電圧波形となるような充電電池が存在する。このような場合は上記に示した充電末期の電池電圧の降下−ΔＶの検知ができず、適正な充電時間で充電完了しないため、過充電状態となり電池寿命にも悪く安全上にも問題が発生する場合があり回避が必要である。
【００３４】
本発明では、複数本の個別の充電電池３に対して充電を行う際に、図４に示すようなピークの出ない充電電圧波形となる充電電池に対してでも、過充電を抑制しほぼ適正な時間で充電完了するようにして安全な充電制御を行う。
【００３５】
図４、図５の電圧波形および図６の電圧判定処理の概略フローチャートと動作について説明する。図４に示す充電波形は電池容量から導かれる標準の充電時間を過ぎても、図３にあるピーク電圧およびピーク電圧からの電圧降下（−ΔＶ）が現れないため、さらに充電が継続し充電が完了せずに徐々に電圧が上昇していくような充電電池の充電電圧波形である。この状態は過充電の状態で充電電池にとっても劣化も早めることになり、避けるべき状態である。
【００３６】
次に図５ではある充電電池３の電池容量から導かれる標準の充電時間をＡ、そこから単位時間を区切った点をＢ、さらにＣとして単位時間当たりの充電電池３の電圧上昇幅を検出する。検出開始時の電池電圧をマイコン１９内の記憶部１８で記憶しておき、単位時間経過した時点で記憶部１８に記憶しておいた検出開始時の電池電圧と現時点の電池電圧を比較する。図５ではＡＢ間の単位時間では電圧の上昇幅が大きくＢＣ間の単位時間では電圧の上昇幅が小さくなっていることを示している。
【００３７】
このように単位時間あたりの充電電池３の電圧上昇幅を検出することで、充電電池３の充電電圧波形の傾斜を検知することができる。
【００３８】
ここで充電電池３にはいろいろな容量の種類があり、単４形の充電電池のような容量が小さいものと単１形の充電電池のような電池容量が大きいものが存在する。これらの多種の充電電池を１台の充電器で充電する際に異なる電池容量にも関わらず似通った充電波形の充電電池が存在するが、充電電池の特性上電池容量が小さい充電電池と電池容量が大きい充電電池とでは電池容量が小さい充電電池の方が早くに電池電圧が上昇する。例えば図５において太い実線で示す充電電圧波形ａは電池容量が小さい充電電池、太い破線で示す充電電圧波形ｂは電池容量が大きい充電電池の波形となる。
【００３９】
ここで、図６電圧判定処理の概略フローチャートについて説明する。電圧上昇幅を検出し判定する処理であるが、まずあらかじめ設定している標準時間まで充電したかの判断で、標準時間まで達していない場合はこの処理は機能しない。標準時間を超えた場合に機能し例えば２０分間隔などの単位時間の判定を行い、単位時間の経過で比較用に前回保持した電圧データと最新入力した電圧データを比較して傾斜の範囲を確かめる。電池電圧の傾斜範囲内で電池電圧が設定したしきい値より大きい場合は充電完了とし、そうでなければ充電継続となるように処理されている。
【００４０】
このように前述の似通った充電波形を見分けるために電池容量から導かれる標準の充電時間以降で、しきい値電圧を設定し単位時間当たりの電圧上昇幅とその設定したしきい値電圧より高い電圧か低い電圧かによって充電を完了させるか継続させるかを決める処理の流れとなっている。
【００４１】
更には一般的に周囲の環境温度が変化すると例えば図５に示す充電電圧波形ａや充電電圧波形ｂは、充電電池３の温度が低いと電圧が上がりやすく温度が高いと電圧が上がらないため、検知した温度情報によりしきい値電圧の設定を上下することでより詳細な制御も可能となる。
【００４２】
上記で説明したように標準の充電時間以降で電圧のしきい値を設定することにより過充電を抑制しほぼ適正な時間で充電完了するようにして安全な充電制御を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明にかかる充電器は、複数本の充電電池を充電する場合に、接続されている充電電池や充電完了の本数を監視し、ピーク電圧からの電圧降下や充電電池のピーク電圧が顕著に出現せずに徐々に電圧が上昇していくような充電電池や、低い充電電流で充電を行なう必要がある充電電池など、安全タイマーのリミットまで充電継続してしまい充電電池の劣化を進めるが、本発明の制御を取り入れることによって、このような充電電池でも設定した時間で過充電を抑制し適正に充電完了させることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１    充電器本体
２    充電制御回路
３    充電電池
４    表示部
５    コンセントプラグ
６    充電電池装着部
７    電源部
８    電流制御部
９    出力制御部
１０  温度検出素子
１１  温度検出部
１２  電圧入力切換部
１３  電圧検出部
１４  ΔＶ検出部
１５  判定部
１６  制御部
１７  時間カウント部
１８  記憶部
１９  マイコン
【図１】
2013115924.tif 000003
【図２】
2013115924.tif 000004
【図３】
2013115924.tif 000005
【図４】
2013115924.tif 000006
【図５】
2013115924.tif 000007
【図６】
2013115924.tif 000008