(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池に充電電流を供給する電源回路と、充電時間を計時するタイマーと、前記タイマーの計時時間に応じて、前記充電電流の大きさを変えるか、又は充電を終了する制御手段を有し、前記制御手段は、電池と充電器との非接続時間が所定時間内であれば、非接続前の充電時間から継続して充電時間の計時を行う充電器。
【請求項２】
電池に充電電流を供給する電源回路と、電池電圧を検知する検知手段と、検知した電池電圧の推移によって電池の充電量を推定して前記充電電流の大きさを変えるか、又は充電を終了する制御手段を有し、前記制御手段は、電池と充電器との非接続時間が所定時間内であれば、非接続前の充電電流にて再充電を開始する充電器。
【請求項３】
充電開始から、充電器と電池とが非接続になるまでに経過した時間によって、再開する充電電流の大きさを決定する請求項１又は２記載の充電器。
【請求項４】
充電開始後の所定時間内での電池電圧の上昇量△Ｖ／△ｔによって充電電流の大きさを決定する請求項１又は２記載の充電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニッケルカドミウム電池等の二次電池に対して充電を行う充電器に関するもので、特にその過充電による前記二次電池の寿命低下軽減に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の充電器１の構成を、図６を用いて説明する。
【０００３】
商用電源２に一次側が接続されるトランス２ａと、前記トランス２ａの二次側に接続されて整流動作を行うダイオードブリッジ３と電流の平滑を行うコンデンサ４とを有し、前記ダイオードブリッジ３と前記コンデンサ４の作用によって生じた直流電圧が電源回路５を介して二次電池６に印加されるよう構成されている。この時、電圧検知手段７によって前記二次電池６の電圧を測定し、その推移より推定される前記二次電池６の充電量に応じて最適な大きさの充電電流を選定し、信号制御手段９から前記定電源回路５信号を送り、所定の充電電流が前記二次電池６に供給される様になっている。更に前記信号制御手段９にはタイマー８が接続されている。
【０００４】
充電量の推定法には大きく次のようなものがある。
【０００５】
１．−△Ｖ検知方式：充電中の電池電圧のピークを検出し、そこからの電池電圧の降下量−△Ｖが設定値−△Ｖｘに達したときに電池が満充電されたと推定する。
【０００６】
２．温度制御充電方式：充電中の電池温度を推定し、電池温度Ｔが所定の値に達するか、Ｔの降下量−△Ｔが所定の値に達したら電池が満充電されたと推定する。
【０００７】
３．タイマー方式：充電開始からの経過時間をカウントし、所定の時間が経過したら電池が満充電されたと推定する。
【０００８】
上記の様な方法によって、満充電されたと推定された時、電池の過充電を防止するために、トリクル充電（通常の充電電流の１０分の１程度の電流での充電）に移行するか、あるいは充電を終了する様にしていた。
【０００９】
以上の動作を図７を用いて説明する。尚、図７は−△Ｖ検知方式とタイマー方式を併用した充電器のフローチャートであり、温度制御充電方式の動作は−△Ｖ検知方式と同一であるため省略する。
【００１０】
ステップ１で二次電池６が充電端子１０に接続された時にタイマー８のカウントを開始し、ステップ２で所定の時間が経過したかどうかの判定を行い、経過していればトリクル充電に移行し、経過していなければステップ３で充電開始から現時点までの電池電圧の最大値を求める。次にステップ４で電池電圧の最大値と現在値の比較を行い、その差−△Ｖが設定値−△Ｖｘ以上であれば満充電されたと判断してトリクル充電に移行し、以下であれば通常充電を行う。ステップ５では二次電池６が充電端子１０から外されたかどうかの判定を行い、外されたならばタイマー８をリセットし、充電を終了する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
通常、二次電池の充電電圧は満充電になる前にピークに達し、その後再び低下して一定値に落ち着くという特性を持っている。そのため従来の充電器においては、ほぼ満充電された電池を充電器から一旦外し、電池を使用せずに再充電しようとした場合、電池が外された時に電圧のピークを過ぎていると−△Ｖ、−△Ｔが検知できずに過充電になる恐れがある。又、タイマー方式の充電器においては、電池が充電台から外されたときにタイマーがリセットされるため、上記の様な場合に過充電になる恐れがある。二次電池と充電器の嵌合の構成上、軽い衝撃で前記二次電池と前記充電器が瞬間的に外れるような機器であれば上記のような状態が頻繁に起こるようになり、過充電による電池の寿命低下が懸念される。
【００１２】
本発明は、以上のような従来の課題を解決しようとするものであって、電池の過充電による電池寿命低下を軽減することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、電池に充電電流を供給する電源回路と、充電時間を計時するタイマーと、前記タイマーの計時時間に応じて、前記充電電流の大きさを変えるか、又は充電を終了する制御手段を有し、前記制御手段は、電池と充電器との非接続時間が所定時間内であれば、非接続前の充電時間から継続して充電時間の計時を行うようにしたもので、衝撃等により電池が瞬間的に充電器から外れた際にもタイマーをリセットせずに、外れる以前のタイマーから継続してタイマーをカウントするため、電池と充電器の嵌合の構成上、軽い衝撃で前記電池と前記充電器が瞬間的に外れるような機器においても、過充電の恐れが軽減される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、電池に充電電流を供給する電源回路と、充電時間を計時するタイマーと、前記タイマーの計時時間に応じて、前記充電電流の大きさを変えるか、又は充電を終了する制御手段を有し、前記制御手段は、電池と充電器との非接続時間が所定時間内であれば、非接続前の充電時間から継続して充電時間の計時を行うようにしたもので、衝撃等により電池が瞬間的に充電器から外れた際にもタイマーをリセットせずに、外れる以前のタイマーから継続してタイマーをカウントするため、電池と充電器の嵌合の構成上、軽い衝撃で前記電池と前記充電器が瞬間的に外れるような機器においても、過充電の恐れが軽減される。
【００１５】
本発明の請求項２記載の発明は、電池に充電電流を供給する電源回路と、電池電圧を検知する検知手段と、検知した電池電圧の推移によって電池の充電量を推定して前記充電電流の大きさを変えるか、又は充電を終了する制御手段を有し、前記制御手段は、電池と充電器との非接続時間が所定時間内であれば、非接続前の充電電流にて再充電を開始するようにしたもので、例えばトリクル充電中の電池が衝撃等により瞬間的に充電器から外れた際にも、そのままトリクル充電が継続されるため、従来のように通常充電で充電を再開した後、−△Ｖが検知されずにトリクル充電に切り替わらずに過充電になる恐れが軽減される。
【００１６】
本発明の請求項３記載の発明は、充電開始から、充電器と電池とが非接続になるまでに経過した時間によって、再開する充電電流の大きさを決定するものであり、電池電圧がピークに達する時間以上経過した後に一旦電池を外し、あらかじめ設定された所定時間内に充電再開したときはトリクル充電に移行するようにすることで、電池電圧がピークに達した後でかつ満充電になる前に電池が衝撃等により瞬間的に充電器から外れた際には、トリクル充電に移行するため、従来のように通常充電で充電を再開した後、−△Ｖが検知されずにトリクル充電に切り替わらずに過充電になる恐れが軽減されると共に、充電不足分はトリクル充電で徐々に充電されるため、充電不足になる恐れも少ないものである。又、電池電圧がピークに達するまでに電池を外し、所定時間内に充電を再開する場合には通常充電電流で行うので、短時間での充電を行うことが出来る。
【００１７】
本発明の請求項４記載の発明は、充電開始後の所定時間内での電池電圧の上昇量△Ｖ／△ｔによって充電電流の大きさを決定するものであり、充電量が多い電池は△Ｖ／△Ｔが小さくなるという電池の特性を利用して、電池が外された際に空の電池に交換されたか否かを推定し、充電電流を選定することにより、電池が交換されていないときの過充電と電池が交換されたときの充電不足を同時に防止するものであり、比較的小電流で充電を行う時等は、初期の電圧の増加が緩やかになるため、充電量に対する△Ｖ／△Ｔの差が検出し易く有利である。
【００１８】
【実施例】
（実施例１）
以下本発明の第１の実施例を図１を用いて説明する。尚、従来例と同一構成部品については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００１９】
従来の構成に加え、信号制御手段９に第２のタイマー１１と第３のタイマー１２が接続されている。
【００２０】
次にその動作を図２を用いて説明する。
【００２１】
ステップ１で二次電池６が充電端子１０に接続された時にタイマー８のカウントを開始し、ステップ６で６時間経過したかどうかの判定を行い、経過していれば満充電であると判断してトリクル充電のフラグをたてる。経過していなければステップ７で電池電圧がピークに達したか判定し、ピークに達していれば、そこから第３タイマー１２のカウントを開始し、ステップ８でピークから２時間経過していれば満充電されたと判断してトリクル充電のフラグをたてる。ステップ９では二次電池６が充電端子１０から外されたかどうかの判定を行い、外されたならば、充電を終了し、ステップ１０で二次電池６が再び充電端子１０に接続されるまでの時間を第２のタイマー１１でカウントする。ステップ１で再び二次電池６が充電端子１０に接続されたと判定されたら、ステップ２、３で電池が外されていた時間を判定し、５秒以内であれば電池が外される前の状態で充電を再開し、１０秒以上であればタイマー８とトリクル充電のフラグをリセットして充電を再開する。５秒から１０秒の間であれば、ステップ４で充電開始から電池が外されたまでの時間を判定し、４時間以上であればトリクル充電のフラグをたて、４時間以内であればタイマー８とトリクル充電のフラグをリセットし、充電を再開する。更に、この時にステップ５で電池電圧が０Ｖであるかどうかの判定を行い、０Ｖであればトリクル充電のフラグをたてる。最後にステップ１１でトリクル充電のフラグがたっていればトリクル充電を行い、それ以外の時には通常充電を行う。
【００２２】
上記構成による作用は以下の通りである。
【００２３】
充電中の電池６が衝撃等により、一瞬充電端子１０から外れても、外れた時間が５秒以内であれば、ステップ２での判定によりタイマー８をリセットせずに、外れる以前の計時時間から継続してタイマー８をカウントするため、電池と充電器の嵌合の構成上、軽い衝撃で前記電池と前記充電器が瞬間的に外れるような機器においても、過充電の恐れが軽減されると共に、トリクル充電中の電池が衝撃等により瞬間的に充電器から外れた際にも、そのままトリクル充電が継続されるため、従来のように通常充電で充電を再開した後、−△Ｖが検知されずにトリクル充電に切り替わらずに過充電になる恐れが軽減される。充電中の電池６を５秒から１０秒の間、充電端子１０から外して再充電した場合には、それが衝撃等により瞬間的に外れた場合と意図的に外して少しだけ使用した場合の２通りのケースが考えられるので、更にステップ４で充電開始から電池６が充電端子１０から外されるまでの時間を判定する。それが４時間以内であれば、電池電圧がピークに達する前であるので通常充電を行っても電池電圧ピークが検出できるため過充電になる恐れはない。又、４時間以上経過していれば、既に８０％以上は充電されているため、たとえ外されたときに使用されていてもトリクル充電で再充電すれば、充電不足分は徐々に充電されていくので充電不足になる恐れも少ない。ステップ５で、電池電圧が０Ｖである時は、トリクル充電にするので、充電端子１０がショートされたまま長時間放置されたときに、回路に流れる大電流によって素子が誤動作されるのを防止すると共に、過放電によって電圧がほぼ０Ｖになった電池を充電しようとしたときに、前記充電端子がショートされていると誤判断して、充電を行わないという事態を防止する。
【００２４】
（実施例２）
以下本発明の第２の実施例を図３を用いて説明する。尚、回路構成は上記第１の実施例に加え、信号制御手段９に第４のタイマー１３（図示せず）を接続したものである。又、上記第１の実施例と同一のステップについてはその説明を省略する。
【００２５】
二次電池６が５秒以上の間充電端子１０から外された後に再充電された場合、ステップ３で再充電開始からの経過時間を第４のタイマー１３で計時する。再充電開始から１０分〜３０分経過したときに電池電圧の単位時間に対する上昇量△Ｖ／△Ｔを検知し、それが所定値以下であれば電池６は外されたときに使用されていないと判断してトリクル充電に移行する。
【００２６】
上記構成による作用は以下の通りである。
【００２７】
二次電池には、初期の充電量が多いほど、初期の電池電圧の上昇量△Ｖ／△Ｔは小さくなるという特性があるので、再充電後の電池電圧の上昇量△Ｖ／△Ｔを測定し、その値によって充電モードを変更することで、電池が外されたときに使用されていなかった場合の過充電と電池が使用されていた場合の充電不足を同時に防止するものである。尚、電池電圧の検知を再充電開始から１０分経過後まで行わないのは電池電圧の上昇カーブが安定するまで待つためである。
【００２８】
（参考例１）
以下本発明の第１の参考例を図４、５を用いて説明する。尚、従来例と同一構成部品については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
従来の構成に加え、信号制御手段９に報知手段１４が接続されている。
【００３０】
次にその動作を図５を用いて説明する。尚、従来例と同一のステップについてはその説明を省略する。
【００３１】
ステップ１で電池６を充電器１にセットするとランプなどから形成された報知手段１４を点灯させ、充電報知を開始する。同時にタイマー８のカウントを開始し、６時間経過しておれば、トリクル充電に切り替える。
【００３２】
次に、ステップ３で３０分経過したかどうかの判定を行い、経過していればステップ４で電池６の電圧の変化量が設定値以下か否かを判断し、設定値以下であれば満充電の完了として、報知手段１４を消灯する。
【００３３】
そして電池６の電圧がピーク時に達した後で、かつ満充電になる前に、電池６が充電器１から外され、未使用のまま再充電された際、ステップ６で判断する実際のピーク値が検出できず、ピーク値と現在値の差が設定値以下にならない場合があるが、ステップ４で電圧の変化量を検出することで、満充電になると変化量が減少する事を検出でき、報知手段１４を消灯し、６時間もの長時間、報知手段１４の点灯による充電報知を行うこともなく、違和感を無くす事ができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の発明によれば、電池と充電器との非接続時間が所定時間内であれば、非接続前の充電時間から接続して充電時間の計時を行うようにしたので、衝撃等により電池が瞬間的に充電器から外れた際にもタイマーをリセットせずに、外れる以前のタイマーから継続してタイマーをカウントするため、電池と充電器の嵌合の構成上、軽い衝撃で前記電池と前記充電器が瞬間的に外れるような機器においても、過充電の恐れが軽減される。
【００３５】
本発明の請求項２記載の発明によれば、電池と充電器との非接続時間が所定時間内であれば、非接続前の充電電流にて再充電を開始するようにしたので、トリクル充電中の電池が衝撃等により瞬間的に充電器から外れた際にも、そのままトリクル充電が継続されるため、従来のように通常充電で充電を再開した後、−△Ｖが検知されずにトリクル充電に切り替わらずに過充電になる恐れが軽減される。
【００３６】
本発明の請求項３記載の発明によれば、充電開始から、充電器と電池とが非接続になるまでに経過した時間によって、再開する充電電流の大きさを決定するものであり、電池電圧がピークに達する時間以上経過した後に一旦電池を外し、あらかじめ設定された所定時間内に充電再開したときはトリクル充電に移行するようにしたので、電池電圧がピークに達した後でかつ満充電になる前に電池が衝撃等により瞬間的に充電器から外れた際には、トリクル充電に移行するため、従来のように通常充電で充電を再開した後、−△Ｖが検出されずにトリクル充電に切り替わらずに過充電になる恐れが軽減されると共に、充電不足分はトリクル充電で徐々に充電されるため、充電不足になる恐れも少ないものである。
【００３７】
本発明の請求項４記載の発明によれば、充電開始後の所定時間内での電池電圧の上昇量△Ｖ／△ｔによって充電電流の大きさを決定することで、充電量が多い電池は△Ｖ／△Ｔが小さくなるという電池の特性を利用して、電池が外された際に使用されたか又は空の電池に交換されたか否かを推定し、充電電流を選定することにより、電池が使用又は交換されていないときの過充電と電池が使用又は交換されたときの充電不足を同時に防止するものであり、比較的小電流で充電を行う時等は、初期の電圧の増加が緩やかになるため、充電量に対する△Ｖ／△Ｔの差が検出し易く有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例を示す充電器のブロック回路図
【図２】  同充電器の要部フローチャート
【図３】  本発明の第２の実施例を示す充電器の要部フローチャート
【図４】  本発明の第１の参考例を示す充電器のブロック回路図
【図５】  同充電器の要部フローチャート
【図６】  従来の充電器のブロック回路図
【図７】  同充電器の要部フローチャート
【符号の説明】
１    充電器
２    商用電源
２ａ  トランス
３    ダイオードブリッジ
４    コンデンサ
５    電源回路
６    二次電池
７    電圧検知手段
８    タイマー
９    信号制御手段
１０  充電端子
１１  第２のタイマー
１２  第３のタイマー
１３  第４のタイマー
１４  報知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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