(57)【要約】【課題】回路構成を極めて簡単にしながら、単４電池と単３電池を正確に判別する。【解決手段】充電器は、単４電池１Ａと単３電池１Ｂの選別回路２を有する。選別回路２は、単４電池１Ａと直列に接続してなる検出抵抗６と、この検出抵抗６と単４電池１Ａとの直列回路に単３電池１Ｂを並列に接続している並列回路の電圧を検出する電圧検出回路４と、並列回路に電流値が異なる第１の検出電流と第２の検出電流を切り換えて供給する電流供給回路３と、第１の検出電流と第２の検出電流が供給される状態における電圧検出回路４の検出電圧の電圧差から単４電池１Ａと単３電池１Ｂを判別する判別回路５とを有する。選別回路２は、電流供給回路３が第１の検出電流と第２の検出電流を並列回路に供給する状態で、電圧検出回路４が検出する第１の検出電流における第１の検出電圧と、第２の検出電流における第２の検出電圧から、単４電池１Ａと単３電池１Ｂを判別する。【選択図】図１
2009065784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単４電池(1A)と単３電池(1B)の選別回路(2)を有する充電器であって、
前記選別回路(2)が、単４電池(1A)と直列に接続してなる検出抵抗(6)と、この検出抵抗(6)と単４電池(1A)との直列回路に単３電池(1B)を並列に接続している並列回路の電圧を検出する電圧検出回路(4)と、並列回路に電流値が異なる第１の検出電流と第２の検出電流を切り換えて供給する電流供給回路(3)と、第１の検出電流と第２の検出電流が供給される状態における電圧検出回路(4)の検出電圧の電圧差から単４電池(1A)と単３電池(1B)を判別する判別回路(5)とを有し、
前記電流供給回路(3)が第１の検出電流と第２の検出電流を並列回路に供給する状態で、前記電圧検出回路(4)が検出する第１の検出電流における第１の検出電圧と、第２の検出電流における第２の検出電圧から、前記判別回路(5)が、単４電池(1A)と単３電池(1B)を判別するようにしてなる充電器。
【請求項２】
前記電流供給回路(3)が出力する第１の検出電流が単４電池(1A)の充電電流で、第２の検出電流が単３電池(1B)の充電電流である請求項１に記載される充電器。
【請求項３】
前記検出抵抗(6)の電気抵抗が０．１Ωよりも大きく３Ωよりも小さい請求項１に記載される充電器。
【請求項４】
充電される単４電池(1A)と単３電池(1B)が、ニッケル水素電池又はニッケルカドミウム電池のいずれかである請求項１に記載される充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単４電池と単３電池を識別して充電する充電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
単４電池と単３電池の両方を充電する充電器は、各々の電池を最適な充電電流で充電することが大切である。たとえば、単３タイプの二次電池と、単４タイプの二次電池では、最適な充電電流が異なる。二次電池は、定格電流よりも大きな電流で充電すると、充電効率が低下するばかりでなく、電池性能を低下させて寿命が短くなる。反対に充電電流を定格電流よりも小さくすると、所定の時間で充電できなくなって充電時間が長くなる。単３タイプの二次電池は単４タイプの二次電池よりも大容量であるから、最適な充電電流は単４タイプよりも大きくなる。二次電池の容量は、最適な条件で充電する電流値を特定するひとつのパラメーターである。たとえば、二次電池を１Ｃの充電電流で充電するとき、容量が２０００ｍＡＨある単３タイプの二次電池の充電電流は２Ａとなり、容量が１０００ｍＡＨである単４タイプの二次電池の充電電流は１Ａとなる。このように、複数の異なる容量の二次電池を充電する充電器は、二次電池の容量によって最適な充電電流とすることが大切である。
【０００３】
セットされる二次電池を最適な充電電流で満充電するために、各々の電池に専用の装着部を設け、二次電池がどこに装着されたかを検出して、二次電池を最適な状態で充電する充電器は開発されている。この充電器は、たとえば、単３タイプと単４タイプの二次電池を装着する装着部を各々設け、二次電池がいずれの装着部に装着されたかを検出して、充電電流を制御している。この充電器は、二次電池が何れの装着部に装着されたかを検出する検出スイッチを設けている。検出スイッチは、装着された二次電池に押されるプランジャやバネ等の検出部を備えている。二次電池が装着されて検出部が押されると、検出スイッチがオンオフに切り換えられて装着されたことが検出される。
【０００４】
しかしながら、この構造の充電器は、構造が複雑で組み立て等の製作に手間がかかる欠点がある。それは、二次電池の装着を検出できる位置に検出スイッチを配設するからである。とくに、充電器は、できるかぎりコンパクトに設計されるので、検出スイッチを配設するのが特に難しい。さらに、機械的に二次電池の装着を検出するスイッチは、機械的な可動部分の動きが悪くなったり、あるいは接点が接触不良を起こす等の故障が起こりやすく、充分な耐久性を実現するのが難しい。とくに、狭いスペースに配置するために小さく設計している検出スイッチは、故障しやすくて寿命が短くなる欠点がある。
【０００５】
この欠点を解消する充電器として、本出願人は、単４電池と単３電池を電気的に判別する選別回路を備える充電器を開発した。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００３−２５９５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の充電器は、たとえば単４電池と直列に寄生ダイオードを有するＦＥＴを接続し、ＦＥＴと単４電池との直列回路に、単３電池を並列に接続して並列回路とし、この並列回路に電流を供給する状態で、ＦＥＴをオンオフに切り変えて単４電池と単３電池を判別する。充電される電池が単４電池であると、並列回路に電流を供給する状態で、ＦＥＴをオンからオフに切り換えると並列回路の電圧が上昇し、単３電池がセットされると、ＦＥＴをオンからオフに切り換えても並列回路の電圧は変化しない。それは、オン状態のＦＥＴの内部抵抗が極めて小さく、オフ状態のＦＥＴは寄生ダイオードによる電圧降下が発生して、この電圧降下が単４電池の電圧に加算されるからである。したがって、この充電器は、並列回路に電流を供給する状態で、ＦＥＴをオンオフに切り変えて単４電池と単３電池を判別できる。
【０００７】
この充電器は、ＦＥＴをオンオフに切り変えて単４電池と単３電池を判別するので、部品コストが高価なことに加えて、回路構成が複雑になるので製造コストが高くなる欠点がある。それは、単４電池と単３電池の判別にＦＥＴを使用し、さらにこの単４電池と単３電池の判別のためにＦＥＴをオンオフに切り変える制御回路を必要とするからである。
【０００８】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、回路構成を極めて簡単にしながら、単４電池と単３電池を正確に判別できる充電器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の充電器は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
充電器は、単４電池１Ａと単３電池１Ｂの選別回路２を有する。選別回路２は、単４電池１Ａと直列に接続してなる検出抵抗６と、この検出抵抗６と単４電池１Ａとの直列回路に単３電池１Ｂを並列に接続している並列回路の電圧を検出する電圧検出回路４と、並列回路に電流値が異なる第１の検出電流と第２の検出電流を切り換えて供給する電流供給回路３と、第１の検出電流と第２の検出電流が供給される状態における電圧検出回路４の検出電圧の電圧差から単４電池１Ａと単３電池１Ｂを判別する判別回路５とを有する。選別回路２は、電流供給回路３が第１の検出電流と第２の検出電流を並列回路に供給する状態で、電圧検出回路４が検出する第１の検出電流における第１の検出電圧と、第２の検出電流における第２の検出電圧から、単４電池１Ａと単３電池１Ｂを判別する。
【００１０】
本発明の請求項２の充電器は、電流供給回路３が出力する第１の検出電流を単４電池１Ａの充電電流とし、第２の検出電流を単３電池１Ｂの充電電流としている。
【００１１】
本発明の請求項３の充電器は、検出抵抗の電気抵抗を０．１Ωよりも大きく３Ωよりも小さくしている。
【００１２】
本発明の請求項４の充電器は、充電される単４電池１Ａと単３電池１Ｂを、ニッケル水素電池又はニッケルカドミウム電池のいずれかとしている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の充電器は、部品コストを低減しながら回路構成を簡単にして、製造コストを著しく低減でき、しかも単４電池と単３電池を正確に判別できる特徴がある。それは、単４電池と単３電池を判別する選別回路が、従来のＦＥＴに代わって検出抵抗を使用し、さらに、ＦＥＴをオンオフにスイッチングするのに代わって、並列回路に供給する電流を切り換えて電池を判別するからである。とくに、単４電池と単３電池を充電する充電器は、同じ電流値で充電しないことから、並列回路に供給する電流の切換回路を内蔵しているので、この回路を利用して、並列回路に異なる検出電流である第１の検出電流と第２の検出電流を供給できる。このため、並列回路に異なる電流を供給する電流供給回路を簡単な回路構成として、単４電池と単３電池を識別できる。
【００１４】
とくに、本発明の請求項２の充電器は、電流供給回路が出力する第１の検出電流を単４電池の充電電流として、第２の検出電流を単３電池の充電電流とするので、単４電池と単３電池を充電する回路を利用して、単４電池と単３電池を判別できる。このため、回路構成を著しく簡単にして安価に多量生産でき、また単４電池と単３電池の充電電流を利用して単４電池と単３電池を判別するので、電池にダメージを与えることなく確実に判別できる特徴もある。さらに、本発明の請求項４の充電器は、充電される単４電池と単３電池をニッケル水素電池又はニッケルカドミウム電池のいずれかとするので、充電器が電池を充電する回路として定電流充電回路を内蔵しており、この定電流充電回路を利用して単４電池と単３電池を正確に判別できる。ただし、本発明の充電器は、単４電池と単３電池をニッケル水素電池とニッケルカドミウム電池には限定しない。たとえば、リチウムイオン二次電池なども最初に定電流充電されることから、電池を充電するための定電流充電回路を利用して、単４電池と単３電池を判別する検出電流を電池に供給できるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための充電器を例示するものであって、本発明は充電器を以下のものに特定しない。
【００１６】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１７】
図１と図２に示す回路図の充電器は、単４電池１Ａと単３電池１Ｂを判別する選別回路２を備え、この選別回路２で単４電池１Ａと単３電池１Ｂを判別して各々の電池１を最適な充電電流で充電する。図１は、単４電池１Ａを装着する状態を、図２は、単３電池１Ｂを装着する状態をそれぞれ示している。図の選別回路２は、単４電池１Ａと直列に接続している検出抵抗６と、この検出抵抗６と単４電池１Ａとの直列回路に単３電池１Ｂを並列に接続している並列回路の電圧を検出する電圧検出回路４と、並列回路に電流値が異なる第１の検出電流と第２の検出電流を切り換えて供給する電流供給回路３と、電圧検出回路４の検出電圧の電圧差から単４電池１Ａと単３電池１Ｂを判別する判別回路５とを備える。
【００１８】
充電器は、図示しないが、単４電池と単３電池のいずれか一方を脱着できるように装着する装着部をケースに設けている。充電器は、単４電池１Ａと単３電池１Ｂの両方を一緒に装着して、両方を同時に充電することはない。単４電池１Ａが装着されると単３電池１Ｂは装着されず、単３電池１Ｂが装着されると単４電池１Ａは装着されず、つねに単４電池１Ａと単３電池１Ｂのいずれかひとつが充電される。したがって、本明細書において、検出抵抗６と単４電池１Ａとの直列回路とは、単４電池１Ａが装着された状態で、検出抵抗６と単４電池１Ａとが直列に接続される回路構成を意味しており、検出抵抗６と単４電池１Ａとの直列回路に単３電池１Ｂを並列に接続している並列回路とは、単４電池１Ａが装着される検出抵抗６との直列回路が、単３電池１Ｂが装着される回路と並列に接続される回路構成となることを意味している。この装着部には、単４電池１Ａの正負の電極に接続される第１の充電端子１１と、単３電池１Ｂの正負の電極に接続される第２の充電端子１２を設けている。図の充電器は、単４電池１Ａと単３電池１Ｂからなる二種類の二次電池１を選択的に装着するものであるが、本発明の充電器は、三種類以上の二次電池を選択的に装着する構造とすることもできる。
【００１９】
単３電池１Ｂは、第２の充電端子１２を介して電流供給回路３の出力に接続される。単４電池１Ａは、一方の第１の充電端子１１に接続される検出抵抗６と直列に接続されて、単４電池１Ａと検出抵抗６との直列回路が電流供給回路３の出力に接続される。したがって、この充電器は、検出抵抗６と単４電池１Ａとの直列回路に、単３電池１Ｂを並列に接続している並列回路に電流供給回路３を接続している。
【００２０】
電流供給回路３は、並列回路に電流値が異なる第１の検出電流と第２の検出電流を切り換えて供給する。第１の検出電流は単４電池１Ａの充電電流、第２の検出電流は単３電池１Ｂの充電電流である。この充電器は、単４電池１Ａと単３電池１Ｂを最適な電流で充電する充電回路を、単４電池１Ａと単３電池１Ｂの判別の検出電流を出力する電流供給回路３に併用できる。ただ、本発明の充電器は、単４電池と単３電池を判別するための電流供給回路を必ずしも充電回路とする必要はなく、たとえば、単４電池と単３電池の充電回路の充電電流を所定の割合で減少して出力する回路とすることもできる。
【００２１】
電流供給回路３は、たとえば、図３に示すように、電流値が異なる第１の検出電流と第２の検出電流とを独立して出力可能な電流供給部７の出力を切換スイッチ８で切り換えて、並列回路に供給する電流を第１の検出電流と第２の検出電流に切り換えることができる。この電流供給回路３は、第１の検出電流を出力する第１の出力端子７Ａに接続された第１のスイッチ８Ａをオンとする状態で第１の検出電流を出力し、第２の検出電流を出力する第２の出力端子７Ｂに接続された第２のスイッチ８Ｂをオンとする状態で第１の検出電流を出力する。第１のスイッチ８Ａと第２のスイッチ８Ｂは、制御部９で切り換えられる。この電流供給回路３は、制御部９が第１のスイッチ８Ａをオンとするタイミングで第１の検出電流を出力するので、このタイミングに合わせて電圧検出部４で第１の検出電圧を検出する。また、この電流供給回路３は、制御部９が第２のスイッチ８Ｂをオンとするタイミングで第２の検出電流を出力するので、このタイミングに合わせて電圧検出部４で第２の検出電圧を検出する。
ただ、本発明は、電流供給回路を、図３に示す構造に特定するものではない。電流供給回路は、電流値が異なる第１の検出電流と第２の検出電流とを切り換えて出力できる、他の全ての構造とすることができる。
【００２２】
検出抵抗６は、単４電池１Ａと単３電池１Ｂを判別するもので、単４電池１Ａと直列に接続される。検出抵抗６は、電気抵抗を大きくして単４電池１Ａと単３電池１Ｂを正確に判別できる。ただ、検出抵抗６は単４電池１Ａを充電する電流が流れ、この電流によって無駄に電力が消費される。このことから、検出抵抗６の電気抵抗は、単４電池１Ａと単３電池１Ｂとを判別できる電気抵抗であって、できるかぎり小さい電気抵抗とされる。検出抵抗６の電気抵抗が０．１Ωよりも小さいと正確に判定することが難しく、また３Ωよりも大きいと無駄な電力消費が大きくなる。したがって、この検出抵抗６の電気抵抗は、０．１Ω以上であって３Ωよりも小さく設定される。さらに、この検出抵抗６は、単４電池１Ａと直列に接続される。単４電池１Ａは、単３電池１Ｂよりも小さい電流で充電される。したがって、検出抵抗６を単４電池１Ａと直列に接続する充電器は、検出抵抗６の無駄な消費電流を小さくしながら、単４電池１Ａと単３電池１Ｂを判別できる。ただ、単４電池と単３電池の識別のみを考慮して、無駄な電力消費を問題としない充電器は、単３電池と直列に検出抵抗を接続して、単３電池と単４電池を識別できる。さらに、電力消費を問題としない充電器は、単３電池と単４電池の両方に電気抵抗が異なる検出抵抗を直列に接続して、単３電池と単４電池を判別することもできる。
【００２３】
検出抵抗６と単４電池１Ａとの直列回路に単３電池１Ｂを並列に接続している並列回路に検出電流を供給する状態で、並列回路の電圧は電圧検出回路４で検出される。この電圧検出回路４は、第１の検出電流を供給する状態で第１の検出電圧を検出し、第２の検出電流を供給する状態で第２の検出電圧を検出する。
【００２４】
電圧検出回路４の出力は、判別回路５に入力される。判別回路５は、第１の検出電圧と第２の検出電圧の電圧差から単４電池１Ａと単３電池１Ｂを判別する。判別回路５が単４電池１Ａと単３電池１Ｂを判別する状態を図４に示している。この図は、上段に、第１の検出電流と第２の検出電流を、中段に、単３電池１Ｂを装着した状態（図２に相当）における第１の検出電圧と第２の検出電圧を、下段に、単４電池１Ａを装着した状態（図１に相当）における第１の検出電圧と第２の検出電圧をそれぞれ示している。並列回路に単３電池１Ｂのみが装着されると、図４の中段に示すように、第１の検出電圧と第２の検出電圧の電圧差が小さくなる。電池の電圧が電流によって大きく変化しないからである。これに対して、並列回路に単４電池１Ａのみが装着されると、図４の下段に示すように、第１の検出電圧と第２の検出電圧との電圧差が大きくなる。それは、第１の検出電圧と第１の検出電圧が、単４電池１Ａの電圧に検出抵抗６の電圧降下を加算した電圧値となり、しかも検出抵抗６の電圧降下が、検出電流に比例して変化するからである。すなわち、電池の電圧変化は検出電流の変化に対して小さく、検出抵抗６の電圧変化は検出電流に比例して変化することから、検出抵抗６の電圧変化が電池の電圧変化よりも大きくなる。このため、単４電池１Ａが装着される状態では、電池に流す電流を変化させると、電圧変化が大きくなる。したがって、判別回路５は、第１の検出電圧と第２の検出電圧との差電圧を設定値に比較し、電圧差が設定値よりも大きいと単４電池１Ａ、小さいと単３電池１Ｂと判別する。この判別回路５は、電池の電圧によらず単４電池１Ａと単３電池１Ｂを判別できる。
【００２５】
単３電池１Ｂを装着する状態で検出される第１の検出電圧と第２の検出電圧は、ほぼ等しくなる。ただ、第２の検出電圧を検出する状態での電流が第１の検出電圧を検出する状態に比較して大きいので、第２の検出電圧は第１の検出電圧よりもわずかに高くなる。それは、充電する電流を大きくすることで、電池の電圧が高くなるからである。ただ、電池の電圧は、充電電流を大きくしてもそれほど大きくは変化せず、ほぼ一定となる。
【００２６】
これに対して単４電池１Ａを装着する状態では、第１の検出電圧と第２の検出電圧の電圧差は、電池の電流による電圧変化よりも大きく、第１の検出電流と第２の検出電流の差と、検出抵抗６の電気抵抗の積にほぼ等しくなる。検出抵抗６の電気抵抗と、第１の検出電流と第２の検出電流の差はあらかじめ特定されているので、この電圧差はほぼ特定される。たとえば、検出抵抗６の電気抵抗を１Ω、第１の検出電流と第２の検出電流の差を１Ａとすれば、第１の検出電圧と第２の検出電圧の差は１Ｖとなる。したがって、第１の検出電圧と第２の検出電圧との電圧差が約１Ｖであると、単４電池１Ａと判別できる。
【００２７】
したがって、第１の検出電圧と第２の検出電圧を比較して単４電池１Ａと単３電池１Ｂを判別する設定値は、第１の検出電流と第２の検出電流の差と、検出抵抗６の電気抵抗の積よりも小さく設定され、この設定値よりも第１の検出電圧と第２の検出電圧の電圧差が大きいと単４電池１Ａ、小さいと単３電池１Ｂと判別する。
【００２８】
ただ、第１の検出電圧と第２の検出電圧の電圧差によらず、第１の検出電圧と、第２の検出電圧の大きさを設定値に比較し、設定値よりも大きいと単４電池、小さいと単３電池と判別することもできる。それは、単４電池を装着する状態では、第１の検出電圧と第２の検出電圧の両方が、単３電池を装着する状態よりも高く、すなわち検出抵抗の電圧降下に相当する電圧分だけ高くなるからである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例にかかる充電器のブロック図であって、単４電池を装着した状態を示す図である。
【図２】図１に示す充電器に単３電池を装着した状態を示す図である。
【図３】電流供給回路の一例を示すブロック図である。
【図４】図１に示す充電器が単４電池と単３電池を判別する状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…二次電池              １Ａ…単４電池
１Ｂ…単３電池
２…選別回路
３…電流供給回路
４…電圧検出回路
５…判別回路
６…検出抵抗
７…電流供給部            ７Ａ…第１の出力端子
７Ｂ…第２の出力端子
８…切換スイッチ          ８Ａ…第１のスイッチ
８Ｂ…第２のスイッチ
９…制御部
１１…第１の充電端子
１２…第２の充電端子
【図１】
2009065784.tif 000003
【図２】
2009065784.tif 000004
【図３】
2009065784.tif 000005
【図４】
2009065784.tif 000006