JP3696101B2 - 充電方法と充電器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電池を並列に接続して一緒に充電する充電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の電池を並列に接続して充電する充電器は、簡単な回路で複数の電池を充電できる。また、この充電器は、並列に接続している複数の電池の電圧が等しくなるので、全ての電池の過充電を防止しながら、満充電できる特長もある。ただ、残容量に差がある複数の電池を並列に接続して一緒に充電するとき、間違って満充電を検出することがある。たとえば、残容量が１００％に近い電池と、０％に近い電池を一緒に充電するとき、残容量が０％の電池のみが充電されるが、このとき、電池電圧が上昇するカーブが、ピーク電圧から−ΔＶ低下する特性を示すことがある。電圧の変化がピーク電圧から−ΔＶ低下することを検出して満充電を判別する方法では、この電圧特性になると、間違って満充電されたと判別して充電を終了してしまう。このため、全ての電池を満充電できなくなってしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この弊害は、−ΔＶを検出すると充電を停止し、その後、一定時間、充電を中断した後、再び充電を開始してふたたび−ΔＶを検出して満充電を判別する方法で解消できる。すなわち、複数回の−ΔＶを検出して、満充電と判定する方法で解消できる。しかしながら、複数回の−ΔＶ検出で満充電を判定する方法は、全ての電池が満充電された後にさらに充電するので、電池を過充電することがある。また、電池の過充電が頻繁に発生して、電池を劣化させる弊害も発生する。それは、−ΔＶで満充電を間違って検出するのは、特定の状態にある複数の電池を充電するときに限って発生することであって、残容量の差がそれほど大きくない複数の電池を並列に充電するときには起こらないからである。
【０００４】
本発明は、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、満充電された電池を過充電することなく、残容量に差がある電池をも正常に満充電できる充電方法と充電器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の充電方法は、複数の電池１を互いに並列に接続して充電し、充電している電池電圧を検出し、電池電圧がピーク電圧から低下する−ΔＶを検出して満充電を判別する。さらに、本発明の充電方法は、電池電圧がピーク電圧から−ΔＶ低下したことで満充電を検出した後に充電を停止し、充電を停止する状態で並列に接続している電池１に流れる電流を検出する。全ての電池１が満充電された状態にあると、全ての電池１の電圧が等しいので電流が流れない。しかしながら、全ての電池１が満充電されず、残容量に差があると電圧差が発生して並列に接続している電池１に電流が流れる。したがって、電池１に電流が流れると、満充電されていないと判定して充電を再開する。本発明の方法で充電される電池１は、−ΔＶで満充電を検出できる電池、たとえば、ニッケル−水素電池やニッケル−カドミウム電池である。再充電する回数は、好ましくは１回とする。
【０００６】
本発明の充電器は、複数の電池１を並列に接続して充電する充電電源部４と、充電電源部４を並列に接続している電池１に接続する充電スイッチ５と、並列に接続している電池１の電流を検出する電流検出部７と、電池電圧を検出して充電スイッチ５をオンオフに制御する充電制御部６とを備える。充電制御部６は、電池電圧のピーク電圧からの低下である−ΔＶを検出して満充電を検出すると共に、充電スイッチ５をオフにする状態で電流検出部７の電流値で、電池１の満状態を再検出する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
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方法と充電器を例示するものであって、本発明は充電方法と充電器を以下のものに特定しない。
【０００８】
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、「特許請求の範囲の欄」、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。
【０００９】
図１の平面図に示す充電器は、複数の電池１を脱着できるように装着する装着部２をケースに設けている。装着部２は、乾電池タイプ、すなわち、単三、単四、単二、単一タイプの電池１を装着できる形状であって、ここに装着される各々の電池１の＋−の電極に接触する充電端子３を設けている。装着部２に装着される電池１は、並列に接続して充電される。図の充電器は、装着部２の形状を、円筒型電池を装着できるようにしている。ただ、装着部は、角型電池やスリム電池を装着できる形状とすることもできる。装着部２に装着される電池１は、充電端子３を介して充電回路に接続される。
【００１０】
充電器の回路図を図２に示す。この図の充電器は、複数の電池１を並列に接続して充電する充電電源部４と、並列に接続している電池１に充電電源部４を接続する充電スイッチ５と、並列に接続している各々の電池１の電流を検出する電流検出部７と、電池電圧を検出して充電スイッチ５をオンオフに制御する充電制御部６とを備える。
【００１１】
＋側の充電端子３は、一緒に接続され、充電スイッチ５を介して充電電源部４に接続される。−側の充電端子３は、電流検出部７を介してアースに接続される。電池１と直列に接続している電流検出部７は、低抵抗な抵抗である。低抵抗な抵抗は、電池１に流れる電流に比例した電圧が発生する。充電制御部６は、電流検出部７から出力される電圧を増幅して、各々の電池１に流れる電流を検出する。
【００１２】
充電電源部４は、入力される交流を、複数の電池１を並列に接続して充電できる出力電圧と出力電流の直流に変換して出力する。充電電源部４が定電流回路を内蔵すると、電池１の充電電流を制御できる。
【００１３】
充電スイッチ５は、トランジスタやＦＥＴ等の半導体スイッチング素子である。充電スイッチ５は、オンの状態で電池１を充電し、オフの状態で充電を停止する。充電スイッチ５は、充電制御部６でオンオフに制御される。充電制御部６は、充電している電池１の電圧がピーク電圧から−ΔＶ低下したことを検出して満充電を検出し、電池１が満充電されると充電スイッチ５をオフにして充電を終了させる。
【００１４】
充電制御部６は、電流検出部７から入力される信号で、各々の電池１に流れる電流を検出して、電池１が満充電されたかどうかを確認する。充電制御部６は、電池電圧がピーク電圧から−ΔＶ低下したことを検出して満充電と判定する。満充電と判定した後、充電制御部６は、充電スイッチ５をオフに切り換えて充電を停止する。この状態で、各々の電池１に流れる電流を検出して、電池１が正しく満充電されているかどうかを確認する。並列に接続している全ての電池１が満充電されていると、充電スイッチ５をオフにする状態において、電池１に流れる電流はほぼ０となる。満充電された電池１の電圧がほぼ等しくなるからである。したがって、−ΔＶで満充電を検出し、その後充電スイッチ５をオフにして、電池１に流れる電流がほぼ０であると、全ての電池１が正しく満充電されたと判定する。
【００１５】
しかしながら、−ΔＶで満充電を検出して、充電スイッチ５をオフにする状態で、電池１に電流が流れていると、充電制御部６は、全ての電池１を満充電したとは判定しないで、再び充電スイッチ５をオンに切り換えて、充電を再開する。このとき、満充電された電池と、満充電されていない電池とを同時に充電したとしても、電流のほとんどが満充電されていない電池に流れ込み、満充電された電池には微小な電流しか流れない。このため、充電を再開しても、満充電された電池が過充電される可能性はない。充電スイッチ５がオンになって電池１の充電が進行すると、電池電圧は再び上昇して、全ての電池１が満充電されるときには、ピーク電圧から−ΔＶ低下する特性を示す。したがって、充電制御部６は、電池電圧がピーク電圧から−ΔＶ低下したことを検出して、電池１が満充電されたと判定する。
【００１６】
２回目の−ΔＶが検出されると、全ての電池１は、ほぼ間違いなく満充電される。したがって、充電制御部６は、２回目の−ΔＶで満充電を検出して充電スイッチ５をオフにした後は、再び電池電流を検出することなく、全ての電池１が満充電されたと判定することができる。したがって、−ΔＶを検出した後の再充電は、好ましくは１回とする。ただ、−ΔＶを検出して充電スイッチ５をオフにした後は、常に各々の電池１の電流を検出し、電池電流がほぼ０であるときに限って満充電と判定して充電を終了することもできる。
【００１７】
本発明は、−ΔＶを検出して充電スイッチ５をオフにする状態において、電池１に流れる電流を検出し、検出した電流を設定電流に比較して、充電を再開するかどうかを判別する。検出電流が設定電流よりも小さいと、全ての電池１が満充電されたとして充電を再開せず、設定電流よりも大きいと、全ての電池１が満充電されないと判定して充電スイッチ５をオンにして充電を再開する。充電を再開するかどうかを判別するための設定電流は、たとえば１／１００×Ｃに設定する。さらに、充電制御部６が、電流検出部７から入力される電圧値をＡ／Ｄコンバータでデジタル値に変換する場合、最小単位よりも小さいときに、全ての電池１が満充電されたと判定し、最小単位よりも大きいときに、満充電されないと判定することができる。
【００１８】
図２の充電器が複数の電池を充電する工程を図３のフローチャートに示す。このフローチャートは、以下のステップで電池１を満充電する。
［Ｓ１のステップ］
充電制御部６が充電スイッチ５をオンにして、装着部２にセットされた複数の電池１の充電を開始する。電池１は、並列に接続される状態で充電される。このとき、満充電電池と空電池とが混ざった状態で同時に充電したとしても、電流のほとんどは空電池の方に流れ込み、満充電電池側には微小な電流しか流れない。したがって、満充電電池が過充電される可能性はない。
［Ｓ２のステップ］
充電制御部６は、電池１の電圧を検出し、電池電圧がピーク電圧から−ΔＶ低下する状態で満充電を検出する。電池１の電圧が−ΔＶ低下するまで、このステップをループする。
［Ｓ３のステップ］
電池電圧がピーク電圧から−ΔＶ低下する状態を検出して満充電を検出すると、このステップにおいて、充電制御部６は充電スイッチ５をオフに切り換えて電池１の充電を停止する。
［Ｓ４のステップ］
各々の電池１に流れる電流を検出して、いずれかの電池１に電流が流れているかどうかを検出する。電池１に電流が流れておらず、あるいは、電池１の電流が設定電流よりも小さいと、全ての電池１が満充電されたと判定し、Ｓ６のステップにジャンプして充電を終了する。
［Ｓ５のステップ］
電池１に電流が流れていると、この再充電を開始する回数が１回目であるかどうかを判定し、再充電が１回目であると、Ｓ１のステップにジャンプして、充電を再開する。再充電が１回目でない、すなわち２回目であると、たとえ、充電スイッチ５をオフにする状態で電池１に電流が流れていても、再充電を再開することなく、充電を終了する。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の充電方法と充電器は、満充電された電池を過充電することなく、残容量に差がある電池をも正常に満充電できる特長がある。それは、本発明の充電方法と充電器が、電池電圧がピーク電圧から低下する−ΔＶで満充電を検出した後に充電を停止し、充電を停止する状態で、並列に接続している電池に流れる電流を検出して電池の満充電を再検出しているからである。本発明の充電方法と充電器は、−ΔＶを検出して満充電と判定された後に、さらに充電することによって複数回の−ΔＶを検出して満充電を判定するのではなく、充電を停止する状態で全ての電池が満充電されたかどうかを正確に判定できる。したがって、満充電された電池を過充電することなく、また満充電されない電池があるときには、充電を再開して電池を正常に満充電できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の充電器の平面図
【図２】本発明の実施例の充電器の回路図
【図３】図２の充電器が複数の電池を充電する工程を示すフローチャート
【符号の説明】
１…電池
２…装着部
３…充電端子
４…充電電源部
５…充電スイッチ
６…充電制御部
７…電流検出部

Claims (5)

1. 複数の電池(1)を互いに並列に接続して充電し、充電している電池電圧を検出し、電池電圧がピーク電圧から低下する−ΔＶを検出して満充電を判別する充電方法において、
   −ΔＶで満充電を検出した後に充電を停止し、充電を停止する状態で並列に接続している電池(1)に流れる電流を検出し、電池電流が設定電流より大きいときは、満充電ではないとして再充電を開始することを特徴とする充電方法。
2. 電池(1)がニッケル−水素電池またはニッケル−カドミウム電池である請求項１に記載される充電方法。
3. 再充電する回数が１回である請求項１に記載される充電方法。
4. 複数の電池(1)を並列に接続して充電する充電電源部(4)と、充電電源部(4)を並列に接続している電池(1)に接続する充電スイッチ(5)と、並列に接続している電池(1)の電流を検出する電流検出部(7)と、電池電圧を検出して充電スイッチ(5)をオンオフに制御する充電制御部(6)とを備え、
   充電制御部(6)が、電池電圧のピーク電圧からの低下である−ΔＶを検出して満充電を検出すると共に、充電スイッチ(5)をオフにする状態で電流検出部(7)の電流値で、電池(1)の満状態を再検出することを特徴とする充電器。
5. 充電電源部(4)が定電流特性を有する電源である請求項４に記載される充電器。

Images