JP2003259558A - 充電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単で故障しない安価な回路で、二次電池が
どこに装着されたかを確実に検出する。 【解決手段】 充電器は、第１の二次電池１Ａと第２の
二次電池１Ｂが脱着できるように接続される充電端子２
を有する。第１の二次電池１Ａの充電端子２は、電源回
路３の出力に接続され、第２の二次電池１Ｂの充電端子
２は、制御スイッチ４を介して電源回路３の出力に接続
されている。さらに、充電器は、この制御スイッチ４を
オンオフに切り換える状態で電源回路３の出力電圧を検
出する制御回路５を備える。この充電器は、第１の充電
端子２Ａと第２の充電端子２Ｂのいずれか一方に二次電
池１を装着する状態で、制御回路５が制御スイッチ４を
オンにする状態とオフにする状態で電源回路３の出力電
圧を検出し、検出した出力電圧でもって二次電池１が第
１の充電端子２Ａと第２の充電端子２Ｂのいずれに装着
されたかを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、複数の二次電池を
充電できる充電器に関し、とくに二次電池の装着位置を
電気的に判別して充電する充電器に関する。 【０００２】 【従来の技術】複数の二次電池を充電できる充電器、と
くに、異なる種類の二次電池を充電できる充電器は、各
々の二次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、単三タイプの二次電池と、単四タイプ
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。単三タイプの二次電池は単四タイプよりも大容量で
あるから、最適な充電電流は単四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１７００
ｍＡＨである単三タイプの二次電池の充電電流は１．７
Ａとなり、容量が１０００ｍＡＨである単四タイプの二
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】さらに、充電器は、異なる種類の二次電池
を充電する場合も、電池に最適な電流で充電することが
大切である。また、電池の種類によっては満充電を検出
する方式も異なる。たとえば、ニッケル−水素電池やニ
ッケル−カドミウム電池等のアルカリ二次電池は、定電
流充電して満充電でき、さらにピーク電圧や−ΔＶを検
出して満充電を検出できる。ところが、リチウムイオン
二次電池等は満充電されるまで定電流充電することがで
きず、最初の定電流充電の後、定電圧充電して満充電す
る。また、満充電の検出も、たとえば定電圧充電すると
きの充電電流で識別する。 【０００４】装着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、単三タイプと単四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。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】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。 【０００６】この欠点は、たとえば、装着される二次電
池に接続される＋側の充電端子を専用の電源に接続して
解消できる。この充電器は、単三タイプの二次電池を装
着する充電端子を、この電池を最適な電流で充電できる
電源回路に接続し、単四タイプの二次電池の充電端子
を、単四タイプの二次電池を最適な電流で充電できる電
源回路に接続している。したがって、この充電器は、所
定の位置に装着された二次電池を、最適な電流で充電で
きる特長がある。しかしながら、この構造の充電器は、
たとえば単三タイプと単四タイプの二次電池を充電する
充電端子を、ひとつの電源回路に接続できず、各々の電
池に専用の電源回路を設ける必要があって、電源回路が
複雑で製造コストが高くなる欠点がある。 【０００７】本発明は、従来の充電器が有する以上の全
て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、簡単で故障しない安価な回
路で、二次電池がどこに装着されたかを確実に検出でき
る充電器を提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明の充電器は、第１
の二次電池１Ａと第２の二次電池１Ｂが脱着できるよう
に接続される充電端子２を有する。第１の二次電池１Ａ
の充電端子２は、電源回路３の出力に接続され、第２の
二次電池１Ｂの充電端子２は、制御スイッチ４を介して
電源回路３の出力に接続されている。さらに、充電器
は、この制御スイッチ４をオンオフに制御して、制御ス
イッチ４をオンオフに切り換える状態で電源回路３の出
力電圧を検出する制御回路５を備える。この充電器は、
第１の充電端子２Ａと第２の充電端子２Ｂのいずれか一
方に二次電池１を装着する状態で、制御回路５が制御ス
イッチ４をオンにする状態とオフにする状態で電源回路
３の出力電圧を検出し、検出した出力電圧でもって二次
電池１が第１の充電端子２Ａと第２の充電端子２Ｂのい
ずれに装着されたかを検出する。 【０００９】制御スイッチ４は、ＭＯＳＦＥＴとするこ
とができる。制御スイッチ４は、二次電池１に充電電流
を流す方向に接続しているダイオードとスイッチング素
子とを並列に接続したものとすることもできる。 【００１０】制御回路５は、第１の充電端子２Ａと第２
の充電端子２Ｂのいずれに二次電池１が装着されたかを
検出して、二次電池１が第１の充電端子２Ａに装着され
る状態と、第２の充電端子２Ｂに装着される状態とで、
電源回路３の出力を変更するように制御することができ
る。 【００１１】さらに、本発明の充電器は、第１の充電端
子２Ａと第２の充電端子２Ｂに、異なるタイプの二次電
池１を装着する構造とすることもできる。 【００１２】 【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。 【００１３】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。 【００１４】図１と図２に示す回路図の充電器は、第１
の二次電池１Ａと第２の二次電池１Ｂを充電する。充電
器は、図示しないが、複数の二次電池を脱着できるよう
に装着する装着部をケースに設けている。この装着部
に、第１の二次電池１Ａと第２の二次電池１Ｂに接続さ
れる充電端子２を設けている。図の充電器は、ふたつの
二次電池１を装着するものであるが、本発明の充電器
は、３つ以上の二次電池を装着する構造とすることもで
きる。 【００１５】図の充電器は、第１の充電端子２Ａと第２
の充電端子２Ｂとに異なるタイプの二次電池１を装着し
て充電する。異なるタイプの二次電池１は、単三タイプ
と単四タイプのように容量が異なる二次電池、あるいは
ニッケル−水素電池やニッケル−カドミウム電池等のア
ルカリ二次電池とリチウムイオン二次電池のように種類
が異なる二次電池である。図の充電器は、第１の充電端
子２Ａに単三タイプの二次電池を装着して、第２の充電
端子２Ｂに単四タイプの二次電池を装着する。ただし、
第１の充電端子２Ａに単二タイプの二次電池を装着し
て、第２の充電端子２Ｂに単三タイプの二次電池を装着
するようにすることもできる。さらに、図３に示すよう
に、３つの二次電池１を充電する充電器は、第１の充電
端子２Ａに単二タイプの二次電池を、第２の充電端子２
Ｂに単三タイプの二次電池を、第３の充電端子２Ｃに単
四タイプの二次電池を装着して充電するようにする。 【００１６】第１の二次電池１Ａを充電する第１の充電
端子２Ａは、電源回路３の出力に接続され、第２の二次
電池１Ｂを充電する第２の充電端子２Ｂは、制御スイッ
チ４を介して電源回路３の出力に接続している。図の充
電器は、ふたつの二次電池１を装着して充電するが、３
つ以上の二次電池を装着して充電する充電器は、図３に
示すように、第１ないし第３のマイナス側の充電端子２
を制御スイッチ４を介して並列に接続する。各々の制御
スイッチ４は、制御回路５で一緒に、あるいは別々にオ
ンオフに切り換えられる。 【００１７】図の充電器の制御スイッチ４は、ＭＯＳＦ
ＥＴである。ＭＯＳＦＥＴは、寄生ダイオード６を有す
る。ＭＯＳＦＥＴは、この寄生ダイオード６が二次電池
１を充電できる方向となるように、電源回路３の出力と
第２の充電端子２Ｂとの間に接続される。ＭＯＳＦＥＴ
である制御スイッチ４は、ＭＯＳＦＥＴをオフに切り換
える状態で、寄生ダイオード６を介して充電電流が流れ
る。寄生ダイオード６は約０．６Ｖの電圧降下を生じ
る。寄生ダイオード６の電圧降下は、抵抗のように電流
に比例して大きくならず、所定の電流範囲でほぼ一定の
電圧となる。したがって、ＭＯＳＦＥＴである制御スイ
ッチ４は、オフの状態で充電電流が流れると約０．６Ｖ
の電圧降下が発生する。充電電流が流れる状態でＭＯＳ
ＦＥＴがオンに切り換えられると、内部抵抗が著しく小
さくなって、制御スイッチ４の電圧降下はほとんど無視
できる電圧となる。このため、オン状態の制御スイッチ
４の電圧降下はほぼ０Ｖとなる。このように、ＭＯＳＦ
ＥＴである制御スイッチ４は、オンオフに切り換えられ
て電圧降下が変化する。 【００１８】制御スイッチ４には、ＭＯＳＦＥＴに代わ
って、ダイオードとスイッチング素子を並列に接続した
もので構成することもできる。この制御スイッチのダイ
オードは、二次電池に充電電流を流す方向に接続され
る。スイッチング素子は、トランジスターや寄生ダイオ
ードのないＦＥＴ、あるいはリレーの接点で、オン状態
でダイオードよりも電圧降下の小さいものである。この
制御スイッチは、ＭＯＳＦＥＴと同じように動作する。
すなわち、充電電流が流れる状態でスイッチング素子が
オフになると、ダイオードの電圧降下である０．６Ｖの
電圧降下が発生する。スイッチング素子がオンに切り換
えられると、電圧降下はほぼ０Ｖとなる。このため、ス
イッチング素子をオンオフに切り換えて制御スイッチの
電圧降下を変化できる。 【００１９】さらに、制御スイッチにはダイオードを接
続していないトランジスターやＦＥＴ、あるいはリレー
等のスイッチング素子も使用できる。この制御スイッチ
は、オフの状態で電流が流れないので、抵抗が大きくな
って電圧降下も大きくなる。オンに切り換えられると抵
抗が小さくなって電圧降下も小さくなる。このため、制
御スイッチをオンオフに切り換えて電圧降下を変化でき
る。 【００２０】制御回路５は、制御スイッチ４をオンオフ
して、第１の充電端子２Ａと第２の充電端子２Ｂのいず
れに二次電池１が装着されたかを検出する。図１に示す
ように、第１の充電端子２Ａにのみ二次電池１が接続さ
れるとき、制御スイッチ４をオンオフに切り換えても電
源回路３の出力電圧は変化しない。制御スイッチ４のオ
ンオフに関係なく電源回路３の出力電圧が電池電圧とな
るからである。しかしながら、図２に示すように、第２
の充電端子２Ｂにのみ二次電池１を接続して、制御スイ
ッチ４をオンオフに切り換えると、電源回路３の出力電
圧が変化する。それは、制御スイッチ４をオフにすると
きの電源回路３の出力電圧が、電池電圧と寄生ダイオー
ド６の電圧降下（約０．６Ｖ）との和となり、制御スイ
ッチ４をオンにする状態では、制御スイッチ４の電圧降
下がほぼ０Ｖとなるので、電源回路３の出力電圧が電池
電圧となるからである。したがって、制御回路５が制御
スイッチ４をオンオフに切り換えて、電源回路３の出力
電圧が変化するときは、第２の充電端子２に二次電池１
が接続されたと判定でき、電源回路３の出力電圧が変化
しないときは、第１の充電端子２Ａに二次電池１が接続
されたと判定できる。 【００２１】ダイオードのない制御スイッチは、オフに
切り換えられると抵抗が無限大になる。このため、この
制御スイッチを備える充電器は、制御回路が制御スイッ
チをオフにすると電源回路の充電は無負荷電圧まで上昇
し、制御スイッチをオンにすると電池電圧に低下する。
このため、第２の充電端子に二次電池を接続する状態で
制御スイッチがオンオフに切り換えられると、電源回路
の出力電圧は無負荷電圧と電池電圧に変動する。第１の
充電端子に二次電池を接続するときは、制御スイッチを
オンオフに切り換えても、電源回路の出力電圧は電池電
圧となって変化しない。したがって、制御回路は、制御
スイッチをオンオフに切り換えて、電源回路の出力電圧
が変動すると、二次電池が第２の充電端子に装着された
と判定し、電源回路の出力電圧が変動しないと二次電池
が第１の充電端子に装着されたと判定する。 【００２２】図３に示すように、３つ以上の充電端子２
を備える充電器は、第１の充電端子２Ａにのみ二次電池
１が装着される状態で、全ての制御スイッチ４をオンオ
フに切り換えると、電源回路３の出力電圧は電池電圧と
なって変化しない。第２の充電端子２Ｂにのみ二次電池
１を装着する状態で、全ての制御スイッチ４をオンオフ
に切り換えると、電源回路３の出力電圧は、ひとつのダ
イオードの電圧降下（約０．６Ｖ）に相当する電圧変化
する。さらに、第３の充電端子２Ｃにのみ二次電池１を
装着して、制御スイッチ４をオンオフに切り換えると、
電源回路３の出力電圧は、ふたつのダイオードの電圧降
下（約１．２Ｖ）に相当する電圧変化する。したがっ
て、制御回路５が制御スイッチ４をオンオフに切り換え
て、第１ないし第３の充電端子２のどこに二次電池１を
装着しているかを判別できる。３つ以上の充電端子を備
える充電器は、ダイオードを有する制御スイッチを使用
する。ダイオードのないスイッチを制御スイッチに使用
する充電器は、制御スイッチをオフにする状態で電源回
路の出力電圧が無負荷電圧となるで、二次電池を第２の
充電端子に接続したのか、あるいは第３の充電端子に接
続したのかを判定できなくなるからである。 【００２３】制御回路５は、どこの充電端子２に二次電
池１が装着されたかを判定して、装着された二次電池１
を電源回路３が最適な条件で充電できるように電源回路
３を制御する。たとえば、第１の充電端子２Ａを単三タ
イプの二次電池の装着部として、第２の充電端子２Ｂを
単四タイプの二次電池の装着部とする充電器は、第１の
充電端子２Ａに二次電池１が装着されることを検出する
ときは、単三タイプの二次電池を最適条件で充電できる
出力電圧と電流に制御し、第２の充電端子２Ｂに二次電
池１が装着されることを検出するときは、単四タイプの
二次電池を最適条件で充電できる出力電圧と電流に制御
する。すなわち、第２の充電端子２Ｂに装着された単四
タイプの二次電池の充電電流を小さくなるように制御す
る。 【００２４】制御回路５は、制御スイッチ４を所定の周
期でオンオフに切り換えて、第２の充電端子２Ｂに装着
された二次電池１の充電電流を減少させることができ
る。制御スイッチ４がオフになると、第２の充電端子２
Ｂに接続された二次電池１は、寄生ダイオード６を介し
て充電されるので充電電流が小さくなる。制御スイッチ
４をオンにすると、電源回路３の出力が直接に二次電池
１に供給されて充電電流が大きくなる。したがって、制
御スイッチ４をオンオフに切り換えるデューティを変更
して、第２の充電端子２Ｂの二次電池１の充電電流を制
御できる。 【００２５】さらに、ダイオードのない制御スイッチに
おいても、制御スイッチを所定の周期でオンオフに切り
換えて、第２の充電端子に装着された二次電池の充電電
流を減少させることができる。ダイオードのない制御ス
イッチは、オフの状態では充電電流が流れなくなる。こ
のため、制御スイッチをオンオフに切り換えるデューテ
ィを変更して、第２の充電端子の二次電池の充電電流を
制御できる。この充電器は、第２の充電端子に装着され
た二次電池の充電電流を実質的に小さくしながらパルス
充電できる。 【００２６】 【発明の効果】本発明の充電器は、簡単で故障しない安
価な回路で、二次電池がどこに装着されたかを確実に検
出できる特長がある。それは、本発明の充電器が、第１
の充電端子を電源回路の出力に接続すると共に、第２の
充電端子を、制御スイッチを介して電源回路の出力に接
続しており、この制御スイッチをオンオフに切り換える
状態で電源回路の出力電圧を検出して、検出した出力電
圧でもって二次電池が第１の充電端子と第２の充電端子
のいずれに装着されたかを検出しているからである。本
発明の充電器は、従来のように、機械的な可動部分を有
する検出スイッチを装着部に設けることなく二次電池が
装着されたことを検出する。このため、動きが悪くなっ
たり、接触不良を起こすことなく、充分な耐久性を実現
して長寿命にできると共に、検出スイッチを必要としな
いので、組み立てにかかる手間を省いて製造コストを低
減できる。また、本発明の充電器は、二次電池がどの充
電端子に装着されたかを確実に検出できるので、装着さ
れる各々の二次電池に専用の電源回路を設けることなく
極めて簡単な回路構成として製造コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例にかかる充電器の第１の充電
端子に二次電池を装着した状態を示す回路構成図 【図２】図１に示す充電器の第２の充電端子に二次電池
を装着した状態を示す回路構成図 【図３】本発明の他の実施例にかかる充電器の回路構成
図 【符号の説明】 １…二次電池 １Ａ…第１の二次電池 １Ｂ…第２の二次電池 ２…充電端子 ２Ａ…第１の充電端子 ２Ｂ…第２の充電端子 ２Ｃ…第３の充電端子 ３…電源回路 ４…制御スイッチ ５…制御回路 ６…寄生ダイオード

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 第１の二次電池(1A)と第２の二次電池(1
   B)が脱着できるように接続される充電端子(2)を有する
   充電器であって、 第１の二次電池(1A)の充電端子(2)は電源回路(3)の出力
   に接続され、第２の二次電池(1B)の充電端子(2)は制御
   スイッチ(4)を介して電源回路(3)の出力に接続され、 この制御スイッチ(4)をオンオフに制御して、制御スイ
   ッチ(4)をオンオフに切り換える状態で電源回路(3)の出
   力電圧を検出する制御回路(5)を備えており、 第１の充電端子(2A)と第２の充電端子(2B)のいずれか一
   方に二次電池(1)を装着する状態で、制御回路(5)が制御
   スイッチ(4)をオンにする状態とオフにする状態で電源
   回路(3)の出力電圧を検出し、検出した出力電圧でもっ
   て二次電池(1)が第１の充電端子(2A)と第２の充電端子
   (2B)のいずれに装着されたかを検出する充電器。