(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電電流を多段階に変更可能な充電電流制御回路と、充電電池の電圧を検出する電池電圧検知手段を有し、充電時の電池電圧の変化に応じて充電電流を変更する充電器において、充電電流を０．５Ｃ以上に設定してセットされた電池の充電を開始し、第１の所定時間内に−△Ｖが検知されたら、既に満充電されている電池であると判断して充電を終了し、第１の所定時間が経過しても−△Ｖが検知されなかった場合は、満充電されていない電池であると判断して、充電電流を０．３Ｃ以下に変更して通常充電に移行し、前記通常充電中に充電中の電池電圧のピーク値が検知されなかった場合、電池電圧の所定時間に対する変化量が所定値以下かどうかの判定を行ない、充電中の電池電圧の変化が小さいときは充電電流を０．３Ｃ以下の範囲で大きくする充電器。
【請求項２】
充電電流を多段階に変更可能な充電電流制御回路と、充電電池の電圧を検出する電池電圧検知手段を有し、充電時の電池電圧の変化に応じて充電電流を変更する充電器において、充電電流を０．５Ｃ以上に設定してセットされた電池の充電を開始し、第１の所定時間内に−△Ｖが検知されたら、既に満充電されている電池であると判断して充電を終了し、第１の所定時間が経過しても−△Ｖが検知されなかった場合は、満充電されていない電池であると判断して、充電電流を０．３Ｃ以下に変更して通常充電に移行し、前記通常充電中に充電中の電池電圧のピーク値を検知したら充電電流を０．５Ｃ以上にアップする充電器。
【請求項３】
充電電流を多段階に変更可能な充電電流制御回路と、充電電池の電圧を検出する電池電圧検知手段を有し、充電時の電池電圧の変化に応じて充電電流を変更する充電器において、充電電流を０．５Ｃ以上に設定してセットされた電池の充電を開始し、第１の所定時間内に−△Ｖが検知されたら、既に満充電されている電池であると判断して充電を終了し、第１の所定時間が経過しても−△Ｖが検知されなかった場合は、満充電されていない電池であると判断して、充電電流を０．３Ｃ以下に変更して通常充電に移行し、前記通常充電中に充電中の電池電圧のピーク値が検知されたら、充電電流を０．５Ｃ以上に変更し、前記０．５Ｃ以上に変更後第２の所定時間内に−△Ｖが検知されたら、既に満充電であると判断して充電を終了し、前記０．５Ｃ以上に変更後第２の所定時間が経過しても−△Ｖが検知されなかった場合には、充電電流を電池の特性に悪影響を与えない約０．３Ｃ以下にまで減少させて通常充電に戻り、充電を継続する充電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次電池を充電するための充電器に関するもので、特にその満充電検知の精度の向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の充電器の回路構成を、図３を用いて説明する。
【０００３】
商用電源１に一次側が接続されるトランス２と、前記トランス２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定電流回路１０及び放電防止のダイオード６を介して二次電池７に印加されるよう構成されている。この時、電圧検知手段８によって前記二次電池７の電圧を測定して前記二次電池７の満充電を検知し、満充電検知後は信号制御手段９からの信号を停止し充電電流の供給を停止するか又は微少電流により充電を継続するトリクル充電（補充電）を行う信号を送り、トリクル充電に移行するようにしている。
【０００４】
電池の満充電検知の方法としては、一般的に−△Ｖ検知が用いられている。
【０００５】
−△Ｖ検知方式とは、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判断する方式である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
電池電圧のピーク及び−△Ｖは、一般的に充電電流が大きいほど顕著にあらわれるが、大電流を流せる定電流回路を作ろうとすると高価なものになってしまう。従来の充電器にあっては比較的小電流で充電を行うため、−△Ｖ検知の精度が悪く、又、充電時間も比較的長かった。安価な回路構成で大電流を得るために定電流回路を用いない様にすると、電池が放電して空の時には非常に大きな電流が流れるため、回路の素子に負担がかかり回路の寿命低下につながり、更に電池電圧が高くなると充電電流は小さくなるため−△Ｖ検知の精度が悪くなるという課題があった。
【０００７】
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、精度の高い満充電検知を行える充電器を提供することを目的としている。
【０００８】
【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、充電電流を多段階に変更可能な充電電流制御回路と、充電電池の電圧を検出する電池電圧検知手段を有し、充電時の電池電圧に応じて充電電流を変更するようにしたもので、定電流回路を用いる必要がなくなり、安価な回路で大電流を得ることができるため充電時間の短縮が図れると共に、仮に電池自体の特性により−△Ｖの検知が困難である場合には、充電電流を更に大きくとることで確実に−△Ｖの検知が可能になる。又、従来の充電器のように充電開始直後に非常に大きな電流が流れることを防ぐことができ、回路の素子として従来のものより低い仕様特性のものを使用することができるため、安価な回路構成にすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、充電電流を多段階に変更可能な充電電流制御回路と、充電電池の電圧を検出する電池電圧検知手段を有し、充電時の電池電圧の変化に応じて充電電流を変更する充電器において、充電電流を０．５Ｃ以上に設定してセットされた電池の充電を開始し、第１の所定時間内に−△Ｖが検知されたら、既に満充電されている電池
であると判断して充電を終了し、第１の所定時間が経過しても−△Ｖが検知されなかった場合は、満充電されていない電池であると判断して、充電電流を０．３Ｃ以下に変更して通常充電に移行し、前記通常充電中に充電中の電池電圧のピーク値が検知されなかった場合、電池電圧の所定時間に対する変化量が所定値以下かどうかの判定を行ない、充電中の電池電圧の変化が小さいときは充電電流を０．３Ｃ以下の範囲で大きくするもので、電池電圧の変化に応じて充電電流を多段階に切替える事で−△Ｖが検知しやすくなり、精度の高い満充電検知が検知しやすくなると共に、回路素子にかける負担を小さくすることができる。また、電池自体の個体差により電池電圧のピークが出にくい電池であっても、充電電流を大きくすることにより確実にピーク及び−△Ｖを検知することができる。
【００１０】
本発明の請求項２記載の発明は、充電電流を多段階に変更可能な充電電流制御回路と、充電電池の電圧を検出する電池電圧検知手段を有し、充電時の電池電圧の変化に応じて充電電流を変更する充電器において、充電電流を０．５Ｃ以上に設定してセットされた電池の充電を開始し、第１の所定時間内に−△Ｖが検知されたら、既に満充電されている電池であると判断して充電を終了し、第１の所定時間が経過しても−△Ｖが検知されなかった場合は、満充電されていない電池であると判断して、充電電流を０．３Ｃ以下に変更して通常充電に移行し、前記通常充電中に充電中の電池電圧のピーク値を検知したら充電電流を０．５Ｃ以上にアップするもので、電池電圧の変化に応じて充電電流を多段階に切替える事で−△Ｖが検知しやすくなり、精度の高い満充電検知が検知しやすくなると共に、回路素子にかける負担を小さくすることができる。また、電池電圧のピーク値を検知したら充電電流をアップさせることで、満充電検知において最も重要な−△Ｖをさらに出やすくし、確実な満充電検知を電池の満充電後早期に行うことができる。
【００１１】
本発明の請求項３記載の発明は、充電電流を多段階に変更可能な充電電流制御回路と、充電電池の電圧を検出する電池電圧検知手段を有し、充電時の電池電圧の変化に応じて充電電流を変更する充電器において、充電電流を０．５Ｃ以上に設定してセットされた電池の充電を開始し、第１の所定時間内に−△Ｖが検知されたら、既に満充電されている電池であると判断して充電を終了し、第１の所定時間が経過しても−△Ｖが検知されなかった場合は、満充電されていない電池であると判断して、充電電流を０．３Ｃ以下に変更して通常充電に移行し、前記通常充電中に充電中の電池電圧のピーク値が検知されたら、充電電流を０．５Ｃ以上に変更し、前記０．５Ｃ以上に変更後第２の所定時間内に−△Ｖが検知されたら、既に満充電であると判断して充電を終了し、前記０．５Ｃ以上に変更後第２の所定時間が経過しても−△Ｖが検知されなかった場合には、充電電流を電池の特性に悪影響を与えない約０．３Ｃ以下にまで減少させて通常充電に戻り、充電を継続するもので、電池電圧の変化に応じて充電電流を多段階に切替える事で−△Ｖが検知しやすくなり、精度の高い満充電検知が検知しやすくなると共に、回路素子にかける負担を小さくすることができる。また、電池電圧のピーク値を検知したら充電電流をアップさせることで、満充電検知において最も重要な−△Ｖをさらに出やすくし、確実な満充電検知を電池の満充電後早期に行うことができる。さらに、電池電圧のピーク検出が誤判断であった場合に回路の素子への負担を減らし、回路素子の寿命低下を防止するものである。
【００１２】
【実施例】
以下本発明の一実施例を示す充電器の回路構成を図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。
【００１３】
商用電源１に一次側が接続されるトランス２と、前記トランス２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充電電流制御回路５及び放電防止のダイオード６を介して容量３０００（ｍＡ・ｈ）の二次電池７に印加されるよう構成されている。この時、電圧検知手段８によって前記二次電池７の電圧を測
定し、検知電圧に応じて信号制御手段９から前記充電電流制御回路５に所定の信号を送り、充電電流の大きさを変更するようにしている。
【００１４】
次にその動作を図２を用いて説明する。
【００１５】
ステップ１では前記電池電圧検知手段８により前記二次電池７の電圧を検知することで、前記二次電池７がセットされているかどうかの判定を行っている。前記二次電池７がセットされたことを検知すると、まず最初に、セットされた電池が既に満充電されている電池かどうかの判定を早期に確実に行う必要があるが、充電電流が０．５Ｃよりも小さいと、仮にセットされた電池が既に満充電された電池であっても−△Ｖがあらわれるのが遅くなる上に、−△Ｖが顕著にあらわれない恐れがあるため、充電電流を０．５Ｃ以上である２Ａに設定し−△Ｖが早く顕著にあらわれるようにする。（１Ｃ＝終了電圧まで放電させた電池を約１時間で満充電にするための充電電流）セットされた電池が既に満充電されている電池であれば前記電池電圧検知手段８により−△Ｖが検知される。（「−△Ｖが検知された」とは、電池電圧が時間経過に伴い減少方向でかつその変化量が所定値以上であった」ということである。）２Ａの充電電流で充電を開始してから５分以内に−△Ｖが検知されたら、前記二次電池７は既に満充電されている電池であると判断し、充電を終了する。しかし、０．３Ｃ以上の大電流で長時間充電を行うと前記二次電池７及び回路素子の寿命を縮めてしまったり、電池の充電特性の変化や回路素子の特性変化を招く恐れがあるため、５分経過しても−△Ｖが検知されなかった場合はセットされた電池は満充電されていないと判断し、充電電流を０．３Ｃ以下である０．５Ａという小電流に変更して通常充電に移行する。（ステップ３）。通常充電中にステップ４で電池電圧のピークが検知されたら−△Ｖにより満充電検知を行う必要があるが、充電電流が０．５Ｃよりも小さいと、−△Ｖの検知が遅くなると共に−△Ｖが顕著にあらわれないため、誤判断をしてしまう恐れがある。そこで−△Ｖを早く確実に検知できるように、充電電流を０．５Ｃ以上である２Ａに変更し−△Ｖが早く顕著にあらわれるようにする。ステップ６では充電電流を０．５Ｃ以上である２Ａに変更してから所定時間の間に−△Ｖが検知されたら前記二次電池７が満充電されたと判断して充電を終了する。しかし、前に述べたように０．３Ｃ以上の大電流で長時間充電を行うと前記二次電池及び回路素子の特性変化を招く恐れがあるため、所定時間が経過しても−△Ｖが検知されなかった場合は満充電されていない（前記ステップ４で検知したピークは真の電池電圧ピークではなく、何らかの外乱によるものである）と判断してステップ７で充電電流を０．３Ｃ以下である０．５Ａに戻して通常充電（ステップ４）へ戻る。又、通常充電中は、ステップ４でピークの検知を行う以外に、ステップ５で電池電圧の所定時間に対する変化量が所定値以下かどうかの判定を行っており、所定値以下であれば電池電圧のピークを検知しやすくするために充電電流をアップさせる。ただし、前に述べたように０．３Ｃよりも大きな充電電流で長時間充電を行うと、前記二次電池７及び回路素子の寿命を縮めてしまったり、電池の充電特性の変化や回路素子の特性変化を招く恐れがあるため、このときの充電電流は０．３Ｃ以下である１Ａに設定する。
【００１６】
上記構成による作用は以下の通りである。
【００１７】
ステップ１では二次電池７がセットされた直後の充電電流を前記信号制御手段９からの信号により０．５Ｃ以上である２Ａになるよう制御しているため、従来の様に放電して空の電池がセットされたときに非常に大きな電流が流れる恐れがなくなるため高い仕様特性の素子を用ずに安価な回路で大電流を得ることができると共に、既に満充電されている電池を再び充電しようとしたときに、−△Ｖを早期に検出できるため、電池の過充電を防止し、電池の寿命低下を防止することができる。ステップ４では電池電圧のピークを検知したら充電電流を０．５Ｃ以上である２Ａにアップすることで、満充電検知において最も重要な−△Ｖが早く顕著にあらわれるようにし、確実な満充電検知を電池の満充電後早期に行うことができる。ステップ５では電池電圧の所定時間における変化量が所定値よりも小さいときは充電電流を前記二次電池７の特性に悪影響を与えないように０．３Ｃ以下である１Ａまでアップすることで、電池の個体差により電池電圧のピークが出にくい場合であっても、前記二次電池７の特性に悪影響を与えずに確実に電池電圧ピークを検出することができる。更にステップ３及びステップ４では長時間の０．５Ｃ以上での充電を防止しているので、前記二次電池７及び回路素子への負担を減らすことができる。尚、本実施例では充電電流を２Ａ、１Ａ、０．５Ａの３段階に切り替えるようにしたが、充電電流の切り替えが多段階であればあるほど、より最適な充電制御ができることは言うまでもない。又、複数の電池電圧を検知できるよう構成し、複数の充電電流制御回路を設ければ、それ以外は上記構成と同一の構成により複数の電池を充電できるようにすることが可能である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の発明によれば、電池電圧の変化に応じて充電電流を多段階に切替える事で−△Ｖが検知しやすくなり、精度の高い満充電検知が検知しやすくなると共に、回路素子にかける負担を小さくすることができる。また、個体差により電池電圧のピークが出にくい電池であっても、充電電流を大きくすることにより確実にピーク及び−△Ｖを検知することができる。
【００１９】
本発明の請求項２記載の発明によれば、電池電圧の変化に応じて充電電流を多段階に切替える事で−△Ｖが検知しやすくなり、精度の高い満充電検知が検知しやすくなると共に、回路素子にかける負担を小さくすることができる。また、電池電圧のピーク値を検知したら充電電流をアップさせることで、満充電検知において最も重要な−△Ｖをさらに出やすくし、確実な満充電検知を電池の満充電後早期に行うことができる。
【００２０】
本発明の請求項３記載の発明によれば、電池電圧の変化に応じて充電電流を多段階に切替える事で−△Ｖが検知しやすくなり、精度の高い満充電検知が検知しやすくなると共に、回路素子にかける負担を小さくすることができる。また、電池電圧のピーク値を検知したら充電電流をアップさせることで、満充電検知において最も重要な−△Ｖをさらに出やすくし、確実な満充電検知を電池の満充電後早期に行うことができる。さらに、電池電圧のピーク検出が誤判断であった場合に回路の素子への負担を減らし、回路素子の寿命低下を防止するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明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】  従来の充電器のブロック回路図
【符号の説明】
１    商用電源
２    トランス
３    ダイオードブリッジ
４    コンデンサ
５    充電電流制御回路
６    ダイオード
７    二次電池
８    電圧検知手段
９    信号制御手段
１０  定電流回路
【図１】
0004207372.tif 000002
【図２】
0004207372.tif 000003
【図３】
0004207372.tif 000004