充電器および充電方法

【課題】各種電池や容量の異なった電池を充電する場合や常温ではなく極低温の状態などで充電を行う場合は、ニッケル水素電池の特性上、充電の途中切れによる充電不足や過充電などの症状が発生する場合がある。
【解決手段】複数本の二次電池を充電する場合、複数の近接した二次電池の隣の二次電池が終了した場合、隣の充電継続中の電池に影響が及び、充電継続中の電池温度が一時低下するため、充電制御が効かずに充電が継続してしまう。この症状を改善するため、順次充電が完了していく際に、充電している充電の電池本数と完了した電池本数を監視して、最後まで残った電池に関して設定したタイマーで完了する制御とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本の二次電池を充電する際に、温度変化による過充電を抑制する充電器及び充電方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般的な単三形、単四形などと同じ形状で、充電すると再利用が可能なニッケル水素電池が増加しつつある。また、その二次電池を充電するための充電器も多く提供されている。これらの充電器の充電制御には、充電末期の電池電圧の降下を検知する方式や充電タイマーによる方式などにより充電制御を行っているものが多いが、同時に二次電池の過充電や高温時の対策など、今後も、安全性の高い使い勝手の良い充電器が開発され商品化されていくと考えられる。
【０００３】
一方で、サーミスタを搭載し二次電池の温度や単位時間当たりの温度上昇量を計算することで判定することにより、充電を完了させる温度微分検出方式の充電装置が提案されている。例えば、充電装置に二次電池の温度を検出する温度検出手段と、検出された温度の単位時間当たりの温度上昇量である温度微分値を求める温度微分検出手段などにより、二次電池の充電完了や、発熱の危険性の低減、満充電の誤判定を防ぐことなどが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３０８１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１のように、温度微分検出方式を採用する場合、サーミスタなど搭載する部品点数も多くなり高価となる。それに加え、いろいろな種類の電池や容量の異なった電池を充電する場合や、常温ではなく極低温の状態などで充電を行う場合、低い充電電流で充電を行う場合などには、いくら温度を監視していてもニッケル水素電池の特性上、充電の途中切れによる充電不足や過充電などの症状が全て補えるわけではない。
【０００６】
また通常、電池を充電すると電池自体の温度は上昇するが、隣の二次電池の温度に影響され、思ったように充電制御が効かずに充電が継続し過充電状態になってしまう場合があるという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために本発明は、同時に複数本以上の二次電池が装着でき、この二次電池を個別に充電可能とした充電器において、上記充電される二次電池を個別に電源部に接続可能な出力制御部と、充電される個別の二次電池の電池電圧を検出する電池電圧検出部と、最後の二次電池を充電するときに事前に設定した時間を記憶したメモリ部と、この最後の二次電池の充電時間がメモリ部に記憶した時間に到達することを検出することにより出力制御部を制御して充電を完了させる制御部とを備えたこと充電器というものである。
【０００８】
また、同時に複数本以上の二次電池を装着し、この二次電池を個別に充電する充電器の充電方法として、上記複数本の二次電池を順次充電を行い、最後の二次電池の充電を行うにあたって事前に設定した時間に最後の二次電池の充電時間が到達することによって充電を完了させる充電方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明を取り入れることにより、温度監視機能を搭載しない充電器において、どのような容量の二次電池が装着されても、二次電池の過充電を抑制することができ、過充電にならず安全な充電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の概略フローチャート
【図２】本発明が対応する充電電圧波形図
【図３】通常の充電電圧波形図
【図４】充電完了判定が困難な充電電圧波形図
【図５】本発明の実施の形態を示す説明図
【図６】本発明の実施の形態を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明を実施するための形態について、図を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図５は、本発明の実施の形態１における複数本の二次電池を、充電用の充電器に接続した説明図である。
【００１３】
図５において、５０１は二次電池用の充電器本体であり、二次電池５０３を装着することにより、装着された二次電池５０３に対して充電を行う。このとき、充電制御回路５０２により二次電池５０３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二次電池５０３に対して充電制御を行う。
【００１４】
また、充電表示ＬＥＤからなる表示部５０４の点灯・点滅・消灯などの組み合わせによって、装着された二次電池５０３の充電状態を示す。
【００１５】
同図を用いて、本実施の形態１における接続された二次電池５０３の充電方法について詳細に説明する。充電器本体５０１に二次電池５０３を装着するスペースを具備しており、二次電池５０３を装着し、充電器本体５０１に具備されているコンセントプラグ５０５を家庭用のコンセントに接続する。
【００１６】
これにより充電制御回路５０２が動作し、どのスペースに二次電池５０３が装着されているかの検出や電池の種類などを判断することよって、装着された二次電池５０３に対して充電制御を行う。
【００１７】
図６は図５における充電制御回路５０２のブロック図である。図６において、６０１は電源部でありコンセントからの電源を供給するブロックである。
【００１８】
電源が入ると搭載された充電制御用のマイコン６０２が動作する。マイコン内部に装備されるＲＯＭにおける制御部６０２ａは電池の有無の判別や、電池が装着されている場合の一連の充電制御を行う。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６０５の制御を行うことにより各二次電池に対して順次に切換えを行いながら、電池電圧検出部６０２ｂから各電池の電圧入力を行う。入力した電圧により、二次電池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、適正な二次電池が装着されていると判断した場合は、電流制御部６０３と出力制御部６０４をマイコン６０２内の制御部６０２ａから制御することにより、接続されている二次電池に対して充電を行う。
【００１９】
二次電池に対して充電を開始すると、定期的に電池電圧検出部６０２ｂで二次電池の電圧を監視する。同様に−ΔＶ検知部６０２ｃにて、電池充電末期の電圧降下の有無を監視を行う。
【００２０】
また二次電池５０３を充電している間は時間カウント部６０２ｄにおいて、充電している各々の二次電池５０３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６０２ａは充電を終了させる。
【００２１】
上記に示すような充電の状態を、表示部６０６のＬＥＤなどを点灯、点滅させて表示するという、一連の充電制御を行う。
【００２２】
このように、充電末期の状態において電池電圧の降下−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、二次電池５０３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という効果を有する。
【００２３】
また通常、図３の通常の充電電圧波形に示すように正常に二次電池５０３の充電が行われる場合、その制御は二次電池５０３により決められた充電時間の設定を行い、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。
【００２４】
しかしながら、図４の充電完了判定が困難な充電電圧波形に示すような場合がある。外部雰囲気の温度や充電電流の大小、充電する電池の本数などの要因により決められた充電制御が思うように働かない場合が存在する。例えば、電池充電末期の電池電圧の降下−ΔＶは、外気温が低いときは高いときと比較してその現象が出にくいため、電圧のピークや電圧降下の判定が困難となる。
【００２５】
また、小さい電流レートでの充電は大きい電流での充電と比較して、この場合も電池充電末期の電池電圧降下−ΔＶの現象は出にくい。このため、電池の充電時間が理想とする充電時間を超えて過充電状態となってしまう。
【００２６】
このようなことは、電池寿命に悪く安全上にも問題が発生する場合があるため回避が必要である。通常は最大充電時間を設定しているため、安全上の問題は抑えられるが、二次電池５０３に対する過充電状態は避けられない。
【００２７】
特許文献１の図１で示されているフローチャートにおいても、正常な温度範囲と認識している場合においては、外気などの周囲の影響で電池充電末期の電池電圧降下−ΔＶ判定がかからない状態になれば最大時間で完了するしかない制御の流れとなっている。
【００２８】
本発明では、複数本同時に二次電池５０３に対して充電を行う際に、図２に示すような充電電圧波形に対して過充電せず安全な充電制御を行うことができる。複数本同時に二次電池５０３を充電する場合、順次満充電になった二次電池５０３から充電が完了していく制御であるが、図２の太い破線にて示すように二次電池５０３の充電が完了した場合、それに伴い充電完了した二次電池５０３には充電電流が停止するため電池自体の温度上昇が停止し、徐々に温度が下がっていく。
【００２９】
そのためこの充電完了した二次電池５０３の隣の電池は、図３に示すような従来の充電電圧の波形とならずよりフラットな電圧波形となってしまうため、電池末期の電圧降下−ΔＶも検知できずに理想とする充電時間を超えて充電最大時間まで充電され過充電となる。
【００３０】
この状態を避けるべく本発明では、二次電池が最後の１本となった場合において、充電開始時にあらかじめ設定している理想とする充電時間が経過した時点で停止させるように制御を行うことにより、過充電を抑えることが可能となる。
【００３１】
また、充電開始の段階から二次電池の容量差が大きい場合においても、前述した二次電池の充電方法と同じように充電を行うことで複数の電池容量差も低減されていく。
【００３２】
図１に本発明の概略フローチャートを示す。このフローチャートの例に示すように、今充電器本体５０１に接続されている二次電池５０３の接続本数や時間経過を監視しつつ、更に充電を完了した二次電池５０３の本数も監視することにより、最後まで充電継続している１本を理想の充電時間で充電完了させることで、リミットである充電最大時間まで充電が継続してしまうことがなくなり、過充電を抑えて安全な充電を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明にかかる充電器は、サーミスタを搭載しない比較的安価な充電器であって、複数本の二次電池を充電する場合に、接続されている二次電池や充電完了の本数を監視し、温度低下などの要因によって過充電しないように制御することにより、二次電池に対して安全でかつ安定した充電を行うことができる。
【符号の説明】
【００３４】
５０１充電器本体
５０２充電制御回路
５０３二次電池
５０４表示部
５０５コンセントプラグ
６０１電源部
６０２マイコン
６０２ａ制御部
６０２ｂ電池電圧検出部
６０２ｃ −ΔＶ検出部
６０２ｄ時間カウント部
６０３電流制御部
６０４出力制御部
６０５電圧入力切換部
６０６表示部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
同時に複数本以上の二次電池が装着でき、この二次電池を個別に充電可能とした充電器において、上記充電される二次電池を個別に電源部に接続可能な出力制御部と、充電される個別の二次電池の電池電圧を検出する電池電圧検出部と、最後の二次電池を充電するときに事前に設定した時間を記憶したメモリ部と、この最後の二次電池の充電時間がメモリ部に記憶した時間に到達することを検出することにより出力制御部を制御して充電を完了させる制御部とを備えたことを特徴とする充電器。
【請求項２】
前記制御部は複数本の二次電池と電源部との接続を制御するとともに、個々の二次電池に接続された電圧入力切換部を制御して充電される個々の二次電池の電池電圧を電池電圧検出部に検出させるように制御する構成とした請求項１記載の充電器。
【請求項３】
同時に複数本以上の二次電池を装着し、この二次電池を個別に充電する充電器の充電方法として、上記複数本の二次電池を順次充電を行い、最後の二次電池の充電を行うにあたって事前に設定した時間に最後の二次電池の充電時間が到達することによって充電を完了させることを特徴とした充電器の充電方法。

【図１】